(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された画像データブロック毎に、該ブロック内の座標及び画素値に基づいて定義される近似面を求め、該近似面を特定する情報、及び該近似面と前記ブロック内の画素値との差分値を符号化する第１の符号化手段と、
前記ブロックを分割したサブブロック毎に、該サブブロック内の符号化対象画素の周囲画素に基づいて予測値を求める複数の予測方式から、前記符号化対象画素と該予測値との差分を符号化した際の符号量が最も少なくなる１つの予測方式を選択し、選択した予測方式に対応する前記符号化対象画素と該予測値との差分の符号化データを出力する第２の符号化手段と、
前記ブロック毎に、前記第１の符号化手段からの符号化データと前記第２の符号化手段からの符号化データにおいて、符号量が少ない方を選択する選択手段とを有することを特徴とする画像符号化装置。
【請求項２】
前記近似面は、前記ブロック内の座標を（ｘ，ｙ）とし、ブロック内の左上の画素値をＣθとしたとき、Ｚ＝ａｘ＋ｂｙ＋Ｃθで表され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】
前記近似面を特定する情報を複数の係数として抽出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】
前記ブロックは１６×１６画素からなり、前記サブブロックは８×８画素からな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５】
入力された画像データブロック毎に、該ブロック内の座標及び画素値に基づいて定義される近似面を求め、該近似面を特定する情報、及び該近似面と前記ブロック内の画素値との差分値を符号化する第１の符号化工程と、
前記ブロックを分割したサブブロック毎に、該サブブロック内の符号化対象画素の周囲画素に基づいて予測値を求める複数の予測方式から、前記符号化対象画素と前記予測値との差分を符号化した際の符号量が最も少なくなる１つの予測方式を選択し、選択した予測方式に対応する前記符号化対象画素と前記予測値との差分の符号化データを出力する第２の符号化工程と、
前記ブロック毎に、前記第１の符号化工程で得られる符号化データと前記第２の符号化工程で得られる符号化データにおいて、符号量が少ない方を選択する選択工程とを有することを特徴とする画像符号化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は画像の符号化、特に入力画像をブロック単位で符号化する装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像符号化装置では、予測符号化方式が用いられている。
【０００３】
予測符号化方式は、符号化対照となる画素の値を周辺画素値から予測し、予測値と着目画素値との差分をエントロピー符号化し、伝送するものである。本方式は、予測方式により発生符号量が左右されるが、最適な予測方式は画像の部分部分で異なる。このため、本方式を効率良く適用する方法として、画像をブロック分割し、ブロック毎に最適な予測方式を選び、予測方式を特定するための情報を付加して符号を生成するといった方法が一般に用いられる。
【０００４】
また、本願と同日付特許出願において平面符号化方式が提案されており、これは、画像をブロックに分割し、ブロック毎に近似平面を求め、その近似平面を特定するための情報と、近似平面と実際の画素値との差分を符号化するものである。この方式は、大きなブロック毎に適用し、かつ、その近似度が高い時に最も効果がある。
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、従来の画像符号化装置で用いられる予測符号化及び本出願人により別途提案されている平面符号化の二つの方式は各々欠点がある。
【０００６】
まず、前述した予測符号化方式では、ノイズが乗った平面を符号化する場合に、より分散値の大きな予測誤差を符号化するため効率は悪くなる。
【０００７】
また、ブロック毎に予測方式を切り換える方法は、最適な予測方式が各ブロックで異なる場合には有効であるものの、画像の背景部分などの大きな領域で予測方式が一致するような所では付加情報を伝送することは有効ではない。
【０００８】
一方、平面符号化方式は、符号化対照画像が周波数の高い画像ブロックでは予測誤差が大きくなり、期待する圧縮効果を得ることができない。
【０００９】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、画像符号化の効率を上げることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の画像符号化装置は、入力された画像データブロック毎に、該ブロック内の座標及び画素値に基づいて定義される近似面を求め、該近似面を特定する情報、及び該近似面と前記ブロック内の画素値との差分値を符号化する第１の符号化手段と、前記ブロックを分割したサブブロック毎に、該サブブロック内の符号化対象画素の周囲画素に基づいて予測値を求める複数の予測方式から、前記符号化対象画素と該予測値との差分を符号化した際の符号量が最も少なくなる１つの予測方式を選択し、選択した予測方式に対応する前記符号化対象画素と該予測値との差分の符号化データを出力する第２の符号化手段と、前記ブロック毎に、前記第１の符号化手段からの符号化データと前記第２の符号化手段からの符号化データにおいて、符号量が少ない方を選択する選択手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
【実施例】
本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
（第１の実施例）
図１に本発明に係る第１の実施例のブロック図を示す。同図に於いて１００はイメージリーダー、テレビカメラやホストコンピュータ等画像データを発生する画像入力部、１０１は入力された画像データを格納するメモリ１０２は画素毎の画像データをブロック化するブロック生成回路、１０３は平面符号化回路、１０４はタイミング調整のためのバッファ、１０５はブロック生成回路におけるブロックを更に小ブロックに分割するサブブロック生成回路、１０６，１０７，１０８，１０９は夫々互いに異なる方法で予測符号化を行う予測符号化回路、１１０はセレクタ、１１１は情報付加回路、１１２はタイミング調整用のバッファ、１１３はセレクタ、１１４は情報付加回路、１１５，１１６，１１７，１１８は信号線、１１９は符号データ等を外部メモリや外部機器へ出力するための出力部である。
【００１３】
また、図２に、予測符号化回路１０６，１０７，１０８，１０９で利用する周辺画素ａ，ｂ，ｃの位置を示す。同図においてｘは着目画素を示しており、このｘに対する相対的位置によってａ，ｂ，ｃが定まる。
【００１４】
まず、画像入力部１００からメモリ１０１に符号化対象となる画像データが格納される。ブロック生成回路１０２は１６（画素）×１６（画素）のブロック単位で画像データをメモリ１０１から順次取り出し格納する。但し、このときに図３に示すように１６×１６のブロックの左と上の一画素分のデータも合わせて取り出し、保持しておく。平面符号化回路１０３はブロック生成回路１０２に格納された１６×１６のブロックを近似する平面αｘ＋βｙ＋γ，（ｘ，ｙ＝０…１５）を求め、パラメータα，β，γの値、および、近似平面とブロック内の各画素値との差分値をハフマン符号化し、バッファ１０４に格納する。平面符号化回路１０３の詳細については後述する。
【００１５】
一方、サブブロック生成回路１０５は、ブロック生成回路１０２に、格納された１６×１６のブロックから、８×８のサブブロックを順次取り出し、格納する。このとき８×８のブロックの左と上の一画素分のデータも合わせて取り出し、保持しておく。予測符号化回路１０６は、サブブロック生成回路１０５の保持している８×８のサブブロック内の各画素についてｘ−ａを求め、これをハフマン符号化する。同様に、予測符号化回路１０７はｘ−ｂを、予測符号化回路１０８はｘ−ｃを、予測符号化回路１０９はｘ−ａ−ｂ＋ｃをハフマン符号化する。セレクタ１１０は予測符号化器１０６，１０７，１０８，１０９から出力された符号データの中で、もっとも符号量の少ないものを選択し、その符号列を信号線１１６に出力するとともに、どの予測符号化回路を選択したかを特定するための２ビットの識別データＩを信号線１１５に出力する。情報付加回路１１１は信号線１１６の符号列の先頭に、信号線１１５からの識別データＩを付加し、バッファ１１２に格納する。８×８のサブブロック４つに対してこの処理を行うことにより、バッファ１１２に１６×１６の１ブロック分の符号が格納される。
【００１６】
セレクタ１１３は、バッファ１０４とバッファ１１２の符号量を比較し、少ない方を取り出し信号線１１８に出力する。また、信号線１１７にバッファ１０４とバッファ１１２のどちらから取り出したかを特定するための１ビットの識別データＩＩを出力する。情報付加回路１１４は、信号線１１８の符号列の先頭に信号線１１７からの識別データＩＩを付加して出力部１１９へ出力する。
【００１７】
以上のような処理をメモリ１０１に格納される画像の最後のブロックまで繰り返すことにより符号を生成する。
【００１８】
図４に平面符号化回路１０３の構成を示す。
【００１９】
図４において２０１は平面算出器、２０２は平面データ生成器、２０３はバッファ、２０４は差分器、２０５はパラメータ符号器、２０６はハフマン符号器、２０７は多重化器である。
【００２０】
本実施例において、符号化対象の画像データは、１画素８ビットの階調画像とする。
【００２１】
符号化はブロック単位で行われる。ブロック生成回路２０１からの１６×１６のブロックデータは、信号線２０８，２０９を介して、平面算出器２０１及びバッファ２０３に送られる。
【００２２】
平面算出器２０１は後に述べる方法により平面を定義するパラメータａ，ｂ，ｃθ及びｍを算出し、これを２１０，２１１，２１２を介して平面生成器２０２及びパラメータ符号器２０５に送る。平面生成器２０２は受け取ったパラメータに従い、平面データを生成し、これを２１４に向け出力する。これと、２１３よりの入力ブロック画像データとの差分が差分器２０４によってブロック内の画素毎に演算され、平面予測誤差の値が画素毎にハフマン符号器２０６に送られる。ハフマン符号器２０６は内蔵するハフマンテーブルに従ってハフマンコードを割りふり、コードデータを２１７に出力する。
【００２３】
一方信号線２１１よりパラメータ符号器２０５に入力されたパラメータは、適当なビット数で符号化され、２１６より多重化器２０７に送られる。多重化器２０７は、２１６より送られるパラメータ符号と、２１７より送られる差分符号とを予め定められた順に並べ、一連のビットストリームとしてバッファ１０４へ出力する。
【００２４】
次に平面算出器２０１の動作について説明する。入力されるＮ×Ｎ（本実施例ではＮ＝１６）画素の左上の画素値をまずＣθとする。ブロック内の画素座標（ｘ，ｙ）における画素値をｄｘｙとするとき、以下の統計をとる。
【００２５】
【外１】
0003689454.tif 000002
ｍａｘ（  ）は大きい方、ｍｉｎ（  ）は小さい方を各々表すものとする。これによりｍは１〜１６の値をとる。さらにこのｍを用いてａ，ｂを正規化・量子化する。
【００２６】
【外２】
0003689454.tif 000003
は切り捨てを表すものとする。
【００２７】
これにより、ａ，ｂ共に０〜２５５の値に量子化される。
【００２８】
はじめに算出したｍが１６である場合には、ａ  ａｎｄ／ｏｒ  ｂが０より小さいもしくは２５５を越える値となりうるのでこれらをクリッピングし、０〜２５５のレンジを守るものとする。ａ，ｂがこのようにして８ｂｉｔの値になった後、ｍは１を減じられ、０〜１５の４ｂｉｔの値にされる。
【００２９】
以上の操作によって得られるものは、ブロックの左上画素を通る平面をＺ＝ａｘ＋ｂｙ＋Ｃθと書き、左上画素位置を（０，０，Ｃθ）としたときの、最小自乗誤差に基づくベストフィット面を与えるパラメータである。
【００３０】
全パラメータの算出が終ると、平面算出器２０１は、これらの値、ａ，ｂ，Ｃθ各８ｂｉｔ、及びｍ４ｂｉｔを出力する。
【００３１】
次に平面生成器２０２の動作について説明する。
【００３２】
平面生成器２０２は、１０６より前に説明した平面パラメータ、ａ，ｂ，Ｃθ，ｍをうとけり、これにより予測ブロックを生成する。すなわち、
ａ′＝（ｍ＋１）（ａ−１２８）２５６、ｂ′＝（ｍ＋１）（ｂ−１２８）２５６
によりａ′，ｂ′を求め、これを用いて（ｉ，ｊ）座標（ｉ，ｊ共０〜Ｎ−１の整数）の画素値ｄijを
【００３３】
【外３】
0003689454.tif 000004
により生成するものである。このようにして生成されたブロックデータは２１４に出力される。
【００３４】
なお上述の実施例に於いては、ブロック内の全画素を符号化したが、▲１▼ブロック内を更にサブブロックに分割し、サブブロック毎に符号化対象か否かを示す符号を付加してもよいし、▲２▼１ビットのブロックに対応したプレーンを持って、画素毎に符号化対象か否かを決めてもよい。特にこの補足部分に簡単に記した方法は、画像内の比較的複雑な部分に対して有効となる。
【００３５】
以上の平面符号化によれば実際の画像の大部分を占める、ノイズの乗った単純輝度勾配部分に対し、最も符号化効率の低下を招かない予測方法が得られ、画像全体に対する符号化効率が従来のものと比べて大幅に向上する。
【００３６】
（他の実施例）
本発明は上述した実施例に限定されるものではない。例えば、上述の実施例では予測符号化で用いる予測値として、ａ，ｂ，ｃ，ａ＋ｂ−ｃの４つを挙げたが、これは参照可能な画素から構成されるものであれば、他の画素位置の組み合わせでも良い。また、平面符号化、予測符号化ともに内部で、ハフマン符号化を用いているが、勿論これは算術符号等、他のエントロピー符号化方式を用いてもよい。さらに、平面符号化は、近似平面αｘ＋βｙ＋γのα，β，γを平面特定情報として符号化するという実施例に限定されるものではなく、平面を特定できるものであれば良い。あるいは平面に限らず、比較的簡単な曲面であってもよい。
【００３７】
以上説明したように本発明の実施例の画像符号化装置は、画像データをいくつかのブロックに分割するブロック分割手段と、分割された各ブロックについて近似平面を求め、近似平面を特定する情報と、近似平面とブロックの差分値を符号化する平面符号化手段と、ブロックを幾つかのサブブロックに再分割する手段と、サブブロック毎に最適な予測方式を選択し、選択した予測方式を特定する情報と、選択した予測方式による誤差を符号化する予測符号化手段と、ブロック毎に平面符号化手段と予測符号化手段の一方を選択する手段と、選択した符号化手段を特定するための情報を付加する手段とを備えることにより、平面的性質を有するブロックでは平面符号化、そうでない場合にはサブブロック単位の予測符号化を切り換えて符号化することができる。このため、発生符号量を抑制することが可能となるといった効果がある。
【００３８】
上述の様に平面符号化のブロックサイズを予測符号化のブロックサイズより大きくすることにより、平面符号化の特性を活かした効率の良い符号化が可能となる。
【００３９】
また、近似面を特定する情報を演算式の係数として抽出することにより、ブロック単位での符号化効率を向上させることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上の様に、本発明によれば、ブロック毎の近似面を用いた符号化と、このブロックを分割して得られるサブブロック毎の複数の予測方式から選択された予測方式による符号化との双方を有することにより、多値データを可逆に符号化する場合であっても効率の良い符号化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施例の符号化装置のブロック図。
【図２】着目画素に対する周辺画素ａ，ｂ，ｃの位置を示す図。
【図３】ブロック生成を説明する図。
【図４】平面符号化回路のブロック図。
【符号の説明】
１０１  画像データを格納するメモリ
１０２  ブロック生成回路
１０３  平面符号化回路
１０４  バッファ
１０５  サブブロック生成回路
１０６，１０７，１０８，１０９  予測符号化回路
１１０  セレクタ
１１１  情報付加回路
１１２  バッファ
１１３  セレクタ
１１４  情報付加回路
１１５，１１６，１１７，１１８  信号線
２０１  平面算出器
２０２  平面データ生成器
２０３  バッファ
２０４  差分器
２０５  パラメータ符号器
２０６  ハフマン符号器
２０７  多重化器
【図１】
0003689454.tif 000005
【図２】
0003689454.tif 000006
【図３】
0003689454.tif 000007
【図４】
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