JP4367880B2 - 画像処理装置及びその方法並びに記憶媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データを入力して符号化する画像処理装置及びその方法並びに記憶媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像は非常に多くの情報を含んでおり、その画像情報を蓄積、伝送する場合には、その画像情報の有する膨大なデータ量が問題となる。そこで、このような画像情報を蓄積或は伝送する際には、その画像情報の持つ冗長性を除く、或いは更に、視覚的に認識し難い程度に画像情報の画素値に対して操作を加えることによって、画像情報のデータ量を削減する高能率符号化が用いられる。
【０００３】
画像情報の内、特にカラー画像の場合は、輝度成分の変化に比べて色差成分の変化の方が人間の目につきにくいため、色差成分のデータ量をより多く削減させることが一般的である。例えば、静止画像符号化の国際標準方式ＪＰＥＧを用いてＲＧＢカラー画像データを符号化する場合、その符号化処理の前にＲＧＢ画像データをＹＣｒＣｂに色変換して、このＹＣｒＣｂデータをＪＰＥＧ符号化することが多い。この際、前述したような色に対する人間の目の特性を利用するため、色変換した後に色差成分のサンプル数を減らすサブサンプリング処理や、色差成分の量子化ステップを大きくするといったことが一般的に行われる。
【０００４】
近年、医用の画像データの圧縮や、画像の原版保存といった用途において、画像データを圧縮・伸長した時に完全に元の画像が再現できる情報保存型（ロスレス）の符号化方式の需要が高まっている。このような符号化方式では、符号化アルゴリズムによる情報欠損、色変換やサブサンプルによる情報欠損は許容できない。このため、ロスレスで符号化した場合は、情報損失型（ロッシー）の符号化方式ほど高い圧縮性能を得ることはできず、符号化データ量を著しく減少できないため、このような符号化により符号化された符号化データを伝送するためには、なお多くの時間がかかる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来、画像を符号化して伝送する際に、その伝送の早期段階において、送られてくる画像の概略が受信側で把握できるように符号化する段階的符号化が用いられる。しかしながら、カラー画像データをロスレスで段階的に符号化する場合、サブサンプリングや量子化との組み合わせができないため、符号化画像データの途中段階で、その受信した符号化画像を復号して再生することができず、カラー画像の特性を利用した効率の良い符号化とは言えなかった。
【０００６】
本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、画像データを構成する複数の成分のそれぞれを周波数変換したサブバンド単位で符号化し、その符号をサブバンド単位に繰り返して符号化データとすることにより、その符号化データを入力した段階に応じた画像を復号できるようにした画像処理装置及びその方法並びに記憶媒体を提供することを目的とする。
【０００７】
又本発明の目的は、画像の輝度及び色差成分のそれぞれをサブバンドに分割して符号化し、その符号をサブバンド単位に繰り返して符号化データとすることにより、画像を伝送する途中において、色に対する人間の目の特性を利用した良好な画質で画像を再現でき、かつ、最終的に情報の損失を無くして画像の再生が可能な画像処理装置及びその方法並びに記憶媒体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の画像処理装置は以下のような構成を備える。即ち、
画像データの、それぞれ等しいサイズを有する輝度成分と２つの色差成分のそれぞれに離散ウェーブレット変換を施す離散ウェーブレット変換手段と、
前記離散ウェーブレット変換手段により生成されたサブバンドの係数を符号化する係数符号化手段と、
前記係数符号化手段により符号化された輝度成分と色差成分のそれぞれに対応する符号化データを配列して符号化データを生成する符号化データ生成手段とを有し、
前記離散ウェーブレット変換手段は、前記輝度成分よりも前記２つの色差成分のそれぞれへの離散ウェーブレット変換の回数を多くして前記輝度成分と色差成分とを前記２つの色差成分の異なる数のサブバンドに分解し、
前記符号化データ生成手段は、前記符号化データの同じレベルのサブバンドの符号化データの一部或は全体を順次配列して前記符号化データを生成することを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するために本発明の画像処理方法は以下のような工程を備える。即ち、
画像データの、それぞれ等しいサイズを有する輝度成分と２つの色差成分のそれぞれに離散ウェーブレット変換を施す離散ウェーブレット変換工程と、
前記離散ウェーブレット変換工程で生成されたサブバンドの係数を符号化する係数符号化工程と、
前記係数符号化工程で符号化された輝度成分と色差成分のそれぞれに対応する符号化データを配列して符号化データを生成する符号化データ生成工程とを有し、
前記離散ウェーブレット変換工程において、前記輝度成分よりも前記２つの色差成分のそれぞれへの離散ウェーブレット変換の回数を多くして前記輝度成分と色差成分とを前記２つの色差成分の異なる数のサブバンドに分解し、
前記符号化データ生成工程は、前記符号化データの同じレベルのサブバンドの符号化データの一部或は全体を順次配列して前記符号化データを生成することを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するために本発明の記憶媒体は、
コンピュータを、
画像データの、それぞれ等しいサイズを有する輝度成分と２つの色差成分のそれぞれに離散ウェーブレット変換を施す離散ウェーブレット変換手段と、
前記離散ウェーブレット変換手段により生成されたサブバンドの係数を符号化する係数符号化手段と、
前記係数符号化手段により符号化された輝度成分と色差成分のそれぞれに対応する符号化データを配列して符号化データを生成する符号化データ生成手段とを有し、
前記離散ウェーブレット変換手段は、前記輝度成分よりも前記２つの色差成分のそれぞれへの離散ウェーブレット変換の回数を多くして前記輝度成分と色差成分とを前記２つの色差成分の異なる数のサブバンドに分解し、
前記符号化データ生成手段は、前記符号化データの同じレベルのサブバンドの符号化データの一部或は全体を順次配列して前記符号化データを生成することを特徴とする画像処理装置として機能させる制御プログラムを格納した、前記コンピュータにより読取り可能な記憶媒体である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１において、１０１は画像入力部、１０２は色変換部、１０３，１０４，１０５は離散ウェーブレット変換部、１０６，１０７，１０８は２値算術符号化部、１０９，１１０，１１１はバッファ、１１２は固定長データ読み出し部、１１３は符号出力部である。
【００１７】
本実施の形態においては、ＲＧＢ各色８ビットで表現されたカラー画像データを符号化するものとして説明する。しかしながら本発明はこれに限らず、その他の色空間で表現されたカラー画像の符号化に適用することも可能である。
【００１８】
以下、図１を参照して本実施の形態における各部の動作を詳細に説明する。
【００１９】
まず、画像入力部１０１から符号化対象となる画像を示す全ての画素データがラスタスキャン順に入力される。本実施の形態においては、画素データは１画素毎に、各画素を表すＲ，Ｇ，Ｂデータが順番に入力されるものとする。この画像入力部１０１は、例えばスキャナ、デジタルカメラ等の撮像装置、或いはＣＣＤなどの撮像デバイス、或いはネットワーク回線のインターフェース等であってもよい。こうして画像入力部１０１から入力される画像データは、１画素を構成するデータが揃った段階、即ち、Ｂのデータが入力された段階で、まとめて色変換部１０２に送られる。
【００２０】
色変換部１０２では、これら３原色Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの値を用いて、次式によりＣ1，Ｃ2，Ｃ3を求め、それぞれ離散ウェーブレット変換部１０３，１０４，１０５に出力する。
【００２１】
Ｃ1＝（Ｒ−Ｇ）＋２５５
Ｃ2＝ Ｇ
Ｃ3＝（Ｂ−Ｇ）＋２５５
以降、Ｃ1成分は、離散ウェーブレット変換部１０３及び２値算術符号化部１０６により符号化され、その符号データがバッファ１０９に格納される。またＣ2成分は離散ウェーブレット変換部１０４及び２値算術符号化部１０７により符号化されてバッファ１１０に記憶され、またＣ3成分は、離散ウェーブレット変換部１０５及び２値算術符号化部１０８により符号化されてバッファ１１１に格納される。ここではＣ1，Ｃ2，Ｃ3成分のそれぞれに対する符号化処理は同じであるので、Ｃ1成分の符号化を例に説明する。
【００２２】
離散ウェーブレット変換部１０３は、受け取ったデータを、一旦、不図示の内部バッファに格納する。画像入力部１０１から、ある画像の全ての画素データが入力されて、離散ウェーブレット変換部１０３の内部バッファに、Ｃ1成分の１画面分の画像データが格納されると、離散ウェーブレット変換部１０３は適宜内部でバッファリングしながら２次元の離散ウェーブレット変換を施し、ＬＬ，ＬＨ，ＨＬ，ＨＨの４つのサブバンドの係数を生成する。本実施の形態において、２次元の離散ウェーブレット変換は、次式による１次元の離散ウェーブレット変換を水平方向と垂直方向に適用することにより行う。
【００２３】
ｒ（ｎ）＝floor［｛ｘ（２ｎ）＋ｘ（２ｎ＋１）｝／２］
ｄ（ｎ）＝ｘ（２ｎ＋２）−ｘ（２ｎ＋３）＋floor［｛−ｒ（ｎ）＋ｒ（ｎ＋２）＋２｝／４］ ...式（１）
なお、上式（１）において、ｘ(ｎ)は変換対象となる一次元のデータ系列のｎ番目の値、ｒ(ｎ)は低周波サブバンド（Ｌ）のｎ番目の係数、ｄ(ｎ)は高周波サブバンド（Ｈ）のｎ番目の係数である。また、floor[X]は、Xを越えない最大の整数値を表わす。
【００２４】
図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、符号化対象画像（図２（ａ））に対して、１次元離散ウェーブレット変換を水平及び垂直両方向に適用して４つのサブバンドに分割する様子を説明する図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の対象画像に対して垂直方向の１次元の離散ウェーブレット変換を施した例を示し、図２（ｃ）は、図２（ｂ）の結果に対して更に水平方向の１次元の離散ウェーブレット変換を施した場合を示している。
【００２５】
こうして生成された変換係数は、離散ウェーブレット変換部１０３の内部バッファに格納される。
【００２６】
離散ウェーブレット変換部１０３により、符号化対象画像データのＣ1成分のウェーブレット変換が行われると、２値算術符号化部１０６は離散ウェーブレット変換部１０３に格納されるウェーブレット変換係数をＬＬ，ＬＨ，ＨＬ，ＨＨサブバンドの順に符号化して、各符号をバッファ１０９に格納する。
【００２７】
２値算術符号化部１０６による各サブバンドの符号化は、サブバンドの各係数の絶対値を自然２進数で表現し、各桁に対応する２値データを集めたビットプレーンを単位として行われる。最上位のビットプレーンから最下位のビットプレーンまで順々に、ビットプレーン内の各ビット（以降、係数ビットと呼ぶ）を算術符号化する。
【００２８】
本実施の形態においては、算術符号化の手法としてQM-Coderを使用する。このQM-Coderを用いて、ある状態（コンテクスト）Ｓで発生した２値シンボルを符号化する手順、或は、算術符号化処理のための初期化手順、終端手順については、静止画像の国際標準ITU-T T. 81｜ISO/IEC 10918-1勧告等に詳細に説明されているので、ここではその説明を省略し、各２値シンボルを符号化する際の状態Ｓの決定方法について述べる。
【００２９】
本実施の形態においては、単純に、着目する係数ビットに先行する４個の係数ビットにより１６状態に分けて符号化を行うものとする。ここで着目する係数ビットをｂ(ｎ)、直前の係数ビットをｂ(ｎ−１)、更に、その前のビットをｂ(ｎ−２)といった具合に、括弧内の添え字で各ビットを表現すると、状態Ｓはｂ(ｎ−４)×８＋ｂ(ｎ−３)×４＋ｂ(ｎ−２)×２＋ｂ(ｎ−１)により定まる。このようにして定められた状態で、係数ビットを順次QM-Coderにより算術符号化して符号を生成する。QM-Coderでは、各状態毎に符号化済みのシンボル列から次のシンボルの出現確率を推定しており、各状態でのシンボルの出現確率に応じた符号化が行われる。符号化した係数ビットが“１”であり、その係数の上位ビット、即ち、その係数の既に符号化済みのビットが全て“０”である場合には、続けて係数の符号（＋／−）を表すビット（以降、符号ビットと呼ぶ）を２値算術符号化する。この符号ビットの算術符号化では、係数ビットの符号化とは重複しない１つの状態（例えば状態番号Ｓ＝１６）として符号化する。
【００３０】
２値算術符号化部１０６により、全てのサブバンドの係数が符号化されるとバッファ１０９には図３に示すような構成の符号列が格納される。
【００３１】
上述のＣ2，Ｃ3成分についても、同様の処理によりバッファ１１０，１１１に符号列が格納される。これらバッファ１０９，１１０，１１１に格納された符号データ列は、Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3の各成分を可逆符号化したものであり、この符号データ列から各成分を完全に再現できる。
【００３２】
このようにしてＣ1，Ｃ2，Ｃ3の各成分の符号データ列がバッファ１０９，１１０，１１１に格納されると、固定長データ読み出し部１１２は、各成分毎に予め定めたバイト数でバッファ１０９，１１０，１１１から符号データ列を読み出して出力する。この場合の読み出しバイト数は、例えば、Ｃ1，Ｃ3からは８バイト、Ｃ2からは３２バイトを読み出すといった具合に各成分毎に定め、Ｃ1から８バイト読み出した後、Ｃ2から３２バイト、Ｃ3から８バイト読み出し、また、Ｃ1から８バイト読み出すといったように、所定バイト数単位で繰り返して符号データを取り出す。このようにして各バッファから所定の長さの符号データを読み出す際に、符号データの末尾に達したならば、その予め定められた所定バイト数になるまで“０”を付加して補完する。そしてそれ以降、符号データの末尾に達したバッファからはデータの読み出しは行わない。
【００３３】
符号出力部１１３は、固定長データ読み出し部１１２から出力される符号列を装置外部へと出力する。この符号出力部１１３は、例えば、ハードディスクやメモリといった記憶装置、ネットワーク回線のインターフェース等である。符号出力部１１３からの符号出力の際に、復号時に必要な付加情報、例えば、水平方向及び垂直方向の画素数、Ｒ，Ｇ，Ｂ各データの１画素当たりのビット数、各成分を読み出す単位符号長（先の例ではＣ1，Ｃ3成分は８バイト、Ｃ2成分は３２バイト）を含んだヘッダを生成し、この符号列に付加するものとする。
【００３４】
図４は、これら必要情報をヘッダとして符号列の先頭に付加した場合に、符号出力部１１３から出力される符号列の構成を示した図である。
【００３５】
図４では、Ｃ2，Ｃ3，Ｃ1の順に符号列の読み出しが終わった場合の符号列を示した。Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3成分の符号化データを所定バイト数で順番に並べ、符号化データの読み出しが終了した成分については、以降のデータの読み出しを行っていないことが分かる。
【００３６】
図５は、本実施の形態１に係る画像処理装置による符号化データの出力処理を示すフローチャートである。
【００３７】
まずステップＳ１で画像データを入力し、その入力した画像データのＲＧＢ成分に対して色変換処理を実行し、例えば前述のＣ1〜Ｃ3で示す色成分信号を出力する。次にステップＳ２に進み、各色成分信号に対して離散ウェ−ブレット変換及び２値算術符号化処理を行って符号化し、その符号化した各色成分の符号化データを各バッファに記憶する。次にステップＳ３に進み、その記憶した各色成分の符号化データを固定長で読み出して符号化データとして出力する。ステップＳ４では全符号化データの読み出しが終了したかどうかを調べ、全符号化データの読み出しが終了していない時はステップＳ５に進み、もし読み出しが終了した符号化データがあれば、その符号化データを読み飛ばし、ステップＳ３で、残存している符号化データを固定長で読み出して出力する。このような処理を、ステップＳ４で、全符号化データを読み出すまで繰り返し実行する。
【００３８】
以上の符号化処理により生成された符号列を受信して復号する復号装置では、符号化データを最後まで受信して復号すれば原画像を完全に再現でき、かつ、符号データの伝送の途中段階で復号を行っても、良好な再生画像を得ることができる。
【００３９】
［実施の形態２］
上述の実施の形態１では、画像を構成する各成分を可逆符号化したデータを、所定の符号長を単位としてインターリーブして出力符号列を生成した。これに対し本発明の実施の形態２は、所定符号長でのインターリーブに限定されるものではなく、サブバンド単位、ビットプレーン単位のインターリーブを行うもので、以下、その変形例について説明する。
【００４０】
図６は、本発明の実施の形態２に係る画像処理装置の構成を示すブロック図で、前述の図１の構成と共通する部分は同じ符号で示し、それらの説明を省略する。
【００４１】
図６において、５０３，５０４，５０５は離散ウェーブレット変換部、５０６は成分比選択部、５０７は分解方法決定部である。なお色変換部１０２ａは、ここではＲＧＢ信号からＹ（輝度）及び色差信号Ｕ，Ｖを生成して出力する。
【００４２】
本実施の形態２では、前述の実施の形態１と同じく、ＲＧＢ各８ビットのカラー画像データを符号化するものとして説明する。しかしながら本発明はこれに限らず、他の色空間で表現されたカラー画像の符号化に適用することも可能である。
【００４３】
以下、図６のブロック図を用いて、本実施の形態２に係る画像処理装置の各部の動作を詳細に説明する。
【００４４】
符号化対象画像の符号化処理に先立ち、成分比選択部５０６には、輝度成分と２つの色差成分をインターリーブする際の比率を選択する選択情報が入力され、この選択情報に基づいて選択信号５１０が分解方法決定部５０７に出力される。本実施の形態２では、輝度成分（Ｙ）と２つの色差成分（Ｕ，Ｖ）の比を「１：１：１」、「２：１：１」、「４：１：１」の３種類の内のいずれかを選択するものとし、それぞれを選択番号“０”，“１”，“２”で表す。この選択番号は選択信号５１０として分解方法決定部５０７に送られる。この成分比選択部５０６の具体的な例としては、デコーダからの要求を受ける通信インターフェース部や、キーボードなど、ユーザからの要求を受けるユーザインターフェース部等である。
【００４５】
分解方法決定部５０７は、この選択信号５１０に従って、色変換部１０２ａで生成されるＹ，Ｕ，Ｖの各成分を離散ウェーブレット変換によりサブバンドに分解する際の分解方法を決定する。この分解方法決定部５０７の出力は、制御信号５１１として離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５に渡される。
【００４６】
本実施の形態２では、分解方法として図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す３タイプを選択する。ここで出力する制御信号５１１の値としては“０”，“１”，“２”のいずれかであり、それぞれ、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）の分解方法に対応している。
【００４７】
成分比選択部５０６の出力する選択信号５１０が“０”の場合（「１：１：１」）は、分解方法決定部５０７は離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５のそれぞれに制御信号５１１として“２”を出力する。これにより輝度信号（Ｙ）及び色差信号（Ｕ，Ｖ）は、図７（ｃ）のように、水平方向と垂直方向に離散ウェーブレット変換が適用され、ＬＬ，ＬＨ０，ＨＬ０，ＨＨ０の４つのサブバンドに分解される。
【００４８】
また選択信号５１０が“１”の場合（「２：１：１」）には、分解方法決定部５０７は離散ウェーブレット変換部５０３に制御信号５１１を“０”で、離散ウェーブレット変換部５０４，５０５には制御信号５１１を“１”として出力する。これにより輝度信号（Ｙ）は、図７（ａ）に示すように、ＬＬ，ＬＨ，ＨＬ，ＨＨに分解され、色差信号（Ｕ，Ｖ）は、図７（ｂ）のように、ＬＬ，ＨＬ，ＬＨ，ＨＨ及びＨのサブバンドに分解される。
【００４９】
また、選択信号５１０が“２”の場合（「４：１：１」）には、離散ウェーブレット変換部５０３には制御信号５１１を“０”で、離散ウェーブレット変換部５０４，５０５には制御信号５１１を“２”でそれぞれ出力する。これにより輝度信号（Ｙ）は、図７（ａ）に示すように、ＬＬ，ＬＨ，ＨＬ，ＨＨに分解され、色差信号（Ｕ，Ｖ）には、図７（ｃ）のように、水平方向と垂直方向に離散ウェーブレット変換が適用され、ＬＬ，ＬＨ０，ＨＬ０，ＨＨ０の４つのサブバンドに分解される。
【００５０】
このように本実施の形態２では、後段の符号化部により符号化される符号データをサブバンド単位に各成分を並べて符号列を形成する。即ち、制御信号５１１が“０”であった場合は、図７（ａ）のように、ＬＬサブバンドを含めて各サブバンドの大きさは全ての成分で同じであるが、制御信号５１１が“１”或は“２”であった場合には、図７（ｂ），（ｃ）のように、図７（ａ）のＹ成分のＬＬ，ＬＨ，ＨＬ，ＨＨサブバンドの大きさよりも、Ｕ，Ｖ成分のサブバンドの大きさが小さくなっている。
【００５１】
これにより、サブサンプリングを行う場合と同様の効果をもたらすことができる。即ち、受信側で輝度及び色差成分のＬＬを受信した段階で画像再生を行ってもよく、或は輝度及び色差成分のＬＨ，ＨＬ，ＨＨを受信した各段階で良好なカラー画像の再生ができる。
【００５２】
次に図６の構成に基づく動作を説明する。画像入力部１０１から符号化対象となる画像を示す全ての画素データがラスタスキャン順に入力される。本実施の形態２においては、１画素毎に、各画素を表すＲ，Ｇ，Ｂデータが順番に入力されるものとする。この画像入力部１０１は、例えばスキャナ、デジタルカメラ等の撮像装置、或いはＣＣＤなどの撮像デバイス、或いはネットワーク回線のインターフェース等である。こうして画像入力部１０１から入力される画像データは、１画素を構成するデータが揃った段階、即ち、Ｂのデータが入力された段階で、まとめて色変換部１０２ａに送られる。
【００５３】
色変換部１０２ａでは、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの値を用いて、次式によりＹ，Ｕ，Ｖを求め、それぞれ離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５に出力する。
【００５４】
Ｙ＝ｆｌｏｏｒ｛（Ｒ＋２Ｇ＋Ｂ）／４｝
Ｕ＝Ｒ−Ｇ＋２５５
Ｖ＝Ｂ−Ｇ＋２５５ ...式（２）
但し、上の式（２）においてｆｌｏｏｒ{ｘ}は、ｘを超えない最大の整数を表す。
【００５５】
こうして得られたＹ，Ｕ，Ｖ成分の各データは、一旦、離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５の内部バッファにそれぞれ格納される。
【００５６】
離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５のそれぞれは、その内部バッファに各成分の１画面分の画像データを格納すると、適宜内部でバッファリングしながら離散ウェーブレット変換を行ない、複数のサブバンドに分割する。まず、分解方法決定部５０７から出力される制御信号５１１の値に応じて、第一の変換処理を行なう。但し、分解方式決定部５０７からの制御信号５１１の値が“０”である場合には、この第一の変換処理は行なわない。又、制御信号５１１の値が“１”である場合には、水平方向に離散ウェーブレット変換を適用し、ＬとＨの２つのサブバンドに分解する。また制御信号５１１の値が“２”である場合には、水平方向と垂直方向に離散ウェーブレット変換を適用し、ＬＬ，ＬＨ０，ＨＬ０，ＨＨ０の４つのサブバンドに分解する。
【００５７】
次に、この第一の変換処理後、最も低い周波数サブバンドに相当する部分（何もしない場合には成分データ、水平方向の処理を行なった場合にはＬ，２次元の変換を行なった場合にはＬＬ）に対して２次元の離散ウェーブレット変換を適用し、これをＬＬ，ＬＨ，ＨＬ，ＨＨの４つのサブバンドに分解する。
【００５８】
本実施の形態２において、離散ウェーブレット変換は前述の式（１）に基づいて行なうものとし、２次元の離散ウェーブレット変換は、これを水平方向と垂直方向に適用することにより行う。
【００５９】
こうして生成された変換係数は、離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５の内部バッファに格納される。
【００６０】
従って、各成分の画像データは分解方法決定部５０７からの制御信号５１１が“０”，“１”，“２”のいずれであるかに応じて、それぞれ図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すようにサブバンドに分解され、離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５の内部バッファに格納される。
【００６１】
離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５により符号化対象画像データの各成分の離散ウェーブレット変換が行われると、２値算術符号化部１０６〜１０８のそれぞれは、各離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５に格納されるウェーブレット変換係数を低周波サブバンドから高周波サブバンドへと順々に符号化して、その符号化データをバッファ１０９，１１０，１１１に格納する。これら２値算術符号部１０６〜１０８によるサブバンドの係数の符号化処理は、前述の実施の形態１における２値算術符号部の処理と同じであるので説明を省略する。但し、バッファ１０９〜１１１に格納される符号化データは、本実施の形態２では、サブバンド単位で読み出すことのできる形で格納されているものとする。
【００６２】
こうして２値算術符号化部１０６〜１０８により、全てのサブバンドの変換係数が符号化されると、符号データ読み出し部５１４は、バッファ１０９，１１０，１１１から、１サブバンドに対応する符号データ列を順に読み出して出力する。こうして全サブバンドの符号データを読み出し終わったバッファからは、それ以降のデータの読み出しは行わない。
【００６３】
符号出力部１１３は、符号データ読み出し部５１４から出力される符号列を装置外部へと出力する。この符号出力部１１３は、例えば、ハードディスクやメモリといった記憶装置、ネットワーク回線のインターフェース等である。この符号データの出力の際に、復号時に必要な付加情報、例えば、水平方向及び垂直方向の画素数、Ｒ，Ｇ，Ｂ各データの１画素当たりのビット数、成分比選択部５０６で選択した成分比などを含んだヘッダ情報を生成し、符号列に付加するものとする。
【００６４】
図８は、これら必要情報をヘッダとして符号列の先頭に付加した場合に、符号出力部１１３から出力される符号列の構成を示した図である。
【００６５】
ここでは、成分比選択部５０６から出力される成分比の選択信号５１０の値が“１”である場合（「２：１：１」）の符号列を示している。この場合、輝度成分（Ｙ）は図７（ａ）のようにサブバンドに分解され、色差成分Ｕ，Ｖについては、図７（ｂ）に示すようなサブバンド分解方法が適用されている。これは図７（ａ）と比べて、更にＨサブバンドが存在したものとなっている。従って、Ｕ，Ｖ成分のみに、Ｈサブバンドの符号データが符号列の最後に付加されていることが分かる。
【００６６】
図９は、本実施の形態２に係る画像処理装置における符号化処理を示すフローチャートである。
【００６７】
まずステップＳ１１で、入力したＲＧＢ画像信号をＹＵＶ信号に変換する。次にステップＳ１２で、輝度信号成分と色差信号成分との比率を入力し、ステップＳ１３で、その入力された比率に従って、各離散ウェ−ブレット変換部５０３，５０４，５０５における変換方法を決定する。こうして各ウェ−ブレット変換された係数を符号化部１０６〜１０８のそれぞれで符号化して各バッファ１０９〜１１１に記憶する（ステップＳ１４）。次にステップＳ１５では、その記憶された符号化データの低周波成分のサブバンドから順次読み出し、ステップＳ１６で符号化データとして出力する。
【００６８】
以上の処理により、こうして符号化された符号化データを受信して復号する復号装置において、その符号化データを最後まで受信して復号すれば原画像を完全に再現でき、また、伝送される符号化データの途中であっても、それまでに受信した画像を復号して再生することができる。このようにして、その受信して復号するサブバンドに応じた画像を再生することができる。
【００６９】
［実施の形態３］
上述の実施の形態２では、選択した成分比に応じてサブバンド分解の方法を変えた。このため、成分比が決まってからでないと符号化処理を開始することができなかった。これに対しここでは、より柔軟な成分インターリーブ方式を提案する。
【００７０】
図１０は、本発明の実施の形態３に係る画像処理装置の構成を示すブロック図で、前述の実施の形態に係る画像処理装置の構成と共通する部分は同じ符号で示し、それらの説明を省略する。
【００７１】
図１０において、８０９はハードディスク等の２次記憶装置で、符号化された各符号データ列を記憶する。
【００７２】
本実施の形態３では、前述の実施の形態１と同じく、ＲＧＢ各８ビットのカラー画像データを符号化するものとして説明する。しかしながら本発明はこれに限らず、他の色空間で表現されたカラー画像の符号化に適用することも可能である。
【００７３】
以下、図１０のブロック図を用いて、本実施の形態３に係る各部の動作を詳細に説明する。
【００７４】
まず、画像入力部１０１から符号化対象となる画像を示す全ての画素データがラスタスキャン順に入力される。本実施の形態３においては、１画素毎に、各画素を表すＲ，Ｇ，Ｂデータが順番に入力されるものとする。この画像入力部１０１は、例えばスキャナ、デジタルカメラ等の撮像装置、或いはＣＣＤなどの撮像デバイス、或いはネットワーク回線のインターフェース等である。画像入力部１０１から入力される画像データは、１画素を構成するデータが揃った段階、即ちＲＧＢの内の最後のＢのデータが入力された段階で、まとめて色変換部１０２ａに送られる。
【００７５】
色変換部１０２ａでは、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの値を用いて、前述の式（２）によりＹ，Ｕ，Ｖを求めて、それぞれ離散ウェーブレット変換部１０３，１０４，１０５に出力する。
【００７６】
ここでＹ，Ｕ，Ｖ成分のデータは、一旦、離散ウェーブレット変換部１０３〜１０５の内部バッファにそれぞれ格納される。
【００７７】
離散ウェーブレット変換部１０３〜１０５のそれぞれは、その内部バッファに各成分の１画面分の画像データが格納されると、適宜、内部でバッファリングしながら離散ウェーブレット変換を行ない、複数のサブバンドに分解する。この離散ウェーブレット変換は前述の式（１）に基づいて行なうものとする。本実施の形態３においては、これを水平方向と垂直方向に適用してＬＬ，ＬＨ，ＨＬ，ＨＨの４つのサブバンドに分解する処理を、ＬＬサブバンドに対して繰り返して行うことにより図１１に示すように、ＬＬ，ＬＨ１，ＨＬ１，ＨＨ１，ＬＨ２，ＨＬ２，ＨＨ２の７つのサブバンドを生成するものとする。
【００７８】
こうして生成されたサブバンドは、離散ウェーブレット変換部１０３，１０４，１０５の内部バッファに格納される。
【００７９】
離散ウェーブレット変換部１０３，１０４，１０５により符号化対象画像データの各成分のウェーブレット変換が行われると、２値算術符号化部１０６，１０７，１０８のそれぞれは、離散ウェーブレット変換部１０３，１０４，１０５のそれぞれに格納されるウェーブレット変換係数を低周波サブバンドから高周波サブバンドへと順々に符号化し、その符号化データを２次記憶装置８０９に格納する。ここで、２次記憶装置８０９に格納される符号化データは、各成分毎に、サブバンド単位で読み出すことのできる形で格納しておくものとする。
【００８０】
本実施の形態３においては、この後、成分比選択部５０６によって選択される成分インターリーブ要求に従って数種の形態の符号列を生成するが、２次記憶装置８０９に格納されている符号化データの再符号化は行わず、選択した成分比に応じて符号の読み出し方を変えて符号列を生成するだけである。以下、成分比選択部５０６、符号データ読み出し部５１４ａ、符号出力部１１３の動作について説明する。
【００８１】
成分比選択部５０６には、Ｙ，Ｕ，Ｖ成分をインターリーブする際の比率を選択する選択情報が入力される。本実施の形態３では、Ｙ，Ｕ，Ｖ成分の比として「１：１：１」、「４：１：１」のいずれかを選択するものとし、それぞれが選択番号“０”，“１”を表す選択信号５１０で表される。この選択信号５１０は符号データ読み出し部５１４ａに送られる。この成分比選択部５０６の具体的な例としては、デコーダからの要求を受ける通信インターフェース部や、キーボードなど、ユーザからの要求を受けるユーザインターフェース部等である。
【００８２】
符号データ読み出し部５１４ａは、２次記憶装置８０９から各成分の符号化データをサブバンド単位に読み出して符号出力部１１３に出力する。ここで成分比選択部５０６の出力する選択信号５１０が“１”であれば、各成分の符号化データをサブバンド毎に読み出す前に、Ｙ成分の３つのサブバンド（ＬＬ，ＬＨ１，ＨＬ１）の符号化データを先に読み出しておく。また選択信号５１０が“０”であれば、先行してＹ成分の符号データを読み出すことはしない。全てのサブバンドの符号データを読み出し終わった成分については、それ以降のデータの読み出しは行わない。
【００８３】
符号出力部１１３は、符号データ読み出し部５１４ａから出力される符号列を装置外部へと出力する。この符号出力部１１３は、例えば、ハードディスクやメモリといった記憶装置、ネットワーク回線のインターフェース等である。この符号出力の際に、復号時に必要な付加情報、例えば、水平方向及び垂直方向の画素数、Ｒ，Ｇ，Ｂ各データの１画素当たりのビット数、成分比選択部５０６で選択された成分比などを含んだヘッダ情報を生成して、この符号データ列に付加するものとする。
【００８４】
図１２は、これら必要情報をヘッダとして符号データ列の先頭に付加した場合に、符号出力部１１３から出力される符号データ列の構成を示した図である。
【００８５】
ここでは、成分比選択部５０６から出力される成分比の選択信号５１０が“１”である場合（「４：１：１」）の符号データ列を示した。Ｙ成分については３つのサブバンドのデータが先に読み出されていることが分かる。
【００８６】
図１２において、１２０１で示すように、Ｙ成分の３つのサブバンド（ＬＬ，ＬＨ１，ＨＬ１，ＨＨ）の符号化データを先に読み出しておく。次にＵ成分とＶ成分のＬＬサブバンドの符号を読み出し、次にＹ成分のＬＨ２サブバンドとＵ成分とＶ成分のＬＨ１サブバンドの符号を読み出し、順次、符号を読み出して、Ｙ成分のＨＨ２サブバンドとＵ成分とＶ成分のＨＨ１サブバンドの符号を読み出した後は、Ｕ成分とＶ成分のＬＨ２，ＨＬ２及びＨＨ２のサブバンドの符号を順次読み出す。
【００８７】
以上の処理により、この様にして符号化された符号化データ列を受信して復号する側では、その生成した符号データ列を最後まで受信して復号すれば原画像を完全に再現でき、かつ、符号化データの途中でも、それまでに受信したサブバンドに応じて、良好な再生画像が得られる効率の良いカラー画像符号化を実現できる。
【００８８】
［実施の形態４］
上述の実施の形態２、３では、サブバンド単位に画像を構成する成分をインターリーブする方法を示した。これに対し本実施の形態４では、復号画像サイズを基に、サブバンドを幾つかの組に分け、各組毎に成分を符号化したデータをインターリーブする方法を示す。
【００８９】
図１３は、本発明の実施の形態４に係る画像処理装置の構成を示すブロック図で、前述の実施の形態に係る画像処理装置の構成（図６）と共通する部分は同じ符号で示し、それらの説明を省略する。
【００９０】
図１３において、１３０１、１３０２、１３０３は係数ブロック形成部、１０６ａ、１０７ａ、１０８ａは２値算術符号化部、５１４ｂは符号データ読み出し部である。
【００９１】
本実施の形態４では、前述の実施の形態１と同じく、ＲＧＢ各８ビットのカラー画像データを符号化するものとして説明する。しかしながら本発明はこれに限らず、他の色空間で表現されたカラー画像の符号化に適用することも可能である。
【００９２】
以下、図１３のブロック図を用いて、本実施の形態４に係る画像処理装置の各部の動作を詳細に説明する。
【００９３】
まず、画像入力部１０１から符号化対象となる画像を示す全ての画素データがラスタスキャン順に入力される。本実施の形態４においては、１画素毎に、各画素を表すＲ，Ｇ，Ｂデータが順番に入力されるものとする。この画像入力部１０１は、例えばスキャナ、デジタルカメラ等の撮像装置、或いはＣＣＤなどの撮像デバイス、或いはネットワーク回線のインターフェース等である。こうして画像入力部１０１から入力された画像データは、１画素を構成するデータが揃った段階、即ちＲＧＢの内の最後のＢデータが入力された段階で、まとめて色変換部１０２aに送られる。
【００９４】
色変換部１０２aでは、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの値を用いて、前述の式（２）によりＹ，Ｕ，Ｖを求めて、それぞれ離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５に出力する。ここでＹ，Ｕ，Ｖ成分のデータは、一旦、離散ウェーブレット変換部５０３〜５０５の内部バッファにそれぞれ格納される。
【００９５】
離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５のそれぞれは、その内部バッファに各成分の１画面分の画像データを格納すると、適宜内部でバッファリングしながら離散ウェーブレット変換を行い、複数のサブバンドに分割する。これら離散ウェーブレット変換部５０３〜５０５は、前述の実施の形態２で述べたように、制御信号５１１の値に応じて分解方法を変えることが可能であるが、本実施の形態４では、各離散ウェーブレット変換部に送られる制御信号５１１の値は固定されている。よって、Ｙ成分については２次元の離散ウェーブレット変換を１回適用することにより図１４（ａ）のように４つのサブバンドに分解し、Ｕ，Ｖ成分については２次元離散ウェーブレット変換を２回適用することにより図１４（ｂ）のように７つのサブバンドに分解する。
【００９６】
本実施の形態４において、一次元の離散ウェーブレット変換は前述の式（１）に基づいて行なうものとし、２次元の離散ウェーブレット変換は、これを水平方向と垂直方向に適用することにより行う。
【００９７】
こうして生成された変換係数は、離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５の内部バッファに格納される。
【００９８】
これら離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５により、符号化対象画像データの各成分のウェーブレット変換が行われると、係数ブロック形成部１３０１，１３０２，１３０３のそれぞれは、これら離散ウェーブレット変換部１０３，１０４，１０５のそれぞれに格納されているウェーブレット変換係数を低周波サブバンドから高周波サブバンドへと順々に読み出す。その際、各サブバンドを固定サイズのブロックに区切り、このブロック（以降、係数ブロックと呼ぶ）を単位として変換係数を読み出す。こうして読み出された変換係数はそれぞれ２値算術符号化部１０６ａ，１０７ａ，１０８ａに送られる。
【００９９】
図１５は、これら離散ウェーブレット変換部５０４，５０５により生成されたＵ，Ｖ成分の７つのサブバンドが係数ブロックに分割される例を示したものである。
【０１００】
２値算術符号化部１０６ａ〜１０８ａは、それぞれ係数ブロック形成部１３０１〜１３０３から読み出される変換係数を係数ブロック単位に符号化し、その符号化データをバッファ１０９，１１０，１１１に格納する。これら２値算術符号化部１０６ａ〜１０８ａによる変換係数の符号化処理は、各係数ブロック形成部で形成された係数ブロックを単位として符号化処理をすることを除き、前述の実施の形態における２値算術符号化部の処理と同じであるので、その説明を省略する。但し、本実施の形態４では、各係数ブロックの符号化データを２つに分けて格納するものとする。即ち、あるサブバンド（Ｓとする）のある係数ブロック（Ｂとする）の符号化データをＣ(Ｓ，Ｂ)とするとき、所定のビットプレーンでこれを２つに区分けし、上位ビットプレーンの符号化データをＣ0(Ｓ，Ｂ)、下位ビットプレーンの符号化データをＣ1(Ｓ，Ｂ)として別々に格納しておく。
【０１０１】
図１６は、係数ブロック符号化データを上位ビットプレーン符号化データと下位ビットプレーン符号化データの２つに区分する様子を説明する図である。ここでは、ある係数ブロック（Ｂ）の符号化データＣ(Ｓ，Ｂ)が、上位ビットプレーンの符号化データＣ0(Ｓ，Ｂ)と、下位ビットプレーンの符号化データＣ1(Ｓ，Ｂ)とに分離された状態を示している。
【０１０２】
符号データ読み出し部５１４ｂは、バッファ１０９，１１０，１１１に格納される符号化データを読み出して符号出力部１１３に送る。ここで符号化データを読み出す際には、復号側で行う逆離散ウェーブレット変換により再生できる画像のサイズを考慮して、ＬＬサブバンドをレベル０、ＨＬ１，ＬＨ１，ＨＨ１をレベル１、ＨＬ２，ＬＨ２，ＨＨ２をレベル２と定義し、レベル０、レベル１、レベル２の順に読み出す。また各レベルでは、そのレベルの属する全ての係数ブロックの上位ビットプレーンの符号化データを読み出した後、全ての係数ブロックの下位ビットプレーンの符号化データを読み出す。
【０１０３】
図１７は、本実施の形態４に係る符号データ読み出し部５１４ｂにおける処理の流れを示すフローチャートで、このフローチャートを参照して、より詳細に符号データ読み出し部５１４ｂの動作を説明する。
【０１０４】
まずステップＳ１６０１，Ｓ１６０２，Ｓ１６０３のそれぞれで、レベル(L)、色成分(C)、サブバンド番号(i)に関する各変数Ｌ，Ｃ，ｉに初期値“０”を設定する。ここで色成分Ｃは、Ｙ，Ｕ，Ｖの順に“０”から番号を付与するものとする。即ち、Ｃ＝０ならばＹ成分、Ｃ＝１ならばＵ成分、Ｃ＝２ならばＶ成分を意味する。次にステップＳ１６０４に進み、サブバンド番号ｉとNumS（Ｃ，Ｌ）とを比較する。ここでNumS（Ｃ，Ｌ）は、色成分Ｃのレベル０に属するサブバンドの数を表す関数であり、本実施の形態４のサブバンド分解では図１８に示す通りの値を返す。次にステップＳ１６０４に進み、ｉ＜NumS（Ｃ，Ｌ）かどうかを判定し、そうであった場合はステップＳ１６０７に処理を移し、それ以外の場合にはステップＳ１６０５に処理を移す。ステップＳ１６０７では、レベルＬとサブバンド番号ｉとからサブバンドＳを特定する。尚、本実施の形態４におけるサブバンド分割の場合、Subband（Ｌ，ｉ）の返す値は図１９の通りである。
【０１０５】
次にステップＳ１６０８に進み、色成分ＣのＣ0（Ｓ，Ｂ）を、指定される色成分Ｃに応じてバッファ１０９〜１１１のいずれかから読み出し、符号出力部１１３に出力する。ここで着目する色成分の着目するサブバンド内の係数ブロックの数をＮbとし、各係数ブロックにラスタスキャン順に“０”から番号を付けて識別するとき、ｂは０〜（Ｎb−１）までループして順番に係数ブロックの上位ビットプレーンの符号化データを読み出す。次にステップＳ１６０９に進み、サブバンド番号ｉに“１”を加え、次のサブバンドへと処理を移行する。
【０１０６】
一方、ステップＳ１６０４で、ｉ＜NumS（Ｃ，Ｌ）であった場合には、着目する色成分(C)、着目するレベル(L)で全てのサブバンドの係数符号化データの読み出しが終了したので、ステップＳ１６０５に進んでＣに“１”を加え、次の色成分の処理に移行する。こうしてステップ１６０６で着目するレベルで、全ての色成分について処理が終了したかどうかを判定し、未処理の色成分がある場合（Ｃ＜３）の場合にはステップＳ１６０３へ、全ての色成分の読み出し処理が終わった場合にはＳ１６１０へ処理を移す。ステップＳ１６１０からステップＳ１６１４及びステップＳ１６１７からステップＳ１６１９の処理は、ステップＳ１６１８でＣ0（Ｓ，Ｂ）に変えてＣ1（Ｓ，Ｂ）の読み出しを行うことを除き、それぞれステップＳ１６０２からステップＳ１６０６、及びステップＳ１６１７からステップＳ１６１９の処理と同じであるので、その説明を省略する。
【０１０７】
符号出力部１１３は、符号データ読み出し部５１４ｂから出力される符号列を装置外部へと出力する。この符号出力部１１３は、例えば、ハードディスクやメモリといった記憶装置、ネットワーク回線のインターフェース等である。この符号出力の際に、復号時に必要な付加情報、例えば、水平方向及び垂直方向の画素数、Ｒ，Ｇ，Ｂ各データの１画素当たりのビット数、各成分の離散ウェーブレット変換の回数などを含んだヘッダ情報を生成して、この符号データ列に付加するものとする。
【０１０８】
このようにレベルＬが“０”の場合には、Ｙ，Ｕ，Ｖの各色成分はＬＬサブバンドの上位及び下位ビットプレーンの符号データが読み出されて符号出力部１１３から出力される。またレベルＬが“１”の場合には、Ｙ，Ｕ，Ｖの各色成分はＬＬサブバンドから読み出され、Ｙ成分はＨＬ１サブバンドまで、Ｕ成分はＬＨ１サブバンドまで、そしてＶ成分はＨＨ１サブバンドまでの上位及び下位ビットプレーンの符号データがそれぞれ読み出されて符号出力部１１３から出力される。更に、レベルＬが“２”の場合には、Ｕ，Ｖの各色成分はＬＬサブバンドから読み出され、Ｕ成分はＬＨ２サブバンドまで、そしてＶ成分はＨＨ２サブバンドまでの上位及び下位ビットプレーンの符号データがそれぞれ読み出されて符号出力部１１３から出力される。
【０１０９】
図２０は、これら必要情報をヘッダとして符号データ列の先頭に付加し、符号出力部１１３から出力される符号データ列の構成を示した図である。
【０１１０】
このように符号データを構成することにより、本実施の形態４の符号データ列を効果的に復号する復号装置では、レベル０の上位ビットプレーン符号データを受信して復号した段階で、Ｕ，Ｖ成分の係数をアップサンプリングして逆色変換を施すことにより原画像の１／２の大きさで再生画像を得ることができる。更に、レベル０の下位ビットプレーンの符号データまで受信すると、同じ手順でより高画質の１／２サイズの再生画像を得ることができる。
【０１１１】
これら２つの段階ではＹ成分の変換係数に対し、Ｕ，Ｖ成分の変換係数は１／４の数に削減されており、人間の視覚特性が考慮された符号化データとなっている。更に、レベル１の上位及び下位ビットプレーンの符号データを受信して復号し、同様にＵ，Ｖの変換係数データをアップサンプリングして逆色変換を施すことにより、原画像と同サイズの再生画像を得ることができる。この段階ではＹ成分については完全に復元可能であり、Ｕ，Ｖ成分のみ歪む。ここから更にレベル２の上位及び下位ビットプレーンの符号化データを受信して復号することにより、原画像を劣化無く復元することが可能である。
以上の処理により、符号データ列を最後まで受信して復号すれば原画像を完全に再現でき、かつ、符号化データの途中でも、それまでに受信したサブバンドに応じて、良好な再生画像が得られる効率の良いカラー画像符号化を実現できる。
［その他の実施の形態］
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば前述の実施の形態１〜４においては、離散ウェーブレット変換を用いた符号化の例を示したが、離散ウェーブレット変換については本実施の形態で使用したものに限定されるものではなく、可逆性を有するものであればフィルタの種類や適応方法を変えても構わない。例えば、本実施の形態においては、１画像分のデータを格納するバッファを用意して離散ウェーブレット変換を適用する方法を示したが、複数ラインバッファを用いてライン単位に変換処理を行っても良い。更に、離散ウェーブレット変換以外にも、アダマール変換等、その他の変換手法に基く符号化方式に適用しても構わない。また、係数の符号化方式についても上述の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、MQ-coder等、QM-Coder以外の他の算術符号化方法を適用しても構わないし、その他のエントロピ符号化方法を適用しても構わない。
【０１１２】
また、上記実施の形態２等においては、ＲＧＢ各色８ビットで表現されたカラー画像データをＹＵＶ空間に変換して符号化するものとして説明したので、ＵとＶのサブバンド分割の方法は同じものとして説明したが、例えばＲＧＢ空間で表現されたカラー画像を符号化するのであれば、ＲとＧとＢのサブバンド分割を互いに異なる様に設定しても良い。即ち、本発明はカラー画像を構成する少なくとも２つの成分における重要度の違いを考慮し、これら互いの成分のサブバンド分割の方法を異ならせる様にするものであれば、上記各実施の形態に応用が可能である。
【０１１３】
なお、本発明は複数の機器（例えばホストコンピュータ、インターフェース機器、リーダ、プリンタ等）から構成されるシステムの一部として適用しても、１つの機器（例えば複写機、ファクシミリ装置、デジタルカメラ等）からなる装置の１部に適用してもよい。
【０１１４】
また、本発明は上記実施の形態を実現するための装置及び方法のみに限定されるものではなく、上記システム又は装置内のコンピュータ（ＣＰＵあるいはＭＰＵ）に、上記実施の形態を実現するためのソフトウエアのプログラムコードを供給し、このプログラムコードに従って上記システムあるいは装置のコンピュータが上記各種デバイスを動作させることにより上記実施の形態を実現する場合も本発明の範疇に含まれる。
【０１１５】
またこの場合、前記ソフトウエアのプログラムコード自体が上記実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、具体的には上記プログラムコードを格納した記憶媒体は本発明の範疇に含まれる。
【０１１６】
この様なプログラムコードを格納する記憶媒体としては、例えばフロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【０１１７】
また、上記コンピュータが、供給されたプログラムコードのみに従って各種デバイスを制御することにより、上記実施の形態の機能が実現される場合だけではなく、上記プログラムコードがコンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）、あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して上記実施の形態が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発明の範疇に含まれる。
【０１１８】
更に、この供給されたプログラムコードが、コンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上記実施の形態が実現される場合も本発明の範疇に含まれる。
【０１１９】
以上説明したように本実施の形態によれば、画像データを構成する複数の成分を、各成分毎に符号伝送の途中段階で再生可能な方法で可逆符号化し、その符号化された各成分の符号化データを所定の単位で繰り返して並べて符号化データを生成することにより、その符号化出た列を受信して復号する際、その符号データ列の途中で、その時点で受信した符号化データのレベルに応じた、良質な画質の画像を再生することができる。
【０１２０】
又、その符号データを最後まで受信して再生する場合には、原画像を忠実に再生することができる。
【０１２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、画像データを構成する複数の成分のそれぞれを周波数変換して変換係数を符号化し、その符号をサブバンド単位、あるいは同一レベルの係数のまとまりを単位に繰り返して符号化データとすることにより、その符号化データを入力した段階に応じた画像を復号できる。
【０１２２】
また本発明によれば、符号化した画像を伝送する途中において、色に対する人間の目の特性を利用した良好な画質で画像を再現でき、かつ、最終的に情報の損失を無くして画像の再生が可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態に係る２次元ウェーブレット変換の様子を説明する模式図である。
【図３】本実施の形態１においてバッファに格納される符号化データの構成を説明する図である。
【図４】本実施の形態１において出力される符号データ列の構造を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る画像処理装置における符号化処理を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本実施の形態２に係るサブバンド分割を説明する模式図である。
【図８】本実施の形態２における出力符号データ列の構造を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る画像処理装置における符号化処理を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本実施の形態３に係るサブバンド分解の様子を説明する図である。
【図１２】本実施の形態３における出力符号データ列の構造を説明する図である。
【図１３】本発明の実施の形態４に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】本実施の形態４に係るサブバンド分解の様子を説明する図である。
【図１５】本実施の形態４における係数ブロック切り出しの様子を説明する図である。
【図１６】本発明の実施の形態４において、係数ブロックの符号化データを上位ビットプレーンの符号化データと下位ビットビットプレーンの符号化データに分ける様子を説明する図である。
【図１７】本発明の実施の形態４に係る符号データ読み出し部の処理を説明するフローチャートである。
【図１８】本実施の形態４における色成分Ｃ，レベルＬとサブバンドの数の関係を示す図である。
【図１９】本実施の形態４における、レベルＬ，サブバンド番号ｉで特定されるサブバンドを示す図である。
【図２０】本実施の形態４に係る画像処理装置から出力される符号データ列の構造を説明する図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データを入力して符号化する画像処理装置及びその方法並びに記憶媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像は非常に多くの情報を含んでおり、その画像情報を蓄積、伝送する場合には、その画像情報の有する膨大なデータ量が問題となる。そこで、このような画像情報を蓄積或は伝送する際には、その画像情報の持つ冗長性を除く、或いは更に、視覚的に認識し難い程度に画像情報の画素値に対して操作を加えることによって、画像情報のデータ量を削減する高能率符号化が用いられる。
【０００３】
画像情報の内、特にカラー画像の場合は、輝度成分の変化に比べて色差成分の変化の方が人間の目につきにくいため、色差成分のデータ量をより多く削減させることが一般的である。例えば、静止画像符号化の国際標準方式ＪＰＥＧを用いてＲＧＢカラー画像データを符号化する場合、その符号化処理の前にＲＧＢ画像データをＹＣｒＣｂに色変換して、このＹＣｒＣｂデータをＪＰＥＧ符号化することが多い。この際、前述したような色に対する人間の目の特性を利用するため、色変換した後に色差成分のサンプル数を減らすサブサンプリング処理や、色差成分の量子化ステップを大きくするといったことが一般的に行われる。
【０００４】
近年、医用の画像データの圧縮や、画像の原版保存といった用途において、画像データを圧縮・伸長した時に完全に元の画像が再現できる情報保存型（ロスレス）の符号化方式の需要が高まっている。このような符号化方式では、符号化アルゴリズムによる情報欠損、色変換やサブサンプルによる情報欠損は許容できない。このため、ロスレスで符号化した場合は、情報損失型（ロッシー）の符号化方式ほど高い圧縮性能を得ることはできず、符号化データ量を著しく減少できないため、このような符号化により符号化された符号化データを伝送するためには、なお多くの時間がかかる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来、画像を符号化して伝送する際に、その伝送の早期段階において、送られてくる画像の概略が受信側で把握できるように符号化する段階的符号化が用いられる。しかしながら、カラー画像データをロスレスで段階的に符号化する場合、サブサンプリングや量子化との組み合わせができないため、符号化画像データの途中段階で、その受信した符号化画像を復号して再生することができず、カラー画像の特性を利用した効率の良い符号化とは言えなかった。
【０００６】
本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、画像データを構成する複数の成分のそれぞれを周波数変換したサブバンド単位で符号化し、その符号をサブバンド単位に繰り返して符号化データとすることにより、その符号化データを入力した段階に応じた画像を復号できるようにした画像処理装置及びその方法並びに記憶媒体を提供することを目的とする。
【０００７】
又本発明の目的は、画像の輝度及び色差成分のそれぞれをサブバンドに分割して符号化し、その符号をサブバンド単位に繰り返して符号化データとすることにより、画像を伝送する途中において、色に対する人間の目の特性を利用した良好な画質で画像を再現でき、かつ、最終的に情報の損失を無くして画像の再生が可能な画像処理装置及びその方法並びに記憶媒体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の画像処理装置は以下のような構成を備える。即ち、
画像データの、それぞれ等しいサイズを有する輝度成分と２つの色差成分のそれぞれに離散ウェーブレット変換を施す離散ウェーブレット変換手段と、
前記離散ウェーブレット変換手段により生成されたサブバンドの係数を符号化する係数符号化手段と、
前記係数符号化手段により符号化された輝度成分と色差成分のそれぞれに対応する符号化データを配列して符号化データを生成する符号化データ生成手段とを有し、
前記離散ウェーブレット変換手段は、前記輝度成分よりも前記２つの色差成分のそれぞれへの離散ウェーブレット変換の回数を多くして前記輝度成分と色差成分とを前記２つの色差成分の異なる数のサブバンドに分解し、
前記符号化データ生成手段は、前記符号化データの同じレベルのサブバンドの符号化データの一部或は全体を順次配列して前記符号化データを生成することを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するために本発明の画像処理方法は以下のような工程を備える。即ち、
画像データの、それぞれ等しいサイズを有する輝度成分と２つの色差成分のそれぞれに離散ウェーブレット変換を施す離散ウェーブレット変換工程と、
前記離散ウェーブレット変換工程で生成されたサブバンドの係数を符号化する係数符号化工程と、
前記係数符号化工程で符号化された輝度成分と色差成分のそれぞれに対応する符号化データを配列して符号化データを生成する符号化データ生成工程とを有し、
前記離散ウェーブレット変換工程において、前記輝度成分よりも前記２つの色差成分のそれぞれへの離散ウェーブレット変換の回数を多くして前記輝度成分と色差成分とを前記２つの色差成分の異なる数のサブバンドに分解し、
前記符号化データ生成工程は、前記符号化データの同じレベルのサブバンドの符号化データの一部或は全体を順次配列して前記符号化データを生成することを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するために本発明の記憶媒体は、
コンピュータを、
画像データの、それぞれ等しいサイズを有する輝度成分と２つの色差成分のそれぞれに離散ウェーブレット変換を施す離散ウェーブレット変換手段と、
前記離散ウェーブレット変換手段により生成されたサブバンドの係数を符号化する係数符号化手段と、
前記係数符号化手段により符号化された輝度成分と色差成分のそれぞれに対応する符号化データを配列して符号化データを生成する符号化データ生成手段とを有し、
前記離散ウェーブレット変換手段は、前記輝度成分よりも前記２つの色差成分のそれぞれへの離散ウェーブレット変換の回数を多くして前記輝度成分と色差成分とを前記２つの色差成分の異なる数のサブバンドに分解し、
前記符号化データ生成手段は、前記符号化データの同じレベルのサブバンドの符号化データの一部或は全体を順次配列して前記符号化データを生成することを特徴とする画像処理装置として機能させる制御プログラムを格納した、前記コンピュータにより読取り可能な記憶媒体である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１において、１０１は画像入力部、１０２は色変換部、１０３，１０４，１０５は離散ウェーブレット変換部、１０６，１０７，１０８は２値算術符号化部、１０９，１１０，１１１はバッファ、１１２は固定長データ読み出し部、１１３は符号出力部である。
【００１７】
本実施の形態においては、ＲＧＢ各色８ビットで表現されたカラー画像データを符号化するものとして説明する。しかしながら本発明はこれに限らず、その他の色空間で表現されたカラー画像の符号化に適用することも可能である。
【００１８】
以下、図１を参照して本実施の形態における各部の動作を詳細に説明する。
【００１９】
まず、画像入力部１０１から符号化対象となる画像を示す全ての画素データがラスタスキャン順に入力される。本実施の形態においては、画素データは１画素毎に、各画素を表すＲ，Ｇ，Ｂデータが順番に入力されるものとする。この画像入力部１０１は、例えばスキャナ、デジタルカメラ等の撮像装置、或いはＣＣＤなどの撮像デバイス、或いはネットワーク回線のインターフェース等であってもよい。こうして画像入力部１０１から入力される画像データは、１画素を構成するデータが揃った段階、即ち、Ｂのデータが入力された段階で、まとめて色変換部１０２に送られる。
【００２０】
色変換部１０２では、これら３原色Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの値を用いて、次式によりＣ1，Ｃ2，Ｃ3を求め、それぞれ離散ウェーブレット変換部１０３，１０４，１０５に出力する。
【００２１】
Ｃ1＝（Ｒ−Ｇ）＋２５５
Ｃ2＝ Ｇ
Ｃ3＝（Ｂ−Ｇ）＋２５５
以降、Ｃ1成分は、離散ウェーブレット変換部１０３及び２値算術符号化部１０６により符号化され、その符号データがバッファ１０９に格納される。またＣ2成分は離散ウェーブレット変換部１０４及び２値算術符号化部１０７により符号化されてバッファ１１０に記憶され、またＣ3成分は、離散ウェーブレット変換部１０５及び２値算術符号化部１０８により符号化されてバッファ１１１に格納される。ここではＣ1，Ｃ2，Ｃ3成分のそれぞれに対する符号化処理は同じであるので、Ｃ1成分の符号化を例に説明する。
【００２２】
離散ウェーブレット変換部１０３は、受け取ったデータを、一旦、不図示の内部バッファに格納する。画像入力部１０１から、ある画像の全ての画素データが入力されて、離散ウェーブレット変換部１０３の内部バッファに、Ｃ1成分の１画面分の画像データが格納されると、離散ウェーブレット変換部１０３は適宜内部でバッファリングしながら２次元の離散ウェーブレット変換を施し、ＬＬ，ＬＨ，ＨＬ，ＨＨの４つのサブバンドの係数を生成する。本実施の形態において、２次元の離散ウェーブレット変換は、次式による１次元の離散ウェーブレット変換を水平方向と垂直方向に適用することにより行う。
【００２３】
ｒ（ｎ）＝floor［｛ｘ（２ｎ）＋ｘ（２ｎ＋１）｝／２］
ｄ（ｎ）＝ｘ（２ｎ＋２）−ｘ（２ｎ＋３）＋floor［｛−ｒ（ｎ）＋ｒ（ｎ＋２）＋２｝／４］ ...式（１）
なお、上式（１）において、ｘ(ｎ)は変換対象となる一次元のデータ系列のｎ番目の値、ｒ(ｎ)は低周波サブバンド（Ｌ）のｎ番目の係数、ｄ(ｎ)は高周波サブバンド（Ｈ）のｎ番目の係数である。また、floor[X]は、Xを越えない最大の整数値を表わす。
【００２４】
図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、符号化対象画像（図２（ａ））に対して、１次元離散ウェーブレット変換を水平及び垂直両方向に適用して４つのサブバンドに分割する様子を説明する図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の対象画像に対して垂直方向の１次元の離散ウェーブレット変換を施した例を示し、図２（ｃ）は、図２（ｂ）の結果に対して更に水平方向の１次元の離散ウェーブレット変換を施した場合を示している。
【００２５】
こうして生成された変換係数は、離散ウェーブレット変換部１０３の内部バッファに格納される。
【００２６】
離散ウェーブレット変換部１０３により、符号化対象画像データのＣ1成分のウェーブレット変換が行われると、２値算術符号化部１０６は離散ウェーブレット変換部１０３に格納されるウェーブレット変換係数をＬＬ，ＬＨ，ＨＬ，ＨＨサブバンドの順に符号化して、各符号をバッファ１０９に格納する。
【００２７】
２値算術符号化部１０６による各サブバンドの符号化は、サブバンドの各係数の絶対値を自然２進数で表現し、各桁に対応する２値データを集めたビットプレーンを単位として行われる。最上位のビットプレーンから最下位のビットプレーンまで順々に、ビットプレーン内の各ビット（以降、係数ビットと呼ぶ）を算術符号化する。
【００２８】
本実施の形態においては、算術符号化の手法としてQM-Coderを使用する。このQM-Coderを用いて、ある状態（コンテクスト）Ｓで発生した２値シンボルを符号化する手順、或は、算術符号化処理のための初期化手順、終端手順については、静止画像の国際標準ITU-T T. 81｜ISO/IEC 10918-1勧告等に詳細に説明されているので、ここではその説明を省略し、各２値シンボルを符号化する際の状態Ｓの決定方法について述べる。
【００２９】
本実施の形態においては、単純に、着目する係数ビットに先行する４個の係数ビットにより１６状態に分けて符号化を行うものとする。ここで着目する係数ビットをｂ(ｎ)、直前の係数ビットをｂ(ｎ−１)、更に、その前のビットをｂ(ｎ−２)といった具合に、括弧内の添え字で各ビットを表現すると、状態Ｓはｂ(ｎ−４)×８＋ｂ(ｎ−３)×４＋ｂ(ｎ−２)×２＋ｂ(ｎ−１)により定まる。このようにして定められた状態で、係数ビットを順次QM-Coderにより算術符号化して符号を生成する。QM-Coderでは、各状態毎に符号化済みのシンボル列から次のシンボルの出現確率を推定しており、各状態でのシンボルの出現確率に応じた符号化が行われる。符号化した係数ビットが“１”であり、その係数の上位ビット、即ち、その係数の既に符号化済みのビットが全て“０”である場合には、続けて係数の符号（＋／−）を表すビット（以降、符号ビットと呼ぶ）を２値算術符号化する。この符号ビットの算術符号化では、係数ビットの符号化とは重複しない１つの状態（例えば状態番号Ｓ＝１６）として符号化する。
【００３０】
２値算術符号化部１０６により、全てのサブバンドの係数が符号化されるとバッファ１０９には図３に示すような構成の符号列が格納される。
【００３１】
上述のＣ2，Ｃ3成分についても、同様の処理によりバッファ１１０，１１１に符号列が格納される。これらバッファ１０９，１１０，１１１に格納された符号データ列は、Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3の各成分を可逆符号化したものであり、この符号データ列から各成分を完全に再現できる。
【００３２】
このようにしてＣ1，Ｃ2，Ｃ3の各成分の符号データ列がバッファ１０９，１１０，１１１に格納されると、固定長データ読み出し部１１２は、各成分毎に予め定めたバイト数でバッファ１０９，１１０，１１１から符号データ列を読み出して出力する。この場合の読み出しバイト数は、例えば、Ｃ1，Ｃ3からは８バイト、Ｃ2からは３２バイトを読み出すといった具合に各成分毎に定め、Ｃ1から８バイト読み出した後、Ｃ2から３２バイト、Ｃ3から８バイト読み出し、また、Ｃ1から８バイト読み出すといったように、所定バイト数単位で繰り返して符号データを取り出す。このようにして各バッファから所定の長さの符号データを読み出す際に、符号データの末尾に達したならば、その予め定められた所定バイト数になるまで“０”を付加して補完する。そしてそれ以降、符号データの末尾に達したバッファからはデータの読み出しは行わない。
【００３３】
符号出力部１１３は、固定長データ読み出し部１１２から出力される符号列を装置外部へと出力する。この符号出力部１１３は、例えば、ハードディスクやメモリといった記憶装置、ネットワーク回線のインターフェース等である。符号出力部１１３からの符号出力の際に、復号時に必要な付加情報、例えば、水平方向及び垂直方向の画素数、Ｒ，Ｇ，Ｂ各データの１画素当たりのビット数、各成分を読み出す単位符号長（先の例ではＣ1，Ｃ3成分は８バイト、Ｃ2成分は３２バイト）を含んだヘッダを生成し、この符号列に付加するものとする。
【００３４】
図４は、これら必要情報をヘッダとして符号列の先頭に付加した場合に、符号出力部１１３から出力される符号列の構成を示した図である。
【００３５】
図４では、Ｃ2，Ｃ3，Ｃ1の順に符号列の読み出しが終わった場合の符号列を示した。Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3成分の符号化データを所定バイト数で順番に並べ、符号化データの読み出しが終了した成分については、以降のデータの読み出しを行っていないことが分かる。
【００３６】
図５は、本実施の形態１に係る画像処理装置による符号化データの出力処理を示すフローチャートである。
【００３７】
まずステップＳ１で画像データを入力し、その入力した画像データのＲＧＢ成分に対して色変換処理を実行し、例えば前述のＣ1〜Ｃ3で示す色成分信号を出力する。次にステップＳ２に進み、各色成分信号に対して離散ウェ−ブレット変換及び２値算術符号化処理を行って符号化し、その符号化した各色成分の符号化データを各バッファに記憶する。次にステップＳ３に進み、その記憶した各色成分の符号化データを固定長で読み出して符号化データとして出力する。ステップＳ４では全符号化データの読み出しが終了したかどうかを調べ、全符号化データの読み出しが終了していない時はステップＳ５に進み、もし読み出しが終了した符号化データがあれば、その符号化データを読み飛ばし、ステップＳ３で、残存している符号化データを固定長で読み出して出力する。このような処理を、ステップＳ４で、全符号化データを読み出すまで繰り返し実行する。
【００３８】
以上の符号化処理により生成された符号列を受信して復号する復号装置では、符号化データを最後まで受信して復号すれば原画像を完全に再現でき、かつ、符号データの伝送の途中段階で復号を行っても、良好な再生画像を得ることができる。
【００３９】
［実施の形態２］
上述の実施の形態１では、画像を構成する各成分を可逆符号化したデータを、所定の符号長を単位としてインターリーブして出力符号列を生成した。これに対し本発明の実施の形態２は、所定符号長でのインターリーブに限定されるものではなく、サブバンド単位、ビットプレーン単位のインターリーブを行うもので、以下、その変形例について説明する。
【００４０】
図６は、本発明の実施の形態２に係る画像処理装置の構成を示すブロック図で、前述の図１の構成と共通する部分は同じ符号で示し、それらの説明を省略する。
【００４１】
図６において、５０３，５０４，５０５は離散ウェーブレット変換部、５０６は成分比選択部、５０７は分解方法決定部である。なお色変換部１０２ａは、ここではＲＧＢ信号からＹ（輝度）及び色差信号Ｕ，Ｖを生成して出力する。
【００４２】
本実施の形態２では、前述の実施の形態１と同じく、ＲＧＢ各８ビットのカラー画像データを符号化するものとして説明する。しかしながら本発明はこれに限らず、他の色空間で表現されたカラー画像の符号化に適用することも可能である。
【００４３】
以下、図６のブロック図を用いて、本実施の形態２に係る画像処理装置の各部の動作を詳細に説明する。
【００４４】
符号化対象画像の符号化処理に先立ち、成分比選択部５０６には、輝度成分と２つの色差成分をインターリーブする際の比率を選択する選択情報が入力され、この選択情報に基づいて選択信号５１０が分解方法決定部５０７に出力される。本実施の形態２では、輝度成分（Ｙ）と２つの色差成分（Ｕ，Ｖ）の比を「１：１：１」、「２：１：１」、「４：１：１」の３種類の内のいずれかを選択するものとし、それぞれを選択番号“０”，“１”，“２”で表す。この選択番号は選択信号５１０として分解方法決定部５０７に送られる。この成分比選択部５０６の具体的な例としては、デコーダからの要求を受ける通信インターフェース部や、キーボードなど、ユーザからの要求を受けるユーザインターフェース部等である。
【００４５】
分解方法決定部５０７は、この選択信号５１０に従って、色変換部１０２ａで生成されるＹ，Ｕ，Ｖの各成分を離散ウェーブレット変換によりサブバンドに分解する際の分解方法を決定する。この分解方法決定部５０７の出力は、制御信号５１１として離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５に渡される。
【００４６】
本実施の形態２では、分解方法として図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す３タイプを選択する。ここで出力する制御信号５１１の値としては“０”，“１”，“２”のいずれかであり、それぞれ、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）の分解方法に対応している。
【００４７】
成分比選択部５０６の出力する選択信号５１０が“０”の場合（「１：１：１」）は、分解方法決定部５０７は離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５のそれぞれに制御信号５１１として“２”を出力する。これにより輝度信号（Ｙ）及び色差信号（Ｕ，Ｖ）は、図７（ｃ）のように、水平方向と垂直方向に離散ウェーブレット変換が適用され、ＬＬ，ＬＨ０，ＨＬ０，ＨＨ０の４つのサブバンドに分解される。
【００４８】
また選択信号５１０が“１”の場合（「２：１：１」）には、分解方法決定部５０７は離散ウェーブレット変換部５０３に制御信号５１１を“０”で、離散ウェーブレット変換部５０４，５０５には制御信号５１１を“１”として出力する。これにより輝度信号（Ｙ）は、図７（ａ）に示すように、ＬＬ，ＬＨ，ＨＬ，ＨＨに分解され、色差信号（Ｕ，Ｖ）は、図７（ｂ）のように、ＬＬ，ＨＬ，ＬＨ，ＨＨ及びＨのサブバンドに分解される。
【００４９】
また、選択信号５１０が“２”の場合（「４：１：１」）には、離散ウェーブレット変換部５０３には制御信号５１１を“０”で、離散ウェーブレット変換部５０４，５０５には制御信号５１１を“２”でそれぞれ出力する。これにより輝度信号（Ｙ）は、図７（ａ）に示すように、ＬＬ，ＬＨ，ＨＬ，ＨＨに分解され、色差信号（Ｕ，Ｖ）には、図７（ｃ）のように、水平方向と垂直方向に離散ウェーブレット変換が適用され、ＬＬ，ＬＨ０，ＨＬ０，ＨＨ０の４つのサブバンドに分解される。
【００５０】
このように本実施の形態２では、後段の符号化部により符号化される符号データをサブバンド単位に各成分を並べて符号列を形成する。即ち、制御信号５１１が“０”であった場合は、図７（ａ）のように、ＬＬサブバンドを含めて各サブバンドの大きさは全ての成分で同じであるが、制御信号５１１が“１”或は“２”であった場合には、図７（ｂ），（ｃ）のように、図７（ａ）のＹ成分のＬＬ，ＬＨ，ＨＬ，ＨＨサブバンドの大きさよりも、Ｕ，Ｖ成分のサブバンドの大きさが小さくなっている。
【００５１】
これにより、サブサンプリングを行う場合と同様の効果をもたらすことができる。即ち、受信側で輝度及び色差成分のＬＬを受信した段階で画像再生を行ってもよく、或は輝度及び色差成分のＬＨ，ＨＬ，ＨＨを受信した各段階で良好なカラー画像の再生ができる。
【００５２】
次に図６の構成に基づく動作を説明する。画像入力部１０１から符号化対象となる画像を示す全ての画素データがラスタスキャン順に入力される。本実施の形態２においては、１画素毎に、各画素を表すＲ，Ｇ，Ｂデータが順番に入力されるものとする。この画像入力部１０１は、例えばスキャナ、デジタルカメラ等の撮像装置、或いはＣＣＤなどの撮像デバイス、或いはネットワーク回線のインターフェース等である。こうして画像入力部１０１から入力される画像データは、１画素を構成するデータが揃った段階、即ち、Ｂのデータが入力された段階で、まとめて色変換部１０２ａに送られる。
【００５３】
色変換部１０２ａでは、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの値を用いて、次式によりＹ，Ｕ，Ｖを求め、それぞれ離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５に出力する。
【００５４】
Ｙ＝ｆｌｏｏｒ｛（Ｒ＋２Ｇ＋Ｂ）／４｝
Ｕ＝Ｒ−Ｇ＋２５５
Ｖ＝Ｂ−Ｇ＋２５５ ...式（２）
但し、上の式（２）においてｆｌｏｏｒ{ｘ}は、ｘを超えない最大の整数を表す。
【００５５】
こうして得られたＹ，Ｕ，Ｖ成分の各データは、一旦、離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５の内部バッファにそれぞれ格納される。
【００５６】
離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５のそれぞれは、その内部バッファに各成分の１画面分の画像データを格納すると、適宜内部でバッファリングしながら離散ウェーブレット変換を行ない、複数のサブバンドに分割する。まず、分解方法決定部５０７から出力される制御信号５１１の値に応じて、第一の変換処理を行なう。但し、分解方式決定部５０７からの制御信号５１１の値が“０”である場合には、この第一の変換処理は行なわない。又、制御信号５１１の値が“１”である場合には、水平方向に離散ウェーブレット変換を適用し、ＬとＨの２つのサブバンドに分解する。また制御信号５１１の値が“２”である場合には、水平方向と垂直方向に離散ウェーブレット変換を適用し、ＬＬ，ＬＨ０，ＨＬ０，ＨＨ０の４つのサブバンドに分解する。
【００５７】
次に、この第一の変換処理後、最も低い周波数サブバンドに相当する部分（何もしない場合には成分データ、水平方向の処理を行なった場合にはＬ，２次元の変換を行なった場合にはＬＬ）に対して２次元の離散ウェーブレット変換を適用し、これをＬＬ，ＬＨ，ＨＬ，ＨＨの４つのサブバンドに分解する。
【００５８】
本実施の形態２において、離散ウェーブレット変換は前述の式（１）に基づいて行なうものとし、２次元の離散ウェーブレット変換は、これを水平方向と垂直方向に適用することにより行う。
【００５９】
こうして生成された変換係数は、離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５の内部バッファに格納される。
【００６０】
従って、各成分の画像データは分解方法決定部５０７からの制御信号５１１が“０”，“１”，“２”のいずれであるかに応じて、それぞれ図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すようにサブバンドに分解され、離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５の内部バッファに格納される。
【００６１】
離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５により符号化対象画像データの各成分の離散ウェーブレット変換が行われると、２値算術符号化部１０６〜１０８のそれぞれは、各離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５に格納されるウェーブレット変換係数を低周波サブバンドから高周波サブバンドへと順々に符号化して、その符号化データをバッファ１０９，１１０，１１１に格納する。これら２値算術符号部１０６〜１０８によるサブバンドの係数の符号化処理は、前述の実施の形態１における２値算術符号部の処理と同じであるので説明を省略する。但し、バッファ１０９〜１１１に格納される符号化データは、本実施の形態２では、サブバンド単位で読み出すことのできる形で格納されているものとする。
【００６２】
こうして２値算術符号化部１０６〜１０８により、全てのサブバンドの変換係数が符号化されると、符号データ読み出し部５１４は、バッファ１０９，１１０，１１１から、１サブバンドに対応する符号データ列を順に読み出して出力する。こうして全サブバンドの符号データを読み出し終わったバッファからは、それ以降のデータの読み出しは行わない。
【００６３】
符号出力部１１３は、符号データ読み出し部５１４から出力される符号列を装置外部へと出力する。この符号出力部１１３は、例えば、ハードディスクやメモリといった記憶装置、ネットワーク回線のインターフェース等である。この符号データの出力の際に、復号時に必要な付加情報、例えば、水平方向及び垂直方向の画素数、Ｒ，Ｇ，Ｂ各データの１画素当たりのビット数、成分比選択部５０６で選択した成分比などを含んだヘッダ情報を生成し、符号列に付加するものとする。
【００６４】
図８は、これら必要情報をヘッダとして符号列の先頭に付加した場合に、符号出力部１１３から出力される符号列の構成を示した図である。
【００６５】
ここでは、成分比選択部５０６から出力される成分比の選択信号５１０の値が“１”である場合（「２：１：１」）の符号列を示している。この場合、輝度成分（Ｙ）は図７（ａ）のようにサブバンドに分解され、色差成分Ｕ，Ｖについては、図７（ｂ）に示すようなサブバンド分解方法が適用されている。これは図７（ａ）と比べて、更にＨサブバンドが存在したものとなっている。従って、Ｕ，Ｖ成分のみに、Ｈサブバンドの符号データが符号列の最後に付加されていることが分かる。
【００６６】
図９は、本実施の形態２に係る画像処理装置における符号化処理を示すフローチャートである。
【００６７】
まずステップＳ１１で、入力したＲＧＢ画像信号をＹＵＶ信号に変換する。次にステップＳ１２で、輝度信号成分と色差信号成分との比率を入力し、ステップＳ１３で、その入力された比率に従って、各離散ウェ−ブレット変換部５０３，５０４，５０５における変換方法を決定する。こうして各ウェ−ブレット変換された係数を符号化部１０６〜１０８のそれぞれで符号化して各バッファ１０９〜１１１に記憶する（ステップＳ１４）。次にステップＳ１５では、その記憶された符号化データの低周波成分のサブバンドから順次読み出し、ステップＳ１６で符号化データとして出力する。
【００６８】
以上の処理により、こうして符号化された符号化データを受信して復号する復号装置において、その符号化データを最後まで受信して復号すれば原画像を完全に再現でき、また、伝送される符号化データの途中であっても、それまでに受信した画像を復号して再生することができる。このようにして、その受信して復号するサブバンドに応じた画像を再生することができる。
【００６９】
［実施の形態３］
上述の実施の形態２では、選択した成分比に応じてサブバンド分解の方法を変えた。このため、成分比が決まってからでないと符号化処理を開始することができなかった。これに対しここでは、より柔軟な成分インターリーブ方式を提案する。
【００７０】
図１０は、本発明の実施の形態３に係る画像処理装置の構成を示すブロック図で、前述の実施の形態に係る画像処理装置の構成と共通する部分は同じ符号で示し、それらの説明を省略する。
【００７１】
図１０において、８０９はハードディスク等の２次記憶装置で、符号化された各符号データ列を記憶する。
【００７２】
本実施の形態３では、前述の実施の形態１と同じく、ＲＧＢ各８ビットのカラー画像データを符号化するものとして説明する。しかしながら本発明はこれに限らず、他の色空間で表現されたカラー画像の符号化に適用することも可能である。
【００７３】
以下、図１０のブロック図を用いて、本実施の形態３に係る各部の動作を詳細に説明する。
【００７４】
まず、画像入力部１０１から符号化対象となる画像を示す全ての画素データがラスタスキャン順に入力される。本実施の形態３においては、１画素毎に、各画素を表すＲ，Ｇ，Ｂデータが順番に入力されるものとする。この画像入力部１０１は、例えばスキャナ、デジタルカメラ等の撮像装置、或いはＣＣＤなどの撮像デバイス、或いはネットワーク回線のインターフェース等である。画像入力部１０１から入力される画像データは、１画素を構成するデータが揃った段階、即ちＲＧＢの内の最後のＢのデータが入力された段階で、まとめて色変換部１０２ａに送られる。
【００７５】
色変換部１０２ａでは、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの値を用いて、前述の式（２）によりＹ，Ｕ，Ｖを求めて、それぞれ離散ウェーブレット変換部１０３，１０４，１０５に出力する。
【００７６】
ここでＹ，Ｕ，Ｖ成分のデータは、一旦、離散ウェーブレット変換部１０３〜１０５の内部バッファにそれぞれ格納される。
【００７７】
離散ウェーブレット変換部１０３〜１０５のそれぞれは、その内部バッファに各成分の１画面分の画像データが格納されると、適宜、内部でバッファリングしながら離散ウェーブレット変換を行ない、複数のサブバンドに分解する。この離散ウェーブレット変換は前述の式（１）に基づいて行なうものとする。本実施の形態３においては、これを水平方向と垂直方向に適用してＬＬ，ＬＨ，ＨＬ，ＨＨの４つのサブバンドに分解する処理を、ＬＬサブバンドに対して繰り返して行うことにより図１１に示すように、ＬＬ，ＬＨ１，ＨＬ１，ＨＨ１，ＬＨ２，ＨＬ２，ＨＨ２の７つのサブバンドを生成するものとする。
【００７８】
こうして生成されたサブバンドは、離散ウェーブレット変換部１０３，１０４，１０５の内部バッファに格納される。
【００７９】
離散ウェーブレット変換部１０３，１０４，１０５により符号化対象画像データの各成分のウェーブレット変換が行われると、２値算術符号化部１０６，１０７，１０８のそれぞれは、離散ウェーブレット変換部１０３，１０４，１０５のそれぞれに格納されるウェーブレット変換係数を低周波サブバンドから高周波サブバンドへと順々に符号化し、その符号化データを２次記憶装置８０９に格納する。ここで、２次記憶装置８０９に格納される符号化データは、各成分毎に、サブバンド単位で読み出すことのできる形で格納しておくものとする。
【００８０】
本実施の形態３においては、この後、成分比選択部５０６によって選択される成分インターリーブ要求に従って数種の形態の符号列を生成するが、２次記憶装置８０９に格納されている符号化データの再符号化は行わず、選択した成分比に応じて符号の読み出し方を変えて符号列を生成するだけである。以下、成分比選択部５０６、符号データ読み出し部５１４ａ、符号出力部１１３の動作について説明する。
【００８１】
成分比選択部５０６には、Ｙ，Ｕ，Ｖ成分をインターリーブする際の比率を選択する選択情報が入力される。本実施の形態３では、Ｙ，Ｕ，Ｖ成分の比として「１：１：１」、「４：１：１」のいずれかを選択するものとし、それぞれが選択番号“０”，“１”を表す選択信号５１０で表される。この選択信号５１０は符号データ読み出し部５１４ａに送られる。この成分比選択部５０６の具体的な例としては、デコーダからの要求を受ける通信インターフェース部や、キーボードなど、ユーザからの要求を受けるユーザインターフェース部等である。
【００８２】
符号データ読み出し部５１４ａは、２次記憶装置８０９から各成分の符号化データをサブバンド単位に読み出して符号出力部１１３に出力する。ここで成分比選択部５０６の出力する選択信号５１０が“１”であれば、各成分の符号化データをサブバンド毎に読み出す前に、Ｙ成分の３つのサブバンド（ＬＬ，ＬＨ１，ＨＬ１）の符号化データを先に読み出しておく。また選択信号５１０が“０”であれば、先行してＹ成分の符号データを読み出すことはしない。全てのサブバンドの符号データを読み出し終わった成分については、それ以降のデータの読み出しは行わない。
【００８３】
符号出力部１１３は、符号データ読み出し部５１４ａから出力される符号列を装置外部へと出力する。この符号出力部１１３は、例えば、ハードディスクやメモリといった記憶装置、ネットワーク回線のインターフェース等である。この符号出力の際に、復号時に必要な付加情報、例えば、水平方向及び垂直方向の画素数、Ｒ，Ｇ，Ｂ各データの１画素当たりのビット数、成分比選択部５０６で選択された成分比などを含んだヘッダ情報を生成して、この符号データ列に付加するものとする。
【００８４】
図１２は、これら必要情報をヘッダとして符号データ列の先頭に付加した場合に、符号出力部１１３から出力される符号データ列の構成を示した図である。
【００８５】
ここでは、成分比選択部５０６から出力される成分比の選択信号５１０が“１”である場合（「４：１：１」）の符号データ列を示した。Ｙ成分については３つのサブバンドのデータが先に読み出されていることが分かる。
【００８６】
図１２において、１２０１で示すように、Ｙ成分の３つのサブバンド（ＬＬ，ＬＨ１，ＨＬ１，ＨＨ）の符号化データを先に読み出しておく。次にＵ成分とＶ成分のＬＬサブバンドの符号を読み出し、次にＹ成分のＬＨ２サブバンドとＵ成分とＶ成分のＬＨ１サブバンドの符号を読み出し、順次、符号を読み出して、Ｙ成分のＨＨ２サブバンドとＵ成分とＶ成分のＨＨ１サブバンドの符号を読み出した後は、Ｕ成分とＶ成分のＬＨ２，ＨＬ２及びＨＨ２のサブバンドの符号を順次読み出す。
【００８７】
以上の処理により、この様にして符号化された符号化データ列を受信して復号する側では、その生成した符号データ列を最後まで受信して復号すれば原画像を完全に再現でき、かつ、符号化データの途中でも、それまでに受信したサブバンドに応じて、良好な再生画像が得られる効率の良いカラー画像符号化を実現できる。
【００８８】
［実施の形態４］
上述の実施の形態２、３では、サブバンド単位に画像を構成する成分をインターリーブする方法を示した。これに対し本実施の形態４では、復号画像サイズを基に、サブバンドを幾つかの組に分け、各組毎に成分を符号化したデータをインターリーブする方法を示す。
【００８９】
図１３は、本発明の実施の形態４に係る画像処理装置の構成を示すブロック図で、前述の実施の形態に係る画像処理装置の構成（図６）と共通する部分は同じ符号で示し、それらの説明を省略する。
【００９０】
図１３において、１３０１、１３０２、１３０３は係数ブロック形成部、１０６ａ、１０７ａ、１０８ａは２値算術符号化部、５１４ｂは符号データ読み出し部である。
【００９１】
本実施の形態４では、前述の実施の形態１と同じく、ＲＧＢ各８ビットのカラー画像データを符号化するものとして説明する。しかしながら本発明はこれに限らず、他の色空間で表現されたカラー画像の符号化に適用することも可能である。
【００９２】
以下、図１３のブロック図を用いて、本実施の形態４に係る画像処理装置の各部の動作を詳細に説明する。
【００９３】
まず、画像入力部１０１から符号化対象となる画像を示す全ての画素データがラスタスキャン順に入力される。本実施の形態４においては、１画素毎に、各画素を表すＲ，Ｇ，Ｂデータが順番に入力されるものとする。この画像入力部１０１は、例えばスキャナ、デジタルカメラ等の撮像装置、或いはＣＣＤなどの撮像デバイス、或いはネットワーク回線のインターフェース等である。こうして画像入力部１０１から入力された画像データは、１画素を構成するデータが揃った段階、即ちＲＧＢの内の最後のＢデータが入力された段階で、まとめて色変換部１０２aに送られる。
【００９４】
色変換部１０２aでは、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの値を用いて、前述の式（２）によりＹ，Ｕ，Ｖを求めて、それぞれ離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５に出力する。ここでＹ，Ｕ，Ｖ成分のデータは、一旦、離散ウェーブレット変換部５０３〜５０５の内部バッファにそれぞれ格納される。
【００９５】
離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５のそれぞれは、その内部バッファに各成分の１画面分の画像データを格納すると、適宜内部でバッファリングしながら離散ウェーブレット変換を行い、複数のサブバンドに分割する。これら離散ウェーブレット変換部５０３〜５０５は、前述の実施の形態２で述べたように、制御信号５１１の値に応じて分解方法を変えることが可能であるが、本実施の形態４では、各離散ウェーブレット変換部に送られる制御信号５１１の値は固定されている。よって、Ｙ成分については２次元の離散ウェーブレット変換を１回適用することにより図１４（ａ）のように４つのサブバンドに分解し、Ｕ，Ｖ成分については２次元離散ウェーブレット変換を２回適用することにより図１４（ｂ）のように７つのサブバンドに分解する。
【００９６】
本実施の形態４において、一次元の離散ウェーブレット変換は前述の式（１）に基づいて行なうものとし、２次元の離散ウェーブレット変換は、これを水平方向と垂直方向に適用することにより行う。
【００９７】
こうして生成された変換係数は、離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５の内部バッファに格納される。
【００９８】
これら離散ウェーブレット変換部５０３，５０４，５０５により、符号化対象画像データの各成分のウェーブレット変換が行われると、係数ブロック形成部１３０１，１３０２，１３０３のそれぞれは、これら離散ウェーブレット変換部１０３，１０４，１０５のそれぞれに格納されているウェーブレット変換係数を低周波サブバンドから高周波サブバンドへと順々に読み出す。その際、各サブバンドを固定サイズのブロックに区切り、このブロック（以降、係数ブロックと呼ぶ）を単位として変換係数を読み出す。こうして読み出された変換係数はそれぞれ２値算術符号化部１０６ａ，１０７ａ，１０８ａに送られる。
【００９９】
図１５は、これら離散ウェーブレット変換部５０４，５０５により生成されたＵ，Ｖ成分の７つのサブバンドが係数ブロックに分割される例を示したものである。
【０１００】
２値算術符号化部１０６ａ〜１０８ａは、それぞれ係数ブロック形成部１３０１〜１３０３から読み出される変換係数を係数ブロック単位に符号化し、その符号化データをバッファ１０９，１１０，１１１に格納する。これら２値算術符号化部１０６ａ〜１０８ａによる変換係数の符号化処理は、各係数ブロック形成部で形成された係数ブロックを単位として符号化処理をすることを除き、前述の実施の形態における２値算術符号化部の処理と同じであるので、その説明を省略する。但し、本実施の形態４では、各係数ブロックの符号化データを２つに分けて格納するものとする。即ち、あるサブバンド（Ｓとする）のある係数ブロック（Ｂとする）の符号化データをＣ(Ｓ，Ｂ)とするとき、所定のビットプレーンでこれを２つに区分けし、上位ビットプレーンの符号化データをＣ0(Ｓ，Ｂ)、下位ビットプレーンの符号化データをＣ1(Ｓ，Ｂ)として別々に格納しておく。
【０１０１】
図１６は、係数ブロック符号化データを上位ビットプレーン符号化データと下位ビットプレーン符号化データの２つに区分する様子を説明する図である。ここでは、ある係数ブロック（Ｂ）の符号化データＣ(Ｓ，Ｂ)が、上位ビットプレーンの符号化データＣ0(Ｓ，Ｂ)と、下位ビットプレーンの符号化データＣ1(Ｓ，Ｂ)とに分離された状態を示している。
【０１０２】
符号データ読み出し部５１４ｂは、バッファ１０９，１１０，１１１に格納される符号化データを読み出して符号出力部１１３に送る。ここで符号化データを読み出す際には、復号側で行う逆離散ウェーブレット変換により再生できる画像のサイズを考慮して、ＬＬサブバンドをレベル０、ＨＬ１，ＬＨ１，ＨＨ１をレベル１、ＨＬ２，ＬＨ２，ＨＨ２をレベル２と定義し、レベル０、レベル１、レベル２の順に読み出す。また各レベルでは、そのレベルの属する全ての係数ブロックの上位ビットプレーンの符号化データを読み出した後、全ての係数ブロックの下位ビットプレーンの符号化データを読み出す。
【０１０３】
図１７は、本実施の形態４に係る符号データ読み出し部５１４ｂにおける処理の流れを示すフローチャートで、このフローチャートを参照して、より詳細に符号データ読み出し部５１４ｂの動作を説明する。
【０１０４】
まずステップＳ１６０１，Ｓ１６０２，Ｓ１６０３のそれぞれで、レベル(L)、色成分(C)、サブバンド番号(i)に関する各変数Ｌ，Ｃ，ｉに初期値“０”を設定する。ここで色成分Ｃは、Ｙ，Ｕ，Ｖの順に“０”から番号を付与するものとする。即ち、Ｃ＝０ならばＹ成分、Ｃ＝１ならばＵ成分、Ｃ＝２ならばＶ成分を意味する。次にステップＳ１６０４に進み、サブバンド番号ｉとNumS（Ｃ，Ｌ）とを比較する。ここでNumS（Ｃ，Ｌ）は、色成分Ｃのレベル０に属するサブバンドの数を表す関数であり、本実施の形態４のサブバンド分解では図１８に示す通りの値を返す。次にステップＳ１６０４に進み、ｉ＜NumS（Ｃ，Ｌ）かどうかを判定し、そうであった場合はステップＳ１６０７に処理を移し、それ以外の場合にはステップＳ１６０５に処理を移す。ステップＳ１６０７では、レベルＬとサブバンド番号ｉとからサブバンドＳを特定する。尚、本実施の形態４におけるサブバンド分割の場合、Subband（Ｌ，ｉ）の返す値は図１９の通りである。
【０１０５】
次にステップＳ１６０８に進み、色成分ＣのＣ0（Ｓ，Ｂ）を、指定される色成分Ｃに応じてバッファ１０９〜１１１のいずれかから読み出し、符号出力部１１３に出力する。ここで着目する色成分の着目するサブバンド内の係数ブロックの数をＮbとし、各係数ブロックにラスタスキャン順に“０”から番号を付けて識別するとき、ｂは０〜（Ｎb−１）までループして順番に係数ブロックの上位ビットプレーンの符号化データを読み出す。次にステップＳ１６０９に進み、サブバンド番号ｉに“１”を加え、次のサブバンドへと処理を移行する。
【０１０６】
一方、ステップＳ１６０４で、ｉ＜NumS（Ｃ，Ｌ）であった場合には、着目する色成分(C)、着目するレベル(L)で全てのサブバンドの係数符号化データの読み出しが終了したので、ステップＳ１６０５に進んでＣに“１”を加え、次の色成分の処理に移行する。こうしてステップ１６０６で着目するレベルで、全ての色成分について処理が終了したかどうかを判定し、未処理の色成分がある場合（Ｃ＜３）の場合にはステップＳ１６０３へ、全ての色成分の読み出し処理が終わった場合にはＳ１６１０へ処理を移す。ステップＳ１６１０からステップＳ１６１４及びステップＳ１６１７からステップＳ１６１９の処理は、ステップＳ１６１８でＣ0（Ｓ，Ｂ）に変えてＣ1（Ｓ，Ｂ）の読み出しを行うことを除き、それぞれステップＳ１６０２からステップＳ１６０６、及びステップＳ１６１７からステップＳ１６１９の処理と同じであるので、その説明を省略する。
【０１０７】
符号出力部１１３は、符号データ読み出し部５１４ｂから出力される符号列を装置外部へと出力する。この符号出力部１１３は、例えば、ハードディスクやメモリといった記憶装置、ネットワーク回線のインターフェース等である。この符号出力の際に、復号時に必要な付加情報、例えば、水平方向及び垂直方向の画素数、Ｒ，Ｇ，Ｂ各データの１画素当たりのビット数、各成分の離散ウェーブレット変換の回数などを含んだヘッダ情報を生成して、この符号データ列に付加するものとする。
【０１０８】
このようにレベルＬが“０”の場合には、Ｙ，Ｕ，Ｖの各色成分はＬＬサブバンドの上位及び下位ビットプレーンの符号データが読み出されて符号出力部１１３から出力される。またレベルＬが“１”の場合には、Ｙ，Ｕ，Ｖの各色成分はＬＬサブバンドから読み出され、Ｙ成分はＨＬ１サブバンドまで、Ｕ成分はＬＨ１サブバンドまで、そしてＶ成分はＨＨ１サブバンドまでの上位及び下位ビットプレーンの符号データがそれぞれ読み出されて符号出力部１１３から出力される。更に、レベルＬが“２”の場合には、Ｕ，Ｖの各色成分はＬＬサブバンドから読み出され、Ｕ成分はＬＨ２サブバンドまで、そしてＶ成分はＨＨ２サブバンドまでの上位及び下位ビットプレーンの符号データがそれぞれ読み出されて符号出力部１１３から出力される。
【０１０９】
図２０は、これら必要情報をヘッダとして符号データ列の先頭に付加し、符号出力部１１３から出力される符号データ列の構成を示した図である。
【０１１０】
このように符号データを構成することにより、本実施の形態４の符号データ列を効果的に復号する復号装置では、レベル０の上位ビットプレーン符号データを受信して復号した段階で、Ｕ，Ｖ成分の係数をアップサンプリングして逆色変換を施すことにより原画像の１／２の大きさで再生画像を得ることができる。更に、レベル０の下位ビットプレーンの符号データまで受信すると、同じ手順でより高画質の１／２サイズの再生画像を得ることができる。
【０１１１】
これら２つの段階ではＹ成分の変換係数に対し、Ｕ，Ｖ成分の変換係数は１／４の数に削減されており、人間の視覚特性が考慮された符号化データとなっている。更に、レベル１の上位及び下位ビットプレーンの符号データを受信して復号し、同様にＵ，Ｖの変換係数データをアップサンプリングして逆色変換を施すことにより、原画像と同サイズの再生画像を得ることができる。この段階ではＹ成分については完全に復元可能であり、Ｕ，Ｖ成分のみ歪む。ここから更にレベル２の上位及び下位ビットプレーンの符号化データを受信して復号することにより、原画像を劣化無く復元することが可能である。
以上の処理により、符号データ列を最後まで受信して復号すれば原画像を完全に再現でき、かつ、符号化データの途中でも、それまでに受信したサブバンドに応じて、良好な再生画像が得られる効率の良いカラー画像符号化を実現できる。
［その他の実施の形態］
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば前述の実施の形態１〜４においては、離散ウェーブレット変換を用いた符号化の例を示したが、離散ウェーブレット変換については本実施の形態で使用したものに限定されるものではなく、可逆性を有するものであればフィルタの種類や適応方法を変えても構わない。例えば、本実施の形態においては、１画像分のデータを格納するバッファを用意して離散ウェーブレット変換を適用する方法を示したが、複数ラインバッファを用いてライン単位に変換処理を行っても良い。更に、離散ウェーブレット変換以外にも、アダマール変換等、その他の変換手法に基く符号化方式に適用しても構わない。また、係数の符号化方式についても上述の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、MQ-coder等、QM-Coder以外の他の算術符号化方法を適用しても構わないし、その他のエントロピ符号化方法を適用しても構わない。
【０１１２】
また、上記実施の形態２等においては、ＲＧＢ各色８ビットで表現されたカラー画像データをＹＵＶ空間に変換して符号化するものとして説明したので、ＵとＶのサブバンド分割の方法は同じものとして説明したが、例えばＲＧＢ空間で表現されたカラー画像を符号化するのであれば、ＲとＧとＢのサブバンド分割を互いに異なる様に設定しても良い。即ち、本発明はカラー画像を構成する少なくとも２つの成分における重要度の違いを考慮し、これら互いの成分のサブバンド分割の方法を異ならせる様にするものであれば、上記各実施の形態に応用が可能である。
【０１１３】
なお、本発明は複数の機器（例えばホストコンピュータ、インターフェース機器、リーダ、プリンタ等）から構成されるシステムの一部として適用しても、１つの機器（例えば複写機、ファクシミリ装置、デジタルカメラ等）からなる装置の１部に適用してもよい。
【０１１４】
また、本発明は上記実施の形態を実現するための装置及び方法のみに限定されるものではなく、上記システム又は装置内のコンピュータ（ＣＰＵあるいはＭＰＵ）に、上記実施の形態を実現するためのソフトウエアのプログラムコードを供給し、このプログラムコードに従って上記システムあるいは装置のコンピュータが上記各種デバイスを動作させることにより上記実施の形態を実現する場合も本発明の範疇に含まれる。
【０１１５】
またこの場合、前記ソフトウエアのプログラムコード自体が上記実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、具体的には上記プログラムコードを格納した記憶媒体は本発明の範疇に含まれる。
【０１１６】
この様なプログラムコードを格納する記憶媒体としては、例えばフロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【０１１７】
また、上記コンピュータが、供給されたプログラムコードのみに従って各種デバイスを制御することにより、上記実施の形態の機能が実現される場合だけではなく、上記プログラムコードがコンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）、あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して上記実施の形態が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発明の範疇に含まれる。
【０１１８】
更に、この供給されたプログラムコードが、コンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上記実施の形態が実現される場合も本発明の範疇に含まれる。
【０１１９】
以上説明したように本実施の形態によれば、画像データを構成する複数の成分を、各成分毎に符号伝送の途中段階で再生可能な方法で可逆符号化し、その符号化された各成分の符号化データを所定の単位で繰り返して並べて符号化データを生成することにより、その符号化出た列を受信して復号する際、その符号データ列の途中で、その時点で受信した符号化データのレベルに応じた、良質な画質の画像を再生することができる。
【０１２０】
又、その符号データを最後まで受信して再生する場合には、原画像を忠実に再生することができる。
【０１２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、画像データを構成する複数の成分のそれぞれを周波数変換して変換係数を符号化し、その符号をサブバンド単位、あるいは同一レベルの係数のまとまりを単位に繰り返して符号化データとすることにより、その符号化データを入力した段階に応じた画像を復号できる。
【０１２２】
また本発明によれば、符号化した画像を伝送する途中において、色に対する人間の目の特性を利用した良好な画質で画像を再現でき、かつ、最終的に情報の損失を無くして画像の再生が可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態に係る２次元ウェーブレット変換の様子を説明する模式図である。
【図３】本実施の形態１においてバッファに格納される符号化データの構成を説明する図である。
【図４】本実施の形態１において出力される符号データ列の構造を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る画像処理装置における符号化処理を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本実施の形態２に係るサブバンド分割を説明する模式図である。
【図８】本実施の形態２における出力符号データ列の構造を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る画像処理装置における符号化処理を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本実施の形態３に係るサブバンド分解の様子を説明する図である。
【図１２】本実施の形態３における出力符号データ列の構造を説明する図である。
【図１３】本発明の実施の形態４に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】本実施の形態４に係るサブバンド分解の様子を説明する図である。
【図１５】本実施の形態４における係数ブロック切り出しの様子を説明する図である。
【図１６】本発明の実施の形態４において、係数ブロックの符号化データを上位ビットプレーンの符号化データと下位ビットビットプレーンの符号化データに分ける様子を説明する図である。
【図１７】本発明の実施の形態４に係る符号データ読み出し部の処理を説明するフローチャートである。
【図１８】本実施の形態４における色成分Ｃ，レベルＬとサブバンドの数の関係を示す図である。
【図１９】本実施の形態４における、レベルＬ，サブバンド番号ｉで特定されるサブバンドを示す図である。
【図２０】本実施の形態４に係る画像処理装置から出力される符号データ列の構造を説明する図である。
Claims (5)
- 画像データの、それぞれ等しいサイズを有する輝度成分と２つの色差成分のそれぞれに離散ウェーブレット変換を施す離散ウェーブレット変換手段と、
前記離散ウェーブレット変換手段により生成されたサブバンドの係数を符号化する係数符号化手段と、
前記係数符号化手段により符号化された輝度成分と色差成分のそれぞれに対応する符号化データを配列して符号化データを生成する符号化データ生成手段とを有し、
前記離散ウェーブレット変換手段は、前記輝度成分よりも前記２つの色差成分のそれぞれへの離散ウェーブレット変換の回数を多くして前記輝度成分と色差成分とを前記２つの色差成分の異なる数のサブバンドに分解し、
前記符号化データ生成手段は、前記符号化データの同じレベルのサブバンドの符号化データの一部或は全体を順次配列して前記符号化データを生成することを特徴とする画像処理装置。 - 前記離散ウェーブレット変換手段による離散ウェーブレット変換において、前記輝度成分の最も低い周波数成分ＬＬのサイズは２ｍ×２ｎであり、前記色差成分の最も低い周波数成分ＬＬのサイズはｍ×ｎであることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
- 画像データの、それぞれ等しいサイズを有する輝度成分と２つの色差成分のそれぞれに離散ウェーブレット変換を施す離散ウェーブレット変換工程と、
前記離散ウェーブレット変換工程で生成されたサブバンドの係数を符号化する係数符号化工程と、
前記係数符号化工程で符号化された輝度成分と色差成分のそれぞれに対応する符号化データを配列して符号化データを生成する符号化データ生成工程とを有し、
前記離散ウェーブレット変換工程において、前記輝度成分よりも前記２つの色差成分のそれぞれへの離散ウェーブレット変換の回数を多くして前記輝度成分と色差成分とを前記２つの色差成分の異なる数のサブバンドに分解し、
前記符号化データ生成工程は、前記符号化データの同じレベルのサブバンドの符号化データの一部或は全体を順次配列して前記符号化データを生成することを特徴とする画像処理方法。 - 前記離散ウェーブレット変換工程の離散ウェーブレット変換において、前記輝度成分の最も低い周波数成分ＬＬのサイズは２ｍ×２ｎであり、前記色差成分の最も低い周波数成分ＬＬのサイズはｍ×ｎであることを特徴とする請求項３に記載の画像処理方法。
- コンピュータを、
画像データの、それぞれ等しいサイズを有する輝度成分と２つの色差成分のそれぞれに離散ウェーブレット変換を施す離散ウェーブレット変換手段と、
前記離散ウェーブレット変換手段により生成されたサブバンドの係数を符号化する係数符号化手段と、
前記係数符号化手段により符号化された輝度成分と色差成分のそれぞれに対応する符号化データを配列して符号化データを生成する符号化データ生成手段とを有し、
前記離散ウェーブレット変換手段は、前記輝度成分よりも前記２つの色差成分のそれぞれへの離散ウェーブレット変換の回数を多くして前記輝度成分と色差成分とを前記２つの色差成分の異なる数のサブバンドに分解し、
前記符号化データ生成手段は、前記符号化データの同じレベルのサブバンドの符号化データの一部或は全体を順次配列して前記符号化データを生成することを特徴とする画像処理装置として機能させる制御プログラムを格納した、前記コンピュータにより読取り可能な記憶媒体。
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