(57)【要約】【課題】画像を規定のファイル形式に高速に圧縮できる画像圧縮装置、画像圧縮方法及び画像圧縮プログラム、並びに高速に復号できる画像復号装置を提供すること。【解決手段】画像圧縮装置１は、画像を複数に分割する分割部１１と、分割された分割画像それぞれについて、共通の符号化パラメータを用いて並列に符号化する符号化部１２と、符号化された複数の分割符号化データそれぞれの、画像サイズ情報を含むヘッダ部を統合し、データ部を連結して単一の圧縮ファイル２０を生成する連結処理部１３と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を複数に分割する分割部と、
前記分割部により分割された分割画像それぞれについて、共通の符号化パラメータを用いて並列に符号化する符号化部と、
前記符号化部により符号化された複数の分割符号化データそれぞれの、画像サイズ情報を含むヘッダ部を統合し、データ部を連結して単一の圧縮ファイルを生成する連結処理部と、を備える画像圧縮装置。
【請求項２】
前記符号化部は、前記分割画像をＪＰＥＧ方式により符号化し、
前記分割部は、前記分割画像のそれぞれに、リスタートインターバルマーカが巡回する周期の倍数の符号化単位を含むように前記画像を分割する請求項１に記載の画像圧縮装置。
【請求項３】
前記分割部は、前記分割画像のサイズの差分が最小となるように前記画像を縦方向に分割する請求項１又は請求項２に記載の画像圧縮装置。
【請求項４】
前記連結処理部は、前記データ部を連結した箇所を示す分割情報データを前記圧縮ファイルに付加する請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像圧縮装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像圧縮装置により生成された圧縮ファイルを、前記分割情報データに基づいて複数の前記データ部に分割し、統合されたヘッダ部における画像サイズ情報を書き換えて前記データ部それぞれに付加することにより、複数の前記分割符号化データを復元する画像復号装置。
【請求項６】
画像を複数に分割する分割ステップと、
前記分割ステップにおいて分割された分割画像それぞれについて、共通の符号化パラメータを用いて並列に符号化する符号化ステップと、
前記符号化ステップにおいて符号化された複数の分割符号化データそれぞれの、画像サイズ情報を含むヘッダ部を統合し、データ部を連結して単一の圧縮ファイルを生成する連結処理ステップと、をコンピュータが実行する画像圧縮方法。
【請求項７】
画像を複数に分割する分割ステップと、
前記分割ステップにおいて分割された分割画像それぞれについて、共通の符号化パラメータを用いて並列に符号化する符号化ステップと、
前記符号化ステップにおいて符号化された複数の分割符号化データそれぞれの、画像サイズ情報を含むヘッダ部を統合し、データ部を連結して単一の圧縮ファイルを生成する連結処理ステップと、をコンピュータに実行させるための画像圧縮プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高精細画像を圧縮する装置、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮影される映像が高精細化しており、解像度及びフレームレートが向上するのに伴い画像データの容量が増大している。高精細画像を圧縮及び復号する場合、画像の精細度を表す画素数の増加に比例して処理速度は低下していく。そこで、高精細画像をリアルタイムに処理するために、画像を分割し、分割画像それぞれに対して並列で圧縮処理を行うことで、並列数に比例した処理の高速化が図られている。
【０００３】
例えば特許文献１では、画像を縦方向に複数に分割し、特定のリスタートインターバルマーカとその数をサーチして分割数と分割位置を検索し、並列復号する手法が提案されている。
また、例えば特許文献２では、画像を縦方向に複数に分割し、分割画像のライン数と圧縮後のデータサイズとをコメントセグメントに記録し、復号の際にコメントセグメントを参照して、データ開始位置を検出する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２６７３４９号公報
【特許文献２】特開２００８−１１３２６８号公報
【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、画像を分割する場合、分割画像毎に独立して画像圧縮パラメータが設定され、分割画像それぞれが独立に並列処理されるため、分割画像の境界位置に境界線が見えてしまい、絵柄によってはノイズのように見えてしまう。このため、通常は分割境界を目立たなくする処理が行われる。さらに、分割処理を行うと符号化の手法によっては、複数のファイルとなるため、編集処理などがそのままのファイル形式ではできなかった。
【０００６】
特許文献１の手法では、圧縮データの全スキャンを行ってマーカを調べる必要があり、マーカのスキャンが大きなオーバーヘッドとなるため、リアルタイム処理には向かない。
特許文献２の手法では、並列処理した複数の圧縮画像を１個の画像ファイルに単純にマージするため、マージされたデータは圧縮方式の規格を満たさないものとなり、既存のソフトウェアでのプレビュー又は編集ができない。
【０００７】
本発明は、画像を規定のファイル形式に高速に圧縮できる画像圧縮装置、画像圧縮方法及び画像圧縮プログラム、並びに高速に復号できる画像復号装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る画像圧縮装置は、画像を複数に分割する分割部と、前記分割部により分割された分割画像それぞれについて、共通の符号化パラメータを用いて並列に符号化する符号化部と、前記符号化部により符号化された複数の分割符号化データそれぞれの、画像サイズ情報を含むヘッダ部を統合し、データ部を連結して単一の圧縮ファイルを生成する連結処理部と、を備える。
【０００９】
前記符号化部は、前記分割画像をＪＰＥＧ方式により符号化し、前記分割部は、前記分割画像のそれぞれに、リスタートインターバルマーカが巡回する周期の倍数の符号化単位を含むように前記画像を分割してもよい。
【００１０】
前記分割部は、前記分割画像のサイズの差分が最小となるように前記画像を縦方向に分割してもよい。
【００１１】
前記連結処理部は、前記データ部を連結した箇所を示す分割情報データを前記圧縮ファイルに付加してもよい。
【００１２】
本発明に係る画像復号装置は、前記画像圧縮装置により生成された圧縮ファイルを、前記分割情報データに基づいて複数の前記データ部に分割し、統合されたヘッダ部における画像サイズ情報を書き換えて前記データ部それぞれに付加することにより、複数の前記分割符号化データを復元する。
【００１３】
本発明に係る画像圧縮方法は、画像を複数に分割する分割ステップと、前記分割ステップにおいて分割された分割画像それぞれについて、共通の符号化パラメータを用いて並列に符号化する符号化ステップと、前記符号化ステップにおいて符号化された複数の分割符号化データそれぞれの、画像サイズ情報を含むヘッダ部を統合し、データ部を連結して単一の圧縮ファイルを生成する連結処理ステップと、をコンピュータが実行する。
【００１４】
本発明に係る画像圧縮プログラムは、画像を複数に分割する分割ステップと、前記分割ステップにおいて分割された分割画像それぞれについて、共通の符号化パラメータを用いて並列に符号化する符号化ステップと、前記符号化ステップにおいて符号化された複数の分割符号化データそれぞれの、画像サイズ情報を含むヘッダ部を統合し、データ部を連結して単一の圧縮ファイルを生成する連結処理ステップと、をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、画像を規定のファイル形式に高速に圧縮し、かつ、高速に復号できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係る記録装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態に係る画像の分割方法を示す図である。
【図３】実施形態に係る符号化処理を示す図である。
【図４】実施形態に係る分割符号化データにおけるマーカの挿入及び置き換えの方法を例示する図である。
【図５】実施形態に係るＪＰＥＧファイルの構造及び分割情報データの構成例を示す図である。
【図６】実施形態に係る復号処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態の一例について説明する。
図１は、本実施形態に係る記録装置１（画像圧縮装置、画像復号装置）の機能構成を示すブロック図である。
【００１８】
記録装置１は、記憶部及び制御部を備えたサーバ装置又はＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などの情報処理装置（コンピュータ）である。記録装置１は、記憶部に記憶されたソフトウェア（画像圧縮プログラム）を制御部が実行することにより本実施形態の各種機能を実現する。
【００１９】
記録装置１の制御部は、分割部１１と、符号化部１２と、連結処理部１３と、復号部１４とを備え、これらの機能部により画像の圧縮処理及び復号処理を行う。
なお、圧縮及び復号に用いられる符号化方式は限定されないが、本実施形態ではＪＰＥＧ方式を例に説明する。
【００２０】
分割部１１は、入力された画像を複数に分割する。
このとき、分割部１１は、分割画像のそれぞれに、リスタートインターバルマーカが巡回する周期の倍数の符号化単位、すなわち８の倍数の符号化単位を含むように前記画像を分割する。ここで、符号化単位（ＭＣＵ；  Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｃｏｄｅｄ  Ｕｎｉｔ）は、ＪＰＥＧの場合、サンプリング比により８×８ピクセル、１６×８ピクセル、又は１６×１６ピクセルのいずれかが採用される。なお、符号化単位に満たない画像領域、及び８の倍数に満たない符号化単位にはダミーデータが挿入されてよい。
【００２１】
また、分割部１１は、分割画像のサイズの差分が最小となるように画像を縦方向に分割する。分割画像は、それぞれ符号化部１２で並列に処理されるため、このように画像サイズがほぼ均等に分割されることにより、処理時間が効率化される。
【００２２】
図２は、本実施形態に係る画像の分割方法を示す図である。
ＪＰＥＧ方式による圧縮は、符号化単位毎に処理される。画像のサンプリングフォーマットには、４：４：４（間引きなし）、４：２：２（横方向の間引き）、４：２：０（縦横方向の間引き）があり、例えば４：２：０での符号化単位は、１６×１６ピクセルとなる。
分割画像の縦横画素数は符号化単位の整数倍となることが望ましい。また、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などでの読出しを想定すると、処理を容易にするため、横方向の画素数を保ち縦方向を分割することが望ましい。この場合、例えば８Ｋ（７６８０×４３２０ピクセル）画像は、縦方向に２、３、５、６、９、１０、・・・に分割できる。
【００２３】
符号化部１２は、分割部１１により分割された分割画像それぞれについて、共通の符号化パラメータ（量子化テーブル及びハフマンテーブル）を用いて並列に符号化する。
通常、ＪＰＥＧでは１枚の画像単位で処理を行うが、８Ｋのような高精細画像では画素数が多くなるため、リアルタイムでの圧縮が困難となる。そのため、記録装置１は、画像を分割して並列に圧縮処理を行うことで、高速化を図っている。
このとき、分割画像をそれぞれ独立に並列処理し、復号して８Ｋ画像を再構成すると、分割ラインが見えてしまうことがある。そこで、符号化部１２は、全ての分割画像に対してＪＰＥＧ方式における量子化テーブル及びハフマンテーブルを共通にして、分割ラインの表出を防ぐ。
【００２４】
連結処理部１３は、符号化部１２により符号化された複数の分割符号化データそれぞれの、画像サイズ情報を含むヘッダ部を統合し、データ部を連結して単一の圧縮ファイル２０を生成する。
【００２５】
図３は、本実施形態に係る符号化処理を示す図である。
通常の符号化処理（ａ）では、例えば８Ｋ（７６８０×４３２０ピクセル）の画像が１つのＪＰＥＧファイルに符号化される。ＪＰＥＧファイルは、ヘッダ部とデータ部とで構成され、ヘッダ部には画像サイズ情報が含まれる。
符号化部１２による並列符号化処理（ｂ）では、例えば３つの分割画像（それぞれ、７６８０×１４４０ピクセル）が３つのＪＰＥＧファイルに符号化される。
【００２６】
連結処理部１３は、複数のＪＰＥＧファイルを、ヘッダ部分のみ付け替え、マージして１つのファイルとする。
このとき、連結後のファイルがＪＰＥＧの規格を満たし、他の装置又はソフトウェアが処理できる形式とするため、データ部におけるリスタートインターバルマーカの番号が連続し循環している必要がある。
【００２７】
そこで、分割部１１は、分割画像内の符号化単位の個数が８の倍数となるよう分割し、８の倍数のリスタートインターバルマーカを順に挿入する。ただし、データ部の最後は終了マーカとなる。
さらに、連結処理部１３は、データ部を連結する際に、分割画像の終了マーカであるＥＯＦマーカを、リスタートインターバルマーカに置き換えることで、データの連続性を保つ。
【００２８】
図４は、本実施形態に係る分割符号化データにおけるマーカの挿入及び置き換えの方法を例示する図である。
この例では、３つの分割符号化データ（ＪＰＥＧファイル）におけるデータ部１〜３には、それぞれ所定の符号化単位数に相当するデータを挟んでリスタートインターバルマーカＲＳＴ０〜６が順に挿入されている。次のリスタートインターバルマーカＲＳＴ７が挿入されるべき箇所は、データ部の最後であるため、終了マーカＥＯＦが設定されている。
【００２９】
これら３つのデータ部が連結される場合、終了マーカＥＯＦが８番目のリスタートインターバルマーカＲＳＴ７に置き換えられる。この結果、８種類のリスタートインターバルマーカが正常に循環する。
【００３０】
さらに、連結処理部１３は、データ部を連結した箇所を示す分割情報データを圧縮ファイル２０に付加する。
共通の符号化パラメータで符号化を行うと、分割符号化データ毎にデータサイズが異なるため、復号時に連結箇所が判別できず並列処理ができない。そこで、連結処理部１３は、復号時にも分割画像毎の並列処理を可能とするため、圧縮ファイル２０の最後に、分割情報データを付加する。
【００３１】
図５は、本実施形態に係るＪＰＥＧファイルの構造及び分割情報データの構成例を示す図である。
通常のＪＰＥＧファイルは、ヘッダ部（ＪＰＥＧ  ｈｅａｄｅｒ）の後に符号化されたデータ部（ＪＰＥＧ  ｄａｔａ）を付加して構成される。
本実施形態による圧縮方法では、並列処理された数の分割ＪＰＥＧファイル（この例では３個）が生成される。これらを１個のＪＰＥＧファイルとするため、連結処理部１３は、１番目のファイルのヘッダ部に含まれる画像サイズを書き換え、最初のＪＰＥＧデータ１の後に、２番目以降のＪＰＥＧデータ２及び３を付加し、最後に分割情報データを付加する。
【００３２】
分割情報データには、例えば、画像分割数（１バイト）、分割画像の縦横のピクセル数（各２バイト）、分割符号化データのデータ部それぞれについての、スタートアドレス（４バイト）及びデータサイズ（４バイト）などが記録される。最大３０分割までに対応する場合、分割情報データは２４５バイトとなる。
【００３３】
復号部１４は、連結処理部１３により生成された圧縮ファイル２０を、分割情報データに基づいて複数のデータ部に分割する。さらに、復号部１４は、統合されたヘッダ部における画像サイズ情報を書き換えて、分割されたデータ部それぞれに付加することにより、複数の分割符号化データを復元する。
【００３４】
図６は、本実施形態に係る復号処理を示す図である。
復号部１４は、ＪＰＥＧフィルから分割情報データを読出し、圧縮データ部分を、分割情報データの開始アドレス情報などに基づいて分割数分のデータ部（ＪＰＥＧ  ｄａｔａ  １，２，３）に分離する。
次に、復号部１４は、分割画像それぞれのピクセル数などでヘッダ部（ＪＰＥＧ  ｈｅａｄｅｒ  １，２，３）を書換え、分割数分のＪＰＥＧファイルを作成する。このとき、符号化のパラメータが共通であることから、書き換え箇所はサイズ情報に限定され容易である。例えば、分割画像が同じ大きさであれば、ヘッダ部も同一となる。
【００３５】
このあと、復号部１４は、分割数分の並列復号処理を行う。並列化により、高精細画像でもリアルタイム処理が可能となる。例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）により８Ｋ映像のデコードをハードウェア処理した際に、６〜７フレーム／秒の処理速度が得られる場合、１０分割の並列処理により６０フレーム／秒のフレームレートでのリアルタイム処理が可能となる。
また、符号化に用いた量子化テーブル及びハフマンテーブルが共通であることで、分割ラインのない復号画像が得られる。
【００３６】
本実施形態によれば、記録装置１は、分割画像のそれぞれを共通の符号化パラメータを用いて並列に符号化した後、ヘッダ部を統合して単一の圧縮ファイル２０に連結する。したがって、記録装置１は、並列処理により高速に画像を圧縮でき、かつ、ヘッダ部とデータ部を有する規定のファイル形式の圧縮ファイル２０を生成できる。生成された圧縮ファイル２０は、他の装置又はソフトウェアが扱える形式であり、記録装置１は、汎用性を損なわずに画像を高速に圧縮できる。
さらに、分割画像それぞれに用いられる符号化パラメータが共通なので、復号された画像を表示する際に分割ラインが表出しない。
【００３７】
また、記録装置１は、分割画像のそれぞれに、ＪＰＥＧ方式における８種類のリスタートインターバルマーカが８の倍数含まれるように画像を分割するので、複数の分割画像を跨いでリスタートインターバルマーカが連続する。したがって、記録装置１は、分割符号化データを連結した際に、規定のフォーマットを崩すことなく１つの圧縮ファイル２０を生成できる。
【００３８】
また、記録装置１は、画像をほぼ均等に分割することにより、分割画像を並列に符号化する際の処理時間を最適化でき、効率的に画像を圧縮できる。
【００３９】
また、記録装置１は、データ部の連結位置を示す分割情報データを圧縮ファイル２０に含めるので、復号時に分割位置が容易に把握される。
そして、記録装置１は、統合されたヘッダ部の画像サイズ情報を書き換えることにより、分割したデータ部それぞれに付加でき、１つの圧縮ファイル２０を容易に複数のファイルに分割できる。この結果、記録装置１は、並列処理により復号処理を高速に実行できる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
【００４１】
本実施形態では、記録装置１が復号部１４を備える構成としたが、これには限られない。例えば、復号部１４を備えた画像復号装置が別に設けられてもよい。
【００４２】
記録装置１の機能を実現するためのプログラムをコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。
【００４３】
ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器などのハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータで読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭなどの可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスクなどの記憶装置のことをいう。
【００４４】
さらに「コンピュータで読み取り可能な記録媒体」とは、インターネットなどのネットワークや電話回線などの通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含んでもよい。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１  記録装置（画像圧縮装置、画像復号装置）
１１  分割部
１２  符号化部
１３  連結処理部
１４  復号部
２０  圧縮ファイル
【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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