JP2010041624A - 画像符号化装置及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像データはブロック分割部102、系列変換103を経て低周波帯域データと高周波帯域データとに分解される。係数量子化部105、係数符号化106、符号量制御部108の動作により高周波帯域データを所定値以下に符号化する。そして、高周波帯域データの符号化処理が完了すると、その高周波帯域データの発生符号量に応じて低周波帯域データの量子化パラメータを設定する。そして、係数量子化部110、係数符号化部111、符号量検出部112、量子化パラメータ更新部113の動作により、低周波帯域目標符号量以下の符号となるよう低周波帯域データを符号化する。
【選択図】 図1
Description
画像データを符号化し、目標符号量L以内の符号化データを生成する画像符号化装置であって、
符号化対象画像データから、複数画素で構成される画素ブロックの画像データを入力する入力手段と、
入力した画素ブロックの画像データを周波数変換して、高周波帯域データと低周波帯域データを生成する周波数変換手段と、
該周波数変換手段で得られた前記低周波帯域データをバッファメモリに格納する格納手段と、
前記周波数変換手段で得られた高周波帯域データを量子化、符号化を行ない、得られた符号化データを符号列格納用メモリに格納する第1の符号化手段と、
該第1の符号化手段によって生成された高周波帯域データの符号化データの総符号量CL_Hを検出する検出手段と、
前記符号化対象画像データの全画素ブロックの高周波帯域データの前記第1の符号化手段による符号化処理を終えた場合、前記目標符号量Lから前記高周波帯域データの符号化データの総符号量CL_Hを減じた容量を低周波帯域目標符号量とし、当該低周波帯域目標符号量に基づいて前記低周波帯域データの符号化パラメータを決定する決定手段と、
該決定手段で決定された符号化パラメータに従って、前記バッファメモリに格納された低周波帯域データを符号化し、得られた符号化データを前記符号列格納用メモリに格納する第2の符号化手段と、
該第2の符号化手段による全画素ブロックの低周波帯域データの符号化処理を終えた場合、前記符号列格納用メモリに格納された低周波帯域データの符号化データ、及び、高周波帯域データの符号化データを、予め設定された形式のデータ構造にして出力する出力手段とを備える。
図1は、実施形態における画像符号化装置のブロック構成図である。
系列変換部103は、16個のサブ画素ブロックそれぞれについて2次元のアダマール変換を実行し、各サブ画素ブロックにつき1つのDC係数と15個のAC係数を生成する。図3は、画素ブロックMB(i)内の各サブ画素ブロックに対して、4×4回のアダマール変換を適用して得られる256個の係数の概要を示している。図中、網かけで示した係数は各サブ画素ブロックのDC係数値を表し、白領域がAC係数値を表す。図示の通り、1つの画素ブロックには16個のサブ画素ブロックが含まれるので、1つの画素ブロックからは16(=4×4)個のDC係数値と、240(=16×16−16)個のAC係数値が得られる。この変換結果で得られる240個のAC係数値が係数量子化部105に供給され、16個のDC係数値が次に説明する第2ステージのアダマール変換に利用される。
系列変換部103は各サブ画素ブロックのDC係数を集めて、図4の参照符号40のように新たな4×4個のDC係数で構成されるDCブロックを作る。そして、系列変換部103は、このDCブロック40について再度アダマール変換を行ない、同図の参照符号41に示す1個のDC係数(図中、黒色の係数)と15個のAC係数で構成される変換係数データ41を得る。この第2ステージで得られるDC係数及びAC係数と、第1ステージで得られるDC係数及びAC係数とを区別するため、第2ステージで得られるDC係数、AC係数を、DCDC係数、DCAC係数と言う。
係数量子化部105は系列変換部103により得られた高周波帯域データ(第1ステージにおける240個のAC係数)を、予め周波数帯域毎に設定される量子化ステップを用いて量子化処理を実行する。
“ITU-T Recommendation T.81 | ISO/IEC 10918-1:1994, Information technology - Digital compression and coding of continuous-tone still images: Requirements and guidelines.”
ADR(i)= L×α − Cl(i) ・・・ i=0の場合
ADR(i)= ADR(i−1)−Cl(i) ・・・ i≠0の場合
により、格納開始の番地を定め、その番地からMB(i)の下位ビット符号化データを格納すればよい。但し、ここではメモリ107の先頭番地を0番地としている。
CL_Hu = Σ Cu(i) (但し、i=0、1、2…n)
CL_Hk = Σ Cl(i) (但し、i=0、1、2…n)
である。さらに符号量の総和をCL_Hとすると、空きのメモリ容量Wは
W=L×α−CL_H = L×α−(CL_Hu+CL_Hl)
で表すことができる。
PL(i)=PL(i+1)+ S(i+1)×N (i≠Bmaxの場合)
変数iがBmaxである場合、即ち、上位ビット部の符号化データのみで高周波帯域データを構成する場合、現在の上位ビット部の総符号量CL_HuにBLを加えて、メモリ容量L×αと比較する(ステップS1308)。この判定は上位ビット部の符号化データのみをメモリ107内に残した場合の空き容量がBL以上であるか否かを判定していることになる。CL_Hu+BL<L×αの場合は処理を終了する。また、CL_Hu+BL≧L×αである場合、すなわち、空き容量がBL未満の場合にはステップS1309へと処理を移す。
以下に説明する係数量子化部110及び係数符号化部111によって、本発明の第2の符号化部1001を構成する。詳細は後述するが、係数量子化部110は、量子化パラメータ設定部、及び、量子化パラメータ更新部113より設定される符号化パラメータに従って量子化処理を行うものである。
CL_L+CL_H>L(or CL_L>L’)
になってしまうことが起こり得る。つまり、目標符号量Lをオーバーフローすることが起こり得る。
上記第1の実施形態と同等の処理を、コンピュータが読込み実行するコンピュータプログラムによって実現する例を第1の実施形態の変形例として以下に説明する。
上記第1の実施形態及びその変形例では、低周波帯域データと高周波帯域データに分離し、まず、高周波帯域データを符号化した。その後、高周波帯域データの符号量に基づいて低周波帯域の量子化パラメータを設定し、目標符号量以下となるように量子化パラメータを繰り返して調整して符号化を行った。しかしながら、たとえば、一定時間内に多くの画像を符号化処理しなければならない場合など、再符号化に伴う処理の時間が問題となる場合もある。
PCL_L=CL_L/(m+1)×N
ここで、上式の右辺第一項はステップS1701で求めたブロック平均符号長である。
L(i)=CL_Hu (i=Bmaxの場合)
P(i)=ΣCp(j,i) (j=0〜mまで)
L(i)=L(i+1)+P(i+1)(i≠Bmaxの場合)
により求められる。
上記第2の実施形態の画像処理装置では、画像の撮影モード符号量制御の方法を切り替えた。しかし、これ以外の情報に基づいて、切り替えることもできる。本第3の実施形態では、撮影する画像の大きさから符号量制御方法を切り替える例について説明する。
上記各実施形態では周波数帯域のデータへの変換に4×4画素を単位とするアダマール変換を2回適用したが、これに限らず、DCTなど、他の周波数変換手段を用いても構わない。また、周波数帯域のデータへの変換を独立のブロックで実施する必要もなく、例えば、ブロックを跨って変換処理を行う重複直交変換や重複双直交変換などを用いても良い。更には、第1ステージと第2ステージで適用する系列変換を別のものとしても構わない。
Claims (10)
- 画像データを符号化し、目標符号量L以内の符号化データを生成する画像符号化装置であって、
符号化対象画像データから、複数画素で構成される画素ブロックの画像データを入力する入力手段と、
入力した画素ブロックの画像データを周波数変換して、高周波帯域データと低周波帯域データを生成する周波数変換手段と、
該周波数変換手段で得られた前記低周波帯域データをバッファメモリに格納する格納手段と、
前記周波数変換手段で得られた高周波帯域データを量子化、符号化を行ない、得られた符号化データを符号列格納用メモリに格納する第1の符号化手段と、
該第1の符号化手段によって生成された高周波帯域データの符号化データの総符号量CL_Hを検出する検出手段と、
前記符号化対象画像データの全画素ブロックの高周波帯域データの前記第1の符号化手段による符号化処理を終えた場合、前記目標符号量Lから前記高周波帯域データの符号化データの総符号量CL_Hを減じた容量を低周波帯域目標符号量とし、当該低周波帯域目標符号量に基づいて前記低周波帯域データの符号化パラメータを決定する決定手段と、
該決定手段で決定された符号化パラメータに従って、前記バッファメモリに格納された低周波帯域データを符号化し、得られた符号化データを前記符号列格納用メモリに格納する第2の符号化手段と、
該第2の符号化手段による全画素ブロックの低周波帯域データの符号化処理を終えた場合、前記符号列格納用メモリに格納された低周波帯域データの符号化データ、及び、高周波帯域データの符号化データを、予め設定された形式のデータ構造にして出力する出力手段と
を備えることを特徴とする画像符号化装置。 - 前記周波数変換手段は、
着目画素ブロックの画像データを、複数のサブ画素ブロックの部分画像データに分割する分割手段と、
該分割手段で得られた各サブ画素ブロックの部分画像データを1つのDC成分値と複数のAC成分値に周波数変換する第1の系列変換手段と、
該第1の系列変換手段で得られた各サブ画素ブロックのDC成分値を、再度、1つのDC成分値と複数のAC成分値に周波数変換する第2の系列変換手段と、
前記第1の系列変換手段で得られた各サブ画素ブロックのAC成分値を前記高周波帯域データとして出力し、前記第2の系列変換手段で得られた変換結果を前記低周波帯域データとして出力する手段と
を備えることを特徴とする請求項1に記載の画像符号化装置。 - 前記第1の符号化手段は、
着目画素ブロックの高周波帯域データを量子化する量子化手段と、
前記着目画素ブロックよりも前の画素ブロックを符号化する際に決定された境界ビット位置情報に従い、前記着目画素ブロックの高周波帯域データを構成する各係数値を前記境界ビット位置情報で示される境界ビット位置より上位の上位ビット部と、前記境界ビット位置以下の下位ビット部とに分離する分離手段と、
前記上位ビット部をランレングス符号化し、上位ビット符号化データとして生成する上位ビット部符号化手段と、
前記下位ビット部を各ビットの位置に応じたビットプレーンのデータに変換し、下位ビット符号化データとして生成する下位ビット部符号化手段と、
前記上位ビット部の分布に基づき、前記境界ビット位置を更新する更新手段と、
前記上位ビット符号化データと前記下位ビット符号化データを前記第1の符号化手段の符号化データとして出力する手段と
を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像符号化装置。 - 前記第1の符号化手段による前記符号化対象画像データの全画素ブロックの高周波帯域データの符号化が完了する以前に、前記検出手段が検出した前記高周波帯域データの総符号量CL_Hが予め設定された許容符号量に達した場合、
高周波帯域データの総符号量CL_Hが予め設定された許容符号量よりも小さくなるまで、前記符号列格納用メモリに格納された高周波帯域データの符号化データのうち、前記下位ビット符号化データ、前記上位ビット符号化データの順に破棄させ、
且つ、前記第1の符号化手段に対して、前記破棄したビット位置以下の符号化データの出力を禁止させる手段を更に備える
ことを特徴とする請求項3に記載の画像符号化装置。 - 更に、前記第2の符号化手段による低周波帯域データの符号化データの総符号量CL_Lを検出する手段と、
前記第2の符号化手段による前記符号化対象画像データの全画素ブロックの低周波帯域データの符号化が完了する以前に、検出された前記総符号量CL_Lが前記低周波帯域目標符号量に達した場合、
前記符号列格納用メモリに格納された低周波帯域データの全符号化データを破棄させ、
前記第2の符号化手段の符号化圧縮率を更に高めるため、符号化パラメータを更新するとと共に、
前記第2の符号化手段に対して先頭の画素ブロックの低周波帯域データから再符号化を実行させる手段と
を備えるとする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像符号化装置。 - 更に、前記第2の符号化手段による低周波帯域データの符号化データの総符号量CL_Lを検出する手段と、
符号量を調整する第1、第2の符号量制御手段のいずれか一方を選択する選択手段とを備え、
前記第1の符号量制御手段は、
前記第2の符号化手段による前記符号化対象画像データの全画素ブロックの低周波帯域データの符号化が完了する以前に、前記総符号量CL_Lが前記低周波帯域目標符号量に達した場合、
前記符号列格納用メモリに格納された低周波帯域データの全符号化データを破棄させる手段と、
前記第2の符号化手段の符号化圧縮率を更に高めるため、符号化パラメータを更新する手段と、
前記第2の符号化手段に対して先頭の画素ブロックの低周波帯域データから再符号化を実行させる手段とを含み、
前記第2の符号量制御手段は、
前記第2の符号化手段による前記符号化対象画像データの全画素ブロックの低周波帯域データの符号化が完了する以前に、前記総符号量CL_Lが前記低周波帯域目標符号量に達した場合、画素ブロックの低周波帯域データの平均符号量から、符号化対象画像データの全画素ブロックの低周波帯域データの推定符号量PCL_Lを算出する算出手段と、
該算出手段で算出された推定符号量PCL_L、前記高周波帯域データの総符号量CL_H、及び前記目標符号量との関係が、
PCL_L+CL_H<前記目標符号量
を満たすまで、予め設定された優先順位に従って、前記符号列格納用メモリに格納された前記高周波帯域データの符号化データ中の部分符号化データを削除する削除手段とを含む
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像符号化装置。 - 前記選択手段は、符号化対象画像データのサイズ、又は、符号化対象画像データが単数か複数かに応じて、前記第1、第2の符号量制御手段のいずれか一方を選択することを特徴とする請求項6に記載の画像符号化装置。
- 画像データを符号化し、目標符号量L以内の符号化データを生成する画像符号化装置の制御方法であって、
符号化対象画像データから、複数画素で構成される画素ブロックの画像データを入力する入力工程と、
入力した画素ブロックの画像データを周波数変換して、高周波帯域データと低周波帯域データを生成する周波数変換工程と、
該周波数変換工程で得られた前記低周波帯域データをバッファメモリに格納する格納工程と、
前記周波数変換工程で得られた高周波帯域データを量子化、符号化を行ない、得られた符号化データを符号列格納用メモリに格納する第1の符号化工程と、
該第1の符号化工程によって生成された高周波帯域データの符号化データの総符号量CL_Hを検出する検出工程と、
前記符号化対象画像データの全画素ブロックの高周波帯域データの前記第1の符号化工程による符号化処理を終えた場合、前記目標符号量Lから前記高周波帯域データの符号化データの総符号量CL_Hを減じた容量を低周波帯域目標符号量とし、当該低周波帯域目標符号量に基づいて前記低周波帯域データの符号化パラメータを決定する決定工程と、
該決定工程で決定された符号化パラメータに従って、前記バッファメモリに格納された低周波帯域データを符号化し、得られた符号化データを前記符号列格納用メモリに格納する第2の符号化工程と、
該第2の符号化工程による全画素ブロックの低周波帯域データの符号化処理を終えた場合、前記符号列格納用メモリに格納された低周波帯域データの符号化データ、及び、高周波帯域データの符号化データを、予め設定された形式のデータ構造にして出力する出力工程と
を備えることを特徴とする画像符号化装置の制御方法。 - コンピュータに読込ませ実行させることで、前記コンピュータを請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像符号化装置として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
- 請求項9に記載のコンピュータプログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
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