(57)【要約】【課題】画像の品質を保ちながら画像圧縮性能を向上させる。【解決手段】画像を複数のサブバンドに変換する変換手段と、サブバンド毎に同一の解像度の他のサブバンドとの間で各サブバンドにおける位置が同一である係数間の相関を計算する相関計算手段と、前記相関が小さい係数の値を変化させる係数操作手段と、を備える。【選択図】        図１
2004229101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を複数のサブバンドに変換する変換手段と、
サブバンド毎に同一の解像度の他のサブバンドとの間で各サブバンドにおける位置が同一である係数間の相関を計算する相関計算手段と、
前記相関が小さい係数の値を変化させる係数操作手段と、
を備えることを特徴とする画像符号化システム。
【請求項２】
請求項１に記載の画像符号化システムにおいて、
前記相関計算手段は、係数間の差分の絶対値が所定値以上である場合に係数間の相関が小さいと算出することを特徴とする画像符号化システム。
【請求項３】
請求項１に記載の画像符号化システムにおいて、
前記相関計算手段は、係数の係数位置に関する微分間の差分の絶対値が所定値以上である場合に係数間の相関が小さいと算出することを特徴とする画像符号化システム。
【請求項４】
請求項１に記載の画像符号化システムにおいて、
前記係数操作手段は、前記相関が小さい係数の値をゼロにすることを特徴とする画像符号化システム。
【請求項５】
請求項１に記載の画像符号化システムにおいて、
前記係数操作手段は、前記相関が小さい係数の値を該係数の周辺の係数から算出した値にすることを特徴とする画像符号化システム。
【請求項６】
画像を複数のサブバンドに変換する変換ステップと、
サブバンド毎に同一の解像度の他のサブバンドとの間で各サブバンドにおける位置が同一である係数間の相関を計算する相関計算ステップと、
前記相関が小さい係数の値を変化させる係数操作ステップと、
を備えることを特徴とする画像符号化方法。
【請求項７】
請求項６に記載の画像符号化方法において、
前記相関計算ステップは、係数間の差分の絶対値が所定値以上である場合に係数間の相関が小さいと算出することを特徴とする画像符号化方法。
【請求項８】
請求項６に記載の画像符号化方法において、
前記相関計算ステップは、係数の係数位置に関する微分間の差分の絶対値が所定値以上である場合に係数間の相関が小さいと算出することを特徴とする画像符号化方法。
【請求項９】
請求項６に記載の画像符号化方法において、
前記係数操作ステップは、前記相関が小さい係数の値をゼロにすることを特徴とする画像符号化方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の画像符号化方法において、
前記係数操作ステップは、前記相関が小さい係数の値を該係数の周辺の係数から算出した値にすることを特徴とする画像符号化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像符号化システム及びその方法に関し、特に画像を複数のサブバンドに変換してから符号化する画像符号化システム及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＳＯ／ＩＥＣの国際標準であるＪＰＥＧ２０００（ＩＳＯ／ＩＥＣ  １５４４４）では、従来のまでのＪＰＥＧ（ＩＳＯ／ＩＥＣ  １０９１８）に比べ低ビットレートでの画質が向上している。ＪＰＥＧ２０００では画像の歪みを許容した画像圧縮が可能であり、符号器側で画像品質を調整しながら画像に歪みを加え効果的に圧縮することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１３５５９４公報
【特許文献２】
特開２００２−２５２７５９公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
圧縮性能だけをみるとＪＰＥＧに対してそれほど大きな向上はみられない。
【０００５】
本発明ではＪＰＥＧ２０００において、画像の品質を保ちながら画像圧縮性能を向上させる画像符号化システム及びその方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、画像を複数のサブバンドに変換する変換手段と、サブバンド毎に同一の解像度の他のサブバンドとの間で各サブバンドにおける位置が同一である係数間の相関を計算する相関計算手段と、前記相関が小さい係数の値を変化させる係数操作手段と、を備えることを特徴とする画像符号化システムが提供される。
【０００７】
上記の画像符号化システムにおいて、前記相関計算手段は、係数間の差分の絶対値が所定値以上である場合に係数間の相関が小さいと算出してもよい。
【０００８】
上記の画像符号化システムにおいて、前記相関計算手段は、係数の係数位置に関する微分間の差分の絶対値が所定値以上である場合に係数間の相関が小さいと算出してもよい。
【０００９】
上記の画像符号化システムにおいて、前記係数操作手段は、前記相関が小さい係数の値をゼロにしてもよい。
【００１０】
上記の画像符号化システムにおいて、前記係数操作手段は、前記相関が小さい係数の値を該係数の周辺の係数から算出した値にしてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明はＪＰＥＧ２０００符号化においてウェーブレット変換を行った後のサブバンドデータを、同じ解像度レベルのサブバンドデータを参照して量子化することにより画像の品質劣化を抑えてデータを効率的に量子化することを特徴とする。
【００１２】
図２にＪＰＥＧ２０００符号化方法の手順を示す。入力した画像データに対しＤＣレベル変換（レベルシフト）を行い、カラー画像の場合は色変換処理を行う。変換後の画像に対してウェーブレット変換処理が行われ、画像から係数へ変換する。変換後の係数は、量子化器により量子化する。量子化後の係数を多値データから２値データへの係数モデリング処理を行った後、算術符号化器によりビットプレーン符号化を行う。最後に符号順序を並び替えて出力する。
【００１３】
次に、図３は、ウェーブレット変換後の係数データを表している。ウェーブレット変換は解像度を１／２にするサブバンド変換であるため、図３に示すように階層的な構造になっている。ウェーブレット変換は解像度レベル１以上のデータは、ＨＬ，ＬＨ，ＨＨのサブバンドデータを持つ。このサブバンドデータは、ｍ×ｎのデータ列で構成されており、各係数データは、ｋビットのデータである。
【００１４】
サブバンドデータは、解像度レベルが同じであれば、ＨＬサイズ＝ＬＨサイズ＝ＨＨサイズ＝ｍ×ｎのデータ配列となる。
【００１５】
図１のように同じ解像度レベルのサブバンドデータをＨＬ，ＬＨ，ＨＨのサブバンド間で相関関係があるかどうかを相関判定部で判定し、この判定結果をもとに量子化処理を行う。
【００１６】
この量子化処理によりサブバンド中のノイズ成分を除去する。サブバンド中のノイズ成分を除去しても画像に対する品質劣化に対する影響は少ない。さらにノイズ成分が除去されるので、符号化後のデータに対し圧縮率を向上することができる特徴がある。
【００１７】
本発明を用いたＪＰＥＧ２０００の量子化器の実施例の構成を説明する。
【００１８】
図１に本発明のＪＰＥＧ２０００符号化器を示す。入力した画像データに対しＤＣレベル変換（レベルシフト）、色変換処理１を行う。変換後の画像に対してウェーブレット変換処理２が行われ、画像から係数へ変換する。変換後の係数を相関判定部１０でウェーブレット変換後のサブバンドデータの相関関係を判定し、係数の量子化を行う。次に量子化器３により量子化する。量子化後の係数を多値データから２値データへの係数モデリング処理４を行った後、算術符号化器５によりビットプレーン符号化を行う。最後に符号順序制御部６で符号順序を並び替えて出力する。
【００１９】
本発明の実施例について、図１、図３を参照しながら説明する。
【００２０】
図１のウェーブレット変換部２では、図３に示すように入力された画像に対して、解像度を１／２にするサブバンド変換である。図３に示すように階層的な構造になっている。
【００２１】
図３のＬＬ（ＮＬ＝０）７は、解像度レベル０の係数である。
【００２２】
図３のＨＬ（ＮＬ＝１）８、ＬＨ（ＮＬ＝１）８とＨＨ（ＮＬ＝１）８は、解像度レベル１の係数である。
【００２３】
図３のＨＬ（ＮＬ＝２）９、ＬＨ（ＮＬ＝２）９とＨＨ（ＮＬ＝２）９  は、解像度レベル１の係数である。
【００２４】
図３に示したように解像度レベル１以上のデータは、ＨＬ，ＬＨ，ＨＨのサブバンドデータを持つ。このサブバンドデータは、ｍ×ｎのデータ列で構成されており、各係数データは、ｋビットのデータである。
【００２５】
ウェーブレット変換された係数は、解像度レベルごとのサブバンドデータを相関判定部１０に入力する。相関判定部１０では、解像度レベル１以上のサブバンドデータに対して、解像度レベルごとにＨＨ、ＨＬ，ＬＨそれぞれのサブバンドデータに相関があるかを判定する。
【００２６】
次に相関判定方法について、図４、図５、図６を用いて解像度レベルがｐの場合について説明する。
図４は、ＨＬ（ＮＬ＝ｐ）の相関判定方法を示す。サブバンドＨＬ（ＮＬ＝ｐ）のデータをＨＬデータ入力部１１から入力する。次にＬＨとの相関判定部１２で入力したｍ×ｎの配列で構成されるＨＬ（ＮＬ＝ｐ）サブバンドデータと同じ解像度レベルのＬＨ（ＮＬ＝ｐ）サブバンドデータとの間で相関があるか判定する。ｍ×ｎのデータ配列の係数ｓ（ａ，ｂ）を一つずつについて相関の判定を行う。ここで、ａ，ｂは、下記の範囲の値を取る。
【００２７】
１  ≦  ａ  ≦  ｍ
１  ≦  ｂ  ≦  ｎ
ＨＬサブバンドデータの注目する係数ｓ（ａ，ｂ）とＬＨサブバンドデータとの間に相関がある場合は、係数データ保持部１４のステップに進み、係数ｓ（ａ，ｂ）の値を保持する。ＨＬサブバンドデータの注目する係数ｓ（ａ，ｂ）に相関が無い場合は、ＨＨサブバンドデータとの間に相関があるか判定１３する。ここでＨＨサブバンドデータと相関がある場合は、係数データ保持部１４のステップに進み、係数ｓ（ａ，ｂ）の値を保持する。ＨＨサブバンドデータと相関が無い場合は、係数クリア部１５のステップに進む。係数クリア部１５では、ＨＬサブバンドの注目係数ｓ（ａ，ｂ）と同一解像度レベルのサブバンドデータと相関が無いので、ＨＬサブバンドデータ中の注目係数ｓ（ａ，ｂ）は、ノイズ成分と判定しｓ（ａ，ｂ）を‘０’にする。
【００２８】
ＨＬ（ＮＬ＝ｐ）サブバンドデータの各係数について相関関係を調べ、係数の量子化を終了したら、量子化データ出力部１６のステップに移行して、ＨＬサブバンドデータを出力する。
【００２９】
同様にして、同じ解像度レベルのＬＨサブバンドについても図５に示すように相関判定を行う。図５は、ＬＨ（ＮＬ＝ｐ）の相関判定方法を示す。サブバンドＬＨ（ＮＬ＝ｐ）のデータをＬＨデータ入力部１７から入力する。次にＨＬとの相関判定部１８で入力したｍ×ｎの配列で構成されるＬＨ（ＮＬ＝ｐ）サブバンドデータと同じ解像度レベルのＨＬ（ＮＬ＝ｐ）サブバンドデータとの間で相関があるか判定する。ｍ×ｎのデータ配列の係数ｓ（ａ，ｂ）を一つずつについて相関の判定を行う。ここで、ａ，ｂは、下記の範囲の値を取る。
【００３０】
１  ≦  ａ  ≦  ｍ
１  ≦  ｂ  ≦  ｎ
ＬＨサブバンドデータの注目する係数ｓ（ａ，ｂ）とＨＬサブバンドデータとの間に相関がある場合は、係数データ保持部２０のステップに進み、係数ｓ（ａ，ｂ）の値を保持する。ＬＨサブバンドデータの注目する係数ｓ（ａ，ｂ）に相関が無い場合は、ＨＨサブバンドデータとの間に相関があるか判定１９する。ここでＨＨサブバンドデータと相関がある場合は、係数データ保持部２０のステップに進み、係数ｓ（ａ，ｂ）の値を保持する。ＨＨサブバンドデータと相関が無い場合は、係数クリア部２１のステップに進む。係数クリア部２１では、ＬＨサブバンドの注目係数ｓ（ａ，ｂ）と同一解像度レベルのサブバンドデータと相関が無いので、ＬＨサブバンドデータ中の注目係数ｓ（ａ，ｂ）は、ノイズ成分と判定しｓ（ａ，ｂ）を‘０’にする。
【００３１】
ＬＨ（ＮＬ＝ｐ）サブバンドデータの各係数について相関関係を調べ、係数の量子化を終了したら、量子化データ出力部２２のステップに移行して、ＬＨサブバンドデータを出力する。
【００３２】
同様にして、同じ解像度レベルのＨＨサブバンドについても図６に示すように相関判定を行う。図６は、ＨＨ（ＮＬ＝ｐ）の相関判定方法を示す。サブバンドＨＨ（ＮＬ＝ｐ）のデータをＨＨデータ入力部２３から入力する。次にＨＬとの相関判定部２４で入力したｍ×ｎの配列で構成されるＨＨ（ＮＬ＝ｐ）サブバンドデータと同じ解像度レベルのＨＬ（ＮＬ＝ｐ）サブバンドデータとの間で相関があるか判定する。ｍ×ｎのデータ配列の係数ｓ（ａ，ｂ）を一つずつについて相関の判定を行う。ここで、ａ，ｂは、下記の範囲の値を取る。
【００３３】
１  ≦  ａ  ≦  ｍ
１  ≦  ｂ  ≦  ｎ
ＨＨサブバンドデータの注目する係数ｓ（ａ，ｂ）とＨＬサブバンドデータとの間に相関がある場合は、係数データ保持部２６のステップに進み、係数ｓ（ａ，ｂ）の値を保持する。ＨＨサブバンドデータの注目する係数ｓ（ａ，ｂ）に相関が無い場合は、ＬＨサブバンドデータとの間に相関があるか判定２５する。ここでＬＨサブバンドデータと相関がある場合は、係数データ保持部２６のステップに進み、係数ｓ（ａ，ｂ）の値を保持する。ＬＨサブバンドデータと相関が無い場合は、係数クリア部２７のステップに進む。係数クリア部２７では、ＨＨサブバンドの注目係数ｓ（ａ，ｂ）と同一解像度レベルのサブバンドデータと相関が無いので、ＨＨサブバンドデータ中の注目係数ｓ（ａ，ｂ）は、ノイズ成分と判定しｓ（ａ，ｂ）を‘０’にする。
【００３４】
ＨＨ（ＮＬ＝ｐ）サブバンドデータの各係数について相関関係を調べ、係数の量子化を終了したら、量子化データ出力部２８のステップに移行して、ＨＨサブバンドデータを出力する。
【００３５】
上述のように相関の判定を行う。サブバンドＬＨ、ＨＬ、ＨＨの処理の順番は、どの順番で行ってもかまわない。また、同一解像度サブバンドの相関を判定する際に相関判定後のサブバンドデータを用いてもかまわない。相関を認められなかったサブバンドデータについて、ここでは係数クリア部で、‘０’にすると記述したが、‘０’以外の値にしてもかまわない。たとえば、相関を認められなかった係数に付いては、注目係数の周辺係数から演算した値に置換、量子化を行っても良い。
【００３６】
次に相関判定の一実施例について述べる。ＨＬサブバンドとＨＨサブバンドの相関を判定する場合の例を以下に示す。
【００３７】
ＨＬサブバンドの注目係数ＨＬｓ（ａ，ｂ）の相関を、同一解像度のサブバンドデータＨＨの該当注目係数ＨＨｓ（ａ，ｂ）とで以下の式により相関を判定する。
【００３８】
2004229101.tif 000003
式１が成立した時に相関があると判定し、式１が成立しなかった場合に相関がないと判定すれば良い。但し、式１において、ＡＢＳ（Ｘ）はＸの絶対値を表す。
【００３９】
相関判定部分に置いて、先に述べた実施例については、式１により各サブバンドデータとの差分で相関を判定していた。
【００４０】
相関を判定する際に、処理するサブバンド内のデータを微分し、微分値を比較して相関を判定してもかまわない。
【００４１】
ここで、ＨＬサブバンドとＨＨサブバンドの相関を判定する方法について説明する。ＨＬサブバンドデータの注目係数ＨＬｓ（ｑ、ｒ）を処理する場合、微分値は、下記の式により求める。
【００４２】
ｄｘＨＬｓ（ｑ、ｒ）  ＝  ＨＬｓ（ｑ、ｒ）−ＨＬｓ（ｑ−１，ｒ）
ｄｙＨＬｓ（ｑ、ｒ）  ＝  ＨＬｓ（ｑ、ｒ）−ＨＬｓ（ｑ，ｒ−１）
次にＨＨサブバンドの微分値も同様に求める。
【００４３】
ｄｘＨＨｓ（ｑ、ｒ）  ＝  ＨＨｓ（ｑ、ｒ）−ＨＨｓ（ｑ−１，ｒ）
ｄｙＨＨｓ（ｑ、ｒ）  ＝  ＨＨｓ（ｑ、ｒ）−ＨＨｓ（ｑ，ｒ−１）
さらに下記式により、相関があるか判定する。
【００４４】
2004229101.tif 000004
式２又は式３が成立した場合に相関があると判定する。但し、式２、式３において、ＡＢＳ（Ｘ）はＸの絶対値を表す。
【００４５】
上記のように、注目係数の周辺係数を用いて演算を行い、サブバンド間の相関があるかどうかを判定する事ができる。
【００４６】
また、上記のしきい値はサブバンド毎に切り替えてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明では、ＪＰＥＧ２０００の算術符号化において、解像度レベル１（ＮＬ＝１）以上のサブバンドデータの画質劣化を抑えて量子化を行うことができ、ノイズ成分を低減する事により圧縮性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による画像符号化システムの構成を示すブロック図である。
【図２】従来例による画像符号化システムの構成を示すブロック図である。
【図３】画像信号のウェーブレット変換後のサブバンド構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態による画像符号化方法のうちの相関判定部が行うものを示す第１のフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態による画像符号化方法のうちの相関判定部が行うものを示す第２のフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態による画像符号化方法のうちの相関判定部が行うものを示す第３のフローチャートである。
【符号の説明】
１  ＤＣレベル変換、色変換部
２  ウェーブレット変換部
３  相関判定部
４  係数モデリング部
５  算術符号化部
６  符号順序制御部
１０  量子化部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004229101.tif 000008
【図５】
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【図６】
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