(57)【要約】【課題】  オクターブ分解された符号の一部だけを伝送又は記録する方法は、２のべき乗単位で符号が削減されるため、量子化幅を粗くする方法に比べて微調整が効かない。【解決手段】  ２次元画像信号を階層的にサブバンドに分割し、そのサブバンド信号を量子化した後、エントロピー符号化して符号化データを生成し、その符号化データを伝送路へ送信する画像階層符号化方法であって、２次元画像信号を水平方向及び垂直方向にオクターブ分解する（S100）。その後、水平低域・垂直高域信号を垂直方向にのみ繰り返しオクターブ分解する処理(S102)と、水平高域・垂直低域信号を水平方向にのみ繰り返しオクターブ分解する処理(S103)と、水平高域・垂直高域信号を、水平方向及び垂直方向に繰り返しオクターブ分解する処理(S104)とを行ってサブバンド信号として生成する。これにより、空間解像度による符号量の微調整が可能な符号化データを生成することができる。【選択図】            図１
2006270295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元画像信号を階層的にサブバンドに分割し、その分割により得たサブバンド信号を量子化した後、エントロピー符号化して符号化データを生成し、その符号化データを伝送路へ送信する画像階層符号化方法であって、
前記２次元画像信号を水平方向及び垂直方向にオクターブ分解する第１のステップと、
前記第１のステップのオクターブ分解により得られる水平低域・垂直高域信号を垂直方向にのみ繰り返しオクターブ分解する第２のステップと、
前記第１のステップのオクターブ分解により得られる水平高域・垂直低域信号を水平方向にのみ繰り返しオクターブ分解する第３のステップと、
前記第２のステップのオクターブ分解により得られる第１の信号の各サブバンドと、前記第３のステップのオクターブ分解により得られる第２の信号の各サブバンドとが対応するように、前記第１のステップのオクターブ分解により得られる水平高域・垂直高域信号を、水平方向及び垂直方向に繰り返しオクターブ分解する第４のステップと
を含み、前記第１乃至第４のステップの各オクターブ分解によりそれぞれ得られた信号を、前記サブバンド信号として生成することを特徴とする画像階層符号化方法。
【請求項２】
前記第１乃至第４のステップの各オクターブ分解によりそれぞれ得られたサブバンド信号に対して量子化、エントロピー符号化を順次に行って得られた各符号化データのうち、前記伝送路の伝送容量に応じて解像度の低いサブバンド信号に対応する符号化データから解像度の高いサブバンド信号に対応する符号化データの順に前記伝送路へ送信し、前記伝送路の伝送容量が不足した時点で前記符号化データの送信を中止することを特徴とする請求項１記載の画像階層符号化方法。
【請求項３】
請求項２に記載の画像階層符号化方法により階層符号化されて送信された符号化データに対して、エントロピー復号化と逆量子化を順次に行って得られた前記サブバンド信号の復調データから符号化前と同じ画素数の原画像信号を復号する画像階層復号化方法であって、
前記送信が中止された前記符号化データに対応する前記復調データの領域に零値を代入する第１のステップと、
前記第１のステップにより零値が代入された復調データのうち水平方向にのみ繰り返しオクターブ分解された信号から水平高域・垂直低域信号を合成する第２のステップと、
前記第１のステップにより零値が代入された復調データのうち垂直方向にのみ繰り返しオクターブ分解された信号から水平低域・垂直高域信号を合成する第３のステップと、
前記第１のステップにより零値が代入された復調データのうち水平方向及び垂直方向に繰り返しオクターブ分解された信号から水平高域・垂直高域信号を合成する第４のステップと、
前記第２乃至第４のステップにより得られた信号に対して、水平方向及び垂直方向の合成処理を行って、符号化前と同じ画素数の原画像信号を復元する第５のステップと
を含むことを特徴とする画像階層復号化方法。
【請求項４】
前記復調データの前記第１のステップにより零値が代入されたデータ領域と、前記復調データのオクターブ分解された有意なデータのあるデータ領域とを合成する際に、前記有意なデータのデータ領域が前記零値が代入されたデータ領域の低周波側にある場合は、前記零値と前記有意なデータを合成した合成信号に対して、前記復調データのナイキスト周波数の１／２倍の周波数をカットオフ周波数とする低域濾波特性を付与し、前記有意なデータのデータ領域が前記零値が代入されたデータ領域の高周波側にある場合は、前記零値と前記有意なデータを合成した合成信号に対して、前記復調データのナイキスト周波数の１／２倍の周波数をカットオフ周波数とする高域濾波特性を付与する(S401〜S415)ことを特徴とする請求項３記載の画像階層復号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像階層符号化方法及び画像階層復号化方法に係り、特に符号化単位の追加及び削除により解像度が容易に変更できることを特徴とし、通信や記録メディアの容量を効率良く利用するための画像階層符号化方法及び画像階層復号化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、記録容量の節約や伝送帯域の有効活用などの目的で、画像信号の冗長性や、統計的な偏りを利用して高能率符号化する方式が必要不可欠な技術となっている。例えば、動画像のデジタル記録装置やデジタル放送などではＭＰＥＧ２（Moving Picture Experts Group 2）方式が広く用いられている。また、静止画像では、後述する幾何学的歪を改善したＪＰＥＧ２０００（Joint Photographic Experts Group 2000）方式などが利用されている。
【０００３】
前記ＭＰＥＧ２方式は、画像をブロックに分割し、離散コサイン変換によるデータの偏在化と量子化を行うことを特徴とした非可逆な圧縮符号化方式である。このため、圧縮率を高めると、ブロック歪やモスキートノイズと呼ばれる人間の認識し易い幾何学的歪が発生し画質の劣化を招く。これらの問題を鑑みて前記ＪＰＥＧ２０００方式は、直交変換に離散ウェーブレット変換（以後、ＤＷＴと標記する）を利用し、サブバンド分割による階層符号化方式を採用している（例えば、非特許文献１参照）。以下では、本発明に係わる前記ＪＰＥＧ２０００方式で採用されているＤＷＴを用いたサブバンド階層符号化方式について説明する。
【０００４】
図２１はＤＷＴによる符号化装置の基本構成のブロック図を示す。同図において、入力画像信号は、入力端子１００より入来し、画像入力処理器１０１で画像の色変換など信号フォーマット変換を受けた後、ＤＷＴ器１０２へ入力される。ＤＷＴ器１０２では、画像入力処理器１０１から出力された画像信号を階層的にサブバンドに分割し、量子化器１０３へ入力する。
【０００５】
量子化器１０３では、入力されたサブバンドの信号を量子化してエントロピー符号化器１０４へ入力する。エントロピー符号化器１０４は、量子化されたサブバンド信号をハフマン符号や算術符号などにより符号化して符号化データを得る。最後に、エントロピー符号化器１０４から出力された符号化データは、符号出力処理器１０５により、伝送や記録用のフォーマットに変換され出力端子１０６へ出力される。
【０００６】
次に、図２１の符号化装置により伝送又は記録されたデータ列を復号化する復号化装置について図２２と共に説明する。図２２において、伝送又は再生されたデータ列は、入力端子２００から入来し、符号入力処理器２０１によりデータ列からエントロピー符号化されたデータを取り出す。符号入力処理器２０１から出力されたデータは、図２１のエントロピー符号化器１０４と相補的動作を行う図２２のエントロピー復号化器２０２により量子化されたＤＷＴ係数列に復号化される。
【０００７】
この量子化されたＤＷＴ係数列は、図２１の量子化器１０３と相補的動作を行う図２２の逆量子化器２０３により逆量子化されて階層化されたＤＷＴ係数列（サブバンド信号の復調データ）に変換される。逆量子化器２０３から出力された階層化されたＤＷＴ係数列は、ＩＤＷＴ器２０４に供給されて逆離散ウェーブレット変換（以後、ＩＤＷＴと標記する）されて画像信号に復号化された後、画像出力処理器２０５で画像の色変換など信号フォーマット変換が行われ、出力端子２０６より出力される。
【０００８】
以上の通り、サブバンド階層符号化及び復号化が行われる。以下では、本発明の主たる部分である図２１のＤＷＴ器１０２によるサブバンド化及び階層化について詳述する。ＤＷＴによるサブバンド化はオクターブ分解されるため、水平・垂直に２のべき乗単位で画像サイズの縮小が行われる。オクターブ分解は、２次元画像の水平（Ｈ）・垂直（Ｖ）方向にローパスＤＷＴフィルタ（ＬＰＦ）とハイパスＤＷＴフィルタ（ＨＰＦ）をかける操作と、ダウンサンプリングにより実現される。
【０００９】
図２３は垂直方向の操作を行う垂直分解器３００の一例のブロック図を示す。図２３において、入力端子３０１より入来した信号は、分割Ｖ−ＬＰＦ器３０２及び分割Ｖ−ＨＰＦ器３０３へ入力される。分割Ｖ−ＬＰＦ器３０２では、入力された信号の垂直低周波を濾波し出力する。また、分割Ｖ−ＨＰＦ器３０３では、入力された信号の垂直高周波を濾波し出力する。なお、低周波とはオクターブ分解された帯域の中心周波数よりも低域側周波数であり、また、高周波とは上記の中心周波数よりも高域側の周波数である。
【００１０】
分割Ｖ−ＬＰＦ器３０２から出力された垂直低周波信号はダウンサンプリング器３０４へ入力され、分割Ｖ−ＨＰＦ器３０３から出力された垂直高周波信号はダウンサンプリング器３０５へ入力され、それぞれ垂直方向の信号を１サンプルおきに間引く操作が行われる。この結果、ダウンサンプリング器３０４で垂直方向のサンプル数が半分になった垂直低周波信号（Ｌ）が出力端子３０６から出力される。また、ダウンサンプリング器３０５で垂直方向のサンプル数が半分になった垂直高周波信号（Ｈ）が出力端子３０７から出力される。
【００１１】
図２４は水平方向の操作を行う水平分解器４００の一例のブロック図を示す。同図において、入力端子４０１より入来した信号は、分割Ｈ−ＬＰＦ器４０２及び分割Ｈ−ＨＰＦ器４０３へ入力される。分割Ｈ−ＬＰＦ器４０２では、入力された信号の水平低周波を濾波し出力する。また、分割Ｈ−ＨＰＦ器４０３では、入力された信号の水平高周波を濾波し出力する。
【００１２】
分割Ｈ−ＬＰＦ器４０２から出力された水平低周波信号はダウンサンプリング器４０４へ入力され、分割Ｈ−ＨＰＦ器４０３から出力された水平高周波信号はダウンサンプリング器４０５へ入力され、それぞれ水平方向の信号を１サンプルおきに間引く操作が行われる。この結果、ダウンサンプリング器４０４で水平方向のサンプル数が半分になった水平低周波信号（Ｌ）が出力端子４０６から出力される。また、ダウンサンプリング器４０５で水平方向のサンプル数が半分になった水平高周波信号（Ｈ）が出力端子４０７から出力される。
【００１３】
次に、サブバンド化された信号を復元する図２２のＩＤＷＴ器２０４における復元操作の基本単位について図２５及び図２６を用いて説明する。すなわち、ＩＤＷＴ器２０４は、図２５に示す垂直方向の合成器５００による垂直方向の合成と、図２６に示す水平方向の合成器６００による水平方向の合成を基本単位として復元操作を行う。
【００１４】
図２５は垂直方向の合成器５００の一例のブロック図を示す。オクターブ分解された垂直低周波信号（Ｌ）は入力端子５０１より入来し、アップサンプリング器５０３へ入力される。また、オクターブ分解された垂直高周波信号（Ｈ）は入力端子５０２より入来し、アップサンプリング器５０４へ入力される。アップサンプリング器５０３及び５０４では、入力された信号の垂直方向に１サンプルおきに零値を内挿する。この結果、アップサンプリング器５０３及び５０４からは、垂直方向のサンプル数が２倍になった信号が出力される。
【００１５】
アップサンプリング器５０３から出力された信号は、合成Ｖ−ＬＰＦ器５０５に入力され垂直低周波が濾波される。また、アップサンプリング器５０４から出力された信号は、合成Ｖ−ＨＰＦ器５０６に入力され垂直高周波が濾波される。合成Ｖ−ＬＰＦ５０５から出力される垂直低周波信号と、合成Ｖ−ＨＰＦ器５０６から出力される垂直高周波信号とは加算器５０７へ入力されてそれぞれ加算される。これにより、加算器５０７からは復元された垂直成分を持つ信号が取り出され、出力端子５０８より出力される。
【００１６】
図２６は水平方向の合成器６００の一例のブロック図を示す。オクターブ分解された水平低周波信号（Ｌ）は入力端子６０１より入来し、アップサンプリング器６０３へ入力される。また、オクターブ分解された水平高周波信号（Ｈ）は入力端子６０２より入来し、アップサンプリング器６０４へ入力される。アップサンプリング器６０３及び６０４では、入力された信号の水平方向に１サンプルおきに零値を内挿する。この結果、アップサンプリング器６０３及び６０４からは、水平方向のサンプル数が２倍になった信号が出力される。
【００１７】
アップサンプリング器６０３から出力された信号は、合成Ｈ−ＬＰＦ器６０５に入力され水平低周波が濾波される。また、アップサンプリング器６０４から出力された信号は、合成Ｈ−ＨＰＦ器６０６に入力され水平高周波が濾波される。合成Ｈ−ＬＰＦ器６０５から出力される水平低周波信号と、合成Ｈ−ＨＰＦ器６０６から出力される水平高周波信号とは加算器６０７へそれぞれ入力されて加算される。これにより、加算器６０７からは復元された水平成分を持つ信号が取り出され、出力端子６０８より出力される。
【００１８】
ところで、前記ＪＰＥＧ２０００方式では、図２７の水平・垂直分解器７００に示すように、上述した図２３の垂直方向の垂直分解器３００と、図２４の水平方向の水平分解器４００を組み合わせることで画像のオクターブ分解を実現している。以下の説明では、同じ機能のブロックには同じ番号を付与することとする。
【００１９】
図２７の入力端子７０１から入来した画像信号は、水平分解器４００の入力端子４０１に入力され、水平方向にオクターブ分解される。水平分解器４００でオクターブ分解された信号のうち、水平低周波信号が出力端子４０６より出力され、水平高周波信号が出力端子４０７より出力される。出力端子４０６より出力された水平低周波信号は垂直分解器３００−１の入力端子３０１−１へ入力され垂直方向にオクターブ分解される。垂直分解器３００−１でオクターブ分解された信号のうち、垂直低周波信号が出力端子３０６−１より出力され、垂直高周波信号が出力端子３０７−１より出力される。
【００２０】
この結果、出力端子３０６−１より出力された信号は、水平低域・垂直低域信号（ＬＬ）として水平・垂直分解器７００の出力端子７０２より外部へ出力される。また、出力端子３０７−１より出力された信号は、水平低域・垂直高域信号（ＬＨ）として出力端子７０３より外部へ出力される。
【００２１】
同様に、出力端子４０７より出力された水平高周波信号は垂直分解器３００−２の入力端子３０１−２へ入力され垂直方向にオクターブ分解される。この結果、出力端子３０６−２より出力された信号は、水平高域・垂直低域信号（ＨＬ）として水平・垂直分解器７００の出力端子７０４より外部へ出力される。また、出力端子３０７−２より出力された信号は、水平高域・垂直高域信号（ＨＨ）として出力端子７０５より外部へ出力される。以下の説明では、上述した各成分ＬＬ、ＨＬ，ＬＨ，ＨＨに、各成分が属する階層番号を付けて表記する。
【００２２】
図３１は、図２７の水平・垂直分解器７００により４分割された第１階層の各成分（ＬＬ１，ＬＨ１，ＨＬ１，ＨＨ１）を模式的に示した図である。このうち、水平低域・垂直低域信号であるＬＬ１成分をさらにオクターブ分解することで第２階層が作成される。図３２は、ＬＬ１成分をさらに４分割して第２階層（ＬＬ２，ＬＨ２，ＨＬ２，ＨＨ２）まで作成された様子を模式的に示した図である。更に、ＬＬ２成分をオクターブ分解することで第３階層という具合に階層数を増やすことが可能である。
【００２３】
図２８は、図３２の第２階層まで分割する場合の手段を示す。図２８の第１の水平・垂直分解器７００−１の入力端子７０１−１に入力された画像信号は、図２７で説明した動作により水平・垂直分解器７００−１で図３１に示す第１階層の４分割された成分ＬＬ１，ＬＨ１，ＨＬ１，ＨＨ１を、それぞれ出力端子７０２−１，７０３−１，７０４−１，７０５−１から出力する。このうち、出力端子７０２−１から出力されたＬＬ１成分は、第２の水平・垂直分解器７００−２の入力端子７０１−２に入力され、図３２に示す第２階層の４分割された成分ＬＬ２，ＬＨ２，ＨＬ２，ＨＨ２を、それぞれ出力端子７０２−２，７０３−２、７０４−２，７０５−２から出力する。このように、水平・垂直分解器から出力されるＬＬ成分を次の水平・垂直分解器の入力とする構成をとることで階層化が実現される。
【００２４】
また、前記ＪＰＥＧ２０００方式では、図２９の水平・垂直合成器９００に示すように、上述した図２５の垂直方向の垂直合成器５００と、図２６の水平方向の水平合成器６００とを組み合わせることで、オクターブ分解された信号を復元している。図２９に示す水平・垂直合成器９００には、オクターブ分解された各成分ＬＬ，ＬＨ，ＨＬ，ＨＨが対応する各入力端子９０１，９０２，９０３，９０４から入来する。
【００２５】
垂直合成器５００−１の入力端子５０１−１にはＬＬ成分が、入力端子５０２−１には、ＬＨ成分がそれぞれ入力され、垂直成分が合成された水平低周波信号が出力端子５０８−１から出力される。また、垂直合成器５００−２の入力端子５０１−２にはＨＬ成分が、入力端子５０２−２にはＨＨ成分がそれぞれ入力され、垂直成分が合成された水平高周波信号が出力端子５０８−２から出力される。
【００２６】
出力端子５０８−１から出力された水平低周波信号は、水平合成器６００の入力端子６０１に入力され、出力端子５０８−２から出力された水平高周波信号は、水平合成器６００の入力端子６０２に入力される。水平合成器６００はこれら水平低周波信号と水平高周波信号とを合成して得た信号を出力端子６０８より出力し、水平・垂直合成器９００の出力信号として出力端子９０５より外部へ出力する。
【００２７】
ここで、図３２のように階層化された信号を復元する場合は、図３０に示すように、第１の水平・垂直合成器９００−１で復元された信号を、第２の水平・垂直合成器９００−２のＬＬ成分の入力端子９０１−２に入力することで実現される。
【００２８】
図３０は図３２の階層化された信号を復元する回路の一例のブロック図を示す。図３０において、第１の水平・垂直合成器９００−１の入力端子９０１−１，９０２−１，９０３−１，９０４−１には、ＬＬ２，ＬＨ２，ＨＬ２，ＨＨ２成分がそれぞれ入力される。第１の水平・垂直合成器９００−１は、図２９で説明した動作により入力成分ＬＬ２，ＬＨ２，ＨＬ２，ＨＨ２に基づいてＬＬ１成分を復元し、出力端子９０５−１より出力する。
【００２９】
出力端子９０５−１より出力されたＬＬ１成分は、第２の水平・垂直合成器９００−２の入力端子９０１−２に入力されると同時に、入力端子９０２−２，９０３−２、９０４−２にはＬＨ１，ＨＬ１，ＨＨ１成分が入力される。第２の水平・垂直合成器９００−２は図２９により説明した動作で各入力成分を合成し、出力端子９０５−２より復元された画像を出力する。同様にして、３階層以上にオクターブ分解された信号の場合にも、水平・垂直合成器９００を従属接続することで画像の復元が可能となる。
【００３０】
このとき、図３０の第１の水平・垂直合成器９００−１の出力端子９０５−１から出力されるＬＬ１成分は、元の画像サイズに対して水平・垂直方向の画素数が１／２になった縮小画像となっている。従って、本階層符号化では各階層の水平・垂直合成器９００の出力信号を提示することにより、２のべき乗単位の縮小画像を得ることができるという特徴がある。反面、２のべき乗単位の縮小画像しか得られないという問題もある。
【００３１】
このため、任意サイズの縮小画像を作成するための方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。特許文献１には、ＬＬ成分に加算する高周波成分をフィルタリングにより必要とする帯域だけ抽出し付加することで、任意解像度の画像を得る画像階層復号化方法が開示されている。また、特許文献２には、必要な画像サイズより１階層大きな画像が得られる成分まで復元し、必要とする画像サイズを得るためにローパスフィルタを掛ける画像階層復号化方法が開示されている。
【００３２】
【非特許文献１】「次世代画像符号化方式ＪＰＥＧ２０００」，株式会社トリケップス，（ＩＳＤＢ４−８８６５７−２０９−Ｘ）
【特許文献１】特開２０００−１２５２９４号公報
【特許文献２】特開２００４−１４７０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３３】
ところで、符号化されたデータを伝送又は記録する場合、伝送容量や記録メディア容量に収まるように符号量を調整することが要求される。符号量を調整する手段としては、量子化幅を粗くする方法や、オクターブ分解された符号の一部だけを伝送又は記録する方法が考えられる。これらの方法のうち、オクターブ分解された符号の一部だけを伝送又は記録する方法は、２のべき乗単位で符号が削減されるため、量子化幅を粗くする方法に比べて微調整が効かないという問題がある。
【００３４】
例えば、要求される伝送容量や記録容量に対して符号量が僅かにオーバーしている場合に、オクターブ分解された符号を削減する方法では、僅かに容量を削減すればよいにも拘らず、一度に多くの符号量が削減され、急激な解像度の低下を招くことになる。このため、量子化幅を粗くする方法よりも空間解像度を落とす方法の方が視覚特性上の劣化が目立たないという利点があるにも拘らず、量子化幅による符号量調整を優先することが一般的となっている。
【００３５】
そこで、従来の２のべき乗単位の空間解像度よりもきめ細かい符号量の調整が可能となれば、視覚的に劣化の少ない符号量調整が可能となる。前記特許文献１及び２で開示されている従来の復号化方法によれば、いずれの復号化方法でも任意解像度の画像を得ることは可能であるが、伝送又は記録される符号は２のべき乗単位のままであり、符号量の微調整は相変わらずできない。
【００３６】
更に、ＤＷＴのダウンサンプリングの過程で折返し妨害成分（折返し歪み）が信号に混入するため、特性の異なる除去フィルタを複数用意する必要があるという問題もある。この折返し妨害成分は、低周波数成分と高周波数成分を加算することで除去される成分であるが、高周波数成分が伝送されない状況で低解像度画像を復元すると、この折返し妨害成分が除去されず信号歪みとして現れる。
【００３７】
この様子を図３３で説明する。図３３では、簡単のため１次元信号として表現している。図３３（ａ）はダウンサンプリングにより作成された低周波数成分（Ｌ）である。図３３（ａ）のナイキスト周波数の１／２の帯域（１／２ｆｓ）以下の斜線で示す領域Iは、ダウンサンプリングで発生した折返し妨害が混入していることを示している。
【００３８】
この図３３（ａ）に示す低周波数成分が、図２６の水平方向の合成器６００の入力端子６０１に入力され、アップサンプリング器６０３でナイキスト周波数がｆｓからｆｓ’（＝２ｆｓ）にアップサンプリングされる。すると、図３３（ｂ）に斜線領域IIで示すように折返し妨害が変化する。本来、この折返し妨害は合成Ｈ−ＬＰＦ器６０５を通過した後、入力端子６０２から入力される高周波成分（Ｈ）と加算器６０７で合成されることで除去されるものである。高周波成分が伝送されない場合に表れる妨害は、図３３（ｂ）に示す斜線領域IIの成分である。
【００３９】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、空間解像度による符号量の微調整機能を備えた画像階層符号化方法及び画像階層復号化方法を提供することを目的とする。
【００４０】
また、本発明の他の目的は、高周波成分が伝送されない場合に発生する折返しによる妨害を、簡便な方法で目立たないように改善し得る画像階層符号化方法及び画像階層復号化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
上記の前者の目的を達成するため、本発明の画像階層符号化方法は、２次元画像信号を階層的にサブバンドに分割し、その分割により得たサブバンド信号を量子化した後、エントロピー符号化して符号化データを生成し、その符号化データを伝送路へ送信する画像階層符号化方法であって、２次元画像信号を水平方向及び垂直方向にオクターブ分解する第１のステップと、第１のステップのオクターブ分解により得られる水平低域・垂直高域信号を垂直方向にのみ繰り返しオクターブ分解する第２のステップと、第１のステップのオクターブ分解により得られる水平高域・垂直低域信号を水平方向にのみ繰り返しオクターブ分解する第３のステップと、第２のステップのオクターブ分解により得られる第１の信号のサブバンドと、第３のステップのオクターブ分解により得られる第２の信号のサブバンドとが対応するように、第１のステップのオクターブ分解により得られる水平高域・垂直高域信号を、水平方向及び垂直方向に繰り返しオクターブ分解する第４のステップとを含み、第１乃至第４のステップの各オクターブ分解によりそれぞれ得られた信号を、サブバンド信号として生成することを特徴とする。この発明では、空間解像度による符号量の微調整が可能な符号化データを生成することができる。
【００４２】
また、上記の前者の目的を達成するため、本発明の画像階層符号化方法は、上記発明の第１乃至第４のステップの各オクターブ分解によりそれぞれ得られたサブバンド信号に対して量子化、エントロピー符号化を順次に行って得られた各符号化データのうち、伝送路の伝送容量に応じて解像度の低いサブバンド信号に対応する符号化データから解像度の高いサブバンド信号に対応する符号化データの順に伝送路へ送信し、伝送路の伝送容量が不足した時点で符号化データの送信を中止することを特徴とする。この発明では、２のべき乗単位よりもきめ細かい解像度による符号量調整が可能となる。
【００４３】
また、上記の前者の目的を達成するため、本発明の画像階層復号化方法は、上記の本発明の画像階層符号化方法により階層符号化されて送信された符号化データに対して、エントロピー復号化と逆量子化を順次に行って得られたサブバンド信号の復調データから符号化前と同じ画素数の原画像信号を復号する画像階層復号化方法であって、送信が中止された符号化データに対応する復調データの領域に零値を代入する第１のステップと、第１のステップにより零値が代入された復調データのうち水平方向にのみ繰り返しオクターブ分解された信号から水平高域・垂直低域信号を合成する第２のステップと、第１のステップにより零値が代入された復調データのうち垂直方向にのみ繰り返しオクターブ分解された信号から水平低域・垂直高域信号を合成する第３のステップと、第１のステップにより零値が代入された復調データのうち水平方向及び垂直方向に繰り返しオクターブ分解された信号から水平高域・垂直高域信号を合成する第４のステップと、第２乃至第４のステップにより得られた信号に対して、水平方向及び垂直方向の合成処理を行って、符号化前と同じ画素数の原画像信号を復元する第５のステップとを含むことを特徴とする。
【００４４】
また、上記の後者の目的を達成するため、本発明の画像階層復号化方法は、復調データの第１のステップにより零値が代入されたデータ領域と、復調データのオクターブ分解された有意なデータのあるデータ領域とを合成する際に、有意なデータのデータ領域が零値が代入されたデータ領域の低周波側にある場合は、零値と有意なデータを合成した合成信号に対して、復調データのナイキスト周波数の１／２倍の周波数をカットオフ周波数とする低域濾波特性を付与し、有意なデータのデータ領域が零値が代入されたデータ領域の高周波側にある場合は、零値と有意なデータを合成した合成信号に対して、復調データのナイキスト周波数の１／２倍の周波数をカットオフ周波数とする高域濾波特性を付与することを特徴とする。
【００４５】
この発明では、高周波成分が伝送されない場合に発生する折返しによる妨害を除去するために、各帯域の合成過程で低域濾波特性又は高域濾波特性（すなわち、フィルタによる周波数選択特性）を付与することで、フィルタとして１／２ＬＰＦ又は１／２ＨＰＦのみを用意すればよく、複雑な特性のフィルタを必要としない、折返しによる妨害除去構成を実現できる。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によれば、空間解像度による符号量の微調整が可能となるため、量子化による符号量調整と空間解像度による符号量調整を、視覚的な劣化度合を評価基準として符号量調整方法を選択することができる。このため、従来は強いトレードオフの関係にあった、「伝送・記録メディアの符号量に対する要求」と「視聴者の画質に対する要求」の双方を満足する符号量調整が可能となる効果がある。
【００４７】
また、本発明によれば、高周波数成分が欠落することで発生する折り返し妨害（折返し歪）を、複雑な特性のフィルタを必要とすることなく、簡便な１／２ローパスフィルタや１／２ハイパスフィルタで除去できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
次に、発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。本発明は、符号化単位の追加及び削除により解像度が容易に変更できることを特徴とし、オクターブ分解された高周波成分を更にオクターブ分解することで、空間解像度と符号量の微調整機能を実現するものである。
【００４９】
従来は、水平・垂直の周波数空間で、図１５の帯域Ａの画像から空間解像度を一段階落とすと、面積比１／４の帯域Ｅになっていた。これに対して、本発明の一実施の形態では、図１６に示すように帯域Ａから帯域Ｅまで５つの異なる帯域を段階的に変化させられるように分割フィルタを構成する。
【００５０】
具体的には、図１７に示すように、水平高域・垂直低域のＨＬ１成分をＨ１〜Ｈ４に４分割する。また、水平低域・垂直高域のＬＨ１成分をＶ１〜Ｖ４に４分割する。さらに、Ｈ１とＶ１の帯域に対応する水平高域・垂直高域のＨＨ１成分としてＳ１成分をとり、Ｈ２とＶ２に対応する成分としてＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３をとり、Ｈ３とＶ３に対応する成分としてＳ３１，Ｓ３２，Ｓ３３をとり、Ｈ４とＶ４に対応する成分としてＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３，Ｓ４４，Ｓ４５をとる。ただし、オクターブ分解する度に、折返しにより高域と低域の逆転が発生することを考慮すると、図１８に示すように各帯域を分割後に、図１７のように並べ替える必要がある。
【００５１】
また、高周波成分が符号量調整の結果として伝送されない場合、前述のように図３３（ｂ）の斜線領域に折返し妨害が現れる。そこで、折返し妨害除去フィルタとして図１９に示す１／２ローパスフィルタ（１／２ＬＰＦ）、すなわち、ナイキスト周波数の１／２倍の周波数をカットオフ周波数とする低域フィルタ（ＬＰＦ）による低域濾波特性を折返し妨害に付与することで、図１９に示す斜線領域IIIの妨害を除去し、視覚的に妨害を軽減することができる。
【００５２】
ただし、本発明の実施の形態の帯域分割手段のように細かく帯域を調整する場合に、画像を復元した後に折返し妨害除去フィルタのフィルタ特性を付与することが考えられるが、複雑なフィルタを用意する必要がある。例えば、本発明の一例として水平帯域が図２０（ａ）に示すように帯域Ａ〜Ｅまで分割されている場合を考える。図２０（ａ）では、帯域Ｅが基本の帯域となる。この帯域Ｅに、伝送可能な符号量に応じて、帯域Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａの順番で帯域が拡大されて行くものとする。
【００５３】
ここで、図２０（ａ）の各帯域の右上の○印は、各帯域の高域側を示すマーカーである。この時、画像の復元後に、転送された帯域に応じた折返し除去フィルタのフィルタ特性を付与すると、図２０（ｅ）に破線で示す４種類のフィルタを用意する必要があり、処理が複雑になる。
【００５４】
そこで、分割されて伝送されてきた各帯域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの合成過程で折返し除去フィルタのフィルタ特性を付与する構成を考える。各帯域の合成過程は、始めに図２０（ｄ）に示すように帯域Ｄと帯域Ｃが合成され、次いで、図２０（ｃ）に示すように帯域Ａと帯域Ｂが合成され、この後、図２０（ｂ）に示すように帯域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが合成され、最後に、図２０（ｅ）に示すように全帯域が合成される。
【００５５】
従って、帯域Ｄまでが伝送された場合には、図２０（ｄ）の状態の帯域Ｄの高城側（○印側）に折返し妨害が発生するため、図２０（ｈ）に示すように、ナイキスト周波数の１／２倍の周波数をカットオフ周波数とするローパスフィルタ（以下、１／２ＬＰＦという）の低域濾波特性を合成信号に付与すればよい。
【００５６】
また、帯域Ｃまでが伝送された場合には、図２０（ｂ）の状態の帯域Ｃの高域側（○印側）に折返し妨害が発生するため、図２０（ｆ）に示すように、ナイキスト周波数の１／２倍の周波数をカットオフ周波数とするハイパスフィルタ（以下、１／２ＨＰＦという）の高域濾波特性を合成信号に付与すればよい。
【００５７】
更に、帯域Ｂまでが伝送された場合には、図２０（ｃ）の状態の帯域Ｂの高域側（○印側）に折返し妨害が発生するため、図２０（ｇ）に示すように１／２ＨＰＦの高域濾波特性を合成信号に付与すればよい。帯域Ｅのみが伝送された場合には、図２０（ｅ）の状態で１／２ＬＰＦの低域濾波特性を合成信号に付与すればよい。
【００５８】
以上説明したように、各帯域の合成過程でフィルタによる周波数選択特性を付与することで、フィルタとして１／２ＬＰＦ又は１／２ＨＰＦのみを用意すればよく、複雑な特性のフィルタを必要としない構成が実現される。特に１／２ＨＰＦは原信号から１／２ＬＰＦの出力を減算すればよく、結果的に１／２ＬＰＦのみで折返し除去フィルタを実現することが可能となる。
【００５９】
（階層符号化方法の第１実施例）
次に、本発明の第１実施例について図面と共に説明する。図１は本発明になる画像階層符号化方法の第１実施例のフローチャート、図２は本発明になる画像階層符号化方法の第１実施例に対応する画像階層符号化装置のブロック図を示す。本発明符号化方法の第１実施例は、図２１のＤＷＴ器１０２において図１８のサブバンド分割方法を行う実施例であり、まず、図２の水平・垂直分解器７００−１により、入力端子７０１−１に入力された画像信号をＬＬ１，ＬＨ１，ＨＬ１，ＨＨ１の各成分にオクターブ分解する（図１のステップＳ１００）。
【００６０】
このステップＳ１００での水平・垂直分解は、前述の図２７の水平・垂直分解器７００で説明した処理を図２の水平・垂直分解器７００−１にて行うことで実現される。この結果、図２の入力端子７０１−１から入力された画像信号は、ＬＬ１，ＬＨ１，ＨＬ１，ＨＨ１にオクターブ分解され、出力端子７０２−１，７０３−１，７０４−１，７０５−１から出力される。
【００６１】
次に、ステップＳ１００により抽出されたＬＬ１成分が水平・垂直分解されて、ＬＬ２，ＬＨ２，ＨＬ２，ＨＨ２にオクターブ分解される（図１のステップＳ１０１）。このステップＳ１０１の水平・垂直分解処理は、図２の水平・垂直分解器７００−２にて行われ、前述の図２７の水平・垂直分解器７００で説明した処理を行う。この結果、水平・垂直分解器７００−２において、入力端子７０１−２から入力されたＬＬ１成分は、ＬＬ２，ＬＨ２，ＨＬ２，ＨＨ２にオクターブ分解され、出力端子７０２−２，７０３−２，７０４−２，７０５−２から出力される。
【００６２】
また、ステップＳ１００により抽出されたＬＨ１成分が、垂直４分解されて、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４にオクターブ分解される（図１のステップＳ１０２）。このステップＳ１０２の垂直４分解処理は、前述の図２３の垂直分解器３００を用いて行うことができる。この操作は、図２の垂直４分解器１８００で処理される。
【００６３】
図３は上記の垂直４分解器１８００の一例のブロック図を示す。図３の入力端子１８０１から入来したＬＨ１成分は第１の垂直分解器３００−１の入力端子３０１−１に入力され、垂直方向にオクターブ分解される。垂直分解器３００−１でオクターブ分解された信号のうち、垂直低周波信号が出力端子３０６−１より出力され、垂直高周波信号が出力端子３０７−１より出力される。出力端子３０６−１から出力された垂直低周波信号は、第２の垂直分解器３００−２の入力端子３０１−２へ入力され、垂直方向にオククーブ分割される。垂直分解器３００−２でオクターブ分解された信号のうち、垂直低周波信号が出力端子３０６−２より出力され、垂直高周波信号が出力端子３０７−２より出力される。
【００６４】
この結果、出力端子３０６−２より出力された垂直低周波信号は、第４の垂直高域信号（Ｖ４）として垂直４分解器１８００の出力端子１８０２より外部へ出力される。また、出力端子３０７−２より出力された垂直高周波信号は、第３の垂直高域信号（Ｖ３）として出力端子１８０３より外部へ出力される。
【００６５】
同様に、出力端子３０７−１から出力された垂直高周波信号は、垂直分解器３００−３の入力端子３０１−３へ入力され、ここで垂直方向にオクターブ分解される。この結果、垂直分解器３００−３の出力端子３０６−３より出力された信号は、第１の垂直高域信号（Ｖ１）として垂直４分解器１８００の出力端子１８０４より外部へ出力される。また、垂直分解器３００−３の出力端子３０７−３より出力された信号は、第２の垂直高域信号（Ｖ２）として出力端子１８０５より外部へ出力される。
【００６６】
再び図１に戻って説明するに、図１のステップＳ１００により抽出されたＨＬ１成分は、水平４分解されて、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４にオクターブ分解される（図１のステップＳ１０３）。このステップＳ１０３の水平４分解処理は、前述の図２４の水平分解器４００を用いて行うことができる。この操作は，図２の水平４分解器１７００で処理される。
【００６７】
図４は上記の水平４分解器１７００の一例のブロック図を示す。図４の入力端子１７０１から入来したＨＬ１成分は第１の水平分解器４００−１の入力端子４０１−１に入力され、水平方向にオクターブ分解される。水平分解器４００−１でオクターブ分解された信号のうち、水平低周波信号が出力端子４０６−１より出力され、水平高周波信号が出力端子４０７−１より出力される。
【００６８】
出力端子４０６−１より出力された水平低周波信号は、第２の水平分解器４００−２の入力端子４０１−２へ入力され、ここで水平方向にオクターブ分解される。水平分解器４００−２でオクターブ分解された信号のうち、水平低周波信号が出力端子４０６−２より出力され、水平高周波信号が出力端子４０７−２より出力される。この結果、出力端子４０６−２より出力された信号は、第４の水平高域信号（Ｈ４）として水平４分解器１７００の出力端子１７０２より外部へ出力される。また、出力端子４０７−２より出力された信号は、第３の水平高域信号（Ｈ３）として出力端子１７０３より外部へ出力される。
【００６９】
同様に、出力端子４０７−１より出力された水平高周波信号は、水平分解器４００−３の入力端子４０１−３へ入力され、ここで水平方向にオクターブ分解される。水平分解器４００−３でオクターブ分解された信号のうち、出力端子４０６−３より出力された水平高周波信号は、第１の水平高域信号（Ｈ１）として水平４分解器１７００の出力端子１７０４より外部へ出力され、また、出力端子４０７−３より出力された水平高周波信号は、第２の水平高域信号（Ｈ２）として出力端子１７０５より外部へ出力される。
【００７０】
再び図１に戻って説明するに、図１のステップＳ１００により抽出されたＨＨ１成分は、前述した各成分Ｓ１，Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ４３，Ｓ４４，Ｓ４５にオクターブ分解される（図１のステップＳ１０４）。このステップＳ１０４での処理は、図２のＨＨ分解器１９００で行われる。
【００７１】
図５は上記のＨＨ分解器１９００の一例のブロック図を示す。図５において、入力端子１９０１から入来したＨＨ１成分は、図２７で説明した第１の水平・垂直分解器７００−３の入力端子７０１−３に入力されてオクターブ分解される。水平・垂直分解器７００−３でオクターブ分解されて得られた水平低域・垂直低域信号、水平低域・垂直高域信号、水平高域・垂直低域信号、水平高域・垂直高域信号は、出力端子７０２−３，７０３−３，７０４−３，７０５−３より別々に出力される。
【００７２】
出力端子７０２−３から出力された水平低域・垂直低域信号は、第２の水平・垂直分解器７００−４の入力端子７０１−４に入力されて、再び水平・垂直のオクターブ分解される。この水平・垂直分解器７００−４によりオクターブ分解されて得られた信号は、出力端子７０２−４，７０３−４，７０４−４，７０５−４より出力される。出力端子７０２−４、７０３−４，７０４−４、７０５−４より出力された信号は、信号成分Ｓ４３，Ｓ４２，Ｓ４４，Ｓ３２としてＨＨ分解器１９００の出力端子１９０２、１９０３，１９０４、１９０５より外部に出力される。
【００７３】
また、図５の水平・垂直分解器７００−３の出力端子７０３−３より出力された水平低域・垂直高域信号は、図２４の構成の水平分解器４００の入力端子４０１に入力されて水平方向にオクターブ分解され、出力端子４０６，４０７から出力される。出力端子４０６、４０７から出力された信号は、信号成分Ｓ４１，Ｓ３１としてＨＨ分解器１９００の出力端子１９０６，１９０７より外部に出力される。
【００７４】
また、図５の水平・垂直分解器７００−３の出力端子７０４−３より出力された水平高域・垂直低域信号は、図２３の構成の垂直分解器３００の入力端子３０１に入力されて垂直方向にオクターブ分解され、出力端子３０６，３０７から出力される。出力端子３０６，３０７から出力された信号は、信号成分Ｓ４５，Ｓ３３としてＨＨ分解器１９００の出力端子１９０８，１９０９より外部に出力される。
【００７５】
更に、図５の水平・垂直分解器７００−３の出力端子７０５−３より出力された水平高域・垂直高域信号は、図２７の構成の第３の水平・垂直分解器７００−５の入力端子７０１−５に入力されて水平・垂直方向にオクターブ分解され、出力端子７０２−５，７０３−５，７０４−５、７０５−５から出力される。出力端子７０２−５，７０３−５，７０４−５，７０５−５から出力された信号は、信号成分Ｓ１，Ｓ２３，Ｓ２１，Ｓ２２としてＨＨ分解器１９００の出力端子１９１０，１９１１，１９１２，１９１３より外部に出力される。以上の操作により、図１の処理が終了し、図１８に示した信号が得られる。
【００７６】
（階層符号化方法の第２実施例）
次に、本発明符号化方法の第２実施例について図面と共に説明する。図６は本発明になる画像階層符号化方法の第２実施例のフローチャートを示す。本実施例は、例えば図２１の符号出力処理器１０５内において、すべての符号化が終了してから解像度の変更による符号量の調整を行って所望の伝送路へ送信するようにしたデータ列送信方法に関する画像階層符号化方法である。
【００７７】
従来のオクターブ分解手段では、図１５に示すように帯域Ａから帯域Ｅに変更することで、符号量が調整可能である。この場合、図３２に示す信号のうちＬＨ１，ＨＬ１，ＨＨ１を伝送しないことで実現される。しかし、前述したように２のべき乗単位でしか解像度を調整できない。
【００７８】
これに対して、本実施例による図１７に示す分割方法によれば、始めに図６のステップＳ２０１に従い、信号成分ＬＬ２，ＬＨ２，ＨＬ２，ＨＨ２を伝送する。次いで、図２１の符号出力処理器１０５において、すべての符号化が終了してから帯域Ｄのデータを伝送する容量が残されているかを判断する（図６のステップＳ２０２）。ステップＳ２０２で帯域Ｄのデータを伝送できないと判断した場合には処理を終了するが、この場合は受信側では図１６の帯域Ｅまでが復元可能となる。
【００７９】
一方、ステップＳ２０２で帯域Ｄのデータが伝送できると判断した場合には、信号成分Ｈ１，Ｓ１，Ｖ１を伝送する（図６のステップＳ２０３）。続いて、帯域Ｃのデータを伝送する容量が残されているかを判断する（図６のステップＳ２０４）。ステップＳ２０４で帯域Ｃのデータを伝送できないと判断した場合には処理を終了するが、この場合は受信側では図１６の帯域Ｄまでが復元可能となる。
【００８０】
一方、ステップＳ２０４で帯域Ｃのデータが伝送できると判断した場合には、信号成分Ｈ２，Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｖ２を伝送する（図６のステップＳ２０５）。続いて、帯域Ｂのデータを伝送する容量が残されているかを判断する（図６のステップＳ２０６）。ステップＳ２０６で帯域Ｂのデータを伝送できないと判断した場合には処理を終了するが、この場合に受信側では図１６の帯域Ｃまでが復元可能となる。
【００８１】
一方、ステップＳ２０６で帯域Ｂのデータが伝送できると判断した場合には、信号成分Ｈ３，Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３，Ｖ３を伝送する（図６のステップＳ２０７）。続いて、帯域Ａのデータを伝送する容量が残されているかを判断する（図６のステップＳ２０８）。ステップＳ２０８で帯域Ａのデータを伝送できないと判断した場合には処理を終了するが、この場合に受信側では図１６の帯域Ｂまでが復元可能となる。
【００８２】
一方、ステップＳ２０８で帯域Ａのデータが伝送できると判断した場合には、信号成分Ｈ４，Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ４３，Ｓ４４，Ｓ４５，Ｖ４を伝送する（図６のステップＳ２０９）。
【００８３】
このように、本実施例によれば、水平方向にのみ繰り返しオクターブ分解されたデータと、垂直方向にのみ繰り返しオクターブ分解されたデータと、水平方向及び垂直方向に繰り返しオクターブ分解されたデータを解像度の低い順に送信し、伝送容量が不足した時点で処理を終了、すなわち送信を中止するようにしたため、２のべき乗単位よりもきめ細かい解像度による符号量調整が可能となる。
【００８４】
（階層復号化方法の第１実施例）
次に、本発明になる画像階層復号化方法の実施例について説明する。図７は本発明になる画像階層復号化方法の第１実施例のフローチャート、図８は本発明になる画像階層復号化方法の第１実施例に対応する画像階層復号化装置のブロック図を示す。本発明復号化方法の第１実施例は、前述の伝送容量に収まる解像度帯域の符号化データが伝送された場合の図２２のＩＤＷＴ器２０４においてオクターブ分解された信号を復元する実施例である。
【００８５】
まず、前述の図６フローチャートの処理で受信側に伝送されなかったデータ領域に零値をセットする（図７のステップＳ３００）。すなわち、サブバンド信号に対して量子化及びエントロピー符号化して得られた符号化データは、図６のフローチャートに従い、解像度の低いサブバンド信号に対応する符号化データから順番に伝送路へ送信されており、伝送路の伝送容量が不足した時点で送信が中止されるため、伝送容量によっては、すべての符号化データが送信されているとは限らない。上記のステップＳ３００では、この伝送容量の不足によって送信されなかった符号化データに対応するサブバンド信号の復調データのデータ領域に零値をセットする。
【００８６】
次に、サブバンド信号の復調データのうち、図８の第１の水平・垂直合成器９００−１でＬＬ２，ＬＨ２，ＨＬ２，ＨＨ２からＬＬ１を復元する（図７のステップＳ３０１）。第１の水平・垂直合成器９００−１は前述の図２９で説明した動作を行い、図８の入力端子９０１−１，９０２−１，９０３−１，９０４−１のそれぞれに、ＬＬ２，ＬＨ２，ＨＬ２，ＨＨ２の信号が入力され、復元されたＬＬ１成分が出力端子９０５−１から出力される。
【００８７】
また、ステップＳ３００で未伝送成分に零値がセットされた信号の垂直４分解された信号成分Ｖ４，Ｖ３，Ｖ１，Ｖ２に対して垂直４合成してＬＨ１成分を復元する（図７のステップＳ３０２）。このステップＳ３０２の垂直４合成は、図８の垂直４合成器２２００で行われる。
【００８８】
図９は図８に示した垂直４合成器２２００の一例のブロック図を示す。図９において、垂直４合成器２２００の入力端子２２０１，２２０２，２２０３，２２０４にそれぞれＶ４，Ｖ３，Ｖ１，Ｖ２成分が入力される。入力端子２２０１から入力されたＶ４成分は、第１の垂直合成器５００−１の入力端子５０１−１へ入力される。また、入力端子２２０２から入力されたＶ３成分は第１の垂直合成器５００−１の入力端子５０２−１へ入力される。第１の垂直合成器５００−１では、前述の図２５で説明した動作により、入力信号Ｖ４及びＶ３を垂直合成して出力端子５０８−１から復元された垂直高周波信号を出力する。
【００８９】
一方、入力端子２２０３から入力されたＶ１成分は、図９の第２の垂直合成器５００−２の入力端子５０１−２へ入力される。また、入力端子２２０４から入力されたＶ２成分は、第２の垂直合成器５００−２の入力端子５０２−２へ入力される。第２の垂直合成器５００−２では、前述の図２５で説明した動作により、入力信号Ｖ１及びＶ２を垂直合成して出力端子５０８−２から復元された垂直高周波信号を出力する。
【００９０】
第１の垂直合成器５００−１の出力端子５０８−１から出力された垂直高周波信号は、第３の垂直合成器５００−３の入力端子５０１−３へ入力され、第２の垂直合成器５００−２の出力端子５０８−２から出力された垂直高周波信号は、第３の垂直合成器５００−３の入力端子５０２−３へ入力される。第３の垂直合成器５００−３では、前述の図２５で説明した動作により、上記の２入力垂直高周波信号を垂直合成して出力端子５０８−３から復元されたＬＨ１成分を出力する。このＬＨ１成分は、垂直４合成器２２００の出力端子２２０５から外部へ出力される。
【００９１】
再び図７に戻って説明するに、ステップＳ３００で未伝送成分に零値がセットされた信号の水平４分解された信号成分Ｈ４，Ｈ３，Ｈ１，Ｈ２に対して水平４合成してＨＬ１成分を復元する（図７のステップＳ３０３）。このステップＳ３０３の水平４合成は、図８の水平４合成器２１００で行われる。
【００９２】
図１０は図８に示した水平４合成器２１００の一例のブロック図を示す。図１０において、水平４合成器２１００の入力端子２１０１，２１０２，２１０３、２１０４にそれぞれＨ４，Ｈ３，Ｈ１，Ｈ２成分が入力される。入力端子２１０１から入来したＨ４成分は、第１の水平合成器６００−１の入力端子６０１−１へ入力され、入力端子２１０２から入来したＨ３成分は第１の水平合成器６００−１の入力端子６０２−１へ入力される。第１の水平合成器６００−１は、前述の図２６の構成とされており、入力されたＨ４成分及びＨ３成分を水平合成して出力端子６０８−１から復元された水平高周波信号を出力する。
【００９３】
また、図１０の入力端子２１０３から入来したＨ１成分は第２の水平合成器６００−２の入力端子６０１−２へ入力され、入力端子２１０４から入来したＨ２成分は第２の水平合成器６００−２の入力端子６０２−２へ入力される。第２の水平合成器６００−２は、前述の図２６の構成とされており、入力されたＨ１成分及びＨ２成分を水平合成して、出力端子６０８−２から復元された水平高周波信号を出力する。
【００９４】
第１の水平合成器６００−１の出力端子６０８−１から出力された水平高周波信号は、第３の水平合成器６００−３の入力端子６０１−３へ入力され、第２の水平合成器６００−２の出力端子６０８−２から出力された水平高周波信号は、第３の水平合成器６００−３の入力端子６０２−３へ入力される。第３の水平合成器６００−３は、前述の図２６の構成とされており、２入力水平高周波信号を水平合成して、出力端子６０８−３から復元されたＨＬ１成分を出力する。このＨＬ１成分は、水平４合成器２１００の出力端子２１０５から外部へ出力される。
【００９５】
再び図７に戻って説明するに、ステップＳ３０１〜Ｓ３０３の処理と並行して、ステップＳ３００で未伝送成分に零値がセットされた信号からＨＨ１成分が復元される（図７のステップＳ３０４）。このステップＳ３０４のＨＨ１成分の合成は、図８のＨＨ合成器２３００で行われる。
【００９６】
図１１は図８に示したＨＨ合成器２３００の一例のブロック図を示す。図１１において、入力端子２３０１，２３０２，２３０３，２３０４にそれぞれ入力されたＳ４３，Ｓ４２，Ｓ４４，Ｓ３２成分は、第１の水平・垂直合成器９００−３の入力端子９０１−３,９０２−３，９０３−３，９０４−３に入力され、ここで前述した図２９で説明した構成及び動作により復元された信号が出力端子９０５−３から出力される。
【００９７】
また、図１１のＨＨ合成器２３００の入力端子２３０５、２３０６にそれぞれ入力されたＳ４１、Ｓ３１成分は、水平合成器６００の入力端子６０１、６０２に入力されて前述した図２６に示した構成及び動作により水平合成されることにより、出力端子６０８から復元された信号を出力する。
【００９８】
また、図１１のＨＨ合成器２３００の入力端子２３０７、２３０８からそれぞれ入力されたＳ４５，Ｓ３３成分は、垂直合成器５００の入力端子５０１、５０２に入力されて前述した図２５に示した構成及び動作により垂直合成されることにより、出力端子５０８から復元された信号を出力する。
【００９９】
更に、図１１のＨＨ合成器２３００の入力端子２３０９，２３１０，２３１１，２３１２にそれぞれ入力されたＳ１，Ｓ２３，Ｓ２１，Ｓ２２成分は、第２の水平・垂直合成器９００−４の入力端子９０１−４，９０２−４，９０３−４，９０４−４に入力されて、前述した図２９で説明した構成及び動作により復元された信号が出力端子９０５−４から出力される。
【０１００】
図１１の第１の水平・垂直合成器９００−３の出力端子９０５−３、水平合成器６００の出力端子６０８、垂直合成器５００の出力端子５０８及び第２の水平・垂直合成器９００−４の出力端子９０５−４のそれぞれから出力された復元された信号は、第３の水平・垂直合成器９００−５の入力端子９０１−５，９０２−５，９０３−５，９０４−５に入力されて、前述した図２９で説明した構成及び動作により復元された信号が出力端子９０５−５から出力される。第３の水平・垂直合成器９００−５の出力端子９０５−５から出力された信号は、ＨＨ合成器２３００の出力端子２３１３よりＨＨ１成分として外部へ出力される。
【０１０１】
再び図７に戻って説明するに、以上のステップＳ３０１〜Ｓ３０４の処理が終わると、最後に水平・垂直合成が行われ、画像が復元される（図７のステップＳ３０５）。このステップＳ３０５の処理は、図８の第２の水平・垂直合成器９００−２で行われる。図８の第２の水平・垂直合成器９００−２は、入力端子９０１−２に入力される第１の水平・垂直合成器９００−１の出力端子９０５−１から出力されたＬＬ１成分と、入力端子９０２−２に入力される垂直４合成器２２００の出力端子２２０５から出力されたＬＨ１成分と、入力端子９０３−２に入力される水平４合成器２１００の出力端子２１０５から出力されたＨＬ１成分と、入力端子９０４−２に入力されるＨＨ合成器２３００の出力端子２３１３から出力されるＨＨ１成分とを、前述した図２９で説明した構成及び動作により水平・垂直合成して、出力端子９０５−２から復元画像信号を出力する。以上説明した動作により、本発明の係わる伝送容量に収まる解像度帯域のデータが伝送された場合の画像の復元が完了する。
【０１０２】
（階層復号化方法の第２実施例）
次に、本発明復号化方法の第２実施例について図面と共に説明する。図１２は本発明になる画像階層復号化方法の第２実施例のフローチャート、図１３は本発明になる画像階層復号化方法の第２実施例に対応する画像階層復号化装置のブロック図を示す。本実施例は、例えば図２２のＩＤＷＴ器２０４内に図１３の水平４合成器２９００を設け、入力信号に対して折返し妨害（折返し歪み）の除去処理を行うようにしたものである。
【０１０３】
なお、本実施例では、図１３の水平４合成器２９００によりＨＬ１成分を４分割した水平帯域（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４）の折返し妨害を除去する方法についてのみ説明するが、ＬＨ１成分及びＨＨ１成分の折返し妨害除去方法も同様に各成分を合成する度に１／２ＬＰＦ又は１／２ＨＰＦを挿入することで実現できる。また、例えば１／２ＬＰＦは、７つのタップ係数の値が、［０.０１７，−０.０８５，０.１９３，０.７５，０.１９３，−０.０８５，０.０１７］で表される７タップ構成のディジタルフィルタなどが利用できる。
【０１０４】
図１３は前述の図１０の水平４合成器２１００に、零値選択器２９０５，２９０６，２９０７及び２９１４と、１／２（Ｈ−ＬＰＦ）２９１０と、１／２（Ｈ−ＨＰＦ）２９０８及び２９１２と、セレクタ２９０９，２９１１及び２９１３を追加したことを特徴とする。以下の説明では、図１０の水平４合成器２１００と同じ機能については、その説明を省略する。また、帯域ＡはＨ４成分に、帯域ＢはＨ３成分に、帯域ＣはＨ２成分に、帯域ＤはＨ１成分にそれぞれ相当する。
【０１０５】
まず、ＩＤＷＴ器２０４は帯域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの全帯域のＤＷＴ係数が伝送されているか、すなわち、帯域ＡまでＤＷＴ係数があるかどうかを検査する（図１２のステップＳ４０１）。全帯域のＤＷＴ係数が伝送されていた場合には、通常の合成動作でＨＬ１を合成する（図１２のステップＳ４０２）。このステップＳ４０２の処理は、図１３の水平４合成器２９００では、零値選択器２９０５，２９０６，２９０７及び２９１４を入力信号をそのまま出力するように動作させ、かつ、セレクタ２９０９，２９１１，２９１３は経路Ａ側を選択するように動作させることで行われる。この場合、図１３の水平４合成器２９００は、図１０の水平４合成器２１００と同じ動作となる。
【０１０６】
次に、図１２のステップＳ４０１で帯域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄまで全帯域のＤＷＴ係数が伝送されていないと判定されたときは、ステップＳ４０３へ進み，帯域Ｂ，Ｃ，Ｄが伝送されているか、すなわち、帯域ＢまでＤＷＴ係数があるかどうか検査する。図１２のステップＳ４０３で帯域Ｂ，Ｃ，Ｄが伝送されていたと判定された場合には、ステップＳ４０４へ進み、帯域ＡのＤＷＴ係数を零にセットする。
【０１０７】
図１２のステップＳ４０４の処理は、図１３の水平４合成器２９００では、帯域Ａに相当するＨ４成分の零値選択器２９０５により、ＤＷＴ係数として零値を第１の水平合成器６００−１の入力端子６０１−１へ入力するように動作させることで行われる。続いて、帯域Ａと帯域Ｂを合成し、合成信号に１／２ＨＰＦの高域濾波特性を付与し（図１２のステップＳ４０５）、帯域Ａ，Ｂ以外は通常のＩＤＷＴにより高域信号を復元する（図１２のステップＳ４０６）。
【０１０８】
ステップＳ４０５の処理は、図１３の水平４合成器２９００では、セレクタ２９０９を経路Ｂ側を選択するように動作させ、１／２水平ハイパスフィルタ（１／２Ｈ−ＨＰＦ器）２９０８により高域濾波特性が付与された、第１の水平合成器６００−１の出力端子６０８−１の出力信号をセレクタ２９０９から出力させることで行われる。
【０１０９】
続いて、図１３の零値選択器２９０６，２９０７，２９１４は入力信号をそのまま出力し、セレクタ２９１１，２９１３は線路Ａ側を選択するように動作させることでステップＳ４０６の処理が行われる。この結果、帯域Ｂまでが復元され帯域Ｂの高域側に発生する折返し妨害が除去され、図１３の水平４合成器２９００出力端子２９１５から出力される。
【０１１０】
次に、図１２のステップＳ４０３で帯域Ｂ，Ｃ，ＤのＤＷＴ係数が伝送されていないと判定された場合には、ステップＳ４０７へ進み、帯域Ｃ，Ｄが伝送されているか、すなわち、帯域ＣまでＤＷＴ係数があるか検査する。図１２のステップＳ４０７で帯域Ｃ，Ｄが伝送されていると判定された場合には、帯域Ａ，ＢのＤＷＴ係数を零にセットした後（図１２のステップＳ４０８）、通常のＩＤＷＴにより帯域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを合成し、高域信号を復元する（図１２のステップＳ４０９）。続いて、ステップＳ４０９で復元された高域信号に対して１／２ＨＰＦによる高域濾波特性を付与して出力する（図１２のステップＳ４１０）。
【０１１１】
ステップＳ４０８の処理は、図１３の水平４合成器２９００では、帯域Ａに相当するＨ４成分が供給される零値選択器２９０５から、ＤＷＴ係数として零値を第１の水平合成器６００−１の入力端子６０１−１へ入力すると共に、帯域Ｂに相当するＨ３成分が供給される零値選択器２９０６から、ＤＷＴ係数として零値を第１の水平合成器６００−１の入力端子６０２−１へ入力する処理により行われる。
【０１１２】
続いて、図１２のステップＳ４０９に対応して、図１３の零値選択器２９０７は入力信号Ｈ２成分をそのまま水平合成器６００−２へ出力し、セレクタ２９０９，２９１１は経路Ａ側を選択するように動作させ、水平合成器６００−１、６００−２から出力された信号をセレクタ２９０９、２９１１を通して水平合成器６００−３へ供給して水平合成させる。
【０１１３】
続いて、図１２のステップＳ４１０に対応して、図１３の第３の水平合成器６００−３の出力端子６０８−３から出力された信号に、１／２水平ハイパスフィルタ（１／２Ｈ−ＨＰＦ）２９１２により高域濾波特性を付与した信号をセレクタ２９１３が選択するように、セレクタ２９１３が経路Ｂ側に選択され、零値選択器２９１４は入力信号をそのまま出力するように動作される。この結果、１／２Ｈ−ＨＰＦ２９１２の出力信号、すなわち帯域Ｃまでが復元され帯域Ｃの高域側に発生する折返し妨害が除去された信号が、セレクタ２９１３、零値選択器２９１４をそのまま経由して図１３の水平４合成器２９００の出力端子２９１５から出力される。
【０１１４】
次に、図１２のステップＳ４０７で帯域Ｃ，ＤのＤＷＴ係数が伝送されていないと判定された場合には、ステップＳ４１１へ進み、帯域ＤのＤＷＴ係数が伝送されているか検査する。ステップＳ４１１で帯域Ｄが伝送されていた場合には、帯域Ａ，Ｂ，ＣのＤＷＴ係数を零にセットした後（図１２のステップＳ４１２）、帯域ＣとＤとを合成し、１／２ＬＰＦの低域濾波特性を付与して（図１２のステップＳ４１３）、帯域Ｃ，Ｄ以外は通常のＩＤＷＴにより高域信号を復元する（図１２のステップＳ４１４）。
【０１１５】
図１３の水平４合成器２９００では、図１２のステップＳ４１２に対応して、帯域Ａに相当するＨ４成分が供給される零値選択器２９０５から、ＤＷＴ係数として零値を第１の水平合成器６００−１の入力端子６０１−１へ入力させ、かつ、帯域Ｂに相当するＨ３成分が供給される零値選択器２９０６から、ＤＷＴ係数として零値を第１の水平合成器６００−１の入力端子６０２−１へ入力させ、かつ、帯域Ｃに相当するＨ２成分が供給される零値選択器２９０７から、ＤＷＴ係数として零値を第２の水平合成器６００−２の入力端子６０２−２へ入力させる。
【０１１６】
続いて、図１２のステップＳ４１３に対応して、図１３の第２の水平合成器６００−２の出力端子６０８−２から出力された、帯域ＣとＤの水平合成信号に、１／２水平ローパスフィルタ（１／２Ｈ−ＬＰＦ）２９１０による低域濾波特性を付与した後、経路Ｂ側を選択するように動作させたセレクタ２９１１を通して、水平合成器６００−３の入力端子６０２−３に入力させる。
【０１１７】
続いて、図１２のステップＳ４１４に対応して、図１３のセレクタ２９０９，２９１３を経路Ａ側を選択するように動作させ、零値選択器２９１４は入力信号をそのまま出力するように動作させる。この結果、水平合成器６００−３から出力された信号、すなわち、帯域Ｄまでが復元され帯域Ｄの高域側に発生する折返し妨害が除去された信号が、セレクタ２９１３、零値選択器２９１４を通して図１３の水平４合成器２９００の出力端子２９１５から出力される。
【０１１８】
また、図１２のステップＳ４１１で帯域ＤのＤＷＴ係数が伝送されていないと判定された場合には、ステップＳ４１５へ進み、高域信号を零にセットする。このステップＳ４１５の処理に対応して、図１３の水平４合成器２９００では、零値選択器２９１４が零値を水平４合成器２９００の出力端子２９１５から出力する。
【０１１９】
このようにして、本実施例では、図７のステップＳ３０３において１／２ＨＰＦ及び１／２ＬＰＦを付加した図１２の処理を行い、図１３の水平４合成器２９００を用いて、ＨＬ１成分を４分割した水平帯域（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４）の折返し妨害を除去することができる。
【０１２０】
なお、ＬＨ１成分を垂直４分割した垂直帯域（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４）の折返し妨害を除去する場合は、図１４に示す垂直４合成器を用いて図１２、図１３と共に説明したと同様の処理を行う。図１４に示す垂直４合成器３０００は、Ｖ４、Ｖ３、Ｖ２成分をそのまま出力するか、零値を出力する零値選択器３００５、３００６、３００７と、零値選択器３００５、３００６の出力信号を垂直合成する垂直合成器５００−１と、零値選択器３００７の出力信号とＶ１成分とを垂直合成する垂直合成器５００−２と、１／２Ｖ−ＨＰＦ２９０８及び３０１２と、１／２Ｖ−ＬＰＦ２９１０と、セレクタ３００９、３０１１及び３０１３と、セレクタ３００９、３０１１の出力信号を垂直合成する垂直合成器５００−３と、セレクタ３０１３の出力信号をそのまま出力するか、零値を出力する零値選択器３０１４とから構成されている。
【０１２１】
セレクタ３００９は垂直合成器５００−１の出力信号と１／２ＶーＨＰＦ２９０８の出力信号の一方を選択する。セレクタ３０１１は垂直合成器５００−２の出力信号と１／２ＶーＬＰＦ２９１０の出力信号の一方を選択する。セレクタ３０１３は垂直合成器５００−３の出力信号と１／２ＶーＨＰＦ３０１２の出力信号の一方を選択する。この垂直４合成器３０００の動作は、図１３の水平処理を垂直処理に置き換えることで実現されるため、図１３から容易に類推可能であるので詳細な説明は省略する。
【０１２２】
図１２〜図１４に示した実施例は、ＩＤＷＴ器２０４において、オクターブ分解された零値の代入されたデータ領域と、オクターブ分解された有意なデータのあるデータ領域とを合成する際に、有意なデータのあるデータ領域が零値の代入されたデータ領域よりも低周波側にある場合は零値と有意なデータを合成した直後に１／２ＬＰＦによる低域濾波特性を付与し、有意なデータのあるデータ領域が零値の代入されたデータ領域よりも高周波側にあるときには、零値と有意なデータを合成した直後に１／２ＨＰＦによる高域濾波特性を付与するようにしたため、折返し妨害（折返し歪み）を除去することができる。
【０１２３】
なお、本発明は以上の実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、図１、図６、図７、図１２の各フローチャートの各ステップをコンピュータに実行させるコンピュータプログラムを含むものである。この場合、コンピュータプログラムは、記録媒体からコンピュータに取り込まれてもよいし、通信ネットワークからコンピュータに配信してダウンロードされるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の画像階層符号化方法の第１実施例のフローチャートである。
【図２】本発明の画像階層符号化方法の第１実施例に対応する画像階層符号化装置のブロック図である。
【図３】図２中の垂直４分解器の一例のブロック図である。
【図４】図２中の水平４分解器の一例のブロック図である。
【図５】図２中のＨＨ分解器の一例のブロック図である。
【図６】本発明の画像階層符号化方法の第２実施例による空間解像度による符号量調整の手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の画像階層符号化方法の第１実施例のフローチャートである。
【図８】本発明の画像階層復号化方法の第１実施例に対応する画像階層復号化装置のブロック図である。
【図９】図８中の垂直４合成器の一例のブロック図である。
【図１０】図８中の水平４合成器の一例のブロック図である。
【図１１】図８中のＨＨ合成器の一例のブロック図である。
【図１２】本発明の画像階層復号化方法の第２実施例による合成過程に折返し妨害低減フィルタを挿入した場合の処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の画像階層復号化方法の第２実施例に対応する画像階層復号化装置のブロック図である。
【図１４】図１２の実施例による合成過程に折返し妨害低減フィルタを挿入した垂直４合成器を説明する図である。
【図１５】２のべき乗単位で変化する空間解像度を説明する図である。
【図１６】２のべき乗以外の単位で変化する空間解像度の一例を説明する図である。
【図１７】本発明による帯域分割を周波数順に並べたときを説明する図である。
【図１８】本発明による帯域分割を分割順に並べたときを説明する図である。
【図１９】本発明による折返し妨害低減方法を説明する図である。
【図２０】本発明による合成過程での折返し妨害低減フィルタの作用を説明する図である。
【図２１】ＤＷＴによる符号化装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２２】ＤＷＴによる復号化装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２３】垂直にオクターブ分解する装置の一例のブロック図である。
【図２４】水平にオクターブ分解する装置の一例のブロック図である。
【図２５】垂直にオタターブ分割された信号を合成する装置の一例のブロック図である。
【図２６】水平にオクターブ分解された信号を合成する装置の一例のブロック図である。
【図２７】水平・垂直にオタターブ分割する装置の一例のブロック図である。
【図２８】２回分解する装置の一例のブロック図である。
【図２９】水平・垂直にオクターブ分解された信号を復元する装置の一例のブロック図である。
【図３０】２回分解された信号を復元する装置の一例のブロック図である。
【図３１】水平・垂直にオクターブ分解された信号の模式図である。
【図３２】２回分解された信号の模式図である。
【図３３】高周波成分を零として、低周波成分のみで合成した場合の折返し妨害を説明する図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１０１  画像入力処理器
１０２  ＤＷＴ器
１０３  量子化器
１０４  エントロピー符号化器
１０５  符号出力処理器
２０１  符号入力処理器
２０２  エントロピー復号器
２０３  逆量子化器
２０４  ＩＤＷＴ器
２０５  画像出力処理部
３００  垂直分解器
３０２  分割Ｖ−ＬＰＦ器
３０３  分割Ｖ−ＨＰＦ器
３０４，３０５，４０４，４０５  ダウンサンプリング器
４００  水平分解器
４０２  分割Ｈ−ＬＰＦ器
４０３  分割Ｈ−ＨＰＦ器
５００  垂直合成器
５０３，５０４，６０３，６０４  アップサンプリング器
５０５  合成Ｖ−ＬＰＦ器
５０６  合成Ｖ−ＨＰＦ器
５０７，６０７  加算器
６００、６００−１、６００−２、６００−３  水平合成器
６０５  合成Ｈ−ＬＰＦ器
６０６  合成Ｈ−ＨＰＦ器
７００、７００−１、７００−２、７００−３、７００−４、７００−５  水平・垂直分解器
９００、９００−１、９００−２、９００−３、９００−４、９００−５  水平・垂直合成器
１７００  水平４分解器
１８００  垂直４分解器
１９００  ＨＨ分解器
２１００、２９００  水平４合成器
２２００、３０００  垂直４合成器
２３００  ＨＨ合成器
２９０５，２９０６，２９０７，２９１４，３００５，３００６，３００７，３０１４  零値選択器
２９０８，２９１２  １／２Ｈ−ＨＰＦ器
２９１０  １／２Ｈ−ＬＰＦ器
２９０９，２９１１，２９１３，３００９，３０１１，３０１３  セレクタ
３００８，３０１２  １／２Ｖ−ＨＰＦ器
３０１０  １／２Ｖ−ＬＰＦ器
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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