JP3658096B2 - 画像符号化装置及び画像符号化復号化方法 - Google Patents
画像符号化装置及び画像符号化復号化方法 Download PDFInfo
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は静止画及び動画を符号化しかつ復号化する画像符号化装置及び画像符号化復号化方法に関し,より詳細には,固定長で画像圧縮を行うことが必要な装置や高速で画像圧縮処理を行うことが必要な装置,例えば画像の編集処理を行う複写機やプリンタ等に適用可能な画像符号化装置及び画像符号化復号化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
データ圧縮,つまりデータ符号化手法には,大別して可逆符号化手法と非可逆符号化手法との2種類の手法がある。可逆符号化手法は,無雑音圧縮とも呼ばれ,圧縮によってもデータ自身が保護されるため,ファイルや文書等の圧縮に利用される。非可逆符号化手法は,有雑音圧縮とも呼ばれ,圧縮データ列を復元しても原データに近いものが得られるものの,原データ列自身が完全に復元されるわけでないというものである。このため,非可逆的符号化手法は,利用者が僅かなひずみを許容できるデータ,例えば音声や画像データ等に対して利用される。
【0003】
画像データを圧縮する場合には,一般に非可逆的符号化による圧縮手法が用いられる。この画像符号化には,コサイン変換とエントロピー符号化を利用したものが広く用いられている。コサイン変換を利用するのは,一般的に自然画像の周波数成分に片寄りがあることを利用して,重要な情報と重要でない情報に分けるためである。つまり,周波数空間上に原画像を写像してデータに片寄りを持たせ,重要な部分に対し多くの符号量を持たせるためである。エントロピー符号化は,前処理として量子化がなされたコサイン変換後のデータを効率良く符号化するものである。多くの場合,Huffman符号化がエントロピー符号化として用いられている。
【0004】
また,非可逆的符号化手法として,BTC(Block Truncation Coding)がある。このBTCは,ブロック単位内の近傍画素間での高相関性を利用した圧縮方法である。他の方法よりもBTCの圧縮効率は低いが,アルゴリズムが簡単で実装に便利なため,適応的に画素の階調数やブロックサイズを変化させる方法や符号部に他の符号化手法を組み合わせたもの等の種々の方法が検討されている。
【0005】
更に,プリンタ等の出力装置での画像圧縮には,高速処理・回転・変倍・切り出し等の編集処理が不可欠な要素であるため,GBTC(Generalized BTC)を用いた固定長符号化手法が提案されている。
【0006】
GBTCは,画像をn×n画素のブロックに分割して符号化する符号化技術である。分割画素数nは,一般的に4が用いられている。分割したブロック毎に各色の濃度の最大値と最小値とを求め,その範囲内で濃度レベルの階調数をmに落とす処理(量子化)を行う。濃度レベルの量子化を行った後,一般のGBTCでは更に可変長符号化を施すが,編集可能な固定長符号化にするため,量子化値がそのまま符号に用いられる。復号時には,濃度の最大値と最小値間の上位1/4の平均値と下位1/4の平均値との差と平均値とを利用して各濃度に再生する。再生された濃度数は,各ブロック内ではm階調である。以下に,このGBTCを更に詳細に説明する。
【0007】
GBTC固定長符号化では,一般に4×4画素から構成されるブロックに画像を分割し,画素値を4段階のビットプレーン情報に符号化する。つまり,1画素当たり2ビット長のビットプレーン情報になる。
【0008】
ここで,ビットプレーン情報を1画素当たり1ビット長で符号化する場合を考えると,ブロック内(i,j)の画素値x(i,j)を2段階に分けて符号化することになる。このときのビットプレーン情報T(i,j)は以下のようになる。
【0009】
【数1】
【0010】
ここで,レベルを分ける閾値Laは,ブロック内での画素値の最大値Lmaxと最小値Lmin間の上位1/4平均値Q1 と下位1/4平均値Q4 の平均値である。
【0011】
復号画像y(i,j)は,符号化データT(i,j)から次式を用いて求められる。
【0012】
【数2】
【0013】
符号長は,画像情報の中央値La と差分値Ld とをそれぞれ8ビット長とした場合,1画素当たり2ビットの符号長となる。
【0014】
なお,上述したGBTCにおいて,4階調(3/8圧縮)と2階調(2/8圧縮)のアルゴリズムを図6〜図9に示すと共に,図6〜図9に示すGBTCの説明図を図10に示す。ここで,図6は3/8圧縮の場合の符号化アルゴリズムを,図7は2/8圧縮の場合の符号化アルゴリズムを,図8は3/8圧縮の場合の復号化アルゴリズムを,図9は2/8圧縮の場合の復号化アルゴリズムをそれぞれ示している。また,図9中のαは2〜6の間の数字であり,実験から最適値α=2.75を得ている。
【0015】
上述したGBTCでは,画像圧縮する際の符号長として1画素当たり3ビットになるようにすると,良い復元画像を得ることができることが一般的に知られている。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら,圧縮率を上げるために1画素2ビット符号長のGBTCを用いた場合,1ブロック中の画像値を2段階で表すことになるため,復号画像にブロック状のひずみ(疑似輪郭)が現れ,高品質な再生画像を得ることができないという問題があった。このようにエッジ部分等でブロック状のひずみ(疑似輪郭)が現れる理由は,ブロック内を表現するビットプレーンの階調数が不足しているためであると考えられる。
【0017】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって,ブロック内の画素信号間の偏差が広い場合に,ビットプレーン情報に多くの情報量を割り当てることにより,ブロック状のひずみ(疑似輪郭)の発生を防止することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため,本発明の請求項1に係る画像符号化装置は,n×n画素からなるブロックに分割された画像信号に基づいて,前記ブロック中の画素信号の平均値を求め,平均値信号を生成する平均値信号生成手段と,前記n×n画素からなるブロックに分割された画像信号に基づいて,前記ブロック中の画素信号の偏差を求め,偏差信号を生成する偏差信号生成手段と,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定し,判定信号を生成する判定手段と,前記判定信号が,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えることを示す場合に,前記平均値信号及び前記偏差信号の少なくとも一方の情報量を削減する情報量削減手段と,前記判定信号が,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えないことを示す場合には,前記画像信号と,前記情報量削減手段によって情報量を削減されていない前記平均値信号及び前記偏差信号とに基づいて生成された第1の所定の情報量のビットプレーン情報信号をビットプレーン情報信号とし,前記判定信号が,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えることを示す場合には,前記画像信号と,前記情報量削減手段によって情報量を削減された前記平均値信号及び前記偏差信号とに基づいて生成された第1の所定の情報量より多い第2の所定の情報量のビットプレーン情報信号をビットプレーン情報信号とするビットプレーン情報生成手段と,前記判定信号が,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えないことを示す場合には,前記情報量削減手段によって情報量を削減されていない前記平均値信号及び前記偏差信号と前記第1の所定の情報量の前記ビットプレーン情報信号とに基づいて再生された画像信号を画像信号とし,前記判定信号が,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えることを示す場合には,前記情報量削減手段によって情報量を削減された前記平均値信号及び前記偏差信号と前記第2の所定の情報量の前記ビットプレーン情報信号とに基づいて再生された画像信号を画像信号とすることによって,復号化する復号化手段と,を備えるものである。
【0019】
また,本発明の請求項2に係る画像符号化装置は,請求項1記載の画像符号化装置において,前記平均値信号,偏差信号及びビットプレーン情報信号の情報量の合計が常に一定であるものである。
【0020】
また,本発明の請求項3に係る画像符号化装置は,請求項1記載の画像符号化装置において,前記平均値信号生成手段及び偏差信号生成手段が,前記ブロック中の画素信号の最大値と最小値とから前記平均値及び偏差をそれぞれ求めるものである。
【0021】
また,本発明の請求項4に係る画像符号化装置は,請求項1記載の画像符号化装置において,前記平均値信号生成手段及び偏差信号生成手段が,前記ブロック中の画素信号の上位画像信号の平均と下位画像信号の平均とから前記平均値及び偏差をそれぞれ求めるものである。
【0022】
また,本発明の請求項5に係る画像符号化装置は,請求項1記載の画像符号化装置において,前記平均値信号生成手段及び偏差信号生成手段が,前記ブロック中の画素信号の上位画像信号の統計値と下位画像信号の統計値とから前記平均値及び偏差をそれぞれ求めるものである。
【0023】
また,本発明の請求項6に係る画像符号化装置は,請求項1記載の画像符号化装置において,前記平均値信号生成手段及び偏差信号生成手段が,前記ブロック中の画素信号の最大値と最小値間の偏差の上位に入る画像信号の平均と下位に入る画像信号の平均とから前記平均値及び偏差を求めるものである。
【0024】
また,本発明の請求項7に係る画像符号化装置は,請求項1記載の画像符号化装置において,前記平均値信号生成手段及び偏差信号生成手段が,前記ブロック中の画素信号の最大値と最小値間の偏差の上位に入る画像信号の統計値と下位に入る画像信号の統計値とから前記平均値及び偏差を求めるものである。
【0025】
また,本発明の請求項8に係る画像符号化装置は,請求項1記載の画像符号化装置において,前記判定手段が,前記n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を入力し,前記ブロック中の画素信号の偏差を求め,前記偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定するものである。
【0026】
また,本発明の請求項9に係る画像符号化装置は,請求項1記載の画像符号化装置において,前記判定手段が,前記偏差信号生成手段で生成された前記偏差信号を入力し,前記偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定するものである。
【0027】
また,本発明の請求項10に係る画像符号化装置は,請求項1記載の画像符号化装置において,前記情報量削減手段が,前記平均値信号及び偏差信号の情報量を削減し,かつ前記平均値信号及び偏差信号から削減する情報量のうち,一方が他方より多いものである。
【0028】
また,本発明の請求項11に係る画像符号化装置は,請求項1記載の画像符号化装置において,前記ビットプレーン情報生成手段が,前記偏差に基づいて,前記ビットプレーン情報信号の情報量を数段階に変化させるものである。
【0029】
また,本発明の請求項12に係る画像符号化装置は,請求項1記載の画像符号化装置において,前記ビットプレーン情報生成手段が,第1の情報量を持つビットプレーン情報信号を生成する第1の生成手段と,前記第1の情報量より多い第2の情報量を持つビットプレーン情報信号を生成する第2の生成手段と,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,前記第2の生成手段で生成されたビットプレーン情報信号を選択する選択手段と,を備えるものである。
【0030】
また,本発明の請求項13に係る画像符号化装置は,請求項12記載の画像符号化装置において,前記復号化手段が,前記第1の情報量を持つものとして前記ビットプレーン情報信号を復号化し,前記n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する第1の再生手段と,前記第2の情報量を持つものとして前記ビットプレーン情報信号を復号化し,前記n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する第2の再生手段と,前記判定信号を入力し,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,前記第2の再生手段で再生された前記画像信号を選択する選択手段と,を備えるものである。
【0031】
また,本発明の請求項14に係る画像符号化装置は,請求項12記載の画像符号化装置において,前記復号化手段が,前記第1の情報量を持つものとして前記ビットプレーン情報信号を復号化し,前記n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する第1の再生手段と,前記第2の情報量を持つものとして前記ビットプレーン情報信号を復号化し,前記n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する第2の再生手段と,前記偏差信号を入力し,前記偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定し,判定信号を生成する判定手段と,前記判定信号を入力し,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,前記第2の再生手段で再生された画像信号を選択する選択手段と,を備えるものである。
【0032】
また,本発明の請求項15に係る画像符号化復号化方法は,n×n画素からなるブロックに分割された画像信号に基づいて,前記ブロック中の画素信号の平均値を求め,平均値信号を生成する平均値信号生成ステップと,前記n×n画素からなるブロックに分割された画像信号に基づいて,前記ブロック中の画素信号の偏差を求め,偏差信号を生成する偏差信号生成ステップと,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定し,判定信号を生成する判定ステップと,前記判定信号が,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えることを示す場合に,前記平均値信号及び前記偏差信号の少なくとも一方の情報量を削減する情報量削減ステップと,前記判定信号が,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えないことを示す場合には,前記画像信号と,前記情報量削減ステップによって情報量を削減されていない前記平均値信号及び前記偏差信号とに基づいて生成された第1の所定の情報量のビットプレーン情報信号をビットプレーン情報信号とし,前記判定信号が,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えることを示す場合には,前記画像信号と,前記情報量削減ステップによって情報量を削減された前記平均値信号及び前記偏差信号とに基づいて生成された第1の所定の情報量より多い第2の所定の情報量のビットプレーン情報信号をビットプレーン情報信号とするビットプレーン情報生成ステップと,前記判定信号が,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えないことを示す場合には,前記情報量削減ステップによって情報量を削減されていない前記平均値信号及び前記偏差信号と前記第1の所定の情報量の前記ビットプレーン情報信号とに基づいて再生された画像信号を画像信号とし,前記判定信号が,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えることを示す場合には,前記情報量削減ステップによって情報量を削減された前記平均値信号及び前記偏差信号と前記第2の所定の情報量の前記ビットプレーン情報信号とに基づいて再生された画像信号を画像信号とすることによって,復号化する復号化ステップと,を備えるものである。
【0033】
また,本発明の請求項16に係る画像符号化復号化方法は,請求項15記載の画像符号化復号化方法において,前記平均値信号,偏差信号及びビットプレーン情報信号の情報量の合計が常に一定であるものである。
【0034】
また,本発明の請求項17に係る画像符号化復号化方法は,請求項15記載の画像符号化復号化方法において,前記平均値信号生成ステップ及び偏差信号生成ステップが,前記ブロック中の画素信号の最大値と最小値とから前記平均値及び偏差をそれぞれ求めるものである。
【0035】
また,本発明の請求項18に係る画像符号化復号化方法は,請求項15記載の画像符号化復号化方法において,前記平均値信号生成ステップ及び偏差信号生成ステップが,前記ブロック中の画素信号の上位画像信号の平均と下位画像信号の平均とから前記平均値及び偏差をそれぞれ求めるものである。
【0036】
また,本発明の請求項19に係る画像符号化復号化方法は,請求項15記載の画像符号化復号化方法において,前記平均値信号生成ステップ及び偏差信号生成ステップが,前記ブロック中の画素信号の上位画像信号の統計値と下位画像信号の統計値とから前記平均値及び偏差をそれぞれ求めるものである。
【0037】
また,本発明の請求項20に係る画像符号化復号化方法は,請求項15記載の画像符号化復号化方法において,前記平均値信号生成ステップ及び偏差信号生成ステップが,前記ブロック中の画素信号の最大値と最小値間の偏差の上位に入る画像信号の平均と下位に入る画像信号の平均とから前記平均値及び偏差を求めるものである。
【0038】
また,本発明の請求項21に係る画像符号化復号化方法は,請求項15記載の画像符号化復号化方法において,前記平均値信号生成ステップ及び偏差信号生成ステップが,前記ブロック中の画素信号の最大値と最小値間の偏差の上位に入る画像信号の統計値と下位に入る画像信号の統計値とから前記平均値及び偏差を求めるものである。
【0039】
また,本発明の請求項22に係る画像符号化復号化方法は,請求項15記載の画像符号化復号化方法において,前記判定ステップが,前記n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を入力し,前記ブロック中の画素信号の偏差を求め,前記偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定するものである。
【0040】
また,本発明の請求項23に係る画像符号化復号化方法は,請求項15記載の画像符号化復号化方法において,前記判定ステップが,前記偏差信号生成ステップで生成された前記偏差信号を入力し,前記偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定するものである。
【0041】
また,本発明の請求項24に係る画像符号化復号化方法は,請求項15記載の画像符号化復号化方法において,前記情報量削減ステップが,前記平均値信号及び偏差信号の情報量を削減し,かつ前記平均値信号及び偏差信号から削減する情報量のうち,一方が他方より多いものである。
【0042】
また,本発明の請求項25に係る画像符号化復号化方法は,請求項15記載の画像符号化復号化方法において,前記ビットプレーン情報生成ステップが,前記偏差に基づいて,前記ビットプレーン情報信号の情報量を数段階に変化させるものである。
【0043】
また,本発明の請求項26に係る画像符号化復号化方法は,請求項15記載の画像符号化復号化方法において,前記ビットプレーン情報生成ステップが,第1の情報量を持つビットプレーン情報信号を生成する第1の生成ステップと,前記第1の情報量より多い第2の情報量を持つビットプレーン情報信号を生成する第2の生成ステップと,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,前記第2の生成ステップで生成されたビットプレーン情報信号を選択する選択ステップと,を含むものである。
【0044】
また,本発明の請求項27に係る画像符号化復号化方法は,請求項26記載の画像符号化復号化方法において,前記復号化ステップが,前記第1の情報量を持つものとして前記ビットプレーン情報信号を復号化し,前記n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する第1の再生ステップと,前記第2の情報量を持つものとして前記ビットプレーン情報信号を復号化し,前記n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する第2の再生ステップと,前記判定信号を入力し,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,前記第2の再生ステップで再生された前記画像信号を選択する選択ステップと,を含むものである。
【0045】
更に,本発明の請求項28に係る画像符号化復号化方法は,請求項26記載の画像符号化復号化方法において,前記復号化ステップが,前記第1の情報量を持つものとして前記ビットプレーン情報信号を復号化し,前記n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する第1の再生ステップと,前記第2の情報量を持つものとして前記ビットプレーン情報信号を復号化し,前記n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する第2の再生ステップと,前記偏差信号を入力し,前記偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定し,判定信号を生成する判定ステップと,前記判定信号を入力し,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,前記第2の再生ステップで再生された画像信号を選択する選択ステップと,を含むものである。
【0046】
【発明の実施の形態】
従来技術の問題点で指摘したように,画像信号の圧縮率を上げるために1画素2ビット符号長のGBTCを用いた場合,1ブロック中の画像値を2段階で表すことになるため,復号画像にブロック状のひずみ(疑似輪郭)が現れ,高品質な再生画像を得ることができないという問題がある。このようにエッジ部分等でブロック状のひずみ(疑似輪郭)が現れる理由は,n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を表現するビットプレーン情報の階調数が不足しているためであると考えられる。したがって,ブロック状のひずみを除去するためには,n×n画素からなるブロック内の階調数,つまりビットプレーン情報の符号長を増加すれば良い。
【0047】
そこで,本発明の画像符号化装置及び画像符号化復号化方法は,n×n画素からなるブロック中の画素信号の偏差がある閾値より大きいブロックにブロック状のひずみが発生するものとし,符号時にこの偏差と閾値とを比較し,ブロック毎に階調数を適応的に変化させ(ビットプレーン情報の符号長を増加),符号を生成することにしたものである。
【0048】
一方,ブロックの階調数を増加するとビットプレーン情報の符号量が多くなり,その結果,ブロック全体の符号量が多くなってしまうことになる。例えば,プリンタ等の出力装置に本発明に係る画像符号化装置及び画像符号化復号化方法を適用する場合,画像編集のために固定長符号化手法を用いる必要がある。そのため,本発明の画像符号化装置及び画像符号化復号化方法は,ブロックの階調数を増加する場合,ビットプレーン情報以外の符号部分,即ち平均値と偏差の符号長を短くすることとし,固定長符号化を可能としたものである。つまり,本発明においては,平均値信号,偏差信号及びビットプレーン情報信号の情報量の合計値が常に一定になるようにしている。
【0049】
以下,[実施の形態1]・[実施の形態2]に基づいて,本発明に係る画像符号化装置及び画像符号化復号化方法を詳細に説明する。
【0050】
[実施の形態1]
図1は,本発明の実施の形態1に係る画像符号化装置の符号化器の構成図である。図1に示す符号化器は,4×4画素からなるブロックに分割された画像信号を入力し,ブロック中の画素信号の平均値を求め,所定の情報量の平均値信号を生成する平均値信号生成手段としてのブロック内画素信号平均値抽出器10と,4×4画素からなるブロックに分割された画像信号を入力し,ブロック中の画素信号の偏差を求め,所定の情報量の偏差信号を生成する偏差信号生成手段としてのブロック内画素信号差抽出器11と,4×4画素からなるブロックに分割された画像信号を入力し,ブロック中の画素信号の偏差を求め,偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定し,セレクタ信号を生成する判定手段としての信号判定器12と,平均値信号及びセレクタ信号を入力し,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,平均値信号の情報量を削減する情報量削減手段としての第1の情報量削減器13と,偏差信号及びセレクタ信号を入力し,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,偏差信号の情報量を削減する情報量削減手段としての第2の情報削減器14と,4×4画素からなるブロックに分割された画像信号をそれぞれ入力すると共に,第1及び第2の情報量削減器13,14を介して平均値信号及び偏差信号をそれぞれ入力し,平均値信号及び偏差信号に基づいてブロック内の画素信号の情報量を削減し,第1の情報量を割り当てたビットプレーン情報信号を生成する第1の生成手段としての第1の階調削減処理器15と,第1の情報量より多い第2の情報量を割り当てたビットプレーン情報信号を生成する第2の生成手段としての第2の階調削減処理器16と,セレクタ信号を入力し,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,第2の階調削減処理器16で生成されたビットプレーン情報信号を選択する選択手段としてのセレクタ17と,から構成される。なお,第1及び第2の階調削減処理器15,16並びにセレクタ17は,ビットプレーン情報信号生成手段を構成する。
【0051】
ブロック内画素信号平均値抽出器10とブロック内画素信号差抽出器11とは,4×4画素からなるブロックに分割された画像信号をそれぞれ入力し,次の方法で各ブロック毎に画素信号の平均値と偏差とを求め,平均値信号と偏差信号とをそれぞれ生成する。
【0052】
第1の方法は,ブロック中の画素信号の最大値と最小値とから平均値及び偏差をそれぞれ求めるというものである。
【0053】
第2の方法は,ブロック中の画素信号の上位画像信号の平均と下位画像信号の平均とから平均値及び偏差をそれぞれ求めるというものである。
【0054】
第3の方法は,ブロック中の画素信号の上位画像信号の統計値と下位画像信号の統計値とから平均値及び偏差をそれぞれ求めるというものである。
【0055】
第4の方法は,ブロック中の画素信号の最大値と最小値間の偏差の上位に入る画像信号の平均と下位に入る画像信号の平均とから平均値及び偏差を求めるというものである。
【0056】
第5の方法は,ブロック中の画素信号の最大値と最小値間の偏差の上位に入る画像信号の統計値と下位に入る画像信号の統計値とから平均値及び偏差を求めるというものである。
【0057】
信号判定器12は,4×4画素からなるブロックに分割された画像信号を入力し,ブロック中の画素信号の偏差を求め,偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定し,セレクタ信号を生成するものである。前述したように,本発明では,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,ビットプレーン情報の符号長を増加し,かつ平均値信号及び偏差信号の符号長を短くするという処理が実行される。この信号判定器12は,ブロック中の画素信号の偏差と所定の閾値とを比較し,比較結果をセレクタ信号として出力することにより,ビットプレーン情報の符号長を増加し,かつ平均値信号及び偏差信号の符号長を減少する場合の指標を与えるものである。
【0058】
第1及び第2の情報削減器13,14は,平均値信号,偏差信号及びセレクタ信号を入力し,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,平均値信号及び偏差信号の情報量をそれぞれ削減するものである。実施の形態1の符号化器においては,第1及び第2の情報削減器13,14で平均値信号及び偏差信号の両者の情報量を削減することにしているが,平均値信号の情報量のみを削減することにしても良く,また,偏差信号の情報量のみを削減することにしても良い。また,平均値信号及び偏差信号の両者の情報量を削減する場合であっても,平均値信号及び偏差信号から削減する情報量のうち,一方が他方より多くなるようにすることもできる。何れにせよ,ビットプレーン情報の情報量を増加させた場合に,平均値信号及び偏差信号の情報量を減少させ,ブロック全体の情報量を一定に保つことができれば良い。
【0059】
第1及び第2の階調削減処理器15,16は,4×4画素からなるブロックに分割された画像信号をそれぞれ入力すると共に,第1及び第2の情報量削減器13,14を介して平均値信号及び偏差信号をそれぞれ入力し,平均値信号及び偏差信号に基づいてブロック内の画素信号の情報量を削減し,第1の情報量を割り当てたビットプレーン情報信号と,第1の情報量より多い第2の情報量を割り当てたビットプレーン情報信号とをそれぞれ生成する。すなわち,第1及び第2の階調削減処理器15,16は,ブロック内の画素信号の情報量を削減,つまりブロック内の階調数を減少させるものである。実施の形態1においては,第1の階調削減処理器が階調数Aとなるようにブロック内の階調数を減少させ,第2の階調削減処理器が階調数Bとなるようにブロック内の階調数を減少させる。なお,階調数は,A<Bの関係にあるものとする。
【0060】
セレクタ17は,セレクタ信号を入力し,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,第2の階調削減処理器16で生成されたビットプレーン情報信号を選択する。復号画像中に発生するブロック状のひずみ(疑似輪郭)をなくすためには,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合よりブロック内の階調数を増加,即ちビットプレーン情報に割り当てる情報を増加させる必要がある。よって,セレクタ17は,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えるか否かを基準に,第1及び第2の階調削減処理器15,16の何れかで生成されたビットプレーン情報を選択する。
【0061】
ここで,1画素2ビット符号長,プレーン情報に20ビット長を用いたときの平均値信号及び偏差信号との符号長は,両方合わせて8ビットとなる。これは,ブロック内の階調数が2の場合よりも8ビット少ないことになる。図2は,偏差信号の符号長を3〜5ビットとした場合の偏差信号への閾値とSN比との関係を示す説明図である。図2に示す評価画像はLenaであるが,SCID画像のチャートN1〜8でもほぼ同様の結果を得た。図2により,偏差信号の符号長が4ビットのとき,最も良いSN比を示すことがわかる。また,偏差の閾値が32のとき,SN比が最大値をとる。
【0062】
次に,図1に基づいて,実施の形態1に係る符号化器の動作を説明する。まず,ブロック内画素信号平均値抽出器10が,4×4画素からなるブロックに分割された画像信号を入力し,ブロック中の画素信号の平均値を求め,所定の情報量の平均値信号を生成する。
【0063】
また,ブロック内画素信号差抽出器11が,4×4画素からなるブロックに分割された画像信号を入力し,ブロック中の画素信号の偏差を求め,所定の情報量の偏差信号を生成する。
【0064】
更に,信号判定器12が,4×4画素からなるブロックに分割された画像信号を入力し,ブロック中の画素信号の偏差を求め,偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定し,セレクタ信号を生成する。
【0065】
第1の情報量削減器13は,平均値信号及びセレクタ信号を入力し,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,平均値信号の情報量を削減する。一方,第2の情報量削減器14は,偏差信号及びセレクタ信号を入力し,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,偏差信号の情報量を削減する。
【0066】
第1の階調削減処理器15は,4×4画素からなるブロックに分割された画像信号を入力すると共に,第1及び第2の情報量削減器13,14を介して平均値信号及び偏差信号をそれぞれ入力し,平均値信号及び偏差信号に基づいてブロック内の画素信号の情報量を削減し,ビットプレーン情報信号を生成する。すなわち,第1の階調削減処理器15は,ブロック内の階調数をAに削減する。
【0067】
同様に,第2の階調削減処理器16は,4×4画素からなるブロックに分割された画像信号を入力すると共に,第1及び第2の情報量削減器13,14を介して平均値信号及び偏差信号をそれぞれ入力し,平均値信号及び偏差信号に基づいてブロック内の画素信号の情報量を削減し,ビットプレーン情報信号を生成する。すなわち,第2の階調削減処理器16は,ブロック内の階調数をAより多いBに削減する。
【0068】
そして,セレクタ17は,信号判定器12からセレクタ信号を入力し,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,第2の階調削減処理器16で生成されたビットプレーン情報信号を選択し,また,偏差が所定の閾値を超えない場合,第1の階調削減処理器17で生成されたビットプレーン情報信号を選択する。
【0069】
その後,平均値信号,偏差信号,セレクタ信号及びビットプレーン情報信号は,固定長符号化としてそのまま蓄積・転送される。また,それらの信号に対し,更に圧縮を行うことも可能である。
【0070】
図3は,本発明の実施の形態1に係る画像符号化装置の復号化器の構成図である。図3に示す復号化器は,平均値信号,偏差信号及びビットプレーン情報信号を入力し,平均値信号及び偏差信号に基づいてビットプレーン情報信号を復号化し,4×4画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する再生手段としての第1及び第2の階調復元器30,31と,セレクタ信号を入力し,第1及び第2の階調復元器30,31で再生された画像信号を選択する選択手段としてのセレクタ32とを備えている。
【0071】
次に,図3に示す復号化器の動作を説明する。第1の階調復元器30は,平均値信号,偏差信号及びビットプレーン情報信号を入力し,ブロック内の階調数がAになるようにビットプレーン情報信号の情報量が削減されているものとして,4×4画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する。
【0072】
一方,第2の階調復元器31は,平均値信号,偏差信号及びビットプレーン情報信号を入力し,ブロック内の階調数がBになるようにビットプレーン情報信号の情報量が削減されているものとして,4×4画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する。
【0073】
セレクタ32は,セレクタ信号を入力し,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,第2の階調復元器31で再生された画像信号を選択する。その結果,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,階調数がBとなるように第2の階調削減処理器16で生成されたビットプレーン情報から正確に4×4画素からなるブロックに分割された画像信号が再生される。
【0074】
一方,セレクタ32は,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えない場合,第1の階調復元器30で再生された画像信号を選択する。その結果,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えない場合,階調数がAとなるように第2の階調削減処理器15で生成されたビットプレーン情報から正確に4×4画素からなるブロックに分割された画像信号が再生される。
【0075】
セレクタ32で選択され出力された4×4画素からなるブロックに分割された画像信号は,統合され,復元画像として出力される。
【0076】
次に,本発明の画像符号化復号化方法と従来のGBTCとの比較のため,1画素当たりの符号長を2ビットと3ビットとした2種類の復号画像のSN比を計算した。評価画像はLenaとSCIDのN1〜N8番の画像を用いた。Lenaは512×512のRGBカラー,SCID画像は2048×2560(N1〜2,N5)及び2560×2048(N3〜4,N6〜8)のYMCKカラーである。各々の画像の各プレーンは8ビットの深さである。結果を表1に示す。
【0077】
【表1】
【0078】
表1に示すように,1画素2ビット符号長での比較において,本発明の画像符号化復号化方法は,GBTCに対して約3〜4dB程度の改善がみられ,1画素3ビット符号長での比較においては,約1dB程度の改善がみられた。
【0079】
このことから,BTC処理において,ブロック内の偏差に注目して階調表現数,即ちビットプレーン情報に割り当てる情報量を増減させる処理を行うことの有効性が示された。主観評価では,GBTCより本発明の画像符号化復号化方法の方がブロック状のひずみ(疑似輪郭)が生じにくいことが目視により確認された。
【0080】
このように,実施の形態1に係る画像符号化装置及び画像符号化復号化方法においては,ブロック状のひずみ(疑似輪郭)が発生するブロックはブロック中の画素信号の偏差が大きいものであると仮定し,各ブロック中の画像信号の偏差を所定の閾値と比較し,比較結果に基づいてブロック内の階調数を適応的に変化させることにした。その結果,1画素2ビットの場合,固定長GBTCと比べて客観評価では約3〜4dB程度画質を改善することができた。また,主観評価においても,ブロック状のひずみ(疑似輪郭)の低減を確認することができた。
【0081】
なお,上述した実施の形態1においては,選択する階調数としてAとBの2つを用いたが,N個の階調数を用いても良い。また,画像信号が分割されるブロックのサイズとして,4×4画素からなるブロックを用いたが,その他の大きさであっても良い。
【0082】
[実施の形態2]
次に,本発明の画像符号化装置及び画像符号化復号化方法の実施の形態2を説明する。なお,実施の形態2に係る画像符号化装置及び画像符号化復号化方法の説明においては,上述した実施の形態1に係る画像符号化装置及び画像符号化復号化方法と異なる点のみ説明する。
【0083】
図4は,本発明の実施の形態2に係る画像符号化装置の符号化器の構成図である。実施の形態2の符号化器においては,判定手段としての信号判定器40が,ブロック内画素信号差抽出器11に接続されている。そして,信号判定器40は,ブロック内画素信号差抽出器11で生成された偏差信号を入力し,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定し,セレクタ信号を生成する。このセレクタ信号は,上述した実施の形態1の場合と同様に,第1及び第2の情報量削減器13,14での平均値信号及び偏差信号の情報量の削減のための指標として用いられると共に,セレクタ17でのビットプレーン情報信号の選択に用いられる。
【0084】
図5は,本発明の実施の形態2に係る画像符号化装置の復号化器の構成図である。実施の形態2の復号化器は,セレクタ32が第1及び第2の階調復元器30,31の何れで再生された画像信号を選択するかの基準となるセレクタ信号を生成する判定手段としての信号判定器50を備えている。すなわち,実施の形態1の復号化器では,符号化器側で生成されたセレクタ信号を復号化器側でも用いていたのに対し,実施の形態2の復号化器では,セレクタ信号を復号化器側で生成することにしている。
【0085】
信号判定器50は,偏差信号を入力し,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定し,セレクタ信号を生成する。なお,セレクタ信号の生成手法として,偏差信号の情報量を基準としてセレクタ信号を生成することにしても良い。すなわち,偏差信号の情報量が削減されている場合は,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えている場合で,ビットプレーン情報信号の情報量が増加されている場合を意味するからである。
【0086】
このように,実施の形態2に係る画像符号化装置及び画像符号化復号化方法によれば,実施の形態1に係る画像符号化装置及び画像符号化復号化方法の効果に加え,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えるか否かの判定にブロック内画素信号差抽出器11で生成された偏差信号を用いることにしたため,信号判定器40の構成を簡素化することができる。また,復号化器にも信号判定器50を設けたため,平均値信号,偏差信号及びビットプレーン情報信号と共に符号化器側で生成されたセレクタ信号を一時保存等する必要をなくすことができるため,装置のメモリ容量を削減することができる等の効果を得ることができる。
【0087】
【発明の効果】
以上説明したように,本発明に係る画像符号化装置(請求項1)によれば,判定手段が,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定し,判定信号を生成し,情報量削減手段が,判定信号が,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えることを示す場合に,平均値信号及び偏差信号の少なくとも一方の情報量を削減し,ビットプレーン情報生成手段が,判定信号が,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えないことを示す場合には,画像信号と,情報量削減手段によって情報量を削減されていない平均値信号及び偏差信号とに基づいて生成された第1の所定の情報量のビットプレーン情報信号をビットプレーン情報信号とし,判定信号が,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えることを示す場合には,画像信号と,情報量削減手段によって情報量を削減された平均値信号及び偏差信号とに基づいて生成された第1の所定の情報量より多い第2の所定の情報量のビットプレーン情報信号をビットプレーン情報信号とし,復号化手段が,判定信号が,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えないことを示す場合には,情報量削減手段によって情報量を削減されていない平均値信号及び偏差信号と第1の所定の情報量のビットプレーン情報信号とに基づいて再生された画像信号を画像信号とし,判定信号が,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えることを示す場合には,情報量削減手段によって情報量を削減された平均値信号及び偏差信号と第2の所定の情報量のビットプレーン情報信号とに基づいて再生された画像信号を画像信号とすることによって,復号化するため,ブロック中の画素信号の偏差に応じてブロック内の階調数を変化させることができ,復号画像に発生するブロック状のひずみ(疑似輪郭)を減少させることができる。
【0088】
本発明に係る画像符号化装置(請求項2)によれば,請求項1記載の画像符号化装置において,平均値信号,偏差信号及びビットプレーン情報信号の情報量の合計が常に一定であるため,固定長符号化を実現することができる。
【0089】
また,本発明に係る画像符号化装置(請求項3)によれば,請求項1記載の画像符号化装置において,平均値信号生成手段及び偏差信号生成手段が,ブロック中の画素信号の最大値と最小値とから平均値及び偏差をそれぞれ求めるため,容易に平均値及び偏差を求めることができ,処理の高速化を図ることができる。
【0090】
また,本発明に係る画像符号化装置(請求項4)によれば,請求項1記載の画像符号化装置において,平均値信号生成手段及び偏差信号生成手段が,ブロック中の画素信号の上位画像信号の平均と下位画像信号の平均とから平均値及び偏差をそれぞれ求めるため,容易に平均値及び偏差を求めることができ,処理の高速化を図ることができる。
【0091】
また,本発明に係る画像符号化装置(請求項5)によれば,請求項1記載の画像符号化装置において,平均値信号生成手段及び偏差信号生成手段が,ブロック中の画素信号の上位画像信号の統計値と下位画像信号の統計値とから平均値及び偏差をそれぞれ求めるため,容易に平均値及び偏差を求めることができ,処理の高速化を図ることができる。
【0092】
また,本発明に係る画像符号化装置(請求項6)によれば,請求項1記載の画像符号化装置において,平均値信号生成手段及び偏差信号生成手段が,ブロック中の画素信号の最大値と最小値間の偏差の上位に入る画像信号の平均と下位に入る画像信号の平均とから平均値及び偏差を求めるため,容易に平均値及び偏差を求めることができ,処理の高速化を図ることができる。
【0093】
また,本発明に係る画像符号化装置(請求項7)によれば,請求項1記載の画像符号化装置において,平均値信号生成手段及び偏差信号生成手段が,ブロック中の画素信号の最大値と最小値間の偏差の上位に入る画像信号の統計値と下位に入る画像信号の統計値とから平均値及び偏差を求めるため,容易に平均値及び偏差を求めることができ,処理の高速化を図ることができる。
【0094】
また,本発明に係る画像符号化装置(請求項8)によれば,請求項1記載の画像符号化装置において,判定手段が,n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を入力し,ブロック中の画素信号の偏差を求め,偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定するため,ビットプレーン情報信号に割り当てる情報量を増加させ,平均値及び偏差信号に割り当てる情報量を減少させる場合の判断基準を容易に得ることができる。
【0095】
また,本発明に係る画像符号化装置(請求項9)によれば,請求項1記載の画像符号化装置において,判定手段が,偏差信号生成手段で生成された偏差信号を入力し,偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定するため,ビットプレーン情報信号に割り当てる情報量を増加させ,平均値及び偏差信号に割り当てる情報量を減少させる場合の判断基準を容易に得ることができる。また,閾値との比較に偏差信号生成手段で生成された偏差信号を用いることにしたため,改めてブロック中の画素信号の偏差を求める必要がなく,判定手段の構成の簡素化と処理の高速化を図ることができる。
【0096】
また,本発明に係る画像符号化装置(請求項10)によれば,請求項1記載の画像符号化装置において,情報量削減手段が,平均値信号及び偏差信号の情報量を削減し,かつ平均値信号及び偏差信号から削減する情報量のうち,一方が他方より多くしたため,ビットプレーン情報信号の情報量を増加させる分,確実に平均値信号及び偏差信号から情報量を削減することができる。
【0097】
また,本発明に係る画像符号化装置(請求項11)によれば,請求項1記載の画像符号化装置において,ビットプレーン情報生成手段が,偏差に基づいて,ビットプレーン情報信号の情報量を数段階に変化させるため,n×n画素からなるブロックに分割された画像信号毎に最適な処理を行うことができる。
【0098】
また,本発明に係る画像符号化装置(請求項12)によれば,請求項1記載の画像符号化装置において,ビットプレーン情報生成手段が,第1の情報量を割り当てたビットプレーン情報信号を生成する第1の生成手段と,第1の情報量より多い第2の情報量を割り当てたビットプレーン情報信号を生成する第2の生成手段と,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,第2の生成手段で生成されたビットプレーン情報信号を選択する選択手段とを備えるため,情報量の異なる複数のビットプレーン情報信号を容易に生成できると共に,複数のビットプレーン情報信号から1つのビットプレーン情報信号を容易に選択することができる。
【0099】
また,本発明に係る画像符号化装置(請求項13)によれば,請求項12記載の画像符号化装置において,復号化手段が,第1の情報量が割り当てられたものとしてビットプレーン情報信号を復号化し,n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する第1の再生手段と,第2の情報量が割り当てられたものとしてビットプレーン情報信号を復号化し,n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する第2の再生手段と,判定信号を入力し,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,第2の再生手段で再生された画像信号を選択する選択手段とを備えるため,正確な復号画像を得ることができる。
【0100】
また,本発明に係る画像符号化装置(請求項14)によれば,請求項12記載の画像符号化装置において,復号化手段が,第1の情報量が割り当てられたものとしてビットプレーン情報信号を復号化し,n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する第1の再生手段と,第2の情報量が割り当てられたものとしてビットプレーン情報信号を復号化し,n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する第2の再生手段と,偏差信号を入力し,偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定し,判定信号を生成する判定手段と,判定信号を入力し,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,第2の再生手段で再生された画像信号を選択する選択手段とを備えるため,正確な復号画像を得ることができる。
【0101】
また,本発明に係る画像符号化復号化方法(請求項15)によれば,判定ステップが,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定し,判定信号を生成し,情報量削減ステップが,判定信号が,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えることを示す場合に,平均値信号及び偏差信号の少なくとも一方の情報量を削減し,ビットプレーン情報生成ステップが,判定信号が,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えないことを示す場合には,画像信号と,情報量削減ステップによって情報量を削減されていない平均値信号及び偏差信号とに基づいて生成された第1の所定の情報量のビットプレーン情報信号をビットプレーン情報信号とし,判定信号が,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えることを示す場合には,画像信号と,情報量削減ステップによって情報量を削減された平均値信号及び偏差信号とに基づいて生成された第1の所定の情報量より多い第2の所定の情報量のビットプレーン情報信号をビットプレーン情報信号とし,復号化ステップが,判定信号が,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えないことを示す場合には,情報量削減ステップによって情報量を削減されていない平均値信号及び偏差信号と第1の所定の情報量のビットプレーン情報信号とに基づいて再生された画像信号を画像信号とし,判定信号が,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えることを示す場合には,情報量削減ステップによって情報量を削減された平均値信号及び偏差信号と第2の所定の情報量のビットプレーン情報信号とに基づいて再生された画像信号を画像信号とすることによって,復号化するため,ブロック中の画素信号の偏差に応じてブロック内の階調数を変化させることができ,復号画像に発生するブロック状のひずみ(疑似輪郭)を減少させることができる。
【0102】
また,本発明に係る画像符号化装置(請求項16)によれば,請求項15記載の画像符号化復号化方法において,平均値信号,偏差信号及びビットプレーン情報信号の情報量の合計が常に一定であるため,固定長符号化を実現することができる。
【0103】
また,本発明に係る画像符号化装置(請求項17)によれば,請求項15記載の画像符号化復号化方法において,平均値信号生成ステップ及び偏差信号生成ステップが,ブロック中の画素信号の最大値と最小値とから平均値及び偏差をそれぞれ求めるため,容易に平均値及び偏差を求めることができ,処理の高速化を図ることができる。
【0104】
また,本発明に係る画像符号化装置(請求項18)によれば,請求項15記載の画像符号化復号化方法において,平均値信号生成ステップ及び偏差信号生成ステップが,ブロック中の画素信号の上位画像信号の平均と下位画像信号の平均とから平均値及び偏差をそれぞれ求めるため,容易に平均値及び偏差を求めることができ,処理の高速化を図ることができる。
【0105】
また,本発明に係る画像符号化装置(請求項19)によれば,請求項15記載の画像符号化復号化方法において,平均値信号生成ステップ及び偏差信号生成ステップが,ブロック中の画素信号の上位画像信号の統計値と下位画像信号の統計値とから平均値及び偏差をそれぞれ求めるため,容易に平均値及び偏差を求めることができ,処理の高速化を図ることができる。
【0106】
また,本発明に係る画像符号化装置(請求項20)によれば,請求項15記載の画像符号化復号化方法において,平均値信号生成ステップ及び偏差信号生成ステップが,ブロック中の画素信号の最大値と最小値間の偏差の上位に入る画像信号の平均と下位に入る画像信号の平均とから平均値及び偏差を求めるため,容易に平均値及び偏差を求めることができ,処理の高速化を図ることができる。
【0107】
また,本発明に係る画像符号化装置(請求項21)によれば,請求項15記載の画像符号化復号化方法において,平均値信号生成ステップ及び偏差信号生成ステップが,ブロック中の画素信号の最大値と最小値間の偏差の上位に入る画像信号の統計値と下位に入る画像信号の統計値とから平均値及び偏差を求めるため,容易に平均値及び偏差を求めることができ,処理の高速化を図ることができる。
【0108】
また,本発明に係る画像符号化装置(請求項22)によれば,請求項15記載の画像符号化復号化方法において,判定ステップが,n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を入力し,ブロック中の画素信号の偏差を求め,偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定するため,ビットプレーン情報信号に割り当てる情報量を増加させ,平均値及び偏差信号に割り当てる情報量を減少させる場合の判断基準を容易に得ることができる。
【0109】
また,本発明に係る画像符号化装置(請求項23)によれば,請求項15記載の画像符号化復号化方法において,判定ステップが,偏差信号生成ステップで生成された偏差信号を入力し,偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定するため,ビットプレーン情報信号に割り当てる情報量を増加させ,平均値及び偏差信号に割り当てる情報量を減少させる場合の判断基準を容易に得ることができる。また,閾値との比較に偏差信号生成ステップで生成された偏差信号を用いることにしたため,改めてブロック中の画素信号の偏差を求める必要がなく,処理の高速化を図ることができる。
【0110】
また,本発明に係る画像符号化装置(請求項24)によれば,請求項15記載の画像符号化復号化方法において,情報量削減ステップが,平均値信号及び偏差信号の情報量を削減し,かつ平均値信号及び偏差信号から削減する情報量のうち,一方が他方より多くしたため,ビットプレーン情報信号の情報量を増加させる分,確実に平均値信号及び偏差信号から情報量を削減することができる。
【0111】
また,本発明に係る画像符号化装置(請求項25)によれば,請求項15記載の画像符号化復号化方法において,ビットプレーン情報生成ステップが,偏差に基づいて,ビットプレーン情報信号の情報量を数段階に変化させるため, n×n画素からなるブロックに分割された画像信号毎に最適な処理を行うことができる。
【0112】
また,本発明に係る画像符号化装置(請求項26)によれば,請求項15記載の画像符号化復号化方法において,ビットプレーン情報生成ステップが,第1の情報量を割り当てたビットプレーン情報信号を生成する第1の生成ステップと,第1の情報量より多い第2の情報量を割り当てたビットプレーン情報信号を生成する第2の生成ステップと,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,第2の生成ステップで生成されたビットプレーン情報信号を選択する選択ステップとを含むため,情報量の異なる複数のビットプレーン情報信号を容易に生成できると共に,複数のビットプレーン情報信号から1つのビットプレーン情報信号を容易に選択することができる。
【0113】
また,本発明に係る画像符号化装置(請求項27)によれば,請求項26記載の画像符号化復号化方法において,復号化ステップが,第1の情報量が割り当てられたものとしてビットプレーン情報信号を復号化し,n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する第1の再生ステップと,第2の情報量が割り当てられたものとしてビットプレーン情報信号を復号化し,n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する第2の再生ステップと,判定信号を入力し,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,第2の再生ステップで再生された画像信号を選択する選択ステップとを含むため,正確な復号画像を得ることができる。
【0114】
更に,本発明に係る画像符号化装置(請求項28)によれば,請求項26記載の画像符号化復号化方法において,復号化ステップが,第1の情報量が割り当てられたものとしてビットプレーン情報信号を復号化し,n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する第1の再生ステップと,第2の情報量が割り当てられたものとしてビットプレーン情報信号を復号化し,n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する第2の再生ステップと,偏差信号を入力し,偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定し,判定信号を生成する判定ステップと,判定信号を入力し,ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,第2の再生ステップで再生された画像信号を選択する選択ステップとを含むため,正確な復号画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る画像符号化装置を構成する符号化器の構成図である。
【図2】偏差信号の符号長を3〜5ビットとした場合の偏差信号への閾値とSN比との関係を示す説明図である。
【図3】本発明の実施の形態1に係る画像符号化装置を構成する復号化器の構成図である。
【図4】本発明の実施の形態2に係る画像符号化装置を構成する符号化器の構成図である。
【図5】本発明の実施の形態2に係る画像符号化装置を構成する復号化器の構成図である。
【図6】GBTCにおいて,3/8圧縮の場合の符号化アルゴリズムを示す説明図である。
【図7】GBTCにおいて,2/8圧縮の場合の符号化アルゴリズムを示す説明図である。
【図8】GBTCにおいて,3/8圧縮の場合の復号化アルゴリズムを示す説明図である。
【図9】GBTCにおいて,2/8圧縮の場合の復号化アルゴリズムを示す説明図である。
【図10】図6〜図9に示すGBTCの説明図である。
【符号の説明】
10 ブロック内画素信号平均値抽出器
11 ブロック内画素信号差抽出器
12,40,50 信号判定器
13 第1の情報量削減器
14 第2の情報削減器
15 第1の階調削減処理器
16 第2の階調削減処理器
17,32 セレクタ
30 第1の階調復元器
31 第2の階調復元器
Claims (28)
- n×n画素からなるブロックに分割された画像信号に基づいて,前記ブロック中の画素信号の平均値を求め,平均値信号を生成する平均値信号生成手段と,
前記n×n画素からなるブロックに分割された画像信号に基づいて,前記ブロック中の画素信号の偏差を求め,偏差信号を生成する偏差信号生成手段と,
前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定し,判定信号を生成する判定手段と,
前記判定信号が,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えることを示す場合に,前記平均値信号及び前記偏差信号の少なくとも一方の情報量を削減する情報量削減手段と,
前記判定信号が,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えないことを示す場合には,前記画像信号と,前記情報量削減手段によって情報量を削減されていない前記平均値信号及び前記偏差信号とに基づいて生成された第1の所定の情報量のビットプレーン情報信号をビットプレーン情報信号とし,
前記判定信号が,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えることを示す場合には,前記画像信号と,前記情報量削減手段によって情報量を削減された前記平均値信号及び前記偏差信号とに基づいて生成された第1の所定の情報量より多い第2の所定の情報量のビットプレーン情報信号をビットプレーン情報信号とするビットプレーン情報生成手段と,
前記判定信号が,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えないことを示す場合には,前記情報量削減手段によって情報量を削減されていない前記平均値信号及び前記偏差信号と前記第1の所定の情報量の前記ビットプレーン情報信号とに基づいて再生された画像信号を画像信号とし,
前記判定信号が,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えることを示す場合には,前記情報量削減手段によって情報量を削減された前記平均値信号及び前記偏差信号と前記第2の所定の情報量の前記ビットプレーン情報信号とに基づいて再生された画像信号を画像信号とすることによって,復号化する復号化手段と,
を備えることを特徴とする画像符号化装置。 - 請求項1記載の画像符号化装置において,
前記平均値信号,偏差信号及びビットプレーン情報信号の情報量の合計が常に一定であることを特徴とする画像符号化装置。 - 請求項1記載の画像符号化装置において,
前記平均値信号生成手段及び偏差信号生成手段が,前記ブロック中の画素信号の最大値と最小値とから前記平均値及び偏差をそれぞれ求めることを特徴とする画像符号化装置。 - 請求項1記載の画像符号化装置において,
前記平均値信号生成手段及び偏差信号生成手段が,前記ブロック中の画素信号の上位画像信号の平均と下位画像信号の平均とから前記平均値及び偏差をそれぞれ求めることを特徴とする画像符号化装置。 - 請求項1記載の画像符号化装置において,
前記平均値信号生成手段及び偏差信号生成手段が,前記ブロック中の画素信号の上位画像信号の統計値と下位画像信号の統計値とから前記平均値及び偏差をそれぞれ求めることを特徴とする画像符号化装置。 - 請求項1記載の画像符号化装置において,
前記平均値信号生成手段及び偏差信号生成手段が,前記ブロック中の画素信号の最大値と最小値間の偏差の上位に入る画像信号の平均と下位に入る画像信号の平均とから前記平均値及び偏差を求めることを特徴とする画像符号化装置。 - 請求項1記載の画像符号化装置において,
前記平均値信号生成手段及び偏差信号生成手段が,前記ブロック中の画素信号の最大値と最小値間の偏差の上位に入る画像信号の統計値と下位に入る画像信号の統計値とから前記平均値及び偏差を求めることを特徴とする画像符号化装置。 - 請求項1記載の画像符号化装置において,
前記判定手段が,前記n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を入力し,前記ブロック中の画素信号の偏差を求め,前記偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定することを特徴とする画像符号化装置。 - 請求項1記載の画像符号化装置において,
前記判定手段が,前記偏差信号生成手段で生成された前記偏差信号を入力し,前記偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定することを特徴とする画像符号化装置。 - 請求項1記載の画像符号化装置において,
前記情報量削減手段が,前記平均値信号及び偏差信号の情報量を削減し,かつ前記平均値信号及び偏差信号から削減する情報量のうち,一方が他方より多いことを特徴とする画像符号化装置。 - 請求項1記載の画像符号化装置において,
前記ビットプレーン情報生成手段が,前記偏差に基づいて,前記ビットプレーン情報信号の情報量を数段階に変化させることを特徴とする画像符号化装置。 - 請求項1記載の画像符号化装置において,
前記ビットプレーン情報生成手段が,第1の情報量を持つビットプレーン情報信号を生成する第1の生成手段と,前記第1の情報量より多い第2の情報量を持つビットプレーン情報信号を生成する第2の生成手段と,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,前記第2の生成手段で生成されたビットプレーン情報信号を選択する選択手段と,を備えることを特徴とする画像符号化装置。 - 請求項12記載の画像符号化装置において,
前記復号化手段が,前記第1の情報量を持つものとして前記ビットプレーン情報信号を復号化し,前記n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する第1の再生手段と,前記第2の情報量を持つものとして前記ビットプレーン情報信号を復号化し,前記n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する第2の再生手段と,前記判定信号を入力し,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,前記第2の再生手段で再生された前記画像信号を選択する選択手段と,を備えることを特徴とする画像符号化装置。 - 請求項12記載の画像符号化装置において,
前記復号化手段が,前記第1の情報量を持つものとして前記ビットプレーン情報信号を復号化し,前記n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する第1の再生手段と,前記第2の情報量を持つものとして前記ビットプレーン情報信号を復号化し,前記n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する第2の再生手段と,前記偏差信号を入力し,前記偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定し,判定信号を生成する判定手段と,前記判定信号を入力し,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,前記第2の再生手段で再生された画像信号を選択する選択手段と,を備えることを特徴とする画像符号化装置。 - n×n画素からなるブロックに分割された画像信号に基づいて,前記ブロック中の画素信号の平均値を求め,平均値信号を生成する平均値信号生成ステップと,
前記n×n画素からなるブロックに分割された画像信号に基づいて,前記ブロック中の画素信号の偏差を求め,偏差信号を生成する偏差信号生成ステップと,
前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定し,判定信号を生成する判定ステップと,
前記判定信号が,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えることを示す場合に,前記平均値信号及び前記偏差信号の少なくとも一方の情報量を削減する情報量削減ステップと,
前記判定信号が,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えないことを示す場合には,前記画像信号と,前記情報量削減ステップによって情報量を削減されていない前記平均値信号及び前記偏差信号とに基づいて生成された第1の所定の情報量のビットプレーン情報信号をビットプレーン情報信号とし,
前記判定信号が,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えることを示す場合には,前記画像信号と,前記情報量削減ステップによって情報量を削減された前記平均値信号及び前記偏差信号とに基づいて生成された第1の所定の情報量より多い第2の所定の情報量のビットプレーン情報信号をビットプレーン情報信号とするビットプレーン情報生成ステップと,
前記判定信号が,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えないことを示す場合には,前記情報量削減ステップによって情報量を削減されていない前記平均値信号及び前記偏差信号と前記第1の所定の情報量の前記ビットプレーン情報信号とに基づいて再生された画像信号を画像信号とし,
前記判定信号が,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超えることを示す場合には,前記情報量削減ステップによって情報量を削減された前記平均値信号及び前記偏差信号と前記第2の所定の情報量の前記ビットプレーン情報信号とに基づいて再生された画像信号を画像信号とすることによって,復号化する復号化ステップと,
を備えることを特徴とする画像符号化方法。 - 請求項15記載の画像符号化復号化方法において,
前記平均値信号,偏差信号及びビットプレーン情報信号の情報量の合計が常に一定であることを特徴とする画像符号化復号化方法。 - 請求項15記載の画像符号化復号化方法において,
前記平均値信号生成ステップ及び偏差信号生成ステップが,前記ブロック中の画素信号の最大値と最小値とから前記平均値及び偏差をそれぞれ求めることを特徴とする画像符号化復号化方法。 - 請求項15記載の画像符号化復号化方法において,
前記平均値信号生成ステップ及び偏差信号生成ステップが,前記ブロック中の画素信号の上位画像信号の平均と下位画像信号の平均とから前記平均値及び偏差をそれぞれ求めることを特徴とする画像符号化復号化方法。 - 請求項15記載の画像符号化復号化方法において,
前記平均値信号生成ステップ及び偏差信号生成ステップが,前記ブロック中の画素信号の上位画像信号の統計値と下位画像信号の統計値とから前記平均値及び偏差をそれぞれ求めることを特徴とする画像符号化復号化方法。 - 請求項15記載の画像符号化復号化方法において,
前記平均値信号生成ステップ及び偏差信号生成ステップが,前記ブロック中の画素信号の最大値と最小値間の偏差の上位に入る画像信号の平均と下位に入る画像信号の平均とから前記平均値及び偏差を求めることを特徴とする画像符号化復号化方法。 - 請求項15記載の画像符号化復号化方法において,
前記平均値信号生成ステップ及び偏差信号生成ステップが,前記ブロック中の画素信号の最大値と最小値間の偏差の上位に入る画像信号の統計値と下位に入る画像信号の統計値とから前記平均値及び偏差を求めることを特徴とする画像符号化復号化方法。 - 請求項15記載の画像符号化復号化方法において,
前記判定ステップが,前記n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を入力し,前記ブロック中の画素信号の偏差を求め,前記偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定することを特徴とする画像符号化復号化方法。 - 請求項15記載の画像符号化復号化方法において,
前記判定ステップが,前記偏差信号生成ステップで生成された前記偏差信号を入力し,前記偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定することを特徴とする画像符号化復号化方法。 - 請求項15記載の画像符号化復号化方法において,
前記情報量削減ステップが,前記平均値信号及び偏差信号の情報量を削減し,かつ前記平均値信号及び偏差信号から削減する情報量のうち,一方が他方より多いことを特徴とする画像符号化復号化方法。 - 請求項15記載の画像符号化復号化方法において,
前記ビットプレーン情報生成ステップが,前記偏差に基づいて,前記ビットプレーン情報信号の情報量を数段階に変化させることを特徴とする画像符号化復号化方法。 - 請求項15記載の画像符号化復号化方法において,
前記ビットプレーン情報生成ステップが,第1の情報量を持つビットプレーン情報信号を生成する第1の生成ステップと,前記第1の情報量より多い第2の情報量を持つビットプレーン情報信号を生成する第2の生成ステップと,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,前記第2の生成ステップで生成されたビットプレーン情報信号を選択する選択ステップと,を含むことを特徴とする画像符号化復号化方法。 - 請求項26記載の画像符号化復号化方法において,
前記復号化ステップが,前記第1の情報量を持つものとして前記ビットプレーン情報信号を復号化し,前記n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する第1の再生ステップと,前記第2の情報量を持つものとして前記ビットプレーン情報信号を復号化し,前記n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する第2の再生ステップと,前記判定信号を入力し,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,前記第2の再生ステップで再生された前記画像信号を選択する選択ステップと,を含むことを特徴とする画像符号化復号化方法。 - 請求項26記載の画像符号化復号化方法において,
前記復号化ステップが,前記第1の情報量を持つものとして前記ビットプレーン情報信号を復号化し,前記n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する第1の再生ステップと,前記第2の情報量を持つものとして前記ビットプレーン情報信号を復号化し,前記n×n画素からなるブロックに分割された画像信号を再生する第2の再生ステップと,前記偏差信号を入力し,前記偏差が所定の閾値を超えるか否かを判定し,判定信号を生成する判定ステップと,前記判定信号を入力し,前記ブロック中の画素信号の偏差が所定の閾値を超える場合,前記第2の再生ステップで再生された画像信号を選択する選択ステップと,を含むことを特徴とする画像符号化復号化方法。
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