KR20020064349A

KR20020064349A - 화상 처리 장치

Info

Publication number: KR20020064349A
Application number: KR1020027007855A
Authority: KR
Inventors: 프랭크 잔 보센
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2000-10-20
Filing date: 2001-10-18
Publication date: 2002-08-07
Also published as: US6785422B2; WO2002035825A1; EP1328113A1; CN1163054C; CN1394429A; US20030058481A1

Abstract

본 발명은 화상 처리 장치에 관한 것이다. 화상의 무손실 압축을 보다 효율적으로 행하도록 한다. 제1 예측기(11)는 화소 시퀀스 제너레이터(2)로부터 공급된 주변 화소값으로부터 예측 신호 P를 생성한다. 제2 예측기(12)는 화소 시퀀스 제너레이터(2)로부터 공급된 주변 화소값으로부터 예측 신호 Q를 생성한다. 가산기(4)는 현재의 화소값으로부터 예측 신호 P를 감산하여, 예측 오차 신호 M을 산출한다. 인버터(14)는 예측 신호 P보다 예측 신호 Q가 큰 경우, 예측 오차 신호 M의 극성을 반전하여, 예측 오차 신호 N을 생성한다. 엔트로피 인코더(5)는 인버터(14)에서 생성된 예측 오차 신호 N으로부터 코드 워드를 할당한다.

Description

화상 처리 장치{IMAGE PROCESSOR}

최근, 화상 데이터를 처리하는 장치에서는 기억하는 데이터량, 혹은, 송신하는 데이터량을 감소시키기 위해, 화상 데이터를 압축하는 것이 행해지고 있으며, 예를 들면, 무손실(정보 보존) 압축 기술이 이용되고 있다.

이 무손실 압축 기술 방법으로서는, 예를 들면, CALIC이나 JPEG-LS 등이 알려져 있다.

CALIC(A Context-based, Adaptive, Lossless Image Code)의 압축 방법에 대해서는, 예를 들면, 「X. Wu and N. Memon, "Context-Based, Adaptive, lossless Image Coding, IEEE Transactions on Communications", Vol.45, No.4, April 1997, pp.437-444」 등에 그 상세가 기재되어 있다.

또한, JPEG-LS(Joint Photographic Experts Group Lossless)의 압축 방법에 대해서는, 예를 들면, 「"lossless and near-lossless coding of continuous tone still images" ISO/IEC JTC1/SC29 WG1 14495」 등에 그 상세가 기재되어 있다.

CALIC 및 JPEG-LS의 압축 방법에서는, 차분 펄스 부호 변조 방식(DPCM:Differential Pulse Code Modulation)이 이용되고 있으며, 화상의 각 화소는 행(라인)마다 및 열마다 주사(스캔)된다. 이 DPCM 방식은 주목 화소를 주변 화소로부터 예측을 행하여, 그 예측 오차 신호를 부호화하는 방식으로, 원래의 화상의 정보량을 손상시키지 않고 부호화할 수 있다.

즉, 무손실 압축을 행하는 경우, 개개의 화소에서, 각 화소(주목 화소)의 주변의 화소값에 기초하여 예측 신호가 산출된다. 엔트로피 인코더는 산출된 화소값의 예측 오차 신호, 즉, 예측 신호 및 화소값의 실효값(실제의 신호)의 차를 부호화한다.

도 1은 종래의 무손실 화상 압축 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

화상 버퍼(1)에는 도시하지 않은 외부 장치로부터 입력된 화상이 축적된다. 화소 시퀀스 제너레이터(2)는, 화상 버퍼(1)에 축적되어 있는 화상을 주사(스캔)하여, 현재의 화소인 주목 화소로부터 주변 화소를 각 화소마다 추출한 후, 현재의 화소의 화소값을 가산기(4)에 공급함과 함께, 생성된 주변 화소의 주변 화소값을 예측기(3)에 공급한다.

예측기(3)는, 화소 시퀀스 제너레이터(2)로부터 공급된 주변 화소값에 기초하여, 예측 신호를 생성하여 가산기(4)에 공급한다. 가산기(4)는, 화소 시퀀스 제너레이터(2)로부터 공급된 현재의 화소값으로부터 예측기(3)로부터 공급된 예측 신호를 감산하여, 예측 오차 신호를 엔트로피 인코더(5)에 공급한다.

또한, 간편하며 효과적인 예측기(3)에 대해서는, 예를 들면, 「S. Martucci, "Reversible Compression of HDTV Images using Median Adaptive Prediction andArithmetic Coding", IEEE1990」 등에 그 상세가 기재되어 있다.

엔트로피 인코더(5)는, 가산기(4)로부터 공급된 예측 오차 신호의 시퀀스로부터 압축된 코드 워드를 생성하여 출력한다.

또한, 예측 오차 신호는 가변 길이인 prefix, 및 고정 길이인 suffix로서 코드화된다. 가변 길이인 prefix는 "1"비트에 이어지는 일련의 "0"비트이다. 예측 오차 신호의 시퀀스는 블록 단위로 구획된다. 각 블록에서는 최적의 suffix의 길이가 처음에 결정되며, 코드 워드가 블록의 개개의 예측 오차 신호와 결합하기 전에, 코드 워드로서 전송된다.

또한, 엔트로피 인코더(5)에 대해서는, 예를 들면, 「"R. Rice, lossless Coding Standards for Space Data Systems", IEEE1997」 등에 그 상세가 기재되어 있다.

그러나, 상술한 무손실 압축 방법에서는 과거의 예측 경과에 의존하기 때문에, 이 과거의 예측 경과를 저장하기 위한 메모리를 필요로 하는 과제가 있었다.

본 발명은 화상 처리 장치에 관한 것으로, 특히, 예를 들면, 화상을 손실없이, 또한, 효율적으로 압축할 수 있도록 한 화상 처리 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 무손실 화상 압축 장치의 구성예를 도시하는 블록도.

도 2는 본 발명을 적용한 무손실 화상 압축 장치의 구성예를 도시하는 블록도.

도 3은 주변 화소와 주목 화소의 위치 관계를 설명하는 도면.

도 4는 대응 테이블의 예를 도시하는 도면.

도 5는 코드 워드 변환 테이블의 예를 도시하는 도면.

도 6은 다른 예의 본 발명을 적용한 무손실 화상 압축 장치의 구성예를 도시하는 블록도.

도 7은 화소값의 계측을 설명하기 위한 도면.

본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 과거의 예측 경과를 유지하지 않고, 예측 오차 신호의 극성을 선택적으로 반전함으로써, 화상의 무손실 압축을 보다 효율적으로 행하도록 하는 것이다.

본 발명의 화상 처리 장치는, 주목 화소에 인접하는 3개의 인접 화소의 화소값을 계측하여, 그 계측 결과로부터 제1 예측 신호를 생성하는 제1 생성 수단과, 3개의 인접 화소의 화소값 중, 최대 값과 최소 값의 평균값을 제2 예측 신호로서 생성하는 제2 생성 수단과, 제1 생성 수단에 의해 생성된 제1 예측 신호와, 주목 화소의 화소값에 기초하여, 예측 오차 신호를 산출하는 산출 수단과, 제1 생성 수단에 의해 생성된 제1 예측 신호와, 제2 생성 수단에 의해 생성된 제2 예측 신호를 비교하는 비교 수단과, 비교 수단에 의한 비교 결과에 기초하여, 산출 수단에 의해 산출된 예측 오차 신호의 극성을 반전하는 반전 수단과, 반전 수단에 의해 극성이 반전된 예측 오차 신호에 코드 워드를 할당하는 코드 워드 할당 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

제1 생성 수단은, 3개의 인접 화소의 값을 각각 A, B, 및 C로 하는 경우, A, B, 및 A+B-C의 값을 계측하여, 이들의 중간 값을 제1 예측 신호로서 생성할 수 있다.

제1 생성 수단에 의해 생성된 제1 예측 신호가 제2 생성 수단에 의해 생성된 제2 예측 신호보다 큰 경우, 반전 수단은 예측 오차 신호의 극성을 반전시키지 않도록 할 수 있다.

인접 화소는, 주목 화소의 좌측에 위치하는 화소, 주목 화소의 상측에 위치하는 화소, 및 주목 화소의 좌측 상부에 위치하는 화소로 구성하도록 할 수 있다.

제1 생성 수단은 중간 값 적응적 예측기로 할 수 있다.

본 발명의 화상 처리 방법은, 주목 화소에 인접하는 3개의 인접 화소의 화소값을 계측하여, 그 계측 결과로부터 제1 예측 신호를 생성하는 제1 생성 단계와, 3개의 인접 화소의 화소값 중, 최대 값과 최소 값의 평균값을 제2 예측 신호로서 생성하는 제2 생성 단계와, 제1 생성 단계의 처리에 의해 생성된 제1 예측 신호와,주목 화소의 화소값에 기초하여, 예측 오차 신호를 산출하는 산출 단계와, 제1 생성 단계의 처리에 의해 생성된 제1 예측 신호와, 제2 생성 단계의 처리에 의해 생성된 제2 예측 신호를 비교하는 비교 단계와, 비교 단계의 처리에 의한 비교 결과에 기초하여, 산출 단계의 처리에 의해 산출된 예측 오차 신호의 극성의 반전을 제어하는 반전 제어 단계와, 반전 제어 단계의 처리에 의해 극성의 반전이 제어된 예측 오차 신호에 코드 워드를 할당하는 코드 워드 할당 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

제1 생성 단계는 3개의 인접 화소의 값을 각각 A, B, 및 C로 하는 경우, A, B, 및 A+B-C의 값을 계측하여, 이들의 중간 값을 제1 예측 신호로서 생성할 수 있다.

제1 생성 단계의 처리에 의해 생성된 제1 예측 신호가 제2 생성 단계의 처리에 의해 생성된 제2 예측 신호보다 큰 경우, 반전 제어 단계는 예측 오차 신호의 극성을 반전시키지 않도록 할 수 있다.

제1 생성 단계의 처리에 의해 생성된 제1 예측 신호가 제2 생성 단계의 처리에 의해 생성된 제2 예측 신호보다 작은 경우, 반전 제어 단계는 예측 오차 신호의 극성을 반전시키도록 할 수 있다.

본 발명에서는, 주목 화소에 인접하는 3개의 인접 화소의 화소값이 계측되고, 그 계측 결과로부터 제1 예측 신호가 생성되며, 3개의 인접 화소의 화소값 중,최대 값과 최소 값의 평균값이 제2 예측 신호로서 생성되고, 제1 예측 신호와 주목 화소의 화소값에 기초하여 예측 오차 신호가 산출되며, 제1 예측 신호와 제2 예측 신호의 비교 결과에 기초하여 산출된 예측 오차 신호의 극성이 반전되고, 극성이 반전된 예측 오차 신호에 코드 워드가 할당된다.

도 2는 본 발명을 적용한 무손실 화상 압축 장치의 구성예를 도시하는 블록도이다. 또한, 도면에서, 종래의 경우와 대응하는 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명은 적절하게 생략한다.

화소 시퀀스 제너레이터(2)는, 화상 버퍼(1)에 축적되어 있는 화상을 주사(스캔)하여, 현재의 화소인 주목 화소(도 3(A)의 화소(21))로부터 주변 화소(도3(B)의 주변 화소(25))를 각 화소마다 추출한 후, 현재의 화소값을 가산기(4)에 공급함과 함께, 생성된 주변 화소값을 제1 예측기(11) 및 제2 예측기(12)에 각각 공급한다.

제1 예측기(11)는, 예를 들면, 메디안 적응 예측기로 구성되며, 화소 시퀀스 제너레이터(2)로부터 공급된 주변 화소(25)(도 3(B))의 주변 화소값에 기초하여, 예측 신호 P를 생성하여 비교기(13) 및 가산기(4)에 각각 공급한다. 또한, 제1 예측기(11)는 자기 자신의 기동에 수반하여, 제2 예측기(12)를 기동시킨다.

여기서, 도 3을 참조하여, 예측 신호를 생성할 때에 이용되는 주변 화소(25)와 주목 화소(21)의 위치 관계에 대하여 설명한다.

주목 화소(X: 21)는 값 X를 갖는 현재의 화소를 나타내고 있다. 주목 화소(X: 21)에 대하여 좌측에 위치하는 주변 화소(A: 22)는 값 A를 갖고 있다. 주목 화소(X: 21)에 대하여 상측에 위치하는 주변 화소(B: 23)는 값 B를 갖고 있다. 주목 화소(X: 21)에 대하여 좌측 상부에 위치하는 주변 화소(C: 24)는 값 C를 갖고 있다. 이들 주변 화소(22 내지 24)를 통합하여, 편의상 주변 화소(25)(도 3(B))라고 한다.

제1 예측기(11)는 주변 화소(25)로부터 예측을 행한다. 즉, 제1 예측기(11)는, 주변 화소(A: 22), 주변 화소(B: 23), 및 주변 화소(C: 24)로부터 값 A, 값 B, 및 값 (A+B-C)를 계측하고, 계측된 3개의 값 A, 값 B, 및 값 (A+B-C)의 중간 값을 예측 신호 P로서 결정한다. 또한, 이 제1 예측기(11)는 도 1에서 설명한 예측기(3)와 마찬가지의 구성이다.

제2 예측기(12)는, 제1 예측기(11)로부터의 기동 요구에 기초하여 기동하고, 화소 시퀀스 제너레이터(2)로부터 공급된 주변 화소(A: 22), 주변 화소(B: 23), 및 주변 화소(C: 24)로부터, 다음 수학식 1에 따라 예측 신호 Q를 산출한다.

제2 예측기(12)는, 상기 수학식 1에 의해 산출된 예측 신호 Q를 비교기(13)에 공급한다.

비교기(13)는, 제1 예측기(11)로부터 공급된 예측 신호 P와, 제2 예측기(12)로부터 공급된 예측 신호 Q를 비교하여, 아웃풋(비교 결과)을 인버터(14)로 출력한다. 여기서 출력되는 아웃풋은 예측 신호 P가 예측 신호 Q보다 큰지의 여부에 관한 정보이다.

인버터(14)는, 비교기(13)로부터 출력된 아웃풋에 기초하여, 가산기(4)로부터 출력되는 예측 오차 신호 M(잔차(殘差))의 극성을 필요에 따라 반전하여, 예측 오차 신호 N을 엔트로피 인코더(5)로 출력한다.

본 발명의 실시예에서는, 인버터(14)는, 예측 신호 P가 예측 신호 Q보다 작다고 하는 아웃풋이 비교기(13)로부터 출력되었을 때에, 예측 오차 신호 M의 극성을 반전한다. 또한, 인버터(4)는, 예측 신호 P가 예측 신호 Q보다 크다고 하는 아웃풋이 비교기(13)로부터 출력되었을 때에는, 예측 오차 신호 M의 극성을 유지한다(반전하지 않는다).

또한, 압축 효율을 높이기 위해 예측 오차 신호의 극성을 선택적으로 반전시키기 위한 방법에 대해서는, 예를 들면, 「X. Wu, "lossless Compression of Continuous-Tone Images via Context Selection, Quantization, and Modeling", IEEE Transactions on Image Processing, Vol.6, No.5, May 1997, pp.656-664」 등에 그 상세가 기재되어 있다.

엔트로피 인코더(5)는 부호를 반전하는 수순을 이용하기 때문에, 인버터(14)로부터 공급된 예측 오차 신호 N의 값에 기초하여, 예측 오차 신호 N과 동등한 크기의 양(正)의 값보다 짧은 코드 워드를 할당하거나, 혹은, 예측 오차 신호 N과 동등한 길이의 코드 워드를 할당한다.

또한, 이러한 엔트로피 인코더(5)에 대해서는, 예를 들면, 「ISO/IEC JTC1/SC29 WG1 14495 "lossless and near lossless coding of continuous tone still images"」 등에 그 상세가 기재되어 있다.

다음으로, 이상의 실시예의 동작에 대하여 설명한다.

화소 시퀀스 제너레이터(2)는, 화상 버퍼(1)에 축적되어 있는 화상을 주사하여, 현재의 화소인 주목 화소(21)(도 3(A))로부터 주변 화소(22 내지 24)를 추출하고, 현재의 화소값 X(예를 들면, "7"로 함)를 가산기(4)에 공급한다. 또한, 화소 시퀀스 제너레이터(2)에서 생성된 주변 화소(22 내지 24)의 주변 화소값은 제1 예측기(11) 및 제2 예측기(12)에 각각 공급된다. 여기서, 주변 화소(22)의 화소값 A를 "10"으로 하고, 주변 화소(23)의 화소값 B를 "2"로 하며, 또한, 주변 화소(24)의 화소값 C를 "7"로 하여, 이하에 설명한다.

제1 예측기(11)는, 화소 시퀀스 제너레이터(2)로부터 공급된 주변 화소(22내지 24)로부터 값 A, 값 B, 및 값 (A+B-C)를 계측하고, 이들의 중간 값을 예측 신호 P로서 생성한다.

즉,

A=10

B=2

(A+B-C)=(10+2-7)=5

로부터, 중간 값인 "5"가 예측 신호 P로서 결정된다.

제2 예측기(12)는, 화소 시퀀스 제너레이터(2)로부터 공급된 주변 화소(22 내지 24)로부터, 상기 수학식 1에 따라 예측 신호 Q를 산출한다.

즉,

(min(A, B, C)+max(A, B, C))/2

=(min(10, 2, 7)+max(10, 2, 7))/2

=(2+10)/2=6

으로부터, "6"이 예측 신호 Q로서 산출된다.

제1 예측기(11)에서 산출된 예측 신호 P, 및 제2 예측기(12)에서 산출된 예측 신호 Q는 비교기(13)에 공급된다. 또한, 제1 예측기(11)에서 산출된 예측 신호 P는 가산기(4)에도 공급된다.

비교기(13)는 제1 예측기(11)로부터 공급된 예측 신호 P와, 제2 예측기(12)로부터 공급된 예측 신호 Q를 비교하여, 아웃풋(비교 결과)을 인버터(14)로 출력한다.

가산기(4)는, 화소 시퀀스 제너레이터(2)로부터 공급된 현재의 화소값 X(지금의 경우, "7")로부터 제1 예측기(11)로부터 공급된 예측 신호 P(지금의 경우, "5")를 감산하여, 예측 오차 신호 M을 인버터(14)에 공급한다. 즉, 예측 오차 신호 M의 값은,

7-5=2

로부터, "2"가 얻어진다.

인버터(14)는, 비교기(13)로부터 출력된 아웃풋에 기초하여, 가산기(4)의 예측 오차 신호 M(잔차)의 극성을 필요에 따라 반전하여, 예측 오차 신호 N을 엔트로피 인코더(5)로 출력한다.

예를 들면, 제1 예측기(11)로부터 출력된 예측 신호 P보다 제2 예측기(12)로부터 출력된 예측 신호 Q가 큰 경우, 화소의 실측값(화소값)은, 제2 예측기(12)로부터 출력된 예측 신호 Q보다 더 큰 값으로 되기 때문에, 예측 오차 신호 M이 양의 값으로 된다. 즉, 예측 신호 P가 예측 신호 Q보다 큰 경우, 예측 오차 신호 M은 예측 오차 신호 N과 역의 극성으로 된다.

또한, 예를 들면, 제1 예측기(11)로부터 출력된 예측 신호 P보다 제2 예측기(12)로부터 출력된 예측 신호 Q가 작은 경우, 화소의 실측값은 제2 예측기(12)로부터 출력된 예측 신호 Q보다 더 작은 값으로 되기 때문에, 예측 오차 신호 M이 음의 값으로 된다. 즉, 예측 신호 P가 예측 신호 Q보다 작은 경우, 예측 오차 신호 M은 예측 오차 신호 N과 동일한 극성으로 된다.

즉, 지금의 예의 경우, 제1 예측기(11)로부터 출력된 예측 신호 P의 값 "5"보다 제2 예측기(12)로부터 출력된 예측 신호 Q의 값 "6"이 크기 때문에, 예측 오차 신호 M의 값 "2"의 극성이 반전되어 "-2"의 값이 얻어지게 된다.

이와 같이, 예측 신호 P의 값보다 예측 신호 Q의 값이 큰 경우, 예측 오차 신호 M의 극성을 반전시킴으로써, 예측 오차 신호 N의 극성이 음의 값으로 될 가능성이 증가되어, 결과적으로 압축 효율을 향상시킬 수 있다.

엔트로피 인코더(5)는, 인버터(14)로부터 공급된 예측 오차 신호 N으로부터, 도 4에 도시한 대응 테이블에 기초하여 대응값을 결정하고, 결정된 대응값으로부터, 또한, 도 5에 도시한 코드 워드 변환 테이블에 따라 코드 워드를 생성하여, 출력한다.

도 4의 예의 경우, 예측 오차 신호 N이 "0"인 경우, 그 대응값은 "0"으로 된다. 예측 오차 신호 N이 "-1"인 경우, 그 대응값은 1로 된다. 예측 오차 신호 N이 "1"인 경우, 그 대응값은 "2"로 된다. 예측 오차 신호 N이 "-2"인 경우, 그 대응값은 3으로 된다. 예측 오차 신호 N이 "2"인 경우, 그 대응값은 "4"로 된다. 예측 오차 신호 N이 "-3"인 경우, 그 대응값은 "5"로 된다. 예측 오차 신호 N이 "3"인 경우, 그 대응값은 "6"으로 된다. 예측 오차 신호 N이 "-4"인 경우, 그 대응값은 "7"로 된다. 예측 오차 신호 N이 "4"인 경우, 그 대응값은 "8"로 된다. 예측 오차 신호 N이 "-5"인 경우, 그 대응값은 "9"로 된다. 예측 오차 신호 N이 "5"인 경우, 그 대응값은 "10"으로 된다. 예측 오차 신호 N이 "-6"인 경우, 그 대응값은 "11"로 된다. 예측 오차 신호 N이 "6"인 경우, 그 대응값은 "12"로 된다. 예측 오차 신호 N이 "-7"인 경우, 그 대응값은 "13"으로 된다. 예측 오차 신호 N이 "7"인 경우, 그 대응값은 "14"로 된다. 예측 오차 신호 N이 "-8"인 경우, 그 대응값은 "15"로 된다.

도 5의 예의 경우, 대응값이 "0"인 경우, 코드 워드가 "1"로 변환되고, 또한, 출력되는 코드 워드로서 "10"으로 변환된다. 대응값이 "1"인 경우, 코드 워드가 "01"로 변환되고, 또한, 출력되는 코드 워드로서 "11"로 변환된다. 대응값이 "2"인 경우, 코드 워드가 "001"로 변환되고, 또한, 출력되는 코드 워드로서 "010"으로 변환된다. 대응값이 "3"인 경우, 코드 워드가 "0001"로 변환되고, 또한, 출력되는 코드 워드로서 "011"로 변환된다. 대응값이 "4"인 경우, 코드 워드가 "00001"로 변환되고, 또한, 출력되는 코드 워드로서 "0010"으로 변환된다. 대응값이 "5"인 경우, 코드 워드가 "000001"로 변환되고, 또한, 출력되는 코드 워드로서 "0011"로 변환된다. 대응값이 "6"인 경우, 코드 워드가 "0000001"로 변환되고, 또한, 출력되는 코드 워드로서 "00010"으로 변환된다. 대응값이 "7"인 경우, 코드 워드가 "00000001"로 변환되고, 또한, 출력되는 코드 워드로서 "00011"로 변환된다.

따라서, 지금의 예의 경우, 예측 오차 신호 N의 값은 "-2"이기 때문에, 도 4에 도시한 대응 테이블로부터 대응값이 "3"으로 결정된다. 도 5에 도시한 코드 워드 변환 테이블로부터, 대응값 "3"에 대응하는 코드 워드로서 "0001"로 변환되고, 또한, 출력되는 코드 워드로서 "011"로 변환된다.

또한, 예를 들면, 예측 오차 신호 N의 값이 "2"인 경우, 도 4에 도시한 대응 테이블로부터 대응값이 "4"로 결정된다. 도 5에 도시한 코드 워드 변환 테이블로부터, 대응값 "4"에 대응하는 코드 워드로서 "00001"로 변환되고, 또한, 출력되는 코드 워드로서 "0010"으로 변환된다.

이와 같이, 예측 오차 신호 N의 극성이 반전된 경우, 보다 짧은 코드 워드가 할당된다. 이에 반하여, 예측 오차 신호 N의 극성이 반전되지 않은 경우, 보다 긴 코드 워드가 할당된다.

이상과 같이, 예측 오차 신호 M을 적응적으로 반전함으로써, 화상의 무손실 압축의 부호화율을 개선할 수 있다. 이 경우의 반전의 메카니즘으로서는, 음의 값의 예측 오차 신호 M에 의해 보다 효율적인 압축이 실행된다.

또한, 엔트로피 인코더(5)는, 부호화 효율을 강화하기 위해, 예측 오차 신호 M의 극성의 바이어스(편향)를 이용하여, 보다 짧은 코드 워드를 생성할 수 있다.

도 6은 다른 예의 본 발명을 적용한 무손실 화상 압축 장치의 구성예를 도시하는 블록도이다. 또한, 도 6에서, 도 2에서의 경우와 대응하는 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명은 적절하게 생략한다. 이러한 구성예에서는, 화상 버퍼(1)와 화소 시퀀스 제너레이터(2) 사이에 블록부(41)가 설치됨과 함께, 그 블록부(41)의 출력처로서 평균 계산 유닛(42)이 설치되어 있으며, 그 밖의 구성은 도 2에서의 경우와 동일하다.

블록부(41)는, 화상 버퍼(1)에 축적되어 있는 화상을, 예를 들면, 6×6화소의 블록 단위로 구획하고, 이 블록(61)(도 7)을 화소 시퀀스 제너레이터(2)에 공급함과 함께, 평균 계산 유닛(42)에 공급한다.

화소 시퀀스 제너레이터(2)는, 블록부(41)로부터 공급된 블록(61)(도 7)을주사하여, 현재의 화소인 주목 화소(도 7(A)의 주목 화소(21))로부터 주변 화소(도 7(A)의 주변 화소(22 내지 24))를 각 화소마다 추출한 후, 현재의 화소값을 가산기(4)에 공급함과 함께, 생성된 주변 화소값을 제1 예측기(11) 및 제2 예측기(12)에 각각 공급한다.

평균 계산 유닛(42)은 블록부(41)로부터 공급된 블록(61)(도 7)의 평균값을 산출하여, 제1 예측기(11) 및 제2 예측기(12), 및 화소 시퀀스 제너레이터(2)에 각각 공급한다.

제1 예측기(11)는, 화소 시퀀스 제너레이터(2)로부터 공급된 주변 화소(25)(도 3(B))의 주변 화소값에 기초하여, 예측 신호 P를 산출하여 비교기(13) 및 가산기(4)에 각각 공급한다.

제2 예측기(12)는, 화소 시퀀스 제너레이터(2)로부터 공급된 주변 화소(25)(도 3(B))의 주변 화소값, 및 평균 계산 유닛(42)으로부터 공급된 평균값에 기초하여, 예측 오차 신호 N을 산출한다.

다음으로, 이상의 실시예의 동작에 대하여 설명한다.

평균 계산 유닛(42)은 블록부(41)로부터 공급된 블록(61)(도 7)의 평균값을 산출한다. 여기서, 평균값이란, 블록(61) 내의 화소의 모든 값의 합계를 블록 내의 화소 수로 나눈 값이 평균값이라고 정의된다. 평균 계산 유닛(42)이 실행하는 평균값의 산출 방법으로서는, 예를 들면, 예측 신호 P가 블록(61)의 좌측 위 샘플로서 제공되거나, 혹은, 선택적으로 예측 신호 Q가 제공된다.

화소 시퀀스 제너레이터(2)는, 화상 버퍼에 축적되어 있는 화상을 주사하여,현재의 화소인 주목 화소(21)(도 3(A))로부터 주변 화소(25)를 추출하고, 현재의 화소값 X를 가산기(4)에 공급한다. 또한, 화소 시퀀스 제너레이터(2)에서 생성된 주변 화소(25)의 화소값은 제1 예측기(11) 및 제2 예측기(12)에 각각 공급된다.

도 7(A)에 도시한 바와 같이, 주목 화소(21)의 주변 화소(22 내지 24)가 블록(61)의 경계 내에 포함되어 있는 경우, 개개의 화소값을 계측하는 것이 가능하기 때문에, 화소 시퀀스 제너레이터(2)는 각 주변 화소(22 내지 24)의 화소값을 각각 출력할 수 있다.

그러나, 도 7(B)에 도시된 바와 같이, 주목 화소(21)가 행(62) 상에 존재하는 경우, 주변 화소(23, 24)는 블록(41)의 경계 밖에 있기 때문에, 화소값을 계측할 수 없다. 따라서, 이러한 경우에는, 화소 시퀀스 제너레이터(2)는 주변 화소(23, 24)의 화소값에 평균 계산 유닛(42)으로부터 공급되는 평균값을 할당한다.

또한, 도 7(C)에 도시된 바와 같이, 주목 화소(21)가 열(63) 상에 존재하는 경우, 주변 화소(22, 24)는 블록(61)의 경계 밖에 있기 때문에, 도 7(B)와 마찬가지로 화소값을 계측할 수 없다. 따라서, 이러한 경우에도, 화소 시퀀스 제너레이터(2)는 주변 화소(22, 24)의 화소값에 평균 계산 유닛(42)으로부터 공급되는 평균값을 할당한다.

제1 예측기(11)는, 화소 시퀀스 제너레이터(2)로부터 공급된 주변 화소(22 내지 24)로부터 예측 신호 P를 생성한다. 즉, 상술한 바와 같이, 제1 예측기(11)는, 주변 화소(A: 22), 주변 화소(B: 23), 및 주변 화소(C: 24)로부터, 값 A, 값B, 및 값 (A+B-C)를 계측하고, 계측된 3개의 값 A, B, 및 (A+B-C)의 중간 값을 예측 신호 P로서 결정한다.

제2 예측기(12)는, 화소 시퀀스 제너레이터(2)로부터 공급된 주변 화소(22 내지 24), 및 평균 계산 유닛(42)으로부터 공급된 평균값에 기초하여, 예측 신호 Q를 산출한다. 우선, 제2 예측기(12)는, 상술한 바와 같이, 주변 화소(A: 22), 주변 화소(B: 23), 및 주변 화소(C: 24)로부터 상기 수학식 1의 값을 계산한다.

즉, 상기 수학식 1의 값이 예측 신호 P와 다른 경우, 얻어진 수학식 1의 산출 결과가 예측 신호 Q로서 주어진다. 이에 비하여, 상기 수학식 1의 값이 예측 신호 P와 같은 경우, 평균 계산 유닛(42)으로부터 공급된 평균값이 예측 신호 Q로서 주어진다.

이 이후의 동작은 도 2를 이용하여 설명한 동작과 마찬가지이기 때문에, 그 설명은 생략한다.

상술한 일련의 처리는 하드웨어에 의해 실행시킬 수도 있지만, 소프트웨어에 의해 실행시킬 수도 있다. 일련의 처리를 소프트웨어에 의해 실행시키는 경우에는, 그 소프트웨어를 구성하는 프로그램이 전용의 하드웨어에 내장되어 있는 컴퓨터, 또는, 각종 프로그램을 인스톨함으로써, 각종 기능을 실행하는 것이 가능한, 예를 들면 범용의 퍼스널 컴퓨터 등에 기록 매체로부터 인스톨된다.

이 기록 매체는, 컴퓨터와는 별도로, 사용자에게 프로그램을 제공하기 위해 배포되는, 프로그램이 기록되어 있는 자기 디스크(플렉시블 디스크를 포함함), 광 디스크(CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory), DVD(Digital Versatile Disk)를포함함), 광 자기 디스크(MD(Mini-Disk)(등록상표)를 포함함), 혹은 반도체 메모리 등으로 이루어지는 패키지 미디어로 구성될 뿐만 아니라, 컴퓨터에 사전에 내장된 상태로 사용자에게 제공되는, 프로그램이 기록되어 있는 ROM이나 하드디스크 등으로 구성된다.

또한, 본 명세서에서, 기록 매체에 기록되는 프로그램을 기술하는 단계는 기재된 순서를 따라 시계열적으로 행해지는 처리는 물론, 반드시 시계열적으로 처리되지 않아도, 병렬적 혹은 개별로 실행되는 처리도 포함하는 것이다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면, 주목 화소에 인접하는 3개의 인접 화소의 화소값을 계측하여, 그 계측 결과로부터 제1 예측 신호를 생성하고, 3개의 인접 화소의 화소값 중, 최대 값과 최소 값의 평균값을 제2 예측 신호로서 생성하며, 제1 예측 신호와 주목 화소의 화소값에 기초하여, 예측 오차 신호를 산출하고, 제1 예측 신호와 제2 예측 신호의 비교 결과에 기초하여, 산출된 예측 오차 신호의 극성을 반전하며, 극성이 반전된 예측 오차 신호에 코드 워드를 할당하도록 하였기 때문에, 화상의 무손실 압축을 보다 효율적으로 행할 수 있다.

Claims

화상을 무손실 압축하는 화상 처리 장치에 있어서,

주목 화소에 인접하는 3개의 인접 화소의 화소값을 계측하여, 그 계측 결과로부터 제1 예측 신호를 생성하는 제1 생성 수단과,

상기 3개의 인접 화소의 화소값 중, 최대 값과 최소 값의 평균값을 제2 예측 신호로서 생성하는 제2 생성 수단과,

상기 제1 생성 수단에 의해 생성된 상기 제1 예측 신호와, 상기 주목 화소의 화소값에 기초하여, 예측 오차 신호를 산출하는 산출 수단과,

상기 제1 생성 수단에 의해 생성된 상기 제1 예측 신호와 상기 제2 생성 수단에 의해 생성된 상기 제2 예측 신호를 비교하는 비교 수단과,

상기 비교 수단에 의한 비교 결과에 기초하여, 상기 산출 수단에 의해 산출된 상기 예측 오차 신호의 극성을 반전하는 반전 수단과,

상기 반전 수단에 의해 극성이 반전된 상기 예측 오차 신호에, 코드 워드를 할당하는 코드 워드 할당 수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 생성 수단은, 상기 3개의 인접 화소의 값을 각각 A, B, 및 C로 하는 경우, 상기 A, 상기 B, 및 상기 A+상기 B-상기 C의 값을 계측하여, 이들의 중간값을 상기 제1 예측 신호로서 생성하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 생성 수단에 의해 생성된 상기 제1 예측 신호가, 상기 제2 생성 수단에 의해 생성된 상기 제2 예측 신호보다 큰 경우, 상기 반전 수단은 상기 예측 오차 신호의 극성을 반전시키지 않는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 생성 수단에 의해 생성된 상기 제1 예측 신호가, 상기 제2 생성 수단에 의해 생성된 상기 제2 예측 신호보다 작은 경우, 상기 반전 수단은 상기 예측 오차 신호의 극성을 반전시키는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
제1항에 있어서,

상기 인접 화소는, 상기 주목 화소의 좌측에 위치하는 화소, 상기 주목 화소의 상측에 위치하는 화소, 및 상기 주목 화소의 좌측 상부에 위치하는 화소로 구성되는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 생성 수단은 중간 값 적응적 예측기인 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
화상을 무손실 압축하는 화상 처리 장치의 화상 처리 방법에 있어서,

주목 화소에 인접하는 3개의 인접 화소의 화소값을 계측하여, 그 계측 결과로부터 제1 예측 신호를 생성하는 제1 생성 단계와,

상기 3개의 인접 화소의 화소값 중, 최대 값과 최소 값의 평균값을 제2 예측 신호로서 생성하는 제2 생성 단계와,

상기 제1 생성 단계의 처리에 의해 생성된 상기 제1 예측 신호와, 상기 주목 화소의 화소값에 기초하여, 예측 오차 신호를 산출하는 산출 단계와,

상기 제1 생성 단계의 처리에 의해 생성된 상기 제1 예측 신호와, 상기 제2 생성 단계의 처리에 의해 생성된 상기 제2 예측 신호를 비교하는 비교 단계와,

상기 비교 단계의 처리에 의한 비교 결과에 기초하여, 상기 산출 단계의 처리에 의해 산출된 상기 예측 오차 신호의 극성의 반전을 제어하는 반전 제어 단계와,

상기 반전 제어 단계의 처리에 의해 극성의 반전이 제어된 상기 예측 오차 신호에, 코드 워드를 할당하는 코드 워드 할당 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
제7항에 있어서,

상기 제1 생성 단계는, 상기 3개의 인접 화소의 값을 각각 A, B, 및 C로 하는 경우, 상기 A, 상기 B, 및 상기 A+상기 B-상기 C의 값을 계측하여, 이들의 중간값을 상기 제1 예측 신호로서 생성하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
제7항에 있어서,

상기 제1 생성 단계의 처리에 의해 생성된 상기 제1 예측 신호가 상기 제2 생성 단계의 처리에 의해 생성된 상기 제2 예측 신호보다 큰 경우, 상기 반전 제어 단계는 상기 예측 오차 신호의 극성을 반전시키지 않는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
제7항에 있어서,

상기 제1 생성 단계의 처리에 의해 생성된 상기 제1 예측 신호가 상기 제2 생성 단계의 처리에 의해 생성된 상기 제2 예측 신호보다 작은 경우, 상기 반전 제어 단계는 상기 예측 오차 신호의 극성을 반전시키는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
제7항에 있어서,

상기 인접 화소는, 상기 주목 화소의 좌측에 위치하는 화소, 상기 주목 화소의 상측에 위치하는 화소, 및 상기 주목 화소의 좌측 상부에 위치하는 화소로 구성되는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.