JP6512927B2 - 画像符号化装置及びその制御方法 - Google Patents
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Description
画像データを符号化する画像符号化装置であって、
符号化対象の画像データをウェーブレット変換し、複数のサブバンドの係数を生成する変換手段と、
変換して得られたサブバンドごとに、ラスタスキャン順に係数を予測符号化する予測符号化手段とを有し、
当該予測符号化手段は、
着目サブバンドにおける着目係数に対応する予測値を、当該着目係数の周囲の符号化が完了した位置にある係数から求め、前記着目係数の値と前記予測値との差分である予測誤差から符号化対象のシンボルを生成するシンボル生成手段と、
生成したシンボルを、前記着目係数の直前の係数の符号化処理にて決定したパラメタを用いてエントロピー符号化する符号化手段と、
前記着目係数に対応するシンボルに基づき、当該着目係数の次に符号化することになる後続係数に対応する仮シンボルを推定する推定手段と、
該推定手段で推定した仮シンボルを、前記着目係数のシンボルの符号化時に利用したパラメタで符号化したと仮定した場合の符号長から、前記後続係数のためのパラメタを決定する決定手段とを有する。
第1の実施形態は、画像データをウェーブレット変換で複数のサブバンドに分割し、サブバンド分割されたウェーブレット係数を予測符号化で符号化する画像符号化装置に適用される。以下、本第1の実施形態における画像符号化装置について説明する。
p=b
p=a
p=0
Diff=x − p
工程1:シンボルS(2進数表現)をKビット右シフトした値の0を並べ、その後に1を付加したバイナリデータを生成する。
工程2:工程1で生成されたバイナリデータの後ろに、シンボルSの下位Kビットを取りだして付け加える。
p=b
dの予測値pを得たら、予測誤差・シンボル生成処理604と同様の方法でシンボルSdを求める。シンボルSdを求めたら、ステップS1203に進む。
Sn=(Sx+Sd)/2
こうして、予測シンボルSnを求めたら、処理をステップS1204に進める。このステップS1204にて、予測符号化部203は、予測シンボルSnに基づき、次回の符号化時に用いるKパラメタ“Kn”を算出する。
(1)Kx<Kmin(Sn)の場合
これは、Kxを次回の符号化対象のシンボルを符号化したと仮定した場合、Kxは最小符号長となる範囲の下限値を下回る可能性が高いと推定する。従って、次回の符号化時に利用するKパラメタ「Kn」を、Kxを所定値だけ増加させた値とする。具体的には、次式の通りである。
Kn=Kx+1
(2)Kmin(Sn)≦Kx≦Kmax(Sn)の場合
これは、Kxが、次回の符号化対象のシンボルを符号化したと仮定した場合、Kxは符号語の最小符号長となる範囲内にある可能性が高いこと推定する。従って、次回の符号化時に利用するKパラメタ「Kn」は、直近の係数xを符号化する際に用いたKパラメタ「Kx」で良いと判定する。
Kn=Kx
(3)Kmax(Sn)<Kxの場合
これは、Kxを次回の符号化対象のシンボルを符号化したと仮定した場合、Kxは最小符号長となる範囲の上限値を上回る可能性が高いと推定する。従って、次回の符号化時に利用するKパラメタ「Kn」を、Kxを所定値だけ減少させた値として決定する。具体的には次式の通りである。
Kn=Kx−1
このようにKnを決定したら、次回ゴロム・ライス符号化時に使用するKパラメタとして保持し、不要となるKパラメタを削除するようKパラメタバッファ607を更新し、処理を終える。この結果、次回の係数nを符号化する際には、Kパラメタバッファ607に保持されたKパラメタ(上記のKn)を用いられることとなる。
Sn=Sx
つまり、着目係数xを符号化した祭のシンボルSxが、未知の係数nのシンボルであるものとして推定する。
上記の第1の実施形態では、ウェーブレット変換後の各サブバンドに応じ、4種の予測方式を切り替えて、予測符号化部203が予測処理603を行うことにより予測精度の向上を図った。しかし、その分処理は分岐が多くなり複雑となる上、図9で示したように、サブバンドHLについてはサブバンド幅分のウェーブレット係数のバッファが必要となる。ウェーブレット変換は複数回実施すると、サブバンドLLのサイズは小さくなり、その他のサブバンドのサイズは大きくなる特徴がある。例えば図7(a)はウェーブレット変換を3回実施した例であるが、サブバンドLLは分解レベル3のみであるので、その幅は入力画像の幅と比して1/8となる。それと比して、例えばサブバンドHL1は分解レベル1〜3それぞれ存在し、その長さは入力画像の幅比で1/8+2/8+4/8=7/8である。よって、第1の実施形態では、ウェーブレット変換を3回実施した場合、サブバンドHLにおいてバッファリングするウェーブレット係数の数はサブバンドLLのそれの7倍に及ぶ。本第2の実施形態では、この予測処理を簡易化することで、分岐を減らすとともに必要なバッファの削減を図る。以下から、本第2の実施形態における予測処理について説明する。尚、予測処理以外の部分に関しては第1の実施形態と同じとし、その説明は省略する。
p=0
以上の処理により、各サブバンドに応じた予測値を出力することができる。このときの各サブバンドの予測処理で使用する参照係数と、該参照を実現するために保持しておくべきウェーブレット係数の数の関係を図14に示す。図14を見るとわかるとおり、第1の実施形態と比して、本第2の実施形態ではサブバンドHL,LH,HHに関しては予測を行わないようにしたため、所要ウェーブレット係数の数が減少していることが分かる。本第2の実施形態におけるKパラメタ更新処理では第1の実施形態と同様に、処理中のウェーブレット係数がサブバンドLLに属するか否かで分岐し、更新方法を切り替えるよう構成すればよい。
上記第1の実施形態では、処理中のウェーブレット係数がサブバンドLLに属するか否かでKパラメタ更新処理の方法を切り替えた。これはサブバンドLLが予測処理において図9で示したようにウェーブレット係数をサブバンド幅+1分保持しており、この保持範囲内で図11(b)におけるシンボルSdを算出可能だからである。よってKパラメタ更新処理以外の理由で、シンボルSdを生成するためのウェーブレット係数が保持範囲内である場合はシンボルSdを用いればKパラメタのバッファを節約できる。本実施形態ではJPEG−LSのように予測符号化と、ランレングス符号化を周辺画素の状態に基づいて切り替えるような構成とする。ランレングス符号化を導入する事により、同値の連続が頻発するような画像に対し符号化効率はより高まる。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
Claims (9)
- 画像データを符号化する画像符号化装置であって、
符号化対象の画像データをウェーブレット変換し、複数のサブバンドの係数を生成する変換手段と、
変換して得られたサブバンドごとに、ラスタスキャン順に係数を予測符号化する予測符号化手段とを有し、
当該予測符号化手段は、
着目サブバンドにおける着目係数に対応する予測値を、当該着目係数の周囲の符号化が完了した位置にある係数から求め、前記着目係数の値と前記予測値との差分である予測誤差から符号化対象のシンボルを生成するシンボル生成手段と、
生成したシンボルを、前記着目係数の直前の係数の符号化処理にて決定したパラメタを用いてエントロピー符号化する符号化手段と、
前記着目係数に対応するシンボルに基づき、当該着目係数の次に符号化することになる後続係数に対応する仮シンボルを推定する推定手段と、
該推定手段で推定した仮シンボルを、前記着目係数のシンボルの符号化時に利用したパラメタで符号化したと仮定した場合の符号長から、前記後続係数のためのパラメタを決定する決定手段とを有する
ことを特徴とする画像符号化装置。 - 前記符号化手段は、ゴロム・ライス符号化手段であり、前記パラメタはゴロム・ライス符号化を行う際のKパラメタであることを特徴とする請求項1に記載の画像符号化装置。
- 前記推定手段は、
前記着目係数がサブバンドLLに属するか、サブバンドLL以外のHL,LH、HHのいずれに属するのかを判定する判定手段と、
前記着目係数がサブバンドLLに属する場合、前記着目係数の直前に符号化された係数のシンボルと、前記着目係数が位置する着目ライン上の位置と同じあって、前記着目ラインの直前のライン上の係数のシンボルとの平均値を、前記後続係数に対する仮シンボルとして推定し、
前記着目係数がサブバンドLL以外のサブバンドHL,LH、HHのいずれに属する場合、前記着目係数のシンボルを、前記後続係数に対する仮シンボルとして推定するシンボル推定手段と、
を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像符号化装置。 - 前記後続係数が位置する着目ライン上の位置と同じあって、前記着目ラインの直前のライン上の係数を第1の係数と定義したとき、
前記推定手段は、
前記着目係数がサブバンドLLに属する場合には、前記第1の係数の予測値が当該第1の係数の直前の係数であるものとして、前記第1の係数に対応するシンボルを算出することを特徴とする請求項3に記載の画像符号化装置。 - 前記決定手段は、
前記着目係数がサブバンドLL以外のサブバンドHL,LH、HHのいずれに属する場合であり、且つ、前記着目係数が位置する着目ライン上の位置と同じあって、前記着目ラインの直前のライン上の係数のシンボルを符号化した際のパラメタが、前記推定手段で推定したパラメタよりも所定値より大きい場合、前記推定手段で推定したパラメタに所定値を加算することで補正する補正手段を有する
ことを特徴とする請求項3に記載の画像符号化装置。 - 着目係数が直前の係数と同じである場合にランを計数し、直前の係数と前記着目係数とが異なるとき、或いは、前記着目係数がライン終端に達したとき、計数したランの符号語を出力するランレングス符号化手段と、
前記着目係数の周囲の既に符号化済みの位置にある複数の係数から、前記着目係数を前記予測符号化手段で符号化すべきか、前記着目係数をランの起点として前記ランレングス符号化手段で符号化すべきかを判定するモード判定手段とを更に有し、
前記推定手段は、
前記着目係数がサブバンドHLに属するか、サブバンドHL以外のLL、LH、HHのいずれに属するのかを判定する判定手段と、
前記着目係数がサブバンドHL以外のサブバンドLL、LH、HHのいずれに属するに属する場合、前記着目係数に対応するシンボルと、前記後続係数が位置する着目ライン上の位置と同じあって、前記着目ラインの直前のライン上に位置する係数のシンボルとの平均値を、前記後続係数に対する仮シンボルとして推定し、
前記着目係数がサブバンドHLに属する場合であり、且つ、前記後続係数が位置する着目ライン上の位置と同じあって、前記着目ラインの直前のライン上に位置する係数のシンボルを符号化した際のパラメタが、前記着目係数の符号化時に用いたパラメタよりも所定値より大きくない場合であるとき、前記着目係数の符号化時に用いたパラメタを前記後続係数の符号化時のパラメタとして推定し、
前記着目係数がサブバンドHLに属する場合であり、且つ、前記後続係数が位置する着目ライン上の位置と同じあって、前記着目ラインの直前のライン上に位置する係数のシンボルを符号化した際のパラメタが、前記着目係数の符号化時に用いたパラメタよりも所定値より大きい場合であるとき、前記着目係数の符号化時に用いたパラメタに所定値を加算した値を、前記後続係数の符号化時にパラメタとして推定する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像符号化装置。 - コンピュータが読み込み実行することで、前記コンピュータに、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像符号化装置の各手段として機能させるためのプログラム。
- コンピュータが読み込み実行することで、前記コンピュータに、請求項7に記載のプログラムを格納したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
- 画像データを符号化する画像符号化装置の制御方法であって、
変換手段が、符号化対象の画像データをウェーブレット変換し、複数のサブバンドの係数を生成する変換工程と、
予測符号化手段が、変換して得られたサブバンドごとに、ラスタスキャン順に係数を予測符号化する予測符号化工程とを有し、
当該予測符号化工程は、
着目サブバンドにおける着目係数に対応する予測値を、当該着目係数の周囲の符号化が完了した位置にある係数から求め、前記着目係数の値と前記予測値との差分である予測誤差から符号化対象のシンボルを生成するシンボル生成工程と、
生成したシンボルを、前記着目係数の直前の係数の符号化処理にて決定したパラメタを用いてエントロピー符号化する符号化工程と、
前記着目係数に対応するシンボルに基づき、当該着目係数の次に符号化することになる後続係数に対応する仮シンボルを推定する推定工程と、
該推定工程で推定した仮シンボルを、前記着目係数のシンボルの符号化時に利用したパラメタで符号化したと仮定した場合の符号長から、前記後続係数のためのパラメタを決定する決定工程とを有する
ことを特徴とする画像符号化装置の制御方法。
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