JP4078060B2 - 画像符号化装置、その方法、そのコンピュータ・プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体、並びに画像復号装置、その方法、そのコンピュータ・プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
画像符号化装置、その方法、そのコンピュータ・プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体、並びに画像復号装置、その方法、そのコンピュータ・プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データを符号化／復号する技術に関して、特に、画像データ中のエッジの劣化を防止して画像データを符号化する画像符号化装置、その方法、そのコンピュータ・プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体、並びにその符号化された画像データを復号する画像復号装置、その方法、そのコンピュータ・プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネットの普及によって、画像データをネットワークを介して送受信したり、画像データを蓄積したりすることが広く行なわれるようになってきている。一般に、画像データの符号化には、画像データの容量を効率的に削減することが可能な非可逆符号化方式が用いられる。広く用いられている非可逆符号化方式の一例として、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）符号化方式を挙げることができる。
【０００３】
ＪＰＥＧ符号化方式においては、ＤＣＴ（離散コサイン変換）が用いられており、主に高周波成分の情報を削減することによって、画像データの容量を削減している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したＪＰＥＧ方式においては、急激に変化するエッジ領域でモスキートノイズと呼ばれる特有のノイズが発生しやすい。したがって、電子書籍などのようにエッジが多く存在する画像における劣化を目立たなくするためには、モスキートノイズが発生しないように圧縮率を下げて符号化データの容量を大きくしなければならないといった問題点があった。この問題は、ＪＰＥＧ符号化方式に限らず、周波数変換を伴った符号化方式の多くに発生するものである。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、第１の目的は、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることが可能な画像符号化装置、その方法、そのコンピュータ・プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体を提供することである。
【０００６】
第２の目的は、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させる符号化データを復号することが可能な画像復号装置、その方法、そのコンピュータ・プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のある局面に従えば、画像符号化装置は、入力画像データから、第１の階調数の第１分解画像データを決定し、第１分解画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、第２の階調数の第２分解画像データの画素値を算出する方法を切替えることにより、入力画像データが連続的に変化する場合に第２分解画像データも連続的に変化するように入力画像データを分解するための画像分解手段と、画像分解手段によって分解された第１分解画像データを可逆符号化方式で符号化するための第１画像符号化手段と、画像分解手段によって分解された第２分解画像データを非可逆符号化方式で符号化するための第２画像符号化手段と、第１画像符号化手段によって符号化された第１画像符号化データと、第２画像符号化手段によって符号化された第２画像符号化データとを結合するためのデータ結合手段とを含み、ＭおよびＮをＮ＞Ｍを満たす任意の自然数とすると、画像分解手段は、Ｎ階調の入力画像データをＭ階調の第１分解画像データとＮ／Ｍ階調の第２分解画像データとに分解する際、入力画像データの画素値ｖａｌ０に対して、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１を（Ｍ×ｖａｌ０）／Ｎ−１よりも大きい最小の自然数とし、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が偶数の場合に、第２分解画像データの画素値ｖａｌ２をｖａｌ０−ｖａｌ１×Ｎ／Ｍとし、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が奇数の場合に、第２分解画像データの画素値ｖａｌ２を（ｖａｌ１＋１）×Ｎ／Ｍ−ｖａｌ０とする。
【０００８】
画像分解手段は、入力画像データから、第１の階調数の第１分解画像データを決定し、第１分解画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、第２の階調数の第２分解画像データの画素値を算出する方法を切替えることにより、入力画像データが連続的に変化する場合に第２分解画像データも連続的に変化するように入力画像データを分解するので、第２画像符号化手段によって符号化される第２分解画像データのダイナミックレンジおよびアクティビティを軽減することができ、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることが可能となる。
【００２１】
好ましくは、画像符号化装置はさらに、第２分割画像データの画素値の総和が、予め定められたしきい値よりも小さくなるように第１分割画像データの第１の階調数を決定するための階調数決定手段を含む。
【００２２】
したがって、最適な第１分解画像データの第１の階調数を自動的に決定することが可能となる。
【００２３】
好ましくは、画像符号化装置はさらに、入力画像データの画素値と復号画像データの画素値との誤差の総和が、予め定められたしきい値よりも小さくなるように第１分割画像データの第１の階調数を決定するための階調数決定手段を含む。
【００２４】
したがって、最適な第１分解画像データの第１の階調数を自動的に決定することが可能となる。
【００２５】
本発明の別の局面に従えば、画像復号装置は、入力符号化データを可逆符号化方式で符号化された第１分解データと、非可逆符号化方式で符号化された第２分解データとに分解するためのデータ分解手段と、データ分解手段によって分解された第１分解データを復号する第１復号手段と、データ分解手段によって分解された第２分解データを復号する第２復号手段と、第１復号手段によって復号された第１復号画像データと第２復号手段によって復号された第２復号画像データとを第１復号画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、用いる演算方法を変えて合成するための画像合成手段とを含み、ＬおよびＭを任意の自然数とすると、画像合成手段は、Ｍ階調の第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄとＬ階調の第２復号画像データの画素値ｖａｌ２ｄとを合成してＭ×Ｌ階調の出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを作成する際、第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが偶数の場合に、出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄをｖａｌ２ｄ＋ｖａｌ１ｄ×Ｌとし、第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが奇数の場合に、出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを（ｖａｌ１ｄ＋１）×Ｌ−ｖａｌ２ｄとする。
【００２６】
第１復号手段および第２復号手段のそれぞれが、可逆符号化方式で符号化された第１分解データおよび非可逆符号化方式で符号化された第２分解データを復号するので、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることができる符号化データを復号することが可能となる。
【００３５】
本発明のさらに別の局面に従えば、画像符号化方法は、入力画像データから、第１の階調数の第１分解画像データを決定し、第１分解画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、第２の階調数の第２分解画像データの画素値を算出する方法を切替えることにより、入力画像データが連続的に変化する場合に第２分解画像データも連続的に変化するように入力画像データを分解するステップと、分解された第１分解画像データを可逆符号化方式で符号化するステップと、分解された第２分解画像データを非可逆符号化方式で符号化するステップと、可逆符号化方式で符号化された第１画像符号化データと、非可逆符号化方式で符号化された第２画像符号化データとを結合するステップとを含み、ＭおよびＮをＮ＞Ｍを満たす任意の自然数とすると、分解するステップは、Ｎ階調の入力画像データをＭ階調の第１分解画像データとＮ／Ｍ階調の第２分解画像データとに分解する際、入力画像データの画素値ｖａｌ０に対して、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１を（Ｍ×ｖａｌ０）／Ｎ−１よりも大きい最小の自然数とし、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が偶数の場合に、第２分解画像データの画素値ｖａｌ２をｖａｌ０−ｖａｌ１×Ｎ／Ｍとし、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が奇数の場合に、第２分解画像データの画素値ｖａｌ２を（ｖａｌ１＋１）×Ｎ／Ｍ−ｖａｌ０とするステップを含む。
【００３６】
入力画像データから、第１の階調数の第１分解画像データを決定し、第１分解画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、第２の階調数の第２分解画像データの画素値を算出する方法を切替えることにより、入力画像データが連続的に変化する場合に第２分解画像データも連続的に変化するように入力画像データを分解するので、符号化される第２分解画像データのダイナミックレンジおよびアクティビティを軽減することができ、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることが可能となる。
【００３７】
本発明のさらに別の局面に従えば、入力画像データを符号化して出力する画像符号化方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータ・プログラムであって、画像符号化方法は、入力画像データから、第１の階調数の第１分解画像データを決定し、第１分解画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、第２の階調数の第２分解画像データの画素値を算出する方法を切替えることにより、入力画像データが連続的に変化する場合に第２分解画像データも連続的に変化するように入力画像データを分解するステップと、分解された第１分解画像データを可逆符号化方式で符号化するステップと、分解された第２分解画像データを非可逆符号化方式で符号化するステップと、可逆符号化方式で符号化された第１画像符号化データと、非可逆符号化方式で符号化された第２画像符号化データとを結合するステップとを含み、ＭおよびＮをＮ＞Ｍを満たす任意の自然数とすると、分解するステップは、Ｎ階調の入力画像データをＭ階調の第１分解画像データとＮ／Ｍ階調の第２分解画像データとに分解する際、入力画像データの画素値ｖａｌ０に対して、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１を（Ｍ×ｖａｌ０）／Ｎ−１よりも大きい最小の自然数とし、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が偶数の場合に、第２分解画像データの画素値ｖａｌ２をｖａｌ０−ｖａｌ１×Ｎ／Ｍとし、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が奇数の場合に、第２分解画像データの画素値ｖａｌ２を（ｖａｌ１＋１）×Ｎ／Ｍ−ｖａｌ０とするステップを含む。
【００３８】
入力画像データから、第１の階調数の第１分解画像データを決定し、第１分解画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、第２の階調数の第２分解画像データの画素値を算出する方法を切替えることにより、入力画像データが連続的に変化する場合に第２分解画像データも連続的に変化するように入力画像データを分解するので、符号化される第２分解画像データのダイナミックレンジおよびアクティビティを軽減することができ、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることが可能となる。
【００３９】
本発明のさらに別の局面に従えば、入力画像データを符号化して出力する画像符号化方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読取り可能な記録媒体であって、画像符号化方法は、入力画像データから、第１の階調数の第１分解画像データを決定し、第１分解画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、第２の階調数の第２分解画像データの画素値を算出する方法を切替えることにより、入力画像データが連続的に変化する場合に第２分解画像データも連続的に変化するように入力画像データを分解するステップと、分解された第１分解画像データを可逆符号化方式で符号化するステップと、分解された第２分解画像データを非可逆符号化方式で符号化するステップと、可逆符号化方式で符号化された第１画像符号化データと、非可逆符号化方式で符号化された第２画像符号化データとを結合するステップとを含み、ＭおよびＮをＮ＞Ｍを満たす任意の自然数とすると、分解するステップは、Ｎ階調の入力画像データをＭ階調の第１分解画像データとＮ／Ｍ階調の第２分解画像データとに分解する際、入力画像データの画素値ｖａｌ０に対して、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１を（Ｍ×ｖａｌ０）／Ｎ−１よりも大きい最小の自然数とし、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が偶数の場合に、第２分解画像データの画素値ｖａｌ２をｖａｌ０−ｖａｌ１×Ｎ／Ｍとし、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が奇数の場合に、第２分解画像データの画素値ｖａｌ２を（ｖａｌ１＋１）×Ｎ／Ｍ−ｖａｌ０とするステップを含む。
【００４０】
入力画像データから、第１の階調数の第１分解画像データを決定し、第１分解画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、第２の階調数の第２分解画像データの画素値を算出する方法を切替えることにより、入力画像データが連続的に変化する場合に第２分解画像データも連続的に変化するように入力画像データを分解するので、符号化される第２分解画像データのダイナミックレンジおよびアクティビティを軽減することができ、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることが可能となる。
【００４１】
本発明のさらに別の局面に従えば、画像復号方法は、入力符号化データを可逆符号化方式で符号化された第１分解データと、非可逆符号化方式で符号化された第２分解データとに分解するステップと、分解された第１分解データを復号するステップと、分解された第２分解データを復号するステップと、復号された第１復号画像データと復号された第２復号画像データとを第１復号画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、用いる演算方法を変えて合成するステップとを含み、ＬおよびＭを任意の自然数とすると、合成するステップは、Ｍ階調の第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄとＬ階調の第２復号画像データの画素値ｖａｌ２ｄとを合成してＭ×Ｌ階調の出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを作成する際、第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが偶数の場合に、出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄをｖａｌ２ｄ＋ｖａｌ１ｄ×Ｌとし、第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが奇数の場合に、出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを（ｖａｌ１ｄ＋１）×Ｌ−ｖａｌ２ｄとするステップを含む。
【００４２】
可逆符号化方式で符号化された第１分解データおよび非可逆符号化方式で符号化された第２分解データを復号するので、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることができる符号化データを復号することが可能となる。
【００４３】
本発明のさらに別の局面に従えば、入力符号化データを復号する画像復号方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータ・プログラムであって、画像復号方法は、入力符号化データを可逆符号化方式で符号化された第１分解データと、非可逆符号化方式で符号化された第２分解データとに分解するステップと、分解された第１分解データを復号するステップと、分解された第２分解データを復号するステップと、復号された第１復号画像データと復号された第２復号画像データとを第１復号画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、用いる演算方法を変えて合成するステップとを含み、ＬおよびＭを任意の自然数とすると、合成するステップは、Ｍ階調の第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄとＬ階調の第２復号画像データの画素値ｖａｌ２ｄとを合成してＭ×Ｌ階調の出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを作成する際、第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが偶数の場合に、出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄをｖａｌ２ｄ＋ｖａｌ１ｄ×Ｌとし、第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが奇数の場合に、出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを（ｖａｌ１ｄ＋１）×Ｌ−ｖａｌ２ｄとするステップを含む。
【００４４】
可逆符号化方式で符号化された第１分解データおよび非可逆符号化方式で符号化された第２分解データを復号するので、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることができる符号化データを復号することが可能となる。
【００４５】
本発明のさらに別の局面に従えば、入力符号化データを復号する画像復号方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読取り可能な記録媒体であって、画像復号方法は、入力符号化データを可逆符号化方式で符号化された第１分解データと、非可逆符号化方式で符号化された第２分解データとに分解するステップと、分解された第１分解データを復号するステップと、分解された第２分解データを復号するステップと、復号された第１復号画像データと復号された第２復号画像データとを第１復号画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、用いる演算方法を変えて合成するステップとを含み、ＬおよびＭを任意の自然数とすると、合成するステップは、Ｍ階調の第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄとＬ階調の第２復号画像データの画素値ｖａｌ２ｄとを合成してＭ×Ｌ階調の出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを作成する際、第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが偶数の場合に、出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄをｖａｌ２ｄ＋ｖａｌ１ｄ×Ｌとし、第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが奇数の場合に、出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを（ｖａｌ１ｄ＋１）×Ｌ−ｖａｌ２ｄとするステップを含む。
【００４６】
可逆符号化方式で符号化された第１分解データおよび非可逆符号化方式で符号化された第２分解データを復号するので、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることができる符号化データを復号することが可能となる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における画像符号化装置の外観例を示す図である。画像符号化装置は、コンピュータ本体１、ディスプレイ装置２、ＦＤ（Flexible Disk）４が装着されるＦＤドライブ３、キーボード５、マウス６、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）８が装着されるＣＤ−ＲＯＭ装置７およびネットワーク通信装置９を含む。画像符号化プログラムは、ＦＤ４またはＣＤ−ＲＯＭ８等の記録媒体によって供給される。画像符号化プログラムがコンピュータ本体１によって実行されることにより、画像データの符号化が行なわれる。また、画像符号化プログラムは他のコンピュータより通信回線を経由し、コンピュータ本体１に供給されてもよい。なお、コンピュータ本体１が画像符号化プログラムを実行することによって画像データの符号化を実現しているが、この処理をハードウェアによって実現しても良いことは言うまでもない。
【００４８】
図２は、本発明の実施の形態１における画像符号化装置の構成例を示すブロック図である。図１に示すコンピュータ本体１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２およびハードディスク１３を含む。ＣＰＵ１０は、ディスプレイ装置２、ＦＤドライブ３、キーボード５、マウス６、ＣＤ−ＲＯＭ装置７、ネットワーク通信装置９、ＲＯＭ１１、ＲＡＭ１２またはハードディスク１３との間でデータを入出力しながら処理を行う。ＦＤ４またはＣＤ−ＲＯＭ８に記録された画像符号化プログラムは、ＣＰＵ１０によりＦＤドライブ３またはＣＤ−ＲＯＭ装置７を介してハードディスク１３に格納される。ＣＰＵ１０は、ハードディスク１３から適宜画像符号化プログラムをＲＡＭ１２にロードして実行することによって、画像データの符号化が行なわれる。
【００４９】
図３は、本発明の実施の形態１における画像符号化装置の符号化の原理を説明するための図である。本実施の形態における画像符号化装置の符号化方式は、可逆符号化方式と非可逆符号化方式とを組合わせて、画像データを非可逆符号化するものである。
【００５０】
図３（ａ）は、入力画像データの画素値を示すグラフである。図３（ｂ）は、入力画像データの画素値のオフセット値を示すグラフである。図３（ｃ）は、入力画像データの画素値とオフセット値との差分を示すグラフである。非可逆符号化方式で符号化する画像データのエッジの劣化を軽減するために、入力画像データの画素値のオフセット情報を可逆符号化方式で符号化し、入力画像データの画素値とオフセット値との差分を非可逆符号化方式で符号化する。
【００５１】
このようにして、非可逆符号化方式で符号化された差分画像は、入力画像と比較してダイナミックレンジが削減されるとともに、領域によるダイナミックレンジのばらつきが小さくなる。たとえば、図３（ａ）に示すステップ状の入力画像と、図３（ｃ）に示す非可逆符号化の対象である差分画像とを比較すると、図３（ｃ）に示す差分画像の立上がりが小さくなっているのが分かる。
【００５２】
図４は、本発明の実施の形態１における画像符号化装置の機能的構成を示すブロック図である。画像符号化装置２０は、画像入力装置３１によって入力された画像データを格納する入力画像データバッファ２１と、入力画像データバッファ２１に格納された入力画像データを第一分解画像データおよび第二分解画像データに分解する画像分解処理部２２と、画像分解処理部２２によって分解された第一分解画像データを格納する第一分解画像データバッファ２３と、第一分解画像データバッファ２３に格納された第一分解画像データを可逆符号化方式で符号化する第一画像符号化処理部２４と、第一画像符号化処理部２４によって符号化された第一符号化データを格納する第一符号化データバッファ２５と、画像分解処理部２２によって分解された第二分解画像データを格納する第二分解画像データバッファ２６と、第二分解画像データバッファ２６に格納された第二分解画像データを非可逆符号化方式で符号化する第二画像符号化処理部２７と、第二画像符号化処理部２７によって符号化された第二符号化データを格納する第二符号化データバッファ２８と、第一符号化データバッファ２５に格納された第一符号化データおよび第二符号化データバッファ２８に格納された第二符号化データを結合するデータ結合処理部２９と、データ結合処理部２９によって結合された符号化データをデータ出力装置３２へ出力する際に、符号化データを格納する出力データバッファ３０とを含む。
【００５３】
第一画像符号化処理部２４は、第一分解画像データをＪＢＩＧ（Joint Bi-level Image Group）方式、ハフマン符号化方式、ＪＢＩＧ２方式等の可逆符号化方式で符号化するが、これに限定されるものではない。また、第二画像符号化処理部２７は、第二分解画像データをＪＰＥＧ方式、ＪＰＥＧ２０００方式等の非可逆符号化方式で符号化するが、これに限定されるものではない。
【００５４】
画像分解処理部２２、第一画像符号化処理部２４、第二画像符号化処理部２７およびデータ結合処理部２９は、上述したようにＣＰＵ１０が画像符号化プログラムを実行することによって実現されるが、専用のハードウェアによってこれらの機能を実現しても良い。
【００５５】
画像入力装置３１は、イメージスキャナ、ビデオカメラ等によって構成されるが、インターネットを介してネットワーク通信装置９によって画像データが入力されるようにしても良い。また、データ出力装置３２は、ＦＤドライブ３、ハードディスク１３等によって構成されるが、ネットワーク通信装置９によって送信された符号化データがインターネットを介して他のコンピュータ等に供給されるようにしても良い。
【００５６】
図５は、本発明の実施の形態１における画像符号化装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。まず、画像入力装置３１から受けた入力画像データが入力画像データバッファ２１に格納される（Ｓ１）。画像分解処理部２２は、入力画像データバッファ２１から入力画像データを読出し、入力画像データを第一分解画像データおよび第二分解画像データに分解する（Ｓ２）。この画像分解処理については後述する。
【００５７】
次に、画像分解処理部２２は、分解した第一分解画像データおよび第二分解画像データをそれぞれ、第一分解画像データバッファ２３および第二分解画像データバッファ２６に格納する（Ｓ３）。
【００５８】
第一画像符号化処理部２４は、第一分解画像データバッファ２３に格納された第一分解画像データを読出し、この第一分解画像データをＪＢＩＧ方式等の可逆符号化方式で符号化する（Ｓ４）。そして、第一画像符号化処理部２４は、第一符号化データを第一符号化データバッファ２５に格納する（Ｓ５）。
【００５９】
また、第二画像符号化処理部２７は、第二分解画像データバッファ２６に格納された第二分解画像データを読出し、この第二分解画像データをＪＰＥＧ方式等の非可逆符号化方式で符号化する（Ｓ６）。そして、第二画像符号化処理部２７は、第二符号化データを第二符号化データバッファ２８に格納する（Ｓ７）。
【００６０】
次に、データ結合処理部２９は、第一符号化データバッファ２５および第二符号化データバッファ２８から第一符号化データおよび第二符号化データを読出し、これらの符号化データを結合する（Ｓ８）。そして、データ結合処理部２９は、結合した符号化データを出力データバッファ３０に格納して（Ｓ９）、処理を終了する。なお、このデータ結合処理については後述する。
【００６１】
図６は、図５のステップＳ２の画像分解処理の詳細を説明するためのフローチャートである。まず、画像分解処理部２２は、変数ｉ、ｊおよびｋに０を代入し、変数ｓにＮ／Ｍを代入して、それぞれの変数を初期化する（Ｓ１０）。変数ｓは第二分解画像データの階調数を示している。定数Ｎは入力画像データの階調数を示し、定数Ｍは第一分解画像データの階調数を示しており、定数ＭおよびＮはＮ＞Ｍを満たす任意の自然数である。
【００６２】
次に、画像分解処理部２２は、入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）が、（ｋ＋１）×ｓよりも小さいか否かを判定する（Ｓ１１）。入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）が（ｋ＋１）×ｓ以上であれば（Ｓ１１，Ｎｏ）、変数ｋを１だけインクリメントし（Ｓ１２）、ステップＳ１１へ戻って再度入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）が（ｋ＋１）×ｓよりも小さいか否かが判定される。また、入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）が（ｋ＋１）×ｓよりも小さければ（Ｓ１１，Ｙｅｓ）、第一分解画像の画素値ｖａｌ１（ｉ，ｊ）に変数ｋの値を代入する（Ｓ１３）。
【００６３】
次に、画像分解処理部２２は、変数ｋが偶数であるか否かを判定する（Ｓ１４）。変数ｋが偶数であれば（Ｓ１４，Ｙｅｓ）、画像分解処理部２２は第二分解画像の画素値ｖａｌ２（ｉ，ｊ）にｖａｌ０（ｉ，ｊ）−ｋ×ｓを代入して（Ｓ１５）、ステップＳ１７へ進む。また、変数ｋが偶数でなければ（Ｓ１４，Ｎｏ）、画像分解処理部２２は第二分解画像の画素値ｖａｌ２（ｉ，ｊ）に（ｋ＋１）×ｓ−ｖａｌ０（ｉ，ｊ）を代入して（Ｓ１６）、ステップＳ１７へ進む。
【００６４】
ステップＳ１７において、画像分解処理部２２は変数ｉを１だけインクリメントし、変数ｉが入力画像データの横方向の画素数ＸＳＩＺＥよりも小さいか否かを判定する（Ｓ１８）。変数ｉが画素数ＸＳＩＺＥよりも小さければ（Ｓ１８，Ｙｅｓ）、画像分解処理部２２は変数ｋに０を代入して（Ｓ２１）、ステップＳ１１以降の処理を繰返す。
【００６５】
また、変数ｉが画素数ＸＳＩＺＥと等しければ（Ｓ１８，Ｎｏ）、画像分解処理部２２は変数ｉに０を代入し、変数ｊを１だけインクリメントする（Ｓ１９）。そして、画像分解処理部２２は変数ｊが入力画像データの縦方向の画素数ＹＳＩＺＥよりも小さいか否かを判定する（Ｓ２０）。
【００６６】
変数ｊが画素数ＹＳＩＺＥよりも小さければ（Ｓ２０，Ｙｅｓ）、画素分解処理部２２は変数ｋに０を代入して（Ｓ２１）、ステップＳ１１以降の処理を繰返す。また、変数ｊが画素数ＹＳＩＺＥと等しければ（Ｓ２０，Ｎｏ）、処理を終了する。
【００６７】
図７は、２５６階調の入力画像データ（Ｎ＝２５６）を２階調の第一分解画像データ（Ｍ＝２）と１２８階調の第二分解画像データとに分解したときの、入力画像データと第一分解画像データとの関係を示すグラフである。
【００６８】
図８は、２５６階調の入力画像データを２階調の第一分解画像データと１２８階調の第二分解画像データとに分解したときの、入力画像データと第二分解画像データとの関係を示すグラフである。図８のグラフから、非可逆符号化される第二分解画像データのダイナミックレンジが、入力画像データのダイナミックレンジに比べて減少していることが分かる。
【００６９】
図９は、図６に示すフローチャートのステップＳ１４およびＳ１６の処理を削除して、変数ｋが偶数であるか否かにかかわらず必ずステップＳ１５の処理を行なうようにしたときの入力画像データと第二分解画像データとの関係を示すグラフである。このグラフは、２５６階調の入力画像データを２階調の第一分解画像データと１２８階調の第二分解画像データとに分解したときのものであり、入力画像データと第一分解画像データとの関係を示すグラフは、図７に示すものと同様である。
【００７０】
図９において、入力画像データの画素値が１２７から１２８に変化するときに、第二分解画像データの画素値が１２７から０に変化して不連続となっている。一方、図８において、入力画像データの画素値が１２７から１２８に変化するときに、第二分解画像データの画素値が１２７のままである。したがって、入力画像データにおいて画素値が連続していれば、第二分解画像データにおいても画素値が連続することになり、第二分解画像データにおいて急激な画素値の変化が発生するのを防止することができる。
【００７１】
図１０は、２５６階調の入力画像データ（Ｎ＝２５６）を８階調の第一分解画像データ（Ｍ＝８）と３２階調の第二分解画像データとに分解したときの、入力画像データと第一分解画像データとの関係を示すグラフである。
【００７２】
図１１は、２５６階調の入力画像データを８階調の第一分解画像データと３２階調の第二分解画像データとに分解したときの、入力画像データと第二分解画像データとの関係を示すグラフである。図８に示すグラフと比較すると、第一分解画像データの階調数Ｍの増加に伴って、第二分解画像データのダイナミックレンジが減少していることが分かる。したがって、第一分解画像データの階調数Ｍの値を変えることによって、様々な種類の画像に適用することが可能となる。
【００７３】
図１２は、２５６階調のある入力画像データ（Ｎ＝２５６）の横方向（ｘ方向）における画素値の変化を示すグラフである。図１３は、図１２に示す入力画像データを２階調の第一分解画像データ（Ｍ＝２）と１２８階調の第二分解画像データとに分解したときの、第一分解画像データの横方向（ｘ方向）における画素値の変化を示すグラフである。
【００７４】
図１４は、図１２に示す入力画像データを２階調の第一分解画像データと１２８階調の第二分解画像データとに分解したときの、第二分解画像データの横方向（ｘ方向）における画素値の変化を示すグラフである。図１２および図１４から、入力画像データの画素値と比較して、第二分解画像データのダイナミックレンジが減少していることが分かる。
【００７５】
また、図１２に示す入力画像データの画素値の変化と、図１４に示す第二分解画像の画素値の変化とを比較すると、入力画像データで大きな変動が見られないｘ＝２９０付近やｘ＝４８０付近においては、第二分解画像データでもほとんど変動範囲が変わっていない。一方、入力画像データで大きな変動が見られるｘ＝６００付近においては、第二分解画像データで大幅に変動範囲が縮小しているのが分かる。
【００７６】
すなわち、第二分解画像データは、入力画像データと比較して領域による画素値のアクティビティの分散が小さくなっている。このことは、非可逆符号化する際のパラメータの設定を、画素値のアクティビティの大きな一部の領域で厳しくしたり、画素値のアクティビティの小さい一部の領域で緩やかにしたりして、画質の劣化や過剰品質を防止して、品質および容量の無駄を省き、効率良く符号化を行なうのに最適である。
【００７７】
図１５は、図１２に示す入力画像データを８階調の第一分解画像データ（Ｍ＝８）と３２階調の第二分解画像データとに分解したときの、第一分解画像データの横方向（ｘ方向）における画素値の変化を示すグラフである。図１６は、図１２に示す入力画像データを８階調の第一分解画像データと３２階調の第二分解画像データとに分解したときの、第二分解画像データの横方向（ｘ方向）における画素値の変化を示すグラフである。
【００７８】
図１３および図１４に示す入力画像データを２階調の第一分解画像データと１２８階調の第二分解画像データとに分解したときのグラフと比較して、可逆符号化される第一分解画像データに多くの情報が保持され、第二分解画像データのダイナミックレンジやアクティビティのばらつきが、さらに減少していることが分かる。
【００７９】
一般に、第一分解画像データの階調数Ｍを大きく設定すると画質が向上し、容量が大きくなる。図６のステップＳ１４において変数ｋが偶数であるか否かを判定し、ステップＳ１５およびＳ１６において異なる計算方法によって第二分解画像の画素値ｖａｌ２を計算しているのは、入力画像データの画素値が連続である場合に第二分解画像データも連続にさせるためである。第二分解画像の画素値ｖａｌ２の計算方法を変えなければ、第一分解画像の画素値ｖａｌ１が変化する箇所で第二分解画像データにおける連続性が保たれなくなる。
【００８０】
図１７は、データ結合処理部２９によって結合された符号化データの一例を示す図である。この符号化データは、ヘッダ部とデータ部とを含む。ヘッダ部は、第一符号化データサイズ情報と第二符号化データサイズ情報とを含む。また、データ部は、第一符号化データと第二符号化データとを含む。
【００８１】
ヘッダ部に保持される第一符号化データサイズ情報と第二符号化データサイズ情報とによって、第一符号化データと第二符号化データとを分離可能な形式となっている。なお、各符号化データが分離可能な形式であれば、どのような方式で各符号化データを結合しても構わない。
【００８２】
以上説明したように、本発明の実施の形態１における画像符号化装置によれば、第一画像符号化処理部２４が画像分解処理部２２によって作成された第一分解画像データを可逆符号化方式で符号化し、第二画像符号化処理部２７が画像分解処理部２２によって作成された第二分解画像データを非可逆符号化方式で符号化するようにしたので、非可逆符号化方式で符号化される第二分解画像データのダイナミックレンジおよびアクティビティを軽減することができ、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることが可能となった。
【００８３】
（実施の形態２）
図１８は、本発明の実施の形態２における画像復号装置の機能的構成を示すブロック図である。本実施の形態における画像復号装置の外観例および構成例は、図１および図２に示す画像符号化装置の外観例および構成例と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。なお、コンピュータ本体１が画像復号プログラムを実行することによって画像データの復号を実現している。
【００８４】
画像復号装置４０は、データ入力装置５１によって入力された符号化データを格納する入力データバッファ４１と、入力データバッファ４１に格納された符号化データを第一分解データおよび第二分解データに分解するデータ分解処理部４２と、データ分解処理部４２によって分解された第一分解データを格納する第一分解データバッファ４３と、第一分解データバッファ４３に格納された第一分解データを復号する第一画像復号処理部４４と、第一画像復号処理部４４によって復号された第一復号画像データを格納する第一復号画像データバッファ４５と、データ分解処理部４２によって分解された第二分解データを格納する第二分解データバッファ４６と、第二分解データバッファ４６に格納された第二分解データを復号する第二画像復号処理部４７と、第二画像復号処理部４７によって復号された第二復号画像データを格納する第二復号画像データバッファ４８と、第一復号画像データバッファ４５に格納された第一復号画像データおよび第二復号画像データバッファ４８に格納された第二復号画像データを合成する画像合成処理部４９と、画像合成処理部４９によって合成された復号データを画像出力装置５２へ出力する際に、復号データを格納する出力画像データバッファ５０とを含む。
【００８５】
第一画像復号処理部４４は、ＪＢＩＧ方式、ハフマン符号化方式、ＪＢＩＧ２方式等の可逆符号化方式で符号化された第一分解データを復号するが、これに限定されるものではない。また、第二画像復号処理部４７は、ＪＰＥＧ方式、ＪＰＥＧ２０００方式等の非可逆符号化方式で符号化された第二分解データを復号するが、これに限定されるものではない。
【００８６】
データ分解処理部４２、第一画像復号処理部４４、第二画像復号処理部４７および画像合成処理部４９は、上述したようにＣＰＵ１０が画像復号プログラムを実行することによって実現されるが、専用のハードウェアによってこれらの機能を実現しても良い。
【００８７】
データ入力装置５１は、ＦＤドライブ３、ＣＤ−ＲＯＭ装置７等によって構成されるが、インターネットを介してネットワーク通信装置９により復号データが受信されるようにしても良い。画像出力装置５２は、ディスプレイ装置２やプリンタ等によって構成され、復号された画像データの表示等を行なう。
【００８８】
図１９は、本発明の実施の形態２における画像復号装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。まず、データ入力装置５１から受けた入力データが入力データバッファ４１に格納される（Ｓ３０）。データ分解処理部４２は、入力データバッファ４１から入力データを読出し、入力データを第一分解データおよび第二分解データに分解する（Ｓ３１）。
【００８９】
次に、データ分解処理部４２は、分解した第一分解データおよび第二分解データをそれぞれ、第一分解データバッファ４３および第二分解データバッファ４６に格納する（Ｓ３２）。
【００９０】
第一画像復号処理部４４は、第一分解データバッファ４３に格納された第一分解データを読出し、このＪＢＩＧ方式等の可逆符号化方式で符号化された第一分解データを復号する（Ｓ３３）。そして、第一画像復号処理部４４は、第一復号画像データを第一復号画像データバッファ４５に格納する（Ｓ３４）。
【００９１】
また、第二画像復号処理部４７は、第二分解データバッファ４６に格納された第二分解データを読出し、このＪＰＥＧ方式等の非可逆符号化方式で符号化された第二分解データを復号する（Ｓ３５）。そして、第二画像復号処理部４７は、第二復号画像データを第二復号画像データバッファ４８に格納する（Ｓ３６）。
【００９２】
次に、画像合成処理部４９は、第一復号画像データバッファ４５および第二復号画像データバッファ４８から第一復号画像データおよび第二復号画像データを読出し、これらの復号画像データを合成する（Ｓ３７）。そして、画像合成処理部４９は、合成した復号画像データを出力画像データバッファ５０に格納して（Ｓ３８）、処理を終了する。
【００９３】
図２０は、図１９のステップＳ３７の画像合成処理の詳細を説明するためのフローチャートである。まず、画像合成処理部４９は、変数ｉおよびｊに０を代入し、変数ｓにＬを代入して、それぞれの変数を初期化する（Ｓ４０）。変数Ｌは第二画像データの階調数を示している。
【００９４】
次に、画像合成処理部４９は、第一復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄ（ｉ，ｊ）が偶数か否かを判定する（Ｓ４１）。第一復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄ（ｉ，ｊ）が偶数であれば（Ｓ４１，Ｙｅｓ）、画像合成処理部４９は、出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄ（ｉ，ｊ）にｖａｌ２ｄ（ｉ，ｊ）＋ｖａｌ１ｄ（ｉ，ｊ）×ｓを代入し（Ｓ４２）、ステップＳ４４へ進む。なお、ｖａｌ２ｄ（ｉ，ｊ）は、第二復号画像データの画素値を示している。
【００９５】
また、第一復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄ（ｉ，ｊ）が偶数でなければ（Ｓ４１，Ｎｏ）、画像合成処理部４９は、出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄ（ｉ，ｊ）に（ｖａｌ１ｄ（ｉ，ｊ）＋１）×ｓ−ｖａｌ２ｄ（ｉ，ｊ）を代入し（Ｓ４３）、ステップＳ４４へ進む。
【００９６】
ステップＳ４４において、画像合成処理部４９は、変数ｉを１だけインクリメントし（Ｓ４４）、変数ｉが出力画像データの横方向の画素数ＸＳＩＺＥよりも小さいか否かを判定する（Ｓ４５）。変数ｉが出力画像データの横方向の画素数ＸＳＩＺＥよりも小さければ（Ｓ４５，Ｙｅｓ）、ステップＳ４１へ戻って以降の処理が繰返される。
【００９７】
また、変数ｉが出力画像データの横方向の画素数ＸＳＩＺＥと等しければ（Ｓ４５，Ｎｏ）、画像合成処理部４９は変数ｉに０を代入し、変数ｊを１だけインクリメントする（Ｓ４６）。そして、画像合成処理部４９は変数ｊが出力画像データの縦方向の画素数ＹＳＩＺＥよりも小さいか否かを判定する（Ｓ４７）。
【００９８】
変数ｊが出力画像データの縦方向の画素数ＹＳＩＺＥよりも小さければ（Ｓ４７，Ｙｅｓ）、ステップＳ４１に戻って以降の処理を繰返す。また、変数ｊが出力画像データの縦方向の画素数ＹＳＩＺＥと等しければ（Ｓ４７，Ｎｏ）、処理を終了する。
【００９９】
以上説明したように、本実施の形態における画像復号装置によれば、画像合成処理部４９が第一画像復号処理部４４によって復号された第一復号画像データと、第二画像復号処理部４７によって復号された第二復号画像データとを合成するようにしたので、実施の形態１において説明した画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることができる符号化データを復号することが可能となった。
【０１００】
（実施の形態３）
実施の形態１において説明したように、一般に、第一分割画像データの階調数を大きく設定すると画質が向上するが、画像データの容量が大きくなる。本発明の実施の形態３における画像符号化装置は、画像データの画質と容量とのトレードオフによって第一分割画像データの階調数を決定するものである。すなわち、本実施の形態における画像符号化装置は、入力画像データに自動的に最適な第一分割画像データの階調数を設定する。
【０１０１】
図２１は、本発明の実施の形態３における画像符号化装置の機能的構成を示すブロック図である。本実施の形態における画像符号化装置の外観例および構成例は、図１および図２に示す画像符号化装置の外観例および構成例と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１０２】
画像符号化装置６０は、画像入力装置３１によって入力された画像データを格納する入力画像データバッファ６１と、入力画像データバッファ６１に格納された入力画像データに対して第一分解画像データの階調数を設定する第一分解画像データ階調数決定処理部６２と、第一分解画像データ階調数決定処理部６２によって決定された第一分解画像データの階調数に応じて、入力画像データを符号化する画像符号化装置２０と、画像符号化装置２０によって生成された符号化データをデータ出力装置３２へ出力する際に、符号化データを格納する出力符号化データバッファ６３とを含む。画像符号化装置２０は、本発明の実施の形態１において説明した画像符号化装置と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１０３】
第一分解画像データ階調数決定処理部６２は、本発明の実施の形態１と同様に、ＣＰＵ１０が画像符号化プログラムを実行することによって実現されるが、専用のハードウェアによってこれらの機能を実現しても良い。
【０１０４】
図２２は、本発明の実施の形態３における画像符号化装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。まず、画像入力装置３１から受けた入力画像データが入力画像データバッファ６１に格納される（Ｓ５０）。第一分解画像データ階調数決定処理部６２は、入力画像データバッファ６１から入力画像データを読出し、入力画像データに対する第一分解画像データの階調数ｍを決定する（Ｓ５１）。なお、この第一分解画像データ階調数決定処理の詳細は後述する。
【０１０５】
次に、画像符号化装置２０は、実施の形態１において説明した処理手順によって、入力画像データを階調数ｍの第一分解画像データと階調数Ｎ／ｍの第二分解画像データとに分解し、それぞれを可逆符号化方式および非可逆符号化方式で符号化した後、符号化データを結合して画像符号化データを生成する（Ｓ５２）。最後に、画像符号化装置２０は、画像符号化データを出力符号化データバッファ６３に格納して（Ｓ５３）、処理を終了する。
【０１０６】
図２３は、図２２のステップＳ５１の第一分解画像データ階調数決定処理の詳細を説明するためのフローチャートである。まず、第一分解画像データ階調数決定処理部６２は、第一分解画像データの階調数ｍに１を代入して初期化する（Ｓ６０）。そして、第一分解画像データ階調数決定処理部６２は、変数ｉ、ｊおよびｋに０を代入し、変数ｓにＮ／ｍを代入し、変数ｓｕｍに０を代入して、それぞれの変数を初期化する（Ｓ６１）。変数ｓは第二分解画像データの階調数を示している。定数Ｎは入力画像データの階調数を示している。
【０１０７】
次に、第一分解画像データ階調数決定処理部６２は、入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）が、（ｋ＋１）×ｓよりも小さいか否かを判定する（Ｓ６２）。入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）が（ｋ＋１）×ｓ以上であれば（Ｓ６２，Ｎｏ）、変数ｋを１だけインクリメントし（Ｓ６３）、ステップＳ６２へ戻って再度入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）が（ｋ＋１）×ｓよりも小さいか否かが判定される。また、入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）が（ｋ＋１）×ｓよりも小さければ（Ｓ６２，Ｙｅｓ）、変数ｓｕｍにｖａｌ０（ｉ，ｊ）−ｋ×ｓを加える（Ｓ６４）。
【０１０８】
次に、第一分解画像データ階調数決定処理部６２は、変数ｉを１だけインクリメントし（Ｓ６５）、変数ｉが入力画像データの横方向の画素数ＸＳＩＺＥよりも小さいか否かを判定する（Ｓ６６）。変数ｉが画素数ＸＳＩＺＥよりも小さければ（Ｓ６６，Ｙｅｓ）、第一分解画像データ階調数決定処理部６２は、変数ｋに０を代入して（Ｓ７１）、ステップＳ６２以降の処理を繰返す。
【０１０９】
また、変数ｉが画素数ＸＳＩＺＥと等しければ（Ｓ６６，Ｎｏ）、第一分解画像データ階調数決定処理部６２は変数ｉに０を代入し、変数ｊを１だけインクリメントする（Ｓ６７）。そして、第一分解画像データ階調数決定処理部６２は変数ｊが入力画像データの縦方向の画素数ＹＳＩＺＥよりも小さいか否かを判定する（Ｓ６８）。変数ｊが画素数ＹＳＩＺＥよりも小さければ（Ｓ６８，Ｙｅｓ）、第一分解画像データ階調数決定処理部６２は、変数ｋに０を代入して（Ｓ７１）、ステップＳ６２以降の処理を繰返す。
【０１１０】
変数ｊが画素数ＹＳＩＺＥと等しければ（Ｓ６８，Ｎｏ）、第一分解画像データ階調数決定処理部６２は変数ｓｕｍがしきい値定数ＳＵＭ＿ＴＨよりも小さいか否かを判定する（Ｓ６９）。変数ｓｕｍがしきい値定数ＳＵＭ＿ＴＨよりも小さければ（Ｓ６９，Ｙｅｓ）、変数ｍを１だけインクリメントして（Ｓ７０）、ステップＳ６１以降の処理を繰返す。また、変数ｓｕｍがしきい値定数ＳＵＭ＿ＴＨと等しければ（Ｓ６９，Ｎｏ）、処理を終了する。なお、ステップＳ６４におけるｋ×ｓは、第二分解画像データ階調数ｓの整数倍の値のうち、入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）よりも小さくかつ最大のものを示している。また、しきい値定数ＳＵＭ＿ＴＨは、入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）とｋ×ｓとの差分の総和ｓｕｍのしきい値を示しており、予め定められているものとする。したがって、第二分解画像データの画素値の総和が小さくなるように、第一分解画像データの階調数ｍが決定される。
【０１１１】
以上説明したように、本実施の形態における画像符号化装置によれば、第一分解画像データ階調数決定処理部６２が、入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）と第一分解画像データの画素値ｖａｌ１（ｉ，ｊ）に第二分解画像データの階調数ｓを乗算した値との差分（第二分割画像データの画素値）の総和ｓｕｍが、しきい値定数ＳＵＭ＿ＴＨよりも小さくなるように第一分解画像データ階調数ｍを決定するようにしたので、入力画像データの種類に応じて、入力画像データの画質と容量とが最適となるように第一分割画像データの階調数ｍを決定することが可能となった。
【０１１２】
（実施の形態４）
実施の形態４において説明したように、一般に、第一分割画像データの階調数を大きく設定すると画質が向上するが、画像データの容量が大きくなる。本発明の実施の形態４における画像符号化装置は、画像データの画質と容量とのトレードオフによって第一分割画像データの階調数を決定するものである。すなわち、本実施の形態における画像符号化装置は、本発明の実施の形態３と同様に、入力画像データに自動的に最適な第一分割画像データの階調数を設定する。
【０１１３】
図２４は、本発明の実施の形態４における画像符号化装置の機能的構成を示すブロック図である。本実施の形態における画像符号化装置の外観例および構成例は、図１および図２に示す画像符号化装置の外観例および構成例と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１１４】
画像符号化装置７０は、画像入力装置３１によって入力された画像データを格納する入力画像データバッファ７１と、入力画像データバッファ７１に格納された入力画像データを符号化する画像符号化装置２０と、画像符号化装置２０によって生成された画像符号化データを格納する画像符号化データバッファ７２と、画像符号化データバッファ７２に格納された画像符号化データを復号する画像復号装置４０と、画像復号装置４０によって復号された画像データを格納する復号画像データバッファ７３と、入力画像データバッファ７１に格納された入力画像データと復号画像データバッファ７３に格納された復号画像データとの誤差を演算する誤差演算処理部７４と、誤差演算処理部７４によって演算された誤差に応じて第一分解画像データの階調数ｍを判定する第一分解画像データ階調数判定処理部７５とを含む。
【０１１５】
画像符号化装置２０および画像復号装置４０はそれぞれ、本発明の実施の形態１において説明した画像符号化装置および実施の形態２において説明した画像復号装置と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１１６】
誤差演算処理部７４および第一分解画像データ階調数判定処理部７５は、本発明の実施の形態１および実施の形態３と同様に、ＣＰＵ１０が画像符号化プログラムを実行することによって実現されるが、専用のハードウェアによってこれらの機能を実現しても良い。
【０１１７】
図２５は、本発明の実施の形態４における画像符号化装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。まず、画像入力装置３１から受けた入力画像データが入力画像データバッファ７１に格納される（Ｓ８０）。第一分解画像データ階調数判定処理部７５は、第一分解画像データの階調数ｍに１を代入する（Ｓ８１）。
【０１１８】
次に、画像符号化装置２０は、実施の形態１において説明した処理手順によって、入力画像データを階調数ｍの第一分解画像データと階調数Ｎ／ｍの第二分解画像データとに分解し、それぞれを可逆符号化方式および非可逆符号化方式で符号化した後、符号化データを結合して画像符号化データを生成する（Ｓ８２）。そして、画像符号化装置２０は、画像符号化データを画像符号化データバッファ７２に格納する（Ｓ８３）。
【０１１９】
次に、画像復号装置４０は、実施の形態２において説明した処理手順によって、画像符号化データバッファ７２に格納された画像符号化データを階調数ｍの第一分解データと階調数Ｎ／ｍの第二分解データとに分解し、それぞれを復号した後、復号画像データを結合して復号画像データを生成する（Ｓ８４）。そして、画像復号装置４０は、復号画像データを復号画像データバッファ７３に格納する（Ｓ８５）。
【０１２０】
次に、誤差演算処理部７４は、入力画像データバッファ７１および復号画像データバッファ７３から入力画像データおよび復号画像データを読出し、入力画像データと復号画像データとの間の誤差ｓｕｍを演算する（Ｓ８６）。第一分解画像データ階調数判定処理部７５は、誤差演算処理部７４によって演算された誤差ｓｕｍがしきい値定数ＳＵＭ＿ＴＨよりも小さいか否かを判定する（Ｓ８７）。
【０１２１】
誤差ｓｕｍがしきい値定数ＳＵＭ＿ＴＨ以上であれば（Ｓ８７，Ｎｏ）、第一分解画像データ階調数判定処理部７５は、第一分解画像データの階調数ｍを１だけインクリメントして（Ｓ８８）、ステップＳ８２以降の処理を繰返す。また、誤差ｓｕｍがしきい値定数ＳＵＭ＿ＴＨよりも小さければ（Ｓ８７，Ｙｅｓ）、処理を終了する。
【０１２２】
図２６は、図２５のステップＳ８６の誤差演算処理の詳細を説明するためのフローチャートである。まず、第一分解画像データ階調数判定処理部７５は、変数ｓｕｍに０を代入し、変数ｉおよびｊに０を代入して、それぞれの変数を初期化する（Ｓ９０）。
【０１２３】
次に、第一分解画像データ階調数判定処理部７５は、誤差ｓｕｍに入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）と復号画像データの画素値ｖａｌ０ｄ（ｉ，ｊ）との差分の絶対値を加算する（Ｓ９１）。そして、第一分解画像データ階調数判定処理部７５は、変数ｉを１だけインクリメントし（Ｓ９２）、変数ｉが入力画像データの横方向の画素数ＸＳＩＺＥよりも小さいか否かを判定する（Ｓ９３）。変数ｉが画素数ＸＳＩＺＥよりも小さければ（Ｓ９３，Ｙｅｓ）、第一分解画像データ階調数判定処理部７５は、ステップＳ９１に戻って以降の処理を繰返す。
【０１２４】
また、変数ｉが画素数ＸＳＩＺＥと等しければ（Ｓ９３，Ｎｏ）、第一分解画像データ階調数判定処理部７５は変数ｉに０を代入し、変数ｊを１だけインクリメントする（Ｓ９４）。そして、第一分解画像データ階調数判定処理部７５は変数ｊが入力画像データの縦方向の画素数ＹＳＩＺＥよりも小さいか否かを判定する（Ｓ９５）。変数ｊが画素数ＹＳＩＺＥよりも小さければ（Ｓ９５，Ｙｅｓ）、ステップＳ９１に戻って以降の処理を繰返す。変数ｊが画素数ＹＳＩＺＥと等しければ（Ｓ９５，Ｎｏ）、処理を終了する。
【０１２５】
以上説明したように、本実施の形態における画像符号化装置によれば、第一分解画像データ階調数判定処理部７５が、入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）と復調画像データの画素値ｖａｌ０ｄ（ｉ，ｊ）との差分の絶対値の総和がしきい値定数ＳＵＭ＿ＴＨよりも小さくなるように第一分解画像データの階調数ｍを決定するようにしたので、入力画像データの種類に応じて、入力画像データの画質と容量とが最適となるように第一分割画像データの階調数ｍを決定することが可能となった。
【０１２６】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１２７】
【発明の効果】
本発明のある局面によれば、画像分解手段が、入力画像データから、第１の階調数の第１分解画像データを決定し、第１分解画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、第２の階調数の第２分解画像データの画素値を算出する方法を切替えることにより、入力画像データが連続的に変化する場合に第２分解画像データも連続的に変化するように入力画像データを分解するので、第２画像符号化手段によって符号化される第２分解画像データのダイナミックレンジおよびアクティビティを軽減することができ、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることが可能となった。
【０１３０】
また、画像分解手段が、入力画像データの画素値ｖａｌ０に対して、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１を（Ｍ×ｖａｌ０）／Ｎ−１よりも大きい最小の自然数とし、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が偶数の場合に、第２分解画像データの画素値ｖａｌ２をｖａｌ０−ｖａｌ１×Ｎ／Ｍとし、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が奇数の場合に、第２分解画像データの画素値ｖａｌ２を（ｖａｌ１＋１）×Ｎ／Ｍ−ｖａｌ０とするので、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１と第２分解画像データの画素値ｖａｌ２とを容易に算出することが可能となった。
【０１３４】
また、階調数決定手段が、第２分割画像データの画素値の総和が、予め定められたしきい値よりも小さくなるように第１分割画像データの第１の階調数を決定するので、最適な第１分解画像データの第１の階調数を自動的に決定することが可能となった。
【０１３５】
また、階調数決定手段が、入力画像データの画素値と復号画像データの画素値との誤差の総和が、予め定められたしきい値よりも小さくなるように第１分割画像データの第１の階調数を決定するので、最適な第１分解画像データの第１の階調数を自動的に決定することが可能となった。
【０１３６】
本発明の別の局面によれば、第１復号手段および第２復号手段のそれぞれが、可逆符号化方式で符号化された第１分解データおよび非可逆符号化方式で符号化された第２分解データを復号するので、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることができる符号化データを復号することが可能となった。
【０１４０】
また、画像合成手段が、第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが偶数の場合に、出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄをｖａｌ２ｄ＋ｖａｌ１ｄ×Ｌとし、第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが奇数の場合に、出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを（ｖａｌ１ｄ＋１）×Ｌ−ｖａｌ２ｄとするので、画像符号化装置によって符号化された符号化データを自動的に復号して入力画像データを再生することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１における画像符号化装置の外観例を示す図である。
【図２】 本発明の実施の形態１における画像符号化装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】 本発明の実施の形態１における画像符号化装置の符号化の原理を説明するための図である。
【図４】 本発明の実施の形態１における画像符号化装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図５】 本発明の実施の形態１における画像符号化装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図６】 図５のステップＳ２の画像分解処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図７】 ２５６階調の入力画像データを２階調の第一分解画像データと１２８階調の第二分解画像データとに分解したときの、入力画像データと第一分解画像データとの関係を示すグラフである。
【図８】 ２５６階調の入力画像データを２階調の第一分解画像データと１２８階調の第二分解画像データとに分解したときの、入力画像データと第二分解画像データとの関係を示すグラフである。
【図９】 図６に示すフローチャートのステップＳ１４およびＳ１６の処理を削除して、変数ｋが偶数であるか否かにかかわらず必ずステップＳ１５の処理を行なうようにしたときの入力画像データと第二分解画像データとの関係を示すグラフである。
【図１０】 ２５６階調の入力画像データを８階調の第一分解画像データと３２階調の第二分解画像データとに分解したときの、入力画像データと第一分解画像データとの関係を示すグラフである。
【図１１】 ２５６階調の入力画像データを８階調の第一分解画像データと３２階調の第二分解画像データとに分解したときの、入力画像データと第二分解画像データとの関係を示すグラフである。
【図１２】 ２５６階調のある入力画像データの横方向（ｘ方向）における画素値の変化を示すグラフである。
【図１３】 図１２に示す入力画像データを２階調の第一分解画像データと１２８階調の第二分解画像データとに分解したときの、第一分解画像データの横方向における画素値の変化を示すグラフである。
【図１４】 図１２に示す入力画像データを２階調の第一分解画像データと１２８階調の第二分解画像データとに分解したときの、第二分解画像データの横方向における画素値の変化を示すグラフである。
【図１５】 図１２に示す入力画像データを８階調の第一分解画像データと３２階調の第二分解画像データとに分解したときの、第一分解画像データの横方向における画素値の変化を示すグラフである。
【図１６】 図１２に示す入力画像データを８階調の第一分解画像データと３２階調の第二分解画像データとに分解したときの、第二分解画像データの横方向における画素値の変化を示すグラフである。
【図１７】 データ結合処理部２９によって結合された符号化データの一例を示す図である。
【図１８】 本発明の実施の形態２における画像復号装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図１９】 本発明の実施の形態２における画像復号装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図２０】 図１９のステップＳ３７の画像合成処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図２１】 本発明の実施の形態３における画像符号化装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図２２】 本発明の実施の形態３における画像符号化装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図２３】 図２２のステップＳ５１の第一分解画像データ階調数決定処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図２４】 本発明の実施の形態４における画像符号化装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図２５】 本発明の実施の形態４における画像符号化装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図２６】 図２５のステップＳ８６の誤差演算処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ コンピュータ本体、２ ディスプレイ装置、３ ＦＤドライブ、４ ＦＤ、５ キーボード、６ マウス、７ ＣＤ−ＲＯＭ装置、８ ＣＤ−ＲＯＭ、９ネットワーク通信装置、１０ ＣＰＵ、１１ ＲＯＭ、１２ ＲＡＭ、１３ ハードディスク、２０，６０，７０ 画像符号化装置、２１ 入力画像データバッファ、２２ 画像分解処理部、２３ 第一分解画像データバッファ、２４ 第一画像符号化処理部、２５ 第一符号化データバッファ、２６ 第二分解画像データバッファ、２７ 第二画像符号化処理部、２８ 第二符号化データバッファ、２９ データ結合処理部、３０ 出力データバッファ、３１ 画像入力装置、３２ データ出力装置、４０ 画像復号装置、４１ 入力データバッファ、４２データ分解処理部、４３ 第一分解データバッファ、４４ 第一画像復号処理部、４５ 第一復号画像データバッファ、４６ 第二分解データバッファ、４７第二画像復号処理部、４８ 第二復号画像データバッファ、４９ 画像合成処理部、５０ 出力画像データバッファ、５１ データ入力装置、５２ 画像出力装置、６１ 入力画像データバッファ、６２ 第一分解画像データ階調数決定処理部、６３ 出力符号化データバッファ、７１ 入力画像データバッファ、７２画像符号化データバッファ、７３ 復号画像データバッファ、７４ 誤差演算処理部、７５ 第一分解画像データ階調数判定処理部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データを符号化／復号する技術に関して、特に、画像データ中のエッジの劣化を防止して画像データを符号化する画像符号化装置、その方法、そのコンピュータ・プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体、並びにその符号化された画像データを復号する画像復号装置、その方法、そのコンピュータ・プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネットの普及によって、画像データをネットワークを介して送受信したり、画像データを蓄積したりすることが広く行なわれるようになってきている。一般に、画像データの符号化には、画像データの容量を効率的に削減することが可能な非可逆符号化方式が用いられる。広く用いられている非可逆符号化方式の一例として、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）符号化方式を挙げることができる。
【０００３】
ＪＰＥＧ符号化方式においては、ＤＣＴ（離散コサイン変換）が用いられており、主に高周波成分の情報を削減することによって、画像データの容量を削減している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したＪＰＥＧ方式においては、急激に変化するエッジ領域でモスキートノイズと呼ばれる特有のノイズが発生しやすい。したがって、電子書籍などのようにエッジが多く存在する画像における劣化を目立たなくするためには、モスキートノイズが発生しないように圧縮率を下げて符号化データの容量を大きくしなければならないといった問題点があった。この問題は、ＪＰＥＧ符号化方式に限らず、周波数変換を伴った符号化方式の多くに発生するものである。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、第１の目的は、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることが可能な画像符号化装置、その方法、そのコンピュータ・プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体を提供することである。
【０００６】
第２の目的は、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させる符号化データを復号することが可能な画像復号装置、その方法、そのコンピュータ・プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のある局面に従えば、画像符号化装置は、入力画像データから、第１の階調数の第１分解画像データを決定し、第１分解画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、第２の階調数の第２分解画像データの画素値を算出する方法を切替えることにより、入力画像データが連続的に変化する場合に第２分解画像データも連続的に変化するように入力画像データを分解するための画像分解手段と、画像分解手段によって分解された第１分解画像データを可逆符号化方式で符号化するための第１画像符号化手段と、画像分解手段によって分解された第２分解画像データを非可逆符号化方式で符号化するための第２画像符号化手段と、第１画像符号化手段によって符号化された第１画像符号化データと、第２画像符号化手段によって符号化された第２画像符号化データとを結合するためのデータ結合手段とを含み、ＭおよびＮをＮ＞Ｍを満たす任意の自然数とすると、画像分解手段は、Ｎ階調の入力画像データをＭ階調の第１分解画像データとＮ／Ｍ階調の第２分解画像データとに分解する際、入力画像データの画素値ｖａｌ０に対して、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１を（Ｍ×ｖａｌ０）／Ｎ−１よりも大きい最小の自然数とし、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が偶数の場合に、第２分解画像データの画素値ｖａｌ２をｖａｌ０−ｖａｌ１×Ｎ／Ｍとし、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が奇数の場合に、第２分解画像データの画素値ｖａｌ２を（ｖａｌ１＋１）×Ｎ／Ｍ−ｖａｌ０とする。
【０００８】
画像分解手段は、入力画像データから、第１の階調数の第１分解画像データを決定し、第１分解画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、第２の階調数の第２分解画像データの画素値を算出する方法を切替えることにより、入力画像データが連続的に変化する場合に第２分解画像データも連続的に変化するように入力画像データを分解するので、第２画像符号化手段によって符号化される第２分解画像データのダイナミックレンジおよびアクティビティを軽減することができ、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることが可能となる。
【００２１】
好ましくは、画像符号化装置はさらに、第２分割画像データの画素値の総和が、予め定められたしきい値よりも小さくなるように第１分割画像データの第１の階調数を決定するための階調数決定手段を含む。
【００２２】
したがって、最適な第１分解画像データの第１の階調数を自動的に決定することが可能となる。
【００２３】
好ましくは、画像符号化装置はさらに、入力画像データの画素値と復号画像データの画素値との誤差の総和が、予め定められたしきい値よりも小さくなるように第１分割画像データの第１の階調数を決定するための階調数決定手段を含む。
【００２４】
したがって、最適な第１分解画像データの第１の階調数を自動的に決定することが可能となる。
【００２５】
本発明の別の局面に従えば、画像復号装置は、入力符号化データを可逆符号化方式で符号化された第１分解データと、非可逆符号化方式で符号化された第２分解データとに分解するためのデータ分解手段と、データ分解手段によって分解された第１分解データを復号する第１復号手段と、データ分解手段によって分解された第２分解データを復号する第２復号手段と、第１復号手段によって復号された第１復号画像データと第２復号手段によって復号された第２復号画像データとを第１復号画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、用いる演算方法を変えて合成するための画像合成手段とを含み、ＬおよびＭを任意の自然数とすると、画像合成手段は、Ｍ階調の第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄとＬ階調の第２復号画像データの画素値ｖａｌ２ｄとを合成してＭ×Ｌ階調の出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを作成する際、第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが偶数の場合に、出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄをｖａｌ２ｄ＋ｖａｌ１ｄ×Ｌとし、第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが奇数の場合に、出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを（ｖａｌ１ｄ＋１）×Ｌ−ｖａｌ２ｄとする。
【００２６】
第１復号手段および第２復号手段のそれぞれが、可逆符号化方式で符号化された第１分解データおよび非可逆符号化方式で符号化された第２分解データを復号するので、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることができる符号化データを復号することが可能となる。
【００３５】
本発明のさらに別の局面に従えば、画像符号化方法は、入力画像データから、第１の階調数の第１分解画像データを決定し、第１分解画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、第２の階調数の第２分解画像データの画素値を算出する方法を切替えることにより、入力画像データが連続的に変化する場合に第２分解画像データも連続的に変化するように入力画像データを分解するステップと、分解された第１分解画像データを可逆符号化方式で符号化するステップと、分解された第２分解画像データを非可逆符号化方式で符号化するステップと、可逆符号化方式で符号化された第１画像符号化データと、非可逆符号化方式で符号化された第２画像符号化データとを結合するステップとを含み、ＭおよびＮをＮ＞Ｍを満たす任意の自然数とすると、分解するステップは、Ｎ階調の入力画像データをＭ階調の第１分解画像データとＮ／Ｍ階調の第２分解画像データとに分解する際、入力画像データの画素値ｖａｌ０に対して、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１を（Ｍ×ｖａｌ０）／Ｎ−１よりも大きい最小の自然数とし、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が偶数の場合に、第２分解画像データの画素値ｖａｌ２をｖａｌ０−ｖａｌ１×Ｎ／Ｍとし、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が奇数の場合に、第２分解画像データの画素値ｖａｌ２を（ｖａｌ１＋１）×Ｎ／Ｍ−ｖａｌ０とするステップを含む。
【００３６】
入力画像データから、第１の階調数の第１分解画像データを決定し、第１分解画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、第２の階調数の第２分解画像データの画素値を算出する方法を切替えることにより、入力画像データが連続的に変化する場合に第２分解画像データも連続的に変化するように入力画像データを分解するので、符号化される第２分解画像データのダイナミックレンジおよびアクティビティを軽減することができ、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることが可能となる。
【００３７】
本発明のさらに別の局面に従えば、入力画像データを符号化して出力する画像符号化方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータ・プログラムであって、画像符号化方法は、入力画像データから、第１の階調数の第１分解画像データを決定し、第１分解画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、第２の階調数の第２分解画像データの画素値を算出する方法を切替えることにより、入力画像データが連続的に変化する場合に第２分解画像データも連続的に変化するように入力画像データを分解するステップと、分解された第１分解画像データを可逆符号化方式で符号化するステップと、分解された第２分解画像データを非可逆符号化方式で符号化するステップと、可逆符号化方式で符号化された第１画像符号化データと、非可逆符号化方式で符号化された第２画像符号化データとを結合するステップとを含み、ＭおよびＮをＮ＞Ｍを満たす任意の自然数とすると、分解するステップは、Ｎ階調の入力画像データをＭ階調の第１分解画像データとＮ／Ｍ階調の第２分解画像データとに分解する際、入力画像データの画素値ｖａｌ０に対して、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１を（Ｍ×ｖａｌ０）／Ｎ−１よりも大きい最小の自然数とし、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が偶数の場合に、第２分解画像データの画素値ｖａｌ２をｖａｌ０−ｖａｌ１×Ｎ／Ｍとし、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が奇数の場合に、第２分解画像データの画素値ｖａｌ２を（ｖａｌ１＋１）×Ｎ／Ｍ−ｖａｌ０とするステップを含む。
【００３８】
入力画像データから、第１の階調数の第１分解画像データを決定し、第１分解画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、第２の階調数の第２分解画像データの画素値を算出する方法を切替えることにより、入力画像データが連続的に変化する場合に第２分解画像データも連続的に変化するように入力画像データを分解するので、符号化される第２分解画像データのダイナミックレンジおよびアクティビティを軽減することができ、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることが可能となる。
【００３９】
本発明のさらに別の局面に従えば、入力画像データを符号化して出力する画像符号化方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読取り可能な記録媒体であって、画像符号化方法は、入力画像データから、第１の階調数の第１分解画像データを決定し、第１分解画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、第２の階調数の第２分解画像データの画素値を算出する方法を切替えることにより、入力画像データが連続的に変化する場合に第２分解画像データも連続的に変化するように入力画像データを分解するステップと、分解された第１分解画像データを可逆符号化方式で符号化するステップと、分解された第２分解画像データを非可逆符号化方式で符号化するステップと、可逆符号化方式で符号化された第１画像符号化データと、非可逆符号化方式で符号化された第２画像符号化データとを結合するステップとを含み、ＭおよびＮをＮ＞Ｍを満たす任意の自然数とすると、分解するステップは、Ｎ階調の入力画像データをＭ階調の第１分解画像データとＮ／Ｍ階調の第２分解画像データとに分解する際、入力画像データの画素値ｖａｌ０に対して、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１を（Ｍ×ｖａｌ０）／Ｎ−１よりも大きい最小の自然数とし、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が偶数の場合に、第２分解画像データの画素値ｖａｌ２をｖａｌ０−ｖａｌ１×Ｎ／Ｍとし、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が奇数の場合に、第２分解画像データの画素値ｖａｌ２を（ｖａｌ１＋１）×Ｎ／Ｍ−ｖａｌ０とするステップを含む。
【００４０】
入力画像データから、第１の階調数の第１分解画像データを決定し、第１分解画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、第２の階調数の第２分解画像データの画素値を算出する方法を切替えることにより、入力画像データが連続的に変化する場合に第２分解画像データも連続的に変化するように入力画像データを分解するので、符号化される第２分解画像データのダイナミックレンジおよびアクティビティを軽減することができ、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることが可能となる。
【００４１】
本発明のさらに別の局面に従えば、画像復号方法は、入力符号化データを可逆符号化方式で符号化された第１分解データと、非可逆符号化方式で符号化された第２分解データとに分解するステップと、分解された第１分解データを復号するステップと、分解された第２分解データを復号するステップと、復号された第１復号画像データと復号された第２復号画像データとを第１復号画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、用いる演算方法を変えて合成するステップとを含み、ＬおよびＭを任意の自然数とすると、合成するステップは、Ｍ階調の第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄとＬ階調の第２復号画像データの画素値ｖａｌ２ｄとを合成してＭ×Ｌ階調の出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを作成する際、第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが偶数の場合に、出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄをｖａｌ２ｄ＋ｖａｌ１ｄ×Ｌとし、第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが奇数の場合に、出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを（ｖａｌ１ｄ＋１）×Ｌ−ｖａｌ２ｄとするステップを含む。
【００４２】
可逆符号化方式で符号化された第１分解データおよび非可逆符号化方式で符号化された第２分解データを復号するので、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることができる符号化データを復号することが可能となる。
【００４３】
本発明のさらに別の局面に従えば、入力符号化データを復号する画像復号方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータ・プログラムであって、画像復号方法は、入力符号化データを可逆符号化方式で符号化された第１分解データと、非可逆符号化方式で符号化された第２分解データとに分解するステップと、分解された第１分解データを復号するステップと、分解された第２分解データを復号するステップと、復号された第１復号画像データと復号された第２復号画像データとを第１復号画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、用いる演算方法を変えて合成するステップとを含み、ＬおよびＭを任意の自然数とすると、合成するステップは、Ｍ階調の第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄとＬ階調の第２復号画像データの画素値ｖａｌ２ｄとを合成してＭ×Ｌ階調の出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを作成する際、第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが偶数の場合に、出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄをｖａｌ２ｄ＋ｖａｌ１ｄ×Ｌとし、第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが奇数の場合に、出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを（ｖａｌ１ｄ＋１）×Ｌ−ｖａｌ２ｄとするステップを含む。
【００４４】
可逆符号化方式で符号化された第１分解データおよび非可逆符号化方式で符号化された第２分解データを復号するので、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることができる符号化データを復号することが可能となる。
【００４５】
本発明のさらに別の局面に従えば、入力符号化データを復号する画像復号方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読取り可能な記録媒体であって、画像復号方法は、入力符号化データを可逆符号化方式で符号化された第１分解データと、非可逆符号化方式で符号化された第２分解データとに分解するステップと、分解された第１分解データを復号するステップと、分解された第２分解データを復号するステップと、復号された第１復号画像データと復号された第２復号画像データとを第１復号画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、用いる演算方法を変えて合成するステップとを含み、ＬおよびＭを任意の自然数とすると、合成するステップは、Ｍ階調の第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄとＬ階調の第２復号画像データの画素値ｖａｌ２ｄとを合成してＭ×Ｌ階調の出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを作成する際、第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが偶数の場合に、出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄをｖａｌ２ｄ＋ｖａｌ１ｄ×Ｌとし、第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが奇数の場合に、出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを（ｖａｌ１ｄ＋１）×Ｌ−ｖａｌ２ｄとするステップを含む。
【００４６】
可逆符号化方式で符号化された第１分解データおよび非可逆符号化方式で符号化された第２分解データを復号するので、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることができる符号化データを復号することが可能となる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における画像符号化装置の外観例を示す図である。画像符号化装置は、コンピュータ本体１、ディスプレイ装置２、ＦＤ（Flexible Disk）４が装着されるＦＤドライブ３、キーボード５、マウス６、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）８が装着されるＣＤ−ＲＯＭ装置７およびネットワーク通信装置９を含む。画像符号化プログラムは、ＦＤ４またはＣＤ−ＲＯＭ８等の記録媒体によって供給される。画像符号化プログラムがコンピュータ本体１によって実行されることにより、画像データの符号化が行なわれる。また、画像符号化プログラムは他のコンピュータより通信回線を経由し、コンピュータ本体１に供給されてもよい。なお、コンピュータ本体１が画像符号化プログラムを実行することによって画像データの符号化を実現しているが、この処理をハードウェアによって実現しても良いことは言うまでもない。
【００４８】
図２は、本発明の実施の形態１における画像符号化装置の構成例を示すブロック図である。図１に示すコンピュータ本体１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２およびハードディスク１３を含む。ＣＰＵ１０は、ディスプレイ装置２、ＦＤドライブ３、キーボード５、マウス６、ＣＤ−ＲＯＭ装置７、ネットワーク通信装置９、ＲＯＭ１１、ＲＡＭ１２またはハードディスク１３との間でデータを入出力しながら処理を行う。ＦＤ４またはＣＤ−ＲＯＭ８に記録された画像符号化プログラムは、ＣＰＵ１０によりＦＤドライブ３またはＣＤ−ＲＯＭ装置７を介してハードディスク１３に格納される。ＣＰＵ１０は、ハードディスク１３から適宜画像符号化プログラムをＲＡＭ１２にロードして実行することによって、画像データの符号化が行なわれる。
【００４９】
図３は、本発明の実施の形態１における画像符号化装置の符号化の原理を説明するための図である。本実施の形態における画像符号化装置の符号化方式は、可逆符号化方式と非可逆符号化方式とを組合わせて、画像データを非可逆符号化するものである。
【００５０】
図３（ａ）は、入力画像データの画素値を示すグラフである。図３（ｂ）は、入力画像データの画素値のオフセット値を示すグラフである。図３（ｃ）は、入力画像データの画素値とオフセット値との差分を示すグラフである。非可逆符号化方式で符号化する画像データのエッジの劣化を軽減するために、入力画像データの画素値のオフセット情報を可逆符号化方式で符号化し、入力画像データの画素値とオフセット値との差分を非可逆符号化方式で符号化する。
【００５１】
このようにして、非可逆符号化方式で符号化された差分画像は、入力画像と比較してダイナミックレンジが削減されるとともに、領域によるダイナミックレンジのばらつきが小さくなる。たとえば、図３（ａ）に示すステップ状の入力画像と、図３（ｃ）に示す非可逆符号化の対象である差分画像とを比較すると、図３（ｃ）に示す差分画像の立上がりが小さくなっているのが分かる。
【００５２】
図４は、本発明の実施の形態１における画像符号化装置の機能的構成を示すブロック図である。画像符号化装置２０は、画像入力装置３１によって入力された画像データを格納する入力画像データバッファ２１と、入力画像データバッファ２１に格納された入力画像データを第一分解画像データおよび第二分解画像データに分解する画像分解処理部２２と、画像分解処理部２２によって分解された第一分解画像データを格納する第一分解画像データバッファ２３と、第一分解画像データバッファ２３に格納された第一分解画像データを可逆符号化方式で符号化する第一画像符号化処理部２４と、第一画像符号化処理部２４によって符号化された第一符号化データを格納する第一符号化データバッファ２５と、画像分解処理部２２によって分解された第二分解画像データを格納する第二分解画像データバッファ２６と、第二分解画像データバッファ２６に格納された第二分解画像データを非可逆符号化方式で符号化する第二画像符号化処理部２７と、第二画像符号化処理部２７によって符号化された第二符号化データを格納する第二符号化データバッファ２８と、第一符号化データバッファ２５に格納された第一符号化データおよび第二符号化データバッファ２８に格納された第二符号化データを結合するデータ結合処理部２９と、データ結合処理部２９によって結合された符号化データをデータ出力装置３２へ出力する際に、符号化データを格納する出力データバッファ３０とを含む。
【００５３】
第一画像符号化処理部２４は、第一分解画像データをＪＢＩＧ（Joint Bi-level Image Group）方式、ハフマン符号化方式、ＪＢＩＧ２方式等の可逆符号化方式で符号化するが、これに限定されるものではない。また、第二画像符号化処理部２７は、第二分解画像データをＪＰＥＧ方式、ＪＰＥＧ２０００方式等の非可逆符号化方式で符号化するが、これに限定されるものではない。
【００５４】
画像分解処理部２２、第一画像符号化処理部２４、第二画像符号化処理部２７およびデータ結合処理部２９は、上述したようにＣＰＵ１０が画像符号化プログラムを実行することによって実現されるが、専用のハードウェアによってこれらの機能を実現しても良い。
【００５５】
画像入力装置３１は、イメージスキャナ、ビデオカメラ等によって構成されるが、インターネットを介してネットワーク通信装置９によって画像データが入力されるようにしても良い。また、データ出力装置３２は、ＦＤドライブ３、ハードディスク１３等によって構成されるが、ネットワーク通信装置９によって送信された符号化データがインターネットを介して他のコンピュータ等に供給されるようにしても良い。
【００５６】
図５は、本発明の実施の形態１における画像符号化装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。まず、画像入力装置３１から受けた入力画像データが入力画像データバッファ２１に格納される（Ｓ１）。画像分解処理部２２は、入力画像データバッファ２１から入力画像データを読出し、入力画像データを第一分解画像データおよび第二分解画像データに分解する（Ｓ２）。この画像分解処理については後述する。
【００５７】
次に、画像分解処理部２２は、分解した第一分解画像データおよび第二分解画像データをそれぞれ、第一分解画像データバッファ２３および第二分解画像データバッファ２６に格納する（Ｓ３）。
【００５８】
第一画像符号化処理部２４は、第一分解画像データバッファ２３に格納された第一分解画像データを読出し、この第一分解画像データをＪＢＩＧ方式等の可逆符号化方式で符号化する（Ｓ４）。そして、第一画像符号化処理部２４は、第一符号化データを第一符号化データバッファ２５に格納する（Ｓ５）。
【００５９】
また、第二画像符号化処理部２７は、第二分解画像データバッファ２６に格納された第二分解画像データを読出し、この第二分解画像データをＪＰＥＧ方式等の非可逆符号化方式で符号化する（Ｓ６）。そして、第二画像符号化処理部２７は、第二符号化データを第二符号化データバッファ２８に格納する（Ｓ７）。
【００６０】
次に、データ結合処理部２９は、第一符号化データバッファ２５および第二符号化データバッファ２８から第一符号化データおよび第二符号化データを読出し、これらの符号化データを結合する（Ｓ８）。そして、データ結合処理部２９は、結合した符号化データを出力データバッファ３０に格納して（Ｓ９）、処理を終了する。なお、このデータ結合処理については後述する。
【００６１】
図６は、図５のステップＳ２の画像分解処理の詳細を説明するためのフローチャートである。まず、画像分解処理部２２は、変数ｉ、ｊおよびｋに０を代入し、変数ｓにＮ／Ｍを代入して、それぞれの変数を初期化する（Ｓ１０）。変数ｓは第二分解画像データの階調数を示している。定数Ｎは入力画像データの階調数を示し、定数Ｍは第一分解画像データの階調数を示しており、定数ＭおよびＮはＮ＞Ｍを満たす任意の自然数である。
【００６２】
次に、画像分解処理部２２は、入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）が、（ｋ＋１）×ｓよりも小さいか否かを判定する（Ｓ１１）。入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）が（ｋ＋１）×ｓ以上であれば（Ｓ１１，Ｎｏ）、変数ｋを１だけインクリメントし（Ｓ１２）、ステップＳ１１へ戻って再度入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）が（ｋ＋１）×ｓよりも小さいか否かが判定される。また、入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）が（ｋ＋１）×ｓよりも小さければ（Ｓ１１，Ｙｅｓ）、第一分解画像の画素値ｖａｌ１（ｉ，ｊ）に変数ｋの値を代入する（Ｓ１３）。
【００６３】
次に、画像分解処理部２２は、変数ｋが偶数であるか否かを判定する（Ｓ１４）。変数ｋが偶数であれば（Ｓ１４，Ｙｅｓ）、画像分解処理部２２は第二分解画像の画素値ｖａｌ２（ｉ，ｊ）にｖａｌ０（ｉ，ｊ）−ｋ×ｓを代入して（Ｓ１５）、ステップＳ１７へ進む。また、変数ｋが偶数でなければ（Ｓ１４，Ｎｏ）、画像分解処理部２２は第二分解画像の画素値ｖａｌ２（ｉ，ｊ）に（ｋ＋１）×ｓ−ｖａｌ０（ｉ，ｊ）を代入して（Ｓ１６）、ステップＳ１７へ進む。
【００６４】
ステップＳ１７において、画像分解処理部２２は変数ｉを１だけインクリメントし、変数ｉが入力画像データの横方向の画素数ＸＳＩＺＥよりも小さいか否かを判定する（Ｓ１８）。変数ｉが画素数ＸＳＩＺＥよりも小さければ（Ｓ１８，Ｙｅｓ）、画像分解処理部２２は変数ｋに０を代入して（Ｓ２１）、ステップＳ１１以降の処理を繰返す。
【００６５】
また、変数ｉが画素数ＸＳＩＺＥと等しければ（Ｓ１８，Ｎｏ）、画像分解処理部２２は変数ｉに０を代入し、変数ｊを１だけインクリメントする（Ｓ１９）。そして、画像分解処理部２２は変数ｊが入力画像データの縦方向の画素数ＹＳＩＺＥよりも小さいか否かを判定する（Ｓ２０）。
【００６６】
変数ｊが画素数ＹＳＩＺＥよりも小さければ（Ｓ２０，Ｙｅｓ）、画素分解処理部２２は変数ｋに０を代入して（Ｓ２１）、ステップＳ１１以降の処理を繰返す。また、変数ｊが画素数ＹＳＩＺＥと等しければ（Ｓ２０，Ｎｏ）、処理を終了する。
【００６７】
図７は、２５６階調の入力画像データ（Ｎ＝２５６）を２階調の第一分解画像データ（Ｍ＝２）と１２８階調の第二分解画像データとに分解したときの、入力画像データと第一分解画像データとの関係を示すグラフである。
【００６８】
図８は、２５６階調の入力画像データを２階調の第一分解画像データと１２８階調の第二分解画像データとに分解したときの、入力画像データと第二分解画像データとの関係を示すグラフである。図８のグラフから、非可逆符号化される第二分解画像データのダイナミックレンジが、入力画像データのダイナミックレンジに比べて減少していることが分かる。
【００６９】
図９は、図６に示すフローチャートのステップＳ１４およびＳ１６の処理を削除して、変数ｋが偶数であるか否かにかかわらず必ずステップＳ１５の処理を行なうようにしたときの入力画像データと第二分解画像データとの関係を示すグラフである。このグラフは、２５６階調の入力画像データを２階調の第一分解画像データと１２８階調の第二分解画像データとに分解したときのものであり、入力画像データと第一分解画像データとの関係を示すグラフは、図７に示すものと同様である。
【００７０】
図９において、入力画像データの画素値が１２７から１２８に変化するときに、第二分解画像データの画素値が１２７から０に変化して不連続となっている。一方、図８において、入力画像データの画素値が１２７から１２８に変化するときに、第二分解画像データの画素値が１２７のままである。したがって、入力画像データにおいて画素値が連続していれば、第二分解画像データにおいても画素値が連続することになり、第二分解画像データにおいて急激な画素値の変化が発生するのを防止することができる。
【００７１】
図１０は、２５６階調の入力画像データ（Ｎ＝２５６）を８階調の第一分解画像データ（Ｍ＝８）と３２階調の第二分解画像データとに分解したときの、入力画像データと第一分解画像データとの関係を示すグラフである。
【００７２】
図１１は、２５６階調の入力画像データを８階調の第一分解画像データと３２階調の第二分解画像データとに分解したときの、入力画像データと第二分解画像データとの関係を示すグラフである。図８に示すグラフと比較すると、第一分解画像データの階調数Ｍの増加に伴って、第二分解画像データのダイナミックレンジが減少していることが分かる。したがって、第一分解画像データの階調数Ｍの値を変えることによって、様々な種類の画像に適用することが可能となる。
【００７３】
図１２は、２５６階調のある入力画像データ（Ｎ＝２５６）の横方向（ｘ方向）における画素値の変化を示すグラフである。図１３は、図１２に示す入力画像データを２階調の第一分解画像データ（Ｍ＝２）と１２８階調の第二分解画像データとに分解したときの、第一分解画像データの横方向（ｘ方向）における画素値の変化を示すグラフである。
【００７４】
図１４は、図１２に示す入力画像データを２階調の第一分解画像データと１２８階調の第二分解画像データとに分解したときの、第二分解画像データの横方向（ｘ方向）における画素値の変化を示すグラフである。図１２および図１４から、入力画像データの画素値と比較して、第二分解画像データのダイナミックレンジが減少していることが分かる。
【００７５】
また、図１２に示す入力画像データの画素値の変化と、図１４に示す第二分解画像の画素値の変化とを比較すると、入力画像データで大きな変動が見られないｘ＝２９０付近やｘ＝４８０付近においては、第二分解画像データでもほとんど変動範囲が変わっていない。一方、入力画像データで大きな変動が見られるｘ＝６００付近においては、第二分解画像データで大幅に変動範囲が縮小しているのが分かる。
【００７６】
すなわち、第二分解画像データは、入力画像データと比較して領域による画素値のアクティビティの分散が小さくなっている。このことは、非可逆符号化する際のパラメータの設定を、画素値のアクティビティの大きな一部の領域で厳しくしたり、画素値のアクティビティの小さい一部の領域で緩やかにしたりして、画質の劣化や過剰品質を防止して、品質および容量の無駄を省き、効率良く符号化を行なうのに最適である。
【００７７】
図１５は、図１２に示す入力画像データを８階調の第一分解画像データ（Ｍ＝８）と３２階調の第二分解画像データとに分解したときの、第一分解画像データの横方向（ｘ方向）における画素値の変化を示すグラフである。図１６は、図１２に示す入力画像データを８階調の第一分解画像データと３２階調の第二分解画像データとに分解したときの、第二分解画像データの横方向（ｘ方向）における画素値の変化を示すグラフである。
【００７８】
図１３および図１４に示す入力画像データを２階調の第一分解画像データと１２８階調の第二分解画像データとに分解したときのグラフと比較して、可逆符号化される第一分解画像データに多くの情報が保持され、第二分解画像データのダイナミックレンジやアクティビティのばらつきが、さらに減少していることが分かる。
【００７９】
一般に、第一分解画像データの階調数Ｍを大きく設定すると画質が向上し、容量が大きくなる。図６のステップＳ１４において変数ｋが偶数であるか否かを判定し、ステップＳ１５およびＳ１６において異なる計算方法によって第二分解画像の画素値ｖａｌ２を計算しているのは、入力画像データの画素値が連続である場合に第二分解画像データも連続にさせるためである。第二分解画像の画素値ｖａｌ２の計算方法を変えなければ、第一分解画像の画素値ｖａｌ１が変化する箇所で第二分解画像データにおける連続性が保たれなくなる。
【００８０】
図１７は、データ結合処理部２９によって結合された符号化データの一例を示す図である。この符号化データは、ヘッダ部とデータ部とを含む。ヘッダ部は、第一符号化データサイズ情報と第二符号化データサイズ情報とを含む。また、データ部は、第一符号化データと第二符号化データとを含む。
【００８１】
ヘッダ部に保持される第一符号化データサイズ情報と第二符号化データサイズ情報とによって、第一符号化データと第二符号化データとを分離可能な形式となっている。なお、各符号化データが分離可能な形式であれば、どのような方式で各符号化データを結合しても構わない。
【００８２】
以上説明したように、本発明の実施の形態１における画像符号化装置によれば、第一画像符号化処理部２４が画像分解処理部２２によって作成された第一分解画像データを可逆符号化方式で符号化し、第二画像符号化処理部２７が画像分解処理部２２によって作成された第二分解画像データを非可逆符号化方式で符号化するようにしたので、非可逆符号化方式で符号化される第二分解画像データのダイナミックレンジおよびアクティビティを軽減することができ、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることが可能となった。
【００８３】
（実施の形態２）
図１８は、本発明の実施の形態２における画像復号装置の機能的構成を示すブロック図である。本実施の形態における画像復号装置の外観例および構成例は、図１および図２に示す画像符号化装置の外観例および構成例と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。なお、コンピュータ本体１が画像復号プログラムを実行することによって画像データの復号を実現している。
【００８４】
画像復号装置４０は、データ入力装置５１によって入力された符号化データを格納する入力データバッファ４１と、入力データバッファ４１に格納された符号化データを第一分解データおよび第二分解データに分解するデータ分解処理部４２と、データ分解処理部４２によって分解された第一分解データを格納する第一分解データバッファ４３と、第一分解データバッファ４３に格納された第一分解データを復号する第一画像復号処理部４４と、第一画像復号処理部４４によって復号された第一復号画像データを格納する第一復号画像データバッファ４５と、データ分解処理部４２によって分解された第二分解データを格納する第二分解データバッファ４６と、第二分解データバッファ４６に格納された第二分解データを復号する第二画像復号処理部４７と、第二画像復号処理部４７によって復号された第二復号画像データを格納する第二復号画像データバッファ４８と、第一復号画像データバッファ４５に格納された第一復号画像データおよび第二復号画像データバッファ４８に格納された第二復号画像データを合成する画像合成処理部４９と、画像合成処理部４９によって合成された復号データを画像出力装置５２へ出力する際に、復号データを格納する出力画像データバッファ５０とを含む。
【００８５】
第一画像復号処理部４４は、ＪＢＩＧ方式、ハフマン符号化方式、ＪＢＩＧ２方式等の可逆符号化方式で符号化された第一分解データを復号するが、これに限定されるものではない。また、第二画像復号処理部４７は、ＪＰＥＧ方式、ＪＰＥＧ２０００方式等の非可逆符号化方式で符号化された第二分解データを復号するが、これに限定されるものではない。
【００８６】
データ分解処理部４２、第一画像復号処理部４４、第二画像復号処理部４７および画像合成処理部４９は、上述したようにＣＰＵ１０が画像復号プログラムを実行することによって実現されるが、専用のハードウェアによってこれらの機能を実現しても良い。
【００８７】
データ入力装置５１は、ＦＤドライブ３、ＣＤ−ＲＯＭ装置７等によって構成されるが、インターネットを介してネットワーク通信装置９により復号データが受信されるようにしても良い。画像出力装置５２は、ディスプレイ装置２やプリンタ等によって構成され、復号された画像データの表示等を行なう。
【００８８】
図１９は、本発明の実施の形態２における画像復号装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。まず、データ入力装置５１から受けた入力データが入力データバッファ４１に格納される（Ｓ３０）。データ分解処理部４２は、入力データバッファ４１から入力データを読出し、入力データを第一分解データおよび第二分解データに分解する（Ｓ３１）。
【００８９】
次に、データ分解処理部４２は、分解した第一分解データおよび第二分解データをそれぞれ、第一分解データバッファ４３および第二分解データバッファ４６に格納する（Ｓ３２）。
【００９０】
第一画像復号処理部４４は、第一分解データバッファ４３に格納された第一分解データを読出し、このＪＢＩＧ方式等の可逆符号化方式で符号化された第一分解データを復号する（Ｓ３３）。そして、第一画像復号処理部４４は、第一復号画像データを第一復号画像データバッファ４５に格納する（Ｓ３４）。
【００９１】
また、第二画像復号処理部４７は、第二分解データバッファ４６に格納された第二分解データを読出し、このＪＰＥＧ方式等の非可逆符号化方式で符号化された第二分解データを復号する（Ｓ３５）。そして、第二画像復号処理部４７は、第二復号画像データを第二復号画像データバッファ４８に格納する（Ｓ３６）。
【００９２】
次に、画像合成処理部４９は、第一復号画像データバッファ４５および第二復号画像データバッファ４８から第一復号画像データおよび第二復号画像データを読出し、これらの復号画像データを合成する（Ｓ３７）。そして、画像合成処理部４９は、合成した復号画像データを出力画像データバッファ５０に格納して（Ｓ３８）、処理を終了する。
【００９３】
図２０は、図１９のステップＳ３７の画像合成処理の詳細を説明するためのフローチャートである。まず、画像合成処理部４９は、変数ｉおよびｊに０を代入し、変数ｓにＬを代入して、それぞれの変数を初期化する（Ｓ４０）。変数Ｌは第二画像データの階調数を示している。
【００９４】
次に、画像合成処理部４９は、第一復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄ（ｉ，ｊ）が偶数か否かを判定する（Ｓ４１）。第一復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄ（ｉ，ｊ）が偶数であれば（Ｓ４１，Ｙｅｓ）、画像合成処理部４９は、出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄ（ｉ，ｊ）にｖａｌ２ｄ（ｉ，ｊ）＋ｖａｌ１ｄ（ｉ，ｊ）×ｓを代入し（Ｓ４２）、ステップＳ４４へ進む。なお、ｖａｌ２ｄ（ｉ，ｊ）は、第二復号画像データの画素値を示している。
【００９５】
また、第一復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄ（ｉ，ｊ）が偶数でなければ（Ｓ４１，Ｎｏ）、画像合成処理部４９は、出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄ（ｉ，ｊ）に（ｖａｌ１ｄ（ｉ，ｊ）＋１）×ｓ−ｖａｌ２ｄ（ｉ，ｊ）を代入し（Ｓ４３）、ステップＳ４４へ進む。
【００９６】
ステップＳ４４において、画像合成処理部４９は、変数ｉを１だけインクリメントし（Ｓ４４）、変数ｉが出力画像データの横方向の画素数ＸＳＩＺＥよりも小さいか否かを判定する（Ｓ４５）。変数ｉが出力画像データの横方向の画素数ＸＳＩＺＥよりも小さければ（Ｓ４５，Ｙｅｓ）、ステップＳ４１へ戻って以降の処理が繰返される。
【００９７】
また、変数ｉが出力画像データの横方向の画素数ＸＳＩＺＥと等しければ（Ｓ４５，Ｎｏ）、画像合成処理部４９は変数ｉに０を代入し、変数ｊを１だけインクリメントする（Ｓ４６）。そして、画像合成処理部４９は変数ｊが出力画像データの縦方向の画素数ＹＳＩＺＥよりも小さいか否かを判定する（Ｓ４７）。
【００９８】
変数ｊが出力画像データの縦方向の画素数ＹＳＩＺＥよりも小さければ（Ｓ４７，Ｙｅｓ）、ステップＳ４１に戻って以降の処理を繰返す。また、変数ｊが出力画像データの縦方向の画素数ＹＳＩＺＥと等しければ（Ｓ４７，Ｎｏ）、処理を終了する。
【００９９】
以上説明したように、本実施の形態における画像復号装置によれば、画像合成処理部４９が第一画像復号処理部４４によって復号された第一復号画像データと、第二画像復号処理部４７によって復号された第二復号画像データとを合成するようにしたので、実施の形態１において説明した画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることができる符号化データを復号することが可能となった。
【０１００】
（実施の形態３）
実施の形態１において説明したように、一般に、第一分割画像データの階調数を大きく設定すると画質が向上するが、画像データの容量が大きくなる。本発明の実施の形態３における画像符号化装置は、画像データの画質と容量とのトレードオフによって第一分割画像データの階調数を決定するものである。すなわち、本実施の形態における画像符号化装置は、入力画像データに自動的に最適な第一分割画像データの階調数を設定する。
【０１０１】
図２１は、本発明の実施の形態３における画像符号化装置の機能的構成を示すブロック図である。本実施の形態における画像符号化装置の外観例および構成例は、図１および図２に示す画像符号化装置の外観例および構成例と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１０２】
画像符号化装置６０は、画像入力装置３１によって入力された画像データを格納する入力画像データバッファ６１と、入力画像データバッファ６１に格納された入力画像データに対して第一分解画像データの階調数を設定する第一分解画像データ階調数決定処理部６２と、第一分解画像データ階調数決定処理部６２によって決定された第一分解画像データの階調数に応じて、入力画像データを符号化する画像符号化装置２０と、画像符号化装置２０によって生成された符号化データをデータ出力装置３２へ出力する際に、符号化データを格納する出力符号化データバッファ６３とを含む。画像符号化装置２０は、本発明の実施の形態１において説明した画像符号化装置と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１０３】
第一分解画像データ階調数決定処理部６２は、本発明の実施の形態１と同様に、ＣＰＵ１０が画像符号化プログラムを実行することによって実現されるが、専用のハードウェアによってこれらの機能を実現しても良い。
【０１０４】
図２２は、本発明の実施の形態３における画像符号化装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。まず、画像入力装置３１から受けた入力画像データが入力画像データバッファ６１に格納される（Ｓ５０）。第一分解画像データ階調数決定処理部６２は、入力画像データバッファ６１から入力画像データを読出し、入力画像データに対する第一分解画像データの階調数ｍを決定する（Ｓ５１）。なお、この第一分解画像データ階調数決定処理の詳細は後述する。
【０１０５】
次に、画像符号化装置２０は、実施の形態１において説明した処理手順によって、入力画像データを階調数ｍの第一分解画像データと階調数Ｎ／ｍの第二分解画像データとに分解し、それぞれを可逆符号化方式および非可逆符号化方式で符号化した後、符号化データを結合して画像符号化データを生成する（Ｓ５２）。最後に、画像符号化装置２０は、画像符号化データを出力符号化データバッファ６３に格納して（Ｓ５３）、処理を終了する。
【０１０６】
図２３は、図２２のステップＳ５１の第一分解画像データ階調数決定処理の詳細を説明するためのフローチャートである。まず、第一分解画像データ階調数決定処理部６２は、第一分解画像データの階調数ｍに１を代入して初期化する（Ｓ６０）。そして、第一分解画像データ階調数決定処理部６２は、変数ｉ、ｊおよびｋに０を代入し、変数ｓにＮ／ｍを代入し、変数ｓｕｍに０を代入して、それぞれの変数を初期化する（Ｓ６１）。変数ｓは第二分解画像データの階調数を示している。定数Ｎは入力画像データの階調数を示している。
【０１０７】
次に、第一分解画像データ階調数決定処理部６２は、入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）が、（ｋ＋１）×ｓよりも小さいか否かを判定する（Ｓ６２）。入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）が（ｋ＋１）×ｓ以上であれば（Ｓ６２，Ｎｏ）、変数ｋを１だけインクリメントし（Ｓ６３）、ステップＳ６２へ戻って再度入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）が（ｋ＋１）×ｓよりも小さいか否かが判定される。また、入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）が（ｋ＋１）×ｓよりも小さければ（Ｓ６２，Ｙｅｓ）、変数ｓｕｍにｖａｌ０（ｉ，ｊ）−ｋ×ｓを加える（Ｓ６４）。
【０１０８】
次に、第一分解画像データ階調数決定処理部６２は、変数ｉを１だけインクリメントし（Ｓ６５）、変数ｉが入力画像データの横方向の画素数ＸＳＩＺＥよりも小さいか否かを判定する（Ｓ６６）。変数ｉが画素数ＸＳＩＺＥよりも小さければ（Ｓ６６，Ｙｅｓ）、第一分解画像データ階調数決定処理部６２は、変数ｋに０を代入して（Ｓ７１）、ステップＳ６２以降の処理を繰返す。
【０１０９】
また、変数ｉが画素数ＸＳＩＺＥと等しければ（Ｓ６６，Ｎｏ）、第一分解画像データ階調数決定処理部６２は変数ｉに０を代入し、変数ｊを１だけインクリメントする（Ｓ６７）。そして、第一分解画像データ階調数決定処理部６２は変数ｊが入力画像データの縦方向の画素数ＹＳＩＺＥよりも小さいか否かを判定する（Ｓ６８）。変数ｊが画素数ＹＳＩＺＥよりも小さければ（Ｓ６８，Ｙｅｓ）、第一分解画像データ階調数決定処理部６２は、変数ｋに０を代入して（Ｓ７１）、ステップＳ６２以降の処理を繰返す。
【０１１０】
変数ｊが画素数ＹＳＩＺＥと等しければ（Ｓ６８，Ｎｏ）、第一分解画像データ階調数決定処理部６２は変数ｓｕｍがしきい値定数ＳＵＭ＿ＴＨよりも小さいか否かを判定する（Ｓ６９）。変数ｓｕｍがしきい値定数ＳＵＭ＿ＴＨよりも小さければ（Ｓ６９，Ｙｅｓ）、変数ｍを１だけインクリメントして（Ｓ７０）、ステップＳ６１以降の処理を繰返す。また、変数ｓｕｍがしきい値定数ＳＵＭ＿ＴＨと等しければ（Ｓ６９，Ｎｏ）、処理を終了する。なお、ステップＳ６４におけるｋ×ｓは、第二分解画像データ階調数ｓの整数倍の値のうち、入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）よりも小さくかつ最大のものを示している。また、しきい値定数ＳＵＭ＿ＴＨは、入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）とｋ×ｓとの差分の総和ｓｕｍのしきい値を示しており、予め定められているものとする。したがって、第二分解画像データの画素値の総和が小さくなるように、第一分解画像データの階調数ｍが決定される。
【０１１１】
以上説明したように、本実施の形態における画像符号化装置によれば、第一分解画像データ階調数決定処理部６２が、入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）と第一分解画像データの画素値ｖａｌ１（ｉ，ｊ）に第二分解画像データの階調数ｓを乗算した値との差分（第二分割画像データの画素値）の総和ｓｕｍが、しきい値定数ＳＵＭ＿ＴＨよりも小さくなるように第一分解画像データ階調数ｍを決定するようにしたので、入力画像データの種類に応じて、入力画像データの画質と容量とが最適となるように第一分割画像データの階調数ｍを決定することが可能となった。
【０１１２】
（実施の形態４）
実施の形態４において説明したように、一般に、第一分割画像データの階調数を大きく設定すると画質が向上するが、画像データの容量が大きくなる。本発明の実施の形態４における画像符号化装置は、画像データの画質と容量とのトレードオフによって第一分割画像データの階調数を決定するものである。すなわち、本実施の形態における画像符号化装置は、本発明の実施の形態３と同様に、入力画像データに自動的に最適な第一分割画像データの階調数を設定する。
【０１１３】
図２４は、本発明の実施の形態４における画像符号化装置の機能的構成を示すブロック図である。本実施の形態における画像符号化装置の外観例および構成例は、図１および図２に示す画像符号化装置の外観例および構成例と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１１４】
画像符号化装置７０は、画像入力装置３１によって入力された画像データを格納する入力画像データバッファ７１と、入力画像データバッファ７１に格納された入力画像データを符号化する画像符号化装置２０と、画像符号化装置２０によって生成された画像符号化データを格納する画像符号化データバッファ７２と、画像符号化データバッファ７２に格納された画像符号化データを復号する画像復号装置４０と、画像復号装置４０によって復号された画像データを格納する復号画像データバッファ７３と、入力画像データバッファ７１に格納された入力画像データと復号画像データバッファ７３に格納された復号画像データとの誤差を演算する誤差演算処理部７４と、誤差演算処理部７４によって演算された誤差に応じて第一分解画像データの階調数ｍを判定する第一分解画像データ階調数判定処理部７５とを含む。
【０１１５】
画像符号化装置２０および画像復号装置４０はそれぞれ、本発明の実施の形態１において説明した画像符号化装置および実施の形態２において説明した画像復号装置と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１１６】
誤差演算処理部７４および第一分解画像データ階調数判定処理部７５は、本発明の実施の形態１および実施の形態３と同様に、ＣＰＵ１０が画像符号化プログラムを実行することによって実現されるが、専用のハードウェアによってこれらの機能を実現しても良い。
【０１１７】
図２５は、本発明の実施の形態４における画像符号化装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。まず、画像入力装置３１から受けた入力画像データが入力画像データバッファ７１に格納される（Ｓ８０）。第一分解画像データ階調数判定処理部７５は、第一分解画像データの階調数ｍに１を代入する（Ｓ８１）。
【０１１８】
次に、画像符号化装置２０は、実施の形態１において説明した処理手順によって、入力画像データを階調数ｍの第一分解画像データと階調数Ｎ／ｍの第二分解画像データとに分解し、それぞれを可逆符号化方式および非可逆符号化方式で符号化した後、符号化データを結合して画像符号化データを生成する（Ｓ８２）。そして、画像符号化装置２０は、画像符号化データを画像符号化データバッファ７２に格納する（Ｓ８３）。
【０１１９】
次に、画像復号装置４０は、実施の形態２において説明した処理手順によって、画像符号化データバッファ７２に格納された画像符号化データを階調数ｍの第一分解データと階調数Ｎ／ｍの第二分解データとに分解し、それぞれを復号した後、復号画像データを結合して復号画像データを生成する（Ｓ８４）。そして、画像復号装置４０は、復号画像データを復号画像データバッファ７３に格納する（Ｓ８５）。
【０１２０】
次に、誤差演算処理部７４は、入力画像データバッファ７１および復号画像データバッファ７３から入力画像データおよび復号画像データを読出し、入力画像データと復号画像データとの間の誤差ｓｕｍを演算する（Ｓ８６）。第一分解画像データ階調数判定処理部７５は、誤差演算処理部７４によって演算された誤差ｓｕｍがしきい値定数ＳＵＭ＿ＴＨよりも小さいか否かを判定する（Ｓ８７）。
【０１２１】
誤差ｓｕｍがしきい値定数ＳＵＭ＿ＴＨ以上であれば（Ｓ８７，Ｎｏ）、第一分解画像データ階調数判定処理部７５は、第一分解画像データの階調数ｍを１だけインクリメントして（Ｓ８８）、ステップＳ８２以降の処理を繰返す。また、誤差ｓｕｍがしきい値定数ＳＵＭ＿ＴＨよりも小さければ（Ｓ８７，Ｙｅｓ）、処理を終了する。
【０１２２】
図２６は、図２５のステップＳ８６の誤差演算処理の詳細を説明するためのフローチャートである。まず、第一分解画像データ階調数判定処理部７５は、変数ｓｕｍに０を代入し、変数ｉおよびｊに０を代入して、それぞれの変数を初期化する（Ｓ９０）。
【０１２３】
次に、第一分解画像データ階調数判定処理部７５は、誤差ｓｕｍに入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）と復号画像データの画素値ｖａｌ０ｄ（ｉ，ｊ）との差分の絶対値を加算する（Ｓ９１）。そして、第一分解画像データ階調数判定処理部７５は、変数ｉを１だけインクリメントし（Ｓ９２）、変数ｉが入力画像データの横方向の画素数ＸＳＩＺＥよりも小さいか否かを判定する（Ｓ９３）。変数ｉが画素数ＸＳＩＺＥよりも小さければ（Ｓ９３，Ｙｅｓ）、第一分解画像データ階調数判定処理部７５は、ステップＳ９１に戻って以降の処理を繰返す。
【０１２４】
また、変数ｉが画素数ＸＳＩＺＥと等しければ（Ｓ９３，Ｎｏ）、第一分解画像データ階調数判定処理部７５は変数ｉに０を代入し、変数ｊを１だけインクリメントする（Ｓ９４）。そして、第一分解画像データ階調数判定処理部７５は変数ｊが入力画像データの縦方向の画素数ＹＳＩＺＥよりも小さいか否かを判定する（Ｓ９５）。変数ｊが画素数ＹＳＩＺＥよりも小さければ（Ｓ９５，Ｙｅｓ）、ステップＳ９１に戻って以降の処理を繰返す。変数ｊが画素数ＹＳＩＺＥと等しければ（Ｓ９５，Ｎｏ）、処理を終了する。
【０１２５】
以上説明したように、本実施の形態における画像符号化装置によれば、第一分解画像データ階調数判定処理部７５が、入力画像データの画素値ｖａｌ０（ｉ，ｊ）と復調画像データの画素値ｖａｌ０ｄ（ｉ，ｊ）との差分の絶対値の総和がしきい値定数ＳＵＭ＿ＴＨよりも小さくなるように第一分解画像データの階調数ｍを決定するようにしたので、入力画像データの種類に応じて、入力画像データの画質と容量とが最適となるように第一分割画像データの階調数ｍを決定することが可能となった。
【０１２６】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１２７】
【発明の効果】
本発明のある局面によれば、画像分解手段が、入力画像データから、第１の階調数の第１分解画像データを決定し、第１分解画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、第２の階調数の第２分解画像データの画素値を算出する方法を切替えることにより、入力画像データが連続的に変化する場合に第２分解画像データも連続的に変化するように入力画像データを分解するので、第２画像符号化手段によって符号化される第２分解画像データのダイナミックレンジおよびアクティビティを軽減することができ、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることが可能となった。
【０１３０】
また、画像分解手段が、入力画像データの画素値ｖａｌ０に対して、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１を（Ｍ×ｖａｌ０）／Ｎ−１よりも大きい最小の自然数とし、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が偶数の場合に、第２分解画像データの画素値ｖａｌ２をｖａｌ０−ｖａｌ１×Ｎ／Ｍとし、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が奇数の場合に、第２分解画像データの画素値ｖａｌ２を（ｖａｌ１＋１）×Ｎ／Ｍ−ｖａｌ０とするので、第１分解画像データの画素値ｖａｌ１と第２分解画像データの画素値ｖａｌ２とを容易に算出することが可能となった。
【０１３４】
また、階調数決定手段が、第２分割画像データの画素値の総和が、予め定められたしきい値よりも小さくなるように第１分割画像データの第１の階調数を決定するので、最適な第１分解画像データの第１の階調数を自動的に決定することが可能となった。
【０１３５】
また、階調数決定手段が、入力画像データの画素値と復号画像データの画素値との誤差の総和が、予め定められたしきい値よりも小さくなるように第１分割画像データの第１の階調数を決定するので、最適な第１分解画像データの第１の階調数を自動的に決定することが可能となった。
【０１３６】
本発明の別の局面によれば、第１復号手段および第２復号手段のそれぞれが、可逆符号化方式で符号化された第１分解データおよび非可逆符号化方式で符号化された第２分解データを復号するので、画像データのエッジの再現性に優れるとともに、圧縮率を向上させることができる符号化データを復号することが可能となった。
【０１４０】
また、画像合成手段が、第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが偶数の場合に、出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄをｖａｌ２ｄ＋ｖａｌ１ｄ×Ｌとし、第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが奇数の場合に、出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを（ｖａｌ１ｄ＋１）×Ｌ−ｖａｌ２ｄとするので、画像符号化装置によって符号化された符号化データを自動的に復号して入力画像データを再生することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１における画像符号化装置の外観例を示す図である。
【図２】 本発明の実施の形態１における画像符号化装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】 本発明の実施の形態１における画像符号化装置の符号化の原理を説明するための図である。
【図４】 本発明の実施の形態１における画像符号化装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図５】 本発明の実施の形態１における画像符号化装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図６】 図５のステップＳ２の画像分解処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図７】 ２５６階調の入力画像データを２階調の第一分解画像データと１２８階調の第二分解画像データとに分解したときの、入力画像データと第一分解画像データとの関係を示すグラフである。
【図８】 ２５６階調の入力画像データを２階調の第一分解画像データと１２８階調の第二分解画像データとに分解したときの、入力画像データと第二分解画像データとの関係を示すグラフである。
【図９】 図６に示すフローチャートのステップＳ１４およびＳ１６の処理を削除して、変数ｋが偶数であるか否かにかかわらず必ずステップＳ１５の処理を行なうようにしたときの入力画像データと第二分解画像データとの関係を示すグラフである。
【図１０】 ２５６階調の入力画像データを８階調の第一分解画像データと３２階調の第二分解画像データとに分解したときの、入力画像データと第一分解画像データとの関係を示すグラフである。
【図１１】 ２５６階調の入力画像データを８階調の第一分解画像データと３２階調の第二分解画像データとに分解したときの、入力画像データと第二分解画像データとの関係を示すグラフである。
【図１２】 ２５６階調のある入力画像データの横方向（ｘ方向）における画素値の変化を示すグラフである。
【図１３】 図１２に示す入力画像データを２階調の第一分解画像データと１２８階調の第二分解画像データとに分解したときの、第一分解画像データの横方向における画素値の変化を示すグラフである。
【図１４】 図１２に示す入力画像データを２階調の第一分解画像データと１２８階調の第二分解画像データとに分解したときの、第二分解画像データの横方向における画素値の変化を示すグラフである。
【図１５】 図１２に示す入力画像データを８階調の第一分解画像データと３２階調の第二分解画像データとに分解したときの、第一分解画像データの横方向における画素値の変化を示すグラフである。
【図１６】 図１２に示す入力画像データを８階調の第一分解画像データと３２階調の第二分解画像データとに分解したときの、第二分解画像データの横方向における画素値の変化を示すグラフである。
【図１７】 データ結合処理部２９によって結合された符号化データの一例を示す図である。
【図１８】 本発明の実施の形態２における画像復号装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図１９】 本発明の実施の形態２における画像復号装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図２０】 図１９のステップＳ３７の画像合成処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図２１】 本発明の実施の形態３における画像符号化装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図２２】 本発明の実施の形態３における画像符号化装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図２３】 図２２のステップＳ５１の第一分解画像データ階調数決定処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図２４】 本発明の実施の形態４における画像符号化装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図２５】 本発明の実施の形態４における画像符号化装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図２６】 図２５のステップＳ８６の誤差演算処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ コンピュータ本体、２ ディスプレイ装置、３ ＦＤドライブ、４ ＦＤ、５ キーボード、６ マウス、７ ＣＤ−ＲＯＭ装置、８ ＣＤ−ＲＯＭ、９ネットワーク通信装置、１０ ＣＰＵ、１１ ＲＯＭ、１２ ＲＡＭ、１３ ハードディスク、２０，６０，７０ 画像符号化装置、２１ 入力画像データバッファ、２２ 画像分解処理部、２３ 第一分解画像データバッファ、２４ 第一画像符号化処理部、２５ 第一符号化データバッファ、２６ 第二分解画像データバッファ、２７ 第二画像符号化処理部、２８ 第二符号化データバッファ、２９ データ結合処理部、３０ 出力データバッファ、３１ 画像入力装置、３２ データ出力装置、４０ 画像復号装置、４１ 入力データバッファ、４２データ分解処理部、４３ 第一分解データバッファ、４４ 第一画像復号処理部、４５ 第一復号画像データバッファ、４６ 第二分解データバッファ、４７第二画像復号処理部、４８ 第二復号画像データバッファ、４９ 画像合成処理部、５０ 出力画像データバッファ、５１ データ入力装置、５２ 画像出力装置、６１ 入力画像データバッファ、６２ 第一分解画像データ階調数決定処理部、６３ 出力符号化データバッファ、７１ 入力画像データバッファ、７２画像符号化データバッファ、７３ 復号画像データバッファ、７４ 誤差演算処理部、７５ 第一分解画像データ階調数判定処理部。
Claims (10)
- 入力画像データから、第１の階調数の第１分解画像データを決定し、前記第１分解画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、第２の階調数の第２分解画像データの画素値を算出する方法を切替えることにより、前記入力画像データが連続的に変化する場合に第２分解画像データも連続的に変化するように前記入力画像データを分解するための画像分解手段と、
前記画像分解手段によって分解された第１分解画像データを可逆符号化方式で符号化するための第１画像符号化手段と、
前記画像分解手段によって分解された第２分解画像データを非可逆符号化方式で符号化するための第２画像符号化手段と、
前記第１画像符号化手段によって符号化された第１画像符号化データと、前記第２画像符号化手段によって符号化された第２画像符号化データとを結合するためのデータ結合手段とを含み、
ＭおよびＮをＮ＞Ｍを満たす任意の自然数とすると、
前記画像分解手段は、Ｎ階調の入力画像データをＭ階調の第１分解画像データとＮ／Ｍ階調の第２分解画像データとに分解する際、前記入力画像データの画素値ｖａｌ０に対して、前記第１分解画像データの画素値ｖａｌ１を（Ｍ×ｖａｌ０）／Ｎ−１よりも大きい最小の自然数とし、
前記第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が偶数の場合に、前記第２分解画像データの画素値ｖａｌ２をｖａｌ０−ｖａｌ１×Ｎ／Ｍとし、
前記第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が奇数の場合に、前記第２分解画像データの画素値ｖａｌ２を（ｖａｌ１＋１）×Ｎ／Ｍ−ｖａｌ０とする、画像符号化装置。 - 前記画像符号化装置はさらに、前記第２分割画像データの画素値の総和が、予め定められたしきい値よりも小さくなるように前記第１分割画像データの第１の階調数を決定するための階調数決定手段を含む、請求項１記載の画像符号化装置。
- 前記画像符号化装置はさらに、前記入力画像データの画素値と復号画像データの画素値との誤差の総和が、予め定められたしきい値よりも小さくなるように前記第１分割画像データの第１の階調数を決定するための階調数決定手段を含む、請求項１記載の画像符号化装置。
- 入力符号化データを可逆符号化方式で符号化された第１分解データと、非可逆符号化方式で符号化された第２分解データとに分解するためのデータ分解手段と、
前記データ分解手段によって分解された前記第１分解データを復号する第１復号手段と、
前記データ分解手段によって分解された前記第２分解データを復号する第２復号手段と、
前記第１復号手段によって復号された第１復号画像データと前記第２復号手段によって復号された第２復号画像データとを第１復号画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、用いる演算方法を変えて合成するための画像合成手段とを含み、
ＬおよびＭを任意の自然数とすると、
前記画像合成手段は、Ｍ階調の第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄとＬ階調の第２復号画像データの画素値ｖａｌ２ｄとを合成してＭ×Ｌ階調の出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを作成する際、前記第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが偶数の場合に、前記出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄをｖａｌ２ｄ＋ｖａｌ１ｄ×Ｌとし、
前記第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが奇数の場合に、前記出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを（ｖａｌ１ｄ＋１）×Ｌ−ｖａｌ２ｄとする、画像復号装置。 - 入力画像データから、第１の階調数の第１分解画像データを決定し、前記第１分解画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、第２の階調数の第２分解画像データの画素値を算出する方法を切替えることにより、前記入力画像データが連続的に変化する場合に第２分解画像データも連続的に変化するように前記入力画像データを分解するステップと、
前記分解された第１分解画像データを可逆符号化方式で符号化するステップと、
前記分解された第２分解画像データを非可逆符号化方式で符号化するステップと、
前記可逆符号化方式で符号化された第１画像符号化データと、前記非可逆符号化方式で符号化された第２画像符号化データとを結合するステップとを含み、
ＭおよびＮをＮ＞Ｍを満たす任意の自然数とすると、
前記分解するステップは、Ｎ階調の入力画像データをＭ階調の第１分解画像データとＮ／Ｍ階調の第２分解画像データとに分解する際、前記入力画像データの画素値ｖａｌ０に対して、前記第１分解画像データの画素値ｖａｌ１を（Ｍ×ｖａｌ０）／Ｎ−１よりも大きい最小の自然数とし、
前記第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が偶数の場合に、前記第２分解画像データの画素値ｖａｌ２をｖａｌ０−ｖａｌ１×Ｎ／Ｍとし、
前記第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が奇数の場合に、前記第２分解画像データの画素値ｖａｌ２を（ｖａｌ１＋１）×Ｎ／Ｍ−ｖａｌ０とするステップを含む、画像符号化方法。 - 入力画像データを符号化して出力する画像符号化方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータ・プログラムであって、
前記画像符号化方法は、前記入力画像データから、第１の階調数の第１分解画像データを決定し、前記第１分解画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、第２の階調数の第２分解画像データの画素値を算出する方法を切替えることにより、前記入力画像データが連続的に変化する場合に第２分解画像データも連続的に変化するように前記入力画像データを分解するステップと、
前記分解された第１分解画像データを可逆符号化方式で符号化するステップと、
前記分解された第２分解画像データを非可逆符号化方式で符号化するステップと、
前記可逆符号化方式で符号化された第１画像符号化データと、前記非可逆符号化方式で符号化された第２画像符号化データとを結合するステップとを含み、
ＭおよびＮをＮ＞Ｍを満たす任意の自然数とすると、
前記分解するステップは、Ｎ階調の入力画像データをＭ階調の第１分解画像データとＮ／Ｍ階調の第２分解画像データとに分解する際、前記入力画像データの画素値ｖａｌ０に対して、前記第１分解画像データの画素値ｖａｌ１を（Ｍ×ｖａｌ０）／Ｎ−１よりも大きい最小の自然数とし、
前記第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が偶数の場合に、前記第２分解画像データの画素値ｖａｌ２をｖａｌ０−ｖａｌ１×Ｎ／Ｍとし、
前記第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が奇数の場合に、前記第２分解画像データの画素値ｖａｌ２を（ｖａｌ１＋１）×Ｎ／Ｍ−ｖａｌ０とするステップを含む、コンピュータ・プログラム。 - 入力画像データを符号化して出力する画像符号化方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読取り可能な記録媒体であって、
前記画像符号化方法は、前記入力画像データから、第１の階調数の第１分解画像データを決定し、前記第１分解画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、第２の階調数の第２分解画像データの画素値を算出する方法を切替えることにより、前記入力画像データが連続的に変化する場合に第２分解画像データも連続的に変化するように前記入力画像データを分解するステップと、
前記分解された第１分解画像データを可逆符号化方式で符号化するステップと、
前記分解された第２分解画像データを非可逆符号化方式で符号化するステップと、
前記可逆符号化方式で符号化された第１画像符号化データと、前記非可逆符号化方式で符号化された第２画像符号化データとを結合するステップとを含み、
ＭおよびＮをＮ＞Ｍを満たす任意の自然数とすると、
前記分解するステップは、Ｎ階調の入力画像データをＭ階調の第１分解画像データとＮ ／Ｍ階調の第２分解画像データとに分解する際、前記入力画像データの画素値ｖａｌ０に対して、前記第１分解画像データの画素値ｖａｌ１を（Ｍ×ｖａｌ０）／Ｎ−１よりも大きい最小の自然数とし、
前記第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が偶数の場合に、前記第２分解画像データの画素値ｖａｌ２をｖａｌ０−ｖａｌ１×Ｎ／Ｍとし、
前記第１分解画像データの画素値ｖａｌ１が奇数の場合に、前記第２分解画像データの画素値ｖａｌ２を（ｖａｌ１＋１）×Ｎ／Ｍ−ｖａｌ０とするステップを含む、コンピュータで読取り可能な記録媒体。 - 入力符号化データを可逆符号化方式で符号化された第１分解データと、非可逆符号化方式で符号化された第２分解データとに分解するステップと、
前記分解された第１分解データを復号するステップと、
前記分解された第２分解データを復号するステップと、
前記復号された第１復号画像データと前記復号された第２復号画像データとを第１復号画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、用いる演算方法を変えて合成するステップとを含み、
ＬおよびＭを任意の自然数とすると、
前記合成するステップは、Ｍ階調の第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄとＬ階調の第２復号画像データの画素値ｖａｌ２ｄとを合成してＭ×Ｌ階調の出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを作成する際、前記第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが偶数の場合に、前記出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄをｖａｌ２ｄ＋ｖａｌ１ｄ×Ｌとし、
前記第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが奇数の場合に、前記出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを（ｖａｌ１ｄ＋１）×Ｌ−ｖａｌ２ｄとするステップを含む、画像復号方法。 - 入力符号化データを復号する画像復号方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータ・プログラムであって、
前記画像復号方法は、入力符号化データを可逆符号化方式で符号化された第１分解データと、非可逆符号化方式で符号化された第２分解データとに分解するステップと、
前記分解された第１分解データを復号するステップと、
前記分解された第２分解データを復号するステップと、
前記復号された第１復号画像データと前記復号された第２復号画像データとを第１復号画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、用いる演算方法を変えて合成するステップとを含み、
ＬおよびＭを任意の自然数とすると、
前記合成するステップは、Ｍ階調の第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄとＬ階調の第２復号画像データの画素値ｖａｌ２ｄとを合成してＭ×Ｌ階調の出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを作成する際、前記第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが偶数の場合に、前記出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄをｖａｌ２ｄ＋ｖａｌ１ｄ×Ｌとし、
前記第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが奇数の場合に、前記出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを（ｖａｌ１ｄ＋１）×Ｌ−ｖａｌ２ｄとするステップを含む、コンピュータ・プログラム。 - 入力符号化データを復号する画像復号方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読取り可能な記録媒体であって、
前記画像復号方法は、入力符号化データを可逆符号化方式で符号化された第１分解データと、非可逆符号化方式で符号化された第２分解データとに分解するステップと、
前記分解された第１分解データを復号するステップと、
前記分解された第２分解データを復号するステップと、
前記復号された第１復号画像データと前記復号された第２復号画像データとを第１復号画像データの画素値が偶数か奇数かに応じて、用いる演算方法を変えて合成するステップとを含み、
ＬおよびＭを任意の自然数とすると、
前記合成するステップは、Ｍ階調の第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄとＬ階調の第２復号画像データの画素値ｖａｌ２ｄとを合成してＭ×Ｌ階調の出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを作成する際、前記第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが偶数の場合に、前記出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄをｖａｌ２ｄ＋ｖａｌ１ｄ×Ｌとし、
前記第１復号画像データの画素値ｖａｌ１ｄが奇数の場合に、前記出力画像データの画素値ｖａｌ０ｄを（ｖａｌ１ｄ＋１）×Ｌ−ｖａｌ２ｄとするステップを含む、コンピュータで読取り可能な記録媒体。
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