JPH08242455A

JPH08242455A - デジタル画像処理装置及びその方法、デジタル画像処理システム

Info

Publication number: JPH08242455A
Application number: JP27001195A
Authority: JP
Inventors: Bhavan R Gandhi; アールガンドヒブハバン; Craig Michael Smith; マイケルスミスクライグ; Bernard Vincent Brower; ビンセントブロワーバーナード
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1994-11-03
Filing date: 1995-10-18
Publication date: 1996-09-17
Also published as: EP0710928A2; EP0710928A3

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の予測器の一つの問題は、雑音の多い画
像領域において、そこでは輪郭が明確に垂直または水平
でない場合、予測誤りが差分を非常に大きなものとし、
画像の圧縮率を減じ、或いは復現画像の雑音を増大させ
る。【解決手段】輝度を表す画素を持つデジタル画像を符
号化する改良された技術であり、近傍勾配の比から決定
される連続量である近傍画素値の重み値を使用し、近傍
多次元領域画像画素のデジタル画像信号から画素値を予
測する手段と、原画素値から予測画素値を差し引き差分
画素値を形成する手段と、差分画素値を符号化する手段
とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、国防省から受けた契約番号ＦＡ
７０５６−９２−Ｃ−００２０のもとに政府の補助によ
り達成された。従って、政府は本発明に一定の権利を持
つ。

【０００２】

【発明の属する技術分野】本発明は一般にデジタル画像
処理の分野に関し、特に予測に基づく画像データ圧縮に
関する。

【０００３】

【従来の技術】デジタル画像圧縮は、データの変換と、
変換されたデータの量子化と、量子化されたデータの符
号化、を含む処理ステップの連続とみなされる。データ
変換は、画像データを統計的に安定した表現に写像し、
効率的な量子化器や符号化器の設計を可能とする。予測
に基づく圧縮方法は、画像データを差分空間に変換す
る。この差分は原画素値とその予測値との数理的な（ｍ
ａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ）差である。画像の差分空間へ
の変換は画素の空間的干渉を減らし、効果的な圧縮を可
能とする。画像の差分は、それから、適切な量子化と符
号化により圧縮される。量子化器は数の損失を引き起こ
すので、数的に無損失のデータ圧縮に対しては、量子化
ステップが省かれる。

【０００４】画像を差分空間に変換する特定の方法は、
近隣の画素値に基づき特定の画素値を予測し、実際の値
から予測値を差し引き、差分値を算出するという考えを
採用している。差分値は変換された画像を表す。予測値
を形成し、その予測値に差分値を加える事により、差分
値から原画素値が復元される。画像の画素は、一般に近
隣の画素の一次結合を利用し予測される。これら近隣の
画素の重み、または予測係数は、画像の相関統計量（ｃ
ｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ）により
最適に求められる。特に、現画素と近隣の画素との間の
相関により求められる。画像の行（ｌｉｎｅ）に大きな
画像の相関があれば、行中の画素に対する予測係数は高
くなる。同様に、列（ｃｏｌｕｍｎ）の中の相関が高け
れば、画像列の中の画素は、大きく重み付けされる。予
測係数に対する唯一の要件は、重みの和を一にし、画像
勢力（ｉｍａｇｅｐｏｗｅｒ）を保持することであ
る。

【０００５】固定予測方法は、典型的には、画素を、そ
の前に（もととして）発生した画素との一次結合として
予測する。線形の予測において用いられるもとの画素に
対応する係数、または予測の重みは、固定されている。
予測係数の非適応的な性質が、全体的に固定の予測方法
の種類を特徴づけている。固定予測方法の一つの例は、
横に隣接する画素と、上に隣接する画素とを単純に平均
し、画像画素を予測するもので、例えば予測係数が０．
５と０．５の場合である。この特定の例では、その近傍
の画像情報または画像の型への適応は行われない。別の
全体的に固定の予測方法があり、利用可能である。これ
は、共同静止画専門家グループ（ＪＰＥＧ）の無損失画
像圧縮アルゴリズムで用いられた画像の型を基にしてい
る。ＪＰＥＧ無損失圧縮アルゴリズムは、一列の固定予
測器を持ち、その中から利用者は特定の応用または画像
型を選ぶ事が出来る。

【０００６】適応形予測器は、予測に用いられる関連す
るもととなる画素を変えるか、近傍の画像情報に基づく
予測係数を変える事により実現される。一つのこのよう
な適応形予測器は、グラハムの予測器である（アール．
イー．グラハムに対し１９５９年９月２２日発行された
米国特許第２，９０５，７５６号参照）。グラハムの予
測器においては、現画素値は、横の隣接画素または上の
隣接画素の値から予測される。予測にどの画素値を使用
するかの決定は、近傍の水平と垂直の勾配を測定し求め
られる。この測定には横の隣接画素と、上の隣接画素
と、斜めの隣接画素が用いられる。

【０００７】近傍水平勾配は、上の隣接画素と斜めの隣
接画素との差として計算される。同様に近傍垂直勾配
は、横の隣接画素と斜めの隣接画素との差として計算さ
れる。垂直勾配の大きさが、水平勾配の大きさより小さ
い場合、上の隣接画素が予測値として用いられる。逆
に、水平勾配の大きさが小さい場合は、横の隣接画素が
用いられる。この方法は、本質的に、近傍勾配に基づく
近傍画素値の二元重み付け（ｂｉｎａｒｙｗｅｉｇｈ
ｔｉｎｇ）を採用している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】グラハムの予測器の一
つの問題は、雑音の多い画像領域において、そこでは輪
郭が明確に垂直または水平でない場合、予測の不成功
が、差分の増大を引き起こし、画像の圧縮率を減ずる
か、復現画像の雑音を増大させる。従って本発明の目的
は、上記問題の厳しさを軽減する改良された符号化の方
法と装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上で述べた一
つ或いはそれ以上の問題を克服する事を目指している。
この事は、輝度を表し、グラハムにより開示された型の
画素、を持つデジタル画像信号の改良された符号化方法
を提供する事により達成される。その中では近隣画素の
重みは、近傍の勾配の比から計算される連続量である。

【００１０】この方法は、輪郭の情報に関し、即時に、
画像型についての事前の訓練無しに予測する点におい
て、従来の適応形予測技術に比べ優れている。予測の正
確度が増すに従い、安定度が増し、差分統計量の変動の
低下となり、この事は量子化器と符号化器の効率を高
め、損失有りと損失無しの両方の方法に対するデータ圧
縮を増大させる。

【００１１】これら及びその他の本発明の観点、目的、
特徴、利点は、続く好ましい実施例と付加された請求項
の詳細な記述と、添付の図面を参照する事により、更に
明確に理解され、認識される。

【００１２】

【発明の実施の形態】差分パルス符号変調（ＤＰＣＭ）
システムにおいては、画像データは、画像画素値を予測
し、原画像画素値と対応する予測画素値との差をとるこ
とにより、差分空間に変換される。図１に、１０で一般
的に表されるＤＰＣＭ画像圧縮システムのブロック図が
示される。原画素値ｘ_ijがシステム１０に供給される。
本発明に基づき予測器１２から提供される予測画素値Ｐ
_ijは、減算器１４において原画素値から差し引かれ、画
素の差分値δ_ijを提供する。予測器１２は、図６を参照
し以下で更に詳細に記述する。差分画素値δ_ijは、量子
化器１６において量子化され、量子化差分画素値
［δ_ij］_qを生成する。量子化差分画素値は符号器１８
により符号化され、圧縮されたビットストリームとな
り、伝送または記憶される。符号器はハフマン符号また
は算術符号のような無損失符号を用い更に圧縮を実行す
ることもできる。予測画素値Ｐ_ijは、予測器１２におい
て、復元画素値［ｘ_ij］_qを採り入れ形成される。復元
画素値［ｘ_ij］_qは、加算器２０において、予測画素値
を、量子化差分画素値［δ_ij］_qに加えることにより形
成される。

【００１３】本発明に基づく予測方法を利用したＤＰＣ
Ｍ圧縮システムの代替実施例が図２と図３に描かれてい
る。これらの図においては図１と同じ要素には同一の番
号が付されている。図２は、原画素ｘ_ijが予測器１２に
用いられ、後続の画素値を予測する圧縮システムを示し
ている。この代替は本発明に基づく予測方法を利用して
いるが、量子化誤差の局所化は行っていない。図１の実
施例では、復元画素を利用し先の予測を形成することに
より、量子化誤差の局所化が行われている。図３は更に
代替の圧縮方法を示している。この方法は、量子化器な
しで、数的に無損失の圧縮システム１０を提供する。

【００１４】前述のＤＰＣＭ画像圧縮システム１０に対
応するＤＰＣＭ画像伸張システム２２のブロック図が、
図４に描かれている。圧縮ビットストリームは、伸張シ
ステム２２に供給され、復号器２４で復号され、量子化
差分画素値［δ_ij］_qとなる。図３に示される無損失圧
縮システムに対しては、量子化された差分画素値
［δ_ij］_qは、差分画素値δ_ijに等しいことに注意す
る。量子化差分画素値は、加算器２６において予測器２
８から提供される予測画素値Ｐ_ijに加算される。予測器
２８は、図１〜３に示される圧縮システムの中の予測器
１２に等しく、予測画素値Ｐ_ijを提供する。予測器２８
は、復元画素値［ｘ_ij］_qを用い予測画素値Ｐ_ijを形成
する。

【００１５】図５を参照すると、本発明に基づく適応形
予測器に用いられる近隣画素が描かれている。適応形予
測器は、近隣の復元画素値、即ち横の隣接画素［ｘ
_i、j-1］_q（３２）と、斜めの隣接画素［ｘ_i-i、j-1］
_q（３４）と、上の隣接画素［ｘ_i-i、j］_q（３６）と
を利用し、原画素値ｘ_ij（３０）を予測する。予測画素
値ｘ_ijは、ｐ_ijで表示され、本発明に従い、復元された
横の隣接画素と、上の隣接画素との一次結合を形成する
ことにより得られる。このことは式（１）に示される。

【００１６】

【数１７】予測器係数αは、定数項Ｗ_aveのバイアスを持つ近傍勾
配Δ₁とΔ₂の関数である。αの関数形は式（２）に示
される。

【００１７】

【数１８】ここで近傍勾配Δ₁とΔ₂は次のように定義される。

【００１８】

【数１９】

【数２０】またここでＷ_aveは、１（望ましくは２）より大きいか
等しい小さな定数項が採られ、画像の中の雑音領域への
適用を抑える。Ｗ_aveが大きくなれば、予測器は係数
０．５を持つ固定予測器に近くなる。

【００１９】図６は本発明に基づく予測方法の流れ図で
ある。入力画素値ｘ_ijに対する予測値ｐ_ijを計算するス
テップを示している。検査（３８）が先ず実行され、ｘ
_ijが再同期で再起動の画素かが判断される。再同期画素
は、画像の最初の独立した圧縮行に存在する画素と定義
される。再起動画素は、画像の最初の独立した圧縮列に
存在する画素と定義される。入力画素が再同期で再起動
の画素に分類されると（３８）、三個の記憶レジスタ
Ａ、Ｂ、Ｃに所定値（４０）が読み込まれる。所定値
は、可能な画素値の中間あたりが望ましい（例えば８ビ
ットの画素に対して１２８）。入力画素が再同期のみの
画素に分類されると（４２）、記憶レジスタＡに横隣接
画素の復元値が読み込まれ、レジスタＢとＣに所定値が
読み込まれる（４４）。入力画素が再起動のみの画素に
分類されると（４６）、記憶レジスタＡとＢに所定値が
読み込まれ、記憶レジスタＣに復元された上隣接画素値
が読み込まれる（４８）。入力画素が再同期画素でも再
起動画素でもなければ、レジスタＡ、Ｂ、Ｃに復元され
た横と斜めと上の隣接画素値がそれぞれ読み込まれる
（５０）。

【００２０】Δ₁とΔ₂はレジスタＡ、Ｂ、Ｃの内容を
用いて求められ（５２、５４）、αはΔ₁、Δ₂、Ｗ
_aveの値から求められる（５６）。最後に予測画素値が
求められる（５８）。

【００２１】予測器１２は図６の流れ図に基づき汎用コ
ンピュータで実現できるが、替わりに、図７に示される
デジタル処理ハードウェアでの実施も可能である。図７
に示されるように、入力画素ｘ_ijの近隣を形成する復元
画素値［ｘ_ij］_q（例えば図１の加算器２０から得られ
る）が、予測値ｐ_ijを形成するために使用される。復元
画素値は、デジタル遅延器６０と、６２と、６４とに一
時的に記憶され遅延させられ、復元された横と斜めと上
の隣接画素値を同時に提供する。各復元画素値は、マル
チプレクサ６６と、６８と、７０とにおいて、再起動と
再同期のフラグ値に従い、所定値（例えば１２８）と多
重化される。所定値はマルチプレクサ選択信号が高、例
えば再起動と再同期のフラグが双方共に高の場合に選ば
れる。再起動と再同期のフラグは、ＡＮＤゲート７２で
ＡＮＤがとられ（ＡＮＤＥＤ）、マルチプレクサ７０に
供給される。

【００２２】マルチプレクサ６６から提供される値は、
減算器７４において、マルチプレクサ７０から提供され
る値から差し引かれる。減算器７４から提供される差分
値の大きさは、絶対値計算器（７６）で計算され、第一
の近傍勾配信号Δ₁を形成する。同様に、マルチプレク
サ６８から提供される値は、減算器７８において、マル
チプレクサ７０から提供される値から差し引かれる。差
分値の大きさは、絶対値計算器（８０）で計算され、第
二の近傍勾配信号Δ₂を形成する。所定の定数Ｗ
_aveは、加算器８２において、絶対値計算器７６から提
供される第一の近傍勾配信号Δ₁に加えられる。所定の
定数Ｗ_aveは、加算器８４において、絶対値さ計算器８
０から提供される第二の近傍勾配信号Δ₂に加えられ
る。加算器８２（ａ１）と、８４（ａ２）とから提供さ
れる値は、アルファ計算機８６に入力され、予測重みα
を計算する。最後に、予測画素値ｐ_ijが、予測計算機８
８において、アルファ計算機８６（α）と、マルチプレ
クサ６６（Ａ）と、６８（Ｃ）とから提供される信号を
用いて計算される。アルファ計算機８６は、替わりに参
照テーブル（ＬＵＴ）でも実現できる。

【００２３】前に述べた適応形予測器の実現には、特定
の近傍勾配の比から計算される連続量である重みを採用
している。本発明に基づく予測器の変形も考えられる。
これには、異なる局所勾配の比から計算される連続量で
ある重みを採用する。例えば、次の記述は、本発明に基
づき予測を行う二つの代替方法を示している。図８は予
測される画素と、拡大された周囲の近隣の復元画素値を
描いた図である。これら復元画素値は、先行の斜め隣接
画素［ｘ_i-i、j-2］_qと、後続の斜め隣接画素［ｘ
_i-i、j+1］_qとを含む。この拡大された周囲の近隣から
画素値を予測する一つの代替の接近法が式（４）に与え
られている。

【００２４】

【数２１】予測器係数α₁は、近傍勾配Δ₀、Δ₁、Δ₂とＷ_ave
の関数である。

【００２５】

【数２２】ここでｉ＝０、１、２近傍勾配は次式で定義される。

【００２６】

【数２３】図８に近傍勾配がΔ₀〜Δ₄の標識を付けた矢印で示さ
れている。Ｗ_aveは１より大きいか等しい（望ましくは
２）小さな定数項である。

【００２７】現画素値を予測する別の方法が式（７）に
例示されている。

【００２８】

【数２４】予測器係数は近傍勾配Δ₃、Δ₄、Ｗ_aveの関数であ
る。

【００２９】

【数２５】ｉ＝３、４に対し近傍勾配は次式で定義される。

【００３０】

【数２６】ここでＷ_aveは１より大きいか等しい（望ましくは２）
小さな定数項である。

【００３１】これら予測器は図１〜４に示される装置で
実現される。共通の特徴は予測重みが近傍勾配の比から
計算される連続量であることである。

【００３２】本発明の上述の実施例は、単一画像の中の
近隣の画素と近傍勾配を用いた適応形予測に焦点を合わ
せたものである。本発明に基づく適応形で勾配に基礎を
置く予測は、複数の関連する画像への拡大が可能であ
る。これは、これら複数の関連する画像にわたる近隣の
画素と近傍勾配を用いることにより行われる。複数の関
連する画像の一つの例は、カラー画像のカラー成分であ
る（例えば赤、緑、青）。カラー画像は、画像の性質に
よっては三以上のカラー成分を持つ。複数の関連する画
像の別の例は動画における連続する画像フレームであ
る。

【００３３】戻って図１を参照し、複数の関連する画像
を使用するＤＰＣＭ画像圧縮システムの実現を記述す
る。予測器１２に入る点線で示される関連する画像から
の復元画像の画素［π_ij］_qは、以下に記述するように
後続の画素の予測に用いられる。図９を参照すると、予
測器の複数の関連する画像への拡大は、現画像ｘ_ij（９
４）における原画像の画素を予測する。この予測には、
現画像の近隣の復元画素値を用いる。即ち横の隣接画素
［ｘ_i、j-1］_q（９６）と、斜めの隣接画素［ｘ
_i-1、j-1］_q（９８）と、上の隣接画素［ｘ_i-1、j］_q
（１００）とを使用する。また同様に関連する画像の近
隣の復元画素値も使用する。即ち前（ｐｒｅｖｉｏｕ
ｓ）の隣接画素［π_ij］_q（１０２）と、前の横隣接画
素［π_i、j-1］_q（１０４）と、前の斜め隣接画素［π
_i-1、j-1］_q（１０６）と、前の上隣接画素
［π_i-1、j］_q（１０８）とを使用する。予測値ｘ_ijは
ｐ_ijで表示され、本発明に基づき、復元された横の隣接
と、上の隣接と、前の横隣接と、前の上隣接の画素との
一次結合を形成することにより得られる。このことは式
（１０）に示される。

【００３４】

【数２７】予測係数αは定数項Ｗ_aveによりバイアスをかけられた
近傍勾配Δ₁とΔ₂との関数である。αの関数形が式
（１１）に示される。

【００３５】

【数２８】ここで近傍勾配は次式で定義される。

【００３６】

【数２９】ここでＷ_aveは、１より大きいか等しい小さな定数項が
採られ、画像帯の中の雑音領域への適用を抑える。

【００３７】図１０は、本発明に従った複数の関連する
画像を渡って予測する拡大された予測方法の流れ図であ
る。入力画素値ｘ_ijに対する予測値ｐ_ijを計算するステ
ップを示している。検査（１１０）が先ず実行され、ｘ
_ijが再同期で再起動の画素かが判断される。入力画素が
再同期で再起動の画素に分類されると、最初の記憶レジ
スタＲ₀に復元された前の隣接画素［π_ij］_qが読み込
まれ、残りの四個の記憶レジスタ（Ｒ₁、Ｒ₂、Ｓ₁、
Ｓ₂）に所定値が読み込まれる（１１２）。所定値は、
８ビットの画素に対しては１２８が望ましい。入力画素
が再同期のみの画素に分類されると（１１４）、記憶レ
ジスタＲ₀とＲ₂にそれぞれ復元された前の隣接画素と
前の横隣接画素が読み込まれ、記憶レジスタＳ₂に復元
された横隣接画素が読み込まれ、残りの記憶レジスタ
（Ｒ₁とＳ₂）に所定値１２８が読み込まれる（１１
６）。入力画素が再起動のみの画素に分類されると（１
１８）、記憶レジスタＲ₀、Ｒ₁、Ｓ₁に復元された前
の隣接、前の上隣接、上隣接の画素値が読み込まれ、レ
ジスタＲ₂とＳ₂に所定値が読み込まれる（１２０）。
入力画素が再同期画素でも再起動画素でもなければ、レ
ジスタＲ₀、Ｒ₁、Ｒ₂にそれぞれ復元された前の隣接
と、前の横隣接と、前の上隣接の画素値が読み込まれ、
レジスタＳ₁とＳ₂に復元された横の隣接と上の隣接の
画素値がそれぞれ読み込まれる（１２１）。

【００３８】Δ₁とΔ₂はレジスタＲ₀、Ｒ₁、Ｒ₂の
内容を用いて求められ（１２２、１２４）、αはΔ₁、
Δ₂、Ｗ_aveの値から求められる（１２６）。最後に予
測画素値が求められる（１２８）。

【００３９】本発明に従った予測器は、複数の関連する
画像に拡大されて適用され、関連する画像の冗長度を利
用する利点が加わり、現画像において可能なよりも正確
な予測器を形成する。単一画像に基づく予測は、複数の
関連する画像間に冗長な情報が無いかほとんど無い場合
には有効である。

【００４０】図４を参照すると、複数の関連する画像を
使用するＤＰＣＭ画像伸張器は、関連する画像［π_ij］
_qから復元画素値を予測することにより容易に実現され
る。関連する画像［π_ij］_qは予測器２８に入る点線で
示されている。予測器２８は、前に図１０を参照し記述
した予測器１２と同じものである。

【００４１】

【発明の効果】本発明に従った画像の符号化および復号
化技術は、デジタル画像信号処理に有効である。この技
術は、例えば画像通信システム、または画像記憶システ
ムに採用可能である。改良された予測方法は、もともと
輪郭状でない情報の予測を損なうことなく、輪郭情報に
対し高度に適応できる。輪郭情報に対する感度は、Ｗ_av
_eを選ぶことにより直接制御出来る。Ｗ_aveの値が小さ
ければ輪郭に対する感度が大きくなり、逆であればまた
逆となる。輪郭情報に対するこの適応性が、ＣＣＤ画像
センサーによくある固定パターンの雑音と、水平および
垂直の欠陥に対し符号器が感応するのを防ぐ。このよう
な欠陥の例は、ＣＣＤ画像走査配列の中の画像走査画素
が作動せず出力値を高に固定した箇所である。これは画
像の垂直方向に縞を発生させる。本発明に採り入れられ
た改良された予測器は、一次元の予測の一つを実行しな
いことにより、この欠陥（アーティファクト：ａｒｔｉ
ｆａｃｔ）を越えて予測し、これにより欠陥を越え大き
な圧縮率が得られる。

【００４２】改良された予測器は画像に独立で訓練を必
要としない。加えて、改良された予測器は簡単なので、
即時処理への組み込みが容易である。

【００４３】本発明では望ましい実施例を参照し記述し
た。しかし、本発明の要旨から逸脱しない範囲での、こ
の技術領域での通常の技能を有する人により加えられる
変形や修正も含まれるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従ったＤＰＣＭ画像圧縮システムの
ブロック図である。

【図２】本発明に従った代替の圧縮システムのブロッ
ク図である。

【図３】本発明に従った更に代替のＤＰＣＭ画像圧縮
システムのブロック図である。

【図４】本発明に従ったＤＰＣＭ画像伸張システムの
ブロック図である。

【図５】予測に使われる近隣の量子化された画素と共
に予測される画素を描いた図である。

【図６】本発明に従った予測方法のフローチャートで
ある。

【図７】図６に示される予測方法のハードウェアでの
実現を描いたブロック図である。

【図８】拡大された周囲の隣接復元画素値と共に、予
測される画素を描いた図である。

【図９】近隣の復元画素値と共に、予測される画素を
描いた図であり、近隣の復元画素値を、本発明に従った
代替の予測方法に使われる関連する画像に拡大した図で
ある。

【図１０】本発明に従った予測方法のフローチャート
であり、カラー画像のカラー成分、または動画像の連続
のような複数の関連する画像に応用されるフローチャー
トである。

【符号の説明】１０ＤＰＣＭ画像圧縮システム、１２予測器、１４
減算器、１６量子化器、１８符号器、２０加算
器、２２ＤＰＣＭ画像伸張システム、２４復号器、２
６加算器、２８予測器、３０原画像画素、３２
横隣接画素、３４斜め隣接画素、３６上隣接画素、
３８再同期と再起動画素の検査ステップ、４０記憶
レジスタ読み込みステップ、４２再同期画素検査ステ
ップ、４４記憶レジスタ読み込みステップ、４６再
起動画素検査ステップ、４８記憶レジスタ読み込みステ
ップ、５０記憶レジスタ読み込みステップ、５２Δ₁
計算ステップ、５４ Δ₂計算ステップ、５６ α計算
ステップ、５８予測画素値計算ステップ、６０１画
素の遅延、６２１行から１画素を差し引いた遅延、６
４１画素の遅延、６６マルチプレクサ、６８マル
チプレクサ、７０マルチプレクサ、７２ＡＮＤゲー
ト、７４減算器、７６絶対値計算器、７８減算
器、８０絶対値計算器、８２加算器、８４加算
器、８６α計算器、８８予測値計算器、９４原画像
画素値、９６復元された横隣接画素値、９８復元さ
れた斜め隣接画素値、１００復元された上隣接画素
値、１０２復元された前の隣接画素値、１０４復元
された前の横隣接画素値、１０６復元された前の斜め
隣接画素値、１０８復元された前の上隣接画素値、１
１０再同期と再起動画素の検査ステップ、１１２記
憶レジスタ読み込みステップ、１１４再同期画素の検
査ステップ、１１６記憶レジスタ読み込みステップ、
１１８再起動画素の検査ステップ、１２０記憶レジ
スタ読み込みステップ、１２１記憶レジスタ読み込み
ステップ、１２２ Δ₁計算ステップ、１２４ Δ₂計
算ステップ、１２６ α計算ステップ、１２８予測値
計算ステップ。

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【手続補正書】

【提出日】平成８年２月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３０】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者バーナードビンセントブロワーアメリカ合衆国ニューヨーク州ウェブスターピエルスストリート 27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】近傍画素値の重み付け値に、近傍勾配関
数の比から求まる連続量を使用し、近傍多次元領域画像
画素のデジタル画像信号から画素値を予測する手段と、原画素値から予測画素値を差し引き、差分画素値を形成
する手段と、差分画素値を符号化する手段と、を含む輝度を表す画素を持つデジタル画像を符号化する
デジタル画像処理装置。
【請求項２】請求項１に記載の装置において、前記予
測手段は、復元された横隣接画素値［ｘ_i、j-1］_qと、
復元された上隣接画素値［ｘ_i-1、j］_qと、の次式の一
次結合を形成することにより、画素値ｐ_ijを予測し、【数１】この式において、重み係数αは次式で求められ、【数２】 Δ₁は、復元された横隣接画素と、復元された斜め隣接
画素と、の差の値から求まる近傍勾配であり、Δ₂は、
復元された上隣接画素と、復元された斜め隣接画素と、
の差の値から求まる近傍勾配であり、Ｗ_aveは１より大
きいか等しい小さな定数項であるデジタル画像処理装
置。
【請求項３】請求項１に記載の装置において、前記予
測手段は、復元された横隣接画素値［ｘ_i、j-1］_qと、
復元された斜め隣接画素値［ｘ_i-1、j-1］_qと、復元さ
れた上隣接画素値［ｘ_i-1、j］_qと、の次式の一次結合
を形成することにより、画素値ｐ_ijを予測し、この式に
おいて、重み係数α_iは次式で求められ、【数３】【数４】但し、ｉ＝０，１，２であり、Δ₀は、復元された横隣
接画素と、復元された先行の斜め隣接画素と、の差の値
から求まる近傍勾配であり、Δ₁は、復元された斜め隣
接画素と、復元された先行の斜め隣接画素と、の差の値
から求まる近傍勾配であり、Δ₂は、復元された上隣接
画素と、復元された斜め隣接画素と、の差の値から求ま
る近傍勾配であり、Ｗ_aveは１より大きいか等しい小さ
な定数項であるデジタル画像処理装置。
【請求項４】請求項１に記載の装置において、前記予
測手段は、復元された横隣接画素値［ｘ_i、j-1］_qと、
復元された後続の斜め隣接画素［ｘ_i-1、j+1］_qと、の
次式の一次結合を形成することにより、画素値ｐ_ijを予
測し、この式において、重み係数α_iは次式で求めら
れ、【数５】ｉ＝３、４に対し、【数６】 Δ₃は、復元された上隣接画素と、復元された横隣接画
素と、の差の値から求まる近傍勾配であり、Δ₄は、復
元された後続の斜め隣接画素と、復元された上隣接画素
と、の差の値から求まる近傍勾配であり、Ｗ_aveは１よ
り大きいか等しい小さな定数項であるデジタル画像処理
装置。
【請求項５】請求項１に記載の装置において、前記デ
ジタル画像信号は複数の関連する画像を表し、また、前
記予測方法は、復元された横隣接［ｘ_i、j-1］_qと、上
隣接［ｘ_i-1、j］_qと、前の横隣接［π_i、j-1］_qと、
前の上隣接［π_i-1、j］_qと、の次式の一次結合を形成
することにより、画素値ｐ_ijを予測し、【数７】この式において、重み係数αは次式で求められ、【数８】 Δ₁は、復元された前の上隣接画素と、復元された前の
隣接画素と、の差の値から求まる近傍勾配であり、Δ₂
は、復元された前の横隣接画素と、復元された前の隣接
画素と、の差の値から求まる近傍勾配であり、Ｗ_aveは
１より大きいか等しい小さな定数項であるデジタル画像
処理装置。
【請求項６】近傍画素の重み付け値に、近傍勾配関数
の比として求まる連続量を使用し、近傍多次元領域のデ
ジタル画像信号から画素値を予測する予測ステップと、原画素値から予測画素値を差し引き、差分画素値を形成
するステップと、差分画素値を符号化するステップと、を含む輝度を表す画素を持つデジタル画像信号を符号化
するデジタル画像処理方法。
【請求項７】請求項６に記載の方法において、前記予
測ステップは、復元された横隣接画素値［ｘ_i、j-1］_q
と、復元された上隣接画素値［ｘ_{i-1 、j}］_qと、の次式
の一次結合を形成することにより、画素値ｐ_ijを予測す
ることを含み、【数９】この式において、重み係数αは次式で求められ、【数１０】 Δ₁は、復元された横隣接画素と、復元された斜め隣接
画素と、の差の値から求まる近傍勾配であり、Δ₂は、
復元された上隣接画素と、復元された斜め隣接画素と、
の差の値から求まる近傍勾配であり、Ｗ_aveは１より大
きいか等しい小さな定数項であるデジタル画像処理方
法。
【請求項８】請求項６に記載の方法において、前記予
測ステップは、復元された横隣接画素［ｘ_i、j-1］
_qと、復元された斜め隣接画素［ｘ_i-1、j-1］_qと、復
元された上隣接画素［ｘ_i-1、j］_qと、の次式の一次結
合を形成することにより、画素値ｐ_ijを予測することを
含み、【数１１】この式において、重み係数α_iは次式で求められ、【数１２】但し、ｉ＝０、１、２であり、Δ₀は、復元された横隣
接画素と、復元された先行の斜め隣接画素と、の差の値
から求まる近傍勾配であり、Δ₁は、復元された斜め隣
接画素と、復元された先行の斜め隣接画素と、の差の値
から求まる近傍勾配であり、Δ₂は、復元された上隣接
画素と、復元された斜め隣接画素と、の差の値から求ま
る近傍勾配であり、Ｗ_aveは１より大きいか等しい小さ
な定数項であるデジタル画像処理方法。
【請求項９】請求項６に記載の方法において、前記予
測ステップは、復元された横隣接画素［ｘ_i、j-1］
_qと、復元された後続の斜め隣接画素［ｘ_i-1、j+ ₁］_q
と、の次式の一次結合を形成することにより、画素値ｐ
_ijを予測することを含み、【数１３】この式において、重み係数α_iは次式で求められ、ｉ＝
３、４に対し、【数１４】 Δ₃は、復元された上隣接画素と、復元された横隣接画
素と、の差の値から求まる近傍勾配であり、Δ₄は、復
元された後続の斜め隣接画素と、復元された上隣接画素
と、の差の値から求まる近傍勾配であり、Ｗ_aveは１よ
り大きいか等しい小さな定数項であるデジタル画像処理
方法。
【請求項１０】請求項６に記載の方法において、前記
デジタル画像信号は複数の関連する画像を表し、また、
前記予測ステップは、復元された横隣接［ｘ_i、j-1］_q
と、上隣接［ｘ_i-1、j］_qと、前の横隣接［π_i、j-1］
_qと、前の上隣接［π_i-1、j］_qと、の次式の一次結合
を形成することにより、画素値ｐ_ijを予測することを含
み、【数１５】この式において、重み係数αは次式で求められ、【数１６】 Δ₁は、復元された前の上隣接画素と、復元された前の
隣接画素と、の差の値から求まる近傍勾配であり、Δ₂
は、復元された前の横隣接画素と、復元された前の隣接
画素と、の差の値から求まる近傍勾配であり、Ｗ_aveは
１より大きいか等しい小さな定数項であるデジタル画像
処理方法。
【請求項１１】利用可能な媒体の読みとり可能なプロ
グラム命令手段を有し、輝度を表す画素を持つデジタル
画像信号の符号化を行うデジタル画像処理装置におい
て、前記プログラム命令手段は、近傍画素の重み付け値に、近傍勾配関数の比から求まる
連続量を使用し、近傍多次元領域のデジタル画像信号か
ら画素値を予測する手段と、原画素値から予測画素値を差し引き、差分画素値を形成
する手段と、差分画素値を符号化する手段と、を含むデジタル画像処理装置。
【請求項１２】差分画素値を復号化する手段と、前記差分画素値を対応する予測画素値に加え、画像画素
値を復元する手段と、近傍画素値の重み付け値に、近傍勾配関数の比から求ま
る連続量を使用し、近傍多次元領域のデジタル画像信号
から画素値を予測する手段と、を含み、請求項１の装置で符号化された画像信号を復号
化するデジタル画像処理装置。
【請求項１３】差分画素値を復号化するステップと、前記差分画素値を対応する予測画素値に加え、画像画素
値を復元するステップと、近傍画素値の重み付け値に、近傍勾配関数の比から求ま
る連続量を使用し、近傍多次元領域のデジタル画像信号
から画素値を予測するステップと、を含み、請求項６の方法で符号化された画像信号を復号
化するデジタル画像処理方法。
【請求項１４】請求項１に記載の符号装置と、請求項
１２に記載の復号装置と、を含むデジタル画像処理シス
テム。
【請求項１５】請求項６の方法に従いデジタル画像を
符号化し、請求項１３のステップに従い符号化されたデ
ジタル画像を復号化するデジタル画像処理方法。