JP2015501604A - 知覚的に無損失のおよび知覚的に強調された画像圧縮システムならびに方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、知覚的に無損失のおよび知覚的に強調された画像圧縮システムならびに方法に関する。
・CCSとは、変換された色空間である。一例は、輝度(Y)チャネルとクロミナンス青(Cb)チャネルとクロミナンス赤(Cr)チャネルとを有する構成要素色空間である。
・DWTとは、離散ウェーブレット変換である。
・JNDとは、丁度可知差異である。
・ルマとは、輝度の省略形である。
・基準画像、原画像および受取られた画像という用語は、互換性があるように用いられ、同じ意味を有している。
本明細書中の文献、装置、行為または知識についての説明はいずれも、本発明の文脈を説明するために含まれている。それらの説明は、いずれの資料も本開示の優先日またはそれ以前の関連技術および本明細書中の広範な司法機関の意見における先行技術ベースまたは一般常識の一部をなすことを認めるものとして解釈されるべきではない。
1. D. M. Tan and H. R. Wu. “Perceptual Lossless Coding of Digital Monochrome Images”, in Proceedings of IEEE International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communication Systems, 2003;
2. D. M. Tan and H. R. Wu. “Adaptation of Visually Lossless Colour Coding to JPEG2000 in the Composite Colour Space”, in Proceedings of IEEE Pacific Rim Conference on Multimedia, pp. 1B2.4.1-7, 2003; and
3. D. Wu et al, “Perceptually Lossless Medical Image Coding”, IEEE Transactions on Medical Imaging, Volume 25, No. 3, March 2006, Pages 335-344.
本発明の第1の局面によれば、画像データの知覚的に無損失の圧縮または画像データの知覚的に強調された圧縮を生じさせる方法であって、
画像を受取るステップと、
上記受取られた画像を所望の色空間に色変換して、変換された色空間(CCS)画像を形成するステップと、
上記CCS画像を変換されたCCS画像に変換するステップと、
上記変換CCS画像に量子化を適用して、量子化されたCCS画像を形成するステップと、
画像プロセッサを用いて、上記変換または量子化されたCCS画像を処理して、品質の点で知覚的に無損失であるかまたは知覚的に強調された、最適化されたCCS画像を生成するステップと、
その後の格納および/または送信のために、上記最適化されたCCS画像を符号化するステップとを含む、方法が提供され得る。
受取られた画像を所望の色空間に色変換して、変換された色空間(CCS)画像を形成するための色変換ユニットと、
CCS画像を受取って、上記CCS画像を、各々が変換係数の組を含む変換されたCCS画像に変換するための変換ユニットと、
上記変換されたCCS画像を量子化して、量子化されたCCS画像を形成するための量子化ユニットと、
変換または量子化されたCCS画像を受取って処理して、品質の点で知覚的に無損失であるかまたは知覚的に強調された、最適化されたCCS画像を生成するための画像プロセッサと、
上記最適化されたCCS画像を圧縮するためのエンコーダとを含み、
上記圧縮された最適化されたCCS画像は、その後、格納および/または送信の準備が行われる、装置が提供され得る。
受取られた画像を所望の色空間に変換して、変換された色空間(CCS)画像を形成するように装置に指示し、
上記CCS画像を、変換係数の組からなる変換されたCCS画像に変換するように装置に指示し、
上記変換されたCCS画像を量子化して、量子化されたCCS画像を形成するように装置に指示し、
上記変換または量子化されたCCS画像を処理して、品質の点で知覚的に無損失であるかまたは知覚的に強調された、最適化されたCCS画像を生成するように装置に指示し、
上記最適化されたCCS画像を符号化(圧縮)するように装置に指示する、コンピュータ読取可能媒体が提供され得る。
受取られた画像を所望の色空間に色変換して、変換された色空間(CCS)画像を形成するための色変換ユニットに画像の組を入力するステップと、
上記CCS画像を変換して、変換されたCCS画像を形成するステップと、
上記変換されたCCS画像を量子化して、量子化されたCCS画像を形成するステップと、
上記変換または量子化されたCCS画像を画像プロセッサで処理して、品質の点で知覚的に無損失であるかまたは知覚的に強調された、最適化されたCCS画像を生成するステップと、
各々の最適化されたCCS画像をエンコーダで圧縮するステップと、
上記圧縮された最適化されたCCS画像を上記送信媒体を通じて送信するステップとを含む、方法が提供され得る。
画像を受取るステップと、
上記画像を変換するステップと、
画像プロセッサを用いて上記画像を処理して、品質の点で知覚的に無損失であるかまたは知覚的に強調された、最適化された画像を生成するステップと、
その後の格納および/または送信のために、上記最適化された画像を符号化するステップとを含む、方法が提供され得る。
画像を受取って、上記画像を、各々が変換係数の組を含む変換された画像に変換するための変換ユニットと、
変換された画像を受取って処理して、品質の点で知覚的に無損失であるかまたは知覚的に強調された、最適化された画像を生成するための画像プロセッサと、
上記最適化された画像を圧縮するためのエンコーダとを含み、
上記圧縮された最適化された画像は、その後、格納および/または送信の準備が行われる、装置が提供され得る。
上記画像を、各々が変換係数の組からなる変換された画像に変換するように装置に指示し、
上記変換された画像を処理して、品質の点で知覚的に無損失であるかまたは知覚的に強調された、最適化された画像を生成するように装置に指示し、
上記最適化された画像を符号化(圧縮)するように装置に指示する、コンピュータ読取可能媒体が提供され得る。
上記可視性閾値はJNNDレベルであり得る。
図1を参照して、知覚的に無損失であるかまたは知覚的に強調されているかのいずれかであり得る品質レベルに画像データを圧縮するために用いられるシステムまたは装置(100)のブロック図が示される。最初に、RGB(赤色、緑色、青色)画像が色変換(102)に入力される。入力されたRGB画像は、色変換(102)によって、YCbCr(「Y」は、元の信号の強度変化に対応する輝度信号であり、「Cb」「Cr」は、クロミナンス信号または色差信号を備える)などの代替的な色空間に変換される。本発明の好適な形態において、特にモノクロ画像が色変換(102)に入力される場合には、色変換動作および/または色変換動作を実行するように適合された構成要素は、省略されてもよく、無視されてもよく、無効にされてもよく、または1対1の比率で設定されてもよい、ということも想定される。色変換(102)から出力された輝度信号は、次いで、クロミナンス信号として変換ユニット(104)に入力される。変換ユニット(104)は、個々のチャネル(Y、CbおよびCr)の画素領域画像を代替的な信号領域に投影する。使用可能な変換の例として、数ある中で、離散ウェーブレット変換(DWT)および離散コサイン変換(DCT)が挙げられる。今回のケースでは、離散ウェーブレット変換が用いられる。変換(104)からの出力は、変換画像を形成する一連の変換係数である。変換されたルマ画像および量子化器は、量子化(106)に直接入力され、量子化されたルマ画像を生成する。量子化ユニット(106)は、変換係数を1組の値から別の組の値にマッピングする変換係数の量子化を行う。量子化器は、変換された画像に適用される量子化の態様およびレベルを判断する1組のパラメータを表わす。本発明の好適な形態において、量子化動作および/または量子化動作を実行するように適合された構成要素は、省略されてもよく、無視されてもよく、無効にされてもよく、または1対1の比率で設定されてもよい、ということも想定される。変換ルマ画像、色変換(102)から出力されるルマ(Y)画像、量子化(106)および量子化器からの量子化された画像は、ルマ画像プロセッサ(108)に入力され、最適化されたルマ画像を生成する。同様に、変換(104)からの出力は、一連の変換クロマ係数を生成し、当該一連の変換クロマ係数は、量子化ユニット(106)に入力され、またクロマ画像プロセッサ(110)に直接入力される。量子化(106)から出力された量子化されたクロマ画像、元のRGB画像、クロマ(CbおよびCr)画像および量子化器も、クロマ画像プロセッサ(110)に入力される。
図10および図11は、それぞれ、全てのサブ構成要素を示す圧縮システム(100)のルマおよびクロマ構成要素の詳細なブロック図である。
Claims (57)
- 画像データの知覚的に無損失の圧縮または画像データの知覚的に強調された圧縮を生じさせる方法であって、
画像を受取るステップと、
前記受取られた画像を所望の色空間に色変換して、変換された色空間(color-space:CCS)画像を形成するステップと、
前記CCS画像を変換されたCCS画像に変換するステップと、
前記CCS変換画像に量子化を適用して、量子化されたCCS画像を形成するステップと、
画像プロセッサを用いて、前記量子化されたCCS画像を処理して、品質の点で知覚的に無損失であるかまたは知覚的に強調された、最適化されたCCS画像を生成するステップと、
その後の格納および/または送信のために、前記最適化されたCCS画像を符号化するステップとを含む、方法。 - 前記CCS画像は、輝度(Y)画像、クロミナンス青(Cb)画像またはクロミナンス赤(Cr)画像のうちのいずれか1つ以上である、請求項1に記載の方法。
- 前記最適化されたCCS画像が脱量子化され、逆変換され、前記受取られた画像の前記色空間に戻されるとき、前記最適化されたCCS画像は、前記受取られた画像と比較して、知覚的に無損失であり、そのため視覚的に不明瞭である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記最適化されたCCS画像が脱量子化され、逆変換され、前記受取られた画像の前記色空間に戻されるとき、前記最適化されたCCS画像は、前記受取られた画像と比較して、知覚的に強調されており、知覚的に強調された画像品質を有する、請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記変換されたCCS画像における係数を量子化して、量子化された変換係数からなる量子化されたCCS画像を形成し、次いで前記量子化されたCCS画像を前記画像プロセッサに送信するステップをさらに含む、請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記CCS画像を変換されたCCS画像に変換するステップは、離散ウェーブレット変換(discrete wavelet transform:DWT)または離散コサイン変換(discrete cosine transform:DCT)を用いる、請求項1から5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記画像プロセッサは、知覚的に無損失の画像または知覚的に強調された画像を生成するために人間視覚システム(human visual system:HVS)の特性を組入れる、請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記変換されたCCS画像を視覚マスキング推定ユニットに送信して、前記CCS画像におけるマスキングのレベルを判断し、各色チャネルに関連付けられる視覚マスキングプロファイルを出力するステップをさらに含む、請求項1から7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記CCS画像を信号マッピングユニットに送信して、前記CCS画像における画素を対応するCCS変換領域係数にマッピングして、マッピングされたCCS画像を形成するステップをさらに含む、請求項8に記載の方法。
- 前記マッピングされたCCS画像をコントラスト感度ユニットに送って、前記HVSに基づいて、前記マッピングされたCCS画像のコントラストおよび大きさ感度レベルを判断し、前記マッピングされたCCS画像についてのコントラスト感度プロファイルを出力するステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
- 前記マッピングされたCCS画像をアクティビティユニットに送って、前記マッピングされたCCS画像におけるアクティビティレベルを計算し、アクティビティ推定プロファイルを出力するステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 前記変換または量子化されたCCS画像とともに前記マッピングされたCCS画像をベースエラーユニットに送って、可視性閾値のまたは可視性閾値を下回るベースエラーの大きさを推定し、ベースエラー大きさプロファイルを出力するステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。
- 前記視覚マスキングプロファイル、コントラスト感度プロファイル、アクティビティ推定プロファイルおよびベースエラー大きさプロファイルを知覚エラー推定ユニットに送信して、知覚エラー推定値を求めるステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 前記変換または量子化されたCCS画像とともに前記マッピングされたCCS画像を強調ユニットに送って、前記変換または量子化されたCCS画像においてどこでおよびどのぐらいの情報が強調されるべきかを判断し、どこでおよびどのぐらいの情報が強調されるべきかを表わす、結果として生じる強調プロファイルを出力するステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
- 前記マッピングされたCCS画像を低輝度/クロミナンスコントラストユニットに送って、低輝度/クロミナンスコントラストプロファイルを求めるステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 前記強調プロファイル、前記知覚エラー推定値、前記低輝度/クロミナンスコントラストプロファイル、量子化器、前記変換されたCCS画像および前記量子化されたCCS画像に基づいて、前記変換または量子化されたCCS画像を最適化して、最適化されたCCS画像圧縮を行うステップをさらに含む、請求項15に記載の方法。
- コード化プロセスの一部として、前記最適化されたCCS画像を圧縮するステップをさらに含む、請求項16に記載の方法。
- 色変換によって、前記受取られた画像を輝度成分およびクロミナンス成分に分割するステップをさらに含む、請求項1から17のいずれか1項に記載の方法。
- 知覚的に無損失の画像データまたは知覚的に強調された画像データを生成するための装置であって、
受取られた画像を所望の色空間に色変換して、変換された色空間(CCS)画像を形成するための色変換ユニットと、
CCS画像を受取って、前記CCS画像を、各々が変換係数の組を含む変換されたCCS画像に変換するための変換ユニットと、
前記変換されたCCS画像を量子化して、量子化されたCCS画像を形成するための量子化ユニットと、
変換または量子化されたCCS画像を受取って処理して、品質の点で知覚的に無損失であるかまたは知覚的に強調された、最適化されたCCS画像を生成するための画像プロセッサと、
前記最適化されたCCS画像を圧縮するためのエンコーダとを含み、
前記圧縮された最適化されたCCS画像は、その後、格納および/または送信の準備が行われる、装置。 - 前記CCS画像は、輝度(Y)画像、クロミナンス青(Cb)画像またはクロミナンス赤(Cr)画像のうちのいずれか1つ以上である、請求項19に記載の装置。
- 前記最適化されたCCS画像が脱量子化され、逆変換され、前記受取られた画像の前記色空間に戻されるとき、前記最適化されたCCS画像は、前記受取られた画像と比較して、知覚的に無損失であり、そのため視覚的に不明瞭である、請求項19または20に記載の装置。
- 前記最適化されたCCS画像が脱量子化され、逆変換され、前記受取られた画像の前記色空間に戻されるとき、前記最適化されたCCS画像は、前記受取られた画像と比較して、知覚的に強調されており、知覚的に強調された画像品質を有する、請求項19から21のいずれか1項に記載の装置。
- 前記量子化ユニットは、前記変換係数を量子化して、量子化された変換係数からなる量子化されたCCS画像の組を形成し、前記量子化されたCCS画像は次いで、前記画像プロセッサに送信される、請求項19から22のいずれか1項に記載の装置。
- 前記変換ユニットは、離散ウェーブレット変換ユニット(DWT)または離散コサイン変換(DCT)である、請求項19から23のいずれか1項に記載の装置。
- 前記画像プロセッサは、前記最適化されたCCS画像を生成するために人間視覚システム(HVS)の特性を組入れる、請求項19から24のいずれか1項に記載の装置。
- 前記画像プロセッサは、前記CCS画像における画素を対応するCCS変換領域係数にマッピングして、マッピングされたCCS画像を形成するための信号マッピングユニットを含む、請求項19から25のいずれか1項に記載の装置。
- 前記画像プロセッサは、前記変換または量子化されたCCS画像を利用してマスキングのレベルを判断し、視覚マスキングプロファイルを出力する視覚マスキング推定ユニットをさらに含む、請求項26に記載の装置。
- 前記画像プロセッサは、前記マッピングされたCCS画像を受取って、前記マッピングされたCCS画像のコントラストおよび大きさ感度レベルを判断し、前記マッピングされたCCS画像についてのコントラスト感度プロファイルを出力するためのコントラスト感度ユニットをさらに含む、請求項27に記載の装置。
- 前記画像プロセッサは、前記マッピングされたCCS画像を受取って、前記マッピングされたCCS画像におけるアクティビティレベルを計算し、アクティビティ推定プロファイルを出力するためのアクティビティユニットをさらに含む、請求項28に記載の装置。
- 前記画像プロセッサは、前記変換または量子化されたCCS画像とともに前記マッピングされたCCS画像を受取って、可視性閾値のまたは可視性閾値を下回るベースエラーの大きさを推定し、ベースエラー大きさプロファイルを出力するためのベースエラーユニットをさらに含む、請求項29に記載の装置。
- 前記画像プロセッサは、前記視覚マスキングプロファイル、コントラスト感度プロファイル、アクティビティ推定プロファイルおよびベースエラー大きさプロファイルを受取って、前記所与の閾値のまたは前記所与の閾値を下回る知覚エラー推定値を求めるための知覚エラー推定ユニットをさらに含む、請求項30に記載の装置。
- 前記画像プロセッサは、前記変換または量子化されたCCS画像とともに前記マッピングされたCCS画像を受取って、前記変換または量子化されたCCS画像に対してどこでおよびどのぐらいの強調が適用されるべきかを判断し、次いで、どこでおよびどのぐらいの情報が強調されるべきかを表わす、結果として生じる強調プロファイルを出力するための強調ユニットをさらに含む、請求項31に記載の装置。
- 前記画像プロセッサは、前記マッピングされたCCS画像を受取って、低輝度/クロミナンスコントラストプロファイルを求めるための低輝度/クロミナンスコントラストユニットをさらに含む、請求項32に記載の装置。
- 前記画像プロセッサは、前記強調プロファイル、前記低輝度/クロミナンスコントラストプロファイル、量子化器、前記変換されたCCS画像および前記量子化されたCCS画像、ならびに前記知覚エラー推定値に基づいて、前記変換または量子化されたCCS画像を最適化して、前記最適化されたCCS画像を生成し、圧縮を行うための視覚的最適化ユニットをさらに含む、請求項33に記載の装置。
- 前記エンコーダは、その後の格納および/または送信のために、前記最適化されたCCS画像を圧縮する、請求項19から34のいずれか1項に記載の装置。
- 前記受取られた画像は、輝度成分およびクロミナンス成分に分割される、請求項35に記載の装置。
- 前記可視性閾値はJNNDレベルである、請求項30に記載の装置。
- コンピュータによって実行可能な命令を含むコンピュータ読取可能媒体であって、前記命令は、プロセッサ上で実行されると、知覚的に無損失の画像データまたは知覚的に強調された画像データを生成する方法において、
受取られた画像を所望の色空間に変換して、変換された色空間(CCS)画像を形成するように装置に指示し、
前記CCS画像を、各々が変換係数の組からなる変換されたCCS画像に変換するように装置に指示し、
前記変換されたCCS画像を量子化して、量子化されたCCS画像を形成するように装置に指示し、
前記量子化されたCCS画像を処理して、品質の点で知覚的に無損失であるかまたは知覚的に強調された、最適化されたCCS画像を生成するように装置に指示し、
前記最適化されたCCS画像を符号化(圧縮)するように装置に指示する、コンピュータ読取可能媒体。 - 前記最適化されたCCS画像が脱量子化され、逆変換され、前記受取られた画像の前記色空間に戻されるとき、前記最適化されたCCS画像は、前記受取られた画像と比較して、知覚的に無損失であり、そのため視覚的に不明瞭である、請求項38に記載のコンピュータ読取可能媒体。
- 前記最適化されたCCS画像が脱量子化され、逆変換され、前記受取られた画像の前記色空間に戻されるとき、前記最適化されたCCS画像は、前記受取られた画像と比較して、知覚的に強調されており、知覚的に強調された画像品質を有する、請求項38および39のいずれか1項に記載のコンピュータ読取可能媒体。
- 知覚的に無損失の圧縮画像データまたは知覚的に強調された圧縮画像データを送信媒体を通じて送信する方法であって、
受取られた画像を所望の色空間に色変換して、変換された色空間(CCS)画像を形成するための色変換ユニットに画像の組を入力するステップと、
前記CCS画像を変換して、変換されたCCS画像を形成するステップと、
前記変換されたCCS画像を量子化して、量子化されたCCS画像を形成するステップと、
前記変換または量子化されたCCS画像を画像プロセッサで処理して、品質の点で知覚的に無損失であるかまたは知覚的に強調された、最適化されたCCS画像を生成するステップと、
各々の最適化されたCCS画像をエンコーダで圧縮するステップと、
前記圧縮された最適化されたCCS画像を前記送信媒体を通じて送信するステップとを含む、方法。 - 前記最適化されたCCS画像が脱量子化され、逆変換され、前記受取られた画像の前記色空間に戻されるとき、前記最適化されたCCS画像は、前記受取られた画像と比較して、知覚的に無損失であり、そのため視覚的に不明瞭である、請求項41に記載の方法。
- 前記最適化されたCCS画像が脱量子化され、逆変換され、前記受取られた画像の前記色空間に戻されるとき、前記最適化されたCCS画像は、前記受取られた画像と比較して、知覚的に強調されており、知覚的に強調された画像品質を有する、請求項41および42のいずれか1項に記載の方法。
- 画像データの知覚的に無損失の圧縮または画像データの知覚的に強調された圧縮を生じさせる方法であって、
画像を受取るステップと、
前記画像を変換するステップと、
画像プロセッサを用いて前記画像を処理して、品質の点で知覚的に無損失であるかまたは知覚的に強調された、最適化された画像を生成するステップと、
その後の格納および/または送信のために、前記最適化された画像を符号化するステップとを含む、方法。 - 前記最適化された画像が逆変換され、前記受取られた画像の領域に戻されるとき、前記最適化された画像は、前記受取られた画像と比較して、知覚的に無損失であり、そのため視覚的に不明瞭である、請求項44に記載の方法。
- 前記最適化された画像が逆変換され、前記受取られた画像の領域に戻されるとき、前記最適化された画像は、前記受取られた画像と比較して、知覚的に強調されており、知覚的に強調された画像品質を有する、請求項44または45に記載の方法。
- 前記画像を所望の色空間に色変換するステップをさらに含む、請求項44から46のいずれか1項に記載の方法。
- 前記画像に量子化を適用するステップをさらに含む、請求項44から47のいずれか1項に記載の方法。
- 知覚的に無損失の画像データまたは知覚的に強調された画像データを生成するための装置であって、
画像を受取って、前記画像を、各々が変換係数の組を含む変換された画像に変換するための変換ユニットと、
変換された画像を受取って処理して、品質の点で知覚的に無損失であるかまたは知覚的に強調された、最適化された画像を生成するための画像プロセッサと、
前記最適化された画像を圧縮するためのエンコーダとを含み、
前記圧縮された最適化された画像は、その後、格納および/または送信の準備が行われる、装置。 - 前記最適化された画像が逆変換され、前記受取られた画像の領域に戻されるとき、前記最適化された画像は、前記受取られた画像と比較して、知覚的に無損失であり、そのため視覚的に不明瞭である、請求項49に記載の装置。
- 前記最適化された画像が逆変換され、前記受取られた画像の領域に戻されるとき、前記最適化された画像は、前記受取られた画像と比較して、知覚的に強調されており、知覚的に強調された画像品質を有する、請求項49または50に記載の装置。
- 受取られた画像を所望の色空間に色変換して、変換された色空間(CCS)画像を形成するための色変換ユニットを含む、請求項49から51のいずれか1項に記載の装置。
- 前記変換された画像を量子化して、量子化された画像を形成するための量子化ユニットを含む、請求項49から52のいずれか1項に記載の装置。
- コンピュータによって実行可能な命令を含むコンピュータ読取可能媒体であって、前記命令は、プロセッサ上で実行されると、知覚的に無損失の画像データまたは知覚的に強調された画像データを生成する方法において、
前記画像を、各々が変換係数の組からなる変換された画像に変換するように装置に指示し、
前記変換された画像を処理して、品質の点で知覚的に無損失であるかまたは知覚的に強調された、最適化された画像を生成するように装置に指示し、
前記最適化された画像を符号化(圧縮)するように装置に指示する、コンピュータ読取可能媒体。 - 前記最適化された画像が逆変換され、前記受取られた画像の領域に戻されるとき、前記最適化された画像は、前記受取られた画像と比較して、知覚的に無損失であり、そのため視覚的に不明瞭である、請求項54に記載のコンピュータ読取可能媒体。
- 前記最適化された画像が逆変換され、前記受取られた画像の領域に戻されるとき、前記最適化された画像は、前記受取られた画像と比較して、知覚的に強調されており、知覚的に強調された画像品質を有する、請求項54または55に記載のコンピュータ読取可能媒体。
- 変換係数の組を含む変換された画像を受取るように適合され、前記変換された画像を処理して、品質の点で知覚的に無損失であるかまたは知覚的に強調された、エンコーダによる圧縮に好適な、最適化された画像を生成するように適合される、プロセッサ。
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