JP2001145105A - 画像処理装置及びその方法 - Google Patents

画像処理装置及びその方法

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JP2001145105A
JP2001145105A JP32120999A JP32120999A JP2001145105A JP 2001145105 A JP2001145105 A JP 2001145105A JP 32120999 A JP32120999 A JP 32120999A JP 32120999 A JP32120999 A JP 32120999A JP 2001145105 A JP2001145105 A JP 2001145105A
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  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好な画像が得られる量子化ステップの値を
設定し、その設定した量子化ステップの値に従って入力
画像を量子化して符号化する。 【解決手段】 入力画像を離散ウェーブレット変換部5
02により変換し、その各周波数帯域に対応する変換係
数を出力し、係数量子化部504により、量子化ステッ
プ記憶部508に記憶された量子化ステップの値に基づ
いて各変換係数を量子化し、その量子化結果に基づいて
符号化を行う。ここでその符号化の結果に応じて、量子
化ステップ記憶部508に記憶されている量子化ステッ
プの値を圧縮率設定部507により更新し、その更新し
た値を基に複数の入力画像に対して同じ量子化と符号化
を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像データを量子
化して符号化する画像処理装置及びその方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】多値画像データは非常に多くの情報を含
んでおり、そのような画像データをそのまま蓄積・伝送
すると、それに要するデータ量が膨大になってしまうと
いう問題がある。このため、このような画像データの蓄
積や伝送に際しては、その画像データの有する冗長性を
除く、或いは画質の劣化が視覚的に認識し難い程度にま
で画像データの内容を圧縮することによって画像データ
の量を削減する高能率符号化が用いられる。
【0003】このような符号化の一つである例えば、静
止画像の国際標準符号化方式としてISOとITU−T
により勧告されたJPEGでは、可逆圧縮に関してはD
PCMが採用され、非可逆圧縮においては離散的コサイ
ン変換(DCT)が使用されている。このJPEGにつ
いての詳細は、勧告書ITU−T RecommendationT.
81|ISO/IEC 10918−1等に記載されて
いるのでここでは省略する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】例えばX線画像のよう
な医療画像は、一般にデータ量が非常に大きいために、
50分の1程度までの高圧縮が要求されるが、上述のよ
うな符号化を行う場合、DCT変換におけるブロッキン
グ・アーティファクトが問題とされている。これは、符
号化の単位である8×8画素ブロックの境界が画像中に
顕在化されてしまうというものである。これに対し近年
盛んに研究されている離散的ウェーブレット変換(DW
T)を使用する圧縮手法は、このようなブロッキング・
アーティファクトが現れないという特徴がある。
【0005】医療画像のその他の特徴として、ステレオ
画像がある。この例としては、例えば胸部正面画像のス
テレオ撮影から造影剤を使用した血管像の静止ステレオ
画像を得たり、更には血管像のステレオ動画像を得るこ
となどが考えられる。そして、このようなステレオ画像
を圧縮する際には、ステレオ画像として対になった画
像、或は連続したステレオ動画像の各対の画像におい
て、これら対応している各画像の画質を同等にすること
が重要となる。しかしながら、従来のDWT変換を使用
した画像圧縮においては、このための具体的な解決策が
なかった。
【0006】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、良好な画像が得られる量子化ステップの値を設定
し、その設定した量子化ステップの値に従って入力画像
を量子化して符号化できる画像処理装置及びその方法を
提供することを目的とする。
【0007】また本発明の目的は、複数の入力画像に対
して同じ量子化ステップの値を適用して符号化できる画
像処理装置及びその方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の画像処理装置は以下のような構成を備える。
即ち、入力画像を符号化して出力する画像処理装置であ
って、前記入力画像の周波数成分を抽出して各周波数帯
域に対応する変換係数を出力する変換手段と、前記各周
波数帯域に対応して量子化ステップの値を記憶する記憶
手段と、前記記憶手段に記憶された前記量子化ステップ
の値に基づいて前記変換係数を量子化する量子化手段
と、前記量子化手段により量子化された結果に基づいて
前記入力画像を符号化する符号化手段と、前記記憶手段
に記憶される前記量子化ステップの値を更新する更新手
段と、を有することを特徴とする。
【0009】上記目的を達成するために本発明の画像処
理方法は以下のような工程を備える。即ち、入力画像を
符号化して出力する画像処理方法であって、前記入力画
像の周波数成分を抽出して各周波数帯域に対応する変換
係数を出力する変換工程と、前記各周波数帯域に対応し
て量子化ステップの値をメモリに記憶する記憶工程と、
前記メモリに記憶された前記量子化ステップの値に基づ
いて前記変換係数を量子化する量子化工程と、前記量子
化工程で量子化された結果に基づいて前記入力画像を符
号化する符号化工程と、前記メモリに記憶される前記量
子化ステップの値を更新する更新工程と、を有すること
を特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【0011】以下、本実施の形態では8ビットのモノク
ロ画像データを符号化するものとして説明する。しかし
ながら本発明はこれに限らず、例えば、各画素4ビット
で表されるモノクロ画像、或いは各画素における各色成
分(RGB/Lab/YCrCb)を8ビットで表現す
るカラーの多値画像或は12ビット(多値)のモノクロ
画像を符号化する場合に適用することも可能である。ま
た、画像を構成する各画素の状態等を表す多値情報を符
号化する場合、例えば各画素の色を表す多値のインデッ
クス値を符号化する場合などにも適用できる。これらに
応用する場合には、各種類の多値情報を後述するモノク
ロ画像データとしてそれぞれ符号化すれば良い。
【0012】図1は、本発明の実施の形態に係る画像処
理装置の構成を示すブロック図である。
【0013】まず画像入力部501から符号化対象とな
る画像を構成する画素データがラスタスキャン順に入力
される。この画像入力部501には、例えばスキャナ、
デジタルカメラ等の撮像装置、或いはCCDなどの撮像
デバイス、或いはネットワーク回線のインターフェース
・ユニット等が用いられる。また、画像入力部501
は、例えばRAM、ROM、ハードディスク、CD−R
OM等の記憶媒体であっても良い。また、入力される画
像が医療画像の場合は、この画像入力部501として
は、デジタルX線画像装置、フィルムスキャナ、血管造
影装置、及びCT、MRI、超音波装置などであっても
良い。
【0014】画像入力部501から入力される1画面分
の各画素データは、一旦バッファ503に格納される。
次に、このバッファ503に格納した1画面分の各画素
データに対して公知の離散ウェーブレット変換をDWT
(Discrete Wavelet Transform)変換部502により施
し、複数の周波数帯域の係数に分解する。
【0015】本実施の形態では、画像データ列X(n)
に対する離散ウェーブレット変換は次式に従って行うも
のとする。
【0016】r(n)=floor{(x(2n)+x
(2n+1))/2} d(n)=x(2n+2)−x(2n+3)+floo
r{(−r(n)十r(n+2)+2)/4} ここで、r(n)、d(n)は変換係数であり、r
(n)は低周波成分、d(n)は高周波成分を表してい
る。また、上式においてf100r{X}はXを超えな
い最大の整数値を表す。尚、この変換式は一次元のデー
タに対するものであるが、この変換を水平方向、垂直方
向の順に適用することにより二次元の変換を行うことが
可能である。
【0017】図2(A)〜(C)は、2次元離散ウェー
ブレット変換による帯域分割を説明する図である。
【0018】図2(A)は、LL,HL,LH,HHの
4つの周波数帯域(サブブロック)に分割した例を示
し、図2(B)は、更に、その生成したLL成分につい
て同様の手順にて離散ウェーブレット変換を施すことに
より、全体として7個の周波数帯域(サブブロック)に
分解して例を示す。本実施の形態においては、更に、L
L成分について、前述の処理をもう一度繰り返して離散
ウェーブレット変換を施すことにより図2(C)に示す
様に、LL,HL3,LH3,HH3,HL2,LH
2,HH2,HL1,LH1,HH1の全体として10
個の周波数帯域(サブブロック)に分割する。
【0019】ここで変換係数は、LL,HL3,LH
3,HH3,HL2,LH2,HH2,HL1,LH
1,HH1のサブブロックの順に、かつ各サブブロック
毎にラスタスキャン順に、係数量子化部504へ出力さ
れる。
【0020】ここでサブブロック順に転送されるのは、
分解能スケーラビリティの場合であるが、これ以外のS
NRスケーラビリティの場合は、各サブバンドに対して
の同一ビットプレーンがまとめて転送される。
【0021】係数量子化部504は、離散ウェーブレッ
ト変換部502から出力されるウェーブレット変換係数
の各々を各周波数成分(サブブロック)毎に定められた
量子化ステップで量子化し、その量子化した値をエント
ロピ符号化部505へ出力する。この係数量子化で使用
される量子化ステップの値は量子化ステップ記憶部50
8に記憶されている。この量子化ステップ記憶部508
は、後述の図3に示すように、各周波数成分(サブバン
ド)に対応した量子化ステップの値を記憶している。ま
た507は圧縮率設定部で、量子化ステップ記憶部50
8に記憶されている量子化ステップの値に従って係数量
子化部504により量子化された結果がオペレータの所
望する画質でない場合には、例えば図4及び図5を参照
して後述するようにキーボード等を用いて、オペレータ
が所望の数値を入力する。これにより圧縮率や量子化ス
テップの値が、その入力された値に応じて変更され、そ
れに伴って画像の量子化が行われる。そして、所望の圧
縮率で、所望の画質の画像が得られると、その値が量子
化ステップ記憶部508に記憶される。
【0022】図3は、本実施の形態において、図2
(C)で示された各サブバンドに対して設定された量子
化ステップの例を示す図である。
【0023】一般的に、量子化ステップの値は「q0」
から「q9」の順に大きくなるように、つまり高周波成
分ほど粗く量子化するように設定される。このような量
子化ステップの値を決定する手段としては、オペレータ
等により、圧縮率入力手段(図4の操作部406などに
相当)を使用して入力されても良い。或は、入力される
画像の種類、例えばX線画像、CT像、MRI像等に応
じて予めテーブル等で設定されていてもよい。また同じ
X線画像であっても、例えば胸部正面画像と頭部画像で
は異なる圧縮率が適用される場合がある。
【0024】このようにして目標とする圧縮率が設定さ
れると、その目標とされた圧縮率に対して、デフォルト
の量子化テーブルが試され、目標の圧縮率に足りない場
合は量子化ステップの値を大きくする方向に変更され
る。逆に圧縮率が高すぎる場合は、その量子化ステップ
の値を小さくする方向に変更することも考えられるが、
この場合には変更しないことも考えられる。
【0025】また、予め設定された圧縮率がそのまま適
用される場合も考えられるが、画質等により、その圧縮
率を調整する場合もあり得る。このような場合には、画
像表示装置において、対画像、或はシリーズ画像の中心
画像となる画像を圧縮をした後に画面上に表示し、その
表示された画像を見て、その圧縮による画質を確認する
ことができる。これによりオペレータは、その表示され
た対象となる対画像、或いは連続画像における中心画像
となる画像の画質を参照しながら圧縮率を調整すること
ができる。こうして最終的にオペレータが画質を確認
し、圧縮率が決定された時の量子化ステップの値が量子
化ステップ記憶部508に記憶される。
【0026】こうして量子化ステップ記憶部508に記
憶された量子化ステップの値により、対象となる他の画
像が量子化される。ここで記憶される量子化ステップの
値とは、図3に示すように、各サブバンドに対応した量
子化ステップの値の場合の他に、量子化をあるサブバン
ドで打ち切る場合における、そのサブバンドを指定する
場合も考えられる。
【0027】例えば、SNRスケーラビリティの場合に
おいて、符号化を途中で打ち切る場合、どのビットプレ
ーンで打ち切るかを指定する情報は、エントロピ符号化
部505に記憶される。この符号化を打ち切る変形例と
しては、全体を符号化した後に、符号出力部506で制
御して、中心画像となる画像によって決められたサブバ
ンド、ビットプレーンでビットストリームを切断するこ
とも考えられる。
【0028】エントロピ符号化部505は、上述した周
波数成分(サブブロック)単位に符号化処理を行う。こ
の符号化に際しては、画像はビットプレーンに分解さ
れ、ビットプレーン毎の階層出力が、低周波成分のサブ
ブロックLL,HL3,LH3,HH3,HL2,LH
2,HH2,HL1,LH1,HH1の順で行われる。
前述したように分解能スケーラビリティの場合は、ビッ
トプレーン順に符号化が行われる。
【0029】符号出力部506では、エントロピ符号株
505から出力される複数のビットプレーンデータを順
次階層的に出力する。この符号出力部506には、公衆
回線、無線回線、LAN等のインターフェース部を用い
ることができる。また、符号出力部506は上記階層的
データを格納しておくハードディスク、RAM、RO
M、DVD等の記憶媒体であっても良い。
【0030】上述した符号化により、画像の低周波成分
から高周波成分の順で階層的に画像が出力される。こう
して出力される符号データを受取る受信側では、階層的
に画像の概略を把握することが可能となる。更に、各周
波成分においてビットプレーン毎の階層的な出力が行わ
れるので、受信側では各周波数成分においても、更に階
層的に画像の概略を把握することが可能となる。また各
画素(変換係数)を可変長で表現するようにしているの
で、通常のビットプレーン毎の符号化と比べて全体の符
号量を減少させることができる。
【0031】なお、上記実施の形態において生成された
符号化データには、画像のサイズ、1画素当たりのビッ
ト数、各周波数成分に対する量子化ステップの値等の、
復号側において必要な付属情報が適宜付加される。例え
ば、画像をライン単位、ブロック単位、バンド単位で符
号化、復号化する場合には、上記画像のサイズを示す情
報が必要である。
【0032】図4は、本実施の形態の画像符号化装置の
ハードウェア構成を示すブロック図で、前述の図1の構
成と共通する部分は同じ番号で示し、それらの説明を省
略する。
【0033】図4において、401は例えばマイクロコ
ンピュータ等のCPUで、プログラムメモリ402に記
憶された制御プログラムに従って装置全体の動作を制御
している。尚、このプログラムメモリ402に記憶され
た制御プログラムは、例えば外部記憶装置405である
ハードディスク等に、CD−ROM等の記憶媒体からイ
ンストールされて記憶されており、必要に応じてプログ
ラムメモリ402にロードされて実行されるものでも良
い。403は例えばCRTや液晶等の表示部で、画像入
力部501から入力された画像や、圧縮された画像等を
表示することができる。404はRAMで、CPU40
1による動作時、各種データを一時的に保存するワーク
エリアとしても使用される。405は各種プログラムや
画像データ等を記憶する大容量の記憶装置である。40
6は操作部で、例えばキーボード、及びマウス等のポイ
ンティングデバイスを有し、オペレータの操作により各
種データやコマンド等を入力することができる。
【0034】尚、前述の図1の構成と比較すると、図1
におけるバッファ503、量子化ッステップ記憶部50
8は図4のRAM404に相当し、図1の離散ウェーブ
レット変換部502、係数量子化部504、エントロピ
符号化部505などは、CPU401により実行される
制御プログラムにより実現されているものとする。
【0035】次に図5のフローチャートを参照して、本
実施の形態の画像符号化装置における量子化ステップの
値を更新する処理を説明する。
【0036】まずステップS1で、例えば操作部406
を用いて、その入力画像の圧縮率を指定する。次にステ
ップS2に進み、その指定された圧縮率で入力画像を圧
縮し、その結果をステップS3で、表示部403に表示
する。この表示された結果をオペレータが見て、圧縮率
又は量子化ステップの値を変更する必要があるかどうか
を判断する。変更する必要がある時はステップS5に進
み、オペレータがその数値を操作部406などを用いて
入力する。こうして圧縮率などが変更されるとステップ
S2に戻り、その変更された圧縮率や量子化ステップに
従って、再度同じ画像を圧縮して、ステップS3で表示
する。
【0037】こうしてステップS4で、所望の圧縮画像
が得られるとステップS6に進み、その時の圧縮率、量
子化ステップの値をRAM404に設けられた量子化ス
テップ記憶部508に記憶する。これにより、これ以降
は、その量子化ステップ記憶部508に記憶された量子
化ステップの値に従って、各入力画像の変換係数が量子
化されることになる。
【0038】これにより、例えばステップS2で、特定
の画像(対画像の一方)に対する圧縮率(或は量子化ス
テップ)が設定され、ステップS3で、その指定された
圧縮率(或は量子化ステップ)等に従って画像が圧縮さ
れて、その圧縮画像を表示部403に表示する。そし
て、その表示された画像の画質が所望のものであるかを
判断し、その判断結果に基づいて圧縮率(量子化ステッ
プ)を決定して記憶しておく。これにより、その対の画
像の他方も同じ条件で圧縮されることになり、結果とし
て、2枚の画像をステレオ表示した場合に左右の画像の
画質が同一になるように符号化することができる。
【0039】尚、本発明は複数の機器(例えばホストコ
ンピュータ、インターフェース機器、リーダ、プリンタ
等)から構成されるシステムの一部として適用しても、
或は1つの機器(例えば複写機、ファクシミリ装置、デ
ジタルカメラ、CT装置、MRI装置等)からなる装置
の一部に適用しても良い。
【0040】また、本発明は上記実施の形態を実現する
ための装置及び方法のみに限定されるものではなく、上
記システム又は装置内のコンピュータ(CPU或いはM
PU)に、上記実施の形態を実現するためのソフトウェ
アのプログラムコードを供給し、このプログラムコード
に従って上記システム或いは装置のコンピュータが上記
各種デバイスを動作させることにより上記実施の形態を
実現する場合も本発明の範疇に含まれる。
【0041】またこの場合、前記ソフトウエアのプログ
ラムコード自体が上記実施の形態の機能を実現すること
になり、そのプログラムコード自体、及びそのプログラ
ムコードをコンピュータに供給するための手段、具体的
には上記プログラムコードを格納した記憶媒体は本発明
の範疇に含まれる。
【0042】この様なプログラムコードを格納する記憶
媒体としては、例えばフロッピーディスク、ハードディ
スク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、磁
気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いる
ことができる。
【0043】また、上記コンピュータが、供給されたプ
ログラムコードのみに従って各種デバイスを制御するこ
とにより、上記実施の形態の機能が実現される場合だけ
ではなく、上記プログラムコードがコンピュータ上で稼
動しているOS(オペレーティングシステム)、或いは
他のアプリケーション・ソフトウェア等と協動して上記
実施の形態が実現される場合にも、係るプログラムコー
ドは本発明の範疇に含まれる。
【0044】更に、この供給されたプログラムコード
が、コンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接
続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された
後、そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡
張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPU等が実際の
処理の一部または全部を行い、その処理によって上記実
施の形態が実現される場合も本発明の範疇に含まれる。
【0045】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、画像圧縮を行った場合に、ステレオ画像の左右の画
質が同一とならなかったという問題が解決される。
【0046】また本実施の形態によれば、2枚の画像を
ステレオ表示した場合に左右の画像の画質が同一になる
ので、立体視がより自然に実現される。また、この技術
を動画像に適用することにより、連続性を重視した動画
像の表示が可能になる。
【0047】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、良
好な画像が得られる量子化ステップの値を設定し、その
設定した量子化ステップの値に従って入力画像を量子化
して符号化できるという効果がある。
【0048】また本発明によれば、複数の入力画像に対
して同じ量子化ステップの値を適用して符号化できると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る符号化装置の構成を
示すブロック図である。
【図2】本実施の形態に係る2次元ウェーブレット変換
の帯域分割を説明する図である。
【図3】本実施の形態におけるサブバンド毎の量子化ス
テップの例を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態に係る画像符号化装置のハ
ードウェア構成を説明するブロック図である。
【図5】本発明の実施の形態に係る画像符号化装置にお
ける制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
501 画像入力部 502 DWT変換部 503 バッファ 504 係数量子化部 505 エントロピ符号化 506 符号出力部 507 圧縮率設定部 508 量子化ステップ記憶部

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力画像を符号化して出力する画像処理
    装置であって、 前記入力画像の周波数成分を抽出して各周波数帯域に対
    応する変換係数を出力する変換手段と、 前記各周波数帯域に対応して量子化ステップの値を記憶
    する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された前記量子化ステップの値に基
    づいて前記変換係数を量子化する量子化手段と、 前記量子化手段により量子化された結果に基づいて前記
    入力画像を符号化する符号化手段と、 前記記憶手段に記憶される前記量子化ステップの値を更
    新する更新手段と、を有することを特徴とする画像処理
    装置。
  2. 【請求項2】 前記変換手段は離散ウェーブレット変換
    を実行することを特徴とする請求項1に記載の画像処理
    装置。
  3. 【請求項3】 前記符号化手段はエントロピ符号化を行
    うことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
  4. 【請求項4】 前記更新手段は、対象とする複数の入力
    画像に対して同一の量子化ステップの値を適用するよう
    に更新することを特徴とする請求項1に記載の画像処理
    装置。
  5. 【請求項5】 前記量子化ステップの値は、前記変換係
    数のそれぞれに対して設定され、前記変換係数に対応す
    る周波数帯域が高くなるほど前記量子化ステップの値が
    大きくなるように設定されていることを特徴とする請求
    項1に記載の画像処理装置。
  6. 【請求項6】 前記量子化手段は、対象とする複数の入
    力画像に対して前記量子化ステップの値で指示される周
    波数帯域で量子化を終了することを特徴とする請求項1
    に記載の画像処理装置。
  7. 【請求項7】 入力画像を符号化して出力する画像処理
    方法であって、 前記入力画像の周波数成分を抽出して各周波数帯域に対
    応する変換係数を出力する変換工程と、 前記各周波数帯域に対応して量子化ステップの値をメモ
    リに記憶する記憶工程と、 前記メモリに記憶された前記量子化ステップの値に基づ
    いて前記変換係数を量子化する量子化工程と、 前記量子化工程で量子化された結果に基づいて前記入力
    画像を符号化する符号化工程と、 前記メモリに記憶される前記量子化ステップの値を更新
    する更新工程と、を有することを特徴とする画像処理方
    法。
  8. 【請求項8】 前記変換工程は離散ウェーブレット変換
    を実行することを特徴とする請求項7に記載の画像処理
    方法。
  9. 【請求項9】 前記符号化工程はエントロピ符号化を行
    うことを特徴とする請求項7に記載の画像処理方法。
  10. 【請求項10】 前記更新工程では、対象とする複数の
    入力画像に対して同一の量子化ステップの値を適用する
    ように更新することを特徴とする請求項7に記載の画像
    処理方法。
  11. 【請求項11】 前記量子化ステップの値は、前記変換
    係数のそれぞれに対して設定され、前記変換係数に対応
    する周波数帯域が高くなるほど前記量子化ステップの値
    が大きくなるように設定されていることを特徴とする請
    求項7に記載の画像処理方法。
  12. 【請求項12】 前記量子化工程では、対象とする複数
    の入力画像に対して前記量子化ステップの値で指示され
    る周波数帯域で量子化を終了することを特徴とする請求
    項7に記載の画像処理方法。
  13. 【請求項13】 請求項7乃至12のいずれか1項に記
    載の画像処理方法を実行するプログラムを記憶した、コ
    ンピュータにより読取り可能な記憶媒体。
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