(57)【要約】【課題】様々な階調数の画像データを所定圧縮率以下で圧縮符号化する際に、符号化手段を共用でき、小規模で高速処理可能で、視覚的な画質劣化を抑えた符号量制御が可能な画像圧縮装置、画像伸張装置及び画像処理装置を提供する。【解決手段】入力画素有効ビット数設定部１８は入力画素データの階調数である入力画素有効ビット数を設定する。予測画素値生成部１２は過去の入力済み画素データの上位ビットを参照して新たな入力画素の上位ビットに対する予測画素値を生成する。予測誤差グループ検出部１５１-１はその予測画素値と新たな入力画素上位ビットの値との差分の大きさの範囲を示す予測誤差グループを検出する。予測誤差符号化部１５はその予測誤差グループを示す情報を可変長符号化したものとその予測誤差グループ内の特定の値を示す付加ビットと入力画素有効ビット数に応じた入力画素下位ビットを多重化する。【選択図】図１
2009273035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画素有効ビット数設定部と、
過去の入力済み画素データの上位側複数ビットを参照して新たな入力画素の上位側複数ビットに対する予測画素値を生成する予測画素値生成部と、
その予測画素値と新たな入力画素上位側複数ビットの値との差分の大きさの範囲を示す予測誤差グループを検出する予測誤差グループ検出部と、
その予測誤差グループを示す情報を可変長符号化したものとその予測誤差グループ内の特定の値を示す付加ビットと入力画素有効ビット数に応じた入力画素下位ビットを多重化する予測誤差符号化部と、
その多重化されたデータを所定ビット数単位で出力するパッキング部と、
を具備したことを特徴とした画像圧縮装置。
【請求項２】
前記パッキング部の後段に設けられ、符号化済み画素数に対して前記パッキング部から出力される符号量がその符号化済み画素数に対応する目標符号量の超過範囲を示す目標符号量差異レベルを検出する目標符号量差異レベル検出部と、
前記予測誤差グループ検出部の前段に設けられ、1画素前の入力画素補正出力データの上位側複数ビットと入力画素データの上位側複数ビットの差分の大きさのレベルを示す誤差レベルを検出する誤差レベル検出部と、
目標符号量差異レベルと誤差レベルに応じて、入力画素データの上位側複数ビット内の下位ビットデータを1画素前の補正出力画素値の対応するビットデータと同じになるように補正する入力画素値補正部とをさらに具備し、
前記予測誤差符号化部は、前記予測誤差グループ、前記目標符号量差異レベルに応じて、前記予測誤差の付加ビットの下位ビットデータ及び入力画素有効ビット数に応じた入力画素下位ビットを符号化対象から除いて符号化することを特徴とする請求項１に記載の画像圧縮装置。
【請求項３】
１画素の出力有効ビット数を設定する復号画素有効ビット数設定部と、
予測誤差の大きさの範囲を示す予測誤差グループの可変長符号とその予測誤差の値を示す付加ビットと復号画素有効ビット数に応じた付加ビットで符号化されデータを取り込むデータ取り込み部と、
前記取り込んだデータから予測誤差及び有効ビット数に応じた下位ビットを再生する予測誤差復号部と、
過去の再生済み画素の上位側複数ビットを参照して予測画素値を生成する予測画素値生成部と、
その予測画素値に前記再生された予測誤差を加算して上位側複数ビットの画素値を再生する画素値再生部と、
を具備したことを特徴とする画像伸張装置。    
【請求項４】
再生済み画素数に対して復号した符号量がその再生済み画素数に対応する目標符号量の超過範囲を示す目標符号量差異レベルを検出する目標符号量差異レベル検出部をさらに具備し、
前記予測誤差復号部は、該目標符号量差異レベルと前記予測誤差グループに基づいて、前記予測誤差の値を示す付加ビットと復号画素有効ビット数に応じた付加ビットを零として再生することを特徴とした請求項３に記載の画像伸張装置。
【請求項５】
請求項１又は２の画像圧縮装置を備えた画素圧縮部と請求項３又は４の画像伸張装置を備えた画素伸張部と外部メモリと画像処理部を具備し、
前記画像処理部は、入力された画像データを処理した中間処理結果を前記画素圧縮部を経由して外部メモリに一時記憶し、その外部メモリに記憶された複数の中間処理結果を前記画素伸張部を経由して読み出して画像処理した最終処理結果を出力することを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像圧縮装置、画像伸張装置及び画像処理装置に関し、特に様々な階調数の(画素ビット数の異なる)画像に対し、共通の符号化手段により所定符号量以下で符号化可能な画像圧縮装置、画像伸張装置及び画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可逆（ロスレス）符号化(可逆圧縮という)または可逆圧縮に近い非可逆符号化(準非可逆圧縮という)方法として、入力値と予測値との差分（予測誤差という）を符号化する差分パルスコード変調（ＤＰＣＭ）が用いられている。
【０００３】
可逆圧縮の場合は、画像によってその符号量が大きく異なるため、符号量制限が必要なシステムにおいては、複数画素領域毎に数値的損失レベル（可逆と非可逆）を切り替えて符号量を制御している（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、特許文献１の場合は、数値的損失レベルが複数画素で構成される領域単位となるため、輝度変化の少ない領域（この領域では予測誤差が小さいために圧縮率の低い復元性の高い可逆圧縮に切替え設定される）内の一部の大きな輝度変化に対しては可逆圧縮に近い符号化設定のために圧縮率が少なく符号量が多く消費され、輝度変化の多い領域（この領域では予測誤差が大きいために圧縮率の高い非可逆圧縮に切替え設定される）内の一部の小さな輝度変化に対しては非可逆符号化設定のために復元損失が生じて視覚的画質劣化を生じる。また、各領域毎にそれらの損失レベル情報の符号化も必要であり、符号化効率の低下も生じる。さらに、様々な階調数(画素ビット数)の画像データに対応する為には、それらの階調数に応じた量子化や符号表を用意する必要があり、回路規模の増大と伴に、処理速度の低下を生じる。
【特許文献１】特許公報第３７４９７５２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、様々な階調数の(画素ビット数の異なる)画像データを所定圧縮率以下で圧縮符号化する際に、入力画素値の上位所定ビット数のみについて差分符号化し、入力画素値の所定ビット数を超過する下位ビットデータを差分符号化データと多重して符号化出力することにより共通の符号化手段を利用可能にし、目標符号量を超過した場合に予測誤差が所定値以上に大きくなる画素についてのみ予測誤差の符号量消費を抑制することにより、小規模で高速処理可能であり、視覚的な画質劣化を抑えた符号量制御が可能な画像圧縮及び画像伸張装置やその画像圧縮及び画像伸張処理を含む画像処理装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明の一態様によれば、入力画素有効ビット数設定部と、過去の入力済み画素データの上位側複数ビットを参照して新たな入力画素の上位側複数ビットに対する予測画素値を生成する予測画素値生成部と、その予測画素値と新たな入力画素上位側複数ビットの値との差分の大きさの範囲を示す予測誤差グループを検出する予測誤差グループ検出部と、その予測誤差グループを示す情報を可変長符号化したものとその予測誤差グループ内の特定の値を示す付加ビットと入力画素有効ビット数に応じた入力画素下位ビットを多重化する予測誤差符号化部と、その多重化されたデータを所定ビット数単位で出力するパッキング部を具備したことを特徴とした画像圧縮装置が提供される。
【０００７】
本願発明の他の態様によれば、１画素の出力有効ビット数を設定する復号画素有効ビット数設定部と、予測誤差の大きさの範囲を示す予測誤差グループの可変長符号とその予測誤差の値を示す付加ビットと復号画素有効ビット数に応じた付加ビットで符号化されデータを取り込むデータ取り込み部と、前記取り込んだデータから予測誤差及び有効ビット数に応じた下位ビットを再生する予測誤差復号部と、過去の再生済み画素の上位側複数ビットを参照して予測画素値を生成する予測画素値生成部と、その予測画素値に前記再生された予測誤差を加算して上位側複数ビットの画素値を再生する画素値再生部を具備したことを特徴とする画像伸張装置が提供される。
【０００８】
本願発明の他の態様によれば、画像圧縮装置を備えた画素圧縮部と画像伸張装置を備えた画素伸張部と外部メモリと画像処理部を具備し、前記画像処理部は、入力された画像データを処理した中間処理結果を前記画素圧縮部を経由して外部メモリに一時記憶し、その外部メモリに記憶された複数の中間処理結果を前記画素伸張部を経由して読み出して画像処理した最終処理結果を出力することを特徴とする画像処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、様々な階調数の(画素ビット数の異なる)画像データを所定圧縮率以下で圧縮符号化する際に、入力画素値の上位所定ビット数のみについて差分符号化し、入力画素値の所定ビット数を超過する下位ビットデータを差分符号化データと多重して符号化出力することにより共通の符号化手段を利用可能にし、目標符号量を超過した場合に予測誤差が所定値以上に大きくなる画素についてのみ予測誤差の符号量消費を抑制することにより、小規模で高速処理可能であり、視覚的な画質劣化を抑えた符号量制御が可能な画像圧縮及び画像伸張装置やその画像圧縮及び画像伸張処理を含む画像処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
発明の実施の形態について図面を参照して説明する。  
図１乃至図１５を参照して本発明の実施形態を説明する前に、図１６及び図１７を参照して本発明に関連する原理的な関連技術について説明する。  
図１６は画像圧縮装置を、図１７は画像伸張装置を示している。
【００１１】
図１６に示す画像圧縮装置６０において、予測誤差算出部６２は入力画素データ(例えば８ビット)と予測部６１で作成した予測画素値との差分(予測誤差)を算出し、それを量子化部６３で量子化して予測誤差符号化部６５へ送り、符号化する。予測誤差算出部６２では、現在の入力画素データから予測画素データを引き算するため、得られる差分データは±の符号ビットを有した９ビットデータとなる。この９ビットデータは量子化部６３で非線形量子化されて、予測誤差符号化部６５へ入力される。量子化部６３では、予測誤差符号化部６５での符号化データを所定符号量単位でパッキングした出力符号量を目標符号量差異レベル検出部６７において複数画素単位（量子化幅制御単位）で目標符号量と比較され、出力符号量が目標符号量よりも大きいときに量子化幅を粗くして量子化して予測誤差符号化部６５へ出力する。出力符号量が目標符号量以下のときは量子化幅を細かくして予測誤差符号化部６５へ出力する。一方、量子化部６３で量子化された量子化データは逆量子化部６４にも送られている。逆量子化部６４では、量子化データを逆量子化して量子化前の階調数のデータに戻し、これを予測部６１に１画素期間保持(遅延)することによって予測画素データを作成している。
【００１２】
予測誤差符号化部６５では、量子化部６３で複数画素単位の目標符号量差異レベルに応じて量子化された１画素単位の予測誤差が入力され、その１画素単位の予測誤差に対する可変長符号がパッキング部６６に出力される。  
パッキング部６６では、複数画素単位の量子化幅情報と予測符号化部６５の出力データをパッキングして出力する。
【００１３】
予測誤差符号化部６５は、その内部に予測誤差に対応した可変長符号を示す可変長符号表及び総符号長表などを備えている。これらの表の対象ビット数を増やせば、入力画素データが８ビットよりも大きいデータが入力された場合でも、対応することが可能となる。  図１７に示す画像伸張装置７０において、データ取り込み部２１は図１６の画像圧縮装置６０からの符号化データを取り込む。量子化幅情報抽出部２５Ａは複数画素単位に対して使用された量子化幅情報を抽出する。
【００１４】
予測誤差復号部２２Ａは、データ取り込み部２１から出力される可変長符号データから予測誤差を再生すると共に符号長を検出する。逆量子化部７２は再生された予測誤差を抽出した量子化幅情報に応じて逆量子化する。予測画素値生成部２４は過去の再生済み画素を参照して予測画素値を生成する。画素値再生部２３はその予測画素値に対して逆量子化(再生)された予測誤差を加算して画素値を再生する。
【００１５】
このように、図１６の画像圧縮装置６０のようにして符号化された予測誤差を復号化する画像伸張装置において、複数画素単位の量子化幅情報に応じて逆量子化することにより、複数画素単位で可逆圧縮と非可逆圧縮を混在させて再生することができる。  
ところで、近年、多階調で高速転送が可能なＨＤＭＩ(High-Definition Multimedia Interface)のようなインタフェースが登場したため、入力データのビット数が８ビットに限らないという状況になっており、テレビ画像の場合は画素データが１０ビットや１２ビットというようにビット数が８ビットを越える種々のビット数が採用されつつある。
【００１６】
本発明の以下の実施形態では、入力画素データとして８ビットを越える多ビット数(例えば、１０ビットとか１２ビット)のデータを伝送する場合に、上位８ビットをＤＰＣＭ処理して差分信号(誤差信号)として送り、８ビットを越える２ビット分や４ビット分を下位ビットのデータとしてＤＰＣＭ処理しないで送るようにしたものである。
【００１７】
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態の画像圧縮装置を示すブロック図である。  
図１に示す画像圧縮装置１０は、入力画素有効ビット数設定部１８と、予測画素値生成部１２と、誤差レベル検出部１３と、目標符号量差異レベル検出部１７と、入力画素値補正部１１と、予測誤差算出部１４と、予測誤差符号化部１５と、パッキング部１６とを備えている。
【００１８】
入力画素有効ビット数設定部１８は、入力画素データの階調数(画素ビット数)である入力画素有効ビット数を設定するものである。  
入力画素データが１０ビット又は８ビットのどちらか一方に設定可能とされる場合には、図示しない制御手段から入力される１ビットの設定信号によって、入力画素有効ビット数が１０ビットか８ビットかに応じて予測誤差符号化部１５の符号化動作を変更(切り替え)設定される。入力画素データが１０ビットであれば、入力画素有効ビット数設定部１８は入力画素有効ビット数１０ビットを示す値（例えば１）を設定し、入力画素データが８ビットの場合であれば、入力画素有効ビット数８ビットを示す値（例えば０）を設定する。この設定指示は、入力画素データのビット数を検出して自動的に行われても良いし、入力画素データのビット数に応じて手動で行われても良い。入力画素有効ビット数が１０ビットである場合には、入力画素データ１０ビットのうち上位側所定ビット数(ここでは８ビット)を上位側複数ビット(以下、単に上位ビット)と呼びＤＰＣＭ処理するＤＰＣＭ対象ビットとされ、下位側の残りの複数ビット（ここでは２ビット）を下位側複数ビット(以下、単に下位ビット)と呼びＤＰＣＭ処理しないＤＰＣＭ非対象ビットとされる。
【００１９】
言い換えれば、画像圧縮装置１０の入力画素データが、１０ビットのデータであれば、そのうちの上位ビット(８ビット)がＤＰＣＭ処理されて予測誤差符号化部１５に入力され、同時に残りの下位ビット(２ビット)がＤＰＣＭ処理されずにそのままのビット状態で予測誤差符号化部１５に入力される。予測誤差符号化部１５では、それらＤＰＣＭ処理済みのビットデータと非ＤＰＣＭ処理のビットデータが、後述する可変長符号化された予測誤差グループ情報と多重されて、パッキング部１６へ出力される。
【００２０】
表１は、予測誤差符号化部１５内に設けられる変換機能を示していて、入力画素データが８ビットの例の表(テーブル)を示すものであって、予測誤差の大きさの範囲を示す分類情報（以下、予測誤差グループ）と、この予測誤差グループの中の予測誤差の特定の値を示す付加ビットデータと、予測誤差の２進表現(８ビット)と、付加ビット数を示している。
【００２１】
また、表２も、予測誤差符号化部１５内に設けられる変換機能を示していて、入力画素データが１０ビットの例の表(テーブル)を示すものであって、予測誤差の大きさの範囲を示す予測誤差グループと、この予測誤差グループに対する付加ビットデータ＋下位ビットデータと、予測誤差の２進表現＋下位ビットデータと、付加ビット数＋下位ビット数を示している。入力画素データが８ビットの場合は、この表２の下位ビットデータ２ビットをマスクするとともに、下位ビット数（２ビット）を減じて表１として使用される。表２については予測誤差符号化部１５を説明するときに再び記述する。
【００２２】
なお、入力画素有効ビット数設定部１８によって入力画素有効ビット数が８ビットに設定されて、入力画素データとしてＤＰＣＭ対象ビットの８ビットのみが入力された状態では、本出願人によって2007年7月9日に特許出願された特願2007-180181号(未公開)に記載された内容と同様な動作となる。ただし、前の出願ではＤＰＣＭ対象ビットが１０ビットの例を挙げて説明しており、入力画素有効ビット数設定部１８と下位ビットの入力ラインが無い構成となっている。
【００２３】
まず、入力画素データに下位２ビットが無く８ビットのみが入力される場合について簡単に説明する。この場合は、前述したように入力画素有効ビット数設定部１８によって入力画素有効ビット数が８ビットに設定された状態となる。
【００２４】
予測画素値生成部１２は、過去の入力済み画素を参照して予測画素値を生成する。誤差レベル検出部１３は、その予測画素値と入力画素値との差分の大きさを検出する。目標符号量差異レベル検出部１７は、符号化済み画素数に対する発生符号量がその画素数に対応する目標符号量を超過した大きさを示す目標符号量差異レベルを検出する。入力画素値補正部１１は、誤差レベル検出部１３から出力される誤差レベルと目標符号量差異レベル検出部１７から出力される目標符号量差異レベルに応じて入力画素値の下位ビットデータを予測画素値生成部１２から出力される予測画素値の下位ビットデータと同じになるように置換え補正する。このような入力画素データの置換え補正によって、後述の予測誤差算出部１４における予測誤差の下位ビットデータを０にすることができる。
【００２５】
予測誤差算出部１４は、入力画素値補正部１１から出力される画素値と予測画素値生成部１２から出力される予測画素値の差分である予測誤差を算出する。予測誤差符号化部１５は、その予測誤差の大きさの範囲を示す予測誤差グループのグループ情報を可変長符号化したものとその予測誤差グループの中の予測誤差の特定の値を示す付加ビットと多重して可変長符号化データとして出力する。予測誤差符号化部１５は、予測誤差グループ表(例えば表２(機能的には表１))と、予測画素値と新たな入力画素値との差分の大きさの範囲を示す予測誤差グループを検出する予測誤差グループ検出部１５１-１を備えている。パッキング部１６は、可変長符号化データを所定符号量単位で出力する。
【００２６】
前述の入力画素データの補正により０とされた予測誤差の下位ビットデータについては、符号化時に予測誤差符号化部１５で符号化対象から除いて符号化(多重化)する。つまり、この０の予測誤差の下位ビットデータを符号化せずに削除した状態でデータを符号化(多重化)する。
【００２７】
具体的には、予測誤差符号化部１５では、予測誤差の大きさが所定値以上の場合においては、目標符号量差異レベルに応じて、予測誤差の付加ビットの下位ビットデータを符号化対象から除いて符号化(多重化)する。つまり、予測誤差グループの大きさが所定値以上で、かつ目標符号量差異レベルが例えば１以上大きくなるに従って、予測誤差の付加ビットの最下位ビットから幾つ上のビットまで除くかが決められて、符号化(多重化)される。
【００２８】
このような入力８ビットの例では、予測誤差を符号化する画像圧縮装置において、予測誤差が所定値以上に大きくなる場合においてのみ、目標符号量差異レベルに応じて入力画素値を修正することにより、画素単位で可逆圧縮と非可逆圧縮を混在させて符号量制御し、その可逆非可逆情報の伝送も不要な画像圧縮装置を実現できる。
【００２９】
次に、入力画素有効ビット数が１０ビットに設定されて、入力画素データとして１０ビットが入力されている状態では、上位ビットの８ビットがＤＰＣＭ対象とされ、下位ビットの２ビットはＤＰＣＭ対象とされずにそのまま予測誤差符号化部１５へ送られる。以下に入力画素有効ビット数が１０ビットの場合について説明する。
【００３０】
予測画素値生成部１２は、過去の入力済み画素の上位ビットを参照して新たな入力画素の上位ビットに対する予測画素値を生成する。  
誤差レベル検出部１３は、その予測画素値と入力画素値の上位ビットの値との差分の大きさを示す誤差レベルを検出する。  
目標符号量差異レベル検出部１７は、符号化済み画素数に対する発生符号量がその画素数に対応する目標符号量を超過した大きさを示す目標符号量差異レベルを検出する。
【００３１】
入力画素値補正部１１は、誤差レベルが所定値以上の場合において、目標符号量差異レベルに応じて入力画素の上位ビット内の下位ビットデータを予測画素値の下位ビットデータと同じになるように補正する。  
予測誤差算出部１４は、入力画素値補正部１１から出力される画素値と予測画素値との差分である上位ビットの予測誤差を算出する。
【００３２】
予測誤差符号化部１５は、その算出された上位ビットの予測誤差の大きさの範囲を示す予測誤差グループのグループ情報を可変長符号化したものと、その予測誤差グループの中の予測誤差の特定の値を示す付加ビットと、入力画素有効ビット数に応じた入力画素下位ビットとを多重するものであって、予測誤差グループが所定値以上の場合において、目標符号量差異レベルに応じて、下位ビット側(上位ビットの予測誤差の付加ビットと入力画素下位ビット)の一部を符号化対象(多重対象)から除いて符号化する。予測誤差符号化部１５は、予測誤差グループ表(例えば表２(及び表１))と、予測画素値と新たな入力画素の上位ビットの値との差分の大きさの範囲を示す予測誤差グループを検出する予測誤差グループ検出部１５１-１を備えている。  
パッキング部１６は、その符号化(多重)されたデータを所定符号量単位(所定ビット数単位)で出力する。
【００３３】
このような構成の図１の第１の実施形態では、予測誤差符号化部１５は、予測誤差グループが所定値以上の場合において、目標符号量差異レベルに応じて、下位ビット側(上位ビットの予測誤差の付加ビットと入力画素下位ビット)の一部を符号化対象から除いて符号化するので、予測誤差グループ情報が所定値より小さく(即ち予測誤差が所定値より小さく)、かつ目標符号量差異レベルが０場合は、下位ビット側を削減することがないので、可逆圧縮が行われ、また、予測誤差グループ情報が所定値以上と大きく(即ち予測誤差が所定値以上に大きく)、かつ目標符号量差異レベルが１以上(１，２，３…)と大きい場合は、その差異レベルの大きさに応じた削減ビット数で下位ビット側を削減するので、非可逆圧縮が行われる。
【００３４】
これにより、予測誤差を符号化する画像圧縮装置において、予測誤差が所定値以上に大きくなる場合においてのみ、目標符号量差異レベルに応じて入力画素値を修正することにより、画素単位で可逆圧縮と非可逆圧縮を混在させて符号量制御し、画素単位の可逆非可逆情報の伝送も不要な画像圧縮装置を実現できる。
【００３５】
図２は図１の詳細な一構成例を示すブロック図である。図１と同一機能を有する部分には同一符号を付して説明する。  
図２に示す画像圧縮装置１０Ａにおいて、入力画素値補正部１１は、所定ビット数（例えば１０ビットであり、８ビットが上位ビット、２ビットが下位ビット）で構成される１画素分のデータを入力し、１クロック遅延するＤフリップロップ（画素データの時間調整のために介在しているもので、以下、ＤＦＦという）１１１と、誤差レベル検出部１３から出力される誤差レベルが所定値以上を示す場合においてのみ、目標符号量差異レベル検出部１７から出力される目標符号量差異レベルに応じて、ＤＦＦ１１１からの入力画素データの上位ビットの下位ビットデータを予測画素値生成部１２からの予測画素値の下位ビットデータと同じになるように置換え補正するＬＳＢ側補正部１１２とを備える。ＬＳＢ側補正部１１２は、謂わば、入力画素データの上位ビットのうちの下位ビットデータを補正する補正部とも言うべきものであるが、目標符号量差異レベルが０であれば、入力画素データの補正を行わない。
【００３６】
予測画素値生成部１２は、前段に１クロック遅延を行うＤＦＦ１２-1から出力される過去の１画素のみを参照する場合は図示の予測画素値生成部１２は信号線のみとして遅延を行うことなくそのままスルーする構成としてもよい。つまり、予測画素値生成部１２は信号線だけとしＤＦＦ１２-1からの１クロック遅延信号（１画素前の信号）を予測画素値としてもよい。或いは、予測画素値生成部１２は、図４に示すように前段のＤＦＦ１２-1による１クロック遅延信号と、その後段に直列に設けたもう１つのＤＦＦ１２１によるさらに１クロック遅延した信号（即ち２つのＤＦＦ１２-1及び１２１による２クロック遅延した２画素前の信号）との過去の２画素を参照して演算部１２２で所定の予測画素値生成関数式ｆにて予測値を演算して生成してもよい。なお、この参照画素数が更に多くても本発明の実施形態を逸脱するものでは無い。
【００３７】
誤差レベル検出部１３は、ＤＦＦ１１１からの入力画素データの上位ビット値と予測画素値生成部１２からの予測画素値との差分をとる加算器１３１とその差分の大きさが所定値以上かどうかを示す誤差レベルを出力するレベル検出部１３２とを備える。
【００３８】
予測誤差算出部１４は、予測画素値生成部１２から出力される予測画素データを１クロック遅延するＤＦＦ１４１と、入力画素値補正部１１の出力をＤＦＦ１２-1により１クロック遅延させた補正処理後の上位ビット値とＤＦＦ１４１により１クロック遅延した予測画素値との差分である予測誤差を算出する加算器１４２とを備える。
【００３９】
なお、ここでは、ＬＳＢ側補正部１１２の出力以降のＤＰＣＭ処理が可逆処理となる為、上記誤差レベル検出部１３および予測誤差算出部１４での差分は、差分演算による桁溢れを無視した8ビットを２の補数表現として取り扱う。
【００４０】
表１は入力画素データが８ビットの例の機能的な表を示すものであって、予測誤差の大きさの範囲を示す分類情報である予測誤差グループと、この予測誤差グループに対する付加ビットデータと、予測誤差の２進表現と、付加ビット数を示している。これに対して、表２は入力画素データが１０ビットの例の機能的な表を示すものであって、上位ビット（８ビット）の予測誤差の大きさの範囲を示す分類情報である予測誤差グループと、その予測誤差グループに対する付加ビットデータ＋下位ビットデータと、予測誤差の２進表現＋下位ビットデータと、付加ビット数＋下位ビット数を示している。表３は予測誤差の大きさの範囲を示す予測誤差グループの各グループ情報を可変長符号化した可変長符号と、付加ビット数＋下位ビット数(又は付加ビット数)の例(付加ビット数削減前)を示している。表４は予測誤差グループ内の予測誤差の特定の値を示す下位ビット側(又は付加ビット)の削減ビット数(符号化対象から除外する多重非対象ビット数)例を示している。ここで、下位ビット側とは、予測誤差グループの中の予測誤差の特定の値を示す付加ビットの一部と入力画素下位ビットとを含む概念を表している。なお、表４の下位ビット側(又は付加ビット)の削減ビット数例の表は、入力画素データが１０ビットの例の場合に適用(使用)可能な符号量制御のための削減ビット数例を示しているが、予測誤差グループ５の最大削減ビット数を４に制限すれば、入力画素データが８ビットの例の場合にも適用可能である。ただし、表２の機能表を用いて入力有効ビット数８ビットに対応する場合は、８ビットを超える下位２ビットが常に無効となる為、表４を前述の様に修正した符号表全体に２(無効ビット数)を加算したビット数が、符号化(多重化)非対象ビット数となる。
【００４１】
予測誤差符号化部１５は、予測誤差算出部１４から入力される予測誤差に応じて、予測誤差の大きさの属するグループを示す予測誤差グループ情報（表１又は表２参照）を検出して後述の可変長符号テーブル１５２に出力し、その付加ビット数又は付加ビット数＋下位ビット数（表１又は表２参照）を検出し、予測誤差の大きさが所定値以上となる予測誤差グループの場合は、後述する目標符号量差異レベル検出部１７からＤＦＦ１５-1を介して入力される目標符号量差異レベルに応じた付加ビット又は下位ビット側(付加ビットの一部と下位ビットを含む概念)の削減ビット数（表４参照）を検出し、可変長符号テーブル１５２から受け取った可変長符号長（表３参照）と付加ビット数の和から削減ビット数(表４)を差し引いた総符号長(ここでは４ビットで表される)をＤＦＦ１５５に出力するビット長検出部１５１と、このビット長検出部１５１から受け取った予測誤差グループ情報に対応した可変長符号長と可変長符号（表３参照）を後述のセレクタ（ＭＵＸ）１５３に出力すると共に可変長符号長をビット長検出部１５１に出力する可変長符号化テーブル１５２と、この可変長符号化テーブル１５２から受け取る可変長符号とビット長検出部１５１から受け取る予測誤差グループ情報に基づいて、可変長符号テーブル１５２から受け取る表３のような可変長符号と表１又は表２に示す様な付加ビットデータ又は付加ビット＋下位ビットデータを選択して、連続したデータとして出力するセレクタ（ＭＵＸ）１５３とを備える。なお、予測誤差符号化部１５のビット長検出部１５１は、予測誤差の大きさが所定値以上である予測誤差グループ(表４ではグループNo.が５以上)の場合に、目標符号量差異レベル検出部１７からの目標符号量差異レベル(表４では目標符号量差異レベル１以上のレベルの大きさ)に応じて、総符号長として本来よりも表４に示した削減ビット数(１〜５の範囲の整数)だけ少なく出力される為、予測誤差の付加ビット又は付加ビット＋下位ビットのその削減ビット数の下位ビットデータが無効として扱われ、符号化対象(多重対象)から除かれる。
【００４２】
パッキング部１６は、ビット長検出部１５１からＤＦＦ１５５を介して入力される総符号長（ここでは４ビットデータ）とこの入力された総符号長データとＤＦＦ１６４に保持された過去の総符号長データを累積加算したデータ（ここでは５ビットデータ）とを、1画素符号化する毎に（即ち１クロック毎に）加算して、その加算結果の下位５ビットデータをＤＦＦ１６４に出力し、その加算結果が３２ビット（＝４バイト）以上の値に達したときにこれを示す１ビットの信号を４バイト出力信号としてＤＦＦ１６５に出力する加算器１６３と、ＤＦＦ１６４から出力される加算結果に応じて、ＤＦＦ１５４を介して入力される符号化データ（セレクタ１５３からの出力データ）を、セレクタ（ＭＵＸ）１６６から出力される過去の符号化データを結合した３２ビット未満の結合符号化データの次に結合し、新たな結合符号化データとして出力するセレクタ（ＭＵＸ）１６１と、ＭＵＸ１６１の出力である結合符号化データを１クロック遅延して出力するＤＦＦ１６２と、ＤＦＦ１６５の４バイト出力信号に基づいて、ＤＦＦ１６２の結合符号化データの有効ビット数が３１以下の場合にＤＦＦ１６２の上位３１ビットの結合符号化データを出力し、ＤＦＦ１６２の結合符号化データの有効ビット数が３２以上の場合にＤＦＦ１６２の上位３２ビットを除いた下位ビット（表３の例ではこの下位ビットの有効ビット数は１３以下となる）と無効データ（無効データの値は問わず、零でも良い）で構成される結合符号化データを出力するセレクタ（ＭＵＸ）１６６と、を備え、結合符号化データを所定符号量単位（例えば４バイト単位）で所定単位出力信号（例えば４バイト出力信号）と共に出力し、その出力バイト数情報（例えば４バイト出力信号）を目標符号量差異レベル検出部１７に出力する。
【００４３】
目標符号量差異レベル検出部１７は、図示しない制御部にて設定される設定平均符号量（１画素当たり例えば７ビットの符号量）とＤＦＦ１７３で保持された１クロック前の目標符号量差異情報（符号量差分累積加算結果）と加算して、パッキング部１６からの出力バイト数情報（４バイト出力信号）が有効であるときに加算結果から出力ビット数（例えば３２）を減算して、符号量差分累積加算結果をＤＦＦ１７３を経由して目標符号量差異情報として出力する加算器１７２と、ＤＦＦ１７３から出力される目標符号量差異情報を入力し、目標符号量差異情報に応じた量子化を行い（図３参照）、目標符号量差異レベルとして出力する量子化部１７４とを備える。即ち、目標符号量差異レベル検出部１７は、目標符号量差異情報を「(符号化済み画素数に応じた数の設定平均符号量を累積加算した目標符号量)−(符号化済み画素数に対して出力した出力符号量)」として計算し、符号化済み画素数に対する発生符号量（出力符号量）がその画素数に対応する目標符号量を超過した大きさを示す目標符号量差異レベルを検出する。
【００４４】
なお、図２中の表記で、例えばＤＦＦ１１１出力（１０ビットのデータの上位８ビット）では、第０から第７ビットの８ビットのデータを［７：０］と表している。また、［７］は８ビットのデータの最上位にあるビットを表している。
【００４５】
図３は目標符号量差異レベル検出部１７の量子化部１７４の入出力特性（量子化特性）を示している。つまり、図３は量子化部１７４の入力である目標符号量差異情報に対して出力する目標符号量差異レベルを示している。横軸に目標符号量差異情報をとり、縦軸に目標符号量差異レベルをとってある。なお、本発明の実施形態では、この目標符号量差異レベルの大きさは‘補正ビット数’(最下位ビットから幾つ上のビットまで削減するかの削減ビット数)に対応している(表４参照)が、線形的な対応関係は不要である。例えば、目標符号量差異レベル３に対する補正ビット数は３となっているが４であっても良い。図３に示すように、目標符号量差異情報が、正の場合（即ちパッキング部の出力符号量が目標符号量を超えていない場合）は目標符号量差異レベルは０であり、負の場合（即ちパッキング部の出力符号量が目標符号量を超えた場合）はその負側の大きさに応じて目標符号量差異レベルは１，２，３，４，５と上昇する特性となっている。
【００４６】
このようにして、予測誤差の大きさが予め決めた所定値以上の場合でも目標符号量差異情報の正側の領域では可逆圧縮が行われ、予測誤差の大きさが予め決めた所定値以上でかつ目標符号量差異情報の負側の領域であるという条件を満たした場合にのみビット数削減に基づいて非可逆圧縮が行われる。
【００４７】
［表１］
2009273035.tif 000003
［表２］
2009273035.tif 000004
［表３］
2009273035.tif 000005
［表４］
2009273035.tif 000006
次に、本発明の第１の実施形態の画像圧縮装置の動作を図１乃至図４と表１乃至表４を参照して説明する。  
図１の目標符号量差異レベル検出部１７は、符号化済み画素数に対する発生符号量がその画素数に対応する目標符号量（＝設定平均符号量×画素数）を超過した大きさを示す目標符号量差異レベルを検出する。具体的には図２の目標符号量差異レベル検出部１７のように１クロック毎に設定平均符号量を累積加算し、パッキング部１６から所定バイト数（例えば４バイト）の符号化データが出力される毎に、その出力符号量（出力バイト数）をその目標符号量（累積加算結果）から減算し、その減算結果が負の場合の大きさのレベルを目標符号量差異レベルとして検出する。
【００４８】
なお、画像データ入力開始時点では、図２に示すパッキング部１６から加算器１７２への出力バイト数は常に０であるので、目標符号量差異情報は正であり、図２の量子化部１７４の入出力特性（図３参照）に従って、量子化部１７４から出力される目標符号量差異レベルは０となる。従って、画像データ入力開始時点では、入力画素値補正部１１に入力された画素データは、（誤差レベル検出部１３からの誤差レベルに依らず）補正されずに、予測画素値生成部１２および予測誤差算出部１４に出力される。
【００４９】
図１の予測誤差算出部１４において、現在の入力画素値（ＤＦＦ１２-1の出力）と、予測画素値生成部１２で過去の入力済み画素を参照して生成された予測画素値（ＤＦＦ１４１の出力）との差分を取ることによって、予測誤差が算出される。  
図１の予測誤差符号化部１５は、表２に示すような予測誤差の大きさを示す予測誤差グループを検出し、表３に示すような予測誤差グループに対する可変長符号に、表２のような予測誤差グループに対する予測誤差の付加ビットデータ＋下位ビットデータを多重して符号化する。なお、ここで目標符号量差異レベルが０の場合は、表４に示すように予測誤差グループ（予測誤差の大きさ）にかかわらず、下位ビット側(付加ビットの一部と下位ビット)は削減されない。
【００５０】
図１のパッキング部１６は、具体的には図２のパッキング部１６のように構成され、入力される符号化データを順次接続して保持し、保持した符号化データのビット長が３２ビット（即ち、４バイト）以上になる毎に、保持した符号化データのうち上位４バイトのデータを外部出力し、その出力した４バイトデータを保持した符号化データから除くと共に、その出力バイト数情報を目標符号量差異レベル検出部１７に出力する。従って、保持した符号化データが４バイト以上に達するまでは、出力バイト数情報は目標符号量差異レベル検出部１７に零として出力される。
【００５１】
このように符号化を継続し、目標符号量差異レベルが１以上になった場合は、図１の誤差レベル検出部１３は、常に入力画素値と予測画素値との差分の大きさを検出しており、所定レベル以上（例えば、−１７以下または１６以上、即ち表４のように予測誤差グループ５から７に対応）の場合は、入力画素値補正部１１を制御し、目標符号量差異レベル（補正ビット数）に応じた入力画素値(上位ビット)の下位ビットデータのビット数（表４で２を超えるビット数）を、予測画素値の下位ビットデータと同じ値に補正する。この場合に予測誤差算出部１４で算出される予測誤差は、目標符号量差異レベルに応じたビット数の下位ビットデータが０となる。従って、予測誤差符号化部１５は、表３に示すような予測誤差の大きさを示す予測誤差グループの可変長符号に、表２に示すような付加ビットデータ＋下位ビットデータ(この下位ビットデータは入力画素データの下位ビットである)が接続されるが、その付加ビットデータ＋下位ビットデータから、表４に示すように目標符号量差異レベル（０，１，２，３，４，５）に応じた下位のビット数を符号化対象から除いて符号化する。
【００５２】
表２は、予測誤差グループ情報に対する予測誤差の２進表現(２の補数表現)との関係および符号化時の付加ビット数＋下位ビット数と付加ビットデータ＋下位ビットデータを示している。予測誤差の２進表現欄は２の補数表現された１０ビットのデータで、Sは正負符号を表し、Nは正負符号をビット反転したビットデータを表し、abcdefhgは正負符号Sと併せてそのグループ内の値を特定するビットデータとなる。付加ビットデータ＋下位ビットデータの欄のＳは、正負符号の１ビットを示し、abcdefghについてはそれぞれ予測誤差の２進表現の対応するビット位置のデータを示す。表３においては、その予測誤差グループの情報に対応する可変長符号の一覧とその可変長符号長と付加ビット数＋下位ビット数（目標符号量誤差レベルによるビット数削減前）とその時の予測誤差に対する総符号長の一覧が示されている。なお、入力画素データは１０ビットであるので、表３では付加ビット数＋下位ビット数の欄と付加ビットデータ＋下位ビットデータの欄とでは表２に対応した数を参照する。予測誤差の符号化時には、その予測誤差の予測誤差グループに対応した可変長符号と付加ビットと下位ビットがシリアルに結合されて可変長符号化データとして出力される。
【００５３】
なお、表２(表１も同様)で、予測誤差の２進表現の最上位ビットから２つ目のビット(符号Ｘにて示す縦一列に並ぶビット)は予測誤差グループの情報(０〜７)と付加ビットデータ＋下位ビットデータとを参照して復元可能であるので、上記結合処理において８ビットの付加ビットデータ［７：０］の［６］を省略可能である(図２のセレクタ１５３へ入力する８ビットの付加ビットデータ［７］，［５：０］を参照)。
【００５４】
表４における目標符号量差異レベル０，１，２，３，４，５は、前述の目標符号量差異レベルの大きさの段階を示しており、図３の縦軸の目標符号量差異レベルとしての補正ビット数（下位の削減ビット数）０，１，２，３，４，５に対応している。表４は予測誤差の付加ビットデータ＋下位ビットデータの削減ビット数の例を示すもので、予測誤差グループ５〜７（即ち、予測誤差の大きさが−１７以下または１６以上）での付加ビット数＋下位ビット数が、目標符号量差異レベルに応じて‘１’， ‘２’，‘３’，‘４’または‘５’だけ少なくされている（換言すれば、予測誤差グループが５以上でかつ目標符号量差異レベルが１以上のときに、付加ビット＋下位ビットの下位ビット側が１から５ビット分符号化対象から除かれる）。なお、上記の例では、目標符号量差異レベルの大きさの各段階１，２，３，４，５では、これに対応して付加ビットデータ＋下位ビットデータの最下位ビットから１ビット分，２ビット分，３ビット分，４ビット分，５ビット分と削られるが、目標符号量差異レベルの大きさの各段階１，２，３，４，５に応じて、例えば付加ビットデータ＋下位ビットデータの最下位ビットから１ビット分，２ビット分，３ビット分，５ビット分，６ビットが削られるようにしてもよいし、同じ目標符号量差異レベルであっても予測誤差グループによって削減ビット数を異ならせても良い。言い換えれば、予測誤差符号化部１５では、目標符号量差異レベルと予測誤差グループに応じて、予測誤差の付加ビット＋下位ビットの下位ビット側を、例えば表４のように符号化対象から対応ビット数分除いて符号化する（最下位ビットから上位側へ対応ビット数分除いて符号化を行う）ことを意味している。
【００５５】
ここで、下位ビットデータのみを補正対象や符号化除外対象とする理由についてもう少し詳しく説明する。  
これは、上位ビットの方は重要なデータであるのでそこで誤差が生じると大きな誤差となって視認されてしまうので、下位ビットでの誤差範囲だけに留めるためである。また、変化が小さなところでの誤差が視認されやすいため、予測誤差の大きさが所定値より小さければ入力画素データを補正せずにそのまま使用し、予測誤差が所定値以上であれば入力画素データの下位ビット側データを目標符号量差異レベルに応じて予測画素値と同じになるように補正する。即ち、予測誤差が所定値以上の場合、その目標符号量差異レベルが小さければ最下位ビットデータが予測画素値の最下位ビットデータと同じになるように補正し、目標符号量差異レベルが大きくなるに従って最下位から２ビット目のデータ、３ビット目のデータも順次に予測画素値の対応ビット位置のデータと同じになるように補正する。このような入力画素データの置換え補正によって、予測誤差算出部１４における予測誤差の下位ビット側データを０にすることができる。このように入力画素データの補正により０とされた予測誤差の下位ビット側データ部分については、符号化時に予測誤差符号化部１５で符号化対象から除いて符号化し、つまりこの０の予測誤差の下位ビット側データ部分を符号化せずに削除した状態でデータを符号化（言い換えれば、下位ビット側データのうちの最下位側のビットを符号化せずにそれ以外の他の上位側ビットを符号化）して復号化側に送出するようにする。復号化側での復号再生については、次の第２の実施形態で説明する。
【００５６】
図１及び図２の第１の実施形態によれば、非可逆圧縮となる場合（例えば図３の目標符号量差異情報が負側となり、かつ予測誤差の大きさが所定値以上の場合）は、予測誤差の大きさが所定値以上の場合すなわち輝度変化の大きな画素が発生した場合に限定されるため、視覚的画質劣化を生じずに符号量制御が可能となる。  
図５は図１のもう１つの詳細な構成例を示すブロック図である。図１及び図２と同一機能を有する部分には同一符号を付して説明する。  
表５は１画素前の予測誤差のグループの範囲に応じた符号表切り替え時の予測誤差の大きさの属するグループを示す予測誤差グループの可変長符号表の例、表６は表５の符号表切り替え時の総符号長（付加ビット削減前）、をそれぞれ示している。
【００５７】
図５に示す画像圧縮装置１０Ｂは、前述の図２の構成例に対して、予測誤差符号化部１５Ａに１画素前の予測誤差の大きさの範囲の分類(グループ)（表５参照）を記憶する記憶部としてＤＦＦ１５６が設けられ、表５のように１画素前の予測誤差のグループの範囲に応じて、予測誤差の大きさの属するグループを示す予測誤差グループの可変長符号を切り替えることによって、更に符号化効率の向上を図ることができる。表５では、１画素前の予測誤差の大きさの範囲を４つにグループ化し、その１画素前の予測誤差グループ情報ｐｇｒｐを示す０〜３を２ビットで表現（pgrp[1:0]）(図５のＤＦＦ１５６出力を参照)している。１画素前の予測誤差グループ情報ｐｇｒｐを示す０〜３は表５及び表６に示されている。
【００５８】
図５の構成例における可変長符号化テーブル１５２としては、表５の可変長符号表及び表６の総符号長表が用いられることになる。この例では、付加ビット削減前の総符号長は、予測誤差の予測誤差グループと1画素前の予測誤差グループ情報ｐｇｒｐに応じて表６の様になり、目標符号量差異レベルに応じて、表４に示す削減ビット数が、その総符号長から削減される（即ち、予測誤差の付加ビットデータ＋下位ビットデータの下位ビット側が符号化対象から除かれる）。
【００５９】
［表５］
2009273035.tif 000007
［表６］
2009273035.tif 000008
なお、ここでの誤差レベル検出部１３及び予測誤差算出部１４は、入力上位ビット数内の下位ビットデータを1画素前の補正出力画素値の対応するビットデータと同じになるように補正し、上位への符号溢れを無視して（縮退と呼ばれることがある）、誤差レベルおよび予測誤差を検出している。このため、差分データのダイナミックレンジが増加せず、入力画素値補正部１１から出力される画素値データと同じ値に再生可能で、圧縮効率も向上する。
【００６０】
図６は図１とは異なるブロック構成の画像圧縮装置を示すブロック図である。図６は原理的な関連技術の図１６を改良した構成を示している。  
入力画素データが１０ビットである場合に対応して、１０ビットのうちの８ビットがＤＰＣＭ対象の上位ビットとして予測誤差算出部６２に入力され、残りの２ビットがＤＰＣＭ非対象の下位ビットとして直接、後述の予測誤差符号化部６５Ａに入力される構成となっている。
【００６１】
図６に示す画像圧縮装置６０Ａは、予測部６１と、予測誤差算出部６２と、量子化部６３と、逆量子化部６４と、予測誤差符号化部６５Ａと、パッキング部６６と、目標符号量差異レベル検出部６７と、入力画素有効ビット数設定部１８とを備えている。  
予測誤差算出部６２は入力画素データの上位ビット値(８ビット)と予測部６１で作成した予測画素値との差分(予測誤差)を算出し、それを量子化部６３で量子化して予測誤差符号化部６５Ａへ送り、符号化する。
【００６２】
予測誤差算出部６２では、現在の入力データから予測データを引き算するため、得られる差分データは±の符号ビットを有した９ビットデータとなる。この９ビットデータは量子化部６３で非線形量子化されて、予測誤差符号化部６５Ａへ入力される。量子化部６３では、予測誤差符号化部６５Ａでの符号化データをパッキングした出力符号量を目標符号量差異レベル検出部６７で目標符号量と所定画素数単位で比較し、出力符号量が目標符号量よりも大きいときに非線形量子化幅を粗くして量子化して予測誤差符号化部６５Ａへ出力する。出力符号量が目標符号量よりも小さいときは非線形量子化幅を細かくして量子化して予測誤差符号化部６５Ａへ出力する。一方、量子化部６３から量子化データは逆量子化部６４にも送られている。逆量子化部６４では、量子化データを逆量子化して量子化前の階調データに戻し、これを予測部６１に１画素期間保持(遅延)することによって予測データを作成している。
【００６３】
予測誤差符号化部６５Ａでは、量子化部６３で上位ビット側の予測誤差が目標符号量差異レベルに応じて量子化されて入力され、予測誤差に対する可変長符号と前述のＤＰＣＭ非対象の下位ビットとが多重されてパッキング部６６に出力される。
【００６４】
予測誤差符号化部６５Ａは、目標符号量差異レベルに応じて（即ち量子化幅に応じて）、入力画素データの有効ビット数が１０ビットの場合には、前述のＤＰＣＭ非対象の下位ビットの多重ビット数を決定するが、入力画素データの有効ビット数が８ビットの場合には、常に前述のＤＰＣＭ非対象の下位ビットを多重しない。その下位ビットの多重ビット数制御のため、入力画素データの有効ビット数が１０ビットであるのか８ビットであるのかを設定する入力画素有効ビット数設定部１８が設けられている。入力画素有効ビット数設定部１８は、レジスタを備え、外部から入力される設定信号に基づいて入力画素有効ビット数を示す１ビット信号を、所定画素数入力期間(例えば１フレーム期間)だけ保持して予測誤差符号化部６５Ａに供給する。その他の構成及び動作は図１５と同様である。
【００６５】
図１乃至図６の第１の実施形態によれば、様々な入力ビット数に対する圧縮が、共通の符号化手段により、小規模で高速処理可能となる。  
さらに図１乃至図５の第１の実施形態によれば、非可逆圧縮となる場合（例えば図３の目標符号量差異情報が負側となり、かつ予測誤差の大きさが所定値以上の場合）は、予測誤差の大きさが所定値以上の場合すなわち輝度変化の大きな画素が発生した場合に限定されるため、視覚的画質劣化を生じずに符号量制御が可能となる。
【００６６】
また、１画素前の予測誤差の大きさの範囲を示す予測誤差グループのグループ情報を記憶する記憶部を設け、１画素前の予測誤差の大きさに応じて、予測誤差の大きさの範囲を示す予測誤差グループを示すグループ情報の可変長符号を切り替えることにより、更に符号化効率を向上させることができる。
【００６７】
［第２の実施形態］
図７は本発明の第２の実施形態の画像伸張装置を示すブロック図である。  
図７に示す画像伸張装置２０は、データ取り込み部２１と、目標符号量差異レベル検出部２５と、予測誤差復号部２２と、予測画素値生成部２４と、出力画素有効ビット数設定部２６とを備えている。
【００６８】
データ取り込み部２１は、第１の実施形態の画像圧縮装置からの符号化データを取り込む。目標符号量差異レベル検出部２５は、復号済み画素数に対して消費した符号量がその画素数に対応する目標符号量を超過した大きさを示す目標符号量差異レベルを検出する。
【００６９】
予測誤差復号部２２は、データ取り込み部２１から出力される可変長符号データから上位ビットの予測誤差の大きさの範囲を示す予測誤差グループのグループ情報とその予測誤差グループの中の上位ビットの予測誤差の特定の値を示す付加ビットと復号画素有効ビット数に応じた下位ビットを復号し上位ビットの予測誤差と復号画素有効ビット数に応じた下位ビットを再生すると共に符号長を検出する。
【００７０】
予測画素値生成部２４は、過去の再生済み画素を参照して予測画素値を生成する。画素値再生部２３は、その予測画素値に対して再生された予測誤差を加算して上位ビットの画素値を再生する。出力画素有効ビット数設定部２６は、レジスタを有し、外部から入力される設定信号に基づいて出力画素有効ビット数(１０ビットであるのか８ビットであるのか)を示す１ビット信号を、所定画素数の復号期間(例えば１フレーム期間)だけ保持して予測誤差復号部２２に供給する。
【００７１】
予測誤差復号部２２では、上位ビットの予測誤差の大きさが所定値以上の場合において、目標符号量差異レベルに応じて、下位ビット側データ（上位ビットの予測誤差の値を示す付加ビットと復号画素有効ビット数に応じた下位ビット）を０として再生する。
【００７２】
このような構成の第２の実施形態では、第1の実施形態のようにして符号化された予測誤差を復号化する画像伸張装置において、上位ビットの予測誤差が所定値以上に大きくなる場合に目標符号量差異レベルに応じて下位ビット側データ（上位ビットの再生予測誤差の付加ビットと復号画素有効ビット数に応じた下位ビット）を０として再生することにより、画素単位で可逆圧縮と非可逆圧縮を混在させて符号量制御された符号化データに対して、符号化時の画素単位の可逆非可逆情報の伝送も不要な画像伸張装置を実現できる。
【００７３】
図８は図７の詳細な一構成例を示すブロック図である。図７と同一機能を有する部分には同一符号を付して説明する。入力画素データが１０ビットである場合について説明する。
【００７４】
図８に示す画像伸張装置２０Ａは図２の画像圧縮装置１０Ａに対応するものである。画像伸張装置２０Ａにおいて、データ取り込み部２１では、符号化データ（４バイトデータ）を入力とし、４バイト取り込み信号が有効な期間にセレクタ（ＭＵＸ）２１１とセレクタ（ＭＵＸ）２１３を経由して１クロック毎にＤＦＦ２１２とＤＦＦ２１４に順次取り込まれ、４バイト取り込み信号が無効な期間は既にＤＦＦ２１２とＤＦＦ２１４に取り込まれたデータがＭＵＸ２１１とＭＵＸ２１３を経由して保持される。すなわち、この４バイト取り込み信号は、初期データ取り込みの為に図示しない制御回路により２クロック期間有効となり、その後復号ビット数の合計が３２ビット（４バイト）以上になる毎に１クロック期間有効となる。このようにしてＤＦＦ２１２とＤＦＦ２１４に保持された符号化データは、セレクタ（ＭＵＸ）２１５により２画素前までに復号した可変長符号のビット数の累積加算結果の３２ビット未満の情報に基づいて１つの連続データとして１画素前の段階での可変長符号の頭出しが行われる。
【００７５】
セレクタ（ＭＵＸ）２１６は、このＭＵＸ２１５から出力されるデータを入力とし、可変長符号復号化テーブル２２２からの１画素前の符号化データのビット数（符号長）に基づいて次の復号画素の可変長符号の頭出しを行う。加算器２１７は、この可変長符号復号化テーブル２２２から入力された符号長データとＤＦＦ２１８で保持された１クロック前の累積加算結果の下位５ビットとを加算してキャリービットを含め６ビットデータをＤＦＦ２１８に出力する。すなわち、ＤＦＦ２１８から出力される最上位ビット（６ビット目）のデータ[５]は、２画素前までに復号した可変長符号のビット数の累積加算結果が３２ビット（＝４バイト）に達するごとに有効となり、４バイト取り込み信号となり、この信号はＤＦＦ２５１にて１クロック遅延されて目標符号量差異レベル検出部２５の加算器２５２の−入力端に供給されるようになっている。また、ＤＦＦ２１８から出力される下位５ビットのデータは、２画素前までに復号した可変長符号のビット数の累積加算結果の３２ビット未満の情報としてＭＵＸ２１５による可変長符号の頭出しとして使用される。
【００７６】
予測誤差復号部２２は、データ取り込み部２１から出力される可変長符号化データを１クロック遅延するＤＦＦ２２１と、ＤＦＦ２２１からの可変長符号化データを入力とし、上位ビットの予測誤差の大きさの範囲を示す予測誤差グループの情報およびその符号長を復号し、そのグループ情報に基づいてそのグループの中の上位ビットの予測誤差の特定の値を示す為の付加ビット数及び有効ビット数に応じた下位ビットを再生し、そのグループ情報に基づいて上位ビットの予測誤差が所定値以上である場合には目標符号量差異レベル検出部２５で検出される目標符号量差異レベルに応じて付加ビット数と有効ビット数に応じた下位ビット数の削減ビット数(表４参照）を再生し、グループ情報符号長と付加ビット数と下位ビット数の合計からの削減ビット数を差し引いた合計ビット数(符号長)を生成する可変長符号復号化テーブル２２２（表３および表４参照）と、ＤＦＦ２２１からの出力データの内、可変長符号復号化テーブル２２２で復号した結果得られた予測誤差グループの情報（グループNo.）の符号長に基づいて、予測誤差グループ情報（グループNo.）の符号化データを取り除き、付加ビット数＋下位ビット数の付加ビットデータ＋下位ビットデータを抽出して符号拡張処理し（表２参照）、その付加ビットデータ＋下位ビットデータの内の削減ビット数の下位ビット側データを零で置き換えて（０に置き換える条件とビット数については、表４参照）出力するＭＵＸ２２３とを備える。０に置き換える条件は、表４であれば、予測誤差グループがNo.５以上でかつ目標符号量差異レベルが１以上であり、目標符号量差異レベルの大きさは‘補正ビット数’(最下位ビットから幾つ上のビットまで削減するかの削減ビット数)に対応している。表４では、予測誤差グループがNo.７でかつ目標符号量差異レベルが５〜７のいずれかときに、削減ビット数は最大５となる。具体的には、この最大削減ビット数の５ビット分は表２に示す付加ビットデータ＋下位ビットデータの欄における下位ビット側‘ｄｅｆｇｈ’に相当する。
【００７７】
なお、出力画素有効ビット数設定部２６を構成するレジスタからテーブル２２２に対しては、出力画素データの有効ビット数(１０ビットか８ビットか)に応じて１ビットの設定信号が供給されて、テーブル２２２の符号表が切り替えられるようになっている。また、出力画素データとして１０ビットが設定されている場合は、セレクタ(ＭＵＸ)２２３では上位ビットの８ビットと下位ビットの２ビットが分離して再生され、下位の２ビットはＤＦＦ２２-１を経由することによって、上位の８ビットとタイミングを調整して出力される。
【００７８】
目標符号量差異レベル検出部２５は、データ取り込み部２１で生成される４バイト取り込み信号が図示しない制御部により初期データ取り込みのための２クロック期間を除いて入力され、１クロック遅延して４バイト単位の復号済み符号量として加算器２５２の−入力端に供給するＤＦＦ２５１と、図示しない制御部にて設定される設定平均符号量（１画素当たり例えば７ビットの符号量）を一方の入力とし、この入力された設定平均符号量をＤＦＦ２５３で保持された１クロック前の累積加算結果と加算して、ＤＦＦ２５１からの４バイトであることを示す１ビットの信号が入力される度に設定平均符号量の累積加算結果から３２ビット（４バイト）の符号量を減算し、その減算結果をＤＦＦ２５３を経由して目標符号量差異情報として出力する加算器２５２と、ＤＦＦ２５３から出力される目標符号量差異情報を入力とし、目標符号量差異情報に対して符号化装置側と同じ所定の量子化を行い（図３参照）、目標符号量差異レベルとして出力する量子化部２５４とを備える。即ち、目標符号量差異レベル検出部２５は、逐次目標符号量としての累積加算結果から追加取り込みバイト数を減算し（符号化側と同じ初期条件とする為、初期データ取り込み時のバイト数については減算しない）、その減算結果が負の場合の大きさのレベルを目標符号量差異レベルとして検出する。
【００７９】
画素値再生部２３は、予測画素値生成部２４からの予測画素値に予測誤差復号部２２で再生された予測誤差を加算して画素値を再生する加算器２３１を備える。  
予測画素値生成部２４は、画素値再生部２３にて再生された画素値をＤＦＦ２４-1で１クロック遅延して入力された過去の再生済み画素を参照して予測画素値を生成する。予測画素値生成部２４は、例えば、前段の１クロック遅延を行うＤＦＦ２４-1の出力のみを参照してそのままスルーしてもよい（つまり、予測画素値生成部２４は信号線だけでＤＦＦ２４-1からの１クロック遅延の信号を予測画素値とする構成としてもよい）。或いは、予測画素値生成部２４は、図９に示すようにＤＦＦ２４-1による１クロック遅延信号と、さらにその１クロック遅延信号をもう１つのＤＦＦ２４１を通して１クロック遅延した信号（即ち２つのＤＦＦ２４-1及び２４１による２クロック遅延信号）とを用いて演算部２４２で所定の予測画素値生成関数式ｆで演算して予測値を生成してもよい。なお、この参照画素数は更に多くても良いが、この参照画素数や関数式ｆは、符号化装置側と同じにする。
【００８０】
次に、本発明の第２の実施形態の画像伸張装置の動作を図７乃至図９を参照して説明する。  
データ取り込み部２１は、予測誤差復号部２２からの復号済み画素の符号長に応じて、画像圧縮装置から所定バイト単位で符号化データを取り込み、次の画素データの頭出しを行ったデータを予測誤差復号部２２に供給する。ここで、目標符号量差異レベル検出部２５は、具体的には図８の目標符号量差異レベル検出部２５に示すように、１クロック毎に設定平均符号量を累積加算し、データ取り込み部２１で所定バイト数の追加データ取り込みを行う毎に、その出力符号量としての追加取り込みバイト数をその目標符号量である累積加算結果から減算し（なお、初期データ取り込みバイト数については減算しない）、その減算結果が負の場合の大きさのレベルを目標符号量差異レベルとして出力する。予測誤差復号部２２は、データ取り込み部２１から出力される可変長符号データから、可変長符号復号化テーブル２２２として表３に基づいて予測誤差の大きさの範囲を示す予測誤差グループを示すグループ情報(グループNo.)を再生し、表２に基づいて各グループの中の予測誤差の特定の値を示す付加ビットデータから元の予測誤差を再生する。その際、テーブル２２２は、そのグループ情報が所定レベル以上（例えば、−１７以下または１６以上、即ちグループNo.５から７に対応）の場合は、目標符号量差異レベル検出部２５で検出される目標符号量差異レベルに応じて、表４に基づいて再生予測誤差の付加ビットデータ＋下位ビットデータの下位ビット側を０に置き換えて出力する。従って、符号化時の画素単位の可逆非可逆情報の伝送を必要とせずに再生可能である。
【００８１】
図１０は図７のもう１つの詳細な構成例を示すブロック図である。図７及び図８と同一機能を有する部分には同一符号を付して説明する。  
図１０に示す画像伸張装置２０Ｂは、図５の画像圧縮装置１０Ｂに対応するものであり、前述の図８の構成例に対して、図１０の予測誤差復号部２２Ａのように、１画素前の予測誤差の大きさの範囲を示す予測誤差グループのグループ情報pgrpを記憶する記憶部としてＤＦＦ２２５が設けられ、表５のように１画素前の予測誤差グループ情報pgrpに応じて、予測誤差の大きさの範囲を示す予測誤差グループのグループ情報(グループNo.)の可変長符号を切り替えることによって、符号化側からの符号表切り替え情報も必要とせずに復号することが可能である。図１０における可変長符号復号化テーブル２２２としては、表２及び表４〜６が用いられる。
【００８２】
なお、第２の実施形態においても、第１の実施形態に示した表２，表３及び表５を用いるが、これらの表の用い方は第１の実施形態の圧縮処理と第２の実施形態の伸張処理とでは、予測誤差グループ情報と可変長符号の対応関係（表３及び表５）、及び予測誤差の２進表現＋下位ビットデータと付加ビットデータ＋下位ビットデータの対応関係（表２）を逆向きに使用することになる。
【００８３】
図１１は図６の画像圧縮装置６０Ａに対応する画像伸張装置の構成例を示すブロック図である。図１１は原理的な関連技術の図１７の画像伸張装置に対応しており、図１７と同一機能を有する部分には同一符号を付して説明する。  
図１１に示す画像伸張装置７０Ａは、データ取り込み部２１と、量子化幅情報抽出部２５Ａと、予測誤差復号部２２Ｂと、逆量子化部７２と、予測画素値生成部２４と、画素値再生部２３と、出力画素有効ビット数設定部２６とを備えている。
【００８４】
データ取り込み部２１は、図６の画像圧縮装置６０Ａからの符号化データを取り込む。量子化幅情報抽出部部２５Ａは、複数画素単位に対して使用された量子化幅情報を抽出する。  
予測誤差復号部２２Ｂは、データ取り込み部２１から出力される可変長符号データから復号画素有効ビット数に応じた下位ビットを復号し上位ビットの予測誤差と復号画素有効ビット数に応じた下位ビットを再生すると共に符号長を検出する。
【００８５】
逆量子化部７２は、再生された上位ビットの予測誤差を抽出した量子化幅情報に応じて逆量子化する。予測画素値生成部２４は、過去の再生済み画素を参照して予測画素値を生成する。画素値再生部２３は、その予測画素値に対して逆量子化(再生)された上位ビットの予測誤差を加算して上位ビットの画素値を再生する。  
出力画素有効ビット数設定部２６は、レジスタを有し、外部から入力される設定信号に基づいて出力画素有効ビット数(１０ビットであるのか８ビットであるのか)を示す１ビット信号を、所定画素数の復号期間(例えば１フレーム期間)だけ保持して予測誤差復号部２２Ａに供給する。
【００８６】
予測誤差復号部２２Ｂでは、量子化幅情報の大きさが所定値以上の場合において、復号画素有効ビット数に応じた下位ビットを０として再生する。  
このような構成では、第1の実施形態のようにして符号化された予測誤差を復号化する画像伸張装置において、様々な入力ビット数に対する伸張が、共通の復号手段により、小規模で高速処理可能となる。
【００８７】
さらに、図７乃至図１０の構成では、上位ビットの予測誤差が所定値以上に大きくなる場合に目標符号量差異レベルに応じて上位ビットの再生予測誤差の付加ビットと復号画素有効ビット数に応じた下位ビットとの下位ビット側データを０として再生することにより、画素単位で可逆圧縮と非可逆圧縮を混在させて符号量制御された符号化データに対して、符号化時の画素単位の可逆非可逆情報の伝送も不要な画像伸張装置を実現できる。
【００８８】
図７乃至図１１の第２の実施形態によれば、様々な入力ビット数に対する伸張が、共通の復号手段により、小規模で高速処理可能となる。  
図７乃至図１０の第２の実施形態によれば、復号時に算出可能な目標符号量差異レベルと符号化された上位ビットの予測誤差の大きさの範囲を示す予測誤差グループのグープ情報に基づいて、各グループの中の上位ビットの予測誤差の特定の値を示す付加ビットと復号画素有効ビット数に応じた下位ビットを復号し、復号した付加ビットに基づいて上位ビットの予測誤差を再生するので、符号化時の画素単位の可逆非可逆情報を必要としない。
【００８９】
また、１画素前の予測誤差を記憶する記憶部を設け、１画素前の上位ビットの予測誤差に応じて、上位ビットの予測誤差の大きさの範囲を示す予測誤差グループのグループ情報の可変長符号を切り替えることで、符号化側からの符号表切り替え情報も必要とせずに復号することが可能である。
【００９０】
［第３の実施形態］
図１２は本発明の第３の実施形態の画像圧縮装置を示すブロック図である。第１の実施形態の図１の構成と同一機能を有する部分には同一符号を付して説明する。  
図１２に示す画像圧縮装置１０Ｃは、入力画素値補正部１１Ａと、予測画素値生成部１２と、誤差レベル検出部１３と、予測誤差算出部１４と、予測誤差符号化部１５と、パッキング部１６Ａと、目標符号量差異レベル検出部１７と、補正データ記憶部１９と、入力画素有効ビット数設定部１８とを備えている。
【００９１】
入力画素値補正部１１Ａは、入力画素値と予測画素値の誤差レベルと目標符号量差異レベルに応じて、入力画素データの上位ビット内の下位ビットデータを1画素前の補正出力画素値(予測画素値)の対応するビットデータ(下位ビットデータ)と同じになるように置換え(補正)する機能のほかに、置き換えられたときにそのビット数及び置き換えられた画素位置を補正データ記憶部１９へ出力する。
【００９２】
予測画素値生成部１２は、過去の入力済み画素の上位ビットを参照して新たな入力画素の上位ビットに対する予測画素値を生成する。  
誤差レベル検出部１３は、その予測画素値と入力画素値の上位ビットの値との差分の大きさを示す誤差レベルを検出する。  
予測誤差算出部１４は、入力画素値補正部１１から出力される画素値と予測画素値との差分である予測誤差を算出する。
【００９３】
目標符号量差異レベル検出部１７は、符号化済み画素数に対する発生符号量がその画素数に対応する目標符号量を超過した大きさを示す目標符号量差異レベルを検出する。  
補正データ記憶部１９は、入力画素データの上位ビットライン及び下位ビットラインに接続していて、入力画素値補正部１１Ａからの情報に基づいて、上位ビット内の下位ビットデータが置き換えられたときにそのビット数だけの置き換え前のデータ(入力画素データの上位ビット内の下位ビットデータ)を順番に記憶し、置き換えられなかったときは何も記憶せず、また下位ビットについては、符号化対象にならなかった(即ち削減対象になった)下位ビットのデータを記憶しておく。
【００９４】
予測誤差符号化部１５は、予測誤差算出部１４で算出された予測誤差の大きさの範囲を示す予測誤差グループ情報を可変長符号化したものと、そのグループの中の予測誤差の特定の値を示す付加ビットと、入力画素有効ビット数に応じた入力画素下位ビットとを多重(符号化)するものであって、予測誤差グループが所定値以上の場合において、目標符号量差異レベルに応じて、下位ビット側(予測誤差の付加ビットと入力画素下位ビット)の一部を符号化対象(多重対象)から除いて符号化する。この機能は図１と同様である。
【００９５】
パッキング部１６Ａは、予測誤差符号化部１５からの符号化されたデータを所定符号量単位(所定ビット数単位)でパッキングして出力する機能を備えているが、パッキングを終了した後に固定長化単位(例えばライン単位)のメモリ内の容量を満たさず余った符号量領域に、補正データ記憶部１９からの置き換えられた上位ビット内の下位ビットデータや符号化対象にならなかった下位ビットのデータを追記する機能を有している。なお、この追記する機能は、パッキング部１６Ａに設けることなく、これとは独立に設けられていてもよい。
【００９６】
なお、図１２の画像圧縮装置では、図１に示したのと同様に入力画素有効ビット数設定部１８を用いて予測誤差符号化部１５に対して入力画素が１０ビットか８ビットかを設定する構成となっているが、本実施形態の主たる発明内容は置換え前ビットや削減ビット(以下、補正データと呼ぶことがある)を固定長化単位(例えばライン単位)の余ったメモリ領域に記憶する補正データ記憶部１９及びその置換え前ビットや削減ビットをパッキング部１６Ａからのパッキングデータに追記して出力する点にあるので、入力画素有効ビット数設定部１８が無い構成の画像圧縮装置に対しても発明内容を適用することができる。
【００９７】
上記の構成では、固定長化単位として１ライン単位のメモリが画面に対応して複数本用意され、１ラインの符号量を制御できるようになっている。画面の左側の方で変化の大きな長い符号長のデータがある程度続いて使われていても、画面の右端の方で非常に変化の小さな平坦な信号となっていた場合は、画面の左側の方では非可逆になっているにも関わらず、画面の右端の方が平坦であるために記憶領域が余ってしまうことが生じる。そこで、１ライン分の符号化が終了した後に、１ライン分のメモリ内の余った記憶領域にこれまでは捨てていた置換え前のビットや削減したビット(つまり、非可逆圧縮の要因となるビット)を順番に追加する。
【００９８】
これにより、受信側(再生側)の画像伸張装置では、画像圧縮装置で符号化圧縮した画素データを復号再生し、かつ再生したデータにおける前述の置換えビットや削減ビットの位置に置換え前のビットや削減したビットを復元することができ、符号化側で捨てていた非可逆圧縮された部分の置換え前のビットや削減したビットを有効活用することが可能となる。
【００９９】
図１３は１ライン単位のメモリを示しており、１ライン目のメモリには一定符号量の通常の符号化データが記憶され、目標符号量と一致した符号量となったためにメモリに余った記憶領域がなくこれに相当する補正データは記憶されていない。２ライン目及び３ライン目のメモリにはそれぞれ斜線で示す余った記憶領域がライン後半での発生符号量が目標符号量より少なくなったために存在しており、これらの余った領域にライン前半などで発生した置換え前のビットや削減したビットを補正データとして追記する。２ライン目や３ライン目のメモリに追加する補正データは、例えば上位ビットの下位ビットデータが１ビットとこれに続く下位ビットが２ビット（符号ａにて示す）と、同様に上位ビットの下位ビットデータが１ビットとこれに続く下位ビットが２ビット（符号ｂにて示す）と、……下位ビットの２ビット（符号ｇにて示す）と下位ビットの２ビット（符号ｈにて示す）というように追記される。
【０１００】
図１４は図１２の画像圧縮装置に対応する画像伸張装置を示すブロック図である。第１の実施形態の図７の構成と同一機能を有する部分には同一符号を付して説明する。  
図１４に示す画像伸張装置２０Ｃは、データ取り込み部２１と、予測誤差復号部２２と、画素値再生部２３と、予測画素値生成部２４と、目標符号量差異レベル検出部２５と、出力画素有効ビット数設定部２６と、補正データ取り込み部２７と、補正情報遅延部２８ａと、再生データ遅延部２８ｂと、補正処理部２９とを備えている。
【０１０１】
データ取り込み部２１は、図１２の画像圧縮装置１０Ｃからの符号化データを取り込むものであって、図１３に示したような１ライン単位の符号化データが各メモリより順次に送られてきた場合には、１ライン目のデータは全てデータ取り込み部２１に取り込まれるが、２ライン目及び３ライン目の各データは符号化データ部分(斜線を付していない部分)のみがデータ取り込み部２１に取り込まれる。データ取り込み部２１から補正データ取り込み部２７へは、符号化データの取り込み終了のタイミングで、これに続く補正データの取り込み開始位置情報(１ライン単位におけるアドレス情報)が供給されるようになっている。
【０１０２】
補正データ取り込み部２７では、図示しない前段の分離部にて１ライン単位のデータから分離された補正データがデータ取り込み部２１からの取り込み開始位置情報に基づいて正確なタイミングで取り込まれるようになっている。データ取り込みと補正データ取り込みのタイミングに関して言えば、２ライン目の符号化データがデータ取り込み部２１に取り込まれた後にこれに続く２ライン目の補正データが補正データ取り込み部２７で取り込みが開始され、その補正データ取り込みが開始されるタイミングと同じタイミングで３ライン目の符号化データがデータ取り込み部２１で取り込みが開始されるようになる。つまり、二種類のデータが同時にデータ取り込み部２１及び補正データ取り込み部２７それぞれへ取り込みが開始されるように制御することができる。
【０１０３】
目標符号量差異レベル検出部２５は、復号済み画素数に対して消費した符号量がその画素数に対応する目標符号量を超過した大きさを示す目標符号量差異レベルを検出する。
【０１０４】
予測誤差復号部２２は、データ取り込み部２１から出力される可変長符号データから上位ビットの予測誤差の大きさの範囲を示す予測誤差グループのグループ情報とその予測誤差グループの中の上位ビットの予測誤差の特定の値を示す付加ビットと復号画素有効ビット数に応じた下位ビットを復号し上位ビットの予測誤差と復号画素有効ビット数に応じた下位ビットを再生すると共に符号長を検出する機能を備え、上位ビットの予測誤差の大きさが所定値以上の場合において、目標符号量差異レベルに応じて、上位ビットの予測誤差の値を示す付加ビットと復号画素有効ビット数に応じた下位ビットとの下位ビット側データを０として再生する。
【０１０５】
予測画素値生成部２４は、過去の再生済み画素を参照して予測画素値を生成する。画素値再生部２３は、その予測画素値に対して再生された予測誤差を加算して上位ビットの画素値を再生する。  
出力画素有効ビット数設定部２６は、レジスタを有し、外部から入力される設定信号に基づいて出力画素有効ビット数(１０ビットであるのか８ビットであるのか)を示す１ビット信号を、所定画素数の復号期間(例えば１フレーム期間)だけ保持して予測誤差復号部２２に供給する。
【０１０６】
補正情報遅延部２８ａは、補正されたビット数が何ビットであるかという情報と補正された画素位置情報(格納アドレスでも良い)を保持する。  
再生データ遅延部２８ｂは、予測誤差復号部２２からの下位ビットと画素値再生部２３からの上位ビットとを入力し、補正データ取り込み部２７からの補正データ及び補正情報遅延部２８ａからの補正情報とのタイミングを調整する。
【０１０７】
補正処理部２９は、補正情報遅延部２８ａからの補正情報を用いて、再生データ遅延部２８ｂからの再生データにおける前述の置換えビットや削減ビット(即ち補正データ)の位置に置換え前のビットや削減したビットを復元して、補正復元された出力データとして出力する。
【０１０８】
なお、図１４の画像伸張装置では、図７に示したのと同様に出力画素有効ビット数設定部２６を用いて予測誤差復号部２２に対して出力画素が１０ビットか８ビットかを設定する構成となっているが、本実施形態の主たる発明内容は置換え前ビットや削減ビットを固定長化単位(例えばライン単位)の余ったメモリ領域に記憶してその置換え前ビットや削減ビットを受信側の画像伸張装置へ固定長化単位で送り、画像伸張装置では受信した符号化データにおける前述の置換えビットや削減ビットの位置に置換え前のビットや削減したビットを復元して出力する点にあるので、出力画素有効ビット数設定部２６が無い構成の画像伸張装置に対しても発明内容を適用することができる。
【０１０９】
第３の実施形態によれば、メモリを有効活用できると共に、捨てていた置換え前のビットや削減したビットを有効に活用でき、しかも符号化側で非可逆的に圧縮された部分を含む符号化データを復号側で可逆的に復号可能となる大きな利点を有するものである。
【０１１０】
［第４の実施形態］
図１５は本発明の第４の実施形態の画像処理装置を示すブロック図である。  
図１５に示す画像処理装置３０は、図１，図２又は図５で示した画像圧縮装置を備えた画像圧縮部３２と、図７，図８又は図１０で示した画像伸張装置を備えた画像伸張部３４と、外部メモリ３３と、画像処理部３１とを具備している。画像処理部３１は、入力された画像データを処理した中間処理結果を画像圧縮部３２を経由して外部メモリ３３に一時記憶し、その外部メモリ３３に記憶された複数の中間処理結果を画像伸張部３４を経由して読み出して画像処理した最終処理結果を出力する。
【０１１１】
第４の実施形態によれば、非可逆圧縮となる場合は、予測誤差の大きさが所定値以上の場合すなわち輝度変化の大きな画素が発生した場合で、かつ目標符号量差異レベルが1以上の場合（例えば、比較的大きな輝度変化が近傍で連続し、図３の目標符号量差異情報が負側となるような場合）に限定されるため、このような部分の画素値の損失は視覚的な画質劣化に影響がなく、外部メモリ容量及びメモリバンド幅を抑制して高度な画像処理結果を得ることが可能となる。  
なお、図１５の画像処理装置における画像圧縮部３２として図１２に示した画像圧縮装置を用い、画像伸張部３４として図１４に示した画像伸張装置を用いた構成とすることも可能である。
【０１１２】
以上述べた第１乃至第４の実施形態では、予測誤差符号化部内に有する表１乃至表６のテーブルのうちの表５及び表６における予測誤差の大きさの範囲を示す予測誤差グループ(予測誤差のグループ分け)の‘０’に対応する予測誤差の大きさの範囲としては、表１及び表２に示したように「−１，０」の２つの値でかつ２つの符号が割り当てられていた。
【０１１３】
これに対して、表７に示すように、１画素前の予測誤差グループ(pgrp)のグループNo.が小さいときは(例えば１画素前の予測誤差グループNo.０〜３では)、現在の画素の予測誤差グループの‘０’に対応する予測誤差の大きさの範囲として「０」だけを割り当てるようにする。これによって、予測誤差グループの‘０’に対して、１つの値即ち１つの符号が割り当てられることになる。これに伴い、予測誤差グループの‘１’に対応する予測誤差の大きさの範囲は‘−１，１’、予測誤差グループの‘１’に対応する予測誤差の大きさの範囲は‘−３〜−２，２〜３’、予測誤差グループの‘２’に対応する予測誤差の大きさの範囲は‘−７〜−４，４〜７’、……と左右対称の数字配列とされる。
【０１１４】
一方、１画素前の予測誤差グループ(pgrp)のグループNo.が大きいときは(１画素前の予測誤差グループNo.４以上では)、現在の画素の予測誤差グループの各グループに対応する予測誤差の大きさの範囲は表１及び表２と同様の範囲であり、左右非対称の数字配列とする。  
表７のように０だけというモードを設けると、その分符号長が短くなる。実際に、１画素前の予測誤差が小さかったときは現在の画素の予測誤差の大きさの範囲が０になる可能性が非常に高いので、このようなモードを設けるのが効果的である。このように現在の画素の予測誤差が０になる頻度の高い条件では、現在の画素の予測誤差グループ０に単一の符号を割り当てることで、符号化効率を向上させることができる。
【０１１５】
表８は表７のように現在の画素の予測誤差グループ０に単一符号を割り当てた場合の付加ビット数と付加ビットデータの情報を示している。予測誤差グループ０に‘０’を割り当てたときは、付加ビットを０とする。
【０１１６】
［表７］
2009273035.tif 000009
［表８］
2009273035.tif 000010
［表９］
2009273035.tif 000011
次に、表９を参照して本発明の実施形態による効果を説明する。  
表９は、本出願人によって2007年7月9日に特許出願された特願2007-180181号(未公開)に記載された内容(１０bitＤＰＣＭ)と、今回の出願内容(８bitＤＰＣＭ＋固定２bit)とを比較するものである。  
１０bitＤＰＣＭとは、符号化側の画像圧縮装置に入力画素データとして供給される１０bitデータ全てをＤＰＣＭして予測誤差を算出し、これを予測誤差符号化部にて可変長符号化データとして再生側(画像伸張装置)へ出力する場合を意味している。
【０１１７】
また、８bitＤＰＣＭ＋固定２bitとは、符号化側の画像圧縮装置に入力画素データとして供給される１０bitデータのうちの８bit分を上位ビットとしてＤＰＣＭして予測誤差を算出し、これを予測誤差符号化部にて可変長符号化データとする一方、１０bitデータのうちの残りの２bit分を予測誤差符号化部にて前述の可変長符号化データにそのまま多重して出力する場合を意味している。
【０１１８】
１画素を構成する３つの信号成分Y，Ｃb，Ｃrの各１０bitずつ合計３０bitのデータにつき、１０bitＤＰＣＭの場合と、８bitＤＰＣＭ＋固定２bitの場合とで圧縮符号化シュミレーションソフトウェアを用いて符号化圧縮した後の出力ビット量を求めると、１０bitＤＰＣＭの場合は、Ｙ成分１０bitが７．５７bitに圧縮され、Ｃb及びＣrの各１０bitが６．６４bitに圧縮され、合計で３０bitが２０．８５bitに圧縮される結果が得られた。また、８bitＤＰＣＭ＋固定２bitの場合は、Ｙ成分１０bitが７．５８bitに圧縮され、Ｃb及びＣrの各１０bitが６．６８bitに圧縮され、合計で３０bitが２０．９５bitに圧縮される結果が得られた。１０bitＤＰＣＭの場合と８bitＤＰＣＭ＋固定２bitの場合とで、圧縮符号化された１画素分のデータ量を比べると、両者に符号化効率の差は殆どないと言い得る。それに対して、１０bitＤＰＣＭを行う場合には予測誤差符号化部に１０bitＤＰＣＭに対応して大きなテーブルが必要となるのに対して、８bitＤＰＣＭ＋固定２bitの場合は８bitＤＰＣＭに対して必要なテーブルは小さくて済みかつ符号化を高速に行えるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の第１の実施形態の画像圧縮装置を示すブロック図。
【図２】図１の詳細な一構成例を示すブロック図。
【図３】目標符号量差異レベル検出部の量子化部の入出力特性を示す特性図。
【図４】第１の実施形態における予測画素値生成部の構成例を示すブロック図。
【図５】図１のもう１つの詳細な構成例を示すブロック図。
【図６】本発明の第１の実施形態の原理的な構成に相当する、画像圧縮装置を示すブロック図。
【図７】本発明の第２の実施形態の画像伸張装置を示すブロック図。
【図８】図７の詳細な一構成例を示すブロック図。
【図９】第２の実施形態における予測画素値生成部の構成例を示すブロック図。
【図１０】図７のもう１つの詳細な構成例を示すブロック図。
【図１１】図６の原理的な構成の画像圧縮装置に対応する、画像伸張装置を示すブロック図。
【図１２】本発明の第３の実施形態の画像圧縮装置を示すブロック図。
【図１３】図１２の画像圧縮装置内の固定長化単位(例えばライン単位)のメモリに書き込まれる符号化データ及び補整データを説明する図。
【図１４】図１２の画像圧縮装置に対応する、画像伸張装置を示すブロック図。
【図１５】本発明の第４の実施形態の画像処理装置を示すブロック図。
【図１６】本発明の関連技術の画像圧縮装置を示すブロック図。
【図１７】本発明の関連技術の画像伸張装置を示すブロック図。
【符号の説明】
【０１２０】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，６０Ａ…画像圧縮装置
１１，１１Ａ…入力画素値補正部
１２，２４…予測画素値生成部
１３  …誤差レベル検出部
１４…予測誤差算出部
１５，１５Ａ…予測誤差符号化部
１６…パッキング部
１７，２５…目標符号量差異レベル検出部
２５Ａ…量子化幅情報抽出部
１８…入力画素有効ビット数設定部
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，７０Ａ…画像伸張装置
２１…データ取り込み部
２２，２２Ａ，２２Ｂ…予測誤差復号部
２３…画素値再生部
２６…出力画素有効ビット数設定部
３０…画像処理装置
３１…画像処理部
３２…画像圧縮部
３３…外部メモリ
３４…画像伸張部
１５１-１…予測誤差グループ検出部
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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