JP3337163B2 - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents
画像処理装置及び画像処理方法Info
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Description
理方法に関し、例えば所定の画像データを異なる解像度
でなる複数の画像データに分割して符号化する画像符号
化装置に適用して好適なものである。
入力画像データをピラミツド符号化等の階層符号化の手
法を用いて階層的に符号化するものがある。この画像符
号化装置においては、高解像度の入力画像データを第1
の階層データとして、この第1の階層データよりも解像
度が低い第2の解像データ、さらに第2の解像データよ
りも解像度が低い第3の階層データ、……を順次再帰的
に形成し、これら複数の階層データを通信路や記録再生
経路でなる伝送路で伝送する。
像復号化装置では、複数の階層データについて全て復号
化しても良く、またそれぞれに対応するテレビジヨンモ
ニタの解像度等により、何れかの階層データのうち所望
の1つを選択して復号化し得る。これにより、階層化さ
れた複数の階層データから所望の階層データのみについ
て復号化することにより、必要最小限の伝送データ量で
所望の画像データを得ることもできる。
て例えば4階層の符号化を実現する画像符号化装置1で
は、それぞれ3段分の間引きフイルタ2、3、4と補間
フイルタ5、6、7とを有し、入力画像データD1につ
いて各段の間引きフイルタ2、3、4によつて順次解像
度の低い縮小画像データD2、D3、D4を形成すると
共に補間フイルタ5、6、7により縮小画像データD
2、D3、D4を縮小前の解像度に戻す。
及び各補間フイルタ5〜7の出力D5〜D7はそれぞれ
差分回路8、9、10に入力され、これにより差分デー
タD8、D9、D10が生成される。この結果画像符号
化装置1においては、階層データのデータ量を低減する
と共に信号電力を低減する。ここでこの差分データD8
〜D10及び縮小画像データD4はそれぞれ面積が1、
1/4、1/16、1/64のサイズとなつている。
タD8〜D10及び間引きフイルタ4より得られる縮小
画像データD4は、各符号器11、12、13、14に
よつて符号化されて圧縮処理が施され、この結果各符号
器11、12、13、14から解像度の異なる第1、第
2、第3及び第4の階層データD11、D12、D13
及びD14が、所定の順序で伝送路に送出される。
層データD11〜D14は、図16に示す画像復号化装
置20によつて復号される。すなわち第1〜第4の階層
データD11〜D14は、それぞれ復号器21、22、
23、24によつて復号され、この結果復号器24から
は第4の階層データD24が出力される。
いて補間フイルタ26より得られる第4の階層データD
24の補間データと加算され、これにより第3の階層デ
ータD23が復元される。同様にして復号器22の出力
は加算回路30において補間フイルタ27より得られる
第3の階層データD23の補間データと加算され、これ
により第2の階層データD22が復元される。さらに復
号器21の出力は加算回路31において補間フイルタ2
8より得られる第2の階層データD22の補間データと
加算され、これにより第1の階層データD21が復元さ
れる。
符号化方法を実現する画像符号化装置においては、入力
画像データを複数の階層データに分割して符号化するた
め、必然的に階層成分だけデータ量が増加し、その分階
層符号化を用いない高能率符号化方式に比して圧縮効率
が低下するという問題がある。また圧縮効率を向上しよ
うとした場合、各階層データ間に適用される量子化器に
よつて画質劣化が発生する問題がある。
で、画像データを階層符号化する際に圧縮効率を向上し
得ると共に画質劣化を低減し得る画像処理装置及び画像
処理方法を提案しようとするものである。
め本発明においては、解像度の最も低い最上位階層情報
から解像度の最も高い最下位階層情報でなる複数の階層
情報D31、D32、D33、D34、D35からなる
画像データを処理する画像処理方法において、所定の階
層の階層情報を量子化する際の量子化ステツプ幅を決定
し、量子化ステツプ幅が所定値より大きい場合には、下
位の階層の階層情報を量子化する量子化ビツト数を所定
の階層の量子化ビツト数より大きいものとし、量子化ス
テツプ幅が所定値より小さい場合には、下位の階層の量
子化ビツト数を所定の階層の量子化ビツト数より小さい
ものとするようにした。
最上位階層情報から解像度の最も高い最下位階層情報で
なる複数の階層情報D31、D32、D33、D34、
D35からなる画像データを処理する画像処理方法にお
いて、所定の階層の階層情報のアクテイビテイを判定
し、当該アクテイビテイが予め定められた所定値より大
きい場合には、下位の階層の階層情報を量子化する量子
化ビツト数を所定の階層の量子化ビツト数より大きいも
のとし、アクテイビテイが予め定められた所定値より小
さい場合には、所定の階層より下位の階層の量子化ビツ
ト数を所定の階層の量子化ビツト数より小さいものとす
るようにした。
最上位階層情報から解像度の最も高い最下位階層情報で
なる複数の階層情報D31、D32、D33、D34、
D35からなる画像データを処理する画像処理方法にお
いて、所定の階層の階層情報に対して、複数の画素から
なる各ブロツクについてアクテイビテイを判定し、当該
アクテイビテイが予め定められた所定値より大きい場合
には、下位の階層の階層情報を量子化する量子化ビツト
数を所定の階層の量子化ビツト数より大きいものとし、
アクテイビテイが予め定められた所定値より小さい場合
には下位の階層の量子化ビツト数を所定の階層の量子化
ビツト数より小さいものとし、決定された量子化ビツト
数に基づいて下位の階層の対応するブロツクを量子化す
るようにした。
い場合には、下位の階層の階層情報を量子化する量子化
ビツト数を所定の階層の量子化ビツト数より大きいもの
とし、量子化ステツプ幅が所定値より小さい場合には、
下位の階層の量子化ビツト数を所定の階層の量子化ビツ
ト数より小さいものとするようにしたことにより、隣接
する階層情報間の関係を利用して適応的に量子化ビツト
数を決定でき、この結果伝送ビツト数を低減することが
できる。
イが所定値より大きい場合には、下位の階層の階層情報
を量子化する量子化ビツト数を所定の階層の量子化ビツ
ト数より大きいものとし、アクテイビテイが所定値より
小さい場合には、下位の階層の量子化ビツト数を所定の
階層の量子化ビツト数より小さいものとするようにした
ことにより、隣接する階層情報間の関係を利用して適応
的に量子化ビツト数を決定でき、この結果伝送ビツト数
を低減することができる。
についてアクテイビテイを判定し、当該アクテイビテイ
が所定値より大きい場合には、下位の階層の階層情報を
量子化する量子化ビツト数を所定の階層の量子化ビツト
数より大きいものとし、アクテイビテイが予め定められ
た所定値より小さい場合には下位の階層の量子化ビツト
数を所定の階層の量子化ビツト数より小さいものとし、
決定された量子化ビツト数に基づいて下位の階層の対応
するブロツクを量子化することにより、隣接する階層情
報間の関係を利用して適応的に量子化ビツト数を決定で
き、この結果伝送ビツト数を低減することができる。
する。
て、例えば高品位テレビジヨン信号等の静止画像を階層
符号化して圧縮する原理を示す。この階層符号化では下
位階層データの単純な算術平均で上位階層データを作
り、伝送すべき下位階層データを減少させて、情報量の
増加を伴わない階層構造を実現する。また上位階層から
下位階層の復号についてはブロツク毎のアクテイビテイ
に基づいて適応的に分割を制御することで、平坦部分の
情報量を削減する。さらに下位階層のために行う差分信
号の符号化では、その量子化特性を上位階層のアクテイ
ビテイに基づいて、付加コードなしにブロツク毎に切り
替えることにより高能率化を実現する。
まず入力される高品位テレビジヨン信号を下位階層と
し、この下位階層の2ライン×2画素の小ブロツク中の
4画素X1〜X4について、次式
する。この下位階層では、次式
することで、元々の4画素データと同じ情報量で階層構
造を構成する。
〜X3は、次式
Xiを加えて復号値E〔Xi〕を求め、残つた1画素
は、次式
復号値を引く事で復号値E〔X4〕を決定する。ここ
で、E〔 〕は復号値を意味する。
層から下位階層へは解像度が階層毎に4倍になるが、平
坦部ではこの分割を禁止する事で冗長度を削減してい
る。なおこの分割の有無を指示するためのフラグが1ビ
ツト、ブロツク単位で用意される。下位階層での分割の
必要性の判断は局所的なアクテイビテイとして、例えば
差分データの最大値で判断する。
標準画像(Y信号)を用い、5階層符号化した場合の適
応分割結果を図2に示す。最大差分データに対する閾値
を変化させた時の各階層の画素数を本来の画素数に対す
る割合を示すが、空間相関に基づく冗長度削減のようす
が分かる。削減効率は画像によつて変わるが最大差分デ
ータに対する閾値を1〜6と変化させると、平均的な削
減率は28〜69〔%〕になる。
て下位階層を作り、そのとき下位階層では上位階層デー
タからの差分データを符号化することで、信号レベル幅
を有効に削減できる。図2について上述した階層符号化
による5段階の場合を、図3に示すが、ここでは階層を
下位から数えて第1〜第5階層と名付けた。
信号レベル幅の削減が見られる。特に画素数の多い第1
〜4階層は差分信号なので、大幅な削減が達成でき、以
降の量子化で効率が向上する。図3の表からわかるよう
に削減効率の絵柄への依存性は少なく、全ての絵に対し
て有効である。
で、エラー伝播をブロツク内にとめながら、下位階層を
上位階層の平均値からの差分に変換する事で、効率の良
さも合わせ持つ事ができる。実際上階層符号化では同一
空間的位置での階層間のアクテイビテイには相関があ
り、上位階層の量子化結果から下位階層の量子化特性を
決定する事で、受信側に逆量子化のための量子化情報を
伝送する必要のない(但し、初期値を除く)適応量子化
器を実現できる。
いて画像を階層符号化してマルチ解像度で表現し、階層
構造を利用した適応分割及び適応量子化を行う事で、各
種HD標準画像(8ビツトのY/PB/PR)を約1/
8に圧縮することができる。また適応分割のために用意
されるブロツク毎の付加コードは、圧縮効率の向上のた
めに各階層でランレングス符号化が行われる。このよう
にして、各階層で充分な画質の画像が得られ、最終的な
最下位階層も視覚的劣化のない良好な画像を得ることが
できる。
し、入力画像データD31が差分回路41及び平均化回
路42に入力される。平均化回路42は、図5に示すよ
うに、最下位階層としての第1階層データでなる入力画
像データD31の4画素X1(1)〜X4(1)から第
2階層データD32の画素X1(2)を生成する。この
第2階層データD32の画素X1(2)に隣接する画素
X2(2)〜X4(2)も同様に第1階層データD31
の4画素平均により生成される。
平均化回路44に入力される。平均化回路44は、第2
階層データD32の4画素平均により第3階層データD
33を生成する。例えば図5に示す場合では、第2階層
データD32の画素X1(2)〜X4(2)から第3階
層データD33の画素X1(3)が生成されると共に、
画素X1(3)に隣接する画素X2(3)〜X4(3)
も同様に第2階層データD32の4画素平均により生成
される。
平均化回路46に入力される。平均化回路46は上述の
場合と同様に第3階層データD33の4画素平均によ
り、図5に示すように、画素X1(4)〜X4(4)で
なる第4階層データD34を生成する。この第4階層デ
ータD34は差分回路47及び平均化回路48に入力さ
れる。平均化回路48は、第4階層データD34の4画
素平均により最上位階層となる第5階層データD35を
生成する。図5に示すように、第4階層データD34の
4画素X1(4)〜X4(4)を平均化することにより
第5階層データD35の画素X1(5)が生成される。
5のブロツクサイズは、最下位階層である第1階層デー
タD31のブロツクサイズを1×1とすると、第2階層
データD32は1/2×1/2、第3階層データD33
は1/4×1/4、第4階層データD34は1/8×1
/8、最上位階層データである第5階層データD35は
1/16×1/16となる。
下位階層データの4画素平均化により生成する場合、上
位階層データをM、下位階層画素値をa、b、c、dと
すると、伝送画素は、上位階層データM、下位階層画素
a、b、cの4画素のままで良いことになる。すなわち
M、a、b、c、dを用いて、次式、
dを容易に復元することができる。
いて図6に示す。ここで各階層データは、下位階層の4
画素平均により生成されており、図中の斜線部分のデー
タを伝送しなくとも(5)式で示す算術式により全デー
タを復元することができる。この結果、画像符号化装置
40においては、続く符号器による符号化対象画素数を
低減し得、これにより複数の階層画像に分解した上で符
号化をする場合でも圧縮効率の低下を回避し得るように
なされている。
号器49によつて第5階層データD35を圧縮符号化す
ることにより第5階層圧縮符号化データD55を生成す
る。また画像符号化装置40においては、以上の5つの
各階層データD31〜D35について、隣接階層間の差
分演算を施すことにより、階層間差分データD44、D
43、D42、D41を生成するようになされている。
先ず差分回路47に第4階層データD34を入力すると
共に、第5階層圧縮符号化データD55を復号器50に
より復元して復元データD36として入力する。これに
より差分回路47は第4階層データD34と第5階層デ
ータD35との階層間差分データD44を発生し、これ
を符号器51に出力する。符号器51は階層間差分デー
タD44を圧縮符号化することにより第4階層圧縮符号
化データD54を生成する。
分回路45に、第3階層データD33を入力すると共
に、第4階層圧縮符号化データD54を復号器52によ
り復元して第4階層データD34と同様の復元データD
37を入力する。これにより差分回路45は第3階層デ
ータD33と復元データD37(すなわち第4階層デー
タD34)との階層間差分データD43を発生し、これ
を符号器53に出力する。符号器53は階層間差分デー
タD43を圧縮符号化することにより第3階層圧縮符号
化データD53を生成する。
差分回路43に、第2階層データD32を入力すると共
に、第3階層圧縮符号化データD53を復号器54によ
り復元して第3階層データD33と同様の復元データD
38を入力する。これにより差分回路43は第2階層デ
ータD32と復元データD38(すなわち第3階層デー
タD33)との階層間差分データD42を発生し、これ
を符号器55に出力する。符号器55は階層間差分デー
タD42を圧縮符号化することにより第2階層圧縮符号
化データD52を生成する。
41に、第1階層データD31を入力すると共に、第2
階層圧縮符号化データD52を復号器56により復元し
て第2階層データD32と同様の復元データD39を入
力する。これにより差分回路41は第1階層データD3
1と復元データD39(すなわち第2階層データD3
2)との階層間差分データD41を発生し、これを符号
器57に出力する。符号器57は階層間差分データD4
1を圧縮符号化することにより第1階層圧縮符号化デー
タD51を生成する。
は、第5階層圧縮符号化データD55、第4階層圧縮符
号化データD54、第3階層圧縮符号化データD53、
第2階層圧縮符号化データD52、第1階層圧縮符号化
データD51を順次この順序で生成するようになされて
いる。
ぞれ対応する符号器51、53又は55から復号対象で
ある圧縮符号化データD54、D53又はD52を受け
ると共に、対応する符号器51、53又は55で用いた
量子化情報E0、E1又はE2を受けることにより、圧
縮符号化データD54、D53又はD52を復号する。
また各復号器52、54、56は1つ下位の階層の復号
器50、52又は56からの復元データD36、D37
又はD38に受けることにより、差分前の階層データD
34、D33又はD32を作る。
に示すように構成されている。ここでは簡単化のため復
号器52について説明する。復号器52は復号化回路5
2Aに第4階層圧縮符号化データD54及びこの第4階
層圧縮符号化データD54を生成する際に用いた量子化
情報E0を受けて第4階層圧縮符号化データD54を復
号する。この結果復号化回路52Aからは、例えば図5
に示すX1(4)−X1(5)、X2(4)−X1
(5)、X3(4)−X1(5)の出力値が得られる。
この出力値は続く加算回路52Bにおいて復元データD
36と加算されることによりX1(4)、X2(4)、
X3(4)の出力値が得られる。差分値生成回路52C
はX1(4)、X2(4)、X3(4)及びX1(5)
を用いて、(5)式に基づく演算を施すことにより非伝
送画素X4(4)を生成する。従つて続く合成回路52
Dからは、差分前の第4階層データX1(4)、X2
(4)、X3(4)及びX4(4)が生成され、これが
差分回路45に与えられる。
れ隣接する上位階層の符号器49、51、53、55か
ら出力された量子化情報E0、E1、E2又はE3を受
け取り、当該量子化情報E0、E1、E2、E3に基づ
いて符号化すると共に、下位階層の量子化特性を決定す
るようになされている。ここで符号器51、53、55
及び57は、図8に示すように構成されている。
び55の構成のみを示したが、符号器51及び57も同
様に構成されている。符号器53は量子化情報E1とし
て、量子化ステツプ幅情報E1A及び量子化ビツト数情
報E1Bを、隣接する上位階層から受け、これをビツト
数選定回路53Eに入力する。ビツト数選定回路53E
は、量子化ステツプ幅情報E1Aに応じてこの階層で使
用する量子化ビツト数を決定し、決定結果を量子化器5
3A及び次の階層のビツト数選定回路55Eに与える。
量子化器53Aはビツト数選定回路53Eから与えられ
た量子化ビツト数で階層間差分データD43を量子化
し、これにより得た量子化値の分布を分布状態判定回路
53Dにより判定し、これにより得た判定結果を量子化
幅選定回路53Cに与える。量子化幅選定回路53Cは
後述する処理を行うことにより新しい量子化ステツプ幅
情報E2Aを得、これを下位階層の符号器55に送出す
る。
て、量子化ステツプ幅情報E2A及び量子化ビツト数情
報E2Bを、隣接する上位階層の符号器53から受け、
ビツト数選定回路55Eによつて量子化ステツプ幅情報
E2Aに応じた量子化ビツト数情報E3Bを生成し、こ
の量子化ビツト数E3Bを用いて量子化器55Aにより
量子化を行う。
する下位階層データ領域を「ブロツク」と定義すると、
このブロツク内の階層間差分データD41〜D44のア
クテイビテイによりブロツク内のデータ変化の特性を把
握し、このデータ特性に基づいて量子化器の特性を決定
するようになされている。
128の範囲にある階層間差分データを2ビツト量子化
する場合の量子化特性を図9に示す。このように差分値
は、0〜3までに量子化される。また実施例の場合、各
階層データは2×2の4画素平均により上位階層データ
が生成されているため、各ブロツクの下位階層には4画
素が存在する。
としては、先ず上位階層で決定済みの量子化ステツプ幅
により、階層間差分データを2ビツト量子化する。この
とき図9に示す0〜3のいずれかの量子化値が生成され
る。ここでブロック内4画素の量子化値の分布は、ブロ
ツク内のアクテイビテイを表わすため、この4画素の量
子化値の分布に基づいて次の階層の量子化ステツプ幅を
決定する。かくして量子化ステツプ幅をブロツク内量子
化値分布に基づいて選定するようにしたことにより、量
子化器の種類を示す付加コードが不要となる。この結果
画像符号化装置40においては、符号器による圧縮効率
を向上させることができると共に、圧縮符号化処理の際
の画質劣化を回避することができる。
定規則を説明する。先ず各量子化値0〜3を、図9に示
すように、区間A及びBに分類する。すなわち量子化値
が1又は2であつた場合にはこれを区間Aとし、量子化
値が0又は3であつた場合にはこれを区間Bとする。
合の量子化器の特性として、アクテイビテイの高いブロ
ツクにおいては、量子化ステツプ幅の大きな粗い量子化
器を用い、これに対してアクテイビテイの低いブロツク
においては、量子化ステツプ幅の狭い量子化器を用いる
ことが必要であることを考慮して、以下の規則を設定す
る。
0、下位階層の量子化ステツプ幅をp1とすると、 規則1)4画素の量子化値が全て区間Bに属する場合、p1=2×p0 規則2)4画素の量子化値が区間Aと区間Bに属する場合、p1=p0 規則3)4画素の量子化値が全て区間Aに属する場合、p1=p0/2 に基づいて下位階層の量子化ステツプ幅p1を決定す
る。ここで規則1は、ブロツク内アクテイビテイが大き
い場合に対応し、この場合に次の下位階層の量子化ステ
ツプ幅を大きくし、量子化歪みを抑制する機能を果た
す。
の状態として多くの場合が考えられるが、一般的には空
間相関により区間Bのデータの絶対値は大きくないと考
えられるため、上位階層の量子化ステツプ幅を保持する
機能を果たす。さらに規則3は、ブロツク内アクテイビ
テイが小さい場合に対応し、この場合に次の下位階層の
量子化ステツプ幅を小さくし、平坦部分での画質劣化を
抑制する機能を果たす。
は、上位階層のブロツク内アクテイビテイに応じて下位
階層の量子化ステツプ幅を決定するようになされてい
る。
ビツト数を上位階層の量子化ステツプ幅に応じて決定す
るようになされている。このとき画像符号化装置40に
おいては、上位階層の量子化ステツプ幅によるブロツク
内の量子化値の分布に応じて、各階層での量子化ビツト
数を決定する。すなわち画像符号化装置40において
は、上位階層の量子化ビツト数をbit0、上位階層の
量子化ステツプ幅をp0、下位階層の量子化ビツト数重
み決定関数をf0(・)とすると、下位階層の量子化ビ
ツト数bit1を、次式、
ト数重み決定関数f0(・)としては、図10のような
特性のものが考えられる。
は、上位階層の量子化ステツプ幅p0が大きい場合は、
下位階層においても上位階層の量子化ビツト数を維持又
は増加させる。これに対して上位階層の量子化ステツプ
幅が小さい場合は、下位階層においては量子化ビツト数
を削減しても量子化歪みが減少するため、上位階層の量
子化ビツト数より減少させる。
は、隣接階層間の関係を利用して適応的に量子化ビツト
数を決定するようにしたことにより、画質劣化を生じさ
せずに伝送ビツト数を低減し得、かくして圧縮効率を向
上させることができる。また上述のようにして決定され
た量子化ビツト数は、復号側では伝送データの組み合わ
せから決定できることにより、量子化ビツト数を示す付
加コードを別途伝送する必要はなく、圧縮効率の付加と
はならない。
示すような処理手順に従つて順次第1〜第n階層圧縮符
号データを生成する(実施例の場合n=5)。すなわち
画像符号化装置40は、ステツプSP1から入つてステ
ツプSP2において、n階層を想定して階層カウンタI
にn−1を入力する。
3において、平均化回路42、44、46、48によつ
てn階層分の階層データD31〜D35を生成し、ステ
ツプSP4に進む。ここで画像符号化装置40は最上位
階層の属性となる量子化ステツプ幅と、以下の階層の判
定に用いられる量子化ビツト数の初期値を設定する。画
像符号化装置40は、続くステツプ5において、最上位
階層データD35の符号化及び復号化処理を実行する。
プに入り、各階層データを順次符号化する。すなわち画
像符号化装置40はステツプSP6において、先ず差分
回路47、45、43又は41によつて階層間差分演算
を行い、このとき生成される階層間差分データD44、
D43、D42又はD41に対して上位階層の量子化ス
テツプ幅による量子化を実行すると共にこのときのブロ
ツク内の量子化値の分布を判定する。
ツプSP7において、上位階層の量子化ステツプ幅を用
いて(6)式により量子化ビツト数を決定すると共に、
続くステツプSP8においてブロツク内の量子化値の分
布を用いて上述の規則1〜規則3により量子化ステツプ
幅を決定する。
9において、上位階層の量子化ビツト数と量子化ステツ
プ幅を用いて階層間差分データD44、D43、D42
又はD41の符号化及び復号化を実行する。画像符号化
装置40はステツプSP10において、階層カウンタI
をデイクリメントし、続くステツプSP11において階
層カウンタIが0であるか否か判断する。
全階層の処理が終了したことを意味し、このとき画像符
号化装置40はステツプSP12に移つて当該処理手順
を終了する。これに対してステツプSP11において否
定結果が得られると、画像符号化装置40はステツプS
P6に戻つて1つ下の階層に対して上述したステツプS
P6〜ステツプSP10の処理を繰り返す。
階層の量子化ステツプ幅に応じて決定するようにしたこ
とにより、画質劣化を回避して有効に伝送ビツト数を低
減し得、かくして圧縮効率が向上した画像符号化装置4
0を実現できる。
3に基づいて上位階層の量子化ステツプ幅p0に対して
それぞれ、2、1又は1/2を乗ずることにより下位階
層の量子化ステツプ幅p1を決定する場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、量子化値に応じて、上位
階層の量子化ステツプ幅p0に、図12に示すような線
形重みw1(p0)を乗ずるようにしても良く、上位階
層の量子化ステツプ幅p0に対する重みずけには種々の
ものを適用することができる。
に対して非線形重み乗ずることにより下位階層の量子化
ステツプ幅p1を決定するようにしても良い。この場合
量子化値に対する非線型重みずけの規則としては、上位
階層の量子化ステツプ幅をp0、下位階層の量子化ステ
ツプ幅をp1、非線型重みをw2(p0)及びw3(p
0)とすると、例えば以下のような規則を用いれば良
い。 規則1)4画素の量子化値が全て図9の区間Bに属する場合、p1=w2(p 0)×p0 規則2)4画素の量子化値が図9の区間Aと区間Bに属する場合、p1=p0 規則3)4画素の量子化値が全て図9の区間Aに属する場合、p1=w3(p 0)×p0
(p0)の特性は、図13に示すように、上位階層量子
化ステツプ幅p0の値が大きくなるに従つて重みが1に
収束するようになされており、これにより複数階層に亘
る処理における量子化特性を安定し得るようになされて
いる。また上位階層の量子化ステツプ幅に線形重みを乗
ずる場合にも、当該線形重みの特性を上述の非線形重み
の場合と同様に、上位階層量子化ステツプ幅p0の値が
大きくなるに従つて重みw1(p0)が1に収束するよ
うにすれば、複数階層に亘る処理における量子化特性を
安定させることができる。
所定の重みを乗ずることにより、下位階層の量子化ステ
ツプ幅を求める手法は、以下のように表現することがで
きる。すなわち上述したブロツク内4画素の量子化値の
分布を示すパラメータをptnとし(ここでパラメータ
ptnは例えば4画素の量子化値のうち区間Bに属する
画素数などである)、量子化ステツプ幅に乗ずる重み関
数をw(・)で表すと、下位階層の量子化ステツプ幅p
1は、上位階層の量子化ステツプ幅p0を用いて、次
式、
は上位階層の量子化ステツプ幅p0に乗ずる重みを、上
位階層の量子化ステツプ幅p0とブロツク内量子化値分
布パラメータptnに基づいて決定するということがで
きる。
各階層での量子化ビツト数を上位階層の量子化ステツプ
幅に応じて決定する場合について述べたが、本発明はこ
れに限らず、上位階層の量子化ステツプ幅によるブロツ
ク内の量子化値の分布に応じて、各階層での量子化ビツ
ト数を決定するようにしても良い。この場合、量子化ビ
ツト数の決定処理は、上位階層の量子化ビツト数をbi
t0、下位階層の量子化ビツト数をbit1、ブロツク
内量子化値の分布パラメータをptn、下位階層の量子
化ビツト数重み決定関数をf1(・)とすると、次式、
タptnとしては、図9の区間Bに含まれる画素数のよ
うにブロツク内データのレベル分布のアクテイビテイを
表現する値を用いる。また量子化ビツト数重み決定関数
f1(・)としては、図14のような特性のものが考え
られる。
のアクテイビテイが大きい場合は、下位階層においても
上位階層の量子化ビツト数を維持又は増加させる。これ
に対して、ブロツク内データのレベル分布のアクテイビ
テイが小さい場合は、下位階層においては量子化ビツト
数を削減しても量子化歪みが減少するため、上位階層の
量子化ビツト数より減少させる。これにより上述の実施
例の場合と同様に、画質を劣化させずに有効に伝送デー
タ量を低減させることができる。
ツト数決定手法を組み合わせることにより、各階層の量
子化ビツト数を決定するようにしても良い。すなわち上
位階層の量子化ステツプ幅と、それによるブロツク内量
子化値の分布パラメータに応じて、各階層での量子化ビ
ツト数を決定する手法である。この場合、量子化ビツト
数の決定処理は、上位階層の量子化ビツト数をbit
0、下位階層の量子化ビツト数をbit1、上位階層の
量子化ステツプ幅をp0、ブロツク内量子化値の分布パ
ラメータをptn、下位階層の量子化ビツト数重み決定
関数をf2(・)とすると、次式、
タptnとしては、図9の区間Bに含まれる画素数など
のブロツク内データのレベル分布のアクテイビテイを表
現する値が考えられる。また量子化ビツト数重み決定関
数f2(・)においては、上述した量子化ビツト数重み
決定関数f0(・)及びf1(・)(図10及び図1
4)の基本特性を保持しつつ、上位階層の量子化ステツ
プ幅p0とブロツク内量子化値の分布パラメータptn
とを組み合わせたことにより、一段と下位階層の量子化
ビツト数重み決定特性の自由度を増加させることができ
る。
p0により決定された量子化ビツト数重みに対し、ブロ
ツク内量子化値の分布パラメータptnを考慮すること
で量子化ビツト数重みの大きさを変更することが考えら
れる。これにより極端な量子化ビツト数の選択を回避
し、量子化ビツト数選択制御を安定化させることができ
る。勿論、重み決定関数のパラメータが増えることによ
り、よりきめ細かい量子化ビツト数を行なうことができ
るようになる。
の量子化ステツプ幅が所定値より大きい場合には、下位
の階層の階層情報を量子化する量子化ビツト数を所定の
階層の量子化ビツト数より大きいものとし、量子化ステ
ツプ幅が所定値より小さい場合には、下位の階層の量子
化ビツト数を所定の階層の量子化ビツト数より小さいも
のとするようにしたことにより、隣接する階層情報間の
関係を利用して適応的に量子化ビツト数を決定でき、こ
の結果伝送ビツト数を低減し得る画像符号化装置を実現
することができる。
のアクテイビテイが所定値より大きい場合には、下位の
階層の階層情報を量子化する量子化ビツト数を所定の階
層の量子化ビツト数より大きいものとし、アクテイビテ
イが所定値より小さい場合には、下位の階層の量子化ビ
ツト数を所定の階層の量子化ビツト数より小さいものと
するようにしたことにより、隣接する階層情報間の関係
を利用して適応的に量子化ビツト数を決定でき、この結
果伝送ビツト数を低減し得る画像符号化装置を実現する
ことができる。
報の各ブロツクについてアクテイビテイを判定し、当該
アクテイビテイが所定値より大きい場合には、下位の階
層の階層情報を量子化する量子化ビツト数を所定の階層
の量子化ビツト数より大きいものとし、アクテイビテイ
が予め定められた所定値より小さい場合には下位の階層
の量子化ビツト数を所定の階層の量子化ビツト数より小
さいものとし、決定された量子化ビツト数に基づいて下
位の階層の対応するブロツクを量子化することにより、
隣接する階層情報間の関係を利用して適応的に量子化ビ
ツト数を決定でき、この結果伝送ビツト数を低減し得る
画像符号化装置を実現することができる。
る階層データの説明に供する略線図である。
である。
準偏差を示す図表である。
構成を示すブロツク図である。
ある。
ある。
る。
特性を示す特性曲線図である。
である。
の線型重み特性を示す特性曲線図である。
の非線型重み特性を示す特性曲線図である。
数の特性を示す特性曲線図である。
る。
る。
差分回路、42、44、46、48……平均化回路、4
9、51、53、55、57……符号器、50、52、
54、56……復号器、D31〜D35……階層デー
タ、D41〜D44……階層間差分データ、D51〜D
55……階層圧縮符号化データ、p0、p1……量子化
ステツプ幅、bit0、bit1……量子化ビツト数、
f0、f1……量子化ビツト数重み決定関数。
Claims (15)
- 【請求項1】解像度の最も低い最上位階層情報から解像
度の最も高い最下位階層情報でなる複数の階層情報から
なる画像データを処理する画像処理装置であつて、 所定の階層の階層情報を量子化する際の量子化ステツプ
幅を決定する量子化ステツプ幅決定手段と、 上記量子化ステツプ幅が予め定められた所定値より大き
い場合には上記所定階層より下位の階層の階層情報を量
子化する量子化ビツト数を上記所定の階層の量子化ビツ
ト数より大きいものとし、上記量子化ステツプ幅が予め
定められた所定値より小さい場合には上記所定の階層よ
り下位の階層の量子化ビツト数を上記所定の階層の量子
化ビツト数より小さいものとする量子化ビツト数決定手
段と を具えることを特徴とする画像処理装置。 - 【請求項2】上記量子化ステツプ幅決定手段は、 上記所定の階層の量子化ステツプ幅を、上記所定の階層
より上位の階層の階層情報のアクテイビテイが高い場合
には大きく、上記所定階層より上位の階層の階層情報の
アクテイビテイが低い場合には小さく決定する ことを特
徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 【請求項3】解像度の最も低い最上位階層情報から解像
度の最も高い最下位階層情報でなる複数の階層情報から
なる画像データを処理する画像処理装置であつて、 所定の階層の階層情報を量子化する際の量子化ステツプ
幅を決定する量子化ステツプ幅決定手段と、 上記量子化ステツプ幅が予め定められた所定値より大き
い場合には上記所定の階層より下位の階層の量子化ビツ
ト数を上記所定の階層の量子化ビツト数より大きいもの
とし、上記量子化ステツプ幅が予め定められた所定値よ
り小さい場合には上記所定の階層より下位の階層の量子
化ビツト数を上記所定の階層の量子化ビツト数より小さ
いものとする量子化ビツト数決定手段と、 決定された上記量子化ビツト数に基づいて上記下位の階
層の階層情報を量子化 する量子化手段と を具えることを
特徴とする画像処理装置。 - 【請求項4】上記量子化ステツプ幅決定手段は、 上記所定の階層の量子化ステツプ幅を、上記所定の階層
より上位の階層の階層情報のアクテイビテイが高い場合
には大きく、上記所定の階層より上位の階層の階層情報
のアクテイビテイが低い場合には小さく決定し、上記所
定の階層より下位の階層の量子化ステツプ幅を、上記所
定の階層の階層情報に対するアクテイビテイが高い場合
には大きく、上記所定の階層の階層情報に対するアクテ
イビテイが低い場合には小さく決定し、 上記量子化手段は、 決定された上記量子化ビツト数及び上記下位の階層の量
子化ステツプ幅に基づいて、上記下位の階層の階層情報
を量子化する ことを特徴とする請求項3に記載の画像処
理装置。 - 【請求項5】上記アクテイビテイは、上記所定階層の階
層情報の複数の画素の量子化値の分布を反映するように
判定される ことを特徴とする請求項2又は4のいずれか
に記載の画像処理装置。 - 【請求項6】上記量子化ステツプ幅決定手段は、 上記量子化ステツプ幅を、上記アクテイビテイが高い場
合には上記所定の階層より下位の階層の階層情報を量子
化する際の量子化ステツプ幅が大きくなり、上記アクテ
イビテイが低い場合には上記所定の階層より下位の階層
の階層情報を量子化する際の量子化ステツプ幅が小さく
なるような係数を、上記所定の階層の階層情報を量子化
する際の上位量子化ステツプ幅に乗じて決定する ことを
特徴とする請求項2又は4のいずれかに記載の画像処理
装置。 - 【請求項7】上記係数は、上記量子化値に応じた重み付
けを有する ことを特徴とする請求項6に記載の画像処理
装置。 - 【請求項8】上記重み付けは、線形重みあるいは非線形
重みの少なくともいずれか一方である ことを特徴とする
請求項7に記載の画像処理装置。 - 【請求項9】解像度の最も低い最上位階層情報から解像
度の最も高い最下位階層情報でなる複数の階層情報から
なる画像データを処理する画像処理装置であつて、 所定の階層の階層情報のアクテイビテイを判定するアク
テイビテイ判定手段と、 上記アクテイビテイが予め定められた所定値より大きい
場合には上記所定の階層より下位の階層の階層情報を量
子化する量子化ビツト数を上記所定の階層の量子化ビツ
ト数より大きいものとし、上記アクテイビテイが予め定
められた所定値より小さい場合には上記所定の階層より
下位の階層の量子化ビツト数を上記所定の階層の量子化
ビツト数より小さいものとする量子化ビツト数決定手段
と を具えることを特徴とする画像処理装置。 - 【請求項10】 解像度の最も低い最上位階層情報から解
像度の最も高い最下位階層情報でなる複数の階層情報か
らなる画像データを処理する画像処理装置であつて、 所定の階層の階層情報に対して、複数の画素からなる各
ブロツクについてアクテイビテイを判定するアクテイビ
テイ判定手段と、 上記アクテイビテイが予め定められた所定値より大きい
場合には上記所定の階層より下位の階層の階層情報を量
子化する量子化ビツト数を上記所定の階層の量子化ビツ
ト数より大きいものとし、上記アクテイビテイが予め定
められた所定値より小さい場合には上記所定の階層より
下位の階層の量子化ビツト数を上記所定の階層の量子化
ビツト数より小さいものとする量子化ビツト数決定手段
と、 決定された上記量子化ビツト数に基づいて上記下位の階
層の対応するブロツクを量子化する量子化手段と を有す
ることを特徴とする画像処理装置。 - 【請求項11】 上記アクテイビテイ判定手段は、上記所
定の階層の階層情報の各ブロツクの複数の画素の量子化
値の分布を反映するようにアクテイビテイを判定する こ
とを特徴とする請求項9又は10のいずれかに記載の画
像処理装置。 - 【請求項12】 解像度の最も低い最上位階層情報から解
像度の最も高い最下位階層情報でなる複数の階層情報か
らなる画像データを処理する画像処理方法であつて、 所定の階層の階層情報を量子化する際の量子化ステツプ
幅を決定する量子化ステツプ幅決定ステツプと、 上記量子化ステツプ幅が予め定められた所定値より大き
い場合には上記所定の階層より下位の階層の階層情報を
量子化する量子化ビツト数を上記所定の階層の量子化ビ
ツト数より大きいものとし、上記量子化ステツプ幅が予
め定められた所定値より小さい場合には上記所定の階層
より下位の階層の量子化ビツト数を上記所定の階層の量
子化ビツト数より小さいものとする量子化ビツト数決定
ステツプと を具えることを特徴とする画像処理方法。 - 【請求項13】 解像度の最も低い最上位階層情報から解
像度の最も高い最下位階層情報でなる複数の階層情報か
らなる画像データを処理する画像処理方法であつて、 所定の階層の階層情報を量子化する際の量子化ステツプ
幅を決定する量子化ステツプ幅決定ステツプと、 上記量子化ステツプ幅が予め定められた所定値より大き
い場合には上記所定の階層より下位の階層の量子化ビツ
ト数を上記所定の階層の量子化ビツト数より大きいもの
とし、前記量子化ステツプ幅が予め定められた所定値よ
り小さい場合には上記所定の階層より下位の階層の量子
化ビツト数を上記所定の階層の量子化ビツト数より小さ
いものとする量子化ビツト数決定ステツプと、 決定された上記量子化ビツト数に基づいて上記下位の階
層の階層情報を量子化する量子化ステツプと、 を具えることを特徴とする画像処理方法。 - 【請求項14】 解像度の最も低い最上位階層情報から解
像度の最も高い最下位階層情報でなる複数の階層情報か
らなる画像データを処理する画像処理方法であつて、 所定の階層の階層情報のアクテイビテイを判定するアク
テイビテイ判定ステツプと、 上記アクテイビテイが予め定められた所定値より大きい
場合には上記所定の階層より下位の階層の階層情報を量
子化する量子化ビツト数を上記所定の階層の量子化ビツ
ト数より大きいものとし、上記アクテイビテイが予め定
められた所定値より小さい場合には上記所定の階層より
下位の階層の量子化ビツト数を上記所定の階層の量子化
ビツト数より小さいものとする量子化ビツト数決定ステ
ツプと を具えることを特徴とする画像処理方法。 - 【請求項15】 解像度の最も低い最上位階層情報から解
像度の最も高い最下位階層情報でなる複数の階層情報か
らなる画像データを処理する画像処理方法であつて、 所定の階層の階層情報に対して、複数の画素からなる各
ブロツクについてアクテイビテイを判定するアクテイビ
テイ判定ステツプと、 上記アクテイビテイが予め定められた所定値より大きい
場合には上記所定の階層より下位の階層の階層情報を量
子化する量子化ビツト数を上記所定の階層の量子化ビツ
ト数より大きいものとし、上記アクテイビテイが予め定
められた所定値より小さい場合には上記所定の階層より
下位の階層の量子化ビツト数を上記所定の階層の量子化
ビツト数より小さいものとする量子化ビツト数決定ステ
ツプと、 決定された上記量子化ビツト数に基づいて上記下位の階
層の対応するブロツクを量子化する量子化ステツプと を
具えることを特徴とする画像処理方法。
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