JP2002541738A - 画像圧縮 - Google Patents

画像圧縮

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JP2002541738A
JP2002541738A JP2000610213A JP2000610213A JP2002541738A JP 2002541738 A JP2002541738 A JP 2002541738A JP 2000610213 A JP2000610213 A JP 2000610213A JP 2000610213 A JP2000610213 A JP 2000610213A JP 2002541738 A JP2002541738 A JP 2002541738A
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クリシュナマハリ，サンタナ
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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 色コンテンツ類似性に基づいて画像を少なくとも２つのクラスターにグループ化する段階と、各クラスターにおいて少なくとも一つの代表的な画像を識別し各クラスターにおける全ての他の画像を非代表的な画像として識別する段階と、例えば、ロッシー（例えば、ＪＰＥＧ）又はロスレス符号化アルゴリズムを使用して各クラスターにおける代表的な画像を独立して符号化する段階と、代表的な画像を基準画像としてその各クラスターにおける各非代表的な画像を予測符号化する段階を有する一組の静止画を圧縮する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 ［発明の背景］ 本発明は、一般的に画像圧縮に関する。本出願を通じて使用する「画像」とい
った用語は、動画像に対して静止画を指す。更に、一般的に、関連する技術にお
ける当業者には、ここで説明する画像圧縮技法は、送信、処理、編集、取扱い、
又は、全ての他の目的のために画像データベースに含まれる画像を圧縮するのに
使用されることが理解される。これに関連して、本出願の利用は、特定の出願に
制限されず、本発明は、特定の適用法に制限されない。
【０００２】 典型的に、一組の画像が圧縮されるとき、各個々の画像は、ロスレス圧縮スキ
ーム又はロッシー圧縮スキームを使用して独立して圧縮される。ＪＰＥＧ規格に
よって特定される画像圧縮スキームは、少ないビットで画像を表わしそれによっ
て圧縮を実現するために空間相関関係を利用する。
【０００３】 ［発明の要約］ 本発明は、一組の画像の更なる圧縮を提供することを目的とする。このために
本発明は、圧縮する方法及び装置と、送信器と、符号化データストリームと、記
憶媒体と、復元する方法及び装置と、独立項に記載する表示装置とを提供する。
有利な実施例は、従属項に記載する。
【０００４】 最も広義には、本発明は、一組の画像又はサブ画像を圧縮する方法を含み、こ
の方法は、一組の画像又はサブ画像において少なくとも一つの代表的な画像又は
サブ画像を指定しこの一組の画像又はサブ画像における全ての他の画像又はサブ
画像を非代表的な画像又はサブ画像と指定する段階と、代表的な画像又はサブ画
像を独立して符号化する段階と、代表的な画像又はサブ画像を基準画像又はサブ
画像として使用して各非代表的な画像又はサブ画像を予測符号化する段階とを有
する。
【０００５】 現在既知の画像圧縮技法は、画像間の冗長性を利用するために、互いに関して
一つの画像を予測符号化しそれによってより高いレベルの画像圧縮を実現するこ
とを試みない。動作符号化は、より高いレベルの圧縮を実現するために他の画像
を参照して幾つかの画像を予測符号化することで動画像を圧縮するのに一般的に
使用されるが、類似する技法は、画像圧縮に適用されていない。
【０００６】 上記に基づき、所与の画像における空間相関関係だけでなく異なる画像間の相
関関係も利用することを試みることで著しく高いレベルの画像圧縮を実現する画
像圧縮技法が技術において現在必要である。本発明は、所与の組の画像を効率的
に圧縮させるのに（画像データベースにおいて類似する画像の探索及び引き出し
で使用される）コンテンツに基づく類似性を利用することで技術におけるこの必
要性を満たす。
【０００７】 本発明は、画像を少なくとも一つの画像の類似性尺度による画像の類似性に基
づいて少なくとも２つのクラスターにグループ化する段階と、各クラスターにお
いて少なくとも一つの代表的な画像を識別し各クラスターにおける全ての他の画
像を非代表的な画像と識別する段階と、例えば、ロッシー（例えば、ＪＰＥＧ）
符号化又はロスレス符号化アルゴリズムを使用して各クラスター画像における代
表的な画像を独立して符号化する段階と、そのクラスターにおける代表的な画像
を基準画像として使用して各クラスターにおける各非代表的な画像を予測符号化
する段階とを含む一組の画像を圧縮する方法も更に包含する。現在の好ましい実
施例では、画像の類似性尺度は、色類似性尺度を有する。しかしながら、画像の
類似性尺度は、全ての適切な画像の類似性尺度又はその組み合わせ、例えば、色
類似性尺度、テクスチャ類似性尺度、形状類似性尺度、幾何学的類似性尺度、及
び／又は、コンテンツ類似性尺度でもよい。
【０００８】 本発明は、各画像を２つ以上の区分に細分化する段階と、対応する画像におい
て対応する場所を有する区分のうちの対応する区分を少なくとも１つの類似性尺
度による画像の類似性に基づいて少なくとも２つのクラスターにグループ化する
段階と、それにより各組の対応する区分に対して一組のクラスターを生じさせ、
区分の各クラスターに対して少なくとも一つの代表的な画像を識別し各クラスタ
ーにおける全ての他の画像を非代表的な画像と識別する段階と、各クラスターに
おいて代表的な画像中の基準区分を独立して符号化する段階と、そのクラスター
において代表的な画像中の基準区分を基準区分として使用して各クラスターにお
ける非代表的な画像中の各区分を予測符号化する段階を含む一組の画像を圧縮す
る方法を包含する。
【０００９】 一実施例では、この方法は、各クラスターにおける各非代表的な画像の各区分
を複数のより小さい目標ブロックに、及び、代表的な画像の各区分を目標ブロッ
クと同じ寸法を有する複数のより小さい基準ブロックに細分化する段階とを有し
、予測符号化段階は、各クラスターに対して、 各目標ブロックにおいてその目標ブロックのピクセルを規定の探索メトリックに
従って基準区分中の同じ寸法の各基準ブロックのピクセルと比較させ、各比較に
対してエラーメトリック値を発生させ、 各目標ブロックに対して発生される全てのエラーメトリック値の値が規定の最大
閾値よりも小さいか否かを決定させ、 小さい場合、同じ寸法のどの基準ブロックがその目標ブロックに対して最適マッ
チを構成するかを識別させ、 小さくない場合、その目標ブロックを独立して符号化させることで行なわれる。
【００１０】 別の実施例では、予測符号化段階は、各クラスターにおいてそのクラスターに
おける各非代表区分と基準区分の差を符号化することで行なわれる。
【００１１】 本発明は、一組のサブ画像において少なくとも一つの代表的なサブ画像を指定
しサブ画像における全ての他のサブ画像を非代表的なサブ画像として指定する段
階と、代表的なサブ画像を独立して符号化する段階と、代表的なサブ画像を基準
サブ画像として使用して各非代表的なサブ画像を予測符号化する段階を含む一組
のサブ画像を圧縮する方法も包含する。
【００１２】 本発明は、各画像を２つ以上の区分に細分化する段階と、区分を少なくとも１
つの類似性尺度による画像の類似性に基づいて少なくとも２つのクラスターにグ
ループ化する段階と、区分の各クラスターにおいて少なくとも一つの代表的な区
分を識別し各クラスターにおける全ての他の区分を非代表的な区分と識別する段
階と、各クラスターにおいて代表的な区分を独立して符号化する段階と、そのク
ラスターにおいて代表的な画像中の代表的な区分を基準区分として使用して各ク
ラスターにおける各非代表的な区分を予測符号化する段階を含む一組の画像を圧
縮する方法を包含する。一実施例では、この方法は、各クラスターにおいて各非
代表的な区分を複数のより小さい目標ブロックに、及び、基準区分を目標ブロッ
クと同じ寸法を有する複数のより小さい基準ブロックに細分化する段階とを有し
、予測符号化段階は、各クラスターに対して、 各目標ブロックにおいてその目標ブロックのピクセルを規定の探索メトリックに
従って基準区分中の同じ寸法の各基準ブロックのピクセルと比較させ、各比較に
対してエラーメトリック値を発生させ、 各目標ブロックに対して発生される全てのエラーメトリック値の値が規定の最大
閾値よりも小さいか否かを決定させ、 小さい場合、同じ寸法のどの基準ブロックがその目標ブロックに対して最適マッ
チを構成するかを識別させ、 小さくない場合、その目標ブロックを独立して符号化させることで行なわれる。
【００１３】 別の実施例では、予測符号化は、各クラスターにおいてそのクラスターにおけ
る各非代表的な区分と基準区分の間の差を符号化することで行なわれる。
【００１４】 本発明の別の任意の面によると、特定の目標画像又は区分が一つ以上の基準画
像又は区分をそのクラスターに有するとき、最も類似する又は少なくとも最も類
似しそうな基準画像又は区分のうちの一つ、例えば、クラスター木において最も
近い共通の先祖ノードを共有する基準画像又は区分の一つがその特定の目標画像
又は区分に対して基準画像又は区分として選択される。
【００１５】 現在の好ましい実施例では、方法は、各画像を複数の色比較ブロックに区分化
する段階と、各画像の各色比較ブロックに対して正規化されたヒストグラムを計
算する段階と、計算された正規化ヒストグラムを使用してグループ化及び識別段
階を実施する予備段階を更に含む。
【００１６】 実施例では、各非代表的な画像又はサブ画像は、非代表的な画像又はサブ画像
をピクセルの複数の目標ブロックに区分化することで選択された基準画像又はサ
ブ画像を参照して符号化され、各目標ブロックにおいてその目標ブロックのピク
セルを規定の探索メトリックに従って基準区分中の同じ寸法の各基準ブロックの
ピクセルと比較させ、各比較に対してエラーメトリック値を発生させ、各目標ブ
ロックに対して発生される全てのエラーメトリック値の値が規定の最大閾値より
も小さいか否かを決定させ、 小さい場合、同じ寸法のどの基準ブロックがその目標ブロックに対して最適マッ
チを構成するかを識別させ、 小さくない場合、その目標ブロックを独立して符号化させることで行なわれる。
【００１７】 符号化データストリームは、独立して符号化されない各非代表的な画像の対応
する目標ブロックに対する最適マッチを構成する基準画像の基準ブロックを識別
し、各非代表的な画像のうちどの目標ブロックが独立して符号化されるかを識別
し、更に、一組の画像のうちどの画像が基準画像でありどの画像が非代表的な画
像かを識別する符号化データを含み得る。選択的に、又は、追加的に、予測符号
化段階は、独立して符号化されない各目標ブロックにおいて、独立して符号化さ
れない各目標ブロックに対して、残留値を発生させるために、上記目標ブロック
と上記目標ブロックの最適マッチを構成する基準ブロックの間の差を計算するサ
ブ段階を含み得、計算された残留値を表わす符号化データは、符号化データスト
リーム中にも挿入され得る。
【００１８】 本発明は、本発明の方法論を実行する装置も含む。
【００１９】 ［発明の詳細な説明］ 本発明の上記及び他の面、特徴、及び、利点は、添付図面と共に以下の詳細な
説明から容易に理解される。
【００２０】 色の類似性に基づいてグループ化する階層型クラスター化アルゴリズムは、Im
age Retrieval Systemなる名称の発明に対するＰＣＴ／ＩＢ９９／０１００８
に対応する事前発行されていない米国特許出願第０９／１０２，４７４号に開示
される。この階層型クラスター化アルゴリズムは、一組の画像を入力として与え
一組のクラスターを出力として生成する。各クラスター内の画像は、クラスター
中の色の空間配分に関して互いに類似する。上述の参照される特許出願では、照
会画像に類似するように「見える」画像を探索するために画像データベース中の
類似する画像を探索及び引き出す画像引き出しシステムのコンテクストにおいて
この技法が使用される。この階層型クラスター化アルゴリズムは、各クラスター
から代表的な画像を選択することを提供する。
【００２１】 一般的に上述の階層型クラスター化アルゴリズムは、各画像を複数の色比較区
分に区分化し、各画像の各色比較区分に対して正規化されたヒストグラムを計算
することで動作される。従って計算されたヒストグラムは、画像を最適なクラス
ターにグループ化するために使用され、一つ以上の代表的な画像を各クラスター
に対して選択する。本発明の現在の好ましい実施例と関連して使用されるこの階
層型クラスター化アルゴリズムの詳細は、上述の特許出願を参照して知ることが
できる。しかしながら、最も広義には、本発明は、特定の画像グループ化或いは
クラスター化アルゴリズム、又は、それに関しては全ての画像のグループ化又は
クラスタースキームに対して全く制限されないことが明らかに理解されるべきで
ある。
【００２２】 図１は、１乃至８まで番号が付けられた８画像の組を示す場合において上記で
参照される出願ＰＣＴ／ＩＢ９９／０１００８に開示する階層型クラスター技法
がどのようにして動作するかを示す図である。第１に、色ヒストグラムが各画像
に対して計算される。第２に、全ての画像の類似性が色ヒストグラムを使用して
計算される。第３に、最も類似する画像がグループ化され例えば、画像２及び４
がクラスター木のノード１０を形成するためにグループ化される。この処理は、
クラスター木の根のノードに到達するまで繰り返される。図１に例示する場合に
おいてこの階層型クラスター化処理の終わりでは、８つの画像は、２つの群にク
ラスター化され、一方の群は、５つの画像を含み（画像１乃至５）、他方の群は
、３つの画像（画像３乃至８）を含む。第１のクラスターに関して代表的な画像
は、２及び５であり、第２のクラスターに関して代表的な画像は、７である。こ
れら代表的な画像は、図１において陰影を付けられて示される。クラスター化処
理の性質により、各クラスターは、関連するクラスター木を有する。この例示す
る場合と違って、代表的な画像の数は、クラスター中の画像の合計数の通常約１
０乃至２０％である。
【００２３】 クラスター化理論より、クラスター中の画像は、互いに類似することが推測さ
れ得る。それにより、これらの画像を独立して圧縮することを試みる代わりに、
画像間の類似性を利用して画像圧縮の効率性を改善することが賢明である。より
特定的には、本発明の現在の好ましい実施例によると、画像圧縮スキームは、以
下の段階を含む。
【００２４】 １．夫々の色コンテンツ類似性に基づいて所与の組の画像をクラスターにグル
ープ化し、各クラスターにおいて少なくとも１つを代表的な画像と識別／指定し
、各クラスターにおける全ての残りの画像を非代表的な画像として指定する段階
。
【００２５】 ２．各クラスターにおいて、代表的な画像を非常に高い忠実度でロスレス画像
符号化技法又はロッシー符号化技法のいずれかを用いて圧縮する段階。これは、
例えば、ロッシー符号化の場合、ＪＰＥＧ符号化スキームを用いて成され得る。
しかしながら、使用される特定の符号化スキームは、最も広義には、本発明に制
限されない。
【００２６】 ３．各クラスターにおいて、代表的な画像を基準画像として使用して残りの画
像（即ち、非代表的な画像）を符号化する。所与の非代表的な画像（以降「目標
画像」と称する）を符号化するために、まず目標画像が多数の目標ブロックに分
割される。例えば、目標ブロックは、８対８又は１６対１６のピクセルブロック
でもよい。目標画像中の各目標ブロックにおいて類似するブロックが基準画像中
で探索される。このような基準ブロックが一旦見つけられると、基準画像中の基
準ブロックと目標画像中の目標ブロックの間の差だけが符号化される。残留する
もの（目標ブロックと基準ブロックの間の差）は、周知のＤＣＴ（離散コサイン
変換）及びＶＬＣ（可変長符号化）符号化技法を用いて符号化される。所与の目
標ブロックにおいて類似する基準ブロックが基準画像中に存在しない場合、目標
ブロックが非予測的に（即ち、全ての基準画像を参照すること無く独立して）符
号化される。
【００２７】 関連する技術において当業者から容易に理解されるように一般的に、特定の水
平及び垂直な探索範囲内の同じ寸法の基準ブロックが特定の探索メトリック（即
ち、マッチング基準）に従って最適マッチを構成するかを決定するために、目標
画像中の各目標ブロックは、基準画像中の現在の目標ブロックの対応する場所の
特定の水平及び垂直な探索範囲内の基準画像の全ての可能な同じ寸法の基準ブロ
ックと比較され得る。この探索を実施するハードウェア及び／又はソフトウェア
は、通常「探索エンジン」と称され、マッチの質（各比較に対するエラーメトリ
ック）を決定する幾つかの周知の基準が存在する。
【００２８】 これら基準（即ち、探索メトリック）のうち周知の中には、各対応するピクセ
ルが基準ブロック中にある目標ブロック中の各ピクセルの差の絶対値の和から探
索メトリックが成る最小絶対値エラー（Minimum Absolute Error（MAE））と
、探索メトリックが上記ピクセルの差の二乗の和から成る最小二乗エラー（Mini
mum Square Error（MSE））とがある。いずれの場合においても、対応する和
の最小値を有するマッチが特定の探索範囲内で最適マッチとして選択され、従っ
て現在の目標ブロックに対するその水平及び垂直な位置は、更なる画像圧縮を実
現するためにＤＣＴ又は他の適切な符号化技法を使用して符号化され得る最適マ
ッチのベクトルを構成する。にもかかわらず結果となる最小の和（即ち、エラー
メトリック）が大きすぎる場合、適切なマッチが現在の目標ブロックに対して存
在しないといった判断が成され得、この場合目標ブロックは、基準画像中の全て
の基準ブロックから独立して符号化され得る。本発明の目的のため、上記２つの
基準のいずれか又は全ての他の適切な基準が使用されてもよい。
【００２９】 図１を続けて参照するに、本発明の第１の選択的な実施例によると画像圧縮ス
キームは、以下の段階を含む。 １．所与の組の画像中で各画像を２つ以上の区分（又は「サブ画像」）、例えば
、２５６×２５６ピクセル画像を１６の６４×６４ピクセルの区分に細分化する
段階。 ２．夫々の色コンテンツ類似性に基づいて（例えば、区分の色ヒストグラムの類
似性に基づいて）対応する区分を異なるクラスターにグループ化、例えば、１６
の異なる区分に細分化される画像では１６の異なる組のクラスターが得られる（
各組のクラスターは、２つ以上のクラスターを有してもよい）段階。例えば、画
像の左上コーナから始まり右下コーナで終わるよう区分が１乃至１６まで番号付
けられる場合、１と番号付けされる全ての区分は、一つ以上のクラスターにグル
ープ化され、２と番号付けられる全ての区分は、１つ以上のクラスターにグルー
プ化される等である。一般的に、ｎと番号付けられる全ての区分（以降区分「ｎ
」と称され、ｎ＝１乃至１６である）は、クラスターにグループ化され、結果と
して合計でｎ組のクラスターが得られ、このとき各組のクラスターは、２つ以上
のクラスターを含み得る。 ３．区分の各クラスターに対して少なくとも一つを代表的な画像と識別／指定し
、区分の各クラスターにおける全ての残りの画像を非代表的な画像と指定する段
階。 ４．予測符号化処理を容易化するために各画像の各区分を複数のより小さいブロ
ック（例えば、８×８又は１６×１６ピクセルブロック）に細分化する段階。区
分の各クラスターでは、そのクラスターにおける代表的な画像中の基準区分は、
非常に高い忠実度でロスレス画像符号化技法又はロッシー符号化技法のいずれか
を使用して独立して符号化される。これは、例えば、ロッシー符号化の場合、Ｊ
ＰＥＧ符号化スキームで成され得る。しかしながら、使用される特定の符号化ス
キームは、最も広義では、本発明に制限されない。 ５．区分の各クラスターにおいて、非代表的な画像中の各目標ブロックにおいて
そのクラスターにおける代表的な画像の対応する（基準）区分中で類似するブロ
ックが探索される。このような基準ブロックが一旦見つけられると、基準区分中
の基準ブロックと目標区分中の目標ブロックの差だけが符号化される。残留する
もの（目標ブロックと基準ブロックの差）は、周知のＤＣＴ（離散コサイン変換
）及びＶＬＣ（可変長符号化）符号化技法を使用して符号化される。所与の目標
ブロックに対して、基準画像の対応する基準区分中に類似する基準ブロックが存
在しない場合、目標ブロックが非予測的に（即ち、全ての基準区分を参照するこ
と無く独立して）符号化される。例えば、図１を参照するに、画像２の区分１を
含むクラスターに対する代表的な画像として画像５が選択され、画像２の区分２
を含むクラスターに対する代表的な画像として画像４が選択されると仮定する。
このとき、画像２の区分１中の目標ブロックに対して、代表的な画像５の区分１
から基準ブロックが選択され、画像２の区分２中の目標ブロックに対して、代表
的な画像４の区分２から基準ブロックが選択される。
【００３０】 関連する技術において当業者から容易に理解されるように一般的に、特定の水
平及び垂直な探索範囲内の同じ寸法の基準ブロックが特定の探索メトリック（即
ち、マッチング基準）による最適マッチを構成するかを決定するために基準区分
中の現在の目標ブロックの対応する場所の特定の水平及び垂直な探索範囲内の基
準区分の全ての可能な同じ寸法の基準ブロックと比較され得る。
【００３１】 図１を続けて参照するに、本発明の第２の選択的な実施例によると画像圧縮ス
キームは、以下の段階を含む。 １．所与の組の画像中の各画像を２つ以上の区分（又は「サブ画像」）、例えば
、２５６×２５６ピクセル画像を１６の６４×６４ピクセルの区分に細分化する
段階。 ２．夫々の色コンテンツ類似性に基づいて（例えば、区分の色ヒストグラムの類
似性に基づいて）、夫々の対応する画像中の場所を参照すること無く異なるクラ
スターに全ての区分をグループ化する段階。従って、対応する区分の各組に対し
て異なる組のクラスターが得られる第１の選択的な実施例と反対に区分の異なる
クラスターだけが得られる。 ３．区分の各クラスターにおいて少なくとも一つの代表的な画像を識別／指定し
、区分の各クラスターにおけ全ての残りの区分を非代表的な区分として指定する
段階。 ４．予測符号化処理を容易化するために各画像の各区分を複数のより小さいブロ
ック（例えば、８×８又は１６×１６ピクセルブロック）に細分化する段階。区
分の各クラスターにおいてそのクラスターに対する基準区分は、非常に高い忠実
度でロスレス画像符号化技法又はロッシー符号化技法のいずれかを使用して独立
して符号化（圧縮）される。これは、例えば、ロッシー符号化の場合、ＪＰＥＧ
符号化スキームを用いて成され得る。しかしながら、使用される特定の符号化ス
キームは、最も広義には、本発明に制限されない。 ５．区分の各クラスターにおいて、非代表的な画像中の各目標ブロックに対して
、そのクラスターにおける基準区分中で類似するブロックが探索される。このよ
うな基準ブロックが一旦見つけられると、基準区分中の基準ブロックと目標区分
中の目標ブロックの差だけが符号化される。残留するもの（目標ブロックと基準
ブロックの差）は、周知のＤＣＴ（離散コサイン変換）及びＶＬＣ（可変長符号
化）符号化技法を使用して符号化される。所与の目標ブロックに対して、基準区
分中に類似する基準ブロックが存在しない場合、目標ブロックが非予測的に（即
ち、全ての基準区分を参照すること無く独立して）符号化される。
【００３２】 本発明の他の選択的な実施例によると、上述の第１及び第２の選択的な実施例
夫々における段階（４）（即ち、各区分を複数のブロックに細分化する段階）は
、排除され得、段階（５）（即ち、予測符号化段階）は、ブロック対ブロックに
基づく最適マッチを探索する代わりに目標及び基準区分の間の差を直接的に符号
化することで実施され得る。当然のことながら、この技法は、前端上に追加的な
計算オーバーヘッドを伴う所与の画像圧縮の質を実現するためにクラスター化処
理において画像のより良い区分化を要求し、しかしながら、後端上の最適マッチ
に対するブロック対ブロック探索の必要性を排除することでこの処理に関連する
計算オーバーヘッドが排除される。計算オーバーヘッド、画像圧縮の質、費用、
複雑性等のトレードオフは、例えば、他の考慮及び要素の中でも画像の類似性の
タイプ及び度合いのような画像データベースの性質により特定の適用法に依存し
て変化される。
【００３３】 上述の本発明の全ての実施例に関して、特定の目標画像又は区分がそのクラス
ター中に一つ以上の基準画像又は区分を有するとき、単一の基準画像又は区分が
その特定の目標画像又は区分に対して全ての適切な方法で選択され得る。例えば
、図１を参照するに、クラスター化処理の性質により、各クラスターがクラスタ
ー木を有し、それによってそのクラスター中ノードの基準画像又は区分がその特
定の非代表（目標）画像又は区分に最も類似する又は統計的に最も類似する（即
ち、最も最も類似する）かを識別する便利な方法を提供することが有利となり得
る。
【００３４】 この点をより特定的に例示するために、図１の画像４を符号化する場合を考え
、このとき「最適マッチ」基準ブロックが画像４中の各目標ブロックに対して見
つけられなくてはならない。画像４が属するクラスターのクラスター木より、画
像２及び画像４は、画像４及び画像５よりも類似することが推測され得、これは
、画像４及び画像５が共用する共通の先祖ノード（ノード１４）よりも近い共通
の先祖ノード（ノード１０）を画像２及び画像４が共用するから（このため画像
５がクラスターに合わさる前に画像２及び画像４が一緒にクラスター化される）
である。従って、本発明のこの追加的な任意の面により、画像２は、予測符号化
処理の間画像４に対する単一の基準画像として選択され得る。一般的に、本発明
のこの追加的な面により、特定の目標画像又は区分が一つ以上の基準画像又は区
分をそのクラスター中に有するとき、クラスター木において最も近い共通の先祖
ノードを共用する基準画像又は区分の一つがその特定の目標画像又は区分のため
に基準画像又は区分として選択される。
【００３５】 図２は、本発明の画像圧縮方法の現在の好ましい実施例を略図的に示し、目標
画像４中の第１の目標ブロックＴＢ１が基準画像２からの基準ブロックＲＢ２を
使用して予測符号化され、目標画像４中の第２の目標ブロックＴＢ２が基準画像
５からの基準ブロックＲＢ５を使用して予測符号化される。
【００３６】 従って、本発明の画像圧縮／符号化スキームは、ＤＣＴ符号化技法を使用して
所与の画像中の空間冗長性を利用するだけでなく、画像を色類似性に基づいてク
ラスターにグループ化することで画像の中の冗長性を利用し、次に予測符号化技
法を使用して画像データを更に圧縮する。このスキームは、画像間の類似性も考
慮するため、要求されるＳＮＲ又は視覚的な質に対して（全ての画像に対して平
均化された）高い圧縮比を提供する。
【００３７】 本発明の現在の好ましい実施例の上述された画像圧縮方法によって符号化され
る画像を復号化する手順は、基準及び非基準画像夫々に対して異なる。基準画像
は、その基準画像の個々のブロックの可変長復号化及び逆ＤＣＴを実施すること
で直接的に復号化される。非基準画像は、２段階で復号化される。非基準画像中
の各ブロックを復号化するために、まず基準画像の一つの対応する基準ブロック
が復号化され、その後に目標ブロック中の残留値を復号化することが続く。基準
ブロックの値及び復号化された残留値は、目標ブロックの実際値を得るために一
緒に加算される。
【００３８】 図３は、一組の静止画１、．．．、８を得る手段１１、例えば、カメラ又は何
らかの受信手段を有する本発明による送信器１０を示す図である。送信器１０は
、更に、一組の静止画１、．．．、８を圧縮する装置１２を有する。この装置は
、上述の通りに代表的な画像又は画像区分を識別する手段１３を有する。好まし
くは、識別手段１３は、一組の画像をクラスターにグループ化させる一方で各ク
ラスターにおいて代表的な画像を識別する。代表的な画像は、独立した符号化手
段１５で符号化される。他の画像は、非代表的な画像として識別される。非代表
的な画像は、代表的な画像を基準画像として予測符号化手段１４において予測符
号化される。基準画像は、非符号化された代表的な画像よりも独立して符号化さ
れた代表的な画像の再構成でもよい。更に、予測符号化は、独立して符号化され
た代表的な画像を基準画像として使用して、別の領域（例えば、周波数領域）で
実施されてもよい。図１の例において使用された番号付けを参照して、静止画１
、．．．、８の組は、装置によって圧縮される。識別手段１３では、画像は、ク
ラスターにグループ化され、画像２、５、及び、７は、代表的な画像として識別
される。これらの画像２、５、及び、７は、独立して符号化される。他の画像１
、３、４、６、及び、８は、非代表的な画像として識別され予測符号化され、そ
れによって画像１、３、及び、４は、画像２及び５を基準画像としてエンコード
され、画像６及び８は、画像７を基準画像として使用することでエンコードされ
る。結果となる圧縮された代表的な画像２＊、５＊、７＊、及び、圧縮された非
代表的な画像１＊、３＊、４＊、６＊、及び、８＊は、符号化データストリーム
｛１＊、．．．、８＊｝として送信される一組の圧縮された画像１＊、．．．、
８＊を構成するためにマルチプレクサ１６で多重化される。
【００３９】 図４は、図３に類似する実施例２０を示し、この実施例２０は、一組の圧縮さ
れた静止画を表わす符号化データストリーム｛１＊、．．．、８＊｝’を記録媒
体１７に記憶するために配置される。マルチプレクサ１６’は、記録媒体１７に
適切なフォーマットを供給するために適応される。
【００４０】 図５は、例えば、図３に示す送信器１０によって送信される又は図４に示す記
録媒体１７から得られる符号化データストリーム｛１＊、．．．、８＊｝中に存
在する一組の圧縮された静止画１*、．．．、８*を受信する手段３１を有する本
発明による表示装置３０の実施例を示す図である。表示装置は、更に、圧縮され
た画像１＊、．．．、８＊を復元する装置３２と、表示ユニット３３とを有する
。復元装置３２は、一組の圧縮された静止画１＊、．．．、８＊において代表的
な画像２＊、５＊、及び、７＊（又は画像区分）を識別する手段３４を有する。
代表的な画像２＊、５＊、及び、７＊は、復元された静止画２、５、及び、７を
得るために独立した復号化手段３６中で独立して復号化される。好ましく復号化
された代表的な画像２、５、及び、７は、復元された非代表的な画像１、３、４
、６、及び、８を得るために予測復号化手段３５中で基準画像として使用される
。復元された画像１、．．．、８は、表示ユニット３３上に表示されるよう組み
合わせ３７手段において組み合わされる。静止画１、．．．、８は、組み合わさ
れた像で表示されてもよく、又、選択が実施されてもよい。
【００４１】 本発明の幾つかの現在の好ましい選択的な実施例が上記で詳細に説明されたが
、関連する技術において当業者に明らかとなるここで示す基本的な本発明のコン
セプトの多数の変化及び／又は変更が特許請求の範囲に記載するようにまだ本発
明の範囲内にあることが明らかに理解されるべきである。
【００４２】 例えば、本発明の上述の実施例は、異なる画像間で類似性を測定し、画像（又
は区分／サブ画像）をグループ化し、代表的及び非代表的な画像（又は区分／サ
ブ画像）を各クラスターで識別するために色類似性尺度を使用するクラスター化
アルゴリズムを夫々が使用するが、当業者は、全ての他の適切な画像又はサブ画
像グループ化又はクラスター化アルゴリズム及び／又は画像の類似性尺度が全て
の適切な組み合わせで選択的に又は追加的に使用され得ることを理解する。
【００４３】 例えば、画像又はサブ画像は、例えば、色類似性尺度、テクスチャ類似性尺度
、形状類似性尺度、幾何学的類似性尺度、及び／又は、コンテンツ類似性尺度の
全ての組み合わせでもよく、これらは全て関連する技術で周知である。更に、本
発明の上記実施例は、画像又はサブ画像を異なるクラスターにグループ化し、予
測符号化目的のために各クラスターにおいて少なくとも一つの代表的な画像又は
サブ画像を選択するために夫々クラスター化アルゴリズムを使用し、多くの適用
法ではこの技法が実現される画像圧縮の効率性を改善するが最も広義には、本発
明は、このようなグループ化又は画像又はサブ画像のクラスターを全て要求しな
いことを認識するべきである。
【００４４】 反対に最も広義には、本発明は、一組の画像又はサブ画像において少なくとも
一つの代表的な画像又はサブ画像を指定し画像又はサブ画像における全ての他の
画像又はサブ画像を非代表的な画像と指定する段階と、代表的な画像又はサブ画
像を独立して符号化する段階と、代表的な画像又はサブ画像を基準画像又はサブ
画像として使用して各非代表的な画像又はサブ画像を予測符号化する段階とを含
む、一組の画像又はサブ画像の組を圧縮する方法を包含する。これに関して、画
像又はサブ画像がどのようにして整列、グループ化、配置、又は、クラスター化
され、更に、どのようにして代表的な画像又はサブ画像が選択されるかは最も広
義には、本発明を制限するものではない。
【００４５】 クレームにおいて、括弧内の全ての参照記号は、クレームを制限するものと解
釈されてはならない。「有する、含む」といった言葉は、請求項に記載する以外
の他の素子又は段階の存在を排除するものではない。本発明は、幾つかの明瞭な
素子を有するハードウェアを手段として及び適切にプログラムされたコンピュー
タを手段として実行され得る。幾つかの手段を列挙する装置クレームでは、幾つ
かのこれら手段は、ハードウェアの一つの同じアイテムによって具体化され得る
。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例の画像圧縮技法と共に使用される階層型クラスター化アルゴリ
ズムのコンセプトを例示する図である。
【図２】 本発明の画像圧縮技法の現在の好ましい実施例による基準画像からの目標画像
の予測符号化のコンセプトを例示する図である。
【図３】 本発明による送信器の実施例を示す図である。
【図４】 本発明による記録装置の実施例を示す図である。
【図５】 本発明による表示装置の実施例を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C059 MA00 MA01 MA23 MA45 ME01 PP01 TA22 TB04 TC34 TC43 TD10 TD11 TD13 UA02 5C078 AA04 BA32 BA53 CA01 DA01 DB11 5L096 AA02 FA15 JA11 MA07

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一組の静止画を圧縮する方法であって、 上記一組の静止画において少なくとも一つを代表的な画像として識別し上記組
    における他の静止画を非代表的な画像として識別する段階と、 上記少なくとも一つの代表的な画像を独立して符号化する段階と、 上記少なくとも一つの代表的な画像を基準画像として使用して上記各非代表的
    な画像を予測符号化する段階を有する方法。
  2. 【請求項２】 上記静止画を少なくとも一つの類似性尺度に従い画像の類似
    性に基づいて少なくとも２つのクラスターにグループ化する段階と、 上記各クラスターにおいて少なくとも一つの代表的な画像を識別することを含
    み識別する段階と、 上記各クラスターから上記代表的な画像を独立して符号化することを含み独立
    して符号化する段階と、 上記クラスターからの対応する上記代表的な画像を基準画像として使用して上
    記各クラスターからの上記各非代表的な画像を予測符号化することを含み予測符
    号化する段階とを更に有する請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 上記各非代表的な画像は、上記非代表的な画像をピクセルの
    複数の目標ブロックに区分化し、 上記各目標ブロックにおいて上記目標ブロックの上記ピクセルを規定の探索メ
    トリックに従って上記基準画像中の同じ寸法の基準ブロックのピクセルと比較さ
    せ上記各比較に対してエラーメトリック値を発生させ、 上記各目標ブロックに対して発生される全ての上記エラーメトリック値が規定
    の最大閾値よりも小さいかを決定させ、 小さい場合、同じ寸法のどの基準ブロックが上記目標ブロックに対する最適マ
    ッチを構成するかを識別させ、 小さくない場合、上記目標ブロックを独立して符号化させることによって選択
    される基準画像を参照して予測符号化段階で符号化される請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 予測符号化段階は、 独立して符号化されない上記各非代表的な画像の上記対応する目標ブロックに
    対する最適マッチを構成する上記基準画像の上記基準ブロックを識別し、 上記各非代表的な画像のどの上記目標ブロックが独立して符号化されるかを識
    別し、 更に、上記一組の画像のうちどの上記画像が基準画像でありどの画像が非代表
    的な画像かを識別する符号化データストリームを発生させる手段を更に有する請
    求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 上記予測符号化段階は、 独立して符号化されない上記各目標ブロックにおいて独立して符号化されない
    上記各目標ブロックに対して残留値を発生させるために、上記目標ブロックと上
    記目標ブトックの最適マッチを構成する上記基準ブロックの間の差を計算するサ
    ブ段階と、 上記計算される残留値を表わす符号化データストリームを発生させるために上
    記計算段階において発生される上記残留値を符号化するサブ段階を含む請求項３
    記載の方法。
  6. 【請求項６】 上記類似性尺度は、色類似性尺度、テクスチャ類似性尺度、
    形状類似性尺度、幾何学的類似性尺度、及び、コンテンツ類似性尺度から成る群
    から選択される少なくとも一つの類似性尺度を有する請求項２記載の方法。
  7. 【請求項７】 上記各静止画を複数の色比較ブロックに区分化する段階と、 上記各画像の上記各色比較ブロックに対して正規化ヒストグラムを計算する段
    階と、 上記グループ化段階及び上記識別段階を実施するのに上記計算された正規化ヒ
    ストグラムを使用する段階とを有する請求項２記載の方法。
  8. 【請求項８】 上記各静止画を少なくとも２つの区分に細分化する段階と、 夫々の対応する画像において対応する場所を有する上記区分のうち対応する上
    記区分を上記少なくとも一つの類似性尺度による画像の類似性に基づいて少なく
    とも２つのクラスターにグループ化することを含みグループ化することで上記区
    分の対応する各組の区分に対して一組のクラスターを発生させる段階と、 上記区分の上記各クラスターにおいて少なくとも一つの代表的な画像を識別し
    上記各クラスターにおける他の画像を非代表的な画像と識別することを含み識別
    する段階と、 上記各クラスターにおいて少なくとも一つの上記代表的な画像中の基準区分を
    符号化することを含み独立して符号化する段階と、 上記クラスターにおける少なくとも一つの上記代表的な画像を基準画像として
    使用して上記各クラスターにおける上記各非代表的な画像を予測符号化すること
    を含み予測符号化する段階とを有する請求項２記載の方法。
  9. 【請求項９】 上記各画像を少なくとも２つの区分に細分化する段階を含み
    、 上記一組の静止画でなく上記区分を圧縮する請求項１記載の方法。
  10. 【請求項１０】 一組の静止画を圧縮する装置であって、 上記一組の静止画において少なくとも一つの代表的な画像を識別し上記組にお
    ける他の上記静止画を非代表的な画像と識別する手段と、 上記少なくとも一つの代表的な画像を独立して符号化する手段と、 上記少なくとも一つの代表的な画像を基準画像として使用して上記各非代表的
    な画像を予測符号化する手段とを有する装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１０記載の静止画を圧縮する装置と、上記一組の圧
    縮された静止画を送信する手段とを有する送信器。
  12. 【請求項１２】 上記圧縮される一組の静止画を表わす符号化データストリ
    ームであって、 上記少なくとも一つの代表的な静止画が独立して符号化され、 上記少なくとも一つの代表的な画像を基準画像として上記非代表的な画像が予
    測符号化される符号化データストリーム。
  13. 【請求項１３】 請求項１２記載の上記一組の圧縮された静止画が記憶され
    る記録媒体。
  14. 【請求項１４】 一組の圧縮された静止画を復元する方法であって、 上記一組の圧縮された静止画において少なくとも一つの代表的な画像を識別し
    上記組における全ての他の圧縮される静止画を非代表的な画像として識別する段
    階と、 上記少なくとも一つの代表的な画像を独立して復号化する段階と、 上記少なくとも一つの代表的な画像を基準画像として使用して上記各圧縮され
    た非代表的な画像を予測復号化する段階とを有する方法。
  15. 【請求項１５】 一組の静止画を圧縮する装置であって、 上記一組の静止画において少なくとも一つの代表的な画像を識別し上記組にお
    ける他の上記静止画を非代表的な画像と識別する手段と、 上記少なくとも一つの代表的な画像を独立して復号化する手段と、 上記少なくとも一つの代表的な画像を基準画像として使用して上記各非代表的
    な画像を予測復号化する手段とを有する装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１５記載の一組の圧縮された静止画を復元する装置
    と、 上記復元された静止画を表示する表示ユニットとを有する表示装置。
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