JP2000092331A - 階層データの生成装置および方法、階層データの生成復元システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 下位階層の隣接する４画素の合計値または平
均値によって上位階層データを形成する階層符号化にお
いて、ビット長の拡張または付加ビットを必要とせずに
誤差を軽減する。 【解決手段】 第１階層データの隣接４画素の合計値Ｔ
２が計算され、合計値Ｔ２の下位２ビットが丸められる
ことで、暫定画素値Ｙ２’が生成される。Ｙ２’の下位
２ビットに００を付加した値−Ｔ２＝Ｄ＝−１によって
丸め誤差Ｄが演算される。補正値−１が生成され、Ｘ12
に対して−１が加算される。このように、丸め誤差が第
２階層から第１階層に分散される。第３階層から第２階
層に対しても同様に丸め誤差が分散される。暫定画素値
Ｙ１’およびＹ３’に対してそれぞれ補正値−１を加算
する。さらに、第２階層の画素値Ｙ１およびＹ２に対す
る補正に伴って第１階層の画素値を補正する。各階層の
画素値が一定ビット長であり、付加コードが不要であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、階層データの生
成装置および方法、階層データの生成復元システムおよ
び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】解像度の異なる複数の階層の画像信号を
生成するための階層符号化が知られている。すなわち、
高解像度画像信号を第１の階層としてこれより解像度が
低い第２階層の画像信号、第２階層の画像信号より解像
度が低い第３階層の画像信号、・・・・第（ｎ−１）階
層の画像信号より解像度が低い第ｎ階層の画像信号を形
成する符号化（階層符号化と称される）が提案されてい
る。この符号化によれば、複数の画像信号を一つの伝送
路（通信路、記録媒体）を介して伝送し、受信側では、
複数の階層とそれぞれ対応する画像モニタによって、画
像データを再生することができる。

【０００３】より具体的には、標準解像度ビデオ信号、
高解像度ビデオ信号、コンピュータディスプレイの画像
データ、画像データベースを高速検索するための低解像
度ビデオ信号等が異なる解像度のビデオ信号である。ま
た、解像度の高低以外に、画像の拡大、縮小（所謂電子
ズーム）に対しても階層符号化を適用することができ
る。画像の拡大、縮小は、例えばビデオゲームのアプリ
ケーションにおいてしばしば使用される機能である。

【０００４】従来の階層符号化では、第１階層（入力）
画像信号と画素数が第１階層の画像信号に対して１／４
の第２階層の画像信号を形成する場合、第１階層の画像
信号を１／４に間引き、第２階層の画像信号を形成する
と共に、第２階層の画像信号から補間された第１階層の
補間信号と入力画像信号との差分値を計算し、この差分
値を伝送している。このように、従来の階層符号化で
は、差分値の画素数は、入力画像信号の画素数と等し
く、さらに、第２階層の信号を伝送するので、伝送デー
タ量が元のデータ量より増大するのが普通であった。５
階層の例では、画素数に関して、２５６＋６４＋１６＋
４＋１＝３４１となり、各画素当たりのビット数を同一
とすると、３４１／２５６≒１．３３倍にデータ量が増
加する。

【０００５】一方、本願出願人は、データ量の増大を抑
制することができる階層符号化を既に提案している。こ
の階層符号化について、３階層を例にして図１を参照し
て説明する。すなわち、階層構造データは、入力画像デ
ータで構成される第１階層データＤＬ１と、これより解
像度が低い第２階層データＤＬ２と、第２階層より解像
度が低い第３階層データＤＬ３から構成されるものであ
る。

【０００６】図１において最も下に、入力画像データに
よって構成される第１階層データＤＬ１の部分的画像
（４×４画素）が示されている。この部分的画像を画素
ブロックと称する。図１において、一つの正方形が一つ
の画素を表している。この第１階層の（２×２画素）の
４個の画素毎に合計値または平均値が計算される。例え
ばＸ11，Ｘ21，Ｘ31，Ｘ41の合計値Ｙ１（＝Ｘ11＋Ｘ21
＋Ｘ31＋Ｘ41）または平均値Ｙ１（＝１／４・（Ｘ11＋
Ｘ21＋Ｘ31＋Ｘ41））が計算される。従って、（４×４
画素）と対応する部分が（２×２画素）になる。このよ
うに計算された合計値または平均値によって第２階層デ
ータＤＬ２が構成される。第２階層では、（２×２画
素）が画素ブロックである。

【０００７】次に第２階層の空間的に隣接する（２×
２）の４個の画素の合計値または平均値を計算する。例
えば、合計値Ｚ（＝Ｙ１＋Ｙ２＋Ｙ３＋Ｙ４）または平
均値Ｚ（＝１／４・（Ｙ１＋Ｙ２＋Ｙ３＋Ｙ４））が計
算される。このように計算された合計値または平均値に
よって、第３階層データＤＬ３が構成される。第３階層
データＤＬ３は、入力画像の画素ブロックに対応する１
画素の集合である。図１から分かるように、階層が変化
するに従って、画素数が１／４、１／１６、・・・と減
少する。言い換えると、画像の面積が一定とすると、解
像度が同様の割合で低下する。画素間の距離が一定であ
れば、画像の大きさが同様の割合で縮小する。このよう
に、符号化処理は、第１階層から順により上位の階層に
向かってなされる。

【０００８】上述の平均値により上位の階層の画像を形
成する階層符号化は、複数の階層の画像データを伝送す
る場合に、伝送画素数が増大しない利点がある。図１の
例では、括弧を付した画素を伝送する代わりに上位階層
のデータを伝送すれば良い。例えば第１階層の画素デー
タＸ41の代わりに第２階層のデータＹ４を伝送すれば良
い。また、第２階層の画素データＹ４の代わりに第３階
層のデータＺを伝送すれば良い。すなわち、第１階層の
画素ブロック毎の１画素（図１では、合計４画素）の伝
送を省略し、その省略された画素の代わりにＹ１，Ｙ
２，Ｙ３，Ｚを伝送する。

【０００９】復号処理について説明すると、最上位階層
である第３階層データＤＬ３は、受信データから直接得
ることができる。第２階層のデータ中で伝送が省略され
た画素データ例えばＹ４は、合計値を用いる場合では、
Ｙ４＝Ｚ−（Ｙ１＋Ｙ２＋Ｙ３）で求めることができ
る。また、平均値を用いる場合では、Ｙ４＝４Ｚ−（Ｙ
１＋Ｙ２＋Ｙ３）として求められる。さらに、第１階層
のデータ中で伝送が省略された画素データ例えばＸ41
は、Ｘ41＝Ｙ１−（Ｘ11＋Ｘ21＋Ｘ31）（合計値の場
合）またはＸ41＝４Ｙ１−（Ｘ11＋Ｘ21＋Ｘ31）（平均
値の場合）として求められる。このように、復号時に
は、第３階層から順により下位の階層に向かってなされ
る。なお、伝送を省略する画素の位置は、右下コーナー
の位置に限定されるものではない。

【００１０】上述した階層符号化において、画素値が８
ビットのデータである場合、平均演算または加算によっ
て生成される値が１０ビットとなる。データ量が増加す
ることを防止する目的で、合計値の下位側の２ビットま
たは小数点以下に相当する桁を四捨五入あるいは切り捨
てによって、上位８ビットに丸める処理を行っている。
より下位の階層の伝送を省略した画素を復元する時に、
符号化時の丸めによる誤差は、復元された画素値の下位
２ビットに重畳される。図１の例では、第２階層の画素
データＹ４を復元する時に、Ｙ４の下位２ビットに誤差
が重畳される。さらに、第１階層の画素データＸ４を復
元する時には、復元されたＹ４の下位２ビットに重畳さ
れた誤差が上位側へ２ビットシフトされる。このよう
に、復号時には、下位階層になるほど、誤差が重畳され
る２ビットが上位側にシフトする。５階層の場合では、
最下位の第１階層において、復元された画素データのＭ
ＳＢ(Most Significant Bit)および２番目の上位ビット
に誤差が重畳される。

【００１１】下位の階層になるほど、誤差の影響がこの
ように上位側にシフトすることは、下位の階層になるほ
ど、復号誤差が増大する問題を生じる。この問題を解決
する一つの方法は、１画素当たりのビット長を上位階層
ほど長くする方法である。図１の例では、第１階層デー
タＤＬ１は、８ビット／１画素とされ、第２階層データ
ＤＬ２は、１０ビット／１画素とされ、第３階層データ
ＤＬ３は、１２ビット／１画素とされる。上位画素に関
する値は、下位階層４画素の合計値（１０ビット）であ
る（または上位から８ビット目と９ビット目との間に小
数点が位置する平均値であるとみなせる）。但し、復号
画像を表示する時には、上位８ビットに丸めた値を用い
る。この方法は、全データ量（全ビット量）が元の画像
データの１．０８倍に増大する。この増加の程度は、各
階層のデータを全て伝送する時の増加率１．３３より少
なくできる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、上位
階層ほどビット長を拡張する方法は、発生データの増加
率が抑えられているが、多少の増加が発生する。若し、
下位階層の４個の画素値の合計値の下位側の２ビットま
たはその平均値の小数点以下に相当する桁がゼロであれ
ば、丸めの処理に伴う誤差が発生せず、また、その誤差
が復元時に上位ビット側にシフトする問題も生じない。
しかしながら、実際には、そのように、下位側の２ビッ
トまたは小数点以下に相当する桁がゼロとならない方が
多い。

【００１３】従って、この発明の目的は、上述した階層
符号化において、上位階層データの生成時に発生する誤
差を、その下位階層データの中に分散して重畳すること
によって、データ量の増加を防止でき、また、画像劣化
の少ない階層データの生成装置および方法、階層データ
の生成復元システムおよび方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上述
した課題を解決するために、入力データから第１の階層
データと第１の階層データより上位の第２の階層データ
との少なくとも２階層からなる階層構造データを生成す
る階層データの生成装置において、第１の階層の複数の
信号値の演算結果を丸めることによって、より上位の第
２の階層の信号値を生成すると共に、丸めにより生じる
誤差を、第１の階層の信号値に分散させて重畳すること
によって、改めて第１の階層の信号値を生成する信号値
生成手段と、第１の階層の複数の信号値の内の１個を第
２の階層の信号値によって置き換えてデータ量を圧縮す
る置き換え手段とを有し、置き換え手段が発生する信号
値を出力することを特徴とする階層データの生成装置で
ある。

【００１５】請求項６の発明は、入力データから第１の
階層データと第１の階層データより上位の第２の階層デ
ータとの少なくとも２階層からなる階層構造データを生
成し、階層構造データを受け取り、階層構造データから
第１および第２の階層データをそれぞれ復元する階層デ
ータの生成復元システムにおいて、第１の階層の複数の
信号値の演算結果を丸めることによって、より上位の第
２の階層の信号値を生成すると共に、丸めにより生じる
誤差を、第１の階層の信号値に分散させて重畳すること
によって、改めて第１の階層の信号値を生成する信号値
生成手段と、第１の階層の複数の信号値の内の１個を第
２の階層の信号値によって置き換えてデータ量を圧縮す
る置き換え手段と、置き換え手段が発生する信号値を伝
送または記憶する手段と、受信または再生した第２の階
層の信号値と、第２の階層の信号値で置き換えられたも
の以外の第１の階層の信号値とによって、第２の階層の
信号値で置き換えられた第１の階層の信号値を復元する
手段とを有することを特徴とする階層データの生成復元
システムである。

【００１６】請求項７の発明は、入力データから第１の
階層データと第１の階層データより上位の第２の階層デ
ータとの少なくとも２階層からなる階層構造データを生
成する階層データの生成方法において、第１の階層の複
数の信号値の演算結果を丸めることによって、より上位
の第２の階層の信号値を生成すると共に、丸めにより生
じる誤差を、第１の階層の信号値に分散させて重畳する
ことによって、改めて第１の階層の信号値を生成するス
テップと、第１の階層の複数の信号値の内の１個を第２
の階層の信号値によって置き換えてデータ量を圧縮する
ステップとからなり、圧縮するステップで発生した信号
値を出力することを特徴とする階層データの生成方法で
ある。

【００１７】請求項８の発明は、入力データから第１の
階層データと第１の階層データより上位の第２の階層デ
ータとの少なくとも２階層からなる階層構造データを生
成し、階層構造データを受け取り、階層構造データから
第１および第２の階層データをそれぞれ復元する階層デ
ータの生成復元方法において、第１の階層の複数の信号
値の演算結果を丸めることによって、より上位の第２の
階層の信号値を生成すると共に、丸めにより生じる誤差
を、第１の階層の信号値に分散させて重畳することによ
って、改めて第１の階層の信号値を生成するステップ
と、第１の階層の複数の信号値の内の１個を第２の階層
の信号値によって置き換えてデータ量を圧縮するステッ
プと、圧縮するステップで発生した信号値を伝送または
記憶するステップと、受信または再生した第２の階層の
信号値と、第２の階層の信号値で置き換えられたもの以
外の第１の階層の信号値とによって、第２の階層の信号
値で置き換えられた第１の階層の信号値を復元するステ
ップとを有することを特徴とする階層データの生成復元
方法である。

【００１８】この発明は、上位階層のデータのビット長
を拡張せず、また、付加コードを必要としないものであ
る。この発明によれば、各階層の画素のビット長を最下
位階層のビット長と等しい固定長とすることができる。
従って、データ量の増加を抑えることができる。丸め誤
差が生じるが、丸め誤差を分散して重畳するので、視覚
上、復元画像の画質の劣化を目立たなくできる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて説明する。一実施形態は、階層符号化の方法であ
る。一例として最下位階層データ（入力画像データ）Ｄ
Ｌ１は、１画素が８ビットの画像データである。カラー
画像の場合では、例えば輝度データ、２個の色差データ
の各コンポーネント毎に処理される。但し、コンポジッ
ト信号（輝度信号＋搬送色信号）であっても良い。ま
た、この一実施形態は、下位階層の隣接４画素の画素値
の平均値によりその上位階層における画素を生成し、下
位階層の隣接４画素の内の１画素は、生成した上位階層
の画素によって置き換え、全階層データが併存する場合
に比してデータ量を圧縮する階層符号化に対してこの発
明を適用したものである。

【００２０】この発明による誤差分散の基本的な考え方
について説明する。上位階層データの作成においてビッ
ト長固定の場合に発生する誤差をその下位階層データの
中に分散して重畳する。さらに、誤差を最下位階層まで
順に分散、重畳させてゆくことにより、最下位階層以外
の階層のデータ（その下位階層の隣接４画素の平均値）
が必ず４の倍数であるように、最下位階層のデータを補
正する。この処理の結果、階層符号化における付加ビッ
トが不要となる。

【００２１】図２および図３は、一実施形態の符号化処
理の流れを示すものである。例えば図２および図３のフ
ローチャートは、ソフトウェア処理により階層構造デー
タを生成するための処理を示す。図２および図３は、本
来は、一連の流れを、作図スペースの都合上、別図面へ
分割したものである。

【００２２】この一実施形態では、隣接４画素の合計値
を生成し、合計値を切り捨てによって丸めることによ
り、上位階層の画素値を生成するようにしている。例え
ば第２階層の画素値Ｙ１は、Ｙ１＝（Ｘ11＋Ｘ21＋Ｘ31
＋Ｘ41）（切り捨てで８ビットに変換）によって生成さ
れる。切り捨ては、単に下位２ビットを捨てることであ
る。合計値に限らず、平均値によって上位階層の画素値
を形成しても良い。また、切り捨てに限らず、四捨五入
を丸め処理として使用しても良い。四捨五入は、上位か
ら９ビット目が１である時に、８ビット目に１を加え、
９ビット目が０である時に８ビット目に１を加えず、さ
らに、何れの場合にも下位２ビットの００を捨てる処理
である。

【００２３】但し、以降の説明において、丸めた合計値
と言った場合には、００とした下位２ビットを捨ててし
まわない１０ビットの値であるとする。言い換えると、
丸めた値の下位に２ビットの００を付加した値である。

【００２４】ステップＳＴ１では、最下位階層のデータ
が入力される。次のステップＳＴ２において、隣接する
４画素値の合計値が計算される。ステップＳＴ３では、
合計値の下位２ビットが丸められる。ステップＳＴ４に
おいて、丸め誤差Ｄが計算される。丸め誤差Ｄは、丸め
た合計値から合計値を減算した値である。切り捨ての場
合では、Ｄ＝０，−１，−２，または−３である。

【００２５】丸め誤差（差分値）Ｄが０かどうかが決定
される。（ステップＳＴ５）。誤差が０であれば、誤差
分散処理が不要であり、処理がステップＳＴ６に移る。
ステップＳＴ６では、最下位階層の画素ブロック内の処
理が終了したかどうかが決定される。処理が終了してな
いと決定されると、隣接４画素の組が更新される（ステ
ップＳＴ７）。そして、ステップＳＴ２に戻って上述し
た処理が繰り返される。

【００２６】ステップＳＴ６において、該当画素ブロッ
ク内の処理が終了したと決定されると、ステップＳＴ８
において、上位階層が最上位階層であるか否かが決定さ
れる。最上位階層でないと決定されると、処理の対象の
階層が上昇される（ステップＳＴ９）。そして、ステッ
プＳＴ２に戻って上述した処理が繰り返される。

【００２７】ステップＳＴ８において、最上位階層であ
ると決定されると、ステップＳＴ１０において、全画素
ブロックの処理が終了したか否かが決定される。全画素
ブロックの処理が未了と決定されると、画素ブロックが
更新される（ステップＳＴ１１）。そして、ステップＳ
Ｔ２に戻って上述した処理が繰り返される。ステップＳ
Ｔ１０において、全画素ブロックの処理が終了したと決
定されると、階層構造データの生成処理が終了する。

【００２８】ステップＳＴ５において、誤差Ｄが０でな
い場合には、誤差分散処理がなされる。先ず、ステップ
ＳＴ１２において、丸めた合計値を２ビット右へシフト
した値、すなわち、切り捨てによって上位階層画素値を
生成し、上位階層画素値によって下位階層の１画素を置
き換える。ステップＳＴ１３において、下位階層４画素
の内の１画素を選択する。選択した画素（被選択画素）
が上位階層画素によって置き換えられる画素（被置換画
素）か否かが決定される（ステップＳＴ１４）。

【００２９】被置換画素でない場合には、ステップＳＴ
１５において、被選択画素の画素値が補正される。この
補正は、誤差Ｄをその絶対値｜Ｄ｜で割った値を被選択
画素の画素値に加算する処理である。従って、切り捨て
の場合では、補正値が−１とされる。ステップＳＴ１４
において、被選択画素が被置換画素であると決定される
と、被選択画素の補正が行われない。

【００３０】次のステップＳＴ１６で、下位階層が最下
位階層かどうかが決定される。ステップＳＴ１６におい
て、最下位階層であると決定されると、ステップＳＴ１
７において、｜Ｄ｜画素分の補正が終了したかどうかが
決定される。ステップＳＴ１７において、補正が終了し
たと決定されると、ステップＳＴ６で該当画素ブロック
内の補正が終了したかどうかが決定される。このステッ
プＳＴ６からＳＴ１１までの処理は、上述した通りであ
る。

【００３１】ステップＳＴ１６において、誤差を分散さ
せた下位階層が最下位階層でないと決定されると、図３
に示すフローチャートの処理がなされる。先ず、ステッ
プＳＴ２１において階層が下降される。ステップＳＴ２
２において、下位階層の４画素の内の１画素が選択され
る。被選択画素が被置換画素（すなわち、上位階層の画
素値で置き換えられる画素）かどうかが決定される（ス
テップＳＴ２３）。

【００３２】被置換画素でない場合には、ステップＳＴ
２４において、被選択画素の画素値が補正される。この
補正は、誤差Ｄをその絶対値｜Ｄ｜で割った値を被選択
画素の画素値に加算する処理である。被置換画素である
場合には、補正がなされない。そして、下位階層が最下
位階層かどうかが決定される（ステップＳＴ２５）。下
位階層が最下位階層でない場合には、ステップＳＴ２１
（階層の下降）に処理が戻る。

【００３３】ステップＳＴ２５において、下位階層が最
下位階層であると決定される場合には、ステップＳＴ２
６において、４画素分の補正が終了したかどうかが決定
される。４画素分の補正が終了していないと決定される
と、処理がステップＳＴ２２（画素選択）に戻り、上述
したのと同様の処理が繰り返される。

【００３４】ステップＳＴ２６において、４画素分の補
正が終了したと決定されると、ステップＳＴ２７におい
て、上位階層データの有無が調べられる。上位階層デー
タがあると決定されると、ステップＳＴ２３で階層が上
昇され、ステップＳＴ２６（補正終了？）に処理が戻
る。ステップＳＴ２７において、上位階層データが無い
と決定されると、図２中のステップＳＴ１７（補正終了
？）に処理が戻る。ステップＳＴ１７以降の処理は、上
述した通りである。

【００３５】なお、画素ブロックは、最上位階層の１画
素に対応する下位階層の領域である。３階層の場合で
は、第１階層の４×４画素の領域、第２階層の２×２画
素の領域がそれぞれ画素ブロックである。但し、画素ブ
ロックの定義を全画面としても良い。その場合では、ス
テップＳＴ１０（全ブロックの終了？）およびステップ
ＳＴ１１（画素ブロックの更新）が不要である。

【００３６】図４は、この発明の一実施形態による階層
データ作成装置の一例を示す。図１に示すような３階層
のデータを作成する場合に対してこの装置が適用され
る。入力画像データ（第１階層の元データ）の隣接４画
素Ｘ1i, Ｘ2i, Ｘ3i, Ｘ4i（ｉ＝１，２，３，４）が加
算器１に供給される。隣接４画素が同時化され、隣接４
画素毎が加算器１に入力される。加算器１からの合計値
Ｔｉが補正値発生部２内の丸めユニット３に供給され
る。

【００３７】丸めユニット３は、例えば切り捨てにより
８ビットとされた第２階層の暫定画素値Ｙｉ’を発生す
る。暫定とは、補正処理が未だされていないことを意味
する。暫定画素値Ｙｉ’は、デマルチプレクサ３１に出
力される。また、暫定画素値Ｙｉ’と合計値Ｔｉが減算
器４に供給され、（（Ｙｉ’の下位に２ビット００を付
加した値）−Ｔｉ＝Ｄ）によって、丸め誤差Ｄが算出さ
れる。減算器４に対してＹｉ’は、２ビット上位にシフ
トして入力し、また、下位２ビットには、常に００が入
力されるようにする。丸め誤差Ｄが補正値生成ユニット
５および制御ユニット６に供給される。

【００３８】補正値生成ユニット５は、Ｄ／｜Ｄ｜によ
って−１（あるいは四捨五入による丸めの場合には、−
１ないし＋１）の補正値を生成する。補正値がセレクタ
７，８および９に対してその一方の入力として供給され
る。セレクタ７，８および９の他方の入力としてゼロデ
ータが供給される。制御ユニット６は、セレクタ７，８
および９に対して制御信号を発生する。誤差Ｄが０の時
には、ゼロデータが選択されるように、制御ユニット６
がセレクタ７，８および９を制御する。また、補正値が
生成される時には、隣接４画素に対して所定の優先順位
でもって補正値が選択されるように、制御ユニット６が
セレクタ７，８および９を制御する。

【００３９】補正値発生部２のセレクタ７，８および９
から出力されるゼロデータまたは補正値が加算器１０，
１１，１２にそれぞれ供給される。加算器１０，１１，
１２には、被置換画素Ｘ4i以外の３個の画素Ｘ1i，Ｘ2
i，Ｘ3iが供給される。加算器１０，１１，１２におい
て、画素Ｘ1i，Ｘ2i，Ｘ3iのそれぞれに対してゼロデー
タまたは補正値が加算される。加算器１０，１１，１２
の出力データがデマルチプレクサ１３，１４，１５に供
給される。

【００４０】デマルチプレクサ１３は、補正値が加算さ
れた画素値をレジスタ群１６の４個のレジスタに対して
順に出力し、デマルチプレクサ１４は、補正値が加算さ
れた画素値をレジスタ群１７の４個のレジスタに対して
順に出力し、デマルチプレクサ１５は、補正値が加算さ
れた画素値をレジスタ群１８の４個のレジスタに対して
順に出力する。レジスタ群１６，１７，１８は、順に供
給される４個の画素値を同時化する。

【００４１】レジスタ群１６は、４個の画素値を加算器
群１９の４個の加算器に供給する。レジスタ群１７およ
び１８は、４個の画素値を加算器群２０および２１の４
個の加算器に対してそれぞれに供給する。加算器群１
９，２０，２１には、第３階層の画素値を４の倍数とす
るための補正値がそれぞれ供給される。加算器群１９，
２０，２１から最終的な第１階層の画素値が得られる。

【００４２】すなわち、加算器群１９からは、図１に示
す階層構造において、隣接する４画素の組のそれぞれの
左上の画素の画素値Ｘ11, Ｘ12, Ｘ13, Ｘ14が出力さ
れ、加算器群２０からは、隣接する４画素の組のそれぞ
れの右上の画素の画素値Ｘ21,Ｘ22, Ｘ23, Ｘ24が出力
され、加算器群２１からは、隣接する４画素の組のそれ
ぞれの左下の画素の画素値Ｘ31, Ｘ32, Ｘ33, Ｘ34が出
力される。

【００４３】３１で示すデマルチプレクサに対して、上
述した丸めユニット３からの暫定画素値Ｙｉ’が供給さ
れる。デマルチプレクサ３１は、暫定画素値Ｙｉ’をレ
ジスタ群３２の４個のレジスタに対して順に出力する。
レジスタ群３２によって、同時化された４個の暫定画素
値Ｙ１’，Ｙ２’，Ｙ３’，Ｙ４’が加算器３３に供給
される。加算器３３からの合計値Ｔ５が補正値発生部３
４に供給される。

【００４４】補正値発生部３４は、補正値発生部２と同
様の構成を有する。但し、制御ユニット３５およびセレ
クタ３６が補正値発生部３４のブロック内部のものとは
別のブロックとして付加して示されている。補正値発生
部３４では、合計値Ｔ５を丸めることにより画素値Ｚが
形成され、（Ｄ＝（Ｚの下位に２ビット００を付加した
値−Ｔ５）の演算によって丸め誤差Ｄが生成され、Ｄ／
｜Ｄ｜の演算によって補正値が形成される。

【００４５】形成された補正値が加算器群３７の４個の
加算器にそれぞれ供給される。加算器群３７の加算器の
他の入力として、レジスタ群３２により同時化された暫
定画素値Ｙ１’，Ｙ２’，Ｙ３’が供給され、これらの
暫定画素値に対して補正値が加算される。暫定画素値Ｙ
４’は、第３階層の画素値Ｚにより置換される被置換画
素のために、加算器群３７には供給されない。加算器群
３７から最終的な第２階層の画素値Ｙ１〜Ｙ３が取り出
される。

【００４６】補正値発生部２で生成された補正値が加算
器群１９，２０，２１に対して供給される。画素値Ｙ１
に対する補正値が画素値Ｘ11, Ｘ21, Ｘ31を出力する加
算器に対して供給される。画素値Ｙ２に対する補正値が
画素値Ｘ12, Ｘ22, Ｘ32を出力する加算器に対して供給
される。画素値Ｙ３に対する補正値が画素値Ｘ13, Ｘ2
3, Ｘ33を出力する加算器に対して供給される。

【００４７】セレクタ３６には、補正値とゼロデータが
供給され、制御ユニット３５によってセレクタ３６が一
方を選択する。制御ユニット３５には、丸め誤差Ｄが供
給され、Ｄ＝０の時には、セレクタ３６がゼロデータを
選択し、Ｄ≠０の時には、セレクタ３６が補正値を選択
するように、制御ユニット３５がセレクタ３６を制御す
る。セレクタ３６の出力が加算器群１９，２０，２１の
画素値Ｘ14, Ｘ24, Ｘ34を出力する加算器に対して供給
される。

【００４８】以上の構成により、加算器群１９，２０，
２１からは、第１階層の画素値Ｘ1i, Ｘ2i, Ｘ3iが取り
出され、加算器群３７からは、第２階層の画素値Ｙ１〜
Ｙ３が取り出され、補正値発生部３４からは、第３階層
の画素値Ｚ（合計値Ｔ５を丸めた値）が取り出される。

【００４９】この発明の一実施形態の理解のために、処
理の具体例について図５を参照して説明する。図５で
は、階層数が３の場合を想定している。従って、第１階
層が最下位階層、第３階層が最上位階層である。加算器
１では、隣接４画素（Ｘ11, Ｘ21, Ｘ31, Ｘ41）の合計
値Ｔ１が計算される。合計値Ｔ１の下位２ビットが丸め
ユニット３によって丸められ、暫定画素値Ｙ１’が生成
される。減算器４では、丸め誤差Ｄが計算される。

【００５０】図５の例では、合計値Ｔ１が４の倍数であ
って、下位２ビットが００である。従って、セレクタ
７、８、９がゼロデータを選択し、加算器１０、１１、
１２において画素値補正がされない。また、該当画素ブ
ロック内の処理が終了していないので、入力される隣接
４画素の組が（Ｘ12, Ｘ22, Ｘ32, Ｘ42）へ更新され
る。そして、加算器１によってこれらの４画素の画素値
の合計値Ｔ２が計算され、合計値Ｔ２を丸めることで暫
定画素値Ｙ２’が形成される。

【００５１】図５の例では、合計値Ｔ２の下位２ビット
が０１である。従って、丸め誤差Ｄ＝（Ｙ２’の下位に
２ビット００を付加した値）−Ｔ２＝−１である。補正
値生成ユニット５によって−１の補正値が生成され、こ
の補正値が制御ユニット６の制御によって、所定の画素
値に対して加算される。この場合、被置換画素Ｘ42以外
に補正値が加算される。ここでは、図５における破線矢
印で示すように、被選択画素Ｘ12の画素値に−１が加算
される。なお、図５中で、破線矢印は、加算器１０、１
１、１２における加算処理を表し、実線矢印は、加算器
群１９、２０、２１における加算処理を表す。

【００５２】次に、隣接４画素の組がＸ13, Ｘ23, Ｘ3
3, Ｘ34に更新され、これらの画素値の合計値Ｔ３が計
算される。合計値Ｔ３の下位２ビットが１０（誤差Ｄ＝
−２）となるので、図５において、破線矢印で示すよう
に、第１階層の２個の画素Ｘ13およびＸ33が選択され、
加算器１０および１２によって、２個の被選択画素の画
素値がそれぞれ−１されたものに補正される。

【００５３】同様に、隣接４画素の組（Ｘ14, Ｘ24, Ｘ
34, Ｘ44) について合計値Ｔ４が計算される。合計値Ｔ
４の下位２ビットが１１（丸め誤差Ｄ＝−３）となるの
で、破線矢印で示すように、被置換画素Ｘ44以外の３個
の画素Ｘ14、Ｘ24、Ｘ34が選択され、各画素値が−１さ
れたものに補正される。この場合、３個の被選択画素の
画素値を−１としないで、１個の被選択画素の画素値を
＋１としても良い。そのようにしても、４画素の合計値
の下位２ビットを００とできる。１画素に＋１を加算す
る方法は、補正される画素数を減少できる。

【００５４】また、デマルチプレクサ３１、レジスタ群
３２を介して加算器３３に対して暫定画素値Ｙ１〜Ｙ４
が供給され、これらの合計値Ｔ５が演算される。図５の
例では、合計値Ｔ５の下位２ビットが１０となる。この
下位２ビットを切り捨てることによって、第３階層の画
素値Ｚが形成され、画素値Ｚが出力される。

【００５５】補正値発生部３４では、Ｄ＝（Ｚの下位に
２ビット００を付加した値）−Ｔ５により丸め誤差Ｄ
（＝−２）を発生し、丸め誤差Ｄから補正値−１を生成
する。この補正値を第２階層の２個の暫定画素値に対し
て加算する補正を行う。図５の例では、加算器群３７に
おいて、暫定画素値Ｙ１’およびＹ３’に対して、それ
ぞれ−１を加算する。暫定画素値Ｙ２’に対する加算値
が０とされる。この処理を受けた、第２階層の画素値に
おいては、下位に２ビット００を付加したものが、それ
に対する第１階層の４画素の合計値とは異なってくる。
そのためさらに、第１階層の画素値に対する補正を行う
必要が生じる。

【００５６】第３階層の合計値の下位２ビットを００と
するために、補正された第２階層の合計値の下位２ビッ
トは、第１階層の画素値の最下位から３番目および４番
目のビット（最上位から数えて第５番目および第６番目
のビット）に相当する。従って、補正された第２階層の
合計値の下位２ビットを００とする場合、補正値が第１
階層の４個の画素値に対してそれぞれ−１を加える処理
がなされる。図５の例では、画素値Ｙ１に対する補正を
さらに補正するため、第１階層の画素値Ｘ11、Ｘ21、Ｘ
31、Ｘ41に対して−１を加える。画素値Ｙ２に対する補
正をさらに補正するための第１階層の画素値Ｘ11、Ｘ2
1、Ｘ31、Ｘ41に対しても−１を加える。

【００５７】このようにして、第１階層の画素値は、最
初の段階の補正処理と、２番目の段階の補正処理との両
方を受けて、図５に示すような画素値に変更される。

【００５８】次に、上述したように階層符号化されたデ
ータを復号する処理、すなわち、上位階層の画素値で置
き換えられた下位階層の画素値の復元処理は、最上位階
層（第３階層）から下位階層に向かって順に復号処理が
なされる。第３階層の画素値は、受信または再生した画
素値そのものが使用される。第２階層中の被置換画素の
画素値は、第３階層の画素値から３画素の画素値の合計
値を減算することで得ることができる。例えばＹ４＝
（Ｚの下位に２ビット００を付加した値）または４Ｚ−
（Ｙ１＋Ｙ２＋Ｙ３）で復元できる。第１階層の被置換
画素の画素値も、同様にして求めることができる。すな
わち、復元処理は、誤差を分散した処理を使用しないで
形成された階層構造データの場合と同様に行うことがで
きる。

【００５９】また、この発明は、１枚の画像の領域を分
けて階層構造データの形成方法を異ならせるようにして
も良い。すなわち、上述した誤差分散処理の場合では、
最下位階層に誤差が分散され、重畳されるので、画質劣
化が目立ちにくい画像の周辺部分では、誤差分散の処理
を採用し、画像の中央部では、丸め誤差をゼロまたは非
常に少なくできる処理方法を採用する。

【００６０】例えば画像中央部では、第１の階層の複数
の画素値の演算結果によって、ビット長が拡張されたよ
り上位の第２の階層の画素値を生成し、この第１の階層
の複数の画素値の内の１個を第２の階層の画素値によっ
て置き換えてデータ量を圧縮し、置き換えられた画素値
を出力するデータ生成方法を採用できる。または、第１
の階層の複数の画素値の演算結果を丸めることによっ
て、より上位の第２の階層の画素値を生成すると共に、
丸めにより生じる誤差を示すコードを生成し、第１の階
層の複数の画素値の内の１個を第２の階層の画素値によ
って置き換えてデータ量を圧縮し、このコードと、置き
換えられた画素値とを出力するデータ生成方法を採用で
きる。

【００６１】以上の説明では、隣接する４画素の画素値
の合計値または平均値によって，上位階層の画素値を生
成している。しかしながら、４個以外の個数の画素値を
使用しても良く、また、隣接していない複数の画素値を
使用しても良く、さらに、加重平均その他のより複雑な
演算によって上位階層画素値を生成しても良い。また、
上述した説明では、丸め処理としては、切り捨て、四捨
五入の他に切り上げ等を使用しても良い。さらに、１０
ビット（合計値）の下位２ビットを００以外にも、０
１、１０、１１にそろえる丸め方法にも適用可能であ
る。但し、この場合には、前もって下位２ビットの値を
決めておく必要がある。さらに、この発明は、画像デー
タに限らず、ディジタル音声データのような他のディジ
タル情報信号に対しても適用することができる。

【００６２】

【発明の効果】この発明によれば、各階層の画素値を固
定のビット長とすることができ、ビット長を拡張した
り、付加コード使用する必要がない。また、固定のビッ
ト長とするために、単に誤差を切り捨てる場合のよう
に、誤差が上位階層となるほど、上位側にシフトするこ
とが防止でき、画質の劣化を防止することができる。さ
らに、この発明では、各階層データの画素値のビット長
が一定長であるので、データを扱い易く、階層間で処理
時間が異なる不都合を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明が適用可能な階層構造データを説明す
るための略線図である。

【図２】この発明による階層構造データの生成処理を説
明するためのフローチャートである。

【図３】この発明による階層構造データの生成処理を説
明するためのフローチャートである。

【図４】この発明による階層構造データの生成を行うた
めの構成の一例を示すブロック図である。

【図５】この発明による階層構造データの生成処理を説
明するための略線図である。

【符号の説明】

ＤＬ１・・・第１階層データ、ＤＬ２・・・第２階層デ
ータ、ＤＬ３・・・第３階層データ、Ｔ１〜Ｔ５・・・
合計値、２，３４・・・補正値発生部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B057 CA08 CA16 CB08 CB18 CD05 CG02 CG07 5C059 KK38 MA32 MA47 ME13 PP16 RB08 SS19 UA06 5C078 BA44 BA64 CA27 DA16 5J064 AA00 BA14 BC01 BC08 BC21 BD01 9A001 EE04 HZ27

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力データから第１の階層データと上記
   第１の階層データより上位の第２の階層データとの少な
   くとも２階層からなる階層構造データを生成する階層デ
   ータの生成装置において、 第１の階層の複数の信号値の演算結果を丸めることによ
   って、より上位の第２の階層の信号値を生成すると共
   に、上記丸めにより生じる誤差を、上記第１の階層の信
   号値に分散させて重畳することによって、改めて上記第
   １の階層の信号値を生成する信号値生成手段と、 上記第１の階層の複数の信号値の内の１個を上記第２の
   階層の信号値によって置き換えてデータ量を圧縮する置
   き換え手段とを有し、 上記置き換え手段が発生する信号値を出力することを特
   徴とする階層データの生成装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 上記出力される信号値を記憶する記憶手段をさらに有す
   ることを特徴とする階層データの生成装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 上記演算結果が合計値または平均値であることを特徴と
   する階層データの生成装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、 上記演算結果を丸める処理が四捨五入、切り捨てまたは
   切り上げであることを特徴とする階層データの生成装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１において、 さらに、上記第２の階層データより上位の１または２以
   上の階層データを生成する場合に、上記誤差をそれより
   下位の全階層における画素値に分散して重畳することを
   特徴とする階層データの生成装置。
6. 【請求項６】 入力データから第１の階層データと上記
   第１の階層データより上位の第２の階層データとの少な
   くとも２階層からなる階層構造データを生成し、階層構
   造データを受け取り、階層構造データから第１および第
   ２の階層データをそれぞれ復元する階層データの生成復
   元システムにおいて、 第１の階層の複数の信号値の演算結果を丸めることによ
   って、より上位の第２の階層の信号値を生成すると共
   に、上記丸めにより生じる誤差を、上記第１の階層の信
   号値に分散させて重畳することによって、改めて上記第
   １の階層の信号値を生成する信号値生成手段と、 上記第１の階層の複数の信号値の内の１個を上記第２の
   階層の信号値によって置き換えてデータ量を圧縮する置
   き換え手段と、 上記置き換え手段が発生する信号値を伝送または記憶す
   る手段と、 受信または再生した上記第２の階層の信号値と、上記第
   ２の階層の信号値で置き換えられたもの以外の上記第１
   の階層の信号値とによって、上記第２の階層の信号値で
   置き換えられた上記第１の階層の信号値を復元する手段
   とを有することを特徴とする階層データの生成復元シス
   テム。
7. 【請求項７】 入力データから第１の階層データと上記
   第１の階層データより上位の第２の階層データとの少な
   くとも２階層からなる階層構造データを生成する階層デ
   ータの生成方法において、 第１の階層の複数の信号値の演算結果を丸めることによ
   って、より上位の第２の階層の信号値を生成すると共
   に、上記丸めにより生じる誤差を、上記第１の階層の信
   号値に分散させて重畳することによって、改めて上記第
   １の階層の信号値を生成するステップと、 上記第１の階層の複数の信号値の内の１個を上記第２の
   階層の信号値によって置き換えてデータ量を圧縮するス
   テップとからなり、 圧縮するステップで発生した信号値を出力することを特
   徴とする階層データの生成方法。
8. 【請求項８】 入力データから第１の階層データと上記
   第１の階層データより上位の第２の階層データとの少な
   くとも２階層からなる階層構造データを生成し、階層構
   造データを受け取り、階層構造データから第１および第
   ２の階層データをそれぞれ復元する階層データの生成復
   元方法において、 第１の階層の複数の信号値の演算結果を丸めることによ
   って、より上位の第２の階層の信号値を生成すると共
   に、上記丸めにより生じる誤差を、上記第１の階層の信
   号値に分散させて重畳することによって、改めて上記第
   １の階層の信号値を生成するステップと、 上記第１の階層の複数の信号値の内の１個を上記第２の
   階層の信号値によって置き換えてデータ量を圧縮するス
   テップと、 圧縮するステップで発生した信号値を伝送または記憶す
   るステップと、 受信または再生した上記第２の階層の信号値と、上記第
   ２の階層の信号値で置き換えられたもの以外の上記第１
   の階層の信号値とによって、上記第２の階層の信号値で
   置き換えられた上記第１の階層の信号値を復元するステ
   ップとを有することを特徴とする階層データの生成復元
   方法。