JP4374712B2 - Data processing apparatus, data processing method, and recording medium - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データ処理装置およびデータ処理方法、並びに記録媒体に関し、特に、例えば、画像等を、高圧縮すること等ができるようにするデータ処理装置およびデータ処理方法、並びに記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、画像その他のデータを圧縮する方法としては、ハフマン符号化等のエントロピー符号化を用いる方法がある。
【０００３】
エントロピー符号化は、ビット列に対し統計的な性質を利用してより少ないビット列に変換する可逆符号化であり、例えば、ハフマン符号化が該当する。ハフマン符号化では、出現頻度の高い値に対して、短い符号語を割り当てる一方、出現頻度の低い値に対して、長い符号語を割り当てることで、データの圧縮が行われる。
【０００４】
このため、画像を、ハフマン符号化によって圧縮する場合には、その画像を構成する各画素について、その画素に隣接する画素（隣接画素）との差分を計算し、その差分値を、ハフマン符号化することが行われる。
【０００５】
即ち、画像を構成する画素の画素値そのものの度数分布には、ある程度の偏りはあるものの、一般には、それほど大きな偏りはない。これに対して、差分値は、隣接する画素どうしの差であり、一般には、０付近に集中するため、その度数分布は、０付近を最大度数とする比較的急峻な、大きな偏りを有するものとなる。
【０００６】
従って、差分値を対象として、ハフマン符号化を行うことにより、画素値そのものを対象とする場合に比較して、圧縮率を大きく向上させることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、画素値どうしの単純な差分値は、元の画素値がＮビットで表されるとすると、最大でＮ＋１ビットで表される値になる。即ち、例えば、画素値が、０乃至２５５の範囲の８ビットで表されるとすると、そのような画素どうしの単純な差分は、−２５５乃至＋２５５の範囲の値となり、その表現に、９ビットが必要となる。この場合、差分値がとり得る値の数は、元の画素値がとり得る値の数のほぼ２倍になるから、ハフマン符号化において必要となる符号語の数も２倍となり、圧縮率を劣化させることになる。
【０００８】
そこで、差分をとる２つの画素値どうしの大小関係を判定し、その判定結果に基づいて、差分値を計算する方法を変えることにより、上述のような差分値のビット数の増加を防止する方法がある。
【０００９】
即ち、差分値を計算しようとして注目している注目画素（の画素値）Ａが、それに隣接する隣接画素（の画素値）Ｂ以上である場合には、注目画素Ａから隣接画素Ｂを減算し、その減算値を、そのまま差分データＣとする。具体的には、例えば、注目画素値Ａが２００で、隣接画素値Ｂが１０である場合には、２００−１０＝１９０が、差分値Ｃとされる。
【００１０】
一方、注目画素Ａが、隣接画素Ｂより小さい場合には、注目画素Ａから隣接画素Ｂを減算し、その減算値に、ある値を加算し、その加算結果を、差分値とする。即ち、画素がＮビットで表現されるとすると、注目画素Ａから隣接画素Ｂを減算して得られる減算値に、２Nを加算し、その加算結果を、差分値Ｃとする。具体的には、例えば、画素が８ビットで表され、注目画素値Ａが１０で、隣接画素値Ｂが２００である場合には、１０−２００＋２8＝６６が、差分値Ｃとされる。
【００１１】
以上のような差分値Ｃを求めるようにすることで、その差分値Ｃのビット数は、元の画素のビット数と変わらない（元の画素がＮビットで表現されるものであれば、差分データもＮビットで表現することができる）。従って、差分値のビット数が増加することによる圧縮率の低下を防止することができる。
【００１２】
なお、以上のようにして求められた差分値Ｃは、次のようにして、元の画素（注目画素）Ａに復元することができる。
【００１３】
即ち、まず、差分値Ｃを隣接画素Ｂと加算し、その加算値を求める。そして、いま、画素がＮビットで表されるとすると、その加算値が２N−１以下である場合には、その加算値が、そのまま、元の画素Ａの復元結果となる。
【００１４】
一方、差分値Ｃとを隣接画素Ｂとの加算値が２N−１より大きい場合には、その加算値から、２Nを減算する。この場合、その減算値が、元の画素Ａの復元結果となる。
【００１５】
以上のようにすることで、ある画素Ａと、他の画素Ｂとの差分を、そのビット数を増加させずに表現することができ、さらに、その差分を、元の画素Ａに復元することができる。
【００１６】
なお、この場合、差分値の度数分布は、０および２N−１付近を最大度数とする比較的急峻な、大きな偏りを有するものとなる。
【００１７】
以上のように、隣接する画素どうしの差分値の度数分布は、ある値を中心として比較的急峻な、大きな偏りを有する分布となるが、画像について、より急峻で、より大きな偏りを有する度数分布が得られれば、より高い圧縮率を実現することができる。
【００１８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、画像その他のデータを、より高い圧縮率で圧縮することができるようにするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１のデータ処理装置は、第１のデータは近接する値の間に相関があり、第１のデータが取り得る値を順に基準データの値として設定し、第１のデータのうちの、基準データの値である全てのデータのうちの各データに対して時間的または空間的に近い位置関係にあるデータの値の度数分布を、基準データの値ごとに生成する度数分布生成手段と、基準データの値ごとの第１のデータの値の度数分布に基づいて、基準データの値ごとに、変換テーブルを生成するテーブル生成手段とを備えることを特徴とする。
【００２１】
第１のデータ処理装置において、度数分布生成手段には、基準データに対して、時間的または空間的に隣接する第１のデータの値の度数分布を生成させることができる。
【００２２】
第１のデータ処理装置において、テーブル生成手段には、基準データに対して度数分布が求められた各値の第１のデータに対して、その度数の昇順または降順に、第２のデータを割り当てることにより、基準データの値ごとの変換テーブルを生成させることができる。
【００２３】
第１のデータ処理装置において、第１のデータは、画像を構成する画素値とすることができる。
【００２４】
本発明の第１のデータ処理方法は、第１のデータは近接する値の間に相関があり、第１のデータが取り得る値を順に基準データの値として設定し、第１のデータのうちの、基準データの値である全てのデータのうちの各データに対して時間的または空間的に近い位置関係にあるデータの値の度数分布を、基準データの値ごとに生成する度数分布生成ステップと、基準データの値ごとの第１のデータの値の度数分布に基づいて、基準データの値ごとに、変換テーブルを生成するテーブル生成ステップとを備えることを特徴とする。
【００２５】
本発明の第１の記録媒体は、第１のデータは近接する値の間に相関があり、第１のデータが取り得る値を順に基準データの値として設定し、第１のデータのうちの、基準データの値である全てのデータのうちの各データに対して時間的または空間的に近い位置関係にあるデータの値の度数分布を、基準データの値ごとに生成する度数分布生成ステップと、基準データの値ごとの第１のデータの値の度数分布に基づいて、基準データの値ごとに、変換テーブルを生成するテーブル生成ステップとを備えるプログラムが記録されていることを特徴とする。
【００２６】
本発明の第２のデータ処理装置は、変換対象となる第１のデータを所定の順番で選択するとともに、その選択された第１のデータに対して所定の位置関係にある他の第１のデータを、基準データとして選択する選択手段と、基準データの値ごとに生成され、第１および第２のデータが対応付けられた変換テーブルに基づいて、第１のデータを、第２のデータに変換する変換手段とを備え、第１のデータは、近接する値の間に相関があり、変換テーブルは、第１のデータが取り得る値を順に基準データの値として設定し、第１のデータのうちの、基準データの値である全てのデータのうちの各データに対して時間的または空間的に近い位置関係にあるデータの値の度数分布を、基準データの値ごとに生成し、その、基準データの値ごとの第１のデータの値の度数分布に基づいて、基準データの値ごとに生成されたものであり、変換手段は、基準データの値ごとに生成された変換テーブルのうち、選択手段により選択された基準データに対応するものを参照し、選択手段により選択された変換対象の第１のデータを、その第１のデータに対応付けられている第２のデータに変換することを特徴とする。
【００２９】
第２のデータ処理装置において、変換テーブルは、第１のデータのうちの所定の値のデータを基準データとして、第１のデータのうちの、基準データに対して時間的または空間的に隣接するものの度数分布を、基準データの値ごとに生成し、その、基準データの値ごとの第１のデータの値の度数分布に基づいて、基準データの値ごとに生成されたものとすることができる。
【００３０】
第２のデータ処理装置において、変換テーブルは、基準データに対して度数分布が求められた各値の第１のデータに対して、その度数の昇順または降順に、第２のデータを割り当てることにより、基準データの値ごとに生成されたものとすることができる。
【００３１】
第２のデータ処理装置において、第１のデータは、画像を構成する画素値とすることができる。
【００３２】
第２のデータ処理装置には、基準データの値ごとの変換テーブルを記憶する記憶手段をさらに設けることができる。
【００３３】
第２のデータ処理装置には、基準データの値ごとの変換テーブルを生成する生成手段をさらに設けることができる。
【００３４】
第２のデータ処理装置には、第１のデータを変換して得られる第２のデータを圧縮する圧縮手段をさらに設けることができる。
【００３５】
本発明の第２のデータ処理方法は、変換対象となる第１のデータを所定の順番で選択するとともに、その選択された第１のデータに対して所定の位置関係にある他の第１のデータを、基準データとして選択する選択ステップと、基準データの値ごとに生成され、第１および第２のデータが対応付けられた変換テーブルに基づいて、第１のデータを、第２のデータに変換する変換ステップとを備え、第１のデータは、近接する値の間に相関があり、変換テーブルは、第１のデータが取り得る値を順に基準データの値として設定し、第１のデータのうちの、基準データの値である全てのデータのうちの各データに対して時間的または空間的に近い位置関係にあるデータの値の度数分布を、基準データの値ごとに生成し、その、基準データの値ごとの第１のデータの値の度数分布に基づいて、基準データの値ごとに生成されたものであり、変換ステップにおいて、基準データの値ごとに生成された変換テーブルのうち、選択ステップにおいて選択された基準データに対応するものを参照し、選択ステップにおいて選択された変換対象の第１のデータを、その第１のデータに対応付けられている第２のデータに変換することを特徴とする。
【００３６】
本発明の第２の記録媒体は、変換対象となる第１のデータを所定の順番で選択するとともに、その選択された第１のデータに対して所定の位置関係にある他の第１のデータを、基準データとして選択する選択ステップと、基準データの値ごとに生成され、第１および第２のデータが対応付けられた変換テーブルに基づいて、第１のデータを、第２のデータに変換する変換ステップとを備え、第１のデータは、近接する値の間に相関があり、変換テーブルは、第１のデータが取り得る値を順に基準データの値として設定し、第１のデータのうちの、基準データの値である全てのデータのうちの各データに対して時間的または空間的に近い位置関係にあるデータの値の度数分布を、基準データの値ごとに生成し、その、基準データの値ごとの第１のデータの値の度数分布に基づいて、基準データの値ごとに生成されたものであり、変換ステップにおいて、基準データの値ごとに生成された変換テーブルのうち、選択ステップにおいて選択された基準データに対応するものを参照し、選択ステップにおいて選択された変換対象の第１のデータを、その第１のデータに対応付けられている第２のデータに変換するプログラムが記録されていることを特徴とする。
【００３７】
本発明の第３のデータ処理装置は、逆変換対象となる第２のデータを所定の順番で選択するとともに、その選択された第２のデータに対して所定の位置関係にある、既に逆変換された第１のデータを、基準データとして選択する選択手段と、基準データの値ごとに生成され、第１および第２のデータが対応付けられた変換テーブルに基づいて、第２のデータを、第１のデータに逆変換する逆変換手段とを備え、第１のデータは、近接する値の間に相関があり、変換テーブルは、第１のデータが取り得る値を順に基準データの値として設定し、第１のデータのうちの、基準データの値である全てのデータのうちの各データに対して時間的または空間的に近い位置関係にあるデータの値の度数分布を、基準データの値ごとに生成し、その、基準データの値ごとの第１のデータの値の度数分布に基づいて、基準データの値ごとに生成されたものであり、逆変換手段は、基準データの値ごとに生成された変換テーブルのうち、選択手段により選択された基準データに対応するものを参照し、選択手段により選択された逆変換対象の第２のデータを、その第２のデータに対応付けられている第１のデータに変換し、選択手段は、最初に逆変換対象となる第２のデータについての基準データとして、その第２のデータと同一の値、または、所定の値を使用することを特徴とする。
【００４０】
第３のデータ処理装置において、変換テーブルは、第１のデータのうちの所定の値のデータを基準データとして、第１のデータのうちの、基準データに対して時間的または空間的に隣接するものの度数分布を、基準データの値ごとに生成し、その、基準データの値ごとの第１のデータの値の度数分布に基づいて、基準データの値ごとに生成されたものとすることができる。
【００４１】
第３のデータ処理装置において、変換テーブルは、基準データに対して度数分布が求められた各値の第１のデータに対して、その度数の昇順または降順に、第２のデータを割り当てることにより、基準データの値ごとに生成されたものとすることができる。
【００４２】
第３のデータ処理装置において、第１のデータは、画像を構成する画素値とすることができる。
【００４３】
第３のデータ処理装置には、基準データの値ごとの変換テーブルを記憶する記憶手段をさらに設けることができる。
【００４４】
第３のデータ処理装置には、基準データの値ごとの変換テーブルを取得する取得手段をさらに設けることができる。
【００４５】
第３のデータ処理装置には、圧縮された第２のデータを伸張する伸張手段をさらに設けることができる。
【００４６】
本発明の第３のデータ処理方法は、逆変換対象となる第２のデータを所定の順番で選択するとともに、その選択された第２のデータに対して所定の位置関係にある、既に逆変換された第１のデータを、基準データとして選択する選択ステップと、基準データの値ごとに生成され、第１および第２のデータが対応付けられた変換テーブルに基づいて、第２のデータを、第１のデータに逆変換する逆変換ステップとを備え、第１のデータは、近接する値の間に相関があり、変換テーブルは、第１のデータが取り得る値を順に基準データの値として設定し、第１のデータのうちの、基準データの値である全てのデータのうちの各データに対して時間的または空間的に近い位置関係にあるデータの値の度数分布を、基準データの値ごとに生成し、その、基準データの値ごとの第１のデータの値の度数分布に基づいて、基準データの値ごとに生成されたものであり、逆変換ステップにおいて、基準データの値ごとに生成された変換テーブルのうち、選択ステップにおいて選択された基準データに対応するものを参照し、選択ステップにおいて選択された逆変換対象の第２のデータを、その第２のデータに対応付けられている第１のデータに変換し、選択ステップにおいて、最初に逆変換対象となる第２のデータについての基準データとして、その第２のデータと同一の値、または、所定の値を使用することを特徴とする。
【００４７】
本発明の第３の記録媒体は、逆変換対象となる第２のデータを所定の順番で選択するとともに、その選択された第２のデータに対して所定の位置関係にある、既に逆変換された第１のデータを、基準データとして選択する選択ステップと、基準データの値ごとに生成され、第１および第２のデータが対応付けられた変換テーブルに基づいて、第２のデータを、第１のデータに逆変換する逆変換ステップとを備え、第１のデータは、近接する値の間に相関があり、変換テーブルは、第１のデータが取り得る値を順に基準データの値として設定し、第１のデータのうちの、基準データの値である全てのデータのうちの各データに対して時間的または空間的に近い位置関係にあるデータの値の度数分布を、基準データの値ごとに生成し、その、基準データの値ごとの第１のデータの値の度数分布に基づいて、基準データの値ごとに生成されたものであり、逆変換ステップにおいて、基準データの値ごとに生成された変換テーブルのうち、選択ステップにおいて選択された基準データに対応するものを参照し、選択ステップにおいて選択された逆変換対象の第２のデータを、その第２のデータに対応付けられている第１のデータに変換し、選択ステップにおいて、最初に逆変換対象となる第２のデータについての基準データとして、その第２のデータと同一の値、または、所定の値を使用するプログラムが記録されていることを特徴とする。
【００７３】
本発明の第１のデータ処理装置およびデータ処理方法、並びに記録媒体においては、第１のデータは近接する値の間に相関があり、第１のデータが取り得る値を順に基準データの値として設定し、第１のデータのうちの、基準データの値である全てのデータのうちの各データに対して時間的または空間的に近い位置関係にあるデータの値の度数分布が、基準データの値ごとに生成され、基準データの値ごとの第１のデータの値の度数分布に基づいて、基準データの値ごとに、変換テーブルが生成される。
【００７４】
本発明の第２のデータ処理装置およびデータ処理方法、並びに記録媒体においては、変換対象となる第１のデータが所定の順番で選択されるとともに、その選択された第１のデータに対して所定の位置関係にある他の第１のデータが、基準データとして選択される。そして、基準データの値ごとに生成され、第１および第２のデータが対応付けられた変換テーブルに基づいて、第１のデータが、第２のデータに変換される。さらに、第１のデータは、近接する値の間に相関があり、変換テーブルは、第１のデータが取り得る値を順に基準データの値として設定し、第１のデータのうちの、基準データの値である全てのデータのうちの各データに対して時間的または空間的に近い位置関係にあるデータの値の度数分布を、基準データの値ごとに生成し、その、基準データの値ごとの第１のデータの値の度数分布に基づいて、基準データの値ごとに生成されたものである。そして、基準データの値ごとに生成された変換テーブルのうち、選択された基準データに対応するものが参照され、選択された変換対象の第１のデータが、その第１のデータに対応付けられている第２のデータに変換される。
【００７５】
本発明の第３のデータ処理装置およびデータ処理方法、並びに記録媒体においては、第２のデータが選択されるとともに、その選択された第２のデータに対して所定の位置関係にある、既に逆変換された第１のデータが、基準データとして選択される。そして、基準データの値ごとに生成され、第１および第２のデータが対応付けられた変換テーブルに基づいて、第２のデータが、第１のデータに逆変換される。さらに、第１のデータは、近接する値の間に相関があり、変換テーブルは、第１のデータが取り得る値を順に基準データの値として設定し、第１のデータのうちの、基準データの値である全てのデータのうちの各データに対して時間的または空間的に近い位置関係にあるデータの値の度数分布を、基準データの値ごとに生成し、その、基準データの値ごとの第１のデータの値の度数分布に基づいて、基準データの値ごとに生成されたものである。そして、基準データの値ごとに生成された変換テーブルのうち、選択された基準データに対応するものが参照され、選択された逆変換対象の第２のデータが、その第２のデータに対応付けられている第１のデータに変換される。なお、最初に逆変換対象となる第２のデータについての基準データとして、その第２のデータと同一の値、または、所定の値が使用される。
【００７８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を適用した画像変換装置の一実施の形態の構成例を示している。
【００７９】
この画像変換装置においては、画像データが、隣接する画素どうしの差分値以上に、急峻で大きな偏りを有する度数分布となるようなデータに変換されるようになっている。
【００８０】
即ち、フレームメモリ１には、変換の対象であるディジタル画像データが、例えば、１フレームごとに供給されるようになっており、フレームメモリ１は、そこに供給される画像データを、順次記憶する。
【００８１】
コードテーブル作成部２は、画像データを構成する画素値を変換するのに用いるコードテーブルを、画像データを構成する画素値が取り得る値ごとに作成（生成）し、コードテーブル記憶部３に供給する。
【００８２】
なお、コードテーブル作成部２においては、フレームメモリ１に記憶された各フレームごとの画像データを用いて、そのフレームに使用するコードテーブルを作成することもできるし、コードテーブル作成用にあらかじめ用意された画像データを用いて、すべてのフレームに共通に使用するコードテーブルを作成することもできる。
【００８３】
コードテーブル記憶部３は、コードテーブル作成部２から供給されるコードテーブルを一時記憶する。
【００８４】
変換対象画素取得部４は、フレームメモリ１に記憶されたフレームを構成する画素（画素値）を、いわゆるラスタスキャン順に読み出し（取得し）、読み出した画素を、コードテーブル記憶部３に記憶されたコードテーブルにしたがって変換する対象（以下、適宜、変換対象画素という）として、変換部６に供給する。
【００８５】
基準画素取得部５は、変換対象画素に対して所定の位置関係にある画素を、フレームメモリ１から読み出し（取得し）、基準画素として、変換部６に出力する。即ち、基準画素取得部５は、変換対象画素に対して空間的または時間的に隣接する画素等の、近い位置にある画素を、基準画素として、フレームメモリ１から読み出し、変換部６に出力する。なお、本実施の形態では、基準画素取得部５は、例えば、変換対象画素の左隣の画素を、基準画素として、フレームメモリ１から読み出すものとする。
【００８６】
変換部６は、コードテーブル記憶部３に記憶された、画素値が取り得る値ごとのコードテーブルのうち、基準画素取得部５からの基準画素の画素値に対するものを参照し、そのコードテーブルにしたがって、変換対象画素取得部４からの変換対象画素の画素値を変換する。さらに、変換部６は、その変換後の画素値を、フレームメモリ７に供給する。
【００８７】
フレームメモリ７は、変換部６からの、変換対象画素の変換後の画素値を、対応する位置のアドレスに記憶し、１フレーム分の画素値を記憶すると、そのような画素値でなる画像（以下、適宜、変換画像という）を出力する。
【００８８】
次に、図２は、図１のコードテーブル作成部２の構成例を示している。
【００８９】
フレームメモリ１１には、コードテーブルの作成に用いる画像データであるコードテーブル作成用画像データが供給されるようになっており、フレームメモリ１１は、そのコードテーブル作成用画像データを記憶する。
【００９０】
ここで、上述したように、コードテーブル作成用画像データは、図１のフレームメモリ１に記憶された画像データであっても良いし、コードテーブルの作成用にあらかじめ用意された画像データであっても良い。
【００９１】
画素選択部１２は、フレームメモリ１１に記憶された画像データのフレームを構成する画素のうち、ある画素値のものを、基準画素として選択する。さらに、画素選択部１２は、その選択した基準画素について、図１の変換対象画素取得部４が取得する変換対象画素と、その変換対象画素に対して、基準画素取得部５が取得する基準画素との位置関係が成立する画素を、フレームメモリ１１から、さらに選択する。
【００９２】
即ち、本実施の形態では、上述したように、基準画素取得部５は、変換対象画素取得部４が取得する変換対象画素に対して、その左隣の画素を、基準画素として取得する。従って、画素選択部１２は、図３に示すように、自身が選択した基準画素に対して、その右隣の画素を選択する。このように、画素選択部１２は、図１の変換対象画素選択部４が変換対象画素として取得する画素に相当する画素を選択する。
【００９３】
ここで、画素選択部１２が、基準画素に対して選択する、変換対象画素に相当する画素を、以下、適宜、選択画素という。
【００９４】
画素選択部１２において選択された基準画素と、その基準画素に対する選択画素は、ヒストグラム作成部１３に供給されるようになっている。
【００９５】
ヒストグラム作成部１３は、図４に示すように、基準画素に対して、画素選択部１２が選択する選択画素の画素値（例えば、輝度値）の度数分布（ヒストグラム）を、基準画素の画素値ごとに作成し、コード生成部１４に供給する。
【００９６】
コード生成部１４は、ヒストグラム作成部１３から供給される、基準画素の画素値ごとの選択画素の度数分布に基づいて、基準画素の画素値ごとに、選択画素の画素値と、その画素値に割り当てる割当コードとを対応付けたコードテーブルを生成し、コードテーブル記憶部３（図１）に供給する。
【００９７】
ここで、コード生成部１４において、選択画素の度数分布に基づいて生成されるコードテーブルについて説明する。
【００９８】
図５は、実際の画像を用いて求めた選択画素の度数分布を示している。
【００９９】
即ち、図５は、画素値が８ビットで表現される画像において、画素値が２０の画素を基準画素としたときの、その右隣の画素である選択画素の画素値の度数分布と、画素値が１２８の画素を基準画素としたときの、その右隣の画素である選択画素の画素値の度数分布とを示している。
【０１００】
図５から、ある画素値の基準画素の右隣の画素である選択画素の画素値の度数分布は、一様な分布ではなく、不均一な分布となり、さらに、基準画素の画素値を中心とする左右対称の分布にはならない（ことが多い）。
【０１０１】
このため、ある画素から、その左隣の画素（本実施の形態では、基準画素）を減算して得られる差分値が、必ずしも、最適な偏りを有するとは限らない。
【０１０２】
即ち、例えば、いま、ある画素値の基準画素の右隣の画素（選択画素）の画素値の度数分布が、図６（Ａ）に示すようであったとする。ここで、図６（Ａ）において、横軸は、基準画素の画素値を基準とする、その右隣の画素の画素値を表し、即ち、基準画素の右隣の画素から、基準画素を減算して得られる差分値を表し、縦軸は、その差分値の度数（頻度）を表す。
【０１０３】
画素値を、その画素の左隣の画素（基準画素）との差分値で表現するということは、その差分値の絶対値が小さい方が度数が高く、差分値の絶対値が大きい方が度数が低いことを前提として、各画素値に対して、その差分値の絶対値の昇順（または降順）に、コードを割り当てることに相当する。
【０１０４】
従って、差分値による表現では、例えば、図６（Ｂ）に示すように、差分値が０の画素値には、コード０が、差分値が＋１の画素値には、コード１が、差分値が−１の画素値には、コード２が、差分値が＋２の画素値には、コード３が、差分値が−２の画素値には、コード３が、・・・、それぞれ割り当てられる。
【０１０５】
この場合、割り当てられたコード（割当コード）を、横軸にした度数分布は、図６（Ｃ）に示すようになり、マクロ的には（全体としては）、コードが大きくなるにつれて、度数が減少するような分布となるが、ミクロ的には、度数は、単調減少せず、多少の凹凸をもったものとなる。この凹凸は、図６（Ａ）に示した度数分布において、差分値の絶対値が小さい方（大きい方）が、必ずしも度数が高く（低く）なるとはならないことに起因する。
【０１０６】
このように、ある画素値の基準画素の右隣の画素（選択画素）について、基準画素との差分値に基づいて割り当てた割当コードの度数分布は、図６（Ｃ）に示すような凹凸をもったものとなることから、他の画素値の基準画素の右隣の画素についての割当コードの度数分布も、同様に、凹凸をもったものとなる。
【０１０７】
従って、画像全体についての差分値に基づく割当コードの度数分布は、マクロ的には、コードが大きくなるにつれて度数が減少する、各画素値の基準画素に対する度数分布を加算したものとなるから、全体としては、ある程度急峻で、かつある程度大きな偏りを有する分布となる。しかしながら、画像全体についての差分値に基づく割当コードの度数分布は、ミクロ的には、上述したような凹凸をもった、各画素値の基準画素に対する度数分布を加算したものであるから、その急峻さおよび偏りは、凹凸の影響で、いわば鈍ったものとなる。
【０１０８】
そこで、コード生成部１４は、度数分布が、より急峻で、かつ、より偏りを有するものとなるように、各画素値に、次のような割当コードを割り当てるコードテーブルを生成するようになっている。
【０１０９】
即ち、例えば、いま、ある画素値の基準画素の右隣の画素（選択画素）の画素値の度数分布として、図６（Ａ）と同様の図７（Ａ）に示すものが、ヒストグラム作成部１３から、コード生成部１４に供給されたとする。
【０１１０】
この場合、コード生成部１４は、ヒストグラム作成部１３からの度数分布に基づいて、選択画素の各画素値（基準画素を基準とする画素値）に対して、その画素値の度数の昇順（または降順）に、コードを割り当てる。
【０１１１】
従って、図７（Ａ）に示した度数分布においては、画素値（基準画素を基準とする画素値）が、０，＋１，＋２，−１，＋３，−２，＋４，＋５，−３，−４（−５），・・・の順で、度数が小さくなっているから、コード生成部１４では、図７（Ｂ）に示すように、各画素値に対して、そのような順番で、例えば、０からの整数値のコードが割り当てられたコードテーブルが作成される。
【０１１２】
この場合、割り当てられたコード（割当コード）を、横軸にした度数分布は、図７（Ｃ）に示すように、単調減少の分布となる。
【０１１３】
同様に、他の画素値の基準画素の右隣の画素（選択画素）について、基準画素を基準とする画素値の度数分布に基づいて割り当てた割当コードの度数分布も、図７（Ｃ）に示すような単調減少の分布となる。
【０１１４】
従って、この場合、画像全体の割当コードの度数分布は、上述したような単調減少の各度数分布を加算したものとなるから、図６において差分値表現について説明した場合に比較して、より急峻で、かつより大きな偏りを有する分布となる。
【０１１５】
以上のように、基準画素の右隣の画素の画素値の度数、つまり、画素値の存在確率に基づいて、その画素値に割り当てるコードを決定し、そのようなコードに変換することで、コードの度数分布は、より急峻で、かつより大きな偏りを有するものとなる。
【０１１６】
その結果、図７（Ｂ）に示したコードテーブルに基づいて、画素値を割当コードに変換した画素（以下、適宜、変換画素という）で構成される画像（変換画像）は、より高い圧縮率で圧縮することが可能となる。
【０１１７】
次に、図８のフローチャートを参照して、図１の画像変換装置で行われる、画像を変換画像に変換する変換処理について説明する。
【０１１８】
フレームメモリ１には、変換対象の画像が、順次供給されて記憶され、また、コードテーブル作成部２には、コードテーブル作成用画像が供給される。なお、ここでは、例えば、フレームメモリ１に記憶された、変換対象の画像が、その画像を変換するためのコードテーブルを作成するのに用いるコードテーブル作成用画像として供給されるものとする。
【０１１９】
コードテーブル作成部２は、ステップＳ１において、フレームメモリ１に記憶された、いま変換の対象となっているフレームである注目フレームの画像を用いて、コードテーブル作成処理を行い、これにより、基準画素となる画素がとり得る各画素値ごとのコードテーブルを作成する。この各画素値ごとのコードテーブルは、コードテーブル記憶部３に供給されて記憶され、ステップＳ２に進む。
【０１２０】
ステップＳ２では、変換対象画素取得部４は、フレームメモリ１の注目フレームを構成する画素のうち、ラスタスキャン順で、まだ、変換対象画素とされていない画素を、変換対象画素として読み出し、変換部６に供給する。さらに、ステップＳ２では、基準画素取得部５は、フレームメモリ１から、変換対象画素の左隣の画素を、基準画素として読み出し、変換部６に供給する。
【０１２１】
そして、ステップＳ３に進み、変換部６は、コードテーブル記憶部３に記憶された、画素値が取り得る値ごとのコードテーブルのうち、基準画素取得部５からの基準画素の画素値に対するものを参照し、そのコードテーブルにしたがって、変換対象画素取得部４からの変換対象画素の画素値を、その画素値に対応付けられている割当コードに変換して、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、変換部６は、画素値を割当コードに変換した変換対象画素、即ち、変換画素を、フレームメモリ７に供給して、対応する位置のアドレスに記憶させる。
【０１２２】
その後、ステップＳ５に進み、注目フレームを構成するすべての画素を、変換対象画素として、その画素値の変換を行ったかどうかが判定される。ステップＳ５において、注目フレームを構成する画素のすべてを、変換対象画素として、その画素値の変換を、まだ行っていないと判定された場合、ステップＳ２に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。
【０１２３】
また、ステップＳ５において、注目フレームを構成する画素のすべてを、変換対象画素として、その画素値の変換を行ったと判定された場合、即ち、フレームメモリ７に、注目フレームに対応する変換画像が記憶された場合、フレームメモリ７から変換画像が読み出されるとともに、コードテーブル記憶部３に記憶された、その変換画像を得るのに用いたコードテーブル（各画素値ごとのコードテーブルのセット）が読み出されて出力される。
【０１２４】
そして、ステップＳ６に進み、フレームメモリ１に、注目フレームの次のフレームが記憶されているかどうかが判定される。ステップＳ６において、注目フレームの次のフレームが記憶されていると判定された場合、その、次のフレームを、新たに注目フレームとして、ステップＳ１に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。
【０１２５】
また、ステップＳ６において、フレームメモリ１に、注目フレームの次のフレームが記憶されていないと判定された場合、処理を終了する。
【０１２６】
なお、図８のフローチャートによれば、あるフレームの画像が変換画像に変換されるごとに、その変換に用いるコードテーブルが作成されるから、各フレームごとに、そのフレームに対するコードテーブルが得られることになる。
【０１２７】
但し、コードテーブルの作成は、例えば、２フレーム以上の画像ごとに作成することが可能である。
【０１２８】
また、コードテーブルは、所定の画像を用いて、あらかじめ作成しておき、コードテーブル記憶部３に記憶させておくことも可能である。この場合、図１の画像変換装置において、コードテーブル作成部２は不要となる（従って、図８のステップＳ１の処理も不要である）。さらに、この場合、一連の画像を変換するのに、１セットのコードテーブルがあれば済むことになる。
【０１２９】
次に、図９のフローチャートを参照して、図８のステップＳ１で行われる、コードテーブル作成部２（図２）によるコードテーブル作成処理について、さらに説明する。
【０１３０】
フレームメモリ１１には、コードテーブル作成用画像データが供給されて記憶される。
【０１３１】
そして、ステップＳ１１において、画素選択部１２は、画像データを構成する画素値が取り得る値のうちの１つを、基準画素の画素値として設定し、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、画素選択部１２は、フレームメモリ１１のコードテーブル作成用画像データから、ステップＳ１１で設定された画素値（以下、適宜、設定画素値という）を有する画素を、基準画素として検索し、その基準画素の右隣の画素を、選択画素として選択して、ヒストグラム作成部１３に供給する。
【０１３２】
ヒストグラム作成部１３は、ステップＳ１３において、画素選択部１２からの選択画素の画素値の度数分布（ヒストグラム）を作成し、コード生成部１４に供給する。コード生成部１４は、ステップＳ１４において、ヒストグラム作成部１３からの度数分布に基づいて、いま基準画素となっている画素値（設定画素値）に対するコードテーブルを、図７で説明したようにして作成する。
【０１３３】
即ち、コード生成部１４は、ヒストグラム作成部１３からの度数分布に基づき、基準画素の右隣の画素（選択画素）の各画素値（基準画素を基準とする画素値）に対して、その画素値の度数の昇順に、コードを割り当て、これにより、いま基準画素となっている画素値（設定画素値）に対するコードテーブルを作成する。
【０１３４】
そして、ステップＳ１５に進み、画素選択部１２は、画像データを構成する画素値が取り得る値のすべてを、設定画素値として処理を行ったかどうかを判定する。ステップＳ１５において、画像データを構成する画素値が取り得る値のすべてを、設定画素値として、まだ、処理を行っていないと判定された場合、ステップＳ１１に戻り、画素選択部１２において、画像データを構成する画素値が取り得る値のうちの、まだ設定画素値とされていない画素値の１つが、新たな設定画素値とされ、以下、同様の処理が繰り返される。
【０１３５】
一方、ステップＳ１５において、画像データを構成する画素値が取り得る値のすべてを、設定画素値として処理を行ったと判定された場合、即ち、画像データを構成する画素値が取り得る値のすべてに対して、コードテーブルが得られた場合、コード生成部１４は、そのコードテーブルを、コードテーブル記憶部３（図１）に出力して、リターンする。
【０１３６】
なお、図１の画像変換装置において（後述する図１０の画像逆変換装置においても同様）、フレームの左端または右端の画素の左隣または右隣の画素が必要な場合は、その左隣または右隣の画素は、例えば、左端または右端の画素と同一の画素値を有するものとして、あるいは、所定の画素値（例えば、０など）を有するものとして、処理が行われる。
【０１３７】
次に、図１０は、図１の画像変換装置が出力する変換画像を、元の画像に逆変換する画像逆変換装置の一実施の形態の構成例を示している。
【０１３８】
図１の画像変換装置が出力する変換画像とコードテーブルは、フレームメモリ２３とコードテーブル取得部２１に、それぞれ供給されるようになっている。
【０１３９】
コードテーブル取得部２１は、そこに供給される各画素値ごとのコードテーブルを取得し、コードテーブル記憶部２２に供給する。コードテーブル記憶部２２は、コードテーブル取得部２１からのコードテーブルを記憶する。
【０１４０】
フレームメモリ２３は、そこに供給される変換画像を、例えば、１フレーム単位で順次記憶する。逆変換対象画素取得部２４は、フレームメモリ２３に記憶された変換画像を構成する変換画素を、例えば、ラスタスキャン順に、順次、逆変換の対象（以下、適宜、逆変換対象画素という）として取得し、逆変換部２５に供給する。
【０１４１】
逆変換部２５には、逆変換対象画素取得部２４から逆変換対象画素が供給される他、基準画素取得部２７から、基準画素が供給されるようになっている。逆変換部２５は、コードテーブル記憶部２２に記憶された、画素値が取り得る値ごとのコードテーブルのうち、基準画素取得部２７からの基準画素の画素値に対するものを参照し、そのコードテーブルにしたがって、逆変換対象画素取得部２４からの逆変換対象画素の画素値としての割当コードを、元の画素値に逆変換する。さらに、逆変換部２５は、その逆変換後の画素値を、フレームメモリ２６に供給する。
【０１４２】
フレームメモリ２６は、逆変換部２５からの、逆変換された画素の画素値（元の画素値）を、対応する位置のアドレスに記憶し、１フレーム分の画素値を記憶すると、即ち、元の画像を復元すると、その復元した元の画像を出力する。
【０１４３】
基準画素取得部２７は、フレームメモリ２６に記憶された、既に逆変換された画素のうち、逆変換対象画素が、変換対象画素とされた場合に、図１の画像変換装置において基準画素とされる画素を取得し、これを基準画素として、逆変換部２５に供給する。即ち、本実施の形態では、基準画素取得部２７は、フレームメモリ２６に記憶された、既に逆変換された画素のうち、逆変換対象画素の左隣の画素を、基準画素として取得し、逆変換部２５に供給する。
【０１４４】
なお、本実施の形態では、逆変換対象画素取得部２４は、フレームメモリ２３に記憶された変換画像を構成する変換画素を、ラスタスキャン順に、逆変換対象画素として取得するので、その逆変換対象画素の左隣の画素は、既に、逆変換され、元の画素に復元されて、フレームメモリ２６に記憶されている。
【０１４５】
次に、図１１のフローチャートを参照して、図１０の画像逆変換装置で行われる、変換画像を、元の画像に逆変換する逆変換処理について説明する。
【０１４６】
図１の画像変換装置が出力する変換画像と各画素値ごとのコードテーブルが供給されると、ステップＳ２１において、フレームメモリ２３は、その変換画像を記憶し、コードテーブル取得部２１は、変換画像とともに供給されるコードテーブルを取得して、コードテーブル記憶部２２に供給する。コードテーブル記憶部２２では、コードテーブル取得部２１からのコードテーブルが記憶される。
【０１４７】
そして、ステップＳ２２に進み、逆変換対象画素取得部２４において、フレームメモリ２３に記憶された変換画像を構成する変換画素のうち、ラスタスキャン順で、まだ、逆変換対象画素とされていないものが、逆変換対象画素として読み出され、逆変換部２５に供給される。さらに、ステップＳ２２では、基準画素取得部２７において、フレームメモリ２６に記憶された、既に逆変換された画素のうち、逆変換対象画素の左隣の画素が、基準画素として取得され、逆変換部２５に供給される。
【０１４８】
逆変換部２５は、ステップＳ２３において、コードテーブル記憶部２２に記憶された、画素値が取り得る値ごとのコードテーブルのうち、基準画素取得部２７からの基準画素の画素値に対するものを参照し、そのコードテーブルにしたがって、逆変換対象画素取得部２４からの逆変換対象画素の画素値としての割当コードを、元の画素値に逆変換する。そして、ステップＳ２４において、逆変換部２５は、その逆変換後の画素値を、フレームメモリ２６に供給し、対応する位置のアドレスに記憶させて、ステップＳ２５に進む。
【０１４９】
ステップＳ２５では、逆変換対象画素取得部２４において、フレームメモリ２３に記憶された変換画像を構成するすべての画素を、逆変換対象画素として、その画素値の逆変換を行ったかどうかが判定される。ステップＳ２５において、変換画像を構成する画素のすべてを、逆変換対象画素として、その画素値の変換を、まだ行っていないと判定された場合、ステップＳ２２に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。
【０１５０】
また、ステップＳ２５において、変換画像を構成する画素のすべてを、逆変換対象画素として、その画素値の逆変換を行ったと判定された場合、即ち、フレームメモリ２６に、変換画像を逆変換した元の画像が記憶された場合、フレームメモリ２６から、その元の画像が読み出され、処理を終了する。
【０１５１】
なお、図１１のフローチャートにしたがった逆変換処理は、画像逆変換装置に対して、変換画像と各画素値ごとのコードテーブルが供給されるごとに行われる。
【０１５２】
また、ここでは、図１０の画像逆変換装置に対して、変換画像とともに、コードテーブルが供給されるものとしたが、図１の画像変換装置において、上述したように、コードテーブルを、あらかじめ作成しておき、コードテーブル記憶部３に記憶させておく場合には、図１０の画像逆変換装置においても、それと同一のコードテーブルを、コードテーブル記憶部２２に記憶させておくようにすることができる。この場合、図１０の画像逆変換装置は、コードテーブル取得部２１を設けずに構成することができる。
【０１５３】
次に、上述したように、図１の画像変換装置が出力する変換画像は、それを構成する画素値である割当コードが、急峻で、かつ大きな偏りを有する分布となることから、ハフマン符号化等のエントロピー符号化することで、高い圧縮率で圧縮することが可能となる。
【０１５４】
そこで、図１２は、画像を、そのように圧縮して伝送する画像伝送システムの一実施の形態の構成例を示している。
【０１５５】
この画像伝送システムは、画像データの圧縮を行う圧縮装置３１と、圧縮された画像データを、元の画像データに伸張する伸張装置３４とから構成されている。
【０１５６】
圧縮装置３１は、画像変換装置４１、エントロピー符号化部４２、およびマルチプレクサ４３で構成されている。
【０１５７】
画像変換装置４１は、図１に示した画像変換装置と同様に構成され、圧縮対象の画像データを、上述したようにして、変換画像に変換し、コードテーブルとともに、エントロピー符号化部４２に出力する。エントロピー符号化部４２は、変換画像と、コードテーブルそれぞれに対して、ハフマン符号化等のエントロピー符号化処理を施すことで、その圧縮を行い、マルチプレクサ４３に出力する。
【０１５８】
ここで、上述したように、変換画像は、それを構成する画素値である割当コードが、急峻で、かつ大きな偏りを有する分布となることから、エントロピー符号化部４２では、高圧縮が実現される。
【０１５９】
マルチプレクサ４３は、エントロピー符号化部４２からの圧縮された変換画像とコードテーブルとが多重化され、その多重化の結果得られたデータは、例えば、地上波、衛星回線、ＣＡＴＶ（Cable Television）網、インターネット、公衆回線などでなる伝送媒体３２を介して伝送され、あるいは、また、例えば、半導体メモリ、光磁気ディスク、磁気ディスク、光ディスク、磁気テープ、相変化ディスクなどでなる記録媒体３３に記録され、伸張装置３４に提供される。
【０１６０】
伸張装置３４は、デマルチプレクサ４４、エントロピー復号部４５、および画像逆変換装置４６で構成されている。
【０１６１】
デマルチプレクサ４４は、伝送媒体３２または記録媒体３３を介して提供されるデータを受信し、そのデータを、エントロピー符号化された変換画像とコードテーブルとに分離して、エントロピー復号部４５に供給する。エントロピー復号部４５は、デマルチプレクサ４４の出力を、元の変換画像とコードテーブルにそれぞれ復号し、画像逆変換装置４６に供給する。
【０１６２】
画像逆変換装置４６は、図１０の画像逆変換装置と同様に構成され、上述したように、そこに供給される変換画像を、同じくそこに供給されるコードテーブルを用いて、元の画像に逆変換して出力する。
【０１６３】
次に、上述のように、画像を、その画素値が、急峻で、かつ大きな偏りを有する分布となるものに変換し、その逆変換を行う方法は、本件出願人が先に提案した、例えば、特願平１１−２８４１９９号等に開示されている埋め込み符号化／復号を行う場合に適用することができる。
【０１６４】
そこで、図１３は、本件出願人が先に提案した画像伝送システムの構成例を示している。
【０１６５】
この画像伝送システムは、符号化装置１１０および復号装置１２０で構成されており、符号化装置１１０は、符号化対象としての、例えば、画像を符号化して符号化データを出力し、復号装置１２０は、その符号化データを、元の画像に復号するようになされている。
【０１６６】
即ち、画像データベース１０１は、符号化すべきディジタル画像データを記憶している。そして、画像データベース１０１からは、そこに記憶されている画像が読み出され、埋め込み符号化器１０３に供給される。
【０１６７】
また、付加情報データベース１０２は、符号化対象の画像に埋め込むべき情報としての付加情報（ディジタルデータ）を記憶している。そして、付加情報データベース１０２からも、そこに記憶されている付加情報が読み出され、埋め込み符号化器１０３に供給される。
【０１６８】
埋め込み符号化器１０３では、画像データベース１０１からの画像、および付加情報データベース１０２からの付加情報が受信される。さらに、埋め込み符号化器１０３は、画像データベース１０１からの画像が有するエネルギの偏りを利用して復号を行うことができるように、その画像を、付加情報データベース１０２からの付加情報にしたがって符号化して出力する。即ち、埋め込み符号化器１０３は、画像が有するエネルギの偏りを利用して復号を行うことができるように、画像に付加情報を埋め込むことで、その画像を符号化し、符号化データを出力する。埋め込み符号化器１０３が出力する符号化データは、例えば、半導体メモリ、光磁気ディスク、磁気ディスク、光ディスク、磁気テープ、相変化ディスクなどでなる記録媒体１０４に記録され、あるいは、また、例えば、地上波、衛星回線、ＣＡＴＶ（Cable Television）網、インターネット、公衆回線などでなる伝送媒体１０５を介して伝送され、復号装置１２０に提供される。
【０１６９】
復号装置１２０は、埋め込み復号器１０６で構成され、そこでは、記録媒体１０４または伝送媒体１０５を介して提供される符号化データが受信される。さらに、埋め込み復号器１０６は、その符号化データを、画像が有するエネルギの偏りを利用して、元の画像および付加情報に復号する。復号された画像は、例えば、図示せぬモニタに供給されて表示される。
【０１７０】
なお、付加情報としては、例えば、元の画像に関連するテキストデータや、音声データ、その画像を縮小した縮小画像等は勿論、元の画像に無関係なデータも用いることができる。
【０１７１】
次に、図１３の埋め込み符号化器１０３における符号化（埋め込み符号化）、および埋め込み復号器１０６における復号（埋め込み復号）の原理について説明する。
【０１７２】
一般に、情報と呼ばれるものは、エネルギ（エントロピー）の偏り（普遍性）を有し、この偏りが、情報（価値ある情報）として認識される。即ち、例えば、ある風景を撮影して得られる画像が、そのような風景の画像であると人によって認識されるのは、画像（画像を構成する各画素の画素値など）が、その風景に対応したエネルギの偏りを有するからであり、エネルギの偏りがない画像は、雑音等にすぎず、情報としての利用価値はない。
【０１７３】
従って、価値ある情報に対して、何らかの操作を施し、その情報が有する本来のエネルギの偏りを、いわば破壊した場合でも、その破壊されたエネルギの偏りを元に戻すことで、何らかの操作が施された情報も、元の情報に戻すことができる。即ち、情報を符号化して得られる符号化データは、その情報が有する本来のエネルギの偏りを利用して、元の価値ある情報に復号することができる。
【０１７４】
ここで、情報が有するエネルギ（の偏り）を表すものとしては、例えば、相関性、連続性、相似性などがある。
【０１７５】
情報の相関性とは、その情報の構成要素（例えば、画像であれば、その画像を構成する画素やラインなど）どうしの相関（例えば、自己相関や、ある構成要素と他の構成要素との距離など）を意味する。例えば、画像の相関性を表すものとしては、画像のライン間の相関があり、この相関を表す相関値としては、例えば、２つのラインにおける、対応する各画素値の差分の２乗和等を用いることができる（この場合、相関値が小さいことは、ライン間の相関が大きいことを表し、相関値が大きいことは、ライン間の相関が小さいことを表す）。
【０１７６】
即ち、例えば、いま、図１４に示すようなＨラインを有する画像があった場合に、その上から１行目のライン（第１ライン）と、他のラインとの相関は、一般に、図１５（Ａ）に示すように、第１ラインとの距離が近いライン（図１４における画像の上側のライン）ほど、第Ｍラインについての相関として示すように大きくなり、第１ラインとの距離が遠いライン（図１４における画像の下側のライン）ほど、第Ｎラインについての相関として示すように小さくなる。従って、第１ラインから近いほど、第１ラインとの相関が大きくなり、遠いほど相関が小さくなるという相関の偏りがある。
【０１７７】
そこで、いま、図１４の画像において、第１ラインから比較的近い第Ｍラインと、第１ラインから比較的遠い第Ｎラインとの画素値を入れ替える操作を行い（１＜Ｍ＜Ｎ≦Ｈ）、その入れ替え後の画像について、第１ラインと、他のラインとの相関を計算値すると、それは、例えば、図１５（Ｂ）に示すようになる。
【０１７８】
即ち、入れ替え後の画像では、第１ラインから近い第Ｍライン（入れ替え前の第Ｎライン）との相関が小さくなり、第１ラインから遠い第Ｎライン（入れ替え前の第Ｍライン）との相関が大きくなる。
【０１７９】
従って、図１５（Ｂ）では、第１ラインから近いほど相関が大きくなり、遠いほど相関が小さくなるという相関性の偏りが破壊されている。しかしながら、画像については、一般に、第１ラインから近いほど相関が大きくなり、遠いほど相関が小さくなるという相関性の偏りを利用することにより、破壊された相関性の偏りを復元することができる。即ち、図１５（Ｂ）において、第１ラインから近い第Ｍラインとの相関が小さく、第１ラインから遠い第Ｎラインとの相関が大きいのは、画像が有する本来の相関性の偏りからすれば、明らかに不自然であり（おかしく）、第Ｍラインと第Ｎラインとは入れ替えるべきである。そして、図１５（Ｂ）における第Ｍラインと第Ｎラインとを入れ替えることで、図１５（Ａ）に示すような本来の相関性の偏りを有する画像、即ち、元の画像を復号することができる。
【０１８０】
ここで、図１４および図１５で説明した場合においては、ラインの入れ替えが、画像の符号化を行うこととなる。また、その符号化に際し、埋め込み符号化器１０３では、例えば、何ライン目を移動するかや、どのラインどうしを入れ替えるかなどが、付加情報にしたがって決定されることになる。一方、埋め込み復号器１０６では、符号化後の画像、即ち、ラインの入れ替えられた画像を、その相関を利用して、ラインを元の位置に入れ替えることにより、元の画像に戻すことが、画像を復号することとなる。さらに、その復号に際し、埋め込み復号器１０６において、例えば、何ライン目を移動したかや、どのラインどうしを入れ替えたかなどを検出することが、画像に埋め込まれた付加情報を復号することになる。
【０１８１】
次に、情報の連続性についてであるが、例えば、画像のある１ラインについて注目した場合に、その注目ラインにおいて、図１６（Ａ）に示すような、画素値の変化パターンが連続している波形が観察されたとすると、その注目ラインと離れた他のラインでは、注目ラインとは異なる画素値の変化パターンが観察される。従って、注目ラインと、その注目ラインと離れた他のラインとにおいては、画素値の変化パターンが異なり、連続性においても偏りがある。即ち、画像のある部分の画素値の変化パターンに注目すると、その注目部分に隣接する部分には、同様の画素値の変化パターンが存在し、注目部分から離れるにつれて、異なる画素値の変化パターンが存在するという連続性の偏りがある。
【０１８２】
そこで、いま、図１６（Ａ）に示した、画像のあるラインにおける、画素値の変化パターンが連続している波形の一部を、例えば、図１６（Ｂ）に示すように、離れたラインにおける波形の一部と入れ替える。
【０１８３】
この場合、画像の連続性の偏りが破壊される。しかしながら、近接する部分の画素値の変化パターンは連続しており、離れるほど、画素値の変化パターンが異なるという連続性の偏りを利用することにより、破壊された連続性の偏りを復元することができる。即ち、図１６（Ｂ）において、波形の一部の画素値の変化パターンが、他の部分の画素値の変化パターンに比較して大きく異なっているのは、波形が有する本来の連続性の偏りからすれば、明らかに不自然であり、他の部分の画素値の変化パターンと異なっている部分は、他の部分の画素値の変化パターンと同様の波形に入れ替えるべきである。そして、そのような入れ替えを行うことで、連続性の偏りが復元され、これにより、図１６（Ｂ）に示した波形から、図１６（Ａ）に示した元の波形を復号することができる。
【０１８４】
ここで、図１６で説明した場合においては、波形の一部を、その周辺の画素値の変化パターンとは大きく異なる画素値の変化パターンの波形に入れ替えることが、画像の符号化を行うこととなる。また、その符号化に際し、埋め込み符号化器１０３では、例えば、波形のどの部分の画素値の変化パターンを入れ替えるのかや、画素値の変化パターンをどの程度大きく変化させるのかなどが、付加情報にしたがって決定されることになる。一方、埋め込み復号器１０６では、符号化後の信号、即ち、大きく異なる画素値の変化パターンを一部に有する波形を、周辺の画素値の変化パターンは連続しており、離れるほど、画素値の変化パターンが異なるという連続性の偏りを利用して、元の波形に戻すことが、その元の波形を復号することとなる。さらに、その復号に際し、埋め込み復号器１０６において、例えば、波形のどの部分の画素値の変化パターンが大きく変化していたのかや、画素値の変化パターンがどの程度大きく変化していたのかなどを検出することが、埋め込まれた付加情報を復号することになる。
【０１８５】
次に、情報の相似性についてであるが、例えば、風景を撮影した画像等の一部は、画像のフラクタル性（自己相似性）を利用して生成することができることが知られている。即ち、例えば、図１７（Ａ）に示すような、海と森を撮影した画像においては、海全体の画素値の変化パターンと、その海の一部の画素値の変化パターンとの相似性は高いが、それらの変化パターンと、海から離れた森の画素値の変化パターンとの相似性は低いという相似性の偏りがある。ここで、画像の相似性は、上述のように画素値の変化パターンを比較して考えるのではなく、エッジ形状を比較して考えても良い。
【０１８６】
そこで、いま、図１７（Ａ）に示した海の一部と、森の一部とを入れ替える。
【０１８７】
この場合、画像の相似性の偏りが破壊され、図１７（Ｂ）に示すような画像が得られる。しかしながら、近接する部分の画素値の変化パターンは相似性が高く、離れるほど、画素値の変化パターンの相似性が低くなるという相似性の偏りを利用することにより、破壊された相似性の偏りを復元することができる。即ち、図１７（Ｂ）において、海の画像の一部が、海と相似性の低い森の画像の一部になっていること、および森の画像の一部が、森と相似性の低い海の画像の一部となっていることは、画像が有する本来の相似性の偏りからすれば、明らかに不自然である。具体的には、図１７（Ｂ）において、海の画像の中の、森の画像の一部についての相似性は、海の他の部分についての相似性に比較して極端に低くなっており、また、森の画像の中の、海の画像の一部についての相似性も、森の他の部分についての相似性に比較して極端に低くなっている。
【０１８８】
従って、画像が本来有する相似性の偏りからすれば、海の画像の一部となっている、森の画像の一部と、森の画像の一部となっている、海の画像の一部とは入れ替えるべきである。そして、そのような入れ替えを行うことで、画像の相似性の偏りが復元され、これにより、図１７（Ｂ）に示した画像から、図１７（Ａ）に示した元の画像を復号することができる。
【０１８９】
ここで、図１７で説明した場合においては、海の画像の一部と、森の画像の一部とを入れ替えることが、画像の符号化を行うこととなる。また、その符号化に際し、埋め込み符号化器１０３では、例えば、海の画像のどの部分（画面上の位置）と、森の画像のどの部分とを入れ替えるのかなどが、付加情報にしたがって決定されることになる。一方、埋め込み復号器では、符号化後の信号、即ち、海の一部が、森の一部となっているとともに、森の一部が、海の一部となっている画像を、周辺の画素値の変化パターンの相似性は高く、離れるほど、画素値の変化パターンの相似性が低くなっていくという相似性の偏りを利用して、元の画像に戻すことが、その元の画像を復号することとなる。さらに、その復号に際し、埋め込み復号器１０６において、例えば、海の画像のどの部分と、森の画像のどの部分とが入れ替えられていたのかなどを検出することが、埋め込まれた付加情報を復号することになる。
【０１９０】
以上のように、埋め込み符号化器１０３において、符号化対象の画像が有するエネルギの偏りを利用して復号を行うことができるように、その画像を、付加情報にしたがって符号化して、符号化データを出力する場合には、埋め込み復号器１０６では、その符号化データを、画像が有するエネルギの偏りを利用することにより、復号のためのオーバヘッドなしで、元の画像および付加情報に復号することができる。
【０１９１】
また、符号化対象の画像には、付加情報が埋め込まれることで、その埋め込みの結果得られる画像は、元の画像と異なる画像とされ、人が価値ある情報として認識することのできる画像ではなくなることから、符号化対象の画像については、オーバヘッドなしの暗号化を実現することができる。
【０１９２】
さらに、完全可逆の電子透かしを実現することができる。即ち、従来の電子透かしでは、例えば、画質にあまり影響のない画素値の下位ビットが、電子透かしに対応する値に、単に変更されていたが、この場合、その下位ビットを、元の値に戻すことは困難である。従って、復号画像の画質は、電子透かしとしての下位ビットの変更により、少なからず劣化する。これに対して、符号化データを、元の画像が有するエネルギの偏りを利用して復号する場合には、劣化のない元の画像および付加情報を得ることができ、従って、付加情報を電子透かしとして用いることで、電子透かしに起因して復号画像の画質が劣化することはない。
【０１９３】
また、埋め込まれた付加情報は、符号化データから画像を復号することで取り出すことができるので、画像の符号化結果とともに、オーバヘッドなしでサイドインフォメーションを提供することができる。言い換えれば、付加情報を取り出すためのオーバヘッドなしで、その付加情報を画像に埋め込むことができるので、その埋め込みの結果得られる符号化データは、付加情報の分だけ圧縮（埋め込み圧縮）されているということができる。従って、例えば、ある画像の半分を符号化対象とするとともに、残りの半分を付加情報とすれば、符号化対象である半分の画像に、残りの半分の画像を埋め込むことができるから、この場合、画像は、単純には、１／２に圧縮されることになる。
【０１９４】
さらに、符号化データは、元の画像が有するエネルギの偏りという、いわば統計量を利用して復号されるため、誤りに対する耐性の強いものとなる。即ち、ロバスト性の高い符号化であるロバスト符号化（統計的符号化）を実現することができる。
【０１９５】
また、符号化データは、元の画像が有するエネルギの偏りを利用して復号されるため、そのエネルギの偏りに特徴があるほど、即ち、例えば、画像については、そのアクティビティが高いほど、あるいは、冗長性が低いほど、多くの付加情報を埋め込むことができる。ここで、上述したように、付加情報の埋め込みの結果得られる符号化データは、付加情報の分だけ圧縮されているということができるが、この圧縮という観点からすれば、符号化対象の情報が有するエネルギの偏りを利用して復号を行うことができるように、その情報を、付加情報にしたがって符号化する方式（埋め込み符号化方式）によれば、画像のアクティビティが高いほど、あるいは、画像の冗長性が低いほど、圧縮率が高くなる。この点、埋め込み符号化方式は、従来の符号化方式と大きく異なる（従来の符号化方式である、例えばＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）方式などでは、基本的に、画像のアクティビティが高いほど、あるいは、画像の冗長性が低いほど、圧縮率は低くなる）。
【０１９６】
さらに、例えば、上述したように、画像を符号化対象とする一方、付加情報として、画像とは異なるメディアの、例えば、音声を用いるようにすることで、音声をキーとして、画像の提供を行うようなことが可能となる。即ち、符号化装置１１０側において、例えば、契約者が発話した音声「開けゴマ」など付加情報として画像に埋め込んでおき、復号装置１２０側では、ユーザに、音声「開けゴマ」を発話してもらい、その音声と、画像に埋め込まれた音声とを用いて話者認識を行うようにする。このようにすることで、例えば、話者認識の結果、ユーザが契約者である場合にのみ、自動的に、画像を提示するようなことが可能となる。なお、この場合、付加情報としての音声は、いわゆる特徴パラメータではなく、音声波形そのものを用いることが可能である。
【０１９７】
また、例えば、音声を符号化対象とする一方、付加情報として、音声とは異なるメディアの、例えば、画像を用いるようにすることで、画像をキーとして、音声の提供を行うようなこと（例えば、顔認識後の音声応答）が可能となる。即ち、符号化装置１１０側において、例えば、ユーザへの応答としての音声に、そのユーザの顔の画像を埋め込み、復号装置１２０側では、ユーザの顔を撮影し、その結果得られる画像とマッチングする顔画像が埋め込まれている音声を出力するようにすることで、ユーザごとに異なる音声応答を行う音声応答システムを実現することが可能となる。
【０１９８】
さらに、音声に、音声を埋め込んだり、画像に、画像を埋め込んだりするような、あるメディアの情報に、それと同一メディアの情報を埋め込むようなことも可能である。あるいは、また、画像に、契約者の音声と顔画像を埋め込んでおけば、ユーザの音声と顔画像とが、画像に埋め込まれているものと一致するときのみ、その画像を提示するようにする、いわば二重鍵システムなどの実現も可能となる。
【０１９９】
また、例えば、テレビジョン放送信号を構成する、いわば同期した画像と音声のうちのいずれか一方に、他方を埋め込むようなことも可能であり、この場合、異なるメディアの情報どうしを統合した、いわば統合符号化を実現することができる。
【０２００】
さらに、埋め込み符号化方式では、上述したように、情報には、そのエネルギの偏りに特徴があるほど、多くの付加情報を埋め込むことができる。従って、例えば、ある２つの情報について、エネルギの偏りに特徴がある方を適応的に選択し、その選択した方に、他方を埋め込むようにすることで、全体のデータ量を制御することが可能となる。即ち、２つの情報どうしの間で、一方の情報によって、他方の情報量を、いわば吸収するようなことが可能となる。そして、このように全体のデータ量を制御することができる結果、伝送路の伝送帯域や使用状況、その他の伝送環境にあったデータ量による情報伝送（環境対応ネットワーク伝送）が可能となる。
【０２０１】
また、例えば、画像に、その画像を縮小した画像を埋め込むことで（あるいは、音声に、その音声を間引いたものを埋め込むことで）、データ量を増加することなく、いわゆる階層符号化（下位階層の情報を少なくすることにより、上位階層の情報を生成する符号化）を実現することができる。
【０２０２】
さらに、例えば、画像に、その画像を検索するためのキーとなる画像を埋め込んでおくことで、そのキーとなる画像に基づいて、画像の検索を行うデータベースを実現することが可能となる。
【０２０３】
次に、図１８は、画像の連続性を利用して元に戻すことができるように、画像に付加情報を埋め込む埋め込み符号化を行う場合の図１３の埋め込み符号化器１０３の構成例を示している。
【０２０４】
画像データベース１０１から供給される画像は、フレームメモリ１３１に供給されるようになされており、フレームメモリ１３１は、画像データベース１０１からの画像を、例えば、フレーム単位で一時記憶するようになされている。
【０２０５】
ＣＰＵ（Central Processing Unit）１３２は、プログラムメモリ１３３に記憶されたプログラムを実行することで、後述する埋め込み符号化処理を行うようになされている。即ち、CPU１３２は、プログラムメモリ１３３に記憶されているプログラムにしたがって、付加情報データベース１０２からメモリ１３４を介して供給される付加情報を受信し、その付加情報を、フレームメモリ１３１に記憶された画像に埋め込むようになされている。具体的には、CPU１３２は、フレームメモリ１３１に記憶された画像を構成する画素値を、メモリ１３４に記憶された付加情報にしたがって変更することで、その画素値に、付加情報を埋め込むようになされている。この付加情報が埋め込まれた画像は、符号化データとして出力されるようになされている。
【０２０６】
プログラムメモリ１３３は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成され、CPU１３２に、埋め込み符号化処理を行わせるためのコンピュータプログラムや必要なデータを記憶している。
【０２０７】
メモリ１３４は、付加情報データベース１０２が記憶している付加情報を読み出し、一時記憶するようになされている。出力バッファ１３５は、CPU１３２によって埋め込み符号化処理が行われることにより得られる符号化データを一時記憶して出力するようになされている。
【０２０８】
なお、フレームメモリ１３１は、複数のフレームを記憶することのできるように、複数バンクで構成されており、バンク切り替えを行うことで、フレームメモリ１３１では、画像データベース１０１から供給される画像の記憶、およびCPU１３２による埋め込み符号化処理の対象となっている画像の記憶を、同時に行うことができるようになされている。これにより、画像データベース１０１から供給される画像が、動画であっても、符号化データのリアルタイム出力を行うことができるようになされている。
【０２０９】
次に、図１９は、図１８の埋め込み符号化器１０３の機能的な構成例を示している。なお、この図１９に示した機能的な構成は、CPU１３２がプログラムメモリ１３３に記憶されたコンピュータプログラムを実行することで実現されるようになされている。
【０２１０】
フレームメモリ１３１、メモリ１３４、または出力バッファ１３５それぞれは、図１８で説明したものと同一のものである。
【０２１１】
度数分布算出部１４１は、フレームメモリ１３１に記憶された符号化対象の画像の画素値の度数分布（ヒストグラム）を、例えば、１フレーム単位で求め、変更対象画素値／変更値決定部１４２に供給するようになされている。変更対象画素値／変更値決定部１４２は、度数分布算出部１４１から供給される画素値の度数分布に基づき、フレームメモリ１３１に記憶された符号化対象の画像を構成する画素値の中から、付加情報にしたがって変更する画素値（以下、適宜、変更対象画素値という）を決定するとともに、その変更対象画素値を変更する値（以下、適宜、変更値という）を決定し、画素値変更部１４３に供給するようになされている。画素値変更部１４３は、フレームメモリ１３１に記憶された符号化対象のフレームを構成する画素値を、所定の順序としての、例えば、ラスタスキャン順で読み出し、その読み出した画素値が、変更対象画素値に一致しない場合には、そのまま出力バッファ１３５に供給して対応するアドレスに記憶させるようになされている。また、画素値変更部１４３は、読み出した画素値が、変更対象画素値に一致する場合には、メモリ１３４に記憶された付加情報を読み出し、その付加情報にしたがって、変更対象画素値を変更値に変更するか、またはそのままとし、出力バッファ１３５に供給して対応するアドレスに記憶させるようになされている。
【０２１２】
次に、図２０のフローチャートを参照して、図１９の埋め込み符号化器１０３において行われる埋め込み符号化処理について説明する。
【０２１３】
画像データベース１０１からは、そこに記憶されている画像が読み出され、フレームメモリ１３１に、順次供給されて記憶される。また、付加情報データベース１０２からは、そこに記憶されている付加情報が読み出され、メモリ１３４に、順次供給されて記憶される。
【０２１４】
一方、度数分布算出部１４１では、ステップＳ１０１において、フレームメモリ１３１に記憶された符号化対象の１フレームを構成する画素値が読み出され、その度数分布が算出される。
【０２１５】
ここで、図２１に、実際の画像の画素値の度数分布を示す。なお、図２１は、それぞれ８ビットが割り当てられたＲＧＢコンポーネント信号で構成される１フレームの画像のＲコンポーネントの度数分布を示している。Ｒコンポーネントには、ここでは、上述したように、８ビットが割り当てられおり、従って、０乃至２５５等の２５６の範囲の画素値をとり得るが、図２１では、２５０以上の画素値となる画素は存在していない。さらに、図２１から明らかなように、一般に、画像には、各画素値（ここでは、０乃至２５５それぞれの値）が、同じような数だけ存在するのではなく、多数存在する画素値もあれば、まったく存在しない画素値もある。しかしながら、画素値の度数分布の変化は、一般に連続している。
【０２１６】
度数分布算出部１４１で求められた画素値の度数分布は、変更対象画素値／変更値決定部１４２に供給される。変更対象画素値／変更値決定部１４２は、画素値の度数分布を受信すると、ステップＳ１０２に進み、その度数分布に基づき、フレームメモリ１３１に記憶された符号化対象の画像を構成する画素値の中から、変更対象画素値とするものを決定するとともに、その変更対象画素値を変更する値である変更値を決定する。即ち、変更対象画素値／変更値決定部１４２は、例えば、度数分布から、最も度数の高い画素値を検出し、それを、変更対象画素値として決定する。さらに、変更対象画素値／変更値決定部１４２は、度数分布から、度数が０になっている画素値を検出し、それを、変更値として決定する（度数が０になっている画素値が複数ある場合には、例えば、そのうちの１つを選択して、変更値として決定する）。
【０２１７】
ここで、本実施の形態では、変更対象画素値に、付加情報が埋め込まれる。そこで、埋め込むことのできる付加情報のデータ量を多くするために、最も度数の高い画素値を、変更対象画素値とするようにしている。但し、変更対象画素値とする画素値は、度数の最も高いものに限定されるものではない。
【０２１８】
変更対象画素値／変更値決定部１４２において、変更対象画素値および変更値が決定されると、その変更対象画素値および変更値は、画素値変更部１４３に供給される。
【０２１９】
画素値変更部１４３は、変更対象画素値および変更値を受信すると、ステップＳ１０３において、フレームメモリ１３１に記憶された符号化対象のフレームを構成する最も左上の画素値を読み出し、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、画素値変更部１４３において、ステップＳ１０４で読み出された画素値が変更対象画素値であるかどうかが判定され、変更対象画素値でないと判定された場合、ステップＳ１０５乃至Ｓ１０７をスキップして、ステップＳ１０８に進み、その画素値が、そのまま出力バッファ１３５に供給されて、対応するアドレスに書き込まれる。
【０２２０】
また、ステップＳ１０４において、ステップＳ１０４で読み出された画素値が変更対象画素値であると判定された場合、ステップＳ１０５に進み、画素値変更部１４３は、メモリ１３４から付加情報を読み出し、ステップＳ１０６に進む。ここで、ステップＳ１０５では、付加情報が、例えば、１ビット単位で読み出されるものとする。
【０２２１】
ステップＳ１０６では、画素値変更部１４３において、ステップＳ１０５で読み出された１ビットの付加情報が０または１のうちのいずれであるかが判定される。ステップＳ１０６において、付加情報が、０または１のうちの、例えば、０であると判定された場合、ステップＳ１０７をスキップして、ステップＳ１０８に進み、画素値変更部３４において、変更対象画素値が、そのまま出力バッファ１３５に供給されて、対応するアドレスに書き込まれる。即ち、０である付加情報は、変更対象画素値を変更しないことで、その変更対象画素値を有する画素に埋め込まれる。
【０２２２】
また、ステップＳ１０６において、付加情報が、０または１のうちの、例えば、１であると判定された場合、ステップＳ１０７に進み、画素値変更部１４３において、変更対象画素値が変更値に変更され、ステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８では、画素値変更部１４３において、ステップＳ１０７で変更された変更値が、出力バッファ１３５に供給されて、対応するアドレスに書き込まれる。即ち、１である付加情報は、変更対象画素値を変更値に変更することで、その変更対象画素値を有していた画素に埋め込まれる。
【０２２３】
ステップＳ１０８の処理後は、ステップＳ１０９に進み、いま符号化対象とされているフレームの画素の読み出しがすべて終了したかどうかが判定される。ステップＳ１０９において、いま符号化対象とされているフレームの画素すべての読み出しが、まだ終了していないと判定された場合、ステップＳ１０３に戻り、ラスタスキャン順に、次に処理すべき画素値が読み出され、以下、同様の処理が繰り返される。
【０２２４】
また、ステップＳ１０９において、いま符号化対象とされているフレームの画素すべての読み出しが終了したと判定された場合、ステップＳ１１０に進み、出力バッファ１３５に記憶されている、付加情報が埋め込まれたフレームが、符号化データとして読み出されて出力される。そして、ステップＳ１１１に進み、フレームメモリ１３１に、次に処理すべきフレームが記憶されているかどうかが判定され、記憶されていると判定された場合、ステップＳ１０１に戻り、そのフレームを符号化対象として、同様の処理が繰り返される。
【０２２５】
また、ステップＳ１１１において、フレームメモリ１３１に、次に処理すべきフレームが記憶されていないと判定された場合、埋め込み符号化処理を終了する。
【０２２６】
以上のような埋め込み符号化処理によれば、ある１フレームの画像は、次のような符号化データに符号化される。
【０２２７】
即ち、例えば、符号化対象のフレームに、図２２（Ａ）において・で示すように、変更対象画素値が分布しているとすると、各変更対象画素値のうち、ラスタスキャン順で、０の付加情報に対応する位置にあるものは、そのままとされ、１の付加情報に対応する位置にあるものは、図２２（Ｂ）において×で示すように、図２２（Ａ）のフレームには存在しない画素値、即ち、度数が０の画素値である変更値に変更される。
【０２２８】
以上のように、フレームメモリ１３１に記憶された画像を構成する画素値のうち、度数の最も高い画素値である変更対象画素値を、付加情報にしたがって、その画像に存在しない画素値である変更値に変更することにより、付加情報を埋め込む場合には、画像の連続性（画像を構成する画素値の度数分布の連続性）の偏りを利用して、変更値を、元の変更対象画素値に変更することで、元の画像を復号することができるとともに、付加情報を復号することができる。従って、画像の画質の劣化を極力なくし、かつデータ量を増加せずに、画像に付加情報を埋め込むことができる。
【０２２９】
即ち、変更値は、画像の連続性、つまり、ここでは、画像を構成する画素値の度数分布の連続性を利用することにより、オーバヘッドなしで、元の画素値（変更対象画素値）に復号する（戻す）こができ、さらに、変更値と変更対象画素値を検出することで、付加情報を復号することができる。従って、その結果得られる復号画像（再生画像）には、基本的に、付加情報を埋め込むことによる画質の劣化は生じない。
【０２３０】
なお、符号化対象のフレームに、存在しない画素値がない場合には、変更対象画素値を変更すると、その変更後の画素値と、符号化対象のフレームに最初から存在する画素値とを区別することが困難となる。そこで、図２０の埋め込み符号化処理のステップＳ１０１において、度数分布を算出した後に、その度数分布から、フレームに、存在しない画素値がないことが判明した場合には、そのフレームには付加情報を埋め込まず、次のフレームを、符号化対象として、埋め込み符号化処理を行うのが望ましい。
【０２３１】
次に、図２３は、図１９の埋め込み符号化器１０３が出力する符号化データを、画像の連続性を利用して元の画像と付加情報に復号する図１３の埋め込み復号器１０６の構成例を示している。
【０２３２】
符号化データ、即ち、付加情報が埋め込まれた画像（以下、適宜、埋め込み画像ともいう）は、入力バッファ１５１に供給されるようになされており、入力バッファ１５１は、埋め込み画像を、例えば、フレーム単位で一時記憶するようになされている。なお、入力バッファ１５１も、図１８のフレームメモリ１３１と同様に構成され、バンク切り替えを行うことにより、埋め込み画像が、動画であっても、そのリアルタイム処理が可能となっている。
【０２３３】
ＣＰＵ１５２は、プログラムメモリ１５３に記憶されたプログラムを実行することで、後述する埋め込み復号処理を行うようになされている。即ち、ＣＰＵ１５２は、入力バッファ１５１に記憶された埋め込み画像を、画像の連続性を利用して元の画像と付加情報に復号するようになされている。具体的には、ＣＰＵ１５２は、入力バッファ１５１に記憶された復号対象のフレームの画素値のうち、変更対象画素値と変更値とを検出することで、付加情報を復号し、さらに、変更値を変更対象画素値に変更することで、元の画像を復号するようになされている。
【０２３４】
プログラムメモリ１５３は、例えば、図１８のプログラムメモリ１３３と同様に構成され、ＣＰＵ１５２に、埋め込み復号化処理を行わせるためのコンピュータプログラムや必要なデータを記憶している。
【０２３５】
フレームメモリ１５４は、ＣＰＵ１５２において復号された画像を、例えば、１フレーム単位で記憶して出力するようになされている。メモリ１５５は、ＣＰＵ１５２で復号された付加情報を一時記憶して出力するようになされている。
【０２３６】
次に、図２４は、図２３の埋め込み復号器１０６の機能的な構成例を示している。なお、この図２４に示した機能的な構成は、ＣＰＵ１５２がプログラムメモリ１５３に記憶されたコンピュータプログラムを実行することで実現されるようになされている。
【０２３７】
入力バッファ１５１、フレームメモリ１５４、またはメモリ１５５それぞれは、図２３で説明したものと同一のものである。
【０２３８】
度数分布算出部１６１は、入力バッファ１５１に記憶された復号対象の埋め込み画像のフレームを構成する画素値を読み出し、その度数分布を求めて、変更対象画素値／変更値決定部１６２に供給するようになされている。変更対象画素値／変更値決定部１６２は、度数分布算出部１６１からの画素値の度数分布に基づき、埋め込み画像を構成する画素値の中から、埋め込み符号化器１０３において変更対象画素値と変更値それぞれに決定された画素値を求め（決定し）、画素値変更部１６３に供給するようになされている。画素値変更部１６３は、変更対象画素値／変更値決定部１６２の出力から、変更対象画素値および変更値を認識し、入力バッファ１５１に記憶された復号対象の埋め込み画像のフレームの中の変更対象画素値および変更値を検出することで、その埋め込み画像に埋め込まれた付加情報を復号して、メモリ１５５に供給するようになされている。さらに、画素値変更部１６３は、埋め込み画像の中の変更値を変更対象画素値に変更することで、その埋め込み画像を、元の画像に復号し、フレームメモリ１５４に供給するようになされている。
【０２３９】
次に、図２５のフローチャートを参照して、図２４の埋め込み復号器１０６において行われる埋め込み復号処理について説明する。
【０２４０】
入力バッファ１５１では、そこに供給される埋め込み画像（符号化データ）が、例えば、１フレーム単位で順次記憶される。
【０２４１】
一方、度数分布算出部１６１では、ステップＳ１２１において、入力バッファ１５１に記憶された復号対象の埋め込み画像のフレームが読み出され、そのフレームを構成する画素値の度数分布が求められる。この度数分布は、変更対象画素値／変更値決定部１６２に供給される。
【０２４２】
変更対象画素値／変更値決定部１６２は、度数分布算出部１６１から度数分布を受信すると、ステップＳ１２２において、その度数分布に基づいて、埋め込み符号化器１０３において決定された変更対象画素値および変更値を求める。
【０２４３】
即ち、埋め込み画像に符号化された元の画像を構成する画素値が、例えば、図２６（Ａ）に示すような連続した度数分布を有していたとすると、埋め込み符号化器１０３では、度数の最も高い画素値Ｐ1が変更対象画素値として決定される。なお、図２６では、画素値のとりうる範囲が、０乃至ＭＡＸとされており、また、元の画像は、画素値Ｐmin以下の画素および画素値Ｐmax以上の画素が存在しないものとなっている（０＜Ｐmin＜Ｐmax＜ＭＡＸ）。
【０２４４】
さらに、この場合、埋め込み符号化器１０３において、画素値Ｐmin以下の、元の画像に存在しないある画素値Ｐ2が変更値として決定され、埋め込み符号化が行われたとすると、その結果得られる埋め込み画像の画素値の度数分布は、例えば、図２６（Ｂ）に示すようなものとなる。即ち、変更対象画素値Ｐ1の度数は、それに近い画素値（例えば、両隣の画素値）の度数に比較して極端に低くなり、変更値Ｐ2の度数は、逆に、それに近い画素値の度数に比較して極端に高くなる。
【０２４５】
その結果、例えば、画素値の小さいものから、画素値ｎの度数と画素値ｎ＋１の度数との差分（＝画素値ｎの度数−画素値ｎ＋１の度数）（以下、適宜、度数差分という）を求めていくと、その度数差分は、変更対象画素値Ｐ1の付近（ｎ＝Ｐ1のときと、ｎ＋１＝Ｐ1のとき）において、図２７（Ａ）に示すように、極端に大きくなった後、極端に小さくなる（不連続になる）。また、度数差分は、変更値Ｐ2の付近（ｎ＝Ｐ2のときと、ｎ＋１＝Ｐ2のとき）において、図２７（Ｂ）に示すように、極端に小さくなった後、極端に大きくなる（不連続になる）。
【０２４６】
従って、埋め込み符号化器１０３において決定された変更対象画素値および変更値は、度数差分をサーチしていくことで求めることができ、変更対象画素値／変更値決定部１６２では、そのようにして、埋め込み画像の画素値の度数分布に基づき、埋め込み符号化器１０３において決定された変更対象画素値および変更値を求めるようになされている。
【０２４７】
図２５に戻り、変更対象画素値／変更値決定部１６２は、埋め込み符号化器１０３において決定された変更対象画素値および変更値を求めると、それらを、画素値変更部１６３に出力し、ステップＳ１２３に進む。
【０２４８】
ステップＳ１２３では、画素値変更部１６３において、入力バッファ１５１に記憶された復号対象の埋め込み画像のフレームを構成する最も左上の画素値が読み出され、ステップＳ１２４に進み、その画素値が判定される。ステップＳ１２４において、読み出された画素値が、変更対象画素値および変更値のいずれでもないと判定された場合、画素値変更部１６３は、ステップＳ１２８に進み、その画素値を、フレームメモリ１５４に供給し、対応するアドレスに記憶させる。ここで、変更対象画素値および変更値のいずれでもない画素には、付加情報は埋め込まれていないから、その復号は行われない（することができない）（する必要がない）。
【０２４９】
また、ステップＳ１２４において、読み出された画素値が、変更対象画素値であると判定された場合、ステップＳ１２５に進み、画素値変更部１６３は、メモリ１５５に、付加情報の復号結果として、０または１のうちの、変更対象画素値に対応する０を供給して記憶させる。そして、ステップＳ１２８に進み、画素値変更部１６３は、変更対象画素値を、そのまま、フレームメモリ１５４に供給し、対応するアドレスに記憶させる。
【０２５０】
さらに、ステップＳ１２４において、読み出された画素値が、変更値であると判定された場合、ステップＳ１２６に進み、画素値変更部１６３は、変更値を、変更対象画素値に変更し、これにより、元の画素値に復号して、ステップＳ１２７に進む。ステップＳ１２７では、画素値変更部１６３において、メモリ１５５に対して、付加情報の復号結果として、０または１のうちの、変更値に対応する１が供給されて書き込まれる。そして、ステップＳ１２８に進み、画素値変更部１６３は、変更対象画素値（ステップＳ１２６において、変更値を変更したもの）を、フレームメモリ１５４に供給し、対応するアドレスに記憶させる。
【０２５１】
ステップＳ１２８の処理後は、ステップＳ１２９に進み、いま復号対象とされている埋め込み画像のフレームの画素の読み出しがすべて終了したかどうかが判定される。ステップＳ１２９において、いま復号対象とされている埋め込み画像のフレームの画素すべての読み出しが、まだ終了していないと判定された場合、ステップＳ１２３に戻り、ラスタスキャン順に、次に処理すべき画素値が読み出され、以下、同様の処理が繰り返される。
【０２５２】
また、ステップＳ１２９において、いま復号対象とされている埋め込み画像の画素すべての読み出しが終了したと判定された場合、フレームメモリ１５４またはメモリ１５５にそれぞれ記憶された１フレームの復号画像または付加情報が読み出されて出力される。そして、ステップＳ１３０に進み、入力バッファ１５１に、次に処理すべき埋め込み画像のフレームが記憶されているかどうかが判定され、記憶されていると判定された場合、ステップＳ１２１に戻り、そのフレームを復号対象として、同様の処理が繰り返される。
【０２５３】
また、ステップＳ１３０において、入力バッファ１５１に、次に処理すべき埋め込み画像のフレームが記憶されていないと判定された場合、埋め込み復号処理を終了する。
【０２５４】
以上のように、付加情報が埋め込まれた画像である符号化データを、画像の連続性を利用して、元の画像と付加情報に復号するようにしたので、その復号のためのオーバヘッドがなくても、符号化データを、元の画像と付加情報に復号することができる。従って、その復号画像には、基本的に、付加情報を埋め込むことによる画質の劣化は生じない。
【０２５５】
なお、本実施の形態では、埋め込み符号化処理において、付加情報にしたがい、変更対象画素値を、そのままとする（変更対象画素値に変更する）か、または変更値に変更するようにしたが、符号化対象の画像に、存在しない画素値が２以上ある場合には、例えば、そのうちの２つを第１の変更値と第２の変更値とし、付加情報にしたがい、変更対象画素値を、第１の変更値に変更するか、または第２の変更値に変更するようにすることが可能である。ここで、変更対象画素値を、そのままとするか、または変更値に変更する場合には、符号化対象の画像に、存在しない画素値が１つあれば良いが、変更対象画素値を、第１または第２の変更値に変更する場合には、符号化対象の画像に、存在しない画素値が２以上ある必要がある。しかしながら、変更対象画素値を、第１または第２の変更値に変更する場合には、埋め込み画像には、変更対象画素値が存在しなくなるので、埋め込み復号器１０６において、埋め込み画像の度数分布から、より精度良く、変更対象画素値を求めることが可能となる。
【０２５６】
さらに、符号化対象の画像に、存在しない画素値が複数ある場合には、その複数の画素値をすべて変更値とし、付加情報にしたがい、変更対象画素値を、複数の変更値のうちのいずれかに変更するようにすることが可能である。この場合、１画素に、２ビット以上の付加情報を埋め込むことが可能となる。
【０２５７】
また、本実施の形態では、埋め込み符号化処理において、符号化対象の画像の画素値を、ラスタスキャン順に処理するようにしたが、その処理の順番は、ラスタスキャン順に限定されるものではない。即ち、度数分布を求める画素値を読み出すことができれば良いので、処理の順番は、列方向や斜め方向であってもかまわない。
【０２５８】
さらに、本実施の形態では、埋め込み符号化処理および埋め込み復号処理において、フレーム単位で度数分布を求めるようにしたが、度数分布は、その他、例えば、１フレームを幾つかのブロックに分けて、そのブロック単位で求めても良いし、複数フレーム単位で求めても良い。
【０２５９】
また、本実施の形態では、埋め込み復号器１０６において、埋め込み符号化器１０３で決定された変更対象画素値および変更値を求めるようにしたが、変更対象画素値および変更値は、僅かな量のデータであり、埋め込み画像に、オーバーヘッドとして含めるようにしても良い。
【０２６０】
さらに、埋め込み符号化の対象とする画像が、例えば、ＲＧＢコンポーネント信号で構成されるカラー画像などである場合には、ＲＧＢそれぞれについて、埋め込み符号化処理を施すことが可能である。
【０２６１】
また、付加情報として用いる情報は、特に限定されるものではなく、例えば、画像や、音声、テキスト、コンピュータプログラム、制御信号、その他のデータを付加情報として用いることが可能である。なお、画像データベース１０１の画像の一部を付加情報とし、残りを、フレームメモリ１３１への供給対象とすれば、その残りの部分に、付加情報とされた画像の一部分が埋め込まれるから、画像の圧縮が実現されることになる。
【０２６２】
さらに、本実施の形態では、付加情報を、画像に埋め込むようにしたが、付加情報は、その他、例えば、音声等の、値の度数分布の形状が連続性を有するメディアに埋め込むことが可能である。
【０２６３】
また、ここでは、画像に、付加情報そのものを埋め込むようにしたが、画像には、その他、例えば、付加情報の特徴量（例えば、付加情報のヒストグラムや、分散、ダイナミックレンジ等）を埋め込むようにすることも可能である。
【０２６４】
次に、図２８は、図１３の埋め込み符号化器１０３を、図１の画像変換装置を利用して構成した場合の機能的構成例を示している。なお、図中、図１９における場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。即ち、図２８の埋め込み符号化器１０３は、画像変換装置１７１が新たに設けられている他は、図１９における場合と同様に構成されている。
【０２６５】
画像変換装置１７１は、図１の画像変換装置と同様に構成されており、フレームメモリ１３１に記憶された符号化対象の画像を、上述したようにして、変換画像に変換し、フレームメモリ１３１に記憶させるようになっている。
【０２６６】
なお、ここでは、説明を簡単にするために、画像変換装置１７１においては、あらかじめ作成された、画素値として取り得る値ごとのコードテーブルが記憶されているものとする。
【０２６７】
従って、図２８の実施の形態では、度数分布算出部１４１、変更対象画素値／変更値決定部１４２、および画素値変更部１４３において、変換画像を対象に、上述したような埋め込み符号化処理が行われる。
【０２６８】
次に、図２９のフローチャートを参照して、図２８の埋め込み符号化器１０３における埋め込み符号化処理について説明する。
【０２６９】
図２８の埋め込み符号化器１０３では、まず最初に、ステップＳ１４０において、画像変換装置１７１が、フレームメモリ１３１に記憶された符号化対象の画像を、変換画像に変換し、フレームメモリ１３１に記憶させる。
【０２７０】
そして、ステップＳ１４１乃至Ｓ１５１において、図２０のステップＳ１０１乃至Ｓ１１１における場合とそれぞれ同様の処理が行われ、これにより、変換画像を対象として、図２０で説明した場合と同様の埋め込み符号化処理が行われ、付加情報が埋め込まれる。
【０２７１】
以上のように、画像そのものではなく、変換画像に対して、付加情報を埋め込むことで、より効率的な埋め込み符号化を行うことが可能となる。
【０２７２】
即ち、画像変換装置１７１において得られる変換画像を構成する変換画素の画素値の分布は、上述したように、急峻で大きな偏りを有する。従って、変換画像に付加情報を埋め込む場合には、変更対象画素値とされる最も度数の高い変換画素（の画素値）の数は、元の画像の画素値そのものに付加情報を埋め込む場合に比較して、膨大な個数となり、その結果、そのような膨大な数の変換画素に対して、多量の付加情報を埋め込むことが可能となる。
【０２７３】
次に、図３０は、埋め込み符号化器１０３が、図２８に示したように構成される場合の、図１３の埋め込み復号器１０６の機能的な構成例を示している。なお、図中、図２４における場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。即ち、図３０の埋め込み復号器１０６は、画像逆変換装置１８１が新たに設けられている他は、図２４における場合と同様に構成されている。
【０２７４】
画像逆変換装置１８１は、図１０の画像逆変換装置と同様に構成され、フレームメモリ１５４に記憶された変換画像を、元の画像に逆変換することで復元し、フレームメモリ１５４に書き込むようになっている。
【０２７５】
次に、図３０の埋め込み復号器１０６による埋め込み復号処理について、図３１のフローチャートを参照して説明する。
【０２７６】
図３０の埋め込み復号器１０６では、ステップＳ１６１乃至Ｓ１７０において、図２５のステップＳ１２１乃至Ｓ１３０における場合とそれぞれ同様の処理が、上述したような変換画像に付加情報を埋め込んで得られる符号化データを対象に行われる。但し、ステップＳ１６９からＳ１７０に進む間に、ステップＳ１７１において、画像逆変換装置１８１は、フレームメモリ１５４に記憶された変換画像を構成する各変換画素の画素値を、元の画素値に逆変換し、フレームメモリ１５４に書き込む。
【０２７７】
即ち、図２８の埋め込み符号化器１０３が出力する符号化データは、上述したように、変換画像に、付加情報が埋め込まれたものであるから、そのような符号化データに対して、図２５のステップＳ１２１乃至Ｓ１２８とそれぞれ同様のステップＳ１６１乃至Ｓ１６８の処理が施されることにより、フレームメモリ１５４には、変換画像が書き込まれることになる。ステップＳ１７１では、画像逆変換装置１８１において、その変換画像が、上述したようにして逆変換され、その結果得られる元の画像が、フレームメモリ１５４に書き込まれる。
【０２７８】
以上のような埋め込み復号処理によれば、上述したように、多量の付加情報が埋め込まれた画像を、元の画像と付加情報とに復号することができる。
【０２７９】
なお、本実施の形態では、CPU１３２または１５２に、コンピュータプログラムを実行させることで、埋め込み符号化処理または埋め込み復号処理をそれぞれ行うようにしたが、これらの処理は、それ専用のハードウェアによって行うことも可能である。
【０２８０】
次に、上述した一連の処理は、汎用のコンピュータ等に、プログラムをインストールして行わせることが可能である。
【０２８１】
そこで、図３２は、上述した一連の処理を実行するプログラムがインストールされる汎用のコンピュータの一実施の形態の構成例を示している。
【０２８２】
プログラムは、コンピュータに内蔵されている記録媒体としてのハードディスク２０５やＲＯＭ２０３に予め記録しておくことができる。
【０２８３】
あるいはまた、プログラムは、フロッピーディスク、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)，MO(Magneto optical)ディスク，DVD(Digital Versatile Disc)、磁気ディスク、半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体２１１に、一時的あるいは永続的に格納（記録）しておくことができる。このようなリムーバブル記録媒体２１１は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することができる。
【０２８４】
なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体２１１からコンピュータにインストールする他、ダウンロードサイトから、ディジタル衛星放送用の人工衛星を介して、コンピュータに無線で転送したり、LAN(Local Area Network)、インターネットといったネットワークを介して、コンピュータに有線で転送し、コンピュータでは、そのようにして転送されてくるプログラムを、通信部２０８で受信し、内蔵するハードディスク２０５にインストールすることができる。
【０２８５】
コンピュータは、CPU(Central Processing Unit)２０２を内蔵している。CPU２０２には、バス２０１を介して、入出力インタフェース２１０が接続されており、CPU２０２は、入出力インタフェース２１０を介して、ユーザによって、キーボードや、マウス、マイク等で構成される入力部２０７が操作等されることにより指令が入力されると、それにしたがって、ROM(Read Only Memory)２０３に格納されているプログラムを実行する。あるいは、また、CPU２０２は、ハードディスク２０５に格納されているプログラム、衛星若しくはネットワークから転送され、通信部２０８で受信されてハードディスク２０５にインストールされたプログラム、またはドライブ２０９に装着されたリムーバブル記録媒体２１１から読み出されてハードディスク２０５にインストールされたプログラムを、RAM(Random Access Memory)２０４にロードして実行する。これにより、CPU２０２は、上述したフローチャートにしたがった処理、あるいは上述したブロック図の構成により行われる処理を行う。そして、CPU２０２は、その処理結果を、必要に応じて、例えば、入出力インタフェース２１０を介して、LCD(Liquid CryStal Display)やスピーカ等で構成される出力部２０６から出力、あるいは、通信部２０８から送信、さらには、ハードディスク２０５に記録等させる。
【０２８６】
ここで、本明細書において、コンピュータに各種の処理を行わせるためのプログラムを記述する処理ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含むものである。
【０２８７】
また、プログラムは、１のコンピュータにより処理されるものであっても良いし、複数のコンピュータによって分散処理されるものであっても良い。さらに、プログラムは、遠方のコンピュータに転送されて実行されるものであっても良い。
【０２８８】
なお、本実施の形態では、ある画素の左隣の画素を基準画素としたが、その他、例えば、右隣の画素や、その上または下に隣接する画素、隣接しないが近い位置にある画素等を、基準画素とすることが可能である。さらに、例えば、前のフレームの同一位置にある画素や、動き補償を行った後の前のフレームの同一位置にある画素等を、基準画素とすることも可能である。また、近い位置にある幾つかの画素の画素値の平均値を求め、その平均値を有する画素が仮想的に存在するものとして、その仮想的な画素を、基準画素とすることも可能である。
【０２８９】
さらに、本実施の形態では、画像データを変換の対象とするようにしたが、その他、例えば、オーディオデータや、コンピュータプログラム等を変換の対象とすることが可能である。但し、本発明は、画像データやオーディオデータ等のように、データどうしの間に、何らかの相関があるものを、変換の対象とする場合に、特に有用である。
【０２９０】
【発明の効果】
本発明の第１のデータ処理装置およびデータ処理方法、並びに記録媒体によれば、急峻で、大きな偏りを有する分布の第２のデータを得ることが可能となる。
【０２９１】
本発明の第２のデータ処理装置およびデータ処理方法、並びに記録媒体によれば、急峻で、大きな偏りを有する分布の第２のデータを得ることが可能となる。
【０２９２】
本発明の第３のデータ処理装置およびデータ処理方法、並びに記録媒体によれば、急峻で、大きな偏りを有する分布の第２のデータを、元の第１のデータに逆変換することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した画像変換装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１のコードテーブル作成部２の構成例を示すブロック図である。
【図３】図２の画素選択部１２の処理を説明するための図である。
【図４】図２のヒストグラム作成部１３の処理を説明するための図である。
【図５】実際の画像から得られた画素値のヒストグラムを示す図である。
【図６】図２のコード生成部１４の処理を説明するための図である。
【図７】図２のコード生成部１４の処理を説明するための図である。
【図８】図１の画像変換装置による変換処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】図８のステップＳ１の処理のより詳細を説明するためのフローチャートである。
【図１０】本発明を適用した画像逆変換装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図１１】図１０の画像逆変換装置による逆変換処理を説明するためのフローチャートである。
【図１２】本発明を適用した画像伝送システムの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図１３】本件出願人が先に提案した画像伝送システムの構成例を示すブロック図である。
【図１４】符号化対象の画像を示す図である。
【図１５】相関性を利用した符号化／復号を説明するための図である。
【図１６】連続性を利用した符号化／復号を説明するための図である。
【図１７】相似性を利用した符号化／復号を説明するための図である。
【図１８】図１３の埋め込み符号化器１０３のハードウェアの構成例を示すブロック図である。
【図１９】図１８の埋め込み符号化器１０３の機能的構成例を示すブロック図である。
【図２０】埋め込み符号化処理を説明するためのフローチャートである。
【図２１】実際の画像の画素値の度数分布を示す図である。
【図２２】埋め込み符号化処理の結果を説明するための図である。
【図２３】図１３の埋め込み復号器１０６のハードウェアの構成例を示すブロック図である。
【図２４】図２３の埋め込み復号器１０６の機能的構成例を示すブロック図である。
【図２５】埋め込み復号処理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Ｓ１２２の処理を説明するための図である。
【図２７】図２５のステップＳ１２２の処理を説明するための図である。
【図２８】本発明を適用した、図１３の埋め込み符号化器１０３の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図２９】図２８の埋め込み符号化器１０３が行う埋め込み符号化処理を説明するためのフローチャートである。
【図３０】本発明を適用した、図１３の埋め込み復号器１０６の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図３１】図３０の埋め込み復号器１０６が行う埋め込み復号処理を説明するためのブロック図である。
【図３２】本発明を適用したコンピュータの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ フレームメモリ， ２ コードテーブル作成部， ３ コードテーブル記憶部， ４ 変換対象画素取得部， ５ 基準画素取得部， ６ 変換部， ７フレームメモリ， １１ フレームメモリ， １２ 画素選択部， １３ ヒストグラム作成部， １４ コード生成部， ２１ コードテーブル取得部， ２２ コードテーブル記憶部， ２３ フレームメモリ， ２４ 逆変換対象画素取得部， ２５ 逆変換部， ２６ フレームメモリ， ２７ 基準画素取得部， ３１ 圧縮装置， ３２ 伝送媒体， ３３ 記録媒体， ３４ 伸張装置， ４１ 画像変換装置， ４２ エントロピー符号化部， ４３ マルチプレクサ， ４４ デマルチプレクサ， ４５ エントロピー復号部， ４６ 画像逆変換装置， １０１ 画像データベース， １０２ 付加情報データベース， １０３ 埋め込み符号化器， １０４ 記録媒体， １０５ 伝送媒体， １０６ 埋め込み復号器， １１０ 符号化装置， １２０ 復号装置， １３１ フレームメモリ， １３２ ＣＰＵ， １３３ プログラムメモリ， １３４ メモリ， １３５ 出力バッファ， １４１ 度数分布算出部， １４２ 変更対象画素値／変更値決定部， １４３ 画素値変更部， １５１ 入力バッファ， １５２ ＣＰＵ， １５３ プログラムメモリ， １５４ フレームメモリ， １５５ メモリ， １６１ 度数分布算出部， １６２ 変更対象画素値／変更値決定部， １６３ 画素値変更部， １７１ 画像変換装置， １８１ 画像逆変換装置， ２０１ バス， ２０２ CPU， ２０３ ROM， ２０４ RAM， ２０５ ハードディスク， ２０６ 出力部， ２０７ 入力部，２０８ 通信部， ２０９ ドライブ， ２１０ 入出力インタフェース， ２１１ リムーバブル記録媒体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a data processing device, a data processing method, and a recording medium, and more particularly, to a data processing device, a data processing method, and a recording medium that enable, for example, high compression of an image or the like.
[0002]
[Prior art]
For example, as a method for compressing images and other data, there is a method using entropy coding such as Huffman coding.
[0003]
Entropy coding is lossless coding in which a bit string is converted into a smaller number of bit strings using statistical properties, and corresponds to, for example, Huffman coding. In Huffman coding, data is compressed by assigning short codewords to values with high appearance frequency and assigning long codewords to values with low appearance frequency.
[0004]
For this reason, when an image is compressed by Huffman coding, for each pixel constituting the image, a difference from a pixel adjacent to the pixel (adjacent pixel) is calculated, and the difference value is encoded by Huffman coding. To be done.
[0005]
In other words, the frequency distribution of the pixel values of the pixels constituting the image has a certain degree of deviation, but generally does not have a great degree of deviation. On the other hand, the difference value is a difference between adjacent pixels and is generally concentrated in the vicinity of 0. Therefore, the frequency distribution has a relatively steep and large deviation with the maximum frequency near 0. It becomes.
[0006]
Therefore, by performing Huffman coding for the difference value, the compression rate can be greatly improved compared to the case where the pixel value itself is targeted.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Here, if the original pixel value is represented by N bits, the simple difference value between the pixel values is a value represented by N + 1 bits at the maximum. That is, for example, if the pixel value is represented by 8 bits in the range of 0 to 255, such a simple difference between the pixels becomes a value in the range of -255 to +255, and the representation is 9 bits. Is required. In this case, since the number of values that the difference value can take is almost twice the number of values that the original pixel value can take, the number of codewords required in Huffman coding also doubles, and the compression rate is reduced. It will deteriorate.
[0008]
Therefore, a method for preventing the increase in the number of bits of the difference value as described above by determining the magnitude relationship between two pixel values for which a difference is obtained and changing the method for calculating the difference value based on the determination result. There is.
[0009]
That is, when the target pixel (the pixel value) A of interest for calculating the difference value is equal to or greater than the adjacent pixel (the pixel value) B adjacent thereto, the adjacent pixel B is subtracted from the target pixel A. The subtraction value is used as difference data C as it is. Specifically, for example, when the target pixel value A is 200 and the adjacent pixel value B is 10, 200−10 = 190 is set as the difference value C.
[0010]
On the other hand, when the target pixel A is smaller than the adjacent pixel B, the adjacent pixel B is subtracted from the target pixel A, a certain value is added to the subtraction value, and the addition result is set as a difference value. That is, if a pixel is expressed by N bits, the subtraction value obtained by subtracting the adjacent pixel B from the target pixel A is set to 2NAnd the result of the addition is defined as a difference value C. Specifically, for example, when the pixel is represented by 8 bits, the target pixel value A is 10, and the adjacent pixel value B is 200, 10−200 + 28= 66 is the difference value C.
[0011]
By obtaining the difference value C as described above, the number of bits of the difference value C is not different from the number of bits of the original pixel (if the original pixel is expressed by N bits, the difference Data can also be expressed in N bits). Therefore, it is possible to prevent a reduction in compression rate due to an increase in the number of bits of the difference value.
[0012]
Note that the difference value C obtained as described above can be restored to the original pixel (target pixel) A as follows.
[0013]
That is, first, the difference value C is added to the adjacent pixel B, and the added value is obtained. Now, assuming that a pixel is represented by N bits, the added value is 2NIf it is −1 or less, the added value is directly used as the restoration result of the original pixel A.
[0014]
On the other hand, the sum of the difference value C and the adjacent pixel B is 2NIf it is greater than -1, 2 is calculated from the added value.NIs subtracted. In this case, the subtraction value becomes the restoration result of the original pixel A.
[0015]
As described above, the difference between a certain pixel A and another pixel B can be expressed without increasing the number of bits, and the difference is restored to the original pixel A. Can do.
[0016]
In this case, the frequency distribution of the difference values is 0 and 2NIt has a relatively steep and large bias with -1 vicinity as the maximum frequency.
[0017]
As described above, the frequency distribution of the difference values between adjacent pixels is a distribution having a relatively steep and large bias around a certain value, but the frequency distribution having a steeper and larger bias with respect to an image. Is obtained, a higher compression ratio can be realized.
[0018]
The present invention has been made in view of such a situation, and makes it possible to compress images and other data at a higher compression rate.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
  The first data processing apparatus of the present inventionThe first data has a correlation between adjacent values, and values that the first data can take are set as reference data values in order., Reference data of the first dataThe value of the data that is close to each other in time or space for all of the data that is the value ofFrequency distribution generating means for generating the frequency distribution for each reference data value and first data for each reference data valueThe value of theAnd a table generating means for generating a conversion table for each value of the reference data based on the frequency distribution.
[0021]
  In the first data processing apparatus, the frequency distribution generation means includes first data that is temporally or spatially adjacent to the reference data.The value of theThe frequency distribution can be generated.
[0022]
In the first data processing apparatus, the second data is assigned to the table generating means in the ascending or descending order of the frequency with respect to the first data of each value for which the frequency distribution is obtained with respect to the reference data. As a result, a conversion table for each value of the reference data can be generated.
[0023]
In the first data processing device, the first data can be a pixel value constituting an image.
[0024]
  The first data processing method of the present invention includes:The first data has a correlation between adjacent values, and values that the first data can take are set as reference data values in order., Reference data of the first dataThe value of the data that is close to each other in time or space for all of the data that is the value ofA frequency distribution generating step for generating the frequency distribution for each reference data value and first data for each reference data valueThe value of theAnd a table generation step of generating a conversion table for each value of the reference data based on the frequency distribution.
[0025]
  The first recording medium of the present invention isThe first data has a correlation between adjacent values, and values that the first data can take are set as reference data values in order., Reference data of the first dataThe value of the data that is close to each other in time or space for all of the data that is the value ofA frequency distribution generating step for generating the frequency distribution for each reference data value and first data for each reference data valueThe value of theBased on the frequency distribution, a program including a table generation step for generating a conversion table is recorded for each value of the reference data.
[0026]
  The second data processing apparatus of the present inventionTo be convertedThe first dataIn a predetermined orderAnd selecting means for selecting, as reference data, other first data having a predetermined positional relationship with the selected first data, and generated for each value of the reference data, Conversion means for converting the first data into the second data based on the conversion table associated with the second data, the first data being correlated between adjacent values; The conversion table sequentially sets values that can be taken by the first data as values of the reference data, and temporally or with respect to each data of all the data that are the values of the reference data of the first data. A frequency distribution of data values having spatially close positional relationships is generated for each reference data value, and based on the frequency distribution of the first data value for each reference data value, the value of the reference data Is generated for eachThe conversion means refers to the conversion table generated for each value of the reference data and corresponds to the reference data selected by the selection means, and converts the first data to be converted selected by the selection means. , Convert to the second data associated with the first dataIt is characterized by that.
[0029]
  In the second data processing device, the conversion table is temporally or spatially adjacent to the reference data of the first data, with the data having a predetermined value of the first data as the reference data. A frequency distribution of things is generated for each value of the reference data, and the first data for each value of the reference dataThe value of theIt can be generated for each value of the reference data based on the frequency distribution.
[0030]
In the second data processing device, the conversion table assigns the second data in ascending or descending order of the frequency to the first data of each value for which the frequency distribution is obtained with respect to the reference data. , And can be generated for each value of the reference data.
[0031]
In the second data processing apparatus, the first data can be a pixel value constituting an image.
[0032]
The second data processing apparatus may further include storage means for storing a conversion table for each reference data value.
[0033]
The second data processing device may further include a generating unit that generates a conversion table for each value of the reference data.
[0034]
The second data processing apparatus may further include a compression unit that compresses the second data obtained by converting the first data.
[0035]
  The second data processing method of the present invention includes:To be convertedThe first dataIn a predetermined orderA selection step of selecting, as reference data, other first data having a predetermined positional relationship with respect to the selected first data, and generated for each value of the reference data, A conversion step of converting the first data into the second data based on a conversion table associated with the second data, wherein the first data has a correlation between adjacent values; The conversion table sequentially sets values that can be taken by the first data as values of the reference data, and temporally or with respect to each data of all the data that are the values of the reference data of the first data. A frequency distribution of data values having spatially close positional relationships is generated for each reference data value, and based on the frequency distribution of the first data value for each reference data value, the value of the reference data Generated every time DerIn the conversion step, the conversion table generated for each value of the reference data is referred to the one corresponding to the reference data selected in the selection step, and the first data to be converted selected in the selection step is , Convert to the second data associated with the first dataIt is characterized by that.
[0036]
  The second recording medium of the present invention isTo be convertedThe first dataIn a predetermined orderA selection step of selecting, as reference data, other first data having a predetermined positional relationship with respect to the selected first data, and generated for each value of the reference data, A conversion step of converting the first data into the second data based on a conversion table associated with the second data, wherein the first data has a correlation between adjacent values; The conversion table sequentially sets values that can be taken by the first data as values of the reference data, and temporally or with respect to each data of all the data that are the values of the reference data of the first data. A frequency distribution of data values having spatially close positional relationships is generated for each reference data value, and based on the frequency distribution of the first data value for each reference data value, the value of the reference data Generated every time DerIn the conversion step, the conversion table generated for each value of the reference data is referred to the one corresponding to the reference data selected in the selection step, and the first data to be converted selected in the selection step is , Convert to the second data associated with the first dataThe program is recorded.
[0037]
  The third data processing apparatus of the present inventionIt becomes the object of reverse conversionSecond dataIn a predetermined orderA selection means for selecting, as reference data, first data that has been selected and is in a predetermined positional relationship with the selected second data and has already been inversely transformed, and is generated for each value of the reference data. And an inverse conversion means for inversely converting the second data into the first data based on a conversion table in which the first and second data are associated with each other. There is a correlation between them, and the conversion table sequentially sets values that the first data can take as reference data values, and among the first data, all the data that are the values of the reference data Is generated for each reference data value based on the frequency distribution of the first data value for each reference data value. For each reference data value Der thoseThus, the inverse conversion means refers to the conversion table generated for each value of the reference data and corresponds to the reference data selected by the selection means, and the second conversion target second conversion object selected by the selection means is selected. The data is converted into the first data associated with the second data, and the selection means is the same as the second data as reference data for the second data to be inversely converted first. Use the value of or the predetermined valueIt is characterized by that.
[0040]
  In the third data processing device, the conversion table is adjacent to the reference data in the first data in terms of time or space, using the predetermined value of the first data as reference data. A frequency distribution of things is generated for each value of the reference data, and the first data for each value of the reference dataThe value of theIt can be generated for each value of the reference data based on the frequency distribution.
[0041]
In the third data processing apparatus, the conversion table assigns the second data in ascending or descending order of the frequency to the first data of each value for which the frequency distribution is obtained with respect to the reference data. It can be generated for each value of the reference data.
[0042]
In the third data processing apparatus, the first data can be a pixel value constituting an image.
[0043]
The third data processing apparatus can further include storage means for storing a conversion table for each value of the reference data.
[0044]
The third data processing apparatus may further include an acquisition unit that acquires a conversion table for each value of the reference data.
[0045]
The third data processing apparatus can further include decompression means for decompressing the compressed second data.
[0046]
  The third data processing method of the present invention is:It becomes the object of reverse conversionSecond dataIn a predetermined orderA selection step of selecting, as reference data, first data that has already been inversely transformed and is in a predetermined positional relationship with the selected second data, and is generated for each value of the reference data And an inverse conversion step of inversely converting the second data into the first data based on a conversion table in which the first and second data are associated with each other. There is a correlation between them, and the conversion table sequentially sets values that the first data can take as reference data values, and among the first data, all the data that are the values of the reference data Is generated for each reference data value based on the frequency distribution of the first data value for each reference data value. Value of the reference data Der those generated in the doorIn the reverse conversion step, the second conversion table generated for each value of the reference data is referred to the one corresponding to the reference data selected in the selection step, and the second conversion target selected in the selection step is selected. The data is converted into the first data associated with the second data, and in the selection step, the same as the second data is used as reference data for the second data to be inversely converted first. Use the value of or the predetermined valueIt is characterized by that.
[0047]
  The third recording medium of the present invention isIt becomes the object of reverse conversionSecond dataIn a predetermined orderA selection step of selecting, as reference data, first data that has already been inversely transformed and is in a predetermined positional relationship with the selected second data, and is generated for each value of the reference data And an inverse conversion step of inversely converting the second data into the first data based on a conversion table in which the first and second data are associated with each other. There is a correlation between them, and the conversion table sequentially sets values that the first data can take as reference data values, and among the first data, all the data that are the values of the reference data Is generated for each reference data value based on the frequency distribution of the first data value for each reference data value. Value of the reference data Der those generated in the doorIn the reverse conversion step, the second conversion table generated for each value of the reference data is referred to the one corresponding to the reference data selected in the selection step, and the second conversion target selected in the selection step is selected. The data is converted into the first data associated with the second data, and in the selection step, the same as the second data is used as reference data for the second data to be inversely converted first. Use the value of or the predetermined valueThe program is recorded.
[0073]
  In the first data processing apparatus, the data processing method, and the recording medium of the present invention,The first data has a correlation between adjacent values, and values that the first data can take are set as reference data values in order., Reference data of the first dataThe value of the data that is close to each other in time or space for all of the data that is the value ofIs generated for each value of the reference data, and the first data for each value of the reference dataThe value of theOn the basis of the frequency distribution, a conversion table is generated for each value of the reference data.
[0074]
  In the second data processing apparatus, data processing method, and recording medium of the present invention,To be convertedThe first dataIn a predetermined orderWhile being selected, other first data having a predetermined positional relationship with the selected first data is selected as reference data. Then, the first data is converted into the second data based on a conversion table that is generated for each value of the reference data and that associates the first and second data. Further, the first data has a correlation between adjacent values, and the conversion table sequentially sets values that can be taken by the first data as reference data values, and the reference data of the first data For each reference data value, a frequency distribution of the data values that are in a temporally or spatially close positional relationship to each data among all the data that are the values of the reference data is generated. Are generated for each value of the reference data based on the frequency distribution of the values of the first data.Then, the conversion table generated for each value of the reference data is referred to the one corresponding to the selected reference data, and the selected first data to be converted is associated with the first data. Is converted into second data.
[0075]
  In the third data processing device, the data processing method, and the recording medium of the present invention, the second data is selected and is in a predetermined positional relationship with the selected second data and is already reversed. The converted first data is selected as reference data. Then, the second data is inversely converted into the first data based on the conversion table generated for each value of the reference data and associated with the first and second data. Further, the first data has a correlation between adjacent values, and the conversion table sequentially sets values that can be taken by the first data as reference data values, and the reference data of the first data For each reference data value, a frequency distribution of the data values that are in a temporally or spatially close positional relationship to each data among all the data that are the values of the reference data is generated. Are generated for each value of the reference data based on the frequency distribution of the values of the first data.Then, the conversion table generated for each value of the reference data is referred to the one corresponding to the selected reference data, and the selected second data to be inversely converted is associated with the second data. Is converted into the first data. Note that the same value as the second data or a predetermined value is used as the reference data for the second data to be subjected to inverse conversion first.
[0078]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a configuration example of an embodiment of an image conversion apparatus to which the present invention is applied.
[0079]
In this image conversion apparatus, the image data is converted into data having a frequency distribution that is steep and has a large deviation beyond the difference value between adjacent pixels.
[0080]
That is, digital image data to be converted is supplied to the frame memory 1 for each frame, for example, and the frame memory 1 sequentially stores the image data supplied thereto. .
[0081]
The code table creation unit 2 creates (generates) a code table used for converting the pixel values constituting the image data for each possible value of the pixel values constituting the image data, and supplies the code table to the code table storage unit 3 To do.
[0082]
The code table creation unit 2 can create a code table to be used for each frame by using the image data for each frame stored in the frame memory 1, or is prepared in advance for creating a code table. It is also possible to create a code table that is commonly used for all frames by using the image data.
[0083]
The code table storage unit 3 temporarily stores the code table supplied from the code table creation unit 2.
[0084]
The conversion target pixel acquisition unit 4 reads (acquires) the pixels (pixel values) constituting the frame stored in the frame memory 1 in the so-called raster scan order, and the read pixels are stored in the code table storage unit 3. The data is supplied to the conversion unit 6 as an object to be converted according to the code table (hereinafter, appropriately referred to as a conversion target pixel).
[0085]
The reference pixel acquisition unit 5 reads (acquires) a pixel having a predetermined positional relationship with respect to the conversion target pixel from the frame memory 1 and outputs the pixel as a reference pixel to the conversion unit 6. That is, the reference pixel acquisition unit 5 reads, as a reference pixel, a pixel at a close position, such as a pixel that is spatially or temporally adjacent to the conversion target pixel, and outputs the pixel to the conversion unit 6. . In the present embodiment, the reference pixel acquisition unit 5 reads, for example, the pixel adjacent to the left of the conversion target pixel from the frame memory 1 as a reference pixel.
[0086]
The conversion unit 6 refers to the code table stored in the code table storage unit 3 with respect to the pixel value of the reference pixel from the reference pixel acquisition unit 5 among the code tables for each possible pixel value, and stores the code table in the code table. Therefore, the pixel value of the conversion target pixel from the conversion target pixel acquisition unit 4 is converted. Further, the conversion unit 6 supplies the converted pixel value to the frame memory 7.
[0087]
The frame memory 7 stores the pixel value after conversion of the conversion target pixel from the conversion unit 6 at the address of the corresponding position, and when the pixel value for one frame is stored, an image having such a pixel value ( Hereinafter, the converted image is output as appropriate.
[0088]
Next, FIG. 2 shows a configuration example of the code table creation unit 2 of FIG.
[0089]
The frame memory 11 is supplied with code table creation image data that is image data used to create a code table, and the frame memory 11 stores the code table creation image data.
[0090]
Here, as described above, the code table creation image data may be image data stored in the frame memory 1 of FIG. 1 or image data prepared in advance for creating the code table. Also good.
[0091]
The pixel selection unit 12 selects a pixel having a certain pixel value as a reference pixel among the pixels constituting the frame of the image data stored in the frame memory 11. Further, the pixel selection unit 12 converts the conversion target pixel acquired by the conversion target pixel acquisition unit 4 of FIG. 1 for the selected reference pixel, and the reference pixel acquired by the reference pixel acquisition unit 5 for the conversion target pixel. Are further selected from the frame memory 11.
[0092]
That is, in the present embodiment, as described above, the reference pixel acquisition unit 5 acquires the pixel adjacent to the left as the reference pixel for the conversion target pixel acquired by the conversion target pixel acquisition unit 4. Therefore, as shown in FIG. 3, the pixel selection unit 12 selects the pixel on the right side of the reference pixel selected by itself. In this way, the pixel selection unit 12 selects a pixel corresponding to the pixel that the conversion target pixel selection unit 4 in FIG. 1 acquires as the conversion target pixel.
[0093]
Here, the pixel corresponding to the conversion target pixel that the pixel selection unit 12 selects with respect to the reference pixel is hereinafter referred to as a selection pixel as appropriate.
[0094]
The reference pixel selected by the pixel selection unit 12 and the selection pixel corresponding to the reference pixel are supplied to the histogram creation unit 13.
[0095]
As shown in FIG. 4, the histogram creation unit 13 calculates the frequency distribution (histogram) of the pixel values (for example, luminance values) of the selected pixels selected by the pixel selection unit 12 with respect to the reference pixels, and the pixel values of the reference pixels. Each code is generated and supplied to the code generation unit 14.
[0096]
Based on the frequency distribution of the selected pixel for each pixel value of the reference pixel supplied from the histogram creation unit 13, the code generation unit 14 sets the pixel value of the selected pixel and the pixel value for each pixel value of the reference pixel. A code table in which the allocation code to be allocated is associated is generated and supplied to the code table storage unit 3 (FIG. 1).
[0097]
Here, the code table generated in the code generation unit 14 based on the frequency distribution of the selected pixels will be described.
[0098]
FIG. 5 shows a frequency distribution of selected pixels obtained using an actual image.
[0099]
That is, FIG. 5 shows a frequency distribution of pixel values of a selected pixel that is a pixel on the right side when a pixel having a pixel value of 20 is set as a reference pixel in an image represented by 8 bits. When a pixel having a value of 128 is set as a reference pixel, a frequency distribution of pixel values of a selected pixel which is a pixel on the right side of the pixel is shown.
[0100]
From FIG. 5, the frequency distribution of the pixel value of the selected pixel that is a pixel right next to the reference pixel of a certain pixel value is not a uniform distribution but a non-uniform distribution, and the pixel value of the reference pixel is centered. The distribution is not symmetrical (often).
[0101]
For this reason, the difference value obtained by subtracting the pixel on the left (a reference pixel in this embodiment) from a certain pixel does not necessarily have an optimal bias.
[0102]
That is, for example, assume that the frequency distribution of the pixel value of the pixel (selected pixel) on the right side of the reference pixel having a certain pixel value is as shown in FIG. Here, in FIG. 6A, the horizontal axis represents the pixel value of the right adjacent pixel based on the pixel value of the reference pixel, that is, subtracts the reference pixel from the right adjacent pixel of the reference pixel. The vertical axis represents the frequency (frequency) of the differential value.
[0103]
Representing a pixel value as a difference value with the pixel (reference pixel) on the left of that pixel means that the smaller the absolute value of the difference value, the higher the frequency, and the higher the absolute value of the difference value, the higher the frequency. This is equivalent to assigning codes to each pixel value in ascending order (or descending order) of the absolute value of the difference value.
[0104]
Therefore, in the expression using the difference value, for example, as shown in FIG. 6B, the code value 0 is used for the pixel value having the difference value 0, and the code 1 is used for the pixel value having the difference value +1. Code 2 is assigned to the pixel value of −1, code 3 is assigned to the pixel value of difference value +2, and code 3 is assigned to the pixel value of difference value −2.
[0105]
In this case, the frequency distribution in which the assigned code (assignment code) is on the horizontal axis is as shown in FIG. 6 (C), and macroscopically (as a whole), the frequency increases as the code increases. Microscopically, the frequency does not decrease monotonously but has some unevenness. This unevenness is caused by the fact that in the frequency distribution shown in FIG. 6A, the smaller (larger) absolute value of the difference value does not necessarily become higher (lower).
[0106]
As described above, the frequency distribution of the allocation code allocated based on the difference value from the reference pixel for the pixel (selected pixel) on the right side of the reference pixel having a certain pixel value has an unevenness as shown in FIG. Therefore, the frequency distribution of the allocation code for the pixel on the right side of the reference pixel of another pixel value is similarly uneven.
[0107]
Therefore, since the frequency distribution of the allocation code based on the difference value for the entire image is a macro addition of the frequency distribution with respect to the reference pixel of each pixel value, the frequency decreases as the code increases. Is a distribution having a certain degree of steepness and a certain degree of bias. However, since the frequency distribution of the allocation code based on the difference value for the entire image is a microscopic addition of the frequency distribution with respect to the reference pixel of each pixel value having the unevenness as described above, its steepness is obtained. The thickness and the deviation are dull due to unevenness.
[0108]
Therefore, the code generation unit 14 generates a code table that assigns the following assignment codes to the pixel values so that the frequency distribution is steeper and more biased. Yes.
[0109]
That is, for example, as the frequency distribution of the pixel value of the pixel (selected pixel) right next to the reference pixel having a certain pixel value, the histogram generation unit shown in FIG. 7A similar to FIG. 13 is supplied to the code generation unit 14.
[0110]
In this case, based on the frequency distribution from the histogram creation unit 13, the code generation unit 14 performs ascending order of the frequency of the pixel values (or pixel values with reference to the reference pixel) of the selected pixels (or Assign codes in descending order.
[0111]
Therefore, in the frequency distribution shown in FIG. 7A, pixel values (pixel values with reference to the reference pixel) are 0, +1, +2, -1, +3, -2, +4, +5, -3, Since the frequency decreases in the order of −4 (−5),..., In the code generation unit 14, as shown in FIG. For example, a code table to which an integer code from 0 is assigned is created.
[0112]
In this case, the frequency distribution with the assigned code (assignment code) on the horizontal axis is a monotonically decreasing distribution as shown in FIG.
[0113]
Similarly, the frequency distribution of the allocation code assigned based on the frequency distribution of the pixel values with reference to the reference pixel for the pixel (selected pixel) to the right of the reference pixel of another pixel value is also shown in FIG. The distribution is monotonically decreasing as shown.
[0114]
Accordingly, in this case, since the frequency distribution of the allocation code of the entire image is obtained by adding the frequency distributions of monotonous decrease as described above, the frequency distribution is steeper compared to the case where the difference value expression is described in FIG. And a distribution with a larger bias.
[0115]
As described above, the code assigned to the pixel value is determined based on the frequency of the pixel value of the pixel immediately adjacent to the reference pixel, that is, the existence probability of the pixel value, and converted into such a code. This frequency distribution is steeper and has a larger bias.
[0116]
As a result, based on the code table shown in FIG. 7B, an image (converted image) composed of pixels obtained by converting pixel values into allocation codes (hereinafter referred to as converted pixels as appropriate) has a higher compression rate. Can be compressed.
[0117]
Next, a conversion process for converting an image into a converted image performed by the image conversion apparatus in FIG. 1 will be described with reference to the flowchart in FIG.
[0118]
The frame memory 1 sequentially supplies and stores images to be converted, and the code table creation unit 2 is supplied with a code table creation image. Here, for example, it is assumed that the image to be converted stored in the frame memory 1 is supplied as a code table creation image used to create a code table for converting the image.
[0119]
In step S1, the code table creation unit 2 performs code table creation processing using the image of the frame of interest, which is the frame that is the object of conversion, stored in the frame memory 1, and thereby the reference pixel A code table is created for each pixel value that can be taken by the pixel. The code table for each pixel value is supplied to and stored in the code table storage unit 3, and the process proceeds to step S2.
[0120]
In step S <b> 2, the conversion target pixel acquisition unit 4 reads out pixels that have not yet been converted as pixels to be converted in the raster scan order among the pixels constituting the target frame of the frame memory 1 as a conversion target pixel. 6 is supplied. Furthermore, in step S <b> 2, the reference pixel acquisition unit 5 reads out the pixel adjacent to the left of the conversion target pixel from the frame memory 1 as a reference pixel, and supplies it to the conversion unit 6.
[0121]
Then, the process proceeds to step S3, and the conversion unit 6 converts the code table for each value that can be taken by the pixel value stored in the code table storage unit 3 with respect to the pixel value of the reference pixel from the reference pixel acquisition unit 5. With reference to the code table, the pixel value of the conversion target pixel from the conversion target pixel acquisition unit 4 is converted into an allocation code associated with the pixel value, and the process proceeds to step S4. In step S4, the conversion unit 6 supplies the conversion target pixel obtained by converting the pixel value into the allocation code, that is, the conversion pixel, to the frame memory 7 and stores it in the address of the corresponding position.
[0122]
Thereafter, the process proceeds to step S5, and it is determined whether or not the conversion of the pixel value is performed with all the pixels constituting the target frame as the conversion target pixels. In step S5, when it is determined that all of the pixels constituting the frame of interest are conversion target pixels and the pixel values have not yet been converted, the process returns to step S2, and the same processing is repeated thereafter.
[0123]
If it is determined in step S5 that all the pixels constituting the target frame have been converted as pixel values to be converted, that is, the converted image corresponding to the target frame is stored in the frame memory 7. In this case, a converted image is read from the frame memory 7 and a code table (a set of code tables for each pixel value) stored in the code table storage unit 3 and used to obtain the converted image is read. Is output.
[0124]
In step S6, it is determined whether or not the frame memory 1 stores a frame next to the frame of interest. If it is determined in step S6 that the next frame of the frame of interest is stored, the next frame is newly set as the frame of interest, and the process returns to step S1, and the same processing is repeated thereafter.
[0125]
If it is determined in step S6 that the frame next to the frame of interest is not stored in the frame memory 1, the process ends.
[0126]
According to the flowchart of FIG. 8, each time an image of a certain frame is converted into a converted image, a code table used for the conversion is created. Therefore, a code table for the frame can be obtained for each frame. become.
[0127]
However, the code table can be created for each image of two frames or more, for example.
[0128]
The code table can be created in advance using a predetermined image and stored in the code table storage unit 3. In this case, the code table creation unit 2 is unnecessary in the image conversion apparatus of FIG. 1 (therefore, the process of step S1 of FIG. 8 is also unnecessary). Furthermore, in this case, only one set of code tables is required to convert a series of images.
[0129]
Next, with reference to the flowchart of FIG. 9, the code table creation process performed by the code table creation unit 2 (FIG. 2) performed in step S1 of FIG. 8 will be further described.
[0130]
The frame memory 11 is supplied with and stored code table creation image data.
[0131]
In step S11, the pixel selector 12 sets one of the possible values of the pixel values constituting the image data as the pixel value of the reference pixel, and the process proceeds to step S12. In step S12, the pixel selection unit 12 searches the image data for code table creation in the frame memory 11 as a reference pixel for a pixel having the pixel value set in step S11 (hereinafter referred to as a set pixel value as appropriate). The pixel on the right side of the reference pixel is selected as the selected pixel and supplied to the histogram creation unit 13.
[0132]
In step S <b> 13, the histogram creation unit 13 creates a frequency distribution (histogram) of the pixel values of the selected pixels from the pixel selection unit 12 and supplies the frequency distribution to the code generation unit 14. In step S14, the code generation unit 14 creates a code table for the pixel value (set pixel value) that is currently the reference pixel based on the frequency distribution from the histogram creation unit 13 as described with reference to FIG. To do.
[0133]
That is, based on the frequency distribution from the histogram creation unit 13, the code generation unit 14 calculates the pixel for each pixel value (pixel value based on the reference pixel) of the pixel (selected pixel) on the right side of the reference pixel. Codes are assigned in ascending order of the frequency of values, thereby creating a code table for the pixel value (set pixel value) that is now the reference pixel.
[0134]
Then, the process proceeds to step S15, and the pixel selection unit 12 determines whether or not processing has been performed using all the possible values of the pixel values constituting the image data as the set pixel values. In step S15, when it is determined that all the values that can be taken by the pixel values constituting the image data are not set as the set pixel values, the process returns to step S11, and the pixel selection unit 12 determines that the image data Among the possible values of the pixel values constituting the pixel value, one of the pixel values that are not yet set pixel values is set as a new set pixel value, and the same processing is repeated thereafter.
[0135]
On the other hand, if it is determined in step S15 that all of the values that can be taken by the pixel values constituting the image data have been processed as the set pixel values, that is, all the values that can be taken by the pixel values that make up the image data. On the other hand, when the code table is obtained, the code generation unit 14 outputs the code table to the code table storage unit 3 (FIG. 1) and returns.
[0136]
In the image conversion apparatus of FIG. 1 (the same applies to the image reverse conversion apparatus of FIG. 10 described later), if a pixel adjacent to the left or right of the leftmost or rightmost pixel of the frame is necessary, the left adjacent or right The adjacent pixel is processed, for example, as having the same pixel value as the pixel at the left end or the right end, or having a predetermined pixel value (for example, 0).
[0137]
Next, FIG. 10 shows a configuration example of an embodiment of an image reverse conversion device that reversely converts the converted image output from the image conversion device of FIG. 1 into the original image.
[0138]
The converted image and code table output from the image conversion apparatus in FIG. 1 are supplied to the frame memory 23 and the code table acquisition unit 21, respectively.
[0139]
The code table acquisition unit 21 acquires a code table for each pixel value supplied thereto and supplies the code table to the code table storage unit 22. The code table storage unit 22 stores the code table from the code table acquisition unit 21.
[0140]
The frame memory 23 sequentially stores the converted images supplied thereto, for example, in units of one frame. The inverse conversion target pixel acquisition unit 24 acquires the conversion pixels constituting the conversion image stored in the frame memory 23 sequentially as an object of reverse conversion (hereinafter referred to as an inverse conversion target pixel as appropriate), for example, in raster scan order. And supplied to the inverse transform unit 25.
[0141]
Inverse conversion target pixels are supplied from the reverse conversion target pixel acquisition unit 24 to the reverse conversion unit 25, and reference pixels are supplied from the reference pixel acquisition unit 27. The inverse conversion unit 25 refers to the code table for each reference pixel value from the reference pixel acquisition unit 27 out of the code tables for each value that can be taken by the pixel value stored in the code table storage unit 22, and the code table. Accordingly, the allocation code as the pixel value of the inverse conversion target pixel from the inverse conversion target pixel acquisition unit 24 is inversely converted to the original pixel value. Further, the inverse transform unit 25 supplies the pixel value after the inverse transform to the frame memory 26.
[0142]
The frame memory 26 stores the pixel value (original pixel value) of the inversely converted pixel from the inverse conversion unit 25 at the address of the corresponding position, and stores the pixel value for one frame. When the image is restored, the restored original image is output.
[0143]
The reference pixel acquisition unit 27 is used as a reference pixel in the image conversion apparatus in FIG. 1 when a reverse conversion target pixel is a conversion target pixel among pixels that have already been reversely converted and stored in the frame memory 26. Are obtained and supplied to the inverse conversion unit 25 as reference pixels. That is, in the present embodiment, the reference pixel acquisition unit 27 acquires, as a reference pixel, a pixel that is stored in the frame memory 26 and is adjacent to the left side of the pixel to be inversely converted among the pixels that have already been inversely converted. This is supplied to the conversion unit 25.
[0144]
In the present embodiment, the inverse conversion target pixel acquisition unit 24 acquires the conversion pixels constituting the conversion image stored in the frame memory 23 as the reverse conversion target pixels in the raster scan order. The pixel on the left side of the pixel has already been inversely transformed, restored to the original pixel, and stored in the frame memory 26.
[0145]
Next, with reference to the flowchart of FIG. 11, an inverse transform process performed by the image inverse transform device of FIG. 10 to inversely transform a converted image into an original image will be described.
[0146]
When the converted image output from the image conversion apparatus of FIG. 1 and the code table for each pixel value are supplied, in step S21, the frame memory 23 stores the converted image, and the code table acquisition unit 21 converts the converted image. The code table supplied together with the code table is acquired and supplied to the code table storage unit 22. The code table storage unit 22 stores the code table from the code table acquisition unit 21.
[0147]
Then, the process proceeds to step S22, and among the conversion pixels constituting the converted image stored in the frame memory 23 in the reverse conversion target pixel acquisition unit 24, those that have not yet been set as the reverse conversion target pixels in the raster scan order. , Read out as a reverse conversion target pixel, and supplied to the reverse conversion unit 25. Further, in step S22, the reference pixel acquisition unit 27 acquires, as the reference pixel, a pixel adjacent to the inverse conversion target pixel among the already inversely converted pixels stored in the frame memory 26, and the inverse conversion unit. 25.
[0148]
In step S23, the inverse conversion unit 25 refers to the code table stored in the code table storage unit 22 for each value that can be taken by the pixel value and corresponding to the pixel value of the reference pixel from the reference pixel acquisition unit 27. According to the code table, the allocation code as the pixel value of the inverse conversion target pixel from the inverse conversion target pixel acquisition unit 24 is inversely converted to the original pixel value. In step S24, the inverse conversion unit 25 supplies the pixel value after the inverse conversion to the frame memory 26, stores it in the address of the corresponding position, and proceeds to step S25.
[0149]
In step S25, the inverse conversion target pixel acquisition unit 24 determines whether all the pixels constituting the converted image stored in the frame memory 23 have been subjected to inverse conversion of the pixel values as the inverse conversion target pixels. . If it is determined in step S25 that all of the pixels constituting the converted image have not been converted as pixel values for inverse conversion, the process returns to step S22, and the same processing is repeated thereafter. .
[0150]
Further, when it is determined in step S25 that all the pixels constituting the converted image have been subjected to inverse conversion of the pixel values as the inverse conversion target pixels, that is, the original image obtained by inversely converting the converted image in the frame memory 26. Is stored, the original image is read from the frame memory 26, and the process ends.
[0151]
Note that the inverse transformation process according to the flowchart of FIG. 11 is performed each time a converted image and a code table for each pixel value are supplied to the image inverse transformation apparatus.
[0152]
Here, the code table is supplied together with the converted image to the image reverse conversion device in FIG. 10, but the code table is created in advance in the image conversion device in FIG. 1 as described above. In addition, in the case where the code table storage unit 3 stores the same code table, the same code table may be stored in the code table storage unit 22 also in the image reverse conversion device of FIG. it can. In this case, the image reverse conversion apparatus of FIG. 10 can be configured without providing the code table acquisition unit 21.
[0153]
Next, as described above, the conversion image output from the image conversion apparatus in FIG. 1 has a distribution in which the allocation code, which is a pixel value constituting the conversion image, is steep and has a large deviation. By performing entropy coding such as, it is possible to compress at a high compression rate.
[0154]
FIG. 12 shows an example of the configuration of an embodiment of an image transmission system that compresses and transmits an image in such a manner.
[0155]
This image transmission system includes a compression device 31 that compresses image data and a decompression device 34 that decompresses the compressed image data to the original image data.
[0156]
The compression device 31 includes an image conversion device 41, an entropy encoding unit 42, and a multiplexer 43.
[0157]
The image conversion apparatus 41 is configured in the same manner as the image conversion apparatus shown in FIG. 1, converts the image data to be compressed into a converted image as described above, and outputs the converted image data to the entropy encoding unit 42 together with the code table. To do. The entropy encoding unit 42 compresses the converted image and the code table by performing entropy encoding processing such as Huffman encoding, and outputs the result to the multiplexer 43.
[0158]
Here, as described above, since the allocation code, which is the pixel value constituting the converted image, has a steep and large distribution, the entropy encoding unit 42 achieves high compression, as described above. The
[0159]
The multiplexer 43 multiplexes the compressed converted image from the entropy encoding unit 42 and the code table, and the data obtained as a result of the multiplexing is, for example, a terrestrial wave, a satellite line, or a CATV (Cable Television) network. Or transmitted via a transmission medium 32 such as the Internet or a public line, or recorded on a recording medium 33 such as a semiconductor memory, a magneto-optical disk, a magnetic disk, an optical disk, a magnetic tape, or a phase change disk. , Provided to the stretching device 34.
[0160]
The expansion device 34 includes a demultiplexer 44, an entropy decoding unit 45, and an image inverse conversion device 46.
[0161]
The demultiplexer 44 receives data provided via the transmission medium 32 or the recording medium 33, separates the data into an entropy-encoded converted image and a code table, and supplies the data to the entropy decoding unit 45. . The entropy decoding unit 45 decodes the output of the demultiplexer 44 into the original converted image and the code table, respectively, and supplies the decoded image to the image inverse conversion device 46.
[0162]
The image reverse conversion device 46 is configured in the same manner as the image reverse conversion device of FIG. 10, and as described above, the converted image supplied thereto is converted into the original image using the code table supplied thereto. Reverse transform and output.
[0163]
Next, as described above, the method of converting the image into a pixel whose pixel value is a steep and large distribution and performing the inverse conversion is proposed by the present applicant, for example, The present invention can be applied to the case of performing the embedded encoding / decoding disclosed in Japanese Patent Application No. 11-284199.
[0164]
FIG. 13 shows a configuration example of the image transmission system previously proposed by the applicant.
[0165]
The image transmission system includes an encoding device 110 and a decoding device 120. The encoding device 110 encodes, for example, an image as an encoding target, and outputs encoded data. The decoding device 120 The encoded data is decoded into the original image.
[0166]
That is, the image database 101 stores digital image data to be encoded. Then, the image stored in the image database 101 is read out and supplied to the embedded encoder 103.
[0167]
The additional information database 102 stores additional information (digital data) as information to be embedded in the image to be encoded. The additional information stored in the additional information database 102 is read out and supplied to the embedded encoder 103.
[0168]
The embedded encoder 103 receives an image from the image database 101 and additional information from the additional information database 102. Further, the embedded encoder 103 encodes the image according to the additional information from the additional information database 102 so that the image can be decoded by using the energy bias of the image from the image database 101. Output. That is, the embedded encoder 103 encodes the image by embedding additional information in the image so that decoding can be performed using the energy bias of the image, and outputs encoded data. The encoded data output by the embedded encoder 103 is recorded on a recording medium 104 made of, for example, a semiconductor memory, a magneto-optical disk, a magnetic disk, an optical disk, a magnetic tape, a phase change disk, or the like. The signal is transmitted via a transmission medium 105 including a wave, a satellite line, a CATV (Cable Television) network, the Internet, a public line, etc., and provided to the decoding device 120.
[0169]
The decoding device 120 is configured by an embedded decoder 106, in which encoded data provided via the recording medium 104 or the transmission medium 105 is received. Further, the embedded decoder 106 decodes the encoded data into the original image and the additional information using the energy bias of the image. The decoded image is supplied to a monitor (not shown) and displayed, for example.
[0170]
As the additional information, for example, text data related to the original image, audio data, a reduced image obtained by reducing the image, and data unrelated to the original image can be used.
[0171]
Next, the principles of encoding (embedded encoding) in the embedded encoder 103 in FIG. 13 and decoding (embedded decoding) in the embedded decoder 106 will be described.
[0172]
In general, what is called information has a bias (universality) of energy (entropy), and this bias is recognized as information (worthy information). That is, for example, an image obtained by shooting a certain landscape is recognized by a person as being an image of such a landscape because the image (pixel value of each pixel constituting the image, etc.) This is because the image has a corresponding energy bias, and an image without the energy bias is merely noise or the like and is not useful as information.
[0173]
Therefore, even if some operation is performed on valuable information and the original energy bias of the information is destroyed, so to speak, some operation is performed by restoring the destroyed energy bias. Information can also be restored to the original information. That is, encoded data obtained by encoding information can be decoded into original valuable information by utilizing the original energy bias of the information.
[0174]
Here, examples of the energy (bias) of information include correlation, continuity, and similarity.
[0175]
Information correlation is the correlation (for example, autocorrelation between one component and another component) (for example, in the case of an image, pixels and lines constituting the image). Distance). For example, the correlation between the images includes the correlation between the lines of the image, and the correlation value indicating the correlation includes, for example, the sum of squares of the differences between the corresponding pixel values in the two lines. (In this case, a small correlation value represents a large correlation between lines, and a large correlation value represents a small correlation between lines).
[0176]
That is, for example, when there is an image having H lines as shown in FIG. 14, the correlation between the first line from the top (first line) and other lines is generally shown in FIG. As shown in (A), the closer the distance to the first line (the upper line in the image in FIG. 14) is, as shown as the correlation for the Mth line, the greater the distance from the first line. The line (the lower line in the image in FIG. 14) becomes smaller as shown as the correlation for the Nth line. Accordingly, there is a correlation bias in which the closer to the first line, the greater the correlation with the first line and the smaller the distance.
[0177]
Therefore, in the image of FIG. 14, an operation of exchanging the pixel values of the Mth line that is relatively close to the first line and the Nth line that is relatively far from the first line is performed (1 <M <N ≦ H). When the correlation between the first line and the other lines is calculated for the image after the replacement, it is as shown in FIG. 15B, for example.
[0178]
That is, in the image after replacement, the correlation with the Mth line (Nth line before replacement) close to the first line becomes small, and the correlation with the Nth line (Mth line before replacement) far from the first line. Becomes larger.
[0179]
Therefore, in FIG. 15B, the correlation bias that the correlation increases as the distance from the first line decreases and the correlation decreases as the distance from the first line decreases. However, with respect to an image, generally, the correlation bias that the correlation becomes larger as it is closer to the first line and the correlation becomes smaller as it is farther can be used to restore the broken correlation bias. That is, in FIG. 15B, the correlation with the Mth line near the first line is small and the correlation with the Nth line far from the first line is large because of the inherent correlation bias of the image. For example, it is clearly unnatural (funny), and the Mth line and the Nth line should be interchanged. Then, by replacing the M-th line and the N-th line in FIG. 15B, an image having an original correlation bias as shown in FIG. 15A, that is, an original image can be decoded. it can.
[0180]
Here, in the case described with reference to FIG. 14 and FIG. 15, the replacement of the lines will encode the image. In the encoding, the embedded encoder 103 determines, for example, which line is to be moved and which line is to be exchanged according to the additional information. On the other hand, in the embedded decoder 106, the encoded image, that is, the image in which the line is replaced, can be restored to the original image by replacing the line with the original position using the correlation. Will be decrypted. Further, in the decoding, for example, detecting which line has been moved or which lines have been exchanged in the embedded decoder 106 will decode the additional information embedded in the image.
[0181]
Next, regarding information continuity, for example, when attention is paid to one line of an image, a change pattern of pixel values as shown in FIG. Assuming that the waveform is observed, a change pattern of pixel values different from that of the target line is observed in other lines apart from the target line. Therefore, the pixel value change pattern is different between the attention line and another line away from the attention line, and there is also a bias in continuity. That is, when attention is paid to the pixel value change pattern of a certain part of the image, a similar pixel value change pattern exists in a part adjacent to the target part. There is a continuity bias that exists.
[0182]
Therefore, a part of the waveform in which the change pattern of pixel values in a certain line of the image shown in FIG. 16A is continuous is shown in FIG. 16B, for example. Replace with part of the waveform at.
[0183]
In this case, the continuity bias of the image is destroyed. However, by using the continuity bias that the change pattern of pixel values of adjacent parts is continuous and the change pattern of pixel values is different as the distance is increased, the destroyed continuity bias can be restored. it can. That is, in FIG. 16B, the change pattern of the pixel value of a part of the waveform is significantly different from the change pattern of the pixel value of the other part. Therefore, a portion that is clearly unnatural and is different from the change pattern of the pixel value of the other portion should be replaced with a waveform similar to the change pattern of the pixel value of the other portion. Then, by performing such replacement, the continuity bias is restored, so that the original waveform shown in FIG. 16A can be decoded from the waveform shown in FIG. .
[0184]
Here, in the case described with reference to FIG. 16, replacing a part of the waveform with a waveform of a change pattern of pixel values that is significantly different from the change pattern of the surrounding pixel values is to encode an image. Become. In the encoding, the embedded encoder 103 determines, for example, which part of the waveform the pixel value change pattern is to be replaced, how much the pixel value change pattern is to be changed, etc. according to the additional information. Will be decided. On the other hand, in the embedded decoder 106, the encoded signal, that is, a waveform having a change pattern of a pixel value that differs greatly in part, the change pattern of the surrounding pixel values is continuous, and the pixel value increases as the distance increases. Returning to the original waveform by using the continuity bias that the change patterns are different means decoding the original waveform. Further, at the time of decoding, the embedded decoder 106 detects, for example, which part of the waveform the pixel value change pattern has changed greatly and how much the pixel value change pattern has changed. To decode the embedded additional information.
[0185]
Next, regarding the similarity of information, for example, it is known that a part of an image or the like obtained by photographing a landscape can be generated using the fractal nature (self-similarity) of the image. That is, for example, in an image obtained by photographing the sea and forest as shown in FIG. 17A, the similarity between the change pattern of pixel values of the entire sea and the change pattern of pixel values of a part of the sea is Although it is high, there is a similarity bias that the similarity between these change patterns and the change pattern of pixel values of forests away from the sea is low. Here, the similarity of images may be considered not by comparing pixel value change patterns as described above but by comparing edge shapes.
[0186]
Therefore, a part of the sea shown in FIG. 17A is replaced with a part of the forest.
[0187]
In this case, the image similarity bias is destroyed, and an image as shown in FIG. 17B is obtained. However, the variation pattern of the pixel values of the adjacent parts has a high similarity, and the similarity deviation of the pixel value change pattern decreases as the distance from the pattern increases. Can be restored. That is, in FIG. 17B, a part of the sea image is a part of a forest image having low similarity to the sea, and a part of the forest image has low similarity to the forest. Being part of the ocean image is clearly unnatural, given the inherent similarity bias of the image. Specifically, in FIG. 17B, the similarity of a part of the forest image in the sea image is extremely low compared to the similarity of the other part of the sea. Also, the similarity of a part of the sea image in the forest image is extremely low compared to the similarity of the other part of the forest.
[0188]
Therefore, according to the bias of similarity that the image originally has, a part of the sea image that is a part of the sea image and a part of the sea image that is a part of the forest image Should be replaced. Then, by performing such replacement, the similarity similarity of the images is restored, thereby decoding the original image shown in FIG. 17A from the image shown in FIG. Can do.
[0189]
Here, in the case described with reference to FIG. 17, a part of the sea image and a part of the forest image are replaced with each other to encode the image. In the encoding, the embedded encoder 103 determines, for example, which part of the sea image (position on the screen) and which part of the forest image to replace according to the additional information. It will be. On the other hand, in the embedded decoder, an encoded signal, that is, an image in which a part of the sea is a part of the forest and a part of the forest is a part of the sea, The similarity of the change pattern of the pixel value is high, and using the similarity bias that the similarity of the change pattern of the pixel value decreases as the distance increases, the original image can be restored to the original image. It will be decrypted. Further, in the decoding, for example, it is detected in the embedded decoder 106 which part of the sea image is replaced with which part of the forest image, etc., and the embedded additional information is decoded. It will be.
[0190]
As described above, the embedded encoder 103 encodes the image in accordance with the additional information so that decoding can be performed using the energy bias of the image to be encoded, and the encoded data , The embedded decoder 106 can decode the encoded data into the original image and the additional information without using overhead for decoding by utilizing the energy bias of the image. it can.
[0191]
In addition, since the additional information is embedded in the image to be encoded, the image obtained as a result of the embedding is different from the original image and is not an image that can be recognized as valuable information by a person. Therefore, it is possible to realize encryption without overhead for the image to be encoded.
[0192]
Furthermore, a completely reversible digital watermark can be realized. That is, in the conventional digital watermark, for example, the low-order bits of the pixel value that do not significantly affect the image quality are simply changed to values corresponding to the digital watermark. In this case, the low-order bits are changed to the original values. It is difficult to return. Therefore, the image quality of the decoded image deteriorates not a little due to the change of the lower bits as the digital watermark. On the other hand, when the encoded data is decoded using the energy bias of the original image, the original image and the additional information without deterioration can be obtained. Therefore, the image quality of the decoded image does not deteriorate due to the digital watermark.
[0193]
Further, since the embedded additional information can be extracted by decoding the image from the encoded data, the side information can be provided without any overhead along with the image encoding result. In other words, since the additional information can be embedded in an image without the overhead for extracting the additional information, the encoded data obtained as a result of the embedding is compressed (embedded compressed) by the amount of the additional information. be able to. Therefore, for example, if half of a certain image is to be encoded and the other half is additional information, the remaining half of the image can be embedded in the half of the image to be encoded. The image is simply compressed to ½.
[0194]
Furthermore, since the encoded data is decoded using a so-called statistic, that is, an energy bias of the original image, it is highly resistant to errors. That is, robust encoding (statistical encoding) that is highly robust encoding can be realized.
[0195]
In addition, since the encoded data is decoded using the energy bias of the original image, the more characteristic the energy bias is, that is, for example, the higher the activity of the image, or The lower the redundancy, the more additional information can be embedded. Here, as described above, the encoded data obtained as a result of embedding the additional information can be said to be compressed by the amount of the additional information. From the viewpoint of this compression, the information to be encoded is According to the method of encoding the information according to the additional information (embedded encoding method) so that decoding can be performed using the bias of energy possessed, the higher the activity of the image, or the The lower the redundancy, the higher the compression ratio. In this regard, the embedded coding system is greatly different from the conventional coding system (in the conventional coding system, for example, the MPEG (Moving Picture Experts Group) system), basically, the higher the activity of the image, or The lower the image redundancy, the lower the compression rate).
[0196]
Furthermore, for example, as described above, an image is to be encoded, and as additional information, for example, audio of a medium different from the image is used, and the image is provided using the audio as a key. It becomes possible. That is, on the encoding device 110 side, for example, the voice “open sesame” uttered by the contractor is embedded in the image as additional information, and on the decoding device 120 side, the user utters the voice “open sesame”. Then, speaker recognition is performed using the voice and the voice embedded in the image. In this way, for example, as a result of speaker recognition, it is possible to automatically present an image only when the user is a contractor. In this case, the sound as the additional information can use the sound waveform itself, not so-called feature parameters.
[0197]
In addition, for example, while audio is an encoding target, audio is provided using an image as a key by using, for example, an image of a medium different from audio as additional information (for example, Voice response after face recognition). That is, on the encoding device 110 side, for example, an image of the user's face is embedded in the voice as a response to the user, and on the decoding device 120 side, the user's face is photographed and matched with the resulting image. By outputting the voice in which the face image is embedded, it is possible to realize a voice response system that performs a different voice response for each user.
[0198]
Furthermore, it is also possible to embed information of the same medium in information of a certain medium, such as embedding sound in an audio or embedding an image in an image. Alternatively, if the voice and face image of the contractor are embedded in the image, the image is presented only when the voice and face image of the user match those embedded in the image. In other words, a double key system can be realized.
[0199]
In addition, for example, it is possible to embed the other in one of the synchronized images and sounds constituting the television broadcast signal. In this case, the information of different media is integrated. Integrated coding can be realized.
[0200]
Further, in the embedded coding system, as described above, the information can be embedded with more additional information, as the information has a characteristic of energy bias. Therefore, for example, it is possible to control the total amount of data by adaptively selecting one of the two types of information that has a characteristic in energy bias and embedding the other in the selected one. It becomes. That is, between two pieces of information, one piece of information can absorb the other amount of information. As a result of controlling the total amount of data in this way, information transmission (environmentally responsive network transmission) with a data amount suitable for the transmission band and usage status of the transmission path and other transmission environments becomes possible.
[0201]
Further, for example, by embedding a reduced image of an image in an image (or by embedding a sound obtained by thinning out the sound), so-called hierarchical encoding (lower hierarchy) is performed without increasing the amount of data. (Encoding for generating higher layer information) can be realized.
[0202]
Furthermore, for example, by embedding an image as a key for searching for an image in the image, a database for searching for an image based on the image as the key can be realized.
[0203]
Next, FIG. 18 shows a configuration example of the embedded encoder 103 in FIG. 13 in the case of performing embedded encoding in which additional information is embedded in an image so that it can be restored using the continuity of the image. ing.
[0204]
An image supplied from the image database 101 is supplied to a frame memory 131. The frame memory 131 temporarily stores an image from the image database 101, for example, in units of frames.
[0205]
A CPU (Central Processing Unit) 132 executes a program stored in the program memory 133 to perform an embedded encoding process to be described later. That is, the CPU 132 receives additional information supplied from the additional information database 102 via the memory 134 in accordance with the program stored in the program memory 133, and converts the additional information into an image stored in the frame memory 131. It is made to embed. Specifically, the CPU 132 embeds the additional information in the pixel value by changing the pixel value constituting the image stored in the frame memory 131 according to the additional information stored in the memory 134. ing. The image in which the additional information is embedded is output as encoded data.
[0206]
The program memory 133 is composed of, for example, a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like, and stores a computer program and necessary data for causing the CPU 132 to perform embedded encoding processing.
[0207]
The memory 134 reads out the additional information stored in the additional information database 102 and temporarily stores it. The output buffer 135 temporarily stores encoded data obtained by performing the embedded encoding processing by the CPU 132 and outputs the encoded data.
[0208]
The frame memory 131 is configured by a plurality of banks so that a plurality of frames can be stored. By switching the banks, the frame memory 131 stores images supplied from the image database 101, In addition, the image that is the target of the embedded encoding process by the CPU 132 can be simultaneously stored. As a result, even if the image supplied from the image database 101 is a moving image, the encoded data can be output in real time.
[0209]
Next, FIG. 19 shows a functional configuration example of the embedded encoder 103 of FIG. The functional configuration shown in FIG. 19 is realized by the CPU 132 executing a computer program stored in the program memory 133.
[0210]
Each of the frame memory 131, the memory 134, and the output buffer 135 is the same as that described in FIG.
[0211]
The frequency distribution calculation unit 141 obtains the frequency distribution (histogram) of the pixel values of the encoding target image stored in the frame memory 131, for example, in units of one frame, and supplies it to the change target pixel value / change value determination unit 142. It is made to do. Based on the frequency distribution of the pixel values supplied from the frequency distribution calculation unit 141, the change target pixel value / change value determination unit 142 selects, from among the pixel values constituting the encoding target image stored in the frame memory 131, A pixel value to be changed according to the additional information (hereinafter referred to as a change target pixel value as appropriate) is determined, and a value to be changed (hereinafter referred to as a change value as appropriate) is determined, and a pixel value change unit 143. The pixel value changing unit 143 reads the pixel values constituting the encoding target frame stored in the frame memory 131 in a predetermined order, for example, in the raster scan order, and the read pixel value is the change target pixel. If the values do not coincide with each other, they are supplied as they are to the output buffer 135 and stored in the corresponding addresses. Further, when the read pixel value matches the change target pixel value, the pixel value changing unit 143 reads the additional information stored in the memory 134 and changes the change target pixel value according to the additional information. Or is left as it is and supplied to the output buffer 135 to be stored at the corresponding address.
[0212]
Next, the embedded encoding process performed in the embedded encoder 103 in FIG. 19 will be described with reference to the flowchart in FIG.
[0213]
The image stored in the image database 101 is read out and supplied to the frame memory 131 and stored in sequence. Further, the additional information stored in the additional information database 102 is read out and sequentially supplied and stored in the memory 134.
[0214]
On the other hand, in the frequency distribution calculation unit 141, in step S101, pixel values constituting one frame to be encoded stored in the frame memory 131 are read, and the frequency distribution is calculated.
[0215]
Here, FIG. 21 shows a frequency distribution of pixel values of an actual image. FIG. 21 shows the frequency distribution of the R component of an image of one frame composed of RGB component signals each assigned 8 bits. Here, as described above, 8 bits are assigned to the R component, and therefore, pixel values in a range of 256 such as 0 to 255 can be taken. In FIG. 21, pixels having pixel values of 250 or more are used. Does not exist. Furthermore, as is apparent from FIG. 21, in general, there are not only the same number of pixel values (here, values of 0 to 255) but also a large number of pixel values in the image. For example, some pixel values do not exist at all. However, changes in the frequency distribution of pixel values are generally continuous.
[0216]
The frequency distribution of pixel values obtained by the frequency distribution calculation unit 141 is supplied to the change target pixel value / change value determination unit 142. When the change target pixel value / change value determination unit 142 receives the frequency distribution of the pixel values, the process proceeds to step S102. Based on the frequency distribution, the change target pixel value / change value determination unit 142 determines the pixel values constituting the encoding target image stored in the frame memory 131. A change target pixel value is determined from among them, and a change value that is a value for changing the change target pixel value is determined. That is, the change target pixel value / change value determination unit 142 detects, for example, the pixel value with the highest frequency from the frequency distribution and determines it as the change target pixel value. Furthermore, the change target pixel value / change value determination unit 142 detects a pixel value having a frequency of 0 from the frequency distribution and determines it as a change value (the pixel value having the frequency of 0 is If there are a plurality, for example, one of them is selected and determined as a change value).
[0217]
Here, in the present embodiment, additional information is embedded in the change target pixel value. Therefore, in order to increase the data amount of the additional information that can be embedded, the pixel value having the highest frequency is set as the change target pixel value. However, the pixel value as the change target pixel value is not limited to the highest frequency value.
[0218]
When the change target pixel value and the change value are determined in the change target pixel value / change value determination unit 142, the change target pixel value and the change value are supplied to the pixel value change unit 143.
[0219]
When the pixel value changing unit 143 receives the change target pixel value and the change value, in step S103, the pixel value changing unit 143 reads out the upper left pixel value constituting the encoding target frame stored in the frame memory 131, and proceeds to step S104. In step S104, the pixel value changing unit 143 determines whether or not the pixel value read in step S104 is a change target pixel value. If it is determined that the pixel value is not a change target pixel value, steps S105 to S107 are skipped. In step S108, the pixel value is supplied to the output buffer 135 as it is and written to the corresponding address.
[0220]
If it is determined in step S104 that the pixel value read in step S104 is a change target pixel value, the process proceeds to step S105, where the pixel value changing unit 143 reads additional information from the memory 134, and step S106. Proceed to Here, in step S105, it is assumed that the additional information is read in units of 1 bit, for example.
[0221]
In step S106, the pixel value changing unit 143 determines whether the 1-bit additional information read in step S105 is 0 or 1. If it is determined in step S106 that the additional information is 0 or 1, for example, 0, step S107 is skipped and the process proceeds to step S108. In the pixel value changing unit 34, the pixel value to be changed is Then, it is supplied to the output buffer 135 as it is and written to the corresponding address. That is, the additional information that is 0 is embedded in the pixel having the change target pixel value without changing the change target pixel value.
[0222]
If it is determined in step S106 that the additional information is, for example, one of 0 or 1, the process proceeds to step S107, and the pixel value changing unit 143 changes the change target pixel value to the change value. The process proceeds to step S108. In step S108, the pixel value changing unit 143 supplies the changed value changed in step S107 to the output buffer 135 and writes it to the corresponding address. That is, the additional information that is 1 is embedded in the pixel having the change target pixel value by changing the change target pixel value to the change value.
[0223]
After the process of step S108, the process proceeds to step S109, and it is determined whether or not all the pixels in the frame that is the current encoding target have been read. If it is determined in step S109 that reading of all the pixels of the frame that is the current encoding target has not been completed yet, the process returns to step S103, and the pixel values to be processed next are read in the raster scan order. Thereafter, the same processing is repeated.
[0224]
If it is determined in step S109 that reading of all the pixels of the frame that is the current encoding target has been completed, the process proceeds to step S110, and the frame in which the additional information stored in the output buffer 135 is embedded. Are read out as encoded data and output. Then, the process proceeds to step S111, where it is determined whether or not the frame to be processed next is stored in the frame memory 131. If it is determined that the frame is stored, the process returns to step S101 to set the frame as an encoding target. The same process is repeated.
[0225]
If it is determined in step S111 that the frame to be processed next is not stored in the frame memory 131, the embedded encoding process is terminated.
[0226]
According to the embedded encoding process as described above, an image of a certain frame is encoded into the following encoded data.
[0227]
That is, for example, assuming that the change target pixel values are distributed in the encoding target frame as indicated by · in FIG. 22A, among the change target pixel values, 0 in the raster scan order. Those at the position corresponding to the additional information are left as they are, and those at the position corresponding to one additional information are present in the frame of FIG. 22 (A) as indicated by x in FIG. 22 (B). The pixel value that is not changed, that is, the changed value that is a pixel value with a frequency of 0 is changed.
[0228]
As described above, the change target pixel value, which is the highest pixel value among the pixel values constituting the image stored in the frame memory 131, is a pixel value that does not exist in the image according to the additional information. When embedding additional information by changing to a value, the change value is converted into the original change target pixel value by utilizing the bias of image continuity (continuity of the frequency distribution of pixel values constituting the image). By changing to, the original image can be decoded and the additional information can be decoded. Therefore, it is possible to embed additional information in an image while minimizing degradation of the image quality of the image and without increasing the amount of data.
[0229]
That is, the change value is decoded into the original pixel value (change target pixel value) without overhead by using the continuity of the image, that is, the continuity of the frequency distribution of the pixel values constituting the image. The additional information can be decoded by detecting the change value and the change target pixel value. Accordingly, in the decoded image (reproduced image) obtained as a result, image quality deterioration due to embedding additional information basically does not occur.
[0230]
If there is no pixel value that does not exist in the encoding target frame, changing the change target pixel value distinguishes the pixel value after the change from the pixel value that originally exists in the encoding target frame. Difficult to do. Therefore, after calculating the frequency distribution in step S101 of the embedded encoding process in FIG. 20, if it is determined from the frequency distribution that there is no pixel value that does not exist in the frame, additional information is added to the frame. It is desirable to perform the embedded encoding process with the next frame as an encoding target without being embedded.
[0231]
Next, FIG. 23 shows a configuration example of the embedded decoder 106 in FIG. 13 that decodes the encoded data output from the embedded encoder 103 in FIG. 19 into the original image and additional information using the continuity of the image. Is shown.
[0232]
The encoded data, that is, an image in which additional information is embedded (hereinafter also referred to as an embedded image as appropriate) is supplied to the input buffer 151. The input buffer 151 converts the embedded image into, for example, a frame. Temporary storage is made in units. The input buffer 151 is also configured in the same manner as the frame memory 131 in FIG. 18, and by performing bank switching, real-time processing is possible even if the embedded image is a moving image.
[0233]
The CPU 152 executes an embedded decoding process to be described later by executing a program stored in the program memory 153. That is, the CPU 152 is configured to decode the embedded image stored in the input buffer 151 into the original image and the additional information using the continuity of the image. Specifically, the CPU 152 decodes the additional information by detecting the change target pixel value and the change value from the pixel values of the decoding target frame stored in the input buffer 151, and further, the change value is obtained. By changing to the change target pixel value, the original image is decoded.
[0234]
The program memory 153 is configured similarly to the program memory 133 of FIG. 18, for example, and stores a computer program and necessary data for causing the CPU 152 to perform embedded decoding processing.
[0235]
The frame memory 154 stores and outputs the image decoded by the CPU 152, for example, in units of one frame. The memory 155 temporarily stores the additional information decoded by the CPU 152 and outputs it.
[0236]
Next, FIG. 24 shows a functional configuration example of the embedded decoder 106 of FIG. The functional configuration shown in FIG. 24 is realized by the CPU 152 executing a computer program stored in the program memory 153.
[0237]
Each of the input buffer 151, the frame memory 154, and the memory 155 is the same as that described in FIG.
[0238]
The frequency distribution calculation unit 161 reads the pixel values constituting the frame of the decoding target embedded image stored in the input buffer 151, obtains the frequency distribution, and supplies the frequency distribution to the change target pixel value / change value determination unit 162. Has been made. The change target pixel value / change value determination unit 162 changes the change target pixel value and the change target pixel value in the embedded encoder 103 from the pixel values constituting the embedded image based on the frequency distribution of the pixel values from the frequency distribution calculation unit 161. A pixel value determined for each value is obtained (determined) and supplied to the pixel value changing unit 163. The pixel value changing unit 163 recognizes the change target pixel value and the change value from the output of the change target pixel value / change value determining unit 162, and changes the frame in the decoding target embedded image stored in the input buffer 151. By detecting the target pixel value and the change value, the additional information embedded in the embedded image is decoded and supplied to the memory 155. Further, the pixel value changing unit 163 changes the change value in the embedded image to the change target pixel value, thereby decoding the embedded image into the original image and supplying the decoded image to the frame memory 154. .
[0239]
Next, the embedded decoding process performed in the embedded decoder 106 in FIG. 24 will be described with reference to the flowchart in FIG.
[0240]
In the input buffer 151, embedded images (encoded data) supplied thereto are sequentially stored, for example, in units of one frame.
[0241]
On the other hand, in step S121, the frequency distribution calculation unit 161 reads the frame of the embedded image to be decoded stored in the input buffer 151, and obtains the frequency distribution of the pixel values constituting the frame. This frequency distribution is supplied to the change target pixel value / change value determination unit 162.
[0242]
When the change target pixel value / change value determination unit 162 receives the frequency distribution from the frequency distribution calculation unit 161, the change target pixel value and the change determined by the embedded encoder 103 based on the frequency distribution in step S122. Find the value.
[0243]
That is, if the pixel values constituting the original image encoded in the embedded image have a continuous frequency distribution as shown in FIG. 26A, for example, the embedded encoder 103 Highest pixel value P1Are determined as change target pixel values. In FIG. 26, the range of possible pixel values is 0 to MAX, and the original image has a pixel value PminThe following pixel and pixel value PmaxThe above pixels do not exist (0 <Pmin<Pmax<MAX).
[0244]
Further, in this case, in the embedded encoder 103, the pixel value PminThe following pixel value P that does not exist in the original image:2Is determined as the change value and embedded coding is performed, the frequency distribution of the pixel values of the embedded image obtained as a result is, for example, as shown in FIG. That is, the change target pixel value P1The frequency of the pixel value is extremely lower than the frequency of the pixel value close to it (for example, the pixel values on both sides), and the change value P2On the contrary, the frequency of is extremely higher than the frequency of pixel values close to it.
[0245]
As a result, for example, the difference between the frequency of the pixel value n and the frequency of the pixel value n + 1 (= the frequency of the pixel value n−the frequency of the pixel value n + 1) (hereinafter, appropriately referred to as a frequency difference) from the smallest pixel value. The frequency difference is calculated as the change target pixel value P.1Near (n = P1And n + 1 = P1), As shown in FIG. 27A, after becoming extremely large, it becomes extremely small (discontinuous). The frequency difference is the change value P2Near (n = P2And n + 1 = P2), As shown in FIG. 27 (B), after becoming extremely small, it becomes extremely large (discontinuous).
[0246]
Therefore, the change target pixel value and the change value determined in the embedded encoder 103 can be obtained by searching the frequency difference, and the change target pixel value / change value determination unit 162 does so. Based on the frequency distribution of the pixel values of the embedded image, the change target pixel value and the change value determined by the embedded encoder 103 are obtained.
[0247]
Returning to FIG. 25, when the change target pixel value / change value determination unit 162 obtains the change target pixel value and the change value determined by the embedded encoder 103, they are output to the pixel value change unit 163, step The process proceeds to S123.
[0248]
In step S123, the pixel value changing unit 163 reads the upper left pixel value constituting the frame of the embedded image to be decoded stored in the input buffer 151, and proceeds to step S124 to determine the pixel value. . If it is determined in step S124 that the read pixel value is neither the change target pixel value nor the change value, the pixel value changing unit 163 proceeds to step S128 and stores the pixel value in the frame memory 154. And store it at the corresponding address. Here, since the additional information is not embedded in the pixel that is neither the change target pixel value nor the change value, the decoding is not performed (it is not necessary).
[0249]
When it is determined in step S124 that the read pixel value is the change target pixel value, the process proceeds to step S125, and the pixel value changing unit 163 stores 0 in the memory 155 as a decoding result of the additional information. Alternatively, 0 corresponding to the change target pixel value is supplied and stored. In step S128, the pixel value changing unit 163 supplies the change target pixel value to the frame memory 154 as it is and stores it in the corresponding address.
[0250]
Furthermore, when it is determined in step S124 that the read pixel value is a change value, the process proceeds to step S126, and the pixel value changing unit 163 changes the change value to the change target pixel value, thereby The original pixel value is decoded, and the process proceeds to step S127. In step S127, in the pixel value changing unit 163, 1 corresponding to the changed value of 0 or 1 is supplied and written to the memory 155 as the decoding result of the additional information. In step S128, the pixel value changing unit 163 supplies the change target pixel value (in which the change value is changed in step S126) to the frame memory 154 and stores it in the corresponding address.
[0251]
After the process of step S128, the process proceeds to step S129, and it is determined whether or not all the pixels in the frame of the embedded image that is the decoding target have been read. If it is determined in step S129 that reading of all the pixels of the frame of the embedded image that is to be decoded has not been completed yet, the process returns to step S123, and the pixel value to be processed next is determined in raster scan order. Thereafter, the same processing is repeated.
[0252]
If it is determined in step S129 that reading of all the pixels of the embedded image that is the decoding target has been completed, one frame of decoded image or additional information stored in the frame memory 154 or the memory 155 is read. Is output. In step S130, it is determined whether the frame of the embedded image to be processed next is stored in the input buffer 151. If it is determined that the frame is stored, the process returns to step S121 to decode the frame. Similar processing is repeated as a target.
[0253]
If it is determined in step S130 that the frame of the embedded image to be processed next is not stored in the input buffer 151, the embedded decoding process ends.
[0254]
As described above, encoded data, which is an image in which additional information is embedded, is decoded into the original image and additional information using the continuity of the image, so there is no overhead for decoding. However, the encoded data can be decoded into the original image and additional information. Accordingly, the decoded image basically does not deteriorate in image quality due to the embedded additional information.
[0255]
In the present embodiment, in the embedded encoding process, the change target pixel value is left as it is (changed to the change target pixel value) or changed to the change value according to the additional information. When there are two or more pixel values that do not exist in the image to be encoded, for example, two of them are set as a first change value and a second change value, and the change target pixel value is set according to the additional information, It is possible to change to the first change value or to change to the second change value. Here, when the change target pixel value is left as it is or is changed to the change value, it is sufficient if there is one pixel value that does not exist in the encoding target image. In the case of changing to the first or second change value, it is necessary that the encoding target image has two or more pixel values that do not exist. However, when the change target pixel value is changed to the first or second change value, since the change target pixel value does not exist in the embedded image, the embedded decoder 106 determines from the frequency distribution of the embedded image. Thus, it is possible to obtain the change target pixel value with higher accuracy.
[0256]
Further, when there are a plurality of non-existing pixel values in the encoding target image, all the plurality of pixel values are changed values, and the change target pixel value is selected from any of the plurality of changed values according to additional information. It is possible to change it. In this case, additional information of 2 bits or more can be embedded in one pixel.
[0257]
In this embodiment, in the embedded encoding process, the pixel values of the image to be encoded are processed in the raster scan order. However, the order of the process is not limited to the raster scan order. That is, as long as the pixel value for obtaining the frequency distribution can be read out, the processing order may be the column direction or the oblique direction.
[0258]
Furthermore, in the present embodiment, the frequency distribution is obtained for each frame in the embedded encoding process and the embedded decoding process, but the frequency distribution is divided into several blocks, for example, by dividing one frame into several blocks. It may be obtained in units of blocks or may be obtained in units of a plurality of frames.
[0259]
In this embodiment, the embedded decoder 106 obtains the change target pixel value and the change value determined by the embedded encoder 103. However, the change target pixel value and the change value have a slight amount. It is data and may be included in the embedded image as overhead.
[0260]
Furthermore, when the image to be embedded is, for example, a color image composed of RGB component signals, it is possible to perform embedded encoding on each of RGB.
[0261]
The information used as the additional information is not particularly limited, and for example, an image, sound, text, computer program, control signal, or other data can be used as the additional information. If a part of the image in the image database 101 is set as additional information and the rest is a supply target to the frame memory 131, a part of the image set as the additional information is embedded in the remaining part. Compression will be realized.
[0262]
Furthermore, in the present embodiment, the additional information is embedded in the image. However, the additional information can be embedded in other media, such as audio, in which the shape of the frequency distribution of values is continuous. is there.
[0263]
Here, the additional information itself is embedded in the image. However, for example, the feature amount of the additional information (for example, a histogram of additional information, variance, dynamic range, etc.) is embedded in the image. It is also possible to do.
[0264]
Next, FIG. 28 shows a functional configuration example when the embedded encoder 103 of FIG. 13 is configured using the image conversion apparatus of FIG. In the figure, portions corresponding to those in FIG. 19 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted below as appropriate. That is, the embedded encoder 103 in FIG. 28 has the same configuration as that in FIG. 19 except that an image conversion device 171 is newly provided.
[0265]
The image conversion device 171 is configured in the same manner as the image conversion device in FIG. 1, converts the image to be encoded stored in the frame memory 131 into a converted image as described above, and stores it in the frame memory 131. It comes to memorize.
[0266]
Here, in order to simplify the description, it is assumed that the image conversion apparatus 171 stores a code table for each possible value that is created in advance as a pixel value.
[0267]
Therefore, in the embodiment of FIG. 28, the frequency distribution calculation unit 141, the change target pixel value / change value determination unit 142, and the pixel value change unit 143 perform the above-described embedded encoding process on the converted image. Done.
[0268]
Next, the embedded encoding process in the embedded encoder 103 of FIG. 28 will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0269]
In the embedded encoder 103 of FIG. 28, first, in step S140, the image conversion apparatus 171 converts the encoding target image stored in the frame memory 131 into a converted image and stores the converted image in the frame memory 131. .
[0270]
Then, in steps S141 to S151, the same processing as in steps S101 to S111 in FIG. 20 is performed, whereby the same embedded encoding processing as that described in FIG. 20 is performed on the converted image. Additional information is embedded.
[0271]
As described above, it is possible to perform more efficient embedded coding by embedding additional information in the converted image instead of the image itself.
[0272]
That is, as described above, the distribution of the pixel values of the converted pixels constituting the converted image obtained by the image conversion device 171 has a steep and large deviation. Therefore, when embedding additional information in the converted image, the number of conversion pixels (the pixel value) having the highest frequency as the pixel value to be changed is compared with that when embedding additional information in the pixel value itself of the original image. As a result, a large number of additional information can be embedded in such a large number of converted pixels.
[0273]
Next, FIG. 30 illustrates a functional configuration example of the embedded decoder 106 in FIG. 13 when the embedded encoder 103 is configured as illustrated in FIG. In the figure, portions corresponding to those in FIG. 24 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted below as appropriate. That is, the embedded decoder 106 in FIG. 30 is configured in the same manner as in FIG. 24 except that an image inverse conversion device 181 is newly provided.
[0274]
The image reverse conversion device 181 is configured in the same manner as the image reverse conversion device in FIG. 10, and restores the converted image stored in the frame memory 154 by inversely converting it into the original image, and writes it into the frame memory 154. It has become.
[0275]
Next, the embedded decoding process by the embedded decoder 106 of FIG. 30 will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0276]
In the embedded decoder 106 in FIG. 30, in steps S161 to S170, the same processing as in steps S121 to S130 in FIG. 25 is performed on encoded data obtained by embedding additional information in the converted image as described above. To be done. However, while proceeding from step S169 to step S170, in step S171, the image reverse conversion device 181 reversely converts the pixel value of each conversion pixel constituting the converted image stored in the frame memory 154 to the original pixel value. , Write to the frame memory 154.
[0277]
That is, the encoded data output from the embedded encoder 103 in FIG. 28 is obtained by embedding additional information in the converted image as described above. By performing the same processes of steps S161 to S168 as steps S121 to S128, the converted image is written in the frame memory 154. In step S 171, the converted image is inversely converted in the image inverse conversion device 181 as described above, and the original image obtained as a result is written in the frame memory 154.
[0278]
According to the embedded decoding process as described above, as described above, an image in which a large amount of additional information is embedded can be decoded into the original image and the additional information.
[0279]
In the present embodiment, the CPU 132 or 152 is caused to execute a computer program to perform the embedded encoding process or the embedded decoding process. However, these processes are performed by dedicated hardware. Is also possible.
[0280]
Next, the above-described series of processing can be performed by installing a program in a general-purpose computer or the like.
[0281]
Therefore, FIG. 32 shows a configuration example of an embodiment of a general-purpose computer in which a program for executing the series of processes described above is installed.
[0282]
The program can be recorded in advance in a hard disk 205 or ROM 203 as a recording medium built in the computer.
[0283]
Alternatively, the program is stored temporarily on a removable recording medium 211 such as a floppy disk, a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), an MO (Magneto optical) disc, a DVD (Digital Versatile Disc), a magnetic disc, or a semiconductor memory. It can be stored permanently (recorded). Such a removable recording medium 211 can be provided as so-called package software.
[0284]
The program is installed on the computer from the removable recording medium 211 as described above, or transferred from the download site to the computer wirelessly via a digital satellite broadcasting artificial satellite, LAN (Local Area Network), The program can be transferred to a computer via a network such as the Internet. The computer can receive the program transferred in this way by the communication unit 208 and install it in the built-in hard disk 205.
[0285]
The computer includes a CPU (Central Processing Unit) 202. An input / output interface 210 is connected to the CPU 202 via the bus 201, and the CPU 202 operates the input unit 207 including a keyboard, a mouse, a microphone, and the like by the user via the input / output interface 210. When a command is input as a result of this, the program stored in a ROM (Read Only Memory) 203 is executed accordingly. Alternatively, the CPU 202 also receives a program stored in the hard disk 205, a program transferred from a satellite or a network, received by the communication unit 208 and installed in the hard disk 205, or a removable recording medium 211 attached to the drive 209. The program read and installed in the hard disk 205 is loaded into a RAM (Random Access Memory) 204 and executed. Thereby, the CPU 202 performs processing according to the above-described flowchart or processing performed by the configuration of the above-described block diagram. Then, the CPU 202 outputs the processing result from the output unit 206 configured with an LCD (Liquid Crystal Display), a speaker, or the like, for example, via the input / output interface 210, or from the communication unit 208 as necessary. Transmission, and further recording on the hard disk 205 is performed.
[0286]
Here, in this specification, the processing steps for describing a program for causing a computer to perform various types of processing do not necessarily have to be processed in time series according to the order described in the flowchart, but in parallel or individually. This includes processing to be executed (for example, parallel processing or processing by an object).
[0287]
Further, the program may be processed by one computer or may be distributedly processed by a plurality of computers. Furthermore, the program may be transferred to a remote computer and executed.
[0288]
In the present embodiment, the pixel adjacent to the left of a certain pixel is used as the reference pixel. However, for example, the pixel adjacent to the right, the pixel adjacent above or below it, the pixel not adjacent to but close to the pixel, etc. Can be used as a reference pixel. Furthermore, for example, a pixel at the same position in the previous frame or a pixel at the same position in the previous frame after motion compensation can be used as the reference pixel. It is also possible to obtain an average value of the pixel values of several pixels at close positions and to use the virtual pixel as a reference pixel, assuming that a pixel having the average value exists virtually. .
[0289]
Furthermore, in the present embodiment, image data is targeted for conversion, but for example, audio data, computer programs, etc. can be targeted for conversion. However, the present invention is particularly useful when conversion is performed on data that has some correlation between data such as image data and audio data.
[0290]
【The invention's effect】
  According to the first data processing apparatus, the data processing method, and the recording medium of the present invention.,SuddenIt is possible to obtain second data having a distribution that is steep and has a large bias.
[0291]
  According to the second data processing apparatus, the data processing method, and the recording medium of the present invention.,SuddenIt is possible to obtain second data having a distribution that is steep and has a large bias.
[0292]
  According to the third data processing apparatus, data processing method, and recording medium of the present invention.,SuddenIt is possible to reversely convert the second data having a steep and large distribution into the original first data.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an embodiment of an image conversion apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a code table creation unit 2 in FIG.
3 is a diagram for explaining processing of a pixel selection unit 12 in FIG. 2; FIG.
4 is a diagram for explaining processing of a histogram creation unit 13 in FIG. 2; FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating a histogram of pixel values obtained from an actual image.
6 is a diagram for explaining processing of a code generation unit 14 in FIG. 2; FIG.
7 is a diagram for explaining processing of a code generation unit 14 in FIG. 2; FIG.
8 is a flowchart for explaining conversion processing by the image conversion apparatus in FIG. 1; FIG.
FIG. 9 is a flowchart for explaining more details of the processing in step S1 of FIG.
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration example of an embodiment of an image reverse conversion device to which the present invention has been applied.
11 is a flowchart for explaining an inverse transform process by the image inverse transform device in FIG. 10;
FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration example of an embodiment of an image transmission system to which the present invention has been applied.
FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration example of an image transmission system previously proposed by the present applicant.
FIG. 14 is a diagram illustrating an image to be encoded.
FIG. 15 is a diagram for explaining encoding / decoding using correlation.
FIG. 16 is a diagram for explaining encoding / decoding using continuity.
FIG. 17 is a diagram for explaining encoding / decoding using similarity.
18 is a block diagram illustrating a hardware configuration example of the embedded encoder 103 in FIG.
FIG. 19 is a block diagram illustrating a functional configuration example of the embedded encoder 103 in FIG. 18;
FIG. 20 is a flowchart for explaining embedded encoding processing;
FIG. 21 is a diagram illustrating a frequency distribution of pixel values of an actual image.
FIG. 22 is a diagram for explaining the result of an embedded encoding process;
23 is a block diagram illustrating a hardware configuration example of the embedded decoder 106 in FIG. 13;
24 is a block diagram illustrating a functional configuration example of the embedded decoder 106 of FIG. 23. FIG.
FIG. 25 is a flowchart for explaining embedded decoding processing;
FIG. 26 is a diagram for explaining the processing in step S122 in FIG. 25;
FIG. 27 is a diagram for explaining the process of step S122 of FIG. 25;
28 is a block diagram illustrating a configuration example of an embodiment of an embedded encoder 103 in FIG. 13 to which the present invention has been applied.
FIG. 29 is a flowchart for explaining an embedded encoding process performed by the embedded encoder 103 in FIG. 28;
30 is a block diagram illustrating a configuration example of an embodiment of an embedded decoder 106 in FIG. 13 to which the present invention has been applied.
31 is a block diagram for explaining an embedded decoding process performed by the embedded decoder 106 of FIG. 30;
FIG. 32 is a block diagram illustrating a configuration example of an embodiment of a computer to which the present invention has been applied.
[Explanation of symbols]
1 frame memory, 2 code table creation unit, 3 code table storage unit, 4 conversion pixel acquisition unit, 5 reference pixel acquisition unit, 6 conversion unit, 7 frame memory, 11 frame memory, 12 pixel selection unit, 13 histogram creation unit , 14 code generation unit, 21 code table acquisition unit, 22 code table storage unit, 23 frame memory, 24 inverse conversion target pixel acquisition unit, 25 inverse conversion unit, 26 frame memory, 27 reference pixel acquisition unit, 31 compression device, 32 Transmission medium, 33 recording medium, 34 decompression device, 41 image conversion device, 42 entropy encoding unit, 43 multiplexer, 44 demultiplexer, 45 entropy decoding unit, 46 image inverse conversion device, 101 image database, 102 additional information Database, 103 embedded encoder, 104 recording medium, 105 transmission medium, 106 embedded decoder, 110 encoding device, 120 decoding device, 131 frame memory, 132 CPU, 133 program memory, 134 memory, 135 output buffer, 141 frequency Distribution calculation unit, 142 Change target pixel value / change value determination unit, 143 Pixel value change unit, 151 Input buffer, 152 CPU, 153 Program memory, 154 Frame memory, 155 memory, 161 Frequency distribution calculation unit, 162 Change target pixel value / Change value determination unit, 163 pixel value change unit, 171 image conversion device, 181 image reverse conversion device, 201 bus, 202 CPU, 203 ROM, 204 RAM, 205 hard disk, 206 output unit , 207 input unit, 208 communication unit, 209 drive, 210 input / output interface, 211 removable recording medium

Claims (25)

第１のデータを、第２のデータに変換するときに用いる、前記第１および第２のデータを対応付けた変換テーブルを作成するデータ処理装置であって、
前記第１のデータは近接する値の間に相関があり、前記第１のデータが取り得る値を順に基準データの値として設定し、前記第１のデータのうちの、前記基準データの値である全てのデータのうちの各データに対して時間的または空間的に近い位置関係にあるデータの値の度数分布を、前記基準データの値ごとに生成する度数分布生成手段と、
前記基準データの値ごとの前記第１のデータの値の度数分布に基づいて、前記基準データの値ごとに、前記変換テーブルを生成するテーブル生成手段と
を備えることを特徴とするデータ処理装置。A data processing apparatus that creates a conversion table that associates the first and second data, used when converting first data into second data,
The first data has a correlation between adjacent values, and values that the first data can take are set as reference data values in order, and the reference data values of the first data are A frequency distribution generating means for generating a frequency distribution of data values that are in a temporally or spatially close positional relationship to each data of all the data, for each value of the reference data;
A data processing apparatus comprising: table generation means for generating the conversion table for each value of the reference data based on a frequency distribution of the values of the first data for each value of the reference data. 前記度数分布生成手段は、前記基準データに対して、時間的または空間的に隣接する前記第１のデータの値の度数分布を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。The data processing apparatus according to claim 1, wherein the frequency distribution generation unit generates a frequency distribution of values of the first data that are temporally or spatially adjacent to the reference data. 前記テーブル生成手段は、前記基準データに対して度数分布が求められた各値の前記第１のデータに対して、その度数の昇順または降順に、前記第２のデータを割り当てることにより、前記基準データの値ごとの前記変換テーブルを生成する
ことを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。The table generating means assigns the second data to the first data of each value for which the frequency distribution is obtained for the reference data in ascending or descending order of the frequencies. The data processing apparatus according to claim 1, wherein the conversion table is generated for each data value. 前記第１のデータは、画像を構成する画素値である
ことを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。The data processing apparatus according to claim 1, wherein the first data is a pixel value constituting an image. 第１のデータを、第２のデータに変換するときに用いる、前記第１および第２のデータを対応付けた変換テーブルを作成するデータ処理方法であって、
前記第１のデータは近接する値の間に相関があり、前記第１のデータが取り得る値を順に基準データの値として設定し、前記第１のデータのうちの、前記基準データの値である全てのデータのうちの各データに対して時間的または空間的に近い位置関係にあるデータの値の度数分布を、前記基準データの値ごとに生成する度数分布生成ステップと、
前記基準データの値ごとの前記第１のデータの値の度数分布に基づいて、前記基準データの値ごとに、前記変換テーブルを生成するテーブル生成ステップと
を備えることを特徴とするデータ処理方法。A data processing method for creating a conversion table associating the first and second data, which is used when converting first data into second data,
The first data has a correlation between adjacent values, and values that the first data can take are set as reference data values in order, and the reference data values of the first data are A frequency distribution generation step of generating a frequency distribution of data values that are in a temporally or spatially close positional relationship to each data of all the data, for each value of the reference data;
A table generation step of generating the conversion table for each value of the reference data based on a frequency distribution of the values of the first data for each value of the reference data. 第１のデータを、第２のデータに変換するときに用いる、前記第１および第２のデータを対応付けた変換テーブルを作成するデータ処理を、コンピュータに行わせるプログラムが記録されている記録媒体であって、
前記第１のデータは近接する値の間に相関があり、前記第１のデータが取り得る値を順に基準データの値として設定し、前記第１のデータのうちの、前記基準データの値である全てのデータのうちの各データに対して時間的または空間的に近い位置関係にあるデータの値の度数分布を、前記基準データの値ごとに生成する度数分布生成ステップと、
前記基準データの値ごとの前記第１のデータの値の度数分布に基づいて、前記基準データの値ごとに、前記変換テーブルを生成するテーブル生成ステップと
を備えるプログラムが記録されている
ことを特徴とする記録媒体。A recording medium on which a program for causing a computer to perform data processing for creating a conversion table in which the first data and the second data are associated is used when converting the first data into the second data. Because
The first data has a correlation between adjacent values, and values that the first data can take are set as reference data values in order, and the reference data values of the first data are A frequency distribution generation step of generating a frequency distribution of data values that are in a temporally or spatially close positional relationship to each data of all the data, for each value of the reference data;
A program comprising: a table generation step for generating the conversion table for each value of the reference data based on a frequency distribution of the values of the first data for each value of the reference data. A recording medium. 第１のデータを、第２のデータに変換するデータ処理装置であって、
変換対象となる前記第１のデータを所定の順番で選択するとともに、その選択された第１のデータに対して所定の位置関係にある他の前記第１のデータを、基準データとして選択する選択手段と、
前記基準データの値ごとに生成され、前記第１および第２のデータが対応付けられた変換テーブルに基づいて、前記第１のデータを、前記第２のデータに変換する変換手段と
を備え、
前記第１のデータは、近接する値の間に相関があり、
前記変換テーブルは、前記第１のデータが取り得る値を順に基準データの値として設定し、前記第１のデータのうちの、前記基準データの値である全てのデータのうちの各データに対して時間的または空間的に近い位置関係にあるデータの値の度数分布を、前記基準データの値ごとに生成し、その、前記基準データの値ごとの前記第１のデータの値の度数分布に基づいて、前記基準データの値ごとに生成されたものであり、
前記変換手段は、前記基準データの値ごとに生成された前記変換テーブルのうち、前記選択手段により選択された基準データに対応するものを参照し、前記選択手段により選択された変換対象の前記第１のデータを、その第１のデータに対応付けられている第２のデータに変換する
ことを特徴とするデータ処理装置。A data processing device for converting first data into second data,
Selection for selecting the first data to be converted in a predetermined order, and selecting the other first data having a predetermined positional relationship with the selected first data as reference data Means,
Conversion means for converting the first data into the second data based on a conversion table generated for each value of the reference data and associated with the first and second data;
The first data has a correlation between adjacent values;
The conversion table sequentially sets values that can be taken by the first data as values of reference data, and for each data of all the data that is the value of the reference data of the first data. A frequency distribution of data values that are close to each other in time or space is generated for each reference data value, and the frequency distribution of the first data value for each reference data value is generated. based on state, and are not generated for each value of the reference data,
The conversion means refers to a table corresponding to the reference data selected by the selection means among the conversion tables generated for each value of the reference data, and the conversion target selected by the selection means A data processing apparatus that converts one data into second data associated with the first data . 前記変換テーブルは、前記第１のデータのうちの所定の値のデータを前記基準データとして、前記第１のデータのうちの、前記基準データに対して時間的または空間的に隣接するものの度数分布を、前記基準データの値ごとに生成し、その、前記基準データの値ごとの前記第１のデータの値の度数分布に基づいて、前記基準データの値ごとに生成されたものである
ことを特徴とする請求項７に記載のデータ処理装置。The conversion table uses a predetermined value of the first data as the reference data, and the frequency distribution of the first data that is temporally or spatially adjacent to the reference data Is generated for each value of the reference data, and is generated for each value of the reference data based on the frequency distribution of the values of the first data for each value of the reference data. 8. The data processing apparatus according to claim 7, wherein 前記変換テーブルは、前記基準データに対して度数分布が求められた各値の前記第１のデータに対して、その度数の昇順または降順に、前記第２のデータを割り当てることにより、前記基準データの値ごとに生成されたものである
ことを特徴とする請求項８に記載のデータ処理装置。The conversion table allocates the second data to the first data of each value for which a frequency distribution is obtained for the reference data in ascending or descending order of the frequencies. The data processing apparatus according to claim 8, wherein the data processing apparatus is generated for each of the values. 前記第１のデータは、画像を構成する画素値である
ことを特徴とする請求項７に記載のデータ処理装置。The data processing apparatus according to claim 7, wherein the first data is a pixel value constituting an image. 前記基準データの値ごとの前記変換テーブルを記憶する記憶手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項７に記載のデータ処理装置。The data processing apparatus according to claim 7, further comprising storage means for storing the conversion table for each value of the reference data. 前記基準データの値ごとの前記変換テーブルを生成する生成手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項７に記載のデータ処理装置。The data processing apparatus according to claim 7, further comprising a generating unit that generates the conversion table for each value of the reference data. 前記第１のデータを変換して得られる前記第２のデータを圧縮する圧縮手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項７に記載のデータ処理装置。The data processing apparatus according to claim 7, further comprising compression means for compressing the second data obtained by converting the first data. 第１のデータを、第２のデータに変換するデータ処理方法であって、
変換対象となる前記第１のデータを所定の順番で選択するとともに、その選択された第１のデータに対して所定の位置関係にある他の前記第１のデータを、基準データとして選択する選択ステップと、
前記基準データの値ごとに生成され、前記第１および第２のデータが対応付けられた変換テーブルに基づいて、前記第１のデータを、前記第２のデータに変換する変換ステップと
を備え、
前記第１のデータは、近接する値の間に相関があり、
前記変換テーブルは、前記第１のデータが取り得る値を順に基準データの値として設定し、前記第１のデータのうちの、前記基準データの値である全てのデータのうちの各データに対して時間的または空間的に近い位置関係にあるデータの値の度数分布を、前記基準データの値ごとに生成し、その、前記基準データの値ごとの前記第１のデータの値の度数分布に基づいて、前記基準データの値ごとに生成されたものであり、
前記変換ステップにおいて、前記基準データの値ごとに生成された前記変換テーブルのうち、前記選択ステップにおいて選択された基準データに対応するものを参照し、前記選択ステップにおいて選択された変換対象の前記第１のデータを、その第１のデータに対応付けられている第２のデータに変換する
ことを特徴とするデータ処理方法。A data processing method for converting first data into second data,
Selection for selecting the first data to be converted in a predetermined order and selecting the other first data having a predetermined positional relationship with the selected first data as reference data Steps,
A conversion step of converting the first data into the second data based on a conversion table generated for each value of the reference data and associated with the first and second data;
The first data has a correlation between adjacent values;
The conversion table sequentially sets values that can be taken by the first data as values of reference data, and for each data of all the data that is the value of the reference data of the first data. A frequency distribution of data values that are close to each other in time or space is generated for each reference data value, and the frequency distribution of the first data value for each reference data value is generated. based on state, and are not generated for each value of the reference data,
In the conversion step, the conversion table generated for each value of the reference data is referred to the one corresponding to the reference data selected in the selection step, and the conversion target selected in the selection step is A data processing method , comprising: converting one data into second data associated with the first data . 第１のデータを、第２のデータに変換するデータ処理を、コンピュータに行わせるプログラムが記録されている記録媒体であって、
変換対象となる前記第１のデータを所定の順番で選択するとともに、その選択された第１のデータに対して所定の位置関係にある他の前記第１のデータを、基準データとして選択する選択ステップと、
前記基準データの値ごとに生成され、前記第１および第２のデータが対応付けられた変換テーブルに基づいて、前記第１のデータを、前記第２のデータに変換する変換ステップと
を備え、
前記第１のデータは、近接する値の間に相関があり、
前記変換テーブルは、前記第１のデータが取り得る値を順に基準データの値として設定し、前記第１のデータのうちの、前記基準データの値である全てのデータのうちの各データに対して時間的または空間的に近い位置関係にあるデータの値の度数分布を、前記基準データの値ごとに生成し、その、前記基準データの値ごとの前記第１のデータの値の度数分布に基づいて、前記基準データの値ごとに生成されたものであり、
前記変換ステップにおいて、前記基準データの値ごとに生成された前記変換テーブルのうち、前記選択ステップにおいて選択された基準データに対応するものを参照し、前記選択ステップにおいて選択された変換対象の前記第１のデータを、その第１のデータに対応付けられている第２のデータに変換する
プログラムが記録されていることを特徴とする記録媒体。A recording medium on which a program for causing a computer to perform data processing for converting first data into second data is recorded,
Selection for selecting the first data to be converted in a predetermined order and selecting the other first data having a predetermined positional relationship with the selected first data as reference data Steps,
A conversion step of converting the first data into the second data based on a conversion table generated for each value of the reference data and associated with the first and second data;
The first data has a correlation between adjacent values;
The conversion table sequentially sets values that can be taken by the first data as values of reference data, and for each data of all the data that is the value of the reference data of the first data. A frequency distribution of data values that are close to each other in time or space is generated for each reference data value, and the frequency distribution of the first data value for each reference data value is generated. based on state, and are not generated for each value of the reference data,
In the conversion step, the conversion table generated for each value of the reference data is referred to the one corresponding to the reference data selected in the selection step, and the conversion target selected in the selection step is A recording medium on which a program for converting one data into second data associated with the first data is recorded. 第１のデータを変換して得られる第２のデータを、元の第１のデータに逆変換するデータ処理装置であって、
逆変換対象となる前記第２のデータを所定の順番で選択するとともに、その選択された第２のデータに対して所定の位置関係にある、既に逆変換された前記第１のデータを、基準データとして選択する選択手段と、
前記基準データの値ごとに生成され、前記第１および第２のデータが対応付けられた変換テーブルに基づいて、前記第２のデータを、前記第１のデータに逆変換する逆変換手段と
を備え、
前記第１のデータは、近接する値の間に相関があり、
前記変換テーブルは、前記第１のデータが取り得る値を順に基準データの値として設定し、前記第１のデータのうちの、前記基準データの値である全てのデータのうちの各データに対して時間的または空間的に近い位置関係にあるデータの値の度数分布を、前記基準データの値ごとに生成し、その、前記基準データの値ごとの前記第１のデータの値の度数分布に基づいて、前記基準データの値ごとに生成されたものであり、
前記逆変換手段は、前記基準データの値ごとに生成された前記変換テーブルのうち、前記選択手段により選択された基準データに対応するものを参照し、前記選択手段により選択された逆変換対象の前記第２のデータを、その第２のデータに対応付けられている第１のデータに変換し、
前記選択手段は、最初に逆変換対象となる前記第２のデータについての前記基準データとして、その第２のデータと同一の値、または、所定の値を使用する
ことを特徴とするデータ処理装置。A data processing device that reversely converts the second data obtained by converting the first data into the original first data,
The second data to be inversely converted is selected in a predetermined order, and the first data that has already been inversely converted and has a predetermined positional relationship with respect to the selected second data is defined as a reference Selection means for selecting as data;
Inverse conversion means for inversely converting the second data into the first data based on a conversion table generated for each value of the reference data and associated with the first and second data. Prepared,
The first data has a correlation between adjacent values;
The conversion table sequentially sets values that can be taken by the first data as values of reference data, and for each data of all the data that is the value of the reference data of the first data. A frequency distribution of data values that are close to each other in time or space is generated for each reference data value, and the frequency distribution of the first data value for each reference data value is generated. based on state, and are not generated for each value of the reference data,
The inverse conversion means refers to a table corresponding to the reference data selected by the selection means from among the conversion tables generated for each value of the reference data, and the reverse conversion target selected by the selection means Converting the second data into first data associated with the second data;
The selection means uses the same value as the second data or a predetermined value as the reference data for the second data to be inversely converted first. . 前記変換テーブルは、前記第１のデータのうちの所定の値のデータを前記基準データとして、前記第１のデータのうちの、前記基準データに対して時間的または空間的に近い位置にあるものの度数分布を、前記基準データの値ごとに生成し、その、前記基準データの値ごとの前記第１のデータの値の度数分布に基づいて、前記基準データの値ごとに生成されたものである
ことを特徴とする請求項１６に記載のデータ処理装置。The conversion table is located at a position temporally or spatially close to the reference data of the first data, with the predetermined value data of the first data as the reference data. A frequency distribution is generated for each value of the reference data, and is generated for each value of the reference data based on the frequency distribution of the value of the first data for each value of the reference data. The data processing apparatus according to claim 16. 前記変換テーブルは、前記第１のデータのうちの所定の値のデータを前記基準データとして、前記第１のデータのうちの、前記基準データに対して時間的または空間的に隣接するものの度数分布を、前記基準データの値ごとに生成し、その、前記基準データの値ごとの前記第１のデータの度数分布に基づいて、前記基準データの値ごとに生成されたものである
ことを特徴とする請求項１７に記載のデータ処理装置。The conversion table uses a predetermined value of the first data as the reference data, and the frequency distribution of the first data that is temporally or spatially adjacent to the reference data Is generated for each value of the reference data, and is generated for each value of the reference data based on the frequency distribution of the first data for each value of the reference data. The data processing apparatus according to claim 17. 前記変換テーブルは、前記基準データに対して度数分布が求められた各値の前記第１のデータに対して、その度数の昇順または降順に、前記第２のデータを割り当てることにより、前記基準データの値ごとに生成されたものである
ことを特徴とする請求項１６に記載のデータ処理装置。The conversion table allocates the second data to the first data of each value for which a frequency distribution has been obtained for the reference data, in ascending or descending order of the frequencies. The data processing device according to claim 16, wherein the data processing device is generated for each of the values. 前記第１のデータは、画像を構成する画素値である
ことを特徴とする請求項１６に記載のデータ処理装置。The data processing apparatus according to claim 16, wherein the first data is a pixel value constituting an image. 前記基準データの値ごとの前記変換テーブルを記憶する記憶手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１６に記載のデータ処理装置。The data processing apparatus according to claim 16, further comprising storage means for storing the conversion table for each value of the reference data. 前記基準データの値ごとの前記変換テーブルを取得する取得手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１６に記載のデータ処理装置。The data processing apparatus according to claim 16, further comprising an acquisition unit configured to acquire the conversion table for each value of the reference data. 圧縮された前記第２のデータを伸張する伸張手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１６に記載のデータ処理装置。The data processing apparatus according to claim 16, further comprising decompression means for decompressing the compressed second data. 第１のデータを変換して得られる第２のデータを、元の第１のデータに逆変換するデータ処理方法であって、
逆変換対象となる前記第２のデータを所定の順番で選択するとともに、その選択された第２のデータに対して所定の位置関係にある、既に逆変換された前記第１のデータを、基準データとして選択する選択ステップと、
前記基準データの値ごとに生成され、前記第１および第２のデータが対応付けられた変換テーブルに基づいて、前記第２のデータを、前記第１のデータに逆変換する逆変換ステップと
を備え、
前記第１のデータは、近接する値の間に相関があり、
前記変換テーブルは、前記第１のデータが取り得る値を順に基準データの値として設定し、前記第１のデータのうちの、前記基準データの値である全てのデータのうちの各データに対して時間的または空間的に近い位置関係にあるデータの値の度数分布を、前記基準データの値ごとに生成し、その、前記基準データの値ごとの前記第１のデータの値の度数分布に基づいて、前記基準データの値ごとに生成されたものであり、
前記逆変換ステップにおいて、前記基準データの値ごとに生成された前記変換テーブルのうち、前記選択ステップにおいて選択された基準データに対応するものを参照し、前記選択ステップにおいて選択された逆変換対象の前記第２のデータを、その第２のデータに対応付けられている第１のデータに変換し、
前記選択ステップにおいて、最初に逆変換対象となる前記第２のデータについての前記基準データとして、その第２のデータと同一の値、または、所定の値を使用する
ことを特徴とするデータ処理方法。A data processing method for inversely converting the second data obtained by converting the first data into the original first data,
The second data to be inversely converted is selected in a predetermined order, and the first data that has already been inversely converted and has a predetermined positional relationship with the selected second data is used as a reference. A selection step to select as data;
An inverse conversion step of inversely converting the second data into the first data based on a conversion table generated for each value of the reference data and associated with the first and second data. Prepared,
The first data has a correlation between adjacent values;
The conversion table sequentially sets values that can be taken by the first data as values of reference data, and for each data of all the data that is the value of the reference data of the first data. A frequency distribution of data values that are close to each other in time or space is generated for each reference data value, and the frequency distribution of the first data value for each reference data value is generated. based on state, and are not generated for each value of the reference data,
In the reverse conversion step, the conversion table generated for each value of the reference data is referred to the one corresponding to the reference data selected in the selection step, and the reverse conversion target selected in the selection step is selected. Converting the second data into first data associated with the second data;
In the selecting step, the same value as the second data or a predetermined value is used as the reference data for the second data to be inversely transformed first. . 第１のデータを変換して得られる第２のデータを、元の第１のデータに逆変換するデータ処理を、コンピュータに行わせるプログラムが記録されている記録媒体であって、
逆変換対象となる前記第２のデータを所定の順番で選択するとともに、その選択された第２のデータに対して所定の位置関係にある、既に逆変換された前記第１のデータを、基準データとして選択する選択ステップと、
前記基準データの値ごとに生成され、前記第１および第２のデータが対応付けられた変換テーブルに基づいて、前記第２のデータを、前記第１のデータに逆変換する逆変換ステップと
を備え、
前記第１のデータは、近接する値の間に相関があり、
前記変換テーブルは、前記第１のデータが取り得る値を順に基準データの値として設定し、前記第１のデータのうちの、前記基準データの値である全てのデータのうちの各データに対して時間的または空間的に近い位置関係にあるデータの値の度数分布を、前記基準データの値ごとに生成し、その、前記基準データの値ごとの前記第１のデータの値の度数分布に基づいて、前記基準データの値ごとに生成されたものであり、
前記逆変換ステップにおいて、前記基準データの値ごとに生成された前記変換テーブルのうち、前記選択ステップにおいて選択された基準データに対応するものを参照し、前記選択ステップにおいて選択された逆変換対象の前記第２のデータを、その第２のデータに対応付けられている第１のデータに変換し、
前記選択ステップにおいて、最初に逆変換対象となる前記第２のデータについての前記基準データとして、その第２のデータと同一の値、または、所定の値を使用する
プログラムが記録されていることを特徴とする記録媒体。A recording medium on which a program for causing a computer to perform data processing for inversely converting second data obtained by converting first data into original first data is recorded,
The second data to be inversely converted is selected in a predetermined order, and the first data that has already been inversely converted and has a predetermined positional relationship with the selected second data is used as a reference. A selection step to select as data;
An inverse conversion step of inversely converting the second data into the first data based on a conversion table generated for each value of the reference data and associated with the first and second data. Prepared,
The first data has a correlation between adjacent values;
The conversion table sequentially sets values that can be taken by the first data as values of reference data, and for each data of all the data that is the value of the reference data of the first data. A frequency distribution of data values that are close to each other in time or space is generated for each reference data value, and the frequency distribution of the first data value for each reference data value is generated. based on state, and are not generated for each value of the reference data,
In the reverse conversion step, the conversion table generated for each value of the reference data is referred to the one corresponding to the reference data selected in the selection step, and the reverse conversion target selected in the selection step is selected. Converting the second data into first data associated with the second data;
In the selection step, a program that uses the same value as the second data or a predetermined value is recorded as the reference data for the second data to be inversely converted first. A characteristic recording medium.
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