(57)【要約】【課題】符号量の増大を抑制しつつ画質向上を図る。【解決手段】メモリ１３０からの所定データ（ｄP）を、入力画像及び予測画像間の差分画像データを直交変換及び量子化したデータであるとみなす。該所定データに対し逆量子化及び逆直交変換を施し、その結果データ（ｄS）に予測画像データ（ｄB）を加算することで入力画像を再構築する。この際、逆量子化及び逆直交変換のパラメータの組み合わせを様々に変化させることでｎ種類の再構築画像（ｄT｛ｉ｝〜｛ｎ｝）を生成し、組み合わせごとに入力画像及び再構築画像間の相違度（ＤＩＦＦAT｛ｉ｝〜｛ｎ｝）を求める。相違度に基づく評価値が最小となる又は相違度が最小となるパラメータと所定データ（ｄP）を用いて符号化データ（ｄQ）を生成する。【選択図】図４
2014123865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像と前記入力画像の予測画像とに対応する符号化データを生成するエンコーダを備えた画像処理装置において、
前記エンコーダは、
前記入力画像及び前記予測画像間の差分画像データを直交変換及び量子化したデータに対応するデータとして、所定データを保持するメモリと、
前記保持データを逆量子化及び逆直交変換した復元差分画像データと前記予測画像の画像データとの和から、前記入力画像の再構築画像を生成する再構築画像生成部と、
前記入力画像及び前記再構築画像間の相違度を導出する相違度導出部と、
前記符号化データを生成する符号化部と、を有して、前記逆量子化のパラメータ及び前記逆直交変換のパラメータの組み合わせとして複数の組み合わせを用いることで前記複数の組み合わせに対応する複数の再構築画像及び複数の相違度を生成及び導出し、
前記エンコーダは、更に、前記複数の相違度に基づき前記複数の組み合わせの中から特定組み合わせを選択する組み合わせ選択部を有し、
前記符号化部は、前記特定組み合わせに対応するパラメータと前記保持データとに基づき前記符号化データを生成する
ことを特徴する画像処理装置。
【請求項２】
前記組み合わせ選択部は、組み合わせごとに前記相違度と符号量に基づく評価値を導出することで複数の評価値を取得して、前記複数の評価値に基づき前記特定組み合わせを選択し、
前記複数の組み合わせは第１〜第ｎの組み合わせから成り、第ｉの組み合わせに対応する符号量は、前記保持データを符号化したデータに、第ｉの組み合わせに対応するパラメータを含んだ付加情報を付加したデータの符号量である（ｎは２以上の整数、ｉはｎ以下の自然数）
ことを特徴する請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記組み合わせ選択部は、前記複数の相違度の中の最小の相違度に対応する組み合わせを前記特定組み合わせとして選択する
ことを特徴する請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記差分画像データを直交変換及び量子化することによって量子化変換データを生成する直交変換／量子化部、前記量子化変換データを逆量子化及び逆直交変換することによって得た第２復元差分画像データと前記予測画像の画像データとの和から前記入力画像の第２再構築画像を生成する第２再構築画像生成部、前記入力画像及び前記第２再構築画像間の第２相違度を導出する第２相違度導出部、及び、前記量子化変換データから第２符号化データを生成する第２符号化部を有する第２エンコーダと、
前記複数の評価値の内の、前記特定組み合わせに対応する第１評価値と、前記第２相違度と第２符号量に基づく第２評価値とに基づき、前記エンコーダによる前記符号化データ又は前記第２エンコーダによる前記第２符号化データを出力符号化データとして選択する出力選択部と、を更に備え、
前記第２符号量は、前記量子化変換データを符号化したデータに、前記第２エンコーダにおける前記直交変換及び前記量子化のパラメータを含んだ付加情報を付加したデータの符号量である
ことを特徴する請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記差分画像データを直交変換及び量子化することによって量子化変換データを生成する直交変換／量子化部、前記量子化変換データを逆量子化及び逆直交変換することによって得た第２復元差分画像データと前記予測画像の画像データとの和から前記入力画像の第２再構築画像を生成する第２再構築画像生成部、前記入力画像及び前記第２再構築画像間の第２相違度を導出する第２相違度導出部、及び、前記量子化変換データから第２符号化データを生成する第２符号化部を有する第２エンコーダと、
前記複数の相違度の内の、前記特定組み合わせに対応する第１相違度と、前記第２相違度に基づき、前記エンコーダによる前記符号化データ又は前記第２エンコーダによる前記第２符号化データを出力符号化データとして選択する出力選択部と、を更に備えた
ことを特徴する請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項６】
撮影によって入力画像を取得する撮像装置において、
前記入力画像の画像データの供給を受ける、請求項１〜５の何れかに記載の画像処理装置を備えた
ことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＰＥＧ−４  ＡＶＣ／Ｈ．２６４などの動画像圧縮方式では、入力画像と予測画像との差分を直交変換して得た変換データを、指定された量子化スケールにて量子化し、その結果を符号化する。この際、量子化スケールは、目標符号量や入力画像の特徴量に応じて調整されうる（例えば下記特許文献１参照）。量子化の結果データを逆量子化及び逆直交変換して差分情報を復元すれば予測画像を用いて入力画像を再構築（復元）することができる。但し、量子化を経て得られる再構築画像と入力画像との間には、量子化誤差に起因するずれが生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１７２１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このずれを抑制すれば、圧縮画像の画質向上が図られる。画質向上が有益であることは言うまでもない。従来のエンコーダにおいて、量子化及び逆量子化のパラメータである量子化スケールを小さくすれば、量子化誤差が減少して、通常、入力画像及び再構築画像間のずれが小さくなるが、代わりに符号量が増大する。符号量の抑制も重要な課題である。
【０００５】
そこで本発明は、符号量の増大を抑制しつつ画質向上に寄与する画像処理装置及び撮像装置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】
【０００６】
本発明に係る画像処理装置は、入力画像と前記入力画像の予測画像とに対応する符号化データを生成するエンコーダを備えた画像処理装置において、前記エンコーダは、前記入力画像及び前記予測画像間の差分画像データを直交変換及び量子化したデータに対応するデータとして、所定データを保持するメモリと、前記保持データを逆量子化及び逆直交変換した復元差分画像データと前記予測画像の画像データとの和から、前記入力画像の再構築画像を生成する再構築画像生成部と、前記入力画像及び前記再構築画像間の相違度を導出する相違度導出部と、前記符号化データを生成する符号化部と、を有して、前記逆量子化のパラメータ及び前記逆直交変換のパラメータの組み合わせとして複数の組み合わせを用いることで前記複数の組み合わせに対応する複数の再構築画像及び複数の相違度を生成及び導出し、前記エンコーダは、更に、前記複数の相違度に基づき前記複数の組み合わせの中から特定組み合わせを選択する組み合わせ選択部を有し、前記符号化部は、前記特定組み合わせに対応するパラメータと前記保持データとに基づき前記符号化データを生成することを特徴する。
【０００７】
複数の相違度に基づき複数の組み合わせの中から特定組み合わせ（例えば、相違度が小さくなるような特定組み合わせ）を選択し、特定組み合わせに対応するパラメータを用いて符号化データを生成するようにすれば、入力画像と、符号化データから復元される画像（再構築画像）とのずれが小さく抑えられ、符号化データによる画像の画質向上が図られる。何れの組み合わせのパラメータを用いて符号化データを生成したとしても、所定の保持データから符号化データが生成されるため、上記ずれを小さくすることに伴う符号量の増大は、殆ど又は全く無い。また、直交変換及び量子化の処理を省略することができる。
【０００８】
具体的には例えば、前記組み合わせ選択部は、組み合わせごとに前記相違度と符号量に基づく評価値を導出することで複数の評価値を取得して、前記複数の評価値に基づき前記特定組み合わせを選択しても良い。ここで例えば、前記複数の組み合わせは第１〜第ｎの組み合わせから成り、第ｉの組み合わせに対応する符号量は、前記保持データを符号化したデータに、第ｉの組み合わせに対応するパラメータを含んだ付加情報を付加したデータの符号量である。
【０００９】
或いは例えば、前記組み合わせ選択部は、前記複数の相違度の中の最小の相違度に対応する組み合わせを前記特定組み合わせとして選択しても良い。
【００１０】
また例えば、前記差分画像データを直交変換及び量子化することによって量子化変換データを生成する直交変換／量子化部、前記量子化変換データを逆量子化及び逆直交変換することによって得た第２復元差分画像データと前記予測画像の画像データとの和から前記入力画像の第２再構築画像を生成する第２再構築画像生成部、前記入力画像及び前記第２再構築画像間の第２相違度を導出する第２相違度導出部、及び、前記量子化変換データから第２符号化データを生成する第２符号化部を有する第２エンコーダと、前記複数の評価値の内の、前記特定組み合わせに対応する第１評価値と、前記第２相違度と第２符号量に基づく第２評価値とに基づき、前記エンコーダによる前記符号化データ又は前記第２エンコーダによる前記第２符号化データを出力符号化データとして選択する出力選択部と、を撮像装置に更に設けるようにしても良く、前記第２符号量は、例えば、前記量子化変換データを符号化したデータに、前記第２エンコーダにおける前記直交変換及び前記量子化のパラメータを含んだ付加情報を付加したデータの符号量である。
【００１１】
これにより、２つのエンコーダの得手／不得手を補完することができ、相違度及び符号量の観点から見て、より良いと判断される符号化データを選択及び出力することが可能となる。
【００１２】
或いは例えば、前記差分画像データを直交変換及び量子化することによって量子化変換データを生成する直交変換／量子化部、前記量子化変換データを逆量子化及び逆直交変換することによって得た第２復元差分画像データと前記予測画像の画像データとの和から前記入力画像の第２再構築画像を生成する第２再構築画像生成部、前記入力画像及び前記第２再構築画像間の第２相違度を導出する第２相違度導出部、及び、前記量子化変換データから第２符号化データを生成する第２符号化部を有する第２エンコーダと、前記複数の相違度の内の、前記特定組み合わせに対応する第１相違度と、前記第２相違度に基づき、前記エンコーダによる前記符号化データ又は前記第２エンコーダによる前記第２符号化データを出力符号化データとして選択する出力選択部と、を撮像装置に更に設けるようにしても良い。
【００１３】
これによっても、２つのエンコーダの得手／不得手を補完することができ、相違度の観点から見て、より良いと判断される符号化データを選択及び出力することが可能となる。
【００１４】
本発明に係る撮像装置は、撮影によって入力画像を取得する撮像装置であって、前記入力画像の画像データの供給を受ける前記画像処理装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、符号量の増大を抑制しつつ画質向上に寄与する画像処理装置及び撮像装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る基本エンコーダの内部ブロック図である。
【図２】動画像の構造を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る撮像装置の外観斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る特殊エンコーダの内部ブロック図である。
【図５】基本エンコーダ及び特殊エンコーダのデータを比較するための図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係り、エンコーダ周辺のブロック図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る撮像装置の内部ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量、状態量又は部材等を参照する記号又は符号を記すことによって該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量、状態量又は部材等の名称を省略又は略記することがある。
【００１８】
＜＜第１実施形態＞＞
本発明の第１実施形態を説明する。尚、後述の第２及び第３実施形態は第１実施形態を基礎とする実施形態であり、第２及び第３実施形態において特に述べない事項に関しては、特に記述無き限り且つ矛盾の無い限り、第１実施形態の記載が第２及び第３実施形態にも適用される。
【００１９】
［基本エンコーダについて］
本発明の第１実施形態に係る特殊なエンコーダの説明に先立ち、基本エンコーダ１０の構成を説明する。図１に基本エンコーダ１０の内部ブロック図を示す。図２に動画像ＭＩの構造を示す。図３にエンコーダを備えた撮像装置１の外観斜視図を示す。撮像装置１に基本エンコーダ１０を設けておくことができる。撮像装置１は撮影によって動画像ＭＩを取得する。動画像ＭＩは、時系列に並ぶ複数のフレーム画像から成る。第ｉ番目のフレーム画像を記号ＦＩ［ｉ］にて表す（ｉは整数）。動画像ＭＩを形成する各フレーム画像が入力画像として、順次、基本エンコーダ１０に供給される。基本エンコーダ１０は、符号１１〜２３によって参照される各部位を備える。バッファメモリ３１及び記録媒体３２は撮像装置１に設けられる。基本エンコーダ１０は、任意の動画像圧縮方式に従って動画像ＭＩの画像データの符号化を行う。動画像圧縮方式は、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）の規格に従ったものであって良く、例えば、“ＭＰＥＧ−４  ＡＶＣ／Ｈ．２６４”の規格に従う。
【００２０】
基本エンコーダ１０は、夫々の入力画像を複数のマクロブロックに分割し、基本エンコーダ１０内の各処理（符号１２〜２２によって参照される各部位の処理）をマクロブロックごとに実行する。以下では、１つのマクロブロックが（１６×１６）個の画素にて形成されると考える。
【００２１】
入力端子１１に、入力画像の画像データ（以下、入力画像データという）ｄAが供給される。減算部１２は、予測画像生成部１９より供給される予測画像の画像データ（以下、予測画像データ）ｄBを入力画像データｄAから減算することで、入力画像及び予測画像間の差分画像の画像データ（以下、差分画像データという）ｄCを生成する。予測画像は入力画像を予測した画像であって、差分画像は入力画像及び予測画像間の差を示すため、差分画像データを予測誤差データと呼ぶこともできる。
【００２２】
直交変換部１３は、差分画像データｄCを直交変換することで変換データｄDを生成する。直交変換として、離散コサイン変換（Discrete Cosine Transform；以下ＤＣＴという）又はカルーネン・レーベ変換（Karhunen-Loeve Transformation ）など、任意の直交変換が用いられる（後述のエンコーダ１１０においても同様）。差分画像データｄCは差分画像を空間領域上で表現した画像データである一方で、変換データｄDは差分画像を周波数領域上で表現した画像データであって良い。例えば、直交変換が（８×８）画素の小ブロックを単位にして実行される場合、小ブロック１つに対して、（８×８）個の変換係数（例えばＤＣＴ係数）を持つマトリクス状の変換データｄDが得られる。
【００２３】
量子化部１４は、変換データｄDを量子化し、量子化後の変換データｄDを量子化変換データｄEとして生成する。量子化において、変換データｄDを形成する各変換係数が量子化スケールに反比例する１より大きな或る値で割られ、各除算結果の小数点を切り捨てることで量子化変換データｄEが生成される。
【００２４】
符号化部１５は、量子化変換データｄEを符号化する符号化処理を実行し、符号化された量子化変換データｄEに付加情報４０を付加することで符号化データ（符号化された量子化変換データｄE及び付加情報４０を含んだ符号化データ）ｄFを生成する。符号化部１５及び基本エンコーダ１０は、符号化データｄFを出力端子２３からバッファメモリ３１を通じて記録媒体３２に出力及び記録することができる。付加情報４０については後述する。
【００２５】
逆量子化部１６は、量子化変換データｄEを逆量子化することで変換データｄD’を生成する。逆直交変換部１７は、変換データｄD’を逆直交変換することで差分画像データｄCを復元し、これによって復元差分画像データｄC’を生成する。加算部１８は、復元差分画像データｄC’に予測画像データｄBを加算することで入力画像を再構築する（復元する）。再構築された入力画像を再構築画像（復元入力画像）と呼び、データｄC’及びｄBの加算結果に相当する、再構築画像の画像データを再構築画像データｄA’と呼ぶ。逆量子化は、量子化の逆の演算であり、逆直交変換は、直交変換の逆の演算である。従って、仮に、量子化部１４にて小数点の切り捨て処理が無かったと仮定すれば、データｄD’、ｄC’、ｄA’は、夫々、データｄD、ｄC、ｄAと一致する。
【００２６】
予測画像生成部１９は、動画像ＭＩの画像データに基づき、エンコーダ１０で採用される動画像圧縮方式の規格に従う公知の方法によって予測画像及び予測画像データｄBを生成する。予測画像生成部１９は、動画像ＭＩ上における物体の動きを予測し、動きの予測結果を用いて動き補償の成された予測画像及び予測画像データｄBを生成することができる。
【００２７】
相違度導出部２０は、入力画像データｄA及び再構築画像データｄA’間の相違度ＤＩＦＦ（即ち、入力画像と再構築画像との相違度）を導出する。パラメータ制御部２２に内包される評価値導出部２１は、相違度ＤＩＦＦと、符号化データｄFの符号量（即ち、単位時間当たりの符号化データｄFのデータ量）ＶＯＬFとに基づき評価値ＥＶを導出し、パラメータ制御部２２は、評価値ＥＶに基づき基本エンコーダ１０における符号化用パラメータ４１を調整する。尚。導出部２１は制御部２２の外に設けられていても良い。
【００２８】
基本エンコーダ１０における符号化用パラメータ４１は、予測画像生成部１９における予測の条件を示す予測モードパラメータ、直交変換部１３における直交変換の条件を示す変換形式パラメータ、及び、量子化部１４における量子化の条件を示す量子化パラメータを含む。
予測画像生成部１９は、複数の予測モード候補の中から選択した予測モードを用いて予測画像データｄBを生成することができる。予測モードパラメータは、予測画像データｄBの生成のために何れの予測モードを用いるかを指定するパラメータである。
直交変換部１３は、複数の変換形式候補の中から選択された変換形式にて直交変換を実行することができる。変換形式パラメータは、変換データｄDの生成のために何れの変換形式を用いるかを指定するパラメータである。
量子化部１４は、量子化スケールの値を複数の候補値の中の何れかに設定した上で、量子化を行うことができる。量子化パラメータは、量子化スケールを指定する（即ち量子化スケールの値を幾つにするかを指定する）パラメータである。
【００２９】
ここでは説明の具体化のため、入力画像及び再構築画像が互いに相違すればするほど、相違度ＤＩＦＦが、より大きな値を持つものとする。例えば、データｄA及びｄA’間におけるＳＳＤ（Sum of Squared Difference）又はＳＡＤ（Sum of Absolute Difference）を相違度ＤＩＦＦとして求めることができる。また、相違度ＤＩＦＦが増大すれば評価値ＥＶも増大し且つ符号量ＶＯＬFが増大すれば評価値ＥＶも増大するように、評価値ＥＶが求められるものとする。そうすると、パラメータ制御部２２は、評価値ＥＶがなるだけ小さくなるように符号化用パラメータ４１を調整することができる。例えば、下記式（１）にて評価値ＥＶを導出できる。係数ｋDIFF及びｋVOLは０以上の所定値を持ち、係数ｋDIFF及びｋVOLの内、少なくとも一方は０より大きい。
ＥＶ＝ｋDIFF×ＤＩＦＦ［ｉ］＋ｋVOL×ＶＯＬF［ｉ］    …（１）
【００３０】
例えば量子化スケールに注目した場合、量子化スケールの値が小さくなるとデータｄC及びｄC’間の差が少なくなって相違度ＤＩＦＦの減少が期待される一方で、量子化変換データｄEにおけるデータ量及び符号化データｄFにおける符号量ＶＯＬFが増大する。逆に、量子化スケールの値が大きくなるとデータｄC及びｄC’間の差が大きくなって相違度ＤＩＦＦの増大が予想される一方で、量子化変換データｄEにおけるデータ量及び符号化データｄFにおける符号量ＶＯＬFが減少する。つまり、相違度ＤＩＦＦと符号量ＶＯＬFは、所謂トレードオフの関係にある。パラメータ制御部２２は、相違度ＤＩＦＦと符号量ＶＯＬFのバランスを考慮して量子化スケールを調整することができる。
【００３１】
符号化データｄFに含められる付加情報４０は、符号化データｄFを復号するための情報を含む。即ち、付加情報４０は、符号化用パラメータ４１を含み、更に、上記動きを示す動き情報や、入力画像の予測に際して何れのフレーム画像の何れの部分の画像を用いたかを示す情報などを含む。従って、記録媒体３２から読み出した符号化データｄFを基本エンコーダ１０に対応するデコーダ（不図示）に供給すれば、公知の方法によって、符号化データｄFを復号することができる。基本エンコーダ１０に対応するデコーダでは、付加情報４０を用いて、符号化データｄF（符号化された量子化変換データｄE）に対し、符号化部１５、量子化部１４及び直交変換部１３の符号化、量子化及び直交変換に対応する逆符号化、逆量子化及び逆直交変換を行って復元差分画像データを生成し、その復元差分画像データに予測画像データを加算することで再構築画像を生成する（即ち、符号化データｄFが復号されて入力画像が復元される）。デコーダでは、この再構築画像を参照画像として用いた公知の予測処理により予測画像データが生成される。
【００３２】
［特殊エンコーダについて］
次に、図４等を参照し、特殊エンコーダ１１０について説明する。図４は、特殊エンコーダ１１０の内部ブロック図である。特殊エンコーダ１１０を撮像装置１に設けることができる。動画像ＭＩを形成する各フレーム画像が入力画像として、順次、特殊エンコーダ１１０に供給される。特殊エンコーダ１１０は、符号１１１、１１５〜１２３、１３０及び１３１によって参照される各部位を備える。特殊エンコーダ１１０は、基本エンコーダ１０が用いるものと同じ動画像圧縮方式に従って、動画像ＭＩの画像データの符号化を行う。
【００３３】
基本エンコーダ１０と同様、特殊エンコーダ１１０は、夫々の入力画像を複数のマクロブロックに分割し、特殊エンコーダ１１０内の各処理（符号１１５〜１２２及び１３１によって参照される各部位の処理）をマクロブロックごとに実行する。
【００３４】
入力端子１１１に、入力画像の画像データ、即ち入力画像データｄAが供給される。特殊エンコーダ１１０には、図１の減算部１２、直交変換部１３及び量子化部１４に相当する部位が存在せず、図１の量子化変換データｄEの代わりに、所定のデータｄPが符号化部１１５に供給される。データｄPは、入力画像及び予測画像間の差分画像データを直交変換及び量子化したデータ（即ち、図１のデータｄE）に対応するデータとして、メモリ１３０に保持されている。しかしながら、データｄPは、特殊エンコーダ１１０内で実際に直交変換及び量子化を経て得られるデータではなく、図１のデータｄEの例として想定されるデータがデータｄPに設定される。データｄPは、予め定められた固定データであって良い。特殊エンコーダ１１０では、データｄPが、入力画像及び予測画像間の差分画像データに直交変換及び量子化を施して得た量子化変換データであるとみなされる。故に、データｄPを量子化変換データｄPとも呼ぶ。
【００３５】
符号化部１１５は、量子化変換データｄPを符号化する符号化処理を実行し、符号化された量子化変換データｄPに付加情報１４０を付加することで符号化データ（符号化された量子化変換データｄP及び付加情報１４０を含んだ符号化データ）ｄQを生成する。符号化部１１５及び特殊エンコーダ１１０は、符号化データｄQを出力端子１２３からバッファメモリ３１を通じて記録媒体３２に出力及び記録することができる。付加情報１４０については後述する。
【００３６】
逆量子化部１１６は、量子化変換データｄPを逆量子化することで量子化の成されていない変換データｄRを生成する。逆直交変換部１１７は、変換データｄRを逆直交変換することで復元差分画像の画像データであるデータｄSを生成する。データｄSによる復元差分画像は、入力画像及び予測画像間の差分画像を復元したものに相当する。加算部１１８は、予測画像生成部１１９から供給される予測画像の画像データ（予測画像データ）ｄBに復元差分画像データｄSを加算することで、入力画像を再構築する（復元する）。再構築された入力画像を再構築画像（復元入力画像）と呼び、データｄS及びｄBの加算結果に相当する、再構築画像の画像データを再構築画像データｄTと呼ぶ。逆量子化部１１６における逆量子化は、上述の量子化の逆の演算に相当し、逆直交変換部１７における逆直交変換は、上述の直交変換の逆の演算に相当する。予測画像生成部１１９は、図１の予測画像生成部１９と同様のものである。図４に示される記号ｄT［１］〜ｄT［ｎ］などの意義は後述の説明から明らかとなる。
【００３７】
相違度導出部１２０は、入力画像データｄA及び再構築画像データｄT間の相違度ＤＩＦＦAT（即ち、入力画像と再構築画像との相違度）を導出する。組み合わせ選択部１２２に内包される評価値導出部１２１は、相違度ＤＩＦＦATと、符号化データｄQの符号量（即ち、単位時間当たりの符号化データｄQのデータ量）ＶＯＬQとに基づき評価値ＥＶATを導出する。尚。導出部１２１は選択部１２２の外に設けられていても良い。選択部１２２の機能については後述される。
【００３８】
パラメータ制御部１３１は、特殊エンコーダ１１０における符号化用パラメータ１４１を制御する。符号化用パラメータ１４１は、予測画像生成部１１９における予測の条件を示す予測モードパラメータ、逆量子化部１１６における逆量子化の条件を示す逆量子化パラメータ、及び、逆直交変換部１７における逆直交変換の条件を示す逆変換形式パラメータを含む。
【００３９】
エンコーダ１０及び１１０で採用される動画像圧縮方式では、入力画像を予測するための予測モードの候補として複数の予測モード候補が用意されており、予測画像生成部１１９は、複数の予測モード候補の中から選択した予測モードを用いて予測画像データｄBを生成する。
【００４０】
エンコーダ１０及び１１０で採用される動画像圧縮方式では、量子化で用いる量子化スケールの値の候補として複数の候補値が用意されており、逆量子化部１１６は、複数の候補値の何れかを量子化スケールの値に設定した上で、逆量子化を行うことができる。逆量子化パラメータは、量子化スケールを指定する（即ち量子化スケールの値を幾つにするかを指定する）パラメータである。逆量子化の条件が定まれば、逆量子化の逆の演算である量子化の条件も定まる。故に、逆量子化パラメータは、上述の量子化パラメータと等価なものである。
【００４１】
エンコーダ１０及び１１０で採用される動画像圧縮方式では、直交変換の形式の候補として複数の変換形式候補が用意されており、逆直交変換部１１７は、複数の変換形式候補の中から選択した変換形式にて逆直交変換を行うことができる。逆変換形式パラメータは、データｄSの生成のために何れの変換形式を用いるかを指定するパラメータである。逆直交変換の条件（即ち選択変換形式）が定まれば、逆直交変換の逆の演算である直交変換の条件も定まる。故に、逆変換形式パラメータは、上述の変換形式パラメータと等価なものである。
【００４２】
符号化データｄQに含められる付加情報１４０は、符号化データｄQを復号するための情報を含む。即ち、付加情報１４０は、符号化用パラメータ１４１を含み、更に、上記動きを示す動き情報や、入力画像の予測に際して何れのフレーム画像の何れの部分の画像を用いたかを示す情報などを含む。従って、記録媒体３２から読み出した符号化データｄQを特殊エンコーダ１１０に対応するデコーダ（不図示）に供給すれば、公知の方法によって、符号化データｄQを復号することができる。特殊エンコーダ１１０に対応するデコーダでは、付加情報１４０を用いて、符号化データｄQ（符号化された量子化変換データｄP）に対し、符号化部１１５の符号化に対応する逆符号化並びに符号化用パラメータ１４１に従う逆量子化及び逆直交変換を行って復元差分画像データを生成し、その復元差分画像データに予測画像データを加算することで再構築画像を生成する（即ち、符号化データｄTが復号されて入力画像が復元される）。デコーダでは、この再構築画像を参照画像として用いた公知の予測処理により予測画像データが生成される。
【００４３】
今、上記の候補値として第１〜第ｎAの候補値が存在し、且つ、上記の変換形式候補として第１〜第ｎBの変換形式候補が存在していることを想定する。ここで、ｎA及びｎBの夫々は２以上の整数である。逆量子化部１１６は、第１〜第ｎAの候補値の何れかを量子化スケールの値に設定して逆量子化を行い、逆直交変換部１１７は、第１〜第ｎBの変換形式候補の何れかの変換形式にて逆直交変換を行う。そうすると、逆量子化と逆直交変換の組み合わせは（ｎA×ｎB）通りある。換言すれば、逆量子化のパラメータ（逆量子化パラメータ）及び逆直交変換のパラメータ（逆変換形式パラメータ）の組み合わせは、（ｎA×ｎB）通りある。（ｎA×ｎB）通りの組み合わせを第１〜第ｎの組み合わせという（ｎ＝ｎA×ｎB）。
【００４４】
パラメータ制御部１３１は、第１〜第ｎの組み合わせの夫々について、逆量子化部１１６及び逆直交変換部１１７に逆量子化及び逆直交変換を行わせて復元差分画像データｄSを得る。第ｉの組み合わせを用いて得た復元差分画像データｄSに基づく再構築画像データｄTを、記号ｄT［ｉ］にて表す。入力画像データｄA及び再構築画像データｄT［ｉ］間の相違度ＤＩＦＦATを記号ＤＩＦＦAT［ｉ］にて表す。このように、１枚の入力画像に対し、マクロブロックごとに、第１〜第ｎの組み合わせに対応するｎ枚の再構築画像（ｎ個のデータｄT［１］〜ｄT［ｎ］）及びｎ個の相違度ＤＩＦＦAT［１］〜ＤＩＦＦAT［ｎ］が生成及び導出される。
【００４５】
評価値導出部１２１は、組み合わせごとに、相違度ＤＩＦＦAT及び符号量ＶＯＬQに基づく評価値ＥＶATを導出する。第ｉの組み合わせに対応する相違度ＤＩＦＦAT［ｉ］及び符号量ＶＯＬQ［ｉ］に基づく評価値ＥＶATを記号ＥＶAT［ｉ］にて表す。第ｉの組み合わせに対応する符号量ＶＯＬQ［ｉ］は、第ｉの組み合わせに対応する符号化データｄQ（以下、符号化データｄQ［ｉ］とも呼ぶ）の符号量ＶＯＬQであり、符号化データｄQに付加される符号化用パラメータ１４１が第ｉの組み合わせに対応しているときの符号量ＶＯＬQである。符号化データｄQ［ｉ］は、データｄPを符号化したデータに、第ｉの組み合わせに対応する逆量子化のパラメータ（逆量子化パラメータ）及び逆直交変換のパラメータ（逆変換形式パラメータ）を含んだ付加情報１４０を付加することで得られる。
【００４６】
ここでは説明の具体化のため、入力画像とデータｄT［ｉ］による再構築画像とが互いに相違すればするほど、相違度ＤＩＦＦAT［ｉ］が、より大きな値を持つものとする。例えば、データｄA及びｄT［ｉ］間におけるＳＳＤ（Sum of Squared Difference）又はＳＡＤ（Sum of Absolute Difference）を相違度ＤＩＦＦAT［ｉ］として求めることができる。また、相違度ＤＩＦＦAT［ｉ］が増大すれば評価値ＥＶAT［ｉ］も増大し且つ符号量ＶＯＬQ［ｉ］が増大すれば評価値ＥＶAT［ｉ］も増大するように、評価値ＥＶAT［ｉ］が求められるものとする。例えば、下記式（２）にて評価値ＥＶAT［ｉ］を導出できる。
ＥＶAT［ｉ］＝ｋDIFF×ＤＩＦＦAT［ｉ］＋ｋVOL×ＶＯＬQ［ｉ］    …（２）
【００４７】
組み合わせ選択部１２２は、評価値ＥＶAT［１］〜ＥＶAT［ｎ］の内の最小評価値に対応する組み合わせを、第１〜第ｎの組み合わせの中から特定組み合わせとして選択する。エンコーダ１１０は、特定組み合わせに対応する符号化用パラメータ１４１とデータｄPとに基づく符号化データｄQを、バッファメモリ３１を介して記録媒体３２に出力及び記録することができる。例えば、評価値ＥＶAT［１］〜ＥＶAT［ｎ］の内、評価値ＥＶAT［ｉ］が最小であるならば、第ｉの組み合わせが特定組み合わせとして選択され、符号化データｄQ［ｉ］がバッファメモリ３１を介して記録媒体３２に記録される。尚、入力画像及び／又は予測画像が変化すれば、特定組み合わせも変化し、特定組み合わせが変化すれば、符号化部１１５にて生成されて記録媒体３２に記録される符号化データｄQも変化する。故に、特殊エンコーダ１１０は、直交変換及び量子化を実際に行っていないとはいえ、入力画像及び予測画像に応じた符号化データｄQを生成している、と言える。
【００４８】
［基本エンコーダ及び特殊エンコーダの比較］
上述したように、符号化部１１５に供給されるデータｄPは、特殊エンコーダ１１０内で実際に直交変換及び量子化を経て得られるデータではなく、量子化変換データの例として想定されるデータの例である。従って、或る入力画像に関し、データｄPは、図１の量子化部１４から得られるデータｄEと大きく相違する場合もあるし、近似する場合もあるし、一致する場合もある。しかし、或る状況下では、データｄPがデータｄEより優れた結果をもたらす。これについて説明する。
【００４９】
説明の簡単化のため、１つの注目マクロブロック内の画像が平坦画像であって且つ当該注目マクロブロック内の画像の平均輝度値が画像データの値であると考える。エンコーダ１０及び１１０に対応する図５（ａ）及び（ｂ）を参照する。今、入力画像における注目マクロブロックのデータｄAが“２”であるとし、予測画像における注目マクロブロックのデータｄBが“１”である場合を考える。この場合、注目マクロブロックのデータｄCは“１”である（図５（ａ）参照）。また、基本エンコーダ１０において、注目マクロブロックに関し、“２”のデータｄC’が逆直交変換部１７（図１参照）から得られたとする。この場合、基本エンコーダ１０において、注目マクロブロックに関し、“３”のデータｄA’が得られ、結果、相違度ＤＩＦＦは“１”となる。
【００５０】
一方、特殊エンコーダ１１０では、複数の組み合わせに対応する複数の復元差分画像データｄSが得られる。図５（ｂ）では、第１〜第４の組み合わせに対応する４つのデータｄSが、夫々、“０”、“１”、“２”及び“３”であったことが想定されている。そうすると、注目マクロブロックに関し、特殊エンコーダ１１０では、第１〜第４の組み合わせに対応して、“１”、“２”、“３”及び“４”のデータｄT（ｄT［１］〜ｄT［４］）が得られ、結果、“１”、“０”、“１”及び“２”の相違度ＤＩＦＦAT（ＤＩＦＦAT［１］〜ＤＩＦＦAT［４］）が求められる。この４つの相違度ＤＩＦＦATの内、第２の組み合わせに対応する“０”の相違度が最も小さい。説明の簡単化のため、第１〜第４の組み合わせ間で発生符号量が同じであると仮定する。そうすると、第２の組み合わせが特定組み合わせとして選択され、第２の組み合わせによる符号化用パラメータ１４１にて符号化データｄQが生成される。
【００５１】
第２の組み合わせに対応する“０”の相違度（ＤＩＦＦAT［２］）は、基本エンコーダ１０におけるそれよりも小さく、エンコーダ１０及び１１０間の比較のため、符号化部（１５、１１５）に供給される量子化変換データ（ｄE、ｄP）がエンコーダ１０及び１１０間で同じであるとすると、符号量を増大させることなく、特殊エンコーダ１１０の方が基本エンコーダ１０よりも相違度を小さくできる（より小さな相違度に対応する符号化データを生成できる）。エンコード時において、より小さな相違度に対応する符号化データを生成できれば、デコード時において入力画像とのずれがより小さい再構築画像を生成可能である。即ち、圧縮画像（記録画像、再生画像）の画質を向上させることが可能となる。
【００５２】
基本エンコーダ１０や従来のエンコーダにおいて量子化スケールを小さくすれば、量子化誤差が減少して、通常、入力画像及び再構築画像間のずれが小さくなるが、代わりに符号量が増大する。一方、特殊エンコーダ１１０では、予め設定されたデータｄPから符号化データｄQが生成されるため、量子化スケールの値を幾つにしても符号量ＶＯＬQに影響は殆ど又は全く無い（即ち、上記ずれを小さくすることに伴う符号量ＶＯＬQの増大は殆ど又は全く無い）。つまり、特殊エンコーダ１１０によれば、符号量の実質的な増大を伴うことなく、圧縮画像（記録画像、再生画像）の画質を向上させることが可能となる。加えて、特殊エンコーダ１１０では直交変換及び量子化の処理を省略することができる。
【００５３】
尚、符号化データｄQの生成方法にも依存するが、上述の如く、パラメータの変化が符号量ＶＯＬQに与える影響は軽微である又は無い。故に、組み合わせ選択部１２２は、符号量ＶＯＬQ［１］〜ＶＯＬQ［ｎ］に関係なく、相違度ＤＩＦＦAT［１］〜ＤＩＦＦAT［ｎ］の内の最小相違度に対応する組み合わせを、第１〜第ｎの組み合わせの中から特定組み合わせとして選択しても良い。これの実現のために、上記式（２）において“ｋDIFF＞０”且つ“ｋVOL＝０”としても良い。この場合例えば、相違度ＤＩＦＦAT［１］〜ＤＩＦＦAT［ｎ］の内、相違度ＤＩＦＦAT［ｉ］が最小であるならば、第ｉの組み合わせが特定組み合わせとして選択され、第ｉの組み合わせに対応する符号化データｄQ［ｉ］がバッファメモリ３１を介して記録媒体３２に記録される。
【００５４】
繰り返しになるが、特殊エンコーダ１１０における量子化変換データｄPは、入力画像及び予測画像間の差分画像データに直交変換及び量子化を実際に施して得られるデータではない。しかしながら、メモリ１３０の保持データｄPから得た復元差分画像データｄSにて、結果的に入力画像との相違度が小さな再構築画像が得られるのであれば、その保持データｄPは入力画像及び予測画像間の差分を良く表したデータであると言え、入力画像及び予測画像間の差分を良く表したデータｄPを符号化して記録しておけば、デコード時においてデータｄPに基づく符号化データｄQから良好な再構築画像を得ることができる（即ち、直交変換及び量子化の不実施は問題とならない）。
【００５５】
特に例えば、動画像ＭＩの撮影期間中に撮影領域の明るさが急変したとき、その急変時周辺において基本エンコーダ１０による相違度ＤＩＦＦが相当に大きくなることがあり、そのような状況下において、“ＤＩＦＦ＞ＤＩＦＦAT［ｉ］”又は“ＥＶ＞ＥＶAT［ｉ］”が成立することが多い（即ち図５（ａ）及び（ｂ）のような状況が生じることが多い）。
【００５６】
＜＜第２実施形態＞＞
但し、特殊エンコーダ１１０の符号化は、予め定めた保持データｄPに頼るため、万能ではない。故に、エンコーダ１０及び１１０の双方を撮像装置１に設けて、両エンコーダの得手／不得手を互いに補完するようにしても良い。図６は、撮像装置１における、エンコーダに関わる部分のブロック図である。第２実施形態に係る撮像装置１は、エンコーダ１０及び１１０並びにバッファメモリ３１及び記録媒体３２に加え、出力選択部３５を有している。
【００５７】
出力選択部３５は、エンコーダ１０及び１１０とバッファメモリ３１及び記録媒体３２との間に挿入される。従って、基本エンコーダ１０は、符号化データｄQを出力選択部３５に供給し、特殊エンコーダ１１０は、特定組み合わせに対応する符号化データｄQを出力選択部３５に供給する。特定組み合わせが第ｉの組み合わせならば、符号化データｄQ［ｉ］が出力選択部３５に供給される。
【００５８】
出力選択部３５は、入力画像ごとに且つマクロブロックごとに、以下の出力選択処理を行う。出力選択処理において、出力選択部３５は、特殊エンコーダ１１０にて導出された評価値ＥＶAT［１］〜ＥＶAT［ｎ］の内の最小評価値を、基本エンコーダ１０にて導出された評価値ＥＶと比較する。今、評価値ＥＶAT［１］〜ＥＶAT［ｎ］の内の最小評価値が評価値ＥＶAT［ｉ］であったとする。この場合、出力選択処理において、出力選択部３５は、不等式“ＥＶ＜ＥＶAT［ｉ］”の成立時には基本エンコーダ１０から供給される符号化データｄFを出力符号化データとして選択する一方で、不等式“ＥＶ＞ＥＶAT［ｉ］”の成立時には特殊エンコーダ１１０から供給される符号化データｄQ（詳細にはｄQ［ｉ］）を出力符号化データとして選択し、出力符号化データをバッファメモリ３１を介して記録媒体３２に出力及び記録する。“ＥＶ＝ＥＶAT［ｉ］”の成立時には、符号化データｄF又はｄQが出力符号化データとして選択される。
【００５９】
評価値の比較を有意義なものとすべく、相違度及び符号量に基づく評価値の導出方法をエンコーダ１０及び１１０間で共通にすると良い。例えば、上記式（１）及び式（２）を用いて評価値ＥＶ及びＥＶAT［１］〜ＥＶAT［ｎ］を算出すれば良い。この際、第１実施形態で述べたように、“ｋDIFF＞０”且つ“ｋVOL＝０”に設定しても良い。即ち、出力選択部３５は、特定組み合わせに対応する相違度ＤＩＦＦAT（即ち、相違度ＤＩＦＦAT［１］〜ＤＩＦＦAT［ｎ］の内の最小値）を相違度ＤＩＦＦと比較し、前者が後者よりも大きいならば符号化データｄFを出力符号化データとして選択する一方で、前者が後者よりも小さいならば符号化データｄQを出力符号化データとして選択すれば良い。
【００６０】
本実施形態によれば、相違度及び／又は符号量の観点から見て、より良いと判断される符号化データを選択及び出力することが可能となる。
【００６１】
＜＜第３実施形態＞＞
本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態では、撮像装置１の構成を説明する。図７は、撮像装置１の概略構成ブロック図である。撮像装置１は、上述の記録媒体３２を備えると共に符号２０１〜２０６によって参照される各部位を備える。
【００６２】
撮像部２０１は、レンズから形成される光学系、及び、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどから成る固体撮像素子を有し、被写体の撮影を行うことで被写体画像の画像データを取得する。この被写体画像が入力画像として取り扱われる。但し、撮像部２０１にて取得された画像データに対し所定の信号処理（ノイズ低減処理、デモザイキング処理など）を施して得た画像データが入力画像の画像データであっても良い。
【００６３】
入力画像の画像データは画像処理部（画像処理装置）２０２に供給される。画像処理部２０２は、特殊エンコーダ１１０を備える、又は、基本エンコーダ１０、特殊エンコーダ１１０及び出力選択部３５を備える（図４、図６参照）。ＳＤＲＡＭ (Synchronous Dynamic Random Access Memory)等にて形成された内部メモリ２０３は、上記バッファメモリ３１を含み、撮像装置１内で取り扱う任意のデータを一時的に記憶する。記録媒体３２は、半導体メモリや磁気ディスク等の不揮発性メモリにて形成される。表示部２０４は、液晶ディスプレイパネル等にて形成され、任意の画像を表示する。操作部２０５は、ボタン等の機械式操作部材及び／又はタッチパネルを含み、ユーザからの各種操作及び指示を受け付ける。主制御部２０６は、操作部２０５に対する操作内容等に従いつつ、撮像装置１内の各部位の動作を統括的に制御する。
【００６４】
＜＜変形等＞＞
本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。上述の実施形態に適用可能な注釈事項として、以下に、注釈１〜注釈６を記す。各注釈に記載した内容は、矛盾なき限り、任意に組み合わせることが可能である。
【００６５】
［注釈１］
特殊エンコーダ１１０において、符号化部１１５及び逆量子化部１１６に供給される量子化変換データｄPは、入力画像及び予測画像に依存するデータであっても良い。即ち例えば、メモリ１３０から符号化部１１５及び逆量子化部１１６に供給される量子化変換データｄPを、入力画像及び予測画像間の差分画像データに応じて変化させても良い。これにより、相違度ＤＩＦＦAT［ｉ］の低減が期待される。これを実現すべく、複数のデータを保持し且つ入力画像及び予測画像間の差分画像データに応じたデータを当該複数のデータの中からデータｄPとして選択的に出力するルックアップテーブル（以下、第１ＬＵＴという）にて、メモリ１３０を形成しておいても良い。
【００６６】
［注釈２］
データｄPの内容並びに逆量子化及び逆直交変換のパラメータが定まれば、復元差分画像データｄSの内容も定まる。特殊エンコーダ１１０において、データｄPの内容は予め分かっているのであるから、図４の逆量子化部１１６及び逆直交変換部１１７をルックアップテーブル（以下、第２ＬＵＴという）にて形成しておいても良い。第２ＬＵＴは、データｄPの入力を受け、データｄPに応じたデータｄSを出力する。同様に、符号化部１１５もルックアップテーブル（以下、第３ＬＵＴという）にて形成しておいても良い。第３ＬＵＴは、データｄPの入力を受け、データｄPに応じたデータｄQ（符号化されたデータｄP）を出力する。上述の第１〜第３ＬＵＴを統合した１つのＬＵＴを特殊エンコーダ１１０に設けておいても良い。当該１つのＬＵＴは、メモリ１３０、符号化部１１５、逆量子化部１１６及び逆直交変換部１１７として機能し、入力画像及び予測画像間の差分画像データに応じたデータｄP、ｄQ及びｄSを出力しても良い。
【００６７】
［注釈３］
上述の第１〜第ｎBの変換形式候補は、第１〜第ｎBの変換形式候補が互いに異なる変換形式である限り、任意である。複数の変換形式が互いに異なるとは、直交変換及び逆直交変換が適用されるブロックのサイズが複数の変換形式間で異なることをも含む。例えば、ＭＰＥＧ−４  ＡＶＣ／Ｈ．２６４では、（４×４）画素から成るブロックを単位としてＤＣＴを行う第１変換モードと、（８×８）画素から成るブロックを単位としてＤＣＴを行う第２変換モードとを含む複数の変換モードが用意されており、当該複数の変換モードの何れかを選択的に用いて、ＤＣＴ及びＤＣＴに対応する逆ＤＣＴを実行することができる。第１変換モードに従う変換形式と第２変換モードに従う変換形式は、第１〜第ｎBの変換形式候補の内の２つになりうる。
【００６８】
［注釈４］
但し、ｎBは１であっても良い。この場合、特殊エンコーダ１１０において、逆直交変換の変換形式は１つの変換形式に固定され、逆量子化と逆直交変換の組み合わせ数は、（ｎA×ｎB）＝ｎA≧２、となる。
【００６９】
［注釈５］
上述の説明では特に意識しなかったが、入力画像等の各画像の画像データは、複数種類の信号（例えば輝度信号Ｙと色差信号Ｕ及びＶ）から形成され、特殊エンコーダ１１０を含む画像処理部２０２内の各処理を、信号の種類ごとに実行することができる。
【００７０】
［注釈６］
撮像装置１又は画像処理部（画像処理装置）２０２である対象装置を、集積回路等のハードウェア、或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって構成することができる。対象装置にて実現される機能の全部又は一部である任意の特定の機能をプログラムとして記述して、該プログラムを対象装置に搭載可能なフラッシュメモリに保存しておき、該プログラムをプログラム実行装置（例えば、対象装置に搭載可能なマイクロコンピュータ）上で実行することによって、その特定の機能を実現するようにしてもよい。上記プログラムは任意の記録媒体に記憶及び固定されうる。上記プログラムを記憶及び固定する記録媒体は対象装置と異なる機器（サーバ機器等）に搭載又は接続されても良い。
【符号の説明】
【００７１】
１  撮像装置
１０  基本エンコーダ
１１０  特殊エンコーダ
１５、１１５  符号化部
２０、１２０  相違度導出部
１２２  組み合わせ選択部
３５  出力選択部
【図１】
2014123865.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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