JP2006121302A

JP2006121302A - 符号化装置および符号化方法

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Publication number: JP2006121302A
Application number: JP2004305699A
Authority: JP
Inventors: Reiko Fujino; 玲子藤野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-10-20
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2006-05-11

Abstract

【課題】人工画像においては符号化対象画素と周辺画素の値が乖離することがあるため、予測誤差が大きくなり符号量が増大してしまう。
【解決手段】予測値算出部102,予測値修正部103で色成分毎の多値画像データを符号化対象画素として、その予測値を周辺画素から生成し、予測誤差値算出部104で符号化対象画素と予測値との差分から第1の予測誤差を生成し、予測誤差値補正部412で第1の予測誤差を補正して第2の予測誤差を得、エントロピ符号化部105で第2の予測誤差をエントロピ符号化する。予測誤差修正値算出部411は、符号化対象画素と同位置で色成分の異なる、既に符号化された第2の予測誤差値に基づき、第1の予測誤差に対する補正値を生成し、予測誤差値補正部412では、第1の予測誤差を該補正値に基づいて補正する。
【選択図】図1

Description

本発明は符号化装置および符号化方法に関し、特に符号化対象画素と予測値との差分である予測誤差を用いて静止画像を可逆符号化する符号化装置および符号化方法に関する。

符号化対象サンプルと予測値との差分である予測誤差をエントロピ符号化する、いわゆるJPEG-LSと呼ばれる可逆符号化方式（例えば、非特許文献１参照）では、予測誤差の分布を小さくすることによって符号量を抑えられることが知られている。

従来のJPEG-LSの可逆符号化方式による符号化装置について、図4を用いて説明する。ここで、符号化対象画素Ixは、2つ以上の多値のサンプルIx(n)から構成されている。なお図2に示すように、符号化対象サンプルIx(n)に対する周辺サンプルの位置関係としては、周辺サンプルRa(n),Rb(n),Rc(n),Rd(n)の各位置が、符号化対象サンプルIx(n)の位置Xに対して左，上，左上，右上である隣接位置a,b,c,dにそれぞれ対応している。

図4に示すように、従来の符号化装置は、バッファ109とコンテキストメモリ109という2つの記憶装置を備えている。バッファ109は、後述するサンプル分離部101から入力された過去の符号化対象サンプルを、周辺サンプルとして記憶する。一方、コンテキストメモリ110は、コンテキストQ(n)をアドレスとし、コンテキストに対応する予測誤差の統計情報B[Q(n)]、予測修正値C[Q(n)]、及びコンテキストQ(n)の出現頻度N[Q(n)]を、コンテキストパラメータとして記憶する。なお、本実施形態においてコンテキストとは、符号化対象サンプルの状態を示すものである。

符号化対象画素Ixがサンプル分離部101に入力されると、サンプル分離部101はこれをサンプルに分離し、第1の符号化対象サンプルIx(0)，第2の符号化対象サンプルIx(1)，第3の符号化対象サンプルIx(2)，・・・・，Ix(n)という順序で順次出力し、バッファ109に格納する。すなわち、nはサンプルの数を示し、例えばRGBの3つの色成分からなる画素であれば、nは0,1,2のいずれかの値を取りうる。

予測値算出部102は、バッファ109から読み出した周辺サンプルRa(n),Rb(n),Rc(n)に基づいて仮の予測値Px'(n)を求める。一方、コンテキスト算出部108は、やはりバッファ109から読み出した周辺サンプルRa(n),Rb(n),Rc(n),Rd(n)に基づいてコンテキストQ(n)を判定し、コンテキストQ(n)と符号ビットSIGN(n)を求める。ここで算出されたコンテキストQ(n)がコンテキストメモリ110に格納される。

次に、予測値修正部103は、コンテキスト算出部108から入力された符号ビットSIGN(n)と、コンテキストメモリ110から読み出した予測修正値C[Q(n)]、予測値算出部102から入力された仮の予測値Px'(n)に基づいて、以下に示す(式2)より予測値Px(n)を求める。

Px(n) = Px'(n) + SIGN(n) × C[Q(n)] ・・・・(式2)
予測誤差算出部104は、サンプル分離部101から入力された符号化対象サンプルIx(n)と、予測値修正部103から入力された予測値Px(n)に基づき、以下に示す(式3)より予測誤差値Errval(n)を求めて、エントロピ符号化部105とコンテキストパラメータ更新部107に出力する。

Errval(n) = SIGN(n) × (Ix(n) - Px(n)) ・・・・(式3)
エントロピ符号化部105は、予測誤差算出部104から入力された予測誤差値Errval(n)をハフマン符号化や算術符号化等によってエントロピ符号化し、符号Code(n)を生成する。符号結合部106は、エントロピ符号化部105から出力された符号Code(n)を過去に符号化された符号と結合し、一連の符号ストリームstreamとして出力する。

コンテキストパラメータ更新部107は、コンテキストメモリ110から読み出したコンテキストパラメータ値B[Q(n)],C[Q(n)],N[Q(n)]を、予測誤差算出部104から入力された予測誤差値Errval(n)を用いて更新し、コンテキストメモリ110に書き戻す。

ここで、コンテキストパラメータ更新部107におけるコンテキストパラメータ値の更新手順について、図3のフローチャートを用いて説明する。ここで説明する手順は、符号化対象サンプルのコンテキストQ(n)に対応するコンテキストパラメータ値B[Q(n)],C[Q(n)]及びN[Q(n)]の更新に関する手順である。

まずステップS301では、予測誤差の統計情報を表すB[Q(n)]に予測誤差値Errval(n)を加算し、コンテキストQ(n)の出現頻度を表すN[Q(n)]に1を加算する。

ステップ302では、B[Q(n)]≦−N[Q(n)]が成立するか否かを判断し、これが成立する場合はステップS303へ進み、成立しない場合はステップS306へ進む。ステップ303では、予測修正値C[Q(n)]を、予め定められた下限値Cminと比較し、C[Q(n)]＞Cminが成立すればステップS304へ進んでC[Q(n)]から1を減算し、成立しない場合はステップS305へ進んでC[Q(n)]は保持される。

一方、ステップS306ではB[Q(n)]＞0が成立するか否かを判断し、これが成立する場合はステップS307へ進み、成立しない場合はステップS309へ進む。ステップS307では、予測修正値C[Q(n)]を、予め定められた上限値Cmaxと比較し、C[Q(n)]＜Cmaxが成立すればステップS308へ進んでC[Q(n)]に1を加算し、成立しない場合はステップS309へ進んでC[Q(n)]は保持される。

なお、予測符号化における予測誤差の修正技術については、例えば特許文献1や特許文献2にも開示されている。
ITU-T.87（Infomration technology-Lossless and near-lossless compression of continuous-tone still images―Baseline）特開平10-285601号公報特開2000-115782号公報

上述したような予測符号化においては、符号化対象サンプルと予測値の差分である予測誤差値が小さい、つまり予測精度が高いと符号量が小さくなる。したがって予測精度を上げる方法として、予測値は符号化対象サンプルの周辺サンプルから算出し、予測修正値を用いて予測値を修正する技術が知られている。

従来は、許容される予測誤差平均は-0.999....以上0以下と規定されており、予測誤差平均が許容範囲から外れていると判断された場合は予測修正値を更新し、更新された予測修正値を用いて、後続する符号化対象サンプルの予測値を修正している。具体的には、予測誤差平均が0以上である場合は予測修正値に1を加算し、予測誤差平均が−1以下である場合は予測修正値から1を減算している。

符号化対象サンプルと隣接する周辺サンプルの値が近似している自然画においては、上記従来の方法による予測修正値の更新によって予測精度が向上し、符号量を小さくすることができた。しかしながら、1画素がRGBなど複数のサンプルで構成され、色文字や色網かけなどのテクスチャーパターンを多く含んでいるような、PDLに代表される人工画像においては、上記従来の予測修正値更新方法では符号量を抑えることはできなかった。すなわち、このような人工画像においては、特に色文字の境界部や色網かけのドットの境界部は、符号化対象サンプルと隣接する周辺サンプルの値は乖離しているため、上記従来の予測修正値の更新方法では、周辺サンプルから算出された予測値と符号化対象サンプルの乖離を埋めるだけの更新はなされず、結果的に予測誤差が大きくなり、符号量が増大してしまう。

本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、人工画像においても符号量を抑制する予測符号化を実現する符号化装置およびその方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための一手段として、本発明の符号化装置は以下の構成を備える。

すなわち、1つ以上の色成分で構成される多値画像データを各色成分に分離する分離手段と、前記分離手段で分離された色成分毎の多値画像データを符号化対象画素として、該符号化対象画素の予測値をその周辺画素に基づいて生成する予測値生成手段と、前記符号化対象画素と前記予測値との差分から第1の予測誤差を生成する予測誤差生成手段と、前記第1の予測誤差を補正して第2の予測誤差を得る予測誤差補正手段と、前記第2の予測誤差をエントロピ符号化する符号化手段と、前記符号化対象画素と同位置で色成分の異なる、既に符号化された第2の予測誤差値に基づき、前記第1の予測誤差に対する補正値を生成する補正値生成手段と、を有し、前記予測誤差補正手段は、前記第1の予測誤差を前記補正値に基づいて補正することによって前記第2の予測誤差を得ることを特徴とする。

本発明によれば、符号化対象画素と隣接する周辺画素の値に応じて予測誤差値を生成していくことにより、エントロピ符号化対象となる予測誤差値を小さくすることができるため、人工画像においても符号量を抑えることができる。

以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図1は、本実施形態における符号化装置の構成を示すブロック図である。同図に示されるように本実施形態の符号化装置は、サンプル分離部101、予測値算出部102、予測値修正部103、予測誤差算出部104、予測誤差値修正部412、エントロピ符号化部105、符号連結部106、予測誤差修正値算出部411、コンテキストパラメータ更新部107、コンテキスト算出部108、及び、記憶手段としてのバッファ109とコンテキストメモリ110、から構成されている。

なお、図1において、上述した従来の符号化装置の構成を示す図3と同様の動作を行う構成については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。

以下、本実施形態の符号化装置の動作について説明する。まず、画像データが3つの多値サンプルから構成される画素の集合であって、符号化対象画素の色成分がRGBである場合、符号化対象画素はI0,I1,I2,・・・,Ii,・・・と順次サンプル分離部101に入力される。サンプル分離部101では、符号化対象画素をサンプルに分離し、分離されたサンプルをR0,G0,B0,R1,G1,B1,R2,G2,B2,・・・,Ri,Gi,Bi,・・・という順序で順次出力する。なお、画像データの画素を構成する色成分はRGBもしくはCMYKなど、どのような色成分でも構わず、また、出力されるサンプルの順序も、例えば色成分がRGBである場合、R,G,BもしくはG,R,Bなど、どのような順序でも構わない。

サンプル分離部101から出力されたサンプルは、
サンプルRiを第1の色成分(R)の符号化対象サンプルIx(0)（n=0）、
サンプルGiを第2の色成分(G)の符号化対象サンプルIx(1)（n=1）、
サンプルBiを第3の色成分(B)の符号化対象サンプルIx(2)（n=2）、
として、バッファ109と予測誤差値算出部104へ送られる。

バッファ109は、サンプル分離部101から入力された符号化対象サンプルIx(n)を、次画素以降の周辺サンプルとして記憶保持する。例えば、入力されたサンプルRi(=Ix(0))は、同じ色成分である周辺画素にとって、以下のような周辺サンプルとして扱われる（図2参照）。

サンプルR(i+1)の左に隣接する周辺サンプルRa(0)、
サンプルR(i+image_width)の上に隣接する周辺サンプルRb(0)、
サンプルR(i+1+image_width)の左上に隣接する周辺サンプルRc(0)、もしくは、
サンプルR(i-1+image_width)の右上に隣接する周辺サンプルRd(0)
なお、"image_width"は画像幅を構成する画素数を示す。

コンテキスト算出部108は、バッファ109から読み出したR成分の周辺サンプルRa(n),Rb(n),Rc(n),Rd(n)を用いて、以下の式に従ってコンテキストQ(n)と符号ビットSIGN(n)を求める。

Q0(n) = Quantize(Rc(n) - Ra(n))
Q1(n) = Quantize(Rb(n) - Rc(n))
Q2(n) = Quantize(Ra(n) - Rb(n))
Q(n) = Function(Q0(n),Q1(n),Q2(n))
if(Q(n)＜0) {Q(n)=-Q(n)；SIGN(n)=-1}
else {SIGN(n)=1}
但し、画像の端部においては周辺サンプルが存在しない場合があるため、本実施形態においては、予め定めた値、または予め定めた位置に対応する周辺サンプルを、存在しない周辺サンプルの代替として使用する。

予測値算出部102は、予め定められた予測値算出式に従って、バッファ109から読み出した周辺サンプルRa(n),Rb(n),Rc(n)から最も符号化対象サンプルに近似する値を、予測値Px'(n)として求める。

次に予測値修正部103は、予測値算出部102から出力された予測値Px'(n)を、コンテキスト算出部108から入力された符号ビットSIGN(n)と、コンテキストメモリ110から読み出した予測修正値C[Q(n)]を用いて、(式2)に従って修正する。

Px(n) = Px'(n) + SIGN(n) × C[Q(n)] ・・・・(式2)
予測誤差算出部104は、サンプル分離部101から入力された符号化対象サンプルIx(n)と、予測値修正部103から入力された修正後の予測値Px(n)から(式3')に従って、仮の予測誤差Errval'(n)を算出し、予測誤差値修正部412に出力する。

Errval'(n) = SIGN(n) × (Ix(n) - Px(n)) ・・・・(式3')
予測誤差値修正部412では、後述する予測誤差修正値算出部411から入力された予測誤差修正値D(n)を用いて、(式4)に従って予測誤差値Errval'(n)を修正する。なお、予測誤差修正値D(n)の算出方法については後述する。

Errval(n) = Errval'(n) - SIGN(n) × D(n) ・・・・(式4)
予測誤差値修正部412より出力された予測誤差値Errval(n)は、エントロピ符号化部105、コンテキストパラメータ更新部107及び予測誤差修正値算出部411へ送られる。

エントロピ符号化部105では、予測誤差値修正部412から入力された予測誤差値Errval(n)をエントロピ符号化する。エントロピ符号化方法としては、ゴロムライス符号化、ハフマン符号化、算術符号化等がある。予測誤差値Errval(n)の符号Code(n)は、符号結合部106へ送られる。符号連結部106は、エントロピ符号化部105から入力された符号Code(n)を、過去に符号化された予測誤差値の符号と連結する。符号連結部106で生成された一連の符号ストリームstreamが、符号化装置から出力される。

コンテキストパラメータ更新部107では、コンテキストメモリ110から読み出した各パラメータ値B[Q(n)],C[Q(n)],N[Q(n)]を、予測誤差修正部412から入力された予測誤差値Errval(n)を用いて更新し、更新後のコンテキストパラメータ値B[Q(n)],C[Q(n)],N[Q(n)]として、コンテキストメモリ110に書き戻している。なお、本実施形態のけるコンテキストパラメータの更新方法は、上述した従来例において図3に示した手順と同様であるため、ここでは説明を省略する。

以下に、本実施形態の特徴である予測誤差修正値算出部411における予測誤差修正値Dの導出方法について説明する。

予測誤差修正値Dは、(式1)に示す式で導出される。

D = α × ｆ(Errval_ref) ・・・・(式1)
(式1)において、Errval_refは参照予測誤差値であり、αは係数である。第1の色成分であるR色が符号化対象サンプルIx(0)である場合、係数αに0を設定する。また、第2の色成分であるG色、または第3の色成分であるB色が符号化対象サンプルIx(1)、またはIx(2)である場合、参照予測誤差値Errval_refは予め定められた参照予測誤差値の最大閾値Eth_maxおよび最小閾値Eth_min(Eth_max≧Eth_min)と比較され、Errval_ref＞Eth_maxまたはErrval_ref＜Eth_minが成立する場合にはαに1が設定され、Eth_min≦Errval_ref≦Eth_maxが成立する場合にはαに0が設定される。また、参照予測誤差値Errval_refとしては、第1の色成分であるR色の予測誤差値Errval(0)が用いられる。

このように、参照予測誤差値が予め定めた閾値の範囲内である場合のみ予測誤差修正値を有効にすることで、適応的にエントロピ符号化対象となる予測誤差を小さくすることができる。

このように、予測誤差修正値D(n)によって修正された予測誤差値Errval(n)に基づいて予測誤差修正値D(n)の係数を更新することによって、画像の符号化を進めて行くほどに予測誤差修正値が学習・生成され、予測誤差の修正効果をあげることができる。

なお、上述した例ではサンプル分離部101からR成分が先に出力される例について説明したが、本発明はこのサンプル順に限定されない。例えば、サンプル分離部101からのサンプルの出力順序がG(n=0),R(n=1),B(n=2)、またはG(n=0),B(n=1),R(n=2)であるとすると、まず、第1サンプルとしてG成分のサンプルの予測誤差が求められ、次にR成分またはB成分のサンプルの予測誤差が求められる。そのため、上述した予測誤差修正値算出部411においては、参照予測誤差値Errval_refとしてG成分の予測誤差値Errval(0)が用いられ、残りの色成分であるR成分またはB成分のサンプルの予測誤差を修正する。

また、符号化対象画素の色成分がYCbCrである場合、サンプル分離部101からのサンプルの出力順序がY(n=0), Cb(n=1), Cr(n=2)、またはY(n=0), Cr(n=1), Cb(n=2)であるとすると、まず、第1サンプルとしてY成分のサンプルの予測誤差が求められ、次にCb成分またはCr成分のサンプルの予測誤差が求められる。そのため、上述した予測誤差修正値算出部411においては、参照予測誤差値Errval_refとしてY成分の予測誤差値Errval(0)が用いられ、残りの色成分であるCb成分またはCr成分のサンプルの予測誤差を修正する。

このように、参照予測誤差値を符号化対象画素の輝度成分に相当するサンプルの予測誤差値とすることによって、予測誤差の修正効果をあげることができる。

以上説明したように本実施形態の符号化装置においては、輝度成分の予測誤差値を用いて他成分の予測誤差値を修正することにより、色文字や色網かけなどテクスチャの輪郭に応じた効果的な修正を行うことができる。

本実施形態の符号化装置において符号化された符号ストリームstreamは、同様の方法で復号可能である。以下、本実施形態の符号化装置によって出力された符号ストリームを復号する復号装置について、図8を用いて説明する。

図8は、本実施形態による復号装置の構成を示すブロック図である。同図に示されるように本実施形態の復号装置は、エントロピ復号部901、予測値算出部102、予測値修正部103、予測誤差値算出部902、サンプル算出部903、画素再構成部904、予測誤差修正値算出部411、コンテキストパラメータ更新部107、コンテキスト算出部108、及び、記憶手段としてのバッファ109とコンテキストメモリ110から構成されている。該復号化装置において、図1に示す符号化装置と同様の動作を行う構成については同一番号を付し、説明を省略する。

以下、本実施形態における復号装置の動作について説明する。

入力される符号ストリームstreamは、図1に示す符号化装置において符号化されたビット列であり、符号化対象サンプルのエントロピ符号を、符号化されたサンプルの順番で、code(0),code(1),code(2),・・・,code(n)という風に連結したものである。符号ストリームstreamに含まれる各サンプルのエントロピ符号の順序は、符号化装置によって決定されている。

符号ストリームstreamはエントロピ復号部901に入力され、エントロピ復号されることによって復号対象サンプルの予測誤差値Errval(n)が算出される。エントロピ復号部901から出力された予測誤差値Errval(n)は、予測誤差修正値算出部411、予測誤差値算出部902、及び、コンテキストパラメータ更新部107へ入力される。

予測誤差値算出部902は、エントロピ復号部901から入力された予測誤差値Errval(n)と予測誤差修正値算出部411から入力された予測誤差修正値D(n)に基づいて、上述した(式4)により仮の予測誤差値Errval'(n)を算出する。

サンプル算出部903は、予測誤差値算出部902から入力された仮の予測誤差値Errval'(n)と、予測値修正部103から入力された予測値Px(n)と、コンテキスト算出部108から入力された符号ビットSIGN(n)から、上述した(式3')に基づいてサンプルIx(n)を算出する。

画素再構成部904は、サンプル算出部903から入力されたサンプルIx(n)によって、画素を再構成する。

以上説明したように本実施形態によれば、符号化対象サンプルと隣接する周辺サンプルとで値が乖離しているか否かを参照予測誤差によって判定し、値が乖離していると判断された場合には、第2サンプル以降の予測誤差値として予測誤差修正値を用いる。これにより、エントロピ符号化対象となる予測誤差値を小さくすることができるため、符号量を抑えることができる。したがって、色文字や色網かけなどのテクスチャーパターンを多く含んでいる、PDLに代表される人工画像を符号化するような場合でも、色文字の境界部や色網かけのドットの境界部を効率的に符号化することができる。

＜第２実施形態＞
以下、本発明に係る第2実施形態について説明する。

図5は、第2実施形態における符号化装置の構成を示すブロック図である。同図に示されるように第2実施形態の符号化装置は、サンプル分離部101、予測値算出部102、予測値修正部103、予測誤差値算出部104、予測誤差値修正部412、エントロピ符号化部105、符号連結部106、予測誤差修正値算出部411、コンテキストパラメータ更新部107、コンテキスト算出部108、相関判定部513、選択部514、及び、記憶手段としてのバッファ109とコンテキストメモリ110から構成されている。

図5に示す構成において、上述した第1実施形態に示した図1と同様の構成については同一番号を付し、説明を省略する。以下、第2実施形態の符号化装置において特徴的な動作について説明する。

相関判定部513は、サンプル分離部101から第2のサンプルが出力されると、第2のサンプルで算出されたコンテキストQ(1)と第1のサンプルで算出されたコンテキストQ(0)が一致しているか否かを判断し、一致している場合は符号化対象画素を構成するサンプル間に相関があるとみなし、予測誤差値修正部412に入力される予測誤差修正値Dが予測誤差修正値算出部411から出力されたD'となるように制御信号correlationを出力し、選択部514を制御する。一方、コンテキストQ(1)とQ(0)が不一致である場合、符号化対象画素を構成するサンプル間に相関は無いと判断し、予測誤差修正値Dが0となるように制御信号correlationを出力し、選択部514を制御する。

すなわち相関判定部513においては、予測誤差値修正部412に入力する予測誤差修正値Dとして、予測誤差修正値算出部411からの予測誤差修正値D'を、第1と第2のサンプル間でコンテキストが一致していれば採用し、不一致であれば不採用とする。

さらに、サンプル分離部101から第3のサンプルが出力されると、第3のサンプルで算出されたコンテキストQ(2)と第1のサンプルで算出されたコンテキストQ(0)が一致しているか否かを判断し、コンテキストが一致している場合、符号化対象画素を構成するサンプル間に相関があるとみなし、上述したように予測誤差修正値算出手段411から出力されたD'がスルーとなるように制御信号correlationを出力し、選択部514を制御する。一方、コンテキストが不一致である場合、符号化対象画素を構成するサンプル間に相関は無いと判断し、やはり上述したように、予測誤差修正値Dが0となるように制御信号correlationを出力し、選択部514を制御する。

なお相関判定部513は、サンプル分離部から第1のサンプルが出力された場合には相関は無いと判断する。

第2実施形態の符号化装置において符号化された符号ストリームstreamは、同様の方法で復号可能である。図9は、第2実施形態による復号装置の構成を示すブロック図である。同図に示されるように第2実施形態の復号装置は、エントロピ復号部901、予測値算出部102、予測値修正部103、予測誤差値算出部902、サンプル算出部903、画素再構成部904、予測誤差修正値算出部411、コンテキストパラメータ更新部107、コンテキスト算出部108、相関判定部513、選択部514、及び、記憶手段としてのバッファ109とコンテキストメモリ110から構成されている。

図9に示す構成は、上述した第1実施形態で図8に示した構成に対し、第2実施形態の符号化装置における特徴的な構成である相関判定部513と選択部514を設けたものである。各構成における動作については、それぞれ第1実施形態における復号装置、および第2実施形態における符号化装置と同様であるため、詳細な説明を省略する。

以上説明したように第2実施形態によれば、符号化対象画素を構成する複数のサンプルが互いに相関があるか否かを周辺サンプルから判定し、相関があると判定された場合には、第2サンプル以降の予測誤差値として予測誤差修正値を用いる。これにより、エントロピ符号化対象となる予測誤差値を小さくすることができるため、符号量を抑えることができる。

＜第３実施形態＞
以下、本発明に係る第3実施形態について説明する。

図6は、第3実施形態における符号化装置の構成を示すブロック図である。同図に示されるように第3実施形態の符号化装置は、サンプル分離部601、予測値算出部102、予測値修正部103、予測誤差算出部104、予測誤差値修正部412、エントロピ符号化部105、符号連結部106、予測誤差修正値算出部411、コンテキストパラメータ更新部107、コンテキスト算出部108、相関判定部613、選択部614、及び、記憶手段としてのバッファ109とコンテキストメモリ110から構成されている。

図6に示す構成において、上述した第1実施形態に示した図1と同様の構成については同一番号を付し、説明を省略する。以下、第3実施形態の符号化装置において特徴的な動作について説明する。

第3実施形態においては、入力される画像データが、2つ以上である多値のサンプルと、文字やモノクロなど画像の属性を示す画像属性情報から構成された画素の集合であるとする。サンプル分離部601は、符号化対象画素をサンプルIx(n)と画像属性情報Iaに分離し、画像属性情報Iaを相関判定部613に出力し、サンプルIx(n)を第1実施形態と同様に、バッファ109と予測誤差算出部104に順次出力する。

相関判定部613は、サンプル分離部601から入力された画像属性情報Iaに基づき、符号化対象画素の属性、例えばカラー／モノクロ、文字／写真等を解析する。相関判定部613における相関判定手順を、図7を用いて説明する。

まずステップS801において、画像属性情報Iaから符号化対象画素がモノクロであるか否かを判断する。符号化対象画素がモノクロである場合は、符号化対象画素を構成するサンプルは同じ値であることが分かるためステップS802へ進み、符号化対象画素を構成するサンプル間に相関があるとみなし、予測誤差値修正部412に入力される予測誤差修正値Dが、予測誤差修正値算出部411から出力されたD'となるように制御信号correlationを出力し、選択部614を制御する。

一方、符号化対象画素がカラーであると判断された場合はステップS803へ進み、画像属性情報Iaから入力画素が文字である写真であるかを判断する。符号化対象画素が文字であると判断された場合はステップS804へ進み、符号化対象画素を構成するサンプル間に相関があるとみなし、予測誤差値修正部412に入力される予測誤差修正値Dが、予測誤差修正値算出部411から出力されたD'となるように制御信号correlationを出力し、選択部614を制御する。

一方、符号化対象画素が写真であると判断された場合はステップS805へ進み、符号化対象画素を構成するサンプル間に相関は無いと判断し、予測誤差修正値Dが0となるように制御信号correlationを出力し、選択部614を制御する。

第3実施形態の符号化装置において符号化された符号ストリームstreamは、同様の方法で復号可能である。図10は、第3実施形態による復号装置の構成を示すブロック図である。同図に示されるように第3実施形態の復号装置は、エントロピ復号部901、予測値算出部102、予測値修正部103、予測誤差値算出部902、サンプル算出部903、画素再構成部904、予測誤差修正値算出部411、コンテキストパラメータ更新部107、コンテキスト算出部108、相関判定部613、選択部614、及び、記憶手段としてのバッファ109とコンテキストメモリ110から構成されている。

図10に示す構成は、上述した第1実施形態で図8に示した構成に対し、第3実施形態の符号化装置における特徴的な構成である相関判定部613と選択部614を設けたものである。各構成における動作については、それぞれ第1実施形態における復号装置、および第3実施形態における符号化装置と同様であるため、詳細な説明を省略する。

以上説明したように第3実施形態によれば、符号化対象画素に属する画像属性情報を解析することによって、符号化対象画素を構成する複数のサンプルが互いに相関があるか否かを判定し、相関があると判定された場合には、第2のサンプル以降の予測誤差値として予測誤差修正値を用いる。これにより、エントロピ符号化対象となる予測誤差値を小さくすることができるため、符号量を抑えることができる。

［他の実施例］
以上、実施形態例を詳述したが、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラム若しくは記憶媒体（記録媒体）等としての実施態様をとることが可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。

尚、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（実施形態では図に示すフローチャートに対応したプログラム）を、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。

従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。

その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、OSに供給するスクリプトデータ等の形態であっても良い。

プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、MO、CD-ROM、CD-R、CD-RW、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM、DVD(DVD-ROM，DVD-R)などがある。

その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるWWWサーバも、本発明に含まれるものである。

また、本発明のプログラムを暗号化してCD-ROM等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。

また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOSなどが、実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。

さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された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書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。

本発明に係る第1実施形態における符号化装置の構成を示すブロック図である。符号化対象サンプルと周辺サンプルの位置関係を示す図である。コンテキストパラメータの更新手順を示すフローチャートである。従来の符号化装置の構成を示すブロック図である。第2実施形態における符号化装置の構成を示すブロック図である。第3実施形態における符号化装置の構成を示すブロック図である。第3実施形態における画像属性情報による相関判定手順を示すフローチャートである。第1実施形態における復号装置の構成を示すブロック図である。第2実施形態における復号装置の構成を示すブロック図である。第3実施形態における復号装置の構成を示すブロック図である。

Claims

1つ以上の色成分で構成される多値画像データを各色成分に分離する分離手段と、
前記分離手段で分離された色成分毎の多値画像データを符号化対象画素として、該符号化対象画素の予測値をその周辺画素に基づいて生成する予測値生成手段と、
前記符号化対象画素と前記予測値との差分から第1の予測誤差を生成する予測誤差生成手段と、
前記第1の予測誤差を補正して第2の予測誤差を得る予測誤差補正手段と、
前記第2の予測誤差をエントロピ符号化する符号化手段と、
前記符号化対象画素と同位置で色成分の異なる、既に符号化された第2の予測誤差に基づき、前記第1の予測誤差に対する補正値を生成する補正値生成手段と、を有し、
前記予測誤差補正手段は、前記第1の予測誤差を前記補正値に基づいて補正することによって前記第2の予測誤差を得ることを特徴とする符号化装置。

さらに、前記符号化対象画素の周辺画素から該符号化対象画素の状態を得る画素状態取得手段と、
前記第2の予測誤差に基づいて、前記符号化対象画素の状態に関するパラメータを更新するパラメータ更新手段と、を有し、
前記予測値生成手段は、前記符号化対象画素の予測値を、その周辺画素および前記パラメータに基づいて生成することを特徴とする請求項１記載の符号化装置。

前記状態に関するパラメータは、該状態に対応する第2の予測誤差の統計情報、予測修正値、及び出現頻度を含むことを特徴とする請求項２記載の符号化装置。

前記補正値生成手段は、
前記符号化対象画素と同位置で色成分の異なる、既に符号化された第2の予測誤差に基づいて参照誤差値を決定し、前記補正値を、前記参照誤差値Errval_refと所定の係数αから構成される式
D = α × f(Errval_ref)
によって算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の符号化装置。

前記補正値生成手段は、前記参照誤差値Errval_refが所定の最大閾値以上もしくは該最大閾値よりも小さい最小閾値以下であれば前記式においてα=1とし、前記参照誤差値Errval_refが前記最小閾値よりも大きくかつ前記最大閾値よりも小さければα=0とすることを特徴とする請求項４記載の符号化装置。

前記参照誤差値Errval_refは、前記符号化対象画素の輝度成分に対応する第2の予測誤差値であることを特徴とする請求項４または５のいずれかに記載の符号化装置。

前記画素状態取得手段によって取得された画素状態に基づき、前記符号化対象画素に色成分間の相関があるか否かを判定する相関判定手段と、
前記相関判定手段における判定結果に基づいて、前記補正値を前記予測誤差補正手段に反映させるか否かを選択する選択手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２または３記載の符号化装置。

前記分離手段はさらに、前記符号化対象画素の画像属性を示す画像属性情報を分離し、
前記画像属性情報に基づき、前記符号化対象画素に色成分間の相関があるか否かを判定する相関判定手段と、
前記相関判定手段における判定結果に基づいて、前記補正値を前記予測誤差修正手段に反映させるか否かを選択する選択手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の符号化装置。

1つ以上の色成分で構成される多値画像データの色成分毎に、第1の予測誤差および該第1の予測誤差を補正した第2の予測誤差に基づいて符号化された復号対象画素を復号する復号装置であって、
前記復号対象画素の予測値をその周辺画素に基づいて生成する予測値生成手段と、
入力された符号ストリームをエントロピ復号して前記第2の予測誤差を出力する復号手段と、
前記第2の予測誤差に基づき、前記第1の予測誤差に対する補正値を生成する補正値生成手段と、
前記第2の予測誤差と前記補正値に基づいて前記第1の予測誤差を算出する予測誤差算出手段と、
前記第1の予測誤差と前記予測値から前記復号対象画素を算出する画素算出手段と、
を有することを特徴とする復号装置。

さらに、前記復号対象画素の周辺画素から該復号対象画素の状態を取る画素状態取得手段と、
前記第2の予測誤差に基づいて、前記復号対象画素の状態に関するパラメータを更新するパラメータ更新手段と、を有し、
前記予測値生成手段は、前記符号化対象画素の予測値を、その周辺画素および前記パラメータに基づいて生成することを特徴とする請求項９記載の復号装置。

前記状態に関するパラメータは、該状態に対応する第2の予測誤差の統計情報、予測修正値、及び出現頻度を含むことを特徴とする請求項１０記載の復号装置。

前記画素状態取得手段によって取得された画素状態に基づき、前記復号対象画素に色成分間の相関があるか否かを判定する相関判定手段と、
前記相関判定手段における判定結果に基づいて、前記補正値を前記予測誤差算出手段に反映させるか否かを選択する選択手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１０または１１記載の復号装置。

前記分離手段はさらに、前記符号化対象画素の画像属性を示す画像属性情報を分離し、
前記符号ストリームと共に入力された画像属性情報に基づき、前記復号対象画素に色成分間の相関があるか否かを判定する相関判定手段と、
前記相関判定手段における判定結果に基づいて、前記補正値を前記予測誤差算出手段に反映させるか否かを選択する選択手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１０または１１記載の復号装置。

1つ以上の色成分で構成される多値画像データを各色成分に分離する分離ステップと、
該分離された色成分毎の多値画像データを符号化対象画素として、該符号化対象画素の予測値をその周辺画素に基づいて生成する予測値生成ステップと、
前記符号化対象画素と前記予測値との差分から第1の予測誤差を生成する予測誤差生成ステップと、
前記第1の予測誤差を補正して第2の予測誤差を得る予測誤差補正ステップと、
前記第2の予測誤差をエントロピ符号化する符号化ステップと、
前記符号化対象画素と同位置で色成分の異なる、既に符号化された第2の予測誤差に基づき、前記第1の予測誤差に対する補正値を生成する補正値生成ステップと、を有し、
前記予測誤差補正ステップにおいては、前記第1の予測誤差を前記補正値に基づいて補正することによって前記第2の予測誤差を得ることを特徴とする符号化方法。

1つ以上の色成分で構成される多値画像データの色成分毎に、第1の予測誤差および該第1の予測誤差を補正した第2の予測誤差に基づいて符号化された復号対象画素を復号する復号方法であって、
前記復号対象画素の予測値をその周辺画素に基づいて生成する予測値生成ステップと、
入力された符号ストリームをエントロピ復号して前記第2の予測誤差を出力する復号ステップと、
前記第2の予測誤差に基づき、前記第1の予測誤差に対する補正値を生成する補正値生成ステップと、
前記第2の予測誤差と前記補正値に基づいて前記第1の予測誤差を算出する予測誤差算出ステップと、
前記第1の予測誤差と前記予測値から前記復号対象画素を算出する画素算出ステップと、
を有することを特徴とする復号方法。

情報処理装置を制御することによって、該情報処理装置を請求項１乃至８の何れかに記載された符号化装置として動作させることを特徴とするプログラム。

情報処理装置を制御することによって、該情報処理装置を請求項９乃至１３の何れかに記載された復号装置として動作させることを特徴とするプログラム。

請求項１６または請求項１７に記載されたプログラムが記録されたことを特徴とする記録媒体。