JPH11163733A

JPH11163733A - 符号化方法および装置

Info

Publication number: JPH11163733A
Application number: JP10274697A
Authority: JP
Inventors: Dominic Yip; ウィップドミニック; Trevor Robert Elbourne; ロバートエルボーンテレバー; Hiren Patel; パテルハイレン
Original assignee: Canon Information Systems Research Australia Pty Ltd; Canon Inc
Current assignee: Canon Information Systems Research Australia Pty Ltd; Canon Inc
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 1999-06-18
Also published as: EP0905978A3; EP0905978A2; US6266450B1

Abstract

(57)【要約】一連の所定サイズの係数を、係数のコンパクト表現へ符
号化する装置を開示する。この装置は係数値を示す端ノ
ード、端ノード、および現在の内部ノードの子ノードを
表現するのに必要なビット数を示す内部ノードを表現す
るツリー表現を構築するためのツリー構築手段で構成さ
れる。ツリー構築手段はツリーバッファにツリー型の表
現を記憶する。ツリーバッファ手段はツリー型の表現を
記憶する。ツリー符号化手段はツリーバッファ手段と相
互接続されて現在のツリー型の表現からその符号化を出
力する。ツリーバッファ手段は、ツリー構築手段によっ
てあらかじめ生成された少なくとも２つのツリー型の表
現を記憶するための手段を備えることができ、ツリー符
号化手段があらかじめツリー構築手段によって生成され
た第２のツリー型の表現を読み出している間に、ツリー
構築手段は第１の表現を構築することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はデータ圧縮の分野に
関連したものであり、特に、圧縮処理の結果として生成
される係数の符号化の構成を開示するものである。

【従来の技術】ディジタルデータ圧縮、特にディジタル
画像圧縮の分野はここしばらく大きな興味を引いてい
る。

【０００２】ディジタル画像圧縮の分野では、多くの異
なる技術が利用されてきた。特に有名な技術はＪＰＥＧ
標準であり、これは標準サイズのイメージのブロックを
対応するコサイン成分に変換するために離散コサイン変
換を用いている。ＪＰＥＧ標準においては、高周波のコ
サイン成分が、圧縮率の取得のために過度に量子化され
る。過度の量子化は画像圧縮における”非可逆な”技術
の一例である。尚、ＪＰＥＧ標準では可逆圧縮の方式も
存在する。近年、データ圧縮の別の形式としてウェーブ
レット変換の分野が大いに注目されている。ウェーブレ
ット変換は急峻なエッジのような不連続点を持つデータ
の表現に非常に適していることがわかっている。そのよ
うな不連続点は画像データのようなものにしばしば現れ
る。

【０００３】本発明の好適な実施の形態では、画像デー
タの圧縮を対象として説明されるが、画像データの圧縮
に限るものではない。信号へのウェーブレット解析の多
くの応用事例の参考文献として、IEEE Spectrum誌の199
6年10月号の26ページから35ページに、Bruceらによる"W
avelet Analysis"と題される解説記事がある。コンピュ
ータグラフィクスにおけるウェーブレット変換の各種応
用の議論については、1996年にMorgan Kaufmann Publis
hers, Inc.から出版されているI. Stollinitzらによる"
Wavelets for Computer Graphics"がある。

【０００４】一連のウェーブレット係数の効率的かつ効
果的な符号化を行い、符号化スピードを十分向上させる
ためには、方法及び符号化器のハードウェア化を行うこ
とが望まれる。

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は１つあ
るいはそれ以上の従来技術の不利益を改良することにあ
る。

【０００５】本発明の態様に従えば、所定サイズの係数
列をその係数のコンパクト表現に符号化する装置は、係
数値を表す端ノード、および現在の内部ノードの端ノー
ドと子ノードとを符号化するために必要なビット数を表
す内部ノードを持つ係数のツリー表現を構築するツリー
構築手段と、前記係数の前記コンパクト表現を含むデー
タストリームを生成するために前記構築されたツリー表
現を符号化するツリー符号化手段とを備える。

【０００６】本発明の他の態様は、所定サイズの係数列
をその係数のコンパクト表現に符号化する方法であっ
て、この方法では、係数値を表す端ノード、および現在
の内部ノードの端ノードと子ノードとを符号化するため
に必要なビット数を表す内部ノードを持つ係数のツリー
表現を構築し、前記係数の前記コンパクト表現を含むデ
ータストリームを生成するために前記構築されたツリー
表現を符号化する。

【０００７】本発明の更に他の態様によれば、係数列か
ら符号化されたビットストリームを生成する方法であっ
て、この方法は前記係数列を入力し、前記係数データを
所定数のビットプレーンへグループ化し、それぞれのグ
ループ内の前記係数を上位ゼロ部分と上位ゼロビットで
はない部分へグループ化し、ビットプレーンのグループ
内の前記係数列を出力し、各グループ内の前記係数の前
記グループ化を示すデータ有効ビットを出力し、前記符
号化済ビットストリームを生成するために前記データ有
効ビットを用いて係数列をパックする。

【０００８】本発明の他の態様によれば、係数列から符
号化されたビットストリームを生成するためのコンピュ
ータプログラムが記録されたコンピュータで読みとり可
能なメディアを含むコンピュータプログラム製品であっ
て、前記係数列を入力する入力手段と、前記係数データ
を所定数のビットプレーンへグループ化する第1グルー
プ手段と、それぞれのグループ内の前記係数を上位ゼロ
部分と上位ゼロビットではない部分へグループ化する第
2グループ手段と、ビットプレーンのグループ内の前記
係数列を出力する出力手段と、各グループ内の前記係数
の前記グループ化を示すデータ有効ビットを出力する出
力手段と、前記符号化済ビットストリームを生成するた
めに前記データ有効ビットを用いて係数列をパックする
パッキング手段とを含む。

【０００９】さらに他の本発明の態様によれば、各係数
が所定のビット数で表現される係数ストリームを含む係
数列から符号化されたビットストリームを生成するため
の方法であって、前記係数であるビットプレーンを一度
に入力し、前記ビットプレーンからそれぞれの前記係数
の最上位ビット決定し、最上位ビットよりも小さな前記
係数の部分を記憶し、前記最上位ビットの決定および前
記係数の前記部分を利用して、インターリーブされた係
数の大きさの部分と係数部分とのストリームを含む、復
号可能なインターリーブされたコンパクトな形式の前記
係数ストリームを符号化する符号化する。

【００１０】更に本発明の態様によれば、係数列を符号
化するための符号化装置であって、前記係数列であるビ
ットプレーンを一度に入力する入力手段と、前記入力手
段に相互接続され、前記係数それぞれの最上位ビットを
決定して記憶するビットプレーンの大きさ決定する手段
と、入力手段に相互接続され、前記係数のより下位の係
数を記憶するための係数記憶手段と、前記係数記憶手段
及び前記ビットプレーンの大きさ決定手段に相互接続さ
れて、値を読み込んでインターリーブされた係数の大き
さを示す部分及び係数部分のストリームを含む復号可能
なインターリーブされたコンパクトな形式の前記係数ス
トリームを生成するピクセルパッキング手段とを備え
る。

【００１１】さらに本発明の他の態様によれば、各係数
が所定のビット数で表されている係数ストリームを含む
係数群を符号化するための、コンピュータで読みとり可
能なメディアに記録されたプログラムを含む、コンピュ
ータプログラム製品であって、前記係数であるビットプ
レーンを一度に入力する入力手段と、前記ビットプレー
ンからそれぞれの前記係数の最上位ビット決定する決定
手段と、最上位ビットよりも小さな前記係数の部分を記
憶する記憶手段と、前記最上位ビットの決定および前記
係数の前記部分を利用して、インターリーブされた係数
の大きさの部分と係数部分とのストリームを含む、復号
可能なインターリーブされたコンパクトな形式の前記係
数ストリームを符号化する符号化手段とを含む。

【発明の詳細な説明】単なる好適な実施の形態として幾
つかの実施の形態を図面を参照しながら説明する。おな
じの参照番号を持つステップおよび構成があり、特段の
意図がない限り、これらのステップおよび構成は同様な
構成と目的を有するものとする。好適な実施の形態を説
明する前に、"Canon Information System Research Aus
tralian Pty. Ltd.により1997年1月22日に提出された"A
method for Digital Image Compression"と題されたAu
stralian Provisional Patent Application No.PO4728
の画像の圧縮および伸長方法について解説する。この画
像の圧縮および伸長方法は以下、"1.0 SWEET画像圧縮
方法"の概観"、"1.1 第１のSWEET画像圧縮方法の符号
化処理"、"1.2 第１のSWEET画像圧縮方法の復号化処
理"、"1.3 2次元の例"、"1.4 第２のSWEET画像圧縮
方法の符号化処理"と題して説明する。

【００１２】1.0 SWEET画像圧縮方法の概説図１に符号
化方法の概観である高レベルのブロック図を示す。入力
画像102は、対応する変換係数112を生成するために、望
ましくは線形変換を行う変換ブロック110に供給され
る。ここでは離散ウェーブレット変換（DWT）が用いら
れる。

【００１３】画像の2次元DWTは、低周波で近似した画像
及び３つの詳細な高周波のコンポーネントを用いて画像
を表現する変換である。通常、これらのコンポーネント
はサブバンドと呼ばれる。DWTによって形成される4つの
サブイメージのそれぞれは元画像の1/4のサイズであ
る。低周波の画像は元画像に関してもっとも多くの情報
を含んでいる。画像圧縮に用いられる離散ウェーブレッ
ト変換のサブバンド画像は、エネルギーの圧縮という特
徴をもつ。

【００１４】単一レベルDWTは任意の回数で、低周波画
像あるいはサブバンドに対して逐次的に適用することが
できる。たとえば、画像の３レベルDWTは、画像にDWTを
適用し、その結果として得られる低周波サブバンドにさ
らにDWTを施すことによって得られる。その結果９つの
細かいサブバンドと１つの非常に低周波のサブバンドが
得られる。３レベルのDWTを行った場合、低周波サブバ
ンドは元画像の1/64（1/4×1/4×1/4）の大きさになっ
ているが、元画像に関して重要な情報を持っており、従
って６４の圧縮率が得られる。

【００１５】これに対し、たとえば離散コサイン変換
（DCT）のような画像データを非相関化する線型変換を
用いることも可能である。図１において変換係数112、
すなわち変換係数値を示すビット列は、符号化表現122
を効率的に出力するようなビット再編ブロック１２０に
よって符号化される復号化処理は、単に符号化処理の逆
である。符号化された係数は変換係数112に復号され
る。（変換領域の）画像はその後、元画像の形式、ある
いは元画像の何らかの近似形に逆変換される。本実施の
形態の説明を行う前に、以下で使用する用語の解説をし
ておく。まず整数の２進表現については、「ビットｎ」
あるいは「ビット番号ｎ」は最下位ビットの左に位置す
るｎ個目の2進数を示すものとする。たとえば、8ビット
の2進表現では10進数の９は00001001であらわされる。
このとき、ビット３は１であり、ビット２、ビット１、
ビット０はそれぞれ、０，０，１である。さらに、変換
は、行成分、列成分の係数値がビット列で表現された行
列で表現されることもある。尚、概念的にこの行列は、
行方向、列方向、そしてビット列方向の３次元としてと
らえることもできる。また、同じビット番号を持つビッ
ト列から構成される3次元空間中の平面をビットプレー
ンと呼ぶ。

【００１６】変換符号化の応用では、係数の範囲を表現
するのに必要な係数当たりのビット数は入力画像のそれ
ぞれのピクセル解像度（ビット／ピクセル）と線型変換
によって決定される。このピクセルの値の範囲は通常、
ほとんどの変換係数より相対的に大きな値である。した
がって係数のビット表現では多数の０が上位ビットに存
在する。たとえば、９は8ビット表現では4つのゼロ上位
ビットを持ち、16ビット表現では12のゼロ上位ビットを
持つことになる。圧縮方法および装置は効率的な手順に
よって、これらのゼロ上位ビットを表現（符号化）す
る。そして残りのビットおよび符号は修正なしで直接的
に符号化される。簡単のために、変換係数はこれ以降、
符号なしの2進整数に1ビットの符号がついた形で表現す
ることとする。すなわち、10進数の−９と＋９において
は両者は同一のビット列1001で表現され、前者には負を
示す符号ビット１、後者には正を示す符号ビット０が付
加される。また、ゼロ上位ビットの数は変換係数の範囲
によって決定される。整数表現を用いれば、係数は一番
近い整数値に暗黙的に量子化されているが、整数表現は
必ずしも必要ではない。尚、圧縮の目的では浮動小数点
ビットに含まれる情報は、通常、無視される。

【００１７】変換を行う領域は、連続する画像の係数の
組から成っている。以下では、係数という用語はピクセ
ルという用語と同じ意味で用いられるが、専門家によく
知られている様に、変換の領域（たとえばDWTの領域）
では、係数はピクセルを参照するために用いることが多
い。

【００１８】1.1 第１のSWEET画像圧縮方法の符号化処
理第１の画像圧縮方法の更に詳細な説明は、図３および
図４を参照して行うことにする。

【００１９】図３は第１の画像符号化方法のフローチャ
ートである。ステップ３０２では、入力画像を用いて処
理が始まる。ステップ３０４では、入力画像は線型変
換、通常はウェーブレット変換、を用いて変換される。
変換を行う初期領域は画像全体として定義される。たと
えば、入力画像の３レベルDWTでは、結果として得られ
る１０のサブバンドからなる係数を、初期領域として指
定する。また、代わりに、初期領域のそれぞれを、注目
するサブバンド全体にセットして、それぞれのサブバン
ドを個別に処理することもできる。

【００２０】ステップ３０６では、変換係数における最
大絶対値の最上位ビット（MSB）が決定され、パラメー
タmaxBitNumberがその値に設定される。たとえば、最大
の変換係数が2進数で00001001（10進数では９）である
とすると、maxBitNumberは３にセットされる。なぜな
ら、MSBのビット番号は３だからである。あるいは代わ
りに、変換係数における最大絶対値の最上位ビットより
も大きな任意の値をパラメータmaxBitNumberにセットし
てもよい。

【００２１】更に、ステップ３０６では、符号化パラメ
ータminBitNumberが、符号化する画像の品質を決定する
ために設定される。この符号化パラメータは、変換され
た画像の、すべての係数の精度を決定し、所望の値に変
えることができる。たとえば、minBitNumberが３である
場合には、再生される元画像はminBitNumberが１である
場合よりも粗くなる。

【００２２】オプションとして、本方法は入力画像の符
号化表現にヘッダを追加するステップ３０８を備える。
実際には、ヘッダ情報は、符号化表現の一部として出力
される。たとえば、ヘッダには元画像について、画像の
高さと幅、DWTのレベル数、DCサブバンドの平均値、max
BitNumber、minBitNumberなどの情報が含まれる。

【００２３】ステップ３１０では、変換された画像のそ
れぞれのサブバンドはステップ３１２および３１４によ
って、個別に符号化される。それぞれのサブバンドは、
低周波から高周波へといった順番で独立に符号化され
る。DCサブバンドにおける平均値は符号化される前に取
り除かれ、ステップ３０８のヘッダ情報として符号化さ
れる。ステップ３１２ではそれぞれのサブバンドは、サ
ブバンド全体を初期領域にセットすることにより符号化
される。ステップ３１４では、領域はmaxBitNumberとmi
nBitNumberをパラメータとして符号化される。このよう
な符号化によれば、低解像度画像が高解像度画像の前に
ビットストリームへと符号化されるので、階層的符号を
出力される。そして、処理はステップ３１６で終了す
る。

【００２４】図４は、図３のステップ３１４でCode reg
ion”（currentBitNumber,minBitNumber）”と呼ばれて
いた、各領域を符号化する部分の詳細なフローチャート
であり、ここでは、maxBitNumberはcurrentBitNumberと
して与えられる。ステップ４０２で処理が開始する。図
４における領域符号化処理への入力にはcurrentBitNumb
er,minBitNumberが含まれている。通常、この方法は再
帰的な方法として実装され、処理は選択された領域ある
いはサブ領域を伴って自分自身を呼び出すことができる
が、必ずしも再帰的な方法で実装されなくてもよい。

【００２５】判定ブロック４０４では、currentBitNumb
erがminBitNumberよりも小さいかどうかがチェックされ
る。判定ブロック４０４が真を返す場合には何も行わ
ず、ステップ４０６で呼び出し元の処理へ戻る。これ
は、選択された領域のすべての係数はminBitNumberより
も小さな値のMSB番号であることを示す。判定ブロック
４０４が偽を返した場合には、処理は判定ブロック４０
８へと進む。

【００２６】判定ブロック４０８では、選択された領域
が1×1のピクセルであるかどうかがチェックされる。判
定ブロック４０８が真を返す場合には、この処理は４１
０へと進む。ステップ４１０では1×1のピクセルが符号
化される。通常、この処理は符号化表現においてminBit
Number以上の残余のビットを直接出力する処理である。
また、判定ブロック４０８が偽を返した場合には、領域
は１つ以上の係数を含むこととなり、処理は判定ブロッ
ク４１４へと進む。

【００２７】判定ブロック４１４では、選択された領域
が重要かどうかがチェックされる。すなわち、領域の重
要性が判定される。領域が重要であるかどうかは、その
領域に含まれるすべての係数のＭＳＢ番号とcurrentBit
Numberにより決定され、その判断は式（１）に基づいて
なされる。与えられたビット番号、たとえばcurrentBit
Number=nのとき、その領域が重要でないとは式（１）が成立するときである。ここで、Ｒは領域を示し、Ｃij
はこの領域の（i,j）番目の係数を示す。

【００２８】判定ブロック４１４が偽を返す場合には、
処理はステップ４１６へと進む。ステップ４１６では符
号化表現のストリーム中に０（第１トークン）が出力さ
れ、currentBitNumberは１だけ減算される。処理はその
後判定ブロック４０４へと継続し、領域は再度currentb
itNumber-1とminBitNumberを用いて処理される。判定ブ
ロック４１４が真を返す場合には、その領域は重要であ
ると判定され、処理はステップ４１８へと移る。

【００２９】ステップ４１８では符号化表現のストリー
ム中に１（第２トークン）が出力される。ステップ４２
０では、選択された領域は定められた分割アルゴリズム
によってあらかじめ決められた数（通常は４）の領域に
分割される。尚、用いられる分割アルゴリズムは復号化
器には既知である。

【００３０】分割方法においては正方形の領域が用いら
れる。領域は通常４つの同じ大きさのサブ領域に分割さ
れる。図２に示されるように、選択された領域（Ｒ）２
００はＭ×Ｍの係数をもつが、これは４つの同じ大きさ
のサブ領域２１０、２１２、２１４、２１６に分割され
る。それぞれのサブ領域の大きさはＮ×Ｎであり、Ｎは
Ｍ／２に等しい。しかし、この分割は初期領域の大きさ
及び形によるので、常に可能なわけではない。分割不可
能な場合でも、初期領域はいくつかの２の累乗の次元を
持つ正方形の領域に分割することができるので、これら
の領域に対して個別に符号化を行う。いずれの場合で
も、この初期化は、インテリジェントな方法で行えば、
全体の結果に対して最小の影響しか及ぼさない。

【００３１】ステップ４２２では、それぞれのサブ領域
が同じcurrentBitNumberおよびminBitNumberを用いて符
号化される。これは図４に示されている”Code Region
(currentBitNumber,minBitNumber)”の再帰的な呼び出
しにより実行される。このサブ領域の符号化は並列実行
あるいは順次実行のいずれの方法でも実装できる。後者
の場合には、処理は低周波のサブバンドから高周波のサ
ブバンドへと順次実行される。

【００３２】符号化表現では、変換係数はcurrentBitNu
mberからminBitNumberへとピクセルビットを単に出力す
ることで符号化される。通常は、係数ビットのいずれか
が非零である場合にかぎって符号は出力される。たとえ
ば、currentBitNumber=3, minBitNumber=1である場合に
は、−９（00001001）が符号ビット１に続いて100と符
号化される。

【００３３】1.2 第１のSWEET画像圧縮方法の復号化処
理図５は図３及び図４の処理により得られた、符号化さ
れた画像の復号化方法を示すフローチャートである。ス
テップ５０２では符号化表現を用いて処理が行われる。
ステップ５０４では、元画像の大きさ、すなわち初期領
域の大きさを決定するために、ヘッダ情報が符号化表現
で読み込まれる。また、maxBitNumber（符号化処理にお
ける初期のcurrentBitNumberに等しい）やminBitnumber
といった情報も同様に入力される。さらに、ＤＣサブバ
ンドの平均値も情報に含まれる。

【００３４】ステップ５０６では、サブバンドそれぞれ
の復号化は、対応するそれぞれのサブバンドに順次、領
域を設定することで行われる。ステップ５０８では、選
択された領域はmaxBitNumberやminBitNumberを用いて復
号化される。ステップ５１０では、逆ＤＷＴが復号化さ
れた選択済みの領域に対して行われる。そして、処理は
ステップ５１２で終了する。

【００３５】図６は図５におけるステップ５０８の詳細
なフローチャートであり、５０８ではそれぞれの領域を
処理"Decode region(currentBitNumber,minBitNumber)"
を用いて復号化する。ここで、maxBitNumberはcurrentB
itNumberとして与えられる。ステップ６０２で処理は開
始される。図６における領域の復号化処理の入力パラメ
ータはcurrentBitNumberおよびminBitNumberである。こ
こでも復号化方法は通常、再帰的方法を用いて実装する
が、非再帰的方法によっても実装できる。

【００３６】判定ブロック６０４ではcurrentBitNumber
がminBitNumberよりも小さいことをチェックする。判定
ブロック６０４が真を返す場合には、処理はステップ６
０６へと処理を進め、呼び出し元の処理にもどる。ま
た、判定ブロック６０４が偽を返す場合には、処理は判
定ブロック６０８へと進む。

【００３７】判定ブロック６０８では選択された領域が
１×１のピクセルであることをチェックする。判定ブロ
ック６０８が真を返す場合には、処理はステップ６１０
へと進む。ステップ６１０では１×１のピクセルが復号
化される。その後、処理はステップ６１２において呼び
出し元の処理にもどる。また、判定ブロック６０８が偽
を返す場合には、処理はステップ６１４へと進む。ステ
ップ６１４では符号化表現からあるビットが入力され
る。

【００３８】判定ブロック６１６では、入力ビットが１
であることがチェックされ、その領域が重要であるかが
判定される。判定ブロック６１６が偽を返す場合には、
処理はステップ６１８へと進む。ステップ６１８ではcu
rrentBitNumbwerが１だけ減算され、処理は判定ブロッ
ク６０４へと進む。また判定ブロック６１６が真を返す
場合には、処理はステップ６２０へと進む。ステップ６
２０では、あらかじめ決められた数（通常は４）のサブ
領域に分割される。ステップ６２２ではサブ領域のそれ
ぞれはcurrentBitNumber及びminBitNumberを用いて復号
化される。これは図６に示される処理の再帰的呼び出し
によって実行される。そしてステップ６２４で、処理は
呼び出し元の処理に戻る。

【００３９】このように、符号化器内の重要性判定から
出力されるビットは、復号化器内でどの処理を行うかを
指示している。すなわち、これは符号化器の模倣である
といえよう。尚、ピクセル及び符号は単に適切な番号の
ビットを読み込むことにより復号化される（currentBit
Number,minBitNumber等は非零の符号ビットである）。

【００４０】1.3 ２次元での例この方法においては、変
換係数の大部分を占めるゼロ上位ビットが効果的に符号
化され、最上位ビットからminBitNumberにより決定され
る最下位ビットおよび符号も符号化される。すなわち本
圧縮方法がゼロ上位ビットを効率的に表現していること
を示している。また、この方法は、一般的に大きなダイ
ナミックレンジをとる離散ウェーブレット変換において
は、非常に効果的である。つまり、いくつかの係数は非
常に大きな値をとり、ほとんどの係数が非常に小さな値
をとる場合に非常に効果がある。

【００４１】４x４の係数をもつ２次元領域の符号化の
例を、図７Ａから図７Ｄを用いて説明する。図７Ａの４
ｘ４領域７００の処理はmaxBiNumberを７にセットする
ことで行われる。これは、以下の行列において、７がす
べての係数のうちで最大のビット番号となるからであ
る：行列 minBitNumberを説明のため、３にセットする。ヘッダは
適切に符号化表現で、maxBitNumberおよびminBitNumber
を含む形で出力される。領域７００の符号化の処理はし
たがって以下のようになる。

【００４２】currentBitNumberが７である時、領域７０
０はビット番号７に関して重要であるので（図４の判定
ブロック４０４、４０８、４１４及びステップ４１８を
参照）１が出力される。その後、領域７００は図７Ａに
おける左上の領域７１０、右上の領域７１２、左下の領
域７１４、および右下の領域７１６の４つのサブ領域に
分割される（図４のステップ４２０参照）。この時に
は、それぞれのサブ領域は２ｘ２の係数から構成されて
いる。

【００４３】図７Ａのサブ領域７１０、７１２、７１
４、７１５は、この順で図７Ｂに示される所定の手順に
よって符号化される。ここで、領域７５０は４つのサブ
領域７５０Ａから７５０Ｄにより構成されるとする。図
に示されている３つの矢印は処理の順序を示しており、
左上の領域７５０Ａ、右上の領域７５０Ｂ、左下の領域
７５０Ｃ、右下の領域７５０Ｄの順である。

【００４４】まず、図７Ａのサブ領域７１０が最初に符
号化される（図４のステップ４２２参照）。ここで、cu
rrentBitNumberが７であるので、１が符号化表現で出力
される。サブ領域７１０はその後、十進数で２００，１
３，−１３，３の値をそれぞれ持つ、４つの１ｘ１のピ
クセルに分割される。これらの係数のそれぞれはcurren
tBitNumber=7からminBitNumber=3の係数のビットを出力
することによって符号化される（図４の判定ブロック４
０８およびステップ４１０参照）。また、必要であれば
符号ビットも出力される。つまり、十進数の係数値２０
０は符号ビット０をともなって、１１００１に符号化さ
れる。係数値１３は符号ビット０を伴って００００１に
符号化される。係数値−１３は符号ビット１を伴って０
０００１に符号化される。最後に係数値３が０００００
（符号ビットなし）に符号化される。それぞれの係数の
符号化表現はcurrentBitNumberおよびminBitNumberとの
間で係数２００よりも前に２つの「１」のビットを含
む。このようにして一番左上のサブ領域７１０の符号化
は完了する。この結果、符号化表現は次のようになる：この表現ではヘッダ情報は含まれていない次に、右上のサブ領域７１２が符号化される（図７
Ｂ）。このときビット番号７，６，５，４に対応したcu
rrentBitNumberとして０が出力される。なぜなら領域７
１２はこれらのビット番号に関して重要ではないからで
ある。そしてcurrentBitNumber＝３に対して１が出力さ
れる。なぜなら、このビットプレーンはビット番号３に
関して重要となるからである。サブ領域７１２は−１
１，−８，−４，−３の値を持つ４つの１ｘ１ピクセル
に分割される。これらの１０進数はそれぞれ、符号ビッ
ト１を伴った１、符号ビット１を伴った１、符号ビット
なしの０、０に符号化される。従って、この段階で符号
化表現は次のようになる：左下のサブ領域７１４が次に符号化される。このときビ
ットプレーン７，６，５，４に対応したcurrentBitNumb
erとして０が出力される。なぜなら領域７１４はこれら
のビット数に関して重要ではないからである。その後cu
rrentBitNumber＝３に対して１が出力される。これは、
対象とするビットプレーンはビット番号３に関して重要
となるからである。サブ領域７１４は８，１，２，１の
値を持つ４つの１ｘ１ピクセルに分割される。これらの
１０進数はそれぞれ、符号ビット０を伴った２進数１、
符号ビットなしの２進数０、０、０に符号化される。従
って、この段階で符号化表現は次のようになる：図７Ｃに示される様に、復号化器は符号化表現から領域
を再構築するために、単に符号化処理と同じ様な動作を
するだけである。

【００４５】尚、復号化処理は多くの方法で、より「ス
マート」にすることができる。図７Ｄに、そのような
「スマート」な例を示す。この例は、非零の各係数の大
きさを、２のminBitNumber乗の半分づつ増加させるもの
である（図７Ｄ）。この方法によって、「スマート」な
復号化処理では一般に、復号化された係数と元の係数間
の平均二乗誤差を減らすことができる。尚、この方法の
代わりに復号化器は図７Ｃのもっとも簡単な方法によっ
て、この種の演算を行うこともできる。

【００４６】1.4 第２のSWEET画像圧縮の符号化処理第
２の方法による符号化処理は図９から図１２を参照して
説明を行う。

【００４７】ディジタル画像全体の離散ウェーブレット
変換はブロック単位を基本として行うことができる。各
ブロック上の変換結果は、画像全体の離散ウェーブレッ
ト変換において、空間的に対応する係数の組と本質的に
等価である係数の組である。たとえば廻ｈ像全体のＤＷ
Ｔにおける所定の係数の組から、ディジタル画像の１部
分あるいはブロックを特定の解像度で生成することがで
きる。つまり、周波数領域から所定の係数の組を選べ
ば、空間領域におけるディジタル画像（ブロック）の対
応する部分を十分に表現できる。画像のブロックベース
ＤＷＴは複数のブロックに画像を分解し、それぞれのブ
ロックに独立に変換を適用し、本質的に現在の空間に関
係するＤＷＴ係数を評価することで行える。ブロックベ
ースの変換を用いる利点は、あるブロックを、画像のほ
かのブロックとの最小の干渉で、本質的に独立に符号化
できる点である。ブロックベースの技術は、本質的にメ
モリの局所利用であるので、コンピュータシステムを用
いて実装する場合には、一般に効率がよい。

【００４８】図９は第２の符号化方法よるブロックベー
スの符号化処理を示すフローチャートである。処理はス
テップ９０２から始まり、ステップ９０４でヘッダが出
力される。通常、ヘッダ情報には画像の高さ及び幅、ブ
ロックサイズ、ＤＷＴのレベル数、そして２つの符号化
のバラメータであるmaxBitNumberおよびminBitNumerが
含まれる。尚、オプションとして、アプリケーションに
依存する形で、より多くあるいは少ないヘッダ情報が用
いられることもある。

【００４９】符号化のパラメータであるmaxBitNumberは
様々な方法で選ぶことができる。ブロックＤＷＴが画像
ブロックの符号化処理の前に、すべての画像ブロックに
対して行われる場合には、maxBitNumberはすべてのＤＷ
Ｔブロックを通じて最大である係数のＭＳＢ番号に選ば
れる。たとえば、最大の係数が１００００００１（１０
進数で１２９）である場合には、ＭＳＢが７であるの
で、maxBitNumberは７にセットされる。また、変換方法
及び画像の解像度によって決定される決定論的境界を用
いることもできる。たとえば、８ビットの入力画像（７
ビット＋符号ビットにレベルシフトされたもの）とHarr
変換を用いる場合には、最大のＭＳＢはＪ＋７となる。
ここでＪはＤＷＴのレベル数を示すパラメータである。
ブロックが小さい場合には、このパラメータの選択は圧
縮に対して大き影響を持つことになる。また、場合によ
っては、maxBitNumberを選択するより洗練された方法が
使用されることもある。しかしながら、これは特定のア
プリケーションに依存するものである。

【００５０】パラメータminBitNumberは圧縮率と品質と
のトレードオフを決定し、あらゆる値をとり得る。ちな
みに、ほぼ直行変換である場合には値３を用いて８ビッ
トグレースケールあるいは２４ビットＲＧＢ画像に対し
て適切な画像品質を得ることができる。

【００５１】ステップ９０６において、画像はブロック
へと分解される。画像はなるべくには、オーバーラップ
したブロックへと分解される。しかし、オーバーラップ
していないブロックであってもよい。尚、ブロック係数
は元画像全体と同程度の大きさ、あるいは８ｘ８の係数
のブロック（３レベル変換）と同程度の小ささにもなり
得る。従って、メモリの少ないアプリケーションでは、
可能な限り小さなブロックを用いることができる。一般
的に、ブロックサイズが１６の係数は、３あるいは４レ
ベルのＤＷＴを用いる高レベル圧縮には十分である。
尚、３レベルのＤＷＴを用いるブロックサイズ８ｘ８の
係数は、それぞれのブロックのＤＣ係数に差分パルス符
号変調（ＤＰＣＭ）を用いることにより、優れた符号化
効率を維持することができる。

【００５２】ステップ９０８では、それぞれのブロック
はレベルシフトされ、変換が行われる。このとき、理想
的には、ＤＷＴが用いられる。画像の値はあらゆる過度
の平均バイアスを取り除くためにレベル変換（たとえば
８ビット画像に対しては１２８）され、画像におけるそ
れぞれの空間的なブロックが変換される。尚、ＤＷＴで
は通常、対象とするブロックの周辺ブロックに関するい
くらかの情報が必要となるが、これは絶対的に必要なも
のではない。

【００５３】ステップ９１０において、ブロックはmaxB
itNumberおよびminBitNumberを用いて符号化され、処理
はステップ９１２で終了する。

【００５４】符号化を行うステップ９１０の詳細を、図
１０のフローチャートに示す。図１０におけるブロック
の符号化処理への入力には、currentBitNUmberとminBit
Numberが含まれる。尚、図９のステップ９１０では、ma
xBitNumberがcurrentBitNumberとしての入力になってい
る。処理はステップ１００２で開始する。判定ブロック
１００４では、currentBitNumberがminBitNumberよりも
小さいことがチェックされる。判定ブロック１００４が
真を返す場合には、処理はステップ１００６へと進む。
ステップ１００６で、処理は呼び出し元へ戻る。従っ
て、ブロック中のすべての係数はminBitNumberよりも小
さなＭＳＢを持つことがわかる。これに対し、判定ブロ
ック１００４が偽を返す場合には、処理は判定ブロック
１００８へと進む。

【００５５】判定ブロック１００８では現在のブロック
が重要であるかが判定される。判定ブロック１００８が
偽を返す場合には、処理はステップ１０１０へと進む。
ステップ１０１０では符号化表現で０が出力され、curr
entBitNumberが１だけ減算される。すなわち、次に小い
ビットプレーンが選択される。処理はその後、判定ブロ
ック１００４へと進む。判定ブロック１００８が真を返
す場合には、処理はステップ１０１２へと進む。

【００５６】ブロック１０１０と判定ブロック１００
４、１００８によりブロック中の最大係数のＭＳＢを抽
出することができる。ブロック中の、すべての係数のＭ
ＳＢ番号がcurrentBitNumberよりも小さい場合には、ブ
ロックはcurrentBitNumberに関して重要ではないという
ことである。尚、この処理は、ブロックのビットプレー
ンが重要であるか、あるいはcurrentBitNumberがminbit
Numberよりも小さくなるまで繰り返される。

【００５７】ステップ１０１２では、ビットプレーンが
重要であることを示すため、１が符号化表現で出力され
る。ステップ１０１４では、ＤＣサブバンドが符号化さ
れる。ステップ１０１６ではパラメータＪ、currentBit
Number、minBitNumberを用いて、そのブロックの詳細が
符号化される。ステップ１０１８で、処理は呼び出し元
の処理にもどる。このように、ブロックが重要である場
合には、ステップ１０１２、１０１４、１０１６が、mi
nBitNumberより大きなＭＳＢ番号をもつすべての係数を
見つけるための一般的な４分木の分割を行うために実行
される。ブロックが重要である場合には、そのブロック
は２つのサブブロックに分割される。２つのブロックと
は、ＤＣサブバンド係数と、残りの係数群である。残り
の係数群は、より低レベルな部分において、レベルＪの
ブロックに関しての高周波の情報を保持しているために
レベルＪに関して「ブロックの詳細」呼ばれる。

【００５８】ＤＣサブバンドを符号化する図１０のステ
ップ１０１４の詳細を図１２のフローチャートに示す。
図１２はcurrentBitNumber及びminBitNumberのパラメー
タを用いて、サブバンドあるいはサブブロックを符号化
する処理を示している。ステップ１２０２で処理は開始
する。判定ブロック１２０４では、currentBitNumberが
minBitNumberよりも小さいことがチェックされる。判定
ブロック１２０４が真を返す場合には、処理はステップ
１２０６へと進む。ステップ１２０６において、処理は
呼び出し元の処理へと戻る。判定ブロック１２０４が偽
を返す場合には、処理は判定ブロック１２０８へと進
む。

【００５９】判定ブロック１２０８では、サブバンドブ
ロックの大きさが１ｘ１ピクセルであることがチェック
される。判定ブロック１２０８が真を返す場合には、処
理はステップ１２１０へと進む。ステップ１２１０では
１ｘ１ピクセルが符号化される。これには、currentbit
numberとminBitNumber間のすべてのビットと、必要であ
れば符号ビットが含まれる。処理はステップ１２１２に
おいて呼び出し元の処理に戻る。判定ブロック１２０８
が偽を返す場合には、処理は判定ブロック１２１４へと
進む。

【００６０】判定ブロック１２１４では(サブバンド)ブ
ロックが重要であることがチェックされる。判定ブロッ
クが偽を返す場合には、処理はステップ１２１６へと進
む。ステップ１２１６では０が符号化表現で出力され、
currentBitNumberが１だけ減算される。処理はその後判
定ブロック１２０４へと進む。判定ブロック１２１４が
真を返す場合には、処理はステップ１２１８へと進む。

【００６１】ステップ１２１８ではサブバンドブロック
が重要であることを示す１が、符号化表現で出力され
る。ステップ１２２０では、サブバンドブロックは４つ
のサブブロックに分割される。ステップ１２２２で、図
１２に示される処理を再帰的に呼び出し、currentBitNu
mber及びminBitNumberのパラメータを用いてそれぞれの
サブブロックが符号化される。ステップ１２２４で処理
は呼び出し元の処理に戻る。

【００６２】このように、図１２の処理では、サブバン
ドあるいはそのサブブロックが符号化される。そして最
大のＭＳＢ番号が前と同じように分離される。サブブロ
ックが単一ピクセルからなる場合には、それは単一の係
数として符号化される。また、currentBitNumberはcurr
entBitNumberがminBitNumberよりも小さくなるか、その
サブバンド（サブブロック）が重要となるまで１づつ減
算される。サブバンド（サブブロック）が重要である場
合には、４つ（できるだけこれに近い数）のサブブロッ
クに分割され、順に符号化される。たとえば、ＤＣ係数
のような単一の係数はcurrentBitNumbeとminBitNumber
の間のビットを出力することで符号化される。ここで
も、係数ビットのいくつかが非零である場合にのみ、符
号が出力される。

【００６３】図１０のステップ１０１６に示されてい
る、符号化を行うブロックの詳細を図１１のフローチャ
ートに示す。ステップ１１０２で処理は開始する。判定
ブロック１１０４ではcurrentBitNumberがminBitNumber
よりも小さいことがチェックされる。判定ブロック１１
０４が真を返す場合には、処理はステップ１１０６にお
いて呼び出し元の処理に戻る。判定ブロック１１０４が
偽を返す場合には、処理は判定ブロック１１０８へと進
む。

【００６４】判定ブロック１１０８では、ブロックが重
要であることがチェックされる。判定ブロック１１０８
が偽を返す場合には、処理はステップ１１１０へと進
む。ステップ１１１０では０が符号化表現で出力され、
currentBitNumberは１だけ減算される。処理はその後、
判定ブロック１１０４へと進む。判定ブロック１１０８
が真を返す場合には、処理はステップ１１１２へと進
む。ステップ１１１２ではブロック（の詳細）が重要で
あることを示すために１が、符号化表現で出力される。
ステップ１１１４では、高周波部の低周波成分（Ｈ
Ｌ）、低周波部の高周波成分（ＬＨ）、高周波部の高周
波成分（ＨＨ）がそれぞれ符号化される。それぞれの解
像度におけるＨＬ、ＬＨ、ＨＨサブバンドはＡＣサブバ
ンドである。これらそれぞれのサブバンドは図１２の処
理を用いて符号化される。ステップ１１１６ではブロッ
クの詳細はパラメータＪ−１、currentBitNumber、minB
itNumberを用いて、図１１に示される処理の再帰的実行
により符号化される（ブロックの詳細が存在する場
合）。処理はステップ１１１８において呼び出し元の処
理に戻る。

【００６５】このように、レベルＪにおけるブロックの
詳細は、まず、最大係数のＭＳＢ番号を抽出することに
よって処理される。これは、ブロックが重要となるまで
currentBitNubmerを１だけ減算し、０を出力することで
行われる。その後、ブロックはレベルＪの３つの高周波
ブロックとレベルＪ−１のブロックの詳細に分割される
（Ｊ−１が０より大きい場合）。尚、この分割はいわゆ
る１／ｆ型のスペクトルモデルによって決定される。

【００６６】第２の方法の復号化処理は、図９から図１
２を用いて説明した符号化処理と同様にして実現でき
る。

【００６７】符号化／復号化方法及び装置は、効果的か
つ柔軟な方法でディジタル画像データを表現できるの
で、画像の記録や伝送に適している。この符号化技術は
一般的には変換係数の配列表現を用いて行うことが可能
であり、また、離散ウェーブレット変換領域において効
率的な画像の表現を行うことが可能である。特に、この
方法及び装置では、入力画像から得られる変換係数のゼ
ロ上位ビットのブロックを符号化している。この方法
は、与えられた大きさの符号における好ましい再生画像
の提供、及び、高速な符号化処理の実現に関して効果的
である。さらにこの方法は、エントロピー符号化を用い
ずに、線形変換から得られた係数を独立に符号化できる
という点で、柔軟性があるといえる。また、この方法の
利点には、符号化の特徴である下位優先の考え方が含ま
れている。さらにサブバンドの符号化においては、それ
ぞれのサブバンドを独立に階層的符号化ができるという
点が利点に含まれる。

【００６８】2.装置及び方法の好適な実施の形態装置及び方法の好適な実施の形態は、前述の画像圧縮方
法における符号化出力を得るための、効果的かつ効率的
な符号化を提供する。

【００６９】2.1 装置及び方法の好適な実施の形態図１３に装置の好適な実施の形態である装置の図を示
す。装置１３０１では、入力データはピクセルデータの
形で入力されると仮定し、係数１３０４を出力するため
に、離散ウェーブレット変換１３０３が施される。その
後、係数は符号化された係数１３０６を出力するため
に、係数符号化器１３０５に送られ、その出力は特定の
アプリケーションに応じて順次、記録あるいは伝送され
る。

【００７０】発明に関する好適な実施の形態は係数符号
化器１３０５の部分に示されるが、ウェーブレット変換
を意味する１３０３自体はすでに標準的であり、また様
々な形式をとるため、区別を明確にする目的で分離して
記述してある。

【００７１】ウェーブレット変換に関する記述は多くの
文献、特に前出のStollnitzらの本に記されている。好
適な実施の形態における演算の理解を促すため、ここ
で、ウェーブレット変換に関する復習を、図を用いて行
うことにする。

【００７２】図１４では、元画像１４０１は離散ウェー
ブレット変換（ＤＷＴ）を用いて４つのサブ画像１４０
３−１４０６に変換される。サブ画像あるいはサブバン
ドは通常ＬＬ１、ＨＬ１、ＬＨ１、ＨＨ１として記述さ
れる。ここで、サブバンド名における末尾の１はレベル
１を示すものとする。ＬＬ１サブバンドは元画像の低周
波成分の大半を占めている。

【００７３】使用するウェーブレット変換は様々であ
り、たとえばHaar基底関数、Daubechies基底関数などを
包含することができる。

【００７４】そしてＬＬ１サブバンドに対して、図１５
に示されるような２回目の離散ウェーブレット変換が適
用され、サブバンドＬＬ２（１４０８）、ＨＬ２（１４
０９）、ＬＨ２（１４１０）、ＨＨ２（１４１１）が得
られる。この処理はたとえば図１６に示されるような形
へと進む。図１６においては、ＬＬ４サブバンドが示さ
れており、ＬＬ４サブバンドはＤＣサブバンドであると
考えてよい。また、ＬＬサブバンド分解処理はオクター
ブ・バンドフィルタバンクであるともいえる。図１６の
状態は、明らかに、さらに高レベルの分解を入力画像の
大きさに応じて行うことができることを示している。

【００７５】それぞれの単一レベルＤＷＴは元画像を得
るために順に逆変換することができる。従って、Ｊレベ
ルＤＷＴはＪ回の単一レベル逆ＤＷＴとして逆変換でき
る。

【００７６】符号化された画像は階層的にＤＣサブバン
ドを符号化することによって得られる。そして残りのサ
ブバンドは、低レベルのものへと順に符号化される。す
なわち、４レベルＤＷＴにおいては、レベル４のサブバ
ンドはＤＣサブバンド（ＬＬ４）の後に符号化される。
レベル４のサブバンドとは、ＨＬ４、ＬＨ４、ＨＨ４で
ある。その後、レベル３のサブバンド（ＨＬ３、ＬＨ
３、ＨＨ３）が符号化され、レベル２（ＨＬ２、ＬＨ
２、ＨＨ２）が符号化され、レベル１（ＨＬ１、ＬＨ
１、ＨＨ１）が符号化される。標準的な画像では、符号
化されたサブバンドは通常、その画像に関する「詳細
な」情報あるいはエネルギー情報を含んでいる。従って
それらのサブバンドは、値がまばらな配列から構成され
ることが多く、圧縮の本質はサブバンドを量子化してサ
ブバンドの疎行列の効率的な符号化を行うことによって
実現される。

【００７７】発明の好適な実施の形態においては、係数
符号化器１３０５はウェーブレット変換部から出力され
る係数データ１３０４を受け取っている。本発明はあら
ゆる大きさの画像ブロックへの応用が可能であるが、簡
単のため、図１７に示される４ｘ４のピクセルブロック
１７０４に分解されている例１７００を仮定する。尚、
一般には、本発明は４ｘ４よりも大きな画像ブロックＮ
ｘＮへの適用が行われるであろう。さて、４ｘ４ブロッ
クはその後、図１７ａに示されるブロック１７０４とし
て、ウェーブレット変換を施すために、独立にウェーブ
レット変換部３へ入力される。ほとんどでの通常画像で
は、ウェーブレット変換処理は最大のエネルギーあるい
は重要性が低周波成分に現れることが知られている。

【００７８】図１８には、標準的なウェーブレット処理
の出力例が１０進と２進の形の係数１８０２をもちいて
示されている。図１３に示される係数符号化器１３０５
は、前述の節「1.4 第２のＳＷＥＥＴ画像圧縮方法の
符号化処理」に示されているような第２の画像圧縮方法
に従って４ｘ４ブロックそれぞれのの係数１８００を符
号化する。係数符号化器１３０５はまた、同様な効率的
な方法で、前述の節「1.1 第１のＳＷＥＥＴ画像圧縮
方法の符号化処理」に示されるような第１の画像圧縮方
法に従って、専門家に理解されるように、画像の係数の
符号化を調整することができる。しかしながら、説明の
目的で、好適な実施の形態においては、第２の画像圧縮
方法を実装するための望ましい装置及び方法のみに関し
て説明を行うこととする。図１５に、第２の画像圧縮方
法の動作が示されている。ここでは係数ＬＬ２が最も重
要であるとし、次にＨＬ２、ＬＨ２、ＨＨ２、続いてレ
ベル１の係数であるＨＬ１，ＬＨ１，ＨＨ１の順で重要
であるとする。

【００７９】元画像の行列表現を図１９の１９００に示
す。第２の画像圧縮方法では、図１８の例に従って８ビ
ットの値をとるものとする。好適な実施の形態では、係
数の大きさによって係数を検索し、最上位の値を持つ係
数のゼロ上位ビットそれぞれに対して０を出力する。い
ったん２進数係数内の１の値が求まれば、ＬＬ２の係数
１９０２は、それが常に最上位の係数であると仮定して
符号化が行われる。次に残りの係数１９０４は大きい順
に検索され、０が残らなくなるまで、各レベルのゼロ上
位ビットに対して０が出力されていく。一旦これが終了
すれば、ＨＬ２，ＬＨ２，ＨＨ２が分離されて１９０６
へと符号化され、残りの係数は１９０８として分離され
る。残りの係数１９０８はその後、大きさによって検索
され、１の値が出力されるまで、残りのゼロ上位ビット
それぞれに０が出力される。一旦、これが終了すれば、
残りの係数１９１０が符号化される。低周波成分を抽出
するこの処理は、入力配列の大きさに依存してすべての
係数が符号化されてヌル行列１９１２のみが残るまで継
続する。

【００８０】図２０では、図１３の４ｘ４行列１３０２
を符号化する際の、第２の圧縮方法における動作の例が
示されている。この例を詳しくみると、１０進数の３３
を持つ係数が、初めに２つのゼロ上位ビットを持つ最上
位の係数である。従って２つの０、２００２および２０
０４がビットプレーンレベル８及び７として出力され
る。次に１０進数の係数値３３は係数出力２００６を導
き、２進値１の後、２００６が出力される。続いて、そ
の他の係数が重要な２進ビットを持たない場合には、０
が２００８としてビットプレーンレベルを下げるために
出力される。１レベル下がったビットプレーンでは、１
０進で１７の値を持つビットプレーンがセットされ、そ
れが順に一連の係数列２０１０（図１９における係数１
９０６に対応）を出力するきっかけとなる。そして、図
１９の係数１９０８に対応するものが分離される。続い
て、次の最上位係数値は４であるので、０の列がステッ
プ２０１２，２０１４でビットプレーンレベル３を示す
１（２０１６）の前に出力され、続いて図１９のＨＬ１
の係数に対応するもの（２０１８）が出力される。ここ
で、ブロックが単一ピクセルの係数よりも大きい場合に
はアルゴリズムがＨＬ１の係数、ＬＨ１の係数ＨＨ１の
係数に逐次的に適用される。この場合には、これらの係
数を符号化するためのプッシュダウンスタックが必要と
なる。このような場合でないときは、１及び２０２２に
示される係数列の前に、０が２０２０として出力され
る。続いて、ＨＬ１の係数がビットプレーンレベル３か
ら独立に繰り返され、ビットプレーン１が渡されるまで
連続した０が２０２４，２０２６として出力され、続い
て１が出力され、さらに対応する係数２０２８が出力さ
れる。

【００８１】ここまでで説明した符号化システムは、前
述の特許出願においてされに詳しく記述され、その詳細
な動作は「1.4 第２のＳＷＥＥＴ画像圧縮方法の符号
化処理」のセクションに見いだすことができる。

【００８２】これは、前述の画像圧縮方法の符号化され
た出力および係数出力の生成における本発明の好適な実
施の形態の対象である。好適な実施の形態に関する議論
は、図２０の出力構造例が分割ツリー構造を持つという
ことを認識することによって進めることができる。図１
８及び図２０の例に対応する分割ツリー構造の例を図２
１に示す。この例においては、丸印で示される内部ノー
ドが示されている。内部ノードは後に続くサブツリー内
のピクセルを表現するのに必要な最大ビット数を保持し
ている。また、たとえば端ノード２１０２はピクセルデ
ータの値を保有しており、下位のサブツリーノード例２
１０４はさらに、サブツリー内のピクセルを表すのに必
要なビット数を符号化している。

【００８３】図２１のツリー構造をみると、左の大部分
の枝を保有しているルート２１００を始点として、必要
最小限のビット数でピクセルデータを符号化する事が可
能である。従って、次の疑似プログラムリストは分割ツ
リーにおける再帰的処理に利用することができる。

【００８４】ProcessNodeのプログラムリスト：係数の
配列が与えられれば、一番右下のツリー２１０６から開
始することによって、図２１に示されるような対応する
ツリーを構成することが可能である。すべての端ノード
２１０８−２１１４はフェッチされ、端ノードを表現す
るのに必要な最小限のビット数が内部ノード２１０６に
入力される。一旦、あるレベルのすべて内部ノードに値
が入力されれば、現在のレベルにおけるすべてのノード
（ノード２１０６、２１２０、２１１８）が検査されて
最大のノードが決定し、親ノード２１１６の値になる。
さらに処理は、前のノード２１１６及びノード２１２
２、２１２４、２１２６を表現するのに必要なビット数
により決定されるノード２１０４の値を伴って継続す
る。この処理はすべての内部ノードに対して行われ、ル
ートノードまで継続する。

【００８５】2.2 第１の好適な実施の形態図２２に
は、前述の割付方法を実装する、図１３における係数符号化器１３０５の好適な実施の
形態がさらに詳しく示されている。係数符号化器１３０
５は対応するデータ１３０４を取り込んで、符号化され
たデータ１３０６を出力するように設計される。符号化
器１３０５は２つの主要な論理ブロックであるツリー構
築部２２００とツリー符号化器２２０４から構成され
る。ツリー構築部２２００は係数データ１３０４を逆順
に読み込んで、係数値をツリー上の対応する場所に記録
しつつ、内部ノード２１０６，２１２０，２１１８，２
１１６，２１０４，２１００の値を計算する。このデー
タはツリーテーブル２２０２に記録される。望ましく
は、ツリーテーブル２２０２はテーブルを同時に記録す
る能力をもち、ピンポンバッファとして機能する。ピン
ポンバッファとは、前もって構成されたツリーがツリー
テーブル２２０２から、ツリー符号化器２２０４によっ
て読み出されている間に、バッファの片側がツリーを組
み立てるために利用できるようなバッファである。バッ
ファはツリー構成処理が終了するとスワップされる。

【００８６】ツリー符号化器２２０４は構成されたツリ
ーテーブルをルートノードから下へと読み込んで、内部
ノード内の値の組に従って、ピクセルを符号化する機能
を受け持つ。ツリー符号化器２２０４は通常、１サイク
ルに最大４つの出力を出す。

【００８７】図２３ではツリー構築部２２００の構成形
式の一例が示されている。この装置は有限ステートマシ
ンにより構成することができるコントロール部２３００
の制御により動作する。ツリー構築部２２００は２３０
１を適切に出力するためのツリー（図２１）を構築する
役割を受け持っている。

【００８８】入力係数値１３０４は端ノード符号化器２
３０２及び内部ノード符号化器２３０４に入力される。
端ノード符号化器は、内部ノード出力２３０８を生成す
る役割をもつ内部ノード符号化器２３０４とともに、係
数データ２３０６を出力する役割を担っている。これら
の値は、コントロール部２３００により、２３１０によ
る積算がなされて出力される。

【００８９】図２４では図２３の端ノード符号化器の詳
細が示されている。端ノード符号化器は図２４に示され
るような形で構成される。図２１に示される１２８−２
１３６の各レベルにおいて、係数値は最初にレジスタセ
ット２４００に記録される。ゼロ上位ビットの判定器２
４０２は、現在の出力ノードにおける下位ノードの情報
を持つ入力値２３１２を用いて、レジスタアレイ２４０
０内に記録された入力係数を表現するのに必要なビット
数を決定する役割を担っている。２組の入力の最大値は
判定されて、内部ノード符号化器（図２３）にフィート
バックされる２３１４として出力される。図２５にはゼ
ロ上位ビットの判定器の一形態が示されている。この判
定機は、すべての入力係数値の最上位ビットを判定する
ための比較器群と最大入力ノード値を判定するための比
較器群を備えている。比較器２５０４は現在の内部ノー
ド出力値２３１４を生成するために、部２５００及び２
５０２における２つの出力の最大値を判定する。ここ
で、各レベルにおいて、多数のの入力信号が必要となら
ない場合が考えられる。この場合にはゼロ上位ビットの
判定器２４０２に影響を与えない０値を入力として利用
することができる。

【００９０】図２３において、内部ノード符号化器２３
０４は、ステートマシン２３００の制御下で必要なとき
に内部ノード出力２３０８を再出力する役割と、必要な
ときに２３１２を端ノード符号化器にフィードバックす
るための端ノード符号化器出力値２３１４を記録する役
割を担っている。

【００９１】従って、図２３のツリー構築部２２００は
入力として係数を受け取り、出力として図２１のツリー
構造を出力するということが明確になろう。

【００９２】図２２においては、ツリー符号化器はツリ
ーテーブル２２０２から図２１の分割ツリー構造を読み
出し、符号化されたデータ１３０６を出力する役割を担
っている。ツリー符号化器２２０４は以前に示した、Pr
ocessNodeと呼ばれるアルゴリズムを実装する。またツ
リー符号化器はステートマシンと関連する記憶装置を備
え、前述のアルゴリズムを実装する回路の制御を行うこ
とが可能である。

【００９３】図２６では、ツリー符号化器の一例が示さ
れている。４つの端ノードを伴った内部ノードが中間符
号化器に入力されると、内部ノード符号化器は要求され
たレベルの下位の重要なビットプレーンへ、０の個数と
１個の１を出力する。また、係数蓄積器２６０２に必要
なビット数も出力する。係数蓄積器は、４つの係数を受
け取り、それぞれ要求するビットを取り出し、それらを
ひとまとめにする。データストリーム結合器２６０４は
内部ノード符号化器２６０２から重要性の情報を受け取
り、係数蓄積器２６０２からの係数を圧縮してひとまと
めにする。尚、中間の子ノードを持つすべての内部ノー
ドに遭遇した場合には、重要性について情報を出力され
る。ツリー符号化器２２０４の制御は分割ツリーの構成
に従うステートマシンで構成することができる。

【００９４】図３５では第１の好適な実施の形態に関し
て、一連の係数の符号化方法が示されている。ステップ
３５００ではすべての必要なパラメータが初期化され、
伝送された画像における一連の係数が入力される。次の
ステップ３５０２ではこれら一連の係数のツリー表現が
構成される。このツリーの構成は入力係数データを逆順
で読み込み、内部ノードすなわち２１０６，２１５０，
２１１８，２１１６，２１０４，２１００の値を計算し
ていくことで始まり、ツリーの場所に対応して係数の値
を蓄積する。なるべくには、このデータは、すでに構築
されているツリーをバッファから読み出しているときに
もう片方のバッファをツリー構成のために使用できるよ
うな２重バッファに蓄積される。次のステップ３５０４
では構成済みのツリー表現が符号化される。この符号化
は以前に示されたProcessNodeのアルゴリズムを用い
る。処理はステップ３５０６で終了する。

【００９５】以上より、第１の好適な実施の形態が、係
数データの高速符号化用の効率的なデータ形式を生成
し、高速係数データ符号化を提供するハードウェアとし
て容易に実装できることが明確となろう。

【００９６】2.3 第２の好適な実施の形態図２７に、
符号化の各分割レベルにおける係数の組に分かれたウェ
ーブレット係数行列を示す。レベル２１３６（図２１）
におけるＡ係数は符号化すべき最初の係数である。レベ
ル２１３４（図２１）においてはＢ１、Ｂ２，Ｂ３のＢ
係数が符号化され、Ｃ１−Ｃ４からなるＣ係数がレベル２１３２
（図２１）において符号化され、以下、レベル２１３０
においてＤ係数、レベル２１２８においてＥ係数が符号
化される。このようなフォーマットは、第２の好適な実
施の形態における符号化器で用いられる。

【００９７】図２８では高速符号化器の一形態である２
８００が示されており、これは最下位ビットプレーン２
８０４から最上位ビットプレーン２８１２のビットプレ
ーンに分割された係数行列を入力とする。各ビットプレ
ーンは、２８１４−２８２２の同一なビットプレーン部
へ転送される。ビットプレーン部の出力は統合化ロジッ
ク２８２４へ転送され、このロジックは係数データの符
号化された形を出力する。また出力は隣接したビットプ
レーン部に転送される。

【００９８】図２９においてはビットプレーン部２８１
４の一形態が示される。ビットプレーン部２８１４は、
入力として２９０２及び２９０４をとる。入力２９０２
は対応するビットプレーンの１６ビット値であり、２９
０４は一つ前のビットプレーン部からのデータ有効ビッ
トＡ−Ｅである。ビットプレーン部はデータ有効ビット
Ａ−Ｅからなる２９０６を次のビットプレーン部に転送
する。同様に、統合化ロジックへの出力は１６の入力デ
ータビット２９０８及び５のデータ有効ビット２９１０
である。ビットプレーン部は次の論理方程式を実装す
る。尚、＋は論理ＯＲ演算を示すものとする。

【００９９】Ａ＝Ａ’＋Ｂｉｔ_ＡＢ＝Ｂ’＋（Ｂｉｔ_Ｂ１＋Ｂｉｔ_Ｂ２＋Ｂｉｔ_Ｂ３）Ｃ＝Ｃ’＋（Ｂｉｔ_Ｃ１＋Ｂｉｔ_Ｃ２＋Ｂｉｔ_Ｃ３）Ｄ＝Ｄ’＋（Ｂｉｔ_Ｄ１＋Ｂｉｔ_Ｄ２＋Ｂｉｔ_Ｄ３＋Ｂｉｔ_Ｄ４）Ｅ＝Ｅ’＋（Ｂｉｔ_Ｅ１＋Ｂｉｔ_Ｅ２＋Ｂｉｔ_Ｅ３＋Ｂｉｔ_Ｅ４）すなわち、ビットプレーン部は各組の係数Ａ−Ｅが有効
である場合を判定している。

【０１００】図３０においては図２８の統合化ロジック
の一実装形態が示されている。統合化ロジックは入力デ
ータ有効ビットの組から開始アドレスを抽出する役割を
担っている、ＡＢＣＤ開始アドレス抽出器３０００を備
える。また、あらかじめ決まった大きさの係数を保持す
る隣接部へ係数データを統合するために、一連のデータ
統合器３００２−３０１０が提供されている。開始アド
レス３０１１及びデータ統合器３００２−３０１０から
出力されたデータは、あらかじめ決まった出力サイズ３
０１６で正しくフォーマットされた係数ストリーム３０
１４の形でデータを結合する結合器３０１２に転送され
る。その後、係数ストリームデータは要求に応じて３０
１８を出力するため、出力記憶部３０１６へと転送され
る。

【０１０１】データ有効ビットが与えられれば、それぞ
れの係数の組Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの開始点を決定するこ
とができる。Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ開始点抽出器３０００
の構造は図３１に示されるような構成にすることができ
る。各係数構成要素Ａ−Ｅのデータ有効ビットは対応す
る大きさを出力する装置３１０２に転送される。装置３
１０２は対応する最上位ビットを出力する。この処理は
各出力データ構成要素に対し繰り返し適用され、その出
力はルックアップテーブル３１０４で利用される。尚、
係数データの全体サイズ３１０８に加えて係数開始値Ａ
開始点−Ｅ開始点を出力するように、ルックアップテー
ブル３１０４はあらかじめ計算しておくことができる。

【０１０２】図３０においては、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ開
始点抽出器からの出力は、データ統合器からの出力とと
もに、結合部３０１２に転送されている。

【０１０３】図３２には、図３０における結合部３０１
２の詳細が示されている。結合部は一連の同一のベーグ
ルシフタ３２００から構成されており、ベーグルシフタ
３２００は対応する統合化器からの入力データ、たとえ
ば「A圧縮済データ」をラッチすることができる。入力
は、対応する開始入力（Ａ開始点）に従って、正しい位
置に配置されるようにベーグルシフトされる。ベーグル
シフタ３２００などの出力は、出力データとなる最終出
力形３０１８へと、一括して論理和演算される。加え
て、ルックアップテーブルからの全体サイズの値３１０
８はサイズデータ３２０４として出力される。

【０１０４】図３０では、出力データはその後、出力記
憶部３０１６に転送され、また、図３２の全体サイズ値
３２０４に従ってベーグルシフトされ、要求に応じて最
終出力データ３０１８として出力記憶部３０１６（図３
０）から出力される。

【０１０５】以上より、図２８の装置は係数の出力符号
化を行う高速システムを提供しているといえる。係数プ
レーンは効果的に並列化して扱われ、並列処理中に統合
化も同時に行われる。さらに装置は、スループットを向
上させるために容易にパイプライン化できるような、構
造化されたパイプライン形式を実装している。

【０１０６】図３６は、第２の実施の形態に基づいて、
一連の係数から符号化されたビットストリームを生成す
るための方法を示したフローチャートである。ステップ
３６００では、すべての必要なパラメータが初期化され
る。次のステップ３６０２では、係数のブロックが入力
される。ここでは、この係数のブロックは、それぞれの
係数が８ビットである４ｘ４係数配列のウェーブレット
変換係数であるとする。次のステップ３６０４では、係
数データはビットプレーンにグループ化される。図２８
に示される高速符号化器の好適な実施の形態において
は、係数データはビットプレーンとしてグループ化さ
れ、ビットプレーン部２８０４および２８１２に入力さ
れる。次のステップ３６０６では、係数データは図２７
に示されるような，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅそれぞれのグループ
内で、０及び非０の部分にグループ化される。たとえば
Ｂ内の係数データはは０００１１１１１の様にグループ
化される。はじめの３つの０は、すべて０であるＢ内の
第７、第６、第５のビットプレーンを示している。それ
に続く５つの１は少なくとも１つ非零の値を持つ、第
４，第３，第２，第１，第０のビットプレーンそれぞれ
を示している。次のステップ３６０８では、係数を含む
ビットプレーンが出力される。次のステップ３６１０で
はそれぞれのグループＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ内の０及び非
０のグループ化を指定するデータ有効ビットが出力され
る。グループＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに対応して、それぞれ
の出力されたビットプレーンに、５つのデータ有効ビッ
トが存在する。データ有効ビットは０／非０のグループ
化を示している。たとえば、前述の例では、第７のビッ
トプレーンのデータ有効ビットは１となる。次のステッ
プ３６１２では、符号化されたビットストリームを生成
するために、係数を含むビットプレーンはデータ有効ビ
ットを用いて統合化される。処理はステップ３６１４で
終了する。

【０１０７】2.4 第３の好適な実施の形態図３３では
係数符号化器１３０５における第３の好適な実施の形態の動作が示されている。第
３の好適な実施の形態では、入力データ１３０４はそれ
ぞれの係数が８ビットである４ｘ４配列ブロックをもつ
と仮定する。第３の好適な実施の形態では、ピクセルデ
ータは係数符号化器に転送される。その後、最上位プレ
ーンから順に、一度に１つのビットプレーンが係数符号
化器に供給される。係数符号化器の主要な要素は、一連
のnumbitレジスタ３３０２、一連の最小ピクセルレジス
タ３３０４、及び１ピクセル統合器３３０６からなる。
numbitレジスタ３３０２は、係数符号化器１３０５へ新
しいブロックが転送されると、すべてリセットされる。
numbitレジスタは各係数用の１６の１ビットレジスタ３
３０６を含み、ビットプレーン入力１３０４から最初の
データがセットされる。ビットプレーン番号カウンタ３
３０８は入力ビットプレーンをカウントダウンするため
に装備されている。また１ビットのレジスタがセットさ
れたときに対応するビットプレーン番号を記録する１６
個の３ビットレジスタ群３３１０も装備されている。従
って１ビットのレジスタ３３０６は入力から１ビットを
受け取り、そのビットに対応するレベルが３ビットのレ
ジスタ３３１０でラッチされている時に１にラッチされ
る。一旦、１ビットレジスタ３３０６がセットされる
と、ラッチはこれ以上行われない。１６個の３ビットの
番号３３１０は、現在のビットプレーン番号３３０８を
用いて出力値を比較する比較器群３３１２に出力され
る。ビットプレーン番号３３０８の内容が、numbitレジ
スタ３３１０内での対応する値か、それ以下の場合には
プレーンデータの値は対応する最小ピクセルレジスタ３
３０４の一つにラッチされる。従って、最小ピクセルレ
ジスタは出力される係数を記憶し、numbitレジスタはそ
れぞれの係数の有効ビット数を記憶する。ピクセル統合
化器３３１４は最小ピクセルレジスタ３３０４及びnumb
itレジスタ３３０２にアクセスする。ピクセル統合化器
３３１４はどのようにピクセルを統合するかを決定する
ために、numbitレジスタ及び最小ピクセルレジスタ両方
の値を読みとる。そしてピクセル統合化器の出力が所望
のビットストリームとなる。ピクセル統合化器３３１４
は「1.4 第２のＳＷＥＥＴ画像圧縮方法の符号化処
理」に記述されている手順に従って、係数のそれぞれの
最上位ビットを決定するため、numbitレジスタ３３０２
から値を読み込む。また、最小係数値を出力するために
最小ピクセルレジスタから最小係数値および、有効ビッ
トの番号を示す０を読み込む。図３４はそのようなピク
セル統合化器の例である。ピクセル統合化器３３１４
は、所定の方法で分割の構造を知り、numbitレジスタ３
３０２と最小ピクセルレジスタ３３０４から適切なピク
セルにアクセスする有限ステートマシン３４００を備え
ている。たとえばＤＣピクセル値は、通常、最初に有限
ステートマシン３４００によりアクセスされる。有限ス
テートマシン３４００は、関連するnumbit値と最小ピク
セル値の検索を行う最小ピクセルレジスタ読み出し器３
４０２とnumbitレジスタ読み出し器３４０４に適切な場
所を指示する。有限ステートマシン３４００はその後、
現在のビットレベルをnumbit値と比較する。初期状態で
は、現在のビットレベルは、ビットの最大値にセットさ
れる。numbit値が現在のビットレベルよりも小さい場合
には、有限ステートマシン３４００は最初に現在のビッ
ト数とnumbit数の違いに対応する０を出力シフトレジス
タ３４０６に出力する。有限ステートマシン３４００は
続いて、出力レジスタ３４０６に最小ピクセルビット値
を出力する。最後に有限ステートマシン３４００は現在
のビットレベルをnumbitレベルに設定して、ヒープ３４
０８に格納する。しかしながら、numbit値が現在のビッ
ト値と等しい場合には、有限ステートマシン３４００は
単に最小ピクセル値を出力するだけである。このように
して、ゼロ上位ビットの部分が係数を伴ってインターリ
ーブされる。ここで、ブロックの次元がNxMであり、
これらは１ピクセルあたりＫビットであるとする。ピク
セル統合化器が１回に４ピクセル統合できるとすると、
numbitレジスタ及び最小ピクセルレジスタをを満たすに
はＫサイクル必要であり、ビットストリームを出力する
のにはNxM/4サイクルが必要である。もちろん、ほか
にも多くのことなった装置が可能である。たとえば装置
は、最小ピクセルレジスタ及びnumbitレジスタが次の符
号化ブロックのデータによって満たされている間に、ピ
クセル統合化器３３１４が１つの符号化されたブロック
を出力するように、最小ピクセルレジスタ及びnumbitレ
ジスタの複写を行う形で修正を加えることができる。ま
たこの他にも、最小ピクセルレジスタ３３０４におい
て、高周波の係数を記録する記憶素子を減らすこともで
きる。この場合、もっとも右下のピクセルの大きさが、
記録できる限界を超えると、オーバーフローが生じてし
まう。この時のエラーは、次の方法によって消去あるい
は減らすことができる：１．ピクセルの大きさを決定す
るためにnumbitレジスタを使用し、出力ピクセルが同じ
大きさを持つように適切な場所に１を挿入する。２．ビ
ットプレーンを再検査する。ただし、このときに古いnu
mbitレジスタは再編され、右下のピクセルが通常より多
くの記憶素子を使うことができるようにピクセルを最小
ピクセルレジスタに記憶させる。尚、ピクセル統合化器
はピクセルの場所が変更されたことを認識するため、再
調整の必要がある。３．すべてのピクセル内のビットが
記憶できるように最小ピクセルレジスタの代わりにフル
ピクセルレジスタを用いる。これより、第３の好適な実
施の形態が係数データの高速符号化における効率的な形
式であり、高速係数符号化を提供するようにハードウェ
アによって簡単に実装できることが明らかとなった。
図３７において、第３の好適な実施の形態に関する係数
ストリームを含む一連の係数の符号化方法に関するフロ
ーチャートが示される。簡単のためにこの方法を、８ビ
ット値の４ｘ４配列を用いて解説する。ステップ３７０
０で処理は開始され、あらゆるパラメータが初期化され
る。次のステップ３７０２で、係数は一度に入力され、
処理は３７０４へと進む。ステップ３７０４で、最上位
ビット値は、現在符号化された領域内の各係数により決
定される。次のステップ３７０６で、最上位ビットより
も小さい値を持つ、領域内における係数のすべての部分
が記憶される。処理はつぎのステップ３７０６へと続
き、ここで一連の０と係数部が、図３４を用いて説明し
た方法に従って出力される。処理はステップ３７１０で
終了する。

【０１０８】2.5 装置の代替的実施の形態本発明によ
る望ましい符号化器が、専用のハードウェアに実装されるのに対して、符号化処理
は、図８に示されるような従来型の汎用コンピュータを
使用して行うことができ、図３４，３５，３６の処理が
コンピュータ上のソフトウェアの形で実装できる。特
に、符号化方法のステップはコンピュータ上で実行され
るソフトウェアの命令により実現される。ソフトウェア
は、符号化方法を実行する部分とユーザインタフェース
を提供する部分の２つに分けられる。また、ソフトウェ
アは、たとえば以下に示されるようなストレージデバイ
スを含むコンピュータ用メディアに記録される。ソフト
ウェアはメディアからコンピュータ内に読み込まれて実
行される。このようなソフトウェアあるいはコンピュー
タプログラムが記録されたコンピュータ用メディアは、
コンピュータプログラム製品である。コンピュータで適
切にコンピュータプログラムを使用することは、発明の
実施の形態に従ってディジタル画像の符号化表現を符号
化するのに有効である。

【０１０９】コンピュータシステム８００はコンピュー
タ８０２、ビデオディスプレイ８１６及び入力装置８１
８，８２０から構成されている。さらに、コンピュータ
システム８００はラインプリンタ、レーザプリンタ、プ
ロッタ等、多くのほかの機器を接続することができ、こ
れ以外の出力装置もコンピュータ８０２に接続できる。
コンピュータシステム８００は、現代的な通信路やコン
ピュータネットワークのような、適切な通信チャネル８
３０を使用する通信インターフェース８０８ｃによりほ
かのコンピュータに接続することができる。コンピュー
タネットワークにはインターネット、広域ネットワーク
（ＷＡＮ）、狭域ネットワーク（ＬＡＮ）などが含まれ
る。

【０１１０】コンピュータ８０２自体は、中央演算プロ
セッサ（今後は単にプロセッサと呼ぶ）８０４、ランダ
ムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び読み出し専用メモリ
（ＲＯＭ）を含むメモリ８０６、入力／出力（ＩＯ）イ
ンターフェース８０８ａ，８０８ｂ、８０８ｃ、ビデオ
インターフェース８１０、及び図８のブロック８１２に
一般的な形で示されている１つ以上の記録装置から構成
される。記録装置８１２は専門家によく知られている、
フロッピーディスク、ハードディスク、光磁気ディス
ク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープなど多くの不揮発性記録
装置により構成することができる。８０４から８１２の
それぞれの構成要素は、通常、１つ以上の装置に、デー
タバス、アドレスバス、制御バスから構成される、バス
８１４を使用して接続される。

【０１１１】ビデオインターフェース８１０はビデオデ
ィスプレイ８１６に接続されており、表示するビデオ信
号をコンピュータ８０２からビデオディスプレイ８１６
に出力する。コンピュータを操作するためのユーザの入
力は１つ以上の入力装置８０８ｂにより入力される。操
作者はたとえばキーボード、あるいはマウスのようなポ
インティングデバイスを入力装置として使用可能であ
る。

【０１１２】システム８００は単に説明の目的で用いら
れるものであり、これ以外のシステム構成もこの発明の
精神及び範囲から逸脱せずに用いることができる。この
実施の形態が実行される典型的なコンピュータとして
は、ＩＢＭ−ＰＣ／ＡＴおよび互換機、マッキントッシ
ュ・ファミリーのＰＣや、ＳＵＮのSparc Station相当
のものがある。これらのコンピュータは発明の実施の形
態が実行されるであろうコンピュータの例にすぎない。
通常、今後記述される実施の形態における処理はコンピ
ュータ用メディアとして（一般的な形で図８の８１２に
示されるような）ハードディスク、に記録されたソフト
ウェアあるいはプログラムであり、プロセッサ８０４に
より制御されたり、読み込まれたりする。プログラム、
ピクセルデータおよびネットワークから取り込まれたデ
ータの中間記憶は、おそらくハードディスク８１２に接
続されているであろう半導体メモリ８０６によって実現
される。

【０１１３】ある場合には、プログラムはＣＤ−ＲＯＭ
あるいはフロッピーディスク（いずれもブロック８１２
に一般的な形で示されている）に符号化されたものとし
てユーザが与えることもできるし、また代わりに、たと
えばコンピュータに接続されたモデムによって、ネット
ワークから読み出すこともできる。さらに、ソフトウェ
アは磁気テープ、ＲＯＭあるいは集積回路、光磁気ディ
スク、コンピュータとほかの装置間の無線あるいは赤外
線伝送チャネル、ＰＣＭＩＣＡのようなコンピュータ用
カード、ウェブサイトや電子メール等を含むインターネ
ット及びイントラネットのような読み出し可能な各種メ
ディアからコンピュータシステム８００にロードするこ
とも可能である。尚、これらは単にコンピュータで読み
とり可能なメディアの例にすぎず、コンピュータで読み
出し可能なほかのメディアも発明の範囲及び精神から逸
脱しない範囲で利用が可能である。

【０１１４】以上は、本発明におけるいくつかの実施の
形態を示したにすぎず、発明の範囲と精神から逸脱しな
い範囲で当業者は修正や変更を加えることも可能であ
る。従って、上述した実施の形態はあらゆる面で説明の
ためのものであり、これに制限されるものでない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本特許出願で説明する画像の表現技術
を示す高レベルのブロック図である。

【図２】図２は、本特許出願で説明する分割を示す図で
ある。

【図３】図３は、本特許出願で説明する画像の表現、す
なわち符号化の方法の示すフローチャートである。

【図４】図４は、図３における一領域の符号化ステップ
を示す詳細なフローチャートである。

【図５】図５は、図３の方法に従って生成される画像の
符号化表現の復号化の方法を示すフローチャートであ
る。

【図６】図６は、図５における一領域の復号化の段階を
示す詳細なフローチャートである。

【図７】図７は、図３の符号化および復号化方法におけ
る、２次元８係数の領域の処理を示す図である。

【図８】図８は、汎用コンピュータのブロック図であ
る。

【図９】図９は、本特許の応用で述べられている画像の
表現方法、すなわち符号化の別の方法を示すフローチャ
ートである。

【図１０】図１０は、本特許の応用で述べられている画
像の表現方法、すなわち符号化の別の方法を示すフロー
チャートである。

【図１１】図１１は、本特許の応用で述べられている画
像の表現方法、すなわち符号化の別の方法を示すフロー
チャートである。

【図１２】図１２は、本特許の応用で述べられている画
像の表現方法、すなわち符号化の別の方法を示すフロー
チャートである。

【図１３】図１３は、ウェーブレット変換係数符号化器
の構成を示す図である。

【図１４】図１４は、第１レベルの離散ウェーブレット
変換処理を示す図である。

【図１５】図１５は、第２レベルの離散ウェーブレット
変換処理を示す図である。

【図１６】図１６は、フルレベルの離散ウェーブレット
変換処理を示す図である。

【図１７】図１７は、ブロック符号化処理を示す図であ
る。

【図１８】図１８は、４×４ブロックの符号化方法の一
例を示す図である。

【図１９】図１９は、符号化の方法論を示す図である。

【図２０】図２０は、係数の出力処理を示す図である。

【図２１】図２１は、第１、第２、第３の好適な実施の
形態において用いられている分割ツリーを示す図であ
る。

【図２２】図２２は、第１の好適な実施の形態における
係数符号化器の構造を示す図である。

【図２３】図２３は、第１の好適な実施の形態における
ツリー構築部の構造を示す図である。

【図２４】図２４は、第１の好適な実施の形態における
端ノード符号化器の構造を示す図である。

【図２５】図２５は、第１の好適な実施の形態における
ゼロ上位ビットの判定部の構造を示す図である。

【図２６】図２６は、第１の好適な実施の形態における
ツリー符号化器の構造を示す図である。

【図２７】図２７は、第２の好適な実施の形態において
用いられる、係数をグループ化する分割を示す図であ
る。

【図２８】図２８は、第２の好適な実施の形態における
符号化器の構造を示す図である。

【図２９】図２９は、単一のビットプレーン部の構造を
示す図である。

【図３０】図３０は、第２の好適な実施の形態におけ
る、符号化器の統合化ロジックの構造を示す図である。

【図３１】図３１は、図３０のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ開始
点抽出器の構造を示す図である。

【図３２】図３２は、図３０の結合部の構造を示す図で
ある。

【図３３】図３３は、第３の好適な実施の形態における
係数符号化器の構造を示す図である。

【図３４】図３４は、図３３の係数符号化器で用いられ
るピクセル統合化器を示す図である。

【図３５】図３５は、第１の好適な実施の形態における
一連の係数を符号化するフローチャートである。

【図３６】図３６は、第２の好適な実施の形態における
一連の係数から符号化されたビットストリームを生成す
るフローチャートである。

【図３７】図３７は、第３の好適な実施の形態における
一連の係数から符号化されたビットストリームを生成す
るフローチャートである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000001007 キヤノン株式会社東京都大田区下丸子３丁目30番２号 (72)発明者ドミニックウィップオーストラリア国 2113 ニューサウスウェールズ州，ノースライド，トーマスホルトドライブ１キヤノンインフォメーションシステムズリサーチオーストラリアプロプライエタリーリミテツド内 (72)発明者テレバーロバートエルボーンオーストラリア国 2113 ニューサウスウェールズ州，ノースライド，トーマスホルトドライブ１キヤノンインフォメーションシステムズリサーチオーストラリアプロプライエタリーリミテツド内 (72)発明者ハイレンパテルオーストラリア国 2113 ニューサウスウェールズ州，ノースライド，トーマスホルトドライブ１キヤノンインフォメーションシステムズリサーチオーストラリアプロプライエタリーリミテツド内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定サイズの係数列をその係数のコンパ
クト表現に符号化する装置であって、係数値を表す端ノード、および現在の内部ノードの端ノ
ードと子ノードとを符号化するために必要なビット数を
表す内部ノードを持つ係数のツリー表現を構築するツリ
ー構築手段と、前記係数の前記コンパクト表現を含むデータストリーム
を生成するために前記構築されたツリー表現を符号化す
るツリー符号化手段とを備えることを特徴とする符号化
装置。
【請求項２】前記ツリー表現を記憶するための前記ツ
リー構築手段と前記ツリー符号化手段とを相互結合して
いるツリーバッファ手段をさらに具備することを特徴と
する請求項第１項記載の符号化装置。
【請求項３】前記ツリーバッファ手段は少なくとも２
つのツリー表現を記憶する手段を具備するとともに、そ
のツリーバッファ手段は、前記ツリー構築手段によって
前もって生成された前記ツリー表現の第２番目を読み出
す間に、前記ツリー表現の第１番目を作成することを特
徴とする請求項第２項記載の装置。
【請求項４】前記係数はウェーブレット係数を含むこ
とを特徴とする請求項第１項記載の装置。
【請求項５】所定サイズの係数列をその係数のコンパ
クト表現に符号化する方法であって、係数値を表す端ノ
ード、および現在の内部ノードの端ノードと子ノードと
を符号化するために必要なビット数を表す内部ノードを
持つ係数のツリー表現を構築し、前記係数の前記コンパクト表現を含むデータストリーム
を生成するために前記構築されたツリー表現を符号化す
る符号方法。
【請求項６】当該構築ステップは最下位の端ノードか
ら下位優先の順で当該ツリーを構築することを特徴とす
る請求項第５項記載の方法。
【請求項７】前記符号化ステップが前記データストリ
ームを生成するために広がり優先の順で前記ツリー表現
を符号化することを特徴とする請求項第５項記載の方
法。
【請求項８】前記係数列を複数の係数グループに分割
し、前記構築ステップは前記複数の係数グループを順に走査
し、1つの端ノードにおけるグループの係数値をそれぞ
れのグループ毎に記憶し、グループの係数の最上位ビットをそれぞれのグループに
対して決定し、前記内部ノードにそれを記憶するステッ
プを有する請求項第５項記載の符号化方法。
【請求項９】所定サイズの係数列をその係数のコンパ
クト表現に符号化するためのコンピュータプログラムを
記憶するコンピュータ読み取り可能な媒体を含むコンピ
ュータプログラム製品であって、係数値を表す端ノード、および現在の内部ノードの端ノ
ードと子ノードとを符号化するために必要なビット数を
表す内部ノードを持つ係数のツリー表現を構築するツリ
ー構築手段と、前記係数の前記コンパクト表現を含むデータストリーム
を生成するために前記構築されたツリー表現を符号化す
るツリー符号化手段とを備えることを特徴とするコンピ
ュータプログラム製品。
【請求項１０】前記構築手段は最下位の端ノードから
下位優先の順で当該ツリーを構築することを特徴とする
請求項第９項記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１１】前記符号化手段が前記データストリー
ムを生成するために広がり優先の順で前記ツリー表現を
符号化することを特徴とする請求項第９項記載のコンピ
ュータプログラム製品。
【請求項１２】前記係数列を複数の係数グループに分
割し、前記構築手段は前記複数の係数グループを順に走査する
手段と、 1つの端ノードにおけるグループの係数値をそれぞれの
グループ毎に記憶する手段と、グループの係数の最上位ビットをそれぞれのグループに
対して決定し、前記内部ノードにそれを記憶する手段と
を有する請求項第９項記載のコンピュータプログラム製
品。
【請求項１３】係数から符号化済ビットストリームを
生成するための装置であって、前記係数列を入力するためのビットプレーン入力手段
と、前記ビットプレーン入力手段と相互接続されると共に互
いに相互接続され、あらかじめ決まったグループ数に前
記係数データを分離し、さらにそれぞれのグループ内の
係数を上位ゼロの部分と上位ゼロでない部分に分離し、
ビットプレーンごとに前記ビットデータをビットプレー
ンに出力し、さらに、前記グループ化を示す信号を出力
する、複数のビットデータ有効部と、前記符号化されたビットストリームを前記ビットデータ
有効部の出力からの連続したストリームへパックするパ
ッキングロジック手段とを具備することを特徴とする符
号化装置。
【請求項１４】前記係数はデータのウェーブレット分
解を含み、前記グループは前記のウェーブレット分解の
サブバンドを含むことを特徴とする請求項第１３項記載
の符号化装置。
【請求項１５】前記パッキングロジックはさらに、前
記グループをパックしてパックされたグループを生成す
るパッキング手段と、前記各グループ内で開始アドレス
を抽出するための開始アドレス抽出手段と、前記パッキ
ング手段と前記開始アドレス抽出手段に相互接続され、
前記パックされたグループを連続的な符号化されたビッ
トストリームにパックする結合手段とを備える請求項第
１３項記載の符号化装置。
【請求項１６】係数列から符号化されたビットストリ
ームを生成する方法であって、前記係数列を入力し、前
記係数データを所定数のビットプレーンへグループ化
し、それぞれのグループ内の前記係数を上位ゼロ部分と
上位ゼロビットではない部分へグループ化し、ビットプ
レーンのグループ内の前記係数列を出力し、各グループ
内の前記係数の前記グループ化を示すデータ有効ビット
を出力し、前記符号化済ビットストリームを生成するた
めに前記データ有効ビットを用いて係数列をパックする
符号化方法。
【請求項１７】前記係数はデータのウェーブレット分
解を含み、前記グループは前記のウェーブレット分解の
サブバンドを含むことを特徴とする請求項第１６項記載
の符号化方法。
【請求項１８】前記パッキングステップはさらに、前
記グループをパックしてパックされたグループを生成
し、前記各グループ内で開始アドレスを抽出し、前記パ
ックされたグループを結合し、前記符号化されたビット
ストリームを生成する第１６項記載の符号化方法。
【請求項１９】係数列から符号化されたビットストリ
ームを生成するためのコンピュータプログラムが記録さ
れたコンピュータで読みとり可能なメディアを含むコン
ピュータプログラム製品であって、前記係数列を入力す
る入力手段と、前記係数データを所定数のビットプレー
ンへグループ化する第1グループ手段と、それぞれのグ
ループ内の前記係数を上位ゼロ部分と上位ゼロビットで
はない部分へグループ化する第2グループ手段と、ビッ
トプレーンのグループ内の前記係数列を出力する出力手
段と、各グループ内の前記係数の前記グループ化を示す
データ有効ビットを出力する出力手段と、前記符号化済
ビットストリームを生成するために前記データ有効ビッ
トを用いて係数列をパックするパッキング手段とを含
む、コンピュータプログラム製品。
【請求項２０】前記係数はデータのウェーブレット分
解を含み、前記グループは前記のウェーブレット分解の
サブバンドを含むことを特徴とする請求項第１９項記載
のコンピュータプログラム製品。
【請求項２１】前記パッキング手段はさらに、前記グ
ループをパックしてパックされたグループを生成するパ
ッキング手段と、前記各グループ内で開始アドレスを抽
出する抽出手段と、前記パックされたグループを結合
し、前記符号化されたビットストリームを生成する結合
手段とを含む請求項第１９項記載のコンピュータプログ
ラム製品。
【請求項２２】各係数が所定のビット数で表現される
係数ストリームを含む係数列から符号化されたビットス
トリームを生成するための方法であって、前記係数であ
るビットプレーンを一度に入力し、前記ビットプレーン
からそれぞれの前記係数の最上位ビット決定し、最上位
ビットよりも小さな前記係数の部分を記憶し、前記最上
位ビットの決定および前記係数の前記部分を利用して、
インターリーブされた係数の大きさの部分と係数部分と
のストリームを含む、復号可能なインターリーブされた
コンパクトな形式の前記係数ストリームを符号化する符
号化する方法。
【請求項２３】係数列を符号化するための符号化装置
であって、前記係数列であるビットプレーンを一度に入
力する入力手段と、当該入力手段に相互接続され、前記
係数それぞれの最上位ビットを決定して記憶するビット
プレーンの大きさ決定する手段と、当該入力手段に相互
接続され、前記係数のより下位の係数を記憶するための
係数記憶手段と、前記係数記憶手段及び前記ビットプレ
ーンの大きさ決定手段に相互接続されて、値を読み込ん
でインターリーブされた係数の大きさを示す部分及び係
数部分のストリームを含む復号可能なインターリーブさ
れたコンパクトな形式の前記係数ストリームを生成する
ピクセルパッキング手段とを備える符号化装置。
【請求項２４】各係数が所定のビット数で表されている
係数ストリームを含む係数群を符号化するための、コン
ピュータで読みとり可能なメディアに記録されたプログ
ラムを含む、コンピュータプログラム製品であって、前
記係数であるビットプレーンを一度に入力する入力手段
と、前記ビットプレーンからそれぞれの前記係数の最上
位ビット決定する決定手段と、最上位ビットよりも小さ
な前記係数の部分を記憶する記憶手段と、前記最上位ビ
ットの決定および前記係数の前記部分を利用して、イン
ターリーブされた係数の大きさの部分と係数部分とのス
トリームを含む、復号可能なインターリーブされたコン
パクトな形式の前記係数ストリームを符号化する符号化
手段とを含むコンピュータプログラム製品。