JPH0984002A - ディジタル画像の処理方法及びシステム - Google Patents
ディジタル画像の処理方法及びシステムInfo
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- JPH0984002A JPH0984002A JP22868095A JP22868095A JPH0984002A JP H0984002 A JPH0984002 A JP H0984002A JP 22868095 A JP22868095 A JP 22868095A JP 22868095 A JP22868095 A JP 22868095A JP H0984002 A JPH0984002 A JP H0984002A
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- Japan
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- plane
- residual image
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T9/00—Image coding
- G06T9/001—Model-based coding, e.g. wire frame
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
- H04N1/41—Bandwidth or redundancy reduction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Color Television Systems (AREA)
- Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ユーザが多段階に画質、データ量を選べること
ができ、それをスケーラブル、すなわち、復号化可能な
圧縮データにさらにデータを付加することによって、よ
り高画質の画像を再生できる符号化方法を提供する。 【解決手段】 画像データの圧縮システムにおいて、原
画像を所定の相関を有するオブジェクト領域ごとに分割
し、オブジェクト領域の階層構造を決定する手段（６
２）と、オブジェクト領域を輝度値及び色の誤差が所定
の閾値以内に収まるように１以上の多角形平面で平面近
似する手段（６３）と、原画像と平面近似された画像と
の差を求めることにより１次残差画像を求める手段（６
４）と、ｎ次（ｎ≧１）残差画像を符号化して圧縮する
手段（６５）と、平面近似された画像及び符号化された
ｎ次残差画像を記憶する手段（６６）と、圧縮されたｎ
次残差画像を伸張して得られた画像とｎ次残差画像との
差から、（ｎ＋１）次残差画像を求める手段（６７）と
を有するシステム。
ができ、それをスケーラブル、すなわち、復号化可能な
圧縮データにさらにデータを付加することによって、よ
り高画質の画像を再生できる符号化方法を提供する。 【解決手段】 画像データの圧縮システムにおいて、原
画像を所定の相関を有するオブジェクト領域ごとに分割
し、オブジェクト領域の階層構造を決定する手段（６
２）と、オブジェクト領域を輝度値及び色の誤差が所定
の閾値以内に収まるように１以上の多角形平面で平面近
似する手段（６３）と、原画像と平面近似された画像と
の差を求めることにより１次残差画像を求める手段（６
４）と、ｎ次（ｎ≧１）残差画像を符号化して圧縮する
手段（６５）と、平面近似された画像及び符号化された
ｎ次残差画像を記憶する手段（６６）と、圧縮されたｎ
次残差画像を伸張して得られた画像とｎ次残差画像との
差から、（ｎ＋１）次残差画像を求める手段（６７）と
を有するシステム。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、画像データの処理方法
及びシステムに係り、特にディジタル画像をオブジェク
ト領域に分割してレイヤー画像表現を用いた画像圧縮方
法及びシステムに関する。
及びシステムに係り、特にディジタル画像をオブジェク
ト領域に分割してレイヤー画像表現を用いた画像圧縮方
法及びシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】マルチメディアの普及が進むするにつれ
て、印刷物や写真と同等の品質を有する高精度画像の処
理技術に対する要求がますます高まっている。画像デー
タは、音声データ等と比べるとデータ量が膨大であり、
画像を高精細にするにつれて、そのデータ量は飛躍的に
増大する。従って、画像データを符号化してデータ圧縮
することは、画像処理において不可欠な技術である。
て、印刷物や写真と同等の品質を有する高精度画像の処
理技術に対する要求がますます高まっている。画像デー
タは、音声データ等と比べるとデータ量が膨大であり、
画像を高精細にするにつれて、そのデータ量は飛躍的に
増大する。従って、画像データを符号化してデータ圧縮
することは、画像処理において不可欠な技術である。
【０００３】例えば、カラー静止画の符号化の国際標準
としてＪＰＥＧという規格がある。この規格には、情報
損失があるが圧縮率がよい方式（ロッシー）と、原画増
を完全に復元できる方式（ロスレス）という符号化方法
が提案されている。ロッシーとロスレスとは、符号化の
方法が全く異なるため、ロッシー圧縮された画像を、よ
り高品質なロスレス方式の画像にしたい場合には、原画
像は同一であるにも関わらず、ユーザーは、全く異なる
フォーマットの画像データを異なるアルゴリズムで符号
化し直さなければならない。
としてＪＰＥＧという規格がある。この規格には、情報
損失があるが圧縮率がよい方式（ロッシー）と、原画増
を完全に復元できる方式（ロスレス）という符号化方法
が提案されている。ロッシーとロスレスとは、符号化の
方法が全く異なるため、ロッシー圧縮された画像を、よ
り高品質なロスレス方式の画像にしたい場合には、原画
像は同一であるにも関わらず、ユーザーは、全く異なる
フォーマットの画像データを異なるアルゴリズムで符号
化し直さなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来
は、ロッシーとロスレスとは、異なるフォーマットで画
像データが圧縮されていた。従って、ユーザーは、全く
異なるフォーマットの画像データを異なるアルゴリズム
で符号化し直さなければならないため、大きな負担とな
っていた。
は、ロッシーとロスレスとは、異なるフォーマットで画
像データが圧縮されていた。従って、ユーザーは、全く
異なるフォーマットの画像データを異なるアルゴリズム
で符号化し直さなければならないため、大きな負担とな
っていた。
【０００５】そこで、本発明の目的は、ロッシーからロ
スレスまで統一したデータフォーマットで取り扱うこと
ができる新規なデータ圧縮方法及びシステムを提供する
ことである。
スレスまで統一したデータフォーマットで取り扱うこと
ができる新規なデータ圧縮方法及びシステムを提供する
ことである。
【０００６】また、本発明の別の目的は、容易にユーザ
が期待する任意の画質で画像を表示できる方法及びシス
テムを提供することである。
が期待する任意の画質で画像を表示できる方法及びシス
テムを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】係る目的を達成するため
に、本発明は、画像データの圧縮方法において、(a) 原
画像を所定の相関を有するオブジェクト領域ごとに分割
し、このオブジェクト領域の階層構造を決定するステッ
プと、(b) オブジェクト領域を輝度値及び色の誤差が所
定の閾値以内に収まるように複数の多角形平面で平面近
似するステップと、(c) 原画像と前記平面近似した画像
との差を求めることにより１次残差画像を求めるステッ
プと、(d) １次残差画像を符号化して圧縮するステップ
とを有することを特徴とする方法。
に、本発明は、画像データの圧縮方法において、(a) 原
画像を所定の相関を有するオブジェクト領域ごとに分割
し、このオブジェクト領域の階層構造を決定するステッ
プと、(b) オブジェクト領域を輝度値及び色の誤差が所
定の閾値以内に収まるように複数の多角形平面で平面近
似するステップと、(c) 原画像と前記平面近似した画像
との差を求めることにより１次残差画像を求めるステッ
プと、(d) １次残差画像を符号化して圧縮するステップ
とを有することを特徴とする方法。
【０００８】また、別の発明は、画像データの圧縮方法
において、(a) 原画像を所定の相関を有するオブジェク
ト領域ごとに分割し、このオブジェクト領域の階層構造
を決定するステップと、(b) オブジェクト領域を輝度値
及び色の誤差が所定の閾値以内に収まるように複数の多
角形平面で平面近似するステップと、(c) 原画像と平面
近似した画像との差を求めることにより１次残差画像を
求めるステップと、(d) この求められた１次残差画像を
符号化して圧縮するステップと、(e) 圧縮された１次残
差画像を伸張して得られた画像と前記１次残差画像との
差から２次残差画像を求めるステップとを有する方法を
提供する。
において、(a) 原画像を所定の相関を有するオブジェク
ト領域ごとに分割し、このオブジェクト領域の階層構造
を決定するステップと、(b) オブジェクト領域を輝度値
及び色の誤差が所定の閾値以内に収まるように複数の多
角形平面で平面近似するステップと、(c) 原画像と平面
近似した画像との差を求めることにより１次残差画像を
求めるステップと、(d) この求められた１次残差画像を
符号化して圧縮するステップと、(e) 圧縮された１次残
差画像を伸張して得られた画像と前記１次残差画像との
差から２次残差画像を求めるステップとを有する方法を
提供する。
【０００９】また、別の発明は、画像データの圧縮方法
において、(a) 原画像を所定の相関を有するオブジェク
ト領域ごとに分割し、オブジェクト領域の重ね合わせの
順序に関する階層構造を決定するステップと、(b) オブ
ジェクト領域を輝度値及び色の誤差が所定の閾値以内に
収まるように複数の多角形平面で平面近似するステップ
と、(c) 原画像と前記平面近似した画像との差を求める
ことにより１次残差画像を求めるステップと、(d) この
求められた１次残差画像を符号化して圧縮するステップ
と、(e) 圧縮された１次残差画像を伸張して得られた画
像と前記１次残差画像との差から２次残差画像を求める
ステップと、(g) 上記のステップ(e)及び上記のステッ
プ(f)を再帰的に実行して、高次の残差画像を順次求め
るステップとを有する方法を提供する。
において、(a) 原画像を所定の相関を有するオブジェク
ト領域ごとに分割し、オブジェクト領域の重ね合わせの
順序に関する階層構造を決定するステップと、(b) オブ
ジェクト領域を輝度値及び色の誤差が所定の閾値以内に
収まるように複数の多角形平面で平面近似するステップ
と、(c) 原画像と前記平面近似した画像との差を求める
ことにより１次残差画像を求めるステップと、(d) この
求められた１次残差画像を符号化して圧縮するステップ
と、(e) 圧縮された１次残差画像を伸張して得られた画
像と前記１次残差画像との差から２次残差画像を求める
ステップと、(g) 上記のステップ(e)及び上記のステッ
プ(f)を再帰的に実行して、高次の残差画像を順次求め
るステップとを有する方法を提供する。
【００１０】ここで、多角形平面は、三角形平面である
ことが好ましい。
ことが好ましい。
【００１１】また、重ね合わせの順序が最も下位のオブ
ジェクト領域以外のオブジェクト領域は、その輪郭形状
に関する情報を有している。
ジェクト領域以外のオブジェクト領域は、その輪郭形状
に関する情報を有している。
【００１２】上記のステップ(b)において、オブジェク
ト領域を輝度値及び色の誤差が所定の閾値以内に収まる
範囲ごとに多角形平面で近似することが望ましい。
ト領域を輝度値及び色の誤差が所定の閾値以内に収まる
範囲ごとに多角形平面で近似することが望ましい。
【００１３】一の前記オブジェクト領域のうち、それよ
りも上位にある他のオブジェクト領域が存在する位置に
対応する対応領域に、一の前記オブジェクト領域が他の
オブジェクト領域の輪郭形状に依らずに多角形平面で近
似できるようなデータを補完するようにしてもよい。
りも上位にある他のオブジェクト領域が存在する位置に
対応する対応領域に、一の前記オブジェクト領域が他の
オブジェクト領域の輪郭形状に依らずに多角形平面で近
似できるようなデータを補完するようにしてもよい。
【００１４】上記の輪郭形状に関する情報を有するオブ
ジェクト領域を、この輪郭形状からはみ出した複数の多
角形平面で近似するようにしてもよい。
ジェクト領域を、この輪郭形状からはみ出した複数の多
角形平面で近似するようにしてもよい。
【００１５】さらに別の発明は、画像データの圧縮シス
テムにおいて、原画像を所定の相関を有するオブジェク
ト領域ごとに分割し、このオブジェクト領域の階層構造
を決定する手段と、オブジェクト領域を輝度値及び色の
誤差が所定の閾値以内に収まるように複数の多角形平面
で平面近似する手段と、原画像と前記平面近似された画
像との差を求めることにより１次残差画像を求める手段
と、ｎ次（ｎ≧１）残差画像を符号化して圧縮する手段
と、平面近似された画像及び符号化されたｎ次残差画像
を記憶する手段と圧縮されたｎ次残差画像を伸張して得
られた画像と前記ｎ次残差画像原画像との差から、（ｎ
＋１）次残差画像を求める手段とを有するシステムを提
供する。
テムにおいて、原画像を所定の相関を有するオブジェク
ト領域ごとに分割し、このオブジェクト領域の階層構造
を決定する手段と、オブジェクト領域を輝度値及び色の
誤差が所定の閾値以内に収まるように複数の多角形平面
で平面近似する手段と、原画像と前記平面近似された画
像との差を求めることにより１次残差画像を求める手段
と、ｎ次（ｎ≧１）残差画像を符号化して圧縮する手段
と、平面近似された画像及び符号化されたｎ次残差画像
を記憶する手段と圧縮されたｎ次残差画像を伸張して得
られた画像と前記ｎ次残差画像原画像との差から、（ｎ
＋１）次残差画像を求める手段とを有するシステムを提
供する。
【００１６】別の発明は、画像データの復号方法におい
て、(a) 原画像を所定の相関を有するオブジェクト領域
ごとに分割し、オブジェクト領域の階層構造を決定し、
オブジェクト領域を輝度値及び色の誤差が所定の閾値以
内に収まるように１以上の多角形平面で平面近似して得
られた平面近似データを復号するステップと、(b) 原画
像と前記平面近似した画像との差を求めることにより得
られた１次残差画像データを復号するステップと、(c)
復号された１次残差画像データを復号された前記平面近
似データに加えるステップとを有する方法を提供する。
て、(a) 原画像を所定の相関を有するオブジェクト領域
ごとに分割し、オブジェクト領域の階層構造を決定し、
オブジェクト領域を輝度値及び色の誤差が所定の閾値以
内に収まるように１以上の多角形平面で平面近似して得
られた平面近似データを復号するステップと、(b) 原画
像と前記平面近似した画像との差を求めることにより得
られた１次残差画像データを復号するステップと、(c)
復号された１次残差画像データを復号された前記平面近
似データに加えるステップとを有する方法を提供する。
【００１７】上記の発明は、さらに、(d) 圧縮された前
記１次残差画像を伸張して得られた画像と前記１次残差
画像との差から得られた２次残差画像データを復号する
ステップと、(e) 復号された前記２次残差画像データを
復号された前記平面近似データ及び復号された前記１次
残差画像データに加えるステップとを有していてもよ
い。
記１次残差画像を伸張して得られた画像と前記１次残差
画像との差から得られた２次残差画像データを復号する
ステップと、(e) 復号された前記２次残差画像データを
復号された前記平面近似データ及び復号された前記１次
残差画像データに加えるステップとを有していてもよ
い。
【００１８】上記の発明は、さらに、(f) 高次の残差画
像データを復号して、すでに復号された前記平面近似デ
ータ及び前記残差画像データに加えるために、上記ステ
ップ(d)及び上記ステップ(e)を再帰的に実行してするス
テップとを有していてもよい。
像データを復号して、すでに復号された前記平面近似デ
ータ及び前記残差画像データに加えるために、上記ステ
ップ(d)及び上記ステップ(e)を再帰的に実行してするス
テップとを有していてもよい。
【００１９】
【実施例】図１は、本実施例における画像圧縮方法を示
すフローチャートである。また、図２は三次元のシーン
を二次元に投影した画像を示す図である。この画像は、
空(SKY)、地面(GRASS)、雲(CLOUD)、木の幹(TREE)そし
て木の葉(LEAVES)から構成されている。以下、本実施例
における手順について、適宜、図２を参照しながら説明
する。
すフローチャートである。また、図２は三次元のシーン
を二次元に投影した画像を示す図である。この画像は、
空(SKY)、地面(GRASS)、雲(CLOUD)、木の幹(TREE)そし
て木の葉(LEAVES)から構成されている。以下、本実施例
における手順について、適宜、図２を参照しながら説明
する。
【００２０】領域分割（ステップ２０１） (a) 原画像を所定の相関を有するオブジェクト領域ごと
に分割する。すなわち、図２の画像においては、画像を
空、地面、雲、木の幹及び木の葉という複数のオブジェ
クト領域に分割する。画像を相関を有するオブジェクト
領域ごとに分割するのは、同一領域内の各点の相関は強
いが、異なる領域の各点の相関は弱いので、領域ごとに
圧縮を行う方が高いデータ圧縮が可能となるからであ
る。
に分割する。すなわち、図２の画像においては、画像を
空、地面、雲、木の幹及び木の葉という複数のオブジェ
クト領域に分割する。画像を相関を有するオブジェクト
領域ごとに分割するのは、同一領域内の各点の相関は強
いが、異なる領域の各点の相関は弱いので、領域ごとに
圧縮を行う方が高いデータ圧縮が可能となるからであ
る。
【００２１】この領域分割は、具体的には、隣接する画
素同士の輝度値、色差がある一定の範囲内のものを一つ
の領域とすることもできるが、それ以外にもテクスチャ
の比較による方法など様々な方法がある。
素同士の輝度値、色差がある一定の範囲内のものを一つ
の領域とすることもできるが、それ以外にもテクスチャ
の比較による方法など様々な方法がある。
【００２２】重ね合わせ順の決定（ステップ２０２） オブジェクト領域間の重なりを許しながらその重なり順
序を記述した階層構造を生成する。重ね合わせの順序が
最も下位のオブジェクト領域以外のオブジェクト領域
は、その輪郭形状に関する情報をも有している。なお、
ここでは、以下に述べるような、レイヤ画像表現が用い
られる。
序を記述した階層構造を生成する。重ね合わせの順序が
最も下位のオブジェクト領域以外のオブジェクト領域
は、その輪郭形状に関する情報をも有している。なお、
ここでは、以下に述べるような、レイヤ画像表現が用い
られる。
【００２３】レイヤ画像表現とは、例えば、輝度、不透
明度、動きなどによってその属性が記述された二次元的
なレイヤを空間的に重ね合わせたものとして入力動画像
系列を表現しようとするものである。それぞれのレイヤ
は、例えば、以下の三種類のマップを有するように構成
してもよい。
明度、動きなどによってその属性が記述された二次元的
なレイヤを空間的に重ね合わせたものとして入力動画像
系列を表現しようとするものである。それぞれのレイヤ
は、例えば、以下の三種類のマップを有するように構成
してもよい。
【００２４】(1) 輝度マップ(Intensity Map) レイヤの各点において相加的に取り扱われるテクスチャ
を表したマップである。 (2) アルファマップ(Alpha Map) レイヤの各点において不透明度や透明度を指定したマッ
プである。これにより、複数のレイヤの重ね合わせのル
ールが明確に定義される。各レイヤの奥行きの順に並べ
られ、この重ね合わせのルールに従って、影やハイライ
トなども含めた一般的な隠蔽関係を陽に考慮して画像が
合成される。 (3) 速度マップ(Velocity Map) レイヤが時間的にどのように変形するのかを指定したマ
ップである。なお、速度マップのみではレイヤの時間的
な変化を充分に捉えることができない場合には、さらに
デルタマップ、すなわち、輝度マップを時間的に更新す
るための輝度値の時間的変化を表したマップを用いても
よい。
を表したマップである。 (2) アルファマップ(Alpha Map) レイヤの各点において不透明度や透明度を指定したマッ
プである。これにより、複数のレイヤの重ね合わせのル
ールが明確に定義される。各レイヤの奥行きの順に並べ
られ、この重ね合わせのルールに従って、影やハイライ
トなども含めた一般的な隠蔽関係を陽に考慮して画像が
合成される。 (3) 速度マップ(Velocity Map) レイヤが時間的にどのように変形するのかを指定したマ
ップである。なお、速度マップのみではレイヤの時間的
な変化を充分に捉えることができない場合には、さらに
デルタマップ、すなわち、輝度マップを時間的に更新す
るための輝度値の時間的変化を表したマップを用いても
よい。
【００２５】なお、レイヤ画像表現に関する基本的事項
は、「テレビジョン学会誌Vol.49,No.49 pp523〜pp534
(1995)」に説明されている。
は、「テレビジョン学会誌Vol.49,No.49 pp523〜pp534
(1995)」に説明されている。
【００２６】本ステップでは、下位のオブジェクト領域
の内で上位のオブジェクト領域で覆われている部分は、
任意データ領域としている。すなわち、上位のオブジェ
クト領域（例えば、雲）を切り取った後の下位のオブジ
ェクト領域（例えば、空）では、上位のオブジェクト領
域が存在しない空の領域の一部分に空白部分が生じる。
この空白部分は、上位のオブジェクトで隠れているた
め、実際には、どのようなデータを補っても良い。そこ
で、この部分を任意データ領域として、データ圧縮に有
利となるデータでこの領域を補完する。この補完は、具
体的には、任意データ領域には、上位オブジェクト領域
の輪郭線の周辺領域を延長して、後述する最も大きな三
角パッチで平面近似できるようなデータを補う。
の内で上位のオブジェクト領域で覆われている部分は、
任意データ領域としている。すなわち、上位のオブジェ
クト領域（例えば、雲）を切り取った後の下位のオブジ
ェクト領域（例えば、空）では、上位のオブジェクト領
域が存在しない空の領域の一部分に空白部分が生じる。
この空白部分は、上位のオブジェクトで隠れているた
め、実際には、どのようなデータを補っても良い。そこ
で、この部分を任意データ領域として、データ圧縮に有
利となるデータでこの領域を補完する。この補完は、具
体的には、任意データ領域には、上位オブジェクト領域
の輪郭線の周辺領域を延長して、後述する最も大きな三
角パッチで平面近似できるようなデータを補う。
【００２７】このように任意データ領域を設けたのは、
単に動画像の圧縮・再生に有利なだけではなく、下位の
オブジェクト領域の圧縮においても有利である点に着目
したためである。
単に動画像の圧縮・再生に有利なだけではなく、下位の
オブジェクト領域の圧縮においても有利である点に着目
したためである。
【００２８】また、あるオブジェクトは上位のオブジェ
クト領域に対して、上位のオブジェクト領域が有する輪
郭形状からのはみ出しを認めている。図３は、あるオブ
ジェクト領域の輪郭形状からのはみ出しを示す図であ
る。この図において、あるオブジェクト領域の輪郭形状
である曲線に沿って領域を表現すると、輪郭近傍で同一
要素を有する非常に多くの三角形を用いなければならな
い。しかしながら、領域のはみ出しを認める方法を用い
ると、少数の三角形で曲線の輪郭領域が表現できる。そ
して、上位レイヤは輪郭形状に関する情報を有するた
め、輪郭形状からはみ出した領域を再生しても、実際に
下位レイヤに重ねて再生するときに、輪郭内部の情報だ
けを重ね合わせればよい。図４は、図２の画像の階層構
造表現を模式的に示した図である。
クト領域に対して、上位のオブジェクト領域が有する輪
郭形状からのはみ出しを認めている。図３は、あるオブ
ジェクト領域の輪郭形状からのはみ出しを示す図であ
る。この図において、あるオブジェクト領域の輪郭形状
である曲線に沿って領域を表現すると、輪郭近傍で同一
要素を有する非常に多くの三角形を用いなければならな
い。しかしながら、領域のはみ出しを認める方法を用い
ると、少数の三角形で曲線の輪郭領域が表現できる。そ
して、上位レイヤは輪郭形状に関する情報を有するた
め、輪郭形状からはみ出した領域を再生しても、実際に
下位レイヤに重ねて再生するときに、輪郭内部の情報だ
けを重ね合わせればよい。図４は、図２の画像の階層構
造表現を模式的に示した図である。
【００２９】領域内の平面近似（ステップ２０３） ステップ２０１、２０２により分割されたそれぞれの領
域について、その輝度値及び色が、ある閾値以内の誤差
に収まるように平面近似する。領域内部の表現には、多
角形（好ましくは、三角形）で平面近似を行う。従来よ
り領域の表現には、４分木がメモリの効率から計算機内
部の表現に適しているとされているが、規則的な矩形で
画像を表現するとブロック歪みの問題が生じる。そこ
で、これを回避するために、三角パッチで輝度値及び色
の平面近似を行う。図５は、領域内画像の平面近似を示
した図である。
域について、その輝度値及び色が、ある閾値以内の誤差
に収まるように平面近似する。領域内部の表現には、多
角形（好ましくは、三角形）で平面近似を行う。従来よ
り領域の表現には、４分木がメモリの効率から計算機内
部の表現に適しているとされているが、規則的な矩形で
画像を表現するとブロック歪みの問題が生じる。そこ
で、これを回避するために、三角パッチで輝度値及び色
の平面近似を行う。図５は、領域内画像の平面近似を示
した図である。
【００３０】図５（ａ）は、ｘ、ｙを画像の空間軸に一
致させ、ある空間領域の輝度値Ｙを高さで表現し、色Ｃ
b、Ｃrをベクトルで表現している。これに基づき、輝度
値及び色の誤差が所定の閾値以内に収まるように複数の
三角形平面で平面近似するしたのが、図５（ｂ）であ
る。これは、ある閾値内に収まる領域について三角形平
面で近似し、さらに隣り合う平面との連続性が保たれる
ように、画像をサーフェスモデルで近似する。この１つ
の三角形平面は、その内部は相関がある程度ある領域で
ある。従って、この三角形平面の１つまたは複数でオブ
ジェクト領域が形成されることになる。
致させ、ある空間領域の輝度値Ｙを高さで表現し、色Ｃ
b、Ｃrをベクトルで表現している。これに基づき、輝度
値及び色の誤差が所定の閾値以内に収まるように複数の
三角形平面で平面近似するしたのが、図５（ｂ）であ
る。これは、ある閾値内に収まる領域について三角形平
面で近似し、さらに隣り合う平面との連続性が保たれる
ように、画像をサーフェスモデルで近似する。この１つ
の三角形平面は、その内部は相関がある程度ある領域で
ある。従って、この三角形平面の１つまたは複数でオブ
ジェクト領域が形成されることになる。
【００３１】残差画像の作成（ステップ２０４） ステップ２０３による平面近似から、ある領域を平面で
近似した近似領域画像と原画像から近似領域画像との差
である領域残差画像が得られる。図（ｃ）は、原画像
（図５（ａ））とサーフェスモデルで近似した画像（図
５（ｂ））との差をベクトル表示したものである。これ
を１次残差画像と呼ぶ。
近似した近似領域画像と原画像から近似領域画像との差
である領域残差画像が得られる。図（ｃ）は、原画像
（図５（ａ））とサーフェスモデルで近似した画像（図
５（ｂ））との差をベクトル表示したものである。これ
を１次残差画像と呼ぶ。
【００３２】残差画像の圧縮（ステップ２０５） 残差画像を近似画像に加える。領域を平面近似した場合
には、画像の構造は理解できるが、原画像が有する質感
は得られない。そこで、リアルな質感を得るために、残
差画像を近似画像に加えることが必要となる。領域残差
画像では、すべての領域で生成され、すべてを集めたも
のを１次残差画像とする。１次残差画像では、その画素
は生成時の閾値におさえられているため、原画像の階調
より小さなレベルになる。原画像では、領域内に強い相
関があるが、領域外の相関は弱い。一方、残差画像で
は、領域内外で相関がない可能性が高い。しかしなが
ら、残差の現れ方は遠く離れた部分領域でも同じように
多数存在すると考えられる。そのため、領域を考慮しな
いで、残差画像の全部を符号化する従来手法が利用でき
る。
には、画像の構造は理解できるが、原画像が有する質感
は得られない。そこで、リアルな質感を得るために、残
差画像を近似画像に加えることが必要となる。領域残差
画像では、すべての領域で生成され、すべてを集めたも
のを１次残差画像とする。１次残差画像では、その画素
は生成時の閾値におさえられているため、原画像の階調
より小さなレベルになる。原画像では、領域内に強い相
関があるが、領域外の相関は弱い。一方、残差画像で
は、領域内外で相関がない可能性が高い。しかしなが
ら、残差の現れ方は遠く離れた部分領域でも同じように
多数存在すると考えられる。そのため、領域を考慮しな
いで、残差画像の全部を符号化する従来手法が利用でき
る。
【００３３】この画像圧縮方法には、従来の量子化ベク
トル法や予測符号化法を利用する。本実施例において
は、１次残差画像は圧縮率が高いがロッシーであるた
め、圧縮した１次残差画像を再生して近似画像を加えて
も、原画像とは一致しない。そこで、１次残差画像を圧
縮して、伸張したものと１次残差画像との差を求め、こ
れを２次残差画像とし、１次残差画像の圧縮データを蓄
積する。２次残差画像は１次残差画像と比べて、画素ご
との階調レベルが小さくなる。従って、この操作をｎ回
繰り返すとｎ＋１次残差画像では、すべての画素が０と
なるようなｎが存在する。これはすべての画素が１階調
以内になったとき、ベクトル量子化に基づく方法では、
コードブックですべてのパターンが表現できるからであ
る。この最後のｎ次までの残差画像を蓄積しておくと、
ロスレスの画像を再生することができる。
トル法や予測符号化法を利用する。本実施例において
は、１次残差画像は圧縮率が高いがロッシーであるた
め、圧縮した１次残差画像を再生して近似画像を加えて
も、原画像とは一致しない。そこで、１次残差画像を圧
縮して、伸張したものと１次残差画像との差を求め、こ
れを２次残差画像とし、１次残差画像の圧縮データを蓄
積する。２次残差画像は１次残差画像と比べて、画素ご
との階調レベルが小さくなる。従って、この操作をｎ回
繰り返すとｎ＋１次残差画像では、すべての画素が０と
なるようなｎが存在する。これはすべての画素が１階調
以内になったとき、ベクトル量子化に基づく方法では、
コードブックですべてのパターンが表現できるからであ
る。この最後のｎ次までの残差画像を蓄積しておくと、
ロスレスの画像を再生することができる。
【００３４】残差画像が０であるかの判断（ステップ２
０６） 以上のステップにより、高次の残差画像を求めていく。
そして、これらの操作をｎ回繰り返すと（ｎ＋１）次残
差画像において、すべての画素が０になったら圧縮を終
了する。これは、すべての画素が１階調以内になったと
き、ベクトル量子化に基づく方法では、コードブックで
すべてのパターンが表現できるからである。この最後の
ｎ次の残差画像を蓄積していくと、ロスレスの画像を再
現できる。
０６） 以上のステップにより、高次の残差画像を求めていく。
そして、これらの操作をｎ回繰り返すと（ｎ＋１）次残
差画像において、すべての画素が０になったら圧縮を終
了する。これは、すべての画素が１階調以内になったと
き、ベクトル量子化に基づく方法では、コードブックで
すべてのパターンが表現できるからである。この最後の
ｎ次の残差画像を蓄積していくと、ロスレスの画像を再
現できる。
【００３５】このように平面近似画像及びｋ次の残差画
像を指定することで、ユーザは多段階で再生画像の画質
を復号することができる。例えば、動画像や静止画の高
速な検索を実行している場合に、画質が高画質であるこ
とは必ずしも要求されないので、平面近似画像と１次残
差画像で十分な場合が多い。しかしながら、静止したと
きや所望の静止画が見つかった場合には、高次の残差画
像を利用して、高画質な画像を表現することができる。
さらに、印刷等で必要になればｎ次までの残差画像を利
用して、原画像を完全に復元することができる。
像を指定することで、ユーザは多段階で再生画像の画質
を復号することができる。例えば、動画像や静止画の高
速な検索を実行している場合に、画質が高画質であるこ
とは必ずしも要求されないので、平面近似画像と１次残
差画像で十分な場合が多い。しかしながら、静止したと
きや所望の静止画が見つかった場合には、高次の残差画
像を利用して、高画質な画像を表現することができる。
さらに、印刷等で必要になればｎ次までの残差画像を利
用して、原画像を完全に復元することができる。
【００３６】実施例で示した画像圧縮方法においては、
画像の概形を表現するオブジェクト領域の平面近似が、
多面体のパラメータで表現できるため、ユーザが表示装
置の解像度に依存しない特徴に加え、ユーザが多段階に
画質、データ量を選べることができ、それをスケーラブ
ルに行える点に特徴がある。ここで、スケーラブルと
は、復号化可能な圧縮データにさらにデータを付加する
ことによって、より高画質のデータを復号化できること
である。
画像の概形を表現するオブジェクト領域の平面近似が、
多面体のパラメータで表現できるため、ユーザが表示装
置の解像度に依存しない特徴に加え、ユーザが多段階に
画質、データ量を選べることができ、それをスケーラブ
ルに行える点に特徴がある。ここで、スケーラブルと
は、復号化可能な圧縮データにさらにデータを付加する
ことによって、より高画質のデータを復号化できること
である。
【００３７】図６は、本実施例における画像圧縮システ
ムのブロック図である。まず画像データは、画像入力部
６１に入力される。つぎに、画像入力部から出力された
データが、階層構造決定手段６２により、原画像を所定
の相関を有するオブジェクト領域ごとに分割し、前記オ
ブジェクト領域の階層構造が決定される。次に、平面近
似手段６３により、オブジェクト領域が輝度値及び色の
誤差が所定の閾値以内に収まるように複数の多角形平面
で平面近似される。
ムのブロック図である。まず画像データは、画像入力部
６１に入力される。つぎに、画像入力部から出力された
データが、階層構造決定手段６２により、原画像を所定
の相関を有するオブジェクト領域ごとに分割し、前記オ
ブジェクト領域の階層構造が決定される。次に、平面近
似手段６３により、オブジェクト領域が輝度値及び色の
誤差が所定の閾値以内に収まるように複数の多角形平面
で平面近似される。
【００３８】残差計算手段６４により、原画像と平面近
似された画像との差が求められる。これが、１次残差画
像である。そして、圧縮手段６５により、１次残差画像
が符号化されて圧縮される。記憶手段６６は、平面近似
された画像及び符号化された１次残差画像を記憶する。
さらに、圧縮された１次残差画像は、伸張手段６７によ
り伸張される。残差計算手段６４は、この伸張して得ら
れた画像と１次残差画像との差から２次残差画像を、さ
らにｋ次残差画像とその圧縮と伸張処理によって得られ
た画像の圧縮結果を記憶する。
似された画像との差が求められる。これが、１次残差画
像である。そして、圧縮手段６５により、１次残差画像
が符号化されて圧縮される。記憶手段６６は、平面近似
された画像及び符号化された１次残差画像を記憶する。
さらに、圧縮された１次残差画像は、伸張手段６７によ
り伸張される。残差計算手段６４は、この伸張して得ら
れた画像と１次残差画像との差から２次残差画像を、さ
らにｋ次残差画像とその圧縮と伸張処理によって得られ
た画像の圧縮結果を記憶する。
【００３９】最後に、本実施例における方法で符号化さ
れたディジタル画像の復号化方法について言及する。ま
ず、原画像を所定の相関を有するオブジェクト領域ごと
に分割し、前記オブジェクト領域の階層構造を決定し、
前記オブジェクト領域を輝度値及び色の誤差が所定の閾
値以内に収まるように１以上の三角形平面で平面近似し
て得られた平面近似データを復号する。そして、表示画
面にこの復号された平面近似データを表示する。この表
示により、ユーザは表示画面の大まかな内容を理解でき
るであろう。
れたディジタル画像の復号化方法について言及する。ま
ず、原画像を所定の相関を有するオブジェクト領域ごと
に分割し、前記オブジェクト領域の階層構造を決定し、
前記オブジェクト領域を輝度値及び色の誤差が所定の閾
値以内に収まるように１以上の三角形平面で平面近似し
て得られた平面近似データを復号する。そして、表示画
面にこの復号された平面近似データを表示する。この表
示により、ユーザは表示画面の大まかな内容を理解でき
るであろう。
【００４０】次に、原画像と平面近似した画像との差を
求めることにより得られた１次残差画像データを復号
し、この復号された１次残差画像データを復号された平
面近似データに加える。そして、この結果が、表示画面
に表示される。この表示され得た画像は、平面近似デー
タのみに基づく画像よりも当然高画質である。
求めることにより得られた１次残差画像データを復号
し、この復号された１次残差画像データを復号された平
面近似データに加える。そして、この結果が、表示画面
に表示される。この表示され得た画像は、平面近似デー
タのみに基づく画像よりも当然高画質である。
【００４１】圧縮された１次残差画像を伸張して得られ
た画像と１次残差画像との差から得られた２次残差画像
データを復号し、この復号された２次残差画像データを
復号された平面近似データ及び復号された１次残差画像
データに加える。そして、この結果が、表示画面に表示
される。この画像は、さらに高画質になっている。
た画像と１次残差画像との差から得られた２次残差画像
データを復号し、この復号された２次残差画像データを
復号された平面近似データ及び復号された１次残差画像
データに加える。そして、この結果が、表示画面に表示
される。この画像は、さらに高画質になっている。
【００４２】上記の手順を再帰的に実行して、高次の残
差画像データを復号して、表示された画像、すなわち、
復号された平面近似データ及び複数の残差画像データよ
り求まる画像に加える。このように、より高次の残差画
像を再帰的に復号して、既表示画像に係るデータに加え
ていくことにより、最終的にはロスレスの画面が再現で
きる。
差画像データを復号して、表示された画像、すなわち、
復号された平面近似データ及び複数の残差画像データよ
り求まる画像に加える。このように、より高次の残差画
像を再帰的に復号して、既表示画像に係るデータに加え
ていくことにより、最終的にはロスレスの画面が再現で
きる。
【００４３】なお、以上復号化の概略的な方法について
説明したが、その具体的な内容は、符号化方法と共通す
るので詳細な説明を省略する。必要に応じて、符号化方
法の欄を参照されたい。
説明したが、その具体的な内容は、符号化方法と共通す
るので詳細な説明を省略する。必要に応じて、符号化方
法の欄を参照されたい。
【００４４】
【効果】このように、実施例で示した画像圧縮方法にお
いては、ユーザが多段階に画質、データ量を選べること
ができ、それをスケーラブル、すなわち、復号化可能な
圧縮データにさらにデータを付加することによって、よ
り高画質のデータを復号化できる。
いては、ユーザが多段階に画質、データ量を選べること
ができ、それをスケーラブル、すなわち、復号化可能な
圧縮データにさらにデータを付加することによって、よ
り高画質のデータを復号化できる。
【図１】画像圧縮方法を示すフローチャートである。
【図２】三次元のシーンを二次元に投影した画像の一例
である。
である。
【図３】あるレイヤの輪郭からのはみ出しを説明するた
めの図である。
めの図である。
【図４】画像を階層構造表現を模式的に示す図である。
【図５】領域内画像の平面近似を示した図である。
【図６】画像圧縮システムのブロック図である。
フロントページの続き (72)発明者 前田 潤治 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 東京基礎研究所 内 (72)発明者 洪 政国 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 東京基礎研究所 内 (72)発明者 井岡 幹博 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 東京基礎研究所 内
Claims (12)
- 【請求項１】画像データの圧縮方法において、 (a) 原画像を所定の相関を有するオブジェクト領域ごと
に分割し、前記オブジェクト領域の階層構造を決定する
ステップと、 (b) 前記オブジェクト領域を輝度値及び色の誤差が所定
の閾値以内に収まるように１以上の多角形平面で平面近
似するステップと、 (c) 原画像と前記平面近似した画像との差を求めること
により１次残差画像を求めるステップと、 (d) 前記１次残差画像を符号化して圧縮するステップと
を有することを特徴とする方法。 - 【請求項２】画像データの圧縮方法において、 (a) 原画像を所定の相関を有するオブジェクト領域ごと
に分割し、前記オブジェクト領域の階層構造を決定する
ステップと、 (b) 前記オブジェクト領域を輝度値及び色の誤差が所定
の閾値以内に収まるように１以上の多角形平面で平面近
似するステップと、 (c) 原画像と前記平面近似した画像との差を求めること
により１次残差画像を求めるステップと、 (d) 前記１次残差画像を符号化して圧縮するステップ
と、 (e) 圧縮された前記１次残差画像を伸張して得られた画
像と前記１次残差画像との差から２次残差画像を求める
ステップとを有することを特徴とする方法。 - 【請求項３】画像データの圧縮方法において、 (a) 原画像を所定の相関を有するオブジェクト領域ごと
に分割し、前記オブジェクト領域の重ね合わせの順序に
関する階層構造を決定するステップと、 (b) 前記オブジェクト領域を輝度値及び色の誤差が所定
の閾値以内に収まるように１以上の多角形平面で平面近
似するステップと、 (c) 原画像と前記平面近似した画像との差を求めること
により１次残差画像を求めるステップと、 (d) 前記１次残差画像を符号化して圧縮するステップ
と、 (e) 圧縮された前記１次残差画像を伸張して得られた画
像と、前記１次残差画像との差から２次残差画像を求め
るステップと、 (g) 上記ステップ(e)及び上記ステップ(f)を再帰的に実
行して、高次の残差画像を順次求めるステップとを有す
ることを特徴とする方法。 - 【請求項４】前記多角形平面は、三角形平面であること
を特徴とする請求項１、２又は３に記載の方法。 - 【請求項５】重ね合わせの順序が最も下位の前記オブジ
ェクト領域以外の前記オブジェクト領域は、その輪郭形
状に関する情報を有することを特徴とする請求項１、２
又は３に記載の方法。 - 【請求項６】上記ステップ(b)において、前記オブジェ
クト領域を輝度値及び色の誤差が所定の閾値以内に収ま
る範囲ごとに多角形平面で近似することを特徴とする請
求項１、２、３又は５に記載の方法。 - 【請求項７】一の前記オブジェクト領域のうち、それよ
りも上位にある他の前記オブジェクト領域が存在する位
置に対応する対応領域に、一の前記オブジェクト領域が
他の前記オブジェクト領域の前記輪郭形状に依らずに多
角形平面で近似できるようなデータを補完することを特
徴とする請求項５に記載の方法。 - 【請求項８】前記輪郭形状に関する情報を有する前記オ
ブジェクト領域を、前記輪郭形状からはみ出した複数の
多角形平面で近似することを特徴とする請求項５に記載
の方法。 - 【請求項９】画像データの圧縮システムにおいて、 原画像を所定の相関を有するオブジェクト領域ごとに分
割し、前記オブジェクト領域の階層構造を決定する手段
と、 前記オブジェクト領域を輝度値及び色の誤差が所定の閾
値以内に収まるように１以上の多角形平面で平面近似す
る手段と、 原画像と前記平面近似された画像との差を求めることに
より１次残差画像を求める手段と、 前記ｎ次（ｎ≧１）残差画像を符号化して圧縮する手段
と、 前記平面近似された画像及び符号化された前記ｎ次残差
画像を記憶する手段と圧縮された前記ｎ次残差画像を伸
張して得られた画像と前記ｎ次残差画像との差から、
（ｎ＋１）次残差画像を求める手段とを有することを特
徴とするシステム。 - 【請求項１０】画像データの復号方法において、(a) 原
画像を所定の相関を有するオブジェクト領域ごとに分割
し、前記オブジェクト領域の階層構造を決定し、前記オ
ブジェクト領域を輝度値及び色の誤差が所定の閾値以内
に収まるように１以上の多角形平面で平面近似して得ら
れた平面近似データを復号するステップと、(b) 原画像
と前記平面近似した画像との差を求めることにより得ら
れた１次残差画像データを復号するステップと、(c) 復
号された前記１次残差画像データを復号された前記平面
近似データに加えるステップとを有することを特徴とす
る方法。 - 【請求項１１】(d) 圧縮された前記１次残差画像を伸張
して得られた画像と前記１次残差画像との差から得られ
た２次残差画像データを復号するステップと、(e) 復号
された前記２次残差画像データを復号された前記平面近
似データ及び復号された前記１次残差画像データに加え
るステップとをさらに有することを特徴とする請求項１
０に記載の方法。 - 【請求項１２】(f) 高次の残差画像データを復号して、
すでに復号された前記平面近似データ及び前記残差画像
データに加えるために、上記ステップ(d)及び上記ステ
ップ(e)を再帰的に実行してするステップとを有するこ
とを特徴とする方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22868095A JP3764765B2 (ja) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | ディジタル画像の処理方法及びシステム |
| US08/706,550 US5915046A (en) | 1995-09-06 | 1996-09-06 | System for and method of processing digital images |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22868095A JP3764765B2 (ja) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | ディジタル画像の処理方法及びシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0984002A true JPH0984002A (ja) | 1997-03-28 |
| JP3764765B2 JP3764765B2 (ja) | 2006-04-12 |
Family
ID=16880137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22868095A Expired - Fee Related JP3764765B2 (ja) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | ディジタル画像の処理方法及びシステム |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5915046A (ja) |
| JP (1) | JP3764765B2 (ja) |
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| JP2011070326A (ja) * | 2009-09-24 | 2011-04-07 | Canon Inc | 画像処理装置、画像処理方法 |
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| JP3886184B2 (ja) * | 1996-09-20 | 2007-02-28 | 株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント | 画像データの処理方法および画像処理装置 |
| US6295380B1 (en) * | 1997-02-27 | 2001-09-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Object data processing apparatus, object data recording apparatus, data storage media, data structure for transmission |
| KR19990030882A (ko) * | 1997-10-07 | 1999-05-06 | 이해규 | 초점 위치 조절이 가능한 디지탈 스틸 카메라 및 그 제어 방법 |
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| JP5230372B2 (ja) | 2008-11-25 | 2013-07-10 | キヤノン株式会社 | 画像処理装置、画像処理方法 |
| JP4747219B2 (ja) | 2009-04-08 | 2011-08-17 | キヤノン株式会社 | 画像処理装置、画像処理方法 |
| WO2011005303A1 (en) * | 2009-07-06 | 2011-01-13 | Thomson Licensing | Methods and apparatus for spatially varying residue coding |
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| US4947447A (en) * | 1986-04-24 | 1990-08-07 | Hitachi, Ltd. | Method for data coding |
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-
1995
- 1995-09-06 JP JP22868095A patent/JP3764765B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-09-06 US US08/706,550 patent/US5915046A/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| US9729899B2 (en) | 2009-04-20 | 2017-08-08 | Dolby Laboratories Licensing Corporation | Directed interpolation and data post-processing |
| US10194172B2 (en) | 2009-04-20 | 2019-01-29 | Dolby Laboratories Licensing Corporation | Directed interpolation and data post-processing |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5915046A (en) | 1999-06-22 |
| JP3764765B2 (ja) | 2006-04-12 |
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