JP4092830B2 - 画像データ圧縮方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データ圧縮方法に関し、特に、多数の階調を持つ多値中間調画像データの圧縮/復元に適用して有用な画像データ圧縮方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
画像入力機器(例えば、ディジタル・カメラに用いられるCCD)の発達に伴い、画像データの取り込みが高精細に行われるようになった。このように高精細に得られた元データ(RAWデータ)に対しては、パーソナルコンピュータ等でユーザによる画像処理が施され、その後、出力機器(例えば、CRT、プリンタ)で所望の画像データが得られるようになっている。
【0003】
CCDからの信号(信号電荷)で表される画像データは、例えばA/Dコンバータによって、1画素当り10ビット〜12ビットのディジタル信号に変換される。12ビットのディジタル信号に変換された場合、最大階調は、「4096」である。
このように10ビット〜12ビットで高精細に取り込まれた画像データは、1画素当り8ビット程度の画像データに変更され、出力機器で画像の再現が行われる。
【0004】
上記のように取り込み時に1画素当りの画像データのビット数を10ビット〜12ビットで表すのは、取り込み時は、撮影環境が著しく明るい場合から著しく暗い場合まで幅広く変化し、この広い範囲で満遍なく画像データを得る必要があるからである。一方、再現時は、1コマ(画面)内で実際に表される明度差が撮影環境に比べて小さいため、8ビット程度の画像データで1コマ内の画像の明暗を十分に表現できる。
【0005】
ところで、CCDによって取り込まれた画像データは、記憶媒体に記憶され、この記憶媒体から適宜、画像データの読み出しが行われるが、従来は、記憶媒体には1画素当り8ビットに変更された画像データが記憶されていた。
ここで、1画素当り8ビットの画像データをそのまま記憶したのでは、1コマ(1画面)当りのデータ量が膨大となるため、画像データを圧縮処理した後、記憶媒体に記憶するようにしている。
【0006】
一般的な、画像データの圧縮処理としては、元データ(RAWデータ)に対するDPCM処理、ハフマン符号化、算術符号化、これらを適宜用いたJPEGロスレス符号化、Ziv-Lempel法に代表されるユニバーサル符号化等が知られている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、記憶媒体に1画素当り8ビットの画像データを元データとして記憶したのでは、この1画素当り8ビットの画像データに対してユーザが所望の加工/修正を加える場合、加工/修正後の画像データが1画素当り8ビット以下となって、その画質が低下する。
【0008】
従って、記憶媒体には、CCDにより得られた高精細な画像の元データ(10ビット〜12ビット)を元データとしてそのまま保存しておき、この元データを読み出し、これに対して加工/修正を行うことで、加工/修正後の画像データの画質を高めることができる。
この高精細な元データを記憶媒体に記憶する際にも、上記した圧縮処理(特に、可逆圧縮処理)を施す必要があるが、10ビット〜12ビットの画像データに、8ビットの画像データと同様の圧縮処理を施しても、高い圧縮率を達成することができない。これは、画像データを圧縮する場合(特に、DPCM符号化の場合)、近接する画素間の画素データに相関性があればある程に高い圧縮率が得られるが、例えば、12ビット程度の画像データであれば、画素間の画像データの相関性は、上位の6ビット〜8ビットでは顕著であるが、下位側の3〜4ビットに関しては相関性がほとんどないからである。従って、10ビット〜12ビットの画像データに対して、そのまま可逆圧縮を施しても高い圧縮率は得られず、圧縮後であっても、依然、画像データが大きく、容量の大きな記憶媒体が必要になる。
【0009】
更に、10ビット〜12ビットで表される画像データは、画像データ量が大きい分、記憶媒体から画像データを読み出して再現するのに処理時間が長くなると云う不具合もある。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、その第1の目的は、高精細で取得された画像データを高い圧縮率で圧縮することができる画像データ圧縮方法を提供することである。
【0010】
又、第2の目的は、記憶媒体に記憶された画像データを再現するに当って、データ量が少ない粗い画像を選択的に、高速に再現できる画像データ圧縮方法を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、画像入力手段(1)によって1画素当り一定ビット数で取得された画像データを、前記一定ビット数の画素毎のデータを上位側の所定ビット数で表される上位側ビットデータと下位側の所定ビット数で表される下位側ビットデータとに分離するステップと、前記上位側ビットデータに可変長符号化を施すステップと、前記下位側ビットデータを複数の画素宛ビットシフト演算にてパッキングするステップと、前記可変長符号化された上位側ビットデータ及び前記パッキングされた下位側ビットデータを個別に管理するための管理データを生成するステップと、前記可変長符号化された上位側ビットデータと前記パッキングされた下位側ビットデータと前記生成された管理データとを記憶媒体(2)に記憶するステップとからなり、前記画像入力手段(1)は、画素がマトリックス状に配列された入力手段であり、前記可変長符号化された上位側ビットデータは、少なくとも1行の同一行に含まれる画素毎にブロック化され、前記パッキングされた下位側ビットデータは、少なくとも1行の同一行に含まれる画素毎にブロック化され、前記管理データとして、前記ブロック化された上位側ビットデータ及び前記ブロック化された下位側ビットデータの、各々の記憶位置を示す位置情報が生成され、前記可変長符号化により得られた圧縮後の画像データは、前記管理データのうち前記ブロック化された上位側ビットデータの記憶位置を示す位置情報が、前記可変長符号化された上位側ビットデータよりも先の位置に設けられているようにしたものである。
【0012】
又、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の画像データ圧縮方法において、前記可変長符号化された上位側ビットデータは、1コマ分の画像データの全ての行に含まれる画素毎にブロック化され、前記パッキングされた下位側ビットデータは、1コマ分の画像データの全ての行に含まれる画素毎にブロック化されるようにしたものである。
【0013】
又、請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の画像データ圧縮方法において、前記可変長符号化を、ハフマン符号化とDPCM符号化とにより行うようにしたものである。
又、請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3の何れかに記載の画像データ圧縮方法において、前記画素毎のデータの一定ビット数を前記画像入力手段(1)の検出精度に応じた値とし、前記上位側の所定ビット数を近傍の画素との間で相関が生じる傾向の強い上位側のビット数とし、その値を経験則により求めるようにしたものである。
【0014】
又、請求項5に記載の発明は、請求項1から請求項4の何れかに記載の画像データ圧縮方法において、前記画像入力手段(1)によって取得された1画素当りの一定ビット数が、12ビット以上であるようにしたものである。
【0015】
(作用)
本発明によれば、高精細に得られた画像データについて、近傍画素との相関性の高い上位側ビットデータに関しては高い圧縮での可変長符号化が可能になり、相関性が低くなる下位側ビットデータに関してはビットシフト、パッキング処理を高速化で行なうことができる。又、管理情報を記憶しておくことで、所望の画像データの高速のアクセスが可能になり、復元処理の高速化が図れる。
【0016】
又、本発明によれば、上位側ビットデータと下位側ビットデータが、個別に、各行毎にブロック化されるので、特定行の画像データのみを選択的に再現する際の処理の高速化が図れる。この場合、各ブロックの記憶位置を示す位置情報により、高速に画像を再現することができる。
又、本発明によれば、相関性の強い上位側ビットデータに関して高い圧縮率での画像データの符号化が可能になる。
【0017】
又、本発明によれば、画像入力手段(1)の取り込み精度に応じた高精細な画像データを、圧縮/復元できる。
又、本発明によれば、画像入力手段(1)によって得られた高精細な画像データが、上位側ビットデータと下位側ビットデータとに分離され、記憶媒体(2)に記憶されるので、上位側ビットデータのみを選択的に復元して、粗い画像を高速に再現できる。
【0018】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
以下、本発明の第1の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、この第1の実施の形態は、請求項1から請求項5に対応する。
200801181359070460______________________11999328380_____APH_0
は、本発明の画像データ圧縮方法が適用される符号化処理装置10の構成を示すブロック図である。
【0019】
符号化処理装置10は、画像入力機器(CCD)1から入力された画像信号を、ディジタル化したのち、DPCM符号化とハフマン符号化とが併用されたJPEGロスレス符号化により、当該画像データを圧縮して記憶媒体2に記憶するものである。ここで、符号化処理装置10は、CCD1と一体に(例えば、ディジタルカメラ内に)設けられる。又、記憶媒体2に記憶された圧縮画像データは、後述するように、パーソナルコンピュータ等の復号化処理装置20(図6)にて復号化され、その後、ユーザによる加工/修正が加えられて、画像が復元される。
【0020】
ここで、符号化処理装置10の入力側に接続されるCCD1は、画素(セル)がm行×n列のマトリックス状に配置され、図2に示すように、その受光面に3色(図示例では、「R」「G」「B」)のカラーフィルタが配置されている。
符号化処理装置10は、前記CCD1からの信号(信号電荷)を4096階調のディジタル信号(12ビット)に変換するA/D変換器11、ディジタル化された信号(元データ)を一時的に記憶する入力データバッファ12、入力データバッファ12に一時的に記憶された信号(元データ)を符号化するCPU13、CPU13が実行するプログラム等を記憶する主メモリ14、CPU13にて符号化された信号(圧縮画像データ)を一時的に記憶し、所定のタイミングで記憶媒体2側に出力し、記憶させるための出力データバッファ15等により構成されている。
【0021】
このうち入力データバッファ12は、CCD1によって得られた画素毎の画素データ(m×n個)を、各行(ライン)毎に記憶するもので、符号化の対象となる1行分のデータ(n個の画素データ)をひとまとめにして記憶する対象ライン用バッファ12A、対象ライン用バッファ12Aからシフトされた1行前のデータを記憶する1ライン前用バッファ12B、1ライン前用バッファ12Bからシフトされた2行前のデータを記憶する2ライン前用バッファ12Cを構成する。
【0022】
又、出力データバッファ15には、アドレスバッファ15A、ハイバッファ15B、ロウバッファ15Cが構成され、このうちアドレスバッファ15Aに後述する「上位側圧縮データブロック位置情報」、ハイバッファ15Bに後述する「上位側圧縮データ」及び「下位側データブロック位置情報」、ロウバッファ15Cに「下位側データ」が、各々、記憶される。
【0023】
次に、符号化処理装置10のCPU13にて実行される、1コマ(画面)分の画像データの符号化処理について、図3のプログラムフローチャートを用いて説明する。
この符号化処理が開始されると(スタート)、先ず、ステップS1において、入力データバッファ12の対象ライン用バッファ12Aに1行毎にn個宛記憶される画素データ(12ビットの元データ)から、注目画素のデータが読み込まれる。
【0024】
ステップS2では、上記読み込まれた注目画素の画素データ(12ビット)が上位の8ビット(上位側ビットデータ)と下位の4ビット(下位側ビットデータ)に分離される。このように12ビットの画素データ(元データ)を上位8ビットと下位4ビットとに分離するのは、12ビットで得られる画像データにおいては、一般に、上位6ビット〜上位8ビットまでのデータに関しては、近傍の他の画像データとの間に高い相関性が見られ、高い圧縮率での符号化が可能であるのに対し、下位4ビットになると他の近傍画素の下位4ビットとの間での相関性が低くなってしまうからである。
【0025】
ステップS3では、8ビットの上位側ビットデータがJPEGロスレス符号化によって符号化され、この符号化された画素データが「上位側圧縮データ」として、ハイバッファ15Bに記憶される。
このステップS3でのJPEGロスレス符号化は、この第1の実施の形態では、DPCM符号化とハフマン符号化によって、概ね、以下の手順に従って行われる。
【0026】
先ず、注目画素の予測値が、近傍の同色カラーフィルタの画素(同色画素)の画素値(上位側ビットデータの値)又は隣接画素の画素値(上位側ビットデータの値)を基に所定の予測式に従って算出される。
ここで、近傍の画素としては、注目画素(例えば、図2のR44)に対して同一ラインの同色画素(2画素前のR42)又は2ライン前の同色画素(R24,R22)、又は隣接画素(G43,B33,G34)のうち最も予測誤差が小さくなる画素値が得られる画素が用いられる。
【0027】
予測値の算出に何れの画素値を用いるか(どの画素値を変数とした予測式を用いるか)は、具体的には、2画素前の画素の近傍の同色画素又は2画素前の隣接画素の上位側ビットデータの、各々の画素値を用いた複数の予測式にて、複数の仮の予測値を求め、2画素前の画素値と上記複数の仮の予測値とを各々比較し、その予測誤差が最も小さくなる予測式(最適予測式)を記憶しておく。そして、2画素前に記憶された最適予測式を用いて、今回ループでの注目画素の予測値を算出する。
【0028】
このようにして算出された上位側ビットデータの予測値は、前記ステップS2で分離された上位側ビットデータ(8ビット)の画素値と比較されてその予測誤差Δが求められる(DPCM符号化)。そして、この予測誤差Δについて、その発生分布に従ったハフマン符号化が行われて上位側ビットデータが符号化される(可変長符号化)。
【0029】
ここで、予測値の算出に当り、同色画素として、同一行の同色画素と2行前の同色画素の画素値を用いた予測式が用いられるが、これは、図2に示すように、3原色CCDの場合、R、Bについては、同じ色成分のカラーフィルタが配置されている画素は、1行(1ライン前)には存在せず、2行前に同色の近傍画素が存在するからである。
【0030】
このようにステップS3で上位側ビットデータの符号化が行われると、次のステップS4で、注目画素の下位側4ビットが、隣接する画素(図2に示す例では異なる色成分の画素)の下位側ビットデータと合成され、全体として8ビットのデータとして処理される。
即ち、マトリックス状に配置された画素(図2)のうち同一行に含まれる画素(n個)について、最端の位置(図2の1行目では、B11)から奇数番目にあるか偶数番目にあるかが判別され、奇数番目(B11,B13,B15)であれば、下位側4ビットデータがロウバッファ15C(8ビット)の上位4ビットにシフトされて記憶され、偶数番目(G12,G14)であれば、下位側ビットデータがそのままロウバッファ15Cの下位4ビットに記憶される。この結果、ロウバッファ15Cでは、1バイト(8ビット)のうち上位4ビットに奇数番目(B11,B13,B15)の下位側ビットデータ(4ビット)が記憶され、ロウバッファ15Cの下位4ビットに偶数番目の下位側ビットデータ(4ビット)が記憶される(ビットシフト処理、パッキング処理)。
【0031】
ステップS5では、上記したステップS1〜ステップS4の処理が1行分、即ち、今回対象となっている1行に含まれるn個の画素の全てについて行われたか否かが判別され、1行分の処理が終了した時点で(判別結果が“Yes”)、次のステップS6に進む。
ステップS6では、1行分(n個の画素)について得られた上位側圧縮データが上位側圧縮データブロックとして結合され、同様に、下位側データが下位側データブロックとして結合される(ブロック化)。
【0032】
ステップS7では、上位側圧縮データブロックの先頭位置に、同じ行の下位側データブロックの位置情報が付加される。
ステップS8では、アドレスバッファ15Aに、各行の上位側圧縮データブロックの先頭位置を示す位置情報が付加される。
このようにして、アドレスバッファ15Aに記憶された上位側圧縮データブロックの位置情報、下位側データブロックの位置情報が付加された1行分の上位側圧縮データ、下位側データは、記憶媒体2に所定のタイミングで記憶される。
【0033】
今回対象となっている1行分の画像データの符号化が終了すると、次のステップS9では、上記したステップS1〜ステップS8の処理が、1コマ(1画面)を構成するm行全てについて行われたか否かが判別される。未だ、1コマ分の処理(m行の処理)が終了していない場合には、ステップS9の判別結果が“No”となって、上記したステップS1〜ステップS8が繰り返し実行される。
【0034】
一方、ステップS9の判別結果が“Yes”のとき、即ち、1コマの全ての行(m行)についての処理が終了したときには、そのまま本プログラムを終了する。
図4に、記憶媒体2に記憶された符号化後の画像データ(1コマ分)のデータフォーマットを示す。
【0035】
この図に示すように、1コマ分の画像データは、その最先位置に1コマ分(m行分)の上位側圧縮データブロック位置情報が記憶され、その後に、各行毎の画像データブロックが1行目からm行目まで繰り返しパターンで記憶されている。各行の画像データブロックには、その先頭位置に1行分の下位側データブロック位置情報が、各々付加され、これに続いて1行分の上位側圧縮データブロック、1行分の下位側データブロックが順次記憶されている。
【0036】
ここで、1コマ分の画像データの最先位置に設けられた上位側圧縮データブロック位置情報は、1コマ分(m行分)の画像データの各行の画像データブロックの位置情報(図4中↓で示す上位側圧縮データ位置の情報)を示すものである。又、各行の画像データブロックの先頭位置に設けられた下位側データブロック位置情報は、各行の画像データブロック内での下位側データブロックの位置情報(図4中↑で示す位置の情報)を示すものである。
【0037】
具体的には、図4に一部を拡大して示すように(図には2行目の画像データブロックが拡大されている)、2行目の下位側データブロック位置情報に続く上位側圧縮データブロックには、2行目に含まれる画素全て(n画素分)の上位側圧縮データがブロック化されている。又、2画素宛パッキングされて1バイトで表される下位側データ(8ビット)は、1行分(n画素分)が下位側データブロックとしてブロック化される。
【0038】
上記のように1コマ分の画像データの最先位置には上位側圧縮データブロック位置情報が記憶され、これによって、1コマの画像のうち特定の行の上位側圧縮データを、ランダムに読み出すことが可能になる。ここで、上位側圧縮データブロックの位置を示す上位側圧縮データブロック位置は、同時に、各行の画像データブロックの位置を示すことになる。従って、特定の行の上位側圧縮データと下位側データを、共にランダムに読み出すことも可能である。
【0039】
又、上記のように各行の画像データブロックの先頭位置に下位側データブロック位置情報を付加しておくのは、上記したように上位側圧縮データブロックの長さが、JPEGロスレス符号化により可変長符号化されて行毎にそのデータ長が異なるからである。
図5は、上位側圧縮データブロックと下位側データブロックとを記憶媒体2に記憶する際の、他のデータフォーマット例を示すものである。
【0040】
この図に示すデータフォーマットでは、1コマ分の画像データを圧縮して記憶するに当って、その最先位置に、上位側圧縮データブロック位置情報、下位側データブロック位置情報を、各行毎に、交互に記憶している点が、図4に示すデータフォーマットと異なっている。そのため、第2のデータフォーマット例においては、上位側圧縮データブロック位置情報に基づいた特定行の上位側圧縮データのランダムな読み出し、及び、上位側圧縮データブロック位置情報に基づいた特定行の上位側圧縮データと下位側データとを共にランダムに読み出すことが可能になるのに加えて、下位側位置データに基づいた特定行の下位側データのランダムな読み出しを行うことが可能となる。
【0041】
次に、上記手順に従って符号化された圧縮画像データの復号化について説明する。
図6は、記憶媒体2に記憶されている圧縮画像データを復号化するための復号化処理装置20を示すブロック図である。
復号化処理装置20は、記憶媒体2からの圧縮画像データを復号化すると共に復号化した画像データ(12ビットの元データ)を、画像加工/修正装置(パーソナルコンピュータ)30に出力するもので、記憶媒体2から圧縮画像データを読み込む入力データバッファ21、記憶媒体2からの圧縮画像データを復元するCPU22、復元された画像データ(元データ)を各行毎に一時的に記憶すると共に出力する復元データバッファ23、CPU22が実行するプログラム等が記憶されている主メモリ24とによって構成されている。
【0042】
又、復号化処理装置20には、その復元データバッファ23に画像加工/修正装置30が接続されている。この画像加工/修正装置30は、外部から入力された加工/修正情報(ユーザのキーボード操作等で入力された情報)に基づいて、復元された画像データ(12ビットの元データ)に加工/修正を施すものである。加工/修正された後の画像データ(例えば、8ビットの画像データ)は、画像出力機器(例えば、CRT、プリンタ)40に出力され、所望の画像が得られるようになっている。尚、前述した復号化処理装置10がディジタルカメラに用いられる場合には、この復号化処理装置20、画像加工/修正装置30は、主としてパーソナルコンピュータによって構成される。
【0043】
ここで、復号化処理装置20の入力データバッファ21は、アドレスバッファ21A、ハイバッファ21B、ロウバッファ21Cを構成している。そして、アドレスバッファ21Aに記憶媒体2からの「上位側圧縮データブロック位置情報」が一時的に記憶され、記憶媒体2からの「上位側圧縮データ」及び「下位側データブロック位置情報」がハイバッファ21Bに一時的に記憶される。又、ロウバッファ21Cに記憶媒体2からの「下位側データ」が一時的に記憶される。
【0044】
又、復号化処理装置20の復元データバッファ23は、対象ライン用バッファ23A、1ライン前用バッファ23B、2ライン前用バッファ23Cを構成している。そして、対象ライン用バッファ23Cに、今回の復元対象となっている行(復元対象ライン)の復元された画像データ(12ビットの元データ)が一時的に記憶される。1ライン前用バッファ23Bには対象ライン用バッファ23Aからシフトされた1行前の画像データ(12ビットの元データ)が一時的に記憶され、2ライン前用バッファ23Cには1ライン前用バッファ23Bからシフトされた2行前の画像データ(12ビットの元データ)が一時的に記憶される。
【0045】
図7は、上記した復号化処理装置20のCPU22にて実行される画像復号化処理を示すプログラムフローチャートである。
この画像復号化処理のプログラムが開始されると、先ず、ステップS21において、記憶媒体2から入力データバッファ21に取り込まれた位置情報(上位側圧縮データブロック位置情報、下位側データブロック位置情報)が、CPU22に読み込まれる。
【0046】
ステップS22では、読み込まれた上位側圧縮データブロック位置情報(図4の↓の位置を示す情報)に基づいて、今回ループで対象となっている行(1行分)の画像データブロック内の全てのデータの読み込みが行われる。
ステップS23では、ステップS21で読み込まれた下位側データブロック位置情報(図4の↑の位置を示す情報)に基づいて、ステップS22で読み込まれたデータを、上位側圧縮データブロックと下位側データブロックとに分離する処理が行われる。
【0047】
ステップS24では、上記分離された上位側圧縮データブロックに記憶されている上位側圧縮データに対して、周知のJPEGロスレス復号化が行われる。このJPEGロスレス復号化は、前述した画像符号化処理(図3)のステップS3で施された符号化の手順の逆の手順で行われる。
即ち、注目画素の上位側ビットデータ(8ビット)を復号化する場合には、先ず、2ループ前で復号化されている2画素前(同色画素)の画素値を求める。次いで、この2画素前の同色画素の仮の予測値を、その近傍の同色画素の画素、又は隣接画素の画素値を用いた複数の予測式に基づいて、複数求める。そして、2画素前の画素値とこれら仮の予測値とを各々比較してその予測誤差Δを求め、これが最小となる予測式(最適予測式)を決定する。最後に、この最適予測式を用いて、今回ループでの注目画素の予測値を求め、記憶されている予測誤差Δとこの予測値から、注目画素の上位ビットデータ(8ビット)の復号を行う。
【0048】
ステップS25では、前述した画像符号化処理(図3)のステップS4でパッキングされた下位側データ(2画素分が8ビットで表されている。)を、その上位4ビットを奇数番目の画像データ(下位側ビットデータ)として、下位4ビットを偶数番目の画像データ(下位側ビットデータ)として、復元する。
【0049】
ステップS26では、上記ステップS24で復元された上位側ビットデータ(8ビット)と、上記ステップS25で復元された下位側ビットデータ(4ビット)とによって、12ビットの画像データ(元データ)を得る。
ステップS27では、上記したステップS24〜ステップS26の処理が1行分、即ち、同一行に含まれるn個の画素について全て行われたか否かが判別され、1行分の復号処理が終了した時点で、次のステップS28に進む。
【0050】
ステップS28では、上記したステップS22〜ステップS27の処理が、1コマ(1画面)を構成する全ての行(m行)について行われたか否かが判別され、未だ、1コマ分の処理が終了していない場合には、上記したステップS22に戻り、処理を繰り返す。1コマの全ての行(m行)についての処理が終了したときには(ステップS28の判別結果が“Yes”)、そのまま本プログラムを終了する(エンド)。
【0051】
以上説明したように、この第1の実施の形態の画像データの符号化方法及び復号化方法によれば、CCD1によって高精細で取得された画像データ(12ビットの画像データ)について、相関性の高い上位側ビットデータ(8ビット)に対してはJPEGロスレス符号化により高い圧縮率で圧縮し、相関性の低い下位側ビットデータ(4ビット)に関しては処理速度を高めるべく、ビットシフト、パッキング処理を施すようにしているので、12ビットの画像データ(元データ)全体として、高い圧縮率を確保しつつ、符号化処理の速度を速めることができる。
【0052】
尚、符号化された画像データに関して、上位側圧縮データのみ復号することにより、粗い画像を高速に再現することができる。又、このとき上位側圧縮データブロック位置情報が、1コマ分の圧縮画像データの最先位置に記憶されており、上位側圧縮データブロック位置(図4の↓で示す位置)を即座に認識できるため、粗い画像の再現が容易、且つ高速に行われる。又、m行の中から特定の行を選択して、部分的に画像を、高速に再現することもできる。
又、この第1の実施の形態では、処理を効率よく行うために、ステップS27の判別結果が“No”であるうちはステップS24に戻って、ステップS28の判別結果が“No”であるうちはステップS22に戻って、処理を繰り返すようにしているが、図8に示すように、ステップS27の判別結果が“No”であるとき、又は、ステップS28の判別結果が“No”であるときに、ステップS21の位置情報の読み込みから、その処理を繰り返すようにしてもよい。
【0053】
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態について、図9、図10を用いて説明する。尚、この第2の実施の形態も、請求項1から請求項5に対応する。
この第2の実施の形態は、上位側圧縮データブロックと下位側データブロックとを記憶媒体2に記憶するに当って、1コマ分の画像データについて、全ての行(m行)の上位側圧縮データブロックと、全ての行(m行)の下位側データブロックとを、分離して記憶するものである。
【0054】
この場合のデータフォーマットを図9に示す。尚、この第2の実施の形態を実現するための符号化処理装置及び復号化処理装置の構成は、前述した第1の実施の形態の符号化処理装置10(図1)、復号化処理装置20(図6)と同一の装置で行われ、その説明は省略する。
又、上位側ビットデータの符号化(JPEGロスレス符号化)については、図3に示す画像符号化処理のステップS6〜ステップS9で行われる記憶媒体2への記憶の手順が異なるのみである。即ち、この第2の実施の形態では、図9に示すように、上位側圧縮データブロック位置情報、下位側データブロック位置情報を共に1コマ分の画像データの最先位置に記憶し、その後に、m行分まとめて上位側データブロックを記憶し、次いでm行分まとめて下位側データブロックを記憶している。
【0055】
このように、m行分の上位側データブロックをまとめ、m行分の下位側データブロックをまとめ、分離した状態で記憶媒体2に記憶することで、画像データの再現時に、例えば、上位側8ビットのデータのみ復号化して出力する場合(8ビットの粗い画像のみを再現する場合)、最先位置に記憶された上位側圧縮データブロック位置情報に基づいて上位側圧縮データのみを復号すればよく、処理速度が高められる。
【0056】
又、第2の実施の形態における圧縮画像のデータフォーマットにおいては、上位側圧縮データブロック位置情報及び下位側データブロック位置情報の各々がまとめて記憶される。又、上位側圧縮データと下位側データの各々がまとめられて記憶される。そのため、各位置情報に基づいて、1画面に含まれる全ての上位側圧縮データ或いは全ての下位側データの読み出しを高速に行うことが可能になる。
【0057】
以下、上位側圧縮データのみを復号化して、粗い画像(上位8ビット)を高速に再現する場合の手順について、図10に示すプログラムフローチャートに従って説明する。尚、このプログラムは、復号化処理装置20(図6)のCPU22において実行される。
先ず、ステップS31では、上位側データブロック位置情報の読み込みが行われる。
【0058】
ステップS32では、上位側データブロック位置情報を用いて1行分の上位側圧縮データブロック内のデータ(上位側圧縮データ)の読み込みが行われる。
ステップS33では、符号化処理において実行されるJPEGロスレス符号化とは逆の手順によるJPEGロスレス復号化により、上記読み込まれた上位側圧縮データの1画素分の復号化が行われる。このステップS33での復号化は、図7のステップS24と同一の手順で行われる。
【0059】
ステップS34では、上記したステップS33の処理が1行分、即ち、同一行に含まれるn個の画素について行われたか否かが判別され、1行分の処理が終了した時点で、次のステップS35に進む。
ステップS35では、上記したステップS32〜ステップS33の処理が1コマ(1画面)を構成する全ての行(m行)について行われたか否かが判別され、未だ、1コマ分の処理が終了していない場合には、上記したステップS32に戻り、処理を繰り返す。
【0060】
一方、ステップS35において、1コマの全てのラインについての復号化処理が終了したと判別されたときには、そのまま本プログラムを終了する(エンド)。
以上説明した第2の実施の形態によれば、1画素当り12ビットで表される高精細な元データ(RAWデータ)が圧縮して記憶された記憶媒体2から、当該画像データを復元するに当たり、相関性の強い上位8ビットのみを復元することで、粗い画像を高速に再現することができる。
尚、この第2の実施の形態でも、処理を効率よく行うために、ステップS34の判別結果が“No”であるうちはステップS33に戻って、ステップS35の判別結果が“No”であるうちはステップS32に戻って、処理を繰り返すようにしているが、図11に示すように、ステップS34の判別結果が“No”であるとき、又は、ステップS35の判別結果が“No”であるときに、共にステップS31から、その処理を繰り返すようにしてもよい。
【0061】
尚、上記した第1、第2の実施の形態では、共に画像の元データ(RAWデータ)が12ビットの場合について説明したが、12ビットより大きい画像データ、12ビットより小さい画像データの何れであっても、本発明は適用可能であり、この場合にも、高い圧縮率を確保しつつ、処理速度を高めることができる。
又、上記した第1、第2の実施の形態では、12ビットの元データ(RAWデータ)を上位8ビット、下位4ビットに分離する例をあげて説明したが、相関性の強い上位ビット(12ビット画像データであれば、一般に6ビット〜9ビットの範囲であることが経験的に知られている。)であれば、8ビット以外のビット数に設定可能である。この場合、上位何ビットを上位側ビットデータとするかは、1コマ(1画面)毎に決定してもよい。
【0062】
又、上記した第1、第2の実施の形態では、共に、符号化処理装置と復号化処理装置が、別個に構成されている例(例えば、符号化処理装置がディジタルカメラ側、復号化処理装置がパーソナルコンピュータ側)で説明したが、これら2つの装置を1つの装置に内蔵してもよい(例えば、ディジタルカメラ等に双方を内蔵してもよい)。
【0063】
又、上記した第1、第2の実施の形態では、画像データを上位側と下位側に分離する処理、上位側ビットデータのDPCM符号化による符号化処理を、共に、符号化処理装置10内のCPU13で行なう例をあげて説明したが、これに限らず、DPCM符号化による符号化を外付けのチップにまとめられた専用LSIに行わせ、符号化処理装置10内のCPU13に上位側と下位側の分離のみ行わせるようにしてもよい。この場合、外付けの専用LSIには、DPCM符号化に代えてZiv-Lempel等による符号化を行うLSIを使用してもよい。又、復号化に当っては、復号化処理装置20に同様に専用LSIをまとめたチップを外付けし、チップ内の専用LSIで上位側ビットデータのDPCM復号化(又は、Ziv-Lempel等による復号化)を行わせてもよい。この場合には、復号化後の上位側ビットデータと下位側ビットデータの結合を復号化処理装置20のCPU22により行わせればよい。
【0064】
又、上記した第1、第2の実施の形態では、ディジタルカメラ等によって、静止画を取得した場合を想定して説明したが、動画を取得した場合にも、本発明は適用可能である。
【0065】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、高精細に取得された画像データを、近傍画素との間で相関性の高い上位側ビットデータと、相関性の低い下位側ビットデータとに分離して、画像データの符号化を行なうようにしたので、上位側ビットデータに関して圧縮率の高い符号化を施し、下位側ビットデータに関しては処理速度を高めることで、画像データ全体として、高い圧縮率で画像データの符号化を行いつつ、処理速度を高めることができる。又、管理情報により、特定行の画像データを選択的に符号化/復号化する際の処理の高速化が達成される。
【0066】
又、本発明によれば、上位側ビットデータと下位側ビットデータが、個別に、各行毎にブロック化されるので、上位側ビットデータを復元することで特定行の画像を選択的に再現する際の処理を、更に高速化できる。
又、本発明によれば、相関性の強い上位側ビットデータに関して、高い圧縮率で画像データの圧縮が行われる。
【0067】
又、本発明によれば、高精細に取り込まれた画像データを、高精細のまま復元でき、ユーザがこの高精細な画像データに加工/修正を加えることで、加工/修正後の画像データを、出力機器の仕様に応じた画質とすることができる。
又、本発明によれば、高精細な画像データの上位側ビットデータのみを選択的に復元することができ、位置情報により、粗い画像を高速に再現でき、更に、特定行の画像のみ部分的に再現する処理の高速化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の符号化処理装置の構成を示すブロック図である。
【図2】画像入力機器2の受光面に配置されたカラーフィルタのレイアウトを示す図である。
【図3】第1の実施の形態の画像符号化処理を示すフローチャートである。
【図4】第1の実施の形態により得られる圧縮画像データのフォーマットの第1の例を示す図である。
【図5】第1の実施の形態により得られる圧縮画像データのフォーマットの第2の例を示す図である。
【図6】本発明の第1の実施の形態の復号化処理装置の構成を示すブロック図である。
【図7】第1の実施の形態の画像復号化処理を示すフローチャートである。
【図8】第1の実施の形態の画像復号化処理の異なる態様を示すフローチャートである。
【図9】第2の実施の形態により得られる圧縮画像データのフォーマットを示す図である。
【図10】第2の実施の形態の画像復号化処理を示すフローチャートである。
【図11】第2の実施の形態の画像復号化処理の異なる態様を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 画像入力機器(CCD)
2 記憶媒体
10 符号化処理装置
12 入力データバッファ
13 CPU
15 出力データバッファ
20 復号化処理装置
21 入力データバッファ
22 CPU
23 復元データバッファ
Claims (5)
- 画像入力手段によって1画素当り一定ビット数で取得された画像データを圧縮する画像データ圧縮方法において、
前記一定ビット数の画素毎のデータを上位側の所定ビット数で表される上位側ビットデータと下位側の所定ビット数で表される下位側ビットデータとに分離するステップと、
前記上位側ビットデータに可変長符号化を施すステップと、
前記下位側ビットデータを複数の画素宛ビットシフト演算にてパッキングするステップと、
前記可変長符号化された上位側ビットデータ及び前記パッキングされた下位側ビットデータを個別に管理するための管理データを生成するステップと、
前記可変長符号化された上位側ビットデータと前記パッキングされた下位側ビットデータと前記生成された管理データとを記憶媒体に記憶するステップとからなり、
前記画像入力手段は、画素がマトリックス状に配列された入力手段であり、
前記可変長符号化された上位側ビットデータは、少なくとも1行の同一行に含まれる画素毎にブロック化され、
前記パッキングされた下位側ビットデータは、少なくとも1行の同一行に含まれる画素毎にブロック化され、
前記管理データとして、前記ブロック化された上位側ビットデータ及び前記ブロック化された下位側ビットデータの、各々の記憶位置を示す位置情報が生成され、
前記可変長符号化により得られた圧縮後の画像データは、前記管理データのうち前記ブロック化された上位側ビットデータの記憶位置を示す位置情報が、前記可変長符号化された上位側ビットデータよりも先の位置に設けられていることを特徴とする画像データ圧縮方法。 - 請求項1に記載の画像データ圧縮方法において、
前記可変長符号化された上位側ビットデータは、1コマ分の画像データの全ての行に含まれる画素毎にブロック化され、
前記パッキングされた下位側ビットデータは、1コマ分の画像データの全ての行に含まれる画素毎にブロック化されることを特徴とする画像データ圧縮方法。 - 請求項1又は請求項2に記載の画像データ圧縮方法において、
前記可変長符号化は、ハフマン符号化とDPCM符号化とにより行われることを特徴とする画像データ圧縮方法。 - 請求項1から請求項3の何れかに記載の画像データ圧縮方法において、
前記画素毎のデータの一定ビット数は前記画像入力手段の検出精度に応じた値であり、
前記上位側の所定ビット数は、近傍の画素との間で相関が生じる傾向の強い上位側のビット数であり、その値は経験則により求められることを特徴とする画像データ圧縮方法。 - 請求項1から請求項4の何れかに記載の画像データ圧縮方法において、
前記画像入力手段によって取得された1画素当りの一定ビット数が、12ビット以上であることを特徴とする画像データ圧縮方法。
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