JPH09307903A - 多階調画像符号化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多階調画情報を損なうことなく、かつ、高能
率に符号化できる多階調画情報符号化方法を提供するこ
とを目的としている。 【解決手段】 可逆符号化方式（ＤＰＣＭ方式）の前処
理としてウエーブレット変換を適用する際、出力信号を
変換したときのフィルタ種別に応じて、予測器で適用す
る予測式を変更するようにしているので、符号データの
符号化圧縮率が向上するという効果を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多階調画像情報
を、画像情報の損失を伴わずに高能率に符号化圧縮する
多階調画像符号化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、多階調の白黒画像やカラー画像な
どの多階調画像情報を通信したり蓄積する要求が大きく
なってきており、それに伴い、多階調画像情報を高能率
に符号化する多階調画像符号化方法が種々提案されてい
る。

【０００３】このような多階調画像符号化方法のうち、
広く用いられているものの１つに、いわゆるＪＰＥＧ方
式の符号化方法がある。このＪＰＥＧ方式には、大きく
分けて２種類の符号化方式が含まれており、その一方
は、ＤＣＴ（離散コサイン変換）符号化を用いたＤＣＴ
方式と呼ばれる基本的な符号化方式であり、他方は、Ｄ
ＰＣＭ（差分ＰＣＭ）方式と呼ばれるオプション的な符
号化方式である。

【０００４】ここで、ＤＣＴ方式は、その符号化処理の
途中で画像情報の一部が削減されるいわゆるロッシー符
号化方式であり、ＤＰＣＭ方式は、符号化処理の途中で
画像情報を損なうことのないいわゆるロスレス符号化方
式である。

【０００５】ロスレス符号化方式であるＤＰＣＭ方式で
は、画像情報が損なわれないために画像の保存性が極め
て優れており、再生画像の画質が極めて良好であるが、
ＤＣＴ方式に比べて符号化圧縮率が悪いという実情があ
る。

【０００６】このようなＤＰＣＭ方式の不具合を解消す
るためには、ＤＰＣＭ方式での符号化効率を向上できる
ような符号化処理の前処理を適用することが考えられ
る。

【０００７】ここで、本発明者は、この前処理として、
ウエーブレット変換処理を適用することを考えた。

【０００８】このウエーブレット変換とは、いわゆるサ
ブバンド符号化の１つであり、入力信号を複数の周波数
帯域に分割し、帯域毎の画像情報の偏りを利用して圧縮
率を向上しようとするものであり、前述したＤＣＴ方式
の不具合であるブロック歪みや輪郭部でのモスキートノ
イズを解消するために、ＤＣＴ方式の前処理として適用
することが試みられている画像変換処理である。

【０００９】ウエーブレット変換をＤＰＣＭ方式（可逆
符号化方式）の前処理として適用する場合の多階調画像
情報の符号化装置の一例を図９に示す。

【００１０】同図において、多階調画像情報ＩＰｘは、
ウエーブレット変換器１によって所定のウエーブレット
変換処理が施され、そのウエーブレット変換器１からの
出力信号は、多階調画像情報ＩＰａとして、予測誤差演
算器２および予測器３に加えられている。

【００１１】予測器３は、符号化対象となっている注目
画素の画素値を、この注目画素に隣接する所定の参照画
素の値を用いて予測演算するものであり、その予測演算
結果は、画素予測値ＩＰｐとして、予測誤差演算器２に
加えられている。

【００１２】予測誤差演算器２は、注目画素について、
多階調画像情報ＩＰａと画素予測値ＩＰｐとの誤差を算
出するものであり、その算出結果は、誤差値ＥＰとして
エントロピー符号器４に加えられている。

【００１３】エントロピー符号器４は、加えられる誤差
値ＥＰに基づいて所定のエントロピー符号化処理を適用
するとともに、符号データを所定形式の符号情報に変換
するものであり、その出力信号は、画像符号データＣＤ
として次段装置に出力される。

【００１４】この場合、予測誤差演算器２、予測器３、
および、エントロピー符号器４により、ＤＰＣＭ符号器
が構成される。

【００１５】ウエーブレット変換器１の一例を図１０に
示す。

【００１６】同図において、多階調画像情報ＩＰｘは、
水平方向ハイパスフィルタ回路ＦＨＨ１および水平方向
ローパス回路ＦＨＬ１に加えられており、水平方向ハイ
パスフィルタ回路ＦＨＨ１の出力信号は、ダウンサンプ
リング回路ＤＳ１によって１／２にダウンサンプリング
された後に、垂直方向ハイパスフィルタ回路ＦＶＨ１お
よび垂直方向ローパス回路ＦＶＬ１に加えられている。

【００１７】垂直方向ハイパスフィルタ回路ＦＶＨ１の
出力信号は、ダウンサンプリング回路ＤＳ２によって１
／２にダウンサンプリングされた後に、多階調画情報Ｈ
Ｈ１として出力され、垂直方向ローパス回路ＦＶＬ１の
出力信号は、ダウンサンプリング回路ＤＳ３によって１
／２にダウンサンプリングされた後に、多階調画情報Ｈ
Ｌ１として出力されている。

【００１８】水平方向ローパスフィルタ回路ＦＨＬ１の
出力信号は、ダウンサンプリング回路ＤＳ４によって１
／２にダウンサンプリングされた後に、垂直方向ハイパ
スフィルタ回路ＦＶＨ２および垂直方向ローパスフィル
タ回路ＦＶＬ２に加えられる。

【００１９】垂直方向ハイパスフィルタ回路ＦＶＨ２の
出力信号は、ダウンサンプリング回路ＤＳ５によって１
／２にダウンサンプリングされた後に、多階調画情報Ｌ
Ｈ１として出力される。

【００２０】垂直方向ローパスフィルタ回路ＦＶＬ２の
出力信号は、ダウンサンプリング回路ＤＳ６によって１
／２にダウンサンプリングされた後に、水平方向ハイパ
スフィルタ回路ＦＨＨ２および水平方向ローパス回路Ｆ
ＨＬ２に加えられている。

【００２１】水平方向ハイパスフィルタ回路ＦＨＨ２の
出力信号は、ダウンサンプリング回路ＤＳ７によって１
／２にダウンサンプリングされた後に、垂直方向ハイパ
スフィルタ回路ＦＶＨ３および垂直方向ローパス回路Ｆ
ＶＬ３に加えられている。

【００２２】垂直方向ハイパスフィルタ回路ＦＶＨ３の
出力信号は、ダウンサンプリング回路ＤＳ８によって１
／２にダウンサンプリングされた後に、多階調画情報Ｈ
Ｈ２として出力され、垂直方向ローパス回路ＦＶＬ３の
出力信号は、ダウンサンプリング回路ＤＳ９によって１
／２にダウンサンプリングされた後に、多階調画情報Ｈ
Ｌ２として出力されている。

【００２３】水平方向ローパスフィルタ回路ＦＨＬ２の
出力信号は、ダウンサンプリング回路ＤＳ１０によって
１／２にダウンサンプリングされた後に、垂直方向ハイ
パスフィルタ回路ＦＶＨ４および垂直方向ローパスフィ
ルタ回路ＦＶＬ４に加えられる。

【００２４】垂直方向ハイパスフィルタ回路ＦＶＨ４の
出力信号は、ダウンサンプリング回路ＤＳ１１によって
１／２にダウンサンプリングされた後に、多階調画情報
ＬＨ２として出力される。

【００２５】垂直方向ローパスフィルタ回路ＦＶＬ４の
出力信号は、ダウンサンプリング回路ＤＳ１２によって
１／２にダウンサンプリングされた後に、多階調画情報
ＬＬとして出力される。

【００２６】そして、これらの多階調画情報ＬＬ，ＬＨ
２，ＨＬ２，ＨＨ２，ＬＨ１，ＨＬ１，ＨＨ１は、この
順にウエーブレット変換器１から出力される。

【００２７】このようにして、ウエーブレット変換器１
では、入力した多階調画像情報ＩＰｘに対して水平およ
び垂直方向に順次ハイパスフィルタおよびローパスフィ
ルタを適用するとともに、次のステップの前に１／２に
ダウンサンプリングすることで、図１１に示すように、
周波数帯域を再起的に順次低くした多階調画情報を形成
している。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このよう
に、ＤＰＣＭ符号化の前処理として、ウエーブレット変
換処理を単純に適用したのでは、次のような不都合を生
じる。

【００２９】すなわち、例えば、水平方向ハイパスフィ
ルタ回路１０のみを介して出力される多階調画情報ＨＨ
１は、垂直成分の多く残る変換画像が形成されるため、
予測器３において、その変換前の多階調画情報ＩＰｘを
効率よく予測できる通常の予測演算を適用すると、画像
の予測結果が不良となり、誤差値ＥＰの値が大きくなっ
て符号化効率が悪くなるという事態を生じるおそれがあ
る。

【００３０】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、多階調画情報を損なうことなく、かつ、高能
率に符号化できる多階調画情報符号化方法を提供するこ
とを目的としている。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本発明は、多階調画像デ
ータをウエーブレット変換処理するウエーブレット変換
処理手段と、上記ウエーブレット変換処理手段の出力信
号に基づき、符号化対象の注目画素の画素値を所定の予
測演算により予測する予測演算手段と、上記予測演算手
段が予測した画素値と、上記ウエーブレット変換手段か
ら出力された注目画素の画素値との誤差を演算する予測
誤差演算手段と、上記予測誤差演算手段が算出した誤差
値に基づき、所定のエントロピー符号化処理を適用する
エントロピー符号器を備え、上記予測演算手段は、上記
注目画素について、上記ウエーブレット変換処理手段に
より適用されているフィルタ種別に応じて、適用する予
測演算を変更するようにしたものである。

【００３２】また、多階調画像データをウエーブレット
変換処理するウエーブレット変換処理手段と、上記ウエ
ーブレット変換処理手段の出力信号に基づき、符号化対
象の注目画素の画素値を所定の予測演算により予測する
予測演算手段と、上記予測演算手段が予測した画素値
と、上記ウエーブレット変換手段から出力された注目画
素の画素値との誤差を演算する予測誤差演算手段と、上
記予測誤差演算手段が算出した誤差値に基づき、所定の
算術符号化処理を適用する算術符号器を備え、上記算術
符号器は、上記ウエーブレット変換処理手段が適用する
フィルタ種別に応じて、符号化時に適用する統計モデル
を変更するようにしたものである。

【００３３】また、多階調画像データをウエーブレット
変換処理するウエーブレット変換処理手段と、上記ウエ
ーブレット変換処理手段の出力信号に基づき、符号化対
象の注目画素の画素値を所定の予測演算により予測する
予測演算手段と、上記予測演算手段が予測した画素値
と、上記ウエーブレット変換手段から出力された注目画
素の画素値との誤差を演算する予測誤差演算手段と、上
記予測誤差演算手段が算出した誤差値に基づき、所定の
エントロピー符号化処理を適用するエントロピー符号器
を備え、上記上記予測演算手段は、上記注目画素につい
て、上記ウエーブレット変換処理手段により適用されて
いるフィルタ種別に応じて、適用する予測演算を変更す
る一方、上記算術符号器は、上記ウエーブレット変換処
理手段が適用するフィルタ種別に応じて、符号化時に適
用する統計モデルを変更するようにしたものである。

【００３４】また、前記予測演算手段は、前記ウエーブ
レット変換手段により適用されているフィルタ種別が、
水平方向に画像変換するものである場合には、水平方向
の参照画素に基づいて注目画素の予測演算を行い、上記
フィルタ種別が、垂直方向に画像変換するものである場
合には、垂直方向の参照画素に基づいて注目画素の予測
演算を行い、上記フィルタ種別が、水平および垂直方向
に画像変換するものである場合には、斜め方向の参照画
素に基づいて注目画素の予測演算を行うようにするとよ
い。

【００３５】また、前記統計モデルは、前記ウエーブレ
ット変換手段により適用されているフィルタ種別の画像
変換方向、および、総ダウンサンプリング率に基づい
て、あらかじめ複数作成されているものから選択するよ
うにするとよい。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の形態を詳細に説明する。

【００３７】図１は、本発明の一実施例に係る多階調符
号化装置を示している。なお、同図において、図９と同
一部分、および、相当する部分には、同一符号を付して
いる。

【００３８】同図において、多階調画像情報ＩＰｘは、
ウエーブレット変換器１によって所定のウエーブレット
変換処理が施され、そのウエーブレット変換器１からの
出力信号は、多階調画像情報ＩＰａとして、予測誤差演
算器２および予測器２５に加えられている。

【００３９】また、ウエーブレット変換器１は、出力し
ている多階調画像情報ＩＰａを形成するために適用した
フィルタ種別をあらわすフィルタ種別情報ＳＦを形成し
ており、そのフィルタ種別情報ＳＦは、予測器２５およ
びエントロピー符号器４に加えられている。

【００４０】例えば、多階調画像情報ＩＰａとして、多
階調画情報ＨＨ１を出力しているとき、フィルタ種別情
報ＳＦとしては、「水平方向ハイパスフィルタ＋垂直方
向ハイパスフィルタ」をあらわす内容がセットされる。
また、多階調画像情報ＩＰａとして、多階調画情報ＨＬ
１を出力しているとき、フィルタ種別情報ＳＦとして
は、「水平方向ハイパスフィルタ＋垂直方向ローパスフ
ィルタ」をあらわす内容がセットされる。また、多階調
画像情報ＩＰａとして、多階調画情報ＨＨ２を出力して
いるとき、フィルタ種別情報ＳＦとしては、「水平方向
ローパスフィルタ＋垂直方向ローパスフィルタ＋水平方
向ハイパスフィルタ＋垂直方向ハイパスフィルタ」をあ
らわす内容がセットされる。また、多階調画像情報ＩＰ
ａとして、多階調画情報ＬＬを出力しているとき、フィ
ルタ種別情報ＳＦとしては、「水平方向ローパスフィル
タ＋垂直方向ローパスフィルタ＋水平方向ローパスフィ
ルタ＋垂直方向ローパスフィルタ」をあらわす内容がセ
ットされる。また、他の多階調画情報を出力していると
きには、同様の方法により、フィルタ種別情報ＳＦとし
て対応する内容がセットされる。

【００４１】予測器２５は、図２（ａ）に示すように、
多値画像情報ＩＰａに基づき、符号化対象となっている
注目画素ｙの画素値を、この注目画素に隣接する参照画
素ａ、参照画素ｂ、参照画素ｃの値を用いて予測演算す
るものであり、その予測演算結果は、画素予測値ＩＰｐ
として、予測誤差演算器２に加えられている。

【００４２】また、予測器２５は、フィルタ種別情報Ｓ
Ｆの内容に対応して、図２（ｂ）に示した７種類の予測
式のうち、そのときに使用する予測式を選択する。例え
ば、フィルタ種別情報ＳＦが「水平方向ローパスフィル
タ＋垂直方向ローパスフィルタ＋水平方向ローパスフィ
ルタ＋垂直方向ローパスフィルタ」の場合には、ウエー
ブレット変換器１から出力される多階調画像情報ＩＰａ
（＝ＬＬ）は、斜め方向の成分が多く残る変換画像とな
るので、予測式７（ｙ＝（ａ＋ｂ）／２）を適用する。
また、フィルタ種別情報ＳＦが「水平方向ローパスフィ
ルタ＋垂直方向ハイパスフィルタ」の場合には、ウエー
ブレット変換器１から出力される多階調画像情報ＩＰａ
（＝ＨＨ２）は、水平方向の成分が多く残る変換画像と
なるので、予測式１（ｙ＝ａ）を適用する。また、フィ
ルタ種別情報ＳＦが「水平方向ハイパスフィルタ＋垂直
方向ローパスフィルタ」の場合には、ウエーブレット変
換器１から出力される多階調画像情報ＩＰａ（＝ＨＬ
１）は、垂直方向の成分が多く残る変換画像となるの
で、予測式２（ｙ＝ｂ）を適用する。これ以外の多階調
画情報についても、同様な方法により適用する予測式が
設定される。

【００４３】予測誤差演算器２は、注目画素について、
多階調画像情報ＩＰａと画素予測値ＩＰｐとの誤差を算
出するものであり、その算出結果は、誤差値ＥＰとして
エントロピー符号器４に加えられている。

【００４４】エントロピー符号器４は、加えられる誤差
値ＥＰに基づいて所定のエントロピー符号化処理を適用
するとともに、符号データを所定形式の符号情報に変換
するものであり、その出力信号は、画像符号データＣＤ
として次段装置に出力される。また、エントロピー符号
器４は、加えられるフィルタ種別情報ＳＦに基づいて、
そのときに予測器３で適用される予測式の種別を、画像
符号データＣＤにセットする。

【００４５】ここで、エントロピー符号器４が出力する
画像符号データＣＤの信号フォーマットの一例を図３
（ａ）〜（ｆ）に示す。

【００４６】画像符号データＣＤは、同図（ａ）に示す
ように、圧縮画像の開始を示す画像開始マーカＳＯＩ、
ひとまとまりの圧縮画像データであるフレームデータ、
および、圧縮画像の終了を示す画像終了マーカＥＯＩか
らなる。

【００４７】フレームデータは、同図（ｂ）に示すよう
に、所定のマーカ、フレームの復号化に必要な情報を記
憶するためのフレームヘッダ、１フレームを構成する部
分画像情報をあらわす複数のスキャン１〜スキャンｎ、
および、所定のＤＮＬ部分列情報からなる。この場合、
１つのフレームは、ウエーブレット変換のひとまとまり
を構成する複数の多階調画情報に相当し、スキャンは、
１つのフレームに含まれる多階調画情報に相当する。例
えば、図１１の例では、多階調画情報ＨＨ１，ＨＬ１，
ＬＨ１が１つのフレームを構成し、多階調画情報ＨＨ
２，ＨＬ２，ＬＨ２，ＬＬが別のフレームを構成する。
また、多階調画情報ＨＨ１，ＨＬ１，ＬＨ１，ＨＨ２，
ＨＬ２，ＬＨ２，ＬＬは、それぞれ１つのスキャンを構
成する。

【００４８】また、フレームヘッダは、同図（ｃ）に示
すように、符号化種別をあらわすとともにフレーム引数
の開始をあらわすフレーム開始マーカＳＯＦ、フレーム
ヘッダの長さをあらわすフレームヘッダ長Ｌｆ、フレー
ム内の成分（スキャン）の標本に対するビットの精度を
規定する標本精度Ｐ、原画像内の最大ライン数を規定す
るライン数Ｙ、原画像内のラインあたりの最大標本数を
規定するライン当たりの標本数Ｘ、フレーム内の原画像
の成分（スキャン）の数を規定するフレーム内の画像成
分数（スキャン数）Ｎｆ、および、所定の成分指定引数
からなる。

【００４９】１つのスキャンは、同図（ｄ）に示すよう
に、所定のマーカ、スキャン内に含まれている成分、ス
キャン内のそれぞれの成分に対して使われるエントロピ
ー符号化表などの情報をあらわすスキャンヘッダ、符号
化再処理化マーカＲＳＴ（ＲＳＴ０〜ＲＳＴ（ｍ−
１））で区切られたｍ個のエントロピー符号セグメント
ＥＣＳ０〜ＥＣＳｍからなる。

【００５０】また、スキャンヘッダは、同図（ｅ）に示
すように、スキャン引数の開始をあらわすスキャン開始
マーカＳＯＳ、スキャンヘッダの長さを規定する走査ヘ
ッダ長Ｌｓ、スキャン内の原画像の成分の数を規定する
走査内の画像成分数Ｎｓ、所定の成分指定引数、最初の
ＤＣＴ係数（ＤＣＴ符号化モードの場合）または予測器
の選択（予測式の指定；可逆符号化モード（ＤＰＣＭ符
号化モード）の場合））をあらわす周波数選択または予
測器選択の開始Ｓｓ、最後のＤＣＴ係数（ＤＣＴ符号化
モードの場合）を規定する周波数選択の終了Ｓｅ（これ
は、可逆符号化モードの場合常に０がセットされる）、
および、小数点移動に関する情報を運ぶＡｈ，Ａｌから
なる。

【００５１】また、エントロピー符号セグメントＥＣＳ
は、その画像成分（この場合は、１つのフィルタ種別に
対応した多階調画情報）の符号データからなる。

【００５２】エントロピー符号器４は、フィルタ種別情
報ＳＦの内容に対応した予測式をあらわす情報を、おの
おのの多階調画情報に対応したスキャンヘッダの情報Ｓ
ｓにセットする。

【００５３】以上の構成で、１つの多階調画像に関する
多階調画像情報ＩＰｘが加えられると、ウエーブレット
変換器１は、上述したウエーブレット変換を適用し、多
階調画情報ＬＬ，ＬＨ２，ＨＬ２，ＨＨ２，ＬＨ１，Ｈ
Ｌ１，ＨＨ１の順に、順次多階調画像情報ＩＰａを出力
するとともに、それぞれの多階調画情報ＬＬ，ＬＨ２，
ＨＬ２，ＨＨ２，ＬＨ１，ＨＬ１，ＨＨ１に応じた内容
のフィルタ種別情報ＳＦを出力する。

【００５４】予測器２５は、フィルタ種別情報ＳＦの内
容に対応した予測式を選択し、多値画像情報ＩＰａに基
づき、符号化対象となっている注目画素ｙの画素値を、
その選択した予測式によって算出し、その算出結果を、
画素予測値ＩＰｐとして予測誤差演算器２に出力する。

【００５５】予測誤差演算器２は、画素予測値ＩＰｐと
実際の多階調画像情報ＩＰａとの誤差を算出し、その算
出結果を誤差値ＥＰとしてエントロピー符号器４に出力
する。

【００５６】エントロピー符号器４は、誤差値ＥＰに基
づいて所定のエントロピー符号化処理を適用するととも
に、それによって得た符号データを、所定のフォーマッ
トの信号に変換し、その変換後のデータを画像符号デー
タＣＤとして次段装置に出力する。また、エントロピー
符号器４は、このとき、フィルタ種別情報ＳＦの内容に
対応した予測式をあらわす情報を、おのおのの多階調画
情報に対応したスキャンヘッダの情報Ｓｓにセットす
る。

【００５７】このようにして、本実施例では、ＤＰＣＭ
方式の前処理としてウエーブレット変換を適用する際、
出力信号を変換したときのフィルタ種別に応じて、予測
器で適用する予測式を変更しているので、符号データＣ
Ｄの符号化圧縮率が向上する。本発明者の実験によれ
ば、ＤＰＣＭ方式で、ＤＣＴ方式程度の符号化圧縮率が
達成されたことが確認できた。

【００５８】さて、ＪＰＥＧ方式では、エントロピー符
号化方法としては、ハフマン符号化方法と算術符号化方
法の２種類のいずれかを選択することができる。上述し
たように、ウエーブレット変換後の信号は、帯域毎に偏
った分布特性を持つので、予測演算を適用する算術符号
化方法の法が、より符号化効率が良好になる。

【００５９】そこで、エントロピー符号化方法として、
算術符号化方法を適用した場合の実施例を図４に示す。
なお、同図において、図１および図９と同一部分および
相当する部分には、同一符号を付している。

【００６０】同図において、多階調画像情報ＩＰｘは、
ウエーブレット変換器１によって所定のウエーブレット
変換処理が施され、そのウエーブレット変換器１からの
出力信号は、多階調画像情報ＩＰａとして、予測誤差演
算器２および予測器３に加えられている。

【００６１】また、ウエーブレット変換器１は、出力し
ている多階調画像情報ＩＰａを形成するために適用した
フィルタ種別をあらわすフィルタ種別情報ＳＦを形成し
ており、そのフィルタ種別情報ＳＦは、算術符号化方法
を適用するエントロピー符号器３０に加えられている。

【００６２】予測器３は、符号化対象となっている注目
画素の画素値を、この注目画素に隣接する所定の参照画
素の値を用いて予測演算するものであり、その予測演算
結果は、画素予測値ＩＰｐとして、予測誤差演算器２に
加えられている。

【００６３】予測誤差演算器２は、注目画素について、
多階調画像情報ＩＰａと画素予測値ＩＰｐとの誤差を算
出するものであり、その算出結果は、誤差値ＥＰとして
エントロピー符号器３０に加えられている。

【００６４】エントロピー符号器３０において、誤差値
ＥＰは、二値化処理部３１に加えられている。二値化処
理部３１は、入力した誤差値ＥＰに対して、図５に示し
た処理を適用し、誤差値ＥＰを二値化処理するものであ
り、その処理結果は、二値化誤差値ＥＰｓとして、予測
情報生成部３２に加えられている。

【００６５】この二値化処理部３１の二値化処理は、ま
ず、誤差値ＥＰの値がゼロであるかどうかを調べ、ゼロ
である場合には「０」を出力し、ゼロでない場合には
「１」を出力する（ゼロ判定処理１０１）。

【００６６】次に、誤差値ＥＰの符号が正であるか負で
あるかを調べ、正の場合には「０」を出力し、負の場合
には「１」を出力する（符号判定処理１０２）。

【００６７】そして、誤差値ＥＰの絶対値から１を減じ
た値をＳｚとして定義し、図６の表１に定義されている
Ｓｚのいずれのグループｎ（ｎ＝０〜１５）に入るか
を、グループ番号の小さい方から順に判定する。この判
定により、Ｓｚがいずれかのグループに属していること
が判明したときには「０」を出力し、Ｓｚがいずれのグ
ループにも属していないことが判明したときには「１」
を出力する（グループ判定処理１０３）。

【００６８】次いで、図６の表１に従った付加ビットを
そのまま出力する（付加ビット出力処理１０４）。

【００６９】また、エントロピー符号器３０において、
フィルタ種別情報ＳＦは統計モデル発生部３３および算
術符号器３４に加えられている。統計モデル発生部３３
は、フィルタ種別情報ＳＦに対応した統計モデルに従っ
て、注目画素に対する参照画素のサンプリングアドレス
を指定するためのテンプレートを発生するものであり、
そのテンプレート情報ＴＰは、予測情報生成部３２に加
えられている。ここで、統計モデル発生部３３が適用す
る統計モデルの一例を図７の表２に示す。ただし、本実
施例では、フィルタ種別情報ＳＦに対応して、統計モデ
ルを動的に変化させる。例えば、水平方向ローパスフィ
ルタと垂直方向ローパスフィルタを適用した場合、水平
方向ローパスフィルタと垂直方向ハイパスフィルタを適
用した場合、水平方向ハイパスフィルタと垂直方向ロー
パスフィルタを適用した場合、および、水平方向ハイパ
スフィルタと垂直方向ハイパスフィルタを適用した場合
で、それぞれその変換画像を効率よく処理できる統計モ
デルを適用する。

【００７０】予測情報生成部３２は、テンプレート情報
ＴＰに基づいて参照画素の画素値を抽出し、その抽出結
果による参照画素のパターンのコンテクストの値、その
ときのシンボルの種別、および、出現確率等の予測情報
ＰＰｓを形成し、その予測情報を算術符号器３４に出力
するものである。

【００７１】算術符号器３４は、予測情報ＰＰｓに基づ
いて、所定の算術符号化演算を適用するものであり、そ
の演算結果により得られた符号データを、所定のフォー
マットの画像符号データＣＤとして出力する。また、算
術符号器３４は、このとき、フィルタ種別情報ＳＦの内
容に対応した予測式をあらわす情報を、おのおのの多階
調画情報に対応したスキャンヘッダの情報Ｓｓにセット
する。

【００７２】このようにして、本実施例では、ＤＰＣＭ
方式の前処理としてウエーブレット変換を適用する際、
出力信号を変換したときのフィルタ種別に応じて、算術
符号化方式で適用する統計モデルを変更しているので、
符号データＣＤの符号化圧縮率が向上する。

【００７３】図８は、本発明のさらに他の実施例を示し
たものである。なお、同図において、図１および図４と
同一部分、および、相当する部分には、同一符号を付し
ている。

【００７４】同図において、多階調画像情報ＩＰｘは、
ウエーブレット変換器１によって所定のウエーブレット
変換処理が施され、そのウエーブレット変換器１からの
出力信号は、多階調画像情報ＩＰａとして、予測誤差演
算器２および予測器３に加えられている。

【００７５】また、ウエーブレット変換器１は、出力し
ている多階調画像情報ＩＰａを形成するために適用した
フィルタ種別をあらわすフィルタ種別情報ＳＦを形成し
ており、そのフィルタ種別情報ＳＦは、予測器２５、お
よび、算術符号化方法を適用するエントロピー符号器３
０に加えられている。

【００７６】予測器２５は、多値画像情報ＩＰａに基づ
き、符号化対象となっている注目画素ｙ（図２（ａ）参
照）の画素値を、この注目画素に隣接する参照画素ａ、
参照画素ｂ、参照画素ｃの値を用いて予測演算するもの
であり、その予測演算結果は、画素予測値ＩＰｐとし
て、予測誤差演算器２に加えられている。また、予測器
２５は、フィルタ種別情報ＳＦの内容に対応して、上述
した７種類の予測式（図２（ｂ）参照）のうち、そのと
きに使用する予測式を選択する。

【００７７】予測誤差演算器２は、注目画素について、
多階調画像情報ＩＰａと画素予測値ＩＰｐとの誤差を算
出するものであり、その算出結果は、誤差値ＥＰとして
エントロピー符号器３０に加えられている。

【００７８】エントロピー符号器３０において、誤差値
ＥＰは、二値化処理部３１に加えられている。二値化処
理部３１は、入力した誤差値ＥＰに対して、上述した処
理（図５参照）を適用し、誤差値ＥＰを二値化処理する
ものであり、その処理結果は、二値化誤差値ＥＰｓとし
て、予測情報生成部３２に加えられている。

【００７９】また、エントロピー符号器３０において、
フィルタ種別情報ＳＦは統計モデル発生部３３および算
術符号器３４に加えられている。統計モデル発生部３３
は、フィルタ種別情報ＳＦに対応した統計モデルに従っ
て、注目画素に対する参照画素のサンプリングアドレス
を指定するためのテンプレートを発生するものであり、
そのテンプレート情報ＴＰは、予測情報生成部３２に加
えられている。

【００８０】予測情報生成部３２は、テンプレート情報
ＴＰに基づいて参照画素の画素値を抽出し、その抽出結
果による参照画素のパターンのコンテクストの値、その
ときのシンボルの種別、および、出現確率等の予測情報
ＰＰｓを形成し、その予測情報を算術符号器３４に出力
するものである。

【００８１】算術符号器３４は、予測情報ＰＰｓに基づ
いて、所定の算術符号化演算を適用するものであり、そ
の演算結果により得られた符号データを、所定のフォー
マットの画像符号データＣＤとして出力する。また、算
術符号器３４は、このとき、フィルタ種別情報ＳＦの内
容に対応した予測式をあらわす情報を、おのおのの多階
調画情報に対応したスキャンヘッダの情報Ｓｓにセット
する。

【００８２】このようにして、本実施例では、ＤＰＣＭ
方式の前処理としてウエーブレット変換を適用する際、
出力信号を変換したときのフィルタ種別に応じて、予測
器で適用する予測式を変更するとともに、算術符号化方
式で適用する統計モデルを変更しているので、画像符号
データＣＤの符号化圧縮率が格段に向上する。本発明者
の実験によれば、ＤＰＣＭ方式で、ＤＣＴ方式程度の符
号化圧縮率が達成されたことが確認できた。

【００８３】なお、上述した実施例における予測式以外
の予測式を適用することもできる。また、本発明はＪＰ
ＥＧ方式以外の同様な符号化方式についても同様にして
適用することができる。

【００８４】また、上述した実施例では、予測器の予測
式を複数儲け、フィルタ種別に応じて適用する予測式を
選択するようにしているが、複数の予測式のそれぞれを
演算する予測式を複数儲け、フィルタ種別に応じて適用
する予測器を選択するようにすると、予測演算をハード
的に実行できるので、処理速度が向上する。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
可逆符号化方式（ＤＰＣＭ方式）の前処理としてウエー
ブレット変換を適用する際、出力信号を変換したときの
フィルタ種別に応じて、予測器で適用する予測式を変更
するようにしているので、符号データの符号化圧縮率が
向上するという効果を得る。

【００８６】また、ＤＰＣＭ方式の前処理としてウエー
ブレット変換を適用する際、出力信号を変換したときの
フィルタ種別に応じて、算術符号化方式で適用する統計
モデルを変更しているので、符号データの符号化圧縮率
が向上するという効果も得る。

【００８７】また、ＤＰＣＭ方式の前処理としてウエー
ブレット変換を適用する際、出力信号を変換したときの
フィルタ種別に応じて、予測器で適用する予測式を変更
するとともに、算術符号化方式で適用する統計モデルを
変更しているので、符号データの符号化圧縮率が格段に
向上するという効果も得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る多階調符号化装置を示
したブロック図。

【図２】予測器で適用する参照画素の一例を示した概略
図。

【図３】予測式の一例を示した図。

【図４】本発明の他の実施例に係る多階調符号化装置を
示したブロック図。

【図５】二値化処理の一例を示したフローチャート。

【図６】Ｓｚのグループ分けの際に参照する表の一例を
示した図表。

【図７】算術符号化によるロスレス符号化統計モデルの
一例を示した図表。

【図８】本発明のさらに他の実施例に係る多階調符号化
装置を示したブロック図。

【図９】ウエーブレット変換をＤＰＣＭ方式（可逆符号
化方式）の前処理として適用する場合の多階調画像情報
の符号化装置の一例を示したブロック図。

【図１０】ウエーブレット変換器の一例を示したブロッ
ク図。

【図１１】ウエーブレット変換における周波数帯域分割
を説明するための概略図。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多階調画像データをウエーブレット変換
   処理するウエーブレット変換処理手段と、 上記ウエーブレット変換処理手段の出力信号に基づき、
   符号化対象の注目画素の画素値を所定の予測演算により
   予測する予測演算手段と、 上記予測演算手段が予測した画素値と、上記ウエーブレ
   ット変換手段から出力された注目画素の画素値との誤差
   を演算する予測誤差演算手段と、 上記予測誤差演算手段が算出した誤差値に基づき、所定
   のエントロピー符号化処理を適用するエントロピー符号
   器を備え、 上記予測演算手段は、上記注目画素について、上記ウエ
   ーブレット変換処理手段により適用されているフィルタ
   種別に応じて、適用する予測演算を変更することを特徴
   とする多階調画像符号化方法。
2. 【請求項２】 多階調画像データをウエーブレット変換
   処理するウエーブレット変換処理手段と、 上記ウエーブレット変換処理手段の出力信号に基づき、
   符号化対象の注目画素の画素値を所定の予測演算により
   予測する予測演算手段と、 上記予測演算手段が予測した画素値と、上記ウエーブレ
   ット変換手段から出力された注目画素の画素値との誤差
   を演算する予測誤差演算手段と、 上記予測誤差演算手段が算出した誤差値に基づき、所定
   の算術符号化処理を適用する算術符号器を備え、 上記算術符号器は、上記ウエーブレット変換処理手段が
   適用するフィルタ種別に応じて、符号化時に適用する統
   計モデルを変更することを特徴とする多階調画像符号化
   方法。
3. 【請求項３】 多階調画像データをウエーブレット変換
   処理するウエーブレット変換処理手段と、 上記ウエーブレット変換処理手段の出力信号に基づき、
   符号化対象の注目画素の画素値を所定の予測演算により
   予測する予測演算手段と、 上記予測演算手段が予測した画素値と、上記ウエーブレ
   ット変換手段から出力された注目画素の画素値との誤差
   を演算する予測誤差演算手段と、 上記予測誤差演算手段が算出した誤差値に基づき、所定
   のエントロピー符号化処理を適用するエントロピー符号
   器を備え、 上記上記予測演算手段は、上記注目画素について、上記
   ウエーブレット変換処理手段により適用されているフィ
   ルタ種別に応じて、適用する予測演算を変更する一方、 上記算術符号器は、上記ウエーブレット変換処理手段が
   適用するフィルタ種別に応じて、符号化時に適用する統
   計モデルを変更することを特徴とする多階調画像符号化
   方法。
4. 【請求項４】 前記予測演算手段は、前記ウエーブレッ
   ト変換手段により適用されているフィルタ種別が、水平
   方向に画像変換するものである場合には、水平方向の参
   照画素に基づいて注目画素の予測演算を行い、上記フィ
   ルタ種別が、垂直方向に画像変換するものである場合に
   は、垂直方向の参照画素に基づいて注目画素の予測演算
   を行い、上記フィルタ種別が、水平および垂直方向に画
   像変換するものである場合には、斜め方向の参照画素に
   基づいて注目画素の予測演算を行うことを特徴とする請
   求項１または請求項３記載の多階調画像符号化方法。
5. 【請求項５】 前記統計モデルは、前記ウエーブレット
   変換手段により適用されているフィルタ種別の画像変換
   方向、および、総ダウンサンプリング率に基づいて、あ
   らかじめ複数作成されているものから選択されることを
   特徴とする請求項２または請求項３記載の多階調画像符
   号化方法。