CN100525444C - 图像编码方法以及图像解码方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种图像编码方法以及图像解码方法，能够在因编码处理而导致输入图像本来所具有的高精细成分消失的情况下，对于本来具有的高精细成分的区域在解码时使高精细感得到复原。图像编码装置的附加信息生成部(102)包括：重叠位置决定部(201)，决定高精细成分应该复原的位置，并输出示出决定的位置的位置信息PS；重叠成分决定部(202)，决定应该复原的高精细成分，并输出示出决定的高精细成分的高精细成分信息OC；重叠参数决定部(203)，输出在重叠高精细成分时的参数OP；以及代码串生成部(204)，对于位置信息PS、高精细成分信息OC及参数OP，根据需要执行可变长编码等，并作为附加信息AI来输出。

Description

图像编码方法以及图像解码方法
技术领域
本发明涉及在对图像信号进行高效率压缩编码时的图像编码方法以及图像解码方法。
背景技术
一般而言，在对图像进行压缩编码时，图像本来所具有的高频成分会因编码处理而消失。因此，在专利文献1中所公开的方法是，在解码后附加因图像的编码而消失的噪音成分。在此方法中，在编码侧，利用示出代码串的用户数据内所记述的噪音量的标志，或利用编码列中所记述的量化参数和代码串的用户数据内所记述的预过滤参数，来决定应该附加的噪音量，并在解码后的图像中附加白噪音。
专利文献1 日本特开平8-79765号公报
然而，在上述以往的方法中，对画面全体附加了同等量的白噪声。并且，通过量化参数和预过滤参数，在各个宏块重叠有所决定的量的白噪声。即在不考虑画面内的图像的特性的情况下，决定应该附加的噪音量。例如，根据上述以往的方法，对于本来不具有高频成分的区域也重叠有噪音，这样则导致所认知的视觉上的画质劣化。
发明内容
于是，本发明为了解决上述以往的课题，目的在于提供一种图像编码方法以及图像解码方法，其能够在由于编码处理而导致输入图像本来所具有的高频成分，即本来所具有的高精细成分消失的情况下，在对本来具有高精细成分的区域进行解码时，使高精细感得到复原。
为了达到上述目的，涉及本发明的图像编码方法，其中包括：图像编码步骤，对输入图像进行编码处理，生成第1代码串，并且生成编码完毕图像的解码图像；提取步骤，提取上述输入图像所具有的高精细成分和上述高精细成分所存在的上述输入图像内的位置信息；以及附加信息生成步骤，根据在上述提取步骤所提取的上述高精细成分以及上述位置信息，来生成有关上述高精细成分的附加信息。
据此，可以生成与以往的图像编码方法(JPEG方式或MPEG方式等)具有互换性的代码串，另外，还可以生成用于生成高精细成分的附加信息。此附加信息不是作为高精细成分本身的图像数据被编码，而是高精细成分的一部分，且是用于生成高精细成分的参数，因此，数据量可以非常少，可以期待着仅增加很少的信息量就可以实现高画质。
在此，也可以是在上述附加信息生成步骤，根据在上述提取步骤所提取的上述高精细成分以及上述位置信息，来生成含有上述高精细成分以及上述位置信息的上述附加信息。
并且，也可以是在上述附加信息生成步骤，根据在上述提取步骤所提取的上述高精细成分以及上述位置信息，来算出对上述高精细成分的增益，并生成含有算出的上述增益的上述附加信息。
据此，由于也生成重叠高精细成分时的区域、种类(典型例或典型例参数)、量(增益)等信息，因此，可以生成仅对输入图像中具有高精细成分的区域进行重叠的高精细成分的信息。或输入图像具有高精细成分，且可以生成仅对解码图像中欠缺高精细成分的区域进行高精细成分重叠的信息。据此，解消了以往对输入图像所具有的高精细成分，未能进行适当的重叠之处，可以大幅度地改善画质。
本发明所涉及的图像解码方法，其中包括：图像解码步骤，对编码图像后所得到的第1代码串进行解码，来生成解码图像；获得步骤，获得与对应于上述解码图像的高精细成分有关的附加信息；高精细成分生成步骤，根据上述附加信息，来生成高精细成分；重叠位置决定步骤，根据上述解码图像或上述附加信息，来决定上述高精细成分在上述解码图像中应该重叠的位置；以及合成步骤，在上述解码图像中的、由上述重叠位置决定步骤所决定的上述位置，重叠上述高精细成分。
可以由利用以往的图像解码方法(JPEG方式或MPEG方式等)的代码串生成解码图像，另外，还利用用于高精细成分生成的附加信息，来生成图像的高精细成分，再将此生成的高精细成分与解码图像重叠，据此，可以生成高精细图像。此附加信息不是作为高精细成分本身的图像数据被编码，而是高精细成分的一部分，且是用于生成高精细成分的参数，因此，数据量可以非常少，可以期待着仅增加很少的信息量就可以实现高画质。
在此，也可以是在上述重叠位置决定步骤，根据上述附加信息中所含有的位置信息，来决定上述高精细成分应该重叠的位置。
并且，也可以是在上述重叠位置决定步骤，从上述解码图像中提取特定的颜色成分，将具有提取的上述特定的颜色成分的区域，作为上述高精细成分应该重叠的位置来决定。
并且，也可以是在上述重叠位置决定步骤，从上述解码图像中提取高频成分，并将所提取的上述高频成分在规定值以上的区域，作为上述高精细成分应该重叠的位置来决定。
据此，按照附加信息所包括的，重叠高精细成分时的位置信息，或按照解码图像的特征(具有高频成分的区域、具有特定的色成分的区域)，因为要重叠高精细成分，所以可以仅对输入图像中的具有高精细成分的区域等，生成用于重叠高精细成分的信息。据此，解消了以往对输入图像所具有的高精细成分，未能进行适当的重叠之处，可以大幅度地改善画质。
并且，本发明不仅可以通过这样的图像编码方法以及图像解码方法来实现，而且还可以将具有这样的图像编码方法及图像解码方法的特征性的步骤作为单元，以此作为图像编码装置及图像解码装置来实现，并且上述这些步骤可以作为使计算机执行的程序来实现。而且，这样的程序还可以通过CD-ROM等记录介质或因特网等传输介质进行分发。
通过本发明所涉及的图像编码方法以及图像解码方法，与以往的图像编码方法以及图像解码方法相比较，只有因编码处理而导致高精细成分消失的情况下，才与主映像的编码分开，进行针对表现高精细成分的信息的编码，这样，可以不使编码量过度增加，且能够大幅度地提高画质，因此具有很高的实用价值。
附图说明
图1是示出利用本发明的图像编码方法的图像编码装置的构成示例的方框图(实施方式1)。
图2是示出利用本发明的图像编码方法的图像编码装置中，附加信息生成部的构成示例的方框图(实施方式1)。
图3是示出利用本发明的图像编码方法的图像编码装置中，重叠位置决定部的构成的方框图(实施方式1)，(a)为第1构成示例，(b)为第1构成示例的变形例。
图4是示出利用本发明的图像编码方法的图像编码装置中，重叠位置决定部的构成的方框图(实施方式1)，(a)为第2构成示例，(b)为第2构成示例的变形例。
图5是示出利用本发明的图像编码方法的图像编码装置中，重叠位置决定部的构成的方框图(实施方式1)，(a)为第3构成示例，(b)为第3构成示例的变形例。
图6是示出利用本发明的图像编码方法的图像编码装置中，重叠位置决定部的构成的方框图(实施方式1)，(a)为第4构成示例，(b)为第4构成示例的变形例。
图7是示出利用本发明的图像编码方法的图像编码装置中，重叠成分决定部的第1构成示例的方框图(实施方式1)。
图8是示出利用本发明的图像编码方法的图像编码装置中，重叠成分决定部的第2构成示例的方框图(实施方式1)。
图9是示出利用本发明的图像编码方法的图像编码装置中，重叠参数决定部的构成示例的方框图(实施方式1)。
图10示出利用本发明的图像编码方法的图像编码装置中，附加信息生成部的工作流程的流程图(实施方式1)。
图11是示出利用本发明的图像解码方法的图像解码装置的构成示例的方框图(实施方式2)。
图12是示出利用本发明的图像解码方法的图像解码装置中，附加信息处理部的第1构成示例的方框图(实施方式2)。
图13是示出利用本发明的图像解码方法的图像解码装置中，附加信息处理部的第2构成示例的方框图(实施方式2)。
图14是示出利用本发明的图像解码方法的图像解码装置中，附加信息处理部的工作流程的流程图(实施方式2)。
图15是有关记录介质的说明图(实施方式3)，该记录介质用于存储为了通过计算机系统来实现各实施方式的图像编码方法以及图像解码方法的程序；(a)是示出作为记录介质主体的软盘的物理格式的示例说明图，(b)是示出从正面看到的软盘的外观、断面构造以及软盘的示例说明图，(c)是示出为了在软盘FD上进行上述程序的记录播放的构成的说明图。
图16是示出内容供给系统的全体构成的方框图(实施方式4)。
图17是示出利用图像编码方法以及图像解码方法的移动电话的示例图(实施方式4)。
图18是移动电话的方框图(实施方式4)。
图19是数字广播所利用的系统的例子(实施方式4)。
符号说明
101 图像编码部
102 附加信息生成部
201 重叠位置决定部
202 重叠成分决定部
203 重叠参数决定部
204 代码串生成部
701，801 重叠位置决定部
702，802 重叠成分生成部
703，803 合成部
1201 图像解码部
1202 附加信息处理部
具体实施方式
以下利用图1～图19，对本发明的实施方式进行说明。
(实施方式1)
图1是示出利用本发明的图像编码方法的图像编码装置100的构成方框图。如图1所示，图像编码装置100包括图像编码部101以及附加信息生成部102。
输入图像OR被输入到图像编码部101。图像编码部101执行以往的图像编码方法。作为以往的图像编码方法可以利用作为国际标准化机构国际电气标准会议(ISO/IEC)标准的联合图像专家组(JPEG：Joint Photographic Experts Group)方式和运动图像专家组(MPEG：Moving Picture Experts Group)方式，以及作为国际电信联合电信标准化部门(ITU-T)标准的H.26x方式等。图像编码部101输出解码输入图像OR后所得到的代码串BS和解码图像LD。代码串BS被输出到图像编码装置100的外部，并接受传送、存储等处理。
解码图像LD被输入到附加信息生成部102。并且，输入图像OR也被输入到附加信息生成部102。附加信息生成部102利用输入图像OR和解码图像LD，生成附加信息AI，此附加信息AI用于复原从输入图像OR中消失的高精细成分。附加信息AI被输出到图像编码装置100的外部，与代码串BS同样，接受传送、存储等处理。
附加信息AI被记述到代码串BS的页眉区域或用户数据区域，可接受传送、存储等处理，也可与代码串BS区分开，作为另外的代码串接受传送、存储等处理。
以下，对在附加信息生成部102中生成附加信息AI时的处理的例子进行说明。
图2是示出附加信息生成部102的构成的方框图。
如图2所示，附加信息生成部102包括：重叠位置决定部201、重叠成分决定部202、重叠参数决定部203以及代码串生成部204。
重叠位置决定部201根据被输入的输入信号OR和解码图像LD，决定应该复原高精细成分的位置，并输出表示决定了位置的位置信息PS。重叠成分决定部202根据被输入的输入信号OR、解码图像LD以及位置信息PS，输出表示高精细成分的高进行成分信息OC。重叠参数决定部203根据被输入的输入信号OR、解码图像LD、位置信息PS以及高精细成分信息OC，输出在重叠了高精细成分信息OC时的参数OP。代码串生成部204根据需要，对被输入的位置信息PS、高精细成分信息OC以及参数OP执行可变长编码等，并作为附加信息AI来输出。以下，对重叠位置决定部201、重叠成分决定部202、重叠参数决定部203的处理，按顺序进行详细说明。
(重叠位置决定部201的第1处理例)
图3(a)是示出重叠位置决定部201的第1构成示例的方框图。重叠位置决定部201包括差分演算部501以及阈值处理部502。
差分演算部501通过从输入图像OR中减去解码图像LD，来生成并输出差分图像。
阈值处理部502确定差分图像的像素值的绝对值在规定的阈值以上的区域，并将这个区域在画面内的位置作为位置信息PS来输出，上述差分图像是由差分演算部501所生成的。此时，将差分图像分割为具有规定大小的块，并计算像素个数，该像素个数为每个块的差分图像的像素值的绝对值超过阈值的像素的个数，对于上述像素个数超过其它的像素个数的阈值的块，也可以输出示出该块的位置的位置信息PS。
并且，如图3(b)所示，也可以在差分演算部501的处理后，插入高通滤波部503。据此，可以除去差分图像的低域成分，仅利用差分图像的高域成分，从而可以提取精度更高的高精细成分。
(重叠位置决定部201的第2处理例)
图4(a)是示出重叠位置决定部201的第2构成示例的方框图。重叠位置决定部201包括：差分演算部601、方差计算部602以及阈值处理部603。
差分演算部601通过从输入图像OR中减去解码图像LD，来生成并输出差分图像。
方差计算部602对由差分演算部601所生成的差分图像的像素值，计算方差值。此时，例如可以将差分图像分割为具有规定大小的块，并对各个块的差分图像的像素值计算方差值。方差计算部602将得到的方差值输出到阈值处理部603。
阈值处理部603利用从方差计算部602所输出的方差值，来检测具有规定阈值以上的方差值的区域，并将此区域在画面内的位置作为位置信息PS来输出。
并且，如图4(b)所示，也可以在差分演算部601的处理后插入高通滤波器604。据此，可以除去差分图像的低域成分，仅利用差分图像的高域成分就可以计算方差值，从而可以提取精度更高的高精细成分。
(重叠位置决定部201的第3处理例)
图5(a)是示出重叠位置决定部201的第3构成示例的方框图。重叠位置决定部201包括色差成分检查部301以及阈值处理部302。
在色差成分检查部301被输入有输入图像OR或解码图像LD。色差成分检查部301利用被输入的图像的色差成分，提取具有预先被设定了色彩的区域。作为预先被设定的色彩例如有绿色、淡蓝色、蓝色或红色等。例如在被设定为绿色时，可以提取树或草等部分。并且，被设定为淡蓝色的时，可以提取水或海等部分。作为提取具有被设定的色彩的部分的方法有，将被设定的色彩用像素值来表示，将此像素值作为中心，提取属于具有此像素值的范围的像素的方法，还有将被设定的色彩用频率来表示，以此频率为中心频率，通过带通滤波器来提取的方法等。
阈值处理部302对从色差成分检查部所输出的色彩成分执行阈值处理，并将具有阈值以上的色彩成分的部分在画面内的位置作为位置信息PS来输出。
并且，在色差成分检查部301中被输入有解码图像LD的情况下，只要进行与解码时相同的处理，就可以得到位置信息PS，此时，位置信息PS在代码串生成部204可包含在附加信息AI内，也可不包含在附加信息AI内。并且，也可以利用色差成分来获得位置信息，或可以将阈值处理部302中的阈值包含在附加信息AI中。
并且，本处理例中所说明的位置信息PS的获得方法也可以与其它的处理例中所说明的位置信息PS的获得方法结合，此其它的处理例可以是重叠位置决定部201的第1处理例或第2处理例。例如，如图5(b)所示的与重叠位置决定部201的第1处理例相结合的情况下的构成。在此情况下，在位置决定部303，根据从阈值处理部502所输出的结果和从阈值处理部302所输出的结果，差分图像的像素值的绝对值比规定值大，且提取具有规定的色成分的部分，并将此部分作为位置信息PS来输出。
(重叠位置决定部201的第4处理例)
图6是示出重叠位置决定部201的第4构成示例的方框图。重叠位置决定部201包括高通滤波部401以及阈值处理部402。
在高通滤波部401被输入有输入图像OR或解码图像LD。高通滤波部401对被输入的图像执行高域低通滤波处理。据此，被输入的图像的高域成分被提取，且被输入到阈值处理部402。
阈值处理部402，对从高通滤波部401所输出的图像的高域成分执行阈值处理，将具有阈值以上的高域成分的部分在画面内的位置作为位置信息PS来输出。
并且，在高通滤波部401中被输入有解码图像LD的情况下，只要进行与解码时相同的处理，就可以得到位置信息PS，此时，位置信息PS在代码串生成部204可包含在附加信息AI内，也可不包含在附加信息AI内。并且，也可以利用高域成分来获得位置信息，或可以将阈值处理部302中的阈值包含在附加信息AI中。
并且，本处理例中所说明的位置信息PS的获得方法也可以与其它的处理例中所说明的位置信息PS的获得方法结合，此其它的处理例可以是重叠位置决定部201的第1处理例或第2处理例。例如，如图6(b)所示的与重叠位置决定部201的第1处理例相结合的情况下的构成。在此情况下，在位置决定部403，根据从阈值处理部502所输出的结果和从阈值处理部402所输出的结果，差分图像的像素值的绝对值比规定值大，且提取具有比规定值更多的高域成分的区域，并将此区域作为位置信息PS来输出。
(重叠成分决定部202的第1处理例)
图7是示出重叠成分决定部202的第1构成示例的方框图。重叠成分决定部包括差分演算部901以及高精细成分决定部902。
差分演算部901通过从输入图像OR中减去解码图像LD，来生成并输入差分图像。
高精细成分决定部902根据从差分演算部901所输出的差分图像和从重叠位置决定部201所输出的位置信息PS，来决定并输出高精细成分的代表类型。在此，例如可以是在将差分图像分割为规定的区域(例如，块)后，仅挑选出由位置信息PS所指定的区域，并将该区域的以下类型作为代表类型，即成为此平均值的类型、成为中央值的类型、方差值成为平均值或中央值的类型、以及在生成方差值的频率分布直方图时，成为频繁度处于峰值的类型等。代表类型不仅是1个，也可以是多个。代表类型作为高精细成分信息OC被输出。
而且，在重叠位置决定不201生成了输入图像OR和解码图像LD的差分图像的情况下，则没有必要利用差分演算部901来生成差分图像。
(重叠成分决定部202的第2处理例)
图8是示出重叠成分决定部202的第2构成示例的方框图。重叠成分决定部202包括：差分演算部1001、高精细成分决定部1002、参数决定部1003以及典型例保持部1004。
差分演算部1001通过从输入图像OR中减去解码图像LD，来生成并输出差分图像。
高精细成分决定部1002根据从差分演算部1001所输出的差分图像和从重叠位置决定部201所输出的位置信息PS，来决定高精细成分的代表类型，并将决定的代表类型输出到参数决定部1003。此时与高精细成分决定部902进行同样的处理即可。
参数决定部1003将被输入的代表类型，以在典型例保持部1004所设定的典型例来表现。作为典型例例如是高斯(Gaussian)分布函数，或是泊松分布函数(poisson)等。典型例的数量可以是1个，也可以是多个。参数决定部1003决定适合代表类型的典型例(在模型为多个的情况下)以及典型例的参数(在典型例因参数而改变的情况下)，并将决定的结果作为高精细成分信息OC来输出。作为决定适合于代表类型的典型例以及典型例的参数的方法，可以以选择成为最小的平方差的方法来决定，此平方差是指，由典型例所生成的类型和由高精细成分决定部1002所决定的代表类型的平方差。
而且，在重叠位置决定部201生成输入图像OR和解码图像LD的差分图像的情况下，则没有必要利用差分演算部1001来生成差分图像。
(重叠参数决定部203的处理例)
图9是示出重叠参数决定部203的构成示例的方框图。重叠参数决定部203包括：差分演算部1101、参数决定部1102以及高精细成分生成部1103。
差分演算生成部1101通过从输入图像OR中减去解码图像LD，来生成并输出差分图像RS。
高精细成分生成部1103利用从重叠成分决定部202所输入的高精细成分信息OC，来生成高精细成分。例如，高精细成分信息0C在由重叠成分决定部202的第1处理例来生成的情况下，直接将高精细成分信息OC作为高精细成分HC来输出。并且，高精细成分信息OC在由重叠成分决定部202的第2处理例来生成的情况下，利用典型例以及典型例参数来生成并输出高精细成分HC。
参数决定部1102根据差分图像RS、高精细成分HC以及从重叠位置决定部201所输出的位置信息PS，来决定高精细成分HC的增益。例如，在差分图像RS中所决定的高精细成分HC的增益，只要是能够使由位置信息PS所指定的部分的图像和高精细成分HC的差成为最小即可。或者，也可以计算差分图像RS的能量和高精细成分HC的能量，将此能量的比作为增益。此增益可以按由位置信息PS所指定的各个区域来决定，也可以决定一个能够使画面全体的误差成为最小的增益。所决定的增益作为参数OP被输出。
以下，对如上述这样所构成的图像编码装置100的附加信息生成部102的工作进行说明。在此，对重叠位置决定部201的第1构成示例和重叠成分决定部202的第2构成示例的情况进行说明。图10是示出上述这种情况的附加信息生成部102的工作流程的流程图。
差分演算部501通过从输入图像OR中减去解码图像LD，来生成差分图像RS(步骤S100)。阈值处理部502提取由差分演算部501所生成的差分图像RS的像素值的绝对值在规定的阈值以上的部分，并将此部分在画面中的位置，即应该复原高精细成分的位置作为位置信息PS来输出(步骤S101)。然后，高精细成分决定部902根据差分图像RS和位置信息PS，来决定高精细成分的代表类型，并将决定的代表类型作为高精细成分信息OC来输出(步骤S102)。而后，参数决定部1102根据差分图像RS、高精细成分HC，以及根据由重叠位置决定部201所输出的位置信息PS，来决定高精细成分HC的增益，并将决定的增益作为参数OP来输出(步骤S103)。然后，代码串生成部204根据需要，对被输入的位置信息PS、高精细成分信息OC以及参数OP执行可变长编码等，并作为附加信息AI来输出(步骤S104)。
如上所述，本发明的图像编码方法是，以以往的图像编码方法来对输入图像进行编码，对输入图像和以往的由图像编码而生成的解码图像进行比较，并提取从输入图像中所失去的高精细成分(高域成分)。并且，生成表示此精细成分的类型或参数，并对上述生成的信息进行与输入图像(主映像)的代码串不同的编码。
因此，通过利用本发明的图像编码方法，可以生成与以往的图像编码方法(JPEG方式或MPEG方式等)具有互换性的代码串，另外，还可以生成用于生成高精细成分的附加信息。此附加信息不是作为高精细成分本身的图像数据被编码，而是高精细成分的一部分，且是用于生成高精细成分的参数，因此，数据量可以非常少，可以期待着仅增加很少的信息量就可以实现高画质。并且，由于也生成重叠高精细成分时的区域、种类(典型例或典型例参数)、量(增益)等信息，因此，可以生成仅对输入图像中具有高精细成分的区域进行重叠的高精细成分的信息。或输入图像具有高精细成分，且可以生成仅对解码图像中欠缺高精细成分的区域进行高精细成分重叠的信息。据此，解消了以往对输入图像所具有的高精细成分，未能进行适当的重叠之处，可以大幅度地改善画质。
而且，在本发明的实施方式中，作为对重叠位置决定部201的处理方法，例举了4个例子来说明，对于这些处理方法，可以使用其中某一个，也可以使用其中的多个，来生成位置信息PS。
并且，在本发明的实施方式中，对在重叠参数决定部203重叠高精细成分时求出增益的方法进行了说明，这些可以不包括在附加信息AI中。此时，在解码侧以一定的增益对高精细成分进行了重叠，因此可以消减附加信息AI的信息量。
(实施方式2)
图11是示出利用本发明的图像解码方法的图像解码装置1200的构成方框图。图像解码装置1200包括，如图11所示的图像解码部1201以及附加信息处理部1202。在图像解码装置1200中输入有代码串BS和附加信息AI，代码串BS和附加信息AI是在实施方式1中说明的，是利用本发明的图像编码方法的图像编码装置所生成的。
代码串BS被输入到图像解码部1201。图像解码部1201对代码串BS执行以往的图像解码。例如，有以下的情况，在代码串BS以JPEG方式被编码的情况下，以JPEG方式来解码，在代码串BS以MPEG方式被编码的情况下，以MPEG方式来解码，在代码串BS以H.26x方式被编码的情况下，以H.26x方式来解码。由图像解码部1201所生成的解码图像DC，被输出到附加信息处理部1202。
在附加信息处理部1202，输入有解码图像DC和附加信息AI。附加信息处理部1202，利用附加信息AI对解码图像DC执行处理，并输出作为高画质的解码图像HQ。
以下，对附加信息处理部1202的处理方法进行说明。
(附加信息处理部1202的第1处理例)
图12是示出附加信息处理部1202的第1构成例的方框图。附加信息处理部1202包括：重叠位置决定部701、重叠成分生成部702以及合成部703。
重叠位置决定部701，根据被输入的附加信息AI中所记述的位置信息(实施方式1中的位置信息PS)，来决定应该重叠高精细成分的位置，并作为位置信息DPS来输出。
重叠成分生成部702，利用被输入的附加信息AI所记述的高精细成分生成时所用的信息(在实施方式1中是高精细成分信息OC和参数OP)，来生成应该重叠的高精细成分。例如，在高精细成分信息OC，由实施方式1的重叠成分决定部202的第1处理例生成的情况下，将高精细成分信息OC作为高精细成分，并乘以从参数OP中得到的增益之后，作为高精细成分HI来输出。并且，例如，在高精细成分信息OC，由实施方式1的重叠成分决定部202的第2处理例生成的情况下，利用由高精细成分信息OC所指定典型例、典型例参数，来生成高精细成分，并乘以从参数OP中得到的增益之后，作为高精细成分HI来输出。
合成部703对被输入的解码图像DC，在位置信息DPS所指定的区域，重叠高精细成分HI，并作为高画质图像HQ来生成并输出。
(附加信息处理部1202的第2处理例)
图13是示出附加信息处理部1202的第2构成例的方框图。附加信息处理部1202包括：重叠位置决定部801、重叠成分生成部802以及合成部803。
重叠位置决定部801利用被输入的解码图像DC，来决定应该重叠高精细成分的位置，并作为位置信息DPS来输出。作为应该重叠高精细成分的位置，例如可以选择具有特定色成分的区域，或具有高频成分的区域等。在实施方式1的重叠位置决定部201的第3处理例中利用图5的说明方法中，由于将输入作为了解码图像DC，因此可以决定具有特定的色成分的区域。并且，在实施方式1的重叠位置决定部201的第4处理例中利用图6的说明方法中，由于将输入作为了解码图像DC，因此可以决定具有高频成分的区域。在此情况下，附加信息AI中不含有位置信息PS。
重叠成分生成部802、合成部803的处理，与附加信息处理部1202的第1处理例中所说明的重叠成分生成部702、合成部703的处理相同，因此在此省略说明。
以下，对上述这样构成图像解码装置1200的附加信息处理部1202的工作进行说明。在此，对附加信息处理部1202的第1构成例的情况进行说明。图14是示出此情况下的附加信息处理部1202的工作流程的流程图。
重叠位置决定部701，根据被输入的附加信息AI所记述的位置信息，来决定应该重叠高精细成分的位置，并作为位置信息DPS来输出(步骤S201)。而后，重叠成分生成部702，利用被输入的附加信息AI所记述的高精细成分生成时所用的信息，来生成应该重叠的高精细成分(步骤S202)。然后，合成部703在位置信息DPS所指定的区域，将高精细成分HI重叠到解码图像DC，并生成高画质图像HQ(步骤S203)。
如上所述，本发明的图像解码方法，根据以往的图像解码方法，对输入图像(主映像)的代码串进行解码，并将利用附加信息所生成的高精细成分重叠到解码后的解码图像。
因此，通过利用本发明的图像解码方法，可以由利用以往的图像解码方法(JPEG方式或MPEG方式等)的代码串生成解码图像，另外，还利用用于高精细成分生成的附加信息，来生成图像的高精细成分，再将此生成的高精细成分与解码图像重叠，据此，可以生成高精细图像。此附加信息不是作为高精细成分本身的图像数据被编码，而是高精细成分的一部分，且是用于生成高精细成分的参数，因此，数据量可以非常少，可以期待着仅增加很少的信息量就可以实现高画质。并且，按照附加信息所包括的，重叠高精细成分时的区域、种类(典型例和典型例参数)、量(增益)等的信息，或按照解码图像的特征(具有高频成分的区域、具有特定的色成分的区域)，因为要重叠高精细成分，所以可以仅对输入图像中的具有高精细成分的区域等，生成用于重叠高精细成分的信息。据此，解消了以往对输入图像所具有的高精细成分未能进行适当的重叠之处，可以大幅度地改善画质。
而且，在本发明地实施方式中，作为附加信息处理部1202的处理方法例举了2个例子，即对位置信息PS包含于附加信息AI的情况和不包含于附加信息AI的情况进行了说明，上述这些方法可以个别使用，也可以两者兼用，来决定重叠位置。
并且，在本发明的实施方式中，在重叠成分生成部702、重叠成分生成部802，对将附加信息AI中所示出的增益与应该重叠的高精细成分相乘进行了说明，当在附加信息AI中不包含增益信息的情况下，也可以不与增益相乘。此时，高精细成分以一定的增益被重叠，从而可
以消减附加信息AI的信息量。
(实施方式3)
进一步，将为了实现上述各实施方式所示的图像编码方法以及图像解码方法的程序，记录到软盘等记录介质，据此，可以将上述各实施方式所示的处理在独立的计算机系统简单实行。
图15是示出利用将上述各实施方式的图像编码方法以及图像解码方法记录到软盘等记录介质的程序，并通过计算机系统来执行时的说明图。
图15(b)示出正面观看软盘时的外观、断面结构以及软盘，图15(a)示出作为记录介质本身的软盘的物理格式的示例图。软盘FD内藏于外壳F内，在该盘的表面从外向内形成有二个或更多的同心圆状的磁道，各磁道在角度方向上被分割为16个扇区Se。因此，在存储上述程序的软盘，在上述软盘FD上所分配的区域中记录有上述程序。
另外，图15(c)示出在软盘FD上用于执行上述程序的记录播放的构成。在将实现图像编码方法以及图像解码方法的上述程序记录到软盘FD上时，是通过软盘驱动器从计算机系统Cs中将上述程序写入的。另外，根据软盘内的程序，将实现图像编码方法以及图像解码方法的上述图形编码方法以及上述图像解码方法，构筑在计算机系统中时，是通过软盘驱动器，将程序从软盘中读出，并传送到计算机系统的。
而且，在上述说明中，利用作为记录介质的软盘进行了说明，同样，也可以利用光盘。并且，记录介质不仅限于此，如IC卡、盒式ROM等，只要能够记录程序就可以同样地执行。
(实施方式4)
在此，进一步对在上述实施方式所示出的图像编码方法以及图像解码方法的应用实例、以及利用此应用实例的系统进行说明。
图16是示出实现内容分发服务的内容供给系统ex100的全体结构框图。将通信服务的提供区域分割为所希望的大小，在各单元内分别设置有作为固定无线局的基站ex107～ex110。
此内容供给系统ex100连接有各种机器，例如，因特网ex101上的网络服务商ex102和电话网ex104，以及通过基站ex107～ex110，与计算机ex111、PDA(个人数字助理：personal digital assistant)ex112、照相机ex113、移动电话ex114、带照相机的移动电话ex115等连接。
然而，内容供给系统ex100并非局限于图18所示的组合，可以任意组合接续。并且，可以不通过作为固定无线局的基站ex107～ex110，各机器直接与电话网ex104相连接。
照相机ex113是数字摄像机等能够进行动态摄影的机器。并且，移动电话可以是以下的任一个方式，即PDC(个人数字通信：PersonalDi gital Communications)方式，CDMA(符号分割多重连接：CodeDivision Multiple Access)方式，W-CDMA(宽带码分多址：Wideband-Code Division Multiple Access)方式，或GSM(全球移动通讯系统：Global System for Mobile Communications)方式的移动电话，或PHS(个人手提移动电话系统：Personal Handyphone System)等。
并且，流服务器ex103通过基站ex109、电话网ex104与照相机ex113相连接，利用照相机ex113可以根据编码处理后的数据进行实况传输等，上述编码处理后的数据是由用户所发送的。摄影后的数据的编码处理可以以照相机ex113来执行，也可以以进行数据发送处理的服务器等来执行。并且，在照相机ex116所拍摄的动态数据，也可以通过计算机ex111发送给流服务器ex103。照相机ex116是可以拍摄静止画面、动态画面的数字照相机等机器。此时，动态数据编码可以在照相机ex116上进行，也可以在计算机ex111上进行，不论在哪一方进行均可。并且，编码处理可以在具有LSIex117的计算机ex111或照相机ex116上进行。并且，也可以与存储媒体之类(CD-ROM、软盘、硬盘等)的记录介质相组合，此记录介质可以用计算机ex111等来读取画面间预测编码、解码所用的软件。而且，也可以用带照相机的移动电话ex115来发送动态数据。此时的动态数据是在移动电话ex115中所具有的LSI上进行编码处理的数据。
在此内容供给系统ex100，将用户以照相机ex113、照相机ex116等所拍摄的内容(例如，拍摄的音乐实况的影像等)，与上述实施方式同样进行编码处理，并发送给流服务器ex103，另一方面，流服务器ex103对有请求的客户进行上述内容数据的流分发。作为客户，包括可以解码上述编码处理的数据的计算机ex111、PDAex112、照相机ex113、移动电话ex114等。通过这样的动作，内容供给系统ex100可以在客户一方接收编码后的数据并播放，而且客户可以以实时处理来进行接收、解码、播放，据此，也可以实现个人播放系统。
在构成此系统的各机器的编码、解码中，只要利用在上述各实施方式所示出的图像编码装置或图像解码装置即可。
作为一例对移动电话进行说明。
图17是示出使用了已在上述实施方式中说明的图像编码方法和图像解码方法的移动电话ex115的图。移动电话ex115包括以下部分：用于与基站ex110之间收发电波的天线ex201；CCD摄影机等能拍摄影像和静止画面的摄影机部ex203；显示用摄影机部ex203拍摄到的影像、和用天线ex201接收到的影像等的数据的液晶显示器等显示部ex202；由操作键ex204群构成的主体部；用于进行声音输出的扬声器等声音输出部ex208；用于进行声音输入的话筒等声音输入部ex205；记录媒体207，用于保存拍摄到的动态或静止画面数据、接收到的邮件数据、动态数据或静止画面数据等已编码的数据或已解码的数据；用于能在移动电话ex115中安装记录媒体ex207的卡槽ex206。记录媒体ex207是SD卡等的塑料容器内电改写和消去可能的非易失性存储器EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)的一种，存储有闪存元件。
另外，利用图18对移动电话ex115进行说明。移动电话ex115对于具有显示部ex202和操作键ex204的、对主体部的各部进行总控制的主控制部ex311，通过同步总线ex313，与电源电路部ex310、操作输入控制部ex304、图像编码部ex312、照相机接口部ex303、LCD(Liquid Crystal Display即：液晶显示器)控制部ex302、图像解码部ex309、多路复用分离部ex308、记录播放部ex307、调制解调电路部ex306和声音处理部ex305相连接，且以上各部彼此连接。
当由用户操作成结束通话和电源键为开通状态时，电源电路ex310就从电池组对各部分供给电力，从而启动带照相机的移动电话ex115为可工作的状态。
移动电话ex115基于由CPU、ROM和RAM等构成的主控制部ex311的控制，在声音通话模式时，用声音处理部ex305将由声音输入部ex205集音到的声音信号变换成数字式声音数据，将其用调制解调电路部ex306进行频谱扩散处理，并在由收发电路部ex301实施了数字模拟转换处理和频率变换处理之后，通过天线ex201发送。此外，移动电话ex115在声音通话模式时，放大由天线ex201接收到的接收信号，实施频率变换处理和模拟/数字转换处理，由调制解调电路ex306进行频谱逆扩散处理，由声音处理部ex305转换成模拟声音信号之后，将其通过声音输出部ex208输出。
另外，在数据通信模式时发送电子邮件的情况下，由主体部的操作键ex204的操作输入的电子邮件的文本数据，通过操作输入控制部ex304发送到主控制部ex311。主控制部ex311用调制解调电路部ex306对文本数据进行频谱扩散处理，在由收发电路部ex301实施了数字模拟转换处理和频率变换处理之后，通过天线ex201，向基站ex110发送。
在数据通信模式时发送图像数据的情况下，通过照相机接口部ex303，向图像编码部ex312供给用照相机部ex203拍摄到的图像数据。此外，在不发送图像数据的情况下，也可以通过照相机接口部ex303和LCD控制部ex302，在显示部ex202上直接显示用照相机部ex203拍摄到的图像数据。
图像编码部ex312具有已在本发明中说明了的图像编码装置，通过由在上述实施方式中示出的图像编码装置中使用的编码方法，对从照相机部ex203供给的图像数据进行压缩编码，转换成编码图像数据，将其向多路复用分离部ex308发送。此外，与此同时，移动电话ex115将由照相机部ex203在摄像中由声音输入部ex205集音到的声音，作为数字声音数据，通过声音处理部ex305向多路复用分离部ex308发送。
多路复用分离部ex308用规定的方式，对从图像编码部312供给的编码图像数据和从声音处理部ex305供给的声音数据以规定的方式进行多重化，由调制解调电路部ex306对其结果所得到的多重化数据进行频谱扩散处理，在由收发电路部ex301实施了数字/模拟转换处理和频率变化处理之后，通过天线ex201发送。
在数据通信模式时接收链接到首页等的动态图像文件数据的情况下，由调制解调电路部ex306，对通过天线ex201从基站ex110接收到的接收信号进行频谱扩散处理，将其结果得到的多重化数据向多路复用分离部ex308发送。
此外，在解码通过天线ex201接收到的多重化数据时，多路复用分离部ex308通过分离多重化数据，来分成图像数据的编码位流和声音数据的编码位流，通过同步总线ex313向图像解码部ex309供给该编码图像，并向声音处理部ex305供给该声音数据。
而后，图像解码部ex309具有已在本发明中说明了的图像解码装置，用对应于上述实施方式中示出的编码方法的解码方法，对图像数据的编码位流进行解码，生成播放动态图像数据，将其通过LCD控制部ex302向提供到显示部ex202，这样，显示例如链接到首页的动态图像文件中包含的动态数据。与此同时，声音处理部ex305在将声音数据转换成模拟声音数据之后，向声音输出部ex208供给，这样，播放例如链接在首页中的动态图像文件中包含的声音数据。
并且，不仅限于上述系统的例子，最近，利用卫星和地面波进行数字广播成为热门话题，如图19所示，也可以在数字广播用系统中装入至少一种上述实施方式的图像编码装置或图像解码装置。具体而言，在广播电台ex409中通过电波通信，或向广播卫星ex410传输影像信息的编码位流。接收到此编码位流的广播卫星ex410，发送广播用电波，由具有卫星广播接收设备的家庭的天线ex406接收该电波，由电视机(接收机)ex401或机顶盒设备(STB)ex407等装置解码编码位流并播放。此外，也可以读取记录在作为记录媒体的CD和DVD等存储媒体ex402上的编码位流，并在进行解码的播放装置ex403上安装上述实施方式中示出的图像解码装置。在此情况下，在监视器ex404上显示播放的影像信号。此外，也可以考虑这样的构成，即在与有线电视用的电缆ex405或卫星/地面波广播的天线ex406连接的机顶盒设备ex407内安装图像解码装置，并由电视机的监视器ex408进行播放。此时，不仅机顶盒设备，而且也可以在电视机内装入图像解码装置。此外，也可以用具有天线ex411的车ex412从卫星ex410或基站ex107等接收信号，在车ex412所具有的汽车导航系统ex413等显示装置中播放动画。
另外，也可以用上述实施方式中示出的图像编码装置对图像信号进行编码，并记录在记录介质中。作为具体例，有在DVD盘ex421中记录图像信号的DVD录放机和在硬盘中记录的盘式记录器等记录器ex420。另外，也可以记录在SD卡ex422中。若记录器ex420具有上述实施方式中示出的图像解码装置，则能播放记录在DVD盘ex421和SD卡ex422中的图像信号，可用监视器ex408显示。
并且，汽车导航系统ex413的结构可以是例如在图18中示出的结构中，除去照相机部203和照相机接口部ex303，图像编码部ex312的结构，同样，也可以考虑计算机ex111和电视机(接收机)ex401等。
此外，上述移动电路ex114等终端可以是除具有编码器和解码器的双方的收发型的终端之外，还可以是仅有编码器的发送终端或仅有解码器的接收终端的三种安装形式。
这样，能在上述的某一个设备和系统中使用上述实施方式中示出的图像编码方法或图像解码方法，由此，能得到上述实施方式中说明的效果。
此外，本发明不仅限于上述实施方式，可以在不脱离本发明的范围内进行各种各样的变形或修正。
并且，各实施方式的各功能块由典型的集成电路LSI来实现。可将上述这些集成电路分别作为1个芯片，也可以将其中的一部分或全体集中到1个芯片上。(例如可以将存储器以外的功能块集中到1个芯片上。)
在此，虽称为LSI，也可以因集成度的不同而被称为IC、系统LSI、超级LSI、极超级LSI。
并且，集成电路化的方法不仅限于LSI，也可以在专用电路或普遍使用的处理器中实现。LSI制造后，也可以利用能够再构成能进行编程的FPGA(Field Programmable Gate Array即：现场可编程门阵列)，或LSI内部的电路单元的接续或设定的可重装处理器。
而且，根据半导体技术的进步以及派生出的其它的技术，若出现了在LSI上改写集成电路化的技术，当然也可以利用此技术对功能块进行集成化。也有可能适应于生物技术等。
本发明所涉及的图像编码方法以及图像解码方法，与以往的编码方法以及解码方法相比较，仅增加很少的编码量就可以使画质大幅度提高，且对象图像对于具有高精细成分的区域，具有可以复原高精细成分的效果，作为例如通过移动电话、DVD装置以及个人电脑等进行存储、转送、通信等图像编码方法以及图像解码方法是有用的。

Claims (24)

1.一种图像编码方法，其特征在于，包括：
图像编码步骤，对输入图像进行编码处理，生成第1代码串，并且生成编码完毕图像的解码图像；
提取步骤，提取上述输入图像所具有的高精细成分和上述高精细成分所存在的上述输入图像内的位置信息；以及
附加信息生成步骤，根据在上述提取步骤所提取的上述高精细成分以及上述位置信息，来生成有关上述高精细成分的附加信息，
在上述提取步骤，使预先所设定的函数与上述高精细成分相适合，用上述函数的参数来表现上述高精细成分。
2.根据权利要求1所述的图像编码方法，其特征在于，
上述函数为正态分布函数。
3.根据权利要求1或2所述的图像编码方法，其特征在于，
上述图像编码方法还包括第2代码串生成步骤，生成含有上述附加信息的第2代码串。
4.根据权利要求1或2所述的图像编码方法，其特征在于，
在上述图像编码步骤，将上述附加信息记述在上述第1代码串的页眉区域或用户数据区域。
5.根据权利要求1或2所述的图像编码方法，其特征在于，
在上述提取步骤，生成上述输入图像和上述解码图像的差分图像，并利用生成的上述差分图像，来选定具有上述高精细成分的区域，并提取上述位置信息。
6.根据权利要求5所述的图像编码方法，其特征在于，
在上述提取步骤，算出生成的上述差分图像的方差，并将算出的方差值在规定值以上的区域作为具有上述高精细成分的区域来选定，并提取上述位置信息。
7.根据权利要求1或2所述的图像编码方法，其特征在于，
在上述提取步骤，从上述输入图像或上述解码图像中提取特定的颜色成分，并将具有提取的上述特定的颜色成分的区域，作为具有上述高精细成分的区域来选定，并提取上述位置信息。
8.根据权利要求7所述的图像编码方法，其特征在于，
上述特定的颜色成分为绿色。
9.根据权利要求1或2所述的图像编码方法，其特征在于，
在上述提取步骤，从上述输入图像或上述解码图像中提取高频成分，并将所提取的上述高频成分在规定值以上的区域作为具有上述高精细成分的区域来选定，并提取上述位置信息。
10.根据权利要求1或2所述的图像编码方法，其特征在于，
在上述提取步骤，生成上述输入图像和上述解码图像之间的差分图像，并利用生成的上述差分图像来提取上述高精细成分。
11.根据权利要求1或2所述的图像编码方法，其特征在于，
在上述附加信息生成步骤，根据在上述提取步骤所提取的上述高精细成分以及上述位置信息，来生成含有上述高精细成分以及上述位置信息的上述附加信息。
12.根据权利要求1或2所述的图像编码方法，其特征在于，
在上述附加信息生成步骤，根据在上述提取步骤所提取的上述高精细成分以及上述位置信息，来算出对上述高精细成分的增益，并生成含有算出的上述增益的上述附加信息。
13.一种图像解码方法，其特征在于，包括：
图像解码步骤，对编码图像后所得到的第1代码串进行解码，来生成解码图像；
获得步骤，获得与对应于上述解码图像的高精细成分有关的附加信息；
高精细成分生成步骤，根据上述附加信息，来生成高精细成分；
重叠位置决定步骤，根据上述解码图像或上述附加信息，来决定上述高精细成分在上述解码图像中应该重叠的位置；以及
合成步骤，在上述解码图像中的、由上述重叠位置决定步骤所决定的上述位置，重叠上述高精细成分，
在上述高精细成分生成步骤，用上述附加信息中所含有的参数和预先设定的函数，来生成上述高精细成分。
14.根据权利要求13所述的图像解码方法，其特征在于，
上述函数为正态分布函数。
15.根据权利要求13或14所述的图像解码方法，其特征在于，
在上述获得步骤，从含有上述附加信息的第2代码串中提取上述附加信息。
16.根据权利要求13或14所述的图像解码方法，其特征在于，
在上述获得步骤，从上述第1代码串中获得上述附加信息。
17.根据权利要求13或14所述的图像解码方法，其特征在于，
在上述重叠位置决定步骤，根据上述附加信息中所含有的位置信息，来决定上述高精细成分应该重叠的位置。
18.根据权利要求13或14所述的图像解码方法，其特征在于，
在上述重叠位置决定步骤，从上述解码图像中提取特定的颜色成分，将具有提取的上述特定的颜色成分的区域，作为上述高精细成分应该重叠的位置来决定。
19.根据权利要求18所述的图像解码方法，其特征在于，
上述特定的颜色成分为绿色。
20.根据权利要求13或14所述的图像解码方法，其特征在于，
在上述重叠位置决定步骤，从上述解码图像中提取高频成分，并将所提取的上述高频成分在规定值以上的区域，作为上述高精细成分应该重叠的位置来决定。
21.一种图像编码装置，其特征在于，包括：
图像编码单元，对输入图像进行编码处理，生成第1代码串，并且生成编码完毕图像的解码图像；
提取单元，提取上述输入图像所具有的高精细成分和上述高精细成分所存在的上述输入图像内的位置信息；以及
附加信息生成单元，根据在上述提取单元所提取的上述高精细成分以及上述位置信息，来生成有关含有上述高精细成分的高精细成分的附加信息，
上述提取单元，使预先所设定的函数与上述高精细成分相适合，用上述函数的参数来表现上述高精细成分。
22.一种图像解码装置，其特征在于，包括：
图像解码单元，对编码图像后所得到的第1代码串进行解码，来生成解码图像；
获得单元，获得与对应于上述解码图像的高精细成分有关的附加信息；
高精细成分生成单元，根据上述附加信息，来生成高精细成分；
重叠位置决定单元，根据上述解码图像或上述附加信息，来决定上述高精细成分在上述解码图像中应该重叠的位置；以及
合成单元，在上述解码图像中的、由上述重叠位置决定单元所决定的上述位置，重叠上述高精细成分，
在上述高精细成分生成单元，用上述附加信息中所含有的参数和预先设定的函数，来生成上述高精细成分。
23.一种集成电路，其特征在于，包括：
图像编码单元，对输入图像进行编码处理，生成第1代码串，并且生成编码完毕图像的解码图像；
提取单元，提取上述输入图像所具有的高精细成分和上述高精细成分所存在的上述输入图像内的位置信息；以及
附加信息生成单元，根据在上述提取单元所提取的上述高精细成分以及上述位置信息，来生成有关含有上述高精细成分的高精细成分的附加信息，
上述提取单元，使预先所设定的函数与上述高精细成分相适合，用上述函数的参数来表现上述高精细成分。
24.一种集成电路，其特征在于，包括：
图像解码单元，对编码图像后所得到的第1代码串进行解码，来生成解码图像；
获得单元，获得与对应于上述解码图像的高精细成分有关的附加信息；
高精细成分生成单元，根据上述附加信息，来生成高精细成分；
重叠位置决定单元，根据上述解码图像或上述附加信息，来决定上述高精细成分在上述解码图像中应该重叠的位置；以及
合成单元，在上述解码图像中的、在上述重叠位置决定单元所决定的上述位置，重叠上述高精细成分，
上述高精细成分生成单元，用上述附加信息中所含有的参数和预先设定的函数，来生成上述高精细成分。
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