JP3721716B2 - 画像情報符号化装置および方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル画像情報の符号化処理を行う符号化技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
（画像符号化への要求）
近年、画像を符号化して、蓄積媒体の容量あるいは伝送時間を削減することが行われている。以下、画像符号化を画像圧縮と同じ意味で使用する。
【０００３】
スキャナ等の画像入力機器あるいはコンピュータ等の画像生成機器とプリンタ等の画像出力機器がネットワークで結ばれるシステムでは入力画像が圧縮され、伝送および蓄積される。近年このようなシステムで用いられる画像が高精細化、カラー化し、大容量となっているため、画像の圧縮率を高めることが重要となる。
【０００４】
また、画像処理機器の高解像度化、高速化も進んでいるため、高速の符号化処理技術も求められている。
【０００５】
（可逆符号化と非可逆符号化）
画像符号化方式には、可逆方式と非可逆方式とがある。可逆方式は、符号化と復号処理を施した画像（以降、復号画像と呼ぶ。）が元の画像を完全に一致する。これに対して、非可逆方式の復号画像は元の画像に完全には一致せず、圧縮率によっては画質劣化が生じる。
【０００６】
（非可逆符号化の課題）
一般に、非可逆符号化では、同一の符号化条件下であれば、圧縮率を高めるほど復号画像の画質（以降、復号画質と呼ぶ。）が劣化する。即ち、圧縮率と復号画質とはトレードオフの関係にある。これは、非可逆符号化が画像の中の比較的視覚に影響しにくいと考えられる情報を捨てることによって高圧縮率を実現していることによる。このため、圧縮率が低ければ捨てる情報が少なく復号画質が良いが、圧縮率を高くすると、捨てる情報が多くなり復号画質が劣化する。
【０００７】
画像圧縮を行う場合には、通常、圧縮率と復号画質とが共に高いことが望まれる。そのため、非可逆符号化では、復号画質を予測および制御する機構が必要である。
【０００８】
（画質制御機構を有する非可逆符号化方式の従来例１）
画質制御機構を有する符号化方式には、例えば、「画像データ符号化装置」（特開平５−２９２３２６号公報）がある。その構成を図１７に示す。なお、必要ない部分は省略している。図において、５０００は画像情報、５００１はＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：離散コサイン変換）部、５００２は線形量子化部、５００３は可変長符号化部、５００４は量子化条件決定部、５００５は画質判定部、５００６はＤＣＴ係数、５００７は量子化ＤＣＴ係数である。入力された画像情報５００１は、ＤＣＴ部５００１によってＤＣＴが施され、線形量子化部５００２によって量子化され、可変長符号化部５００３によって可変長符号化される。その際、画質劣化判定部５００５は、ＤＣＴ係数５００６と量子化ＤＣＴ係数５００７とから、評価関数による画質判定を行い、評価関数値が所定の条件を満足するまで量子化条件の変更を量子化条件決定部５００４に指示して画質制御を行う。
【０００９】
この他、画像内の全領域の評価関数値の平均値や最悪値を使って、画像全体を共通の量子化条件で符号化しつつ画質制御を行う方式が記載されている。
【００１０】
以上が、画質制御機構を有する符号化方式の従来例１の説明である。
【００１１】
（画質制御機構を有する符号化方式の従来例１の課題）
従来例１では、画像内の全領域対して均一な画質劣化規範（画質評価関数）を適用している。しかし実際には、画像領域の特性（平坦な領域、平坦な領域にエッジ画像が存在する領域、非常に複雑でノイズが多く含まれる領域…など）によって、同じ評価関数値（量子化誤差）であっても主観的な画質は異なる。従って、画質判定の閾値の決め方によって、局所的に画質が目標を下回るか、圧縮率の点で無駄が生じる可能性がある。
【００１２】
（画質制御機構を有する非可逆符号化方式の従来例２−画像領域の特性反映）前述した従来例１の課題を解決するための手法として、例えば、「画像データ符号化方法」（特開平６−００６６１０号公報）がある。構成を図１８および図１９に示す。図において、５１００は画像情報、５１０１はＤＣＴ部、５１０２は線形量子化部、５１０３は可変長符号化部、５１０４は画質判定／量子化条件決定部逆量子化部、５１０５はＤＣＴ係数、５１０６は量子化ＤＣＴ係数、５１０７は符号情報、５１０８は量子化マトリクス情報、５１０９は復号画像情報、５１１０は逆ＤＣＴ部、５１１１は線形逆量子化部、５１１２は減算部、５１１３は視覚特性重み付け部、５１１４は画像領域分割部、５１１５は劣化要因計算部、５１１６は客観的評価者尺度計算部、５１１７は量子化マトリクス選択制御部である。
【００１３】
従来例２は、符号化方式としてＤＣＴと量子化の組み合わせ方式を例示し、画質制御のために量子化特性（量子化マトリクス）を切り替える手段を用いている点では従来例１と同じである。量子化マトリクスを決定するため、減算部５１１２において画像情報５１００と復号画像情報５１０９との誤差を抽出し、視覚特性重み付け部５１１３によって重み付けを行い、画像領域分割部５１１４によって領域分割を行い、劣化要因計算部５１１５によってブロック歪、モスキートノイズなどの各種画質劣化要因を計量して、客観的評価尺度計算部５１１６によって分割領域の特性に応じた画質劣化要因の重み付けを行って客観的評価尺度を算出し、量子化マトリクス選択制御部５１１７によって符号量や画質の点で条件を満たす量子化マトリクスを決定する。客観的評価尺度の計算において画像の局所的な特性を反映させている点で、従来例１よりも高精度な画質制御が可能である。
【００１４】
以上が、画質制御機構を有する符号化方式の従来例２の説明である。
【００１５】
（画質制御機構を有する符号化方式の従来例１、２の課題）
従来例１、２では、復号画像を出力する画像出力装置については考慮されていない。しかし実際には画像出力装置の特性によって符号化による画質劣化の検知され方が異なっている。例えば、画素当たりのビット数を削減する空間領域での量子化は、擬似輪郭と呼ばれる階調段差による画質劣化を引き起こすが、これは出力装置の階調再現性に深く関わっている。すなわち、階調再現性が悪い出力装置の場合は、擬似輪郭が符号化による画質劣化とは判断されなくなる。
【００１６】
（画質制御機構を有する非可逆符号化方式の提案−出力装置の特性反映）
前述した従来例１および２の課題を解決するための手法として、本出願人は先に「画質予測装置および方法ならびに画質制御装置および方法」（特願平８−２２９１３８号、未公開）を提案している。その構成を図２０および図２１に示す。図において、５２００は画像情報、５２０１はブロック化部、５２０２はＤＣＴ部、５２０３は量子化部、５２０４は符号化部、５２０５は画像情報分析部、５２０６は画像出力装置特性入力部、５２０７は量子化選択部、５２０８は画像分析情報、５２０９は画像出力装置特性情報、５２１０は量子化マトリクス情報、５２１１は量子化マトリクス入力部、５２１２は画質劣化項目符号化特性影響度判定部、５２１３は画質劣化項目画像特性影響度判定部、５２１４は画質劣化項目出力装置特性影響度判定部、５２１５は画質劣化項目判定部、５２１６は量子化マトリクス決定部である。
【００１７】
この提案手法においても、符号化方式としてＤＣＴと量子化の組み合わせ方式を例示し、画質制御のために量子化マトリクスを切り替える手段を用いている点では従来例１および２と同じである。量子化マトリクスを決定するため、量子化選択部５２０７は、画質劣化項目符号化特性影響度判定部５２１２において現在選択している量子化マトリクスの各画質劣化項目への影響度を測定し、画質劣化項目画像特性影響度判定部５２１３において入力画像情報の各画質劣化項目への影響度を測定し、画質劣化項目出力装置特性影響度判定部５２１４において出力装置特性の各画質劣化項目への影響度を測定し、画質劣化項目判定部５２１５において上記３種類の影響度を基に各画質劣化項目の発生度合いを予測する。そして、その結果を基に量子化マトリクス決定部５２１６において目標とする画質を達成するための量子化マトリクスを決定する。
【００１８】
上述提案手法は、復号画質を複数の画質劣化項目に分けて、画質劣化項目別に測定／評価している。画質劣化項目とは、例えば、階調数の削減である空間領域での量子化によって発生する擬似輪郭や、高周波数成分を除去したことによって発生するぼけ、周波数領域での量子化によって発生するモスキートノイズなどである。このように画質劣化項目別に分けることによって、復号画質と密接な関係がある入力画像特性、出力装置特性、符号化特性の３特性の中から主観評価による画質との相関が高いものを抽出し易くなるという利点がある。その結果、上記の特性情報を用いた高精度な画質制御が実現可能となる。
【００１９】
（画質制御機構を有する符号化方式の従来例１、２、および先の提案の課題）従来技術２および先の提案のように分割画像の分析情報を利用して画質制御を行う手法では、画像特性の分析精度が画質制御の精度に大きな影響を与える。これは、符号化特性や出力装置特性がシステム内である程度固定化する場合が多いのに対して、画像特性は１つの画像内でも局所的に変化するため、精度良く分析することが難しいためである。
【００２０】
画質制御のために行う画像分析は、主観評価の結果と相関が高くなければならない。その意味では、分析サイズ（分割画像の画素数）は、人の目に画質劣化が検知される程度（例えば、１６画素／ｍｍの解像度で出力する場合、１２８画素×１２８ラインなど。）であることが望ましい。しかし、この官能評価用の画像サイズは、一般的な符号化方式で使用されている画素ブロックサイズが８画素×８ラインであることを考えれば、数十〜数百倍の大きさであり実装の面で大きな問題となる。
【００２１】
従来例等では複数の色成分からなるカラー画像を色成分単位に符号化するコンポーネント符号化に関して、特に言及されていない。高解像度の画像を高速に処理するカラー画像処理システムでは、各色成分の処理を並列化して高速化を図る必要があり、その場合コンポーネント符号化が必須である。カラー画像情報が、写真などの自然画像であって、かつ、色空間がＲＧＢやＹＭＣである場合、一般に色成分間の画像特性の相関は高いことが知られている。先の提案において画像分析情報として用いられている画像特性は、画質劣化項目の発生度合いに着目し、なだらかに階調変化する領域、エッジが存在する領域など画像内容（絵柄）を表すものであるため、特に色成分間で似通った分析結果が得られることが期待できる。
【００２２】
一方、各色成分毎の復号画質への影響度は均一ではない場合がある。これは、カラーの出力画像上では、色成分によって符号化による画質劣化が検知され難い場合があることを意味している。そのような色成分については、他の色成分よりも高い圧縮率で符号化してもカラー画像の画質には影響がないことが期待できる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、以上の事情を考慮してなされたものであり、入力画像分析情報、符号化特性情報、画像出力装置特性情報を用いて画質制御を行う符号化装置において、画像分析の際に周辺領域の分析情報を利用することによって、小規模な装置構成で高精度な画質制御を実現する符号化技術を提供することを目的としている。また、複数の色成分からなるカラー画像情報を色成分毎に符号化する場合に、入力画像分析情報の色成分間の相関が高いこと利用して分析時間を短縮し、高速に処理を行うことや、色成分毎の画質への影響度を利用して圧縮率を向上させることを目的としている。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
以下では、理解を容易にするために、実施例の符号を付記して説明するが、これに限定されない。
（請求項１に対応する手段）
この発明の第１の側面によれば、上述の目的を達成するために、画像情報符号化装置に、画像情報を複数の分割画像情報に分割する画像情報分割手段（画像情報分割部１０１）と、符号化パラメータを決定する符号化パラメータ決定手段（符号化パラメータ決定部１０８）と、上記分割画像情報を受け取って上記分割画像情報の少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる画像分析情報であって周辺の分割画像情報の画像分析情報も統合した統合画像分析情報を上記符号化パラメータ決定手段に入力する画像情報分析手段（画像情報分析部１０３）と、少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる画像出力装置特性情報を上記符号化パラメータ決定手段に入力する画像出力装置特性入力手段（画像出力特性入力部１０６）と、上記符号化パラメータ決定手段から出力された符号化パラメータを用いて上記分割画像情報を符号化する画像情報符号化手段（画像情報符号化部１１０）とを設けるようにしている。上記符号化パラメータ決定手段は、上記分割画像情報を符号化および復号した結果の復号分割画像情報が目標とする画質になるように、上記画像情報分析手段から入力される画像分析情報と、上記画像出力装置特性入力手段から入力される上記画像出力装置特性情報に基づいて符号化パラメータを決定する。上記画像情報分析手段（１０３）は、画像分析手段（画像分析部２００）と、画像分析情報保持手段（画像分析情報保持部２０２）と、画像分析情報重み付け手段（重み付け部２０３）とを具備し、上記画像分析手段は個別の分割画像情報について画像分析情報を算出して上記画像分析情報保持手段および画像分析情報重み付け手段に入力し、上記画像分析情報保持手段は上記画像分析手段から入力された個別の画像分析情報を所定の場所に蓄積するとともに、上記画像分析手段において分析を行っている分割画像情報の周辺に位置する分割画像情報の画像分析情報である周辺画像分析情報を所定の場所から読み出して上記画像分析情報重み付け手段に入力し、上記画像分析情報重み付け手段は上記画像分析手段から入力された対象となる分割画像情報の画像分析情報と上記画像分析情報保持手段から入力された周辺画像分析情報に対して所定の重み付け処理を行い統合画像分析情報として上記符号化パラメータ決定手段へ入力する。なお、上述の構成を方法のカテゴリの発明としても実現できることはもちろんである。
【００２５】
この構成においては、分割画像の周辺の分析結果を利用することによって、分析を安定化させることが出来る。
【００２６】
（請求項２に対応する手段）
この発明の第２の側面によれば、上述の目的を達成するために、画像情報符号化装置に、画像情報を複数の分割画像情報に分割する画像情報分割手段（画像情報分割部１０１）と、符号化パラメータを決定する符号化パラメータ決定手段（符号化パラメータ決定部１０８）と、上記分割画像情報を受け取って上記分割画像情報の少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる画像分析情報であって周辺の分割画像情報の画像分析情報も統合した統合画像分析情報を上記符号化パラメータ決定手段に入力する画像情報分析手段（画像情報分析部１０３）と、少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる画像出力装置特性情報を上記符号化パラメータ決定手段に入力する画像出力装置特性入力手段（画像出力装置特性入力部１０６）と、上記符号化パラメータ決定装置から出力された符号化パラメータを用いて上記分割画像情報を符号化する画像情報符号化手段（画像情報符号化部）とを設けるようにしている。上記符号化パラメータ決定手段上記分割画像情報を符号化および復号した結果の復号分割画像情報が目標とする画質になるように、上記画像情報分析手段から入力される統合画像分析情報と、上記画像出力装置特性入力手段から入力される上記画像出力装置特性情報に基づいて符号化パラメータを決定する。上記画像情報分析手段（１０３）は、画像分析手段（画像分析部２００）と、領域分析情報算出手段（領域分析情報算出部６００）と、領域分析情報保持手段（領域分析情報保持部６０２）と、領域分析情報重み付け手段（重み付け部６０３）とを有し、上記画像分析手段は個別の分割画像情報について画像分析情報を算出し、上記領域分析情報算出手段は、複数の上記分割画像情報からなる領域画像情報の領域分析情報を上記画像分析手段から入力される複数の画像分析情報を基に算出して上記領域分析情報保持手段および領域分析情報重み付け手段に入力して上記複数の分割画像情報全体の画像分析情報としての領域分析情報を出力し、上記領域分析情報保持手段は上記領域分析情報算出手段から入力された領域分析情報を所定の場所に蓄積するとともに、上記領域分析情報算出手段において分析を行っている領域画像情報の周辺に位置する領域画像情報の領域分析情報である周辺領域分析情報を所定の場所から読み出して上記領域分析情報重み付け手段に入力し、上記領域分析情報重み付け手段は上記領域分析情報算出手段から入力された領域分析情報と上記領域分析情報保持手段から入力された周辺領域分析情報に対して所定の重み付け処理を行い統合画像分析情報として上記符号化パラメータ決定手段へ入力する。
【００２７】
この構成においては、分析画像のサイズが大きくして分析の高精度化を図る場合にも、分析に必要なメモリ容量を削減することが出来、実装が容易になる。
【００２８】
（請求項３に対応する手段）
また、この構成においては、上記画像情報分析手段は、画像分析手段と、画像分析情報保持手段とを具備し、上記画像情報が複数の色成分からなる場合には、特定の色成分の画像情報については上記画像分析手段による分析を行い、結果である画像分析情報を上記符号化パラメータ決定手段に入力するとともに上記画像分析情報保持手段に保持し、他の色成分の画像情報については、上記画像分析情報保持手段から画像情報の位置関係が同一であるところの上記特性の色成分の画像分析情報を読みだして上記符号化パラメータ決定手段に入力するようにしてもよい。これにより、入力画像の分析に要する時間を短縮することができ、画質制御を含む符号化処理を高速に実現できる。
【００２９】
（請求項４に対応する手段）
また、この構成においては、上記画像情報分析手段は、画像分析手段と、画像分析情報保持手段と、分析情報重み付け手段とを具備し、上記画像情報が複数の色成分からなる場合には、特定の色成分の画像情報については上記画像分析手段による分析を行い、結果である画像分析情報を上記符号化パラメータ決定手段に入力するとともに上記画像分析情報保持手段に保持し、他の色成分の画像情報については、上記画像分析情報保持手段から画像情報の位置関係が同一であるところの上記特性の色成分の画像分析情報を読みだして上記符号化パラメータ決定手段に入力するようにしてもよい。上記画像情報が複数の色成分からなる場合に、色成分毎の画質劣化項目の発生度合いに関わる重み付けを行って符号化パラメータを決定するようにしてもよい。これにより、分析に要する時間を短縮することや、圧縮の効率を上げることができる。
【００３０】
（請求項５に対応する手段）
また、この構成においては、上記符号化パラメータ決定手段は、画質劣化項目の発生度合いに関わる画質劣化項目別符号化パラメータ算出手段を複数個具備し、さらに上記画質劣化項目別符号化パラメータ算出手段から出力される複数の符号化パラメータのうちの１つを選択する符号化パラメータ選択手段を具備し、上記画像情報分析手段から入力される上記統合画像分析情報と、上記画像情報出力装置特性入力手段から入力される上記画像出力装置特性情報に基づいて上記画質劣化項目別符号化パラメータ保持手段から符号化パラメータを読み出し、上記符号化パラメータ選択手段において、上記複数の符号化パラメータの中から最も画質が劣化しないものを選択するようにしてもよい。これにより、画質劣化項目毎に異なる符号化パラメータが選択した場合に、全ての項目について目標とする画質を達成することが出来る。
【００３１】
（請求項６に対応する手段）
また、この構成においては、上記符号化パラメータ決定手段は、重み付け係数決定手段と、符号化パラメータ算出手段とを具備し、上記重み付け係数決定手段は少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる上記出力装置特性情報に基づいて符号化パラメータを算出するための重み付け情報を決定し、上記符号化パラメータ算出手段は上記重み付け係数決定手段から出力される重み付け係数に基づいて少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる上記画像分析情報に重み付け処理を行って符号化パラメータを算出するようにしてもよい。これにより、出力装置の特性に応じて、各画質劣化項目の画質への影響を適切に重み付けできる。
【００３２】
（請求項７に対応する手段）
また、この構成においては、少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる上記画像符号化装置の符号化特性情報を入力する符号化特性入力手段をさらに設け、上記符号化パラメータ決定手段は、上記分割画像情報を符号化および復号した結果の復号分割画像情報が目標とする画質になるように、上記画像情報分析手段から入力される上記統合画像分析情報と、上記画像情報出力装置特性入力手段から入力される上記画像出力装置特性情報と、上記符号化特性入力手段から入力される上記符号化特性情報に基づいて上記符号化パラメータを決定するようにしてもよい。これにより、符号化装置において符号化特性を切替える場合にも適切な画質制御を行うことが出来る。
【００３３】
（請求項８に対応する手段）
また、この構成においては、上記符号化パラメータ決定手段は、画質劣化項目の発生度合いに関わる画質劣化項目別符号化パラメータ保持手段を複数個具備し、さらに上記画質劣化項目別符号化パラメータ保持手段から読み出される複数の符号化パラメータのうちの１つを選択する符号化パラメータ選択手段を具備し、上記画像情報分析手段から入力される上記統合画像分析情報と、上記画像情報出力装置特性入力手段から入力される上記画像出力装置特性情報と、上記符号化特性入力手段から入力される上記符号化特性情報に基づいて上記画質劣化項目別符号化パラメータ保持手段から符号化パラメータを読み出し、上記符号化パラメータ選択手段において、上記複数の符号化パラメータの中から最も画質が劣化しないものを選択するようにしてもよい。
【００３４】
（請求項９に対応する手段）
また、この構成においては、上記符号化パラメータ決定手段は、重み付け係数決定手段と、符号化パラメータ算出手段とを具備し、上記重み付け係数決定手段は少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる上記出力装置特性情報と、少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる上記符号化特性情報とに基づいて符号化パラメータを算出するための重み付け情報を決定し、上記符号化パラメータ算出手段は上記重み付け係数決定手段から出力される重み付け係数に基づいて少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる上記画像分析情報に重み付け処理を行って符号化パラメータを算出するようにしてもよい。
【００３５】
（請求項１０に対応する手段）
また、この構成においては、上記画像出力装置特性入力手段は、少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる画像出力装置特性保持手段を具備し、外部から入力される画像出力装置情報に基づいて上記画像出力装置特性保持手段から上記画像出力装置特性を読み出すようにしてもよい。これにより、画像出力装置の種類が限定されている場合には、使用する画像出力装置の特性情報を予め用意しておけば、画像出力装置特性を入力する手間を簡略化できる。
【００３６】
【発明の実施の態様】
以下、この発明の実施例について説明する。
【００３７】
［実施例１］
図１は、この発明の画像情報符号化装置の実施例１を示すブロック図である。図中、１００は画像情報、１０１は画像情報分割手段すなわち画像情報分割部、１０２は分割画像情報、１０３は画像情報分析手段すなわち画像情報分析部、１０４は画像分析情報、１０５は画像出力装置情報、１０６は画像出力装置特性入力手段すなわち画像出力装置特性入力部、１０７は画像出力装置特性情報、１０８は符号化パラメータ決定手段すなわち符号化パラメータ決定部、１０９は入力符号化パラメータ、１１０は画像情報符号化手段すなわち画像情報符号化部、１１１は符号情報、１１２は画像位置情報である。
画像情報分割手段（画像情報分割部１０１）
【００３８】
次に、動作について説明する。画像情報分割部１０１において画像情報１００をｍ画素×ｎラインからなる分割画像１０２に分割し、画像情報分析部１０３において分析して、画像分析情報１０４を符号化パラメータ決定部１０８に入力する。符号化パラメータ決定部１０８では、外部から入力された画像出力装置情報１０５に基づいて画像出力装置特性情報入力部１０６から入力される画像出力装置特性情報１０７と、上記画像分析情報１０４に基づいて目標とする画質を得るための入力符号化パラメータ１０９を決定し、画像情報符号化部１１０に入力する。画像情報符号化部１１０では、入力符号化パラメータ１０９を用いて分割画像情報１０２を符号化し、符号情報１１１を出力する。
【００３９】
画像情報分析部１０３の構成例を図２に、画像出力装置特性入力部１０６の構成例を図５に、符号化パラメータ決定部１０８の構成例を図６に、画像情報符号化部１１０の構成例を図７に示す。
【００４０】
便宜上、図７の画像情報符号化部１１０について先に説明する。図７は、従来例と同様に、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ ｃｏｄｉｎｇＥｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）方式でも用いられている一般的な画像符号化器の構成である。図において、５０１はＤＣＴ部、５０２はＤＣＴ係数を量子化する線形量子化部、５０３は量子化ＤＣＴ係数を可変長符号化する可変長符号化部である。ＤＣＴ部５０１では８画素×８ラインからなる画素ブロック単位に変換を行い、線形量子化部５０２では６４個からなる変換係数それぞれを６４個の要素からなる量子化マトリクスを使って量子化する。量子化マトリクスの数値は、６４個の係数それぞれの量子化の間隔（量子化ステップサイズ）を表している。線形量子化部に入力されている入力符号化パラメータ１０９はＪＰＥＧ方式でスケーリングファクタ（ＳＦ）と呼ばれる数値で、上述の量子化マトリクスの各数値ににＳＦを乗じて量子化の粗さを制御する。
【００４１】
次に図２の画像情報分析部１０３について説明する。図２において２００は画像分析手段すなわち画像分析部、２０１は画像分析情報アドレス生成部、２０２は画像分析情報保持手段すなわち画像分析情報保持部、２０３は画像分析情報重み付け手段すなわち重み付け部、２０４は画像分析情報、２０５は周辺画像分析情報である。画像分析部２００は分割画像情報１０２の画像分析情報２０４を算出して画像分析情報保持部２０２および重み付け部２０３に入力し、画像分析情報保持部２０２は画像位置情報１１２を基に画像分析情報アドレス生成部２０１で生成されたアドレスに従って画像分析部２００から入力された画像分析情報２０４を蓄積するとともに、画像位置情報１１２を基に画像分析情報アドレス生成部２０１で生成されたアドレスに従って現在分析を行っている分割画像情報１０２の周辺に位置する分割画像情報の画像分析情報である周辺画像分析情報２０５を所定の場所から読み出して重み付け部２０３に入力し、重み付け２０３は画像分析情報２０４と周辺画像分析情報２０５に対して所定の重み付け処理を行い画像分析情報１０４として出力する。
【００４２】
図３に画像情報分析部１０３において分析に利用する周辺画像情報の選択例を示す。図においてＢiは分割画像情報を表している。Ｂ0が現在処理している分割画像情報、Ｂ1〜Ｂ4が周辺の分割画像情報である。画像分析部２００から出力される画質劣化項目ａに関する画像分析情報２０４ａをＦａ（Ｂi）とすると、重み付け部２０３は
【００４３】
【数１】
（ｐａ0＊Ｆａ（Ｂ0）＋ｐａ1＊Ｆａ（Ｂ1）＋ｐａ2＊Ｆａ（Ｂ2）＋ｐａ3＊Ｆａ（Ｂ3）＋ｐａ4＊Ｆａ（Ｂ4））／５
を画質劣化項目ａに関する画像分析情報１０４ａとして出力する。ここで、ｐａiは重み付け部２０３において、画質劣化項目ａの重み付けに使用する係数である。
【００４４】
図４に画像分析部２００の構成例を示す。図４において、２０６は画質劣化項目発生度算出部であり、分割画像情報１０２について画質劣化項目別に発生度の予測値を画像分析情報２０４として出力する。
【００４５】
本実施例では、画像情報符号化部１１０の構成例から、画質劣化項目が擬似輪郭とモスキートノイズの２つである場合について説明する。（以降の説明では、図２、図５、および、図６における画質劣化項目ａは擬似輪郭、画質劣化項目ｂはモスキートノイズを表すものとする。）画質劣化項目ａ発生度算出部２０６ａでは、分割画像１０２の分散と画素値の頻度分布から擬似輪郭の発生度を予測した値を分析情報２０４ａとして出力する。画質劣化項目ｂ発生度算出部２０６ｂでは、分割画像１０２に対してパタンマッチングによるエッジ検出を行い、かつ、画質劣化項目ａ発生度算出部２０６ａで算出した分割画像１０２の分散を利用してモスキートノイズの発生度を予測した値を分析情報２０４ｂとして出力する。
【００４６】
次に図５の画像出力装置特性入力部１０６について説明する。図５において３００は画質劣化項目アドレス生成部、３０１は画質劣化項目画像出力装置特性保持部である。画質劣化項目ａアドレス生成部３００ａは、画像出力装置情報１０５として出力装置番号を受け、画質劣化項目ａ画像出力装置特性保持部３０１ａから出力装置の実効階調数を読み出すためのアドレスを生成して、画質劣化項目毎ａの画像出力装置特性情報１０７ａとして出力する。画質劣化項目ｂアドレス生成部３００ｂは、画質劣化項目ｂ画像出力装置特性保持部３０１ｂから出力装置の実効階調数および周波数特性を読み出すためのアドレスを生成して、画質劣化項目毎ｂの画像出力装置特性情報１０７ｂとして出力する。
【００４７】
図６の符号化パラメータ決定部１０８について説明する。図６において４００は画質劣化項目符号化パラメータ算出部、４０１は符号化パラメータ選択部である。画質劣化項目ａ符号化パラメータ算出部４００ａは、画質劣化項目ａの分析情報１０４ａと画像出力装置特性情報１０７ａに基づいて、画質劣化項目ａに関する復号画質を目標通りにするための符号化パラメータを算出し、同様に画質劣化項目ｂ符号化パラメータ算出部４００ｂは、画質劣化項目ｂの分析情報１０４ｂと画像出力装置特性情報１０７ｂに基づいて画質劣化項目ｂに関する復号画質を目標通りにするための符号化パラメータを算出する。符号化パラメータ選択部４０１は、符号化パラメータ算出部４００ａ、および、４００ｂから入力された符号化パラメータのうち、画質劣化が低く抑えられる方の符号化パラメータを選択して入力符号化パラメータ１０９として出力する。
【００４８】
［実施例２］
つぎに本発明の実施例２について説明する。図８は、本発明の実施例２における画像情報分析部１０３の構成である。この実施例の画像情報符号化装置の他の構成は実施例１と同じである。図８において、６００は領域分析情報算出部、６０１は領域分析情報アドレス生成部、６０２は領域分析情報保持部、６０３は領域分析情報重み付け部、６０４は領域分析情報、６０５は周辺領域分析情報である。
【００４９】
図９に例示するように、複数の分割画像情報をまとめて領域画像情報と呼ぶ。ここでは、分割画像情報の大きさは画像情報符号化部１１０において符号化を行う単位に一致しており、領域画像情報の大きさは画質制御のために画像特性を算出する単位に一致させる。
【００５０】
領域分析情報算出手段すなわち領域分析情報算出部６００は、画像分析手段すなわち画像分析部２００から入力される複数の画像分析情報２０４を基に領域分析情報６０４を算出して領域分析情報保持手段すなわち領域分析情報保持部６０２および領域分析情報重み付け手段すなわち領域分析情報重み付け手段６０３に入力し、領域分析情報保持部６０２は画像位置情報１１２を基に領域分析情報アドレス生成部６０１で生成されたアドレスに従って領域分析情報算出部６００から入力された領域分析情報６０４を蓄積するとともに、画像位置情報１１２を基に領域分析情報アドレス生成部６０１で生成されたアドレスに従って現在分析を行っている領域画像情報の周辺に位置する領域画像情報の分析情報である周辺領域分析情報６０５を読み出して領域分析情報重み付け部６０３に入力し、領域分析情報重み付け部２０３は領域分析情報６０４と周辺領域分析情報６０５に対して所定の重み付け処理を行い画像分析情報１０４として出力する。
【００５１】
［実施例３］
図１０は、この発明の画像情報符号化装置の実施例３を示すブロック図である。実施例１との違いは、符号化特性入力部７００を追加した点と、画像情報分析部１０３への入力信号を追加した点である。本実施例では、符号化特性入力部７００から入力される符号化特性情報７０２に基づいて画像情報符号化部１１０が符号化特性の異なる符号化を行う。そのため、符号化パラメータ決定部１０８においても、実施例１で述べた画像分析情報１０４、および、画像出力装置特性情報１０７の他に、符号化特性情報７０１にも基づいて符号化パラメータを決定する。また、本実施例では複数の色成分からなるカラー画像情報を色成分単位に符号化する。画像情報分析部１０３は、入力される色成分情報７０３に基づいて、各色成分に応じた動作をする。
【００５２】
本実施例の画像情報符号化部１１０は、実施例１と同じ図７の構成である。画像情報分析部１０３、画像出力装置特性入力部１０６についても、同様に図２、および、図５の構成である。
【００５３】
符号化特性入力部７００の構成を図１１に、符号化パラメータ決定部１０８の構成を図１２に、画像情報分析部１０３の構成を図１３に示す。
【００５４】
図１１の符号化特性入力部７００について説明する。図１１において、８００は符号化特性決定部、８０１は画質劣化項目符号化特性算出部である。符号化特性決定部８００は、分析情報１０４に基づいて、線形量子化部５０２で用いる量子化マトリクスを設定する。即ち、画像情報分析部１０３から分割画像が擬似輪郭の発生度が高いという分析結果が得られた場合は低周波数成分の量子化を細かく、高周波数成分の量子化を粗くするような量子化マトリクスを適用し、モスキートノイズの発生度が高いという分析結果が得られた場合には、高周波数成分の量子化を細かくするような量子化マトリクスを適用する。画質劣化項目ａ符号化特性算出部８０１ａは、符号化特性決定部８００で選択した量子化マトリクスを基に、画像情報符号化部１１０が擬似輪郭を発生させる度合いを表す符号化特性情報７０１ａを算出して出力する。同様に画質劣化項目ｂ符号化特性算出部８０１ｂは、符号化特性決定部８００で選択した量子化マトリクスを基に、画像情報符号化部１１０がモスキートノイズを発生させる度合いを表す符号化特性情報７０１ｂを算出して出力する。
【００５５】
次に図１２の符号化パラメータ決定部１０８について説明する。図１２において、９００は画質劣化項目符号化パラメータ算出部、９０１は符号化パラメータ選択部である。画質劣化項目ａ符号化パラメータ算出部９００ａは、画質劣化項目ａの分析情報１０４ａと画像出力装置特性情報１０７ａ、および、符号化特性情報７０１ａに基づいて、画質劣化項目ａに関する復号画質を目標通りにするための符号化パラメータを算出し、同様に画質劣化項目ｂ符号化パラメータ算出部９００ｂは、画質劣化項目ｂの分析情報１０４ｂと画像出力装置特性情報１０７ｂ、および、符号化特性情報７０１ｂに基づいて画質劣化項目ｂに関する復号画質を目標通りにするための符号化パラメータを算出する。符号化パラメータ選択部９０１は、符号化パラメータ算出部９００ａ、および、９００ｂから入力された符号化パラメータのうち、画質劣化が低く抑えられる方の符号化パラメータを選択して入力符号化パラメータ１０９として出力する。
【００５６】
次に図１３の画像情報分析部１０３について説明する。図１３において、１０００は画像分析部、１００１は画像分析情報アドレス生成部、１００２は画像分析情報保持部である。
【００５７】
色成分情報７０３が第１色成分であることを示していれば、画像分析部１０００は分析を行う。画像分析情報保持部１００２は、画像分析情報アドレス生成部１００１が画像位置情報９００に基づいて生成したアドレスに従って画像分析部１０００から出力された第１色成分の分析情報を記憶するとともに、分析情報１０４として出力する。色成分情報１１００が第１色成分ではないことを示していれば、画像分析部１０００は分析を行わない。画像分析情報保持部１００２は画像分析情報アドレス生成部１００１が画像位置情報９００に基づいて生成したアドレスに従って記憶しておいた第１色成分の分析情報を分析情報１０４として出力する。この時の画像分析部１０００における分析は実施例２の画像情報分析部１０３と同様である。
【００５８】
［実施例４］
図１４は、本発明の実施例４における画像情報分析部１０３の構成である。全体構成は図１０と同じである。本実施例も実施例３と同様に複数の色成分からなるカラー画像情報を色成分単位に符号化する。
【００５９】
本実施例の実施例３との違いは、図１０の画像情報分析部１０３の構成において、画像分析情報重み付け部１１００を追加した点である。本実施例では、色成分情報７０３に基づいて、画像分析情報保持部１００２から読み出した分析情報に所定の重み付け処理を行って分析情報１０４を出力する。
【００６０】
［実施例５］
図１５は、本発明の実施例５おける符号化パラメータ決定部１０８の構成である。全体構成は図１０と同じである。実施例３との違いは、符号化パラメータ１０８の構成のみである。
【００６１】
図１５ついて説明する。図１５において、１２００は重み付け係数決定部、１２０１は符号化パラメータ算出部である。重み付け係数決定部１２００は出力装置特性情報１０７に基づいて符号化パラメータを算出するための重み付け情報を決定し、符号化パラメータ算出１２０１は重み付け係数決定部１２００から出力される重み付け係数情報に基づいて画像分析情報１０４に重み付け処理を行って符号化パラメータ１０９を出力する。
【００６２】
［実施例６］
図１６は、本発明の実施例６おける符号化パラメータ決定部１０８の構成である。全体構成は図１０と同じである。実施例３との違いは、符号化パラメータ１０８の構成のみである。
【００６３】
図１６ついて説明する。図１６において、１３００は重み付け係数決定部、１３０１は符号化パラメータ算出部である。重み付け係数決定部１３００は出力装置特性情報１０７と、符号化特性情報７０１とに基づいて符号化パラメータを算出するための重み付け情報を決定し、符号化パラメータ算出１３０１は重み付け係数決定部１３００から出力される重み付け係数情報に基づいて画像分析情報１０４に重み付け処理を行って符号化パラメータ１０９を出力する。
【００６４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、入力画像特性、符号化装置特性、画像出力装置特性を用いて画質制御を行う符号化装置において、画像分析の際に周辺領域の分析情報を利用することによって、小規模な装置構成で高精度な画質制御を実現する符号化技術を提供できる。また、複数の色成分からなるカラー画像情報を色成分毎に符号化する場合には、入力画像分析情報の色成分間の相関が高いこと利用して分析時間を短縮し、高速に処理を行うことや、色成分毎の画質への影響度を利用して圧縮率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施例１における画像情報符号化装置の概略構成図である。
【図２】 この発明の実施例１における画像情報分析部の概略構成図である。
【図３】 この発明の実施例１における周辺画像情報の選択例を示す図である。
【図４】 この発明の実施例１における画像分析部の概略構成図である。
【図５】 この発明の実施例１における画像出力装置特性入力部の概略構成図である。
【図６】 この発明の実施例１における符号化パラメータ決定部の概略構成図である。
【図７】 この発明の実施例１における画像情報符号化部の概略構成図である。
【図８】 この発明の実施例２における画像情報分析部の概略構成図である。
【図９】 この発明の実施例２における領域情報の例を示す図である。
【図１０】 この発明の実施例３における画像情報符号化装置の概略構成図である。
【図１１】 この発明の実施例３における符号化特性入力部の概略構成図である。
【図１２】 この発明の実施例３における符号化パラメータ決定部の概略構成図である。
【図１３】 この発明の実施例３における画像情報分析部の概略構成図である。
【図１４】 この発明の実施例４における画像情報分析部の概略構成図である。
【図１５】 この発明の実施例５における符号化パラメータ決定部の概略構成図である。
【図１６】 この発明の実施例６における符号化パラメータ決定部の概略構成図である。
【図１７】 従来例１における画質制御機能を持つ符号化装置の概略構成図である。
【図１８】 従来例２における画質制御機能を持つ符号化装置の概略構成図である。
【図１９】 従来例２における画質判定／量子化条件決定部の概略構成図である。
【図２０】 従来例３における画質制御機能を持つ符号化装置の概略構成図である。
【図２１】 従来例３における量子化選択部の概略構成図である。
【符号の説明】
１０１ 画像情報分割部
１０３ 画像情報分析部
１０６ 画像出力装置特性入力部
１０８ 符号化パラメータ決定部
１１０ 画像情報符号化部
７００ 符号化特性入力部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル画像情報の符号化処理を行う符号化技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
（画像符号化への要求）
近年、画像を符号化して、蓄積媒体の容量あるいは伝送時間を削減することが行われている。以下、画像符号化を画像圧縮と同じ意味で使用する。
【０００３】
スキャナ等の画像入力機器あるいはコンピュータ等の画像生成機器とプリンタ等の画像出力機器がネットワークで結ばれるシステムでは入力画像が圧縮され、伝送および蓄積される。近年このようなシステムで用いられる画像が高精細化、カラー化し、大容量となっているため、画像の圧縮率を高めることが重要となる。
【０００４】
また、画像処理機器の高解像度化、高速化も進んでいるため、高速の符号化処理技術も求められている。
【０００５】
（可逆符号化と非可逆符号化）
画像符号化方式には、可逆方式と非可逆方式とがある。可逆方式は、符号化と復号処理を施した画像（以降、復号画像と呼ぶ。）が元の画像を完全に一致する。これに対して、非可逆方式の復号画像は元の画像に完全には一致せず、圧縮率によっては画質劣化が生じる。
【０００６】
（非可逆符号化の課題）
一般に、非可逆符号化では、同一の符号化条件下であれば、圧縮率を高めるほど復号画像の画質（以降、復号画質と呼ぶ。）が劣化する。即ち、圧縮率と復号画質とはトレードオフの関係にある。これは、非可逆符号化が画像の中の比較的視覚に影響しにくいと考えられる情報を捨てることによって高圧縮率を実現していることによる。このため、圧縮率が低ければ捨てる情報が少なく復号画質が良いが、圧縮率を高くすると、捨てる情報が多くなり復号画質が劣化する。
【０００７】
画像圧縮を行う場合には、通常、圧縮率と復号画質とが共に高いことが望まれる。そのため、非可逆符号化では、復号画質を予測および制御する機構が必要である。
【０００８】
（画質制御機構を有する非可逆符号化方式の従来例１）
画質制御機構を有する符号化方式には、例えば、「画像データ符号化装置」（特開平５−２９２３２６号公報）がある。その構成を図１７に示す。なお、必要ない部分は省略している。図において、５０００は画像情報、５００１はＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：離散コサイン変換）部、５００２は線形量子化部、５００３は可変長符号化部、５００４は量子化条件決定部、５００５は画質判定部、５００６はＤＣＴ係数、５００７は量子化ＤＣＴ係数である。入力された画像情報５００１は、ＤＣＴ部５００１によってＤＣＴが施され、線形量子化部５００２によって量子化され、可変長符号化部５００３によって可変長符号化される。その際、画質劣化判定部５００５は、ＤＣＴ係数５００６と量子化ＤＣＴ係数５００７とから、評価関数による画質判定を行い、評価関数値が所定の条件を満足するまで量子化条件の変更を量子化条件決定部５００４に指示して画質制御を行う。
【０００９】
この他、画像内の全領域の評価関数値の平均値や最悪値を使って、画像全体を共通の量子化条件で符号化しつつ画質制御を行う方式が記載されている。
【００１０】
以上が、画質制御機構を有する符号化方式の従来例１の説明である。
【００１１】
（画質制御機構を有する符号化方式の従来例１の課題）
従来例１では、画像内の全領域対して均一な画質劣化規範（画質評価関数）を適用している。しかし実際には、画像領域の特性（平坦な領域、平坦な領域にエッジ画像が存在する領域、非常に複雑でノイズが多く含まれる領域…など）によって、同じ評価関数値（量子化誤差）であっても主観的な画質は異なる。従って、画質判定の閾値の決め方によって、局所的に画質が目標を下回るか、圧縮率の点で無駄が生じる可能性がある。
【００１２】
（画質制御機構を有する非可逆符号化方式の従来例２−画像領域の特性反映）前述した従来例１の課題を解決するための手法として、例えば、「画像データ符号化方法」（特開平６−００６６１０号公報）がある。構成を図１８および図１９に示す。図において、５１００は画像情報、５１０１はＤＣＴ部、５１０２は線形量子化部、５１０３は可変長符号化部、５１０４は画質判定／量子化条件決定部逆量子化部、５１０５はＤＣＴ係数、５１０６は量子化ＤＣＴ係数、５１０７は符号情報、５１０８は量子化マトリクス情報、５１０９は復号画像情報、５１１０は逆ＤＣＴ部、５１１１は線形逆量子化部、５１１２は減算部、５１１３は視覚特性重み付け部、５１１４は画像領域分割部、５１１５は劣化要因計算部、５１１６は客観的評価者尺度計算部、５１１７は量子化マトリクス選択制御部である。
【００１３】
従来例２は、符号化方式としてＤＣＴと量子化の組み合わせ方式を例示し、画質制御のために量子化特性（量子化マトリクス）を切り替える手段を用いている点では従来例１と同じである。量子化マトリクスを決定するため、減算部５１１２において画像情報５１００と復号画像情報５１０９との誤差を抽出し、視覚特性重み付け部５１１３によって重み付けを行い、画像領域分割部５１１４によって領域分割を行い、劣化要因計算部５１１５によってブロック歪、モスキートノイズなどの各種画質劣化要因を計量して、客観的評価尺度計算部５１１６によって分割領域の特性に応じた画質劣化要因の重み付けを行って客観的評価尺度を算出し、量子化マトリクス選択制御部５１１７によって符号量や画質の点で条件を満たす量子化マトリクスを決定する。客観的評価尺度の計算において画像の局所的な特性を反映させている点で、従来例１よりも高精度な画質制御が可能である。
【００１４】
以上が、画質制御機構を有する符号化方式の従来例２の説明である。
【００１５】
（画質制御機構を有する符号化方式の従来例１、２の課題）
従来例１、２では、復号画像を出力する画像出力装置については考慮されていない。しかし実際には画像出力装置の特性によって符号化による画質劣化の検知され方が異なっている。例えば、画素当たりのビット数を削減する空間領域での量子化は、擬似輪郭と呼ばれる階調段差による画質劣化を引き起こすが、これは出力装置の階調再現性に深く関わっている。すなわち、階調再現性が悪い出力装置の場合は、擬似輪郭が符号化による画質劣化とは判断されなくなる。
【００１６】
（画質制御機構を有する非可逆符号化方式の提案−出力装置の特性反映）
前述した従来例１および２の課題を解決するための手法として、本出願人は先に「画質予測装置および方法ならびに画質制御装置および方法」（特願平８−２２９１３８号、未公開）を提案している。その構成を図２０および図２１に示す。図において、５２００は画像情報、５２０１はブロック化部、５２０２はＤＣＴ部、５２０３は量子化部、５２０４は符号化部、５２０５は画像情報分析部、５２０６は画像出力装置特性入力部、５２０７は量子化選択部、５２０８は画像分析情報、５２０９は画像出力装置特性情報、５２１０は量子化マトリクス情報、５２１１は量子化マトリクス入力部、５２１２は画質劣化項目符号化特性影響度判定部、５２１３は画質劣化項目画像特性影響度判定部、５２１４は画質劣化項目出力装置特性影響度判定部、５２１５は画質劣化項目判定部、５２１６は量子化マトリクス決定部である。
【００１７】
この提案手法においても、符号化方式としてＤＣＴと量子化の組み合わせ方式を例示し、画質制御のために量子化マトリクスを切り替える手段を用いている点では従来例１および２と同じである。量子化マトリクスを決定するため、量子化選択部５２０７は、画質劣化項目符号化特性影響度判定部５２１２において現在選択している量子化マトリクスの各画質劣化項目への影響度を測定し、画質劣化項目画像特性影響度判定部５２１３において入力画像情報の各画質劣化項目への影響度を測定し、画質劣化項目出力装置特性影響度判定部５２１４において出力装置特性の各画質劣化項目への影響度を測定し、画質劣化項目判定部５２１５において上記３種類の影響度を基に各画質劣化項目の発生度合いを予測する。そして、その結果を基に量子化マトリクス決定部５２１６において目標とする画質を達成するための量子化マトリクスを決定する。
【００１８】
上述提案手法は、復号画質を複数の画質劣化項目に分けて、画質劣化項目別に測定／評価している。画質劣化項目とは、例えば、階調数の削減である空間領域での量子化によって発生する擬似輪郭や、高周波数成分を除去したことによって発生するぼけ、周波数領域での量子化によって発生するモスキートノイズなどである。このように画質劣化項目別に分けることによって、復号画質と密接な関係がある入力画像特性、出力装置特性、符号化特性の３特性の中から主観評価による画質との相関が高いものを抽出し易くなるという利点がある。その結果、上記の特性情報を用いた高精度な画質制御が実現可能となる。
【００１９】
（画質制御機構を有する符号化方式の従来例１、２、および先の提案の課題）従来技術２および先の提案のように分割画像の分析情報を利用して画質制御を行う手法では、画像特性の分析精度が画質制御の精度に大きな影響を与える。これは、符号化特性や出力装置特性がシステム内である程度固定化する場合が多いのに対して、画像特性は１つの画像内でも局所的に変化するため、精度良く分析することが難しいためである。
【００２０】
画質制御のために行う画像分析は、主観評価の結果と相関が高くなければならない。その意味では、分析サイズ（分割画像の画素数）は、人の目に画質劣化が検知される程度（例えば、１６画素／ｍｍの解像度で出力する場合、１２８画素×１２８ラインなど。）であることが望ましい。しかし、この官能評価用の画像サイズは、一般的な符号化方式で使用されている画素ブロックサイズが８画素×８ラインであることを考えれば、数十〜数百倍の大きさであり実装の面で大きな問題となる。
【００２１】
従来例等では複数の色成分からなるカラー画像を色成分単位に符号化するコンポーネント符号化に関して、特に言及されていない。高解像度の画像を高速に処理するカラー画像処理システムでは、各色成分の処理を並列化して高速化を図る必要があり、その場合コンポーネント符号化が必須である。カラー画像情報が、写真などの自然画像であって、かつ、色空間がＲＧＢやＹＭＣである場合、一般に色成分間の画像特性の相関は高いことが知られている。先の提案において画像分析情報として用いられている画像特性は、画質劣化項目の発生度合いに着目し、なだらかに階調変化する領域、エッジが存在する領域など画像内容（絵柄）を表すものであるため、特に色成分間で似通った分析結果が得られることが期待できる。
【００２２】
一方、各色成分毎の復号画質への影響度は均一ではない場合がある。これは、カラーの出力画像上では、色成分によって符号化による画質劣化が検知され難い場合があることを意味している。そのような色成分については、他の色成分よりも高い圧縮率で符号化してもカラー画像の画質には影響がないことが期待できる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、以上の事情を考慮してなされたものであり、入力画像分析情報、符号化特性情報、画像出力装置特性情報を用いて画質制御を行う符号化装置において、画像分析の際に周辺領域の分析情報を利用することによって、小規模な装置構成で高精度な画質制御を実現する符号化技術を提供することを目的としている。また、複数の色成分からなるカラー画像情報を色成分毎に符号化する場合に、入力画像分析情報の色成分間の相関が高いこと利用して分析時間を短縮し、高速に処理を行うことや、色成分毎の画質への影響度を利用して圧縮率を向上させることを目的としている。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
以下では、理解を容易にするために、実施例の符号を付記して説明するが、これに限定されない。
（請求項１に対応する手段）
この発明の第１の側面によれば、上述の目的を達成するために、画像情報符号化装置に、画像情報を複数の分割画像情報に分割する画像情報分割手段（画像情報分割部１０１）と、符号化パラメータを決定する符号化パラメータ決定手段（符号化パラメータ決定部１０８）と、上記分割画像情報を受け取って上記分割画像情報の少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる画像分析情報であって周辺の分割画像情報の画像分析情報も統合した統合画像分析情報を上記符号化パラメータ決定手段に入力する画像情報分析手段（画像情報分析部１０３）と、少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる画像出力装置特性情報を上記符号化パラメータ決定手段に入力する画像出力装置特性入力手段（画像出力特性入力部１０６）と、上記符号化パラメータ決定手段から出力された符号化パラメータを用いて上記分割画像情報を符号化する画像情報符号化手段（画像情報符号化部１１０）とを設けるようにしている。上記符号化パラメータ決定手段は、上記分割画像情報を符号化および復号した結果の復号分割画像情報が目標とする画質になるように、上記画像情報分析手段から入力される画像分析情報と、上記画像出力装置特性入力手段から入力される上記画像出力装置特性情報に基づいて符号化パラメータを決定する。上記画像情報分析手段（１０３）は、画像分析手段（画像分析部２００）と、画像分析情報保持手段（画像分析情報保持部２０２）と、画像分析情報重み付け手段（重み付け部２０３）とを具備し、上記画像分析手段は個別の分割画像情報について画像分析情報を算出して上記画像分析情報保持手段および画像分析情報重み付け手段に入力し、上記画像分析情報保持手段は上記画像分析手段から入力された個別の画像分析情報を所定の場所に蓄積するとともに、上記画像分析手段において分析を行っている分割画像情報の周辺に位置する分割画像情報の画像分析情報である周辺画像分析情報を所定の場所から読み出して上記画像分析情報重み付け手段に入力し、上記画像分析情報重み付け手段は上記画像分析手段から入力された対象となる分割画像情報の画像分析情報と上記画像分析情報保持手段から入力された周辺画像分析情報に対して所定の重み付け処理を行い統合画像分析情報として上記符号化パラメータ決定手段へ入力する。なお、上述の構成を方法のカテゴリの発明としても実現できることはもちろんである。
【００２５】
この構成においては、分割画像の周辺の分析結果を利用することによって、分析を安定化させることが出来る。
【００２６】
（請求項２に対応する手段）
この発明の第２の側面によれば、上述の目的を達成するために、画像情報符号化装置に、画像情報を複数の分割画像情報に分割する画像情報分割手段（画像情報分割部１０１）と、符号化パラメータを決定する符号化パラメータ決定手段（符号化パラメータ決定部１０８）と、上記分割画像情報を受け取って上記分割画像情報の少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる画像分析情報であって周辺の分割画像情報の画像分析情報も統合した統合画像分析情報を上記符号化パラメータ決定手段に入力する画像情報分析手段（画像情報分析部１０３）と、少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる画像出力装置特性情報を上記符号化パラメータ決定手段に入力する画像出力装置特性入力手段（画像出力装置特性入力部１０６）と、上記符号化パラメータ決定装置から出力された符号化パラメータを用いて上記分割画像情報を符号化する画像情報符号化手段（画像情報符号化部）とを設けるようにしている。上記符号化パラメータ決定手段上記分割画像情報を符号化および復号した結果の復号分割画像情報が目標とする画質になるように、上記画像情報分析手段から入力される統合画像分析情報と、上記画像出力装置特性入力手段から入力される上記画像出力装置特性情報に基づいて符号化パラメータを決定する。上記画像情報分析手段（１０３）は、画像分析手段（画像分析部２００）と、領域分析情報算出手段（領域分析情報算出部６００）と、領域分析情報保持手段（領域分析情報保持部６０２）と、領域分析情報重み付け手段（重み付け部６０３）とを有し、上記画像分析手段は個別の分割画像情報について画像分析情報を算出し、上記領域分析情報算出手段は、複数の上記分割画像情報からなる領域画像情報の領域分析情報を上記画像分析手段から入力される複数の画像分析情報を基に算出して上記領域分析情報保持手段および領域分析情報重み付け手段に入力して上記複数の分割画像情報全体の画像分析情報としての領域分析情報を出力し、上記領域分析情報保持手段は上記領域分析情報算出手段から入力された領域分析情報を所定の場所に蓄積するとともに、上記領域分析情報算出手段において分析を行っている領域画像情報の周辺に位置する領域画像情報の領域分析情報である周辺領域分析情報を所定の場所から読み出して上記領域分析情報重み付け手段に入力し、上記領域分析情報重み付け手段は上記領域分析情報算出手段から入力された領域分析情報と上記領域分析情報保持手段から入力された周辺領域分析情報に対して所定の重み付け処理を行い統合画像分析情報として上記符号化パラメータ決定手段へ入力する。
【００２７】
この構成においては、分析画像のサイズが大きくして分析の高精度化を図る場合にも、分析に必要なメモリ容量を削減することが出来、実装が容易になる。
【００２８】
（請求項３に対応する手段）
また、この構成においては、上記画像情報分析手段は、画像分析手段と、画像分析情報保持手段とを具備し、上記画像情報が複数の色成分からなる場合には、特定の色成分の画像情報については上記画像分析手段による分析を行い、結果である画像分析情報を上記符号化パラメータ決定手段に入力するとともに上記画像分析情報保持手段に保持し、他の色成分の画像情報については、上記画像分析情報保持手段から画像情報の位置関係が同一であるところの上記特性の色成分の画像分析情報を読みだして上記符号化パラメータ決定手段に入力するようにしてもよい。これにより、入力画像の分析に要する時間を短縮することができ、画質制御を含む符号化処理を高速に実現できる。
【００２９】
（請求項４に対応する手段）
また、この構成においては、上記画像情報分析手段は、画像分析手段と、画像分析情報保持手段と、分析情報重み付け手段とを具備し、上記画像情報が複数の色成分からなる場合には、特定の色成分の画像情報については上記画像分析手段による分析を行い、結果である画像分析情報を上記符号化パラメータ決定手段に入力するとともに上記画像分析情報保持手段に保持し、他の色成分の画像情報については、上記画像分析情報保持手段から画像情報の位置関係が同一であるところの上記特性の色成分の画像分析情報を読みだして上記符号化パラメータ決定手段に入力するようにしてもよい。上記画像情報が複数の色成分からなる場合に、色成分毎の画質劣化項目の発生度合いに関わる重み付けを行って符号化パラメータを決定するようにしてもよい。これにより、分析に要する時間を短縮することや、圧縮の効率を上げることができる。
【００３０】
（請求項５に対応する手段）
また、この構成においては、上記符号化パラメータ決定手段は、画質劣化項目の発生度合いに関わる画質劣化項目別符号化パラメータ算出手段を複数個具備し、さらに上記画質劣化項目別符号化パラメータ算出手段から出力される複数の符号化パラメータのうちの１つを選択する符号化パラメータ選択手段を具備し、上記画像情報分析手段から入力される上記統合画像分析情報と、上記画像情報出力装置特性入力手段から入力される上記画像出力装置特性情報に基づいて上記画質劣化項目別符号化パラメータ保持手段から符号化パラメータを読み出し、上記符号化パラメータ選択手段において、上記複数の符号化パラメータの中から最も画質が劣化しないものを選択するようにしてもよい。これにより、画質劣化項目毎に異なる符号化パラメータが選択した場合に、全ての項目について目標とする画質を達成することが出来る。
【００３１】
（請求項６に対応する手段）
また、この構成においては、上記符号化パラメータ決定手段は、重み付け係数決定手段と、符号化パラメータ算出手段とを具備し、上記重み付け係数決定手段は少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる上記出力装置特性情報に基づいて符号化パラメータを算出するための重み付け情報を決定し、上記符号化パラメータ算出手段は上記重み付け係数決定手段から出力される重み付け係数に基づいて少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる上記画像分析情報に重み付け処理を行って符号化パラメータを算出するようにしてもよい。これにより、出力装置の特性に応じて、各画質劣化項目の画質への影響を適切に重み付けできる。
【００３２】
（請求項７に対応する手段）
また、この構成においては、少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる上記画像符号化装置の符号化特性情報を入力する符号化特性入力手段をさらに設け、上記符号化パラメータ決定手段は、上記分割画像情報を符号化および復号した結果の復号分割画像情報が目標とする画質になるように、上記画像情報分析手段から入力される上記統合画像分析情報と、上記画像情報出力装置特性入力手段から入力される上記画像出力装置特性情報と、上記符号化特性入力手段から入力される上記符号化特性情報に基づいて上記符号化パラメータを決定するようにしてもよい。これにより、符号化装置において符号化特性を切替える場合にも適切な画質制御を行うことが出来る。
【００３３】
（請求項８に対応する手段）
また、この構成においては、上記符号化パラメータ決定手段は、画質劣化項目の発生度合いに関わる画質劣化項目別符号化パラメータ保持手段を複数個具備し、さらに上記画質劣化項目別符号化パラメータ保持手段から読み出される複数の符号化パラメータのうちの１つを選択する符号化パラメータ選択手段を具備し、上記画像情報分析手段から入力される上記統合画像分析情報と、上記画像情報出力装置特性入力手段から入力される上記画像出力装置特性情報と、上記符号化特性入力手段から入力される上記符号化特性情報に基づいて上記画質劣化項目別符号化パラメータ保持手段から符号化パラメータを読み出し、上記符号化パラメータ選択手段において、上記複数の符号化パラメータの中から最も画質が劣化しないものを選択するようにしてもよい。
【００３４】
（請求項９に対応する手段）
また、この構成においては、上記符号化パラメータ決定手段は、重み付け係数決定手段と、符号化パラメータ算出手段とを具備し、上記重み付け係数決定手段は少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる上記出力装置特性情報と、少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる上記符号化特性情報とに基づいて符号化パラメータを算出するための重み付け情報を決定し、上記符号化パラメータ算出手段は上記重み付け係数決定手段から出力される重み付け係数に基づいて少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる上記画像分析情報に重み付け処理を行って符号化パラメータを算出するようにしてもよい。
【００３５】
（請求項１０に対応する手段）
また、この構成においては、上記画像出力装置特性入力手段は、少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる画像出力装置特性保持手段を具備し、外部から入力される画像出力装置情報に基づいて上記画像出力装置特性保持手段から上記画像出力装置特性を読み出すようにしてもよい。これにより、画像出力装置の種類が限定されている場合には、使用する画像出力装置の特性情報を予め用意しておけば、画像出力装置特性を入力する手間を簡略化できる。
【００３６】
【発明の実施の態様】
以下、この発明の実施例について説明する。
【００３７】
［実施例１］
図１は、この発明の画像情報符号化装置の実施例１を示すブロック図である。図中、１００は画像情報、１０１は画像情報分割手段すなわち画像情報分割部、１０２は分割画像情報、１０３は画像情報分析手段すなわち画像情報分析部、１０４は画像分析情報、１０５は画像出力装置情報、１０６は画像出力装置特性入力手段すなわち画像出力装置特性入力部、１０７は画像出力装置特性情報、１０８は符号化パラメータ決定手段すなわち符号化パラメータ決定部、１０９は入力符号化パラメータ、１１０は画像情報符号化手段すなわち画像情報符号化部、１１１は符号情報、１１２は画像位置情報である。
画像情報分割手段（画像情報分割部１０１）
【００３８】
次に、動作について説明する。画像情報分割部１０１において画像情報１００をｍ画素×ｎラインからなる分割画像１０２に分割し、画像情報分析部１０３において分析して、画像分析情報１０４を符号化パラメータ決定部１０８に入力する。符号化パラメータ決定部１０８では、外部から入力された画像出力装置情報１０５に基づいて画像出力装置特性情報入力部１０６から入力される画像出力装置特性情報１０７と、上記画像分析情報１０４に基づいて目標とする画質を得るための入力符号化パラメータ１０９を決定し、画像情報符号化部１１０に入力する。画像情報符号化部１１０では、入力符号化パラメータ１０９を用いて分割画像情報１０２を符号化し、符号情報１１１を出力する。
【００３９】
画像情報分析部１０３の構成例を図２に、画像出力装置特性入力部１０６の構成例を図５に、符号化パラメータ決定部１０８の構成例を図６に、画像情報符号化部１１０の構成例を図７に示す。
【００４０】
便宜上、図７の画像情報符号化部１１０について先に説明する。図７は、従来例と同様に、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ ｃｏｄｉｎｇＥｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）方式でも用いられている一般的な画像符号化器の構成である。図において、５０１はＤＣＴ部、５０２はＤＣＴ係数を量子化する線形量子化部、５０３は量子化ＤＣＴ係数を可変長符号化する可変長符号化部である。ＤＣＴ部５０１では８画素×８ラインからなる画素ブロック単位に変換を行い、線形量子化部５０２では６４個からなる変換係数それぞれを６４個の要素からなる量子化マトリクスを使って量子化する。量子化マトリクスの数値は、６４個の係数それぞれの量子化の間隔（量子化ステップサイズ）を表している。線形量子化部に入力されている入力符号化パラメータ１０９はＪＰＥＧ方式でスケーリングファクタ（ＳＦ）と呼ばれる数値で、上述の量子化マトリクスの各数値ににＳＦを乗じて量子化の粗さを制御する。
【００４１】
次に図２の画像情報分析部１０３について説明する。図２において２００は画像分析手段すなわち画像分析部、２０１は画像分析情報アドレス生成部、２０２は画像分析情報保持手段すなわち画像分析情報保持部、２０３は画像分析情報重み付け手段すなわち重み付け部、２０４は画像分析情報、２０５は周辺画像分析情報である。画像分析部２００は分割画像情報１０２の画像分析情報２０４を算出して画像分析情報保持部２０２および重み付け部２０３に入力し、画像分析情報保持部２０２は画像位置情報１１２を基に画像分析情報アドレス生成部２０１で生成されたアドレスに従って画像分析部２００から入力された画像分析情報２０４を蓄積するとともに、画像位置情報１１２を基に画像分析情報アドレス生成部２０１で生成されたアドレスに従って現在分析を行っている分割画像情報１０２の周辺に位置する分割画像情報の画像分析情報である周辺画像分析情報２０５を所定の場所から読み出して重み付け部２０３に入力し、重み付け２０３は画像分析情報２０４と周辺画像分析情報２０５に対して所定の重み付け処理を行い画像分析情報１０４として出力する。
【００４２】
図３に画像情報分析部１０３において分析に利用する周辺画像情報の選択例を示す。図においてＢiは分割画像情報を表している。Ｂ0が現在処理している分割画像情報、Ｂ1〜Ｂ4が周辺の分割画像情報である。画像分析部２００から出力される画質劣化項目ａに関する画像分析情報２０４ａをＦａ（Ｂi）とすると、重み付け部２０３は
【００４３】
【数１】
（ｐａ0＊Ｆａ（Ｂ0）＋ｐａ1＊Ｆａ（Ｂ1）＋ｐａ2＊Ｆａ（Ｂ2）＋ｐａ3＊Ｆａ（Ｂ3）＋ｐａ4＊Ｆａ（Ｂ4））／５
を画質劣化項目ａに関する画像分析情報１０４ａとして出力する。ここで、ｐａiは重み付け部２０３において、画質劣化項目ａの重み付けに使用する係数である。
【００４４】
図４に画像分析部２００の構成例を示す。図４において、２０６は画質劣化項目発生度算出部であり、分割画像情報１０２について画質劣化項目別に発生度の予測値を画像分析情報２０４として出力する。
【００４５】
本実施例では、画像情報符号化部１１０の構成例から、画質劣化項目が擬似輪郭とモスキートノイズの２つである場合について説明する。（以降の説明では、図２、図５、および、図６における画質劣化項目ａは擬似輪郭、画質劣化項目ｂはモスキートノイズを表すものとする。）画質劣化項目ａ発生度算出部２０６ａでは、分割画像１０２の分散と画素値の頻度分布から擬似輪郭の発生度を予測した値を分析情報２０４ａとして出力する。画質劣化項目ｂ発生度算出部２０６ｂでは、分割画像１０２に対してパタンマッチングによるエッジ検出を行い、かつ、画質劣化項目ａ発生度算出部２０６ａで算出した分割画像１０２の分散を利用してモスキートノイズの発生度を予測した値を分析情報２０４ｂとして出力する。
【００４６】
次に図５の画像出力装置特性入力部１０６について説明する。図５において３００は画質劣化項目アドレス生成部、３０１は画質劣化項目画像出力装置特性保持部である。画質劣化項目ａアドレス生成部３００ａは、画像出力装置情報１０５として出力装置番号を受け、画質劣化項目ａ画像出力装置特性保持部３０１ａから出力装置の実効階調数を読み出すためのアドレスを生成して、画質劣化項目毎ａの画像出力装置特性情報１０７ａとして出力する。画質劣化項目ｂアドレス生成部３００ｂは、画質劣化項目ｂ画像出力装置特性保持部３０１ｂから出力装置の実効階調数および周波数特性を読み出すためのアドレスを生成して、画質劣化項目毎ｂの画像出力装置特性情報１０７ｂとして出力する。
【００４７】
図６の符号化パラメータ決定部１０８について説明する。図６において４００は画質劣化項目符号化パラメータ算出部、４０１は符号化パラメータ選択部である。画質劣化項目ａ符号化パラメータ算出部４００ａは、画質劣化項目ａの分析情報１０４ａと画像出力装置特性情報１０７ａに基づいて、画質劣化項目ａに関する復号画質を目標通りにするための符号化パラメータを算出し、同様に画質劣化項目ｂ符号化パラメータ算出部４００ｂは、画質劣化項目ｂの分析情報１０４ｂと画像出力装置特性情報１０７ｂに基づいて画質劣化項目ｂに関する復号画質を目標通りにするための符号化パラメータを算出する。符号化パラメータ選択部４０１は、符号化パラメータ算出部４００ａ、および、４００ｂから入力された符号化パラメータのうち、画質劣化が低く抑えられる方の符号化パラメータを選択して入力符号化パラメータ１０９として出力する。
【００４８】
［実施例２］
つぎに本発明の実施例２について説明する。図８は、本発明の実施例２における画像情報分析部１０３の構成である。この実施例の画像情報符号化装置の他の構成は実施例１と同じである。図８において、６００は領域分析情報算出部、６０１は領域分析情報アドレス生成部、６０２は領域分析情報保持部、６０３は領域分析情報重み付け部、６０４は領域分析情報、６０５は周辺領域分析情報である。
【００４９】
図９に例示するように、複数の分割画像情報をまとめて領域画像情報と呼ぶ。ここでは、分割画像情報の大きさは画像情報符号化部１１０において符号化を行う単位に一致しており、領域画像情報の大きさは画質制御のために画像特性を算出する単位に一致させる。
【００５０】
領域分析情報算出手段すなわち領域分析情報算出部６００は、画像分析手段すなわち画像分析部２００から入力される複数の画像分析情報２０４を基に領域分析情報６０４を算出して領域分析情報保持手段すなわち領域分析情報保持部６０２および領域分析情報重み付け手段すなわち領域分析情報重み付け手段６０３に入力し、領域分析情報保持部６０２は画像位置情報１１２を基に領域分析情報アドレス生成部６０１で生成されたアドレスに従って領域分析情報算出部６００から入力された領域分析情報６０４を蓄積するとともに、画像位置情報１１２を基に領域分析情報アドレス生成部６０１で生成されたアドレスに従って現在分析を行っている領域画像情報の周辺に位置する領域画像情報の分析情報である周辺領域分析情報６０５を読み出して領域分析情報重み付け部６０３に入力し、領域分析情報重み付け部２０３は領域分析情報６０４と周辺領域分析情報６０５に対して所定の重み付け処理を行い画像分析情報１０４として出力する。
【００５１】
［実施例３］
図１０は、この発明の画像情報符号化装置の実施例３を示すブロック図である。実施例１との違いは、符号化特性入力部７００を追加した点と、画像情報分析部１０３への入力信号を追加した点である。本実施例では、符号化特性入力部７００から入力される符号化特性情報７０２に基づいて画像情報符号化部１１０が符号化特性の異なる符号化を行う。そのため、符号化パラメータ決定部１０８においても、実施例１で述べた画像分析情報１０４、および、画像出力装置特性情報１０７の他に、符号化特性情報７０１にも基づいて符号化パラメータを決定する。また、本実施例では複数の色成分からなるカラー画像情報を色成分単位に符号化する。画像情報分析部１０３は、入力される色成分情報７０３に基づいて、各色成分に応じた動作をする。
【００５２】
本実施例の画像情報符号化部１１０は、実施例１と同じ図７の構成である。画像情報分析部１０３、画像出力装置特性入力部１０６についても、同様に図２、および、図５の構成である。
【００５３】
符号化特性入力部７００の構成を図１１に、符号化パラメータ決定部１０８の構成を図１２に、画像情報分析部１０３の構成を図１３に示す。
【００５４】
図１１の符号化特性入力部７００について説明する。図１１において、８００は符号化特性決定部、８０１は画質劣化項目符号化特性算出部である。符号化特性決定部８００は、分析情報１０４に基づいて、線形量子化部５０２で用いる量子化マトリクスを設定する。即ち、画像情報分析部１０３から分割画像が擬似輪郭の発生度が高いという分析結果が得られた場合は低周波数成分の量子化を細かく、高周波数成分の量子化を粗くするような量子化マトリクスを適用し、モスキートノイズの発生度が高いという分析結果が得られた場合には、高周波数成分の量子化を細かくするような量子化マトリクスを適用する。画質劣化項目ａ符号化特性算出部８０１ａは、符号化特性決定部８００で選択した量子化マトリクスを基に、画像情報符号化部１１０が擬似輪郭を発生させる度合いを表す符号化特性情報７０１ａを算出して出力する。同様に画質劣化項目ｂ符号化特性算出部８０１ｂは、符号化特性決定部８００で選択した量子化マトリクスを基に、画像情報符号化部１１０がモスキートノイズを発生させる度合いを表す符号化特性情報７０１ｂを算出して出力する。
【００５５】
次に図１２の符号化パラメータ決定部１０８について説明する。図１２において、９００は画質劣化項目符号化パラメータ算出部、９０１は符号化パラメータ選択部である。画質劣化項目ａ符号化パラメータ算出部９００ａは、画質劣化項目ａの分析情報１０４ａと画像出力装置特性情報１０７ａ、および、符号化特性情報７０１ａに基づいて、画質劣化項目ａに関する復号画質を目標通りにするための符号化パラメータを算出し、同様に画質劣化項目ｂ符号化パラメータ算出部９００ｂは、画質劣化項目ｂの分析情報１０４ｂと画像出力装置特性情報１０７ｂ、および、符号化特性情報７０１ｂに基づいて画質劣化項目ｂに関する復号画質を目標通りにするための符号化パラメータを算出する。符号化パラメータ選択部９０１は、符号化パラメータ算出部９００ａ、および、９００ｂから入力された符号化パラメータのうち、画質劣化が低く抑えられる方の符号化パラメータを選択して入力符号化パラメータ１０９として出力する。
【００５６】
次に図１３の画像情報分析部１０３について説明する。図１３において、１０００は画像分析部、１００１は画像分析情報アドレス生成部、１００２は画像分析情報保持部である。
【００５７】
色成分情報７０３が第１色成分であることを示していれば、画像分析部１０００は分析を行う。画像分析情報保持部１００２は、画像分析情報アドレス生成部１００１が画像位置情報９００に基づいて生成したアドレスに従って画像分析部１０００から出力された第１色成分の分析情報を記憶するとともに、分析情報１０４として出力する。色成分情報１１００が第１色成分ではないことを示していれば、画像分析部１０００は分析を行わない。画像分析情報保持部１００２は画像分析情報アドレス生成部１００１が画像位置情報９００に基づいて生成したアドレスに従って記憶しておいた第１色成分の分析情報を分析情報１０４として出力する。この時の画像分析部１０００における分析は実施例２の画像情報分析部１０３と同様である。
【００５８】
［実施例４］
図１４は、本発明の実施例４における画像情報分析部１０３の構成である。全体構成は図１０と同じである。本実施例も実施例３と同様に複数の色成分からなるカラー画像情報を色成分単位に符号化する。
【００５９】
本実施例の実施例３との違いは、図１０の画像情報分析部１０３の構成において、画像分析情報重み付け部１１００を追加した点である。本実施例では、色成分情報７０３に基づいて、画像分析情報保持部１００２から読み出した分析情報に所定の重み付け処理を行って分析情報１０４を出力する。
【００６０】
［実施例５］
図１５は、本発明の実施例５おける符号化パラメータ決定部１０８の構成である。全体構成は図１０と同じである。実施例３との違いは、符号化パラメータ１０８の構成のみである。
【００６１】
図１５ついて説明する。図１５において、１２００は重み付け係数決定部、１２０１は符号化パラメータ算出部である。重み付け係数決定部１２００は出力装置特性情報１０７に基づいて符号化パラメータを算出するための重み付け情報を決定し、符号化パラメータ算出１２０１は重み付け係数決定部１２００から出力される重み付け係数情報に基づいて画像分析情報１０４に重み付け処理を行って符号化パラメータ１０９を出力する。
【００６２】
［実施例６］
図１６は、本発明の実施例６おける符号化パラメータ決定部１０８の構成である。全体構成は図１０と同じである。実施例３との違いは、符号化パラメータ１０８の構成のみである。
【００６３】
図１６ついて説明する。図１６において、１３００は重み付け係数決定部、１３０１は符号化パラメータ算出部である。重み付け係数決定部１３００は出力装置特性情報１０７と、符号化特性情報７０１とに基づいて符号化パラメータを算出するための重み付け情報を決定し、符号化パラメータ算出１３０１は重み付け係数決定部１３００から出力される重み付け係数情報に基づいて画像分析情報１０４に重み付け処理を行って符号化パラメータ１０９を出力する。
【００６４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、入力画像特性、符号化装置特性、画像出力装置特性を用いて画質制御を行う符号化装置において、画像分析の際に周辺領域の分析情報を利用することによって、小規模な装置構成で高精度な画質制御を実現する符号化技術を提供できる。また、複数の色成分からなるカラー画像情報を色成分毎に符号化する場合には、入力画像分析情報の色成分間の相関が高いこと利用して分析時間を短縮し、高速に処理を行うことや、色成分毎の画質への影響度を利用して圧縮率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施例１における画像情報符号化装置の概略構成図である。
【図２】 この発明の実施例１における画像情報分析部の概略構成図である。
【図３】 この発明の実施例１における周辺画像情報の選択例を示す図である。
【図４】 この発明の実施例１における画像分析部の概略構成図である。
【図５】 この発明の実施例１における画像出力装置特性入力部の概略構成図である。
【図６】 この発明の実施例１における符号化パラメータ決定部の概略構成図である。
【図７】 この発明の実施例１における画像情報符号化部の概略構成図である。
【図８】 この発明の実施例２における画像情報分析部の概略構成図である。
【図９】 この発明の実施例２における領域情報の例を示す図である。
【図１０】 この発明の実施例３における画像情報符号化装置の概略構成図である。
【図１１】 この発明の実施例３における符号化特性入力部の概略構成図である。
【図１２】 この発明の実施例３における符号化パラメータ決定部の概略構成図である。
【図１３】 この発明の実施例３における画像情報分析部の概略構成図である。
【図１４】 この発明の実施例４における画像情報分析部の概略構成図である。
【図１５】 この発明の実施例５における符号化パラメータ決定部の概略構成図である。
【図１６】 この発明の実施例６における符号化パラメータ決定部の概略構成図である。
【図１７】 従来例１における画質制御機能を持つ符号化装置の概略構成図である。
【図１８】 従来例２における画質制御機能を持つ符号化装置の概略構成図である。
【図１９】 従来例２における画質判定／量子化条件決定部の概略構成図である。
【図２０】 従来例３における画質制御機能を持つ符号化装置の概略構成図である。
【図２１】 従来例３における量子化選択部の概略構成図である。
【符号の説明】
１０１ 画像情報分割部
１０３ 画像情報分析部
１０６ 画像出力装置特性入力部
１０８ 符号化パラメータ決定部
１１０ 画像情報符号化部
７００ 符号化特性入力部
Claims (11)
- 画像情報を複数の分割画像情報に分割する画像情報分割手段（１０１）と、
符号化パラメータを決定する符号化パラメータ決定手段（１０８）と、
上記分割画像情報を受け取って上記分割画像情報の少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる画像分析情報であって周辺の分割画像情報の画像分析情報も統合した統合画像分析情報を上記符号化パラメータ決定手段に入力する画像情報分析手段（１０３）と、
少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる画像出力装置特性情報を上記符号化パラメータ決定手段に入力する画像出力装置特性入力手段（１０６）と、
上記符号化パラメータ決定手段から出力された符号化パラメータを用いて上記分割画像情報を符号化する画像情報符号化手段（１１０）とを有し、
上記符号化パラメータ決定手段は、上記分割画像情報を符号化および復号した結果の復号分割画像情報が目標とする画質になるように、上記画像情報分析手段から入力される統合画像分析情報と、上記画像出力装置特性入力手段から入力される上記画像出力装置特性情報に基づいて上記符号化パラメータを決定し、
上記画像情報分析手段（１０３）は、画像分析手段（２００）と、画像分析情報保持手段（２０２）と、画像分析情報重み付け手段（２０３）とを有し、上記画像分析手段は個別の分割画像情報について画像分析情報を算出して上記画像分析情報保持手段および画像分析情報重み付け手段に入力し、上記画像分析情報保持手段は上記画像分析手段から入力された個別の画像分析情報を所定の場所に蓄積するとともに、上記画像分析手段において分析を行っている分割画像情報の周辺に位置する個別の分割画像情報の画像分析情報である周辺画像分析情報を所定の場所から読み出して上記画像分析情報重み付け手段に入力し、上記画像分析情報重み付け手段は上記画像分析手段から入力された対象となる分割画像情報の画像分析情報と上記画像分析情報保持手段から入力された周辺画像分析情報に対して所定の重み付け処理を行い統合画像分析情報として上記符号化パラメータ決定手段へ入力することを特徴とする画像情報符号化装置。 - 画像情報を複数の分割画像情報に分割する画像情報分割手段（１０１）と、
符号化パラメータを決定する符号化パラメータ決定手段（１０８）と、
上記分割画像情報を受け取って上記分割画像情報の少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる画像分析情報であって周辺の分割画像情報の画像分析情報も統合した領域画像分析情報を上記符号化パラメータ決定手段に入力する画像情報分析手段（１０３）と、
少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる画像出力装置特性情報を上記符号化パラメータ決定手段に入力する画像出力装置特性入力手段（１０６）と、
上記符号化パラメータ決定手段から出力された符号化パラメータを用いて上記分割画像情報を符号化する画像情報符号化手段（１１０）とを有し、
上記符号化パラメータ決定手段は、上記分割画像情報を符号化および復号した結果の復号分割画像情報が目標とする画質になるように、上記画像情報分析手段から入力される統合画像分析情報と、上記画像出力装置特性入力手段から入力される上記画像出力装置特性情報に基づいて上記符号化パラメータを決定し、
上記画像情報分析手段（１０３）は、画像分析手段（２００）と、領域分析情報算出手段（６００）と、領域分析情報保持手段（６０２）と、領域分析情報重み付け手段（６０３）とを有し、上記画像分析手段は個別の分析画像情報について画像分析情報を算出し、上記領域分析情報算出手段は、複数の上記分割画像情報からなる領域画像情報の領域分析情報を上記画像分析手段から入力される複数の画像分析情報を基に算出して上記領域分析情報保持手段および領域分析情報重み付け手段に入力して上記複数の分割画像情報全体の画像分析情報としての領域分析情報を出力し、上記領域分析情報保持手段は上記領域分析情報算出手段から入力された領域分析情報を所定の場所に蓄積するとともに、上記領域分析情報算出手段において分析を行っている領域画像情報の周辺に位置する領域画像情報の領域分析情報である周辺領域分析情報を所定の場所から読み出して上記領域分析情報重み付け手段に入力し、上記領域分析情報重み付け手段は上記領域分析情報算出手段から入力された領域分析情報と上記領域分析情報保持手段から入力された周辺領域分析情報に対して所定の重み付け処理を行い統合画像分析情報として上記符号化パラメータ決定手段へ入力することを特徴とする画像情報符号化装置。 - 上記画像情報分析手段は、画像分析手段と、画像分析情報保持手段とを有し、上記画像情報が複数の色成分からなる場合には、特定の色成分の画像情報については上記画像分析手段による分析を行い、結果である画像分析情報を上記符号化パラメータ決定手段に入力するとともに上記画像分析情報保持手段に保持し、他の色成分の画像情報については、上記画像分析情報保持手段から画像情報の位置関係が同一であるところの上記特性の色成分の画像分析情報を読みだして上記符号化パラメータ決定手段に入力することを特徴とする請求項１記載の画像情報符号化装置。
- 上記画像情報分析手段は、画像分析手段と、画像分析情報保持手段と、画像分析情報重み付け手段とを有し、上記画像情報が複数の色成分からなる場合には、特定の色成分の画像情報については上記画像分析手段による分析を行い、結果である画像分析情報を上記符号化パラメータ決定手段に入力するとともに上記画像分析情報保持手段に保持し、他の色成分の画像情報については、上記画像分析情報保持手段から画像情報の位置関係が同一であるところの上記特性の色成分の画像分析情報を読みだして画像分析情報重み付け手段において所定の重み付けを行った後上記符号化パラメータ決定手段に入力することを特徴とする請求項１または３記載の画像情報符号化装置。
- 上記符号化パラメータ決定手段は、画質劣化項目の発生度合いに関わる画質劣化項目別符号化パラメータ算出手段を複数個有し、さらに上記画質劣化項目別符号化パラメータ算出手段から出力される複数の符号化パラメータのうちの１つを選択する符号化パラメータ選択手段を有し、上記画像情報分析手段から入力される上記統合画像分析情報と、上記画像情報出力装置特性入力手段から入力される上記画像出力装置特性情報に基づいて上記画質劣化項目別符号化パラメータ保持手段から符号化パラメータを読み出し、上記符号化パラメータ選択手段において、上記複数の符号化パラメータの中から最も画質が劣化しないものを選択することを特徴とする請求項１、３または４記載の画像情報符号化装置。
- 上記符号化パラメータ決定手段は、重み付け係数決定手段と、符号化パラメータ算出手段とを有し、上記重み付け係数決定手段は少なくとも１つ画質劣化項目の発生度合いに関わる上記出力装置特性情報に基づいて符号化パラメータを算出するための重み付け情報を決定し、上記符号化パラメータ算出手段は上記重み付け係数決定手段から出力される重み付け係数に基づいて少なくとも１つ画質劣化項目の発生度合いに関わる上記画像分析情報に重み付け処理を行って符号化パラメータを算出することを特徴とする請求項１、３または４記載の画像情報符号化装置。
- 上記符号化手段の符号化装置特性情報を入力する符号化特性入力手段をさらに有し、
上記符号化特性入力手段は、少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる上記画像符号化装置の符号化特性情報を入力し、
上記符号化パラメータ決定手段は、上記分割画像情報を符号化および復号した結果の復号分割画像情報が目標とする画質になるように、上記画像情報分析手段から入力される上記統合画像分析情報と、上記画像情報出力装置特性入力手段から入力される上記画像出力装置特性情報と、上記符号化特性入力手段から入力される上記符号化特性情報に基づいて上記符号化パラメータを決定することを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載の画像情報符号化装置。 - 上記符号化パラメータ決定手段は、画質劣化項目の発生度合いに関わる画質劣化項目別符号化パラメータ保持手段を複数個有し、さらに上記画質劣化項目別符号化パラメータ保持手段から読み出される複数の符号化パラメータのうちの１つを選択する符号化パラメータ選択手段を有し、上記画像情報分析手段から入力される上記統合画像分析情報と、上記画像情報出力装置特性入力手段から入力される上記画像出力装置特性情報と、上記符号化特性入力手段から入力される上記符号化特性情報に基づいて上記画質劣化項目別符号化パラメータ保持手段から符号化パラメータを読み出し、上記符号化パラメータ選択手段において、上記複数の符号化パラメータの中から最も画質が劣化しないものを選択することを特徴とする請求項７記載の画像情報符号化装置。
- 上記符号化パラメータ決定手段は、重み付け係数決定手段と、符号化パラメータ算出手段とを有し、上記重み付け係数決定手段は少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる上記出力装置特性情報と、少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる上記符号化特性情報とに基づいて符号化パラメータを算出するための重み付け情報を決定し、上記符号化パラメータ算出手段は上記重み付け係数決定手段から出力される重み付け係数に基づいて少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる上記画像分析情報に重み付け処理を行って符号化パラメータを算出することを特徴とする請求項７記載の画像情報符号化装置。
- 上記画像出力装置特性入力手段は、少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる画像出力装置特性保持手段を有し、外部から入力される画像出力装置情報に基づいて上記画像出力装置特性保持手段から上記画像出力装置特性を読み出すことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載の画像情報符号化装置。
- 画像情報分割手段（１０１）により、画像情報を複数の分割画像情報に分割する画像情報分割ステップと、
画像情報分析手段（１０３）により、上記分割画像情報の少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる画像分析情報を符号化パラメータ決定手段（１０８）に入力する画像情報分析ステップと、
画像出力装置特性入力手段（１０６）により、少なくとも１つの画質劣化項目の発生度合いに関わる画像出力装置特性情報を上記符号化パラメータ決定手段に入力する画像出力装置特性入力ステップと、
上記符号化パラメータ決定手段（１０８）により、符号化パラメータを決定する符号化パラメータ決定ステップと、
上記符号化パラメータ決定ステップにより出力された符号化パラメータを用いて、画像情報符号化手段（１１０）により、上記分割画像情報を符号化する画像情報符号化ステップとを有し、
上記符号化パラメータ決定ステップは、上記分割画像情報を符号化および復号した結果の復号分割画像情報が目標とする画質になるように、上記統合画像情報分析ステップにより入力される画像分析情報と、上記画像出力装置特性入力ステップにより入力される上記画像出力装置特性情報に基づいて上記符号化パラメータを決定し、
上記統合画像情報分析ステップは、画像分析ステップと、画像分析情報保持ステップと、画像分析情報重み付けステップとを有し、上記画像分析ステップは個別の分割画像情報について画像分析情報を算出して上記画像分析情報保持ステップおよび画像分析情報重み付けステップに引き渡し、上記画像分析情報保持ステップは上記画像分析ステップにより入力された画像分析情報を所定の場所に蓄積するとともに、上記画像分析ステップにおいて分析を行っている分割画像情報の周辺に位置する個別の分割画像情報の画像分析情報である周辺画像分析情報を所定の場所から読み出して上記画像分析情報重み付けステップに引き渡し、上記画像分析情報重み付けステップは上記画像分析ステップにより入力された画像分析情報と上記画像分析情報保持ステップにより入力された周辺画像分析情報に対して所定の重み付け処理を行い画像分析情報として上記符号化パラメータ決定ステップへ引き渡すことを特徴とする画像情報符号化方法。
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