(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコンポーネントを持つ静止画像に対し、コンポーネント毎に各々任意の大きさで方形タイルを指定するタイル指定手段と、該タイル指定手段で指定された方形タイルを使用して画像を分割する画像分割手段と、該画像分割手段で分割された画像を非可逆圧縮処理する画像圧縮処理手段とを有し、
前記タイル指定手段は、コンポーネント毎の方形タイルの境界を、画像に含まれる水平線或いは垂直線と一致しないよう指定する手段を有することを特徴とする画像圧縮装置。
【請求項２】
複数のコンポーネントを持つ静止画像に対し、コンポーネント毎に各々任意の大きさで方形タイルを指定するタイル指定手段と、該タイル指定手段で指定された方形タイルを使用して画像を分割する画像分割手段と、該画像分割手段で分割された画像を非可逆圧縮処理する画像圧縮処理手段とを有し、
前記タイル指定手段は、少なくとも１つのコンポーネントに対する方形タイルの境界を、画像に含まれる水平線或いは垂直線と一致しないよう指定する手段を有することを特徴とする画像圧縮装置。
【請求項３】
複数のコンポーネントを持つ静止画像に対し、コンポーネント毎に各々任意の大きさで方形タイルを指定するタイル指定手段と、該タイル指定手段で指定された方形タイルを使用して画像を分割する画像分割手段と、該画像分割手段で分割された画像を非可逆圧縮処理する画像圧縮処理手段とを有し、
前記複数のコンポーネントはＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）で構成されているものとし、前記タイル指定手段は、少なくともＧコンポーネントに対する方形タイルの境界を、画像に含まれる水平線或いは垂直線と一致しないよう指定する手段を有することを特徴とする画像圧縮装置。
【請求項４】
複数のコンポーネントを持つ静止画像に対し、コンポーネント毎に各々任意の大きさで方形タイルを指定するタイル指定手段と、該タイル指定手段で指定された方形タイルを使用して画像を分割する画像分割手段と、該画像分割手段で分割された画像を非可逆圧縮処理する画像圧縮処理手段とを有し、
前記複数のコンポーネントはＹ（輝度）、Ｕ（赤の色差）、Ｖ（青の色差）で構成されているものとし、前記タイル指定手段は、少なくともＹコンポーネントに対する方形タイルの境界を、画像に含まれる水平線或いは垂直線と一致しないよう指定する手段を有することを特徴とする画像圧縮装置。
【請求項５】
複数のコンポーネントを持つ連続する複数の静止画像のそれぞれをフレームとする動画像に対し、フレーム毎に各々任意の大きさで方形タイルを指定するタイル指定手段と、該タイル指定手段で指定された方形タイルを使用して画像を分割する画像分割手段と、該画像分割手段で分割された画像を非可逆圧縮処理する画像圧縮処理手段とを有し、
前記タイル指定手段は、フレーム内の方形タイルの境界を、該フレームの画像に含まれる水平線或いは垂直線と一致しないよう指定する手段を有することを特徴とする画像圧縮装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像圧縮装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像入力技術及びその出力技術の進歩により、カラー静止画像に対して高精細化の要求が、近年非常に高まっている。画像入力装置として、デジタルカメラ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃａｍｅｒａ（ＤＣ））を例にあげると、３００万以上の画素数を持つ高性能な電化結合素子（ＣＣＤ）の低価格化が進み、普及価格帯の製品においても広く用いられるようになってきた。こうしたＣＣＤの高性能化は、シリコンプロセス或いはデバイス技術の進歩に負うところが大きく、微細化とＳ／Ｎ比の低下というトレードオフ問題を克服してきた。そして、このピクセル数の増加傾向は、なおしばらくは続くと言われている。
【０００３】
また、プリンタ，昇華型プリンタ等のハードコピー分野における製品、そして、ＣＲＴやＬＣＤ（液晶表示デバイス），ＰＤＰ（プラズマ表示デバイス）等のフラットパネルディスプレイのソフトコピー分野における製品の高精細化、低価格化は目を見張るものがある。
【０００４】
こうした高性能・低価格な画像入出力製品の市場投入効果によって、高精細静止画像の大衆化が始まっている。今後はあらゆる場面で、高精細静止画像の需要が高まると予想されている。実際、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）やインターネットを始めとするネットワークに関連する技術の発達は、こうしたトレンドをますます加速させている。特に最近は、携帯電話やノートパソコンを始めとするモバイル機器の普及速度は非常に大きく、画像を通信する機会が急増している。こうしたことを背景に、高精細静止画像の取扱いを容易にする画像圧縮伸長技術に対する高性能化或いは多機能化の要求は、今後ますます強くなっていくことは必至と思われる。
【０００５】
こうした高精細静止画像の取扱いを容易にする画像圧縮伸長アルゴリズムとしては、現在のところ、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）が最も広く使われている。また、２００１年に国際標準となったＪＰＥＧ２０００は、ＪＰＥＧよりも更に高性能なアルゴリズムを持ち、並行して大幅な多機能を導入した結果、ＪＰＥＧ後継の次世代高精細静止画像圧縮伸長フォーマットとして、期待されている。
【０００６】
図１７は、ＪＰＥＧアルゴリズムの基本を説明するためのブロック図である。ＪＰＥＧアルゴリズムは、離散コサイン変換・逆変換部１５１、量子化・逆量子化部１５２、エントロピー符号化・復号化部１５３で構成されている。
通常、高い圧縮率を得るために、非可逆符号化を使用するので、完全なオリジナル画像データの圧縮伸長、いわゆるロスレス圧縮は行なわない。しかし、この方法により、処理に必要なメモリ容量や伝送時間の増大といった問題を回避することができる。こうした利点のために、ＪＰＥＧは現在最も広く普及している静止画像の圧縮伸長アルゴリズムとなっている。
【０００７】
図１８は、ＪＰＥＧ２０００アルゴリズムの基本を説明するためのブロック図である。ＪＰＥＧ２０００アルゴリズムは、２次元可逆ウエーブレット変換・逆変換部１６１、量子化・逆量子化部１６２、エントロピー符号化・復号化部１６３、タグ処理部１６４で構成されている。
【０００８】
上述のごとく、現在、最も広く普及している静止画像の圧縮伸長方式はＪＰＥＧである。しかしながら、静止画像に対する高精細化の要求はとどまることがなく、ＪＰＥＧ方式にも技術的な限界が見え始めている。例えば、今まではあまり程目立たなかったブロックノイズやモスキートノイズが、原画像の高精細化に伴い顕著となり、ＪＰＥＧファイルの画質劣化が無視できないレベルとなってきている。その結果を受けて、低ビットレート、すなわち高圧縮率領域における画質向上が、技術開発の最重要課題として認識されるようになった。
ＪＰＥＧ２０００はこうした問題を解決することができるアルゴリズムとして生まれた。そして、近い将来、現在主流のＪＰＥＧ形式と併用されることが予想される。
【０００９】
図１７と図１８とを比較して、最も大きく異なる点の一つは変換方法である。ＪＰＥＧは離散コサイン変換（ＤＣＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を、ＪＰＥＧ２０００は離散ウエーブレット変換（ＤＷＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｗａｖｅｌｅｔ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いている。ＤＷＴはＤＣＴに比べて、高圧縮領域における画質が良いという長所が、採用の大きな理由となっている。
【００１０】
また、もう一つの大きな相違点は、後者では、最終段に符号形成をおこなうために、タグ処理部１６４と呼ばれる機能ブロックが追加されている。ここで、コードストリームの生成や解釈が行われる。そして、コードストリームによって、ＪＰＥＧ２０００は様々な便利な機能を実現できるようになった。例えば、図１９はデコンポジションレベル数が３の場合の、各デコンポジションレベルにおけるサブバンドを示す図であるが、図１９に示したブロックベースでのＤＷＴにおけるオクターブ分割の階層に対応した任意の階層で、静止画像の圧縮伸長処理を停止させることができる。
【００１１】
なお、図１７と図１８の原画像の入出力部分には、色空間変換部・逆変換部１５０，１６０が接続されることが多い。例えば、原色系のＲ（赤）／Ｇ（緑）／Ｂ（青）の各コンポーネントからなるＲＧＢ表色系や、補色系のＹ（黄）／Ｍ（マゼンタ）／Ｃ（シアン）の各コンポーネントからなるＹＭＣ表色系から、ＹＣｒＣｂ或いはＹＵＶ表色系への変換又は逆の変換を行う部分がこれに相当する。
【００１２】
以下、ＪＰＥＧ２０００アルゴリズムについて、詳細に説明する。
図２０は、タイル分割されたカラー画像の各コンポーネントの例を示す図である。カラー画像は、一般に、図２０に示すように、原画像の各コンポーネント１８１，１８２，１８３（ここではＲＧＢ原色系）が、矩形をした領域（タイル）１８１t，１８２t，１８３tによって分割される。そして、個々のタイル、例えば、Ｒ００，Ｒ０１，．．．，Ｒ１５／Ｇ００，Ｇ０１，．．．，Ｇ１５／Ｂ００，Ｂ０１，．．．，Ｂ１５が、圧縮伸長プロセスを実行する際の基本単位となる。
【００１３】
符号化時には、各コンポーネントの各タイルのデータが色空間変換部１６０に入力され、色空間変換を施されたのち、２次元可逆ウェーブレット変換部１６１で２次元可逆ウェーブレット変換（順変換）が適用されて周波数帯に空間分割される。
【００１４】
図１９には、デコンポジションレベル数が３の場合の、各デコンポジションレベルにおけるサブバンドを示している。すなわち、原画像のタイル分割によって得られたタイル原画像（０ＬＬ）（デコンポジションレベル０（１７０））に対して、２次元可逆ウェーブレット変換を施し、デコンポジションレベル１（１７１）に示すサブバンド（１ＬＬ，１ＨＬ，１ＬＨ，１ＨＨ）を分離する。そして引き続き、この階層における低周波成分１ＬＬに対して、２次元可逆ウェーブレット変換を施し、デコンポジションレベル２（１７２）に示すサブバンド（２ＬＬ，２ＨＬ，２ＬＨ，２ＨＨ）を分離する。順次同様に、低周波成分２ＬＬに対しても、２次元可逆ウェーブレット変換を施し、デコンポジションレベル３（１７３）に示すサブバンド（３ＬＬ，３ＨＬ，３ＬＨ，３ＨＨ）を分離する。
【００１５】
更に図１９では、各デコンポジションレベルにおいて符号化の対象となるサブバンドを、グレーで表してある。例えば、デコンポジションレベル数を３とした時、グレーで示したサブバンド（３ＨＬ，３ＬＨ，３ＨＨ，２ＨＬ，２ＬＨ，２ＨＨ，１ＨＬ，１ＬＨ，１ＨＨ）が符号化対象となり、３ＬＬサブバンドは符号化されない。
【００１６】
次いで、指定した符号化の順番で符号化の対象となるビットが定められ、量子化部１６２で対象ビット周辺のビットからコンテキストが生成される。エントロピー符号化部１６３では、コンテキストと対象ビットから確率推定によって、各コンポーネントのタイルに対する符号化を行う。
こうして、原画像の全てのコンポーネントについて、タイル単位で符号化処理が行われる。
【００１７】
最後にタグ処理部１６４は、エントロピーコーダ部からの全符号化データを１本のコードストリームに結合するとともに、それにタグを付加する処理を行う。図２１には、コードストリームの構造を簡単に示している。コードストリームの先頭と各タイルを構成する部分タイルの先頭にはヘッダ（それぞれ、メインヘッダ１９１及びタイル部ヘッダ１９２）と呼ばれるタグ情報が付加され、その後に、各タイルの符号化データ（ビットストリーム１９３）が続く。そして、コードストリームの終端には、再びタグ１９４が置かれる。
【００１８】
一方、復号化時には、符号化時とは逆に、各コンポーネントの各タイルのコードストリームから画像データを生成する。この場合、タグ処理部１６４は、外部より入力したコードストリームに付加されたタグ情報を解釈し、コードストリームを各コンポーネントの各タイルのコードストリームに分解し、その各コンポーネントの各タイルのコードストリーム毎に復号化処理が行われる。コードストリーム内のタグ情報に基づく順番で復号化の対象となるビットの位置が定められるとともに、逆量子化部１６２で、その対象ビット位置の周辺ビット（既に復号化を終えている）の並びからコンテキストが生成される。エントロピー復号化部１６３で、このコンテキストとコードストリームから確率推定によって復号化を行い対象ビットを生成し、それを対象ビットの位置に書き込む。
【００１９】
このようにして復号化されたデータは各周波数帯域毎に空間分割されているため、これを２次元ウェーブレット逆変換部１６１で２次元可逆ウェーブレット逆変換を行うことにより、画像データの各コンポーネントの各タイルが復元される。復元されたデータは色空間逆変換部１６０によって元の表色系のデータに変換される。
また、従来のＪＰＥＧ圧縮伸長形式の場合にも、ＪＰＥＧ２０００で前述した「タイル」の概念を、独立して扱う画像領域として、そのまま利用することができる。
【００２０】
ここまでは、一般的な静止画像についての説明であったが、この技術を動画像に拡張することも可能である。すなわち、動画像の各フレームを１枚の静止画像で構成し、これらの静止画像を、アプリケーションに最適なフレーム速度でビデオデータを作成（符号化）したり、或いは表示（復号化）させることができる。これが、静止画像のＭｏｔｉｏｎ圧縮伸長処理と言われている機能である。また、Ｍｏｔｉｏｎ静止画像とは、１枚の静止画像を１フレームとして構成された連続静止画像のことである。
【００２１】
この方式は、現在、動画像で広く使われているＭＰＥＧ形式のビデオファイルには無い機能、すなわち、フレーム単位で高品質な静止画像を扱えるという利点を持っていることから、放送局等の業務分野で注目を集め始めている。やがては、一般消費者向けに普及する可能性が大いにある。
【００２２】
Ｍｏｔｉｏｎ静止画の圧縮伸長アルゴリズムに要求されるスペックで、一般的な静止画像の圧縮伸長アルゴリズムと大きく異なるのは、処理速度である。なぜなら、動画像の品質を大きく左右するフレームレートを決めるからである。そのため、この機能を実現するためには、現在の段階では、ＡＳＩＣ或いはＤＳＰといったハードウエア依存性の高い方法に限られている。ソフトウエアで十分に高速な処理が可能となるまでには、半導体分野におけるプロセスデバイス技術、ソフトウエア分野における並列化コンパイラ技術、等の進歩を待つ必要があると思われる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来技術によれば、圧縮率の高い条件で圧縮伸長処理を行うと、「タイルの境界」が目立ってくる問題がある。実際、圧縮伸長処理の対象とする原画像が、空間的に大面積であったり、或いは個々のカラー成分が深い階調レベルを持っているような時、画像のデータ量は非常に大きくなる。上述した市場の高精細静止画像への要求の高まりにより、こうした技術的な課題を新たに提起している。
【００２４】
もし、データ量が非常に多い原画像を、何の工夫もせずに処理を行うと、画像データを処理するワーキングエリアや処理結果を保持しておくために、非常に膨大なメモリ領域を必要とし、圧縮或いは伸長に要する処理時間も非常に長くなってしまう。こうしたことを回避するために、原画像を長方形の区画、いわゆる「タイル」という単位に分割し、その領域毎に、圧縮伸長処理を施すのが普通である。「タイル」で空間を分割するというアイデアにより、メモリ量やプロセス時間の増大を、現実的な水準にまでに抑えることができるようになった。画像をある区画に分割して扱う概念としては、上記「タイル」の他に、従来のＪＰＥＧに８×８ピクセルの「ブロック」と呼ばれる単位がある。これは、周波数変換の単位を区切るのが目的であり、「タイル」のように、省メモリや並列処理を目的にエントロピー符号化を行う単位とは、本質的に異なっている。つまり、「ブロック」は、符号化の前段階として行う作業で使われる単位である。
【００２５】
ところが、原画像のタイル分割は、冒頭に述べた「タイル境界の顕在化」という新たな課題を引き起こしている。この現象は、高い圧縮率の条件で、原画像を非可逆（ロッシー）で圧縮（エンコード）して生成した圧縮画像データを、原画像に復号（デコード）する時に生ずる現象である。特に、高い圧縮率を使う機会の多い動画像の表示においては、主観的な画質レベルに大きな影響を与えている。
【００２６】
この原因は、以下の様に説明することができる。２次元ウエーブレット変換を行う際に用いる水平方向のローパスフィルタ／ハイパスフィルタ、垂直方向のローパスフィルタ／ハイパスフィルタが、それぞれフィルタ演算をする時、演算の対象領域が、画像データの存在しないタイルの外側にはみ出してしまうからである。この割合は、デコンポジションレベルが深くなるに従い大きくなる。
【００２７】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、高圧縮率の条件下、原画像をロッシー圧縮して得られた画像データを、原画像に復号化する時に生ずる「タイル境界の顕在化」を、大幅に減らすことが可能な画像圧縮装置を提供することをその目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上述のごとき目的を達成するために、本発明では、静止画像或いは動画像において、タイルの境界が、原画像に含まれるオブジェクトの成す水平線或いは垂直線と重ならないようにしている。各請求項の発明は、以下の構成となる。
【００４４】
請求項１の発明は、複数のコンポーネントを持つ静止画像に対し、コンポーネント毎に各々任意の大きさで方形タイルを指定するタイル指定手段と、該タイル指定手段で指定された方形タイルを使用して画像を分割する画像分割手段と、該画像分割手段で分割された画像を非可逆圧縮処理する画像圧縮処理手段とを有し、前記タイル指定手段は、コンポーネント毎の方形タイルの境界を、画像に含まれる水平線或いは垂直線と一致しないよう指定する手段を有することを特徴としたものである。
【００４５】
請求項２の発明は、複数のコンポーネントを持つ静止画像に対し、コンポーネント毎に各々任意の大きさで方形タイルを指定するタイル指定手段と、該タイル指定手段で指定された方形タイルを使用して画像を分割する画像分割手段と、該画像分割手段で分割された画像を非可逆圧縮処理する画像圧縮処理手段とを有し、前記タイル指定手段は、少なくとも１つのコンポーネントに対する方形タイルの境界を、画像に含まれる水平線或いは垂直線と一致しないよう指定する手段を有することを特徴としたものである。
【００４６】
請求項３の発明は、複数のコンポーネントを持つ静止画像に対し、コンポーネント毎に各々任意の大きさで方形タイルを指定するタイル指定手段と、該タイル指定手段で指定された方形タイルを使用して画像を分割する画像分割手段と、該画像分割手段で分割された画像を非可逆圧縮処理する画像圧縮処理手段とを有し、前記複数のコンポーネントはＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）で構成されているものとし、前記タイル指定手段は、少なくともＧコンポーネントに対する方形タイルの境界を、画像に含まれる水平線或いは垂直線と一致しないよう指定する手段を有することを特徴としたものである。
【００４７】
請求項４の発明は、複数のコンポーネントを持つ静止画像に対し、コンポーネント毎に各々任意の大きさで方形タイルを指定するタイル指定手段と、該タイル指定手段で指定された方形タイルを使用して画像を分割する画像分割手段と、該画像分割手段で分割された画像を非可逆圧縮処理する画像圧縮処理手段とを有し、前記複数のコンポーネントはＹ（輝度）、Ｕ（赤の色差）、Ｖ（青の色差）で構成されているものとし、前記タイル指定手段は、少なくともＹコンポーネントに対する方形タイルの境界を、画像に含まれる水平線或いは垂直線と一致しないよう指定する手段を有することを特徴としたものである。
【００４８】
請求項５の発明は、複数のコンポーネントを持つ連続する複数の静止画像のそれぞれをフレームとする動画像に対し、フレーム毎に各々任意の大きさで方形タイルを指定するタイル指定手段と、該タイル指定手段で指定された方形タイルを使用して画像を分割する画像分割手段と、該画像分割手段で分割された画像を非可逆圧縮処理する画像圧縮処理手段とを有し、前記タイル指定手段は、フレーム内の方形タイルの境界を、該フレームの画像に含まれる水平線或いは垂直線と一致しないよう指定する手段を有することを特徴としたものである。
【００６３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係る、静止画像を対象とした画像圧縮伸長装置及び方法における各コンポーネント毎のタイル分割の様子を説明するための図である。
本実施形態に係る画像圧縮装置は、タイル指定手段と、画像分割手段と、画像圧縮処理手段を備えるものとする。タイル指定手段は、複数のコンポーネントを持つ静止画像に対し、コンポーネント毎に各々任意の大きさで方形タイルを指定する。画像分割手段は、タイル指定手段で指定された方形タイル（以下、単にタイルと呼ぶ）を使用して画像を分割する。画像圧縮処理手段は、画像分割手段で分割された画像を非可逆圧縮処理する。ここでコンポーネントとは、ＲＧＢ，ＹＵＶ，ＹＣｂＣｒ等の色空間の成分に加え、スペクトラムバンドなどの帯域成分（可視領域波長に限らない）も含むものとする。また、タイル分割に際し、タイルの位置は例えば参照グリッド（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｇｒｉｄ）と称する座標軸を用いて表現し、設定のサンプリング間隔とオフセットに基づいて決定すればよく、他の方法を採用してもよい。
【００６４】
なお、本発明を適用した画像伸長装置は、後述する各実施形態に係る画像圧縮装置で圧縮された画像を、タイル指定手段で指定されたタイルの情報に基づいて伸長する装置であり、単独で実装した形態に加え、画像圧縮装置と共に実装する画像圧縮伸長装置の形態も採り得る。以下の実施形態においても、同様であり説明は省略する。
【００６５】
図１において、第１のコンポーネント１１，第２のコンポーネント１２，第３のコンポーネント１３に対し、長方形のタイル１１t，１２t，１３tを任意の大きさで指定している。コンポーネント間に、こうしたタイルサイズ構造をとることにより、従来は全てのコンポーネントの間で完全に重なっていたタイル境界を、コンポーネント相互間でずらすことができる。その結果、高圧縮率で圧縮した画像をデコードする場合でも、タイル境界を目立たなくさせることが可能となる。
【００６６】
図２及び図３は、本発明の他の実施形態に係る、動画像を対象とした画像圧縮伸長装置におけるタイル分割の様子を説明するための図である。
本実施形態に係る画像圧縮伸長装置においては、複数のコンポーネントを持つ連続する複数の静止画像のそれぞれをフレームとする動画像を圧縮／伸長の対象とする。画像分割手段及び画像圧縮処理手段は上述の実施形態と同様の処理を行う手段である。タイル指定手段は、動画像、すなわち複数の連続するｍｏｔｉｏｎ静止画像に対し、フレーム毎に各々任意の大きさで方形タイルを指定する。
また、タイル指定手段に、方形タイルの大きさを、各フレーム内のコンポーネント毎に任意に指定する手段を備えてもよい。
【００６７】
図２に示す例では、第１，第２，第３，．．．の各フレーム２１，２２，２３，．．．毎に、タイル２１1t〜２１3t，２２1t〜２２3t，２３1t〜２３3tのタイルサイズを任意に変えている。ただし、ここでは各フレーム、例えばフレーム２１に対する各コンポーネント２１1〜２１3のタイル２１1t〜２１3tの大きさは同じとしている。
また、図３に示す例では、フレーム内のコンポーネント毎に、タイルサイズを任意に変えている。例えば、第２コンポーネントに注目してみると、第１フレーム３１，第２フレーム３２，第３フレーム３３の第２のコンポーネント３１2，３２2，３３2、タイル３１2t，３２2t，３３2tのサイズが変化している。図２と図３のいずれも、従来は全てのフレームに渡って完全に重複していたタイル境界を、フレーム間でずらすことができる。その結果、高圧縮率で圧縮した画像をデコードする場合でも、タイル境界を目立たなくさせることが可能となる。特に、図３では、タイル境界をフレーム間とコンポーネント間の両方でずらしているので、より大きな効果が期待できる。
【００６８】
図４及び図５は、本発明の一実施形態に係る画像圧縮伸長装置の構成例を示すブロック図である。図４には上述した実施形態或いは後述する実施形態に係る画像圧縮伸長装置を、従来ＪＰＥＧを代表とするＤＣＴを使った方式に適用した場合を、図５には上述した実施形態或いは後述する実施形態に係る画像圧縮伸長装置を、ＪＰＥＧ２０００を代表とするＤＷＴを使った方式に適用した場合を、各々示している。なお、図４及び図５においては画像の圧縮及び伸長に対応できるよう各処理ブロックにおける変換・逆変換部を１つとして図示しているが、変換部と逆変換部に分けた形態を採ってもよいことはいうまでもない。さらにここでは、コンポーネント毎に、処理ブロックを並列化し、高速化を図った例を示している。
【００６９】
すなわち、ＤＣＴ方式のアルゴリズム（図４）では、色空間変換・逆変換部４０からの入力又は色空間変換・逆変換部４０への出力として、タイル分割・統合処理を介して、第１コンポーネントに対する離散コサイン変換・逆変換部４１1，量子化・逆量子化部４２1，エントロピー符号化・復号化部４３1、第２コンポーネントに対する離散コサイン変換・逆変換部４１2，量子化・逆量子化部４２2，エントロピー符号化・復号化部４３2、第３コンポーネントに対する離散コサイン変換・逆変換部４１3，量子化・逆量子化部４２3，エントロピー符号化・復号化部４３3、のそれぞれが備えられている。また、ＤＷＴ方式のアルゴリズム（図５）では、色空間変換・逆変換部５０からの入力又は色空間変換・逆変換部５０への出力として、タイル分割・統合処理を介して、さらにはタグ処理部５４からの入力又はタグ処理部５４への出力として、第１コンポーネントに対する２次元可逆ウェーブレット変換・逆変換部５１1，量子化・逆量子化部５２1，エントロピー符号化・復号化部５３1、第２コンポーネントに対する２次元可逆ウェーブレット変換・逆変換部５１2，量子化・逆量子化部５２2，エントロピー符号化・復号化部５３2、第３コンポーネントに対する２次元可逆ウェーブレット変換・逆変換部５１3，量子化・逆量子化部５２3，エントロピー符号化・復号化部５３3、のそれぞれが備えられている。いずれの場合も、コンポーネント毎にタイルサイズを変えて処理を行うことができる。
【００７０】
図６乃至図８は、本発明の参考例に係る画像圧縮伸長装置において、コンポーネント毎に定義されるタイルの縦横２辺の長さが、最小タイルのそれらの整数倍である時の様子を説明するための図である。
本参考例の画像圧縮装置は、上述の各実施形態のタイル指定手段を、１コンポーネントに対して最小の方形タイルとして方形タイルの縦横２辺の長さを指定し、他のコンポーネントに対する方形タイルの縦横２辺の長さを、その最小の方形タイルの縦横２辺の長さの整数倍に指定するようにしたものである。
【００７１】
図６においては、第２，第３のコンポーネント６２，６３のタイル６２t，６３tの各辺の長さを、各々最小タイルである第１コンポーネント６１のタイル６１tの２倍と３倍に指定している。特に、図７においては、ＲＧＢ表色系のＧ成分７２のタイル７２tのサイズが、他２成分（Ｂ成分７３，Ｒ成分７１）のタイル７３t，７１tの整数倍（ここでは３倍）になっている場合を示している。また、図８には、ＹＵＶ系の場合について示している。ここでは、Ｙ成分８２のタイル８２tのサイズが、他２成分（Ｕ成分８３，Ｖ成分８１）のタイル８３t，８１tの整数倍（ここでは２倍）になっている。
【００７２】
このように、タイルサイズを整数倍の大きさに選ぶことにより、圧縮伸長処理のうちタイル分割に関わる処理を簡単にすることができる。更に、視覚的に大きく寄与するＧ成分（ＲＧＢ系）やＹ成分（ＹＵＶ系）のタイルサイズを、他の残りの２成分のタイルサイズに比べて整数倍大きくすることにより、タイル分割処理がより簡便になり、同時に画質の向上も期待することができる。なお、その際、少なくとも１つのコンポーネントのタイル境界をずらす必要がある。
【００７３】
図９乃至図１１は、本発明の参考例に係る画像圧縮伸長装置において、コンポーネント毎に定義されるタイルの境界が、コンポーネント同士で互いに異なる時の様子を説明するための図である。
図９においては、第１，第２，第３のコンポーネント９１，９２，９３のタイル９１t，９２t，９３tの大きさは同じとしているが、位置を相対的に移動させて、タイル境界が重なることを回避している。そして、図１０においては、ＲＧＢ表色系のＧ成分１０２のタイル１０２tの境界が、他２成分（Ｂ成分１０３，Ｒ成分１０１）のタイル１０３t，１０１tの境界と互いに異なっている場合を示している。更にまた、図１１には、ＹＵＶ系の場合について、同様に示している。ここでは、Ｙ成分１１２のタイル１１２tの境界が、他２成分（Ｕ成分１１３，Ｖ成分１１１）のタイル１１３t，１１１tの境界と異なるよう設定されている。
【００７４】
このように、タイルサイズはコンポーネント間で共通としておき、タイルの境界を互いに重ならないように選ぶことにより、圧縮伸長処理のうちタイル分割に関わる処理を簡単にすることができる。更に、視覚的に大きく寄与するＧ成分（ＲＧＢ系）やＹ成分（ＹＵＶ系）のタイル境界だけを、他の残りの２成分のタイル境界に重ならないようにすることにより、タイル分割処理がより簡便になり、同時に画質の向上も期待することができる。
【００７５】
図１２は、本発明の実施形態に係る画像圧縮伸長装置において、コンポーネント毎に定義されるタイルの境界が、原画像に含まれるオブジェクトの水平線或いは垂直線と一致しない時の様子を説明するための図である。
本実施形態においては、コンポーネント１２１，１２２，１２３毎に定義されるタイル１２１t，１２２t，１２３tの境界が、原画像に含まれるオブジェクト１２４（〜１２６；ただしオブジェクト１２４〜１２６は同一オブジェクトとする）の水平線或いは垂直線と一致しないようにしている。なお、図１２では特に、ＲＧＢ表色系のＧ成分１２２のタイル１２２tの境界が、原画像に含まれるオブジェクト１２５の水平線と一致せず、一方、Ｒ成分１２１及びＢ成分１２３のタイル１２１t，１２３tの境界はオブジェクト１２４，１２６の水平線と一致している場合を示している。この場合、視覚的に最も影響を与えるＧ成分のみを考慮すれば良いので、実現がより容易になる。なお、水平線及び垂直線は、画像を解析し、水平又は垂直エッジを検出することにより、検出するなど様々な方法が適用できる。
【００７６】
図１３は、本発明の実施形態に係る動画像の画像圧縮伸長装置において、フレーム毎に定義されるタイルの境界が、原画像に含まれるオブジェクトの水平線或いは垂直線と一致しない時の様子を説明するための図であり、図１２と同様な効果を、動画像において実現する場合を示している。
本実施形態においては、第１，第２，第３の各フレーム１３１，１３２，１３３内、すなわち各コンポーネント１３１1〜１３１3，１３２1〜１３２3，１３３1〜１３３3内の、タイル１３１1t〜１３１3t，１３２1t〜１３２3t，１３３1t〜１３３3tの境界が、原画像に含まれるオブジェクト１３４，１３５，１３６（オブジェクト１３４〜１３６は同一のオブジェクトと認識可能なオブジェクトとする）の造り出す水平線或いは垂直線と一致しないよう、タイル分割を施してある。この例では、四角いオブジェクトが右下（１３４→１３５→１３６）に向かって移動しているが、それに合わせて、タイル境界も変化している。
【００７７】
図１４は、本発明の参考例に係る動画像の画像圧縮伸長装置において、コンポーネント毎及びフレーム毎に定義されるタイルの境界が、隣接したフレームに対して互いに異なっている時の様子を説明するための図であり、図１３と同じく動画像におけるタイル分割を示したものである。
この例では、更に、コンポーネント間のタイルサイズも異ならせているが、そうでなくてもよい。図１４においては、第Ｎフレーム１４１中の第１〜第３コンポーネント１４１1〜１４１3で定義されているタイル（各々１４１1t〜１４１3t）が、次のフレーム１４２では各々移動し（タイル１４２1t〜１４２3t）、タイルの境界が重ならない様子を示している。なお、隣接したフレームに対するタイルの境界を異ならせて指定するために、タイルの境界を、フレーム毎に逐次規則的に移動させて指定しても、さらにはフレーム毎にランダムに移動させて指定してもよい。
【００７８】
図１５は、本発明に関連する画像圧縮方法を説明するためのフロー図である。
ここで説明する画像圧縮方法はＪＰＥＧ方式に対する方法であり、まず、静止画像を色空間に変換する（ステップＳ１）。次に各コンポーネント（及び／又は各フレーム）に対しタイル分割を行う（ステップＳ２）。ここで上述した各実施形態に係る画像圧縮装置におけるタイル分割（変更）のそれぞれが適用可能である。複数のコンポーネントを持つ静止画像に対し、コンポーネント毎に各々任意の大きさで方形タイルを指定し、指定された方形タイルを使用して画像を分割する。ステップＳ１とステップＳ２は場合によっては入れ替え可能である。タイル分割後、ＤＣＴ変換し（ステップＳ３）、量子化後（ステップＳ４）、エントロピー符号化を行う（ステップＳ５）。なお、この画像圧縮方法で圧縮された画像伸長方法としては、まず、圧縮画像のヘッダ等に格納されたタイル分割の情報に基づいてエントロピー復号化、逆量子化、逆ＤＣＴ変換を行い、各タイルを統合して逆色空間変換を行い、伸長された画像を生成する。
【００７９】
図１６は、本発明に関連する画像圧縮方法を説明するためのフロー図である。
ここで説明する画像圧縮方法はＪＰＥＧ２０００方式に対する方法であり、まず、静止画像を色空間に変換する（ステップＳ１１）。次に各コンポーネント（及び／又は各フレーム）に対しタイル分割を行う（ステップＳ１２）。ここで上述した各実施形態に係る画像圧縮装置におけるタイル分割（変更）のそれぞれが適用可能である。複数のコンポーネントを持つ連続する複数の静止画像のそれぞれをフレームとする動画像に対し、フレーム毎に各々任意の大きさで方形タイルを指定し、指定された方形タイルを使用して画像を分割する。方形タイルの大きさを、各フレーム内のコンポーネント毎に任意に指定できるようにしてもよい。ステップＳ１１とステップＳ１２は場合によっては入れ替え可能である。タイル分割後、ＤＷＴ変換し（ステップＳ１３）、量子化（ステップＳ１４）、エントロピー符号化後（ステップＳ１５）、タグ処理を行う（ステップＳ１６）。なお、この画像圧縮方法で圧縮された画像伸長方法としては、まず、圧縮画像のヘッダ等に格納されたタイル分割の情報に基づいて、タグ処理、エントロピー復号化、逆量子化、逆ＤＷＴ変換を行い、各タイルを統合して逆色空間変換を行い、伸長された画像を生成する。
【００８０】
以上、本発明の画像圧縮装置、それに関連する画像伸長装置、画像圧縮方法、及び画像伸長方法を中心に各実施形態を説明してきたが、本発明に関わる画像圧縮及び伸長の機能は、コンピュータにそれら装置として又はそれらの装置の各手段として機能させるための、或いはコンピュータにそれら方法を実行させるためのプログラムによっても、或いは、そのようなプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体によっても、実現可能である。
【００８１】
本発明に関わる画像圧縮及び伸長の機能を実現するためのプログラムやデータを記憶した記録媒体について説明する。記録媒体としては、具体的には、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＦＤ、フラッシュメモリ、及びその他各種ＲＯＭやＲＡＭ等が想定でき、これら記録媒体に上述した本発明の各実施形態に係る機能をコンピュータに実行させ、画像圧縮及び伸長の機能を実現するためのプログラムを記録して流通させることにより、当該機能の実現を容易にする。そしてコンピュータ等の情報処理装置に上記のごとくの記録媒体を装着して情報処理装置によりプログラムを読み出すか、若しくは情報処理装置が備えている記憶媒体に当該プログラムを記憶させておき、必要に応じて読み出すことにより、本発明に関わる画像圧縮及び伸長の機能を実行することができる。
【００８２】
【発明の効果】
画像圧縮装置において、原画像のタイル分割を、コンポーネント毎に、任意の大きさで可能とすることで、従来のようにタイルの境界が、全てのコンポーネント間で重複することがなくなる。これにより、高圧縮率で圧縮した画像データを伸長した場合でも、タイルの境界は顕在化しないようにすることが可能となる。
【００８３】
また、上述の静止画像での考え方を、動画像に応用し、フレーム毎、或いは、フレーム中にコンポーネント毎に、原画像のタイルサイズを任意に選べるようにすることで、空間的にだけでなく時間的にもタイルの境界が相互に重ならなくなる。その結果、動画像の表示においても、タイル境界の顕在化を十分に低く抑えることが可能となる。
【００８４】
原画像をタイルにより分割するに際し、タイルの境界がコンポーネント同士で異なるようにしたり、コンポーネント毎に定義されるタイルの各辺の長さが最小タイルの整数倍であるようにすることで、タイル境界の抑制を容易に実現することができる。更にまた、視覚的に最も影響力を持つコンポーネントを効果的に利用することで、タイル分割に要する処理の複雑化や処理時間の増加を最小限に押さえながら、タイルが殆ど判別できないレベルに、画像品質を向上させることが可能となる。
【００８５】
本発明によれば、静止画像或いは動画像において、タイルの境界が、原画像に含まれるオブジェクトの成す水平線或いは垂直線と重ならないようにしたので、罫線や矩形物の輪郭を、高圧縮率で圧縮した画像データに対しても、原画像に近い画質でデコードすることが可能となる。
【００８６】
また、動画像の隣接するフレームのタイル境界を互いに異ならせることで、空間的にだけでなく時間的にもタイルの境界が相互に重ならなくなり、動画像の表示においても、タイル境界の顕在化を十分に低く抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係る、静止画像を対象とした画像圧縮伸長装置及び方法における各コンポーネント毎のタイル分割の様子を説明するための図である。
【図２】  本発明の他の実施形態に係る、動画像を対象とした画像圧縮伸長装置におけるタイル分割の様子を説明するための図である。
【図３】  本発明の他の実施形態に係る、動画像を対象とした画像圧縮伸長装置におけるタイル分割の様子を説明するための図である。
【図４】  本発明の一実施形態に係る画像圧縮伸長装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】  本発明の一実施形態に係る画像圧縮伸長装置の構成例を示すブロック図である。
【図６】  本発明の参考例に係る画像圧縮伸長装置において、コンポーネント毎に定義されるタイルの縦横２辺の長さが、最小タイルのそれらの整数倍である時の様子を説明するための図である。
【図７】  本発明の参考例に係る画像圧縮伸長装置において、コンポーネント毎に定義されるタイルの縦横２辺の長さが、最小タイルのそれらの整数倍である時の様子を説明するための図である。
【図８】  本発明の参考例に係る画像圧縮伸長装置において、コンポーネント毎に定義されるタイルの縦横２辺の長さが、最小タイルのそれらの整数倍である時の様子を説明するための図である。
【図９】  本発明の参考例に係る画像圧縮伸長装置において、コンポーネント毎に定義されるタイルの境界が、コンポーネント同士で互いに異なる時の様子を説明するための図である。
【図１０】  本発明の参考例に係る画像圧縮伸長装置において、コンポーネント毎に定義されるタイルの境界が、コンポーネント同士で互いに異なる時の様子を説明するための図である。
【図１１】  本発明の参考例に係る画像圧縮伸長装置において、コンポーネント毎に定義されるタイルの境界が、コンポーネント同士で互いに異なる時の様子を説明するための図である。
【図１２】  本発明の実施形態に係る画像圧縮伸長装置において、コンポーネント毎に定義されるタイルの境界が、原画像に含まれるオブジェクトの水平線或いは垂直線と一致しない時の様子を説明するための図である。
【図１３】  本発明の実施形態に係る動画像の画像圧縮伸長装置において、フレーム毎に定義されるタイルの境界が、原画像に含まれるオブジェクトの水平線或いは垂直線と一致しない時の様子を説明するための図である。
【図１４】  本発明の参考例に係る動画像の画像圧縮伸長装置において、コンポーネント毎及びフレーム毎に定義されるタイルの境界が、隣接したフレームに対して互いに異なっている時の様子を説明するための図である。
【図１５】  本発明に関連する画像圧縮方法を説明するためのフロー図である。
【図１６】  本発明に関連する画像圧縮方法を説明するためのフロー図である。
【図１７】  ＪＰＥＧアルゴリズムの基本を説明するためのブロック図である。
【図１８】  ＪＰＥＧ２０００アルゴリズムの基本を説明するためのブロック図である。
【図１９】  デコンポジションレベル数が３の場合の、各デコンポジションレベルにおけるサブバンドを示す図である。
【図２０】  タイル分割されたカラー画像の各コンポーネントの例を示す図である。
【図２１】  コードストリームの構成を示す図である。
【符号の説明】
１１，６１，９１…第１のコンポーネント、１２，６２，９２…第２のコンポーネント、１３，６３，９３…第３のコンポーネント、１１t，６１t，９１t…第１コンポーネントのタイル、１２t，６２t，９２t…第２コンポーネントのタイル、１３t，６３t，９３t…第３コンポーネントのタイル、２１，３１，１３１…第１フレーム、２２，３２，１３２…第２フレーム、２３，３３，１３３…第３フレーム、２１1t，３１1t，１３１1t…第１フレームの第１コンポーネントのタイル、２１2t，３１2t，１３１2t…第１フレームの第２コンポーネントのタイル、２１3t，３１3t，１３１3t…第１フレームの第３コンポーネントのタイル、２２1t，３２1t，１３２1t…第２フレームの第１コンポーネントのタイル、２２2t，３２2t，１３２2t…第２フレームの第２コンポーネントのタイル、２２3t，３２3t，１３２3t…第２フレームの第３コンポーネントのタイル、２３1t，３３1t，１３３1t…第３フレームの第１コンポーネントのタイル、２３2t，３３2t，１３３2t…第３フレームの第２コンポーネントのタイル、２３3t，３３3t，１３３3t…第３フレームの第３コンポーネントのタイル、４０，５０…色空間変換・逆変換部、４１1〜４１3…離散コサイン変換・逆変換部、４２1〜４２3，５２1〜５２3…量子化・逆量子化部、４３1〜４３3，５３1〜５３3…エントロピー符号化・復号化部、５１1〜５１3…２次元可逆ウェーブレット変換・逆変換部、５４…タグ処理部、７１，１０１，１２１…Ｒ成分、７２，１０２，１２２…Ｇ成分、７３，１０３，１２３…Ｂ成分、７１t，１０１t，１２１t…Ｒ成分のタイル、７２t，１０２t，１２２t…Ｇ成分のタイル、７３t，１０３t，１２３t…Ｂ成分のタイル、８１，１１１…Ｖ成分、８２，１１２…Ｙ成分、８３，１１３…Ｕ成分、８１t，１１１t…Ｖ成分のタイル、８２t，１１２t…Ｙ成分のタイル、８３t，１１３t…Ｕ成分のタイル、１２４〜１２６，１３４〜１３６…オブジェクト、１４１…第Ｎフレーム、１４２…第Ｎ＋１フレーム、１４１1t…第Ｎフレームの第１コンポーネントのタイル、１４１2t…第Ｎフレームの第２コンポーネントのタイル、１４１3t…第Ｎフレームの第３コンポーネントのタイル、１４２1t…第Ｎ＋１フレームの第１コンポーネ
ントのタイル、１４２2t…第Ｎ＋１フレームの第２コンポーネントのタイル、１４２3t…第Ｎ＋１フレームの第３コンポーネントのタイル。
【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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【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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【図２１】
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