WO2023047485A1 - 通信機器及びデータ通信方法 - Google Patents

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WO2023047485A1
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海斗 笹尾
Original Assignee
株式会社日立国際電気
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/20—Servers specifically adapted for the distribution of content, e.g. VOD servers; Operations thereof
    • H04N21/23—Processing of content or additional data; Elementary server operations; Server middleware
    • H04N21/234—Processing of video elementary streams, e.g. splicing of video streams or manipulating encoded video stream scene graphs

Definitions

  • the present invention relates to a communication device and a data communication method for compressing and transmitting data.
  • data to be transmitted is generally compressed.
  • images are compressed from the BMP format to the JPEG format
  • moving images are compressed from the RGB format to the YUV format in a color space
  • H.264 compression is performed.
  • 264 and H.264 are applied depending on the type of data, such as compression between frames such as H.265.
  • IoT Internet of Things
  • the present invention has been made in view of the conventional circumstances as described above, and aims to improve data compression efficiency and realize data communication with a small communication load.
  • the transmission-side communication device which is one aspect of the present invention, is configured as follows. That is, in a communication device on the transmitting side that performs data compression communication, a function of masking part of the data to be transmitted, a function of reversibly compressing or irreversibly compressing the masked data, and a function of reversibly compressing or irreversibly compressing the data. to the communication device on the receiving side.
  • the transmission-side communication device can be configured to mask the data to be transmitted according to a predetermined mask pattern that defines the position and size of the mask area.
  • the transmission-side communication device can be configured to mask the data to be transmitted according to a mask pattern in which the position and size of the mask area are randomly determined.
  • the communication device on the transmission side has a function of restoring the masked area of the masked data, and if the degree of restoration of the restored masked area does not satisfy a predetermined can be configured to re-mask the data of .
  • a receiving side communication device which is another aspect of the present invention, is configured as follows. That is, in a communication device on the receiving side that performs data compression communication, data transmitted from a communication device on the transmitting side that masks part of the data to be transmitted and transmits losslessly or irreversibly compressed data is received. a function of decompressing losslessly-compressed received data; and a function of restoring the masked region of decompressed data or the masked region of irreversibly-compressed received data.
  • the communication device on the receiving side can be configured to determine a data portion in which a predetermined value is stored among the data to be restored as a mask area.
  • the communication device on the receiving side can be configured to identify the mask area in the data to be restored based on the information indicating the mask pattern, which is transmitted along with the received data.
  • a data communication method which is still another aspect of the present invention, is configured as follows. That is, in a data communication method in which data compression communication is performed between a communication device on the transmission side and a communication device on the reception side, the communication device on the transmission side masks part of the data to be transmitted, and the masked data is losslessly or irreversibly compressed, the losslessly or irreversibly compressed data is transmitted to the receiving side communication device, the receiving side communication device receives the data sent from the sending side communication device, and the received data is If the received data is losslessly compressed, the received data is decompressed and the masked area of the decompressed data is restored. If the received data is lossy compressed, the received data's masked area is restored. Characterized by
  • data compression efficiency can be improved, and data communication with a small communication load can be realized.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of a data communication system using communication equipment according to one embodiment of the present invention
  • FIG. It is a figure which shows the structural example of the communication equipment which concerns on one Embodiment of this invention.
  • 3 is a diagram showing a configuration example of a data transmission/reception unit in the communication device of FIG. 2
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a determination unit in the data transmission/reception unit of FIG. 3
  • FIG. It is a figure explaining the improvement of the compression efficiency by the compression method which concerns on this proposal.
  • FIG. 1 shows an overview of a data communication system using communication equipment according to one embodiment of the present invention.
  • a plurality of communication devices 101 are connected via a network N.
  • FIG. Each communication device 101 can transmit and receive data to and from each other.
  • the communication device 101 is, for example, a computer having hardware resources such as a processor and a memory, and is configured such that the processor executes programs related to each function according to the present invention.
  • Examples of forms of the communication device 101 include personal computers, tablets, smartphones, wireless devices, analysis servers, IP cameras, and IoT sensors.
  • Examples of data that the communication devices 101 exchange with each other include data such as moving images, images, voices, sentences, and numerical values obtained from sensors.
  • FIG. 2 shows a configuration example of the communication device 101.
  • FIG. 201 The communication device 101 shown in FIG. 201 and a storage device 203 in which input/output data of the analysis/processing unit 202 are stored.
  • the functions realized by the analysis/processing unit 202 are not particularly limited, and various functions such as an arithmetic function, an image acquisition function, an image display function, an alarm function, and a laser irradiation function are assumed.
  • FIG. 3 shows a configuration example of the data transmission/reception unit 201.
  • the data transmission/reception unit 201 has a transmission function for transmitting data to a communication device on the reception side and a reception function for receiving data from the communication device on the transmission side.
  • the transmission function is implemented using a reading unit 301 , a masking unit 302 , a determining unit 303 , a compressing unit 304 , a transmitting unit 305 and a restoration model 310 .
  • the receiving function is implemented using a receiving section 306 , a decompression section 307 , a restoration section 308 , a writing section 309 and a restoration model 310 .
  • Data to be transmitted is stored in the storage device 203 .
  • the reading unit 301 reads data to be transmitted from the storage device 203 and outputs the data to the masking unit 302 .
  • the masking unit 302 performs masking processing for masking data (data to be transmitted) input from the reading unit 301 .
  • a part of the input data is lost by replacing a part of the input data with a predetermined value (for example, 0).
  • the mask area in the input data is not limited to one place, and may be a plurality of places.
  • the mask unit 302 masks the input data according to a predetermined mask pattern that defines the position and size of the mask area.
  • the mask pattern may also define other elements depending on the data format.
  • the mask pattern for the image data may also define the shape of the mask area.
  • the masking unit 302 selects one from a plurality of prepared mask patterns and uses it for masking input data. Also, if the mask pattern used is not appropriate, the masking unit 302 can use another mask pattern to re-mask the input data. Instead of preparing a mask pattern in advance, a mask pattern may be generated in which the position and size of the mask area are determined at random during mask processing.
  • the determination unit 303 determines whether or not the original data before masking can be restored to a practically effective degree from the data masked by the masking unit 302 .
  • FIG. 4 shows a configuration example of the determination unit 303. As shown in FIG.
  • the determination unit 303 of this example has a restoration unit 401 and a comparison unit 402 .
  • the restoration unit 401 performs restoration processing for restoring the masked area of the masked data by the same method as the restoration unit 308 (that is, using the same restoration model 310 as that on the receiving side).
  • the comparison unit 402 compares the restored data with the original data, and calculates an index value indicating the comparison result, for example, the SN ratio or similarity of only the mask area. The closer the SN ratio and the degree of similarity are to 0, the more similar the comparison objects are, and the farther away from 0, the more dissimilar the comparison objects are.
  • indicators such as SNR (Signal to Noise Ratio) and PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) can be used as the SN ratio.
  • SAD Sum of Absolute Difference
  • SSD Sum of Squared Difference
  • NCC Normalized Cross-Correlation
  • ZNCC Zero-means Normalized Cross-Correlation index
  • SSIM Structure
  • the comparison unit 402 calculates an index value indicating the comparison result between the restored data and the original data, and then compares it with a preset threshold value.
  • the threshold is set in advance according to, for example, the reliability required for the data to be transmitted. A different value may be set for the threshold depending on the data format.
  • the comparison unit 402 determines that the original data can be restored, and notifies the compression unit 304 to that effect. Further, when the calculated index value exceeds the threshold, the comparison unit 402 determines that the original data cannot be restored. In this case, comparison section 402 outputs a mask re-execution instruction to mask section 302 in order to re-mask the input data using another mask pattern. If it is not determined that the original data can be restored even after performing mask re-execution a predetermined number of times, the compression unit 304 is notified that the original data cannot be restored.
  • the compression unit 304 compresses the data masked by the mask unit 302 or the original data before masking using a predetermined compression method (eg, Huffman coding, run-length compression, etc.). Whether to compress the masked data or the original data before masking is determined based on the determination result of the comparison unit 402 . That is, when it is determined that the original data can be restored from the masked data, the compression unit 304 compresses the masked data. On the other hand, when it is determined that the original data cannot be restored from the masked data, the compression unit 304 compresses the original data before masking.
  • a compression method is selected according to the data format. For example, in the case of BMP format image data, a compression method from BMP format to JPEG format or PNG format is selected.
  • the compression method may be a lossless compression method or an irreversible compression method.
  • the transmission unit 305 transmits the data compressed by the compression unit 304 to the communication device on the receiving side. As described above, it is possible to ensure the reliability of data by transmitting and receiving masked data only when it is determined that the original data can be substantially restored from the masked data. Become.
  • the transmitting unit 305 optionally transmits mask information indicating the position and size of the mask (mask information indicating "no mask area" when original data is transmitted without masking). good too. By transmitting such mask information, the communication device on the receiving side can easily identify the masked portion in the received data.
  • the receiving unit 306 receives data (and mask information) transmitted from the communication device on the transmission side.
  • the decompression unit 307 decompresses the received data when the data received by the receiving unit 306 is losslessly compressed.
  • the data decompressed by the decompression unit 307 or received data irreversibly compressed is input to the restoration unit 308 .
  • a restoration unit 308 performs a restoration process for restoring the mask area of the input data. That is, when the data received by the receiving unit 306 is losslessly compressed, the masked area of the data obtained by decompressing the received data is restored. On the other hand, when the data received by the receiving unit 306 is irreversibly compressed, the mask area of the received data is restored.
  • a writing unit 309 writes the data restored by the restoration unit 308 to the storage device 203 .
  • the restoration processing by the restoration unit 308 can be executed using any restoration technique according to the data format.
  • an Inpainting technique can be used.
  • an inpainting method there is a machine learning method using a restoration model as in Non-Patent Document 1, but a non-machine learning-based method as in Non-Patent Document 2 may also be used.
  • the restoration unit 308 in this example uses a restoration model 310 prepared in advance to restore the mask area of the input data.
  • the position and size of the mask area in the input data can be specified based on this mask information. If mask information is not attached to the received data, a data portion in which a predetermined value (for example, 0) is stored in the received data may be determined as the masked area.
  • a predetermined value for example, 0
  • image data 501 in BMP format is converted (compressed) into image data 502 in JPEG format or PNG format without masking.
  • BMP format image data 501 is masked, and masked image data 503 is converted (compressed) into JPEG or PNG format image data 504 .
  • the data capacity of both the original image data 501 and the masked image data 503 is 768 KB.
  • the data capacity of the image data 502 after compression by the conventional compression method is 100 KB in the JPEG format and 674 KB in the PNG format.
  • the data capacity of the image data 504 after compression by the compression method according to this proposal is 91.7 KB in the JPEG format and 611 KB in the PNG format.
  • the communication device on the transmitting side includes the masking unit 302 that masks part of the data to be transmitted, and the compression unit 304 that compresses the masked data losslessly or irreversibly. , and a transmission unit 305 for transmitting losslessly or irreversibly compressed data to the communication device on the reception side, and the communication device on the reception side receives data transmitted from the communication device on the transmission side.
  • the communication device on the transmitting side has a restoration unit 401 for restoring the masked area of the masked data, and the degree of restoration of the restored masked area satisfies a predetermined standard. If not, the data to be transmitted is re-masked according to another mask pattern. In this way, the reliability of the data can be ensured by transmitting and receiving the masked data only when it is determined that the original data can be substantially restored from the masked data. .
  • the communication device 101 has a function as a transmission-side communication device according to the present invention and a function as a reception-side communication device according to the present invention. may be configured.
  • the present invention can be provided not only as devices such as those mentioned in the above description and systems configured with these devices, but also as methods executed by these devices and functions of these devices by a processor. It is also possible to provide a program for implementation, a storage medium storing such a program in a computer-readable manner, and the like.
  • the present invention can be used for communication equipment that compresses and transmits/receives data.

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Abstract

送信側の通信機器は、送信対象のデータの一部をマスクするマスク部３０２と、マスクされたデータを可逆圧縮又は不可逆圧縮する圧縮部３０４と、可逆圧縮又は不可逆圧縮されたデータを受信側の通信機器へ送信する送信部３０５とを有する。受信側の通信機器は、送信側の通信機器から送信されたデータを受信する受信部３０６と、可逆圧縮されている受信データを逆圧縮する逆圧縮部３０７と、逆圧縮されたデータのマスク領域又は不可逆圧縮されている受信データのマスク領域を修復する修復部３０８とを有する。

Description

通信機器及びデータ通信方法
　本発明は、データを圧縮して送受信する通信機器及びデータ通信方法に関する。
　通信網やインターネットの普及によって、日常的に膨大なデータの送受信が行われている。データを効率よく伝送するために、送信対象となるデータは圧縮されることが一般的である。例えば、画像であればＢＭＰ形式からＪＰＥＧ形式への圧縮、動画像であればＲＧＢ形式からＹＵＶ形式への色空間での圧縮や、Ｈ．２６４やＨ．２６５などのフレーム間での圧縮など、データの種類によって様々な圧縮が適用される。
Guilin Liu，外５名，"Image Inpainting for Irregular Holes Using Partial Convolutions"，[online]，２０１８年１２月，インターネット＜URL: https://arxiv.org/pdf/1804.07723.pdf＞ Norihiko Kawai，外２名，"Image inpainting considering brightness change and spatial locality of textures"，[online]，２００８年１月，インターネット＜URL: http://yokoya.naist.jp/paper/datas/1029/visapp_cameraready.pdf＞
　近年では、様々な事象をデータ化するＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ）の時代が進み、通信するデータ量が増加傾向にある。そこで、通信データ量を減らすために、少しでも効率よくデータを圧縮することが求められている。
　本発明は、上記のような従来の事情に鑑みて為されたものであり、データの圧縮効率を改善し、通信負荷の小さいデータ通信を実現することを目的とする。
　上記の目的を達成するために、本発明の一態様である送信側の通信機器は、以下のように構成される。すなわち、データの圧縮通信を行う送信側の通信機器において、送信対象のデータの一部をマスクする機能と、マスクされたデータを可逆圧縮又は不可逆圧縮する機能と、可逆圧縮又は不可逆圧縮されたデータを受信側の通信機器へ送信する機能とを有することを特徴とする。
　ここで、送信側の通信機器は、マスク領域の位置及び大きさを規定した所定のマスクパターンに従って、送信対象のデータに対してマスクを施すように構成され得る。
　また、送信側の通信機器は、マスク領域の位置及び大きさをランダムに定めたマスクパターンに従って、送信対象のデータに対してマスクを施すように構成され得る。
　また、送信側の通信機器は、マスクされたデータのマスク領域を修復する機能を有し、修復されたマスク領域の復元度が所定の基準を満たさない場合に、別のマスクパターンに従って、送信対象のデータに対してマスクを施し直すように構成され得る。
　本発明の別の態様である受信側の通信機器は、以下のように構成される。すなわち、データの圧縮通信を行う受信側の通信機器において、送信対象のデータの一部をマスクして可逆圧縮又は不可逆圧縮したデータを送信する送信側の通信機器から、送信されたデータを受信する機能と、可逆圧縮されている受信データを逆圧縮する機能と、逆圧縮されたデータのマスク領域又は不可逆圧縮されている受信データのマスク領域を修復する機能とを有することを特徴とする。
　ここで、受信側の通信機器は、修復対象のデータのうち、所定値が格納されたデータ部分をマスク領域と判定するように構成され得る。
　また、受信側の通信機器は、受信したデータに付随して送信される、マスクパターンを示す情報に基づいて、修復対象のデータにおけるマスク領域を特定するように構成され得る。
　本発明の更に別の態様であるデータ通信方法は、以下のように構成される。すなわち、送信側の通信機器と受信側の通信機器との間でデータの圧縮通信を行うデータ通信方法において、送信側の通信機器が、送信対象のデータの一部をマスクし、マスクされたデータを可逆圧縮又は不可逆圧縮し、可逆圧縮又は不可逆圧縮されたデータを受信側の通信機器へ送信し、受信側の通信機器が、送信側の通信機器から送信されたデータを受信し、受信データが可逆圧縮されている場合には、受信データを逆圧縮し、逆圧縮されたデータのマスク領域を修復し、受信データが不可逆圧縮されている場合には、受信データのマスク領域を修復することを特徴とする。
　本発明によれば、データの圧縮効率を改善することができ、通信負荷の小さいデータ通信を実現することが可能となる。
本発明の一実施形態に係る通信機器を用いたデータ通信システムの概要を示す図である。 本発明の一実施形態に係る通信機器の構成例を示す図である。 図２の通信機器におけるデータ送受信部の構成例を示す図である。 図３のデータ送受信部における判定部の構成例を示す図である。 本提案に係る圧縮方式による圧縮効率の向上について説明する図である。
　本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
　図１には、本発明の一実施形態に係る通信機器を用いたデータ通信システムの概要を示してある。同図のデータ通信システムでは、複数の通信機器１０１がネットワークＮを介して接続されている。各通信機器１０１は、互いにデータの送受信を行うことが可能である。通信機器１０１は、例えば、プロセッサやメモリなどのハードウェア資源を備えたコンピュータであり、本発明に係る各機能に関するプログラムをプロセッサが実行するように構成される。通信機器１０１の形態としては、例えば、パソコン、タブレット、スマートフォン、無線機器、解析サーバ、ＩＰカメラ、ＩｏＴセンサなどが挙げられる。通信機器１０１が互いに送受信するデータとしては、例えば、動画、画像、音声、文章、センサから得られる数値などのデータが挙げられる。
　図２には、通信機器１０１の構成例を示してある。同図の通信機器１０１は、他の通信機器１０１との間でデータの送受信を行うデータ送受信部２０１と、通信機器１０１内でデータの解析や処理を行う解析／処理部２０２と、データ送受信部２０１や解析／処理部２０２の入出力データが格納される記憶装置２０３とを備えている。ここで、解析／処理部２０２により実現される機能としては、特に制限はなく、演算機能、映像取得機能、映像表示機能、発報機能、レーザ照射機能などの種々の機能が想定される。
　図３には、データ送受信部２０１の構成例を示してある。データ送受信部２０１は、受信側の通信機器へデータを送信する送信機能と、送信側の通信機器からデータを受信する受信機能とを有している。送信機能は、読込部３０１と、マスク部３０２と、判定部３０３と、圧縮部３０４と、送信部３０５と、修復モデル３１０とを用いて実現される。受信機能は、受信部３０６と、逆圧縮部３０７と、修復部３０８と、書込部３０９と、修復モデル３１０とを用いて実現される。
　まず、通信機器１０１のデータ送受信部２０１が有する送信機能について説明する。
　送信対象のデータは記憶装置２０３に記憶されている。読込部３０１は、記憶装置２０３から送信対象のデータを読み込み、マスク部３０２へ出力する。マスク部３０２は、読込部３０１から入力されたデータ（送信対象のデータ）に対してマスキングを施すマスク処理を行う。マスク処理では、入力データの一部の値を所定値（例えば、０）に置き換えることで、入力データの一部を欠損させる。入力データにおけるマスク領域は、１箇所に限定されず、複数の箇所であってもよい。
　本例では、マスク部３０２は、マスク領域の位置及び大きさが規定された所定のマスクパターンに従って、入力データに対してマスクを施す。マスクパターンは、データ形式に応じて他の要素も規定され得る。例えば、画像データについてのマスクパターンには、マスク領域の形状も規定され得る。マスク部３０２は、予め用意された複数のマスクパターンの中から１つを選択し、入力データに対するマスキングに使用する。また、使用したマスクパターンが適切でない場合には、マスク部３０２は、別のマスクパターンを使用して、入力データに対してマスクを施し直すことが可能である。なお、マスクパターンを予め用意せずに、マスク処理の際に、マスク領域の位置及び大きさをランダムに定めたマスクパターンを生成するようにしてもよい。
　判定部３０３は、マスク部３０２によりマスクされたデータから、マスクする前の元データを、実用上有効な程度に復元できるか否かを判定する。図４には、判定部３０３の構成例を示してある。本例の判定部３０３は、修復部４０１と、比較部４０２とを有している。修復部４０１は、後述する修復部３０８と同じ方法で（つまり、受信側と同じ修復モデル３１０を用いて）、マスクされたデータに対してマスク領域の修復を施す修復処理を行う。
　比較部４０２は、修復されたデータと元データとを比較し、比較結果を示す指標値、例えば、マスク領域のみのＳＮ比もしくは類似度を算出する。ＳＮ比や類似度は、０に近づくほど比較対象が互いに類似していることを表し、０から離れるほど比較対象が互いに非類似であることを表す。
　画像データの場合には、ＳＮ比としては、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ）やＰＳＮＲ（Ｐｅａｋ　Ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ）などの指標を用いることができる。また、類似度としては、ＳＡＤ（Ｓｕｍ　ｏｆ　Ａｂｕｓｏｌｕｔｅ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）やＳＳＤ（Ｓｕｍ　ｏｆ　Ｓｑｕａｒｅｄ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）、ＮＣＣ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ　Ｃｒｏｓｓ－Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）、ＺＮＣＣ（Ｚｅｒｏ－ｍｅａｎｓ　Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ　Ｃｒｏｓｓ－Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）、ＳＳＩＭ（Ｓｔｒｕｃｔｕａｌ　Ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ）などの指標を用いることができる。
　比較部４０２は、修復されたデータと元データとの比較結果を示す指標値を算出した後、予め設定された閾値と比較する。閾値は、例えば、送信対象のデータに要求される信頼性に応じて事前に設定される。閾値には、データ形式に応じて異なる値が設定されてもよい。比較部４０２は、指標値が閾値以下の場合に、元データを復元できると判定し、その旨を圧縮部３０４へ通知する。また、比較部４０２は、算出した指標値が閾値を超えている場合には、比較部４０２は元データを復元できないと判定する。この場合、比較部４０２は、別のマスクパターンを使用して入力データにマスクを施し直させるために、マスク再実行指示をマスク部３０２に出力する。そして、マスク再実行を所定回数実行しても元データを復元できると判定されなかった場合には、元データを復元できない旨を圧縮部３０４へ通知する。
　圧縮部３０４は、マスク部３０２によりマスクされたデータ、又は、マスクする前の元データを、所定の圧縮方式（例えば、ハフマン符号化やランレングス圧縮など）で圧縮する。マスクされたデータ又はマスクする前の元データのどちらを圧縮するかは、比較部４０２による判定結果に基づいて決定される。すなわち、マスクされたデータから元データを復元できると判定された場合には、圧縮部３０４は、マスクされたデータの圧縮を行う。一方、マスクされたデータから元データを復元できないと判定された場合には、圧縮部３０４は、マスクする前の元データの圧縮を行う。圧縮方式としては、データ形式に応じたものが選択される。例えば、ＢＭＰ形式の画像データの場合には、ＢＭＰ形式からＪＰＥＧ形式やＰＮＧ形式への圧縮方式が選択される。圧縮方式は、可逆圧縮方式でもよく、不可逆圧縮方式でもよい。
　送信部３０５は、圧縮部３０４により圧縮されたデータを、受信側の通信機器へ送信する。以上のように、マスクされたデータから元データを実質的に復元できることが判定できた場合のみ、マスクされたデータを送受信するように構成することで、データの信頼性を確保することが可能となる。送信部３０５は、必要に応じて、マスクの位置及び大きさを示すマスク情報（マスクせずに元データを送信する場合は、「マスク領域なし」を示すマスク情報）を付随的に送信してもよい。このようなマスク情報を送信することで、受信側の通信機器は、受信データにおけるマスク部分を容易に特定することが可能となる。
　次に、通信機器１０１のデータ送受信部２０１が有する受信機能について説明する。
　受信部３０６は、送信側の通信機器から送信されたデータ（及びマスク情報）を受信する。逆圧縮部３０７は、受信部３０６による受信データが可逆圧縮されている場合に、受信データを逆圧縮する。修復部３０８には、逆圧縮部３０７により逆圧縮されたデータ、又は、不可逆圧縮されている受信データが入力される。修復部３０８は、入力データに対してマスク領域の修復を施す修復処理を行う。すなわち、受信部３０６による受信データが可逆圧縮されている場合には、受信データを逆圧縮して得られたデータのマスク領域が修復される。一方、受信部３０６による受信データが不可逆圧縮されている場合には、受信データのマスク領域が修復される。書込部３０９は、修復部３０８により修復されたデータを記憶装置２０３に書き込む。
　ここで、修復部３０８による修復処理は、データ形式に応じた任意の修復技術を使用して実行することができる。例えば、画像データを修復する場合には、Ｉｎｐａｉｎｔｉｎｇ手法を使用することができる。代表的なＩｎｐａｉｎｔｉｎｇ手法として、非特許文献１のような修復モデルを用いる機械学習による手法があるが、非特許文献２のように機械学習ベースでない手法を用いてもよい。本例の修復部３０８は、予め用意されている修復モデル３１０を用いて、入力データに対してマスク領域の修復を施すものとする。
　入力データにおけるマスク領域の位置及び大きさは、受信データにマスク情報が付随されている場合には、このマスク情報に基づいて特定することができる。なお、受信データにマスク情報が付随されていない場合には、受信データの内の所定値（例えば、０）が格納されたデータ部分を、マスク領域と判定するようにしてもよい。
　次に、本提案に係る圧縮方式による圧縮効率の向上について、図５を参照して説明する。従来の圧縮方式では、ＢＭＰ形式の画像データ５０１を、マスキングせずにＪＰＥＧ形式やＰＮＧ形式の画像データ５０２に変換（圧縮）している。一方、本提案に係る圧縮方式では、ＢＭＰ形式の画像データ５０１に対してマスキングを施し、マスクされた画像データ５０３をＪＰＥＧ形式やＰＮＧ形式の画像データ５０４に変換（圧縮）している。
　元の画像データ５０１及びマスクされた画像データ５０３のデータ容量は、いずれも７６８ＫＢである。従来の圧縮方式による圧縮後の画像データ５０２のデータ容量は、ＪＰＥＧ形式の場合は１００ＫＢであり、ＰＮＧ形式の場合は６７４ＫＢである。本提案に係る圧縮方式による圧縮後の画像データ５０４のデータ容量は、ＪＰＥＧ形式の場合は９１．７ＫＢであり、ＰＮＧ形式の場合は６１１ＫＢである。このように、本提案によれば、従来に比べてデータ容量が小さくなり、圧縮効率が向上していることが分かる。これは、同じパターンが多く出現するデータほど圧縮効率が向上することに着目して、データの一部を同じ値（例えば、０）でマスキングすることで、マスク領域すべてを同じパターンとして圧縮処理できるためである。
　以上のように、本例のデータ通信システムでは、送信側の通信機器が、送信対象のデータの一部をマスクするマスク部３０２と、マスクされたデータを可逆圧縮又は不可逆圧縮する圧縮部３０４と、可逆圧縮又は不可逆圧縮されたデータを受信側の通信機器へ送信する送信部３０５とを有しており、受信側の通信機器が、送信側の通信機器から送信されたデータを受信する受信部３０６と、可逆圧縮されている受信データを逆圧縮する逆圧縮部３０７と、逆圧縮されたデータのマスク領域又は不可逆圧縮されている受信データのマスク領域を修復する修復部３０８とを有している。このような構成によれば、送信対象のデータの一部をマスクして圧縮することで、通信データの圧縮効率を向上させることができるため、通信負荷の小さいデータ通信を実現することが可能となる。
　また、本例のデータ通信システムでは、送信側の通信機器が、マスクされたデータのマスク領域を修復する修復部４０１を有しており、修復されたマスク領域の復元度が所定の基準を満たさない場合に、別のマスクパターンに従って、送信対象のデータに対してマスクを施し直すように構成されている。このように、マスクされたデータから元データを実質的に復元できることが判定できた場合のみ、マスクされたデータを送受信するように構成することで、データの信頼性を確保することが可能となる。
　ここで、上記の説明では、画像データを例にして説明したが、他の形式のデータ、例えば、動画、音声、文章、センサから得られる数値などのデータの送受信にも、本発明を適用することが可能である。また、上記の説明では、通信機器１０１が、本発明に係る送信側の通信機器としての機能と、本発明に係る受信側の通信機器としての機能を備えているが、これらは別々の機器として構成されてもよい。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、これら実施形態は例示に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明は、その他の様々な実施形態をとることが可能であると共に、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略や置換等の種々の変形を行うことができる。これら実施形態及びその変形は、本明細書等に記載された発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　また、本発明は、上記の説明で挙げたような装置や、これら装置で構成されたシステムとして提供することが可能なだけでなく、これら装置により実行される方法、これら装置の機能をプロセッサにより実現させるためのプログラム、そのようなプログラムをコンピュータ読み取り可能に記憶する記憶媒体などとして提供することも可能である。
　本発明は、データを圧縮して送受信する通信機器に利用することが可能である。
　１０１：通信機器、　２０１：データ送受信部、　２０２：解析／処理部、　２０３：記憶装置、　３０１：読込部、　３０２：マスク部、　３０３：判定部、　３０４：圧縮部、　３０５：送信部、　３０６：受信部、　３０７：逆圧縮部、　３０８：修復部、　３０９：書込部、　３１０：修復モデル、　４０１：修復部、　４０２：比較部

 

Claims (8)

  1. 　データの圧縮通信を行う送信側の通信機器において、
    　送信対象のデータの一部をマスクする機能と、
    　前記マスクされたデータを可逆圧縮又は不可逆圧縮する機能と、
    　前記可逆圧縮又は前記不可逆圧縮されたデータを受信側の通信機器へ送信する機能とを有することを特徴とする通信機器。
  2. 　請求項１に記載の通信機器において、
    　マスク領域の位置及び大きさを規定した所定のマスクパターンに従って、前記送信対象のデータに対してマスクを施すことを特徴とする通信機器。
  3. 　請求項１に記載の通信機器において、
    　マスク領域の位置及び大きさをランダムに定めたマスクパターンに従って、前記送信対象のデータに対してマスクを施すことを特徴とする通信機器。
  4. 　請求項２又は請求項３に記載の通信機器において、
    　前記マスクされたデータのマスク領域を修復する機能を有し、
    　前記修復されたマスク領域の復元度が所定の基準を満たさない場合に、別のマスクパターンに従って、前記送信対象のデータに対してマスクを施し直すことを特徴とする通信機器。
  5. 　データの圧縮通信を行う受信側の通信機器において、
    　送信対象のデータの一部をマスクして可逆圧縮又は不可逆圧縮したデータを送信する送信側の通信機器から、送信されたデータを受信する機能と、
    　前記可逆圧縮されている受信データを逆圧縮する機能と、
    　前記逆圧縮されたデータのマスク領域又は前記不可逆圧縮されている受信データのマスク領域を修復する機能とを有することを特徴とする通信機器。
  6. 　請求項５に記載の通信機器において、
    　修復対象のデータのうち、所定値が格納されたデータ部分をマスク領域と判定することを特徴とする通信機器。
  7. 　請求項５に記載の通信機器において、
    　前記受信したデータに付随して送信される、マスクパターンを示す情報に基づいて、修復対象のデータにおけるマスク領域を特定することを特徴とする通信機器。
  8. 　送信側の通信機器と受信側の通信機器との間でデータの圧縮通信を行うデータ通信方法において、
    　前記送信側の通信機器が、
    　　送信対象のデータの一部をマスクし、
    　　前記マスクされたデータを可逆圧縮又は不可逆圧縮し、
    　　前記可逆圧縮又は前記不可逆圧縮されたデータを受信側の通信機器へ送信し、
    　前記受信側の通信機器が、
    　　前記送信側の通信機器から送信されたデータを受信し、
    　　前記受信データが前記可逆圧縮されている場合には、前記受信データを逆圧縮し、前記逆圧縮されたデータのマスク領域を修復し、
    　　前記受信データが前記不可逆圧縮されている場合には、前記受信データのマスク領域を修復することを特徴とするデータ通信方法。

     
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