JP2001054138A - カラー画像の符号化装置及び方法、カラー画像の復号化装置及び方法 - Google Patents
カラー画像の符号化装置及び方法、カラー画像の復号化装置及び方法Info
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- JP2001054138A JP2001054138A JP22922199A JP22922199A JP2001054138A JP 2001054138 A JP2001054138 A JP 2001054138A JP 22922199 A JP22922199 A JP 22922199A JP 22922199 A JP22922199 A JP 22922199A JP 2001054138 A JP2001054138 A JP 2001054138A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、再生画像品質を任意に制御し得る
可逆・準可逆符号化についての統一符号化を提案するこ
とを目的としている。 【解決手段】 ＲＧＢ信号を受信してカラー画像の符号
化を行うに当って、ＲＧＢ信号から中間結果成分ｘ
1 (0) 〜ｘ1 (2) を得た上で、出力成分Ｏ1 〜Ｏ3 を出
力する変換部と、当該成分Ｏ1 〜Ｏ3 を受信して出力成
分Ｏ'1 〜Ｏ'3 を出力する量子化器とをそなえる。
可逆・準可逆符号化についての統一符号化を提案するこ
とを目的としている。 【解決手段】 ＲＧＢ信号を受信してカラー画像の符号
化を行うに当って、ＲＧＢ信号から中間結果成分ｘ
1 (0) 〜ｘ1 (2) を得た上で、出力成分Ｏ1 〜Ｏ3 を出
力する変換部と、当該成分Ｏ1 〜Ｏ3 を受信して出力成
分Ｏ'1 〜Ｏ'3 を出力する量子化器とをそなえる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、再生画像品質を制
御できるカラー画像の符号化装置及び方法、カラー画像
の復号化装置及び方法に関する。
御できるカラー画像の符号化装置及び方法、カラー画像
の復号化装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】カラー画像符号化に用いられる非可逆、
可逆および準可逆圧縮のモデルを図９ないし図１１に示
す。
可逆および準可逆圧縮のモデルを図９ないし図１１に示
す。
【０００３】図９は、非可逆圧縮の場合のカラー静止画
像符号化の構成を示す。図中の符号３０はカラー変換
器、３１はＤＣＴ変換器、３２は量子化器、３３はエン
トロピー符号化器、３４，３６は夫々間引き処理部、３
５，３７は夫々色差信号(Chrominance) １と色差信号２
とに対応して輝度信号(Luminance) に対する処理（３
１，３２，３３）と同じ処理を行う処理部を表わしてい
る。
像符号化の構成を示す。図中の符号３０はカラー変換
器、３１はＤＣＴ変換器、３２は量子化器、３３はエン
トロピー符号化器、３４，３６は夫々間引き処理部、３
５，３７は夫々色差信号(Chrominance) １と色差信号２
とに対応して輝度信号(Luminance) に対する処理（３
１，３２，３３）と同じ処理を行う処理部を表わしてい
る。
【０００４】供給されるＲＧＢ信号は、カラー変換器３
０において輝度信号と２つの色差信号とに変換され、輝
度信号はＤＣＴ変換され、量子化され、エントロピー符
号化される。また２つの色差信号には、間引き処理が行
われて、以後、輝度信号と同じ処理が行われる。
０において輝度信号と２つの色差信号とに変換され、輝
度信号はＤＣＴ変換され、量子化され、エントロピー符
号化される。また２つの色差信号には、間引き処理が行
われて、以後、輝度信号と同じ処理が行われる。
【０００５】図９は、ＪＰＥＧ(Joint Photographic Ex
perts Group)のＤＣＴベース符号化などで採用されてい
る手法で、カラー変換／逆変換およびＤＣＴ変換／逆変
換における有限語長に伴う切り捨てや丸め誤差、量子化
ひずみ、色差成分の間引きなどによって復号器で再生さ
れるカラー画像出力には必ず歪みが加わる。同手法にお
いて採用されているカラー変換として、ＲＧＢ→ＹＵＶ
変換がある。同変換は、次の行列演算により実行され
る。ＹはLuminance に対応し、ＵはChrominance1 に対
応し、ＶはChrominance 2 に対応するものとして
perts Group)のＤＣＴベース符号化などで採用されてい
る手法で、カラー変換／逆変換およびＤＣＴ変換／逆変
換における有限語長に伴う切り捨てや丸め誤差、量子化
ひずみ、色差成分の間引きなどによって復号器で再生さ
れるカラー画像出力には必ず歪みが加わる。同手法にお
いて採用されているカラー変換として、ＲＧＢ→ＹＵＶ
変換がある。同変換は、次の行列演算により実行され
る。ＹはLuminance に対応し、ＵはChrominance1 に対
応し、ＶはChrominance 2 に対応するものとして
【０００６】
【数３】
【０００７】また、ＹＵＶ信号からＲＧＢ信号への逆変
換は上式行列の逆行列を用いて次式により与えられる。
換は上式行列の逆行列を用いて次式により与えられる。
【０００８】
【数４】
【０００９】図１０は、可逆圧縮の場合のカラー静止画
像符号化の構成を示す。図中の符号４０は予測符号化
部、４１はエントロピー符号化器、４２および４３は夫
々信号Ｇおよび信号Ｂに対応して信号Ｒに対する処理
（４０，４１）と同じ処理を行う処理部を表わしてい
る。
像符号化の構成を示す。図中の符号４０は予測符号化
部、４１はエントロピー符号化器、４２および４３は夫
々信号Ｇおよび信号Ｂに対応して信号Ｒに対する処理
（４０，４１）と同じ処理を行う処理部を表わしてい
る。
【００１０】供給されるＲＧＢ信号は、夫々、予測符号
化の処理が行われた後に、エントロピー符号化が行われ
る。
化の処理が行われた後に、エントロピー符号化が行われ
る。
【００１１】図１０は、ＪＰＥＧのLosslessモードで採
用されている手法で、加減算からなる予測演算では誤差
が生じないため、復号器で再生されるカラー画像出力は
無歪みである。
用されている手法で、加減算からなる予測演算では誤差
が生じないため、復号器で再生されるカラー画像出力は
無歪みである。
【００１２】図１１は、準可逆圧縮の場合のカラー静止
画像符号化の構成を示す。図中の符号５０はカラー変換
部、５１は予測符号化部、５２はエントロピー符号化
器、５３，５４は夫々色差信号１と色差信号２とに対応
して輝度信号に対する処理（５１，５２）と同じ処理を
行う処理部を表わしている。また５５はレベル調整部、
５６は逆カラー変換部、５７はエラー評価器を表わして
いる。
画像符号化の構成を示す。図中の符号５０はカラー変換
部、５１は予測符号化部、５２はエントロピー符号化
器、５３，５４は夫々色差信号１と色差信号２とに対応
して輝度信号に対する処理（５１，５２）と同じ処理を
行う処理部を表わしている。また５５はレベル調整部、
５６は逆カラー変換部、５７はエラー評価器を表わして
いる。
【００１３】供給されるＲＧＢ信号はカラー変換部５０
において輝度信号と２つの色差信号とに変換される。そ
して夫々の３つの信号はレベル調整部５５、逆カラー変
換部５６をへて、エラー評価器５７に導びかれる。エラ
ー評価器５７においては、上記供給されるＲＧＢ信号も
入力され、逆カラー変換部５６からの信号と対応づけら
れて評価され、その評価結果を出力する。
において輝度信号と２つの色差信号とに変換される。そ
して夫々の３つの信号はレベル調整部５５、逆カラー変
換部５６をへて、エラー評価器５７に導びかれる。エラ
ー評価器５７においては、上記供給されるＲＧＢ信号も
入力され、逆カラー変換部５６からの信号と対応づけら
れて評価され、その評価結果を出力する。
【００１４】カラー変換部５０からの出力は、エラー評
価器５７からの評価結果と加算され、予測符号化部に導
びかれる。即ち、輝度信号に対応するものにおいては、
予測符号化部５１において予測信号との差を得て量子化
される処理をへて、量子化結果をエントロピー符号化器
５２にて符号化されて出力される。
価器５７からの評価結果と加算され、予測符号化部に導
びかれる。即ち、輝度信号に対応するものにおいては、
予測符号化部５１において予測信号との差を得て量子化
される処理をへて、量子化結果をエントロピー符号化器
５２にて符号化されて出力される。
【００１５】図１１は、準可逆圧縮モデルであり、カラ
ー変換により入力信号のエントロピーが減少し、可逆モ
デルと比較して圧縮率を向上させることができる。
ー変換により入力信号のエントロピーが減少し、可逆モ
デルと比較して圧縮率を向上させることができる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９の
場合逆変換行列の変換係数は有限語長化されていること
から、式(2) の変換式において、入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂは
完全に復元されない。また、式(1),(2) においては有限
語長の乗加減算により誤差が生じる。
場合逆変換行列の変換係数は有限語長化されていること
から、式(2) の変換式において、入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂは
完全に復元されない。また、式(1),(2) においては有限
語長の乗加減算により誤差が生じる。
【００１７】この構成においてはＲＧＢ信号が完全に再
生されないが、１）カラー変換、および２）量子化によ
り、入力信号のエントロピーが低減され、圧縮率を向上
させることができる。カラー変換においてはＲＧＢ信号
間にある冗長性を減少させ、量子化においては信号のレ
ベル数および頻度分布を変化させることにより、エント
ロピーを減少させる。
生されないが、１）カラー変換、および２）量子化によ
り、入力信号のエントロピーが低減され、圧縮率を向上
させることができる。カラー変換においてはＲＧＢ信号
間にある冗長性を減少させ、量子化においては信号のレ
ベル数および頻度分布を変化させることにより、エント
ロピーを減少させる。
【００１８】また図１０の場合、ＲＧＢ信号間に冗長性
があり、また可逆性を保証するために量子化は行えない
ことから圧縮率の向上には限界がある。更に図１１の場
合、カラー変換を用いていることから歪みは避けられな
いが、復号画像に発生する歪みが原画像の画素値に対し
て±１に抑えられ、かつひずみが加わる画素数が最小と
なるように制御される。
があり、また可逆性を保証するために量子化は行えない
ことから圧縮率の向上には限界がある。更に図１１の場
合、カラー変換を用いていることから歪みは避けられな
いが、復号画像に発生する歪みが原画像の画素値に対し
て±１に抑えられ、かつひずみが加わる画素数が最小と
なるように制御される。
【００１９】本発明は、再生画像品質を任意に制御し得
る可逆・準可逆符号化についての統一符号化を提案する
ことを目的としている。
る可逆・準可逆符号化についての統一符号化を提案する
ことを目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】図１１の準可逆圧縮モデ
ルでは、再生画像に発生する歪みを原画像の画素値に対
して±１以内に抑えかつ歪みが加わる画素数が最小とな
るような準可逆アルゴリズムを提案しており、画素単位
で歪みの大きさを制限することが可能である。しかし、
画像符号化に要求される品質はアプリケーションによっ
て異なり、符号化アルゴリズムによって任意に歪みを制
御できることが望ましい。
ルでは、再生画像に発生する歪みを原画像の画素値に対
して±１以内に抑えかつ歪みが加わる画素数が最小とな
るような準可逆アルゴリズムを提案しており、画素単位
で歪みの大きさを制限することが可能である。しかし、
画像符号化に要求される品質はアプリケーションによっ
て異なり、符号化アルゴリズムによって任意に歪みを制
御できることが望ましい。
【００２１】本発明においては、再生画像に発生する歪
みを原画像の画素値に対して任意の値±ｐ以内に制御可
能な準可逆処理を提案する。また、各画素の歪みを任意
の値±ｐ以内に抑える拘束条件のもと、出力信号のエン
トロピーおよび再生誤差のパワーを小さくする制御処理
を新たに提案する。さらに、先に提案したカラー可逆変
換と組み合わせることにより、可逆と準可逆符号化とを
統一した処理で実現するようにする。
みを原画像の画素値に対して任意の値±ｐ以内に制御可
能な準可逆処理を提案する。また、各画素の歪みを任意
の値±ｐ以内に抑える拘束条件のもと、出力信号のエン
トロピーおよび再生誤差のパワーを小さくする制御処理
を新たに提案する。さらに、先に提案したカラー可逆変
換と組み合わせることにより、可逆と準可逆符号化とを
統一した処理で実現するようにする。
【００２２】
【発明の実施の形態】可逆および準可逆符号化を統一し
たシステムで実現するために、先に提案した可逆カラー
変換器［特願平11-8717 ］に量子化器を付加した構成を
考える。図１は本発明の実施例構成図を示す。図１にお
いて、符号１は可逆カラー変換器、２は量子化器、３は
予測処理部、４はエントロピー符号化器を、５，６は夫
々信号Ｏ'2,Ｏ'3 に対応して信号Ｏ'1 に対する処理部
と同じ処理を行う処理部を表わしている。
たシステムで実現するために、先に提案した可逆カラー
変換器［特願平11-8717 ］に量子化器を付加した構成を
考える。図１は本発明の実施例構成図を示す。図１にお
いて、符号１は可逆カラー変換器、２は量子化器、３は
予測処理部、４はエントロピー符号化器を、５，６は夫
々信号Ｏ'2,Ｏ'3 に対応して信号Ｏ'1 に対する処理部
と同じ処理を行う処理部を表わしている。
【００２３】量子化器２は、可逆カラー変換器１の各出
力Ｏ1,Ｏ2,Ｏ3 をそれぞれ量子化してＯ'1 〜Ｏ'3 を得
る。また予測処理部３は、直前のＯ'1 を保持しておき
新しいＯ'1 との差をエントロピー符号化器４に出力し
た上で、新しいＯ'1 を次回の予測に利用するようにす
る。量子化により原画像は完全に再生されないものの、
量子化器出力信号のエントロピーが低減され圧縮率が向
上する。量子化ステップサイズ制御器（図示せず）は、
復号画像に発生するひずみを原画像の画素値に対して±
ｐ以内に抑える拘束条件のもと、出力信号のエントロピ
ーまたは再生誤差のパワーを小さくするように量子化ス
テップサイズを選択する。図８に示すように、予測誤差
のエントロピーまたは再生誤差のパワーのいずれを小さ
くするかによって構成は異なる。
力Ｏ1,Ｏ2,Ｏ3 をそれぞれ量子化してＯ'1 〜Ｏ'3 を得
る。また予測処理部３は、直前のＯ'1 を保持しておき
新しいＯ'1 との差をエントロピー符号化器４に出力し
た上で、新しいＯ'1 を次回の予測に利用するようにす
る。量子化により原画像は完全に再生されないものの、
量子化器出力信号のエントロピーが低減され圧縮率が向
上する。量子化ステップサイズ制御器（図示せず）は、
復号画像に発生するひずみを原画像の画素値に対して±
ｐ以内に抑える拘束条件のもと、出力信号のエントロピ
ーまたは再生誤差のパワーを小さくするように量子化ス
テップサイズを選択する。図８に示すように、予測誤差
のエントロピーまたは再生誤差のパワーのいずれを小さ
くするかによって構成は異なる。
【００２４】（Ａ）可逆カラー変換・逆変換（特願平11
-8717 にも示す) ［変換手順］ ステップ１：
-8717 にも示す) ［変換手順］ ステップ１：
【００２５】
【数５】
【００２６】ステップ２：
【００２７】
【数６】
【００２８】但し、
【００２９】
【数７】
【００３０】はｘを超えない最大の整数を表す。このと
き変換係数すなわち出力信号は Ｏ1 ＝ｘ1 (0) (8) Ｏ2 ＝ｘ2 (0) (9) Ｏ3 ＝ｘ2 (1) (10) で与えられ、それぞれ、入力信号の平均、傾きの平均、
傾きの差分を表す。
き変換係数すなわち出力信号は Ｏ1 ＝ｘ1 (0) (8) Ｏ2 ＝ｘ2 (0) (9) Ｏ3 ＝ｘ2 (1) (10) で与えられ、それぞれ、入力信号の平均、傾きの平均、
傾きの差分を表す。
【００３１】［逆変換手順］変換係数（Ｏ1,Ｏ2,Ｏ3 ）
から入力信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を求める手順は以下のよう
に与えられる。
から入力信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を求める手順は以下のよう
に与えられる。
【００３２】ステップ３：
【００３３】
【数８】
【００３４】ステップ４：
【００３５】
【数９】
【００３６】（Ｂ）量子化器 本発明においては、図２に示すミッドトレッド型の如き
一様量子化器を用いる。カラー可逆変換の出力信号すな
わち量子化器への入力信号Ｏi に対して、出力信号Ｏ'
i は次式で表される。
一様量子化器を用いる。カラー可逆変換の出力信号すな
わち量子化器への入力信号Ｏi に対して、出力信号Ｏ'
i は次式で表される。
【００３７】
【数１０】
【００３８】但し、Δi は正の整数で、Ｏi の量子化ス
テップサイズを表す。また、逆量子化は Ｏ″i ＝(2Δi ＋1)Ｏ'i (18) により計算される。逆量子化後の信号Ｏ″i とカラー可
逆変換器の出力Ｏi には Ｏ″i −Δi ＜Ｏi ＜Ｏ″i ＋Δi (19) の関係が成立し、図２の量子化器による量子化誤差は±
Δi 以内となる。
テップサイズを表す。また、逆量子化は Ｏ″i ＝(2Δi ＋1)Ｏ'i (18) により計算される。逆量子化後の信号Ｏ″i とカラー可
逆変換器の出力Ｏi には Ｏ″i −Δi ＜Ｏi ＜Ｏ″i ＋Δi (19) の関係が成立し、図２の量子化器による量子化誤差は±
Δi 以内となる。
【００３９】（Ｃ）再生画像と原画像との誤差に関する
解析 再生画像は、式(18)の逆量子化信号を式(11)-(16) によ
り逆変換することにより得られる。ここで、再生画像と
原画像との誤差について検討する。逆量子化後の信号
Ｏ″i とカラー可逆変換器の出力Ｏi の誤差すなわち量
子化誤差をδi とし次式で定義する。
解析 再生画像は、式(18)の逆量子化信号を式(11)-(16) によ
り逆変換することにより得られる。ここで、再生画像と
原画像との誤差について検討する。逆量子化後の信号
Ｏ″i とカラー可逆変換器の出力Ｏi の誤差すなわち量
子化誤差をδi とし次式で定義する。
【００４０】 δi ＝Ｏ″i −Ｏi (20) 式(19)より、δi は−Δi ＜δi ＜Δi の範囲の値とな
る。このとき、再生画像Ｒ′，Ｇ′、Ｂ′は次式で書き
表せる。
る。このとき、再生画像Ｒ′，Ｇ′、Ｂ′は次式で書き
表せる。
【００４１】 Ｒ′＝Ｒ＋ｐ1 （δ1,δ2,δ3 ） (21) Ｇ′＝Ｇ＋ｐ2 （δ1,δ2,δ3 ） (22) Ｂ′＝Ｇ＋ｐ3 （δ1,δ2,δ3 ） (23) ここで、ｐi （δ1,δ2,δ3 ）は再生誤差すなわち再生
画像と原画像の誤差で次式で与えられる。
画像と原画像の誤差で次式で与えられる。
【００４２】
【数１１】
【００４３】ここでｍ，ｎは整数、量子化ステップサイ
ズがΔi のとき最大誤差は ｐi ＝ Max｜ｐi （δ1,δ2,δ3 ）｜ (29) for δi ＝−Δi,…, Δi ｉ＝1,2,3 で求まり、再生誤差を最大ｐ以内に抑えるためには ｐ ＝ Max（ｐ1,ｐ2,ｐ3 ） (30) となるようにΔ1,Δ2,Δ3 を設定すれば良い。但し、｜
ｘ｜はｘの絶対値を表わす。例として、ｐ＝１およびｐ
＝２の場合の（Δ1,Δ2,Δ3 ）と対応する最大誤差（ｐ
1,ｐ2,ｐ3 ）を示すと、 １）ｐ＝１の場合
ズがΔi のとき最大誤差は ｐi ＝ Max｜ｐi （δ1,δ2,δ3 ）｜ (29) for δi ＝−Δi,…, Δi ｉ＝1,2,3 で求まり、再生誤差を最大ｐ以内に抑えるためには ｐ ＝ Max（ｐ1,ｐ2,ｐ3 ） (30) となるようにΔ1,Δ2,Δ3 を設定すれば良い。但し、｜
ｘ｜はｘの絶対値を表わす。例として、ｐ＝１およびｐ
＝２の場合の（Δ1,Δ2,Δ3 ）と対応する最大誤差（ｐ
1,ｐ2,ｐ3 ）を示すと、 １）ｐ＝１の場合
【００４４】
【数１２】
【００４５】の６通りのパターンが存在し、いずれの場
合も再生誤差を±１以内に抑えることができる。
合も再生誤差を±１以内に抑えることができる。
【００４６】２）ｐ＝２の場合、 ｐ＝２の場合には、以下の１４通りのパターンが存在す
る。
る。
【００４７】
【数１３】
【００４８】ｐ＞３の場合も同様に式(30)の関係式を満
たすように（Δ1,Δ2,Δ3 ）を設定することにより、再
生誤差を±ｐ以内に抑えることが可能となる。なお、可
逆符号化は（Δ1,Δ2,Δ3 ）＝（０，０，０）と設定す
ることにより実現できる。
たすように（Δ1,Δ2,Δ3 ）を設定することにより、再
生誤差を±ｐ以内に抑えることが可能となる。なお、可
逆符号化は（Δ1,Δ2,Δ3 ）＝（０，０，０）と設定す
ることにより実現できる。
【００４９】（Ｄ）量子化ステップサイズ制御器 再生誤差を±ｐ以内に抑え得るステップサイズ（Δ1,Δ
2,Δ3 ）は何種類か存在する。そこで、適切なステップ
サイズ（Δ1,Δ2,Δ3 ）を選択するための評価基準を定
義する。ここでは、以下の２つの量のいずれかの最小化
を評価基準として採用する。
2,Δ3 ）は何種類か存在する。そこで、適切なステップ
サイズ（Δ1,Δ2,Δ3 ）を選択するための評価基準を定
義する。ここでは、以下の２つの量のいずれかの最小化
を評価基準として採用する。
【００５０】１．予測誤差のエントロピー ２．再生誤差のパワー 以上の評価量に基づく構成を図３および図４に示す。図
中の符号１ないし４は図１に対応し、１０はエントロピ
ー計算器、２０は逆量子化器、２１は逆カラー変換器、
２２はエラー評価器を表わしている。これらの評価量は
基本的に一致したステップサイズを与えることはないた
め、いずれの評価基準を選択するかは決定しなければな
らない。以下に、ステップサイズの設定手順を示す。
中の符号１ないし４は図１に対応し、１０はエントロピ
ー計算器、２０は逆量子化器、２１は逆カラー変換器、
２２はエラー評価器を表わしている。これらの評価量は
基本的に一致したステップサイズを与えることはないた
め、いずれの評価基準を選択するかは決定しなければな
らない。以下に、ステップサイズの設定手順を示す。
【００５１】（Ｅ）ステップサイズの設定手順 １）復号画像に発生する歪みを原画像の画素値に対して
どのくらいまで許容するかを決定する。すなわちｐを設
定する。
どのくらいまで許容するかを決定する。すなわちｐを設
定する。
【００５２】２）式(30)の拘束条件のもと、選択した評
価基準を最小とするステップサイズを採用する。以上の
手順により復号画像に発生するひずみを原画像の画素値
に対して±ｐに抑える拘束条件のもと、出力信号のエン
トロピーあるいは再生誤差のパワーを小さくするように
量子化ステップサイズを制御することが可能となる。な
お、付加情報はステップサイズΔ1,Δ2,Δ3 のみで、オ
ーバーヘッドは小さい。
価基準を最小とするステップサイズを採用する。以上の
手順により復号画像に発生するひずみを原画像の画素値
に対して±ｐに抑える拘束条件のもと、出力信号のエン
トロピーあるいは再生誤差のパワーを小さくするように
量子化ステップサイズを制御することが可能となる。な
お、付加情報はステップサイズΔ1,Δ2,Δ3 のみで、オ
ーバーヘッドは小さい。
【００５３】（Ｆ）符号化特性 本発明の場合の有効性を検証するために、図５に示す寺
院画像に対してシミュレーションを行った。表１に、再
生画像に発生する歪みをｐ＝１に設定したときの再生誤
差の分布を示した。
院画像に対してシミュレーションを行った。表１に、再
生画像に発生する歪みをｐ＝１に設定したときの再生誤
差の分布を示した。
【００５４】
【表１】
【００５５】ここで、ＳＮＲ（ＳＮ比）は次式により計
算した。
算した。
【００５６】
【数１４】
【００５７】但し、σ2 R,σ2 G,σ2 BはそれぞれＲＧＢ信
号各成分の再生誤差のパワーを示す。なお、予測器は計
算量を考慮して、すべてLossless JPEG の７番目の予測
器（直前と直上の画素の平均）に固定した。
号各成分の再生誤差のパワーを示す。なお、予測器は計
算量を考慮して、すべてLossless JPEG の７番目の予測
器（直前と直上の画素の平均）に固定した。
【００５８】表１より、再生誤差が±１以内に抑えられ
ていることが確認できる。また、Δ 1 Δ2Δ3 の変化に
伴い予測誤差のエントロピーおよび再生画像のＳＮ比が
変化することがわかる。
ていることが確認できる。また、Δ 1 Δ2Δ3 の変化に
伴い予測誤差のエントロピーおよび再生画像のＳＮ比が
変化することがわかる。
【００５９】表１より、ステップサイズ選択の評価基準
として予測誤差のエントロピーの最小化を選択した場合
には （Δ1,Δ2,Δ3 ）＝(0,0,4) が、再生誤差のパワーの最小化すなわちＳＮ比の最大化
を選択した場合には （Δ1,Δ2,Δ3 ）＝(0,0,1) が選択されることがわかる。
として予測誤差のエントロピーの最小化を選択した場合
には （Δ1,Δ2,Δ3 ）＝(0,0,4) が、再生誤差のパワーの最小化すなわちＳＮ比の最大化
を選択した場合には （Δ1,Δ2,Δ3 ）＝(0,0,1) が選択されることがわかる。
【００６０】図６は、２つの評価基準、すなわち予測誤
差のエントロピー(Eval. 1) および再生誤差のパワー(E
val. 2) を最小にする評価基準のもと得られた歪みｐ対
エントロピーの特性を示している。
差のエントロピー(Eval. 1) および再生誤差のパワー(E
val. 2) を最小にする評価基準のもと得られた歪みｐ対
エントロピーの特性を示している。
【００６１】図６より、歪みを大きくすることによるエ
ントロピーの減少が確認できる。また、歪みｐを一定に
保ったままエントロピーの増減を制御できることがわか
る。なお、ＹＵＶ変換は浮動小数点演算により計算した
場合、再生画像に±１の誤差が生じることが知られてい
ることから、ｐ＝１に示した。
ントロピーの減少が確認できる。また、歪みｐを一定に
保ったままエントロピーの増減を制御できることがわか
る。なお、ＹＵＶ変換は浮動小数点演算により計算した
場合、再生画像に±１の誤差が生じることが知られてい
ることから、ｐ＝１に示した。
【００６２】図６より、評価基準としてエントロピーの
最小化を選択した場合、ｐ＝１における提案法のエント
ロピーはＹＵＶ変換とほぼ同等の値を示すことがわか
る。
最小化を選択した場合、ｐ＝１における提案法のエント
ロピーはＹＵＶ変換とほぼ同等の値を示すことがわか
る。
【００６３】図７は、先の２つの評価基準のもと得られ
た歪みｐ対ＳＮ比の特性を示してある。
た歪みｐ対ＳＮ比の特性を示してある。
【００６４】図７より、評価基準として再生誤差のパワ
ーの最小化を選択した場合には、ＳＮ比を高く保つこと
が可能であることが確認できる。また同じ歪みを許容し
た場合すなわちｐ＝１の場合には、ＹＵＶ変換を用いた
場合よりもＳＮ比が高いことがわかる。
ーの最小化を選択した場合には、ＳＮ比を高く保つこと
が可能であることが確認できる。また同じ歪みを許容し
た場合すなわちｐ＝１の場合には、ＹＵＶ変換を用いた
場合よりもＳＮ比が高いことがわかる。
【００６５】図８は、２つの評価基準のもと得られたエ
ントロピー対ＳＮ比の特性を示してある。図８より、本
発明の場合はＹＵＶ変換を用いた場合より若干符号化特
性が劣ることが確認される。しかしながら、本発明では
可逆から準可逆まで任意に再生誤差の歪みを制御でき、
要求される品質に応じた符号化が可能である等、利点は
大きい。なお、本例題では計算量を考慮して予測器とし
てＤＰＣＭを用いたが、その他のモノクロ画像を対象と
した高能率可逆符号化法を用いることで、符号化特性を
向上させることができる。
ントロピー対ＳＮ比の特性を示してある。図８より、本
発明の場合はＹＵＶ変換を用いた場合より若干符号化特
性が劣ることが確認される。しかしながら、本発明では
可逆から準可逆まで任意に再生誤差の歪みを制御でき、
要求される品質に応じた符号化が可能である等、利点は
大きい。なお、本例題では計算量を考慮して予測器とし
てＤＰＣＭを用いたが、その他のモノクロ画像を対象と
した高能率可逆符号化法を用いることで、符号化特性を
向上させることができる。
【００６６】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、カ
ラー静止画像を対象とした可逆・準可逆符号化を連続的
に制御しうる符号化法を提案することができた。準可逆
符号化においては、復号画像に発生するひずみを原画像
の画素値に対して±ｐに抑える拘束条件のもと、予測誤
差のエントロピーまたは再生誤差のパワーを小さくする
ように量子化ステップサイズを制御することが可能であ
り、シミュレーションにより有効性を検証した。
ラー静止画像を対象とした可逆・準可逆符号化を連続的
に制御しうる符号化法を提案することができた。準可逆
符号化においては、復号画像に発生するひずみを原画像
の画素値に対して±ｐに抑える拘束条件のもと、予測誤
差のエントロピーまたは再生誤差のパワーを小さくする
ように量子化ステップサイズを制御することが可能であ
り、シミュレーションにより有効性を検証した。
【００６７】なお、本発明の特徴として、 （１）統一したアルゴリズムによる可逆・準可逆符号化
の実現 （２）可逆符号化における高い圧縮率の実現 （３）濃淡画像を対象とした可逆符号化との互換性の実
現 （４）準可逆符号化における再生画像品質の可制御性の
実現 （５）少ない付加情報量で足りること などが挙げられる。
の実現 （２）可逆符号化における高い圧縮率の実現 （３）濃淡画像を対象とした可逆符号化との互換性の実
現 （４）準可逆符号化における再生画像品質の可制御性の
実現 （５）少ない付加情報量で足りること などが挙げられる。
【図１】本発明の実施例構成図を示す。
【図２】量子化器の特性を示す。
【図３】エントロピーの最小化による制御例を示す。
【図４】再生誤差の最小化による制御例を示す。
【図５】処理対象の画像を示す。
【図６】歪みｐ対エントロピー特性を示す。
【図７】歪みｐ対ＳＮ比特性を示す。
【図８】エントロピー対ＳＮ比特性を示す。
【図９】非可逆圧縮の場合の従来例を示す。
【図１０】可逆圧縮の場合の従来例を示す。
【図１１】準可逆圧縮の場合の従来例を示す。
１ 可逆カラー変換器 ２ 量子化器 ３ 予測処理部 ４ エントロピー符号化器 １０ エントロピー計算器 ２０ 逆量子化器 ２１ 逆カラー変換器 ２２ エラー評価器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 純司 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5C057 AA11 BA14 CE06 DA02 DA03 EA01 EA02 EL01 EM09 EM13 GE08 GF03 GJ02 5C059 KK25 KK39 MA00 MA23 MA45 MC33 MC35 MC38 PP15 TA30 TA53 TC08 TC22 TD14 UA02 UA05 5C078 AA09 BA32 BA57 CA00 CA22 DA01 DA02 5J064 AA01 BA09 BA16 BB03 BB14 BC16
Claims (8)
- 【請求項１】 ＲＧＢを入力とするカラー画像の符号化
装置において、 ＲＧＢの平均をｘ1 (0) Ｇ−Ｒの差分をｘ1 (1) Ｂ−Ｇの差分をｘ1 (2) とした中間結果成分ｘ1 (0) 〜ｘ1 (2) を得た上で ｘ1 (1) とｘ1 (2) の平均をＯ2 ｘ1 (2) とｘ1 (1) の差分をＯ3 ｘ1 (0) をＯ1 とした出力成分Ｏ1 〜Ｏ3 を出力とする変換部と、 当該成分Ｏ1 〜Ｏ3 が入力されて、 【数１】 （但し、Δi は正の整数でＯi の量子化ステップサイズ
を表わす）とした出力成分Ｏ'1 〜Ｏ'3 を出力する量子
化器とをそなえると共に、 当該成分Ｏ'1 〜Ｏ'3 の夫々について予測処理を行う予
測処理部と当該予測処理部の出力を受けてエントロピー
符号化を行うエントロピー符号化器とを有することを特
徴とするカラー画像の符号化装置。 - 【請求項２】 前記予測処理部の出力を分岐して受取る
エントロピー計算器をそなえると共に当該エントロピー
計算器による評価結果にもとづいて前記量子化器におけ
る量子化ステップサイズを制御するようにしたことを特
徴とする請求項１記載のカラー画像の符号化装置。 - 【請求項３】 前記予測処理部の出力を分岐して受取る
逆量子化器と、 当該逆量子化器の出力にもとづいて逆カラー変換を行う
逆カラー変換器と、 当該逆カラー変換器の出力と前記ＲＧＢとを受取って、
エラー評価を行うエラー評価器とをそなえると共に、 当該エラー評価器による評価結果にもとづいて前記量子
化器における量子化ステップサイズを制御するようにし
たことを特徴とする請求項１記載のカラー画像の符号化
装置。 - 【請求項４】 ＲＧＢを出力とするカラー画像の復号化
装置において、 供給されてきた信号についてエントロピー復号を行うエ
ントロピー復号化器と、 当該エントロピー復号化器の出力にもとづいて、予測処
理を行って出力成分Ｏ'1 〜Ｏ'3 を出力する予測処理部
と、 当該成分Ｏ'1 〜Ｏ'3 を入力信号とし出力成分Ｏ1 〜Ｏ
3 を出力する逆量子化器と、 当該成分Ｏ2 とＯ3 とを入力とし中間結果成分ｘ1 (1)
とｘ1 (2) とを出力としかつ成分Ｏ1 と中間結果成分ｘ
1 (1) と中間結果成分ｘ1 (2) とを入力としＲＧＢを出
力とする逆変換部とを有することを特徴とするカラー画
像の復号化装置。 - 【請求項５】 ＲＧＢを入力とするカラー画像の符号化
方法において、 ＲＧＢの平均をｘ1 (0) Ｇ−Ｒの差分をｘ1 (1) Ｂ−Ｇの差分をｘ1 (2) とした中間結果成分ｘ1 (0) 〜ｘ1 (2) を得た上で ｘ1 (1) とｘ1 (2) の平均をＯ2 ｘ1 (2) とｘ1 (1) の差分をＯ3 ｘ1 (0) をＯ1 とした出力成分Ｏ1 〜Ｏ3 を出力とする変換処理を実行
し、当該成分Ｏ1 〜Ｏ3 が入力されて、 【数２】 （但し、Δi は正の整数でＯi の量子化ステップサイズ
を表わす）とした出力成分Ｏ'1 〜Ｏ'3 を出力する量子
化処理を実行し、 当該成分Ｏ'1 〜Ｏ'3 の夫々について予測処理を行う予
測処理と当該予測処理の出力を受けてエントロピー符号
化を行うようにしたことを特徴とするカラー画像の符号
化方法。 - 【請求項６】 前記予測処理の出力を分岐して受取って
エントロピー計算を実行し、 当該エントロピー計算による評価結果にもとづいて前記
量子化処理における量子化ステップサイズを制御するよ
うにしたことを特徴とする請求項５記載のカラー画像の
符号化方法。 - 【請求項７】 前記予測処理の出力を分岐して受取って
逆量子化を実行し、 当該逆量子化の出力にもとづいて逆カラー変換を実行
し、 当該逆カラー変換の出力と前記ＲＧＢとを受取って、エ
ラー評価を実行し、 当該エラー評価による評価結果にもとづいて前記量子化
処理における量子化ステップサイズを制御するようにし
たことを特徴とする請求項５記載のカラー画像の符号化
方法。 - 【請求項８】 ＲＧＢを出力とするカラー画像の復号化
方法において、 供給されてきた信号についてエントロピー復号を実行
し、 当該エントロピー復号の結果にもとづいて、予測処理を
行って出力成分Ｏ'1〜Ｏ'3 を出力し、 当該成分Ｏ'1 〜Ｏ'3 を入力して出力成分Ｏ1 〜Ｏ3 を
出力する逆量子化を実行し、 当該成分Ｏ2 とＯ3 とを入力とし中間結果成分ｘ1 (1)
とｘ1 (2) とを出力としかつ成分Ｏ1 と中間結果成分ｘ
1 (1) と中間結果成分ｘ1 (2) とを入力としＲＧＢを出
力とする逆変換処理を実行することを特徴とするカラー
画像の復号化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22922199A JP3732684B2 (ja) | 1999-08-13 | 1999-08-13 | カラー画像の符号化装置及び方法、カラー画像の復号化装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22922199A JP3732684B2 (ja) | 1999-08-13 | 1999-08-13 | カラー画像の符号化装置及び方法、カラー画像の復号化装置及び方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001054138A true JP2001054138A (ja) | 2001-02-23 |
| JP3732684B2 JP3732684B2 (ja) | 2006-01-05 |
Family
ID=16888735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22922199A Expired - Fee Related JP3732684B2 (ja) | 1999-08-13 | 1999-08-13 | カラー画像の符号化装置及び方法、カラー画像の復号化装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3732684B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007055552A1 (en) * | 2005-11-14 | 2007-05-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method, medium, and apparatus encoding and/or decoding an image using the same coding mode across components |
| JP2009544606A (ja) * | 2006-07-21 | 2009-12-17 | ザ プロクター アンド ギャンブル カンパニー | パーマネント整髪方法及びパーマネント整髪用組成物 |
-
1999
- 1999-08-13 JP JP22922199A patent/JP3732684B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007055552A1 (en) * | 2005-11-14 | 2007-05-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method, medium, and apparatus encoding and/or decoding an image using the same coding mode across components |
| US8934541B2 (en) | 2005-11-14 | 2015-01-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method, medium, and apparatus encoding and/or decoding an image using the same coding mode across components |
| US9497474B2 (en) | 2005-11-14 | 2016-11-15 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method, medium, and apparatus encoding and/or decoding an image using the same coding mode across components |
| US9565445B2 (en) | 2005-11-14 | 2017-02-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method, medium, and apparatus encoding and/or decoding an image using the same coding mode across components |
| US9674541B2 (en) | 2005-11-14 | 2017-06-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method, medium, and apparatus encoding and/or decoding an image using the same coding mode across components |
| US9877007B2 (en) | 2005-11-14 | 2018-01-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method, medium, and apparatus encoding and/or decoding an image using the same coding mode across components |
| US10455210B2 (en) | 2005-11-14 | 2019-10-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method, medium, and apparatus encoding and/or decoding an image using the same coding mode across components |
| JP2009544606A (ja) * | 2006-07-21 | 2009-12-17 | ザ プロクター アンド ギャンブル カンパニー | パーマネント整髪方法及びパーマネント整髪用組成物 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3732684B2 (ja) | 2006-01-05 |
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