(57)【要約】【課題】汎用の標準的なビット深度のカラー画像を対象とする画像符号化復号装置を有効活用しながら、それよりも高ビット深度のモノクロ画像を送受信可能な画像伝送システムを構築する。【解決手段】画像伝送システムは、高ビット深度モノクロ画像を符号化して符号化データを出力する画像符号化装置と、伝送路を介して伝送される前記符号化データを復号して、高ビット深度モノクロ画像を生成する画像復号装置を備える。画像符号化装置は、入力された高ビット深度の画像データを標準的なビット深度のカラー画像データに対応する複数のビットプレーンに分解した後、標準的なビット深度のカラー画像データに対する画像符号化処理を行なう。画像復号装置は、標準的な同じビット深度のカラー画像データの画像復号処理を行なった後、復号された標準的なビット深度のカラー画像データから、高ビット深度のモノクロ画像を合成する。【選択図】図１
2017050592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の自然数であるＮビット階調のモノクロ画像による入力データを符号化して符号化データを出力する画像符号化装置と、伝送路を介して伝送される前記符号化データを復号化してＮビット階調のモノクロ画像による出力データを生成する画像復号化装置を備える、画像伝送装置であって、
前記画像符号化装置は、データ分解部と符号化部とを有し、
前記符号化部は、前記Ｎビットよりも小さい任意の自然数であるＭビットのカラー画像データに対する画像符号化処理が可能であり、
前記データ分解部は、前記入力データから前記Ｍビットのカラー画像データに対応するビットプレーンを生成可能であり、
前記画像復号化装置は、復号化部とデータ合成部とを有し、
前記復号化部は、前記符号化部による前記画像符号化処理に対応する、前記Ｍビットのカラー画像データを復号するための画像復号化処理が可能であり、
前記データ合成部は、前記復号化部によって復号された前記Ｍビットのカラー画像データから、前記Ｎビット階調のモノクロ画像による前記出力データを生成可能である、
画像伝送装置。
【請求項２】
請求項１において、前記カラー画像データは、前記Ｍビットを８ビットとする輝度成分を含む、
画像伝送装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記データ分解部は、前記入力データの上位８ビットを前記カラー画像データの前記輝度成分に対応するビットプレーンとして生成し、
前記データ合成部は、前記復号化部によって復号された前記カラー画像データの前記輝度成分から、前記出力データの上位８ビットを生成する、
画像伝送装置。
【請求項４】
請求項１において、前記データ分解部における、前記入力データから生成される前記ビットプレーンと前記符号化部の前記カラー画像データとの対応関係は、前記データ合成部における、前記出力データを構成するビットプレーンと前記復号化部の前記カラー画像データとの対応関係とは、互いに整合する、
画像伝送装置。
【請求項５】
請求項４において、前記データ分解部における、前記入力データから生成される前記ビットプレーンと前記符号化部の前記カラー画像データとの対応関係についての情報は、前記画像符号化装置から前記画像復号化装置へ伝送され、
前記画像復号化装置において、伝送された前記情報に基づいて、前記データ合成部における、前記出力データを構成するビットプレーンと前記復号化部の前記カラー画像データとの対応関係が設定される、
画像伝送装置。
【請求項６】
請求項１において、前記モノクロ画像は、観測者の視点から対象物までの２次元の距離情報である、
画像伝送装置。
【請求項７】
任意の自然数であるＮビット階調のモノクロ画像による入力データを符号化して符号化データを出力する画像符号化装置であって、データ分解部と符号化部とを有し、
前記符号化部は、前記Ｎビットよりも小さい任意の自然数であるＭビットのカラー画像データに対する画像符号化処理が可能であり、
前記データ分解部は、前記入力データから前記Ｍビットのカラー画像データに対応するビットプレーンを生成可能である、
画像符号化装置。
【請求項８】
請求項７において、前記カラー画像データは、前記Ｍビットを８ビットとする輝度成分を含む、
画像符号化装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記データ分解部は、前記入力データの上位８ビットを前記カラー画像データの前記輝度成分に対応するビットプレーンとして生成する、
画像符号化装置。
【請求項１０】
請求項７において、前記データ分解部における、前記入力データから生成される前記ビットプレーンと前記符号化部の前記カラー画像データとの対応関係についての情報を送出する、
画像符号化装置。
【請求項１１】
請求項７において、前記モノクロ画像は、観測者の視点から対象物までの２次元の距離情報である、
画像符号化装置。
【請求項１２】
任意の自然数であるＮビット階調のモノクロ画像による入力データを符号化され、伝送路を介して伝送された符号化データを復号化してＮビット階調のモノクロ画像による出力データを生成する画像復号化装置であって、
前記符号化データは、前記入力データが前記Ｎビットよりも小さい任意の自然数であるＭビットのカラー画像データに対応する複数のビットプレーンに分割された後に、前記Ｍビットのカラー画像データに対する画像符号化処理によって出力され、
前記画像復号化装置は、復号化部とデータ合成部とを有し、
前記復号化部は、前記画像符号化処理に対応する、前記Ｍビットのカラー画像データを復号するための画像復号化処理が可能であり、
前記データ合成部は、前記復号化部によって復号された前記Ｍビットのカラー画像データから、前記Ｎビット階調のモノクロ画像による前記出力データを生成可能である、
画像復号化装置。
【請求項１３】
請求項１２において、前記カラー画像データは、前記Ｍビットを８ビットとする輝度成分を含む、
画像復号化装置。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記符号化データの生成に際して、前記入力データの上位８ビットは前記カラー画像データの前記輝度成分に対応するビットプレーンとして生成され、
前記データ合成部は、前記復号化部によって復号された前記カラー画像データの前記輝度成分から、前記出力データの上位８ビットを生成する、
画像復号化装置。
【請求項１５】
請求項１２において、前記符号化データを生成する際の、前記入力データから生成される前記ビットプレーンと前記画像符号化処理の前記カラー画像データとの対応関係についての情報が入力され、
伝送された前記情報に基づいて、前記データ合成部における、前記出力データを構成するビットプレーンと前記復号化部の前記カラー画像データとの対応関係が設定される、
画像復号化装置。
【請求項１６】
請求項１２において、前記モノクロ画像は、観測者の視点から対象物までの２次元の距離情報である、
画像復号化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像符号化装置、画像復号化装置および画像伝送装置に関し、特に高ビット深度のモノクロ画像を符号化、復号化する画像伝送に好適に利用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に広く普及している画像の符号化装置、復号化装置、および、それらによる画像伝送システムにおいて扱われる画像データは、１画素当たり８ビット精度である場合が多い。これに対して、医療用途、監視カメラ、車載距離センサー等で扱われる画像情報には、モノクロながらより高いビット精度が求められる場合がある。このような画像を高ビット深度のモノクロ画像という。
【０００３】
特許文献１には、簡単な構成で高階調数を有する画像データ（高ビット深度の画像データ）を処理する画像符号化装置及び画像復号化装置が開示されている。８ビットの画像データを対象とする、基本画像符号化手段や基本画像復号化手段を用いて、高階調数を有する画像データを処理する。同文献に開示される画像符号化装置について説明する。高階調数を有する原画像から上位８ビットのビットプレーンを基本画像として、基本画像符号化手段による符号化を行う。画像符号化装置の内部で基本画像復号化手段を用いて、その出力を復号化する。内部での復号化によって得られた画像データを必要ビット数だけ左シフトして、原画像との差分をとり、その差分に対して再度基本画像符号化手段による符号化を行う。これにより、８ビットの画像データを対象とする、基本画像符号化手段や基本画像復号化手段を用いて、高階調数を有する画像データを処理することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１５２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１について本発明者が検討した結果、以下のような新たな課題があることがわかった。
【０００６】
原画像を符号化するために、８ビットの画像データを対象とする、基本画像符号化手段や基本画像復号化手段によって、符号化処理と復号化処理とさらに再度の符号化処理を順次実行する必要があることから、画像１枚当たりの処理に要する遅延量が大きく、また装置の消費電力が大きいという問題がある。
【０００７】
このような課題を解決するための手段を以下に説明するが、その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施の形態によれば、下記の通りである。
【０００９】
すなわち、高ビット深度のモノクロ画像による入力データを符号化して符号化データを出力する画像符号化装置と、伝送路を介して伝送される前記符号化データを復号化して高ビット深度のモノクロ画像による出力データを生成する画像復号化装置を備える画像伝送装置であって、以下のように構成される。
【００１０】
画像符号化装置は、前記高ビット深度よりも少ないビット数の標準的なビット深度のカラー画像データに対する画像符号化処理を行なう符号化部と、前記入力データから前記標準的なビット深度のカラー画像データに対応するビットプレーンを生成するデータ分解部とを有する。
【００１１】
画像復号化装置は、符号化部による画像符号化処理に対応する、標準的な同じビット深度のカラー画像データを復号するための画像復号化処理を行なう復号化部と、復号された標準的なビット深度のカラー画像データから、高ビット深度のモノクロ画像による出力データを生成するデータ合成部とを有する。
【発明の効果】
【００１２】
前記一実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
【００１３】
すなわち、汎用の標準的なビット深度のカラー画像を対象とする画像符号化復号化装置を有効活用しながら、高ビット深度のモノクロ画像を送受信可能な画像伝送システムを構築することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施形態１に係る画像符号化装置と画像復号化装置による画像伝送システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、１２ビット階調のモノクロ画像データを、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分に分解する、第１の方法を示す説明図である。
【図３】図３は、１２ビット階調のモノクロ画像データを、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分に分解する、第２の方法を示す説明図である。
【図４】図４は、１２ビット階調のモノクロ画像データを、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分に分解する、第３の方法を示す説明図である。
【図５】図５は、１６ビット階調のモノクロ画像データを、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分に分解する、第１の方法を示す説明図である。
【図６】図６は、１６ビット階調のモノクロ画像データを、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分に分解する、第２の方法を示す説明図である。
【図７】図７は、１６ビット階調のモノクロ画像データを、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分に分解する、第３の方法を示す説明図である。
【図８】図８は、１２ビット階調のモノクロ画像データを、各８ビット階調の輝度Ｙと一方の色差Ｕ（Ｃｂ）によるカラー画像成分に分解する方法を示す説明図である。
【図９】図９は、１２ビット階調のモノクロ画像データを、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分に分解する、別の（輝度Ｙの上位側にゼロ詰めをする）方法を示す説明図である。
【図１０】図１０は、１２ビット階調のモノクロ画像データを、ＹＵＶ４２２フォーマットのカラー画像成分に分解する方法を示す説明図である。
【図１１】図１１は、１２ビット階調のモノクロ画像データを、ＹＵＶ４２０フォーマットのカラー画像成分に分解する方法を示す説明図である。
【図１２】図１２は、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分から、１２ビット階調のモノクロ画像データを合成する、第１の方法を示す説明図である。
【図１３】図１３は、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分から、１２ビット階調のモノクロ画像データを合成する、第２の方法を示す説明図である。
【図１４】図１４は、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分から、１２ビット階調のモノクロ画像データを合成する、第３の方法を示す説明図である。
【図１５】図１５は、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分から、１６ビット階調のモノクロ画像データを合成する、第１の方法を示す説明図である。
【図１６】図１６は、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分から、１６ビット階調のモノクロ画像データを合成する、第２の方法を示す説明図である。
【図１７】図１７は、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分から、１６ビット階調のモノクロ画像データを合成する、第３の方法を示す説明図である。
【図１８】図１８は、各８ビット階調の輝度Ｙと一方の色差Ｕ（Ｃｂ）によるカラー画像成分から、１２ビット階調のモノクロ画像データを合成する方法を示す説明図である。
【図１９】図１９は、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットで輝度Ｙの上位側がゼロ詰めされたカラー画像成分から、１２ビット階調のモノクロ画像データを合成する方法を示す説明図である。
【図２０】図２０は、実施形態２に係る車載用のトップビューシステムの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】
【００１５】
実施の形態について詳述する。なお、発明を実施するための形態を説明するための全図において、同一の機能を有する要素には同一の符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。
【００１６】
〔実施形態１〕
図１は、本実施形態１に係る画像符号化装置１１０と画像復号化装置１２０による画像伝送システム１０の構成例を示すブロック図である。画像伝送システム１０は、高ビット深度の画像データで構成されるモノクロ画像入力１００が入力される画像符号化装置１１０と、画像復号化装置１２０とを含んで構成される。画像符号化装置１１０と画像復号化装置１２０は、伝送路１３０によって接続される。
【００１７】
画像符号化装置１１０は、モノクロ画像データ分解部１１１と符号化部１１２と送信部１１３とを含んで構成される。符号化部１１２は、汎用の標準的なビット深度のカラー画像を対象とする画像符号化機能を有する。この時の標準的なビット深度は例えば８ビットであり、符号化部１１２に入力されるカラー画像は、例えば８ビットの輝度信号Ｙとそれぞれが８ビットの色差信号ＣｂＣｒ（ＵＶ）で構成される。モノクロ画像入力１００は、これよりもビット数の多い、高ビット深度の画像データで構成される。例えば１０ビット、１２ビット、１６ビットなどである。
【００１８】
モノクロ画像データ分解部１１１は、上記標準的なビット深度よりも多ビットのモノクロ画像入力１００を、符号化部１１２の入力に合わせて、上記標準的なビット数の複数のビットプレーンに分解する。分解された複数のビットプレーンは、符号化部１１２によりカラー画像として符号化される。符号化されたデータは、送信部１１３から送出され、伝送路１３０を経由して画像復号化装置１２０へ伝送される。
【００１９】
画像復号化装置１２０は、受信部１２１と復号化部１２２とモノクロ画像データ合成部１２３とを含んで構成される。復号化部１２２は、汎用の標準的なビット深度のカラー画像を対象とする画像復号化機能を有する。この時の標準的なビット深度も上記符号化部１１２に入力されるカラー画像のビット深度と同じであり、例えば８ビットである。復号化部１２２は、画像符号化装置１１０内の符号化部１１２と対応しており、符号化部１１２の出力する符号化データを復号化することができる仕様とされる。
【００２０】
画像復号化装置１２０は、受信部１２１で伝送路１３０から入力される符号化されたデータを受信して、復号化部１２２に供給する。復号化部１２２は入力されたデータをカラー画像の符号化データとして復号化し、輝度信号データと色差信号データを得る。モノクロ画像データ合成部１２３は、復号化部１２３から出力される輝度信号データと色差信号データとを、それぞれモノクロ画像データ分解部１１１によって分解された複数のビットプレーンと対応付け、分解とは逆の処理によって、高ビット深度のモノクロ画像データとして合成し、モノクロ画像出力１２４を生成する。
【００２１】
以上説明したように、画像符号化装置１１０内の符号化部１１２と画像復号化装置１２０内の復号化部１２２とは互いに対応する符号化・復号化アルゴリズムが実装されている。同様に、モノクロ画像データ分解部１１１における、高ビット深度のモノクロ画像データから複数のビットプレーンへの分解方法と、モノクロ画像データ合成部１２３における、複数のビットプレーンから高ビット深度のモノクロ画像データへの合成方法とは、互いに対応している必要がある。即ち、画像復号化装置１２０は画像符号化装置１１０内でモノクロデータを分割した方法を知らなければ、正しい高ビット深度のモノクロ画像を合成することが出来ない。あらかじめ決められた方法によりモノクロ画像を分解する方法を採る。もしくは、モノクロ画像の画像分割情報を画像符号化装置１１０の送信部１１３により画像復号化装置１２０に送ることで、画像復号化装置１２０が任意のモノクロ画像データの分解方法に対応する事も可能である。これにより、画像符号化装置１１０と画像復号化装置１２０とが接続された後で、データ分解方法とデータ合成方法の整合をとることができる。
【００２２】
モノクロ画像分解部１１１やモノクロ画像合成部１２３、及び符号化部１１２や復号化部１２２はハードウェア、ソフトウェアどちらでも実現可能である。また、伝送路１３０は、有線か無線かを問わない任意のネットワークであってよい。例えば、車載ネットワークであるＣＡＮ（Controller Area Network）やＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）であっても良いし、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）やイーサネット（登録商標）、無線ＬＡＮ（Local Area Network）等であってもよい。或いは、伝送路１３０は、放送系と同様の単一方向の伝送路であってもよいし、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やＢｌｕ−Ｒａｙ（登録商標）ディスクなどの記録媒体を介した伝送であってもよい。
【００２３】
これにより、汎用の標準的なビット深度のカラー画像を対象とする画像符号化復号化装置を有効活用しながら、高ビット深度のモノクロ画像を送受信可能な画像伝送システムを構築することが出来る。すなわち、広く普及している８ビットのカラー画像符号化・復号化装置（エンコーダー及びデコーダ）の現実の資産またはそれらの設計資産を有効に活用することができる。また、従来技術に比べ、消費電力を低減することができ、さらに低遅延を実現することができる。
【００２４】
〔モノクロ画像データの分解方法〕
モノクロ画像分解部１１１にて行われる、高ビット深度のモノクロ画像データを複数のビットプレーンに分割しカラー画像成分として扱う方法について説明する。
【００２５】
図２は、１２ビット階調のモノクロ画像データを、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分に分解する、第１の方法を示す説明図である。モノクロ画像データ２００の上位８ビットのビットプレーン２０１１を輝度成分Ｙとして扱う。モノクロ画像データ２００を２ビット左シフトした上位８ビットのビットプレーン２０１２と、モノクロ画像２００のデータを４ビット左シフトした上位８ビットのビットプレーン２０１３をそれぞれ色差成分ＣｂＣｒ（ＵＶ）として扱う。
【００２６】
図３は、１２ビット階調のモノクロ画像データを、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分に分解する、第２の方法を示す説明図である。図２と同様に、モノクロ画像データ２００の上位８ビットのビットプレーン２０２１を輝度成分Ｙとして扱う。モノクロ画像データ２００を６ビット左シフトした上位８ビットのビットプレーン２０２２と、モノクロ画像データ２００を９ビット左シフトした上位８ビットのビットプレーン２０２３をそれぞれ色差成分ＣｂＣｒ（ＵＶ）として扱う。
【００２７】
図４は、１２ビット階調のモノクロ画像データを、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分に分解する、第３の方法を示す説明図である。図２と同様に、モノクロ画像データ２００の上位８ビットのビットプレーン２０３１を輝度成分Ｙとして扱う。モノクロ画像データ２００を６ビット左シフトした後、偶数ビットと奇数ビットに分割したビットプレーン２０３２，２０３３をそれぞれ色差成分ＣｂＣｒ（ＵＶ）として扱う。
【００２８】
図２，図３，図４で示した分解方法においては、すべてモノクロ画像データの上位８ビットを輝度値成分Ｙとして抜き出している。また、色差成分ＣｂＣｒ（ＵＶ）は輝度値成分Ｙで抜き出すことができなかった範囲のビットデータを格納することができるように、任意の異なるビット数を左ビットシフト、もしくは任意の異なるビット数を左ビットシフトした後偶数ビットと奇数ビットに分割し、上位又は下位の８ビットを抜き出す方法を採用すれば良い。すなわち、ビットプレーンはモノクロ画像データの任意のビットから構成することができる。一方、図２，図３，図４に示したように、モノクロ画像データの上位８ビットを輝度値成分Ｙとして抜き出すことにより、符号化・復号化アルゴリズムが非可逆であって何らかの誤差が発生する場合に、画像復号化装置１２０で合成されるモノクロ画像出力１２４における誤差を小さく抑えることができる。
【００２９】
高ビット深度のモノクロ画像入力１００は、上述の１２ビット階調以外の場合にも適用可能である。１６ビット階調モノクロ画像データ２１０を入力とし８ビット階調のカラー画像成分（ＹＵＶ４４４フォーマット）に分割する方法を、以下の図５，図６，図７に示す。
【００３０】
図５は、１６ビット階調のモノクロ画像データを、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分に分解する、第１の方法を示す説明図である。１６ビット階調のモノクロ画像データ２１０の上位８ビットのビットプレーン２１１１を輝度成分Ｙとして扱う。モノクロ画像データ２１０を４ビット左シフトした上位８ビットのビットプレーン２１１２と、モノクロ画像２１０のデータを８ビット左シフトした上位８ビットのビットプレーン２１１３をそれぞれ色差成分ＣｂＣｒ（ＵＶ）として扱う。
【００３１】
図６は、１６ビット階調のモノクロ画像データを、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分に分解する、第２の方法を示す説明図である。図５と同様に、モノクロ画像データ２１０の上位８ビットのビットプレーン２１２１を輝度成分Ｙとして扱う。モノクロ画像データ２１０を６ビット左シフトした上位８ビットのビットプレーン２１２２と、モノクロ画像データ２１０を１１ビット左シフトした上位８ビットのビットプレーン２１２３をそれぞれ色差成分ＣｂＣｒ（ＵＶ）として扱う。
【００３２】
図７は、１６ビット階調のモノクロ画像データを、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分に分解する、第３の方法を示す説明図である。図５と同様に、モノクロ画像データ２１０の上位８ビットのビットプレーン２１３１を輝度成分Ｙとして扱う。モノクロ画像データ２１０を６ビット左シフトした後、偶数ビットと奇数ビットに分割したビットプレーン２１３２，２１３３をそれぞれ色差成分ＣｂＣｒ（ＵＶ）として扱う。
【００３３】
上述のように、ビットプレーンはモノクロ画像データの任意のビットから構成することができる。他の変形例についてさらに以下に説明するが、これらも一例に過ぎない。
【００３４】
図８は、１２ビット階調のモノクロ画像データを、各８ビット階調の輝度Ｙと一方の色差Ｕ（Ｃｂ）によるカラー画像成分に分解する方法を示す説明図である。色差成分は一般にＵ（Ｃｂ）とＶ（Ｃｒ）であるが、このうちの一方のみを使用する例である。図２、図３、図４と同様に、モノクロ画像データ２００の上位８ビットのビットプレーン２０３１を輝度成分Ｙとして扱う。モノクロ画像データ２００を４ビット左シフトした後、ビットプレーン２０４１を一方の色差成分Ｃｂ（Ｕ）として扱い、他方の色差成分Ｃｒ（Ｖ）は使用しない。
【００３５】
図９は、１２ビット階調のモノクロ画像データを、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分に分解する、別の（輝度Ｙの上位側にゼロ詰めをする）方法を示す説明図である。図２、図３、図４とは異なり、モノクロ画像データ２００を２ビット右シフトした後、上位６ビットにさらに上位２ビットに０詰めをした８ビットのビットプレーン２０５１を、輝度成分Ｙとして扱う。モノクロ画像データ２００を１ビット左シフトした上位８ビットのビットプレーン２１５２を、色差成分Ｃｂ（Ｕ）として扱うが、もう一方の色差成分Ｃｒ（Ｖ）には、ビットプレーンを割り当てない。
【００３６】
本実施形態において対応できる高ビット深度のモノクロ画像のビット深度は、ＹＵＶ４４４フォーマットであればコーデックの扱うことのできるビット深度の３倍、ＹＵＶ４２２フォーマットであればコーデックの扱うことのできるビット深度の２倍、ＹＵＶ４２０フォーマットであればコーデックの扱うことのできるビット深度の１．５倍となる。１２ビット階調モノクロ画像データを入力とし８ビット階調のカラー画像成分（ＹＵＶ４２２フォーマット）に分割する方法を、下の図１０に示す。また、１２ビット階調モノクロ画像データを入力とし８ビット階調のカラー画像成分（ＹＵＶ４２０フォーマット）に分割する方法を、さらに下の図１１に示す。
【００３７】
図１０は、１２ビット階調のモノクロ画像データを、ＹＵＶ４２２フォーマットのカラー画像成分に分解する方法を示す説明図である。ＹＵＶ４２２フォーマットでは２ピクセルあたり色差成分ＣｂＣｒが１つずつしか無いため、１ピクセルの高ビット深度のモノクロ画像は１つの８ビット階調の輝度データと１つの８ビット階調の色差データに分割される。図１０に示すように、あるピクセルの１２ビット階調のモノクロ画像データ（Ｙ１）２００の上位８ビットのビットプレーン２０６１を輝度成分Ｙ１として扱い、モノクロ画像データ（Ｙ１）２００を４ビット左シフトした後、下位８ビットのビットプレーン２０６２を色差成分Ｃｂ（Ｕ）として扱う。次のピクセルの１２ビット階調のモノクロ画像データ（Ｙ２）２０１の上位８ビットのビットプレーン２０６３を輝度成分Ｙ２として扱い、モノクロ画像データ（Ｙ２）２０１を４ビット左シフトした後、下位８ビットのビットプレーン２０６４を色差成分Ｃｒ（Ｖ）として扱う。
【００３８】
図１１は、１２ビット階調のモノクロ画像データを、ＹＵＶ４２０フォーマットのカラー画像成分に分解する方法を示す説明図である。ＹＵＶ４２０フォーマットでは４ピクセルあたり色差成分ＣｂＣｒが１つずつしか無い。そのため、色差成分として扱うビットプレーンは、高ビット深度のモノクロ画像の上位ビットを輝度成分として扱うビットプレーンとして抜き出した後の下位ビットの組合せによって構成される。それぞれが１２ビット階調である４ピクセルのモノクロ画像データ（Ｙ１〜Ｙ４）２００〜２０３の上位８ビットのビットプレーン２０７１，２０７２，２０７４，２０７５を、８ビット階調の輝度成分Ｙ１〜Ｙ４として扱う。４ピクセルのモノクロ画像データ（Ｙ１〜Ｙ４）２００〜２０３の下位４ビットＬ１〜Ｌ４のうち、Ｌ１を上位４ビット、Ｌ２を下位４ビットとして構成した８ビットのビットプレーン２０７３を、色差成分Ｃｂとして扱い、Ｌ３を上位４ビット、Ｌ４を下位４ビットとして構成した８ビットのビットプレーン２０７６を、色差成分Ｃｒとして扱う。ここで示したのは一例に過ぎず、色差成分ＣｂＣｒとして扱うビットプレーンの構成方法は任意である。例えば、Ｌ１とＬ２の関係、Ｌ３とＬ４の関係は、上下逆であってもよいし、Ｌ１〜Ｌ４の組合せも任意に変更可能であり、さらに、奇数ビットと偶数ビットに分割して格納しても良い。
【００３９】
〔モノクロ画像データの合成方法〕
モノクロ画像データ合成部１２３によるモノクロ画像データの合成方法について説明する。モノクロ画像データ合成部１２３には、カラー画像として復号化されたカラー画像成分が入力される。入力されるカラー画像成分から複数のビットプレーンを再構成し、それらから高ビット深度のモノクロ画像データを合成する。復号化部１２２で得られたビットプレーンにおけるどのビットが合成に使用されるかは、あらかじめ取り決めてモノクロ画像データ分解部１１１とモノクロ画像データ合成部１２３とに実装しておくか、何らかの通信手段を使用するなどして、動作前に設定される。
【００４０】
図１２は、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分から、１２ビット階調のモノクロ画像データを合成する、第１の方法を示す説明図である。画像符号化装置１１０でのモノクロ画像データの分割方法は図２に対応する。輝度Ｙ成分の下位４ビットをマスクし４ビット左シフトしたビットプレーン３０１１を生成する。色差Ｃｂ成分の下位２ビット上位２ビットをマスクし２ビット左シフトしたビットプレーン３０１２を生成する。色差Ｃｒ成分の上位４ビットをマスクしたビットプレーン３０１３を生成する。ここで得られたビットプレーン３０１１とビットプレーン３０１２とビットプレーン３０１３とを加算することにより、１２ビット階調のモノクロ画像３００を生成する。
【００４１】
図１３は、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分から、１２ビット階調のモノクロ画像データを合成する、第２の方法を示す説明図である。画像符号化装置１１０でのモノクロ画像データの分割方法は図３に対応する。Ｙ成分の下位４ビットをマスクし４ビット左シフトしたビットプレーン３０２１を生成する。Ｃｂ成分の下位５ビットをマスクし２ビット右シフトしたビットプレーン３０２２を生成する。Ｃｒ成分の下位５ビットをマスクし５ビット右シフトしたビットプレーン３０２３を生成する。ここで得られたビットプレーン３０２１とビットプレーン３０２２とビットプレーン３０２３とを加算することにより、１２ビット階調のモノクロ画像３０１を生成する。
【００４２】
図１４は、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分から、１２ビット階調のモノクロ画像データを合成する、第３の方法を示す説明図である。画像符号化装置１１０でのモノクロ画像データの分割方法は図４に対応する。Ｙ成分の下位４ビットをマスクし４ビット左シフトしたビットプレーン３０３１を生成する。Ｃｂ成分の下位５ビットをマスクし上位３ビットを１ビット左シフトした後、上位２ビットを１ビット左シフトしさらに最上位ビットを１ビット左シフトしたビットプレーン３０３２を生成する。Ｃｒ成分の下位５ビットをマスクし上位２ビットを１ビット左シフトした後、最上位ビットを１ビット左シフトしたビットプレーン３０３３を生成する。ここで得られたビットプレーン３０３１とビットプレーン３０３２とビットプレーン３０３３とを加算することにより、１２ビット階調のモノクロ画像３０２を生成する。
【００４３】
図１５は、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分から、１６ビット階調のモノクロ画像データを合成する、第１の方法を示す説明図である。画像符号化装置１１０でのモノクロ画像データの分割方法は図５に対応する。Ｙ成分の下位２ビット上位１ビットをマスクし４ビット左シフトしたビットプレーン３１１１を生成する。Ｃｂ成分の下位１ビットをマスクし２ビット右シフトしたビットプレーン３１１２を生成する。Ｃｒ成分の上位３ビットをマスクしたビットプレーン３１１３を生成する。ここで得られたビットプレーン３１１１とビットプレーン３１１２とビットプレーン３１１３とを加算することにより、１６ビット階調のモノクロ画像３１０を生成する。
【００４４】
図１６は、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分から、１６ビット階調のモノクロ画像データを合成する、第２の方法を示す説明図である。画像符号化装置１１０でのモノクロ画像データの分割方法は図６に対応する。Ｙ成分の下位２ビットをマスクし８ビット左シフトしたビットプレーン３１２１を生成する。Ｃｂ成分の下位３ビットをマスクし２ビット右シフトしたビットプレーン３１２２を生成する。Ｃｒ成分を３ビット右シフトしたビットプレーン３１２３を生成する。ここで得られたビットプレーン３１２１とビットプレーン３１２２とビットプレーン３１２３とを加算することにより、１６ビット階調のモノクロ画像３１１を生成する。
【００４５】
図１７は、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットのカラー画像成分から、１６ビット階調のモノクロ画像データを合成する、第３の方法を示す説明図である。画像符号化装置１１０でのモノクロ画像データの分割方法は図７に対応する。Ｙ成分の下位２ビットをマスクしたビットプレーン３１３１を生成する。Ｃｂ成分の下位３ビットをマスクし上位５ビットを１ビット左シフトした後、上位４ビットを１ビット左シフトし、上位３ビットを１ビット左シフト、上位２ビットを１ビット左シフト、最後に最上位ビットを１ビット左シフトしたビットプレーン３１３２を生成する。Ｃｒ成分の下位５ビットをマスクし上位４ビットを１ビット左シフトし、上位３ビットを１ビット左シフト、上位２ビットを１ビット左シフト、最後に最上位ビットを１ビット左シフトしたビットプレーン３１３３を生成する。ここで得られたビットプレーン３１３１とビットプレーン３１３２とビットプレーン３１３３とを加算することにより、１６ビット階調のモノクロ画像３１２を生成する。
【００４６】
図１８は、各８ビット階調の輝度Ｙと一方の色差Ｕ（Ｃｂ）によるカラー画像成分から、１２ビット階調のモノクロ画像データを合成する方法を示す説明図である。画像符号化装置１１０でのモノクロ画像データの分割方法は図８に対応する。Ｙ成分の下位２ビットをマスクし５ビット左シフトしたビットプレーン３０４１を生成する。Ｃｂ成分の上位２ビットをマスクしたビットプレーン３０４２を生成する。ここで得られたビットプレーン３０４１とビットプレーン３０４２とを加算することにより、１２ビット階調のモノクロ画像３０４を生成する。
【００４７】
図１９は、各８ビット階調のＹＵＶ４４４フォーマットで輝度Ｙの上位側がゼロ詰めされたカラー画像成分から、１２ビット階調のモノクロ画像データを合成する方法を示す説明図である。画像符号化装置１１０でのモノクロ画像データの分割方法は図９に対応する。Ｙ成分の上位２ビットをマスクし６ビット左シフトしたビットプレーン３０５１を生成する。Ｃｂ成分の上位５ビットをマスクし３ビット左シフトしたビットプレーン３０５２を生成する。Ｃｒ成分の上位５ビットをマスクしたビットプレーン３０５３を生成する。ここで得られたビットプレーン３０５１とビットプレーン３０５２とビットプレーン３０５３とを加算することにより、１２ビット階調のモノクロ画像３０５を生成する。
【００４８】
図面を参照しての説明は省略するが、ＹＵＶ４２２フォーマットやＹＵＶ４２０フォーマットを使用した場合も同様にして高ビット深度のモノクロ画像を生成することができる。
【００４９】
以上説明したように、高ビット深度のモノクロ画像データを複数のビットプレーンに任意の方法で分割し、カラー画像成分として扱うことにより、汎用の標準的なビット深度のカラー画像を対象とする画像符号化復号化装置を有効活用しながら、高ビット深度のモノクロ画像を符号化し復号化して伝送することが可能となる。ここで、汎用の標準的なビット深度のカラー画像を対象とする画像符号化復号化装置とは、例えば高ビット深度に対応していない既存の８ビットエンコーダー、デコーダーである。任意の分割方法を採用することが出来るため、エンコーダーの特性に適する、劣化の少ない分割方法を選択することができる。また、任意の分割方法が可能であるということはエンコーダー、デコーダーがＹＵＶ４４４フォーマットに対応していない場合でもＹＵＶ４２２フォーマットやＹＵＶ４２０フォーマットを使用して高ビット深度のモノクロ画像を符号化し復号化して伝送することができる。
【００５０】
上述した従来技術では符号化した後に内部で復号化を行い、原画像のデータとの差分を取得し再度符号化するという方法を採用するのに対して、本実施形態ではビットプレーンへの分解と並列に実行可能な符号化によって遅延量が規定されるため、低遅延の画像符号化・復号化及び伝送が可能となる。
【００５１】
〔実施形態２〕
図２０は、実施形態２に係る車載用のトップビューシステム２０の構成例を示すブロック図である。車載用のトップビューシステム２０は、実施形態１に示したような画像符号化装置１１０と画像復号装置１２０を、それぞれ複数台用いて構成される。例示される車載用トップビューシステム２０は、３台の画像符号化装置１１０＿１〜１１０＿３と３台の画像復号装置１２０＿１〜１２０＿３とがスイッチングハブ１３１を介して接続されることにより、符号化されたデータを伝送することができる。３台の画像符号化装置１１０＿１〜１１０＿３には、それぞれ高ビット深度のモノクロ画像入力１００＿１〜１００＿３が入力される。３台の画像復号化装置１２０＿１〜１２０＿３からは、それぞれ高ビット深度のモノクロ画像出力１２４＿１〜１２４＿３が出力される。画像符号化装置１１０＿１〜１１０＿３と画像復号化装置１２０＿１〜１２０＿３の動作は、実施形態１において説明した通りであるので、重複した説明は省略する。
【００５２】
入力される高ビット深度のモノクロ画像入力１００＿１〜１００＿３は、例えば、車両の前方及び左右方向等の障害物（対象物）までの２次元の距離情報である。符号化され、伝送され、復号化されて出力される、モノクロ画像出力１２４＿１〜１２４＿３は、例えば車両を上方から俯瞰したときの、当該車両と障害物との位置関係を示す情報に再構成される。
【００５３】
このように、本実施形態１及び２等において取り扱われる高ビット深度のモノクロ画像は、必ずしも視覚的に可視化可能な画像に限られない。２次元の画像と同様のフレーム内において、画素に対応する位置に数値を持つデータであれば良い。
【００５４】
本実施形態２では、それぞれ３台の画像符号化装置１１０＿１〜１１０＿３と画像復号化装置１２０＿１〜１２０＿３を搭載する例を示したが、台数は任意である。また、それぞれ１台の画像符号化装置１１０＿と画像復号化装置１２０とを搭載して、複数のモノクロ画像入力１００＿１〜１００＿ｘに対して順次符号化、伝送、復号化の処理を行なうように構成してもよい。
【００５５】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【００５６】
例えば、汎用の標準的なビット深度として８ビットの場合についてのみ説明したが、それとは異なるビット数のカラー画像を対象とする画像符号化復号化装置を利用することもできる。また、高ビット深度のモノクロ画像として１２ビットと１６ビットの場合についてのみ説明したが、各実施形態は、それとは異なるビット数のモノクロ画像にも変更可能である。また、本明細書では「画像」の語を使用しているが、必ずしも視覚的に映像化可能な画像に限定されるものではなく、各実施形態は、画素ごとに値を持つことによって画像として取り扱うことができるデータについて広く適用可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１０  画像伝送システム
２０  車載用トップビューシステム
１００  モノクロ画像入力
１１０  画像符号化装置
１１１  モノクロ画像データ分解部
１１２  符号化部
１１３  送信部
１２０  画像復号化装置
１２１  受信部
１２２  復号化部
１２３  モノクロ画像データ合成部
１２４  モノクロ画像出力
１３０  伝送路（ネットワーク）
１３１  スイッチングハブ
２００〜２０３  １２ビット階調のモノクロ画像データ（分割前）
２１０  １６ビット階調のモノクロ画像データ（分割前）
３００〜３０５  １２ビット階調のモノクロ画像データ（合成後）
３１０〜３１２  １６ビット階調のモノクロ画像データ（合成後）
２０１１〜２０７６，２１１１〜２１３３  ビットプレーン（分割後）
３０１１〜３０５３，３１１１〜３１３３  ビットプレーン（合成前）
【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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【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２０】
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