JP2002536895A - 質優先イメージ保存及び交信 - Google Patents

質優先イメージ保存及び交信

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JP2002536895A JP2000597669A JP2000597669A JP2002536895A JP 2002536895 A JP2002536895 A JP 2002536895A JP 2000597669 A JP2000597669 A JP 2000597669A JP 2000597669 A JP2000597669 A JP 2000597669A JP 2002536895 A JP2002536895 A JP 2002536895A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 入力イメージ信号を処理するのに必要なデータの量を最小化するが、保証された所望の質レベルを維持するイメージ処理計画が開示される。変換及び定量化は入力イメージ信号から冗長なデータを除去し、所望の全データ容量により表されたシンボル・セットを与える。ピーク・データ速度は全データ容量及びエンコーディング・オーバーヘッドから決定される。イメージ処理の品位は変換及び定量化セッティングに基づいて決定される。イメージ優先処理は、利用可能なデータ速度がピーク・データ速度に少なくとも等しいことを保証する。変換及び定量化は、ピーク・データ速度が利用可能なデータ処理速度を越えるか、或いは所望の質レベルが選択された質レベルを越えないかの決定がなされるように調整できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の背景 関連出願 本願の主題は以下の共通して所有する出願の主題に関連する。即ち、Kenbe Go
ertzenによって１９９８年７月９日に出願され、”Apparatus And Method For E
ntropy Coding”(エントロピーコーディング装置及び方法)と題された出願番号
第０９／１１２，６６８号（米国代理人番号：３４８６））、またKenbe Goertz
enによって同時に出願され、”A System And Method For Improving Compressed
Image Appearance Using Stochastic Resonance And Energy Replacement”(確
率的共振及びエネルギー置換を用いて圧縮されたイメージの見かけを改善する装
置及び方法)と題された出願番号第 号（米国代理人番号：４７５３））、
またKenbe Goertzenによって同時に出願され、”Scaleable Resolution Motion
Image Recording And Storage System”(計測可能な解像度動的イメージ記録及
び保存装置)と題された出願番号第 号（米国代理人番号：４７５４））、
またKenbe Goertzenによって同時に出願され、”Optimized Signal Quantificat
ion”(最適化された信号定量化)と題された出願番号第 号（米国代理人番
号：４７５５）である。これらの内容は、参考として、本明細書に完全に開示し
ているように組み込む。
【０００２】 発明の分野 本願発明は一般にイメージ信号処理に関し、特に、質優先作動モードでイメー
ジ信号を処理することに関する。
【０００３】 関連技術の説明 典型的なイメージ圧縮システムは、サンプル・ドメインに記憶されているイメ
ージは殆ど常に不充分な変調状態（即ち高度に自動相関付けされた状態）にあり
、その結果、それは、実際に要求する情報容量よりも非常に多くの保存容量を必
要とするという事実を利用する。そのシステムは、最悪のケースのローカルエラ
ー、または、周波数、周波数応答、ＤＣ精度若しくは他のどのような定量化でさ
えも保証することはできなかった。
【０００４】 正確なｎビット、絶対誤差の境界及びピークの信号対雑音比（ＳＮ比）を含む
、サンプルドメインの所望のイメージ精度を具体化するためのいくつかの方法が
存在する。各方法は、周波数応答は実用的な通過帯域にわたって均一であり、ま
た、周波数分解はサンプリング抽出論（３dB／オクティブ／寸法）にしたがって
発展すると仮定する。
【０００５】 イメージを１ピクセルあたり非常に高い解像度で捕捉し、さらに、いくらかの
任意の解像度でサンプルドメイン内に保存のために定量化する場合には、ノイズ
をその解像度で加えて、確実に充分な低周波数解像度を得るように定量化関数を
線形化しなければならない。そのようなノイズは２つの望ましくない作用を持つ
。それはナイキスト周波数における解像度をサンプル解像度によって示される半
分の解像度まで減少し、さらに、それは、多くの場合全体のイメージ情報（ノイ
ズを伴わないもの）を超えるイメージにノイズ情報を加える。
【０００６】 サンプルドメイン内では、サンプル解像度はデータスルーアウト速度に正比例
する。従って、所定のコストで入手できる機器はどのようなものでも、得られる
解像度を直接に指示する。したがって、周波数及び忠実度の両方に関するサンプ
ル解像度が、典型的にはちょうど利用に適するように選択される。
【０００７】 別の他の方法は周波数又は位相の不確実性を採用する。それらのドメイン内で
要求される詳細な解析はどのような妥当な質優先符号化機器の使用をも排除する
。他の方法は、正しい状況では良好な性能を提供するが、定量化を適用した場合
のような所定の状況では適切に達成できない。ベクトル定量化及びフラクタル変
換は、境界を定めることが非常に困難又は不可能なことがある位相及び周波数ド
メインアーティファクトを発生する例である。ベクトルのＲＭＳエラーは、いく
つかのケースにおいては制御可能であるが、典型的には、ローカルエラー境界は
制御できず、また、ベクトルのさまざまな二次元又は三次元パターンから現れる
最悪のケースの位相及び周波数アーティファクトも制御できない。
【０００８】 非線形位相変換及び予想エラー符号化システムの多くの種類は、それらが質優
先符号化に対して実用的でない程の非常に多くの位相不確実性を発生することが
ある。最後に、一般的に用いられている８×８の離散的コサイン変換のような部
分的なイメージ変換は、どのような定量化誤差をも、空間及び周波数ドメインの
両方において局在化された偏差に変換し、特に、定量化が存在するときには、そ
れらを質優先符号化に適さないようにする。
【０００９】 従がって、質優先モードで作動できる圧縮されたイメージ信号処理の必要性が
依然としてある。
【００１０】 発明の概要 本願発明はイメージ信号の質優先処理のための装置及び方法を含む。質は、典
型的にはサンプルドメインで用いられている精度のモードにしたがって測定する
ことができ、また、イメージ信号が符号化されたドメイン内で処理されるときに
は保証される。したがって、イメージの典型的な不充分な変調が、帯域幅（記憶
、伝達等）を減少させるために利用され、同時に、イメージ圧縮の古典的なアー
ティファクトが予防される。
【００１１】 本願発明の質優先イメージ処理方法を用いることによって、イメージを非常に
高い解像度で捕捉することができ、さらに、ディザーノイズを伴うことなく記憶
することができる。それは、所望の低周波数解像度はサンプリング理論に合致す
るように直線的に保持されるからである。それは多くの効率的な記憶を提供して
、線形化ノイズの存在、種類及び周波数分布に依存する、サンプルドメインとは
異なる、イメージの質を保証する。さらに、その方法により、冗長なデータが完
全性を保証するように保持されるようなサンプルドメインと比べて、イメージ内
の情報のみを記憶するようにアーティファクトを伴うことなく圧縮を行うことが
できる。
【００１２】 一つの実施例では、質優先イメージ処理の方法は所望の質のレベルを持ち、所
望の質レベルの維持を保証する変換、定量化及び符号化のためのイメージ処理セ
ッティングを決定する。入力イメージ信号は望ましくは空間又は時間的にさらに
分割されて複数のサブバンド領域を生成する。定量化を用いると、各領域は多数
のシンボル（つまり、シンボルカウント）を持ち、各シンボルは多数のビット（
つまり、データサイズ）によって表される。各領域のデータ容量の配列は、各領
域毎にシンボル・カウントとデータサイズとを掛け合わせたときに決定すること
ができる。総計のデータ容量は、領域的データ容量の配列へのエントリーの合計
と等しい。
【００１３】 そのデータは、また、変換及び定量化の後に符号化もされる。その符号化が全
体のデータ容量において実質的な減少を生じさせる間、最大エントロピーにおい
て所定のシンボルに関するデータの内容が元のデータ寸法を越えることがある。
この起こり得る過剰なデータ容量は、符号化オーバーヘッドとして呼ぶことがで
きる。最大エントロピーにおけるそのデータは、その符号化オーバーヘッド及び
全体のデータ容量に基づいて決定することができる。この最大エントロピーデー
タ容量及び所望のイメージ処理速度（つまり、１秒あたりのイメージ数）は、選
択された質レベルを保証するために必要なピーク・データ速度を決定するために
用いられる。
【００１４】 発明の詳細な説明 ここで図１のブロック図を参照すると、コンピュータ１００が本願発明にした
がって構成された質優先化モジュール１８０の一実施例を組み込んでいる構成が
示されている。コンピュータ１００はＣＰＵ１１２、メモリ１１４、表示装置１
１６、データ記憶装置１１８、入力／出力ポート（又は、入出力ポート）１２０
及び通信インタフェース１２２を備える。メモリは、命令及びデータのような情
報を記憶する。ＣＰＵ１１２はメモリ１１４に記憶されているような命令を実行
するように構成されている。表示装置１１６は視覚により認識可能な出力を提供
する。入出力ポート１２０によって、コンピュータ１００と従来のビデオ機器の
ようなどのような周辺機器との間でも情報を受信しまた提供することができ、さ
らに、通信インタフェース１２２によって、コンピュータ１００は他のコンピュ
ータと通信を行うことができる。
【００１５】 メモリ１１４は、ＣＯＵ１１２によって実行される命令を含む情報を記憶する
ためのＲＡＭでも又は他の従来のメモリでもよい。表示装置１１６は、ＣＲＴ、
ＬＣＤ又はＬＥＤのタイプの表示装置のような従来から存在するものである。デ
ータ記憶装置１１８は従来からのハードディスク、テープドライブ又は従来のい
ずれかのデータ記憶装置である。入出力ポート１２０も従来のものでよく、また
、飛び越し動作イメージ信号（例えば、ＮＴＳＣテレビ放送フォーマット）のよ
うなビデオ信号を入力及び出力するように構成することができる。コンピュータ
はスタンドアロンとして作動することができるということが理解されるが、通信
インタフェース１２２によってそのコンピュータ１００がローカルエリアネット
ワーク上の他のコンピュータ、インタネットを経由して他のコンピュータ等と通
信することができる。したがって、通信インタフェース１２２はそのような通信
を容易にするためにモデム及び／又はネットワークインタフェースカードを備え
ることができる。
【００１６】 ＣＰＵ１１２、メモリ１１４、表示装置１１６、データ記憶装置１１８、入出
力ポート１２０及び通信インタフェースは従来のコンピュータアーキテクチャの
範囲で構成される。コンピュータ１００はオペレーティングシステム及びさまざ
まなアプリケーションを持つパーソナルコンピュータでよく、それは図示のマル
チメディア信号処理アプリケーション１５０を備える。他には、コンピュータ１
００は専用ビデオレコーダでよく、マルチメディア信号処理アプリケーション１
５０、イメージ信号処理モジュール１７５及びそのコンポーネントの機能も備え
ているが、パーソナルコンピュータに通常存在する機器及び特徴のすべては必要
としない。ここで説明する機能にしたがって質優先モードでイメージ信号を処理
するさまざまな従来のアーキテクチャは当業者に理解されるであろう。
【００１７】 マルチメディア信号処理アプリケーション１５０は、オーディオ及びイメージ
信号処理のためのルーチンを備える。そのアプリケーション１５０は質優先化モ
ジュール１８０、変換モジュール１８５、定量化モジュール１８５及び符号化モ
ジュール１９５を備える。この実施例においては、アプリケーション１５０はソ
フトウエアのように実行されるが、さまざまなモジュール１８０、１８５、１９
０、１９５を含むアプリケーションの機能をハードウエアにおいて、またはハー
ドウエア及びソフトウエアの組合せにおいて実行することができることは理解す
べきである。
【００１８】 ここで図１とともに図２の流れ図を参照すると、イメージ信号処理モジュール
１７５によって実行されるイメージ信号処理の方法によって、ビデオ信号がどの
ようにして入力され、フォワード処理され、記憶され（又は圧縮されたフォーム
で送信され）、逆処理され、そして、コンピュータ１００から出力されるのかを
描く。図２の流れ図は、データの流れ及びそのデータに実行される操作を概念的
に描く。イメージ信号処理モジュール１７５内のさまざまなモジュール１８０、
１８５、１９０、１９５はそれにしたがって番号付けされたオペレーションを実
行する。例えば、飛び越しイメージ処理モジュール１８０は図２に示すオペレー
ション１８０ａ，１８０ｂを実行する。
【００１９】 ビデオソース（例えば、従来のアナログ放送ビデオ信号）から得られた信号は
、いくつかの従来の初期処理の後に、ＦＩＦＯのような従来のフレームバッファ
（図示せず）に入力することができる。そのフレームバッファは、イメージデー
タのフレームを一時的に記憶する。マルチフレームは各バッファに記憶して、１
つのモジュールが他のものよりも早く処理するときに、処理のために入手できる
データが枯渇しないようにすることができる。
【００２０】 図２に示すように、デジタルイメージ信号はフォワード変換１８５ａを受け、
それには、定量化１９０ａ及び符号化１９５ａが続く。変換モジュール１８５、
定量化モジュール１９２及び符号化モジュール１９５は、図示のフォワード変換
１８５ａ、定量化１９０ａ及び符号化１９５ａのオペレーションのために従来の
イメージ処理技術を実行する。フォワード変換１８５ａは更なる処理のためにイ
メージ信号の状態を調整する。図示の変換１８５ａは多重変換を含むことができ
る。１つの変換は、信号を、別々に処理できる複数の領域に再分割する帯域分割
でよい。例えば、フォワード変換１８５ａは、空間又は時間のディメンションご
とに１又は２以上のサブバンドを生成するイメージ信号の可逆的変換を適用する
ことができる。第２の変換を用いてイメージの相互作用を除去でき、それにより
、全体的なデータ容量を減少することによってイメージを効率良く表すために、
冗長な情報を除去することができる。望ましくは、上記の変換処理の両方ともが
、質優先化モジュール１８０とともに使用されるために、大きさ、位相及び周波
数ドメインにおいて定量化可能な最悪のケース及びＲＭＳ精度を持つ。利用可能
なさまざまな変換の例を当業者は認識するであろう。質優先化モジュール１８０
に関連して最適化されたオペレーションのために、選択された変換オペレーショ
ン１８５ａ（それらの対応する逆変換１８５ｂ）は、正確でなければならず、又
は（１）位相誤差の導入を避けるために線形位相でなければならず、（２）周波
数スペクトルにおいてサブ量子不連続の導入を回避するために補間を行わなけれ
ばならず、さらに、（３）定量化ノイズエネルギーの局所化を回避するために特
定の質によって要求される解像度内で直交すべきである。
【００２１】 定量化オペレーション１９０ａは、選択された定量化方法にしたがって変換さ
れたイメージデータにデータ値を提供する（例えば、１２ビット）。定量化オペ
レーション１９０ａ（及びその逆１９０ｂ）は、望ましくは、質優先化モジュー
ル１８０とともに最適化された性能のための大きさ、位相及び周波数ドメインに
保証された最低のケース及びＲＭＳ精度を提供するスカラー関数である。
【００２２】 符号化オペレーション１９５ａは、より効率的な記憶、送信又は他の処理のた
めに、圧縮された符号化済イメージデータを提供する。望ましくは、固有のノイ
ズを補償するために、最高の要求されたＤＣ解像度に加えていずれかの要求され
たヘッドルームに一致させるのに適したダイナミックレンジを保持する、損失の
ないエントロピー符号器が、符号化オペレーション１９５ａ及び対応する復号化
オペレーション１９５ｂのために用いられる。
【００２３】 一つの実施例では、エントロピー符号化モジュールは、パラメータの確率分布
関数及び有効な実時間符号化及び復号化のためのデータサンプルストリームのロ
ーカルサンプルを実行する。データ確率分布は概略式１に記述されたようなパラ
メータの確率分布関数によって表すことができる。
【００２４】 p(s) ＝ P[b,s] （式１） ここで、p(s)はシンボルの確率であり、 ｂはフリーパラメータであり、さらに、 P[b,s]は、ｂがフリーパラメータである連続関数である。
【００２５】 したがって、データシンボルストリームのローカルサンプルの関数としてのフ
リーパラメータｂの決定は、以下のように表せる。
【００２６】 b(t) ＝ B[s(t−1)，s(t−2)．．．s(t−n)]， （式２）
【００２７】 ここで、時間ｔにおけるフリーパラメータは最後のｎシンボルに作用する関数
B[s(t)]によって近似され、ｎは合理的に小さく、望ましくは４である。
【００２８】 それらの条件は、符号化器の効率及び最小の複雑さにおける非常に良好な結果
と容易に一致することができる。この技術は、データストリームシンボルのセッ
トがいくつかの連続的関数の離散バージョンを表す場合において、適応するエン
トロピー符号化の不確実性を回避する。
【００２９】 望ましいデータ確率分布関数は、以下のとおりである。
【００３０】
【数１】
【００３１】 ここで、P[s,b]はシンボルｓの確率で、この場合、フリーパラメータｂが冪関
数のベースを制御し、N[b]は正規化関数で、Ｐが、ｂのどのような定数に対する
セットｓにわたっても均一となるまで加算されることを保証する。
【００３２】 フリーパラメータｂはその分布を特徴付ける。ｂの局部的見積りは、データス
トリーム内でポイントｔにおける局部的値の近似値を求める関数B[t]を用いて行
われる。イメージの種類の非常に広範な範囲に充分にわたって機能する望ましい
関数は、シンボルによって表される大きさの短期間の重み付けされた平均である
。
【００３３】
【数２】 B[t] ＝ M[ws] （式５）
【００３４】 ここで、B[t]は、時間ｔにおいて近似された「ｂ」であり、s(t)は時間ｔにお
けるシンボルの値で、それによって、直前のシンボルに関して最も重く重み付け
された４の場所を生じさせ、ｗｓは重み付けされた合計であり、Ｍは「ｂ」に達
するまで重み付けられた合計にリンクする離散マッピング関数であり、さらに、
ｎはその重み付けられた合計に含まれたシンボルの数である。
【００３５】 シンボル「ｓ」がゼロである確率が、非常に１（ｐ[０]〜１）に近似するとき
には、その重み付けられた合計の値は典型的にはゼロとなる。その場合には、フ
リーパラメータ「ｂ」は、解像度を高めるために大きな領域の関数にならなけれ
ばならない。その場合には分布及び特徴付け関数の性質のために、B[t]は連続す
るゼロシンボルのカウントの離散マッピング関数を用いて正確に近似化すること
ができる。
【００３６】 B[t]はデータストリームの局所的エントロピーにおける変化に迅速に応答する
ことができる。その局所的エントロピーが１ビットよりも大きいときには、応答
は典型的には１サンプルに似かよったものとなる。局所的エントロピーが１ビッ
トよりも小さいときには、応答は不確実性の原則によって課される制限に続く。
【００３７】 一旦ｂに関する離散的定量化が決定されると、代表的な確率分布P[s,b]が計算
され、さらに、その分布のための第２の符号化システムが定義される。その第２
の符号化システムはハフマンコード又は従来の符号化システムでよい。ｂの定量
化を用いる場合には、ｂにおける平均誤差は、約定量化／πであり、そのため、
特定の分布に対し最小であるハフマンコードは必然的に実行するものではなく、
また、カバーすることになる確率範囲にわたってよりロバストであるコードもそ
うである。例えば、拡張された範囲にわたってロバスト性能を提供するエリアス
コードはハフマンコードの代わりに用いることができる。
【００３８】 p[０]＞０．５である確率分布の場合には、０コード値によって表されるゼロ
値の数は、１／ｐ[０]によって決定される。非ゼロ値が符号化されると、それに
は次に非ゼロ値に先行するいずれかの符号化されたゼロのカウントを与えるコー
ド語が続く。それは必要である。その理由は、０コードはゼロ値の所定の離散量
（１／p[０]）を表すだけであり、それは、非ゼロ値が現れたときにいくつかの
ゼロデータ値が符号化を待っていたかもしれないということを意味するからであ
る。符号化されていないゼロ値の数を提供するコード語におけるビット数は天井
があり［Log2[1／p[０]]］、最大の可能性のある符号化されていないゼロの数を
表すことができるように選択される。
【００３９】 エントロピーコードのさらなる説明は、“Apparatus and Method for Entropy Coding”(エントロピー符号化のための装置及び方法)と題された、１９９７年
６月９日にkenbe Goertzenによって出願された仮出願第６０／０５２，１４４号
に提供されている。
【００４０】 フォワード飛び越しイメージ処理１８０ａ、変換１８５ａ、定量化１９０ａ及
び符号化１９５ａによって生成された圧縮済みイメージ信号を用いてさまざまな
オペレーションを実行することができる。その符号化されたイメージ信号データ
は、ハードディスクのようなデータ記憶装置１１８の１１８ａに記憶することが
できる。その符号化されたイメージ信号データは、また、１つのコンピュータか
ら他のものへＬＡＮ、モデム又はインタネット等を経由するように送信すること
もできる。その符号化されたイメージ信号データは、また、従来の表示装置１１
６への、または従来のビデオ出力ポート１２０を経由しての表示と同時に圧縮さ
れる（例えば、記憶される１１８ａ）。
【００４１】 したがって、ビデオ信号はコンピュータ１００に入力することができ、さらに
、従来の条件付けの後に、それに対し、上記のように、フォワード変換１８５ａ
、定量化１９０ａ、符号化１９５ａ及び保存１１８ａ（又は送信）が行われる。
さらに、フォワード変換１８５ａ及び定量化１９０ａオペレーションは、上記の
ように確定可能な平均及び最悪のケースの判定基準を提供する。質優先化モジュ
ール１８０は、フォワード変換１８５ａ及び定量化１９０ａの最新の状況にした
がってそれらが入力イメージ信号に対して行うときに生じるであろうイメージ信
号の質を決定するためのルーチンを含む。したがって、所定のフォワード変換１
８５ａ及び定量化１９０ａ方法は、そのイメージ信号を変換して多数の領域を提
供することができ、その際、各領域は多数のサンプル（例えば、１２８×１２８
）からなり、各サンプルはデータサイズ（例えば、１０ビット）を持つ。また、
その所定の方法は、そのイメージ信号を符号化し、さらに、最新の環境に基づい
て、質優先化モジュール１８０によって確認される確定可能な質レベルでイメー
ジ信号の再生を（逆工程１８５ｂ、１９０ｂ、１９５ｂによって）することがで
きるようにする。その領域、シンボルパラメータ（サンプル、サイズ）及び符号
化方法によって導入される最大エントロピーに基づいて、確定可能な質レベルの
ためのピークデータ速度は、質優先化モジュール１８０によって決定することも
でき、それは利用可能なシステムリソース（つまり、イメージ信号データ供給速
度）をピークデータ速度と比較して選択された質レベルを保証することができる
。さらに、システム内のエラーは予測可能なので、それは実時間質優先化のため
にモデル化することができる。
【００４２】 最大エントロピーが、ピークデータ速度の決定及び選択された質レベルを保証
するためにイメージ信号処理パラメータが許容されるか否かの対応する決定に組
み込まれる間、典型的なイメージ信号ストリームは、上記のエントロピー符号化
方法にしたがって実質的に高い効率によって符号化され、さらに、すべての冗長
性が変換及びフィルタ処理によって取り除かれる。したがって、イメージ信号の
質は保証され、処理オーバーヘッドは最小化される。
【００４３】 ここで図３のブロック図を参照すると、本願発明に係る質優先化モジュール１
８０は、質レベル決定モジュール３１０、イメージ処理セッティングモジュール
３２０、データ速度決定モジュール３３０、符号化パラメータモジュール３４０
及び質比較モジュール３５０を備える。
【００４４】 質比較モジュール３５０は、選択された又は所望の質レベルを受け取る。その
質レベルはユーザーによってシステムに予め設定され又は入力される。望ましく
は、質レベルは典型的なサンプルドメイン基準に従って入力される。例えば、ｎ
ビット、絶対エラー境界及びピークＳＮ比基準は所望の質レベルとして入力する
ことができる。質比較モジュール３５０は、その選択された質レベルを質レベル
決定モジュール３１０によって示された質レベルと比較し、それはイメージ処理
セッティングモジュール３２０において発見された最新のイメージ処理セッティ
ングに基づいて最新の質レベルを決定する。特に、質レベル決定モジュール３１
０は、上記の変換及び定量化処理によって導入されたエラーの量を決定するため
のルーチンを含む。当然ではあるが、追加のフィルタ処理又は他の操作がフォワ
ードイメージ信号処理の連鎖の中にある場合には、質レベル決定モジュール３１
０はそれらの追加のオペレーションによって導入されたエラーをそのエラー及び
信号質決定に組み入れる。
【００４５】 上述のように、変換及び定量化処理は複数の領域のためのイメージデータを生
成する。これらの領域の各々は、サンプル（即ちデータサイズ）当たりのサンプ
ルカウント及び解像度を持つことになる。これらの値はイメージ処理セッティン
グ・モジュール３２０において与えられる。エンコーディング・パラメータ・モ
ジュール３４０は、コーディング・モジュール１９５及びイメージ処理セッティ
ング・モジュール３２０と交信する。現在のイメージ処理セッティイングに応じ
て、エンコーディング・パラメータ・モジュール３４０は、最小エントロピー(E z )におけるエントロピー・コーダー・データサイズ及び最大エントロピー(Em)に
おけるエントロピー・コーダー・データサイズを決定する。異なる領域は異なる
解像度を持つことができるので、これらの値は領域解像度又は領域を識別した配
列に保存できる。
【００４６】 データ速度決定モジュール３３０は、選択された質レベル及び対応する領域解
像度を生成するように要求されるデータ速度を決定するためのルーティーンを含
む。これは、イメージ処理速度（例えば毎秒のイメージ数IPS(images per secon
d)）のみならず、現在のイメージ処理セッティングに従った最大データ容量によ
り決定されるのが好ましい。
【００４７】 質は、現在のイメージ処理セッティングのための必要なピーク・データ速度を
越える利用可能なデータを保証することにより優先される。適切な確認されたデ
ータ速度を有する通常の抽出データ保存及び呼び出しシステムは質優先のために
働く。実際のデータ速度は、初期イメージ情報容量、エントロピー・コーダー効
率、及びサンプル・ドメイン表示からの冗長除去における相関解除変換の効率の
関数である。
【００４８】 表１はピーク・データ速度を決定するようにモジュール３３０を決定するデー
タ速度により用いられた情報を示す。
【００４９】 領域の数：＝R 領域指標：＝ｒ 領域のための最大エントロピーにおけるエントロピー・コーダー・データサイ
ズ：=Em[Res[r]] 最小エントロピーにおけるエントロピー・コーダー・データサイズ：＝Eｚ 領域についての解像アレイ：＝Rｅｓ［ｒ］ 領域についてのサンプルカウントアレイ：Ｃ［ｒ］ 毎秒のイメージ：＝ＩＰＳ ピーク・データ速度（毎秒のビット）：＝ＰＤＲ
【００５０】 領域の数Ｒは、変換モジュール１８５の関数性に対応する値である。同様に、
エントロピーコード・データサイズはコーディング・モジュール１９５に対応し
、これは決定可能最大オーバーヘッドを要求する。領域指標ｒは領域の数Ｒに対
応して独立可変であり、解像アレイ及びサンプルカウントは、上述したようにイ
メージ処理セッティング・モジュール３２０により与えられる。値ＩＰＳは、所
望により可変であり、且つ典型的には、通常のイメージ処理計画において使用さ
れた速度に対応する。データ速度決定モジュール３３０は、上述した値に基づい
てピーク・データ速度ＰＤＲを決定する。
【００５１】 毎秒３０フレームで処理された１０ビット公称解像度における１Ｋ×１Ｋ白黒
イメージの例は、サンプル・ドメインイメージ処理対質優先イメージ処理計画に
おける典型的なデータ速度を表すのに用いることができる。サンプル・ドメイン
においては、速度は以下の式６−８に示されるように解析される。
【００５２】 PDR＝Rｅｓ［０］＊Ｃ［０］＊ＩＰＳ （式
６） Ｃ［０］＝１０２４×１０２４Rｅｓ［０］−１０．０Ｂｉｔｓ （式７
） Ｒａｔｅ＝１．２５メガバイト＊ＩＰＳメガバイト毎秒３７．２５ （式８
）
【００５３】 質優先操作において、ピーク速度は以下の式９に示されるように複数の領域の
各々のために最大エントロピーにおけるデータサイズの関数である。ピーク・デ
ータ速度は、最大エントロピーにおけるエントロピー・コーダー・データサイズ
と、各領域についてのサンプルカウント（イメージ数毎秒の複数倍）との積の合
計として決定できる。
【００５４】 ＰＤＲ＝Ｓｕｍ［Ｅｍ［Ｒｅｓ［ｒ］］Ｃ［ｒ］，｛ｒ，０，Ｒ−１｝］＊Ｉ
ＰＳ （式９）
【００５５】 好ましくは、イメージ信号処計画がイメージを所望の周波数解像度（ＤＥＴＡ
ＩＬＳ？）に前置補償し、（１）抽出、又は（２）（ａ）線形位相、（ｂ）補間
法、及び（ｃ）実施直交差の何れかの変換を実行する。これは解像度を領域シン
ボル・パラメータ（例えばサンプルカウント及び各領域についての解像度）にお
うじて決定することを可能にする。好適エントロピー・コーダーは、その特性に
応じて、予測可能な最小及び最大エントロピー値を与える。上述したエントロピ
ー・コーディング計画は１／４０９６のＥｚ及び１ビットのＥｍ（即ちオーバー
ヘッドの最大量）について構成できる。表ＩＩは、２Ｄ分離可能サブバンド変換
を実行する計画と、オーバーヘッドの１ビットを有する上述したエントロピー・
コーディング計画を示す。
【００５６】 表II
【００５７】 上述の値はフレーム毎に最大１１，１７３，８８０ビットを示す。最大データ
速度毎秒は１．３３メガバイト×３０ＩＰＳ＝４０．０メガバイト毎秒になる（
Ｑ：何故１．３３メガバイトか？）。これはピーク速度になるが、（ピクセル毎
に約２ビットの情報を与える典型的エントロピーにおける）典型的速度は、約７
．５メガバイト毎秒のみであり、最小速度（最小エントロピー）は約２５６バイ
ト×３０＝０．００７メガバイト毎秒になる。これらの速度は共にサンプル・ド
メイン計画より実質的に低く、これは所定の質レベルを与えるように実質的に一
定の高いデータ速度を要求し、且つシステム・スループットにより直接に限定さ
れる。
【００５８】 上述したエントロピー・コーディング計画は、局所的な揺らぎに迅速に適合す
る。これは高い帯域要求が限定された持続時間になる傾向にあることを意味する
。従って、例えばフレーム・バッファリングなどの比較的に単純な解は、短期間
の高いデータ処理要求に適応でき、しかも高い質を保証して、且つサンプル・ド
メイン・システムにおける同様な質を得るのに要求されるよりも精度の低い機器
を用いて処理できる。
【００５９】 他の例は表IIIに示されており、２Ｄ非分離サブバンド・システムの例につい
ての値を示す。
【００６０】 表III
【００６１】 この計画のために、フレーム当りの最大ビット数は、１１，００１，８５６、
最大データ速度は３９．３５メガバイト毎秒（１．３１メガバイト×３０）、典
型的データ速度は７．５０メガバイト毎秒、最小データ速度は０．００７メガバ
イト毎秒（２５６バイト×３０）である。
【００６２】 従って、完全に調整された最大振幅イメージの稀な場合における潜在的に大き
な最大サイズのコストにおいて、典型的なサイズは実質的に削減される。イメー
ジにおける一層潜在的な自動補正（又は調整下で）としては、空間又は時間の何
れかで付加的に帯域分割による利点を採用すると、低周波数成分について解像度
が益々要求されるので、最大サイズが増大する。同時に、より潜在的な自動補正
が除去されると、典型的なサイズは減少する。これは付加的な高周波ノイズを伴
わずに達成される。
【００６３】 ここで図４のフロー・ダイアグラムを参照すると、本発明による質優先イメー
ジ信号処理の方法４００の実施例は、ステップ４０５において、所望の最小質レ
ベルを決定する。このレベルは所定の値又はユーザーによる所定の入力とするこ
とができる。次いで、ステップ４１０において、現在のイメージ信号処理セッテ
ィングにより導かれた質レベルが決定される。イメージ処理セッティングはイメ
ージ処理の現在の変換、定量化及び（与えられているならば）フィルタリング・
ステップにより導かれたものである。従って、例えば変換及び定量化はイメージ
信号を受け取ることができ、各々がサンプルカウント及びデータサイズを有する
複数のサブバンドを生成できる。例えば、表ＩＩＩに示されるように、２Ｄ非分
離サブバンド分割は七つのサブバンド領域（ｒ）を生成し、所望により様々なサ
ンプルカウント（Ｃ［ｒ］）及び解像度（Ｒｅｓ［ｒ］）を有する。イメージ処
理セッティング・モジュール３３０は、現在のイメージ処理セッティングを与え
、質レベル決定モジュール３１０は、現在の質レベルを決定するように、これら
のセッティングを用いる。
【００６４】 決定された現在の質レベルは、ステップ４１５において所望のイメージレベル
と比較されて、現在の質レベルが所望の質レベルに照らして許容可能であるか否
かを決定する。これは直線比較とすることができ、というのは所望の質レベル及
び現在の質レベルが好ましくは同一の尺度、例えばノイズに対するサンプル・ド
メイン・ピーク信号により与えられているためである。現在のレベルが適切であ
れば、この方法はステップ４２５に続く。現在のレベルが不適切であれば、現在
のイメージ処理セッティングはステップ４２０において変更され、質レベルを変
更する。これは質レベル決定モジュール３１０に関連してイメージ処理セッティ
ング・モジュール３２０によりなすことができ、例えば、少なくとも一つの領域
についてのサンプルカウント又はデータサイズ反復的に増大し、質レベルしきい
値（例えば所望の質レベル）が限界を超えるまで、対応する質レベルを決定する
。
【００６５】 ステップ４２５において、現在のイメージ処理セッティングにより導かれたシ
ンボル・パラメータ値（例えばサンプルカウント及びデータサイズ）が決定され
、ステップ４３０において、これらの値が、エンコーディング後の最大データ容
量と、対応ピーク・データ速度とを決定するために用いられる。シンボル・パラ
メータ値が上述したように現在の変換と定量化セッティングに基づいて与えられ
る。エンコーディングに用いられたエントロピー・コーディング計画は、最大デ
ータ容量を決定する。従って、１ビットの最大オーバーヘッドを導くエンコーデ
ィングは、非エンコード・データ容量及びオーバーヘッドの関数として最大デー
タ容量を導く。次いでピーク・データ速度が最大データ容量及びイメージ処理速
度（例えばＩＰＳ）に応じて決定される。データ速度決定モジュール３４０は、
エンコーディング・パラメータ・モジュール３５０及びイメージ処理セッティン
グ・モジュール３３０と交信して、これらのステップ４２５，４３０を実行する
。
【００６６】 次いでピーク・データ速度と利用可能なデータ速度の比較がステップ４３５に
おいてなされて、現在のイメージ処理セッティングに応じてイメージ信号の処理
を続行するか（ステップ４４０）、或いはイメージ信号が最小質レベルに応じて
処理されることを保証するように現在のイメージ処理セッティングを変更するが
決定される。セッティング変更は、サンプルカウント及び／又はデータサイズを
減少させて、データ容量及び対応するピーク・データ速度を下げて、利用可能な
速度が適切になることを保証するようにする。バッファリング、例えばＦＩＦＯ
フレーム・バッファも、選択された質レベルを保証するためのイメージ処理セッ
ティングの突然の変更を伴わずに、短時間の高データ容量領域に適合するように
用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本願発明にしたがって構成された質優先化モジュールの一つの実施例
を含むコンピュータを描くブロック図である。
【図２】 図２は、本願発明にしたがって構成された質優先化モジュールの機能の一例を
描く流れ図である。
【図３】 図３は、本願発明にしたがって構成された質優先モジュールの一実施例を描く
ブロック図である。
【図４】 図４は、本願発明に係る質優先イメージ信号処理の方法の一実施例を描く流れ
図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年９月１０日（２００１．９．１０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】 発明の背景 関連出願 本願の主題は以下の共通して所有する出願の主題に関連する。即ち、Kenbe G
oertzenによって１９９８年７月９日に出願され、“Apparatus And Method For
Entropy Coding”(エントロピー・コーディング装置及び方法)と題された出願番
号第０９／１１２，６６８号、またKenbe Goertzenによって同時に出願され、“
A System And Method For Improving Compressed Image Appearance Using Stoc
hasticResonance And Energy Replacement”(確率的共振及びエネルギー置換を
用いて圧縮されたイメージの見かけを改善する装置及び方法)と題された出願番
号第０９／４９８，９２５号、またKenbe Goertzenによって同時に出願され、“
Scaleable Resolution Motion Image Recording And Storage System”(計測可
能な解像度動的イメージ記録及び保存装置)と題された出願番号第０９／４９８
，３２３号、またKenbe Goertzenによって同時に出願され、“Optimized Signal
Quantification”(最適化された信号定量化)と題された出願番号第０９／４９
９，０９１号である。これらの内容は、参考として、本明細書に完全に開示して
いるように組み込む。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】 好ましくは、イメージ信号処計画がイメージを所望の周波数解像度に前置補償
し、（１）抽出、又は（２）（ａ）線形位相、（ｂ）補間法、及び（ｃ）実施直
交差の何れかの変換を実行する。これは解像度を領域シンボル・パラメータ（例
えばサンプルカウント及び各領域についての解像度）に応じて決定することを可
能にする。好適エントロピー・コーダーは、その特性に応じて、予測可能な最小
及び最大エントロピー値を与える。上述したエントロピー・コーディング計画は
１／４０９６のＥｚ及び１ビットのＥｍ（即ちオーバーヘッドの最大量）につい
て構成できる。表ＩＩは、２Ｄ分離可能サブバンド変換を実行する計画と、オー
バーヘッドの１ビットを有する上述したエントロピー・コーディング計画を示す
。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】 上述の値はフレーム毎に最大１１，１７３，８８０ビットを示す。最大データ
速度毎秒は１．３３メガバイト×３０ＩＰＳ＝４０．０メガバイト毎秒になる。
これはピーク速度になるが、（ピクセル毎に約２ビットの情報を与える典型的エ
ントロピーにおける）典型的速度は、約７．５メガバイト毎秒のみであり、最小
速度（最小エントロピー）は約２５６バイト×３０＝０．００７メガバイト毎秒
になる。これらの速度は共にサンプル・ドメイン計画より実質的に低く、これは
所定の質レベルを与えるように実質的に一定の高いデータ速度を要求し、且つシ
ステム・スループットにより直接に限定される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｕ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ， ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，Ｌ Ｒ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ， ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，Ｔ Ｔ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力イメージ信号の質優先処理の方法であって、 前記入力イメージ信号を処理する所望の質レベルを決定する段階と、 前記所望の質レベルに少なくとも等しい質レベルを生成する前記入力イメージ
    信号を処理する現在のセッティングを確認する段階と、 前記現在のセッティングに応じて前記入力イメージ信号から生成された複数の
    サブバンド領域の各々についてシンボル・パラメータを決定する段階と、 前記シンボル・パラメータと、エンコーディングにより導かれたオーバーヘッ
    ドの量とに基づいて前記入力イメージ信号を表すのに要求される最大データ容量
    を決定する段階と、 前記最大データ容量に対応するピーク・データ速度を決定する段階と、 利用可能なデータ処理速度が前記ピーク・データ速度に少なくとも等しいこと
    を確認する方法。
  2. 【請求項２】 請求項１の方法において、前記シンボル・パラメータが、シ
    ンボルカウント及びシンボル・データサイズを含む方法。
  3. 【請求項３】 請求項２の方法において、前記現在のセッティングは、前記
    入力信号の変換及び定量化のためのセッティングを含む方法。
  4. 【請求項４】 請求項３の方法において、前記現在のセッティングを変更し
    て、前記入力イメージ信号が、前記所望の質レベルに少なくとも等しい質レベル
    で処理されないように決定する段階を更に含む方法。
  5. 【請求項５】 請求項３の方法において、前記現在のセッティングを変更し
    て、前記ピーク・データ速度が前記利用可能なデータ処理速度を越えるように決
    定する段階を更に含む方法。
  6. 【請求項６】 入力イメージ信号の質優先処理の装置であって、 前記入力イメージ信号を処理する所望の質レベルを決定する質レベル決定モジ
    ュールと、 前記質レベル決定モジュールと交信し、所望の質レベルに少なくとも等しい質
    レベルを生成する前記入力イメージ信号を処理する現在のセッティングを確認す
    る質比較モジュールと、 前記現在のセッティングに応じて前記入力イメージ信号から生成された複数の
    サブバンド領域の各々についてシンボル・パラメータを決定するイメージ処理モ
    ジュールと、 前記イメージ処理セッティング・モジュールと交信し、前記シンボル・パラメ
    ータと、エンコーディングにより導かれたオーバーヘッドの量とに基づいて前記
    入力イメージ信号を表すのに要求される最大データ容量を決定し、前記最大デー
    タ容量に対応するピーク・データ速度を決定すると共に、利用可能なデータ処理
    速度が前記ピーク・データ速度に少なくとも等しいことを確認する装置。
  7. 【請求項７】 請求項６の装置において、前記シンボル・パラメータが、シ
    ンボルカウント及びシンボル・データサイズを含む装置。
  8. 【請求項８】 請求項７の装置において、前記現在のセッティングが、前記
    入力イメージ信号を変換及び定量化するセッティングを含む装置。
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