JP2001359099A - 段階的可逆画像信号符号化方法,復号方法,符号化装置,復号装置,およびその符号化,復号プログラムの記録媒体 - Google Patents
段階的可逆画像信号符号化方法,復号方法,符号化装置,復号装置,およびその符号化,復号プログラムの記録媒体Info
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Abstract
ストリームに対して充補情報を付加し,原画像信号と同
一の画像信号を得ることができるようにした段階的可逆
画像信号符号化において,充補情報の符号量を低減す
る。 【解決手段】 非可逆ビットストリーム10に付加する充
補情報の符号の生成に用いる復号画像信号として,復号
画素値を求める最終段階である整数化処理直前の逆直交
変換値を用いる。また,段階的可逆ビットストリームか
ら原画像信号と同一の画像信号を得る場合にも,非可逆
ビットストリームを復号した復号画像信号として逆直交
変換直後の整数化されていない実数値を用いる。
Description
号符号化の技術に関するものである。
は,直交変換を用いた画像符号化によるビットストリー
ムを利用し,必要に応じてこれに付加情報を加えること
により,原画像と同一の信号を得ることができるように
している。この方法は,比較的低いレートの非可逆な画
像を得られる一方で,可逆な画像を用いてレタッチ等の
編集加工や再符号化を行う場合の画品質劣化をなくすこ
とが可能になるなどの利点がある。
は,例えば図6に示すように,非可逆な方法により符号
化された非可逆ビットストリーム101を,対応する復
号器102にて復号し,その復号画像出力と原画像信号
103との画素毎の差分(原画像画素値−復号画像画素
値)を,画素単位差分計算器104にて計算し,その値
をエントロピ符号化器105にてエントロピ符号化し,
適宜,原ビットストリームと多重化器106にて多重化
し,可逆復号可能な段階的可逆ビットストリーム107
を得ていた。
置においては,図7に示すように,段階的可逆ビットス
トリーム201の入力ストリームを,分離器202にて
非可逆符号化ビットストリームと差分情報ビットストリ
ームとに分離し,それぞれ非可逆画像復号器203およ
びエントロピ復号器204により復号し,両者を画素単
位加算器205にて画素単位に加え合わせ,原画像信号
と等しい可逆復号信号206の出力を得ていた。
階的可逆画像信号符号化方式では,復号画像信号から原
画像信号を復元できるような情報(これを充補情報とい
う)を生成する際に,逆直交変換後に小数点以下四捨五
入などの(符号化復号方式に依存する)整数化を施した
後の値(復号画像信号値)をもとに,充補情報の算出を
行うという処理を行っている。ここで実数値の信号(こ
の場合,逆直交変換値)に対して小数点以下の四捨五入
を行うことは,±0.5の雑音を重畳させることと等価
である。したがって,その雑音を含んだ信号を符号化し
なければならず,結果的に充補情報符号量の増大を招く
という問題があった。
決するため,直交変換を用いた非可逆な画像符号化方式
により符号化されたビットストリームに,これを原画像
信号へ復元するための充補情報の符号を付加することに
より可逆性を実現する段階的可逆画像信号符号化方法に
おいて,復号画像信号として,復号画素値を求める最終
段階である整数化処理直前の値(逆直交変換値)を用い
ることを特徴とする。
に対応する復号方法であって,伝送されたビットストリ
ームから,既存の符号化復号方式で復号するための符号
と充補情報とを分離し,前者を非可逆復号し,整数化処
理が施される前の逆直交変換値を求め,充補情報を復号
し,前記逆直交変換値と充補情報を復号したものとから
原画像信号の値を導出することを特徴とする。
することができるとともに,以上の符号化処理,復号処
理を行うソフトウェアプログラムをコンピュータに実行
させることによって実現することもできる。本発明をコ
ンピュータによって実現するためのプログラムは,コン
ピュータが読み取り可能な可搬媒体メモリ,半導体メモ
リ,ハードディスクなどの適当な記録媒体に格納するこ
とができる。
を用いて説明する。本発明においては,復号画像信号の
値として,整数化される前の逆直交変換直後の値(実数
値)を用いる。ただし,この値は画像信号のとる範囲
(8ビット画像の場合[0,255])にクリッピング
されているものとする。この値と原画像信号の値の二者
から充補情報を求める。
号化を説明する。ある画素位置において,復号画像信号
の値(整数化前の値,[0,255]にクリッピングさ
れたもの)がyであるとする。
数がfy (x)であるとする。つまり,原信号の値が値
x(整数値)である確率Px は,
55]の任意の実数値に対して定義され,それ以外の範
囲では,fy (x)=0である。また,
復号側で同一に保持している。ここでは,確率密度関数
がyにより一意に定まるものとしているが,yの他に,
例えば着目画素周囲の画素値等の,符号化器と復号器で
共通に持つことができる情報を適宜用い,確率密度関数
を特定してもよい。
4,x=13の場合の符号化の例を示す。fy (x)
は,このようなx=yにピークがある山型の分布をして
いることが多い。ただし,本発明は,fy (x)の形状
に依存するものではない。
間を伝送する。これが充補情報に相当し,以下に述べる
ようにハフマン符号や算術符号等のエントロピ符号化方
法により符号化・伝送される。
…,Px ,…,P255 なる確率に対応するハフマン符号
を生成し,Px に当たる符号を出力する。
−0.5,x+0.5)に対応する確率区間,すなわち
間[x−0.5,x+0.5)が復号できる。この区間
に含まれる整数はただ一つであり,区間の中心に位置し
ている。この値が求める原信号の値xとなる。
ュータ上で稼働するプログラムで実現される。
を比較すると,以下のとおりである。従来の方法は,上
記手順においてyをその小数点以下四捨五入値y’=↑
[y+0.5]で置換したものと等価である。ただし,
↑[x]の表記は,xを超えない最大の整数を表す。図
6に示した手順は,さらに任意のyについて確率密度関
数fy (x)を固定としたものとなる。yが整数の場
合,y=y’であるが,一般にy≠y’である。
際の値と異なってしまうための損失が生じる。従来の方
法のように,情報源に対し実際の生起確率が反映された
符号化を行わない場合,本発明のように正確に生起確率
が反映された符号化を行う場合に比べ,必ず符号量は増
大する。これを簡単な例でいうと,すべての目が均等の
確率で出るサイコロの目それぞれに1/6の確率を割り
当て,振って出た目を算術符号化する場合と,1/6以
外の非均等な確率を割り当て算術符号化した場合とで
は,後者の符号量が必ず大きくなることに例えられる。
ここの例では,図1(B)にハッチングで示した領域の
部分の面積がyの整数化により変化し誤った値となって
しまった確率Px を示している。
方法では,常に充補情報の符号量が低減できることにな
る。
にとり,本発明による具体的な実施の形態を説明する。
入力として既に非可逆符号化方式により符号化された非
可逆ビットストリーム10および原画像信号15を用い
る。
符号化装置の構成例を示すブロック図である。図3に,
その装置の処理の流れを示す。
力した非可逆ビットストリーム10を復号し,量子化代
表値を得る(ステップS1)。次いで,逆量子化器12
によって逆量子化し(ステップS2),この値につい
て,逆直交変換器13により逆直交変換を施す(ステッ
プS3)。これを,クリッピング器14によって画像の
取り得る値の範囲にクリッピングする(ステップS
4)。
により得られた値から原信号値xの取る確率密度関数を
特定する(ステップS5)。確率区間符号化器17は,
原画像信号15から得られる実際の原信号値xから確率
密度関数によりその生起確率Px を導き(ステップS
6),その確率区間をエントロピ符号化する(ステップ
S7)。すべての画素について上記処理を行なったかを
ステップS8にて判定し,まだ処理していない画素があ
る間はステップS1へ戻る。最後にエントロピ符号化に
よって得た充補情報を,多重化器18にて非可逆ビット
ストリーム10と多重化し,段階的可逆ビットストリー
ム19として出力し(ステップS9),終了する。
号化装置によって得られた段階的可逆ビットストリーム
19を復号する段階的可逆画像信号復号装置の構成例を
示すブロック図である。図5に,その装置の処理の流れ
を示す。
ビットストリーム19を,非可逆ビットストリーム21
と充補情報符号22とに分離する(ステップS10)。
分離した非可逆ビットストリーム21は,量子化代表値
復号器23により量子化代表値に復号され(ステップS
11),さらに逆量子化器24による逆量子化(ステッ
プS12),逆直交変換器25による逆直交変換(ステ
ップS13),クリッピング器26によるクリッピング
(ステップS14)の処理が行われ,その結果から整数
化前の復号画像信号が得られる。確率密度関数特定器2
7は,これを用いて原画像信号の確率密度関数を特定し
(ステップS15),確率区間復号器28によって,先
ほど段階的可逆ビットストリーム19から分離した充補
情報符号22により原画像信号の存在する区間を復号す
る(ステップS16)。この区間の中心は整数値となる
ので,区間中心算出器29によってそれを求める(ステ
ップS17)。これが原画像信号に相当するので,この
結果を可逆の復号画像信号30として出力する。全画素
について以上の処理を行ったかをステップS18にて判
定し,まだであればステップS11へ戻り,同様に復号
処理を繰り返す。
したが,本発明を動画像に適用しても同様の効果が得ら
れることは明らかである。
非可逆な符号化方式により生成されたビットストリーム
に対して充補情報を付加し原画像信号と同一の画像信号
を得る段階的可逆符号化において,充補情報の符号量を
常に低減することができる。
の図である。
ク図である。
図である。
示す図である。
す図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 直交変換を用いた非可逆な画像符号化方
式により符号化された非可逆ビットストリームに,これ
を原画像信号へ復元するための充補情報の符号を付加す
ることにより可逆性を実現する段階的可逆画像信号符号
化方法において,前記充補情報の符号の生成に用いる復
号画像信号として,前記非可逆ビットストリームから復
号画素値を求める最終段階である整数化処理直前の逆直
交変換値を用いることを特徴とする段階的可逆画像信号
符号化方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の段階的可逆画像信号符号
化方法によって生成された段階的可逆ビットストリーム
を復号する復号方法であって,前記段階的可逆ビットス
トリームから,既存の符号化復号方式で復号するための
非可逆ビットストリームの符号と充補情報とを分離し,
前記非可逆ビットストリームの符号を非可逆復号し,整
数化処理が施される前の逆直交変換値を求め,前記充補
情報を復号し,前記逆直交変換値と前記充補情報とから
原画像信号の値を導出することを特徴とする段階的可逆
画像信号復号方法。 - 【請求項3】 直交変換を用いた非可逆な画像符号化方
式により符号化された非可逆ビットストリームに,これ
を原画像信号へ復元するための充補情報の符号を付加す
ることにより可逆性を実現する段階的可逆画像信号符号
化装置において,前記非可逆ビットストリームを復号
し,量子化代表値を得る手段と,その結果を逆量子化す
る手段と,逆量子化した値について逆直交変換を施す手
段と,逆直交変換結果を画像の取り得る値の範囲にクリ
ッピングする手段と,クリッピングにより得られた整数
化処理が施される前の逆直交変換値から原信号値の取る
確率密度関数を特定する手段と,前記確率密度関数によ
り原画像信号から得られる実際の原信号値の生起確率を
導出し,その確率区間をエントロピ符号化する手段と,
エントロピ符号化によって得た充補情報を,前記非可逆
ビットストリームと多重化し,段階的可逆ビットストリ
ームとして出力する手段とを備えることを特徴とする段
階的可逆画像信号符号化装置。 - 【請求項4】 請求項3記載の段階的可逆画像信号符号
化装置によって生成された段階的可逆ビットストリーム
を復号する復号装置であって,前記段階的可逆ビットス
トリームを,既存の符号化復号方式で復号するための非
可逆ビットストリームの符号と充補情報とに分離する手
段と,分離した非可逆ビットストリームを復号し,量子
化代表値を得る手段と,その結果を逆量子化する手段
と,逆量子化した値について逆直交変換を施す手段と,
逆直交変換結果を画像の取り得る値の範囲にクリッピン
グする手段と,クリッピングにより得られた整数化処理
が施される前の逆直交変換値から原信号値の取る確率密
度関数を特定する手段と,前記確率密度関数により前記
段階的可逆ビットストリームから分離した原画像信号の
存在する区間の充補情報符号をエントロピ復号する手段
と,その区間の中心値を復号画像信号として出力する手
段とを備えることを特徴とする段階的可逆画像信号復号
装置。 - 【請求項5】 直交変換を用いた非可逆な画像符号化方
式により符号化された非可逆ビットストリームに,これ
を原画像信号へ復元するための充補情報の符号を付加す
ることにより可逆性を実現するためのプログラムを記録
した記録媒体であって,前記非可逆ビットストリームの
符号を非可逆復号し,整数化処理が施される前の逆直交
変換値を求める処理と,求めた整数化処理が施される前
の逆直交変換値を用いて,前記充補情報の符号を生成す
る処理とを,コンピュータに実行させるためのプログラ
ムを記録したことを特徴とする段階的可逆画像信号符号
化プログラムの記録媒体。 - 【請求項6】 請求項1記載の段階的可逆画像信号符号
化方法によって生成された段階的可逆ビットストリーム
を復号するためのプログラムを記録した記録媒体であっ
て,前記段階的可逆ビットストリームから,既存の符号
化復号方式で復号するための非可逆ビットストリームの
符号と充補情報とを分離する処理と,前記非可逆ビット
ストリームの符号を非可逆復号し,整数化処理が施され
る前の逆直交変換値を求める処理と,前記充補情報を復
号し,前記逆直交変換値と前記充補情報とから原画像信
号の値を導出する処理とを,コンピュータに実行させる
ためのプログラムを記録したことを特徴とする段階的可
逆画像信号復号プログラムの記録媒体。
Priority Applications (1)
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JP2000179502A JP3676651B2 (ja) | 2000-06-15 | 2000-06-15 | 段階的可逆画像信号符号化方法,復号方法,符号化装置,復号装置,およびその符号化,復号プログラムの記録媒体 |
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- 2000-06-15 JP JP2000179502A patent/JP3676651B2/ja not_active Expired - Fee Related
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