JP2001197498A

JP2001197498A - 画像処理装置及び方法及び記憶媒体

Info

Publication number: JP2001197498A
Application number: JP2000005633A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kajiwara; 浩梶原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-01-14
Filing date: 2000-01-14
Publication date: 2001-07-19

Abstract

(57)【要約】【課題】画像にウェーブレット変換を用いた圧縮を行
う際に、この変換の為に必要なメモリ容量をできるだけ
削減する。【解決手段】符号化対象となる同一の画像データを複
数回入力する入力手段と、Ｎ回目に前記入力手段から入
力された画像データを、１次元方向に対して周波数変換
し、第１の周波数成分を得る第１変換手段と、Ｍ回目
（Ｍ＞Ｎ）に前記入力手段から入力された画像データ
を、前記１次元方向に対して周波数変換し、第２の周波
数成分を得る第２変換手段と、前記第１、第２の周波数
成分の何れか一方を選択的に格納する格納手段と、前記
格納手段に格納された第１或いは第２の周波数成分を、
前記第１変換手段とは別の１次元方向に対して周波数変
換する第２変換手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像データを圧縮
する為の画像処理装置及び方法及びこの方法を記憶した
記憶媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像入力装置の高精細化が進んで
いる為、取り扱われる画像データのサイズは増加の一途
を辿っている、従ってこれを記憶する為のメモリ容量も
大きくなり、これら画像データを通信回線を介して伝送
する場合には時間も掛かってしまう。

【０００３】しかしながら、画像データには冗長性が含
まれているので、これを除くことによりデータ量の削減
が可能である。よって画像データの蓄積、伝送する前に
は、画像の持つ冗長性を除いたり、更には視覚的に画質
劣化が認識し難い程度に情報量を削除したりする画像圧
縮／符号化が用いられる。

【０００４】近年、ウェーブレット変換を用いた画像圧
縮／符号化が注目されている。例えば、符号化対象画像
をウェーブレット変換することにより複数の周波数帯域
（サブバンド）に分割した後、各周波数帯域の変換係数
を量子化し、更にかく量子化結果をエントロピー符号化
するものである。

【０００５】画像データをウェーブレット変換する方法
としては、例えば図９にその過程を示す様に、元の画像
（ａ）に対して１次元フィルタリングによる高周波
（Ｈ）、低周波（Ｌ）成分の分離処理を水平方向に対し
て施し（ｂ）、続いて垂直方向に対しても１次元フィル
タリングを施す（ｃ）ことにより４つのサブバンドＬ
Ｌ、ＬＨ、ＨＬ、ＨＨに分割し、低周波成分に相当する
ＬＬに対しては更に同様の４分割処理（ｄ）が繰り返さ
れるものが知られている。図１０に上記２次元的なウェ
ーブレット変換を３回繰り返した場合の様子を示す。

【０００６】また従来、この様なウェーブレット変換を
行う為には、図９（ａ）に示す様な１画面分の符号化対
象画像を一旦画像メモリに保持し、図９（ｂ）、（ｃ）
に処理が移行する度に元のメモリへデータを置き換える
等の処理を行っており、最低でも１画面分（ウェーブレ
ット変換を最初に施す画像サイズ）のバッファが必要で
あった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
様な１画面分のメモリを保持することは装置全体が高価
になってしまうという問題が有り、ウェーブレット変換
に最低限必要なメモリ容量をできるだけ減らしたいとい
う課題が有った。

【０００８】本発明は上記従来例に鑑みて成されたもの
であり、画像にウェーブレット変換を用いた圧縮を行う
際に、この変換の為に必要なメモリ容量をできるだけ削
減することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為に
本発明の画像処理装置によれば、符号化対象となる同一
の画像データを複数回入力する入力手段と、Ｎ回目に前
記入力手段から入力された画像データを、１次元方向に
対して周波数変換し、第１の周波数成分を得る第１変換
手段と、Ｍ回目（Ｍ＞Ｎ）に前記入力手段から入力され
た画像データを、前記１次元方向に対して周波数変換
し、第２の周波数成分を得る第２変換手段と、前記第
１、第２の周波数成分の何れか一方を選択的に格納する
格納手段と、前記格納手段に格納された第１或いは第２
の周波数成分を、前記第１変換手段とは別の１次元方向
に対して周波数変換する第２変換手段とを有することを
特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明の第１の実施の形態を図面を用いて説明する。

【００１１】図１は本発明に係る第１の実施の形態の画
像処理装置のブロック図を示したものである。同図にお
いて１１０１は画像入力部、１１０２,１１０５,１１０
８は水平方向の離散ウェーブレット変換を行う１次元離
散ウェーブレット変換部、１１０３,１１０６,１１０９
はＦＩＦＯ（ファーストイン・ファーストアウト）のバ
ッファ、１１０４,１１０７,１１１０は垂直方向の離散
ウェーブレット変換を行う離散ウェーブレット変換部、
１１１１はスイッチ、１１１２はエントロピー符号化
部、１１１３は符号出力部、１１１４は変換処理切り替
え部、１１１５,１１１６はスイッチである。

【００１２】なお、図中では、水平方向の１次元離散ウ
ェーブレット変換部と垂直方向の１次元離散ウェーブレ
ット変換部には、それぞれ（Ｈ）と（Ｖ）を添えること
により、何れの変換部か分かる様に区別している。

【００１３】本実施の形態においては１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、４ビット、１０ビ
ット、１２ビットなど８ビット以外のビット数で１画素
を表現している場合や、１画素が複数の成分で構成され
るカラー多値画像を符号化する場合にも適用することも
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
ブルを構成するインデックス値で表し、これを符号化す
る場合にも適用できる。また、本実施の形態で符号化対
象となる画像データの大きさ（原稿のサイズ）は不定と
するが、この原稿の水平方向における画素数はＨ_max以
下であるとする。以下、着目する符号化対象画像の水平
方向における画素数をＸ、垂直方向における画素数をＹ
で表す。ここでは説明の簡略化のため、本実施の形態で
はＸ，Ｙともに８の倍数であるものとする。

【００１４】本実施の形態の画像処理装置は、符号化対
象画像の水平方向の画素数Ｘに応じて１パスの符号化処
理と２パスの符号化処理を切り替えて実施することを特
徴とする。ここで１パスとは、元の画像（原稿）に最初
の１次元ウェーブレット変換が行われる処理から始ま
り、後続の１次元ウェーブレット変換が行われてゆく一
連の処理のことを指し、言い換えれば符号化対象画像
（ウェーブレット変換対象画像）全体を１回入力するこ
とを指す。

【００１５】以下、本実施の形態における各部の動作を
詳細に説明する。なお、符号化処理の開始時においてス
イッチ１１１１は端子ａに接続されているものとする。

【００１６】まず、画像入力部１１０１から符号化対象
となる画像（Ｘ＊Ｙ）を示す画素データがラスタースキ
ャン順に入力される。この画像入力部１１０１は、例え
ば画像データを格納したハードディスク、光磁気ディス
ク、メモリなどの記憶装置、スキャナ等の撮像装置、或
いはネットワーク回線のインターフェース等である。

【００１７】次に変換処理切り替え部１１１４では、画
像入力部１１０１から入力される画像データの水平方向
における画素数ｘを調べ、所定数Ｈ_max／２以下である
場合には１パスでの符号化処理、Ｈ_max／２よりも大き
い場合には２パスでの符号化処理を行うようにスイッチ
１１１５と１１１６を制御する。即ち、１パスの符号化
の場合にはスイッチ１１１５と１１１６を共に接続状態
とする為の制御信号を出力する。また、２パスの符号化
の場合には、１パス目の符号化時に、スイッチ１１１５
のみを接続状態にして、画像データ（Ｘ＊Ｙ）の符号化
処理を行い、２パス目の符号化時に、スイッチ１１１６
のみを接続状態にして、画像データ（Ｘ＊Ｙ）の先頭か
らもう一度符号化処理を行う。

【００１８】１次元離散ウェーブレット変換部（Ｈ）１
１０２では変換切り替え部１１１４を介して入力される
画素データに対して順次、水平方向のウェーブレット変
換を施し、低周波サブバンド（Ｌ）と高周波サブバンド
（Ｈ）に分割する。本実施の形態においては、次式によ
り離散ウェーブレット変換を施すものとする。なお、後
述する水平方向の１次元離散ウェーブレット変換部
（Ｈ）１１０５,１１０８、及び垂直方向の１次元離散
ウェーブレット変換部（Ｖ）１０４,１０７,１１０にお
いても同様に、次式に基づいてウェーブレット変換を行
う。

【００１９】ｒ_n＝ｆｌｏｏｒ［（ｘ_2n＋ｘ_2n+1）／２］ｄ_n＝（ｘ_2n+2−ｘ_2n+3）＋ｆｌｏｏｒ［（−ｒ_n＋ｒ
_n+2＋２）／４］

【００２０】ここで、ｒ_nは１次元離散ウェーブレット
変換後のｎ番目の低周波サブバンドの係数であり、ｄ_n
は１次元離散ウェーブレット変換後のｎ番目の高周波サ
ブバンドの係数である。一方ｘ_nは変換対象となる１次
元の画像データ中のｎ番目の係数である。また、ｆｌｏ
ｏｒ［ｘ_n］はｘ_nを越えない最大の整数を表す。

【００２１】なお、後述する水平方向の１次元離散ウェ
ーブレット変換部１１０５、１１０８、及び垂直方向の
１次元離散ウェーブレット変換部１１０４、１１０７、
１１１０においても同様に、上記式を用いてウェーブレ
ット変換が行われる。ただし、この場合には、変換対象
となるｘ_nは少なくとも１度の水平方向のウェーブレッ
ト変換が施された後の変換係数であって、順次変換対象
となる１次元の変換係数中のｎ番目の係数であると考え
る。更に垂直方向の場合、変換対象となるデータの走査
方向が異なる。

【００２２】上記各計算式では、低周波或いは高周波サ
ブバンドの係数は、変換対象となる２つのデータ（ｘ_2n
とｘ_2n+1或いはｘ_2n+2とｘ_2n+3）毎に１つ生成されるよ
うになっている。従って、１次元離散ウェーブレット変
換後に得られる低周波及び高周波サブバンドの係数の個
数は、図９から見ても分かる様に、変換対象となる画像
データ或いは変換係数の個数と等しくなる。

【００２３】次に、最初の１次元ウェーブレット変換部
１１０２で得られた低周波サブバンドの係数或いは高周
波サブバンドの係数は、スイッチ１１１５又は１１１６
を介してバッファ１１０３に格納される。何れがバッフ
ァ１１０３に格納されるかは、符号化対象画像のサイ
ズ、及び該画像の１パス目の符号化か２パス目の符号化
かによる。例えば符号化対象画像が規定サイズより大き
い場合を説明すると、１パス目（１度目の原稿読み取り
時）の符号化であれば、低周波サブバンドの係数がスイ
ッチ１１１５を介してバッファ１１０３に格納され、２
パス目の符号化であれば、高周波サブバンドの係数がス
イッチ１１１６を介してバッファ１１０３に格納され
る。なお、スイッチ１１１５、１１１６が非接続の状態
にある場合にはこれを介する各係数は破棄される。

【００２４】図２にこの変換を実施する１次元ウェーブ
レット変換部１１０２の内部構成を示す。同図におい
て、１２０１〜１２０５、１２１４、１２１５は画素遅
延回路、１２０６〜１２０９は加算器、１２１０は１ビ
ット右シフト演算器、１２１１は２ビット右シフト演算
器、１２１２、１２１３は２:１ダウンサンプリング回
路である。説明の簡易化のため、画像の左端・右端の特
殊処理については説明を省略する。

【００２５】１次元ウェーブレット変換部１１０２にラ
スタースキャン順に入力される画像データの、１ライン
分の画素値ｘ_(m,a)（ここでｍは水平方向画素数の範囲
０〜Ｘ−１に含まれる何れかであり、ａは垂直方向の画
素数の範囲０〜Ｙ−１内の定数である。）に対して、画
素遅延回路１２０１〜１２０３により、ｘ_(m+2,a)，ｘ
_(m+3,a)，ｘ_(m+4,a)，ｘ_(m+5,a)の４つの画素値を取り
出し、加算器１２０６でｘ_(m+4,a)＋ｘ_(m+5,a)を、加算
器１２０７でｘ_(m+2,a)−ｘ_(m+3,a)をそれぞれ求める。
１ビット右シフト演算器１２１０は加算器１２０６の演
算結果を１ビット右シフト（１／２を乗算した後小数点
以下を切り捨てる処理に相当）する。画素遅延回路１２
０４,１２０５,１２１４,１２１５により４画素分デー
タを遅延させる。加算器１２０８では１ビット右シフト
演算器１２１０の演算結果から画素遅延回路１２１５の
出力を引き、更に２を加算した値を求める。この値を２
ビット右シフト演算器１２１１で２ビット右にシフト
（１／４を乗算した後小数点以下を切り捨てる処理に相
当）する。加算器１２０９では加算器１２０７の演算結
果と２ビット右シフト演算器１２１１の演算結果とを加
算する。ダウンサンプリング回路１２１２,１２１３で
は、それぞれ画素遅延回路１２１５、加算器１２０９の
出力を１／２に間引いて出力し、低周波サブバンドの係
数ｒ_(m,a)、高周波サブバンドの係数ｄ_(m,a)として出力
する。

【００２６】以上の様にして水平方向への１ライン分の
データｘ_(0,a)〜ｘ_(X-1,a)を、この方向について１次元
離散ウェーブレット変換し、１ライン分の低周波サブバ
ンドの係数ｒ_(0,a)〜ｒ_((X/2)-1,a)と高周波サブバンド
の係数ｄ_(0,a)〜ｄ_((X/2)-1, _a)とを生成した様子を図４
に示しておく。

【００２７】バッファ１１０３にはスイッチ１１１５,
１１１６を通じて入力される低周波サブバンドの係数、
高周波サブバンドの係数が格納される。

【００２８】本実施の形態では、符号化対象画像データ
（原稿）の水平方向画素数がＨ_max／２以下である時に
は、バッファ１１０３に低周波サブバンド及び高周波サ
ブバンドの双方を十分同時に格納できるので、スイッチ
１１１５、１１１６が共に接続状態になる。この場合に
は１パス（原稿の１度だけのスキャン）で符号化処理が
実行される。

【００２９】一方、符号化対象画像データ（原稿）の水
平方向画素数がＨ_max／２よりも大きい時には、バッフ
ァ１１０３に低周波サブバンド及び高周波サブバンドの
双方を十分同時に格納できないので、上述した２パス
（原稿の２度のスキャン）による符号化が実行される。
この時は、上述した様に、１パス目には低周波サブバン
ドの係数のみがバッファ１１０３に格納され、２パス目
には高周波サブバンドの係数のみがバッファ１１０３に
格納される。

【００３０】水平方向の画素数がＨ_max／２よりも大き
い場合には、低周波サブバンド、高周波サブバンドの何
れか一方しかバッファ１１０３に格納されないため、こ
のバッファ１１０３に格納されるデータの水平方向デー
タ数の最大はＨ_max／２である。このため、バッファ１
１０３はＨ_max／２のＮ倍の容量を持つ。このＮは、垂
直方向の離散ウェーブレット変換を施す際に必要となる
ライン数に相当し、本実施の形態においてはこの変換で
用いるフィルタの最長タップ数に相当するＮ＝６とす
る。

【００３１】このバッファ１１０３に、１次元ウェーブ
レット変換部１１０２で生成される低周波サブバンド
Ｌ、或いは高周波サブバンドＨ、或いはその両方ＬとＨ
のｍ番目（但し、ｍは偶数）のラインを先頭にした６ラ
イン分の係数、即ちｒ_(0,m)〜ｒ_{((X/2)-1,m+5))}、或い
はｄ_(0,m)〜ｄ_{((X/2)-1,m+5))}、或いはその両方が格納
されると、後段の１次元離散ウェーブレット変換部１１
０４ではバッファ１１０３に格納される各係数に対して
垂直方向の離散ウェーブレット変換を施し、低周波サブ
バンドＬに対してはその垂直方向の低周波サブバンドに
相当するＬＬ１と高周波サブバンドに相当するＬＨ１の
１ライン分の係数を生成する。また、高周波サブバンド
Ｈに対してはその垂直方向の低周波サブバンドに相当す
るＨＬ１と高周波サブバンドに相当するＨＨ１を生成す
る。ここで生成されたＬＬ１成分は１次元離散ウェーブ
レット変換部１１０５に送られ、ＬＨ１,ＨＬ１,ＨＨ１
成分はスイッチ１１１１を通して、エントロピー符号化
部１１１２に渡される。なお、スイッチ１１１１では上
記ＬＨ１,ＨＬ１,ＨＨ１の発生タイミングに合わせて端
子ａに接続する様制御される。

【００３２】図３に１次元離散ウェーブレット変換部１
１０４の内部構成を示す。同図において１３０１〜１３
０５は加算器、１３０６,１３０８は１ビット右シフト
演算器、１３０７は２ビット右シフト演算器である。１
次元離散ウェーブレット変換部１１０４ではバッファ１
１０３に格納される６ライン分の低周波サブバンドの係
数、或いは同じく高周波サブバンドの係数に対する垂直
方向の１次元離散ウェーブレット変換を行うが、低周波
サブバンド、高周波サブバンドの何れに対しても処理は
同じであるので、ここでは低周波サブバンドの係数に対
する処理を例に説明する。まず、装置外部から垂直方向
に連続する６個の係数ｘ_(a,m)，ｘ_(a,m+ ₁₎，
ｘ_(a,m+2)，ｘ_(a,m+3)，ｘ_(a,m+4)，ｘ_(a,m+5)が入力さ
れる。

【００３３】１次元離散ウェーブレット変換部１１０４
の場合、これらのデータはバッファ１１０３から読み出
される。従って、上記ｘ_(a,m)は、既に１次元のウェー
ブレット変換を施されたデータである。加算器１３０１
〜１３０３では、それぞれｘ _(a,m)＋ｘ_(a,m+1)，ｘ
_(a,m+2)−ｘ_(a,m+3)，ｘ_(a,m+4)＋ｘ_(a,m+5)を求める。
１ビット右シフト演算器１３０８,１３０９は、それぞ
れ加算器１３０１,１３０３の演算結果を１ビット右シ
フトする。加算器１３０４ではこれらの演算結果の差を
求め、２を加える。２ビット右シフト演算器１３０７は
加算器１３０４の演算結果を２ビット右シフトする。加
算器１３０５は加算器１３０２の演算結果と２ビット右
シフト演算器の演算結果とを加算し、高周波サブバンド
の係数として出力する。また、１ビット右シフト演算器
１３０８の演算結果は低周波サブバンドの係数として出
力される。

【００３４】１次元離散ウェーブレット変換部１１０４
の処理の例として、水平方向への低周波サブバンドの係
数の６ライン分データｒ_(0,m)〜ｒ_{((X/2)-1,m+5)}に対し
て垂直方向の１次元離散ウェーブレット変換を施し、１
ライン分の低周波サブバンドの係数ｒｒ_(0,m/2)〜ｒｒ
_{((X/2)-1,m/2)}と、１ライン分の高周波サブバンドの係
数ｄｒ_(0,m/2)〜ｄｒ_{((X/2)-1,m/2)}を生成した様子を図
５に示しておく。

【００３５】１次元離散ウェーブレット変換部１１０４
によりＬＬ１サブバンドが形成された場合、このサブバ
ンドの係数は後述する１次元離散ウェーブレット変換部
１１０５から１次元離散ウェーブレット変換部１１１０
の処理により更に８つのサブバンドに分割される。スイ
ッチ１１１５が非接続状態でスイッチ１１１６のみが接
続状態にある場合、１次元離散ウェーブレット変換部１
１０４からはＨＬ１、ＨＨ１サブバンドのみが生成・出
力されるが、この場合には後述する１次元離散ウェーブ
レット変換部１１０５から１次元離散ウェーブレット変
換部１１１０の処理は行われない。

【００３６】１次元離散ウェーブレット変換部１１０５
は１次元離散ウェーブレット変換部１１０４の生成する
ＬＬ１サブバンドの係数に対して、更に水平方向の１次
元離散ウェーブレット変換を施す。この１次元離散ウェ
ーブレット変換の方法については上述した１次元離散ウ
ェーブレット変換部１１０２の動作と同様でサイズが異
なるだけであるので詳細は省略する。また、この１次元
離散ウェーブレット変換部１１０５で得られた低周波サ
ブバンドを構成する係数及び高周波サブバンドを構成す
る係数は、後段で垂直方向の離散ウェーブレット変換を
施す為に、共にバッファ１１０６に格納される。

【００３７】バッファ１１０６へのデータ格納は、図６
に示す様に、１ライン毎に低周波成分ｒｒｒ_(0,a)〜ｒ
ｒｒ_((X/4)-1,a)、高周波成分ｄｒｒ_(0,a)〜ｄｒｒ
_((X/4)-1, _a)の順に並べて行う。ここでａは０〜（Ｙ／
２）−１内の任意の数である。

【００３８】また、以上の説明から明らかであるが、バ
ッファ１１０６はバッファ１１０３の半分の容量があれ
ば良い。

【００３９】続く１次元離散ウェーブレット変換部１１
０７の処理は、１次元離散ウェーブレット変換部１１０
４の処理と同様である。

【００４０】よって、１次元離散ウェーブレット変換部
１１０７では、バッファ１１０６に低周波サブバンドＬ
Ｌ１を水平方向に１次元離散ウェーブレット変換して得
られた低周波成分及び高周波成分の各係数がｍライン目
（ｍは偶数）を先頭にした６ライン分格納されると、バ
ッファ１１０６に格納された係数に対して垂直方向の離
散ウェーブレット変換を施す。

【００４１】これにより４つの周波数サブバンドＬＬ
２,ＬＨ２,ＨＬ２,ＨＨ２が形成される。ここで得られ
た低周波サブバンドＬＬ２は、更に水平・垂直方向の離
散ウェーブレット変換を施す為に、１次元離散ウェーブ
レット変換部１１０８に送られる。一方、他のＬＨ２,
ＨＬ２,ＨＨ２はスイッチ１１１１を介して、エントロ
ピー符号化部１１１２に送られる。なお、スイッチ１１
１１では上記ＬＨ２、ＨＬ２、ＨＨ２の発生タイミング
に合わせ端子ｂに接続するよう制御される。

【００４２】なお、１次元離散ウェーブレット変換部１
１０７では、バッファ１１０６に格納される６ライン分
の係数が奇数番目のラインを先頭に格納されている場合
には変換処理を行わない。よって元の変換対象データと
ウェーブレット変換後の変換係数の数が同数になる。

【００４３】１次元離散ウェーブレット変換部１１０７
で生成された低周波サブバンドＬＬ２は、１次元離散ウ
ェーブレット変換部１１０８、バッファ１１０９、１次
元離散ウェーブレット変換部１１１０を介して、上述し
た１次元離散ウェーブレット変換部１１０５、バッファ
１１０６、１次元離散ウェーブレット変換部１１０７と
同様の処理が施されることにより、更に４つの周波数帯
域ＬＬ３,ＬＨ３,ＨＬ３,ＨＨ３に分割される。本実施
の形態では、水平・垂直方向ともに最も低い周波数成分
を３度の水平・垂直方向へのウェーブレット変換により
得る場合について説明するものであるので、ここで生成
された４つのサブバンドＬＬ３,ＬＨ３,ＨＬ３,ＨＨ３
はそのままスイッチ１１１１の端子ｃを介して後段のエ
ントロピー符号化部１１１２に出力されることになる。
しかしながら、本発明はこれに限らず、水平・垂直方向
のウェーブレット変換の回数は３度以上であっても以下
であっても構わない。

【００４４】なお、１次元離散ウェーブレット変換部１
１０５から１次元離散ウェーブレット変換部１１０７で
処理する係数の水平方向のデータ数に対して、１次元離
散ウェーブレット変換部１１０８から１次元離散ウェー
ブレット変換部１１１０で処理する係数の水平方向のデ
ータ数は半分になるので、バッファ１１０９はバッファ
１１０６の容量の半分で十分である。

【００４５】次に、エントロピー符号化部１１１２はス
イッチ１１１１を介して入力される各サブバンドの１ラ
イン分の係数をGolomb符号を用いて符号化する。Golomb
符号は非負の整数値を符号化対象とし、符号化パラメー
タ（ｋパラメータとする）を適切に定めることによって
数種類の確率分布に対応した符号を生成することができ
る符号化方式である。本実施の形態においては各サブバ
ンドの係数の１ライン毎に符号長が最も短くなる様なk
パラメータを選択し、係数（ｃとする）を次式により非
負の整数値（ｖとする）に変換した後に、これを選択し
たｋパラメータでGolomb符号化する。

【００４６】｜２×ｃ（ｃ≧０の場合）Ｇ＝｜｜２×ｃ-１（ｃ＜０の場合）

【００４７】選択されたｋパラメータは符号列に含めて
伝送するものとする。符号化対象の非負の整数値ｖを符
号化パラメータｋでGolomb符号化する手順は次の通りで
ある。

【００４８】まず、ｖをｋビット右シフトして整数値ｍ
を求める。ｖに対する符号はｍ個の「０」に続く「１」
とｖの下位ｋビットの組み合わせにて構成する。図７に
ｋ＝０,１,２におけるGolomb符号の例を示しておく。

【００４９】符号出力部１１１３には本実施の形態にお
ける最終的な符号化データが渡される。符号出力部１１
１３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ーフェース等が適用で
き、符号化データはこれら記憶装置に記憶されるか或い
は回線中に送信される。

【００５０】２パスによる符号化が実施される場合、即
ち、符号化対象画像データの水平方向画素数がＨ_max／
２よりも大きかった場合には、スイッチ１１１５を非接
続状態に、スイッチ１１１６を接続状態に切り替え、画
像入力部１１０１から再度先頭から画像データを読み込
んで上述の処理を適用する。

【００５１】以上の処理により、ウェーブレット変換を
用いた画像符号化を、少ないメモリ容量で、かつ、効率
的に行うことができる。なお、上述の実施の形態の動作
においてスイッチ１１１１は１ライン分のデータの受け
渡しを単位として適宜切り替えられており、これらのタ
イミングを取る為に、途中でのデータ蓄積や全体の動作
制御も不図示の制御装置により制御されている。

【００５２】また、復号側で正確な復号が行われる為
に、必要であれば、最終的な符号化データの付加情報と
して画像のサイズ情報、色成分に関する情報等が付加さ
れる。

【００５３】（第２の実施の形態）次に、本発明を実施
する第２の実施の形態について図面を用いて説明する。

【００５４】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、カラー多値画像符号化に適用す
ることも可能である。

【００５５】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、例えば各画素の色についてカラ
ーテーブルへ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。また、第１の実施の形態におい
ては符号化対象とする画像データの最大はHmaxであると
したが、本実施の形態においてはその倍の大きささHmax
×２であるとする。また、第１の実施の形態と同じく、
着目する符号化対象画像の水平方向画素数をX、垂直方
向の画素数をYで表す。但し、説明の簡略化のため、本
実施の形態ではX,Yともに８の倍数であるものとする。

【００５６】図８は本発明の第２の実施の形態による画
像処理装置のブロック図を示したものである。同図にお
いて１８０１は画像入力部、１８０２,１８０５,１８０
８,１８１７は水平方向の離散ウェーブレット変換を行
う１次元離散ウェーブレット変換部、１８０３,１８０
６,１８０９はＦＩＦＯ（ファーストイン・ファースト
アウト）のバッファ、１８０４,１８０７,１８１０は垂
直方向の離散ウェーブレット変換を行う離散ウェーブレ
ット変換部、１８１１はスイッチ、１８１２はエントロ
ピー符号化部、１８１３は符号出力部、１８１４は変換
処理切り替え部、１８１５,１８１６,１８１８はスイッ
チである。なお、図中では、水平方向の１次元離散ウェ
ーブレット変換部と垂直方向の１次元離散ウェーブレッ
ト変換部をそれぞれ（Ｈ）と（Ｖ）を添えることにより
区別して表示している。

【００５７】本実施の形態は第１の実施の形態の画像符
号化装置に、更に１次元離散ウェーブレット変換部を追
加している。本実施の形態により水平方向画素数がＨ
_maxより大きく、Ｈ_max×２以下の画像データを符号化す
る場合には、新たに追加した１次元離散ウェーブレット
変換を適用して周波数分解を行い、これにより生成した
高周波サブバンドの係数には垂直方向の離散ウェーブレ
ット変換を適用しないことで離散ウェーブレット変換に
要するメモリ量の削減を図っている。

【００５８】まず、画像入力部１８０１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。この画像入力部は、例えば画像データ
を格納したハードディスク、光磁気ディスク、メモリな
どの記憶装置、スキャナ等の撮像装置、或いはネットワ
ーク回線のインターフェース等である。

【００５９】変換処理切り替え部１８１４は画像入力部
１８０１から入力される画像データの水平方向画素数を
調べ、所定数Ｈ_max／２以下である場合には１パスでの
符号化処理、Ｈ_max／２よりも大きい場合には２パスで
の符号化処理を行うようにスイッチ１８１５と１８１６
を制御する。即ち、１パスの符号化の場合にはスイッチ
１８１５と１８１６を共に接続状態とするよう制御信号
を出力する。また、２パスの符号化の場合には、まず、
スイッチ１８１５のみを接続状態にして画像データの符
号化処理を行い、次に、スイッチ１８１６のみを接続状
態にして画像データの先頭からもう一度符号化処理を行
う。この動作は第１の実施の形態における変換処理切り
替え部１１１４と同じであるが、本実施の形態において
は更に入力画像データの水平方向画素数を所定数Ｈ_max
と比較し、Ｈ_maxよりも大きい場合にはスイッチ１８１
８を端子ｅに接続するように制御信号を出力し、また、
Ｈ_ma _x以下である場合にはスイッチ１８１８を端子ｆに
接続するように制御信号を出力する。

【００６０】１次元離散ウェーブレット変換部１８１７
は変換処理切り替え部１８１４を介して入力される画像
データの１ライン分に対して水平方向の離散ウェーブレ
ット変換を施し、低周波サブバンドＬの係数と高周波サ
ブバンドＨの係数を生成する。ここでの変換処理は第１
の実施の形態での１次元離散ウェーブレット変換部１１
０２に同様であるので省略する。ここで生成された高周
波サブバンドＨの各係数はスイッチ１８１１を介してエ
ントロピー符号化部１８１２に送られる。スイッチ１８
１１は高周波サブバンドの係数の発生タイミングに合わ
せて端子ｄに接続されるものとする。

【００６１】１次元離散ウェーブレット変換部１８０２
はスイッチ１８１８を介して入力されるデータの１ライ
ン分に対して水平方向の離散ウェーブレット変換を施
し、低周波サブバンドの係数と高周波サブバンドの係数
を生成する。１次元離散ウェーブレット変換部１８０２
に入力されるデータは符号化対象画像データの水平方向
画素数がＨ_max以下の場合には画像データを構成する各
画素であり、Ｈ_maxよりも大きい場合には１次元離散ウ
ェーブレット変換部１８１７により生成された低周波サ
ブバンドの各係数である。１次元離散ウェーブレット変
換部１８０２から１次元離散ウェーブレット変換部１８
１０の処理、及び、スイッチ１８１１,エントロピー符
号化部１８１２、符号出力部１８１３は、入力されるデ
ータが離散ウェーブレット変換の変換係数となる場合が
あるが、第１の実施の形態での１次元離散ウェーブレッ
ト変換部１１０２から符号出力部１１１３と同様である
ので省略する。１次元離散ウェーブレット変換部１８０
２の入力データが１次元離散ウェーブレット変換部１８
１７により生成された低周波サブバンドの係数である場
合、本実施の形態により実施される離散ウェーブレット
変換は図１１のように水平・垂直方向に非対称な変換と
なる。

【００６２】本実施の形態においては、水平方向の画素
数がＨ_max／２以上の画像に対しては２パスでの符号化
処理を行い、更に、Ｈ_max以上の画像に対しては図１１
のように離散ウェーブレット変換の形状を変更すること
により、少ないメモリ容量で、かつ、効率的な符号化処
理を行うことができる。

【００６３】なお、以上の実施の形態において、１パス
目で１次元離散ウェーブレット変換部１１０２／１８０
２で得られた低周波サブバンド（Ｌ）を後段のバッファ
１１０３／１８０３に格納し、２パス目に１次元離散ウ
ェーブレット変換部１１０２／１８０２で得られた高周
波サブバンド（Ｈ）を後段のバッファ１１０３／１８０
３に格納する様にしたが、本発明はこれに限らず、Ｎパ
ス目で１次元離散ウェーブレット変換部１１０２／１８
０２で得られた低周波サブバンド（Ｌ）を後段のバッフ
ァ１１０３／１８０３に格納し、Ｍ（Ｍ≠Ｎ、或いはＭ
＞Ｎ、或いはＭ＜Ｎ）パス目に１次元離散ウェーブレッ
ト変換部１１０２／１８０２で得られた高周波サブバン
ド（Ｈ）を後段のバッファ１１０３／１８０３に格納す
る形態であれば、本発明の範疇に含まれる。

【００６４】また、以上の各実施の形態における１次元
離散ウェーブレット変換部は１つの処理ブロックとして
記載したが、本発明はこれに限らず、複数の演算部にて
構成されていても良い。例えば、１次元離散ウェーブレ
ット変換部１１０２における低周波サブバンドを生成す
る演算部と高周波サブバンドを生成する演算部が独立し
た処理ブロックであっても本発明の範疇に含まれる。

【００６５】（その他の実施の形態）本発明は上述した
実施の形態に限定されるものではない。上述したが、各
実施の形態において低周波サブバンドの分割回数を違え
ても構わない。また、離散ウェーブレット変換に使用す
るフィルタの種類も特に限定するものではない。

【００６６】また、各実施の形態においては単純に最長
フィルタタップ数分のデータをバッファに格納して垂直
方向のウェーブレット変換を行う構成を示したが、(W.S
weldens, "The lifting scheme: A construction of se
cond generation wavelets",SIAM J. Math. Anal. Val.
２９, No.２, pp.５１１-５４６, March １９９８)等で
知られるリフティングスキーム等、ウェーブレット変換
を省メモリで実施できるその他の手法と組み合わせて必
要メモリ量の更なる削減を図っても構わない。

【００６７】また、各ウェーブレット変換係数の符号化
方法も各実施の形態に限定されるものではなく、例え
ば、各変換係数を量子化してから符号化処理しても構わ
ないし、算術符号等のGolomb符号以外のエントロピー符
号化を適用しても構わない。

【００６８】また、本実施の形態はラスタ方向（水平方
向）に順に画像データを入力、処理するものとして説明
したが、入力順が垂直方向の場合であれば、以上説明に
おける水平及び垂直方向の解釈を互いに置換して考慮す
ることにより同様の処理ができる。

【００６９】また、以上の実施の形態では低周波サブバ
ンドを繰り返しウェーブレット変換するものを前提とし
て説明したが、本発明はこれに限らず、高周波サブバン
ドＨＨ１,ＨＨ２,ＨＨ３の方を各実施の形態同様に繰り
返しウェーブレット変換するものに適用することも可能
である。

【００７０】なお、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、１つの機器（例えば複写機、ファクシミリ装置、デ
ジタルカメラ等）からなる装置の１部に適用してもよ
い。

【００７１】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エ
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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】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等と共同して上記実施の形
態が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発
明の範疇に含まれる。

【００７５】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。

【００７６】

【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば、画像
にウェーブレット変換を用いた圧縮を行う際に、所定方
向の画素数が大きな原稿に対しては、２パスによる符号
化処理を適用することにより、この変換の為に必要なメ
モリ容量を大幅に削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に適用する符号化ブロック図

【図２】水平方向の１次元離散ウェーブレット変換部１
１０２の内部構成を示す図

【図３】垂直方向の１次元離散ウェーブレット変換部１
１０４の内部構成を示す図

【図４】水平方向の１次元離散ウェーブレット変換の様
子を示す図

【図５】垂直方向の１次元離散ウェーブレット変換の様
子を示す図

【図６】バッファ１１０６への係数格納の様子を示す図

【図７】ｋパラメータ０〜３の場合のGolomb符号の例を
示す図

【図８】第２の実施の形態に適用する符号化ブロック図

【図９】２次元の離散ウェーブレット変換の過程を示す
図

【図１０】２次元離散ウェーブレット変換によるサブバ
ンド分割の例を示す図

【図１１】第２の実施の形態による特殊なサブバンド分
割の様子を示す図

【符号の説明】

１１０１画像入力部１１０２水平方向の１次元離散ウェーブレット変換部１１０３バッファ１１０４垂直方向の１次元離散ウェーブレット変換部１１０５水平方向の１次元離散ウェーブレット変換部１１０６バッファ１１０７垂直方向の１次元離散ウェーブレット変換部１１０８水平方向の１次元離散ウェーブレット変換部１１０９バッファ１１１０垂直方向の１次元離散ウェーブレット変換部１１１１スイッチ１１１２エントロピー符号化部１１１３符号出力部１１１４変換処理切り替え部１１１５スイッチ１１１６スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】符号化対象となる同一の画像データを複
数回入力する入力手段と、Ｎ回目に前記入力手段から入力された画像データを、１
次元方向に対して周波数変換し、第１の周波数成分を得
る第１変換手段と、Ｍ回目（Ｍ＞Ｎ）に前記入力手段から入力された画像デ
ータを、前記１次元方向に対して周波数変換し、第２の
周波数成分を得る第２変換手段と、前記第１、第２の周波数成分の何れか一方を選択的に格
納する格納手段と、前記格納手段に格納された第１或いは第２の周波数成分
を、前記第１変換手段とは別の１次元方向に対して周波
数変換する第２変換手段とを有することを特徴とする画
像処理装置。
【請求項２】前記第１、第２の変換手段が実行する周
波数変換は、１次元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１に記載の画像処理装置。
【請求項３】前記入力手段は符号化対象となる同一の
画像データを２回入力し、Ｎ＝１、Ｍ＝２に相当するこ
とを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】符号化対象となる同一の画像データを複
数回入力する入力ステップと、Ｎ回目に入力された画像データを、１次元方向に対して
周波数変換し、第１の周波数成分を得る第１変換ステッ
プと、Ｍ回目（Ｍ＞Ｎ）に入力された画像データを、前記１次
元方向に対して周波数変換し、第２の周波数成分を得る
第２変換ステップと、前記第１、第２の周波数成分の何れか一方を選択的に格
納する格納ステップと、前記格納された第１或いは第２の周波数成分を、前記第
１変換ステップの変換とは別の１次元方向に対して周波
数変換する第２変換ステップとを有することを特徴とす
る画像処理方法。
【請求項５】符号化対象となる同一の画像データを複
数回入力する入力ステップと、Ｎ回目に入力された画像データを、１次元方向に対して
周波数変換し、第１の周波数成分を得る第１変換ステッ
プと、Ｍ回目（Ｍ＞Ｎ）に入力された画像データを、前記１次
元方向に対して周波数変換し、第２の周波数成分を得る
第２変換ステップと、前記第１、第２の周波数成分の何れか一方を選択的に格
納する格納ステップと、前記格納された第１或いは第２の周波数成分を、前記第
１変換ステップの変換とは別の１次元方向に対して周波
数変換する第２変換ステップとを有する画像処理プログ
ラムを、コンピュータから読み取り可能な状態に記憶し
た記憶媒体。