JPH08147480A

JPH08147480A - 画像符号化装置および画像復号化装置

Info

Publication number: JPH08147480A
Application number: JP29176394A
Authority: JP
Inventors: Makoto Sato; 信佐藤; Masahiro Fujita; 雅博藤田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-11-25
Filing date: 1994-11-25
Publication date: 1996-06-07

Abstract

(57)【要約】【目的】複数の解像度における画像の輝度信号の特徴
抽出および符号化を少ない誤差で効率的に行うことがで
きる画像符号化装置を提供する。【構成】入力された画像信号が異なる解像度スケール
の複数のフィルターで分析され、この分析結果から特徴
点が検出される。次に、特徴点が連結され、線分情報が
生成される。次に、線分情報を構成する特徴点（ｘ０，
ｙ０）から、２画素分だけ離れて位置する特徴点１〜１
６が選択され、これによって間引き処理が行われる。そ
して、この間引き処理によって選択された特徴点を用い
て、線分情報が符号化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、複数の解像度
（多重解像度）における画像の輝度信号の特徴抽出処
理、符号化処理および復号化処理に関する画像符号化装
置および画像復号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像のエツジ（輪郭）情報を用いた符号
化方法は、例えば本出願人による特願平４−３５５００
１号、特願平４−３５６９３８号、特願平５−２２１６
６１号、特願平５−２４５３８７号において詳細に技術
開示されている。このような符号化方法では、エッジ情
報などの線分情報を符号化する手段としては、チェイン
符号化が用いられることが多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】現在、データをさらに
効率良く符号化したいという要請がある。かかる要請に
答えるために、１つおきにデータをとるサブサンプリン
グが考えられるが、そのままでは線分上の点間の距離が
１の場合と２の場合の２種類生じ、隣接画素を符号化す
るチェイン符号化では記述できなくなる。

【０００４】また、チェイン符号化を利用するために、
ダウンサンプリングしてからチェイン符号化をかけ、も
との大きさに戻す方法が考えられるが、この場合、符号
化の誤差が大きくなってしまう。

【０００５】ここで、本願発明者は、チェイン符号化を
点間の距離を１に固定した符号化と考え、距離を２以上
に固定した符号化を考えると、チェイン符号化と同様に
効率的な符号化が可能になるということを見出した。し
かしながら、このような点間の距離を２以上に固定した
符号化を積極的に用いている例はまだない。

【０００６】その結果として、従来の画像のエッジ情報
を用いた符号化方法においては、依然として改良すべき
点が存在する。また、このようにして符号化した信号を
復号する場合にも、改良すべき点がある。

【０００７】本発明は、上述した従来技術を背景として
成され、複数の解像度（多重解像度）における画像の輝
度信号の特徴抽出処理、符号化処理および復号化処理を
少ない誤差で効率的に行うことができる画像符号化装置
および画像復号化装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために本発明の画像符号化装置は、入力された画像信号
を、それぞれ異なる解像度スケールを持つ複数のフィル
ターで分析する分析手段と、前記異なる解像度スケール
による前記分析手段の分析結果から特徴点を検出し、こ
の検出された特徴点の位置を連結して線分情報を生成す
る生成手段と、前記線分情報を構成する特徴点から、一
定の距離を隔てて位置する特徴点を選択して、間引き処
理を行う間引き処理手段と、前記間引き手段によって選
択された特徴点を用いて、前記線分情報を符号化する符
号化手段とを有する。

【０００９】また、本発明の画像符号化装置は、好まし
くは、前記符号化手段は、連続した一定距離を隔てて位
置する特徴点を既に符号化した特徴点から予測して、前
記線分情報を符号化する。

【００１０】また、本発明の画像符号化装置は、好まし
くは、前記線分情報の始点情報を用いて構成される情報
を符号化する始点情報符号化手段をさらに有する。

【００１１】また、本発明の画像復号化装置は、符号化
された入力画像の輝度信号を、異なる解像度スケールを
持つ複数のフィルターで分析する分析手段と、前記複数
のフィルターの分析値の特徴点およびその位置における
前記分析値に関する情報に基づいて、前記特徴点の位置
およびその位置における前記分析値を求める手段と、符
号化された線分情報から、一定の距離を隔てて位置する
特徴点で構成される点列情報を生成する点列情報生成手
段と、前記点列情報に、一定の距離を隔てて位置する特
徴点を補間して、隣接した特徴点で構成される補間点列
情報を生成する補間点列情報生成手段とを有する。

【００１２】

【作用】本発明の画像符号化装置では、線分情報をより
少ない点列で表現することができ、効率的な符号化を行
なうことができる。すなわち、本発明の画像符号化装置
では、画像信号が分析手段に入力され、それぞれ異なる
解像度スケールを持つ複数のフィルターで分析される。
そして、分析手段の分析結果が生成手段に入力され、生
成手段において、前記異なる解像度スケールによる前記
分析手段の分析結果から特徴点が検出され、この検出さ
れた特徴点の位置を連結して線分情報が生成される。そ
して、間引き処理手段において、前記線分情報を構成す
る特徴点から、一定の距離を隔てて位置する特徴点が選
択され、間引き処理が行われる。そして、符号化手段に
おいて、前記間引き手段によって選択された特徴点を用
いて、前記線分情報が符号化される。

【００１３】また、本発明の画像復号化装置では、符号
化された入力画像の輝度信号が分析手段に入力され、分
析手段において、異なる解像度スケールを持つ複数のフ
ィルターで分析される。そして、前記複数のフィルター
の分析値の特徴点およびその位置における前記分析値に
関する情報に基づいて、前記特徴点の位置およびその位
置における前記分析値が求められる。そして、点列情報
生成手段において、符号化された線分情報から、一定の
距離を隔てて位置する特徴点で構成される点列情報が生
成される。そして、補間点列情報生成手段において、前
記点列情報に、一定の距離を隔てて位置する特徴点が補
間され、隣接した特徴点で構成される補間点列情報が生
成される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例に係わる符号化装置お
よび復号化装置について説明する。先ず、符号化装置に
ついて説明する。

【００１５】図１は、本発明の実施例に係わる符号化装
置１の全体構成図である。符号化装置１は、本実施例に
おいては、輝度信号Y を入力して、多重解像度を用いた
画像信号分析処理を行い、これらの処理結果を用いて変
調データCData を記録媒体や伝送媒体などに送出する。

【００１６】図１に示した符号化装置１は、Y 信号分析
部１０１、線分情報生成部１０２、LY信号圧縮部１０
３、AmY 信号圧縮部１０４、低周波成分圧縮部１０５お
よび変調部１０６で構成される。

【００１７】以下、輝度信号Y を２次元の位置(x,y) に
対する輝度レベルを与える関数として輝度信号Y(x,y)と
も表す。輝度信号Y(x,y)は図１のY 信号分析部１０１に
入力される。信号分析部１０１では、輝度信号Y(x,y)か
ら低周波輝度成分YL(x,y) と、低周波除去輝度成分Y0
(x,y) とを分離し出力する。

【００１８】線分情報生成部１０２では低周波除去輝度
成分Y0(x,y) をいくつかの解像度スケールs を持つフィ
ルターで分析し、各スケールの分析結果から特徴点を検
出してその位置を連結し線分情報LY(k;s) を生成する。
k は線分情報に適当につけた番号である。また、その線
分情報LY(k;s) が与える位置における分析結果の値を振
幅情報AmY(k;s)とする。これが、線分情報生成部１０２
の出力として線分情報LY(k;s) はLY信号圧縮部１０３へ
送られる。また、振幅情報AmY(k;s)はAmY 信号圧縮部１
０４に送られる。

【００１９】LY信号圧縮部１０３では線分情報LY(k;s)
をサブサンプリング、２画素間隔のチェイン符号化、予
測符号化などの方法で圧縮し、圧縮線分情報CLY(k;s)と
して出力する。AmY 信号圧縮部１０４では振幅情報AmY
(k;s)を予測符号化などを用いて圧縮し圧縮振幅情報CAm
Y(k;s) として出力する。

【００２０】一方、信号分析部１０１より輝度信号Y の
低周波輝度成分YL(x,y) が出力され低周波成分圧縮部１
０５において間引きなどを行ない、ＤＣＴやウェーブレ
ット変換などのトランスフォーム符号化などを用いて圧
縮される。このデータをまとめて低周波成分圧縮信号CL
OWとして変調部１０６へ送る。

【００２１】LY信号圧縮部１０３、AmY 信号圧縮部１０
４、低周波成分圧縮部１０５の出力は変調部１０６にお
いて誤り訂正符号などを付加し必要ならば適当な変調を
かけて、変調データCData として記録媒体あるいは伝送
媒体に出力される。

【００２２】以下、図１に示す符号化装置１の構成要素
について詳細に説明する。線分情報生成部１０２図２は、図１に示す符号化装置１の線分情報生成部１０
２の構成図である。図２に示す線分情報生成部１０２
は、第１の分析フィルタ２０１、第２の分析フィルタ２
０２、平均値（または実効値）演算部２０３、特徴点検
出部２０４、線分情報連結部２０５および振幅情報抽出
部２０６で構成される。

【００２３】フィルタ２０１、２０２は輝度信号Y に対
する多重解像度のフィルターである。本実施例では、ス
ムーシング関数の１次微分型の分析フィルターを用い
る。第１の分析フィルタ２０１のインパルス応答を下記
式（１）で示されるW1(x,y;s)とし、第２の分析フィル
タ２０２のインパルス応答を下記式（２）で示されるW2
(x,y;s) とする。

【００２４】

【数１】

【００２５】

【数２】

【００２６】式（１），（２）において、G(x,y;s)は適
当なスムーシング関数であり、本実施例では下記式
（３）で定義されるガウス関数を用いる。

【００２７】

【数３】

【００２８】式（３）において、パラメータσ=2^sと
し、下記式（４）で定義したN(s)は適当な正規化のため
の定数である。

【００２９】

【数４】

【００３０】尚、s はs=0,1,2...5 である。上記式（１），（２）で与えられるフィルターには低周
波成分が含まれていないので予めローパスフィルタで輝
度信号Y の低周波成分だけを別系統で圧縮する必要があ
る。

【００３１】本実施例においては、図１のY 信号分析部
１０１がそれに当たる。Y 信号分析部１０１におけるフ
ィルターのインパルス応答W0(x,y) は下記式（５）で示
される。

【００３２】

【数５】

【００３３】輝度信号Y(x,y)は、インパルス応答W0(x,
y) を畳み込まれてその出力を下記式（６）で規定され
る低周波輝度成分YL(x,y) として出力し、輝度信号Y(x,
y)からYL低周波輝度成分(x,y) を引かれた信号が下記式
（７）で規定される低周波除去輝度成分Y0(x,y) として
フィルタ２０１、２０２に入力される。

【００３４】

【数６】

【００３５】

【数７】

【００３６】式（６）において、**はx,y に関する２次
元の畳み込み積分あるいは離散信号の畳み込み累積加算
を示す。低周波除去輝度信号Y0(x,y) は式（１）、
（２）で与えられるフィルターをかけられて下記式
（８），（９）で示されるフィルタリング処理結果W1Y
(x,y;s),W2Y(x,y;s) となる。

【００３７】

【数８】

【００３８】

【数９】

【００３９】これらフィルタリング処理結果W1Y(x,y;s)
およびW2Y(x,y;s)は平均値演算部２０３において、２乗
和をとられ、さらにその平方根をとられて下記式（１
０）で規定される平均（または実効）輝度信号AY(x,y;
s) となる。

【００４０】

【数１０】

【００４１】ここで復号化部において必要になる位相情
報PhY(x,y;s)について述べる。位相情報PhY(x,y;s)は下
記式（１１）で定義される信号である。

【００４２】

【数１１】

【００４３】ただし、atan[y,x] は y=sin(ph),x=cos(p
h)を与える位相情報ph,-π<= ph <πを求める逆タンジ
ェント(arctan)関数である。以上から、平均輝度信号AY
(x,y;s) と位相情報PhY(x,y;s)を用いて、フィルタリン
グ処理結果W1Y(x,y;s)およびW2Y(x,y;s)を求めることが
できる。

【００４４】

【数１２】

【００４５】

【数１３】

【００４６】本実施例では復号化装置において、後述の
線分情報LY(k;s) の接線方向を利用することで位相情報
PhY(x,y;s)に関する情報は符号化していない。

【００４７】さて、平均値演算部２０３で算出された平
均輝度信号AY(x,y;s) は、特徴点検出部２０４に入力さ
れ、そこで特徴点が検出される。本実施例では特徴点
は、極大値を与える点として定義される。平均輝度信号
AY(x,y;s) の極大値を与える点を求める方法はいくつか
考えられるが、この例では簡単に平均輝度信号AY(x,y;
s) をx 方向に差分を取りその符号がプラスからマイナ
スに変わった点を極大値を与える点とする。また、y 方
向にも同じことをおこないこれも極大値を与える点とす
る。このようにして、特徴点検出部２０４で求められた
特徴点の位置を下記式（１４）で規定されるPY(x,y;s)
で表す。

【００４８】

【数１４】

【００４９】この特徴点の位置PY(x,y;s) は線分情報連
結部２０５において連結され線分情報となる。図７は、
線分情報連結部２０５において線分情報LY(k;s0)を生成
する動作を示すフローチャートである。以下、図７に示
したフローチャートの流れに沿って、線分情報連結部２
０５の処理を述べる。

【００５０】まず、特徴点の位置PY(x,y;s) の左上位置
（x,y)=(0,0)から左へ特徴点の位置PY(x,y;s)=1 となる
点を探し、その点が端点かどうかをチェックする。端点
は、図８に示すように、特徴点の位置PY(x0,y0;s)=1 と
なる(x0,y0) を中心に８近傍の画素を考え、そのうち１
つ以下の近傍にしか特徴点の位置P(x,y;s)=1の点がない
場合で定義する。なお、画面の端においては外側を特徴
点の位置P(x,y;s)=0として判断する。

【００５１】この座標(x,y) を line[k][l].x とline
[k][l].y という記憶領域に記憶する。この端点(x,y)
における特徴点の位置PY(x,y;s) を0 にセットすること
で、その後のサーチにおいて連結候補から外す。ここ
で、k は線の番号に相当する数であり、l は連結してい
った点に順番に１、２、３、、とつけられた自然数であ
る。

【００５２】なお、後述するようにline[k][0].xにはk
番目の線として連結した点の数が記憶される。

【００５３】端点を見つけた後、同じく８近傍(x',y')
を考え初めに見つかったP(x',y';s)=1の点を連結する。
このとき連結した点においてPY(x',y';s)=0 とすること
により、その後のサーチにおいて連結候補から外す。ま
た、l=l+1 としてline[k][l].x = x',line[k][l].y=y'
としてこの特徴点をk 番目の線分情報のl 番目の点とし
て登録する。以下このことを８近傍に特徴点がなくなる
まで続ける。それから、連結した点の数をline[k][0].x
に記憶する。最後に、このスケールにおいて線の数が何
本合ったかをline[0][0].xに記憶する。

【００５４】このline[k][l].x,line[k][l].y を線分情
報LY(k;s) としてスケールの小さい順に line[0][0].x, ( 線の数=K(s) ） line[1][0].x （１番目の線を構成する点の数） line[1][1].x,line[1][1].y （一番目の線の一番目の点
の(x,y) 座標） line[1][2].x,line[1][2].y （一番目の線の２番目の点
の(x,y) 座標） ,,,, line[2][0].x (２番目の線を構成するための点の数） line[2][1].x,line[2][1].y （２番目の線の一番目の点
の(x,y) 座標） ,,, の様に出力しこの系列を線分情報LY(k;s）とする。

【００５５】一方、振幅情報抽出部２０６において、平
均輝度信号AY(x,y;s) と線分情報LY(k;s) とを用いて、
平均輝度信号AY(x,y;s) のうち必要な情報である特徴点
の位置における平均輝度信号AY(x,y;s) を抜き出す。各
線に沿ってその分析値をトレースすると１次元の信号が
得られるが、この信号を分析結果AmY'(k;s) とする。

【００５６】後述するように復号化装置では式（１
２）、（１３）の様にしてフィルタリング処理結果W1Y
(x,y;s)およびW2Y(x,y;s)を復元するが位相情報PhY(x,
y;s)は線分情報LY(k;s) から接線方向を求め、その角度
のcos,sin 成分で近似する。

【００５７】このとき、角度は連結した点の進行方向に
接線ベクトルを想定し、そのベクトルとx 軸の正の方向
の単位ベクトルが構成する角度として、[0,2π）の区間
で一意に決めることができる。ここで、[ または、] は
閉区間を示し、( または）は開区間を示す。

【００５８】しかし、位相情報PhY(x,y;s)としては逆向
きに接ベクトルを与えたほうが式（１２）、（１３）に
よる近似が良い場合がある。一つの線において常にこの
方向が進行方向あるいは逆方向に決まっていれば、線の
連結の方向をPhY(x,y;s)に合うように始点と終点を入れ
替えればよいが、途中で替わる事態も考えられる。

【００５９】したがって、常に進行方向に対しての接線
ベクトルの方向を考え、x 軸との角度を位相情報PhY(x,
y;s)とし、振幅情報AmY(x,y;s)に1bitを付加し、プラス
マイナスを取れるようにすることによりこの問題に対処
する。このプラスマイナスを考慮した振幅情報をあらた
めてAmY(k;s)と定義する。したがって、振幅情報AmY(k;
s)にはマイナスの値も入ることになる。

【００６０】LY信号圧縮部１０３図３は、LY信号圧縮部１０３の構成図である。図３に示
すLY信号圧縮部１０３は、サブサンプリング部３０１、
符号化部３０２，３０３および処理部３０４で構成され
る。

【００６１】線分情報LY(k;s) には、各線分の情報が含
まれているが、サブサンプリング部３０１で各線分の始
点情報および始点以外の点情報に分離し、それぞれ始点
情報LYS(k;s)、非始点情報LYH(k;s)として出力する。さ
らに、始点情報LYS(k;s)は符号化部３０２で、非始点情
報LYH(k;s)はサブサンプリング部３０１、符号化部３０
３で圧縮を行なう。

【００６２】サブサンプリング部３０１では、線分情報
LY(k;s) に対して始点以外の点列のサブサンプリングを
行なう。そのとき、図９に示すように、点間の距離が２
画素になるように点を選び出し、結果を非始点情報LYH
(k;s)として出力する。それから、符号化部３０３では
画素間の距離が２画素のチェイン符号化を用いて符号化
を行なう。画素の距離が２画素の近傍は１６画素あるの
で、１６方向を示すために4bit必要である。

【００６３】さらに、図１０に示すように、直前に符号
化した２点から次の点の予測を行ない符号化をする。予
測の方向が(0,2) の場合を説明する。この場合は、n-1
番目の点が、n-2 番目の点からｘ方向に０画素、ｙ方向
に２画素移動した場合である。線分の方向が大きく変わ
ることは少ないため、この場合、１と書かれた点、ある
いはその近傍の点にn 番目の点が来る確率が高く、８や
９と書かれた点に来る確率は低い。そのため、１と書か
れた点やその近傍に短い符号を割り当て、８や９と書か
れた点に長い符号を割り当てるように、ハフマン符号化
を行なう。これが符号化部３０３から処理結果CLYH(k;
s) として出力される。予測の方向が(0,2) 以外の場合
も同様である。

【００６４】符号化部３０２では、各線分の始点情報LY
S(k;s)から各線分の始点を順番に並べ、図１１に示すよ
うに、始点間の距離をランレングス符号化で符号化を行
なう。結果は処理結果CLYS(k;s) として出力する。

【００６５】処理部３０４では、処理結果CLYH(k;s) と
処理結果CLYS(k;s) とを一つにまとめ圧縮線分情報CLY
(k;s)として出力する。以上が、LY信号圧縮部１０３の
線分情報LY(k;s) の圧縮処理の説明である。

【００６６】一方、AmY 信号圧縮部１０４においては特
徴点における分析情報の圧縮が行なわれる。ここでは、
最も簡単にDPCMを用いるものとする。すなわち、各線に
おいて前の特徴点における分析値との差を取ってその差
を適当に量子化する。DPCMされた振幅情報AmY(k;s)を圧
縮振幅情報CAmY(k;s) とする。

【００６７】また、低周波輝度成分YL(x,y) は低周波成
分圧縮部１０５において圧縮される。この低周波輝度成
分YL(x,y) はいわゆるローパスフィルタの出力であるの
で、間引いてサンプリングを落とすことができる。本実
施例では、式（５）で定義されるローパスフィルタの特
性を考えて、もとのサンプル列の2 ＾S サンプルごとの
データがあれば十分と考えられる。したがって、(i,j)
を画面の座標を表すパラメータとして、下記式（１５）
で規定されるように間引いた画像YL'(i,j)を考える。

【００６８】

【数１５】

【００６９】ここで、i,j は i・(2^S)<X,j ・(2^S)<Y
となるi,j=0,1,2,,,, である。この画像YL'(i,j)をDCT
など通常の２次元の圧縮を用いて低周波成分圧縮信号CL
OWというデータにして低周波成分圧縮部１０５から出力
する。変調部１０６ではこれらの入力されたデータ列に
適当な誤り訂正符号を付加して変調データCData として
出力する。

【００７０】次に、復号化装置２について説明する。図
４は、復号化装置２の全体構成図である。図４は図１の
信号の流れを全く逆にしたものである。また、図４に示
される信号名も図１に示す符号化装置１における信号名
の最後に「２」を付け足したものである。信号の中身は
伝送、記録媒体での誤り、量子化の影響を考えなけれ
ば、また復元部４０２での逆変換の誤差を考えなければ
符号化装置１における場合と同じになる。

【００７１】図４に示す復号化装置２は、Ｙ２信号生成
部４０１、復元部４０２、逆変換部４０３，４０４，４
０５および処理部４０６で構成される。

【００７２】媒体を介して送られてきた変調データCDat
a2は処理部４０６において変調部１０６でかけられた変
調、誤り符号などの処理を行い、圧縮線分情報CLY2(k;
s) および圧縮振幅情報CAmY2(k;s)が得られる。これら
の情報は図１における圧縮線分情報CLY(k;s), 圧縮振幅
情報CAmY(k;s) に対応する。

【００７３】逆変換部４０５においては低周波成分圧縮
部１０５で行なわれた２次元信号の圧縮の逆変換を行な
い、式（１５）の左辺に相当する低周波輝度信号YL2(x,
y)を得る。すなわち、低周波成分圧縮部１０５で行なわ
れた間引きの逆である補間を行なう。例えば、式（１
６），（１７）で定義される間引きの逆に相当する演算
が逆変換部４０５において行われる。

【００７４】

【数１６】

【００７５】

【数１７】

【００７６】ただし、x=0,...,X-1,y=0,...,Y-1 で[x/
(2 ^S)]はx/(2^S) で小数点部を切り捨てた整数であ
る。また、L0(x,y) は適当なローパスフィルタのインパ
ルス応答である。これが逆変換部４０５の出力として、
Ｙ２信号生成部４０１に送られる。

【００７７】逆変換部４０４はAmY 信号圧縮部１０４の
逆変換を行なう。すなわち、DPCMの逆変換である。これ
は、一つ前の系列の値に累積加算していくことで実現さ
れる。得られた系列を、振幅情報AmY2(k;s) として、復
元部４０２へ送る。

【００７８】逆変換部４０３では圧縮された線分情報CL
Y2(k;s) の入力として図１の線分情報LY(k;s) に相当す
る特徴点の線分情報LY2(k;s)を求める。これはLY信号圧
縮部１０３の逆変換に相当する。

【００７９】逆変換部４０３図５は、逆変換部４０３の構成図である。図５は、図３
に示すLY信号圧縮部１０３における信号の流れを逆にし
たものである。図５に示す信号名は、図３に示す信号名
の最後に’２’をつけたものとする。

【００８０】図５に示す逆変換部４０３は、線分情報生
成部５０１、位置情報生成部５０２、点列情報生成部５
０３および始点情報分離部５０４で構成される。逆変換
部４０３において用いられる信号の中身は伝送、記録媒
体での誤り、量子化の影響を考えず、線分情報生成部５
０１、位置情報生成部５０２、点列情報生成部５０３お
よび始点情報分離部５０４での逆変換誤差を考えなけれ
ばLY信号圧縮部１０３に示す信号と同じである。

【００８１】始点情報分離部５０４では、圧縮された線
分情報CLY2(k;s) から、圧縮された各線分の始点情報CL
YS2(k;s)、および圧縮された始点以外の点列の情報CLYH
2(k;s)を分離する。点列情報生成部５０３では、符号化
部３０３の逆の処理を行ない、間隔が２の点列情報LYH2
(k;s) を出力する。

【００８２】位置情報生成部５０２では、符号化部３０
２の逆の処理を行ない、圧縮された始点情報CLYS2(k;s)
から始点の位置情報LYS2(k;s) を生成する。線分情報生
成部５０１では、間隔が２の点列情報LYH2(k;s) から補
間によって、図８に示すような隣接した点列データLYH
2'(k;s)を作り出す。LYH2'(k;s)とLYS2(k;s) から、特
徴点を示す線分情報LY2(k;s)を出力し、復元部４０２へ
送る。

【００８３】復元部４０２は特徴点の位置に関する情報
LY2(k;s)とその位置における分析値情報AmY2(k;s) をも
ちいて凸射影法を用いてもとの輝度信号から低周波成分
を除いたものに対応する２次元信号Y2(x,y;s) を復元す
る。

【００８４】復元部４０２図６は復元部４０２の構成図である。図６に示す復元部
４０２は、信号成分算出部６０１、位相情報生成部６０
２、補間部６０３、補間部６０４、処理部６０５、処理
部６０６、第１の逆フィルターバンク６０７、第２の逆
フィルターバンク６０８、第１の分析フィルター６０
９、第２の分析フィルター６１０、信号減算部６１１、
信号減算部６１２および信号加算部６１３で構成され
る。

【００８５】信号成分算出部６０１において振幅情報Am
Y2(k;s) は特徴点の位置に関する情報である線分情報LY
2(k;s)で指定される座標に対応する振幅情報AmY2(k;s)
をおき、２次元情報AY2P(x,y;s) に変換される。２次元
情報AY2P(x,y;s) は線分情報LY2(k;s)が指定した座標に
おいてのみ値を持ち、それ以外では０の２次元情報であ
る。

【００８６】信号成分算出部６０１で必要な位相情報Ph
Y2(x,y) は線分情報LY2(k;s)内の連結した点の座標系列
(x,y) から次のような方法で接線方向を求めてから決定
する。

【００８７】本実施例では、符号化部において線分情報
LY(k;s) の中で線分を隣接した点列の集合として構成し
ているため、線分情報LY2(k;s)に含まれている(x,y) の
系列は格子状に標本化されそのままでは接線方向を求め
づらい。そこで、まず、あるスケールs のある線の点の
系列(x_q,y_q) を考える。ここで、q は順序づけられた
点につけられたインデックスで、q=1,...,Q(k)である。
Q(k)はk 番目の線に含まれる点の数を表す。

【００８８】以下、ある線のみに注目するのでQ(k)をQ
で表す。ここで、px(t) という関数を定義する。これ
は、系列(x_p) を始点からの長さt をパラメータとし、
x _pを表した関数である。長さt はインデックスq に対
して一意に決まる。同様にpy(t) を(y_q) を始点からの
長さt とy 座標y _qで定義する。このpx(q) とpy(q) に
適当にローパスフィルタG0(t) をかける。

【００８９】

【数１８】

【００９０】

【数１９】

【００９１】式（１８），（１９）で規定されるlpx
(t),lpy(t) は格子状の標本化の影響がとれた曲線を与
える。このlpx(t),lpy(t) をt に関して１回微分したも
のをdpx(t),dpy(t) とする。実際にはG0(t) を先に１階
微分したフィルターG1(t) = ∂ G0(t)/ ∂t を考えてそ
れを畳み込むことで達成される。

【００９２】

【数２０】

【００９３】

【数２１】

【００９４】上記式（２０），（２１）を用いて規定さ
れるベクトル[dpx[t],dpy[t]] が接線ベクトルになる。
従ってこのスケールs のこの線より求めた角度PhY2
(x_q,y_q;s) は下記式（２２）に示すように規定され
る。

【００９５】

【数２２】

【００９６】前述したようにq とt は１対１対応で一意
に決まる。すべての線とスケールでこれを求める。特徴
点以外での座標においてPhY(x,y;s) = 0として位相情報
生成部６０２の出力とする。

【００９７】信号成分算出部６０１では、PhY(x,y;s)と
前述した振幅情報AmY2(x,y;s) を用いて下記式（２
３），（２４）で規定される信号W1YP(x,y;s) および信
号W2TP(x,y;s) を求める。

【００９８】

【数２３】

【００９９】

【数２４】

【０１００】第１の分析フィルター６０９および第２の
分析フィルター６１０で初期状態でW1Y''(x,y;s) =W2
Y''(x,y;s)=0がセットされて出力される。これが６０
５、６０６において線分情報LY2(k;s)が与えるのみの値
をサンプルされ、下記式（２５），（２６）で示される
信号W1YP'(x,y;s)および信号W2YP'(x,y;s)として出力さ
れる。

【０１０１】

【数２５】

【０１０２】

【数２６】

【０１０３】信号減算部６１２および信号減算部６１１
において、信号成分算出部６０１の出力である信号W1YP
(x,y;s) および信号W2YP(x,y;s) から信号W1YP'(x,y;s)
および信号W2YP'(x,y;s)が引かれ、この引かれた結果で
ある信号DW1YP(x,y;s)およびDW2YP(x,y;s)が、それぞれ
補間部６０３および補間部６０４に出力される。

【０１０４】すなわち、信号DW1YP(x,y;s)およびDW2YP
(x,y;s)は、下記式（２７），（２８）に示すように規
定される。

【０１０５】

【数２７】

【０１０６】

【数２８】

【０１０７】信号DW1YP(x,y;s)および信号DW2YP(x,y;s)
は特徴点のみで値を持ち、その他の場所では0 である信
号であるので補間部６０３および補間部６０４において
補間がかけられる。

【０１０８】補間の方法は種々考えられるがここでは振
動が少ないという条件から導かれた関数による補間をか
ける。まず、DW1YP(x,y;s)はx 方向への偏微分の極大点
か極小点だったので、y を固定して、x 方向に補間をか
ける。いま、x _i,x_i+1 がx方向にスキャンして求めら
れた続く特徴点とする。その間を下記式（２９）で定義
される関数で補間する。

【０１０９】

【数２９】

【０１１０】ただし、式（２９）において、K(s)はスケ
ールs に依存した適当な正の数である。未知数a,b は下
記式（３０），（３１）で規定される２つの境界条件で
求めることができる。

【０１１１】

【数３０】

【０１１２】

【数３１】

【０１１３】y 方向の補間も同様にして行なう。その補
間関数をe2(y) とする。次にこのe1(x) とe2(y) を第１
の分析フィルター６０９および第２の分析フィルター６
１０の出力に加える。すなわち、各s とy 固定の状態で
各区間でe1(x)を求め、下記式（３２）で規定されるW1
Y'(x,y;s) を生成する。

【０１１４】

【数３２】

【０１１５】同様に、各s とx 固定の状態で各区間でe2
(y) を求め、下記式（３３）で規定されるW2Y'(x,y;s)
を生成する。

【０１１６】

【数３３】

【０１１７】として、信号W1Y'(x,y;s) および信号W2Y'
(x,y;s) をそれぞれ第２の逆フィルターバンク６０８お
よび第１の逆フィルターバンク６０７に出力する。

【０１１８】第１の逆フィルターバンク６０７および第
２の逆フィルターバンク６０８は、式（１），（２）で
与えられるフィルターバンクの逆フィルターである。そ
れをIW1(x,y;s),IW2(x,y;s) とし、x,y に関する２次元
フーリエ変換をFIW1(wx,wy;s),FIW2(wx,wy;s) とする
と、逆フィルターはフーリエ空間で下記式（３４），
（３５）で規定される。

【０１１９】

【数３４】

【０１２０】

【数３５】

【０１２１】ただし、FW1(wx,wy;s)およびFW2(wx,wy;s)
はそれぞれW1(x,y;s),W2(x,y;s) のフーリエ変換を表
し、＾* は複素共役を取ることを意味する。また、C(w
x,wy)は下記式（３６）で定義される。

【０１２２】

【数３６】

【０１２３】式（３６）において、 SUM_(S=1,..,S)はす
べてのスケールs に関する和を意味している。このよう
にして定義されたフィルターを通って下記式（３７），
（３８）で規定されるYY1(x,y;s),YY2(x,y;s) を出力す
る。

【０１２４】

【数３７】

【０１２５】

【数３８】

【０１２６】これらは、すべてのスケールに関して足し
合わされ、下記式（３９）で規定される信号Y0'(x,y)を
える。

【０１２７】

【数３９】

【０１２８】信号Y0'(x,y)は、第１の分析フィルター６
０９および第２の分析フィルター６１０に入力される。
第１の分析フィルター６０９および第２の分析フィルタ
ー６１０においては、下記式（４０），（４１）で規定
されるように、図２に示す第１の分析フィルタ２０１お
よび第２の分析フィルタ２０２における場合と同じ分析
が行われる。

【０１２９】

【数４０】

【０１３０】

【数４１】

【０１３１】以上でループが完成したことになる。最初
の初期値においては W1Y''(x,y;s)=W2Y''(x,y;s)=0 だ
ったが、このループで適当な信号となり再び６０３、６
０４、６０５、６０６、６０７、６０８を介してY0'(x,
y)を得る。適当な条件を満たすまでこれを繰り返す。こ
の例では簡単のため１０回ループを回ったら終了とす
る。

【０１３２】最後に求められたY2(x,y;s) に低周波成分
YL2(x,y)を加えて最終的なY 信号Y2(x,y) を得る。

【０１３３】次に本発明のその他の実施例をいくつか挙
げる。上述した実施例では輝度信号Y に関してのもので
あったが、カラー画像に対してもこの方法が適用可能で
ある。カラー画像としては、Y,U,V 、R,G,B いずれの表
色系でも適用可能である。

【０１３４】また、本発明は、表色系についても適用す
ることができる。フィルタ２０１、２０２の分析フィル
ターとしてガウス関数の一回微分以外も考えられる。例
えば、スムージング関数として３次のB スプラインなど
を用いてもよい。

【０１３５】また、前述した実施例では、画素間隔が２
の符号化を行なったが、この方法は画素間隔が２以外の
場合にも適用が可能である。

【０１３６】

【発明の効果】本発明の画像符号化装置および画像復号
化装置によれば、画像信号の特徴点を記述するのに一定
間隔の画素で符号化することにより、効率的でより誤差
の少ない符号化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係わる符号化装置の全体構成
図である。

【図２】図１に示す符号化装置の線分情報生成部の構成
図である。

【図３】図１に示すLY信号圧縮部の構成図である。

【図４】本発明の実施例に係わる復号化装置の全体構成
図である。

【図５】図４に示す逆変換部の構成図である。

【図６】図４に示す復元部の構成図である。

【図７】図２に示す線分情報連結部において線分情報LY
(k;s0)を生成する動作を示すフローチャートである。

【図８】図２に示す線分情報連結部における処理を説明
するための図である。

【図９】図３に示すサブサンプリング部における処理を
説明するための図である。

【図１０】図３に示すサブサンプリング部における処理
を説明するための図である。

【図１１】図３に示す符号化部における処理を説明する
ための図である。

【符号の説明】

１０１・・・Y 信号分析部１０２・・・線分情報生成部１０３・・・LY信号圧縮部１０４・・・AmY 信号圧縮部１０５・・・低周波成分圧縮部１０６・・・変調部４０１・・・Ｙ２信号生成部４０２・・・復元部４０３，４０４，４０５・・・逆変換部４０４・・・差分情報領域４０６・・・処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 7/24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力された画像信号を、それぞれ異なる解
像度スケールを持つ複数のフィルターで分析する分析手
段と、前記異なる解像度スケールによる前記分析手段の分析結
果から特徴点を検出し、この検出された特徴点の位置を
連結して線分情報を生成する生成手段と、前記線分情報を構成する特徴点から、一定の距離を隔て
て位置する特徴点を選択して、間引き処理を行う間引き
処理手段と、前記間引き手段によって選択された特徴点を用いて、前
記線分情報を符号化する符号化手段とを有する画像符号
化装置。
【請求項２】前記符号化手段は、連続した一定距離を隔
てて位置する特徴点を既に符号化した特徴点から予測し
て、前記線分情報を符号化する請求項１に記載の画像符
号化装置。
【請求項３】前記線分情報の始点情報を用いて構成され
る情報を符号化する始点情報符号化手段をさらに有する
請求項１または２に記載の画像符号化装置。
【請求項４】符号化された入力画像の輝度信号を、異な
る解像度スケールを持つ複数のフィルターで分析する分
析手段と、前記複数のフィルターの分析値の特徴点およびその位置
における前記分析値に関する情報に基づいて、前記特徴
点の位置およびその位置における前記分析値を求める手
段と、符号化された線分情報から、一定の距離を隔てて位置す
る特徴点で構成される点列情報を生成する点列情報生成
手段と、前記点列情報に、一定の距離を隔てて位置する特徴点を
補間して、隣接した特徴点で構成される補間点列情報を
生成する補間点列情報生成手段とを有する画像復号化装
置。