JP2010166520A - 画像符号化・復号化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ランダムアクセス性は維持したまま、画素データ以外の情報は付加させずに、画素単位で符号化することで画質劣化を抑圧しながら高圧縮を実現する。
【解決手段】Ｎ及びＭをそれぞれ自然数（Ｎ＞Ｍ）とするとき、Ｎビットのダイナミックレンジを持つ画素データを入力とし、符号化対象画素の周辺に位置する少なくとも１画素から予測画素生成部１０２にて生成された予測値との差分を差分生成部１０３にて算出し、予測差分値から第１オフセット値を減じた値を量子化処理部１０６にて量子化し、更に加算器１１０にて第２オフセット値を加算する。一方で、符号化予測値決定部１０４にて前記予測値の信号レベルから符号化後の予測値の信号レベルである符号化予測値を前もって予測し、量子化値と前記第２オフセット値との加算結果を、更に加算器１１１にて前記符号化予測値に加減算することにより、Ｍビットの符号化データを得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルスチルカメラ、ネットワークカメラ、プリンタ等のように画像を扱う装置において、画像圧縮によるデータ転送の高速化やメモリの使用量削減を目的とした画像符号化・復号化装置に関するものである。

近年、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置に用いられる撮像素子の高画素化に伴い、装置に搭載される集積回路が処理する画像データ量が増大している。多くの画像データを扱うには、集積回路内のデータ転送のバス幅を確保するために、動作周波数の高速化、メモリの大容量化等が考えられるが、これらはコストアップに直接繋がってしまう。

また、一般的にデジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置では、集積回路内での全ての画像処理を終えると、ＳＤカード等の外部記録装置に記録する際に圧縮処理を行い、非圧縮に比べてより大きな画像サイズ、多くの枚数の画像データを同じ容量の外部記録装置に格納しており、この圧縮処理には、ＪＰＥＧ、ＭＰＥＧといった符号化方式が用いられている。

特許文献１では、画像データの圧縮処理を画像処理後のデータに対して施すだけでなく、撮像素子から入力される画素信号（ＲＡＷデータ）に対しても圧縮処理を展開することで、同じメモリ容量で、同じ画像サイズの連写枚数を増やすことを目的としている。その実装方法については、隣接画素との差分値から量子化幅を決定し、その量子化幅から一意に求まるオフセット値を圧縮対象の画素値から減算することで、被量子化処理値を決定するため、メモリを必要とせず、低い符号化演算処理負荷を確保した状態で圧縮処理を実現するデジタル信号圧縮符号化及び復号化装置を提供している。

また、特許文献２では、ＴＶ信号等の画像データを画像符号化により圧縮して記録媒体に記録し、記録媒体に記録された圧縮データを伸張して再生することを目的としており、その実装方法においては、ＲＯＭテーブル等を用いず、単純な加減算器と比較器とによって高速に予測符号化を行い、更に、各量子化値自体に絶対的なレベル情報を保持させることで、予測値が誤った場合の誤り伝搬を低減させている。
特開２００７−０３６５６６号公報 特開平１０−０５６６３８号公報

しかし、特許文献１のデジタル信号圧縮符号化装置では、ゾーン量子化幅決定部において、近接する複数の画素で構成されたグループを意味する「ゾーン」に含まれる全ての画素において、一律の量子化幅（ゾーン量子化幅）で量子化している。このゾーン量子化幅は、ゾーンに含まれる各画素値の近傍同色画素値との差分値の最大値である最大画素値差に対応する量子化範囲に１を加えた値と、画素値データを圧縮符号化したデータのビット数ｓ、すなわち「圧縮符号化画素値データビット数（ｓ）」との差に等しい。つまり、ゾーン内に急峻なエッジが存在し、ある１画素の差分値のみが大きくなった場合でも、同一ゾーン内の画素は全て、その影響を受けて量子化幅が大きくなってしまう。したがって、差分値が小さく量子化があまり必要ない場合でも、必要以上に量子化誤差が発生するという問題があった。この問題を解決するためには、ゾーン内の画素数を減らすことが考えられるが、ゾーン毎に付加するゾーン量子化幅情報のビット数が増えてしまうため、符号化における圧縮率が低減してしまう。

これに対して、特許文献２に記載された画像符号化装置は、線形量子化値生成部により、２のＫ乗（Ｋは予め設定された線形量子化幅）による除算が行われ、線形量子化値が求められる。次に非線形量子化値生成部により、予測値と入力画素値との差分値が求められ、その結果に従って数パターンの補正値が求められる。先に求めた差分値により、いずれの補正値が採用されるかが判定され、量子化値及び再生値を得る。以上により、入力画素値から量子化値への変換が行われるが、量子化値及び次の予測値となる再生値は、予測値と入力画素値との差分値に応じて数パターン計算された結果から選択されるようになっている。そのため、入力信号と符号化後の出力信号とのダイナミックレンジの差が大きく高圧縮が要求される場合は、補正値のパターン数が増加することになる。つまり、補正値の算出式のパターン数を増やすことになるため、計算量（回路規模）が増加するという問題があった。

その一方で、一般的にデジタルスチルカメラ等に搭載される集積回路内の画像処理においては、撮像素子から入力されたデジタル画素信号をＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）等のメモリに一時記憶させ、一時記憶されたデータに対して所定の画像処理や、ＹＣ信号生成、拡大・縮小等のズーム処理等を行い、処理後のデータを再度ＳＤＲＡＭに一時記憶する。その際、画像の任意の領域を切り出す場合や、画素の上下間の参照・相関を必要とする画像処理を行う場合等、任意領域の画素データをメモリから読み出すよう要求されることが多い。この際、可変長符号化データでは、符号化データの途中から任意領域を読み出すことはできず、ランダムアクセス性を損なうことになる。

本発明は上記の問題を鑑みたものであり、固定長符号化を行うことでランダムアクセス性は維持したまま、量子化情報等の画素データ以外の情報を付加させずに、画素毎に量子化することにより、画質劣化を抑圧しながら高圧縮を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明では、集積回路のデータ転送単位に着目し、データ転送のバス幅は固定長を保証し、転送単位内における圧縮率の向上を図る。

例えば、本発明の一態様は、Ｎ及びＭをそれぞれ自然数（Ｎ＞Ｍ）とするとき、Ｎビットのダイナミックレンジを持つ画素データを入力とし、符号化対象画素と予測値との差分を非線形量子化して得られる量子化値を含む符号化データをＭビットで表現することで、固定長符号に圧縮する画像符号化装置において、符号化対象画素の周辺に位置する少なくとも１画素から予測値を生成する予測画素生成部と、前記予測値の信号レベルに応じて符号化後の予測値の信号レベルである符号化予測値を前もって予測する符号化予測値決定部と、前記符号化対象画素と前記予測値との差分である予測差分値を求める差分生成部と、前記予測差分値の符号なし整数バイナリ値の桁数から量子化幅を決定する量子化幅決定部と、前記予測差分値から第１オフセット値を減じて被量子化処理値を生成する被量子化処理値生成部と、前記量子化幅決定部で決められた量子化幅により前記被量子化処理値を量子化する量子化処理部と、第２オフセット値を生成するオフセット値生成部とを備え、前記量子化処理部で得られた量子化値と前記第２オフセット値との加算結果を、前記予測差分値の符号に応じて前記符号化予測値に加減算することにより、前記符号化データを得ることを特徴とする。

本発明によれば、画素単位で量子化幅を決定し、かつ、量子化幅情報ビットを付加せずに固定長符号化により符号化が可能になるため、生成された複数の固定長の符号化データを、例えばメモリ等に記憶させた場合、画像内の特定の箇所の画素に対応した符号化データを、容易に特定することができる。その結果、符号化データに対するランダムアクセス性を維持することができる。

すなわち、本発明によれば、メモリへのランダムアクセス性は維持したまま、従来よりも画質の劣化を抑圧することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の各実施形態や各変形例の説明において、一度説明した構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

《実施の形態１》
＜画像符号化装置１００における符号化処理＞
図１は、本発明の実施形態１に係る画像符号化装置１００の構成を示すブロック図である。図２は、画像符号化処理のフローチャート図である。図１及び図２を参照し、画像符号化装置１００が行う画像を符号化するための処理について説明する。

符号化対象となる画素データは、処理対象画素値入力部１０１に入力される。本実施形態において、各画素データはＮビット長のデジタルデータとし、符号化データをＭビット長とする。処理対象画素値入力部１０１に入力された画素データは、適切なタイミングで予測画素生成部１０２と、差分生成部１０３とに出力される。ただし、着目している符号化対象画素が、初期画素値データとして入力された場合は、量子化処理を省き、直接、出力部１０９に入力する。

着目している符号化対象画素が、初期画素値データでない場合（図２：ステップＳ１０１でＮＯ）は、予測画素生成処理（図２：ステップＳ１０２）に移行する。予測画素生成部１０２に入力される画素データは、着目している符号化対象画素値よりも先に入力された、初期画素値データ、又は、以前の符号化対象画素値、又は、先に符号化され、画像復号化装置に送られ、復号化された画素データのいずれかであり、入力された画素データを用いて着目している画素データの予測値を生成する（図２：ステップＳ１０２）。

さて、画素データに対する符号化方法として予測符号化が知られている。予測符号化とは、符号化対象画素に対する予測値を生成し、符号化対象画素と予測値との差分値を量子化する方式である。予測値については、画素データの場合、近接する画素の値が同一である又は近い可能性が高いという事実に基づき、近傍の画素データから、着目している符号化対象画素の値を予測することで、差分値をできるだけ小さくして量子化幅を抑えるというものである。図３は、予測値の算出に用いられる近接する画素の配置を示す説明図であり、図中“ｘ”は注目画素の画素値を示す。又、“ａ”“ｂ”“ｃ”は、注目画素の予測値“ｙ”を求めるための近接画素の画素値である。一般的に用いられる予測式（１）〜（７）は、
ｙ＝ａ …（１）
ｙ＝ｂ …（２）
ｙ＝ｃ …（３）
ｙ＝ａ＋ｂ−ｃ …（４）
ｙ＝ａ＋（ｂ−ｃ）／２ …（５）
ｙ＝ｂ＋（ａ−ｃ）／２ …（６）
ｙ＝（ａ＋ｂ）／２ …（７）
のとおりである。

このように注目画素の近接画素の画素値“ａ”“ｂ”“ｃ”を用いて注目画素の予測値“ｙ”を求め、この予測値“ｙ”と符号化対象画素“ｘ”との予測誤差Δ（＝ｙ−ｘ）を求め、この予測誤差Δを符号化する。

予測画素生成部１０２では、入力される画素データから前記した予測式（１）〜（７）のいずれかの予測式を用いて予測値を算出し、算出した予測値を差分生成部１０３に出力する。なお、前記した予測式に限らず、圧縮処理における内部のメモリバッファが確保できる場合は、着目画素に隣接している画素以外の周辺画素もメモリバッファに保持しておき、予測に使用することで予測精度を向上することも可能である。

差分生成部１０３は、処理対象画素値入力部１０１から受信した符号化対象画素と、予測画素生成部１０２から受信した予測値との差分（以下、予測差分値という）を生成する。生成された予測差分値は、量子化幅決定部１０５と被量子化処理値生成部１０８とに送られる（図２：ステップＳ１０４）。

符号化予測値決定部１０４は、Ｎビットで表現された予測値の信号レベルに応じて、符号化後の符号化データのビット長、つまりＭビットで表現された予測値の信号レベルである符号化予測値Ｌを前もって予測する。したがって、符号化予測値Ｌとは、Ｎビットで表現された予測値がＭビットに符号化された場合に、どの程度の信号レベルを持つのかを表す（図２：ステップＳ１０３）。

量子化幅決定部１０５は、差分生成部１０３から送られる、各符号化対象画素に対応する予測差分値に基づき量子化幅Ｑを決定し、量子化処理部１０６とオフセット値生成部１０７とに出力する。量子化幅Ｑとは、予測差分値の絶対値（以下、予測差分絶対値）を２進数で表現した数の桁数から、予め決められている非量子化範囲ＮＱ（単位：ビット）を引いた値を指す（ＮＱは自然数）。つまり、予測差分値の符号なし整数バイナリ表現に必要な桁数（ビット数）からＮＱを引いた値を意味する（図２：ステップＳ１０５）。例えば、予測差分値の符号なし整数バイナリ桁数がｄのとき、例えば量子化幅Ｑは、
Ｑ＝ｄ−ＮＱ …（８）
により求められる。

ここで、非量子化範囲ＮＱとは、量子化を行わない予測差分値の範囲を２のＮＱ乗で示したものであり、予め決めておき、画像符号化装置１００の内部のメモリバッファに記憶されているものとする。量子化幅決定部１０５は、符号化対象画素が予測値の信号レベル付近の信号レベルを持つものと想定して、式（８）により、予測値から離れるほど量子化幅Ｑが大きい値になるように量子化幅Ｑを設定する。なお、式（８）の場合は、予測差分値の符号なし整数バイナリ桁数ｄが増加すると量子化幅Ｑも増加する関係となる。また、量子化幅Ｑは負の値を持たないものとする。

被量子化処理値生成部１０８は、差分生成部１０３から送られる、各符号化対象画素に対応する予測差分値に基づき、量子化する画素データの信号レベルを算出する。例えば、予測差分値の符号なし整数バイナリ桁数がｄのとき、被量子化処理値生成部１０８は、第１オフセット値を２＾（ｄ−１）により求め、当該第１オフセット値を差分絶対値から減じた値を、量子化する画素データの信号レベル、すなわち被量子化処理値として生成し、量子化処理部１０６に送信する（図２：ステップＳ１０６，Ｓ１０７）。

オフセット値生成部１０７は、量子化幅決定部１０５から受信した量子化幅Ｑにより第２オフセット値Ｆを求める。第２オフセット値Ｆは、例えば、
Ｆ＝（２＾（ＮＱ−１））×（Ｑ−１）＋２＾ＮＱ …（９）
により求められる。

このとき、ＮＱは予め決定しておいた非量子化範囲であるため、符号化対象画素と符号化対象画素に対応する予測値との差分値により、量子化幅Ｑが変化し、それに従って第２オフセット値Ｆも変化する。つまり、量子化幅Ｑが増加するに従い、第２オフセット値Ｆも式（９）に従い大きくなる（図２：ステップＳ１０６）。

量子化処理部１０６は、量子化幅決定部１０５で算出された量子化幅Ｑにより、被量子化処理値生成部１０８から受信した被量子化処理値を量子化する量子化処理を行う。なお、量子化幅Ｑによる量子化処理とは、符号化対象画素に対応する被量子化処理値を２のＱ乗で除算する処理である。ただし、量子化処理部１０６は、量子化幅Ｑが“０”である場合、量子化は行わない（図２：ステップＳ１０８）。

量子化処理部１０６から出力された量子化結果は、オフセット値生成部１０７から出力される第２オフセット値Ｆと加算器１１０により加算される。そして、加算器１１０から出力された画素データ（以下、量子化画素データ）と、符号化予測値決定部１０４から受信した符号化予測値Ｌとを、加算器１１１により加算することで、Ｍビットで表現した画素データ（以下、符号化画素データという）を生成する（図２：ステップＳ１０９）。加算器１１１により生成された符号化画素データは出力部１０９から送信される（図２：ステップＳ１１０）。

図４及び図５は、本実施の形態における、画像符号化処理を説明するための図である。ここで、処理対象画素値入力部１０１は、固定ビット幅（Ｎビット）の画素データを順次受信するものとする。また、処理対象画素値入力部１０１が受信する画素データのデータ量は８ビット（Ｎ＝８）であるものとする。すなわち、画素データのダイナミックレンジは８ビットであるものとする。また、符号化データのビット幅Ｍは５ビットであるものとする。

図４には、一例として、処理対象画素値入力部１０１に入力される１１個の画素データが示される。処理対象画素値入力部１０１には、画素Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐ１１の順で、各画素に対応する８ビットの画素データが入力されるものとする。画素Ｐ１〜Ｐ１１内に示される数値は、対応する画素データが示す信号レベルである。なお、画素Ｐ１に対応する画素データは、初期画素値データであるものとする。

本実施の形態では、符号化対象画素の予測値は、一例として、予測式（１）により算出されるものとする。この場合、算出される符号化対象画素の予測値は、符号化対象画素の左隣の画素の値となる。すなわち、符号化対象画素の画素値は、１つ前に入力された画素と同一の画素値（レベル）になる可能性が高いと予測していることになる。

図５には、処理対象画素値入力部１０１に画素Ｐ２が入力された場合の予測値（Ｐ１）と、符号化予測値、第１オフセット値、第２オフセット値、被量子化処理値の各算出結果と、出力部１０９へ送信される符号化画素データの信号レベルとの関係が示される。

図１の画像符号化装置１００では、まず、ステップＳ１０１の処理が行われる。ステップＳ１０１では、入力された画素データが初期画素値データであるか否かを処理対象画素値入力部１０１が判定する。ステップＳ１０１において、ＹＥＳならば、処理対象画素値入力部１０１は、受信した画素データを内部のバッファに記憶させるとともに、当該画素データを出力部１０９へ送信する。そして、処理は後述するステップＳ１１０に移行する。一方、ステップＳ１０１において、ＮＯならば、処理はステップＳ１０２に移行する。

ここで、処理対象画素値入力部１０１は、画素Ｐ１に対応する、初期画素値データとしての画素データを受信したものとする。この場合、処理対象画素値入力部１０１は、入力された画素データを内部のバッファに記憶させるとともに、当該画素データを出力部１０９へ送信する。なお、バッファに画素データが既に記憶されている場合、処理対象画素値入力部１０１は、受信した画素データを内部のバッファに上書き記憶させる。

ここで、画素Ｐ２が符号化対象画素であるものとする。この場合、処理対象画素値入力部１０１は、画素Ｐ２に対応する画素データ（符号化対象画素データ）を受信したものとする。符号化対象画素データが示す画素値は“２２８”であるものとする。この場合、受信した画素データは初期画素値データでないので（Ｓ１０１でＮＯ）、処理対象画素値入力部１０１は、受信した画素データを差分生成部１０３へ送信する。

また、ステップＳ１０１でＮＯと判定された場合、処理対象画素値入力部１０１は内部のバッファに記憶されている画素データを予測画素生成部１０２へ送信する。ここで、送信される画素データは、画素Ｐ１の画素値“１８０”を示すものとする。

また、処理対象画素値入力部１０１は、受信した画素データを内部のバッファに上書き記憶させる。また、処理対象画素値入力部１０１は、受信した画素データ（符号化対象画素データ）を、差分生成部１０３へ送信する。そして、処理は、ステップＳ１０２に移行する。

ステップＳ１０２では、予測画素生成部１０２が、符号化対象画素の予測値を算出する。具体的には、予測画素生成部１０２は、予測式（１）を使用して、予測値を算出する。この場合、予測画素生成部１０２が処理対象画素値入力部１０１から受信した画素データが示す画素値（“１８０”）が予測値として算出される。予測画素生成部１０２は、算出した予測値“１８０”を、差分生成部１０３へ送信する。

なお、ｈ番目の符号化対象画素の予測値を算出する際に、（ｈ−１）番目の画素データが初期画素値データである場合は、前述したように処理対象画素値入力部１０１から受信した（ｈ−１）番目の画素データが示す値を予測値とし、（ｈ−１）番目の画素データが初期画素値データでない場合は、画像符号化装置１００により符号化された（ｈ−１）番目のデータを、画像復号化装置に入力させ復号化することにより得られる画素データが示す画素値を、符号化対象画素の予測値としてもよい。これにより、量子化処理部１０６における量子化処理により誤差が生じるような場合でも、画像符号化装置１００と画像復号化装置とにおいて予測値を一致させ、画質の劣化を抑圧することが可能となる。

ステップＳ１０３では、符号化予測値が算出される。ここでは、前述したように符号化予測値決定部１０４において、予測画素生成部１０２から受信したＮビットで表現された予測値の信号レベルに応じて、Ｍビットで表現された符号化予測値Ｌを算出する。例えば、図６のような特性を持つ以下の式（１０）、すなわち、
Ｌ＝（予測値／（２＾（Ｎ−Ｍ＋１））＋２＾Ｍ／４ …（１０）
を用いることにより求められる。

式（１０）は、Ｎビットで表現された予測値がＭビットに符号化された場合に、どの程度の信号レベルを持つのかを求めるためのものであり、その算出方法については式（１０）に限定する必要はなく、Ｎビットで表現された信号をＭビットに変換するようなテーブルを内部のメモリに記憶させておき、それを用いてもよい。

ここで、予測画素生成部１０２から受信した予測値は“１８０”であるため、式（１０）により符号化予測値Ｌは“１９”となる。

ステップＳ１０４では、予測差分値生成処理を行う。具体的には、差分生成部１０３が、受信した符号化対象画素データが示す画素値（“２２８”）から、受信した予測値“１８０”を減算することにより、予測差分値“４８”を算出する。また、差分生成部１０３は、算出した予測差分値“４８”を量子化幅決定部１０５及び被量子化処理値生成部１０８へ送信する。また、減算処理を行った際の、正負の符号情報ｓを被量子化処理値生成部１０８へ送信する。

ステップＳ１０５では、量子化幅決定処理を行う。量子化幅決定処理では、量子化幅決定部１０５において、予測差分値の絶対値（予測差分絶対値）を算出し、量子化幅Ｑを決定する。ここで、予測差分絶対値は、“４８”であるものとする。この場合、予測差分絶対値を２進数で表現したバイナリデータの桁数（符号なし予測差分バイナリ桁数）ｄを算出すると、算出される符号なし予測差分バイナリ桁数ｄは、“６”である。そして、量子化幅決定部１０５は、内部のメモリに記憶されている非量子化範囲ＮＱと、符号なし予測差分バイナリ桁数ｄとを使用して、量子化幅Ｑを設定する（Ｑ＝ｄ−ＮＱ：ただし、Ｑは非負である）。予め決められた非量子化範囲ＮＱが“２”であるものとすると、式（８）によりＱ＝６−２で、量子化幅Ｑは“４”に設定される。

量子化幅決定部１０５では、前述したように符号化対象画素の信号レベルが予測値から離れるほど量子化幅Ｑが大きい値になるように量子化幅Ｑを設定する。そのため、式（８）で算出される量子化幅Ｑは図７に表されるような特性を持ち、予測差分絶対値が小さいほど量子化幅Ｑは小さい値をとり、符号なし予測差分バイナリ桁数ｄが増加する度に量子化幅Ｑも増加する。

また、量子化幅決定部１０５において、最大量子化幅Ｑ＿ＭＡＸを予め決めておくことで、式（８）で算出した量子化幅ＱがＱ＿ＭＡＸを超えないように制御し、量子化による誤差（以下、量子化誤差という）の発生を抑えることができる。図４では、Ｑ＿ＭＡＸに“４”を設定しておくことで、画素Ｐ６及び画素Ｐ９の量子化幅ＱはＱ＿ＭＡＸの“４”となり、予測差分絶対値が大きくても、量子化誤差を最大１５までに抑えることが可能となる。

ステップＳ１０６では、第１オフセット値と第２オフセット値とが算出される。第１オフセット値の算出処理は、被量子化処理値生成部１０８が、差分生成部１０３から送られる予測差分値の符号なし予測差分バイナリ桁数がｄのとき、２＾（ｄ−１）により算出できる。ここで、差分生成部１０３から受信した予測差分値の符号なし予測差分バイナリ桁数は、“６”であるものとする。被量子化処理値生成部１０８において、２＾（ｄ−１）を算出すると、第１オフセット値は“３２”となる。

第２オフセット値算出処理では、オフセット値生成部１０７が、量子化幅決定部１０５から受信した量子化幅Ｑにより式（９）を用いて第２オフセット値Ｆを算出する。ここで、量子化幅決定部１０５から受信した量子化幅Ｑは、“４”であるものとする。オフセット値生成部１０７において、式（９）により第２オフセット値Ｆを算出すると、“１０”となる。

この場合、第２オフセット値Ｆは、図５に示すようにＮビットで表現されている符号化対象画素を符号化し、Ｍビットで表現した符号化画素データを生成した際の、第１オフセット値のレベルを表したものである。したがって、差分生成部１０３で算出される予測差分値の符号なし予測差分バイナリ桁数ｄが増加するに従い、第１オフセット値と第２オフセット値とは共に増加することになる。

なお、量子化幅決定部１０５から受信した量子化幅Ｑが“０”の場合は、被量子化処理値生成部１０８は第１オフセット値に“０”を設定し、オフセット値生成部１０７は第２オフセット値に“０”を設定することで、予測差分値をそのまま加算器１１１まで送信することが可能となる。

ステップＳ１０７では、被量子化処理値生成処理が行われる。被量子化処理値生成処理では、被量子化処理値生成部１０８により、差分生成部１０３から受信した予測差分絶対値から第１オフセット値を減じることにより被量子化処理値を生成する。ここで、差分生成部１０３から受信した予測差分絶対値が“４８”であり、かつ、被量子化処理値生成部１０８で算出した第１オフセット値が“３２”であるものとする。この場合、ステップＳ１０７において被量子化処理値生成部１０８は、予測差分絶対値から第１オフセット値を減算して、“１６”を被量子化処理値として算出し、差分生成部１０３から受信した予測差分値の符号情報ｓと共に量子化処理部１０６へ送信する。

ステップＳ１０８では、量子化処理が行われる。量子化処理では、量子化処理部１０６が、量子化幅決定部１０５で算出された量子化幅Ｑを受信し、被量子化処理値生成部１０８から受信した被量子化処理値を２のＱ乗で除算することにより量子化する。ここで、量子化処理部１０６が、量子化幅決定部１０５から受信した量子化幅Ｑが“４”であり、かつ、被量子化処理値生成部１０８から受信した被量子化処理値が“１６”であるものとする。この場合、量子化処理部１０６は、“１６”を２の４乗で除算することにより量子化処理を行って“１”を算出し、被量子化処理値生成部１０８から受信した符号情報ｓと共に加算器１１０へ送信する。

ステップＳ１０９では、符号化処理が行われる。符号化処理では、まず、加算器１１０において、量子化処理部１０６から受信した量子化結果と、オフセット値生成部１０７から受信した第２オフセット値Ｆとを加算し、量子化処理部１０６から受信した符号情報ｓを付加する。ここで、量子化処理部１０６から受信した量子化結果が“１”、符号情報ｓが“正”であり、かつ、オフセット値生成部１０７から受信した第２オフセット値Ｆが“１０”であるものとする。この場合、加算器１１０において加算された量子化画素データ“１１”を加算器１１１に送信する。

ここで、量子化処理部１０６から受信した符号情報ｓが“負”であった場合は、符号情報ｓを付加させて負数として加算器１１１に送信する。

加算器１１１は、加算器１１０から受信した量子化画素データと符号化予測値決定部１０４から受信した符号化予測値Ｌとを加算し、図５に示すような５ビットの符号化画素データを算出し、出力部１０９へ送信する。ここで、符号化予測値決定部１０４から受信した符号化予測値Ｌが“１９”であるものとする。この場合、加算器１１１において、量子化画素データ（“１１”）と加算することで、Ｍビットで表現した符号化画素データである“３０”を生成する。

加算器１１０から受信した量子化画素データが負数であった場合、すなわち予測差分値が負数であった場合は、量子化画素データの絶対値を符号化予測値Ｌから減算することになる。この処理により、予測差分値が負数であった場合、符号化画素データは符号化予測値Ｌよりも小さい値となり、したがって、符号化対象画素は、予測値よりも小さい値を持つという情報を符号化画素データに含ませて送信することになる。

そして、ステップＳ１１０では、加算器１１１が生成した符号化画素データを、出力部１０９から送信する。

ステップＳ１１１では、出力部１０９から送信した符号化画素データで、１画像についての符号化処理が全て終了したかを判別し、ＹＥＳであれば符号化処理を終了し、ＮＯであればステップＳ１０１へ移行して、ステップＳ１０１からＳ１１１の少なくとも１つの処理を実行する。

以上の処理及び演算を実行した結果、算出される符号化対象画素Ｐ２〜Ｐ１１の予測差分値、予測差分絶対値、量子化幅、第１オフセット値、第２オフセット値、そして出力部１０９から出力される５ビットで表された各画素に対応する符号化画素データを、図４に示した。

以上の画像符号化装置１００における符号化処理により、処理対象画素値入力部１０１に入力されたＮビットの画素データと、その値から予測画素生成部１０２が算出する予測値と、出力部１０９が出力するＭビットの符号化画素データとの関係は、図８のようになる。

図８は、本実施の形態において、Ｎビットで表現された予測値がＹ１の値を持つ場合の、処理対象画素値入力部１０１が受信する符号化対象画素の値と、それを符号化したときに出力部１０９から出力されるＭビットで表現された符号化画素データとの関係を非線形曲線Ｔ１で表している。同様に、予測値がＹ２の値を持つ場合は、非線形曲線Ｔ２で表され、予測値がＹ３の値を持つ場合は、非線形曲線Ｔ３で表される。

本実施の形態では、式（１０）を用いて予測値の信号レベルに応じた符号化予測値Ｌのレベルを算出し、かつ図７で示したような量子化幅Ｑの特性を持たせることにより、符号化対象画素の値と、それを符号化したときの符号化画素データとの関係は、図８で示したように、予測値付近はあまり圧縮されず、予測値から離れるほど圧縮率が大きくなり、かつ、予測値の信号レベルによって、符号化対象画素の値と符号化画素データとの関係を表す非線形曲線の特性が適応的に変更される。

なお、本実施の形態では、図５に示したように、ＮビットからＭビットへの圧縮処理を、第１オフセット値と第２オフセット値との２つのパラメータの算出と、量子化処理部１０６における量子化処理とにより実現している。しかし、予めＮビットで表現された予測差分絶対値とＭビットで表現された量子化画素データとの関係を示すテーブルを作成しておき、このテーブルを内部のメモリに記憶させておいて、予測差分絶対値の圧縮処理についてはテーブルの値を参照することにより、前述した処理を省くことも可能である。この場合、符号化対象画素のビット長を表すＮの値が大きくなるほど、テーブルを記憶させておくための大容量のメモリが必要となるが、量子化幅決定部１０５、量子化処理部１０６、オフセット値生成部１０７、被量子化処理値生成部１０８、加算器１１０が不要になり、また、符号化処理のステップＳ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１０８を省くことができる。

また、本実施の形態では、図９に示すように、出力部１０９から外部のメモリに複数の固定ビット幅で表現された符号化画素データが連続して記憶される。図９は、図４において説明した処理及び演算が行われた場合に、画像符号化装置１００から出力される、初期画素値データ及び符号化画素データを示す図である。図９において、画素Ｐ１〜Ｐ１１に示される数値は、対応する画素データのビット数を示す。図９に示されるように、初期画素値データに対応する画素Ｐ１の画素値は８ビットデータで表現され、他の画素Ｐ２〜Ｐ１１の符号化画素データは５ビットで表現される。すなわち、記憶される画素データは、８ビットの初期画素値データ又は５ビットの符号化データに限定され、量子化情報等を含む画素データ以外のビットは存在しない。

また、少なくとも１つの初期画素値データと少なくとも１つの符号化画素データとを含むパッキングデータのビット長を、使用される集積回路のデータ転送のバス幅に設定することにより、バス幅は固定長を保証できる。したがって、ある符号化画素データにデータアクセスすることが要求される場合、バス幅毎にパッキングされた符号化画素データを含むパッキングデータにアクセスするだけでよい。このとき、バス幅とパッキングデータのビット長とが一致せず、未使用ビットが存在する場合は、未使用ビットをダミーデータに置き換えればよい。また、バス幅内のデータは、初期画素値データ及び符号化画素データのみで、量子化情報等のビットを含まないため圧縮効率が良く、パッキング処理／アンパッキング処理も容易に実現できる。

以上により、本実施の形態によれば、ランダムアクセス性は維持したまま、画素毎に量子化幅を決定するため、画像の画質の劣化の度合いを小さくすることができる。

なお、本実施の形態における画像符号化処理は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のハードウェアで実現してもよい。また、画像符号化装置１００に含まれる複数の部位の全て又は一部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等により実行されるプログラムのモジュールであってもよい。

また、符号化データを格納するメモリの容量に応じて、当該符号化データのダイナミックレンジ（Ｍビット）を変化させることとしてもよい。

＜画像復号化装置２００における復号化処理＞
図１０は、本発明の実施形態１に係る画像復号化装置２００の構成を示すブロック図である。図１１は、画像復号化処理のフローチャート図である。図１０及び図１１を参照し、画像復号化装置２００が行う符号化データを復号化するための処理について説明する。

例えば、符号化データ入力部２０１に入力される１〜１１番目の画素データは、図９に示される画素Ｐ１〜Ｐ１１にそれぞれ対応する１１個の画素データである。１１個の画素データは、Ｎビット長の初期画素値データ又はＭビット長の復号化の対象となる画素（以下、復号化対象画素という）である。

符号化データ入力部２０１に入力された符号化データは、適切なタイミングで差分生成部２０２に送信される。ただし、着目している符号化データが、初期画素値として入力された場合（図１１：ステップＳ２０１でＹＥＳ）は、逆量子化処理を省き、直接、予測画素生成部２０４と出力部２０９とに送信する。着目している符号化データが、初期画素値でない場合（図１１：ステップＳ２０１でＮＯ）は、予測画素生成処理（図１１：ステップＳ２０２）に移行する。

予測画素生成部２０４に入力される画素データは、着目している復号化対象画素よりも先に入力された初期画素値データ、又は、先に復号化され出力部２０９から出力された画素データ（以下、復号化画素データ）のいずれかであり、入力された画素データを用いてＮビットで表現された予測値を生成する。予測値の生成方法は、前述した予測式（１）〜（７）のいずれかであり、画像符号化装置１００の予測画素生成部１０２で用いた式と同様の予測式を用いて予測値を算出する。算出した予測値は、符号化予測値決定部２０３に出力する（図１１：ステップＳ２０２）。

符号化予測値決定部２０３は、予測画素生成部２０４から受信したＮビットで表現された予測値の信号レベルに応じて、符号化後の符号化データのビット長、つまりＭビットで表現された予測値の信号レベルである符号化予測値Ｌを算出する。したがって、符号化予測値Ｌとは、Ｎビットで表現された予測値がＭビットに符号化された場合に、どの程度の信号レベルを持つのかを表し、予測画素生成部２０４と同様に画像符号化装置１００の符号化予測値決定部１０４と同じ式を用いるものとする（図１１：ステップＳ２０３）。

差分生成部２０２は、符号化データ入力部２０１から受信した復号化対象画素と、符号化予測値決定部２０３から受信した符号化予測値Ｌとの差分（以下、予測差分値という）を生成する。生成された予測差分値は、量子化幅決定部２０６に送られる（図１１：ステップＳ２０４）。

量子化幅決定部２０６は、差分生成部２０２から受信した、各復号化対象画素に対応する予測差分値に基づき、逆量子化処理における量子化幅Ｑ´を決定し、決定した量子化幅Ｑ´を逆量子化処理部２０８と、被量子化処理値生成部２０５と、オフセット値生成部２０７とに出力する。

逆量子化処理における量子化幅Ｑ´とは、予測差分値の絶対値（以下、予測差分絶対値）から画像符号化装置１００で使用した非量子化範囲ＮＱを用いて表される量子化を行わない予測差分値の範囲“２のＮＱ乗”を減じたものを、非量子化範囲“２のＮＱ乗／２”の範囲で除算し、更に１を足したもので表すことができる（図１１：ステップＳ２０５）。すなわち、逆量子化処理における量子化幅Ｑ´は、
Ｑ´＝（予測差分絶対値−２＾ＮＱ）／（２＾（ＮＱ−１））＋１ …（１１）
により求められる。

ここで、非量子化範囲ＮＱは、画像符号化装置１００で使用した値と同じ値を使用し、画像復号化装置２００の内部のメモリバッファに記憶されているものとする。

被量子化処理値生成部２０５は、量子化幅決定部２０６から受信した量子化幅Ｑ´に基づき逆量子化する符号化データの信号レベル、つまり被量子化処理値を算出する。被量子化処理値は、被量子化処理値生成部２０５で算出する第１オフセット値を予測差分絶対値から減じて求められる。第１オフセット値は、例えば、前述した式（９）により求められる。つまり、被量子化処理値生成部２０５において算出される第１オフセット値は、画像符号化装置１００における画像符号化処理のステップＳ１０６で算出される第２オフセット値と同じ意味を持ち、ＮＱは予め決定しておいた画像符号化装置１００で使用した値と同じ非量子化範囲であるため、量子化幅決定部２０６から受信した量子化幅Ｑ´に応じて第１オフセット値も変化する。被量子化処理値生成部２０５は、算出した被量子化処理値を逆量子化処理部２０８に送信する（図１１：ステップＳ２０６，Ｓ２０７）。

オフセット値生成部２０７は、量子化幅決定部２０６から受信した量子化幅Ｑ´により第２オフセット値Ｆ´を求める（図１１：ステップＳ２０６）。第２オフセット値Ｆ´は、例えば、
Ｆ´＝２＾（Ｑ´＋ＮＱ−１） …（１２）
により求められる。

式（１２）で求められる第２オフセット値Ｆ´は、画像符号化装置１００における画像符号化処理のステップＳ１０６で算出される第１オフセット値を同じ意味を持つことになる。

逆量子化処理部２０８は、量子化幅決定部２０６で算出された逆量子化における量子化幅Ｑ´により、被量子化処理値生成部２０５から受信した被量子化処理値を逆量子化する逆量子化処理を行う。なお、量子化幅Ｑ´による逆量子化処理とは、復号化対象画素に対応する被量子化処理値を２のＱ´乗で乗算する処理である。なお、逆量子化処理部２０８は、量子化幅Ｑ´が“０”である場合、逆量子化は行わない（図１１：ステップＳ２０８）。

逆量子化処理部２０８から出力された逆量子化結果はオフセット値生成部２０７から出力される第２オフセット値Ｆ´と加算器２１０により加算される。そして、加算器２１０から出力された画素データ（以下、逆量子化画素データ）と予測画素生成部２０４から受信した予測値とを、加算器２１１により加算することで、Ｎビットで表現した画素データ（以下、復号化画素データという）を生成する（図１１：ステップＳ２０９）。加算器２１１により生成された復号化画素データは、出力部２０９から送信される（図１１：ステップＳ２１０）。

図１２は、本実施の形態における画像復号化処理を説明するための図である。ここで、符号化データ入力部２０１は８ビットの初期値画素データ（Ｎ＝８）、又は５ビットの復号化対象画素データ（Ｍ＝５）を順次受信するものとする。図１２は、一例として図４で示した１１個の画素データの画像符号化処理結果を画像復号化装置２００への入力として示した図である。符号化データ入力部２０１には、図９に示すように、外部のメモリに記憶されている複数の符号化データが連続して画素Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐ１１の順で、入力されるものとする。図１２にて画素Ｐ１〜Ｐ１１内に示される数値は、対応する画素データが示す信号レベルであり、画素Ｐ１に対応する画素データは初期画素値データであるため、８ビットで表現され、Ｐ２〜Ｐ１１は復号化対象画素データであるため５ビットで表現されているものとする。

画像復号化処理では、まず、ステップＳ２０１の処理が行われる。ステップＳ２０１では、符号化データ入力部２０１が、入力された画素データが初期画素値データであるか否かを判定する。ステップＳ２０１においてＹＥＳならば、符号化データ入力部２０１は、受信した画素データを内部のバッファに記憶させるとともに、当該画素データを出力部２０９へ送信する。そして、処理は後述するステップＳ２１０に移行する。一方、ステップＳ２０１においてＮＯならば、処理はステップＳ２０２に移行する。

ここで、符号化データ入力部２０１は、画素Ｐ１に対応する、初期画素値データとしての画素データを受信したものとする。この場合、符号化データ入力部２０１は、入力された画素データを内部のバッファに記憶させるとともに、当該画素データを出力部２０９へ送信する。なお、バッファに画素データが記憶されている場合、符号化データ入力部２０１は、受信した画素データを内部のバッファに上書き記憶させる。

ここで、画素Ｐ２が復号化対象画素データであるものとする。復号化対象画素データが示す画素値は“３０”であるものとする。この場合、受信した画素データは初期画素値データでないので（Ｓ２０１でＮＯ）、符号化データ入力部２０１は、受信した画素データを差分生成部２０２へ送信する。

また、ｈ番目（ｈは２以上の整数）の符号化対象画素の予測値を算出する際に、ステップＳ２０１でＮＯと判定された場合で、かつ、（ｈ−１）番目の画素データが初期画素値データである場合は、符号化データ入力部２０１は内部のバッファに記憶されている画素データを予測画素生成部２０４へ送信する。ここで、送信される画素データは、画素Ｐ１の画素値“１８０”を示すものとする。（ｈ−１）番目の画素データが初期画素値データでない場合の処理は、後述する。また、符号化データ入力部２０１は、受信した復号化対象画素データを、差分生成部２０２へ送信する。そして、処理はステップＳ２０２に移行する。

ステップＳ２０２では、予測画素生成部２０４が、復号化対象画素の予測値を算出する。具体的には、予測画素生成部２０４は、画像符号化装置１００における画像符号化処理の予測画素生成処理ステップＳ１０２と同じ予測方式をとるため、予測式（１）を使用して予測値を算出する。この場合、予測画素生成部２０４が符号化データ入力部２０１から受信した画素データが示す画素値（“１８０”）が予測値として算出される。予測画素生成部２０４は、算出した予測値“１８０”を、符号化予測値決定部２０３へ送信する。

ステップＳ２０３では、符号化予測値が算出される。ここでは、前述したように符号化予測値決定部２０３において、予測画素生成部２０４から受信したＮビットで表現された予測値の信号レベルに応じて、Ｍビットで表現された符号化予測値Ｌを算出する。この場合、予測画素生成部２０４は、画像符号化装置１００における画像符号化処理の符号化予測値算出処理ステップＳ１０３と同じ符号化予測値をとるため、式（１０）を用いることにより求められる。ここでは、Ｎビットで表現された予測値の信号レベルに応じて、ステップＳ１０３で求めた値と同じＭビットで表現された値を算出することを目的としており、式（１０）に限定する必要はなく、Ｎビットで表現された信号をＭビットに変換するようなテーブルを画像復号化装置２００の内部のメモリに記憶させておき、それを用いてもよい。

ここで、予測画素生成部２０４から受信した予測値は“１８０”であるため、式（１０）により符号化予測値は“１９”となる。

ステップＳ２０４では、予測差分値生成処理を行う。具体的には、差分生成部２０２が、受信した復号化対象画素データが示す画素値（“３０”）から、受信した符号化予測値“１９”を減算することにより、予測差分値“１１”を算出する。また、差分生成部２０２は、算出した予測差分値“１１”と、減算処理を行った際の符号情報ｓとを量子化幅決定部２０６へ送信する。

ステップＳ２０５では、量子化幅決定処理を行う。量子化幅決定処理では、量子化幅決定部２０６において、予測差分絶対値を算出し、逆量子化処理における量子化幅Ｑ´を決定する。ここで、予測差分絶対値は、“１１”であるものとする。この場合、予め決められた非量子化範囲ＮＱが“２”であるものとすると、式（１１）によりＱ´＝（１１−２＾２）／２＋１で、逆量子化処理における量子化幅Ｑ´は“４”に設定され、被量子化処理値生成部２０５と、オフセット値生成部２０７と、逆量子化処理部２０８とに送信される。また、被量子化処理値生成部２０５へは、差分生成部２０２から受信した予測差分値の符号情報ｓを送信する。

さて、画像符号化装置１００の量子化幅決定部１０５において式（８）を用いて算出された量子化幅Ｑは、予測差分絶対値から“２のＮＱ乗”を減じた値を“２のＮＱ乗／２”増加する毎に１つ増加する特性を持つため、画像復号化装置２００にて式（１１）を用いて逆量子化処理における量子化幅Ｑ´を算出した。ただし、ステップＳ１０５の量子化幅決定処理の方式に応じて、ステップＳ２０５の量子化幅決定処理での逆量子化処理における量子化幅Ｑ´の算出式も変更し得る。

ステップＳ２０６では、第１オフセット値と第２オフセット値とが算出される。第１オフセット値は、被量子化処理値生成部２０５が量子化幅決定部２０６から受信した量子化幅Ｑ´に基づき、前述した式（９）中の“Ｑ”にＱ´の値を代入することにより求められる。ここで、量子化幅決定部２０６から受信した量子化幅Ｑ´は、“４”であるものとする。被量子化処理値生成部２０５において、第１オフセット値を算出すると“１０”となる。

第２オフセット値Ｆ´は、オフセット値生成部２０７が、量子化幅決定部２０６から受信した量子化幅Ｑ´により式（１２）を用いて算出する。ここで、量子化幅決定部２０６から受信した量子化幅Ｑ´は、“４”であるものとする。オフセット値生成部２０７において、式（１２）により第２オフセット値Ｆ´を算出すると、“３２”となる。

この場合、第２オフセット値Ｆ´は、Ｍビットで表現されている復号化対象画素を復号化し、Ｎビットで表現した復号化画素データを生成した際の、第１オフセット値のレベルを表したものである。したがって、量子化幅決定部２０６で算出される量子化幅Ｑ´が増加するに従い、第１オフセット値と第２オフセット値とは共に増加することになる。

なお、量子化幅決定部２０６から受信した量子化幅Ｑ´が“０”の場合は、被量子化処理値生成部２０５は第１オフセット値に“０”を設定し、オフセット値生成部２０７は第２オフセット値に“０”を設定することで、予測差分値をそのまま加算器２１１まで送信することが可能となる。

ステップＳ２０７では、被量子化処理値生成処理が行われる。被量子化処理値生成処理では、被量子化処理値生成部２０５により、差分生成部２０２から受信した予測差分値から第１オフセット値を減じることにより被量子化処理値を生成する。ここで、差分生成部２０２から受信した予測差分値が“１１”であり、かつ、被量子化処理値生成部２０５で算出した第１オフセット値が“１０”であるものとする。この場合、ステップＳ２０７において被量子化処理値生成部２０５は、予測差分値から第１オフセット値を減算して、“１”を被量子化処理値として算出し、量子化幅決定部２０６から受信した差分値の符号情報ｓと共に逆量子化処理部２０８へ送信する。

ステップＳ２０８では、逆量子化処理が行われる。逆量子化処理では、逆量子化処理部２０８が、量子化幅決定部２０６で算出された逆量子化における量子化幅Ｑ´を受信し、被量子化処理値生成部２０５から受信した被量子化処理値を２のＱ´乗で乗算することにより逆量子化する。ここで、逆量子化処理部２０８が量子化幅決定部２０６から受信した量子化幅Ｑ´が“４”であり、かつ、被量子化処理値生成部２０５から受信した被量子化処理値が“１”であるものとする。この場合、逆量子化処理部２０８は、“１”を２の４乗で乗算することにより逆量子化処理を行い、“１６”を算出し、被量子化処理値生成部２０５から受信した差分値の符号情報ｓと共に加算器２１０へ送信する。

ステップＳ２０９では、復号化処理が行われる。復号化処理では、まず、加算器２１０において、逆量子化処理部２０８から受信した逆量子化結果と、オフセット値生成部２０７から受信した第２オフセット値Ｆ´とを加算し、逆量子化処理部２０８から受信した符号情報ｓを付加する。ここで、逆量子化処理部２０８から受信した量子化結果が“１６”、符号情報ｓが“正”であり、かつ、オフセット値生成部２０７から受信した第２オフセット値Ｆ´が“３２”であるものとする。この場合、加算器２１０において加算され逆量子化画素データ“４８”を加算器２１１に送信する。ここで、逆量子化処理部２０８から受信した符号情報ｓが“負”であった場合は、符号情報ｓを付加させて負数として加算器２１１に送信する。

加算器２１１は、加算器２１０から受信した逆量子化画素データと予測画素生成部２０４から受信した予測値とを加算し、復号化画素データを算出する。ここで、予測画素生成部２０４から受信した予測値が“１８０”であるものとする。この場合、加算器２１１において、逆量子化画素データ（“４８”）と加算することで、Ｎビットで表現した復号化画素データである“２２８”を生成する。加算器２１０から受信した逆量子化画素データが負数であった場合、すなわち予測差分値が負数であった場合は、逆量子化画素データを予測値から減算することになる。この処理により、復号化画素データは、予測値よりも小さい値で復号化される。したがって、画像符号化処理前の処理対象画素値入力部１０１が受信する画素データと、その予測値との大小関係は、復号化対象画素と符号化予測値との比較によって保つことが可能となる。

そして、ステップＳ２１０では、加算器２１１が生成した復号化画素データを、出力部２０９が送信する。出力部２０９は、加算器２１１から受信した復号化画素データを外部のメモリ、及び予測画素生成部２０４に記憶させる。なお、出力部２０９は、外部のメモリに記憶させるのではなく、外部の画像を処理する回路等に出力してもよい。

最後に、ステップＳ２１１では、出力部２０９から送信した復号化画素データで、１画像についての復号化処理が全て終了したかを判別し、ＹＥＳであれば復号化処理を終了し、ＮＯであればステップＳ２０１へ移行して、ステップＳ２０１からＳ２１１の少なくとも１つの処理を実行する。

ここで、図１２中の画素Ｐ３が復号化対象画素データであるものとする。復号化対象画素データが示す画素値は“２９”であるものとする。この場合、受信した画素データは初期画素値データでないので（Ｓ２０１でＮＯ）、符号化データ入力部２０１は、受信した画素データを差分生成部２０２へ送信する。そして、処理はステップＳ２０２に移行する。

ステップＳ２０２において、ｈ番目の符号化対象画素の予測値を算出する際に、（ｈ−１）番目の画素データが初期画素値データでない場合は、予測式（１）を使用して予測値を算出することができない。そのため、ステップＳ２０１でＮＯと判定され、かつ、（ｈ−１）番目の画素データが初期画素値データでない場合は、予測画素生成部２０４が出力部２０９から受信した（ｈ−１）番目の復号化画素データを予測値とする。

この場合、（ｈ−１）番目の復号化画素データ、すなわち画素Ｐ２の復号化画素データ“２２８”が予測値として算出され、符号化予測値決定部２０３へ送信する。そして、処理はステップＳ２０３に移行する。

以降は、画素Ｐ３に対しても前述した画素Ｐ２と同様の処理が施され、復号化画素データが生成される。

以上の処理及び演算を実行した結果、算出される復号化対象画素Ｐ２〜Ｐ１１の符号化予測値、予測差分値、予測差分絶対値、量子化幅、第１オフセット値、第２オフセット値、そして出力部２０９から出力される８ビットで表された各画素に対応する復号化画素データを、図１２に示した。ただし、ここでも量子化幅Ｑ´の最大値を“４”とした。

なお、図４に示した処理対象画素値入力部１０１に入力される１１個の画素データと、図１２に示した１１個の復号化画素データとを比較すると、若干の誤差が生じている。これは、量子化処理部１０６において２のＱ乗で除算した際に切り捨てられた誤差、つまり量子化誤差と、予測値自体の誤差を含むためである。予測値自体の誤差とは、図４で示したように画像符号化処理の予測画素生成処理（図２：ステップＳ１０２）において、符号化対象画素の左隣の画素データを用いて算出した場合と、図１２で示したように画像復号化処理の予測画素生成処理（図１１：ステップＳ２０２）において、着目している復号化対象画素よりも先に復号化された復号化画素データを用いて算出した場合とで、算出結果が異なることにより発生し得る誤差のことをいう。これは、量子化誤差と同様に画質の劣化に繋がる。そのため、前述したように、ｈ番目の符号化対象画素の予測値を算出する際に、（ｈ−１）番目の画素データが初期画素値データである場合は、処理対象画素値入力部１０１から受信した（ｈ−１）番目の画素データが示す値そのものを予測値とし、（ｈ−１）番目の画素データが初期画素値データでない場合は、画像符号化装置１００により符号化された（ｈ−１）番目のデータを、画像復号化装置２００に入力させ復号化することにより得られる画素データが示す画素値を、符号化対象画素の予測値とすればよい。これにより、量子化処理部１０６において量子化誤差が生じるような場合でも、画像符号化装置１００と画像復号化装置２００とにおいて予測値を一致させ、画質の劣化を抑圧することが可能となる。

なお、本実施の形態では、ＭビットからＮビットへの復号化処理を、第１オフセット値と第２オフセット値との２つのパラメータの算出と、逆量子化処理部２０８における量子化処理とにより実現している。しかし、予めＭビットで表現された予測差分絶対値とＮビットで表現された復号化画素データとの関係を示すテーブルを作成しておき、画像復号化装置２００の内部のメモリに記憶させておき、予測差分絶対値の復号化処理についてはテーブルの値を参照することにより、前述した処理を省くことも可能である。この場合、量子化幅決定部２０６、逆量子化処理部２０８、オフセット値生成部２０７、被量子化処理値生成部２０５、加算器２１０が不要になり、また、復号化処理のステップＳ２０５、Ｓ２０６、Ｓ２０７、Ｓ２０８を省くことができる。

また、本実施の形態における画像符号化処理及び画像復号化処理では、予測差分値の符号なし整数バイナリ桁数と量子化幅とに応じて全てのパラメータを算出し、また、画像符号化装置１００と画像復号化装置２００とにおいて同等の算出式を用いるため、量子化情報等の画素データ以外のビットを送信する必要がなく高圧縮が実現できる。

なお、本実施の形態における画像復号化処理は、ＬＳＩ等のハードウェアで実現してもよい。また、画像復号化装置２００に含まれる複数の部位の全て又は一部は、ＣＰＵ等により実行されるプログラムのモジュールであってもよい。

《実施の形態２》
実施の形態２では、実施の形態１で説明した、画像符号化装置１００及び画像復号化装置２００を備えたデジタルスチルカメラの例を説明する。

図１３は、実施の形態２に係るデジタルスチルカメラ１３００の構成を示すブロック図である。図１３に示されるように、デジタルスチルカメラ１３００は、画像符号化装置１００と、画像復号化装置２００とを備える。画像符号化装置１００及び画像復号化装置２００の構成及び機能は、実施の形態１で説明したので詳細な説明は繰り返さない。

デジタルスチルカメラ１３００は、更に、撮像部１３１０と、画像処理部１３２０と、表示部１３３０と、圧縮変換部１３４０と、記録保存部１３５０と、ＳＤＲＡＭ１３６０とを備える。

撮像部１３１０は、被写体を撮像して、その像に対応するデジタルの画像データを出力する。この例では、撮像部１３１０は、光学系１３１１と、撮像素子１３１２と、アナログフロントエンド（図中ではＡＦＥと略記）１３１３と、タイミングジェネレータ（図中ではＴＧと略記）１３１４とを含む。光学系１３１１は、レンズ等からなり、被写体を撮像素子１３１２上に結像させるようになっている。撮像素子１３１２は、光学系１３１１から入射した光を電気信号に変換する。撮像素子１３１２としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）を用いた撮像素子や、ＣＭＯＳを用いた撮像素子等、種々の撮像素子を採用できる。アナログフロントエンド１３１３は、撮像素子１３１２が出力したアナログ信号に対してノイズ除去、信号増幅、Ａ／Ｄ変換等の信号処理を行い、画像データとして出力するようになっている。タイミングジェネレータ１３１４は、撮像素子１３１２やアナログフロントエンド１３１３の動作タイミングの基準となるクロック信号をこれらに供給する。

画像処理部１３２０は、撮像部１３１０から入力された画素データ（ＲＡＷデータ）に所定の画像処理を施し画像符号化装置１００へ出力する。一般的には、図１３に示すように、ホワイトバランス回路（図中ではＷＢと略記）１３２１、輝度信号生成回路１３２２、色分離回路１３２３、アパーチャ補正処理回路（図中ではＡＰと略記）１３２４、マトリクス処理回路１３２５、及び画像の拡大・縮小を行うズーム回路（図中ではＺＯＭと略記）１３２６等を備えている。ホワイトバランス回路１３２１は、白い被写体がどのような光源下でも白く撮影されるように、撮像素子１３１２のカラーフィルタによる色成分を正しい割合で補正する回路である。輝度信号生成回路１３２２は、ＲＡＷデータから輝度信号（Ｙ信号）を生成する。色分離回路１３２３は、ＲＡＷデータから色差信号（Ｃｒ／Ｃｂ信号）を生成する。アパーチャ補正処理回路１３２４は、輝度信号生成回路１３２２が生成した輝度信号に高周波数成分を足し合わせて解像度を高く見せる処理を行う。マトリクス処理回路１３２５は、撮像素子１３１２の分光特性や画像処理で崩れた色相バランスの調整を、色分離回路１３２３の出力に対して行う。

一般的に画像処理部１３２０は、処理対象の画素データをＳＤＲＡＭ１３６０等のメモリに一時記憶させ、一時記憶されたデータに対して所定の画像処理や、ＹＣ信号生成、ズーム処理等を行い、処理後のデータを再度ＳＤＲＡＭ１３６０に一時記憶することが多い。そのため、画像処理部１３２０は画像符号化装置１００への出力と画像復号化装置２００からの入力とがどちらも発生することが考えられる。

表示部１３３０は、画像復号化装置２００の出力（画像復号化後の画像データ）を表示する。

圧縮変換部１３４０は、画像復号化装置２００の出力をＪＰＥＧ等の所定の規格で圧縮変換した画像データを記録保存部１３５０に出力する。また、圧縮変換部１３４０は、記録保存部１３５０から読み出された画像データを伸張変換して画像符号化装置１００へ入力する。すなわち、圧縮変換部１３４０は、ＪＰＥＧ規格に基づくデータを処理可能である。このような圧縮変換部１３４０は、一般的にデジタルスチルカメラ１３００に搭載されている。

記録保存部１３５０は、圧縮された画像データを受信して、記録媒体（例えば不揮発性メモリ等）に記録する。また、記録保存部１３５０は、記録媒体に記録されている圧縮された画像データを読み出して圧縮変換部１３４０に出力する。

本実施の形態における画像符号化装置１００及び画像復号化装置２００は、入力信号としてＲＡＷデータに限定されない。例えば、画像符号化装置１００及び画像復号化装置２００が処理対象とするデータは、画像処理部１３２０によってＲＡＷデータから生成されたＹＣ信号（輝度信号又は色差信号）のデータ、一旦ＪＰＥＧ等に圧縮変換されたＪＰＥＧ画像のデータを伸張することにより得られるデータ（輝度信号又は色差信号のデータ）等であってもよい。

このように、本実施の形態におけるデジタルスチルカメラ１３００は、一般的にデジタルスチルカメラに搭載される圧縮変換部１３４０以外にも、ＲＡＷデータやＹＣ信号を処理対象とする画像符号化装置１００及び画像復号化装置２００を備える。これにより、本実施の形態におけるデジタルスチルカメラ１３００は、同じメモリ容量で、同じ解像度の連写枚数を増やす高速撮像動作が可能となる。また、当該デジタルスチルカメラ１３００は、同じ容量のメモリに記憶させる動画像の解像度を高めることが可能になる。

また、実施の形態２に示したデジタルスチルカメラ１３００の構成は、当該デジタルスチルカメラ１３００と同様に撮像部、画像処理部、表示部、圧縮変換部、記録保存部、及びＳＤＲＡＭを備えるデジタルビデオカメラの構成に適用することもできる。

《実施の形態３》
本実施の形態では、デジタルスチルカメラに設けられる撮像素子が、画像符号化装置を含む場合のデジタルスチルカメラの構成の例を説明する。

図１４は、実施の形態３における、デジタルスチルカメラ２０００の構成を示すブロック図である。図１４に示されるように、デジタルスチルカメラ２０００は、図１３のデジタルスチルカメラ１３００と比較して、撮像部１３１０の代わりに撮像部１３１０Ａを備える点と、画像処理部１３２０の代わりに画像処理部１３２０Ａを備える点とが異なる。それ以外の構成は、デジタルスチルカメラ１３００と同様なので詳細な説明は繰り返さない。

撮像部１３１０Ａは、図１３の撮像部１３１０と比較して、撮像素子１３１２の代わりに撮像素子１３１２Ａを含む点が異なる。それ以外は、撮像部１３１０と同様なので詳細な説明は繰り返さない。撮像素子１３１２Ａは、図１の画像符号化装置１００を含む。

また、画像処理部１３２０Ａは、図１３の画像処理部１３２０と比較して、更に、図１０の画像復号化装置２００を含む点が異なる。それ以外の構成は、画像処理部１３２０と同様なので詳細な説明は繰り返さない。

撮像素子１３１２Ａに含まれる画像符号化装置１００は、撮像素子１３１２Ａにより撮像された画素信号を符号化し、符号化により得られたデータを、画像処理部１３２０Ａ内の画像復号化装置２００へ送信する。

画像処理部１３２０Ａ内の画像復号化装置２００は、画像符号化装置１００から受信したデータを復号化する。この処理により、撮像素子１３１２Ａと集積回路内の画像処理部１３２０Ａとの間のデータ転送効率を向上させることが可能となる。

したがって、本実施の形態のデジタルスチルカメラ２０００は、実施の形態２のデジタルスチルカメラ１３００よりも、同じメモリ容量で、同じ解像度の連写枚数を増やしたり、動画像の解像度を高める等といった高速撮像動作を実現することが可能になる。

《実施の形態４》
一般的に、プリンタ装置においては、印刷物を、いかに高精度でかつ高速で印刷するかが求められる。そのため、通常では以下の処理が行われる。

まず、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンという）が、印刷対象であるデジタルの画像データを圧縮符号化し、符号化により得られた符号化データを、プリンタへ送る。そして、プリンタは、受信した符号化データを復号化する。

最近では、印刷対象となる画像には、ポスターや広告等のように、文字や図形、自然画像が混在している。このような画像においては、文字あるいは図形と自然画像との境界に、急峻な濃度変化が発生する。この場合、グループ内の複数の差分値の最大値に対応した量子化幅を算出していると、同一グループ内の画素は全て、その影響を受けて量子化幅が大きくなってしまう。したがって、単色で表現された文字あるいは図形を示す画像のデータのように量子化があまり必要ない場合でも、必要以上に量子化誤差が発生する可能性がある。そこで、本実施の形態では、実施の形態１で説明した画像符号化装置１００をパソコンに搭載し、画像復号化装置２００をプリンタに搭載することで、印刷物の画質劣化の抑圧を図る。

図１５は、実施の形態４における、パソコン３０００及びプリンタ４０００を示す図である。図１５に示されるように、パソコン３０００は画像符号化装置１００を備え、プリンタ４０００は画像復号化装置２００を備える。

実施の形態１で説明した画像符号化装置１００をパソコン３０００に搭載し、画像復号化装置２００をプリンタ４０００に搭載することで、画素単位で量子化幅を決定することが可能となるため、量子化誤差を抑制して印刷物の画質劣化の抑圧を図ることができる。

《実施の形態５》
本実施の形態では、監視カメラが受信する画像データが、画像符号化装置１００からの出力である場合の監視カメラの構成の例を説明する。

通常、監視カメラにおいては、当該監視カメラから送信される画像データが第三者によって伝送経路上で盗まれないよう、伝送路上のセキュリティ性を確保するため、画像データを暗号化している。そこで、図１６の監視カメラ１７００のように、監視カメラ用信号処理部１７１０内の画像処理部１７０１により所定の画像処理が施された画像データを、圧縮変換部１７０２によりＪＰＥＧやＭＰＥＧ４、Ｈ．２６４等の所定の規格で圧縮変換し、更に暗号化部１７０３により暗号化して、通信部１７０４からインターネット上に送信することで、個人のプライバシー保護を行っている。

しかも、図１６に示すように、前述した画像符号化装置１００を含む撮像部１３１０Ａからの出力を、監視カメラ用信号処理部１７１０に入力し、監視カメラ用信号処理部１７１０内に搭載する画像復号化装置２００により符号化データを復号化することにより、撮像部１３１０Ａで撮影された画像データを擬似的に暗号化することができるため、撮像部１３１０Ａと監視カメラ用信号処理部１７１０との間の伝送路上のセキュリティ性が確保され、従来よりも更にセキュリティ性の向上を図ることが可能になる。

また、監視カメラの実現方法として、図１７の監視カメラ１８００に示すように、撮像部１３１０からの入力画像に対して所定のカメラ画像処理を行う画像処理部１８０１と、信号入力部１８０２を搭載して、画像処理部１８０１が送信した画像データを受信して圧縮変換を行い、暗号化した上で通信部１７０４からインターネット上に画像データを送信する監視カメラ用信号処理部１８１０とを、別個のＬＳＩにより実現する形態がある。

この形態においては、画像処理部１８０１に画像符号化装置１００を搭載し、画像復号化装置２００を監視カメラ用信号処理部１８１０に搭載することにより、画像処理部１８０１が送信する画像データを擬似的に暗号化することができるため、画像処理部１８０１と監視カメラ用信号処理部１８１０との間の伝送路上のセキュリティ性が確保され、従来よりも更にセキュリティ性の向上を図ることが可能になる。

したがって、本実施の形態により監視カメラのデータ転送効率が向上し、動画像の解像度を高める等といった高速撮像動作を実現することが可能になり、更に、擬似的に画像データを暗号化することにより、画像データの漏洩防止やプライバシー保護を行う等といったセキュリティ性の向上を図ることが可能となる。

本発明に係る画像符号化装置及び画像復号化装置は、画素単位で量子化幅を決定し、かつ、量子化幅情報等のビットを付加せずに固定長符号化により符号化が可能になるため、集積回路のデータ転送のバス幅は固定長を保証して画像圧縮処理を行うことができる。

したがって、デジタルスチルカメラ、ネットワークカメラ、プリンタ等のように、画像を扱う装置において、ランダムアクセス性は維持したまま、画質の劣化を防止しつつ、画像データの符号化及び復号化が可能になる。そのため、近年の画像データ処理量の増大へのキャッチアップに有用である。

実施形態１における画像符号化装置の構成を示すブロック図である。 図１の画像符号化装置における処理を示すフローチャート図である。 図１中の予測画素生成部における予測式を説明する図である。 符号化処理例と各演算結果とを示す図である。 符号化処理例における各演算結果間の関係を示す図である。 符号化予測値の算出例を示す図である。 予測差分絶対値と量子化幅との関係を示す図である。 入力画素データと、その予測値から得られる符号化画素データとの特性を示す図である。 図１中の出力部が出力する符号化データの例を示す図である。 実施形態１における画像復号化装置の構成を示すブロック図である。 図１０の画像復号化装置における処理を示すフローチャート図である。 復号化処理例と各演算結果とを示す図である。 実施の形態２におけるデジタルスチルカメラの構成を示すブロック図である。 実施の形態３におけるデジタルスチルカメラの構成を示すブロック図である。 実施の形態４におけるパソコンとプリンタとの構成を示すブロック図である。 実施の形態５における監視カメラの構成を示すブロック図である。 実施の形態５における監視カメラの他の構成を示すブロック図である。

１００ 画像符号化装置
１０１ 処理対象画素値入力部
１０２ 予測画素生成部
１０３ 差分生成部
１０４ 符号化予測値決定部
１０５ 量子化幅決定部
１０６ 量子化処理部
１０７ オフセット値生成部
１０８ 被量子化処理値生成部
１０９ 出力部
１１０，１１１ 加算器
２００ 画像復号化装置
２０１ 符号化データ入力部
２０２ 差分生成部
２０３ 符号化予測値決定部
２０４ 予測画素生成部
２０５ 被量子化処理値生成部
２０６ 量子化幅決定部
２０７ オフセット値生成部
２０８ 逆量子化処理部
２０９ 出力部
２１０，２１１ 加算器
１３００ デジタルスチルカメラ
１３１０，１３１０Ａ 撮像部
１３１１ 光学系
１３１２，１３１２Ａ 撮像素子
１３１３ アナログフロントエンド（ＡＦＥ）
１３１４ タイミングジェネレータ（ＴＧ）
１３２０，１３２０Ａ 画像処理部
１３２１ ホワイトバランス回路（ＷＢ）
１３２２ 輝度信号生成回路
１３２３ 色分離回路
１３２４ アパーチャ補正処理回路（ＡＰ）
１３２５ マトリクス処理回路
１３２６ ズーム回路（ＺＯＭ）
１３３０ 表示部
１３４０ 圧縮変換部
１３５０ 記録保存部
１３６０ ＳＤＲＡＭ
１７００ 監視カメラ
１７０１ 画像処理部
１７０２ 圧縮変換部
１７０３ 暗号化部
１７０４ 通信部
１７１０ 監視カメラ用信号処理部
１８００ 監視カメラ
１８０１ 画像処理部
１８０２ 信号入力部
１８１０ 監視カメラ用信号処理部
２０００ デジタルスチルカメラ
３０００ パソコン
４０００ プリンタ
Ｑ，Ｑ´ 量子化幅

Claims (23)

1. Ｎ及びＭをそれぞれ自然数（Ｎ＞Ｍ）とするとき、Ｎビットのダイナミックレンジを持つ画素データを入力とし、符号化対象画素と予測値との差分を非線形量子化して得られる量子化値を含む符号化データをＭビットで表現することで、固定長符号に圧縮する画像符号化装置であって、
   符号化対象画素の周辺に位置する少なくとも１画素から予測値を生成する予測画素生成部と、
   前記予測値の信号レベルに応じて符号化後の予測値の信号レベルである符号化予測値を前もって予測する符号化予測値決定部と、
   前記符号化対象画素と前記予測値との差分である予測差分値を求める差分生成部と、
   前記予測差分値の符号なし整数バイナリ値の桁数から量子化幅を決定する量子化幅決定部と、
   前記予測差分値から第１オフセット値を減じて被量子化処理値を生成する被量子化処理値生成部と、
   前記量子化幅決定部で決められた量子化幅により前記被量子化処理値を量子化する量子化処理部と、
   第２オフセット値を生成するオフセット値生成部とを備え、
   前記量子化処理部で得られた量子化値と前記第２オフセット値との加算結果を、前記予測差分値の符号に応じて前記符号化予測値に加減算することにより、前記符号化データを得ることを特徴とする画像符号化装置。
2. 請求項１記載の画像符号化装置において、
   前記符号化予測値は、Ｍビットのダイナミックレンジを持つことを特徴とする画像符号化装置。
3. 請求項１記載の画像符号化装置において、
   前記予測差分値の符号なし整数バイナリ値の桁数がｄのとき、前記第１オフセット値は２＾（ｄ−１）となることを特徴とする画像符号化装置。
4. 請求項１記載の画像符号化装置において、
   前記量子化幅決定部で決められた量子化幅が増加するに従い、前記第２オフセット値も所定の式に従い大きくなることを特徴とする画像符号化装置。
5. 請求項１記載の画像符号化装置において、
   前記量子化幅決定部で決められた量子化幅が０のとき、前記第１オフセット値と前記第２オフセット値とは共に０となることを特徴とする画像符号化装置。
6. 請求項１記載の画像符号化装置において、
   前記予測差分値の符号が正のときには、前記量子化値と前記第２オフセット値との加算結果を前記符号化予測値に加算し、前記予測差分値の符号が負のときには、前記量子化値と前記第２オフセット値との加算結果を前記符号化予測値から減算することにより、前記符号化データを得ることを特徴とする画像符号化装置。
7. 請求項１記載の画像符号化装置において、
   前記符号化データを格納するメモリの容量に応じて前記符号化データのダイナミックレンジ（Ｍビット）を変化させることを特徴とする画像符号化装置。
8. 請求項１記載の画像符号化装置において、
   前記画素データは撮像素子から入力されたＲＡＷデータであることを特徴とする画像符号化装置。
9. 請求項１記載の画像符号化装置において、
   前記画素データは撮像素子から入力されたＲＡＷデータから作られたＹＣ信号であることを特徴とする画像符号化装置。
10. 請求項１記載の画像符号化装置において、
    前記画素データはＪＰＥＧ画像から伸張されたＹＣ信号であることを特徴とする画像符号化装置。
11. Ｎ及びＭをそれぞれ自然数（Ｎ＞Ｍ）とするとき、Ｍビットの符号化データを入力とし、前記符号化データを逆量子化することによりＮビットのダイナミックレンジを持つ画素データとして復号化する画像復号化装置であって、
    周辺に位置する少なくとも１画素の既復号の画素から予測値を生成する予測画素生成部と、
    前記予測値の信号レベルに応じて復号化前の予測値の信号レベルである符号化予測値を予測する符号化予測値決定部と、
    前記符号化データと前記符号化予測値との差分である予測差分値を求める差分生成部と、
    前記予測差分値から第１オフセット値を減じて被量子化処理値を生成する被量子化処理値生成部と、
    前記予測差分値から逆量子化における量子化幅を決定する量子化幅決定部と、
    前記量子化幅から第２オフセット値を決定するオフセット値生成部と、
    前記量子化幅により前記被量子化処理値を逆量子化する逆量子化処理部とを備え、
    前記逆量子化処理部で得られた逆量子化値と前記第２オフセット値との加算結果を、前記予測差分値の符号に応じて前記予測値に加減算することにより、前記復号化された画素データを得ることを特徴とする画像復号化装置。
12. 請求項１１記載の画像復号化装置において、
    前記符号化予測値は、Ｍビットのダイナミックレンジを持つことを特徴とする画像復号化装置。
13. 請求項１１記載の画像復号化装置において、
    前記差分生成部で求めた予測差分値が増加するに従い、前記第１オフセット値も所定の式に従い大きくなることを特徴とする画像復号化装置。
14. 請求項１１記載の画像復号化装置において、
    前記量子化幅から得られる逆量子化後の予測差分値の符号なし整数バイナリ値の桁数がｄのとき、前記第２オフセット値は２＾（ｄ−１）となることを特徴とする画像復号化装置。
15. 請求項１１記載の画像復号化装置において、
    前記量子化幅決定部で決められた量子化幅が０のとき、前記第１オフセット値と前記第２オフセット値とは共に０となることを特徴とする画像復号化装置。
16. 請求項１１記載の画像復号化装置において、
    前記予測差分値の符号が正のときには、前記逆量子化値と前記第２オフセット値との加算結果を前記予測値に加算し、前記予測差分値の符号が負のときには、前記逆量子化値と前記第２オフセット値との加算結果を前記予測値から減算することにより、前記復号化された画素データを得ることを特徴とする画像復号化装置。
17. Ｎ及びＭをそれぞれ自然数（Ｎ＞Ｍ）とするとき、Ｎビットのダイナミックレンジを持つ画素データを入力とし、符号化対象画素と予測値との差分を非線形量子化して得られる量子化値を含む符号化データをＭビットで表現することで、固定長符号に圧縮する画像符号化方法であって、
    符号化対象画素の周辺に位置する少なくとも１画素から予測値を生成する予測画素生成ステップと、
    前記予測値の信号レベルに応じて符号化後の予測値の信号レベルである符号化予測値を前もって予測する符号化予測値算出ステップと、
    前記符号化対象画素と前記予測値との差分である予測差分値を求める差分生成ステップと、
    前記予測差分値の符号なし整数バイナリ値の桁数から量子化幅を決定する量子化幅決定ステップと、
    第１オフセット値及び第２オフセット値を生成するオフセット値算出ステップと、
    前記予測差分値から前記第１オフセット値を減じて被量子化処理値を生成する被量子化処理値生成ステップと、
    前記量子化幅決定ステップで決められた量子化幅により前記被量子化処理値を量子化する量子化処理ステップとを備え、
    前記量子化処理ステップで得られた量子化値と前記第２オフセット値との加算結果を、前記予測差分値の符号に応じて前記符号化予測値に加減算することにより、前記符号化データを得ることを特徴とする画像符号化方法。
18. Ｎ及びＭをそれぞれ自然数（Ｎ＞Ｍ）とするとき、Ｍビットの符号化データを入力とし、前記符号化データを逆量子化することによりＮビットのダイナミックレンジを持つ画素データとして復号化する画像復号化方法であって、
    周辺に位置する少なくとも１画素の既復号の画素から予測値を生成する予測画素生成ステップと、
    前記予測値の信号レベルに応じて復号化前の予測値の信号レベルである符号化予測値を予測する符号化予測値算出ステップと、
    前記符号化データと前記符号化予測値との差分である予測差分値を求める差分生成ステップと、
    前記予測差分値から逆量子化における量子化幅を決定する量子化幅決定ステップと、
    第１オフセット値及び第２オフセット値を生成するオフセット値算出ステップと、
    前記予測差分値から前記第１オフセット値を減じて被量子化処理値を生成する被量子化処理値生成ステップと、
    前記量子化幅決定ステップで決められた量子化幅により前記被量子化処理値を逆量子化する逆量子化処理ステップとを備え、
    前記逆量子化処理ステップで得られた逆量子化値と前記第２オフセット値との加算結果を、前記予測差分値の符号に応じて前記予測値に加減算することにより、前記復号化された画素データを得ることを特徴とする画像復号化方法。
19. 請求項１記載の画像符号化装置と、請求項１１記載の画像復号化装置とを備えたことを特徴とするデジタルスチルカメラ。
20. 請求項１記載の画像符号化装置と、請求項１１記載の画像復号化装置とを備えたことを特徴とするデジタルビデオカメラ。
21. 請求項１記載の画像符号化装置を備えたことを特徴とする撮像素子。
22. 請求項１１記載の画像復号化装置を備えたことを特徴とするプリンタ。
23. 請求項１１記載の画像復号化装置を備えたことを特徴とする監視カメラ。

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