JPH10224789A

JPH10224789A - 画像データ処理装置および画像データ処理方法

Info

Publication number: JPH10224789A
Application number: JP2491397A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Yajima; 達雄矢嶋; Hiroshi Shiromizu; 博白水; Akiko Nakagawa; 章子中川; Koshi Yamaguchi; 幸志山口
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-02-07
Filing date: 1997-02-07
Publication date: 1998-08-21
Also published as: US6148110A

Abstract

(57)【要約】【課題】データ量を大幅に削減し、高いデータ圧縮を
実現するとともに、動画像データを高い圧縮率で圧縮す
る。【解決手段】ウェーブレット空間の低レイヤから高レ
イヤの零領域を予測し有意空間以外を削除することでデ
ータ圧縮を行なう零予測圧縮装置103と、有意空間以外
を削除された圧縮データから再びウェーブレット変換後
のデータに復元する零値予測伸張装置106と、サブバン
ド同士の差分演算を行なう減算器109と、差分を蓄積す
る差分蓄積バッファ108とを備え、さらに復号化装置に
零値予測伸張装置106と差分蓄積バッファ108とを備えた
ことにより、高周波成分における零値を予測し、マスク
処理を行うことによってデータ量を大幅に削減、高いデ
ータ圧縮を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像圧縮処理等に
用いられる画像データ処理装置および画像データ処理方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通信媒体や記録媒体を前提とした画像の
高効率符号化技術において、ＤＣＴ（離散コサイン変
換）を用いた技術が盛んに応用されている。しかしなが
ら、ＤＣＴを用いた圧縮手法に内在する本質的問題とし
て、圧縮率を高くするとブロック歪み，モスキート雑音
等が視覚的に認められ、圧縮率に限界があった。

【０００３】そこで、近年では、圧縮率の向上を図るべ
く、新しい圧縮手法が提案されており、特にサブバンド
符号化の１つであるウェーブレット変換を用いた圧縮技
術（以降、ウェーブレットと記す）が注目されている。
このウェーブレットを用いると、ブロックの概念が無い
ためＤＣＴで発生したブロック間歪みが無くなり、視覚
的にかなりの画質改善が望める。

【０００４】ＤＣＴとウェーブレットの圧縮画像の特徴
として、ＤＣＴはデジタル的な画像となり、圧縮率を高
めることにより高周波成分で構成された画像となってし
まう。その結果として高周波成分は保存されるが、逆に
視覚的に目立つ高周波成分で構成された歪みが生じてし
まう。一方、ウェーブレットはアナログ的な画像とな
り、圧縮率を高めることにより自然に高周波成分が欠落
してくる。言い換えれば信号帯域の高周波部分から次第
にカットされていく。その結果として全体的に解像度が
低下していくため、同一の圧縮率であればＤＣＴと比べ
て視覚的画質劣化が少なくなる。

【０００５】以下に従来のウェーブレット画像圧縮装置
について図１２を参照しながら説明する。まず、動画像
データの圧縮処理過程において、入力された画像データ
はフレームメモリ2101に入力される。次に、フレームメ
モリ2101からの出力データがウェーブレット変換部2102
へ入力される。ここで、ウェーブレット変換について詳
しく説明する。

【０００６】図１３はウェーブレット変換部2102におけ
るウェーブレット変換処理を示したブロック図である。
図１３に示すように、入力画像データは水平方向のロー
パスフィルタ（ＬＰＦ）とハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
に入力されて水平方向の帯域を２分割後、それぞれダウ
ンサンプラ（下向き矢印）によりデータ量を各々時間的
に２分の１に間引く。前記水平方向のローパスフィルタ
（ＬＰＦ）を通ってデータ量を２分の１に間引いた入力
画像データはさらに垂直方向のローパスフィルタ（ＬＰ
Ｆ）とハイパスフィルタ（ＨＰＦ）に入力されて垂直方
向の帯域を２分割後、それぞれダウンサンプラ（下向き
矢印）によりデータ量を各々時間的に２分の１に間引
く。

【０００７】レイヤ０の変換処理について説明すると、
入力画像データは水平方向のローパスフィルタ（ＬＰ
Ｆ）を通ってデータ量が２分の１に間引かれ、次の垂直
方向のハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を通ってデータ量が
２分の１に間引かれた画像データをL0,LHサブバンド信
号とする。また水平方向のハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
を通ってデータ量が２分の１に間引かれ、次の垂直方向
のローパスフィルタ（ＬＰＦ）を通ってデータ量が２分
の１に間引かれた画像データをL0,HLサブバンド信号と
する。また水平方向のハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を通
ってデータ量が２分の１に間引かれ、次の垂直方向のハ
イパスフィルタ（ＨＰＦ）を通ってデータ量が２分の１
に間引かれた画像データをL0,HHサブバンド信号とす
る。

【０００８】前述の水平方向のローパスフィルタ（ＬＰ
Ｆ）を通ってデータ量が２分の１に間引かれ、次の垂直
方向のローパスフィルタ（ＬＰＦ）を通ってデータ量を
各々時間的に２分の１に間引いた成分に対しては、さら
に前記処理を繰り返す（レイヤ１，レイヤ２）。L1,L
H、L1,HL、L1,HHはレイヤ１におけるサブバンド信号で
あり、L2,LH、L2,HL、L2,HHはレイヤ２におけるサブバ
ンド信号である。なお、図１３においては便宜上３回目
のウェーブレット変換を行なった状態までを表すものと
する。

【０００９】このように処理を繰り返すことにより、結
果的に生成される係数成分としては、水平および垂直方
向の周波数分割を低周波数領域に沿って２分の１にデー
タ量を低減させた係数データが蓄積されていくことにな
る。図１４はウェーブレット空間を示す説明図であり、
ウェーブレット変換係数信号を複数の周波数帯域ごとに
表している。1501はレイヤ２のＬＬ成分サブバンド空
間、1502はレイヤ２のＨＬ成分サブバンド空間、1503は
レイヤ２のＬＨ成分サブバンド空間、1504はレイヤ２の
ＨＨ成分サブバンド空間である。1505〜1507はレイヤ１
の各成分ＨＬ，ＬＨ，ＨＨのサブバンド空間である。15
08〜1510はレイヤ０の各成分ＨＬ，ＬＨ，ＨＨのサブバ
ンド空間である。

【００１０】図１２に戻って、上記特徴を持つウェーブ
レット変換部2102で変換された各周波数帯域ごとの係数
に対し、量子化部2103にて量子化を行ない、この量子化
部2103から出力されたデータを可変長符号化部2104にて
より発生確率の高いデータにより多くの情報を割り当て
るようにして符号化を行う。このようにしてデータ全体
の情報量の削減を図り、入力画像の圧縮処理が行なわれ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウェー
ブレット変換では特に高周波成分の画像空間において零
値の部分が多いが、従来のウェーブレット変換装置では
この部分で効率よくデータ量を削減することが出来なか
った。従来の装置は零値を多く含む空間においてはその
空間全域において量子化ステップを荒くする等の方法で
データ量を減らしているにすぎず、圧縮率を高めようと
すれば画質が低下してしまい、高い圧縮率は望めなかっ
た。

【００１２】本発明の目的は、前記従来の問題を解決
し、高い圧縮率が望める画像データ処理装置および画像
データ処理方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、低レイヤーか
ら高レイヤーの零値領域を予測する手段と、ウェーブレ
ット変換後のデータのうち重要でないと予測された画像
データを削除する手段を備え、重要でない部分が削除さ
れた予測された画像データから再びウェーブレット変換
後のデータに復元する手段を備える。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、ウェーブレット空間の低周波サブバンドから高周波
サブバンドの有意空間を予測する手段を有する零領域予
測装置と、この零領域予測装置により予測された有意空
間以外のデータをマスクする処理を行う零領域マスク装
置とを備えたものであり、この構成により、フレーム間
相関の大きい画像を圧縮するときに高周波成分の空間に
おいて零値となるであろう領域を予測し、予測された領
域のデータが圧縮データから削減できるため、高いデー
タ圧縮が実現できるという作用を有する。

【００１５】本発明の請求項３に記載の発明は、圧縮対
象画像に対して最初にサブバンド分割を行なう第１のサ
ブバンド分割装置および２回目以降のサブバンド分割を
行なう複数のサブバンド分割装置と、ウェーブレット空
間の低周波サブバンドから高周波サブバンドの有意空間
を予測する手段を有する零領域予測装置と、この零領域
予測装置により予測された有意空間以外のデータをマス
クする処理を行う零領域マスク装置と、低周波差分サブ
バンド信号を受けて、それまでのデータと加算して逐次
蓄積する差分蓄積バッファと、この差分蓄積バッファか
ら読み出されるデコード復元低周波サブバンド信号と、
第１のサブバンド分割装置から出力される低周波サブバ
ンド信号との差分をとる差分装置と、この差分装置から
出力される差分サブバンド低周波成分信号を２回目のサ
ブバンド分割を行なうサブバンド分割装置に与えるよう
に構成したものであり、この構成が次のような作用を持
つ。ここでは、入力画像が現時刻の画像であるとする。
この場合、差分蓄積バッファに存在する画像が前時刻ま
での画像である。

【００１６】ａ）現時刻の画像について最初に第１のサ
ブバンド分割装置によって１回目のサブバンド分割を行
ない、このサブバンド分割によって生成された低周波
（LL）サブバンドのデータについては差分装置によって
差分蓄積バッファから読み出した前時刻の画像との差分
を取り、その差分画像データを２回目以降のサブバンド
分割を行なって出力する。同時にこの差分画像データは
伸張して次の差分画像データ生成のための差分蓄積バッ
ファに蓄積されるので、差分蓄積バッファに格納されて
いる画像は前時刻までの画像となる。

【００１７】ｂ）差分装置から出力された差分画像デー
タを零領域予測装置に与えることにより、マスク処理の
ためのマスクデータを生成する。

【００１８】ｃ）１回目のサブバンド分割によって生成
された低周波サブバンド以外の各サブバンドのデータに
ついては、零領域マスク装置にて前述のマスクデータを
用いてマスク処理を行い、このマスク処理済みデータを
出力する。

【００１９】このように前時刻の画像との差分を取る前
にサブバンド分割を行なって低周波（LL）サブバンドと
それ以外の高周波サブバンドのデータに分け、低周波
（LL）サブバンドのデータのみからマスクデータを生成
するので、マスクデータの精度が高く、マスク処理の効
果も高くなる。

【００２０】本発明の請求項４に記載の発明は、ウェー
ブレット変換圧縮されたデータに対してサブバンド合成
行なう複数のサブバンド合成装置と、ウェーブレット変
換圧縮されたデータを有意空間のみに割り当てる手段を
有する零領域補間装置と、サブバンド合成装置より得ら
れた低周波差分サブバンド信号を受けて、それまでのデ
ータと加算して逐次蓄積する差分蓄積バッファとを備
え、差分蓄積バッファから読み出されるデコード復元低
周波サブバンド信号を前記サブバンド合成装置の中の一
つに与えることにより画像を復元することを特徴とする
画像データ処理装置における画像伸張装置であり、請求
項３に記載の画像データ処理装置によって圧縮された動
画像データより元の動画像を復元することができる。

【００２１】（実施の形態１）以下、本発明の画像デー
タ処理装置および画像データ処理方法に係る実施の形態
を図面に基づいて説明する。

【００２２】図１は本発明の実施の形態１に係る画像デ
ータ処理装置における画像圧縮装置の全体構成を示すブ
ロック図である。151は当該画像圧縮装置に入力される
画像信号、152は当該画像圧縮装置から出力される圧縮
信号である。なお、101は入力画像を、105は当該画像圧
縮装置によって生成された圧縮データを示す。

【００２３】102a，102b，102cは２次元サブバンド分割
装置であり、本実施の形態の画像圧縮装置には全部で３
段の２次元サブバンド分割装置を備えている。初段（１
段目）の２次元サブバンド分割装置102aは圧縮対象画像
のサブバンド分割を行なう。102b，102cはそれぞれ２段
目，３段目の２次元サブバンド分割装置である。

【００２４】図２は２次元サブバンド分割装置102a，10
2b，102cの構成を示すブロック図であり、201は水平ロ
ーパスフィルタ、202は水平ハイパスフィルタである。2
05は水平ダウンサンプラである。203は垂直ローパスフ
ィルタ、204は垂直ハイパスフィルタである。206は垂直
ダウンサンプラである。

【００２５】２次元サブバンド分割処理は以下のように
行われる。すなわち、入力データを基に水平ローパスフ
ィルタ201と水平ダウンサンプラ205によって水平成分低
周波サブバンドデータ258が生成され、さらに垂直ロー
パスフィルタ203と垂直ダウンサンプラ206によってＬＬ
成分が、垂直ハイパスフィルタ204と垂直ダウンサンプ
ラ206によってＬＨ成分が生成される。また２次元デー
タ221を基に水平ハイパスフィルタ202と水平ダウンサン
プラ205によって水平成分高周波サブバンドデータ259が
生成され、さらに垂直ローパスフィルタ203と垂直ダウ
ンサンプラ206によってＨＬ成分が、垂直ハイパスフィ
ルタ204と垂直ダウンサンプラ206によってＨＨ成分が生
成される。

【００２６】103はウェーブレット空間の低周波サブバ
ンドから高周波サブバンドの有意空間を予測する手段お
よび予測された有意空間以外のデータをマスクする手段
を備えた零値予測圧縮装置である。零値予測圧縮装置10
3の詳細な構成は図３に示す。 104はＶＬＣ装置であ
る。ＶＬＣ装置104の詳細な構成は図４に示す。図４に
おいて、401は各サブバンド信号を時分割混合する信号
混合装置、402は混合された信号を可逆符号化する可逆
符号化器である。

【００２７】106は零値予測伸張装置である。図５は零
値予測伸張装置の構成を示すブロック図であり、501は
零領域予測装置、502は零領域補間装置である。

【００２８】107aおよび107bは２次元サブバンド合成装
置である。図６は２次元サブバンド合成装置107aおよび
107bの構成を示すブロック図である。606は前述の２次
元サブバンド分割装置102における水平ローパスフィル
タ201の特性に基づいて設計された帯域合成フィルタ、6
07は前述の２次元サブバンド分割装置102における水平
ハイパスフィルタ202の特性に基づいて設計された帯域
合成フィルタである。604は前述の垂直ローパスフィル
タ203に基づいて設計された帯域合成フィルタ、605は前
述の垂直ハイパスフィルタ204に基づいて設計された帯
域合成フィルタである。602は水平アップサンプラ、601
は垂直アップサンプラである。

【００２９】入力したＬＬ成分とＬＨ成分のサブバンド
データは、垂直アップサンプラ601および帯域合成フィ
ルタ604，605によって処理され、水平成分低周波サブバ
ンドデータ664が生成される。また入力したＨＬ成分と
ＨＨ成分のサブバンドデータも垂直アップサンプラ601
および帯域合成フィルタ604，605によって処理され、水
平成分高周波サブバンドデータ665が生成される。これ
ら水平成分低周波サブバンドデータ664と水平成分高周
波サブバンドデータ665を水平アップサンプラ602と帯域
合成フィルタ606，607に通して合成することにより２次
元データ（763，767）を得ることができる。

【００３０】108は２次元サブバンド合成装置107bから
出力された復元直流成分信号176を受けてそれまでのデ
ータと加算して逐次蓄積する差分蓄積バッファである。
図９は差分蓄積バッファ108の構成を示すブロック図で
あり、901は加算器、902は２次元メモリである。復元直
流成分信号176が差分入力信号となり、２次元メモリ902
から読み出された差分蓄積信号がデコード復元LLサブバ
ンド信号177として出力される。加算器901は、２次元メ
モリ902から読み出されたデータと新た入力する復元直
流成分信号とを加算する。加算器90１から出力されるデ
ータは２次元メモリ902に書き込まれる。このように差
分画像データは逐次、加算器90１によって加算され、２
次元メモリ902に書き込まれるので、２次元メモリ902に
格納されるデータは差分画像データではなく画像信号そ
のものとなる。入力画像を現時刻の画像とすれば、差分
蓄積バッファ108には常時、前時刻までの画像が格納さ
れることになる。

【００３１】109は減算器である。この減算器109は、初
段の２次元サブバンド分割装置102aにより圧縮対象画像
について最初にサブバンド分割を行なって得たサブバン
ド低周波成分すなわちレイヤ０のLLサブバンド信号153
と、１つ前のフレームにおけるレイヤ０のLLサブバンド
信号との差分をとる差分装置として動作する。この１つ
前のフレームのレイヤ０のLLサブバンド信号は、前述の
差分蓄積バッファ108から出力される信号すなわちデコ
ード復元LLサブバンド信号177である。差分蓄積バッフ
ァ108からデコード復元LLサブバンド信号177を出力する
までの処理については後段にて詳細に説明する。

【００３２】153はレイヤ０のLLサブバンド信号、154は
レイヤ０のLHサブバンド信号、155はレイヤ０のHLサブ
バンド信号、156はレイヤ０のHHサブバンド信号であ
る。157は減算器109から出力される差分LLサブバンド信
号である。

【００３３】158はレイヤ１のLLサブバンド信号、159は
レイヤ１のLHサブバンド信号、160はレイヤ１のHLサブ
バンド信号、161はレイヤ１のHHサブバンド信号であ
る。162はレイヤ２のLLサブバンド信号、163はレイヤ２
のLHサブバンド信号、164はレイヤ２のHLサブバンド信
号、165はレイヤ２のHHサブバンド信号である。

【００３４】166はレイヤ１のLH零領域予測サブバンド
信号、167はレイヤ１のHL零領域予測サブバンド信号、1
68はレイヤ１のHH零領域予測サブバンド信号、169はレ
イヤ０のLH零領域予測サブバンド信号、170はレイヤ０
のHL零領域予測サブバンド信号、171はレイヤ０のHH零
領域予測サブバンド信号である。

【００３５】172はレイヤ１のLH復元サブバンド信号、1
73はレイヤ１のHL復元サブバンド信号、174はレイヤ１
のHH復元サブバンド信号であり、これらは零値予測伸張
装置106から出力される。175は２次元サブバンド合成装
置107aから出力される第１の復元直流成分信号、176は
２次元サブバンド合成装置107bから出力される第２の復
元直流成分信号である。177は差分蓄積バッファ108から
読み出されるデコード復元LLサブバンド信号である。

【００３６】図７は本発明の実施の形態１の画像データ
処理装置における画像データを伸張するための画像伸張
装置を示すブロック図であり、701はＩＶＬＣ装置であ
る。702は差分蓄積バッファであり、前述の画像圧縮装
置における差分蓄積バッファ108と同じ構成のものであ
る。また106a，106bは零値予測伸張装置であり、107c，
107d，107eは２次元サブバンド合成装置であり、これら
も前述の画像圧縮装置における零値予測伸張装置106お
よび２次元サブバンド合成装置107a，107bと同じ構成の
ものである。

【００３７】751は当該画像伸張装置に入力される圧縮
データ信号、752は当該画像伸張装置によって伸張され
出力されるデコード画像信号である。105は圧縮デー
タ、703はデコード画像である。

【００３８】753はレイヤ２のLLサブバンド信号、754は
レイヤ２のLHサブバンド信号、755はレイヤ２のHLサブ
バンド信号、756はレイヤ２のHHサブバンド信号であ
る。757はレイヤ１のLH零領域予測サブバンド信号、758
はレイヤ１のHL零領域予測サブバンド信号、759はレイ
ヤ１のHH零領域予測サブバンド信号である。760はレイ
ヤ０のLH零領域予測サブバンド信号、761はレイヤ０のH
L零領域予測サブバンド信号、762はレイヤ０のHH零領域
予測サブバンド信号である。以上の信号753〜762はＩＶ
ＬＣ装置701から出力される。

【００３９】763は２次元サブバンド合成装置107cから
出力される復元直流成分差分信号である。

【００４０】764はレイヤ１のLH復元サブバンド信号、7
65はレイヤ１のHL復元サブバンド信号、766はレイヤ１
のHH復元サブバンド信号であり、これらは零値予測伸張
装置106aから出力される。767は２次元サブバンド合成
装置107dから出力される復元直流成分差分信号である。

【００４１】768はレイヤ０のLH復元サブバンド信号、7
69はレイヤ０のHL復元サブバンド信号、770はレイヤ０
のHH復元サブバンド信号であり、これらは零値予測伸張
装置106bから出力される。771は差分蓄積バッファ702か
ら出力される復元直流成分信号である。

【００４２】ここで零値予測圧縮装置103の動作につい
て詳細に説明する（図３参照）。零値予測圧縮装置103
の零領域予測装置301は、レイヤ２の量子化サブバンド
データ163,164,165（L2LH,L2HL,L2HH）を基にレイヤ１
の量子化サブバンドデータの重要データの位置を予測し
て、その予測位置を含まない領域を示すマスクデータす
なわちレイヤ１の零領域予測データ（E1LH,E1HL,E1HH）
を生成する。また同様にしてレイヤ１の量子化サブバン
ドデータ159,160,161,（L1LH,L1HL,L1HH）を基にレイヤ
０の量子化サブバンドデータの重要データの位置を予測
して、その予測位置を示すレイヤ０の零領域予測データ
（E0LH,E0HL,E0HH）を生成する。

【００４３】図１０はマスク処理の効果を説明するため
の説明図、図１１は零値予測処理およびマスク処理を説
明するための説明図である。零領域予測装置301の予測
手法について図１０および図１１を参照して説明する。
なお図１１は例としてＨＬサブバンド空間におけるマス
ク処理を示している。例えばレイヤ２の量子化サブバン
ドデータ（L2LH,L2HL,L2HH）を基にレイヤ１の量子化サ
ブバンドデータの重要データの存在する位置を予測する
場合には図１１に示すように、レイヤ２のＨＬサブバン
ド空間1502の中にて所定の値より大きな値を持つ構成要
素が抽出され、その構成要素の座標および広さを水平及
び垂直方向ともに２倍にすることにより、レイヤ１のＨ
Ｌサブバンド空間1505における前記構成要素の存在する
位置を予測してこの予測位置を含まない領域を示すレイ
ヤ１の零領域予測データ（マスクデータ）E1HLを生成す
る。このレイヤ１の零領域予測データE1HLによってマス
クプレーン空間506が形成される。図１１のマスクプレ
ーン空間506において、予測位置を含まない領域を斜線
部として示している。次のマスク処理では、この斜線部
と重なる位置の画像データが零に置き換えられることに
なる。

【００４４】またレイヤ２の他のサブバンド空間すなわ
ちＬＨサブバンド空間およびＨＨサブバンド空間につい
ても同様に処理を行ない、所定の値より大きな値を持つ
構成要素が抽出され、その構成要素の座標および広さを
水平及び垂直方向ともに２倍にすることにより、レイヤ
１のＬＨサブバンド空間およびレイヤ１のＨＨサブバン
ド空間における前記構成要素の存在する位置を予測し、
その予測位置を含まない領域を示すレイヤ１の零領域予
測データ（マスクデータ）E1LH，E1HHを生成する。そし
てこれら予測データに従ってマスクプレーン空間が形成
される。

【００４５】同様にしてレイヤ１についても、レイヤ１
の量子化サブバンドデータ（L1LH,L1HL,L1HH）を基にレ
イヤ０の空間における要素の存在する位置を予測して、
レイヤ０の零領域予測データ（E0LH,E0HL,E0HH）を生成
し、マスクプレーン空間406が形成される（図１１参
照）。この場合も、次のマスク処理によって予測位置を
含まない領域（斜線部）と重なる位置の画像データが零
に置き換えられることになる。

【００４６】次に図３を参照して説明する。零領域マス
ク装置302では、レイヤ１の零領域予測データ（E1LH,E1
HL,E1HH）によって形成されたマスクプレーン空間506と
レイヤ０の零領域予測データ（E0LH,E0HL,E0HH）によっ
て形成されたマスクプレーン空間406によって、レイヤ
１量子化サブバンドデータ159,160,161,（L1LH,L1HL,L1
HH）と、レイヤ０の量子化サブバンドデータ154,155,15
6（L0LH,L0HL,L0HH）をマスク処理する。このようにし
てレイヤ１とレイヤ０のマスクされていない量子化サブ
バンドデータのみを量子化マスクサブバンドデータ（M1
LH:166，M1HL:167，M1HH:168，M0LH:169，M0HL:170，M0
HH:171）として出力する。

【００４７】以上のようにマスク処理されると、図１０
の下段に示すように斜線で示した部分のデータが削除さ
れる。図１０では立方体の体積がデータの量を表してい
る。もしこのようなマスク処理しないならば、図１０の
上段に示すように各レイヤともデータの量は比較的大き
く、圧縮画像データ列も長い。マスク処理により、斜線
で示した部分のデータが零として処理されるので、残っ
たデータのみが圧縮画像データ列を作り、圧縮画像デー
タ列は短く、大幅な圧縮が可能となる。

【００４８】ところで、差分画像データではない普通の
画像では、レイヤ２のＨＬサブバンド空間1502とレイヤ
１のＨＬサブバンド空間1505とレイヤ０のＨＬサブバン
ド空間1508には相関がある。従って、レイヤ２の各サブ
バンド空間のデータからレイヤ１の各サブバンド空間に
おけるデータ存在位置を予測でき、またレイヤ１の各サ
ブバンド空間のデータからレイヤ０の各サブバンド空間
におけるデータ存在位置を予測できる。差分蓄積バッフ
ァ108内のデータを強制的に全て零にすることにより、
その直後に差分蓄積バッファ108から出力されるデコー
ド復元LLサブバンド信号177は零となるから、減算器109
での減算処理は実質的に無効であり、その時に圧縮され
る画像は差分画像データではない普通の画像となる。

【００４９】動画の差分データを圧縮する時は、差分蓄
積バッファ108には前時刻までの画像が格納される。そ
して差分蓄積バッファ108から前時刻までの画像データ
（デコード復元LLサブバンド信号177）が出力される
と、減算器109で減算処理され、その時に圧縮される画
像は差分画像データとなる。このように差分画像データ
となっても、前述と同様にして零領域予測データが生成
され、マスクプレーン空間が形成され、マスク処理され
る。以下、動画の差分データを圧縮する時の大まかな動
作を説明する。

【００５０】ａ）現時刻の画像について最初にサブバン
ド分割装置102aによって１回目のサブバンド分割を行な
い、このサブバンド分割によって生成された低周波（L
L）サブバンドのデータについては減算器109にて差分蓄
積バッファ108から読み出した前時刻の画像との差分を
取り、その差分画像データを２回目以降のサブバンド分
割を行なって出力する。同時にこの差分画像データは伸
張して差分蓄積バッファ108に蓄積されるので、入力画
像を現時刻の画像とするなら差分蓄積バッファ108に存
在する画像が前時刻までの画像となる。

【００５１】ｂ）減算器109から出力された差分画像デ
ータを零値予測圧縮装置103に与え、零値予測圧縮装置1
03にてマスク処理のための零領域予測データが生成され
る。

【００５２】ｃ）１回目のサブバンド分割によって生成
された低周波サブバンド以外の各サブバンドのデータ
は、前述の零領域予測データを用いて零値予測圧縮装置
103にてマスク処理され、このマスク処理済みデータが
出力される。

【００５３】次に、本実施の形態の画像データ処理装置
の動作を順を追って詳細に説明する。図１で、まず入力
画像101が与えられたとすると、この画像データ151を受
けて、１段目の２次元サブバンド分割装置102aによりレ
イヤ０の各サブバンド信号（153,154,155,156）を生成
する。

【００５４】次にLLサブバンド信号153を受けて、減算
器109はデコーダで再生された１つ前のフレームのレイ
ヤ０のLLサブバンド信号との差分をとった差分LLサブバ
ンド信号157を生成する。

【００５５】次に差分LLサブバンド信号157を受けて、
２段目の２次元サブバンド分割装置102bによりレイヤ１
の各サブバンド信号（158,159,160,161）を生成する。

【００５６】次にLLサブバンド信号158を受けて、３段
目の２次元サブバンド分割装置102cによりレイヤ２の各
サブバンド信号（162,163,164,165）を生成する。

【００５７】次に各レイヤのLLサブバンド以外のサブバ
ンド信号（154,155,156,159,160,161,163,164,165）を
受けて、零値予測圧縮装置103により各レイヤの零領域
予測サブバンド信号（166,167,168,169,170,171）を生
成する。

【００５８】次にレイヤ２の各サブバンド信号（162,16
3,164,165）と各レイヤの零領域予測サブバンド信号（1
66,167,168,169,170,171）を受けて、ＶＬＣ装置104は
圧縮信号152を生成する。

【００５９】同時に、レイヤ２のLLサブバンド以外のサ
ブバンド信号（163,164,165）とレイヤ１の零領域予測
サブバンド信号（166,167,168）を受けて、零値予測伸
張装置106によりレイヤ１のLLサブバンド以外の復元サ
ブバンド信号（172,173,174）を生成する。

【００６０】次にレイヤ２の各サブバンド信号（162,16
3,164,165）を受けて、２次元サブバンド合成装置107に
よりレイヤ２の復元直流成分信号175を生成する。

【００６１】次にレイヤ２の各サブバンドの復元直流成
分信号（175,172,173,174）を受けて、復元直流成分信
号176を生成する。

【００６２】次に復元直流成分信号176を受けて、差分
蓄積バッファ108によりデコード復元LLサブバンド信号1
77生成する。

【００６３】以上の動作を行なうことで３段階のウェー
ブレット変換による画像圧縮を行なう。

【００６４】また、この可変長圧縮画像データ105を復
号するために、図７に示すように、圧縮信号751を受け
て、ＩＶＬＣ装置701によりレイヤ２の各サブバンド信
号（753,754,755,756）、レイヤ１のLLサブバンド以外
の零領域予測サブバンド信号（757,758,759）、レイヤ
０のLLサブバンド以外の零領域予測サブバンド信号（76
0,761,762）を生成する。

【００６５】次にレイヤ２のLLサブバンド以外の各サブ
バンド信号（754,755,756）と、レイヤ１のLLサブバン
ド以外の零領域予測サブバンド信号（757,758,759）と
を受けて、零値予測伸張装置106aによりレイヤ１の復元
サブバンド信号（764,765,766）を生成する。

【００６６】次にレイヤ１のLLサブバンド以外の各復元
サブバンド信号（764,765,766）と、ＩＶＬＣ装置701か
ら出力されるレイヤ０のLLサブバンド以外の各サブバン
ド信号（760,761,762）とを受けて、零値予測伸張装置1
06bによりレイヤ０の復元サブバンド信号（768,769,77
0）を生成する。

【００６７】同時に、ＩＶＬＣ装置701から出力される
レイヤ２の各サブバンド信号（753,754,755,756）を受
けて、２次元サブバンド合成装置107cにより第１復元直
流成分差分信号763を生成する。

【００６８】次に第１復元直流成分差分信号763とレイ
ヤ１のLLサブバンド以外の復元サブバンド信号（764,76
5,766）を受けて、２次元サブバンド合成装置107dによ
り第２復元直流成分差分信号767を生成する。

【００６９】次に第２復元直流成分差分信号767を受け
て、差分蓄積バッファ702により第１のデコード復元LL
サブバンド信号771を生成する。

【００７０】次にデコード復元LLサブバンド信号771と
レイヤ０のLLサブバンド以外の復元サブバンド信号（76
8,769,770）を受けて、２次元サブバンド合成装置107e
によりデコード復元画像信号752を生成する。

【００７１】以上の動作を行なうことで３段階のウェー
ブレット変換による画像伸張を行なう。

【００７２】このように本実施の形態では、低周波成分
と高周波成分との間の相関に着目して高周波成分におけ
る零値を予測し、マスク処理を行うことによって符号化
されるデータ量を大幅に削減することが出来、圧縮率を
高めることが可能となる。また動画像を圧縮する場合に
は、零値領域の予測精度を高めて、予測された領域のデ
ータを効率良く削減できるため、高いデータ圧縮が実現
できる。また、差分画像データを作成する過程で零値予
測および零領域補間の処理を行なうので、画質を低下さ
せることなく、零値領域の予測精度を高めて高圧縮を行
うことが出来る。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像デー
タ処理装置および画像データ処理方法によれば、高周波
成分における零値を予測し、マスク処理を行うことによ
ってデータ量を大幅に削減、高いデータ圧縮を実現する
ことができる。

【００７４】また動画を処理する場合においても、前時
刻の画像との差分を取る前にサブバンド分割を行なって
低周波（LL）サブバンドとそれ以外の高周波サブバンド
のデータに分け、低周波（LL）サブバンドのデータのみ
からマスクデータを生成するので、マスクデータの精度
が高く、マスク処理の効果は保たれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る画像圧縮装置の構
成を示すブロック図

【図２】２次元サブバンド分割装置の構成を示すブロッ
ク図

【図３】零値予測圧縮装置の構成を示すブロック図

【図４】ＶＬＣ装置の構成を示すブロック図

【図５】零値予測伸張装置の構成を示すブロック図

【図６】２次元サブバンド合成装置の構成を示すブロッ
ク図

【図７】本発明の実施の形態１の画像データ処理装置に
おける画像データを伸張するための画像伸張装置を示す
ブロック図

【図８】ＩＶＬＣ装置の構成を示すブロック図

【図９】差分蓄積バッファ装置の構成を示すブロック図

【図１０】マスク処理の効果を説明するための説明図

【図１１】零値予測処理およびマスク処理を説明するた
めの説明図

【図１２】従来のウェーブレット画像圧縮装置の構成を
示すブロック図

【図１３】従来のウェーブレット画像伸張装置の構成を
示すブロック図

【図１４】ウェーブレット空間を示す説明図

【符号の説明】

101 入力画像 102 ２次元サブバンド分割装置 103 零値予測圧縮装置 104 ＶＬＣ装置 105 圧縮データ 106 零値予測伸張装置 107 ２次元サブバンド合成装置 108 差分蓄積バッファ 109 減算器 301 零領域予測装置 302 零領域マスク装置 401 信号混合装置 402 可逆符号化器 501 零領域予測装置 502 零領域補間装置 701 ＩＶＬＣ装置 106 零値予測伸張装置 702 差分蓄積バッファ 801 可逆復号化器 802 信号分離装置 901 加算器 902 ２次元メモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山口幸志大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウェーブレット空間の低周波サブバンド信
号から高周波サブバンドの有意空間を予測する手段を有
する零領域予測装置と、この零領域予測装置により予測
された有意空間以外のデータをマスクする処理を行う零
領域マスク装置とを備えたことを特徴とする画像データ
処理装置。
【請求項２】零領域予測装置は、低周波サブバンド空間
中のある要素が所定の値より大きいときに、その要素の
存在する座標を水平に２倍かつ垂直に２倍して得られた
座標を含む所定の領域を次の高周波サブバンド空間にお
ける有効要素が存在する座標として予測することを特徴
とする請求項１記載の画像データ処理装置。
【請求項３】圧縮対象画像に対して最初にサブバンド分
割を行なう第１のサブバンド分割装置および２回目以降
のサブバンド分割を行なう複数のサブバンド分割装置
と、ウェーブレット空間の低周波サブバンド信号から高周波
サブバンドの有意空間を予測する手段を有する零領域予
測装置と、前記零領域予測装置により予測された有意空間以外のデ
ータをマスクする処理を行う零領域マスク装置と、複数のサブバンド分割装置の中の最終段のサブバンド分
割装置から出力されたデータおよび前記零領域マスク装
置から出力されたデータについて、より発生確率の高い
データにより多くの情報を割り当てることでデータ全体
の情報量の削減を図る可変長符号化部と、前記零領域マスク装置から出力されたデータを前記最終
段のサブバンド分割装置から出力されたデータから予測
される有意空間のみに割り当てる零領域補間装置と、前記最終段のサブバンド分割装置から出力されたデータ
および前記零領域補間装置からのデータに基づいて復元
された低周波差分サブバンド信号を受けて、それまでの
データと加算して逐次蓄積する差分蓄積バッファと、前記差分蓄積バッファから読み出されるデコード復元低
周波サブバンド信号と第１のサブバンド分割装置から出
力される低周波サブバンド信号との差分をとる差分装置
と、前記差分装置から出力される差分サブバンド低周波成分
信号を２回目のサブバンド分割を行なうサブバンド分割
装置に与えるように構成したことを特徴とする画像デー
タ処理装置。
【請求項４】ウェーブレット変換圧縮されたデータに対
してサブバンド合成行なう複数のサブバンド合成装置
と、ウェーブレット変換圧縮されたデータを前記零領域予測
装置により予測された有意空間のみに割り当てる手段を
有する零領域補間装置と、このサブバンド合成装置より得られた低周波差分サブバ
ンド信号を受けて、それまでのデータと加算して逐次蓄
積する差分蓄積バッファとを備え、前記差分蓄積バッファから読み出されるデコード復元低
周波サブバンド信号を前記サブバンド合成装置の中の一
つに与えることにより画像を復元することを特徴とする
画像データ処理装置。
【請求項５】圧縮対象画像を１回目のサブバンド分割を
行ない、このサブバンド分割により得られたサブバンド
低周波成分と差分蓄積バッファから読み出されるデコー
ド復元低周波サブバンド信号との差分をとり、この差分
操作により得られた差分サブバンド低周波成分に対して
サブバンド分割を行ない、ウェーブレット空間の低周波
サブバンド信号から高周波サブバンドの有意空間を予測
して、この零領域予測により予測された有意空間以外の
データをマスクする零領域マスクを行なうことを特徴と
する画像データ処理方法。
【請求項６】ウェーブレット空間の低周波サブバンド信
号から高周波サブバンドの有意空間を予測して、ウェー
ブレット変換圧縮されたデータを前記零領域予測により
予測された有意空間のみに割り当てて零領域補間を行な
い、ウェーブレット変換圧縮されたデータに対して複数
段のサブバンド合成を行ない、このサブバンド合成より
得られた低周波差分サブバンド信号とそれまでのデータ
と加算して差分蓄積バッファに蓄積し、差分蓄積バッフ
ァから読み出されるデコード復元低周波サブバンド信号
と前述の零領域補間によったて得られた高周波サブバン
ド信号に対してサブバンド合成を行なう画像データ処理
方法。