JP2004048212A - デジタル画像符号化装置および符号化方法ならびにプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】画像の品質を保ちながら画像圧縮性能を向上させるデジタル画像符号化装置の提供。
【解決手段】ＪＰＥＧ２０００符号化方式の係数ビットモデリングと呼ばれる手順によって係数ビットを文脈（コンテキスト）ごとに４つの符号化パスに分解・整列する際に、下位のビットプレーンｎ（ただし、ビットプレーンｎは閾値ｎｐで表されるビットプレーンｎｐよりも下位のビットプレーン）のクリーンアップパスのサブビットプレーンの係数において“１”の出現頻度が低い場合には（処理３１にてＹｅｓ）、このクリーンアップパスのサブビットプレーンの係数を全て“０”に置き換える（処理３２）。
【選択図】　　　図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル画像符号化装置および符号化方法ならびにプログラムに関し、特にＪＰＥＧ（ｊｏｉｎｔ　ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ　ｃｏｄｉｎｇ　ｅｘｐｅｒｔｓ　ｇｒｏｕｐ）２０００（ＩＳＯ／ＩＥＣ　１５４４４−１）方式を用いたデジタル画像符号化装置および符号化方法ならびにプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＳＯ／ＩＥＣの国際標準であるＪＰＥＧ２０００（ＩＳＯ／ＩＥＣ　１５４４４−１）では、従来までのＪＰＥＧ（ＩＳＯ／ＩＥＣ　１０９１８）に比べ低ビットレートでの画質が向上している。ＪＰＥＧ２０００では画像の歪みを許容した画像圧縮が可能であり、符号器側で画像品質を調整しながら画像に歪みを加え効果的に圧縮することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、圧縮性能だけをみるとＪＰＥＧに対してそれほど大きな向上はみられない。
【０００４】
一方、この種の従来技術の一例が特開２０００−１９７０５０号公報に開示されている。この公報開示の技術は、顔領域認識処理部がウェーブレット変換により得られた変数係数に基づいて画像中の顔領域を抽出し、量子化処理部が量子化処理に用いる量子化係数をその抽出された顔領域の内外で切り換えながら、入力される変数係数に量子化処理を施すことにより、高画質を維持した高能率画像量子化を簡単な処理で実現するというものである。
【０００５】
しかし、この公報開示の技術は、ウェーブレット変換および量子化処理に関するものであり、その次段のエントロピー符号化処理に関するものではない。本発明はエントロピー符号化処理に関するものである。したがって、この公報開示の技術は本発明と構成、作用、効果のいずれもが全く相違する。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、ＪＰＥＧ２０００において、エントロピー符号化処理を改良することにより、画像の品質を保ちながら画像圧縮性能を向上させるデジタル画像符号化装置および符号化方法ならびにプログラムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明によるデジタル画像符号化装置は、デジタル画像データを空間周波数に基づく係数へ変換する変換手段と、前記変換手段で得られた係数を量子化する量子化手段と、前記量子化手段で量子化された係数を用いて係数ビットモデリング処理を行う係数ビットモデリング処理手段とを含むデジタル画像符号化装置であって、前記変換手段では前記デジタル画像データが複数のサブバンドに分割され、前記係数ビットモデリング処理手段は前記各サブバンドを複数のコードブロックに分割するコードブロック分割処理手段と、前記コードブロック分割処理手段で得られたコードブロックの係数をビットの重みごとに複数のビットプレーンに分解するビットプレーン分解処理手段と、前記ビットプレーン分解処理手段で得られたビットプレーンを有為性に基づき複数のサブビットプレーンに分解するサブビットプレーン分解処理手段と、前記サブビットプレーン分解処理手段で得られたサブビットプレーンに応じて所定データを生成する所定データ生成手段とを含んでおり、前記係数ビットモデリング処理手段は前記サブビットプレーン分解処理手段で得られたサブビットプレーンのうちの所定サブビットプレーンを再量子化し、その再量子化後のデータを前記所定データ生成手段に渡す再量子化手段を含むことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明によるデジタル画像符号化方法は、デジタル画像データを空間周波数に基づく係数へ変換する変換処理と、前記変換処理で得られた係数を量子化する量子化処理と、前記量子化処理で量子化された係数を用いて係数ビットモデリング処理を行う係数ビットモデリング処理とを含むデジタル画像符号化方法であって、前記変換処理では前記デジタル画像データが複数のサブバンドに分割され、前記係数ビットモデリング処理は前記各サブバンドを複数のコードブロックに分割するコードブロック分割処理と、前記コードブロック分割処理で得られたコードブロックの係数をビットの重みごとに複数のビットプレーンに分解するビットプレーン分解処理と、前記ビットプレーン分解処理で得られたビットプレーンを有為性に基づき複数のサブビットプレーンに分解するサブビットプレーン分解処理と、前記サブビットプレーン分解処理で得られたサブビットプレーンに応じて所定データを生成する所定データ生成処理とを含んでおり、前記係数ビットモデリング処理は前記サブビットプレーン分解処理で得られたサブビットプレーンのうちの所定サブビットプレーンを再量子化し、その再量子化後のデータを前記所定データ生成処理に渡す再量子化処理を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明によるプログラムは、デジタル画像データを空間周波数に基づく係数へ変換する変換処理と、前記変換処理で得られた係数を量子化する量子化処理と、前記量子化処理で量子化された係数を用いて係数ビットモデリング処理を行う係数ビットモデリング処理とを含むデジタル画像符号化方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記変換処理では前記デジタル画像データが複数のサブバンドに分割され、前記係数ビットモデリング処理は前記各サブバンドを複数のコードブロックに分割するコードブロック分割処理と、前記コードブロック分割処理で得られたコードブロックの係数をビットの重みごとに複数のビットプレーンに分解するビットプレーン分解処理と、前記ビットプレーン分解処理で得られたビットプレーンを有為性に基づき複数のサブビットプレーンに分解するサブビットプレーン分解処理と、前記サブビットプレーン分解処理で得られたサブビットプレーンに応じて所定データを生成する所定データ生成処理とを含んでおり、前記係数ビットモデリング処理は前記サブビットプレーン分解処理で得られたサブビットプレーンのうちの所定サブビットプレーンを再量子化し、その再量子化後のデータを前記所定データ生成処理に渡す再量子化処理を含むことを特徴とする。
【００１０】
すなわち、本発明によれば、上記構成を有することにより、画像の品質を保ちながら画像圧縮性能を向上させることが可能となる。
【００１１】
本発明はデジタル画像のＪＰＥＧ２０００符号化方式の係数ビットモデリングと呼ばれる手順によって係数ビットを文脈（コンテキスト）ごとに４つの符号化パスに分解・整列する際に、下位のビットプレーンｎ（ただし、ビットプレーンｎは閾値ｎｐで表されるビットプレーンｎｐよりも下位のビットプレーン）のクリーンアップパスのサブビットプレーンの係数において“１”の出現頻度が低い場合には、このクリーンアップパスのサブビットプレーンの係数を全て“０”に置き換えることにより、シンボルとコンテキスト生成の際に使用するランレングスのラン長を長くし、その結果として画質劣化を抑えつつ後段における算術符号化処理後の符号量を減らすことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。まず、第１の実施の形態について説明する。図１は本発明に係るデジタル画像符号化装置の第１の実施の形態の構成図である。図１を参照すると本発明のデジタル画像符号化装置は、画像を取りこむ画像入力部１と、入力された画像のＪＰＥＧ２０００圧縮を行うＪＰＥＧ２０００符号器２と、圧縮されたデータを蓄積しておくデータ蓄積部５と、蓄積されているデータの復号を行うＪＰＥＧ２０００復号器３と、復号化された画像データを出力する画像出力部４と、蓄積されている符号データを出力する符号出力部６と、全体の制御を行う制御部７とを含んで構成される。
【００１３】
次に、このデジタル画像符号化装置の動作について説明する。画像入力部１にはイメージスキャナやデジタルカメラ等の静止画像入力機器から、または画像データが蓄積されたメモリ等から、デジタル画像データが入力される。この入力された画像はＪＰＥＧ２０００符号器２においてＪＰＥＧ２０００で圧縮される。
【００１４】
ＪＰＥＧ２０００符号器２は、ソフトウエアやＬＳＩ等のハードウエア、または、ソフトウエアとハードウェアの組み合わせによって構成できるが、本実施の形態ではソフトウエアで実現するものとして説明する。
【００１５】
図２は本発明におけるＪＰＥＧ２０００符号器２の構成図である。同図を参照すると、ＪＰＥＧ２０００符号器２はＤＣレベル変換部８と、色空間変換処理部９と、ウェーブレット変換処理部１１と、量子化処理部１２と、係数ビットモデリング処理部１３および算術符号化処理部１４からなるエントロピー符号化処理部５０と、ビット切り捨て処理部１５と、ビットストリーム生成部１６とを含んで構成される。
【００１６】
ＪＰＥＧ２０００符号器２では、まず入力された画像データに対しＤＣレベル変換部８および色空間変換処理部９においてＤＣレベル変換や、規定された色空間への色空間変換が行われる。次に、変換された画像はウェーブレット変換処理部１１において、ウェーブレット変換が行われて数に変換され、変換された係数は量子化処理部１２において量子化が行われる。量子化された係数を用いて係数ビットモデリング処理部１３では、次処理の算術符号化処理部１４において符号化するシンボルＤやそのときに使用するコンテキストＣＸの生成を行う。
【００１７】
ここで、ウェーブレット変換処理部１１におけるウェーブレット変換について簡単に説明する。図３はウェーブレット変換の概念図である。同図に示すように、入力画像はまず水平方向の処理として周波数の高い帯域（Ｈ：ｈｉｇｈ）と、これより周波数の低い帯域（Ｌ：ｌｏｗ）とに２分割される。次に、これら分割画像の各々は垂直方向の処理として周波数の高い帯域と、これより周波数の低い帯域とにさらに２分割される。これにより、入力画像は周波数が最も高い帯域ＨＨと、このＨＨの次に周波数が高い帯域ＨＬと、このＨＬの次に周波数が高い帯域ＬＨと、このＬＨの次に周波数が高い帯域ＬＬ、すなわち周波数が最も低い帯域ＬＬとの４つに分割される。この処理を１ステージの分解という。これらの帯域ＨＨ，ＨＬ，ＬＨ，ＬＬの各々を以後、サブバンドとも呼ぶ。
【００１８】
最低域の画像ＬＬが他の帯域に比べて多くのエネルギを持ち、原画像に最も近い画質を維持している。なお、ＪＰＥＧ２０００では最低域の画像ＬＬに対してさらに分割を続ける。ＪＰＥＧ２０００では、５ステージ分解が標準設定となっている。
【００１９】
ここで、従来のＪＰＥＧ２０００符号器における係数ビットモデリング処理部１３の処理の概要について説明する。図１１は従来のＪＰＥＧ２０００符号器における係数ビットモデリング処理部１３の処理の一例を示すフローチャートである。同図を参照すると、係数ビットモデリング処理部１３の処理は、各サブバンドＨＨ〜ＬＬを矩形領域に分割するコードブロック分割処理１７と、係数をビットの重みごとに分解するビットプレーン分解処理１８と、分解されたビットプレーンを有為性に基づいてシグニフィカンス（Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ）２０と、リファインメント（Ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ）２２と，　クリーンアップ（Ｃｌｅａｎ−ｕｐ）２４との各パスのサブビットプレーンに分解するサブビットプレーン分解処理１９と、各パスのサブビットプレーンに応じてコンテキストＣＸとシンボルＤを生成するコンテキストＣＸおよびシンボルＤ生成処理２１，２３，２６と、生成されたコンテキストＣＸとシンボルＤを再び整列するサブビットプレーン整列処理２７と、整列したコンテキストＣＸとシンボルＤを圧縮する算術符号化処理２８とからなる。
【００２０】
ここで、コードブロック分割とビットプレーンについて簡単に説明する。図４はコードブロック分割の概念図である。同図に示すように、係数ビットモデリング処理部１３に入力された係数は、各サブバンドＨＨ〜ＬＬ毎にコードブロックと呼ばれる矩形領域に分割される。係数ビットモデリング部１３ではこのコードブロックを単位として、以降の処理が独立に行われる。同図は一例として６４×６４のサイズのコードブロック分割を示している。
【００２１】
図５はビットプレーンの概念図である。同図に示すように、各コードブロックは複数のビットプレーンに分解される。ＬＳＢ（ｌｅａｓｔ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｂｉｔ：　最下位ビット）方向を下位、ＭＳＢ（ｍｏｓｔ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｂｉｔ：最上位ビット）方向を上位として複数のビットプレーンが複数個配置される。また、ビットプレーンには最上位から順に番号１，２，３，４，ｎ（ｎ　は正の整数）が付されている。
【００２２】
ここで、ビットプレーン番号は番号１が最も重みの重いＭＳＢ側のビットプレーンを表し、番号ｎ　が最も重みの軽いＬＳＢ側のビットプレーンを表すものとする。
【００２３】
次に、本発明に基づくＪＰＥＧ２０００符号器における係数ビットモデリング処理部１３の処理について説明する。図６は本発明のＪＰＥＧ２０００符号器における係数ビットモデリング処理部１３の処理の一例を示すフローチャートである。なお、前述の図１１と同様の処理には同一番号を付し、その説明を省略する。
【００２４】
係数ビットモデリング処理部１３の処理は、選択された処理パスに基づく３つの符号化処理（ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｃｏｄｉｎｇ、ｍａｇｎｉｔｕｄｅｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ　ｃｏｄｉｎｇ、Ｃｌｅａｎ−ｕｐ　ｃｏｄｉｎｇ）の内、Ｃｌｅａｎ−ｕｐ　ｃｏｄｉｎｇの処理２４の場合には、シンボルＤ　およびコンテキストＣＸの生成２６の前に下位ビットの再量子化処理２５を行う。
【００２５】
この再量子化処理２５をＣｌｅａｎ−ｕｐ　ｃｏｄｉｎｇに限定しているのは、他の処理パスではもともと係数“０”の出現確率が高くないためこのような再量子化処理を行っても効果が小さいだけでなく、画質に与える影響が大きいためである。
【００２６】
次に、この下位ビットの再量子化処理について説明する。図７は第１の実施の形態における下位ビットの再量子化処理の一例を示すフローチャートである。
再量子化処理は、以下の条件（条件１〜３）を満たす場合にのみ行う。
【００２７】
（条件１）処理中のサブバンドがＨＬ，ＬＨ，ＨＨのいずれか（処理２９にてＹｅｓ）であること。処理中のサブバンドがＬＬの場合（処理２９にてＮｏ）には、再量子化処理は行わずにシンボルとコンテキストの生成２６を行う。これは、サブバンドＬＬにおいては水平方向／垂直方向共にローパスフィルタがかかっており、再量子化処理が見た目の画質に与える影響が大きいためである。
【００２８】
（条件２）現在処理中のビットプレーン番号ｎが閾値ｎｐ以上（すなわち、現在処理中のビットプレーンがビットプレーンｎｐよりもＬＳＢ側のビットであること）であること（処理３０にてＹｅｓ）。
【００２９】
さらに現在のビットプレーン番号ｎが閾値ｎｐ以上でない場合（処理３０にてＮｏ）には、再量子化処理は行わずにシンボルとコンテキストの生成２６を行う。これは、上位　（ＭＳＢ側）のビットプレーンで再量子化処理を行うと見た目の画質に与える影響が大きいためである。
【００３０】
（条件３）現在処理中のサブビットプレーン内の”　１”　の数が閾値ｔ１以下であること（処理３１にてＹｅｓ）。
【００３１】
さらに、現在処理中のサブビットプレーン内の”　１”　の数が閾値ｔ１以下でない場合　（処理３１にてＮｏ）には、やはり再量子化処理は行わずにシンボルとコンテキストの生成２６を行う。
【００３２】
上記の条件１〜３を満たす場合には、現在のサブビットプレーンｎを全て”　０”　に置き換える処理（再量子化処理３２）を行う。この際の閾値ｎｐ，ｔ１は固定でも良いが、サブバンド毎およびウェーブレットの分解レベルによっても閾値を選択できるようにすることで、詳細な画質と圧縮率の調整が可能となる。
【００３３】
そして、再量子化処理３２を行った後、勧告通り、一度に処理する４要素分の係数についてｃｌｅａｎ　ｕｐ　ｃｏｄｉｎｇの処理が行われたうえで、シンボルＤとコンテキストＣＸを生成する処理２６およびサブビットプレーン整列処理２７が行われる。この際、さらに、生成されたシンボルＤ　およびコンテキストＣＸを用いて算術符号化処理２８において符号化が行われる。
【００３４】
このようにして圧縮されたデータは、最後に図２のビット切り捨て処理部１５およびビットストリーム生成部１６において、符号データの順序を勧告にて規定された方式に沿って任意に並び替えてＪＰＥＧ２０００符号器２から出力される。
【００３５】
図２のＪＰＥＧ２０００符号器で圧縮された画像は図１のメモリやハードディスク等のデータ蓄積部５に蓄積される。蓄積されたＪＰＥＧ２０００符号データは、本デジタル符号化装置から画像として出力したい場合には、ＪＰＥＧ２０００復号器３において復号され、画像出力部４からプリンタ、ディスプレイ等の機器に出力される。また、インターネットやファクシミリ等の通信や、自身でＪＰＥＧ２０００復号器を持つような装置及びデバイスに対しては、符号出力部６から符号データが出力される。
【００３６】
ここで、復号器３では符号データを勧告書に沿って画像データの利用シーンに合わせて復号するだけであり、本発明が復号器３に特別な処理を要求することはなく、一般的なＪＰＥＧ２０００復号器で復号可能である。
【００３７】
また本実施の形態では、デジタル画像符号化装置を説明したが、デジタル画像符号化アプリケーションや、アプリケーション内のデジタル画像圧縮機能としてソフトウエアで実現することも可能である。
【００３８】
第１の実施の形態における再量子化処理では、ＪＰＥＧ２０００の符号化処理の係数ビットモデリング処理内で行われるＣｌｅａｎ−ｕｐ　ｃｏｄｉｎｇ処理におけるラン長が該当するサブビットプレーン内で最大になる（ＪＰＥＧ２０００でのこの処理は４画素単位で行われるので最大のラン長は４となる）ことと、最大のラン長をあらわすシンボルとコンテキストが連続して出現するため、後段の算術符号化において高い圧縮率を得ることができる。
【００３９】
さらに、再量子化処理の際に対象とするサブバンド、ビットプレーン番号等によって、再量子化を行うかどうかを選択的に決定するので、視覚的な画像の劣化を圧縮率の向上に比べて小さく抑えることができる。
【００４０】
次に、第２の実施の形態について説明する。図８は第２の実施の形態における下位ビットの再量子化処理の一例を示すフローチャートである。なお、前述の図７と同様の処理については同一番号を付し、その説明を省略する。
【００４１】
同図を参照すると、第１の実施の形態では下位ビットの再量子化処理において、処理中のサブビットプレーン全体を”　０”　としていたが（図７の処理３２参照）、第２の実施の形態では処理中のサブビットプレーン全体を”　０”　とするのみではなく、処理中のサブビットプレーンよりも下位のサブビットプレーンをも全て”　０”　とする（図８の処理３３参照）ように構成を変更したものである。
【００４２】
第２の実施の形態においては、第１の実施の形態と同様の条件（処理２９〜３１）を満たす場合には、処理中のサブビットプレーンｎおよび処理中のサブビットプレーンｎより下位のサブビットプレーンをすべて”　０”　に置き換える処理（再量子化処理３３）を行う。この際の閾値ｎｐ，ｔ１は固定でも良いが、サブバンド毎およびウェーブレットの分解レベルによっても閾値を選択できるようにすることで、詳細な画質と圧縮率の調整が可能となる。
【００４３】
このように構成することにより、ビット切り捨て処理部１５において同じ符号量への切捨て処理を行う場合、処理中のビットプレーンにおいてＣｌｅａｎ−ｕｐ　ｃｏｄｉｎｇ状態にある値の小さな係数は無視され、すでにＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｃｏｄｉｎｇおよびＲｅｆｉｎｅｍｅｎｔ　ｃｏｄｉｎｇ状態にある値の大きい係数はより精度の高く符号化を行うことができる。
【００４４】
すなわち、本発明の第２の実施の形態のように構成することにより、ＪＰＥＧ２０００の符号化処理の際に、Ｃｌｅａｎ−ｕｐ　ｃｏｄｉｎｇの処理パスからは再量子化処理を行ったサブビットプレーンより下位のサブビットプレーンに対応する算術符号化処理の出力符号量を大幅に減少するので、結果として第１の実施例よりさらに高い圧縮率を得ることが可能となる。
【００４５】
このようにして圧縮された画像も、第１の実施の形態と同様に、復号器では符号データを勧告書に沿って画像データの利用シーンに合わせて復号するだけであり、本発明が復号器に特別な処理を要求することはなく、一般的なＪＰＥＧ２０００復号器で復号可能である。
【００４６】
次に、第３の実施の形態について説明する。図９は第３の実施の形態における下位ビットの再量子化処理の一例を示すフローチャートである。なお、前述の図７と同様の処理については同一番号を付し、その説明を省略する。
【００４７】
同図を参照すると、第１の実施の形態における下位ビットの再量子化処理において、処理中のサブビットプレーン全体を”　０”　としていたが（図７の処理３２参照）、第３の実施の形態では、処理中のコードブロックの処理を打ち切り（図９の処理３５参照）、次のコードブロックの処理を行う（図９の処理３６参照）ように構成を変更したものである。
【００４８】
この際の閾値ｎｐ，ｔ１は固定でも良いが、サブバンド毎およびウェーブレットの分解レベルによっても閾値を選択できるようにすることで、詳細な画質と圧縮率の調整が可能となる。
【００４９】
本発明の第３の実施の形態のように構成することにより、処理中のコードブロックのビットプレーンより下位のビットプレーン（すべてのサブビットプレーンを含む）は符号として生成されなくなるため、符号量を大幅に削減することができる。同様の処理はビット切り捨て処理部１５でも行うことができるが、ビット切捨て処理部１５では符号語全体の後方を任意の長さで切り捨てるのに対し、図９の実施の形態の方式ではコードブロック単位でサブバンド毎およびウェーブレットの分解レベルによって閾値を選択できるようにすることで、詳細な画質と圧縮率の調整が可能となり、同じ符号量でより優れた画質を得ることができる。
【００５０】
このようにして圧縮された画像も、第１の実施の形態と同様に、復号器では符号データを勧告書に沿って画像データの利用シーンに合わせて復号するだけであり、本発明が復号器に特別な処理を要求することはなく、一般的なＪＰＥＧ２０００復号器で復号可能である。
【００５１】
次に、第４の実施の形態について説明する。図１０は第４の実施の形態の構成図である。第４の実施の形態は係数ビットモデリング処理部１３の処理プログラムに関するものである。同図に示すように、係数ビットモデリング処理部１３は係数ビットモデリング処理を行うためのプログラム１３ａと、このプログラムを実行する制御部１３ｂ　とから構成される。プログラム１３ａ　は前述の図７〜図９にフローチャートで示される処理をプログラム化したものである。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によるデジタル画像符号化装置は、デジタル画像データを空間周波数に基づく係数へ変換する変換手段と、前記変換手段で得られた係数を量子化する量子化手段と、前記量子化手段で量子化された係数を用いて係数ビットモデリング処理を行う係数ビットモデリング処理手段とを含むデジタル画像符号化装置であって、前記変換手段では前記デジタル画像データが複数のサブバンドに分割され、前記係数ビットモデリング処理手段は前記各サブバンドを複数のコードブロックに分割するコードブロック分割処理手段と、前記コードブロック分割処理手段で得られたコードブロックの係数をビットの重みごとに複数のビットプレーンに分解するビットプレーン分解処理手段と、前記ビットプレーン分解処理手段で得られたビットプレーンを有為性に基づき複数のサブビットプレーンに分解するサブビットプレーン分解処理手段と、前記サブビットプレーン分解処理手段で得られたサブビットプレーンに応じて所定データを生成する所定データ生成手段とを含んでおり、前記係数ビットモデリング処理手段は前記サブビットプレーン分解処理手段で得られたサブビットプレーンのうちの所定サブビットプレーンを再量子化し、その再量子化後のデータを前記所定データ生成手段に渡す再量子化手段を含むため、画像の品質を保ちながら画像圧縮性能を向上させることが可能となる。
【００５３】
また、デジタル画像符号化方法およびプログラムも上記デジタル画像符号化装置と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るデジタル画像符号化装置の第１の実施の形態の構成図である。
【図２】本発明に係るデジタル画像符号化装置の第１の実施の形態の構成図である。
【図３】ウェーブレット変換の概念図である。
【図４】コードブロック分割の概念図である。
【図５】ビットプレーンの概念図である。
【図６】本発明のＪＰＥＧ２０００符号器における係数ビットモデリング処理部１３の処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】第１の実施の形態における下位ビットの再量子化処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施の形態における下位ビットの再量子化処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】第３の実施の形態における下位ビットの再量子化処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】第４の実施の形態の構成図である。
【図１１】従来のＪＰＥＧ２０００符号器における係数ビットモデリング処理部１３の処理の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　画像入力部
２　ＪＰＥＧ２０００符号器
３　ＪＰＥＧ２０００復号器
４　画像出力部
５　データ蓄積部
６　符号出力部
７　制御部
８　ＤＣレベル変換部
９　色空間変換処理部
１１　ウェーブレット変換処理部
１２　量子化処理部
１３　係数ビットモデリング処理部
１３ａ　プログラム
１３ｂ　制御部
１４　算術符号化処理部
１５　ビット切り捨て処理部
１６　ビットストリーム生成部
１７　コードブロック分割処理
１８　ビットプレーン分解処理
１９　サブビットプレーン分解処理
２０　シグニフィカンス
２２　リファインメント
２４　クリーンアップ
２５　下位ビット再量子化処理
２１，２３，２６　コンテキストＣＸおよびシンボルＤ生成処理
２７　サブビットプレーン整列処理
２８　算術符号化処理
３２、３３、３５　下位ビット再量子化処理
５０　エントロピー符号化処理部

Claims (18)

1. デジタル画像データを空間周波数に基づく係数へ変換する変換手段と、
   前記変換手段で得られた係数を量子化する量子化手段と、
   前記量子化手段で量子化された係数を用いて係数ビットモデリング処理を行う係数ビットモデリング処理手段とを含むデジタル画像符号化装置であって、
   前記変換手段では前記デジタル画像データが複数のサブバンドに分割され、
   前記係数ビットモデリング処理手段は前記各サブバンドを複数のコードブロックに分割するコードブロック分割処理手段と、
   前記コードブロック分割処理手段で得られたコードブロックの係数をビットの重みごとに複数のビットプレーンに分解するビットプレーン分解処理手段と、
   前記ビットプレーン分解処理手段で得られたビットプレーンを有為性に基づき複数のサブビットプレーンに分解するサブビットプレーン分解処理手段と、
   前記サブビットプレーン分解処理手段で得られたサブビットプレーンに応じて所定データを生成する所定データ生成手段とを含んでおり、
   前記係数ビットモデリング処理手段は前記サブビットプレーン分解処理手段で得られたサブビットプレーンのうちの所定サブビットプレーンを再量子化し、その再量子化後のデータを前記所定データ生成手段に渡す再量子化手段を含むことを特徴とするデジタル画像符号化装置。
2. 前記再量子化手段は、（条件１）現在処理中のサブバンドが他のサブバンドに比べ最も周波数の低い帯域ではなく、（条件２）現在処理中のビットプレーンが所定の重みよりも軽い重みを有しており、かつ（条件３）現在処理中のサブビットプレーン内の“１”の数が所定値以下である場合に前記再量子化を行うことを特徴とする請求項１記載のデジタル画像符号化装置。
3. 前記再量子化手段は前記３つの条件を満たす場合に現在処理中のサブビットプレーンを全て“０”に置き換えることを特徴とする請求項２記載のデジタル画像符号化装置。
4. 前記再量子化手段は前記３つの条件を満たす場合に現在処理中のサブビットプレーンおよび前記サブビットプレーンよりも下位のサブビットプレーンを全て“０”に置き換えることを特徴とする請求項２記載のデジタル画像符号化装置。
5. 前記再量子化手段は前記３つの条件を満たす場合に処理中のコードブロックの処理を打ち切り、次のコードブロックの処理を行うことを特徴とする請求項２記載のデジタル画像符号化装置。
6. 前記条件２における所定の重みおよび前記条件３における“１”の数の所定値は、前記サブバンド毎および前記変換手段における分解レベルに応じて選択が可能であることを特徴とする請求項２から５いずれか記載のデジタル画像符号化装置。
7. デジタル画像データを空間周波数に基づく係数へ変換する変換処理と、
   前記変換処理で得られた係数を量子化する量子化処理と、
   前記量子化処理で量子化された係数を用いて係数ビットモデリング処理を行う係数ビットモデリング処理とを含むデジタル画像符号化方法であって、
   前記変換処理では前記デジタル画像データが複数のサブバンドに分割され、
   前記係数ビットモデリング処理は前記各サブバンドを複数のコードブロックに分割するコードブロック分割処理と、
   前記コードブロック分割処理で得られたコードブロックの係数をビットの重みごとに複数のビットプレーンに分解するビットプレーン分解処理と、
   前記ビットプレーン分解処理で得られたビットプレーンを有為性に基づき複数のサブビットプレーンに分解するサブビットプレーン分解処理と、
   前記サブビットプレーン分解処理で得られたサブビットプレーンに応じて所定データを生成する所定データ生成処理とを含んでおり、
   前記係数ビットモデリング処理は前記サブビットプレーン分解処理で得られたサブビットプレーンのうちの所定サブビットプレーンを再量子化し、その再量子化後のデータを前記所定データ生成処理に渡す再量子化処理を含むことを特徴とするデジタル画像符号化方法。
8. 前記再量子化処理は、（条件１）現在処理中のサブバンドが他のサブバンドに比べ最も周波数の低い帯域ではなく、（条件２）現在処理中のビットプレーンが所定の重みよりも軽い重みを有しており、かつ（条件３）現在処理中のサブビットプレーン内の“１”の数が所定値以下である場合に前記再量子化を行うことを特徴とする請求項７記載のデジタル画像符号化方法。
9. 前記再量子化処理は前記３つの条件を満たす場合に現在処理中のサブビットプレーンを全て“０”に置き換えることを特徴とする請求項８記載のするデジタル画像符号化方法。
10. 前記再量子化処理は前記３つの条件を満たす場合に現在処理中のサブビットプレーンおよび前記サブビットプレーンよりも下位のサブビットプレーンを全て“０”に置き換えることを特徴とする請求項８記載のデジタル画像符号化方法。
11. 前記再量子化処理は前記３つの条件を満たす場合に処理中のコードブロックの処理を打ち切り、次のコードブロックの処理を行うことを特徴とする請求項８記載のデジタル画像符号化方法。
12. 前記条件２における所定の重みおよび前記条件３における“１”の数の所定値は、前記サブバンド毎および前記変換手段における分解レベルに応じて選択が可能であることを特徴とする請求項８から１１いずれか記載のデジタル画像符号化方法。
13. デジタル画像データを空間周波数に基づく係数へ変換する変換処理と、
    前記変換処理で得られた係数を量子化する量子化処理と、
    前記量子化処理で量子化された係数を用いて係数ビットモデリング処理を行う係数ビットモデリング処理とを含むデジタル画像符号化方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記変換処理では前記デジタル画像データが複数のサブバンドに分割され、
    前記係数ビットモデリング処理は前記各サブバンドを複数のコードブロックに分割するコードブロック分割処理と、
    前記コードブロック分割処理で得られたコードブロックの係数をビットの重みごとに複数のビットプレーンに分解するビットプレーン分解処理と、
    前記ビットプレーン分解処理で得られたビットプレーンを有為性に基づき複数のサブビットプレーンに分解するサブビットプレーン分解処理と、
    前記サブビットプレーン分解処理で得られたサブビットプレーンに応じて所定データを生成する所定データ生成処理とを含んでおり、
    前記係数ビットモデリング処理は前記サブビットプレーン分解処理で得られたサブビットプレーンのうちの所定サブビットプレーンを再量子化し、その再量子化後のデータを前記所定データ生成処理に渡す再量子化処理を含むことを特徴とするプログラム。
14. 前記再量子化処理は、（条件１）現在処理中のサブバンドが他のサブバンドに比べ最も周波数の低い帯域ではなく、（条件２）現在処理中のビットプレーンが所定の重みよりも軽い重みを有しており、かつ（条件３）現在処理中のサブビットプレーン内の“１”の数が所定値以下である場合に前記再量子化を行うことを特徴とする請求項１３記載のプログラム。
15. 前記再量子化処理は前記３つの条件を満たす場合に現在処理中のサブビットプレーンを全て“０”に置き換えることを特徴とする請求項１４記載のプログラム。
16. 前記再量子化処理は前記３つの条件を満たす場合に現在処理中のサブビットプレーンおよび前記サブビットプレーンよりも下位のサブビットプレーンを全て“０”に置き換えることを特徴とする請求項１４記載のするプログラム。
17. 前記再量子化処理は前記３つの条件を満たす場合に処理中のコードブロックの処理を打ち切り、次のコードブロックの処理を行うことを特徴とする請求項１４記載のプログラム。
18. 前記条件２における所定の重みおよび前記条件３における“１”の数の所定値は、前記サブバンド毎および前記変換手段における分解レベルに応じて選択が可能であることを特徴とする請求項１４から１７いずれか記載のプログラム。

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