(57)【要約】【課題】  符号化遅延が小さく、画素データ毎の符号化を固定長データによって行うとともに、復号化して生成される画像の画質劣化を最小限に抑制可能な画像符号化装置を提供する。【解決手段】  符号化対象画素の画素データである対象画素データを予測して予測値データを生成する予測値生成手段１６と、対象画素データと予測値データの差分値を算出して差分値データを生成する減算器１１と、差分値データに基づいて符号化モードを決定し、バッファ１７に一時的に保持する符号化モード決定手段１２と、符号化モードに基づいて符号化処理を行う対象となる符号化対象データを、対象画素データ或いは差分値データの何れとするかを決定する符号化対象決定手段１３と、符号化モードに基づいて符号化対象データに量子化処理を行って量子化データを生成する量子化手段１４と、量子化データに符号化モードを付して固定長符号を生成する固定長符号生成手段１５とを備える。【選択図】        図１
2010004514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査順に整列した画素の所定の画像データ形式の画素データを固定長符号に圧縮して符号化する画像符号化装置であって、
符号化処理の対象画素の画素データである対象画素データを予測して予測値データを生成する予測値生成手段と、
前記対象画素データと前記予測値データの差分値を算出して差分値データを生成する減算器と、
前記差分値データに基づいて符号化方法を示す情報である符号化モードを決定する符号化モード決定手段と、
前記符号化モードを一時的に保持する第１バッファと、
前記符号化モードに基づいて、符号化処理を行う対象となる符号化対象データを、前記対象画素データ或いは前記差分値データの何れのデータとするかを決定する符号化対象決定手段と、
前記符号化モードに基づいて前記符号化対象データに対して再量子化処理を行って量子化データを生成する量子化手段と、
前記量子化データに前記符号化モードを付して固定長符号を生成する固定長符号生成手段と、を備えてなり、
前記符号化モード決定手段が、
前記差分値データの絶対値と、前記対象画素より１画素以上前の１以上の画素に係る前記符号化モードによって複数の中から一意に決定される閾値とを比較し、前記差分値データの絶対値が前記閾値以下のときは前記符号化対象データとして前記差分値データを採用する旨の第１情報を示し、前記差分値データの絶対値が前記閾値を上回るときは前記符号化対象データとして前記対象画素データを採用する旨の第２情報を示す前記符号化モードを固定長のデータで生成し、
前記量子化手段が、
前記対象画素の前記符号化モード及び前記閾値に応じて量子化ステップを決定し、前記符号化対象データに対して当該量子化ステップで再量子化処理を行って固定長の前記量子化データを生成することを特徴とする画像符号化装置。
【請求項２】
前記量子化データのビット数を２以上の自然数ｍとし、
前記量子化手段が、
前記対象画素の前記符号化モードが前記第１情報を示す場合において、前記閾値が２ｍ-1以下である場合には、前記差分値データに対して再量子化処理を行わずに前記差分値データを前記ｍビットの符号付整数で表現することで前記量子化データを生成し、
前記対象画素の前記符号化モードが前記第１情報を示す場合において、前記閾値が２ｍ-1より大きい数である場合には、前記差分値データの絶対値を２ｍ-1でクリッピングして前記ｍビットの符号付整数で表現することで前記量子化データを生成することを特徴とする請求項１に記載の画像符号化装置。
【請求項３】
前記量子化データのビット数を２以上の自然数ｍとし、
前記量子化手段が、
前記対象画素の前記符号化モードが前記第１情報を示す場合において、前記閾値が２ｍ-1以下である場合には、前記差分値データに対して再量子化処理を行わずに前記差分値データを前記ｍビットの符号付整数で表現することで前記量子化データを生成し、
前記対象画素の前記符号化モードが前記第１情報を示す場合において、前記閾値が２ｍ-1より大きいｓビット（ｓは自然数）の数である場合には、前記差分値データを２ｓ−ｍで除算することで前記量子化データを生成することを特徴とする請求項１に記載の画像符号化装置。
【請求項４】
前記量子化データのビット数を２以上の自然数ｍとし、前記対象画素データのビット数をｍ以上の自然数ｎとし、
前記量子化手段が、
前記対象画素の前記符号化モードが前記第２情報を示す場合には、前記対象画素データを２ｎ−ｍで除算することで前記量子化データを生成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項５】
前記画素データが、画素を構成する所定の成分毎に数値化されて構成されており、
前記減算器が、
前記所定の成分毎に前記対象画素データと前記予測値データの差分値を算出して前記差分値データを生成し、
前記符号化モード決定手段が、
前記所定の成分毎に算出された前記差分値データの絶対値の最大値と、前記対象画素より１画素前または数画素前に係る前記符号化モードによって複数の中から一意に決定される閾値とを比較し、前記差分値データの絶対値の最大値が前記閾値以下のときは前記符号化対象データとして前記差分値データを採用する旨の第１情報を示し、前記差分値データの絶対値の最大値が前記閾値を上回るときは前記符号化対象データとして前記対象画素データを採用する旨の第２情報を示す前記符号化モードを固定長のデータで生成する構成であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項６】
前記符号化モード決定手段が、
走査順に整列した画素のうち、先頭の画素に係る前記符号化モードを前記第１情報とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項７】
前記予測値生成手段が、
前記対象画素より１画素前の画素データに基づいて生成された前記量子化データと、前記第１バッファから読み出した前記対象画素より１画素前の画素データに係る前記符号化モード並びに２画素以上前の１以上の画素データに係る前記符号化モードと、に基づいて、前記対象画素より１画素前の画素データを復元することで予測値データを生成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項８】
前記符号化モードが１ビットからなる固定長符号で表されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項９】
前記符号化モード決定手段が、
予め定められた所定の画素数毎に、前記符号化モードを強制的に前記第１情報とすることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項１０】
前記符号化モード決定手段が、
外部から入力される信号に基づいて、前記符号化モードを強制的に前記第１情報とすることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項１１】
前記量子化手段が先頭の画素に係る前記符号化対象データに対して行う再量子化処理の方法と、他の画素に係る前記符号化対象データに対して行う再量子化処理の方法とが異なる構成であり、
先頭の画素に係る画素データが、当該画素データのビット数以上のビット数を有する複数個の前記固定長符号に符号化されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項１２】
第１画像データ形式から第２画像データ形式に画像データ形式を変換することでデータ量の圧縮を行う変換手段を備え、
前記第１画像データ形式の画素データが入力されると、前記変換手段によって前記第２画像データ形式に画像データ形式を変換した後に、当該変換された前記第２画像データ形式の画素データを前記固定長符号に圧縮して符号化を行う構成であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項１３】
符号化処理の対象画素の直前の画素から、１以上の所定画素数前における画素までの統計対象画素に係る前記符号化モードの統計情報に基づいて、前記統計対象画素内に係る各画素と直前画素との画素差分が小さいほど大きい値を示す差分統計データを算出すると共に、前記減算器から出力された前記差分値データを前記差分統計データで除することで量子化差分値データを生成する差分値量子化手段を備え、
前記符号化モード決定手段が、前記差分値データの代わりに前記量子化差分値データに基づいて前記符号化モードを決定し、
前記符号化対象決定手段が、前記差分値データの代わりに前記量子化差分値データと、前記対象画素データの何れを前記符号化対象データとするかを決定することを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項１４】
前記差分値量子化手段が、前記統計対象画素に係る前記符号化モードの内、前記第１情報を示す前記符号化モードの数、並びに前記統計対象画素数に基づいて前記差分統計データを算出することを特徴とする請求項１３に記載の画像符号化装置。
【請求項１５】
前記差分値量子化手段が、予め定められた所定の画素数毎、或いはフレーム数毎に、前記差分統計データを算出することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の画像符号化装置
【請求項１６】
前記差分値量子化手段が、外部から入力される信号に基づいて、前記統計対象画素に係る前記符号化モードの統計情報とは無関係に前記差分統計データを強制的に決定することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の画像符号化装置。
【請求項１７】
前記対象画素データに基づいて、または前記対象画素データとは無関係に符号化時誤差データを生成して出力する符号化時誤差生成手段と、
前記符号化時誤差データと前記対象画素データを加算して、誤差付対象画素データを前記符号化対象決定手段に出力する符号化時誤差加算手段と、を備え、
前記符号化対象決定手段が、前記符号化対象モードが前記第２情報であった場合には、前記対象画素データに代えて前記符号化時誤差付対象画素データを前記符号化対象データとして決定することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項１８】
前記符号化時誤差生成手段が、平均が０の分布を持つ疑似乱数を前記符号化時誤差データとして出力することを特徴とする請求項１７に記載の画像符号化装置。
【請求項１９】
前記符号化時誤差生成手段が、内部に保持された関数式に前記対象画素データの位置座標情報を代入して演算することで、前記対象画素データに対応する前記符号化時誤差データを生成して出力することを特徴とする請求項１７に記載の画像符号化装置。
【請求項２０】
前記符号化時誤差生成手段が、内部に保持された行列の中から、前記対象画素データの位置座標情報に対応した要素を選択して前記対象画素データに対応する前記符号化時誤差データを生成して出力することを特徴とする請求項１７に記載の画像符号化装置。
【請求項２１】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の画像符号化装置によって符号化処理が施された前記固定長符号から前記所定の画像データ形式の復元データを生成する画像復号化装置であって、
復元対象の前記固定長符号である対象固定長符号から前記符号化モードと前記量子化データを認識する復号化手段と、
前記復号化手段によって認識された前記量子化データを逆量子化処理して前記復元データを生成する逆量子化手段と、
前記対象固定長符号に付された前記符号化モード及び前記逆量子化手段によって生成された前記復元データを一時的に保持する第２バッファと、を備えてなり、
前記復号化手段が、
前記符号化データから前記符号化モードと前記量子化データを認識するとともに、認識された前記量子化データを前記逆量子化手段に送出し、前記符号化モードを前記第２バッファに一時的に保持し、
前記逆量子化手段が、
当該符号化モードが前記第２情報を示す場合には、前記第２情報を示す前記符号化モードに関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理することで前記復元データを生成するとともに、前記第２バッファに一時的に保持し、
前記符号化モードが前記第１情報を示す場合には、前記第２バッファから１画素前に係る前記符号化モードを読み出し、前記対象固定長符号に付された前記符号化モード及び１画素前に係る前記符号化モードの値に関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理して得られた値に前記第２バッファから１画素前に係る前記復元データを読み出して加算することで前記復元データを生成するとともに、前記第２バッファに一時的に保持する構成であることを特徴とする画像復号化装置。
【請求項２２】
請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の画像符号化装置によって符号化処理が施された前記固定長符号から前記所定の画像データ形式の復元データを生成する画像復号化装置であって、
復元対象の前記固定長符号である対象固定長符号から前記符号化モードと前記量子化データを認識する復号化手段と、
前記復号化手段によって認識された前記量子化データを逆量子化処理して前記復元データを生成する逆量子化手段と、
前記対象固定長符号に付された前記符号化モード及び前記逆量子化手段によって生成された前記復元データを一時的に保持する第２バッファと、を備えてなり、
前記復号化手段が、
前記符号化データから前記符号化モードと前記量子化データを認識するとともに、認識された前記量子化データを前記逆量子化手段に送出し、前記符号化モードを前記第２バッファに一時的に保持し、
前記逆量子化手段が、
当該符号化モードが前記第２情報を示す場合には、前記第２情報を示す前記符号化モードに関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理することで前記復元データを生成するとともに、前記第２バッファに一時的に保持し、
前記符号化モードが前記第１情報を示す場合には、前記第２バッファから１以上の所定画素数前における画素までの統計対象画素に係る前記符号化モードを読み出して前記差分統計データを算出し、１画素前に係る前記符号化モードを読み出し、前記対象固定長符号に付された前記符号化モード及び１画素前に係る前記符号化モードの値に関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理して得られた値に前記差分統計データを乗じた後、前記第２バッファから１画素前に係る前記復元データを読み出して加算することで前記復元データを生成するとともに、前記第２バッファに一時的に保持する構成であることを特徴とする画像復号化装置。
【請求項２３】
請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の画像符号化装置によって符号化処理が施された前記固定長符号から前記所定の画像データ形式の復元データを生成する画像復号化装置であって、
復元対象の前記固定長符号である対象固定長符号から前記符号化モードと前記量子化データを認識する復号化手段と、
前記復号化手段によって認識された前記量子化データを逆量子化処理して前記復元データを生成する逆量子化手段と、
前記対象固定長符号に付された前記符号化モード及び前記逆量子化手段によって生成された前記復元データを一時的に保持する第２バッファと、を備えてなり、
前記復号化手段が、
前記符号化データから前記符号化モードと前記量子化データを認識するとともに、認識された前記量子化データを前記逆量子化手段に送出し、前記符号化モードを前記第２バッファに一時的に保持し、
前記逆量子化手段が、
当該符号化モードが前記第２情報を示す場合には、前記第２情報を示す前記符号化モードに関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理することで前記復元データを生成するとともに、前記第２バッファに一時的に保持し、
前記符号化モードが前記第１情報を示す場合には、前記第２バッファから１画素前に係る前記符号化モードを読み出し、前記対象固定長符号に付された前記符号化モード及び１画素前に係る前記符号化モードの値に関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理して得られた値に前記第２バッファから１画素前に係る前記復元データを読み出して加算することで前記復元データを生成するとともに、前記第２バッファに一時的に保持する構成であることを特徴とする画像復号化装置。
【請求項２４】
前記対象固定長符号に基づいて、または前記対象固定長符号とは無関係に復号化時誤差データを生成して出力する復号化時誤差生成手段と、  
前記対象固定長符号に付された前記符号化モードが前記第２情報を示す場合に、前記復元データに前記復号化時誤差データを加算して得られた誤差付復元データとして出力する復号化時誤差加算手段と、を備え、  
前記逆量子化手段が、
前記符号化モードが前記第２情報を示す場合には、前記第２情報を示す前記符号化モードに関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理
した後、前記復号化時誤差データを加算することで得られる誤差付復元データを前記復元データとして生成し、前記第２バッファに一時的に保存することを特徴とする請求項２１に記載の画像復号化装置。
【請求項２５】
前記対象固定長符号に基づいて、または前記対象固定長符号とは無関係に復号化時誤差データを生成して出力する復号化時誤差生成手段と、  
前記対象固定長符号に付された前記符号化モードが前記第２情報を示す場合に、前記復元データに前記復号化時誤差データを加算して得られた誤差付復元データとして出力する復号化時誤差加算手段と、を備え、  
前記逆量子化手段が、
前記符号化モードが前記第２情報を示す場合には、前記第２情報を示す前記符号化モードに関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理
した後、前記復号化時誤差データを加算することで得られる誤差付復元データを前記復元データとして生成し、前記第２バッファに一時的に保存することを特徴とする請求項２２に記載の画像復号化装置。
【請求項２６】
前記対象固定長符号に基づいて、または前記対象固定長符号とは無関係に復号化時誤差データを生成して出力する復号化時誤差生成手段と、  
前記対象固定長符号に付された前記符号化モードが前記第２情報を示す場合に、前記復元データに前記復号化時誤差データを加算して得られた誤差付復元データとして出力する復号化時誤差加算手段と、を備え、  
前記逆量子化手段が、
前記符号化モードが前記第２情報を示す場合には、前記第２情報を示す前記符号化モードに関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理
した後、前記復号化時誤差データを加算することで得られる誤差付復元データを前記復元データとして生成し、前記第２バッファに一時的に保存することを特徴とする請求項２３に記載の画像復号化装置。
【請求項２７】
前記復号化時誤差生成手段が、平均が０の分布を持つ疑似乱数を前記復号化時誤差データとして出力することを特徴とする請求項２４〜２６のいずれか１項に記載の画像復号化装置。
【請求項２８】
前記復号化時誤差生成手段が、内部に保持された関数式に前記対象固定長符号の位置座標情報を代入して演算することで、前記対象固定長符号に対応する前記復号化時誤差データを生成して出力することを特徴とする請求項２４〜２６のいずれか１項に記載の画像復号化装置。
【請求項２９】
前記復号化時誤差生成手段が、内部に保持された行列の中から、前記対象固定長符号の位置座標情報に対応した要素を選択して前記対象固定長符号に対応する前記復号化時誤差データを生成して出力することを特徴とする請求項２４〜２６のいずれか１項に記載の画像復号化装置。
【請求項３０】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の画像符号化装置と、
請求項２１に記載の画像復号化装置と、
情報を格納する記録手段と、を備えてなり、
一以上の画素データを含む画像情報の書き込み時には、前記画像符号化装置によって各画素データそれぞれが前記固定長符号に変換されて前記記録手段に格納され、
前記画像情報の読み出し時には、前記復号化装置によって、前記記録手段から読み出された前記固定長符号から変換された前記復元データが読み出されることを特徴とする画像符復号化システム。
【請求項３１】
請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の画像符号化装置と、
請求項２２に記載の画像復号化装置と、
情報を格納する記録手段と、を備えてなり、
一以上の画素データを含む画像情報の書き込み時には、前記画像符号化装置によって各画素データそれぞれが前記固定長符号に変換されて前記記録手段に格納され、
前記画像情報の読み出し時には、前記復号化装置によって、前記記録手段から読み出された前記固定長符号から変換された前記復元データが読み出されることを特徴とする画像符復号化システム。
【請求項３２】
請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の画像符号化装置と、
請求項２３に記載の画像復号化装置と、
情報を格納する記録手段と、を備えてなり、
一以上の画素データを含む画像情報の書き込み時には、前記画像符号化装置によって各画素データそれぞれが前記固定長符号に変換されて前記記録手段に格納され、
前記画像情報の読み出し時には、前記復号化装置によって、前記記録手段から読み出された前記固定長符号から変換された前記復元データが読み出されることを特徴とする画像符復号化システム。
【請求項３３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の画像符号化装置と、
請求項２４に記載の画像復号化装置と、
情報を格納する記録手段と、を備えてなり、
一以上の画素データを含む画像情報の書き込み時には、前記画像符号化装置によって各画素データそれぞれが前記固定長符号に変換されて前記記録手段に格納され、
前記画像情報の読み出し時には、前記復号化装置によって、前記記録手段から読み出された前記固定長符号から変換された前記復元データが読み出されることを特徴とする画像符復号化システム。
【請求項３４】
請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の画像符号化装置と、
請求項２５に記載の画像復号化装置と、
情報を格納する記録手段と、を備えてなり、
一以上の画素データを含む画像情報の書き込み時には、前記画像符号化装置によって各画素データそれぞれが前記固定長符号に変換されて前記記録手段に格納され、
前記画像情報の読み出し時には、前記復号化装置によって、前記記録手段から読み出された前記固定長符号から変換された前記復元データが読み出されることを特徴とする画像符復号化システム。
【請求項３５】
請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の画像符号化装置と、
請求項２６に記載の画像復号化装置と、
情報を格納する記録手段と、を備えてなり、
一以上の画素データを含む画像情報の書き込み時には、前記画像符号化装置によって各画素データそれぞれが前記固定長符号に変換されて前記記録手段に格納され、
前記画像情報の読み出し時には、前記復号化装置によって、前記記録手段から読み出された前記固定長符号から変換された前記復元データが読み出されることを特徴とする画像符復号化システム。
【請求項３６】
走査順に整列した画素の所定の画像データ形式の画素データを固定長符号に圧縮して符号化する符号化方法であって、
符号化処理の対象画素の画素データである対象画素データを予測して予測値データを生成する予測値データ生成ステップと、
前記対象画素データと前記予測値データの差分値を算出して差分値データを生成する差分値データ生成ステップと、
前記差分値データに基づいて符号化方法を示す情報である符号化モードを決定し、当該符号化モードを一時的に保持する符号化モード決定ステップと、
前記符号化モードに基づいて、符号化処理を行う対象となる符号化対象データを、前記対象画素データ或いは前記差分値データの何れのデータとするかを決定する符号化対象データ決定ステップと、
前記符号化モードに基づいて前記符号化対象データに再量子化処理を行って量子化データを生成する量子化データ生成ステップと、
前記量子化データに前記符号化モードを付して固定長符号を生成する固定長符号生成ステップと、を備えてなり、
前記符号化モード決定ステップが、
前記差分値データの絶対値と、前記対象画素より１画素以上前の１以上の画素に係る前記符号化モードによって複数の中から一意に決定される閾値とを比較し、前記差分値データの絶対値が前記閾値以下のときは前記符号化対象データとして前記差分値データを採用する旨の第１情報を示し、前記差分値データの絶対値が前記閾値を上回るときは前記符号化対象データとして前記対象画素データを採用する旨の第２情報を示す前記符号化モードを固定長のデータで生成し、
前記量子化データ生成ステップが、
前記対象画素の前記符号化モード、及び、前記閾値に応じて量子化ステップを決定し、前記符号化対象データに対して当該量子化ステップで再量子化処理を行って固定長の前記量子化データを生成することを特徴とする画像符号化方法。
【請求項３７】
符号化処理の対象画素の直前の画素から、１以上の所定画素数前における画素までの統計対象画素に係る前記符号化モードの統計情報に基づいて、前記統計対象画素内に係る各画素と直前画素との画素差分が小さいほど大きい値を示す差分統計データを算出すると共に、前記差分値データを前記差分統計データで除することで量子化差分値データを生成する量子化差分値データ生成ステップを備え、
前記符号化対象データ決定ステップにおいて、前記差分値データの代わりに前記量子化差分値データに基づいて前記符号化モードを決定し、
前記符号化モード決定ステップにおいて、前記差分値データの代わりに前記量子化差分値データと、前記対象画素データの何れを前記符号化対象データとするかを決定することを特徴とする請求項３６に記載の画像符号化方法。
【請求項３８】
前記対象画素データに基づいて、または前記対象画素データとは無関係に符号化時誤差データを生成する符号化時誤差生成ステップと、
前記符号化時誤差データと前記対象画素データを加算して、誤差付対象画素データを出力する符号化時誤差加算ステップを有し、
前記符号化対象決定ステップが、前記符号化対象モードが前記第２情報であった場合には、前記対象画素データに代えて前記符号化時誤差付対象画素データを前記符号化対象データとして決定することを特徴とする請求項３６または３７に記載の画像符号化方法。
【請求項３９】
請求項３６に記載の画像符号化方法によって符号化処理が施された前記固定長符号から前記所定の画像データ形式の復元データを生成する画像復号化方法であって、
復元対象の前記固定長符号である対象固定長符号から前記符号化モードと前記量子化データを決定する復号化ステップと、
前記復号化ステップによって決定された前記量子化データを逆量子化処理して前記復元データを生成する逆量子化ステップと、を備え、
前記復号化ステップにおいて、前記符号化データから前記符号化モードと前記量子化データを決定するとともに、前記符号化モードを一時的に保持し、
前記逆量子化ステップにおいて、
当該符号化モードが前記第２情報を示す場合には、前記第２情報を示す前記符号化モードに関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理することで前記復元データを生成し、前記符号化モードが前記第１情報を示す場合には、前記対象固定長符号に付された前記符号化モード及び１画素前に係る前記符号化モードの値に関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化して得られた値に１画素前に係る前記復元データを読み出して加算することで前記復元データを生成することを特徴とする画像復号化方法。
【請求項４０】
請求項３７に記載の画像符号化方法によって符号化処理が施された前記固定長符号から前記所定の画像データ形式の復元データを生成する画像復号化方法であって、
復元対象の前記固定長符号である対象固定長符号から前記符号化モードと前記量子化データを決定する復号化ステップと、
前記復号化ステップによって決定された前記量子化データを逆量子化処理して前記復元データを生成する逆量子化ステップと、を備え、
前記復号化ステップにおいて、前記符号化データから前記符号化モードと前記量子化データを決定するとともに、前記符号化モードを一時的に保持し、
前記逆量子化ステップにおいて、
当該符号化モードが前記第２情報を示す場合には、前記第２情報を示す前記符号化モードに関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理することで前記復元データを生成し、前記符号化モードが前記第１情報を示す場合には、１以上の所定画素数前における画素までの統計対象画素に係る前記符号化モードを読み出して前記差分統計データを算出し、１画素前に係る前記符号化モードを読み出し、前記対象固定長符号に付された前記符号化モード及び１画素前に係る前記符号化モードの値に関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理して得られた値に前記差分統計データを乗じた後、１画素前に係る前記復元データを読み出して加算することで前記復元データを生成することを特徴とする画像復号化方法。
【請求項４１】
前記対象固定長符号に基づいて、または前記対象固定長符号とは無関係に復号化時誤差データを生成して出力する復号化時誤差生成ステップと、
前記対象固定長符号に付された前記符号化モードが前記第２情報を示す場合に、前記復元データに前記復号化時誤差データを加算して得られた誤差付復元データとして出力する復号化時誤差加算ステップとを備え、  
前記逆量子化ステップにおいて、
前記符号化モードが前記第２情報を示す場合には、前記第２情報を示す前記符号化モードに関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理
した後、前記復号化時誤差データを加算することで得られる誤差付復元データを前記復元データとして生成するとともに、一時的に保存することを特徴とする請求項３９または４０に記載の画像復号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像符号化装置に関し、特に、画像メモリやバスのインターフェースに組み込んで画像メモリ容量やアクセスバンド幅を削減するために適した画像符号化装置、画像符号化方法に関する。また、本発明は、このような符号化方法を用いて符号化を行う画像符号化装置と、符号化されたデータを復号化するための画像復号化装置とを備える画像符復号化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の急速な半導体技術の発展や画像データの高精細化にともなって、デバイスやシステムが処理すべき画像データ量は爆発的に増加の一途をたどっている。一方で、画像情報処理を行うに際しては、多くの場合、処理途中の中間画像データを一時的に保持する必要がある。
【０００３】
画像情報処理装置では、一般的にメモリインターフェースやバスを通じて内部バッファや外部メモリに画像データを格納する。しかし、例えば、毎秒６０枚送信される３０ｂｉｔのフル・ハイビジョン画像を１画面当たり３画面分の中間画像データをメモリに保持しつつ処理する場合には、1920 (pixel) × 1080 (pixel) × 60 (枚) × 30 (bit) × 3 (画面) × 2 （回数（read・write））= 約 22.4 G bit／秒のデータ転送能力と1920 (pixel) × 1080 (pixel) × 30 (bit) × 3 (画面) = 約 186 M bitsのメモリ容量が必要になり、現実的な回路での実現が困難になりつつある。そのため、メモリに格納するデータ量の削減が非常に重要となっている。
【０００４】
データ量を削減する方法の一つとして、画像データに対して符号化処理を行う方法がある。このような符号化の方法として、従来、ＰＣＭ（Pulse Code Modulation：パルス符号変調）とＤＰＣＭ（Differential Pulse Code Modulation：差分パルス符号変調）がある。
【０００５】
ＰＣＭは、信号を一定時間ごとに標本化し、定められたビット数の整数値に量子化する手法であり、本来はアナログ信号をデジタル信号に変換する方法であるが、デジタルデータを圧縮するためにも適用できる。また、ＤＰＣＭは標本化された値をそのまま符号化するのではなく、予測画像の信号値との差分を符号化する予測符号化手法である。また、局所的な画像の複雑度などの情報を用いて量子化ステップを適応的に変化させる適応ＤＰＣＭ（ADPCM, Adaptive DPCM）手法がＤＰＣＭ手法の改良として提案されている。
【０００６】
その他にも、さまざまな画像圧縮技術が提案されている。例えば、ハフマン符号化などの可変長符号化方法は特に可逆変換としてさまざまな圧縮手法の一部に取り入れられており、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform：離散コサイン変換）に代表される直交変換などを用いた複雑な処理技術はＪＰＥＧやＭＰＥＧなど高圧縮率を目標とした画像圧縮アルゴリズム中に取り入れられている。
【０００７】
ところで、画像メモリインターフェースを対象とした画像圧縮は、小さい符号化遅延で、画素データに対して固定長符号であるという制約のもとで、圧縮による画質劣化をできるだけ小さくすることが望ましい。これは、符号化遅延が大きいと、後段の処理においてメモリに格納した中間画像データを利用可能な状態にするために必要な時間が伸び、これによって処理時間が増大してしまうからである。また、各画素データに対する圧縮後の符号化データの符号長が固定化されていないと、各画素データに対する符号化データがどのアドレスに格納されているかを管理したり、アクセスごとに再計算したりする必要が生じるからである。
【０００８】
ＤＰＣＭ手法やＡＤＰＣＭ手法などの予測符号化手法は、符号化遅延が小さく、画像データを画素毎に固定長で符号化することができる。しかし、固定長で符号化すべく、差分の小さい箇所での符号化に必要なビット数と同数のビット数で画像エッジのように差分が大きい箇所を符号化すると、画質劣化が生じ易くなるという問題がある。逆に、画質劣化を防止すべく、差分が大きい箇所での符号化に必要なビット数と同数のビット数で符号化を行うと、差分の小さい箇所では必要以上に大きなビット数で符号化がされることとなり、全体として符号化後のビット数が増加してしまう。
【０００９】
また、ＰＣＭ手法では階調値をそのまま量子化するため、近接する画素間の画素データの差分の再現性が乏しく、画像のニュアンスが欠如して画質劣化が生じてしまう。
【００１０】
このような背景の下、下記特許文献１には、入力標本値を符号化する手段（ＰＣＭ処理）と入力標本値を差分符号化する手段（ＤＰＣＭ処理）のうち、信号劣化の少ない符号化手段を選択することにより，画質劣化を軽減除去する装置が開示されている。
【００１１】
図２１は下記特許文献１に記載の符号化装置の概略構成を示すブロック図である。
【００１２】
図２１に示される従来の符号化装置１０１は、減算器１４２、ＰＣＭ量子化手段１４４、ＤＰＣＭ量子化手段１４６、ＰＣＭ逆量子化手段１４８、ＤＰＣＭ逆量子化手段１５０、予測手段１５６、判定回路１５９を備える。ＰＣＭ量子化手段１４４は、入力端子１４０から入力される入力データｘｉをＰＣＭ処理によって量子化し、得られたデータをＰＣＭ逆量子化手段１４８、及びスイッチ１６０のａ接点に送出する。また、減算器１４２は、入力データｘｉと予測手段１５６によって予測された予測値データｘｉｐの差分値データｅｉを生成し、ＤＰＣＭ量子化手段１４６に送出する。ＤＰＣＭ量子化手段１４６は、差分値データｅｉをＤＰＣＭ処理によって量子化し、得られたデータをＤＰＣＭ逆量子化手段１５０、及びスイッチ１６０のｂ接点に送出する。
【００１３】
ＰＣＭ逆量子化手段１４８は、ＰＣＭ量子化手段１４４から出力されたＰＣＭ量子化データに基づいて元の入力データに復元し、スイッチ１５８のａ接点に送出する。また、ＤＰＣＭ逆量子化手段１５０は、ＤＰＣＭ量子化手段１４６から出力されたＤＰＣＭ量子化データに基づいて元の入力データに復元し、スイッチ１５８のｂ接点に送出する。
【００１４】
判定回路１５９は、減算器１４２の出力である差分値データｅｉの絶対値を所定の閾値と比較し、当該閾値よりも大きければ、スイッチ１５８及び１６０をａ接点側に接続し、当該閾値以下であれば、両スイッチをｂ接点側に接続する。これにより、画像のエッジ部分ではＰＣＭ量子化手段１４４に基づく量子化データが採用され、差分値が小さいところではＤＰＣＭ量子化手段１４６に基づく量子化データが採用される。なお、図２１では、出力されるデータを出力データｙｉと表記している。
【００１５】
なお、入力データｘｉと予測値データｘｉｐの差分値は、０近傍に出現確率が集中するため、通常状態では、スイッチ１５８及び１６０をｂ接点側に接続する。ＤＰＣＭ量子化手段１４６は、差分値データｅｉの絶対値が閾値を上回ったときのみ、接続切換を示す所定の制御コードを予め送出した後、量子化データを送出する。スイッチ１６０は、当該制御コードを認識すると、ａ接点側に接続を切り換える。なお、通常はＰＣＭ処理に比べて、ＤＰＣＭ処理によって量子化された場合の方が、少ないビット数で量子化が可能であるため、余剰ビットが発生し、当該余剰ビットを前記制御コードとして利用することができる。
【００１６】
図２２は図２１に対応する復号化装置の概略構成を示すブロック図である。図２１に示される符号化装置で符号化処理が施されたデータから画像データを復元するのに用いられる。
【００１７】
図２２に示される従来の復号化装置１０２は、ＰＣＭ逆量子化手段１６８、ＤＰＣＭ逆量子化手段１７０、制御コード検出手段１７８を備える。
【００１８】
制御コード検出手段１７８は、入力された符号化データｙｉに制御コードが付されていることを検出すれば、スイッチ１８０をａ接点に接続し、ＰＣＭ逆量子化手段１６８によって逆量子化されたデータを出力させる。また、制御コードが検出されない限り、スイッチ１８０をｂ接点に接続し、ＤＰＣＭ逆量子化手段１７０によって逆量子化されたデータを出力させる。
【００１９】
上記従来方法によれば、通常時はＤＰＣＭ処理によって量子化を行い、隣接画素との差分の大きい画像エッジの近傍ではＰＣＭ処理によって量子化を行うことができる。
【００２０】
【特許文献１】特開平２−２８５７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
上記特許文献１に記載の方法の場合、ＰＣＭ処理とＤＰＣＭ処理を切り換える際に、切り換えを示す上記制御コードを新たに符号化データとして送出する必要があるため、結果としてもとの画素データと符号化されたデータが一対一に対応せず、画像データ全体に対する符号長が完全な固定長にはならないという問題がある。
【００２２】
このような問題を解決するための最も単純な方法として、各画素成分においてＰＣＭ処理とＤＰＣＭ処理のどちらを選択したかを表す１ビットのフラグを付加する方法が考えられる。しかし、上述したように、符号長を固定化すべく、ＰＣＭ処理における量子化ステップを、ＤＰＣＭ処理における量子化ステップに完全に一致させた場合には、画像エッジのように差分が大きい箇所では画質劣化を招来する。また、逆に、ＤＰＣＭ処理における量子化ステップを、ＰＣＭ処理における量子化ステップに完全に一致させた場合、必要以上に大きなビット数で符号化されることとなり、必要なビット数が増加してしまい、圧縮率が低下してしまう。さらに、通常ＲＧＢなど複数の成分で表された画素データを符号化するときに各成分に１ビットのフラグを付加することで、圧縮率は更に低下してしまう。
【００２３】
また、画像データは、画像のエッジの近傍において画像の複雑度が局所的に増して階調値や差分値の分布が異なる傾向を有する。一般に、画像データにおける隣接画素の差分の分布は０を中心としたラプラス分布に近いことが知られているが、エッジ近傍画素の差分だけを母集団とした差分の分布は０を中心としたラプラス分布にはならない。このため、上記特許文献１に記載の方法のように、単純にＰＣＭ処理とＤＰＣＭ処理を切り換えただけでは画質劣化を最小化できないという問題がある。
【００２４】
本発明は、上記の問題点に鑑み、符号化遅延が小さく、画素データ毎を固定長データによって圧縮して符号化を行うとともに、復号化して生成される画像の画質劣化を最小限に抑制することが可能な画像符号化装置及び画像符号化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的を達成するための本発明に係る画像符号化装置は、走査順に整列した画素の所定の画像データ形式の画素データを固定長符号に圧縮して符号化する画像符号化装置であって、符号化処理の対象画素の画素データである対象画素データを予測して予測値データを生成する予測値生成手段と、前記対象画素データと前記予測値データの差分値を算出して差分値データを生成する減算器と、前記差分値データに基づいて符号化方法を示す情報である符号化モードを決定する符号化モード決定手段と、前記符号化モードを一時的に保持する第１バッファと、前記符号化モードに基づいて、符号化処理を行う対象となる符号化対象データを、前記対象画素データ或いは前記差分値データの何れのデータとするかを決定する符号化対象決定手段と、前記符号化モードに基づいて前記符号化対象データに対して再量子化処理を行って量子化データを生成する量子化手段と、前記量子化データに前記符号化モードを付して固定長符号を生成する固定長符号生成手段と、を備えてなり、前記符号化モード決定手段が、前記差分値データの絶対値と、前記対象画素より１画素以上前の１以上の画素に係る前記符号化モードによって複数の中から一意に決定される閾値とを比較し、前記差分値データの絶対値が前記閾値以下のときは前記符号化対象データとして前記差分値データを採用する旨の第１情報を示し、前記差分値データの絶対値が前記閾値を上回るときは前記符号化対象データとして前記対象画素データを採用する旨の第２情報を示す前記符号化モードを固定長のデータで生成し、前記量子化手段が、前記対象画素の前記符号化モード及び前記閾値に応じて量子化ステップを決定し、前記符号化対象データに対して当該量子化ステップで再量子化処理を行って固定長の前記量子化データを生成することを第１の特徴とする。
【００２６】
本発明に係る画像符号化装置の上記第１の特徴構成によれば、画素データに応じて、画素データそのものを量子化するＰＣＭ処理と、予測値との差分データを量子化するＤＰＣＭ処理を、自動的に選択して量子化することができる。具体的には、隣接画素との差分値が大きい場合にはＰＣＭ処理によって量子化を行い、差分値が小さい場合にはＤＰＣＭ処理によって量子化を行う。そして、隣接画素との差分値が小さい場合であっても、さらに前の画素との差分値で決定される閾値に応じて量子化ステップを変化させることで、復元後において誤差の少ない画像データを得ることができる。これにより、隣接画素との差分が小さい領域では、ＤＰＣＭ処理によって画質の劣化を招来することなく差分を符号化することができ、細かい輝度や色彩のニュアンスの復元が可能になる。また、隣接画素間の差分が大きい領域ではＰＣＭ処理によって画素の輝度や色成分の視覚的に目立たない微妙な階調の変化よりも変化のダイナミックレンジに重点を置いて符号化し、ダイナミックな変化を忠実に復元可能にすることができる。これにより、人間の視覚特性に合わせて微妙なニュアンスとダイナミックな変化の両方をうまく符号化でき、符号化による視覚的な画質劣化を抑えることが可能になる。
【００２７】
上述したように、ある画像において、一つ前の隣接画素との差分値の大小を示す分布を取ると、通常は半数以上の差分値が０の周辺近傍に集合し、いわゆるラプラス分布を示すことが分かっている。これに対し、直前の画素差分が大きい画素のみを対象として差分の分布を集計すると、差分の分布は０を中心としたラプラス分布にはならず、ほぼ対称の位置に２つのピークが存在するような分布が示されている。
【００２８】
差分値が小さい場合には、差分の下位ビットのみを用いて符号化することが可能であるが、前記のように直前の画素差分が大きい画素の場合には、下位ビットのみを用いて符号化した場合にはその直前の画素差分が大きい領域の近傍、すなわちエッジ近傍において画質の劣化を招来してしまう。
【００２９】
本発明に係る画像符号化装置によれば、直前の画素差分の絶対値が閾値以下である場合、すなわち画素差分が小さい場合であっても、さらにその直前一画素または数画素の差分の大小によって複数の中から一意に決定される閾値に応じて量子化ステップが変化する構成である。このため、１画素前との差分が小さい場合であって、当該１画素前の画素データと２画素前の画素データとの差分値も小さい場合には、画像エッジが存在しない領域においては画素差分が０近傍に集中するので量子化ステップを小さく維持し、逆に、当該１画素前の画素データと２画素前の画素データとの差分値が大きい場合には、画素差分の分布が広がるのでその近傍に画像エッジが存在する可能性が高いため、かかる場合には量子化ステップを大きくしてＤＰＣＭ量子化を行うことでエッジ近傍の画質の劣化を防ぐことができる。
【００３０】
また、各画素毎に、画素データの値や隣接画素との差分データの値の大小に拘らず、自動的に所定の固定長符号にて符号化を実現することができる。これにより、符号化後のデータ管理が容易化される。
【００３１】
また、本発明の構成は、従来構成と同様、原則として予測データとの差分値データが小さい場合には、差分値データを量子化するＤＰＣＭ処理を行う構成である。前記のとおり、画像を構成する画素の半数以上の差分値が０の周辺近傍に集合するため、本発明は、半数以上の画素に対してＤＰＣＭ量子化による量子化データを用いて符号化を行う構成となる。従って、従来構成よりも符号化遅延が大きくなるということはない。特に、符号化モード決定手段、符号化対象決定手段、量子化手段、及び固定長符号生成手段は、すべて１画素前または数画素前に係る前記符号化モードと対象画素の予測値データ、並びに対象画素データから処理可能であり、前記予測値データは、前画素の量子化データと１画素前または数画素前に係る符号化モードを用いて得られるデータであるため、対象画素の符号化を行う以前にデータがすべて揃っており、処理遅延なしに対象画素を簡単な演算で符号化可能である。同時にこれらのデータは直前数画素の処理で計算・生成されたものであるため、本発明に係る画像符号化装置を数画素分のデータを格納する領域だけの小さいハードウエアコストで実現することができる。
【００３２】
また、本発明に係る画像符号化装置は、上記第１の特徴構成に加えて、前記量子化データのビット数を２以上の自然数ｍとし、前記量子化手段が、前記対象画素の前記符号化モードが前記第１情報を示す場合において、前記閾値が２ｍ-1以下である場合には、前記差分値データに対して再量子化処理を行わずに前記差分値データを前記ｍビットの符号付整数で表現することで前記量子化データを生成し、前記対象画素の前記符号化モードが前記第１情報を示す場合において、前記閾値が２ｍ-1より大きい数である場合には、前記差分値データの絶対値を２ｍ-1でクリッピングして前記ｍビットの符号付整数で表現することで前記量子化データを生成することを第２の特徴とする。
【００３３】
また、本発明に係る画像符号化装置は、上記第１の特徴構成に加えて、前記量子化データのビット数を２以上の自然数ｍとし、前記量子化手段が、前記対象画素の前記符号化モードが前記第１情報を示す場合において、前記閾値が２ｍ-1以下である場合には、前記差分値データに対して再量子化処理を行わずに前記差分値データを前記ｍビットの符号付整数で表現することで前記量子化データを生成し、前記対象画素の前記符号化モードが前記第１情報を示す場合において、前記閾値が２ｍ-1より大きいｓビット（ｓは自然数）の数である場合には、前記差分値データを２ｓ−ｍで除算することで前記量子化データを生成することを第３の特徴とする。
【００３４】
本発明に係る画像符号化装置の上記第２または第３の特徴構成によれば、１画素以上前の１以上の画素に係る前記符号化モードによって決定される閾値に応じて、生成される量子化データのビット幅を一定としながら量子化手段における再量子化処理に係る量子化ステップを変更することができる。各符号化モードは、それぞれの画素データと予測値データの差分値の大小によって決定されるため、閾値は、１画素以上前の１以上の画素に係る差分値の大小によって量子化ステップを変更することが可能となる。従って、直前の画素との差分値が小さい場合であっても、さらに一画素前において隣接画素との差分値が大きい場合に量子化ステップを大きくすることができ、これによって画像エッジ近傍における画質の劣化を防ぐことができる。
【００３５】
また、本発明に係る画像符号化装置は、上記第１〜第３のいずれか一の特徴構成に加えて、前記量子化データのビット数を２以上の自然数ｍとし、前記対象画素データのビット数をｍ以上の自然数ｎとし、前記量子化手段が、前記対象画素の前記符号化モードが前記第２情報を示す場合には、前記対象画素データを２ｎ−ｍで除算することで前記量子化データを生成することを第４の特徴とする。
【００３６】
本発明に係る画像符号化装置の上記第４の特徴構成によれば、隣接画素間の差分が大きい領域において、簡易な処理によって生成される量子化データのビット幅を一定としながら、変化のダイナミックレンジに重点を置いて符号化することができる。従って、かかる処理によって生成された変換後の固定長符号に基づいて画素データを復元することで、当該復元後のデータにおいても、ダイナミックな変化を忠実に復元することができる。
【００３７】
また、本発明に係る画像符号化装置は、上記第１〜第４のいずれか一の特徴構成に加えて、前記画素データが、画素を構成する所定の成分毎に数値化されて構成されており、前記減算器が、前記所定の成分毎に前記対象画素データと前記予測値データの差分値を算出して前記差分値データを生成し、前記符号化モード決定手段が、前記所定の成分毎に算出された前記差分値データの絶対値の最大値と、前記対象画素より１画素前または数画素前に係る前記符号化モードによって複数の中から一意に決定される閾値とを比較し、前記差分値データの絶対値の最大値が前記閾値以下のときは前記符号化対象データとして前記差分値データを採用する旨の第１情報を示し、前記差分値データの絶対値の最大値が前記閾値を上回るときは前記符号化対象データとして前記対象画素データを採用する旨の第２情報を示す前記符号化モードを固定長のデータで生成する構成であることを第５の特徴とする。
【００３８】
本発明に係る画像符号化装置の上記第５の特徴構成によれば、画素を構成する各成分毎に符号化モードが設定されるのではなく、一画素全体で一の符号化モードが設定される。従って、固定長符号生成手段によって生成される固定長符号は、各成分毎に符号化モードが付されるのではなく、一画素全体につき一の符号化モードが付されるのみであり、これにより高い圧縮率を維持することができる。
【００３９】
通常、各成分の中のいずれかの差分値が１つでも大きければ画素の見え方は大きく異なり、当該箇所ではダイナミックな画像の変化が生じていると考えられる。従って、本構成のように、各成分毎の差分値の絶対値の内の最大値と前記閾値の大小関係を比較し、この値が閾値を超えている場合にはＰＣＭ処理によって量子化を行う構成とすることで、当該ダイナミックな変化を忠実に復元可能にすることができる。逆に、各成分毎の差分値の絶対値の最大値が前記閾値以下であることは、全ての成分に関して差分値が前記閾値以下に収まっていることを示唆しており、ＤＰＣＭ処理によって量子化することで細かい輝度や色彩のニュアンスの復元が可能になる。
【００４０】
また、本発明に係る画像符号化装置は、上記第１〜第５のいずれか一の特徴構成に加えて、前記符号化モード決定手段が、走査順に整列した画素のうち、先頭の画素に係る前記符号化モードを前記第１情報とすることを第６の特徴とする。
【００４１】
本発明に係る画像符号化装置の上記第６の特徴構成によれば、前画素の存在しない先頭画素に対しても符号化処理が可能となる。
【００４２】
また、本発明に係る画像符号化装置は、上記第１〜第６のいずれか一の特徴構成に加えて、前記予測値生成手段が、前記対象画素より１画素前の画素データに基づいて生成された前記量子化データと、前記第１バッファから読み出した前記対象画素より１画素前の画素データに係る前記符号化モード並びに２画素以上前の１以上の画素データに係る前記符号化モードと、に基づいて、前記対象画素より１画素前の画素データを復元することで予測値データを生成することを第７の特徴とする。
【００４３】
本発明に係る画像符号化装置の上記第７の特徴構成によれば、１画素前の画素データを復元することができるので、対象画素の画素データに非常に近い予測値データを生成することができる。
【００４４】
また、本発明に係る画像符号化装置は、上記第１〜第７のいずれか一の特徴構成に加えて、前記符号化モードが１ビットからなる固定長符号で表されることを第８の特徴とする。
【００４５】
本発明に係る画像符号化装置の上記第８の特徴構成によれば、一画素に対して、量子化データに加えて１ビットからなる符号化モードが付される構成であり、符号化モードの存在によって圧縮率が低下するのを最大限に抑制することができる。
【００４６】
また、本発明に係る画像符号化装置は、上記第１〜第８のいずれか一の特徴構成に加えて、前記符号化モード決定手段が、予め定められた所定の画素数毎に、前記符号化モードを強制的に前記第１情報とすることを第９の特徴とする。
【００４７】
本発明に係る画像符号化装置の上記第９の特徴構成によれば、ＤＰＣＭ処理が連続した場合であっても、必ず予め定められた所定の画素数毎にはＰＣＭ処理が実行されているため、最低でも前記所定の画素数前まで遡ることで確実に復号化処理を行うことができる。これにより、復号化処理を行うに際し必要な情報を取得するために当該演算対象となっている画素から遡る画素数を最小限に抑制することができる。
【００４８】
また、本発明に係る画像符号化装置は、上記第１〜第９のいずれか一の特徴構成に加えて、前記符号化モード決定手段が、外部から入力される信号に基づいて、前記符号化モードを強制的に前記第１情報とすることを第１０の特徴とする。
【００４９】
本発明に係る画像符号化装置の上記第１０の特徴構成によれば、ＤＰＣＭ処理が連続した場合であっても、強制的にＰＣＭ処理を実行させることができるため、復号化処理を行うに際し必要な情報を取得するために当該演算対象となっている画素から遡る画素数を最小限に抑制することができる。
【００５０】
また、本発明に係る画像符号化装置は、上記第１〜第１０のいずれか一の特徴構成に加えて、前記量子化手段が先頭の画素に係る前記符号化対象データに対して行う再量子化処理の方法と、他の画素に係る前記符号化対象データに対して行う再量子化処理の方法とが異なる構成であり、先頭の画素に係る画素データが、当該画素データのビット数以上のビット数を有する複数個の前記固定長符号に符号化されることを第１１の特徴とする。
【００５１】
本発明に係る画像符号化装置の上記第１１の特徴構成によれば、少なくとも先頭の画素に係る画素データは、当該画素データのビット数以上のビット数を有する複数個の固定長符号によって実現することができるため、量子化誤差が発生せず、確実に復号化処理を行うことができる。そして、複数個の固定長符号によって先頭画素の画素データを符号化する構成とすることで、生成される符号は固定長を維持することができる。また、あくまで先頭画素に係るデータに対してのみ当該符号化方法を採用することで、符号化処理後のデータ量の増加を最小限に抑制しながら、先頭画素に対して確実に復号化処理を実現させることができる。
【００５２】
また、本発明に係る画像符号化装置は、上記第１〜第１１のいずれか一の特徴構成に加えて、第１画像データ形式から第２画像データ形式に画像データ形式を変換することでデータ量の圧縮を行う変換手段を備え、前記第１画像データ形式の画素データが入力されると、前記変換手段によって前記第２画像データ形式に画像データ形式を変換した後に、当該変換された前記第２画像データ形式の画素データを前記固定長符号に圧縮して符号化を行う構成であることを第１２の特徴とする。
【００５３】
本発明に係る画像符号化装置の上記第１２の特徴構成によれば、更にデータの圧縮率を高めることができる。
【００５４】
また、本発明に係る画像符号化装置は、上記第１〜第１２のいずれか一の特徴構成に加えて、符号化処理の対象画素の直前の画素から、１以上の所定画素数前における画素までの統計対象画素に係る前記符号化モードの統計情報に基づいて、前記統計対象画素内に係る各画素と直前画素との画素差分が小さいほど大きい値を示す差分統計データを算出すると共に、前記減算器から出力された前記差分値データを前記差分統計データで除することで量子化差分値データを生成する差分値量子化手段を備え、前記符号化モード決定手段が、前記差分値データの代わりに前記量子化差分値データに基づいて前記符号化モードを決定し、前記符号化対象決定手段が、前記差分値データの代わりに前記量子化差分値データと、前記対象画素データの何れを前記符号化対象データとするかを決定することを第１３の特徴とする。
【００５５】
本発明に係る画像符号化装置に上記第１３の特徴構成によれば、前記差分統計データをｒとすれば、符号化モード対象データとしての候補が、前記差分値データよりも１／ｒとなるため、量子化データのビット数が等しい場合において符号化対象データとしてｒ倍の値まで表現することができる。
【００５６】
ここで、差分統計データｒは、符号化処理の対象画素の直前の画素から、１以上の所定画素数前における画素までの統計対象画素に係る前記符号化モードの統計情報に基づいて定められた値である。前記符号化モードは、直前画素との画素差分の大小を示すデータであるため、前記統計対象画素内における前記符号化モードの統計情報によって、前記統計対象画素内における画素差分の大小の傾向を認識することができる。従って、この統計情報に基づいて得られる差分統計データで差分値データを除した量子化差分値データを、符号化対象決定手段並びに符号化モード決定手段に与えることで、前記統計対象画素内における画素差分の大小に応じたダイナミックレンジの調整を行うことができる。これにより、当該復元後のデータにおいても、ダイナミックな変化を忠実に復元することができる、色変化が多い画像に対しても効率よく符号化でき、画質劣化を抑えることが可能となる。
【００５７】
なお、前記差分値量子化手段が、符号化処理の対象画素を含む符号化対象画像より１フレーム前までの画像における前記符号化モードの統計情報に基づいて前記差分統計データを求める構成としても構わない。このように構成することで、一連の符号化対象画像において既に符号化した画像全体、或いは一部の前記符号化モードを前記差分統計データとして用いることにより、一連の符号化対象画像における隣接画素同士の差分値の統計分布を前記差分値データの量子化ステップとすることができ、動画像の特徴に応じた効率的な符号化が可能になる。
【００５８】
更に、前記差分値量子化手段が、予め定められた所定の画素数毎、或いはフレーム数毎に、前記差分統計データを算出する構成としても構わない。このように構成することで、前記差分統計データが局所的に連続して大きい値をとった場合であっても、必ず予め定められた所定の画素数毎、或いはフレーム数毎にｒ＝１とした場合と等しいＤＰＣＭ処理が実行されているため、最低でも前記所定の画素数前、或いはフレーム数前まで遡ることで確実に復号化処理を行うことができる。これにより、復号化処理を行うに際し必要な情報を取得するために当該演算対象となっている画素から遡る画素数を最小限に抑制することができる。
【００５９】
また、本発明に係る画像符号化装置は、上記第１３の特徴構成に加えて、前記差分値量子化手段が、前記統計対象画素に係る前記符号化モードの内、前記第１情報を示す前記符号化モードの数、並びに前記統計対象画素数に基づいて前記差分統計データを算出することを第１４の特徴とする。
【００６０】
本発明に係る画像符号化装置の上記第１４の特徴構成によれば、前記統計対象画素内における画素差分の大小の傾向を差分統計データに簡易且つ直接的に反映させることができる。
【００６１】
また、本発明に係る画像符号化装置は、上記第１３または第１４の特徴構成に加えて、前記差分値量子化手段が、予め定められた所定の画素数毎、或いはフレーム数毎に、前記差分統計データを算出することを第１５の特徴とする。
【００６２】
また、本発明に係る画像符号化装置は、上記第１３または第１４の特徴構成に加えて、前記差分値量子化手段が、外部から入力される信号に基づいて、前記統計対象画素に係る前記符号化モードの統計情報とは無関係に前記差分統計データを強制的に決定することを第１６の特徴とする。
【００６３】
本発明に係る画像符号化装置の第１５または第１６の構成によれば、連続した所定数の画素内において、少なくとも１画素は、単純差分値データに基づいてＰＣＭ／ＤＰＣＭ処理が行われる。これにより、前記差分統計データが局所的に連続して大きい値をとった場合であっても、単純差分値データに基づいてＰＣＭ／ＤＰＣＭ処理が行われる画素を強制的に存在させることができるため、最低でもこの画素数分だけ遡ることで、確実に復号化処理を行うことができる。これにより、復号化処理を行うに際し必要な情報を取得するために当該演算対象となっている画素から遡る画素数を最小限に抑制することができる。
【００６４】
また、本発明に係る画像符号化装置は、上記第１〜第１６のいずれか一の特徴構成に加えて、前記対象画素データに基づいて、または前記対象画素データとは無関係に符号化時誤差データを生成して出力する符号化時誤差生成手段と、前記符号化時誤差データと前記対象画素データを加算して、誤差付対象画素データを前記符号化対象決定手段に出力する符号化時誤差加算手段と、を備え、前記符号化対象決定手段が、前記符号化対象モードが前記第２情報であった場合には、前記対象画素データに代えて前記符号化時誤差付対象画素データを前記符号化対象データとして決定することを第１７の特徴とする。
【００６５】
本発明に係る画像符号化装置の上記第１７の特徴構成によれば、符号化モードが前記第２情報を示す場合、すなわち、隣接画素との差分値が大きい場合に符号化時誤差データが対象画素データに加算されるため、前記対象画素データを符号化するときに元の対象画素データの値が等しくても常に同じ値の符号に符号化されるとは限らなくなる。
【００６６】
元の画像データ内において近接画素間の差分が小さい領域において、同じ値の符号に符号化された場合、復号化処理時において当該差分が拡大する結果、疑似輪郭が生じる場合が考えられる。しかし、上記第１７の特徴構成によれば、符号化時誤差データが加算された誤差付対象画素データに対して符号化処理が施されるため、差分が小さい領域であっても同じ値の符号に符号化される可能性が大きく低下する。これにより、差分が小さい領域において復元された画像データに前記疑似輪郭が生じるという問題を回避することができる。
【００６７】
また、本発明に係る画像符号化装置は、上記第１７の特徴構成に加えて、前記符号化時誤差生成手段が、平均が０の分布を持つ疑似乱数を前記符号化時誤差データとして出力することを第１８の特徴とする。
【００６８】
本発明に係る画像符号化装置の上記第１８の特徴構成によれば、符号化時に付加される誤差値は平均が０のため、復元後の画像データに対し、輝度や色相に与える影響を極力抑制しながらも、前記疑似輪郭の出現を回避することが可能となる。
【００６９】
また、本発明に係る画像符号化装置は、上記第１７の特徴構成に加えて、前記符号化時誤差生成手段が、内部に保持された関数式に前記対象画素データの位置座標情報を代入して演算することで、前記対象画素データに対応する前記符号化時誤差データを生成して出力することを第１９の特徴とする。
【００７０】
本発明に係る画像符号化装置の上記第１９の特徴構成によれば、画像データ内の位置座標情報から付加する誤差値を求めるため、簡単なカウンタ回路と演算回路によって前記符号化時誤差生成手段が実現可能である。また、フレームの同じ位置の画素に常に同じ誤差値、もしくは、関連した誤差値を付加することが可能であるため、静止画を連続表示したときにも付加された誤差の値がランダムに変化することによって画像がちらついたりすることを防止しながら、前記疑似輪郭の出現の回避を可能にすることができる。また、反対に同じ位置の画素を周期的に変化させてその画素自体の輝度が変化しないようにすることもできる。
【００７１】
また、本発明に係る画像符号化装置は、上記第１７の特徴構成に加えて、前記符号化時誤差生成手段が、内部に保持された行列の中から、前記対象画素データの位置座標情報に対応した要素を選択して前記対象画素データに対応する前記符号化時誤差データを生成して出力することを第２０の特徴とする。
【００７２】
本発明に係る画像符号化装置の上記第２０の特徴構成によれば、あらかじめ保持されている行列（誤差行列）を利用して行列内の各要素に誤差を均一に分布させ、画像全体に繰り返して配置させることによって、画像全体での誤差を均一化させながら、前記疑似輪郭の出現の回避を可能にすることができる。
【００７３】
また、本発明に係る画像復号化装置は、上記第１〜第１２のいずれか一の特徴構成を有する画像符号化装置によって符号化処理が施された前記固定長符号から前記所定の画像データ形式の復元データを生成する画像復号化装置であって、復元対象の前記固定長符号である対象固定長符号から前記符号化モードと前記量子化データを認識する復号化手段と、前記復号化手段によって認識された前記量子化データを逆量子化処理して前記復元データを生成する逆量子化手段と、前記対象固定長符号に付された前記符号化モード及び前記逆量子化手段によって生成された前記復元データを一時的に保持する第２バッファと、を備えてなり、前記復号化手段が、前記符号化データから前記符号化モードと前記量子化データを認識するとともに、認識された前記量子化データを前記逆量子化手段に送出し、前記符号化モードを前記第２バッファに一時的に保持し、前記逆量子化手段が、当該符号化モードが前記第２情報を示す場合には、前記第２情報を示す前記符号化モードに関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理することで前記復元データを生成するとともに、前記第２バッファに一時的に保持し、前記符号化モードが前記第１情報を示す場合には、前記第２バッファから１画素前に係る前記符号化モードを読み出し、前記対象固定長符号に付された前記符号化モード及び１画素前に係る前記符号化モードの値に関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理して得られた値に前記第２バッファから１画素前に係る前記復元データを読み出して加算することで前記復元データを生成するとともに、前記第２バッファに一時的に保持する構成であることを第１の特徴とする。
【００７４】
また、本発明に係る画像復号化装置は、上記第１３〜第１６のいずれか一の特徴構成の画像符号化装置によって符号化処理が施された前記固定長符号から前記所定の画像データ形式の復元データを生成する画像復号化装置であって、復元対象の前記固定長符号である対象固定長符号から前記符号化モードと前記量子化データを認識する復号化手段と、前記復号化手段によって認識された前記量子化データを逆量子化処理して前記復元データを生成する逆量子化手段と、前記対象固定長符号に付された前記符号化モード及び前記逆量子化手段によって生成された前記復元データを一時的に保持する第２バッファと、を備えてなり、前記復号化手段が、前記符号化データから前記符号化モードと前記量子化データを認識するとともに、認識された前記量子化データを前記逆量子化手段に送出し、前記符号化モードを前記第２バッファに一時的に保持し、前記逆量子化手段が、当該符号化モードが前記第２情報を示す場合には、前記第２情報を示す前記符号化モードに関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理することで前記復元データを生成するとともに、前記第２バッファに一時的に保持し、前記符号化モードが前記第１情報を示す場合には、前記第２バッファから１以上の所定画素数前における画素までの統計対象画素に係る前記符号化モードを読み出して前記差分統計データを算出し、１画素前に係る前記符号化モードを読み出し、前記対象固定長符号に付された前記符号化モード及び１画素前に係る前記符号化モードの値に関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理して得られた値に前記差分統計データを乗じた後、前記第２バッファから１画素前に係る前記復元データを読み出して加算することで前記復元データを生成するとともに、前記第２バッファに一時的に保持する構成であることを第２の特徴とする。
【００７５】
本発明に係る画像復号化装置の上記第１または第２の特徴構成によれば、本発明に係る画像符号化装置によって符号化された固定長符号に基づいて、少ない誤差で元の対象画素データに近い復元データを生成することができる。従って、出力されるこの復元データを表示させることで、符号化前に係る元の画像情報に近い画像を出力させることができる。
【００７６】
また、本発明に係る画像復号化装置は、上記第１７〜第２０のいずれか一の特徴構成を有する画像符号化装置によって符号化処理が施された前記固定長符号から前記所定の画像データ形式の復元データを生成する画像復号化装置であって、復元対象の前記固定長符号である対象固定長符号から前記符号化モードと前記量子化データを認識する復号化手段と、前記復号化手段によって認識された前記量子化データを逆量子化処理して前記復元データを生成する逆量子化手段と、前記対象固定長符号に付された前記符号化モード及び前記逆量子化手段によって生成された前記復元データを一時的に保持する第２バッファと、を備えてなり、前記復号化手段が、前記符号化データから前記符号化モードと前記量子化データを認識するとともに、認識された前記量子化データを前記逆量子化手段に送出し、前記符号化モードを前記第２バッファに一時的に保持し、前記逆量子化手段が、当該符号化モードが前記第２情報を示す場合には、前記第２情報を示す前記符号化モードに関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理することで前記復元データを生成するとともに、前記第２バッファに一時的に保持し、前記符号化モードが前記第１情報を示す場合には、前記第２バッファから１画素前に係る前記符号化モードを読み出し、前記対象固定長符号に付された前記符号化モード及び１画素前に係る前記符号化モードの値に関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理して得られた値に前記第２バッファから１画素前に係る前記復元データを読み出して加算することで前記復元データを生成するとともに、前記第２バッファに一時的に保持する構成であることを第３の特徴とする。
【００７７】
また、本発明に係る画像復号化装置は、上記第１の特徴構成に加えて、前記対象固定長符号に基づいて、または前記対象固定長符号とは無関係に復号化時誤差データを生成して出力する復号化時誤差生成手段と、前記対象固定長符号に付された前記符号化モードが前記第２情報を示す場合に、前記復元データに前記復号化時誤差データを加算して得られた誤差付復元データとして出力する復号化時誤差加算手段と、を備え、前記逆量子化手段が、前記符号化モードが前記第２情報を示す場合には、前記第２情報を示す前記符号化モードに関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理した後、前記復号化時誤差データを加算することで得られる誤差付復元データを前記復元データとして生成し、前記第２バッファに一時的に保存することを第４の特徴とする。
【００７８】
また、本発明に係る画像復号化装置は、上記第２の特徴構成に加えて、前記対象固定長符号に基づいて、または前記対象固定長符号とは無関係に復号化時誤差データを生成して出力する復号化時誤差生成手段と、前記対象固定長符号に付された前記符号化モードが前記第２情報を示す場合に、前記復元データに前記復号化時誤差データを加算して得られた誤差付復元データとして出力する復号化時誤差加算手段と、を備え、前記逆量子化手段が、前記符号化モードが前記第２情報を示す場合には、前記第２情報を示す前記符号化モードに関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理した後、前記復号化時誤差データを加算することで得られる誤差付復元データを前記復元データとして生成し、前記第２バッファに一時的に保存することを第５の特徴とする。
【００７９】
また、本発明に係る画像復号化装置は、上記第３の特徴構成に加えて、前記対象固定長符号に基づいて、または前記対象固定長符号とは無関係に復号化時誤差データを生成して出力する復号化時誤差生成手段と、前記対象固定長符号に付された前記符号化モードが前記第２情報を示す場合に、前記復元データに前記復号化時誤差データを加算して得られた誤差付復元データとして出力する復号化時誤差加算手段と、を備え、前記逆量子化手段が、前記符号化モードが前記第２情報を示す場合には、前記第２情報を示す前記符号化モードに関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理した後、前記復号化時誤差データを加算することで得られる誤差付復元データを前記復元データとして生成し、前記第２バッファに一時的に保存することを第６の特徴とする。
【００８０】
本発明に係る画像復号化装置の上記第４〜第６の特徴構成によれば、本発明に係る画像符号化装置によって符号化された固定長符号から復元データを生成するに際し、符号化モードが前記第２情報である場合、復号化時誤差データが加算された誤差付復元データに基づいて画像データの復元が行われる構成であるため、復元データの下位ビットが常に同じ値で復元されることで復元データに疑似輪郭が生じる可能性を大きく低下させることができる。
【００８１】
また、本発明に係る画像復号化装置は、上記第４〜第６のいずれか一の特徴構成に加えて、前記復号化時誤差生成手段が、平均が０の分布を持つ疑似乱数を前記復号化時誤差データとして出力することを第７の特徴とする。
【００８２】
また、本発明に係る画像復号化装置は、上記第４〜第６のいずれか一の特徴構成に加えて、前記復号化時誤差生成手段が、内部に保持された関数式に前記対象固定長符号の位置座標情報を代入して演算することで、前記対象固定長符号に対応する前記復号化時誤差データを生成して出力することを第８の特徴とする。
【００８３】
また、本発明に係る画像復号化装置は、上記第４〜第６のいずれか一の特徴構成に加えて、前記復号化時誤差生成手段が、内部に保持された行列の中から、前記対象固定長符号の位置座標情報に対応した要素を選択して前記対象固定長符号に対応する前記復号化時誤差データを生成して出力することを第９の特徴とする。
【００８４】
また、本発明に係る画像符復号化システムは、上記第１〜第１２のいずれか一の特徴構成の画像符号化装置と、上記第１の特徴構成の画像復号化装置と、情報を格納する記録手段と、を備えてなり、一以上の画素データを含む画像情報の書き込み時には、前記画像符号化装置によって各画素データそれぞれが前記固定長符号に変換されて前記記録手段に格納され、前記画像情報の読み出し時には、前記復号化装置によって、前記記録手段から読み出された前記固定長符号から変換された前記復元データが読み出されることを第１の特徴とする。
【００８５】
また、本発明に係る画像符復号化システムは、上記第１３〜第１６のいずれか一の特徴構成の画像符号化装置と、上記第２の特徴構成の画像復号化装置と、情報を格納する記録手段と、を備えてなり、一以上の画素データを含む画像情報の書き込み時には、前記画像符号化装置によって各画素データそれぞれが前記固定長符号に変換されて前記記録手段に格納され、前記画像情報の読み出し時には、前記復号化装置によって、前記記録手段から読み出された前記固定長符号から変換された前記復元データが読み出されることを第２の特徴とする。
【００８６】
本発明に係る画像符復号化システムの上記第１または第２の特徴構成によれば、画像劣化を少なくしつつ、高圧縮で画像情報を格納することができる。すなわち、かかる画像符復号化システムを画像メモリのインターフェースに組み込むことによって、メモリ容量及びアクセスのバンド幅を削減することができる。また、バスのデータ転送量を減少させることによってバスクロックを低減できるので、それによる低消費電力化効果も期待できる。また、本発明の画素ごとの固定長符号化という特徴はメモリアクセスのための特別なアドレス管理なしにランダムアクセスを可能にするため、画像符号化装置の有無を意識しないメモリインターフェースの実現が可能になる。
【００８７】
また、本発明に係る画像符復号化システムは、上記第１７〜第２０のいずれか一の特徴構成の画像符号化装置と、上記第３の特徴構成の画像復号化装置と、情報を格納する記録手段と、を備えてなり、一以上の画素データを含む画像情報の書き込み時には、前記画像符号化装置によって各画素データそれぞれが前記固定長符号に変換されて前記記録手段に格納され、前記画像情報の読み出し時には、前記復号化装置によって、前記記録手段から読み出された前記固定長符号から変換された前記復元データが読み出されることを第３の特徴とする。
【００８８】
また、本発明に係る画像符復号化システムは、上記第１〜第１２のいずれか一の特徴構成を有する画像符号化装置と、上記第４の特徴構成を有する画像復号化装置と、情報を格納する記録手段と、を備えてなり、一以上の画素データを含む画像情報の書き込み時には、前記画像符号化装置によって各画素データそれぞれが前記固定長符号に変換されて前記記録手段に格納され、前記画像情報の読み出し時には、前記復号化装置によって、前記記録手段から読み出された前記固定長符号から変換された前記復元データが読み出されることを第４の特徴とする。
【００８９】
また、本発明に係る画像符復号化システムは、上記第１３〜第１６のいずれか一の特徴構成を有する画像符号化装置と、上記第５の特徴構成を有する画像復号化装置と、情報を格納する記録手段と、を備えてなり、一以上の画素データを含む画像情報の書き込み時には、前記画像符号化装置によって各画素データそれぞれが前記固定長符号に変換されて前記記録手段に格納され、前記画像情報の読み出し時には、前記復号化装置によって、前記記録手段から読み出された前記固定長符号から変換された前記復元データが読み出されることを第５の特徴とする。
【００９０】
また、本発明に係る画像符復号化システムは、上記第１７〜第２０のいずれか一の特徴構成を有する画像符号化装置と、上記第６の特徴構成を有する画像復号化装置と、情報を格納する記録手段と、を備えてなり、一以上の画素データを含む画像情報の書き込み時には、前記画像符号化装置によって各画素データそれぞれが前記固定長符号に変換されて前記記録手段に格納され、前記画像情報の読み出し時には、前記復号化装置によって、前記記録手段から読み出された前記固定長符号から変換された前記復元データが読み出されることを第６の特徴とする。
【００９１】
また、本発明に係る画像符号化方法は、走査順に整列した画素の所定の画像データ形式の画素データを固定長符号に圧縮して符号化する符号化方法であって、符号化処理の対象画素の画素データである対象画素データを予測して予測値データを生成する予測値データ生成ステップと、前記対象画素データと前記予測値データの差分値を算出して差分値データを生成する差分値データ生成ステップと、前記差分値データに基づいて符号化方法を示す情報である符号化モードを決定し、当該符号化モードを一時的に保持する符号化モード決定ステップと、前記符号化モードに基づいて、符号化処理を行う対象となる符号化対象データを、前記対象画素データ或いは前記差分値データの何れのデータとするかを決定する符号化対象データ決定ステップと、前記符号化モードに基づいて前記符号化対象データに再量子化処理を行って量子化データを生成する量子化データ生成ステップと、前記量子化データに前記符号化モードを付して固定長符号を生成する固定長符号生成ステップと、を備えてなり、前記符号化モード決定ステップが、前記差分値データの絶対値と、前記対象画素より１画素以上前の１以上の画素に係る前記符号化モードによって複数の中から一意に決定される閾値とを比較し、前記差分値データの絶対値が前記閾値以下のときは前記符号化対象データとして前記差分値データを採用する旨の第１情報を示し、前記差分値データの絶対値が前記閾値を上回るときは前記符号化対象データとして前記対象画素データを採用する旨の第２情報を示す前記符号化モードを固定長のデータで生成し、前記量子化データ生成ステップが、前記対象画素の前記符号化モード、及び、前記閾値に応じて量子化ステップを決定し、前記符号化対象データに対して当該量子化ステップで再量子化処理を行って固定長の前記量子化データを生成することを第１の特徴とする。
【００９２】
本発明に係る画像符号化方法の上記第１の特徴によれば、符号化遅延を抑制しつつ、固定長データで符号化することができる。またかかる符号化された画像を復号化して生成される画像の画質の劣化を最小限に抑制することができる。
【００９３】
また、本発明に係る画像符号化方法は、上記第１の特徴に加えて、符号化処理の対象画素の直前の画素から、１以上の所定画素数前における画素までの統計対象画素に係る前記符号化モードの統計情報に基づいて、前記統計対象画素内に係る各画素と直前画素との画素差分が小さいほど大きい値を示す差分統計データを算出すると共に、前記差分値データを前記差分統計データで除することで量子化差分値データを生成する量子化差分値データ生成ステップを備え、前記符号化対象データ決定ステップにおいて、前記差分値データの代わりに前記量子化差分値データに基づいて前記符号化モードを決定し、前記符号化モード決定ステップにおいて、前記差分値データの代わりに前記量子化差分値データと、前記対象画素データの何れを前記符号化対象データとするかを決定することを第２の特徴とする。
【００９４】
本発明に係る画像符号化方法の上記第２の特徴によれば、前記統計対象画素内における画素差分の大小に応じたダイナミックレンジの調整を行うことができる。これにより、当該復元後のデータにおいても、ダイナミックな変化を忠実に復元することができる、色変化が多い画像に対しても効率よく符号化でき、画質劣化を抑えることが可能となる。
【００９５】
また、本発明に係る画像符号化方法は、上記第１または第２の特徴に加えて、前記対象画素データに基づいて、または前記対象画素データとは無関係に符号化時誤差データを生成する符号化時誤差生成ステップと、前記符号化時誤差データと前記対象画素データを加算して、誤差付対象画素データを出力する符号化時誤差加算ステップを有し、前記符号化対象決定ステップが、前記符号化対象モードが前記第２情報であった場合には、前記対象画素データに代えて前記符号化時誤差付対象画素データを前記符号化対象データとして決定することを第３の特徴とする。
【００９６】
本発明に係る画像符号化方法の上記第３の特徴によれば、符号化時誤差データが加算されることで、対象画素データを符号化する際に、近接画素領域において同じ値の符号に符号化される事態を回避し、これによって擬似輪郭の発生を抑制することができる。
【００９７】
また、本発明に係る画像復号化方法は、上記第１の特徴を有する画像符号化方法によって符号化処理が施された前記固定長符号から前記所定の画像データ形式の復元データを生成する画像復号化方法であって、復元対象の前記固定長符号である対象固定長符号から前記符号化モードと前記量子化データを決定する復号化ステップと、前記復号化ステップによって決定された前記量子化データを逆量子化処理して前記復元データを生成する逆量子化ステップと、を備え、前記復号化ステップにおいて、前記符号化データから前記符号化モードと前記量子化データを決定するとともに、前記符号化モードを一時的に保持し、前記逆量子化ステップにおいて、当該符号化モードが前記第２情報を示す場合には、前記第２情報を示す前記符号化モードに関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理することで前記復元データを生成し、前記符号化モードが前記第１情報を示す場合には、前記対象固定長符号に付された前記符号化モード及び１画素前に係る前記符号化モードの値に関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化して得られた値に１画素前に係る前記復元データを読み出して加算することで前記復元データを生成することを第１の特徴とする。
【００９８】
また、本発明に係る画像復号化方法は、上記第２の特徴を有する画像符号化方法によって符号化処理が施された前記固定長符号から前記所定の画像データ形式の復元データを生成する画像復号化方法であって、復元対象の前記固定長符号である対象固定長符号から前記符号化モードと前記量子化データを決定する復号化ステップと、前記復号化ステップによって決定された前記量子化データを逆量子化処理して前記復元データを生成する逆量子化ステップと、を備え、前記復号化ステップにおいて、前記符号化データから前記符号化モードと前記量子化データを決定するとともに、前記符号化モードを一時的に保持し、前記逆量子化ステップにおいて、当該符号化モードが前記第２情報を示す場合には、前記第２情報を示す前記符号化モードに関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理することで前記復元データを生成し、前記符号化モードが前記第１情報を示す場合には、１以上の所定画素数前における画素までの統計対象画素に係る前記符号化モードを読み出して前記差分統計データを算出し、１画素前に係る前記符号化モードを読み出し、前記対象固定長符号に付された前記符号化モード及び１画素前に係る前記符号化モードの値に関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理して得られた値に前記差分統計データを乗じた後、１画素前に係る前記復元データを読み出して加算することで前記復元データを生成することを第２の特徴とする。
【００９９】
また、本発明に係る画像復号化方法は、上記第１または第２の特徴に加えて、前記対象固定長符号に基づいて、または前記対象固定長符号とは無関係に復号化時誤差データを生成して出力する復号化時誤差生成ステップと、前記対象固定長符号に付された前記符号化モードが前記第２情報を示す場合に、前記復元データに前記復号化時誤差データを加算して得られた誤差付復元データとして出力する復号化時誤差加算ステップとを備え、前記逆量子化ステップにおいて、前記符号化モードが前記第２情報を示す場合には、前記第２情報を示す前記符号化モードに関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理した後、前記復号化時誤差データを加算することで得られる誤差付復元データを前記復元データとして生成するとともに、一時的に保存することを第３の特徴とする。
【０１００】
本発明に係る画像復号化方法の上記第１〜第３の特徴によれば、本発明に係る画像復号化方法によって符号化された固定長符号に基づいて、少ない誤差で元の対象画素データに近い復元データを生成することができる。
【発明の効果】
【０１０１】
本発明の構成によれば、符号化遅延を抑制しつつ、固定長データで圧縮して符号化することができる。またかかる符号化された画像を復号化して生成される画像の画質の劣化を最小限に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１０２】
以下において、本発明に係る画像符号化装置（以下、適宜「本発明装置」と称する）、及び画像符号化方法（以下、適宜「本発明方法」と称する）の実施形態について図１〜図１０の各図を参照して説明する。
【０１０３】
図１は、本発明装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示されるように、本発明装置１は、入力端子ｉｔ１、減算器１１、符号化モード決定手段１２、符号化対象決定手段１３、量子化手段１４、固定長符号生成手段１５、予測値生成手段１６、バッファ１７、出力端子ｏｔ１を備える。
【０１０４】
入力端子ｉｔ１は、符号化を行う対象となる対象画素データｄｉの入力を受け付ける端子である。入力端子ｉｔ１より入力された対象画素データｄｉは、減算器１１並びに符号化対象決定手段１３に送出される。
【０１０５】
減算器１１は、対象画素データｄｉと、後述の予測値生成手段１６から出力された予測値データｄｉｐとの差分値データｄｉｄを算出し、その結果を符号化モード決定手段１２、及び符号化対象決定手段１３に出力する。
【０１０６】
符号化モード決定手段１２は、減算器１１から入力された差分値データｄｉｄに基づいて、符号化モードＭを決定し、バッファ１７に出力し、一時的に保持する。この符号化モードＭは、後述するように２値で表される値であるため、１ビット符号で表現可能である。
【０１０７】
符号化対象決定手段１３は、バッファ１７に保持された符号化モードＭに基づいて、実際に符号化を行う対象となるデータ（符号化対象データｄｉｙ）を決定し、量子化手段１４に出力する。
【０１０８】
量子化手段１４は、バッファ１７に保持された符号化モードＭに応じた方法により、符号化対象データｄｉｙに対して２ｍ階調で（ｍは自然数）再量子化処理を施し、符号長ｍビットの量子化データｄｉｚを固定長符号生成手段１５、及び予測値生成手段１６に出力する。
【０１０９】
固定長符号生成手段１５は、バッファ１７に保持された符号化モードＭ、及び量子化データｄｉｚに基づいて、固定長符号ｄｑを生成し、出力端子ｏｔ１より出力する。
【０１１０】
予測値生成手段１６は、量子化データｄｉｚに対して逆量子化、復号化等の処理を行い、直前の画素データを復元して、予測値データｄｉｐを減算器１１に出力する。
【０１１１】
このように構成される本発明装置１における具体的な符号化処理の内容につき、数値例を用いて詳細に説明する。
【０１１２】
図２は、一般的な画像データの構成を示すブロック図の一例である。図２では、縦１０８０画素×横１９２０画素で構成される画像データが示されている。このように、画像データは、一般的にマトリクス上に配列された複数の画素によって構成され、各画素は２次元の位置情報によって特定される。
【０１１３】
このように複数の画素が２次元に配列された画像データに対して符号化処理を行うに際し、予め、例えば図３（ａ）〜（ｄ）に示されるような走査方法を用いて各画素が１次元の走査線上に配列されてなる構成に変換した上で符号化処理を行う。例えば、図２の画像データを、図３（ａ）に示される方法（ラスタスキャン）によって変換する場合には、当該画像データは１９２０個の有効画素データを持つ１０８０本の走査線に変換されることとなる。なお、図３（ａ）〜（ｄ）のいずれの方法を用いた場合であっても、また、その他の走査方法を用いた場合であっても、画像データにおける隣接画素が走査線上の隣接した位置に変換されることとなる。
【０１１４】
ここで、図１において入力端子ｉｔ１に入力される対象画素データｄｉが、画像データを図３（ａ）〜（ｄ）の何れか一に示されるような方法によって変換された走査線上の先頭画素からｎ番目（ｎ＞０）の画素の画素データであるとする。また、以下では、走査線上のｎ番目の画素の画素データの値をＸ（ｎ）と記載し、これらを構成するＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の値をそれぞれＸｒ（ｎ）、Ｘｇ（ｎ）、Ｘｂ（ｎ）と記載する。このとき、対象画素データｄｉは、連接を示す演算子「・」を用いて、ｄｉ＝Ｘ（ｎ）＝Ｘｒ（ｎ）・Ｘｇ（ｎ）・Ｘｂ（ｎ）と表現される。以下では、対象画素データｄｉを適宜「Ｘ（ｎ）」と記載する。
【０１１５】
ここで、対象画素データＸ（ｎ）を構成する各成分であるＸｒ（ｎ）、Ｘｇ（ｎ）、Ｘｂ（ｎ）がそれぞれ１０ビットの値であるとすると、それぞれ０≦Ｘｒ（ｎ），Ｘｇ（ｎ），Ｘｂ（ｎ）≦１０２３を満たす。また、これにより対象画素データＸ（ｎ）は３０ビットの画素データとなる。なお、以下において、下付数字「２」のない絶対値が３以上の数は１０進数表記であり、下付数字「２」を付した数は２進数表記であるとする。
【０１１６】
実際には、減算器１１によって減算する対象となる予測値データｄｉｐは、符号化対象となる対象画素データＸ（ｎ）の一画素前の画素データＸ（ｎ−１）に基づいて予測されたデータが利用される。以下では、画素データＸ（ｎ−１）に基づいて予測された予測値データをＸ’（ｎ）と記載し、対象画素データＸ（ｎ）に基づいて予測された予測値データを、その次の画素データＸ（ｎ＋１）を符号化する際に用いられるデータであることを鑑みてＸ’（ｎ＋１）と記載する。このとき、予測値生成手段１６で生成された予測値データｄｉｐをｄｉｐ＝Ｘ’（ｎ）＝Ｘｒ’（ｎ）・Ｘｇ’（ｎ）・Ｘｂ’（ｎ）と表現すれば、減算器１１から出力される差分値ｄｉｄは、ｄｉｄ＝（Ｘｒ（ｎ）−Ｘｒ'（ｎ））・（Ｘｇ（ｎ）−Ｘｇ'（ｎ））・（Ｘｂ（ｎ）−Ｘｂ'（ｎ））と表現できる。なお、以下では、ｄｉｄ＝Ｄ（ｎ）＝Ｄｒ（ｎ）・Ｄｇ（ｎ）・Ｄｂ（ｎ）と記載する。すなわち、Ｄｒ（ｎ）＝Ｘｒ（ｎ）−Ｘｒ'（ｎ）、Ｄｇ（ｎ）＝Ｘｇ（ｎ）−Ｘｇ'（ｎ）、Ｄｂ（ｎ）＝Ｘｂ（ｎ）−Ｘｂ'（ｎ）である。
【０１１７】
例えば、図２の画素Ａ：Ｘ（ｎ）＝（２６０，５１０，７６２）の予測値Ｘ’（ｎ） が（２５６，５１２，７６８）であった場合、差分値データＤ（ｎ）はＤ（ｎ）＝（２６０，５１０，７６２）−（２５６，５１２，７６８）＝（４，−２，−６）と算出される。
【０１１８】
符号化モード決定手段１２は、差分値データＤ（ｎ）に基づき対象画素データＸ（ｎ）の符号化モードＭ（ｎ）を決定し、バッファ１７にその値を保持する。ここで、ｎ＝０、すなわち画素データが走査線の先頭画素であるとき（図２における画素Ｂに相当）は、Ｍ（ｎ）＝１とする。
【０１１９】
また、ｎ≧１、すなわち対象画素データが先頭画素以外の画素であるときは、対象画素データの値と、直前のｋ画素の符号化モードＭによって決定する閾値との関係によって、以下の（数１）及び（数２）に基づいて符号化モードＭ（ｎ）を決定する。なお、（数１）及び（数２）において、Th(M(n−k),…,M(n−1))は、直前のｋ画素の符号化モードM(n−k),…,M(n−1)によって一意に定まる定数を示す。
【０１２０】
（数１）
max(|Dr(n)|, |Dg(n)|, |Db(n)|) ≦ Th(M(n−k),…,M(n−1)) →  M(n) = 0
（数２）
max(|Dr(n)|, |Dg(n)|, |Db(n)|) ＞ Th(M(n−k),…,M(n−1)) →  M(n) = 1
【０１２１】
上記（数１）及び（数２）により、各符号化モードＭは、０と１の２値で構成される。ここで、例えば、符号化モードＭが直前の１画素の符号化モードによって定められる閾値に基づいて決定されるとすると（すなわち、ｋ＝１）、符号化モードＭ（ｎ）は、差分値データＤ（ｎ）の各成分中の最大値と、Ｔｈ（Ｍ（ｎ−１））との大小関係によって決定される。
【０１２２】
ここで、Ｔｈ（０）＝１５＝（１１１１）２、Ｔｈ（１）＝６３＝（１１１１１１）２とする。図２の画素ＡではＤ（ｎ）＝（４，−２，−６）となるため、max(|Dr(n)|, |Dg(n)|, |Db(n)|) = 6 である。従って、画素Ａの一画素前の符号化モードＭ（ｎ−１）が０か１に拘らず、上記（数１）に基づいてＭ（ｎ）＝０となる。
【０１２３】
一方、図２の画素Ｃ：Ｘ（ｎ）＝（３００，５２０，７６４）の予測値が（２５６，５１２，７６８）であった場合には、差分値Ｄ（ｎ）は、同様にＤ（ｎ）＝（３００，５２０，７６４）−（２５６，５１２，７６８）＝（４４，８，−４）と算出される。このとき、max(|Dr(n)|, |Dg(n)|, |Db(n)|) = 44となり、画素Ｃの一画素前の画素の符号化モードＭ（ｎ−１）の値によって画素Ｃの符号化モードＭ（ｎ）が変化する。すなわち、Ｍ（ｎ−１）＝０であればＴｈ（ｎ−１）＝１５であるため（数１）によりＭ（ｎ）＝１と決定し、逆に、Ｍ（ｎ−１）＝１であればＴｈ（ｎ−１）＝６３であるため（数２）によりＭ（ｎ）＝０と決定する。
【０１２４】
また、図２の画素Ｂのように対象画素が走査線の先頭画素である場合には、上述したようにＭ（ｎ）＝１となる。
【０１２５】
符号化対象決定手段１３は、バッファ１７から符号化モードＭ（ｎ）を読み出すとともに、Ｍ（ｎ）の値に応じて以下のように符号化処理モードを決定し、当該決定された符号化処理モードに応じた符号化対象データｄｉｙ（以下、Ｙ（ｎ）と記載）を決定して量子化手段１４に出力する。
【０１２６】
具体的には、符号化対象決定手段１３は、符号化モードＭ（ｎ）がＭ（ｎ）＝１であればＰＣＭ処理モードに決定するとともに、符号化対象データＹ（ｎ）をＹ（ｎ）＝Ｘ（ｎ）と決定する。一方、符号化モードＭ（ｎ）がＭ（ｎ）＝０であればＤＰＣＭ処理モードに決定するとともに、符号化対象データＹ（ｎ）をＹ（ｎ）＝Ｄ（ｎ）と決定する。
【０１２７】
すなわち、符号化モードＭ（ｎ）＝１、言い換えれば、隣接画素との差分が閾値より大きい場合（数２参照）には、差分値Ｄ（ｎ）ではなく画素データＸ（ｎ）そのものを符号化対象データＹ（ｎ）とする。一方、符号化モードＭ（ｎ）＝０、言い換えれば、隣接画素との差分が閾値以下である場合（数１参照）には、差分値Ｄ（ｎ）を符号化対象データＹ（ｎ）とする。
【０１２８】
例えば、符号化対象決定手段１３は、図２の画素ＡではＤＰＣＭ処理モードに決定し、符号化対象データＹ（ｎ）をＹ（ｎ）＝Ｄ（ｎ）＝（４，−２，−６）とする。また、図２の画素ＣではＰＣＭ処理モードに決定し、符号化対象データＹ（ｎ）をＹ（ｎ）＝Ｘ（ｎ）＝（３００，５２０，７６４）とする。上記の通り直前画素データとの各成分の差分の絶対値の内の最大値が、直前画素に係る符号化モードによって決定される閾値よりも大きい場合には、符号化対象決定手段１３は対象となる画素に係る符号化モードをＰＣＭ処理モードに決定する。
【０１２９】
量子化手段１４は、ｎ番目の符号化対象データＹ（ｎ）の処理時において、バッファ１７から直前のｋ画素（ｋ≧０）の画素データ処理時に得られた符号化モードＭ（ｎ−ｋ），…，Ｍ（ｎ−１）、及びＭ（ｎ）を読み出すとともに、これらの各符号化モードに基づいて量子化ステップ２ｑを決定し、符号化対象データＹ（ｎ）を前記量子化ステップ２ｑで量子化して量子化データｄｉｚ（以下、「Ｚ（ｎ）」と記載）を生成する。前記のとおり、符号化モードＭは１ビットで表現されるため、直前のｋ画素に係る符号化モードＭの集合は、連接すればｋビットの値として表現できる。すなわち、バッファ１７において保持すべき符号化モードＭの情報量は、当該符号化対象画素に係る符号化モードＭの情報を含めても高々（ｋ＋１）ビットである。
【０１３０】
例えば、対象画素データＸ（ｎ）を構成する各成分がそれぞれ１０ビットの値で構成されている場合であって、１ビットの符号化モードと１５ビットの量子化データからなる１６ビットの固定長符号に符号化する場合には、各成分の量子化データＺ（ｎ）のビット幅ｍをｍ＝５とする。そして、ＰＣＭ処理モードである場合（Ｍ（ｎ）＝１）、量子化手段１４は各１０ビットの信号を２（１０−５）で除して上位５ビットの信号として表現する（量子化ステップ２５で量子化）。例えば、図２の画素Ｃでは、符号化対象データＹ（ｎ）＝（３００，５２０，７６４）＝（０１００１０１１００，１０００００１０００，１０１１１１１１００）２であるため、５ビットシフトされることで量子化データＺ（ｎ）＝（０１００１，１００００，１０１１１）２に量子化される。
【０１３１】
一方、対象画素の符号化モードがＤＰＣＭ処理モードである場合（Ｍ（ｎ）＝０）、符号化対象データＹ（ｎ）を構成する差分値Ｄ（ｎ）＝（Ｄｒ（ｎ），Ｄｇ（ｎ），Ｄｂ（ｎ））は、（数１）により各成分の絶対値がいずれも閾値Ｔｈ（Ｍ（ｎ−ｋ），…，Ｍ（ｎ−１））以下である。
【０１３２】
このとき、Ｔｈ（Ｍ（ｎ−ｋ），…，Ｍ（ｎ−１））≦２４（＝１６）である場合には、差分値Ｄ（ｎ）≦２４であるため、量子化ステップ２０（＝１）で量子化しても絶対値は符号長４ビットで表せるので、差分値Ｄ（ｎ）を量子化せず、そのまま差分値Ｄ（ｎ）（＝符号化対象データＹ（ｎ））を５ビットの±の極性符号付整数の値で表現する。
【０１３３】
また、Ｔｈ（Ｍ（ｎ−ｋ），…，Ｍ（ｎ−１））＞２４である場合には、量子化処理とオーバーフロー処理（アンダーフロー処理）を組み合わせることで差分値Ｄ（ｎ）を５ビットの符号付整数で表現する。例えば、Ｔｈ（Ｍ（ｎ−ｋ），…，Ｍ（ｎ−１））＝６３＞１６の場合、量子化ステップ１で量子化すれば、量子化された符号化対象データの各成分は−32＜ Dr(n)/2, Dg(n)/2, Db(n)/2 ＜32となる。そして、これらの値が１６（＝２４）より大きいか−１６（＝−２４）より小さい場合にはオーバーフロー（アンダーフロー）処理として１５（−１５）にクリッピングする。これらの処理によって、Ｙ（ｎ）を構成する差分値Ｄ（ｎ）を５ビットの符号付整数で表現できるようにする。
【０１３４】
図４は、量子化手段１４によって行われる量子化処理の例を示す概念図である。なお、図４では、符号化対象データＹ（ｎ）のＲ成分についてのみ採り上げて図示している。以下では、図４を参照して説明を行うに際しては符号化対象データをＹｒ（ｎ）と記載し、このＹｒ（ｎ）を量子化処理することで得られる量子化データをＺｒ（ｎ）と記載する。このとき、例えば、各画素を１６ビットの固定長符号に符号化する場合には、各成分毎に画素データをビット幅ｍ＝５となるように量子化処理する。すなわち、Ｚｒ（ｎ）のビット数ｍ＝５となる。
【０１３５】
なお、以下では、説明の簡単のために、対象画素及び当該対象画素の直前画素に係る符号化モードの値に基づいて量子化手段１４が量子化ステップを決定するものとして説明を行うが、上述したように、対象画素の直前一画素のみならず、直前の数画素に係る符号化モードの値も考慮して量子化ステップを決定する構成としても良い。
【０１３６】
図４（ａ）は、符号化モードＭ（ｎ）＝０、Ｍ（ｎ−１）＝０、符号化対象データＹｒ（ｎ）＝（００００００００１０１）２の場合が示されている。上述したように、符号化モードＭ（ｎ）＝０であるため、（数１）に基づいてＹｒ（ｎ）は差分値Ｄｒ（ｎ）が採用されている。なお、Ｙｒ（ｎ）の最も左側のビット列は、±の符号を表している。
【０１３７】
そして、Ｔｈ（Ｍ（ｎ−１））＝Ｔｈ（０）＝１５≦２４であるため、量子化手段１４は、Ｙｒ（ｎ）を量子化せず（ｑ＝０）、そのままＹｒ（ｎ）の値（前記の通り、これはＤｒ（ｎ）の値である）を５ビットの符号付整数（００１０１）２で表現することで量子化データＺｒ（ｎ）を得る。
【０１３８】
また、図４（ｂ）は、符号化モードＭ（ｎ）＝１、符号化対象データＹｒ（ｎ）＝（０１１１００１００１）２の場合が示されている。上述したように、符号化モードＭ（ｎ）＝１であるため、（数２）に基づいてＹｒ（ｎ）は画素データＸｒ（ｎ）が採用されている。
【０１３９】
この場合は、上述したように、量子化手段１４は、符号化対象データＹｒ（ｎ）を２（１０−５）で除して、上位５ビットの符号付整数（０１１１０）２を生成し、量子化データＺｒ（ｎ）を得る（ｑ＝５）。
【０１４０】
さらに図４（ｃ）は、符号化モードＭ（ｎ）＝０、Ｍ（ｎ−１）＝１、符号化対象データＹｒ（ｎ）＝（０００００１０１１０１）２（＝４５）の場合が示されている。上述したように、符号化モードＭ（ｎ）＝０であるため、（数１）に基づいてＹｒ（ｎ）は差分値Ｄｒ（ｎ）が採用されている。なお、図４（ａ）と同様、最も左側のビット列は符号を表している。
【０１４１】
そして、Ｔｈ（Ｍ（ｎ−１））＝Ｔｈ（１）＝６３＞２４であるため、まずｑ＝１でＹｒ（ｎ）を量子化すると、（０００００１０１１０）２（＝２２）であり、これは１６より大きい。従って、オーバーフロー処理を行って１５にクリッピングする。すなわち、最小ビット「０」を欠落させて５ビットの符号付整数の最大値（０１１１１）２で表される量子化データＺｒ（ｎ）を得る（ｑ＝２）。
【０１４２】
以下、Ｇ成分、Ｂ成分についても、前記のＲ成分と同様の手順により、それぞれ量子化データＺｇ（ｎ）、Ｚｂ（ｎ）を生成し、これによって符号化対象データＹ（ｎ）に対する量子化データＺ（ｎ）を得る。
【０１４３】
なお、図４（ｃ）の例においては、クリッピングを行わずに、量子化ステップ２ｑのビット幅ｑを調整することで所定のビット幅の量子化データを生成することも可能である。
【０１４４】
例えば、Ｔｈ（Ｍ（ｎ−ｋ），…，Ｍ（ｎ−１））＞２４である場合には、ビット幅ｑを調整して差分値Ｄ（ｎ）を５ビットの符号付整数で表現する。今、Ｔｈ（Ｍ（ｎ−ｋ），…，Ｍ（ｎ−１））＝６３＞１６の場合を考える。このとき、６３は７ビットの数である。ここで、５ビットの符号付整数によって差分値Ｄ（ｎ）を表現すべく量子化処理を実行すべく、差分値Ｄ（ｎ）を、２（７−５＋１）＝２３で除算する。かかる処理を行うことで、Ｙ（ｎ）を構成する差分値Ｄ（ｎ）を５ビットの符号付整数で表現できるようにする。
【０１４５】
ここで、閾値Ｔｈ（Ｍ（ｎ−ｋ），…，Ｍ（ｎ−１））は、符号化モードＭ（ｎ−ｋ），…，Ｍ（ｎ−１）に応じて設定することが好ましい。すなわち、量子化データＺ（ｎ）のビット幅をｍ、対象画素データＸ（ｎ）のビット幅をｎとすると（ｍは２以上の自然数、ｎはｍ以上の自然数）、Ｔｈ（Ｍ（ｎ−ｋ），…，Ｍ（ｎ−１））＝２ｓ−１（ただしｓ＝ｍ−１，ｍ，…，ｎ−１）となるように、各符号化モードＭ（ｎ−ｋ），…，Ｍ（ｎ−１）の値に応じて予め設定しておく。そして、実際に符号化モードによって決定された閾値が２ｍ−１より大きい場合には、差分値データＤ（ｎ）を２（ｓ−ｍ＋１）で除算して、ｍビット幅の符号付整数で表される量子化データＺ（ｎ）を生成することができる。このとき、ビット幅ｑはｑ＝ｓ−ｍ−１で決定される。逆に、閾値が２ｍ−１より小さい場合には、前記の通り、量子化処理を行うことなく（ｑ＝０）、ｍビット幅の量子化データＺ（ｎ）を生成することができる。
【０１４６】
図４（ｃ）の場合においては、Ｔｈ（Ｍ（ｎ−１））＝Ｔｈ（１）＝６３＝２７−１＞２４であり、上記ｓ＝７である。そして、５ビット幅の量子化データＺ（ｎ）を生成しようとしているため、上記ｍ＝５である。従って、差分値データＤ（ｎ）＝（０００００１０１１０１）２を２Ｓ−ｍ＋１＝２３で除算することで、５ビットの符号付整数（００１０１）２で表される量子化データＺｒ（ｎ）を得る（ｑ＝３）。なお、最も左側のビット列「０」は符号を表している。
【０１４７】
固定長符号生成手段１５は、量子化手段１４で生成された量子化データＺ（ｎ）（＝Ｚｒ（ｎ）・Ｚｇ（ｎ）・Ｚｂ（ｎ））と、バッファ１７に保持された符号化モードＭ（ｎ）に基づいて固定長符号ｄｑを生成する。以下では、Ｚ（ｎ）等と同様に、量子化データＺ（ｎ）と符号化モードＭ（ｎ）に基づいて生成される固定長符号をＱ（ｎ）と記載する。
【０１４８】
図５は、本発明装置１によって、入力される対象画素データＸ（ｎ）から固定長符号Ｑ（ｎ）が生成されたときの状態を模式的に示す図である。本発明装置１によって、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれ１０ビットずつの計３０ビットからなる対象画素データＸ（ｎ）から、Ｚｒ（ｎ），Ｚｇ（ｎ），Ｚｂ（ｎ）それぞれ５ビットずつの計１５ビットの量子化データＺ（ｎ）と、１ビットの符号化モードＭ（ｎ）で構成される固定長符号Ｑ（ｎ）が生成される。これにより、全体のビット数は３０ビットから１６ビットに縮小され、また、入力される画素データに拘らず、１６ビットの固定長符号が生成される。なお、ここでは画像データＸ（ｎ）を、アナログデータから１０ビット階調で量子化した量子化データであるとしている。
【０１４９】
予測値生成手段１６は、量子化手段１４から送出された量子化データＺ（ｎ）に基づいて元の画素データを復元する。なお、上述したように、量子化データＺ（ｎ）に基づいて復元された画素データを予測値データｄｉｐとして利用するのは、既に量子化処理をした対象画素データＸ（ｎ）の次の画素データＸ（ｎ＋１）に対して符号化処理を行う場合である。従って、上述したように、Ｚ（ｎ−１）に基づいて予測値生成手段１６で生成される予測値データｄｉｐは、Ｘ’（ｎ）と記載され、Ｚ（ｎ）に基づいて予測値生成手段１６で生成される予測値データｄｉｐは、Ｘ’（ｎ＋１）と記載される。以下では、量子化データＺ（ｎ）に基づいて予測値データＸ’（ｎ＋１）を生成する過程につき説明する。
【０１５０】
図６は、予測値生成手段１６の一構成例を示すブロック図である。図６では、予測値生成手段１６の構成に加えて、本発明装置１のその他の構成要素についても一部図示している。図６に示される予測値生成手段１６は、逆量子化手段２１、バッファ２３を備えて構成される。
【０１５１】
逆量子化手段２１は、バッファ１７から符号化モードＭ（ｎ）、Ｍ（ｎ−１）を読み出す。そして、上述した例によれば、Ｍ（ｎ）＝１の場合には、量子化データＺ（ｎ）はビット幅ｑ＝５で量子化された値であること、すなわち、量子化データＺ（ｎ）が符号化対象データＹ（ｎ）の上位５ビットであり、且つ、当該符号化対象データＹ（ｎ）は、画素データＸ（ｎ）であることを認識する。そして、量子化データＺ（ｎ）の下位５ビットに所定の値（例えば「０００００」）を付して１０ビットからなる逆量子化データＺ’（ｎ＋１）を生成し、予測値データＸ’（ｎ＋１）として減算器１１に出力するとともに、バッファ２３にも送出して一時的にその値を保持する。
【０１５２】
例えば、Ｍ（ｎ）＝１で、量子化データＺ（ｎ）のＲ成分Ｚｒ（ｎ）＝（０１１１０）２の場合には、逆量子化手段２１によって予測値データのＲ成分Ｘｒ’（ｎ＋１）＝（０１１１００００００）２が生成される。
【０１５３】
また、逆量子化手段２１は、Ｍ（ｎ）＝０、Ｍ（ｎ−１）＝０の場合には、量子化データＺ（ｎ）は対象画素データＸ（ｎ）と予測値データＸ’（ｎ−１）の差分値データＤ（ｎ）であることを認識する。そして、バッファ２３に保持されている一画素前に相当する予測値データＸ’（ｎ）を読み出し、量子化データＺ（ｎ）に加算することで、予測値データＸ’（ｎ＋１）を生成する。例えば、Ｍ（ｎ）＝０、Ｍ（ｎ−１）＝０、Ｚｒ（ｎ）＝（００１０１）２、Ｘｒ’（ｎ）＝（００００１００００１）２である場合には、逆量子化手段２１によって、予測値データＸｒ’（ｎ＋１）＝（００００１００１１０）２が生成される。
【０１５４】
また、逆量子化手段２１は、Ｍ（ｎ）＝０、Ｍ（ｎ−１）＝１の場合には、量子化データＺ（ｎ）は対象画素データＸ（ｎ）と予測値データＸ’（ｎ）の差分値データＤ（ｎ）をビット数が所定のビット幅ｍになるように所定の量子化ステップ２ｑで量子化された後クリッピング処理が施された値であることを認識する。図４（ｃ）の場合と同様、Ｔｈ（Ｍ（ｎ−１））＝Ｔｈ（１）＝６３、Ｚｒ（ｎ）＝（０１１１１）２、であるとすれば、量子化ステップ２で量子化された後、オーバーフロー処理が施されたことを認識する。従って、さらにこのとき、Ｘｒ’（ｎ）＝（０００００００１０１）２である場合には、逆量子化手段２１によって、Ｘｒ’（ｎ＋１）＝（０００１０００００１）２が生成される。
【０１５５】
なお、クリッピング処理を行わない方法による場合には、Ｔｈ（Ｍ（ｎ−１））＝Ｔｈ（１）＝６３とすれば、この閾値の値から量子化ステップのビット幅ｑ＝３が導出される。従って、例えば、Ｍ（ｎ）＝０、Ｍ（ｎ−１）＝１、Ｚｒ（ｎ）＝（０１０１１）２、Ｘｒ’（ｎ）＝（０００００００１０１）２である場合には、逆量子化手段２１によって、Ｘｒ’（ｎ＋１）＝（０００１０１１１０１）２が生成される。
【０１５６】
このように、予測値生成手段１６によって、量子化手段１４によって生成された量子化データＺ（ｎ）に基づいて、バッファ１７に保持されている符号化モードＭ（ｎ）及びＭ（ｎ−１）、並びにバッファ２３に保持されている一画素前に相当する予測値データＸ’（ｎ）を用いて、元の対象画素データＸ（ｎ）に近いデータを復元することができ、この値を次の画素データＸ（ｎ＋１）の符号化処理の際に予測値データＸ’（ｎ＋１）として利用することができる。
【０１５７】
また、図５に示したように、本発明装置１によって最終的に生成される固定長符号Ｑ（ｎ）には、量子化データＺ（ｎ）と符号化モードＭ（ｎ）とを含む構成である。このため、この固定長符号Ｑ（ｎ）に基づいて画素データＸ（ｎ）を復元するに際しては、上述した予測値生成手段１６の予測値生成方法と同様の方法を用いることができる。
【０１５８】
図７は、本発明装置１によって生成された固定長符号Ｑ（ｎ）から元の画素データＸ（ｎ）を復元するための画像復号化装置の概略構成を示すブロック図である。
【０１５９】
図７に示される画像復号化装置３０は、逆量子化手段３１、復号化手段３２、バッファ３３、及びバッファ３４を備える。なお、逆量子化手段３１は、図６の予測値生成手段１６における逆量子化手段２１に対応し、バッファ３３はバッファ２３に対応する。
【０１６０】
画像復号化装置３０に対して固定長符号Ｑ（ｎ）が入力されると、まず、復号化手段３２が、固定長符号Ｑ（ｎ）から符号化モードＭ（ｎ）と量子化データＺ（ｎ）を認識する。そして、符号化モードＭ（ｎ）をバッファ３４に送出して保持する。バッファ３４は、一時的に符号化モードの値を保持する構成であり、少なくともデータ復元対象となる固定長符号Ｑ（ｎ）の一つ前の画素に係る固定長符号Ｑ（ｎ−１）に付された符号化モードＭ（ｎ−１）を保持している。
【０１６１】
次に、逆量子化手段３１は、バッファ３４から符号化モードＭ（ｎ−１）を読み出すとともに、Ｍ（ｎ）とＭ（ｎ−１）並びに量子化データＺ（ｎ）を用いて、予測値生成手段１６が予測値データを生成するのと同様に復元データを生成する。なお、予測値生成手段１６は、あくまで符号化対象となっている画素データＸ（ｎ）の次の画素データＸ（ｎ＋１）の符号化処理の際に利用する目的で作成されているため、上記においては、符号化対象の画素データと画素番号を合わせるために、生成される予測値データをＸ’（ｎ＋１）と符号を付して説明を行った。しかし、復号化装置３０は、単に固定長符号Ｑ（ｎ）から元の画素データを復元することを目的としているため、元の画素データと復元後の画素データの画素番号を合わせることが望ましいという観点から、以下では、逆量子化手段３１によって固定長符号Ｑ（ｎ）から生成された復元データをＸ’’（ｎ）と記載する。このとき、上述したように、Ｘ’’（ｎ）とＸ’（ｎ＋１）は実質的には同一のデータとなる。
【０１６２】
逆量子化手段３１は、逆量子化手段２１が予測値データＸ’（ｎ＋１）を生成するのと同様の方法により、復元データＸ’’（ｎ）を生成する。これにより、予測値生成手段１６と同様、量子化手段１４によって生成された量子化データＺ（ｎ）に基づいて、符号化モードＭ（ｎ）及びＭ（ｎ−１）、並びにバッファ２３に保持されている一画素前に相当する復元データＸ’’（ｎ−１）（＝予測値データＸ’（ｎ））を用いて、元の画素データＸ（ｎ）に近い復元データＸ’’（ｎ）を復元することができる。
【０１６３】
以上説明したように、本発明装置１によれば、画素データに応じて、画素データそのものを量子化するＰＣＭ処理と、予測値との差分データを量子化するＤＰＣＭ処理を、自動的に選択して量子化することができる。具体的には、隣接画素との差分値が大きい場合にはＰＣＭ処理によって量子化を行い、差分値が小さい場合にはＤＰＣＭ処理によって量子化を行う。
【０１６４】
そして、更に、隣接画素との差分値が小さい場合であっても、そのさらに一以上前の隣接画素との差分値の大小に応じて符号長を変更することなくビット幅ｑを変化させることで、復元後において誤差の少ない画像データを得ることができる。
【０１６５】
図８は、ある画像において、一つ前の隣接画素との差分値の大小を示す分布であり、実際のＲＧＢ各８ビットの画像（ｄａｔａ１〜ｄａｔａ７）を対象に差分の分布を集計したグラフを示している。図８の例では差分値は−２５５〜＋２５５まで取り得るが、このうちほぼ９６％が−１５〜＋１５の範囲内に含まれており、差分の下位ビットのみを用いて符号化することにより可逆符号化が可能であることが分かる。差分値が大きな画素に対しては差分データではなく画素データを符号化する方がより誤差が少なくなる。
【０１６６】
図９は、図８と同じ画像データにおいて、直前の画素差分が大きい画素のみを対象として差分の分布を集計したグラフを示している。図９から観察されるように、差分の分布は０を中心としたラプラス分布にはならず、ほぼ対称の位置に２つのピークが存在するような分布が示されている。この場合にはたとえ差分データを符号化対象としてもその下位ビットのみを用いて符号化するのではなく、ピークの部分を効率的に符号化できることが望ましいと言える。
【０１６７】
図４に例示して説明したように、本発明装置１によれば、符号化モードＭ（ｎ）＝０、Ｍ（ｎ−１）＝０の場合（図４（ａ）参照）、すなわち、直前の画素成分との差分が小さく、その前の差分も小さい場合には、差分の下位ビットのみを用いてＤＰＣＭ処理が行われる。また、符号化モードＭ（ｎ）＝０、Ｍ（ｎ−１）＝１の場合（図４（ｃ）参照）、すなわち、直前の画素成分との差分が小さく、その前の差分が大きい場合には、差分値を定められたビット幅に収まるように量子化した上でクリッピング処理するか、前記ビット幅に収まるような量子化ステップの下で量子化する。すなわち、これにより、差分データの下位ビットのみを用いて符号化するのではなく、上位ビットの部分、すなわちピークの部分を符号化することができる。さらに、符号化モードＭ（ｎ）＝０の場合（図４（ｂ）参照）、すなわち、直前の画素成分との差分が大きい場合には、差分値を用いるのではなく、画素データそのものを定められたビット幅に収まるように量子化する。
【０１６８】
このように、本発明装置１は、画像データの直前の画素に対する画素差分の情報によって符号の割り当て方を変えて符号化を行う。これにより、この符号化データに基づいて復号化を行うことで、特に画素データの値が大きく変化するエッジ近傍領域において当該画素データの変化を少ない誤差の下で画像情報として復元することができる。
【０１６９】
また、各画素毎に、画素データの値や隣接画素との差分データの値の大小に拘らず、自動的に所定の固定長符号にて符号化を実現することができる。これにより、符号化後のデータ管理が容易化される。
【０１７０】
また、従来構成と同様、原則として隣接画素との差分データが小さい（Ｍ（ｎ）＝０）の場合には、差分値データＤ（ｎ）を量子化するＤＰＣＭ処理を行う構成である。図８の例では、ほぼ９６％が−１５〜＋１５の範囲内に含まれているため、画像を構成するほとんどの画素の符号化の際には、ＤＰＣＭ量子化による量子化データを用いることとなる。従って、従来構成よりも符号化遅延が大きくなるということはない。
【０１７１】
さらに、図２１に示す従来構成では、画素データの差分値の大小に拘らず、ＰＣＭ量子化手段１４４、ＤＰＣＭ量子化手段１４６の双方で量子化を行って量子化データを作成しておき、判定回路１５９によってどちらの量子化データを利用するかを決定する構成であった。すなわち、量子化データの利用の有無に拘らず、常に両方の量子化処理を行う構成であった。これに対し、本発明装置１では、符号化対象決定手段１３によって決定された符号化対象データＹ（ｎ）を用いて量子化手段１４によって量子化処理が施される構成であるため、一画素の一成分毎に、一の量子化処理が実行される構成である。このため、従来構成と比較して、無駄な演算処理を割愛でき、消費電力の抑制を図ることができる。
【０１７２】
さらに、符号化モード決定手段１２は、直前のｋ画素（実施例では１画素）の符号化モードに基づいて、符号化対象データＹ（ｎ）として画素データＸ（ｎ）か差分値データＤ（ｎ）のどちらを利用するか、言い換えれば、ＰＣＭ量子化処理を行うかＤＰＣＭ量子化処理を行うかを決定する構成である。そして、符号化モードＭ（ｎ）は、上記（数１）及び（数２）によって決定される２値の値である。すなわち、符号化モードＭ（ｎ）は、各画素毎に決定される構成であり、各画素の各成分（Ｒ、Ｇ、Ｂ）毎に決定されるものではない。すなわち、ＰＣＭとＤＰＣＭの何れの量子化処理を行うかについては、各画素毎に決定される構成であって、各画素の各成分毎に決定されるものではない。
【０１７３】
このため、最終的に生成される固定長符号Ｑ（ｎ）に基づいて、復号化する際に何れの量子化処理を実行したかを認識するためには、各画素毎に１ビットの符号化モードＭ（ｎ）を付して固定長符号Ｑ（ｎ）を生成すれば良く、画素の各成分毎に何れの量子化処理を実行したかを示すフラグを付して符号を生成する必要はない。従って、図５に示す例のように、各成分毎に１０ビットで構成された計３０ビットの画素データから、１５ビットの量子化データＺ（ｎ）に１ビットの符号化モードＭ（ｎ）を付してなる１６ビットの固定長符号Ｑ（ｎ）に圧縮することができ、高い圧縮率を維持しながら符号化処理を実現することができる。
【０１７４】
また、本発明装置１は、画像情報を符号化することでデータ量を削減する用途に利用することができ、応用範囲は広い。例えば、メモリインタフェースに利用することで、メモリ書き込み時に本発明装置１を用いて符号化処理を行い、読み出し時に復号化処理を行うことで、メモリ容量とアクセスのバンド幅を削減することができるとともに、消費電力の削減も図ることができる。
【０１７５】
図１０は、本発明に係る符号化装置及び復号化装置を備える画像符復号化システムの一例としてメモリシステムに応用した場合の実施例である。図１０に示されるメモリシステム４０は、メモリインタフェース４１と記録手段４２を備え、メモリインタフェース４１は、上述した本発明に係る符号化装置１及び復号化装置３０を備える。
【０１７６】
このように構成されるとき、メモリシステム４０に対して所定の情報Ｄｉの書き込み指示が行われると、符号化装置１によって固定長符号Ｄｑに変換された後に記録手段４２に格納される。一方、読み出し指示が行われると、記録手段４２から固定長符号Ｄｑを読み出し、復号化装置３０によって復号化され、元の情報Ｄｉから比べて誤差の少ない復元データＤｉ’’が出力される。情報Ｄｉが画像情報である場合には、読み出された復元データＤｉ’’に基づいて得られる画像を表示することで、上述したように、特に画素データの値が大きく変化するエッジ近傍領域において当該画素データの変化を少ない誤差の下で画像情報として復元することができる。また、書き込み時には固定長符号Ｄｑに符号化して記録手段４２に格納することができるので、メモリ容量及びアクセスのバンド幅を削減することができるとともに、消費電力の抑制も図られる。
【０１７７】
以下、別実施形態につき説明する。
【０１７８】
〈１〉  上述の実施形態では、対象画素及び当該対象画素の直前画素に係る符号化モードの値に基づいて量子化手段１４が量子化ステップを決定する構成としたが、対象画素の直前一画素のみならず、直前の数画素に係る符号化モードの値も考慮して量子化ステップを決定する構成としても構わない。
【０１７９】
〈２〉  上述の実施形態では、先頭画素以外については、差分値データＤ（ｎ）に基づいて決定された符号化モードＭ（ｎ）に従って、ＰＣＭ処理かＤＰＣＭ処理の何れかの量子化処理が実行される構成であったが、何れの処理に基づいて量子化処理を行うかを外部から任意に指定できる機能を備えていても良い。また、上述したように、通常はＤＰＣＭ処理によって量子化処理が行われる頻度が多くなるので、所定数の画素毎に強制的にＰＣＭ処理を実行させる機能を更に備えていても良い。これによって、符号化対象データが連続して差分値データとなることを回避し、復号化時において多くの画素を遡って復号化処理するのを回避することができる。
【０１８０】
また、常に差分値に基づいて符号化処理を行った場合、ある箇所で大きな誤差が生じていれば、生成された量子化データ（固定長符号）が複数連続して誤差を有した状態となり得る。このため、所定数の画素毎に強制的にＰＣＭ処理を実行させる機能を有することで、ある箇所で誤差が生じていた場合であっても、その誤差の影響を最小限に抑えることが可能となる。
【０１８１】
図１１は、本別実施形態に係る画像符号化装置の一部構成を示すブロック図の一例である（図１１（ａ）〜（ｃ））。図１１（ａ）は、走査順に整列した画素数を計測するカウンタ５１を備えた例であり、対象画素データｄｉがカウンタ５１に入力される構成である。また、図１１（ｂ）は、符号化モードＭがＭ＝０を示す状態が連続している画素数を計測するカウンタ５２を備えた例であり、符号化モード決定手段１２から出力される符号化モードＭがカウンタ５２に入力される構成である。
【０１８２】
カウンタ５１及びカウンタ５２は、あらかじめ定められた閾値ＴＨｃｏｕｎｔと一致するまで順にカウントアップし、ＴＨｃｏｕｎｔと一致すれば再び０クリアする。符号化処理モード決定手段１２は、カウンタ５１及びカウンタ５２が示すカウント値がＴＨｃｏｕｎｔになった時点で強制的にＭ’（ｎ）＝１とする。これにより、連続したＴＨｃｏｕｎｔ画素のうち少なくとも１画素はＰＣＭ処理される。ＤＰＣＭ処理によって符号化処理された画素に対しては差分値が符号化されているため、復号化処理においては１つ前の画素に遡って復号化処理を行う必要があり、最悪の場合、走査順に整列した先頭の画素まで遡る必要がある。しかし、本別実施形態の場合には、最悪でもＴＨｃｏｕｎｔ画素前まで遡ればＰＣＭ処理された画素に遭遇するため、多くの画素を遡って復号化処理するのを回避することができ、同時に差分値にもとづく誤差の蓄積の影響も小さく抑えることができる。
【０１８３】
また、所定数の画素毎に強制的にＰＣＭ処理を実行させる機能を有する構成としては、図１１（ａ）、（ｂ）に示す構成例の他、図１１（ｃ）に示すように、外部入力端子ｉｃ１を備え、この外部入力端子ｉｃ１から符号化モード決定手段１２に対して与えられた信号に基づいて強制的にＰＣＭ処理する構成とすることもできる。かかる構成により、ＰＣＭ処理を実行するタイミングを外部から任意に指定できる。
【０１８４】
さらに、上記図１１（ａ）〜（ｃ）に示す構成を適宜組み合わせて、強制的にＰＣＭ処理を実行可能に構成されるものとしても構わない。
【０１８５】
〈３〉  上述の実施形態では、画像の先頭に係る画素については、Ｍ（ｎ）＝１、すなわち、ＰＣＭ処理によって量子化処理が行われる。上述したように、画像を構成する複数の画素を量子化するに際しては、ＤＰＣＭ処理によって量子化処理を行う頻度が高くなる。このため、先頭画素の量子化処理にエラーが発生すれば、その後の画素に係る量子化データ（固定長符号）に大きな悪影響を及ぼす可能性がある。また、特に走査線の先頭画素においては、ＰＣＭ処理に伴う量子化誤差が少なからず発生する。このため、少なくとも先頭画素については、少ない誤差で復元ができるように、複数の固定長符号に割り当てて符号化をする構成としても良い。
【０１８６】
図１２は、画素データと本発明装置によって符号化された固定長符号化データの一例であり、図１２（ａ）が上述した実施形態に係る本発明装置による場合、図１２（ｂ）が本別実施形態に係る本発明装置による場合である。いずれの場合も、図５と同様、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれ１０ビットずつの計３０ビットからなる対象画像データＸ（ｎ）から固定長符号Ｑ（ｎ）を生成する場合について示されている。
【０１８７】
図１２（ａ）は、図５と同様、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれ１０ビットずつの計３０ビットからなる画素データＸ（ｎ）から、Ｚｒ（ｎ），Ｚｇ（ｎ），Ｚｂ（ｎ）それぞれ５ビットずつの計１５ビットの量子化データＺ（ｎ）と、１ビットの符号化モードＭ（ｎ）で構成される固定長符号Ｑ（ｎ）が生成される。このとき、上述したように、本発明装置は、画像の先頭に係る先頭画素に対し、Ｍ（ｎ）＝１、すなわち、ＰＣＭ処理によって量子化処理を行う。
【０１８８】
上述の実施形態では、図１２（ａ）に示すように、画像の先頭に係る画素についても３０ビットからなる画素データＸ（０）を１６ビットの固定長符号Ｑ（０）に符号化する。一方、本別実施形態の場合、図１２（ｂ）に示すように、画像の先頭に係る画素については３０ビットからなる画素データＸ（０）を２つの１６ビットの固定長符号Ｑ（０１）、Ｑ（０２）に符号化する。このとき、画素データＸ（０）から固定長符号Ｑ（０１）及びＱ（０２）への符号化方法は任意である。すなわち、量子化手段１４は、符号化対象データが先頭画素に対応するデータである場合にのみ、上述した量子化方法とは異なる予め定められた量子化方法により「形式的な」量子化処理（再量子化処理）を行う。このとき、図１２（ｂ）に示すように、生成される複数の固定長符号が有するビット数が、画素データを構成するビット数以上となるように量子化処理（再量子化処理）を行う。なお、先頭に係る画素Ｘ（０）以外の画素データＸ（ｎ）については、図１２（ａ）と同様、１６ビットの固定長符号Ｑ（ｎ）に符号化する。
【０１８９】
このように構成されるとき、Ｑ（０１）、Ｑ（０２）には３２ビットの情報量を保持することが出来るため、画素データＸ（０）を構成するビット数以上のビット数を用いて情報を保持することができるため、画素データＸ（０）については、可逆的に復号化を行うことが可能となり、これによって当該画素データＸ（０）に対する量子化誤差は０になる。また、生成される符号化データも先頭画素のみに対応する固定長の増分しかないため、固定長符号という性質も大きく損なわれない。本実施例ではＸ（０）を符号化してＱ（０１）とＱ（０２）に割り当てたが、圧縮率によっては同様にＸ（０）をＱ（０１）, Ｑ（０２）, …, Ｑ（０ｋ）(ｋ≧１)に割り当てても良い。
【０１９０】
〈４〉  上述の実施形態において説明に用いた各画素データ、符号化後の符号長、量子化ステップの値は一例であり、これらの値に限定されるものではない。また、画素データはＲＧＢ形式に限られず、その他の形式（ＹＵＶ形式等）であっても構わない。また、画素を構成する各成分（Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分など）に割り当てられるビット長がそれぞれ異なっても構わない。特に、画像の入力データがＲＧＢフォーマットの場合、ＲＧＢデータをＹＵＶ４：２：２形式やＹＵＶ４：２：０形式等に適宜変換した後に当該変換後のデータを入力端子ｉｔ１から入力して後段の各処理を実行させることで、圧縮率を高める機能を有する構成としても良い。この場合には、上述した「画素データ」は、各画素のデータに対して前記変換処理を施した後のデータに相当する。
【０１９１】
図１３はＲＧＢ形式をそれぞれ入力段でＹＵＶ４：２：２、ＹＵＶ４：２：０形式に変換してからのデータを入力端子ｉｔ１から入力して後段の各処理を実行させる実施例を示す。図１３（ａ）に示すように、入力端子ｉｔ２から処理前の画素データが入力され、変換手段６１によって画素形式が変換された後、出力端子ｏｔ２から画素形式変換後の画素データが出力される。そして、変換後の画素データが減算器１１並びに符号化対象決定手段１３に対して与えられ、後段の処理が行われる構成である。
【０１９２】
ＲＧＢ→ＹＵＶ４：２：２変換ではＹ成分はＲＧＢの１画素毎に１データ、Ｕ成分とＶ成分はＲＧＢの２画素毎に各１データ生成されるため、図１３（ｂ）に示すように変換後のデータ量は２／３になる。ＲＧＢ→ＹＵＶ４：２：０変換ではＹ成分はＲＧＢの１画素毎に１データ、Ｕ成分とＶ成分はＲＧＢの４画素毎に各１データ生成されるため、図１３（ｃ）に示すように変換後のデータ量は１／２になる。これらを本発明の画像符号化装置により変換すると全体として圧縮率は（ｂ）の場合１／３、（ｃ）の場合１／４にとなり圧縮率が高くなる。これらの場合、前段のＹＵＶ変換回路にＵ成分とＶ成分を計算するためのバッファを必要とする。
【０１９３】
なお、この画素データの形式を変換する変換手段６１は、本発明装置１の内部に備える構成でも構わないし、本発明装置１の外部に備える構成でも構わない。前者の場合は、図１３（ａ）に示す出力端子ｏｔ２から出力されるデータが図１における入力端子ｉｔ１に入力される構成である。また、後者の場合は、変換手段６１が図１における入力端子ｉｔ１の後段に備えられ、入力端子ｉｔ１から与えられる画素データが図１３（ａ）に示す入力端子ｉｔ２に入力されるとともに、出力端子ｏｔ２から変換後の画素データが減算器１１及び符号化対象決定手段１３に与えられる構成となる。
【０１９４】
〈５〉  上述の実施形態では、図１の符号化モード決定手段１２、及び符号化対象決定手段１３の入力データとして、対象画素データＸ（ｎ）と予測値データＸ’（ｎ）を単純に差分した差分値データＤ（ｎ）＝Ｘ（ｎ）−Ｘ'（ｎ）を利用する構成としたが、差分値データＤ（ｎ）を、後述する所定の差分統計データｒで除算した量子化差分値データＤ’（ｎ）を前記符号化モード決定手段１２、及び符号化対象決定手段１３の入力データとする構成としても構わない。図１の構成に倣って、対象画素データをｄｉ、予測値データｄｉｐ、差分値データをｄｉと記載し、量子化差分値データをｄｉｄｑと記載した場合、ｄｉｄｑ＝（ｄｉ−ｄｉｐ）／ｒが符号化モード決定手段１２、及び符号化対象決定手段１３に入力されるものとして良い。
【０１９５】
尚、以下では、データｄｉｄとデータｄｉｄｑを区別するために、図１４におけるデータｄｉｄを「単純差分値データ」と称し、量子化された差分値データを「量子化差分値データ」と称する。そして、これらの「単純差分値データ」並びに「量子化差分値データ」を併せて「差分値データ」と総称するものとする。
【０１９６】
図１４は、本別実施形態に係る画像符号化装置の一部構成を示すブロック図の一例であり、図１に示す構成と比較して、新たに差分値量子化手段１８を備える点が異なる。
【０１９７】
この差分値量子化手段１８は、減算器１１から出力される、入力される対象画素データｄｉと予測値データｄｉｐとの差分値である単純差分値データｄｉｄが入力されると、この単純差分値データｄｉｄに対して所定の差分統計データｒを利用して量子化処理を行い、量子化差分値データｄｉｄqを生成する。そして、この量子化差分値データｄｉｄｑを、符号化モード決定手段１２、及び符号化対象決定手段１３に出力する構成である。
【０１９８】
そして、符号化モード決定手段１２は、上述した実施形態では単純差分値データｄｉｄに基づいて符号化モードを決定していたが、これに代えて量子化差分値データｄｉｄｑに基づいて符号化モードＭを決定する。又、符号化対象決定手段１３は、符号化モードＭに基づいて、対象画素データｄｉと量子化差分値データｄｉｄｑのいずれを符号化対象データｄｉｙとするかを決定し、出力する。
【０１９９】
差分値量子化手段１８は、バッファ１７から直前のｋ画素（ｋは自然数。該ｋ画素が統計対象画素に相当）の符号化モードM(n−k),…,M(n−1)を読み出し、この符号化モードM(n−k),…,M(n−1)の各値によって一意に定まる差分統計データｒを算出する。より具体的には、直前のｋ画素の符号化モードM(n−k),…,M(n−1)において、Ｍ（ｎ）＝１となる符号化モードをカウントした値ＭＣｏｕｎｔを用いて、ＭＣｏｕｎｔが大きいほど値が小さくなるように定められた算定式に基づいて差分統計データｒを算出する。そして、算出された差分統計データｒと単純差分値データｄｉｄ（＝Ｄ（ｎ））を用いて、量子化差分値データｄｉｄｑ（＝Ｄ’（ｎ）＝Ｄ（ｎ）／ｒ）を出力する。
【０２００】
例えば、ｋ＝５の場合、差分値量子化手段１８は直前の５画素の符号化モードM(n−5),…,M(n−1)において、Ｍ（ｎ）＝１となる符号化モードをカウントした値をＭＣｏｕｎｔとすると、差分統計データｒは、所定の定数Ｇ、Ｈを用いて、ｒ＝Ｇ＋（ＭＣｏｕｎｔ／ｋ）×Ｈによって算出する。具体的に、Ｇ＝１、Ｈ＝２とし、対象データｄｉに対応したＭＣｏｕｎｔ＝４である場合、ｒ＝１＋４／５×２＝２．６と算出される。
【０２０１】
そして、単純差分値データｄｉｄを、この差分値量子化手段１８で算出された差分統計データｒで除して、量子化差分値データｄｉｄｑを算出する。
【０２０２】
上述した実施形態の場合、例えば、図２の画素Ｃ：Ｘ（ｎ）＝（３００，５２０，７６４）の予測値が（２７６，５１２，７６８）であるとすれば、単純差分値データＤ（ｎ）は、Ｄ（ｎ）＝（３００，５２０，７６４）−（２７６，５１２，７６８）＝（２４，８，−４）と算出される。ここで、Ｔｈ（０）＝１５＝（１１１１）２、Ｔｈ（１）＝６３＝（１１１１１１）２とし、ｒ＝１であった場合、max(|Dr(n)|, |Dg(n)|, |Db(n)|) = 24となり、画素Ｃの一画素前の画素の符号化モードＭ（ｎ−１）の値によって画素Ｃの符号化モードＭ（ｎ）が変化する。すなわち、Ｍ（ｎ−１）＝０であればＴｈ（Ｍ（ｎ−１））＝１５であるため（数１）によりＭ（ｎ）＝１と決定し、逆に、Ｍ（ｎ−１）＝１であればＴｈ（Ｍ（ｎ−１））＝６３であるため（数２）によりＭ（ｎ）＝０と決定する。
【０２０３】
一方、本別実施形態のように、差分値量子化手段１８を備えた場合において、差分統計データｒ＝２であるとすれば、量子化差分値データＤ’（ｎ）＝Ｄ（ｎ）／ｒ＝（２４／２，８／２，−４／２）＝（１２，４，−２）となり、max(|D’r(n)|, |D’g(n)|, |D’b(n)|) = 12となるため、画素Ｃの一画素前の画素の符号化モードＭ（ｎ−１）が０か１に拘らず、上記（数１）に基づいてＭ（ｎ）＝０となる。
【０２０４】
このように、本別実施形態において、量子化差分値データｒ＝２の場合には、上述した実施形態と比較して、符号化対象データの候補として符号化対象決定手段１３に与えられる差分値データ（図１の場合の単純差分値データ、図１４の場合の量子化差分値データ）の取り得る値が１／２となるため、量子化データｄｉｚのビット数が等しい場合においては、符号化対象データｄｉｙとして２倍の値まで表現することができる。このため、図１の構成の場合と等しいビット数でより大きい変化のダイナミックレンジを表現可能であり、当該復元後のデータにおいても、ダイナミックな変化を忠実に復元することができる。
【０２０５】
尚、図１の場合は、図１４において量子化統計データｒ＝１とした場合と実質的に等価である。
【０２０６】
無論ｒ＝２の場合に限らず、ｒ＞１となる値において、符号化対象データｄｉｙとなる差分値データの取り得る値が１／ｒとなる（例えば、前述の例であれば、ｒ＝２．６であるため、差分値データの取り得る値は１／２．６となる）。このため、量子化データｄｉｚのビット数が等しい場合においては、符号化対象データｄｉｙとしてｒ倍の値まで表現することができる。このため、さまざまな変化のダイナミックレンジを表現可能であり、当該復元後のデータにおいても、ダイナミックな変化を忠実に復元することができる。
【０２０７】
また、上述の例では、直前のｋ画素の符号化モードM(n−k),…,M(n−1)を用いて差分統計データｒを決定する構成としたが、対象画素の直前ｋ画素のみならず、直前の数フレームに係る符号化モードの値も考慮して差分統計データを決定する構成としても構わない。
【０２０８】
また、所定数の画素毎に強制的に通常のＰＣＭ／ＤＰＣＭ処理を実行させる機能を有する構成としても良い。この場合は、図１１（ａ）或いは（ｂ）と同様に処理対象画素数をカウントする所定のカウンタを備え、このカウンタが所定の閾値ＴＨｃｏｕｎｔまでカウントアップを行い、ＴＨｃｏｕｎｔと一致した時点で再び０クリアする。差分値量子化手段１８は、このカウンタがＴＨｃｏｕｎｔと等しい値を示した段階で、強制的にｒ＝１とする。このとき、連続したＴＨｃｏｕｎｔ画素の内、少なくとも１画素は、単純差分値データに基づいてＰＣＭ／ＤＰＣＭ処理が行われる。これにより、前記差分統計データが局所的に連続して大きい値をとった場合であっても、少なくとも予め定められた所定のＴＨｃｏｕｎｔ画素数毎には、単純差分値データに基づいてＰＣＭ／ＤＰＣＭ処理が行われるため、最低でも前記ＴＨｃｏｕｎｔ画素だけ遡ることで、確実に復号化処理を行うことができる。これにより、復号化処理を行うに際し必要な情報を取得するために当該演算対象となっている画素から遡る画素数を最小限に抑制することができる。
【０２０９】
なお、同様に、差分値量子化手段１８が所定のフレーム数毎に強制的にｒ＝１とする構成としても良い。
【０２１０】
更に、例えば、図１４（ｂ）に示すように、差分値量子化手段１８に対して外部から信号入力が可能な外部入力端子ｉｃ２を備え、この外部入力端子ｉｃ２から信号が与えられると、差分統計データｒを強制的にｒ＝１とする構成としても良い。このような構成とすることで、さまざまな変化のダイナミックレンジを表現可能にしつつ、一方で、外部から任意に指定されたタイミングの下で強制的に図１の構成と同様のＰＣＭ／ＤＰＣＭ処理を実行させることができる。
【０２１１】
なお、図１４の構成の符号化装置で符号化されたデータを復号化するに際しては、図７に示す復号化装置の構成において、逆量子化手段３１が、符号化モードＭ（ｎ）を参照することで、量子化データＺ（ｎ）がＤＰＣＭ処理によって量子化されたものであると認識すると、バッファ３４から直前のｋ画素の符号化モードM(n−k),…,M(n−1)を読み出して差分統計データｒを導出し、この差分統計データｒと量子化データＺ（ｎ）を用いて復元データＸ’'（ｎ）を生成するものとして構わない。
【０２１２】
〈６〉  上述の実施形態では、符号化対象決定手段１３に対し、対象画素データｄｉと差分値データｄｉｄが入力される構成であった。これに対し、図１５に示す構成のように、対象画素データｄｉｄに代えて、後述する誤差付対象画素データｄｉｅｉが符号化対象決定手段１３に入力される構成としても構わない。以下では、まず本別実施形態の構成例を具体的に説明した後、このような構成とした場合の効果について説明する。
【０２１３】
図１５は、本別実施形態に係る画像符号化装置の構成を示すブロック図の一例であり、図１に示す構成と比較して、新たに符号化時誤差生成手段１９，符号化時誤差加算手段２０を備える点が異なる。
【０２１４】
符号化時誤差生成手段１９は、予め定められた方法によって入力画素に対する符号化時誤差データｅｉを演算して出力する。符号化時誤差加算手段２０は、入力される対象画素データｄｉと符号化時誤差生成手段１９より与えられる符号化時誤差データｅｉを加算して、誤差付対象画素データｄｉｅｉを符号化対象決定手段１３に出力する。
【０２１５】
図１６〜図１８は、それぞれ符号化時誤差生成手段１９の構成例を示すものである。誤差生成手段１９は、図１６〜図１８の各図に示されるいずれか一の構成を採用するものとしても構わないし、その他の構成であっても良い。
【０２１６】
図１６（ａ）に示す符号化時誤差生成手段１９は、疑似乱数発生器７１と減算器７２を備えて構成される。疑似乱数発生器７１としては、例えば一般的に用いられているＬＦＳＲ（Linear Feedback Shift Resister）を採用することができる。また、減算器７２には、疑似乱数発生器７１から発生される乱数と、同疑似乱数発生器７１から出力される乱数の中央値が入力され、これらの差分が符号化時誤差データｅｉとして出力される。
【０２１７】
このように構成されるとき、符号化時誤差データｅｉは平均が０の疑似乱数として表される。そして、この符号化時誤差データｅｉと対象画素データｄｉが加算された誤差付対象画素データｄｉｅｉが符号化対象決定手段１３に入力される。そして、符号化モードＭ（ｎ）＝１の場合には、対象画素データｄｉではなく、この誤差付対象画素データｄｉｅｉを用いて量子化を行う。なお、疑似乱数の平均を０にするのは、画像の平均輝度が圧縮前後で変化したり、誤差付対象画素データｄｉｅｉと対象画素データｄｉとが全体的に大きく乖離することを防ぐ目的である。
【０２１８】
図１６（ｂ）は図１６（ａ）に示される符号化時誤差生成手段１９の下で誤差付対象画素データｄｉｅｉを算出する場合の算出例を示す表である。すなわち、符号化時誤差生成手段１９から順次出力される符号化時誤差データｅｉの値を、順次与えられる対象画素データｄｉの各成分毎に加算することで誤差付対象画素データｄｉｅｉを算出する。なお、図１６（ｂ）では、白く塗りつぶした領域がＰＣＭ処理対象（すなわちＭ（ｎ）＝１）の画素であり、斜線で塗りつぶした領域がＤＰＣＭ処理対象（すなわちＭ（ｎ）＝０）の画素である（以下、図１７，図１８においても同様とする）。誤差付対象画素データを用いて量子化が行われるのは、ＰＣＭ処理の場合であるため、図１６（ｂ）では座標（１，１）及び（１，３）に係る画素についての演算内容を代表して記載している。一方、上述したように、ＤＰＣＭ処理対象の画素においては、上述した実施形態と同様、差分値データｄｉｄを量子化処理の対象とするか、もしくは、上記別実施形態〈５〉のように、量子化差分値データｄｉｄｑを量子化処理の対象とすれば良い。以下の、図１７，図１８の場合も同様である。
【０２１９】
図１７（ａ）に示す符号化時誤差生成手段１９は、画素の座標を認識するためのカウンタ７３，７４と、誤差生成演算器７５を備える構成である。そして、誤差生成演算器７５内には、Ｒ，Ｇ，Ｂ各成分に対する誤差演算用の関数式が格納されている。図１７の符号化時誤差生成手段１９は、対象画素データの画素座標に応じて符号化時誤差データｅｉが決定される構成である。このように構成した場合、動画の各フレームの同じ座標に対する符号化時誤差データeiが常に一定の値となるため、静止画を連続して表示した場合にフレーム間で誤差データeiが変動することによってゆらぎが生じる事態を回避することができる。
【０２２０】
図１７（ｂ）は、図１７（ａ）に示される符号化時誤差生成手段１９の下で誤差付対象画素データｄｉｅｉを算出する場合の算出例を示す表である。図１７（ａ）に示す誤差生成演算器７５は、座標（Ｘ，Ｙ）の値に基づいて算出された値の３２の剰余から、その平均値が０になるように１６を減じた値を符号化時誤差データｅｉとする構成である。座標（１，１）に対応する画素に着目すると、誤差生成演算器７５は、両カウンタ７３，７４の値を読み出して座標が（１，１）であることを認識し、Ｘ＝１，Ｙ＝１を代入して各Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれにの符号化時誤差データｅｉ＝Ｆ（１，１）を算出して出力する。ここでは、Ｆ（１，１）＝（−１６，−１４，−１０）と算出されたので、符号化時誤差加算手段２０は、座標（１，１）に係る対象画素データｄｉ＝（６４，６４，６４）に前記符号化時誤差データｅｉを加算して、誤差付対象画素データｄｉｅｉ＝（６３，７１，６８）を符号化対象決定手段１３に送出する。なお誤差生成演算器７５からの出力の平均値が０になるように１６を減じているのは、図１６の構成の場合と同様、誤差付対象画素データｄｉｅｉと対象画素データｄｉとが全体的に大きく乖離することを防ぐ目的である。
【０２２１】
図１８（ａ）に示す符号化時誤差生成手段１９は、画素の座標を認識するためのカウンタ７６，７７、要素選択部７８、及び誤差行列が登録されている誤差行列メモリ７９を備える構成である。誤差行列メモリ７９には、予め複数の座標に係る符号化時誤差データの算出に用いられる行列（誤差行列）が登録されている。要素選択部７８は、誤差行列メモリ７９から誤差行列を読み出し、カウンタ７６，７７から対象画素の座標を読み出して、当該座標に対応する誤差行列の要素を選択し、この値を符号化時誤差データｅｉとして出力する。なお、ここでは、一例として誤差行列を４×４行列としているため、同一行においては４列おきに、また、同一列においては４行おきに符号化時誤差データの値が共通となる。さらに、ここでは、一の画素に対しては、Ｒ，Ｇ，Ｂの各成分間で共通の符号化時誤差データを用いるものとする。
【０２２２】
図１８（ｂ）は、図１８（ａ）に示される符号化時誤差生成手段１９の下で誤差付対象画素データｄｉｅｉを算出する場合の算出例を示す表である。例えば、座標（１，１）に対応する画素に着目すると、要素選択部７８は、両カウンタ７６，７７の値を読み出して座標が（１，１）であることを認識し、誤差行列メモリ７９から読み出した誤差行列Ａのうち、座標（１，１）に対応する要素を選択して、符号化時誤差データｅｉ（＝−８，−８，−８）を決定する。符号化時誤差加算手段２０は、座標（１，１）に係る対象画素データｄｉ＝（６４，６４，６４）に前記符号化時誤差データｅｉを加算して、誤差付対象画素データｄｉｅｉ＝（５６，５６，５６）を符号化対象決定手段１３に送出する。
【０２２３】
なお、図１８では、誤差行列を４×４としたが、これは一例であって、８×８等他の大きさの行列を利用することも当然に可能である。また、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれにおいて符号化時誤差データを共通としたが、誤差行列をＲ，Ｇ，Ｂ各成分ごとに異なるデータとしたり、要素選択後に所定の演算を施すことで、Ｒ，Ｇ，Ｂ各成分間でも異なる符号化時誤差データを採用するものとしても良い。
【０２２４】
符号化時誤差生成手段１９は、図１６〜図１８に示す例の他、例えばこれまでの対象画素データの値や、符号化時誤差データの値の統計値や実績値を記録しておき、この記録された過去の値に基づいて符号化時誤差データを算出する構成としても良い。
【０２２５】
図１６〜図１８に示した構成例、その他の方法のいずれの場合を用いても、符号化時誤差データｅｉの分布の平均を０であるように疑似ランダム化すれば、例えば画像データの任意の領域aにおいて、その領域内のすべての画素値の輝度の和をΣaで表すとΣa（ｄｉ＋ｅｉ）−Σa（ｄｉ）≒Σa（ｅｉ）＝０となり、各領域の輝度や色相は視覚的に変わらない。このため、符号化時誤差データを加算したことで、量子化後のデータを復元した場合に画像の歪みが加わるということはない。
【０２２６】
次に、本実施形態における処理によって得られる効果について、具体的な処理例を用いて説明する。図１９は、本別実施形態における処理例を示すものである。入力画像データ例として10bit階調の画像（STRIPE_GRAD）を考える。画素の座標を（X,Y）(1≦X≦1920, 1≦Y≦1080)に対してSTRIPE_GRAD（X,Y）の画素のRGB成分（R,G,B）は以下の（数３）で与えられるとする。なお、このとき、STRIPE_GRADは図１９（ａ）に示されるような画像データとなる。
【０２２７】
（数３）
STRIPE_GRAD（X,Y） = (Y,Y,Y)  (Xが奇数のとき)
STRIPE_GRAD（X,Y） = (0,0,0)  (Xが偶数のとき)
【０２２８】
ここで、図１９（ａ）に示される画像データに対し、上述した実施形態の符号化装置を用いて符号化処理を行う場合、Ｙ座標の値が大きいところでは差分値データＤ（ｎ）の各成分中の最大値がＴｈ（Ｍ（ｎ−１））に比較して大きな値になるため、符号化モードＭ（ｎ）＝１となって対象画素の符号化モードがすべてＰＣＭ処理モードになる。このとき、各画素の成分は、符号化時に２５で除することによって５ビットに量子化され、復号化時に２５を乗じることによって１０ビットに逆量子化される。このような処理によって符号化されたデータを復号化した後の画像STRIPE_GRAD_Aは以下の（数４）のように実質的に５ビット階調になる。なお、下記において［ｘ］はｘの小数点以下を切り捨てることを表している。
【０２２９】
（数４）
STRIPE_GRAD_A（X,Y）= ([Y/32]×32, [Y/32]×32, [Y/32]×32)  (Xが奇数のとき)
STRIPE_GRAD_A（X,Y）= (0,0,0)  (Xが偶数のとき)
【０２３０】
このとき、STRIPE_GRAD_Aの画像データは、図１９（ｂ）に示すようにSTRIPE_GRADの画像データ（元画像データ）には存在していない疑似輪郭が表示される場合が生じる。
【０２３１】
本別実施形態の符号化装置を用いる場合でも、同様にＹ座標の値が大きいところでは対象画素の符号化モードがすべてＰＣＭ処理モードになる。しかし、量子化手段１４では、符号化時誤差生成手段１９によって生成された符号化時誤差データｅｉが各画素の成分に加算された誤差付対象画素データｄｉｅｉに対する５ビット量子化が行われる。そして、復号化時に１０ビットに逆量子化される。このような処理によって符号化されたデータを復号化した後の画像STRIPE_GRAD_Bは以下の（数５）のようになる。なお、以下においてｅｉＲ，ｅｉＧ，ｅｉＢとはそれぞれ符号化時誤差データｅｉの各成分（Ｒ、Ｇ，Ｂ成分）を表している。
【０２３２】
（数５）
STRIPE_GRAD_B（X,Y）= ([(Y+eiR)/32]×32, [(Y+eiG)/32]×32, [(Y+eiB)/32]×32) (Xが奇数のとき)
STRIPE_GRAD_B（X,Y）= (0,0,0) (Xが偶数のとき)
【０２３３】
上記（数５）において、|eiC|＜32（CはR,G,Bのいずれか）であった場合、[(Y＋eiC)/32]×32は最終的に([Y/32]×32−32)、([Y/32]×32)、([Y/32]×32 + 32)の３値のいずれかを取る。つまり、加算される符号化時誤差データｅｉの値に応じて復元される値が変化するため、STRIPE_GRAD_A画像では疑似輪郭が現れた付近の領域においてもSTRIPE_GRAD_B画像では疑似輪郭が見られないという効果が期待できる（図１９（ｃ）参照）。
【０２３４】
すなわち、本別実施形態は、例えば画像STRIPE_GRADのような、上記実施形態の符号化装置で符号化処理を行った後に復号化処理を実行した場合に疑似輪郭が生じてしまうような一定の画像に対し、符号化時誤差データを意図的に加えることで当該疑似輪郭を生じさせないようにする効果を示すものである。
【０２３５】
〈７〉  上述の画像復号化装置の実施形態では、図７の逆量子化手段３１の出力データをそのまま復元データＸ’’（ｎ）とする構成としたが、逆量子化手段３１の出力データの代わりに、同データに後述する復号化時誤差データｅｏを加算した誤差付復元データとする構成としても構わない。すなわち、図７の構成において、逆量子化手段３１の出力データｄｏと復号化時誤差データｅｏが加算されて得られる誤差付復元データｄｏｅｏ（＝ｄｏ＋ｅｏ）を復元データＸ’’（ｎ）として出力するものとしても良い。
【０２３６】
図２０は、本別実施形態に係る画像復号化装置の構成を示すブロック図の一例であり、図７に示す構成と比較して、逆量子化手段３１内に、復号化時誤差生成手段３５、復号化時誤差加算手段３６を備える点が異なる。なお、説明の都合上、逆量子化手段３０内において、復号化手段から与えられる量子化データＺ（ｎ）と、バッファ３４から与えられる符号化モードＭ（ｎ），Ｍ（ｎ−１）、並びにバッファ３３から与えられる画素データＸ（ｎ）を用いて復元データｄｏを作成する演算処理部を逆量子化処理部３７と記載する。図６における逆量子化手段２１や、図７における逆量子化手段３１は、この逆量子化処理部３７は備えるものの、復号化時誤差生成手段３５、復号化時誤差加算手段３６を備えない構成である。
【０２３７】
復号化時誤差生成手段３５は、予め定められた方法によって逆量子化手段３１の出力データｄｏに対する復号化時誤差データｅｏを演算して出力する。逆量子化処理部３７は、符号化モードＭ（ｎ）に応じて出力データｄｏを直列復元データとして出力するか、復号化時誤差加算手段３６に出力するかを選択して実行する。すなわち、逆量子化手段３１は、符号化モードＭ（ｎ）＝１である場合に、復号化時誤差加算手段３６によって逆量子化処理部３７からの出力データｄｏと復号化時誤差生成手段３５より与えられる復号化時誤差データｅｏを加算し、この加算結果として得られる誤差付復元データｄｏｅｏを復元データＸ’’（ｎ）として出力する。一方、符号化モードＭ（ｎ）＝０の場合には、逆量子化手段３１は、逆量子化処理部３７からの出力データｄｏをそのまま復元データＸ’’（ｎ）として出力する。
【０２３８】
なお、復号化時誤差生成手段３５としては、上述した符号化時誤差生成手段１９と同様の構成で実現することができる。
【０２３９】
すなわち、例えば、図１６と同様に、復号化時誤差生成手段３５が、平均が０の分布を持つ疑似乱数を前記復号化時誤差データとして出力する構成としても構わない。また、図１７と同様に、復号化時誤差生成手段３５が、内部に保持された関数式に前記対象固定長符号の位置座標情報を代入して演算することで、前記対象固定長符号に対応する前記復号化時誤差データを生成して出力する構成としても構わない。また、図１８と同様に、復号化時誤差生成手段３５が、内部に保持された行列の中から、前記対象固定長符号の位置座標情報に対応した要素を選択して前記対象固定長符号に対応する前記復号化時誤差データを生成して出力する構成としても構わない。
【０２４０】
入力画像データ例として図１９（ａ）で示した10bit階調のSTRIPE_GRADを考える。このとき、前記符号化時誤差生成手段１９と前記符号化時誤差加算手段２０を持たない特徴構成の画像符号化装置を用いた場合には、本別実施形態における逆量子化手段の出力データｄｏは前記STRIPE_GRAD_A画像と同じとなる。そのため、復元データの画像STRIPE_GRAD_Cは以下の（数６）のようになる。
【０２４１】
（数６）
STRIPE_GRAD_C（X,Y）= ([Y/32]×32＋eoR, [Y/32]×32+eoG, [Y/32]×32+eoB)  (Xが奇数のとき)
STRIPE_GRAD_C（X,Y）= (0,0,0)  (Xが偶数のとき)
【０２４２】
上記（数６）において、|eoC|＜32（CはR,G,Bのいずれか）であった場合、上記実施形態（図７）の画像復号化装置では各画素ともに同じ値に復元されたデータが、本別実施形態（図２０）の画像復号化装置では復号化時誤差データｅｏを加算されることによって異なる値に分散される。このため、復号化後のデータに疑似輪郭が現れにくくなる。
【０２４３】
〈８〉  上記〈５〉に記載した符号化装置（図１５）と、上記〈７〉に記載した復号化装置（図２０）とを組み合わせて画像符復号化システムを構成することも可能である。この場合、符号化時と復号化時のそれぞれで誤差データ（ｅｉ，ｅｏ）が加算されるため、これによって疑似輪郭の除去に関する効果が相乗的になる。この場合、本別実施形態での復元データの画像STRIPE_GRAD_Dは以下の（数７）のように表される。
ようになる。
【０２４４】
（数７）
STRIPE_GRAD_D（X,Y）= ([(Y+eiR)/32]×32＋eoR, [(Y+eiG)/32]×32+eoG, [(Y+eiB)/32]×32+eoB) (Xが奇数のとき)
STRIPE_GRAD_D（X,Y）= (0,0,0)  (Xが偶数のとき)
【０２４５】
〈９〉  上記〈５〉に記載した別実施形態の符号化時誤差生成手段１９（図１５）、及び〈７〉に記載した復号化時誤差生成手段３５（図２０）のそれぞれにおいて、さらに、生成される誤差値の範囲に制約を与える特徴構成とすることもできる。
【０２４６】
例えば、上記のSTRIPE_GRAD_D画像において、|eiC|＜32 (CはRGBのいずれか)であった場合、[(Y+eiC)/32]×32の値は最終的に([Y/32]×32-32)、([Y/32]×32)、([Y/32]×32+32) の３値のいずれかに制限される。また、上記の３値は下位５ビットが０の値であるが、例えば、|eoC|＜32であった場合、[(Y+eiC)/32]×32＋eoCの値は最終的に下位５ビットに任意の値が入った画素値となる。上述した〈５〉または〈６〉に記載した別実施形態では、符号化時または復号化時に誤差を加える構成であるため、復号化後の画像データに疑似輪郭が現れなくなるという効果が得られる反面、加えられた誤差そのものによって画面のノイズ感が増す可能性がある。そのため、生成する誤差の範囲を制限することによって画面のノイズ感を軽減することにより、疑似輪郭を抑えつつ、より視覚的に良好な復元データを得ることができる場合がある。
【０２４７】
なお、誤差値の範囲に制約を与える構成として、例えば、図１６〜図１８に示したように各誤差値を算出する際、所定の範囲内の符号化時誤差データが算出されるような条件下に設定するものとしても良い。例えば、図１６の構成の場合であれば、疑似乱数発生器７１から出力される疑似乱数に上限値と下限値を予め設定しておくものとしても良い。また、図１７の構成の場合であれば、各座標情報を入力した場合に、所定の上限値と下限値の間を示す誤差データが算出されるよう予め関数を設定しておけばよい。さらに、図１８の構成の場合であれば、誤差行列の各要素を、予め所定の上限値と下限値の間を示す値となるように設定しておけば良い。
【図面の簡単な説明】
【０２４８】
【図１】本発明に係る符号化装置の概略構成を示すブロック図
【図２】一般的な画像データの構成を示すブロック図
【図３】走査方式の具体例
【図４】量子化手段によって行われる量子化処理の例を示す概念図
【図５】画素データと固定長符号化データの例
【図６】予測値生成手段の一構成例を示すブロック図
【図７】本発明に係る復号化装置の概略構成を示すブロック図
【図８】ある画像における一つ前の隣接画素との差分値の大小を示す分布
【図９】ある画像において、一つ前の隣接画素との差分値が大きい画素における一つ後の隣接画素との差分値の大小を示す分布
【図１０】本発明に係る符号化装置及び復号化装置をメモリシステムに応用した場合の実施例
【図１１】本発明に係る符号化装置の別実施形態の一部概略構成を示すブロック図
【図１２】画素データと本発明装置によって符号化された固定長符号化データの一例
【図１３】本発明に係る符号化装置に入力する画素データを予め変換する場合の実施例
【図１４】本発明に係る符号化装置の別実施形態の一部概略構成を示す別のブロック図
【図１５】本発明に係る符号化装置の別実施形態の概略構成を示すブロック図
【図１６】誤差生成手段の構成例
【図１７】誤差生成手段の別の構成例
【図１８】誤差生成手段の更に別の構成例
【図１９】本発明に係る符号化装置の別実施形態によって符号化することの効果を説明するための図
【図２０】本発明に係る復号化装置の別実施形態の概略構成を示すブロック図
【図２１】従来の符号化装置の概略構成を示すブロック図
【図２２】従来の符号化装置に対応した復号化装置の概略構成を示すブロック図
【符号の説明】
【０２４９】
１：    本発明に係る画像符号化装置
１１：    減算器
１２：    符号化モード決定手段
１３：    符号化対象決定手段
１４：    量子化手段
１５：    固定長符号生成手段
１６：    予測値生成手段
１７：    バッファ
１８：    差分値量子化手段
１９：    符号化時誤差生成手段
２０：    符号化時誤差加算手段
２１：    逆量子化手段
２２：    復号化手段
２３：    バッファ
３０：    画像復号化装置
３１：    逆量子化手段
３２：    復号化手段
３３：    バッファ
３４：    バッファ
３５：    復号化時誤差生成手段
３６：    復号化時誤差加算手段
３７：    符号化モード判定手段
４０：    メモリシステム
４１：    メモリインタフェース
４２：    記録手段
５１：    カウンタ
５２：    カウンタ
６１：    変換手段
７１：    疑似乱数発生器
７２：    減算器
７３：    Ｘ方向カウンタ
７４：    Ｙ方向カウンタ
７５：    誤差生成演算器
７６：    Ｘ方向カウンタ
７７：    Ｙ方向カウンタ
７８：    要素選択部
７９：    誤差行列メモリ
１０１：    従来の符号化装置
１４２：    減算器
１４４：    ＰＣＭ量子化手段
１４６：    ＤＰＣＭ量子化手段
１４８：    ＰＣＭ逆量子化手段
１５０：    ＤＰＣＭ逆量子化手段
１５６：    予測手段
１５８：    スイッチ
１５９：    判定回路
１６０：    スイッチ
１６８：    ＰＣＭ逆量子化手段
１７０：    ＤＰＣＭ逆量子化手段
１７８：    制御コード検出手段
１８０：    スイッチ
ｄｉ、Ｘ（ｎ）：    対象画素データ
Ｘ’’（ｎ）：    復元データ
ｄｉｄ、Ｄ（ｎ）：    差分値データ
ｄｉｄｑ、Ｄ’（ｎ）：    量子化差分値データ
ｄｉｅｉ：    誤差付対象画素データ
ｄｉｐ、Ｘ’（ｎ）：    予測値データ
ｄｉｙ、Ｙ（ｎ）：    符号化対象データ
ｄｉｚ、Ｚ（ｎ）：    量子化データ
ｄｏｅｏ：    復号化時誤差付復元データ
ｄｑ、Ｑ（ｎ）：    固定長符号
ｅｉ：    符号化時誤差データ
ｅｏ：    復号化時誤差データ
ｉｃ１、ｉｃ２：    外部入力端子
ｉｔ１：    入力端子
ｉｔ２：    入力端子
Ｍ、Ｍ（ｎ）：    符号化モード
ｍ：    量子化データ幅
ｏｔ１：    出力端子
ｏｔ２：    出力端子
ｑ：    量子化ステップのビット幅
【図１】
2010004514.tif 000003
【図２】
2010004514.tif 000004
【図３】
2010004514.tif 000005
【図４】
2010004514.tif 000006
【図５】
2010004514.tif 000007
【図６】
2010004514.tif 000008
【図７】
2010004514.tif 000009
【図８】
2010004514.tif 000010
【図９】
2010004514.tif 000011
【図１０】
2010004514.tif 000012
【図１１】
2010004514.tif 000013
【図１２】
2010004514.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2010004514.tif 000016
【図１５】
2010004514.tif 000017
【図１６】
2010004514.tif 000018
【図１７】
2010004514.tif 000019
【図１８】
2010004514.tif 000020
【図２０】
2010004514.tif 000021
【図２１】
2010004514.tif 000022
【図２２】
2010004514.tif 000023
【図１９】
2010004514.tif 000024