JP2001169118A

JP2001169118A - 画像処理装置及びその方法、コンピュータ可読メモリ

Info

Publication number: JP2001169118A
Application number: JP35498699A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kajiwara; 浩梶原; Makoto Sato; 眞佐藤; Hiroki Kishi; 裕樹岸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2001-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】効率良いプログレッシブ・ビルドアップを実
現する画像処理装置及びその方法、コンピュータ可読メ
モリを提供する。【解決手段】自然２進変換部１０６で多値画素データ
を２値データ列に変換する。大小判定部１０４で、多値
画素データをしきい値と比較して大小を判定する。その
判定結果をランレングス符号化部１０６で符号化する。
符号化判定部１０７で、自然２進変換部１０６により得
られる２値データ列から符号化する必要がある部分２値
データ列を判定する。そして、判定された部分２値デー
タ列をビットプレーン符号化部１０８で符号化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像データを符号
化する画像処理装置及びその方法、コンピュータ可読メ
モリに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】画像は非常に多くの情報を含んでおり、
その蓄積・伝送に於いては膨大なデータ量が問題とな
る。そこで、蓄積・伝送に際しては、画像の持つ冗長性
を除く、あるいはさらに視覚的に認識し難い程度で画素
値の操作を加えることによってデータ量を削減する高能
率符号化が用いられる。高能率符号化により、ある程度
データ量を削減したとしても、なお、伝送あるいは読出
に時間がかかることがある。このような場合、伝送の初
期段階で画像の概略をつかむことができ、さらに符号デ
ータの伝送を続けることにより画像が高画質化するよう
なプログレッシブ・ビルドアップの実現が求められてい
る。

【０００３】従来、プログレッシブ・ビルドアップを実
現する符号化方法として、符号化対象画像の各画素値、
あるいはこれを系列変換して得られる値（例えば、Ｗａ
ｖｌｅｔ変換やＤＣＴの係数や予測誤差値）を自然２進
数や交番２進数（グレイコード）を用いて２値表現し、
各２値表現の同一桁のビットの集まり（以降、ビットプ
レーンと呼ぶ）を上位桁から下位桁へと順々に伝送す
る、"ビットプレーン符号化"が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多値デ
ータを自然２進数や交番２進数により２値表現し、ビッ
トプレーンに分割して符号化／伝送する従来のビットプ
レーン符号化方法では、符号化対象となる多値データの
頻度分布に偏りがある場合、符号化／伝送の初期段階に
おいては望ましい再生画像が得られないという問題があ
る。例えば、符号化対象の画像データが、図１４に示す
頻度分布のように、背景部分に低輝度（あるいは濃度）
のパターンを持つ画像データを従来のビットプレーン符
号化方法で符号化して伝送した場合、復号側で上位ビッ
トプレーンのデータを復号した段階では、背景パターン
は全く再生されないといったことが起こる。また、符号
化対象の画像データが、図１５に示す頻度分布のよう
に、低輝度（あるいは濃度）、または、高輝度（あるい
は濃度）に偏っている場合、冗長性を多く含んだ多値デ
ータを数多く符号化しなければならない、その上、上位
ビットプレーンのデータを復号した段階では画像がほと
んど再現されないといった問題があった。

【０００５】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、効率良いプログレッシブ・ビルドアップを実
現する画像処理装置及びその方法、コンピュータ可読メ
モリを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による画像処理装置は以下の構成を備える。
即ち、多値画素データで構成される画像データを符号化
する画像処理装置であって、前記多値画素データを２値
データ列に変換する変換手段と、前記多値画素データを
しきい値と比較して大小を判定する大小判定手段と、前
記大小判定手段の判定結果を符号化する第一符号化手段
と、前記変換手段により得られる２値データ列から符号
化する必要がある部分２値データ列を判定する符号化判
定手段と、前記符号化判定手段によって判定された部分
２値データ列を符号化する第二符号化手段とを備える。

【０００７】また、好ましくは、前記変換手段は、前記
多値画素データを自然２進表現で２値データ列に変換す
る。

【０００８】また、好ましくは、前記しきい値を設定す
る設定手段を更に備える。

【０００９】また、好ましくは、前記設定手段は、前記
しきい値を前記画像データの頻度分布に基づいて設定す
る。

【００１０】また、好ましくは、前記設定手段は、前記
しきい値を前記画像データの特性に基づいて設定する。

【００１１】上記の目的を達成するための本発明による
画像処理装置は以下の構成を備える。即ち、画像データ
を符号化する画像処理装置であって、前記画像データを
他の系列に変換する系列変換手段と、前記系列変換手段
で得られる係数群を２値データ列に変換する変換手段
と、前記係数の絶対値をしきい値と比較して大小を判定
する大小判定手段と、前記大小判定手段による判別結果
を符号化する第一符号化手段と、前記変換手段により得
られる２値データ列から符号化する必要がある部分２値
データ列を判定する符号化判定手段と、前記符号化判定
手段によって判定された部分２値データ列を符号化する
第二符号化手段とを備える。

【００１２】また、好ましくは、前記系列変換手段は、
離散ウェーブレット変換である。

【００１３】また、好ましくは、前記変換手段は、前記
画像データを自然２進表現で２値データ列に変換する。

【００１４】また、好ましくは、前記しきい値は、前記
係数群の絶対値の平均値である。

【００１５】また、好ましくは、前記系列変換手段で得
られる係数群を所定単位で取得し、取得した所定単位の
係数群を前記変換手段に入力する取得手段を更に備え
る。

【００１６】上記の目的を達成するための本発明による
画像処理方法は以下の構成を備える。即ち、多値画素デ
ータで構成される画像データを符号化する画像処理方法
であって、前記多値画素データを２値データ列に変換す
る変換工程と、前記多値画素データをしきい値と比較し
て大小を判定する大小判定工程と、前記大小判定工程の
判定結果を符号化する第一符号化工程と、前記変換工程
により得られる２値データ列から符号化する必要がある
部分２値データ列を判定する符号化判定工程と、前記符
号化判定工程によって判定された部分２値データ列を符
号化する第二符号化工程とを備える。

【００１７】上記の目的を達成するための本発明による
画像処理方法は以下の構成を備える。即ち、画像データ
を符号化する画像処理方法であって、前記画像データを
他の系列に変換する系列変換工程と、前記系列変換工程
で得られる係数群を２値データ列に変換する変換工程
と、前記係数の絶対値をしきい値と比較して大小を判定
する大小判定工程と、前記大小判定工程による判別結果
を符号化する第一符号化工程と、前記変換工程により得
られる２値データ列から符号化する必要がある部分２値
データ列を判定する符号化判定工程と、前記符号化判定
工程によって判定された部分２値データ列を符号化する
第二符号化工程とを備える。

【００１８】上記の目的を達成するための本発明による
コンピュータ可読メモリは以下の構成を備える。即ち、
多値画素データで構成される画像データを符号化する画
像処理のプログラムコードが格納されたコンピュータ可
読メモリであって、前記多値画素データを２値データ列
に変換する変換工程のプログラムコードと、前記多値画
素データをしきい値と比較して大小を判定する大小判定
工程のプログラムコードと、前記大小判定工程の判定結
果を符号化する第一符号化工程のプログラムコードと、
前記変換工程により得られる２値データ列から符号化す
る必要がある部分２値データ列を判定する符号化判定工
程のプログラムコードと、前記符号化判定工程によって
判定された部分２値データ列を符号化する第二符号化工
程のプログラムコードとを備える。

【００１９】上記の目的を達成するための本発明による
コンピュータ可読メモリは以下の構成を備える。即ち、
画像データを符号化する画像処理のプログラムコードが
格納されたコンピュータ可読メモリであって、前記画像
データを他の系列に変換する系列変換工程のプログラム
コードと、前記系列変換工程で得られる係数群を２値デ
ータ列に変換する変換工程のプログラムコードと、前記
係数の絶対値をしきい値と比較して大小を判定する大小
判定工程のプログラムコードと、前記大小判定工程によ
る判別結果を符号化する第一符号化工程のプログラムコ
ードと、前記変換工程により得られる２値データ列から
符号化する必要がある部分２値データ列を判定する符号
化判定工程のプログラムコードと、前記符号化判定工程
によって判定された部分２値データ列を符号化する第二
符号化工程のプログラムコードとを備える。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態を詳細に説明する。（実施形態１）図１は本発明の実施形態１の画像処理装
置の構成を示すブロック図である。

【００２１】同図に於いて、１０１は画像入力部、１０
２はバッファ、１０３はしきい値決定部、１０４は大小
判定部、１０５はランレングス符号化部、１０６は自然
２進変換部、１０７は符号化判定部、１０８はビットプ
レーン符号化部、１０９は符号出力部である。

【００２２】尚、以下説明する実施形態１〜３、他の実
施形態に於いては、一画素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、カラー多値画像符号化に適用する
ことも可能である。また、画像領域の各画素の状態を示
す多値情報を符号化する場合、例えば、各画素の色をカ
ラーテーブルのインデックス値で示し、これを符号化す
る場合にも適用できる。

【００２３】次に、実施形態１で実行される符号化処理
について、図２を用いて説明する。

【００２４】図２は本発明の実施形態１の符号化処理を
示すフローチャートである。

【００２５】以下、同図に示す処理手順と、図１を用い
て、実施形態１の画像処理装置の各構成要素の動作を詳
細に説明する。

【００２６】まず、画像入力部１０１から符号化対象と
なる画像を示す全ての画素データがラスタースキャン順
に入力される。画像入力部１０１は、例えば、スキャ
ナ、デジタルカメラ等の撮像装置、あるいはＣＣＤ等の
撮像デバイス、あるいはネットワーク回線のインタフェ
ース等である。画像入力部１０１から入力される画像デ
ータは、全て、バッファ１０２に格納される。これは、
図２のステップＳ０１の処理に相当する。

【００２７】バッファ１０２に全ての画像データが格納
されると、しきい値決定部１０８により後述する大小判
定部１０３での判定基準となるしきい値Ｔｈが決定され
る。これは、ステップＳ０２の処理に相当する。尚、実
施形態１におけるしきい値の決定は、ユーザによって行
われる。具体的には、例えば、図３に示すように、左右
に動かすことで０から２５５のしきい値Ｔｈを選択でき
るスライダと、スライダで選択したしきい値Ｔｈよりも
大きい画素値はしきい値Ｔｈに、小さい画素値は０にし
た初期再生画像をユーザに提示する再生画像提示部を画
像処理装置に備えて、ユーザが好ましい初期再生画像と
なるようにしきい値Ｔｈを定めるものとする。

【００２８】しきい値決定部１０３により、しきい値Ｔ
ｈが決定されると、大小判定部１０４はバッファ１０２
に格納される画像データをラスタースキャン順に読み出
し、各画素値をしきい値Ｔｈと比較して、着目画素値が
しきい値Ｔｈよりも小さい場合には「０」、そうでない
場合、即ち、しきい値Ｔｈより大きいか等しい場合には
「１」を出力する。以降、大小判定部１０４の出力する
値を大小判定値と呼ぶ。

【００２９】ランレングス符号化部１０５は、この大小
判定値を「０」の連続数（ランレングス）に変換し、ラ
ンレングスを予め定めた符号テーブルを使用して符号化
する。これはステップＳ０３に相当する。この符号テー
ブルは、例えば、図４のように各ランレングスに対して
対応する符号を定めたものである。図４の符号テーブル
を使用する場合、７以上のランレングスＬに対する符号
は、Ｌを７で割った数（但し、少数は切り捨て）個分の
「１」を並べた後に、Ｌを７で割った際の剰余に対応す
る符号を付加して構成される。例えば、ランレングスが
３８である場合、３８を７で割った数５個分の「１」を
並べた後に、３８を７で割った際の剰余である３に対応
する符号「０１１００」を付加して、符号「１１１１１
０１１００」を得る。

【００３０】バッファ１０２に格納される全ての画素に
対して、大小判定部１０４による大小判定、ランレング
ス符号化部１０５による大小判定値の符号化が行われる
と、バッファ１０２に格納する画像データのビットプレ
ーン符号化処理が開始される。これは、ステップＳ０４
からステップＳ０７に相当する。ビットプレーン符号化
処理は、図２に示す手順のように、０番目のビットプレ
ーンからＮmax−１番目のビットプレーンへと、ビット
プレーンを一枚ずつ符号化することで行われる。ここ
で、Ｎmaxは、バッファ１０２に格納される画像の各画
素を自然２進表現するのに必要となるビットプレーンの
数（実施形態１の場合は、８）であり、また、最上位の
ビットプレーンを０番目、最下位のビットプレーンをＮ
max−１番目のビットプレーンとして扱うものとする。

【００３１】Ｎ番目（Ｎは０からＮmax−１のいづれ
か）のビットプレーンの符号化は、バッファ１０２から
ラスタースキャン順に読み出される各画素について、自
然２進変換部１０６、符号化判定部１０７、ビットプレ
ーン符号化部１０８の処理を行うことにより実現され
る。これは、ステップＳ０５に相当する。

【００３２】以下、バッファ１０２から読み出された画
素値Ｘに対する、自然２進変換部１０６、符号化判定部
１０７、ビットプレーン符号化部１０８による処理を説
明する。

【００３３】自然２進変換部１０６は、バッファ１０２
から読み出した画素値ＸをＮmaxビットの自然２進数で
表現し、着目するビットプレーンに相当するビットを取
り出し、ビットプレーン符号化部１０８へと送る。例え
ば、３番目のビットプレーンの符号化処理において、着
目画素値が３３であった場合、これを８ビットの自然２
進数で表現すると「００１００００１」であり、３番目
のビットプレーンにあたるビット「１」が送られる。

【００３４】符号化判定部１０７は、自然２進変換部１
０６が出力するビットを符号化する必要があるかどうか
をしきい値決定部１０３で決定されるしきい値Ｔｈとバ
ッファ１０２から読み出された画素値Ｘから判定し、符
号化の必要がある場合には「１」を、符号化の必要がな
い場合には「０」をビットプレーン符号化部１０８に送
る。符号化の必要性の判定は、先に符号化されたデータ
から復号側で着目するビットの「１」、「０」が一意に
決まるかどうかである。例えば、しきい値Ｔｈが１６で
あり、着目画素値が４である場合、復号側では大小判定
値を受信して復号した段階で、１６未満であることが分
かる。従って、この場合、０番目のビットプレーンから
３番目までのビットプレーンまではビットの符号化・伝
送が不要であるので符号化の必要がないことを示す
「０」を出力するといった具合である。

【００３５】ビットプレーン符号化部１０８は、符号化
判定部１０７の出力が「１」である場合にのみ、自然２
進変換部１０６の出力するビットを算術符号化する。実
施形態１においては、算術符号化の手法としてＱＭ−Ｃ
ｏｄｅｒを使用する。ＱＭ−Ｃｏｄｅｒを用いて、ある
状態（コンテクスト）Ｓで発生した２値シンボルを符号
化する手順、あるいは、算術符号化処理のための初期化
手順、終端手順については、静止画像の国際標準ＩＴＵ
−ＴＴ．８１｜ＩＳＯ/ＩＥＣ１０９１８−１勧告等
に詳細に説明されているので、ここでは説明を省略し、
各２値シンボルを符号化する際の状態Ｓの決定方法につ
いて説明する。

【００３６】実施形態１においては、単純に、着目する
ビットに先行する４個のビットにより１６状態に分けて
符号化する。自然２進変換部１０６から出力される符号
化対象ビットをｂ（Ｎ）、直前のビットをｂ（Ｎ−
１）、さらにその前をｂ（Ｎ−２）といった具合に括弧
内の添え字でその位置を表現した場合、状態Ｓはｂ（Ｎ
−４）×８＋ｂ（Ｎ−３）×４＋ｂ（Ｎ−２）×２
＋ｂ（Ｎ−１）により定まる。このようにして個々に
分けられた状態で、ビットを順次ＱＭ−Ｃｏｄｅｒによ
り算術符号化して符号を生成する。ＱＭ−Ｃｏｄｅｒで
は、各状態毎に符号化済みのシンボル列から次のシンボ
ルの出現確率を推定しており、各状態でのシンボルの出
現確率に応じた符号化が行われる。

【００３７】符号出力部１０９は、ランレングス符号化
部１０５から出力される符号列とビットプレーン符号化
部１０８から出力される符号列を結合させて装置外部へ
と出力する。この符号出力部１０９は、例えば、ハード
ディスクやメモリといった記憶装置、ネットワーク回線
のインタフェース等である。符号出力の際に、画像のサ
イズ、各画素のビット数、しきい値Ｔｈ等、画像の復号
に必要な情報を適宜、符号列に付加するものとする。図
５は、これらの必要な情報をヘッダ情報として符号列の
先頭に付加した場合の、符号出力部１０９から出力され
る符号列の構成を示したものである。

【００３８】以上説明したように、実施形態１によれ
ば、初期再生画像を復号する際の画素値のしきい値を任
意に設定できるようにしたことで、符号伝送の早期段階
において、復号側で好適な画像を再現でき、かつ、符号
化する２値シンボル数を少なくする、効率の良いビット
プレーン符号化を行うことができる。（実施形態２）図６は本発明の実施形態２の画像処理装
置の構成を示すブロック図である。

【００３９】同図に於いて、６０１は画像入力部、６０
２は二次元離散ウェーブレット変換部、６０３はＬＬサ
ブバンドの係数を格納するＬＬサブバンドバッファ、６
０４はＬＨサブバンドの係数を格納するＬＨサブバンド
バッファ、６０５はＨＬサブバンドの係数を格納するＨ
Ｌサブバンドバッファ、６０６はＨＨサブバンドの係数
を格納するＨＨサブバンドバッファ、６０７はスイッ
チ、６０８は平均値算出部、６０９は大小判定部、６１
０は大小判定値符号化部、６１１は符号・絶対値変換
部、６１２は符号化判定部、６１３はビットプレーン符
号化部、６１４は符号出力部である。

【００４０】次に、実施形態２で実行される符号化処理
について、図７を用いて説明する。図７は本発明の実施
形態２の符号化処理を示すフローチャートである。

【００４１】以下、同図に示す処理手順と、図６を用い
て、実施形態２の画像処理装置の各構成要素の動作を詳
細に説明する。

【００４２】まず、画像入力部６０１から符号化対象と
なる画像を示す全ての画素データがラスタースキャン順
に入力される。画像入力部６０１は、例えば、スキャ
ナ、デジタルカメラ等の撮像装置、あるいはＣＣＤ等の
撮像デバイス、あるいはネットワーク回線のインタフェ
ース等である。二次元離散ウェーブレット変換部６０２
は、画像入力部６０１から入力される画像データを適宜
内部でバッファリングしながら二次元離散ウェーブレッ
ト変換を施し、ＬＬ、ＬＨ、ＨＬ、ＨＨの４つのサブバ
ンドの係数を生成する。これは、ステップＳ１１の処理
に相当する。実施形態２において、二次元離散ウェーブ
レット変換は、次式による一次元の離散ウェーブレット
変換を水平方向と垂直方向に適用することにより行う。
データ列に対する離散ウェーブレット変換はその次の式
によって行われる。

【００４３】

【数１】

【００４４】尚、上式において、ｘ（ｎ）は変換対象と
なる一次元のデータ系列のｎ番目の値、ｒ（ｎ）は低周
波サブバンド（Ｌ）のｎ番目の係数、d（ｎ）は高周波
サブバンド（Ｈ）のｎ番目の係数である。ここで、符号
化対象画像が一次元離散ウェーブレット変換を水平・垂
直両方向に適用されることにより、４つのサブバンドに
分割される様子の一例について、図８に示す。生成され
た係数ＬＬ、ＬＨ、ＨＬ、ＨＨは、サブバンド毎にＬＬ
サブバンドバッファ６０３からＨＨサブバンドバッファ
６０６に分けて格納される。

【００４５】二次元離散ウェーブレット変換部６０２に
より符号化対象画像データのウェーブレット変換が行わ
れると、平均値算出部６０８からビットプレーン符号化
部６１３の処理により、ＬＬ、ＬＨ、ＨＬ、ＨＨの順に
各サブバンドの係数の符号化処理が行われる。これは、
ステップＳ１２〜ステップＳ１６の処理に相当する。ま
ず、スイッチ６０７を端子ａに接続して、ＬＬサブバン
ドの係数の符号化を行う。平均値算出部６０８は、ＬＬ
サブバンドバッファ６０３に格納されるＬＬサブバンド
の係数すべてを順々に読み出し、絶対値の平均値Ａｖを
算出し、大小判定部６０９、符号化判定部６１２へと送
る。

【００４６】平均値算出部６０８により、全係数の絶対
値の平均値Ａｖが算出されると、大小判定部６０９はＬ
Ｌサブバンドバッファ６０３から順々に係数を読み出
し、各係数の絶対値を平均値算出部６０８で算出された
平均値Ａｖと比較し、小さい場合には「０」を、大きい
あるいは等しい場合には「１」を出力する。これを大小
判定値と呼ぶ。また、同時に、係数の正・負の符号を判
定し、正ならば「１」、負または０ならば「０」を出力
する。これを正負符号値と呼ぶ。従って、大小判定部６
０９は、係数の入力１つに対して２つの２値情報を出力
する。

【００４７】大小判定値符号化部６１０は、大小判定部
６０９の出力する大小判定値を算術符号化する。また、
大小判定値が「１」である場合には正負符号値について
も算術符号化する。算術符号化には、実施形態１と同じ
く、ＱＭ−Ｃｏｄｅｒを使用し、大小判定値は先行する
４ビットから１６の状態（例えば、状態番号Ｓ＝０〜１
５）に分けて符号化し、正負符号値については、これを
１状態（例えば、状態番号Ｓ＝１６）として符号化す
る。

【００４８】ＬＬサブバンドバッファ６０３に格納され
る全ての係数について大小判定値の符号化が終了する
と、符号・絶対値変換部６１１、符号化判定部６１２、
ビットプレーン符号化部６１３によりサブバンドの係数
のビットプレーン符号化が行われる。

【００４９】符号・絶対値変換部６１１は、ＬＬサブバ
ンドバッファ６０３に格納される係数を順々に読み出
し、各係数の絶対値を必要なビット数（実施形態２で
は、ＬＬサブバンドは８）で自然２進表現し、着目ビッ
トプレーンのビット（他と区別のため、係数ビットと呼
ぶ）と、係数の正負を表す正負符号値（正ならば
「１」、負または０ならば「０」）を出力する。

【００５０】符号化判定部６１２では係数の絶対値の平
均値、符号化対象の係数の値から、符号・絶対値変換部
６１１の出力する係数ビットと正負符号値をそれぞれ符
号化する必要があるか否かを判定し、判定結果をビット
プレーン符号化部６１３へと送る。実施形態２において
は、どちらも符号化する必要がない場合には「０」、係
数ビットのみを符号化する場合は「１」、共に符号化す
る場合には「２」という具合に０〜２の３値で判定結果
を表現する。係数ビットの符号化の必要性の判定は、実
施形態１と同じく、先に符号化されたデータから復号側
で着目する係数ビットが一意に決まるかどうかである。
また、正負符号値の符号化は着目する係数ビットが
「１」であり、かつ、これまでに着目する係数の正負を
表す符号が符号化されていない場合である。

【００５１】ビットプレーン符号化部６１３は、符号化
判定部６１２の出力する判定結果に従って、係数ビッ
ト、正負符号値の算術符号化を行う。算術符号化は大小
判定値符号化部６１０と同じく、ＱＭ−Ｃｏｄｅｒを使
用する。状態分けの方法も、基本的に大小判定値符号化
部６１０と同じであり、係数ビットは先行する４つの係
数ビットにより１６状態（例えば状態番号Ｓ＝０〜１
５）に分けて符号化し、正負符号値は単一の状態（例え
ば状態番号Ｓ＝１６）を用いて符号化する。

【００５２】上述の符号・絶対値変換部６１１、符号化
判定部６１２、ビットプレーン符号化部６１３の処理を
ＬＬサブバンドバッファ６０３に格納される全ての係数
に対して行うことにより、１つのビットプレーンが符号
化される。同様の処理を最上位のビットプレーンから最
下位のビットプレーンまで繰り返して行うことにより、
ＬＬサブバンドの係数に対する符号化が終了する。

【００５３】ＬＬサブバンドバッファ６０３に格納され
る全ての係数について、全てのビットプレーンでの符号
化が終了すると、スイッチ６０７を端子ｂに切り替え
て、ＬＬサブバンドバッファ６０３の係数の符号化と同
様の手順によりＬＨサブバンドバッファ６０４の係数を
符号化する。さらに同様に、ＨＬサブバンドバッファ６
０５、ＨＨサブバンドバッファ６０６の係数についても
順番に符号化する。

【００５４】符号出力部６１４は、大小判定値符号化部
６１０から出力される符号列とビットプレーン符号化部
６１３から出力される符号列を結合させて装置外部へと
出力する。この符号出力部６１４は、例えば、ハードデ
ィスクやメモリといった記憶装置、ネットワーク回線の
インタフェース等である。符号出力の際に、画像のサイ
ズ、各画素のビット数、各サブバンド毎の係数の絶対値
の平均値Ａｖ等、画像の復号に必要な情報を適宜、符号
列に付加するものとする。図９は、これらの必要な情報
をヘッダ情報として符号列の先頭に付加した場合の、符
号出力部６１４から出力される符号列の構成を示したも
のである。

【００５５】以上説明したように、実施形態２によれ
ば、系列変換手法に基く符号化方式を用いて画像を符号
化して得られる全係数の平均値を算出し、その平均値に
基づいてビットプレーン符号化を行うので、冗長性の高
い係数ビットの符号化を行わないビットプレーン符号化
が可能となる。従って、符号伝送の早期段階において、
復号側で好適な画像を再現でき、かつ、符号化する２値
シンボル数を少なくする、効率の良いビットプレーン符
号化を行うことができる。（実施形態３）実施形態２では、各サブバンドを単位と
して、しきい値の算出、大小判定値の符号化、係数のビ
ットプレーン符号化を行った。しかしながら、本発明で
は、画像あるいはサブバンド単位の処理に限定されるも
のではなく、画像あるいはサブバンドを分割することに
より、画像の持つ局所的性質の有効利用を図ることも可
能である。これを、実施形態３として、以下に説明す
る。

【００５６】図１０は本発明の実施形態３の画像処理装
置の構成を示すブロック図である。

【００５７】尚、実施形態３の画像処理装置は、実施形
態２の画像処理装置の変形例であり、ブロック取り出し
部１１１５が追加された以外は、実施形態３の画像処理
装置の構成と同じである。

【００５８】次に、実施形態３で実行される符号化処理
について、図１１を用いて説明する。

【００５９】図１１は本発明の実施形態３の符号化処理
を示すフローチャートである。

【００６０】以下、同図に示す処理手順と、図１０を用
いて、実施形態２の画像処理装置の各構成要素の動作を
詳細に説明する。

【００６１】画像入力部６０１、二次元離散ウェーブレ
ット変換部６０２は、実施形態２と同様に動作し、符号
化対象の画像データに二次元離散ウェーブレット変換を
施して得られた各サブバンドの係数が、ＬＬサブバンド
バッファ６０３、ＬＨサブバンドバッファ６０４、ＨＬ
サブバンドバッファ６０５、ＨＨサブバンドバッファ６
０６に格納される。これは、ステップＳ２１に相当す
る。

【００６２】全ての係数が各サブバンドバッファに格納
されると、スイッチ６０７は端子ａに接続され、ＬＬサ
ブバンドバッファ６０３に格納されるＬＬサブバンドの
係数の符号化処理が開始される。ブロック取り出し部１
１１５は、ＬＬサブバンドバッファ６０３に格納される
ＬＬサブバンドの係数を、図１２に示すように４つのブ
ロック（ブロック１〜４）に区切り、各ブロックを単位
として係数をラスタースキャン順に取り出し、その内部
に格納する。これは、ステップＳ２２に相当する。

【００６３】平均値算出部６０８、大小判定部６０９、
大小判定値符号化部６１０、符号・絶対値変換部６１
１、符号化判定部６１２、ビットプレーン符号化部６１
３は実施形態２でサブバンド単位に行った動作をブロッ
ク取り出し部１１１５に格納されるブロック単位で行
い、ブロックに対する符号を生成し、符号出力部６１４
へと送る。１ブロックの符号化が終わると、ブロック取
り出し部１１１５はラスタースキャン順で次のブロック
の係数をＬＬサブバンドバッファ６０３から取り出して
格納し、同様に符号化処理を行う。

【００６４】ＬＬサブバンドバッファ６０３に格納され
る全ての係数の符号化が終了すると、スイッチ６０７を
端子ｂに接続し、同様の手順でＬＨサブバンドバッファ
６０４に格納される係数の符号化処理を行う。以降、Ｈ
Ｌサブバンドバッファ６０５、ＨＨサブバンドバッファ
６０６に格納される係数を順に符号化する。これは、ス
テップＳ２２〜ステップＳ２７の処理に相当する。

【００６５】符号出力部６１４は、大小判定値符号化部
６１０から出力される符号列とビットプレーン符号化部
６１３から出力される符号列を結合させて装置外部へと
出力する。この符号出力部６１４は、例えば、ハードデ
ィスクやメモリといった記憶装置、ネットワーク回線の
インタフェース等である。符号出力の際に、画像のサイ
ズ、各画素のビット数、各サブバンドの各ブロック毎の
係数の絶対値の平均値Ａｖ等、画像の復号に必要な情報
を適宜、符号列に付加するものとする。図１３は、これ
らの必要な情報をヘッダ情報として符号列の先頭に付加
した場合の、符号出力部６１４から出力される符号列の
構成を示したものである。図９に示した実施形態２によ
り出力される符号列と異なり、各サブバンドの符号化デ
ータが４つのブロックに分割されてビットプレーン符号
化されていることが分かる。

【００６６】以上説明したように、実施形態３によれ
ば、系列変換手法に基く符号化方式を用いて画像を符号
化して得られる係数を所定ブロック単位毎の平均値を算
出し、その平均値に基づいてブロック単位のビットプレ
ーン符号化を行うので、冗長性の高い係数ビットの符号
化を行わないビットプレーン符号化が可能となる。従っ
て、符号伝送の早期段階において、復号側で実施形態２
に比べてより局所部分を詳細に表現できる画像を再現で
き、かつ、符号化する２値シンボル数を少なくする、効
率の良いビットプレーン符号化を行うことができる。（他の実施形態）本発明は、上述した実施形態に限定さ
れるものではない。例えば、実施形態１に於いては、し
きい値Ｔｈの選択をユーザの入力によるものとしたが、
符号化対象とする画像データの頻度分布から自動的に背
景の分布の中心を算出して利用しても構わないし、対象
とする画像データの特性から予めしきい値を定めるよう
にな構成としても良い。また、実施形態２、３では係数
の絶対値の平均Ａｖを用いて大小判定を行ったが、シス
テム簡略化のためにしきい値を２のべき乗に限定しても
構わない。

【００６７】また、実施形態２、３では、離散ウェーブ
レット変換を用いた符号化の例を示したが、離散ウェー
ブレット変換についても実施形態２、３で使用したもの
に限定されるものではなく、フィルタの種類や周波数帯
域分割方法を変えても構わない。さらに離散ウェーブレ
ット変換以外にも、ＤＣＴ等、その他の系列変換手法に
基く符号化方式に適用しても構わない。また、実施形態
２、３においては、特に係数の量子化は行わなかった
が、様々な方法で量子化を行いデータ量の更なる削減を
図っても良い。また、可変長符号化の方法についても、
上述の実施形態２、３に限定されるものではなく、例え
ば、ＭＱ−Ｃｏｄｅｒ等、他の算術符号化方法を適用し
ても構わないし、その他のエントロピ符号化方法を適用
しても構わない。

【００６８】また、ビットプレーン符号化の際に、しき
い値に対する大小で多値データの各ビットの符号化の優
先度を変えても良い。例えば、しきい値よりも小さい画
素値、または係数値に所定の重みを付けて、その他の画
素値（係数値）よりも早い段階で符号化されるようにし
ても構わない。

【００６９】尚、本発明は、複数の機器（例えばホスト
コンピュータ、インタフェース機器、リーダ、プリンタ
など）から構成されるシステムに適用しても、一つの機
器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置な
ど）に適用してもよい。

【００７０】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そ
のシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵ
やＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを
読出し実行することによっても、達成されることは言う
までもない。

【００７１】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施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を記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。

【００７２】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク、ハードディス
ク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ
−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭな
どを用いることができる。

【００７３】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレ
ーティングシステム）などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれることは言うまでもない。

【００７４】更に、記憶媒体から読出されたプログラム
コードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードや
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
モリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基
づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わる
ＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その
処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合
も含まれることは言うまでもない。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
効率良いプログレッシブ・ビルドアップを実現する画像
処理装置及びその方法、コンピュータ可読メモリを提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の画像処理装置の構成を示
すブロック図である。

【図２】本発明の実施形態１の符号化処理を示すフロー
チャートである。

【図３】本発明の実施形態１のしきい値決定部の決定方
法の一例を示す図である。

【図４】本発明の実施形態１の符号テーブルの一例を示
す図である。

【図５】本発明の実施形態１の出力符号列の構成を示す
図である。

【図６】本発明の実施形態２の画像処理装置の構成を示
すブロック図である。

【図７】本発明の実施形態２の符号化処理を示すフロー
チャートである。

【図８】本発明の実施形態２の二次元離船ウェーブレッ
ト変換の様子を示す模式図である。

【図９】本発明の実施形態２の出力符号列の構成を示す
図である。

【図１０】本発明の実施形態３の画像処理装置の構成を
示すブロック図である。

【図１１】本発明の実施形態３の符号化処理を示すフロ
ーチャートである。

【図１２】本発明の実施形態３のブロック取り出し部に
おけるブロック分割の様子を示す図である。

【図１３】本発明に係わる実施形態３による出力符号列
の構成を示す図である。

【図１４】従来のビットプレーン符号化で問題となる画
像の頻度分布の例を示す図である。

【図１５】従来のビットプレーン符号化で問題となる画
像の頻度分布の例を示す図である。

【符号の説明】

１０１、６０１、１１０１画像入力部、１０２バッファ１０３しきい値決定部１０４、６０９、１１０９大小判定部、１０５ランレングス符号化部１０６自然２進変換部１０７、６１２符号化判定部１０８、６１３ビットプレーン符号化部１０９、６１４符号出力部６０２二次元離散ウェーブレット変換部６０３ＬＬサブバンドバッファ６０４ＬＨサブバンドバッファ６０５ＨＬサブバンドバッファ６０６ＨＨサブバンドバッファ１１１５ブロック取り出し部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岸裕樹東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 5C078 AA04 BA22 BA53 BA64 CA00 DA01 DA21 DB06 DB19 9A001 BB01 BB03 BB04 DD06 EE04 GG05 HH27 HH31 JJ35 KK31 KK42

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多値画素データで構成される画像データ
を符号化する画像処理装置であって、前記多値画素データを２値データ列に変換する変換手段
と、前記多値画素データをしきい値と比較して大小を判定す
る大小判定手段と、前記大小判定手段の判定結果を符号化する第一符号化手
段と、前記変換手段により得られる２値データ列から符号化す
る必要がある部分２値データ列を判定する符号化判定手
段と、前記符号化判定手段によって判定された部分２値データ
列を符号化する第二符号化手段とを備えることを特徴と
する画像処理装置。
【請求項２】前記変換手段は、前記多値画素データを
自然２進表現で２値データ列に変換することを特徴とす
る請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】前記しきい値を設定する設定手段を更に
備えることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装
置。
【請求項４】前記設定手段は、前記しきい値を前記画
像データの頻度分布に基づいて設定することを特徴とす
る請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項５】前記設定手段は、前記しきい値を前記画
像データの特性に基づいて設定することを特徴とする請
求項２に記載の画像処理装置。
【請求項６】画像データを符号化する画像処理装置で
あって、前記画像データを他の系列に変換する系列変換手段と、前記系列変換手段で得られる係数群を２値データ列に変
換する変換手段と、前記係数の絶対値をしきい値と比較して大小を判定する
大小判定手段と、前記大小判定手段による判別結果を符号化する第一符号
化手段と、前記変換手段により得られる２値データ列から符号化す
る必要がある部分２値データ列を判定する符号化判定手
段と、前記符号化判定手段によって判定された部分２値データ
列を符号化する第二符号化手段とを備えることを特徴と
する画像処理装置。
【請求項７】前記系列変換手段は、離散ウェーブレッ
ト変換であることを特徴とする請求項６に記載の画像処
理装置。
【請求項８】前記変換手段は、前記画像データを自然
２進表現で２値データ列に変換することを特徴とする請
求項６に記載の画像処理装置。
【請求項９】前記しきい値は、前記係数群の絶対値の
平均値であることを特徴とする請求項６に記載の画像処
理装置。
【請求項１０】前記系列変換手段で得られる係数群を
所定単位で取得し、取得した所定単位の係数群を前記変
換手段に入力する取得手段を更に備えることを特徴とす
る請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項１１】多値画素データで構成される画像デー
タを符号化する画像処理方法であって、前記多値画素データを２値データ列に変換する変換工程
と、前記多値画素データをしきい値と比較して大小を判定す
る大小判定工程と、前記大小判定工程の判定結果を符号化する第一符号化工
程と、前記変換工程により得られる２値データ列から符号化す
る必要がある部分２値データ列を判定する符号化判定工
程と、前記符号化判定工程によって判定された部分２値データ
列を符号化する第二符号化工程とを備えることを特徴と
する画像処理方法。
【請求項１２】前記変換工程は、前記多値画素データ
を自然２進表現で２値データ列に変換することを特徴と
する請求項１１に記載の画像処理方法。
【請求項１３】前記しきい値を設定する設定工程を更
に備えることを特徴とする請求項１１に記載の画像処理
方法。
【請求項１４】前記設定工程は、前記しきい値を前記
画像データの頻度分布に基づいて設定することを特徴と
する請求項１２に記載の画像処理方法。
【請求項１５】前記設定工程は、前記しきい値を前記
画像データの特性に基づいて設定することを特徴とする
請求項１２に記載の画像処理方法。
【請求項１６】画像データを符号化する画像処理方法
であって、前記画像データを他の系列に変換する系列変換工程と、前記系列変換工程で得られる係数群を２値データ列に変
換する変換工程と、前記係数の絶対値をしきい値と比較して大小を判定する
大小判定工程と、前記大小判定工程による判別結果を符号化する第一符号
化工程と、前記変換工程により得られる２値データ列から符号化す
る必要がある部分２値データ列を判定する符号化判定工
程と、前記符号化判定工程によって判定された部分２値データ
列を符号化する第二符号化工程とを備えることを特徴と
する画像処理方法。
【請求項１７】前記系列変換工程は、離散ウェーブレ
ット変換であることを特徴とする請求項１６に記載の画
像処理方法。
【請求項１８】前記変換工程は、前記画像データを自
然２進表現で２値データ列に変換することを特徴とする
請求項１６に記載の画像処理方法。
【請求項１９】前記しきい値は、前記係数群の絶対値
の平均値であることを特徴とする請求項１６に記載の画
像処理方法。
【請求項２０】前記系列変換工程で得られる係数群を
所定単位で取得する取得工程を更に備え、前記変換工程は前記取得工程で取得した所定単位の係数
群を２値データ列に変換することを特徴とする請求項１
６に記載の画像処理方法。
【請求項２１】多値画素データで構成される画像デー
タを符号化する画像処理のプログラムコードが格納され
たコンピュータ可読メモリであって、前記多値画素データを２値データ列に変換する変換工程
のプログラムコードと、前記多値画素データをしきい値と比較して大小を判定す
る大小判定工程のプログラムコードと、前記大小判定工程の判定結果を符号化する第一符号化工
程のプログラムコードと、前記変換工程により得られる２値データ列から符号化す
る必要がある部分２値データ列を判定する符号化判定工
程のプログラムコードと、前記符号化判定工程によって判定された部分２値データ
列を符号化する第二符号化工程のプログラムコードとを備えることを特徴とするコンピュータ可読メモリ。
【請求項２２】画像データを符号化する画像処理のプ
ログラムコードが格納されたコンピュータ可読メモリで
あって、前記画像データを他の系列に変換する系列変換工程のプ
ログラムコードと、前記系列変換工程で得られる係数群を２値データ列に変
換する変換工程のプログラムコードと、前記係数の絶対値をしきい値と比較して大小を判定する
大小判定工程のプログラムコードと、前記大小判定工程による判別結果を符号化する第一符号
化工程のプログラムコードと、前記変換工程により得られる２値データ列から符号化す
る必要がある部分２値データ列を判定する符号化判定工
程のプログラムコードと、前記符号化判定工程によって判定された部分２値データ
列を符号化する第二符号化工程のプログラムコードとを
備えることを特徴とするコンピュータ可読メモリ。