(57)【要約】【課題】HDR画像の高効率な符号化・復号において、復号画像の画質の低減を抑制することができるようにする。【解決手段】本開示の画像処理装置は、対数変換された画像に対して、前記対数変換の逆変換である対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない輝度領域に量子化誤差を集中させるように量子化を行う量子化部と、前記量子化部により量子化されて得られるインデックス画像を符号化する符号化部とを備える。本開示は画像処理装置および方法に適用することができる。【選択図】図１
2013106333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対数変換された画像に対して、前記対数変換の逆変換である対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない輝度領域に量子化誤差を集中させるように量子化を行う量子化部と、
前記量子化部により量子化されて得られるインデックス画像を符号化する符号化部と
を備える画像処理装置。
【請求項２】
前記量子化部は、
対数変換された前記画像の各輝度値のヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
前記ヒストグラム生成部により生成された前記ヒストグラムの輝度領域全体を複数の部分輝度領域に分割する輝度領域分割部と、
前記輝度領域分割部により輝度領域全体が分割されて得られた前記部分輝度領域毎に、各輝度値とインデックス値との対応関係を示す量子化テーブルと、各インデックス値と各クラスの代表値との対応関係を示す代表値テーブルとを生成するテーブル生成部と、
前記テーブル生成部により生成された各部分輝度領域の量子化テーブルを用いて、対数変換された前記画像を量子化し、インデックス画像を生成するインデックス画像生成部と
を備える請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記テーブル生成部は、複数の前記部分輝度領域の内の、前記対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな部分輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない部分輝度領域に前記量子化誤差を集中させるように、前記量子化テーブルおよび前記代表値テーブルを生成する
請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記テーブル生成部は、前記対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな部分輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない部分輝度領域に対して、前記量子化誤差が発生する量子化方法の前記量子化テーブルおよび前記代表値テーブルを生成し、その他の部分輝度領域に対して、前記量子化誤差が発生しない量子化方法の前記量子化テーブルおよび前記代表値テーブルを生成する
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記輝度領域分割部は、前記ヒストグラムの輝度領域全体を、所定の分割点を境とし、前記分割点よりも低輝度の低輝度領域と、前記分割点よりも高輝度の高輝度領域とに分割し、
前記テーブル生成部は、前記対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな前記低輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない前記低輝度領域に対して、ロイドマックス量子化の前記量子化テーブルおよび前記代表値テーブルを生成し、前記対数逆変換による誤差の拡大が比較的大きな前記高輝度領域に対して、可逆量子化の前記量子化テーブルおよび前記代表値テーブルを生成する
請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記符号化部は、前記テーブル生成部により生成された前記代表値テーブルを符号化する
請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記符号化部は、生成した前記代表値テーブルの符号化データを、生成した前記インデックス画像の符号化データに付加する
請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記符号化部は、生成した前記代表値テーブルの符号化データを、生成した前記インデックス画像の符号化データに関連付ける
請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記量子化部は、
前記分割点を設定する分割点設定部をさらに備え、
前記輝度領域分割部は、前記ヒストグラムの輝度領域全体を、前記分割点設定部により設定された前記分割点を境とし、前記低輝度領域と前記高輝度領域とに分割する
請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記符号化部は、インデックス画像をJPEG2000方式で符号化する
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記画像は、高ダイナミックレンジ画像である
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
符号化する画像を対数変換する対数変換部をさらに備え、
前記量子化部は、前記対数変換部により対数変換された前記画像に対して、前記対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない輝度領域に量子化誤差を集中させるように量子化を行う
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
前記対数変換部により対数変換された、浮動小数表現される前記画像を、浮動小数・整数変換する整数変換部をさらに備え、
前記量子化部は、前記整数変換部により浮動小数・整数変換された前記画像に対して、前記対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない輝度領域に量子化誤差を集中させるように量子化を行う
請求項１２に記載の画像処理装置。
【請求項１４】
画像処理装置の画像処理方法であって、
量子化部が、対数変換された画像に対して、前記対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない輝度領域に量子化誤差を集中させるように量子化を行い、
符号化部が、量子化されて得られるインデックス画像を符号化する
画像処理方法。
【請求項１５】
対数変換された画像に、前記対数変換の逆変換である対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない輝度領域に量子化誤差を集中させるような量子化が施されたインデックス画像が符号化されて生成された符号化データを、前記符号化データを生成するための符号化に対応する方法で復号する復号部と、
前記復号部により前記符号化データが復号されて得られた前記インデックス画像に対して、前記量子化に対応する逆量子化を行う逆量子化部と
を備える画像処理装置。
【請求項１６】
前記復号部は、前記インデックス画像の符号化データとともに、前記量子化において適用された量子化テーブルに対応する代表値テーブルの符号化データも復号する
請求項１５に記載の画像処理装置。
【請求項１７】
前記逆量子化部は、前記復号部により復号された前記代表値テーブルを用いて前記インデックス画像の逆量子化を行う
請求項１６に記載の画像処理装置。
【請求項１８】
前記逆量子化部により前記インデックス画像が逆量子化されて得られる、整数表現される前記画像を、整数・浮動小数変換する浮動小数変換部をさらに備える
請求項１７に記載の画像処理装置。
【請求項１９】
前記浮動小数変換部により整数・浮動小数変換されて得られる、浮動小数表現され前記画像を、前記対数逆変換する対数逆変換部をさらに備える
請求項１８に記載の画像処理装置。
【請求項２０】
画像処理装置の画像処理方法であって、
復号部が、対数変換された画像に、前記対数変換の逆変換である対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない輝度領域に量子化誤差を集中させるような量子化が施されたインデックス画像が符号化されて生成された符号化データを、前記符号化データを生成するための符号化に対応する方法で復号し、
逆量子化部が、前記符号化データが復号されて得られた前記インデックス画像に対して、前記量子化に対応する逆量子化を行う
画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、画像処理装置および方法に関し、特に、復号画像の画質を向上させることができるようにした画像処理装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像の高品質化に伴い、１画素あたりの階調数が多い高ダイナミックレンジ（HDR（High Dynamic Range））画像が普及してきている。現在、HDR画像は、視覚特性の推定や外観検査等に応用されており、今後、車載カメラ、監視カメラ、医用画像、天体画像などの分野への応用も期待されている。しかしながら、HDR画像は、１画素あたりの階調数が多いため、そのデータサイズが従来のダイナミックレンジの画像に比べて大きく、例えば記録や伝送の負荷が大きい。そのため、HDR画像を取り扱う場合、従来のダイナミックレンジの画像を取り扱う場合よりも、圧縮・伸張技術（符号化・復号技術）が重要になる。
【０００３】
HDR画像を対象とした符号化（圧縮）手法は幾つか提案されている。例えば、前処理関数によってレンジを非線形圧縮し、JPEG等で符号化する手法がある（例えば、非特許文献１参照）。この手法によれば、HDR画像は、まず視覚特性を考慮した前処理関数が画像全体にかけられ、人の視覚システム（HVS（Human Visual System））の感度が低い輝度範囲がレンジ圧縮される。そして、線形量子化が行われ、最後にJPEG2000方式で符号化（圧縮）される。この手法は非可逆圧縮を前提としており、多くのHDR画像圧縮手法の中でも優れた性能を示していた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】R.Xu, S.N.Pattanaik, C.E.Hughes, "High-Dynamic-Range Still Image Encoding in JPEG2000", IEEE Computer Graphics and Applictions,vol.25, no.6, pp.57-64, 2005
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この方法の場合、圧縮画像を再度HDR画像に復元する際（復号の際）に、画像に対して前処理関数の逆関数がかけられる。この逆関数によって、非可逆圧縮で生じた誤差が増幅してしまい、復元したHDR画像の画質が劣化する恐れがあった。
【０００６】
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、このような高効率な符号化・復号において、復号画像の画質の低減を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一側面は、対数変換された画像に対して、前記対数変換の逆変換である対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない輝度領域に量子化誤差を集中させるように量子化を行う量子化部と、前記量子化部により量子化されて得られるインデックス画像を符号化する符号化部とを備える画像処理装置である。
【０００８】
前記量子化部は、対数変換された前記画像の各輝度値のヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、前記ヒストグラム生成部により生成された前記ヒストグラムの輝度領域全体を複数の部分輝度領域に分割する輝度領域分割部と、前記輝度領域分割部により輝度領域全体が分割されて得られた前記部分輝度領域毎に、各輝度値とインデックス値との対応関係を示す量子化テーブルと、各インデックス値と各クラスの代表値との対応関係を示す代表値テーブルとを生成するテーブル生成部と、前記テーブル生成部により生成された各部分輝度領域の量子化テーブルを用いて、対数変換された前記画像を量子化し、インデックス画像を生成するインデックス画像生成部とを備えることができる。
【０００９】
前記テーブル生成部は、複数の前記部分輝度領域の内の、前記対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな部分輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない部分輝度領域に前記量子化誤差を集中させるように、前記量子化テーブルおよび前記代表値テーブルを生成することができる。
【００１０】
前記テーブル生成部は、前記対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな部分輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない部分輝度領域に対して、前記量子化誤差が発生する量子化方法の前記量子化テーブルおよび前記代表値テーブルを生成し、その他の部分輝度領域に対して、前記量子化誤差が発生しない量子化方法の前記量子化テーブルおよび前記代表値テーブルを生成することができる。
【００１１】
前記輝度領域分割部は、前記ヒストグラムの輝度領域全体を、所定の分割点を境とし、前記分割点よりも低輝度の低輝度領域と、前記分割点よりも高輝度の高輝度領域とに分割し、前記テーブル生成部は、前記対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな前記低輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない前記低輝度領域に対して、ロイドマックス量子化の前記量子化テーブルおよび前記代表値テーブルを生成し、前記対数逆変換による誤差の拡大が比較的大きな前記高輝度領域に対して、可逆量子化の前記量子化テーブルおよび前記代表値テーブルを生成することができる。
【００１２】
前記符号化部は、前記テーブル生成部により生成された前記代表値テーブルを符号化することができる。
【００１３】
前記符号化部は、生成した前記代表値テーブルの符号化データを、生成した前記インデックス画像の符号化データに付加することができる。
【００１４】
前記符号化部は、生成した前記代表値テーブルの符号化データを、生成した前記インデックス画像の符号化データに関連付けることができる。
【００１５】
前記量子化部は、前記分割点を設定する分割点設定部をさらに備え、前記輝度領域分割部は、前記ヒストグラムの輝度領域全体を、前記分割点設定部により設定された前記分割点を境とし、前記低輝度領域と前記高輝度領域とに分割することができる。
【００１６】
前記符号化部は、インデックス画像をJPEG2000方式で符号化することができる。
【００１７】
前記画像は、高ダイナミックレンジ画像であることができる。
【００１８】
符号化する画像を対数変換する対数変換部をさらに備え、前記量子化部は、前記対数変換部により対数変換された前記画像に対して、前記対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない輝度領域に量子化誤差を集中させるように量子化を行うことができる。
【００１９】
前記対数変換部により対数変換された、浮動小数表現される前記画像を、浮動小数・整数変換する整数変換部をさらに備え、前記量子化部は、前記整数変換部により浮動小数・整数変換された前記画像に対して、前記対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない輝度領域に量子化誤差を集中させるように量子化を行うことができる。
【００２０】
本開示の一側面は、また、画像処理装置の画像処理方法であって、量子化部が、対数変換された画像に対して、前記対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない輝度領域に量子化誤差を集中させるように量子化を行い、符号化部が、量子化されて得られるインデックス画像を符号化する画像処理方法である。
【００２１】
本開示の他の側面は、対数変換された画像に、前記対数変換の逆変換である対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない輝度領域に量子化誤差を集中させるような量子化が施されたインデックス画像が符号化されて生成された符号化データを、前記符号化データを生成するための符号化に対応する方法で復号する復号部と、前記復号部により前記符号化データが復号されて得られた前記インデックス画像に対して、前記量子化に対応する逆量子化を行う逆量子化部とを備える画像処理装置である。
【００２２】
前記復号部は、前記インデックス画像の符号化データとともに、前記量子化において適用された量子化テーブルに対応する代表値テーブルの符号化データも復号することができる。
【００２３】
前記逆量子化部は、前記復号部により復号された前記代表値テーブルを用いて前記インデックス画像の逆量子化を行うことができる。
【００２４】
前記逆量子化部により前記インデックス画像が逆量子化されて得られる、整数表現される前記画像を、整数・浮動小数変換する浮動小数変換部をさらに備えることができる。
【００２５】
前記浮動小数変換部により整数・浮動小数変換されて得られる、浮動小数表現され前記画像を、前記対数逆変換する対数逆変換部をさらに備えることができる。
【００２６】
本開示の他の側面は、また、画像処理装置の画像処理方法であって、復号部が、対数変換された画像に、前記対数変換の逆変換である対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない輝度領域に量子化誤差を集中させるような量子化が施されたインデックス画像が符号化されて生成された符号化データを、前記符号化データを生成するための符号化に対応する方法で復号し、逆量子化部が、前記符号化データが復号されて得られた前記インデックス画像に対して、前記量子化に対応する逆量子化を行う画像処理方法である。
【００２７】
本開示の一側面においては、対数変換された画像に対して、対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない輝度領域に量子化誤差を集中させるように量子化が行われ、量子化されて得られるインデックス画像が符号化される。
【００２８】
本開示の他の側面においては、対数変換された画像に、対数変換の逆変換である対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない輝度領域に量子化誤差を集中させるような量子化が施されたインデックス画像が符号化されて生成された符号化データが、符号化データを生成するための符号化に対応する方法で復号され、符号化データが復号されて得られたインデックス画像に対して、量子化に対応する逆量子化が行われる。
【発明の効果】
【００２９】
本開示によれば、画像を処理することが出来る。特に、復号画像の画質の低減を抑制しながら高効率な符号化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】画像符号化装置の主な構成例を示すブロック図である。
【図２】対数変換・対数逆変換を説明する図である。
【図３】対数逆変換による誤差の影響を説明する図である。
【図４】量子化部の主な構成例を示すブロック図である。
【図５】Nビット画像のヒストグラムと領域分割を説明する図である。
【図６】符号化処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図７】量子化処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図８】画像復号装置の主な構成例を示すブロック図である。
【図９】逆量子化部の主な構成例を示すブロック図である。
【図１０】復号処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１１】逆量子化処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１２】符号化・復号方式毎のPSNR結果の比較を説明する図である。
【図１３】パーソナルコンピュータの主な構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、発明を実施するための形態（以下実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（画像符号化装置）
２．第２の実施の形態（画像復号装置）
３．第３の実施の形態（シミュレーション）
４．第４の実施の形態（パーソナルコンピュータ）
【００３２】
＜１．第１の実施の形態＞
［画像符号化装置］
図１は、画像符号化装置の主な構成例を示すブロック図である。図１に示される画像符号化装置１００は、入力される高ダイナミックレンジ画像（HDR（High Dynamic Range）画像）のデータ（HDR画像データ）を非可逆な方法で符号化し、符号化データ（コードストリーム）を出力する。
【００３３】
図１に示されるように、画像符号化装置１００は、対数変換部１０１、整数変換部１０２、量子化部１０３、およびJPEG2000符号化部１０４を有する。つまり、画像符号化装置１００は、基本的に、非可逆なJPEG2000符号化方式でHDR画像データを符号化する符号化装置であるが、より効率よく符号化する為に、視覚特性を考慮した前処理を画像全体に行って、人の視覚システム（HVS（HumanVisual System））の感度が低い輝度範囲をレンジ圧縮してから、非可逆なJPEG2000符号化方式の符号化を行う。
【００３４】
画像符号化装置１００に入力されるHDR画像データ１１１の画像（HDR画像）は、高ダイナミックレンジの画像であればどのような画像であってもよく、画素値のビット深度やデータ型等は任意である。なお、以下においては、一例として、HDR画像データ１１１の画素値は、３２ビットの浮動小数値で表現されるものとする。
【００３５】
対数変換部１０１は、入力されたHDR画像データ１１１を、以下の式（１）のように対数変換する。なお、［R,G,B］は、対数変換前の（３２ビット浮動小数で表現される）HDR画像のRGB各成分を示し、［R',G',B'］は、対数変換後のRGB成分を示す。
【００３６】
［R',G',B'］＝log（［R,G,B］）  ・・・（１）
【００３７】
対数変換部１０１は、対数変換後のHDR画像データ１１２を整数変換部１０２に供給する。
【００３８】
整数変換部１０２は、対数変換部１０１から供給される対数変換後のHDR画像データ１１２に対して整数変換（浮動小数・整数変換とも称する）を行い、Ｎビット（Ｎは任意の自然数）整数値f(x:N)で表現されるHDR画像データに変換する。例えば、整数変換部１０２は、対数変換後のHDR画像データ１１２を、以下の式（２）のようにround関数（すなわち、四捨五入）を用いて変換する。
【００３９】
f(x:N)＝round[(x-xmin)/(x-xmax)×2N-1]  ・・・（２）
【００４０】
式（２）において、xmaxは、対数変換されたRGB各成分の最大値を示し、xminは、対数変換されたRGB各成分の最小値を示す。また、Ｎは、整数変換後のビット数を示す。
【００４１】
整数変換部１０２は、整数変換後のHDR画像データ１１３を量子化部１０３に供給する。
【００４２】
つまり、対数変換部１０１および整数変換部１０２は、入力されたHDR画像データ１１１に対して、以下の式（３）に示されるような、対数変換や整数変換（浮動小数・整数変換）を含む前処理を行い、３２ビットの浮動小数値（R［R,G,B］を、Ｎビットの整数値［R[N],G[N},B[N]］に変換する。
【００４３】
［R[N],G[N},B[N]］＝f([R',G',B']:N)  ・・・（３）
【００４４】
このような前処理により、HVSにおいて感度が低い輝度範囲がレンジ圧縮される。図２Ａは、以上のような対数変換を含む前処理関数の特性曲線の例を示している。図２Ａのグラフの特性曲線の例に示されるように、HVS感度が低いとされる高輝度領域が、前処理に含まれる対数変換によってレンジ圧縮される。これにより符号化効率を向上させることができる。
【００４５】
なお、復号時には、このように対数変換されたHDR画像データに対して、この前処理関数に対応する逆処理関数を用いた逆処理が行われる。この逆処理には、前処理に含まれる対数変換の逆処理である対数逆変換（指数変換とも称する）や、前処理に含まれる整数変換の逆処理である浮動小数変換（整数・浮動小数変換とも称する）が含まれる。
【００４６】
例えば、符号化時に、３２ビットの浮動小数で表現されるHDR画像データが前処理され、Ｎビットの整数で表現されるHDR画像データに変換されるとすると、復号時には、そのＮビットの整数値で表現されるHDR画像データが、逆処理され、３２ビットの浮動小数で表現されるHDR画像データに変換される。前処理関数が図２Ａのグラフに示される例の場合、逆処理関数の特性曲線は、図２Ｂのグラフのようになる。
【００４７】
ここで符号化・復号処理は非可逆であるので、復号画像には、符号化前の画像に対する誤差が生じる。この誤差は、逆処理関数の影響を受ける。この逆処理関数による影響は、図２Ｂの特性曲線からわかるように、濃度値（以降、輝度値と称する）によって異なる。すなわち、JPEG2000符号化方式での誤差最小となる最適な符号化は、逆処理後のHDR画像（復号画像）での最適値を保証しない。つまり、誤差最小となるように符号化・復号処理を行っても、復号画像において誤差最小となるとは限らない。
【００４８】
JPEG2000符号化を利用することにより、高効率な符号化を実現することができる。しかしながら、符号化により生じた誤差は、このように逆処理関数によって、特に高輝度領域において増幅してしまう恐れがあった。
【００４９】
図３は、その様子の例を説明する図である。図３に示されるように、JPEG2000符号化により、低輝度領域の特定の画素において誤差εLが生じ、高輝度領域の特定の画素において誤差εRが生じるとする。図３の例の場合、εL > εRであるにも関わらず、逆処理関数に通した後では、低輝度領域の誤差EL < 高輝度領域の誤差ERとなる。このように逆処理関数を通すことにより、高輝度領域の誤差が増大し、誤差が逆転する可能性があった。
【００５０】
前処理されてレンジ圧縮されたHDR画像のヒストグラムの分布にもよるが、多くは高輝度領域に分布を有している。したがって、上述したように高輝度領域の誤差が増大すると、画像全体の誤差が増大する可能性が高い。つまり、復元したHDR画像（復号画像）の画質劣化が増大する恐れがあった。
【００５１】
換言するに、復元したHDR画像（復号画像）の画質劣化を抑制するためには、復号時の逆処理関数により誤差が増大される高輝度領域における誤差の発生を出来るだけ抑制する（低輝度領域に誤差を集中させる）のが望ましい。
【００５２】
そこで、画像符号化装置１００は、JPEG2000符号化を行う前に、復号時の逆処理関数による誤差の拡大が小さな（若しくは拡大しない）輝度領域に量子化誤差を集中させるように量子化を行う。
【００５３】
量子化部１０３は、Ｎビット整数値で表現されるHDR画像データ１１３を量子化し、Ｍ（Ｍは、Ｎより小さい自然数）ビット整数値で表現されるインデックス画像データ１１４に変換する。その際、量子化部１０３は、復号時の逆処理関数による誤差の拡大が小さな（若しくは拡大しない）、より低輝度の領域に量子化誤差を集中させるように量子化を行う。
【００５４】
例えば、量子化部１０３は、HDR画像データ１１３の画素値のヒストグラムにおいて輝度領域を複数に分割し、復号時の逆処理関数による誤差の拡大が大きい輝度領域の画素値に対して、量子化誤差の発生を抑制するような方法で量子化を行い、復号時の逆処理関数による誤差の拡大が小さな（若しくは拡大しない）輝度領域の画素値に対して、量子化誤差を集中させるように量子化を行う。
【００５５】
より具体的には、例えば、量子化部１０３は、輝度領域全体を低輝度領域と高輝度領域の２つに分割し、復号時の逆処理関数による誤差の拡大が比較的大きな高輝度領域の画素値に対して可逆量子化を行い、復号時の逆処理関数による誤差の拡大が比較的小さな（若しくは拡大しない）低輝度領域の画素値に対して非可逆量子化を行う。
【００５６】
このようにすることにより、量子化部１０３は、復号時の逆処理関数による誤差の拡大が比較的小さな（若しくは拡大しない）低輝度領域に量子化誤差を集中させることができる。これにより、量子化部１０３は、全体の誤差を抑制することができ、HDR画像の高効率な符号化・復号においても、復号画像の画質劣化を抑制することができる。
【００５７】
なお、高輝度領域に対する量子化方法は、低輝度領域に対する量子化方法よりも量子化誤差が少ない方法であればよく、非可逆な量子化であってもよい。ただし、より誤差の発生を抑制するためには、可逆量子化を適用する方が望ましい。
【００５８】
また、低輝度領域に対する量子化は、高輝度領域に対する量子化よりも量子化誤差の少ない非可逆な方法であればどのような方法であってもよい。例えば、高効率なLloyd-Max（ロイドマックス）量子化を適用しても良い（例えば、Lloyd,"Least squares quantization in PCM",IEEE Transactions,Information Theory,vol.IT-28, no.2, pp.129-137, Mar.1982を参照）。
【００５９】
量子化部１０３は、このような量子化により得られたインデックス画像データ１１４をJPEG2000符号化部１０４に供給する。また、量子化部１０３は、この量子化において、復号時の逆量子化に使用される代表値テーブルを生成し、JPEG2000符号化部１０４に供給する。
【００６０】
JPEG2000符号化部１０４は、入力されたインデックス画像データ１１４を非可逆なJPEG2000符号化方式により符号化し、符号化データ（コードストリーム）を生成する。量子化部１０３が上述したように量子化を行うことにより、輝度領域全体でみると、非可逆符号化が行われていることになる。
【００６１】
なお、JPEG2000符号化部１０４は、入力された代表値テーブルも同様に符号化し、その符号化データを生成する。JPEG2000符号化部１０４は、これらの符号化データ（コードストリーム）を多重化（付加）する。
【００６２】
JPEG2000符号化部１０４は、生成した符号化データ（コードストリーム）１１５を、画像符号化装置１００の外部に出力する。
【００６３】
以上のように、量子化部１０３が、復号時の逆処理関数による誤差の拡大が比較的小さな（若しくは拡大しない）輝度領域に誤差を集中させるように量子化を行うので、画像符号化装置１００は、輝度領域全体における誤差を抑制することができ、復号画像の画質の低減を抑制することができる。
【００６４】
なお、以下においては、量子化部１０３が、HDR画像データ１１３のヒストグラムにおいて、輝度領域を、所定の分割点を境に低輝度領域と高輝度領域の２つに分割し、高輝度領域の画素値に対して可逆量子化を行い、低輝度領域の画素値に対してLloyd-Max量子化を行うものとして説明を行う。
【００６５】
［量子化部］
図４は、量子化部１０３の主な構成例を示すブロック図である。図４に示されるように、量子化部１０３は、ヒストグラム測定部１５１、分割点設定部１５２、輝度領域分割部１５３、可逆量子化テーブル生成部１５４、LloydMaxテーブル生成部１５５、およびインデックス画像生成部１５６を有する。
【００６６】
量子化部１０３には、HDR画像データ１６１が入力される。このHDR画像データ１６１は、HDR画像データ１１３に相当する。つまり、HDR画像データ１６１は、３２ビットの浮動小数値で表現されるHDR画像データ１１１が対数変換され、さらに整数変換（浮動小数・整数変換）されて生成された、Ｎビットの整数値で表現される画像データである。このHDR画像データ１６１は、ヒストグラム測定部１５１およびインデックス画像生成部１５６に供給される。
【００６７】
ヒストグラム測定部１５１は、入力されたHDR画像データ１６１のヒストグラムH（k）（k＝0乃至2N-1）を生成する。ヒストグラム測定部１５１は、このHDR画像データ１６１の各画素値の分布を調べ、例えば、図５に示されるようなヒストグラム（輝度値（画素値）毎の出現頻度分布）H（k）を生成する。
【００６８】
ヒストグラム測定部１５１は、このように生成したヒストグラムH（k）１６２を輝度領域分割部１５３に供給する。
【００６９】
分割点設定部１５２は、ヒストグラムH（k）１６２について、輝度領域を分割する分割点Ｔを設定する。この分割点Ｔ（すなわち、輝度領域の境界）とする輝度値は任意である。また、分割点Ｔは、予め定められた所定の輝度値であってもよいし、例えば、ユーザ、または、外部の処理部や装置等からの指示や要求に基づいて設定される輝度値であってもよい。
【００７０】
なお、分割点設定部１５２が設定する分割点Ｔの数は任意であるが、以下においては、一例として、分割点設定部１５２が１つの分割点Ｔを設定するものとする。その場合、分割点Ｔより低輝度の領域を低輝度領域R1とし、分割点Ｔより高輝度の領域を高輝度領域R2とし、低輝度領域R1に属する、出現数が非ゼロの輝度値である有効輝度値の個数をP1とし、高輝度領域R2に属する有効輝度値の個数をP2とすると、分割点設定部１５２は、以下の式（４）を満たすように、分割点Ｔを設定する。
【００７１】
P2 < 2M  ・・・（４）
【００７２】
分割点設定部１５２は、設定した分割点Ｔの輝度値を示す情報１６３を、輝度領域分割部１５３に供給する。
【００７３】
輝度領域分割部１５３は、図５に示されるように、ヒストグラム測定部１５１から供給されるヒストグラム１６２の輝度領域を、分割点設定部１５２から供給される情報１６３により示される分割点Ｔを境として低輝度領域R1と高輝度領域R2とに分割する。
【００７４】
輝度領域分割部１５３は、低輝度領域R1の有効輝度値１６５をLloydMaxテーブル生成部１５５に供給し、高輝度領域R2の有効輝度値１６４を可逆量子化テーブル生成部１５４に供給する。つまり、P1個のデータ（有効輝度値）がLloydMaxテーブル生成部１５５に供給され、P2個のデータ（有効輝度値）が可逆量子化テーブル生成部１５４に供給される。
【００７５】
可逆量子化テーブル生成部１５４は、高輝度領域R2について、P2個の有効輝度値１６４をP2クラスに分類する量子化テーブルQ（k2）（k2＝T+1乃至2N-1）を生成する。また、可逆量子化テーブル生成部１５４は、各クラスにインデックス番号を振る。
【００７６】
また、可逆量子化テーブル生成部１５４は、各クラス（インデックス値）に対応した代表輝度値を決定し、代表値テーブルC（n2）（n2＝2M-P2乃至2M-1）を生成する。
【００７７】
これにより、残りの量子化すべき有効輝度数は、2M-P2となる。
【００７８】
可逆量子化テーブル生成部１５４は、生成した量子化テーブルQ（k2）および代表値テーブルC（n2）を含むテーブル情報１６６を、インデックス画像生成部１５６に供給する。
【００７９】
LloydMaxテーブル生成部１５５は、低輝度領域R1について、P1個の有効輝度値１６５を（2M-P2）クラスに分類する量子化テーブルQ（k1）（k1＝0乃至T）を生成する。また、LloydMaxテーブル生成部１５５は、各クラスにインデックス番号を振る。
【００８０】
また、LloydMaxテーブル生成部１５５は、各クラス（インデックス値）に対応した代表輝度値を決定し、代表値テーブルC（n1）（n1＝0乃至2M-P2-1）を生成する。
【００８１】
LloydMaxテーブル生成部１５５は、生成した量子化テーブルQ（k1）および代表値テーブルC（n1）を含むテーブル情報１６７を、インデックス画像生成部１５６に供給する。
【００８２】
インデックス画像生成部１５６は、量子化テーブルQ（k1）と量子化テーブルQ（k2）を合成して全輝度領域に対する量子化テーブルQ（k）（k＝0乃至2N-1）を生成する。また、インデックス画像生成部１５６は、代表値テーブルC（n1）と代表値テーブルC（n2）を合成して全輝度領域に対する代表値テーブルC（n）（n＝0乃至2M-1）を生成する。
【００８３】
インデックス画像生成部１５６は、生成した量子化テーブルQ（k）を用いて、HDR画像データ１６１を量子化する。例えば、HDR画像データ１６１の画像を画像Ｏとすると、インデックス画像生成部１５６は、量子化テーブルQ（k）によるマッピングを行うことで、以下の式（５）のように、Ｎビット整数値で表現される画像Ｏを、Ｍビット整数値で表現されるインデックス画像Iを生成する。
【００８４】
I＝Q（Ｏ）  ・・・（５）
【００８５】
つまり、インデックス画像生成部１５６は、復号時の逆処理関数による誤差の拡大が比較的小さな（若しくは拡大しない）低輝度領域R1の画素値を非可逆なLloyd-Max量子化し、復号時の逆処理関数による誤差の拡大が大きな高輝度領域R2の画素値を可逆量子化する。
【００８６】
Q（k）の値域は、０≦Q（k）<2Mなので、作成されたインデックス画像Iの値域も０≦Q（k）<2Mであり、Ｍビットで表現される。
【００８７】
インデックス画像生成部１５６は、生成したインデックス画像Iのデータ（インデックス画像データ１６８（図１のインデックス画像データ１１４に相当する））を、JPEG2000符号化部１０４（図１）に供給し、JPEG2000符号化方式で符号化させる。
【００８８】
また、インデックス画像生成部１５６は、生成した代表値テーブルC（n）を含むテーブル情報１６９をJPEG2000符号化部１０４（図１）に供給し、JPEG2000符号化方式で符号化させる。
【００８９】
以上のように量子化を行うことにより、量子化部１０３は、上述した逆処理関数による誤差の拡大が比較的大きな高輝度領域R2の量子化誤差の発生を抑制し、復号時の逆処理関数による誤差の拡大が比較的小さな（若しくは拡大しない）低輝度領域R1に量子化誤差を集中させることができる。つまり、量子化部１０３は、このような量子化を行うことにより、全体の誤差を抑制することができ、HDR画像の高効率な符号化・復号においても、復号画像の画質劣化を抑制することができる。
【００９０】
［符号化処理の流れ］
次に、以上のような画像符号化装置１００により実行される符号化処理の流れの例を、図６のフローチャートを参照して説明する。
【００９１】
符号化処理が開始されると、画像符号化装置１００の対数変換部１０１は、ステップＳ１０１において、高ダイナミックレンジ画像（HDR画像）を対数変換する。
【００９２】
ステップＳ１０２において、整数変換部１０２は、ステップＳ１０１の処理により対数変換された、３２ビット浮動小数値で表現されるHDR画像を、Ｎビットの整数値で表現されるHDR画像に変換する。
【００９３】
ステップＳ１０３において、量子化部１０３は、Ｎビットの整数値で表現されるHDR画像に対して、復号時の逆処理関数による誤差の拡大が比較的大きな輝度領域での誤差の発生を抑制するように量子化処理を行い、インデックス画像を生成する。この量子化処理の詳細については後述する。
【００９４】
ステップＳ１０４において、JPEG2000符号化部１０４は、ステップＳ１０３の処理により生成されたインデックス画像を非可逆なJPEG2000符号化方式で符号化する。
【００９５】
また、ステップＳ１０５において、JPEG2000符号化部１０４は、ステップＳ１０３の処理により生成された代表値テーブルC（n）を符号化し、その符号化データを、インデックス画像の符号化データの所定の位置（例えばヘッダ部やペイロード部等）に付加（多重化）する。
【００９６】
なお、この付加（多重化）には、代表値テーブルC（n）の符号化データと、インデックス画像の符号化データとを直接的若しくは間接的に関連付けることも含まれる。すなわち、JPEG2000符号化部１０４が、生成したこれらの符号化データを互いに関連付け、両者をともに伝送若しくは記録するようにしてもよい。また、互いに関連付けられた両者を、互いに異なる方法やタイミングで伝送したり、記憶したりするようにしてもよい。さらに、両者を、互いに異なる領域や記録媒体に記録させたり、互いに異なる媒体を介して伝送させたりするようにしてもよい。
【００９７】
ステップＳ１０５の処理が終了すると、JPEG2000符号化部１０４は、符号化データ１１５を出力し、符号化処理を終了する。
【００９８】
［量子化処理の流れ］
次に、図７のフローチャートを参照して、図６のステップＳ１０３において実行される量子化処理の流れの例を説明する。
【００９９】
量子化処理が開始されると、ステップＳ１２１において、ヒストグラム測定部１５１は、Ｎビット整数値で表現される、対数変換されたHDR画像のヒストグラムを検出し、ヒストグラムH（k）を生成する。
【０１００】
ステップＳ１２２において、分割点設定部１５２は、分割点Ｔを設定する。
【０１０１】
ステップＳ１２３において、輝度領域分割部１５３は、ステップＳ１２２において設定された分割点Ｔにおいて、ステップＳ１２１において生成されたヒストグラムの輝度領域を領域分割する。
【０１０２】
ステップＳ１２４において、可逆量子化テーブル生成部１５４は、高輝度領域R2の画素に対する可逆量子化用の量子化テーブルQ（k2）および代表値テーブルC（n2）を生成する。
【０１０３】
ステップＳ１２５において、LloydMaxテーブル生成部１５５は、低輝度領域R1の画素に対するLloydMax量子化用のテーブルQ（k1）および代表値テーブルC（n1）を生成する。
【０１０４】
ステップＳ１２６において、インデックス画像生成部１５６は、ステップＳ１２４において生成された可逆量子化用の量子化テーブルQ（k2）と、ステップＳ１２５において生成されたLloydMax量子化用の量子化テーブルQ（k1）とを用いて量子化テーブルQ（k）を生成し、その量子化テーブルQ（k）を用いて、Ｎビット整数値で表現される、対数変換されたHDR画像を量子化し、インデックス画像を生成する。
【０１０５】
ステップＳ１２７において、インデックス画像生成部１５６は、ステップＳ１２６の処理により生成したインデックス画像をJPEG2000符号化部１０４に供給し、符号化させる。
【０１０６】
また、ステップＳ１２８において、インデックス画像生成部１５６は、ステップＳ１２４において生成された可逆量子化用の代表値テーブルC（n2）と、ステップＳ１２５において生成されたLloydMax量子化用の代表値テーブルC（n1）とを用いて代表値テーブルC（n）を生成する。インデックス画像生成部１５６は、生成した代表値テーブルC（n）をJPEG2000符号化部１０４に供給し、符号化させる。
【０１０７】
ステップＳ１２８が終了すると、インデックス画像生成部１５６は、量子化処理を終了し、処理を図６に戻す。
【０１０８】
以上のように各処理を行うことにより、画像符号化装置１００は、HDR画像の高効率な符号化・復号においても、復号画像の画質劣化を抑制することができる。
【０１０９】
なお、図１に画像符号化装置１００の構成例を示したが、画像符号化装置１００の構成は、この例に限らない。画像符号化装置１００は、対数変換されたHDR画像に対して、上述したように、復号時の逆処理関数による誤差の拡大が比較的小さな（若しくは拡大しない）低輝度領域に量子化誤差を集中させるように量子化を行う量子化部１０３と、その量子化部１０３により量子化されて得られるインデックス画像を符号化するJPEG2000符号化部１０４を有していれば良く、その他の構成は任意である。
【０１１０】
また、以上においては、量子化部１０３により生成されたインデックス画像データ１１４がJPEG2000符号化方式で符号化されるように説明したが、この符号化方式は任意である。つまり、JPEG2000符号化部１０４がどのような符号化方式でインデックス画像データ１１４を符号化するようにしてもよい。
【０１１１】
＜２．第２の実施の形態＞
［画像復号装置］
次に、第１の実施の形態において説明した画像符号化装置１００により生成される符号化データ（コードストリーム）の復号について説明する。
【０１１２】
図８は、画像復号装置の主な構成例を示すブロック図である。図８に示される画像復号装置２００は、画像符号化装置１００により生成された符号化データ（コードストリーム）を復号し、復号画像を得る装置である。すなわち、画像復号装置２００は、対数変換等の前処理が施されたHDR画像が、復号時の逆処理関数による誤差の拡大が比較的小さな（若しくは拡大しない）低輝度領域に量子化誤差を集中させるように量子化されてから符号化された符号化データ（コードストリーム）を復号する。
【０１１３】
つまり、画像復号装置２００は、この符号化データ（コードストリーム）を、適用された符号化方法に対応する方法で復号し、適用された量子化方法に対応する方法で逆量子化し、適用された前処理の逆処理を施すことにより、HDR画像を復元する。
【０１１４】
図８に示されるように、画像復号装置２００は、JPEG2000復号部２０１、逆量子化部２０２、浮動小数変換部２０３、および対数逆変換部２０４を有する。
【０１１５】
JPEG2000復号部２０１は、画像復号装置２００に入力され符号化データ（コードストリーム）２１１を、JPEG2000復号方式で復号する。つまり、JPEG2000復号部２０１は、図１のJPEG2000符号化部１０４が行った符号化に対応する方法で符号化データ（コードストリーム）２１１を復号し、インデックス画像データ２１２を生成する。なお、JPEG2000符号化部１０４がJPEG2000符号化方式以外の方式で符号化を行う場合、JPEG2000復号部２０１もその方式で復号を行う。
【０１１６】
このようにして生成されるインデックス画像データ２１２は、図１のインデックス画像データ１１４を復元したものである（非可逆符号化・復号が行われるのでインデックス画像データ１１４と同一ではない）。
【０１１７】
JPEG2000復号部２０１は、生成したインデックス画像データ２１２を逆量子化部２０２に供給する。
【０１１８】
また、JPEG2000復号部２０１は、画像復号装置２００に入力され符号化データ（コードストリーム）２１１に含まれる、若しくは、画像復号装置２００に入力され符号化データ（コードストリーム）２１１に関連付けられた代表値テーブルC（n）の符号化データを、同様に復号し、逆量子化部２０２に供給する。この代表値テーブルC（n）は、第１の実施の形態において上述したように、量子化部１０３において生成された代表値テーブルC（n）であり、量子化部１０３による量子化に用いられた量子化テーブルQ（k）に対応するものである。
【０１１９】
逆量子化部２０２は、供給されたインデックス画像データ２１２を、量子化部１０３の量子化に対応する方法で逆量子化する。つまり、逆量子化部２０２は、Ｍビット整数値で表現されるインデックス画像データ２１２を逆量子化し、Ｎビット整数値で表現されるHDR画像データ２１３に変換する。このHDR画像データ２１３は、図１のHDR画像データ１１３を復元したものである（非可逆符号化・復号が行われるのでHDR画像データ１１３と同一ではない）。
【０１２０】
その際、画像符号化装置１００から供給された代表値テーブルC（n）を用いて逆量子化を行うことにより、逆量子化部２０２は、可逆量子化された、復号時の逆処理関数による誤差の拡大が比較的大きな高輝度領域のインデックス値と、Lloyd-Max符号化（非可逆符号化）された、復号時の逆処理関数による誤差の拡大が比較的小さな（若しくは拡大しない）低輝度領域のインデックス値をそれぞれ正しく逆量子化することができる。
【０１２１】
したがって、逆量子化部２０２は、復号時の逆処理関数による誤差の拡大が比較的小さな（若しくは拡大しない）低輝度領域に量子化誤差を集中させることができる。これにより、逆量子化部２０２は、全体の誤差を抑制することができ、HDR画像の高効率な符号化・復号においても、復号画像の画質劣化を抑制することができる。
【０１２２】
逆量子化部２０２は、HDR画像データ２１３を浮動小数変換部２０３に供給する。
【０１２３】
浮動小数変換部２０３は、供給された、Ｎビット整数値で表現されるHDR画像データ２１３を、整数変換部１０２による整数変換（浮動小数・整数変換）に対応する方法で浮動小数変換（整数・浮動小数変換）し、浮動小数で表現されるHDR画像データ２１４を生成する。このHDR画像データ２１４は、図１のHDR画像データ１１２を復元したものである（非可逆符号化・復号が行われるのでHDR画像データ１１２と同一ではない）。
【０１２４】
浮動小数変換部２０３は、HDR画像データ２１４を対数逆変換部２０４に供給する。
【０１２５】
対数逆変換部２０４は、供給されたHDR画像データ２１４を、対数変換部１０１による対数変換に対応する方法で対数逆変換（指数変換）し、３２ビットの浮動小数で表現されるHDR画像データ２１４を生成する。このHDR画像データ２１５は、図１のHDR画像データ１１１を復元したものである（非可逆符号化・復号が行われるのでHDR画像データ１１１と同一ではない）。
【０１２６】
つまり、浮動小数変換部２０３および対数逆変換部２０４は、対数変換部１０１および整数変換部１０２による前処理の逆処理を行う。つまり、浮動小数変換部２０３および対数逆変換部２０４は、例えば、図２Ｂに示される逆処理関数を用いた変換処理（浮動小数変換や対数逆変換を含む処理）を行う。
【０１２７】
対数逆変換部２０４は、HDR画像データ２１５を画像復号装置２００の外部に出力する。このHDR画像データ２１５は、例えば、他の装置に伝送されたり、記録媒体に記録されたり、画像として表示されたり、任意の画像処理が施されたりする。
【０１２８】
以上のように、逆量子化部２０２が、量子化部１０３の量子化に対応する方法で（代表値テーブルC（n）を用いて）逆量子化を行うので、画像復号装置２００は、輝度領域全体における誤差を抑制することができ、復号画像の画質の低減を抑制することができる。
【０１２９】
［逆量子化部］
図９は、逆量子化部２０２の主な構成例を示すブロック図である。
【０１３０】
図９に示されるように逆量子化部２０２は、代表値画像生成部２５１および代表値テーブル記憶部２５２を有する。
【０１３１】
図８のJPEG2000復号部２０１から供給される代表値テーブルC（n）２６１は、代表値画像生成部２５１に供給される。代表値画像生成部２５１は、その代表値テーブルC（n）を、代表値テーブル記憶部２５２に供給し、記憶させる。
【０１３２】
また、代表値画像生成部２５１には、JPEG2000復号部２０１からインデックス画像データ２６２が供給される。このインデックス画像データ２６２は、図８のインデックス画像データ２１２に対応する。
【０１３３】
代表値画像生成部２５１は、代表値テーブル記憶部２５２に記憶させた代表値テーブルC（n）を用いて、インデックス画像データ２６２を逆量子化する。例えば、代表値画像生成部２５１は、以下の式（６）のように、インデックス画像Iの各インデックス値を、その値に対応する代表値テーブルC（n）の代表値に置き換える。これにより、インデックス画像Iは、Ｎビット整数値のHDR画像Ｏ’に変換される。
【０１３４】
Ｏ’＝C（I）  ・・・（６）
【０１３５】
このように生成された代表値により構成される画像（代表値画像）のデータ２６３は、図８のHDR画像データ２１３に対応する。
【０１３６】
以上のように、代表値画像生成部２５１は、代表値テーブルC（n）に基づいて逆量子化を行うことにより、各領域のインデックス値を、量子化方法に対応する方法で正しく逆量子化することができる。
【０１３７】
例えば、代表値画像生成部２５１は、Lloyd-Max量子化された低輝度領域R1のインデックス値をLloyd-Max逆量子化し、可逆量子化された高輝度領域R2のインデックス値を可逆逆量子化することができる。
【０１３８】
したがって、逆量子化部２０２は、全体の誤差を抑制することができ、HDR画像の高効率な符号化・復号においても、復号画像の画質劣化を抑制することができる。
【０１３９】
［復号処理の流れ］
次に、以上のような画像復号装置２００により実行される復号処理の流れの例を、図１０のフローチャートを参照して説明する。
【０１４０】
復号処理が開始されると、画像復号装置２００のJPEG2000復号部２０１は、ステップＳ２０１において、代表値テーブルC（n）の符号化データ（コードストリーム）を復号する。
【０１４１】
ステップＳ２０２において、JPEG2000復号部２０１は、インデックス画像の符号化データ（コードストリーム）を復号する。
【０１４２】
ステップＳ２０３において、逆量子化部２０２は、ステップＳ２０１において復号された代表値テーブルC（n）を用いて、ステップＳ２０２において復号されたインデックス画像を、逆処理関数による誤差の拡大が比較的大きな輝度領域での誤差の発生を抑制するように逆量子化する。
【０１４３】
ステップＳ２０４において、浮動小数変換部２０３は、ステップＳ２０３において逆量子化されたHDR画像データに対して浮動小数変換を行い、Ｎビット整数値を浮動小数に変換する。
【０１４４】
ステップＳ２０５において、対数逆変換部２０４は、ステップＳ２０４において浮動小数変換されたHDR画像データに対して対数逆変換（指数変換）を行い、３２ビット浮動小数により表現される高ダイナミックレンジ画像を生成し、出力する。
【０１４５】
ステップＳ２０５の処理を終了すると、対数逆変換部２０４は、復号処理を終了する。
【０１４６】
［逆量子化処理の流れ］
次に、図１１のフローチャートを参照して、図１０のステップＳ２０３において実行される逆量子化処理の流れの例を説明する。
【０１４７】
逆量子化処理が開始されると、代表値画像生成部２５１は、ステップＳ２２１において、ステップＳ２０１において復号された代表値テーブルC（n）を取得する。この代表値テーブルC（n）は、代表値テーブル記憶部２５２により保持される。
【０１４８】
ステップＳ２２２において、代表値画像生成部２５１は、ステップＳ２０２において復号されたインデックス画像を取得する。
【０１４９】
ステップＳ２２３において、代表値画像生成部２５１は、ステップＳ２２１において取得された代表値テーブルC（n）を用いて、ステップＳ２２２において取得されたインデックス画像の逆量子化を行い、代表値画像を生成する。
【０１５０】
ステップＳ２２３の処理が終了すると、代表値画像生成部２５１は、逆量子化処理を終了し、処理を図１０に戻す。
【０１５１】
以上のように各処理を行うことにより、画像復号装置２００は、各領域のインデックス値を、量子化方法に対応する方法で正しく逆量子化することができ、HDR画像の高効率な符号化・復号においても、復号画像の画質劣化を抑制することができる。
【０１５２】
なお、図８に画像復号装置２００の構成例を示したが、画像復号装置２００の構成は、この例に限らない。画像復号装置２００は、符号化データ（コードストリーム）に対して、上述したように、符号化方式に対応する方法で復号を行うJPEG2000復号部２０１と、逆処理関数による誤差の拡大が比較的小さな（若しくは拡大しない）低輝度領域に量子化誤差を集中させるように逆量子化を行う逆量子化部２０２とを有していれば良く、その他の構成は任意である。
【０１５３】
＜３．第３の実施の形態＞
［シミュレーション］
図１２は、以上に説明した画像符号化・復号のシミュレーション結果の例を示す図である。
【０１５４】
図１２に示される表において、Imageの列のnave，rosette，memorial，Desk，rend02，StillLife，およびApartmentは、それぞれ、画像の種類を示している。これらの画像は、互いに異なる特徴を有する画像である。
【０１５５】
また、Methodの列の提案法、従来法［4］、およびLloyd［9］は、それぞれ、符号化・復号方法を示している。提案法は、第１の実施の形態および第２の実施の形態において上述したように、符号化・復号の際に、対数変換を含む前処理、およびその前処理に対応する逆処理を行うとともに、復号時の逆処理関数による誤差の拡大が比較的小さな（若しくは拡大しない）低輝度領域に量子化誤差を集中させるような量子化および逆量子化を行う手法である。従来法［4］は、符号化・復号の際に、対数変換を含む前処理、およびその前処理に対応する逆処理を行う手法である。Lloyd［9］は、符号化・復号の際に、輝度領域全体にLloyd-max量子化およびLloyd-max逆量子化を行う手法である。
【０１５６】
すなわち、図１２の表に示されるシミュレーションにおいては、上述した各画像について、提案法、従来法［4］、およびLloyd［9］の各手法で処理を行い、それぞれの結果をSNR（Signal to Noise ratio）[dB]で評価した。
【０１５７】
図１２の表のSNR(HDR)の列の各値は、それぞれのSNR[dB]を示している。また、File Size[Kb]の列の各値は、それぞれの符号化データのファイルサイズを示している。
【０１５８】
図１２の表に示されるように、本開示の提案法は、どの画像においても、同程度の圧縮率で比較した場合、従来法［4］やLloyd［9］に比べて復号画像の画質を向上させることができる。すなわち、本開示の提案法は、HDR画像の高効率な符号化・復号においても、復号画像の画質劣化を抑制することができる。
【０１５９】
以上に説明した各装置は、それぞれ、上述した以外の構成を含むようにしてももちろんよい。例えば、撮像素子（CMOS、CCDセンサ）からキャプチャした画像を用いた機器やデバイス、撮像素子画像をメモリに書き込むまでの圧縮回路、デジタルスチルカメラ、動画用カムコーダ、医療用画像カメラ、医療用内視鏡、監視カメラ、デジタルシネマ撮影用カメラ、両眼画像カメラ、多眼画像カメラ、LSIチップでのメモリ削減回路、PC上のオーサリング・ツールまたはそのソフトウェア・モジュール等として構成されるようにしてもよい。また、１つの装置としてだけでなく、複数の装置よりなるシステムとして構成されるようにしてもよい。
【０１６０】
＜４．第４の実施の形態＞
［パーソナルコンピュータ］
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。この場合、例えば、図１３に示されるようなパーソナルコンピュータとして構成されるようにしてもよい。
【０１６１】
図１３において、パーソナルコンピュータ５００のCPU（Central Processing Unit）５０１は、ROM（Read Only Memory）５０２に記憶されているプログラム、または記憶部５１３からRAM（Random Access Memory）５０３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM５０３にはまた、CPU５０１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
【０１６２】
CPU５０１、ROM５０２、およびRAM５０３は、バス５０４を介して相互に接続されている。このバス５０４にはまた、入出力インタフェース５１０も接続されている。
【０１６３】
入出力インタフェース５１０には、キーボード、マウスなどよりなる入力部５１１、CRT（Cathode Ray Tube）ディスプレイやLCD（Liquid Crystal Display）等のディスプレイ、並びにスピーカなどよりなる出力部５１２、フラッシュメモリ等SSD（Solid State Drive）やハードディスクなどよりなる記憶部５１３、有線LAN（Local Area Network）や無線LANのインタフェースやモデムなどよりなる通信部５１４が接続されている。通信部５１４は、インターネットを含むネットワークを介しての通信処理を行う。
【０１６４】
入出力インタフェース５１０にはまた、必要に応じてドライブ５１５が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア５２１が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部５１３にインストールされる。
【０１６５】
上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
【０１６６】
この記録媒体は、例えば、図１３に示されるように、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを配信するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM（Compact Disc - Read Only Memory）,DVD（Digital Versatile Disc）を含む）、光磁気ディスク（MD（Mini Disc）を含む）、若しくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア５２１により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに配信される、プログラムが記録されているROM５０２や、記憶部５１３に含まれるハードディスクなどにより構成される。
【０１６７】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
【０１６８】
また、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０１６９】
また、本明細書において、システムとは、複数のデバイス（装置）により構成される装置全体を表すものである。
【０１７０】
また、以上において、１つの装置（または処理部）として説明した構成が、複数の装置（または処理部）として構成されるようにしてもよい。逆に、以上において複数の装置（または処理部）として説明した構成が、まとめて１つの装置（または処理部）として構成されるようにしてもよい。また、各装置（または各処理部）の構成に上述した以外の構成が付加されるようにしてももちろんよい。さらに、システム全体としての構成や動作が実質的に同じであれば、ある装置（または処理部）の構成の一部が他の装置（または他の処理部）の構成に含まれるようにしてもよい。つまり、本開示の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０１７１】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）  対数変換された画像に対して、前記対数変換の逆変換である対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない輝度領域に量子化誤差を集中させるように量子化を行う量子化部と、
前記量子化部により量子化されて得られるインデックス画像を符号化する符号化部と
を備える画像処理装置。
（２）  前記量子化部は、
対数変換された前記画像の各輝度値のヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
前記ヒストグラム生成部により生成された前記ヒストグラムの輝度領域全体を複数の部分輝度領域に分割する輝度領域分割部と、
前記輝度領域分割部により輝度領域全体が分割されて得られた前記部分輝度領域毎に、各輝度値とインデックス値との対応関係を示す量子化テーブルと、各インデックス値と各クラスの代表値との対応関係を示す代表値テーブルとを生成するテーブル生成部と、
前記テーブル生成部により生成された各部分輝度領域の量子化テーブルを用いて、対数変換された前記画像を量子化し、インデックス画像を生成するインデックス画像生成部と
を備える前記（１）に記載の画像処理装置。
（３）    前記テーブル生成部は、複数の前記部分輝度領域の内の、前記対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな部分輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない部分輝度領域に前記量子化誤差を集中させるように、前記量子化テーブルおよび前記代表値テーブルを生成する
前記（２）に記載の画像処理装置。
（４）    前記テーブル生成部は、前記対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな部分輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない部分輝度領域に対して、前記量子化誤差が発生する量子化方法の前記量子化テーブルおよび前記代表値テーブルを生成し、その他の部分輝度領域に対して、前記量子化誤差が発生しない量子化方法の前記量子化テーブルおよび前記代表値テーブルを生成する
前記（３）に記載の画像処理装置。
（５）    前記輝度領域分割部は、前記ヒストグラムの輝度領域全体を、所定の分割点を境とし、前記分割点よりも低輝度の低輝度領域と、前記分割点よりも高輝度の高輝度領域とに分割し、
前記テーブル生成部は、前記対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな前記低輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない前記低輝度領域に対して、ロイドマックス量子化の前記量子化テーブルおよび前記代表値テーブルを生成し、前記対数逆変換による誤差の拡大が比較的大きな前記高輝度領域に対して、可逆量子化の前記量子化テーブルおよび前記代表値テーブルを生成する
前記（４）に記載の画像処理装置。
（６）  前記符号化部は、前記テーブル生成部により生成された前記代表値テーブルを符号化する
前記（５）に記載の画像処理装置。
（７）  前記符号化部は、生成した前記代表値テーブルの符号化データを、生成した前記インデックス画像の符号化データに付加する
前記（６）に記載の画像処理装置。
（８）  前記符号化部は、生成した前記代表値テーブルの符号化データを、生成した前記インデックス画像の符号化データに関連付ける
前記（６）に記載の画像処理装置。
（９）  前記量子化部は、
前記分割点を設定する分割点設定部をさらに備え、
前記輝度領域分割部は、前記ヒストグラムの輝度領域全体を、前記分割点設定部により設定された前記分割点を境とし、前記低輝度領域と前記高輝度領域とに分割する
前記（５）乃至（８）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１０）  前記符号化部は、インデックス画像をJPEG2000方式で符号化する
前記（１）乃至（９）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１１）  前記画像は、高ダイナミックレンジ画像である
前記（１）乃至（１０）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１２）  符号化する画像を対数変換する対数変換部をさらに備え、
前記量子化部は、前記対数変換部により対数変換された前記画像に対して、前記対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない輝度領域に量子化誤差を集中させるように量子化を行う
前記（１）乃至（１１）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１３）  前記対数変換部により対数変換された、浮動小数表現される前記画像を、浮動小数・整数変換する整数変換部をさらに備え、
前記量子化部は、前記整数変換部により浮動小数・整数変換された前記画像に対して、前記対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない輝度領域に量子化誤差を集中させるように量子化を行う
前記（１２）に記載の画像処理装置。
（１４）  画像処理装置の画像処理方法であって、
量子化部が、対数変換された画像に対して、前記対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない輝度領域に量子化誤差を集中させるように量子化を行い、
符号化部が、量子化されて得られるインデックス画像を符号化する
画像処理方法。
（１５）  対数変換された画像に、前記対数変換の逆変換である対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない輝度領域に量子化誤差を集中させるような量子化が施されたインデックス画像が符号化されて生成された符号化データを、前記符号化データを生成するための符号化に対応する方法で復号する復号部と、
前記復号部により前記符号化データが復号されて得られた前記インデックス画像に対して、前記量子化に対応する逆量子化を行う逆量子化部と
を備える画像処理装置。
（１６）  前記復号部は、前記インデックス画像の符号化データとともに、前記量子化において適用された量子化テーブルに対応する代表値テーブルの符号化データも復号する
前記（１５）に記載の画像処理装置。
（１７）  前記逆量子化部は、前記復号部により復号された前記代表値テーブルを用いて前記インデックス画像の逆量子化を行う
前記（１６）に記載の画像処理装置。
（１８）  前記逆量子化部により前記インデックス画像が逆量子化されて得られる、整数表現される前記画像を、整数・浮動小数変換する浮動小数変換部をさらに備える
前記（１７）に記載の画像処理装置。
（１９）  前記浮動小数変換部により整数・浮動小数変換されて得られる、浮動小数表現され前記画像を、前記対数逆変換する対数逆変換部をさらに備える
前記（１８）に記載の画像処理装置。
（２０）  画像処理装置の画像処理方法であって、
復号部が、対数変換された画像に、前記対数変換の逆変換である対数逆変換による誤差の拡大が比較的小さな輝度領域、若しくは、誤差を拡大しない輝度領域に量子化誤差を集中させるような量子化が施されたインデックス画像が符号化されて生成された符号化データを、前記符号化データを生成するための符号化に対応する方法で復号し、
逆量子化部が、前記符号化データが復号されて得られた前記インデックス画像に対して、前記量子化に対応する逆量子化を行う
画像処理方法。
【符号の説明】
【０１７２】
１００  画像符号化装置，  １０１  対数変換部，  １０２  整数変換部，  １０３  量子化部，  １０４  JPEG2000符号化部，  １５１  ヒストグラム測定部，  １５２  分割点設定部，  １５３  輝度領域分割部，  １５４  可逆量子化テーブル生成部，  １５５  LloydMaxテーブル生成部，  １５６  インデックス画像生成部，  ２００  画像復号装置，  ２０１  JPEG2000復号部，  ２０２  逆量子化部，  ２０３  浮動小数変換部，  ２０４  対数逆変換部，  ２５１  代表値画像生成部，  ２５２  代表値テーブル記憶部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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