(57)【要約】【課題】画像データの復号化、伸長・圧縮の過程において、逆直交変換の計算量を減らすための方法を提供する。【解決手段】エントロピー復号化、高周波成分除去、逆量子化、逆直交変換及び縮小手段とを有する復号化過程で、高周波成分除去においては縮小率に応じて低周波成分を残すことにより、ＤＣＴ係数は０を多く含むようになる。これにより計算量が減り、処理時間が短縮される。【選択図】        図１
2004172657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エントロピー符号化方式で符号化されたデータを元に戻すエントロピー復号化手段と、
前記エントロピー復号化手段により得られたデータから高周波成分を取り除く高周波成分除去手段と、
前記高周波成分除去手段により得られたデータに逆量子化を行う逆量子化手段と、
前記逆量子化手段により得られたデータに逆直交変換を行う逆直交変換手段と、
前記逆直交変換手段により得られたデータの縮小を行う縮小手段とを有する画像伸長縮小装置。
【請求項２】
前記高周波成分除去手段は、
縮小率からＤＣＴ係数の必要数を導き出す必要数導出手段と、
ＤＣＴ係数の中で前記必要数以外のものを０に置き換える置換手段とを有することを特徴とする請求項１記載の画像伸長縮小装置。
【請求項３】
前記逆直交変換手段は逆ＤＣＴ変換であることを特徴とする請求項２記載の画像伸長縮小装置。
【請求項４】
データをエントロピー復号化するステップと、
高周波成分を取り除くステップと、
逆量子化を行うステップと、
逆直交変換を行うステップと、
データの縮小を行うステップとを有する画像伸長縮小方法。
【請求項５】
前記高周波成分を取り除くステップは、
縮小率からＤＣＴ係数の必要数を導き出すステップと、
前記ＤＣＴ係数の中で前記必要数以外のものを０に置き換えるステップとを有する請求項４記載の画像伸長縮小方法。
【請求項６】
前記逆直交変換は逆ＤＣＴ変換であることを特徴とする請求項５記載の画像伸長縮小方法。
【請求項７】
データをエントロピー復号化する処理と、
高周波成分を除去する処理と、
逆量子化を行う処理と、
逆直交変換を行う処理と、
データの縮小を行う処理とを画像伸長縮小装置に実行させるためのプログラム。
【請求項８】
前記高周波成分を除去する処理は、
縮小率からＤＣＴ係数の必要数を導き出す処理と、
前記ＤＣＴ係数の中で前記必要数以外のものを０に置き換える処理とを有する請求項７記載のプログラム。
【請求項９】
前記逆直交変換は逆ＤＣＴ変換であることを特徴とする請求項８記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データの復号化の過程において高周波成分を除去する画像伸長縮小装置、方法及びプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像データの圧縮テクノロジーは様々なものが国際標準形式として定められているが、ここではＪＰＥＧを例にして、その方法を簡単に述べる。
ＪＰＥＧはデータを圧縮するために画像データの一部分を捨ててしまう非可逆なデータ圧縮方式である。符号化は以下のような手順で行われる。
１．画像を正方形のブロックに分割する。このブロックの大きさによりＤＣＴ（離散コサイン変換）の計算量が決まる。正方形は８画素×８画素のサイズが選ばれている。
２．２次元ＤＣＴを該ブロックに適用し、時間成分を周波数成分に変換する。３．該ブロックの各要素に対して量子化を行う。量子化は量子化テーブルを用いて行われる。これにより周波数ごとの重要度の違いを明確にする。
４．該ブロックに対してエントロピー符号化を行う。エントロピー符号化とは、出現頻度の高いシンボルに短い符号、出現頻度の低いシンボルに長い符号を割り当てて情報量を減らす手法である。ランレングス符号化はエントロピー符号化の一例である。
復号化は以上の操作を逆の手順で行う。図５に復号化の過程の一例を示す。
【０００３】
ＤＣＴと逆ＤＣＴは数１で表される。ａｘｙとＡξηはそれぞれ画素値の時間成分と周波数成分である。ＡξηはＤＣＴ係数とも呼ばれる。
【０００４】
【数１】
2004172657.tif 000003
【０００５】
量子化は８×８の要素を持つ量子化テーブルを用いる。量子化テーブルの要素をＱｋｌで表し、量子化前と後のＤＣＴ行列の要素をそれぞれＲｋｌ、ｒｋｌとすると、量子化、逆量子化は数２のように書ける。ｒｏｕｎｄ（）は与えられた数を一番近い整数に整数化する関数である。
【０００６】
【数２】
2004172657.tif 000004
【０００７】
ＪＰＥＧに採用されているＤＣＴ変換は直交変換とよばれるものの１つで、直交変換には他にサイン変換やフーリエ変換、ハートリー変換、ウォルシュ・アダマール変換、ハール変換、スラント変換、カルーネン・レーベ変換などがある。
【０００８】
以下画像データ復号化システムや画像表示システムにおける、画像データの周波数成分の取扱いに関する文献を挙げる。
特許文献１はＤＣＴ行列のサイズを変更することで、出力する画像の拡大、縮小を行う方法を提示する。
【０００９】
特許文献２はシーケンシャル伝送形式のシステムにおいて画像データの符号量を軽減する方法を提示する。
【００１０】
【特許文献１】
特開平０６−２２５２１３号公報
【特許文献２】
特開平０６−３０９３７６号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＪＰＥＧ伸長方法には、次のような問題点があった。
ＪＰＥＧなどのＤＣＴを用いる伸長方法は、元画像の全データ分伸長する必要があり、伸長した後に縮小処理を行う必要があった。またＤＣＴ演算には複雑なｃｏｓ演算や積和が多く、伸長するのに処理時間がかかっていた。
本発明は、ＪＰＥＧ画像の伸長、縮小のプロセスにおいて、伸長の時点で不必要なデータを破棄し、データ量を減らすことにより、伸長時間を軽減し、なおかつ画質の劣化が少ない縮小方法を提案することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、エントロピー符号化方式で符号化されたデータを元に戻すエントロピー復号化手段と、上記エントロピー復号化手段により得られたデータから高周波成分を取り除く高周波成分除去手段と、上記高周波成分除去手段により得られたデータに逆量子化を行う逆量子化手段と、上記逆量子化手段により得られたデータに逆直交変換を行う逆直交変換手段と、上記逆直交変換手段により得られたデータの縮小を行う縮小手段とを有する画像伸長縮小装置であることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像伸長縮小装置であって、上記高周波成分除去手段は、縮小率からＤＣＴ係数の必要数を導き出す必要数導出手段と、ＤＣＴ係数の中で上記必要数以外のものを０に置き換える置換手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の画像伸長縮小装置であって、上記逆直交変換手段は逆ＤＣＴ変換であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、データをエントロピー復号化するステップと、高周波成分を取り除くステップと、逆量子化を行うステップと、逆直交変換を行うステップと、データの縮小を行うステップとを有する画像伸長縮小方法であることを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の画像伸長縮小方法であって、上記高周波成分を取り除くステップは、縮小率からＤＣＴ係数の必要数を導き出すステップと、上記ＤＣＴ係数の中で上記必要数以外のものを０に置き換えるステップとを有することを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の画像伸長縮小方法であって、上記逆直交変換は逆ＤＣＴ変換であることを特徴とする。
【００１８】
請求項７記載の発明は、データをエントロピー復号化する処理と、高周波成分を除去する処理と、逆量子化を行う処理と、逆直交変換を行う処理と、データの縮小を行う処理とを画像伸長縮小装置に実行させるためのプログラムであることを特徴とする。
【００１９】
請求項８記載の発明は、請求項７記載のプログラムであって、上記高周波成分を除去する処理は、縮小率からＤＣＴ係数の必要数を導き出す処理と、上記ＤＣＴ係数の中で上記必要数以外のものを０に置き換える処理とを有することを特徴とする。
【００２０】
請求項９記載の発明は、請求項８記載のプログラムであって、上記逆直交変換は逆ＤＣＴ変換であることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態における画像伸長縮小装置の構成を図１に示す。
画像伸長縮小装置は、入力装置１０、出力装置２０及びデータ処理装置３０を有する。
入力装置１０は対象画像データを入力するための装置である。
出力装置２０は画像処理後の画像データを出力するための装置である。
【００２２】
データ処理装置３０は入力された画像データに伸長縮小処理を行い、出力装置２０に出力する。データ処理装置３０は更にランレングス復号化手段３１、高周波成分除去手段３２、逆量子化手段３３、逆ＤＣＴ手段３４及び縮小手段３５を有する。伸長処理はランレングス復号化手段３１、高周波成分除去手段３２、逆量子化手段３３及び逆ＤＣＴ手段３４手段で行われる。縮小処理は縮小手段３５で行われる。
ランレングス復号化手段３１は、符号化された信号を復号化して図２に示すような行列として構成する。
【００２３】
高周波成分除去手段３２は次に述べるような構成である。元画像に対する縮小率をαとしたとき、数３の式を計算し、ＤＣＴ行列における変数の必要数ｎを計算する（小数点以下は切り上げ）。ランレングス復号化手段３１によって作成された量子化ＤＣＴ行列において、図２のように０番から６３番のジグザグな順番で成分があり、０番が最も低周波であり、６３番が最も高周波である。低周波成分から順に計算したｎ個分データを残し、残りを全て０で埋める処理を行う。
【００２４】
【数３】
2004172657.tif 000005
【００２５】
逆量子化手段３３は、符号化における量子化の過程で使用された量子化テーブルを用いて行われる。量子化テーブルは６４の要素を持ち、ＤＣＴ行列の各々の要素に適用される。
逆ＤＣＴ手段３４は数１に示したＤＣＴ変換の逆変換を行い、周波数成分を時間成分に変換する。
縮小手段３５は、間引きなどの方法で画像を縮小する。
【００２６】
図３と図４を参照して第一の実施例の動作について説明する。
データ処理装置３０に入力されたデータをランレングス復号化手段３１によって、復号化する（ステップＡ１）。高周波成分除去手段３２において、実際に出力するデータの縮小率及び数３の式から、ＤＣＴ行列における変数の必要数ｎを計算する（ステップＡ２）。例えば、縮小率が１／８の場合、ｎ＝１となる。低周波成分から順にステップＡ２で計算したｎ個分のデータを残し、残りを全て０で埋める（ステップＡ３）。ここでは、ｎ＝１なので量子化ＤＣＴ行列の０番だけ１つデータを残し、残り６３個を０で埋める。
【００２７】
次に一般的なＪＰＥＧ伸長と同様に、逆量子化手段３３（ステップＡ４）、逆ＤＣＴ手段３４（ステップＡ５）を行う。最後に縮小処理手段３５（ステップＡ６）を行い、画像出力を行う。
【００２８】
このように、伸長処理の途中で、不必要な高周波成分を取り除くことにより、量子化ＤＣＴ行列の中身に０が増えるため逆ＤＣＴ処理において、乗算演算の減少がおこり、結果として伸長速度が向上する。また縮小率が大きければ大きいほど、伸長速度が上がるという効果がある。また、縮小した場合、データとして低周波成分が主体の画像になるため、縮小画像において画質は従来の手順で縮小したものと変わらぬ画質が提供できる。
【００２９】
第二の実施例として、ＤＣＴ変換と同じように三角関数を用いた変換、即ち離散サイン変換（ＤＳＴ）、離散フーリエ変換、離散ハートリー変換等を利用する場合を述べる。
ＤＣＴが対称なデータであるのに対して、ＤＳＴは非対称のデータであるという違いはあるが、ＤＣＴの場合と同様に数３の式が有効に利用できる。
離散フーリエ変換はＤＣＴとＤＳＴとの和であるから、これも数３の式が有効である。
離散ハートリー変換は数４のように離散フーリエ変換における複素数計算の手間をなくした、実数を実数に写す変換であるから、これも数３の式が有効である。数４においてｓ（ｔ）とＳＨ  （ｆ）はそれぞれデータの時間成分と周波数成分である。
【００３０】
【数４】
2004172657.tif 000006
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１、４及び７記載の発明によれば、直交変換を利用した圧縮データに対して、復号化の過程でデータの一部を捨てることにより、データの再現度を犠牲にするが、処理速度の向上を得ることができる。
【００３２】
請求項２、５及び８記載の発明によれば、復号化に利用するデータ数を縮小率の関数とすることにより、縮小率に応じた処理速度の向上が得られる。
【００３３】
請求項３、６及び９記載の発明によれば、ＤＣＴ変換と、縮小率の関数である復号化に利用するデータ数とを結びつけることにより、データの低周波部分を復号化に利用し、人間の視覚にさほど影響のない高周波成分を効率よく捨てることができる。またこれにより処理速度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示す図である。
【図２】ＤＣＴ行列における低周波数から高周波数への要素の並びを示す図である。
【図３】復号化の手順を示すフロー図である。
【図４】復号化の過程におけるＤＣＴ行列の変化の様子を示すイメージ図である。
【図５】従来の復号化の手順を示すフロー図である。
【符号の説明】
３０  データ処理装置
３１  ランレングス復号化手段
３２  高周波成分除去手段
３３  逆量子化手段
３４  逆ＤＣＴ手段
３５  縮小手段
【図１】
2004172657.tif 000007
【図２】
2004172657.tif 000008
【図３】
2004172657.tif 000009
【図４】
2004172657.tif 000010
【図５】
2004172657.tif 000011