JP5027171B2 - 画像符号化方法,画像符号化装置および画像符号化プログラム - Google Patents
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Description
本発明では,ビット深度変換誤差を最小化にするために,入力画像の画素値のヒストグラムに対してLloyd−Max量子化に基づいたビット深度変換処理を提案する。本発明において,入力画像のビット深度をNビットとし,ビット深度変換処理後のビット深度を(N−d)ビット(d>0)とする。代表値と別の代表値の中間点において,境界線が引かれ,その境界線内の領域のことをクラスと呼ぶ。以下にビット深度変換処理の流れを示す。
〔手順1−1〕:入力画像から画素値のヒストグラムを生成する。
〔手順1−2〕:ヒストグラム全体から重心を求め,求めた重心を中心値とする。
〔手順1−3〕:中心値よりも小さい画素値の部分で等間隔に2 N-d /2個のクラスに分割し,大きい部分においても等間隔に2 N-d /2個のクラスに分割する。
〔手順1−4〕:各クラスの重心を求め,その求めた重心を対応するクラスの代表値とする。
〔手順1−5〕:それぞれの画素値から代表値までの距離に応じて,それぞれの画素値を新しいクラスに振り分ける。すなわち,各画素値のクラスを,最も近い距離の代表値が属するクラスに変更する。
〔手順1−6〕:代表値の更新がなくなるまで,〔手順1−4〕と〔手順1−5〕を繰り返す。
〔手順1−7〕:各クラス内の画素値をクラス番号に変換し,(N−d)ビットへ変換を行う。
図1に,符号化装置のブロック図を示す。
図3は,図1に示すビット深度変換処理部11の詳細なブロック図である。
ビット深度変換処理についての他の実施の形態について説明する。図5は,図1に示すビット深度変換処理部11の第2の実施の形態を示す詳細なブロック図である。
次に,図1に示す符号化装置10によって符号化したビットストリームを復号する復号装置について説明する。図7は,復号装置のブロック図である。
図9は,図7に示す逆ビット深度変換処理部46の詳細なブロック図である。
以上の本発明による手法の有効性を確認するため,コンピュータを用いた実験を次のように行った。図11に,その実験例を示す。
符号化対象として用いた画像は,“CapitolRecords”,“InToTree”,“Freeway”,“Staples”であり,10ビットの4:2:0のYUV画像である。この入力画像に対して,図12に示すような2段構成の符号化手法において,ビット深度変換処理部100と符号化処理部101の部分を,従来技術を用いて実現した場合と本発明を適用して実現した場合とで比較実験を行った。
10ビットの入力信号と逆ビット深度変換後の復号信号とのPSNRは,図11(B)に示すとおりであった。このとき,量子化パラメータQPは,QP=27であり,結果は10枚のフレームのPSNRの平均値とした。同図により,いずれの画像においても提案手法によってPSNRが改善されており,特に“CapitolRecords”や“Staples”のような暗い画像において大きく改善されていることが確認できた。これにより,本提案手法が従来手法に比べて,ビット深度変換誤差の低減に有効であることがわかる。
11 ビット深度変換処理部
12 低ビット深度信号記憶部
13,15 符号化処理部
14 コードブック記憶部
16 ビットストリーム結合部
21,31 ヒストグラム生成部
22,33 クラス分割部
23,34 代表値計算部
24,35 代表値判定部
25,36 ビット深度変換部
32 中心値計算部
Claims (3)
- 入力したNビット信号の画像信号を,(N−d)ビット信号(d>0)の低ビット深度信号に変換して符号化する画像符号化方法において,
前記符号化対象の画像信号から画素値のヒストグラムを生成する第1の過程と,
前記ヒストグラムの全体の重心を求め,求めた重心を中心値とする第2の過程と,
前記ヒストグラムを,前記中心値より小さい画素値の部分で2N-d /2個のクラスに分割し,前記中心値より大きい画素値の部分で2N-d /2個のクラスに分割する第3の過程と,
前記各クラスごとのヒストグラムの重心を求め,その求めた重心を対応するクラスの代表値とする第4の過程と,
前記符号化対象の画像信号におけるそれぞれの画素値から前記代表値までの距離に応じて,それぞれの画素値を最も近い距離の代表値が属するクラスに振り分ける第5の過程と,
振り分けた結果の新しいクラスに対して,前記第4の過程と前記第5の過程とを代表値の更新がなくなるまで繰り返す第6の過程と,
各クラス内の画素値を,それぞれの画素値が属するクラスを示すクラス番号の(N−d)ビット信号に変換し,前記クラス番号と前記代表値との関係を示すコードブックを生成する第7の過程と,
前記変換後の(N−d)ビット信号の画像信号を符号化するとともに,前記コードブックを符号化する第8の過程とを有する
ことを特徴とする画像符号化方法。 - 入力したNビット信号の画像信号を,(N−d)ビット信号(d>0)の低ビット深度信号に変換して符号化する画像符号化装置において,
前記符号化対象の画像信号から画素値のヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と,
前記ヒストグラムの全体の重心を求め,求めた重心を中心値とする中心値計算部と,
前記ヒストグラムを,前記中心値より小さい画素値の部分で2N-d /2個のクラスに分割し,前記中心値より大きい画素値の部分で2N-d /2個のクラスに分割するクラス分割部と,
前記各クラスごとのヒストグラムの重心を求め,その求めた重心を対応するクラスの代表値とし,前記符号化対象の画像信号におけるそれぞれの画素値から前記代表値までの距離に応じて,それぞれの画素値を最も近い距離の代表値が属するクラスに振り分ける代表値計算部と,
振り分けた結果の新しいクラスに対して,前記代表値計算部による処理を代表値の更新がなくなるまで反復させる制御を行う代表値判定部と,
各クラス内の画素値を,それぞれの画素値が属するクラスを示すクラス番号の(N−d)ビット信号に変換し,前記クラス番号と前記代表値との関係を示すコードブックを生成するビット深度変換部と,
前記変換後の(N−d)ビット信号の画像信号を符号化するとともに,前記コードブックを符号化する符号化部とを備える
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方法を,コンピュータに実行させるための画像符号化プログラム。
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