(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原画像をブロックごとに階調削減するための、ブロックごとに階調削減前後の階調値が対応付けられた量子化テーブルを補正する量子化テーブル補正装置であって、
任意のブロックに対応する量子化テーブルと、該ブロックに隣接するブロックに対応する複数の量子化テーブルとの間で、階調削減後の階調値ごとに、階調削減前の階調値の差分の平均値である量子化差分値を算出する量子化差分値算出部と、
前記任意のブロックに対応する量子化テーブルを前記量子化差分値を用いて補正した補正量子化テーブルを生成する量子化テーブル補正部と、
を備えることを特徴とする量子化テーブル補正装置。
【請求項２】
前記量子化テーブル補正部は、前記量子化テーブルの階調削減後の階調値に対応する階調削減前の階調値を、該階調削減後の階調値に対応する前記量子化差分値を加算することにより補正することを特徴とする、請求項１に記載の量子化テーブル補正装置。
【請求項３】
前記量子化テーブル補正部は、前記量子化テーブルの階調削減後の階調値に対応する階調削減前の階調値を、該階調削減後の階調値に対応する前記量子化差分値に重み付けをした値を加算することにより補正することを特徴とする、請求項１に記載の量子化テーブル補正装置。
【請求項４】
前記重み付けをした値は、前記量子化差分値に０より大きく１以下の値を乗じた値であり、前記階調削減後の階調値が小さいほど小さな値を乗じることを特徴とする、請求項３に記載の量子化テーブル補正装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の量子化テーブル補正装置と、
前記補正量子化テーブルに従って階調削減を行う階調削減部と、
を備えることを特徴とする階調削減装置。
【請求項６】
コンピュータを、請求項１から４のいずれか一項に記載の量子化テーブル補正装置として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原画像をブロックごとに階調削減するための量子化テーブルを補正する量子化テーブル補正装置、階調削減装置、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原画像の階調削減処理を行う技術が知られており、階調削減処理は例えば階調数の単純削減やＬｌｏｙｄ−Ｍａｘ法などにより行うことができる。Ｌｌｏｙｄ−Ｍａｘ法とは、画像の階調値(輝度値)ごとの度数を示すヒストグラムを調べ、階調削減を行う際に、度数が高い階調値ほど多くの階調を割り当てるようにする手法である。
【０００３】
非特許文献１には、原画像をブロックに分割し、ブロックごとに異なる量子化テーブルを用いてＬｌｏｙｄ−Ｍａｘ量子化することで、原画像との二乗誤差である量子化誤差（量子化歪み）が最小となる階調削減画像を得る技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献１には、符号化における予測誤差を最小化するために、予測誤差が最小となるように量子化テーブルを補正する技術が開示されている。また、特許文献２には、画像内の動きを考慮して、ブロック間の境界付近の周波数特性を考慮してデブロッキングフィルタを制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３１１５１９９号公報
【特許文献２】特許第２９２０２０９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Takeshi Ito, Yukihiro Bandoh, Seishi Takamura, and Hirohisa Jozawa, “A CODING METHOD FOR HIGH BIT-DEPTH IMAGES BASED ON OPTIMIZED BIT-DEPTH TRANSFORM,” Proceedings of IEEE ICIP, p. 3141-3144, Sep. 2010.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、非特許文献１に開示されたような従来のＬｌｏｙｄ−Ｍａｘ量子化は、ブロック間で量子化テーブル値が大きく異なる場合、原画像のブロック境界における隣接画素の階調値が同じ場合でも、階調削減画像のブロック境界における隣接画素の階調値が不連続になり境界が検知されやすいという課題がある。さらにこの階調削減画像を符号化後に逆量子化する場合は、可逆符号化を行った場合でも、量子化誤差のために逆量子化画像のブロック境界における隣接画素の階調値が異なるため、ブロック境界における隣接画素の階調値が不連続となる。
【０００８】
また、特許文献１に開示された技術のような従来の符号化装置における量子化テーブルの補正は、あくまで符号化効率を向上させるものであって、ブロック境界を検知されにくくするものではない。
【０００９】
また、特許文献２に開示された技術のような従来のデブロッキングフィルタは、あくまでブロック境界付近のフィルタ処理を制御して高周波成分を除去するものであって、ブロック間で量子化テーブル値が異なる場合に個別に対応することは困難であり、またフィルタ処理により量子化誤差を最小化することはできない。
【００１０】
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、原画像をブロックごとに階調削減する際に、ブロック境界を検知されにくくすることが可能な量子化テーブル補正装置、階調削減装置、及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明に係る量子化テーブル補正装置は、原画像をブロックごとに階調削減するための、ブロックごとに階調削減前後の階調値が対応付けられた量子化テーブルを補正する量子化テーブル補正装置であって、任意のブロックに対応する量子化テーブルと、該ブロックに隣接するブロックに対応する複数の量子化テーブルとの間で、階調削減後の階調値ごとに、階調削減前の階調値の差分の平均値である量子化差分値を算出する量子化差分値算出部と、前記任意のブロックに対応する量子化テーブルを前記量子化差分値を用いて補正した補正量子化テーブルを生成する量子化テーブル補正部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明に係る量子化テーブル補正装置において、前記量子化テーブル補正部は、前記量子化テーブルの階調削減後の階調値に対応する階調削減前の階調値を、該階調削減後の階調値に対応する前記量子化差分値を加算することにより補正することを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明に係る量子化テーブル補正装置において、前記量子化テーブル補正部は、前記量子化テーブルの階調削減後の階調値に対応する階調削減前の階調値を、該階調削減後の階調値に対応する前記量子化差分値に重み付けをした値を加算することにより補正することを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明に係る量子化テーブル補正装置において、前記重み付けをした値は、前記量子化差分値に０より大きく１以下の値を乗じた値であり、前記階調削減後の階調値が小さいほど小さな値を乗じることを特徴とする。
【００１５】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る階調削減装置は、上記量子化テーブル補正装置と、前記補正量子化テーブルに従って階調削減を行う階調削減部と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、上記課題を解決するため、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、上記量子化テーブル補正装置として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ブロック間で量子化テーブル値が大きく異なる場合であっても、ブロック境界を検知されにくくすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る量子化テーブル補正装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る量子化テーブル補正装置における量子化差分値算出部の処理を説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る階調削減装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る量子化テーブル補正装置について、以下に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る量子化テーブル補正装置の構成例を示すブロック図である。図１に示す例では、量子化テーブル補正装置１は、量子化差分値算出部１１と、量子化テーブル補正部１２とを備える。
【００２１】
量子化テーブル補正装置１は、原画像をブロックごとに階調削減するための量子化テーブルを補正する。量子化テーブルは階調削減する前後の階調値を対応付けるテーブルであり、ブロックごとに用意される。ブロックは原画像を分割した各領域であり、任意のサイズとすることができる。量子化テーブル補正装置１により各ブロックに対応する量子化テーブルを補正することにより、ブロックごとに異なる量子化テーブルを用いて原画像の階調削減（再量子化）が行われる際に、階調削減画像におけるブロック境界を検知されにくくする。
【００２２】
量子化差分値算出部１１は、ブロック分割情報及びブロックごとに対応する量子化テーブルを入力する。ブロック分割情報は、各ブロックが原画像のどの位置に配置されるかを示す情報である。ブロック分割情報により、量子化テーブルがどの位置のブロックに対応しているかを把握することができる。
【００２３】
量子化差分値算出部１１は、任意のブロック（対象ブロック）に対応する量子化テーブルと、該ブロックの上下左右方向に隣接するブロック（隣接ブロック）にそれぞれ対応する複数の量子化テーブルとの間で、階調削減後の階調値ごとに、階調削減前の階調値の差分の平均値である量子化差分値を算出し、量子化テーブル補正部１２に出力する。量子化差分値算出部１１は、階調削減後の階調値ごとに量子化差分値を対応付けた量子化差分テーブルをブロックごとに生成し、量子化テーブル補正部１２に出力するようにしてもよい。
【００２４】
図２は、量子化差分値算出部１１の処理を説明する図である。対象ブロックＸは原画像の左上端部のブロックであるため、対象ブロックＸの上方向及び左方向に隣接するブロックはなく、対象ブロックＸの下方向に隣接ブロックＡが隣接し、対象ブロックＸの右方向に隣接ブロックＢが隣接する。また、対象ブロックＸの量子化テーブルｘ、隣接ブロックＡの量子化テーブルａ、及び隣接ブロックＢの量子化テーブルｂは、それぞれ１２ビットの階調値を８ビットの階調値に階調削減するテーブルであるが、説明の便宜上、８ビット階調値を左側に記し、１２ビット階調値を右側に記している。
【００２５】
図２において８ビット階調値が１００の場合を例に挙げて具体的に説明すると、量子化テーブルｘでは対応する１２ビット階調値が１６００であるのに対し、量子化テーブルａでは対応する１２ビット階調値が１６０６であり、量子化テーブルｘよりも＋６の値となっている。また、量子化テーブルｂでは対応する１２ビット階調値が１６０２であり、量子化テーブルｘよりも＋２の値となっている。よって、量子化差分値算出部１１は、８ビット階調値１００に対する量子化差分値（１２ビット差分値）Ｄを、＋６と＋２の平均値で＋４とする。
【００２６】
量子化テーブル補正部１２は、量子化テーブル、及び量子化差分値算出部１１により生成された量子化差分値Ｄを入力する。量子化テーブルの補正方法として、以下に２つの例を述べる。
【００２７】
第１の量子化テーブルの補正例では、量子化テーブル補正部１２は、量子化テーブルの階調削減後の階調値に対応する階調削減前の階調値を、該階調削減後の階調値に対応する量子化差分値Ｄを加算することにより補正する。そして補正した量子化テーブルを補正量子化テーブルとして外部に出力する。
【００２８】
図２の８ビット階調値が１００の場合を例に挙げて具体的に説明すると、８ビット階調値１００に対する量子化差分値（１２ビット差分値）Ｄは＋４であるため、量子化テーブルの１２ビット階調値を１６００から１６０４に補正する。
【００２９】
第２の量子化テーブルの補正例では、視覚特性を考慮し、量子化テーブル補正部１２は、量子化テーブルの階調削減後の階調値に対応する階調削減前の階調値を、該階調削減後の階調値に対応する量子化差分値Ｄに重み付けをした値を加算することにより補正する。そして補正した量子化テーブルを補正量子化テーブルとして外部に出力する。
【００３０】
視覚特性として、式（１）に示すＷａｂｅｒ−Ｆｅｃｈｎｅｒの法則を考慮する。この式は、刺激強度Ｒに対応する識別閾値ΔＲは一定であり、すなわち刺激の弁別域は基準となる基礎刺激の強度に比例するということを意味する。
【００３１】
【数１】
0006476057.tif 000002
【００３２】
したがって、階調値（輝度）についてＷａｂｅｒ−Ｆｅｃｈｎｅｒの法則を適用すると、微小な階調値差は、階調値が低いほど検知しやすく、階調値が高いほど検知しづらいということがいえる。そのため、量子化差分値Ｄに重み付けをした値とは、量子化差分値Ｄに０より大きく１以下の値を乗じた値であり、階調削減後の階調値が小さいほど小さな値を乗じた値とするのが好適である。
【００３３】
具体的には、量子化差分テーブル内の階調値をＬ、階調値の最大値をＬｍａｘとすると、補正された量子化差分値ＤＣは式（２）で計算される。ここで、階調値Ｌ及び量子化差分値Ｄにカメラガンマがかかっている場合は、逆ガンマ補正処理を行った後で式（２）の計算を行い、その後で再度ガンマ補正処理を行う。
【００３４】
【数２】
0006476057.tif 000003
【００３５】
上述したように、量子化テーブル補正装置１は、量子化差分値算出部１１により、任意のブロック（対象ブロック）に対応する量子化テーブルと、該ブロックに隣接するブロック（隣接ブロック）に対応する複数の量子化テーブルとの間で、階調削減後の階調値ごとに、階調削減前の階調値の差分の平均値である量子化差分値Ｄを算出し、量子化テーブル補正部１２により、任意のブロックに対応する量子化テーブルを量子化差分値Ｄを用いて補正する。かかる構成により、量子化テーブル補正装置１は、原画像をブロックごとに階調削減する際に、ブロック境界を検知されにくくすることが可能となる。
【００３６】
また、量子化テーブル補正装置１は、量子化テーブル補正部１２により、階調削減後の階調値ごとに、階調削減前の階調値に量子化差分値Ｄに重み付けをした値を加算するようにしてもよい。これにより、視覚特性を考慮しつつ、ブロック境界を検知されにくくすることが可能となる。
【００３７】
なお、上述した量子化テーブル補正装置１として機能させるためにコンピュータを好適に用いることができ、そのようなコンピュータは、量子化テーブル補正装置１の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを該コンピュータの記憶部に格納しておき、該コンピュータのＣＰＵによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。なお、このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に記録可能である。
【００３８】
（第２の実施形態）
つぎに、本発明の第２の実施形態に係る階調削減装置について説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係る階調削減装置の構成例を示すブロック図であり、上述した量子化テーブル補正装置１を階調削減装置２に組み込んだ例を示している。図３に示す例では、階調削減装置２は階調削減部２１と、記憶部２２と、量子化テーブル補正装置１とを備える。
【００３９】
記憶部２２は、ブロックごとに対応する量子化テーブル２３を記憶する。ブロック数をｎとすると、記憶部２２はｎ個の量子化テーブル２３−１，２３−２，・・・，２３−ｎを記憶する。
【００４０】
量子化テーブル補正装置１には、あらかじめブロック分割情報が入力される。そして、量子化テーブル補正装置１は、ブロック分割情報に従って記憶部２２から量子化テーブル２３を読み出し、上述したように補正量子化テーブルを生成する。そして、量子化テーブル２３の内容を補正量子化テーブルの内容に書き換える。すなわち、量子化テーブル２３の階調削減前の階調値を、補正量子化テーブルの階調削減前の階調値に書き換える。
【００４１】
階調削減部２１は、入力される原画像を、量子化テーブル補正装置１により書き換えられた量子化テーブル２３（すなわち、補正量子化テーブル）に従って、ブロックごとに階調削減（再量子化）し、生成した階調削減画像を外部に出力する。
【００４２】
階調削減装置２によれば、量子化テーブル補正装置１を用いて量子化テーブル２３を補正した後に、階調削減処理を行うため、階調削減画像のブロック境界を検知されにくくすることが可能となる。また、Ｌｌｏｙｄ−Ｍａｘ量子化を行えば、量子化誤差を最小化しつつ、ブロック境界を検知されにくくすることが可能となる。
【００４３】
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。
【００４４】
また、本発明はＬｌｏｙｄ−Ｍａｘ量子化に限らず、ブロックごとに量子化テーブルを用いて階調削減を行う任意の装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１    量子化テーブル補正装置
２    階調削減装置
１１  量子化差分値算出部
１２  量子化テーブル補正部
２１  階調削減部
２２  記憶部
２３  量子化テーブル
【図１】
0006476057.tif 000004
【図２】
0006476057.tif 000005
【図３】
0006476057.tif 000006