JP6722995B2 - 符号化方法及び符号化装置、撮像装置及びプログラム - Google Patents
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Description
画像データの成分ごとにウェーブレット変換する変換工程と、
前記変換工程による変換後のデータをサブバンドごとに符号化する符号化工程と、
前記符号化工程により符号化した前記画像データの符号化データの合計符号量が閾値を超えている場合には、前記画像データの符号化データの合計符号量が前記閾値以下となるように、優先度が低いサブバンドから順に、サブバンド単位で一部のサブバンドの符号化データを破棄し、一部のサブバンドの符号化データが破棄された符号化データを、符号化後の画像データとして記録媒体に記録するように制御する制御工程と
を有し、
前記制御工程では、全サブバンドについて各サブバンドのデータ長を示すサブバンドサイズ情報を含むヘッダ部と、符号化画像データを含む画像データ部とから構成される形式で、前記符号化後の画像データを記録し、
前記制御工程では、前記破棄されたサブバンドについては、前記画像データ部には符号化データを記録せず、前記ヘッダ部のサブバンドサイズ情報には0を示す情報を記録することを特徴とする符号化方法が提供される。
また本発明の他の側面によれば、サブバンド毎に符号化された符号化画像データを再生する再生装置であって、
前記符号化画像データに、復号処理、逆量子化処理、ウェーブレット合成処理を含む再生処理を施して、サブバンド毎に符号化された符号化画像データから、画像データの成分ごとのプレーンデータを生成する処理手段、を有し、
前記符号化画像データは、全サブバンドについて各サブバンドのデータ長を示すサブバンドサイズ情報を含むヘッダ部と、前記符号化画像データを含む画像データ部とから構成され、
前記サブバンドサイズ情報の値が0であるサブバンドについては、前記画像データ部に符号化画像データが含まれず、
前記処理手段は、前記サブバンドサイズ情報の値が0であるサブバンドについては、当該サブバンドの係数データをすべて0として前記再生処理を行うことを特徴とする再生装置が提供される。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係る撮像装置の構成例を示すブロック図である。本符号化装置は、入力された映像を可変サイズのブロックに分割して符号化を行うことで符号化ストリームを生成し、記録するものである。
図1において、制御部109は、CPUと、当該CPUが実行する制御プログラムを格納するメモリを含み、撮像装置100の全体の処理を制御する。撮影動作の開始が指示されると、撮像対象となる被写体の光学像が、撮像光学部101を介して入力され、撮像センサー部102上に結像する。撮像センサー部102は、画素毎に配置される赤、緑、青(RGB)のカラーフィルターを透過した光を電気信号に変換する。図2(1)は、撮像センサー部102に配置されるカラーフィルターの一例であり、撮像装置100が扱う画像の画素配列を表している。図2に示すように、赤(R)、緑(G)、青(B)が画素毎にモザイク状に配置されていて、2×2の4画素につき赤1画素、青1画素、緑2画素を1セットにして規則的に並べられた構造となっている。このような画素の配置は、一般にベイヤー配列と呼ばれる。
図3は、離散ウェーブレット変換(DWT)を行った際の、各サブバンドを示す概念図であり、左上が最も低域(すなわち周波数帯域が低い)のサブバンドであり、右下にいくほど高域(すなわち周波数帯域が高い)のサブバンドである。ここでは、水平垂直とも低周波成分であるサブバンドLLについてDWTを水平・垂直それぞれ2回行った場合を示しており、分解レベル(Lv)2までのサブバンドが存在している。図3では、入力画像301が、ウェーブレット変換によりサブバンド302に分解されている。サブバンド302のうち、2LL,2HL,2LH,2HHは、サブバンドの分解Lvが2である、サブバンドである。同様に、1HL,1LH,1HHは、サブバンドの分解Lvが1である、サブバンドである。なお原画像は便宜的に分解レベル0の低周波成分である0LLとみなす。なおJPEG2000では分解レベルは更に深くなり得るが、分解レベルの数に関わらず本実施形態に係る発明は実施可能であるので、本例ではレベル2までの例示にとどめる。
図5は、オーバーフロー制御部113の処理を示すフローチャートである。図5を用いて、オーバーフロー制御の処理内容を示す。なおオーバーフロー制御部113はコンピュータ(プロセッサ)によりプログラムを実行することで実現することもできる。
ステップ501では、符号化部107より、サブバンド単位の発生符号量を取得する。
ステップ502では、ピクチャに含まれる全てのサブバンドの発生符号量を取得したかどうかを判定し、判定結果で分岐する。全てのサブバンドの発生符号量を取得している場合はステップ503へ、そうでなければ、他のサブバンドの発生符号量を取得すべくステップ501へと分岐する。
ステップ503では、最大符号量設定部111より閾値である最大発生符号量を取得する。
ステップ504では、ピクチャに含まれる全てのサブバンドの発生符号量の積算値すなわち合計符号量が、ステップ503で取得した最大発生符号量より多いかどうか判定し、その判定結果で分岐する。発生符号量の積算値のほうが多い場合はステップ505へ、そうでなければ、処理を終了する。すなわち、合計符号量が閾値以下となるまでステップ504〜509のループが実行される。
ステップ505では、置き換え対象としていないサブバンドのうち、優先度の低いサブバンドを置き換え対象のサブバンドとする。決定処理について、詳細は後述する。
ステップ506では、ステップ505で決定された置き換え対象のサブバンドのコピーデータを生成するように、コピーデータ生成部114へと通知する。
ステップ507では、置き換え対象サブバンドを符号化ストリーム生成部112へと通知する。
ステップ508では、コピーデータのサイズをコピーデータ生成部114より取得する。
ステップ509では、置き換え対象としたサブバンドの符号量を、コピーデータのサイズで更新する。
ここでステップ505の置き換え対象サブバンドの決定処理について説明する。オーバーフロー制御部113は、各サブバンドに優先順位を付け、優先順位の低いものから順にコピーデータ置き換え対象とする。図6は、本実施形態のオーバーフロー制御部における、各サブバンドの優先度を示す図である。各サブバンドの優先度はユニークに順位付けされ、サブバンドの分解レベル(Lv)、画素プレーンの順で、優先順位が付けられる。サブバンドの分解Lvについては、分解Lvが高いサブバンドのほうが、優先度が高くなる。同一分解Lv内の優先度については、画素プレーンに応じて異なり、G1/G2成分が高く、R/B成分が低くなる。各画素プレーンのサブバンドの成分によっても異なり、LL(Lv2のみ)の優先度が高く、HL、LH、HHの順となる。図6の例では、B成分のサブバンド1HHが最も優先度が低く、G1成分のサブバンド2LLが最も優先度が高い。なお図6の例では、同一の画素プレーンかつ同一の分解レベルではサブバンドHLよりサブバンドLHの優先度の方が低いが、この順序は逆であってもよい。また優先度は予め決定され固定的に定めてもよいし、プログラム可能に定めてもよい。オーバーフロー制御部113は、定められた優先順位に従って図5の手順を実行する。
本実施形態は、実施形態1の構成に対して、コピーデータ生成部114とコピーデータ保持部115が省かれ、オーバーフロー制御部113は、データ破棄の指示を符号化ストリーム形成部112に対して行い、符号化ストリーム形成部112は、データ破棄の指示に応じて符号化ストリームを生成する点で相違する。その他のブロックについては実施形態1と同様の構成である。
図10(A)は、本実施例における符号化ストリームの構造と、置き換え指示に係るパラメータを示す概念図である。符号化ストリーム1000は、ヘッダ1001と、符号化データ1002とを含む。Replace_flag(置換フラグ)1003は、データ破棄を示すフラグであり、全サブバンド分のフラグが存在する。Replace_flag1003はヘッダ1001に含まれている。符号化ストリーム形成部112は、まず全サブバンドのReplace_flagを0で設定する。そして、オーバーフロー制御部113よりサブバンドの指定と共にデータ破棄の指示を受けると、符号化ストリーム形成部112はデータ破棄の指示のあったサブバンドに対応するReplace_flagを1に設定する。データ破棄対象のサブバンドに対応するReplace_flagを全て1に設定した後、データ破棄対象外のサブバンドを符号化データ保持部108からデータを入力し、データ破棄対象外のサブバンドのみで符号化ストリームを形成する。また、ヘッダ1000に上記のとおり設定したReplace_flag1003を含める。
図11は、図9の符号化装置で生成した符号化ストリームを再生可能な再生装置の構成例を示すブロック図である。サブバンドの符号化データ1101は、符号化データを入力し復号処理を行う復号処理部1102に入力される。逆量子化処理部1103は、復号処理部1102で復号された係数を入力し逆量子化処理を行う。離散ウェーブレット合成処理部1104は、逆量子化処理部1103から各サブバンドの逆量子化後係数を入力し画素プレーンを形成する。また離散ウェーブレット合成処理部1104には、サブバンドの量子化後係数を全て0に置き換えた0データ1105も入力される。この置換フラグ(Replace_flag)の参照およびその値に応じた復号の制御は、例えば再生装置が有する不図示の入力制御部により行ってもよい。入力制御部は、ヘッダ1001のReplace_flag1003を参照し、Replace_flagが0のサブバンドについては、そのサブバンドの符号化データ1101を復号処理部1102に入力して復号させ、逆量子化処理した係数を、逆量子化処理部1103から離散ウェーブレット合成処理1104へと入力する。一方、Replace_flagが1のサブバンドについては、そのサブバンドの符号化データは記録時に破棄されているため、存在しない。そのため、入力制御部は、当該サブバンドの符号化データを復号処理、逆量子化処理する代わりに、0データ1105を離散ウェーブレット合成処理1104へと入力する。この入力制御部の機能は、離散ウェーブレット合成処理部1104が実行してもよい。
本実施形態は、実施形態1の構成に対して、センサー信号処理部103にて、ベイヤー配列を、輝度成分Yと、色成分UとV、Gの高域成分であるGHの4プレーンにコンポーネント変換して入力画像バッファへと出力するものとし、その他のブロックについては実施形態1と同様の構成である。
本実施形態は、実施形態1の構成に対して、各サブバンドの優先度をサブバンドごとにユニークではなくサブバンドのグループに付与する点で相違する。本実施形態の撮像装置の構成は実施形態1と共通であるが、オーバーフロー制御部113の動作は実施形態1と相違する。また再生装置の動作も、実施形態1と同様に、通常の再生装置のままである。オーバーフロー制御部113は、同一の優先度を持つサブバンドのグループから、コピーデータ置き換え対象のサブバンドを選び、符号化ストリーム形成部112はコピーデータを後ろにまとめて配置するように符号化ストリームを生成する構成である。その他のブロックについては実施形態1と同様の構成である。
オーバーフロー制御部103は、各サブバンドに優先順位を付け、符号化後のデータ量が所定値以下となるまで優先順位の低いサブバンドから順にコピーデータで置き換える。図13は、本実施形態における各サブバンドの優先度を示す概念図である。G1およびG2の分解Lv2のサブバンドのうち、LL、LH、HL成分を、最も高い同一の優先度1を持つグループとし、G1およびG2の分解Lv2のサブバンドのうち、HH成分を、次の順位の同一の優先度2を持つグループとし、RおよびBの分解Lv2のサブバンドのうち、LL、LH、HL成分を、さらに次の順位の同一の優先度3を持つグループとし、RおよびBの分解Lv2のサブバンドのうち、HH成分を、さらに次の順位の同一の優先度4を持つグループとする。G1およびG2の分解Lv1のサブバンドのうち、LH、HL成分を、さらに次の順位の同一の優先度5を持つグループとし、G1およびG2の分解Lv1のサブバンドのうち、HH成分を、さらに次の順位の同一の優先度6を持つグループとし、RおよびBの分解Lv1のサブバンドのうち、LH、HL成分を、さらに次の順位の同一の優先度7を持つグループとし、RおよびBの分解Lv1のサブバンドのうち、HH成分を、最も低い順位の同一の優先度8を持つグループとする。本例では、各サブバンドは、全部で8つの優先度に分類される。
オーバーフロー制御部113は、上記の優先度に基づいて、優先順位の低いものから順にコピーデータ置き換え対象とする。図14は、本実施形態におけるオーバーフロー制御部のサブバンド置き換え対処の決定方法を示すフローチャートである。すなわち、図5のステップ505において、本実施形態では図14の手順を実行する。ステップ505〜509では、図14の手順で決定した1以上のサブバンドを対象として処理が実行される。
ステップ1401では、まだコピーデータ置き換え対象としていないサブバンドのうち、最も優先度の低いグループに含まれるサブバンドを全て置き換え対象としても、符号量制御部より通知される最大符号量を超えるかどうかで分岐する。最初は最も優先度が低いグループが選択される。超える場合はステップ1402へ、そうでなければステップ1403へと分岐する。
ステップ1402では、コピーデータ置き換え対象としていないサブバンドのうち、最も優先度の低いグループに含まれるサブバンドを全て置き換え対象とする。
ステップ1403では、最大符号量設定部114より通知される最大符号量に最も近づくように、コピーデータ置き換え対象としていないサブバンドのうち、最も優先度の低いグループ(すなわちステップ1401でコピーデータへの置換対象としたグループ)に含まれるサブバンドの中から置き換え対象のサブバンドを選択する。選択方法は、例えば、取り得る全ての組み合わせの中から、最大符号量に最も近づく組み合わせを選ぶなどの方法を用いることで実現できる。たとえば、コピーデータへの置換前の符号データ量と、最大符号量との差を求める。そして着目グループに属する各サブバンドについて、コピーデータに置換した場合のデータ削減量を求める。このデータ削減量を組み合わせて、置換前の符号データ量と最大符号量との差よりも大きい値のうち、最小の値となるようなサブバンドの組み合わせを決定する。このサブバンドが、置き換え対象のサブバンドとなる。
本実施形態は、実施形態1の構成に対して、入力画像バッファ104に画像を保持後、入力画像を複数の矩形であるタイルに分割し、タイル毎に離散ウェーブレット変換、量子化、符号化を行い、オーバーフロー制御部は、タイル毎のサブバンドに優先度を付けて、コピーデータ置き換え対象のサブバンドを決定するように制御する。その他のブロックについては実施形態1と同様の構成である。本実施形態では、入力画像を左右に2分割した2タイル構成を例に説明する。
Claims (21)
- 画像データの成分ごとにウェーブレット変換する変換工程と、
前記変換工程による変換後のデータをサブバンドごとに符号化する符号化工程と、
前記符号化工程により符号化した前記画像データの符号化データの合計符号量が閾値を超えている場合には、前記画像データの符号化データの合計符号量が前記閾値以下となるように、優先度が低いサブバンドから順に、サブバンド単位で一部のサブバンドの符号化データを破棄し、一部のサブバンドの符号化データが破棄された符号化データを、符号化後の画像データとして記録媒体に記録するように制御する制御工程と
を有し、
前記制御工程では、全サブバンドについて各サブバンドのデータ長を示すサブバンドサイズ情報を含むヘッダ部と、符号化画像データを含む画像データ部とから構成される形式で、前記符号化後の画像データを記録し、
前記制御工程では、前記破棄されたサブバンドについては、前記画像データ部には符号化データを記録せず、前記ヘッダ部のサブバンドサイズ情報には0を示す情報を記録することを特徴とする符号化方法。 - 前記制御工程では、前記サブバンドのグループごとに付された優先度に基づいて、前記優先度が低いグループから順に、当該グループのサブバンドすべてを破棄しても合計符号量が前記閾値を超える場合には、前記グループのサブバンドすべての前記符号化データを破棄し、当該グループのサブバンドすべてを破棄することにより合計符号量が前記閾値以下となる場合には、当該グループのサブバンドのうち、サブバンドの符号化データを破棄することにより前記合計符号量が前記閾値以下、かつ、最大となるサブバンドの符号化データを破棄することを特徴とする請求項1に記載の符号化方法。
- 前記優先度は、前記成分と、前記サブバンドの周波数帯域に応じて決定されることを特徴とする請求項1または2に記載の符号化方法。
- 前記優先度は、前記サブバンドが低域であるほど高いことを特徴とする請求項3に記載の符号化方法。
- 前記画像データは、G1、G2、R、Bの4つの成分で構成されるベイヤー画素で構成され、
前記優先度は、G1およびG2成分については同じであり、R成分、B成分の順で低くなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の符号化方法。 - 前記画像データは、G成分の高域成分であるGH成分と、G成分の低周波成分であるGL成分とR成分とB成分とから生成された輝度成分であるY成分と、色差成分であるU、V成分とで構成され、
前記優先度は、Y成分、GH成分、U及びV成分の順で低くなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の符号化方法。 - 前記変換工程では、前記画像データを、該画像データを構成するタイルの単位で離散ウェーブレット変換し、
前記制御工程では、前記タイルが複数の場合には、複数のタイルの間で対応する前記サブバンドは、まとめて破棄することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の符号化方法。 - 低域のサブバンドから高域のサブバンドの順に配置した符号化ストリームを生成する工程をさらに有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の符号化方法。
- 画像データの成分ごとにウェーブレット変換する変換手段と、
前記変換手段による変換後のデータをサブバンドごとに符号化する符号化手段と、
前記符号化手段により符号化した前記画像データの符号化データの合計符号量が閾値を超えている場合には、前記画像データの符号化データの合計符号量が前記閾値以下となるように、優先度が低いサブバンドから順に、サブバンド単位で一部のサブバンドの符号化データを破棄し、一部のサブバンドの符号化データが破棄された符号化データを、符号化後の画像データとして記録媒体に記録するように制御する制御手段と
を有し、
前記制御手段は、全サブバンドについて各サブバンドのデータ長を示すサブバンドサイズ情報を含むヘッダ部と、符号化画像データを含む画像データ部とから構成される形式で、前記符号化後の画像データを記録し、
前記制御手段は、前記破棄されたサブバンドについては、前記画像データ部には符号化データを記録せず、前記ヘッダ部のサブバンドサイズ情報には0を示す情報を記録することを特徴とする符号化装置。 - 前記制御手段は、前記サブバンドのグループごとに付された優先度に基づいて、前記優先度が低いグループから順に、当該グループのサブバンドすべてを破棄しても合計符号量が前記閾値を超える場合には前記グループのサブバンドすべての前記符号化データを破棄し、当該グループのサブバンドすべてを破棄することにより合計符号量が前記閾値以下となる場合には、当該グループのサブバンドのうち、サブバンドの符号化データを破棄することにより前記合計符号量が前記閾値以下、かつ、最大となるサブバンドの符号化データを破棄することを特徴とする請求項9に記載の符号化装置。
- 前記優先度は、前記成分と、前記サブバンドの周波数帯域に応じて決定されることを特徴とする請求項9または10に記載の符号化装置。
- 前記優先度は、前記サブバンドが低域であるほど高いことを特徴とする請求項11に記載の符号化装置。
- 前記画像データは、G1、G2、R、Bの4つの成分で構成されるベイヤー画素で構成され、
前記優先度は、G1およびG2成分については同じであり、R成分、B成分の順で低くなることを特徴とする請求項9乃至12のいずれか一項に記載の符号化装置。 - 前記画像データは、G成分の高域成分であるGH成分と、G成分の低周波成分であるGL成分とR成分とB成分とから生成された輝度成分であるY成分と、色差成分であるU、V成分とで構成され、
前記優先度は、Y成分、GH成分、U及びV成分の順で低くなることを特徴とする請求項9乃至12のいずれか一項に記載の符号化装置。 - 前記変換手段は、前記画像データを、該画像データを構成するタイルの単位で離散ウェーブレット変換し、
前記制御手段は、前記タイルが複数の場合には、複数のタイルの間で対応する前記サブバンドは、まとめて破棄することを特徴とする請求項9乃至14のいずれか一項に記載の符号化装置。 - 低域のサブバンドから高域のサブバンドの順に配置した符号化ストリームを生成する手段をさらに有することを特徴とする請求項9乃至15のいずれか一項に記載の符号化装置。
- 画像を撮影して画像データを生成する撮像手段と、
前記撮像手段により生成した画像データを入力とする請求項9乃至16のいずれか一項に記載の符号化装置と、
前記符号化装置により符号化された符号化データを記録する手段と
を有することを特徴とする撮像装置。 - コンピュータを、請求項9乃至16のいずれか1項に記載の符号化装置の各手段として機能させるためのプログラム。
- サブバンド毎に符号化された符号化画像データを再生する再生装置であって、
前記符号化画像データに、復号処理、逆量子化処理、ウェーブレット合成処理を含む再生処理を施して、サブバンド毎に符号化された符号化画像データから、画像データの成分ごとのプレーンデータを生成する処理手段、を有し、
前記符号化画像データは、全サブバンドについて各サブバンドのデータ長を示すサブバンドサイズ情報を含むヘッダ部と、前記符号化画像データを含む画像データ部とから構成され、
前記サブバンドサイズ情報の値が0であるサブバンドについては、前記画像データ部に符号化画像データが含まれず、
前記処理手段は、前記サブバンドサイズ情報の値が0であるサブバンドについては、当該サブバンドの係数データをすべて0として前記再生処理を行うことを特徴とする再生装置。 - 前記処理手段は、前記サブバンドサイズ情報の値が0であるサブバンドについては、復号処理、逆量子化処理を行わず、逆量子化後のサブバンドの係数データをすべて0として前記再生処理を行うことを特徴とする請求項19に記載の再生装置。
- 前記符号化画像データは、RAW画像データの符号化画像データであることを特徴とする請求項19または20に記載の再生装置。
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