JP4834917B2 - 画像符号化装置および画像サーバ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データをウェーブレット（Wavelet）変換により符号化する画像符号化装置と、画像データをウェーブレット変換により符号化して、ネットワークを介してクライアントに配信する画像サーバ装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、予め記録されている画像を、クライアントからの要求に応じて、配信する画像サーバ装置が知られている。
このような画像サーバ装置には、符号化されていない非圧縮の画像データを予め記録しておくものや、画像データを圧縮符号化して得られる符号化データを予め記録しておくものがある。これらの画像サーバ装置では、予め記録されているデータの形態によって、配信の要求を受け付けてからの処理手順が異なる。
【０００３】
例えば、符号化されていない非圧縮の画像データを記録している画像サーバ装置は、クライアントからの配信要求を受け付けると共に、画像データに対する圧縮率または復元画質を表す圧縮関連情報を取得する。そして、取得した圧縮関連情報に応じて画像データを圧縮符号化して、クライアントに配信する。
一方、符号化データを記録している画像サーバ装置には、中品質の復元画質を実現できる圧縮率（１／１０〜１／２０程度）で圧縮符号化された符号化データを記録している画像サーバ装置（以下、「中品質圧縮の画像サーバ装置」と称する）がある。このような「中品質圧縮の画像サーバ装置」では、クライアントからの配信要求を受け付けると、記録している符号化データをそのまま配信する。
【０００４】
また、符号化データを記録している画像サーバ装置としては、高品質の復元画質を実現できる圧縮率（１／４〜１／８程度）で圧縮符号化された符号化データを記録している画像サーバ装置（以下、「高品質圧縮の画像サーバ装置」と称する）も考えられる。このような「高品質圧縮の画像サーバ装置」では、クライアントからの高画質や高解像度の画像の配信要求には、記録している符号化データをそのまま配信することによって対応できる。また、データ量を減らすための低画質や低解像度の画像の配信要求には、記録している符号化データを、伸長してから、クライアントの要求に応じた圧縮率で再び圧縮符号化して配信することによって対応できる。
【０００５】
ところで、画像データを符号化する技術に関しては、離散コサイン変換による符号化に代わる新たな技術として、ウェーブレット変換による符号化が、従来から注目されている。現在、ＩＳＯとＩＴＵ−Ｔとによる静止画像符号化標準機関によって、ウェーブレット変換による画像データの符号化が採用されたＪＰＥＧ２０００の標準化作業が進められている。なお、ＪＰＥＧ２０００は、６つのパートに分けて標準化作業が進められており、２０００年１２月には、ＪＰＥＧ２０００の中核をなす技術を規定したパート（Ｐａｒｔ１）が国際標準化された。
【０００６】
図７および図８は、ＪＰＥＧ２０００のＰａｒｔ１の符号化を適用した従来の画像サーバ装置の動作フローチャートである。ただし、図７および図８では、符号化されていない非圧縮のＲＧＢ表色系の画像データを予め記録している画像サーバ装置にＪＰＥＧ２０００のＰａｒｔ１の符号化を適用した例を示している。
図９は、このような従来の画像サーバ装置の機能ブロック図である。
【０００７】
図９に示すように、従来の画像サーバ装置１００は、画像データを予め記録するための画像記録装置１０１と、その画像データを圧縮符号化するための符号化部１０２と、ネットワークを介してクライアントとのインタフェースを実現するためのネットワークインタフェース部１０３とを備えている。
以下、図７ないし図９を参照して、従来の画像サーバ装置１００で行われるＪＰＥＧ２０００のＰａｒｔ１の符号化の概要を説明する。ただし、以下では、圧縮率のレベルまたは復元画質のレベル（０レベル〜１０レベル）が、圧縮関連情報としてネットワークインタフェース部１０３に供給されるものとして説明を行う。
【０００８】
まず、画像サーバ装置１００は、ネットワークインタフェース部１０３を介し、クライアントによって画像の配信要求が行われたか否かを繰り返し判定する（図７Ｓ１０１）。
そして、画像の配信要求が行われると、画像サーバ装置１００は、ネットワークインタフェース部１０３を介し、クライアントから供給される圧縮関連情報（圧縮率のレベルまたは復元画質のレベル）を取得する（図７Ｓ１０２）。
【０００９】
このようにして取得された圧縮関連情報は、符号化部１０２に供給される。
符号化部１０２は、画像記録装置１０１から配信の対象となる画像に対応する画像データを読み出し、その画像データを複数の矩形領域（以下、「タイル画像」と称する）に分割する（図７Ｓ１０３）。
次に、符号化部１０２は、各々のタイル画像に色座標変換を施して、ＹＣｂＣｒ表色系の画像データを生成する（図７Ｓ１０４）。
【００１０】
次に、符号化部１０２は、このような画像データの各色成分（Ｙ成分,Ｃｂ成分,Ｃｒ成分）のサブサンプリング比を、圧縮関連情報に応じて設定し（図７Ｓ１０５）、設定したサブサンプリング比に基づいて画像データの色差成分（Ｃｂ成分,Ｃｒ成分）を間引くことによってサブサンプリングを行う（図７Ｓ１０６）。
例えば、符号化部１０２は、圧縮関連情報（圧縮率のレベルまたは復元画質のレベル）が０レベル〜３レベルを示す場合、Ｙ,Ｃｂ,Ｃｒ間のサブサンプリング比を「４：４：４」に設定し、圧縮関連情報が４レベル〜７レベルを示す場合、Ｙ,Ｃｂ,Ｃｒ間のサブサンプリング比を「４：２：２」に設定し、圧縮関連情報が８レベル以上を示す場合、Ｙ,Ｃｂ,Ｃｒ間のサブサンプリング比を「４：２：０」に設定する。図１０（Ｂ）は、Ｙ,Ｃｂ,Ｃｒ間のサブサンプリング比を「４：２：０」に設定して、色差成分の間引きを行った状態を示している。
【００１１】
なお、図１１は、サブサンプリング比を説明する図である。
次に、符号化部１０２は、縦横２方向の離散ウェーブレット変換によって、サブサンプリングを行った画像データの各色成分（Ｙ成分,Ｃｂ成分,Ｃｒ成分）を解像度の異なる複数のサブバンド（ＬＬ、ＬＨ、ＨＬ、ＨＨ）に分解する（図７Ｓ１０７）。
【００１２】
ただし、これらのサブバンドのうち、ＬＬサブバンドは、更に離散ウェーブレット変換が施され、複数のサブバンド（ＬＬ、ＬＨ、ＨＬ、ＨＨ）に分解される。このようにして離散ウェーブレット変換が再帰的に繰り返されると、画像データの各成分は、図１０（Ｃ）に示すようなサブバンドに分解される。なお、図１０（Ｃ）では、ＬＬサブバンドを分解レベル０とし、ＬＨ、ＨＬ、ＨＨの３つのサブバンドの組を離散ウェーブレット変換の適用回数の多いものから順に、分解レベル１、２、・・・としている。
【００１３】
次に、符号化部１０２は、サブバンド毎に定められた量子化ステップ幅により、各々のウェーブレット変換係数を量子化する（図７Ｓ１０８）。
次に、符号化部１０２は、量子化したウェーブレット変換係数を、コードブロックと呼ばれる固定サイズのブロックに分割する（図７Ｓ１０９）。
次に、符号化部１０２は、各コードブロック内のウェーブレット変換係数の量子化値を複数のビットプレーンで表現し、ビットプレーンを単位としてエントロピー符号化を行って、各コードブロック毎に符号化データを生成する（図７Ｓ１１０）。
【００１４】
すなわち、全ての色成分の全てのサブバンドに対して、コードブロック別の符号化データが生成されることになる。
次に、符号化部１０２は、このようにして生成した符号化データに、ＭＱコーダーによる算術符号化を施す（図７Ｓ１１１）。
次に、符号化部１０２は、全てのコードブロックに対する符号化データを所定のレイヤ構成に応じて分割する（図８Ｓ１１２）。
【００１５】
次に、符号化部１０２は、このようにして分割した符号化データを、分解レベル、レイヤ、色成分が同一となるようにグループ化して、パケットを生成する（図８Ｓ１１３）。なお、各パケットは、ヘッダとボディとから成り、ヘッダには、ボディを構成する符号化データの属性などが格納されている。
次に、符号化部１０２は、所定のスケーラビリティ（例えば、ＳＮＲのスケーラビリティなど）に応じてパケットを並べてコードストリームを生成する（図８Ｓ１１４）。
【００１６】
そして、このようにして生成されたコードストリームが、最終的な符号化データとして、ネットワークインタフェース部１０３を介して、クライアントに配信される（図８Ｓ１１５）。
以上説明したように、ＪＰＥＧ２０００のＰａｒｔ１の符号化が適用された従来の画像サーバ１００では、図７Ｓ１０６のように、色差成分の間引きによるサブサンプリングによって、クライアントの要求に応じた圧縮率での圧縮符号化を実現している。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようにして実現される圧縮符号化では、クライアントからの画像の配信要求を受け付ける度に、図７Ｓ１０２〜図８Ｓ１１５に示した処理を繰り返し行う必要がある。そのため、符号化部１０２の負荷が大きく、クライアントからの配信要求に速やかに応じることができないという問題が発生する。
【００１８】
また、画像サーバ装置１００では、符号化されていない非圧縮の画像データを予め記録しておく必要があるため、画像記録装置１０１の記憶容量を大容量にしなければならない。
一方、上述した「中品質圧縮の画像サーバ装置」や「高品質圧縮の画像サーバ装置」では、圧縮符号化された符号化データを記録しているので、大容量の記録装置は不要である。
【００１９】
しかし、「中品質圧縮の画像サーバ装置」は、一定の圧縮率（１／１０〜１／２０程度）で圧縮符号化された符号化データしか配信できない。そのため、伝送効率を重視する場合であってもデータ量を減らすことができないという問題や、クライアントからの高画質や高解像度の画像の配信要求に対応することができないという問題も発生する。
【００２０】
また、「高品質圧縮の画像サーバ装置」では、クライアントが低画質や低解像度の画像の配信要求を行った場合、予め圧縮符号化されている符号化データを伸長してから、図７Ｓ１０２〜図８Ｓ１１５に示すような処理により再符号化を行う必要がある。そのため、クライアントからの配信要求に速やかに応じることができないという問題が発生する。さらに、このような再符号化では必ず伸長を伴うので、再符号化によって得られる符号化データの再現画像の画質が、非圧縮の画像データを圧縮符号化して得られる符号化データの再現画像の画質と比べて劣化してしまうという問題が発生する。
【００２１】
そこで、本発明は、所望の圧縮率または復元画質に応じた符号化を容易に行うことができる画像符号化装置を提供することを目的とする。また、本発明は、画質の劣化を抑えつつ、所望の圧縮率または復元画質に応じた符号化を容易に、かつ、速やかに行うことができる画像サーバ装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様では、画像符号化装置は、画像データにウェーブレット変換を施すことによって変換係数を生成してから符号化データを生成する符号化部を備えた画像符号化装置であって、サブサンプリングが行われていない画像データに対する符号化データを前記符号化部によって生成して格納する格納部と、圧縮率または復元画質を表す圧縮関連情報を取得する情報取得部と、前記格納部に格納された符号化データを構成する各色成分のサブサンプリング比を、前記画像データの輝度成分および色差成分の少なくとも一方に基づいて得られる画像データの特徴と前記圧縮関連情報とに応じて変更し、新たな符号化データを生成する再符号化部とを備え、前記再符号化部は、画像データに対する色差成分の情報量の占める割合を前記特徴として用いる。
本発明に関連する技術として、第１技術の画像符号化装置は、画像データにウェーブレット変換を施すことによって変換係数を生成してから符号化データを生成する符号化部を備えた画像符号化装置であって、サブサンプリングが行われていない画像データに対する符号化データを前記符号化部によって生成して格納する格納部と、圧縮率または復元画質を表す圧縮関連情報を取得する情報取得部と、前記格納部に格納された符号化データを構成する各色成分のサブサンプリング比を、前記圧縮関連情報に応じて変更し、新たな符号化データを生成する再符号化部とを備えたことを特徴とする。
【００２３】
なお、第１技術の画像符号化装置において、情報取得部は、操作者によって設定された圧縮関連情報を取得しても良いし、外部の装置から供給される圧縮関連情報を取得しても良い。また、再符号化部によって生成された新たな符号化データは、内部の記録装置に記録されても良いし、外部の装置に転送されても良い。
【００２４】
すなわち、第１技術は、圧縮関連情報の設定に関わる操作部を備えた電子カメラや、転送先から供給される圧縮関連情報を受け付ける機能を備えた画像転送装置（符号化データを転送する機能を備えた電子カメラを含む）に適用することができる。
ところで、符号化データを転送する機能を備えていない電子カメラであっても、着脱可能な記録媒体（例えば、ＰＣカードなど）に符号化データを記録することができれば、その記録媒体に記録された符号化データは、パーソナルコンピュータ等を介して転送することが可能である。このような電子カメラの操作者は、所定の圧縮率または復元画質を示す情報（圧縮関連情報に相当する）を、所定の操作部によって設定することができ、所望の符号化データを記録媒体に出力できる。したがって、符号化データを転送する機能を備えていない電子カメラに、第１技術を適用する場合であっても、転送先からの要求に応じて圧縮した符号化データを転送することが可能である。
【００２５】
第２技術の画像符号化装置は、第１技術の画像符号化装置において、前記画像データは、輝度成分と色差成分とを有し、前記再符号化部は、前記圧縮関連情報の他に更に、前記輝度成分と前記色差成分との少なくとも一方に基づいて得られる画像データの特徴に応じて、変更すべきサブサンプリング比を決めることを特徴とする。
【００２６】
すなわち、第２技術の画像符号化装置では、圧縮関連情報だけでなく、画像データの特徴に応じて、格納部に格納された符号化データを構成する各色成分のサブサンプリング比が変更されて、新たな符号化データが生成される。
なお、輝度成分と色差成分との少なくとも一方に基づいて得られる画像データの特徴としては、例えば、「画像データ全体に対する色差成分の情報量の占める割合」などが挙げられる。
【００２７】
また、このような「画像データ全体に対する色差成分の情報量の占める割合」に応じたサブサンプリング比の決め方としては、「画像データ全体に対する色差成分の情報量の占める割合」が少ない場合には、色差成分の比率が低くなるようにサブサンプリング比を決め、「画像データ全体に対する色差成分の情報量の占める割合」が多い場合には、色差成分の比率が高くなるようにサブサンプリング比を決めれば良い。
【００２８】
第３技術の画像符号化装置は、第２技術の画像符号化装置において、前記符号化部は、前記画像データを画像空間上で分割して得られるタイル画像の単位で、符号化データを生成し、前記再符号化部は、前記タイル画像毎に得られる当該タイル画像の特徴と前記圧縮関連情報とに応じて、各々のタイル画像に対応する符号化データを構成する各色成分のサブサンプリング比を変更し、新たな符号化データを生成することを特徴とする。
【００２９】
第４技術の画像符号化装置は、第１技術ないし第３技術の何れかの画像符号化装置において、前記再符号化部は、前記格納部に格納された符号化データのうち、高周波成分に相当する当該データを、無効なデータに変換する、または、削除することによって新たな符号化データを生成し、無効なデータに変換すべき、または、削除すべき当該データを増減することによって、サブサンプリング比の変更を実現することを特徴とする。
【００３０】
なお、第４技術の画像符号化装置において、無効なデータとは、例えば、０が連続することを示すデータなどが挙げられる。
第５技術の画像サーバ装置は、画像データにウェーブレット変換を施すことによって変換係数を生成してから符号化データを生成する符号化部を備えた画像サーバ装置であって、サブサンプリングが行われていない画像データに対する符号化データを前記符号化部によって生成して格納する格納部と、クライアントからの画像の配信要求と、圧縮率または復元画質を表す圧縮関連情報とを取得する情報取得部と、前記格納部に格納された符号化データを構成する各色成分のサブサンプリング比を、前記圧縮関連情報に応じて変更し、新たな符号化データを生成する再符号化部と、前記再符号化部によって生成された新たな符号化データをクライアントに配信する配信部とを備えたことを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細を説明する。
図１は、本発明の実施形態の画像サーバ装置の機能ブロック図である。
図１において、画像サーバ装置１０は、符号化部１１と格納部１２と再符号化部１３とネットワークインタフェース部１４とを備えている。
【００３２】
なお、画像サーバ装置１０は、第１技術ないし第４技術の画像符号化装置が行う符号化の機能を備えた画像サーバ装置に相当すると共に、第５技術の画像サーバ装置に対応する。また、第１技術などの符号化部は符号化部１１に対応し、第１技術などの格納部は格納部１２に対応し、第１技術などの情報取得部はネットワークインタフェース部１４に対応し、第１技術などの再符号化部は再符号化部１３に対応する。
【００３３】
本実施形態の画像サーバ装置１０の符号化部１１は、サブサンプリングを行わずに画像データを符号化する符号化部であり、従来の画像サーバ装置１００の符号化部１０２と同様に、ＪＰＥＧ２０００のＰａｒｔ１の符号化が適用されている。
図２は、符号化部１１の動作フローチャートである。
【００３４】
ただし、図２では、従来の画像サーバ装置１００の符号化部１０２と同様にして行える処理については、図７および図８と同じ符号を付与している。
以下、図２を参照して、符号化部１１の動作を説明する。
まず、符号化部１１は、符号化部１０２と同様に、画像データを複数のタイル画像に分割し（図２Ｓ１０３）、各々のタイル画像に色座標変換を施して、ＹＣｂＣｒ表色系の画像データを生成する（図２Ｓ１０４）。ただし、この時、色差成分の間引きによるサブサンプリングは行わない。図３（Ｂ）は、色座標変換によって、ＹＣｂＣｒ表色系の画像データが生成された状態を示している。
【００３５】
ところで、本実施形態の画像サーバ装置１０では、従来の画像サーバ装置１００と同様に、クライアントから圧縮関連情報が供給されてから、タイル画像毎に、画像データの各色成分（Ｙ成分,Ｃｂ成分,Ｃｒ成分）のサブサンプリング比が設定される。このようなタイル画像毎のサブサンプリング比の設定は、圧縮関連情報のみに応じて一律に設定することが可能であるが、本実施形態では、圧縮関連情報の他に各々のタイル画像の特徴に応じて、タイル画像毎にサブサンプリング比を設定する例を示す。
【００３６】
本実施形態では、各々のタイル画像の特徴として、ＹＣｂＣｒ表色系の画像データに対する色差成分の情報量の占める割合を用いることにし、このような割合を、Ｙ,Ｃｂ,Ｃｒの各面の標準偏差σ(Ｙ),σ(Ｃｂ),σ(Ｃｒ)を用いて算出される指標（以下、「画像特徴指標」と称する）の値によって表すことにする。なお、このような画像特徴指標は、符号化される前のタイル画像に相当するＹＣｂＣｒ表色系の画像データから算出することが望ましい。
【００３７】
そこで、本実施形態では、タイル画像毎にＹＣｂＣｒ表色系の画像データが生成された時点で、各々のタイル画像に対する画像特徴指標を算出する。
すなわち、符号化部１１は、上述したようにタイル画像毎にＹＣｂＣｒ表色系の画像データを生成すると、各々のタイル画像に対する画像特徴指標を算出する（図２Ｓ１）。
【００３８】
例えば、このような画像特徴指標としては、以下に示す式１〜式３によって算出される画像特徴指標Ｓ１〜Ｓ３などが挙げられる。
画像特徴指標Ｓ１：σ(Ｙ)/｛σ(Ｙ)+σ(Ｃｂ)+σ(Ｃｒ)｝ ・・・式１
画像特徴指標Ｓ２：σ2(Ｙ)/｛σ2(Ｙ)+σ2(Ｃｂ)+σ2(Ｃｒ)｝ ・・・式２
画像特徴指標Ｓ３：σ(Ｙ)/｛σ(Ｃｂ)+σ(Ｃｒ)｝ ・・・式３
また、画像データのｘ軸方向の画素数をＮｘとし、ｙ軸方向の画素数をＮｙとし、任意の画素におけるＹ成分,Ｃｂ成分,Ｃｒ成分の値をＹ[ｉ，ｊ],Ｃｂ[ｉ，ｊ],Ｃｒ[ｉ，ｊ]とすると、Ｙ,Ｃｂ,Ｃｒの各面の平均値<Ｙ>,<Ｃｂ>,<Ｃｒ>と、標準偏差σ(Ｙ),σ(Ｃｂ),σ(Ｃｒ)とは、以下に示す式４〜式９によって算出できる。
【数１】
次に、符号化部１１は、符号化部１０２と同様に、縦横２方向の離散ウェーブレット変換によって、各々のタイル画像に対応するＹＣｂＣｒ表色系の画像データの各色成分を複数のサブバンドに分解する（図２Ｓ１０７）。図３（Ｃ）は、縦横２方向の離散ウェーブレット変換によって、画像データの各色成分が複数のサブバンドに分解された状態を示している。
【００３９】
なお、ここでは、各々のタイル画像に対応する各色成分（Ｙ成分,Ｃｂ成分,Ｃｒ成分）を縦横２方向の離散ウェーブレット変換によって分解する例を示したが、各々のタイル画像に対応する各色成分は、図４（Ｃ−１），（Ｃ−２）に示すように、横方向・縦方向の順で一方向ずつ別々に離散ウェーブレット変換を施して分解しても良い。
【００４０】
次に、符号化部１１は、符号化部１０２と同様に、ウェーブレット変換係数を量子化し（図２Ｓ１０８）、コードブロックに分割する（図２Ｓ１０９）。
次に、符号化部１１は、符号化部１０２と同様に、各コードブロック内のウェーブレット変換係数の量子化値を複数のビットプレーンで表現し、ビットプレーンを単位としてエントロピー符号化を行って、各コードブロック毎に符号化データを生成する（図２Ｓ１１０）。
【００４１】
次に、符号化部１１は、符号化部１０２と同様に、符号化データにＭＱコーダーによる算術符号化を施す（図２Ｓ１１１）。
次に、符号化部１１は、符号化部１０２と同様に、符号化データを所定のレイヤ構成に応じて分割し（図２Ｓ１１２）、分割した符号化データを、分解レベル、レイヤ、色成分が同一となるようにグループ化して、パケットを生成する（図２Ｓ１１３）。
【００４２】
最後に、符号化部１１は、各々のタイル画像に対応するパケットと、図２Ｓ１において算出した画像特徴指標の値とを格納部１２に格納する（図２Ｓ２）。
すなわち、格納部１２には、クライアントからの配信要求が受け付けられる前に、予め、各々のタイル画像に対応するパケット形式の符号化データと画像特徴指標の値とが格納されることになる。
【００４３】
図５は、クライアントからの配信要求時における画像サーバ装置１０の動作フローチャートである。
以下、図５を参照して、クライアントからの配信要求時の画像サーバ装置１０の動作を説明する。
まず、画像サーバ装置１０は、ネットワークインタフェース部１４を介し、クライアントによって画像の配信要求が行われたか否かを判定する（図５Ｓ１０）。
【００４４】
そして、画像の配信要求が行われると、画像サーバ装置１０は、クライアントから供給される圧縮関連情報を取得する（図５Ｓ１１）。
なお、圧縮関連情報は、従来の画像サーバ装置１００と同様に、圧縮率のレベルまたは復元画質のレベルであっても良いが、ここでは、圧縮関連情報として圧縮率が供給される例を説明する。
【００４５】
ただし、ここでは、説明を簡単にするため、予め複数の圧縮率が用意されており、これらの圧縮率の何れか１つの圧縮率がクライアントによって選択され、このようにして選択された圧縮率が圧縮関連情報として画像サーバ装置１０に供給されることにする。例えば、予め用意されている複数の圧縮率としては、４ｂｐｐ（bit/pixel）,２ｂｐｐ,１ｂｐｐの３つの圧縮率や、４ｂｐｐ,２ｂｐｐ,１ｂｐｐ,０.５ｂｐｐの４つの圧縮率などが挙げられる。
【００４６】
このような圧縮関連情報が取得されると、再符号化部１３は、格納部１２から、配信の対象となる画像に相当するタイル画像毎に、パケットと画像特徴指標の値とを読み出す。そして、再符号化部１３は、各々のタイル画像毎に、画像特徴指標の値と圧縮関連情報とに応じて、各色成分（Ｙ成分,Ｃｂ成分,Ｃｒ成分）のサブサンプリング比を設定する（図５Ｓ１２）。
【００４７】
例えば、再符号化部１３は、画像特徴指標の値が所定値以上である場合、色差成分の情報量の占める割合が少ないと判断し、色差成分の情報量の比率が低くなるように、サブサンプリング比を設定する。また、画像特徴指標の値が所定値未満である場合、色差成分の情報量の占める割合が多いと判断し、色差成分の情報量の比率が高くなるように、サブサンプリング比を設定する。
【００４８】
図６は、サブサンプリング比の設定例を示す図である。
なお、図６では、サブサンプリング比として「４：４：４」と「４：２：０」との何れかか設定される例を示したが、中間的な比率を示す「４：２：２」を採用し、３つのサブサンプリング比を選択的に設定できるようにしても良い。
次に、再符号化部１３は、各々のタイル画像の色差成分を示すパケットのうち、低分解レベル（高周波成分）に対応するパケットを、ボディのデータが全て０を示すパケット（以下、「オール０パケット」と称する）に置換して、所定のスケーラビリティに応じたコードストリームを生成する（図５Ｓ１３）。
【００４９】
ただし、「オール０パケット」に置換すべき低分解レベルのパケットは、サブサンプリング比によって決める。
例えば、各々のタイル画像の色差成分が、図３（Ｃ）に示すように、分解レベル０〜分解レベル３に分解されている場合、再符号化部１３は、Ｙ,Ｃｂ,Ｃｒ間のサブサンプリング比が「４：２：０」に設定されているタイル画像に対しては、Ｃｂ成分およびＣｒ成分の分解レベル３（最低分解レベル）に対応するパケットを「オール０パケット」に置換する。
【００５０】
また、Ｙ,Ｃｂ,Ｃｒ間のサブサンプリング比が「４：２：２」に設定されているタイル画像に対しては、Ｃｂ成分およびＣｒ成分の分解レベル３（最低分解レベル）の中でＨＨ３、ＨＬ３に対応するパケットを「オール０パケット」に置換する。
【００５１】
なお、再符号化部１３は、Ｙ,Ｃｂ,Ｃｒ間のサブサンプリング比が「４：４：４」に設定されているタイル画像に対しては、「オール０パケット」への置換を行わない。
以上説明したようにして生成されるコードストリームは、ネットワークインタフェース部１４を介して、クライアントに配信される（図５Ｓ１４）。
【００５２】
クライアント側では、このようにして配信されてきたコードストリームを復号化するが、このような復号化の過程で、「オール０パケット」は、復号化後の画質に影響を与えない無効なデータとして取り扱われることになる。
したがって、本実施形態の画像サーバ装置１０によって配信されるコードストリームに対する復元画質は、従来の画像サーバ装置１００によって色差成分の間引きにより得られるコードストリームに対する復元画質と同程度であるとみなせる。
【００５３】
また、「オール０パケット」のデータ量は微少であるため、本実施形態の画像サーバ装置１０によって配信されるコードストリームのデータ量は、従来の画像サーバ装置１００によって色差成分の間引きにより得られるコードストリームのデータ量と同程度とみなせる。
すなわち、本実施形態の画像サーバ装置１０では、色差成分の低分解レベルに対応するパケットをサブサンプリング比に応じて「オール０パケット」に置換することによって、サブサンプリング比に応じた色差成分の間引きと同様に、所望の圧縮率の符号化または所望の復元画質の符号化が実現できる。
【００５４】
また、色差成分の低分解レベルに対応するパケットをサブサンプリング比に応じて「オール０パケット」に置換する処理は、格納部１２に予めパケットとして格納された符号化データを復元化しないで行われる。そのため、本実施形態の画像サーバ装置１０では、パケットを一旦生成して格納部１２に格納してしまえば、クライアントからの配信要求を受け付ける度にパケットの生成を繰り返す必要がないので、従来の画像サーバ装置１００に比べて、クライアントからの配信要求に速やかに応じることができる。
【００５５】
さらに、本実施形態の画像サーバ装置１０の格納部１２には、パケットの形式で画像データが格納されるため、符号化されていない非圧縮の画像データを記録する場合と比べて、記録容量を低減することができる。
また、本実施形態の画像サーバ装置１０では、圧縮関連情報の他に画像、特に各々のタイル画像の特徴に応じて、タイル画像毎にサブサンプリング比を設定しているため、タイル画像毎に各色成分の情報量の配分を適正化することができるので、全てのタイル画像に対して一律のサブサンプリング比で符号化を行う場合に比べて、符号化による画質の劣化を抑制することが可能である。
【００５６】
なお、本実施形態では、色差成分の低分解レベルに対応するパケットを「オール０パケット」に置換してコードストリームを生成しているが、色差成分の低分解レベルに対応するパケットを削除してコードストリームを生成しても良い。ただし、このようにして色差成分の低分解レベルに対応するパケットを削除する場合には、その旨を示す情報をコードストリームのヘッダに付加する必要がある。
【００５７】
また、本実施形態では、各々のタイル画像に対応するパケットが格納部１２に格納され、再符号化部１３によってコードストリームが生成されるが、スケーラビリティが予め１つに限定される場合、そのスケーラビリティに応じてパケットを並べ替えてコードストリームを生成する処理を符号化部１１で予め行い、そのコードストリームを格納部１２に格納しておくことにより、再符号化部１３によるコードストリームの生成を省略しても良い。
【００５８】
さらに、本実施形態では、タイル画像に色座標変換を施してＹＣｂＣｒ表色系の画像データを生成しているが、これに限定されるものでなく、ＹＵＶ表色系やＬａｂ表色系やＧＣｂＣｒ表色系やＹＩＱ表色系やＧ（Ｒ−Ｇ）（Ｂ−Ｇ）表色系など如何なる表色系の画像データを生成しても良い。
【００５９】
また、本実施形態では、配信の対象となる画像データに対して単一の圧縮関連情報が取得され、タイル画像毎のサブサンプリング比の設定に際して共通の圧縮関連情報が用いられるが、圧縮関連情報をタイル画像毎に取得し、このようにして取得した圧縮関連情報を、各々のタイル画像のサブサンプリング比を設定する際に用いても良い。
【００６０】
さらに、本実施形態では、第１技術ないし第４技術の画像符号化装置が行う符号化の機能を画像サーバ装置に適用した例を示したが、このような画像符号化装置は、画像サーバ装置に限らず、ウェーブレット変換による画像データの符号化（例えば、ＪＰＥＧ２０００のＰａｒｔ１など）を行う装置であれば、如何なる装置に適用しても良い。例えば、このような装置としては、圧縮関連情報の設定に関わる操作部を備えた電子カメラや、転送先から供給される圧縮関連情報を受け付ける機能を備えた画像転送装置（符号化データを転送する機能を備えた電子カメラを含む）などが挙げられる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、第１技術および第５技術では、予め記録されている符号化データを構成する各色成分のサブサンプリング比を、圧縮関連情報に応じて変更するだけで、圧縮関連情報が示す圧縮率で圧縮された符号化データ、または、圧縮関連情報が示す復元画質が実現できる符号化データを、新たな符号化データとして生成することができる。すなわち、第１技術および第５技術によれば、所望の圧縮率で圧縮された符号化データ、または、所望の復元画質が実現される符号化データを容易にかつ高速に生成することができる。そのため、特に、第５技術では、クライアントからの画像の配信要求を受け付けてから実際に配信を行うまでの処理時間の短縮が図られる。
【００６２】
第２技術および第３技術では、圧縮関連情報だけでなく、画像データの特徴に応じて、符号化データを構成する各色成分のサブサンプリング比を変更することができるため、各色成分の情報量の配分を適正化することができるので、画質の劣化を抑えた符号化データを生成することができる。特に、第３技術では、各々のタイル画像の特徴と圧縮関連情報とに応じて、タイル画像毎に符号化データを構成する各色成分のサブサンプリング比を変更することができるため、細部に渡って情報量の配分が適正化され、画質の劣化が抑えられた符号化データを生成することができる。
【００６３】
第４技術では、符号化データを構成する各色成分のサブサンプリング比の変更と同程度の効果を有する操作を簡便かつ高速に行うことができる。
また、第１技術ないし第５技術では、符号化部によって生成された符号化データを格納しておけば良いので、符号化されていない非圧縮の画像データを記録する場合に必要である大容量の記録装置が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の画像サーバ装置の機能ブロック図である。
【図２】符号化部の動作フローチャートである。
【図３】符号化部によって行われるウェーブレット変換までの処理を説明するための図である。
【図４】符号化部によって行われるウェーブレット変換までの他の処理を説明するための図である。
【図５】クライアントからの配信要求時における画像サーバ装置の動作フローチャートである。
【図６】サブサンプリング比の設定の例を示す図である。
【図７】ＪＰＥＧ２０００のＰａｒｔ１の符号化を適用した従来の画像サーバ装置の動作フローチャートである。
【図８】ＪＰＥＧ２０００のＰａｒｔ１の符号化を適用した従来の画像サーバ装置の動作フローチャート（続き）である。
【図９】従来の画像サーバ装置の機能ブロック図である。
【図１０】符号化部によって行われるウェーブレット変換までの処理を説明するための図である。
【図１１】サブサンプリング比を説明する図である。
【符号の説明】
１０、１００ 画像サーバ装置
１１、１０２ 符号化部
１２ 格納部
１３ 再符号化部
１４、１０３ ネットワークインタフェース部
１０１ 画像記録装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データをウェーブレット（Wavelet）変換により符号化する画像符号化装置と、画像データをウェーブレット変換により符号化して、ネットワークを介してクライアントに配信する画像サーバ装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、予め記録されている画像を、クライアントからの要求に応じて、配信する画像サーバ装置が知られている。
このような画像サーバ装置には、符号化されていない非圧縮の画像データを予め記録しておくものや、画像データを圧縮符号化して得られる符号化データを予め記録しておくものがある。これらの画像サーバ装置では、予め記録されているデータの形態によって、配信の要求を受け付けてからの処理手順が異なる。
【０００３】
例えば、符号化されていない非圧縮の画像データを記録している画像サーバ装置は、クライアントからの配信要求を受け付けると共に、画像データに対する圧縮率または復元画質を表す圧縮関連情報を取得する。そして、取得した圧縮関連情報に応じて画像データを圧縮符号化して、クライアントに配信する。
一方、符号化データを記録している画像サーバ装置には、中品質の復元画質を実現できる圧縮率（１／１０〜１／２０程度）で圧縮符号化された符号化データを記録している画像サーバ装置（以下、「中品質圧縮の画像サーバ装置」と称する）がある。このような「中品質圧縮の画像サーバ装置」では、クライアントからの配信要求を受け付けると、記録している符号化データをそのまま配信する。
【０００４】
また、符号化データを記録している画像サーバ装置としては、高品質の復元画質を実現できる圧縮率（１／４〜１／８程度）で圧縮符号化された符号化データを記録している画像サーバ装置（以下、「高品質圧縮の画像サーバ装置」と称する）も考えられる。このような「高品質圧縮の画像サーバ装置」では、クライアントからの高画質や高解像度の画像の配信要求には、記録している符号化データをそのまま配信することによって対応できる。また、データ量を減らすための低画質や低解像度の画像の配信要求には、記録している符号化データを、伸長してから、クライアントの要求に応じた圧縮率で再び圧縮符号化して配信することによって対応できる。
【０００５】
ところで、画像データを符号化する技術に関しては、離散コサイン変換による符号化に代わる新たな技術として、ウェーブレット変換による符号化が、従来から注目されている。現在、ＩＳＯとＩＴＵ−Ｔとによる静止画像符号化標準機関によって、ウェーブレット変換による画像データの符号化が採用されたＪＰＥＧ２０００の標準化作業が進められている。なお、ＪＰＥＧ２０００は、６つのパートに分けて標準化作業が進められており、２０００年１２月には、ＪＰＥＧ２０００の中核をなす技術を規定したパート（Ｐａｒｔ１）が国際標準化された。
【０００６】
図７および図８は、ＪＰＥＧ２０００のＰａｒｔ１の符号化を適用した従来の画像サーバ装置の動作フローチャートである。ただし、図７および図８では、符号化されていない非圧縮のＲＧＢ表色系の画像データを予め記録している画像サーバ装置にＪＰＥＧ２０００のＰａｒｔ１の符号化を適用した例を示している。
図９は、このような従来の画像サーバ装置の機能ブロック図である。
【０００７】
図９に示すように、従来の画像サーバ装置１００は、画像データを予め記録するための画像記録装置１０１と、その画像データを圧縮符号化するための符号化部１０２と、ネットワークを介してクライアントとのインタフェースを実現するためのネットワークインタフェース部１０３とを備えている。
以下、図７ないし図９を参照して、従来の画像サーバ装置１００で行われるＪＰＥＧ２０００のＰａｒｔ１の符号化の概要を説明する。ただし、以下では、圧縮率のレベルまたは復元画質のレベル（０レベル〜１０レベル）が、圧縮関連情報としてネットワークインタフェース部１０３に供給されるものとして説明を行う。
【０００８】
まず、画像サーバ装置１００は、ネットワークインタフェース部１０３を介し、クライアントによって画像の配信要求が行われたか否かを繰り返し判定する（図７Ｓ１０１）。
そして、画像の配信要求が行われると、画像サーバ装置１００は、ネットワークインタフェース部１０３を介し、クライアントから供給される圧縮関連情報（圧縮率のレベルまたは復元画質のレベル）を取得する（図７Ｓ１０２）。
【０００９】
このようにして取得された圧縮関連情報は、符号化部１０２に供給される。
符号化部１０２は、画像記録装置１０１から配信の対象となる画像に対応する画像データを読み出し、その画像データを複数の矩形領域（以下、「タイル画像」と称する）に分割する（図７Ｓ１０３）。
次に、符号化部１０２は、各々のタイル画像に色座標変換を施して、ＹＣｂＣｒ表色系の画像データを生成する（図７Ｓ１０４）。
【００１０】
次に、符号化部１０２は、このような画像データの各色成分（Ｙ成分,Ｃｂ成分,Ｃｒ成分）のサブサンプリング比を、圧縮関連情報に応じて設定し（図７Ｓ１０５）、設定したサブサンプリング比に基づいて画像データの色差成分（Ｃｂ成分,Ｃｒ成分）を間引くことによってサブサンプリングを行う（図７Ｓ１０６）。
例えば、符号化部１０２は、圧縮関連情報（圧縮率のレベルまたは復元画質のレベル）が０レベル〜３レベルを示す場合、Ｙ,Ｃｂ,Ｃｒ間のサブサンプリング比を「４：４：４」に設定し、圧縮関連情報が４レベル〜７レベルを示す場合、Ｙ,Ｃｂ,Ｃｒ間のサブサンプリング比を「４：２：２」に設定し、圧縮関連情報が８レベル以上を示す場合、Ｙ,Ｃｂ,Ｃｒ間のサブサンプリング比を「４：２：０」に設定する。図１０（Ｂ）は、Ｙ,Ｃｂ,Ｃｒ間のサブサンプリング比を「４：２：０」に設定して、色差成分の間引きを行った状態を示している。
【００１１】
なお、図１１は、サブサンプリング比を説明する図である。
次に、符号化部１０２は、縦横２方向の離散ウェーブレット変換によって、サブサンプリングを行った画像データの各色成分（Ｙ成分,Ｃｂ成分,Ｃｒ成分）を解像度の異なる複数のサブバンド（ＬＬ、ＬＨ、ＨＬ、ＨＨ）に分解する（図７Ｓ１０７）。
【００１２】
ただし、これらのサブバンドのうち、ＬＬサブバンドは、更に離散ウェーブレット変換が施され、複数のサブバンド（ＬＬ、ＬＨ、ＨＬ、ＨＨ）に分解される。このようにして離散ウェーブレット変換が再帰的に繰り返されると、画像データの各成分は、図１０（Ｃ）に示すようなサブバンドに分解される。なお、図１０（Ｃ）では、ＬＬサブバンドを分解レベル０とし、ＬＨ、ＨＬ、ＨＨの３つのサブバンドの組を離散ウェーブレット変換の適用回数の多いものから順に、分解レベル１、２、・・・としている。
【００１３】
次に、符号化部１０２は、サブバンド毎に定められた量子化ステップ幅により、各々のウェーブレット変換係数を量子化する（図７Ｓ１０８）。
次に、符号化部１０２は、量子化したウェーブレット変換係数を、コードブロックと呼ばれる固定サイズのブロックに分割する（図７Ｓ１０９）。
次に、符号化部１０２は、各コードブロック内のウェーブレット変換係数の量子化値を複数のビットプレーンで表現し、ビットプレーンを単位としてエントロピー符号化を行って、各コードブロック毎に符号化データを生成する（図７Ｓ１１０）。
【００１４】
すなわち、全ての色成分の全てのサブバンドに対して、コードブロック別の符号化データが生成されることになる。
次に、符号化部１０２は、このようにして生成した符号化データに、ＭＱコーダーによる算術符号化を施す（図７Ｓ１１１）。
次に、符号化部１０２は、全てのコードブロックに対する符号化データを所定のレイヤ構成に応じて分割する（図８Ｓ１１２）。
【００１５】
次に、符号化部１０２は、このようにして分割した符号化データを、分解レベル、レイヤ、色成分が同一となるようにグループ化して、パケットを生成する（図８Ｓ１１３）。なお、各パケットは、ヘッダとボディとから成り、ヘッダには、ボディを構成する符号化データの属性などが格納されている。
次に、符号化部１０２は、所定のスケーラビリティ（例えば、ＳＮＲのスケーラビリティなど）に応じてパケットを並べてコードストリームを生成する（図８Ｓ１１４）。
【００１６】
そして、このようにして生成されたコードストリームが、最終的な符号化データとして、ネットワークインタフェース部１０３を介して、クライアントに配信される（図８Ｓ１１５）。
以上説明したように、ＪＰＥＧ２０００のＰａｒｔ１の符号化が適用された従来の画像サーバ１００では、図７Ｓ１０６のように、色差成分の間引きによるサブサンプリングによって、クライアントの要求に応じた圧縮率での圧縮符号化を実現している。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようにして実現される圧縮符号化では、クライアントからの画像の配信要求を受け付ける度に、図７Ｓ１０２〜図８Ｓ１１５に示した処理を繰り返し行う必要がある。そのため、符号化部１０２の負荷が大きく、クライアントからの配信要求に速やかに応じることができないという問題が発生する。
【００１８】
また、画像サーバ装置１００では、符号化されていない非圧縮の画像データを予め記録しておく必要があるため、画像記録装置１０１の記憶容量を大容量にしなければならない。
一方、上述した「中品質圧縮の画像サーバ装置」や「高品質圧縮の画像サーバ装置」では、圧縮符号化された符号化データを記録しているので、大容量の記録装置は不要である。
【００１９】
しかし、「中品質圧縮の画像サーバ装置」は、一定の圧縮率（１／１０〜１／２０程度）で圧縮符号化された符号化データしか配信できない。そのため、伝送効率を重視する場合であってもデータ量を減らすことができないという問題や、クライアントからの高画質や高解像度の画像の配信要求に対応することができないという問題も発生する。
【００２０】
また、「高品質圧縮の画像サーバ装置」では、クライアントが低画質や低解像度の画像の配信要求を行った場合、予め圧縮符号化されている符号化データを伸長してから、図７Ｓ１０２〜図８Ｓ１１５に示すような処理により再符号化を行う必要がある。そのため、クライアントからの配信要求に速やかに応じることができないという問題が発生する。さらに、このような再符号化では必ず伸長を伴うので、再符号化によって得られる符号化データの再現画像の画質が、非圧縮の画像データを圧縮符号化して得られる符号化データの再現画像の画質と比べて劣化してしまうという問題が発生する。
【００２１】
そこで、本発明は、所望の圧縮率または復元画質に応じた符号化を容易に行うことができる画像符号化装置を提供することを目的とする。また、本発明は、画質の劣化を抑えつつ、所望の圧縮率または復元画質に応じた符号化を容易に、かつ、速やかに行うことができる画像サーバ装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様では、画像符号化装置は、画像データにウェーブレット変換を施すことによって変換係数を生成してから符号化データを生成する符号化部を備えた画像符号化装置であって、サブサンプリングが行われていない画像データに対する符号化データを前記符号化部によって生成して格納する格納部と、圧縮率または復元画質を表す圧縮関連情報を取得する情報取得部と、前記格納部に格納された符号化データを構成する各色成分のサブサンプリング比を、前記画像データの輝度成分および色差成分の少なくとも一方に基づいて得られる画像データの特徴と前記圧縮関連情報とに応じて変更し、新たな符号化データを生成する再符号化部とを備え、前記再符号化部は、画像データに対する色差成分の情報量の占める割合を前記特徴として用いる。
本発明に関連する技術として、第１技術の画像符号化装置は、画像データにウェーブレット変換を施すことによって変換係数を生成してから符号化データを生成する符号化部を備えた画像符号化装置であって、サブサンプリングが行われていない画像データに対する符号化データを前記符号化部によって生成して格納する格納部と、圧縮率または復元画質を表す圧縮関連情報を取得する情報取得部と、前記格納部に格納された符号化データを構成する各色成分のサブサンプリング比を、前記圧縮関連情報に応じて変更し、新たな符号化データを生成する再符号化部とを備えたことを特徴とする。
【００２３】
なお、第１技術の画像符号化装置において、情報取得部は、操作者によって設定された圧縮関連情報を取得しても良いし、外部の装置から供給される圧縮関連情報を取得しても良い。また、再符号化部によって生成された新たな符号化データは、内部の記録装置に記録されても良いし、外部の装置に転送されても良い。
【００２４】
すなわち、第１技術は、圧縮関連情報の設定に関わる操作部を備えた電子カメラや、転送先から供給される圧縮関連情報を受け付ける機能を備えた画像転送装置（符号化データを転送する機能を備えた電子カメラを含む）に適用することができる。
ところで、符号化データを転送する機能を備えていない電子カメラであっても、着脱可能な記録媒体（例えば、ＰＣカードなど）に符号化データを記録することができれば、その記録媒体に記録された符号化データは、パーソナルコンピュータ等を介して転送することが可能である。このような電子カメラの操作者は、所定の圧縮率または復元画質を示す情報（圧縮関連情報に相当する）を、所定の操作部によって設定することができ、所望の符号化データを記録媒体に出力できる。したがって、符号化データを転送する機能を備えていない電子カメラに、第１技術を適用する場合であっても、転送先からの要求に応じて圧縮した符号化データを転送することが可能である。
【００２５】
第２技術の画像符号化装置は、第１技術の画像符号化装置において、前記画像データは、輝度成分と色差成分とを有し、前記再符号化部は、前記圧縮関連情報の他に更に、前記輝度成分と前記色差成分との少なくとも一方に基づいて得られる画像データの特徴に応じて、変更すべきサブサンプリング比を決めることを特徴とする。
【００２６】
すなわち、第２技術の画像符号化装置では、圧縮関連情報だけでなく、画像データの特徴に応じて、格納部に格納された符号化データを構成する各色成分のサブサンプリング比が変更されて、新たな符号化データが生成される。
なお、輝度成分と色差成分との少なくとも一方に基づいて得られる画像データの特徴としては、例えば、「画像データ全体に対する色差成分の情報量の占める割合」などが挙げられる。
【００２７】
また、このような「画像データ全体に対する色差成分の情報量の占める割合」に応じたサブサンプリング比の決め方としては、「画像データ全体に対する色差成分の情報量の占める割合」が少ない場合には、色差成分の比率が低くなるようにサブサンプリング比を決め、「画像データ全体に対する色差成分の情報量の占める割合」が多い場合には、色差成分の比率が高くなるようにサブサンプリング比を決めれば良い。
【００２８】
第３技術の画像符号化装置は、第２技術の画像符号化装置において、前記符号化部は、前記画像データを画像空間上で分割して得られるタイル画像の単位で、符号化データを生成し、前記再符号化部は、前記タイル画像毎に得られる当該タイル画像の特徴と前記圧縮関連情報とに応じて、各々のタイル画像に対応する符号化データを構成する各色成分のサブサンプリング比を変更し、新たな符号化データを生成することを特徴とする。
【００２９】
第４技術の画像符号化装置は、第１技術ないし第３技術の何れかの画像符号化装置において、前記再符号化部は、前記格納部に格納された符号化データのうち、高周波成分に相当する当該データを、無効なデータに変換する、または、削除することによって新たな符号化データを生成し、無効なデータに変換すべき、または、削除すべき当該データを増減することによって、サブサンプリング比の変更を実現することを特徴とする。
【００３０】
なお、第４技術の画像符号化装置において、無効なデータとは、例えば、０が連続することを示すデータなどが挙げられる。
第５技術の画像サーバ装置は、画像データにウェーブレット変換を施すことによって変換係数を生成してから符号化データを生成する符号化部を備えた画像サーバ装置であって、サブサンプリングが行われていない画像データに対する符号化データを前記符号化部によって生成して格納する格納部と、クライアントからの画像の配信要求と、圧縮率または復元画質を表す圧縮関連情報とを取得する情報取得部と、前記格納部に格納された符号化データを構成する各色成分のサブサンプリング比を、前記圧縮関連情報に応じて変更し、新たな符号化データを生成する再符号化部と、前記再符号化部によって生成された新たな符号化データをクライアントに配信する配信部とを備えたことを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細を説明する。
図１は、本発明の実施形態の画像サーバ装置の機能ブロック図である。
図１において、画像サーバ装置１０は、符号化部１１と格納部１２と再符号化部１３とネットワークインタフェース部１４とを備えている。
【００３２】
なお、画像サーバ装置１０は、第１技術ないし第４技術の画像符号化装置が行う符号化の機能を備えた画像サーバ装置に相当すると共に、第５技術の画像サーバ装置に対応する。また、第１技術などの符号化部は符号化部１１に対応し、第１技術などの格納部は格納部１２に対応し、第１技術などの情報取得部はネットワークインタフェース部１４に対応し、第１技術などの再符号化部は再符号化部１３に対応する。
【００３３】
本実施形態の画像サーバ装置１０の符号化部１１は、サブサンプリングを行わずに画像データを符号化する符号化部であり、従来の画像サーバ装置１００の符号化部１０２と同様に、ＪＰＥＧ２０００のＰａｒｔ１の符号化が適用されている。
図２は、符号化部１１の動作フローチャートである。
【００３４】
ただし、図２では、従来の画像サーバ装置１００の符号化部１０２と同様にして行える処理については、図７および図８と同じ符号を付与している。
以下、図２を参照して、符号化部１１の動作を説明する。
まず、符号化部１１は、符号化部１０２と同様に、画像データを複数のタイル画像に分割し（図２Ｓ１０３）、各々のタイル画像に色座標変換を施して、ＹＣｂＣｒ表色系の画像データを生成する（図２Ｓ１０４）。ただし、この時、色差成分の間引きによるサブサンプリングは行わない。図３（Ｂ）は、色座標変換によって、ＹＣｂＣｒ表色系の画像データが生成された状態を示している。
【００３５】
ところで、本実施形態の画像サーバ装置１０では、従来の画像サーバ装置１００と同様に、クライアントから圧縮関連情報が供給されてから、タイル画像毎に、画像データの各色成分（Ｙ成分,Ｃｂ成分,Ｃｒ成分）のサブサンプリング比が設定される。このようなタイル画像毎のサブサンプリング比の設定は、圧縮関連情報のみに応じて一律に設定することが可能であるが、本実施形態では、圧縮関連情報の他に各々のタイル画像の特徴に応じて、タイル画像毎にサブサンプリング比を設定する例を示す。
【００３６】
本実施形態では、各々のタイル画像の特徴として、ＹＣｂＣｒ表色系の画像データに対する色差成分の情報量の占める割合を用いることにし、このような割合を、Ｙ,Ｃｂ,Ｃｒの各面の標準偏差σ(Ｙ),σ(Ｃｂ),σ(Ｃｒ)を用いて算出される指標（以下、「画像特徴指標」と称する）の値によって表すことにする。なお、このような画像特徴指標は、符号化される前のタイル画像に相当するＹＣｂＣｒ表色系の画像データから算出することが望ましい。
【００３７】
そこで、本実施形態では、タイル画像毎にＹＣｂＣｒ表色系の画像データが生成された時点で、各々のタイル画像に対する画像特徴指標を算出する。
すなわち、符号化部１１は、上述したようにタイル画像毎にＹＣｂＣｒ表色系の画像データを生成すると、各々のタイル画像に対する画像特徴指標を算出する（図２Ｓ１）。
【００３８】
例えば、このような画像特徴指標としては、以下に示す式１〜式３によって算出される画像特徴指標Ｓ１〜Ｓ３などが挙げられる。
画像特徴指標Ｓ１：σ(Ｙ)/｛σ(Ｙ)+σ(Ｃｂ)+σ(Ｃｒ)｝ ・・・式１
画像特徴指標Ｓ２：σ2(Ｙ)/｛σ2(Ｙ)+σ2(Ｃｂ)+σ2(Ｃｒ)｝ ・・・式２
画像特徴指標Ｓ３：σ(Ｙ)/｛σ(Ｃｂ)+σ(Ｃｒ)｝ ・・・式３
また、画像データのｘ軸方向の画素数をＮｘとし、ｙ軸方向の画素数をＮｙとし、任意の画素におけるＹ成分,Ｃｂ成分,Ｃｒ成分の値をＹ[ｉ，ｊ],Ｃｂ[ｉ，ｊ],Ｃｒ[ｉ，ｊ]とすると、Ｙ,Ｃｂ,Ｃｒの各面の平均値<Ｙ>,<Ｃｂ>,<Ｃｒ>と、標準偏差σ(Ｙ),σ(Ｃｂ),σ(Ｃｒ)とは、以下に示す式４〜式９によって算出できる。
【数１】
【００３９】
なお、ここでは、各々のタイル画像に対応する各色成分（Ｙ成分,Ｃｂ成分,Ｃｒ成分）を縦横２方向の離散ウェーブレット変換によって分解する例を示したが、各々のタイル画像に対応する各色成分は、図４（Ｃ−１），（Ｃ−２）に示すように、横方向・縦方向の順で一方向ずつ別々に離散ウェーブレット変換を施して分解しても良い。
【００４０】
次に、符号化部１１は、符号化部１０２と同様に、ウェーブレット変換係数を量子化し（図２Ｓ１０８）、コードブロックに分割する（図２Ｓ１０９）。
次に、符号化部１１は、符号化部１０２と同様に、各コードブロック内のウェーブレット変換係数の量子化値を複数のビットプレーンで表現し、ビットプレーンを単位としてエントロピー符号化を行って、各コードブロック毎に符号化データを生成する（図２Ｓ１１０）。
【００４１】
次に、符号化部１１は、符号化部１０２と同様に、符号化データにＭＱコーダーによる算術符号化を施す（図２Ｓ１１１）。
次に、符号化部１１は、符号化部１０２と同様に、符号化データを所定のレイヤ構成に応じて分割し（図２Ｓ１１２）、分割した符号化データを、分解レベル、レイヤ、色成分が同一となるようにグループ化して、パケットを生成する（図２Ｓ１１３）。
【００４２】
最後に、符号化部１１は、各々のタイル画像に対応するパケットと、図２Ｓ１において算出した画像特徴指標の値とを格納部１２に格納する（図２Ｓ２）。
すなわち、格納部１２には、クライアントからの配信要求が受け付けられる前に、予め、各々のタイル画像に対応するパケット形式の符号化データと画像特徴指標の値とが格納されることになる。
【００４３】
図５は、クライアントからの配信要求時における画像サーバ装置１０の動作フローチャートである。
以下、図５を参照して、クライアントからの配信要求時の画像サーバ装置１０の動作を説明する。
まず、画像サーバ装置１０は、ネットワークインタフェース部１４を介し、クライアントによって画像の配信要求が行われたか否かを判定する（図５Ｓ１０）。
【００４４】
そして、画像の配信要求が行われると、画像サーバ装置１０は、クライアントから供給される圧縮関連情報を取得する（図５Ｓ１１）。
なお、圧縮関連情報は、従来の画像サーバ装置１００と同様に、圧縮率のレベルまたは復元画質のレベルであっても良いが、ここでは、圧縮関連情報として圧縮率が供給される例を説明する。
【００４５】
ただし、ここでは、説明を簡単にするため、予め複数の圧縮率が用意されており、これらの圧縮率の何れか１つの圧縮率がクライアントによって選択され、このようにして選択された圧縮率が圧縮関連情報として画像サーバ装置１０に供給されることにする。例えば、予め用意されている複数の圧縮率としては、４ｂｐｐ（bit/pixel）,２ｂｐｐ,１ｂｐｐの３つの圧縮率や、４ｂｐｐ,２ｂｐｐ,１ｂｐｐ,０.５ｂｐｐの４つの圧縮率などが挙げられる。
【００４６】
このような圧縮関連情報が取得されると、再符号化部１３は、格納部１２から、配信の対象となる画像に相当するタイル画像毎に、パケットと画像特徴指標の値とを読み出す。そして、再符号化部１３は、各々のタイル画像毎に、画像特徴指標の値と圧縮関連情報とに応じて、各色成分（Ｙ成分,Ｃｂ成分,Ｃｒ成分）のサブサンプリング比を設定する（図５Ｓ１２）。
【００４７】
例えば、再符号化部１３は、画像特徴指標の値が所定値以上である場合、色差成分の情報量の占める割合が少ないと判断し、色差成分の情報量の比率が低くなるように、サブサンプリング比を設定する。また、画像特徴指標の値が所定値未満である場合、色差成分の情報量の占める割合が多いと判断し、色差成分の情報量の比率が高くなるように、サブサンプリング比を設定する。
【００４８】
図６は、サブサンプリング比の設定例を示す図である。
なお、図６では、サブサンプリング比として「４：４：４」と「４：２：０」との何れかか設定される例を示したが、中間的な比率を示す「４：２：２」を採用し、３つのサブサンプリング比を選択的に設定できるようにしても良い。
次に、再符号化部１３は、各々のタイル画像の色差成分を示すパケットのうち、低分解レベル（高周波成分）に対応するパケットを、ボディのデータが全て０を示すパケット（以下、「オール０パケット」と称する）に置換して、所定のスケーラビリティに応じたコードストリームを生成する（図５Ｓ１３）。
【００４９】
ただし、「オール０パケット」に置換すべき低分解レベルのパケットは、サブサンプリング比によって決める。
例えば、各々のタイル画像の色差成分が、図３（Ｃ）に示すように、分解レベル０〜分解レベル３に分解されている場合、再符号化部１３は、Ｙ,Ｃｂ,Ｃｒ間のサブサンプリング比が「４：２：０」に設定されているタイル画像に対しては、Ｃｂ成分およびＣｒ成分の分解レベル３（最低分解レベル）に対応するパケットを「オール０パケット」に置換する。
【００５０】
また、Ｙ,Ｃｂ,Ｃｒ間のサブサンプリング比が「４：２：２」に設定されているタイル画像に対しては、Ｃｂ成分およびＣｒ成分の分解レベル３（最低分解レベル）の中でＨＨ３、ＨＬ３に対応するパケットを「オール０パケット」に置換する。
【００５１】
なお、再符号化部１３は、Ｙ,Ｃｂ,Ｃｒ間のサブサンプリング比が「４：４：４」に設定されているタイル画像に対しては、「オール０パケット」への置換を行わない。
以上説明したようにして生成されるコードストリームは、ネットワークインタフェース部１４を介して、クライアントに配信される（図５Ｓ１４）。
【００５２】
クライアント側では、このようにして配信されてきたコードストリームを復号化するが、このような復号化の過程で、「オール０パケット」は、復号化後の画質に影響を与えない無効なデータとして取り扱われることになる。
したがって、本実施形態の画像サーバ装置１０によって配信されるコードストリームに対する復元画質は、従来の画像サーバ装置１００によって色差成分の間引きにより得られるコードストリームに対する復元画質と同程度であるとみなせる。
【００５３】
また、「オール０パケット」のデータ量は微少であるため、本実施形態の画像サーバ装置１０によって配信されるコードストリームのデータ量は、従来の画像サーバ装置１００によって色差成分の間引きにより得られるコードストリームのデータ量と同程度とみなせる。
すなわち、本実施形態の画像サーバ装置１０では、色差成分の低分解レベルに対応するパケットをサブサンプリング比に応じて「オール０パケット」に置換することによって、サブサンプリング比に応じた色差成分の間引きと同様に、所望の圧縮率の符号化または所望の復元画質の符号化が実現できる。
【００５４】
また、色差成分の低分解レベルに対応するパケットをサブサンプリング比に応じて「オール０パケット」に置換する処理は、格納部１２に予めパケットとして格納された符号化データを復元化しないで行われる。そのため、本実施形態の画像サーバ装置１０では、パケットを一旦生成して格納部１２に格納してしまえば、クライアントからの配信要求を受け付ける度にパケットの生成を繰り返す必要がないので、従来の画像サーバ装置１００に比べて、クライアントからの配信要求に速やかに応じることができる。
【００５５】
さらに、本実施形態の画像サーバ装置１０の格納部１２には、パケットの形式で画像データが格納されるため、符号化されていない非圧縮の画像データを記録する場合と比べて、記録容量を低減することができる。
また、本実施形態の画像サーバ装置１０では、圧縮関連情報の他に画像、特に各々のタイル画像の特徴に応じて、タイル画像毎にサブサンプリング比を設定しているため、タイル画像毎に各色成分の情報量の配分を適正化することができるので、全てのタイル画像に対して一律のサブサンプリング比で符号化を行う場合に比べて、符号化による画質の劣化を抑制することが可能である。
【００５６】
なお、本実施形態では、色差成分の低分解レベルに対応するパケットを「オール０パケット」に置換してコードストリームを生成しているが、色差成分の低分解レベルに対応するパケットを削除してコードストリームを生成しても良い。ただし、このようにして色差成分の低分解レベルに対応するパケットを削除する場合には、その旨を示す情報をコードストリームのヘッダに付加する必要がある。
【００５７】
また、本実施形態では、各々のタイル画像に対応するパケットが格納部１２に格納され、再符号化部１３によってコードストリームが生成されるが、スケーラビリティが予め１つに限定される場合、そのスケーラビリティに応じてパケットを並べ替えてコードストリームを生成する処理を符号化部１１で予め行い、そのコードストリームを格納部１２に格納しておくことにより、再符号化部１３によるコードストリームの生成を省略しても良い。
【００５８】
さらに、本実施形態では、タイル画像に色座標変換を施してＹＣｂＣｒ表色系の画像データを生成しているが、これに限定されるものでなく、ＹＵＶ表色系やＬａｂ表色系やＧＣｂＣｒ表色系やＹＩＱ表色系やＧ（Ｒ−Ｇ）（Ｂ−Ｇ）表色系など如何なる表色系の画像データを生成しても良い。
【００５９】
また、本実施形態では、配信の対象となる画像データに対して単一の圧縮関連情報が取得され、タイル画像毎のサブサンプリング比の設定に際して共通の圧縮関連情報が用いられるが、圧縮関連情報をタイル画像毎に取得し、このようにして取得した圧縮関連情報を、各々のタイル画像のサブサンプリング比を設定する際に用いても良い。
【００６０】
さらに、本実施形態では、第１技術ないし第４技術の画像符号化装置が行う符号化の機能を画像サーバ装置に適用した例を示したが、このような画像符号化装置は、画像サーバ装置に限らず、ウェーブレット変換による画像データの符号化（例えば、ＪＰＥＧ２０００のＰａｒｔ１など）を行う装置であれば、如何なる装置に適用しても良い。例えば、このような装置としては、圧縮関連情報の設定に関わる操作部を備えた電子カメラや、転送先から供給される圧縮関連情報を受け付ける機能を備えた画像転送装置（符号化データを転送する機能を備えた電子カメラを含む）などが挙げられる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、第１技術および第５技術では、予め記録されている符号化データを構成する各色成分のサブサンプリング比を、圧縮関連情報に応じて変更するだけで、圧縮関連情報が示す圧縮率で圧縮された符号化データ、または、圧縮関連情報が示す復元画質が実現できる符号化データを、新たな符号化データとして生成することができる。すなわち、第１技術および第５技術によれば、所望の圧縮率で圧縮された符号化データ、または、所望の復元画質が実現される符号化データを容易にかつ高速に生成することができる。そのため、特に、第５技術では、クライアントからの画像の配信要求を受け付けてから実際に配信を行うまでの処理時間の短縮が図られる。
【００６２】
第２技術および第３技術では、圧縮関連情報だけでなく、画像データの特徴に応じて、符号化データを構成する各色成分のサブサンプリング比を変更することができるため、各色成分の情報量の配分を適正化することができるので、画質の劣化を抑えた符号化データを生成することができる。特に、第３技術では、各々のタイル画像の特徴と圧縮関連情報とに応じて、タイル画像毎に符号化データを構成する各色成分のサブサンプリング比を変更することができるため、細部に渡って情報量の配分が適正化され、画質の劣化が抑えられた符号化データを生成することができる。
【００６３】
第４技術では、符号化データを構成する各色成分のサブサンプリング比の変更と同程度の効果を有する操作を簡便かつ高速に行うことができる。
また、第１技術ないし第５技術では、符号化部によって生成された符号化データを格納しておけば良いので、符号化されていない非圧縮の画像データを記録する場合に必要である大容量の記録装置が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の画像サーバ装置の機能ブロック図である。
【図２】符号化部の動作フローチャートである。
【図３】符号化部によって行われるウェーブレット変換までの処理を説明するための図である。
【図４】符号化部によって行われるウェーブレット変換までの他の処理を説明するための図である。
【図５】クライアントからの配信要求時における画像サーバ装置の動作フローチャートである。
【図６】サブサンプリング比の設定の例を示す図である。
【図７】ＪＰＥＧ２０００のＰａｒｔ１の符号化を適用した従来の画像サーバ装置の動作フローチャートである。
【図８】ＪＰＥＧ２０００のＰａｒｔ１の符号化を適用した従来の画像サーバ装置の動作フローチャート（続き）である。
【図９】従来の画像サーバ装置の機能ブロック図である。
【図１０】符号化部によって行われるウェーブレット変換までの処理を説明するための図である。
【図１１】サブサンプリング比を説明する図である。
【符号の説明】
１０、１００ 画像サーバ装置
１１、１０２ 符号化部
１２ 格納部
１３ 再符号化部
１４、１０３ ネットワークインタフェース部
１０１ 画像記録装置
Claims (4)
- 画像データにウェーブレット変換を施すことによって変換係数を生成してから符号化データを生成する符号化部を備えた画像符号化装置であって、
サブサンプリングが行われていない画像データに対する符号化データを前記符号化部によって生成して格納する格納部と、
圧縮率または復元画質を表す圧縮関連情報を取得する情報取得部と、
前記格納部に格納された符号化データを構成する各色成分のサブサンプリング比を、前記画像データの輝度成分および色差成分の少なくとも一方に基づいて得られる画像データの特徴と前記圧縮関連情報とに応じて変更し、新たな符号化データを生成する再符号化部とを備え、
前記再符号化部は、
画像データに対する色差成分の情報量の占める割合を前記特徴として用いる
ことを特徴とする画像符号化装置。 - 請求項１に記載の画像符号化装置において、
前記符号化部は、
前記画像データを画像空間上で分割して得られるタイル画像の単位で、符号化データを生成し、
前記再符号化部は、
前記タイル画像毎に得られる当該タイル画像の特徴と前記圧縮関連情報とに応じて、各々のタイル画像に対応する符号化データを構成する各色成分のサブサンプリング比を変更し、新たな符号化データを生成する
ことを特徴とする画像符号化装置。 - 請求項１または請求項２に記載の画像符号化装置において、
前記再符号化部は、
前記格納部に格納された符号化データのうち、高周波成分に相当する当該データを、無効なデータに変換する、または、削除することによって新たな符号化データを生成し、無効なデータに変換すべき、または、削除すべき当該データを増減することによって、サブサンプリング比の変更を実現する
ことを特徴とする画像符号化装置。 - 画像データにウェーブレット変換を施すことによって変換係数を生成してから符号化データを生成する符号化部を備えた画像サーバ装置であって、
サブサンプリングが行われていない画像データに対する符号化データを前記符号化部によって生成して格納する格納部と、
クライアントからの画像の配信要求と、圧縮率または復元画質を表す圧縮関連情報とを取得する情報取得部と、
前記格納部に格納された符号化データを構成する各色成分のサブサンプリング比を、前記画像データの輝度成分および色差成分の少なくとも一方に基づいて得られる画像データの特徴と前記圧縮関連情報とに応じて変更し、新たな符号化データを生成する再符号化部と、
前記再符号化部によって生成された新たな符号化データをクライアントに配信する配信部とを備え、
前記再符号化部は、
画像データに対する色差成分の情報量の占める割合を前記特徴として用いる
ことを特徴とする画像サーバ装置。
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