JPH11122614A

JPH11122614A - 画像の反復変換符号化装置及び方法、復号化装置及び方法、並びに記録媒体

Info

Publication number: JPH11122614A
Application number: JP28544997A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Fukuhara; 隆浩福原
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-10-17
Filing date: 1997-10-17
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】【課題】画像の反復変換符号化・復号化において、処
理の高速化を図りながら、高い符号化効率を維持し、画
像品質を向上させる。【解決手段】入力された原画像１００を、解像度変換
部４２で解像度変換し、得られた解像度変換画像を第２
のブロック生成部２で第２のブロック画像に分割して画
像メモリ部３に記憶する。画像メモリ３から読み出した
第２のブロック画像は、画像変換・生成部７で変換処理
して変換後のブロック画像１０７、近似ブロック探索部
４に送る。近似ブロック探索部４では、第１のブロック
画像１０１と変換後のブロック画像１０７との間でマッ
チングをとり、両者の誤差が最小となるブロック画像を
探索し、選択して、符号化・多重化部９に送る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像の高能率符号
化あるいは復号化を行い、画像の効率的伝送もしくは蓄
積を行うシステムに供することのできる画像の反復変換
符号化装置及び方法、復号化装置及び方法、並びに記録
媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の代表的な画像圧縮方式として、Ｉ
ＳＯによって標準化されたいわゆるＪＰＥＧ（Joint Ph
otographic Coding Experts Group）方式が知られてい
る。このＪＰＥＧ方式は、ＤＣＴ（離散コサイン変換：
Discrete Cosine Transform）を用い、比較的高いビッ
トが割り当てられる場合には、良好な符号化・復号化画
像を供することが知られている。ところが、ある程度符
号化ビット数を少なくすると、ＤＣＴ特有のブロック歪
みが顕著になり、主観的に劣化が目立つようになる。

【０００３】これとは別に最近、反復変換方式（ＩＦ
Ｓ：Iterated Function Systems）を利用した画像圧縮
方式が注目され始めている。この方式は、画像全体の中
で、その画像の一部分を取り出した場合に、その取り出
された画像と良く似た別の画像が、その画像の中に異な
るサイズの形で存在するという前提で、画像の自己相似
性を利用したものである。この反復変換方式は、上記Ｊ
ＰＥＧのようなブロック歪みが目立つことがなく、しか
も画像内の異なるサイズのブロック間の自己相似性を利
用していることから、復号化時には解像度に依存しない
という利点がある。この反復変換符号化は、別名フラク
タル符号化とも呼ばれており、様々な領域への応用が期
待されている。

【０００４】上記反復変換符号化の基本的な構成は、例
えば、アーノード・イー・ジャッキン（Arnaud E. Jacq
uin）による論文「反復収縮画像変換のフラクタル理論
に基づく画像符号化」（"Image coding based on a fra
ctal theory of Iterated Contractive Image Transfor
mations", IEEE Transactions on Image Processing,Vo
l.1, No.1, pp.18-30）に示されている。ここで示され
ている反復変換符号化装置を図１２に、反復変換復号化
装置を図１３に示す。

【０００５】先ず、反復変換符号化装置について、図１
２を参照しながら説明する。この図１２の反復変換符号
化装置に供給された原画像３００は、ブロック生成回路
２００に入力されて複数個のブロック３０１に分割され
る。これらのブロックは互いに重なり合わないように設
定されている。また原画像３００を縮小画像生成回路２
０２にて縮小することにより得られた縮小画像３０７
は、縮小画像記憶回路２０４において記憶される。上記
分割されたブロック３０１は、近似領域検索回路２０１
において、縮小画像記憶回路２０４の中から全探索で縮
小画像を探索して、その中から最も良く似た縮小画像を
検出する。ここで得られた、縮小画像中のどの部分を抜
き出すかという近似ブロック位置情報３０６が、縮小画
像記憶回路２０４に伝送され、指定領域の縮小画像３０
５が取り出される。続いて、指定領域の縮小画像３０５
は、変換パラメータ３０４に従って、回転・変転・レベ
ル値変換回路２０３において、例えば回転・変転・レベ
ル値変換を行い、変換後の縮小画像３０３が出力され
る。その結果、変換パラメータ３０４と近似ブロック位
置情報３０６は、ＩＦＳ（反復関数方式：Iterated Fun
ction System）符号３０２として出力される。

【０００６】次に、反復変換復号化装置について、図１
３を参照しながら説明する。上記図１２の反復変換符号
化装置から出力された上記ＩＦＳ符号３０２は、一度Ｉ
ＦＳ符号蓄積回路２０５に入力されて記憶され、ここか
ら複数回に渡ってシーケンシャルにブロック単位で読み
出される。ＩＦＳ符号読み出し回路２０６では、ブロッ
ク単位のＩＦＳ符号３０８を読み出して、前記近似ブロ
ック位置情報３０６及び変換パラメータ３０４とに分け
る。続いて、近似ブロック位置情報３０６は縮小画像記
憶回路２１０に入力し、縮小画像中で前記位置情報３０
６によって指定領域の縮小画像３０５が取り出される。
この指定領域の縮小画像３０５は、回転/変転/レベル値
変換回路２０３において、変換パラメータ３０４に基づ
いた変換処理が施され、復号画像記憶回路２０８中の復
号画像に加算、複写処理されて記憶される。ＩＦＳ符号
読み出し回路２０６は、全てのブロックのＩＦＳ符号３
０８を読み出し終わると、読み出し終了通知信号３１０
を複写制御回路２０７に送る。この複写制御回路２０７
では、一連の上記複写処理を何回実行したかを計測して
いて、予め設定した値に達していない場合には、再読み
出し指示信号３０９をＩＦＳ符号読み出し回路２０６に
出力して、上記複写処理を再度、画像中の全てのブロッ
クに対して行う。同時に、復号画像出力制御信号３１１
で再処理指示情報を送り、スイッチ２０９により復号画
像３１３を縮小画像生成回路２０２への入力３１４に接
続する。縮小画像生成回路２０２は、符号化器側と全く
同様にして縮小画像３１５を生成して、これにより縮小
画像記憶回路２０４に記憶されている画像の内容を書き
換える。一方、前記複写処理が一定の回数に達した時に
は、複写制御回路２０７は、復号画像出力制御信号３１
１で終了の指示を出し、スイッチ２０９により復号画像
３１３を最終出力画像３１６側に接続して、復号化器の
出力を得る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来技
術の例においては、自画面全体の任意の場所にあるブロ
ックを縮小、及び変換処理して得られる画像と近似度を
測定し、最も似通ったブロックの位置情報、並びにその
時の変換パラメータを、考えうる全候補の中から選択す
るため、非常に大きな探索時間を要することになる。

【０００８】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであり、上述のような近似ブロックの探索処理を
低減することができ、また、上述したようなすべての画
像に対して高い符号化効率を実現し得るような画像の反
復変換符号化装置及び方法、復号化装置及び方法、並び
に記録媒体を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像の反復
変換符号化装置は、上述の課題を解決するために、入力
画像の解像度を変換する解像度変換手段と、上記解像度
変換手段からの画像を第１、第２のブロックにそれぞれ
分割する第１、第２のブロック生成手段と、上記第２の
ブロック生成手段で生成された第２のブロック画像が記
憶される画像メモリと、上記画像メモリから読み出され
た上記第２のブロック画像に所定の変換処理を施す画像
変換・生成手段と、上記画像変換・生成手段からの変換
後のブロック画像から上記第１のブロック画像に最も近
いブロック画像を探索する近似ブロック探索手段と、上
記近似ブロック探索手段からのブロック番号と上記画像
変換・生成手段からの変換パラメータとを各々符号化・
多重化する符号化・多重化手段とを有することを特徴と
している。

【００１０】このような構成の画像の反復変換符号化装
置において、第１のブロック生成手段は、原画像の画面
全体をある特定のサイズの複数個のブロックに分割し、
それらを順番に出力する。他方、第２のブロック生成手
段は、第１のブロック生成手段でのブロック生成の動作
が行われる以前に、画面全体をある特定のサイズの複数
個のブロックに分割する。画像メモリ手段には、抽出さ
れた第２のブロック画像が多重化されて記憶される。こ
の一連の動作は１画面を構成する全ブロックに対して続
けられる。上記動作が終了した後、画像変換・生成手段
では、画像メモリ部より出力されたブロック画像に対し
て、所定の変換処理を施し、変換後のブロック画像を近
似ブロック探索手段に出力する。近似ブロック探索手段
では、第１の画像ブロックと前記変換後のブロック画像
との間でマッチングを取り、両者の誤差が最小となる変
換後のブロック画像を探索し、選択する。符号化・多重
化手段では、画像メモリ部より選択されたブロック番号
と、変換パラメータとを各々符号化（例えばハフマン符
号化）して、得られた符号語を多重化して、符号化器の
出力として送出する。

【００１１】また、上記第１のブロック生成手段からの
第１のブロック画像が供給されるベクトル量子化手段及
びそれに付随したコードブックと、上記近似ブロック探
索手段で得られたブロック画像と上記ベクトル量子化手
段から得られたブロック画像とを比較して、より上記第
１のブロック画像に近い方を選択して選択情報を出力す
る選択手段とを備えることが挙げられる。

【００１２】このような構成において、ベクトル量子化
手段は、第１のブロック生成手段で生成されたブロック
画像をコードブックを参照してベクトル量子化し、量子
化されたインデックスを出力する。選択手段では、ベク
トル量子化によって得られた符号化画像と、変換後のブ
ロック画像との比較を行い、より第１のブロック画像に
近いものを選択し、選択情報を出力する。

【００１３】また、本発明に係る画像の反復変換復号化
装置は、上述の目的を達成するために、多重化された符
号語を各符号語に分離して別々に復号化を行う復号化・
多重化分離手段と、上記復号化・多重化分離手段から得
られたブロック番号を解像度変換情報に従って解像度変
換を行って復元ブロックの位置情報を出力する解像度復
元手段と、上記解像度復元手段からの復元ブロックの位
置情報を元に変換元ブロックを再現し所定の位置にある
ブロックを再現する変換元ブロック再現手段と、復号化
ループの末端部にあり、復号化ループを制御して、最終
ループ終了時には復号化ブロック画像を出力する制御手
段と、復号化画像を記憶する画像メモリとを備えたこと
を特徴としている。

【００１４】このような構成の復号化装置において、復
号化・多重化分離手段では、多重化された符号語を分離
して各符号語毎に復号化する。解像度復元部では、解像
度変換情報に従って解像度変換を行い、復元したブロッ
クの位置情報を変換元ブロック再現手段に送る。変換元
ブロック再現手段では、このブロックの位置情報から、
変換元となるブロックを再現する。画像変換生成手段
は、変換元のブロックの位置及び画像内の画素値を、前
記多重化分離・復号化された変換パラメータを用いて変
換し、新たな変換後のブロック及びブロック内の画素値
を出力する。画像メモリ手段は、変換して得られたブロ
ック内の画像を記憶しておく。また、制御手段は、復号
化画像生成ループ内にあって復号化ループを制御する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態に
ついて図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の
第１の実施の形態としての画像の反復変換符号化装置の
概略構成を示すブロック図である。

【００１６】この図１に示す反復変換符号化装置は、入
力画像の解像度を変換する解像度変換部４２と、この解
像度変換部４２からの画像をブロック分割する第１のブ
ロック生成部１及び第２のブロック生成部２と、第２の
ブロック生成部２で生成された第２のブロック画像の１
画面分が記憶される画像メモリ部３と、画像メモリ部３
から読み出された第２のブロック画像に所定の変換処理
を施す画像変換・生成部７と、第１のブロック画像に最
も近いブロック画像を探索する近似ブロック探索部４
と、近似ブロック探索部４からのブロック番号と画像変
換・生成部７からの変換パラメータとを各々符号化、多
重化して送出する符号化・多重化部９とを有して構成さ
れている。符号化・多重化部９には、解像度変換部４２
からの解像度変換情報も送られており、この解像度変換
情報は上記ブロック番号や変換パラメータと共に符号
化、多重化される。

【００１７】次に動作について説明する。図１におい
て、入力された原画像１００は先ず解像度変換部４２に
送られる。この解像度変換部４２では、入力画像１００
に対して所定の解像度変換処理を行い、解像度変換画像
１５６を出力して第１のブロック生成部１及び第２のブ
ロック生成部２に送ると共に、解像度変換情報１５７を
出力して符号化・多重化部９に送る。例えば、入力画像
１００の画像サイズが 512画素× 512ラインであり、縦
横ともに２分の１に解像度変換された場合、解像度変換
画像１５６には、 256画素× 256ラインの画像情報が得
られ、また解像度変換情報１５７としては、例えば（1/
2,1/2）という縦横２分の１の解像度変換を意味する値
や記号が与えられる。

【００１８】解像度変換部４２で解像度変換されて得ら
れた解像度変換画像１５６は、第１のブロック生成部１
及び第２のブロック生成部２に入力されて、それぞれ画
面を構成する複数個のブロックに分割される。ここで、
第２のブロック生成部２は、第１のブロック生成部１で
のブロック生成の動作が行われる以前に、画面全体をあ
る特定のサイズの複数個のブロックに分割する。便宜
上、第２のブロックのブロックサイズをＭ×Ｎとする。
生成された第２のブロック画像情報１０２は、画像メモ
リ部３に記憶される。この一連の動作は１画面を構成す
る全ブロックに対して続けられる。

【００１９】上記動作が終了した後、第１のブロック生
成部１において、画面からブロックを順番に読み出して
（普通は画面左上から右下の方向）、読み出された第１
のブロック画像を近似ブロック探索部４に送る。画像メ
モリ部３からは、例えば全探索でブロック画像情報１０
４が読み出され、得られたブロック画像情報１０４に対
して、画像変換・生成部７で所定の回転・並進・拡大・
縮小等の変換処理が施され、変換後のブロック画像１０
７が近似ブロック探索部４に出力される。この時の変換
処理の具体例については、後で詳述する。近似ブロック
探索部４では、第１のブロック画像１０１と前記変換後
のブロック画像１０７との間でマッチングを取り、両者
の誤差が最小となるブロック画像を探索し、選択する。
この時に得られたブロック番号１０３と変換パラメータ
１０８は、符号化・多重化部において、各々符号化（例
えばハフマン符号化）された後、得られた符号語を多重
化して、符号化器の出力として送出する。この多重化さ
れた符号語は、通信回線等の伝送媒体を介して伝送され
たり、光ディスクや磁気ディスク等の記録媒体２０に記
録されて供給される。

【００２０】なお、解像度変換（解像度を下げた場合）
を反復変換符号化と連動させることの大きなメリットと
しては、１つに反復変換符号化の１つのネックとなって
いる処理量の削減、もう１つには同一符号化ビットで符
号化した場合の画質の向上、の２点が挙げられる。前者
は明らかであるが、後者について説明を加える。画像サ
イズを縮小すると、第１のブロック画像１０１のブロッ
クサイズは小さく設定することができ、そのため画像の
細部の変換パラメータ１０８を抽出することができる。
また変換パラメータを量子化する際の量子化ステップサ
イズを小さくすることも可能である。従って、同一ビッ
トで符号化することを考慮した場合、解像度を落とした
画像で符号化した方が、画質が向上するケースがあると
いうのが、この反復変換符号化の大きな特徴である。以
上が、第１の実施の形態の反復変換符号化装置の基本動
作である。

【００２１】以下、各部の詳細について述べる。まず、
本発明の実施の形態の基本技術の１つである反復変換符
号化・復号化の基礎理論について、図２を参照しながら
説明する。反復変換符号化は、通常、ドメインブロック
からレンジブロックへの縮小写像を、画面を構成するす
べてのレンジブロックに対して、反復して行うことで、
画像符号化を行う手法である。この時、各レンジブロッ
クを最も近似するドメインブロックの位置情報、変換パ
ラメータを符号化すればよい。

【００２２】図２において、レンジブロックＲ_kは、上
記第１のブロック画像１０１に相当し、ドメインブロッ
クＤ_kは、上記第２のブロック画像１０２に相当する。
ここでは、Ｒ_kのブロックサイズをｍ×ｎ、Ｄ_kのブロ
ックサイズをＭ×Ｎとしている。図２では、画面全体で
はレンジブロックがＬ×Ｌ個存在することを示してい
る。このレンジブロックとドメインブロックのブロック
サイズは、符号化効率に大きく影響する要素であり、こ
のサイズ決定は重要である。

【００２３】また、画像変換・生成部６でのブロック画
像変換は、このＤ_k からＲ_k への変換であり、ブロック
Ｒ_kへのマッピング関数をｗ_k、画面全体を写像変換す
るために要したドメインブロックのブロック数をＰとす
ると、画像ｆは画像全体のマッピング関数Ｗによって、Ｗ(ｆ) ＝ｗ₁(ｆ) ∪ ｗ₂(ｆ) ∪ … ∪ ｗ_P(ｆ) …… （１）に写像される。従って、Ｗは下式によって表される。

【００２４】Ｗ＝ ∪^P _k=1ｗ_k …… （２）ここで、上記マッピング関数ｗは、どのようなものを選
択しても収束すれば良く、収束を確実にするために一般
に縮小写像が用いられることが多い。さらに、処理の簡
単化からアフィン変換がよく用いられる。アフィン変換
によってＤ_k がＲ_k に写像されるケースを、実際の変換
関数をｖ_iとして、数式化すると下記のようになる。

【００２５】

【数１】

【００２６】この（３）式によって、２ブロック間の回
転・並進・縮小・拡大等の変換がすべて表現できること
になる。

【００２７】なお、上記の例は、ブロックの空間座標に
ついての変換を示しているが、画素値、例えば輝度、色
差情報等の濃淡値、に関しても、同様にアフィン変換を
用いて写像変換することができる。この場合、例えば簡
単化のために、Ｄ_k内の画素値ｄ_iがＲ_kの画素値ｒ_i
に写像される関係式を表すと、下式のようになる。

【００２８】ｖ_i（ｄ_i）＝ｓ × ｄ_i ＋ｏ ……（４）ここで、ｓをコントラスト、ｏをオフセット値と定義す
ることができる。この場合、Ｒ_k 内の画素値ｒ_i との誤
差の差分２乗和が最小になるようなパラメータｓ及びｏ
を算出すればよい。すなわち Σ（ｓ×ｄ_i＋ｏ−ｒ_i）² → 最小値 ……（５）となるように設定すればよい。

【００２９】画像変換・生成部７では、例えば（３）式
で示される回転・並進・縮小・拡大等の変換を行う回路
を内蔵していて、画像メモリ部３から読み出されたブロ
ック画像１０４に対して、画面内での位置変換を行う。
図２では、画面右下にあったＤ_kが画面左上にあるＲ_k
に、写像変換される様子を示している。

【００３０】次にブロック内の画素の濃淡値の変換法と
しては、これも同様に、アフィン変換を用いることで実
現できる。読み出されたブロック画像１０４に対して、
上記（３）式の変換係数（a_i,b_i,c_i,d_i,e_i,f_i）を何通
りか変えて、変換処理を施すことで複数個の変換ブロッ
ク画像１０７を得ることができる。そしてそれらの複数
個の変換ブロック画像１０７の中から、第１のブロック
画像１０１に最も近いブロック画像を探索して検出す
る。

【００３１】ところで、解像度変換部４２で解像度変換
処理を施されて得られた解像度変換画像１５６を反復変
換符号化するための符号化器構成としては、種々のもの
が考えられる。

【００３２】例えば、図３に示すように、第１のブロッ
ク画像１０１及び第２のブロック画像のそれぞれの特徴
量を抽出して、ブロック画像探索を容易化することが挙
げられる。これは、上記変換係数の組み合わせやその総
数は多い程、候補数が増えることになるので、圧縮効率
は高まるものの、処理時間が増大する欠点があることを
考慮し、上記第１、第２のブロック画像のそれぞれの特
徴量を抽出しておき、これらを比較して検索範囲を絞り
込むことにより、処理量の低減を図るものである。

【００３３】この図３に示す具体例においては、上記図
１の構成に付加される部分として、第１のブロック生成
部１及び第２のブロック生成部２で生成されたブロック
画像の特徴量をそれぞれ抽出する第１の特徴量抽出部５
及び第２の特徴量抽出部６と、第１のブロック画像の特
徴量と同じ特徴量を持つ第２のブロック画像を画像メモ
リ部３から読み出す制御を行う制御部１５とが設けられ
ており、画像メモリ部３には、制御部１５からの第１の
ブロック画像の特徴量と読み出し許可信号とが多重化さ
れた情報が記憶されると共に、第２のブロック画像とそ
の画像の特徴量とが多重化されて１画面分が記憶され
る。他の構成は、上記図１と同様であるため、対応する
部分に同じ指示符号を付して説明を省略する。

【００３４】動作を説明すると、第１のブロック生成部
１及び第２のブロック生成部２で、それぞれ画面を構成
する複数個のブロックに分割されて得られた第１及び第
２のブロック画像が、それぞれ第１及び第２の特徴量抽
出部５、６に送られる。第２のブロック生成部２は、上
述したように第１のブロック生成部１でのブロック生成
の動作が行われる以前に、画面全体をある特定のサイ
ズ、例えばＭ×Ｎの複数個のブロックに分割する。生成
された第２のブロック画像情報１０２は、第２の特徴量
抽出部６に入力されて、ここで第２の特徴量１０６が抽
出され、出力される。このブロック画像情報１０２は、
該ブロック画像を構成する画素情報の他に、ブロックの
位置情報も含んでいる。この特徴量抽出の具体例につい
ては、後で詳しく述べる。続いて、第２のブロック画像
情報１０２は、前記第２の特徴量１０６と一緒に多重化
されて、画像メモリ部３に記憶される。この一連の動作
は１画面を構成する全ブロックに対して続けられる。

【００３５】上記動作が終了した後、第１のブロック生
成部１において、画面からブロックを順番に読み出して
（普通は画面左上から右下の方向）、読み出された第１
のブロック画像の特徴量１０５を、第１の特徴量抽出部
５において抽出し、制御部１５に出力する。制御部１５
では、第１のブロック画像１０１の特徴量１０５と読み
出し許可信号を多重化した情報１１０を、画像メモリ部
３に出力する。画像メモリ部３では、多重化した情報１
１０を受け、第１のブロック画像の特徴量１０５と同じ
特徴量、実際には一定以上の類似度の範囲内の特徴量を
持ったブロック画像情報１０４だけを画像メモリ部３の
中から読み出して、画像変換・生成部７に出力する。他
の部分の動作は、上述した図１の装置と同様である。

【００３６】次に、第１の特徴量抽出部５、及び第２の
特徴量抽出部６での動作の具体例について、図４、図５
及び図６を用いて説明する。ここで、図４はＭ×Ｎのサ
イズのブロックをｋ×ｋのサブブロックに分割した状態
を示す図であり、図５は第２の特徴量抽出部６での動作
を説明するためのフローチャート、図６は第１の特徴量
抽出部５での動作を説明するためのフローチャートであ
る。

【００３７】先ず、上記第２のブロック生成部２で作ら
れた第２のブロックの画像情報１０２のドメインブロッ
クを、例えばＭ×Ｎのサイズのブロックとするとき、図
５の最初のステップＳ５００でこのＭ×Ｎのサイズのド
メインブロックを入力する。次のステップＳ５０１で
は、図４に示すように、Ｍ×Ｎのサイズのブロックを縦
横共にｋ×ｋのサブブロックに分割する。次のステップ
Ｓ５０２では、分割された各サブブロック毎に、輝度値
の平均値を算出する。従って、上記Ｍ×Ｎのサイズのブ
ロックは、ｋ² 個の平均値を持つことになるので、これ
をベクトル表現すれば、ｋ² 次元のベクトルデータｄ_i
（０≦ｉ≦ｋ²−１）を有することになる。図５のステ
ップＳ５０３においては、上記Ｍ×Ｎのサイズのドメイ
ンブロックのベクトルデータｄ_i（０≦ｉ≦ｋ²−１）を
算出している。従って、上記第２の特徴量抽出部６で求
められた上記第２のブロックの特徴量１０６は、このベ
クトルデータｄ_i に他ならない。次に、ステップＳ５０
４において、上記第２のブロックの特徴量１０６である
ベクトルデータｄ_i と、上記第２のブロック画像情報１
０２であるドメインブロックの画像・位置情報とを多重
化し、上記画像メモリ部３内に記憶する。次のステップ
Ｓ５０５では、画面を構成する全てのドメインブロック
について上述の処理が終了したか否かを判別し、ＮＯの
ときは上記ステップＳ５００に戻り、ＹＥＳのときは処
理を終了する。以上が、上記第２のブロック生成部２及
び第２の特徴量抽出部６での動作である。なお、上記具
体例では、各サブブロックの特徴量を表すためにそれぞ
れのサブブロックの平均値を用いたが、例えば分散や標
準偏差等の統計量を用いてもよい。

【００３８】次に、上記第１のブロック生成部１及び第
１の特徴量抽出部５での動作について、図６のフローチ
ャートを参照しながら説明する。この具体例では、上記
第１のブロック生成部１で生成された第１のブロック画
像情報のレンジブロックのサイズを例えばｍ×ｎとして
おり、図６の最初のステップＳ５１０でこのｍ×ｎのサ
イズのレンジブロックを入力し、ステップＳ５１１で、
上記ドメインブロックの場合と同様にｋ×ｋのサブブロ
ックに分割する。次のステップＳ５１２では、各サブブ
ロック毎に例えば輝度の平均値を算出し、ステップＳ５
１３で、該レンジブロックのベクトルデータｒ_i（０≦
ｉ≦ｋ²−１）を算出する。次に、ステップＳ５１４に
おいて、上記画像メモリ部３に記憶されている上述のド
メインブロックのベクトルデータｄ_i（０≦ｉ≦ｋ²−
１）の中から、ｒ_i ＝ｄ_i（for all ｉ：０≦ｉ≦ｋ²−１）となる全てのドメインブロックを抽出する。抽出された
ドメインブロックは、上記制御部１５から読み出された
情報１１０に従って、上記候補ドメインブロックを１個
ずつ読み出し、ブロック画像情報１０４を画像変換・生
成部７に出力する。ステップＳ５１５では、上で抽出し
た全てのドメインブロックと現在のレンジブロックとの
間で近似度を測定し、最も近いドメインブロックを最終
的に選択している。また、最後のステップＳ５１６で
は、処理すべき次のレンジブロックがあるか否かを判別
し、ＹＥＳのときは上記ステップＳ５１０に戻り、ＮＯ
のときは処理を終了している。

【００３９】以上のような処理により、ドメインブロッ
ク、レンジブロックのブロックサイズによらず、特徴量
となるベクトルデータの次元数が共通しているので、処
理が高速に実行できるという利点がある。また、全ての
ドメインブロックを総当たりで探索して最も近似度の高
いものを探索するのに比べて、計算時間の短縮が実現で
きることは明らかである。

【００４０】他方、より単純な手法で特徴量を抽出する
手法も考えられる。この場合には、処理回路がより簡素
になるという利点がある。例えば、入力ブロックを均等
に４分割して、生成された４つのサブブロックをＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄとし、これら４つの各サブブロックのいわゆ
るアクティビティをそれぞれ算出する。このアクティビ
ティには、前述の画素値の分散値を用いてもよい。続い
て、得られた４つのアクティビティ値の大小関係で番号
付けを行い、各サブブロックＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに、１，
２，３，４の番号のいずれかをそれぞれ割り当てる。こ
こでは、ブロックの特徴量は、サブブロックＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄの順に並べた上記番号とし、これを同ブロックの
クラスと定義する。例えば、アクティビティ値が大きい
順にＢ，Ａ，Ｃ，Ｄとなる場合には、サブブロックＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄの各番号は２，１，３，４となるから、上記
クラスの値（クラス番号ともいう）は「２１４３」とな
る。

【００４１】このように入力ブロックを４つのサブブロ
ックに分割する場合には、総クラス数は、４つの番号の
順列を求めることに他ならず、₄Ｐ₄＝２４（通り）にな
る。なお、この場合には、ブロックサイズに依らず全て
のブロックに対して同一の手法で特徴量を抽出すること
ができるという利点がある。また、上述のようにして得
られたクラス番号を可変長符号化することで、情報量削
減ができることは明らかである。

【００４２】また、上述した図１（あるいは図３）に示
す第１の実施の形態の符号化・多重化部９の内部に可変
長符号化部を備えることで情報量を削減することもでき
る。この場合、変換パラメータの内、上記第１の実施の
形態の説明中で示した（４）式、（５）式で求められた
コントラストｓ、オフセットｏを量子化し、さらに得ら
れた量子化値を可変長符号化する。可変長符号化として
は、統計量を元に出現頻度の多い値には短いコードを、
頻度の少ない値には長いコードを与えるハフマン符号化
が代表的である。

【００４３】図７の（Ａ）、（Ｂ）は、上記符号化・多
重化部９の内部に可変長符号化部を備える場合の実現例
を２通り図示したものである。まず図７の（Ａ）につい
て説明する。上記図１にも示した画像生成部７より出力
された上記コントラスト値１４９と、上記オフセット値
１５０は、それぞれコントラスト量子化部３７、オフセ
ット量子化部３８に入力している。その結果得られたコ
ントラスト量子化値１５１とオフセット量子化値１５２
は、それぞれのハフマン符号化部３９、４０に入力し
て、最終的にコントラスト符号語１５３、オフセット符
号語１５４が、同部より出力される。これら符号語は、
第１の実施の形態で述べた通り、符号化・多重化部９内
の多重化部にて、他の符号語と多重化されて送出され
る。

【００４４】他方、図７の（Ｂ）は、前記コントラスト
量子化値１５１とオフセット量子化値１５２が共に２次
元ハフマン符号化部４１に入力して、２次元符号語１５
５が出力される。図７の（Ａ）との相違点はこの点だけ
である。ハフマン符号化部を共通化することで、回路規
模が縮小できる効果がある他、コントラスト値とオフセ
ット値とに相関が高い場合には、図７の（Ａ）の様に別
々にハフマン符号化部を設けて、ハフマン符号化する場
合よりもトータルの符号化ビット数が削減できることが
ある。

【００４５】なお、上記２通りのケースでは、可変長符
号化部としてハフマン符号化部を備える構成としたが、
算術符号化部で代用してもよく、この他種々の可変長符
号化の構成を使用できることは勿論である。

【００４６】次に、本発明の第２の実施の形態となる画
像の反復変換復号化装置について、図８を参照しながら
説明する。この図８に示す反復変換復号化装置は、上記
図１（あるいは図３）に示す画像の反復変換符号化装置
における反復変換符号化処理に対応する反復変換復号化
処理を行わせるためのものである。

【００４７】この図８に示す画像の反復変換復号化装置
には、上記図１（あるいは図３）の反復変換符号化装置
から出力されて、通信媒体や記録媒体２０等を介して供
給された多重化符号語１１２が供給されている。この図
８の反復変換復号化装置は、上記多重化符号語１１２を
各符号語に分離して別々に復号化を行う復号化・多重化
分離部２１と、復号化・多重化分離部２１から得られた
ブロック番号を解像度変換情報に従って解像度変換して
復元ブロックの位置情報を出力する解像度復元部４３
と、解像度復元部４３からの復元ブロックの位置情報を
元に変換元ブロックを再現し所定の位置にあるブロック
を再現する変換元ブロック再現部４４と、変換元ブロッ
ク再現部４４からのブロック位置情報及び復号化・多重
化分離部２１からの変換パラメータを入力して変換後の
ブロック画像を出力する画像変換生成部７と、復号化画
像を記憶する画像メモリ部３と、復号化ループの末端部
にあり、ループを回る回数をカウントしていて、所定回
数回った場合には、ループを抜けて最終的な復号化ブロ
ック画像を出力する制御部２３と、初期画像入力部２４
からのブロック画像又はループ内の画像メモリ部３から
の出力であるブロック画像を選択するスイッチ２５とを
備えて構成されている。

【００４８】次に動作について説明する。まず、復号化
・多重化分離部２１で、多重化された信号を分離して得
られたブロック番号１０３が、解像度復元部４３に入力
される。解像度復元部４３では、解像度変換情報１５７
に従って解像度変換を行ない復元したブロックの位置情
報１５８が、変換元ブロック再現部４４に送られる。変
換元ブロック再現部４４では、この復元ブロックの位置
情報１５８を入力して、変換元のブロック位置情報１１
１を出力する。画像変換生成部７では、変換パラメータ
１０８、変換元のブロック位置情報１１１を入力して、
制御信号１４０に従って同期を取りながら画像変換処理
を行い、得られた変換後のブロック画像１１３を画像メ
モリ部３に出力する。

【００４９】さらに、画像メモリ部３では、ブロック画
像を復号化された順番に記憶し、画面全体または画面の
一部の画像１２２を制御部２３に出力する。制御部２３
は、復号化ループの末端部にあり、所定の制御に従って
ループ制御終了時には、ループを抜けて最終的な復号化
ブロック画像１２５を出力する。復号化ループをさらに
回る場合には、制御部２３からの復号化画像１２１が、
スイッチ２５に入力すると共に、制御部３から出力され
た制御部２３からの読み出し指示信号１４２に従い、変
換元ブロック再現部４４から、次の復号化対象ブロック
のブロック位置情報１１１が画像変換生成部７に対して
出力される。また、上記復号化ループの回数が２回目以
上には、同スイッチ２５が切り替わり、再度画像変換・
生成部７への入力画像１２４になる。一方、初期状態で
は、初期画像入力部２４に記憶された画像１２３がスイ
ッチ２５に入力して、同スイッチ２５が切り替わり、入
力画像１２４になる。

【００５０】なお、この図８の復号化装置においては、
解像度変換情報１５７が、前記の通り（1/2,1/2）であ
った場合には、符号化器で水平・垂直共に２分の１に解
像度を落としているので、解像度復元部４３では、逆に
水平・垂直共にブロックサイズを２倍に拡大して、拡大
されたブロックの位置情報１５８を変換元ブロック再現
部４４に出力することになる。

【００５１】ここで、上述した第１、第２の実施の形態
の有効性について、下記の表１に実験結果を示す。この
表１において、Ｃｂは、青色成分の色差信号、Ｃｒは赤
色成分の色差信号であり、画像フォーマットを表す場合
によく用いられる。

【００５２】

【表１】

【００５３】この表１からも明らかなように、従来法に
比べて、前記図１（あるいは図３）に示した本発明の第
１の実施の形態の反復変換符号化装置により得られた符
号語を、この図８に示す第２の実施の形態の反復変換復
号化装置によって復号化して得られた復号画像のＳＮＲ
は、優れた結果を示した。かつ発生ビット量は少なく抑
えられている。

【００５４】次に、本発明の第３の実施の形態となる反
復変換符号化装置について、図９を参照しながら説明す
る。図９に示す第３の実施の形態の反復変換符号化装置
は、前述した図１の第１の実施の形態の構成に、符号化
効率を高める目的でさらにベクトル量子化部１１及びコ
ードブック８を接続したものである。すなわち、ベクト
ル量子化部１１は第１のブロック生成部１からの第１の
ブロック画像を入力し、コードブック８を検索（サー
チ）して最適の量子化代表ベクトルのブロック画像を選
択部１０に送るものである。

【００５５】この図９に示す反復変換符号化装置は、解
像度変換部４２と、２つの異なるブロック生成部１，２
と、第２のブロック画像を１画面分記憶する画像メモリ
部３と、画像メモリ部３から読み出された第２のブロッ
ク画像に所定の変換処理を施す画像変換・生成部７と、
第１のブロック画像に最も近いブロック画像を探索する
近似ブロック探索部４と、第１のブロック画像にベクト
ル量子化を行い、量子化代表ベクトル及び量子化インデ
ックスを出力するベクトル量子化部１１、及びそれに付
随したコードブック８、近似ブロック探索部４から得ら
れたブロック画像と、ベクトル量子化部１１より得られ
たブロック画像とを比較して、より第１のブロック画像
に近い方を選択する選択部１０と、得られたブロック番
号、変換パラメータ、さらに量子化インデックスとを各
々符号化、多重化して送出する符号化・多重化部９とを
有して構成されている。

【００５６】この反復変換符号化装置は、すべての画像
に対して高い符号化効率を供する反復変換符号化装置を
実現するためのものであって、反復変換符号化器にベク
トル量子化器を結合した構成としている。

【００５７】以下、動作について説明する。この図９に
示す反復変換符号化装置では、解像度変換部４２で解像
度変換された画像が、第２のブロック生成部２にてある
特定のブロックサイズで分割され、各ブロック画像１０
２が画像メモリ部３に出力される。続いて、画面を構成
する全ブロックの画像メモリ部３への書き込みが終了し
た時点で、第１のブロック生成部１で生成された第１の
ブロック画像１０１を、近似ブロック探索部４が入力す
る。同時に、画像メモリ部から読み出されたブロック画
像１０４は、順番に（画面の左上から右下が普通）画像
変換・生成部７に入力して、同部７において所定の変換
処理が施される。この変換処理法については、前記第１
の実施の形態で述べた手法と同様でよい。上記変換手法
をアフィン変換としてもよい。

【００５８】変換後のブロック画像１０７は、近似ブロ
ック探索部４に入力して、同部４では、第１のブロック
画像１０１と変換後のブロック画像１０７とのマッチン
グを行い、誤差を測定する。上記操作を画像メモリ部３
内に記憶されたすべてのブロックに対して行うことで、
第１のブロック画像１０１に対して誤差が最小となるブ
ロック画像を探索・抽出する。この結果得られた、変換
後のブロック画像１３５と、最小誤差を与えるブロック
画像のブロック番号１０３が近似ブロック探索部４より
出力される。

【００５９】次にベクトル量子化部１１の動作について
説明する。ベクトル量子化は画像符号化に頻繁に用いら
れる手法であり、符号化効率が高いことで知られてい
る。スカラ量子化が標本値を１つ１つ独立に量子化する
のに対し、ベクトル量子化は複数の標本値をまとめてベ
クトルとして量子化することによって標本値間の冗長度
を情報圧縮に利用する方式である。以下、簡単にベクト
ル量子化の代表的な記述を示す。まず、入力ベクトルｘ
をＫ次元ベクトルｘ＝（x₁, x₂, …, x_K）^T ……（８）とする。この時、入力ベクトルが存在する信号空間はＫ
次元空間となる。このＫ次元空間をＲ^K と書くことにす
る。ここで、Ｋ次元信号空間Ｒ^K を互いに重なり合わな
いＮ個の領域Ｐ₁, Ｐ₂, …, Ｐ_N に分割し、各領域Ｐ_i
内に量子化代表ベクトルｙ i ＝（y_i1, y_i2, …, y_iK）^T ……（９）を１つ定めておく。ここで、領域Ｐ₁, Ｐ₂, …, Ｐ_N の
集合をＰと書き、分割と呼ぶ。また、量子化代表ベク
トルｙ ₁, ｙ ₂, …, ｙ _N の集合をＣと書き、コードブ
ックと呼ぶ。

【００６０】以上の記述を用いると、「Ｋ次元Ｎレベル
のベクトル量子化」は、Ｋ次元信号空間Ｒ^K からコード
ブックＣへの写像をＱ(.) とすれば、ベクトル量子化
の動作は、入力ベクトルｘが領域Ｐ_i に所属しているな
らば、Ｑ(ｘ) ＝ｙ _i ……（10）で記述することができる。従って、この時の符号化器、
復号化器の動作は、それぞれ次式の写像ａ(.)，ｂ(.)で
記述できる。

【００６１】符号化器：ａ(ｘ)＝ i ……（11）復号化器：ｂ(i) ＝ｙ _i ……（12）上記のベクトル量子化を用いて、第１のブロック画像１
０１を符号化する。コードブックは予め設計をしてデー
タベースとして、量子化代表ベクトルを記憶させておく
必要がある。コードブックの設計には、公知の手法、例
えばＬＢＧクラスタリング法（Y.Linde,A.Buzo and R.
M.Gray :"An Algorithm for Vector Quantizer Desig
n", IEEE Trans. COM-28, 1, pp.84-95 (Jan.1980)）
を用いればよい。前記次元数はブロック内の画素数に相
当し、４×４の場合にはＫ＝１６となる。また、レベル
数Ｎは、コードブックのサイズに直接影響し、Ｎが大き
くなれば量子化代表ベクトルが増えるので、符号化性能
が向上するが、これらを記憶するためのメモリ量の増大
につながる欠点がある。本具体例では、コードブックの
次元数Ｋ＝１６を例として説明する。従ってこの場合に
は、第１のブロック画像のブロックサイズはずべて４×
４の場合に限られるので、第１のブロック生成部では、
画面を４×４のブロックサイズに順番に分割していくこ
とになる。または、第１のブロック画像１０１が４×４
ブロックであった場合に限り、ベクトル量子化を行う構
成としてもよい。

【００６２】上記（８）式より第１のブロック画像の入
力ベクトルは、ｘ＝（x₁, x₂, …, x₁₆）^T で表され、コードブック８に対して読み出し信号１３３
を出力すると、コードブック８からはインデックス付き
の量子化代表ベクトル１３４が順次読み出され、ベクト
ル量子化部１１に入力される。入力ベクトルｘとの歪み
が最小となる量子化代表ベクトルを、コードブック８に
記憶されたすべての量子化代表ベクトルの中（Ｎ個）か
ら探索し、その時得られた量子化代表ベクトルｙ _i のイ
ンデックスｉが、インデックス１３２として、また量子
化代表ベクトルｙ _i がベクトル量子化されたブロック画
像１３１として、ベクトル量子化部１１より出力され
る。なお、この際、入力ベクトルｘを量子化代表ベクト
ルｙ _i で置き換えた時に発生する歪み量をｄ(ｘ, ｙ _i)
と定義すると、ｄ(ｘ, ｙ _i) ≦ ｄ(ｘ, ｙ _j) (for all j≠i, j≦N) ……（13）を満足していることは明らかである。また、上記歪み量
の定義は多々あるが、よく用いられる下記の(14)式ｄ(ｘ, ｙ _i) ＝ ‖ｘ−ｙ _j‖² ……（14）で示される２乗歪み測度を用いればよい。

【００６３】前記、近似ブロック探索部４から出力され
た変換後のブロック画像１３５と、前記ベクトル量子化
部からのブロック画像１３１とが選択部１０に入力し
て、原画像の第１のブロック画像１０１との誤差がより
小さい方が選択され、選択部１０より、選択情報１３０
が出力される。また、前者が選択された場合には、ブロ
ック画像のブロック番号１０３が近似ブロック探索部４
より出力される。その結果、符号化・多重化部９では、
前記反復変換符号化が選択された場合には、変換パラメ
ータ１０８、ブロック番号１０３、選択情報１３０が、
符号化・多重化部９において各々符号化され、符号語が
多重化され、多重化された符号語１１２として、符号化
器から送出される。他方、前記ベクトル量子化が選択さ
れた場合には、量子化インデックス１３２、選択情報１
３０が、符号化・多重化部９において各々符号化され、
同様にして符号語が多重化され、多重化された符号語１
１２として、符号化器から送出される。

【００６４】なお、上述した例では、ベクトル量子化の
ブロックサイズを４×４とし、コードブックに記憶され
たベクトルデータの次元数は１６次元としていたが、こ
れを例えば、ブロックサイズを８×８とし、その結果コ
ードブックに記憶されたベクトルデータの次元数を６４
次元とすることも可能である。さらに、複数通りのブロ
ックサイズのベクトル量子化を行うために、複数個のコ
ードブックを備えておき、それらの適応的な切り替えに
よって、全体の符号化効率を向上させる例も考えられ
る。

【００６５】この第３の実施の形態に、上述した特徴量
抽出を組み合わせた具体例を、図１０に示す。この図１
０に示す画像の反復変換符号化装置は、上記図３の構成
に、符号化効率を高める目的でさらにベクトル量子化部
１１及びコードブック８を接続したものである。すなわ
ち、ベクトル量子化部１１は第１のブロック生成部１か
らの第１のブロック画像を入力し、コードブック８を検
索（サーチ）して最適の量子化代表ベクトルのブロック
画像を選択部１０に送るものである。他の構成は上記図
９の第３の実施の形態と同様であるため、図中の対応す
る部分に同じ参照番号を付して説明を省略する。

【００６６】次に動作について説明する。原画像１００
を解像度変換部４２で解像度変換して得られた解像度変
換画像１５６を入力した第２のブロック生成部２では、
所定のブロックサイズに画面を分割し生成された第２の
ブロック画像１０２を出力する。第２の特徴量抽出部６
では、前記第１の実施の形態で示した手法に従って第２
の特徴量１０６を抽出、出力する。画像メモリ部３で
は、前記第２のブロック画像１０２と第２の特徴量１０
６とを多重化して記憶する。そしてこの一連の動作を原
画像１００を構成するすべてのブロックに対して行う。
その結果、画像メモリ部３には１画面分の第２のブロッ
ク画像１０２と第２の特徴量１０６とが多重化されて記
憶されている。１画面分のブロック画像の書き込み終了
後、第１のブロック生成部１にて順次生成された第１の
ブロック画像１０１は、第１の特徴量抽出部５に入力し
て、前記図１の第１の実施の形態で説明した手法に従っ
て第１の特徴量１０５を抽出、制御部１５に出力する。
制御部１５では、第１のブロック画像の特徴量１０５と
読み出し許可信号を多重化した情報１１０を画像メモリ
部３に出力して、第１の特徴量１０５と同じ特徴量を持
つ第２のブロック画像情報１０４を画像メモリ部３から
読み出され、画像変換・生成部７に出力される。画像変
換・生成部７では、ブロック画像情報１０４に対して、
所定の回転・並進・拡大・縮小等の変換処理を施され、
変換後のブロック画像１０７が近似ブロック探索部４に
出力される。近似ブロック探索部４では、第１のブロッ
ク画像１０１と前記変換後のブロック画像１０７との間
でマッチングを取り、両者の誤差が最小となるブロック
画像を探索し、選択する。この時に得られたブロック番
号１０３と変換パラメータ１０８は、符号化・多重化部
において、各々符号化された後、得られた符号語を多重
化して、符号化器の出力として送出する。

【００６７】ベクトル量子化部１１は、前記第１のブロ
ック画像１０１を入力して、コードブックに記憶された
量子化代表ベクトルの中から最小歪みを与えるベクトル
を選択して、この結果量子化代表ベクトルのブロック画
像１３１、及びインデックス１３２を出力する。選択部
１０では、ベクトル量子化によるブロック画像１３１と
反復変換符号化によるブロック画像１３５とを比較し
て、より第１のブロック画像１０１に近い方を選択し、
選択情報１３０を符号化・多重化部９に出力する。この
他の動作は、前述した図３の具体例、及び上記図９に示
す第３の実施の形態と同様であるため、説明を省略す
る。

【００６８】次に、本発明の第４の実施の形態となる画
像の反復変換復号化装置について、図１１を参照しなが
ら説明する。この図１１に示す第４の実施の形態は、上
記図９に示した画像の反復変換符号化装置に対応する復
号化装置であり、上記図１０に示した反復変換符号化装
置に対応する復号化装置でもある。

【００６９】この図１１に示す画像の反復変換復号化装
置は、上記図９（又は上記図１０）の反復変換符号化装
置から出力されて送られた多重化符号語を各符号語に分
離して別々に復号化を行う復号化・多重化分離部２１
と、復号化・多重化分離部２１から得られたブロック番
号を解像度変換情報に従って解像度変換して復元ブロッ
クの位置情報を出力する解像度復元部４３と、選択情報
に従って異なる符号化方式に切り替えを行い、制御信号
を送出する第１のスイッチ２６と、解像度復元部４３か
らの復元ブロックの位置情報を元に変換元ブロックを再
現し所定の位置にあるブロックを再現する変換元ブロッ
ク再現部２２と、変換元ブロック再現部２２からのブロ
ック位置情報及び復号化・多重化分離部２１からの変換
パラメータを入力して変換後のブロック画像を出力する
画像変換生成部７と、復号化・多重化分離部２１から得
られた量子化インデックスに相当するブロック画像をコ
ードブック８から読み出し、ベクトル逆量子化画像ブロ
ックを出力するベクトル逆量子化部１２と、復号化ルー
プの末端部にあり、ループを回る回数をカウントしてい
て、所定回数回った場合には、ループを抜けて最終的な
復号化ブロック画像を出力する制御部２３と、初期画像
入力部２４からのブロック画像又はループ内の画像メモ
リ部３からの出力であるブロック画像を選択する第２の
スイッチ２５と、選択情報に従って復号ブロック画像を
選択する第３のスイッチ２７と、第３のスイッチ２７で
選択されたブロック画像を１画面分記憶する画像メモリ
部３とを備えて構成されている。

【００７０】次に動作について説明する。まず、復号化
・多重化分離部２１で、多重化された信号を分離して得
られた選択情報１３０から符号化方式の切り替えを、第
１のスイッチ２６で行う。反復変換復号化が選択された
場合には、第１のスイッチ２６が切り替わり、制御信号
１４０が変換元ブロック再現部２２に出力される。制御
信号１４０が伝送されると、変換元ブロック再現部２２
では、復号化・多重化分離部２１において多重化分離さ
れたブロック番号１０３が解像度復元部４３を介すこと
で得られた復元ブロック位置情報１５８を入力して、変
換元のブロック位置情報１１１を出力する。画像変換生
成部７では、変換パラメータ１０８、変換元のブロック
位置情報１１１を入力して、変換後のブロック画像１１
３を第３のスイッチ２７に出力する。ここで、上記変換
手法としてアフィン変換を用いることができ、この場合
には、例えば画像変換・生成部に、回転・並進・縮小等
の一連の変換処理を行うアフィン変換部を内蔵させれば
よい。

【００７１】第３のスイッチ２７では、前記選択情報１
３０に従って、前記変換後のブロック画像１１０か、後
述のベクトル逆量子化部１２からの出力１３１かを切り
替えて、復号ブロック画像１２６として、画像メモリ部
３に入力する。さらに、画像メモリ部３では、１画面全
体のブロック画像を記憶した後、画面全体の画像１２２
を制御部２３に出力する。制御部２３は、復号化ループ
の末端部にあり、ループを回る回数をカウントしてい
て、所定回数回った場合には、ループを抜けて最終的な
復号化ブロック画像１２５を出力する。復号化ループを
さらに回る場合には、制御部２３からの復号化画像１２
１が、第２のスイッチ２５に入力して、該復号化ループ
の回数が２回目以上には、同スイッチ２５が切り替わ
り、再度画像変換生成部７への入力画像１２４になる。
一方、初期状態では、初期画像入力部２４に記憶された
画像１２３が前記第２のスイッチ２５に入力して、同ス
イッチ２５が切り替わり、入力画像１２４になる。

【００７２】続いて、ベクトル逆量子化の動作について
説明する。復号化・多重化分離部２１で分離された選択
情報１３０に従って第１のスイッチ２６が切り替わり、
同部より制御信号１４１が、そして復号化・多重化分離
部２１より量子化インデックス１３２が、ベクトル逆量
子化部１２に出力される。このベクトル逆量子化部１２
からは、コードブック８に対して量子化インデックス１
３２が出力される。一方、コードブック８からは、該量
子化インデックス１３２に対応する量子化代表ベクトル
１３１が読み出され、ベクトル逆量子化部１２に再度出
力される。該量子化代表ベクトル１３１は、既にベクト
ル量子化の部分で説明した通り、ブロック画像のデータ
を表している。その結果、ベクトル逆量子化後の出力さ
れたブロック画像１３１は、第３のスイッチ２７に入力
する。その後の第３のスイッチ２７でのスイッチの切り
替えについては、既に述べた通りである。

【００７３】また、上述した画像の反復変換符号化装置
や反復変換復号化装置は、ソフトウェア的に実現するこ
とができ、これらを実現するためのプログラムが記録さ
れた記録媒体を提供することができる。

【００７４】すなわち、ソフトウェアプログラムが記録
される記録媒体であって、入力画像の解像度を変換する
解像度変換工程と、上記解像度変換工程により得られた
画像を第１、第２のブロックにそれぞれ分割する第１、
第２のブロック生成工程と、上記第２のブロック生成手
段で生成された第２のブロック画像を画像メモリに記憶
する工程と、上記画像メモリから読み出された上記第２
のブロック画像に所定の変換処理を施す画像変換・生成
工程と、上記画像変換・生成工程による変換後のブロッ
ク画像から上記第１のブロック画像に最も近いブロック
画像を探索する近似ブロック探索工程と、上記近似ブロ
ック探索により得られたブロック番号と上記画像変換・
生成工程により得られた変換パラメータとを各々符号化
・多重化する符号化・多重化工程とを実行させるための
プログラムが記録されている記録媒体を提供することが
できる。

【００７５】また、ソフトウェアプログラムが記録され
る記録媒体であって、多重化された符号語を各符号語に
分離して別々に復号化を行う復号化・多重化分離工程
と、上記復号化・多重化分離工程により得られたブロッ
ク番号を解像度変換情報に従って解像度変換を行って復
元ブロックの位置情報を出力する解像度復元工程と、上
記復元ブロックの位置情報を元に変換元ブロックを再現
し所定の位置にあるブロックを再現する変換元ブロック
再現工程と、復号化ループを回る回数をカウントしてい
て、所定回数回った場合には、ループを抜けて最終的な
復号化ブロック画像を出力する制御工程とを実行させる
ためのプログラムが記録された記録媒体を提供すること
ができる。

【００７６】なお、これらのプログラムは、記録媒体に
記録して提供する以外に、電話回線や通信回線等を介し
て供給することもできることは勿論である。

【００７７】以上説明したような画像の反復変換符号化
装置や復号化装置の具体的な応用例としては、ディジタ
ルビデオディスク、画像のデータベース、インターネッ
ト上での画像のダウンロードを目的とした画像圧縮・伸
張器、または同方式を実現したソフトウェアモジュール
などが挙げられる。

【００７８】

【発明の効果】本発明によれば、入力画像を解像度変換
手段で解像度変換し、得られた解像度変換画像を第１、
第２のブロック生成手段に送ってそれぞれ第１、第２の
ブロック画像を生成し、上記第２のブロック画像を画像
メモリに記憶し、この画像メモリから読み出された上記
第２のブロック画像に所定の変換処理を施し、上記画像
変換・生成手段からの変換後のブロック画像から上記第
１のブロック画像に最も近いブロック画像を探索し、上
記近似ブロック探索手段からのブロック番号と上記画像
変換・生成手段からの変換パラメータとを各々符号化・
多重化しているため、予め画像メモリ内に記憶されてい
たすべての第２のブロック画像の中から、第１のブロッ
ク画像に最も近いブロック画像を検索しているため、上
記解像度変換手段で解像度を下げることにより、検索の
処理量が低減され、また、第１ブロック画像のサイズを
縮小することにより、画像の細部のパラメータを抽出す
ることができ、変換パラメータを量子化する際の量子化
ステップサイズを小さくすることもできる。また、同一
ビットで符号化する場合には、解像度を落とした画像で
符号化した方が、画質を向上させることがある。すなわ
ち、解像度を落とした画像を符号化することで処理を高
速化することができる他、ブロックサイズを小さく設定
できるので画像の細部の変換パラメータを抽出できると
いう効果が得られる。

【００７９】また、ベクトル量子化部をコードブックと
セットにして接続する構成としたので、反復変換符号化
のみでは符号化画質が低い場合でも、汎用的な手法であ
るベクトル量子化を反復変換符号化に組み合わせ、両者
を適応的に選択することで、全体の符号化効率を向上さ
せることができる。

【００８０】さらに、画像変換・生成部に、回転・並進
・拡大・縮小等の一連の変換処理を行うアフィン変換部
を内蔵させることにより、処理系を簡素化して、変換処
理を高速に実現することができる。

【００８１】また、変換元ブロック再現部の前段に解像
度復元部を備えることにより、解像度の復元を行ったブ
ロックの反復変換復号化を行うことで、復号化画像の画
質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態となる画像の反復変
換符号化装置の概略構成を示すブロック図である。

【図２】ドメインブロックとレンジブロックとの間の写
像変換を示す図である。

【図３】図１に示す本発明の第１の実施の形態となる画
像の反復変換符号化装置の他の具体例の概略構成を示す
ブロック図である。

【図４】Ｍ×Ｎサイズのブロックをｋ×ｋサイズのサブ
ブロックに分割した状態を示す図である。

【図５】ドメインブロックの特徴量抽出の動作手順を説
明するためのフローチャートである。

【図６】レンジブロックの特徴量抽出及び画像メモリ部
からの読み出しの動作手順を説明するためのフローチャ
ートである。

【図７】コントラスト、オフセット値を量子化・ハフマ
ン符号化するための構成例を示すブロック図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態となる画像の反復変
換復号化装置の概略構成を示すブロック図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態となる画像の反復変
換符号化装置の概略構成を示すブロック図である。

【図１０】図９に示す本発明の第３の実施の形態となる
画像の反復変換復号化装置の他の具体例を示すブロック
図である。

【図１１】本発明の第４の実施の形態となる画像の反復
変換復号化装置の概略構成を示すブロック図である。

【図１２】従来の画像の反復変換符号化装置の構成の一
例を示すブロック図である。

【図１３】従来の画像の反復変換復号化装置の構成の一
例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１第１のブロック生成部、２第２のブロック生成
部、３画像メモリ部、４近似ブロック探索部、
５第１の特徴量抽出部、６第２の特徴量抽出
部、７画像変換・生成部、８コードブック、
９符号化・多重化部、１０選択部、１１ベク
トル量子化部、１２ベクトル逆量子化部、１５
制御部、２０記録媒体、２１復号化・多重化分
離部、２２変換元ブロック再現部、２３制御
部、２４初期画像入力部、２５第２のスイッチ、
２６第１のスイッチ、２７第３のスイッチ、
４２解像度変換部、４３解像度復元部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力画像の解像度を変換する解像度変換
手段と、上記解像度変換手段からの画像を第１、第２のブロック
にそれぞれ分割する第１、第２のブロック生成手段と、上記第２のブロック生成手段で生成された第２のブロッ
ク画像が記憶される画像メモリと、上記画像メモリから読み出された上記第２のブロック画
像に所定の変換処理を施す画像変換・生成手段と、上記画像変換・生成手段からの変換後のブロック画像か
ら上記第１のブロック画像に最も近いブロック画像を探
索する近似ブロック探索手段と、上記近似ブロック探索手段からのブロック番号と上記画
像変換・生成手段からの変換パラメータとを各々符号化
・多重化する符号化・多重化手段とを有することを特徴
とする画像の反復変換符号化装置。
【請求項２】上記画像変換・生成手段は、回転、並
進、縮小の少なくとも１つを含む一連の変換処理を行う
アフィン変換手段を内蔵したことを特徴とする請求項１
記載の画像の反復変換符号化装置。
【請求項３】上記第１のブロック生成手段からの第１
のブロック画像が供給されるベクトル量子化手段及びそ
れに付随したコードブックと、上記近似ブロック探索手
段で得られたブロック画像と上記ベクトル量子化手段か
ら得られたブロック画像とを比較して、より上記第１の
ブロック画像に近い方を選択して選択情報を出力する選
択手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の画像
の反復変換符号化装置。
【請求項４】入力画像の解像度を変換する解像度変換
工程と、上記解像度変換工程により得られた画像を第１、第２の
ブロックにそれぞれ分割する第１、第２のブロック生成
工程と、上記第２のブロック生成手段で生成された第２のブロッ
ク画像を画像メモリに記憶する工程と、上記画像メモリから読み出された上記第２のブロック画
像に所定の変換処理を施す画像変換・生成工程と、上記画像変換・生成工程による変換後のブロック画像か
ら上記第１のブロック画像に最も近いブロック画像を探
索する近似ブロック探索工程と、上記近似ブロック探索により得られたブロック番号と上
記画像変換・生成工程により得られた変換パラメータと
を各々符号化・多重化する符号化・多重化工程とを有す
ることを特徴とする画像の反復変換符号化方法。
【請求項５】多重化された符号語を各符号語に分離し
て別々に復号化を行う復号化・多重化分離手段と、上記復号化・多重化分離手段から得られたブロック番号
を解像度変換情報に従って解像度変換を行って復元ブロ
ックの位置情報を出力する解像度復元手段と、上記解像度復元手段からの復元ブロックの位置情報を元
に変換元ブロックを再現し所定の位置にあるブロックを
再現する変換元ブロック再現手段と、復号化ループの末端部にあり、ループを回る回数をカウ
ントしていて、所定回数回った場合には、ループを抜け
て最終的な復号化ブロック画像を出力する制御手段と、復号化画像を記憶する画像メモリとを備えたことを特徴
とする画像の反復変換復号化装置。
【請求項６】上記画像変換・生成手段は、回転、並
進、縮小の少なくとも１つを含む一連の変換処理を行う
アフィン変換手段を内蔵したことを特徴とする請求項５
記載の画像の反復変換復号化装置。
【請求項７】上記変換元ブロック再現部の後段にブロ
ック選択部を備え、反復変換復号化画像を出力する画像
の対象ブロックを限定したことを特徴とする請求項５記
載の画像の反復変換復号化装置。
【請求項８】上記反復変換復号化過程において、ブロ
ック毎の画像の収束度の計測を行い、ある一定の収束度
を達成したブロックに対しては、それ以降の反復変換復
号化を省略する手段を備えたことを特徴とする請求項５
記載の画像の反復変換復号化装置。
【請求項９】多重化された符号語を各符号語に分離し
て別々に復号化を行う復号化・多重化分離工程と、上記復号化・多重化分離工程により得られたブロック番
号を解像度変換情報に従って解像度変換を行って復元ブ
ロックの位置情報を出力する解像度復元工程と、上記復元ブロックの位置情報を元に変換元ブロックを再
現し所定の位置にあるブロックを再現する変換元ブロッ
ク再現工程と、復号化ループを回る回数をカウントしていて、所定回数
回った場合には、ループを抜けて最終的な復号化ブロッ
ク画像を出力する制御工程と、を備えることを特徴とする画像の反復変換復号化方法。
【請求項１０】符号語が記録された記録媒体であり、
上記符号語は、入力画像の解像度を変換する解像度変換工程と、上記解像度変換工程により得られた画像を第１、第２の
ブロックにそれぞれ分割する第１、第２のブロック生成
工程と、上記第２のブロック生成手段で生成された第２のブロッ
ク画像を画像メモリに記憶する工程と、上記画像メモリから読み出された上記第２のブロック画
像に所定の変換処理を施す画像変換・生成工程と、上記画像変換・生成工程による変換後のブロック画像か
ら上記第１のブロック画像に最も近いブロック画像を探
索する近似ブロック探索工程と、上記近似ブロック探索により得られたブロック番号と上
記画像変換・生成工程により得られた変換パラメータと
を各々符号化・多重化する符号化・多重化工程とにより
符号化されたものであることを特徴とする記録媒体。
【請求項１１】入力画像の解像度を変換する解像度変
換工程と、上記解像度変換工程により得られた画像を第１、第２の
ブロックにそれぞれ分割する第１、第２のブロック生成
工程と、上記第２のブロック生成手段で生成された第２のブロッ
ク画像を画像メモリに記憶する工程と、上記画像メモリから読み出された上記第２のブロック画
像に所定の変換処理を施す画像変換・生成工程と、上記画像変換・生成工程による変換後のブロック画像か
ら上記第１のブロック画像に最も近いブロック画像を探
索する近似ブロック探索工程と、上記近似ブロック探索により得られたブロック番号と上
記画像変換・生成工程により得られた変換パラメータと
を各々符号化・多重化する符号化・多重化工程とを実行
させるためのプログラムを記録した記録媒体。
【請求項１２】多重化された符号語を各符号語に分離
して別々に復号化を行う復号化・多重化分離工程と、上記復号化・多重化分離工程により得られたブロック番
号を解像度変換情報に従って解像度変換を行って復元ブ
ロックの位置情報を出力する解像度復元工程と、上記復元ブロックの位置情報を元に変換元ブロックを再
現し所定の位置にあるブロックを再現する変換元ブロッ
ク再現工程と、復号化ループを回る回数をカウントしていて、所定回数
回った場合には、ループを抜けて最終的な復号化ブロッ
ク画像を出力する制御工程とを実行させるためのプログ
ラムを記録した記録媒体。