JP2003169217A - 画像符号化装置及び画像符号化プログラム - Google Patents

画像符号化装置及び画像符号化プログラム

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JP2003169217A
JP2003169217A JP2001366085A JP2001366085A JP2003169217A JP 2003169217 A JP2003169217 A JP 2003169217A JP 2001366085 A JP2001366085 A JP 2001366085A JP 2001366085 A JP2001366085 A JP 2001366085A JP 2003169217 A JP2003169217 A JP 2003169217A
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JP
Japan
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bit
plane
coefficient
bit plane
lowest
Prior art date
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JP2001366085A
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English (en)
Inventor
Yuji Wada
祐司 和田
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 符号化規格JPEG2000による圧縮符号化におい
て、ビット切り捨てに伴う画像劣化を極力抑えること。 【解決手段】 係数ビットモデリング手段の前段にビッ
ト変更手段を設ける。このビット変更手段は、係数ビッ
トモデリング手段により処理されるウェーブレット係数
におけるビットプレーンが、ビット切り捨て・算術符号
化手段で切り捨てが行われずに符号化の行われる最下位
の符号化対象のビットプレーンであるか否かを判断し、
最下位の符号化対象のビットプレーンであると判断した
場合に、その最下位の符号化対象のビットプレーンより
も1つ下位のビットプレーンを参照し、最下位の符号化
対象のビットプレーンのビットが0で、かつ、最下位の
符号化対象のビットプレーンよりも1つ下位のビットプ
レーンのビットが1であれば、最下位の符号化対象のビ
ットプレーンのビットを1に変更する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、符号化規格JPEG20
00を用いて画像データの圧縮を行う画像符号化装置及び
画像符号化プログラムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】画像圧縮方式である符号化規格JPEG2000
は従来の圧縮方式JPEGに比べて、高画質、階層性(空間
・SNRスケーラビリティ)、ロスレス・ロッシー符号
化の統一、高解像度、低・高階調、レート制御の向上、
Embedded符号化を目的とした符号化方式であり、近年国
際標準化され、注目を浴びている。
【0003】JPEG2000の符号化手順を図3に簡単に示し
ている。DCレベルシフト手段101では入力画像のビッ
トレートに従って、各成分の値に対してレベルシフトを
行う。カラー変換手段102 は入力画像がRGBカラー空
間である場合、YUVカラー空間に変換する。DCレベ
ルシフト手段101、カラー変換手段102 はともにJPEG200
0の符号化手順においてはオプションである。
【0004】DWT(ウェーブレット変換)手段103
は、入力画像もしくはそれに準ずる画像を高域、低域成
分に分ける周波数変換である。スカラ量子化手段104
は、DWT出力の係数をスカラ値を用いて量子化する。
スカラ量子化手段104 はJPEG2000符号化においてはオプ
ションであり、用いなくてもよい。JPEG2000 の符号化
においては整数DWT、実数DWTが選択できる。係数
ビットモデリング手段105は、DWT後の係数をビット
プレーンごとに分け、各ビットプレーンのデータに対す
るビット列を作成する。
【0005】ビット切り捨て・算術符号化手段106 は、
圧縮データを所望のサイズへ設定するために必要度の低
いデータ(ビット列)を切り捨て、算術符号化を行い符
号を作成する。ビットストリーム生成手段107 は、作成
された符号列を所望の順番に出力する。
【0006】JPEG2000 では圧縮データを指定したサイ
ズのデータ量で出力するために、一般に、ビット切り捨
てを行いデータ量を調整する。具体的には各ビットプレ
ーンにおいて3つの係数ビットモデリング処理(3パス
符号化)を行い、そのパスを最小の単位として、必要度
の低いビット列を切り捨てることにより、圧縮データの
データ量を調整する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、JPEG
2000では圧縮データを指定したサイズのデータで出力す
ることができる。しかし、ビットプレーン切り捨てによ
る圧縮をした場合、切り捨てられるビットプレーンのデ
ータは反映されないことがわかる。従って、切り捨てに
よる圧縮は画像劣化が進むことがわかる。
【0008】本発明は、符号化規格JPEG2000による圧縮
符号化において、ビット切り捨てに伴う画像劣化を極力
抑えることのできる画像符号化装置及び画像符号化プロ
グラムを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するために本発明は、下記の装置及びプログラムを提供
するものである。 (1) 入力画像に対しウェーブレット変換を行うウェ
ーブレット変換演算手段と、前記ウェーブレット変換演
算手段により演算処理されたウェーブレット係数に対
し、ビットプレーン毎に処理して係数ビットモデリング
を行う係数ビットモデリング手段と、前記係数ビットモ
デリング手段により生成されたビット列に対し、ビット
切り捨て及び算術符号化を行うビット切り捨て・算術符
号化手段と、を備えた、前記入力画像に対し符号化規格
JPEG2000に基づく符号化を行う画像符号化装置におい
て、前記ウェーブレット変換演算手段と前記係数ビット
モデリング手段との間に、前記ウェーブレット係数のビ
ットを適応的に変更したウェーブレット係数を前記係数
ビットモデリング手段に供給するビット変更手段を設
け、このビット変更手段は、前記係数ビットモデリング
手段により処理される前記ウェーブレット係数における
ビットプレーンが、前記ビット切り捨て・算術符号化手
段で切り捨てが行われずに符号化の行われる最下位の符
号化対象のビットプレーンであるか否かを判断し、前記
最下位の符号化対象のビットプレーンであると判断した
場合に、その最下位の符号化対象のビットプレーンより
も1つ下位のビットプレーンを参照し、前記最下位の符
号化対象のビットプレーンの所定位置のビットが0で、
かつ、前記最下位の符号化対象のビットプレーンよりも
1つ下位のビットプレーンの前記所定位置と同位置のビ
ットが1であれば、前記最下位の符号化対象のビットプ
レーンの前記所定位置のビットを1に変更する手段であ
る、ことを特徴とする画像符号化装置。 (2) 入力画像に対しウェーブレット変換を行うウェ
ーブレット変換演算機能と、前記ウェーブレット変換演
算機能により演算処理されたウェーブレット係数に対
し、ビットプレーン毎に処理して係数ビットモデリング
を行う係数ビットモデリング機能と、前記係数ビットモ
デリング機能により生成されたビット列に対し、ビット
切り捨て及び算術符号化を行うビット切り捨て・算術符
号化機能と、をコンピュータに実現させ、入力画像に対
し符号化規格JPEG2000に基づく符号化を実現させる画像
符号化プログラムにおいて、前記係数ビットモデリング
機能により処理される前記ウェーブレット係数における
ビットプレーンが、前記ビット切り捨て・算術符号化機
能で切り捨てが行われずに符号化の行われる最下位の符
号化対象のビットプレーンであるか否かを判断し、前記
最下位の符号化対象のビットプレーンであると判断した
場合に、その最下位の符号化対象のビットプレーンより
も1つ下位のビットプレーンを参照し、前記最下位の符
号化対象のビットプレーンの所定位置のビットが0で、
かつ、前記最下位の符号化対象のビットプレーンよりも
1つ下位のビットプレーンの前記所定位置と同位置のビ
ットが1であれば、前記最下位の符号化対象のビットプ
レーンの前記所定位置のビットを1に変更し、この適応
的にビットを変更したウェーブレット係数に対して前記
係数ビットモデリングを行わせるようにする機能、をコ
ンピュータに実現させることを特徴とする画像符号化プ
ログラム。
【0010】
【発明の実施の形態】図1に画像符号化装置の一実施例
のJPEG2000に準拠した符号化手順を示している。図3に
示した従来例にビット変更手段205 を新たに設けている
点が特徴である。ビット変更手段205 以外のブロックで
あるDCレベルシフト手段201 〜ビットストリーム生成
手段208 は従来と同様の処理を行う。
【0011】ここで、係数ビットモデリング手段の入力
から、ビット切り捨て・算術符号化手段までの処理の流
れについて考えてみる。
【0012】係数ビットモデリング手段に入力されたウ
ェーブレット係数データはビットプレーンに分けられ、
所定の画素走査順序でビット列が生成される。切り捨て
対象でない生成されたビット列は、ビット切り捨て・算
術符号化手段により所定の手続きで算術符号化が行わ
れ、符号データとして出力される。
【0013】ところで、ビット切り捨てによる誤差をは
どうなるだろうか。係数ビットモデリング手段に入力さ
れた係数の1つが33であった場合、これを2進数表現
すると 100001 となる。これを上位3ビット目以下を切
り捨てた場合、それ以下のビットは0で置き換えられる
ため 100000 となり、32となり、その誤差は小さい。
【0014】しかし、入力が46であった場合、2進数
表現は 101110 であるが、同様に上位3ビット目以下を
切り捨てた場合、同じく 100000、32となり、その誤
差は大きいものとなる。この場合、上位3ビット目を切
り捨てても表現できる値において、もっとも46に近い
値は 110000 の48である。従って、110000 を符号化
したほうが良いことがわかる。(この場合、上位2ビッ
ト目が、切り捨てが行われずに符号化の行われる最下位
の符号化対象のビットプレーンとなる。)JPEG2000 で
は圧縮のサイズ(圧縮データのデータサイズ)を設定す
る必要がある。設定しない場合、すべてのビットプレー
ンを符号化することとなり、ある程度は圧縮を行うこと
ができるが、大きな圧縮効果を得ることができない。圧
縮後のサイズが決定されている場合、符号化時において
出力しているバイト数をカウントすることで、次のビッ
トプレーンの符号化を行うか行わないかを決定すること
ができる。このことより、符号化対象のビットプレーン
であるかどうかをあらかじめ知ることができる。
【0015】次に、図1に示した一実施例について、図
3に示すビット変更手段205の動作フローチャートを中
心に説明する。(前述したように、ビット変更手段205
以外のブロックであるDCレベルシフト手段201 〜ビッ
トストリーム生成手段208 は従来と同様の処理を行うの
で、ここでは説明は省略する。)ビット変更手段205 で
は図2のフローに従って処理を行う。まず、ビット変更
手段205 にスカラ量子化手段204 の出力データであるD
WT係数が入力される(図2に示すステップ301)。な
お、スカラ量子化手段204 はJPEG2000においては必須で
はないので、ビット変更手段205 にDWT手段203 の出
力を直接入力するようにしても良い。
【0016】ビット変更手段205 では、入力されたデー
タはビットプレーンごとに処理される(ステップ30
2)。
【0017】次に、ビット変更手段205 では、現在処理
しているビットプレーンが符号化対象の最後のビットプ
レーンであるかどうかを判断する(ステップ303)。即
ち、係数ビットモデリング手段206 により処理されるD
WT係数におけるビットプレーンが、ビット切り捨て・
算術符号化手段207 で切り捨てが行われずに符号化の行
われる最下位の符号化対象のビットプレーンであるか否
かを判断する。この判断は、前述したように、符号化時
において出力しているバイト数をカウントすることで行
われる。
【0018】最後の符号化対象のビットプレーンでない
との判断結果であれば、係数ビットモデリング手段206
以降の処理を従来通り行い、次のビットプレーンの処理
へ向かう(ステップ304、305)。
【0019】最後の符号化対象のビットプレーンである
との判断結果であれば、最後の符号化対象のビットプレ
ーンよりも1つ下位のビットプレーンを参照する(ステ
ップ306)。即ち、最下位の符号化対象のビットプレー
ンよりも1つ下位のビットプレーンである、切り捨てら
れる最上位のビットプレーンを参照する。
【0020】最後の符号化対象のビットプレーンと、そ
の最後の符号化対象のビットプレーンよりも1つ下位の
ビットプレーンとの同位置に位置するDWT係数のビッ
トを比較し、最後の符号化対象のビットプレーンのビッ
トが0、それよりも1つ下位のビットプレーンのビット
が1である場合のみ、最後の符号化対象のビットプレー
ンの該当ビットを1に変更する。その他の場合は、変更
しない(ステップ307)。即ち、最下位の符号化対象の
ビットプレーンの所定位置のビットが0で、かつ、前記
最下位の符号化対象のビットプレーンよりも1つ下位の
ビットプレーンの前記所定位置と同位置のビットが1で
あれば、前記最下位の符号化対象のビットプレーンの前
記所定位置のビットを1に変更する。その他の場合は、
変更しない。
【0021】この適応的にビットを変更したビットプレ
ーンを、係数ビットモデリング手段206 以降を用いて従
来と同様の処理を行う(ステップ308)。
【0022】ここで、最後の符号化対象のビットプレー
ンのビットが1であり、それよりも1つ下位のビットプ
レーンのビットが1である場合、最後の符号化対象のビ
ットプレーンのビットを0とし、以前符号化したビット
プレーンの値も変更した方が良いと考えられるが、一度
コーディングしたビットプレーンを再度符号化すること
は困難なため、本発明では上記の場合のみビットを変更
することを特徴としている。
【0023】このように、本実施例では、ビット切り捨
て処理により大きな誤差が生じないようにしているの
で、符号化規格JPEG2000による圧縮符号化において、ビ
ットプレーン切り捨てに伴う画像劣化を極力抑えること
ができる。
【0024】さらに、本発明は、コンピュータを上述の
画像符号化装置として機能させるプログラムも含むもの
である。このプログラムは、コンピュータに挿入される
記録媒体から取り込まれて実行されてもよいし、通信ネ
ットワークを介して配信され、これがコンピュータに取
り込まれて実行されても良い。
【0025】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、ビット切
り捨てによりデータ量を制限し圧縮符号化を行う、符号
化規格JPEG2000による圧縮符号化において、ビット切り
捨てに伴う画像劣化を極力抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における符号化手順を示す図
である。
【図2】一実施例におけるビット変更処理を示す図であ
る。
【図3】従来からのJPEG2000 符号化手順を示す図であ
る。
【符号の説明】
201 DCレベルシフト手段 202 カラー変換手段 203 DWT(ウェーブレット変換)手段 204 スカラ量子化手段 205 ビット変更手段 206 係数ビットモデリング手段 207 ビット切り捨て・算術符号化手段 208 ビットストリーム生成手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力画像に対しウェーブレット変換を行う
    ウェーブレット変換演算手段と、 前記ウェーブレット変換演算手段により演算処理された
    ウェーブレット係数に対し、ビットプレーン毎に処理し
    て係数ビットモデリングを行う係数ビットモデリング手
    段と、 前記係数ビットモデリング手段により生成されたビット
    列に対し、ビット切り捨て及び算術符号化を行うビット
    切り捨て・算術符号化手段と、 を備えた、前記入力画像に対し符号化規格JPEG2000に基
    づく符号化を行う画像符号化装置において、 前記ウェーブレット変換演算手段と前記係数ビットモデ
    リング手段との間に、前記ウェーブレット係数のビット
    を適応的に変更したウェーブレット係数を前記係数ビッ
    トモデリング手段に供給するビット変更手段を設け、 このビット変更手段は、前記係数ビットモデリング手段
    により処理される前記ウェーブレット係数におけるビッ
    トプレーンが、前記ビット切り捨て・算術符号化手段で
    切り捨てが行われずに符号化の行われる最下位の符号化
    対象のビットプレーンであるか否かを判断し、前記最下
    位の符号化対象のビットプレーンであると判断した場合
    に、その最下位の符号化対象のビットプレーンよりも1
    つ下位のビットプレーンを参照し、前記最下位の符号化
    対象のビットプレーンの所定位置のビットが0で、か
    つ、前記最下位の符号化対象のビットプレーンよりも1
    つ下位のビットプレーンの前記所定位置と同位置のビッ
    トが1であれば、前記最下位の符号化対象のビットプレ
    ーンの前記所定位置のビットを1に変更する手段であ
    る、ことを特徴とする画像符号化装置。
  2. 【請求項2】入力画像に対しウェーブレット変換を行う
    ウェーブレット変換演算機能と、 前記ウェーブレット変換演算機能により演算処理された
    ウェーブレット係数に対し、ビットプレーン毎に処理し
    て係数ビットモデリングを行う係数ビットモデリング機
    能と、 前記係数ビットモデリング機能により生成されたビット
    列に対し、ビット切り捨て及び算術符号化を行うビット
    切り捨て・算術符号化機能と、をコンピュータに実現さ
    せ、入力画像に対し符号化規格JPEG2000に基づく符号化
    を実現させる画像符号化プログラムにおいて、 前記係数ビットモデリング機能により処理される前記ウ
    ェーブレット係数におけるビットプレーンが、前記ビッ
    ト切り捨て・算術符号化機能で切り捨てが行われずに符
    号化の行われる最下位の符号化対象のビットプレーンで
    あるか否かを判断し、前記最下位の符号化対象のビット
    プレーンであると判断した場合に、その最下位の符号化
    対象のビットプレーンよりも1つ下位のビットプレーン
    を参照し、前記最下位の符号化対象のビットプレーンの
    所定位置のビットが0で、かつ、前記最下位の符号化対
    象のビットプレーンよりも1つ下位のビットプレーンの
    前記所定位置と同位置のビットが1であれば、前記最下
    位の符号化対象のビットプレーンの前記所定位置のビッ
    トを1に変更し、この適応的にビットを変更したウェー
    ブレット係数に対して前記係数ビットモデリングを行わ
    せるようにする機能、をコンピュータに実現させること
    を特徴とする画像符号化プログラム。
JP2001366085A 2001-11-30 2001-11-30 画像符号化装置及び画像符号化プログラム Pending JP2003169217A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010021754A (ja) * 2008-07-10 2010-01-28 Kyocera Mita Corp 画像処理装置及び画像処理プログラム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010021754A (ja) * 2008-07-10 2010-01-28 Kyocera Mita Corp 画像処理装置及び画像処理プログラム

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