JP3857820B2

JP3857820B2 - Image compression apparatus and image expansion apparatus

Info

Publication number: JP3857820B2
Application number: JP24759198A
Authority: JP
Inventors: 紳聡阿部
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 1998-09-01
Filing date: 1998-09-01
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2018-09-01
Also published as: JP2000078410A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー静止画像を圧縮、伸張処理するための画像圧縮装置および画像伸張装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー静止画像を圧縮することによって通信回路を介した画像転送を効率的に行うため、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Expert Group ）方式と呼ばれる画像圧縮方式が標準化されており、ＪＰＥＧ方式を大きく分けると基本方式（ベースラインプロセス）を代表とする非可逆符号化方式と可逆符号化方式の２つに分類される。後者の可逆符号化方式では、１画面の画像において隣接する画素間に相関関係があることから、符号化（圧縮）対象である画素データを隣接する画素データから予測し、予測した画素データと実際の画素データとの差分値を求め、この差分値を符号化する。符号化された画素データは、復号化され、予測値と差分値に基いて元の画素データに復元され、これにより原画像が復元される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような可逆符号化方式によれば、高解像度の画像に対して歪みを生じさせずに圧縮、伸張処理することができる。しかし、すべての画素データを符号化する必要があるために、直交変換と量子化の実行によりゼロラン（画素データを１列に並べたときの０の値である画素データが連続すること）を作り出す基本方式に比べて画像を効率的に圧縮することができない。
【０００４】
本発明は、高解像度の画像に対して画質劣化を生じさせず、かつ効率的に圧縮、伸張処理するための画像圧縮装置および画像伸張装置を得ることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像圧縮装置は、入力される静止画像に対応した、複数の画素データによって構成される画像データについて、各画素データ毎に、隣接する画素データに基いて予測値を求める予測値生成手段と、予測値と画素データとの差分をとることにより、差分値を求める差分値生成手段と、予測値に対応した差分値のとりうる範囲に基いて改良差分値を生成する改良差分値生成手段と、改良差分値を符号化することにより、圧縮画像データを求める符号化手段とを備え、改良差分値生成手段が、差分値のとりうる範囲のなかで、差分値と正負の符号を反転させた差分値を、差分値のとりうる範囲における差分値の増加もしくは減少方向に対応させて、絶対値の小さい順に並べることにより、改良差分値を求めることを特徴とする。
【０００６】
改良差分値生成手段は、絶対値が等しい差分値と正負の符号を反転させた差分値を、正の値と負の値が交互に現れるように並べることが望ましい。
【０００７】
改良差分値生成手段は、予測値に対応した差分値のとりうる範囲を第１および第２および第３の部分的範囲に分けるとともに、第１の部分的範囲を第４の部分的範囲に置き換え、差分値の存在しない非差分値範囲に存在する数値を第３の部分的範囲に存在する差分値の代わりに使用して、第２の部分的範囲に存在する差分値と非差分値範囲に存在する数値が絶対値の小さい順に交互に並べられた第５の部分的範囲を生成し、第４および第５の部分的範囲に存在するビット列で表される改良差分値を求めることが望ましい。
【０００８】
改良差分値生成手段は、第１の部分的範囲における上限の差分値と下限の差分値との絶対値が等しくなるように、差分値のとりうる範囲を第１および第２および第３の部分的範囲に分けることが望ましい。
【０００９】
改良差分値生成手段は、非差分値範囲に存在する数値の合計と第３の部分的範囲に存在する差分値の合計とが等しくなるように、差分値のとりうる範囲を第１および第２および第３の部分的範囲に分けることが望ましい。
【００１０】
予測値生成手段は、符号化対象の画素データに対し、１つ左隣の画素データを予測値とすることが望ましい。
【００１１】
本発明の画像伸張装置は、圧縮画像データを復号化することにより、改良差分値を求める復号化手段と、改良差分値のとりうる範囲と差分値のとりうる範囲を対応させることにより、差分値を復元する手段と、差分値と予測値との差をとることで画素データを順次復元することにより、画像データを復元する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
予測値は、先に復元された画素データに基いて求められることが望ましい。
【００１３】
本発明の画像圧縮装置は、入力される静止画像に対応した、複数の画素データによって構成される画像データについて、各画素データ毎に、隣接する画素データに基いて予測値を求める予測値生成手段と、予測値と画素データとの差分をとることにより、差分値を求める差分値生成手段と、予測値に対応した差分値のとりうる範囲に基いてビット列で表される改良差分値を生成する改良差分値生成手段と、改良差分値のビット列を上位ビット列と下位ビット列の２つに分離し、上位ビット列で表される上位改良差分値と下位ビット列で表される下位改良差分値を求めるビット分離手段と、上位改良差分値を符号化することにより、圧縮画像データを求める符号化手段とを備え、改良差分値生成手段が、差分値のとりうる範囲のなかで、差分値と正負の符号を反転させた差分値を、差分値のとりうる範囲における差分値の増加もしくは減少方向に対応させて、絶対値の小さい順に並べることにより、改良差分値を求めることを特徴とする。
【００１４】
ビット分離手段は、改良差分値のビット列を右シフト演算し、右シフト演算により変換される改良差分値のビット列を上位ビット列、右シフト演算により分離される下位ビットを下位ビット列とすることが望ましい。
【００１５】
本発明の画像伸張装置は、圧縮画像データを復号化することにより、上位改良差分値を求める復号化手段と、復号化手段により得られた上位改良差分値と入力される下位改良差分値をビット合成することにより、改良差分値を求めるビット合成手段と、改良差分値のとりうる範囲と差分値のとりうる範囲を対応させることにより、差分値を復元する手段と、差分値と予測値との差をとることで前記画素データを順次復元することにより、画像データを復元する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
ビット合成手段は、上位改良差分値のビット列を左シフト演算し、左シフト演算により空白になるビット部分に下位ビット列を当てはめることにより、改良差分値を求めることが望ましい。
【００１７】
本発明の画像圧縮装置は、入力される静止画像に対応し、ビット列で表される画像データに対し、画像データのビット列を２つに分離して上位ビット列で表される上位画像データと下位ビット列で表される下位画像データとを求めるビット分離手段と、複数の画素データから構成される上位画像データについて、各画素データ毎に、隣接する画素データに基いて予測値を求める予測値生成手段と、予測値と画素データとの差分をとることにより、差分値を求める差分値生成手段と、予測値に対応した差分値のとりうる範囲に基いて改良差分値を生成する改良差分値生成手段と、改良差分値を符号化することにより、圧縮画像データを求める符号化手段とを備え、改良差分値生成手段が、差分値のとりうる範囲のなかで、差分値と正負の符号を反転させた差分値を、差分値のとりうる範囲における差分値の増加もしくは減少方向に対応させて、絶対値の小さい順に並べることにより、改良差分値を求めることを特徴とする。
【００１８】
ビット分離手段は、画像データのビット列を右シフト演算し、右シフト演算により変換される画像データのビット列を上位ビット列、右シフト演算により分離される下位ビットを前記下位ビット列とすることが望ましい。
【００１９】
本発明の画像伸張装置は、圧縮画像データを復号化することにより、前記改良差分値を求める復号化手段と、改良差分値のとりうる範囲と差分値のとりうる範囲を対応させることにより、前記差分値を復元する手段と、差分値と予測値との差をとることで画素データを順次復元することにより、上位画像データを復元する手段と、入力される下位画像データと上位画像データをビット合成することにより、画像データを求めるビット合成手段とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
ビット合成手段は、上位画像データのビット列を左シフト演算し、左シフト演算により空白になるビット部分に下位ビット列を当てはめることにより、画像データを求めることが望ましい。
【００２１】
本発明の画像圧縮装置は、入力される静止画像に対応した、複数の画素データによって構成される画像データについて、各画素データ毎に、隣接する画素データに基いて予測値を求める予測値生成手段と、予測値と画素データとの差分をとることにより、差分値を求める差分値生成手段と、予測値に対応した差分値のとりうる範囲に基いてビット列で表される改良差分値を生成する改良差分値生成手段と、改良差分値が負の値である場合には改良差分値を−１で掛け算して正の値に変換する手段と、はじめから正である、もしくは−１が掛け算されたことにより正の値に変換された改良差分値のビット列を上位ビット列と下位ビット列の２つに分離し、上位ビット列で表される上位改良差分値と下位ビット列で表される下位改良差分値を求めるビット分離手段と、下位改良差分値の下位ビット列に対し、改良差分値が正の値である場合には正の付加符号ビット、改良差分値が負の値である場合には負の付加符号ビットを付加する付加手段と、改良差分値を符号化することにより、圧縮画像データを求める符号化手段とを備え、改良差分値生成手段が、差分値のとりうる範囲のなかで、差分値と正負の符号を反転させた差分値を、差分値のとりうる範囲における差分値の増加もしくは減少方向に対応させて、絶対値の小さい順に並べることにより、改良差分値を求めることを特徴とする。
【００２２】
本発明の画像伸張装置は、圧縮画像データを復号化することにより、上位改良差分値を求める復号化手段と、付加符号ビットを除いた下位改良差分値と上位改良差分値をビット合成することにより、改良差分値を求めるビット合成手段と、下位改良差分値に付加されていた付加符号ビットが負の値である場合には、ビット合成手段により得られた改良差分値に−１を掛け算して負の値に変換する手段と、改良差分値のとりうる範囲と差分値のとりうる範囲を対応させることにより、差分値を復元する手段と、差分値と予測値との差をとることで前記画素データを順次復元することにより、画像データを復元する手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態である画像圧縮装置および画像伸張装置について図面を参照して説明する。
図１〜図１０は第１の実施形態例である画像圧縮装置および画像伸張装置に関する図であり、図１は、画像圧縮装置のブロック図である。
【００２４】
被写体像１６( 静止画像）は、レンズ１７を介して撮像素子１８の受光面上に結像される。撮像素子１８の受光面には光電変換素子が配設され、光電変換素子の上面にはレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の各色フィルタ要素からなるカラーフィルタが設けられている。各光電変換素子は一つの画素データに対応しており、被写体像は各光電変換素子によって所定の色に対応した電気的な画像信号に変換される。そして画像信号は、Ａ／Ｄ変換器( 図示せず）においてアナログ信号からデジタル信号に変換される。
【００２５】
デジタル化された画像信号は、信号処理回路（図示せず）において輝度データＹ、色差データＣｂ、Ｃｒに変換されて画像メモリ１９に画像データとして記録される。画像メモリ１９には、輝度データＹおよび色差データＣｂ、Ｃｒがそれぞれ独立した領域に格納されており、各メモリ領域は１画像分の記憶容量を有している。輝度データＹおよび色差データＣｂ、Ｃｒは、画像圧縮装置１０に対する入力データである。
【００２６】
輝度データＹおよび色差データＣｂ、Ｃｒの画像データは、１画面において複数のブロックに分割され、ブロック単位で処理される。各ブロックは、８×８個の画素データからなる。
【００２７】
輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒは、画像メモリ１９から読み出され、画像圧縮装置１０内に送られる。画像圧縮装置１０は、予測値生成部１１、差分値生成部１２、改良差分値生成部１３、グループ部１４、ハフマン符号化部１５から構成されている。輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒは、画像圧縮装置１０内においてそれぞれ別々に圧縮処理される。
【００２８】
各ブロックにおける輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの画素データに基き、予測値が予測値生成部１１において求められる。予測値は、符号化（圧縮）対象である画素データの値を隣接する画素データの値に基いて予測した値である。
【００２９】
輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの画素データは、差分値生成部１２において差分値に変換される。この差分値は、予測値生成部１１において得られた予測値から実際の画素データの値が引き算されることにより求められる。
【００３０】
輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの差分値は、改良差分値生成部１３において改良差分値に変換される。改良差分値は、予測値および差分値に基いて算出され、画素データの代わりに符号化の対象とされる。
【００３１】
輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの改良差分値は、グループ部１４においてグループ表Ｔに基いてグループ分けされ、改良差分値が属するグループのグループ番号とそのグループ番号に対応した付加ビットが求められる。
【００３２】
グループ部１４において得られたグループ番号に基いてハフマンテーブルＨを参照することにより、符号語がハフマン符号化部１５において求められる。ハフマン符号化部１５ではエントロピー符号化が行われ、ここではエントロピー符号化の一つとしてハフマン符号化が適用される。なお、グループ分けおよびハフマン符号化を、ここでは符号化とする。符号語とグループ部１４において得られた付加ビットを組み合わせた圧縮画像データ（符号化データ）が、記録媒体Ｍに記録される。
【００３３】
図２、図３を用いて、１つの画素ブロックに対する圧縮処理について説明する。ここでは、輝度データＹの画素データを対象とする。
【００３４】
図２では、画素ブロックＰと予測値行列Ｅと差分値行列Ｈと改良差分値行列ＫＨが８×８のマトリクスで例示されている。各マトリクスの要素は、それぞれ画素値（画素データを以下では画素値とする）Ｐ_yx、予測値Ｅ_yx、差分値Ｈ_yx、改良差分値ＫＨ_yxと表される。
【００３５】
画素値Ｐ_yxにおいて、添字ｙは縦方向の位置を表し、上から０，１，２，・・・７である。また、添字ｘは横方向の位置を表し、左から０，１，２，・・・７である。例えば、ｘ＝１、ｙ＝１の場合、画素値Ｐ_yx＝１６２である。
【００３６】
まず符号化対象の画素値Ｐ_yxに隣接する画素値Ｐ_yxに基いて予測値Ｅ_yxが求められる。予測値Ｅ_yxの算出方法は幾つか知られているが、ここでは符号化対象である画素値Ｐ_yxの１つ左隣の画素値Ｐ_yx-1をそのまま予測値Ｅ_yxとする方法（前値予測）により予測値Ｅ_yxを求める。ただし、画素ブロックＰにおいて最左端の列に位置する画素値Ｐ_y0に対する予測値Ｅ_y0は、１つ左隣の画素ブロックＰにおいて最右端の列に位置する画素値Ｐ_y7から求められる。
【００３７】
例えば、符号化対象である画素値Ｐ₁₇（＝１３２）の１つ左隣である画素値Ｐ₁₆（＝１４）が予測値Ｅ₁₇（＝１４）となる。
【００３８】
次に予測値Ｅ_yxとそれに対応する実際の画素値Ｐ_yxに基き、画素値Ｐ_yxが差分値Ｈ_yxに変換される。すなわち、予測値Ｅ_yxから画素値Ｐ_yxが引き算されて、差分値Ｈ_yxが求められる。
【００３９】
例えば、予測値Ｅ₁₇（＝１４）から画素値Ｐ₁₇＝（１３２）が引き算されることにより、差分値Ｈ₁₇（＝−１１８）が求められる。
【００４０】
差分値Ｈ_yxは、予測値Ｅ_yxと画素値Ｐ_yxに基いて改良差分値ＫＨ_yxに変換される。改良差分値ＫＨ_yxは、−１２８〜１２７の範囲のいずれかの値であり、画素値Ｐ_yxの代わりに符号化の対象とされる。例えば、差分値Ｈ₁₇（＝−１１８）は、改良差分値ＫＨ₁₇（＝６６）に変換される。また、差分値Ｈ₂₁（＝−１）はそのまま改良差分値ＫＨ₂₁（＝−１）となる。なお、改良差分値ＫＨ_yxに関しては後述する。
【００４１】
図３では、グループ表ＴとハフマンテーブルＨが示されており、具体的に改良差分値ＫＨ₁₇（＝６６）がグループ分けおよびハフマン符号化されている。
【００４２】
改良差分値ＫＨ_yxは、グループ表Ｔに基いてグループ分けされる。グループ表Ｔは、改良差分値ＫＨ_yxの属するグループを示す欄と、そのグループ番号Ｃを示す欄と、グループ番号Ｃに対応した付加ビット数を示す欄から構成されている。
【００４３】
例えば、グループ表Ｔを参照して改良差分値ＫＨ₁₇（＝６６）をグループ分けすると、グループ番号［７］が得られ、付加ビット数は７となる。
【００４４】
グループ分けにより得られたグループ番号Ｃと付加ビット数から、付加ビットが求められる。付加ビットは、改良差分値ＫＨ_yxが属するグループにおいて改良差分値ＫＨ_yxの値を特定するために設けられたビットである。
【００４５】
グループ番号［７］のグループにおいて６６は−１２７から数えて６７番目に大きい数であることから、改良差分値ＫＨ_yx（＝６６）に対する付加ビットは−１２７が２進数「０００００００」であることを考慮すれば６６の２進数「１００００１０」である。
【００４６】
グループ分けにより得られたグループ番号Ｃに基いてハフマンテーブルＨを参照することにより、符号語が求められる。ハフマンテーブルＨは、グループ番号Ｃを示す欄と、符号長を示す欄と、符号語を示す欄から構成され、改良差分値ＫＨ_yxのグループ番号Ｃに対応した符号語を有している。
【００４７】
改良差分値ＫＨ₁₇（＝６６）のグループ番号「７」に基いてハフマンテーブルＨを参照することにより、改良差分値ＫＨ₁₇（＝６６）の符号語は、「１１１１０」である。
【００４８】
この符号語と付加ビットを組み合わせることで符号化データが求まる。改良差分値ＫＨ₁₇（＝６６）の場合、符号語「１１１１０」と付加ビット「１００００１１」を組み合わせることにより、符号化データ「１１１１０１００００１１」が求められる。
【００４９】
このように改良差分値ＫＨ_yxをグループ分け、ハフマン符号化することで符号化データ、すなわち圧縮画像データが求められる。
【００５０】
図４、図５、図６を用いて、改良差分値ＫＨ_yxについて詳述する。ここでは、輝度データＹの改良差分値ＫＨ_yxを対象とする。
【００５１】
図４には、予測値Ｅ₁₇（＝１４）に対する画素値Ｐ_yx、差分値Ｈ_yx、および改良差分値ＫＨ_yxのとりうる範囲を載せた表Ｓが示されている。また図５には、予測値Ｅ₁₇（＝１４）に対する画素値Ｐ_yx、差分値Ｈ_yx、改良差分値ＫＨ_yxのとりうる範囲が棒線で表されており、棒線Ｌ０は画素値Ｐ_yxのとりうる範囲、棒線Ｌ１は差分値Ｈ_yxのとりうる範囲、棒線Ｌ２は改良差分値ＫＨ_yxのとりうる範囲を示している。
【００５２】
輝度データＹの画素値Ｐ_yxのとりうる範囲は、棒線Ｌ０で示されるように０〜２５５である。一方予測値Ｅ₁₇（＝１４）に対する差分値Ｈ_yxのとりうる範囲は、棒線Ｌ１で示されるように−２４１〜１４である。従って予測値Ｅ₁₇（＝１４）に対する差分値Ｈ_yxは、整数範囲（非差分値範囲）ＬＦ（１５〜１２７）には存在しない。
【００５３】
棒線Ｌ１で示される差分値Ｈ_yxが存在する範囲を、部分的範囲（第３の部分的範囲）ＬＣ（−２４１〜−１２９）、部分的範囲（第２の部分的範囲）ＬＢ（−１２８〜−１５）、部分的範囲（第１の部分的範囲）ＬＡ（−１４〜１４）に分ける。整数範囲ＬＦに存在する整数の合計数と部分的範囲ＬＣに存在する差分値Ｈ _yxの合計数は等しい。また、部分的範囲ＬＡでは、差分値Ｈ_yxが−１４〜１４の範囲の値をとる。
【００５４】
部分的範囲ＬＣに存在する差分値Ｈ_yxの代わりに整数範囲ＬＦに存在する整数が用いられるのが、棒線Ｌ２で示された改良差分値ＫＨ_yxのとりうる範囲である。棒線Ｌ２における部分的範囲（第５の部分的範囲）ＬＥ（−１２８〜−１５）では、整数範囲ＬＦに存在する整数と部分的範囲ＬＢに存在する差分値Ｈ_yxが絶対値の小さい順に交互に並べられている。この部分的範囲ＬＥは表Ｓにおいて網線で表される。具体的に部分的範囲ＬＥに存在する改良差分値ＫＨ_yxの一部（−１５、１５、−１６）がそれぞれ（ｎ１、ｎ２、ｎ３）で示されている。
【００５５】
この部分的範囲ＬＥにおける改良差分値ＫＨ_yxの並びは、部分的範囲ＬＢに存在する差分値Ｈ_yxとその差分値Ｈ_yxに対して正負の符号を反転させた差分値−Ｈ_yxを、交互に絶対値が小さい順に並べたものと等しい。
【００５６】
棒線Ｌ２における部分的範囲（第４の部分的範囲）ＬＤ（−１４〜１４）に存在する改良差分値ＫＨ_yxは、棒線Ｌ１における部分的範囲ＬＡに存在する差分値Ｈ_yxと対応している。なお、部分的範囲ＬＡ，部分的範囲ＬＤにおける最大値（ここでは１４）と最小値（ここでは−１４）の絶対値は等しい。
【００５７】
棒線Ｌ２で示される改良差分値ＫＨ_yxのとりうる範囲と棒線Ｌ１で示される差分値Ｈ_yxのとりうる範囲を対応させることにより、差分値Ｈ_yxに対応する改良差分値ＫＨ_yxが求められる。例えば、差分値Ｈ_yxが−１２９である場合、それに対応する改良差分値ＫＨ_yxは−７２である。
【００５８】
図４で示されるように、改良差分値ＫＨ_yxの絶対値の増加方向と、差分値Ｈ_yxの増加あるいは減少方向（ここでは減少方向）は対応している。そのため改良差分値ＫＨ_yxとそれに対応する差分値Ｈ_yxをそれぞれ比べてみると、差分値Ｈ_yxの絶対値が大きければ大きいほど改良差分値ＫＨ_yxの絶対値と差分値Ｈ_yxの絶対値との差はより大きい。
【００５９】
ここで図３で示されたグループ表Ｔによるグループ分けを取り上げると、改良差分値ＫＨ_yxは差分値Ｈ_yxに比べより小さいグループ番号Ｃのグループに属し、対応する付加ビットのビット数も少なくなる。また、グループ番号［８］に属する改良差分値ＫＨ_yxは−１２８のみとなり付加ビットは必要としない。従って改良差分値ＫＨ_yxの符号化データのビット数は差分値Ｈ_yxに比べ少なくなる。
【００６０】
図６には、予測値Ｅ₁₇（＝１４）に対して差分値Ｈ_yxである確率分布が示されている。この確率分布は、棒線Ｌ１で示される範囲の差分値Ｈ_yxの中で実際に差分値Ｈ_yxになる確率を表している。横軸は差分値Ｈ_yxのとりうる範囲であり、縦軸は実際に差分値Ｈ_yxとなる確率である。
【００６１】
１画面の画像において隣接する画素間には相関関係があることから、差分値Ｈ_yxは０付近の値である確率が高い。従って、差分値Ｈ_yxの確率分布曲線はガウス分布曲線Ｖで表される。
【００６２】
部分的範囲ＬＥにおいて改良差分値ＫＨ_yxは、絶対値が小さい順に正と負が交互に現れるように並べられている。従って改良差分値ＫＨ _yxの絶対値の増加率（数値が大きくなっていく割合）は、部分的範囲ＬＢにおける差分値Ｈ_yxの絶対値の増加率に対して半分の増加率となる。絶対値の小さい差分値Ｈ_yxほど実際に符号化対象となる確率が高いことを考慮すれば、絶対値の増加率が抑えられている改良差分値ＫＨ_yxの符号化データのビット数は、差分値Ｈ_yxに比べて少なくなる。
【００６３】
このように予測値Ｅ_yxと差分値Ｈ_yxのとりうる範囲に基いて改良差分値ＫＨ_yxのとりうる範囲を生成し、差分値Ｈ_yxの代わりに改良差分値ＫＨ_yxを符号化すれば、符号化データに必要とするビット数、すなわち情報量が少なくて済む。
【００６４】
色差データＣｂ，Ｃｒの改良差分値ＫＨ_yxも、輝度データＹと同じように求められる。ただし、色差データＣｂ，Ｃｒの範囲は−１２８〜１２７であるため、色差データＣｂ、Ｃｒに１２８が足し算されてから同じように改良差分値ＫＨ_yxが求められる。
【００６５】
図７は、１つの改良差分値行列ＫＨを求める手順を示したフローチャートである。図２、図７を用いて１つの改良差分値行列ＫＨを求める手順を説明する。
【００６６】
ステップ１０１では、添字ｙが０に設定される。ステップ２０２では、添字ｘが０に設定され、求められる改良差分値ＫＨ_yxが行列の横方向を表す行の中で最も左側に位置する改良差分値ＫＨ_yxに決定される。求められる改良差分値ＫＨ_yxが決定されると、ステップ１０３に移る。そしてステップ１０３では、予測値Ｅ_yxが１２８以上であるか否かが判定される。
【００６７】
ステップ１０３において予測値Ｅ_yxが１２８以上であると判断されると、ステップ１０４に移る。ステップ１０４では、画素値Ｐ_yxが（１）式
Ｐ_yx＜２×Ｅ_yx−２５５・・・・・（１）
を満たすか否かが判定される。画素値Ｐ_yxが（１）式を満たすと判断されると、ステップ１０６に移る。画素値Ｐ_yxが（１）式を満たさないと判断されると、ステップ１０５に移り、改良差分値ＫＨ_yxが（２）式で求められ、ステップ１１３に移る。
ＫＨ_yx＝Ｅ_yx−Ｐ_yx ・・・・・（２）
【００６８】
ステップ１０６では、画素値Ｐ_yxが偶数であるか否かが判断される。画素値Ｐ_yxが偶数であると判断されるとステップ１０７に移り、改良差分値ＫＨ_yxが（３）式で求められる。
ＫＨ_yx＝Ｐ_yx／２−１２８・・・・・（３）
画素値Ｐ_yxが偶数ではないと判断されるとステップ１０８に移り、改良差分値ＫＨ_yxが（４）式で求められる。
ＫＨ_yx＝１２８−（Ｐ_yx＋１）／２・・・・（４）
改良差分値ＫＨ_yxが求められると、ステップ１１３に移る。
【００６９】
例えば、予測値Ｅ₆₁（＝１７５）に対する画素値Ｐ₆₁（＝１９）は奇数であるから、改良差分値ＫＨ₆₁は（４）式より
ＫＨ₆₁＝１２８−（１９＋１）／２＝１１８
である。
【００７０】
ステップ１０３において予測値Ｅ_yxが１２８以上ではないと判断されるとステップ１０９に移る。ステップ１０９では、画素値Ｐ_yxが（５）式を満たすか否かが判断される。
Ｐ_yx＞２×Ｅ_yx ・・・・・（５）
画素値Ｐ_yxが（５）式を満たすと判断されるとステップ１１０に移る。画素値Ｐ_yxが上式を満たさないと判断されるとステップ１０５に移り、改良差分値ＫＨ_yxは（２）式で求められ、ステップ１１３に移る。
【００７１】
ステップ１１０では、画素値Ｐ_yxが偶数であるか否かが判定される。画素値Ｐ_yxが偶数でないと判断されるとステップ１１１に移り、改良差分値ＫＨ_yxは（６）式で求められる。
ＫＨ_yx＝−（Ｐ_yx＋１）／２・・・・・（６）
画素値Ｐ_yxが偶数であると判断されるとステップ１１２に移り、改良差分値ＫＨ_yxが（７）式で求められる。
ＫＨ_yx＝Ｐ_yx／２・・・・・（７）
改良差分値ＫＨ_yxが求められると、ステップ１１３に移る。
【００７２】
例えば、予測値Ｅ₁₇（＝１４）に対する画素値Ｐ₁₇（＝１３２）は偶数であることから、改良差分値ＫＨ₁₇は（７）式より
ＫＨ₁₇＝１３２／２＝６６
となる。
【００７３】
ステップ１１３では、添字ｘに１が加算される。すなわち、求められる改良差分値ＫＨ_yxが１つ右隣の改良差分値ＫＨ_yxに決定される。
【００７４】
ステップ１１４では、添字ｘが８であるか否かが判定される。すなわち、１つ改良差分値ＫＨ_yxが１つの行においてすべて求められたか否かが判定される。添字ｘが８であると判断されるとステップ１１５に移り、添字ｘが８でないと判断されるとステップ１０３に戻る。
【００７５】
ステップ１１５では、添字ｙに１が加算される。すなわち、求められる改良差分値ＫＨ_yxが１つ下の行の改良差分値ＫＨ_yxに決定される。
【００７６】
ステップ１１６では、添字ｙが８であるか否かが判定される。すなわち、改良差分値ＫＨ_yxがすべて求められたか否か判定される。添字ｙが８であると判定されると改良差分値行列ＫＨを求める演算は終了する。添字ｙが８でないと判断されるとステップ１０２に戻る。なお、１画面におけるすべての画素ブロックＰに対してこのような改良差分値行列ＫＨを求める演算が行われる。
【００７７】
以上のように圧縮処理において差分値Ｈ_yxの代わりに改良差分値ＫＨ_yxを符号化することにより、画像データを符号化するのに必要な情報量が少なくて済み、画像を効率的に圧縮することができる。
【００７８】
図８は、本発明の第１の実施形態を適用した画像伸張装置のブロック図である。この画像圧縮装置では、第１の実施形態における画像圧縮装置によって圧縮された画像データを復元する。
【００７９】
圧縮画像データは、記録媒体Ｍから読み出され、画像伸張装置２０に送られる。画像伸張装置２０は、ハフマン復号化部２１、グループ合成部２２、差分値復元部２３、画素データ復元部２４、予測値生成部２５から構成されている。
【００８０】
記録媒体Ｍに記録された輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの圧縮画像データは、ハフマン復号化部２１において復号化される。すなわち、ハフマンテーブルＨを参照することにより、付加ビットを除いた符号化データからグループ番号が求められる。なおハフマン符号化部２１では、圧縮画像データに対するエントロピー復号化が行われ、ここではエントロピー復号化の一つであるハフマン復号化が適用される。
【００８１】
復号化により得られたグループ番号と付加ビットに基いてグループ表Ｔを参照することにより、改良差分値ＫＨ_yxがグループ合成部２２において求められる。なお、ハフマン復号化とグループ合成部２２において改良差分値を求めることを、ここでは復号化とする。そして輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの改良差分値は、差分値復元部２３において差分値に変換される。
【００８２】
この差分値と予測値生成部２５において生成される予測値を用いることにより、画素データが画素データ復元部２４において生成される。すなわち、すでに復元された画素データに基いて生成された予測値と差分値との差から画素データが求められる。求められた画素データは予測値生成部２５に送られ、次に復元される画素データに対する予測値の算出に用いられる。
【００８３】
順次画素データが復元されることにより、輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの画像データが復元され、画像データが画像メモリ１９に送られる。
【００８４】
図９を用いて圧縮画像データの伸張処理について説明する。ここでは、輝度データＹの圧縮画像データを対象としている。
【００８５】
図９には、改良差分値行列ＫＨと差分値行列Ｈと予測値行列Ｅと画素ブロックＰが８×８のマトリクスで示されている。各マトリクスの要素は、それぞれ改良差分値ＫＨ_yx、差分値Ｈ_yx、予測値Ｅ_yx、画素値Ｐ_yxと表される。
【００８６】
圧縮画像データは、ハフマンテーブルＨとグループ表Ｔに基いて復号化され、改良差分値ＫＨ_yxに変換される。
【００８７】
。予測値Ｅ_yxにおける改良差分値ＫＨ_yxのとりうる範囲と差分値Ｈ_yxのとりうる範囲を対応させることにより、改良差分値ＫＨ_yxから差分値Ｈ_yxが復元される。例えば予測値Ｅ_yxがＥ₄₄（＝１６７）のとき、改良差分値ＫＨ₄₄（＝１１６）は差分値Ｈ₄₄（＝１４４）に復元される。
【００８８】
差分値Ｈ_yxとそれに対応する予測値Ｅ_yxから、画素値Ｐ_yxが求められる。すなわち、予測値Ｅ_yxから差分値Ｈ_yxが引き算されることで、画素値Ｐ_yxが求められる。画素値Ｐ_yxは、画素ブロックＰにおいて１つずつ復元され、復元された画素値Ｐ_yxが次に復元される画素値Ｐ_yxに対する予測値Ｅ_yxとなる。
【００８９】
例えば、予測値Ｅ₄₄（＝１６７）から差分値Ｈ₄₄（＝１４４）が引き算されることにより、画素値Ｐ₄₄（＝２３）が求められる。画素値Ｐ₄₄は、次に復元される画素値Ｐ₄₅に対する予測値Ｅ₄₅（＝２３）となる。
【００９０】
このように順次画素値Ｐ_yxが復元されることにより、１つの画素ブロックＰが復元される。
【００９１】
図１０は、改良差分値ＫＨ_yxと予測値Ｅ_yxに基いて画素値Ｐ_yxを求める手順を示したフローチャートである。図９、図１０を用いて１つの画素ブロックＰを求める手順を説明する。
【００９２】
ステップ２０１では、添字ｙが０に設定される。ステップ２０２では、添字ｘが０に設定され、復元される画素値Ｐ_yxが行列の横方向を表す行の中で最も左側の画素値Ｐ_yxに決定される。復元される画素値Ｐ_yxが決定されるとステップ２０３に移り、予測値Ｅ_yxが１２８以上であるか否かが判定される。
【００９３】
ステップ２０３において、予測値Ｅ_yxが１２８以上であると判断されると、ステップ２０４に移る。ステップ２０４では改良差分値ＫＨ_yxが（８）式を満たすか否かが判定される。
Ｅ_yx−２５５≦ＫＨ_yx≦２５５−Ｅ_yx ・・・・（８）
改良差分値ＫＨ_yxが（８）式を満たすと判断されると、ステップ２０５に移り、画素値Ｐ_yxが（９）式で求められる。
Ｐ_yx＝Ｅ_yx−ＫＨ_yx ・・・・（９）
画素値Ｐ_yxが求められると、ステップ２１３に移る。
【００９４】
例えば、改良差分値ＫＨ₃₂（＝７）に対する予測値Ｅ₃₂（＝１６８）は、（８）式を満たすことから、画素値Ｐ₃₂は（９）式より
Ｐ₃₂＝１６８−７＝１６１
となる。
【００９５】
ステップ２０４において（８）式を満たさないと判断されると、ステップ２０６に移り、改良差分値ＫＨ_yxが０以上であるか否かが判定される。改良差分値ＫＨ_yxが０以上であると判定されるとステップ２０８に移り、画素値Ｐ_yxが（１０）式で求められる。
Ｐ_yx＝２５５−２×ＫＨ_yx ・・・・・（１０）
改良差分値ＫＨ_yxが０以上ではない判断されると、ステップ２０７に移り、画素値Ｐ_yxが（１１）式で求められる。
Ｐ_yx＝ＫＨ_yx×２＋２５６・・・・・（１１）
画素値Ｐ_yxが求められるとステップ２１３に移る。
【００９６】
ステップ２０３において予測値Ｅ_yxが１２８以上でないと判断されるとステップ２０９に移る。ステップ２０９では、改良差分値ＫＨ_yxが（１２）式を満たすか否かが判定される。
−Ｅ_yx≦ＫＨ_yx≦Ｅ_yx ・・・・・（１２）
改良差分値Ｅが（１２）式を満たすと判断されるとステップ２０５に移り、（９）式により画素値Ｐ_yxが求められる。改良差分値ＫＨ_yxが（１２）式を満たさないと判断されるとステップ２１０に移る。
【００９７】
ステップ２１０では、改良差分値ＫＨ_yxが０以上であるか否かが判断される。改良差分値ＫＨ_yxが０以上であると判断されると、ステップ２１２に移り画素値Ｐ_yxが（１３）式で求められる。
Ｐ_yx＝２×ＫＨ_yx ・・・・・（１３）
改良差分値ＫＨ_yxが０以上でないと判断されるとステップ２１１に移り画素値Ｐ_yxが（１４）式で求められる。
Ｐ_yx＝−２×ＫＨ_yx−１・・・・・（１４）
画素値Ｐ_yxが求められると、ステップ２１３に移る。
【００９８】
例えば、予測値Ｅ₁₇（＝１４）に対する改良差分値ＫＨ₁₇（＝６６）は０以上であるから、画素値Ｐ₁₇は（１３）式より
Ｐ₁₇＝２×６６＝１３２
となる。
【００９９】
ステップ２１３では、添字ｘに１が加算される。すなわち、復元される画素値Ｐ_yxが１つ右隣の画素値Ｐ_yxに決定される。
【０１００】
ステップ２１４では、添字ｘが８であるか否かが判定される。すなわち、画素値Ｐ_yxが１つの行においてすべて復元されたか否かが判定される。添字ｘが８であると判断されるとステップ２１５に移り、添字ｘが８でないと判断されるとステップ２０３に戻る。
【０１０１】
ステップ２１５では、添字ｙに１が加算される。すなわち、復元される画素値Ｐ_yxが１つ下の行の画素値Ｐ_yxに決定される。
【０１０２】
ステップ２１６では、添字ｙが８であるか否かが判定される。すなわち、１つの画素ブロックＰにおいて画素値Ｐ_yxがすべて復元されたか否かが判定される。添字ｙが８であると判定されると画素値Ｐ_yxを復元する演算は終了する。添字ｙが８でないと判断されるとステップ２０２に戻る。なお、１画面におけるすべての改良差分値行列ＫＨ_yxに対してこのような画素ブロックＰを求める演算が行われる。
【０１０３】
以上のように第１の実施形態によれば、差分値Ｈ_yxの代わりに改良差分値ＫＨ_yxを符号化することにより、圧縮画像データの情報量が少なくて済み、画像を効率的に圧縮することができる。また改良差分値ＫＨ_yxから画素値Ｐ_yxを復元することにより無歪みで画像を伸張することができる。
【０１０４】
図１１〜図１８は、第２の実施形態例である画像圧縮装置および画像伸張装置に関する図である。
【０１０５】
図１１は、第２の実施形態例を適用した画像圧縮装置のブロック図である。
【０１０６】
第１の実施形態と同じように被写体像１６の光がレンズ１７を介して撮像素子１８に結像される。撮像素子１８において光電変換により発生した画像信号はＡ／Ｄ変換器および信号処理回路においてそれぞれ処理されて輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒに変換され、画像データとして画像メモリ１９に記録される。輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの画像データは画像メモリ１９から読み出され、画像圧縮装置３０に送られる。画像圧縮装置３０は、予測値生成部３１、差分値生成部３２、改良差分値生成部３３、ビット分離部３４、グループ部３５、ハフマン符号化部３６から構成されている。
【０１０７】
輝度データＹおよび色差データＣｂ、Ｃｒの画像データは、１画面において複数のブロックに分割され、ブロック単位で処理される。各ブロックは、８×８個の画素データからなる。
【０１０８】
各ブロックにおける輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの画素データに基き、予測値が予測値生成部３１において求められる。予測値は、符号化対象である１つの画素データに隣接する画素データに基づいて求められる。
【０１０９】
輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの画素データは、差分値生成部３２において差分値に変換される。すなわち、予測値生成部３１において得られた予測値から画素データが引き算されることにより、差分値が求められる。
【０１１０】
輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの差分値は、改良差分値生成部３３において改良差分値に変換される。
【０１１１】
輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒは、画像圧縮装置３０内においてビット列で表され、輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの改良差分値もビット列で表される。改良差分値のビット列は、ビット分離部３４において上位改良差分値のビット列（上位ビット列）と下位改良差分値のビット列（下位ビット列）に分離される。上位改良差分値はグループ部３５に送られるが、下位改良差分値は符号化されずに記録媒体Ｍの下位記録領域Ｍ２に記録される。
【０１１２】
輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの上位改良差分値は、グループ部３５においてグループ表Ｔに基いてグループ分けされ、上位改良差分値が属するグループのグループ番号とそれに対応した付加ビットが求められる。
【０１１３】
グループ部３５において得られたグループ番号に基いてハフマンテーブルＨを参照することにより、符号語がハフマン符号化部３６において求められる。そして、符号語とグループ部３５において得られた付加ビットを組み合わせた圧縮画像データが、記録媒体Ｍの圧縮画像データ記録領域Ｍ１に記録される。
【０１１４】
図１２を用いて画素ブロックＰに対する圧縮処理を説明する。
【０１１５】
図１２には、改良差分値行列ＫＨと、上位改良差分値行列ＤＨと、下位改良差分値行列ＤＬがそれぞれ８×８のマトリクスで例示されている。各マトリクスの要素は、それぞれ改良差分値ＫＨ_yx、上位改良差分値ＤＨ_yx、下位改良差分値ＤＬ_yxと表される。なお、改良差分値行列ＫＨは、第１の実施形態例の図２で示された改良差分値行列ＫＨであり、画素値Ｐ_yxから改良差分値ＫＨ_yxへの圧縮処理に関しては第１の実施形態と同じであるためここでは省略する。
【０１１６】
改良差分値ＫＨ_yxのビット列は、ビット分離により上位ビット列と下位ビット列に分離され、上位ビット列で表される上位改良差分値ＤＨ_yxと下位ビット列で表される下位改良差分値ＤＬ_yxが求められる。ここでは、ビット分離されるビット数は１ビットであり、１ビットに対してもビット列として表す。
【０１１７】
例えば、改良差分値ＫＨ₀₁（＝６）のビット列は、ビット分離により上位ビット列と下位ビット列に分離され、上位ビット列で表される上位改良差分値ＤＨ₀₁（＝３）と下位ビット列で表される下位改良差分値ＤＬ₀₁（＝０）が求められる。ビット分離に関しては後述する。
【０１１８】
ビット分離により得られた上位改良差分値ＤＨ_yxは、グループ表およびハフマンテーブルＨに基いてグループ分けおよびハフマン符号化される。このとき、上位改良差分値ＤＨ_yxは改良差分値ＫＨ_yxに比べ小さい値となる。そのため、ハフマン符号化する前に実行されるジグザグスキャンにより並べられた上位改良差分値ＫＨ_yxの１次元の列では、ゼロランの出現頻度が増え、ゼロラン長（ゼロランの長さ）が長くなる。したがって、上位改良差分値ＫＨ_yxに対するグループ分けおよびハフマン符号化により得られる符号化データのビット数は、改良差分値Ｈ_yxに比べて少ない。すなわち、符号化データに必要な情報量が少なくて済む。
【０１１９】
図１２、図１３を用いて１ビットのビット分離を詳述する。そのため、改良差分値ＫＨ_yxをビット列で表す。１つの改良差分値ＫＨ_yxには、通常８ビットが割り当てられるが、ここでは１６ビットを割り当てる。改良差分値ＫＨ_yxは正負の値をとり、１６ビットにおいて１ビットが符号ビットとして使用される。
【０１２０】
図１３では、図１２の改良差分値ＫＨ₀₁（＝６）に対するビット分離を示している。改良差分値ＫＨ₀₁（＝６）は、２進法で表すと「０００００１１０」であり、符号ビットＦは正を示す「０」である。１６ビットのビット列Ｂ０において、２進数「０００００１１０」は右端からの８ビットを使用して表される。「０」である符号ビットＦは、ビット列Ｂ０の左端にある最上位ビットに置かれる。改良差分値ＫＨ₀₁（＝６）が正の値であるため、使用されていない７ビットＪ０は「０００００００」である。
【０１２１】
ビット分離の実行により、改良差分値ＫＨ₀₁（＝６）のビット列は、右シフト演算される。右シフト演算とは、ビット列における各ビットを指定されたビット数だけ右に桁移動させる演算である。１ビットの右シフト演算が実行されると、各ビットが右に１つずつ移動させられ、「０」である右端の最下位ビットＫは分離される。そして右シフト演算により空白になった左端の最上位ビットには、「０」である符号ビットＦが埋められる。
【０１２２】
このようにして、ビット列Ｂ０は右シフト演算により７ビットを使用して２進数「０００００１１」が表されるビット列Ｂ１に変換される。このビット列Ｂ１が上位ビット列であり、２進数「「００００００１１」を１０進法で表した値が上位改良差分値ＤＨ₀₁の値となる。すなわち、上位改良差分値ＤＨ₀₁の値は３である。
【０１２３】
一方、右シフト演算により分離された最下位ビットＫが下位ビット列であり、２進数「０」を１０進法で表した値が、下位改良差分値ＤＬ₀₁の値である。すなわち、下位改良差分値ＤＬ₀₁の値は０である。
【０１２４】
このように改良差分値ＫＨ₀₁（＝６）のビット列Ｂ０は、ビット分離により上位ビット列であるビット列Ｂ１と下位ビット列である最下位ビットＫに分離され、上位改良差分値ＤＨ₀₁（＝３）と下位改良差分値ＤＬ₀₁（＝０）が求められる。
【０１２５】
以上のようなビット分離の実行により、改良差分値ＫＨ_yxのビット列が上位ビット列と下位ビット列に分離され、上位ビット列で表される上位改良差分値ＤＨ_yxと下位ビット列で表される下位改良差分値ＤＬ_yxが求められる。
【０１２６】
負である改良差分値ＫＨ_yxに対しても同じようにビット分離される。ただし、符号ビットＦは負を示す「１」であり、使用されない７ビットＪ０は「１１１１１１１」である。また、２ビット、３ビットのビット分離を実行する場合、２ビット、３ビットの右シフト演算が実行される。
【０１２７】
図１４は、改良差分値ＫＨに対するｎビットのビット分離の手順を示したフローチャートである。図１２、図１４を用いてビット分離のフローチャートを説明する。
【０１２８】
ステップ３０１では、添字ｙが０に設定される。ステップ３０２では、添字ｘが０に設定され、行列の横方向を表す行の中で最も左側の改良差分値ＫＨ_yxがビット分離の対象とされる。改良差分値ＫＨ₀₀が（＝２）が最初のビット分離の対象である。
【０１２９】
ステップ３０３では、改良差分値ＫＨ_yxに対してｎビットのビット分離を実行するためにｎビットの右シフト演算が実行され、上位改良差分値ＤＨ_yxが求められる。
【０１３０】
例えば１ビットのビット分離の場合、改良差分値ＫＨ₀₁（＝６）のビット列が１ビット右シフト演算され、上位改良差分値ＤＨ₀₁（＝３）が求められる。また３ビットのビット分離の場合、改良差分値ＫＨ₀₁（＝６）のビット列が３ビット右シフト演算され、上位改良差分値ＤＨ₀₁（＝０）が求められる。
【０１３１】
ステップ３０４では、下位改良差分値ＤＬ_yxが求められる。下位改良差分値ＤＬ_yxを求める算術式は、（１５）式のようになる。
【０１３２】
ＤＬ_yx＝ＫＨ_yx−（ＤＨ_yx×２ⁿ）・・・・・・（１５）
【０１３３】
例えば１ビットのビット分離の場合、改良差分値ＫＨ₀₁（＝６）に対する上位改良差分値ＤＨ₀₁の値は３であることから、下位改良差分値ＤＬ₀₁は、
ＤＬ₀₁＝６−（３×２¹）＝０
となる。
【０１３４】
また３ビットのビット分離の場合、改良差分値ＫＨ₀₁（＝６）に対する上位改良差分値ＤＨ₀₁の値は０であることから、下位改良差分値ＤＬ₀₁は、
ＤＬ₀₁＝６−（０×２³）＝６
となる。
【０１３５】
ステップ３０５では、添字ｘに１が加算される。すなわち、１つ右隣の改良差分値ＫＨ_yxがビット分離の対象とされる。
【０１３６】
ステップ３０６では、添字ｘが８であるか否かが判定される。すなわち、１つの行に対してすべての改良差分値ＫＨ_yxがビット分離されたか否かが判定される。添字ｘが８であると判断されるとステップ３０７に移り、添字ｘが８でないと判断されるとステップ３０３に戻る。
【０１３７】
ステップ３０７では、添字ｙに１が加算される。すなわち、１つ下の行の改良差分値ＫＨ_yxがビット分離の対象とされる。
【０１３８】
ステップ３０８では、添字ｙが８であるか否かが判定される。すなわち、すべての改良差分値ＫＨ_yxがビット分離されたか否か判定される。添字ｙが８であると判定されると一連のビット分離は終了する。添字ｙが８でないと判断されるとステップ３０２に戻る。
【０１３９】
このように第２実施形態では_、第１実施形態と違って改良差分値ＫＨ_yxを得た後にビット分離を実行して、ビット分離により得られる上位改良差分値を符号化する。圧縮処理においてビット分離を実行することにより、符号化データに必要な情報量が少なくて済むため、画像を効率的に圧縮することができる。
【０１４０】
図１５は、第２の実施形態で適用される画像伸張装置のブロック図である。この画像伸張装置では_、第２の実施形態における画像圧縮装置によって圧縮された画像データを復元する。
【０１４１】
輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの圧縮画像データは記録媒体Ｍの圧縮画像データ記録領域Ｍ１から読み出され、画像伸張装置４０に送られる。画像伸張装置４０は、ハフマン復号化部４１、グループ合成部４２、ビット合成部４３、差分値復元部４４、画素データ復元部４５、予測値生成部４６から構成されている。
【０１４２】
輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの圧縮画像データから付加ビットを除いた符号語は、ハフマン復号化部４１において復号化される。すなわち、ハフマンテーブルＨを参照することにより符号語からグループ番号が求められる。この復号化はハフマン符号化とは逆の作用である。
【０１４３】
復号化により得られたグループ番号と付加ビットに基いてグループ表Ｔを参照することにより、上位改良差分値がグループ合成部４２において求められる。
【０１４４】
輝度データＹおよび色差データＣｂ、Ｃｒの上位改良差分値と記録媒体Ｍの下位記録領域Ｍ２から読み出された下位改良差分値がビット合成部４３においてビット合成され、改良差分値が復元される。
【０１４５】
輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの改良差分値は、差分値復元部４４において差分値に変換される。この差分値と予測値生成部４６において生成される予測値を用いることにより、画素データが画素データ復元部４５において生成される。すなわち、すでに復元された画素データに基いて生成された予測値と差分値との差から画素データが求められる。求められた画素データは予測値生成部４６に送られ、次に復元される画素データに対する予測値の算出に用いられる。
【０１４６】
順次画素データが復元されることにより、輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの画像データが復元され、画像データは画像メモリ１９に送られる。
【０１４７】
図１６を用いて、輝度データＹの圧縮画像データに対する伸張処理を説明する。
【０１４８】
図１６には、上位改良差分値行列ＤＨと下位改良差分値行列ＤＬと改良差分値行列ＫＨが８×８のマトリクスで例示されいてる。各マトリクスの要素は、それぞれ上位改良差分値ＤＨ_yx、下位改良差分値ＤＬ_yx、改良差分値ＫＨ_yxと表される。
【０１４９】
上位改良差分値とそれに対応する下位改良差分値ＤＬ _yxがビット合成され、改良差分値ＫＨ_yxが復元される。ビット合成されるビット数は、ここでは１ビットである。
【０１５０】
例えば、上位改良差分値ＤＨ₀₁（＝３）と下位改良差分値ＤＬ₀₁（＝０）がビット合成され、改良差分値ＫＨ₀₁（＝６）が復元される。ビット合成に関しては、後述する。
【０１５１】
改良差分値ＫＨから画像データまでの伸張処理に関しては図２で示したように第１の実施形態例と同じであるためここでは省略する。
【０１５２】
図１６、図１７を用いて、ｎビットのビット合成を詳述する。そのため、上位改良差分値ＤＨ_yxをビット列で表す。
【０１５３】
図１７では、上位改良差分値ＤＨ₀₁（＝３）と下位改良差分値ＤＬ₀₁（＝０）に対する１ビットのビット合成を示している。
【０１５４】
上位改良差分値ＤＨ₀₁（＝３）は、図１３で示したように１６ビットのビット列Ｂ１で表される。下位改良差分値ＤＬ₀₁（＝０）は２進数で「０」であり、下位ビット列Ｋ１で表される。
【０１５５】
ビット合成の実行により、上位改良差分値ＤＨ₀₁（＝３）のビット列Ｂ１は、左シフト演算される。左シフト演算は、各ビットを指定されたビット数だけ左に桁移動させる演算である。１ビットの左シフト演算が実行されると、各ビットが左に１つずつ移動させられ、左端の「０」である符号ビットＦが分離される。そして左シフト演算によって空白になった右端の最下位ビットには、「０」である下位ビット列Ｋ１が当てはめられる。また、左端から２番目の「０」であるビットＦ０が左端の最上位ビットに移動され、符号ビットＦとなる。
【０１５６】
左シフト演算により、ビット列Ｂ１は８ビットを使用して２進数「０００００１１０」が表されるビット列Ｂ０に変換される。そして２進数「０００００１１０」を１０進法で表した値が改良差分値ＫＨ₀₁となる。すなわち、改良差分値ＫＨ₀₁の値は６である。
【０１５７】
このように、上位改良差分値ＤＨ₀₁（＝３）と下位改良差分値ＤＬ₀₁（＝０）ビット合成され、改良差分値ＫＨ₀₁（＝６）が復元される。
【０１５８】
なお、２ビット、３ビットのビット合成を実行する場合、２ビット、３ビットの左シフト演算が実行される。
【０１５９】
図１８は、上位改良差分値ＤＨ_yxと下位改良差分値ＤＬ_yxに対するｎビットのビット合成の手順を示したフローチャートである。図１６、図１８を用いてビット合成のフローチャートを説明する。
【０１６０】
ステップ４０１では、縦方向の位置を表すｙが０に設定される。ステップ４０２では、横方向の位置を表す添字ｘが０に設定され、行列の横方向を表す行の中でもっとも左側の上位改良差分値ＤＨ_yxと下位改良差分値ＤＬ_yxがビット合成の対象とされる。上位改良差分値ＤＨ₀₀と下位改良差分値ＤＬ₀₀が最初のビット合成の対象である。
【０１６１】
ステップ４０３では、上位改良差分値ＤＨ_yxに対してｎビットの左シフト演算が実行され、改良差分値ＫＨ_yxが求められる。改良差分値ＫＨ_yxを求める算術式は、（１６）式のようになる。
【０１６２】
ＫＨ_yx＝ＤＨ_yx×２ⁿ＋ＤＬ_yx ・・・・・・（１６）
【０１６３】
例えば、１ビットのビット合成の場合、上位改良差分値ＤＨ₀₁（＝３）と下位改良差分値ＤＬ₀₁（＝０）に対して改良差分値ＫＨ₀₁の値は、
Ｄ₀₁＝３×２¹＋０＝６
となる。
【０１６４】
例えば、３ビットのビット合成の場合、上位改良差分値ＤＨ₀₁（＝０）と下位改良差分値ＤＬ₀₁（＝６）に対して改良差分値ＫＨ₀₁の値は
Ｄ₀₁＝０×２³＋６＝６
となる。
【０１６５】
ステップ４０４では、添字ｘに１が加算される。これによりビット合成される対象の上位改良差分値ＤＨ_yxと下位改良差分値ＤＬ_yxが１つ右隣の上位改良差分値ＤＨ_yxと下位改良差分値ＤＬ_yxに移される。
【０１６６】
ステップ４０５では、添字ｘが８であるか否かが判定される。すなわち、横方向の１つの行に関して全ての上位改良差分値ＤＨ_yxと下位改良差分値ＤＬ_yxがビット合成されたか否かが判定される。添字ｘが８であると判定されるとステップ４０６に移る。添字ｘが８でないと判定されるとステップ４０３に戻る。
【０１６７】
ステップ４０６では、添字ｊに１が加算される。すなわち、ビット合成される対象の上位改良差分値ＤＨ_yxと下位改良差分値ＤＬ_yxが、１つ下の行の上位改良差分値ＤＨ_yxと下位改良差分値ＤＬ_yxに移される。
【０１６８】
ステップ４０７では、添字ｙが８であるか否かが判定される。すなわち、全ての上位改良差分値ＤＨ_yxと下位改良差分値ＤＬ_yxがビット合成されたか否かが判定される。添字ｙが８であると判定されると、１つの上位改良差分値行列ＤＨと下位改良差分値行列ＤＬに対するビット合成は終了する。添字ｙが８でないと判定されると、ステップ４０２に戻る。
【０１６９】
以上のように第２の実施形態によれば、ビット分離を実行して改良差分値を上位改良差分値ＤＨ_yxと下位改良差分値ＤＬ_yxに分離することにより、符号化データに必要な情報量を少なくすることができる。すなわち、画像を効率的に圧縮することができる。また、ビット合成を実行して上位改良差分値ＤＨ_yxと下位改良差分値ＤＬ_yxから改良差分値ＫＨ_yxを復元することにより、無歪みで画像を復元することができる。
【０１７０】
図１９〜図２６は、第３の実施形態である画像圧縮装置および画像伸張装置に関する図である。
【０１７１】
図１９は、第３の実施形態である画像圧縮装置のブロック図である。
【０１７２】
第１の実施形態と同様に被写体像１６の光はレンズ１７を介して撮像素子１８上に結像され、撮像素子１８において光電変換により画像信号が発生する。画像信号はＡ／Ｄ変換器においてアナログ信号からデジタル信号に変換され、また信号処理回路（図示せず）において輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒに変換される。輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒは画像データとして画像メモリ１９に記録される。
【０１７３】
輝度データＹおよび色差データＣｂ、Ｃｒの画像データは、１画面において複数のブロックに分割され、ブロック単位で処理される。各ブロックは、８×８個の画素データからなる。
【０１７４】
輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの画像データは、画像メモリ１９から読み出され、画像圧縮装置５０に送られる。画像圧縮装置５０は、ビット分離部５１、予測値生成部５２、差分値生成部５３、改良差分値生成部５４、グループ部５５、ハフマン符号化部５６から構成されている。
【０１７５】
２進数のビット列で表される輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの画像データは、ビット分離部５１において上位画像データと下位画像データに分離される。そして下位画像データは、圧縮処理されずにそのまま記録媒体Ｍの下位記録領域Ｍ２に記録される。
【０１７６】
各ブロックにおける輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの上位画素データに基き、予測値が予測値生成部５２において求められる。予測値は、符号化（圧縮）対象である上位画素データの値を隣接する上位画素データを基にして予測した値である。
【０１７７】
輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの上位画素データは、差分値生成部５３において差分値に変換される。この差分値は、予測値生成部５２において得られた予測値から実際の画素データの値が引き算されることにより求められる。
【０１７８】
差分値は改良差分値生成部５４において改良差分値に変換される。改良差分値は、画素データと予測値に基いて算出され、差分値の代わりに符号化の対象とされる。
【０１７９】
輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの改良差分値は、グループ部５５においてグループ表Ｔに基いてグループ分けされ、改良差分値が属するグループのグループ番号とそのグループ番号に対応した付加ビットが求められる。
【０１８０】
グループ部５５において得られたグループ番号に基いてハフマンテーブルＨを参照することにより、符号語がハフマン符号化部５６において求められる。そして、符号語とグループ部５５において得られた付加ビットを組み合わせた圧縮画像データ（符号化データ）が、記録媒体Ｍに記録される。
【０１８１】
図２０、図２１を用いて１つの画素ブロックに対する圧縮処理を説明する。ただし、輝度データＹの画素ブロックを対象とする。
【０１８２】
図２０には、画素ブロックＰと、上位画素ブロックＰＨと、下位画素ブロックＰＬとがそれぞれ８×８のマトリクスで示されている。各マトリクスの要素は、それぞれ画素値Ｐ_yx、上位画素値ＰＨ_yx、下位画素値ＰＬ_yxと表される。
【０１８３】
各画素値Ｐ_yxのビット列はビット分離によって上位ビット列と下位ビット列に分離され、上位ビット列で表される上位画素値ＰＨ_yxと下位ビット列で表される下位画素値ＰＬ_yxが求められる。ビット分離されるビット数は、ここでは１ビットである。
【０１８４】
例えば画素値Ｐ₀₁（＝１５３）は、ビット分離により上位ビット列と下位ビット列に分離され、上位ビット列で表される上位画素値ＰＨ₀₁（＝７６）と下位ビット列で表される下位画素値ＰＬ₀₁（＝１）が求められる。
【０１８５】
図２１では、上位画素ブロックＰＨと予測値行列Ｅと差分値行列Ｈと改良差分値行列ＫＨが８×８のマトリクスで例示されている。各マトリクスの要素は、それぞれ上位画素値ＰＨ_yx、予測値Ｅ_yx、差分値Ｈ_yx、改良差分値ＫＨ_yxと表される。
【０１８６】
第１の実施形態と同じようにように上位画素値ＰＨ_yxに基いて予測値Ｅ_yxが求められる。ここでは符号化対象の上位画素値ＰＨ_yxの１つ左隣の上位画素値ＰＨ_yx-1の値が、そのまま予測値Ｅ_yxとなる。
【０１８７】
例えば、符号化対象である上位画素値ＰＨ₀₁（＝７６）の１つ左隣である上位画素値Ｐ₀₀（＝７９）が予測値Ｅ₀₁（＝７９）となる。
【０１８８】
次に予測値Ｅ_yxとそれに対応する実際の上位画素値ＰＨ_yxに基き、上位画素値ＰＨ_yxが差分値Ｈ_yxに変換される。すなわち、予測値Ｅから上位画素値Ｐ_yxが引き算されて、差分値Ｈ_yxが求められる。
【０１８９】
例えば、予測値Ｅ₀₁（＝７９）から上位画素値Ｐ₀₁＝（７６）が引き算されることにより、差分値Ｈ₀₁（＝３）が求められる。
【０１９０】
差分値Ｈ_yxは、予測値Ｅ_yxと画素値Ｐ_yxに基いて改良差分値ＫＨ_yxに変換される。改良差分値ＫＨ_yxは、−６４〜６３の範囲のいずれかの値であり、差分値Ｈ_yxの代わりに符号化の対象とされる。例えば、差分値Ｈ₂₂（＝６９）は、改良差分値ＫＨ₂₂（＝５６）に変換される。
【０１９１】
改良差分値ＫＨは、グループ表ＴおよびハフマンテーブルＨに基いてグループ分けおよびハフマン符号化され、これにより符号化データが求められる。
【０１９２】
図２２は、上位画素ブロックＰＨに対してｎビットのビット分離が実行された場合に１つの改良差分値行列ＫＨを求める手順を示したフローチャートである。図２１、図２２を用いて改良差分値ＫＨ_yxを求める手順を説明する。
【０１９３】
ステップ５０１では、添字ｙが０に設定される。ステップ５０２では、添字ｘが０に設定され、求められる改良差分値ＫＨ_yxが行列の横方向を表す行の中で最も左側の改良差分値ＫＨ_yxに決定される。すなわち、改良差分値ＫＨ₀₀（＝１）が最初に求められる。求められる改良差分値ＫＨ_yxが決定されるとステップ５０３に移り、予測値Ｅ_yxの値が２^7-n以上であるか否かが判定される。
【０１９４】
ステップ５０３において予測値Ｅ_yxが２^7-n以上であると判断されるとステップ５０４に移る。ステップ５０４では、上位画素値ＰＨ_yxが（１７）式
ＰＨ_yx＜２×Ｅ_yx−２^8-n＋１・・・・・（１７）
を満たすか否かが判定される。上位画素値ＰＨ_yxが（１７）式を満たすと判断されると、ステップ５０６に移る。上位画素値ＰＨ_yxが（１７）式を満たさないと判断された場合、ステップ５０５移り、改良差分値Ｈ_yxが（１８）式で求められる。
ＫＨ_yx＝Ｅ_yx−ＰＨ_yx ・・・・・（１８）
改良差分値ＫＨ_yxが求められると、ステップ５１３に移る。
【０１９５】
ステップ５０６では、上位画素値ＰＨ_yxが偶数であるか否かが判断される。上位画素値ＰＨ_yxが偶数であると判断されるとステップ５０７に移り、改良差分値ＫＨ_yxが（１９）式で求められる。
ＫＨ_yx＝ＰＨ_yx／２−２^7-n ・・・・・（１９）
上位画素値ＰＨ_yxが偶数ではないと判断されるとステップ５０８に移り、改良差分値ＫＨ_yxが（２０）式で求められる。
ＫＨ_yx＝２^7-n−（ＰＨ_yx＋１）／２・・・・（２０）
改良差分値ＫＨ_yxが求められると、ステップ５１３に移る。
【０１９６】
例えば、１ビットのビット分離により得られた奇数である上位画素値ＰＨ₂₂（＝１５）と予測値Ｅ₂₂（＝８４）に対する改良差分値ＫＨ_yxは（２０）式より、
ＫＨ₂₂＝２⁶−（１５＋１）／２＝５６
である。
【０１９７】
ステップ５０３において予測値Ｅ_yxが２^7-n以上の値ではないと判断されるとステップ５０９に移る。ステップ５０９では、上位画素値ＰＨ_yxが（２１）式を満たすか否かが判定される。
ＰＨ_yx＞２×Ｅ_yx ・・・・・（２１）
上位画素値ＰＨ_yxが上式を満たすと判断されるとステップ５１０に移る。上位画素値ＰＨ_yxが上式を満たさないと判断されるとステップ５０５に移り、改良差分値ＫＨ_yxが（１８）式で求められる。改良差分値ＫＨ_yxが求められるとステップ５１３に移る。
【０１９８】
ステップ５１０では、上位画素値ＰＨ_yxが偶数であるか否かが判定される。上位画素値ＰＨ_yxが偶数でないと判断されるとステップ５１１に移り、改良差分値ＫＨ_yxが（２２）式で求められる。
ＫＨ_yx＝−（ＰＨ_yx＋１）／２・・・・・（２２）
上位画素値ＰＨ_yxが偶数であると判断されるとステップ５１２に移り、改良差分値ＫＨ_yxが（２３）式で求められる。
ＫＨ_yx＝ＰＨ_yx／２・・・・・（２３）
改良差分値ＫＨ_yxが求められると、ステップ５１３に移る。
【０１９９】
例えば、１ビットのビット分離により得られた奇数である上位画素値ＰＨ₄₅（＝８１）とそれに対応する予測値Ｅ₄₅（＝１１）に対して、改良差分値ＫＨ_yxは（２２）式より、
ＫＨ₄₅＝−（８１＋１）／２＝−４１
となる。
【０２００】
ステップ５１３では、添字ｘに１が加算される。すなわち、求められる改良差分値ＫＨ_yxが１つ右隣の改良差分値ＫＨ_yxに決定される。
【０２０１】
ステップ５１４では、添字ｘが８であるか否かが判定される。すなわち、１つ改良差分値ＫＨ_yxが１つの行においてすべて求められたか否かが判定される。添字ｘが８であると判断されるとステップ５１５に移り、添字ｘが８でないと判断されるとステップ５０３に戻る。
【０２０２】
ステップ５１５では、添字ｙに１が加算される。すなわち、求められる改良差分値ＫＨ_yxが１つ下の行の改良差分値ＫＨ_yxに決定される。
【０２０３】
ステップ５１６では、添字ｙが８であるか否かが判定される。すなわち、改良差分値ＫＨ_yxがすべて求められたか否か判定される。添字ｙが８であると判定されると改良差分値ＫＨ_yxを求める計算は終了する。添字ｙが８でないと判断されるとステップ５０２に戻る。
【０２０４】
このように第３の実施形態では、第１の実施形態と異なって画素値Ｐ_yxに対してビット分離を実行し、ビット分離により得られた上位画素値ＰＨ_yxに対して圧縮処理を行う。そして改良差分値ＫＨ_yxはビット分離を行わないで得られる改良差分値ＫＨ_yxよりも小さい値となり、ゼロラン長が長くなる。このように圧縮処理において画素値Ｐ_yxをビット分離することにより、改良差分値ＫＨ_yxを符号化するのに必要な情報量が少なくて済み、効率的に画像を圧縮することができる。
【０２０５】
図２３は、第３の実施形態例である画像伸張装置のブロック図である。
【０２０６】
輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの圧縮画像データは記録媒体Ｍの圧縮画像データ記録領域Ｍ１から読み出され、画像伸張装置６０に送られる。画像伸張装置６０は、ハフマン復号化部６１、グループ合成部６２、差分値復元部６３、上位画素データ復元部６４、ビット合成部６５、予測値生成部６６から構成されている。
【０２０７】
輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの圧縮画像データから付加ビットを除いた符号語は、ハフマン復号化部６１において復号化される。すなわち、符号語に基いてハフマンテーブルＨを参照することによりグループ番号が求められる。この復号化はハフマン符号化とは逆の作用である。
【０２０８】
復号化により得られたグループ番号と付加ビットに基いてグループ表Ｔを参照することにより、改良差分値がグループ合成部６２において求められる。
【０２０９】
予測値生成部６６において生成される予測値に基き、輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの改良差分値は差分値復元部６３において差分値に変換される。予測値は、上位画素データ復元部６４において復元された上位画素データに基いて求められる。
【０２１０】
輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの差分値と予測値に基いて、上位画素データが上位画素データ復元部６４において復元される。復元された上位画素データは予測値生成部６６に送られ、次に復元される上位画素データに対する予測値の算出に用いられる。
【０２１１】
上位画素データが復元されることにより、輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの上位画像データが復元される。
【０２１２】
輝度データＹおよび色差データＣｂ、Ｃｒの上位画像データと記録媒体Ｍの下位記録領域Ｍ２から読み出された下位画像データがビット合成部６５においてビット合成され、画像データが復元される。復元された画像データは、画像メモリ１９に送られる。
【０２１３】
図２４、図２５を用いて圧縮画像データに対する伸張処理を説明する。圧縮画像データは、ここでは輝度データＹを対象としている。
【０２１４】
図２４では、改良差分値行列ＫＨ、予測値行列Ｅ、差分値行列Ｈ、上位画素ブロックＰＨが８×８のマトリクスで例示されている。各マトリクスの要素は、それぞれ改良差分値ＫＨ_yx、予測値Ｅ_yx，差分値Ｈ_yx、上位画素値ＰＨ_yxと表される。
【０２１５】
ハフマンテーブルＨおよびグループ表Ｔを参照することにより、圧縮画像データから改良差分値ＫＨ_yxが求められる。そして予測値Ｅ_yxにおける改良差分値ＫＨ_yxのとりうる範囲と差分値Ｈ_yxのとりうる範囲が対応されて差分値Ｈ_yxが復元される。
【０２１６】
差分値Ｈ_yxと対応する予測値Ｅ_yxから上位画素値ＰＨ_yxが求められる。すなわち、予測値Ｅ_yxから差分値Ｈ_yxが引き算されることにより、上位画素値ＰＨ_yxが求められる。
【０２１７】
例えば予測値Ｅ₄₄（＝８３）から差分値Ｈ₄₄（＝７２）が引き算されることにより、上位画素値ＰＨ₄₄（＝１１）が復元される。
【０２１８】
復元された上位画素値ＰＨ_yxは、次に復元対象となる１つ右隣の上位画素値ＰＨ_yxを算出するための予測値Ｅ_yxとなる。そして順次上位画素値ＰＨ_yxが復元されることにより、上位画素ブロックＰＨが復元される。
【０２１９】
図２５には、上位画素ブロックＰＨと下位画素ブロックＰＬと画素ブロックＰが８×８のマトリクスで例示されている。各マトリクスの要素は、それぞれ上位画素値ＰＨ_yx、下位画素値ＰＬ_yx、画素値Ｐ_yxと表される。
【０２２０】
上位画素値ＰＨ_yxとそれに対応する下位画素値ＰＬ_yxがビット合成され、画素値Ｐ_yxが復元される。ビット合成されるビット数は、ここでは１ビットである。
【０２２１】
例えば上位画素値ＰＨ₀₁（＝７６）と下位画素値ＰＬ₀₁（＝１）がビット合成されると、画素値Ｐ₀₁（＝１５３）が復元される。
【０２２２】
このように圧縮画像データが伸張処理され、画像ブロックＰが復元される。
【０２２３】
図２６は、ｎビットのビット分離を実行した場合に上位画素値ＰＨ_yxを求める手順を示したフローチャートである。図２４、図２６を用いて上位画素値ＰＨ_yxを求める手順を説明する。
【０２２４】
ステップ６０１では、添字ｙが０に設定される。ステップ６０２では、添字ｘが０に設定され、復元される上位画素値ＰＨ_yxが行列の横方向を表す行の中で最も左側の上位画素値ＰＨ_yxに決定される。復元される上位画素値ＰＨ_yxが決定されるとステップ６０３に移り、予測値Ｅ_yxが２^7-n以上であるか否かが判定される。
【０２２５】
ステップ６０３において、予測値Ｅ_yxが２^7-n以上であると判断されると、ステップ６０４に移る。ステップ６０４では改良差分値ＫＨ_yxが（２４）式を満たすか否かが判定される。
Ｅ_yx−２^8-n＋１≦ＫＨ_yx≦２^8-n−１−Ｅ_yx ・・・（２４）
改良差分値ＫＨ_yxが（２４）式を満たすと判断されると、ステップ６０５に移り、上位画素値ＰＨ_yxが（２５）式で求められる。
ＰＨ_yx＝Ｅ_yx−ＫＨ_yx ・・・・・・（２５）
上位画素値ＰＨ_yxが求められると、ステップ６１３に移る。
【０２２６】
例えば、１ビットのビット分離が実行された場合に得られる改良差分値ＫＨ₀₃（＝３）は、予測値Ｅ₀₃（＝７９）であるとき、
８０−２⁷＝−４８≦３≦２⁷−８０＝４８
より（２４）式を満たす。よって、上位画素値ＰＨ₀₃は（２５）式より
ＰＨ₀₃＝７９−３＝７６
である。
【０２２７】
ステップ６０４において改良差分値ＫＨ_yxが（２４）式を満たさないと判断されるとステップ６０６に移り、改良差分値ＫＨ_yxが０以上であるか否かが判定される。改良差分値ＫＨ_yxが０以上であると判定されるとステップ６０８に移り、上位画素値ＰＨ_yxが（２６）式で求められる。
ＰＨ_yx＝２^8-n−１−２×ＫＨ_yx ・・・・・（２６）
改良差分値ＫＨ_yxが０以上ではないと判断されるとステップ６０７に移り、上位画素値ＰＨ_yxが（２７）式で求められる。
ＰＨ_yx＝ＫＨ_yx×２＋２^8-n ・・・・・（２７）
上位画素値ＰＨ_yxが求められると、ステップ６１３に移る。
【０２２８】
ステップ６０３において予測値Ｅ_yxが２^7-n以上でないと判断されるとステップ６０９に移る。ステップ６０９では、改良差分値ＫＨ_yxが（２８）式の不等式を満たすか否かが判定される。
−Ｅ_yx≦ＫＨ_yx≦Ｅ_yx ・・・・・（２８）
改良差分値ＫＨ_yxが（２８）式を満たすと判断されるとステップ６０５に移り、上位画素値ＰＨ_yxが（２５）式で求められる。改良差分値ＫＨ_yxが（２８）式を満たさないと判断されるとステップ６１０に移る。
【０２２９】
ステップ６１０では、改良差分値ＫＨ_yxが０以上であるか否かが判定される。改良差分値ＫＨ_yxが０以上であると判断されるとステップ６１２に移り、上位画素値ＰＨ_yxが（２９）式で求められる。
ＰＨ_yx＝２×ＫＨ_yx ・・・・・（２９）
改良差分値ＫＨ_yxが０以上でないと判断されるとステップ６１１に移り、上位画素値ＰＨ_yxが（３０）式で求められる。
ＰＨ_yx＝−２×ＫＨ_yx−１・・・・・（３０）
上位画素値ＰＨ_yxが求められるとステップ６１３に移る。
【０２３０】
ステップ６１３では、添字ｘに１が加算される。すなわち、復元される上位画素値ＰＨ_yxが１つ右隣の上位画素値ＰＨ_yxに決定される。
【０２３１】
ステップ６１４では、添字ｘが８であるか否かが判定される。すなわち、上位画素値ＰＨ_yxが１つの行においてすべて復元されたか否かが判定される。添字ｘが８であると判断されるとステップ６１５に移り、添字ｘが８でないと判断されるとステップ６０３に戻る。
【０２３２】
ステップ６１５では、添字ｙに１が加算される。すなわち、復元される上位画素値ＰＨ_yxが１つ下の行の上位画素値ＰＨ_yxに決定される。
【０２３３】
ステップ６１６では、添字ｙが８であるか否かが判定される。すなわち、１つの画素ブロックＰにおいて上位画素値ＰＨ_yxがすべて復元されたか否かが判定される。添字ｙが８であると判定されると上位画素値Ｐ_yxを求める計算は終了する。添字ｙが８でないと判断されるとステップ６０２に戻る。
【０２３４】
以上のように第３の実施形態によれば、画素値Ｐを上位画素値ＰＨと下位画素値ＰＬにビット分離することにより、符号化データに必要な情報量が少なくなり、画像を効率的に圧縮することができる。また、上位画素値ＰＨと下位画素値ＰＬをビット合成することにより、無歪みで画像を復元することができる。
【０２３５】
図２７〜図３４は、第４の実施形態例である画像伸張装置および画像圧縮装置に関する図である。
【０２３６】
図２７では、第４の実施形態例である画像圧縮装置のブロック図が示されている。
【０２３７】
第１の実施形態と同じように被写体像１６の光がレンズ１７を介して撮像素子１８に結像される。撮像素子１８において光電変換により発生した画像信号はＡ／Ｄ変換器および信号処理回路においてそれぞれ処理されて輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒに変換され、画像データとして画像メモリ１９に記録される。輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの画像データは画像メモリ１９から読み出され、画像圧縮装置７０に送られる。画像圧縮装置７０は、予測値生成部７１、差分値生成部７２、改良差分値生成部７３、ビット分離部７４、グループ部７５、ハフマン符号化部７６から構成されている。
【０２３８】
輝度データＹおよび色差データＣｂ、Ｃｒの画像データは、１画面において複数のブロックに分割され、ブロック単位で処理される。各ブロックは、８×８個の画素データからなる。
【０２３９】
各ブロックにおける輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの画素データに基き、予測値が予測値生成部７１において求められる。予測値は、符号化対象である１つの画素データに隣接する画素データに基づいて求められる。
【０２４０】
輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの画素データは、差分値生成部７２において差分値に変換される。すなわち、予測値生成部７１において得られた予測値から画素データが引き算されることにより、差分値が求められる。
【０２４１】
輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの差分値は、改良差分値生成部７３において改良差分値に変換される。
【０２４２】
輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒは、画像圧縮装置内７０において２進数のビット列で表されており、輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの改良差分値も２進数のビット列で表される。改良差分値のビット列は、ビット分離部７４においてビット分離され、上位改良差分値のビット列（上位ビット列）と下位改良差分値のビット列（下位ビット列）に分離される。そして下位改良差分値のビット列に対して付加符号ビットが付加されることにより、符号付下位改良差分値が求められる。符号付下位改良差分値は、符号化（圧縮）されずに記録媒体Ｍの符号付下位記録領域Ｍ３に記録される。
【０２４３】
輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの上位改良差分値は、グループ部７５においてグループ表Ｔに基いてグループ分けされ、上位改良差分値が属するグループのグループ番号とそれに対応した付加ビットが求められる。
【０２４４】
グループ部７５において得られたグループ番号に基いてハフマンテーブルＨを参照することにより、符号語がハフマン符号化部７６において求められる。そして、符号語とグループ部７５において得られた付加ビットを組み合わせた圧縮画像データが、記録媒体Ｍの圧縮画像データ記録領域Ｍ１に記録される。
【０２４５】
図２８を用いて画素ブロックＰに対する圧縮処理を説明する。
【０２４６】
図２８には、改良差分値行列ＫＨと、上位改良差分値行列ＤＨと下位改良差分値行列ＤＬがそれぞれ８×８のマトリクスで例示されている。各マトリクスの要素は、それぞれ改良差分値ＫＨ_yx、上位改良差分値ＤＨ_yx、下位改良差分値ＤＬ_yxと表される。なお改良差分値行列ＫＨは、第１の実施形態例の図２で示された改良差分値行列ＫＨであり、画素値Ｐ_yxから改良差分値ＫＨ_yxへの圧縮処理に関しては第１の実施形態と同じであるためここでは省略する。
【０２４７】
各改良差分値ＫＨ_yxは、ビット分離により上位改良差分値ＤＨ_yxと下位改良差分値ＤＬ_yxに分離される。すなわち、改良差分値ＫＨ_yxのビット列が上位ビット列と下位ビット列に分離され、上位ビット列で表される上位改良差分値ＤＨ_yxと下位ビット列で表される下位改良差分値ＤＬ_yxが求められる。このとき、正の値である改良差分値ＫＨ_yxはそのままビット分離されるが、負の値である改良差分値ＫＨ_yxは−１が掛け算されて正の値に変換された後ビット分離される。ここでビット分離されるビット数は、１ビットである。
【０２４８】
例えば、上位改良差分値ＫＨ₀₂（＝−５）のビット列は、−１が掛け算されて値が５に変換された後に上位ビット列と下位ビット列に分離され、上位ビット列で表される上位改良差分値ＤＨ₀₂（＝２）と下位ビット列で表される下位改良差分値ＤＬ₀₂（＝１）が求められる。
【０２４９】
そして下位改良差分値ＤＬ_yxの下位ビット列に対し、付加符号ビットが付加される。このとき、正の値である改良差分値ＫＨ_yxのビット列がビット分離されたときには正の付加符号ビット（＋）、負の値である改良差分値ＫＨ_yxのビット列がビット分離されたときには負の付加符号ビット（−）が、下位改良差分値ＤＬ_yxに付加される。正または負の付加符号ビットが付加された下位改良差分値ＤＬ_yxを符号付下位改良差分値ＦＬ_yxとして表す。
【０２５０】
例えば下位改良差分値ＤＬ₀₂（＝１）のビット列に負の付加符号ビット（−）が付加されることにより、符号付下位改良差分値ＦＬ₀₂（＝（−）１）が求められる。ただし、符号付下位改良差分値ＦＬ₀₂の値が−１であるのではなく、１の値に付加符号ビット（−）が付加されていることを表している。
【０２５１】
上位改良差分値ＤＨ_yxはグループ分けおよびハフマン符号化され、これにより圧縮画像データが求められる。
【０２５２】
図２８、２９を用いて付加符号ビットを取り入れたビット分離について詳述する。そのため、改良差分値ＫＨ_yxをビット列で表す。通常改良差分値ＫＨ_yxには８ビットが割り当てられるが、ここでは１６ビットのビット列において８ビット割り当てられていることにする。また、改良差分値ＫＨ_yxは正負の値をとるため正または負の符号ビットが設けられる。
【０２５３】
図２９では、改良差分値ＫＨ₀₂（＝−５）に対する１ビットのビット分離を示している。
【０２５４】
改良差分値ＫＨ₀₂（＝−５）は、２進法で表すと「１１１１１０１１」であり、符号ビットＦは負を示す「１」である。１６ビットのビット列において２進数「１１１１１０１１」は右端から８ビットを使用して表され、符号ビットＦはビット列Ａ０の左端にある最上位ビットに置かれる。なお、使用されていない７ビットＪ０は「１１１１１１１」である。
【０２５５】
改良差分値ＫＨ₀₂（＝−５）は、−１が掛け算されることで値が５に変換され、それによりビット列Ａ０はビット列Ａ１に変換される。ビット列Ａ１において、８ビットを使用して２進数「０００００１０１」が表され、符号ビットＦは正を示す「０」である。更に使用されていない７ビットＪ０は「０００００００」となる。
【０２５６】
ビット分離の実行により、ビット列Ａ１は右シフト演算される。右シフト演算とは、ビット列の各ビットを指定されたビット数だけ右に桁移動させ演算である。１ビットの右シフト演算が実行されると、各ビットが右に１つずつ移動させられ、「１」である最下位ビットＫは分離される。そして右シフト演算により空白になる左端の最上位ビットには「０」である符号ビットＦが当てはめられる。
【０２５７】
このような右シフト演算により、ビット列Ａ１は７ビットを使用して２進数「０００００１０」が表されるビット列Ａ２に変換される。このビット列Ａ２が上位ビット列であり、２進数「０００００１０」を１０進法で表した値が上位改良差分値ＤＨ₀₂の値となる。すなわち、上位改良差分値ＤＨ₀₂の値は２である。
【０２５８】
一方、右シフト演算により分離された最下位ビットＫが下位ビット列であり、最下位ビットＫの値が下位改良差分値ＤＬ₀₂の値となる。２進数「１」は１０進法で１であるから、下位改良差分値ＤＬ₀₂の値は１である。
【０２５９】
改良差分値ＫＨ₀₂（＝−５）が負の値であるため、下位改良差分値ＤＬ₀₂（＝１）に対して付加符号ビットＦ（−）が付加され、符号付下位改良差分値ＦＬ₀₂（＝（−）１）が求められる。付加符号ビットＦ（−）は、負を示す「１」である。
【０２６０】
このように改良差分値ＫＨ₀₂（＝−５）のビット列は、−１が掛け算されて値が５に変換された後ビット分離され、上位ビット列で表される上位改良差分値ＤＨ₀₂（＝２）と下位ビット列で表される下位量改良差分値ＤＬ₀₂（＝１）が求められる。そして、下位改良差分値ＤＬ₀₂（＝１）のビット列に対して負の付加符号ビットＦ（−）が付加され、符号付下位改良差分値ＦＬ₀₂（＝（−）１）が求められる。
【０２６１】
正の値である改良差分値ＫＨ_yxに対してビット分離を実行する場合、改良差分値ＫＨ_yxはそのままビット分離される。そしてビット分離により得られる下位改良差分値ＤＬ_yxに対して正の付加符号ビットＦ（＋）が付加される。付加符号ビットＦ（＋）は、正を示す「０」である。
【０２６２】
以上のように改良差分値ＫＨ_yxのビット列は、上位ビット列と下位ビット列に分離され、上位ビット列で表される上位改良差分値ＤＨ_yxと下位ビット列で表される下位改良差分値ＤＬ_yxが求められる。そして下位改良差分値ＤＬ_yxには、付加符号ビットＦ（＋）もしくはＦ（−）が付加される。
【０２６３】
なお、２ビット、３ビットのビット分離を実行する場合、２ビット、３ビットの右シフト演算が実行される。
【０２６４】
図３０は、１つの改良差分値行列に対するｎビットのビット分離の手順を示すフローチャートである。図２８、図３０を用いてビット分離のフローチャートを説明する。
【０２６５】
ステップ７０１では、添字ｙが０に設定される。ステップ７０２では、添字ｘが０に設定され、行列の横方向を表す行の中で最も左側の改良差分値ＫＨ_yxがビット分離の対象とされる。最初に改良差分値ＫＨ₀₀（＝２）がビット分離の対象となる。
【０２６６】
ステップ７０３では、改良差分値ＫＨ_yxの値が０以上であるか否かが判定される。改良差分値ＫＨ_yxの値が０以上であると判定されると、ステップ７０４に移り、正の付加符号ビットＦ（＋）が設けられる。改良差分値ＫＨ_yxの値が０以上でないと判断された場合、ステップ７０５に移る。
【０２６７】
ステップ７０５では、負の付加符号ビットＦ（−）が設けられる。そしてステップ７０６では、改良差分値ＫＨ_yxに−１が掛け算され、改良差分値ＫＨ_yxは正の値に変換される。
【０２６８】
ステップ７０７では、改良差分値ＫＨ_yxに対してｎビットの右シフト演算が実行され、上位改良差分値ＤＨ_yxが求められる。
【０２６９】
例えば１ビットのビット分離の場合、改良差分値ＫＨ₀₂（＝−５）は−１が掛け算されて右シフト演算されることにより、上位改良差分値ＤＨ₀₂（＝２）が求められる。また３ビットのビット分離の場合、改良差分値ＫＨ₀₂（＝−５）は−１が掛け算されて右シフト演算されることにより、上位改良差分値ＤＨ₀₂（＝０）が求められる。
【０２７０】
ステップ７０８では、下位改良差分値ＤＬ_yxが求められる。下位改良差分値ＤＬ_yxを求める算術式は、（３１）式のようになる。
【０２７１】
ＤＬ_yx＝ＫＨ_yx−（ＤＨ_yx×２ⁿ）・・・・・・（３１）
【０２７２】
例えば１ビットのビット分離の場合、符号を正にした後の改良差分値ＫＨ₀₂（＝５）に対して上位改良差分値ＤＨ₀₂の値が２であることから、下位改良差分値ＤＬ₀₂の値は、
ＤＬ₀₂＝５−（２×２¹）＝１
となる。
【０２７３】
例えば３ビットのビット分離の場合、符号を正にした後の改良差分値ＫＨ₀₂（＝５）に対して上位改良差分値ＤＨ₀₂の値が０がであることから、下位改良差分値ＤＬ₀₂の値は、
ＤＬ₀₂＝５−（０×２³）＝５
となる。
【０２７４】
ステップ７０９では、下位改良差分値ＤＬ_yxにステップ７０４またはステップ７０５で設けられた付加符号ビットＦ（＋）または付加符号ビットＦ（−）が付加され、符号付下位量子化ＤＣＴ係数ＦＬ_yxが求められる。
【０２７５】
例えば下位改良差分値ＤＬ₀₂（＝１）に対し、ステップ７０５で設けられた付加符号ビットＦ（−）が付加され、符号付下位改良差分値ＦＬ₀₂（＝（−）１）が求められる。
【０２７６】
ステップ７１０では、添字x に１が加算される。すなわち、１つ右隣の改良差分値ＫＨ_yxが、ビット分離の対象とされる。
【０２７７】
ステップ７１１では、添字ｘが８であるか否かが判定される。すなわち、横方向の１つの行に対してすべての改良差分値ＫＨ_yxがビット分離されたか否かが判定される。添字ｘが８であると判定されるとステップ７１２に移り、添字ｘが８でないと判定されるとステップ７０３に戻る。
【０２７８】
ステップ７１２では、添字ｙに１が加算される。すなわち、１つ下の行の改良差分値ＫＨ_yxが、ビット分離の対象とされる。
【０２７９】
ステップ７１３では、添字y が８であるか否かが判定される。すなわち、すべての改良差分値ＫＨ_yxがビット分離されたか否かが判定される。添字ｙが８であると判定されると、改良差分値行列ＫＨに対するビット分離は終了する。添字ｙが８でないと判定されると、ステップ７０２に戻る。
【０２８０】
このように第４の実施形態では、第２の実施形態と異なり負の値である改良差分値ＫＨ_yxには−１を掛けて正の値に変換した後ビット分離する。このため、改良差分値ＫＨ_yxが−１のとき、そのままビット分離して得られる上位改良差分値ＫＨ_yxは−１であるが、−１を掛けてからビット分離して得られる上位改良差分値ＫＨ_yxは０となる。すなわち、ゼロランの出現頻度が高くなるため、符号化データに必要な情報量が少なくなる。従って画像を効率的に圧縮することができる。
【０２８１】
図３１は、第４の実施形態を適用した画像伸張装置のブロック図である。この画像伸張装置では、第４の実施形態における画像圧縮装置によって圧縮された画像データを復元する。
【０２８２】
輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの圧縮画像データは、記録媒体Ｍの圧縮画像データ記録領域Ｍ１から読み出され、画像伸張装置８０に送られる。画像伸張装置８０は、ハフマン復号化部８１、グループ合成部８２、ビット合成部８３、差分値復元部８４、予測値生成部８６、画素データ復元部８５から構成されている。
【０２８３】
輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの圧縮画像データから付加ビットを除いた符号語は、ハフマン復号化部８１において復号化される。すなわち、ハフマンテーブルＨを参照することにより符号語からグループ番号が求められる。この復号化はハフマン符号化とは逆の作用である。
【０２８４】
復号化により得られたグループ番号と付加ビットに基いてグループ表Ｔを参照することにより、上位改良差分値がグループ合成部８２において求められる。
【０２８５】
輝度データＹおよび色差データＣｂ、Ｃｒの上位改良差分値と記録媒体Ｍの符号付下位記録領域Ｍ３から読み出された符号付下位改良差分値から付加符号ビットを取り除いた下位改良差分値がビット合成部８３においてビット合成され、これにより改良差分値が復元される。
【０２８６】
輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの改良差分値は、差分値復元部８４において差分値に変換される。この差分値と予測値生成部８６において生成される予測値を用いることにより、画素データが画素データ復元部８５において生成される。すなわち、すでに復元された画素データに基いて生成された予測値と差分値との差から画素データが求められる。求められた画素データは予測値生成部８６に送られ、次に復元される画素データに対する予測値の算出に用いられる。
【０２８７】
順次画素データが復元されることにより、輝度データＹおよび色差データＣｂ，Ｃｒの画像データが復元され、画像データは画像メモリ１９に送られる。
【０２８８】
図３２を用いて圧縮画像データに対する伸張処理を説明する。以下では、輝度データＹの圧縮画像データを対象とする。
【０２８９】
図３２には、図２８で示された符号付下位改良差分値行列ＦＬと、下位改良差分値行列ＤＬと、上位改良差分値行列ＤＨと、改良差分値行列ＫＨとが８×８のマトリクスで例示されている。各マトリクスの要素は、それぞれ符号付下位改良差分値ＦＬ_yx、下位改良差分値ＤＬ_yx、上位改良差分値ＤＨ_yx、改良差分値ＫＨ_yxと表される。
【０２９０】
符号付下位改良差分値ＦＬ_yxから付加符号ビットを取り除いた下位改良差分値ＤＬ_yxがビット合成の対象とされる。上位改良差分値ＤＨ_yxとそれに対応する下位改良差分値ＤＬ_yxがビット合成されることにより、改良差分値ＫＨ_yxが復元される。ただし、負の付加符号ビット（−）が付加されていた下位改良差分値ＤＬ_yxがビット合成の対象である場合、復元される改良差分値ＫＨ_yxは−１が掛け算され、負の値に変換される。ビット合成されるビット数は、ここでは１ビットである。
【０２９１】
例えば、上位改良差分値ＤＨ₀₂（＝２）と負の付加符号ビット（−）が付加されていた下位改良差分値ＤＬ₀₂（＝１）がビット合成され、−１が掛け算されることにより、改良差分値ＫＨ₀₂（＝−５）が復元される。
【０２９２】
改良差分値ＫＨ_yxから画素値Ｐ_yxまでの伸張処理に関しては図９で示された第１の実施形態と同じであるためここでは省略する。
【０２９３】
図３２、図３３を用いて、１ビットのビット合成を詳述する。そのため、上位改良差分値ＤＨ_yxをビット列で表す。
【０２９４】
図３３では、図３２の上位改良差分値ＤＨ₀₂（＝２）と下位改良差分値ＤＬ₀₂（＝１）に対する１ビットのビット合成を示している。
【０２９５】
上位改良差分値ＤＨ₀₂（＝２）は、１６ビットのビット列Ａ２において、７ビットを使用して２進数「０００００１０」が表される。下位改良差分値ＤＬ ₀₂（＝１）は２進数で「１」であり、下位ビット列Ｋ１で表される。
【０２９６】
ビット合成の実行により、上位改良差分値ＤＨ₀₂（＝２）のビット列Ａ２は左シフト演算される。左シフト演算とは、各ビットを指定されたビット数だけ左に移動させる演算である。１ビットの左シフト演算が実行されると、ビット列Ａ２において各ビットが１つずつ左に移動させられ、左端の「０」である符号ビットＦが分離される。そして左シフト演算により空白になった右端の最下位ビットには、「１」である下位ビット列Ｋ１が当てはめられる。また、左端から２番目の「０」であるビットＦ０が左シフト演算により最上位ビットに移動され、符号ビットＦとなる。
【０２９７】
このような左シフト演算により、ビット列Ａ２は８ビットを使用して２進数「０００００１０１」が表されるビット列Ａ１に変換される。２進数「０００００１０１」を１０進法で表すと値は５であるが、下位改良差分値ＤＬ_yx（＝１）には負の付加符号ビットＦ（−）が付加されていたことから、５の値に対して−１が掛け算される。この掛け算によりビット列Ａ１は、最上位ビットには負の符号ビットＦが置かれ、８ビットを使用して２進数「１１１１１０１１」が表されるビット列Ａ０に変換される。そして、２進数「１１１１１０１１」を１０進法で表した値が改良差分値ＫＨ₀₂となる。すなわち、負の符号ビットＦを考慮すれば改良差分値ＫＨ₀₂の値は、−５である。
【０２９８】
このように、上位改良差分値ＤＨ₀₂（＝２）と下位改良差分値ＤＬ₀₂（＝１）がビット合成され、付加符号ビットＦ（−）に対応して−１が掛け算されることにより、改良差分値ＫＨ₀₂（＝−５）が復元される。
【０２９９】
ビット合成の対象である下位改良差分値ＤＬ_yxに対し正の付加符号ビットＦ（＋）が付加されていた場合、左シフト演算により得られるビット列において表される２進数の値が改良差分値ＫＨ_yxの値となる。
【０３００】
なお、２ビット、３ビットのビット合成を実行する場合、２ビット、３ビットの左シフト演算が実行される。
【０３０１】
図３４は、上位改良差分値行列と下位改良差分値行列に対するｎビットのビット合成の手順を示したフローチャートである。図３２、図３４を用いてビット合成のフローチャートを説明する。
【０３０２】
ステップ８０１では、添字ｙが０に設定される。ステップ８０２では、添字ｘが０に設定され、行列の横方向を表す行の中で一番左側の上位改良差分値ＤＨ_yxと下位改良差分値ＤＬ_yxがビット合成の対象とされる。上位改良差分値ＤＨ₀₀と下位改良差分値ＤＬ₀₀が最初のビット合成の対象である。
【０３０３】
ステップ８０３では、上位改良差分値ＤＨ_yxのビット列に対してｎビットの左シフト演算が実行され、下位改良差分値ＤＬ_yxを加えることにより改良差分値ＫＨ_yxが求められる。改良差分値ＫＨ_yxを求める算術式は、（３２）式のようになる。
【０３０４】
ＫＨ_yx＝ＤＨ_yx×２ⁿ＋ＤＬ_yx・・・・・（３２）
【０３０５】
例えば１ビットのビット合成を実行する場合、上位改良差分値ＤＨ₀₂（＝２）と下位改良差分値ＤＬ₀₂（＝１）に対する改良差分値ＫＨ₀₂の値は、
ＫＨ₀₂＝２×２¹＋１＝５
となる。
【０３０６】
例えば３ビットのビット合成を実行する場合、上位改良差分値ＤＨ₀₂（＝０）と下位改良差分値ＤＬ₀₂（＝５）に対する改良差分値ＫＨ₀₂の値は、
ＫＨ₀₂＝０×２³＋５＝５
となる。
【０３０７】
ステップ８０４では、下位改良差分値ＤＬ_yxに付加されていた付加符号ビットが正の付加符号ビット（＋）であるか否かが判定される。正の付加符号ビット（＋）でないと判定されるとステップ８０５に移り、改良差分値ＫＨ_yxは−１が掛け算され負の値に変換される。正の付加符号ビット（＋）であると判定されると、ステップ８０６に移る。
【０３０８】
ステップ８０６では、添字ｘに１が加算される。すなわち、１つ右隣の上位改良差分値ＤＨ_yxと下位改良差分値ＤＬ_yxがビット合成の対象とされる。
【０３０９】
ステップ８０７では、添字ｘが８であるか否かが判定される。すなわち、１つの行に関してすべての上位改良差分値ＤＨ_yxと下位改良差分値ＤＬ_yxがビット合成されたか否かが判定される。添字ｘが８であると判定されると、ステップ８０８に移る。添字ｘが８でないと判定されると、ステップ８０３に戻る。
【０３１０】
ステップ８０８では、添字ｙに１が加算される。すなわち、１つ下の行の上位改良差分値ＤＨ_yxと下位改良差分値ＤＬ_yxがビット合成の対象とされる。
【０３１１】
ステップ８０９では、添字ｙが８であるか否かが判定される。すなわち、すべての上位改良差分値ＤＨ_yxと下位改良差分値ＤＬ_yxがビット合成されたか否かが判定される。添字ｙが８であると判定されると、一連のビット合成は終了する。添字ｙが８でないと判定されると、ステップ８０２に戻る。
【０３１２】
以上のように第４の実施形態によれば、改良差分値ＫＨ_yxが正である時はそのままで、負である時は正の値に変換してビット分離し、上位改良差分値ＤＨ_yxと符号付下位改良差分値ＦＬ_yxを求めることにより、符号化データに必要な情報量を少なくすることができる。また上位改良差分値ＤＨ_yxと符号付下位改良差分値ＦＬ_yxに基いてビット合成を実行し、改良差分値ＫＨ_yxを復元することにより、無歪みで原画像を復元することができる。
【０３１３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、高解像度の画像を無歪みで圧縮、伸張することができ、かつ効率的に圧縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態例である画像圧縮装置のブロック図である。
【図２】画素ブロックと予測値行列と差分値行列と改良差分値行列を示した図である。
【図３】グループ表とハフマンテーブルを示した図である。
【図４】予測値が１４のときの画素値、差分値、改良差分値のとりうる範囲を示した表である。
【図５】予測値が１４のときの画素値、差分値、改良差分値のとりうる範囲を棒線で示した図である。
【図６】予測値に対して実際に差分値となる確率を示した図である。
【図７】改良差分値を求める手順を示したフローチャートである。
【図８】第１の実施形態例である画像伸張装置のブロック図である。
【図９】改良差分値行列と差分値行列と予測値行列と画素ブロックを示した図である。
【図１０】画素値を復元する手順を示したフローチャートである。
【図１１】第２の実施形態例である画像圧縮装置のブロック図である。
【図１２】改良差分値行列と上位改良差分値行列と下位改良差分値行列を示した図である。
【図１３】改良差分値のビット分離を示した図である。
【図１４】ビット分離の手順を示したフローチャートである。
【図１５】第２の実施形態例である画像伸張装置のブロック図である。
【図１６】上位改良差分値行列と下位改良差分値行列と改良差分値行列を示した図である。
【図１７】上位改良差分値と下位改良差分値に対するビット合成を示した図である。
【図１８】ビット合成の手順を示したフローチャートである。
【図１９】第３の実施形態例である画像圧縮装置のブロック図である。
【図２０】画素ブロックと上位画素ブロックと下位画素ブロックを示した図である。
【図２１】上位画素ブロックと予測値行列と差分値行列と改良差分値行列を示した図である。
【図２２】改良差分値を求める手順を示したフローチャートである。
【図２３】第３の実施形態例である画像伸張装置のブロック図である。
【図２４】改良差分値行列と差分値行列と上位画素ブロックと予測値行列を示した図である。
【図２５】上位画素ブロックと下位画素ブロックと画素ブロックを示した図である。
【図２６】画素値を復元する手順を示したフローチャートである。
【図２７】第４の実施形態例である画像伸張装置のブロック図である。
【図２８】改良差分値行列と上位改良差分値行列と下位改良差分値行列と符号付下位改良差分値行列を示した図である。
【図２９】改良差分値に対するビット分離を示した図である。
【図３０】ビット分離の手順を示したフローチャートである。
【図３１】第４の実施形態例である画像伸張装置のブロック図である。
【図３２】符号付下位改良差分値行列と下位改良差分値行列と上位改良差分値行列と改良差分値行列を示した図である。
【図３３】上位改良差分値と下位改良差分値に対するビット合成を示した図である。
【図３４】ビット合成の手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
ＬＡ部分的範囲（第１の部分的範囲）
ＬＢ部分的範囲（第２の部分的範囲）
ＬＣ部分的範囲（第３の部分的範囲）
ＬＤ部分的範囲（第４の部分的範囲）
ＬＥ部分的範囲（第５の部分的範囲）
ＬＦ整数範囲（非差分値範囲）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image compression apparatus and an image expansion apparatus for compressing and expanding a color still image.
[0002]
[Prior art]
An image compression method called JPEG (Joint Photographic Expert Group) method has been standardized in order to efficiently perform image transfer via a communication circuit by compressing a color still image, and the basic method ( It is classified into two types, a lossy encoding method and a lossless encoding method typified by a baseline process. In the latter lossless encoding method, since there is a correlation between adjacent pixels in an image of one screen, the pixel data to be encoded (compressed) is predicted from the adjacent pixel data, and the predicted pixel data and the actual pixel data are actually detected. A difference value with respect to the pixel data is obtained, and the difference value is encoded. The encoded pixel data is decoded and restored to the original pixel data based on the predicted value and the difference value, thereby restoring the original image.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
According to such a lossless encoding method, it is possible to compress and expand a high-resolution image without causing distortion. However, since it is necessary to encode all the pixel data, a zero run (the pixel data having a value of 0 when the pixel data is arranged in one column is continuous) is generated by performing orthogonal transformation and quantization. Compared to the basic method, the image cannot be compressed efficiently.
[0004]
An object of the present invention is to obtain an image compression apparatus and an image expansion apparatus for efficiently compressing and expanding an image with high resolution without causing image quality degradation.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The image compression apparatus according to the present invention provides prediction value generation means for obtaining a prediction value based on adjacent pixel data for each pixel data for image data composed of a plurality of pixel data corresponding to an input still image. And a difference value generating means for obtaining a difference value by taking a difference between the predicted value and the pixel data, and an improved difference value generating means for generating an improved difference value based on a possible range of the difference value corresponding to the predicted value And an encoding means for obtaining compressed image data by encoding the improved difference value, and the improved difference value generating means inverts the difference value and the positive / negative sign within a possible range of the difference value. The improved difference values are obtained by arranging the difference values in ascending order of absolute values in correspondence with the increasing or decreasing direction of the difference value in the range that the difference value can take.
[0006]
ImprovementThe difference value generation means has the same absolute valueDifference valueWhenpositive and negativeIt is desirable to arrange the difference values obtained by inverting the signs of the two so that positive values and negative values appear alternately.
[0007]
The improved difference value generation means divides a possible range of the difference value corresponding to the predicted value into first, second, and third partial ranges, and replaces the first partial range with a fourth partial range. The numerical value existing in the non-difference value range where there is no difference value is used instead of the difference value existing in the third partial range, and the difference value existing in the second partial range and the non-difference value range are used. It is desirable to generate a fifth partial range in which existing numerical values are alternately arranged in ascending order of absolute value, and to obtain an improved differential value represented by a bit string existing in the fourth and fifth partial ranges.
[0008]
The improved difference value generation means sets the range that the difference value can take so that the absolute values of the upper limit difference value and the lower limit difference value in the first partial range are equal to each other. It is desirable to divide the scope.
[0009]
The improved difference value generation means sets the range that the difference value can take so that the sum of the numerical values existing in the non-difference value range is equal to the sum of the difference values existing in the third partial range. And a third partial range is desirable.
[0010]
It is desirable that the predicted value generating means use the pixel data one left adjacent to the encoding target pixel data as the predicted value.
[0011]
The image decompression apparatus of the present invention decodes compressed image data to obtain a difference value by associating a decoding means for obtaining an improved difference value with a range that can be taken by the improved difference value and a range that can be taken by the difference value. And a means for restoring the image data by sequentially restoring the pixel data by taking the difference between the difference value and the predicted value.
[0012]
It is desirable that the predicted value is obtained based on the previously restored pixel data.
[0013]
The image compression apparatus according to the present invention provides prediction value generation means for obtaining a prediction value based on adjacent pixel data for each pixel data for image data composed of a plurality of pixel data corresponding to an input still image. Then, by taking the difference between the predicted value and the pixel data, a difference value generating means for obtaining the difference value, and an improved difference value represented by a bit string is generated based on a possible range of the difference value corresponding to the predicted value. Improved differential value generation means and bit separation for separating a bit string of the improved differential value into two, an upper bit string and a lower bit string, to obtain a higher improved difference value represented by the upper bit string and a lower improved difference value represented by the lower bit string And an encoding means for obtaining compressed image data by encoding the higher-order improved difference value, and the improved difference value generating means has a difference value within a possible range of the difference value. Positive and negative difference values obtained by reversing the sign, corresponding to the increase or decrease direction of the difference value in the range which can be taken of the difference values, by arranging in ascending order of absolute value, and obtains an improved differential value.
[0014]
The bit separation means preferably performs a right shift operation on the bit string of the improved difference value, sets the bit string of the improved difference value converted by the right shift operation as an upper bit string, and sets the lower bits separated by the right shift operation as a lower bit string.
[0015]
The image decompression apparatus of the present invention decodes compressed image data to obtain a higher improvement difference value, a higher improvement difference value obtained by the decoding means, and a lower improvement difference value that is input as a bit. By combining the bit composition means for obtaining the improved difference value, the means for restoring the difference value by associating the possible range of the improved difference value with the possible range of the difference value, and the difference value and the predicted value And a means for restoring the image data by sequentially restoring the pixel data by taking the difference.
[0016]
It is desirable that the bit synthesis unit obtains the improved difference value by performing a left shift operation on the bit string of the upper improved difference value and applying the lower bit string to a bit portion that is left blank by the left shift operation.
[0017]
The image compression apparatus according to the present invention, corresponding to an input still image, separates the bit sequence of the image data into two for the image data represented by the bit sequence, and the upper image data and the lower bit sequence represented by the upper bit sequence Bit separation means for obtaining lower-order image data represented by the following: for the higher-order image data composed of a plurality of pixel data, for each pixel data, prediction value generation means for obtaining a prediction value based on adjacent pixel data; A difference value generating means for obtaining a difference value by taking a difference between the predicted value and the pixel data; and an improved difference value generating means for generating an improved difference value based on a possible range of the difference value corresponding to the predicted value; And an encoding means for obtaining compressed image data by encoding the improved difference value, and the improved difference value generating means converts the difference value and a positive / negative sign within a possible range of the difference value. The difference value obtained by rolling, so as to correspond to the increase or decrease direction of the difference value in the range which can be taken of the difference values, by arranging in ascending order of absolute value, and obtains an improved differential value.
[0018]
The bit separation means preferably performs a right shift operation on the bit string of the image data, the bit string of the image data converted by the right shift operation as the upper bit string, and the lower bit separated by the right shift operation as the lower bit string.
[0019]
The image decompressing apparatus of the present invention decodes compressed image data, and associates the decoding means for obtaining the improved difference value with the range that the improved difference value can take and the range that the difference value can take. Means for restoring the difference value, means for restoring the upper image data by sequentially restoring the pixel data by taking the difference between the difference value and the predicted value, and the input lower image data and the upper image data as bits. A bit synthesizing unit that obtains image data by synthesizing the image data is provided.
[0020]
The bit composition means preferably obtains the image data by performing a left shift operation on the bit sequence of the upper image data and applying the lower bit sequence to a bit portion that becomes blank by the left shift operation.
[0021]
The image compression apparatus according to the present invention provides prediction value generation means for obtaining a prediction value based on adjacent pixel data for each pixel data for image data composed of a plurality of pixel data corresponding to an input still image. Then, by taking the difference between the predicted value and the pixel data, a difference value generating means for obtaining the difference value, and an improved difference value represented by a bit string is generated based on a possible range of the difference value corresponding to the predicted value. Improved difference value generation means, means for multiplying the improved difference value by -1 when the improved difference value is negative, and converting it to a positive value, and positive from the beginning, or multiplied by -1. Thus, the bit string of the improved difference value converted to a positive value is separated into the upper bit string and the lower bit string, and the upper improved difference value represented by the upper bit string and the lower improved difference value represented by the lower bit string are Asking For the bit separator and the lower bit string of the lower improved difference value, a positive additional sign bit if the improved difference value is a positive value, and a negative additional sign bit if the improved difference value is a negative value. And an encoding means for obtaining compressed image data by encoding the improved difference value, and the improved difference value generating means has a difference value and a positive / negative sign within a possible range of the difference value. The improved difference value is obtained by arranging the difference values obtained by inverting the signs of the numbers in ascending order of the absolute values in correspondence with the increasing or decreasing direction of the difference value in the possible range of the difference value.
[0022]
The image decompressing apparatus of the present invention decodes compressed image data to obtain a higher improvement difference value, and performs bit synthesis of the lower improvement difference value and the higher improvement difference value excluding the additional code bit. When the bit combination means for obtaining the improved difference value and the additional sign bit added to the lower-order improved difference value are negative values, the improved difference value obtained by the bit composition means is multiplied by -1. By correlating the means for converting to a negative value, the range that can be taken by the improved difference value and the range that can be taken by the difference value, the means for restoring the difference value, and taking the difference between the difference value and the predicted value Means for restoring image data by sequentially restoring pixel data;
It is provided with.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an image compression apparatus and an image expansion apparatus according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 10 are diagrams relating to an image compression apparatus and an image expansion apparatus according to a first embodiment, and FIG. 1 is a block diagram of the image compression apparatus.
[0024]
The subject image 16 (still image) is formed on the light receiving surface of the image sensor 18 via the lens 17. A photoelectric conversion element is disposed on the light receiving surface of the imaging element 18, and a color filter including red (R), green (G), and blue (B) color filter elements is provided on the upper surface of the photoelectric conversion element. . Each photoelectric conversion element corresponds to one pixel data, and the subject image is converted into an electrical image signal corresponding to a predetermined color by each photoelectric conversion element. The image signal is converted from an analog signal to a digital signal in an A / D converter (not shown).
[0025]
The digitized image signal is converted into luminance data Y and color difference data Cb, Cr by a signal processing circuit (not shown) and recorded in the image memory 19 as image data. In the image memory 19, luminance data Y and color difference data Cb and Cr are stored in independent areas, and each memory area has a storage capacity for one image. The luminance data Y and the color difference data Cb and Cr are input data to the image compression apparatus 10.
[0026]
Image data of luminance data Y and color difference data Cb and Cr is divided into a plurality of blocks on one screen and processed in units of blocks. Each block consists of 8 × 8 pixel data.
[0027]
The luminance data Y and the color difference data Cb and Cr are read from the image memory 19 and sent to the image compression apparatus 10. The image compression apparatus 10 includes a predicted value generation unit 11, a difference value generation unit 12, an improved difference value generation unit 13, a group unit 14, and a Huffman encoding unit 15. The luminance data Y and the color difference data Cb and Cr are individually compressed in the image compression apparatus 10.
[0028]
Based on the pixel data of the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr in each block, the predicted value is obtained by the predicted value generation unit 11. The predicted value is a value obtained by predicting the value of pixel data to be encoded (compressed) based on the value of adjacent pixel data.
[0029]
Pixel data of the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr is converted into a difference value by the difference value generation unit 12. The difference value is obtained by subtracting the actual pixel data value from the predicted value obtained in the predicted value generation unit 11.
[0030]
The difference value between the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr is converted into an improved difference value by the improved difference value generation unit 13. The improved difference value is calculated based on the predicted value and the difference value, and is used as an encoding target instead of the pixel data.
[0031]
The improved difference values of the luminance data Y and the color difference data Cb, Cr are grouped in the group unit 14 based on the group table T, and the group number of the group to which the improved difference value belongs and the additional bits corresponding to the group number are obtained. .
[0032]
By referring to the Huffman table H based on the group number obtained in the group unit 14, a code word is obtained in the Huffman encoding unit 15. The Huffman encoding unit 15 performs entropy encoding. Here, Huffman encoding is applied as one of entropy encoding. Here, grouping and Huffman coding are coding here. Compressed image data (encoded data) obtained by combining the code word and the additional bits obtained in the group unit 14 is recorded on the recording medium M.
[0033]
A compression process for one pixel block will be described with reference to FIGS. Here, pixel data of luminance data Y is targeted.
[0034]
In FIG. 2, the pixel block P, the prediction value matrix E, the difference value matrix H, and the improved difference value matrix KH are illustrated as an 8 × 8 matrix. Each matrix element has a pixel value (pixel data is hereinafter referred to as a pixel value) P_yx, Predicted value E_yx, Difference value H_yx, Improved difference value KH_yxIt is expressed.
[0035]
Pixel value P_yx, The subscript y represents the position in the vertical direction, and is 0, 1, 2,... 7 from the top. The subscript x represents the position in the horizontal direction, and is 0, 1, 2,... 7 from the left. For example, when x = 1 and y = 1, the pixel value P_yx= 162.
[0036]
First, the pixel value P to be encoded_yxPixel value P adjacent to_yxBased on the predicted value E_yxIs required. Predicted value E_yxThere are several known methods for calculating the pixel value P, but here the pixel value P to be encoded is_yxPixel value P next to_yx-1Directly as predicted value E_yxThe predicted value E by the method_yxAsk for. However, the pixel value P located in the leftmost column in the pixel block P_y0Predicted value E_y0Is the pixel value P located in the rightmost column in the pixel block P adjacent to the left by one_y7It is requested from.
[0037]
For example, the pixel value P to be encoded₁₇Pixel value P that is one left next to (= 132)₁₆(= 14) is the predicted value E₁₇(= 14).
[0038]
Next, the predicted value E_yxAnd the corresponding actual pixel value P_yxBased on the pixel value P_yxIs the difference value H_yxIs converted to That is, the predicted value E_yxTo pixel value P_yxIs subtracted and the difference value H_yxIs required.
[0039]
For example, the predicted value E₁₇(= 14) to pixel value P₁₇= (132) is subtracted to obtain the difference value H₁₇(= -118) is obtained.
[0040]
Difference value H_yxIs the predicted value E_yxAnd pixel value P_yxImproved difference value KH based on_yxIs converted to Improved difference value KH_yxIs any value in the range of −128 to 127, and the pixel value P_yxInstead of. For example, the difference value H₁₇(= −118) is the improved difference value KH₁₇(= 66). Also, the difference value H_{twenty one}(= -1) is the improved difference value KH as it is_{twenty one}(= -1). The improved difference value KH_yxWill be described later.
[0041]
In FIG. 3, a group table T and a Huffman table H are shown. Specifically, the improved difference value KH₁₇(= 66) is grouped and Huffman coded.
[0042]
Improved difference value KH_yxAre grouped based on the group table T. Group table T is improved difference value KH_yxIs a column indicating the group to which the group belongs, a column indicating the group number C, and a column indicating the number of additional bits corresponding to the group number C.
[0043]
For example, with reference to the group table T, the improved difference value KH₁₇When (= 66) is grouped, a group number [7] is obtained and the number of additional bits is 7.
[0044]
Additional bits are obtained from the group number C obtained by grouping and the number of additional bits. The additional bit is the improved differential value KH_yxImproved difference value KH in the group to which_yxThis bit is provided to specify the value of.
[0045]
In the group with the group number [7], 66 is the 67th largest number counted from −127, so the improved difference value KH_yxThe additional bit for (= 66) is 66 binary number “1000010” considering that −127 is binary number “0000000”.
[0046]
By referring to the Huffman table H based on the group number C obtained by grouping, a code word is obtained. The Huffman table H is composed of a column indicating a group number C, a column indicating a code length, and a column indicating a code word, and an improved difference value KH_yxHave a code word corresponding to the group number C.
[0047]
Improved difference value KH₁₇By referring to the Huffman table H based on the group number “7” of (= 66), the improved difference value KH₁₇The code word of (= 66) is “11110”.
[0048]
Encoded data is obtained by combining this code word and additional bits. Improved difference value KH₁₇In the case of (= 66), the encoded data “111101000011” is obtained by combining the code word “11110” and the additional bit “1000011”.
[0049]
Thus, the improved difference value KH_yxAre grouped and Huffman encoded to obtain encoded data, that is, compressed image data.
[0050]
Using FIG. 4, FIG. 5 and FIG._yxWill be described in detail. Here, the improved difference value KH of the luminance data Y_yxIs targeted.
[0051]
In FIG. 4, the predicted value E₁₇Pixel value P for (= 14)_yx, Difference value H_yx, And improved difference value KH_yxA table S on which the possible ranges are listed is shown. FIG. 5 also shows the predicted value E.₁₇Pixel value P for (= 14)_yx, Difference value H_yx, Improved difference value KH_yxThe range that can be taken is represented by a bar line, and the bar line L0 is a pixel value P_yxThe range that can be taken, the bar L1 is the difference value H_yxThe range that can be taken, the bar L2 is the improved difference value KH_yxThe range that can be taken is shown.
[0052]
Pixel value P of luminance data Y_yxThe range that can be taken is 0 to 255 as indicated by the bar L0. On the other hand, predicted value E₁₇Difference value H with respect to (= 14)_yxThe range that can be taken is −241 to 14 as indicated by the bar L1. Therefore, the predicted value E₁₇Difference value H with respect to (= 14)_yxDoes not exist in the integer range (non-difference value range) LF (15 to 127).
[0053]
The difference value H indicated by the bar L1_yxIs a partial range (third partial range) LC (−241 to −129), partial range (second partial range) LB (−128 to −15), partial range ( The first partial range is divided into LA (-14 to 14). The total number of integers present in the integer range LF and the difference value present in the partial range LCH _yxThe total number of is equal. In the partial range LA, the difference value H_yxBut-14-14Takes a value in the range.
[0054]
Difference value H existing in partial range LC_yxInstead of, an integer existing in the integer range LF is used as an improved difference value KH indicated by a bar L2._yxThis is a possible range. In the partial range (fifth partial range) LE (−128 to −15) on the bar L2, the integer existing in the integer range LF and the difference value H existing in the partial range LB._yxAre arranged alternately in ascending order of absolute value. This partial range LE is represented in FIG. Specifically, the improved difference value KH existing in the partial range LE_yx(-15, 15, -16) are respectively represented by (n1, n2, n3).
[0055]
Improved difference value KH in this partial range LE_yxIs the difference value H existing in the partial range LB._yxAnd its difference value H_yxDifference value -H in which positive and negative signs are inverted with respect to_yxAre alternately arranged in ascending order of absolute value.
[0056]
Improved difference value KH existing in the partial range (fourth partial range) LD (−14 to 14) in the bar L2_yxIs the difference value H existing in the partial range LA in the bar L1_yxIt corresponds to. Note that the absolute values of the maximum value (here 14) and the minimum value (here -14) in the partial range LA and partial range LD are equal.
[0057]
Improved difference value KH indicated by bar L2_yxAnd the difference value H indicated by the bar L1_yxBy matching the possible range of the difference value H_yxImproved difference value KH corresponding to_yxIs required. For example, the difference value H_yxIs -129, the corresponding improved difference value KH_yxIs -72.
[0058]
In FIG.As shown, the improved difference value KH_yxIncrease direction of absolute value and difference value H_yxThe increase or decrease direction (here, the decrease direction) corresponds. Therefore, improved difference value KH_yxAnd the corresponding difference value H_yxAre compared, the difference value H_yxThe larger the absolute value of, the better the improved difference value KH_yxAbsolute value and difference value H_yxThe difference from the absolute value of is greater.
[0059]
Here, when grouping by the group table T shown in FIG. 3 is taken up, the improved difference value KH_yxIs the difference value H_yxIt belongs to the group of the smaller group number C compared to the number of corresponding additional bits. Also, the improved difference value KH belonging to the group number [8]_yxIs only -128 and does not require additional bits. Therefore, the improved difference value KH_yxThe number of bits of the encoded data is the difference value H_yxLess than
[0060]
In FIG. 6, the predicted value E₁₇Difference value H with respect to (= 14)_yxA probability distribution is shown. This probability distribution is the difference value H in the range indicated by the bar L1._yxActually the difference value H_yxRepresents the probability of becoming. The horizontal axis is the difference value H_yxThe vertical axis is actually the difference value H_yxIs the probability of
[0061]
Since there is a correlation between adjacent pixels in an image of one screen, the difference value H_yxHas a high probability of being around 0. Therefore, the difference value H_yxThis probability distribution curve is represented by a Gaussian distribution curve V.
[0062]
Improved difference value KH in partial range LE_yxAre arranged so that positive and negative appear alternately in ascending order of absolute value. Therefore, the improved difference valueKH _yxThe increase rate of the absolute value of (the rate at which the numerical value increases) is the difference value H in the partial range LB._yxThe increase rate is half of the increase rate of the absolute value of. Difference value H with small absolute value_yxConsidering that the probability of being actually encoded is higher, the improved differential value KH in which the rate of increase in absolute value is suppressed_yxThe number of bits of the encoded data is the difference value H_yxLess than
[0063]
Thus, the predicted value E_yxAnd difference value H_yxImproved difference value KH based on possible range_yxThe range that can be taken is generated and the difference value H_yxImproved difference value KH instead of_yxIs encoded, the number of bits required for the encoded data, that is, the amount of information can be reduced.
[0064]
Improved difference value KH of color difference data Cb, Cr_yxIs obtained in the same manner as the luminance data Y. However, since the range of the color difference data Cb and Cr is -128 to 127, the improved difference value KH is similarly applied after 128 is added to the color difference data Cb and Cr._yxIs required.
[0065]
FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for obtaining one improved difference value matrix KH. A procedure for obtaining one improved difference value matrix KH will be described with reference to FIGS.
[0066]
In step 101, the subscript y is set to zero. In step 202, the subscript x is set to 0, and the obtained improved difference value KH_yxIs the leftmost improved difference value KH in the row representing the horizontal direction of the matrix_yxTo be determined. Required improved difference value KH_yxIs determined, step 103 is entered. In step 103, the predicted value E_yxIt is determined whether or not is 128 or more.
[0067]
In step 103, the predicted value E_yxIs determined to be 128 or more, the process proceeds to step 104. In step 104, the pixel value P_yxIs the equation (1)
P_yx<2 x E_yx-255 (1)
It is determined whether or not the above is satisfied. Pixel value P_yxWhen it is determined that satisfies the expression (1), the routine proceeds to step 106. Pixel value P_yxIs determined not to satisfy the expression (1), the process proceeds to step 105 and the improved difference value KH_yxIs obtained by the equation (2), and the process proceeds to step 113.
KH_yx= E_yx-P_yx                (2)
[0068]
In step 106, the pixel value P_yxIt is determined whether or not is an even number. Pixel value P_yxIs determined to be an even number, the process proceeds to step 107, and the improved difference value KH_yxIs obtained by equation (3).
KH_yx= P_yx/ 2-128 (3)
Pixel value P_yxIf it is determined that is not an even number, the process proceeds to step 108 and the improved difference value KH_yxIs obtained by equation (4).
KH_yx= 128- (P_yx+1) / 2 (4)
Improved difference value KH_yxIs obtained, the process proceeds to step 113.
[0069]
For example, the predicted value E₆₁Pixel value P for (= 175)₆₁Since (= 19) is an odd number, the improved difference value KH₆₁Is from equation (4)
KH₆₁= 128- (19 + 1) / 2 = 118
It is.
[0070]
In step 103, the predicted value E_yxIf it is determined that is not 128 or more, the routine proceeds to step 109. In step 109, the pixel value P_yxIs satisfied whether or not (5) is satisfied.
P_yx> 2 × E_yx                  (5)
Pixel value P_yxWhen it is determined that satisfies the expression (5), the process proceeds to step 110. Pixel value P_yxIs determined not to satisfy the above expression, the process proceeds to step 105, where the improved difference value KH_yxIs obtained by equation (2), and the process proceeds to step 113.
[0071]
In step 110, the pixel value P_yxWhether or not is an even number is determined. Pixel value P_yxIf it is determined that is not an even number, the process proceeds to step 111 and the improved difference value KH_yxIs obtained by equation (6).
KH_yx=-(P_yx+1) / 2 (6)
Pixel value P_yxIs determined to be an even number, the process proceeds to step 112, and the improved difference value KH_yxIs obtained by equation (7).
KH_yx= P_yx/ 2 (7)
Improved difference value KH_yxIs obtained, the process proceeds to step 113.
[0072]
For example, the predicted value E₁₇Pixel value P for (= 14)₁₇Since (= 132) is an even number, the improved difference value KH₁₇Is from equation (7)
KH₁₇= 132/2 = 66
It becomes.
[0073]
In step 113, 1 is added to the subscript x. That is, the required improved difference value KH_yxImproved difference value KH right next to_yxTo be determined.
[0074]
In step 114, it is determined whether or not the subscript x is 8. That is, one improved difference value KH_yxIs determined in a row. If it is determined that the subscript x is 8, the process proceeds to step 115. If it is determined that the subscript x is not 8, the process returns to step 103.
[0075]
In step 115, 1 is added to the subscript y. That is, the required improved difference value KH_yxImproved difference value KH in the row below by_yxTo be determined.
[0076]
In step 116, it is determined whether or not the subscript y is 8. That is, the improved difference value KH_yxIt is determined whether or not all of them have been obtained. When it is determined that the subscript y is 8, the calculation for obtaining the improved difference value matrix KH ends. If it is determined that the subscript y is not 8, the process returns to step 102. In addition, the calculation which calculates | requires such an improved difference value matrix KH is performed with respect to all the pixel blocks P in 1 screen.
[0077]
As described above, the difference value H in the compression process_yxImproved difference value KH instead of_yxBy encoding, the amount of information necessary for encoding image data can be reduced, and the image can be compressed efficiently.
[0078]
FIG. 8 is a block diagram of an image expansion apparatus to which the first embodiment of the present invention is applied. In this image compression apparatus, the image data compressed by the image compression apparatus in the first embodiment is restored.
[0079]
The compressed image data isFrom recording medium MIt is read out and sent to the image expansion device 20. The image expansion device 20 includes a Huffman decoding unit 21, a group synthesis unit 22, a difference value restoration unit 23, a pixel data restoration unit 24, and a predicted value generation unit 25.
[0080]
The Huffman decoding unit 21 decodes the compressed image data of the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr recorded on the recording medium M. That is, by referring to the Huffman table H, the group number is obtained from the encoded data excluding the additional bits. Note that the Huffman encoding unit 21 performs entropy decoding on the compressed image data, and here, Huffman decoding, which is one of entropy decoding, is applied.
[0081]
By referring to the group table T based on the group number and additional bits obtained by decoding, the improved difference value KH_yxIs obtained by the group composition unit 22. Note that obtaining the improved difference value in the Huffman decoding and group combining unit 22 is herein referred to as decoding. The improved difference value between the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr is converted into a difference value by the difference value restoring unit 23.
[0082]
Pixel data is generated in the pixel data restoration unit 24 by using the difference value and the predicted value generated in the predicted value generation unit 25. That is, the pixel data is obtained from the difference between the predicted value generated based on the already restored pixel data and the difference value. The obtained pixel data is sent to the predicted value generation unit 25, and is used to calculate a predicted value for the pixel data to be restored next.
[0083]
By sequentially restoring the pixel data, the image data of the luminance data Y and the color difference data Cb, Cr is restored, and the image data is sent to the image memory 19.
[0084]
The decompression process of the compressed image data will be described with reference to FIG. Here, the compressed image data of luminance data Y is targeted.
[0085]
In FIG. 9, the improved difference value matrix KH, the difference value matrix H, the predicted value matrix E, and the pixel block P are shown as an 8 × 8 matrix. Each matrix element has an improved difference value KH._yx, Difference value H_yx, Predicted value E_yx, Pixel value P_yxIt is expressed.
[0086]
The compressed image data is decoded based on the Huffman table H and the group table T, and the improved difference value KH_yxIs converted to
[0087]
. Predicted value E_yxImproved difference value KH in_yxPossible range and difference value H_yxBy making the range that can be taken into account, the improved difference value KH_yxTo difference value H_yxIs restored. For example, predicted value E_yxIs E₄₄When (= 167), the improved difference value KH₄₄(= 116) is the difference value H₄₄(= 144).
[0088]
Difference value H_yxAnd the corresponding predicted value E_yxTo the pixel value P_yxIs required. That is, the predicted value E_yxTo difference value H_yxIs subtracted to obtain the pixel value P_yxIs required. Pixel value P_yxAre restored one by one in the pixel block P, and the restored pixel value P_yxIs the pixel value P to be restored next_yxPredicted value E_yxIt becomes.
[0089]
For example, the predicted value E₄₄Difference value H from (= 167)₄₄By subtracting (= 144), the pixel value P₄₄(= 23) is obtained. Pixel value P₄₄Is the pixel value P to be restored next₄₅Predicted value E₄₅(= 23).
[0090]
In this way, the pixel value P sequentially_yxIs restored, one pixel block P is restored.
[0091]
FIG. 10 shows the improved difference value KH_yxAnd predicted value E_yxBased on pixel value P_yxIt is the flowchart which showed the procedure which calculates | requires. A procedure for obtaining one pixel block P will be described with reference to FIGS.
[0092]
In step 201, the subscript y is set to zero. In step 202, the subscript x is set to 0 and the restored pixel value P_yxIs the leftmost pixel value P in the row representing the horizontal direction of the matrix_yxTo be determined. Pixel value P to be restored_yxIs determined, the process proceeds to step 203, where the predicted value E_yxIt is determined whether or not is 128 or more.
[0093]
In step 203, the predicted value E_yxIs determined to be 128 or more, the process proceeds to step 204. In step 204, the improved difference value KH_yxWhether or not satisfies the expression (8) is determined.
E_yx-255 ≦ KH_yx≦ 255-E_yx      .... (8)
Improved difference value KH_yxIs determined to satisfy the expression (8), the process proceeds to step 205 and the pixel value P_yxIs obtained by equation (9).
P_yx= E_yx-KH_yx                        (9)
Pixel value P_yxIs obtained, the process proceeds to step 213.
[0094]
For example, the improved difference value KH₃₂Predicted value E for (= 7)₃₂Since (= 168) satisfies the equation (8), the pixel value P₃₂From equation (9)
P₃₂= 168-7 = 161
It becomes.
[0095]
If it is determined in step 204 that the expression (8) is not satisfied, the process proceeds to step 206 and the improved difference value KH._yxWhether or not is equal to or greater than 0 is determined. Improved difference value KH_yxIf it is determined that is greater than or equal to 0, the process moves to step 208 and the pixel value P_yxIs obtained by equation (10).
P_yx= 255-2 × KH_yx              (10)
Improved difference value KH_yxIf it is determined that is not greater than or equal to 0, the process proceeds to step 207 and the pixel value P_yxIs obtained by equation (11).
P_yx= KH_yx× 2 + 256 (11)
Pixel value P_yxIs obtained, the process proceeds to step 213.
[0096]
In step 203, the predicted value E_yxIf it is determined that is not 128 or more, the process proceeds to step 209. In step 209, the improved difference value KH_yxWhether or not satisfies the expression (12) is determined.
-E_yx≦ KH_yx≦ E_yx                  (12)
If it is determined that the improved difference value E satisfies the expression (12), the process proceeds to step 205, and the pixel value P is determined according to the expression (9)._yxIs required. Improved difference value KH_yxIf it is determined that the expression (12) is not satisfied, the process proceeds to step 210.
[0097]
In step 210, the improved difference value KH_yxWhether or not is equal to or greater than 0 is determined. Improved difference value KH_yxIs determined to be greater than or equal to 0, the process proceeds to step 212 and the pixel value P_yxIs obtained by equation (13).
P_yx= 2 × KH_yx                      (13)
Improved difference value KH_yxIf it is determined that is not greater than or equal to 0, the process proceeds to step 211 where the pixel value P_yxIs obtained by equation (14).
P_yx= -2 × KH_yx-1 (14)
Pixel value P_yxIs obtained, the process proceeds to step 213.
[0098]
For example, the predicted value E₁₇Improved difference value KH for (= 14)₁₇Since (= 66) is 0 or more, the pixel value P₁₇Is from equation (13)
P₁₇= 2 × 66 = 132
It becomes.
[0099]
In step 213, 1 is added to the subscript x. That is, the restored pixel value P_yxIs one pixel value P on the right_yxTo be determined.
[0100]
In step 214, it is determined whether or not the subscript x is 8. That is, the pixel value P_yxIt is determined whether or not all have been restored in one row. If it is determined that the subscript x is 8, the process proceeds to step 215. If it is determined that the subscript x is not 8, the process returns to step 203.
[0101]
In step 215, 1 is added to the subscript y. That is, the restored pixel value P_yxIs the pixel value P in the next lower row_yxTo be determined.
[0102]
In step 216, it is determined whether or not the subscript y is 8. That is, in one pixel block P, the pixel value P_yxIt is determined whether or not all have been restored. If it is determined that the subscript y is 8, the pixel value P_yxThe operation for restoring is finished. If it is determined that the subscript y is not 8, the process returns to step 202. All the improved difference value matrix KH in one screen_yxIs calculated for such a pixel block P.
[0103]
As described above, according to the first embodiment, the difference value H_yxImproved difference value KH instead of_yxBy encoding, the information amount of the compressed image data can be reduced, and the image can be compressed efficiently. Improved difference value KH_yxTo pixel value P_yxCan be decompressed without distortion.
[0104]
FIGS. 11 to 18 are diagrams relating to an image compression apparatus and an image expansion apparatus according to the second embodiment.
[0105]
FIG. 11 is a block diagram of an image compression apparatus to which the second embodiment is applied.
[0106]
As in the first embodiment, the light of the subject image 16 is formed on the image sensor 18 via the lens 17. Image signals generated by photoelectric conversion in the image sensor 18 are processed by an A / D converter and a signal processing circuit, respectively, and converted into luminance data Y and color difference data Cb and Cr, and recorded in the image memory 19 as image data. Image data of luminance data Y and color difference data Cb, Cr is read from the image memory 19 and sent to the image compression device 30. The image compression apparatus 30 includes a prediction value generation unit 31, a difference value generation unit 32, an improved difference value generation unit 33, a bit separation unit 34, a group unit 35, and a Huffman encoding unit 36.
[0107]
Image data of luminance data Y and color difference data Cb and Cr is divided into a plurality of blocks on one screen and processed in units of blocks. Each block consists of 8 × 8 pixel data.
[0108]
Based on the luminance data Y and the pixel data of the color difference data Cb and Cr in each block, a predicted value is obtained by the predicted value generation unit 31. The predicted value is obtained based on pixel data adjacent to one pixel data to be encoded.
[0109]
Pixel data of the luminance data Y and the color difference data Cb, Cr is converted into a difference value by the difference value generation unit 32. That is, the difference value is obtained by subtracting the pixel data from the predicted value obtained in the predicted value generation unit 31.
[0110]
The difference value between the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr is converted into an improved difference value by the improved difference value generation unit 33.
[0111]
The luminance data Y and the color difference data Cb, Cr are represented by a bit string in the image compression device 30, and the improved difference values of the luminance data Y and the color difference data Cb, Cr are also represented by a bit string. The bit string of the improved difference value is separated in the bit separation unit 34 into a bit string (upper bit string) of the higher improved difference value and a bit string (lower bit string) of the lower improved difference value. The upper improvement difference value is sent to the group unit 35, but the lower improvement difference value is recorded in the lower recording area M2 of the recording medium M without being encoded.
[0112]
The upper improvement difference values of the luminance data Y and the color difference data Cb, Cr are grouped on the basis of the group table T in the group unit 35, and the group number of the group to which the higher improvement difference value belongs and the corresponding additional bits are obtained.
[0113]
By referring to the Huffman table H based on the group number obtained in the group unit 35, the code word is obtained in the Huffman encoding unit 36. Then, the compressed image data obtained by combining the code word and the additional bits obtained in the group unit 35 is recorded in the compressed image data recording area M1 of the recording medium M.
[0114]
A compression process for the pixel block P will be described with reference to FIG.
[0115]
In FIG. 12, an improved difference value matrix KH, an upper improved difference value matrix DH, and a lower improved difference value matrix DL are illustrated as 8 × 8 matrices, respectively. Each matrix element has an improved difference value KH._yx, Upper improvement difference value DH_yx, Lower improvement difference value DL_yxIt is expressed. The improved difference value matrix KH is the improved difference value matrix KH shown in FIG. 2 of the first embodiment, and the pixel value P_yxImproved difference value KH from_yxSince the compression process is the same as in the first embodiment, it is omitted here.
[0116]
Improved difference value KH_yxAre separated into an upper bit string and a lower bit string by bit separation, and an upper improved differential value DH represented by the upper bit string_yxAnd lower refinement difference value DL represented by lower bit string_yxIs required. Here, the number of bits to be separated is 1 bit, and 1 bit is also represented as a bit string.
[0117]
For example, the improved difference value KH₀₁The bit string of (= 6) is separated into an upper bit string and a lower bit string by bit separation, and an upper improved difference value DH represented by the upper bit string₀₁Lower-order improved difference value DL represented by (= 3) and lower-order bit string₀₁(= 0) is obtained. The bit separation will be described later.
[0118]
Upper improved difference value DH obtained by bit separation_yxAre grouped and Huffman encoded based on the group table and Huffman table H. At this time, the upper improvement difference value DH_yxIs the improved difference value KH_yxThe value is smaller than. Therefore, the higher-order improved difference values KH arranged by the zigzag scan executed before Huffman coding._yxIn the one-dimensional column, the frequency of occurrence of zero runs increases and the zero run length (zero run length) becomes longer. Therefore, the upper improvement difference value KH_yxThe number of bits of encoded data obtained by grouping and Huffman encoding for the_yxLess than That is, the amount of information required for the encoded data can be reduced.
[0119]
The 1-bit bit separation will be described in detail with reference to FIGS. Therefore, the improved difference value KH_yxIs represented by a bit string. One improved difference value KH_yxUsually, 8 bits are allocated, but here 16 bits are allocated. Improved difference value KH_yxTakes positive and negative values, and 1 bit is used as a sign bit in 16 bits.
[0120]
In FIG. 13, the improved differential value KH of FIG.₀₁Bit separation for (= 6) is shown. Improved difference value KH₀₁(= 6) is “00000110” in binary notation, and the sign bit F is “0” indicating positive. In the 16-bit bit string B0, the binary number “00000110” is represented using 8 bits from the right end. The sign bit F that is “0” is placed in the most significant bit at the left end of the bit string B0. Improved difference value KH₀₁Since (= 6) is a positive value, the unused 7-bit J0 is “0000000”.
[0121]
Improved differential value KH by executing bit separation₀₁The bit string of (= 6) is subjected to a right shift operation. A right shift operation is an operation that shifts each bit in a bit string to the right by a specified number of bits. When a 1-bit right shift operation is performed, each bit is moved one by one to the right, and the least significant bit K at the right end that is “0” is separated. A sign bit F that is “0” is filled in the most significant bit at the left end that has been left blank by the right shift operation.
[0122]
In this way, the bit string B0 is converted into the bit string B1 representing the binary number “0000011” using 7 bits by the right shift operation. This bit string B1 is the upper bit string, and the value representing the binary number “00000011” in decimal notation is the upper improved difference value DH.₀₁It becomes the value of. That is, the upper improvement difference value DH₀₁The value of is 3.
[0123]
On the other hand, the least significant bit K separated by the right shift operation is a low-order bit string, and the value representing the binary number “0” in decimal notation is the lower-order improved difference value DL.₀₁Is the value of That is, the lower refinement difference value DL₀₁The value of is 0.
[0124]
Thus, the improved difference value KH₀₁The bit string B0 of (= 6) is separated into a bit string B1 which is an upper bit string and a least significant bit K which is a lower bit string by bit separation, and the upper improved difference value DH₀₁(= 3) and lower improvement difference value DL₀₁(= 0) is obtained.
[0125]
By executing the bit separation as described above, the improved difference value KH_yxAre divided into an upper bit string and a lower bit string, and the upper improved difference value DH represented by the upper bit string_yxAnd lower refinement difference value DL represented by lower bit string_yxIs required.
[0126]
Improved difference value KH that is negative_yxIn the same way, bit separation is performed. However, the sign bit F indicates “1The 7-bit J0 that is not used is “1111111”. When 2-bit and 3-bit bit separation is performed, a 2-bit and 3-bit right shift operation is performed.
[0127]
FIG. 14 is a flowchart showing the n-bit bit separation procedure for the improved difference value KH. A bit separation flowchart will be described with reference to FIGS.
[0128]
In step 301, the subscript y is set to zero. In step 302, the subscript x is set to 0, and the leftmost improved difference value KH in the row representing the horizontal direction of the matrix._yxAre subject to bit separation. Improved difference value KH₀₀(= 2) is the first bit separation target.
[0129]
In step 303, the improved difference value KH_yxN-bit right shift operation is performed to perform n-bit bit separation on the higher-order improved difference value DH_yxIs required.
[0130]
For example, in the case of 1-bit bit separation, the improved difference value KH₀₁The bit string of (= 6) is shifted right by 1 bit, and the higher-order improved difference value DH₀₁(= 3) is obtained. In the case of 3-bit bit separation, the improved difference value KH₀₁The bit string of (= 6) is 3-bit right shifted, and the higher-order improved difference value DH₀₁(= 0) is obtained.
[0131]
In step 304, the lower refinement difference value DL_yxIs required. Lower improvement difference value DL_yxAn arithmetic expression for obtaining is as shown in Expression (15).
[0132]
DL_yx= KH_yx-(DH_yx× 2ⁿ(15)
[0133]
For example, in the case of 1-bit bit separation, the improved difference value KH₀₁Upper improved difference value DH for (= 6)₀₁Since the value of is 3, the lower level improvement difference value DL₀₁Is
DL₀₁= 6- (3 × 2¹) = 0
It becomes.
[0134]
In the case of 3-bit bit separation, the improved difference value KH₀₁Upper improved difference value DH for (= 6)₀₁Since the value of is 0, the lower-order improved difference value DL₀₁Is
DL₀₁= 6- (0x2^Three) = 6
It becomes.
[0135]
In step 305, 1 is added to the subscript x. That is, the improved difference value KH on the right one_yxAre subject to bit separation.
[0136]
In step 306, it is determined whether or not the subscript x is 8. That is, all the improved difference values KH for one row_yxIt is determined whether or not the bits are separated. If it is determined that the subscript x is 8, the process proceeds to step 307. If it is determined that the subscript x is not 8, the process returns to step 303.
[0137]
In step 307, 1 is added to the subscript y. That is, the improved difference value KH of the next lower row_yxAre subject to bit separation.
[0138]
In step 308, it is determined whether or not the subscript y is 8. That is, all the improved difference values KH_yxIs bit-separated. If it is determined that the subscript y is 8, the series of bit separation ends. If it is determined that the subscript y is not 8, the process returns to step 302.
[0139]
Thus, in the second embodiment,_,Unlike the first embodiment, the improved difference value KH_yxBit separation is performed after obtaining the above, and the higher-order improved difference value obtained by the bit separation is encoded. By performing bit separation in the compression process, the amount of information required for the encoded data can be reduced, and the image can be compressed efficiently.
[0140]
FIG. 15 is a block diagram of an image expansion apparatus applied in the second embodiment. In this image expansion device_,The image data compressed by the image compression apparatus in the second embodiment is restored.
[0141]
The compressed image data of the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr is read from the compressed image data recording area M1 of the recording medium M and sent to the image expansion device 40. The image decompression apparatus 40 includes a Huffman decoding unit 41, a group synthesis unit 42, a bit synthesis unit 43, a difference value restoration unit 44, a pixel data restoration unit 45, and a predicted value generation unit 46.
[0142]
The codeword obtained by removing the additional bits from the compressed image data of the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr is decoded by the Huffman decoding unit 41. That is, the group number is obtained from the code word by referring to the Huffman table H. This decoding is the reverse of Huffman coding.
[0143]
By referring to the group table T based on the group number and additional bits obtained by decoding, the higher-level improved difference value is obtained in the group combining unit 42.
[0144]
The upper improvement difference value of the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr and the lower improvement difference value read from the lower recording area M2 of the recording medium M are bit-combined in the bit combining unit 43, and the improved difference value is restored.
[0145]
The improved difference value between the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr is converted into a difference value by the difference value restoring unit 44. By using the difference value and the predicted value generated by the predicted value generation unit 46, pixel data is generated by the pixel data restoration unit 45. That is, the pixel data is obtained from the difference between the predicted value generated based on the already restored pixel data and the difference value. The obtained pixel data is sent to the predicted value generation unit 46, and is used to calculate a predicted value for the pixel data to be restored next.
[0146]
By sequentially restoring the pixel data, the image data of the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr is restored, and the image data is sent to the image memory 19.
[0147]
A decompression process for the compressed image data of the luminance data Y will be described with reference to FIG.
[0148]
In FIG. 16, the upper improved difference value matrix DH, the lower improved difference value matrix DL, and the improved difference value matrix KH are illustrated as an 8 × 8 matrix. The elements of each matrix are respectively higher improvement difference values DH_yx, Lower improvement difference value DL_yx, Improved difference value KH_yxIt is expressed.
[0149]
Upper improvement difference value and corresponding lower improvement difference valueDL _yxAre bit-combined and improved difference value KH_yxIs restored. Here, the number of bits to be synthesized is 1 bit.
[0150]
For example, upper improvement difference value DH₀₁(= 3) and lower improvement difference value DL₀₁(= 0) is bit-combined, and the improved difference value KH₀₁(= 6) is restored. The bit composition will be described later.
[0151]
The decompression process from the improved difference value KH to the image data is the same as that of the first embodiment as shown in FIG.
[0152]
The bit composition of n bits will be described in detail with reference to FIGS. Therefore, upper improvement difference value DH_yxIs represented by a bit string.
[0153]
In FIG. 17, the higher-order improved difference value DH₀₁(= 3) and lower improvement difference value DL₀₁This shows 1-bit bit composition for (= 0).
[0154]
Upper improvement difference value DH₀₁(= 3) is represented by a 16-bit bit string B1 as shown in FIG. Lower improvement difference value DL₀₁(= 0) is a binary number “0”, and is represented by a lower bit string K1.
[0155]
Due to the execution of bit composition, the higher-order improved difference value DH₀₁The bit string B1 of (= 3) is left-shifted. The left shift operation is an operation that shifts each bit to the left by a specified number of bits. When a 1-bit left shift operation is performed, each bit is moved to the left one by one, and the leftmost “0” sign bit F is separated. Then, the lowermost bit string K1 which is “0” is applied to the least significant bit at the right end which has become blank by the left shift operation. Also, the second bit “0” from the left end, which is “0”, is moved to the most significant bit at the left end and becomes the sign bit F.
[0156]
By the left shift operation, the bit string B1 is converted into a bit string B0 representing the binary number “00000110” using 8 bits. The value representing the binary number “00000110” in decimal notation is the improved difference value KH₀₁It becomes. That is, the improved difference value KH₀₁The value of is 6.
[0157]
Thus, the higher-order improved difference value DH₀₁(= 3) and lower improvement difference value DL₀₁(= 0) bit synthesized and improved difference value KH₀₁(= 6) is restored.
[0158]
When 2-bit and 3-bit bit synthesis is executed, a 2-bit and 3-bit left shift operation is executed.
[0159]
FIG. 18 shows the upper improvement difference value DH_yxAnd lower improvement difference value DL_yx5 is a flowchart showing a procedure of n-bit bit synthesis for. The bit composition flowchart will be described with reference to FIGS.
[0160]
In step 401, y representing the position in the vertical direction is set to zero. In step 402, the subscript x representing the position in the horizontal direction is set to 0, and the leftmost upper improvement difference value DH in the row representing the horizontal direction of the matrix._yxAnd lower improvement difference value DL_yxAre subject to bit synthesis. Upper improvement difference value DH₀₀And lower improvement difference value DL₀₀Is the target of the first bit composition.
[0161]
In step 403, the higher refinement difference value DH_yxN-bit left shift operation is performed on the improved difference value KH_yxIs required. Improved difference value KH_yxAn arithmetic expression for obtaining is as shown in Expression (16).
[0162]
KH_yx= DH_yx× 2ⁿ+ DL_yx        (16)
[0163]
For example, in the case of 1-bit bit synthesis, the higher-order improved difference value DH₀₁(= 3) and lower improvement difference value DL₀₁Improved difference value KH with respect to (= 0)₀₁The value of
D₀₁= 3 × 2¹+ 0 = 6
It becomes.
[0164]
For example, in the case of bit synthesis of 3 bits, the upper improved difference value DH₀₁(= 0) and lower refinement difference value DL₀₁Improved difference value KH for (= 6)₀₁The value of
D₀₁= 0x2^Three+ 6 = 6
It becomes.
[0165]
In step 404, 1 is added to the subscript x. As a result, the higher-order improved difference value DH to be bit-synthesized_yxAnd lower improvement difference value DL_yxIs the higher-order improved difference value DH on the right_yxAnd lower improvement difference value DL_yxMoved to.
[0166]
In step 405, it is determined whether or not the subscript x is 8. That is, all the high-order improved difference values DH for one horizontal row_yxAnd lower improvement difference value DL_yxIt is determined whether or not the bits are combined. If it is determined that the subscript x is 8, the process proceeds to step 406. If it is determined that the subscript x is not 8, the process returns to step 403.
[0167]
In step 406, 1 is added to the subscript j. That is, the upper improvement difference value DH to be bit-combined_yxAnd lower improvement difference value DL_yxIs the upper improvement difference value DH in the next lower row_yxAnd lower improvement difference value DL_yxMoved to.
[0168]
In step 407, it is determined whether or not the subscript y is 8. That is, all the upper improvement difference values DH_yxAnd lower improvement difference value DL_yxIt is determined whether or not the bits are combined. If it is determined that the subscript y is 8, the bit synthesis for one upper improved difference value matrix DH and lower improved difference value matrix DL ends. If it is determined that the subscript y is not 8, the process returns to step 402.
[0169]
As described above, according to the second embodiment, bit separation is performed to obtain the improved difference value as the higher-order improved difference value DH._yxAnd lower improvement difference value DL_yxBy separating them into two, it is possible to reduce the amount of information necessary for the encoded data. That is, the image can be efficiently compressed. Also, bit synthesis is performed to obtain the higher-order improved difference value DH_yxAnd lower improvement difference value DL_yxImproved difference value KH from_yxBy restoring the image, the image can be restored without distortion.
[0170]
19 to 26 are diagrams relating to an image compression apparatus and an image expansion apparatus according to the third embodiment.
[0171]
FIG. 19 is a block diagram of an image compression apparatus according to the third embodiment.
[0172]
As in the first embodiment, the light of the subject image 16 is formed on the image sensor 18 via the lens 17, and an image signal is generated by photoelectric conversion in the image sensor 18. The image signal is converted from an analog signal into a digital signal by an A / D converter, and converted into luminance data Y and color difference data Cb and Cr by a signal processing circuit (not shown). The luminance data Y and the color difference data Cb and Cr are recorded in the image memory 19 as image data.
[0173]
Image data of luminance data Y and color difference data Cb and Cr is divided into a plurality of blocks on one screen and processed in units of blocks. Each block consists of 8 × 8 pixel data.
[0174]
Image data of luminance data Y and color difference data Cb, Cr is read from the image memory 19 and sent to the image compression apparatus 50. The image compression apparatus 50 includes a bit separation unit 51, a prediction value generation unit 52, a difference value generation unit 53, an improved difference value generation unit 54, a group unit 55, and a Huffman encoding unit 56.
[0175]
The luminance data Y and the color difference data Cb, Cr image data represented by a binary bit string are separated into upper image data and lower image data by the bit separation unit 51. The lower image data is recorded in the lower recording area M2 of the recording medium M without being compressed.
[0176]
A predicted value is determined by the predicted value generation unit 52 based on the upper pixel data of the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr in each block. The predicted value is a value obtained by predicting the value of upper pixel data to be encoded (compressed) based on adjacent upper pixel data.
[0177]
The upper pixel data of the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr is converted into a difference value by the difference value generation unit 53. The difference value is obtained by subtracting the actual pixel data value from the predicted value obtained in the predicted value generation unit 52.
[0178]
The difference value is converted into an improved difference value by the improved difference value generation unit 54. The improved difference value is calculated based on the pixel data and the predicted value, and is used as an encoding target instead of the difference value.
[0179]
The improved difference values of the luminance data Y and the color difference data Cb, Cr are grouped based on the group table T in the group unit 55, and the group number of the group to which the improved difference value belongs and the additional bits corresponding to the group number are obtained. .
[0180]
By referring to the Huffman table H based on the group number obtained in the group unit 55, the code word is obtained in the Huffman encoding unit 56. Then, compressed image data (encoded data) obtained by combining the code word and the additional bits obtained in the group unit 55 is recorded on the recording medium M.
[0181]
A compression process for one pixel block will be described with reference to FIGS. However, the pixel block of the luminance data Y is targeted.
[0182]
In FIG. 20, the pixel block P, the upper pixel block PH, and the lower pixel block PL are shown in an 8 × 8 matrix. Each matrix element has a pixel value P_yx, Upper pixel value PH_yx, Lower pixel value PL_yxIt is expressed.
[0183]
Each pixel value P_yxAre separated into an upper bit string and a lower bit string by bit separation, and an upper pixel value PH represented by the upper bit string_yxAnd lower pixel value PL represented by lower bit string_yxIs required. Here, the number of bits to be separated is 1 bit.
[0184]
For example, the pixel value P₀₁(= 153) is separated into an upper bit string and a lower bit string by bit separation, and an upper pixel value PH represented by the upper bit string₀₁Lower pixel value PL represented by (= 76) and lower bit string₀₁(= 1) is obtained.
[0185]
In FIG. 21, the upper pixel block PH, the prediction value matrix E, the difference value matrix H, and the improved difference value matrix KH are illustrated as an 8 × 8 matrix. Each matrix element has an upper pixel value PH._yx, Predicted value E_yx, Difference value H_yx, Improved difference value KH_yxIt is expressed.
[0186]
As in the first embodiment, the upper pixel value PH_yxBased on the predicted value E_yxIs required. Here, the upper pixel value PH to be encoded_yxThe upper pixel value PH next to_yx-1Is the predicted value E_yxIt becomes.
[0187]
For example, the upper pixel value PH to be encoded₀₁The upper pixel value P that is one left next to (= 76)₀₀(= 79) is the predicted value E₀₁(= 79).
[0188]
Next, the predicted value E_yxAnd the corresponding actual upper pixel value PH_yxBased on the upper pixel value PH_yxIs the difference value H_yxIs converted to That is, the upper pixel value P from the predicted value E_yxIs subtracted and the difference value H_yxIs required.
[0189]
For example, the predicted value E₀₁(= 79) to upper pixel value P₀₁= (76) is subtracted to obtain the difference value H₀₁(= 3) is obtained.
[0190]
Difference value H_yxIs the predicted value E_yxAnd pixel value P_yxImproved difference value KH based on_yxIs converted to Improved difference value KH_yxIs any value in the range of −64 to 63, and the difference value H_yxInstead of. For example, the difference value H_{twenty two}(= 69) is the improved difference value KH_{twenty two}(= 56).
[0191]
The improved difference value KH is grouped and Huffman encoded based on the group table T and the Huffman table H, whereby encoded data is obtained.
[0192]
FIG. 22 is a flowchart showing a procedure for obtaining one improved difference value matrix KH when n-bit bit separation is performed on the upper pixel block PH. Improved difference value KH using FIG. 21 and FIG._yxThe procedure for obtaining is described.
[0193]
In step 501, the subscript y is set to zero. In step 502, the subscript x is set to 0, and the obtained improved difference value KH_yxIs the leftmost improved difference value KH in the row representing the horizontal direction of the matrix_yxTo be determined. That is, the improved difference value KH₀₀(= 1) is determined first. Required improved difference value KH_yxIs determined, the process proceeds to step 503 where the predicted value E_yxValue of 2^7-nIt is determined whether or not this is the case.
[0194]
In step 503, the predicted value E_yx2^7-nIf it is determined that the above is true, the process proceeds to step 504. In step 504, the upper pixel value PH_yx(17)
PH_yx<2 x E_yx-2^8-n+1 (17)
It is determined whether or not the above is satisfied. Upper pixel value PH_yxWhen it is determined that satisfies the expression (17), the process proceeds to step 506. Upper pixel value PH_yxIs determined not to satisfy the expression (17), the process proceeds to step 505 and the improved difference value H_yxIs obtained by equation (18).
KH_yx= E_yx-PH_yx              (18)
Improved difference value KH_yxIs obtained, the process proceeds to step 513.
[0195]
In step 506, the upper pixel value PH_yxIt is determined whether or not is an even number. Upper pixel value PH_yxIs determined to be an even number, the process moves to step 507, and the improved difference value KH_yxIs obtained by equation (19).
KH_yx= PH_yx/ 2-2^7-n        (19)
Upper pixel value PH_yxIf it is determined that is not an even number, the process moves to step 508, and the improved difference value KH_yxIs obtained by the equation (20).
KH_yx= 2^7-n-(PH_yx+1) / 2 (20)
Improved difference value KH_yxIs obtained, the process proceeds to step 513.
[0196]
For example, the upper pixel value PH that is an odd number obtained by 1-bit bit separation_{twenty two}(= 15) and predicted value E_{twenty two}Improved difference value KH for (= 84)_yxIs from equation (20)
KH_{twenty two}= 2⁶− (15 + 1) / 2 = 56
It is.
[0197]
In step 503, the predicted value E_yx2^7-nIf it is determined that the value is not the above, the process proceeds to step 509. In step 509, the upper pixel value PH_yxIs satisfied whether or not (21) is satisfied.
PH_yx> 2 × E_yx                    (21)
Upper pixel value PH_yxMoves to step 510. Upper pixel value PH_yxIs determined not to satisfy the above equation, the process proceeds to step 505 and the improved difference value KH_yxIs obtained by equation (18). Improved difference value KH_yxIs obtained, the process proceeds to step 513.
[0198]
In step 510, the upper pixel value PH_yxWhether or not is an even number is determined. Upper pixel value PH_yxIf it is determined that is not an even number, the process proceeds to step 511 and the improved difference value KH_yxIs obtained by equation (22).
KH_yx=-(PH_yx+1) / 2 (22)
Upper pixel value PH_yxIs determined to be an even number, the process proceeds to step 512, and the improved difference value KH_yxIs obtained by equation (23).
KH_yx= PH_yx/ 2 (23)
Improved difference value KH_yxIs obtained, the process proceeds to step 513.
[0199]
For example, the upper pixel value PH that is an odd number obtained by 1-bit bit separation₄₅(= 81) and the corresponding predicted value E₄₅(= 11), improved difference value KH_yxFrom equation (22)
KH₄₅=-(81 + 1) / 2 = -41
It becomes.
[0200]
In step 513, 1 is added to the subscript x. That is, the required improved difference value KH_yxImproved difference value KH right next to_yxTo be determined.
[0201]
In step 514, it is determined whether or not the subscript x is 8. That is, one improved difference value KH_yxIs determined in a row. If it is determined that the subscript x is 8, the process proceeds to step 515. If it is determined that the subscript x is not 8, the process returns to step 503.
[0202]
In step 515, 1 is added to the subscript y. That is, the required improved difference value KH_yxImproved difference value KH in the row below by_yxTo be determined.
[0203]
In step 516, it is determined whether or not the subscript y is 8. That is, the improved difference value KH_yxIt is determined whether or not all of them have been obtained. If it is determined that the subscript y is 8, the improved difference value KH_yxThe calculation for obtaining is finished. If it is determined that the subscript y is not 8, the process returns to step 502.
[0204]
As described above, in the third embodiment, unlike the first embodiment, the pixel value P_yxBit separation is performed on theGainUpper pixel value PH_yxCompression processing is performed. And improved difference value KH_yxIs an improved difference value KH obtained without bit separation._yxAnd the zero run length becomes longer. Thus, in the compression process, the pixel value P_yxBy separating the bits, the improved differential value KH_yxTo encodeInThe amount of information required is small, and the image can be efficiently compressed.
[0205]
FIG. 23 is a block diagram of an image expansion apparatus according to the third embodiment.
[0206]
The compressed image data of the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr is read from the compressed image data recording area M1 of the recording medium M and sent to the image expansion device 60. The image decompression device 60 includes a Huffman decoding unit 61, a group synthesis unit 62, a difference value restoration unit 63, an upper pixel data restoration unit 64, a bit synthesis unit 65, and a predicted value generation unit 66.
[0207]
The codeword obtained by removing the additional bits from the compressed image data of the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr is decoded by the Huffman decoding unit 61. That is, the group number is obtained by referring to the Huffman table H based on the code word. This decoding is the reverse of Huffman coding.
[0208]
By referring to the group table T based on the group number and additional bits obtained by decoding, an improved difference value is obtained in the group combining unit 62.
[0209]
Based on the predicted value generated in the predicted value generation unit 66, the improved difference value between the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr is converted into a difference value in the difference value restoration unit 63. The predicted value is obtained based on the upper pixel data restored by the upper pixel data restoration unit 64.
[0210]
Based on the difference value and the predicted value between the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr, the upper pixel data is restored in the upper pixel data restoration unit 64. The restored upper pixel data is sent to the predicted value generation unit 66 and used to calculate a predicted value for the next restored higher pixel data.
[0211]
By restoring the upper pixel data, the upper image data of the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr is restored.
[0212]
The upper image data of the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr and the lower image data read from the lower recording area M2 of the recording medium M are bit-combined by the bit composition unit 65, and the image data is restored. The restored image data is sent to the image memory 19.
[0213]
The decompression process for the compressed image data will be described with reference to FIGS. Here, the compressed image data is targeted for the luminance data Y.
[0214]
In FIG. 24, the improved difference value matrix KH, the prediction value matrix E, the difference value matrix H, and the upper pixel block PH are illustrated as an 8 × 8 matrix. Each matrix element has an improved difference value KH._yx, Predicted value E_yx, Difference value H_yx, Upper pixel value PH_yxIt is expressed.
[0215]
By referring to the Huffman table H and the group table T, the improved difference value KH is obtained from the compressed image data._yxIs required. And predicted value E_yxImproved difference value KH in_yxPossible range and difference value H_yxThe difference value H_yxIs restored.
[0216]
Difference value H_yxAnd the corresponding predicted value E_yxTo upper pixel value PH_yxIs required. That is, the predicted value E_yxTo difference value H_yxIs subtracted so that the upper pixel value PH_yxIs required.
[0217]
For example, predicted value E₄₄Difference value H from (= 83)₄₄By subtracting (= 72), the upper pixel value PH₄₄(= 11) is restored.
[0218]
Reconstructed upper pixel value PH_yxIs the next higher-order pixel value PH to be restored next_yxPredicted value E for calculating_yxIt becomes. And sequentially the upper pixel value PH_yxIs restored, the upper pixel block PH is restored.
[0219]
In FIG. 25, the upper pixel block PH, the lower pixel block PL, and the pixel block P are illustrated as an 8 × 8 matrix. Each matrix element has an upper pixel value PH._yx, Lower pixel value PL_yx, Pixel value P_yxIt is expressed.
[0220]
Upper pixel value PH_yxAnd the corresponding lower pixel value PL_yxAre bit-combined and the pixel value P_yxIs restored. Here, the number of bits to be synthesized is 1 bit.
[0221]
For example, the upper pixel value PH₀₁(= 76) and lower pixel value PL₀₁When (= 1) is bit-combined, the pixel value P₀₁(= 153) is restored.
[0222]
In this way, the compressed image data is decompressed, and the image block P is restored.
[0223]
FIG. 26 shows the upper pixel value PH when n-bit bit separation is performed._yxIt is the flowchart which showed the procedure which calculates | requires. 24 and 26, the upper pixel value PH_yxThe procedure for obtaining is described.
[0224]
In step 601, the subscript y is set to zero. In step 602, the subscript x is set to 0, and the upper pixel value PH to be restored is restored._yxIs the leftmost upper pixel value PH in the row representing the horizontal direction of the matrix_yxTo be determined. Upper pixel value PH to be restored_yxIs determined, the process proceeds to step 603 and the predicted value E_yx2^7-nIt is determined whether or not this is the case.
[0225]
In step 603, the predicted value E_yx2^7-nIf it is determined that the above is true, the process proceeds to step 604. In step 604, the improved difference value KH_yxWhether or not satisfies the equation (24).
E_yx-2^8-n+ 1 ≦ KH_yx≦ 2^8-n-1-E_yx  ... (24)
Improved difference value KH_yxIs determined to satisfy the expression (24), the process proceeds to step 605, where the upper pixel value PH_yxIs obtained by equation (25).
PH_yx= E_yx-KH_yx                  ・・・・・・ (25)
Upper pixel value PH_yxIs obtained, the process proceeds to step 613.
[0226]
For example, the improved differential value KH obtained when 1-bit bit separation is performed₀₃(= 3) is the predicted value E₀₃(= 79)
80-2⁷= −48 ≦ 3 ≦ 2⁷−80 = 48
(24) is satisfied. Therefore, the upper pixel value PH₀₃Is from equation (25)
PH₀₃= 79-3 = 76
It is.
[0227]
In step 604, the improved difference value KH_yxIs determined not to satisfy the equation (24), the process proceeds to step 606, where the improved difference value KH_yxWhether or not is equal to or greater than 0 is determined. Improved difference value KH_yxIs determined to be greater than or equal to 0, the process proceeds to step 608, where the upper pixel value PH_yxIs obtained by equation (26).
PH_yx= 2^8-n-1-2 x KH_yx        (26)
Improved difference value KH_yxIf it is determined that is not greater than or equal to 0, the process proceeds to step 607, where the upper pixel value PH_yxIs obtained by equation (27).
PH_yx= KH_yx× 2 + 2^8-n            (27)
Upper pixel value PH_yxIs obtained, the process proceeds to step 613.
[0228]
In step 603, the predicted value E_yx2^7-nIf it is determined that the above is not true, the process proceeds to step 609. In step 609, the improved difference value KH_yxWhether or not the inequality of the equation (28) is satisfied.
-E_yx≦ KH_yx≦ E_yx                (28)
Improved difference value KH_yxIs determined to satisfy the expression (28), the process proceeds to step 605, where the upper pixel value PH_yxIs obtained by equation (25). Improved difference value KH_yxIs determined not to satisfy the expression (28), the process proceeds to step 610.
[0229]
In step 610, the improved difference value KH_yxWhether or not is equal to or greater than 0 is determined. Improved difference value KH_yxIs determined to be greater than or equal to 0, the process proceeds to step 612, where the upper pixel value PH_yxIs obtained by the equation (29).
PH_yx= 2 × KH_yx                (29)
Improved difference value KH_yxIf it is determined that is not greater than or equal to 0, the process moves to step 611 and the upper pixel value PH_yxIs obtained by the equation (30).
PH_yx= -2 × KH_yx-1 (30)
Upper pixel value PH_yxIs obtained, the process proceeds to step 613.
[0230]
In step 613, 1 is added to the subscript x. That is, the restored upper pixel value PH_yxIs the next higher pixel value PH_yxTo be determined.
[0231]
In step 614, it is determined whether or not the subscript x is 8. That is, the upper pixel value PH_yxIt is determined whether or not all have been restored in one row. If it is determined that the subscript x is 8, the process proceeds to step 615. If it is determined that the subscript x is not 8, the process returns to step 603.
[0232]
In step 615, 1 is added to the subscript y. That is, the restored upper pixel value PH_yxIs the upper pixel value PH of the next lower row_yxTo be determined.
[0233]
In step 616, it is determined whether or not the subscript y is 8. That is, the upper pixel value PH in one pixel block P_yxIt is determined whether or not all have been restored. If it is determined that the subscript y is 8, the upper pixel value P_yxThe calculation for obtaining is finished. If it is determined that the subscript y is not 8, the process returns to step 602.
[0234]
As described above, according to the third embodiment, by separating the pixel value P into the upper pixel value PH and the lower pixel value PL, the amount of information necessary for the encoded data is reduced, and the image is efficiently processed. Can be compressed. In addition, an image can be restored without distortion by bit-combining the upper pixel value PH and the lower pixel value PL.
[0235]
27 to 34 are diagrams relating to an image expansion apparatus and an image compression apparatus according to the fourth embodiment.
[0236]
FIG. 27 shows a block diagram of an image compression apparatus according to the fourth embodiment.
[0237]
As in the first embodiment, the light of the subject image 16 is formed on the image sensor 18 via the lens 17. Image signals generated by photoelectric conversion in the image sensor 18 are processed by an A / D converter and a signal processing circuit, respectively, and converted into luminance data Y and color difference data Cb and Cr, and recorded in the image memory 19 as image data. Image data of luminance data Y and color difference data Cb, Cr is read from the image memory 19 and sent to the image compression device 70. The image compression apparatus 70 includes a prediction value generation unit 71, a difference value generation unit 72, an improved difference value generation unit 73, a bit separation unit 74, a group unit 75, and a Huffman encoding unit 76.
[0238]
Image data of luminance data Y and color difference data Cb and Cr is divided into a plurality of blocks on one screen and processed in units of blocks. Each block consists of 8 × 8 pixel data.
[0239]
Based on the pixel data of the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr in each block, the predicted value is obtained by the predicted value generation unit 71. The predicted value is obtained based on pixel data adjacent to one pixel data to be encoded.
[0240]
Pixel data of the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr is converted into a difference value by the difference value generation unit 72. That is, the difference value is obtained by subtracting the pixel data from the predicted value obtained in the predicted value generation unit 71.
[0241]
The difference value between the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr is converted into an improved difference value by the improved difference value generation unit 73.
[0242]
The luminance data Y and the color difference data Cb, Cr are represented by binary bit strings in the image compression apparatus 70, and the improved difference values of the luminance data Y and the color difference data Cb, Cr are also represented by binary bit strings. The bit string of the improved difference value is bit-separated by the bit separation unit 74 and separated into a bit string (upper bit string) of the upper improved difference value and a bit string (lower bit string) of the lower improved difference value. Then, by adding an additional code bit to the bit string of the lower improvement difference value, a signed lower improvement difference value is obtained. The signed lower improvement difference value is recorded in the signed lower recording area M3 of the recording medium M without being encoded (compressed).
[0243]
The higher improvement difference values of the luminance data Y and the color difference data Cb, Cr are grouped based on the group table T in the group unit 75, and the group number of the group to which the higher improvement difference value belongs and the additional bits corresponding thereto are obtained.
[0244]
By referring to the Huffman table H based on the group number obtained in the group unit 75, the code word is obtained in the Huffman encoding unit 76. Then, the compressed image data obtained by combining the code word and the additional bits obtained in the group unit 75 is recorded in the compressed image data recording area M1 of the recording medium M.
[0245]
The compression process for the pixel block P will be described with reference to FIG.
[0246]
In FIG. 28, the improved difference value matrix KH, the upper improved difference value matrix DH, and the lower improved difference value matrix DL are illustrated as 8 × 8 matrices, respectively. Each matrix element has an improved difference value KH._yx, Upper improvement difference value DH_yx, Lower improvement difference value DL_yxIt is expressed. The improved difference value matrix KH is the improved difference value matrix KH shown in FIG. 2 of the first embodiment, and the pixel value P_yxImproved difference value KH from_yxSince the compression process is the same as in the first embodiment, it is omitted here.
[0247]
Each improved difference value KH_yxIs a higher-order improved difference value DH due to bit separation._yxAnd lower improvement difference value DL_yxSeparated. That is, the improved difference value KH_yxAre divided into an upper bit string and a lower bit string, and the upper improved difference value DH represented by the upper bit string_yxAnd lower refinement difference value DL represented by lower bit string_yxIs required. At this time, the improved difference value KH which is a positive value_yxIs bit-separated as it is, but the improved differential value KH which is a negative value_yxIs multiplied by -1 and converted into a positive value, and then separated into bits. Here, the number of bits to be separated is 1 bit.
[0248]
For example, upper improvement difference value KH₀₂The bit string of (= −5) is divided into an upper bit string and a lower bit string after being multiplied by −1 to be converted into a value of 5, and an upper improved difference value DH represented by the upper bit string.₀₂Lower-order improved difference value DL represented by (= 2) and lower-order bit string₀₂(= 1) is obtained.
[0249]
And lower refinement difference value DL_yxAn additional code bit is added to the lower bit string of. At this time, the improved difference value KH which is a positive value_yxPositive bit (+) when the bit string is bit-separated, an improved differential value KH that is a negative value_yxWhen the bit string of the bit string is separated, the negative additional sign bit (−)_yxTo be added. Lower refinement difference value DL with positive or negative additional sign bit added_yxSigned lower-order improved difference value FL_yxRepresent as
[0250]
For example, lower improvement difference value DL₀₂By adding a negative additional sign bit (−) to the bit string of (= 1), a signed lower-order improved difference value FL₀₂(= (−) 1) is obtained. However, signed lower improvement difference value FL₀₂This indicates that the additional code bit (-) is added to the value of 1, not the value of -1.
[0251]
Upper improvement difference value DH_yxAre grouped and Huffman encoded, thereby obtaining compressed image data.
[0252]
The bit separation incorporating the additional code bits will be described in detail with reference to FIGS. Therefore, the improved difference value KH_yxIs represented by a bit string. Normal improvement difference value KH_yxIs assigned 8 bits, but here, 8 bits are assigned in a 16-bit bit string. Also, improved difference value KH_yxHas a positive or negative sign bit for taking a positive or negative value.
[0253]
In FIG. 29, the improved difference value KH₀₂It shows 1-bit bit separation for (= -5).
[0254]
Improved difference value KH₀₂(= −5) is “11111011” in binary notation, and the sign bit F is “1” indicating negative. In the 16-bit bit string, the binary number “11111011” is represented using 8 bits from the right end, and the sign bit F is placed in the most significant bit at the left end of the bit string A0. The unused 7-bit J0 is “1111111”.
[0255]
Improved difference value KH₀₂(= −5) is multiplied by −1 to convert the value to 5, thereby converting the bit string A0 to the bit string A1. In the bit string A1, the binary number “00000101” is represented using 8 bits, and the sign bit F is “0” indicating positive. Furthermore, 7-bit J0 which is not used becomes “0000000”.
[0256]
By executing the bit separation, the bit string A1 is shifted to the right. The right shift operation is an operation in which each bit of a bit string is shifted to the right by a specified number of bits. When a 1-bit right shift operation is performed, each bit is moved one by one to the right, and the least significant bit K that is “1” is separated. Then, the sign bit F which is “0” is applied to the most significant bit at the left end which becomes blank by the right shift operation.
[0257]
By such a right shift operation, the bit string A1 is a binary number using 7 bits."000010"Is converted to a bit string A2. This bit string A2 is the upper bit string, and the value representing the binary number “0000010” in decimal notation is the upper improved difference value DH₀₂It becomes the value of. That is, the upper improvement difference value DH₀₂The value of is 2.
[0258]
On the other hand, the least significant bit K separated by the right shift operation is the lower order bit string, and the value of the least significant bit K is the lower order improved difference value DL.₀₂It becomes the value of. Since the binary number “1” is 1 in decimal notation, the lower-order improved difference value DL₀₂The value of is 1.
[0259]
Improved difference value KH₀₂Since (= −5) is a negative value, the lower refinement difference value DL₀₂An additional code bit F (−) is added to (= 1), and a signed lower-order improved difference value FL₀₂(= (−) 1) is obtained. The additional code bit F (−) is “1” indicating negative.
[0260]
Thus, the improved difference value KH₀₂The bit string of (= -5) is bit-separated after being multiplied by -1 and converted to a value of 5, and the higher-order improved difference value DH represented by the higher-order bit string₀₂Lower level improvement difference value DL expressed by (= 2) and lower bit string₀₂(= 1) is obtained. And lower refinement difference value DL₀₂A negative additional sign bit F (−) is added to the bit string of (= 1), and a signed lower-order improved difference value FL₀₂(= (−) 1) is obtained.
[0261]
Improved difference value KH which is a positive value_yxTo perform bit separation on the improved difference value KH_yxAre bit separated as they are. And lower refinement difference value DL obtained by bit separation_yxIs added with a positive additional sign bit F (+). The additional code bit F (+) is “0” indicating positive.
[0262]
As described above, the improved difference value KH_yxAre divided into an upper bit string and a lower bit string, and the upper improved difference value DH represented by the upper bit string_yxAnd lower refinement difference value DL represented by lower bit string_yxIs required. And lower refinement difference value DL_yxIs appended with an additional code bit F (+) or F (−).
[0263]
When performing 2-bit and 3-bit separation, a 2-bit and 3-bit right shift operation is performed.
[0264]
FIG. 30 is a flowchart showing a procedure of n-bit bit separation for one improved difference value matrix. A bit separation flowchart will be described with reference to FIGS.
[0265]
In step 701, the subscript y is set to zero. In step 702, the subscript x is set to 0, and the leftmost improved difference value KH in the row representing the horizontal direction of the matrix._yxAre subject to bit separation. First, improved differential value KH₀₀(= 2) is the target of bit separation.
[0266]
In step 703, the improved difference value KH_yxIt is determined whether or not the value of is greater than or equal to zero. Improved difference value KH_yxIf it is determined that the value of is greater than or equal to 0, the process moves to step 704 where a positive additional sign bit F (+) is provided. Improved difference value KH_yxIf it is determined that the value of is not greater than or equal to 0, the process moves to step 705.
[0267]
In step 705, a negative additional sign bit F (-) is provided. In step 706, the improved difference value KH_yxIs multiplied by -1, and the improved difference value KH_yxIs converted to a positive value.
[0268]
In step 707, the improved difference value KH_yxN-bit right shift operation is performed on the higher-order improved difference value DH_yxIs required.
[0269]
For example, in the case of 1-bit bit separation, the improved difference value KH₀₂(= −5) is multiplied by −1 and is subjected to a right shift operation.₀₂(= 2) is required. In the case of 3-bit bit separation, the improved difference value KH₀₂(= −5) is multiplied by −1 and is subjected to a right shift operation.₀₂(= 0) is obtained.
[0270]
In step 708, the lower refinement difference value DL_yxIs required. Lower improvement difference value DL_yxThe arithmetic expression for obtaining is as shown in Expression (31).
[0271]
DL_yx= KH_yx-(DH_yx× 2ⁿ) ... (31)
[0272]
For example, in the case of 1-bit bit separation, the improved difference value KH after making the sign positive₀₂(= 5) higher improvement difference value DH₀₂Since the value of 2 is 2, the lower-order improved difference value DL₀₂The value of
DL₀₂= 5- (2 × 2¹) = 1
It becomes.
[0273]
For example, in the case of bit separation of 3 bits, the improved difference value KH after making the sign positive₀₂(= 5) higher improvement difference value DH₀₂Since the value of 0 is 0, the lower refinement difference value DL₀₂The value of
DL₀₂= 5- (0x2^Three) = 5
It becomes.
[0274]
In step 709, the lower refinement difference value DL_yxAre added with the additional code bit F (+) or the additional code bit F (−) provided in step 704 or step 705, and the signed lower quantized DCT coefficient FL is added._yxIs required.
[0275]
For example, lower improvement difference value DL₀₂(= 1), the additional sign bit F (−) provided in step 705 is added, and the signed lower-order improved difference value FL₀₂(= (−) 1) is obtained.
[0276]
In step 710, 1 is added to the subscript x. That is, the improved difference value KH on the right one_yxAre subject to bit separation.
[0277]
In step 711, it is determined whether or not the subscript x is 8. That is, all the improved difference values KH for one horizontal row_yxIt is determined whether or not the bits are separated. If it is determined that the subscript x is 8, the process proceeds to step 712. If it is determined that the subscript x is not 8, the process returns to step 703.
[0278]
In step 712, 1 is added to the subscript y. That is, the improved difference value KH of the next lower row_yxAre subject to bit separation.
[0279]
In step 713, it is determined whether or not the subscript y is 8. That is, all the improved difference values KH_yxIt is determined whether or not the bits are separated. If it is determined that the subscript y is 8, the bit separation for the improved difference value matrix KH ends. If it is determined that the subscript y is not 8, the process returns to step 702.
[0280]
Thus, in the fourth embodiment, unlike the second embodiment, the improved difference value KH that is a negative value._yxIs multiplied by −1 to be converted into a positive value and then separated into bits. For this reason, the improved difference value KH_yxIs −1, the higher-order improved difference value KH obtained by bit separation as it is_yxIs a high-order improved differential value KH obtained by multiplying by -1 and then separating bits._yxBecomes 0. That is, since the frequency of occurrence of zero runs increases, the amount of information necessary for encoded data decreases. Therefore, the image can be efficiently compressed.
[0281]
FIG. 31 is a block diagram of an image expansion apparatus to which the fourth embodiment is applied. In this image expansion device, the image data compressed by the image compression device in the fourth embodiment is restored.
[0282]
The compressed image data of the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr are read from the compressed image data recording area M1 of the recording medium M and sent to the image expansion device 80. The image expansion device 80 includes a Huffman decoding unit 81, a group synthesis unit 82, a bit synthesis unit 83, a difference value restoration unit 84, a predicted value generation unit 86, and a pixel data restoration unit 85.
[0283]
The code word obtained by removing the additional bits from the compressed image data of the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr is decoded by the Huffman decoding unit 81. That is, the group number is obtained from the code word by referring to the Huffman table H. This decoding is the reverse of Huffman coding.
[0284]
By referring to the group table T based on the group number and additional bits obtained by decoding, the higher-level improved difference value is obtained in the group combining unit 82.
[0285]
The upper improvement difference value of the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr and the lower improvement difference value obtained by removing the additional code bit from the signed lower improvement difference value read from the signed lower recording area M3 of the recording medium M are bit-combined. Bit synthesis is performed in the unit 83, whereby the improved difference value is restored.
[0286]
The improved difference value between the luminance data Y and the color difference data Cb, Cr is converted into a difference value by the difference value restoring unit 84. Pixel data is generated in the pixel data restoring unit 85 by using the difference value and the predicted value generated in the predicted value generating unit 86. That is, the pixel data is obtained from the difference between the predicted value generated based on the already restored pixel data and the difference value. The obtained pixel data is sent to the predicted value generation unit 86, and is used to calculate a predicted value for the pixel data to be restored next.
[0287]
By sequentially restoring the pixel data, the image data of the luminance data Y and the color difference data Cb and Cr is restored, and the image data is sent to the image memory 19.
[0288]
Decompression processing for compressed image data will be described with reference to FIG. In the following, the compressed image data of the luminance data Y is targeted.
[0289]
In FIG. 32, the signed lower improved difference value matrix FL, lower improved difference value matrix DL, upper improved difference value matrix DH, and improved difference value matrix KH shown in FIG. Illustrated. Each matrix element is a signed lower refinement difference value FL._yx, Lower improvement difference value DL_yx, Upper improvement difference value DH_yx, Improved difference value KH_yxIt is expressed.
[0290]
Signed lower improvement value FL_yxLower-order improved difference value DL with additional code bits removed from_yxAre subject to bit synthesis. Upper improvement difference value DH_yxAnd the corresponding lower-level improved difference value DL_yxIs improved by combining bits with the improved difference value KH._yxIs restored. However, the lower-order improved difference value DL to which the negative additional sign bit (−) was added_yxIs the target of the bit composition, the improved difference value KH to be restored_yxIs multiplied by -1 and converted to a negative value. Here, the number of bits to be synthesized is 1 bit.
[0291]
For example, upper improvement difference value DH₀₂Lower-order improved difference value DL to which (= 2) and a negative additional sign bit (−) are added₀₂(= 1) is bit-combined and multiplied by −1 to obtain an improved difference value KH₀₂(= -5) is restored.
[0292]
Improved difference value KH_yxTo pixel value P_yxSince the decompression process up to is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 9, it is omitted here.
[0293]
The bit synthesis of 1 bit will be described in detail with reference to FIGS. Therefore, upper improvement difference value DH_yxIs represented by a bit string.
[0294]
In FIG. 33, the upper improvement difference value DH of FIG.₀₂(= 2) and lower refinement difference value DL₀₂This shows 1-bit bit composition for (= 1).
[0295]
Upper improvement difference value DH₀₂(= 2) represents the binary number “0000010” using 7 bits in the 16-bit bit string A2. Lower improvement difference valueDL ₀₂(= 1) is “1” in binary and is represented by the lower bit string K1.
[0296]
Due to the execution of bit composition, the higher-order improved difference value DH₀₂The bit string A2 of (= 2) is left-shifted. The left shift operation is an operation for moving each bit to the left by a specified number of bits. When the left shift operation of 1 bit is executed, each bit is moved to the left one by one in the bit string A2, and the leftmost “0” sign bit F is separated. Then, the lower-order bit string K1 which is “1” is applied to the least significant bit at the right end which is left blank by the left shift operation. Further, the second bit “0” from the left end, which is “0”, is moved to the most significant bit by the left shift operation and becomes the sign bit F.
[0297]
By such a left shift operation, the bit string A2 is converted into a bit string A1 representing the binary number “00000101” using 8 bits. When the binary number “00000101” is expressed in decimal notation, the value is 5, but the lower refinement difference value DL_yxSince the negative additional sign bit F (−) is added to (= 1), the value of 5 is multiplied by −1. By this multiplication, the bit string A1 is converted into a bit string A0 in which the negative sign bit F is placed in the most significant bit and the binary number “11111011” is represented using 8 bits. The value representing the binary number “11111011” in decimal notation is the improved difference value KH.₀₂It becomes. That is, if the negative sign bit F is considered, the improved difference value KH₀₂The value of is -5.
[0298]
Thus, the higher-order improved difference value DH₀₂(= 2) and lower refinement difference value DL₀₂(= 1) is bit-combined and multiplied by −1 corresponding to the additional code bit F (−), so that the improved difference value KH₀₂(= -5) is restored.
[0299]
Lower refinement difference value DL that is the target of bit composition_yxWhen a positive additional sign bit F (+) is added to the bit number, the binary value represented in the bit string obtained by the left shift operation is the improved difference value KH._yxIt becomes the value of.
[0300]
When 2-bit and 3-bit bit synthesis is executed, a 2-bit and 3-bit left shift operation is executed.
[0301]
FIG. 34 is a flowchart showing a procedure of bit synthesis of n bits for the upper improved difference value matrix and the lower improved difference value matrix. A bit composition flowchart will be described with reference to FIGS. 32 and 34.
[0302]
In step 801, the subscript y is set to zero. In step 802, the subscript x is set to 0, and the leftmost upper improved difference value DH in the row representing the horizontal direction of the matrix._yxAnd lower improvement difference value DL_yxAre subject to bit synthesis. Upper improvement difference value DH₀₀And lower improvement difference value DL₀₀Is the target of the first bit composition.
[0303]
In step 803, the upper improvement difference value DH_yxAn n-bit left shift operation is performed on the bit string of the lower-order improved difference value DL_yxImproved difference value KH by adding_yxIs required. Improved difference value KH_yxThe arithmetic expression for obtaining is as shown in Expression (32).
[0304]
KH_yx= DH_yx× 2ⁿ+ DL_yx... (32)
[0305]
For example, when performing 1-bit bit synthesis, the higher-level improved difference value DH₀₂(= 2) and lower refinement difference value DL₀₂Improved difference value KH with respect to (= 1)₀₂The value of
KH₀₂= 2x2¹+ 1 = 5
It becomes.
[0306]
For example, when performing 3-bit bit synthesis, the higher-order improved difference value DH₀₂(= 0) and lower refinement difference value DL₀₂Improved difference value KH for (= 5)₀₂The value of
KH₀₂= 0x2^Three+ 5 = 5
It becomes.
[0307]
In step 804, the lower refinement difference value DL_yxIt is determined whether or not the additional code bit added to is a positive additional code bit (+). If it is determined that it is not a positive additional sign bit (+), the process proceeds to step 805 and the improved difference value KH_yxIs multiplied by -1 and converted to a negative value. If it is determined that the bit is a positive additional sign bit (+), the process proceeds to step 806.
[0308]
In step 806, 1 is added to the subscript x. That is, the next higher-level improved difference value DH_yxAnd lower improvement difference value DL_yxAre subject to bit synthesis.
[0309]
In step 807, it is determined whether or not the subscript x is 8. That is, all the high-order improved difference values DH for one row_yxAnd lower improvement difference value DL_yxIt is determined whether or not the bits are combined. If it is determined that the subscript x is 8, the process proceeds to step 808. If it is determined that the subscript x is not 8, the process returns to step 803.
[0310]
In step 808, 1 is added to the subscript y. That is, the upper improvement difference value DH in the next lower row_yxAnd lower improvement difference value DL_yxAre subject to bit synthesis.
[0311]
In step 809, it is determined whether or not the subscript y is 8. That is, all the upper improvement difference values DH_yxAnd lower improvement difference value DL_yxIt is determined whether or not the bits are combined. If it is determined that the subscript y is 8, the series of bit synthesis ends. If it is determined that the subscript y is not 8, the process returns to step 802.
[0312]
As described above, according to the fourth embodiment, the improved difference value KH_yxIs positive, when it is negative, it is converted to a positive value and separated into bits, and the higher-order improved difference value DH_yxAnd signed lower-order improved difference value FL_yxTherefore, the amount of information necessary for the encoded data can be reduced. Also, the upper improvement difference value DH_yxAnd signed lower-order improved difference value FL_yxBit synthesis based on the improved difference value KH_yxBy restoring the original image, the original image can be restored without distortion.
[0313]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a high-resolution image can be compressed and expanded without distortion and can be efficiently compressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an image compression apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating a pixel block, a prediction value matrix, a difference value matrix, and an improved difference value matrix.
FIG. 3 is a diagram showing a group table and a Huffman table.
FIG. 4 is a table showing possible ranges of pixel values, difference values, and improved difference values when the predicted value is 14. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a range that can be taken by a pixel value, a difference value, and an improved difference value when the predicted value is 14, by a bar line;
FIG. 6 is a diagram illustrating a probability that a difference value is actually obtained with respect to a predicted value.
FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for obtaining an improved difference value.
FIG. 8 is a block diagram of an image expansion apparatus according to the first embodiment.
FIG. 9 is a diagram illustrating an improved difference value matrix, a difference value matrix, a predicted value matrix, and a pixel block.
FIG. 10 is a flowchart illustrating a procedure for restoring pixel values.
FIG. 11 is a block diagram of an image compression apparatus according to a second embodiment.
FIG. 12 is a diagram showing an improved difference value matrix, an upper improved difference value matrix, and a lower improved difference value matrix.
FIG. 13 is a diagram showing bit separation of an improved difference value.
FIG. 14 is a flowchart showing a procedure of bit separation.
FIG. 15 is a block diagram of an image expansion apparatus according to a second embodiment.
FIG. 16 is a diagram showing an upper improvement difference value matrix, a lower improvement difference value matrix, and an improvement difference value matrix;
FIG. 17 is a diagram showing bit composition for a higher improvement difference value and a lower improvement difference value.
FIG. 18 is a flowchart showing a procedure of bit composition.
FIG. 19 is a block diagram of an image compression apparatus according to a third embodiment.
FIG. 20 is a diagram illustrating a pixel block, an upper pixel block, and a lower pixel block.
FIG. 21 is a diagram illustrating an upper pixel block, a prediction value matrix, a difference value matrix, and an improved difference value matrix.
FIG. 22 is a flowchart showing a procedure for obtaining an improved difference value.
FIG. 23 is a block diagram of an image expansion apparatus according to a third embodiment.
FIG. 24 is a diagram showing an improved difference value matrix, a difference value matrix, an upper pixel block, and a prediction value matrix.
FIG. 25 is a diagram illustrating an upper pixel block, a lower pixel block, and a pixel block.
FIG. 26 is a flowchart illustrating a procedure for restoring pixel values.
FIG. 27 is a block diagram of an image expansion apparatus according to a fourth embodiment.
FIG. 28 is a diagram showing an improved difference value matrix, an upper improved difference value matrix, a lower improved difference value matrix, and a signed lower improved difference value matrix.
FIG. 29 is a diagram showing bit separation for an improved difference value.
FIG. 30 is a flowchart showing a procedure for bit separation.
FIG. 31 is a block diagram of an image expansion apparatus according to a fourth embodiment.
FIG. 32 is a diagram showing a signed lower improved difference value matrix, lower improved difference value matrix, higher improved difference value matrix, and improved difference value matrix;
FIG. 33 is a diagram showing bit composition for a higher improvement difference value and a lower improvement difference value.
FIG. 34 is a flowchart showing a procedure of bit composition.
[Explanation of symbols]
LA partial range (first partial range)
LB partial range (second partial range)
LC partial range (third partial range)
LD partial range (fourth partial range)
LE partial range (fifth partial range)
LF integer range (non-difference value range)

Claims

A prediction value generating means for obtaining a prediction value based on adjacent pixel data for each pixel data for image data composed of a plurality of pixel data corresponding to an input still image;
An improved difference value is generated based on the pixel value and the predicted value in accordance with a possible range of the improved difference value determined based on a possible range of the difference value that is a difference between the predicted value and the pixel value of the pixel data Improved difference value generating means to
Encoding means for obtaining compressed image data by encoding the improved difference value;
Recording means for recording the compressed image data on a recording medium,
The range that the improved difference value can take is inverted so that the sign of the positive / negative is changed with respect to the value of the non-difference value range that is larger than the predicted value within the range that the pixel value can take. In the range where the absolute value is equal to the partial range of the non-difference value in the possible range of Is defined by arranging so that positive and negative values appear alternately in
The improved difference value generation means is determined based on a correspondence relationship between a range that can be taken by the pixel value, a range that can be taken by the difference value, and a range that can be taken by the improved difference value, which is determined based on the predicted value. An image compression apparatus for obtaining an improved difference value corresponding to the pixel value within a possible range of the improved difference value.

The image compression apparatus according to claim 1, wherein the prediction value generation unit uses the pixel data adjacent to the left as the prediction value for the pixel data to be encoded.

An image expansion device for expanding compressed image data obtained by the image compression device according to claim 1,
Decoding means for obtaining the improved difference value by decoding the compressed image data recorded on the recording medium ;
The improved difference value is determined according to a correspondence relationship between a range that can be taken by the pixel value, a range that can be taken by the difference value, and a range that can be taken by the improved difference value, which is determined from a predicted value obtained from image data that has already been restored. the corresponding pixel data sequentially restored from the image decompression apparatus being characterized in that a means for restoring the image data.

The image expansion device according to claim 3 , wherein the predicted value is obtained based on the previously restored pixel data.

A prediction value generating means for obtaining a prediction value based on adjacent pixel data for each pixel data for image data composed of a plurality of pixel data corresponding to an input still image;
An improved difference value is generated based on the pixel value and the predicted value in accordance with a possible range of the improved difference value determined based on a possible range of the difference value that is a difference between the predicted value and the pixel value of the pixel data Improved difference value generating means to
Bit separation means for separating the bit string of the improved difference value into two, an upper bit string and a lower bit string, and obtaining an upper improved difference value represented by the upper bit string and a lower improved difference value represented by the lower bit string;
Encoding means for obtaining compressed image data by encoding the higher-order improved difference value;
Recording means for recording the compressed image data on a recording medium and recording the lower refinement difference value on the recording medium as it is,
The range that the improved difference value can take is inverted so that the sign of the positive / negative is changed with respect to the value of the non-difference value range that is larger than the predicted value within the range that the pixel value can take. In the range where the absolute value is equal to the partial range of the non-difference value in the possible range of Is defined by arranging so that positive and negative values appear alternately in
The improved differential value generating means is determined on the basis of the predicted value, and the range which can be taken of the pixel values, and ranges which can be taken of the difference values, follow physician as the correlations between the range which can be taken of the improved differential value An image compression apparatus that obtains an improved difference value corresponding to the pixel value within a possible range of the improved difference value.

The bit separation means performs a right shift operation on the bit string of the improved difference value, the bit string of the improved difference value converted by the right shift operation as an upper bit string, and the lower bit separated by the right shift operation as a lower bit string The image compression apparatus according to claim 5 , wherein:

An image expansion device for expanding compressed image data obtained by the image compression device according to claim 5 ,
Decoding means for obtaining the upper improvement difference value by decoding the compressed image data recorded on the recording medium ;
A bit synthesizing unit for obtaining the improved difference value by bit-combining the higher-order improved difference value obtained by the decoding unit and the lower-order improved difference value recorded on the recording medium ;
The improved difference value is determined according to a correspondence relationship between a range that can be taken by the pixel value, a range that can be taken by the difference value, and a range that can be taken by the improved difference value, which is determined from a predicted value obtained from image data that has already been restored. Means for sequentially restoring the corresponding pixel data from the image data, and restoring the image data.

The bit composition means obtains the improved differential value by left-shifting the bit string of the higher-order improved difference value and applying the lower-order bit string to a bit portion that becomes blank by the left shift operation. Item 8. The image expansion device according to Item 7 .

Corresponding to the input still image, the image data represented by the bit string is divided into two bit strings of the image data, and the upper image data represented by the upper bit string and the lower image data represented by the lower bit string. Bit separation means for obtaining
For the upper image data composed of a plurality of pixel data, for each pixel data, a predicted value generation means for obtaining a predicted value based on adjacent pixel data;
An improved difference value is generated based on the pixel value and the predicted value in accordance with a possible range of the improved difference value determined based on a possible range of the difference value that is a difference between the predicted value and the pixel value of the pixel data Improved difference value generating means to
Encoding means for obtaining compressed image data by encoding the improved difference value;
Recording means for recording the compressed image data and the lower-order image data on a recording medium ,
The range that the improved difference value can take is inverted so that the sign of the positive / negative is changed with respect to the value of the non-difference value range that is larger than the predicted value within the range that the pixel value can take. In the range where the absolute value is equal to the partial range of the non-difference value in the possible range of Is defined by arranging so that positive and negative values appear alternately in
The improved difference value generation means is determined based on a correspondence relationship between a range that can be taken by the pixel value, a range that can be taken by the difference value, and a range that can be taken by the improved difference value, which is determined based on the predicted value. An image compression apparatus for obtaining an improved difference value corresponding to the pixel value within a possible range of the improved difference value.

The bit separation means performs a right shift operation on the bit string of the image data, the bit string of the image data converted by the right shift operation is an upper bit string, and the lower bit separated by the right shift operation is the lower bit string The image compression apparatus according to claim 9 .

An image expansion device for expanding compressed image data obtained by the image compression device according to claim 9 , comprising:
Decoding means for obtaining the improved difference value by decoding the compressed image data recorded on the recording medium ;
The improved difference is determined according to a correspondence relationship between a range that can be taken by the pixel value, a range that can be taken by the difference value, and a range that can be taken by the improved difference value, which is determined from a predicted value obtained from the already restored upper image data. Means for sequentially restoring the corresponding pixel data from the value and restoring the upper image data ;
Wherein by the upper image data and recorded the lower image data on the recording medium bit synthesis, image expansion apparatus being characterized in that a bit combining means for obtaining the image data.

The bit combining means, said upper image a bit string of data left shift operation, by fitting the lower bit string in the bit areas of blank by the left shift operation, claim 11, characterized in that obtaining the image data The image expansion device described in 1.

A prediction value generating means for obtaining a prediction value based on adjacent pixel data for each pixel data for image data composed of a plurality of pixel data corresponding to an input still image;
An improved difference value is generated based on the pixel value and the predicted value in accordance with a possible range of the improved difference value determined based on a possible range of the difference value that is a difference between the predicted value and the pixel value of the pixel data Improved difference value generating means to
Means for multiplying the improved difference value by -1 and converting it to a positive value when the improved difference value is a negative value;
A bit string of the improved difference value that is positive from the beginning or converted to a positive value by being multiplied by −1 is separated into an upper bit string and a lower bit string, and an upper improvement represented by the upper bit string A bit separating means for obtaining a lower improvement difference value represented by the difference value and the lower bit string;
For the lower bit string of the lower improvement difference value, a positive additional sign bit if the improvement difference value is a positive value, and a negative additional sign bit if the improvement difference value is a negative value. Additional means to add;
Encoding means for obtaining compressed image data by encoding the higher-order improved difference value;
Recording means for recording the compressed image data and the low-order improved difference value with a positive and negative additional sign bit on a recording medium;
The range that the improved difference value can take is inverted so that the sign of the positive / negative is changed with respect to the value of the non-difference value range that is larger than the predicted value within the range that the pixel value can take. In the range where the absolute value is equal to the partial range of the non-difference value in the possible range of Is defined by arranging so that positive and negative values appear alternately in
The improved difference value generation means is determined based on a correspondence relationship between a range that can be taken by the pixel value, a range that can be taken by the difference value, and a range that can be taken by the improved difference value, which is determined based on the predicted value. An image compression apparatus for obtaining an improved difference value corresponding to the pixel value within a possible range of the improved difference value.

An image expansion device for expanding compressed image data obtained by the image compression device according to claim 13 ,
Decoding means for obtaining the upper improvement difference value by decoding the compressed image data recorded on the recording medium ;
Bit combining means for determining the improved difference value by combining the lower improved difference value and the higher improved difference value excluding the additional code bit recorded in the recording medium ;
If the additional sign bit added to the lower refinement difference value and recorded on the recording medium is a negative value, the refinement difference value obtained by the bit synthesizing means is multiplied by -1 to obtain a negative value. Means for converting to a value of
The improved difference value is determined according to a correspondence relationship between a range that can be taken by the pixel value, a range that can be taken by the difference value, and a range that can be taken by the improved difference value, which is determined from a predicted value obtained from image data that has already been restored. the corresponding pixel data sequentially restored from the image decompression apparatus being characterized in that a means for restoring the image data.