(57)【要約】  量子化器は、圧縮対象画素Ｘと予測値Ｘ’の差分値である“予測誤差”を量子化するものである。可変長符号化器は、量子化器の量子化テーブルから得られる量子化番号を入力として、可変長符号(圧縮符号)を出力する。予測値候補算出モジュールは、周辺画素A，C，Bをもとに予測値候補1〜kを算出しマルチプレクサ(MPX)に送信する。予測値決定モジュールは、予測値候補1〜kのうちどれを予測値にするかを画像フォーマットに応じた中間値対応表及び中間値・画像フォーマット対応表を元に決定し、制御信号をマルチプレクサ(MPX)に送信する。マルチプレクサ(MPX)は、決定した予測値候補1〜kのいずれかを予測値Ｘ’として出力する。このように画像フォーマットに応じて予測値を使い分けることで、それぞれの画像フォーマットに対して予測誤差を軽減させることが可能となる。
2007132538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データを圧縮する際に、圧縮対象画素の画素レベル値を予測する予測器を有し、該予測器の予測結果と実際の画素レベル値の差分値を量子化してから符号化又は差分値をもとに符号化する画像データ圧縮装置であって、前記予測器は、圧縮対象画素周辺の画素レベル値および画像フォーマットに基づいて予測値を決定することを特徴とする画像データ圧縮装置。
【請求項２】
前記画像フォーマットは、横方向画素相関が強い画像か縦方向画素相関が強い画像かのいずれかを指示するものであることを特徴とする請求項１に記載の画像データ圧縮装置。
【請求項３】
横方向画素相関が強い画像がインターレース画像であり、また縦方向画素相関が強い画像がプログレッシブ画像であることを特徴とする請求項２に記載の画像データ圧縮装置。
【請求項４】
前横方向画素相関が強い画像か縦方向画素相関が強い画像かのいずれかがサンプリングフォーマットによって規定されていることを特徴とする請求項２に記載の画像データ圧縮装置。
【請求項５】
前記圧縮対象画素の、左の画素をA、上の画素をC、左上の画素をB、係数mとnが共に0をとらないある値とし、前記予測値は、３つの予測値候補“A”，“(m*A + n*C)/(m + n)”，“A + (m*A + n*C)/(m + n) - (m*A + n*B)/(m + n)”の中間値とすることを特徴とする請求項２に記載の画像データ圧縮装置。
【請求項６】
前記画像データがプログレッシブ画像のときはmを0、nを1とし、前記画像データがインターレース画像のときはmを1、nを1または３とすることを特徴とする請求項５に記載の画像データ圧縮装置。
【請求項７】
前記圧縮対象画素の、左の画素をA、上の画素をC、左上の画素をB、係数mとnが共に0をとらないある値とし、前記圧縮対象画素の周辺の画素A，BおよびCの中間値を求め、前記中間値がAのときは予測値を“A”とし、前記中間値がCのときは予測値を“(m*A + n*C)/(m + n)”とし、前記中間値がBのときは予測値を“A + (m*A + n*C)/(m + n) - (m*A + n*B)/(m + n)”とすることを特徴とする請求項２に記載の画像データ圧縮装置。
【請求項８】
前記係数mとnとは、前記サンプリングフォーマットに応じて規定されることを特徴とする請求項５に記載の画像データ圧縮装置。
【請求項９】
前記予測器は、前記圧縮対象画素の周辺の画素の、左の画素をA、上の画素をC、左上の画素をBとし、前記画素A，CおよびBの画素値をもとに複数の予測値候補を算出する予測候補算出モジュールと、中間値対応表及び中間値・画像フォーマット対応表を元に前記複数の予測値候補のうちどれを予測値にするかを決定し、制御信号としてマルチプレクサに送信する予測値決定モジュールと、前記制御信号に基づいて複数の予測値候補のいずれか一つを予測値として出力するマルチプレクサと、前記周辺の画素A，BおよびCの画素値を保持する複数のレジスタと、１ライン分の画素値を保持するラインバッファと、から成ることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の画像データ圧縮装置。
【請求項１０】
圧縮対象画素の画素レベル値を予測する予測器を備えた画像データ圧縮装置において、
符号化する前に圧縮対象画素の周辺の画素につき、左の画素をA、上の画素をC、左上の画素をBとし、前記画素A，CおよびBの画素値および直近１ライン分の画素値を保持する過程と、
保持された前記周辺の画素A，CおよびBの画素値をもとに複数の予測値候補を算出する過程と、
中間値対応表及び中間値・画像フォーマット対応表を元に前記複数の予測値候補のうちどれを予測値にするかを決定し、制御信号を送信する過程と、
前記制御信号を受信し複数の予測値候補のいずれか一つを予測値として出力する過程と、
出力された予測値と圧縮対象画素とから予測誤差を算出し、算出した予測誤差を量子化器に入力して量子化番号を取得し、該量子化番号を符号器に入力して圧縮符号を得る過程と、
を含むことを特徴とする画像データ圧縮方法。
【請求項１１】
圧縮対象画素の画素レベル値を予測しながら画像データの圧縮を行うためのプログラムであって、コンピュータに、
符号化する前に圧縮対象画素の周辺の画素につき、左の画素をA、上の画素をC、左上の画素をBとし、前記画素A，CおよびBの画素値および直近１ライン分の画素値を保持するステップ、
保持された前記周辺の画素A，CおよびBの画素値をもとに複数の予測値候補を算出するステップ、
中間値対応表及び中間値・画像フォーマット対応表を元に前記複数の予測値候補を絞り込んで１つの予測値を決定して出力するステップ、
出力された予測値と圧縮対象画素とから予測誤差を算出し、該予測誤差を量子化テーブルに入力して量子化番号を取得し、該量子化番号を符号化テーブルに入力して圧縮符号を得るステップ、
を実行させるためのプログラム。
【請求項１２】
圧縮対象画素周辺の画素レベル値および画像フォーマットに基づいて予測値を決定する予測器を備えた画像データ圧縮装置で圧縮された画像データを復元する画像データ復元装置であって、圧縮対象画素周辺の画素レベル値および画像フォーマットに基づいて予測値を決定する予測器を有し、該予測器で決定された予測値と前記圧縮された画像データを逆符号化器および逆量子化器を介して得た予測誤差量子化値とを加算して復元画素データを得るとともに次の周辺画素値を得ることを特徴とする画像データ復元装置。
【請求項１３】
圧縮対象画素周辺の画素レベル値および画像フォーマットに基づいて予測値を決定する予測器を備えた画像データ圧縮装置で圧縮された画像データを復元する画像データ復元装置であって、
圧縮された符号を復元する前に復元対象画素の周辺の画素につき、左の画素をA、上の画素をC、左上の画素をBとし、前記画素A，CおよびBの画素値および直近１ライン分の画素値を保持する過程と、
保持された前記周辺の画素A，CおよびBの画素値をもとに複数の予測値候補を算出する過程と、
中間値対応表及び中間値・画像フォーマット対応表を元に前記複数の予測値候補のうちどれを予測値にするかを決定し、制御信号を送信する過程と、
前記制御信号を受信し複数の予測値候補のいずれか一つを予測値として出力する過程と、
圧縮された符号データを逆符号化器に入力して量子化番号を取得し、量子化番号を逆量子化器に入力して予測誤差量子化値を取得し、取得した予測誤差量子化値と前記予測値とから画素値を復元する過程と、
を含むことを特徴とする画像データ復元方法。
【請求項１４】
圧縮対象画素周辺の画素レベル値および画像フォーマットに基づいて予測値を決定する予測器を備えた画像データ圧縮装置で圧縮された画像データを復元するためのプログラムであって、コンピュータに、
圧縮された符号を復元する前に復元対象画素の周辺の画素につき、左の画素をA、上の画素をC、左上の画素をBとし、前記画素A，CおよびBの画素値および直近１ライン分の画素値を保持するステップ、
保持された前記周辺の画素A，CおよびBの画素値をもとに複数の予測値候補を算出するステップ、
中間値対応表及び中間値・画像フォーマット対応表を元に前記複数の予測値候補を絞り込んで１つの予測値を決定して出力するステップ、
圧縮された符号データを逆符号化器に入力して量子化番号を取得し、量子化番号を逆量子化器に入力して予測誤差量子化値を取得し、取得した予測誤差量子化値と前記予測値とから画素値を復元するステップ、
を実行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、特性の異なる２種類の画像（映画等の自然画と、デジタル地図等のCG画像）両方に対して有効な、高画質でリアルタイム処理可能な画像データ圧縮装置、圧縮方法及び該圧縮を行うためのプログラム並びに圧縮画像データを復元する画像データ復元装置、復元方法及び該復元を行うためのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
膨大な情報量を含む画像情報を伝送するためにはデータ圧縮が必要である。特に動画像の場合は1秒間に30〜60フレーム程度の画像データが送受信されるため、データ圧縮が不可欠となる。【０００３】
ところで、画像情報としては一般テレビ画像や映画等に代表される自然画と、カーナビの地図等に代表されるCG画像（デジタル画像）が知られており、一般的に自然画では低周波成分が、またデジタル画像では高周波成分が多く含まれている。最近の車載端末や携帯電話を含む携帯端末では、地図などのデジタル画像と、TVや映画などの自然画像との両方を扱うようになってきており、両方の画像データを効率的に伝送するためには、低周波成分と高周波成分の両方に効果的なデータ圧縮方式が望まれている。【０００４】
従来の画像データ圧縮方式として、図１に示されるようなJPEG(Joint Photographic Experts Group)，MPEG(Moving Picture Experts Group)によりデータ圧縮を行う第１の従来技術が知られている。この第１の従来技術に属する特許文献として、下記特許文献１及び２を挙げることができる。図１に示されるように、第１の従来技術は、画像データ110をブロック(通常8*8画素)化(図示せず)し、ブロック画像に対して周波数変換210をかけ、DCT係数に対して量子化310を行い、出現頻度に応じた符号を割り当てる可変長符号化410して伝送する。【０００５】
ここで周波数変換とは通常、DCT(Discrete Cosine Transfer)が用いられ、画像データを周波数変換するものである。人間の目は低周波成分（画像中の平坦な部分）に敏感であるため、低周波に関するDCT係数は細かく、高周波に関するDCT係数は粗く量子化することで自然画に対しては画質劣化が目立たないように高い圧縮率で圧縮することが可能である。しかし、人間の目に検知されやすい低周波成分を細かく量子化するため自然画の圧縮については問題ないが、地図画像(CG画像)中の線、文字のような高周波成分に対しては画質劣化が目立つため、CG画像には不向きであるという問題がある。【０００６】
また従来の画像データ圧縮方式として、図２に示されるようなJPEG-LS(Lossless)を用いた第２の従来技術が知られている。この第２の従来技術は、図２に示されるように、画像データ120を圧縮する場合、圧縮対象画素のレベル値からMED(Median Edge Detector)予測器(この予測器はMAP：Median Adaptive Predictorの一種)を使ってレベル値予測を行い、その予測誤差を直接符号化するものである。この第２の従来技術では予測誤差の出現頻度は基本的に0近傍に集中するため、0近傍の予測誤差には短い符号、値の大きい予測誤差には長い符号を割り当てることで圧縮する。圧縮率は1/3程度であるが、高・低周波を問わずに画素単位で符号化するため、CG画像に対しても画質劣化は生じない。【０００７】
しかし、インターレース画像やライン間の相関が低い画像では予測が難しく予測誤差が増大する傾向にある。この結果、出現頻度の低い（符号長が長い）可変長符号を割り当てることになり、また、符号化時に計算処理を必要とするなど各処理が重く、リアルタイムの圧縮処理には不向きであるという問題がある。
【特許文献１】特開２００１−０６１１４９号公報
【特許文献２】特開２０００−０６９４７９号公報
【発明の開示】
【０００８】
JPEG，MPEGのようなDCTによる変換符号化を行うものに関しては、CG画像に対する画質劣化が目立ち、JPEG-LSに関しては、インターレース画像や横方向に長い画像に対する予測誤差が大きくなる結果、長い符号を多用せざるを得ず、圧縮効率が悪化する。
【０００９】
このようなことから、自然画とCG画像との両方を扱う車載端末向けの画像データ圧縮装置としては、CG画像に対しても高画質に圧縮し、且つ映画等の自然画に見られるインターレース画像や横方向に長い画像に対しても圧縮効率を低下させないことが必要となる。
【００１０】
上記のような課題を解決するために本発明の目的は、予測対象画素のレベル値を当該予測対象画素の周辺画素のレベル値から予測し、その予測結果の誤差を量子化することで圧縮する画像データ圧縮装置、圧縮方法及び該圧縮を行うためのプログラム並びに圧縮画像データを復元する画像データ復元装置、復元方法及び該復元を行うためのプログラムを提供することである。
【００１１】
本発明の画像データ圧縮装置は、予測器を有し、該予測器で圧縮対象画素の画素レベル値を予測する。その場合、圧縮対象画素周辺の画素レベル値および画像フォーマットに基づいて予測値を決定する。こうすることで、それぞれの画像フォーマットに対して予測誤差を軽減させることができ、圧縮効率を高めることができる。また画像フォーマットに応じて予測値を切り替えるだけでよいため、実装時のプログラム、回路構成の単純化を図ることができる。
【００１２】
また本発明の画像データ圧縮方法は、保持された前記周辺の画素A，BおよびCの画素値をもとに複数の予測値候補を算出する過程と、中間値対応表及び中間値・画像フォーマット対応表を元に前記複数の予測値候補のうちどれを予測値にするかを決定し、制御信号を送信する過程を含んでいる。このように予測値決定モジュール及び予測値算出モジュールのそれぞれにおいてパラレル処理し、各予測値候補の算出を終了した段階で、どの予測値を使うかを決定できるので、このパラレル処理によって高速にデータ圧縮を行うことが可能になる。
【００１３】
また本発明の画像データの圧縮を行うプログラムは、圧縮対象画素の画素レベル値を予測しながら画像データの圧縮を行うためのプログラムであって、コンピュータに、符号化する前に圧縮対象画素の周辺の画素につき、左の画素をA、上の画素をC、左上の画素をBとし、前記画素A，BおよびCの画素値および直近１ライン分の画素値を保持するステップ、保持された前記周辺の画素A，BおよびCの画素値をもとに複数の予測値候補を算出するステップ、中間値対応表及び中間値・画像フォーマット対応表を元に前記複数の予測値候補を絞り込んで１つの予測値を決定して出力するステップ、出力された予測値と圧縮対象画素とから予測誤差を算出し、該予測誤差を量子化テーブルに入力して量子化番号を取得し、該量子化番号を符号化テーブルに入力して圧縮符号を得るステップ、を実行させる。こうすることで、予測値決定及び予測値算出の各ステップにおいてパラレル処理し、各予測値候補の算出を終了した段階で、どの予測値を使うかを決定できるので、このパラレル処理によって高速にデータ圧縮を行うことができる。
【００１４】
また本発明の画像データ復元装置及び画像データ復元方法は、上述した画像データ圧縮装置で圧縮された画像データを逆操作によって復元しているため、画像データ圧縮装置と同様に、それぞれの画像フォーマットに対して予測誤差を軽減させることができ、圧縮効率を高めることができる。また画像フォーマットに応じて予測値を切り替えるだけでよいため、実装時のプログラム、回路構成の単純化を図ることができる。
【００１５】
また本発明の画像データの復元を行うプログラムは、上述した画像データの圧縮を行うプログラムによる操作と逆の操作を行うものであるため、上述した画像データの圧縮を行うプログラムと同様に、予測値決定及び予測値算出の各ステップにおいてパラレル処理し、各予測値候補の算出を終了した段階で、どの予測値を使うかを決定できるので、このパラレル処理によって高速にデータ復元を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】JPEG，MPEGによりデータ圧縮を行う第１の従来技術を示す図である。
【図２】JPEG-LSによりデータ圧縮を行う第２の従来技術を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る画像データ圧縮装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係る画像データ圧縮装置における圧縮対象画素と周辺画素との配置関係を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る量子化器における量子化テーブルを示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る画像データ圧縮装置の予測値決定モジュールにおける中間値対応表を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る画像データ圧縮装置の予測値決定モジュールにおける中間値・画像フォーマット対応表を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る画像データ圧縮装置の制御信号と予測値候補1〜kとの対応関係を示す対応テーブルを示す図である。
【図９Ａ】本発明の実施形態に係る画像データ圧縮(符号化)装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９Ｂ】図９ＡにおけるステップS008における“ローカルデコーダ”の処理を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態に係る画像データ圧縮装置における圧縮対象画素及び予測用ラインバッファのある時点における画素レベル値を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る画像データ圧縮装置におけるインターレース向け予測器の量子化結果を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る画像データ圧縮装置におけるプログレッシブ向け予測器の量子化結果を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る画像データ圧縮装置のシステム構成を示す機能ブロック図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る画像データ復元装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る逆量子化器における逆量子化テーブルを示す図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る画像データ復元装置における復元対象画素と周辺画素との配置関係を示す図である。
【図１７】本発明の実施形態に係る画像データ復元装置の予測値決定モジュールにおける中間値対応表を示す図である。
【図１８】本発明の実施形態に係る画像データ復元装置の予測値決定モジュールにおける中間値・画像フォーマット対応表を示す図である。
【図１９】本発明の実施形態に係る画像データ復元装置の制御信号と予測値候補1〜kとの対応関係を示す対応テーブルを示す図である。
【図２０Ａ】本発明の実施形態に係る画像データ復元(復号化)装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図２０Ｂ】図２０ＡにおけるステップS027における“ローカルデコーダ”の処理を説明するフローチャートである。
【図２１】本発明の実施形態に係る画像データ復元装置における予測用ラインバッファのある時点における画素レベル値を示す図である。
【図２２】本発明の実施形態に係る画像データ復元装置におけるインターレース向け予測器の量子化結果を示す図である。
【図２３】本発明の実施形態に係る画像データ復元装置におけるプログレッシブ向け予測器の量子化結果図である。
【図２４】本発明の実施形態に係る画像データ復元装置のシステム構成を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図３は本発明の実施形態に係る画像データ圧縮(符号化)装置の構成を示すブロック図である。図３において、画像データ001は、圧縮対象となる画素の集まりを表し、デジタルで画像を処理する画像処理装置（図示せず）によって抽出される。そして圧縮対象画素Ｘ(002)は、現ステップで圧縮対象となる画素を表している。図４は画像フォーマットが、インターレース画像、または、プログレッシブ画像、であるときの圧縮対象画素Ｘと周辺画素との配置関係を示す図である。なお図４においてラインは破線で示されている。量子化器003は、圧縮対象画素Ｘ(002)と予測値Ｘ’(006)の差分値である“予測誤差”を量子化する。【００１８】
図５は、本発明の実施形態に係る予測誤差(Ｘ−Ｘ’)に対する量子化値及び量子化番号の対応付けを表す量子化テーブル例である。図５に示す量子化テーブルでは、予測誤差(Ｘ−Ｘ’)を入力として、予測誤差量子化値（単に量子化値ともいう）と量子化番号を出力する。量子化ステップの幅は、予測誤差の絶対値が小さい場合ほど狭く、予測誤差の絶対値が大きい場合ほど広いのが望ましい。これは、一般的に予測誤差が小さい場合は予測が当たりやすい平坦な画像であり、逆に予測誤差が大きい場合は予測が外れやすいエッジ近傍である傾向があり、平坦な部分に誤差があると人の目に検知されやすいので、予測誤差が小さい場合にはステップ幅を狭くする必要がある。適応量子化を行うか否かによるが、具体的には最小ステップ幅は1〜4が望ましい。一方、予測誤差が大きい場合のステップ幅は、出現頻度が少ないことと、圧縮効率を高めるために極力多くの予測誤差を1つの量子化ステップに纏めるようにするために、24〜32が望ましい。また、エッジの多い複雑な絵柄を圧縮すると所定の圧縮率に達しない場合があるので、量子化ステップ幅の異なる複数の量子化テーブルを有して、所定の圧縮率を超えそうな場合はステップ幅が全体的に粗い量子化テーブルを選択する適応量子化を行っても構わない。なお図５に示す量子化値と量子化番号の対応付けは、圧縮側、復元側とで同じ対応になっている必要がある。そのため図５に対応して量子化値と量子化番号の対応付けを表す逆量子化テーブル（図１５参照）を復元側に持たせる。これについては後述する。【００１９】
可変長符号化器004は、図５の量子化テーブルから得られる量子化番号を入力として、可変長符号を出力する。圧縮符号バッファ005は可変長符号化器004から出力される可変長符号、つまり圧縮符号を一時蓄積する。【００２０】
予測値Ｘ’(006)は、予測値候補算出モジュール011により算出された予測値候補1〜k（本実施形態の説明ではk=6とする）の中からマルチプレクサ(MPX)015により選択された予測値候補の１つである。周辺画素A(007)は、図４に示されているように、圧縮対象画素Ｘ(002)の左の画素、すなわち、同じラインの中で一つ前に処理した画素である。予測用ラインバッファ008は、予測用として量子化結果を約１ライン分保持するバッファで、例えばシフトレジスタで構成される。図４に示されているように、周辺画素C(009)は、圧縮対象画素Ｘの上の画素、すなわち、１つ前に処理したラインの中で同じ列の画素である。周辺画素B(010)は、圧縮対象画素Ｘの左上の画素、すなわち、１つ前に処理したラインの中でC(009)の1つ前で処理した画素である。元画像で見ると、周辺画素Cおよび周辺画素Bは、圧縮対象画素Ｘにとって、インターレース画像の場合には２ライン上の画素にあたり、プログレッシプ画像の場合には１ライン上の画素にあたる。【００２１】
予測値Ｘ’(006)は、周辺画素A(007)，C(009)，B(010)をもとに予測値候補算出モジュール011により算出された予測値候補の１つであるが、はじめに画像フォーマットがプログレッシブ画像の場合の予測値候補の算出について説明する。図４に示すようにプログレッシブ画像の場合は、１ライン前に処理した画素C,Bの画素レベル値と同じラインの中で一つ前に処理した画素Aの画素レベル値とを用いて３つの方向の相関を考慮した予測値Ｘ’(006)の予測値候補は、A,C,（A+C-B）となる。【００２２】
つぎに、画像フォーマットがインターレース画像の場合の予測値候補の算出について説明する。図４に示すようにインターレース画像の場合は、偶数ラインと奇数ラインが交互に送信されるため、フレームメモリなどを持たずにライン単位で処理を行うには相関の低い２ライン前に処理した画素を使うことになる。このため、直接２ライン前に処理した画素C,Bの画素レベル値を使用せずに、２つのライン間の画素C’(画素Ｘと画素Cとの間にある画素),B’(画素Aと画素Bとの間にある画素)を想定する。上記したプログレッシブ画像と同じように処理するために画素C’の画素レベル値を画素AとCの補間値“(A+C)/2”とし、画素B’のレベル値を画素AとBの補間値“(2A+C-B)/2”を使って算出する。さらに画素C’および画素B’に加え、同じラインの中で一つ前に処理した画素Aの画素レベル値を用いて３つの方向の相関を考慮した予測値Ｘ’(006)の予測値候補は、A, (A+C)/2, (2A+C-B)/2となる。【００２３】
このように予測値候補算出モジュール011は、周辺画素A(007)，C(009)，B(010)をもとに以下に示す予測値候補1〜kを算出しマルチプレクサ(MPX)015に送信する。すなわち、
予測値候補1：(A+C)/2
予測値候補2：A
予測値候補3：(2A+C-B)/2
予測値候補4：C
予測値候補5：A
予測値候補6：A+C-B
上記において予測値候補算出モジュール011は、インターレース画像の場合に予測値として、係数m，nの値が共に0をとらないある値（0を含む正の整数）であって、かつシフト演算による処理が可能なようにm + nの値が２のi乗であるような係数m，nを用いて、３つの予測値候補“A”，“(m*A + n*C)/(m+ n)”，“A + (m*A + n*C)/(m + n) - (m*A + n*B)/(m + n)”の中間値とすることができる。このような予測値を得るには、上記した予測値候補算出モジュール011は、上記予測値候補1〜6のほかに、予測値候補7〜9としての３つの予測値候補“A”，“(m*A + n*C)/(m+ n)”，“A + (m*A + n*C)/(m + n) - (m*A + n*B)/(m + n)”を算出する。その結果、ｋの値は9となる。すなわち係数m，nを考慮した場合のインターレース画像に対しては、上述した係数が考慮されていないインターレース画像またはプログレッシブが画像のほかに、画像フォーマットが１つ加わることになるので、ｋの値は9となる。このうえさらに画像フォーマット数が増えることになればｋは画像フォーマット数の３倍となる。なお係数m，nとして、例えばm=1，n=3を用いたインターレース向けの予測値として、 “A”，“(A + 3*C)/4”および“(4*A + 3*C - 3*B)/4”を使用して縦方向の画素レベル値の変動に強い予測値を算出することが可能である。すなわち、縦方向の相関が強い画像に対しては、mよりもnの値を大きくすることで対応する。なおプログレッシブ画像の場合における上記係数の値としては、m=0，n=1と予め決めておき、結果的に従来のMAP予測器と同様の予測値となるようにする。【００２４】
画像フォーマット012は、画像処理装置（図示せず）から本画像データ圧縮装置に提供されるが、一般的に画像データフォーマットは、横方向に画素相関が強い画像か縦方向に画素相関が強い画像かを示す信号として指示される。すなわち上記したインターレース画像は、横方向に画素相関が強い画像で、また上記したプログレッシブ画像は縦方向に画素相関が強い画像（横方向の画素相関が縦方向の相関よりも強いというわけではない画像）であるとして指示される。また画像フォーマットが、例えば画像データのサンプリングフォーマットを示す信号であるとしても同様である。【００２５】
予測値決定モジュール013は、予測値候補1〜kのうちどれを予測値にするかを以下の図６及び図７に示す二つの対応表を元に決定し、制御信号014としてマルチプレクサ(MPX)015に送信する。図６は、周辺画素A，BおよびCの画素レベル値の大小を比較して周辺画素A，BおよびCの中間値を算出した結果を元に、予測値候補(１)〜(３)に絞り込むための中間値対応表である。図６に示す予測値候補(１)〜(３)と中間値との対応付けは、圧縮側、復元側とで同じ対応になっている必要がある。そのため図６に対応して復元側に予測値候補(１)〜(３)と中間値との対応付けを表す中間値対応表（図１７参照）を持たせる。これについては後述する。【００２６】
図７は、図６で絞り込んだ予測値候補(１)〜(３)と、画像フォーマット012が横方向に画素相関が強い画像（インターレース画像）かまたは縦方向に画素相関が強い画像（プログレッシブ画像）かで、最終的に予測値候補1〜kのうちどれを予測値に使用するかを示す制御信号014をマルチプレクサ(MPX)015に送信する中間値・画像フォーマット対応表である。制御信号014として出力されるのは、図７の対応表に示されるように(000〜101)の３ビット信号である。なお、上記したように予測値候補算出モジュール011から係数m，nが考慮されたインターレース画像についての３つの予測値候補“A”，“(m*A + n*C)/(m+ n)”，“A + (m*A + n*C)/(m + n) - (m*A + n*B)/(m + n)”の算出出力が追加される場合には、予測値候補(１)〜(３)に対応して横方向画素相関が強い画像欄に制御信号（この場合は４ビットで表現される）によって識別される予測値候補“A”，“(m*A + n*C)/(m+ n)”，“A + (m*A + n*C)/(m + n) - (m*A + n*B)/(m + n)”が付加されることになる。また、図７に示す中間値と画像フォーマットの対応付けは、圧縮側、復元側とで同じ対応になっている必要がある。そのため図７に対応して復元側に中間値と画像フォーマットの対応付けを表す中間値・画像フォーマット対応表（図１８参照）を持たせる。これについては後述する。【００２７】
マルチプレクサ(MPX)015は、制御信号014をもとに、予測値候補1〜kのうちどれを予測値として選択するかを決定する。図８は、制御信号014と上述した予測値候補1〜6との対応関係を示す対応テーブルである。すなわち、制御信号(000)は予測値候補1に対応し、制御信号(001)は予測値候補2に対応し、制御信号(010)は予測値候補3に対応し、制御信号(011)は予測値候補4に対応し、制御信号(100)は予測値候補5に対応し、制御信号(101)は予測値候補6に対応するようにされる。なお、上記したように予測値候補算出モジュール011から係数m，nが考慮されたインターレース画像についての３つの予測値候補“A”，“(m*A + n*C)/(m+ n)”，“A + (m*A + n*C)/(m + n) - (m*A + n*B)/(m + n)”の算出出力が追加される場合には、図８の表において使用する予測値候補として予測値候補“A”，“(m*A + n*C)/(m+ n)”，“A + (m*A + n*C)/(m + n) - (m*A + n*B)/(m + n)”が付加されることになる。そのうえ制御信号も追加された３つの予測値候補を識別できるビット幅の制御信号（この場合は４ビット信号）が必要となる。そして図８に示す制御信号と予測値候補との対応付けは、圧縮側、復元側とで同じ対応になっている必要がある。図８に対応して復元側に制御信号と予測値候補との対応付けを表す対応テーブル（図１９参照）を持たせる。これについては後述する。なお、本実施形態では制御信号014として３ビットの制御信号(000)ないし制御信号(101)を対応付けているが、予測値候補1〜6に対応付けることができるものであればこのような形式の制御信号でなくても構わない。【００２８】
なお、インターレースかプログレッシブかに限らず、画像データのサンプリングフォーマットを示す信号でどの予測値を使うかを示す対応表を予測値決定モジュール013に保持しておき、これを元に予測値を決定することもできる。【００２９】
また図示していないが予測値決定モジュール013から画像データのサンプリングフォーマットを示す制御信号を予測値候補算出モジュール011に送信し、これをもとに予測値候補算出モジュール011は、上述した係数m，nの値を決定するようにしても良い。【００３０】
図９Ａは、本発明の実施形態に係る画像データ圧縮(符号化)装置の動作を説明するためのフローチャートである。図９Ｂは、図９ＡにおけるステップS008における“ローカルデコーダ”の処理を説明するフローチャートである。図９Ａおよび図９ＢにおいてはステップをSと略記する。【００３１】
図９Ａにおけるステップの説明に入る前に本例では全画像データ分について処理が終了するまでループすることを前提としていることに注意されたい。
S001：画像データ001から圧縮対象画素Ｘ(002)を取得する。
S002：予測値決定モジュール013で、周辺画素A(007)，C(009)，B(010)における画素レベル値の大小関係を比較する。この大小関係と画像フォーマット012をもとに図６及び図７に示した対応表を参照し、制御信号014をマルチプレクサ(MPX)015に送信する。
S003：予測値候補算出モジュール011で、周辺画素A(007)，C(009)，B(010)をもとに予測値候補1〜6を算出する。この場合、整数演算およびシフト演算で予測値を算出する。そして整数演算時は(2A+C-B+1)/2および(A+C+1)/2の小数点以下は切り捨てる。実数演算時は、1加算して切り捨てずに(2A+C-B)/2および(A+C)/2の値をそのまま使う。
S004：MPX015で、予測値候補1〜6および制御信号014をもとに予測値を決定する。
S005：圧縮対象画素002の画素レベル値から予測値006を減算し、予測誤差を算出する。
S006：予測誤差を量子化器003で量子化し、量子化値と量子化番号を取得する。
S007：可変長符号化器004で量子化番号をもとに可変長符号を生成する。この符号はGolomb符号でも算術符号でも構わないものとする。
S008：次の画素を圧縮するために、周辺画素A，BおよびCと予測用ラインバッファ008を更新（ローカルデコーダ）する。
S009：周辺画素C(009)を次の圧縮対象画素の周辺画素B(010)として代入する。
S010：予測用ラインバッファ008から次の圧縮対象画素の周辺画素C(009)を取得する。
S011：周辺画素A(007)を予測用ラインバッファ008に代入する。
S012：量子化値と予測値を加算し、次の圧縮対象画素の周辺画素A(007)として代入する。【００３２】
また、例えば予測用ラインバッファ008と圧縮対象画素Ｘ(002)が図１０に示されるような値である場合、インターレース向け予測器およびプログレッシブ向け予測器の量子化結果は図１１および図１２に示す表のように表される。予測用ラインバッファ008と圧縮対象画素Ｘ(002)が図１０に示すようなピクセル値を取るとき、図１１および図１２に示す表は、上述した図９Ａおよび図９Ｂに示した本発明の実施形態に係る画像データ圧縮(符号化)装置の動作から簡単に導き出すことができる。この場合、前回圧縮時の画素C(009)は今回圧縮時の画素B(010)となり、前回の“予測値＋予測誤差量子化値”は今回の画素A(007)となる。【００３３】
図１３は、本発明の実施形態に係る画像データ圧縮装置のシステム構成を示す機能ブロック図であり、上記で説明した内容を機能化してブロックで表現したものである。図１３において本発明の実施形態に係る画像データ圧縮装置は、圧縮処理すべき画像データ102を圧縮処理部110に入力し、圧縮処理部110では、まず入力された画像データ102をライン毎に読込部111で読み込んで圧縮対象画素を抽出し、抽出した圧縮対象画素に対して予測処理部112では、図６に示したような中間値対応テーブル113、図７に示したような中間値・画像フォーマット対応テーブル114を参照して、図３の予測値候補算出モジュール011に相当する予測値候補算出部115で予測値候補を算出し、また、MPX015に相当する予測値決定部116では画像フォーマット104を元に算出された予測値候補の中から予測値を決定し、決定した予測値と圧縮対象画素との差分から予測誤差を求め、この予測誤差を量子化部003に相当する量子化処理部115に入力し、量子化処理部117では図５に示したような量子化テーブル118を参照して予測誤差から予測誤差量子化値と量子化番号を得るとともに量子化番号を入力して、可変長符号化器004に相当する符号化処理部119から可変長符号（圧縮符号）を得てこれを圧縮処理部110の出力として蓄積して圧縮データ106を得るものである。【００３４】
このように本発明の画像データ圧縮装置によれば、画像フォーマットに応じて予測値を使い分けることで、それぞれの画像フォーマットに対して予測誤差を軽減させることが可能となるので、圧縮効率を高めることができる。また画像フォーマットに応じて予測値を切り替えるだけでよいため、実装時のプログラム、回路構成の単純化を図ることができる。【００３５】
上記では、A，BおよびCの中間値を求めて、中間値対応表をもとにどの予測値候補を選択するかを決定していたが、予測値候補を算出してから予測値候補の中間値を求めるようにしても良い。【００３６】
また、上記では、インターレース向けの予測値は(A+C)/2，Aおよび(2A+C-B)/2であったが、予測値候補算出モジュール011において、画素レベル値A，BおよびCから係数m，nを用いて、“A”，“(m*A + n*C)/(m + n)”および“A + (m*A + n*C)/(m + n) - (m*A + n*B)/(m + n)”を算出し、係数m，nは共に0をとらないある値（0を含む正の整数）であって、かつシフト演算による処理が可能なようにm + nの値が２のi乗であるような値を代入して、例えばインターレース向けの予測値として“A”，“(A + 3*C)/4”および“(4*A + 3*C - 3*B)/4”を使用して縦方向の画素レベル値の変動に強い予測値の算出が可能である。【００３７】
またインターレースかプログレッシブかの画像フォーマットに限らず、画像データのサンプリングフォーマットを示す信号で予測値を使い分けても同様な効果が生じる。
例えば、一般的なＤＶＤに格納されている画像データのサンプリングフォーマットは、通常、4:2:2 フォーマットになっている。これは、Ｙ成分（輝度成分）の画像サイズは720×480、Ｃ成分（色成分）の横画像サイズはＹ成分の半分になっている。このため、Ｃ成分は縦方向に相関が強い画像データになっているので、このため係数m，nに関してはmよりnの値を大きくとることで対応が可能である。つまり、縦方向の相関が強い周辺画素に対する比重を重くする（nの値を大きくする）ことによって、予測誤差の悪化を防ぐことが可能になる。例えば、画像データのサンプリングフォーマット 4:2:2，画像サイズ720×480のインターレース画像に対して、Ｃ成分の場合は、m=1，n=3として縦方向に相関のある画像データとしての対応を行い、Ｙ成分については画像サイズ720×480の場合は、m=1，n=1とすることで、横方向に相関のある画像データとしての対応を行う。横方向に相関のある画像データの場合における係数m，nに関してはmとnとを同じ値にし、それでも予測誤差の悪化が認められるようならnよりmの値を大きくとることで対応が可能である。さらに別の例として画像データのサンプリングフォーマットが、4:4:4 フォーマットで、画像サイズが800×480のプログレッシブ画像の場合には、m=0，n=1とする。【００３８】
さらにフィールドメモリ(１ライン分のバッファ)のみを利用し、フレームメモリが不必要なため、実装時コストを削減できる。
また、上記では、予測値候補算出モジュール011が、予測値候補をk個（上述の説明では６個）算出して、図６、図７をもとに絞り込まれた制御信号をもとにマルチプレクサ(MPX)015で１つの予測値を選択している。このような処理順序によれば、予測値候補を図６、図７で絞り込むのと、予測値算出とを同じタイミングで実行することが可能になり、処理速度を向上させることできる。すなわち、予測値決定モジュール及び予測値算出モジュールのそれぞれにおいてパラレル処理し、各予測値候補の算出を終了した段階で、どの予測値を使うかを決定できるので、このパラレル処理によって高速にデータ圧縮を行うことが可能になる。また予測値決定モジュール及び予測値算出モジュールにおいてはテーブルを用いて演算処理するので、プログラム処理を高速化することが可能である。【００３９】
一方、処理速度を重視せず構成規模を削減する場合の実装としては、図６の中間値対応表を構成から外し、図７をもとに予め分かる画像フォーマットに応じて先に３つの予測値を算出して、３つの予測値の中から中間値を直接求める、という構成も考えられる。さらに、別のパターンとして、図６の中間値対応表でどの予測値候補式により算出すればよいかを決定して、該決定した１つの式のみ計算処理を実行することで、複数算出した予測値の中から採用すべき１つを選択する構成を削減する方法も考えられる。【００４０】
なお、本発明の画像データ圧縮装置は、処理対象とする画像がプログレッシブ画像の場合はフレーム単位で、インターレース画像の場合にはフィールド単位で画面の上部から下部へ向けた順で、ストリーム状に流れてくる画像データを処理対象とする。また、圧縮符号化後の圧縮データは、本装置が接続している伝送路の伝送規約に従って、一定のサイズ毎にパケット化されて転送されることになる。【００４１】
図１４は本発明の実施形態に係る画像データ復元(復号化)装置の構成を示すブロック図である。図１４において、圧縮符号021は、上記図３に示した本発明の実施形態に係る画像データ圧縮(符号化)装置の出力である可変長符号化された画像データの圧縮符号を表している。そして逆符号化器022は、画像データの圧縮された符号を入力として、その符号に該当する量子化番号を出力する。逆量子化器023は、量子化番号を入力として、予測誤差の量子化値Ｘ(024)を出力する。【００４２】
図１５は、逆量子化器023に備えられた上記量子化番号に対する予測誤差量子化値の対応付けを表す逆量子化テーブルである。図１５に示す逆量子化テーブルでは、量子化番号を入力として、予測誤差量子化値を出力する。図１５に示す予測誤差量子化値と量子化番号の対応付けは、復元側、圧縮側とで同じ対応になっている必要がある。そのため図１５に対応して圧縮側に予測誤差量子化値と量子化番号の対応付けを表す量子化テーブル（図５参照）を備えている。【００４３】
また図１６は画像フォーマット032が、例えば、インターレース画像、または、プログレッシブ画像、であるときの復元対象画素Ｘと周辺画素との配置関係を示す図である。なお図１５においてラインは破線で示されている。【００４４】
予測誤差量子化値Ｘ(024)は、予測値Ｘ’(026)と加算して復元画像データ025を得るとともに、次の復元対象画素の周辺画素A(027)にもなる。
周辺画素A(027)は、図１６に示されているように、復元対象画素の左の画素である。予測用ラインバッファ028は、予測用として量子化結果約１ライン分を保持するバッファで、例えばシフトレジスタで構成される。図１６に示されているように、周辺画素C(029)は、復元対象画素の上(前ライン)の画素であり、周辺画素B(030)は、復元対象画素の左上(前ライン)の画素である。【００４５】
予測値Ｘ’(026)は、周辺画素A(027)，C(029)，B(030)をもとに予測値候補算出モジュール031により算出された予測値候補の１つであるが、はじめに画像フォーマットがプログレッシブ画像の場合の予測値候補の算出について説明する。図１６に示すようにプログレッシブ画像の場合は、１ライン前に処理した画素C,Bの画素レベル値と同じラインの中で一つ前に処理した画素Aの画素レベル値を用いて３つの方向の相関を考慮した予測値Ｘ’(026)の予測値候補は、A,C,（A+C-B）となる。【００４６】
つぎに、画像フォーマットがインターレース画像の場合の予測値候補の算出について説明する。図１６に示すようにインターレース画像の場合は、偶数ラインと奇数ラインが交互に送信されるため、フレームメモリなどを持たずにライン単位で処理を行うには相関の低い２ライン前に処理した画素を使うことになる。このため、直接２ライン前に処理した画素C,Bの画素レベル値を使用せずに、２つのライン間の画素として、画素Cと画素Ｘとの間の画素C’、及び、画素Bと画素Aとの間の画素B’を想定して上記したプログレッシブ画像と同じように処理するために画素C’,B’の画素レベル値を画素AとCの補間値“(A+C)/2”及び画素AとBの補間値“(2A+C-B)/2”を使い、さらに同じラインの中で一つ前に処理した画素Aの画素レベル値を用いて３つの方向の相関を考慮した予測値Ｘ’(026)の予測値候補は、A, (A+C)/2, (2A+C-B)/2となる。【００４７】
このように予測値候補算出モジュール031は、周辺画素A(027)，C(029)，B(030)をもとに以下に示す予測値候補1〜k（本実施形態の説明ではk=6とする）を算出しマルチプレクサ(MPX)035に送信する。すなわち、
予測値候補1：(A+C)/2
予測値候補2：A
予測値候補3：(2A+C-B)/2
予測値候補4：C
予測値候補5：A
予測値候補6：A+C-B
上記において予測値候補算出モジュール031は、インターレース画像の場合に予測値として、係数m，nの値が共に0をとらないある値（0を含む正の整数）であって、かつシフト演算による処理が可能なようにm + nの値が２のi乗であるような係数m，nを用いて、インターレース画像の予測値としては、３つの予測値候補“A”，“(m*A + n*C)/(m+ n)”，“A + (m*A + n*C)/(m + n) - (m*A + n*B)/(m + n)”の中間値とすることができる。このような予測値を得るには、上記した予測値候補算出モジュール031は、上記予測値候補1〜6のほかに、予測値候補7〜9としての３つの予測値候補“A”，“(m*A + n*C)/(m+ n)”，“A + (m*A + n*C)/(m + n) - (m*A + n*B)/(m + n)”を算出する。その結果、ｋの値は9となる。すなわち係数m，nが考慮されたインターレース画像の場合には、上述した係数が考慮されていないインターレース画像またはプログレッシブが画像のほかに、画像フォーマットが１つ加わることになるので、ｋの値は9となる。このうえさらに画像フォーマット数が増えることになればｋは画像フォーマット数の３倍となる。【００４８】
なお係数m，nとして、例えばm=1，n=3を用いたインターレース向けの予測値として、 “A”，“(A + 3*C)/4”および“(4*A + 3*C - 3*B)/4”を使用して縦方向の画素レベル値の変動に強い予測値を算出することが可能である。なおプログレッシブ画像の場合における上記係数の値としては、m=0，n=1と予め決めておき、結果的に従来のMAP予測器と同様の予測値となるようにする。【００４９】
画像フォーマット032は、画像処理装置（図示せず）から本画像データ復元装置に提供されるが、一般的に画像データフォーマットは、横方向に画素相関が強い画像か縦方向に画素相関が強い画像かを示す信号として指示される。すなわち上記したインターレース画像は、横方向に画素相関が強い画像で、また上記したプログレッシブ画像は縦方向に画素相関が強い画像であるとして指示される。また画像フォーマットが、例えば画像データのサンプリングフォーマットを示す信号であるとしても同様である。【００５０】
予測値決定モジュール033は、予測値候補1〜kのうちどれを予測値にするかを以下の図１７及び図１８に示す二つの対応表を元に決定し、制御信号034としてマルチプレクサ(MPX)035に送信する。図１７は、周辺画素A，BおよびCの画素レベル値の大小を比較して周辺画素A，BおよびCの中間値を算出した結果を元に、予測値候補(１)〜(３)に絞り込むための中間値対応表である。図１７に対応して圧縮側に予測値候補(１)〜(３)と中間値との対応付けを表す中間値対応表（図６参照）に持たせている。【００５１】
図１８は、図１７で絞り込んだ予測値候補(１)〜(３)と、画像フォーマット032がインターレース画像かまたはプログレッシブ画像かの区別とで、最終的に予測値候補1〜kのうちどれを予測値に使用するかを示す制御信号034をマルチプレクサ(MPX)035に送信する中間値・画像フォーマット対応表である。制御信号034として出力されるのは、図１８の対応表に示されるように(000〜101)の３ビット信号である。なお、上記したように予測値候補算出モジュール031から係数m，nが考慮されたインターレース画像についての３つの予測値候補“A”，“(m*A + n*C)/(m+ n)”，“A + (m*A + n*C)/(m + n) - (m*A + n*B)/(m + n)”の算出出力が追加される場合には、予測値候補(１)〜(３)に対応して横方向画素相関が強い画像欄に制御信号（この場合は４ビットで表現される）によって識別される予測値候補“A”，“(m*A + n*C)/(m+ n)”，“A + (m*A + n*C)/(m + n) - (m*A + n*B)/(m + n)”が付加されることになる。また、図１８に対応して圧縮側に中間値と画像フォーマットの対応付けを表す中間値・画像フォーマット対応表（図７参照）を持たせている。【００５２】
マルチプレクサ(MPX)035は、制御信号034をもとに、予測値候補1〜kのうちどれを予測値として選択するかを決定する。図１９は、制御信号034と上述した予測値候補1〜6との対応関係を示す対応テーブルである。すなわち、制御信号(000)は予測値候補1に対応し、制御信号(001)は予測値候補2に対応し、制御信号(010)は予測値候補3に対応し、制御信号(011)は予測値候補4に対応し、制御信号(100)は予測値候補5に対応し、制御信号(101)は予測値候補6に対応するようにされる。【００５３】
なお、上記したように予測値候補算出モジュール031から係数m，nが考慮されたインターレース画像についての３つの予測値候補“A”，“(m*A + n*C)/(m+ n)”，“A + (m*A + n*C)/(m + n) - (m*A + n*B)/(m + n)”の算出出力が追加される場合には、図１９の表において使用する予測値候補として予測値候補“A”，“(m*A + n*C)/(m+ n)”，“A + (m*A + n*C)/(m + n) - (m*A + n*B)/(m + n)”が付加されることになる。そのうえ制御信号も追加された３つの予測値候補を識別できるビット幅の制御信号（この場合は４ビット信号）が必要となる。図１９に対応して圧縮側に制御信号と予測値候補との対応付けを表す対応テーブル（図８参照）を持たせている。なお、本実施形態では制御信号034として３ビットの制御信号(000)ないし制御信号(101)を対応付けているが、予測値候補1〜6に対応付けることができるものであればこのような形式の制御信号でなくても構わない。【００５４】
なお、インターレースかプログレッシブかに限らず、画像データのサンプリングフォーマットを示す信号でどの予測値を使うかを示す対応表を予測値決定モジュール033に保持しておき、これを元に予測値を決定することもできる。【００５５】
また図示していないが予測値決定モジュール033から画像データのサンプリングフォーマットを示す制御信号を予測値候補算出モジュール031に送信し、これをもとに予測値候補算出モジュール031は、上述した係数m，nの値を決定するようにしても良い。【００５６】
図２０Ａは、本発明の実施形態に係る画像データ復元(復号化)装置の動作を説明するためのフローチャートである。図２０Ｂは、図２０ＡにおけるステップS027における“ローカルデコーダ”の処理を説明するフローチャートである。図２０Ａおよび図２０ＢにおいてはステップをSと略記する。【００５７】
図２０Ａにおけるステップの説明に入る前に本例では全画像データ分について処理が終了するまでループすることを前提としていることに注意されたい。
S021：符号データ021を逆符号化器022に入力し、量子化番号を出力する。
S022：量子化番号を逆量子化器023に入力し、予測誤差の量子化値024を出力する。
S023：予測値決定モジュール033で、周辺画素A(027)，C(029)，B(030)における画素レベル値の大小関係を比較する。この大小関係と画像フォーマット032をもとに図１７及び図１８に示した対応表を参照し、制御信号034をマルチプレクサ(MPX)035に送信する。
S024：予測値候補算出モジュール031で、周辺画素A(027)，C(029)，B(030)をもとに予測値候補1〜6を算出する。この場合、整数演算およびシフト演算で予測値を算出する。そして整数演算時は(2A+C-B+1)/2および(A+C+1)/2の小数点以下は切り捨てる。実数演算時は、1加算して切り捨てずに(2A+C-B)/2および(A+C)/2の値をそのまま使う。
S025：MPX035で、予測値候補1〜6および制御信号034をもとに予測値を決定する。
S026：S022で取得した予測誤差の量子化値とS024で取得した予測値を加算し、復元対象画素（復元画像データ025）を算出する。
S027：次の画素を復元するために、周辺画素A，BおよびCと予測用ラインバッファ028を更新（ローカルデコーダ）する。
S028：周辺画素C(029)を次の復元対象画素の周辺画素B(030)として代入する。
S029：予測用ラインバッファ028から次の復元対象画素の周辺画素C(029)を取得する。
S030：周辺画素A(027)を予測用ラインバッファ028に代入する。
S031：量子化値と予測値を加算し、次の復元対象画素の周辺画素A(027)として代入する。【００５８】
また、例えば予測用ラインバッファ028が図２１に示されるような値である場合、インターレース向け予測器およびプログレッシブ向け予測器の量子化結果は図２２および図２３に示す表のように表される。予測用ラインバッファ028が図２１に示すようなピクセル値を取るとき、図２２および図２３に示す表は、上述した図２０Ａおよび図２０Ｂに示した本発明の実施形態に係る画像データ復元(復号化)装置の動作から簡単に導き出すことができる。この場合、前回復元時の画素C(029)は今回復元時の画素B(030)となり、前回の“予測値＋予測誤差量子化値”は今回の画素A(027)となる。【００５９】
図２４は、本発明の実施形態に係る画像データ復元装置のシステム構成を示す機能ブロック図であり、上記で説明した内容を機能化してブロックで表現したものである。図２４において本発明の実施形態に係る画像データ復元装置は、上述した画像データ圧縮装置の出力である圧縮データ202を復元処理部210に入力し、復元処理部210では、まず入力された画像データ202を図１４の逆符号化器022に相当する逆符号化処理部211に入力し、逆符号化処理部211から量子化番号を得る。ついで量子化番号を逆量子化器023に相当する逆量子化処理部212に入力する。逆量子化処理部212では図１５に示したような逆量子化テーブル213を参照して量子化番号から予測誤差量子化値を得る。得られた予測誤差量子化値を予測処理部214に入力する。予測処理部214では、図１７に示したような中間値対応テーブル215、図１８に示したような中間値・画像フォーマット対応テーブル216を参照して、予測値候補算出モジュール031に相当する予測値候補算出部217で予測値候補を算出し、またMPX035に相当する予測値決定部218では画像フォーマット204を元に予測値候補算出部217で算出された予測値候補の中から予測値を決定する。そして、予測処理部214は、出力として予測値候補算出部217で算出した予測誤差量子化値と予測値決定部218で決定した予測値とを出力し、出力した予測値と予測誤差量子化値を復元値算出部219に入力する。復元値算出部219は入力された予測値と予測誤差量子化値を加算して復元画素値を得るとともにこれを蓄積して復元（画像）データ206を得るものである。【００６０】
このように本発明の画像データ復元装置は、画像フォーマットに応じて予測値を使い分けることで、それぞれの画像フォーマットに対して予測誤差を軽減させることが可能となるので、復元効率を高めることができる。また画像フォーマットに応じて予測値を切り替えるだけでよいため、実装時のプログラム、回路構成の単純化を図ることができる。【００６１】
なお上記では、A，BおよびCの中間値を求めて、中間値対応表をもとにどの予測値候補を選択するかを決定していたが、予測値候補を算出してから予測値候補の中間値を求めるようにしても良い。【００６２】
また、上記では、インターレース画像向けの予測値は(A+C)/2，Aおよび(2A+C-B)/2であったが、予測値候補算出モジュールにおいて、画素レベル値A，BおよびCから係数m，nを用いて、“A”，“(m*A + n*C)/(m + n)”および“A + (m*A + n*C)/(m + n) - (m*A + n*B)/(m + n)”を算出し、係数m，nは共に0をとらないある値を代入して、インターレース向けの予測値として“A”，“(A + 3*C)/4”および“(4*A + 3*C - 3*B)/4”を使用して縦方向の画素レベル値の変動に強い予測値の算出が可能である。さらに、予測値決定モジュール及び予測値算出モジュールのそれぞれにおいてパラレル処理し、各予測値候補の算出を終了した段階で、どの予測値を使うかを決定できるので、このパラレル処理によって高速にデータ復元を行うことが可能になる。【００６３】
またインターレースかプログレッシブかの画像フォーマットに限らず、画像データのサンプリングフォーマットを示す信号で予測値を使い分けても同様な効果が生じる。
例えば、一般的なＤＶＤに格納されている画像データのサンプリングフォーマットは、通常、4:2:2 フォーマットになっている。これは、Ｙ成分（輝度成分）の画像サイズは720×480、Ｃ成分（色成分）の横画像サイズはＹ成分の半分になっている。このため、Ｃ成分は縦方向に相関のある画像データになっているので、このため係数m，nに関してはmよりnの値を大きくとることで対応が可能である。つまり、縦方向の相関が強い周辺画素に対する比重を重くする（nの値を大きくする）ことによって、予測誤差の悪化を防ぐことが可能になる。例えば、画像データのサンプリングフォーマット 4:2:2，画像サイズ720×480のインターレース画像に対して、Ｃ成分の場合は、m=1，n=3として縦方向に相関のある画像データとしての対応を行い、Ｙ成分については画像サイズ720×480の場合は、m=1，n=1とすることで、横方向に相関のある画像データとしての対応を行う。横方向に相関のある画像データの場合における係数m，nに関してはmとnとを同じ値にし、それでも予測誤差の悪化が認められるようならnよりmの値を大きくとることで対応が可能である。さらに別の例として画像データのサンプリングフォーマットが、4:4:4 フォーマットで、画像サイズが800×480のプログレッシブ画像の場合には、m=0，n=1とする。【００６４】
さらにフィールドメモリ(１ライン分のバッファ)のみを利用し、フレームメモリが不必要なため、実装時のコストを削減できる。また、予測値を切り替えるだけで、インターレース／プログレッシブの両方に対応できるので、回路規模の単純化が図れる。【００６５】
また、上記では、予測値候補算出モジュール031が、予測値候補をk個（上述の説明では６個）算出して、図１７、図１８をもとに絞り込まれた制御信号をもとにマルチプレクサ(MPX)035で１つの予測値を選択している。このような処理順序によれば、予測値候補を図１７、図１８で絞り込むのと、予測値算出とを同じタイミングで実行することが可能になり、処理速度を向上させることできる。すなわち、予測値決定モジュール及び予測値算出モジュールのそれぞれにおいてパラレル処理し、各予測値候補の算出を終了した段階で、どの予測値を使うかを決定できるので、このパラレル処理によって高速にデータ圧縮を行うことが可能になる。また予測値決定モジュール及び予測値算出モジュールにおいてはテーブルを用いて演算処理するので、プログラム処理を高速化することが可能である。【００６６】
一方、処理速度を重視せず構成規模を削減する場合の実装としては、図１７の中間値対応表を構成から外し、図１８をもとに予め分かる画像フォーマットに応じて先に３つの予測値を算出して、３つの予測値の中から中間値を直接求める、という構成も考えられる。さらに、別のパターンとして、図１７の中間値対応表でどの予測値候補式により算出すればよいかを決定して、該決定した１つの式のみ計算処理を実行することで、複数算出した予測値の中から採用すべき１つを選択する構成を削減する方法も考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の画像データ圧縮装置および画像データ復元装置は、１チップＬＳＩ化されて所望のアプリケーション機器に搭載可能で、例えばカーナビを含む車内映像データ伝送システムや各種アミューズメント（ゲーム、アニメなど）機器への適用が考えられる。一例として車内映像データ伝送システムでは、リア側にもディスプレイが設置され、フロント側とは異なる映像を鑑賞できることが望まれる。そのため、フロント側に実装された映像データ処理装置で処理した画像データを圧縮してリア側に伝送し、リア側ではそれを復元して画像データを表示する。画像データを中継する場合には各中継点で圧縮、復元が繰り返されることになる。
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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