WO2016035367A1 - 復号装置、撮像システム、復号方法、符号化復号方法、及び復号プログラム - Google Patents

復号装置、撮像システム、復号方法、符号化復号方法、及び復号プログラム Download PDF

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WO2016035367A1
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decoding
key frame
unit
log likelihood
likelihood ratio
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PCT/JP2015/058128
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政敏 穂満
滝沢　賢一
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オリンパス株式会社
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/30—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using hierarchical techniques, e.g. scalability
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/44—Decoders specially adapted therefor, e.g. video decoders which are asymmetric with respect to the encoder

Definitions

  • the present invention relates to a decoding apparatus, an imaging system, a decoding method, an encoding / decoding method, and a decoding program for decoding image data encoded by an imaging device.
  • a system using a swallowable capsule endoscope As an imaging system including an imaging device that transmits image data generated by imaging a subject and a receiving device that receives the image data, for example, a system using a swallowable capsule endoscope has been proposed (For example, refer to Patent Document 1).
  • a capsule endoscope is peristalized in a body cavity, for example, the inside of an organ such as the stomach and the small intestine, after being swallowed from the mouth of the subject for observation (examination) and before being spontaneously discharged. It moves according to the movement, and the in-subject image is taken every predetermined time with the movement.
  • the capsule endoscope sequentially transmits image data captured in the body to the outside by wireless communication while moving in the body cavity.
  • the present invention has been made in view of the above, and a decoding device, an imaging system, a decoding method, and the like that can suppress the load and power consumption on the imaging device side even when the frame rate during imaging is increased. It is an object to provide an encoding / decoding method and a decoding program.
  • a decoding apparatus includes a key frame generated by the imaging device in a decoding apparatus that decodes image data encoded by the imaging device, A data acquisition unit that acquires a non-key frame that is generated by the imaging device and that is at least partially encoded, and a characteristic information storage unit that stores characteristic information regarding a pixel value correlation characteristic between frames , A first log likelihood ratio obtained from a non-key frame that has been encoded at least in part, and a second log obtained from the key frame and the characteristic information stored in the characteristic information storage unit. And a decoding unit that performs iterative decoding by a probability propagation method based on the likelihood ratio and estimates a non-key frame before the encoding process. .
  • the decoding apparatus is the decoding apparatus according to the first aspect, wherein the data acquisition unit is generated from the key frame and the non-key frame by the imaging device and is subjected to the encoding process. And a second bit plane generated from the non-key frame and subjected to a thinning process by the imaging device, and the decoding unit obtains the first bit plane obtained from the first bit plane after the encoding process. Based on the one log likelihood ratio and the second log likelihood ratio, the iterative decoding by the probability propagation method is performed to estimate the first bit plane before the encoding process, and the decoding apparatus performs the decimation An interpolation processing unit that performs an interpolation process on the processed second bit plane is provided.
  • the first bit plane is a bit plane to which higher-order bits are assigned
  • the second bit plane is a bit to which lower-order bits are assigned. It is a plane.
  • the characteristic information storage unit stores a plurality of different characteristic information
  • the decoding unit determines the second log likelihood ratio, the key frame, and the The iterative decoding is performed again by changing to a second log likelihood ratio obtained from the characteristic information different from the characteristic information used before among the plurality of characteristic information.
  • the decoding unit includes the first log likelihood ratio and the key acquired by the data acquisition unit immediately before the non-key frame in time series. Forward decoding based on the frame and the second log likelihood ratio obtained from the characteristic information, the first log likelihood ratio, and the non-key frame in time series in the data acquisition unit And performing the iterative decoding in the traceback direction based on the key frame obtained immediately after and the second log likelihood ratio obtained from the characteristic information.
  • an error detection unit that performs parity check on the non-key frame estimated after the iterative decoding by the decoding unit and detects whether or not there is an error. And the decoding unit decodes the non-key frame estimated after iterative decoding in the forward direction or the non-key frame estimated after iterative decoding in the traceback direction based on a detection result by the error detection unit. Is output as
  • the decoding unit is based on the posterior log likelihood ratio after the iterative decoding in the forward direction and the posterior log likelihood ratio after the iterative decoding in the traceback direction.
  • the non-key frame estimated after the forward iterative decoding or the non-key frame estimated after the iterative decoding in the traceback direction is output as a decoding result.
  • the decoding apparatus further includes a display determination unit that performs a determination process as to whether or not to display the non-key frame estimated after the iterative decoding by the decoding unit.
  • an error detection unit that performs parity check on the non-key frame estimated after the iterative decoding by the decoding unit and detects whether or not there is an error.
  • the display determination unit performs the determination process based on a detection result by the error detection unit.
  • the decoding apparatus is characterized in that, in the above-mentioned invention, the display determination unit performs the determination process based on a posterior log likelihood ratio after the iterative decoding by the decoding unit.
  • An imaging system includes an imaging device that encodes and transmits image data generated by imaging a subject, and a decoding device that receives and decodes the encoded image data.
  • the imaging device generates image data by imaging a subject, distributes the image data to key frames and non-key frames, and an encoding process for at least a part of the non-key frames
  • a transmission unit that transmits the key frame and a non-key frame that is encoded on at least a part of the key frame
  • the decoding device includes the key frame and the at least part of the key frame.
  • the encoding process is syndrome encoding using a parity check matrix.
  • the imaging system according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the imaging device is a capsule endoscope that can be introduced into a subject.
  • the decoding method is a decoding method executed by a decoding device that decodes image data encoded by an imaging device, and generated by the imaging device and a key frame generated by the imaging device. And a data acquisition step of acquiring a non-key frame that has been encoded at least partially, and a first log likelihood ratio obtained from the non-key frame that has been encoded at least partially Based on the key frame and the second log likelihood ratio obtained from the characteristic information on the pixel value correlation characteristic between the frames, iterative decoding is performed by the probability propagation method, and the non-key frame before the encoding process is determined. And a decoding step for estimation.
  • An encoding / decoding method includes an imaging device that encodes and transmits image data generated by imaging a subject, and a decoding device that receives and decodes the encoded image data.
  • the imaging device distributes image data generated by imaging a subject into key frames and non-key frames, and at least a part of the non-key frames
  • An encoding step for performing an encoding process, and a transmission step for transmitting the key frame and a non-key frame in which the encoding process has been performed on at least a part of the key frame, and the decoding apparatus includes the key frame, and A receiving step of receiving a non-key frame that has been encoded at least in part; and A first log likelihood ratio obtained from a non-key frame partially encoded, and a second log likelihood ratio obtained from characteristic information regarding the key frame and a pixel value correlation characteristic between frames.
  • a decoding program according to the present invention is characterized by causing a decoding device to execute the decoding method.
  • the decoding device Since the decoding device according to the present invention is configured as described above, the following configuration can be employed as an imaging device used in combination with the decoding device. That is, the imaging device performs encoding processing on at least part of non-key frames without encoding key frames in image data generated by imaging. Then, the imaging device transmits these key frames and non-key frames. For this reason, the amount of information of image data to be transmitted can be reduced. Further, in the decoding apparatus according to the present invention, the second logarithm obtained from the first log likelihood ratio obtained from the non-keyframe subjected to at least a part of the encoding process, the unencoded keyframe and the characteristic information. Based on the likelihood ratio, iterative decoding is performed by the probability propagation method.
  • the imaging system according to the present invention includes the above-described decoding device, the same effects as the above-described decoding device can be obtained. Since the decoding method according to the present invention is a decoding method performed by the above-described decoding device, the same effect as that of the above-described decoding device is obtained. Since the encoding / decoding method according to the present invention is an encoding / decoding method performed by the above-described imaging system, the same effect as that of the above-described imaging system can be obtained. Since the decoding program according to the present invention is a program executed by the above-described decoding device, the same effect as the above-described decoding device can be obtained.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an imaging system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the first and second bit planes according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the encoding process according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the thinning process according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5A is a diagram showing an example of characteristic information according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5B is a diagram showing an example of characteristic information according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an imaging system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the first and second bit planes according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the encoding process according to Embodiment
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of iterative decoding (probability propagation method) according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 7A is a diagram showing an example of interpolation processing according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 7B is a diagram showing an example of the interpolation processing according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 7C is a diagram showing an example of interpolation processing according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 7D is a diagram showing an example of interpolation processing according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 7E is a diagram showing an example of interpolation processing according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 7A is a diagram showing an example of interpolation processing according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 7B is a diagram showing an example of the interpolation processing according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 7C
  • FIG. 8 is a flowchart showing the encoding / decoding method according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a decoding process according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an encoding / decoding method according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 11 is a block diagram showing an imaging system according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 12 is a flowchart showing an encoding / decoding method according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing a capsule endoscope system according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a block diagram showing a decoding apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an imaging system 1 according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the imaging system 1 includes an imaging device 3 and a decoding device 4 that wirelessly communicate moving image data via a wireless transmission system 2.
  • the imaging device 3 encodes moving image data generated by imaging a subject and wirelessly transmits it via the wireless transmission system 2.
  • the imaging device 3 includes an imaging unit 31, a control unit 32, a transmission unit 33, and the like. Under the control of the control unit 32, the imaging unit 31 captures a subject at, for example, a frame rate of 30 frames per second to generate moving image data, and distributes the moving image data into key frames and non-key frames.
  • the imaging unit 31 includes an imaging element 311, a signal processing unit 312, a gray encoding unit 313, a distribution unit 314, and the like.
  • the image sensor 311 is driven by an image sensor drive circuit (not shown) and converts incident light into an electrical signal to form an image.
  • the imaging element driving circuit drives the imaging element 311 to acquire analog signal image data, and outputs the analog signal image data to the signal processing unit 312.
  • the signal processing unit 312 performs predetermined signal processing such as sampling, amplification, and A / D (Analog to Digital) conversion on the image data of the analog signal output from the image sensor 311, thereby converting the digital image data. It is generated and output to the gray encoder 313.
  • the gray encoding unit 313 performs gray encoding on the image data (moving image frame sequence) from the signal processing unit 312. For example, the gray encoding unit 313 sets the pixel value “6 (“ 0110 ”in binary display)” of each pixel of the image data to the gray code “0101” and the pixel value “7 (“ 0111 ”in binary display). ) ”Is gray-coded to“ 0100 ”, and the pixel value“ 8 (binary display “1000”) ”is gray-coded to gray code“ 1100 ”.
  • the Gray code has a characteristic that data always changes by only 1 bit when changing from a certain value to an adjacent value.
  • the sorting unit 314 sorts the image data (moving image frame sequence) gray-coded by the gray coding unit 313 into key frames and non-key frames. For example, the distribution unit 314 performs distribution so that a key frame is generated with a frequency of one frame every few frames, and the rest are non-key frames. Then, the distribution unit 314 outputs the key frame to the transmission unit 33 and outputs the non-key frame to the control unit 32.
  • the control unit 32 includes a CPU (Central Processing Unit) and the like, and controls the operation of the entire imaging device 3.
  • the control unit 32 includes a bit plane generation unit 321, an encoding unit 322, a thinning processing unit 323, and the like.
  • the bit plane generation unit 321 receives the non-key frame from the distribution unit 314 and decomposes it into first and second bit planes for each frame. Then, the bit plane generation unit 321 outputs the first bit plane to the encoding unit 322, and outputs the second bit plane to the thinning processing unit 323.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the first and second bit planes according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 illustrates a case where the gray code corresponding to the pixel value of each pixel of the non-key frame is represented by 8 bits.
  • the bit plane generating unit 321 is configured to assign the non-key frame to the first bit in which 4 bits are assigned in order from the upper bit as illustrated in FIG.
  • the plane is decomposed into a second bit plane to which 4 bits are assigned in order from the lower bits.
  • the number of bits to be assigned is not limited to the above-described 4 bits as long as the first bit plane includes the most significant bit.
  • the second bit plane includes the least significant bit
  • the number of bits to be allocated is not limited to the above-described 4 bits.
  • the encoding unit 322 receives the first bit plane from the bit plane generation unit 321 and performs an encoding process on the first bit plane. Specifically, the encoding unit 322, when the gray code (bit string) of one pixel in the input first bit plane is xi , as shown in the following equation (1), (n ⁇ k) rows Syndrome encoding is performed using a low density parity check matrix H of ⁇ n columns. Then, the encoding unit 322 performs syndrome encoding on all the pixels of the first bit plane, and outputs the first bit plane (syndrome C) after the encoding process to the transmission unit 33.
  • the coding rate is k / n
  • the compression rate is (n ⁇ k) / n.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the encoding process according to Embodiment 1 of the present invention.
  • gray code x i is exemplified in the case of 6bit).
  • the syndrome encoding shown in Equation (1) can be easily performed. For example, when the gray code x i (6 bits in the example of FIG. 3) of one pixel included in the first bit plane is “101011”, the gray code x i is changed to a variable node as shown in FIG. Assign to v i respectively. Then, paying attention to each of the check nodes c j , binary addition of all the variable nodes v i connected at the edge is performed.
  • the check node when focusing on c 1 since the check node variable node connected by edges c 1 v i is a variable node v 1, v 2, v 3 , variable node v 1, v 2 , v values of 3 "1" to obtain a value of "0" by performing a binary addition of "1" and "0". Then, “0101” calculated at each check node c j is syndrome C. That is, in the case of using a low density parity check matrix H as in Equation (2) is Gray code x i of 6bit compression syndrome C of 4bit (compression ratio: 2/3) is the the fact.
  • the low-density parity check matrix H is not limited to a parity check matrix having a coding rate of 1/3 and a compression rate of 2/3 as shown in Equation (2), but a coding rate of 1/2 and a compression rate of 1/2. Or a parity check matrix having a coding rate of 2/3 and a compression rate of 1/3 may be employed. It is preferable to employ a parity check matrix with a compression rate of 33% to 50%.
  • the decimation processing unit 323 receives the second bit plane from the bit plane generation unit 321 and performs bit decimation processing on the second bit plane. Specifically, as will be described later, the thinning-out process deletes all second bit planes of non-key frames that are adjacent to key frames in time series, and second bits of non-key frames that are not adjacent to key frames. For the plane, some bits are thinned out. Then, the thinning processing unit 323 outputs the second bit plane after the thinning processing to the transmission unit 33.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the thinning process according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the frames captured by the imaging unit 31 are arranged in time series in order from the left side, and the distribution unit 314 uses a key frame at a frequency of 1 in 5 frames (key In this example, the ratio of four non-key frames to one frame is illustrated. That is, in FIG. 4, six frames are illustrated, key frames are illustrated in the first and sixth frames, and non-key frames are illustrated in the second to fifth frames.
  • FIG. 4 illustrates a case where the bit plane generation unit 321 generates a second bit plane to which 4 bits are assigned in order from the lower bits, and each bit (4 bits) of one pixel included in the second bit plane. The state which arranged in the up-down direction is illustrated.
  • the thinning processing unit 323 deletes all data of non-key frames (second non-key frames (second bit planes) in the second and fifth frames in the example of FIG. 4) adjacent to the key frames. (Indicated by hatching in FIG. 4). In addition, the thinning processing unit 323 performs only the data of some bits of the non-key frame (in the example of FIG. 4, the third and fourth frame non-key frames (second bit plane)) separated from the key frame. It is left (indicated by white in FIG. 4), and data of other bits is deleted. For example, in the example of FIG.
  • the thinning processing unit 323 is separated by one bit from the most significant bit (fourth bit from the least significant bit) and the most significant bit in the non-key frame (second bit plane) of the third frame. Only the data of each bit (second bit from the lower bits) is left. In addition, the thinning processing unit 323 performs only the data of the bit (the third bit from the lower bit) different from the bit left in the third frame in the non-key frame (second bit plane) of the fourth frame. leave. That is, the thinning processing unit 323 performs thinning processing on non-key frames (second bit planes) so as to leave different bits of data between adjacent frames (third and fourth frames). Note that the thinning-out processing unit 323 deletes the data of the least significant bit in both the third and fourth non-key frames (second bit plane).
  • the transmission unit 33 controls the key frame from the distribution unit 314, the first bit plane (syndrome C) after the encoding process from the encoding unit 322, and the thinning out from the decimation processing unit 323 under the control of the control unit 32.
  • the processed second bit plane is converted into a data stream.
  • the transmission unit 33 transmits the moving image data converted into a data stream to the decoding device 4 via the wireless transmission system 2.
  • the decoding device 4 receives and decodes moving image data (data stream) transmitted from the imaging device 3 via the wireless transmission system 2.
  • the decoding device 4 includes a receiving unit 41, a memory unit 42, a control unit 43, and the like.
  • the receiving unit 41 includes an antenna for receiving moving image data transmitted from the imaging device 3 via the wireless transmission system 2.
  • the receiving unit 41 sequentially receives moving image data under the control of the control unit 43 and outputs the moving image data to the memory unit 42.
  • moving image data received by the receiving unit 41 is referred to as received data.
  • the receiving unit 41 described above functions not only as a receiving unit according to the present invention but also as a data acquiring unit according to the present invention.
  • the characteristic information is calculated from moving image data (moving image frame sequence) generated by imaging in advance (for example, imaging at a frame rate of 30 frames per second), and how the pixel value (gray code) changes between frames. This is information representing the probability distribution with probability distribution.
  • the memory unit 42 has characteristic information calculated from one moving image data (time-continuous moving image frame sequence captured within a predetermined period) as the characteristic information described above. Only remember. For example, as shown in FIG. 5A, a pixel value (gray code) for the upper 4 bits of one pixel (coordinate (1, 1)) in a temporally previous frame among two frames arranged in time series.
  • the log-likelihood ratio LLR (Log-Likelihood Ratio) has a probability P (0) that a certain bit is “0” and a probability P (1 that is “1”, as shown in the following equation (3). ) And the logarithm of the ratio.
  • the log likelihood ratio is 0 or more, it can be evaluated that the bit corresponding to the value of the log likelihood ratio is “0”, and when the log likelihood ratio is smaller than 0, the log likelihood It can be evaluated that the bit corresponding to the value of the degree ratio is “1”.
  • the absolute value of the log likelihood ratio is larger, it is possible to evaluate with high reliability whether the value of the bit corresponding to the value of the log likelihood ratio is “0” or “1”.
  • the second log likelihood ratio calculation unit 431B sends the second log likelihood ratio q i sent from one variable node v i to one check node c j along the edge.
  • m is not considered
  • the first log likelihood ratio t j, m ′ sent from the transmission destination check node c j to the transmission source variable node v i is not taken into consideration.
  • the first variable node v order to update the second log likelihood ratio q 1, 1 to send to the first check node c 1 along the edge from 1, 1-th check node c 1 from the first variable
  • the first log likelihood ratio t 1,1 sent to node v 1 is not taken into account.
  • Equation (5) s j is the value of the j-th bit of the read syndrome C.
  • the first log likelihood ratio calculation unit 431A sends the first log likelihood ratio t j sent from one check node c j to one variable node v i along the edge.
  • m ′ the second log likelihood ratio q i, m sent from the destination variable node v i to the source check node c j is not taken into consideration.
  • the first check from the first variable node v 1 is performed.
  • the second log likelihood ratio q 1,1 sent to node c 1 is not taken into account.
  • the display determination unit 433 determines not to be a display target through the determination process, the display determination unit 433 adds a non-display target flag indicating a non-display target to the non-key frame.
  • a non-display target flag indicating a non-display target to the non-key frame.
  • the interpolation processing unit 434 reads out the second bit plane after the thinning process included in the received data from the memory unit 42 and the immediately preceding and following key frames in time series with respect to the second bit plane (non-key frame). Then, the interpolation processing unit 434 performs an interpolation process on the second bit plane after the thinning process.
  • FIGS. 7A to 7E are diagrams showing an example of interpolation processing according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 7A to 7E correspond to FIG. 4 and illustrate an interpolation process for the second bit plane after the thinning process shown in FIG.
  • FIG. 7A shows a state before the thinning process
  • FIG. 7B shows a state after the thinning process (data for 6 frames included in the received data).
  • the interpolation processing unit 434 reads two second bit planes that are adjacent frames in time series (third and fourth frames in the examples of FIGS. 7A to 7E) from the memory unit 42. As shown in FIG.
  • the interpolation processing unit 434 performs time-sequentially adjacent frames (key frame and frame) for the two second bit planes that are the remaining frames (second and fifth frames in the examples of FIGS. 7A to 7E). Interpolation using non-key frames). Specifically, the interpolation processing unit 434 reads the immediately preceding and immediately following key frames from the memory unit 42 in time series with respect to the two second bit planes (non-key frames) subjected to the copy interpolation and the random interpolation. Then, as shown in FIG. 7E, the interpolation processing unit 434 uses the pixel values (gray codes) for the lower 4 bits in the two previous key frames at the same pixel position and the third and fourth frames.
  • Linear interpolation is performed based on the pixel values (gray codes) of the two second bit planes to generate the second bit planes of the second and fifth frames.
  • the pixel value (gray code) for the lower 4 bits in the immediately preceding key frame is “9 (“ 1101 ”)”
  • the pixel value of the second bit plane in the third frame (gray) Since the code) is “6 (“ 0101 ”)”
  • the second bit plane of the second frame in which the pixel value (gray code) is “8 (“ 1100 ”)” is generated by linear interpolation.
  • the pixel value (gray code) of the second bit plane of the fourth frame is “6 (“ 0101 ”)”, and the pixel value (gray code) for the lower 4 bits of the immediately following key frame is “4”. (“0110”) ”, the second bit plane of the fifth frame with the pixel value (gray code) set to“ 5 (“0111”) ”is generated by linear interpolation.
  • the gray code (FIG. 7A) of the second bit plane before the thinning process and the gray code (FIG. 7E) of the second bit plane after the interpolation process become substantially the same.
  • the synthesizing unit 435 reconstructs a non-key frame using the first bit plane estimated by the decoding process in the decoding unit 431 and the second bit plane subjected to the interpolation process in the interpolation processing unit 434. Then, the synthesizing unit 435 reads the key frame included in the received data from the memory unit 42, and creates a moving image file using the key frame and the reconstructed non-key frame.
  • the gray decoding unit 436 performs gray decoding (converting gray codes into pixel values) on the moving image file generated by the synthesis unit 435.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the encoding / decoding method according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the operation of the imaging device 3 and the operation of the decoding device 4 will be described in this order.
  • the image sensor 311 starts imaging of the subject (for example, imaging at a frame rate of 30 frames per second) under the control of the control unit 32 (step S1).
  • the distribution unit 314 distributes the moving image frame sequence imaged by the image sensor 311 and gray-coded through the signal processing unit 312 and the gray coding unit 313 into a key frame and a non-key frame.
  • the frame is output to the transmission unit 33, and the non-key frame is output to the bit plane generation unit 321 (step S2: distribution step).
  • bit plane generation unit 321 receives the non-key frame from the distribution unit 314, decomposes the first bit plane into the first and second bit planes for each frame, and encodes the first bit plane into the encoding unit 322. And the second bit plane is output to the thinning processing unit 323 (step S3: bit plane generation step).
  • the encoding unit 322 receives the first bit plane from the bit plane generation unit 321 and performs encoding processing (syndrome encoding) on the first bit plane (step S4: encoding).
  • the thinning processing unit 323 receives the second bit plane from the bit plane generation unit 321 and performs a thinning process on the second bit plane (step S5).
  • the transmission unit 33 controls the key frame from the distribution unit 314, the first bit plane (syndrome C) after the encoding process from the encoding unit 322, and the thinning process under the control of the control unit 32.
  • the second bit plane after the thinning process from the unit 323 is converted into a data stream.
  • the transmission unit 33 transmits the moving image data converted into a data stream to the decoding device 4 via the wireless transmission system 2 (step S6: transmission step).
  • the control unit 43 reads the decoding program from the memory unit 42 and executes the following processing according to the decoding program.
  • the receiving unit 41 sequentially receives moving image data from the imaging device 3 under the control of the control unit 43, and outputs it to the memory unit 42 (step S7: reception step, data acquisition step).
  • the memory unit 42 stores the received data sequentially.
  • the interpolation processing unit 434 immediately before and after the second bit plane after the thinning process included in the received data from the memory unit 42 and the second bit plane (non-key frame) in time series. Read the key frame. Then, the interpolation processing unit 434 performs an interpolation process on the second bit plane after the thinning process (step S8: interpolation process step).
  • step S16 the synthesizing unit 435 receives the first bit plane after the decoding process (step S9) by the decoding unit 431 and the interpolation process performed in step S8. A non-key frame is reconstructed with the 2-bit plane (step S17). After step S17, the synthesizing unit 435 reads the key frame included in the received data from the memory unit 42, and creates a moving image file using the key frame and the reconstructed non-key frame (step S18). Then, the gray decoding unit 436 performs gray decoding on the moving image file generated in step S18 (step S19).
  • the imaging device 3 does not encode the key frame in the moving image data generated by imaging, and the non-key frame (first and second bits). For the plane), the encoding process and the thinning process are performed. Then, the imaging device 3 converts these key frames and non-key frames into data streams and transmits them. For this reason, the amount of information of the moving image data to be transmitted can be reduced. Further, the data length of the moving image data to be transmitted can be made the same. Furthermore, the confidentiality of moving image data can be improved by performing an encoding process.
  • the first log likelihood ratio t j, 0 that is the initial value obtained from the first bit plane after the encoding process, the initial value obtained from the unencoded key frame and the characteristic information
  • iterative decoding is performed by the probability propagation method.
  • a simple encoding system can be adopted as the encoding system implemented on the imaging device 3 side.
  • the encoding process just because it uses syndrome encoding using low density parity check matrix H, the action of low-density parity check matrix H with respect to the bit string x i Well, the calculation amount of the encoding process is very small.
  • the imaging system 1 that can suppress the load and power consumption on the imaging device 3 side even when the frame rate during imaging is increased (for example, when the frame rate is 30 frames per second).
  • the decoding device 4, the encoding / decoding method, the decoding method, and the decoding program can be realized.
  • the imaging device 3 performs the encoding process on the first bit plane to which the higher-order bits having a high influence on the image are assigned among the non-key frames, and the lower-order bits having a low influence are assigned to the first bit plane. Thinning processing is performed on the allocated second bit plane. For this reason, it is possible to reduce the amount of information of moving image data to be transmitted while suppressing deterioration in image quality with respect to moving image data generated by imaging.
  • the decoding device 4 since the decoding device 4 performs iterative decoding, it is possible to correct errors that occur when moving image data is transmitted / received and stored.
  • the decoding device 4 uses the second log likelihood as an initial value by using the key frame immediately preceding the target frame in time series, that is, the key frame having high correlation with the target frame, and the characteristic information.
  • the ratio q i, 0 is calculated, and iterative decoding is performed using the second log likelihood ratio q i, 0 . For this reason, the first bit plane before the encoding process can be estimated with high accuracy.
  • the immediately preceding and immediately following key frames having a high correlation with non-key frames are used, so that the second bit plane before the thinning process can be generated with high accuracy.
  • the decoding device 4 corrects an error by iterative decoding (estimates the first bit plane with high accuracy), detects an error by a parity check, and detects a non-key frame in which the error is detected even at one pixel position.
  • a non-display target flag is added to prevent display. For this reason, when a moving image file is reproduced and displayed, it is possible to realize display in which image quality deterioration is suppressed with respect to moving image data generated by the imaging device 3.
  • the memory unit 42 stores a plurality of characteristic information respectively calculated from a plurality of moving image data as the characteristic information. That is, the plurality of pieces of characteristic information are respectively calculated from a plurality of pieces of moving image data having different imaged time zones and imaged locations. For this reason, the probability distribution as illustrated in FIG. 5B differs between the plurality of characteristic information. Then, as shown below, the decoding unit 431 changes the second log likelihood ratio q i, 0 that becomes an initial value using a plurality of pieces of characteristic information when a predetermined condition is satisfied, and performs the change. Iterative decoding is performed using the second log likelihood ratio q i, 0 .
  • Step S20 is carried out when it is determined as “Yes” in Step S11 as a result of the parity check (Step S10), that is, when it is determined that there is an error (corresponding to the case where the predetermined condition is satisfied). Is done.
  • the control unit 43 determines whether or not all the characteristic information used for calculating the second log likelihood ratio q i, 0 serving as the initial value stored in the memory unit 42 has been used. If it is determined as “No” in step S20, the control unit 43 (second log likelihood ratio calculation unit 431B) uses characteristic information different from the characteristic information used before, as in step S9A.
  • the second log likelihood ratio q i, 0 that is the initial value of the Gray code at the target pixel position is calculated, and the previously used second log likelihood ratio q i, 0 is calculated as the second log likelihood ratio calculated q i, 0 is changed (step S21).
  • the decoding unit 431 proceeds to step S9C, and the second log likelihood ratio q i, 0 that is the initial value changed in step S21 and the first log likelihood that is the initial value calculated in step S9B.
  • a new likelihood exchange is performed using the ratio t j, 0 .
  • step S20 when it is determined as “Yes” in step S20, that is, when it is determined that all the characteristic information used for calculating the second log likelihood ratio q i, 0 as the initial value is used, the control unit 43 Shifts to step S12 to add a non-display target flag to the target frame.
  • the decoding device 4 changes the second log likelihood ratio q i, 0 that becomes the initial value only when an error is detected as a result of the parity check (step S10).
  • the second log likelihood ratio q i, 0 as an initial value is calculated using each of all the characteristic information stored in the memory unit 42, and all the second log likelihood ratios q i, 0 are used. Each of them may be configured to perform iterative decoding.
  • the decoding device 4 creates a moving image file by using the first bit plane that is determined to be error-free by the parity check in all the pixels among the first bit planes estimated after each iterative decoding. That's fine.
  • FIG. 11 is a block diagram showing an imaging system 1A according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the display determination unit 433 performs a determination process as to whether or not to display a non-key frame after the decoding process by the decoding unit 431 based on the result of the parity check (step S10).
  • step S10 the result of the parity check
  • the error detection unit 432 is omitted from the imaging system 1 (FIG. 1) described in the first embodiment.
  • a decoding device 4A control unit 43A to which a display determination unit 433A in which some functions of the display determination unit 433 are changed is added. Then, the display determination unit 433A performs the determination process based on the posterior log likelihood ratio after iterative decoding by the decoding unit 431 as described below.
  • Step S22 is performed after the decoding process (step S9).
  • the display determination unit 433A compares the absolute value of the posterior log likelihood ratio after iterative decoding in step S9 with the first threshold value for each bit of the gray code (bit string) at the target pixel position. .
  • the display determination unit 433A determines whether or not the number of bits for which the absolute value of the posterior log likelihood ratio is less than the first threshold is greater than the second threshold (step S23). If it is determined as “Yes” in step S23, the display determination unit 433A proceeds to step S12 and adds a non-display target flag to the target frame. On the other hand, when it determines with "No" in step S23, 43 A of control parts transfer to step S14.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing a capsule endoscope system 1B according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the imaging system 1 described in the first embodiment is applied to a capsule endoscope system 1B.
  • the capsule endoscope system 1B is a system that acquires an in-vivo image inside the subject 100 using a swallowable capsule endoscope 3B. As shown in FIG.
  • the capsule endoscope system 1B includes a receiving device 5, a decoding device 4B, a portable recording medium 6 and the like in addition to the capsule endoscope 3B.
  • the recording medium 6 is a portable recording medium for transferring data between the receiving device 5 and the decoding device 4B, and is configured to be detachable from the receiving device 5 and the decoding device 4B.
  • the capsule endoscope 3B is a capsule endoscope apparatus formed in a size that can be introduced into the organ of the subject 100, and has the same function as the imaging device 3 described in the first embodiment. And a configuration (imaging unit 31, control unit 32, and transmission unit 33). Specifically, the capsule endoscope 3B is introduced into the organ of the subject 100 by oral ingestion or the like, and sequentially captures in-vivo images while moving through the organ by peristalsis or the like (for example, a frame rate of 30 frames per second). ). Then, the capsule endoscope 3B distributes the moving image data generated by imaging to the key frame and the non-key frame in the same manner as the imaging device 3 described in the first embodiment. Further, the capsule endoscope 3B performs encoding processing and thinning processing on the non-key frame (first and second bit planes) without encoding the key frame, and the key frame and the non-key frame. Is sent as a data stream.
  • the receiving apparatus 5 includes a plurality of receiving antennas 5a to 5h, and moving image data (data stream) from the capsule endoscope 3B inside the subject 100 via at least one of the plurality of receiving antennas 5a to 5h. ). Then, the receiving device 5 accumulates the received moving image data in the recording medium 6 inserted in the receiving device 5.
  • the receiving antennas 5a to 5h may be arranged on the body surface of the subject 100 as shown in FIG. 13, or may be arranged on a jacket worn by the subject 100. Further, the number of reception antennas provided in the reception device 5 may be one or more, and is not particularly limited to eight.
  • FIG. 14 is a block diagram showing a decoding device 4B according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the decoding device 4B is configured as a workstation that acquires moving image data in the subject 100 and decodes the acquired moving image data, and as illustrated in FIG. 14, the decoding device 4 described in the first embodiment described above. And have substantially the same functions and configurations (the memory unit 42 and the control unit 43).
  • the decoding device 4B includes a reader / writer 44, an input unit 45 such as a keyboard and a mouse, a display unit 46 such as a liquid crystal display, and the like.
  • the reader / writer 44 takes in moving image data stored in the recording medium 6 under the control of the control unit 43 when the recording medium 6 is inserted into the reader / writer 44. That is, the reader / writer 44 functions as a data acquisition unit according to the present invention. Further, the reader / writer 44 transfers the captured moving image data to the control unit 43. The moving image data transferred to the control unit 43 is stored in the memory unit 42. And the control part 43 implements a decoding process, an interpolation process, etc. similarly to the decoding apparatus 4 demonstrated in Embodiment 1 mentioned above, and produces a moving image file. Further, the control unit 43 displays a moving image (in-vivo image of the subject 100) based on the moving image file on the display unit 46 in response to an input operation to the input unit 45 by the user.
  • a moving image in-vivo image of the subject 100
  • the decoding unit 431 calculates the second log likelihood ratio q i, 0 that is the initial value using the key frame immediately before the target frame in time series.
  • iterative decoding (hereinafter referred to as forward iterative decoding) is performed using the second log likelihood ratio q i, 0 .
  • the decoding unit 431 uses the second logarithmic likelihood that becomes an initial value using a key frame “immediately after” in time series with respect to the target frame, in addition to forward iterative decoding.
  • the degree ratio q i, 0 is calculated, and iterative decoding using the second log likelihood ratio q i, 0 (hereinafter referred to as iterative decoding in the traceback direction) is also performed.
  • the control unit 43 uses the first bit plane that is determined to have no error in the parity check in all the pixels among the first bit planes estimated after each iterative decoding in the forward direction and the trace back direction. Create a video file.
  • both of the first bit planes estimated after each iterative decoding in the forward direction and the traceback direction are determined to be error-free or error-free by the parity check, which first bit plane is adopted. It doesn't matter.
  • the conditions described in the third embodiment described above (the absolute value of the posterior log likelihood ratio is the first value) for all pixels.
  • the moving image file may be created using the first bit plane that satisfies the condition that the number of bits that are less than the threshold is greater than the second threshold.
  • both of the first bit planes estimated after each iterative decoding in the forward direction and the traceback direction satisfy the above-described conditions or when the above-described conditions are not satisfied, which first bit plane is selected. You may adopt.
  • the decoding unit 431 performs iterative decoding in both the forward direction and the traceback direction.
  • the ratio of the key frame to the non-key frame is 1: 4, that is, the case where the key frame is set to a frequency of one frame every five frames (for example, the case shown in FIG. 4).
  • the second and third non-key frames are the first key frame (in time series) rather than the sixth frame (in the time series, “immediately after” key frame). Since “the key frame immediately before” is closer in time, the correlation is high.
  • the decoding device 4B that functions as a workstation is provided with the function as the decoding device according to the present invention, but the present invention is not limited to this.
  • an external cloud computer has the function of the decoding device according to the present invention, and the moving image data from the capsule endoscope 3B received by the receiving device 5 is transmitted to the cloud computer, and the cloud computer is transmitted to the cloud computer.
  • the cloud computer encodes the decoded moving image data into JPEG or MPEG that is easy to be decoded by the user's device, and distributes it to the user.
  • the imaging device 3 (capsule endoscope 3B) generates the first and second bit planes from the non-key frame, and encodes the first bit plane.
  • the present invention is not limited to this.
  • the entire non-key frame may be encoded without dividing the non-key frame into first and second bit planes. That is, in the imaging device 3 (capsule endoscope 3B), a configuration in which the bit plane generation unit 321 and the thinning processing unit 323 are omitted may be employed.
  • the decoding device 4 (4A) may be configured to omit the interpolation processing unit 434.
  • the function of performing the encoding process and the thinning process and the function of performing the decoding process and the interpolation process are configured by software. However, the present invention is not limited to this, These functions may be configured by hardware. Furthermore, in the first to fourth embodiments described above, the imaging device 3 (capsule endoscope 3B) performs the encoding process (step S4) before the thinning process (step S5). Not limited to. For example, the thinning process may be performed before the encoding process, or the encoding process and the thinning process may be performed in parallel.
  • the decoding device 4 performs the interpolation processing (step S8) prior to the decoding processing (step S9), but is not limited thereto.
  • the decoding process may be performed before the interpolation process, or the interpolation process and the decoding process may be performed in parallel.

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Abstract

　復号装置４は、撮像デバイス３にて生成されたキーフレーム、及び撮像デバイス３にて生成されるとともに少なくとも一部に符号化処理が施された非キーフレームを取得する受信部４１と、フレーム間の画素値相関特性に関する特性情報を記憶するメモリ部４２と、少なくとも一部に符号化処理が施された非キーフレームから得られる第１対数尤度比とキーフレーム及び特性情報から得られる第２対数尤度比とに基づいて確率伝播法による繰り返し復号を実施し、符号化処理前の非キーフレームを推定する復号部４３１とを備える。

Description

復号装置、撮像システム、復号方法、符号化復号方法、及び復号プログラム
　本発明は、撮像デバイスにて符号化された画像データを復号する復号装置、撮像システム、復号方法、符号化復号方法、及び復号プログラムに関する。
　従来、被写体を撮像することにより生成した画像データを送信する撮像デバイスと当該画像データを受信する受信装置とを備えた撮像システムとして、例えば、飲み込み型のカプセル型内視鏡を用いたシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　このようなカプセル型内視鏡は、観察（検査）のために被検体の口から飲み込まれた後、自然排出されるまでの間、体腔内、例えば胃、小腸等の臓器の内部をその蠕動運動に従って移動し、移動に伴い、所定時間毎に被検体内画像の撮像を行う。
　また、カプセル型内視鏡は、体腔内を移動する間、体内で撮像した画像データを順次、無線通信により外部に送信する。
特開２００６－２９３２３７号公報
　ところで、例えば被検体内画像を充分に取得することを目的として、撮像時のフレームレートを大きくした場合には、送信する情報量も多くなる。このため、撮像した画像データに圧縮符号化処理を施して、送信する情報量を少なくする必要がある。
　このような圧縮符号化方式としてＭＰＥＧ（Moving　Picture　Experts　Group）やＪＰＥＧ（Joint　Photographic　Experts　Group）が知られている。しかしながら、このような圧縮符号化方式を採用した場合には、圧縮符号化するための計算量が多く、カプセル型内視鏡（撮像デバイス）側の負荷及び消費電力が大きくなってしまう、という問題がある。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、撮像時のフレームレートを大きくした場合であっても撮像デバイス側の負荷及び消費電力を抑えることができる復号装置、撮像システム、復号方法、符号化復号方法、及び復号プログラムを提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る復号装置は、撮像デバイスにて符号化された画像データを復号する復号装置において、前記撮像デバイスにて生成されたキーフレーム、及び前記撮像デバイスにて生成されるとともに少なくとも一部に符号化処理が施された非キーフレームを取得するデータ取得部と、フレーム間の画素値相関特性に関する特性情報を記憶する特性情報記憶部と、前記少なくとも一部に符号化処理が施された非キーフレームから得られる第１対数尤度比と、前記キーフレーム、及び前記特性情報記憶部に記憶された前記特性情報から得られる第２対数尤度比とに基づいて、確率伝播法による繰り返し復号を実施し、前記符号化処理前の非キーフレームを推定する復号部とを備えることを特徴とする。
　また、本発明に係る復号装置は、上記発明において、前記データ取得部は、前記キーフレーム、前記撮像デバイスにて前記非キーフレームから生成されるとともに前記符号化処理が施された第１ビットプレーン、及び前記撮像デバイスにて前記非キーフレームから生成されるとともに間引き処理が施された第２ビットプレーンを取得し、前記復号部は、前記符号化処理後の第１ビットプレーンから得られる前記第１対数尤度比と前記第２対数尤度比とに基づいて確率伝播法による前記繰り返し復号を実施して、前記符号化処理前の第１ビットプレーンを推定し、当該復号装置は、前記間引き処理後の第２ビットプレーンに対して補間処理を施す補間処理部を備えることを特徴とする。
　また、本発明に係る復号装置は、上記発明において、前記第１ビットプレーンは、上位側のビットが割り当てられたビットプレーンであり、前記第２ビットプレーンは、下位側のビットが割り当てられたビットプレーンであることを特徴とする。
　また、本発明に係る復号装置は、上記発明において、前記特性情報記憶部は、異なる前記特性情報を複数記憶し、前記復号部は、前記第２対数尤度比を、前記キーフレーム、及び前記複数の特性情報のうち従前に用いた前記特性情報とは異なる前記特性情報から得られる第２対数尤度比に変更して、前記繰り返し復号を再度、実施することを特徴とする。
　また、本発明に係る復号装置は、上記発明において、前記復号部は、前記第１対数尤度比と、前記データ取得部にて時系列的に前記非キーフレームの直前に取得された前記キーフレーム、及び前記特性情報から得られる前記第２対数尤度比とに基づく順方向の前記繰り返し復号と、前記第１対数尤度比と、前記データ取得部にて時系列的に前記非キーフレームの直後に取得された前記キーフレーム、及び前記特性情報から得られる前記第２対数尤度比とに基づくトレースバック方向の前記繰り返し復号とを実施することを特徴とする。
　また、本発明に係る復号装置は、上記発明において、前記復号部により前記繰り返し復号後に推定された前記非キーフレームに対してパリティ検査を行い、誤りがあるか否かを検出する誤り検出部を備え、前記復号部は、前記誤り検出部による検出結果に基づいて、前記順方向の繰り返し復号後に推定した前記非キーフレーム、または前記トレースバック方向の繰り返し復号後に推定した前記非キーフレームを復号結果として出力することを特徴とする。
　また、本発明に係る復号装置は、上記発明において、前記復号部は、前記順方向の繰り返し復号後の事後対数尤度比、及び前記トレースバック方向の繰り返し復号後の事後対数尤度比に基づいて、前記順方向の繰り返し復号後に推定した前記非キーフレーム、または前記トレースバック方向の繰り返し復号後に推定した前記非キーフレームを復号結果として出力することを特徴とする。
　また、本発明に係る復号装置は、上記発明において、前記復号部により前記繰り返し復号後に推定された前記非キーフレームを表示対象とするか否かの判定処理を実施する表示判定部を備えることを特徴とする。
　また、本発明に係る復号装置は、上記発明において、前記復号部により前記繰り返し復号後に推定された前記非キーフレームに対してパリティ検査を行い、誤りがあるか否かを検出する誤り検出部を備え、前記表示判定部は、前記誤り検出部による検出結果に基づいて、前記判定処理を実施することを特徴とする。
　また、本発明に係る復号装置は、上記発明において、前記表示判定部は、前記復号部による前記繰り返し復号後の事後対数尤度比に基づいて、前記判定処理を実施することを特徴とする。
　また、本発明に係る撮像システムは、被写体を撮像することにより生成した画像データを符号化して送信する撮像デバイスと、符号化された前記画像データを受信して復号する復号装置とを備えた撮像システムにおいて、前記撮像デバイスは、被写体を撮像することにより画像データを生成し、当該画像データをキーフレーム及び非キーフレームに振り分ける撮像部と、前記非キーフレームの少なくとも一部に対して符号化処理を施す符号化部と、前記キーフレーム、及び前記少なくとも一部に符号化処理が施された非キーフレームを送信する送信部とを備え、前記復号装置は、前記キーフレーム、及び前記少なくとも一部に符号化処理が施された非キーフレームを受信する受信部と、フレーム間の画素値相関特性に関する特性情報を記憶する特性情報記憶部と、前記少なくとも一部に符号化処理が施された非キーフレームから得られる第１対数尤度比と、前記キーフレーム、及び前記特性情報記憶部に記憶された前記特性情報から得られる第２対数尤度比とに基づいて、確率伝播法による繰り返し復号を実施し、前記符号化処理前の非キーフレームを推定する復号部とを備えることを特徴とする。
　また、本発明に係る撮像システムは、上記発明において、前記符号化処理は、パリティ検査行列を用いたシンドローム符号化であることを特徴とする。
　また、本発明に係る撮像システムは、上記発明において、前記撮像デバイスは、被検体内に導入可能とするカプセル型内視鏡であることを特徴とする。
　また、本発明に係る復号方法は、撮像デバイスにて符号化された画像データを復号する復号装置が実行する復号方法において、前記撮像デバイスにて生成されたキーフレーム、及び前記撮像デバイスにて生成されるとともに少なくとも一部に符号化処理が施された非キーフレームを取得するデータ取得ステップと、前記少なくとも一部に符号化処理が施された非キーフレームから得られる第１対数尤度比と、前記キーフレーム、及びフレーム間の画素値相関特性に関する特性情報から得られる第２対数尤度比とに基づいて、確率伝播法による繰り返し復号を実施し、前記符号化処理前の非キーフレームを推定する復号ステップとを有することを特徴とする。
　また、本発明に係る符号化復号方法は、被写体を撮像することにより生成した画像データを符号化して送信する撮像デバイスと、符号化された前記画像データを受信して復号する復号装置とを備えた撮像システムが行う符号化復号方法において、前記撮像デバイスが、被写体を撮像することにより生成した画像データをキーフレーム及び非キーフレームに振り分ける振り分けステップと、前記非キーフレームの少なくとも一部に対して符号化処理を施す符号化ステップと、前記キーフレーム、及び前記少なくとも一部に符号化処理が施された非キーフレームを送信する送信ステップとを実行し、前記復号装置が、前記キーフレーム、及び前記少なくとも一部に符号化処理が施された非キーフレームを受信する受信ステップと、前記少なくとも一部に符号化処理が施された非キーフレームから得られる第１対数尤度比と、前記キーフレーム、及びフレーム間の画素値相関特性に関する特性情報から得られる第２対数尤度比とに基づいて、確率伝播法による繰り返し復号を実施し、前記符号化処理前の非キーフレームを推定する復号ステップとを実行することを特徴とする。
　また、本発明に係る復号プログラムは、上記復号方法を復号装置に実行させることを特徴とする。
　本発明に係る復号装置が上記のように構成されているので、当該復号装置と組み合わせて用いる撮像デバイスとして、以下の構成を採用することができる。
　すなわち、撮像デバイスは、撮像することにより生成した画像データのうち、キーフレームについては符号化することなく、非キーフレームについては少なくとも一部に符号化処理を施す。そして、撮像デバイスは、これらキーフレーム及び非キーフレームを送信する。このため、送信する画像データの情報量を少なくすることができる。
　また、本発明に係る復号装置では、少なくとも一部に符号化処理が施された非キーフレームから得られる第１対数尤度比と符号化されていないキーフレーム及び特性情報から得られる第２対数尤度比とに基づいて、確率伝播法により繰り返し復号を実施する。このため、撮像デバイス側で実施される符号化方式として、単純な符号化方式を採用することができる。
　以上のことから、撮像時のフレームレートを大きくした場合であっても撮像デバイス側の負荷及び消費電力を抑えることが可能な復号装置を実現することができる、という効果を奏する。
　本発明に係る撮像システムは、上述した復号装置を備えているため、上述した復号装置と同様の効果を奏する。
　本発明に係る復号方法は、上述した復号装置が行う復号方法であるため、上述した復号装置と同様の効果を奏する。
　本発明に係る符号化復号方法は、上述した撮像システムが行う符号化復号方法であるため、上述した撮像システムと同様の効果を奏する。
　本発明に係る復号プログラムは、上述した復号装置にて実行されるプログラムであるため、上述した復号装置と同様の効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る撮像システムを示すブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係る第１，第２ビットプレーンの一例を示す図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係る符号化処理の一例を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係る間引き処理の一例を示す図である。 図５Ａは、本発明の実施の形態１に係る特性情報の一例を示す図である。 図５Ｂは、本発明の実施の形態１に係る特性情報の一例を示す図である。 図６は、本発明の実施の形態１に係る繰り返し復号（確率伝播法）の一例を示す図である。 図７Ａは、本発明の実施の形態１に係る補間処理の一例を示す図である。 図７Ｂは、本発明の実施の形態１に係る補間処理の一例を示す図である。 図７Ｃは、本発明の実施の形態１に係る補間処理の一例を示す図である。 図７Ｄは、本発明の実施の形態１に係る補間処理の一例を示す図である。 図７Ｅは、本発明の実施の形態１に係る補間処理の一例を示す図である。 図８は、本発明の実施の形態１に係る符号化復号方法を示すフローチャートである。 図９は、本発明の実施の形態１に係る復号処理を示すフローチャートである。 図１０は、本発明の実施の形態２に係る符号化復号方法を示すフローチャートである。 図１１は、本発明の実施の形態３に係る撮像システムを示すブロック図である。 図１２は、本発明の実施の形態３に係る符号化復号方法を示すフローチャートである。 図１３は、本発明の実施の形態４に係るカプセル型内視鏡システムを示す模式図である。 図１４は、本発明の実施の形態４に係る復号装置を示すブロック図である。
　以下、図面を参照して、本発明に係る復号装置、撮像システム、復号方法、符号化復号方法、及び復号プログラムの好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
　〔撮像システムの概略構成〕
　図１は、本発明の実施の形態１に係る撮像システム１を示すブロック図である。
　撮像システム１は、図１に示すように、無線伝送系２を介して動画像データを無線通信する撮像デバイス３及び復号装置４を備える。
　〔撮像デバイスの構成〕
　撮像デバイス３は、被写体を撮像することにより生成した動画像データを符号化し、無線伝送系２を介して無線送信する。この撮像デバイス３は、撮像部３１と、制御部３２と、送信部３３等を備える。
　撮像部３１は、制御部３２による制御の下、例えば毎秒３０枚のフレームレートで被写体を撮像して動画像データを生成するとともに、当該動画像データをキーフレーム及び非キーフレームに振り分ける。この撮像部３１は、撮像素子３１１と、信号処理部３１２と、グレイ符号化部３１３と、振分部３１４等を備える。
　撮像素子３１１は、撮像素子駆動回路（図示略）により駆動し、入射した光を電気信号に変換して像を形成する。撮像素子駆動回路は、撮像素子３１１を駆動してアナログ信号の画像データを取得し、当該アナログ信号の画像データを信号処理部３１２に出力する。
　信号処理部３１２は、撮像素子３１１から出力されたアナログ信号の画像データに例えばサンプリングや増幅やＡ／Ｄ（Analog　to　Digital）変換等の所定の信号処理を実施することで、デジタルの画像データを生成し、グレイ符号化部３１３に出力する。
　グレイ符号化部３１３は、信号処理部３１２からの画像データ（動画フレーム列）に対してグレイ符号化を行う。例えば、グレイ符号化部３１３は、画像データの各画素の画素値「6（二進表示で“0110”）」をグレイコード「“0101”」、画素値「7（二進表示で“0111”）」をグレイコード「“0100”」、画素値「8（二進表示で“1000”）」をグレイコード「“1100”」にグレイ符号化する。グレイコードは、ある値から隣接した値に変化する際に、常に１ビットのみデータが変化するという特性を有する。
　振分部３１４は、グレイ符号化部３１３にてグレイ符号化された画像データ（動画フレーム列）をキーフレームと非キーフレームとに振り分ける。例えば、振分部３１４は、数フレームに１枚の頻度でキーフレームとし、残りが非キーフレームとなるように振り分けを行う。そして、振分部３１４は、キーフレームを送信部３３に出力し、非キーフレームを制御部３２に出力する。
　制御部３２は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）等を含んで構成され、撮像デバイス３全体の動作を制御する。この制御部３２は、ビットプレーン生成部３２１と、符号化部３２２と、間引き処理部３２３等を備える。
　ビットプレーン生成部３２１は、振分部３１４からの非キーフレームを入力し、１フレーム毎に、第１，第２ビットプレーンに分解する。そして、ビットプレーン生成部３２１は、第１ビットプレーンを符号化部３２２に出力し、第２ビットプレーンを間引き処理部３２３に出力する。
　図２は、本発明の実施の形態１に係る第１，第２ビットプレーンの一例を示す図である。なお、図２では、非キーフレームの各画素の画素値に対応するグレイコードが８bitで表される場合を例示している。
　例えば、ビットプレーン生成部３２１は、非キーフレームの各画素のグレイコードが８bitで表される場合、図２に示すように、当該非キーフレームを、上位ビットから順に４bitを割り当てた第１ビットプレーンと、下位ビットから順に４bitを割り当てた第２ビットプレーンとに分解する。
　なお、第１ビットプレーンとしては、最上位ビットを含んでいれば、割り当てるbit数は、上述した４bitに限られない。第２ビットプレーンも同様に、最下位ビットを含んでいれば、割り当てるbit数は、上述した４bitに限られない。
　符号化部３２２は、ビットプレーン生成部３２１からの第１ビットプレーンを入力し、当該第１ビットプレーンに対して符号化処理を施す。
　具体的に、符号化部３２２は、入力した第１ビットプレーンにおける一画素のグレイコード（ビット列）をｘｉとした場合に、以下の数式（１）に示すように、（ｎ－ｋ）行×ｎ列の低密度パリティ検査行列Ｈを用いてシンドローム符号化を行う。そして、符号化部３２２は、第１ビットプレーンの全ての画素についてシンドローム符号化を実施して、符号化処理後の第１ビットプレーン（シンドロームＣ）を送信部３３に出力する。
　ここで、（ｎ－ｋ）行×ｎ列の検査行列Ｈを用いた場合、符号化率はｋ／ｎとなり、圧縮率は（ｎ－ｋ）／ｎとなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　図３は、本発明の実施の形態１に係る符号化処理の一例を示す図である。なお、図３では、低密度パリティ検査行列Ｈとして、以下の数式（２）に示す４行×６列（ｎ＝６、ｋ＝２）の低密度パリティ検査行列Ｈを用いた場合（入力するグレイコードｘｉが６bitの場合）を例示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　検査行列Ｈは、図３に示すように、複数の列と１対１に対応する複数の変数ノードと、複数の行と１対１に対応する複数のチェックノードとの間の結線状態を示す二部グラフにより表現することができる。
　具体的に、二部グラフでは、検査行列Ｈの複数の列と１対１に対応する複数の変数ノードｖｉ（図３の例では、i=1～6）が左側に配置されている。また、検査行列Ｈの複数の行と１対１に対応する複数のチェックノードｃｊ（図３の例では、j=1～4）が右側に配置されている。そして、検査行列Ｈの成分が「1」となる行と列の組み合わせに対応する変数ノードｖｉとチェックノードｃｊとが線（エッジと呼ぶ）で結ばれている。
　例えば、図３の例では、第２列に対応する変数ノードｖ２と第３行に対応するチェックノードｃ３とがエッジで接続されているが、これは、検査行列Ｈの第３行第２列の成分が「1」であることを示す。
　そして、このような二部グラフを用いることで、数式（１）に示すシンドローム符号化も容易に実施することができる。
　例えば、第１ビットプレーンに含まれる一画素のグレイコードｘｉ（図３の例では６bit）が“101011”であった場合には、図３に示すように、当該グレイコードｘｉを変数ノードｖｉにそれぞれ割り当てる。そして、チェックノードｃｊのそれぞれに着目し、エッジで接続された全ての変数ノードｖｉの二進加算を行う。例えば、チェックノードｃ１に着目した場合には、当該チェックノードｃ１にエッジで接続された変数ノードｖｉが変数ノードｖ１，ｖ２，ｖ３であるため、変数ノードｖ１，ｖ２，ｖ３の各値「1」，「0」，「1」の二進加算を行って「0」の値を得る。そして、各チェックノードｃｊで算出された“0101”がシンドロームＣとなる。
　すなわち、数式（２）のような低密度パリティ検査行列Ｈを用いた場合には、６bitのグレイコードｘｉが４bitのシンドロームＣに圧縮（圧縮率：２／３）されることとなる。
　なお、低密度パリティ検査行列Ｈとしては、数式（２）に示すような符号化率１／３及び圧縮率２／３の検査行列に限らず、符号化率１／２及び圧縮率１／２の検査行列や、符号化率２／３及び圧縮率１／３の検査行列を採用しても構わない。圧縮率が３３％～５０％になる検査行列を採用することが好ましい。
　間引き処理部３２３は、ビットプレーン生成部３２１からの第２ビットプレーンを入力し、当該第２ビットプレーンに対してビットの間引き処理を施す。具体的には後述するが、当該間引き処理は、キーフレームに時系列的に隣接する非キーフレームの第２ビットプレーンについては全て削除し、キーフレームに隣接していない非キーフレームの第２ビットプレーンについては一部のビットを間引くものである。そして、間引き処理部３２３は、間引き処理後の第２ビットプレーンを送信部３３に出力する。
　図４は、本発明の実施の形態１に係る間引き処理の一例を示す図である。なお、図４では、左側から順に撮像部３１にて撮像された各フレームを時系列的に並べたものであり、振分部３１４が５フレームに１枚の頻度でキーフレームとした場合（キーフレーム１枚に対して非キーフレーム４枚の割合とした場合）を例示している。すなわち、図４では、６フレーム分を図示しており、第１及び第６フレーム目にキーフレームを図示し、第２～第５フレーム目に非キーフレームを図示している。また、図４では、ビットプレーン生成部３２１が下位ビットから順に４bitを割り当てた第２ビットプレーンを生成した場合を例示しており、当該第２ビットプレーンに含まれる一画素の各ビット（４bit）を上下方向に並べた状態を図示している。
　具体的に、間引き処理部３２３は、キーフレームに隣接する非キーフレーム（図４の例では、第２及び第５フレーム目の非キーフレーム（第２ビットプレーン））のデータについては全て削除する（図４では斜線で図示）。
　また、間引き処理部３２３は、キーフレームから離間した非キーフレーム（図４の例では、第３及び第４フレーム目の非キーフレーム（第２ビットプレーン））の一部のビットのデータのみを残し（図４では白抜きで図示）、他のビットのデータを削除する。
　例えば、図４の例では、間引き処理部３２３は、第３フレーム目の非キーフレーム（第２ビットプレーン）において、最上位ビット（下位ビットから４ビット目）と当該最上位ビットから１ビット離れた（下位ビットから２ビット目）ビットの各データのみを残す。また、間引き処理部３２３は、第４フレーム目の非キーフレーム（第２ビットプレーン）において、上記第３フレームでデータを残したビットとは異なるビット（下位ビットから３ビット目）のデータのみを残す。
　すなわち、間引き処理部３２３は、隣接するフレーム間（第３，第４フレーム）でそれぞれ異なる位のビットのデータを残すように、非キーフレーム（第２ビットプレーン）の間引き処理を実施する。
　なお、間引き処理部３２３は、第３及び第４フレーム目の非キーフレーム（第２ビットプレーン）のいずれでも、最下位ビットのデータについては削除する。
　送信部３３は、制御部３２による制御の下、振分部３１４からのキーフレーム、符号化部３２２からの符号化処理後の第１ビットプレーン（シンドロームＣ）、及び間引き処理部３２３からの間引き処理後の第２ビットプレーンをデータストリーム化する。そして、送信部３３は、無線伝送系２を介して、データストリーム化した動画像データを復号装置４に送信する。
　〔復号装置の構成〕
　復号装置４は、撮像デバイス３から無線伝送系２を介して送信されてくる動画像データ（データストリーム）を受信して復号する。この復号装置４は、図１に示すように、受信部４１と、メモリ部４２と、制御部４３等を備える。
　受信部４１は、撮像デバイス３から無線伝送系２を介して送信されてくる動画像データを受信するためのアンテナ等で構成されている。そして、受信部４１は、制御部４３による制御の下、動画像データを順次、受信し、メモリ部４２に出力する。
　なお、以下では、説明の便宜上、受信部４１にて受信した動画像データを受信データと記載する。
　上述した受信部４１は、本発明に係る受信部として機能する他、本発明に係るデータ取得部としても機能する。
　メモリ部４２は、受信部４１から出力される受信データを順次、記憶する。また、メモリ部４２は、制御部４３が実行する各種プログラム（復号プログラムを含む）や制御部４３の処理に必要な情報等を記憶する。さらに、メモリ部４２は、フレーム間の画素値相関特性に関する特性情報を記憶する。すなわち、メモリ部４２は、本発明に係る特性情報記憶部として機能する。
　図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の実施の形態１に係る特性情報の一例を示す図である。
　特性情報は、予め撮像（例えば毎秒３０枚のフレームレートで撮像）することにより生成された動画像データ（動画フレーム列）から算出され、フレーム間で画素値（グレイコード）がどのように変化するかを確率分布で表した情報である。
　なお、本発明の実施の形態１では、メモリ部４２は、上述した特性情報として、１つの動画像データ（所定期間内に撮像された時間的に連続する動画フレーム列）から算出された特性情報のみを記憶している。
　例えば、図５Ａに示すように、時系列的に並んだ２つのフレームのうち、時間的に前のフレームにおける一画素（座標（1,1））の上位４ビット分の画素値（グレイコード）をｕＫ（1,1）（図５Ａ及び図５Ｂの例ではｕＫ（1,1）＝5（グレイコードは“0111”））とし、後のフレームにおける同一画素位置の上位４ビット分の画素値（グレイコード）をｕＳ（1,1）とする。この場合、メモリ部４２には、画素値ｕＫ（1,1），ｕＳ（1,1）の間での特性情報として、図５Ｂに示す特性情報が記憶されている。
　具体的に、画素値ｕＫ（1,1），ｕＳ（1,1）の間での特性情報は、図５Ｂに示すように、画素値ｕＳ（1,1）の取り得る確率Ｐ（ｕＳ（1,1））がラプラス分布で近似された情報である。
　以下の表１は、図５Ｂに示す画素値ｕＳ（1,1）とその取り得る確率Ｐ（ｕＳ（1,1））とを纏めた表である。
　すなわち、図５Ｂや表１に示すように、画素値ｕＫ（1,1）と同一の「5」となる確率Ｐ（ｕＳ（1,1））が最も高く（50%）、画素値ｕＫ（1,1）から離れた画素値になるほど、その確率Ｐ（ｕＳ（1,1））が低くなっている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　制御部４３は、ＣＰＵ等を含んで構成され、メモリ部４２に記憶されたプログラム（復号プログラムを含む）を読み出し、当該プログラムに従って復号装置４全体の動作を制御する。この制御部４３は、図１に示すように、復号部４３１と、誤り検出部４３２と、表示判定部４３３と、補間処理部４３４と、合成部４３５と、グレイ復号部４３６等を備える。
　復号部４３１は、２つの第１，第２対数尤度比を利用して確率伝播（Belief-Propagation）法による繰り返し復号（第１，第２対数尤度比の尤度交換）を実施するとともに撮像デバイス３から送信された非キーフレームの符号化処理前の第１ビットプレーンを推定する復号処理を実施する。この復号部４３１は、第１対数尤度比算出部４３１Ａと、第２対数尤度比算出部４３１Ｂと、推定部４３１Ｃ等を備える。
　なお、復号部４３１は、符号化処理前の第１ビットプレーンを推定する際、フレーム（非キーフレーム）単位で画素毎に処理を行うものである。
　以下では、説明の便宜上、復号対象とする非キーフレームを対象フレームと記載し、対象フレームにおける復号対象とする画素位置を対象画素位置と記載する。
　図６は、本発明の実施の形態１に係る繰り返し復号（確率伝播法）の一例を示す図である。なお、図６では、説明の便宜上、変数ノードｖｉ及びチェックノードｃｊ（例えば図３参照）をそれぞれ１つのみ図示している。また、図６中、添え字で付された「ｗｉ」は、ｉ番目の変数ノードｖｉに接続するエッジの数である。同様に、添え字で付された「ｒｊ」は、ｊ番目のチェックノードｃｊに接続するエッジの数である。
　具体的に、復号部４３１は、図６に示すように、撮像デバイス３でのシンドローム符号化に用いられた（ｎ－ｋ）行×ｎ列の低密度パリティ検査行列Ｈを表現する二部グラフ上で、変数ノードｖｉから当該変数ノードｖｉのｍ（m=1～ｗｉ）番目のエッジに沿って第２対数尤度比ｑｉ,ｍをチェックノードｃｊに送り、チェックノードｃｊから当該チェックノードｃｊのｍ´（m´=1～ｒｊ）番目のエッジに沿って第１対数尤度比ｔｊ,ｍ´を変数ノードｖｉに送る尤度交換を所定回数、繰り返す繰り返し復号を実施する。
　なお、図６では、説明の便宜上、変数ノードｖｉから当該変数ノードｖｉのｍ番目のエッジに沿って出ていく第２対数尤度比ｑｉ,ｍに「out」の添え字を付して表現している。また、変数ノードｖｉに対して当該変数ノードｖｉのｍ番目のエッジに沿って入ってくる対数尤度比（第１対数尤度比ｔｊ,ｍ´）を、ｑｉ,ｍに「in」の添え字を付して表現している。同様に、チェックノードｃｊから当該チェックノードｃｊのｍ´番目のエッジに沿って出て行く第１対数尤度比ｔｊ,ｍ´に「out」の添え字を付して表現している。また、チェックノードｃｊに対して当該チェックノードｃｊのｍ´番目のエッジに沿って入ってくる対数尤度比（第２対数尤度比ｑｉ,ｍ）を、ｔｊ,ｍ´に「in」の添え字を付して表現している。
　ここで、対数尤度比LLR（Log-Likelihood　Ratio）は、以下の数式（３）に示すように、あるビットが「0」である確率Ｐ（0）と「1」である確率Ｐ（1）との比の対数をとったものである。そして、対数尤度比が０以上である場合は当該対数尤度比の値に対応するビットが「0」であると評価することができ、対数尤度比が０より小さい場合は当該対数尤度比の値に対応するビットが「1」であると評価することができる。また、対数尤度比の絶対値が大きい程、当該対数尤度比の値に対応するビットの値が「0」なのか「1」なのかを高い信頼性を持って評価することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　第２対数尤度比算出部４３１Ｂは、対象フレーム（第１ビットプレーン）に対して時系列的に直前のキーフレームと、特性情報とをメモリ部４２から読み出し、第２対数尤度比ｑｉ,ｍの初期値となる第２対数尤度比ｑｉ,０を算出する。そして、第２対数尤度比算出部４３１Ｂは、１回目の尤度交換において、算出した第２対数尤度比ｑｉ,０を、変数ノードｖｉからエッジに沿ってチェックノードｃｊに送る。
　例えば、対象フレーム（第１ビットプレーン）の対象画素位置の座標が座標（1,1）であり、メモリ部４２から読み出したキーフレームにおける対象画素位置（座標（1,1））の上位４ビット分の画素値ｕＫ（1,1）が「5」である場合（図５Ａ及び図５Ｂの例の場合）、第２対数尤度比算出部４３１Ｂは、以下に示すように、対象画素位置の画素値ｕＳ（1,1）の初期値となる第２対数尤度比ｑｉ,０（i=1～4）を算出する。
　画素値ｕＳ（1,1）の上位側から１番目のビットが「0」となるのは、画素値ｕＳ（1,1）が「1（“0001”）」、「2（“0011”）」、「3（“0010”）」、「4（“0110”）」、「5（“0111”）」、「6（“0101”）」、及び「7（“0100”）」の場合である。このため、図５Ｂや表１に示す特性情報に基づいて、上記の場合での確率Ｐ（ｕＳ（1,1））から確率Ｐ（0）を算出することができる。
　一方、画素値ｕＳ（1,1）の上位側から１番目のビットが「1」となるのは、画素値ｕＳ（1,1）が「8（“1100”）」及び「9（“1101”）」の場合である。このため、図５Ｂや表１に示す特性情報に基づいて、上記の場合での確率Ｐ（ｕＳ（1,1））から確率Ｐ（1）を算出することができる。
　そして、上記のように確率Ｐ（0）,Ｐ（1）が算出されれば、数式（３）により、対象画素位置である座標（1,1）の１番目のビットの第２対数尤度比ｑ１,０を算出することができる。
　なお、座標（1,1）の上位側から２，３，４番目のビットの各第２対数尤度比ｑ２,０～ｑ４,０についても同様の考え方で算出することができる。
　そして、第２対数尤度比算出部４３１Ｂは、算出した各第２対数尤度比ｑ１,０～ｑ４,０を各変数ノードｖ１～ｖ４からそれぞれ送る。
　また、第２対数尤度比算出部４３１Ｂは、所定回数、実施される第１，第２対数尤度比の尤度交換中、以下の数式（４）により、第２対数尤度比ｑｉ,ｍを更新する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　ここで、第２対数尤度比算出部４３１Ｂは、数式（４）に示すように、一の変数ノードｖｉからエッジに沿って一のチェックノードｃｊに送る第２対数尤度比ｑｉ,ｍを更新するにあたって、送信先のチェックノードｃｊから送信元の変数ノードｖｉに送られてきた第１対数尤度比ｔｊ,ｍ´を考慮に入れない。例えば、１番目の変数ノードｖ１からエッジに沿って１番目のチェックノードｃ１に送る第２対数尤度比ｑ１,１を更新するにあたって、１番目のチェックノードｃ１から１番目の変数ノードｖ１に送られた第１対数尤度比ｔ１,１を考慮に入れない。
　第１対数尤度比算出部４３１Ａは、メモリ部４２から受信データに含まれる符号化処理後の第１ビットプレーンを読み出す。例えば、第１対数尤度比算出部４３１Ａは、対象フレーム（第１ビットプレーン）の対象画素位置の座標が座標（1,1）である場合には、対象フレーム（第１ビットプレーン）における座標（1,1）のシンドロームＣをメモリ部４２から読み出す。また、第１対数尤度比算出部４３１Ａは、読み出したシンドロームＣと、通信路における雑音の標準偏差とに基づいて、第１対数尤度比ｔｊ,ｍ´の初期値となる第１対数尤度比ｔｊ,０を算出する。そして、第１対数尤度比算出部４３１Ａは、１回目の尤度交換において、算出した第１対数尤度比ｔｊ,０を、チェックノードｃｊからｍ´番目のエッジに沿って変数ノードｖｉに送る。
　また、第１対数尤度比算出部４３１Ａは、所定回数、実施される第１，第２対数尤度比の尤度交換中、以下の数式（５）により、第１対数尤度比ｔｊ,ｍ´を更新する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　数式（５）中、ｓｊは、読み出したシンドロームＣのｊ番目のビットの値である。
　ここで、第１対数尤度比算出部４３１Ａは、数式（５）に示すように、一のチェックノードｃｊからエッジに沿って一の変数ノードｖｉに送る第１対数尤度比ｔｊ,ｍ´を更新するにあたって、送信先の変数ノードｖｉから送信元のチェックノードｃｊに送られてきた第２対数尤度比ｑｉ,ｍを考慮に入れない。例えば、１番目のチェックノードｃ１からエッジに沿って１番目の変数ノードｖ１に送る第１対数尤度比ｔ１,１を算出するにあたって、１番目の変数ノードｖ１から１番目のチェックノードｃ１に送られた第２対数尤度比ｑ１,１を考慮に入れない。
　推定部４３１Ｃは、変数ノードｖｉ及びチェックノードｃｊ間で第１，第２対数尤度比の尤度交換が所定回数、実施された後（繰り返し復号の後）、以下の数式（６）により、符号化処理前の第１ビットプレーン（対象画素位置の画素値に対応するグレイコード（ビット列））を推定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　数式（６）中、ハット記号が付されたｘｉは、推定部４３１Ｃにより推定された第１ビットプレーンにおける対象画素位置の画素値に対応するグレイコード（ビット列）を示している。
　すなわち、推定部４３１Ｃは、数式（６）に示すように、初期値となる第２対数尤度比ｑｉ,０と各エッジを介して変数ノードｖｉに送られた全ての第１対数尤度比ｔｊ,ｍ´を加算し、加算された対数尤度比の値（繰り返し復号後の事後対数尤度比）により、第１ビットプレーンにおける対象画素位置の画素値のｉ番目のビットの値が「0」なのか「1」なのかを推定する。
　誤り検出部４３２は、復号部４３１にて復号処理により推定された第１ビットプレーン（対象画素位置のグレイコード（ビット列））に対して、パリティ検査を行い、誤りがあるか否かを検出する。なお、当該パリティ検査では、撮像デバイス３（符号化部３２２）で用いられた低密度パリティ検査行列Ｈを用いる。
　表示判定部４３３は、誤り検出部４３２による検出結果に基づいて、復号部４３１にて復号処理により推定された第１ビットプレーンを含む非キーフレームを表示部（例えば、図１４に示す表示部４６等）に表示する表示対象とするか否かの判定処理を実施する。当該判定処理により、表示判定部４３３は、表示対象としないと判定した場合には当該非キーフレームに対して非表示対象を示す非表示対象フラグを付加する。そして、復号装置４にて復号された後の動画像データを表示する際には、非表示対象フラグが付加されていないフレーム（キーフレーム及び非キーフレーム）に対応する画像は、表示部に表示されることとなる。一方、非表示対象フラグが付加された非キーフレームに対応する画像は、表示部に表示されない。
　補間処理部４３４は、メモリ部４２から受信データに含まれる間引き処理後の第２ビットプレーン、当該第２ビットプレーン（非キーフレーム）に対して時系列的に直前及び直後のキーフレームを読み出す。そして、補間処理部４３４は、間引き処理後の第２ビットプレーンに対して補間処理を施す。
　図７Ａないし図７Ｅは、本発明の実施の形態１に係る補間処理の一例を示す図である。なお、図７Ａないし図７Ｅは、図４に対応しており、図４で示した間引き処理後の第２ビットプレーンに対する補間処理を例示している。また、図７Ａは間引き処理前の状態を示しており、図７Ｂは間引き処理後の状態（受信データに含まれる６フレーム分のデータ）を示している。
　具体的に、補間処理部４３４は、時系列的に隣接するフレーム（図７Ａないし図７Ｅの例では第３，第４フレーム目）となる２つの第２ビットプレーンをメモリ部４２から読み出した後、図７Ｃに示すように、同一の画素位置で、同じ位のビットの値が同一となるように、一方のビットのデータを他方のビットにコピーする（コピー補間）。
　また、補間処理部４３４は、図７Ｄに示すように、上記２つの第２ビットプレーンにおける最下位ビットの値を「0」または「1」のいずれかの値（図７Ｄでは「1」）にランダムに設定する（ランダム補間）。
　さらに、補間処理部４３４は、残ったフレーム（図７Ａないし図７Ｅの例では第２，第５フレーム目）となる２つの第２ビットプレーンについては、時系列的に隣接するフレーム（キーフレーム及び非キーフレーム）を用いて補間を行う。
　具体的に、補間処理部４３４は、上記コピー補間及びランダム補間を行った２つの第２ビットプレーン（非キーフレーム）に対して時系列的に直前及び直後のキーフレームをメモリ部４２から読み出す。そして、補間処理部４３４は、図７Ｅに示すように、同一の画素位置で、直前及び直後の２つのキーフレームにおける下位４ビット分の画素値（グレーコード）と第３，第４フレーム目の２つの第２ビットプレーンの画素値（グレーコード）とに基づいて線形補間を行い、第２，第５フレーム目の第２ビットプレーンを生成する。
　例えば、図７Ｅの例では、直前のキーフレームにおける下位４ビット分の画素値（グレーコード）が「9（“1101”）」であり、第３フレーム目の第２ビットプレーンの画素値（グレーコード）が「6（“0101”）」であるため、線形補間により、画素値（グレーコード）を「8（“1100”）」とした第２フレーム目の第２ビットプレーンを生成する。同様に、第４フレーム目の第２ビットプレーンの画素値（グレーコード）が「6（“0101”）」であり、直後のキーフレームの下位４ビット分の画素値（グレーコード）が「4（“0110”）」であるため、線形補間により、画素値（グレーコード）を「5（“0111”）」とした第５フレーム目の第２ビットプレーンを生成する。
　以上のような補間処理により、間引き処理前の第２ビットプレーンのグレーコード（図７Ａ）と、補間処理後の第２ビットプレーンのグレーコード（図７Ｅ）とが略同一となる。
　合成部４３５は、復号部４３１にて復号処理により推定された第１ビットプレーンと、補間処理部４３４にて補間処理が施された第２ビットプレーンとにより、非キーフレームを再構成する。そして、合成部４３５は、メモリ部４２から受信データに含まれるキーフレームを読み出し、当該キーフレームと再構成した非キーフレームとにより、動画像ファイルを作成する。
　グレイ復号部４３６は、合成部４３５にて生成された動画像ファイルに対してグレイ復号（グレイコードを画素値に変換）を行う。
　〔撮像システムの動作〕
　次に、上述した撮像システム１の動作（符号化復号方法）について説明する。
　図８は、本発明の実施の形態１に係る符号化復号方法を示すフローチャートである。
　なお、以下では、説明の便宜上、撮像デバイス３の動作、及び復号装置４の動作の順に説明する。
　〔撮像デバイスの動作〕
　先ず、撮像素子３１１は、制御部３２による制御の下、被検体の撮像（例えば毎秒３０枚のフレームレートでの撮像）を開始する（ステップＳ１）。
　ステップＳ１の後、振分部３１４は、撮像素子３１１にて撮像され信号処理部３１２及びグレイ符号化部３１３を介してグレイ符号化された動画フレーム列をキーフレーム及び非キーフレームに振り分け、キーフレームを送信部３３に出力し、非キーフレームをビットプレーン生成部３２１に出力する（ステップＳ２：振り分けステップ）。
　ステップＳ２の後、ビットプレーン生成部３２１は、振分部３１４からの非キーフレームを入力し、１フレーム毎に、第１，第２ビットプレーンに分解し、第１ビットプレーンを符号化部３２２に出力し、第２ビットプレーンを間引き処理部３２３に出力する（ステップＳ３：ビットプレーン生成ステップ）。
　ステップＳ３の後、符号化部３２２は、ビットプレーン生成部３２１からの第１ビットプレーンを入力し、当該第１ビットプレーンに対して符号化処理（シンドローム符号化）を施す（ステップＳ４：符号化ステップ）。
　ステップＳ４の後、間引き処理部３２３は、ビットプレーン生成部３２１からの第２ビットプレーンを入力し、当該第２ビットプレーンに対して間引き処理を施す（ステップＳ５）。
　ステップＳ５の後、送信部３３は、制御部３２による制御の下、振分部３１４からのキーフレーム、符号化部３２２からの符号化処理後の第１ビットプレーン（シンドロームＣ）、及び間引き処理部３２３からの間引き処理後の第２ビットプレーンをデータストリーム化する。そして、送信部３３は、無線伝送系２を介して、データストリーム化した動画像データを復号装置４に送信する（ステップＳ６：送信ステップ）。
　〔復号装置の動作（復号方法）〕
　制御部４３は、メモリ部４２から復号プログラムを読み出し、当該復号プログラムにしたがって、以下の処理を実行する。
　先ず、受信部４１は、制御部４３による制御の下、撮像デバイス３からの動画像データを順次、受信し、メモリ部４２に出力する（ステップＳ７：受信ステップ、データ取得ステップ）。そして、メモリ部４２は、受信データを順次、記憶する。
　ステップＳ７の後、補間処理部４３４は、メモリ部４２から受信データに含まれる間引き処理後の第２ビットプレーン、当該第２ビットプレーン（非キーフレーム）に対して時系列的に直前及び直後のキーフレームを読み出す。そして、補間処理部４３４は、間引き処理後の第２ビットプレーンに対して補間処理を施す（ステップＳ８：補間処理ステップ）。
　ステップＳ８の後、復号部４３１は、以下に示すように、フレーム（非キーフレーム）単位で画素毎に第１ビットプレーンの復号処理を実施する（ステップＳ９：復号ステップ）。
　図９は、本発明の実施の形態１に係る復号処理を示すフローチャートである。
　先ず、第２対数尤度比算出部４３１Ｂは、対象フレームに対して時系列的に直前のキーフレームにおける対象画素位置のグレイコードと、特性情報とをメモリ部４２から読み出し、初期値となる第２対数尤度比ｑｉ,０を算出する（ステップＳ９Ａ）。
　ステップＳ９Ａの後、第１対数尤度比算出部４３１Ａは、メモリ部４２から受信データに含まれる対象フレーム（第１ビットプレーン）における対象画素位置のシンドロームＣをメモリ部４２から読み出す。また、第１対数尤度比算出部４３１Ａは、読み出したシンドロームＣに基づいて、初期値となる第１対数尤度比ｔｊ,０を算出する（ステップＳ９Ｂ）。
　ステップＳ９Ｂの後、復号部４３１は、第１，第２対数尤度比の尤度交換を所定回数、実施する。また、第１，第２対数尤度比算出部４３１Ａ，４３１Ｂは、当該尤度交換中、数式（４），（５）により、第１，第２対数尤度比ｔｊ,ｍ´，ｑｉ,ｍをそれぞれ更新する（ステップＳ９Ｃ）。
　ステップＳ９Ｃの後、推定部４３１Ｃは、繰り返し復号（ステップＳ９Ｃ）後の事後対数尤度比に基づいて、数式（６）により、符号化処理前の第１ビットプレーンにおける対象画素位置のグレイコード（ビット列）を推定する（ステップＳ９Ｄ）。そして、復号部４３１は、復号処理（ステップＳ９）を終了する。
　ステップＳ９の後、誤り検出部４３２は、復号部４３１により推定された対象フレームにおける対象画素位置のグレイコード（ビット列）に対して、パリティ検査を行い（ステップＳ１０）、誤りがあるか否かを判定する（ステップＳ１１）。
　ステップＳ１１において、「Yes」と判定された場合、すなわち、パリティ検査で誤りがあると判定された場合には、表示判定部４３３は、対象フレームに対して非表示対象フラグを付加する（ステップＳ１２）。
　ステップＳ１２の後、制御部４３は、対象フレームを次の非キーフレームに切り替え（ステップＳ１３）、ステップＳ９に移行し、切り替え後の非キーフレームについて復号処理を実施する。
　一方、ステップＳ１１において、「No」と判定した場合、すなわち、パリティ検査で誤りがないと判定した場合には、制御部４３は、対象フレームにおける全画素位置でステップＳ９を実施したか否かを判定する（ステップＳ１４）。
　ステップＳ１４において、「No」と判定した場合には、制御部４３は、対象フレームにおける対象画素位置を次の画素位置に切り替え（ステップＳ１５）、ステップＳ９に移行し、切り替え後の対象画素位置について復号処理を実施する。
　また、ステップＳ１４において、「Yes」と判定した場合には、制御部４３は、メモリ部４２に記憶された全ての非キーフレームについてステップＳ９を実施したか否かを判定する（ステップＳ１６）。
　ステップＳ１６において、「No」と判定した場合には、制御部４３は、対象フレームを次の非キーフレームに切り替え（ステップＳ１３）、ステップＳ９に移行し、切り替え後の非キーフレームについて復号処理を実施する。
　一方、ステップＳ１６において、「Yes」と判定された場合には、合成部４３５は、復号部４３１による復号処理（ステップＳ９）後の第１ビットプレーンと、ステップＳ８において補間処理が施された第２ビットプレーンとにより、非キーフレームを再構成する（ステップＳ１７）。
　ステップＳ１７の後、合成部４３５は、メモリ部４２から受信データに含まれるキーフレームを読み出し、当該キーフレームと再構成した非キーフレームとにより、動画像ファイルを作成する（ステップＳ１８）。
　そして、グレイ復号部４３６は、ステップＳ１８において生成された動画像ファイルに対してグレイ復号を行う（ステップＳ１９）。
　以上、説明した本発明の実施の形態１では、撮像デバイス３は、撮像することにより生成した動画像データのうち、キーフレームについては符号化することなく、非キーフレーム（第１，第２ビットプレーン）については符号化処理及び間引き処理を施す。そして、撮像デバイス３は、これらキーフレーム及び非キーフレームをデータストリーム化して送信する。このため、送信する動画像データの情報量を少なくすることができる。また、送信する動画像データのデータ長も同一にすることができる。さらに、符号化処理を施すことで、動画像データの秘匿性を向上することができる。
　また、復号装置４では、符号化処理後の第１ビットプレーンから得られる初期値となる第１対数尤度比ｔｊ,０と符号化されていないキーフレーム及び特性情報から得られる初期値となる第２対数尤度比ｑｉ,０とに基づいて、確率伝播法により繰り返し復号を実施する。このため、撮像デバイス３側で実施される符号化方式として、単純な符号化方式を採用することができる。特に、本実施の形態１では、符号化処理として、低密度パリティ検査行列Ｈを用いたシンドローム符号化を採用しているため、ビット列ｘｉに対して低密度パリティ検査行列Ｈを作用させるだけでよく、符号化処理の計算量が非常に少ないものとなる。
　以上のことから、撮像時のフレームレートを大きくした場合（例えば、毎秒３０枚のフレームレートにした場合）であっても撮像デバイス３側の負荷及び消費電力を抑えることが可能な撮像システム１、復号装置４、符号化復号方法、復号方法、及び復号プログラムを実現することができる。
　また、撮像デバイス３は、非キーフレームのうち、画像に与える影響度の高い上位側のビットが割り当てられた第１ビットプレーンに対して符号化処理を施し、影響度の低い下位側のビットが割り当てられた第２ビットプレーンに対して間引き処理を施す。このため、撮像することにより生成された動画像データに対する画質低下を抑制しつつ、送信する動画像データの情報量を少なくすることができる。
　さらに、復号装置４は、繰り返し復号を実施しているので、動画像データの送受信や保存に伴って発生する誤りを訂正することができる。
　ところで、本実施の形態１では、撮像時のフレームレートが大きいもの（毎秒３０枚）であるため、フレーム（キーフレーム及び非キーフレーム）間の相関も大きくなっている。
　そして、復号装置４は、対象フレームに対して時系列的に直前のキーフレーム、すなわち、対象フレームに対して高い相関を持つキーフレーム、及び特性情報を用いて初期値となる第２対数尤度比ｑｉ,０を算出し、当該第２対数尤度比ｑｉ,０を用いて繰り返し復号を実施している。このため、高い確度で符号化処理前の第１ビットプレーンを推定することができる。
　なお、補間処理においても同様に、非キーフレームに対して高い相関を持つ直前及び直後のキーフレームを用いているため、高い確度で間引き処理前の第２ビットプレーンを生成することができる。
　また、復号装置４は、繰り返し復号で誤りを訂正（高い確度で第１ビットプレーンを推定）した後、パリティ検査で誤りを検出し、一つの画素位置でも誤りが検出された非キーフレームについては非表示対象フラグを付加して表示対象にはしない。このため、動画ファイルを再生表示する際に、撮像デバイス３にて生成された動画像データに対して画質低下の抑制された表示を実現することができる。
（実施の形態２）
　次に、本発明の実施の形態２について説明する。
　以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成及びステップには同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
　上述した実施の形態１では、メモリ部４２は、特性情報として、１つの動画像データ（所定期間内に撮像された時間的に連続する動画フレーム列）から算出された特性情報のみを記憶していた。そして、復号部４３１は、当該特性情報を用いて算出した初期値となる第２対数尤度比ｑｉ,０を用いて、繰り返し復号（ステップＳ９Ｃ）を実施していた。
　これに対して本実施の形態２では、メモリ部４２は、特性情報として、複数の動画像データからそれぞれ算出された複数の特性情報を記憶している。
　すなわち、複数の特性情報は、撮像された時間帯や撮像された場所等が異なる複数の動画像データからそれぞれ算出されている。このため、複数の特性情報間では、図５Ｂに例示したような確率分布が異なるものとなる。
　そして、復号部４３１は、以下に示すように、所定の条件を満たした場合に、複数の特性情報を用いて初期値となる第２対数尤度比ｑｉ,０を変更し、当該変更した第２対数尤度比ｑｉ,０を用いて繰り返し復号を実施する。
　図１０は、本発明の実施の形態２に係る符号化復号方法を示すフローチャートである。
　本実施の形態２に係る符号化復号方法では、撮像デバイス３の動作については、上述した実施の形態１と同様である。このため、図１０では、撮像デバイス３の動作については省略し、復号装置４の動作（復号方法）のみを示している。
　また、本実施の形態２に係る復号方法では、上述した実施の形態１で説明した復号方法に対して、以下に示すステップＳ２０，Ｓ２１が追加された点が異なるのみである。
　このため、以下では、ステップＳ２０，Ｓ２１のみを説明する。
　ステップＳ２０は、パリティ検査（ステップＳ１０）の結果、ステップＳ１１において、「Yes」と判定された場合、すなわち、誤りがあると判定された場合（上記所定の条件を満たした場合に相当）に実施される。
　そして、ステップＳ２０では、制御部４３は、メモリ部４２に記憶された初期値となる第２対数尤度比ｑｉ,０の算出に用いる全ての特性情報を用いたか否かを判定する。
　ステップＳ２０において、「No」と判定した場合には、制御部４３（第２対数尤度比算出部４３１Ｂ）は、従前に用いた特性情報とは異なる特性情報を用いて、ステップＳ９Ａと同様に、対象画素位置のグレイコードの初期値となる第２対数尤度比ｑｉ,０を算出し、従前に用いた第２対数尤度比ｑｉ,０を、算出した第２対数尤度比ｑｉ,０に変更する（ステップＳ２１）。
　ステップＳ２１の後、復号部４３１は、ステップＳ９Ｃに移行し、ステップＳ２１で変更した初期値となる第２対数尤度比ｑｉ,０及びステップＳ９Ｂで算出した初期値となる第１対数尤度比ｔｊ,０を用いて、新たな尤度交換を実施する。
　一方、ステップＳ２０において、「Yes」と判定した場合、すなわち、初期値となる第２対数尤度比ｑｉ,０の算出に用いる全ての特性情報を用いたと判定した場合には、制御部４３は、ステップＳ１２に移行し、対象フレームに対して非表示対象フラグを付加する。
　以上、説明した本発明の実施の形態２では、上述した実施の形態１と同様の効果の他、以下の効果を奏する。
　本実施の形態２では、復号部４３１は、メモリ部４２に記憶された複数の特性情報を用いて初期値となる第２対数尤度比ｑｉ,０を変更して、繰り返し復号を実施する。すなわち、種々の時間帯や場所等で撮像された複数の動画像データに基づく種々のフレーム間相関を利用して繰り返し復号を実施する。このため、より高い確度の第１ビットプレーンを推定することができる。
　なお、上述した実施の形態２では、復号装置４は、パリティ検査（ステップＳ１０）の結果、誤りが検出された場合に限って初期値となる第２対数尤度比ｑｉ,０を変更していたが（ステップＳ２１）、これに限られない。例えば、メモリ部４２に記憶された全ての特性情報のそれぞれを用いて初期値となる第２対数尤度比ｑｉ,０を算出し、全ての第２対数尤度比ｑｉ,０を用いてそれぞれ繰り返し復号を行うように構成しても構わない。この際、復号装置４は、各繰り返し復号後にそれぞれ推定される各第１ビットプレーンのうち、全ての画素においてパリティ検査で誤りなしと判定された第１ビットプレーンを用いて動画像ファイルを作成すればよい。
（実施の形態３）
　次に、本発明の実施の形態３について説明する。
　以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成及びステップには同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
　図１１は、本発明の実施の形態３に係る撮像システム１Ａを示すブロック図である。
　上述した実施の形態１では、表示判定部４３３は、パリティ検査（ステップＳ１０）の結果に基づいて、復号部４３１による復号処理後の非キーフレームを表示対象とするか否かの判定処理を実施していた。
　これに対して本実施の形態３に係る撮像システム１Ａは、上述した実施の形態１で説明した撮像システム１（図１）に対して、図１１に示すように、誤り検出部４３２が省略され、表示判定部４３３の一部の機能を変更した表示判定部４３３Ａが追加された復号装置４Ａ（制御部４３Ａ）を備える。
　そして、表示判定部４３３Ａは、以下に示すように、復号部４３１による繰り返し復号後の事後対数尤度比に基づいて、判定処理を実施する。
　図１２は、本発明の実施の形態３に係る符号化復号方法を示すフローチャートである。
　本実施の形態３に係る符号化復号方法では、撮像デバイス３の動作については、上述した実施の形態１と同様である。
　また、本実施の形態３に係る復号方法では、上述した実施の形態１で説明した復号方法に対して、ステップＳ１０，Ｓ１１の代わりにステップＳ２２，Ｓ２３が追加された点が異なるのみである。
　このため、以下では、ステップＳ２２，Ｓ２３のみを説明する。
　ステップＳ２２は、復号処理（ステップＳ９）の後に実施される。
　そして、ステップＳ２２では、表示判定部４３３Ａは、対象画素位置のグレイコード（ビット列）のビット毎に、ステップＳ９での繰り返し復号後の事後対数尤度比の絶対値と第１閾値とを比較する。
　ステップＳ２２の後、表示判定部４３３Ａは、事後対数尤度比の絶対値が第１閾値未満となるビットの数が第２閾値よりも多いか否かを判定する（ステップＳ２３）。
　ステップＳ２３において、「Yes」と判定した場合には、表示判定部４３３Ａは、ステップＳ１２に移行し、対象フレームに対して非表示対象フラグを付加する。
　一方、ステップＳ２３において、「No」と判定した場合には、制御部４３Ａは、ステップＳ１４に移行する。
　以上、説明した本発明の実施の形態３のように、表示判定部４３３Ａによる判定処理を繰り返し復号後の事後対数尤度比に基づいて実施した場合であっても、上述した実施の形態１と同様の効果を奏する。
　なお、上述した実施の形態３では、繰り返し復号後の事後対数尤度比に基づく判定処理を上述した実施の形態１に適用した構成を説明したが、これに限られず、上述した実施の形態２に適用しても構わない。
　また、上述した実施の形態３では、事後対数尤度比の絶対値が第１閾値未満となるビットの数が第２閾値よりも多い場合に対象フレームを非表示対象としていたが、これに限られず、事後対数尤度比に基づいて判定処理を実施すれば、その他の方法を採用しても構わない。
　例えば、グレイコード（ビット列）のビットレベルに対して重み付けを行う（例えば、下位側のビットに向かうにしたがって重みを大きくする）。そして、グレイコードのビット毎に、重みと事後対数尤度比の絶対値との積を求め、その和が第３閾値未満である場合に対象フレームを非表示対象とする。
（実施の形態４）
　次に、本発明の実施の形態４について説明する。
　以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成及びステップには同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
　図１３は、本発明の実施の形態４に係るカプセル型内視鏡システム１Ｂを示す模式図である。
　本実施の形態４は、上述した実施の形態１で説明した撮像システム１をカプセル型内視鏡システム１Ｂに適用したものである。
　カプセル型内視鏡システム１Ｂは、飲み込み型のカプセル型内視鏡３Ｂを用いて、被検体１００内部の体内画像を取得するシステムである。このカプセル型内視鏡システム１Ｂは、図１３に示すように、カプセル型内視鏡３Ｂの他、受信装置５と、復号装置４Ｂと、可搬型の記録媒体６等を備える。
　記録媒体６は、受信装置５と復号装置４Ｂとの間におけるデータの受け渡しを行うための可搬型の記録メディアであり、受信装置５及び復号装置４Ｂに対して着脱可能に構成されている。
　カプセル型内視鏡３Ｂは、被検体１００の臓器内部に導入可能な大きさに形成されたカプセル型の内視鏡装置であり、上述した実施の形態１で説明した撮像デバイス３と同様の機能及び構成（撮像部３１、制御部３２、及び送信部３３）を有する。
　具体的に、カプセル型内視鏡３Ｂは、経口摂取等によって被検体１００の臓器内部に導入され、蠕動運動等によって臓器内部を移動しつつ、体内画像を順次撮像（例えば毎秒３０枚のフレームレートで撮像）する。
　そして、カプセル型内視鏡３Ｂは、上述した実施の形態１で説明した撮像デバイス３と同様に、撮像することにより生成した動画像データをキーフレーム及び非キーフレームに振り分ける。また、カプセル型内視鏡３Ｂは、キーフレームについては符号化することなく、非キーフレーム（第１，第２ビットプレーン）については符号化処理及び間引き処理を施し、当該キーフレーム及び非キーフレームをデータストリーム化して送信する。
　受信装置５は、複数の受信アンテナ５ａ～５ｈを備え、これら複数の受信アンテナ５ａ～５ｈのうち少なくとも一つを介して被検体１００内部のカプセル型内視鏡３Ｂからの動画像データ（データストリーム）を受信する。そして、受信装置５は、当該受信装置５に挿着された記録媒体６内に、受信した動画像データを蓄積する。
　なお、受信アンテナ５ａ～５ｈは、図１３に示したように被検体１００の体表上に配置されていてもよいし、被検体１００に着用させるジャケットに配置されていてもよい。また、受信装置５が備える受信アンテナ数は、１つ以上であればよく、特に８つに限定されない。
　図１４は、本発明の実施の形態４に係る復号装置４Ｂを示すブロック図である。
　復号装置４Ｂは、被検体１００内の動画像データを取得し、取得した動画像データを復号するワークステーションとして構成され、図１４に示すように、上述した実施の形態１で説明した復号装置４と略同様の機能及び構成（メモリ部４２及び制御部４３）を有する。この復号装置４Ｂは、メモリ部４２及び制御部４３の他、リーダライタ４４と、キーボード及びマウス等の入力部４５と、液晶ディスプレイ等の表示部４６等を備える。
　リーダライタ４４は、当該リーダライタ４４に記録媒体６が挿着された際に、制御部４３による制御の下、記録媒体６に保存された動画像データを取り込む。すなわち、リーダライタ４４は、本発明に係るデータ取得部として機能する。
　また、リーダライタ４４は、取り込んだ動画像データを制御部４３に転送する。制御部４３に転送された動画像データは、メモリ部４２に記憶される。
　そして、制御部４３は、上述した実施の形態１で説明した復号装置４と同様に、復号処理や補間処理等を実施し、動画像ファイルを作成する。また、制御部４３は、ユーザによる入力部４５への入力操作に応じて、動画像ファイルに基づく動画像（被検体１００の体内映像）を表示部４６に表示する。
　なお、上述した実施の形態１では、復号部４３１は、対象フレームに対して時系列的に「直前」のキーフレームを用いて初期値となる第２対数尤度比ｑｉ,０を算出し、当該第２対数尤度比ｑｉ,０を用いて繰り返し復号（以下、順方向の繰り返し復号と記載）を実施していた。
　これに対して本実施の形態４では、復号部４３１は、順方向の繰り返し復号の他、対象フレームに対して時系列的に「直後」のキーフレームを用いて初期値となる第２対数尤度比ｑｉ,０を算出し、当該第２対数尤度比ｑｉ,０を用いた繰り返し復号（以下、トレースバック方向の繰り返し復号と記載）をも実施する。
　そして、制御部４３は、順方向及びトレースバック方向の各繰り返し復号後にそれぞれ推定される各第１ビットプレーンのうち、全ての画素においてパリティ検査で誤りなしと判定された第１ビットプレーンを用いて動画像ファイルを作成する。ここで、順方向及びトレースバック方向の各繰り返し復号後にそれぞれ推定される各第１ビットプレーンの双方がパリティ検査で誤りなしまたは誤りありと判定された場合には、いずれの第１ビットプレーンを採用しても構わない。
　なお、順方向及びトレースバック方向の各繰り返し復号後に推定される各第１ビットプレーンのうち、全ての画素において上述した実施の形態３で説明した条件（事後対数尤度比の絶対値が第１閾値未満となるビットの数が第２閾値よりも多い）を満たす第１ビットプレーンを用いて動画像ファイルを作成しても構わない。ここで、順方向及びトレースバック方向の各繰り返し復号後にそれぞれ推定される各第１ビットプレーンの双方が上述した条件を満たす場合または上述した条件を満たさない場合には、いずれの第１ビットプレーンを採用しても構わない。
　以上、説明した本発明の実施の形態４では、上述した実施の形態１と同様の効果の他、以下の効果を奏する。
　本実施の形態４では、復号部４３１は、順方向及びトレースバック方向の双方の繰り返し復号を実施する。
　例えば、キーフレームと非キーフレームとの比率が１：４の場合、すなわち、５フレームに１枚の頻度でキーフレームとする場合（例えば図４に示す場合）を想定する。
　この場合には、第２，第３フレーム目の非キーフレームは、第６フレーム目のキーフレーム（時系列的に「直後」のキーフレーム）よりも第１フレーム目のキーフレーム（時系列的に「直前」のキーフレーム）の方が時間的に接近しているため、高い相関を有する。同様に、第４，第５フレーム目の非キーフレームは、第１フレーム目のキーフレーム（時系列的に「直前」のキーフレーム）よりも第６フレーム目のキーフレーム（時系列的に「直後」のキーフレーム）の方が時間的に接近しているため、高い相関を有する。
　このため、第２，第３フレーム目の非キーフレームについては、高い相関を有する時系列的に「直前」の第１フレーム目のキーフレームを用いた順方向の繰り返し復号により、高い確度で第１ビットプレーンを推定できる。また、第４，第５フレーム目の非キーフレームについては、高い相関を有する時系列的に「直後」の第６フレーム目のキーフレームを用いたトレースバック方向の繰り返し復号により、高い確度で第１ビットプレーンを推定できる。
　したがって、第２～第５フレーム目の全ての非キーフレームについて、高い確度で第１ビットプレーンを推定でき、カプセル型内視鏡３Ｂにて生成された動画像データに対して画質低下の抑制された動画像ファイルを作成することができる。
　なお、上述した実施の形態４では、上述した実施の形態１で説明した撮像システム１をカプセル型内視鏡システム１Ｂに適用していたが、上述した実施の形態２や実施の形態３で説明した撮像システム１，１Ａをカプセル型内視鏡システムに適用しても構わない。また、本発明に係る撮像システムは、その他のシステムにも適用可能である。例えば、本発明に係る撮像システムは、本発明に係る撮像デバイスとして機能する監視カメラと本発明に係る復号装置とを備えた監視カメラシステムにも適用可能である。
　また、上述した実施の形態４において、受信装置５に上述した実施の形態１で説明した復号装置４の機能及び構成（メモリ部４２及び制御部４３）を持たせた構成としても構わない。
　さらに、上述した実施の形態４では、ワークステーションとして機能する復号装置４Ｂに本発明に係る復号装置としての機能を持たせていたが、これに限られない。例えば、外部のクラウドコンピュータに本発明に係る復号装置の機能を持たせ、受信装置５にて受信されたカプセル型内視鏡３Ｂからの動画像データを当該クラウドコンピュータに送信し、当該クラウドコンピュータにて動画像データを復号する。そして、当該クラウドコンピュータは、復号した動画像データをユーザの機器で復号化しやすいＪＰＥＧやＭＰＥＧに符号化し、ユーザに配信する。
（その他の実施形態）
　なお、上述した実施の形態１～４では、撮像デバイス３（カプセル型内視鏡３Ｂ）は、非キーフレームから第１，第２ビットプレーンを生成し、第１ビットプレーンに対して符号化処理を施していた（非キーフレームの一部に対して符号化処理を施していた）が、これに限られない。例えば、非キーフレームを第１，第２ビットプレーンに分割せずに、非キーフレーム全体に対して符号化処理を施しても構わない。すなわち、撮像デバイス３（カプセル型内視鏡３Ｂ）において、ビットプレーン生成部３２１及び間引き処理部３２３を省略した構成を採用しても構わない。
　上記のように撮像デバイス３（カプセル型内視鏡３Ｂ）を構成した場合には、復号装置４（４Ａ）についても補間処理部４３４を省略した構成とすればよい。
　また、上述した実施の形態１～４では、符号化処理及び間引き処理を行う機能と、復号処理及び補間処理等を行う機能をソフトウェアで構成していたが、本発明は、これに限られず、これらの機能をハードウェアで構成しても構わない。
　さらに、上述した実施の形態１～４では、撮像デバイス３（カプセル型内視鏡３Ｂ）は、符号化処理（ステップＳ４）を間引き処理（ステップＳ５）よりも先に実施していたが、これに限られない。例えば、間引き処理を符号化処理よりも先に実施してもよく、あるいは、符号化処理及び間引き処理を並列に実施しても構わない。
　同様に、復号装置４（復号装置４Ａ，４Ｂ）は、補間処理（ステップＳ８）を復号処理（ステップＳ９）よりも先に実施していたが、これに限られない。例えば、復号処理を補間処理よりも先に実施してもよく、あるいは、補間処理及び復号処理を並列に実施しても構わない。
　また、上述した実施の形態１～４では、キーフレームについては符号化処理が実施されていなかったが、これに限られず、キーフレームに誤り訂正符号を入れても構わない。
　１，１Ａ　撮像システム
　１Ｂ　カプセル型内視鏡システム
　２　無線伝送系
　３　撮像デバイス
　３Ｂ　カプセル型内視鏡
　４，４Ａ，４Ｂ　復号装置
　５　受信装置
　５ａ～５ｈ　受信アンテナ
　６　記録媒体
　３１　撮像部
　３２　制御部
　３３　送信部
　４１　受信部
　４２　メモリ部
　４３，４３Ａ　制御部
　４４　リーダライタ
　４５　入力部
　４６　表示部
　３１１　撮像素子
　３１２　信号処理部
　３１３　グレイ符号化部
　３１４　振分部
　３２１　ビットプレーン生成部
　３２２　符号化部
　３２３　間引き処理部
　４３１　復号部
　４３１Ａ　第１対数尤度比算出部
　４３１Ｂ　第２対数尤度比算出部
　４３１Ｃ　推定部
　４３２　誤り検出部
　４３３，４３３Ａ　表示判定部
　４３４　補間処理部
　４３５　合成部
　４３６　グレイ復号部

Claims (16)

  1. 　撮像デバイスにて符号化された画像データを復号する復号装置において、
    　前記撮像デバイスにて生成されたキーフレーム、及び前記撮像デバイスにて生成されるとともに少なくとも一部に符号化処理が施された非キーフレームを取得するデータ取得部と、
    　フレーム間の画素値相関特性に関する特性情報を記憶する特性情報記憶部と、
    　前記少なくとも一部に符号化処理が施された非キーフレームから得られる第１対数尤度比と、前記キーフレーム、及び前記特性情報記憶部に記憶された前記特性情報から得られる第２対数尤度比とに基づいて、確率伝播法による繰り返し復号を実施し、前記符号化処理前の非キーフレームを推定する復号部とを備える
    　ことを特徴とする復号装置。
  2. 　前記データ取得部は、
    　前記キーフレーム、前記撮像デバイスにて前記非キーフレームから生成されるとともに前記符号化処理が施された第１ビットプレーン、及び前記撮像デバイスにて前記非キーフレームから生成されるとともに間引き処理が施された第２ビットプレーンを取得し、
    　前記復号部は、
    　前記符号化処理後の第１ビットプレーンから得られる前記第１対数尤度比と前記第２対数尤度比とに基づいて確率伝播法による前記繰り返し復号を実施して、前記符号化処理前の第１ビットプレーンを推定し、
    　当該復号装置は、
    　前記間引き処理後の第２ビットプレーンに対して補間処理を施す補間処理部を備える
    　ことを特徴とする請求項１に記載の復号装置。
  3. 　前記第１ビットプレーンは、
    　上位側のビットが割り当てられたビットプレーンであり、
    　前記第２ビットプレーンは、
    　下位側のビットが割り当てられたビットプレーンである
    　ことを特徴とする請求項２に記載の復号装置。
  4. 　前記特性情報記憶部は、
    　異なる前記特性情報を複数記憶し、
    　前記復号部は、
    　前記第２対数尤度比を、前記キーフレーム、及び前記複数の特性情報のうち従前に用いた前記特性情報とは異なる前記特性情報から得られる第２対数尤度比に変更して、前記繰り返し復号を再度、実施する
    　ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の復号装置。
  5. 　前記復号部は、
    　前記第１対数尤度比と、前記データ取得部にて時系列的に前記非キーフレームの直前に取得された前記キーフレーム、及び前記特性情報から得られる前記第２対数尤度比とに基づく順方向の前記繰り返し復号と、
    　前記第１対数尤度比と、前記データ取得部にて時系列的に前記非キーフレームの直後に取得された前記キーフレーム、及び前記特性情報から得られる前記第２対数尤度比とに基づくトレースバック方向の前記繰り返し復号とを実施する
    　ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載の復号装置。
  6. 　前記復号部により前記繰り返し復号後に推定された前記非キーフレームに対してパリティ検査を行い、誤りがあるか否かを検出する誤り検出部を備え、
    　前記復号部は、
    　前記誤り検出部による検出結果に基づいて、前記順方向の繰り返し復号後に推定した前記非キーフレーム、または前記トレースバック方向の繰り返し復号後に推定した前記非キーフレームを復号結果として出力する
    　ことを特徴とする請求項５に記載の復号装置。
  7. 　前記復号部は、
    　前記順方向の繰り返し復号後の事後対数尤度比、及び前記トレースバック方向の繰り返し復号後の事後対数尤度比に基づいて、前記順方向の繰り返し復号後に推定した前記非キーフレーム、または前記トレースバック方向の繰り返し復号後に推定した前記非キーフレームを復号結果として出力する
    　ことを特徴とする請求項５に記載の復号装置。
  8. 　前記復号部により前記繰り返し復号後に推定された前記非キーフレームを表示対象とするか否かの判定処理を実施する表示判定部を備える
    　ことを特徴とする請求項１～７のいずれか一つに記載の復号装置。
  9. 　前記復号部により前記繰り返し復号後に推定された前記非キーフレームに対してパリティ検査を行い、誤りがあるか否かを検出する誤り検出部を備え、
    　前記表示判定部は、
    　前記誤り検出部による検出結果に基づいて、前記判定処理を実施する
    　ことを特徴とする請求項８に記載の復号装置。
  10. 　前記表示判定部は、
    　前記復号部による前記繰り返し復号後の事後対数尤度比に基づいて、前記判定処理を実施する
    　ことを特徴とする請求項８に記載の復号装置。
  11. 　被写体を撮像することにより生成した画像データを符号化して送信する撮像デバイスと、符号化された前記画像データを受信して復号する復号装置とを備えた撮像システムにおいて、
    　前記撮像デバイスは、
    　被写体を撮像することにより画像データを生成し、当該画像データをキーフレーム及び非キーフレームに振り分ける撮像部と、
    　前記非キーフレームの少なくとも一部に対して符号化処理を施す符号化部と、
    　前記キーフレーム、及び前記少なくとも一部に符号化処理が施された非キーフレームを送信する送信部とを備え、
    　前記復号装置は、
    　前記キーフレーム、及び前記少なくとも一部に符号化処理が施された非キーフレームを受信する受信部と、
    　フレーム間の画素値相関特性に関する特性情報を記憶する特性情報記憶部と、
    　前記少なくとも一部に符号化処理が施された非キーフレームから得られる第１対数尤度比と、前記キーフレーム、及び前記特性情報記憶部に記憶された前記特性情報から得られる第２対数尤度比とに基づいて、確率伝播法による繰り返し復号を実施し、前記符号化処理前の非キーフレームを推定する復号部とを備える
    　ことを特徴とする撮像システム。
  12. 　前記符号化処理は、
    　パリティ検査行列を用いたシンドローム符号化である
    　ことを特徴とする請求項１１に記載の撮像システム。
  13. 　前記撮像デバイスは、
    　被検体内に導入可能とするカプセル型内視鏡である
    　ことを特徴とする請求項１１または１２に記載の撮像システム。
  14. 　撮像デバイスにて符号化された画像データを復号する復号装置が実行する復号方法において、
    　前記撮像デバイスにて生成されたキーフレーム、及び前記撮像デバイスにて生成されるとともに少なくとも一部に符号化処理が施された非キーフレームを取得するデータ取得ステップと、
    　前記少なくとも一部に符号化処理が施された非キーフレームから得られる第１対数尤度比と、前記キーフレーム、及びフレーム間の画素値相関特性に関する特性情報から得られる第２対数尤度比とに基づいて、確率伝播法による繰り返し復号を実施し、前記符号化処理前の非キーフレームを推定する復号ステップとを有する
    　ことを特徴とする復号方法。
  15. 　被写体を撮像することにより生成した画像データを符号化して送信する撮像デバイスと、符号化された前記画像データを受信して復号する復号装置とを備えた撮像システムが行う符号化復号方法において、
    　前記撮像デバイスが、
    　被写体を撮像することにより生成した画像データをキーフレーム及び非キーフレームに振り分ける振り分けステップと、
    　前記非キーフレームの少なくとも一部に対して符号化処理を施す符号化ステップと、
    　前記キーフレーム、及び前記少なくとも一部に符号化処理が施された非キーフレームを送信する送信ステップとを実行し、
    　前記復号装置が、
    　前記キーフレーム、及び前記少なくとも一部に符号化処理が施された非キーフレームを受信する受信ステップと、
    　前記少なくとも一部に符号化処理が施された非キーフレームから得られる第１対数尤度比と、前記キーフレーム、及びフレーム間の画素値相関特性に関する特性情報から得られる第２対数尤度比とに基づいて、確率伝播法による繰り返し復号を実施し、前記符号化処理前の非キーフレームを推定する復号ステップとを実行する
    　ことを特徴とする符号化復号方法。
  16. 　請求項１４に記載の復号方法を復号装置に実行させる
    　ことを特徴とする復号プログラム。
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