WO2010140308A1 - 画像符号化装置、画像復号化装置、画像符号化方法、及び画像復号化方法 - Google Patents

画像符号化装置、画像復号化装置、画像符号化方法、及び画像復号化方法 Download PDF

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WO2010140308A1
WO2010140308A1 PCT/JP2010/003338 JP2010003338W WO2010140308A1 WO 2010140308 A1 WO2010140308 A1 WO 2010140308A1 JP 2010003338 W JP2010003338 W JP 2010003338W WO 2010140308 A1 WO2010140308 A1 WO 2010140308A1
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WO
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image
lut
pattern
unit
correction information
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/003338
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English (en)
French (fr)
Inventor
村上智一
高橋昌史
Original Assignee
株式会社日立製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00—Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30—Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction

Definitions

  • the present invention relates to an image encoding device, an image decoding device, an image encoding method, and an image decoding method for encoding and decoding an image with high image quality.
  • an encoding method such as MPEG (Moving Picture Experts Group) system has been established, and internationally, MPEG-1 standard, MPEG-2 standard, MPEG-4 standard, etc. This is a standard encoding method.
  • MPEG-1 standard As a method for further improving the compression ratio, H.
  • AVC Advanced Video Video Coding
  • Non-Patent Document 1 synthesizes a grayscale image from a halftone image using an LUT.
  • Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 image data is replaced with the value of the LUT. However, the image data is not corrected thereby, and thus the image quality of the encoded image cannot be improved.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique for suitably removing noise generated in the encoding process and restoring a high-quality image.
  • An image encoding device includes an image encoding unit that encodes an input image, an image decoding unit that decodes the encoded image to obtain a decoded image, and expresses image features from the decoded image as pattern information
  • a pattern image generation unit that generates a pattern image
  • a correction information generation unit that generates correction information from the difference between the input image and the decoded image
  • a lookup table (LUT) that associates the correction information with the pattern information of the pattern image
  • An image decoding apparatus includes an image decoding unit that decodes image data to obtain a decoded image, a pattern image generation unit that generates a pattern image in which image features are represented by pattern information from the decoded image, and an encoded stream
  • a LUT decoding unit that decodes a lookup table (LUT) in which pattern information and correction information are described in association with each other, and obtains and decodes correction information corresponding to the pattern information of the pattern image from the decoded LUT
  • An image correction unit for correcting an image is provided.
  • An image encoding method includes an image encoding step for encoding an input image, an image decoding step for decoding the encoded image to obtain a decoded image, and expressing image features from the decoded image by pattern information.
  • An LUT generation step for generating and an LUT encoding step for encoding the LUT are provided.
  • An image decoding method includes an image decoding step of decoding image data to obtain a decoded image, a pattern image generating step of generating a pattern image expressing image features by pattern information from the decoded image, and an encoded stream LUT decoding step for decoding a look-up table (LUT) in which pattern information and correction information are described in association with each other, and obtaining and decoding correction information corresponding to the pattern information of the pattern image from the decoded LUT An image correction step for correcting the image is provided.
  • LUT look-up table
  • generation method in a 4th Example in detail The figure which shows the structure of the image decoding apparatus which concerns on a 4th Example.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an image encoding device according to the first embodiment of the present invention.
  • the image encoding device 1 includes an image input unit 11 that inputs an image, an image encoding unit 12 that encodes an input image and generates an encoded stream, an image decoding unit 13 that decodes the encoded stream, and a decoding A pattern image generation unit 14 that generates a pattern image from an image, a correction information generation unit 15 that generates correction information from an input image and a decoded image, and an LUT generation unit that generates a lookup table (LUT) from the correction information and the pattern image 16, a LUT encoding unit 17 that encodes the LUT, and a code integration unit 18 that integrates the encoded stream of the image and the encoded LUT.
  • LUT lookup table
  • the image input unit 11 holds the input image and passes it to the image encoding unit 12.
  • the image encoding unit 12 encodes an image. This includes H.C. An existing international standard encoding method such as H.264 / AVC may be used.
  • the coded image stream is passed to the image decoding unit 13 and the code integration unit 18.
  • the image decoding unit 13 decodes the encoded stream to generate a decoded image. This is the same operation as the internal decoder in the encoder.
  • the decoded image is transferred to the pattern image generation unit 14 and the correction information generation unit 15.
  • the pattern image generation unit 14 generates a pattern image from the decoded image.
  • a pattern image is an image obtained by converting a decoded image and expressing local image features with a small amount of pattern information. For example, a binary image, an image with a reduced number of gradations, an image converted by a color palette, and the like correspond.
  • a binary image generated by the error diffusion method Error Diffusion
  • Information on the generated pattern image is passed to the LUT generation unit 16.
  • the correction information generation unit 15 generates correction information from the input image (original image) and the decoded image.
  • the correction information is information for correcting the image data of the decoded image to improve the image quality, and thereby removes noise accompanying the encoding process.
  • the difference value of an input image and a decoded image is used per pixel as correction information.
  • the correction information may be the pixel value Vi (x, y) of the input image itself, or may be the difference value Vc (x, y) that has been frequency-converted for each group of several pixels.
  • the frequency conversion for example, DCT (Discrete Cosine Transform), wavelet conversion, or the like is used.
  • the generated correction information is transferred to the LUT generation unit 106.
  • the LUT generation unit 16 processes pattern information and correction information for each group of arbitrary pixels, and generates an LUT.
  • correction information is described for various pattern information.
  • One LUT may be created for one image frame, or a plurality of frames may be combined to create one LUT. When the LUTs of a plurality of frames are combined, the LUT size per frame can be reduced. Details of the LUT generation processing will be described later.
  • the LUT encoding unit 17 encodes the LUT. For encoding, existing Huffman coding, arithmetic coding, or the like is used.
  • the encoded LUT is passed to the code integration unit 18.
  • the code integration unit 18 integrates the encoded stream of the image and the encoded LUT, and outputs and transmits as one stream. Note that the encoded stream of the image and the encoded LUT may be transmitted separately.
  • correction information for improving the image quality of the decoded image is generated, described in the LUT, and encoded and transmitted.
  • the correction information and the pattern information are described in association with each other in the LUT. This is due to the knowledge that the error (noise) generated during the compression encoding process of the image has a correlation with the image pattern to be processed. Therefore, the image decoding side can obtain necessary correction information according to the pattern information by referring to the transmitted LUT.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the LUT generation processing by the LUT generation unit 16 in detail.
  • the LUT 105 is generated from correction information (difference value) Vc obtained from the original image (input image) 101 and the decoded image 102 and pattern information P obtained from the pattern image 103.
  • Vc correction information
  • P pattern information
  • the current processing target position is (x, y), and the pixel values of the original image 101 and the decoded image 102 are Vi (x, y) and Vd (x, y), respectively.
  • the correction information Vc (x, y) is obtained by the equation (1).
  • the pattern image 103 is generated by binarizing the decoded image 102 by performing error diffusion processing.
  • a 4 ⁇ 4 pixel template as shown by reference numeral 104 is prepared for the pattern image 103.
  • the shape and size of the template 104 may be arbitrary, but the correction accuracy increases as the size increases.
  • a binarized pattern of 4 ⁇ 4 pixels in the template 104 surrounding this is obtained.
  • the bit string is read in the raster scan order from the upper left to the lower right, assuming that the black pixel is “1” bits and the white pixel is “0” bits.
  • the read bit string is displayed as a hexadecimal number with 4 bits as one digit, and is used as pattern information P.
  • the pattern information P is “0x485A”.
  • the obtained correction information Vc and the pattern information P are registered in association with each other.
  • the process moves to the next process pixel, and similarly, correction information Vc and pattern information P are obtained and registered.
  • different correction information Vc is listed as a candidate for one pattern information P, an optimum value is determined by statistical processing.
  • E (Rv) is positive and the largest is selected.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the image encoding process in the present embodiment.
  • step S ⁇ b> 301 an original image is input to the image input unit 11.
  • step S ⁇ b> 302 the image encoding unit 12 encodes the input image and passes it to the code integration unit 18 and the image decoding unit 13.
  • step S303 the image decoding unit 13 decodes the image encoded in S302.
  • step S304 the pattern image generation unit 14 generates a pattern image from the decoded image in S303.
  • step S305 the correction information generation unit 15 generates correction information from the original image and the decoded image.
  • step S306 the LUT generation unit 16 generates an LUT from the correction information and the pattern information of the pattern image.
  • step S307 the LUT encoding unit 17 encodes the LUT.
  • step S308 the code integration unit 18 outputs an encoded stream in which the encoded image and the LUT are integrated. Thus, the image encoding process including LUT generation is completed.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an image decoding apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • the image decoding apparatus 2 receives an encoded stream and separates the image data and the LUT into a code separation unit 21, an image decoding unit 22 that decodes the image data, and a pattern image generation that generates a pattern image from the decoded image A unit 23, an LUT decoding unit 24 that decodes the LUT, an image correction unit 25 that corrects the decoded image using the LUT and the pattern image, and an image output unit 26 that outputs the corrected image.
  • the image decoding unit 22 and the pattern image generation unit 23 correspond to the image decoding unit 13 and the pattern image generation unit 14 in FIG. 1 (image encoding device).
  • the code separation unit 21 receives the encoded stream, separates the encoded image data and the encoded LUT, and passes them to the image decoding unit 22 and the LUT decoding unit 24, respectively.
  • the image decoding unit 22 decodes the image data and generates a decoded image.
  • the decoded image is transferred to the pattern image generation unit 23 and the image correction unit 25.
  • the pattern image generation unit 23 generates a pattern image from the decoded image.
  • the pattern image is the same as described above.
  • the LUT decoding unit 24 decodes the encoded LUT to acquire the LUT, and passes this to the image correction unit 25.
  • the image output unit 26 outputs the corrected image. As described above, the image decoding apparatus 2 according to the present embodiment can restore a high-quality image by correcting the decoded image with reference to the
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the image correction processing by the image correction unit 25 in detail.
  • the decoded image 201 is corrected using the pattern image 202 and the correction information Vc of the LUT 205 to generate a corrected image 203.
  • the pattern information P is obtained for the processing target position (x, y) of the pattern image 202 using the template 204 as in the LUT creation.
  • P “0x485A” is obtained.
  • the correction calculation is based on the equation (2).
  • the above processing is performed on the entire screen while moving the target pixel position.
  • correction information is acquired from the LUT using the pattern information of the target image as a clue.
  • a pattern image is generated by the same method as that used for encoding, and the pattern information is obtained using the same template. Therefore, the pattern information at the time of encoding can be reproduced well, and highly accurate correction can be performed.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the image decoding process in the present embodiment.
  • the encoded stream is input, and the code separation unit 21 separates the encoded image and the LUT.
  • the image decoding unit 22 decodes the encoded image.
  • step S403 the LUT decoding unit 24 decodes the encoded LUT.
  • step S404 the pattern image generation unit 23 generates a pattern image from the decoded image in S402.
  • step S405 the image correction unit 25 corrects the decoded image using the pattern information of the pattern image and the correction information of the LUT.
  • step S406 the image output unit 26 outputs the corrected image.
  • the image decoding process including the image correction is completed.
  • one screen is processed in units of pixels, but in the third embodiment, processing is performed in units of blocks. That is, correction information is obtained in units of blocks, and image correction is performed in units of blocks.
  • the basic configurations of the image encoding device and the image decoding device are the same as those in the first and second embodiments (FIGS. 1 and 4).
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the LUT generation processing of the LUT generation unit 16 in the third embodiment.
  • processing is performed in units of 4 ⁇ 4 pixel blocks.
  • the intra-block pixel value of the original image 111 is Vi_k (u, v)
  • the intra-block pixel value of the decoded image 112 is Vd_k. (U, v).
  • the difference block Vc_k (u, v) is subjected to frequency conversion and quantization by 4 ⁇ 4 DCT to obtain correction information Vc ′ for the block k.
  • the correction information Vc ′ includes a DC component and a plurality of AC components. However, some or all of the AC components may be deleted to reduce the data amount.
  • a template 114 having the same size as the block is prepared for the pattern image 113, and the pattern information P of the target block k is obtained as in the first embodiment.
  • the obtained correction information Vc ′ and the pattern information P are registered in association with each other.
  • different correction information Vc ′ is listed as a candidate for one pattern information P, the same process as in the first embodiment is performed to determine the optimum value.
  • the LUT 115 correction information in units of blocks is described in association with pattern information in units of blocks. Therefore, the processing time of the LUT generation processing is shortened and the data amount of the LUT 115 is further reduced as compared with the case where processing is performed in units of pixels in the first embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining image correction processing of the image correction unit 25 in the third embodiment. Again, processing is performed in units of 4 ⁇ 4 pixel blocks.
  • the pattern information P is obtained using the template 214.
  • the correction information Vc ′ + 3 and only the DC component is included.
  • the correction information Vc ′ is inversely transformed (frequency conversion by inverse quantization and inverse DCT), thereby correcting the difference block.
  • the value of the difference block Vc (u, v) for correction is added at each position to the pixel value Vd_k (u, v) of the decoded image 211 in the k-th processing block, and the corresponding corrected image 213 is added.
  • the pixel value Vo_k (u, v) in the k-th processing block is obtained.
  • each pixel value in the block is corrected by a uniform value.
  • the above processing is performed on the entire screen in units of blocks.
  • the fourth embodiment is a case where an image is reduced and encoded and decoded.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the configuration of the image encoding device according to the fourth embodiment.
  • the image encoding device 3 includes an image input unit 11 that inputs an image, an image reduction unit 31 that reduces the input image, an image encoding unit 12 that encodes the reduced image and generates an encoded stream, and an encoded stream.
  • the unit 18 is provided.
  • an image reduction unit 31 and an image enlargement unit 32 are added to the configuration of the first embodiment (FIG. 1). Since the input image is once reduced by the image reduction unit 31 and then encoded and transmitted in a reduced image state, the code amount of the image can be reduced.
  • the correction information is generated by enlarging the reduced decoded image by the image enlarging unit 32 and comparing it with the same size as the original image.
  • the LUT generation process is performed as follows in the same manner as in the first embodiment (FIG. 2).
  • FIG. 10 is a diagram for explaining in detail the LUT generation method in the fourth embodiment.
  • the reduced decoded image 122 is enlarged to an enlarged decoded image 122e of the original size, and correction information is obtained by comparing with the original image 121.
  • the pattern information P is acquired using the template 124 by generating an enlarged pattern image 123e from the enlarged decoded image 122e.
  • pattern information P and correction information Vc are described.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration of an image decoding apparatus according to the fourth embodiment.
  • the image decoding device 4 includes a code separation unit 21 that receives an encoded stream and separates the image data into an LUT, an image decoding unit 22 that decodes the image data, and an image enlargement unit that expands the decoded image to the original size. 41, a pattern image generation unit 23 that generates a pattern image from the enlarged decoded image, an LUT decoding unit 24 that decodes the LUT, an image correction unit 25 that corrects the enlarged decoded image using the LUT and the pattern image, An image output unit 26 that outputs the corrected image is provided.
  • an image enlargement unit 41 is added to the configuration of the second embodiment (FIG. 4).
  • the image enlarging unit 41 enlarges the reduced image transmitted from the image encoding device 3 in FIG. 9 to the original size.
  • the image correction process is performed as follows in the same manner as in the second embodiment (FIG. 5).
  • FIG. 12 is a diagram for explaining in detail the image correction processing in the fourth embodiment.
  • the decoded image 221 is enlarged to the enlarged decoded image 221e, the pattern image 222e is generated, and the pattern information P is obtained.
  • correction information Vc (P) corresponding to the pattern information P is acquired.
  • the decoding side can correct each pixel after the image enlargement. it can.
  • the code amount of the encoded image can be reduced, and the image can be restored with high image quality.
  • the image is reduced and encoded and decoded.
  • the decoded image and the pattern image are handled in a reduced state. .
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of an image encoding device according to the fifth embodiment.
  • the image encoding device 5 includes an image input unit 11 that inputs an image, an image reduction unit 51 that reduces the input image, an image encoding unit 12 that encodes the reduced image and generates an encoded stream, and an encoded stream.
  • the image enlargement unit 32 is deleted from the fourth embodiment (FIG. 9), and the LUT generation unit 16 is reconfigured as a size correction LUT generation unit 52.
  • the correction information and LUT generation the decoded image and the pattern image are handled in a reduced size, but the correction information is generated corresponding to each pixel of the size of the original image.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating the LUT generation method by the size correction LUT generation unit 52 in detail.
  • the reduction of the image is halved in both vertical and horizontal directions.
  • a general filter is used for image reduction.
  • the current processing target position of the original image 131 is set to four points (x, y), (x + 1, y), (x, y + 1), (x + 1, y + 1), and pixel values thereof are Vi (x, y) ⁇ Let Vi (x + 1, y + 1). Since the decoded image 132 is reduced to 1/2 in the vertical and horizontal directions, the corresponding processing target position is one point (x / 2, y / 2), and the pixel value is Vd (x / 2, y / 2). .
  • Vc (x, y) Vi (x, y) ⁇ Vd (x / 2, y / 2)
  • Vc (x + 1, y) Vi (x + 1, y) ⁇ Vd (x / 2, y / 2)
  • Vc (x, y + 1) Vi (x, y + 1) ⁇ Vd (x / 2, y / 2)
  • Vc (x + 1, y + 1) Vi (x + 1, y + 1) ⁇ Vd (x / 2, y / 2)
  • Vc (x + 1, y + 1) Vi (x + 1, y + 1) ⁇ Vd (x / 2, y / 2) It becomes.
  • the pattern image 133 is reduced to the same size as the decoded image 132.
  • the pattern information P is obtained using the processing target position (x / 2, y / 2) of the decoded image 132 as the star * in the template 134.
  • the four pieces of correction information Vc correspond to one piece of pattern information P. That is, the processing symmetry positions (x, y) to (x + 1, y + 1) in the original image 131 correspond to the positions A, B, C, and D surrounding the star *, so that the correction information at each position is [A]. [B] [C] [D]
  • the pattern information P “0x485A”, for example, in the LUT 135, it is divided into four ways “0x485A [A]” to “0x485A [D]”, and the obtained correction information Vc ( x, y) to Vc (x + 1, y + 1) are described.
  • the same processing as in the above embodiment is performed. In this way, since the LUT 135 describes correction information at each pixel position of the original image, the decoding side can restore high image quality even if the image to be transmitted is reduced.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating the configuration of the image decoding apparatus according to the fifth embodiment.
  • the image decoding device 6 receives an encoded stream and separates the image data and the LUT into a code separation unit 21, an image decoding unit 22 that decodes the image data, and a pattern image generation that generates a pattern image from the decoded image Unit 23, LUT decoding unit 24 that decodes the LUT, image enlargement correction unit 61 that corrects the decoded image that has been reduced using the LUT and the pattern image, and an image output that outputs the corrected image Part 26 is provided.
  • the image enlargement unit 41 is deleted from the fourth embodiment (FIG. 11), and the image correction unit 25 is reconfigured as an image enlargement correction unit 61.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining in detail the image correction processing by the image enlargement correction unit 61.
  • a reduced pattern image 232 is generated from the decoded image 231 to obtain pattern information P.
  • correction information Vc (P) corresponding to the pattern information P is acquired.
  • the processing target positions (x / 2, y / 2) of the decoded image 231 and the pattern image 232 correspond to the four processing target positions (x, y) to (x + 1, y + 1) of the corrected image 233,
  • four types of correction information Vc are described separately by [A] [B] [C] [D].
  • each pixel after the enlargement can be corrected on the decoding side even if the image to be transmitted is reduced. .
  • the LUT is generated based on the reduced image, the image enlargement process for adjusting the size is not required, and the configuration can be simplified.
  • the LUT describing the correction information.
  • the correction information is described in correspondence with the pattern information of the pattern image, so that the data amount can be reduced and efficient coding processing can be performed.
  • the image encoding technique and the image decoding technique according to the present invention are widely applied to various video processing apparatuses such as an image recording apparatus, a player, a mobile phone, a portable terminal, a digital camera TV, a projector, various displays, and a game machine. Can do.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

　画像符号化装置１は、入力画像を符号化する画像符号化部１２と、符号化した画像を復号化して復号画像を得る画像復号化部１３と、復号画像から画像特徴をパターン情報で表現したパターン画像を生成するパターン画像生成部１４と、入力画像と復号画像との差分から補正情報を生成する補正情報生成部１５と、補正情報をパターン画像のパターン情報と対応付けたルックアップテーブル（ＬＵＴ）を生成するＬＵＴ生成部１６と、ＬＵＴを符号化するＬＵＴ符号化部１７を備える。これにより、符号化処理で生じたノイズを好適に除去し、高画質の画像を復元する。

Description

画像符号化装置、画像復号化装置、画像符号化方法、及び画像復号化方法
　本発明は、高画質に画像を符号化及び復号化するための画像符号化装置、画像復号化装置、画像符号化方法、及び画像復号化方法に関する。
　画像、音声情報をデジタルデータ化して記録、伝達する手法として、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）方式等の符号化方式が策定され、ＭＰＥＧ－１規格、ＭＰＥＧ－２規格、ＭＰＥＧ－４規格等として国際標準の符号化方式となっている。また、さらに圧縮率を向上させる方式として、Ｈ．２６４／ＡＶＣ（Advanced Video Coding）規格等が定められている。
　また、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を用いた画像処理によって、画像を変換したり圧縮したりする技術が提案されている。例えば特許文献１の技術は、カラールックアップテーブル（ＣＬＵＴ）を用いてカラー画像を符号化し、ＣＬＵＴを用いてカラー画像を復元するものである。また非特許文献１の技術は、ＬＵＴを用いてハーフトーン画像からグレースケール画像を合成するものである。
特開２０００－２４４７４５号公報
M. Mese and P. Vaidyanathan: "Look-Up Table (LUT) Method for Inverse Halftoning", IEEE Transactions on Image Processing, Vol.10, No.10, pp.1566-1578, (2001)
　一般に、符号化装置によって画像を圧縮すると、ブロックノイズ、モスキートノイズと呼ばれる符号化処理によって生じる特有のノイズが付加され、画質劣化の一因となっている。これらのノイズを除去するために様々なポストフィルタが開発されているが、単純にフィルタのみを用いても画質の向上には限界がある。
　前記特許文献１や非特許文献１では、画像データをＬＵＴの値で置換するものであるが、それにより画像データの補正を行うものではなく、よって符号化画像の画質を向上させることはできない。
　本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、符号化処理で生じたノイズを好適に除去し、高画質の画像を復元する技術を提供することにある。
　本発明による画像符号化装置は、入力画像を符号化する画像符号化部と、符号化した画像を復号化して復号画像を得る画像復号化部と、復号画像から画像特徴をパターン情報で表現したパターン画像を生成するパターン画像生成部と、入力画像と復号画像との差分から補正情報を生成する補正情報生成部と、補正情報をパターン画像のパターン情報と対応付けたルックアップテーブル（ＬＵＴ）を生成するＬＵＴ生成部と、ＬＵＴを符号化するＬＵＴ符号化部を備える。
　本発明による画像復号化装置は、画像データを復号化して復号画像を得る画像復号化部と、復号画像から画像特徴をパターン情報で表現したパターン画像を生成するパターン画像生成部と、符号化ストリームからパターン情報と補正情報が対応付けて記述されたルックアップテーブル（ＬＵＴ）を復号化するＬＵＴ復号化部と、復号化されたＬＵＴからパターン画像のパターン情報に対応する補正情報を取得して復号画像を補正する画像補正部を備える。
　本発明による画像符号化方法は、入力画像を符号化する画像符号化ステップと、符号化した画像を復号化して復号画像を得る画像復号化ステップと、復号画像から画像特徴をパターン情報で表現したパターン画像を生成するパターン画像生成ステップと、入力画像と復号画像との差分から補正情報を生成する補正情報生成ステップと、補正情報をパターン画像のパターン情報と対応付けたルックアップテーブル（ＬＵＴ）を生成するＬＵＴ生成ステップと、ＬＵＴを符号化するＬＵＴ符号化ステップを備える。
　本発明による画像復号化方法は、画像データを復号化して復号画像を得る画像復号化ステップと、復号画像から画像特徴をパターン情報で表現したパターン画像を生成するパターン画像生成ステップと、符号化ストリームからパターン情報と補正情報が対応付けて記述されたルックアップテーブル（ＬＵＴ）を復号化するＬＵＴ復号化ステップと、復号化されたＬＵＴからパターン画像のパターン情報に対応する補正情報を取得して復号画像を補正する画像補正ステップを備える。
　本発明によれば、画像符号化時のノイズを好適に除去し高画質な画像を復元することができる。
本発明の第１の実施例に係る画像符号化装置の構成を示す図。 第１の実施例におけるＬＵＴ生成処理を詳細に説明する図。 第１の実施例における画像符号化処理の流れを示すフローチャート図。 本発明の第２の実施例に係る画像復号化装置の構成を示す図。 第２の実施例における画像補正処理を詳細に説明する図。 第２の実施例における画像復号化処理の流れを示すフローチャート図。 第３の実施例におけるＬＵＴ生成処理を説明する図。 第３の実施例における画像補正処理を説明する図。 第４の実施例に係る画像符号化装置の構成を示す図。 第４の実施例におけるＬＵＴ生成方法を詳細に説明する図。 第４の実施例に係る画像復号化装置の構成を示す図。 第４の実施例における画像補正処理を詳細に説明する図。 第５の実施例に係る画像符号化装置の構成を示す図。 第５の実施例におけるＬＵＴ生成方法を詳細に説明する図。 第５の実施例に係る画像復号化装置の構成を示す図。 第５の実施例における画像補正処理を詳細に説明する図。
　以下、本発明の各実施例を、図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の第１の実施例に係る画像符号化装置の構成を示す図である。画像符号化装置１は、画像を入力する画像入力部１１と、入力画像を符号化し符号化ストリームを生成する画像符号化部１２と、符号化ストリームを復号化する画像復号化部１３と、復号画像からパターン画像を生成するパターン画像生成部１４と、入力画像と復号画像から補正情報を生成する補正情報生成部１５と、補正情報とパターン画像からルックアップテーブル（ＬＵＴ）を生成するＬＵＴ生成部１６と、ＬＵＴを符号化するＬＵＴ符号化部１７と、画像の符号化ストリームと符号化されたＬＵＴを統合する符号統合部１８を備える。
　各部の動作を説明する。画像入力部１１は入力された画像を保持し、画像符号化部１２に渡す。画像符号化部１２は画像の符号化を行う。これにはＨ．２６４／ＡＶＣ等、既存の国際標準符号化方式を用いればよい。画像の符号化ストリームは、画像復号化部１３と符号統合部１８に渡される。画像復号化部１３は符号化ストリームを復号化して復号画像を生成する。これは符号化器（エンコーダ）における内部デコーダと同様の動作である。復号画像はパターン画像生成部１４と補正情報生成部１５に渡される。
　パターン画像生成部１４は復号画像からパターン画像を生成する。パターン画像とは、復号画像を変換し局所的な画像特徴を少ない情報量のパターン情報で表現した画像である。例えば、２値画像や階調数を削減した画像、カラーパレットによって変換された画像等が相当する。以下では、誤差拡散法（Error Diffusion）によって生成された２値画像を例として説明する。生成されたパターン画像の情報はＬＵＴ生成部１６に渡される。
　補正情報生成部１５は、入力画像（原画像）と復号画像から補正情報を生成する。補正情報とは、復号画像の画像データを補正し高画質化するための情報であり、これにより符号化処理に伴うノイズを除去するものである。以下では、補正情報として、画素単位で入力画像と復号画像の差分値を用いる場合を説明する。位置（ｘ，ｙ）の入力画像の画素値をＶｉ（ｘ，ｙ）、復号画像の画素値をＶｄ（ｘ，ｙ）とすると、補正情報（差分値）Ｖｃ（ｘ，ｙ）は、
      Ｖｃ（ｘ，ｙ）＝Ｖｉ（ｘ，ｙ）－Ｖｄ（ｘ，ｙ）　　　（１）
で求められる。なお、補正情報は入力画像の画素値Ｖｉ（ｘ，ｙ）そのものとしても良いし、差分値Ｖｃ（ｘ，ｙ）をいくつかの画素のまとまり毎に周波数変換したものでも良い。周波数変換には、例えばＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）やウェーブレット変換等を用いる。生成された補正情報はＬＵＴ生成部１０６に渡される。
　ＬＵＴ生成部１６は、任意の画素のまとまり毎にパターン情報と補正情報を処理し、ＬＵＴを生成する。ＬＵＴでは、様々なパターン情報に対して補正情報が記述される。ＬＵＴは画像１フレームに対して１つ作成してもよいし、複数のフレームをまとめて１つのＬＵＴを作成してもよい。複数フレームのＬＵＴをまとめると１枚あたりのＬＵＴサイズを小さくすることができる。ＬＵＴ生成処理の詳細については後述する。
　ＬＵＴ符号化部１７はＬＵＴを符号化する。符号化には既存のハフマン符号化や算術符号化等を用いる。符号化されたＬＵＴは符号統合部１８に渡される。符号統合部１８は、画像の符号化ストリームと符号化されたＬＵＴを統合し、１つのストリームとして出力し伝送する。なお、画像の符号化ストリームと符号化されたＬＵＴとを別々に伝送しても良い。
　このように、本実施例の画像符号化装置１では、復号画像を高画質化するための補正情報を生成してＬＵＴに記述し、これを符号化して伝送する。そのときＬＵＴには、補正情報とパターン情報とを対応付けて記述する。これは、画像の圧縮符号化処理時に発生する誤差（ノイズ）は、処理対象の画像パターンと相関があるとの知見によるものである。よって、画像復号化側では伝送されたＬＵＴを参照し、パターン情報に応じて必要な補正情報を取得することができる。
　図２は、ＬＵＴ生成部１６によるＬＵＴ生成処理を詳細に説明する図である。ＬＵＴ１０５は、原画像（入力画像）１０１と復号画像１０２から求めた補正情報（差分値）Ｖｃと、パターン画像１０３から求めたパターン情報Ｐとから生成する。ここでは、画素単位で１画面を処理し、１画面に対して１つのＬＵＴ１０５を生成する例について説明する。
　現在の処理対象位置を（ｘ，ｙ）とし、原画像１０１と復号画像１０２の画素値をそれぞれＶｉ（ｘ，ｙ）、Ｖｄ（ｘ，ｙ）とする。補正情報Ｖｃ（ｘ，ｙ）は前記（１）式で求める。
　一方パターン画像１０３は、復号画像１０２を誤差拡散処理して２値化して生成する。パターン画像１０３に対して、符号１０４に示すような例えば４×４画素のテンプレートを用意する。テンプレート１０４の形状やサイズは任意でよいが、サイズが大きいほど補正精度が高くなる。処理対象画素位置を星印＊で示すと、これを囲むテンプレート１０４内の４×４画素の２値化パターンを求める。具体的には、黒画素を「１」ビット、白画素を「０」ビットとして、左上から右下にラスタスキャン順にビット列を読み取る。そして、読み取ったビット列を４ビットを１桁とする１６進数で表示して、パターン情報Ｐとする。この例では、パターン情報Ｐは、「０ｘ４８５Ａ」となる。
　ＬＵＴ１０５には、前記求めた補正情報Ｖｃとパターン情報Ｐとを対応させて登録する。この例では、パターン情報Ｐ＝「０ｘ４８５Ａ」に対して補正情報Ｖｃ＝＋３を登録している。１つの画素について処理が終了したら、次の処理画素に移動し、同様に補正情報Ｖｃとパターン情報Ｐを求めて登録する。１つのパターン情報Ｐに対して異なる補正情報Ｖｃが候補として挙がった場合には、統計処理により最適値を決定する。その評価法としては、例えば、各パターンＰについて補正情報Ｖｃの範囲をＲｖ＝－１６～１５までとした時、補正情報の候補Ｖｘに対する評価値を、
      Ｅ（Ｒｖ）＝｜Ｖｘ｜－｜Ｒｖ－Ｖｘ｜
として投票し、Ｅ（Ｒｖ）が正で、かつ最大のものを選べば良い。
  このようにＬＵＴ１０５には、補正情報がパターン情報に対応付けて記述されているので、少ないデータ量で効率良く伝送することができる。
　図３は、本実施例における画像符号化処理の流れを示すフローチャート図である。
  ステップＳ３０１において、画像入力部１１に原画像を入力する。
  ステップＳ３０２において、画像符号化部１２は入力した画像を符号化し、符号統合部１８と画像復号化部１３に渡す。
　ステップＳ３０３において、画像復号化部１３はＳ３０２で符号化された画像を復号化する。
  ステップＳ３０４において、パターン画像生成部１４はＳ３０３の復号画像からパターン画像を生成する。
　ステップＳ３０５において、補正情報生成部１５は原画像と復号画像から補正情報を生成する。
  ステップＳ３０６において、ＬＵＴ生成部１６は補正情報とパターン画像のパターン情報からＬＵＴを生成する。
　ステップＳ３０７において、ＬＵＴ符号化部１７はＬＵＴを符号化する。
  ステップＳ３０８において、符号統合部１８は符号化した画像とＬＵＴを統合した符号
化ストリームを出力する。
  以上により、ＬＵＴ生成を含めた画像符号化処理を終了する。
　図４は、本発明の第２の実施例に係る画像復号化装置の構成を示す図である。画像復号化装置２は、符号化ストリームを受信し画像データとＬＵＴに分離する符号分離部２１と、画像データを復号化する画像復号化部２２と、復号画像からパターン画像を生成するパターン画像生成部２３と、ＬＵＴを復号化するＬＵＴ復号化部２４と、ＬＵＴとパターン画像を用いて復号画像を補正する画像補正部２５と、補正された画像を出力する画像出力部２６を備える。なお、画像復号化部２２とパターン画像生成部２３は、前記図１（画像符号化装置）の画像復号化部１３とパターン画像生成部１４に相当する。
　各部の動作を説明する。符号分離部２１は符号化ストリームを受信し、符号化された画像データと符号化されたＬＵＴを分離して、それぞれ画像復号化部２２とＬＵＴ復号化部２４に渡す。画像復号化部２２は画像データを復号化して復号画像を生成する。復号画像はパターン画像生成部２３と画像補正部２５に渡される。
　パターン画像生成部２３は復号画像からパターン画像を生成する。パターン画像については前述と同様である。ＬＵＴ復号化部２４は符号化されたＬＵＴを復号化してＬＵＴを取得し、これを画像補正部２５に渡す。画像補正部２５はパターン画像のパターン情報とＬＵＴの補正情報を用いて復号画像を補正する。位置（ｘ，ｙ）の復号画像の画素値をＶｄ（ｘ，ｙ）、ＬＵＴに記述されたパターン情報Ｐに対応する補正情報（差分値）をＶｃ（Ｐ）とすると、出力画像の画素値Ｖｏ（ｘ，ｙ）は、
      Ｖｏ（ｘ，ｙ）＝Ｖｄ（ｘ，ｙ）＋Ｖｃ（Ｐ）　　　（２）
と補正される。画像補正処理の詳細は後述する。画像出力部２６は補正された画像を出力する。
  このように本実施例の画像復号装置２では、伝送されたＬＵＴを参照して復号画像を補正し高画質の画像を復元することができる。
　図５は、画像補正部２５による画像補正処理を詳細に説明する図である。画像補正処理では、復号画像２０１に対し、そのパターン画像２０２とＬＵＴ２０５の補正情報Ｖｃを用いて補正し、補正画像２０３を生成する。
　パターン画像２０２の処理対象位置（ｘ，ｙ）に対して、ＬＵＴ作成時と同様にテンプレート２０４を用いてパターン情報Ｐを求める。ここではＰ＝「０ｘ４８５Ａ」を得る。また伝送されたＬＵＴ２０５を参照し、Ｐ＝「０ｘ４８５Ａ」に対応する補正情報Ｖｃ＝＋３を取得する。
　補正演算は前記（２）式による。補正画像２０３の画素値Ｖｏ（ｘ，ｙ）は、対応する復号画像２０１の画素値Ｖｄ（ｘ，ｙ）に補正情報Ｖｃ＝＋３を加算して、
      Ｖｏ（ｘ，ｙ）＝Ｖｄ（ｘ，ｙ）＋３
として求める。上記処理を対象画素位置を移動しながら画面全体に対して行う。
　このように、画像補正処理においては対象画像のパターン情報を手掛かりにＬＵＴから補正情報を取得する。そのとき、符号化時と同様の手法でパターン画像を生成し、同一のテンプレートを使用してパターン情報を求めるので、符号化時のパターン情報をよく再現し、精度の高い補正が可能となる。
　図６は、本実施例における画像復号化処理の流れを示すフローチャート図である。
  ステップＳ４０１において、符号化ストリームを入力し、符号分離部２１は符号化された画像とＬＵＴに分離する。
  ステップＳ４０２において、画像復号化部２２は符号化された画像を復号化する。
　ステップＳ４０３において、ＬＵＴ復号化部２４は符号化されたＬＵＴを復号化する。
  ステップＳ４０４において、パターン画像生成部２３はＳ４０２の復号画像からパターン画像を生成する。
　ステップＳ４０５において、画像補正部２５は、パターン画像のパターン情報とＬＵＴの補正情報とを用いて復号画像を補正する。
  ステップＳ４０６において、画像出力部２６は補正された画像を出力する。
  以上により、画像補正を含めた画像復号化処理を終了する。
　前記実施例１，２の画像処理では、画素単位で１画面を処理していたが、第３の実施例ではブロック単位で処理を行う。すなわち、ブロック単位で補正情報を求め、ブロック単位で画像補正を行うものである。なお、画像符号化装置と画像復号化装置の基本構成は、実施例１，２（図１，図４）と同様である。
　図７は、第３の実施例におけるＬＵＴ生成部１６のＬＵＴ生成処理を説明する図である。以下では、４×４画素のブロックを単位として処理する。
  現在の処理ブロックがｋ番目のブロックで、ブロック内位置を（ｕ，ｖ）とした時、原画像１１１のブロック内画素値をＶｉ＿ｋ（ｕ，ｖ）、復号画像１１２のブロック内画素値をＶｄ＿ｋ（ｕ，ｖ）とする。ここで各（ｕ，ｖ）について差分をとり、差分ブロックＶｃ＿ｋ（ｕ，ｖ）を
      Ｖｃ＿ｋ（ｕ，ｖ）＝Ｖｉ＿ｋ（ｕ，ｖ）－Ｖｄ＿ｋ（ｕ，ｖ）
として求める。この差分ブロックＶｃ＿ｋ（ｕ，ｖ）に対して、４×４のＤＣＴによる周波数変換と量子化を行って、このブロックｋに対する補正情報Ｖｃ’とする。その結果、補正情報Ｖｃ’にはＤＣ成分と複数のＡＣ成分が含まれるが、ＡＣ成分の一部あるいは全部を削除してデータ量を削減しても良い。
　一方、パターン画像１１３に対してブロックと同サイズのテンプレート１１４を用意して、前記実施例１と同様に対象ブロックｋのパターン情報Ｐを求める。
  ＬＵＴ１１５には、前記求めた補正情報Ｖｃ’とパターン情報Ｐとを対応させて登録する。この例では、パターン情報Ｐ＝「０ｘ４８５Ａ」に対して補正情報Ｖｃ’＝＋３（ＤＣ成分のみ）を登録している。この処理をブロック単位で画面全体に対して行う。１つのパターン情報Ｐに対して異なる補正情報Ｖｃ’が候補として挙がった場合には、前記実施例１と同様の処理を行い最適値を決定する。
　このようにＬＵＴ１１５には、ブロック単位の補正情報が、ブロック単位のパターン情報に対応付けて記述される。よって、実施例１の画素単位で処理する場合に比べて、ＬＵＴ生成処理の処理時間が短縮され、またＬＵＴ１１５のデータ量がより低減する。
　図８は、第３の実施例における画像補正部２５の画像補正処理を説明する図である。ここでも、４×４画素のブロック単位で処理する。
  パターン画像２１２の処理対象のｋ番目のブロックについて、テンプレート２１４を用いてパターン情報Ｐを求める。ここではＰ＝「０ｘ４８５Ａ」を得る。また受信したＬＵＴ２１５を参照し、Ｐ＝「０ｘ４８５Ａ」に対応する補正情報Ｖｃ’を取得する。この例では補正情報Ｖｃ’＝＋３でＤＣ成分のみであるが、ＡＣ成分を含むときには、補正情報Ｖｃ’を逆変換（逆量子化と逆ＤＣＴによる周波数変換）することによって、補正用の差分ブロックＶｃ（ｕ，ｖ）を復元する。
　補正演算では、ｋ番目の処理ブロックにおける復号画像２１１の画素値Ｖｄ＿ｋ（ｕ，ｖ）に対し、補正用の差分ブロックＶｃ（ｕ，ｖ）の値を各位置で加算し、対応する補正画像２１３のｋ番目の処理ブロックにおける画素値Ｖｏ＿ｋ（ｕ，ｖ）を求める。その演算式は、
      Ｖｏ＿ｋ（ｕ，ｖ）＝Ｖｄ＿ｋ（ｕ，ｖ）＋Ｖｃ（ｕ，ｖ）
となる。補正情報Ｖｃ’がＤＣ成分（この例では＋３）のみの場合は、Ｖｃ（ｕ，ｖ）＝＋３として求める。当然ながら、補正情報Ｖｃ’がＤＣ成分のみの場合は、ブロック内の各画素値は一様な値だけ補正される。上記処理をブロック単位で画面全体に対して行う。
　第４の実施例は、画像を縮小して符号化及び復号化する場合である。
  図９は、第４の実施例に係る画像符号化装置の構成を示す図である。画像符号化装置３は、画像を入力する画像入力部１１と、入力画像を縮小する画像縮小部３１と、縮小画像を符号化し符号化ストリームを生成する画像符号化部１２と、符号化ストリームを復号化する画像復号化部１３と、復号画像を拡大する画像拡大部３２と、拡大復号画像からパターン画像を生成するパターン画像生成部１４と、入力画像と拡大復号画像から補正情報を生成する補正情報生成部１５と、補正情報とパターン画像からＬＵＴを生成するＬＵＴ生成部１６と、ＬＵＴを符号化するＬＵＴ符号化部１７と、画像の符号化ストリームと符号化されたＬＵＴを統合する符号統合部１８を備える。
　本実施例は、前記実施例１（図１）の構成に、画像縮小部３１と画像拡大部３２を追加したものである。入力画像を画像縮小部３１で一旦縮小してから符号化し、縮小画像の状態で伝送するので画像の符号量を削減できる。補正情報の生成は、縮小された復号画像を画像拡大部３２にて拡大し、原画像と同サイズにして比較する。ＬＵＴ生成処理は実施例１（図２）と同様に次のように行う。
　図１０は、第４の実施例におけるＬＵＴ生成方法を詳細に説明する図である。本実施例では、縮小された復号画像１２２を元のサイズの拡大復号画像１２２ｅに拡大し、原画像１２１と比較して補正情報を求める。原画像１２１と拡大復号画像１２２ｅの画素値をそれぞれＶｉ（ｘ，ｙ）、Ｖｄｅ（ｘ，ｙ）とすると、補正情報Ｖｃ（ｘ，ｙ）は、
      Ｖｃ（ｘ，ｙ）＝Ｖｉ（ｘ，ｙ）－Ｖｄｅ（ｘ，ｙ）
となる。一方パターン情報Ｐは、拡大復号画像１２２ｅから拡大されたパターン画像１２３ｅを生成してテンプレート１２４を用いて取得する。ＬＵＴ１２５には、パターン情報Ｐと補正情報Ｖｃを記述する。
　図１１は、第４の実施例に係る画像復号化装置の構成を示す図である。画像復号装置４は、符号化ストリームを受信し画像データとＬＵＴに分離する符号分離部２１と、画像データを復号化する画像復号化部２２と、復号画像を元のサイズに拡大する画像拡大部４１と、拡大復号画像からパターン画像を生成するパターン画像生成部２３と、ＬＵＴを復号化するＬＵＴ復号化部２４と、ＬＵＴとパターン画像を用いて拡大復号画像を補正する画像補正部２５と、補正された画像を出力する画像出力部２６を備える。
　本実施例は、実施例２（図４）の構成に、画像拡大部４１を追加したものである。画像拡大部４１は、図９の画像符号化装置３から伝送される縮小画像を元のサイズに拡大する。画像補正処理は実施例２（図５）と同様に次のように行う。
　図１２は、第４の実施例における画像補正処理を詳細に説明する図である。本実施例では、復号画像２２１を拡大復号画像２２１ｅに拡大し、パターン画像２２２ｅを生成してパターン情報Ｐを求める。一方受信したＬＵＴ２２５を参照し、パターン情報Ｐに対応する補正情報Ｖｃ（Ｐ）を取得する。拡大復号画像２２１ｅの画素値Ｖｄｅ（ｘ，ｙ）と補正情報Ｖｃ（Ｐ）を用いて、補正画像２２３の画素値Ｖｏ（ｘ，ｙ）は、
      Ｖｏ（ｘ，ｙ）＝Ｖｄｅ（ｘ，ｙ）＋Ｖｃ（Ｐ）
として求める。
　このように、ＬＵＴ１２５，２２５には原画像の各画素位置での補正情報を記述されているので、伝送する画像が縮小されていても復号化側では画像拡大後の各画素について補正することができる。
  実施例４によれば、符号化画像の符号量を削減できるとともに、画像を高画質に復元することができる。
　第５の実施例も、実施例４と同様に画像を縮小して符号化及び復号化するが、ＬＵＴ生成と画像補正処理においては、復号画像やパターン画像が縮小された状態で取り扱う場合である。
　図１３は、第５の実施例に係る画像符号化装置の構成を示す図である。画像符号化装置５は、画像を入力する画像入力部１１と、入力画像を縮小する画像縮小部５１と、縮小画像を符号化し符号化ストリームを生成する画像符号化部１２と、符号化ストリームを復号化する画像復号化部１３と、復号画像から縮小されたパターン画像を生成するパターン画像生成部１４と、入力画像と縮小された復号画像から補正情報を生成する補正情報生成部１５と、補正情報とパターン画像からＬＵＴを生成するサイズ補正ＬＵＴ生成部５２と、ＬＵＴを符号化するＬＵＴ符号化部１７と、画像の符号化ストリームと符号化されたＬＵＴを統合する符号統合部１８を備える。
　本実施例は、前記実施例４（図９）から画像拡大部３２を削除し、ＬＵＴ生成部１６をサイズ補正ＬＵＴ生成部５２として再構成したものである。本実施例では、補正情報とＬＵＴ生成において復号画像とパターン画像は縮小サイズで取り扱うが、補正情報は原画像のサイズの各画素に対応して生成する。
　図１４は、サイズ補正ＬＵＴ生成部５２によるＬＵＴ生成方法を詳細に説明する図である。以下では画像の縮小は縦横それぞれ１／２とする。画像縮小には一般的なフィルタを用いる。
　原画像１３１の現在の処理対象位置を（ｘ，ｙ），（ｘ＋１，ｙ），（ｘ，ｙ＋１），（ｘ＋１，ｙ＋１）の４点とし、その画素値をそれぞれＶｉ（ｘ，ｙ）～Ｖｉ（ｘ＋１，ｙ＋１）とする。復号画像１３２は縦横１／２に縮小されているため、対応する処理対象位置は（ｘ／２，ｙ／２）の１点でその画素値をＶｄ（ｘ／２，ｙ／２）とする。これより、４点の処理対象位置（ｘ，ｙ）～（ｘ＋１，ｙ＋１）における補正情報Ｖｃ（ｘ，ｙ）～Ｖｃ（ｘ＋１，ｙ＋１）は、
      Ｖｃ（ｘ，ｙ）＝Ｖｉ（ｘ，ｙ）－Ｖｄ（ｘ／２，ｙ／２）
      Ｖｃ（ｘ＋１，ｙ）＝Ｖｉ（ｘ＋１，ｙ）－Ｖｄ（ｘ／２，ｙ／２）
      Ｖｃ（ｘ，ｙ＋１）＝Ｖｉ（ｘ，ｙ＋１）－Ｖｄ（ｘ／２，ｙ／２）
      Ｖｃ（ｘ＋１，ｙ＋１）＝Ｖｉ（ｘ＋１，ｙ＋１）－Ｖｄ（ｘ／２，ｙ／２）
となる。
　一方パターン画像１３３は、復号画像１３２と同じサイズに縮小されている。復号画像１３２の処理対象位置（ｘ／２，ｙ／２）をテンプレート１３４における星印＊として、パターン情報Ｐを求める。この場合、１個のパターン情報Ｐに対して上記４個の補正情報Ｖｃが対応する。すなわち、原画像１３１における処理対称位置（ｘ，ｙ）～（ｘ＋１，ｙ＋１）は、星印＊を囲むＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置に対応するので、各位置の補正情報を［Ａ］［Ｂ］［Ｃ］［Ｄ］で区別する。
　その結果ＬＵＴ１３５には、例えばパターン情報Ｐ＝「０ｘ４８５Ａ」であった場合には、これを４通り「０ｘ４８５Ａ［Ａ］」～「０ｘ４８５Ａ［Ｄ］」に区分し、前記求めた各補正情報Ｖｃ（ｘ，ｙ）～Ｖｃ（ｘ＋１，ｙ＋１）を記述する。同じパターンに対して異なる補正情報が候補として挙がった場合は、前記実施例と同様に処理する。
  このように、ＬＵＴ１３５には原画像の各画素位置での補正情報を記述しているので、伝送する画像が縮小されていても復号化側では高画質に復元することができる。
　図１５は、第５の実施例に係る画像復号化装置の構成を示す図である。画像復号化装置６は、符号化ストリームを受信し画像データとＬＵＴに分離する符号分離部２１と、画像データを復号化する画像復号化部２２と、復号画像からパターン画像を生成するパターン画像生成部２３と、ＬＵＴを復号化するＬＵＴ復号化部２４と、ＬＵＴとパターン画像を用いて縮小された復号画像を拡大しながら補正する画像拡大補正部６１と、補正された画像を出力する画像出力部２６を備える。
  本実施例は、実施例４（図１１）から画像拡大部４１を削除し、画像補正部２５を画像拡大補正部６１として再構成したものである。
　図１６は、画像拡大補正部６１による画像補正処理を詳細に説明する図である。本実施例では、復号画像２３１から縮小されたパターン画像２３２を生成し、パターン情報Ｐを求める。一方受信したＬＵＴ２３５を参照して、パターン情報Ｐに対応する補正情報Ｖｃ（Ｐ）を取得する。このとき、復号画像２３１とパターン画像２３２の処理対象位置（ｘ／２，ｙ／２）は、補正画像２３３の４点の処理対象位置（ｘ，ｙ）～（ｘ＋１，ｙ＋１）に対応し、ＬＵＴ２３５には４通りの補正情報Ｖｃが［Ａ］［Ｂ］［Ｃ］［Ｄ］で区別して記述されている。例えば、パターン情報Ｐ＝「０ｘ４８５Ａ」を得た場合、各処理対象位置での補正情報Ｖｃ（ｘ，ｙ）～Ｖｃ（ｘ＋１，ｙ＋１）は、Ｐ＝「０ｘ４８５Ａ［Ａ］」～「０ｘ４８５Ａ［Ｄ］」にそれぞれ対応している。
　よって補正画像２３３の画素値Ｖｏ（ｘ，ｙ）～Ｖｏ（ｘ＋１，ｙ＋１）は、復号画像の画素値Ｖｄ（ｘ／２，ｙ／２）を用いて、
      Ｖｏ（ｘ，ｙ）＝Ｖｄ（ｘ／２，ｙ／２）＋Ｖｃ［Ａ］
      Ｖｏ（ｘ＋１，ｙ）＝Ｖｄ（ｘ／２，ｙ／２）＋Ｖｃ［Ｂ］
      Ｖｏ（ｘ，ｙ＋１）＝Ｖｄ（ｘ／２，ｙ／２）＋Ｖｃ［Ｃ］
      Ｖｏ（ｘ＋１，ｙ＋１）＝Ｖｄ（ｘ／２，ｙ／２）＋Ｖｃ［Ｄ］
となる。
　このように、ＬＵＴ１３５，２３５には原画像の各画素位置での補正情報を記述されているので、伝送する画像が縮小されていても復号化側では拡大後の各画素について補正することができる。また実施例５では、縮小画像に基づきＬＵＴを生成しているので、サイズを合わせるための画像拡大処理が不要となり構成が簡素化できる。
　以上のように各実施例によれば、補正情報を記述したＬＵＴを用いることで、復号画像を高画質に補正することが可能となる。ＬＵＴではパターン画像のパターン情報に対応させて補正情報を記述しているので、データ量が低減し効率の良い符号化処理とすることができる。
　以上説明した各実施例は、単独でも組み合わせても有効である。本発明に係る画像符号化技術と画像復号化技術は、画像記録装置、プレーヤ、携帯電話、携帯端末、デジタルカメラＴＶ、プロジェクタ、各種ディスプレイ、ゲーム機等の各種の映像処理装置に広く適用することができる。
　１，３，５…画像符号化装置、２，４，６…画像復号化装置、１１…画像入力部、１２…画像符号化部、１３…画像復号化部、１４…パターン画像生成部、１５…補正情報生成部、１６…ＬＵＴ生成部、１７…ＬＵＴ符号化部、１８…符号統合部、２１…符号分離部、２２…画像復号化部、２３…パターン画像生成部、２４…ＬＵＴ復号化部、２５…画像補正部、２６…画像出力部、３１，５１…画像縮小部、３２，４１…画像拡大部、５２…サイズ補正ＬＵＴ生成部、６１…画像拡大補正部。

Claims (12)

  1. 　入力画像を符号化する画像符号化装置において、
    　前記入力画像を符号化する画像符号化部と、
    　符号化した画像を復号化して復号画像を得る画像復号化部と、
    　前記復号画像から画像特徴をパターン情報で表現したパターン画像を生成するパターン画像生成部と、
    　前記入力画像と前記復号画像との差分から補正情報を生成する補正情報生成部と、
    　前記補正情報を前記パターン画像のパターン情報と対応付けたルックアップテーブル（ＬＵＴ）を生成するＬＵＴ生成部と、
    　前記ＬＵＴを符号化するＬＵＴ符号化部を備えることを特徴とする画像符号化装置。
  2. 　請求項１に記載の画像符号化装置において、
    　前記補正情報生成部は、前記入力画像と前記復号画像との差分を所定のブロックを単位として求め、求めた差分ブロックを周波数変換して補正情報を生成し、
    　前記ＬＵＴ生成部は、前記補正情報を前記ブロックに対するパターン情報と対応付けてＬＵＴを生成することを特徴とする画像符号化装置。
  3. 　請求項１に記載の画像符号化装置において、
    　前記入力画像を縮小する画像縮小部と、
    　前記画像復号化部からの縮小された復号画像を元のサイズに拡大する画像拡大部とを備え、
    　前記画像符号化部は縮小された画像を符号化するとともに、
    　前記パターン画像生成部と前記補正情報生成部は拡大された復号画像を用いて処理することを特徴とする画像符号化装置。
  4. 　請求項１に記載の画像符号化装置において、
    　前記入力画像を縮小する画像縮小部を備え、
    　前記画像符号化部は縮小された画像を符号化するとともに、
    　前記補正情報生成部は、前記入力画像と縮小された前記復号画像との差分から前記入力画像の各画素に対する補正情報を生成し、
    　前記ＬＵＴ生成部は、前記補正情報を基に前記入力画像のサイズに補正したＬＵＴを生成することを特徴とする画像符号化装置。
  5. 　画像データに補正情報が付加された符号化ストリームを復号化する画像復号化装置において、
    　前記画像データを復号化して復号画像を得る画像復号化部と、
    　前記復号画像から画像特徴をパターン情報で表現したパターン画像を生成するパターン画像生成部と、
    　前記符号化ストリームからパターン情報と補正情報が対応付けて記述されたルックアップテーブル（ＬＵＴ）を復号化するＬＵＴ復号化部と、
    　前記復号化されたＬＵＴから前記パターン画像の前記パターン情報に対応する補正情報を取得して前記復号画像を補正する画像補正部を備えることを特徴とする画像復号化装置。
  6. 　請求項５に記載の画像復号化装置において、
    　前記ＬＵＴには、所定のブロックを単位とする前記パターン情報と前記補正情報が記述され、該補正情報は差分ブロックが周波数変換されて記述されたものであって、
    　前記画像補正部は、前記ＬＵＴから取得した補正情報を逆周波数変換して補正用の差分ブロックとし、前記復号画像をブロック単位で補正することを特徴とする画像復号化装置。
  7. 　請求項５に記載の画像復号化装置において、
    　前記符号化ストリームは画像サイズが縮小されたものであって、
    　前記画像復号化部からの縮小された復号画像を元のサイズに拡大する画像拡大部を備え、
    　前記パターン画像生成部と前記画像補正部は、前記拡大された復号画像を用いて処理することを特徴とする画像復号化装置。
  8. 　請求項５に記載の画像復号化装置において、
    　前記符号化ストリームは画像サイズが縮小されたものであって、
    　前記パターン画像生成部は、縮小された前記復号画像から縮小された前記パターン画像を生成し、
    　前記画像補正部は、前記ＬＵＴから前記縮小されたパターン画像のパターン情報に対応し元のサイズの画像の各画素に対する補正情報を取得して、前記復号画像を拡大させながら補正することを特徴とする画像復号化装置。
  9. 　入力画像を符号化する画像符号化方法において、
    　前記入力画像を符号化する画像符号化ステップと、
    　符号化した画像を復号化して復号画像を得る画像復号化ステップと、
    　前記復号画像から画像特徴をパターン情報で表現したパターン画像を生成するパターン画像生成ステップと、
    　前記入力画像と前記復号画像との差分から補正情報を生成する補正情報生成ステップと、
    　前記補正情報を前記パターン画像のパターン情報と対応付けたルックアップテーブル（ＬＵＴ）を生成するＬＵＴ生成ステップと、
    　前記ＬＵＴを符号化するＬＵＴ符号化ステップを備えることを特徴とする画像符号化方法。
  10. 　請求項９に記載の画像符号化方法において、
    　前記補正情報生成ステップでは、前記入力画像と前記復号画像との差分を所定のブロックを単位として求め、求めた差分ブロックを周波数変換して補正情報を生成し、
    　前記ＬＵＴ生成ステップでは、前記補正情報を前記ブロックに対するパターン情報と対応付けてＬＵＴを生成することを特徴とする画像符号化方法。
  11. 　画像データに補正情報が付加された符号化ストリームを復号化する画像復号化方法において、
    　前記画像データを復号化して復号画像を得る画像復号化ステップと、
    　前記復号画像から画像特徴をパターン情報で表現したパターン画像を生成するパターン画像生成ステップと、
    　前記符号化ストリームからパターン情報と補正情報が対応付けて記述されたルックアップテーブル（ＬＵＴ）を復号化するＬＵＴ復号化ステップと、
    　前記復号化されたＬＵＴから前記パターン画像の前記パターン情報に対応する補正情報を取得して前記復号画像を補正する画像補正ステップを備えることを特徴とする画像復号化方法。
  12. 　請求項１１に記載の画像復号化方法において、
    　前記ＬＵＴには、所定のブロックを単位とする前記パターン情報と前記補正情報が記述され、該補正情報は差分ブロックが周波数変換されて記述されたものであって、
    　前記画像補正ステップでは、前記ＬＵＴから取得した補正情報を逆周波数変換して補正用の差分ブロックとし、前記復号画像をブロック単位で補正することを特徴とする画像復号化方法。
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