JP2007295503A - 階層符号化方法を用いた画像圧縮方法及び画像圧縮装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 階層符号化方法によって出力されるデータ系列の冗長を削減することによって、画質を劣化させることなく高い圧縮率で画像を再生する画像圧縮方法及び画像圧縮装置を得る。
【解決手段】 画像情報を直交符号化した後に、木構造によって量子化対象ビットプレーンに関して変換係数を有意変換係数と非有意変換係数群に分類する階層符号化方法から出力されるデータ系列をブロックに区切ってブロック符号を生成する。そして、エントロピー符号化を利用して、生成したブロック符号を符号化効率の高い別の可変長符号に置き換え、圧縮率を向上させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像情報の圧縮及びディジタル映像信号の量子化器、特に、画像情報の圧縮手法の１つである階層符号化方法を用いた画像圧縮方法及び画像圧縮装置に関する。

階層符号化方法として階層的木構造における集合分割（ＳＰＩＨＴ）方式が、後述する非特許文献１により提案されている。
これを簡単に説明すると、ＳＰＩＨＴ方式では、画像情報を離散ウェーブレット変換した後、周波数帯域間において空間的に同じ場所、または同じ方向に位置する変換係数を木構造によって関連づける。木構造の根は最低周波数帯域に位置し、全ての節点は４個の子をもつ。そして、ＳＰＩＨＴ方式では、木構造によって異なる周波数帯域間で関連づけた親子関係の変換係数を、量子化対象ビットプレーンにおいて有意変換係数と非有意変換係数にリストを用いて分類する。リストに登録された非有意な変換係数は、量子化対象ビットプレーンを変更するたびに有意変換係数であるか否かを調べる。有意な変換係数であれば、極性ビットを出力する。また、量子化対象ビットプレーンを変更するたびに、非有意な変換係数群リストとは別のリストに登録された既有意な変換係数のビットプレーンの値を最上位ビットから順に出力する。したがって、ＳＰＩＨＴ方式では、最上位ビットプレーンから最下位ビットプレーンの順に符号化するので、任意の段階で符号化を終了しても最適な画像を再生することができるのである。

一方、後述する非特許文献２により、ＷＱＴ方式の階層符号化方法も提案されている。
このＷＱＴ方式の階層符号化方法では、離散ウェーブレット変換後、各周波数帯域内で変換係数を木構造によって相関づけるのである。そして、この階層符号化方法では、４分木による木構造の分割とリストを用いて、近接する変換係数を、量子化対象ビットプレーンにおいて有意変換係数と非有意変換係数に分類することがＳＰＩＨＴ方式と異なる特徴で、リストによる非有意変換係数群と既有意変換係数群の符号化手順はＳＰＩＨＴ方式と同一である。

Ａ．Ｓａｉｄ ａｎｄ Ｗ．Ｐｅａｒｌｍａｎ，"Ａ ｎｅｗ ｆａｓｔ ａｎｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｉｍａｇｅ ｃｏｄｅｃ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｅｔ ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ ｉｎ ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ ｔｒｅｅｓ"，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｖｉｄｅｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．６，ｎｏ．３，ｐｐ．２４３−２５０，Ｊｕｎｅ １９９６ Ａ．Ｍｕｎｔｅａｎｕ，Ｊ．Ｃｏｒｎｅｌｉｓ，Ｇ．Ｖ．ｄｅｒ Ａｕｗｅｒａ，ａｎｄ Ｐ．Ｃｒｉｓｔｅａ，"Ｗａｖｅｌｅｔ ｉｍａｇｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ−Ｔｈｅ ｑｕａｄｔｒｅｅ ｃｏｄｉｎｇ ａｐｐｒｏａｃｈ"，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｂｉｏｍｅｄｉｃｉｎｅ，ｖｏｌ．３，ｎｏ．３，ｐｐ，１７６−１８５，Ｓｅｐｔ．１９９９

しかしながら、上述した従来の階層符号化方法では、リストに登録された非有意な変換係数群から非有意な変換係数と有意な変換係数を分類して、有意であれば極性ビットを出力する際、出力するデータ系列の出現確率に偏りが生じる。

また、従来の階層符号化方法では、木構造に基づき、量子化対象ビットプレーンにおいて有意変換係数と非有意変換係数群を分類する際、有意変換係数の符号化によって得られたデータ系列の出現確率に偏りが生じる。

さらに、リストに登録された既有意な変換係数群のビットプレーンの値を最上位ビットから順に出力する際、出力するデータ系列の出現確率にも偏りが生じる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、従来の階層符号化方法において出現確率が偏るデータ系列の冗長を削減することによって、従来の階層符号化方法と同一な量子化ビットプレーンで符号化を終了しても従来の階層符号化方法と同一な画質の画像を高圧縮率で再生することができる階層符号化方法を用いた画像圧縮方法及び画像圧縮装置を得ることを目的としている。

このような目的に応えるために本発明（請求項１記載の発明）に係る階層符号化方法を用いた画像圧縮方法は、画像情報を階層符号化方法を用いて圧縮する画像圧縮方法であって、画像情報を離散ウェーブレット変換や離散コサイン変換などで直交変換した後、木構造で関連づけられた変換係数を量子化対象ビットプレーンにおいて有意変換係数と非有意変換係数群に分類する際に、有意変換係数の符号化によって得られたデータ系列をブロックに区切ってブロック符号を生成し、生成されたブロック符号をエントロピー符号化によって符号化効率の高い別の可変長符号に置き換えることを特徴とする。

本発明（請求項２記載の発明）に係る階層符号化方法を用いた画像圧縮方法は、請求項１において、リストに登録された非有意な変換係数群の符号化によって得られたデータ系列をブロックに区切り、ブロック符号を生成して、エントロピー符号化を利用して生成したブロック符号を符号化効率の高い別の可変長符号に置き換えることを特徴とする。

本発明（請求項３記載の発明）に係る階層符号化方法を用いた画像圧縮方法は、請求項１において、リストに登録された既有意な変換係数群の符号化によって得られたデータ系列をブロックに区切り、ブロック符号を生成して、エントロピー符号化を利用して生成したブロック符号を符号化効率の高い別の可変長符号に置き換えることを特徴とする。

本発明（請求項４記載の発明）に係る階層符号化方法を用いた画像圧縮方法は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、可変長符号表を用いて、または適応エントロピー符号化によってブロック符号を符号化効率の高い別の可変長符号に置き換えることを特徴とする。

本発明（請求項５記載の発明）に係る階層符号化方法を用いた画像圧縮方法は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、ブロック符号に割り当てられる可変長符号の平均符号長が、平均符号長の下限に限りなく近づくような符号長のブロック符号を使用することを特徴とする。

本発明（請求項６記載の発明）に係る階層符号化方法を用いた画像圧縮方法は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、マルコフ情報源モデルを用いた適応エントロピー符号化によってブロック符号を符号化効率の高い別の可変長符号に置き換えることを特徴とする。

本発明（請求項７記載の発明）に係る階層符号化方法を用いた画像圧縮方法は、請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、画像情報を離散ウェーブレット変換や離散コサイン変換などで直交変換した後に、いずれかの画像圧縮方法によって変換係数を符号化して出力されたデータ系列の冗長を更に削減するために、マルコフ情報源モデルを用いた適応算術符号を有機的に組み合わせることを特徴とする。

本発明（請求項８記載の発明）に係る階層符号化方法を用いた画像圧縮装置は、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の画像圧縮方法を用いて画像圧縮を行うように構成されていることを特徴とする。

すなわち、本発明によれば、リストに登録された非有意な変換係数群の符号化によって得られたデータ系列をブロックに区切り、ブロック符号を生成する。そして、エントロピー符号化を利用して生成したブロック符号を符号化効率の高い別の可変長符号に置き換え、圧縮率を向上させる。

また、本発明によれば、木構造に基づき、量子化対象ビットプレーンにおいて有意変換係数と非有意変換係数群を分類する際、有意変換係数の符号化によって得られたデータ系列を１個のブロックとしてブロック符号を生成する。そして、エントロピー符号化を利用して生成したブロック符号を符号化効率の高い別の可変長符号に置き換え、圧縮率を向上させる。

さらに、本発明によれば、リストに登録された既有意な変換係数群の符号化によって得られたデータ系列を長さｍのブロックに区切り、ブロック符号を生成する。エントロピー符号化を利用して生成したブロック符号を符号化効率の高い別の可変長符号に置き換え、圧縮率を向上させる。

以上説明したように本発明に係る階層符号化方法を用いた画像圧縮方法及び画像圧縮装置によれば、従来の階層符号化方法によって出力されるデータ系列の冗長をエントロピー符号化によって削減するものである。ここで、エントロピー符号化とは、平均符号長が最短となるコンパクト符号のことである。コンパクト符号は瞬時符号で、一意復号可能である。また、シャノンの第１基本定理、別名、情報源符号化定理により、ブロック符号の長さを限りなく長くすると、ブロック符号に割り当てられた可変長符号の平均符号長は、平均符号長の下限に限りなく近づけられることが証明されている。

したがって、本発明に係る階層符号化方法を用いた画像圧縮方法及び画像圧縮装置は、従来の階層符号化方法と同一な量子化ビットプレーンで符号化を終了しても従来の階層符号化方法と同一な画質の画像を高い圧縮率で再生できるという優れた効果がある。

図１ないし図３は本発明に係る階層符号化方法を用いた画像圧縮方法及び画像圧縮装置の実施形態を示す。

ここで、Ｄ（ｉ，ｊ）は木の節点（ｉ，ｊ）の全ての子孫の座標の集合を表す。Ｏ（ｉ，ｊ）は節点（ｉ，ｊ）の全ての子の座標の集合を表す。節点（ｉ，ｊ）が葉であるとき、Ｏ（ｉ，ｊ）は空集合となる。Ｌ（ｉ，ｊ）はＬ（ｉ，ｊ）＝Ｄ（ｉ，ｊ）−Ｏ（ｉ，ｊ）のように全ての子を除く木の節点（ｉ，ｊ）の全ての子孫の座標の集合を表す。Ｈは全ての木の根の変換係数の座標集合を表す。なお、（ｉ，ｊ）は変換係数の座標である。

また、量子化対象ビットプレーンにおいて非有意な変換係数の座標は、リストＬＩＰ（Ｌｉｓｔ ｏｆ Ｉｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｐｉｘｅｌ）に登録される。既有意な変換係数の座標は、リストＬＳＰ（Ｌｉｓｔ ｏｆ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｐｉｘｅｌ）に登録される。木を用いて非有意な変換係数の集合を表現し、これを登録するためにリストＬＩＳ（Ｌｉｓｔ ｏｆ Ｉｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｓｅｔ）を用いる。

量子化対象となるビットプレーン数は、下記式１によって求められる。

ここで、Ｃ（ｉ，ｊ）は座標（ｉ，ｊ）における変換係数を表す。

本発明に係る画像圧縮方法を、図１に示したＳＰＩＨＴ方式に適用したアルゴリズムについて、以下に詳細に説明する。
すなわち、図１はＳＰＩＨＴ方式による画像圧縮方法のアルゴリズムのフローチャートを示す。

１．初期化
ステップＳ１０１の初期化では、量子化対象となるビットプレーン数ｎの値を出力する。ＬＳＰを空集合に初期化する。また、全ての木の根の座標（ｉ，ｊ）∈ＨにＬＩＳを、全ての木の根の変換係数を表す座標（ｉ，ｊ）∈ＨにＬＩＰをそれぞれ初期化する。

２．ソーティングパス
２．１ ＬＩＰの１番目の要素（ｉ，ｊ）を選択してソーティングパスを開始する。ＬＩＰの最後の要素が符号化されるまで、ＬＩＰの次の要素（ｉ，ｊ）を選択してＬＩＰの符号化を繰り返す。

２．１．１ ステップＳ１０２でＳｎ（ｉ，ｊ）を出力する。
２．１．２ ステップＳ１０３において有意Ｓｎ（ｉ，ｊ）＝１であれば、ステップＳ１０４で有意な変換係数Ｃ（ｉ，ｊ）の極性ビットを出力すると同時に、ＬＩＰからＬＳＰに要素（ｉ，ｊ）を移動する。
２．１．３ ステップＳ２０１ではＬＩＰの要素の符号化によって得られたデータ系列をブロックに区切り、ブロック符号を生成する。生成したブロック符号を符号化効率の高い別の可変長符号に置き換えるために、ステップＳ２０２でエントロピー符号化する。

２．２ ＬＩＳの符号化は、ＬＩＳの１番目の要素（ｉ，ｊ）から開始する。
２．２．１ ステップＳ１０５で要素（ｉ，ｊ）がタイプＡであれば、ステップＳ１０６でＳｎ（Ｄ（ｉ，ｊ））を出力する。ステップＳ１０７で有意Ｄ（ｉ，ｊ）＝１であれば、ステップＳ１０８でＳｎ（ｋ，ｌ）を出力する。ステップＳ１０９で有意Ｓｎ（ｋ，ｌ）＝１であれば、ステップＳ１１０で有意な変換係数Ｃ（ｉ，ｊ）の極性ビットを出力すると同時に、ＬＳＰに要素（ｋ，ｌ）を追加する。一方、ステップＳ１０９でＳｎ（ｋ，ｌ）＝０のように有意でなければ、ＬＩＰに要素（ｋ，ｌ）を追加する。ステップＳ１１１によって（ｋ，ｌ）∈Ｄ（ｉ，ｊ）の符号化が終了するまで上記符号化は続けられる。
タイプＡの要素（ｉ，ｊ）の符号化終了後、ステップＳ１１２においてＬ（ｉ，ｊ）≠φであれば、ステップＳ１１３で（ｉ，ｊ）をタイプＢとしてＬＩＳの最後尾に移動する。ステップＳ１１２でＬ（ｉ，ｊ）≠φでなければ、ステップＳ１１７で（ｉ，ｊ）をＬＩＳから削除する。

２．２．２ ステップＳ３０１では、タイプＡの要素（ｉ，ｊ）の符号化によって得られたデータ系列を１個のブロックとしてブロック符号を生成する。生成したブロック符号を符号化効率の高い別の可変長符号に置き換えるために、ステップＳ３０２でエントロピー符号化する。

２．２．３ ステップＳ１０５で要素（ｉ，ｊ）がタイプＢであれば、ステップＳ１１４でＳｎ（Ｌ（ｉ，ｊ））を出力する。ステップＳ１１５で有意Ｓｎ（Ｌ（ｉ，ｊ））＝１であれば、ステップＳ１１６で（ｋ，ｌ）∈０（ｉ，ｊ）をタイプＡとしてＬＩＳの最後尾に追加すると同時に、ステップＳ１１７で（ｉ，ｊ）をＬＩＳから削除する。一方、ステップＳ１１５においてＳｎ（Ｌ（ｉ，ｊ））＝０のように有意でなければ、ＬＩＳの最後の要素が符号化されるまで、ＬＩＳの次の要素（ｉ，ｊ）を選択してＬＩＳの符号化を繰り返す。

３．リファインメントパス
３．１ ＬＳＰの１番目の要素（ｉ，ｊ）を選択してリファインメントパスを開始する。既有意な変換係数Ｃ（ｉ，ｊ）のｎ番目の上位ビットをステップＳ１１８で出力する。ＬＳＰの最後の要素が符号化されるまで、ＬＳＰの次の要素（ｉ，ｊ）を選択してＬＳＰの符号化を繰り返す。

３．２ ステップＳ４０１では、リファインメントパスによって得られたデータ系列を長さｍのブロックに区切り、ブロック符号を生成する。生成したブロック符号を符号化効率の高い可変長符号に置き換えるために、ステップＳ４０２でエントロピー符号化する。

４．量子化ビットプレーンの更新
ステップＳ１１９でｎ＝ｎ−１の計算後、量子化の対象となるビットプレーンに達していなければ、ソーティングパスから手順を繰り返す。達していれば、符号化を終了する。

本発明に係る階層符号化方法を用いた画像圧縮方法を、図２に示すＷＱＴ方式に適用したアルゴリズムにより詳細に説明する。
図２はそのアルゴリズムのフローチャートである。

１．初期化
ステップＳ５０１の初期化では、量子化対象となるビットプレーン数ｎの値を出力する。リストＬＩＰとリストＬＳＰを空集合に初期化する。また、リストＬＩＳを木の根ＳＱ（０，０，ｔ）に初期化する。ＳＱ（０，０，ｔ）は根の座標（０，０）と大きさｔ×ｔの領域を表す。

２．ＬＩＰ符号化
２．１ ＬＩＰの１番目の要素（ｉ，ｊ）を選択してソーティングパスを開始する。ＬＩＰの最後の要素が符号化されるまで、ＬＩＰの次の要素（ｉ，ｊ）を選択してＬＩＰの符号化を繰り返す。
２．１．１ ステップＳ５０２において変換係数が有意ならば、有意ビットＳＧＮ記号をステップＳ５０３で出力する。次いで、有意な変換係数Ｃ（ｉ，ｊ）の極性ビットをステップＳ５０４で出力する。
２．１．２ その後、ＬＩＰからＬＳＰに要素（ｉ，ｊ）を移動する。
２．１．３ 一方、ステップＳ５０２において変換係数が非有意ならば、非有意ビットＮＳＧ記号をステップＳ５０５で出力する。

２．２ ステップＳ２０１ではＬＩＰの要素の符号化によって得られたデータ系列をブロックに区切り、ブロック符号を生成する。生成したブロック符号を符号化効率の高い別の可変長符号に置き換えるために、ステップＳ２０２でエントロピー符号化する。

３．有意パス
３．１ ＬＩＳの符号化は、ＬＩＳの１番目の要素ＳＱ（ｉ，ｊ，ｔ）から開始する。ＬＩＳの最後の要素が符号化されるまで、ＬＩＳの次の要素（ｉ，ｊ）を選択して有意パスを繰り返す。
３．１．１ 左上の座標が（ｉ，ｊ）、大きさがｔ×ｔの領域内で有意変換係数の有無をステップＳ５０６で調べる。存在しない場合はステップＳ５０７でＮＳＧ記号を出力する。

３．１．２ 有意変換係数が存在する場合、ステップＳ５０８でＳＧＮ記号を出力した後、ステップＳ５０９においてＳＱ（ｉ，ｊ，ｔ）を４分木で
ＳＱ（ｉ，ｊ，ｔ／２）、 ＳＱ（ｉ＋ｔ／２，ｊ，ｔ／２）、
ＳＱ（ｉ，ｊ＋ｔ／２，ｔ／２）、 ＳＱ（ｉ＋ｔ／２，ｊ＋ｔ／２，ｔ／２）
と表現する。ステップＳ５１０において４分木によって表現される領域が２個以上の変換係数から構成される場合、ステップＳ５１１でＬＩＳの最後尾に４分木を要素として追加すると同時に、ステップＳ５１２でＬＩＳからＳＱ（ｉ，ｊ，ｔ）を削除する。

３．１．３ 一方、ステップＳ５１０において４分木によって表現される領域が１個の変換係数から構成されるＳＱ（ｉ，ｊ，１）の場合、ステップＳ５１３で変換係数が有意ならば、ステップＳ５１４で有意ビットＳＧＮ記号を出力する。次いで、有意な変換係数Ｃ（ｉ，ｊ）の極性ビットをステップＳ５１５で出力した後、ＬＳＰに座標（ｉ，ｊ）を移動する。一方、ステップＳ５１３で変換係数が非有意ならば、非有意ビットＮＳＧ記号をステップＳ５１６で出力した後、ＬＩＰに座標（ｉ，ｊ）を移動する。１個の変換係数から構成される領域が全て符号化されるまで、ＳＱ（ｉ，ｊ，１）の符号化手順は繰り返される。

３．２ ステップＳ３０１では、全てのＳＱ（ｉ，ｊ，１）の符号化が完了した後、得られたデータ系列を１個のブロックとしてブロック符号を生成する。生成したブロック符号を符号化効率の高い別の可変長符号に置き換えるために、ステップＳ３０２でエントロピー符号化する。

４．リファインメントパス
ＬＳＰの１番目の要素（ｉ，ｊ）を選択してリファインメントパスを開始する。
４．１ 既有意な変換係数Ｃ（ｉ，ｊ）のｎ番目の上位ビットをステップＳ５１７で出力する。ＬＳＰの最後の要素が符号化されるまで、ＬＳＰの次の要素（ｉ，ｊ）を選択してＬＳＰの符号化を繰り返す。

４．２ ステップＳ４０１では、リファインメントパスによって得られたデータ系列を長さｍのブロックに区切り、ブロック符号を生成する。生成したブロック符号を符号化効率の高い可変長符号に置き換えるために、ステップＳ４０２でエントロピー符号化する。

５．量子化ビットプレーンの更新
ステップＳ５１８でｎ＝ｎ−１の計算後、量子化の対象となるビットプレーンに達していなければ、ＬＩＰ符号化から手順を繰り返す。達していれば、符号化を終了する。

図３は本発明の実施形態における画像圧縮装置の構成を示すブロック図である。
図３を参照しながら、前述した階層符号化方法を実現する画像圧縮装置の構成について、以下に説明する。

図３中、符号１１は符号化器における画像情報変換部、１２はＤＣＴ、ＤＷＴ等の直交変換部、１３は階層符号化部、１４はマルコフ情報源モデルを用いた適応算術符号化部であり、この符号化器は次のように動作する。

まず、原画像である画像情報を画像情報変換部１１へ入力する。極性が無い信号で画像が構成されている場合、零を中心とした範囲に信号値をレベルシフトする。次いで、画像情報が色信号から構成されている場合、画像情報の変換によって色信号を輝度・色差成分に変換する。この画像情報の変換は色信号間の相関低減に有効である。

直交変換部１２では、離散コサイン変換（ＤＣＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）や離散ウェーブレット変換（ＤＷＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｗａｖｅｌｅｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）などの直交変換によって輝度・色差成分から成る画像情報を周波数帯域に分解する。

次いで、前述した階層符号化部１３で周波数帯域ごとに変換係数を最上位ビットプレーンから符号化する。量子化対象ビットプレーン数を周波数帯域ごとに変えて、画質を著しく劣化させることなく圧縮率を高くする。
前述した階層符号化方法におけるエントロピー符号化には、マルコフ情報源モデルを用いた適応エントロピー符号化、または、可変長符号表１５を使用したエントロピー符号化を使用する。

マルコフ情報源モデルを適用した適応算術符号部１６で、階層符号化部１３から出力されたデータ系列の冗長を更に削減する。符号化器から出力されたデータ系列は経路１６で蓄積、または伝送され、復号器へ送られる。

また、この復号器は、次のように構成されている。すなわち、図３中、符号１７は復号器におけるマルコフ情報源モデルを用いた適応算術復号部、１８は階層復号化部、１９はＩＤＣＴ、ＩＤＷＴ等の直交逆変換部、２０は画像情報逆変換部である。

この復号器では、マルコフ情報源モデルを適用した適応算術復号部１７を介したデータ系列を階層復号化部１８によって周波数帯域ごとに変換係数に変換する。
このとき、マルコフ情報源モデルを用いた適応エントロピー復号、または可変長符号表１５を使用したエントロピー復号が使用される。最上位ビットプレーンから最下位ビットプレーンの順に復号されるので、任意のビットプレーンで階層復号を終了しても最適な画像を再生できる。

すなわち、逆離散コサイン変換（ＩＤＣＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｗａｖｅｌｅｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）や逆離散ウェーブレット変換（ＩＤＷＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｗａｖｅｌｅｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）などの直交逆変換部１９で、周波数帯域に分解された変換係数を輝度・色差成分から成る画像情報に変換する。

そして、この復号器の画像情報逆変換部２０で色逆変換とレベル逆シフトを行って再生画像を得ることができるのである。

このような本発明による画像圧縮方法によれば、リストに登録された非有意な変換係数群の符号化によって得られたデータ系列をブロックに区切り、ブロック符号を生成し、この生成したブロック符号を符号化効率の高い別の可変長符号に置き換えることで、圧縮率を向上させることができる。

また、本発明によれば、木構造に基づき、量子化対象ビットプレーンにおいて有意変換係数と非有意変換係数群を分類する際、有意変換係数の符号化によって得られたデータ系列を１個のブロックとしてブロック符号を生成し、この生成したブロック符号を符号化効率の高い別の可変長符号に置き換えることで、圧縮率を向上させることができる。

さらに、本発明によれば、リストに登録された既有意な変換係数群の符号化によって得られたデータ系列を長さｍのブロックに区切り、ブロック符号を生成し、この生成したブロック符号を符号化効率の高い別の可変長符号に置き換えることで、圧縮率を向上させることができる。

そして、このような階層符号化方法を用いた画像圧縮方法及び画像圧縮装置によれば、従来の階層符号化方法によって出力されるデータ系列の冗長をエントロピー符号化によって削減でき、これにより従来の階層符号化方法と同一な量子化ビットプレーンで符号化を終了しても従来の階層符号化方法と同一な画質の画像を高い圧縮率で再生できるのである。

なお、本発明は上述した実施形態で説明した構造には限定されず、階層符号化方法を用いた画像圧縮方法、並びに画像圧縮装置を構成する各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることはいうまでもない。

特に、上述した実施形態では、ＳＰＩＨＴ方式、ＷＱＴ方式に基づく符号化方法を用いて画像圧縮を行う場合を説明したが、本発明はこれに限定されず、従来から知られている種々の符号化方法に基づく画像圧縮手法に適用して効果を発揮し得るものである。

本発明に係る階層符号化方法を用いた画像圧縮方法を説明するものであって、ＳＰＩＨＴ方式に基づく本発明の符号化方法を説明するためのフローチャートである。 本発明に係る階層符号化方法を用いた画像圧縮方法を説明するものであって、ＷＱＴ方式に基づく本発明の符号化方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態における画像圧縮装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１１…画像情報変換部、１２…直交変換部、１３…階層符号化部、１４…適応算術符号部、１５…可変長符号表、１６…伝送又は蓄積（経路）、１７…適応算術復号部、１８…階層復号化部、１９…直交逆変換部、２０…画像情報逆変換部。

Claims (8)

1. 画像情報を階層符号化方法を用いて圧縮する画像圧縮方法であって、
   画像情報を離散ウェーブレット変換や離散コサイン変換などで直交変換した後、木構造で関連づけられた変換係数を量子化対象ビットプレーンにおいて有意変換係数と非有意変換係数群に分類する際に、有意変換係数の符号化によって得られたデータ系列をブロックに区切ってブロック符号を生成し、生成されたブロック符号をエントロピー符号化によって符号化効率の高い別の可変長符号に置き換えることを特徴とする階層符号化方法を用いた画像圧縮方法。
2. 請求項１記載の階層符号化方法を用いた画像圧縮方法において、
   リストに登録された非有意な変換係数群の符号化によって得られたデータ系列をブロックに区切り、ブロック符号を生成して、エントロピー符号化を利用して生成したブロック符号を符号化効率の高い別の可変長符号に置き換えることを特徴とする階層符号化方法を用いた画像圧縮方法。
3. 請求項１記載の階層符号化方法を用いた画像圧縮方法において、
   リストに登録された既有意な変換係数群の符号化によって得られたデータ系列をブロックに区切り、ブロック符号を生成して、エントロピー符号化を利用して生成したブロック符号を符号化効率の高い別の可変長符号に置き換えることを特徴とする階層符号化方法を用いた画像圧縮方法。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の階層符号化方法を用いた画像圧縮方法において、
   可変長符号表を用いて、または適応エントロピー符号化によってブロック符号を符号化効率の高い別の可変長符号に置き換えることを特徴とする階層符号化方法を用いた画像圧縮方法。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の階層符号化方法を用いた画像圧縮方法において、
   ブロック符号に割り当てられる可変長符号の平均符号長が、平均符号長の下限に限りなく近づくような符号長のブロック符号を使用することを特徴とする階層符号化方法を用いた画像圧縮方法。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の階層符号化方法を用いた画像圧縮方法において、
   マルコフ情報源モデルを用いた適応エントロピー符号化によってブロック符号を符号化効率の高い別の可変長符号に置き換えることを特徴とする階層符号化方法を用いた画像圧縮方法。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の階層符号化方法を用いた画像圧縮方法において、
   画像情報を離散ウェーブレット変換や離散コサイン変換などで直交変換した後に、いずれかの画像圧縮方法によって変換係数を符号化して出力されたデータ系列の冗長を更に削減するために、マルコフ情報源モデルを用いた適応算術符号を有機的に組み合わせることを特徴とする階層符号化方法を用いた画像圧縮方法。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の画像圧縮方法を用いて画像圧縮を行うように構成されていることを特徴とする階層符号化方法を用いた画像圧縮装置。

Images