JP2010087673A - Image processing system and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像処理システムおよび画像処理プログラムに係り、特に、交流成分予測(ACP:AC Componet Prediction)に関する。 The present invention relates to an image processing system and an image processing program, and more particularly to AC component prediction (ACP: AC Componet Prediction).
従来より、交流成分予測(ACP)と呼ばれる画像処理手法が知られている。交流成分予測とは、処理対象となる画素ブロックの周辺領域の情報を参照して、その画素ブロックを細分化した小領域の情報を求める手法をいい、周辺領域との空間的な相関性を利用したものである。例えば、特許文献1〜3には、処理対象となるブロックを順次細分化し、画像データを階層的に符号化する再帰的交流成分予測符号化が開示されている。具体的には、まず、画像平面上において、処理対象となるブロックを所定方向に順次シフトさせながら、これを細分化したサブブロックの予測画素値を順次算出する。この予測画素値は、処理対象の周辺領域を参照した交流成分予測によって算出される。つぎに、予測画素値と本来の画素値(真値)との差分を予測残差として算出する。そして、この予測残差に対して、非可逆変換およびエントロピー符号化を施すことによって、圧縮データの一部となる画像の交流成分が生成される。以上のような処理が、8×8画素のブロック(最上位階層)、4×4画素のブロック(第2位階層)、2×2画素のブロック(第3位階層)および1×1画素のブロック(最下位階層)よりなる階層構造において、再帰的に繰り返される。
Conventionally, an image processing method called AC component prediction (ACP) is known. AC component prediction refers to a method for obtaining information on a small area obtained by subdividing a pixel block by referring to information on the peripheral area of the pixel block to be processed, and using spatial correlation with the surrounding area. It is a thing. For example,
特に、特許文献1には、予測精度の向上を図るために、交流成分予測で参照される周辺領域のうち、上記順次シフトで既に処理が終了した領域については、より相関性の高いサブブロックの情報を参照する手法が開示されている。例えば、4×4画素のブロックを水平方向に線順次走査的に処理していく場合、処理対象の上および左に隣接した周辺領域が処理済となる。この場合、処理済の周辺領域に関しては、ブロック自体の平均画素値ではなく、これを4つに細分化した2×2画素のサブブロックのうち、処理対象と隣接した2つのサブブロックの平均画素値を参照する。そして、2つの平均画素値の平均を8×8画素のブロックの「中心画素値」と仮定し、これを前提に交流成分予測を行う。ここで、「中心画素値」とは、無限解像度における画素ブロックの中心位置の真の画素値をいう。
In particular, in
周知のように、交流成分予測による画像の予測精度は高い方が好ましい。予測精度が高くなれば、予測画素値の集合としての予測画像と本来の画像との相関性が高まり、両者の差分に相当する予測残差が小さくなるからである。予測残差の低減は、統計的に見た予測残差の出現頻度が0近傍に偏る傾向が高まることを意味する。したがって、例えば、予測残差にエントロピー符号化を施してデータ圧縮する場合、予測残差の低減によって、圧縮率を高めることができる。この点に関して、上述した特許文献1の手法では、予測精度の改善を図る余地が依然として残されている。なぜなら、複数種のブロックの中央位置の違いを考慮することなく、サブブロックの平均画素値の平均をこれが属する大ブロックの中心画素値と仮定しているため、両者が厳密には一致しないからである。
As is well known, it is preferable that the image prediction accuracy by the AC component prediction is high. This is because the higher the prediction accuracy, the higher the correlation between the predicted image as a set of predicted pixel values and the original image, and the smaller the prediction residual corresponding to the difference between the two. The reduction of the prediction residual means that the tendency of the appearance frequency of the prediction residual statistically viewed tends to be close to 0. Therefore, for example, when entropy coding is performed on the prediction residual to compress the data, the compression rate can be increased by reducing the prediction residual. In this regard, the above-described method of
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、その目的は、交流成分予測における画像の予測精度の一層の向上を図ることである。 The present invention has been made in view of these points, and an object thereof is to further improve the image prediction accuracy in the AC component prediction.
かかる課題を解決すべく、第1の発明は、画像平面上に第1のブロックを複数設定するとともに、処理対象となる第1のブロックを所定の方向に順次シフトさせながら、第1のブロックの交流分予測を行う画像処理システムを提供する。この画像処理システムは、領域特定部と、予測処理部とを有する。領域特定部は、処理対象の周辺に位置する周辺領域のうち、順次シフトによる処理が未だ行われていない領域を未処理周辺領域として特定する。また、領域特定部は、順次シフトによる処理対象の周辺に位置する周辺領域のうち、処理が既に行われた領域を処理済周辺領域として特定する。予測処理部は、処理対象となる第1のブロックの平均画素値と、処理済周辺領域における第1のブロックの中心画素値と、未処理周辺領域における第1のブロックの平均画素値とを用いた交流成分予測によって、処理対象となる第1のブロックを細分化した第2のブロックの予測画素値を算出する。ここで、中心画素値は、処理済周辺領域における第2のブロックの平均画素値と、処理対象となる第1のブロックの平均画素値とを用い、かつ、第1のブロックおよび第2のブロックの中心間距離に基づいた線形予測値である。 In order to solve such a problem, the first invention sets a plurality of first blocks on the image plane, and sequentially shifts the first block to be processed in a predetermined direction while changing the first block. An image processing system that performs AC component prediction is provided. This image processing system includes an area specifying unit and a prediction processing unit. The region specifying unit specifies, as a non-processed peripheral region, a region that has not yet been sequentially processed by the shift among peripheral regions located around the processing target. In addition, the region specifying unit specifies, as a processed peripheral region, a region in which processing has already been performed among peripheral regions located around the processing target by sequential shift. The prediction processing unit uses the average pixel value of the first block to be processed, the central pixel value of the first block in the processed peripheral area, and the average pixel value of the first block in the unprocessed peripheral area. The predicted pixel value of the second block obtained by subdividing the first block to be processed is calculated by the AC component prediction. Here, the central pixel value uses the average pixel value of the second block in the processed peripheral area and the average pixel value of the first block to be processed, and the first block and the second block It is a linear prediction value based on the center-to-center distance.
ここで、第1の発明において、処理済周辺領域における第2のブロックとして、処理対象と位置的に隣接した第2のブロックを用いることが好ましい。 Here, in the first invention, it is preferable to use the second block positioned adjacent to the processing target as the second block in the processed peripheral area.
また、第1の発明において、予測処理部によって算出された予測画素値に、真の画素値との差分に相当する予測残差を加算することによって、第2のブロックの平均画素値を算出する加算器をさらに設けてもよい。この場合、加算器によって算出された第2のブロックの平均画素値は、以後の処理で必要となる処理済周辺領域の情報として、予測処理部にフィードバックされることが好ましい。 In the first invention, the average pixel value of the second block is calculated by adding a prediction residual corresponding to the difference from the true pixel value to the prediction pixel value calculated by the prediction processing unit. An adder may be further provided. In this case, it is preferable that the average pixel value of the second block calculated by the adder is fed back to the prediction processing unit as information on the processed peripheral area necessary for the subsequent processing.
第1の発明において、階層が下位になるにしたがって、処理対象となるブロックのサイズが段階的に小さくなる複数の階層処理部を設けてもよい。この場合、階層処理部のそれぞれは、上記領域特定部と、上記予測処理部と、上記加算器とを有する。そして、上位階層側の加算器によって算出された第2のブロックの平均画素値は、下位階層側の処理対象および未処理周辺領域となる第1のブロックの平均画素値として、下位階層側の予測処理部に供給される。 In the first invention, a plurality of hierarchical processing units may be provided in which the size of a block to be processed decreases stepwise as the hierarchical level becomes lower. In this case, each of the hierarchical processing units includes the region specifying unit, the prediction processing unit, and the adder. The average pixel value of the second block calculated by the adder on the upper layer side is used as the average pixel value of the first block that is the processing target and unprocessed peripheral area on the lower layer side. Supplied to the processing unit.
第1の発明において、画像処理システムは、画像を圧縮するエンコーダであってもよい。この場合、予測処理部によって算出された予測画素値と真の画素値との差分を予測残差として算出する減算器と、減算器によって算出された予測残差に対して、非可逆変換を施す非可逆変換部と、非可逆変換が施された予測残差に対して、エントロピー符号化を施すことによって、圧縮データの一部としての画像の交流成分を生成するエントロピー符号化部と、非可逆変換が施された予測残差に対して、この非可逆変換の逆処理を施すことによって、加算器に供給すべき上記予測残差を生成する逆変換部とをさらに設けることが好ましい。 In the first invention, the image processing system may be an encoder that compresses an image. In this case, a subtractor that calculates a difference between the predicted pixel value calculated by the prediction processing unit and the true pixel value as a prediction residual, and a non-reversible conversion is performed on the prediction residual calculated by the subtractor. An irreversible transform unit, an entropy coder that generates an AC component of an image as part of compressed data by performing entropy coding on a prediction residual subjected to the irreversible transform, and an irreversible It is preferable to further provide an inverse transform unit that generates the prediction residual to be supplied to the adder by performing inverse processing of the lossy transformation on the transformed prediction residual.
さらに、第1の発明において、画像処理システムは、画像を伸張するデコーダであってもよい。この場合、画像の圧縮データに対して、画像圧縮時に施された非可逆変換およびエントロピー符号化の逆処理を行うことによって、加算器に供給すべき上記予測残差を復元する逆変換部をさらに設けることが好ましい。 Furthermore, in the first invention, the image processing system may be a decoder that decompresses an image. In this case, an inverse transform unit that restores the prediction residual to be supplied to the adder by performing inverse processing of irreversible transformation and entropy encoding performed at the time of image compression on the compressed data of the image is further provided. It is preferable to provide it.
一方、第2の発明は、画像平面上に第1のブロックを複数設定するとともに、処理対象となる第1のブロックを所定の方向に順次シフトさせながら交流成分予測を行う画像処理プログラムを提供する。このプログラムは、処理対象の周辺に位置する周辺領域のうち、順次シフトによる処理が未だ行われていない領域を未処理周辺領域として特定する第1のステップと、上記周辺領域のうち、順次シフトによる処理が既に行われた領域を処理済周辺領域として特定する第2のステップと、処理対象となる第1のブロックの平均画素値と、処理済周辺領域における第1のブロックの中心画素値と、未処理周辺領域における第1のブロックの平均画素値とを用いた交流成分予測によって、処理対象となる第1のブロックを細分化した第2のブロックの予測画素値を算出する第3のステップとを有する画像処理をコンピュータに実行させる。ここで、中心画素値は、処理済周辺領域における第2のブロックの平均画素値と、処理対象となる第1のブロックの平均画素値とを用い、かつ、第1のブロックおよび第2のブロックの中心間距離に基づいた線形予測値である。 On the other hand, the second invention provides an image processing program in which a plurality of first blocks are set on an image plane and AC component prediction is performed while sequentially shifting the first block to be processed in a predetermined direction. . The program includes a first step of identifying, as an unprocessed peripheral area, an area that has not yet been subjected to sequential shift processing among peripheral areas positioned around the processing target, and sequential shift of the peripheral areas. A second step of identifying an area where processing has already been performed as a processed peripheral area, an average pixel value of the first block to be processed, and a central pixel value of the first block in the processed peripheral area; A third step of calculating a predicted pixel value of a second block obtained by subdividing the first block to be processed by AC component prediction using the average pixel value of the first block in the unprocessed peripheral region; The computer is caused to execute image processing having Here, the central pixel value uses the average pixel value of the second block in the processed peripheral area and the average pixel value of the first block to be processed, and the first block and the second block It is a linear prediction value based on the center-to-center distance.
ここで、第2の発明において、処理済周辺領域における第2のブロックとして、処理対象と位置的に隣接した第2のブロックを用いることが好ましい。 Here, in the second invention, it is preferable to use the second block that is positioned adjacent to the processing target as the second block in the processed peripheral region.
また、第2の発明において、上記算出された予測画素値に、真の画素値との差分に相当する予測残差を加算することによって、第2のブロックの平均画素値を算出する第4のステップをさらに設けてもよい。この場合、この算出された第2のブロックの平均画素値を、以後の処理における処理済周辺領域の情報として用いることが好ましい。 In the second invention, a mean pixel value of the second block is calculated by adding a prediction residual corresponding to a difference from a true pixel value to the calculated prediction pixel value. A step may be further provided. In this case, it is preferable to use the calculated average pixel value of the second block as information on the processed peripheral area in the subsequent processing.
第2の発明において、階層が下位になるにしたがって、処理対象となるブロックのサイズが段階的に小さくなる階層構造において、上記画像処理が再帰的に実行され、上位階層側において算出された第2のブロックの平均画素値は、下位階層側の処理対象および未処理周辺領域となる第1のブロックの平均画素値として用いることが好ましい。 In the second invention, the image processing is recursively executed in a hierarchical structure in which the size of a block to be processed becomes smaller step by step as the hierarchy becomes lower, and the second value calculated on the upper hierarchy side. It is preferable to use the average pixel value of the first block as the average pixel value of the first block to be processed and the unprocessed peripheral area on the lower layer side.
第2の発明において、画像処理プログラムは、画像を圧縮するエンコードプログラムであってもよい。この場合、上記算出された第2のブロックの予測画素値と真の画素値との差分を予測残差として算出する第5のステップと、この算出された予測残差に対して、非可逆変換を施す第6のステップと、この非可逆変換が施された予測残差に対して、エントロピー符号化を施すことによって、圧縮データの一部としての画像の交流成分を生成する第7のステップと、非可逆変換が施された予測残差に対して、この非可逆変換の逆処理を施すことによって、第2のブロックの平均画素値の算出に用いられる上記予測残差を生成する第8のステップとをさらに設けることが好ましい。 In the second invention, the image processing program may be an encoding program for compressing an image. In this case, a fifth step of calculating a difference between the calculated predicted pixel value of the second block and the true pixel value as a prediction residual, and an irreversible transformation on the calculated prediction residual And a seventh step of generating an AC component of the image as a part of the compressed data by performing entropy coding on the prediction residual subjected to the irreversible transformation. The prediction residual used for calculation of the average pixel value of the second block is generated by performing reverse processing of the lossy conversion on the prediction residual subjected to the lossy conversion. It is preferable to further provide a step.
さらに、第2の発明において、画像処理プログラムは、画像を伸張するデコードプログラムであってもよい。この場合、画像の圧縮データに対して、画像圧縮時に施された非可逆変換およびエントロピー符号化の逆処理を行うことによって、第2のブロックの平均画素値の算出に用いられる上記予測残差を生成する第9のステップをさらに設けることが好ましい。 Furthermore, in the second invention, the image processing program may be a decoding program for expanding an image. In this case, the prediction residual used for calculating the average pixel value of the second block is obtained by performing inverse processing of lossy transformation and entropy encoding performed at the time of image compression on the compressed data of the image. It is preferable to further provide a ninth step of generation.
交流成分予測では、処理対象の周辺に位置する周辺領域の空間的な相関性を利用して、処理対象となる第1のブロックを細分化した第2のブロックの予測画素値が算出される。その際、参照すべき周辺領域のうち、順次シフトによる処理が既に行われた処理済周辺領域に関しては、第1のブロックの平均画素値ではなく、その中心画素値が用いられる。中心画素値は、第1および第2のブロックの中心間距離を考慮した上で、処理済周辺領域における第2のブロックの平均画素値と、処理対象となる第1のブロックの平均画素値とに基づいた線形予測値として特定される。したがって、小さなブロックの平均画素値の平均を大きなブロックの中心画素値と仮定するといった従来の手法と比較して、より真値に近い中心画素値を算出できるので、画像の予測精度の一層の向上を図ることができる。 In the AC component prediction, the predicted pixel value of the second block obtained by subdividing the first block to be processed is calculated using the spatial correlation of the peripheral region located around the processing target. At that time, among the peripheral areas to be referred to, for the processed peripheral areas for which the processing by the sequential shift has already been performed, the center pixel value is used instead of the average pixel value of the first block. The center pixel value is determined by taking into consideration the distance between the centers of the first and second blocks, the average pixel value of the second block in the processed peripheral area, and the average pixel value of the first block to be processed. Specified as a linear prediction value based on. Therefore, compared to the conventional method in which the average of the average pixel values of the small blocks is assumed to be the center pixel value of the large block, the center pixel value closer to the true value can be calculated, so that the image prediction accuracy is further improved. Can be achieved.
以下、本発明に係る交流成分予測を適用した実施形態として、再帰的交流成分予測符号化(RACP:Recursive ACP)を例に説明する。 Hereinafter, as an embodiment to which the AC component prediction according to the present invention is applied, recursive AC component prediction coding (RACP: Recursive ACP) will be described as an example.
(RACPエンコーダ)
図1は、RACPエンコーダの全体構成図である。このエンコーダは、DC算出部1と、DC符号化部2と、階層処理部3a〜3cとを有し、本実施形態では、4階層によって構成されている。これらのユニット1,2,3a〜3cより出力されたデータTDCn,DCn(n=0,1,2,3)は、図示しないバッファ(記憶部)に一時的に格納される。
(RACP encoder)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a RACP encoder. This encoder has a
DC算出部1は、圧縮対象となる入力画像を予め設定されたサイズのブロックに分割し、それぞれのブロックの平均画素値、すなわち、ブロック内に含まれる画素の平均値をTDC0〜TDC3として出力する。ここで、TDC0は8×8画素のブロック(以下「8×8ブロック」という)の平均画素値、TDC1は4×4画素のブロック(以下「4×4ブロック」という)の平均画素値、TDC2は2×2画素のブロック(以下「2×2ブロック」という)の平均画素値である。また、TDC3は1×1画素のブロック(以下「1×1ブロック」という)の平均画素値、すなわち、画像の最小単位である画素の画素値そのもののである。なお、入力画像から直接算出される平均画素値TDC0〜TDC3(真の値)は、ユニット2,3a〜3c内での処理を経て復元される平均画素値DC0〜DC3(復元値)とは区別される点に留意されたい。両者の値は、符号化の過程で非可逆変換をともなうので、厳密には一致しない。
The
DC符号化部2および階層処理部3a〜3cは、8×8ブロック(最上位階層)、4×4ブロック(第2位階層)、2×2ブロック(第3位階層)、1×1ブロック(最下位階層)よりなる4階層構造において、自己に割り当てられた階層処理を行う。
The
最上位階層のDC符号化部2は、バッファから読み出された8×8ブロック毎の平均画素値TDC0に対して、差分パルス符号変調(DPCM:Differential Pulse Code Modulation)およびエントロピー符号化を施す。差分パルス符号変調によって、画像平面上において互いに隣接したブロックに関する平均画素値TDC0の差分が符号化される。そして、この符号化された差分に対して、量子化後、ハフマン符号化や算術符号化といったエントロピー符号化が施される。このような処理を経たデータは、圧縮データの一部となる画像の直流成分DC0として出力されるとともに、直下位の階層の階層処理部3aに供給すべく、8×8ブロックの平均画素値を復元(逆量子化)した値DC0として出力される。
The
3つの階層処理部3a〜3cは、DC算出部1によって生成された平均画素値TDCn(n=1,2,3、以下同様)と、直上位の階層によって生成された平均画素値DCn-1とを入力とした交流成分予測を含む処理によって、圧縮データの一部としての画像の交流成分ACnを出力する。それとともに、階層処理部3a〜3cは、交流成分ACnより平均画素値DCnを復元する。復元された平均画素値DCnは、同一階層にフィードバックするために、および、必要に応じて直下位の階層に供給するために出力される。
The three
具体的には、第2位階層の階層処理部3aは、8×8ブロックを処理対象とした交流成分予測および予測残差の算出といった処理を経て、4×4ブロックの交流成分AC1と、4×4ブロックの平均画素値DC1とを出力する。この階層では、交流成分予測で参照すべき情報として、最上位階層で生成された8×8ブロックの平均画素値DC0と、同一階層でフィードバックされた4×4ブロックの平均画素値DC1とが用いられる。それとともに、予測残差を算出するために、DC算出部1によって算出された4×4ブロックの平均画素値TDC1が入力される。第3位階層の階層処理部3bは、4×4ブロックを処理対象とした交流成分予測等の処理を経て、2×2ブロックの交流成分AC2と、2×2ブロックの平均画素値DC2とを出力する。この階層では、交流成分予測の参照情報として、第2位階層で生成された4×4ブロックの平均画素値DC1と、同一階層でフィードバックされた2×2ブロックの平均画素値DC2とが用いられる。それとともに、予測残差を算出するために、DC算出部1によって算出された2×2ブロックの平均画素値TDC2が入力される。最下位階層の階層処理部3cは、2×2ブロックを処理対象とした交流成分予測等の処理を経て、1×1ブロックの交流成分AC3と、1×1ブロックの平均画素値DC3とを出力する。この階層では、交流成分予測の参照情報として、第3位階層で生成された2×2ブロックの平均画素値DC2と、同一階層でフィードバックされた1×1ブロックの平均画素値DC3とが用いられる。それとともに、予測残差を算出するために、DC算出部1によって算出された1×1ブロックの平均画素値TDC3が用いられる。
Specifically, the
このように、処理対象となるブロックのサイズが異なる多階層構造において、DC符号化部2および階層処理部3a〜3cが互いに連係することによって、交流成分予測を主体とした画像処理が再帰的に実行される。これによって、圧縮データとして、画像の直流成分DC0と、その交流成分AC1〜AC3とが出力される。なお、圧縮データには、これら以外にもハフマンテーブル等の付随情報も含まれる。
In this way, in a multi-hierarchical structure in which the sizes of blocks to be processed are different, the
図2は、画像平面上に設定されるブロックの説明図である。ブロックは、圧縮対象となる画像(1フレームの画像またはその部分画像)を縦横に分割することで、画像平面上に複数設定され、ブロック単位で処理される。ブロックのサイズは、階層が下位になるにしたがって段階的に小さくなるように設定されており、ある階層で処理対象となるブロックのサイズは、その直上位の階層で細分化されたサブブロックのサイズと一致する。ある階層における画像全体の処理は、処理対象となるブロックを画面上で順次シフトさせながら処理を繰り返し、画像中の全ブロックを処理することによって達成される。このシフトの方向は、図示したように、水平方向に沿った線順次走査的なものであってもよいが、垂直方向に沿ったものも含めて任意に設定してよい。また、それぞれの階層におけるシフトの方向は、必ずしも同一である必要もない。ここで、処理対象となるブロックをSとすると、ブロックSの周辺に位置する周辺領域、本実施形態では上下左右に隣接するブロックT,B,L,Rを参照した交流成分予測によって、ブロックSを細分化した各サブブロックの予測画素値が算出される。本明細書では、周辺領域T,B,L,Rのうち、順次シフトによる処理が未だ行われていないブロックB,Rを「未処理周辺領域」と定義する。未処理周辺領域に該当するブロックB,Rでは、これを細分化したサブブロックの平均画素値(予測画素値)が未だ算出されておらず、直上位の階層で算出されたブロックB,R全体の平均画素値のみが既知となっている。また、周辺領域T,B,L,Rのうち、順次シフトによる処理が既に行われたブロックT,Lを「処理済周辺領域」と定義する。処理周済辺領域に該当するブロックT,Lでは、同一階層での従前処理によって、これを4つに分割したサブブロックの平均画素値(予測画素値)が算出済みである。以下、あるブロックを細分化したサブブロックについては、ブロックの左上”00”,右上を”01”,右下を”11”,左下を”10”の添字を以て識別するものとする(図9参照)。 FIG. 2 is an explanatory diagram of blocks set on the image plane. A plurality of blocks are set on the image plane by dividing an image to be compressed (one frame image or a partial image thereof) vertically and horizontally, and processed in units of blocks. The block size is set to decrease step by step as the hierarchy becomes lower, and the size of the block to be processed in a certain hierarchy is the size of the sub-block subdivided in the immediately higher hierarchy Matches. Processing of the entire image in a certain hierarchy is achieved by repeating the processing while sequentially shifting the blocks to be processed on the screen and processing all the blocks in the image. As shown in the figure, the direction of this shift may be a line-sequential scanning along the horizontal direction, but may be arbitrarily set including that along the vertical direction. Further, the shift directions in the respective hierarchies are not necessarily the same. Here, assuming that the block to be processed is S, the block S is obtained by the AC component prediction with reference to the peripheral regions located in the periphery of the block S, in this embodiment, the blocks T, B, L, and R adjacent in the vertical and horizontal directions. The predicted pixel value of each sub-block obtained by subdividing is calculated. In the present specification, among the peripheral regions T, B, L, and R, blocks B and R that have not yet undergone sequential shift processing are defined as “unprocessed peripheral regions”. In the blocks B and R corresponding to the unprocessed peripheral area, the average pixel value (predicted pixel value) of the sub-blocks obtained by subdividing the blocks has not yet been calculated, and the entire blocks B and R calculated in the immediately higher hierarchy Only the average pixel value is known. In addition, among the peripheral areas T, B, L, and R, blocks T and L that have already been processed by sequential shift are defined as “processed peripheral areas”. In the blocks T and L corresponding to the processed peripheral area, the average pixel value (predicted pixel value) of the sub-block obtained by dividing the block into four is calculated by the previous process in the same hierarchy. Hereinafter, sub-blocks obtained by subdividing a block are identified by subscripts “00” in the upper left, “01” in the upper right, “11” in the lower right, and “10” in the lower left (see FIG. 9). ).
なお、本実施形態では、処理対象となるブロックSの上下左右T,B,L,Rを周辺領域に設定しているが、これは一例であって、その一部(例えば上左右)を周辺領域としてもよいし、それ以外(例えば斜め方向、1つ飛び等)を周辺領域に含めてもよい。 In the present embodiment, the upper, lower, left, and right T, B, L, and R of the block S to be processed are set as the peripheral area. It is good also as an area | region, and you may include other than that (for example, diagonal direction, one jump etc.) in a peripheral area.
RACPエンコーダの処理は、並行処理および逐次処理のどちらであってもよい。図3は、並行処理における動作タイミングチャートである。まず、DC算出部1が動作して、平均画素値TDC0〜TDC3を生成する。そして、すべての平均画素値TDC0〜TDC3の生成が終了したことを以て、DC符号化部2および階層処理部3a〜3cが並行して動作する。ただし、これらの動作が開始するタイミングは同じではなく、階層が下位になるほど開始タイミングが遅くなる。この遅延は、上位階層の順次シフトによる処理遅延に起因したものである。図2を参照すると、ある階層でブロックSの処理を行う場合、その上下左右に位置する周辺領域T,B,L,Rの処理が直上位の階層で終了していることが条件(階層処理開始条件)となる。換言すれば、上位階層において、順次シフトが進行してブロックBの処理が終了しない限り、下位階層におけるブロックSの処理が開始できない。これが下位階層における動作遅延が生じる所以である。ただし、図4に示すような逐次処理と比較すると、図3に示したパイプライン的な並行処理の方が高速である。なお、図4の逐次処理では、ある階層の処理が全て終了した時点で、直下位の階層の処理が開始される。したがって、逐次処理においても、上記階層処理開始条件を当然に満たすことになる。
The processing of the RACP encoder may be either parallel processing or sequential processing. FIG. 3 is an operation timing chart in the parallel processing. First, the
図5は、RACPエンコーダにおける階層処理部3(3a〜3cの総称)の構成図である。それぞれの階層における階層処理部3は、取り扱うブロックサイズが異なる点を除けば、構成および処理の流れは同一である。階層処理部3は、領域特定部31と、予測処理部32と、減算器33と、非可逆変換部34と、エントロピー符号化部35と、逆変換部36と、加算器37とを有する。
FIG. 5 is a configuration diagram of the hierarchy processing unit 3 (generic name for 3a to 3c) in the RACP encoder. The
領域特定部31は、今回の処理対象に関する未処理周辺領域および処理済周辺領域とを特定する。図2に示したように、処理対象となるブロックをSとすると、下ブロックBおよ右ブロックRが未処理周辺領域となり、上ブロックTおよび左ブロックLが処理済周辺領域となる。これらの領域の判別(処理済/未処理)は、処理対象となるブロックのサイズ(例えば8×8画素)、画面のサイズ(例えば1024×768画素)、および、シフト方向(例えば水平ラインに沿った線順次走査)が既知であることを前提に、現在、処理対象となっているブロックの番号(以下「ブロック番号BN」という)から一義的に特定される。そして、処理対象および未処理周辺領域となるブロックS,B,Rに関しては、そのブロック(例えば8×8ブロック)の平均画素値DCn-1がバッファから読み出される。これらの平均画素値DCn-1は、直上位の階層において既に算出されており、直上位の階層よりバッファを介して供給される。一方、処理済周辺領域となるブロックT,Lに関しては、これを細分化したサブブロックt,l(例えば4×4ブロック)の平均画素値DCnがバッファから読み出される。これらの平均画素値DCnは、同一階層における順次シフトの従前処理によって既に算出されており、バッファを介してフィードバックされる。すべてのサブブロックt,lの平均画素値DCnを読み出す必要はなく、ブロックSと位置的に隣り合ったものが読み出される。具体的には、上ブロックTを構成する4つのサブブロックtのうち、ブロックSと隣接した下2つのサブブロックt10,t11の平均画素値DCnである。画像の空間的な相関性から、これらのサブブロックt10,t11は、上ブロックTよりもブロックSの特性を色濃く反映している傾向がある。したがって、ブロックSの交流成分予測にあたっては、上ブロックT全体ではなく、その要部t10,t11を参照する方が予測精度を高める上で有利である。同様に、左ブロックLに関しては、これを構成する4つのサブブロックlのうち、ブロックSと隣接した右2つのサブブロックl01,l11の平均画素値DCnである。そして、これらの読み出された平均画素値DCn-1,DCnが予測処理部32に供給される。
The
予測処理部3は、処理対象となるブロックSの平均画素値DCn-1と、処理済周辺領域におけるブロックT,Lの中心画素値CL,CTと、未処理周辺領域におけるブロックR,Bの平均画素値DCn-1とを用いた交流成分予測によって、ブロックSを細分化したサブブロックs00〜s11の予測画素値を算出する。図9に示すように、中心画素値CL(またはCT)は、サブブロックl01,l11(またはt10,t11)の平均画素値DCnと、ブロックSの平均画素値DCn-1とを用いる。
The
中心画素値CL,CTは、複数種のブロック(例えば、8×8ブロックおよび4×4ブロック)の中心間距離を考慮した線形予測値に相当する。図6は、左ブロックLに着目したブロックの中心間距離の説明図であり、図7は、線形予測による中央画素値CLの算出説明図である。ブロックSの中心位置における中心画素値CSは、それ自体の平均画素値DCn-1と仮定する。また、サブブロックl01の中心位置における中止画素値Cl01は、それ自体の平均画素値DCn、サブブロックl11の中心位置における中止画素値Cl11は、それ自体の平均画素値DCnとそれぞれ仮定する。ここで、サブブロックl01,11を更に4分割したときの正方形の1辺の長さを1とすると、サブブロックl01,l11の中心間距離は2となる。また、サブブロックl01,l11間の距離を1:1に按分する中間点の画素値をp0とすると、p0は(Cl01+Cl11)/2となる。この中間点は、ブロックS,Lの中心間距離を1:3に按分するので、ブロックLの中心画素値CLは、(4p0−CS)/3となる。なお、以上の算出手法は、ブロックSの中心位置およびサブブロックl01の中心位置を結ぶ直線の延長線上にある中間点の画素値p1と、ブロックSの中心位置およびサブブロックl11を結ぶ直線の延長線上にある中間点の画素値p2とをそれぞれ算出し、これらの画素値p1,p2の平均をとることと等価である。本手法によれば、図8に示すような従来の手法、すなわち、中間点の画素値p0をそのままブロックLの中心画素値CLとして取り扱う手法と比較して、より真値に近い中心画素値CLを算出することができる。なお、以上の説明は、上ブロックSについても同様である。 The center pixel values CL and CT correspond to linear prediction values in consideration of the distance between centers of a plurality of types of blocks (for example, 8 × 8 blocks and 4 × 4 blocks). 6 is an explanatory diagram of the distance between the centers of the blocks focusing on the left block L, and FIG. 7 is an explanatory diagram of calculating the central pixel value CL by linear prediction. The central pixel value CS at the center position of the block S is assumed to be its own average pixel value DCn-1. Further, the stop pixel value Cl01 at the center position of the sub-block l01 is assumed to be its own average pixel value DCn, and the stop pixel value Cl11 at the center position of the sub-block 111 is assumed to be its own average pixel value DCn. Here, if the length of one side of the square when the sub-blocks l01 and 11 are further divided into four is 1, the distance between the centers of the sub-blocks l01 and l11 is 2. Further, if the pixel value at the midpoint that divides the distance between the sub-blocks l01 and l11 into 1: 1 is p0, p0 is (Cl01 + Cl11) / 2. Since this intermediate point divides the distance between the centers of the blocks S and L into 1: 3, the central pixel value CL of the block L is (4p0−CS) / 3. In the above calculation method, the pixel value p1 at the midpoint on the extension line of the straight line connecting the center position of the block S and the center position of the sub-block l01 and the extension of the straight line connecting the center position of the block S and the sub-block l11. This is equivalent to calculating the pixel value p2 of the intermediate point on the line and taking the average of these pixel values p1 and p2. According to this method, the center pixel value CL closer to the true value is compared with the conventional method as shown in FIG. 8, that is, the method in which the intermediate pixel value p0 is treated as it is as the center pixel value CL of the block L. Can be calculated. The above description is the same for the upper block S.
再び図5を参照すると、予測処理部32は、中心値予測部32aと、交流成分予測部32bとによって構成されている。中心値予測部32aは、以下の数式1に基づいて、上および左の各ブロックの中心画素値T,Lを算出する。なお、数式の表記に限り、S,T,L,t10,t11,l01,l11は、ブロック、サブブロックそのものを指すのではなく、その中心画素値を示すものとする。
Referring to FIG. 5 again, the
(数式1)
T=(2×(t10+t11)−S)/3
L=(2×(l01+l11)−S)/3
(Formula 1)
T = (2 × (t10 + t11) −S) / 3
L = (2 × (l01 + l11) −S) / 3
また、交流成分予測部32bは、以下の数式2に基づいて、処理対象となるブロックSを細分化したサブブロックs00〜s11の予測画素値C(=c00〜c11)、すなわち予測画像を算出する。なお、数式2の表記に限り、S,T,B,L,Rは、ブロックそのものを指すのではなく、S,R,Bは平均画素値、T,Lは上述した中心画素値を示すものとする。算出された予測画素値Cは、減算器33および加算器37に供給される。
Further, the AC
(数式2)
c00=S+(T−B+LーR)/8
c01=S+(T−B−L+R)/8
c10=S+(−T+B+L−R)/8
c11=S+(−T+B−L+R)/8
(Formula 2)
c00 = S + (T−B + LR) / 8
c01 = S + (T−B−L + R) / 8
c10 = S + (-T + B + LR) / 8
c11 = S + (− T + B−L + R) / 8
なお、画像平面上の縁部のように周辺領域の一部が欠落している場合には、例外的に、処理対象となるブロックSの平均画素値DCn-1がその部分の情報として用いられる。また、処理負荷を軽減すべく、上記数式1,2を統合して、1つの演算で予測画素値Cを算出することも可能である。
When a part of the peripheral area is missing like an edge on the image plane, the average pixel value DCn-1 of the block S to be processed is exceptionally used as information on that part. . Further, in order to reduce the processing load, it is also possible to integrate the
減算器33は、予測処理部32aによって算出された予測画素値C(例えば4×4ブロック単位)と、これに対応する平均画素値TDCn(例えば4×4ブロック単位)、すなわち、入力画像に基づいて算出された真の画素値との差分を予測残差PRとして算出する。図9に示したように、交流成分予測によって生成された予測画像(予測画素値c00〜c11の集合)が本来の画像(予測画素値c00〜c11に対応する真の画素値)に近いほど、予測残差PRが小さくなる。予測残差PRが小さくなるほど、統計的に見た予測残差の出現頻度が0近傍に偏る傾向が高まるので、エントロピー符号化を施す上で有利になる。
The
非可逆変換部34は、減算器33によって算出された予測残差PRに対して、例えばアダマール変換および量子化といった非可逆変換を施す。エントロピー符号化部35は、非可逆変換が施された予測残差PRに対して、ハフマン符号化や算術符号化といったエントロピー符号化を施すことによって、例えば4×4ブロック単位での交流成分ACn(圧縮データ))を生成する。逆変換部36は、非可逆変換が施された予測残差PRに対して、この非可逆変換の逆処理を施すことによって予測残差PR’を算出する。この予測残差PR'は、本来の予測残差PRを復元したものだが、非可逆変換(元の値を完全に復元することはできない))が施されている関係上、本来の予測残差PRとは僅かに相違している。加算器37は、予測処理部32によって算出された予測画素値Cに、予測残差PR’を加算することによって、サブブロック(例えば4×4ブロック)の平均画素値DCnを算出する。加算器37の入力として本来の予測残差PRではなく、復元された予測残差PR’を用いる理由は、デコード時の繰り返し処理によって誤差の累積することを防止し、伸張画像の再現性を担保するためである。加算器37より出力された平均画素値DCnは、順次シフトにおける以後の処理で必要となる処理済周辺領域の情報として、バッファに一時的に格納される。バッファの格納された平均画素値DCnは、領域特定部31によって適宜読み出され、同一階層における予測処理部32にフィードバックされる。それとともに、直下位の階層における処理対象および未処理周辺領域となるブロック(例えば4×4ブロック)の平均画素値として、直下位の階層における予測処理部32にも供給される。
The
このように、本実施形態に係るRACPエンコーダによれば、処理済周辺領域におけるブロックT,Lの中心画素値として、処理済周辺領域におけるサブブロックt10,t11,l01,l11の平均画素値と、処理対象となるブロックSの平均画素値とを用いた線形予測値が用いられる。この線形予測値の算出にあたっては、ブロックおよびサブブロックの中心間距離が考慮される。したがって、処理済周辺領域におけるブロックT,Lの中心画素値として、従来技術よりも信頼性の高い値を算出することができるので、画像の予測精度の一層の向上を図ることができる。その結果、真の画素値との差分である予測残差PRを低減できるので、圧縮効率の一層の向上が期待できる。特に、図3に示したようなパイプライン的な並行処理を行えば、全体的な処理時間の短縮を図ることができる。 Thus, according to the RACP encoder according to the present embodiment, the average pixel values of the sub-blocks t10, t11, l01, and l11 in the processed peripheral region are used as the central pixel values of the blocks T and L in the processed peripheral region. A linear prediction value using the average pixel value of the block S to be processed is used. In calculating the linear prediction value, the distance between the centers of the blocks and sub-blocks is taken into consideration. Therefore, since the value with higher reliability than the conventional technique can be calculated as the central pixel value of the blocks T and L in the processed peripheral region, the image prediction accuracy can be further improved. As a result, the prediction residual PR, which is a difference from the true pixel value, can be reduced, and further improvement in compression efficiency can be expected. In particular, if pipelined parallel processing as shown in FIG. 3 is performed, overall processing time can be reduced.
(RACPエンコードプログラム)
つぎに、ハードウェアとして実現されるRACPエンコーダと同等の処理を、コンピュータのソフトウェア処理によって実現するためのRACPエンコードプログラムについて説明する。なお、ハードウェア処理とソフトウェア処理との間には本質的な相違はないので、ここでは概略的な説明に留め、その詳細は上述した記載を参照するものとする。
(RACP encoding program)
Next, a description will be given of a RACP encoding program for realizing processing equivalent to a RACP encoder realized as hardware by software processing of a computer. Since there is no essential difference between hardware processing and software processing, only a brief description will be given here, and the details will be referred to the above description.
図10は、RACPエンコードプログラムのフローチャートである。コンピュータによるソフトウェア処理では、図4に示したような逐次処理が基本となる。まず、ステップ1において、入力画像の画像平面上にブロック(4タイプ)を複数設定し、それぞれのブロックの平均画素値TDC0〜TDC3が算出される。算出された平均画素値TDC0〜3は、バッファに随時格納される。すべてのブロックの処理が終了するとステップ2に進む。
FIG. 10 is a flowchart of the RACP encoding program. In software processing by a computer, sequential processing as shown in FIG. 4 is fundamental. First, in
ステップ2において、8×8ブロックの平均画素値TDC0に対して、DC符号化、すなわち、差分パルス幅変調とエントロピー符号化とが施され、これによって、圧縮データの一部となる画像の直流成分DC0が生成・出力される。また、その復元値がDC0としてバッファに格納される。
In
ステップ3において、階層番号LNが1(初期値)にセットされる。LN=1は、処理を行うべき階層が最上位階層であることを示す。そして、1つの階層処理が終了する毎に1ずつインクリメントされ(ステップ14)、下位の階層へと順番に推移していく。そして、LN=3、すなわち最下位階層の処理が終わった時点で、全ての処理が終了する(ステップ13)。
In
ステップ4において、ブロック番号BNが1(初期値)にセットされる。先のステップ3における階層番号LNの設定にともない、その階層で処理対象となるブロックSのサイズは一義的に特定され、全体のブロック数に応じた終了ブロック番号BNendも特定される。同一階層内におけるブロックの処理が終了する毎にブロック番号BNが1ずつインクリメントされ(ステップ12)、処理対象が所定の方向に順次シフトしていく。そして、終了ブロック番号BNendに相当するブロックの処理が終了した時点で、その階層における処理が終了する(ステップ11)。
In
ステップ5において、ブロック番号BNによって指定されたブロックSに関して、上述した数式1に基づいた線形予測によって、処理済周辺領域における上ブロックおよび左ブロックの中心画素値T,Lが算出される。
In
ステップ6において、ブロック番号BNによって指定されたブロックSに関して、上述した数式2に基づき交流成分予測が行われ、これによって、ブロックSを細分化したサブブロックs00〜s11の予測画素値C(=c00〜c11)が算出される。そして、これに続くステップ7において、先のステップ6で算出された予測画素値Cと真の画素値TDCnとの差分が予測残差PRとして算出される。
In step 6, the AC component prediction is performed on the block S specified by the block number BN based on the above-described
ステップ8において、先のステップ7で算出された予測残差PRに対して、非可逆変換およびエントロピー符号化を施す。これによって、圧縮データの一部としての画像の交流成分ACnが生成される。これに続くステップ9において、非可逆変換が施された予測誤差PRに対して、その逆処理を行い、本来の予測誤差PRを復元した予測誤差PR’(復元値)が算出される。そして、ステップ10において、ステップ6で算出された予測画素値Cに、予測残差PR’を加算することによって、サブブロックの平均画素値DCnが算出され、バッファに格納される。
In
ステップ11において、ブロック番号BNが終了ブロック番号BNendに到達したか否かが判断される。終了ブロック番号BNendに到達するまでは、ステップ12においてブロック番号BNが1ずつインクリメントされていき、ステップ5〜11の処理が繰り返される。そして、終了ブロック番号BNendに到達した場合、すなわち、画像平面内の全ブロックの処理が終了した場合には、ループを抜けてステップ13に進む。
In
が
ステップ13において、階層番号LNが3(最下位階層)に到達したか否かが判断される。3に到達するまでは、ステップ14において階層番号LNが1ずつインクリメントされていき、ステップ5〜12のループが繰り返される。これにより、階層が下位になるにしたがって、処理対象となるブロックSのサイズが段階的に小さくなっていき、上述した一連の処理が再帰的に実行される。上位階層側において算出されたサブブロックの平均画素値DCn(出力)は、下位階層側の処理対象および未処理周辺領域となるブロックの平均画素値DCn-1(入力)として用いられる。そして、ブロック番号BNが3に到達した場合、すなわち、最下位階層の処理が終了した場合には、ステップ11の判断結果よりループを抜け、これによって、本プログラムの処理が終了する。
In step 13, it is determined whether or not the hierarchy number LN has reached 3 (the lowest hierarchy). Until it reaches 3, the layer number LN is incremented by 1 in step 14, and the loop of
本実施形態に係るRACPエンコードプログラムによれば、上述したRACPエンコーダと同様、交流成分予測における画像の予測精度の一層の向上を図ることができ、圧縮効率のの向上が期待できる。 According to the RACP encoding program according to the present embodiment, as with the above-described RACP encoder, it is possible to further improve the prediction accuracy of an image in AC component prediction, and to expect an improvement in compression efficiency.
(RACPデコーダ)
図11は、上述したRACPエンコーダまたはRACPエンコードプログラムによって生成された圧縮データを伸張するRACPデコーダの全体構成図である。このデコーダは、DC復号化5と、3つの階層処理部6a〜6cとを主体に構成されている。これらのユニット5,6a〜6cより出力されたデータDCn(n=0,1,2,3)は、図示しないバッファ(記憶部)に一時的に格納される。
(RACP decoder)
FIG. 11 is an overall configuration diagram of a RACP decoder that decompresses compressed data generated by the above-described RACP encoder or RACP encoding program. This decoder is mainly composed of
DC復号化5および階層処理部6a〜6cは、8×8ブロック(最上位階層)、4×4ブロック(第2位階層)、2×2ブロック(第3位階層)、1×1ブロック(最下位階層)の階層構造において、自己に割り当てられた階層処理を行う。最上位階層のDC復号化部5は、画像の直流成分DC0に関する圧縮データに対して、画像圧縮時に施された処理の逆処理を行うことによって、8×8ブロックの平均画素値DC0を生成し、これを第2位階層の階層処理部6aに供給する。
The
RACPデコーダの階層構造自体は、RACPエンコーダのそれとほぼ同様であるが、エンコーダにおける階層処理部3a〜3cの出力となる交流成分AC1〜AC3が、デコーダにおける階層処理部6a〜6cの入力となる点が相違する。これらの階層処理部6a〜6cは、画像の交流成分AC1〜AC3に関する圧縮データと、直上位の階層より供給された平均画素値DCn-1とに基づいて、平均画素値DCnを復元する。復元された平均画素値DCnは、同一階層にフィードバックするために、および、必要に応じて直下位の階層に供給するために出力され、バッファに格納される。そして、最下位階層の階層処理部6cによって算出された1×1ブロックの平均画素値DC3の集合が最終的な伸張画像となる。なお、デコーダにおける順次シフトの方向は、エンコーダのそれに準じるものとする。また、デコーダの処理は、並列処理および逐次処理のどちらであってもよい。
The hierarchical structure itself of the RACP decoder is substantially the same as that of the RACP encoder, but the AC components AC1 to AC3 that are the outputs of the
図12は、RACPデコーダにおける階層処理部6(6a〜6cの総称)の構成図である。それぞれの階層における階層処理部6は、取り扱うブロックのサイズが異なる点を除けば、基本構成および動作は同一である。階層処理部6は、領域特定部61と、予測処理部62と、加算器63と、逆変換部64とを有する。
FIG. 12 is a configuration diagram of the hierarchical processing unit 6 (generic name of 6a to 6c) in the RACP decoder. The hierarchy processing unit 6 in each hierarchy has the same basic configuration and operation except that the size of blocks to be handled is different. The hierarchy processing unit 6 includes a
領域特定部61は、RACPエンコーダと同様の手法で、今回の処理対象に関する未処理周辺領域および処理済周辺領域とを特定する。すなわち、図2に示したように、処理対象および未処理周辺領域となるブロックS,B,Rに関しては、そのブロック自体(例えば8×8ブロック)の平均画素値DCn-1がバッファから読み出される。これらの平均画素値DCn-1は、直上位の階層において既に算出されており、直上位の階層よりバッファを介して供給される。一方、処理済周辺領域となるブロックT,Lに関しては、これを細分化したサブブロックt,l(例えば4×4ブロック)の平均画素値DCnがバッファから読み出される。これらの平均画素値DCnは、同一階層におけるシフト順序での従前処理によって既に算出されており、バッファを介してフィードバックされる。読み出す必要があるデータは、上ブロックTを構成する4つのサブブロックtに関しては、ブロックSと隣り合った下2つのサブブロックt10,t11の平均画素値DCnであり、左ブロックLを構成する4つのサブブロックlに関しては、ブロックSと隣り合った右2つのサブブロックl01,l11の平均画素値DCnである。そして、これらの読み出された平均画素値DCn-1,DCnが予測処理部62に供給される。
予測処理部62は、処理対象となるブロックSの平均画素値DCn-1と、処理済周辺領域におけるブロックT,Lの中心画素値CL,CTと、未処理周辺領域におけるブロックR,Bの平均画素値DCn-1とを用いた交流成分予測によって、ブロックSを細分化したサブブロックs00〜s11の予測画素値を算出する。図13に示すように、中心画素値CL(またはCT)は、サブブロックl01,l11(またはt10,t11)の平均画素値DCnと、ブロックSの平均画素値DCn-1とを用い、かつ、複数種のブロック(例えば、8×8ブロックおよび4×4ブロック)の中心間距離を考慮した線形予測値である。
The
The
具体的には、予測処理部62は、中心値予測部62aと、交流成分予測部62bとによって構成されている。中心値予測部62aは、上述した数式1に基づいて、上および左の各ブロックの中心画素値T,Lを算出する。また、交流成分予測部62bは、上述した数式2に基づいて、処理対象となるブロックSを細分化したサブブロックs00〜s11の予測画素値C(=c00〜c11)、すなわち予測画像を算出する。算出された予測画素値Cは、加算器63に供給される。なお、画像平面上の縁部のように周辺領域の一部が欠落している場合には、デコーダとの間で予め取り決められた規則にしたがって処理される。例えば、処理対象となるブロックSの平均画素値DCn-1をその部分の情報として補うといった如くである。
Specifically, the
逆変換部64は、例えば4×4ブロックの交流成分ACnの圧縮データに対して、画像圧縮時に施された非可逆変換およびエントロピー符号化の逆処理を行うことによって、加算器63に供給すべき予測残差PR’を復元する。加算器63は、予測処理部62によって算出された予測画素値Cに、逆変換部64によって復元された予測残差PR’を加算することによって、サブブロック(例えば4×4ブロック)の平均画素値DCnを算出する(図13参照)。加算器63より出力された平均画素値DCnは、順次シフトにおける以後の処理で必要となる処理済周辺領域の情報として、バッファに一時的に格納される。バッファの格納された平均画素値DCnは、領域特定部61によって適宜読み出され、同一階層における予測処理部62にフィードバックされる。それとともに、直下位の階層における処理対象および未処理周辺領域となるブロック(例えば4×4ブロック)の平均画素値として、直下位の階層における予測処理部62にも供給される。
The
このように、本実施形態に係るRACPデコーダによれば、上述したRACPデコーダまたはRACPエンコードプログラムによって生成された圧縮データを適切に伸張することができる。それとともに、処理済周辺領域におけるブロックT,Lの中心画素値として、従来技術よりも信頼性の高い値を算出することができるので、高い予測精度を活かした画像の伸張が可能になる。特に、図3に示したようなパイプライン的な並行処理を行えば、全体的な処理時間の短縮を図ることができる。 As described above, according to the RACP decoder according to the present embodiment, the compressed data generated by the above-described RACP decoder or RACP encoding program can be appropriately decompressed. At the same time, as the central pixel value of the blocks T and L in the processed peripheral area, a value with higher reliability than that of the conventional technique can be calculated, so that it is possible to expand the image taking advantage of high prediction accuracy. In particular, if pipelined parallel processing as shown in FIG. 3 is performed, overall processing time can be reduced.
(RACPデコードプログラム)
つぎに、ハードウェアとして実現されるRACPデコーダと同等の処理を、コンピュータのソフトウェア処理によって実現するためのRACPデコードプログラムについて説明する。なお、ハードウェア処理とソフトウェア処理との間には本質的な相違はないので、ここでは概略的な説明に留め、その詳細は上述した記載を参照するものとする。
(RACP decoding program)
Next, a RACP decoding program for realizing processing equivalent to the RACP decoder realized as hardware by software processing of a computer will be described. Since there is no essential difference between hardware processing and software processing, only a brief description will be given here, and the details will be referred to the above description.
図14は、RACPデコードプログラムのフローチャートである。コンピュータによるソフトウェア処理では、図4に示したような逐次処理が基本となる。まず、ステップ21において、画像の直流成分DC0の圧縮データに対して、DC復号化、すなわち、データ圧縮時に施された符号化処理の逆処理が施され、これによって、8×8ブロックの平均画素値DC0が復元され、これがバッファに格納される。 FIG. 14 is a flowchart of the RACP decoding program. In software processing by a computer, sequential processing as shown in FIG. 4 is fundamental. First, in step 21, the DC data DC0 compressed data of the image is subjected to DC decoding, that is, the reverse processing of the encoding processing performed at the time of data compression, thereby the average pixel of the 8 × 8 block. The value DC0 is restored and stored in the buffer.
ステップ22,23において、RACPエンコードプログラムと同様に、階層番号LNが1(初期値)、ブロック番号BNが1(初期値)にそれぞれセットされる。 In steps 22 and 23, similarly to the RACP encoding program, the layer number LN is set to 1 (initial value) and the block number BN is set to 1 (initial value).
ステップ24において、ブロック番号BNによって指定されたブロックSに関して、上述した数式1に基づいた線形予測によって、処理済周辺領域における上ブロックおよび左ブロックの中心画素値T,Lが算出される。
In step 24, with respect to the block S designated by the block number BN, the center pixel values T and L of the upper block and the left block in the processed peripheral region are calculated by the linear prediction based on the above-described
ステップ25において、ブロック番号BNによって指定されたブロックSに関して、上述した数式2に基づき交流成分予測が行われ、これによって、ブロックSを細分化したサブブロックs00〜s11の予測画素値C(=c00〜c11)が算出される。そして、これに続くステップ26において、画像の交流成分ACnの圧縮データが伸張され、これによって、予測残差PR’が復元される。そして、ステップ27において、ステップ25で算出された予測画素値Cに、ステップ27で算出された予測残差PR’を加算することによって、サブブロックの平均画素値DCnが算出され、バッファに格納される。
In step 25, the AC component prediction is performed on the block S designated by the block number BN based on the above-described
ステップ28において、ブロック番号BNが終了ブロック番号BNendに到達したか否かが判断される。終了ブロック番号BNendに到達するまでは、ステップ29においてブロック番号BNが1ずつインクリメントされていき、ステップ24〜27の処理が繰り返される。そして、終了ブロック番号BNendに到達した場合、すなわち、画像平面内の全ブロックの処理が終了した場合には、ステップ28の判断結果よりループを抜け、ステップ30に進む。 In step 28, it is determined whether or not the block number BN has reached the end block number BNend. Until the end block number BNend is reached, the block number BN is incremented by 1 in step 29, and the processing in steps 24-27 is repeated. When the end block number BNend is reached, that is, when the processing of all the blocks in the image plane is completed, the process exits the loop from the determination result of step 28 and proceeds to step 30.
ステップ30において、階層番号LNが3(最下位階層)に到達したか否かが判断される。3に到達するまでは、ステップ31において階層番号LNが1ずつインクリメントされていき、ステップ23〜29のループが繰り返される。これにより、階層が下位になるにしたがって、処理対象となるブロックSのサイズが段階的に小さくなっていき、上述した一連の処理が再帰的に実行される。上位階層側において算出されたサブブロックの平均画素値DCn(出力)は、下位階層側の処理対象および未処理周辺領域となるブロックの平均画素値DCn-1(入力)として用いられる。そして、ブロック番号BNが3に到達した場合、すなわち、最下位階層の処理が終了した場合には、ループを抜け、これによって、本プログラムの処理が終了する。
In step 30, it is determined whether or not the hierarchy number LN has reached 3 (the lowest hierarchy). Until it reaches 3, the layer number LN is incremented by 1 in
本実施形態に係るRACPデコードプログラムによれば、上述したRACPデコーダと同様の効果を奏する。 According to the RACP decoding program according to the present embodiment, the same effects as those of the above-described RACP decoder can be obtained.
以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、処理対象の周辺に位置する周辺領域の空間的な相関性を利用して、ブロックSを細分化したサブブロックs00〜s11の予測画素値C(=c00〜c11)が算出される。その際、参照すべき周辺領域のうち、順次シフトによる処理が既に行われた処理済周辺領域に関しては、ブロックT,Lの平均画素値DCn-1ではなく、その中心画素値CT,CLが用いられる。中心画素値CT,CLは、サイズの異なるブロックおよびサブブロックの中心間距離を考慮した上で、処理済周辺領域におけるサブブロックt01,t11,l10,l11の平均画素値DCnと、ブロックSの平均画素値DCn-1とに基づいた線形予測値として特定される。したがって、小ブロックの平均画素値の平均を大ブロックの中心画素値と仮定するといった従来の手法と比較して、より真値に近い中心画素値CT,CLが算出できるので、画像の予測精度の一層の向上を図ることができる。 As is clear from the above description, according to the present embodiment, the prediction pixels of the sub-blocks s00 to s11 obtained by subdividing the block S using the spatial correlation of the peripheral regions located around the processing target. A value C (= c00 to c11) is calculated. At that time, among the peripheral areas to be referred to, for the processed peripheral areas that have already been processed by the sequential shift, the center pixel values CT and CL are used instead of the average pixel values DCn−1 of the blocks T and L. It is done. The center pixel values CT and CL are the average pixel values DCn of the sub-blocks t01, t11, l10, and l11 in the processed peripheral region and the average of the block S in consideration of the distance between the centers of blocks and sub-blocks having different sizes. It is specified as a linear prediction value based on the pixel value DCn-1. Therefore, compared with the conventional method in which the average of the average pixel values of the small blocks is assumed to be the center pixel value of the large block, the center pixel values CT and CL closer to the true value can be calculated. Further improvement can be achieved.
なお、上述した実施形態では、交流成分予測符号化、特に、再帰的交流成分予測符号化について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、交流成分予測を用いて解像度の高い画像を生成する画像処理にも適用可能である。 In the above-described embodiment, AC component prediction encoding, particularly recursive AC component prediction encoding, has been described. However, the present invention is not limited to this, and an image with high resolution using AC component prediction is described. It is also applicable to image processing for generating
1 DC算出部
2 DC符号化部
3(3a〜3c) 階層処理部
5 DC復号化部
6(6a〜6c) 階層処理部
31,61 領域特定部
32,62 予測処理部
32a,62a 中心値予測部
32b,62b 交流成分予測部
33 減算器
34 非可逆変換部
35 エントロピー符号化部
36,64 逆変換部
37,63 加算器
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記処理対象の周辺に位置する周辺領域のうち、順次シフトによる処理が未だ行われていない領域を未処理周辺領域として特定するとともに、順次シフトによる処理が既に行われた領域を処理済周辺領域として特定する領域特定部と、
前記処理対象となる第1のブロックの平均画素値と、前記処理済周辺領域における第1のブロックの中心画素値と、前記未処理周辺領域における第1のブロックの平均画素値とを用いた交流成分予測によって、前記処理対象となる第1のブロックを細分化した第2のブロックの予測画素値を算出する予測処理部とを有し、
前記中心画素値は、前記処理済周辺領域における第2のブロックの平均画素値と、前記処理対象となる第1のブロックの平均画素値とを用い、かつ、第1のブロックおよび第2のブロックの中心間距離に基づいた線形予測値であることを特徴とする画像処理システム。 In an image processing system that sets an plurality of first blocks on an image plane and performs AC component prediction while sequentially shifting the first block to be processed in a predetermined direction.
Among the peripheral areas located around the processing target, an area that has not been processed by sequential shift is specified as an unprocessed peripheral area, and an area that has already been processed by sequential shift is defined as a processed peripheral area An area identification part to be identified;
AC using the average pixel value of the first block to be processed, the central pixel value of the first block in the processed peripheral area, and the average pixel value of the first block in the unprocessed peripheral area A prediction processing unit that calculates a predicted pixel value of a second block obtained by subdividing the first block to be processed by component prediction;
The central pixel value uses an average pixel value of the second block in the processed peripheral area and an average pixel value of the first block to be processed, and the first block and the second block An image processing system characterized by being a linear prediction value based on the center-to-center distance.
前記加算器によって算出されたの第2のブロックの平均画素値は、以後の処理で必要となる前記処理済周辺領域の情報として、前記予測処理部にフィードバックされることを特徴とする請求項1または2に記載された画像処理システム。 An adder that calculates an average pixel value of the second block by adding a prediction residual corresponding to a difference from the true pixel value to the prediction pixel value calculated by the prediction processing unit;
2. The average pixel value of the second block calculated by the adder is fed back to the prediction processing unit as information on the processed peripheral area required for subsequent processing. Or the image processing system described in 2.
前記階層処理部のそれぞれは、前記領域特定部と、前記予測処理部と、前記加算器とを有し、
上位階層側の前記加算器によって算出された第2のブロックの平均画素値は、下位階層側の前記処理対象および前記未処理周辺領域となる第1のブロックの平均画素値として、下位階層側の前記予測処理部に供給されることを特徴とする請求項3に記載された画像処理システム。 As the hierarchy becomes lower, it has a plurality of hierarchy processing units in which the size of the first block to be processed decreases stepwise,
Each of the hierarchical processing units includes the region specifying unit, the prediction processing unit, and the adder,
The average pixel value of the second block calculated by the adder on the upper layer side is the average pixel value on the lower layer side as the average pixel value of the processing target on the lower layer side and the first block that is the unprocessed peripheral region. The image processing system according to claim 3, wherein the image processing system is supplied to the prediction processing unit.
前記予測処理部によって算出された予測画素値と真の画素値との差分を予測残差として算出する減算器と、
前記減算器によって算出された予測残差に対して、非可逆変換を施す非可逆変換部と、
前記非可逆変換が施された予測残差に対して、エントロピー符号化を施すことによって、圧縮データの一部としての画像の交流成分を生成するエントロピー符号化部と、
前記非可逆変換が施された予測残差に対して、当該非可逆変換の逆処理を施すことによって、前記加算器に供給すべき前記予測残差を生成する逆変換部と
をさらに有することを特徴とする請求項3または4に記載された画像処理システム。 The image processing system is an encoder for compressing an image,
A subtractor that calculates a difference between a predicted pixel value calculated by the prediction processing unit and a true pixel value as a prediction residual;
An irreversible transformation unit that performs irreversible transformation on the prediction residual calculated by the subtractor;
An entropy encoding unit that generates an alternating current component of an image as a part of compressed data by performing entropy encoding on the prediction residual subjected to the irreversible transformation;
An inverse conversion unit that generates the prediction residual to be supplied to the adder by performing inverse processing of the lossy conversion on the prediction residual subjected to the lossy conversion. The image processing system according to claim 3 or 4, wherein the image processing system is characterized in that:
画像の圧縮データに対して、画像圧縮時に施された非可逆変換およびエントロピー符号化の逆処理を行うことによって、前記加算器に供給すべき前記予測残差を復元する逆変換部をさらに有することを特徴とする請求項3または4に記載された画像処理システム。 The image processing system is a decoder that decompresses an image,
It further has an inverse transform unit that restores the prediction residual to be supplied to the adder by performing inverse processing of lossy transform and entropy coding performed at the time of image compression on the compressed data of the image. The image processing system according to claim 3 or 4, characterized by the above-mentioned.
前記処理対象の周辺に位置する周辺領域のうち、順次シフトによる処理が未だ行われていない領域を未処理周辺領域として特定する第1のステップと、
前記周辺領域のうち、順次シフトによる処理が既に行われた領域を処理済周辺領域として特定する第2のステップと、
前記処理対象となる第1のブロックの平均画素値と、前記処理済周辺領域における第1のブロックの中心画素値と、前記未処理周辺領域における第1のブロックの平均画素値とを用いた交流成分予測によって、前記処理対象となる第1のブロックを細分化した第2のブロックの予測画素値を算出する第3のステップとを有する画像処理をコンピュータに実行させ、
前記中心画素値は、前記処理済周辺領域における第2のブロックの平均画素値と、前記処理対象となる第1のブロックの平均画素値とを用い、かつ、第1のブロックおよび第2のブロックの中心間距離に基づいた線形予測値であることを特徴とする画像処理プログラム。 In an image processing program for setting an plurality of first blocks on an image plane and performing AC component prediction while sequentially shifting the first block to be processed in a predetermined direction,
A first step of specifying, as an unprocessed peripheral area, an area that has not yet been sequentially processed by a shift among peripheral areas located around the processing target;
A second step of identifying, as the processed peripheral area, an area in which processing by sequential shift has already been performed among the peripheral areas;
AC using the average pixel value of the first block to be processed, the central pixel value of the first block in the processed peripheral area, and the average pixel value of the first block in the unprocessed peripheral area Causing the computer to execute image processing including a third step of calculating predicted pixel values of a second block obtained by subdividing the first block to be processed by component prediction;
The central pixel value uses an average pixel value of the second block in the processed peripheral area and an average pixel value of the first block to be processed, and the first block and the second block An image processing program characterized by being a linear prediction value based on the center-to-center distance.
前記算出された第2のブロックの平均画素値は、以後の処理における処理済周辺領域の情報として用いられることを特徴とする請求項7または8に記載された画像処理プログラム。 A fourth step of calculating an average pixel value of the second block by adding a prediction residual corresponding to a difference from the true pixel value to the calculated prediction pixel value;
9. The image processing program according to claim 7, wherein the calculated average pixel value of the second block is used as information on a processed peripheral area in subsequent processing.
上位階層側において算出された第2のブロックの平均画素値は、下位階層側の前記処理対象および前記未処理周辺領域となる第1のブロックの平均画素値として用いられることを特徴とする請求項9に記載された画像処理プログラム。 In the hierarchical structure in which the size of the block to be processed becomes smaller in stages as the hierarchy becomes lower, the image processing is recursively executed,
The average pixel value of the second block calculated on the upper layer side is used as an average pixel value of the first block serving as the processing target and the unprocessed peripheral region on the lower layer side. 9. An image processing program according to 9.
前記算出された第2のブロックの予測画素値と真の画素値との差分を予測残差として算出する第5のステップと、
前記算出された予測残差に対して、非可逆変換を施す第6のステップと、
前記非可逆変換が施された予測残差に対して、エントロピー符号化を施すことによって、圧縮データの一部としての画像の交流成分を生成する第7のステップと、
前記非可逆変換が施された予測残差に対して、当該非可逆変換の逆処理を施すことによって、第2のブロックの平均画素値の算出に用いられる前記予測残差を生成する第8のステップと
をさらに有することを特徴とする請求項9または10に記載された画像処理プログラム。 The image processing program is an encoding program for compressing an image,
A fifth step of calculating a difference between the calculated predicted pixel value of the second block and the true pixel value as a prediction residual;
A sixth step of performing an irreversible transformation on the calculated prediction residual;
A seventh step of generating an alternating current component of an image as a part of compressed data by performing entropy coding on the prediction residual subjected to the irreversible transformation;
The prediction residual used for calculating the average pixel value of the second block is generated by performing inverse processing of the lossy conversion on the prediction residual subjected to the lossy conversion. The image processing program according to claim 9, further comprising a step.
画像の圧縮データに対して、画像圧縮時に施された非可逆変換およびエントロピー符号化の逆処理を行うことによって、第2のブロックの平均画素値の算出に用いられる前記予測残差を復元する第9のステップをさらに有することを特徴とする請求項9または10に記載された画像処理プログラム。 The image processing program is a decoding program for expanding an image,
Reconstructing the prediction residual used for calculating the average pixel value of the second block by performing inverse processing of irreversible transformation and entropy coding performed at the time of image compression on the compressed data of the image The image processing program according to claim 9 or 10, further comprising 9 steps.
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