JP3800551B2 - データ処理装置及び方法 - Google Patents
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Description
特に、本発明は、符号ストリームの符号化データの効果的な利用を実現するためのデータ処理装置及び方法を提供すことにある。
符号(sign)/絶対値表現に似た数表現で、ヘッド(head)ビットの後に符号(sign)ビットが続き、さらに、テール(tail)ビットがあれば、その後に続く。埋め込み(embedding)は、この数表現に関しビットプレーン順に符号化する。
一括して符号化される係数の単位で、任意の順序にすることができる。一実施例では、符号化単位は矩形に配列された1つ以上のツリーからなる。符号化単位は一つの画像全体、複数の画像の集合、あるいは他のデータ集合から構成されるかもしれない。符号化単位は、変換を実行するために必要なバッファサイズに大きな影響を与える。また、一実施例では、現在符号化単位以外の係数からは全く内容を引き出すことができない。しかし、エントロピー符号は、一つの符号化単位内で、あるいは多数の符号化単位の後で、リセットされても構わない。符号化単位は必ずしもランダムアクセス可能ではない。
符号化しようとする現在ビットに関して得られる情報で、現在ビットに関し過去に学習した情報を提供する。これによりエントロピー符号化のための条件付確率予測が可能になる。
最高レベルのウェーブレット分割のLL内の単一の係数と関連した複数の係数及び画素。係数の個数はレベル数と同じである。
2次元データに対する最高レベルのウェーブレット分割のLL内の1行もしくは1ラインの係数に関連した係数及び画素。他次元のデータに対しても、バンドは同様に定義される。
ウェーブレット分割ピラミッドにおける位置。
符号ストリームに必然的に含まれる量子化。例えば、有意度レベルが、最高有意度レベルから最低有意度レベルへ順に並べられているときには、符号ストリームの単なる切り捨てによって量子化が行われる。タグ、マーカー、ポインタ等によって同じ作用を得ることができる。
現在ビットを、そのコンテキストに基づいて符号化する装置。コンテキストは、現在ビット(1ビットまたは複数ビット)の最適表現のための確率予測を与える。
ある一定の画素レートを維持し、バンド幅の限られた通信路を持つアプリケーション又はシステム。これは、全体的に平均して圧縮するというよりも、局所的に平均して圧縮することを必要とする。例:MPEG。
限られたサイズのバッファを持つアプリケーション又はシステム。このような場合、全体的に平均した圧縮が達成される、例えば、プリントバッファ(アプリケーションは、固定レートでかつ固定サイズのことも、そのどちらかのこともある)。
特定のデータブロックを特定の圧縮データブロックへ変換するシステム(例えばBTC)。固定長符号は固定レート・固定サイズのアプリケーションに適するが、レート−歪み性能は可変レートシステムに比べると劣ることが多い。
エントロピー符号化器用のコンテキストモデルであり(一実施例)、本明細書中で本発明の一部として定義される。
ビット有意度表現において、ヘッドビットとは最上位ビッから最初の非ゼロのビットまでの絶対値ビットである。
単一のソース標本点が同一周波数の複数の係数に寄与する変換。その例に、多くのウェーブレットとオーバーラップ直交変換がある。
データの一部から矛盾のない結果を得られ、かつデータを増やすことで精度を上げることができるように順序付けられた符号ストリーム。データのビットプレーンの浅いほうから深いほうへ順序付けられた符号ストリーム、この場合は普通、ウェーブレット係数データをさす。
解像度が下がる毎に大きさが2分の1(面積では4分の1)になる一連の解像度成分。
精密な再現性を有する、整数演算により実行される効率的な変換。
1つの2タップ低域通過フィルタと1つの2タップ高域通過フィルタによる特殊な可逆ウェーブレットフィルタ対。
ビット有意度表現で、テール(tail)ビットとは最上位の非ゼロのビットより有意度が低い絶対値ビットである。
一実施例では、ビット有意度表現で表された係数のためにとり得る4つの状態。係数及び現在ビットプレーンの関数であり、水平コンテキストモデルのために利用される。
一実施例では、テール情報状態がゼロか非ゼロであるかに依存する2つの状態。水平コンテキストモデルのために利用される。
Two−Six変換。1つの2タップ低域通過フィルタと1つの6タップ高域通過フィルタによる特殊なウェーブレットフィルタ対。
同じ圧縮システムが、非損失性又は損失性の復元が可能な符号化データストリームを提供する。後述の本発明のケースでは、このような符号ストリームは、符号化器に対し設定したり命令したりすることなく、非損失性復元と損失性復元の両方が可能である。
特定のシステムを定義することにより、入力データ(画素データ、係数、誤差信号等)は視覚的効果が同じ複数のグループに論理的に分類される。例えば、最上位の一つまたは複数のビットプレーンは、恐らく下位のビットプレーンより視覚的に重要であろう。また、低い周波数の情報は一般に高い周波数の情報より重要である。“視覚的有意度”の実用的な定義の殆どは、後述のように本発明も含め、何らかの誤差距離に関する。しかし、それよりも良好な視覚的尺度が、視覚的有意度のシステム定義に組み入れられるかもしれない。データの種類が異なれば視覚的有意度レベルも違う。例えば、音声データは音声の有意度レベルを持つ。
ウェーブレット変換に使われる高域通過と低域通過の合成フィルタ及び分析フィルタ。
“周波数”及び“時間(空間)”領域の両方の拘束条件を用いる変換。
説明する一実施例では、1つの高域通過フィルタと1つの低域通過フィルタからなる変換である。結果として得られる係数は2:1の間引きを施され(臨界フィルタ処理され)、そして、それらフィルタが低域通過係数に適用される。
本発明は、符号化部及び復号部を持つ圧縮/伸長システムを提供する。符号化部は入力データを符号化して圧縮データを生成する役割を持ち、他方、復号部は既に符号化されたデータを復号してオリジナル入力データの復元データを生成する役割を持つ。入力データには、画像(静止画像あるいはビデオ画像)、音声等々の様々な種類のデータが含まれる。一実施例ではデータはデジタル信号データであるが、ディジタイズしたアナログデータ、テキストデータ形式、その他の形式も可能である。そのデータのソースは、例えば符号化部及び/または復号部のためのメモリまたは通信路である。
図1は、システムの符号化部の一実施例のブロック図である。なお、システムの復号部は逆の順序で動作し、データフローも同様である。図1において、入力画像データ101がウェーブレット変換ブロック102に受け取られる。ウェーブレット変換ブロック102の出力は係数データ順序付け/モデリングブロック103に接続される。順序付け/モデリングブロック103は、ウェーブレット変換ブロック102の出力に応じて少なくとも1つのビットストリームを出力し、このビットストリームはエントロピー符号化器104に受け取られる。エントロピー符号化器104は、順序付け/モデリングブロック103からの入力に応じて符号ストリーム107を出力する。
本発明は、最初に、可逆ウェーブレットにより、画像(画像データとしての)または他のデータ信号の分割を行なう。本発明において、可逆ウェーブレット変換は、整数係数を持つ信号の非損失性復元が可能な精密復元システムを整数演算で実現する。本発明は、可逆ウェーブレットを利用することにより、有限精度の演算で非損失性圧縮をすることができる。画像データに可逆ウェーブレット変換を適用することにより生成される結果は、一連の係数である。
−(x(0)+x(1))+(x(4)+x(5))≠−y0(0)+y0(2)
であるから、ローカル情報を使うとき当該変換は可逆でない。
さて、異なった高域通過フィルタ作用を与える可逆TS変換を考えよう。この変換を、ここではRTS変換と呼ぶ。
もう一つの有用な性質は次のとおりである。
本発明の低域通過フィルタ及び高域通過フィルタを用いて、マルチ解像度分割が行なわれる。分割レベル数は可変であり任意数でよいが、現在のところ分割レベル数は2乃至5レベルである。
本発明では、ウェーブレット分割の結果として生成される係数はエントロピー符号化される。本発明においては、係数は最初に埋め込み符号化(embedded coding)を施されるが、この符号化では、視覚的に重要な順に係数が順序付けられ、また、より一般的には何等かの誤差規準(例えば、歪み規準)を考慮して係数が順序付けられる。誤差または歪みの規準には、ピーク誤差と平均2乗誤差(MSE)が含まれる。なお、ビット有意度空間配置(bit-significance spatial location)より、データベース照会のための妥当性を優先させるように、また方向別に(垂直、水平、斜め等)、順序付けをすることができる。
本発明において、符号化単位はツリーの矩形集合であり、これは画像の残りの部分と独立に符号化される。符号化単位は符号化データの最小単位を表す(符号化単位の部分的な符号化を許す量子化オプションもあるが)。1符号化単位内のデータを全部、符号化器は一度に入手でき、例えばメモリにバッファされる。
本発明においては、統合空間/周波数モデリングが、本発明のウェーブレット変換により生成された係数の符号化に利用される埋め込み符号化システムを構成する。統合空間/周波数モデリングは、既知の周波数帯域と近傍画素(またはデータ)を両方利用する。統合空間/周波数モデリングの一実施例は、本明細書において水平(horizon)モデリングと呼ばれる。
データは、所与の有意度規準に関連して並べ替えられた後、符号化される。
一実施例では、係数内の2進値に対し用いられる埋め込み順序はビットプレーン順である。係数はビット有意度表現で表される。ビット有意度は、最上位ビット(MSB)ではなくて、符号ビットが最初の非ゼロ絶対値ビットと共に符号化される符号/絶対値表現である。
1000000000000111
である。ビットプレーン・ベースで、初めの12デシジョン(decision)は“非有意”(insignificant)すなわちゼロとなる。最初の1−ビットは13番目のデシジョンに存在する。次に、符号ビット(“負”)が符号化される。符号ビットが符号化された後、テールビットが処理される。14番目と15番目のデシジョンは共に“1”である。
FFTやDCTと同様、異なったサブブロック内の係数は異なった周波数を表す。ビットプレーン符号化の前に、係数を相互に整列させることにより量子化が行われる。量子化の重さが少ない係数ほど早いビットプレーン側へ整列される(例えば左へシフトされる)。よって、ストリームが切り捨てられる場合、これらの係数はそれを定義するビットが、それより重く量子化された係数に比べ多くなる。
本発明に利用される水平コンテキストモデルの一実施例を以下に述べる。このモデルは、係数の空間及びスペクトル従属性に基づいて符号化単位内のビットを利用する。隣接した係数及び親係数の利用可能な2進値を使って、コンテキストを生成できる。しかし、コンテキストはデコーダビリティと因果関係があり、また、多少は効率的適応と因果関係がある。
一実施例では、本発明により実行されるエントロピー符号化は、2元エントロピー符号化器によって行われる。一実施例では、エントロピー符号化器104はQコーダー、QMコーダー、有限状態マシン、高速並列コーダー等である。単一の符号化器を用いて単一の出力符号ストリームを生成してもよい。または、複数の(物理又は仮想)符号化器を用いて複数の(物理又は仮想)データストリームを生成してもよい。
次に述べる図18乃至図20のフローチャートは、本発明の符号化プロセス及び復号プロセスを表している。これらのプロセスは、ソフトウエアで実行されてもハードウエアで実行されてもよい。いずれの場合にも、それを実施する処理ロジックに言及した。
本発明は、ハードウエア及び/又はソフトウエアで実現できる。ハードウエアにより本発明を実施するには、ウェーブレットフィルタ、同フィルタにデータを供給するためのメモリ/データフロー管理、本発明の埋め込み符号化を制御するためのコンテキストモデル、同コンテキストモデルにデータを提供するためのメモリ/データフロー管理、及び2元エントロピー符号化器を実現する必要がある。
本発明のフォワード・ウェーブレットフィルタの一実施例が図21に示されている。図21に示したウェーブレットフィルタは、x(2)〜x(5)として示した16ビットの2の補数の入力画素を4個取り込む。
出力と減算器1605の出力の加算が20ビット加算器1606により行なわれる。この加算器1606の出力は、2ビットシフトブロック1607によって18ビットに丸められる。この2ビットシフトブロック1607は、その20ビット入力を2ビット右シフトすることにより4で割る働きをする。
・16ビット加算器 1個
・16ビット減算器 2個
・19ビット加算器 1個
である。なお、シフト操作(及び加算器1608)は布線によって行なわれるのでロジックは全く必要とされない。
本発明のウェーブレットフィルタのためのメモリ及びデータフロー管理に関してであるが、1枚のフルフレームがメモリにぴったり入る画像の場合、メモリ/データフロー管理は難しい問題ではない。1024×1024、16ビットの医用画像(すなわち2Mバイトサイズ)の場合でもそうであるが、1つのフルフレームバッファを用意すれば多くの用途に間に合う。さらに大きな画像(例えば、A4,400DPI,4色の画像は約50Mバイトの大きさである)については、限られた量のラインバッファメモリを利用してウェーブレット変換を行なうのが望ましい。
ピラミッドシステムでは、ツリー構造を用いて係数を複数組にグループ分けできる。各ツリーのルートは純粋に1つの低域通過係数である。図10は、変換画像の1つの純粋に低域通過の係数に関するツリー構造を示している。画像のような2次元信号の場合、ツリーのルートは3個の“子”を持ち、その他のノードはそれぞれ4個の子を持つ。ツリー階層構造は2次元信号に限定されない。例えば、1次元信号の場合、ルートは1個の子を持ち、ルート以外のノードはそれぞれ2個の子を持つ。1次元及び2次元のケースから、より多次元のケースを理解できる。
分割が終わりデータ係数が順序付けされたならば、本発明のコンテキストモデルが係数を符号化するために用いられる。様々なコンテキストモデルを用いることができる。デシジョンは、空間的位置、レベル、及び/又はビット位置により条件付けすることができる。デシジョンはまた、現在データと空間的位置、レベル及び/またはビット位置が接近した、既に符号化されたデータにより条件付けすることができる。
1−パスのシステムでは、実行されるウェーブレット変換は圧縮性能とメモリ使用量との兼ね合いで決まる。符号化単位のサイズは、ラインバッファが最小でメモリ使用量が最小となるように選ばれる(画像がラスター順に与えられるとして)。ウェーブレット変換の中間係数は、同じメモリに適当な時に入力と置き換わって格納される。
ここに述べるウェーブレット2−D変換は、1−パスで実行されかつメモリ使用量が制約されることを予定している。4レベルの分離可能なピラミッド分割がある。水平分割には、TS変換だけが用いられる、すなわち、水平分割はTS−TS−TS−TSの形となる。垂直分割には、S変換とTS変換が両方用いられ、そして垂直分割はTS−TS−S−Sの形となる。水平変換と垂直変換は、例の通り交互に適用される。図26は水平分割と垂直分割を表している。
一実施例では、符号化単位は1列のツリー(1列のLL係数とそれらの子孫全部)により定義される。4レベルの分割の場合、それは空間領域において符号化単位は16ライン×画像幅であるということを暗に意味する。図27は1つの符号化単位を示している。なお、図27は縮小率が一定ではない。レベル1のブロックは1回の2−D分割の後の画像である。何度も繰り返すのでLL(low-low),LH(low-high),HL(high-low),HH(high-high)という名称が、サブブロックを呼ぶのに用いられ、またレベル1〜レベル4のブロック全部に適用される。レベル2のブロックはレベル1のブロックのサブブロックLLを2−D分割した結果である。同様に、ブロック3とブロック4はそれぞれ、レベル2のブロックとレベル3のブロックのサブブロックLLを2−D分割したものである。
図27で述べた1つの符号化単位を生成するためには、2・w・mの大きさの作業領域バッファが用いられる。ここで、wは画像の幅、mは最大係数サイズ(ビット数)である。垂直変換(つまり列方向)のパスのために選ばれるウェーブレットフィルタの性質から、必要な作業領域メモリは約18〜20ラインである。各水平変換(つまり行方向)パスは、すべてTS変換であるが、1ライン(行)ずつ計算され、新たな係数が古い係数もしくは画素に取って代わる。
画素値又は計数値のサイズをbビット(−2b-1...,0,...2b-1−1のレンジ)とすると、S変換とTS変換の平滑出力S(.)もbビットである。つまり、それらの平滑出力は入力と同じレンジを持つ。しかし、S変換とTS変換の1次元細密出力d(.)は表現にb+1ビットとb+2ビットをそれぞれ必要とする。
<符号化ストリームの順序付け>
図30は、符号化ストリームの順序付けと符号化単位内における順序付けを示している。図30において、ヘッダー(header)2401の後に、符号化単位2402が上から下へ順に続く。1つの符号化単位内において、LL係数2403は符号化されておらずラスター(ライン)順である。LL係数の後に、1ビットプレーンずつエントロピー符号化したデータが、最上位のビットプレーンから最下位のビットプレーンへの順に続く。この時、すべての係数からの第1ビットプレーンが符号化され、次に第2ビットプレーンが符号化され、以下同様である。
本発明の一実施例では、コンテキストモデルは正規化されていない1+Z-1低域通過フィルタを用いる。しかし、このコンテキストモデルを正規化フィルタ、例えば(数42)のフィルタと一緒に用いてもよい。
べて、b+3ビットの2元デシジョンに、必要なら符号用の1ビットを加えたものに符号化される。
4-LL,4-HL,4-LH,4-HH,3-HL,3-LH,3-HH,2-HL,2-LH,2-HH,1-HL,1-LH,1-HH
の順序である。各サブブロック内においては、符号化はラスタースキャン順である。
図32は、符号化単位の全ての係数の隣接係数を表す。図32において、隣接係数は分かりやすい地理的表記法で表されている(例えば、N=北、NE=北東、等々)。
00 最初のビット(MSB)及び2番目のビット
01 3番目のビット及び4番目のビット
10 5番目のビット及び6番目のビット
11 他のビット
本発明のコンテキストモデルがブロック図として図34に示されている。コンテキストモデル2700は、符号(sign)/絶対値ユニット109(図2)と、係数中の別々のビットを処理するための3つのユニットを含む。符号化されるビットに基づき、3ユニット中の1ユニットが選択される。それらユニット間の切り替えをハードウエアで行いやすくするためのスイッチが含まれるかもしれない。これらユニットは、ヘッドビットブロック2701、符号(sign)ビットブロック2702、テールビットブロック2703である。ヘッドビットブロック2701、符号ビットブロック2702及びテールビットブロック2703はそれぞれ、前述のように、ヘッドビット、符号ビット及びテールビットのモデリングする。これら3ユニットの出力はエントロピー符号化器104(図1)へ送られる。
コンテキストは、N_テール・オン=0(N_係数の符号が未知)の時の符号ビットの符号化は固定Qコーダーの状態0−約0.5の確率−で符号化されるというものである。
2元エントロピー符号化器は、コンテキストと符号化すべきビットを与えられる。
・幅、2バイト
・高さ、2バイト
・入力画像の1画素あたりのビット、1バイト
データ全部をメモリに格納するシステム及びデータを通信路で伝送するシステムに関して、1パスシステムにおける符号化データのメモリ管理を提案する。1パスシステムでは、符号化データは“埋め込み因果関係法(embedded causal fashion)”でアクセスでき、かつ、有意度の高いデータを損なわずに有意度の低いデータを廃棄できるように格納されなければならない。符号化データは可変長であるので、動的メモリ割り当てを利用できる。
本発明は、一実施例において、小さなメモリバッファで非損失性圧縮をする。本発明は、様々な用途と装置環境に適用可能である。以下に、本発明のシステムを様々な用途及びターゲット装置に対しより柔軟に適応できるようにするためのいくつかの機能を実現する手法を述べる。なお、本発明は、解像度、画素深度、ランダムアクセス、量子化等々の選択を符号化時点でする必要はない。
データの取り決めに関して、画像及び係数データを本発明のシステムと取り決めるためのいくつかのオプションがある。以下に詳しく述べるように、これらのオプションには、符号化単位のタイリング、分割レベル数、ウェーブレット変換フィルタの選択、係数のアラインメントが含まれるが、それらに限定されるものではない。これらオプションのそれぞれを、ユーザー又はシステム設計者の制御するパラメータとしてもよい。
圧縮符号ストリームには多くの応用目的がある。低解像度であるがフル画素深度のモニターや、フル解像度であるが低画素深度のプリンタ、有限通信路の固定レート・リアルタイム装置、固定サイズの有限メモリ装置へ送ることが可能な符号ストリームを得られると望ましい。同じ符号ストリームでこれらニーズ全てに応えることが要求されるかもしれない。図41は、単一の用途に適用する場合の相対的装置特性の概要を示す。
符号化器及び復号器に十分な速度を持ちかつ十分なバンド幅を持つ本発明システムは、伸長画像から必要なデータを抽出することができる。さらに、符号化器は、上記装置のどれかのための符号ストリームを生成できる。符号化器において、画像を普通の方法で量子化又はダウンサンプリングすることができる。
ターゲットが低解像度、高画素深度埋め込みターゲットであれば、当該応用を、そのターゲット装置は利用できる空間解像度より低い空間解像度を持つがフル画素深度が要求されると推定する。低解像度、高画素深度埋め込みターゲットの例は各種モニタである。図30に示す符号ストリームを用いる場合、各ビットプレーンは必要なだけの数の高レベル係数について復号される。これには、パーサに各ビットプレーンの切り捨てをさせなければならない。パーサを支援するため、各符号化単位の各ビットプレーンに、切り捨てをしてよい位置を示すマーカ又はポインタを持たせることができる。このような実施例では、2つ以上のターゲット解像度が必要ならば、もっと多くのマーカ又はポインタが必要となる。エントロピー符号化器を次のビットプレーンのためリセットすることができるよう、ビットプレーンは独立に符号化される。
ターゲットが高解像度、低画素深度埋め込みターゲットであれば、当該応用を、そのターゲット装置は利用可能なフル解像度以上の解像度を要求するがフル画素深度を利用できないと推定する。高解像度、低画素深度埋め込みターゲットの例に、ローエンドのプリンタや標準モニタがある(画像が8ビット/プレーン以上のとき)。図30に示す符号ストリームは、このような順序で埋め込まれる。各符号化単位は、適当なビットプレーン数となる点で切り捨てられ、変換は量子化された係数に対しなされる。係数深度と画素深度との間には直接的な関係がある。マーカ又はポインタで所望の切り捨て点を指定できる。
ターゲットが固定レート埋め込みターゲットであれば、当該応用を、束縛通信路を使い、しかもリアルタイムの一定画素出力を維持しなければならないと推定する。この場合、時間局所的に符号ストリームのデータレートが最大(圧縮率は最小)になる。この目標とするところを達成するため、ターゲット装置で利用できるバッファリング量に基づいて符号化単位が選ばれる。これにより、平均的圧縮率を達成できる場所が決まる。そして、各符号化データの許容量を超えるデータは切り捨てられる。
ターゲットが固定サイズ埋め込みターゲットであれば、当該応用を、固定サイズのフレームバッファが圧縮画像データに利用できると推定する。これは、固定レートの応用とは違い、局所的でなく画像全体にわたり平均した、ある最小の圧縮率を必要とする。ここで固定レートの方法を利用できることは勿論であるが、局所的にでなく画像全体にわたり平均をとるという考え方を用いることにより、ビット割り当てと画像品質を改善することができる。
ウェーブレットを用いて、画像をより高解像度になるよう補間することができる。その結果は視覚的に2重3次スプライン法に極めて近い。圧縮データが既にウェーブレット係数の形であれば、補間のための実質的な計算量の増加は2重3次スプラインより少ない。
データがメモリに格納されるのではなく通信路で伝送され、かつ、固定サイズのメモリページが利用される(1有意度カテゴリーにつき1ページだけ必要とされる)システムにおいて、1つのメモリページが一杯になった時に、そのページは通信路で伝送され、そして、メモリロケーションを伝送されるとすぐに再び使用できる。用途によっては、メモリのページサイズは通信路で使われるデータパケットのサイズまたはパケットサイズの倍数とすることができる。
信路のバンド幅と整合するよう、パケットサイズ量のメモリが割り当てられてデータが入れられる。
本発明の通信路マネージャの1つの目標は、メモリ消費を最小にすることである。一実施例において、通信路マネージャがバッファメモリを含まない場合、以下ものを採用してよい:
各符号化単位毎
各符号化単位毎の各ビットプレーン毎
各符号化単位毎の各ビットプレーン毎の各周波数毎
各符号化単位毎の各ビットプレーン毎の各周波数毎の各空間位置毎
・固定サイズメモリ管理のための次セグメントポインタ。
・セグメントのID又は含まれているバンドのID。(通信路量子化をサポートする、例えばセグメント2が除かれたか否かを表示する)。
・セグメントに含まれている異なったバンドの数(又は、少なくとも、1つのバンドが2セグメント以上を含んでいることを表示するビット)。(所要データを伸長した後はセグメント全部は伸長しないことをサポートする)。
略非損失性の圧縮という概念は、復元画素値の絶対誤差をベースにしている。よって、絶対誤差が1の略非損失性圧縮画像の場合、その伸長画像中のどの画素値も元の画素値との違いが画素値の1単位を超えない。これは、画素深度や画像のダイナミックレンジに依存しない絶対的な定義である。このようなシステムにとって、明白かつ、いくつかの合理的な仮定の下で最適なことは、圧縮/伸長部を非損失性のままにしておき、略非損失性を達成するための前処理スキーム及び後処理スキームを用いることである。この方法は当該実施に採用された。
損失性圧縮装置の場合、一般に、DCDCI=DCIのようにベキ等動作である。ただしIは画像、Cは圧縮操作、Dは伸長操作である。本発明において、データがXビットに圧縮されてから伸長された時に、それをXビットに再圧縮して元のXビットを得ることができるはずである。埋め込みシステムについてはさらに強力なベキ等元のバーションがある。一実施例では、画像をXビットに圧縮し、伸長し、そしてY(ただしY<X)ビットに再圧縮したものは、元の画像をYビットに圧縮したものと同じである。
本発明は多くの用途に利用できる。そのような用途のいくつかを例として以下に述べる。つまり、解像度が高く画素深度が大きいハンエンドの用途及び人為構造(artifact)を許容しない用途に、本発明を利用できる。本発明によれば、ハイエンドの用途は高品質環境で最高品質を維持でき、同時に、バンド幅、データ記憶又は表示機能がさらに制限された用途でも同じ圧縮データを利用可能である。これはまさに、ウエブ・ブラウザ(web browser)のような現代の画像応用分野に一般に要求される装置独立な表現である。
102 可逆ウェーブレット変換ブロック
103 係数データ順序付け/モデリングブロック
104 エントロピー符号化器
106 符号ストリーム
109 符号/絶対値ユニット
201 符号/絶対値フォーマッティングユニット
202 統合空間/周波数(JSF)コンテキストモデルブロック
211,212 フィルタ
213,214 サブサンプリング・ブロック
217,218 アップサンプリング・ブロック
219,220 フィルタ
401,402 1−Dフィルタ
403 2−D丸め操作
701,702 フィルタユニット
703,704 サブサンプリングユニット
705,706 フィルタユニット
707,708 サブサンプリングユニット
709,710 フィルタユニット
711,712 サブサンプリングユニット
721,722 フィルタユニット
723,724 サブサンプリングユニット
725,726,743 フィルタユニット
728,729,730,744 サブサンプリングユニット
731,732 フィルタユニット
733,734 サブサンプリングユニット
735〜738 フィルタユニット
739〜742 サブサンプリングユニット
761〜766 1−Dフィルタ
1001 分割ユニット
1002 圧縮器
1003 伸長器
1004 逆分割ユニット
1101 分割ユニット
1102 分析ユニット
1105 分割ユニット
1106 強調処理及びフィルタ処理ユニット
1107 逆分割ユニット
1601 加算器
1602 減算器
1603 1ビットシフトブロック
1604 2ビットシフトブロック
1605 減算器
1606 加算器
1607 2ビットシフトブロック
1608 加算器
1701 減算器
1702 2ビットシフトブロック
1703 1ビットシフトブロック
1704 減算器
1705 加算器
1706 減算器
1707,1708 クリップユニット
1709 加算器
1901 ルックアップテーブル(LUT)
1902 符号化/復号ブロック
1903 ルックアップテーブル(LUT)
1904 符号化/復号ブロック
2700 コンテキストモデル
2701 ヘッドビットブロック
2702 符号ビットブロック
2703 テールビットブロック
2801 インバータ
2802 マルチプレクサ(MUX)
2804 カウンタ
2901 レジスタファイル
2902 メモリ
3001 ウェーブレット変換
3002 コンテキストモデル
3003 通信路マネージャ
3004 通信路
3501,3502 パーサ
Claims (6)
- 入力データを複数の係数にウェーブレット変換し、該係数をその有意度レベルに基づき順序付けして埋め込み符号ストリームを生成し、該埋め込み符号ストリームをバイナリエントロピー符号化することで得られる符号ストリームの符号化データを処理するデータ処理装置であって、
前記符号ストリームを分析し、各有意度レベルが前記符号ストリームに与えた符号化ビットを符号化単位毎、又は/及び包括的にヘッダに記録する手段を有することを特徴とするデータ処理装置。 - 前記ヘッダは、有意度レベルとそれに対応したビット数を保持することを特徴とする請求項1に記載のデータ処理装置。
- 前記ヘッダは、有意度レベルとそれに対応したビット数をストリームに含まれる符号化単位それぞれ毎に保持することを特徴とする請求項2に記載のデータ処理装置。
- 入力データを複数の係数にウェーブレット変換し、該係数をその有意度レベルに基づき順序付けして埋め込み符号ストリームを生成し、該埋め込み符号ストリームをバイナリエントロピー符号化することで得られる符号ストリームの符号化データを処理するデータ処理方法であって、
前記符号ストリームを分析し、各有意度レベルが前記符号ストリームに与えた符号化ビットを符号化単位毎、又は/及び包括的にヘッダに記録する手段を有することを特徴とするデータ処理方法。 - 前記ヘッダは、有意度レベルとそれに対応したビット数を保持することを特徴とする請求項4に記載のデータ処理方法。
- 前記ヘッダは、有意度レベルとそれに対応したビット数をストリームに含まれる符号化単位それぞれ毎に保持することを特徴とする請求項5に記載のデータ処理方法。
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