JP2856268B2 - 画像データ復元装置 - Google Patents

画像データ復元装置

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JP2856268B2 JP23963991A JP23963991A JP2856268B2 JP 2856268 B2 JP2856268 B2 JP 2856268B2 JP 23963991 A JP23963991 A JP 23963991A JP 23963991 A JP23963991 A JP 23963991A JP 2856268 B2 JP2856268 B2 JP 2856268B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、符号化された画像デー
タを復元する画像復元装置に係わり、特に画像を粗い画
像からより精細な画像へと階層復元する画像復元装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】画像データ、特に中間調画像やカラー画
像のデータは、文字・数値データに比べてその情報量
(データ量)が桁違いに大きいため、そのデータを蓄積
したりまたは高速・高品質で伝送するためには、各画素
毎の階調値を高能率(高効率)に符号化する必要があ
る。
【0003】また、画像データベースの検索等において
は、利用者がより早く画像の概略を認識できるように、
高速表示の可能な粗い画像から順次高品質の画像へと段
階的に画質を向上させていく、いわゆる階層復元(この
階層は、画像の解像度により分類される)を用いた効率
的な画像検索が可能な画像の復元方式の表現が強く望ま
れている。そして、その階層復元表示が、オペレータ
(ユーザ)の指示に対し、違和感を与えないように高速
に行われるようなマン・マシン・インタフェースで実現
されることに対する要求が究めて強い。
【0004】ところで、画像データの高能率な圧縮方式
として、例えば適応離散コサイン変換(Adaptive Discr
ete Cosine Transform, 以下、ADCTと略称する)符
号化方式が知られている。
【0005】このADCT符号化方式は、例えば 256×
256 画素または 512×512 画素等に標本化された2次元
の原画像データを、例えば8×8画素(又は16×16画
素) の複数個のブロックに分割し、各ブロックの画信号
(階調値あるいは濃度値等)を2次元離散コサイン変換
(2次元 Discrete Cosine Transform, 以下2次元DC
Tと略称する)により空間周波数分布の2次元DCT係
数に変換し、その2次元DCT係数を視覚に適応した閾
値で量子化し、その求まった量子化係数を統計的に求め
たハフマン・テーブルにより符号化するものである。
【0006】ここで、画信号23を8×8画素のブロッ
クに分割し、その各ブロックの画信号をADCTにより
符号化して蓄積する回路の基本ブロック図を図5に示
し、同図を参照してその符号化動作を説明する。
【0007】まず、画信号23は、図6に示すように8
×8画素から成る複数のブロックに分割されて2次元D
CT変換部24に入力される。尚、図6に示す各ブロッ
クの値は、画信号23の階調値を示す。
【0008】2次元DCT変換部24では、入力された
各ブロックの画信号23を2次元DCT変換ににより直
交変換して、図7に示す空間周波数分布の2次元DCT
係数F(u,v)、(0≦u≦7,0≦v≦7)に変換
し、線形量子化部25に出力する。2次元DCT係数F
(u,v)は、uまたはvの値が小さいほど、空間周波
数が低く解像度の低いスペクトル成分を表わし、uまた
はvの値が大きくなるほど、空間周波数が高く、解像度
の高いスペクトル成分を表わす。また、F(0,0)
は、直流成分を表す。
【0009】線形量子化部25では、入力された2次元
DCT係数F(u,v)を視覚実験により決められた閾
値で構成される量子化マトリクス26を参照して線形量
子化する。この量子化の結果、図8に示すように、閾値
以下の2次元DCT係数F(u,v)は0となり、DC
(直流)成分(「5」)とわずかのAC(交流)成分の
みが値を持つ量子化係数が生成される。
【0010】次に、図8に示すように2次元的に配列さ
れた量子化係数は、図9に示すように1,2,3,・・
・61,62,63,64の数字が割り当てられた順にジグザグ
スキャンされることにより、1次元のデータ列に変換さ
れて可変長符号化部27に入力される。
【0011】可変長符号化部27は、DC成分について
は前ブロックのDC成分との差分を可変長符号化する。
また、AC成分については有効係数(値が0でない係
数)の値とそこまでの無効係数(値が0の係数)のラン
の長さ(零ラン長)を可変長符号化する。そして、次に
DC,AC各成分は、画像ごとの統計量をもとに作成す
るハフマン・テーブルで構成する符号表28を用いて符
号化され、符号データ格納部29に格納される。このと
き、符号データは粗い画像を復元するのに必要なデータ
が第1階層、順次より粗細な画像を復元するために順次
付加するデータを第2階層、第3階層、・・・というよ
うに階層的な符号データの形式で格納される。すなわ
ち、前記2次元DCT係数F(u,v)の次数(u,
v)の低い空間周波数の低い成分に対応するものから順
に区切られて階層的に格納される。
【0012】このようにして、階層別に分けて格納され
た符号データは、低い階層からより高い階層へ、すなわ
ち粗い画像からより精細な画像へと順次復元されてい
く。次に、この階層化された符号データから画像を復元
する方法を、図10のブロック図を参照しながら説明す
る。
【0013】図10は、従来の階層化された符号データ
(階層符号データ)から画像を階層復元する画像データ
復元装置の構成を示すブロック図である。従来技術にお
いては、画像復元部30は、まず第1階層の符号デー
タ、すなわちDC成分の可変長符号データを受信し、ブ
ロックの平均値のみから成る画像データを復元する。そ
して、その復元された画像信号を、画像更新部40に送
信する。
【0014】画像更新部40は、受信した画像データを
そのまま更新用画像バッファ50に書き込む。そして、
上述のような処理が、画像の各ブロックの第1階層符号
データ(DC成分)に対し、全ブロックについて終了す
るまで繰り返し行われ、その結果として、更新用画像バ
ッファ50には、1画像分の第1階層復元表示用の画像
データが格納される。そして、更新用画像バッファ50
に第1階層復元表示用の画像データが1画像分格納され
ると、その1画像分の画像データが表示用画像バッファ
60に転送され、特に図示していない画像表示部に第1
階層の画像が表示される。
【0015】上述のようにして、第1階層の画像が復元
表示された後、画像復元部30は、符号データ格納部か
らAC成分の可変長符号データを低次から高次へと多段
階に分けて入力し、第2階層以降の画像データの復元を
行う。この第2階層以降の画像復元のために、受信する
可変長符号データは、所定個数のAC成分から成るの
で、画像復元部30は、それらの可変長符号データから
各階層の差分画像データを復元し、その復元した差分画
像データを各階層毎に画像更新部40に送出する。画像
更新部40は、更新用画像バッファ50に格納されてい
る前階層の復元画像データと今回復元表示する階層の差
分画像データとを加算して今回復元表示する階層の画像
データを生成し、その生成した画像データを更新用画像
バッファ50に書き込む。
【0016】このようにして、第2階層以降の復元画像
データが更新用画像バッファ50に書き込まれ、さらに
その復元画像データが表示用画像バッファ60に転送さ
れて、画像表示部に第2階層以降の画像が順次復元表示
されていく。
【0017】ところで、更新用画像バッファ50に書き
込まれる画像データの中には、オーバーフロー(階調値
を8ビットで表現するとき、「256 」以上の階調値)ま
たはアンダーフロー(負の値)の階調値を有する画素も
含まれるため、更新用画像バッファ50と表示用画像バ
ッファ60の間には、特に図示していないがクリップ部
が設けられ、このクリップ部が上記オーバーフローまた
はアンダーフローの階調値をそれぞれ最大階調値、最小
階調値にクリップして表示用画像バッファ60に書き込
む。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の画像データ復元装置においては、画像復元部30によ
り第1階層の符号データの復元が全て終了され、画像更
新部40を介して更新用画像バッファ50に第1階層の
復元画像データが全て書き込まれた後でないと、第1階
層の復元画像データは更新用画像バッファ50から表示
用画像バッファ60へ転送されなかった。このため、画
像の復元をオペレータ(ユーザ)が指示してから第1階
層の画像が表示されるまでの時間が遅くなり、オペレー
タに対し画像表示が開始されるまでの待ち時間が長過ぎ
るという感じを与えていた。
【0019】本発明は、階層復元表示において復元が指
示されてから最初の画像が表示されるまでの時間(オペ
レータの待ち時間)を短縮して、階層復元表示における
マン・マシン・インタフェースの向上を実現する画像デ
ータ復元装置を提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】図1は、本発明の原理説
明図である。本発明は、画像データを複数のブロックに
分割し、その分割された複数の各ブロック毎に直交変換
を行うことにより得られる各ブロックの直交変換係数を
用いて得た符号データから、階層復元表示用の画像デー
タを復元する画像データ復元装置を前提にする。
【0021】画像復元手段1は、前記符号データから第
1階層の画像データまたは第2階層以降の差分画像デー
タを復元する。累積加算手段2は、画像復元手段1によ
り復元された第1階層の画像データ及び第2階層以降の
差分画像データを累積加算して、第2階層以降の画像デ
ータを復元する。
【0022】画像データ保持手段3は、画像復元手段1
により得られた第1階層の画像データ及び累積加算手段
2により得られた第2階層以降の画像データを保持す
る。第1階層検出手段4は、画像復元手段1が次に復元
する画像データが、第1階層の画像データであるか否か
検出する。
【0023】画像データ選択手段5は、第1階層検出手
段4により、画像復元手段1が次に復元する画像データ
が第1階層の画像データであると検出されたときには画
像復元手段1により復元された第1階層の画像データを
選択出力し、一方、画像復元手段1が次に復元する画像
データが第2階層以降の差分画像データであると検出さ
れたときには画像データ保持手段3に保持されている第
2階層以降の画像データを選択する。
【0024】
【作用】本発明によれば、画像復元手段1は、画像の各
ブロックの第1階層復元用の符号データ(例えば、直交
変換係数の直流成分のみを符号化したデータ)を所定の
ブロック順に入力し、画像の全ブロックについて第1階
層の画像データを復元し、その第1階層の画像データを
累積加算手段2並びに画像データ選択手段5に出力す
る。
【0025】上述のようにして、画像復元手段1によ
り、第1階層の画像データがブロック単位で順次復元・
出力されていく間、第1階層検出手段4は、例えば、符
号データに先立って入力されるヘッダ情報の内容を読み
取ることにより、画像復元手段1が次に復元する画像デ
ータが第1階層の画像データであることを検出する。そ
して、その検出を行うと検出信号を画像データ選択手段
5に出力する。
【0026】画像データ選択手段5は、上記検出信号を
入力すると画像復元手段1から入力される画像データす
なわち第1階層の画像データを、例えばブロック単位で
選択出力する。
【0027】続いて、画像復元手段1は、画像の各ブロ
ックの第2階層復元用の符号データ(例えば、上記直流
成分に続く、所定個数の低次のAC成分を符号化したデ
ータ)を入力し、第2階層の差分画像データを復元して
累積加算手段2に出力する。
【0028】累積加算手段2は、上記予め入力し保持し
ていた第1階層の画像データに上記入力する第2階層の
差分画像データを累積加算して第2階層の画像データを
復元し、その第2階層の画像データを画像データ保持手
段3に書き込む。このことにより、画像データ保持手段
3には第2階層の画像データが保持され、その保持され
た第2階層の画像データが画像データ選択手段5に出力
される。
【0029】上述のようにして、画像復元手段1によ
り、第2階層の差分画像データがブロック単位で復元さ
れている間、第1階層検出手段4は、例えば上記ヘッダ
情報により、画像復元手段1により復元される画像デー
タが第2階層の差分画像データであるすなわち第1階層
の画像データでないことを検出し、上記検出信号を画像
データ選択手段5に出力しない。
【0030】このことにより、画像データ選択手段5
は、累積加算手段2により復元され、画像データ保持手
段3に保持されている第2階層の画像データを選択出力
する。以後、同様にして画像復元手段1により第3階層
以降の差分画像データがブロック単位で順次復元され、
次に累積加算手段2により第3階層以降の画像データが
順次復元される。そして、その累積加算手段2により復
元された第3階層以降の画像データが、順次画像データ
保持手段3に保持された後、画像データ選択手段5によ
り選択出力される。
【0031】このように、第1階層の画像データは、画
像復元手段1により復元されると直ちに画像データ選択
手段5を介して外部出力される。したがって、画像復元
の指示がなされた後、直ちに第1階層の画像を復元表示
することが可能となる。
【0032】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の一実施例
を説明する。図2は、本発明の一実施例である画像デー
タの階層復元を行う画像データ復元装置のシステム構成
を示すブロック図である。
【0033】同図において、画像復元部110は受信す
る符号データから第1階層の画像データ並びに第2階層
以降の差分画像データの復元を行い、その復元した第1
階層の画像データ並びに第2階層以降の差分画像データ
を、順次画像更新部120並びにMPX(マルチプレク
サ)170に送出する。
【0034】画像更新部120は、第1階層の画像デー
タについてはそのまま更新用画像バッファ130に書き
込むが、第2階層以降の差分画像データについては、更
新用画像バッファ130に格納されている前階層の画像
データに累積加算し、その累積加算により得られた新た
に表示する次の階層の画像データを更新用画像バッファ
130に書き込む。
【0035】クリップ部140は、更新用画像バッファ
130から読み出される各画素の階調値がオーバーフロ
ーもしくはアンダーフローを生じていた場合、それぞれ
最大階調値、最小階調値にクリップしてMPX(マルチ
プレクサ)170に出力する。また、オーバーフローも
しくはアンダーフローが生じていない階調値の画素につ
いては、そのままMPX(マルチプレクサ)170に出
力する。
【0036】ところで、本実施例においては、各階層の
符号データに先立って送信されるヘッダ情報に、次に送
信されてくる符号データが属する階層が記述されてい
る。第1階層検出部160は、上記ヘッダ情報を受信
し、そのヘッダ情報から画像復元部110に受信される
符号データがDC成分から成る第1階層復元表示用の符
号データであるか否かを検出する。そして、第1階層用
の符号データであることを検出したときのみ、信号 sta
ge1を“1”(Hレベル)にしてMPX(マルチプレク
サ)170に送出する。
【0037】MPX(マルチプレクサ)170は、クリ
ップ140から出力される任意の階層の画像データ、画
像復元部110から出力される画像データ、及び第1階
層検出部160から出力される信号 stage1を入力して
おり、 stage1が“1”(Hレベル)であるときには画
像復元部110から入力される画像データを、 stage1
が“0”(Lレベル)であるときにはクリップ部140
から入力される画像データを、それぞれ表示用画像バッ
ファ180に選択出力する。
【0038】表示用画像バッファ180は、特に図示し
ていない画像表示部により表示される一画面分の画像デ
ータを格納するメモリであり、一画面分の画像データす
なわち画像の任意の階層の画像データが全て書き込まれ
る毎に、その画像データが画像表示部に読み出されて、
画像表示部により任意の階層の画像が復元表示される。
【0039】次に、図3に示す上記画像復元部110の
ブロック図を参照しながら、上記画像復元部110の構
成並びに動作を説明する。画像復元部110は、まず第
1階層の符号データの復元を行う。すなわち、可変長復
号部111は、まず第1階層の符号データ(DC成分)
を先頭ブロックから順に読み込み、その第1階層の符号
データ(DC成分)を前記符号表28(図5参照)のハ
フマン・テーブルと逆のテーブルで構成される復号表1
12を参照して、固定長のデータ(量子化係数)に復元
する。逆量子化部113は、可変長復号部111で復元
された量子化係数を各画素の量子化閾値が記憶されてい
る量子化マトリクス114を用いて逆量子化し、その逆
量子化により得られた2次元DCT係数を逆DCT変換
部115に出力する。逆DCT変換部115は、任意の
階層の全ての2次元DCT係数が入力されると、それら
の2次元DCT係数を用いて逆2次元DCT変換を行っ
て、画信号(階調データ)を復元し、その画信号(階調
値)を図2に示す画像更新部120並びにMPX(マル
チプレクサ)170に出力する。
【0040】画像復元部110は、上述のようにして第
1階層の符号データを復元終了した後、引き続き伝送さ
れてくる第2、第3,・・・の各階層の符号データを順
に全て復元して、第2、第3、・・・の各階層の差分画
像データを復元し、それらの復元した各階層の差分画像
データを上記画像更新部120並びにMPX(マルチプ
レクサ)170に出力する。
【0041】次に、上記構成の本実施例の画像データ復
号装置の動作を図4のフローチャートを参照しながら説
明する。画像データ復号装置には、画像の符号データが
ブロック毎に上記ヘッダ情報と共に、第1階層、第2階
層、・・・と階層順に順次送出されてくる。
【0042】第1階層検出部160は、各階層の最初の
ブロックのヘッダ情報を受信する毎に、そのヘッダ情報
の記述を解読して画像復元部110が受信する符号デー
タが第1階層のものであるか否かを判別する(S1)。
【0043】そして、最初に受信するヘッダ情報の記述
から、画像復元部110が最初に受信する符号データが
第1階層復元用の符号データであることを検出すると
(YES)、信号 stage1を“1”(Hレベル)にして
マルチプレクサ(MPX)170に加える。続いて、画
像復元部110はDC成分のみから成る第1階層の可変
長符号データからブロックの平均値のみから成る最初の
ブロックの第1階層の画像データを復元し、その最初の
ブロックの第1階層の画像データを画像更新部120並
びにMPX(マルチプレクサ)170に送出する。この
とき、MPX(マルチプレクサ)170には“1”(H
レベル)となっている信号 stage1が加わっているの
で、MPX(マルチプレクサ)170は、画像復元部1
10から出力されている最初のブロックの第1階層の画
像データを、表示用バッファ180に選択出力する。ま
た、上記処理と並行して、画像更新部120は、画像復
元部110から入力される第1階層の画像データを、そ
のまま更新用画像バッファ130に書き込む(以上S
2)。
【0044】上記処理S2は、画像復元部110により
全てのブロックの第1階層復元用の符号データの画像デ
ータ復元が終了したと判別されるまで(S3)、繰り返
し行われる。そして、画像復元部110は全てのブロッ
クの第1階層の画像データが更新用画像バッファ130
並びに表示用画像バッファ180に書き込まれたものと
判別すると(YES)、続いて全ての階層の画像データ
の復元が終了したか否かを判別する(S7)。
【0045】この場合、まだ第1階層の画像データの復
元のみを終了しただけなので、第1階層検出部160及
び画像復元部110には、次にそれぞれ第2階層用のヘ
ッダ情報及び符号データが送信されてくる。
【0046】続いて、第1階層検出部160は、上記ヘ
ッダ情報から、画像データ復元部110が第2階層の符
号データを受信することを検出し(S1,NO)、MP
X(マルチプレクサ)170に加える信号 stage1を、
“1”(Hレベル)から“0”(Lレベル)に変化させ
る。一方、画像復元部110は、受信する所定個数のA
C成分から成る第2階層の符号データから、第2階層の
差分画像データを復元し、その第2階層の差分画像デー
タを画像更新部120並びにMPX(マルチプレクサ)
170に送出する。画像更新部120は、その入力する
第2階層の差分画像データと更新用画像バッファ130
から読み出した第1階層の画像データとを加算し、その
加算により得られた第2階層の画像データを、再び更新
用画像バッファ130に書き込む(S4)。
【0047】続いて、その更新用画像バッファ130に
書き込まれた第2階層の画像データは、クリップ部14
0を介しMPX(マルチプレクサ)170に送出され
る。MPX(マルチプレクサ)170は、信号 stage1
が“0”(Lレベル)となって加わっているので、今回
はクリップ部140を介して入力される第2階層の画像
データを表示用画像バッファ180に選択出力する。こ
のことにより、表示用画像バッファ180には最初のブ
ロックの第2階層の画像データが書き込まれる(S
5)。
【0048】上記処理S4、S5は、画像復元部110
が全てのブロックについて第2階層の画像データの復元
が終了したと判別するまで(S6)、第2ブロック、第
3ブロック、・・・と、順次、残りの全てのブロックに
ついても繰り返し行われる。
【0049】そして、第2階層の画像データの復元が終
了すると、画像復元部110は全ての階層について画像
データの復元が終了したか否か判別する(S7)。そし
て、画像データの階層復元を第3階層以降も行う必要が
あれば、第3階層以降の符号データに対しても上述した
第2階層の画像データの復元と同様な処理(S1→S4
→S5→S6)を行い、第3階層以降の画像データが順
次復元されて、順次表示用画像バッファ180に書き込
まれていく。
【0050】そして、全ての階層について画像データの
復元が終了したと判別すると(S7,YES)、1画像
の階層復元を終了し、続いて同様の処理を次の画像の符
号データに対しても行う。
【0051】このように、本実施例によれば、各画像に
ついて階層復元を行う際、第1階層の復元画像データに
ついては、ブロック単位での画像復元が終了すると、更
新用画像バッファ130に書き込むと同時に表示用画像
バッファ180にも直ちに書き込むので、第1階層の画
像は、復元終了後、直ちに表示される。したがって、画
像復元の指示がなされてから、短い待ち時間で、最初の
画像(第1階層の画像)が表示される。
【0052】尚、上記実施例では、離散コサイン変換
(DCT)を用いて符号化された符号データから画像デ
ータの階層復元を行っているが、本発明は、これに限定
されることなく、離散サイン変換(DST)、離散ルジ
ャンドル(Legendre) 変換、アダマール(Hadamard) 変
換、ハール(Harr) 変換等の他の直交変換を用いて符号
化された符号データを用いて画像データの階層復元を行
う画像データ復元装置にも適用可能なものである。
【0053】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第1階層の画像データについては、復元後、直ちに出力
するので、第1階層の画像を復元と同時に、直ちに表示
することが可能となる。このため、画像の復元を指示し
てから最初の画像が表示されるまでの待ち時間を従来よ
りも短縮することができ、階層復元画像表示におけるマ
ン・マシン・インタフェースが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理説明図である。
【図2】本発明の一実施例である画像データ復元装置の
ブロック図である。
【図3】画像復元部の構成を示すブロック図である。
【図4】上記一実施例の画像データ復元装置の動作を説
明するフローチャートである。
【図5】ADCT方式の符号化回路のブロック図であ
る。
【図6】1ブロックの原画像信号の一例を示す図であ
る。
【図7】上記ブロックの原画像信号に対し2次元DCT
変換を行うことによって得られる2次元DCT係数を示
す図である。
【図8】図7に示す2次元DCT係数を量子化閾値で線
形量子化することにより得られる量子化係数を示す図で
ある。
【図9】量子化係数をジグザグスキャンする場合の走査
順序を示す図である。
【図10】従来の画像データ復元装置のブロック図であ
る。
【符号の説明】
1 画像復元手段 2 累積加算手段 3 画像データ保持手段 4 第1階層検出手段 5 画像データ選択手段

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像データを複数のブロックに分割し、
    その分割された複数の各ブロック毎に直交変換を行うこ
    とにより得られる各ブロックの直交変換係数を用いて得
    た符号データから、階層復元表示用の画像データを復元
    する画像データ復元装置において、 前記符号データから第1階層の画像データまたは第2階
    層以降の差分画像データを復元する画像復元手段(1)
    と、 該画像復元手段(1)により復元された第1階層の画像
    データ及び第2階層以降の差分画像データを累積加算し
    て、第2階層以降の画像データを復元する累積加算手段
    (2)と、 前記画像復元手段(1)により得られた第1階層の画像
    データ及び前記累積加算手段(2)により復元された第
    2階層以降の画像データを保持する画像データ保持手段
    (3)と、 前記画像復元手段(1)が次に復元する画像データが、
    前記第1階層の画像データであるか否かを検出する第1
    階層検出手段(4)と、 該第1階層検出手段(4)により、前記画像復元手段
    (1)が次に復元する画像データが第1階層の画像デー
    タであると検出されたときには前記画像復元手段(1)
    により復元された第1階層の画像データを選択出力し、
    一方前記画像復元手段(1)が次に復元する画像データ
    が第2階層以降の差分画像データであると検出されたと
    きには前記画像データ保持手段(3)に保持されている
    第2階層以降の画像データを選択出力する画像データ選
    択手段(5)と、 を具備することを特徴とする画像データ復元装置。
  2. 【請求項2】 前記第1階層検出手段(4)は、前記符
    号データに先立って送出されるヘッダ情報に基づいて、
    次に復元される画像データが第1階層の画像データであ
    るか否かを検出することを特徴とする請求項1記載の画
    像データ復元装置。
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