(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号系列を低周波帯域の信号と高周波帯域の信号の２つに分解するディジタル信号処理装置であって、
入力信号系列を奇数番信号系列と偶数番信号系列に分離する信号系列分離手段と、
前記奇数番信号系列と偶数番信号系列の夫々に対してリフティング処理を施すことにより、第１の低周波帯域係数信号列と第１の高周波帯域係数信号列とを生成する第１のフィルタ手段と、
前記２つの信号系列の夫々に対して、前記リフティング処理と異なるフィルタ処理を施すことにより、第２の低周波帯域係数信号列と第２の高周波帯域係数信号列とを生成する第２のフィルタ手段と、
前記第１の低周波帯域係数信号列と前記第２の低周波帯域係数信号列のいずれか一方と、前記第１の高周波帯域係数信号列と前記第２の高周波帯域係数信号列のいずれか一方とを適応的に選択して、夫々、低周波帯域係数信号列出力と高周波帯域係数信号列出力として出力する適応的選択手段とを具備することを特徴とするディジタル信号処理装置。
【請求項２】
前記第１のフィルタ手段は、前記奇数番信号系列と偶数番信号系列の夫々に対して、第１のリフティング処理と第２のリフティング処理とを直列に行うことを特徴とする請求項１に記載のディジタル信号処理装置。
【請求項３】
前記第２のフィルタ手段は、前記奇数番信号系列と偶数番信号系列のいずれか一方を取り出して前記第２の低周波帯域係数信号列とし、前記奇数番信号系列と偶数番信号系列の差分を前記第２の高周波帯域係数信号列として前記適応的選択手段に出力することを特徴とする請求項２に記載のディジタル信号処理装置。
【請求項４】
前記適応的選択手段は、この適応的選択手段による以前の選択結果としての前記低周波帯域係数信号列出力に基づいて、二値領域か多値領域かを判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のディジタル信号処理装置。
【請求項５】
前記第１のフィルタ手段は、前記奇数番信号系列と偶数番信号系列の夫々に対して、第１のリフティング処理を行う第１リフティング回路と、この第１リフティング回路の後段に設けられ第２のリフティング処理を行う第２リフティング回路とを有し、
前記適応的選択手段は、第１と第２の適応的選択回路を有し、
前記第１の適応的選択回路は、前記第１のリフティング回路の出力に対して適応的選択動作を行い、
前記第２のリフティング回路は、前記第１の適応的選択回路によって選択された結果に対して前記第２のリフティング処理を行い、
前記第２の適応的選択回路は、前記第２のリフティング回路によりリフティング処理された結果に対して適応的選択動作を行うことを特徴とする請求項１記載のディジタル信号処理装置。
【請求項６】
入力信号系列から所定の周波数帯域の信号を得るディジタル信号処理装置であって、
入力信号系列を奇数番信号系列と偶数番信号系列に分離する信号系列分離手段と、
前記奇数番信号系列或いは偶数番信号系列にリフティング処理を用いたフィルタ処理を施すことにより、所定の周波数帯域の係数信号列を生成する第１のフィルタ手段と、
前記リフティング処理される信号系列に対して、前記第１のフィルタ手段が用いるリフティング処理とは異なるフィルタ処理を施すことにより、前記所定の周波数帯域の係数信号列を生成する第２のフィルタ手段と
前記第１、第２フィルタ手段で得られる複数の係数信号列のいずれか一方を適応的に選択して出力する適応的選択手段とを具備することを特徴とするディジタル信号処理装置。
【請求項７】
前記第１のフィルタ手段は、前記奇数番信号系列と偶数番信号系列の夫々に対して、第１のリフティング処理と第２のリフティング処理とを直列に行うことにより、第１の低周波帯域係数信号列と第１の高周波帯域係数信号列とを出力することを特徴とする請求項６に記載のディジタル信号処理装置。
【請求項８】
前記第２のフィルタ手段は、前記奇数番信号系列と偶数番信号系列のいずれか一方を取り出して第２の低周波帯域係数信号列とし、前記奇数番信号系列と偶数番信号系列の差分を第２の高周波帯域係数信号列として前記適応的選択手段に出力することを特徴とする請求項６に記載のディジタル信号処理装置。
【請求項９】
前記適応的選択手段は、この適応的選択手段による以前の選択結果としての前記低周波帯域係数信号列出力に基づいて、二値領域か多値領域かを判定することを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載のディジタル信号処理装置。
【請求項１０】
前記第１のフィルタ手段は、前記奇数番信号系列と偶数番信号系列の夫々に対して、第１のリフティング処理を行う第１リフティング回路と、この第１リフティング回路の後段に設けられ第２のリフティング処理を行う第２リフティング回路とを有し、
前記適応的選択手段は、第１と第２の適応的選択回路を有し、
前記第１の適応的選択回路は、前記第１のリフティング回路の出力に対して適応的選択動作を行い、
前記第２のリフティング回路は、前記第１の適応的選択回路によって選択された結果に対して前記第２のリフティング処理を行い、
前記第２の適応的選択回路は、前記第２のリフティング回路によりリフティング処理された結果に対して適応的選択動作を行うことを特徴とする請求項６記載のディジタル信号処理装置。
【請求項１１】
前記所定の周波数帯域は高周波帯域であることを特徴とする請求項６に記載のデジタル信号処理装置。
【請求項１２】
入力信号系列から所定の周波数帯域の信号を得るディジタル信号処理方法であって、
入力信号系列を奇数番信号系列と偶数番信号系列に分離する信号系列分離工程と、
前記奇数番信号系列或いは偶数番信号系列にリフティング処理を用いたフィルタ処理を施すことにより、所定の周波数帯域の係数信号列を生成する第１のフィルタ工程と、
前記リフティング処理される信号系列に対して、前記第１のフィルタ工程で用いるリフティング処理とは異なるフィルタ処理を施すことにより、前記所定の周波数帯域の係数信号列を生成する第２のフィルタ工程と、
前記第１、第２フィルタ工程で得られる複数の係数信号列のいずれか一方を適応的に選択して出力する適応的選択工程とを具備することを特徴とするディジタル信号処理方法。
【請求項１３】
前記第１のフィルタ工程は、前記奇数番信号系列と偶数番信号系列の夫々に対して、第１のリフティング処理と第２のリフティング処理とを直列に行うことにより、第１の低周波帯域係数信号列と第１の高周波帯域係数信号列とを出力することを特徴とする請求項１２に記載のディジタル信号処理方法。
【請求項１４】
前記第２のフィルタ工程は、前記奇数番信号系列と偶数番信号系列のいずれか一方を取り出して第２の低周波帯域係数信号列とし、前記奇数番信号系列と偶数番信号系列の差分を第２の高周波帯域係数信号列として前記適応的選択工程に出力することを特徴とする請求項１２に記載のディジタル信号処理方法。
【請求項１５】
前記適応的選択工程は、この適応的選択工程による以前の選択結果としての前記低周波帯域係数信号列出力に基づいて、二値領域か多値領域かを判定することを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれかに記載のディジタル信号処理方法。
【請求項１６】
前記所定の周波数帯域は高周波帯域であることを特徴とする請求項１２に記載のデジタル信号処理方法。
【請求項１７】
請求項１２乃至１６のいずれかに記載のデジタル信号処理方法を実施するコンピュータプログラムを記憶するプログラム記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル信号処理装置および方法およびこの方法を記憶した記憶媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像は非常に多くの情報を含んでおり、その蓄積・伝送に於いては膨大なデータ量が問題となる。そこで蓄積・伝送に際しては、画像の持つ冗長性を除く、或いはさらに視覚的に認識し難い程度で画素値に操作を加えること等によってデータ量を削減する高能率符号化が用いられる。
【０００３】
近年、エントロピーの低減効果が高いことや、画像の段階的伝送に適しているといった理由から、離散ウェーブレット変換を用いた画像符号化方式の検討が盛んである。ウェーブレット変換は有効なデータ解析ツールとみなされ、低ビットレートで高画質を目指すスケーラブル画像符号化に広く使われている。
【０００４】
ウェーブレット変換を簡易・高速に実装する方法としてW.Sweldenらにより、リフティング手法(Lifting Scheme)が提案されている。リフティング手法は離散ウェーブレット変換を簡単なフィルタリフティングステップに分解して実装するものであり、この手法により演算コストとメモリコストとを削減できることが知られている。
【０００５】
従来の離散ウェーブレット変換の一例としてデジタル信号系列x(n)に対する５×３フィルタによる離散ウェーブレット変換の式を以下に示す。
【０００６】
［EQ1］
0003710342.tif 000002
【０００７】
［EQ2］
0003710342.tif 000003
【０００８】
周知のように、r(n)は平滑化の程度を表す係数であり、従って、低周波帯域出力の係数を表し、d(n)は詳細度(detail)の程度を表す係数であり、従って、高周波帯域出力の係数を表す。
尚、上の[EQ1], [EQ2]は１次元の離散ウェーブレット変換処理を示したものである。２次元離散ウェーブレット変換は、１次元の変換を水平・垂直方向に順次行うものである。図１乃至図３は、２次元離散ウェーブレット変換により変換対象画像をＬＬ，ＬＨ，ＨＬ，ＨＨの４つの周波数帯域（サブバンド）に分解する様子を模式的に示したものである。その詳細は公知であるので本明細書では説明を省略する。
【０００９】
この５×３フィルタをリフティング方式を用いて構成した場合のブロック図は図４のようになる。
【００１０】
同図に於いて、５０１は偶数番のサンプルを取り出すサンプリング回路、５０２は奇数番のサンプルを取り出すサンプリング回路、５０３，５０５はフィルタ回路、５０４，５０６は加算器、５０７は信号入力端子、５０８，５０９は信号出力端子である。デジタル信号系列x(n)は、サンプリング回路５０１，５０２により、夫々、偶数アドレスのサンプルxe(= x(2n))と奇数アドレスのサンプルxo(= x(2n+1))に分けられ、夫々に対して、２つのフィルタ処理（図中、Lifting Step１とLifting Step２）が施される。このようなリフティングを用いた場合、［EQ1］と［EQ2］の５×３フィルタは次式のように変形される。
【００１１】
［EQ3］
0003710342.tif 000004
【００１２】
［EQ4］
0003710342.tif 000005
【００１３】
上の[EQ3],[EQ4]を前述の[EQ1],[EQ2]と比較すると、演算回数の削減、必要なデータアクセスの削減がなされていることが分かる。なお、この逆変換も、変換処理と対称な処理で実現できる。
図５は合成側のブロック図を示したものであり、分解処理と同様に簡易な処理であることが分かる。尚、合成処理手順の詳細は公知であるので説明を省略する。なお、通常、前述の５×３フィルタを実現する場合、除算による丸めの誤差を考慮して次式のように整数化することにより完全再構成を可能とすることが一般的である。
【００１４】
［EQ5］
0003710342.tif 000006
【００１５】
［EQ6］
0003710342.tif 000007
【００１６】
但し、上式において、floor{X}はＸを超えない最大の整数を表すものとする。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の離散ウェーブレット変換により、自然画像を主たる符号化対象とする符号化システムを構成した場合、２値画像及び混在画像に対しては高い圧縮性能を実現できないという問題がある。これは離散ウェーブレット変換に使用するフィルタが、変換対象画像の特性に適合していない場合に発生する。
【００１８】
即ち、自然画像に対して良好なエントロピー低減効果を持つフィルタを選択した場合には、選択されたフィルタによる変換対象となる画像が、２値画像、ＣＧ画像など、その特性が自然画像と異なるものとなった場合には、良好なエントロピー低減効果を得ることができない。
【００１９】
このようなフィルタ不適合の問題を解決する手法として、変換処理の前に、画像毎に、あるいは画像から分割された領域毎に、その特性を調べて、特性に適切なフィルタを選択するといった方法が種々提案されているが、特性判定のためのプリスキャンを必要とするために、メモリコストの増加、処理の複雑化という問題がある。
【００２０】
更に、画像毎にフィルタを選択する場合には、選択されたフィルタは、そのフィルタを特定する局所的な特性に対応できないという問題がある。逆に、画像を分割して各領域毎にフィルタを選択する場合には、そのフィルタは、画像の局所的性質への対応が可能となるものの、画像の細分化による変換効率の低下、フィルタ選択情報伝送による圧縮性能の低下などの問題を来す。
【００２１】
したがって、従来の離散ウェーブレット変換用の信号処理装置は、ユーザ要求を満たすに十分ではなかった。
【００２２】
本発明は、前述の問題点に鑑みてなされたものであり、リフティング方式により全ての離散ウェーブレット変換を簡単なフィルタリフティングステップに分解できることに着目し、それぞれのリフティングステップにおいて、その時点での低周波帯域信号から最適なフィルタを選択して適用するディジタル信号処理装置および方式および記憶媒体を提供することを目的とする。
【００２３】
本発明の第２の目的は、プリスキャンを行わず、画像の局所的な性質に応じて適切なフィルタを適用する、効率の良いサブバンド分解を行うディジタル信号処理装置および方式および記憶媒体を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために本発明の、入力信号系列を低周波帯域の信号と高周波帯域の信号の２つに分解するディジタル信号処理装置は、
入力信号系列を奇数番信号系列と偶数番信号系列に分離する信号系列分離手段と、
前記奇数番信号系列と偶数番信号系列の夫々に対してリフティング処理を施すことにより、第１の低周波帯域係数信号列と第１の高周波帯域係数信号列とを生成する第１のフィルタ手段と、
前記２つの信号系列の夫々に対して、前記リフティング処理と異なるフィルタ処理を施すことにより、第２の低周波帯域係数信号列と第２の高周波帯域係数信号列とを生成する第２のフィルタ手段と、
前記第１の低周波帯域係数信号列と前記第２の低周波帯域係数信号列のいずれか一方と、前記第１の高周波帯域係数信号列と前記第２の高周波帯域係数信号列のいずれか一方とを適応的に選択して、夫々、低周波帯域係数信号列出力と高周波帯域係数信号列出力として出力する適応的選択手段とを具備することを特徴とする。
【００２９】
所謂ウエーブレットフィルタ出力の適応的切換が実現される。
【００３０】
本発明の好適な一態様である請求項２に拠れば、前記第１のフィルタ手段は、前記奇数番信号系列と偶数番信号系列の夫々に対して、第１のリフティング処理と第２のリフティング処理とを直列に行う。
【００３１】
本発明の好適な一態様である請求項３に拠れば、前記第２のフィルタ手段は、前記奇数番信号系列と偶数番信号系列のいずれか一方を取り出して前記第２の低周波帯域係数信号列とし、前記奇数番信号系列と偶数番信号系列の差分を前記第２の高周波帯域係数信号列として前記適応的選択手段に出力する。
【００３２】
本発明の好適な一態様である請求項４に拠れば、前記適応的選択手段は、この適応的選択手段による以前の選択結果としての前記低周波帯域係数信号列出力に基づいて、二値領域か多値領域かを判定する。特に、処理時以前に生成される低周波係数値に基づいてフィルタ選択を行うので、プリスキャンや領域判定情報の伝送を必要としないという利点が生まれる。
【００３３】
本発明の好適な一態様である請求項５に拠れば、前記第１のフィルタ手段は、前記奇数番信号系列と偶数番信号系列の夫々に対して、第１のリフティング処理を行う第１リフティング回路と、この第１リフティング回路の後段に設けられ第２のリフティング処理を行う第２リフティング回路とを有し、
前記適応的選択手段は、第１と第２の適応的選択回路を有し、
前記第１の適応的選択回路は、前記第１のリフティング回路の出力に対して適応的選択動作を行い、
前記第２のリフティング回路は、前記第１の適応的選択回路によって選択された結果に対して前記第２のリフティング処理を行い、
前記第２の適応的選択回路は、前記第２のリフティング回路によりリフティング処理された結果に対して適応的選択動作を行うことを特徴とする。
【００３８】
上記課題は、以下の構成のデジタル信号処理装置によっても達成される。即ち、請求項６に記載の、入力信号系列から所定の周波数帯域の信号を得るディジタル信号処理装置は、
入力信号系列を奇数番信号系列と偶数番信号系列に分離する信号系列分離手段と、
前記奇数番信号系列或いは偶数番信号系列にリフティング処理を用いたフィルタ処理を施すことにより、所定の周波数帯域の係数信号列を生成する第１のフィルタ手段と、
前記リフティング処理される信号系列に対して、前記第１のフィルタ手段が用いるリフティング処理とは異なるフィルタ処理を施すことにより、前記所定の周波数帯域の係数信号列を生成する第２のフィルタ手段と
前記第１、第２フィルタ手段で得られる複数の係数信号列のいずれか一方を適応的に選択して出力する適応的選択手段とを具備することを特徴とする。
【００４３】
尚、請求項１１のように、前記所定の周波数帯域は例えば高周波帯域である。
【００４４】
上記の課題は、上述の信号処理装置に組み込まれた信号処理方法、更には、その方法を実現するコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体によっても達成される。
【００４５】
【発明の実施形態】
〈第１実施形態〉
以下、本発明を代表する一実施形態について図面を用いて説明する。
【００４６】
図６は本発明の第１の実施形態を実行するディジタル信号処理装置のブロック図を示したものである。
【００４７】
同図に於いて１０１は偶数番サンプルを取出すサンプリング回路、１０２は奇数番サンプルを取出すサンプリング回路、１０３，１０５，１１１はフィルタ回路、１０４，１０６，１１２は加算器、１０７は２値／多値判定回路、１０８は信号入力端子、１０９，１１０は信号出力端子、１１３はセレクタである。
【００４８】
図６に示した本実施形態を実行するディジタル信号処理装置は、信号入力端子１０８から入力される信号x(n)（nは0から2m-1までとする）を、適応的に離散ウェーブレット変換し、低周波帯域と高周波帯域における２つの係数（以下、「低周波帯域出力係数」、「高周波帯域出力係数」と呼ぶ）を生成して、夫々を、端子１０９と１１０から出力するものである。通常有限の信号系列を離散ウェーブレット変換する場合には信号系列の両端で信号の折り返しが必要になる。ここでは説明を簡略化するため、信号系列両端で必要となる特殊処理は装置外部で行われており、そのように入力信号系列が構成されているものと仮定する。
【００４９】
本装置の変換対象画像は、自然画像、２値／多値混在画像、さらに２値画像とする。即ち、自然画像、２値／多値混在画像、さらに２値画像が、順不同に端子１０８から入力される。尚、２値領域は輝度レベル0か255で構成されるものとする。
【００５０】
以下、図６のブロック図を用いて、本実施形態における各部の動作を詳細に説明する。
【００５１】
まず、信号入力端子１０８から入力される信号x(n)は、偶数番サンプリング回路１０１と奇数番サンプリング回路１０２により２つの系列に分けられる。偶数番サンプリング回路１０１は入力信号x(n)の偶数番目のサンプル、即ち、x(2k)（k=0〜m-1）を取り出す。また、奇数番サンプリング回路１０２は入力信号x(n)の奇数番目のサンプル、即ち、x(2k+1)（k=0〜m-1）を取り出す。
【００５２】
フィルタ回路１０３は、
【００５３】
[EQ7]
0003710342.tif 000008
【００５４】
のフィルタ演算を行う、即ち、偶数番のサンプル系列からのx(2k)とx(2k+2)とを用いて、
[EQ8]
0003710342.tif 000009
【００５５】
の演算を行い、その演算結果を加算器１０４に出力する。加算器１０４は奇数番サンプリング回路１０２の出力x(2k+1)とフィルタ回路１０３の出力（[EQ8]の出力）の和を求め出力する。従って、この加算器１０４の出力は[EQ6]に示すd(k)に等価である。
一方、フィルタ回路１０５は、
【００５６】
[EQ9]
0003710342.tif 000010
【００５７】
の演算を、即ち、加算器１０４の出力系列からd(k-1)とd(k)を用いて、
[EQ10]
0003710342.tif 000011
【００５８】
を求めて加算器１０６に出力する。加算器１０６は、フィルタ回路１０５の出力と、偶数番サンプリング回路１０１の出力x(2k)との和を求め、出力する。この加算器１０６の出力は[EQ5]に示すr(k)に相当する。図４と比較しても明らかなように、上述のフィルタ１０３，１０５と加算器１０４，１０６による処理は５×３フィルタの演算そのものである。これにより、５×３フィルタによる低周波帯域の係数r(k)がセレクタ１１３の端子ａに、高周波帯域の係数d(k)が同じく端子ｂに入力される。
一方、フィルタ回路１１１は、偶数番サンプル系列から−x(2k)を求めて、これを加算器１１２に出力する。加算器１１２は、奇数番サンプリング回路１０２の出力x(2k+1)とフィルタ回路１１１の出力−x(2k)の和を求め、セレクタ１１３に出力する。これにより、偶数番サンプルと奇数番サンプルの差分がセレクタ１１３の入力端子ｄに入力される。一方、サンプリング回路１０１の出力x(2k)はセレクタの入力端子ｃにも供給されている。かくして、セレクタ１１３が各端子において入力する信号は、
【００５９】
端子ａ：フィルタ処理結果の低周波帯域の係数、即ち、r(k)
端子ｂ：フィルタ処理結果の高周波帯域の係数、即ち、d(k)
端子ｃ：偶数番サンプル、即ち、x(2k)
端子ｄ：偶数番サンプルと奇数番サンプルの差分、即ち、x(2k+1)−x(2k)
となる。
【００６３】
セレクタ１１３は、所謂ホールドタイプのセレクタである。即ち、出力は前回の入力信号を選択した結果を維持することができる。このようなホールドタイプのセレクタは例えばクロック同期のセレクタにより簡単に実現できる。
【００６４】
図６の信号処理装置において、セレクタ１１３の出力端子配列を、１０９端子に低周波帯域係数出力が、１１０端子に高周波帯域係数出力が現れるように配置されている。２値／多値判定回路１０７は、この１０９端子の低周波帯域係数出力を入力して、信号系列x(n)の像域判定を行う。判定回路１０７の出力である像域判定信号B/Mの値が、“１”であれば２値領域であると判断したことを、また、“０”であれば多値領域であると判断したことを示している。像域判定信号B/Mはセレクタ１１３の動作を制御する。
【００６５】
図７，図８に、セレクタ１１３の一般的な動作を示す。即ち、図７に拠れば、判定回路１０７が二値判定(B/M=1)を出力すれば、入力端子ｃの信号が出力端子１０９に現れ、入力端子ｄの信号が出力端子１１０に現れる。また、図８に拠れば、判定回路１０７が多値判定(B/M=0)を出力すれば、入力端子ａの信号が出力端子１０９に現れ、入力端子ｂの信号が出力端子１１０に現れる。
【００６６】
判定回路１０７の動作を更に説明する。
【００６７】
上述のように、セレクタ１１３の出力は２値／多値判定回路１０７の出力する像域判定信号B/Mに応じて切り替わる。しかしながら、像域判定信号B/Mが０または１いずれの場合であっても、入力系列が２値領域、即ち、０か２５５の値しか出現しない場合には、低周波帯域の係数として出力端子１０９に現れる信号は、次の集合Ｖの１３個の要素のいずれかである。
【００６８】
[EQ11]
V = {-64,-32,0,32,64,96,128,159,191,223,255,287,319}
【００６９】
そこで、判定回路１０７を、低周波帯域の係数値（即ち、端子１０９の信号）が集合Ｖに属する値であることが所定の回数だけ連続して起こった場合には、判定信号B/Mを、
【００７０】
B/M = 1
【００７１】
とし、上記事象が認識できていない場合には
B/M =0
【００７２】
を出力するように設定する。即ち、判定回路１０７が２値領域を認識すると、セレクタ１１３は、入力端子ｃ，ｄの接続を、それぞれ低周波・高周波帯域の係数として選択し、また、多値領域であると判断した場合には、入力端子ａ，ｂの接続を、それぞれ低周波・高周波帯域の係数として選択して出力する。
以上の動作により、画像中の２値領域／多値領域に応じてフィルタを選択して作られた低周波帯域係数出力、高周波帯域係数出力が信号出力端子１０９、信号出力端子１１０からそれぞれ出力される。
【００７３】
〈第２実施形態〉
第１実施形態は、５×３フィルタにより生成した低周波帯域の係数の値に基づいて２値領域・多値領域を判定する方法を採用した。また、ここでの２値領域判定条件は低周波帯域の係数値が所定回数連続してＶに属するということを、２値領域判定の条件として採用していた。しかしながら、この判定条件のため、変換処理が多値領域から２値領域に移っても直ぐには２値領域と判定されず、判定の遅れが生じる。
【００７４】
判定遅れの例として、図９のように変換対象となる系列x(n)が、ある時点ｎ＝ｉで多値領域から２値領域へ、また、時点ｎ＝ｉ＋８で、２値領域から多値領域へと推移する場合を考える。
【００７５】
５×３フィルタの場合、ローパスフィルタは５タップであるため、２値領域に入った段階では、x(i)を中心としてフィルタ処理することを考えると、図９中で、ローパスフィルタ１が系列x(n)を処理することとなり、したがって、端子１０９の低周波帯域出力係数は集合Ｖに属するとは限らない。フィルタすべてが２値領域に属するようになる時点（図中、ローパスフィルタ２が系列x(n)を処理する時点）では、低周波帯域出力係数がＶに属するようになる。この状態が一定回数連続して発生した場合に、第１実施形態の判定回路１０７は、２値領域と判定しているので、実際は２値領域であっても多値領域と判定したままとなり、判定の遅れが生じるのである。
【００７６】
また、図９中において、ローパスフィルタ３のように多値領域の信号系列データがかかってしまえば、端子１０９の低周波帯域出力係数はＶに属さなくなる。
したがって、２値領域が十分に長く連続する場合でなければ、即ち、上記所定回数以上二値領域が連続して発生しなければ、２値領域判定が有効にならない。
【００７７】
この第２実施形態においては、２値／多値判定を各リフティングステップ毎に設け、判定遅れの改善を図ったものである。
【００７８】
図１０は、本発明の第２の実施形態を実行するディジタル信号処理装置のブロック図を示したものである。
【００７９】
同図に於いて、３０１は偶数番サンプリング回路、３０２は奇数番サンプリング回路、３０３，３０５，３１１はフィルタ回路、３０４，３０６，３１２は加算器、３０７，３１６は２値／多値判定回路、３０８は信号入力端子、３０９，３１０は信号出力端子、３１３，３１８はマッピング回路、３１４，３１７はセレクタ、３１５は遅延回路である。尚、サンプリング回路３０１，３０２、フィルタ回路３０３，３０５，３１１の夫々の単独の動作は、前述の第１実施形態のサンプリング回路１０１，１０２、フィルタ回路１０３，１０５，１１１と同じである。
【００８０】
図１０に示した第２実施形態に係るディジタル信号処理装置は信号入力端子３０８から入力される信号x(n)（n=0〜2m-1）を、適応的に離散ウェーブレット変換し、低周波帯域と高周波帯域の２つの係数を生成して、端子３０９，３１０から出力するものである。通常、有限の信号系列を離散ウェーブレット変換する場合には信号系列の両端で信号の折り返しが必要になる。第２実施形態では、説明を簡略化するため、第１実施形態と同じように、信号系列両端で必要な特殊処理は装置外部で行われて、入力信号系列が構成されているものと仮定する。
【００８１】
本装置の変換対象画像は、第一の実施形態と同じく、自然画像、２値／多値混在画像、２値画像とし、２値領域は輝度レベル０か２５５で構成されるものとする。
【００８２】
以下、図３のブロック図を用いて、第２実施形態における各部の動作を詳細に説明する。
【００８３】
まず、信号入力端子３０８から入力される信号x(n)は、偶数番サンプリング回路３０１と奇数番サンプリング回路３０２により２つの系列に分けられる。偶数番サンプリング回路３０１は入力信号x(n)の偶数番目のサンプルx(2k)（ｋ=0〜ｍ-1）を取り出す。また、奇数番サンプリング回路３０２は入力信号x(n)の奇数番目のサンプルx(2k+1)（ｋ=0〜ｍ-1）を取り出す。
【００８４】
フィルタ回路３０３は、偶数番のサンプル系列からx(2k)とx(2k+2)を用いて、
【００８５】
[EQ12]
0003710342.tif 000012
【００８６】
の演算を行い、演算結果を加算器３０４に出力する。加算器３０４は奇数番サンプリング回路３０２の出力x(2k+1)とフィルタ回路３０３の出力の和を求め出力する。この加算器３０４の出力は前述の[EQ6]に示すd(k)に相当する。
一方、フィルタ回路３１１は偶数番のサンプル系列から−x(2k)を求めて加算器３１２に出力する。加算器３１２はフィルタ回路３１１の出力値と奇数番サンプリング回路３０２の出力x(2k+1)の和（即ち、x(2k+1)−x(2k)）を求めて、マッピング回路３１３に出力する。
【００８７】
加算器３１２の出力値x(2k+1)−x(2k)が、集合Ｖ'
【００８８】
[EQ13]
Ｖ'＝{-255, 0, 255}
【００８９】
に属するのは、x(2k)，x(2k+1)が共に０または２５５である場合のみである。ここで、出力値x(2k+1)−x(2k)の正負の符号を取り除いても、合成処理側で判断できるため、マッピング回路３１３で、“−２５５”を“２５５”に置き換えることにより、完全再構成（即ち、ロスレス）の性質を残したまま冗長性を除くことができる。
２値／多値判定回路３０７は、サンプリング回路３１０出力の偶数番サンプルx(2k)を調べ、２値領域か多値領域かを判断し、判定結果に応じてセレクタ３１４の動作を制御する。入力系列が２値領域の場合、x(2k)は０か２５５の値しか出現しない。そこで、x(2k)が０か２５５である場合には、判定回路３０７は２値領域であると判断して、入力端子ｄに入力される信号を選択するように、制御信号B/Mをセレクタ３１４に出力する。また、上記条件が満たされない場合には、多値領域であると判断して、判定回路３０７は、入力端子ｂから入力される信号を選択して出力するように制御信号B/Mをセレクタ１１３に送る。
【００９０】
セレクタ３１４は、２値／多値判定回路３０７からの制御信号B/Mに応じて、入力端子ｂから入力される信号か、入力端子ｄから入力される信号のいずれか一方を選択して、マッピング回路３１８並びにフィルタ回路３０５に出力する。
【００９１】
マッピング回路３１８は、第２実施形態を実行するディジタル信号処理装置を、２次元のウエーブレット変換に用いる場合に必要となるものであって、水平または垂直方向のいずれか一方の方向に既に１次元変換を適用して得られた係数（即ち、セレクタ３１４の出力係数）に、他の方向に再適用する場合のみに機能するもので、セレクタ３１４の出力係数において、“１２８”と“２５５”の入れ替えを行う。この操作によりＭＳＢプレーンに２値情報が集められるため、伝送の早期段階での２値領域の再生画質向上を図ることができる。
【００９２】
フィルタ回路３０５は、第１実施形態と同じように、セレクタ３１４の出力系列からd(k−１)とd(k)を用いて、
【００９３】
[EQ14]
0003710342.tif 000013
【００９４】
を求めて加算器３０６に出力する。加算器３０６は、フィルタ回路３０５の出力と偶数番サンプリング回路３０１の出力x(2k)の和を求め、セレクタ３１７の入力端子ｃに出力する。
一方、遅延回路３１５は偶数番サンプリング回路３０１の出力x(2k)を遅延させ、x(2k-2)を２値／多値判定回路３１６に出力する。２値／多値判定回路３１６は遅延回路３１５の出力するx(2k-2)の値を調べ、x(2k-2)の値が“０”か“２５５”である場合には、２値領域であると判断して、入力端子ａで入力される信号を選択して出力するよう制御信号B/Mをセレクタ３１７に送る。また、この条件が満たされない場合には多値領域であると判断して、入力端子ｃから入力される信号を選択して出力するように制御信号B/Mをセレクタ３１７に送る。セレクタ３１７は２値／多値判定回路３１６からの制御信号に応じて、入力端子ａから入力される信号か、入力端子ｃから入力される信号のいずれか一方を選択して出力する。
【００９５】
以上の動作により、画像中の２値領域／多値領域に応じてフィルタを選択して作られた低周波帯域係数出力と高周波成分帯域係数出力とが、夫々、信号出力端子３０９、信号出力端子３１０から出力される。
【００９６】
上記第１実施形態及び第２実施形態では、その信号処理回路の出力を２つとし、一方を低周波帯域係数出力と、他方を高周波帯域係数出力とした。この結果、第１実施形態と第２実施形態の信号処理回路を、従来の図４の信号処理回路を用いている回路基板において、その従来の信号処理回路の代わりに置き換えることができる。
【００９７】
なお、第１実施形態と第２実施形態による分解処理に対応する合成処理は上述の処理を逆順に行うものであり、図５に示した従来の合成処理からも容易にわかるので説明を省略する。
【００９８】
〈その他の実施形態〉
本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
【００９９】
上述の第１，第２実施形態では、低周波帯域出力係数と高周波帯域出力係数の両方を選択する構成を説明したが、本発明はこれに限られず、高周波帯域出力係数のみ、或いは低周波帯域出力係数のみを選択出力するように変更することも可能である。
【０１００】
例えば第１、第２の実施形態に於いては、５×３フィルタをベースとした適応的離散ウェーブレット変換を示したが、２×１０，２×６，９×７フィルタといった、その他のフィルタをベースとして適応的な離散ウェーブレット変換を構成しても全く構わない。
【０１０１】
また、変換対象の画像は１画素８ビットの画像であるとして説明したが、８ビット以上の画像にも適用しても構わないことは言うまでもない。同様にカラー画像への適応、静止画像以外でも音声信号、動画像への適用も本発明の範疇に含まれる。
【０１０２】
また、上述の実施形態においては２値／多値領域判定をベースとしてフィルタ処理の切り替えを行ったが、本発明はこれに限定されるものでなく、その他、例えば、低周波帯域の係数の分散によってフィルタを切り替えたり、係数値の連続性に着目してフィルタの切り替えを行っても構わない。
【０１０３】
なお、本発明は複数の機器（例えばホストコンピュータ、インターフェース機器、リーダ、プリンタ等）から構成されるシステムの一部として適用しても、１つの機器（例えば複写機、ファクシミリ装置、デジタルカメラ等）からなる装置の１部に適用してもよい。
【０１０４】
また、本発明は上記実施形態を実現するための装置及び方法のみに限定されるものではなく、上記システム又は装置内のコンピュータ（ＣＰＵあるいはＭＰＵ）に、上記実施形態を実現するためのソフトウエアのプログラムコードを供給し、このプログラムコードに従って上記システムあるいは装置のコンピュータが上記各種デバイスを動作させることにより上記実施形態を実現する場合も本発明の範疇に含まれる。
【０１０５】
またこの場合、前記ソフトウエアのプログラムコード自体が上記実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、具体的には上記プログラムコードを格納した記憶媒体は本発明の範疇に含まれる。
【０１０６】
この様なプログラムコードを格納する記憶媒体としては、例えばフロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【０１０７】
また、上記コンピュータが、供給されたプログラムコードのみに従って各種デバイスを制御することにより、上記実施形態の機能が実現される場合だけではなく、上記プログラムコードがコンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）、あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して上記実施形態が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発明の範疇に含まれる。
【０１０８】
更に、この供給されたプログラムコードが、コンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上記実施形態が実現される場合も本発明の範疇に含まれる。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明によれば、離散ウェーブレット変換を簡単なフィルタリフティングステップに分解して実装し、それぞれのリフティングステップにおいて、各時点での低周波帯域信号から最適なフィルタを選択して適用することにより、プリスキャンを行わず、画像の局所的な性質に応じた効率の良いサブバンド分解を行うディジタル信号処理装置および方式および記憶媒体を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一般的な２次元離散ウェーブレット変換の対象となる画像の一例を示す図である。
【図２】  図１の画像を低周波帯域と高周波帯域との分解した様子を模式的に示す図である。
【図３】  図２の分解された画像を更に分解する様子を模式的に示す図である。
リフティングを用いた５×３フィルタによる分解処理のブロック図である。
【図４】  従来技術に係る、リフティングを用いた５×３フィルタによる合成処理のブロック図である。
【図５】  図の処理回路により変換された信号系列を復元する処理のブロック図である。
【図６】  本発明に係わる第１の実施形態の信号処理装置のブロック図である。
【図７】  第１の実施形態の信号処理装置に用いられているセレクタの動作を示す図である。
【図８】  第１の実施形態の信号処理装置に用いられているセレクタの動作を示す図である。
【図９】  第１実施形態の領域判定の遅れを示す図である。
【図１０】  本発明に係わる第２の実施形態の信号処理装置のブロック図である。
【符号の説明】
１０８，５０７，３０８  信号入力端子
１０１，５０１，３０１  偶数番サンプリング回路
１０２，５０２，３０２  奇数番サンプリング回路
１０３，１０５，１１１，５０３，５０５，３０３，３０５，３１１  フィルタ回路
１０４，１０６，１１２，５０４，５０６，３０４，３０６，３１２  加算器
１０７，３０７，３１６  ２値／多値判定回路
１１３，３１４，３１７  セレクタ
３１５  遅延回路
３１３，３１８  マッピング回路、
１０９，１１０，５０８，５０９，３０９，３１０  信号出力端子
【図１】
0003710342.tif 000014
【図２】
0003710342.tif 000015
【図３】
0003710342.tif 000016
【図４】
0003710342.tif 000017
【図５】
0003710342.tif 000018
【図６】
0003710342.tif 000019
【図７】
0003710342.tif 000020
【図８】
0003710342.tif 000021
【図９】
0003710342.tif 000022
【図１０】
0003710342.tif 000023