(57)【要約】【課題】  画像の可逆圧縮性能を向上させ、高画質、高圧縮率で圧縮可能な画像符号化装置画像符号化方法と、対応する画像復号化装置及び画像復号化方法を提供する。【解決手段】  制御部１３は、外部からの切替信号に応じて予測部１１及びＪＰＥＧ２０００符号化部１２の動作を制御する。例えば文字・グラフィック画像などを符号化する場合には、入力された画像を予測部１１で予測処理し、ＪＰＥＧ２０００符号化部１２はバイパスモードによりＥＢＣＯＴ部以降の符号化処理を行わせる。これによって、ＪＰＥＧ２０００のままでは符号量が増大する文字・グラフィック画像でも、可逆符号化により画質を保ったまま、符号量を抑えることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された画像の各画素について予測処理を行う予測手段と、該予測手段の出力をＥＢＣＯＴ方式により符号化するエントロピー符号化手段を有することを特徴とする画像符号化装置。
【請求項２】
前記エントロピー符号化手段として、ＪＰＥＧ２０００符号化手段に対してバイパスモードを指示して動作させることを特徴とする請求項１に記載の画像符号化装置。
【請求項３】
入力された画像の各画素について予測処理を行う予測手段と、入力された画像に対してＪＰＥＧ２０００による符号化処理を行うＪＰＥＧ２０００符号化手段と、外部からの信号に応じて前記ＪＰＥＧ２０００符号化手段での符号化あるいは前記予測手段及びバイパスモードによるＪＰＥＧ２０００符号化手段での符号化を切り替える制御手段を有することを特徴とする画像符号化装置。
【請求項４】
予測処理を行った後にＥＢＣＯＴ方式により符号化された符号データをＥＢＣＯＴ方式により復号するエントロピー復号化手段と、該エントロピー復号化手段からの出力に対して逆予測処理を行い元の画像を復元する逆予測手段を有することを特徴とする画像復号化装置。
【請求項５】
前記エントロピー復号化手段として、ＪＰＥＧ２０００復号化手段に対してバイパスモードを指示して動作させることを特徴とする請求項４に記載の画像復号化装置。
【請求項６】
ＪＰＥＧ２０００方式により符号化された画像を復号するＪＰＥＧ２０００復号化手段と、予測処理されたデータに対して逆予測処理を行い元の画像を復元する逆予測手段と、入力された符号データがＪＰＥＧ２０００により符号化されたものであれば前記ＪＰＥＧ２０００復号化手段により復号し、予測処理を行った後にＥＢＣＯＴ方式により符号化された符号データの場合にはＪＰＥＧ２０００復号化手段にバイパスモードによる復号を行った後に前記逆予測手段による逆予測処理を行うように制御する制御手段を有することを特徴とする画像復号化装置。
【請求項７】
入力された画像の各画素について予測手段で予測処理を行い、該予測結果をエントロピー符号化手段でＥＢＣＯＴ方式により符号化することを特徴とする画像符号化方法。
【請求項８】
前記ＥＢＣＯＴ方式による符号化は、ＪＰＥＧ２０００符号化手段に対してバイパスモードを指示して動作させることにより行うことを特徴とする請求項７に記載の画像符号化方法。
【請求項９】
入力された画像に対してＪＰＥＧ２０００符号化手段でＪＰＥＧ２０００によって符号化する第１の符号化処理と、入力された画像の各画素について予測手段で予測処理を行い、予測結果に対してＪＰＥＧ２０００符号化手段でＪＰＥＧ２０００のバイパスモードにより符号化処理を行う第２の符号化処理とを、外部からの信号に応じて制御手段で切り替えることを特徴とする画像符号化方法。
【請求項１０】
予測処理を行った後にＥＢＣＯＴ方式により符号化された符号データをエントロピー復号化手段でＥＢＣＯＴ方式により復号し、復号したデータに対して逆予測手段で逆予測処理を行い、元の画像を復元することを特徴とする画像復号化方法。
【請求項１１】
前記ＥＢＣＯＴ方式による復号は、ＪＰＥＧ２０００復号化手段に対してバイパスモードを指示して動作させることにより行うことを特徴とする請求項１０に記載の画像復号化方法。
【請求項１２】
入力された符号データがＪＰＥＧ２０００方式により符号化されたものであれば前記符号データをＪＰＥＧ２０００復号化手段により復号するとともに、入力された符号データが予測処理を行った後にＥＢＣＯＴ方式により符号化されたものである場合にはＪＰＥＧ２０００復号化手段でバイパスモードによる復号を行った後に逆予測手段による逆予測処理を行うように制御手段で制御することを特徴とする画像復号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像の符号化及び復号を行う技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
静止画の符号化及び復号化を行う技術として、従来よりＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｅｘｐｅｒｔ  Ｇｒｏｕｐ）方式が広く利用されている。また最近、新たにＪＰＥＧ２０００（以下Ｊ２Ｋと略す）が標準化された。図４は、Ｊ２Ｋにおける符号化処理の概要を示すブロック図である。図中、４１は前処理部、４２はウェーブレット変換部、４３は量子化部、４４はＥＢＣＯＴ部、４５は後処理部である。前処理部４１ではＤＣレベルシフト、カラー変換、タイル分割などの処理を適宜行い、ウェーブレット変換部４２において離散ウェーブレット変換を行う。このウェーブレット変換により生成された係数を量子化部４３で量子化する。この量子化部４３の処理はオプションである。その後、ＥＢＣＯＴ部４４において、ビットモデリング及び算術符号化によるエントロピー符号化を行う。このＥＢＣＯＴ（Ｅｍｂｅｄｄｅｄ  Ｂｌｏｃｋ  Ｃｏｄｉｎｇ  ｗｉｔｈ  Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ  Ｔｒｕｎｃａｔｉｏｎ）がＪ２Ｋの特徴でもある。最後にレート制御やビットストリーム生成などの処理を後処理部４５で行い、符号化された画像を得る。
【０００３】
このＪ２ＫはＪＰＥＧと異なり、シームレスに可逆符号化と非可逆符号化を実現し、また高画質で高圧縮率を実現している。しかし、上述のようにＪ２Ｋは、原理的に直交変換符号化のひとつであるウェーブレット変換を行うため、文字、グラフィクス画像に多く含まれる理想的なエッジの圧縮には不向きであり、可逆圧縮性能が悪いという問題がある。
【０００４】
例えば特許文献１においては、画像をブロックに分割し、ブロック内に文字が存在するか否かを判定し、文字が存在した場合は可逆符号化を行い、文字が存在しない場合は直交変換符号化を行っている。これによって、文字などの再現性を向上させ、また圧縮率も高めることができる。同様に、文字やグラフィックスと写真などの画像を分離して、それぞれに適した符号化方式を用いて符号化する技術がＪ２Ｋ  ｐａｒｔ６（以下ＭＲＣ：Ｍｉｘｅｄ  Ｒａｓｔｅｒ  Ｃｏｎｔｅｎｔ）として標準化されつつある。この方式によって、文字・グラフィクス画像の可逆圧縮率を高められる可能性がある。しかし、これらの方式では、各々のプレーンに適した符号化方式を適用するため、装置規模が増大するという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１５２９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、画像の可逆圧縮性能を向上させ、高画質、高圧縮率で圧縮可能な画像符号化装置画像符号化方法と、対応する画像復号化装置及び画像復号化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】
【０００７】
本発明は、入力された画像の各画素について予測処理を行い、その予測結果に対してＥＢＣＯＴ方式により符号化することを特徴とするものである。このＥＢＣＯＴ方式はＪ２Ｋの中で用いられている方式であり、ＪＰＥＧ２０００符号化手段に対してバイパスモードを指示することによって、Ｊ２ＫのＥＢＣＯＴより前の処理をバイパスしてＥＢＣＯＴ以降の処理を行わせることができる。
【０００８】
また、ＪＰＥＧ２０００符号化手段を設けて、通常のＪ２Ｋによる符号化と、予測処理の後にＪ２ＫのバイパスモードによるＥＢＣＯＴ以降の処理を実行することによる符号化とを、外部から切替可能に構成することができる。例えば文字やグラフィックス画像（領域）については予測処理及びＥＢＣＯＴ以降の処理を実行して符号化し、それ以外の画像（領域）についてはＪ２Ｋにより符号化することができる。
【０００９】
また本発明は、上述のようにして予測処理を行った後にＥＢＣＯＴ方式により符号化された符号データについて、まずＥＢＣＯＴ方式により復号し、復号したデータに対して逆予測処理を行い、元の画像を復元することを特徴とするものである。このＥＢＣＯＴ方式による復号も、Ｊ２Ｋの復号時に用いられている方式であり、ＪＰＥＧ２０００復号化手段に対してバイパスモードを指示することによって、Ｊ２ＫのＥＢＣＯＴより後の処理をバイパスし、ＥＢＣＯＴまでの処理を行わせることができる。
【００１０】
符号化時と同様に、ＪＰＥＧ２０００復号化手段を設けておき、通常のＪ２Ｋによる復号化と、Ｊ２ＫのバイパスモードによるＥＢＣＯＴ以降の処理を実行後に予測処理を行う復号化とを、入力された符号データに応じて切り替えるように構成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、予測処理を行ってＥＢＣＯＴ方式による符号化を行うので、Ｊ２Ｋでは不向きであった文字やグラフィックス画像の可逆圧縮についても、大幅に圧縮率を向上させることができるという効果がある。また、予測手段または逆予測手段を設けるだけで、ＪＰＥＧ２０００符号化手段またはＪＰＥＧ２０００復号化手段をそのまま用いて符号化または復号することができる。さらに、ＪＰＥＧ２０００符号化手段またはＪＰＥＧ２０００復号化手段を設けておけば、通常のＪ２Ｋによる符号化及び復号と、予測処理及びＥＢＣＯＴによる符号化及び復号とを適宜切り替えて利用することができ、符号化する画像などに応じて使い分けることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施の一形態における符号化の構成例を示すブロック図である。図中、１１は予測部、１２はＪＰＥＧ２０００符号化部、１３は制御部である。予測部１１は、入力された画像の各画素について予測処理を行う。予測方法は任意である。この予測部１１としては、例えばＪＰＥＧ−ＬＳの予測器やＰＮＧ、ＤＰＣＭなど、既存の予測符号化方式のソースコーダを適用することができる。
【００１３】
ＪＰＥＧ２０００符号化部１２は、例えば図４に概要を示した構成を有しており、Ｊ２Ｋに従って画像の符号化を行う。またＪ２Ｋでは図４における量子化部４３までの処理をバイパスし、ＥＢＣＯＴ部４４以降の処理により符号化を行うバイパスモードが規定されており、このバイパスモードによる動作も可能である。
【００１４】
制御部１３は、外部からの切替信号に応じて、符号化の処理を切り替える制御を行う。入力される画像に対してＪ２Ｋによる符号化を行う場合には、予測部１１をバイパスしてＪＰＥＧ２０００符号化部１２で符号化の処理を行うように制御する。また、切替信号により切り替えられて予測部１１を用いる場合には、入力される画像を予測部１１に入力して予測処理を行わせ、また、ＪＰＥＧ２０００符号化部１２に対してバイパスモードによる動作を指示して、予測処理後のデータに対してＥＢＣＯＴ部４４以降の符号化処理を行わせる。
【００１５】
ＪＰＥＧ２０００符号化部１２によってＪ２Ｋ方式での符号化を行った場合には、図４でも示したように直交変換符号化方式の一つである離散ウェーブレット変換を行うため、文字やグラフィックス画像など、エッジを保存したい画像で可逆圧縮を行うと圧縮率が低下して符号量が多くなってしまう。本発明では、このような画像については切替信号により予測部１１及びＥＢＣＯＴ方式を用いるように切り替えることによって、直交変換符号化を行わずに予測処理（予測符号化のソースコーダによる処理）を行うことで、可逆性を維持したまま符号量を抑え、圧縮率を向上させることができる。
【００１６】
Ｊ２Ｋ方式と予測及びＥＢＣＯＴによる本発明の符号化方式との切り替えは、例えば画像毎に行うほか、別途、画像の領域認識手段を設け、画像中の領域毎に行ってもよい。いずれの符号化方式を利用したかは、別途情報を残しておくほか、符号データのヘッダ部に含めておいたり、ファイル名の拡張子によって識別可能にしておいてもよい。あるいは、符号化すべき画像データの一部のビットを切り替え情報として用い、予測部１１からＪＰＥＧ２０００符号化部１２に予測結果を入力する際に切り替え情報を付加するように構成してもよい。
【００１７】
なお、図１に示す構成例ではＪＰＥＧ２０００符号化部１２をそのまま用い、制御部１３で動作を切り替えるように構成しているが、常に予測部１１で予測した結果をＪＰＥＧ２０００符号化部１２のバイパスモードで符号化する場合には、ＪＰＥＧ２０００符号化部１２のうち図４に示したＥＢＣＯＴ部４４以降の構成のみを搭載して、予測部１１の予測結果をＥＢＣＯＴ部４４に入力するように構成すればよい。
【００１８】
図２は、本発明の実施の一形態における復号時の構成例を示すブロック図である。図中、２１はＪＰＥＧ２０００復号化部、２２は逆予測部、２３は制御部である。ＪＰＥＧ２０００復号化部２１は、Ｊ２Ｋに従って符号データの復号を行う。またＪ２Ｋの規定に従い、バイパスモードとしてＥＢＣＯＴの処理までを行って、その後の処理をバイパスする動作も可能である。
【００１９】
逆予測部２２は、ＪＰＥＧ２０００復号化部２１をバイパスモードで動作させたときの出力に対して逆予測処理を行い、元の画像を復元する。逆予測処理は、符号化時の予測処理に対応した処理を行うことになる。
【００２０】
制御部１３は、入力された符号データがＪＰＥＧ２０００により符号化されたものであれば、ＪＰＥＧ２０００復号化部２１により復号して元の画像を得るように制御し、入力された符号データが予測処理を行った後にＥＢＣＯＴ方式により符号化された符号データの場合には、ＪＰＥＧ２０００復号化部２１に対してバイパスモードを指示して復号を行わせ、その結果を逆予測部２２で逆予測処理して元の画像を得るように制御する。
【００２１】
なお、いずれの処理を選択するかは、例えば符号化時に符号化方式に関する情報を符号データのファイル名やその拡張子、あるいはファイルのヘッダ部などから取得したり、符号化方式に関する情報が別途存在するのであれば、その情報を取得すればよい。また、符号データ中に存在する場合には、ＪＰＥＧ２０００復号化部２１をバイパスモードで動作させてデータを取り出し、その特定のビットを参照することにより符号化方式を切り替えてもよい。もちろん、外部から復号方式を切り替えるように構成してもよい。
【００２２】
このような構成によって、図１に示した構成により符号化された符号データを、その符号化方式（Ｊ２Ｋ方式か、あるいは予測処理後にＥＢＣＯＴ方式により符号化したか）を切り替えて、元の画像を復元することができる。このとき、予測処理後にＥＢＣＯＴ方式により符号化してあれば、可逆圧縮であることから文字やグラフィックス画像等も忠実に再現することができるとともに、少ない符号量の符号データから画像を再現することができる。
【００２３】
なお、予測結果をＪＰＥＧ２０００符号化部１２のバイパスモードで符号化した符号データを復号するだけであれば、ＪＰＥＧ２０００復号化部２１のうちＥＢＣＯＴ部までの構成のみを搭載して、ＥＢＣＯＴ部からの出力を逆予測部２２で逆予測するように構成すればよい。
【００２４】
図３は、本発明の応用例を示すブロック図である。図中、３１はデコンポーザ、３２は符号化部、３３は画像蓄積部、３４は復号化部、３５は画像出力部、３６は圧縮伸張制御部である。この例ではプリンタにおいて、内部で画像を符号化して画像蓄積部３３に一時保存し、その後復号して画像出力部３５で画像を形成する場合の例を示している。なお、符号化部３２は図１に示した本発明の構成を、また復号化部３４は図２に示した本発明の構成を、それぞれ有している。
【００２５】
デコンポーザ３１は、例えばＰＤＬ（Ｐｒｉｎｔ  Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）により記述されたデータ（ＰＤＬデータ）を受け取り、描画命令に従って画像を描画する処理を行う。描画処理の際に、描画した画像が文字やグラフィックが多い画像であるか、写真などが多い画像であるかを判別し、切替信号を圧縮伸張制御部３６に出力する。また、描画した画像を符号化部３２に出力する。
【００２６】
画像蓄積部３３は、符号化部３２で符号化された符号データを蓄積する。
【００２７】
圧縮伸張制御部３６は、符号化部３２の制御部と復号化部３４の制御部の機能を有しており、デコンポーザ３１からの切替信号に応じて符号化部３２及び復号化部３４の動作を制御する。
【００２８】
以下、簡単に動作の概要を説明する。ＰＤＬデータがデコンポーザ３１に入力されると、デコンポーザ３１はＰＤＬデータに従って描画処理を行う。このとき、描画した画像が文字やグラフィック画像であるのか、あるいはそれ以外の、例えば写真などのラスタデータを含む画像であるのかを判断する。もちろん、この判断手法は任意であり、Ｊ２Ｋで符号化するのが適当か、あるいは予測処理を行ってＪ２ＫのＥＢＣＯＴ以降の処理により符号化するのか適当かを判断できればよい。この判断結果が切替信号として圧縮伸張制御部３６に渡される。
【００２９】
圧縮伸張制御部３６は、デコンポーザ３１からの切替信号を受け取って、符号化部３２の設定を行う。切替信号が、例えば符号化の対象が文字やグラフィック画像等、予測処理とＪ２ＫのＥＢＣＯＴ以降の処理により符号化することが指示された場合には、圧縮伸張制御部３６は符号化部３２の予測部を動作させるとともにＪＰＥＧ２０００符号化部をバイパスモードで動作させるように設定する。
【００３０】
そして、デコンポーザ３１は描画処理した画像を符号化部３２に入力する。符号化部３２では、入力された画像を予測部で予測処理し、その予測結果をＪＰＥＧ２０００符号化部のＥＢＣＯＴ部以降の処理により符号化する。符号データは画像蓄積部３３に格納される。このとき、当該符号データが予測処理及びＥＢＣＯＴ以降の処理により符号化されたものであることを、符号データに対応づけて画像蓄積部３３に格納し、あるいは符号データ中に含めておく。
【００３１】
切替信号が、例えば文字やグラフィック画像以外であるなど、Ｊ２Ｋによる符号化を指示している場合には、圧縮伸張制御部３６は符号化部３２の予測部をバイパスし、ＪＰＥＧ２０００符号化部が通常のモードで動作するように設定する。そして、デコンポーザ３１は描画処理した画像を符号化部３２に入力し、当該画像は符号化部３２のＪＰＥＧ２０００符号化部によりＪ２Ｋ方式で符号化される。符号データは画像蓄積部３３に格納される。このとき、当該符号データがＪ２Ｋ方式により符号化されたものであることを、符号データに対応づけて画像蓄積部３３に格納し、あるいは符号データ中に含めておく。あるいは。このような情報を付加しないことにより予測処理及びＥＢＣＯＴによる符号化した符号データと区別してもよい。
【００３２】
画像出力部３５の準備が整うと、画像蓄積部３３に蓄積される符号データを復号化部３４で復号し、画像出力部３５へ供給する。このとき、圧縮伸張制御部３６は符号データに応じて復号化部３４の設定を行う。すなわち、符号データが符号化部３２で予測処理及びＥＢＣＯＴで符号化されたものである場合には、圧縮伸張制御部３６は復号化部３４のＪＰＥＧ２０００復号化部をバイパスモードで動作させ、その出力を逆予測部で逆予測処理させるように設定する。そして、画像蓄積部３３から符号データを読み出し、復号化部３４のＪＰＥＧ２０００復号化部でＥＢＣＯＴまでの復号処理を行って逆予測部で逆予測処理を行う。逆予測処理で得られた画像は、図示しないその他の処理を施した後、画像出力部３５において画像の形成に用いられる。
【００３３】
符号データがＪ２Ｋ方式により符号化されたものである場合には、圧縮伸張制御部３６は復号化部３４のＪＰＥＧ２０００復号化部を通常のモードで動作させ、逆予測部をバイパスするように設定する。そして、画像蓄積部３３から符号データを読み出し、復号化部３４のＪＰＥＧ２０００復号化部で復号処理を行って元の画像を得る。なお逆予測部はバイパスされ、ＪＰＥＧ２０００復号化部で復号された画像が出力される。得られた画像は、図示しないその他の処理を施した後、画像出力部３５において画像の形成に用いられる。
【００３４】
このようにして、デコンポーザ３１で描画した画像に応じて符号化処理を切り替えるので、それぞれの画像に最適な符号か処理が施され、符号量を抑えることができる。従って画像蓄積部３３に蓄積される符号データのデータ量が減少するため、画像蓄積部３３の容量を抑え、あるいは、より多くの画像を画像蓄積部３３に蓄積することができる。また、Ｊ２Ｋの符号化部及び復号化部をそのまま用い、予測部及び逆予測部を追加するだけで符号量を抑えることができる。
【００３５】
なお、上述の説明では符号化部３２で符号化して画像蓄積部３３に蓄積するまでと、画像蓄積部３３から符号データを取り出して復号化部３４で復号し、画像出力部３５に送るまでとを別々に説明している。このように両者を別々に動作させるほか、画像蓄積部３３をタイミング調整のためのバッファとして用いることもできる。この場合、圧縮伸張制御部３６はデコンポーザ３１からの切替信号により符号化部３２とともに復号化部３４についても設定を行っておき、一連の処理を行うように構成することもできる。
【００３６】
もちろん、上述のようなプリンタへの応用に限らず、通信時に符号化して送信し、受信側で復号して画像を得るような用途や、符号化して保存しておき、利用する際に復号するといった用途など、種々の用途への適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の一形態における符号化の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の一形態における復号時の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の応用例を示すブロック図である。
【図４】Ｊ２Ｋにおける符号化処理の概要を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３８】
１１…予測部、１２…ＪＰＥＧ２０００符号化部、１３…制御部、２１…ＪＰＥＧ２０００復号化部、２２…逆予測部、２３…制御部、３１…デコンポーザ、３２…符号化部、３３…画像蓄積部、３４…復号化部、３５…画像出力部、３６…圧縮伸張制御部、４１…前処理部、４２…ウェーブレット変換部、４３…量子化部、４４…ＥＢＣＯＴ部、４５…後処理部。
【図１】
2007020010.tif 000003
【図２】
2007020010.tif 000004
【図３】
2007020010.tif 000005
【図４】
2007020010.tif 000006