JP3801572B2 - Resolution switching method, image compression method, image compression apparatus, image compression program, and image compression / decompression method - Google Patents

Resolution switching method, image compression method, image compression apparatus, image compression program, and image compression / decompression method Download PDF

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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画質調整のための切換点推定方法、解像度切換方法、画像圧縮方法及び画像伸張方法並びにその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像圧縮・伸張方法として、例えばＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）規格がある。このＪＰＥＧ規格の画像圧縮・伸張では、８×８画素を１ブロック（１単位）として一画面分の画像を複数ブロックに分割してＪＰＥＧ符号化により圧縮し、ＪＰＥＧ復号化器により伸張している。このとき、ＪＰＥＧ符号化ではまず、原画像を８×８画素の複数ブロックに分割し、ブロックごとに８×８個のＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）係数に変換する。次に８×８個のＤＣＴ係数を量子化テーブルに基づいて量子化する。さらに、この量子化されたＤＣＴ係数を、例えばハフマン符号化等を利用したエントロピー符号化することにより符号化して圧縮を行う。一方、ＪＰＥＧ復号化器ではまず、圧縮された画像を復号化し、量子化テーブルに基づいて逆量子化する。次に、逆量子化された画像を逆ＤＣＴ変換して画像を伸張し復元する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように画像圧縮はブロック単位で行われるため、ブロックの境界付近で圧縮結果に差が生じるとブロック間の境界が見える、所謂ブロック歪みという画質劣化が発生する。このブロック歪みは、圧縮率を高くするとより顕著になり、画質の劣化が著しくなる。これは、圧縮率を高めるために、画像の高周波成分のデータ量が削減されるだけでなく、低周波成分のデータ量も削減されるためである。つまり、圧縮率を高くすると画像のベースを構成している低周波成分のデータ量が減少し、隣接するブロック間の視覚的な連続性を維持することが困難となる。以上のことは、周波数成分の圧縮ではブロック歪みを避けることができないことを示している。つまり、周波数成分は画像の振幅値をＤＣＴ変換した結果であるが、この画像の振幅値のデータ量を削減する圧縮では、ブロック歪みを避けることができず画質が劣化することを示している。
【０００４】
そこで、画像のデータ量が画像サイズにも関係することを考慮し、画像サイズにおけるデータ量を削減して圧縮する技術が用いられている。つまり、圧縮率を高くする場合は、画像の解像度を変換して下げることにより画像のデータ量の削減を行う。このように画像サイズのデータ量を削減することで、同じ圧縮率であっても画像の振幅値のデータ量の削減を低減することができる。よって、低周波成分のデータ量の削減を緩和することができ、ブロック歪みを改善し画質を向上することができる。
【０００５】
しかし、解像度変換を伴う画像圧縮と解像度変換を伴わない画像圧縮とによる画像の画質の良悪は、圧縮する画像の性質や所望する圧縮率等によって左右される。従って、画像サイズのデータ量を削減する解像度変換を行うか否かは、対象とする画像毎に、所望の圧縮率になるように解像度変換を伴う画像圧縮、または解像度変換を伴わない画像圧縮を行い、それぞれの画質の良悪を比較して決定する必要がある。画質の比較は、例えばＰＳＮＲ（Ｐｅａｋ Ｓｉｇｎａｌ ｔｏＮｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を算出して行われるが、計算が煩雑であり時間がかかる等の問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、画質を向上するために解像度変換を行うか否かの切換点を容易に推定することのできる切換点推定方法及び切換点推定方法を伴う圧縮・伸張方法を提供することを目的とする。
【０００７】
上記課題を解決するために、本願第１発明は、実験的に、フィルタ処理における画質劣化を表すＰＳＮＲ Ｌ と、解像度変換を行うか否かの判定基準となる量子化係数Ｑｃとの相関式を求める相関式算出ステップと、画像と、画像の画質と相関関係を有し、前記画像を所望の圧縮率に画像圧縮するための所望の量子化係数Ｑとを受け付ける受付ステップと、前記フィルタ処理前の画像と、前記フィルタ処理後の画像とから前記画像に関連するＰＳＮＲ Ｌ を算出する劣化算出ステップと、前記相関式から、前記画像のＰＳＮＲ Ｌ に対応する量子化係数Ｑｃを求める量子化係数算出ステップと、前記所望の量子化係数Ｑと、前記相関式から求まる量子化係数Ｑｃとを比較する比較ステップと、前記比較ステップにおいて、前記所望の量子化係数Ｑが相関式から求まった量子化係数Ｑｃよりも大きい場合は解像度変換を行い、小さい場合は解像度変換しないことを決定する解像度変換ステップとを含み、前記解像度変換は、前記画像の周波数成分の帯域制限を行うフィルタ処理を含み、前記フィルタ処理は、前記解像度変換を伴う画像圧縮による画質の劣化の原因となる、解像度切換方法を提供する。
解像度変換を行うか否かの切換点をフィルタ処理前後の画質の差異と関連づけることで容易に解像度変換を行うか否かを推定することができる。
【０００８】
画像の圧縮率を高くし、かつブロック歪みを改善して画質劣化を抑制するには、画像の解像度を下げる必要がある。画像の解像度を下げるには、後処理のダウンサンプリングによる折り返し歪みを低減するためにフィルタ処理により画像の高周波成分をカットし、その後ダウンサンプリングする必要がある。解像度を下げる処理における画質劣化の主な原因は、前記のフィルタ処理による帯域制限であるため、フィルタ処理における画質劣化と解像度変換を行うか否かの切換点とを関連づけることができる。
量子化係数は、画像圧縮における圧縮率、画質等を決定する係数であるので、圧縮率を高くした場合に、画質劣化を低減するために画像の解像度変換を行うか否かを、その切換点に対応する量子化係数を基準に切り換えることができる。同様に、切換点に対応する圧縮率を基準に切り換えることができる。
以上のように、解像度変換を行うか否かの切換点に対応する量子化係数をフィルタ処理前後の画質の差異から推定し、推定した量子化係数と所望の圧縮率にするための量子化係数とを比較することで、解像度変換を行うか否かを容易に判定することができる。
また、所望の圧縮率に圧縮するための量子化係数が切換点に対応する量子化係数よりも大きい場合、つまり解像度を変換せずに所望の圧縮率で圧縮すると解像度を変換して所望の圧縮率で圧縮するよりも画質の劣化が大きい場合、解像度を下げて圧縮することで低周波成分のデータ量の削減が低減される。よって、ブロック歪みを改善し画質を向上することができる。
【０００９】
本願第２発明は、第１発明において、実験的に、フィルタ処理における画質劣化を表すＰＳＮＲ Ｌ と、解像度変換を行うか否かの判定基準となる量子化係数Ｑｃとの相関式を求める相関式算出ステップと、画像と、画像の画質と相関関係を有し、前記画像を所望の圧縮率に画像圧縮するための所望の量子化係数Ｑとを受け付ける受付ステップと、前記フィルタ処理前の画像と、前記フィルタ処理後の画像とから前記画像に関連するＰＳＮＲ Ｌ を算出する劣化算出ステップと、前記相関式から、前記画像のＰＳＮＲ Ｌ に対応する量子化係数Ｑｃを求める量子化係数算出ステップと、前記所望の量子化係数Ｑと、前記相関式から求まる量子化係数Ｑｃとを比較する比較ステップと、前記比較ステップにおいて、前記所望の量子化係数Ｑが相関式から求まった量子化係数Ｑｃよりも大きい場合は解像度変換を行い、小さい場合は解像度変換しないことを決定する解像度変換ステップと、前記解像度変換ステップにおいて解像度が変換されなかった画像を、前記所望の量子化係数Ｑに基づいて圧縮するか、あるいは前記解像度変換ステップにおいて解像度が変換された画像を、前記解像度変換後の画像を前記所望の圧縮率に圧縮するために前記所望の量子化係数Ｑを変換した量子化係数Ｑ Ｌ に基づいて圧縮する画像圧縮ステップとを含み、前記解像度変換は、前記画像の周波数成分の帯域制限を行うフィルタ処理を含み、前記フィルタ処理は、前記解像度変換を伴う画像圧縮による画質の劣化の原因となる、画像圧縮方法を提供する。
解像度変換を行うか否かの切換点に対応する量子化係数を推定し、その推定した量子化係数と所望の圧縮率に対応する量子化係数とを比較した結果に基づいて解像度変換を行い圧縮を行う。圧縮した画像を伸張する場合には、解像度変換が行われたか否かを判定し、解像度変換が行われた場合には画素を補間して出力画像を得る。このように画像圧縮・伸張処理において、解像度変換を行うか否かの切換点に対応する量子化係数をフィルタ処理前後の画質の差異から推定することで、解像度変換を行うか否かを容易に判定することができる。
【００１０】
本願第３発明は、第２発明において、前記画像圧縮ステップは、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）により行われている画像圧縮方法を提供する。
【００１１】
本願第４発明は、実験的に、フィルタ処理における画質劣化を表すＰＳＮＲ Ｌ と、解像度変換を行うか否かの判定基準となる量子化係数Ｑｃとの相関式を求める相関式算出手段と、画像と、画像の画質と相関関係を有し、前記画像を所望の圧縮率に画像圧縮するための所望の量子化係数Ｑとを受け付ける受付手段と、前記フィルタ処理前の画像と、前記フィルタ処理後の画像とから前記画像に関連するＰＳＮＲ Ｌ を算出する劣化算出手段と、前記相関式から、前記画像のＰＳＮＲ Ｌ に対応する量子化係数Ｑｃを求める量子化係数算出手段と、前記所望の量子化係数Ｑと、前記相関式から求まる量子化係数Ｑｃとを比較する比較手段と、前記比較手段において、前記所望の量子化係数Ｑが相関式から求まった量子化係数Ｑｃよりも大きい場合は解像度変換を行い、小さい場合は解像度変換しないことを決定する解像度変換手段と、前記解像度変換手段において解像度が変換されなかった画像を、前記所望の量子化係数Ｑに基づいて圧縮するか、あるいは前記解像度変換手段により解像度が変換された画像を、前記解像度変換後の画像を前記所望の圧縮率に圧縮するために前記所望の量子化係数Ｑを変換した量子化係数Ｑ Ｌ に基づいて圧縮する画像圧縮手段とを含み、前記解像度変換は、前記画像の周波数成分の帯域制限を行うフィルタ処理を含み、前記フィルタ処理は、前記解像度変換を伴う画像圧縮による画質の劣化の原因となる、画像圧縮装置を提供する。この画像圧縮装置は、前記第２発明と同様の作用効果を有する。
【００１２】
本願第５発明は、実験的に、フィルタ処理における画質劣化を表すＰＳＮＲ Ｌ と、解像度変換を行うか否かの判定基準となる量子化係数Ｑｃとの相関式を求める相関式算出手段、画像と、画像の画質と相関関係を有し、前記画像を所望の圧縮率に画像圧縮するための所望の量子化係数Ｑとを受け付ける受付手段、前記フィルタ処理前の画像と、前記フィルタ処理後の画像とから前記画像に関連するＰＳＮＲ Ｌ を算出する劣化算出手段、前記相関式から、前記画像のＰＳＮＲ Ｌ に対応する量子化係数Ｑｃを求める量子化係数算出手段、前記所望の量子化係数Ｑと、前記相関式から求まる量子化係数Ｑｃとを比較する比較手段、前記比較手段において、前記所望の量子化係数Ｑが相関式から求まった量子化係数Ｑｃよりも大きい場合は解像度変換を行い、小さい場合は解像度変換しないことを決定する解像度変換手段、及び前記解像度変換手段において解像度が変換されなかった画像を、前記所望の量子化係数Ｑに基づいて圧縮するか、あるいは前記解像度変換手段により解像度が変換された画像を、前記解像度変換後の画像を前記所望の圧縮率に圧縮するために前記所望の量子化係数Ｑを変換した量子化係数Ｑ Ｌ に基づいて圧縮する画像圧縮手段としてコンピュータを機能させ、前記解像度変換は、前記画像の周波数成分の帯域制限を行うフィルタ処理を含み、前記フィルタ処理は、前記解像度変換を伴う画像圧縮による画質の劣化の原因となる、画像圧縮プログラムを提供する。この画像圧縮プログラムは、前記第２発明と同様の作用効果を有する。
また、前記画像圧縮プログラムを記録し、コンピュータ読み取り可能な記録媒体としても良い。ここで記録媒体としては、コンピュータが読み書き可能なフレキシブルディスク、ハードディスク、半導体メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、光磁気ディスク（ＭＯ）、その他のものが挙げられる。
【００１３】
本願第６発明は、実験的に、フィルタ処理における画質劣化を表すＰＳＮＲ Ｌ と、解像度変換を行うか否かの判定基準となる量子化係数Ｑｃとの相関式を求める相関式算出ステップと、画像と、画像の画質と相関関係を有し、前記画像を所望の圧縮率に画像圧縮するための所望の量子化係数Ｑとを受け付ける受付ステップと、前記フィルタ処理前の画像と、前記フィルタ処理後の画像とから前記画像に関連するＰＳＮＲ Ｌ を算出する劣化算出ステップと、前記相関式から、前記画像のＰＳＮＲ Ｌ に対応する量子化係数Ｑｃを求める量子化係数算出ステップと、前記所望の量子化係数Ｑと、前記相関式から求まる量子化係数Ｑｃとを比較する比較ステップと、前記比較ステップにおいて、前記所望の量子化係数Ｑが相関式から求まった量子化係数Ｑｃよりも大きい場合は解像度変換を行い、小さい場合は解像度変換しないことを決定する解像度変換ステップと、前記解像度変換ステップにおいて解像度が変換されなかった画像を、前記所望の量子化係数Ｑに基づいて圧縮するか、あるいは前記解像度変換ステップにおいて解像度が変換された画像を、前記解像度変換後の画像を前記所望の圧縮率に圧縮するために前記所望の量子化係数Ｑを変換した量子化係数Ｑ Ｌ に基づいて圧縮する画像圧縮ステップと、前記画像圧縮ステップにおいて圧縮された画像を伸張する画像伸張ステップと、前記画像の解像度が変換されているか否かを判定する変換判定ステップと、前記変換判定ステップの判定結果に応じて画素を補間する補間ステップと、前記画像伸張ステップ、前記変換判定ステップ及び前記補間ステップを経た画像を出力する画像出力ステップとを含み、前記解像度変換は、前記画像の周波数成分の帯域制限を行うフィルタ処理を含み、前記フィルタ処理は、前記解像度変換を伴う画像圧縮による画質の劣化の原因となる、画像圧縮・伸張方法を提供する。
解像度変換を行うか否かの切換点に対応する量子化係数を推定し、その推定した量子化係数と所望の圧縮率に対応する量子化係数とを比較した結果に基づいて解像度変換を行い圧縮を行う。画像圧縮処理において、解像度変換を行うか否かの切換点に対応する量子化係数をフィルタ処理前後の画質の差異から推定することで、解像度変換を行うか否かを容易に判定することができる。
また、画像の解像度が変更された場合に、所望の圧縮率に対応する量子化係数を解像度変換後の画像を圧縮する場合の量子化係数に変換する。よって、解像度変換により画像サイズのデータ量が削減された画像を圧縮する際に、解像度変換後の画像に応じて量子化係数を変換することで所望の圧縮率に圧縮することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の切換点推定方法及び切換点推定方法を伴う画像圧縮・伸張方法を概説する。図１はある画像の解像度変換を伴う画像圧縮と解像度変換を伴わない画像圧縮とにおける量子化係数とＰＳＮＲとの関係を示す関係図である。図１の破線は解像度変換を伴わない場合の画像圧縮、実線は解像度変換を伴う場合の画像圧縮であり、各々の圧縮における量子化係数とＰＳＮＲとの関係を示している。
【００２５】
ここで、量子化係数は、画像圧縮における圧縮率、画質等を決定する係数であり、量子化係数を小さくすると画質は良くなるが、ファイルサイズは大きくなり圧縮率は低下する。また、ＰＳＮＲは、圧縮前の原画像と圧縮・伸張後の復元画像との差異を評価する尺度であり、ＰＳＮＲが小さいほど圧縮前の原画像と圧縮・伸張後の復元画像との差異が大きく、画質が劣化していることを示す。このＰＳＮＲにより、同じファイルサイズでの画質を評価したり、逆に同じ画質でのファイルサイズを数値により評価することができる。
【００２６】
画像の圧縮率を高くした場合にブロック歪みを低減し画質を向上するためには、画像のベースを構成している低周波成分のデータ量の減少を低減する必要がある。そこで、画像の解像度を変換して下げることで低周波成分のデータ量の減少を低減する。本発明では、解像度を変換するか否かを、図１に示した量子化係数とＰＳＮＲとの関係に着目し、以下に説明する方法により決定する。
解像度変換を行うか否かは、所望の圧縮率に対応する量子化係数Ｑと、実線（解像度変換を伴う画像圧縮）と破線（解像度変換を伴わない画像圧縮）とのクロスポイントに対応する量子化係数Ｑｃとの大小関係により決定される。例えば、量子化係数Ｑが量子化係数Ｑｃよりも大きい場合、つまり図１でのＡ領域に所望の圧縮率に対応する量子化係数Ｑがある場合、解像度変換を伴う画像圧縮（実線）の方が解像度変換を伴わない画像圧縮（破線）よりもＰＳＮＲが大きく、画像圧縮・伸張による画質の差異が少なく画質が良い。よって、解像度変換を行うと決定する。一方、量子化係数Ｑが量子化係数Ｑｃよりも小さい場合、つまりＢ領域に量子化係数Ｑがある場合、破線の方が画質が良いので、解像度変換を行わないと決定する。よって、所望の圧縮率に対応する量子化係数Ｑと、実線と破線とのクロスポイントに対応する量子化係数Ｑｃとの大小関係により解像度変換を行うか否かを決定して画像圧縮を行うことで、画質の改善を図ることができる。
＜実施形態例＞
以下に、本発明の切換点推定方法及び切換点推定方法を伴う画像圧縮・伸張方法について、実施形態例を挙げて詳細に説明する。図２は、本発明の実施形態例に係る画像圧縮・伸張システムの一例を示している。
［全体構成］
圧縮・伸張システムは、ネットワーク３００で接続されたコンピュータ１００とコンピュータ２００とを含む。コンピュータ１００は、入力部１０、圧縮器１及びインターフェイス（以下、Ｉ／Ｆ）５０を有する。一方、コンピュータ２００は、Ｉ／Ｆ５５、伸張器２及び出力部９０を有する。ネットワーク３００は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、インターネット、ＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｒｏｎｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ）等のパケット通信網やその他のデジタルネットワークにより構築される。圧縮器１は、切換器２０、解像度変換器３０及び符号化器４０を有している。伸張器２は、復号化器６０、判定部７０及び補間部８０を有している。上記構成の圧縮・伸張システムの各部では、次のように画像の圧縮・伸張が行われる。
【００２７】
まず、圧縮側のコンピュータ１００の機能構成から説明を行う。
［入力部］
入力部１０は、圧縮器１に対応した原画像データを圧縮器１に提供する。また、所望の圧縮率に対応する量子化係数Ｑを受け付ける。ここで、入力部１０はカメラやスキャナ等の画像取込部分、画像を保存するＨＤＤ等の記憶部分、原画像データを圧縮器１に対応した画像データに変換する変換部分などを含むものである。また、入力部１０は所望の圧縮率に対応する量子化係数Ｑではなく、圧縮率を受け付けるようにしても良い。
［切換器、解像度変換器］
図３は切換器２０の一例、図４は解像度変換器３０の一例、図５はクロスポイントを推定するためのＰＳＮＲＬと量子化係数との相関式の一例を示している。
【００２８】
切換器２０は、入力部１０から取り込んだ原画像データＩ（ｉ，ｊ）と所望の圧縮率に対応する量子化係数Ｑとに基づいて画像の解像度を変換するか否かを決定するために、フィルタ２２、クロスポイント推定器２４及び比較器２６を有している。また、解像度変換器３０は、比較器２６の判定に基づき画像の解像度を変換するためのフィルタ３２、ダウンサンプリング器３４、量子化係数変換器３６を有している。
画像の解像度変換では、図４に示すように、後処理のダウンサンプリングによる折り返し歪みを低減するために、まずフィルタ３２によるフィルタ処理により画像の高周波成分がカットされる。その後ダウンサンプリング器３４によりダウンサンプリングし、解像度変換を行う。このとき、解像度変換を伴う画像圧縮の画質劣化の主な原因は、解像度変換を伴う画像圧縮におけるフィルタ処理による帯域制限である。そのため、フィルタ処理における画質劣化を表すＰＳＮＲＬと解像度変換を行うか否かを切り換えるクロスポイントに対応する量子化係数Ｑｃとを関連づけることができる。図５は、７枚の画像について量子化係数ＱｃとＰＳＮＲＬとを算出し、相関式を求めた結果である。切換器２０及び解像度変換器３０では、図５の相関式を利用して以下のように処理が行われる。
【００２９】
切換器２０は図３に示すように、まずフィルタ２２により原画像データＩ（ｉ、ｊ）をフィルタ処理し、フィルタ処理後の画像データＩ（ｉ、ｊ）Ｌを得る。次にクロスポイント推定器２４によりフィルタ処理前後の画像の差異ＰＳＮＲＬを求め、図５に示す相関式よりそのＰＳＮＲＬに対応する量子化係数Ｑｃを推定する。その後、比較器２６により所望の圧縮率に対応する量子化係数Ｑと量子化係数Ｑｃとの比較を行い、解像度変換を行うか否かを決定する。
解像度変換器３０は、図４に示すように、切換器２０で解像度変換を行わないと決定された場合、つまり量子化係数Ｑが量子化係数Ｑｃより小さい場合は、原画像データＩ（ｉ、ｊ）及び所望の圧縮率に対応する量子化係数Ｑを符号化器４０に出力する。一方、解像度変換を行うと決定された場合、つまり量子化係数Ｑが量子化係数Ｑｃより大きい場合は、原画像データＩ（ｉ、ｊ）を解像度変換するために、まずフィルタ３２によりフィルタ処理を行い、フィルタ処理後の画像データＩ（ｉ、ｊ）Ｌを得る。フィルタ３２では、後述のダウンサンプリングによる折り返し歪みを低減することのできるフィルタ処理を行う。フィルタ３２としては、例えば１／２ダウンサンプリングを行う場合は、帯域１／２のローパスフィルタを使用する。また、ローパスフィルタとして、高速フーリエ変換により画像の画素値をその画像に含まれる周波数成分に変換し、フィルタ処理を行えば、折り返し歪みが発生せず、かつ画像データの損失を抑えることができ好ましい。
【００３０】
さらに、解像度変換による画質劣化をフィルタ処理による帯域制限と関連づけているので、前記フィルタ２２とフィルタ３２とを同一のフィルタにすると好ましい。また同一のフィルタを使用して解像度変換を行う場合は、フィルタ２２によるフィルタ処理後の画像Ｉ（ｉ、ｊ）Ｌをダウンサンプリング器３４に出力することができる。この場合には、フィルタ３２を省略することができ処理を簡略化することができる。
次に、フィルタ処理後の画像データＩ（ｉ、ｊ）Ｌは、ダウンサンプリング器３４により間引き処理され、画像データＩ（ｉ、ｊ）Ｌ’として符号化器４０に出力される。ダウンサンプリング器３４では、例えば画像の縦及び横方向ともにダウンサンプリング、画像の縦方向のみダウンサンプリング、あるいは画像の横方向のみダウンサンプリングすることにより解像度変換が行われる。ダウンサンプリング器３４での間引き処理の方法としては、例えば間引く画素数を縦横ともに同一にする方法、あるいは縦と横の間引く画素数を変える方法がある。
【００３１】
なお、前処理であるフィルタ３２によるフィルタ処理も、ダウンサンプリング器３４による画像の縦及び横のダウンサンプリング比に応じてフィルタ特性を設定する。
また、フィルタ３２及びダウンサンプリング器３４による解像度変換により画像サイズのデータ量が減少した画像データＩ（ｉ、ｊ）Ｌ’を所望の圧縮率に圧縮するために、量子化係数変換器３６は、原画像データＩ（ｉ、ｊ）に対応する量子化係数Ｑを解像度変換後の画像データＩ（ｉ、ｊ）Ｌ’に対応する量子化係数ＱＬに変換して符号化器４０に出力する。
［符号化器、Ｉ／Ｆ］
符号化器４０は、解像度変換器３０において原画像の解像度が変換されなかった場合には、原画像データＩ（ｉ、ｊ）及び所望の圧縮率に対応する量子化係数Ｑを受け付け、符号化を行う。一方、解像度変換器３０において原画像の解像度が変換された場合には、解像度変換後の画像データＩ（ｉ、ｊ）Ｌ’及び解像度変換後の画像に対応する量子化係数ＱＬを受け付け、符号化を行う。符号化された画像は、Ｉ／Ｆ５０を経由して伸張側に伝送される。符号化器４０による符号化方法は、例えばＪＰＥＧが挙げられる。
【００３２】
次に、伸張側のコンピュータ２００の機能構成の説明を行う。
［復号化器、Ｉ／Ｆ］
符号化された画像は、Ｉ／Ｆ５５を経由して復号化器６０に入力され伸張される。伸張は、圧縮方法と対応した方法により行われ、例えば、圧縮がＪＰＥＧにより行われている場合には、ＪＰＥＧにより伸張が行われる。
［判定部］
判定部７０は、解像度変換が行われているか否かを判定する。解像度変換が行われているか否かを判定する方法としては、例えば、ダウンサンプリング器３４によりダウンサンプリングされた場合は、ダウンサンプリング後の画像にフラグを付加し、判定部７０によりそのフラグを検出する方法がある。解像度変換された場合のフラグとしては、例えばダウンサンプリング後の画像の最終画素ラインにさらに画素を１ライン付加する方法がある。そして、原画像と比較して画素が１ライン付加されているかどうかを判定部７０により判定することで解像度変換が行われているか否かを判定する。フラグが検出された場合には解像度変換が行われていると判定し、付加されたラインを削除する。一方、フラグが検出されなかった場合には解像度変換が行われていないと判定し、付加されたラインの削除は行わない。
【００３３】
また、フラグとして画素値が“０”の画素を１ライン付加するようにしても良い。この場合、判定部７０は、復号化された画像の最終画素ラインの画素値が概ね“０”か否かで解像度変換が行われたか否かを判定する。最終画素ラインの画素値が概ね“０”の場合は解像度変換が行われていると判定し、付加されたラインを削除する。一方、画素値が概ね“０”でない場合は解像度変換が行われていないと判定し、付加されたラインの削除は行わない。
なお、最終画素ラインの画素値により解像度変換の有無を判定する場合には、原画像または解像度変換後の画像における最終画素ラインの画素値が概ね“０”であると、解像度変換が行われているか否かを判定することができない場合がある。そこで、例えば原画像または解像度変換後の画像の最終画素ラインの画素値を判定し、その画素値が概ね“０”で、かつ解像度変換が行われた場合には、付加するラインの画素値を“１”とする。そして、判定部７０により、復号化された画像の最終画素ラインと最終画素ラインに隣接する画素ラインとの画素値の差が所定値以上か否かにより解像度変換が行われたか否かを判定する。
【００３４】
判定部７０は、その判定結果を補間部８０に出力する。
［補間部］
判定部７０の判定結果により解像度変換が行われていると判定された場合には、補間部８０は元の画素数に補間して出力部９０に出力する。一方、解像度変換が行われていないと判定された場合には、復号化器６０により復元された画像を出力部９０に出力する。判定部７０により解像度変換が行われたか否かを判定することで、解像度変換が行われたか否かに対応して画像を補間して出力画像を得ることができる。補間する方法としては、例えば線形補間、２次補間、３次畳み込み補間等を使用することができる。
［出力部］
出力部９０は、例えばＬＣＤ（図示しない）の表示画素数にあわせて表示できるように、画像データを変換する。
［まとめ］
本発明による切換点推定方法及び切換点推定方法を伴う圧縮・伸張方法では、圧縮率を高くした場合の画質劣化を低減するために画像の解像度変換を行うか否かを量子化係数または圧縮率を基準に切り換える。このとき、解像度変換を行うか否かの切換点に対応する量子化係数または圧縮率とフィルタ処理前後の画質の差異とを関連付けた相関式によって、解像度変換を行うか否かを自動的に容易に決定することができる。また、解像度変換の有無を容易に決定することができるので、圧縮・伸張を高速化することができる。さらに、同一の圧縮率において、ブロック歪みを低減し画質を向上させる作業を容易に行うことができる。逆に、同一の画質であっても、圧縮率を容易に高めることができるので、ネットワーク３００による伝送効率を高めることができる。
【００３５】
さらに、図１に示す圧縮・伸張システムは、圧縮側のコンピュータ１００と伸張側のコンピュータ２００とがネットワーク３００で接続されているが、圧縮・伸張を同一のコンピュータによって行い、ネットワーク３００を介さない圧縮・伸張システムであっても良い。このように、ネットワークを介さない場合であっても、画像を保存する際の容量を削減したり、容量を増やさず保存する画像の画質を向上することができる。
＜量子化係数ＱｃとＰＳＮＲＬとの相関式及び量子化係数ＱＬの算出式＞
次に、量子化係数ＱｃとＰＳＮＲＬとの相関式の求め方及び量子化係数ＱＬの算出方法を説明する。相関式を求めるために使用した圧縮・伸張方法はＪＰＥＧである。図６は前記図４のフィルタ３２の詳細な構成の一例、図７は相関式を求めるために使用した圧縮における量子化テーブルの値の一例、図８〜図１４は相関式を求めるために使用した画像の一例、図１５〜図２１は各々図８〜図１４の画像における圧縮率（ｂｉｔｒａｔｅ）とＰＳＮＲとの関係を示す関係図、図２２は量子化係数Ｑと量子化係数ＱＬとの関係を示す関係図である。
［フィルタの構成］
まず、図３に示すフィルタ３２の具体的構成の一例を説明する。フィルタ３２は、例えば図６に示すように高速フーリエ変換器３２ａ、１／２帯域制限器３２ｂ、逆高速フーリエ変換器３２ｃを含んでいる。図６に示すようなフィルタ処理により高周波成分をカットして、ダウンサンプリング器３４によるダウンサンプリングの際の折り返し歪みを低減することができる。
［量子化テーブル］
図７は、本発明におけるＰＳＮＲＬと量子化係数Ｑｃの相関式を求めるために使用された圧縮における量子化テーブルの値である。ここで、画像の量子化の度合い、つまり圧縮率は以下の数式（１）により決定される。
【００３６】
量子化テーブルの値×量子化係数 …（１）
なお、量子化テーブルの値は図７に限定されない。また、画像圧縮する際に使用される量子化係数は、解像度変換を伴わない画像圧縮の場合は入力部２０により最初に受け付けた、所望の圧縮率に対応する量子化係数Ｑである。一方、解像度変換を伴う画像圧縮の場合は、解像度変換後の画像に対応するように前述の量子化係数Ｑを変換した量子化係数ＱＬである。
［量子化係数ＱＣとＰＳＮＲＬとの相関式］
解像度変換を行うか否かを決定する量子化係数ＱＣとＰＳＮＲＬとの相関式は次のように求める。
【００３７】
まず、図８〜図１４の画像のそれぞれにおいて、画像圧縮率（＝ｂｉｔｒａｔｅ（ｂｉｔ／ｐｉｘｅｌ））に対するＰＳＮＲを求める。ＰＳＮＲは、次の２通りについて算出する。
１）解像度変換を伴わない画像圧縮における圧縮前の原画像と圧縮・伸張後の復元画像との差異であるＰＳＮＲ
２）解像度変換を伴う画像圧縮における圧縮前の原画像と圧縮・伸張後の復元画像との差異であるＰＳＮＲ
ここで、ＰＳＮＲは例えば以下の数式（２）により算出する。
【００３８】
【数１】

Figure 0003801572
図８〜図１４の画像における画像圧縮率と上記のＰＳＮＲの算出結果との関係を、各々図１５〜図２１に示す。ここで、一点鎖線は解像度変換を伴わない画像圧縮、破線は解像度変換を伴った画像圧縮をした場合の圧縮率とＰＳＮＲとの関係を示している。図１５〜図２１のそれぞれから、解像度変換を伴う画像圧縮と解像度変換を伴わない画像圧縮とが交差するクロスポイントでの画像圧縮率を求める。その画像圧縮率からクロスポイントにおける量子化係数ＱＣを求める。また、解像度変換を伴う画像圧縮と解像度変換を伴わない画像圧縮とにおける画像の差異が主にフィルタ処理による画質劣化であることから、図８〜図１４の画像におけるＰＳＮＲＬを求め、前述の量子化係数ＱＣと関連付けを行う。ＰＳＮＲＬは、前述のようにフィルタ処理における画質劣化、つまりフィルタ処理前の原画像データＩ（ｉ、ｊ）とフィルタ処理後の画像データＩ（ｉ、ｊ）Ｌとの画質の差異から算出する。図８〜図１４の各々の画像において算出した７点のＰＳＮＲＬと量子化係数ＱＣをプロットすると、前記図５のように表される。これらのプロットを線形近似すると図５に示す直線で表され、以下の近似式である数式（３）を得ることができる。
【００３９】
ＱＣ＝−０．４２９×ＰＳＮＲＬ＋１６．０９ …（３）
この数式（３）により量子化係数ＱＣとＰＳＮＲＬとが近似式で表されるので、ＰＳＮＲＬを算出することにより解像度変換を行うか否かのクロスポイントに対応する量子化係数ＱＣを容易に求めることができる。よって、所望の圧縮率に圧縮する場合に、画質劣化を低減するための解像度変換を行うか否かを自動的に容易に推定することができる。
［量子化係数ＱＬの算出方法］
解像度変換が行われた場合には画像サイズのデータ量が減少しているため、所望の圧縮率にするために、解像度変換前の量子化係数Ｑを解像度変換後の画像に対応する量子化係数ＱＬに変換する必要がある。そこで、図８〜図１４の画像について、量子化係数Ｑと量子化係数ＱＬとの関係を求める。図８〜図１４の各々について、解像度変換を行うか否かのクロスポイントにおける量子化係数Ｑｃに対応する解像度変換後の量子化係数ＱＬを求めてプロットする。これらのプロットを線形近似すると図２２に示す直線で表され、以下の近似式である数式（４）を得ることができる。
【００４０】
ＱＬ＝０．１８４×Ｑ＋０．０４０ …（４）
この数式（４）により量子化係数ＱとＱＬとが近似式で表されるので、解像度変換後の画像を、所望の圧縮率に圧縮するための量子化係数を容易に算出することができる。
前記式（４）は、クロスポイントにおける量子化係数Ｑｃにのみ対応する解像度変換後の量子化係数ＱＬを前記図８から図１４の画像毎に求め、解像度変換前の量子化係数Ｑと解像度変換後の画像に対応する量子化係数ＱＬとの相関式を求めている。さらに以下のように、クロスポイント以外の量子化係数Ｑに対応する解像度変換後の量子化係数ＱＬを求めて相関式を求めても良い。前記図１５〜図２１の各々について、解像度変換を伴う画像圧縮と解像度変換を伴わない画像圧縮とのクロスポイントより圧縮率が高いポイントを複数抽出する。これは、量子化係数Ｑを量子化係数ＱＬに変換する必要があるのは、クロスポイントより圧縮率が高い場合であるからである。図１５に着目した場合、クロスポイントにおける圧縮率は約０．３４ｂｉｔ／ｐｉｘｅｌであるので、０．３４ｂｉｔ／ｐｉｘｅｌに対応する量子化係数Ｑ、ＱＬとともに、それよりも圧縮率が高い例えば０．２，０．２５，０．３ｂｉｔ／ｐｉｘｅｌ等の圧縮率に対応する量子化係数Ｑ、ＱＬを求める。このように、各画像について複数ポイントについて、解像度変換を伴わない場合の量子化係数Ｑと解像度変換を伴う場合の量子化係数ＱＬを求め、それらの関係をプロットする。これらのプロットを線形近似すると図２３に示す直線で表され、以下の近似式である数式（５）を得ることができる。
【００４１】
ＱＬ＝０．１７４×Ｑ＋０．０８９ …（５）
上記のように相関式を求めることで、クロスポイントにおける量子化係数Ｑｃと解像度変換後の量子化係数ＱＬとの関係式のみによりＱからＱＬへの変換を行うよりも、より適正にＱからＱＬへ変換できる関係式を求めることができる。
＜性能評価＞
以下に、前記数式（３）及び数式（４）によって、画像劣化を低減するために解像度変換を行うか否かの切換が適正に行われているかを圧縮率とＰＳＮＲとの関係により評価する。また、解像度変換を行うことにより画像劣化が低減されているかを主観により評価する。図２４から図３０はクロスポイントで解像度変換を伴うＪＰＥＧ圧縮と解像度変換を伴わないＪＰＥＧ圧縮とを切り換えた場合の圧縮における圧縮率とＰＳＮＲとの関係図、図３１は数式（５）による解像度変換を伴うＪＰＥＧ圧縮と解像度変換を伴わないＪＰＥＧ圧縮との切換の説明図、図３２〜図３８は図８〜図１４の各々についての入力部に入力された原画像、解像度変換を伴わずにＪＰＥＧ圧縮・伸張した画像及び解像度変換を伴ってＪＰＥＧ圧縮・伸張した画像を示す。
［解像度変換の切換評価］
まず、解像度変換を行うか否かの切換が適正に行われているかの評価を行う。図２４〜図３０内の一点鎖線は解像度変換を伴わない場合のＪＰＥＧ圧縮、破線は解像度変換を伴う場合のＪＰＥＧ圧縮を行った場合の圧縮率とＰＳＮＲとの関係を示している。また、実線は前記数式（３）により圧縮率に応じて解像度を変換するか否かを切り換え、解像度変換を行った場合は前記数式（４）に基づいて量子化係数ＱをＱＬに変換してＪＰＥＧ圧縮を行った場合の圧縮率とＰＳＮＲとの関係を示している。この結果より、解像度変換を伴うＪＰＥＧ圧縮と解像度変換を伴わないＪＰＥＧ圧縮を、それらのクロスポイントを境界にして画質が改善される方へほぼ適正に変換されていることがわかる。前記数式（３）及び数式（４）は、それぞれ近似式で表されているためクロスポイント付近での切換に多少のずれはあるが、許容誤差の範囲である。
【００４２】
また、図３１は、解像度変換を伴わずにＪＰＥＧ圧縮された場合と数式（４）の代わりに数式（５）を使用して解像度変換され、ＪＰＥＧ圧縮された場合との関係を示す関係図である。ここで、破線は解像度変換を伴わないＪＰＥＧ圧縮、実線は解像度変換を伴うＪＰＥＧ圧縮における圧縮率とＰＳＮＲとの関係を示している。数式（３）及び数式（５）により解像度変換され、ＪＰＥＧ圧縮されることで、破線上のプロットＡは実線上のプロットＢに変換される。その他のプロットも同様に破線上のプロットから実線上のプロットに変換されるが、ほぼ同程度の圧縮率を有するように変換されており、数式（５）によって量子化係数ＱからＱｃに適正に変換され、所望の圧縮率に変換されていることが分かる。
［解像度変換を伴う画像圧縮の画質評価］
次に、入力された原画像を高圧縮する場合に、解像度変換を伴わない場合と解像度変換を伴う場合のＪＰＥＧ圧縮・伸張後の画像の画質を主観的に評価する。図３２〜図３８は、図８〜図１４の画像を０．２ｂｉｔ／ｐｉｘｅｌにＪＰＥＧ圧縮した場合の画像である。図３２〜図３８の全てにおいて、解像度変換を伴うＪＰＥＧ圧縮の方が解像度変換の伴わないＪＰＥＧ圧縮よりもブロック歪みが低減されており画質が向上していることが分かる。また、ＰＳＮＲも解像度変換を伴う画像のほうが大きく、数値評価の点からも画質が良いことが分かる。
＜その他の実施例＞
前記画像圧縮・伸張方法を実行するプログラム及びそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、本発明に含まれる。ここで記録媒体としては、コンピュータが読み書き可能なフレキシブルディスク、ハードディスク、半導体メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、光磁気ディスク（ＭＯ）、その他のものが挙げられる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明を用いれば、画質を向上するために解像度変換を行うか否かの切換点を容易に推定することのできる切換点推定方法及び切換点推定方法を伴う圧縮・伸張方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ある画像の解像度変換を伴う画像圧縮と解像度変換を伴わない画像圧縮とにおける量子化係数とＰＳＮＲとの関係を示す関係図。
【図２】本発明の実施形態例に係る画像圧縮・伸張システムの一例。
【図３】切換器２０の一例。
【図４】解像度変換器３０の一例。
【図５】クロスポイントを推定するためのＰＳＮＲＬと量子化係数との相関式の一例。
【図６】フィルタ３２の詳細な構成の一例。
【図７】量子化テーブルの値の一例。
【図８】画像の一例（１）。
【図９】画像の一例（２）。
【図１０】画像の一例（３）。
【図１１】画像の一例（４）。
【図１２】画像の一例（５）。
【図１３】画像の一例（６）。
【図１４】画像の一例（７）。
【図１５】圧縮率（ｂｉｔｒａｔｅ）とＰＳＮＲとの関係を示す関係図（１）。
【図１６】圧縮率（ｂｉｔｒａｔｅ）とＰＳＮＲとの関係を示す関係図（２）。
【図１７】圧縮率（ｂｉｔｒａｔｅ）とＰＳＮＲとの関係を示す関係図（３）。
【図１８】圧縮率（ｂｉｔｒａｔｅ）とＰＳＮＲとの関係を示す関係図（４）。
【図１９】圧縮率（ｂｉｔｒａｔｅ）とＰＳＮＲとの関係を示す関係図（５）。
【図２０】圧縮率（ｂｉｔｒａｔｅ）とＰＳＮＲとの関係を示す関係図（６）。
【図２１】圧縮率（ｂｉｔｒａｔｅ）とＰＳＮＲとの関係を示す関係図（７）。
【図２２】量子化係数Ｑと量子化係数ＱＬとの関係を示す関係図（１）。
【図２３】量子化係数Ｑと量子化係数ＱＬとの関係を示す関係図（２）。
【図２４】解像度変換を伴うＪＰＥＧ圧縮と解像度変換を伴わないＪＰＥＧ圧縮とを切り換えた場合の圧縮における圧縮率とＰＳＮＲとの関係図（１）。
【図２５】解像度変換を伴うＪＰＥＧ圧縮と解像度変換を伴わないＪＰＥＧ圧縮とを切り換えた場合の圧縮における圧縮率とＰＳＮＲとの関係図（２）。
【図２６】解像度変換を伴うＪＰＥＧ圧縮と解像度変換を伴わないＪＰＥＧ圧縮とを切り換えた場合の圧縮における圧縮率とＰＳＮＲとの関係図（３）。
【図２７】解像度変換を伴うＪＰＥＧ圧縮と解像度変換を伴わないＪＰＥＧ圧縮とを切り換えた場合の圧縮における圧縮率とＰＳＮＲとの関係図（４）。
【図２８】解像度変換を伴うＪＰＥＧ圧縮と解像度変換を伴わないＪＰＥＧ圧縮とを切り換えた場合の圧縮における圧縮率とＰＳＮＲとの関係図（５）。
【図２９】解像度変換を伴うＪＰＥＧ圧縮と解像度変換を伴わないＪＰＥＧ圧縮とを切り換えた場合の圧縮における圧縮率とＰＳＮＲとの関係図（６）。
【図３０】解像度変換を伴うＪＰＥＧ圧縮と解像度変換を伴わないＪＰＥＧ圧縮とを切り換えた場合の圧縮における圧縮率とＰＳＮＲとの関係図（７）。
【図３１】解像度変換を伴うＪＰＥＧ圧縮と解像度変換を伴わないＪＰＥＧ圧縮との切換の説明図。
【図３２】原画像、解像度変換を伴わずにＪＰＥＧ圧縮・伸張した画像及び解像度変換を伴ってＪＰＥＧ圧縮・伸張した画像（１）。
【図３３】原画像、解像度変換を伴わずにＪＰＥＧ圧縮・伸張した画像及び解像度変換を伴ってＪＰＥＧ圧縮・伸張した画像（２）。
【図３４】原画像、解像度変換を伴わずにＪＰＥＧ圧縮・伸張した画像及び解像度変換を伴ってＪＰＥＧ圧縮・伸張した画像（３）。
【図３５】原画像、解像度変換を伴わずにＪＰＥＧ圧縮・伸張した画像及び解像度変換を伴ってＪＰＥＧ圧縮・伸張した画像（４）。
【図３６】原画像、解像度変換を伴わずにＪＰＥＧ圧縮・伸張した画像及び解像度変換を伴ってＪＰＥＧ圧縮・伸張した画像（５）。
【図３７】原画像、解像度変換を伴わずにＪＰＥＧ圧縮・伸張した画像及び解像度変換を伴ってＪＰＥＧ圧縮・伸張した画像（６）。
【図３８】原画像、解像度変換を伴わずにＪＰＥＧ圧縮・伸張した画像及び解像度変換を伴ってＪＰＥＧ圧縮・伸張した画像（７）。
【符号の説明】
１：圧縮器
２：伸張器
１０：入力部
２０：切換器
３０：解像度変換器
４０：符号化器
５０、５５：Ｉ／Ｆ
６０：復号化器
７０：判定部
８０：補間部
９０：出力部
１００、２００：コンピュータ
３００：ネットワーク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a switching point estimation method, a resolution switching method, an image compression method, an image expansion method, and an apparatus for adjusting image quality.
[0002]
[Prior art]
As an image compression / expansion method, for example, there is a JPEG (Joint Photographic Expert Group) standard. In this image compression / decompression of the JPEG standard, an image for one screen is divided into a plurality of blocks with 8 × 8 pixels as one block (one unit), compressed by JPEG encoding, and expanded by a JPEG decoder. . At this time, in JPEG encoding, first, an original image is divided into a plurality of blocks of 8 × 8 pixels, and each block is converted into 8 × 8 DCT (Discrete Cosine Transform) coefficients. Next, 8 × 8 DCT coefficients are quantized based on the quantization table. Further, the quantized DCT coefficient is encoded and compressed by entropy encoding using, for example, Huffman encoding. On the other hand, the JPEG decoder first decodes the compressed image and performs inverse quantization based on the quantization table. Next, the inversely quantized image is subjected to inverse DCT transform to expand and restore the image.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, since image compression is performed in units of blocks, if there is a difference in the compression result near the block boundary, the boundary between the blocks can be seen, so-called image quality deterioration called block distortion occurs. This block distortion becomes more prominent when the compression rate is increased, and the image quality is significantly deteriorated. This is because in order to increase the compression rate, not only the data amount of the high-frequency component of the image is reduced, but also the data amount of the low-frequency component is reduced. That is, when the compression rate is increased, the data amount of the low frequency component constituting the base of the image is reduced, and it becomes difficult to maintain visual continuity between adjacent blocks. The above shows that block distortion cannot be avoided by compression of frequency components. In other words, the frequency component is a result of DCT conversion of the amplitude value of the image, but compression that reduces the data amount of the amplitude value of the image cannot avoid block distortion and indicates that the image quality deteriorates.
[0004]
Therefore, in consideration of the fact that the data amount of an image is also related to the image size, a technique for reducing and compressing the data amount at the image size is used. That is, when the compression rate is increased, the image data amount is reduced by converting and lowering the resolution of the image. By reducing the data amount of the image size in this way, it is possible to reduce the reduction of the data amount of the amplitude value of the image even with the same compression rate. Therefore, the reduction of the data amount of the low frequency component can be mitigated, the block distortion can be improved, and the image quality can be improved.
[0005]
However, the quality of image quality by image compression with resolution conversion and image compression without resolution conversion depends on the properties of the image to be compressed, the desired compression rate, and the like. Therefore, whether or not to perform resolution conversion that reduces the data size of the image size depends on whether image compression with resolution conversion or image compression without resolution conversion is performed so that a desired compression rate is obtained for each target image. It is necessary to compare and determine the quality of each image. The comparison of image quality is performed by calculating, for example, PSNR (Peak Signal to Noise Ratio), but there is a problem that the calculation is complicated and takes time.
[0006]
Therefore, the present invention provides a switching point estimation method that can easily estimate whether or not to perform resolution conversion in order to improve image quality, and a compression / decompression method that includes the switching point estimation method. Objective.
[0007]
  In order to solve the above problems, the first invention of the present application is:Experimentally, PSNR representing image quality degradation in filtering L And a correlation formula calculating step for obtaining a correlation formula with a quantization coefficient Qc that is a criterion for determining whether or not to perform resolution conversion, and a correlation between the image and the image quality of the image. A reception step of receiving a desired quantization coefficient Q for image compression, an image before the filter processing, and a PSNR related to the image from the image after the filter processing L The degradation calculation step of calculating the PSNR of the image from the correlation equation L In the quantization coefficient calculation step for obtaining the quantization coefficient Qc corresponding to the above, the comparison step for comparing the desired quantization coefficient Q with the quantization coefficient Qc obtained from the correlation equation, and the comparison step, A resolution conversion step of performing resolution conversion when the quantization coefficient Q is larger than the quantization coefficient Qc obtained from the correlation equation, and determining that no resolution conversion is performed when the quantization coefficient Q is smaller, wherein the resolution conversion includes the frequency of the image The image processing method includes a resolution switching method that includes a filtering process that limits a band of components, and the filtering process causes deterioration in image quality due to image compression accompanied by the resolution conversion.
  Whether or not resolution conversion is to be performed can be easily estimated by associating the switching point of whether or not to perform resolution conversion with the difference in image quality before and after the filter processing.
[0008]
  In order to increase the image compression rate and improve block distortion to suppress image quality deterioration, it is necessary to lower the image resolution. In order to reduce the resolution of the image, it is necessary to cut the high-frequency component of the image by filtering and then down-sample it in order to reduce aliasing distortion due to down-sampling in post-processing. Since the main cause of image quality deterioration in the process of reducing the resolution is the band limitation due to the filter process, the image quality deterioration in the filter process can be associated with a switching point for whether or not resolution conversion is performed.
  Since the quantization coefficient is a coefficient that determines the compression rate, image quality, etc. in the image compression, when the compression rate is increased, whether or not to perform resolution conversion of the image in order to reduce image quality deterioration is a switching point. Can be switched based on the quantization coefficient corresponding to. Similarly, it is possible to switch based on the compression rate corresponding to the switching point.
  As aboveEstimating the quantization coefficient corresponding to the switching point of whether or not to perform resolution conversion from the difference in image quality before and after filtering, and comparing the estimated quantization coefficient with the quantization coefficient to achieve the desired compression ratio Thus, it is possible to easily determine whether or not to perform resolution conversion.
  Also,If the quantization coefficient for compression to the desired compression ratio is larger than the quantization coefficient corresponding to the switching point, that is, if the compression is performed at the desired compression ratio without converting the resolution, the resolution is converted at the desired compression ratio. When the image quality is more deteriorated than the compression, the reduction in the data amount of the low frequency component is reduced by reducing the resolution and compressing. Therefore, block distortion can be improved and image quality can be improved.
[0009]
The second invention of the present application is the PSNR representing the image quality degradation in the filter processing experimentally in the first invention. L And a correlation formula calculating step for obtaining a correlation formula with a quantization coefficient Qc that is a criterion for determining whether or not to perform resolution conversion, and a correlation between the image and the image quality of the image. A reception step of receiving a desired quantization coefficient Q for image compression, an image before the filter processing, and a PSNR related to the image from the image after the filter processing L The degradation calculation step of calculating the PSNR of the image from the correlation equation L In the quantization coefficient calculation step for obtaining the quantization coefficient Qc corresponding to the above, the comparison step for comparing the desired quantization coefficient Q with the quantization coefficient Qc obtained from the correlation equation, and the comparison step, When the quantization coefficient Q is larger than the quantization coefficient Qc obtained from the correlation equation, resolution conversion is performed, and when the quantization coefficient Qc is smaller, the resolution conversion step for determining that resolution conversion is not performed, and the resolution is not converted in the resolution conversion step. The image is compressed based on the desired quantization coefficient Q, or the image whose resolution has been converted in the resolution conversion step is used to compress the image after the resolution conversion to the desired compression rate. Quantization coefficient Q converted from the quantization coefficient Q of L And the resolution conversion includes a filtering process that limits a band of frequency components of the image, and the filtering process causes degradation of image quality due to image compression accompanied by the resolution conversion. An image compression method is provided.
  Quantization coefficient corresponding to the switching point of whether to perform resolution conversion is estimated, and resolution conversion is performed based on the result of comparing the estimated quantization coefficient and the quantization coefficient corresponding to the desired compression ratio. I do. When decompressing a compressed image, it is determined whether or not resolution conversion has been performed. If resolution conversion has been performed, pixels are interpolated to obtain an output image. In this way, in the image compression / decompression process, it is easy to determine whether or not to perform resolution conversion by estimating the quantization coefficient corresponding to the switching point of whether or not to perform resolution conversion from the difference in image quality before and after the filter process. Can be determined.
[0010]
  A third invention of the present application provides the image compression method according to the second invention, wherein the image compression step is performed by JPEG (Joint Photographic Expert Group).
[0011]
The fourth invention of the present application experimentally shows a PSNR representing image quality degradation in filter processing. L And a correlation formula calculating means for obtaining a correlation formula with a quantization coefficient Qc that is a criterion for determining whether or not to perform resolution conversion, an image, and a correlation between the image quality and the desired compression rate Receiving means for receiving a desired quantization coefficient Q for image compression, PSNR related to the image from the image before the filtering process and the image after the filtering process L The degradation calculation means for calculating the PSNR of the image from the correlation equation L In the comparison means, the comparison means for comparing the desired quantization coefficient Q with the quantization coefficient Qc obtained from the correlation equation, and the comparison means When the quantization coefficient Q is larger than the quantization coefficient Qc obtained from the correlation equation, resolution conversion is performed, and when the quantization coefficient Qc is smaller, resolution conversion means for determining that resolution conversion is not performed, and resolution is not converted by the resolution conversion means The image is compressed based on the desired quantization coefficient Q, or the image whose resolution is converted by the resolution conversion means is used to compress the image after the resolution conversion to the desired compression rate. Quantization coefficient Q converted from the quantization coefficient Q of L And the resolution conversion includes a filtering process that limits a band of the frequency component of the image, and the filtering process causes image quality degradation due to the image compression accompanied by the resolution conversion. An image compression apparatus is provided. This image compression apparatus has the same function and effect as the second invention.
[0012]
The fifth invention of the present application is experimentally a PSNR representing image quality degradation in filter processing. L And a correlation formula calculating means for obtaining a correlation formula with a quantization coefficient Qc that is a criterion for determining whether or not to perform resolution conversion, and having a correlation with the image and the image quality of the image. Accepting means for receiving a desired quantization coefficient Q for image compression, PSNR related to the image from the image before the filtering process and the image after the filtering process L A deterioration calculating means for calculating the PSNR of the image from the correlation equation L In the quantization coefficient calculation means for obtaining the quantization coefficient Qc corresponding to the above, the desired quantization coefficient Q and the comparison means for comparing the quantization coefficient Qc obtained from the correlation equation, the comparison means, the desired quantization When the coefficient Q is larger than the quantization coefficient Qc obtained from the correlation equation, resolution conversion is performed. When the coefficient Q is smaller, resolution conversion means for determining that resolution conversion is not performed, and an image whose resolution has not been converted by the resolution conversion means. , Compressing the image based on the desired quantization coefficient Q, or converting the resolution converted by the resolution conversion means into the desired compression rate in order to compress the resolution-converted image to the desired compression rate. Quantization coefficient Q converted from quantization coefficient Q L And the resolution conversion includes a filtering process that limits a band of the frequency component of the image, and the filtering process includes degradation of image quality due to the image compression accompanied by the resolution conversion. An image compression program that causes the problem is provided. This image compression program has the same function and effect as the second invention.
  The image compression program may be recorded and a computer-readable recording medium may be used. Here, examples of the recording medium include a computer readable / writable flexible disk, hard disk, semiconductor memory, CD-ROM, DVD, magneto-optical disk (MO), and others.
[0013]
The sixth invention of the present application experimentally shows a PSNR representing image quality degradation in filter processing. L And a correlation formula calculating step for obtaining a correlation formula with a quantization coefficient Qc that is a criterion for determining whether or not to perform resolution conversion, and a correlation between the image and the image quality of the image. A reception step of receiving a desired quantization coefficient Q for image compression, an image before the filter processing, and a PSNR related to the image from the image after the filter processing L The degradation calculation step of calculating the PSNR of the image from the correlation equation L In the quantization coefficient calculation step for obtaining the quantization coefficient Qc corresponding to the above, the comparison step for comparing the desired quantization coefficient Q with the quantization coefficient Qc obtained from the correlation equation, and the comparison step, When the quantization coefficient Q is larger than the quantization coefficient Qc obtained from the correlation equation, resolution conversion is performed, and when the quantization coefficient Qc is smaller, the resolution conversion step for determining that resolution conversion is not performed, and the resolution is not converted in the resolution conversion step. The image is compressed based on the desired quantization coefficient Q, or the image whose resolution has been converted in the resolution conversion step is used to compress the image after the resolution conversion to the desired compression rate. Quantization coefficient Q converted from the quantization coefficient Q of L An image compression step for compressing based on the image, an image expansion step for expanding the image compressed in the image compression step, a conversion determination step for determining whether or not the resolution of the image has been converted, and the conversion determination step An interpolation step for interpolating pixels in accordance with the determination result, and an image output step for outputting the image that has undergone the image expansion step, the conversion determination step, and the interpolation step, and the resolution conversion includes the frequency component of the image The image processing method includes an image compression / expansion method that causes image quality degradation due to image compression accompanied by the resolution conversion.
  Quantization coefficient corresponding to the switching point of whether to perform resolution conversion is estimated, and resolution conversion is performed based on the result of comparing the estimated quantization coefficient and the quantization coefficient corresponding to the desired compression ratio. I do. In the image compression processing, it is possible to easily determine whether or not to perform resolution conversion by estimating the quantization coefficient corresponding to the switching point of whether or not to perform resolution conversion from the difference in image quality before and after the filter processing. .
  Also,When the resolution of the image is changed, the quantization coefficient corresponding to the desired compression rate is converted into a quantization coefficient for compressing the image after resolution conversion. Therefore, when compressing an image whose image size data amount has been reduced by resolution conversion, it is possible to compress the image to a desired compression rate by converting the quantization coefficient in accordance with the image after resolution conversion.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the switching point estimation method and the image compression / decompression method accompanying the switching point estimation method of the present invention will be outlined. FIG. 1 is a relationship diagram showing the relationship between the quantization coefficient and PSNR in image compression with resolution conversion of an image and image compression without resolution conversion. The broken line in FIG. 1 represents image compression without resolution conversion, and the solid line represents image compression with resolution conversion. The relationship between the quantization coefficient and PSNR in each compression is shown.
[0025]
Here, the quantization coefficient is a coefficient that determines the compression rate, image quality, and the like in image compression. If the quantization coefficient is decreased, the image quality is improved, but the file size is increased and the compression rate is decreased. PSNR is a scale for evaluating the difference between the original image before compression and the restored image after compression / expansion. The smaller the PSNR, the larger the difference between the original image before compression and the restored image after compression / decompression. Indicates that the image quality is degraded. With this PSNR, the image quality with the same file size can be evaluated, and conversely, the file size with the same image quality can be evaluated numerically.
[0026]
In order to reduce the block distortion and improve the image quality when the image compression rate is increased, it is necessary to reduce the decrease in the data amount of the low-frequency component constituting the base of the image. Therefore, the reduction in the data amount of the low-frequency component is reduced by converting and lowering the resolution of the image. In the present invention, whether or not to convert the resolution is determined by a method described below, focusing on the relationship between the quantization coefficient and the PSNR shown in FIG.
Whether or not to perform resolution conversion depends on a quantization coefficient Q corresponding to a desired compression rate and a quantum corresponding to a cross point between a solid line (image compression with resolution conversion) and a broken line (image compression without resolution conversion). Conversion factor QcIt is determined by the magnitude relationship. For example, the quantization coefficient Q is the quantization coefficient QcIf there is a quantization coefficient Q corresponding to a desired compression rate in the area A in FIG. 1, image compression with resolution conversion (solid line) is image compression without resolution conversion (dashed line). PSNR is larger than that, and there is little difference in image quality due to image compression / decompression, resulting in good image quality. Therefore, it is determined to perform resolution conversion. On the other hand, the quantization coefficient Q is equal to the quantization coefficient Q.cIf it is smaller than that, that is, if there is a quantization coefficient Q in the B region, the image quality is better in the broken line, so it is determined that resolution conversion is not performed. Therefore, the quantization coefficient Q corresponding to the desired compression rate and the quantization coefficient Q corresponding to the cross point between the solid line and the broken linecThe image quality can be improved by deciding whether or not to perform resolution conversion based on the magnitude relationship between and the image compression.
<Example Embodiment>
Hereinafter, a switching point estimation method and an image compression / decompression method involving the switching point estimation method according to the present invention will be described in detail with reference to exemplary embodiments. FIG. 2 shows an example of an image compression / decompression system according to an embodiment of the present invention.
[overall structure]
The compression / decompression system includes a computer 100 and a computer 200 connected via a network 300. The computer 100 includes an input unit 10, a compressor 1, and an interface (hereinafter referred to as I / F) 50. On the other hand, the computer 200 includes an I / F 55, a decompressor 2, and an output unit 90. The network 300 is constructed by a packet communication network such as Ethernet (registered trademark), the Internet, ATM (Asynchronous Transfer Mode), and other digital networks. The compressor 1 includes a switcher 20, a resolution converter 30, and an encoder 40. The decompressor 2 includes a decoder 60, a determination unit 70, and an interpolation unit 80. In each part of the compression / decompression system having the above-described configuration, image compression / decompression is performed as follows.
[0027]
First, the functional configuration of the computer 100 on the compression side will be described.
[Input section]
The input unit 10 provides original image data corresponding to the compressor 1 to the compressor 1. Also, a quantization coefficient Q corresponding to a desired compression rate is received. Here, the input unit 10 includes an image capturing part such as a camera or a scanner, a storage part such as an HDD for storing an image, a conversion part for converting original image data into image data corresponding to the compressor 1, and the like. Further, the input unit 10 may receive a compression rate instead of the quantization coefficient Q corresponding to a desired compression rate.
[Switcher, Resolution converter]
3 is an example of the switcher 20, FIG. 4 is an example of the resolution converter 30, and FIG. 5 is a PSNR for estimating a cross point.L2 shows an example of a correlation equation between Quantum and quantization coefficient.
[0028]
The switcher 20 determines whether or not to convert the resolution of the image based on the original image data I (i, j) fetched from the input unit 10 and the quantization coefficient Q corresponding to a desired compression rate. , A filter 22, a cross point estimator 24, and a comparator 26. Further, the resolution converter 30 has a filter 32 for converting the resolution of the image based on the determination of the comparator 26, a downsampling unit 34, and a quantization coefficient converter 36.
In the image resolution conversion, as shown in FIG. 4, in order to reduce aliasing distortion due to post-processing down-sampling, first, high-frequency components of the image are cut by filter processing by the filter 32. Thereafter, down-sampling is performed by the down-sampler 34, and resolution conversion is performed. At this time, the main cause of the image quality deterioration of the image compression accompanied by the resolution conversion is a band limitation due to the filter processing in the image compression accompanied by the resolution conversion. Therefore, PSNR representing image quality degradation in filter processingLAnd a quantization coefficient Q corresponding to a cross point for switching whether or not to perform resolution conversioncCan be associated. FIG. 5 shows the quantization coefficient Q for seven images.cAnd PSNRLIs the result of calculating the correlation equation. In the switcher 20 and the resolution converter 30, processing is performed as follows using the correlation equation of FIG.
[0029]
As shown in FIG. 3, the switcher 20 first filters the original image data I (i, j) by the filter 22, and the filtered image data I (i, j).LGet. Next, the image difference PSNR before and after the filtering process is performed by the cross point estimator 24.LAnd the PSNR from the correlation equation shown in FIG.LQuantization coefficient Q corresponding tocIs estimated. Thereafter, the comparator 26 uses a quantization coefficient Q and a quantization coefficient Q corresponding to a desired compression rate.cTo determine whether to perform resolution conversion.
As shown in FIG. 4, the resolution converter 30 determines that the resolution conversion is not performed by the switcher 20, that is, the quantization coefficient Q is the quantization coefficient Q.cIf smaller, the original image data I (i, j) and the quantization coefficient Q corresponding to the desired compression rate are output to the encoder 40. On the other hand, when it is determined to perform resolution conversion, that is, the quantization coefficient Q is changed to the quantization coefficient Q.cIn the case of being larger, in order to convert the resolution of the original image data I (i, j), the filter process is first performed by the filter 32, and the image data I (i, j) after the filter process is performed.LGet. The filter 32 performs a filter process that can reduce aliasing distortion due to downsampling described later. As the filter 32, for example, when 1/2 down-sampling is performed, a low-pass filter having a band 1/2 is used. Further, as a low-pass filter, it is preferable that the pixel value of the image is converted into a frequency component included in the image by fast Fourier transform and the filter processing is performed, so that aliasing does not occur and loss of image data can be suppressed. .
[0030]
Furthermore, since the image quality deterioration due to the resolution conversion is associated with the band limitation due to the filter processing, it is preferable that the filter 22 and the filter 32 are the same filter. When resolution conversion is performed using the same filter, the image I (i, j) after the filter processing by the filter 22 is performed.LCan be output to the downsampler 34. In this case, the filter 32 can be omitted and the processing can be simplified.
Next, the filtered image data I (i, j)LIs thinned out by the down-sampling unit 34, and the image data I (i, j)L′ Is output to the encoder 40. The downsampling unit 34 performs resolution conversion by downsampling both in the vertical and horizontal directions of the image, downsampling only in the vertical direction of the image, or downsampling only in the horizontal direction of the image. As a thinning method by the down-sampling device 34, for example, there are a method in which the number of pixels to be thinned out is the same in both vertical and horizontal directions, or a method in which the number of pixels to be thinned out in the vertical and horizontal directions is changed.
[0031]
Note that the filter processing by the filter 32 as preprocessing also sets filter characteristics according to the vertical and horizontal downsampling ratios of the image by the downsampler 34.
Further, image data I (i, j) in which the data amount of the image size is reduced by the resolution conversion by the filter 32 and the downsampling device 34.LIn order to compress' to a desired compression rate, the quantization coefficient converter 36 converts the quantization coefficient Q corresponding to the original image data I (i, j) to the image data I (i, j) after resolution conversion.LQuantization coefficient Q corresponding to 'LAnd output to the encoder 40.
[Encoder, I / F]
When the resolution of the original image is not converted by the resolution converter 30, the encoder 40 receives the original image data I (i, j) and a quantization coefficient Q corresponding to a desired compression rate, and performs encoding. I do. On the other hand, when the resolution of the original image is converted by the resolution converter 30, the image data I (i, j) after resolution conversion is converted.L′ And quantization coefficient Q corresponding to the image after resolution conversionLIs encoded. The encoded image is transmitted to the decompression side via the I / F 50. An example of the encoding method by the encoder 40 is JPEG.
[0032]
Next, the functional configuration of the decompressing computer 200 will be described.
[Decoder, I / F]
The encoded image is input to the decoder 60 via the I / F 55 and decompressed. The decompression is performed by a method corresponding to the compression method. For example, when the compression is performed by JPEG, the decompression is performed by JPEG.
[Determining part]
The determination unit 70 determines whether resolution conversion is being performed. As a method for determining whether or not resolution conversion is performed, for example, when downsampling is performed by the downsampler 34, a flag is added to the downsampled image, and the determination unit 70 detects the flag. There is a way. As a flag for resolution conversion, for example, there is a method of adding one more pixel to the final pixel line of the image after downsampling. Then, the determination unit 70 determines whether or not resolution conversion is performed by determining whether one line of pixels is added as compared with the original image. When the flag is detected, it is determined that resolution conversion is being performed, and the added line is deleted. On the other hand, if the flag is not detected, it is determined that resolution conversion has not been performed, and the added line is not deleted.
[0033]
Alternatively, one line of pixels having a pixel value of “0” may be added as a flag. In this case, the determination unit 70 determines whether resolution conversion has been performed based on whether the pixel value of the final pixel line of the decoded image is approximately “0”. If the pixel value of the final pixel line is approximately “0”, it is determined that resolution conversion has been performed, and the added line is deleted. On the other hand, if the pixel value is not approximately “0”, it is determined that resolution conversion has not been performed, and the added line is not deleted.
When determining whether or not resolution conversion is performed based on the pixel value of the final pixel line, resolution conversion is performed when the pixel value of the final pixel line in the original image or the image after resolution conversion is approximately “0”. It may not be possible to determine whether or not there is. Therefore, for example, the pixel value of the final pixel line of the original image or the image after resolution conversion is determined, and when the pixel value is approximately “0” and resolution conversion is performed, the pixel value of the line to be added is determined. Set to “1”. Then, the determination unit 70 determines whether or not resolution conversion has been performed based on whether or not the difference in pixel value between the final pixel line of the decoded image and the pixel line adjacent to the final pixel line is equal to or greater than a predetermined value. .
[0034]
The determination unit 70 outputs the determination result to the interpolation unit 80.
[Interpolation section]
When it is determined that the resolution conversion has been performed based on the determination result of the determination unit 70, the interpolation unit 80 interpolates the original number of pixels and outputs the result to the output unit 90. On the other hand, if it is determined that the resolution conversion has not been performed, the image restored by the decoder 60 is output to the output unit 90. By determining whether or not resolution conversion has been performed by the determination unit 70, an output image can be obtained by interpolating an image corresponding to whether or not resolution conversion has been performed. As a method of interpolation, for example, linear interpolation, quadratic interpolation, cubic convolution interpolation, or the like can be used.
[Output section]
The output unit 90 converts the image data so that it can be displayed in accordance with the number of display pixels of an LCD (not shown), for example.
[Summary]
In the switching point estimation method and the compression / decompression method with the switching point estimation method according to the present invention, whether or not to perform resolution conversion of an image to reduce image quality degradation when the compression rate is increased is determined by a quantization coefficient or a compression rate. To the reference. At this time, whether or not to perform resolution conversion is automatically facilitated by a correlation equation that associates a quantization coefficient or a compression rate corresponding to a switching point for whether or not to perform resolution conversion and a difference in image quality before and after filtering. Can be determined. In addition, since the presence or absence of resolution conversion can be easily determined, compression / decompression can be speeded up. Furthermore, it is possible to easily perform an operation of reducing block distortion and improving image quality at the same compression rate. Conversely, even with the same image quality, the compression rate can be easily increased, so that the transmission efficiency of the network 300 can be increased.
[0035]
Further, in the compression / decompression system shown in FIG. 1, the compression-side computer 100 and the decompression-side computer 200 are connected via a network 300, but compression / decompression is performed by the same computer and is not performed via the network 300. -It may be an expansion system. As described above, even when the network is not used, the capacity for storing an image can be reduced, and the quality of an image to be stored can be improved without increasing the capacity.
<Quantization coefficient QcAnd PSNRLAnd the quantization coefficient QLCalculation formula>
Next, the quantization coefficient QcAnd PSNRLTo obtain the correlation equation and the quantization coefficient QLThe calculation method of will be described. The compression / decompression method used to obtain the correlation equation is JPEG. 6 is an example of a detailed configuration of the filter 32 of FIG. 4, FIG. 7 is an example of a quantization table value in compression used to obtain a correlation equation, and FIGS. 8 to 14 are used to obtain a correlation equation. 15 to 21 are diagrams showing the relationship between the compression rate (PS) and the PSNR in the images of FIGS. 8 to 14, respectively. FIG. 22 is a diagram illustrating the quantization coefficient Q and the quantization coefficient Q.LFIG.
Filter configuration
First, an example of a specific configuration of the filter 32 shown in FIG. 3 will be described. For example, as shown in FIG. 6, the filter 32 includes a fast Fourier transformer 32a, a 1/2 band limiter 32b, and an inverse fast Fourier transformer 32c. The high frequency component can be cut by the filter processing as shown in FIG. 6, and aliasing distortion at the time of downsampling by the downsampler 34 can be reduced.
[Quantization table]
FIG. 7 shows the PSNR according to the present invention.LAnd quantization coefficient QcThis is the value of the quantization table in the compression used to obtain the correlation equation. Here, the degree of quantization of the image, that is, the compression rate, is determined by the following formula (1).
[0036]
Quantization table value × quantization coefficient (1)
Note that the value of the quantization table is not limited to FIG. In addition, the quantization coefficient used when compressing an image is the quantization coefficient Q corresponding to a desired compression rate, which is first received by the input unit 20 in the case of image compression not accompanied by resolution conversion. On the other hand, in the case of image compression with resolution conversion, the quantization coefficient Q obtained by converting the above-described quantization coefficient Q so as to correspond to the image after resolution conversion.LIt is.
[Quantization coefficient QCAnd PSNRLCorrelation formula with]
Quantization coefficient Q for determining whether or not to perform resolution conversionCAnd PSNRLIs obtained as follows.
[0037]
First, in each of the images of FIGS. 8 to 14, the PSNR with respect to the image compression rate (= bitrate (bit / pixel)) is obtained. PSNR is calculated for the following two types.
1) PSNR which is a difference between an original image before compression and a restored image after compression / decompression in image compression without resolution conversion
2) PSNR which is the difference between the original image before compression and the restored image after compression / decompression in image compression with resolution conversion
Here, the PSNR is calculated by, for example, the following formula (2).
[0038]
[Expression 1]
Figure 0003801572
FIGS. 15 to 21 show the relationship between the image compression rate in the images of FIGS. 8 to 14 and the PSNR calculation results, respectively. Here, the alternate long and short dash line indicates the relationship between the compression ratio and PSNR when image compression without resolution conversion is performed, and the broken line indicates image compression with resolution conversion. From each of FIGS. 15 to 21, an image compression rate at a cross point where image compression with resolution conversion and image compression without resolution conversion intersect is obtained. The quantization coefficient Q at the cross point from the image compression rateCAsk for. Further, since the image difference between the image compression with resolution conversion and the image compression without resolution conversion is mainly the image quality degradation due to the filter processing, the PSNR in the images of FIGS.LAnd the aforementioned quantization coefficient QCAnd make an association. PSNRLAs described above, the image quality deterioration in the filter processing, that is, the original image data I (i, j) before the filter processing and the image data I (i, j) after the filter processingLIt is calculated from the difference in image quality. 7-point PSNR calculated in each of the images of FIGS.LAnd quantization coefficient QCIs plotted as shown in FIG. When these plots are linearly approximated, they are represented by the straight lines shown in FIG. 5, and the following mathematical expression (3) can be obtained.
[0039]
QC= -0.429 x PSNRL+16.09 (3)
By this equation (3), the quantization coefficient QCAnd PSNRLIs represented by an approximate expression, so PSNRLQuantization coefficient Q corresponding to the cross point of whether or not to perform resolution conversion by calculatingCCan be easily obtained. Therefore, when compressing to a desired compression rate, it can be easily estimated automatically whether or not resolution conversion is performed to reduce image quality degradation.
[Quantization coefficient QLCalculation method]
When the resolution conversion is performed, the amount of data of the image size is reduced. Therefore, in order to obtain a desired compression rate, the quantization coefficient Q before resolution conversion corresponds to the image after resolution conversion. QLNeed to be converted to Therefore, the quantization coefficient Q and the quantization coefficient Q for the images of FIGS.LSeeking relationship with. For each of FIGS. 8 to 14, the quantization coefficient Q at the cross point of whether or not to perform resolution conversion.cQuantization coefficient Q after resolution conversion corresponding toLAnd plot it. When these plots are linearly approximated, they are represented by the straight lines shown in FIG. 22, and the following approximate expression (4) can be obtained.
[0040]
QL= 0.184 x Q + 0.040 (4)
By this equation (4), the quantization coefficients Q and QLAre represented by an approximate expression, it is possible to easily calculate a quantization coefficient for compressing the image after resolution conversion to a desired compression rate.
The equation (4) is expressed by the quantization coefficient Q at the cross point.cQuantization coefficient Q after resolution conversion corresponding only toL8 to 14 for each of the images shown in FIGS. 8 to 14, and the quantization coefficient Q before resolution conversion and the quantization coefficient Q corresponding to the image after resolution conversion.LThe correlation formula is obtained. Further, as described below, the quantized coefficient Q after resolution conversion corresponding to the quantized coefficient Q other than the cross point is as follows.LTo obtain the correlation equation. For each of FIGS. 15 to 21, a plurality of points having a higher compression rate than the cross point between image compression with resolution conversion and image compression without resolution conversion are extracted. This is because the quantization coefficient Q is changed to the quantization coefficient Q.LThis is necessary because the compression ratio is higher than the cross point. When attention is paid to FIG. 15, since the compression rate at the cross point is about 0.34 bit / pixel, the quantization coefficients Q and Q corresponding to 0.34 bit / pixel are used.LIn addition, quantization coefficients Q and Q corresponding to compression ratios such as 0.2, 0.25, 0.3 bit / pixel and the like having higher compression ratios.LAsk for. As described above, the quantization coefficient Q without resolution conversion and the quantization coefficient Q with resolution conversion for a plurality of points for each image.LAnd plot their relationship. When these plots are linearly approximated, they are represented by straight lines shown in FIG. 23, and the following mathematical expression (5) can be obtained.
[0041]
QL= 0.174 x Q + 0.089 (5)
By obtaining the correlation equation as described above, the quantization coefficient Q at the cross point is calculated.cAnd quantization coefficient Q after resolution conversionLQ to Q only by the relational expressionLQ to Q more appropriately than converting toLA relational expression that can be converted to can be obtained.
<Performance evaluation>
In the following, it is evaluated from the relationship between the compression ratio and the PSNR whether or not the resolution conversion is appropriately performed in order to reduce image degradation by the above formulas (3) and (4). In addition, it is subjectively evaluated whether image degradation is reduced by performing resolution conversion. 24 to 30 are diagrams showing the relationship between compression ratio and PSNR in the case of switching between JPEG compression with resolution conversion and JPEG compression without resolution conversion at a cross point, and FIG. 31 shows resolution conversion according to Equation (5). FIG. 32 to FIG. 38 are original images input to the input unit for each of FIG. 8 to FIG. 14 and JPEG without resolution conversion. The compressed / decompressed image and the JPEG compressed / expanded image with resolution conversion are shown.
[Switching evaluation of resolution conversion]
First, it is evaluated whether switching of whether or not to perform resolution conversion is properly performed. The dashed-dotted line in FIGS. 24-30 shows the relationship between the compression rate and PSNR when JPEG compression is performed without resolution conversion, and the broken line indicates JPEG compression with resolution conversion. The solid line switches whether to convert the resolution according to the compression ratio according to the mathematical expression (3). When resolution conversion is performed, the quantization coefficient Q is set to Q based on the mathematical expression (4).L7 shows the relationship between the compression ratio and PSNR when JPEG compression is performed after conversion into. From this result, it can be seen that JPEG compression with resolution conversion and JPEG compression without resolution conversion are almost properly converted to improve the image quality with these cross points as a boundary. Since the equations (3) and (4) are respectively expressed by approximate equations, there is a slight difference in switching near the cross point, but this is within the allowable error range.
[0042]
FIG. 31 is a relationship diagram illustrating the relationship between the case where JPEG compression is performed without resolution conversion and the case where resolution conversion is performed using Equation (5) instead of Equation (4) and JPEG compression is performed. is there. Here, the broken line indicates the relationship between the compression rate and PSNR in JPEG compression without resolution conversion, and the solid line in JPEG compression with resolution conversion. The resolution is converted by Equation (3) and Equation (5) and JPEG compression is performed, so that the plot A on the broken line is converted to the plot B on the solid line. The other plots are similarly converted from the plots on the broken line to the plots on the solid line, but are converted so as to have substantially the same compression ratio, and the quantized coefficients Q to Q are expressed by Equation (5)cIt can be seen that the data is properly converted to the desired compression rate.
[Image quality evaluation of image compression with resolution conversion]
Next, when the input original image is highly compressed, the image quality of the image after JPEG compression / decompression when resolution conversion is not performed and when resolution conversion is performed is subjectively evaluated. 32 to 38 are images when the images of FIGS. 8 to 14 are JPEG-compressed to 0.2 bits / pixel. In all of FIGS. 32 to 38, it can be seen that JPEG compression with resolution conversion has reduced block distortion and improved image quality than JPEG compression without resolution conversion. Also, it can be seen that the PSNR is larger in the image with resolution conversion, and the image quality is better from the point of numerical evaluation.
<Other examples>
A program that executes the image compression / decompression method and a computer-readable recording medium that records the program are included in the present invention. Here, examples of the recording medium include a computer readable / writable flexible disk, hard disk, semiconductor memory, CD-ROM, DVD, magneto-optical disk (MO), and others.
[0043]
【The invention's effect】
By using the present invention, it is possible to provide a switching point estimation method and a compression / decompression method with a switching point estimation method that can easily estimate a switching point whether or not to perform resolution conversion in order to improve image quality. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a relationship diagram illustrating a relationship between a quantization coefficient and a PSNR in image compression with resolution conversion of an image and image compression without resolution conversion.
FIG. 2 shows an example of an image compression / decompression system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an example of a switcher 20;
4 is an example of a resolution converter 30. FIG.
FIG. 5: PSNR for estimating cross pointsLAn example of a correlation equation between a coefficient and a quantization coefficient.
6 shows an example of a detailed configuration of a filter 32. FIG.
FIG. 7 shows an example of quantization table values.
FIG. 8 shows an example (1) of an image.
FIG. 9 shows an example of an image (2).
FIG. 10 shows an example of an image (3).
FIG. 11 shows an example of an image (4).
FIG. 12 shows an example of an image (5).
FIG. 13 shows an example of an image (6).
FIG. 14 shows an example of an image (7).
FIG. 15 is a relational diagram (1) showing the relation between compression rate (bitrate) and PSNR.
FIG. 16 is a relationship diagram (2) showing the relationship between compression rate (bitrate) and PSNR.
FIG. 17 is a relational diagram (3) showing the relation between compression rate (bitrate) and PSNR.
FIG. 18 is a relationship diagram (4) showing the relationship between the compression rate (bitrate) and PSNR.
FIG. 19 is a relationship diagram (5) showing the relationship between compression rate (bitrate) and PSNR.
FIG. 20 is a relational diagram (6) showing the relation between compression rate (bitrate) and PSNR.
FIG. 21 is a relational diagram (7) showing the relation between compression rate (bitrate) and PSNR.
FIG. 22: quantization coefficient Q and quantization coefficient QLFIG.
FIG. 23: Quantization coefficient Q and quantization coefficient QLFIG.
FIG. 24 is a relational diagram (1) between the compression rate and PSNR in compression when switching between JPEG compression with resolution conversion and JPEG compression without resolution conversion.
FIG. 25 is a relational diagram (2) between the compression ratio and PSNR in the case of switching between JPEG compression with resolution conversion and JPEG compression without resolution conversion.
FIG. 26 is a relationship diagram (3) between the compression ratio and PSNR in the case of switching between JPEG compression with resolution conversion and JPEG compression without resolution conversion.
FIG. 27 is a relationship diagram (4) between the compression ratio and PSNR in compression when switching between JPEG compression with resolution conversion and JPEG compression without resolution conversion.
FIG. 28 is a relational diagram (5) between the compression rate and PSNR in the case of switching between JPEG compression with resolution conversion and JPEG compression without resolution conversion.
FIG. 29 is a relational diagram (6) between the compression rate and PSNR in compression when switching between JPEG compression with resolution conversion and JPEG compression without resolution conversion.
FIG. 30 is a relational diagram (7) between the compression ratio and PSNR in the case of switching between JPEG compression with resolution conversion and JPEG compression without resolution conversion.
FIG. 31 is an explanatory diagram of switching between JPEG compression with resolution conversion and JPEG compression without resolution conversion.
FIG. 32 shows an original image, an image JPEG-compressed / expanded without resolution conversion, and an image (1) JPEG-compressed / expanded with resolution conversion.
FIG. 33 shows an original image, an image JPEG compressed / expanded without resolution conversion, and an image (2) JPEG compressed / expanded with resolution conversion.
FIG. 34 shows an original image, an image JPEG compressed / expanded without resolution conversion, and an image (3) JPEG compressed / expanded with resolution conversion.
FIG. 35 is an original image, an image JPEG compressed / expanded without resolution conversion, and an image (4) JPEG compressed / expanded with resolution conversion.
FIG. 36 shows an original image, an image JPEG compressed / expanded without resolution conversion, and an image (5) JPEG compressed / expanded with resolution conversion.
FIG. 37 shows an original image, an image JPEG compressed / expanded without resolution conversion, and an image (6) JPEG compressed / expanded with resolution conversion.
FIG. 38 shows an original image, an image JPEG-compressed / expanded without resolution conversion, and an image (7) JPEG-compressed / expanded with resolution conversion.
[Explanation of symbols]
1: Compressor
2: Stretcher
10: Input section
20: Switching device
30: Resolution converter
40: Encoder
50, 55: I / F
60: Decoder
70: Determination unit
80: Interpolation unit
90: Output unit
100, 200: Computer
300: Network

Claims (6)

実験的に、フィルタ処理における画質劣化を表すＰＳＮＲＬと、解像度変換を行うか否かの判定基準となる量子化係数Ｑｃとの相関式を求める相関式算出ステップと、
画像と、画像の画質と相関関係を有し、前記画像を所望の圧縮率に画像圧縮するための所望の量子化係数Ｑとを受け付ける受付ステップと、
前記フィルタ処理前の画像と、前記フィルタ処理後の画像とから前記画像に関連するＰＳＮＲＬを算出する劣化算出ステップと、
前記相関式から、前記画像のＰＳＮＲＬに対応する量子化係数Ｑｃを求める量子化係数算出ステップと、
前記所望の量子化係数Ｑと、前記相関式から求まる量子化係数Ｑｃとを比較する比較ステップと、
前記比較ステップにおいて、前記所望の量子化係数Ｑが相関式から求まった量子化係数Ｑｃよりも大きい場合は解像度変換を行い、小さい場合は解像度変換しないことを決定する解像度変換ステップとを含み、
前記解像度変換は、前記画像の周波数成分の帯域制限を行うフィルタ処理を含み、前記フィルタ処理は、前記解像度変換を伴う画像圧縮による画質の劣化の原因となる、解像度切換方法。Experimentally, a correlation formula calculating step for obtaining a correlation formula between PSNR L representing image quality degradation in the filter processing and a quantization coefficient Qc that is a criterion for determining whether or not to perform resolution conversion;
Accepting an image and a desired quantization coefficient Q having a correlation with the image quality of the image and compressing the image to a desired compression rate;
A deterioration calculating step of calculating PSNR L related to the image from the image before the filter processing and the image after the filter processing;
A quantization coefficient calculating step for obtaining a quantization coefficient Qc corresponding to PSNR L of the image from the correlation equation;
A comparison step of comparing the desired quantization coefficient Q with a quantization coefficient Qc obtained from the correlation equation;
A resolution conversion step of determining whether to perform resolution conversion when the desired quantization coefficient Q is larger than the quantization coefficient Qc obtained from the correlation equation and determining not to perform resolution conversion when it is smaller in the comparison step;
The resolution conversion includes a filter process for limiting a band of a frequency component of the image, and the filter process causes a deterioration in image quality due to image compression accompanied by the resolution conversion. 実験的に、フィルタ処理における画質劣化を表すＰＳＮＲＬと、解像度変換を行うか否かの判定基準となる量子化係数Ｑｃとの相関式を求める相関式算出ステップと、
画像と、画像の画質と相関関係を有し、前記画像を所望の圧縮率に画像圧縮するための所望の量子化係数Ｑとを受け付ける受付ステップと、
前記フィルタ処理前の画像と、前記フィルタ処理後の画像とから前記画像に関連するＰＳＮＲＬを算出する劣化算出ステップと、
前記相関式から、前記画像のＰＳＮＲＬに対応する量子化係数Ｑｃを求める量子化係数算出ステップと、
前記所望の量子化係数Ｑと、前記相関式から求まる量子化係数Ｑｃとを比較する比較ステップと、
前記比較ステップにおいて、前記所望の量子化係数Ｑが相関式から求まった量子化係数Ｑｃよりも大きい場合は解像度変換を行い、小さい場合は解像度変換しないことを決定する解像度変換ステップと、
前記解像度変換ステップにおいて解像度が変換されなかった画像を、前記所望の量子化係数Ｑに基づいて圧縮するか、あるいは前記解像度変換ステップにおいて解像度が変換された画像を、前記解像度変換後の画像を前記所望の圧縮率に圧縮するために前記所望の量子化係数Ｑを変換した量子化係数ＱＬに基づいて圧縮する画像圧縮ステップとを含み、
前記解像度変換は、前記画像の周波数成分の帯域制限を行うフィルタ処理を含み、前記フィルタ処理は、前記解像度変換を伴う画像圧縮による画質の劣化の原因となる、画像圧縮方法。Experimentally, a correlation formula calculating step for obtaining a correlation formula between PSNR L representing image quality degradation in the filter processing and a quantization coefficient Qc that is a criterion for determining whether or not to perform resolution conversion;
Accepting an image and a desired quantization coefficient Q having a correlation with the image quality of the image and compressing the image to a desired compression rate;
A deterioration calculating step of calculating PSNR L related to the image from the image before the filter processing and the image after the filter processing;
A quantization coefficient calculating step for obtaining a quantization coefficient Qc corresponding to PSNR L of the image from the correlation equation;
A comparison step of comparing the desired quantization coefficient Q with a quantization coefficient Qc obtained from the correlation equation;
A resolution conversion step in which, in the comparison step, resolution conversion is performed when the desired quantization coefficient Q is larger than the quantization coefficient Qc obtained from the correlation equation, and resolution conversion is not performed when the desired quantization coefficient Q is smaller;
The image whose resolution is not converted in the resolution conversion step is compressed based on the desired quantization coefficient Q, or the image whose resolution is converted in the resolution conversion step is used as the image after the resolution conversion. An image compression step of compressing based on the quantized coefficient Q L obtained by converting the desired quantized coefficient Q to compress to a desired compression rate,
The resolution conversion includes a filter process that limits a band of a frequency component of the image, and the filter process causes deterioration of image quality due to image compression accompanied by the resolution conversion. 前記画像圧縮ステップは、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）により行われている、請求項２に記載の画像圧縮方法。  The image compression method according to claim 2, wherein the image compression step is performed by JPEG (Joint Photographic Expert Group). 実験的に、フィルタ処理における画質劣化を表すＰＳＮＲＬと、解像度変換を行うか否かの判定基準となる量子化係数Ｑｃとの相関式を求める相関式算出手段と、
画像と、画像の画質と相関関係を有し、前記画像を所望の圧縮率に画像圧縮するための所望の量子化係数Ｑとを受け付ける受付手段と、
前記フィルタ処理前の画像と、前記フィルタ処理後の画像とから前記画像に関連するＰＳＮＲＬを算出する劣化算出手段と、
前記相関式から、前記画像のＰＳＮＲＬに対応する量子化係数Ｑｃを求める量子化係数算出手段と、
前記所望の量子化係数Ｑと、前記相関式から求まる量子化係数Ｑｃとを比較する比較手段と、
前記比較手段において、前記所望の量子化係数Ｑが相関式から求まった量子化係数Ｑｃよりも大きい場合は解像度変換を行い、小さい場合は解像度変換しないことを決定する解像度変換手段と、
前記解像度変換手段において解像度が変換されなかった画像を、前記所望の量子化係数Ｑに基づいて圧縮するか、あるいは前記解像度変換手段により解像度が変換された画像を、前記解像度変換後の画像を前記所望の圧縮率に圧縮するために前記所望の量子化係数Ｑを変換した量子化係数ＱＬに基づいて圧縮する画像圧縮手段とを含み、
前記解像度変換は、前記画像の周波数成分の帯域制限を行うフィルタ処理を含み、前記フィルタ処理は、前記解像度変換を伴う画像圧縮による画質の劣化の原因となる、画像圧縮装置。Experimentally, a correlation formula calculating means for obtaining a correlation formula between PSNR L representing image quality degradation in the filter processing and a quantization coefficient Qc serving as a criterion for determining whether or not to perform resolution conversion;
Accepting means for receiving an image and a desired quantization coefficient Q for correlating the image to a desired compression rate, having a correlation with the image quality of the image;
A deterioration calculating means for calculating a PSNR L related to the image from the image before the filtering and the image after the filtering;
A quantization coefficient calculating means for obtaining a quantization coefficient Qc corresponding to PSNR L of the image from the correlation equation;
A comparison means for comparing the desired quantization coefficient Q with the quantization coefficient Qc obtained from the correlation equation;
In the comparison means, resolution conversion means for performing resolution conversion when the desired quantization coefficient Q is larger than the quantization coefficient Qc obtained from the correlation equation, and determining not to perform resolution conversion when it is small;
The image whose resolution has not been converted by the resolution converting means is compressed based on the desired quantization coefficient Q, or the image whose resolution has been converted by the resolution converting means is converted to the image after the resolution conversion. Image compression means for compressing based on the quantized coefficient Q L obtained by converting the desired quantized coefficient Q in order to compress it to a desired compression rate,
The resolution conversion includes a filtering process that limits a band of a frequency component of the image, and the filtering process causes deterioration in image quality due to image compression accompanied by the resolution conversion. 実験的に、フィルタ処理における画質劣化を表すＰＳＮＲＬと、解像度変換を行うか否かの判定基準となる量子化係数Ｑｃとの相関式を求める相関式算出手段、
画像と、画像の画質と相関関係を有し、前記画像を所望の圧縮率に画像圧縮するための所望の量子化係数Ｑとを受け付ける受付手段、
前記フィルタ処理前の画像と、前記フィルタ処理後の画像とから前記画像に関連するＰＳＮＲＬを算出する劣化算出手段、
前記相関式から、前記画像のＰＳＮＲＬに対応する量子化係数Ｑｃを求める量子化係数算出手段、
前記所望の量子化係数Ｑと、前記相関式から求まる量子化係数Ｑｃとを比較する比較手段、
前記比較手段において、前記所望の量子化係数Ｑが相関式から求まった量子化係数Ｑｃよりも大きい場合は解像度変換を行い、小さい場合は解像度変換しないことを決定する解像度変換手段、及び
前記解像度変換手段において解像度が変換されなかった画像を、前記所望の量子化係数Ｑに基づいて圧縮するか、あるいは前記解像度変換手段により解像度が変換された画像を、前記解像度変換後の画像を前記所望の圧縮率に圧縮するために前記所望の量子化係数Ｑを変換した量子化係数ＱＬに基づいて圧縮する画像圧縮手段としてコンピュータを機能させ、
前記解像度変換は、前記画像の周波数成分の帯域制限を行うフィルタ処理を含み、前記フィルタ処理は、前記解像度変換を伴う画像圧縮による画質の劣化の原因となる、画像圧縮プログラム。Experimentally, a correlation equation calculating means for obtaining a correlation equation between PSNR L representing image quality degradation in the filter processing and a quantization coefficient Qc which is a criterion for determining whether or not to perform resolution conversion.
Accepting means for receiving an image and a desired quantization coefficient Q having a correlation with the image quality of the image and compressing the image to a desired compression rate;
A deterioration calculating means for calculating PSNR L related to the image from the image before the filter processing and the image after the filter processing;
A quantization coefficient calculating means for obtaining a quantization coefficient Qc corresponding to PSNR L of the image from the correlation equation;
Comparison means for comparing the desired quantization coefficient Q with the quantization coefficient Qc obtained from the correlation equation;
In the comparison means, resolution conversion means for performing resolution conversion when the desired quantization coefficient Q is larger than the quantization coefficient Qc obtained from the correlation equation, and determining not to perform resolution conversion when the desired quantization coefficient Q is smaller, and the resolution conversion The image whose resolution has not been converted by the means is compressed based on the desired quantization coefficient Q, or the image whose resolution has been converted by the resolution conversion means is the desired compression of the image after the resolution conversion. Causing the computer to function as image compression means for compressing based on the quantized coefficient Q L obtained by converting the desired quantized coefficient Q in order to compress to
The resolution conversion includes a filter process for limiting a band of frequency components of the image, and the filter process causes image quality degradation due to image compression accompanied by the resolution conversion. 実験的に、フィルタ処理における画質劣化を表すＰＳＮＲＬと、解像度変換を行うか否かの判定基準となる量子化係数Ｑｃとの相関式を求める相関式算出ステップと、
画像と、画像の画質と相関関係を有し、前記画像を所望の圧縮率に画像圧縮するための所望の量子化係数Ｑとを受け付ける受付ステップと、
前記フィルタ処理前の画像と、前記フィルタ処理後の画像とから前記画像に関連するＰＳＮＲＬを算出する劣化算出ステップと、
前記相関式から、前記画像のＰＳＮＲＬに対応する量子化係数Ｑｃを求める量子化係数算出ステップと、
前記所望の量子化係数Ｑと、前記相関式から求まる量子化係数Ｑｃとを比較する比較ステップと、
前記比較ステップにおいて、前記所望の量子化係数Ｑが相関式から求まった量子化係数Ｑｃよりも大きい場合は解像度変換を行い、小さい場合は解像度変換しないことを決定する解像度変換ステップと、
前記解像度変換ステップにおいて解像度が変換されなかった画像を、前記所望の量子化係数Ｑに基づいて圧縮するか、あるいは前記解像度変換ステップにおいて解像度が変換された画像を、前記解像度変換後の画像を前記所望の圧縮率に圧縮するために前記所望の量子化係数Ｑを変換した量子化係数ＱＬに基づいて圧縮する画像圧縮ステップと、
前記画像圧縮ステップにおいて圧縮された画像を伸張する画像伸張ステップと、
前記画像の解像度が変換されているか否かを判定する変換判定ステップと、
前記変換判定ステップの判定結果に応じて画素を補間する補間ステップと、
前記画像伸張ステップ、前記変換判定ステップ及び前記補間ステップを経た画像を出力する画像出力ステップとを含み、
前記解像度変換は、前記画像の周波数成分の帯域制限を行うフィルタ処理を含み、前記フィルタ処理は、前記解像度変換を伴う画像圧縮による画質の劣化の原因となる、画像圧縮・伸張方法。Experimentally, a correlation formula calculating step for obtaining a correlation formula between PSNR L representing image quality degradation in the filter processing and a quantization coefficient Qc that is a criterion for determining whether or not to perform resolution conversion;
Accepting an image and a desired quantization coefficient Q having a correlation with the image quality of the image and compressing the image to a desired compression rate;
A deterioration calculating step of calculating PSNR L related to the image from the image before the filter processing and the image after the filter processing;
A quantization coefficient calculating step for obtaining a quantization coefficient Qc corresponding to PSNR L of the image from the correlation equation;
A comparison step of comparing the desired quantization coefficient Q with a quantization coefficient Qc obtained from the correlation equation;
A resolution conversion step in which, in the comparison step, resolution conversion is performed when the desired quantization coefficient Q is larger than the quantization coefficient Qc obtained from the correlation equation, and resolution conversion is not performed when the desired quantization coefficient Q is smaller;
The image whose resolution is not converted in the resolution conversion step is compressed based on the desired quantization coefficient Q, or the image whose resolution is converted in the resolution conversion step is used as the image after the resolution conversion. An image compression step of compressing based on the quantized coefficient Q L obtained by converting the desired quantized coefficient Q in order to compress to a desired compression rate;
An image expansion step for expanding the image compressed in the image compression step;
A conversion determination step for determining whether or not the resolution of the image has been converted;
An interpolation step of interpolating pixels according to the determination result of the conversion determination step;
An image output step for outputting an image that has undergone the image expansion step, the conversion determination step, and the interpolation step;
The resolution conversion includes a filter process for limiting a band of a frequency component of the image, and the filter process causes image quality degradation due to image compression accompanied by the resolution conversion.
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