JP3577093B2

JP3577093B2 - 画像符号化および復元装置

Info

Publication number: JP3577093B2
Application number: JP15071893A
Authority: JP
Inventors: 広隆千葉; 嗣男野田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-06-22
Filing date: 1993-06-22
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2019-10-13
Also published as: JPH0723230A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば画像データベースのように多数の画像データを蓄積するシステム、または画像データを伝送する画像データ伝送システムに係わり、さらに詳しくは画像データを符号化によって圧縮し、また圧縮されたデータから画像を復元する画像符号化および復元装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
数値データに比べて情報量が桁違いに大きい画像データ、特に中間調画像やカラー画像のデータを画像データベースに蓄積したり、または画像伝送システムにおいて高速、高品質の伝送を行うためには、各画素のデータを高能率に符号化する必要がある。画像データの高能率圧縮方式として、例えば適応離散コサイン変換符号化方式がある。
【０００３】
適応離散コサイン変換符号化方式（ＡＤＣＴ）では、画像を８×８画素からなるブロックに分割し、各ブロックの画像データを二次元離散コサイン変換（ＤＣＴ）によって空間周波数分布の係数に変換し、視覚に適応した閾値を用いて量子化し、求められた量子化係数をハフマンテーブルを用いて符号化する方式が用いられる。
【０００４】
図１２は静止画像の符号化装置の従来例である。同図において、ブロック化された画像データはブロックバッファ１に格納され、ＤＣＴ変換部２によって二次元離散コサイン変換を用いて空間周波数分布の係数に変換され、量子化部３において量子化閾値４を用いて視覚に適応した閾値で量子化され、求められた量子化係数は可変長符号化部５によって、ハフマン符号表６を用いて可変長符号化されて出力される。
【０００５】
図１３は静止画像の復元装置の従来例である。同図において、入力される可変長符号化データは可変長復号化部７によってハフマン符号表を用いて復号化され、逆量子化部９において量子化閾値１０を用いて逆量子化され、逆ＤＣＴ変換部１１によって逆離散コサイン変換され、画像メモリ１２にブロック内画素書き込み制御部１３、およびブロックアドレス発生部１４の制御によって書き込まれる。
【０００６】
図１４は画像処理の一種として画像データの階調変換を行う従来の階調変換装置の構成例である。同図において、画像データが画像保持部１５に保持され、その画像データに対して階調変換部１６によって階調変換指示部１７から与えられる階調変換指示データを用いて階調変換が行われ、その結果は画像表示部１８によって表示される。このように従来においては、階調変換などの画像処理は符号化とは基本的に独立に行われていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１２、１３で説明したように符号化装置と復元装置を用いて入力画像データを符号化によって圧縮することは、例えば画像データベースにおいて保存できる画像データの枚数を増大させるために極めて有効である。
【０００８】
しかしながらこのような場合元の画像データに対する符号化データのみを蓄積するだけでは、元の画像データに対する適正な画像処理条件、例えば階調変換条件などを画像復元時に知ることができないために、復元時の画像表示が最適な階調変換条件で行われないという問題点があった。
【０００９】
また例えば離散コサイン変換は、情報圧縮を行うことによって復号化後においては元の画像と全く同じデータを再現することができない情報非保存の符号化方式であるため、画像中の細やかな変化は無視され、例えば常に一定の量子化条件を用いる場合には入力画像データを復元時に正しく再生できないことになる。従って前述の問題点を解決するために、最適な階調変換条件によって階調変換された画像を符号化しても、必ずしも復元側で最適な画像を復元できないという問題点があった。
【００１０】
本発明は、元の画像データの符号化結果と、符号化側において最適と認められた画像処理条件データ、例えば階調変換データとを組み合わせて復元側に送ることにより、復元側でその画像処理条件での画像表示を直ちに可能とし、更に符号化データに対して異なる画像処理条件による復元画像の表示をも可能とさせることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理ブロック図である。同図は、符号化側では入力画像データに適した画像処理条件のデータを入力画像データの符号化結果と合わせて出力し、復元側ではこれらのデータの入力を受けて画像を復元する画像符号化および復元装置の原理ブロック図である。
【００１２】
図１（ａ）は符号化側の構成であり、符号化手段２１は入力画像データに対して、例えば離散コサイン変換を用いて符号化を行う。また画像処理条件データ保持手段２２は入力画像データに適した画像処理条件のデータを保持する。この入力画像データに適した画像処理条件のデータは、例えば階調変換、または強調などの画像処理を入力画像データに対して行い、その結果を表示してそれを繰り返し、最適の画像を得ることのできた条件を表すものとして設定される。
【００１３】
更に出力手段２３は、符号化手段２１が出力する入力画像データの符号化データと、画像処理条件データ保持手段２２が保持する画像処理条件データとを組み合わせて画像復元側に出力するものである。
【００１４】
図１（ｂ）は復元側の原理構成を示す。同図において、分離手段２６は符号化側から送られた入力画像データの符号化結果と適正な画像処理条件データの組み合わせの入力から、符号化データと画像処理条件データとを分離する。そして復号化手段２７は分離手段２６から出力された符号化データを、例えば逆離散コサイン変換を用いて復号化し、更に画像処理手段２８は、分離手段２６から出力される画像処理条件データに応じて、復号化手段２７による復号化結果に対して画像処理を行い、復元画像データを出力する。
【００１５】
【作用】
本発明においては、画像符号化および復元装置の符号化側で、画像強調や階調変換などの画像処理を繰り返し行って適正な画像処理条件を決定し、その画像処理条件のデータが入力画像データに対する符号化データと共に復元側に送られる。
【００１６】
そして復元側では入力された符号化データと画像処理条件データの組み合わせデータから符号化結果が読み出されて復号化され、また入力の組み合わせデータから画像処理条件データが読み出され、その条件を用いて復号化結果に対して画像処理が行われ、復元画像データが出力される。また復元側においては、符号化データに対して符号化側から送られた画像処理条件と異なる条件を用いて画像処理を実行することも可能である。
【００１７】
以上のように本発明によれば、入力画像データに対して適正と考えられる画像処理条件が符号化側で決定され、その条件データが復元側に送られることにより、復元側ではその画像処理条件を用いて画像データを復元することが可能となる。
【００１８】
【実施例】
図２は本発明における符号化処理実施例のフローチャートである。同図において処理が開始されると、まずステップ（Ｓ）３０において画像データが入力され、Ｓ３１で例えば二次元離散コサイン変換を用いて符号化が行われ、Ｓ３２で符号データが出力される。
【００１９】
一方Ｓ３０で入力された画像データに対して、Ｓ３３で例えば強調などの画像処理が行われ、Ｓ３４で階調変換が行われた後に、Ｓ３５で画像表示が行われ、Ｓ３６で適正な画像処理が行われたか否かが判定され、適正でないと判定された時にはＳ３３以降の処理が繰り返される。また適正と判定された時には、Ｓ３７で画像処理情報と階調変換情報、すなわちこれらの条件が出力される。
【００２０】
なおここではＳ３４の階調変換を、Ｓ３３の画像処理と異なるステップとして説明したが、階調変換を画像処理の中に含めることも可能であり、例えば階調変換のみを行い、強調などの画像処理を行わないことも可能である。
【００２１】
図３は本発明における復号化処理実施例のフローチャートである。同図において処理が開始されると、まずＳ４０で入力される符号化データと画像処理条件データとの組み合わせのうちで、符号化データに対する復号化が行われ、Ｓ４１で画像処理および／または階調変換が必要か否かが判定され、必要な場合にはＳ４２で画像処理および／または階調変換が行われた後に、必要でない時には直ちに、Ｓ４３で画像データが表示され、処理が終了する。
【００２２】
図４は本発明における画像符号化および復元装置の符号化側の構成ブロック図である。同図において、入力画像データは端子１００から画像保持部４０に与えられる。その入力画像データは直ちに符号化部４６によって符号化され、スイッチ４７に出力される。一方画像処理のための画像処理指示データは端子２００から画像処理指示部４３に与えられ、また階調変換指示データは端子３００から階調変換指示部４４に与えられる。
【００２３】
図２で説明したように、画像保持部４０に保持されている入力画像データに対して、画像処理指示部４３から指示される画像処理指示データに従って、画像処理部４１によって画像処理が行われる。また同じく画像保持部４０の保持する画像データに対して、階調変換指示部４４から与えられる階調変換指示データに従って、階調変換部４２によって階調変換が行われ、これらの画像処理および階調変換後の画像データは、例えば階調変換部４２を介して画像表示部４５に与えられ、画像として表示される。そして図２のＳ３６で画像処理および階調変換結果がＯＫとなった時には、画像処理指示部４３に格納されている画像処理指示データと階調変換指示部４４に格納されている階調変換指示データとがスイッチ４７に出力され、符号化部４６から出力された符号化データと組み合わされ、スイッチ４７から端子４００を介して復元側へのデータとして出力される。
【００２４】
図５は画像符号化および復元装置の実施例の復元側の構成ブロック図である。同図において符号化側からの符号データなどは端子５００からスイッチ５０に入力され、スイッチ５０によって符号化データ、階調変換指示データ、および画像処理指示データの３つに分けられ出力される。符号データは復号化部５１に与えられ、復号化された画像データは画像保持部５４に格納される。
【００２５】
一方画像処理指示データは画像処理指示部５３に、また階調変換指示データは階調変換指示部５２に与えられ、ここではまず画像処理部５７によって画像保持部５４に格納されたデータに対する画像処理が行われ、その結果のデータに対して階調変換部５５によって階調変換が行われ、最終的な結果が画像表示部５６によって表示される。
【００２６】
図６は符号化側から出力され、復元側に入力されるデータフォーマットの実施例である。同図において、そのデータの先頭側から画像処理情報、階調変換情報が格納され、符号化データはその後に格納されている。
【００２７】
図７は階調変換方式の実施例の説明図である。同図（ａ）は１２ビット画像における画像データの分布を示している。例えばレントゲン写真のように、高精度を必要とする画像に対しては１２ビットのデータが用いられるが、実際のデータは図に示すように比較的狭い範囲に分布し、実際に画像表示を行う時には、適当な階調変換を行うことにより、画像データを比較的広い範囲に分布させる方が見易い画像を得ることができる。
【００２８】
そこで（ｂ）に示すように、１２ビット画像の階調のＡからＢの範囲を拡大するための階調変換を行うことにより、同図（ｃ）に示すような分布を持つ８ビット画像を得ることができる。このような階調変換は、実際にはレントゲン技師のような専門家がこれを行うことによって最適な表示画像を得ることができる場合が多く、このような最適な階調変換条件を復元側に送ることにより、復元側では例え素人であってもそのような階調変換条件を用いて復元画像を得ることが可能となる。
【００２９】
図８は階調変換情報の実施例としての階調変換テーブルの例である。同図は、図７（ａ）から（ｃ）に示すように、１２ビットの画像データから８ビットの画像データを得るための階調変換テーブルの例を示し、実質的に図７で説明した階調変換式と同様の階調変換を行うことができる。
【００３０】
図９は画像処理の実施例の説明図である。同図（ａ）は画像内におけるぼけたエッジの存在を示し、この画像データに対して（ｂ）に示すようなマトリクスを用いて強調処理を行うことにより、同図（ｃ）に示すようにエッジを強調した画像を得ることができる。
【００３１】
また逆に強いエッジが存在するような場合には、図９（ｄ）に示すようなマトリクスを用いた平滑処理を行うことにより、強調されたエッジを平滑化することが可能になる。
【００３２】
図１０は図４における符号化部４６の詳細構成ブロック図である。同図において、画像保持部４０から入力される画像データが二次元ＤＣＴ変換部６０によって空間周波数分布の係数に変換され、その係数が線形量子化部６１によって量子化マトリクス６２を用いて量子化され、可変長符号化部６３によって符号化テーブル６４を用いて可変長符号化され、符号データとして図４のスイッチ４７に出力される。
【００３３】
図１１は図５における復号化部の詳細構成ブロック図である。同図において、スイッチ５０から入力される符号データは可変長復号化部７０によって符号化テーブル７１を用いて復号され、線形逆量子化部７２によって量子化マトリクス７３を用いて逆量子化され、二次元逆ＤＣＴ変換部７４によって逆離散コサイン変換されて、図５の画像保持部５４に画像データとして出力される。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば符号化側で最適と考えた画像処理条件を用いて復元側で復元画像を得ることが可能となり、また離散コサイン変換のように情報非保存の符号化方式を用いても、元の画像の符号化データに対して復元側で異なる画像処理を施すことが可能である。更に符号化されて、例えば画像データベースに蓄積された画像データに対して符号化時に最適な階調変換条件などを決定し、そのデータを同時に蓄積しておくことにより、データ復元時にはまずその条件を用いて画像表示を行うことにより最適に近い表示条件で画像表示を高速に実現することが可能となり、画像符号化および復元装置の実用性の向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理構成ブロック図である。
【図２】本発明における符号化処理実施例のフローチャートである。
【図３】復号化処理実施例のフローチャートである。
【図４】画像符号化および復元装置の実施例における符号化側の構成を示すブロック図である。
【図５】実施例における復元側の構成を示すブロック図である。
【図６】符号化側から出力されるデータフォーマットの実施例を示す図である。
【図７】階調変換の実施例を説明する図である。
【図８】階調変換テーブルの実施例を示す図である。
【図９】画像処理の実施例を説明する図である。
【図１０】符号化部の詳細構成を示すブロック図である。
【図１１】復号化部の詳細構成を示すブロック図である。
【図１２】静止画像符号化装置の従来例を示す図である。
【図１３】静止画像復元装置の従来例を示す図である。
【図１４】階調変換装置の従来例を示す図である。
【符号の説明】
２１符号化手段
２２画像処理条件データ保持手段
２３出力手段
２６分離手段
２７復号化手段
２８画像処理手段
４０，５４画像保持部
４１，５７画像処理部
４２，５５階調変換部
４３，５３画像処理指示部
４４，５２階調変換指示部
４５，５６画像表示部
４６符号化部
４７，５０スイッチ
５１復号化部

Claims

入力画像データを符号化して出力する符号化部と、該符号化部から出力された符号化データから画像を復元する復元部とを有する画像符号化および復元装置において、
前記符号化部は、
入力画像データを符号化する符号化手段と、
入力画像データに対し前記符号化とは独立に行われる画像処理を繰り返して得られた、入力画像データに対する適正な画像処理条件のデータを保持する画像処理条件データ保持手段と、
該符号化手段が出力する符号化データと該画像処理条件データ保持手段が保持する画像処理条件データとを組み合わせて出力する出力手段とを備え、
前記復元部は、
前記出力手段から出力された組み合わせデータから符号化データと画像処理条件データとを分離する分離手段と、
該分離手段から出力される符号化データを復号する復号化手段と、
該分離手段から出力される画像処理条件データに応じて、該復号化手段の復号化結果に対して画像処理を行う画像処理手段とを備える、
ことを特徴とする画像符号化および復元装置。
前記画像処理条件データが、画像データに対する階調変換のための階調変換式と該変換式内の係数であることを特徴とする、請求項１、または２記載の画像符号化および復元装置。
前記画像処理条件データが、画像データに対する階調変換条件として入力データに対する出力データを定めた階調変換テーブルであることを特徴とする請求項１、または２記載の画像符号化および復元装置。
前記画像処理条件データが、画像強調を含む画像処理のパラメータであることを特徴とする請求項１、または２記載の画像符号化および復元装置。
入力画像データを符号化して出力する符号化過程と、該符号化過程により出力された符号化データから画像を復元する復元過程とを有する画像符号化および復元方法において、
前記符号化過程は、
入力画像データを符号化する過程と、
該入力画像データに対し前記符号化とは独立に行われる画像処理を繰り返して、入力画像データに対する適正な画像処理条件データを得る過程と、
該符号化結果と該適正な画像処理条件データとを組み合わせて出力する過程とを有し、
前記復元過程は、
前記符号化過程により出力された組み合わせのデータから符号化結果を読み出して復号する過程と、
該組み合わせデータから画像処理条件データを読み出し、該画像処理条件データを用いて該復号結果に対して画像処理を行う過程とを有する、
ことを特徴とする画像符号化および復元方法。