(57)【要約】【課題】  圧縮処理をしながら、注目画素と一定範囲の周囲画素との一致回数をカウントして注目画素と相関が強い周囲画素を判定し、判定した画素を次の処理から参照画素として変更する方法では、画像データの特性が頻繁に変化するような画像の場合、参照範囲を判定した画像と、設定した参照範囲で圧縮する画像が異なってしまうため高い圧縮率が得られない。【解決手段】  符号化の対象となる画像データの処理に先立ち、当該の画像の特性を判断して、相関が強い画素を判定する。その判定した情報を元に参照範囲を決定し当該画像の圧縮を行う。  この方法によって圧縮率を高くすることができる。【選択図】  図４
2007134979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予測符号化により、画像データを圧縮する画像圧縮方法において、
画像データの特性を検出する特性検出工程と、
前記特性検出方法によって得られた情報に基づき参照画素を決定する参照画素決定工程と、
前記参照画素決定方法によって決定された参照画素によって画像データを圧縮する画像圧縮工程と、
を備えることを特徴とする画像圧縮方法。
【請求項２】
前記特性検出工程は、
複数の参照候補画素のうち、着目画素との値の一致回数が多いものを参照画素に決定することを特徴とする請求項１記載の画像圧縮方法。
【請求項３】
前記特性検出工程は、
着目画素と参照候補画素の相関を調べ、その相関が強い参照候補画素を参照画素に決定することを特徴とする請求項１記載の画像圧縮方法。
【請求項４】
前記特性検出工程は、
処理単位となる画像中の中央部の特性を調べることにより画像データの特性を検出することを特徴とする請求項１記載の画像圧縮方法。
【請求項５】
前記参照画素決定工程は、
前記特性検出工程により、相関が強いと判断された方向に参照領域を広く採るように変更することを特徴とする請求項１記載の画像圧縮方法。
【請求項６】
前記参照画素決定工程は、
前記特性検出工程により、複数の画素のうち相関が強いと判断された画素を選択的に採るように変更することを特徴とする請求項１記載の画像圧縮方法。
【請求項７】
予測符号化により、画像データを圧縮する画像圧縮手段を備えた情報処理装置において、
前記画像処理方法を備えたことを特徴とする請求項１〜６記載の画像圧縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、符号化する処理に先立ち、画像の特性を検出し、より高い圧縮率で符号化する機能に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、PC（パーソナルコンピュータ）やその他多くの情報処理装置の高機能化が進んでいる。また同時に、マルチメディア化が進み、画像データ、音声データ、動画データ等の大きなデータを扱うようになっている。その結果、PCの扱うデータの肥大化してきている。この状況の中でデータの伝送や蓄積のために、データをより高い圧縮率で圧縮する技術が必要とされ、様々な圧縮技術が開発されてきた。
【０００３】
圧縮方法として可逆符号化（情報保存型符号化）と非可逆符号化（情報非保存型符号化）がある。一般的に、２値画像を圧縮する場合は可逆符号化、階調数の多い自然画像については非可逆符号化を用いるのが主流となっている。
【０００４】
可逆圧縮の方法の有力な方法として、マルコフモデル符号化法というものがある。この原理は以下の通りである。一般に画像データでは、隣接する画素データの相関が強い。つまり、ある画素（着目画素）の画像データが何であるかという確率分布は、それ以前に処理した有限個の画素データに依存していると考えてよい。それを前提として、ある画素を予測するとき、それ以前に処理した画素データを用いて予測を行う。この情報を伝送、蓄積することにより、画像データのエントロピーを小さくすることができる。
【０００５】
図1はマルコフモデル符号化法の原理を用いて圧縮を行うＪＢＩＧ（Joint Bi-level Image coding experts Group）の参照画素領域である。このＪＢＩＧでは、あらかじめ相関が強い画素がわかっている場合、ＡＴ（Adaptive Template）と呼ばれる可動な画素がある。この画素を相関が強い画素位置に配置することにより、圧縮率を高くすることができる。
【０００６】
また、従来の技術には、圧縮処理をしながら、注目画素と一定範囲の周囲画素との一致回数をカウントして注目画素と相関が強い周囲画素を判定し、判定した画素を次の処理から参照画素として変更する方法を提案したものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−２８４２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来技術のように、注目画素と相関が強い周囲画素を判定し、判定した画素を次の処理から参照画素とする方法では、画像データの特性が頻繁に変化するような画像の場合、参照画素を判定した画像と、判定により設定した参照画素で圧縮する画像が異なってしまうため高い圧縮率が得られない。
【０００８】
本発明は、上記のような画像データの圧縮に対し、有効な方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明は、予測符号化により、画像データを圧縮する画像圧縮方法において、画像データの特性を検出する特性検出工程と、前記特性検出方法によって得られた情報に基づき参照画素を決定する参照画素決定工程と、前記参照画素決定方法によって決定された参照画素によって画像データを圧縮する画像圧縮工程と、を備えることを特徴とする画像圧縮方法である。
【００１０】
請求項２記載の発明は、前記特性検出工程は、複数の参照候補画素のうち、着目画素との値の一致回数が多いものを参照画素に決定することを特徴とする請求項１記載の画像圧縮方法である。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記特性検出工程は、着目画素と参照候補画素の相関を調べ、その相関が強い参照候補画素を参照画素に決定することを特徴とする請求項１記載の画像圧縮方法である。
【００１２】
請求項４記載の発明は、前記特性検出工程は、処理単位となる画像中の中央部の特性を調べることにより画像データの特性を検出することを特徴とする請求項１記載の画像圧縮方法である。
【００１３】
請求項５記載の発明は、前記参照画素決定工程は、前記特性検出工程により、相関が強いと判断された方向に参照領域を広く採るように変更することを特徴とする請求項１記載の画像圧縮方法である。
【００１４】
請求項６記載の発明は、前記参照画素決定工程は、前記特性検出工程により、複数の画素のうち相関が強いと判断された画素を選択的に採るように変更することを特徴とする請求項１記載の画像圧縮方法である。
【００１５】
請求項７記載の発明は、予測符号化により、画像データを圧縮する画像圧縮手段を備えた情報処理装置において、前記画像処理方法を備えたことを特徴とする請求項１〜６記載の画像圧縮装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、符号化の対象となる画像データの処理に先立ち、当該の画像の特性を判断して、相関が強い画素を判定する。その判定した情報を元に参照画素を決定し当該画像データの圧縮を行う。
【００１７】
この方法によって圧縮率を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
発明を実施するための最良の形態は、次の実施例である。
【実施例１】
【００１９】
＜注目画素との一致を判定する方法＞
本実施例においては、参照候補画素のうち、着目画素と値が一致することを判定することにより、参照画素を決定する。
【００２０】
図４は、本実施例における、制御方法を示すフローチャートである。制御を開始すると、Ｓ４０１において、処理バンドを選択する。Ｓ４０２では、後述する式３から式７で示した計算によって、処理バンド画像の特性を検出する。Ｓ４０３では、その結果に基づき参照画素を設定する。Ｓ４０４では、設定した参照画素により符号化を実行する。Ｓ４０５は、処理を完了したバンドが最終バンドであるか判別する。最終バンドでない場合、Ｓ４０１に戻り次のバンドの処理を行う。最終バンドである場合、処理を完了する。
【００２１】
図２は、本実施例における、着目画像データと参照候補画像データの位置関係を示す図である。（ｉ，ｊ）は着目画素である。（ｉ−ｋ，ｊ−ｍ）は処理済みのデータの中で、ｉ方向にｋ、ｊ方向にｍの分だけ移動した参照候補画素である。
【００２２】
式１は着目画素データと、ｉ方向にｋ、ｊ方向にｍの分だけ移動した参照候補画素データとの差分値である。
【００２３】
【数１】
2007134979.tif 000003
【００２４】
式２は、複数の画素に対して式１を適用したときの、差分値の和である。Ｎは適用した画素数である。
【００２５】
【数２】
2007134979.tif 000004
【００２６】
この絶対値の和が小さいほど、着目画素と一致する回数が多いことになる。
【００２７】
図３は、第１実施例における、着目画像データと参照候補画像データを示す図である。本実施例においては、（ｉ−１，ｊ）、（ｉ−２，ｊ）、（ｉ，ｊ−１）、（ｉ−１，ｊ−１）、（ｉ，ｊ−２）を参照候補画素データとする。それぞれの画素に対する差分の絶対値の和を以下に示す。
【００２８】
式３は着目画素と（ｉ−１，ｊ）の差分に関するＮ画素の和である。
【００２９】
【数３】
2007134979.tif 000005
【００３０】
式４は着目画素と（ｉ−２，ｊ）の差分に関するＮ画素の和である。
【００３１】
【数４】
2007134979.tif 000006
【００３２】
式５は着目画素と（ｉ，ｊ−１）の差分に関するＮ画素の和である。
【００３３】
【数５】
2007134979.tif 000007
【００３４】
式６は着目画素と（ｉ−１，ｊ−１）の差分に関するＮ画素の和である。
【００３５】
【数６】
2007134979.tif 000008
【００３６】
式７は着目画素と（ｉ，ｊ−２）の差分に関するＮ画素の和である。
【００３７】
【数７】
2007134979.tif 000009
【００３８】
バンド中からＮ画素を抽出し、式３〜７に示した計算を行う。この計算の結果、最も少ない値になったものが、着目画素に一致する回数が多いことになる。以上の方法により、参照候補画素の中で着目画素に一致する回数が多い画素を判断することができる。
【００３９】
図４のＳ４０３における参照画素の設定方法を説明する。
【００４０】
図５は、本実施例における、相関がＸ方向の画素（ｉ−１，ｊ）、（ｉ−２，ｊ）に強い場合の参照画素の例である。画像の相関がＸ方向に強い場合、Ｘ方向の画素を参照して画像データを圧縮することにより、高い圧縮率が得られる。
【００４１】
図６は、本実施例における、相関が斜め方向の画素（ｉ−１，ｊ−１）に強い場合の参照画素の例である。画像の相関が斜め方向に強い場合、斜め方向の画素を参照して画像データを圧縮することにより、高い圧縮率が得られる。
【００４２】
図７は、本実施例における、相関がＹ方向の画素（ｉ，ｊ−１）、（ｉ，ｊ−２）に強い場合の参照画素の例である。画像の相関がＹ方向に強い場合、Ｙ方向の画素を参照して画像データを圧縮することにより、高い圧縮率が得られる。
【実施例２】
【００４３】
＜周囲画素の変化を判定する方法＞
本実施例においては、１ラインの画素情報を調べ、着目画素と参照候補画素との相関を判定することにより、参照画素を決定する。
【００４４】
図９は、本実施例における、制御方法を示すフローチャートである。制御を開始すると、Ｓ９０１において、処理バンドを選択する。Ｓ９０２において、処理バンド中の特性を検出するラインを選択する。本実施例においては、画像の特性を検出すると思われるバンドの中央部のラインを選択する。Ｓ９０３で、後述する式１１〜１９で示した計算によって、処理バンド画像の特性を検出する。Ｓ９０４では、その結果に基づき参照画素を設定する。Ｓ９０５では、設定した参照画素により符号化を実行する。Ｓ９０６は、処理を完了したバンドが最終バンドであるか判別する。最終バンドでない場合、Ｓ９０１に戻り次のバンドの処理を行う。最終バンドである場合、処理を完了する。
【００４５】
式８は着目画素データと、ｉ方向にｋ、ｊ方向にｍの分だけ移動した参照候補画素データとの差分値である。実施例１において図２で示したのと同様に、（ｉ，ｊ）は着目画素、（ｉ−ｋ，ｊ−ｍ）は処理済みのデータの中で、ｉ方向にｋ、ｊ方向にｍの分だけ移動した画素の参照候補画素である。
【００４６】
【数８】
2007134979.tif 000010
【００４７】
式９は、着目画素データと参照候補画素データの差分を、連続した画素データについて変化をとった値である。
【００４８】
【数９】
2007134979.tif 000011
【００４９】
式１０は、着目画素データと参照候補画素データとの差分を、１ライン分の画素に対して和をとったものである。
【００５０】
【数１０】
2007134979.tif 000012
【００５１】
この絶対値の和が小さい画素は、着目画素との相関が強いことになる。
【００５２】
図８は、第２実施例において、参照候補画素を示す図である。本実施例においては、（ｉ−１，ｊ）、（ｉ−２，ｊ）、（ｉ−３，ｊ）、（ｉ，ｊ−１）、（ｉ−１，ｊ−１）、（ｉ−２，ｊ−１）、（ｉ，ｊ−２）、（ｉ−１，ｊ−２）、（ｉ，ｊ−３）を参照候補画素データとする。本実施例においては、以上の参照候補画素のうち、以下に述べる方法を用いて、相関が強い確率が高い画素を５つ選択する。その選択した参照画素に基づいて圧縮処理を行う。
【００５３】
以下に参照画素データごとの着目画素データと参照候補画素データとの差分を、１ライン分の画素に対して和をとったものを示す。ここでＮは１ライン中の画素数である。
【００５４】
式１１は１ライン分の画素に対して着目画素と（ｉ−１，ｊ）との差分の和である。
【００５５】
【数１１】
2007134979.tif 000013
【００５６】
式１２は１ライン分の画素に対して着目画素と（ｉ−２，ｊ）との差分の和である。
【００５７】
【数１２】
2007134979.tif 000014
【００５８】
式１３は１ライン分の画素に対して着目画素と（ｉ−３，ｊ）との差分の和である。
【００５９】
【数１３】
2007134979.tif 000015
【００６０】
式１４は１ライン分の画素に対して着目画素と（ｉ，ｊ−１）との差分の和である。
【００６１】
【数１４】
2007134979.tif 000016
【００６２】
式１５は１ライン分の画素に対して着目画素と（ｉ−１，ｊ−１）との差分の和である。
【００６３】
【数１５】
2007134979.tif 000017
【００６４】
式１６は１ライン分の画素に対して着目画素と（ｉ−２，ｊ−１）との差分の和である。
【００６５】
【数１６】
2007134979.tif 000018
【００６６】
式１７は１ライン分の画素に対して着目画素と（ｉ，ｊ−２）との差分の和である。
【００６７】
【数１７】
2007134979.tif 000019
【００６８】
式１８は１ライン分の画素に対して着目画素と（ｉ−１，ｊ−２）との差分の和である。
【００６９】
【数１８】
2007134979.tif 000020
【００７０】
式１９は１ライン分の画素に対して着目画素と（ｉ，ｊ−３）との差分の和である。
【００７１】
【数１９】
2007134979.tif 000021
【００７２】
バンド中の１ラインの画素データに対して、式１１〜１９に示した計算を行う。この計算の結果、最も少ない値になったものが、着目画素に対して相関が強いと判定できる。以上の方法により参照候補画素の中で着目画素に相関が強い画素を判断することができる。
【００７３】
この処理の結果、式２０の結果になったとする。
【００７４】
【数２０】
2007134979.tif 000022
【００７５】
本実施例においては、５つの参照画素を選択するので、値が小さいほうより、５つを選択し、（ｉ−１，ｊ−１）、（ｉ，ｊ−１）、（ｉ，ｊ−２）、（ｉ−１，ｊ）、（ｉ−１，ｊ−２）を参照画素データと決定する。
【００７６】
図１０は、本実施例における、式２０で選択した参照画素を示す図である。図のように、着目画素と相関が強いと判断した参照画素を選択し、符号化の処理を行う。
【００７７】
なお、図９における画像の特性を調べる制御フローにおいて、バンドの中央部のラインを選択するとしたが、制御の簡易化を考え先頭ラインにするなど、制御の都合により任意のラインを選択して良い。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】マルコフモデル符号化法の原理を用いて圧縮を行うＪＢＩＧの参照画素領域を示す図である。
【図２】第１、２実施例における、着目画像データと参照候補画像データの位置関係を表す図である。
【図３】第１実施例における、着目画像データと参照候補画像データを示す図である。
【図４】本実施例における、制御方法を示すフローチャートである。
【図５】本実施例における、相関がＸ方向の画素（ｉ−１，ｊ）、（ｉ−２，ｊ）に強い場合の参照画素である。
【図６】本実施例における、相関が斜め方向の画素（ｉ−１，ｊ−１）に強い場合の参照画素である。
【図７】本実施例における、相関がＹ方向の画素（ｉ，ｊ−１）、（ｉ，ｊ−２）に強い場合の参照画素である。
【図８】第２実施例において、参照候補画素を示す図である。
【図９】本実施例における、制御方法を示すフローチャートである。
【図１０】本実施例における、着目画素と式２０で選択した参照画素を示す図である。
【図１】
2007134979.tif 000023
【図２】
2007134979.tif 000024
【図３】
2007134979.tif 000025
【図４】
2007134979.tif 000026
【図５】
2007134979.tif 000027
【図６】
2007134979.tif 000028
【図７】
2007134979.tif 000029
【図８】
2007134979.tif 000030
【図９】
2007134979.tif 000031
【図１０】
2007134979.tif 000032