(57)【要約】【課題】コンテクスト生成の負荷を軽減することにより多値信号のビットプレーン符号化処理の高効率化を図ることができるとともに、コンテクスト生成におけるメモリ容量を削減することができる画像符号化装置及び画像符号化方法を提供する。【解決手段】多値信号入力部１０１から入力された画像データ内の所定領域の多値信号を符号・絶対値変換部１０２で二値シンボルに変換する。次に、変換された二値シンボルに係るコンテクストを二値シンボルに隣接する二値シンボルの符号化済みのビットに基づいてビットプレーン走査部１０４で決定する。そして、決定されたコンテクストを用いて、二値算術符号化部１０６は二値シンボルを符号化する。【選択図】　図１
2004040372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データから生成された二値シンボルを、それぞれの二値シンボルの状態を示すコンテクストを用いて符号化する画像符号化装置であって、
画像データ内の所定領域を多値信号として入力する入力手段と、
入力された多値信号を二値シンボルに変換する変換手段と、
変換された二値シンボルに係るコンテクストを格納するコンテクスト格納手段と、
前記二値シンボルのコンテクストを該二値シンボルの近傍に位置する符号化済みの二値シンボルを用いて更新するためのコンテクスト更新テーブルを格納するコンテクスト更新テーブル格納手段と、
前記コンテクスト更新テーブルを参照して、前記二値シンボルのコンテクストを更新するコンテクスト更新手段と、
前記コンテクスト格納手段に格納されたコンテクストを用いて、前記二値シンボルを符号化する符号化手段と、
符号化された二値シンボルを出力する出力手段と
を備えることを特徴とする画像符号化装置。
【請求項２】
前記コンテクスト更新テーブル格納手段は、複数のコンテクスト更新テーブルを格納し、
前記コンテクスト更新手段は、入力された多値信号のタイプに応じて、複数のコンテクスト更新テーブルから選択された一のコンテクスト更新テーブルを参照してコンテクストの更新を行う
ことを特徴とする請求項１記載の画像符号化装置。
【請求項３】
前記多値信号が、前記画像データをウェーブレット変換したときの所定サブバンド内の所定領域に含まれるウェーブレット変換係数であって、
前記多値信号のタイプが、前記ウェーブレット変換係数の属するサブバンドの種類を示すサブバンド識別信号である
ことを特徴とする請求項２記載の画像符号化装置。
【請求項４】
前記コンテクスト更新手段は、注目する多値信号に係る二値シンボルの符号化済みのビットが初めて０から１へ切り替わる場合、前記多値信号及び隣接する信号に係るコンテクストを更新することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項５】
画像データから生成された二値シンボルを、それぞれの二値シンボルの状態を示すコンテクストを用いて符号化する画像符号化方法であって、
画像データ内の所定領域の多値信号を二値シンボルに変換する変換工程と、
変換された二値シンボルに係るコンテクストを所定のコンテクスト格納部に格納するコンテクスト格納工程と、
前記二値シンボルのコンテクストを該二値シンボルの近傍に位置する符号化済みの二値シンボルを用いて更新するためのコンテクスト更新テーブルを所定のコンテクスト更新テーブル格納部に格納するコンテクスト更新テーブル格納工程と、
前記コンテクスト更新テーブルを参照して、前記二値シンボルのコンテクストを更新するコンテクスト更新工程と、
前記コンテクスト格納部に格納されたコンテクストを用いて、前記二値シンボルを符号化する符号化工程と
を有することを特徴とする画像符号化方法。
【請求項６】
前記コンテクスト更新テーブル格納部には、複数のコンテクスト更新テーブルが格納されており、
前記コンテクスト更新工程は、前記多値信号のタイプに応じて、複数のコンテクスト更新テーブルから選択された一のコンテクスト更新テーブルを参照してコンテクストの更新を行う
ことを特徴とする請求項５記載の画像符号化方法。
【請求項７】
前記多値信号が、前記画像データをウェーブレット変換したときの所定サブバンド内の所定領域に含まれるウェーブレット変換係数であって、
前記多値信号のタイプが、前記ウェーブレット変換係数の属するサブバンドの種類を示すサブバンド識別信号である
ことを特徴とする請求項６記載の画像符号化方法。
【請求項８】
前記コンテクスト更新工程は、注目する多値信号に係る二値シンボルの符号化済みのビットが初めて０から１へ切り替わる場合、前記多値信号及び隣接する信号に係るコンテクストを更新することを特徴とする請求項５から７までのいずれか１項に記載の画像符号化方法。
【請求項９】
コンピュータに、画像データから生成された二値シンボルを、それぞれの二値シンボルの状態を示すコンテクストを用いて符号化させるためのコンピュータプログラムであって、
画像データ内の所定領域の多値信号を二値シンボルに変換する変換手順と、
変換された二値シンボルに係るコンテクストを所定のコンテクスト格納部に格納するコンテクスト格納手順と、
前記二値シンボルのコンテクストを該二値シンボルの近傍に位置する符号化済みの二値シンボルを用いて更新するためのコンテクスト更新テーブルを所定のコンテクスト更新テーブル格納部に格納するコンテクスト更新テーブル格納手順と、
前記コンテクスト更新テーブルを参照して、前記二値シンボルのコンテクストを更新するコンテクスト更新手順と、
前記コンテクスト格納部に格納されたコンテクストを用いて、前記二値シンボルを符号化する符号化手順と
を実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項１０】
請求項９記載のコンピュータプログラムを格納することを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データを好適に符号化する画像符号化装置及び画像符号化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像符号化の一手法として、ウェーブレット変換とビットプレーン符号化とを組み合わせた方法が知られている。この方式による画像符号化は、ウェーブレット変換におけるサブバンド分解の仕組みを利用して空間解像度を段階的に変えた復号が可能であること、また、復号ビットプレーン数を変えることにより復号画素精度を段階的に変更できること等から注目を集めている。
【０００３】
ＩＳＯ／ＩＥＣ　ＪＴＣ１／ＳＣ２９／ＷＧ１で標準化作業が進められている静止画像符号化方式ＪＰＥＧ２０００（ＩＳＯ／ＩＥＣ　１５４４４−１）もウェーブレット変換とビットプレーン符号化との組み合わせによって構成されている。図１４は、ウェーブレット変換とビットプレーン符号化とを組み合わせた符号化方式を使用した従来の画像符号化装置の構成を示すブロック図である。図１４を用いて、従来の画像符号化処理の流れについて簡単に述べる。
【０００４】
図１４に示される従来の画像符号化装置は、画像入力部２０１、離散ウェーブレット変換部２０２、係数量子化部２０３、ビットプレーン符号化部２０４、符号列形成部２０５及び符号出力部２０６から構成される。
【０００５】
まず、符号化対象となる画像データが画像入力部２０１より入力される。画像入力部２０１より入力された符号化対象画像は、離散ウェーブレット変換部２０２で複数の周波数帯域（サブバンド）に分割される。図１５は、ウェーブレット変換によって符号化対象画像が複数のサブバンドへ分割される様子を説明するための図である。図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にその分割過程を示すように、画像のウェーブレット変換では、まず、１次元のウェーブレット変換処理を水平及び垂直方向にそれぞれに適用して４つのサブバンドに分割する方法が用いられる。さらに、低周波サブバンド（サブバンドＬＬ）のみを繰り返して水平・垂直方向に分割する方法が一般的である。図１６は、２次元のウェーブレット変換処理を２回繰り返して画像のサブバンド分割を行った場合のサブバンドの例を示す図である。
【０００６】
そして、係数量子化部２０３では、各サブバンドの係数をサブバンド毎に定めた量子化ステップで量子化する。さらに、ビットプレーン符号化部２０４では、量子化された各サブバンドの変換係数を矩形の小領域（以下、「コードブロック」と称す。）に分割し、コードブロック毎に変換係数の上位ビットから下位ビットへとビットプレーン方向を優先して符号化を行う。尚、ビットプレーン中の各ビットを符号化する際には、符号化済みの情報からいくつかの状態（コンテクスト）に分類し、それぞれ異なる出現確率予測モデルで符号化する。
【０００７】
また、符号列形成部２０５では、ビットプレーン符号化部２０４で生成されたコードブロック符号化データを所定の順序で並べて符号列を生成する。生成された符号列は、符号出力部２０６から画像符号化装置外部へと出力される。
【０００８】
離散ウェーブレット変換部２０２でウェーブレット変換を施して図１６に示すようなサブバンドに分割し、低周波サブバンドＬＬから高周波サブバンドＨＨ１へと順々に各サブバンドの係数を符号化・伝送した場合、復号側ではサブバンドＬＬの係数を受信した段階で、１／４の解像度の復元画像を復号することができる。また、サブバンドＬＬ、ＬＨ１、ＨＬ１、ＨＨ１を受信した段階で、１／２の解像度の復元画像を、さらにサブバンドＬＨ２、ＨＬ２、ＨＨ２までを受信した場合には元の解像度の復元画像をといった具合に、徐々に解像度を上げて画像を復号することができる。
【０００９】
また、ビットプレーン符号化部２０４で得られる各コードブロックのビットプレーン符号化データを上位のビットから下位のビットへと伝送した場合も、復号側では徐々に精度を上げて各サブバンドの変換係数を復元することができる。これによって、伝送の初期状態では粗い画質の画像を復号することが可能であり、伝送が進むにつれて画質を改善した画像を復号することが可能である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ビットプレーン符号化において各ビットの符号化の度にコンテクストの生成処理を行うことは効率的な処理とはいえない。例えば、Ｎ個の多値信号をＭ枚のビットプレーンに分解して符号化する場合を考える。この場合、Ｎ×Ｍ個の二値情報源シンボルの符号化を行うことになる。従って、このＮ×Ｍ個の二値シンボルのそれぞれに対してコンテクストを生成し、確率推定の上で二値符号化処理を行う場合、処理負荷が高く、符号化処理及び復号処理にかかる時間が長くなるといった問題が発生する。
【００１１】
また、コンテクストの生成手段として、符号化済みのビット、あるいは、符号化済みのビットから定まる事象を元にテーブルを参照してコンテクストを決定する場合も多い。このような場合においては、参照するビット、あるいは事象が多くなればなるほど、テーブルのエントリ数も増えて、これを格納するためのメモリ領域を多く要するという問題が発生する。
【００１２】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、コンテクスト生成の負荷を軽減することにより多値信号のビットプレーン符号化処理の高効率化を図ることができるとともに、コンテクスト生成におけるメモリ容量を削減することができる画像符号化装置及び画像符号化方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述課題を解決するため、本発明は、画像データから生成された二値シンボルを、それぞれの二値シンボルの状態を示すコンテクストを用いて符号化する画像符号化装置であって、画像データ内の所定領域を多値信号として入力する入力手段と、入力された多値信号を二値シンボルに変換する変換手段と、変換された二値シンボルに係るコンテクストを格納するコンテクスト格納手段と、前記二値シンボルのコンテクストを該二値シンボルの近傍に位置する符号化済みの二値シンボルを用いて更新するためのコンテクスト更新テーブルを格納するコンテクスト更新テーブル格納手段と、前記コンテクスト更新テーブルを参照して、前記二値シンボルのコンテクストを更新するコンテクスト更新手段と、前記コンテクスト格納手段に格納されたコンテクストを用いて、前記二値シンボルを符号化する符号化手段と、符号化された二値シンボルを出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る画像符号化装置は、前記コンテクスト更新テーブル格納手段は、複数のコンテクスト更新テーブルを格納し、前記コンテクスト更新手段は、入力された多値信号のタイプに応じて、複数のコンテクスト更新テーブルから選択された一のコンテクスト更新テーブルを参照してコンテクストの更新を行うことを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明に係る画像符号化装置は、前記多値信号が、前記画像データをウェーブレット変換したときの所定サブバンド内の所定領域に含まれるウェーブレット変換係数であって、前記多値信号のタイプが、前記ウェーブレット変換係数の属するサブバンドの種類を示すサブバンド識別信号であることを特徴とする。
【００１６】
さらにまた、本発明に係る画像符号化装置は、前記コンテクスト更新手段は、注目する多値信号に係る二値シンボルの符号化済みのビットが初めて０から１へ切り替わる場合、前記多値信号及び隣接する信号に係るコンテクストを更新することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による画像符号化装置及び画像符号化方法について説明する。
【００１８】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明に係る第１の実施形態による画像符号化装置の構成を示すブロック図である。図１に示す画像符号化装置は、多値信号入力部１０１、符号・絶対値変換部１０２、多値信号格納部１０３、ビットプレーン走査部１０４、コンテクスト格納部１０５、二値算術符号化部１０６、コンテクスト更新部１０７、符号出力部１０８及び有効ビット数判定部１０９から構成される。
【００１９】
図２は、本発明に係る第１の実施形態による画像符号化装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。以下、図１及び図２を参照して、本実施形態における画像符号化装置の各部の動作について詳細に説明する。尚、本実施形態の画像符号化装置は、水平方向サンプル数Ｈ、垂直方向サンプル数Ｖの矩形をなすＨ×Ｖ個の多値信号を符号化対象とする。多値信号は、それぞれ所定のビット幅ｂ（例えば、１６ビット）で２の補数表現された符号付きの整数であるとする。また、本実施形態の画像符号化装置は、符号化対象の多値信号の絶対値をビットプレーンに分解し、上位のビットプレーンから下位のビットプレーンへと順々に符号化するものとする。
【００２０】
多値信号格納部１０３は、このＨ×Ｖ個の多値信号を格納する領域を有し、コンテクスト格納部１０５は（Ｈ＋２）×（Ｖ＋２）個のコンテクストを格納する領域を有する。そして、符号化処理に先立って、コンテクスト格納部１０５の格納領域は全て０に初期化しておく。
【００２１】
まず、本実施形態の画像符号化装置の符号化対象となる多値信号が矩形内のラスタースキャン順に多値信号入力部１０１から入力される（ステップＳ１）。図３は、入力される符号化対象の多値信号を説明するための図である。図３に示すように、以下、矩形内の水平方向サンプル位置をｘ、垂直方向サンプル位置をｙ、位置（ｘ，ｙ）の多値信号をＢ（ｘ，ｙ）と表す。
【００２２】
符号・絶対値変換部１０２は、多値信号入力部１０１から入力された２の補数表現された多値信号Ｂ（ｘ，ｙ）を符号・絶対値表現に変換し、多値信号格納部１０３に格納する（ステップＳ２）。多値信号Ｂ（ｘ，ｙ）の符号・絶対値表現をＭ（ｘ，ｙ）とし、どちらも１６ビット幅で表現すると、
Ｂ（ｘ，ｙ）≧０の場合
Ｍ（ｘ，ｙ）＝Ｂ（ｘ，ｙ）
Ｂ（ｘ，ｙ）＜０の場合
Ｍ（ｘ，ｙ）＝（−Ｂ（ｘ，ｙ））｜　０ｘ８０００
のように変換させる。
【００２３】
有効ビット数判定部１０９は、まず、多値信号格納部１０３に格納された全ての多値信号Ｍ（ｘ，ｙ）について論理和Ｎを求める。次に、論理和Ｎの絶対値Ｎａｂｓを求める。さらに、次式を用いてＭ（ｘ，ｙ）の絶対値を２進数で表現するために最小限必要となる桁数ＮＢＰを求める。
【００２４】
ＮＢＰ＝ｃｅｉｌ｛ｌｏｇ２（Ｎａｂｓ＋１）｝
ここで、ｃｅｉｌ｛Ｒ｝は、実数Ｒに等しいか、あるいはそれ以上の最小の整数値を表すものとする。論理和Ｎを求める方法としては、全ての多値信号Ｍ（ｘ，ｙ）が多値信号格納部１０３に格納された後、多値信号格納部１０３に格納された全多値信号を走査して論理和を求めてもよいし、変数Ｎを０に初期化しておき、変数Ｎと符号・絶対値変換部１０２の出力するＭ（ｘ，ｙ）との論理和を求める処理を繰り返し行ってもよい。
【００２５】
ビットプレーン走査部１０４は、多値信号格納部１０３に格納された多値信号の絶対値部をＮＢＰ枚のビットプレーンに分割して、最上位ビットプレーン（ＮＢＰ−１ビットプレーン）から下位ビットプレーン（０ビットプレーン）の順に、また、同一ビットプレーン内においては、ラスタースキャン順に、二値シンボルを取り出して出力する（ステップＳ３）。以下、多値信号Ｍ（ｘ，ｙ）を構成するビットのｎ桁目（最下位ビットを０桁目とする）をＭｎ（ｘ，ｙ）として表す。
【００２６】
ここで、ビットプレーン走査部１０４は、個々の多値信号について最初に符号化される「１」の直後に、その多値信号の正負符号を０、１で表し、出力する。多値信号Ｍ（ｘ，ｙ）の正負符号をＳ（ｘ，ｙ）とし、正であれば０、負であれば１とする。例えば、Ｍ（ｘ，ｙ）＝−５、有効ビット数判定部１０９により求められる有効桁数ＮＢＰ＝６とした場合、Ｍ（ｘ，ｙ）の絶対値は２進数０００１０１で表され、各ビットプレーンの符号化により上位桁から下位桁へと順に出力される。２ビットプレーンの処理時（この場合、上から４桁目）に最初の「１」が出力され、この直後に正負符号「１」が出力される。
【００２７】
ビットプレーン走査部１０４が出力する二値シンボルは、二値算術符号化部１０６で算術符号化される（ステップＳ４）。着目する二値シンボルＭｎ（ｘ，ｙ）の算術符号化では、Ｍｎ（ｘ，ｙ）の属する多値信号Ｍ（ｘ，ｙ）の周囲８近傍の多値信号を参照して状態（コンテクスト）を判別し、コンテクスト毎に異なる確率推定モデルにより着目ビットを符号化する。図４は、Ｍ（ｘ，ｙ）とその周囲８近傍の多値信号Ｍ（ｘ−１，ｙ−１）、Ｍ（ｘ，ｙ−１）、Ｍ（ｘ＋１，ｙ−１）、Ｍ（ｘ−１，ｙ）、Ｍ（ｘ＋１，ｙ）、Ｍ（ｘ−１，ｙ＋１）、Ｍ（ｘ，ｙ＋１）、Ｍ（ｘ＋１，ｙ＋１）の位置関係を説明するための図である。
【００２８】
ここで、本実施形態の画像符号化装置におけるコンテクストの決定方法について述べる。本実施形態では、符号化対象の信号Ｍ（ｘ，ｙ）と周囲８近傍の信号の「有意」、「非有意」に基づいて、１２種類（サインビット用のコンテクストを除く）のコンテクストに分別して符号化する。
【００２９】
図５は、本実施形態における「有意」及び「非有意」の状態の例を説明するための図である。ある多値信号Ｍ（ｘ，ｙ）がＭｎ（ｘ，ｙ）まで符号化済みの時点で「有意」であるとは、図５（ａ）に例示するように、符号化済みのビット、すなわちＭｎ（ｘ，ｙ）及びその上位ビットに少なくとも１つの「１」が含まれる状態をいう。また、ある多値信号Ｍ（ｘ，ｙ）が非有意であるとは、図５（ｂ）に例示するように、符号化済みのビットが全て「０」である状態をいう。
【００３０】
従って、「有意」又は「非有意」の状態は、上位ビットから下位ビットへと順々に符号化していくにつれて変化し、例えば、図５（ｂ）の場合では、Ｍｎ−１（ｘ，ｙ）まで符号化済みの状態では非有意な状態にあり、Ｍｎ−２（ｘ，ｙ）まで符号化すると非有意状態から有意状態へと変化するようになる。尚、図５（ｂ）のＭｎ−２（ｘ，ｙ）のように、そのビットの符号化により有意から非有意へと状態を遷移するビットを「状態遷移ビット」と呼ぶ。また、状態遷移ビットよりも下位ビット、例えば、図５（ｂ）のＭｎ−３（ｘ，ｙ）からＭ０（ｘ，ｙ）を「更新ビット」と呼ぶ。
【００３１】
図６は、本実施形態で用いられる１２種類のコンテクストを示す図である。図６において、「ΣＨ」は、着目する多値信号の左右の信号、すなわち、Ｍ（ｘ−１，ｙ）とＭ（ｘ＋１，ｙ）のうちの有意状態にある信号の個数を表す。尚、ΣＨは、０、１、２のいずれかの値をとる。すなわち、Ｍ（ｘ−１，ｙ）とＭ（ｘ＋１，ｙ）が共に非有意であれば０、いずれか一方のみが有意であれば１、共に有意であれば２となる。
【００３２】
同様に、「ΣＶ」は、着目する多値信号の上下の信号、すなわち、Ｍ（ｘ，ｙ−１）とＭ（ｘ，ｙ＋１）のうちの有意状態にある信号の個数を表す。また、「ΣＤ」は、斜め方向の近傍多値信号、すなわち、Ｍ（ｘ−１，ｙ−１）、Ｍ（ｘ＋１，ｙ−１）、Ｍ（ｘ−１，ｙ＋１）、Ｍ（ｘ＋１，ｙ＋１）のうちの有意状態にある信号の個数を表す。図６において、斜線部分は参照しない部分を表し、例えば、着目する多値信号が非有意な状態にあって、かつ、ΣＨ＝２である場合には、ΣＶ、ΣＤにかかわらず、コンテクスト８に分別される。
【００３３】
コンテクスト格納部１０５には、多値信号Ｍ（ｘ，ｙ）の各ビットＭｎ（ｘ，ｙ）（０≦ｎ＜ＮＢＰ）を二値算術符号化する際に使用するコンテクストＣ（ｘ，ｙ）が格納される。コンテクスト格納部１０５には矩形の境界部分での例外処理を避けるため、−１≦ｘ≦Ｈ、−１≦ｙ≦ＶのＣ（ｘ，ｙ）を格納することができるように、周囲に１サンプルずつの余裕を設けておく。そして、コンテクスト格納部１０５からは、ビットプレーン走査部１０４からの二値シンボルＭｎ（ｘ，ｙ）の出力に対応してＣ（ｘ，ｙ）が出力される。尚、コンテクスト格納部１０５に格納されるＣ（ｘ，ｙ）は、符号化開始時の初期状態では全て０に設定しておく。
【００３４】
二値算術符号化部１０６は、ビットプレーン走査部１０４の出力する二値シンボルＭｎ（ｘ，ｙ）及びＳ（ｘ，ｙ）をコンテクスト格納部１０５から読み出されるコンテクストＣ（ｘ，ｙ）を用いて二値算術符号化し、符号出力部１０８に生成した符号を順次出力する。本実施形態においては、算術符号としてＭＱ−Ｃｏｄｅｒを用いることとする。このＭＱ−Ｃｏｄｅｒを用いて、あるコンテクストで発生した２値シンボルを符号化する手順、或いは、算術符号化処理のための初期化手順、終端手順については、静止画像の国際標準ＩＴＵ−Ｔ　Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ　Ｔ．８８　｜　ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４９２勧告等に詳細に説明されているのでここでは説明を省略する。
【００３５】
尚、本実施形態では、符号化の開始時に算術符号化器を初期化し、終了時に算術符号化器の終端処理を行うようにする。また、正負符号Ｓ（ｘ，ｙ）の符号化にはコンテクスト格納部１０５からのコンテクスト読み出しは行わず、Ｍｎ（ｘ，ｙ）の符号化に用いるコンテクストとは異なる正負符号の符号化専用の単一コンテクストによって算術符号化を行う。本実施形態による画像符号化装置では、絶対値の各ビットの符号化にコンテクスト０〜１１を使用しているので、正負符号の符号化専用のコンテクストには、例えば、コンテクスト１２等を用いればよい。
【００３６】
コンテクスト更新部１０７は、多値信号Ｍ（ｘ，ｙ）の遷移ビット（最初の「１」）が符号化された場合に、Ｍ（ｘ，ｙ）の周囲の８つのコンテクストＣ（ｘ−１，ｙ−１）、Ｃ（ｘ，ｙ−１）、Ｃ（ｘ＋１，ｙ−１）、Ｃ（ｘ−１，ｙ）、Ｃ（ｘ＋１，ｙ）、Ｃ（ｘ−１，ｙ＋１）、Ｃ（ｘ，ｙ＋１）、Ｃ（ｘ＋１，ｙ＋１）及びＭ（ｘ，ｙ）のコンテクストＣ（ｘ，ｙ）の更新処理を行う（ステップＳ５）。
【００３７】
図７は、コンテクスト更新部１０７の内部に保持されている状態遷移表を示す図である。コンテクスト更新部１０７は、図７に示される状態遷移表を参照して、周辺のコンテクストを更新する。図７に示される状態遷移表は、ある着目するコンテクストＣ（ｘ，ｙ）について、その水平方向の近傍、垂直方向の近傍、斜め方向の近傍で非有意から有意への状態遷移が起こった場合に、それぞれの更新後のコンテクストを格納している。
【００３８】
図７において、水平方向の近傍での状態遷移の場合には「Ｈ」の列を参照する。また、垂直方向の近傍での状態遷移の場合には「Ｖ」の列を参照する。さらに、斜め方向の近傍での状態遷移の場合は「Ｄ」の列を参照する。例えば、着目する多値信号Ｍ（ｘ，ｙ）の現在のコンテクストＣ（ｘ，ｙ）が５であり、直前の信号Ｍ（ｘ−１，ｙ）において遷移ビットの符号化が行われた場合には、コンテクスト５に対応する行のＨの列を参照し、更新後のコンテクスト８を得る。また、着目する多値信号自身が非有意から有意に切り替わった場合には図７のＭの列を参照し、更新後のコンテクストを得る。
【００３９】
現在のコンテクストをｃ、非有意から有意へと状態が変化した信号の位置（縦（Ｖ）、横（Ｈ）、斜め（Ｄ）、または着目信号自身（Ｍ）のいずれか）をｄとして、図７から得られる更新後のコンテクストをＳＴ（ｃ，ｄ）と表すと、Ｍ（ｘ，ｙ）の周囲８つのコンテクスト及びＭ（ｘ，ｙ）のコンテクストの更新は、以下のように表現することができる。
【００４０】
Ｃ（ｘ−１，ｙ−１）＝ＳＴ（Ｃ（ｘ−１，ｙ−１），Ｄ）
Ｃ（ｘ＋１，ｙ−１）＝ＳＴ（Ｃ（ｘ＋１，ｙ−１），Ｄ）
Ｃ（ｘ−１，ｙ＋１）＝ＳＴ（Ｃ（ｘ−１，ｙ＋１），Ｄ）
Ｃ（ｘ＋１，ｙ＋１）＝ＳＴ（Ｃ（ｘ＋１，ｙ＋１），Ｄ）
Ｃ（ｘ−１，ｙ）　　＝ＳＴ（Ｃ（ｘ−１，ｙ）　　，Ｈ）
Ｃ（ｘ＋１，ｙ）　　＝ＳＴ（Ｃ（ｘ＋１，ｙ）　　，Ｈ）
Ｃ（ｘ　　，ｙ−１）＝ＳＴ（Ｃ（ｘ　　，ｙ−１），Ｖ）
Ｃ（ｘ　　，ｙ＋１）＝ＳＴ（Ｃ（ｘ　　，ｙ＋１），Ｖ）
Ｃ（ｘ　　，ｙ）　　＝ＳＴ（Ｃ（ｘ　　，ｙ）　　，Ｍ）
コンテクスト更新部１０７では、上述の更新処理に加えて、多値信号Ｍ（ｘ，ｙ）の最初の更新ビットが符号化された場合に、Ｍ（ｘ，ｙ）のコンテクストＣ（ｘ，ｙ）を１１に更新する処理を行う。図７において、現在のコンテクスト９及び１０に対応する行で、Ｍの列に括弧付きで更新後のコンテクスト番号を示している部分がこの処理に相当する。
【００４１】
ビットプレーン符号化部１０４の出力する全ての二値シンボルＭｎ（ｘ，ｙ）について上述した処理を行うことにより（ステップＳ６でＹｅｓの場合）、多値信号のビットプレーン符号化が行われ、符号出力部１０８に算術符号化データが渡される。一方、すべての二値シンボルの符号化がまだの場合（ステップＳ６でＮｏの場合）、ステップＳ３の二値シンボルの取り出しから上述の処理が行われる。
【００４２】
符号出力部１０８は、二値算術符号化部１０６で生成された符号列を装置外部へと出力する（ステップＳ７）。この符号出力部１０８は、例えば、ハードディスクやメモリといった記憶装置やネットワーク回線のインタフェース等で実現される。
【００４３】
すなわち、本発明は、画像データから生成された二値シンボルを、それぞれの二値シンボルの状態を示すコンテクストを用いて符号化する画像符号化に関し、多値信号入力部１０１から入力された画像データ内の所定領域の多値信号を符号・絶対値変換部１０２で二値シンボルに変換する。次に、変換された二値シンボルに係るコンテクストをコンテクスト格納部１０５から読み出す。そして、読み出されたコンテクストを用いて、二値算術符号化部１０６は二値シンボルを符号化する。符号化された二値シンボルを用いて、コンテクスト格納部１０５に格納されたコンテクスト情報がコンテクスト更新部１０７で更新される。
【００４４】
さらにまた、本発明は、二値シンボルに隣接する二値シンボルであって、符号化済みのビットに少なくとも１つの１が含まれる状態にある二値シンボル数の和を左右、上下又は斜め方向ごとに算出し、算出された方向ごとの二値シンボル数の和に基づいて二値シンボルに係るコンテクストが決定される。
【００４５】
以上述べたように、多値信号のそれぞれに対応付けられるコンテクストを格納する領域と、更新後のコンテクストを得るための状態遷移表を備え、コンテクストが変更されるような事象の発生した時に随時更新することにより、コンテクスト生成のためのメモリ容量を低減することができるとともに、コンテクスト生成処理の負荷軽減による高速化を期待することができる。
【００４６】
＜第２の実施形態＞
図８は、本発明の第２の実施形態に係る画像符号化装置の構成を示すブロック図である。第１の実施形態で用いた図１に示されるブロック図と共通する部分については同じ符号で示し、それらの説明は省略する。尚、図８において、符号９０１はコンテクスト更新部、９０２はコンテクスト更新部、９０３はセレクタ及び９０４は信号線を示す。
【００４７】
本実施形態による画像符号化装置は、図１５に示すようなウェーブレット変換とビットプレーン符号化の組み合わせにより構成される従来の画像符号化システムにおいて、ウェーブレット変換係数、あるいはその量子化値をビットプレーン符号化するビットプレーン符号化部として使用することを想定したものである。そして、第１の実施形態による画像符号化装置において符号化対象の係数の属するサブバンドごとにコンテクストの更新方法を変更するように拡張したものである。
【００４８】
本実施形態で多値信号入力部１０１からは、ウェーブレット変換により生成されたあるサブバンドを矩形に分割した領域（コードブロック）に含まれる変換係数、あるいはその量子化値が入力される。
【００４９】
また、信号線９０４からは、符号化対象であるコードブロックがどのサブバンドに属するかを表す４値（０〜３）のサブバンド識別信号が入力される。サブバンド識別信号０、１、２、３は、それぞれＬＬサブバンド、ＬＨサブバンド、ＨＬサブバンド、ＨＨサブバンドを表すものとする。
【００５０】
第１の実施形態と動作が異なる部分は、コンテクストの更新部分のみであるので、以下ではこの部分の動作について説明する。
【００５１】
セレクタ９０３は、信号線９０４から入力されるサブバンド識別信号に応じてコンテクスト更新部１０７、コンテクスト更新部９０１及びコンテクスト更新部９０２を切り替えて、コンテクスト格納部１０５に格納されるコンテクストの更新を行う。サブバンド識別信号が０又は１の場合、すなわち、符号化対象のコードブロックがＬＬサブバンド又はＬＨサブバンドに属する場合には、第１の実施形態と同じコンテクスト更新部１０７を選択する。また、サブバンド識別信号が２である場合にはコンテクスト更新部９０１を選択し、サブバンド識別信号が３である場合にはコンテクスト更新部９０２を選択する。
【００５２】
一方、符号化対象のコードブロックがＨＬサブバンドに属する場合には、図９に示すコンテクストを使用する。図９は、本実施形態でＨＬサブバンドの係数に適用するコンテクストを決定するための図である。すなわち、図９は、第１の実施形態で使用され、かつ、第２の実施形態においてもＬＬサブバンド及びＬＨサブバンドのコードブロック符号化時に使用される図５のコンテクストのＨとＶの意味付けが入れ替わったものである。
【００５３】
コンテクスト更新部９０１では、図９に対応するコンテクストを得るための状態遷移表として図１０の表を格納しておく。図１０は、コンテクスト更新部９０１で使用される状態遷移表を示す図である。図１０の状態遷移表に基づいて、コンテクスト更新部１０７と同様にして、多値信号Ｍ（ｘ，ｙ）の遷移ビット（最初の「１」）が符号化された場合に、Ｍ（ｘ，ｙ）の周囲の８つのコンテクストＣ（ｘ−１，ｙ−１）、Ｃ（ｘ，ｙ−１）、Ｃ（ｘ＋１，ｙ−１）、Ｃ（ｘ−１，ｙ）、Ｃ（ｘ＋１，ｙ）、Ｃ（ｘ−１，ｙ＋１）、Ｃ（ｘ，ｙ＋１）、Ｃ（ｘ＋１，ｙ＋１）及びＭ（ｘ，ｙ）のコンテクストＣ（ｘ，ｙ）の更新処理を行い、多値信号Ｍ（ｘ，ｙ）の最初の更新ビットが符号化された場合にＭ（ｘ，ｙ）のコンテクストＣ（ｘ，ｙ）を１１に更新する。
【００５４】
符号化対象のコードブロックがＨＨサブバンドに属する場合には、図１１に示すコンテクストを使用する。図１１は、ＨＨサブバンドの係数に適用するコンテクストを決定するための図である。コンテクスト更新部９０２では、図１１に対応するコンテクストを得るための状態遷移表として図１２に示される表を格納しておく。
【００５５】
図１２は、コンテクスト更新部９０２で使用する状態遷移表を示す図である。図１２に示すように、コンテクスト更新部１０７と同様にして、多値信号Ｍ（ｘ，ｙ）の遷移ビット（最初の「１」）が符号化された場合に、Ｍ（ｘ，ｙ）の周囲の８つのコンテクストＣ（ｘ−１，ｙ−１）、Ｃ（ｘ，ｙ−１）、Ｃ（ｘ＋１，ｙ−１）、Ｃ（ｘ−１，ｙ）、Ｃ（ｘ＋１，ｙ）、Ｃ（ｘ−１，ｙ＋１）、Ｃ（ｘ，ｙ＋１）、Ｃ（ｘ＋１，ｙ＋１）及びＭ（ｘ，ｙ）のコンテクストＣ（ｘ，ｙ）の更新処理を行い、多値信号Ｍ（ｘ，ｙ）の最初の更新ビットビットが符号化された場合にＭ（ｘ，ｙ）のコンテクストＣ（ｘ，ｙ）を１１に更新する。
【００５６】
尚、図１２において、水平方向の近傍係数で非有意から有意へと状態遷移した場合に参照されるＨの列と、垂直方向の近傍係数で状態遷移した場合に参照されるＶの列は同一であるので、コンテクスト更新部１０７にはどちらか一方を格納しておき、水平方向、垂直方向を区別しないで使用してもよい。
【００５７】
すなわち、本発明に係る画像符号化装置は、符号化された二値シンボルを用いて、コンテクスト格納１０５部に格納されたコンテクスト情報を更新する複数のコンテクスト更新部１０７、９０１、９０２と、多値信号のタイプに応じて一のコンテクスト更新部を選択するセレクタ９０３とをさらに備える。また、本発明は、多値信号が、画像データをウェーブレット変換したときの所定サブバンド内の所定領域に含まれるウェーブレット変換係数であって、多値信号のタイプが、ウェーブレット変換係数の属するサブバンドの種類を示すサブバンド識別信号であることを特徴とする。
【００５８】
以上に述べたように、サブバンドごとに異なるコンテクスト生成方法を用いることにより、ウェーブレット変換係数の符号化に好適なビットプレーン符号化方式を実現することができる。本実施形態においても、コンテクストを格納する領域と、更新後のコンテクストを得るための状態遷移表を備え、コンテクストが変更されるような事象の発生した時に随時更新することにより、コンテクスト生成のためのメモリ容量を低減することができるとともに、コンテクスト生成処理の負荷軽減による高速化を期待することができる。
【００５９】
＜第３の実施形態＞
図１３は、本発明の第３の実施形態に係る画像符号化装置の構成を示すブロック図である。尚、図１３においては、第１及び第２の実施形態で用いた図１及び図７と共通する部分については同じ符号で示しており、それらの説明を省略する。図１３において、符号１２０１は複数パスビットプレーン走査部を示す。
【００６０】
本実施形態による画像符号化装置は、第２の実施形態の画像符号化装置におけるビットプレーン走査部１０４を複数パスビットプレーン走査部１４０１に置き換えたものであり、その他の動作については第２の実施形態における画像符号化装置と同様である。また、第１及び第２の実施形態の画像符号化装置では、１枚のビットプレーンを１パスで走査していたのに対して、本実施形態による画像符号化装置においては、最上位のビットプレーンを除き、各ビットプレーンを３パスで走査する。以下、複数パスビットプレーン走査部１４０１の動作について説明する。
【００６１】
複数パスビットプレーン走査部１４０１は、多値信号格納部１０３に格納される多値信号をＮＢＰ枚のビットプレーンに分割して、最上位ビットプレーン（ＮＢＰ−１ビットプレーン）から下位ビットプレーン（０ビットプレーン）へ、また、同一ビットプレーン内においては３回のパスで二値シンボルを取り出して出力する。ビットプレーン中の一つの二値シンボルは３回のパスのうちのいずれか一つのパスにより取り出され、同一ビットプレーンの複数のパスで取り出すことはない。
【００６２】
個々の多値信号について最初に符号化される「１」の直後には、ビットプレーン走査部１０４と同様にその多値信号の正負符号Ｓ（ｘ，ｙ）を出力する。ビットプレーン中の各ビットが３つのパスのどのパスに含まれるかは、コンテクスト格納部１０５に格納されるコンテクストＣ（ｘ，ｙ）を参照して定める。
【００６３】
第１のパスでは、ビットプレーン内をラスタースキャン順に走査して、コンテクスト番号Ｃ（ｘ，ｙ）が１〜８であるＭｎ（ｘ，ｙ）を取り出して出力する。この第１パスでは、着目する多値信号の周囲８近傍に有意状態にある多値信号がすくなくとも一つ存在する多値信号のビットを取り出して出力している。
【００６４】
第２のパスでは、同じくビットプレーン内をラスタースキャン順に走査して、第１のパスに該当しなかったビットのうち、コンテクスト番号Ｃ（ｘ，ｙ）が９〜１１であるＭｎ（ｘ，ｙ）を取り出して出力する。この第２パスでは、着目する多値信号が有意状態にある多値信号のビットを取り出して出力している。
【００６５】
第３のパスでは、ビットプレーン内をラスタースキャン順に走査して第１及び第２のパスに該当しなかったビットを取り出して出力する。最上位のビットプレーン（ＮＢＰ−１ビットプレーン）では、第１及び第２のパスに該当するビットは存在しないため、第３のパスのみで走査される。
【００６６】
本実施形態に係る画像符号化装置によれば、１つのビットプレーンを複数のパスで符号化することにより、上位ビットから下位ビットへと符号伝送する過程で、伝送符号量に対する復号精度を向上することができる。また、最終符号列を構成する際にビットプレーン単位での符号の並び替えからパス単位の符号並び替えにすることで符号構成の自由度を上げ、より高効率な段階的伝送が可能である。
＜その他の実施形態＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した第１〜第３の実施形態においては、ビットプレーン内の走査をラスタースキャン順としたが、垂直方向に連続する複数信号をひとまとまりとし、このまとまりを単位にラスタースキャンを行い、一つの信号のまとまりにおいては上から下へと信号を走査するような方法を取ってもよい。また、ビットプレーン内の各ビットの符号化としてそれぞれのビット毎にコンテクストを生成して二値算術符号化する方式について述べたが、ランレングス符号化等の複数ビットをひとまとめに符号化する方式と組み合わせてもよい。
【００６７】
また、二値算術符号化の方法としてＭＱ−Ｃｏｄｅｒを用いる例について述べたが、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、ＱＭ−Ｃｏｄｅｒ等、ＭＱ−Ｃｏｄｅｒ以外の算術符号化方法を適用してもよい。また、マルチコンテクストの情報源を符号化するに適する方式であればその他の二値符号化方式を適用してもよい。
【００６８】
尚、本発明は、複数の機器（例えば、ホストコンピュータ、インタフェース機器、リーダ、プリンタ等）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置等）に適用してもよい。
【００６９】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体（または記憶媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００７０】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００７１】
本発明を上記記録媒体に適用する場合、その記録媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、コンテクスト生成の負荷を軽減することにより多値信号のビットプレーン符号化処理の高効率化を図ることができるとともに、コンテクスト生成におけるメモリ容量を削減することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施形態による画像符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る第１の実施形態による画像符号化装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【図３】入力される符号化対象の多値信号を説明するための図である。
【図４】Ｍ（ｘ，ｙ）とその周囲８近傍の多値信号Ｍ（ｘ−１，ｙ−１）、Ｍ（ｘ，ｙ−１）、Ｍ（ｘ＋１，ｙ−１）、Ｍ（ｘ−１，ｙ）、Ｍ（ｘ＋１，ｙ）、Ｍ（ｘ−１，ｙ＋１）、Ｍ（ｘ，ｙ＋１）、Ｍ（ｘ＋１，ｙ＋１）の位置関係を説明するための図である。
【図５】第１の実施形態における「有意」及び「非有意」の状態の例を説明するための図である。
【図６】第１の実施形態で用いられる１２種類のコンテクストを示す図である。
【図７】コンテクスト更新部１０７の内部に保持されている状態遷移表を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る画像符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図９】第２の実施形態でＨＬサブバンドの係数に適用するコンテクストを決定するための図である。
【図１０】コンテクスト更新部９０１で使用される状態遷移表を示す図である。
【図１１】ＨＨサブバンドの係数に適用するコンテクストを決定するための図である。
【図１２】コンテクスト更新部９０２で使用する状態遷移表を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る画像符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】ウェーブレット変換とビットプレーン符号化とを組み合わせた符号化方式を使用した従来の画像符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】ウェーブレット変換によって符号化対象画像が複数のサブバンドへ分割される様子を説明するための図である。
【図１６】２次元のウェーブレット変換処理を２回繰り返して画像のサブバンド分割を行った場合のサブバンドの例を示す図である。
【符号の説明】
１０１　多値信号入力部
１０２　符号・絶対値変換部
１０３　多値信号格納部
１０４　ビットプレーン走査部
１０５　コンテクスト格納部
１０６　二値算術符号化部
１０７、９０１、９０２　コンテクスト更新部
１０８　符号出力部
１０９　有効ビット数判定部
９０３　セレクタ
９０４　信号線
１４０１　複数パスビットプレーン走査部
【図１】
2004040372.tif 000003
【図２】
2004040372.tif 000004
【図３】
2004040372.tif 000005
【図４】
2004040372.tif 000006
【図５】
2004040372.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004040372.tif 000009
【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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