JP2002094991A - 関心領域符号化方法 - Google Patents
関心領域符号化方法Info
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Abstract
のビットレートを割り振る際に、画像全体の圧縮率を高
める。 【解決手段】 単数または複数の関心領域をマスク領域
として指定し、そのマスク領域及び非マスク領域毎に符
号量を割り当てる。この際、マスク領域に対して割り当
てる符号量を、可逆圧縮に必要な値に満たない値に設定
する。関心領域を非可逆圧縮とすることで、圧縮率を高
める。
Description
物や物体などの特定の関心領域に対し優先的に符号化の
ビットレートを割り振ることにより、その関心領域の画
質を他領域に比較して高く保持する関心領域符号化方法
に関する。
画像全体中の人物や物体などの特定の関心領域に対し優
先的に符号化のビットレートを割り振ることにより、そ
の関心領域の画質を他領域に比較して高く保持する、R
OI(Region of Interest:関心領域)と背景などの重
要でない情報の非ROIに分ける方法がある。
ft法(第一従来例)とビットプレーン法としてのEB
COT(Embedded Block Coding with Optimized Trunc
ation:第二従来例)とがある。
OI部分を任意の形で指定し、その部分を可逆圧縮する
一方、非ROI部分を非可逆圧縮するものである。具体
的には、まず原画像に対して既知のウェーブレット変換
を行って図13のようなウェーブレット係数の分布を得
た後、これらの分布の中で、非ROI部分に想到する係
数分布の最も大きなウェーブレット係数の値Vmを求め
ておく。そして、S>=max(Vm)となるようなビ
ット数Sを求め、ROI部分Ar1のウェーブレット係
数のみを図14のように増大する方向へSビットだけシ
フトさせる。例えば、Vmの値が十進数で「255」
(即ち、二進数で「11111111」)である場合に
は、S=8ビットであり、またVmの値が十進数で「1
28」(即ち、二進数で「10000000」)である
場合にも同様にS=8ビットであるため、この場合には
ROI部分Ar1のウェーブレット係数を図14のよう
に増大する方向へS=8ビットだけシフトさせることに
なる。これにより、ROI部分Ar1については非RO
I部分に比べて圧縮率を低く設定でき、これによりRO
I部分Ar1について可逆圧縮の圧縮データを得ること
が可能となる。この方法によれば、復号化側において、
事前にROI部分の形状等の定義情報を入手する必要が
なく、そのまま復号化するだけでROI部分の可逆的な
復号を行うことができるので便利である。
二従来例)は、図15の如く、画像を複数の矩形ブロッ
クBに分けて、その矩形ブロックBごとにビットレート
の優先度をつけて圧縮するものである。したがって、E
BCOTによれば、一部の矩形ブロックBについて、他
の矩形ブロックBよりもビットレートの高い画像圧縮を
行うことができる。
(第一従来例)では、ROI部分において可逆圧縮を行
っていたため、その部分の圧縮率に一定の限界があり、
圧縮された画像ファイルのサイズは全体として比較的大
きいものとならざるを得なかった。逆に、Maxshi
ft法において圧縮率を高めて圧縮された画像ファイル
のサイズを小さくするためには、非ROI部分のビット
レートを大幅に下げなければならず、よって非ROI部
分の画質がROI部分の画質に比べて極めて劣悪なもの
となってしまう。
にビットレートを変化させているため、復号化側に事前
にブロックの座標及び大きさや境界等の定義情報が必要
である。
してしかROI部分を指定していなかったため、任意の
形状のROI部分を定義することができず、例えば背景
の中の人物の顔のみのビットレートを増大させたい場合
などには、その処理が極めて困難にならざるを得ないこ
ととなる。
ROI部分を非可逆圧縮することにより画像を効率的に
符号化することができるとともに、復号化側において事
前にROI部分の形状や大きさ等の定義情報を入手する
必要のない関心領域符号化方法を提供することにある。
請求項1に記載の発明は、原画像をウェーブレット変換
する第一工程と、前記原画像に対して指定された任意の
形状のマスク領域を前記ウェーブレット変換に対応する
ウェーブレット平面に展開する第二工程と、前記マスク
領域及び当該マスク領域以外の非マスク領域に対して圧
縮する際の符号量をそれぞれ割り当てる第三工程と、前
記第三工程で割り当てられた符号量に応じて量子化及び
符号化を行う第四工程とを備え、前記第三工程におい
て、前記マスク領域に対して圧縮する際の前記符号量
は、可逆圧縮に必要な値に満たない値に設定されるもの
である。
の関心領域符号化方法であって、前記第四工程は、前記
マスク領域及び前記非マスク領域に個別に前記量子化及
び前記符号化を行い、それぞれの圧縮データを生成する
ものである。
の関心領域符号化方法であって、前記マスク領域は、前
記原画像に対して複数に指定され、前記第三工程におい
て、異なる前記マスク領域に個別に前記符号量が割り当
てられるものである。
の関心領域符号化方法であって、前記第四工程は、複数
の前記各マスク領域及び前記非マスク領域に個別に前記
量子化及び前記符号化を行い、それぞれの圧縮データを
生成するものである。
に係る関心領域符号化方法を示すフローチャートであ
る。このフローチャートに沿って、この関心領域符号化
方法を説明する。
装置Co側のフローで実行される。
像であるディジタル式の画像データ1に対してウェーブ
レット変換を行う。ウェーブレット変換とは、2分割フ
ィルタバンクを使用してローパス側とハイパス側に画像
を分けて符号化圧縮を行う変換方法である。ここで、ウ
ェーブレット変換の代表的な方式としては、ウェーブレ
ットパケット木の形態の相違によって、図2及び図3に
示したmallat型と、図4及び図5に示したspa
cle型と、図6及び図7に示したpacket型とい
った複数の種類に区別される。ここでは、これらの中か
らひとつを選んでウェーブレット変換を行う。尚、図
2、図4及び図6は一次元での、図3、図5及び図7は
二次元での、それぞれウェーブレット変換の態様を示し
ている。ただし、ウェーブレット変換の展開階層は各図
に示した階層数に限定されず任意である。
t型は、低い周波数成分(ローパス成分:図2中の相対
的に小さなブロックで示した画像及び図3中の「L」で
示したパス参照)が高い周波数成分(ハイパス成分:図
2中の相対的に大きなブロックで示した画像及び図3中
の「H」で示したパス参照)より多くの情報を含んでい
るという仮定の下に低域通過フィルタのみを繰り返す方
式のものである。これに対して、ウェーブレットパケッ
ト基底が任意の2進木構造に対応できることから、図4
及び図5に示したspacle型では、低い周波数成分
(ローパス成分:図4中の相対的に小さなブロックで示
した画像及び図5中の「L」で示したパス参照)だけで
なく、高い周波数成分(ハイパス成分:図4中の最大ブ
ロックで示した画像及び図5中の最初の分岐で「H」で
示したパス参照)においても、さらに低い周波数成分
(ローパス成分:「L」)と高い周波数成分(ハイパス
成分:「H」)とに1段だけ展開している。また、図6
及び図7に示したpacket型では、短時間フーリエ
変換のように、全ての枝において周波数成分(ローパス
成分:「L」)と高い周波数成分(ハイパス成分:
「H」)に展開して完全木構成を採用している。ここで
は、これらのいずれの型を選択するかは、コストと容量
に基づいて決められたレートを制約とし、復元歪みを最
小にする型を選択する。
ット変換された画像データ2に対して、重要な部分をR
OI部分として指定するためのマスク信号3を与える。
例えば、図8のような人物の画像データ(原画像)1に
おいて、額より下の顔部分のみをROI部分とする場
合、図9の白抜き部分に示すように単一のマスク領域4
を設定し、これをROI部分として指定する。このマス
ク領域4は、原画像1をディスプレイ装置の画面で見な
がら、所謂マウス等のポインティング入力デバイスを用
いて原画像1に対応して指定することができる。
I部分を指定した例であるが、複数の領域をROI部分
として指定してもよい。これらは、それぞれ異なったマ
スク信号3により規定される。尚、全てのROI部分に
ついての全てのマスク領域4を除去した残りの部分が非
ROI部分5(図9)となる。
与えられた場合には、その複数のマスク信号3に対して
優先順位をつける。この優先順位が高いほど、情報量、
例えばビットレートが高くなり、伸張時の損失が少なく
なることになる。この際の優先順位としては、「1」
「2」…というように数字の昇順で指定を行う。
llat型/spacle型/packet型)のウェ
ーブレット変換に対応して、マスク領域4をウェーブレ
ット平面に展開してマスク信号3を生成する。
に相当する部分に変換する方法はウェーブレット変換の
フィルタのタップ数に依存する。
換の演算処理においてリバーシブル(Reversible)5×
3フィルタ(分解側のローパスフィルタのタップ数が5
タップで分解側のハイパスフィルタのタップ数が3タッ
プであるフィルタ)を適用するものとすると、原画像1
の偶数番目(2n番目)の画素データがROI部分とし
て指定されている場合には、ローパスフィルタ(低域
側)7のn番目のデータと、ハイパスフィルタ(高域
側)8の(n−1)番目及びn番目のデータとがROI
部分であるものとして、マスク信号をウェーブレット平
面に展開する。また、原画像1の奇数番目(2n+1番
目)の画素データがROI部分として指定されている場
合には、ローパスフィルタ(低域側)7のn番目及び
(n+1)番目のデータと、ハイパスフィルタ(高域
側)8の(n−1)番目、n番目及び(n+1)番目の
データとがROI部分であるものとして、マスク信号を
ウェーブレット平面に展開する。尚、図11は原画像1
と最初の階層のウェーブレット平面との対応関係のみを
示しているが、より深い階層の展開についても同様の再
帰的な展開が行われる。
ブレット変換の演算処理においてドビュッシー(Daubec
hies)9×7フィルタ(分解側のローパスフィルタのタ
ップ数が9タップで分解側のハイパスフィルタのタップ
数が7タップであるフィルタ)を適用するものとする
と、原画像1の偶数番目(2n番目)の画素データがR
OI部分として指定されている場合には、ローパスフィ
ルタ(低域側)7の(n−1)番目、n番目及び(n+
1)番目のデータと、ハイパスフィルタ(高域側)8の
(n−2)番目、(n−1)番目、n番目及び(n+
1)番目のデータとがROI部分であるものとして、マ
スク信号をウェーブレット平面に展開する。また、原画
像1の奇数番目(2n+1番目)の画素データがROI
部分として指定されている場合には、ローパスフィルタ
(低域側)7の(n−1)番目、n番目、(n+1)番
目及び(n+2)番目のデータと、ハイパスフィルタ
(高域側)8の(n−2)番目、(n−1)番目、n番
目、(n+1)番目及び(n+2)番目のデータとがR
OI部分であるものとして、マスク信号をウェーブレッ
ト平面に展開する。尚、図12は原画像1と最初の階層
のウェーブレット平面との対応関係のみを示している
が、より深い階層の展開についても同様の再帰的な展開
が行われる。
イパスフィルタ(高域側)8において、図11及び図1
2の対応関係について、原画像1の或る画素データとの
対応により非ROI部分と、且つ原画像1の他の画素デ
ータとの対応によりROI部分とが重なり合う部分は、
ROI部分であるものとして、マスク信号をウェーブレ
ット平面に展開する。
にしてマスク領域(ROI部分)4をmallat型の
ウェーブレット平面に展開した領域(以下「展開マスク
領域」と称す)4であり、この展開マスク領域4aに対
応したマスク信号3が生成され、ウェーブレット変換さ
れた画像データ2に与えられる。図10中の符号5aは
非ROI部分5がウェーブレット平面に展開された領域
(以下「展開非マスク領域」と称す)を示している。そ
して、マスク領域(ROI部分)4同士が重なり合う部
分及びマスク領域(ROI部分)4と非ROI部分5と
が重なり合う部分では、いずれか優先順位の高い方をマ
スク領域(ROI部分)4とする一方、低い方を非RO
I部分5として処理する。
換された画像データ2のウェーブレット係数を、それぞ
れのマスク信号3に対応付けして取り出していく。
上に展開された各マスク領域4aに対して優先順位をつ
ける。尚、上述のように、原画像1に対して複数のRO
I部分4を設定している場合は、この複数のROI部分
4毎にウェーブレット平面上に展開された数の展開マス
ク領域4aに対して、互いに対応する各マスク領域4a
に対して同等の優先順位をつけ、最終的に全ての展開マ
スク領域4aに優先順位を設定する。
分4を設定している場合において、ウェーブレット平面
上のローパスフィルタ(低域側)7を通過した部分につ
いては、複数の展開マスク領域4aが重なり合うことが
あり得る。この場合は、その重なり合った部分につい
て、重なり合った複数の展開マスク領域4aのうち優先
順位の高い方の展開マスク領域4aであるとして優先順
位を決定する。
ータ2において、どのマスク信号にもかからなかった展
開非マスク領域5aのウェーブレット係数を取り出す。
この場合、展開非マスク領域5aの優先順位は、全ての
展開マスク領域4aよりも低くなり(即ち、数字の昇順
で大きな数字が付与される)、そのウェーブレット係数
としては例えば「0」の値が採用される。
6bのウェーブレット係数が出力される。尚、このRO
I部分6a,6b…及び展開非マスク領域5aのウェー
ブレット係数の出力データを、以下に「ROI信号」と
称することにする。
OI部分6a,6bと展開非マスク領域5aにそれぞれ
ビット量を割り当てる。
は、ROI部分6a,6bの情報量、例えばビット量が
可逆圧縮に必要なビット量に満たない値に設定される。
具体的に、例えば、まず、画像全体の圧縮率ビット量を
決定し、その内、各ROI部分6a,6b…の優先順位
の高いものから順番に所定の割合のビット量を順次割り
当て、残りのビット量を展開非マスク領域5aに割り当
てる第1の方法と、各ROI部分6a,6b…と展開非
マスク領域5aの優先順位に応じて所定の割合で直接ビ
ット量を決定する第2の方法とがあるが、いずれの方法
を予め選択しておき、その選択された方法に従って各R
OI部分6a,6b…及び展開非マスク領域5aのビッ
ト量を決定する。この際、上述のように、ROI部分6
a,6bのビット量が可逆圧縮に必要なビット量に満た
ない値に設定される。尚、ROI部分6a,6bのビッ
ト量を、可逆圧縮に必要なビット量以上に割り当てるモ
ードと、可逆圧縮に必要なビット量に満たない値に設定
するモードとを選択できるようにしてもよい。
開非マスク領域5aのROI信号に対して量子化処理を
行い、それぞれ2値化されたデータ10a,10b…1
0zを生成する。尚、この量子化処理の方法としては、
EBCOTやSPIHT(Image Compression with Set
Partitioning in Hierarchical Trees)等のビットプ
レーン符号化法と同様の方法で2値化してもよい。
0a,10b…10zに対して、MQコーダーやQMコ
ーダーなどの算術符号化やハフマン符号化等の所定の方
式を用いてエントロピー符号化を行う。
a,6b…及び展開非マスク領域5a毎の圧縮データ1
1a,11b…11zが生成される。
1zを、その優先順位に応じて順番に並べて、例えば所
定の経路に送出し、あるいはハードディスクドライブ等
の所定の記録媒体に記録する。
装置Ex側のフローで実行される。
ータ11a,11b…11zを所定の方式に従ってエン
トロピー復号化し、順次に並べられた順番(即ち、ビッ
トレートの優先順位の高い順番)で、2値化されたデー
タ21a,21b…21zを生成する。
a,21b…21zを逆量子化(多値化)して、複数の
ROI信号22a,22b…22zを生成する。この
際、順次に並べられた順番(即ち、ビットレートの優先
順位の高い順番)で、逆量子化(多値化)を行い、複数
のROI信号22a,22b…22zをビットレートの
優先順位の高い順番で生成する。
ROI信号22a,22b…22zを優先順位に応じ
て、ウェーブレット変換されたウェーブレット係数を合
成する。このとき、各ROI信号22a,22b…22
zの優先順位は、データが送られて来た順番(即ち、デ
ータの並んでいる順番)であるため、与えられた順番に
従って順次ウェーブレット係数を合成し、ウェーブレッ
ト変換された画像データ23を形成する。尚、複数のR
OI信号22a,22b…22zの間で重なり合う部分
が発生している場合には、優先順位の高い方を選択す
る。尚、非ROI部分5のウェーブレット係数を「0」
の値に設定していた場合は、各ROI部分6a,6b…
及び非ROI部分5に対応するROI信号22a,22
b…22zの値を加算するだけでよい。
lat型/spacle型/packet型)に対応し
て、逆ウェーブレット変換を行なって画像データ24を
復元する。
する部分に変換された任意の形状のROI部分6a,6
b…に対して非可逆圧縮を行っているので、可逆圧縮を
行っていたMaxshift法(第一従来例)に比べ
て、圧縮後の画像ファイルのサイズを全体として小さく
できる。また、EBCOT(第二従来例)に比べて、任
意の形状のROI部分6a,6b…を指定でき、例えば
背景の中の人物の顔のみのビットレートを増大させたい
場合などにおいて、その処理が容易になる。
れば、関心領域(ROI)が指定されたマスク領域に対
して圧縮する際の符号量を、可逆圧縮に必要な値に満た
ない値に設定しているので、ウェーブレット平面に相当
する部分に変換された任意の形状のマスク領域(ROI
部分)に対して非可逆圧縮を行うことができる。したが
って、可逆圧縮を行っていたMaxshift法(第一
従来例)に比べて、圧縮後の画像ファイルのサイズを全
体として小さくでき、且つ、EBCOT(第二従来例)
に比べて、任意の形状のROI部分を指定でき、例えば
背景の中の人物の顔のみのビットレートを増大させたい
場合などにおいて、その処理が容易になる。
ば、複数の任意の形状のマスク領域を指定した場合に
も、それぞれのマスク領域に対して容易に非可逆圧縮を
行うことができる。この場合、それぞれのマスク領域に
対して個別に符号量を割り当てることで、割り当て符号
量の自由な設定が可能となるという効果がある。
化方法を示すフローチャートである。
示す図である。
である。
示す図である。
である。
示す図である。
である。
領域を示す図である。
ブレット平面に展開した状態を示す図である。
域側及び高域側と入力側との間のマスク領域の対応関係
を示す図である。
域側及び高域側と入力側との間のマスク領域の対応関係
を示す図である。
行った後のウェーブレット係数の分布を示す図である。
布を示す図である。
である。
Claims (4)
- 【請求項1】 原画像をウェーブレット変換する第一工
程と、 前記原画像に対して指定された任意の形状のマスク領域
を前記ウェーブレット変換に対応するウェーブレット平
面に展開する第二工程と、 前記マスク領域及び当該マスク領域以外の非マスク領域
に対して圧縮する際の符号量をそれぞれ割り当てる第三
工程と、 前記第三工程で割り当てられた符号量に応じて量子化及
び符号化を行う第四工程とを備え、 前記第三工程において、前記マスク領域に対して圧縮す
る際の前記符号量は、可逆圧縮に必要な値に満たない値
に設定されることを特徴とする関心領域符号化方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の関心領域符号化方法で
あって、 前記第四工程は、前記マスク領域及び前記非マスク領域
に個別に前記量子化及び前記符号化を行い、それぞれの
圧縮データを生成することを特徴とする関心領域符号化
方法。 - 【請求項3】 請求項1に記載の関心領域符号化方法で
あって、 前記マスク領域は、前記原画像に対して複数に指定さ
れ、 前記第三工程において、異なる前記マスク領域に個別に
前記符号量が割り当てられることを特徴とする関心領域
符号化方法。 - 【請求項4】 請求項3に記載の関心領域符号化方法で
あって、 前記第四工程は、複数の前記各マスク領域及び前記非マ
スク領域に個別に前記量子化及び前記符号化を行い、そ
れぞれの圧縮データを生成することを特徴とする関心領
域符号化方法。
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JP2000283259A JP4701448B2 (ja) | 2000-09-19 | 2000-09-19 | 関心領域符号化方法 |
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