JP3853710B2 - ディジタル画像符号化装置およびディジタル画像符号化方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像情報をディジタル画像データに圧縮符号化するディジタル画像符号化装置およびディジタル画像符号化方法に関し、特に、静止画像圧縮標準規格ＪＰＥＧ２０００に準拠した符号化を行うディジタル画像符号化装置およびディジタル画像符号化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像情報をディジタル画像データに符号化する際の圧縮符号化方式として、ＩＳＯ／ＩＥＣ １０９１８勧告にもとづくＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）がある。ＪＰＥＧは比較的圧縮率が高い符号化方式であるが、低ビットレートでは画質の劣化が大きくなってしまう。
【０００３】
ＪＰＥＧ方式に対して、低ビットレートでも画質の劣化が大きくない圧縮符号化方式として、ＩＳＯ／ＩＥＣ １５４４４勧告にもとづくＪＰＥＧ２０００がある。図１０は、ＪＰＥＧ２０００を用いた符号化システムの一例を示すブロック図である。
【０００４】
図１０に示すシステムにおいて、画像入力部７は、ディジタルカメラやイメージスキャナ等の静止画像入力機器、または画像信号が蓄積されたメモリ等から画像信号を入力する。画像入力部７に入力された画像信号は、制御部１３の制御の下でＪＰＥＧ２０００符号器８に入力される。ＪＰＥＧ２０００符号器８は、入力された画像信号を、制御部１３の制御の指示に従って、ＪＰＥＧ２０００によって圧縮符号化する。そして、符号化データである画像データを、半導体メモリやハードディスク等のデータ蓄積部９に蓄積する。
【０００５】
データ蓄積部９に蓄積された画像データは、例えば、ＪＰＥＧ２０００復号器１０で復号されて画像信号に復元される。復元された画像信号は、画像出力部１１を介して図１０に示すシステムからプリンタやディスプレイ等の機器に出力される。あるいは、データ蓄積部９に蓄積された画像データは、符号出力部１２を介して、インターネットやファクシミリ通信等によって遠隔地に送信される。また、自身がＪＰＥＧ２０００復号器を有する装置またはデバイスに対して、データ蓄積部９に蓄積された画像データが、符号出力部１２を介して出力される。
【０００６】
同程度の圧縮率では、一般に、ＪＰＥＧ２０００による圧縮画像データを再生した画像の画質は、ＪＰＥＧによる圧縮画像データを再生した画像の画質よりもよい。また、同等の画質を仮定すると、ＪＰＥＧ２０００の圧縮率は、ＪＰＥＧの圧縮率よりも高い。さらに、ＪＰＥＧ２０００では、可逆符号化（ロスレス符号化：lossless符号化）でも非可逆符号化（ロッシー符号化：lossy 符号化）でも、ほぼ同じ手順で符号化処理を行うことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そのようなＪＰＥＧに対する優位性を活かして、ＪＰＥＧ２０００は、ディジタルカメラやイメージスキャナが取り込んだ画像信号を圧縮するための圧縮符号化方式、およびインターネットを介して配信される画像データの圧縮符号化方式などに広く普及することが期待されている。
【０００８】
しかし、近年、ＡＤＳＬや光ファイバ通信などの広帯域通信が話題になっているが、無線通信などの狭帯域通信も増加している。狭帯域通信においても高速で高画質の画像データ通信を実現するために、さらなる圧縮性能の改善が要求される。
【０００９】
そこで、本発明は、ＪＰＥＧ２０００において、画質を維持しつつさらに圧縮性能を向上させることができるディジタル画像符号化装置およびディジタル画像符号化方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によるディジタル画像符号化装置は、入力された画像信号にもとづいてＪＰＥＧ２０００による符号化データを生成するディジタル画像符号化装置であって、予測が的中した場合にＣＯＤＥＭＰＳ処理によって符号化を行い、予測が外れた場合に、現在のコンテクストの予測が外れる確率と、許容される圧縮後の画像品質と所望される圧縮効率に応じてあらかじめ定められたしきい値とを比較し、予測が外れる確率がしきい値よりも大きいときには、予測が的中したとみなしてＣＯＤＥＭＰＳ処理によって符号化を行い、予測が外れる確率がしきい値以下であるときにはＣＯＤＥＬＰＳ処理によって符号化を行う算術符号化器を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明による他の態様のディジタル画像符号化装置は、画像信号に対してウェーブレット変換を施しウェーブレット係数を得るウェーブレット変換部と、ウェーブレット係数にもとづいて、符号化するシンボルと符号化の際に使用するコンテクストとを生成する係数モデリング部と、係数モデリング部が出力するシンボルとコンテクストとを用いて予測算術符号化を行う算術符号化器とを備え、ＪＰＥＧ２０００による符号化データを生成するディジタル画像符号化装置であって、算術符号化器が、予測が的中した場合にＣＯＤＥＭＰＳ処理によって符号化を行い、予測が外れた場合に、現在のコンテクストの予測が外れる確率と、許容される圧縮後の画像品質と所望される圧縮効率に応じてあらかじめ定められたしきい値とを比較し、予測が外れる確率がしきい値よりも大きいときには、シンボルの変更を行ってＣＯＤＥＭＰＳ処理によって符号化を行い、予測が外れる確率がしきい値以下であるときにはＣＯＤＥＬＰＳ処理によって符号化を行うように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明によるディジタル画像符号化方法は、画像信号に対してウェーブレット変換を施しウェーブレット係数を得るウェーブレット変換部と、ウェーブレット係数にもとづいて、符号化するシンボルと符号化の際に使用するコンテクストとを生成する係数モデリング部と、係数モデリング部が出力するシンボルとコンテクストとを用いて予測算術符号化を行う算術符号化器とを備え、ＪＰＥＧ２０００による符号化データを生成するディジタル画像符号化システムにおいて実行されるディジタル画像符号化方法であって、予測が的中した場合にＣＯＤＥＭＰＳ処理によって符号化を行い、予測が外れた場合に、現在のコンテクストの予測が外れる確率と、許容される圧縮後の画像品質と所望される圧縮効率に応じてあらかじめ定められたしきい値とを比較し、予測が外れる確率がしきい値よりも大きいときには、シンボルの変更を行ってＣＯＤＥＭＰＳ処理によって符号化を行い、予測が外れる確率がしきい値以下であるときにはＣＯＤＥＬＰＳ処理によって符号化を行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明によるディジタル画像符号化装置およびディジタル画像符号化方法において、例えば、係数モデリング部が出力するシンボルと予測シンボルとが一致していない場合、現在のコンテクストの予測が外れる確率とあらかじめ定められたしきい値とが比較され、確率がしきい値よりも大きい場合には、予測が的中したとみなして符号化（優勢シンボル符号化処理）が行われる。
【００１４】
係数モデリング部が生成した符号化パス毎に、予測の結果に応じてシンボルの変更を行う処理（シンボル変換処理）を行なうか否か判断されることが好ましい。係数モデリング部が生成した符号化パス毎にシンボル変換処理を行うか否か判断されることにより、画質に対する影響が大きい符号化パスにおいてシンボル変換処理を行わないようにすることができる。
【００１５】
ウェーブレット変換後に発生する各サブバンド毎に異なるしきい値が使用されることが好ましい。各サブバンド毎に異なるしきい値が使用されれば、画質に対する影響が大きいサブバンドにおいてシンボル変換処理が行われる機会を少なくすることができる。
【００１６】
サブバンドのうちＬＬサブバンドについて、シンボル変換処理が実行されないことがより好ましい。ＬＬサブバンドでは、他のサブバンドに比べて、シンボルを置換することは、圧縮後の画質に与えられる影響が大きいからである。
【００１７】
シンボル変換処理の対象になるサブバンドにおける下位のビットプレーンについてのみシンボル変換処理が実行されることが好ましい。下位のビットプレーンについてのみシンボル変換処理が実行されることによって、画質の劣化を小さくすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、ＪＰＥＧ２０００の符号化を実現するためのディジタル画像符号化装置の構成を示すブロック図である。図１に示すディジタル画像符号化装置は、図１０に示された符号化システムにおけるＪＰＥＧ２０００符号化器８として使用されるものである。図１に示すディジタル画像符号化装置は、ソフトウェアで実現可能である。また、ＬＳＩなどのハードウェアでも実現可能である。また、マイクロコンピュータシステムなどよるソフトウェアと画像圧縮用コプロセッサなどのハードウェアとの組み合わせによって実現することも可能である。ソフトウェアと画像圧縮用コプロセッサとの組み合わせによってディジタル画像符号化装置が実現される場合には、画像圧縮用コプロセッサは、例えばウェーブレット変換処理、量子化処理および算術符号化処理を受け持つ。
【００１９】
図１に示すディジタル画像符号化装置において、ＤＣレベル変換及び色変換部１は、画像信号としてのＲＧＢ信号のダイナミックレンジの半分を減算するレベルシフト処理を行う。また、ＲＧＢ信号を、輝度と２つの色差信号との色空間に変換する色変換を行う機能も有する。さらに、画像を小さい単位に領域分割するタイリングを行う機能も有する。
【００２０】
ＤＣレベル変換及び色変換部１において、レベル変換や色変換等が施された画像信号は、ウェーブレット変換部２に入力する。ウェーブレット変換部２は、画像信号に対してウェーブレット変換を施し、ウェーブレット係数（以下、変換された係数すなわち変換係数という。）を得る。量子化部３は、変換係数を量子化する。係数モデリング部４は、量子化された変換係数を用いて、次段の算術符号化器５が符号化するシンボルやそのときに使用するコンテクストを生成する。なお、量子化部３による量子化は行われないこともある。算術符号化器５は、係数モデリング部４が生成したシンボルおよびコンテクストを用いて予測算術符号化を行う。そして、符号順序制御部６は、符号化されたデータを、４つの優先度（レイヤ、空間解像度レベル、ブロック位置、色成分）の組み合わせ方すなわち４つの優先度の順番に従って並べ替えてビットストリームを生成し、さらにヘッダ情報等を付加してビットストリームを出力する。
【００２１】
ウェーブレット変換部２は、入力された画像信号に対して、１次元ウェーブレット変換を画像の縦横各方向に独立して施すことによって、画像を４つのサブバンド（ＬＬサブバンド、ＨＬサブバンド、ＬＨサブバンド、ＨＨサブバンド）に帯域分解する。従って、係数モデリング部４には、各サブバンド毎の変換係数が入力される。なお、ＬＬサブバンドの画像は、他のサブバンドの画像に比べて、原画像の画質に最も近い画質を維持している。
【００２２】
図２に示すように、係数モデリング部４に入力される一連の変換係数は、係数モデリング処理を行う前に、各サブバンド毎にコードブロックにブロック分割される。係数モデリング部４は、各サブバンドの各コードブロックに対して係数モデリング処理を行う。係数モデリング処理において、図３に示すように、各サブバンドの各コードブロックをビットプレーン分解した後、変換係数のコンテクストを判定し、それぞれのビットプレーンを３つのサブビットプレーン（符号化パス）に分解する。符号化パスには、周囲の変換係数のうちに１つ以上の有意係数を含む非有意係数を含むパスであるSignificance path 、既に有意であると判明している変換係数を含むパスであるMagnitude refinement path 、およびそれら以外のパスであるClean up path がある。
【００２３】
そして、係数モデリング部４は、符号化パス毎に変換係数を出力する。また、符号化対象となる変換係数の周囲の変換係数の有意（significance）／非有意を参照してコンテクストを生成する。有意係数（有意な変換係数）とは、上位ビットで既に「１」が発生している変換係数である。算術符号化器５は、それぞれの符号化パスをコンテクストを参照して算術符号化する。
【００２４】
算術符号化器５として、２値算術符号化器であるＭＱコーダが用いられる。図４は、ＭＱコーダの処理を示すフローチャートである。図４に示す処理は、各符号化パス毎に実行される。図４に示すように、ＭＱコーダは、まず、パラメータを初期化する等の初期化処理を行う（ステップＳ１）。次いで、係数モデリング部４が出力するコンテクストＣＸと符号化対象のシンボルＤを読み込む（ステップＳ２）。そして、コンテクストＣＸとシンボルＤとを用いて符号化を行う（ステップＳ３）。符号化処理が終了すればステップＳ５に移行するが（ステップＳ４）、終了していない場合にはステップＳ２に戻る。ステップＳ５では、生成された算術符号を掃き出すフラッシュを行う。
【００２５】
図５は、ステップＳ３の符号化処理を示すフローチャートである。符号化処理において、ＭＱコーダは、読み込んだシンボルＤの値をチェックし（ステップＳ６）、シンボルＤの値が「１」ならばＣＯＤＥ１処理を実行する（ステップＳ７）。また、シンボルＤの値が「０」ならばＣＯＤＥ０処理を実行する（ステップＳ８）。
【００２６】
図６は、ＩＳＯ／ＩＥＣ １５４４４勧告にもとづくＣＯＤＥ１処理を示すフローチャートである。勧告に従えば、ＭＱコーダは、ＣＯＤＥ１処理において、まず、現在のコンテクストに対する発生しやすいシンボルである優勢シンボル（ＭＰＳ：More Probable Symbol）が「１」であるか否か判定する（ステップＳ９）。ＭＰＳが「０」であれば、ＣＯＤＥＬＰＳ処理（劣勢シンボル符号化処理）すなわち現在のコンテクストに対する発生しにくいシンボルである劣勢シンボル（ＬＰＳ：Less Probable Symbol）の算術符号化処理を行う（ステップＳ１０）。また、ＭＰＳが「１」であれば、ＣＯＤＥＭＰＳ処理（優勢シンボル符号化処理）すなわちＭＰＳの算術符号化処理を行う（ステップＳ１１）。
【００２７】
図７は、ＩＳＯ／ＩＥＣ １５４４４勧告にもとづくＣＯＤＥ０処理を示すフローチャートである。勧告に従えば、ＭＱコーダは、ＣＯＤＥ０処理において、まず、ＭＰＳが「０」であるか否か判定する（ステップＳ１２）。ＭＰＳが「１」であれば、ＣＯＤＥＬＰＳ処理を行う（ステップＳ１３）。また、ＭＰＳが「０」であれば、ＣＯＤＥＭＰＳ処理を行う（ステップＳ１４）。
【００２８】
以上のように、ＩＳＯ／ＩＥＣ １５４４４勧告にもとづく符号化処理では、入力されたシンボルＤが「１」の場合に実行されるＣＯＤＥ１処理において、現在のコンテクストに対するＭＰＳが「１」であれば予測的中としてＣＯＤＥＭＰＳ処理を行い、現在のコンテクストに対するＭＰＳが「０」であれば予測外れとしてＣＯＤＥＬＰＳ処理を行う。また、入力されたシンボルＤが「０」の場合に実行されるＣＯＤＥ０処理において、現在のコンテクストに対するＭＰＳが「０」であれば予測的中としてＣＯＤＥＭＰＳ処理を行い、現在のコンテクストに対するＭＰＳが「１」であれば予測外れとしてＣＯＤＥＬＰＳ処理を行う。
【００２９】
これに対して、本発明では、ＭＱコーダを、ＣＯＤＥ１処理およびＣＯＤＥ０処理において、予測が外れた場合でも、予測が外れたビットをその予測確率にもとづいたアルゴリズムに従って予測的中とみなしてＣＯＤＥＭＰＳ処理を行うように構成する。
【００３０】
図８は、本発明によるＭＱコーダが実行するＣＯＤＥ１処理を示すフローチャートである。ＭＱコーダは、まず、現在のコンテクストＣＸに対するＭＰＳが「１」であるか否か判定する（ステップＳ９）。換言すれば、現在のコンテクストの予測シンボル（ＭＰＳ）と入力されたシンボルＤとを比較する。ＭＰＳが「１」であれば、予測的中であるからＣＯＤＥＭＰＳ処理を行う（ステップＳ１１）。ＭＰＳが「０」である場合には、現在のコンテクストＣＸでのＬＰＳの発生確率すなわち現在のコンテクストＣＸの予測が外れる確率Ｑｅと、あらかじめ定められたしきい値Ｔｈとを比較する（ステップＳ２１）。
【００３１】
しきい値Ｔｈは、許容する圧縮後の画像品質と所望する圧縮性能に応じた値に設定されるが、例えば、０．５に近い値に設定される。なお、しきい値Ｔｈは、ＭＱコーダに備えられている確率推定テーブルに記載されている多数の確率Ｑｅのうちの幾つかよりも小さい値に設定される。すなわち、確率推定テーブルに記載されている確率Ｑｅのうちには、しきい値Ｔｈよりも大きい値のものがある。
【００３２】
確率Ｑｅの値はＬＰＳの発生確率であるから、０．５よりも大きくなる場合もあるが、基本的には０．５以下である。従って、確率Ｑｅの値が大きい場合すなわち０．５に近い場合には、予測が的中する確率と外れる確率とが同程度である。確率Ｑｅの値が大きい場合にシンボルＤの値を変化させることによって圧縮効率を効果的に向上させることができる。
【００３３】
そこで、確率Ｑｅの値が所定のしきい値Ｔｈよりも大きい場合には、シンボルＤの値を変化させる。この場合には、シンボルＤの値を「０」から「１」に変化させる（ステップＳ２２）。すなわち、実際には予測外れであるが、予測的中とみなす。そして、ＭＱコーダは、予測が的中したときの処理であるステップＳ１１のＣＯＤＥＭＰＳ処理を行う。確率Ｑｅの値がしきい値Ｔｈ以下であるときには、シンボルＤの値を変化させることは画質に大きな影響を与えると判断されるので、ＭＱコーダは、予測が外れたときの処理であるステップＳ１０のＣＯＤＥＬＰＳ処理を行う。
【００３４】
図９は、本発明によるＭＱコーダが実行するＣＯＤＥ０処理を示すフローチャートである。ＭＱコーダは、まず、現在のコンテクストＣＸに対するＭＰＳが「０」であるか否か判定する（ステップＳ１２）。換言すれば、現在のコンテクストの予測シンボルと入力されたシンボルＤとを比較する。ＭＰＳが「０」であれば、予測的中であるからＣＯＤＥＭＰＳ処理を行う（ステップＳ１４）。ＭＰＳが「１」である場合には、現在のコンテクストＣＸでのＬＰＳの発生確率すなわち現在のコンテクストＣＸの予測が外れる確率Ｑｅとしきい値Ｔｈとを比較する（ステップＳ３１）。
【００３５】
確率Ｑｅの値が所定のしきい値Ｔｈよりも大きい場合には、シンボルＤの値を変化させる。この場合には、シンボルＤの値を「１」から「０」に変化させる（ステップＳ３２）。すなわち、実際には予測外れであるが、予測的中とみなす。そして、ＭＱコーダは、予測が的中したときの処理であるステップＳ１４のＣＯＤＥＭＰＳ処理を行う。確率Ｑｅの値がしきい値Ｔｈ以下であるときには、ＭＱコーダは、予測が外れたときの処理であるステップＳ１３のＣＯＤＥＬＰＳ処理を行う。
【００３６】
以上のように、本発明では、算術符号化器５は、予測が外れた場合に、現在のコンテクストＣＸの予測が外れる確率Ｑｅが、あらかじめ定められたしきい値Ｔｈよりも大きいときには、予測が的中したとみなして、ＭＰＳの符号化を行う。ＭＰＳの符号化が行われる場合には、符号を出力するタイミングである正規化（renormalization ）に突入する機会が少ないので、上記のシンボル置換処理を行うことによって、エントロピー符号化において圧縮効率が向上する。
【００３７】
なお、３つの符号化パスのうちに、上記のシンボル置換処理によって圧縮後の画質に大きな影響（画質劣化）が与えられる符号化パスがある場合には、そのような符号化パスについては、シンボル置換処理を行わないことが好ましい。すなわち、ＭＱコーダは、係数モデリング部４が生成した符号化パス毎に、予測の結果に応じてシンボルの変更を行うか否か判断することが好ましい。例えば、クリーンアップパス（Clean up path ）以外の２つの符号化パス（Significance path およびMagnitude refinement path ）では、シンボルＤを置換することは圧縮後の画質に与えられる影響が大きく、Clean up path ではシンボルＤを置換することが圧縮後の画質に与えられる影響が小さいという場合には、Clean up path についてのみ上記のシンボル置換処理を適用する。
【００３８】
さらに、ウェーブレット変換後に発生する各サブバンド（ＬＬサブバンド、ＨＬサブバンド、ＬＨサブバンド、ＨＨサブバンド）のそれぞれについてしきい値Ｔｈを変えることが好ましい。すなわち、ウェーブレット変換後に発生する各サブバンド毎に異なるしきい値Ｔｈを使用することが好ましい。例えば、画像の水平方向および垂直方向にローパスフィルタがかかることになるＬＬサブバンドでは、他のサブバンドに比べて、クリーンアップパスでも、シンボルＤを置換することは、圧縮後の画質に与えられる影響が大きい。そこで、ＬＬサブバンドについてのしきい値Ｔｈを、他のサブバンドのしきい値Ｔｈよりも大きくする。また、ＨＨサブバンドについてのしきい値Ｔｈを、他のサブバンドのしきい値Ｔｈよりも小さくする。
【００３９】
あるいは、ＨＬサブバンド、ＬＨサブバンドおよびＨＨサブバンドついてしきい値Ｔｈを変え、ＬＬサブバンドについてはシンボル置換処理を実行しないようにする。
【００４０】
このように、ウェーブレット変換後に発生する各サブバンド毎にしきい値を変えることによって、さらに詳細に画質と圧縮効率とを調整することが可能になる。
【００４１】
また、シンボル置換処理の実行対象になるサブバンドでも、下位のビットプレーン（図３に示すＬＳＢ側）についての符号化処理においてのみシンボル置換処理を行うようにしてもよい。下位のビットプレーンについての符号化処理においてのみシンボル置換処理を行うようにすれば、シンボル置換処理が画質に与える影響をより小さくすることができる。下位の幾つのビットプレーンについてシンボル置換処理を行うのかは、許容する圧縮後の画像品質と所望する圧縮性能に応じて決定される。
【００４２】
なお、この実施の形態では、ディジタル画像符号化装置においてシンボル置換処理が適用された場合について説明したが、本発明は、ディジタル画像符号化装置に適用できるだけでなく、コンピュータ内のディジタル画像符号化アプリケーションや、アプリケーション内のディジタル画像符号化機能としてのソフトウェアで実現することもできる。本明細書では、ディジタル画像符号化装置を含め、ディジタル画像符号化機能を有するものをディジタル画像符号化システムと呼ぶ。
【００４３】
また、本発明が適用されたディジタル画像符号化装置等は、ＪＰＥＧ２０００復号器に対して特別な処理を実行することを要求することはない。すなわち、本発明が適用されたディジタル画像符号化システムから出力された符号化データを入力するＪＰＥＧ２０００復号器は、ＪＰＥＧ２０００の勧告に従って復号処理を実行することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、ディジタル画像符号化装置およびディジタル画像符号化方法を、予測算術符号化の際に、予測の結果に応じてシンボルの変更を行うように構成したので、画質の劣化を抑えつつ、ＪＰＥＧ２０００の圧縮効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるディジタル画像符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 係数モデリング部および算術符号化器の入出力データを示す説明図である。
【図３】 ビットプレーンと符号化パスとを説明するための説明図である。
【図４】 ＭＱコーダが実行する処理を示すフローチャートである。
【図５】 符号化処理を示すフローチャートである。
【図６】 ＪＰＥＧ２０００勧告に従ったＣＯＤＥ１処理を示すフローチャートである。
【図７】 ＪＰＥＧ２０００勧告に従ったＣＯＤＥ０処理を示すフローチャートである。
【図８】 本発明によるＣＯＤＥ１処理を示すフローチャートである。
【図９】 本発明によるＣＯＤＥ０処理を示すフローチャートである。
【図１０】 ＪＰＥＧ２０００を用いた符号化システムの一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ ＤＣレベル変換及び色変換部
２ ウェーブレット変換部
３ 量子化部
４ 係数モデリング部
５ 算術符号化器
６ 符号順序制御部
７ 画像入力部
８ ＪＰＥＧ２０００符号器
９ データ蓄積部
１０ ＪＰＥＧ２０００復号器
１１ 画像出力部
１２ 符号出力部
１３ 制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像情報をディジタル画像データに圧縮符号化するディジタル画像符号化装置およびディジタル画像符号化方法に関し、特に、静止画像圧縮標準規格ＪＰＥＧ２０００に準拠した符号化を行うディジタル画像符号化装置およびディジタル画像符号化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像情報をディジタル画像データに符号化する際の圧縮符号化方式として、ＩＳＯ／ＩＥＣ １０９１８勧告にもとづくＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）がある。ＪＰＥＧは比較的圧縮率が高い符号化方式であるが、低ビットレートでは画質の劣化が大きくなってしまう。
【０００３】
ＪＰＥＧ方式に対して、低ビットレートでも画質の劣化が大きくない圧縮符号化方式として、ＩＳＯ／ＩＥＣ １５４４４勧告にもとづくＪＰＥＧ２０００がある。図１０は、ＪＰＥＧ２０００を用いた符号化システムの一例を示すブロック図である。
【０００４】
図１０に示すシステムにおいて、画像入力部７は、ディジタルカメラやイメージスキャナ等の静止画像入力機器、または画像信号が蓄積されたメモリ等から画像信号を入力する。画像入力部７に入力された画像信号は、制御部１３の制御の下でＪＰＥＧ２０００符号器８に入力される。ＪＰＥＧ２０００符号器８は、入力された画像信号を、制御部１３の制御の指示に従って、ＪＰＥＧ２０００によって圧縮符号化する。そして、符号化データである画像データを、半導体メモリやハードディスク等のデータ蓄積部９に蓄積する。
【０００５】
データ蓄積部９に蓄積された画像データは、例えば、ＪＰＥＧ２０００復号器１０で復号されて画像信号に復元される。復元された画像信号は、画像出力部１１を介して図１０に示すシステムからプリンタやディスプレイ等の機器に出力される。あるいは、データ蓄積部９に蓄積された画像データは、符号出力部１２を介して、インターネットやファクシミリ通信等によって遠隔地に送信される。また、自身がＪＰＥＧ２０００復号器を有する装置またはデバイスに対して、データ蓄積部９に蓄積された画像データが、符号出力部１２を介して出力される。
【０００６】
同程度の圧縮率では、一般に、ＪＰＥＧ２０００による圧縮画像データを再生した画像の画質は、ＪＰＥＧによる圧縮画像データを再生した画像の画質よりもよい。また、同等の画質を仮定すると、ＪＰＥＧ２０００の圧縮率は、ＪＰＥＧの圧縮率よりも高い。さらに、ＪＰＥＧ２０００では、可逆符号化（ロスレス符号化：lossless符号化）でも非可逆符号化（ロッシー符号化：lossy 符号化）でも、ほぼ同じ手順で符号化処理を行うことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そのようなＪＰＥＧに対する優位性を活かして、ＪＰＥＧ２０００は、ディジタルカメラやイメージスキャナが取り込んだ画像信号を圧縮するための圧縮符号化方式、およびインターネットを介して配信される画像データの圧縮符号化方式などに広く普及することが期待されている。
【０００８】
しかし、近年、ＡＤＳＬや光ファイバ通信などの広帯域通信が話題になっているが、無線通信などの狭帯域通信も増加している。狭帯域通信においても高速で高画質の画像データ通信を実現するために、さらなる圧縮性能の改善が要求される。
【０００９】
そこで、本発明は、ＪＰＥＧ２０００において、画質を維持しつつさらに圧縮性能を向上させることができるディジタル画像符号化装置およびディジタル画像符号化方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によるディジタル画像符号化装置は、入力された画像信号にもとづいてＪＰＥＧ２０００による符号化データを生成するディジタル画像符号化装置であって、予測が的中した場合にＣＯＤＥＭＰＳ処理によって符号化を行い、予測が外れた場合に、現在のコンテクストの予測が外れる確率と、許容される圧縮後の画像品質と所望される圧縮効率に応じてあらかじめ定められたしきい値とを比較し、予測が外れる確率がしきい値よりも大きいときには、予測が的中したとみなしてＣＯＤＥＭＰＳ処理によって符号化を行い、予測が外れる確率がしきい値以下であるときにはＣＯＤＥＬＰＳ処理によって符号化を行う算術符号化器を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明による他の態様のディジタル画像符号化装置は、画像信号に対してウェーブレット変換を施しウェーブレット係数を得るウェーブレット変換部と、ウェーブレット係数にもとづいて、符号化するシンボルと符号化の際に使用するコンテクストとを生成する係数モデリング部と、係数モデリング部が出力するシンボルとコンテクストとを用いて予測算術符号化を行う算術符号化器とを備え、ＪＰＥＧ２０００による符号化データを生成するディジタル画像符号化装置であって、算術符号化器が、予測が的中した場合にＣＯＤＥＭＰＳ処理によって符号化を行い、予測が外れた場合に、現在のコンテクストの予測が外れる確率と、許容される圧縮後の画像品質と所望される圧縮効率に応じてあらかじめ定められたしきい値とを比較し、予測が外れる確率がしきい値よりも大きいときには、シンボルの変更を行ってＣＯＤＥＭＰＳ処理によって符号化を行い、予測が外れる確率がしきい値以下であるときにはＣＯＤＥＬＰＳ処理によって符号化を行うように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明によるディジタル画像符号化方法は、画像信号に対してウェーブレット変換を施しウェーブレット係数を得るウェーブレット変換部と、ウェーブレット係数にもとづいて、符号化するシンボルと符号化の際に使用するコンテクストとを生成する係数モデリング部と、係数モデリング部が出力するシンボルとコンテクストとを用いて予測算術符号化を行う算術符号化器とを備え、ＪＰＥＧ２０００による符号化データを生成するディジタル画像符号化システムにおいて実行されるディジタル画像符号化方法であって、予測が的中した場合にＣＯＤＥＭＰＳ処理によって符号化を行い、予測が外れた場合に、現在のコンテクストの予測が外れる確率と、許容される圧縮後の画像品質と所望される圧縮効率に応じてあらかじめ定められたしきい値とを比較し、予測が外れる確率がしきい値よりも大きいときには、シンボルの変更を行ってＣＯＤＥＭＰＳ処理によって符号化を行い、予測が外れる確率がしきい値以下であるときにはＣＯＤＥＬＰＳ処理によって符号化を行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明によるディジタル画像符号化装置およびディジタル画像符号化方法において、例えば、係数モデリング部が出力するシンボルと予測シンボルとが一致していない場合、現在のコンテクストの予測が外れる確率とあらかじめ定められたしきい値とが比較され、確率がしきい値よりも大きい場合には、予測が的中したとみなして符号化（優勢シンボル符号化処理）が行われる。
【００１４】
係数モデリング部が生成した符号化パス毎に、予測の結果に応じてシンボルの変更を行う処理（シンボル変換処理）を行なうか否か判断されることが好ましい。係数モデリング部が生成した符号化パス毎にシンボル変換処理を行うか否か判断されることにより、画質に対する影響が大きい符号化パスにおいてシンボル変換処理を行わないようにすることができる。
【００１５】
ウェーブレット変換後に発生する各サブバンド毎に異なるしきい値が使用されることが好ましい。各サブバンド毎に異なるしきい値が使用されれば、画質に対する影響が大きいサブバンドにおいてシンボル変換処理が行われる機会を少なくすることができる。
【００１６】
サブバンドのうちＬＬサブバンドについて、シンボル変換処理が実行されないことがより好ましい。ＬＬサブバンドでは、他のサブバンドに比べて、シンボルを置換することは、圧縮後の画質に与えられる影響が大きいからである。
【００１７】
シンボル変換処理の対象になるサブバンドにおける下位のビットプレーンについてのみシンボル変換処理が実行されることが好ましい。下位のビットプレーンについてのみシンボル変換処理が実行されることによって、画質の劣化を小さくすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、ＪＰＥＧ２０００の符号化を実現するためのディジタル画像符号化装置の構成を示すブロック図である。図１に示すディジタル画像符号化装置は、図１０に示された符号化システムにおけるＪＰＥＧ２０００符号化器８として使用されるものである。図１に示すディジタル画像符号化装置は、ソフトウェアで実現可能である。また、ＬＳＩなどのハードウェアでも実現可能である。また、マイクロコンピュータシステムなどよるソフトウェアと画像圧縮用コプロセッサなどのハードウェアとの組み合わせによって実現することも可能である。ソフトウェアと画像圧縮用コプロセッサとの組み合わせによってディジタル画像符号化装置が実現される場合には、画像圧縮用コプロセッサは、例えばウェーブレット変換処理、量子化処理および算術符号化処理を受け持つ。
【００１９】
図１に示すディジタル画像符号化装置において、ＤＣレベル変換及び色変換部１は、画像信号としてのＲＧＢ信号のダイナミックレンジの半分を減算するレベルシフト処理を行う。また、ＲＧＢ信号を、輝度と２つの色差信号との色空間に変換する色変換を行う機能も有する。さらに、画像を小さい単位に領域分割するタイリングを行う機能も有する。
【００２０】
ＤＣレベル変換及び色変換部１において、レベル変換や色変換等が施された画像信号は、ウェーブレット変換部２に入力する。ウェーブレット変換部２は、画像信号に対してウェーブレット変換を施し、ウェーブレット係数（以下、変換された係数すなわち変換係数という。）を得る。量子化部３は、変換係数を量子化する。係数モデリング部４は、量子化された変換係数を用いて、次段の算術符号化器５が符号化するシンボルやそのときに使用するコンテクストを生成する。なお、量子化部３による量子化は行われないこともある。算術符号化器５は、係数モデリング部４が生成したシンボルおよびコンテクストを用いて予測算術符号化を行う。そして、符号順序制御部６は、符号化されたデータを、４つの優先度（レイヤ、空間解像度レベル、ブロック位置、色成分）の組み合わせ方すなわち４つの優先度の順番に従って並べ替えてビットストリームを生成し、さらにヘッダ情報等を付加してビットストリームを出力する。
【００２１】
ウェーブレット変換部２は、入力された画像信号に対して、１次元ウェーブレット変換を画像の縦横各方向に独立して施すことによって、画像を４つのサブバンド（ＬＬサブバンド、ＨＬサブバンド、ＬＨサブバンド、ＨＨサブバンド）に帯域分解する。従って、係数モデリング部４には、各サブバンド毎の変換係数が入力される。なお、ＬＬサブバンドの画像は、他のサブバンドの画像に比べて、原画像の画質に最も近い画質を維持している。
【００２２】
図２に示すように、係数モデリング部４に入力される一連の変換係数は、係数モデリング処理を行う前に、各サブバンド毎にコードブロックにブロック分割される。係数モデリング部４は、各サブバンドの各コードブロックに対して係数モデリング処理を行う。係数モデリング処理において、図３に示すように、各サブバンドの各コードブロックをビットプレーン分解した後、変換係数のコンテクストを判定し、それぞれのビットプレーンを３つのサブビットプレーン（符号化パス）に分解する。符号化パスには、周囲の変換係数のうちに１つ以上の有意係数を含む非有意係数を含むパスであるSignificance path 、既に有意であると判明している変換係数を含むパスであるMagnitude refinement path 、およびそれら以外のパスであるClean up path がある。
【００２３】
そして、係数モデリング部４は、符号化パス毎に変換係数を出力する。また、符号化対象となる変換係数の周囲の変換係数の有意（significance）／非有意を参照してコンテクストを生成する。有意係数（有意な変換係数）とは、上位ビットで既に「１」が発生している変換係数である。算術符号化器５は、それぞれの符号化パスをコンテクストを参照して算術符号化する。
【００２４】
算術符号化器５として、２値算術符号化器であるＭＱコーダが用いられる。図４は、ＭＱコーダの処理を示すフローチャートである。図４に示す処理は、各符号化パス毎に実行される。図４に示すように、ＭＱコーダは、まず、パラメータを初期化する等の初期化処理を行う（ステップＳ１）。次いで、係数モデリング部４が出力するコンテクストＣＸと符号化対象のシンボルＤを読み込む（ステップＳ２）。そして、コンテクストＣＸとシンボルＤとを用いて符号化を行う（ステップＳ３）。符号化処理が終了すればステップＳ５に移行するが（ステップＳ４）、終了していない場合にはステップＳ２に戻る。ステップＳ５では、生成された算術符号を掃き出すフラッシュを行う。
【００２５】
図５は、ステップＳ３の符号化処理を示すフローチャートである。符号化処理において、ＭＱコーダは、読み込んだシンボルＤの値をチェックし（ステップＳ６）、シンボルＤの値が「１」ならばＣＯＤＥ１処理を実行する（ステップＳ７）。また、シンボルＤの値が「０」ならばＣＯＤＥ０処理を実行する（ステップＳ８）。
【００２６】
図６は、ＩＳＯ／ＩＥＣ １５４４４勧告にもとづくＣＯＤＥ１処理を示すフローチャートである。勧告に従えば、ＭＱコーダは、ＣＯＤＥ１処理において、まず、現在のコンテクストに対する発生しやすいシンボルである優勢シンボル（ＭＰＳ：More Probable Symbol）が「１」であるか否か判定する（ステップＳ９）。ＭＰＳが「０」であれば、ＣＯＤＥＬＰＳ処理（劣勢シンボル符号化処理）すなわち現在のコンテクストに対する発生しにくいシンボルである劣勢シンボル（ＬＰＳ：Less Probable Symbol）の算術符号化処理を行う（ステップＳ１０）。また、ＭＰＳが「１」であれば、ＣＯＤＥＭＰＳ処理（優勢シンボル符号化処理）すなわちＭＰＳの算術符号化処理を行う（ステップＳ１１）。
【００２７】
図７は、ＩＳＯ／ＩＥＣ １５４４４勧告にもとづくＣＯＤＥ０処理を示すフローチャートである。勧告に従えば、ＭＱコーダは、ＣＯＤＥ０処理において、まず、ＭＰＳが「０」であるか否か判定する（ステップＳ１２）。ＭＰＳが「１」であれば、ＣＯＤＥＬＰＳ処理を行う（ステップＳ１３）。また、ＭＰＳが「０」であれば、ＣＯＤＥＭＰＳ処理を行う（ステップＳ１４）。
【００２８】
以上のように、ＩＳＯ／ＩＥＣ １５４４４勧告にもとづく符号化処理では、入力されたシンボルＤが「１」の場合に実行されるＣＯＤＥ１処理において、現在のコンテクストに対するＭＰＳが「１」であれば予測的中としてＣＯＤＥＭＰＳ処理を行い、現在のコンテクストに対するＭＰＳが「０」であれば予測外れとしてＣＯＤＥＬＰＳ処理を行う。また、入力されたシンボルＤが「０」の場合に実行されるＣＯＤＥ０処理において、現在のコンテクストに対するＭＰＳが「０」であれば予測的中としてＣＯＤＥＭＰＳ処理を行い、現在のコンテクストに対するＭＰＳが「１」であれば予測外れとしてＣＯＤＥＬＰＳ処理を行う。
【００２９】
これに対して、本発明では、ＭＱコーダを、ＣＯＤＥ１処理およびＣＯＤＥ０処理において、予測が外れた場合でも、予測が外れたビットをその予測確率にもとづいたアルゴリズムに従って予測的中とみなしてＣＯＤＥＭＰＳ処理を行うように構成する。
【００３０】
図８は、本発明によるＭＱコーダが実行するＣＯＤＥ１処理を示すフローチャートである。ＭＱコーダは、まず、現在のコンテクストＣＸに対するＭＰＳが「１」であるか否か判定する（ステップＳ９）。換言すれば、現在のコンテクストの予測シンボル（ＭＰＳ）と入力されたシンボルＤとを比較する。ＭＰＳが「１」であれば、予測的中であるからＣＯＤＥＭＰＳ処理を行う（ステップＳ１１）。ＭＰＳが「０」である場合には、現在のコンテクストＣＸでのＬＰＳの発生確率すなわち現在のコンテクストＣＸの予測が外れる確率Ｑｅと、あらかじめ定められたしきい値Ｔｈとを比較する（ステップＳ２１）。
【００３１】
しきい値Ｔｈは、許容する圧縮後の画像品質と所望する圧縮性能に応じた値に設定されるが、例えば、０．５に近い値に設定される。なお、しきい値Ｔｈは、ＭＱコーダに備えられている確率推定テーブルに記載されている多数の確率Ｑｅのうちの幾つかよりも小さい値に設定される。すなわち、確率推定テーブルに記載されている確率Ｑｅのうちには、しきい値Ｔｈよりも大きい値のものがある。
【００３２】
確率Ｑｅの値はＬＰＳの発生確率であるから、０．５よりも大きくなる場合もあるが、基本的には０．５以下である。従って、確率Ｑｅの値が大きい場合すなわち０．５に近い場合には、予測が的中する確率と外れる確率とが同程度である。確率Ｑｅの値が大きい場合にシンボルＤの値を変化させることによって圧縮効率を効果的に向上させることができる。
【００３３】
そこで、確率Ｑｅの値が所定のしきい値Ｔｈよりも大きい場合には、シンボルＤの値を変化させる。この場合には、シンボルＤの値を「０」から「１」に変化させる（ステップＳ２２）。すなわち、実際には予測外れであるが、予測的中とみなす。そして、ＭＱコーダは、予測が的中したときの処理であるステップＳ１１のＣＯＤＥＭＰＳ処理を行う。確率Ｑｅの値がしきい値Ｔｈ以下であるときには、シンボルＤの値を変化させることは画質に大きな影響を与えると判断されるので、ＭＱコーダは、予測が外れたときの処理であるステップＳ１０のＣＯＤＥＬＰＳ処理を行う。
【００３４】
図９は、本発明によるＭＱコーダが実行するＣＯＤＥ０処理を示すフローチャートである。ＭＱコーダは、まず、現在のコンテクストＣＸに対するＭＰＳが「０」であるか否か判定する（ステップＳ１２）。換言すれば、現在のコンテクストの予測シンボルと入力されたシンボルＤとを比較する。ＭＰＳが「０」であれば、予測的中であるからＣＯＤＥＭＰＳ処理を行う（ステップＳ１４）。ＭＰＳが「１」である場合には、現在のコンテクストＣＸでのＬＰＳの発生確率すなわち現在のコンテクストＣＸの予測が外れる確率Ｑｅとしきい値Ｔｈとを比較する（ステップＳ３１）。
【００３５】
確率Ｑｅの値が所定のしきい値Ｔｈよりも大きい場合には、シンボルＤの値を変化させる。この場合には、シンボルＤの値を「１」から「０」に変化させる（ステップＳ３２）。すなわち、実際には予測外れであるが、予測的中とみなす。そして、ＭＱコーダは、予測が的中したときの処理であるステップＳ１４のＣＯＤＥＭＰＳ処理を行う。確率Ｑｅの値がしきい値Ｔｈ以下であるときには、ＭＱコーダは、予測が外れたときの処理であるステップＳ１３のＣＯＤＥＬＰＳ処理を行う。
【００３６】
以上のように、本発明では、算術符号化器５は、予測が外れた場合に、現在のコンテクストＣＸの予測が外れる確率Ｑｅが、あらかじめ定められたしきい値Ｔｈよりも大きいときには、予測が的中したとみなして、ＭＰＳの符号化を行う。ＭＰＳの符号化が行われる場合には、符号を出力するタイミングである正規化（renormalization ）に突入する機会が少ないので、上記のシンボル置換処理を行うことによって、エントロピー符号化において圧縮効率が向上する。
【００３７】
なお、３つの符号化パスのうちに、上記のシンボル置換処理によって圧縮後の画質に大きな影響（画質劣化）が与えられる符号化パスがある場合には、そのような符号化パスについては、シンボル置換処理を行わないことが好ましい。すなわち、ＭＱコーダは、係数モデリング部４が生成した符号化パス毎に、予測の結果に応じてシンボルの変更を行うか否か判断することが好ましい。例えば、クリーンアップパス（Clean up path ）以外の２つの符号化パス（Significance path およびMagnitude refinement path ）では、シンボルＤを置換することは圧縮後の画質に与えられる影響が大きく、Clean up path ではシンボルＤを置換することが圧縮後の画質に与えられる影響が小さいという場合には、Clean up path についてのみ上記のシンボル置換処理を適用する。
【００３８】
さらに、ウェーブレット変換後に発生する各サブバンド（ＬＬサブバンド、ＨＬサブバンド、ＬＨサブバンド、ＨＨサブバンド）のそれぞれについてしきい値Ｔｈを変えることが好ましい。すなわち、ウェーブレット変換後に発生する各サブバンド毎に異なるしきい値Ｔｈを使用することが好ましい。例えば、画像の水平方向および垂直方向にローパスフィルタがかかることになるＬＬサブバンドでは、他のサブバンドに比べて、クリーンアップパスでも、シンボルＤを置換することは、圧縮後の画質に与えられる影響が大きい。そこで、ＬＬサブバンドについてのしきい値Ｔｈを、他のサブバンドのしきい値Ｔｈよりも大きくする。また、ＨＨサブバンドについてのしきい値Ｔｈを、他のサブバンドのしきい値Ｔｈよりも小さくする。
【００３９】
あるいは、ＨＬサブバンド、ＬＨサブバンドおよびＨＨサブバンドついてしきい値Ｔｈを変え、ＬＬサブバンドについてはシンボル置換処理を実行しないようにする。
【００４０】
このように、ウェーブレット変換後に発生する各サブバンド毎にしきい値を変えることによって、さらに詳細に画質と圧縮効率とを調整することが可能になる。
【００４１】
また、シンボル置換処理の実行対象になるサブバンドでも、下位のビットプレーン（図３に示すＬＳＢ側）についての符号化処理においてのみシンボル置換処理を行うようにしてもよい。下位のビットプレーンについての符号化処理においてのみシンボル置換処理を行うようにすれば、シンボル置換処理が画質に与える影響をより小さくすることができる。下位の幾つのビットプレーンについてシンボル置換処理を行うのかは、許容する圧縮後の画像品質と所望する圧縮性能に応じて決定される。
【００４２】
なお、この実施の形態では、ディジタル画像符号化装置においてシンボル置換処理が適用された場合について説明したが、本発明は、ディジタル画像符号化装置に適用できるだけでなく、コンピュータ内のディジタル画像符号化アプリケーションや、アプリケーション内のディジタル画像符号化機能としてのソフトウェアで実現することもできる。本明細書では、ディジタル画像符号化装置を含め、ディジタル画像符号化機能を有するものをディジタル画像符号化システムと呼ぶ。
【００４３】
また、本発明が適用されたディジタル画像符号化装置等は、ＪＰＥＧ２０００復号器に対して特別な処理を実行することを要求することはない。すなわち、本発明が適用されたディジタル画像符号化システムから出力された符号化データを入力するＪＰＥＧ２０００復号器は、ＪＰＥＧ２０００の勧告に従って復号処理を実行することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、ディジタル画像符号化装置およびディジタル画像符号化方法を、予測算術符号化の際に、予測の結果に応じてシンボルの変更を行うように構成したので、画質の劣化を抑えつつ、ＪＰＥＧ２０００の圧縮効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるディジタル画像符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 係数モデリング部および算術符号化器の入出力データを示す説明図である。
【図３】 ビットプレーンと符号化パスとを説明するための説明図である。
【図４】 ＭＱコーダが実行する処理を示すフローチャートである。
【図５】 符号化処理を示すフローチャートである。
【図６】 ＪＰＥＧ２０００勧告に従ったＣＯＤＥ１処理を示すフローチャートである。
【図７】 ＪＰＥＧ２０００勧告に従ったＣＯＤＥ０処理を示すフローチャートである。
【図８】 本発明によるＣＯＤＥ１処理を示すフローチャートである。
【図９】 本発明によるＣＯＤＥ０処理を示すフローチャートである。
【図１０】 ＪＰＥＧ２０００を用いた符号化システムの一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ ＤＣレベル変換及び色変換部
２ ウェーブレット変換部
３ 量子化部
４ 係数モデリング部
５ 算術符号化器
６ 符号順序制御部
７ 画像入力部
８ ＪＰＥＧ２０００符号器
９ データ蓄積部
１０ ＪＰＥＧ２０００復号器
１１ 画像出力部
１２ 符号出力部
１３ 制御部
Claims (12)
- 入力された画像信号にもとづいてＪＰＥＧ２０００による符号化データを生成するディジタル画像符号化装置において、
予測が的中した場合にＣＯＤＥＭＰＳ処理によって符号化を行い、予測が外れた場合に、現在のコンテクストの予測が外れる確率と、許容される圧縮後の画像品質と所望される圧縮効率に応じてあらかじめ定められたしきい値とを比較し、前記確率が前記しきい値よりも大きいときには、予測が的中したとみなして前記ＣＯＤＥＭＰＳ処理によって符号化を行い、前記確率が前記しきい値以下であるときにはＣＯＤＥＬＰＳ処理によって符号化を行う算術符号化器を備えた
ことを特徴とするディジタル画像符号化装置。 - 画像信号に対してウェーブレット変換を施しウェーブレット係数を得るウェーブレット変換部と、ウェーブレット係数にもとづいて、符号化するシンボルと符号化の際に使用するコンテクストとを生成する係数モデリング部と、前記係数モデリング部が出力するシンボルとコンテクストとを用いて予測算術符号化を行う算術符号化器とを備え、ＪＰＥＧ２０００による符号化データを生成するディジタル画像符号化装置において、
前記算術符号化器は、係数モデリング部が出力するシンボルと予測シンボルとが一致している場合にＣＯＤＥＭＰＳ処理によって符号化を行い、係数モデリング部が出力するシンボルと予測シンボルとが一致していない場合に、現在のコンテクストの予測が外れる確率と、許容される圧縮後の画像品質と所望される圧縮効率に応じてあらかじめ定められたしきい値とを比較し、前記確率が前記しきい値よりも大きいときには、シンボルの変更を行って前記ＣＯＤＥＭＰＳ処理によって符号化を行い、前記確率が前記しきい値以下であるときにはＣＯＤＥＬＰＳ処理によって符号化を行う
ことを特徴とするディジタル画像符号化装置。 - 算術符号化器は、係数モデリング部が生成した符号化パス毎に、予測の結果に応じてシンボルの変更を行うか否か判断する
請求項２記載のディジタル画像符号化装置。 - 算術符号化器は、ウェーブレット変換後に発生する各サブバンド毎に異なるしきい値を使用する
請求項３記載のディジタル画像符号化装置。 - 算術符号化器は、サブバンドのうちＬＬサブバンドについて、予測の結果に応じてシンボルの変更を行う処理を実行しない
請求項４記載のディジタル画像符号化装置。 - 算術符号化器は、予測の結果に応じてシンボルの変更を行う処理の対象になるサブバンドにおける下位のビットプレーンについてのみ前記処理を実行する
請求項４または請求項５記載のディジタル画像符号化装置。 - 画像信号に対してウェーブレット変換を施しウェーブレット係数を得るウェーブレット変換部と、ウェーブレット係数にもとづいて、符号化するシンボルと符号化の際に使用するコンテクストとを生成する係数モデリング部と、前記係数モデリング部が出力するシンボルとコンテクストとを用いて予測算術符号化を行う算術符号化器とを備え、ＪＰＥＧ２０００による符号化データを生成するディジタル画像符号化システムで実行されるディジタル画像符号化方法において、
予測が的中した場合にＣＯＤＥＭＰＳ処理によって符号化を行い、予測が外れた場合に、現在のコンテクストの予測が外れる確率と、許容される圧縮後の画像品質と所望される圧縮効率に応じてあらかじめ定められたしきい値とを比較し、前記確率が前記しきい値よりも大きいときには、シンボルの変更を行って前記ＣＯＤＥＭＰＳ処理によって符号化を行い、前記確率が前記しきい値以下であるときにはＣＯＤＥＬＰＳ処理によって符号化を行う
ことを特徴とするディジタル画像符号化方法。 - 係数モデリング部が出力するシンボルと予測シンボルとが一致していない場合、現在のコンテクストの予測が外れる確率とあらかじめ定められたしきい値とを比較し、前記確率が前記しきい値よりも大きい場合には、予測が的中したとみなして符号化を行う
請求項７記載のディジタル画像符号化方法。 - 係数モデリング部が生成した符号化パス毎に、予測の結果に応じてシンボルの変更を行うか否か判断する
請求項８記載のディジタル画像符号化方法。 - ウェーブレット変換後に発生する各サブバンド毎に異なるしきい値を使用する
請求項９記載のディジタル画像符号化方法。 - サブバンドのうちＬＬサブバンドについて、予測の結果に応じてシンボルの変更を行う処理を実行しない
請求項１０記載のディジタル画像符号化方法。 - 予測の結果に応じてシンボルの変更を行う処理の対象になるサブバンドにおける下位のビットプレーンについてのみ前記処理を実行する
請求項１０または請求項１１記載のディジタル画像符号化方法。
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