JP2000134618A - 画像信号符号化方法と装置、及び画像信号復号方法と装置、及びこれらの方法を記録した記録媒体 - Google Patents

画像信号符号化方法と装置、及び画像信号復号方法と装置、及びこれらの方法を記録した記録媒体

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JP2000134618A
JP2000134618A JP30181898A JP30181898A JP2000134618A JP 2000134618 A JP2000134618 A JP 2000134618A JP 30181898 A JP30181898 A JP 30181898A JP 30181898 A JP30181898 A JP 30181898A JP 2000134618 A JP2000134618 A JP 2000134618A
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誠之 高村
Yutaka Watanabe
裕 渡辺
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 指定圧縮率において、良好な復号画質が得ら
れる中間解像度を最適点の探索なしに得る符号化方法/
装置と、その復号方法/装置を提供する。 【解決手段】 最適解像度選択器4は、最適解像度表記
憶装置5から検索した指定符号化器に対応する表から指
定圧縮率に対応する最適中間解像度6を求め、解像度変
換器7へ出力する。解像度変換器7は、画像の帯域を制
限する帯域制限器8と再標本化器9の内部状態を最適中
間解像度6に応じ設定し、入力画像信号1を処理し、原
画像解像度10と縮小画像信号11を出力する。画像信
号符号化装置12は縮小画像信号11を符号化し、多重
化器14は原画像解像度10の情報と符号化データ13
を多重化した後、伝送データ15として出力する。復号
段階では、この伝送データを符号化データと原画像解像
度に分離し、符号化データを復号した縮小画像を原画像
解像度により元の解像度の画像信号に変換する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高圧縮率画像信号
符号化方法とその装置、ならびに、それによって符号化
された伝送データの復号方法とその装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】入力画像信号を一旦縮小して中間解像度
に変換し、これに対して既存の符号化・復号を行った
後、元の解像度に戻す方式は、原画像信号を直接符号化
・復号する方式に比べ、特に高い圧縮率において、より
良好な復号画像画質を与えることが知られている(例え
ば、富永他「自己相似モデリングを利用した超高圧縮画
像符号化」1995年電子情報通信学会総合全国大
会)。
【0003】図8は、に中間解像度の違いによる圧縮後
サイズ対画質の変化を示したグラフである。実際、図8
に示したように、圧縮率が低い(圧縮後サイズが大き
い)領域では、中間解像度が大きいほど復号画像信号の
画質は良いが、圧縮率が高い(圧縮後サイズが小さい)
領域では、逆に中間解像度が小さいほど復号画像信号の
画質が良くなる。
【0004】しかしながら、従来の技術においては、中
間解像度を固定値(例えば原画像解像度の1/2)とし
ていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ここで留意すべきは、
符号化・復号に際し、ある圧縮率に対応し最適な中間解
像度がひとつ存在し、それ以外の解像度では得られる復
号画像信号の画質が最適中間解像度のそれを超えられな
いという点である。指定された圧縮率において、最適な
解像度から離れた中間解像度を選んで符号化すると、解
像度を変換せずに直接符号化・復号した場合よりも却っ
て復号画像信号の画質が低下してしまうことも有り得
る。
【0006】例えば図9に、実際の画像信号において5
通りの中間解像度を用いて画像信号を符号化・復号した
場合の、圧縮後サイズと出力画像信号の画質の関係を示
す。区間4においては、5通りの解像度の中では解像度
Bが最適である。これを他の解像度、例えば解像度Eで
符号化・復号を行った場合、全く解像度を変換せずに符
号化する解像度Aの場合よりも、復号画像信号の画質は
悪化してしまう。従って、従来技術のように固定中間解
像度を用いては、その最適性が保証されないために、良
好な復号画質が得られない可能性が常にある。
【0007】故に、符号化効率の向上を保証するために
は、与えられた圧縮率に対して最良の符号化効率を与え
る中間解像度を求める必要がある。しかしながら、総当
たり的に中間解像度を変えながら符号化・復号を繰り返
し、その都度得られた画像信号の画質を調べるのは、多
数の画像を符号化するような状況に即さず、現実的でな
い。
【0008】本発明の課題は、中間解像度を変えながら
符号化復号を繰り返し、最適点を探索することなしに、
指定された圧縮率における、最適あるいは準最適な中間
解像度を得る符号化方法と装置、及びその復号方法と装
置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は、以下に列記する発明をその解決手段とす
る。
【0010】符号化のための一手段は、入力画像信号の
解像度を予め低下させた縮小画像信号を既存の符号化方
式で符号化する画像信号符号化方法において、縮小画像
信号に適用する符号化方式に応じて、“符号量”と“そ
の符号量に対する最適な解像度縮小率”の関係表を予め
蓄積しておく段階と、圧縮率が指定された場合、該関係
表により最適な縮小率を求める段階と、該最適な縮小率
に基づき入力画像信号の解像度を縮小する段階と、指定
符号量になるよう画像信号を符号化する段階とを、有す
ることを特徴とする画像信号符号化方法である。
【0011】あるいは、入力画像信号の解像度を予め低
下させた縮小画像信号を既存の符号化器で符号化する画
像信号符号化装置において、縮小画像信号に適用する符
号化器に応じて、“符号量”と“その符号量に対する最
適な解像度縮小率”の関係表を予め蓄積しておく記憶手
段と、圧縮率が指定された場合、該関係表により最適な
縮小率を求める選択手段と、該最適な縮小率に基づき入
力画像信号の解像度を縮小する解像度変換手段と、指定
符号量になるよう画像信号を符号化する符号化手段と
を、具備することを特徴とする画像信号符号化装置であ
る。
【0012】あるいは、上記の画像信号符号化方法にお
ける段階をコンピュータに実行させるためのプログラム
を、該コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録し
たことを特徴とする画像信号符号化方法を記録した記録
媒体である。
【0013】また、復号のための一手段は、上記の画像
信号符号化方法により符号化された伝送データを復号す
る画像信号復号方法であって、伝送データから符号化デ
ータと解像度の縮小率を獲得する段階と、該符号化デー
タを復号して縮小画像信号とする段階と、該縮小率に基
づいて該縮小画像信号を元の解像度の画像信号に変換す
る段階とを、有することを特徴とする画像信号復号方法
である。
【0014】あるいは、上記の画像信号符号化装置によ
り符号化された伝送データを復号する画像信号復号装置
であって、伝送データから符号化データを分離するとと
もに解像度の縮小率を獲得する分離手段と、該符号化デ
ータを復号して縮小画像信号とする復号手段と、該縮小
率に基づいて該縮小画像信号を元の解像度の画像信号に
変換する解像度変換手段とを、具備することを特徴とす
る画像信号復号装置である。
【0015】あるいは、上記の画像信号復号方法におけ
る段階をコンピュータに実行させるためのプログラム
を、該コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録し
たことを特徴とする画像信号復号方法を記録した記録媒
体である。
【0016】本発明では、既存のいくつかの画像符号化
方式(例えばISO/IEC10918−1(JPE
G))について、“圧縮率”と“その圧縮率における最
良の中間解像度”の関係を予め調べ、表として保持して
おき、新しく入力画像信号および圧縮率が与えられた場
合、その表を参照するだけで所望の最適中間解像度を得
られるようにする。
【0017】図1は、符号化/復号方式としてJPEG
を用いた場合の圧縮率の度合(横軸:1画素あたり何ビ
ットで表せているかに換算(1画素あたりのビット
量))とその圧縮率における最適な帯域制限の度合(縦
軸:原画像信号の画素数と中間解像度の画素数の比に換
算(解像度縮小率))を求めたグラフを示す。ここで縦
線は、対応する画像信号の対応する圧縮率において、復
号画像画質が最適あるいは準最適(最適な画質からの差
が所定の許容範囲以内に納まる)である中間解像度の範
囲を示している。縦線中のポイント印が最適な中間解像
度、上下範囲内が準最適な中間解像度である。また、異
なる9種類の画像信号に対して得られた上記のデータを
平滑化したものが図中の曲線である。
【0018】また図2は、あるWaveletに基づく
符号化復号方式による同様のグラフであり、圧縮の度合
(横軸:1画素あたりのビット量)と最適中間解像度
(縦軸:解像度縮小率)の関係を示す。
【0019】図3は指定圧縮率からの最適中間解像度の
導出を説明する図である。上記のような平滑化曲線の情
報を先験的知識として保持しておけば、図3に示すよう
に、新しく画像圧縮率が指定された場合に適切な中間解
像度を表検索のみで求めることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。
【0021】図4は、本発明による画像信号符号化装置
の一実施形態例を示したブロック図である。図5は、そ
の装置の動作例とともに、本発明の画像信号符号化方法
の一実施形態例を示したフローチャートである。
【0022】圧縮率指定2および符号化器指定3が最適
解像度選択器4に入力される。最適解像度選択器4は、
最適解像度表記憶装置5の保持している表(1)、表
(2)…の中から指定符号化器に対応するものを検索
し、次いでその表を用い指定圧縮率に対応する最適中間
解像度6を求め、解像度変換器7へ出力する。
【0023】最適解像度表の構成、および指定圧縮率に
対応する最適中間解像度の選択は、一例として以下のよ
うに行う。
【0024】表の横軸(原画像1画素あたりのビット
量)の範囲の上限Uを5ビットで表現する(4〜35ま
での整数値UIとして解釈し、U=UI/20とする。U
は0.2〜1.75まで0.05刻みに表せる)。この
間を、0.01からUまで0.01刻みに分割する。各
々の分割点において、解像度縮小率S(0<S≦1)を
6ビット(1〜64までの整数値SIとして解釈し、S
=SI/64とする)で記憶する。
【0025】表の大きさは、5+6*100Uビットと
なる。これは最小で125ビット(≒16バイト)、最
大で1055ビット(≒132バイト)である。
【0026】圧縮率指定2の指定値は、原画像1画素あ
たりのビット数Sに換算する。まず始めに、S>Uであ
ればS=U、S<0.01であればS=0.01と見倣
す。次に、Sが横軸上の0.01刻みの分割点上にあれ
ば、その点に対応する縮小率を出力し、もしなければS
の両側の分割点での縮小率を線形補間した値を出力す
る。
【0027】解像度変換器7は、画像の帯域を制限する
帯域制限器8および再標本化器9から成る。これは最適
解像度6の入力に応じ内部状態を設定し、入力画像信号
1を処理し、原画像解像度10および縮小画像信号11
を出力する。
【0028】縮小画像信号11は、符号化器指定3に対
応する画像信号符号化装置12により符号化され、符号
化データ13を出力する。
【0029】多重化器14は、原画像解像度10に関す
る情報と符号化データ13とを多重化する。符号化方式
としてJPEGを用いる場合であれば、例えばマーカタ
イプ“COM”により指定されるコメント領域へ原画像
の解像度(例えば横200画素、縦100画素とする)
に関する情報を“200×100”という文字列として
挿入する。多重化器14は、このような処理の後、伝送
データ15を出力する。
【0030】図6は、本発明による画像信号復号装置の
一実施形態例を示したブロック図である。図7は、その
装置の動作例とともに、本発明の画像信号復号方法の一
実施形態例を示したフローチャートである。
【0031】伝送されたデータ21は、まず分離器22
において符号化データ23と原画像解像度24に分離さ
れる。符号化データ23は画像信号復号装置25により
画像信号26に復号される。この時点では、画像サイズ
は縮小された中間解像度のものである。必要であれば、
このデータを縮小画像27として出力することもでき
る。
【0032】原画像解像度24は解像度変換器28に入
力され、これによりその内部の平滑器29および再標本
化器30の状態が設定される。そして解像度変換器28
は復号画像信号26を原画像と同じ解像度の画像信号3
1に変換し、出力する。
【0033】なお、図4、図6で示した手段の一部もし
くは全部を、コンピュータを用いて機能させることがで
きること、あるいは、図5、図7で示した処理の段階を
コンピュータで実行させることができることは言うまで
もなく、コンピュータをその手段として機能させるため
のプログラム、あるいは、コンピュータでその処理の段
階を実行させるためのプログラムを、そのコンピュータ
が読み取り可能な記録媒体、例えば、FD(フロッピー
(登録商標)ディスク)や、MO、ROM、メモリカー
ド、CD、DVD、リムーバブルディスクなどに記録し
て提供し、配布することが可能である。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
繰り返し中間解像度を変え最適値を探索することなし
に、最適あるいは準最適な中間解像度を得ることができ
るので、画像符号化復号の前後処理として解像度を変換
する方式の処理簡素化を図ることができる。
【0035】また、選択した中間解像度の最適性が保証
されるので、固定中間解像度を用いた場合よりも復号画
像信号の画質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】符号化・復号にJPEG方式を用いた場合の、
圧縮の度合と最適中間解像度の関係を示す図である。
【図2】符号化・復号にWaveletによる方式を用
いた場合の、圧縮の度合と最適中間解像度の関係を示す
図である。
【図3】本発明において、予め求めておいたグラフを用
い、指定圧縮率から最適中間解像度を導出する方法を説
明する図である。
【図4】本発明の一実施形態例の画像符号化装置のブロ
ック図である。
【図5】本発明の一実施形態例の画像符号化方法を示す
フローチャートである。
【図6】本発明の一実施形態例の画像復号装置のブロッ
ク図である。
【図7】本発明の一実施形態例の画像復号方法を示すフ
ローチャートである。
【図8】中間解像度の違いによる圧縮後サイズ対画質の
グラフの変化を示す図である。
【図9】圧縮サイズと最適解像度の関係を示す図であ
る。
【符号の説明】 1…入力画像信号 2…圧縮率指定 3…符号化器指定 4…最適解像度選択器 5…最適解像度表記憶装置 6…最適中間解像度 7…解像度変換器 8…帯域制限器 9…再標本化器 10…原画像解像度 11…縮小画像信号 12…画像信号符号化装置 13…符号化データ 14…多重化器 15…伝送データ 21…伝送データ 22…分離器 23…符号化データ 24…原画像解像度 25…画像信号復号装置 26…復号画像信号 27…縮小画像出力 28…解像度変換器 29…平滑化器 30…再標本化器 31…出力画像信号
フロントページの続き Fターム(参考) 5C059 KK01 KK38 MA23 MA24 MC14 RC11 RC12 SS20 TA17 TA47 TA68 TA69 TB01 TC18 TC38 TD15 UA02 UA05 UA11 5C078 BA21 BA53 CA21 DA01 DA07 DB04 DB05

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力画像信号の解像度を予め低下させた
    縮小画像信号を既存の符号化方式で符号化する画像信号
    符号化方法において、 縮小画像信号に適用する符号化方式に応じて、“符号
    量”と“その符号量に対する最適な解像度縮小率”の関
    係表を予め蓄積しておく段階と、 圧縮率が指定された場合、該関係表により最適な縮小率
    を求める段階と、 該最適な縮小率に基づき入力画像信号の解像度を縮小す
    る段階と、 指定符号量になるよう画像信号を符号化する段階とを、 有することを特徴とする画像信号符号化方法。
  2. 【請求項2】 入力画像信号の解像度を予め低下させた
    縮小画像信号を既存の符号化器で符号化する画像信号符
    号化装置において、 縮小画像信号に適用する符号化器に応じて、“符号量”
    と“その符号量に対する最適な解像度縮小率”の関係表
    を予め蓄積しておく記憶手段と、 圧縮率が指定された場合、該関係表により最適な縮小率
    を求める選択手段と、 該最適な縮小率に基づき入力画像信号の解像度を縮小す
    る解像度変換手段と、 指定符号量になるよう画像信号を符号化する符号化手段
    とを、 具備することを特徴とする画像信号符号化装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の画像信号符号化方法にお
    ける段階をコンピュータに実行させるためのプログラム
    を、該コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録し
    たことを特徴とする画像信号符号化方法を記録した記録
    媒体。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の画像信号符号化方法によ
    り符号化された伝送データを復号する画像信号復号方法
    であって、 伝送データから符号化データと解像度の縮小率を獲得す
    る段階と、 該符号化データを復号して縮小画像信号とする段階と、 該縮小率に基づいて該縮小画像信号を元の解像度の画像
    信号に変換する段階とを、 有することを特徴とする画像信号復号方法。
  5. 【請求項5】 請求項2記載の画像信号符号化装置によ
    り符号化された伝送データを復号する画像信号復号装置
    であって、 伝送データから符号化データを分離するとともに解像度
    の縮小率を獲得する分離手段と、 該符号化データを復号して縮小画像信号とする復号手段
    と、 該縮小率に基づいて該縮小画像信号を元の解像度の画像
    信号に変換する解像度変換手段とを、 具備することを特徴とする画像信号復号装置。
  6. 【請求項6】 請求項4記載の画像信号復号方法におけ
    る段階をコンピュータに実行させるためのプログラム
    を、該コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録し
    たことを特徴とする画像信号復号方法を記録した記録媒
    体。
JP30181898A 1998-10-23 1998-10-23 画像信号符号化方法と装置、及び画像信号復号方法と装置、及びこれらの方法を記録した記録媒体 Pending JP2000134618A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004266794A (ja) * 2002-09-04 2004-09-24 Microsoft Corp マルチ・リゾルーション・ビデオ符号化および復号化
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