(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素からなる第１の画像を、より少ない画素からなる第２の画像に変換する画像変換装置において、
前記第１の画像のｎ個の画素を用いて前記第２の画像のｍ個の画素値を生成する生成手段と、
前記生成手段が生成した前記第２の画像の画素値と予測係数を用いて前記第１の画像と画素数が等しい第３の画像の画素値を演算する演算手段と、
前記演算手段が生成した前記第３の画像の画素値と前記第１の画像の画素値を比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に対応して前記第２の画像の画素値を更新する更新手段と、
前記更新手段により更新された前記第２の画像の画素値と前記予測係数を用いて演算された前記第３の画像の画素値と前記第１の画像の画素値との比較結果の変化量を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に対応して前記予測係数を変更する変更手段と
を備えることを特徴とする画像変換装置。
【請求項２】
前記検出手段によって前記変化量が第１の閾値より大きいと判定された場合、
前記演算手段は、前記更新された第２の画像の画素値と前記予測係数を用いて新たな第３の画像の画素値を演算し、
前記比較手段は、前記新たな第３の画像の画素値と前記第１の画像の画素値とを比較し、
前記更新手段は、前記比較の結果に対応して前記第２の画像の画素値を更新する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像変換装置。
【請求項３】
前記検出手段によって前記変化量が前記第１の閾値以下であり、且つ、前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値より大きいと判定された場合、
前記変更手段は、前記予測係数を新たな予測係数に変更し、
前記演算手段は、前記更新された第２の画像の画素値と前記新たな予測係数を用いて新たな第３の画像の画素値を演算する
ことを特徴とする請求項２に記載の画像変換装置。
【請求項４】
前記検出手段によって前記変化量が前記第２の閾値以下であると判定された場合、
前記更新手段より更新された最新の第２の画像の画素値が最適値として出力される
ことを特徴とする請求項３に記載の画像変換装置。
【請求項５】
前記第２の画像はモノクラス画像である
ことを特徴とする請求項１に記載の画像変換装置。
【請求項６】
複数の画素からなる第１の画像を、より少ない画素からなる第２の画像に変換する画像変換装置の画像変換方法において、
前記第１の画像のｎ個の画素を用いて前記第２の画像のｍ個の画素値を生成する生成ステップと、
前記生成ステップで生成した前記第２の画像の画素値と予測係数を用いて前記第１の画像と画素数が等しい第３の画像の画素値を演算する演算ステップと、
前記演算ステップで生成した前記第３の画像の画素値と前記第１の画像の画素値を比較する比較ステップと、
前記比較ステップの比較結果に対応して前記第２の画像の画素値を更新する更新ステップと、
前記更新ステップで更新された前記第２の画像の画素値と前記予測係数を用いて演算された前記第３の画像の画素値と前記第１の画像の画素値との比較結果の変化量を検出する検出ステップと、
前記検出ステップの検出結果に対応して前記予測係数を変更する変更ステップと
を含むことを特徴とする画像変換方法。
【請求項７】
複数の画素からなる第１の画像を、より少ない画素からなる第２の画像に変換する画像変換装置の制御用のプログラムであって、
前記第１の画像のｎ個の画素を用いて前記第２の画像のｍ個の画素値を生成する生成ステップと、
前記生成ステップで生成した前記第２の画像の画素値と予測係数を用いて前記第１の画像と画素数が等しい第３の画像の画素値を演算する演算ステップと、
前記演算ステップで生成した前記第３の画像の画素値と前記第１の画像の画素値を比較する比較ステップと、
前記比較ステップの比較結果に対応して前記第２の画像の画素値を更新する更新ステップと、
前記更新ステップにより更新された前記第２の画像の画素値と前記予測係数を用いて演算された前記第３の画像の画素値と前記第１の画像の画素値との比較結果の変化量を検出する検出ステップと、
前記検出ステップの検出結果に対応して前記予測係数を変更する変更ステップと
を含む処理を画像変換装置のコンピュータに実行させるプログラムが記録されていることを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像変換装置および方法、並びに記録媒体に関し、特に、原画像とほぼ同一の画像を復元できる圧縮画像を生成する画像変換装置および方法、並びに記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、低解像度の画像を用いて、高解像度の画像を生成する技術が提案されており、高解像度の原画像を縮小した低解像度画像を用いて原画像とほぼ同一の高解像度画像を復元することができるとされている。この提案においては、例えば図７に示すように、低解像度画像（上位階層画像）の着目画素Ｉに対応する位置の高解像度画像（復元画像）の画素ｉを中心とする９個の画素ａ乃至ｉの画素値を、その近傍に位置する低解像度画像の複数の画素（例えば、画素Ａ乃至Ｉ）と所定の予測係数との線形１次結合等を演算することにより求めている。さらに、その復元画像の画素値と原画像の画素値との誤差を演算し、その結果に対応して低解像度画像の画素値、または予測係数を更新している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来における低解像度画像の画素値の更新は、１画素毎に近傍の画素の画素値を固定した条件の下で行われていた。すなわち、図７に示すように、低解像度画像の着目画素Ｉの画素値は、着目画素Ｉを中心とする８個の画素Ａ乃至Ｈの画素値、および所定の予測係数の値を固定した条件下において最適な値に更新されていた。
【０００４】
したがって、画素Ｉの画素値を更新した後、画素Ｄの画素値を更新した場合、画素Ｄは、画素Ｉの画素値を更新したときに画素値が固定された画素であるので、先ほど更新された画素Ｉの画素値は、更新された画素Ｄに対しては最適ではない。よって、低解像度画像（上位階層画像）の画素値を１画素毎に順次更新した場合、最終的に全画素値が更新された低解像度画像（上位階層画像）は、必ずしも原画像を復元できる最適なものであるとはいえない課題があった。
【０００５】
この課題は低解像度画像（上位階層画像）の全画素の画素値を、同時に最適な値に更新すれば解決できるが、その演算量は膨大であって、演算に必要な時間がかかるとともに演算回路の規模が大きくなり、実質的には不可能である課題があった。
【０００６】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、全画素を同時に更新することと等価な処理を行うことにより、原画像とほぼ同一の高解像度画像を復元することが可能な低解像度画像を得ることができるようにするものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の画像変換装置は、第１の画像のｎ個の画素を用いて第２の画像のｍ個の画素値を生成する生成手段と、生成手段が生成した第２の画像の画素値と予測係数を用いて第１の画像と画素数が等しい第３の画像の画素値を演算する演算手段と、演算手段が生成した第３の画像の画素値と第１の画像の画素値を比較する比較手段と、比較手段の比較結果に対応して第２の画像の画素値を更新する更新手段と、更新手段により更新された第２の画像の画素値と予測係数を用いて演算された第３の画像の画素値と第１の画像の画素値との比較結果の変化量を検出する検出手段と、検出手段の検出結果に対応して予測係数を変更する変更手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の画像変換方法は、第１の画像のｎ個の画素を用いて第２の画像のｍ個の画素値を生成する生成ステップと、生成ステップで生成した第２の画像の画素値と予測係数を用いて第１の画像と画素数が等しい第３の画像の画素値を演算する演算ステップと、演算ステップで生成した第３の画像の画素値と第１の画像の画素値を比較する比較ステップと、比較ステップの比較結果に対応して第２の画像の画素値を更新する更新ステップと、更新ステップで更新された第２の画像の画素値と予測係数を用いて演算された第３の画像の画素値と第１の画像の画素値との比較結果の変化量を検出する検出ステップと、検出ステップの検出結果に対応して予測係数を変更する変更ステップとを含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の記録媒体のプログラムは、第１の画像のｎ個の画素を用いて第２の画像のｍ個の画素値を生成する生成ステップと、生成ステップで生成した第２の画像の画素値と予測係数を用いて第１の画像と画素数が等しい第３の画像の画素値を演算する演算ステップと、演算ステップで生成した第３の画像の画素値と第１の画像の画素値を比較する比較ステップと、比較ステップの比較結果に対応して第２の画像の画素値を更新する更新ステップと、更新ステップにより更新された第２の画像の画素値と予測係数を用いて演算された第３の画像の画素値と第１の画像の画素値との比較結果の変化量を検出する検出ステップと、検出ステップの検出結果に対応して予測係数を変更する変更ステップとを含む処理を画像変換装置のコンピュータに実行させる。
【００１０】
本発明の画像変換装置および方法、並びに記録媒体のプログラムにおいては、第１の画像のｎ個の画素を用いて第２の画像のｍ個の画素値が生成され、第２の画像の画素値と予測係数を用いて第１の画像と画素数が等しい第３の画像の画素値が演算される。第３の画像の画素値と第１の画像の画素値が比較され、比較結果に対応して第２の画像の画素値が更新される。また、更新された第２の画像の画素値と予測係数を用いて演算された第３の画像の画素値と第１の画像の画素値との比較結果の変化量検出結果に対応して予測係数が変更される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、特許請求の範囲に記載の発明の各手段と以下の実施の形態との対応関係を明らかにするために、各手段の後の括弧内に、対応する実施の形態（但し一例）を付加して本発明の特徴を記述すると、次のようになる。但し勿論この記載は、各手段を記載したものに限定することを意味するものではない。
【００１２】
本発明の画像変換装置は、第１の画像のｎ個の画素を用いて第２の画像のｍ個の画素値を生成する生成手段（例えば、図１の画像縮小回路１）と、生成手段が生成した第２の画像の画素値と予測係数を用いて第１の画像と画素数が等しい第３の画像の画素値を演算する演算手段（例えば、図１のマッピング回路４）と、演算手段が生成した第３の画像の画素値と第１の画像の画素値を比較する比較手段（例えば、図１の誤差算出回路５）と、比較手段の比較結果に対応して第２の画像の画素値を更新する更新手段（例えば、図１の比較器６）と、更新手段により更新された第２の画像の画素値と予測係数を用いて演算された第３の画像の画素値と第１の画像の画素値との比較結果の変化量を検出する検出手段（例えば、図３の誤差変化量算出回路２４）と、検出手段の検出結果に対応して予測係数を変更する変更手段（例えば、図１の予測係数演算回路１５）とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明を適用したエンコーダの構成例について、図１を参照して説明する。このエンコーダに入力される原画像データが画像縮小回路１、誤差算出判定回路５、収束判定回路１４、および予測係数演算回路１５に供給されるようになされている。画像縮小回路１は、供給された原画像（高解像度画像）を、例えば、３画素×３画素からなるブロックに分割し、各ブロック内の９画素の画素値の平均値をブロックの中心に位置する上位階層画像（低解像度画像）の画素の画素値として初期上位階層画像を生成して、上位階層画像データメモリ２に出力するようになされている。したがって、上位階層画像（以下、上位画像と記述する）は、原画像の縦および横のサイズが１／３に縮小されたものとなる。なお、ここで生成された上位画像はモノクラスである（画像の部分的な特徴を示すクラスが１種類に分類される画像である）とする。
【００１４】
上位階層画像データメモリ２は、画像縮小回路１から入力された上位画像を記憶するとともに、スイッチ１３を介して入力される画素値を用いて記憶している上位画像の画素値を更新するようになされている。さらに、上位階層画像データメモリ２は、記憶している更新された上位画像データを収束判定回路１４、および予測係数演算回路１５に出力するようになされている。
【００１５】
予測タップ取得回路３は、着目画素位置カウンタ１２から入力される着目画素位置数（上位画像の画素のアドレス）に基づいて着目画素を決定し、例えば図７に示すように、着目画素Ｉを中心とする３画素×３画素（画素Ａ乃至Ｉ）からなる予測タップを上位階層画像データメモリ２から取得する。また、予測タップ取得回路３は、着目画素Ｉの予測タップに含まれる画素の予測タップ（画素Ａ乃至Ｈのそれぞれを中心とする３画素×３画素からなる予測タップ）を取得する。さらに、予測タップ取得回路３は、取得した９個の予測タップの着目画素Ｉの画素値を、更新画素値カウンタ９から入力される更新画素値に置き換えてマッピング回路４に出力するようになされている。
【００１６】
なお、ここで取得される予測タップのサイズは、３画素×３画素に限定されるものではなく、例えば、５画素×５画素を予測タップのサイズとしてもよい。
【００１７】
マッピング回路４は、予測タップ取得回路３から入力された９種類の予測タップのそれぞれの中心画素（例えば図７の画素Ｉ）に対応する位置の下位階層画像（予測画像）の画素ｉを中心とする３画素×３画素（例えば図７の画素ａ乃至画素ｉ）の画素値として、その予測タップ（画素Ａ乃至Ｉ）の画素値と、予測係数演算回路１５から入力される予測係数との線形１次結合を演算し、その値を誤差算出回路５に出力するようになされている。したがって、マッピング回路４においては、着目画素の画素値が影響する、着目画素に対応する位置の下位階層画像（以下、下位画像と記述する）の画素を中心とする９画素×９画素（８１個の画素）の画素値が演算されて（予測されて）出力される。以下、着目画素に対応する位置の下位画像（予測画像）の画素を中心とする９画素×９画素の画素値を予測する処理をローカルデコードと記述する。
【００１８】
誤差算出回路５は、マッピング回路４から入力された、ローカルデコードされた予測画像の８１画素の画素値と、対応する原画像データの画素値との誤差（S/N比）を演算し、その結果を比較器６、およびスイッチ７に出力するようになされている。なお、上述したように、上位階層画像がモノクラスである場合、図２に示すように、探索空間（着目画素が取り得る値の範囲（例えば、０乃至２５５の範囲））において演算される誤差は極小値を１個だけ持つことが知られている。
【００１９】
比較器６は、入力された誤差（S/N比）と最小誤差保存用レジスタ８が保存する最小誤差（最大S/N比）とを比較し、誤差算出回路５から入力された誤差が最小誤差保存用レジスタ８が保存する最小誤差よりも小さい場合、スイッチ７，１０をオンとする制御信号を出力するようになされている。この制御信号に対応して、スイッチ７がオンとされることにより、最小誤差保存用レジスタ８に保存されている最小誤差が誤差算出回路５からの誤差値で更新され、スイッチ１０がオンとされることにより、最適画素値保存用レジスタ１１に保存されている最適画素値が、更新画素値カウンタ９から出力される更新画素値で更新されるようになされている。また、比較器６は、比較判定後、カウンタインクリメント信号を更新画素値カウンタ９に出力するようになされている。
【００２０】
更新画素値カウンタ９は、比較器６からのカウンタインクリメント信号を受信する毎に、更新画素値（着目画素の画素値）を０乃至２５５まで、１ずつインクリメントして予測タップ取得回路３、およびスイッチ１０に出力するようになされている。
【００２１】
また、更新画素値カウンタ９は、更新画素値を２５５（最大値）に更新した後、カウンタをリセットし、制御信号を着目画素位置カウンタ１２、およびスイッチ１３に出力するようになされている。
【００２２】
着目画素位置カウンタ１２は、更新画素値カウンタ９からの制御信号を受信する毎に着目画素位置数を、上位画像の全画素数に相当する値まで、１ずつインクリメントして予測タップ取得回路３に出力する。
【００２３】
スイッチ１３は、更新画素値カウンタ９からの制御信号に対応してオンとされる。スイッチ１３がオンとされた場合、最適画素値保存用レジスタ１１に保存されている最適画素値が上位階層画像データメモリ２に供給され、その値で上位階層画像データメモリ２に記憶されている上位画像の画素値が更新されるようになされている。
【００２４】
上位階層画像データメモリ２に記憶されている上位画像の全ての画素値が更新された後、その更新上位画像は収束判定回路１４、および予測係数演算回路１５に出力されるようになされている。
【００２５】
収束判定回路１４は、上位階層画像データメモリ２から更新上位画像が入力される毎に、その更新上位画像から下位画像を生成し（原画像を復元し）、生成した下位画像と原画像とのS/N比を演算し、さらに、演算したS/N比の変化量（前回の演算時におけるs/n比との差）を演算して、その変化量が所定の閾値以下である（S/N比の変化が収束した）場合、入力された更新上位画像を最適上位画像として図示せぬデコーダに出力するようになされている。
【００２６】
予測係数演算回路１５は、上位階層画像データメモリ２から入力された更新上位画像から任意の予測タップを抽出し、その予測タップの画素と、対応する原画像の画素から正規方程式を生成して、最小自乗法により正規方程式を解いて予測係数を演算するようになされている。演算された予測係数はマッピング回路４、および収束判定回路１４のデコーダ２１（図３）に供給されるようになされている。
【００２７】
図３は、図１の収束判定回路１４の詳細な構成例を示している。デコーダ２１は、上位階層画像データメモリ２から入力された更新上位画像から、予測係数演算回路１５から入力される予測係数を用いて下位画像を生成し、生成した下位画像を誤差算出回路２２に出力するようになされている。誤差算出回路２２は、デコーダ２１から入力された下位画像と原画像とのS/N比を演算し、誤差保存用レジスタ２３、および誤差変化量算出回路２４に出力するようになされている。誤差保存用レジスタ２３は、誤差算出回路２２からS/N比が入力されると、記憶しているS/N比を誤差変化量算出回路２４に出力するようになされている。したがって、誤差変化量算出回路２４には、誤差算出回路２２で算出された、順番が前後する２個のS/N比が入力されることになる。誤差変化量算出回路２４は、誤差算出回路２２より入力されたS/N比から、誤差保存用レジスタ２３より入力されたS/N比を減算することにより、その変化量を算出し、その変化量に対応してスイッチ２５を制御するようになされている。
【００２８】
次に、このエンコーダのエンコード処理について、図４のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ１において、画像縮小回路１は、外部から入力された原画像を、例えば、３画素×３画素からなるブロックに分割し、各ブロック内の９画素の画素値の平均値をブロックの中心に位置する上位階層画像の画素の画素値として初期上位階層画像を生成して、上位階層画像データメモリ２に記憶させる。
【００２９】
ステップＳ２において、予測タップ取得回路３は、着目画素位置カウンタ１２から入力される着目画素位置数に基づいて着目画素を決定し、例えば、図７に示すように、着目画素Ｉを中心とする３画素×３画素（画素Ａ乃至Ｉ）からなる予測タップを上位階層画像データメモリ２から取得する。また、予測タップ取得回路３は、着目画素Ｉが３画素×３画素の中に含まれる予測タップ（画素Ａ乃至Ｈのそれぞれを中心とする３画素×３画素からなる予測タップ）を取得する。
【００３０】
ステップＳ３において、予測タップ取得回路３は、取得した９個の予測タップの中の着目画素の画素値を更新画素値カウンタ９から入力される値（初期値は０）に置き換えてマッピング回路４に出力する。
【００３１】
ステップＳ４において、マッピング回路４は、予測タップ取得回路３から入力された９種類の予測タップと、予測係数演算回路１５から入力される予測係数とを用いてローカルデコードを実施する。すなわち、予測タップ取得回路３から入力された９種類の予測タップのそれぞれの中心画素（例えば、図７の画素Ｉ）に対応する位置の下位階層画像（予測画像）の画素（いまの場合、画素ｉ）を中心とする３画素×３画素（いまの場合、画素ａ乃至画素ｉ）の画素値が、その予測タップ（いまの場合、画素Ａ乃至Ｈ）の画素値と、予測係数演算回路１４から入力される予測係数との線形１次結合から演算され、その値が誤差算出回路５に出力される。したがって、マッピング回路４においては、着目画素の画素値が影響する、着目画素に対応する位置の下位画像の画素を中心とする９画素×９画素の画素値が予測されて出力される。
【００３２】
ステップＳ５において、誤差算出回路５は、マッピング回路４から入力された、ローカルデコードされた予測画像の９画素×９画素（８１画素）の画素値と、対応する原画像の画素値との誤差（S/N比）を演算し、その結果を比較器６、およびスイッチ７に出力する。比較器６は、入力された誤差（S/N比）と最小誤差保存用レジスタ８が保存する最小誤差（最大S/N比）とを比較し、誤差算出回路５から入力された誤差が最小誤差保存用レジスタ８が保存する最小誤差よりも小さい場合、スイッチ７，１０をオンとする制御信号を出力する。この制御信号に対応して、スイッチ７がオンとされることにより、最小誤差保存用レジスタ８に保存されている最小誤差が誤差算出回路５からの誤差値で更新され、スイッチ１０がオンとされることにより、最適画素値保存用レジスタ１１に保存されている最適画素値が、更新画素値カウンタ９から出力される更新画素値で更新される。また、比較器６は、比較判定後、カウンタインクリメント信号を更新画素値カウンタ９に出力する。
【００３３】
ステップＳ６において、更新画素値カウンタ９は、比較器６からのカウンタインクリメント信号に対応して、ステップＳ３で予測タップ取得回路３に出力した更新画素値が最大値２５５であるか否かを判定し、出力した更新画素値が最大値ではないと判定した場合、ステップＳ７に進む。ステップＳ７において、更新画素値カウンタ７は、更新画素値を１だけインクリメントして予測タップ取得回路３に出力する。
【００３４】
その後、ステップＳ６において、更新画素値が最大値２５５であると判定されるまで、ステップＳ４乃至Ｓ７の処理が繰り返されることにより、最小誤差保存用レジスタ８には、最小誤差値（最大S/N比）が保存され、最適画素値保存用レジスタ１１には、最小誤差値に対応する更新画素値が保存される。
【００３５】
ステップＳ８において、更新画素値カウンタ９は、カウンタをリセットし、制御信号を着目画素位置カウンタ１２およびスイッチ１３に出力する。この制御信号に対応して、スイッチ１３がオンとされ、最適画素値保存用レジスタ１１に保存されている最適画素値が上位階層画像データメモリ２に出力され、その値で上位階層画像データメモリ２に記憶されている上位画像の画素値が更新される。
【００３６】
ステップＳ９において、着目画素位置カウンタ１２は、更新画素値カウンタ９からの制御信号に対応して、先に予測タップ取得回路３に出力した着目画素位置数が最大値（上位画像の全画素数）であるか否かを判定し、出力した着目画素位置数が最大値ではないと判定した場合、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０において、着目画素位置カウンタ１２は、着目画素位置数を１だけインクリメントして予測タップ取得回路３に出力する。
【００３７】
その後、ステップＳ９において、着目画素位置カウンタ１２が予測タップ取得回路３に出力した着目画素位置数が最大値（上位画像の全画素数）であると判定されるまで、ステップＳ２乃至Ｓ１０の処理が繰り返されて、上位階層画像データメモリ２に記憶されている上位画像の全画素値が更新される。
【００３８】
ステップＳ１１において、上位階層画像データメモリ２から更新上位画像データが収束判定回路１４に供給される。収束判定回路１４のデコーダ２１は、上位階層画像データメモリ２から供給された更新上位画像を、予測係数演算回路１５から入力される予測係数を用いてデコードし、得られた下位画像を誤差算出回路２２に出力する。誤差算出回路２２は、デコーダ２１から供給された下位画像と原画像とのS/N比を演算し、誤差保存用レジスタ２３、および誤差変化量算出回路２４に出力する。
【００３９】
誤差変化量算出回路２４は、誤差算出回路２２より入力されたS/N比から、誤差保存用レジスタ２３より入力されたS/N比を減算することにより、その変化量を算出する。さらに、誤差変化量算出回路２４は、算出した変化量が所定の第１の閾値以下であるか（S/N比が収束しているか）否かを判定し、算出した変化量が所定の第１の閾値以下ではない（S/N比が収束していない）と判定した場合、ステップＳ２に戻る。なお、１回目のステップＳ１１の処理においては、誤差保存用レジスタ２３から誤差変化量算出回路２４に前回のS/N比が出力されないので、このときもステップＳ２に戻る。
【００４０】
その後、ステップＳ１１において、算出した変化量が所定の第１の閾値以下である（S/N比が収束している）と判定されるまで、ステップＳ２乃至Ｓ１１の処理が繰り返される。
【００４１】
ステップＳ１２において、誤差変化量算出回路２４は、ステップＳ１１で算出した変化量が、所定の第１の閾値よりも小さい第２の閾値以下であるか（S/N比が大きく収束しているか）否かを判定し、算出した変化量が第２の閾値以下ではないと判定した場合、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３において、予測係数演算回路１５は、上位階層画像データメモリ２から入力された、誤差が収束した更新上位画像から任意の予測タップを抽出し、その予測タップの画素と、対応する原画像の画素から正規方程式を生成して、最小自乗法により正規方程式を解いて予測係数を演算し、マッピング回路４に供給する。
【００４２】
その後、ステップＳ１２において、誤差の変化量が第２の閾値以下である（大きく収束している）と判定されるまで、ステップＳ２乃至Ｓ１３の処理が繰り返される。
【００４３】
誤差変化量算出回路２４は、変化量が第２の閾値になったとき、ステップＳ１４において、スイッチ２５をオンとし、変化量が大きく収束した、最適な更新上位画像を図示せぬデコーダに出力させる。
【００４４】
上述したエンコーダのエンコード処理をまとめると次のようになる。すなわち、図５に示すように、初期段階（更新回数１回目乃至４回目）においては、上位画像の画素値の更新が繰り返され、誤差の変化量が所定の第１の閾値よりも小さくなると係数の更新が行われる（更新回数５回目）。さらに、画素値の更新が繰り返されて（更新回数６回目乃至９回目）、再び誤差の変化量が所定の第１の閾値よりも小さくなると係数の更新が行われる（更新回数１０回目）。またさらに、画素値の更新が行われ、誤差の変化量が第２の閾値よりも小さくなった場合、そのとき更新された更新上位画像データが出力される。このように、予測係数の更新回数が少ない段階において、最適な上位画像を得ることができる。
【００４５】
上述したように、このエンコーダで生成される上位画像は、モノクラスであるので、画像全体としての誤差の最小値（S/N比の最大値）が存在する。すなわち、図６に示すように、上位画像の全画素の画素値を変数としたとき、上位画像全体としての誤差は錐状に分布する。ただし、図６は紙面の鉛直方向に誤差値を取り、図示を簡略化するために、２個の画素Ｘ1，Ｘ2の画素値の軸だけを示している。
【００４６】
図６を用いて、画素値更新の繰り返し（例えば、図５の更新回数１回目乃至４回目）を説明する。始めに画素Ｘ1の画素値を変化させて最も誤差が少ない画素値Ｐ1を検出し、それを画素Ｘ1の更新画素値とする。次に、Ｘ1の画素値をＰ1に固定した状態で、画素Ｘ2の画素値を変化させて最も誤差が少ない画素値Ｐ2を検出し、それを画素Ｘ2の更新画素値とする。以後、同様の処理を画像全体として数回繰り返すことにより、画像全体として最も誤差が少なくなる画素Ｘ1，Ｘ2の値が決定される。したがって、この画素値更新の繰り返し処理は、上位画像の全画素値を同時に変換する処理と等価な処理であるといえる。
【００４７】
なお、本実施の形態においては、更新上位画像から生成した下位画像と原画像との誤差の変化量が第２の閾値よりも小さいとき、対応する更新上位画像を最適上位画像として出力するようにしたが、例えば、更新回数が所定の回数を越えたとき、その時点の更新上位画像を最適上位画像をして出力するようにしてもよい。
【００４８】
また、本発明は、生成した上位画像を部分的な特徴に基づいてクラス分類した場合にも適用することが可能である。
【００４９】
なお、上述したような処理を行うコンピュータプログラムをユーザに提供する提供媒体としては、磁気ディスク、CD-ROM、固体メモリなどの記録媒体の他、ネットワーク、衛星などの通信媒体を利用することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、原画像とほぼ同一の高解像度画像を復元することが可能である低解像度画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したエンコーダの構成例を示すブロック図である。
【図２】モノクラス画像の特徴を説明する図である。
【図３】図１の収束判定回路１４の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図４】図１のエンコーダのエンコード処理を説明するフローチャートである。
【図５】図１のエンコーダのエンコード処理を説明する図である。
【図６】図１のエンコーダのエンコード処理を説明する図である。
【図７】従来のエンコードを説明する図である。
【符号の説明】
１  画像縮小回路，  ２  上位階層画像データメモリ，  ３  予測タップ取得回路，  ４  マッピング回路，  ５  誤差算出回路，  ６  比較器，  ７  スイッチ，  ８  最小誤差保存用レジスタ，  ９  更新画素値カウンタ，  １０  スイッチ，  １１  最適画素値保存用レジスタ，  １２  着目画素位置カウンタ，１３  スイッチ，  １４  収束判定回路，  １５  予測係数演算回路，  ２１デコーダ，  ２２  誤差算出回路，  ２３  誤差保存用レジスタ，  ２４  誤差変化量算出回路
【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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