JP6728385B2 - デジタルイメージ再圧縮 - Google Patents
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Description
用語
概要
イメージ再圧縮システム
例示的アプリケーション
ある実装では、イメージ再圧縮システム102およびシステム102によって適用された再圧縮を基本的に逆にする対応するイメージ解凍システムは、(ホストの)ユーザのデジタル写真やデジタルイメージを保持する中央ホストネットワークファイルシステムによって、それらのデジタル写真やデジタルイメージを保持するのに必要なデータストレージスペースの量を低減するために、用いられる。ある実装では、元の圧縮イメージ104は、例えば、ユーザの携帯電話によって取得されオンラインサービスにアップロードされたデジタル写真であってもよい。元の圧縮イメージ104を受信した後、イメージ再圧縮システム102は、さらに圧縮されたイメージ112を生成するために用いられてもよく、その後、元の圧縮イメージデータ104は廃棄されるかアーカイブされてもよい。ユーザがネットワークファイルシステムに元の圧縮イメージ104を要求すると、イメージ解凍システムは、以前に生成され格納されているさらに圧縮されたイメージ112から、要求された元の圧縮イメージ104を再生するために用いられてもよい。さらに圧縮されたイメージ112を格納した後、ユーザが元の圧縮イメージ104をダウンロードすることを要求する前、さらに圧縮されたイメージ112のみが保持されて元の圧縮イメージ104は保持されず、これによりネットワークファイルシステムによって消費されるデータストレージリソースを節約することができる。本明細書で開示される再圧縮技術を実装することによって、ネットワークファイルシステムによって必要とされるデータストレージリソースの量のかなりの低減が実現可能である。
分散およびマルチスレッド解凍
パーソナルコンピューティングデバイスアプリケーション
ウェブブラウザアプリケーション
他のアプリケーション考慮
算術符号化
適応的訓練確率モデル
に基づいて選択されてもよい。ここで、iはDCTブロック内のAC係数のインデクスであり、Aiは上DCTブロックにおける同じインデクスの係数を表し、Liは左DCTブロックにおける同じインデクスの係数を表し、ALiは左上DCTブロックにおける同じインデクスの係数を表す。
適応的訓練算術符号化手順
量子化DCTブロック処理順序
量子化係数ブロック仕訳(カテゴリ化)
二値化
・7×7サブブロック504における非ゼロ量子化AC係数の数602、
・その次に、7×7サブブロック504における非ゼロ量子化AC係数の数602以上の数であるところの、7×7サブブロック504からの量子化AC係数の数604、
・その次に、7×1エッジ行506における非ゼロ量子化AC係数の数606、
・その次に、7×1エッジ行506における非ゼロ量子化AC係数の数606以上の数であるところの、7×1エッジ行506からの量子化AC係数の数608、
・その次に、1×7エッジ列508における非ゼロ量子化AC係数の数610、
・その次に、1×7エッジ列508における非ゼロ量子化AC係数の数610以上の数であるところの、1×7エッジ列508からの量子化AC係数の数612、
・その次に、量子化DC係数502の予測のデルタであってもよいDC誤差項614。
AC係数およびDC誤差項二値化フォーマット
操作308で、確率モデルのビンが符号化対象の各二値シンボルについて選択される。選択は、二値シンボルが7×7サブブロック504や7×1エッジ行506や1×7サブブロック508やDC誤差項からの非二値シンボルを二値化したか否かを含む各種状況的ファクタに依存して変わりうる。
7×7サブブロックのビン選択
a+10・b
として定義される。
7×1エッジ行および1×7サブブロックについてのビン選択
u ∈[1,8)
は、左に隣接するブロックからの完全マッチング行と共にそのインデクスにおける行全体の残りを用いることによって予測可能である。
u, v ∈[0,8)
、は、ピクセル空間値px,yから定義されてもよく、ここで、
x, y ∈[0,8)
であるが、以下の様に表されてもよい:
DC誤差項を予測するためのビン
本発明のある実装では、DC係数の予測が算出され、実際のDC係数と予測との間の差分(DC誤差項)が符号化される。実際のDC係数の代わりにDC誤差項を符号化することによって、さらなる圧縮が達成される。実際のDC係数は、解凍中、予測を再度生成し、それをさらに圧縮されたイメージにおいて符号化されているDC誤差項と組み合わせることによって、復元されうる。
ローカル輝度予測手法
ローカル勾配予測手法
9.1 基本的なコンピューティングデバイス
9.2 基本的なソフトウェアシステム
10.0 拡張及び代替例
Claims (18)
- ひとつ以上のプロセッサとストレージ媒体とを備える計算システムによって実行される方法であって、
デジタルイメージの符号化表現である圧縮イメージデータを取得することと、
前記圧縮イメージデータを復号することで、前記デジタルイメージのサンプルブロックを表す離散コサイン変換(DCT)係数の少なくともひとつのブロックを取得することであって、DCT係数の前記ブロックがDC係数と複数のAC係数とを含む、取得することと、
前記複数のAC係数の各AC係数を、(a)DCT係数の前記ブロックのAC係数のうちの上エッジ行、(b)DCT係数の前記ブロックのAC係数のうちの左エッジ列、または(c)DCT係数の前記ブロックのAC係数のサブブロックのうちの多くてひとつの一部として分類することに少なくとも部分的に基づいて、前記複数のAC係数の二値化表現の二値シンボルについての推定確率を決定することと、
前記推定確率に少なくとも部分的に基づいて前記二値シンボルを算術符号化することと、
前記算術符号化に少なくとも部分的に基づいて、前記デジタルイメージの符号化表現であるさらに圧縮されたイメージデータを格納することであって、前記さらに圧縮されたイメージデータが前記圧縮イメージデータに対して無損失であり、前記さらに圧縮されたイメージデータをストレージ媒体に格納するために、前記圧縮イメージデータによって要求されるよりも少ないバイトが要求される、格納することと、を含み、
前記複数のAC係数のうちのあるAC係数は(c)AC係数の前記サブブロックの一部として分類され、
前記あるAC係数の前記二値化表現の二値シンボルについての推定確率を決定することは、少なくとも部分的に、
DCT係数の前記ブロックの上のDCT係数のブロックにおける、DCT係数の前記ブロックにおける前記あるAC係数の位置と同じ位置にあるAC係数と、
DCT係数の前記ブロックの左のDCT係数のブロックにおける、DCT係数の前記ブロックにおける前記あるAC係数の位置と同じ位置にあるAC係数と、
DCT係数の前記ブロックの左上のDCT係数のブロックにおける、DCT係数の前記ブロックにおける前記あるAC係数の位置と同じ位置にあるAC係数と、
に基づく方法。 - 前記方法はさらに前記さらに圧縮されたイメージデータに少なくとも部分的に基づいて、前記圧縮イメージデータを再生成することを含む請求項1に記載の方法。
- 前記さらに圧縮されたイメージデータを格納することは複数のセグメントを格納することに少なくとも部分的に基づき、前記複数のセグメントの各セグメントが前記さらに圧縮されたイメージデータの一部を含み、前記複数のセグメントの各セグメントが前記圧縮イメージデータの一部に対応し、
前記方法はさらに、前記複数のセグメントのうちの要求セグメントに対する要求を受信することを含み、
前記方法はさらに、前記さらに圧縮されたイメージデータの前記一部であって前記要求セグメントに対応する前記一部に少なくとも部分的に基づいて、前記圧縮イメージデータの前記一部であって前記要求セグメントに対応する前記一部を再生成することを含み、
前記方法はさらに、前記要求に対する応答であって前記要求セグメントに対応する前記圧縮イメージデータの前記一部を含む応答を送信することを含む請求項1または2に記載の方法。 - 前記分類することに少なくとも部分的に基づいて、前記複数のAC係数の前記二値化表現の前記二値シンボルについての前記推定確率を決定することはさらに、前記複数のAC係数のうちの所与のAC係数の二値化形態を生成することに少なくとも部分的に基づき、
前記二値化形態が、前記所与のAC係数のビット長さを表す係数指数と、前記所与のAC係数の符号を表す符号ビットと、前記所与のAC係数の二値の値をあらわす残差と、を含む請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。 - 前記分類することに少なくとも部分的に基づいて、前記複数のAC係数の前記二値化表現の前記二値シンボルについての前記推定確率を決定することはさらに、所与のAC係数の前記二値化形態の所与の二値シンボルについての推定確率を、前記所与の二値シンボルが(a)前記係数指数の一部、(b)前記符号ビット、または(c)前記残差の一部であるか否かに少なくとも部分的に基づいて、決定することに少なくとも部分的に基づく請求項4に記載の方法。
- 前記所与のAC係数がAC係数の前記サブブロックの一部であり、
前記所与の二値シンボルが前記係数指数の一部である場合、前記所与の二値シンボルについての前記推定確率を決定することはさらに、
(a)以下に少なくとも部分的に基づき算出された重み付け平均:
(a1)前記デジタルイメージの左サンプルブロックを表すDCT係数の左ブロック内の、前記所与のAC係数に対応するAC係数、ここで、左ブロックの左とはDCT係数の前記ブロックに対する左である、
(a2)前記デジタルイメージの上サンプルブロックを表すDCT係数の上ブロック内の、前記所与のAC係数に対応するAC係数、ここで、上ブロックの上とはDCT係数の前記ブロックに対する上である、
(a3)前記デジタルイメージの左上サンプルブロックを表すDCT係数の左上ブロック内の、前記所与のAC係数に対応するAC係数、ここで、左上ブロックの左上とはDCT係数の前記ブロックに対する左上である、
(b)AC係数の前記サブブロック内の前記所与のACブロックのインデクス、および
(c)既に算術符号化された前記係数指数の二値シンボルの数、に少なくとも部分的に基づき、
前記所与の二値シンボルが前記符号ビットである場合、前記所与の二値シンボルについての前記推定確率を決定することはさらに、DCT係数の前記ブロックに対応する色成分に少なくとも部分的に基づき、
前記所与の二値シンボルが前記残差の一部である場合、前記所与の二値シンボルについての前記推定確率を決定することはさらに、AC係数の前記サブブロック内の前記所与のACブロックのインデクスとDCT係数の前記ブロックが対応する前記デジタルイメージの色成分とに少なくとも部分的に基づく請求項5に記載の方法。 - 前記分類することに少なくとも部分的に基づいて、前記複数のAC係数の前記二値化表現の前記二値シンボルについての前記推定確率を決定することはさらに、所与のAC係数の二値化形態の所与の二値シンボルについての推定確率を、前記所与のAC係数の予測に少なくとも部分的に基づいて、決定することに少なくとも部分的に基づき、
前記所与のAC係数がAC係数の前記左エッジ列の一部であり、
前記予測が:
(a)DCT係数の前記ブロックのある行にある前記複数のAC係数のうちの前記所与のAC係数に対応する残存AC係数、および
(b)前記デジタルイメージの左サンプルブロックを表すDCT係数の左ブロックのうち、前記所与のAC係数に対応するAC係数の行全体、
に少なくとも部分的に基づき算出される請求項1に記載の方法。 - 前記分類することに少なくとも部分的に基づいて、前記複数のAC係数の前記二値化表現の前記二値シンボルについての前記推定確率を決定することはさらに、所与のAC係数の二値化形態の所与の二値シンボルについての推定確率を、前記所与のAC係数の予測に少なくとも部分的に基づいて、決定することに少なくとも部分的に基づき、
前記所与のAC係数がAC係数の前記上エッジ行の一部であり、
前記予測が:
(a)DCT係数の前記ブロックのある列にある前記複数のAC係数のうちの前記所与のAC係数に対応する残存AC係数、および
(b)前記デジタルイメージの上サンプルブロックを表すDCT係数の上ブロックのうち、前記所与のAC係数に対応するAC係数の列全体
に少なくとも部分的に基づき算出される請求項1に記載の方法。 - 前記方法はさらに、
前記DC係数の予測を生成することと、
前記予測と前記DC係数との間の差を表す誤差項を算出することと、
前記誤差項の二値化形態の二値シンボルについての推定確率を決定することと、
前記誤差項の前記二値化形態の前記二値シンボルについての前記推定確率に少なくとも部分的に基づいて、前記誤差項の前記二値化形態の前記二値シンボルを算術符号化することと、を含み、
前記さらに圧縮されたイメージデータを格納することはさらに、前記誤差項の前記二値化形態の前記二値シンボルを算術符号化することに少なくとも部分的に基づく請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。 - 前記DC係数の前記予測を生成することは:(a)前記サンプルブロックの上行のサンプル値と、前記デジタルイメージの上サンプルブロックの下行の対応するサンプル値と、の間の差を最小化すること、および(b)前記サンプルブロックの左エッジ列のサンプル値と、前記デジタルイメージの左サンプルブロックの右エッジ列の対応するサンプル値と、の間の差を最小化することに少なくとも部分的に基づく請求項9に記載の方法。
- 前記DC係数の前記予測を生成することは:(a)前記サンプルブロックの上の二つの行のサンプル値に少なくとも部分的に基づいて算出された勾配、(b)前記デジタルイメージの上サンプルブロックの下の二つの行のサンプル値に少なくとも部分的に基づいて算出された勾配、(c)前記サンプルブロックの最も左の二つの列のサンプル値に少なくとも部分的に基づいて算出された勾配、および(d)前記デジタルイメージの左サンプルブロックの最も右の二つの列のサンプル値に少なくとも部分的に基づいて算出された勾配に少なくとも部分的に基づく請求項9に記載の方法。
- 前記誤差項の前記二値化形態が:
前記誤差項のビット長さを表す係数指数と、
符号ビットと、
前記誤差項の二値の値を表す残差と、を含む請求項9に記載の方法。 - 前記複数のAC係数が、(a)AC係数の上エッジ行の全てのAC係数、(b)AC係数の前記左エッジ列の全てのAC係数、および(c)AC係数の前記サブブロックの全てではないAC係数からなる請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
- 複数のビンをメモリに格納することであって、前記複数のビンの各ビンが0シンボルカウンタと1シンボルカウンタとを含む、格納することと、
前記複数のビンのなかから、前記複数のAC係数の前記二値化表現の前記二値シンボルの各二値シンボルに対するビンを選択することと、をさらに含み、
前記複数のAC係数の前記二値化表現の前記二値シンボルの二値シンボルに対して前記複数のビンのなかから選択ビンが選択されると、前記選択ビンが前記0シンボルカウンタの現在値と前記1シンボルカウンタの現在値とを有し、
前記複数のAC係数の前記二値化表現の前記二値シンボルの各二値シンボルが前記複数のAC係数のうちのひとつのAC係数に対応し、
前記複数のAC係数の前記二値化表現の前記二値シンボルの各二値シンボルに対するビンを選択することは、前記二値シンボルが対応するところの前記AC係数を、AC係数のうちの前記上エッジ行、AC係数のうちの前記左エッジ列、またはDCT係数の前記ブロックのAC係数の前記サブブロック、のうちの多くてひとつの一部として分類することに少なくとも部分的に基づき、
前記複数のAC係数の前記二値化表現の前記二値シンボルについての前記推定確率を決定することは、前記複数のAC係数の前記二値化表現の前記二値シンボルの各二値シンボルについての推定確率に少なくとも部分的に基づき、
前記複数のAC係数の前記二値化表現の前記二値シンボルの各二値シンボルについての前記推定確率は、前記二値シンボルに対する前記選択ビンの前記0シンボルカウンタの前記現在値と前記1シンボルカウンタの前記現在値とに少なくとも部分的に基づく請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。 - 前記複数のAC係数の各AC係数が量子化される請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記圧縮イメージデータがハフマン符号化に基づく前記複数のAC係数のエントロピー符号化を含む請求項1から15のいずれか一項に記載の方法。
- ひとつ以上のプロセッサとストレージ媒体とを備えるシステムによる実行用のプログラムであって、前記プログラムが請求項1から16のいずれか一項に記載の方法を実行するよう構成されたインストラクションを含む、プログラム。
- ひとつ以上のプロセッサと、
ストレージ媒体と、
前記ひとつ以上のプロセッサによる実行用に構成され、前記ストレージ媒体に保持されるひとつ以上のプログラムであって、前記ひとつ以上のプログラムが請求項1から16のいずれか一項に記載の方法を実行するよう構成されたインストラクションを含む、ひとつ以上のプログラムと、を備えるシステム。
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