JP3213561B2 - 画像符号化装置及び画像復号装置 - Google Patents

画像符号化装置及び画像復号装置

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JP3213561B2 JP2230897A JP2230897A JP3213561B2 JP 3213561 B2 JP3213561 B2 JP 3213561B2 JP 2230897 A JP2230897 A JP 2230897A JP 2230897 A JP2230897 A JP 2230897A JP 3213561 B2 JP3213561 B2 JP 3213561B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はディジタル画像処理
の分野に属し、画像データを高能率に符号化する画像符
号化装置及びこの画像符号化装置で作成された符号化デ
ータを復号する画像復号装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、画像の高能率符号化及び復号方式
としてサブバンド符号化方式が提案されている。サブバ
ンド符号化方式では、帯域分割フィルタバンクによって
入力画像の分析を行い、図１６に示すような帯域分割を
する方式が符号化効率の高い方式として一般に知られて
いる。このような方式は、例えば「藤井、能村 “Ｗａ
ｖｅｌｅｔ変換について”、電子情報通信学会技術報告
ＩＥ９２−１１（１９９２）」に記載されている。
【０００３】図１６は入力信号に対し、３回の２次元サ
ブバンド分割を行って得たサブバンド画像である。１回
目の分割による水平方向高域かつ垂直方向低域をＨＬ
１、水平方向低域かつ垂直方向高域をＬＨ１、水平方向
高域かつ垂直方向高域をＨＨ１としている。また水平方
向低域かつ垂直方向低域に対しては、２回目の２次元サ
ブバンド分割を行って前述と同様に帯域ＨＬ２、ＬＨ
２、ＨＨ２を得る。
【０００４】２回目の分割による水平方向低域かつ垂直
方向低域に対しては、３回目の２次元サブバンド分割を
行って前述と同様に帯域ＨＬ３、ＬＨ３、ＨＨ３を得、
この時の水平方向低域かつ垂直方向低域はＬＬ３とす
る。なお、帯域分割用のフィルタバンクとしては、ウェ
ーブレット変換用フィルタバンク、サブバンド分割合成
フィルタバンクなどを用いることができる。このように
サブバンド分割された画像は階層構造をもっている。
【０００５】最近サブバンド画像に適応する最も符号化
効率の高い方式として、先に述べたような階層構造を利
用したＺＴＥ（ＺｅｒｏＴｒｅｅ Ｅｎｔｒｏｐｙ ｃ
ｏｄｉｎｇ：ゼロツリー符号化）方式が提案されている
（ＩＳＯ／ＩＥＣ ＪＴＣ／ＳＣ２９／ＷＧ１１／ＭＰ
ＥＧ９５／Ｎ０４４１、ＩＳＯ／ＩＥＣ ＪＴＣ１／Ｓ
Ｃ２９／ＷＧ１１／ＭＰＥＧ９６／Ｍ０６３７、ＩＳＯ
／ＩＥＣ ＪＴＣ１／ＳＣ２９／ＷＧ１１／ＭＰＥＧ９
６／Ｍ１５３９）。
【０００６】ＺＴＥ方式について以下に述べる。ＺＴＥ
方式では、まずサブバンド分割された画像から、図１７
のように矢印でつながった空間上で同じ位置に対応する
サブバンド係数（以下、係数と呼ぶ）を集めて図１８の
ようなブロック構造を作成する。各ブロック内の係数
は、最高周波数のサブバンドを除いて、図１７の矢印で
結ばれた係数間に相関があることが既に知られている。
【０００７】図１７の矢印で結ばれたような係数の関係
全体を“ツリー”と呼び、最低周波数サブバンド（ＬＬ
３）の１係数に対して１レベル高い周波数のサブバンド
（ＬＨ３、ＨＬ３、ＨＨ３）の各１係数が対応し（例え
ば図１７のａ０に対しａ１、ａ２、ａ３が対応する）、
この各１係数に対してこれより１レベル高い周波数のサ
ブバンド（ＬＨ２、ＨＬ２、ＨＨ２）各４係数が対応し
（例えば図１７のａ１に対してａ１０、ａ１１、ａ１
２、ａ１３が対応する）、この各４係数に対してさらに
１レベル高い周波数のサブバンド（ＬＨ１、ＨＬ１、Ｈ
Ｈ１）各１６係数が対応する。係数ａ０に対するツリー
を図１９に示す。図１９の“〇”と“●”は各サブバン
ド中の係数を表す。このツリーは上にいくほど解像度の
粗いサブバンドの係数、下にいくほど解像度の高いサブ
バンドの係数から構成される。
【０００８】このようなツリー構造の中で、より粗い解
像度の係数を“親”、矢印で示された同じ空間位置にあ
る次に細かい解像度の係数を“子供”と呼ぶ。例えば図
１９において、係数ａ１、ａ２、ａ３にとって係数ａ０
は親であり、係数ａ０にとって係数ａ１、ａ２、ａ３は
子供である。また係数ａ１０、ａ１１、ａ１２、ａ１３
にとって係数ａ１は親であり、係数ａ１にとって係数ａ
１０、ａ１１、ａ１２、ａ１３は子供である。
【０００９】またある親に対して、矢印でつながる同じ
空間位置にあるより細かい解像度のすべての係数を“子
孫”と呼び、ある子供に対して、矢印でつながる同じ空
間位置にあるより粗い解像度のすべての係数を“祖先”
と呼ぶ。例えば図１９において、係数ａ１にとって、点
線で囲まれた係数は子孫であり、係数ａ１００にとっ
て、係数ａ１０、ａ１、ａ０は祖先である。
【００１０】次に係数はブロック単位で量子化され、量
子化係数が“０”か非“０”かを表すためにツリーの各
ノードに３種類のシンボルが割り当てられる。シンボル
の定義を以下に述べる。ツリー中のある係数が“０”で
その子孫の係数も全て“０”である係数のうち最も低周
波数の係数をゼロツリールート（ＺＴＲ）と呼ぶ。この
時、この係数もこれより解像度の高い係数も全て“０”
なので、ツリー上でＺＴＲが出現すれば、その子孫の係
数を符号化する必要ない。ツリー中のある係数が“０”
ではないが、その子孫の係数は全て“０”であるとき、
この係数をバリュードゼロツリー（ＶＺＴＲ）と呼ぶ。
子孫に“０”でない係数が１つでもあれば、この係数を
バリュー（Ｖａｌｕｅ）と呼ぶ。
【００１１】図１９に示したツリーでは“〇”は量子化
値が“０”の係数、“●”は非“０”の係数を示す。こ
の場合、符号化の必要な係数は図２０のようになる。図
２０ではａ０は量子化値が“０”でないためシンボルＶ
ａｌｕｅを割り当て、量子化値を符号化する。ａ１はａ
１及び子孫（ａ１０〜ａ１３、ａ１００〜ａ１０３〜ａ
１３３）が全て“０”なので、ＺＴＲを割り当て量子化
値の符号化は必要ない。ａ１の子孫については、ａ１が
ＺＴＲであることから値が“０”であることがわかるた
め、これらに関する情報を全く符号化する必要はない。
【００１２】ａ２は量子化値は“０”でないが、子孫が
全て“０”なので、シンボルＶＺＴＲを割り当て、ａ２
の量子化値のみ符号化する。またａ２の子孫については
ａ１の子孫と同様、これらに関する情報を全く符号化す
る必要はない。ａ３は量子化値が“０”でなく、子孫も
“０”でない係数があるためシンボルＶａｌｕｅを割り
当て、量子化値を符号化する。ａ３０はＶＺＴＲ、ａ３
１はＺＴＲ、ａ３２、ａ３３はＶａｌｕｅとなる。最高
周波数の係数（ａ３２０〜ａ３３３）については、シン
ボルを割り当てずそれらの量子化値のみが符号化され
る。以上のようにこのブロックの符号化すべき情報はシ
ンボル情報として、 Ｖａｌｕｅ，ＺＴＲ，ＶＺＴＲ，Ｖａｌｕｅ，ＶＺＴ
Ｒ，ＺＴＲ，Ｖａｌｕｅ，Ｖａｌｕｅ，Ｖａｌｕｅ，Ｖ
ａｌｕｅ，Ｖａｌｕｅ，．．．．．．，Ｖａｌｕｅ 係数情報として、 Ｑ（ａ０），Ｑ（ａ２），Ｑ（ａ３），Ｑ（ａ３０），
Ｑ（ａ３２），Ｑ（ａ３３），Ｑ（ａ３２０），Ｑ（ａ
３２１），Ｑ（ａ３２２），．．．．．．，Ｑ（ａ３３
３） となる。ここでＱ（ａ）は係数ａの量子化値を示してい
る。また、図２１に符号化データの内容を示す。
【００１３】シンボルがＶＺＴＲやＶａｌｕｅの時には
対応する係数の量子化値を符号化する必要があるが、一
般に高周波数サブバンドでは量子化値が“０”となる係
数が多いので、ＺＴＲが多く発生し、係数値を符号化し
なくてよいので、符号化効率が向上する。
【００１４】以上のように、ＺＴＥ方式においては、係
数の符号化の順番はサブバンドからサブバンドへ移行す
るのではなく、各ブロック毎に量子化を行い、各ブロッ
ク内のシンボル情報と係数の情報を完全に符号化してか
ら、次のブロックの符号化を始める。
【００１５】図１４にＺＴＥ方式を用いた画像符号化装
置を、図１５にＺＴＥ方式を用いた画像復号装置を示
す。図１４の１４０１は２次元分割フィルタによってサ
ブバンド分割するサブバンド分割部、１４０２は分割さ
れたサブバンド画像から図１８に示すように、親子関係
をもつ係数を集めてブロックを作成するブロック作成
部、１４０３はブロック単位で係数を量子化する量子化
部、１４０４は量子化後の係数からブロック単位で図２
０に示すようなシンボルを決定するシンボル情報決定
部、１４０５は各シンボル情報を可変長符号化するシン
ボル情報符号化部、１４０６は１４０４で決定したシン
ボル情報がＶＺＴＲあるいはＶａｌｕｅに対応する係数
のみを符号化する係数符号化部、１４０７は１ブロック
においてシンボル情報を先に、係数情報を後にして並べ
るデータ統合部である。図２２はこの一連の動作を表す
フローチャートである。
【００１６】図１５の１５０１は符号化データを１ブロ
ック毎にシンボル情報と係数情報とに分離するデータ分
離部、１５０２はシンボル情報を可変長復号するシンボ
ル情報復号部、１５０３は復号されたシンボル情報をも
とにＶａｌｕｅ及びＶＺＴＲに対応する係数を復号する
係数復号部、１５０４は復号されたシンボル情報と係数
情報をもとに１ブロック分の全係数値を再生するブロッ
クデータ再生部、１５０５はブロック毎に量子化された
係数を逆量子化する逆量子化部、１５０６は全ブロック
の係数値を並び替えて逆ブロック化しサブバンド画像全
体を作成するサブバンド画像作成部、１５０７は２次元
合成フィルタによってサブバンド合成するサブバンド合
成部である。図２３にこの一連の動作を表すフローチャ
ートを示す。
【００１７】以上のような画像符号化装置及び画像復号
装置を使ってサブバンド係数を効率的にブロック単位で
符号化及び復号することができる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】このように、ＺＴＥ方
式では親子関係をもつサブバンド係数を集めたブロック
を作成し符号化するため、ブロック単位の量子化が可能
であり、また高周波サブバンドの係数の大部分が“０”
であることを利用して符号化効率を上げることができる
反面、サブバンド符号化本来のもつ階層性（スケーラビ
リティ）を符号化データにもたせることができなくなっ
てしまった。
【００１９】すなわち、１サブバンドの情報を符号化し
てから次のより解像度の高いサブバンドの情報を符号化
する従来のサブバンド符号化方式では、図２４に示すよ
うに、符号化データの一部から解像度の異なる再生画像
を復号することができる。例えば符号化データの中から
ＬＬ３のみの情報を復号すれば、最も粗い解像度で画像
全体が再生できる。
【００２０】また、符号化データの中からＬＬ３、ＨＬ
３、ＬＨ３、ＨＨ３を復号すれば、ＬＬ３のみの場合よ
り細かい解像度で画像全体が再生できる。さらに全ての
符号化データを復号すれば、最も細かい解像度で画像全
体が再生できる。
【００２１】ところがＺＴＥ方式では、ブロック単位の
量子化が可能であり、高周波サブバンドの係数の大部分
が“０”であることを利用して符号化効率を上げること
はできるが、ブロック単位で画像の左上から符号化する
ため符号化データの一部を復号すると、図２５に示すよ
うに、再生された部分の解像度は高いけれども画像の一
部分のみしか再生することはできない。つまり、ＺＴＥ
方式はサブバンド画像が本来もつ階層性を失ってしまっ
たことになる。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 （１）画像をサブバンドに分割し、第１のサブバンド画
像を生成するサブバンド分割部と、前記第１のサブバン
ド画像の各サブバンド間で親子関係にあるサブバンド係
数をまとめて複数個のブロックを構成し、ブロック化さ
れた第２のサブバンド画像を作成するブロック作成部
と、前記第２のサブバンド画像の各ブロックの前記サブ
バンド係数を量子化する量子化部と、前記第２のサブバ
ンド画像の量子化されたサブバンド係数が“０”か非
“０”かを示すシンボル情報を決定するシンボル情報決
定部と、前記第２のサブバンド画像のシンボル情報を前
記第１のサブバンド画像の周波数位置に合わせて再配置
するシンボル情報再配置部と、前記再配置したシンボル
情報を可変長符号化するシンボル情報符号化部と、前記
シンボル情報をもとにして、前記量子化されたサブバン
ド係数を、前記第１のサブバンド画像の周波数位置に合
わせて再配置し、第３のサブバンド画像を作成する係数
再配置部と、前記再配置したサブバンド係数を可変長符
号化する係数符号化部と、前記符号化されたシンボル情
報及び前記符号化されたサブバンド係数を、解像度レベ
ルの順に並べる符号化データ統合部とを備え、符号化デ
ータに階層構造を持たせたことを特徴とする。
【００２３】（２）量子化されたサブバンド係数が
“０”か非“０”かを示すシンボル情報及びサブバンド
係数が解像度レベルの順に並べられた符号化データを入
力し、前記シンボル情報とサブバンド係数とを分離する
符号化データ分離部と、前記分離されたシンボル情報を
復号するシンボル情報復号部と、前記復号されたシンボ
ル情報をもとに、前記分離された各サブバンド係数を復
号し、第３のサブバンド画像を再生する係数復号部と、
各サブバンド間で親子関係にある前記復号されたサブバ
ンド係数をまとめて複数個のブロックを作成し、ブロッ
ク化された第２のサブバンド画像を作成するブロック作
成部と、前記第２のサブバンド画像の前記復号されたサ
ブバンド係数を逆量子化する逆量子化部と、前記第２の
サブバンド画像の前記逆量子化されたサブバンド係数を
逆ブロック化して、前記第３のサブバンド係数の周波数
位置に合わせて再配置した第１のサブバンド画像を作成
するサブバンド画像作成部と、前記サブバンド画像を合
成し、復号画像を得るサブバンド合成部とを備え、階層
構造を持つ符号化データを復号することを特徴とする。
【００２４】（３）前記符号化データ統合部は、同じ解
像度レベルのサブバンド毎に、始めに該サブバンド内の
シンボル情報、次に該サブバンド内のサブバンド係数の
順番にまとめて、低解像度レベルのサブバンドから高解
像度レベルのサブバンドの順に並べることを特徴とす
る。
【００２５】（４）前記符号化データ分離部は、低解像
度レベルのサブバンドから高解像度レベルのサブバンド
の順に並べられた符号化データから、同じ解像度レベル
のサブバンド毎に、始めに該サブバンド内のシンボル情
報、次に該サブバンド内のサブバンド係数の順番で各々
を分離することを特徴とする。
【００２６】（５）前記符号化データ統合部は、同じ解
像度レベルのサブバンド毎に、１つのシンボル情報とそ
れに対応するサブバンド係数とをセットとしてまとめ
て、低解像度レベルのサブバンドから高解像度レベルの
サブバンドの順に並べることを特徴とする。
【００２７】（６）前記符号化データ分離部は、低解像
度レベルのサブバンドから高解像度レベルのサブバンド
の順に並べられた符号化データから、各シンボル毎に１
つのシンボル情報とそれに対応するサブバンド係数との
各々を分離することを特徴とする。
【００２８】（７）画像をサブバンドに分割し、第１の
サブバンド画像を生成するサブバンド分割部と、前記第
１のサブバンド画像の各サブバンド間で親子関係にある
サブバンド係数をまとめて複数個のブロックを構成し、
ブロック化された第２のサブバンド画像を作成するブロ
ック作成部と、前記第２のサブバンド画像の各ブロック
の前記サブバンド係数を量子化する量子化部と、前記第
２のサブバンド画像の量子化されたサブバンド係数が
“０”か非“０”かを示すシンボル情報を決定するシン
ボル情報決定部と、前記第２のサブバンド画像のシンボ
ル情報を前記第１のサブバンド画像の周波数位置に合わ
せて再配置するシンボル情報再配置部と、前記シンボル
情報をもとにして、前記量子化されたサブバンド係数
を、前記第１のサブバンド画像の周波数位置に合わせて
再配置し、第３のサブバンド画像を作成する係数再配置
部と、前記シンボル情報と該シンボル情報に対応するサ
ブバンド係数とのセットを、解像度レベルの順に並べて
作成するセット作成部と、前記シンボル情報とサブバン
ド係数とのセットを可変長符号化するセット符号化部と
を備え、符号化データに階層構造を持たせたことを特徴
とする。
【００２９】（８）量子化されたサブバンド係数が
“０”か非“０”かを示すシンボル情報とサブバンド係
数とのセットが解像度レベルの順に並べられた符号化デ
ータを入力し、前記シンボル情報とサブバンド係数との
セットを復号するセット復号部と、前記復号したセット
からシンボル情報とサブバンド係数とを分離して、第３
のサブバンド画像を再生するセット分離部と、各サブバ
ンド間で親子関係にある前記復号されたサブバンド係数
をまとめて複数個のブロックを作成し、ブロック化され
た前記第２のサブバンド画像を作成するブロック作成部
と、前記第２のサブバンド画像の前記復号されたサブバ
ンド係数を逆量子化する逆量子化部と、前記第２のサブ
バンド画像の前記逆量子化されたサブバンド係数を逆ブ
ロック化して、前記第３のサブバンド係数の周波数位置
に合わせて再配置した第１のサブバンド画像を作成する
サブバンド画像作成部と、前記サブバンド画像を合成
し、復号画像を得るサブバンド合成部とを備え、階層構
造を持つ符号化データを復号することを特徴とする。
【００３０】（９）画像復号装置において、前記符号化
データの一部のみを入力した場合に、復号することがで
きないサブバンド係数の値に“０”を挿入するデータ補
間部を備え、階層構造を持つ符号化データの一部のみを
復号することで再生画像を得ることを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
画像符号化装置及び画像復号装置の実施の形態を詳細に
説明する。
【００３２】図１は本発明の第１の実施の形態の符号化
装置を示すブロック図である。同図で１０１はサブバン
ド分割部、１０２はブロック作成部、１０３は量子化
部、１０４はシンボル情報決定部、１０５はシンボル情
報符号化部、１０６は係数符号化部であり、各々図１４
に示す１４０１、１４０２、１４０３、１４０４、１４
０５、１４０６と全く同じ構成である。
【００３３】すなわち、サブバンド分割部１０１、ブロ
ック作成部１０２、量子化部１０３、シンボル決定部１
０４により、画像をサブバンド分割し、サブバンド画像
を図１８に示すようなブロックに分割し、各ブロック毎
にサブバンド係数を量子化するのは従来技術と同じであ
る。本実施の形態では従来技術によって作成された図１
８のシンボルと量子化係数をサブバンド毎に分割して再
配置し、サブバンド画像を再度作成して、低解像度のサ
ブバンドのシンボル情報と係数情報から順に符号化を行
うものである。
【００３４】図１の１０８は従来技術によりブロック毎
に作成したシンボル情報をサブバンド毎に分割し再配置
するシンボル情報再配置部である。図１８の従来技術で
作成されたブロック化済のサブバンド画像の１ブロック
が、図３（ａ）のブロックに相当する。図１の１０８は
各ブロック毎に図３（ａ）から図３（ｂ）へシンボルの
分割と再配置を行い、新たなサブバンド画像を作成し、
１１０のメモリに出力する。
【００３５】ただし、ＺＴＲ、ＶＺＴＲの子孫の係数に
ついてはシンボルが存在しないので、“ＳＫＩＰ”とい
うシンボルをメモリ１１０に書き込み、符号化時にはＳ
ＫＩＰのシンボル情報は符号化しない。図３では斜線部
がＳＫＩＰを示す。ここで、従来例の説明でも述べたよ
うに、図３（ｂ）の最高周波数のサブバンドについては
シンボル情報はない。
【００３６】また、図１の１０９は従来技術によりブロ
ック毎に量子化した係数情報をサブバンド毎に分割し再
配置する係数再配置部である。前述のように図１８の従
来技術で作成されたブロック化済のサブバンド画像の１
ブロックが、図３（ａ）のブロックに相当する。図１の
１０９は各ブロック毎に図３（ａ）から図３（ｃ）へ係
数情報の分割と再配置を行い、新たなサブバンド画像を
作成し、１１１のメモリに出力する。ただし、メモリ１
１０に記録したＳＫＩＰに対応する係数に関しては、同
じくＳＫＩＰのシンボルを係数値の代わりに書き込み、
符号化時には符号化しない。
【００３７】図１の１０７はメモリ１１０、１１１に各
々記録したシンボル情報と係数情報とをサブバンド毎に
まとめて並べる符号化データ統合部である。シンボル情
報と係数情報の統合方法としては、図４（ａ）と図４
（ｂ）の２つの方法がある。図４（ａ）はシンボル情報
と係数情報とをサブバンド毎にまとめて並べた時の符号
化データの内容の一例である。
【００３８】符号化データ統合部では、シンボル情報と
係数情報とは、最低周波数サブバンドのものから始まっ
て、周波数の高いサブバンドのものが順次入力される
が、まず１サブバンド分のシンボル情報を符号化データ
に書き込んだ後、１サブバンド分の係数情報を符号化デ
ータに書き込み、その後１レベル高い１サブバンド分の
シンボル情報を符号化データに書き込む動作を最高周波
数サブバンドまでくり返す。図４（ｂ）はシンボル情報
と係数情報とをサブバンド毎にまとめて並べた時の符号
化データの内容の別の一例である。
【００３９】符号化データ統合部では、まず１係数に対
応するシンボル情報とこのシンボル情報に対応する１係
数情報をセットにして符号化データに書き込み、その後
同様に、１係数分のシンボル情報とこれに対応する符号
化情報をセットにしてを符号化データに書き込む動作を
最高周波数サブバンドまでくり返す。この時、ＺＴＲや
ＳＫＩＰに対応する係数に対しては、係数情報が存在し
ないので入力がなく、シンボル情報が連続して入力され
ることになる。また最高周波数のサブバンド（ＨＬ１、
ＬＨ１、ＨＨ１）については、従来技術の説明で述べた
ように、シンボル情報が存在しないので係数情報のみが
符号化される。以下に図４（ｂ）のシンボル情報と係数
情報の符号化データを示す。 ここでＳはシンボル情
報、Ｃは係数情報である。
【００４０】 S,C,S,S,C,S,S,S,C,S,C,S,C,S,S,S,C,S.........,C,C,C,C,C,C,C,C,C,C....... ← 最高周波数以外のサブバンド →← 最高周波数のサブバンド→ 図６（ａ）は図１の画像符号化装置の動作の一例を示す
フローチャート、図６（ｂ）は図４（ａ）の符号化デー
タを作成するためのフローチャート、図６（ｃ）は図４
（ｂ）の符号化データを作成するためのフローチャート
である。
【００４１】以上のように、本発明の実施の形態１の符
号化装置ではシンボル情報及び係数情報の再配置によっ
て、低解像度のサブバンドから高解像度のサブバンドへ
と順に符号化データを作成することによって、符号化デ
ータに階層性をもたせることができる。
【００４２】次に復号側について述べる。
【００４３】図２は本発明の第１の実施の形態の復号装
置であり、本発明の第１の実施の形態の符号化装置で作
成した符号化データを復号するものである。これは符号
化データを復号しブロック化されたサブバンド画像を再
生し、ブロック毎に逆量子化し、逆ブロック化してサブ
バンド画像を作成し、サブバンド合成して再生画像を得
る従来技術の逆量子化の前に、符号化データからシンボ
ル情報と係数情報を分離して復号し、サブバンド毎に分
割して再配置して、サブバンド画像全体を作成した後、
逆量子化のためにブロック化する処理を加えたものであ
る。
【００４４】図２の２０１は符号化データをシンボル情
報と係数情報とに分離して、結果をシンボル情報復号部
２０２、係数復号部２０３に出力する符号化データ分離
部である。例えば図４（ａ）の符号化データが入力され
たときには、符号化された１サブバンド分のシンボル情
報とこのシンボル情報に対応する１サブバンド分の係数
情報との境界を検出し、シンボル情報をシンボル情報復
号部に、係数情報を係数情報復号部に各々出力する。
【００４５】この動作を全てのサブバンドにわたって繰
り返す。また、例えば図４（ｂ）の符号化データが入力
されたときには、符号化された１シンボル情報とこのシ
ンボル情報に対応する係数情報との境界を検出し、シン
ボル情報をシンボル情報復号部に、係数情報を係数情報
復号部に各々出力する。この動作を全てのサブバンドに
わたって繰り返す。ただし、シンボルがＺＴＲの時には
対応する係数情報が存在しないので、シンボル情報が連
続して入力される。２０８はメモリであり、シンボル情
報復号部２０２で可変長復号したシンボル情報をサブバ
ンド画像上の対応する位置に図３（ｂ）のように記録す
る。
【００４６】ツリーのシンボルがＺＴＲ或いはＶＺＴＲ
の場合は、これより解像度の高い親子関係にあるシンボ
ルは存在しないので、符号化側と同様、メモリ２０８に
ＳＫＩＰを書き込みここにはシンボルを上書きしない。
２０９はメモリであり、係数復号部２０３で可変長復号
した係数情報をサブバンド画像上の対応する位置に図３
（ｃ）のように記録する。対応するツリーのシンボルが
ＺＴＲ或いはＳＫＩＰの場合は、これより解像度の高い
親子関係にある係数は存在しないので、メモリ２０９に
“０”を書き込みここには係数値を上書きしない。
【００４７】ただし、符号化側ではメモリに“０”の代
わりに“ＳＫＩＰ”を書き込むことだけが異なってい
る。メモリ２０９に記録された係数をもとに、ブロック
作成部２０４でサブバンド間で親子関係のある係数をま
とめて図３（ａ）のようなブロックを作成し、後は従来
技術で説明したように、逆量子化部２０５で各ブロック
毎に量子化された係数を逆量子化し、サブバンド画像作
成部２０６で全ブロックの係数値を並び替えて逆ブロッ
ク化しサブバンド画像全体を作成し、サブバンド合成部
２０７で２次元合成フィルタによってサブバンド合成
し、再生画像を得ることができる。
【００４８】ここで、シンボル情報復号部２０２、係数
復号部２０３、逆量子化部２０５、サブバンド画像作成
部２０６、サブバンド合成部２０７、ブロック作成部２
０４は各々図１５に示す１５０２、１５０３、１５０
５、１５０６、１５０７、及び図１に示す１０４と全く
同じ構成である。図７にこの一連の動作を表すフローチ
ャートを示す。
【００４９】以上のように本発明の実施の形態１の復号
装置では、階層性をもつ符号化データを復号することが
できる。
【００５０】図１０は本発明の第１の実施の形態の符号
化装置を実現する別の例である。図１０と図１の違い
は、シンボル情報符号化部１０５、係数情報符号化部１
０６、符号化データ統合部１０７の代わりに、セット作
成部１００５、セット符号化部１００６が組込まれたこ
とである。前述の実施の形態１の符号化装置ではシンボ
ル情報と係数情報とを別々に可変長符号化してから並べ
たが、本例ではシンボル情報と係数情報のセットを作っ
てから可変長符号化する。
【００５１】セット作成部１００５では、１シンボル情
報とこのシンボル情報に対応する係数情報をセットにす
る。ただし、最高周波数のサブバンド（ＨＬ１、ＬＨ
１、ＨＨ１）ではシンボル情報が存在しないので、係数
情報を１つずつ扱う。また最高周波数以外のサブバンド
で、シンボル情報のみが存在し、対応する係数情報が存
在しない場合（ＺＴＲ）には、シンボル情報のみを扱
う。以下にシンボル情報と係数情報のセットの例を示
す。ここで、Ｓはシンボル情報、Ｃは係数情報、（）は
セットを表す。
【００５２】 (S,C)(S,C)(S)(S,C)(S)(S,C)(S)(S)(S,C)......(C)(C)(C)(C)(C)(C)(C)....... ← 最高周波数以外のサブバンド →← 最高周波数のサブバンド → セット符号化部１００６はセット作成部１００５で作成
したシンボル情報と係数情報のセットを可変長符号化す
る。具体的な可変長符号化の方法としては、シンボル情
報と係数情報の２次元ハフマン符号化や、シンボル情報
のみが続く場合に同じシンボルが続く長さの可変長符号
化や、係数のみの場合に１次元ハフマン符号化などがあ
る。図１２にこの一連の動作を表すフローチャートを示
す。
【００５３】以上のように、本発明の実施の形態１の別
の符号化装置ではシンボル情報及び係数情報の再配置に
よって、低解像度のサブバンドから高解像度のサブバン
ドへと順に符号化データを作成することによって、符号
化データに階層性をもたせることができる。
【００５４】図１１は本発明の第１の実施の形態の復号
装置を実現する別の例である。
【００５５】図１１と図２の違いは、符号化データ分離
部２０１、シンボル情報復号部２０２、係数情報復号部
２０３の代わりに、セット復号部１１０１、セット分離
部１１０２が組込まれたことである。前述の実施の形態
１の復号装置では、別々に符号化されたシンボル情報と
係数情報とを分離してから可変長復号したが、本例では
シンボル情報と係数情報のセットを可変長復号してから
シンボル情報と係数情報に分離する。
【００５６】セット復号部１１０１では図１０の符号化
装置で作成したシンボル情報と係数情報とのセットを可
変長符号化した符号化データを可変長復号する。この場
合も符号化の場合に説明したのと同様、最高周波数のサ
ブバンド（ＨＬ１、ＬＨ１、ＨＨ１）ではシンボル情報
が存在しないので、係数情報のみを復号する。セット分
離部１１０２では、セット復号部１１０１で復号したシ
ンボル情報と係数情報のセットをシンボル情報と係数情
報とに分離し、各々メモリ１１０８、１１０９に出力す
る。図１３にこの一連の動作を表すフローチャートを示
す。
【００５７】以上のように本発明の実施の形態１の別の
復号装置では、階層性をもつ符号化データを復号するこ
とができる。
【００５８】図８は本発明の第２の実施の形態の復号装
置である。符号化装置については第１の実施の形態と同
じである。
【００５９】図８と図２との違いは図８ではデータ補間
部８１０が付加されたことである。画像復号装置に画像
符号化装置で作成された符号化データが完全に入力され
なかった場合、あるいは画像復号装置の処理速度がおそ
いため送られてきた符号化データを全て復号できなかっ
た場合など、画像復号装置で符号化データの後半が入力
できない場合がある。
【００６０】図５は画像復号装置に入力された階層構造
をもつ符号化データの先頭部分を復号した時の図８のメ
モリ８０８、８０９の内容である。本実施の形態１の画
像符号化装置で作成された符号化データは、周波数の低
いサブバンドの情報から周波数の高いサブバンドの情報
へと続く階層構造をもっているので、途中で打切られた
符号化データから復号されたシンボル情報、係数情報は
図５（ａ）の斜線部のように存在する。
【００６１】図５（ａ）で空白の部分は符号化データが
存在せず、これらの情報が復号できない係数を示す。図
８のデータ補間部８１０は、図５（ａ）の空白部分の係
数に“０”を代入し、サブバンド画像分の全ての係数を
補間する。この場合、サブバンドの第２階層のＨＬ２の
一部のみデータがあるため、その部分に対応する再生画
像の領域の水平方向の解像度が高くなる。
【００６２】このデータ補間部８１０によってサブバン
ド画像の全ての係数がそろったので、図８のブロック作
成部８０４により図５（ｂ）のようにブロック化でき
る。なお、データ補間部８１０は係数復号部８０３の後
において、係数情報に対して補間を行ってもよい。
【００６３】図５（ａ）は符号化データがサブバンドＨ
Ｌ２の途中で打切られている例であるが、図５（ｂ）の
上半分の網点部はブロック化した時に各ブロックにＬＬ
３、ＨＬ３、ＬＨ３、ＨＨ３、ＨＬ２まで符号化データ
が存在する比較的解像度の高い領域、下半分はブロック
化した時に各ブロックにＬＬ３、ＨＬ３、ＬＨ３、ＨＨ
３までの符号化データが存在する比較的解像度の低い領
域である。
【００６４】これ以降の処理は前述の第１の実施の形態
の復号装置の場合と同じように進めることができる。こ
のようにして、符号化データの一部のみを復号した時の
再生画像を図５（ｃ）に示す。図５（ｃ）は図５（ａ）
に対応しており、画像の上半分は解像度の高い画像が、
画像の下半分は上半分に比べて垂直方向に解像度の１レ
ベル低い画像が得られる。図９にこの一連の動作を表す
フローチャートを示す。
【００６５】以上のように本発明の実施の形態２の復号
装置では、階層性をもつ符号化データの一部から画像全
体を復号することができる。また、符号化データの一部
のみを復号する時に、符号化データの先頭からほぼ連続
的に、任意のデータ量の符号化データを再生することが
できる。つまり、符号化データ中の任意の位置で復号を
打切っても画像を再生することができる。
【００６６】以上のように、本発明では符号化データに
階層性を持たせることによって、符号化データの一部か
ら画像全体の再生画像を得ることができる。
【００６７】
【発明の効果】
（１）本発明の画像符号化装置は、画像をサブバンド分
割し、ブロック単位で符号化処理を行った後、情報を各
サブバンド単位に分割、再配置し、符号化データを作成
することによって、従来のブロック単位の量子化を行い
つつ、同時に従来は不可能であった符号化データの階層
化を実現することができる。
【００６８】（２）本発明の画像符号化装置は、ブロッ
ク単位の量子化が可能であるため、画像をブロック毎に
ビット割当ての制御ができ、高画質化を図ることができ
る。
【００６９】（３）本発明では、符号化データが階層化
されるため、画像復号装置において、階層性を持つ符号
化データの一部から、画像全体を再生することができ
る。
【００７０】（４）本発明では、符号化データが階層化
されるため、画像復号装置において、符号化データの一
部のみを復号するときに、復号するデータ量を任意のビ
ット数に指定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図３】本発明を説明する図である。
【図４】本発明を説明する図である。
【図５】本発明を説明する図である。
【図６】本発明の動作を説明するフローチャートであ
る。
【図７】本発明の動作を説明するフローチャートであ
る。
【図８】本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図９】本発明の動作を説明するフローチャートであ
る。
【図１０】本発明の実施の形態を示すブロック図であ
る。
【図１１】本発明の実施の形態を示すブロック図であ
る。
【図１２】本発明の動作を説明するフローチャートであ
る。
【図１３】本発明の動作を説明するフローチャートであ
る。
【図１４】従来例を示すブロック図である。
【図１５】従来例を示すブロック図である。
【図１６】従来技術を説明する図である。
【図１７】従来技術を説明する図である。
【図１８】従来技術を説明する図である。
【図１９】従来技術を説明する図である。
【図２０】従来技術を説明する図である。
【図２１】従来技術を説明する図である。
【図２２】従来技術の動作を説明するフローチャートで
ある。
【図２３】従来技術の動作を説明するフローチャートで
ある。
【図２４】サブバンド分割の階層性を示す図である。
【図２５】従来技術の問題点を説明する図である。
【符号の説明】
１０１、１００１、１４０１ サブバンド分割部 １０２、２０４、８０４、１００２、１４０２、１１０
４ ブロック作成部 １０３、１００３、１４０３ 量子化部 １０４、１００４、１４０４ シンボル情報決定部 １０８、１００８ シンボル情報再配置部 １０９、１００９ 係数再配置部 １１０、１１１、２０８、２０９、８０８、８０９、１
０１０、１０１１、１１０８、１１０９ メモリ １０５、１００５、１４０５ シンボル情報符号化部 １０６、１００６、１４０６ 係数符号化部 １０７ 符号化データ統合部 ２０１、８０１ 符号化データ分離部 ２０２、８０２、１１０２、１５０２ シンボル情報復
号部 ２０３、８０３、１１０３、１５０３ 係数復号部 ２０５、８０５、１１０５、１５０５ 逆量子化部 ２０６、８０６、１１０６、１５０６ サブバンド画像
作成部 ２０７、８０７、１１０７、１５０７ サブバンド画像
合成部 ８１０ データ補間部 １００７、１４０７ データ統合部 １１０１、１５０１ データ分離部 １１０４、１５０４ ブロックデータ作成部 １００５ セット作成部 １００６ セット符号化部 １１０１ セット復号部 １１０２ セット分離部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 草尾 寛 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−245863（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−178280（ＪＰ，Ａ) 特表 平７−504306（ＪＰ，Ａ) 特表 平７−501664（ＪＰ，Ａ) Ｓ．Ｂａｒｂａｒｏｓｓａ ａｎｄ Ａ．Ｖｅｎｔｒｅｌｌａ，“Ｐｒｏｇｒ ｅｓｓｉｖｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏ ｎ ｂｙ Ｗａｖｅｌｅｔ Ｚｅｒｏ− Ｔｒｅｅ Ｃｏｄｉｎｇ ａｎｄ Ｅｍ ｂｅｄｄｅｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏ ｎ”，Ｐｒｏｃ．1996 ＩＥＥＥ Ｄｉ ｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｄｅ ｓｓｉｎｇ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ，Ｓｅ ｐ．1996，ｐｐ．113−116 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 7/24 - 7/68 H04N 1/41 - 1/419 ＩＮＳＰＥＣ（ＤＩＡＬＯＧ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 画像をサブバンドに分割し、第１のサブ
    バンド画像を生成するサブバンド分割部と、 前記第１のサブバンド画像の各サブバンド間で親子関係
    にあるサブバンド係数をまとめて複数個のブロックを構
    成し、ブロック化された第２のサブバンド画像を作成す
    るブロック作成部と、 前記第２のサブバンド画像の各ブロックの前記サブバン
    ド係数を量子化する量子化部と、 前記第２のサブバンド画像の量子化されたサブバンド係
    数が“０”か非“０”かを示すシンボル情報を決定する
    シンボル情報決定部と、 前記第２のサブバンド画像のシンボル情報を前記第１の
    サブバンド画像の周波数位置に合わせて再配置するシン
    ボル情報再配置部と、 前記再配置したシンボル情報を可変長符号化するシンボ
    ル情報符号化部と、 前記シンボル情報をもとにして、前記量子化されたサブ
    バンド係数を、前記第１のサブバンド画像の周波数位置
    に合わせて再配置し、第３のサブバンド画像を作成する
    係数再配置部と、前記 再配置したサブバンド係数を可変長符号化する係数
    符号化部と、前記 符号化されたシンボル情報及び前記符号化されたサ
    ブバンド係数を、解像度レベルの順に並べる符号化デー
    タ統合部とを備え、 符号化データに階層構造を持たせたことを特徴とする画
    像符号化装置。
  2. 【請求項２】 量子化されたサブバンド係数が“０”か
    非“０”かを示すシンボル情報及びサブバンド係数が解
    像度レベルの順に並べられた符号化データを入力し、前
    記シンボル情報とサブバンド係数とを分離する符号化デ
    ータ分離部と、 前記分離されたシンボル情報を復号するシンボル情報復
    号部と、前記復号された シンボル情報をもとに、前記分離された
    各サブバンド係数を復号し、第３のサブバンド画像を再
    生する係数復号部と、 各サブバンド間で親子関係にある前記復号されたサブバ
    ンド係数をまとめて複数個のブロックを作成し、ブロッ
    ク化された第２のサブバンド画像を作成するブロック作
    成部と、 前記第２のサブバンド画像の前記復号されたサブバンド
    係数を逆量子化する逆量子化部と、 前記第２のサブバンド画像の前記逆量子化されたサブバ
    ンド係数を逆ブロック化して、前記第３のサブバンド係
    数の周波数位置に合わせて再配置した第１のサブバンド
    画像を作成するサブバンド画像作成部と、 前記サブバンド画像を合成し、復号画像を得るサブバン
    ド合成部とを備え、 階層構造を持つ符号化データを復号することを特徴とす
    る画像復号装置。
  3. 【請求項３】 前記符号化データ統合部は、同じ解像度
    レベルのサブバンド毎に、始めに該サブバンド内のシン
    ボル情報、次に該サブバンド内のサブバンド係数の順番
    にまとめて、低解像度レベルのサブバンドから高解像度
    レベルのサブバンドの順に並べることを特徴とする請求
    項１記載の画像符号化装置。
  4. 【請求項４】 前記符号化データ分離部は、低解像度レ
    ベルのサブバンドから高解像度レベルのサブバンドの順
    に並べられた符号化データから、同じ解像度レベルのサ
    ブバンド毎に、始めに該サブバンド内のシンボル情報、
    次に該サブバンド内のサブバンド係数の順番で各々を分
    離することを特徴とする請求項２記載の画像復号装置。
  5. 【請求項５】 前記符号化データ統合部は、同じ解像度
    レベルのサブバンド毎に、１つのシンボル情報とそれに
    対応するサブバンド係数とをセットとしてまとめて、低
    解像度レベルのサブバンドから高解像度レベルのサブバ
    ンドの順に並べることを特徴とする請求項１記載の画像
    符号化装置。
  6. 【請求項６】 前記符号化データ分離部は、低解像度レ
    ベルのサブバンドから高解像度レベルのサブバンドの順
    に並べられた符号化データから、各シンボル毎に１つの
    シンボル情報とそれに対応するサブバンド係数との各々
    を分離することを特徴とする請求項２記載の画像復号装
    置。
  7. 【請求項７】 画像をサブバンドに分割し、第１のサブ
    バンド画像を生成するサブバンド分割部と、 前記第１のサブバンド画像の各サブバンド間で親子関係
    にあるサブバンド係数をまとめて複数個のブロックを構
    成し、ブロック化された第２のサブバンド画像を作成す
    るブロック作成部と、 前記第２のサブバンド画像の各ブロックの前記サブバン
    ド係数を量子化する量子化部と、 前記第２のサブバンド画像の量子化されたサブバンド係
    数が“０”か非“０”かを示すシンボル情報を決定する
    シンボル情報決定部と、 前記第２のサブバンド画像のシンボル情報を前記第１の
    サブバンド画像の周波数位置に合わせて再配置するシン
    ボル情報再配置部と、 前記シンボル情報をもとにして、前記量子化されたサブ
    バンド係数を、前記第１のサブバンド画像の周波数位置
    に合わせて再配置し、第３のサブバンド画像を作成する
    係数再配置部と、 前記シンボル情報と該シンボル情報に対応するサブバン
    ド係数とのセットを、解像度レベルの順に並べて作成す
    るセット作成部と、 前記シンボル情報とサブバンド係数とのセットを可変長
    符号化するセット符号化部とを備え、 符号化データに階層構造を持たせたことを特徴とする画
    像符号化装置。
  8. 【請求項８】 量子化されたサブバンド係数が“０”か
    非“０”かを示すシンボル情報とサブバンド係数とのセ
    ットが解像度レベルの順に並べられた符号化データを入
    力し、前記シンボル情報とサブバンド係数とのセットを
    復号するセット復号部と、 前記復号したセットからシンボル情報とサブバンド係数
    とを分離して、第３のサブバンド画像を再生するセット
    分離部と、 各サブバンド間で親子関係にある前記復号されたサブバ
    ンド係数をまとめて複数個のブロックを作成し、ブロッ
    ク化された前記第２のサブバンド画像を作成するブロッ
    ク作成部と、 前記第２のサブバンド画像の前記復号されたサブバンド
    係数を逆量子化する逆量子化部と、 前記第２のサブバンド画像の前記逆量子化されたサブバ
    ンド係数を逆ブロック化して、前記第３のサブバンド係
    数の周波数位置に合わせて再配置した第１のサブバンド
    画像を作成するサブバンド画像作成部と、 前記サブバンド画像を合成し、復号画像を得るサブバン
    ド合成部とを備え、 階層構造を持つ符号化データを復号することを特徴とす
    る画像復号装置。
  9. 【請求項９】 前記符号化データの一部のみを入力した
    場合に、復号することができないサブバンド係数の値に
    “０”を挿入するデータ補間部を備え、 階層構造を持つ符号化データの一部のみを復号すること
    で再生画像を得ることを特徴とする請求項２、４、６あ
    るいは８のいずれかに記載の画像復号装置。
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