(57)【要約】【課題】本発明は、画像を空間的解像度において階層的に符号化する場合にあって、少ない計算コストで入力画像を目標符号量で符号化できるようにすることを目的とする。【解決手段】まず最初に、量子化ステップ幅の試験値Ｗ0 を設定し、それを使ってベースレイヤのみを符号化することで、ベースレイヤの符号量Ｌ0 を算出する。続いて、Ｗ0 とＬ0 とＬとＷとの間に成立する関数Ｗ＝ｆ（Ｌ，Ｌ0 ，Ｗ0 ）に、設定した量子化ステップ幅の試験値Ｗ0 と算出したベースレイヤ符号量Ｌ0 と画像全体の目標符号量Ｌとを代入することで、その目標符号量Ｌを実現する量子化ステップ幅Ｗを推定する。続いて、その推定した量子化ステップ幅Ｗを使って全レイヤを符号化する。この構成に従って、ベースレイヤを一度だけ符号化するだけで、目的の符号量になる量子化ステップ幅を予測できることから、少ない計算時間で目的の符号量の入力画像を生成できるようになる。【選択図】図１
2005080161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像を画素の位置によってベースレイヤとエンハンスメントレイヤとに分割して階層的に符号化する画像符号化方法において、
量子化ステップ幅の試験値Ｗ0 を設定し、それを使ってベースレイヤのみを符号化することで、ベースレイヤの符号量Ｌ0 を算出する過程と、
上記設定した試験値Ｗ0 と上記算出したベースレイヤ符号量Ｌ0 と画像全体の目標符号量Ｌとに基づいて、該目標符号量Ｌを実現する量子化ステップ幅Ｗを推定する過程と、
上記推定した量子化ステップ幅Ｗを使って全レイヤを符号化する過程とを備えることを、
特徴とする画像符号化方法。
【請求項２】
請求項１に記載の画像符号化方法において、
上記推定する過程では、Ｗ0 とＬ0 とＬとＷとの間に成立する関数Ｗ＝ｆ（Ｌ，Ｌ0 ，Ｗ0 ）に、上記設定した試験値Ｗ0 と上記算出したベースレイヤ符号量Ｌ0 と上記目標符号量Ｌとを代入することで、上記目標符号量Ｌを実現する量子化ステップ幅Ｗを推定することを、
特徴とする画像符号化方法。
【請求項３】
請求項１に記載の画像符号化方法において、
上記推定する過程では、ベースレイヤ符号量と全レイヤの符号量との間に直線近似可能な関係が成立し、かつ、ベースレイヤ符号量と量子化ステップ幅との間に規定の関数で近似可能な関係が成立することを前提にして導出された関数Ｗ＝ｆ（Ｌ，Ｌ0 ，Ｗ0 ）に、上記設定した試験値Ｗ0 と上記算出したベースレイヤ符号量Ｌ0 と上記目標符号量Ｌとを代入することで、上記目標符号量Ｌを実現する量子化ステップ幅Ｗを推定することを、
特徴とする画像符号化方法。
【請求項４】
請求項３に記載の画像符号化方法において、
上記推定する過程では、上記規定の関数が持つ画像毎に異なる値を示す係数の値を、上記設定した試験値Ｗ0 と上記算出したベースレイヤ符号量Ｌ0 とにより決定し、それに基づいて上記目標符号量Ｌを実現する量子化ステップ幅Ｗを推定するという順序に従って、上記関数Ｗの値を算出することを、
特徴とする画像符号化方法。
【請求項５】
入力画像を画素の位置によってベースレイヤとエンハンスメントレイヤとに分割して階層的に符号化する画像符号化装置において、
ベースレイヤを符号化するベースレイヤ符号化手段と、
エンハンスメントレイヤを符号化するエンハンスメントレイヤ符号化手段と、
量子化ステップ幅の試験値Ｗ0 を設定し、それを指定して、上記ベースレイヤ符号化手段に対して符号化を指示することで、ベースレイヤの符号量Ｌ0 を算出する手段と、
上記設定した試験値Ｗ0 と上記算出したベースレイヤ符号量Ｌ0 と画像全体の目標符号量Ｌとに基づいて、該目標符号量Ｌを実現する量子化ステップ幅Ｗを推定する手段と、
上記推定した量子化ステップ幅Ｗを指定して、上記ベースレイヤ符号化手段及び上記エンハンスメントレイヤ符号化手段に対して符号化を指示することで、全レイヤを符号化する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６】
請求項５に記載の画像符号化装置において、
上記推定する手段は、Ｗ0 とＬ0 とＬとＷとの間に成立する関数Ｗ＝ｆ（Ｌ，Ｌ0 ，Ｗ0 ）に、上記設定した試験値Ｗ0 と上記算出したベースレイヤ符号量Ｌ0 と上記目標符号量Ｌとを代入することで、上記目標符号量Ｌを実現する量子化ステップ幅Ｗを推定することを、
特徴とする画像符号化装置。
【請求項７】
請求項５に記載の画像符号化装置において、
上記推定する手段は、ベースレイヤ符号量と全レイヤの符号量との間に直線近似可能な関係が成立し、かつ、ベースレイヤ符号量と量子化ステップ幅との間に規定の関数で近似可能な関係が成立することを前提にして導出された関数Ｗ＝ｆ（Ｌ，Ｌ0 ，Ｗ0 ）に、上記設定した試験値Ｗ0 と上記算出したベースレイヤ符号量Ｌ0 と上記目標符号量Ｌとを代入することで、上記目標符号量Ｌを実現する量子化ステップ幅Ｗを推定することを、
特徴とする画像符号化装置。
【請求項８】
請求項７に記載の画像符号化装置において、
上記推定する手段は、上記規定の関数が持つ画像毎に異なる値を示す係数の値を、上記設定した試験値Ｗ0 と上記算出したベースレイヤ符号量Ｌ0 とにより決定し、それに基づいて上記目標符号量Ｌを実現する量子化ステップ幅Ｗを推定するという順序に従って、上記関数Ｗの値を算出することを、
特徴とする画像符号化装置。
【請求項９】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像符号化方法の実現に用いられる処理をコンピュータに実行させるための画像符号化プログラム。
【請求項１０】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像符号化方法の実現に用いられる処理をコンピュータに実行させるための画像符号化プログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタル画像を電話線や無線など各種通信方法を用いて伝送する場合や、磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリなどの各種記録メディアに記録する場合に、効率的に目的のサイズに符号化できるようにする画像符号化方法及びその装置と、その画像符号化方法の実現に用いられる画像符号化プログラム及びそのプログラムを記録した記録媒体とに関する。
【背景技術】
【０００２】
入力画像を空間方向にベースレイヤとエンハンスメントレイヤという２段階に分けて階層的に符号化する場合の全発生符号量制御の従来例を示す。
【０００３】
この階層符号化では、図５に示すように、入力画像を画素の位置によってベースレイヤの画素とエンハンスメントレイヤの画素の２種類に分ける。
【０００４】
この場合における階層符号化法では、エンハンスメントレイヤの情報はベースレイヤの付加情報と位置付けられる。復号側は、ベースレイヤの情報だけで最低限度の品質の画像の復元が可能であり、更にエンハンスメントレイヤの情報を用いて復号を行うことで、より歪みの少ない画像の復号が可能となる（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
図６に、この階層符号化法を実現する階層符号化装置の装置構成を図示する。この図に示すように、この階層符号化法を実現する階層符号化装置は、前処理部６０１、ベースレイヤ符号化器６０２、エンハンスメントレイヤ符号化器６０３、復号部６０４、復号画像メモリ６０５、エンハンスメントレイヤ予測画像生成部６０６、バッファメモリ６０７、符号化制御部６０８、量子化ステップ幅決定部６０９及び減算器６１０から構成されている。
【０００６】
前処理部６０１は、入力された画像を画素の位置によってベースレイヤとエンハンスメントレイヤとに分け、ベースレイヤの画素値をベースレイヤ符号化器６０２に出力するとともに、エンハンスメントレイヤの画素値を減算器６１０に出力する。
【０００７】
ベースレイヤ符号化器６０２、エンハンスメントレイヤ符号化器６０３は、符号化制御部６０８から符号化開始信号を受け取ると、入力された信号の符号化を行う。
【０００８】
復号部６０４は、ベースレイヤ符号化器６０２から送られてくるベースレイヤの量子化データを復号して復号画像メモリ６０５に送る。復号画像メモリ６０５は、復号部６０４から送られてくるベースレイヤ復号画像を保持する。
【０００９】
エンハンスメントレイヤ予測画像生成部６０６は、ベースレイヤ復号画像からエンハンスメントレイヤ予測画像を生成する。例えば、図７に示すように、上下左右に隣接するベースレイヤの画素の平均値を算出することでエンハンスメントレイヤ予測画像を生成する。そして、エンハンスメントレイヤ予測画像の生成が完了すると、符号化制御部６０８に予測画像生成完了信号を送信する。
【００１０】
バッファメモリ６０７は、ベースレイヤ符号化器６０２、エンハンスメントレイヤ符号化器６０３から出力されたデータを一時的に保持し、その符号量の総和を符号化制御部６０８に送る。また、符号化制御部６０８からのリセット信号に応答して、保持している内容をクリアする。
【００１１】
符号化制御部６０８は、ベースレイヤ符号化器６０２、エンハンスメントレイヤ符号化器６０３の制御と量子化ステップ幅の制御とを行う。また、目標符号量とバッファの符号量との差分値を求めて量子化ステップ幅決定部６０９に送信する。
【００１２】
量子化ステップ幅決定部６０９は、量子化ステップ幅を決定して、ベースレイヤ符号化器６０２及びエンハンスメントレイヤ符号化器６０３の量子化部と、復号部６０４の逆量子化部とに送信する。２つのレイヤの画素解像度を等しくするために、２つのレイヤの量子化ステップ幅は同じ値とする。
【００１３】
この量子化ステップ幅決定部６０９は、符号化制御部６０８から、目標符号量とバッファメモリ６０７の算出した符号量総和との差分値を入力して、その差分値と現在保持している量子化ステップ幅とから新たな量子化ステップ幅を決定する。そして、量子化ステップ幅を更新すると、符号化制御部６０８にステップ幅決定完了信号を送信する。
【００１４】
減算器６１０は、前処理部６０１から送られてくるエンハンスメントレイヤの画素値と、エンハンスメントレイヤ予測画像生成部６０６から送られてくるエンハンスメントレイヤ予測画像の画素値との差分を算出して、エンハンスメントレイヤ符号化器６０３に出力する。
【００１５】
図８に、ベースレイヤ符号化器６０２、エンハンスメントレイヤ符号化器６０３の装置構成を図示する。
【００１６】
この図に示すように、ベースレイヤ符号化器６０２、エンハンスメントレイヤ符号化器６０３は、入力された画像データに２次元ＤＣＴ(Discrete Cosine Transform：離散コサイン変換）を施すＤＣＴ部８０１と、ＤＣＴされたデータを定められた量子化ステップ幅で量子化する量子化部８０２と、量子化されたデータをエントロピー符号化する符号化部８０３とから構成されている。ここで、ベースレイヤ符号化器６０２については、量子化後のデータを復号部６０４に送るための端子が備わっている。
【００１７】
ベースレイヤ符号化器６０２、エンハンスメントレイヤ符号化器６０３では、この構成に従って、符号化制御部６０８から符号化開始信号を受け取ると、入力された画素値に対して、８×８画素単位で２次元ＤＣＴを施した後、量子化を行ない、エントロピー符号化を施し、その符号をバッファメモリ６０７に送るように処理する。
【００１８】
図９に、復号部６０４の装置構成を図示する。
【００１９】
この図に示すように、復号部６０４は、量子化されたデータを元に戻す逆量子化部９０１と、逆離散コサイン変換（ＩＤＣＴ）を施すＩＤＣＴ部９０２とから構成される。
【００２０】
復号部６０４では、この構成に従って、ベースレイヤ符号化器６０２から送られてくる量子化データを受け取ると、逆量子化を行ない、逆離散コサイン変換を施して復号画像を生成し、それを復号画像メモリ６０５に送るように処理する。
【００２１】
図１０に、このように構成される従来の階層符号化装置により実行される階層符号化法のフローチャートを図示する。
【００２２】
従来の階層符号化法では、このフローチャートに示すように、量子化ステップ幅決定部６０９の量子化ステップ幅は初期値Ｗ0 に設定されているものとする（Ｓ１０１）。入力画像と目標符号量とが入力されると、まず符号化制御部６０８からのリセット信号によってバッファメモリ６０７の内容のクリアを行う（Ｓ１０２）。その後、量子化ステップ幅Ｗ0 で全レイヤの符号化を行う（Ｓ１０３）。
【００２３】
その際、エンハンスメントレイヤ符号化器６０３の入力信号にはベースレイヤの復号画像が必要になるため、まず最初に、符号化制御部６０８からベースレイヤ符号化開始信号のみを送り、ベースレイヤの符号化だけを先に行う。そして、この符号化によりベースレイヤ復号画像が復号画像メモリ６０５に送られると、エンハンスメントレイヤ予測画像生成部６０６でエンハンスメントレイヤ予測画像を生成して、エンハンスメントレイヤ予測画像の生成が完了すると、予測画像生成完了信号が符号化制御部６０８に送られる。
【００２４】
符号化制御部６０８は予測画像生成完了信号を受け取ると、今度はエンハンスメントレイヤ符号化開始信号をエンハンスメントレイヤ符号化器６０３に送信し、エンハンスメントレイヤの符号化を行う。符号化終了後、符号化制御部６０８でバッファメモリ６０７の全符号量と目標符号量との比較を行ない（Ｓ１０４）、バッファメモリ６０７の符号量が目標符号量と同じならば処理を終了する。
【００２５】
一方、バッファメモリ６０７の符号量が目標符号量と異なっていたならば、その差分値を量子化ステップ幅決定部６０９に送信する。量子化ステップ幅決定部６０９ではその差分信号を受信して、バッファの符号量が目標符号量より大きければ量子化ステップ幅を大きく（Ｓ１０５）、符号量が小さければ量子化ステップ幅を小さくする（Ｓ１０６）。
【００２６】
新たな量子化ステップ幅を設定すると、量子化ステップ幅決定部６０９は符号化制御部６０８にステップ幅決定完了信号を送信する。符号化制御部６０８はその信号を受けると、バッファメモリ６０７の内容をクリアして（Ｓ１０２）、再び全レイヤの符号化を行う（Ｓ１０３）。以下、この手順を、バッファメモリ６０７の符号量が目標値と等しくなるまで反復する。
【非特許文献１】片岡光二, 斎藤隆弘, 原島博, 宮川洋,"画像データベース用の段階的伝送手順による可逆符号化方式の基礎検討",信学技報,IE82-37,pp.9-16(1982)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
従来技術では、入力画像を符号化した場合の全符号量は、ベースレイヤとエンハンスメントレイヤの符号化終了後に、これらの発生符号量の総和を取って求めている。
【００２８】
このことから、従来技術では、入力画像を目標の符号量で符号化したい場合には、図１０のフローチャートに示したように、ある量子化ステップ幅でベースレイヤとエンハンスメントレイヤの符号化を共に行い、その結果得られた総符号量から量子化ステップ幅を調整する、という手順を繰り返すことになる。
【００２９】
そのため、従来技術に従っていると、全発生符号量が目標符号量と一致するまでには全レイヤの符号化を複数回行う必要があり、非常に計算時間がかかるという問題がある。
【００３０】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、画像を空間的解像度において階層的に符号化する場合にあって、少ない計算コストで入力画像を目標符号量で符号化できるようにする新たな符号化技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
この目的を達成するために、本発明の画像符号化装置は、入力画像を画素の位置によってベースレイヤとエンハンスメントレイヤとに分割して階層的に符号化する処理を行うにあたって、（１）ベースレイヤを符号化するベースレイヤ符号化手段と、（２）エンハンスメントレイヤを符号化するエンハンスメントレイヤ符号化手段と、（３）量子化ステップ幅の試験値Ｗ0 を設定し、それを指定して、ベースレイヤ符号化手段に対して符号化を指示することで、ベースレイヤの符号量Ｌ0 を算出する算出手段と、（４）算出手段の設定した試験値Ｗ0 と、算出手段の算出したベースレイヤ符号量Ｌ0 と、画像全体の目標符号量Ｌとに基づいて、その目標符号量Ｌを実現する量子化ステップ幅Ｗを推定する推定手段と、（５）推定手段の推定した量子化ステップ幅Ｗを指定して、ベースレイヤ符号化手段及びエンハンスメントレイヤ符号化手段に対して符号化を指示することで、全レイヤを符号化する符号化指示手段とを備えるように構成する。
【００３２】
このように構成されるときにあって、推定手段は、Ｗ0 とＬ0 とＬとＷとの間に成立する関数Ｗ＝ｆ（Ｌ，Ｌ0 ，Ｗ0 ）に、算出手段の設定した量子化ステップ幅の試験値Ｗ0 と、算出手段の算出したベースレイヤ符号量Ｌ0 と、画像全体の目標符号量Ｌとを代入することで、画像全体の目標符号量Ｌを実現する量子化ステップ幅Ｗを推定することがある。
【００３３】
このとき用いられる関数Ｗ＝ｆ（Ｌ，Ｌ0 ，Ｗ0 ）は、例えば、ベースレイヤ符号量と全レイヤの符号量との間に直線近似可能な関係が成立し、かつ、ベースレイヤ符号量と量子化ステップ幅との間に規定の関数で近似可能な関係が成立することを前提にして導出されることになる。
【００３４】
このようにして導出される関数Ｗ＝ｆ（Ｌ，Ｌ0 ，Ｗ0 ）を用いる場合、推定手段は、ベースレイヤ符号量と量子化ステップ幅との間に成立する規定の関数が持つ画像毎に異なる値を示す係数の値を、算出手段の設定した試験値Ｗ0 と算出手段の算出したベースレイヤ符号量Ｌ0 とにより決定し、それに基づいて画像全体の目標符号量Ｌを実現する量子化ステップ幅Ｗを推定するという順序に従って、関数Ｗの値を算出することになる。
【００３５】
以上の各処理手段が動作することで実現される本発明の画像符号化方法はコンピュータプログラムで実現できるものであり、このコンピュータプログラムは、半導体メモリなどのような適当な記録媒体に記録して提供されたり、ネットワークを介して提供され、本発明を実施する際にインストールされてＣＰＵなどの制御手段上で動作することにより本発明を実現することになる。
【００３６】
このように構成される本発明では、まず最初に、量子化ステップ幅の試験値Ｗ0 を設定し、それを使ってベースレイヤのみを符号化することで、ベースレイヤの符号量Ｌ0 を算出する。続いて、Ｗ0 とＬ0 とＬとＷとの間に成立する関数Ｗ＝ｆ（Ｌ，Ｌ0 ，Ｗ0 ）に、設定した量子化ステップ幅の試験値Ｗ0 と、算出したベースレイヤ符号量Ｌ0 と、画像全体の目標符号量Ｌとを代入することで、その目標符号量Ｌを実現する量子化ステップ幅Ｗを推定する。続いて、その推定した量子化ステップ幅Ｗを使って全レイヤを符号化する。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、画像を空間的解像度において階層的に符号化する場合にあって、ベースレイヤを一度だけ符号化してその符号量を求めれば、入力画像の符号量が目的の符号量になる量子化ステップ幅を予測できることから、少ない計算時間で目的の符号量の入力画像を生成できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明は、画像をベースレイヤとエンハンスメントレイヤとに区分けして階層的に符号化する場合にあって、ベースレイヤの符号量から量子化ステップ幅と全符号量との関係を推定し、少ない計算コストで入力画像を目標符号量で符号化することを実現する。
【００３９】
この目的を解決するために、本発明の階層符号化法では、まず最初に、ベースレイヤを符号化する符号化器の量子化ステップ幅を試験値Ｗ0 に設定してベースレイヤのみの符号化を行い、このときの符号量Ｌ0 を求める。次に、この符号量Ｌ0 を目的の全符号量Ｌと共に関数Ｗ＝ｆ（Ｌ，Ｌ0 ，Ｗ0 ）に代入して計算を行い、その全符号量Ｌで画像を符号化することを実現する量子化ステップ幅Ｗを求めるようにする。
【００４０】
図１に、この本発明の階層符号化法を実現する本発明の階層符号化装置の最良の形態の装置構成例を示す。
【００４１】
この図に示す本発明の階層符号化装置は、階層符号化器１０１、符号化制御部１０２、量子化ステップ幅推定部１０３及び切替スイッチ１０４から構成されている。
【００４２】
階層符号化器１０１は、ベースレイヤを符号化する手段とエンハンスメントレイヤを符号化する手段とで構成されて、画像をベースレイヤとエンハンスメントレイヤとに区分けして階層的に符号化する。
【００４３】
符号化制御部１０２は、ベースレイヤ符号化開始信号を階層符号化器１０１に出力する手段と、全レイヤ符号化開始信号を階層符号化器１０１に出力する手段と、切替スイッチ１０４の切替信号を出力する手段と、階層符号化器１０１のバッファメモリをクリアする手段とを備えている。
【００４４】
量子化ステップ幅推定部１０３は、ベースレイヤ符号量Ｌ0 と目標符号量Ｌと量子化ステップ幅試験値Ｗ0 とから、関数Ｗ＝ｆ（Ｌ，Ｌ0 ，Ｗ0 ）を用いて、目標符号量Ｌを実現する量子化ステップ幅Ｗを推定する手段と、計算が完了したことを示す計算完了信号を符号化制御部１０２に出力する手段とを備えている。
【００４５】
切替スイッチ１０４は、符号化制御部１０２から送られてくる切替信号に従って、外部から与えられる量子化ステップ幅試験値Ｗ0 を選択して階層符号化器１０１に入力するか、量子化ステップ幅推定部１０３の推定した量子化ステップ幅Ｗを選択して階層符号化器１０１に入力する。
【００４６】
図２に、このように構成される本発明の階層符号化装置により実行される本発明の階層符号化法のフローチャートを図示する。
【００４７】
本発明の階層符号化法では、入力画像及び目標符号量Ｌが入力されると、このフローチャートに示すように、符号化制御部１０２は、まず切替スイッチ１０４を端子ａ側に切り替えて、量子化ステップ幅を試験値Ｗ0 に設定し（Ｓ２１）、階層符号化器１０１にバッファメモリクリア信号を送信して、階層符号化器１０１のバッファメモリをクリアする（Ｓ２２）。
【００４８】
次に、符号化制御部１０２は、階層符号化器１０１にベースレイヤ符号化開始信号を送信してベースレイヤのみの符号化を行う（Ｓ２３）。ベースレイヤの符号量Ｌ0 が得られたら、量子化ステップ幅推定部１０３は、関数Ｗ＝ｆ（Ｌ，Ｌ0 ，Ｗ0 ）を計算して、目標符号量Ｌを実現する量子化ステップ幅Ｗを求める（Ｓ２４）。
【００４９】
量子化ステップ幅推定部１０３は、量子化ステップ幅Ｗが求まったら符号化制御部１０２に計算完了信号を送信する。符号化制御部１０２は、この計算完了信号を受けとると、切替スイッチ１０４を端子ｂ側に切り替えて、全レイヤの量子化ステップ幅を量子化ステップ幅推定部１０３の推定したＷに設定する（Ｓ２５）。
【００５０】
そして、符号化制御部１０２は、階層符号化器１０１にバッファメモリクリア信号を送信して、階層符号化器１０１のバッファメモリをクリアしてから（Ｓ２６）、最後に、階層符号化器１０１に対して全レイヤ符号化開始信号を送信して全レイヤの符号化を行う（Ｓ２７）。
【００５１】
このようにして、本発明によれば、ベースレイヤを一度だけ量子化ステップ幅Ｗ0 で符号化してその符号量を求めれば、関数Ｗ＝ｆ（Ｌ，Ｌ0 ，Ｗ0 ）から入力画像の符号量が目的の符号量Ｌになるような量子化ステップ幅Ｗを予測することができるため、少ない計算時間で目的の符号量の入力画像を生成することができるようになる。
【実施例１】
【００５２】
図３に、本発明の階層符号化装置の装置構成の一実施例を示す。
【００５３】
この図に示す本発明の階層符号化装置は、前処理部３０１、ベースレイヤ符号化器３０２、エンハンスメントレイヤ符号化器３０３、復号部３０４、復号画像メモリ３０５、エンハンスメントレイヤ予測画像生成部３０６、バッファメモリ３０７、符号化制御部３０８、量子化ステップ幅推定部３０９、切替スイッチ３１０及び減算器３１１から構成されている。
【００５４】
ここで、前処理部３０１、ベースレイヤ符号化器３０２、エンハンスメントレイヤ符号化器３０３、復号部３０４、復号画像メモリ３０５、エンハンスメントレイヤ予測画像生成部３０６、バッファメモリ３０７、減算器３１１は、それぞれ、図６に示した前処理部６０１、ベースレイヤ符号化器６０２、エンハンスメントレイヤ符号化器６０３、復号部６０４、復号画像メモリ６０５、エンハンスメントレイヤ予測画像生成部６０６、バッファメモリ６０７、減算器６１０と同じ機能を有するものである。
【００５５】
符号化制御部３０８は、２つの符号化器３０２，３０３への符号化開始信号の送信と、切替スイッチ３１０の制御を行う。
【００５６】
量子化ステップ幅推定部３０９は、量子化ステップ幅の試験値Ｗ0 とそのときのベースレイヤの符号量Ｌ0 と目標符号量Ｌとから、目標符号量Ｌを実現する量子化ステップ幅Ｗを計算して、切替スイッチ３１０に出力する。
【００５７】
切替スイッチ３１０は、符号化制御部３０８から送られてくる切替信号に従って、外部から与えられる量子化ステップ幅試験値Ｗ0 を選択して、ベースレイヤ符号化器３０２／エンハンスメントレイヤ符号化器３０３／復号部３０４に入力するか、量子化ステップ幅推定部３０９の推定した量子化ステップ幅Ｗを選択して、ベースレイヤ符号化器３０２／エンハンスメントレイヤ符号化器３０３／復号部３０４に入力する。
【００５８】
本実施例に従う階層符号化法のフローチャートは前述の図２と同じものとなる。
【００５９】
すなわち、本実施例に従う階層符号化法では、入力画像及び目標符号量Ｌが入力されると、このフローチャートに示すように、符号化制御部３０８は、まず切替スイッチ３１０を端子ａ側に切り替えて、量子化ステップ幅を試験値Ｗ0 に設定し（Ｓ２１）、バッファメモリ３０７にバッファメモリクリア信号を送信して、バッファメモリ３０７をクリアする（Ｓ２２）。
【００６０】
次に、符号化制御部３０８は、ベースレイヤ符号化器３０２にベースレイヤ符号化開始信号を送信してベースレイヤの符号化を行う（Ｓ２３）。符号化されたデータはベースレイヤ符号化器３０２からバッファメモリ３０７へと送られ、そのベースレイヤの符号量Ｌ0 が量子化ステップ幅推定部３０９に送信される。
【００６１】
量子化ステップ幅推定部３０９は、ベースレイヤの符号量Ｌ0 を受信すると、関数Ｗ＝ｆ（Ｌ，Ｌ0 ，Ｗ0 ）に試験値Ｗ0 、符号量Ｌ0 及び目標符号量Ｌを代入し、目標符号量Ｌを実現する量子化ステップ幅Ｗを求め（Ｓ２４）、この量子化ステップ幅Ｗが求まったら符号化制御部３０８に計算完了信号を送信する。
【００６２】
符号化制御部３０８は、この計算完了信号を受けとると、切替スイッチ３１０を端子ｂ側に切り替えて、全レイヤの量子化ステップ幅をＷに設定する（Ｓ２５）。そして、バッファメモリ３０７にバッファメモリクリア信号を送信して、バッファメモリ３０７をクリアした後（Ｓ２６）、全符号化を行う（Ｓ２７）。
【００６３】
次に、この全符号化の処理について説明する。
【００６４】
全符号化では、まずベースレイヤの符号化から行われる。符号化制御部３０８からベースレイヤ符号化開始信号が送られると、ベースレイヤ符号化器３０２は、入力された画素データに８×８画素単位で２次元ＤＣＴを施した後、このときに設定されている量子化ステップ幅Ｗで量子化を行う。そして、エントロピー符号化を施した後に、それらの符号を復号部３０４とバッファメモリ３０７に送る。
【００６５】
これを受けて、復号部３０４は、ベースレイヤ復号画像を生成して復号画像メモリ３０５に送る。
【００６６】
エンハンスメントレイヤ予測画像生成部３０６は、このベースレイヤ復号画像からエンハンスメントレイヤ予測画像を生成し、その生成が終わると、符号化制御部３０８に予測画像生成完了信号を送信する。このとき生成されたエンハンスメントレイヤ予測画像は、減算器３１１によって前処理部３０１から送られてくるエンハンスメントレイヤの画像信号との差分が取られる。
【００６７】
符号化制御部３０８は、エンハンスメントレイヤ予測画像生成部３０６から予測画像生成完了信号を受信すると、エンハンスメントレイヤ符号化開始信号をエンハンスメントレイヤ符号化器３０３に送る。
【００６８】
エンハンスメントレイヤ符号化器３０３は、このエンハンスメントレイヤ符号化開始信号を受信すると、入力されたデータに８×８画素単位で２次元ＤＣＴを施し、量子化ステップ幅Ｗで量子化をした後に符号化部でエントロピー符号化を施し、符号データをバッファメモリ３０７に送信する。
【００６９】
以上のような本発明の仕組みを用いることで、ベースレイヤで一度符号化を行うだけで後は簡単な計算のみで目的の符号量になる量子化ステップ幅を予測して符号化を行うことができる。
【００７０】
次に、関数Ｗ＝ｆ（Ｌ，Ｌ0 ，Ｗ0 ）の具体的な関数形状について説明する。
【００７１】
図４（ａ）に、ベースレイヤが１枚でエンハンスメントレイヤが３枚というようにレイヤを４つに分けた場合における、ベースレイヤの符号量と全符号量との関係の実験結果を図示する。ここで、この実験結果は、３００枚の画像をサンプルとして用いて、量子化ステップ幅を１〜６０の間で１つずつ変化させて符号化した場合の実験結果をプロットしたものである。
【００７２】
なお、ベースレイヤが１枚でエンハンスメントレイヤが３枚というようにレイヤを４つに分けた場合には、２画素×２画素を１つの単位として、例えば、左上に位置する画素をベースレイヤの画素とし、それ以外の位置に位置する画素をエンハンスメントレイヤの画素として、右上に位置するエンハンスメントレイヤの画素については、左右に隣接するベースレイヤの画素の平均値を算出することで予測画像を生成し、また、左下に位置するエンハンスメントレイヤの画素については、上下に隣接するベースレイヤの画素の平均値を算出することで予測画像を生成し、また、右下に位置するエンハンスメントレイヤの画素については、斜め方向に隣接するベースレイヤの画素の平均値を算出することで予測画像を生成することになる。
【００７３】
この図４（ａ）に示す実験結果から、ベースレイヤの符号量と全符号量との間には、
ｙ＝３．２７２３＊ｘ−３１５７０
ｘ：ベースレイヤ符号量
ｙ：全符号量
という関係が成り立つことが分かる。
【００７４】
これから、ベースレイヤの符号量から全符号量を推定できることが分かる。従って、ベースレイヤの符号量と量子化ステップ幅との関係が分かれば、量子化ステップ幅から全符号量を推定できることになる。
【００７５】
一方、この実験により得られた、量子化ステップ幅とベースレイヤの符号量との関係は図４（ｂ）に示すようなものである。
【００７６】
この図４（ｂ）はある１枚の画像に関する実験結果である。この図４（ｂ）に示す実験結果から、量子化ステップ幅とベースレイヤの符号量との間には、
ｙ＝Ａ＊Ｌｎ（ｘ）＋Ｂ
ｘ        ：量子化ステップ幅
Ｌｎ（ｘ）：ｘの自然対数
ｙ        ：ベースレイヤ符号量
という関係が成り立つことが分かる。
【００７７】
係数Ａ，Ｂは画像毎に異なる固有の定数であるが、複数の画像について係数Ａ，Ｂを求めてプロットすると、図４（ｃ）に示すような関係が成立することが分かる。すなわち、係数Ａ，Ｂの間には、
Ｂ＝−４．６４１４＊Ａ−４８０８
という関係が成り立つことが分かる。
【００７８】
従って、量子化ステップ幅Ｗとベースレイヤ符号量Ｌb との間には、
Ｌb ＝Ａ＊Ｌｎ（Ｗ）＋Ｂ
＝Ａ＊Ｌｎ（Ｗ）＋（−４．６４１４＊Ａ−４８０８）
＝Ａ＊Ｌｎ（Ｗ）−（４．６４１４＊Ａ＋４８０８）
という関係が成り立つ。
【００７９】
一方、図４（ａ）の実験結果から分かるように、ベースレイヤ符号量Ｌb と全符号量Ｌとの間には、
Ｌ＝３．２７２３＊Ｌb −３１５７０
という関係が成り立つことから、全符号量Ｌと量子化ステップ幅Ｗとの間には、
Ｌ＝3.2723＊｛Ａ＊Ｌｎ（Ｗ）−（4.6414＊Ａ＋4808）｝−31570 
という関係が成り立つことが分かる。
【００８０】
実際には、ベースレイヤ符号量Ｌb と目標符号量Ｌ（全符号量Ｌ）とから量子化ステップ幅Ｗを求める必要があることから、この式を変形して、
Ｗ＝ｅｘｐ｛（Ｌ＋31570 ）／（3.2723＊Ａ）＋4.6414−4808／Ａ｝
を得る。
【００８１】
上述したように、本実施例では、この関数Ｗを用いて、目標符号量Ｌを実現する量子化ステップ幅Ｗを求めて、その求めた量子化ステップ幅Ｗを使って全符号化を行うことになる。
【００８２】
すなわち、まず最初に、量子化ステップ幅の試験値Ｗ0 を用いてベースレイヤのみを符号化して、ベースレイヤ符号量Ｌb を求める。
【００８３】
続いて、その求めたベースレイヤ符号量Ｌb と、その符号化に用いた量子化ステップＷ0 とを、
Ｌb ＝Ａ＊Ｌｎ（Ｗ0 ）−（４．６４１４＊Ａ＋４８０８）
に代入することで、係数Ａを求める。
【００８４】
続いて、この求めた係数Ａと、目標符号量Ｌとを、
Ｗ＝ｅｘｐ｛（Ｌ＋31570 ）／（3.2723＊Ａ）＋4.6414−4808／Ａ｝
に代入することで、目標符号量Ｌを実現する量子化ステップ幅Ｗを求めるのである。
【００８５】
図示実施例に従って本発明を説明したが、上述した実施例はその一例に過ぎないものであり、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、実施例で示した関数は一例に過ぎないものであり、本発明はこれに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の最良の形態の構成図である。
【図２】本発明の最良の形態で実行される符号化法のフローチャートである。
【図３】本発明の一実施例である。
【図４】関数Ｗの導出に用いた実験結果の説明図である。
【図５】ベースレイヤの画素とエンハンスメントレイヤの画素の位置関係の一例を示す図である。
【図６】従来技術の階層符号化装置の装置構成図である。
【図７】エンハンスメントレイヤ予測画像の生成処理の一例を示す図である。
【図８】従来技術で用いる符号化器の装置構成図である。
【図９】従来技術で用いる復号部の装置構成図である。
【図１０】従来技術で実行される符号化法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００８７】
１０１  階層符号化器
１０２  符号化制御部
１０３  量子化ステップ幅推定部
１０４  切替スイッチ
【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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