(57)【要約】【課題】  未圧縮の多様な画像データを該画像データに適した圧縮パラメータで圧縮する。【解決手段】  基準となる量子化パラメータを保持する手段と、入力カラー画像の色空間や各色のビット数などの画像情報に基づいて前記量子化パラメータを調整する手段とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準となる量子化パラメータを保持する手段と、入力カラー画像の色空間や各色のビット数などの画像情報に基づいて前記量子化パラメータを調整する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】
量子化パラメータ調整手段は、入力カラー画像の色空間に対応した係数値で色差信号用量子化パラメータをスケーリングする調整を含むことを特徴とする前記第１項記載の画像符号化装置。
【請求項３】
量子化パラメータ調整手段は、入力カラー画像の各色のビット数に対応して量子化パラメータをビットシフトする調整を含むことを特徴とする前記第１項記載の画像符号化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
画像データの符号化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像データ圧縮する時の圧縮パラメータ決定方法に関する先行技術として、以下のものが知られている。
【０００３】
上記先行技術は、所定の圧縮パラメータを用いて圧縮された画像データを伸張して再圧縮する時の再圧縮パラメータを、前記所定の圧縮パラメータに基づいて決定するもので、圧縮パラメータが付随しない未圧縮の画像データには対応していない。
【０００４】
また、再圧縮時に圧縮パラメータを調整する目的は、再圧縮前と再圧縮後の符号量が大きく変わるのを防止するためであった。そのため符号量の差が所定量以上の場合、圧縮パラメータを再調整して、さらに再圧縮する必要があった。
【０００５】
未圧縮の種々多様な画像データに対応するには、基準となる圧縮パラメータを有すると供に、指定した圧縮時の画質や、画像データの色空間や画像データのビット数などの画像属性情報に基づいて前記基準圧縮パラメータを調整する仕組みが必要である。
【０００６】
本発明では、種々ある圧縮パラメータの中で、特に量子化パラメータに着目し、未圧縮の画像データを圧縮する時に、前記圧縮画質や前記画像属性情報に基づいて量子化パラメータを調整する仕組みを開示するものである。
【特許文献１】特開２００３−１５３０１１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
未圧縮の種々多様な画像データを該画像データに適した圧縮パラメータで圧縮するには、基準となる圧縮パラメータを有するとともに、指定した圧縮時の画質や、画像データの色空間や画像データのビット数などの画像属性情報に基づいて前記基準圧縮パラメータを調整し、それを用いて圧縮する必要であるが、明確で有効な調整方法が開示されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の画像符号化装置によれば、基準となる量子化パラメータを保持する手段と、画像データの色空間や画像データのビット数などの画像情報に基づいて前記基準圧縮パラメータを調整する手段とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
色差信号用量子化テーブルを画像データの色空間に対応した係数値でスケーリングし、画像データのビット数に応じて、輝度信号用と色差信号用の両方の量子化テーブルをビットシフトした量子化テーブルを用いて量子化処理を行い、画像データを符号化することにより、画像データの色空間やビット数に依存しない符号量にすることができる。また、同じビット数の画像なら同程度の客観画質を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１の実施例）
本発明の第１の実施例では、ＪＰＥＧ符号化において、ｓＲＧＢ色空間上の画像データの圧縮に最適化した基準量子化テーブルを保持し、Ｗｉｄｅ−Ｇａｍｕｔ−ＲＧＢ（以下、ＷＧ−ＲＧＢと略す）色空間上の画像データを圧縮する際に、該量子化テーブルをスケーリングして用いる方法について説明する。
【００１１】
ＪＰＥＧ規格ではＲＧＢデータを輝度（Ｙ）と色差（Ｃ）信号への変換を規定していないが、ＪＰＥＧで圧縮した時のファイル形式を規定するＪＦＩＦでは、（１）式に示す色変換が規定されている。
【００１２】
Ｙ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ
Ｃｒ＝０．５Ｒ−０．４１８７Ｇ−０．０８１３Ｂ
Ｃｂ＝−０．１６８７Ｒ＋０．３３０１Ｇ−０．５Ｂ              （１）
色変換前の色空間は、ｓＲＧＢであることが規定されているが、実際の符号化処理においては、色空間が必ずしもｓＲＧＢでなくても、上記（１）式による色変換は可能であるし、その後のＪＰＥＧ符号化も問題なく処理できる。
【００１３】
そのため、入力色空間は厳密にｓＲＧＢである必要は無く、現実に、ｓＲＧＢより色再現範囲の広いＡｄｏｂｅ−ＲＧＢ空間上の画像データに上記（１）を適用してＪＰＥＧ圧縮する装置なども多く現れている。
【００１４】
それならば、ｓＲＧＢ，Ａｄｏｂｅ−ＲＧＢ以外の色空間のＲＧＢデータに対しても、（１）式の色変換処理を用いてＪＰＥＧ符号化を行うことも可能である。
【００１５】
画像データの色空間として前述のｓＲＧＢ空間というものが一般的によく用いられてきた。最近では、各種表示装置の性能向上に伴い再現色域が広がりつつあり、このｓＲＧＢ色空間の色再現範囲では表現できなくなり、ｓＲＧＢ色空間より色再現範囲の広い拡張色空間が求められるようになってきた。その拡張色空間の具体的な例が、ＷＧ−ＲＧＢやＡｄｏｂｅ−ＲＧＢといった色空間である。
【００１６】
元が同じ画像データをｓＲＧＢ空間とＷＧ−ＲＧＢ空間で表現した時の、上記（１）式の色変換後の輝度信号と色差信号のパワーを比較してみると、輝度信号の比は約１：１、色差信号の比は約１：０．５になる。
【００１７】
同じ画像の色差信号なら、色再現範囲の広いＷＧ−ＲＧＢ空間上ではパワーが小さくなるのは当然である。
【００１８】
パワーが小さいということは振幅も小さく、量子化した結果である量子化値も同じ量子化テーブルを使えば小さくなる。量子化値が小さくなれば、これをエントロピー符号化した符号量も小さくなるが、画質も悪くなる。
【００１９】
図１は４種類のサンプル画像について、ｓＲＧＢ空間とＷＧ−ＲＧＢ空間で表現した画像データを、同じ色変換式で変換し、ｓＲＧＢ空間画像・圧縮用の量子化テーブルを用いて２種類の色空間の画像をＪＰＥＧ符号化した時の圧縮特性（符号量と客観画質の関係）を示したものである。実線がｓＲＧＢ空間画像であり、破線がＷＧ−ＲＧＢ空間画像である。
【００２０】
客観画質の数値はｓＲＧＢ空間やＷＧ−ＲＧＢ空間とは別のＣＩＥＬａｂ空間上で見た時の対応する画素間の圧縮前後のレベル差の二乗平均を対数表現したものである。
【００２１】
図１を見ると、ＷＧ−ＲＧＢ空間で表現した画像データの圧縮特性（破線）が悪くなっていることが分かる。
【００２２】
色差信号のパワー比が０．５なので、振幅比は該パワー比の０．５乗すなわち０．７と見なせ、０．７は１１／１６に近似できる。
【００２３】
そこで、ＷＧ−ＲＧＢ空間上の画像データに対して、ｓＲＧＢ用の色差信号用量子化テーブルを１１／１６倍した量子化テーブルを用いて、ＪＰＥＧ符号化した時の圧縮特性を図２に示す。図２では、ＷＧ−ＲＧＢ空間上の画像の圧縮特性がｓＲＧＢ空間画像の圧縮特性（ｓＲＧＢ用量子化テーブル使用）とだいたい同じになっていると言える。４つの画像サンプル中、２つの画像ではグラフが重なっているため特性がほぼ一致していることが分かる。
【００２４】
同様に、Ａｄｏｂｅ−ＲＧＢ空間で表現した画像データに対して、ｓＲＧＢ用の色差信号用量子化テーブルを１３／１６倍した量子化テーブルを用いてＪＰＥＧ符号化すると、ｓＲＧＢ空間画像の圧縮特性とかなり近い特性となる。
【００２５】
ｓＲＧＢ空間で表現した画像の圧縮特性を基準にした場合、他の色空間で表現した画像を、該圧縮特性に合わせて圧縮するには、色空間に対応する係数値で色差信号用量子化テーブルをスケーリング（係数値を乗算）すればよい。該係数値は、各種色空間ごとにあらかじめ求めておく。
【００２６】
上記機能は、図３に示す第１実施例の構成で実現できる。１０１から入力された画像データに対して色変換部１０３にて前記（１）の色変換処理を行った後、空間変換部１０５にて周波数空間へ変換するための処理が行われる。該変換処理には離散コサイン変換やウェーブレット変換などがある。
【００２７】
次に、色空間検知部１３３にて前記入力画像データの色空間を検知し、スケーリング部１２５にて該色空間に対応する係数値で色差信号用量子化テーブル１２３の出力をスケーリングする。一方、輝度信号用量子化テーブル１２１の出力にはスケーリングを行わない。スケーリングを施した色差信号用量子化テーブルデータとスケーリングを施こさない輝度信号用量子化テーブルデータは、セレクタ１２７で切り換えられ次の乗算部１３５に送られる。
【００２８】
画質設定部１３１では、あらかじめ用意されている画質を表現する表現（単語）の中から１つを選択するか、あるいは画質に連動する数値を設定する。これらは、量子化テーブルに対して乗算可能な制御パラメータへ直ちに変換される。
【００２９】
前記輝度信号用量子化テーブルデータと色差信号用量子化テーブルデータの両方に対して、乗算部１３５にて制御パラメータが乗算される。そして、該制御パラメータ乗算後のテーブルが量子化部１０７に送られ量子化処理に用いられる。
【００３０】
量子化された結果である量子化値は、エントロピー符号化部１０９にて符号化処理されコードが１１１より出力される。符号量は入力画像データの色空間に依存せず、だいたい同じ量になる。
【００３１】
（第２の実施例）
画像データは、これまで一般的に各色８ビットであることが多かった。特にＪＰＥＧ規格のＤＣＴ（離散コサイン変換）ベースの圧縮においては、各色８ビット以下の画像の符号化しかできないベースラインＪＰＥＧ圧縮が用いられることがほとんどであった。
【００３２】
このベースラインＪＰＥＧ圧縮に対して、各色１２ビットの画像まで符号化できる拡張ＪＰＥＧ圧縮というものがある。
【００３３】
一般的によく用いられるｓＲＧＢ空間では各色８ビットという精度と大変相性がよい。すなわち、この色空間における８ビット画像の量子化誤差は、各種表示方法において、量子化誤差が認知しにくいレベルであった。しかし、前述のように各種表示装置性能向上に伴ない色再現範囲の広い拡張色空間が求められるようになってくると、各色８ビットの精度では問題がでてきた。
【００３４】
具体的には、ＷＧ−ＲＧＢといった拡張色空間では色再現範囲が広がることにより、各色８ビットの精度では量子化誤差が大きくなり、圧縮する以前で擬似輪郭などの劣化が出てきてしまうといった問題がでてきた。
【００３５】
そこで、拡張色空間の画像では８ビット以上の精度が求められており、１０〜１２ビット精度の画像への対応が要求される。そこで一例として各色１０ビットのＷＧ−ＲＧＢ画像の量子化テーブルについて考える。
【００３６】
８ビットデータの階調数が２５６であるのに対し、１０ビットデータの階調数は１０２４と４倍ある。よって元が同じ画像データを８ビットで表現した場合と１０ビットで表現した場合の振幅比は概略１：４であると考えてよい。これは輝度信号と色差信号の両方に共通する。
【００３７】
よって、１０ビットのＷＧ−ＲＧＢ画像の量子化テーブルは、ｓＲＧＢ−８ビット用の量子化テーブルを輝度信号用、色差信号用、それぞれを４倍した後、色差信号用については前述のスケーリングを施したものを新たな量子化テーブルとすればよい。
【００３８】
上記量子化テーブルを用いた符号化処理は、図４に示す第２実施例の構成で実現できる。図３と共通する機能ブロックには同一番号を付した。
【００３９】
１０１から入力された画像データに対して色変換部１０３にて前記（１）の色変換処理を行った後、空間変換部１０５にて周波数空間へ変換するための処理が行われる。該変換処理には離散コサイン変換やウェーブレット変換などがある。一方、色空間検知部１３３にて前記入力画像データの色空間を検知すると供に、ビット数検出部２０１にて画像データ各色のビット数を検出する。
【００４０】
検出した色空間に対応する係数値で色差信号用量子化テーブル１２３の出力をスケーリングしたものと、輝度信号用量子化テーブル１２１の出力をセレクタ１２７で切り換えて選択し、該選択結果をビットシフト部２０３にて前記検出したビット数から８を減算した値だけビットシフトする。入力データが１０ビットであれば、２ビットシフトして量子化テーブルを４倍する。
【００４１】
該量子化テーブルを用いて、色変換後の輝度信号と色差信号を量子化部１０７にて量子化処理する。入力画像データのビット数が増えてもそれに連動して量子化テーブルも大きくなるので、量子化結果は前記ビット数に依存せず、ほぼ同じレベルに保たれる。
【００４２】
量子化された結果である量子化値は、エントロピー符号化部１０９にて符号化処理されコードが１１１より出力される。符号量は入力画像データの色空間やビット数に依存せず、だいたい同じ量になる。
【００４３】
（第３の実施例）
本実施例は、サーバ・クライアント間の画像データ通信におけるサーバ側での処理に関するものである。図５に示すように、静止画データベース５０３とそれを管理するサーバ５０１に、複数のクライアント５０５，５０７がネットワーク５１１を通して接続されている状況を想定する。画像データの転送の際には圧縮を行うものとする。
【００４４】
クライアント５０５から、サーバ５０１に画像データを要求する際に、画像番号、画像サイズ、画質、色空間などの情報を送る。
【００４５】
サーバ５０１では図６に示すフローに従って処理を行う。すなわち、クライアントから送られてきた情報から、ステップ６０１にて指定画像を静止画データベース５０３から読み出し、必要ならステップ６０３にて指定サイズへの解像度変換と、指定色空間への色変換処理を行う。
【００４６】
次に、ステップ６０５にて画質に関する情報（単語あるいは数値）を第１の量子化テーブル制御パラメータに変換すると共に、前記指定色空間に対応する係数値と乗算した第２の制御パラメータを得る。
【００４７】
ステップ６０７にて、前記第１の制御パラメータを輝度信号用量子化テーブルに乗算し、第２の制御パラメータを色差信号用量子化テーブルに乗算して、量子化テーブルのスケーリングを行う。
【００４８】
ステップ６０９では、スケーリングした量子化テーブルを用いて符号化処理を行う。該符号化した結果は、画像を要求してきたクライアントに転送する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】色空間が異なる２つ画像に同じ色変換を施し、同じ量子化テーブルで符号化した時の符号量と客観画質の関係を示す図
【図２】色空間が異なる２つ画像を同じ色変換を施し、各色空間に対応した量子化テーブルで符号化した時の符号量と客観画質の関係を示す図
【図３】本発明の符号化装置の第１実施例の構成を示す図
【図４】本発明の符号化装置の第２実施例の構成を示す図
【図５】本発明の符号化処理を適用して構成したモデルを表わす図
【図６】本発明の符号化処理のフローを表わす図
【符号の説明】
【００５０】
１０３  色変換部
１０５  空間変換部
１０７  量子化部
１０９  符号化部
【図１】
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【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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