JP6078382B2 - 信号変換装置、信号復元装置、信号変換プログラム及び信号復元プログラム - Google Patents
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Description
また、本発明の信号復元装置によれば、符号化劣化が画像の色ベクトルに及ぼす影響の度合いを示す影響度情報を考慮して、復元して得た復元特徴ベクトルを、画像に含まれる各画素の色を表す色ベクトルへ変換するので、変換後の画像の色を画像の元の色により近づけることができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図1は、第1の実施形態における画像伝送システム1の構成を示す概略ブロック図である。画像伝送システム1は、信号変換装置2と信号復元装置4とを備える。信号変換装置2は、入力画像から主情報及び補助情報を生成し、生成した主情報及び補助情報を伝送装置3へ出力する。伝送装置3は、信号変換装置2から入力された主情報及び補助情報を信号復元装置4へ伝送する。信号復元装置4は、伝送装置3により伝送された主情報及び補助情報から復元画像を生成する。以下、各装置の構成における画像内の各画素に対する処理を説明する。
主成分分析部22は、非線形変換部21が変換して得た特徴ベクトルy(i,j)を主成分分析して変換規則を算出する。主成分分析部22は、算出した変換規則に基づいて特徴ベクトルy(i,j)を符号化用ベクトルへ変換し、変換規則を示す変換規則情報を出力する。具体的には例えば、主成分分析部22は、入力画像の全体または部分に属する画素集合(領域Dとおく)に関し、特徴ベクトルyを画素位置毎に求め、その統計をとることにより主成分分析を行う。例えば、領域Dに含まれる画像座標(i,j)の特徴ベクトルをy(i,j)とおくと、主成分分析部22は次の式(7−1)と式(7−2)を用いて、特徴ベクトルy(i,j)の領域D内における分散・共分散行列Sを算出する。
続いて、主成分分析部22は例えば、M次元の特徴ベクトルy(i,j)を変換行列Pを用いて変換し、M次元のベクトル(以下、符号化用ベクトルという)z(i,j)を生成する。具体的には例えば、主成分分析部22は、次の式(9)に従って符号化用ベクトルz(i,j)を生成する。
復号部41は、符号化部24と対をなし、符号化用ベクトルが符号化された主情報を取得し、該取得した主情報を復号する。ここで例えば、復号部41による復号画像の画像座標(i,j)における画素値を表すベクトルをz^(i,j)とし、復号符号化用ベクトルと称する。ここで、z^はzの上に符号^が付された記号を表す。復号部41は、復号により得られた復号符号化用ベクトルをz^(i,j)を復元部42へ出力する。
さらに、復元特徴ベクトルy^(i,j)における符号化劣化の影響のうち、復元特徴ベクトルy^(i,j)の要素間の相互相関が零であるものとして近似することにより、重み演算部44は、次の式(14−1)に従って重み行列W(x)を算出してもよい。その場合、重み演算部44は、非線形変換部21が非線形変換で用いる非線形ベクトル関数fを予め保持する。
重み演算部44は、算出した重み行列W(x)を最小二乗部45へ出力する。
上述したことから、重み演算部44は符号化劣化が画像の色ベクトルに及ぼす影響の度合いを示す影響度情報に基づいて、重みを演算する。
画像伝送システム1は、以上の演算を画像内の各画素に関して適用することで、入力画像から復元画像を得ることができる。
(ステップS101)まず、非線形変換部21は、画像内の各画素において、色ベクトルx(i,j)を非線形変換することで特徴ベクトルy(i,j)を生成する。
(ステップS102)次に、主成分分析部22は、画像内の各画素において、主成分分析して固有ベクトル情報と符号化用ベクトルz(i,j)を生成する。そして、主成分分析部22は、生成した符号化用ベクトルz(i,j)を符号化部24へ出力し、生成した固有ベクトル情報を伝送装置3へ出力する。
(ステップS103)次に、符号化部24は、画像内の各画素において、符号化用ベクトルz(i,j)を符号化して、主情報と符号化劣化情報を伝送装置3へ出力する。
(ステップS104)次に、伝送装置3は、信号変換装置2から入力された、主情報、固有ベクトル情報及び符号化劣化情報を信号復元装置4へ伝送する。
続いて、信号復元装置4は、一例としてステップS105及びステップS106の処理と、ステップS107の処理を並行して実行する。
(ステップS105)次に、復号部41は、画像内の各画素において、主情報を復号して復号符号化用ベクトルz^(i,j)を生成する。
(ステップS106)次に、復元部42は、画像内の各画素において、復号符号化用ベクトルz^(i,j)から復元特徴ベクトルy^(i,j)を生成する。
(ステップS107)ステップS105及びステップS106の処理と並行して、重み演算部44は、固有ベクトルと符号化劣化情報とから重み行列Wを算出する。
(ステップS108)次に、最小二乗部45は、画像内の各画素において、復元特徴ベクトルy^(i,j)および重み行列Wに基づき、復元色ベクトルx^(i,j)を生成する。以上で本フローチャートの処理を終了する。
続いて、第2の実施形態について説明する。第1の実施形態の符号化部24がMSEを算出する機能を有するのに対し、第2の実施形態の符号化部24bがMSEを算出する機能を有しない点で異なる。第2の実施形態の画像伝送システム1bは、図1の信号変換装置2が図3の信号変換装置2bに置き換わったものである。図3は、第2の実施形態における信号変換装置2bの構成を示す概略ブロック図である。なお、図1と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。図3の信号変換装置2bは、図1の信号変換装置2に比べて、符号化部24が符号化部24bに変更され、復号部25及び誤差評価部26が追加された構成になっている。
主成分分析部22は第1の実施形態の主成分分析部22と同様の機能を有するが、生成した符号化用ベクトルz(i,j)を符号化部24bだけでなく、誤差評価部26へも出力する点が異なる。その機能を概略すると、主成分分析部22は例えば特徴ベクトルy(i,j)を主成分分析して変換行列Pを算出し、算出した変換行列Pを伝送装置3へ出力する。主成分分析部22は例えば、M次元の特徴ベクトルy(i,j)を変換行列Pを用いて変換し、M次元の符号化用ベクトルz(i,j)を生成する。主成分分析部22は、生成した符号化用ベクトルz(i,j)を符号化部24bと誤差評価部26へ出力する。
符号化部24bは、MSEの算出機能がない以外は図1の符号化部24と同様の機能を有するが、図1の符号化部24とは以下の点で異なる。符号化部24bは、主情報を復号部25と伝送装置3へ出力する。符号化部24bは、MSEの算出機能がないので符号化劣化情報は、伝送装置3へ出力しない。
誤差評価部26は、主成分分析部22から入力された符号化用ベクトルと復号部25から入力された画素値ベクトルとの間で誤差を算出する。具体的には例えば、誤差評価部26は、主成分分析部22から入力された符号化用ベクトルと復号部25から入力された画素値ベクトルとの間でMSEを算出する。そして、算出したMSEを符号化劣化情報として伝送装置3へ出力する。
また、本実施形態の信号変換装置(2または2b)及び信号復元装置4の各処理を実行するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、信号変換装置(2または2b)及び信号復元装置4における上述した種々の処理を行ってもよい。
2、2b 信号変換装置
3 伝送装置
4 信号復元装置
21 非線形変換部
22 主成分分析部
24 符号化部
25 復号部
26 誤差評価部
41 復号部
42 復元部
43 変換部
44 重み演算部
45 最小二乗部
Claims (6)
- 画像に含まれる各画素の色を表す色ベクトルを、該色ベクトルの次元以上の特徴ベクトルへ非線形変換する非線形変換部と、
前記非線形変換部が変換して得た特徴ベクトルを主成分分析して変換規則を算出し、該変換規則に基づいて前記特徴ベクトルを符号化用ベクトルへ変換し、前記変換規則を示す変換規則情報を出力する主成分分析部と、
を備える信号変換装置。 - 前記主成分分析部が主成分分析して得た符号化用ベクトルを符号化し、符号化する際の符号化劣化を示す符号化劣化情報を出力する符号化部を備える請求項1に記載の信号変換装置。
- 特徴ベクトルから符号化用ベクトルへの変換規則を示す変換規則情報を取得し、該取得した変換規則情報に基づいて、画像を非線形変換した後に主成分分析をして得られた符号化用ベクトルに対して符号化及び復号を施した後の符号化用ベクトルを特徴ベクトルへ復元する復元部と、
符号化劣化が画像の色ベクトルに及ぼす影響の度合いを示す影響度情報に基づいて、前記復元部が復元して得た復元特徴ベクトルを、画像に含まれる各画素の色を表す色ベクトルへ変換する変換部と、
を備える信号復元装置。 - 符号化用ベクトルが符号化された主情報を取得し、該取得した主情報を復号する復号部を更に備え、
前記復元部は、前記復号部が復号して得た符号化用ベクトルを特徴ベクトルへ復元する請求項3に記載の信号復元装置。 - コンピュータに、
画像に含まれる各画素の色を表す色ベクトルを、該色ベクトルの次元以上の特徴ベクトルへ非線形変換する非線形変換ステップと、
前記非線形変換ステップで変換して得た特徴ベクトルを主成分分析して変換規則を算出し、該変換規則に基づいて前記特徴ベクトルを符号化用ベクトルへ変換し、前記変換規則を示す変換規則情報を出力する主成分分析ステップと、
を実行させるための信号変換プログラム。 - 特徴ベクトルから符号化用ベクトルへの変換規則を示す変換規則情報を取得し、該取得した変換規則情報に基づいて、復号された符号化用ベクトルを特徴ベクトルへ復元する復元ステップと、
符号化劣化が画像の色ベクトルに及ぼす影響の度合いを示す影響度情報に基づいて、前記復元ステップで復元されて得られた復元特徴ベクトルを、画像に含まれる各画素の色を表す色ベクトルへ変換する変換ステップと、
を実行させるための信号復元プログラム。
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