JP3700976B2 - 画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置および画像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像圧縮方法として、ＪＰＥＧ（Joint Photograph Expert Group）が良く知られている。
また、ＪＰＥＧからＪＰＥＧ２０００への移行に見られるように、高性能ハードウェアへの実装を前提として処理系を大規模・複雑化して画品質や符号化効率を向上させている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０９−２２３２２６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したＪＰＥＧ等は、携帯ゲーム機等の携帯端末では消費電力の関係上、ＣＰＵのクロック周波数に制限があり、かつＣＰＵの処理能力が汎用のパーソナルコンピュータに比較して低いため、高速に圧縮・伸張の処理が行えず、さらに、ＪＰＥＧの機能を専用回路として構成すると、この専用回路が大規模・複雑化するため、製品コストの観点から実装することが困難である。
また、従来の画像再生においては、圧縮率を高くするために、量子化パラメータを大きくすることにより、再生時の画像の画質が劣化、すなわち、画素ブロック単位での階調変化（ブロックノイズ）が視認できるようになる。
【０００５】
本発明の目的は、このような背景の下になされたもので、画像の圧縮・伸張を簡易な演算により高速に行い、ＪＰＥＧ以上の圧縮効率及び伸張後の画像品質を得る圧縮・伸張処理を行うことが可能な画像の符号化機能を有する画像処理装置を提供する事にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理装置は、原画像の各画素の画素値の平均値（ＤＣ値，第１のＤＣ画素値）と、この平均値及び元画像の画素値の差分値（第１及び第２の差分値）をアダマール変換して求めたアダマール係数（第１及び第２のアダマール係数）とを用いて符号化された画像の復号を行う画像処理装置であり、４×４の画素の画素ブロックにおける画素値の平均値であるＤＣ値（アダマール変換におけるＤＣ係数に対応）に対して、隣接する画素ブロック間において交流成分予測を行い、各画素ブロックを４分割した２×２の画素からなるサブ画素ブロック毎に、第１のＤＣ画素値を求める第１段階交流成分予測部と、入力される前記第１のＤＣ画素値とサブ画素ブロックの画素値との差分値の第１のアダマール係数を、逆変換して第１の差分値として求め、この第１の差分値を対応するサブ画素ブロックの第１のＤＣ画素値に加算し、新たな第１のＤＣ画素値として出力する第１段階アダマール復号化部と、この新たな第１のＤＣ画素値に対して、隣接する他のサブ画素ブロックの第１のＤＣ画素値との平均を取ることにより、第１のローパスフィルタ処理を行い、第１のＬＰＦ画素値として出力する第１段階ローパスフィルタ部とを具備することを特徴とする。
【０００７】
本発明の画像処理装置は、前記第１段階ローパスフィルタ部が、前記第１のローパスフィルタ処理を、前記第１のＤＣ画素値と、隣接する他のサブ画素ブロックの第１のＤＣ画素値とを所定の重み係数に基づく重み付け平均の演算により行うことを特徴とする。
本発明の画像処理装置は、前記第１段階ローパスフィルタ部が、前記第１のアダマール係数の値に基づき、第１のローパスフィルタ処理を行うか否かの判定を行うことを特徴とする。
【０００８】
本発明の画像処理装置は、第１のローパスフィルタ処理の終了した第１のＤＣ画像に基づき交流成分予測を行い、各画素毎の第２のＤＣ画素値を求める第２段階交流成分予測部と、入力される第２のアダマール係数を逆変換することにより、前記第２のＤＣ画素値と各画素の画素値との第２の差分値を求め、この第２の差分値を対応する画素の画素値に加算し、新たな第２のＤＣ画素値として出力する第２段階アダマール復号化部と、この第２のＤＣ画素値に対して、隣接する他の画素の第２のＤＣ画素値により、第２のローパスフィルタ処理を行い、画素ブロックにおける各画素の画素値を再生する第２段階ローパスフィルタ部と具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明の画像処理装置は、前記第２段階ローパスフィルタ部が、前記第２のローパスフィルタ処理を、前記第２のＤＣ画素値と、隣接する他の画素の第２のＤＣ画素値とを所定の重み係数に基づく重み付け平均の演算により行うことを特徴とする。
本発明の画像処理装置は、前記第２段階ローパスフィルタ部が、前記第２のアダマール係数の値に基づき、第２のローパスフィルタ処理を行うか否かの判定を行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明の画像処理装置は、４×４の画素の画素ブロックにおける画素値の平均値であるＤＣ値を求め、このＤＣ値に対して交流成分予測を行い、画素ブロックを４分割したサブ画素ブロックごとの画素値を求め、この画素値と各画素ブロックとの差分値のアダマール係数を求めて、ＤＣ画像，アダマール係数を画像圧縮の符号化データとして出力する符号化手段と、４×４の画素の画素ブロックにおける画素値の平均値であるＤＣ値から、このＤＣ値に対して交流成分予測を行い、画素ブロックを４分割したサブ画素ブロックごとの画素値を求め、サブ画素ブロックの画素値と元画像の画素値との差分値をアダマール変換したアダマール係数に対して、逆アダマール変換を行い、求められた前記差分値を、対応するサブ画素ブロックの画素値に加算し、加算後の各画素ブロックの画素値に対して、隣接する他のサブ画素ブロックの画素値との平均処理を行うことにより、ローパスフィルタ処理を行い、画像の再生を行う復号化手段とを具備することを特徴とする
【００１１】
本発明の画像処理装置は、前記復号化手段が、前記ローパスフィルタ処理を、前記画素値と、隣接する他のサブ画素ブロックの画素値とを所定の重み係数に基づき、重み付け平均の演算により行い、ＬＰＦ画素値として出力することを特徴とする。
本発明の画像処理装置は、前記復号化手段が、前記アダマール係数の値に基づき、前記ローパスフィルタ処理を行うか否かの判定を行うことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明による画像処理装置は、元画像を複数の画素（ｎ×ｎ画素）からなる画素ブロックに分割し、例えば４×４の画素からなる画素ブロックに分割し、この画素ブロック毎に各画素の画素値の平均値を計算し、この画素ブロックにおいて、各画素の平均化された画素値として各ＤＣ画像のＤＣ値（すなわち、画素ブロック内にある画素の画素値の平均値）を求める。
そして、本発明による画像処理装置は、このＤＣ値に基づいて、第１段階目のＡＣＰ（交流成分予測）法に基づく演算から、サブ画素ブロック（２×２画素のブロック）毎の第１のＤＣ画素値を求め、各々のサブ画素ブロックにおける元画像の画素の画素値の平均値からこの第１のＤＣ画素値を減算して第１の差分値を求めて、この第１の差分値に対してアダマール変換を行い、アダマール係数の一部を求めて量子化して出力する。
【００１３】
次に、本発明による画像処理装置は、この第１アダマール係数を逆量子化して、逆アダマール変換を行い、上記第１の差分値を再生する（量子化により再生された情報は劣化している）。
そして、本発明による画像処理装置は、この第１の差分値を対応するサブ画素ロックの画素値（すなわち第１のＤＣ画素値）に加算して、上記サブＤＣ画像の新たな第１のＤＣ画素値として出力する。
次に、本発明による画像処理装置は、ＤＣ画像の上記新たな第１のＤＣ画素値に基づいて、第２段階目のＡＣＰ法に基づく演算を行い、各画素毎の第２のＤＣ画素値を求める。
【００１４】
そして、本発明による画像処理装置は、元画像の各画素の画素値と上記第２のＤＣ画素値との第２の差分値を求めて（画素の画素値から第２のＤＣ画素値を減算）、第２のアダマール変換を行い、上記第１のアダマール係数を除いた残りのアダマール係数を第２のアダマール係数として求める。
上述したように、上記画像処理装置は、上記２段階におけるＡＣＰ法により求めた画素値と元画像の画素値との差分値を、同様に対応する２段階に分けてアダマール係数を求める演算を行っている。
【００１５】
このようにすることで、画像処理装置は、１６個の画素に対してＤＣ画像処理を行った時点でＤＣ値を生成し、第１段階のアダマール変換において、低周波数成分を３個の第１のアダマール係数として求め、第２段階のアダマール変換において、高周波成分を４つサブ画素ブロック毎に３個ずつ、計１２個のアダマール係数として求めている。
そして、画像処理装置は、求めた１５個のアダマール係数及びＤＣ値とを、量子化した後にエントロピー符号化（例えば、ハフマン等）を行い、データ圧縮を行った後出力する。
【００１６】
これにより、画像処理装置は、第１のアダマール変換において、サブ画素ブロック範囲内における元画像の画素値の平均値と、第１のＤＣ画素値との第１の差分値をアダマール変換して、差分値として情報量の多い低周波成分を抽出し、アダマール変換により符号化し、さらに量子化によりデータ圧縮して符号化した後に、この第１の差分値を逆量子化して復号し、さらに逆アダマール変換することで復号し、第１のＤＣ値に加えて新たな第１のＤＣ値とし、この新たな第１のＤＣ値から第２のＤＣ値を求めた後に、第２のアダマール変換により符号化し残りの高周波側のアダマール係数を求めている。
【００１７】
一方、本願発明の画像処理装置は、矩形関数を基底関数とするアダマール変換により画像データの符号化を行うため、隣接する画素の画素値が滑らかに変化する画像を前提とした場合、正弦関数を基底関数とするＤＣＴと比較して、滑らかな変化に関する情報を効率よく符号化することができない。
【００１８】
また、本願発明の画像処理装置は、その後圧縮の観点から量子化が必要であり、画像復号時において逆量子化の後に逆アダマール変換を行った際、ＤＣＴがなめらかに近似して復元できるのに対し、アダマール変換では方形波ゆえにエッジが鋭く画素間の画素値の差が開きやすくなる。
【００１９】
しかしながら、本願発明の画像処理装置は、第１段階アダマール変換により低周波成分に関するアダマール係数を抽出後、その係数値を第１のＤＣ値に加えて新たな第１のＤＣ値として符号化に反映させ、この第１のＤＣ値に対してＡＣＰで周辺ブロックとの差異を補い、元画像の画素値との差を求め、その第２の差分値に対して第２段階のアダマール変換を施すことにより、ＤＣＴと同等以上（ＪＰＥＧとの比較を後に示す）の画質で画像を復元するとともに、元画像の画素値との差分値を取っているため、第２段階の処理（第２段階ＡＣＰ及び第２段階アダマール変換）において精度の高い符号化が可能となる。
【００２０】
また、本発明の画像処理装置は、第１段階の処理（第１段階ＡＣＰ及び第１段階アダマール変換）の結果を反映し、第２段階の処理（第２段階ＡＣＰ及び第２段階アダマール変換）で符号化する情報量を抑えることができ、ＤＣＴ等で高圧縮し復元する時に現れるモスキートノイズは、ＡＣＰ処理により大幅に軽減できる。
さらに、ＤＣＴにおいては実数精度の負荷が大きい演算が必要となるが、本発明の画像処理装置は、ＡＣＰとアダマール変換との併用方式であり、整数値に対する加減算ビットシフトにより、符号化に必要な演算が実現できるため、ＤＣＴと比較して高速に圧縮伸張を行うことができる。
すなわち、本発明は、ＡＣＰとアダマール変換の段階的併用画像符号化アルゴリズムに基づく画像処理装置に関するものである。
【００２１】
また、本発明による画像処理装置は、ＡＣＰ処理を行うためのＤＣ値と、このＤＣ値に対してＡＣＰ処理を行った後の第１及び第２のＤＣ値、及び元画像におけるサブ画素ブロック及び画素値の差分値がアダマール変換された情報のアダマール係数と、を符号化して出力するので、上述したように画像の再生処理に必要な情報量を少なくし、なにより、元画像との差分値をアダマール係数として出力するため、符号化データの精度（復号時の画質、すなわち再生の精度）を高めることができ、かつＪＰＥＧ等のＤＣＴ処理に比較して少ない情報量で元画像に対して高い再現性を持たせることが可能である。
【００２２】
そして、本発明の画像処理装置は、上述した符号化時と同様に、復号時において、入力されるＤＣ画像のＤＣ値に基づき、第１段階ＡＣＰ処理を行い、第１のＤＣ画素値を求める。
次に、本発明の画像処理装置は、入力される上記第１アダマール係数を逆量子化して、第１段階アダマール復号化（逆アダマール変換）を行い第１の差分値を求め、この第１の差分値を、対応するサブ画素ブロックの上記第１のＤＣ画素値に加算して、新たな第１のＤＣ画素値を生成する。
【００２３】
また、本発明の画像処理装置は、上記新たな第１のＤＣ画素値に対して、第１段階ＡＬＰＦ（適応化ローパスフィルタリング）を行う。
ここで、本発明の画像処理装置は、上記第１アダマール係数の値によってローパスフィルタリングを行うか否かの判定、すなわち、第１アダマール係数が「０」であることを検出した場合に、対応する画素ブロックに対して、隣接する他の画素ブロックとの平均化処理（平均を取る）を行うことで、対応する画素ブロックにおける各サブ画素ブロックの第１のＤＣ画素値に対するローパスフィルタリングの処理を行う。
【００２４】
第１アダマール係数が「０」である場合は、第１のＤＣ画素値に加算されるべき第１の差分値を有していないことであり、対応する画素ブロックが含まれるサブ画素ブロックの第１のＤＣ画素値が、周囲の他の画素ブロックに含まれるサブ画素ブロックの第１のＤＣ画素値と大きく異なる値となることが推定される。
このとき、本発明の画像処理装置は、上記画素ブロックにおいて、第１段階ＡＬＰＦの処理を、この画素ブロックにおける全てのサブ画素ブロックに対して、サブ画素ブロックの第１のＤＣ画素値と、隣接する他のサブ画素ブロックの第１のＤＣ画素値とを所定の重み係数に基づく重み付け平均の演算により行い、第１のＬＰＦ画素値として出力する。
【００２５】
次に、本発明の画像処理装置は、上記第１のＬＰＦ画素値を用いて、第２段階ＡＣＰ処理を行い、各画素毎の第２のＤＣ画素値を求める。
そして、本発明の画像処理装置は、本発明の画像処理装置は、入力される第２アダマール係数を逆量子化して、第２段階アダマール復号化を行い第２の差分値を求め、この第２の差分値を、対応する各画素の上記第２のＤＣ画素値に加算して、新たな第２のＤＣ画素値を生成する。
また、本発明の画像処理装置は、上記新たな第２のＤＣ画素値に対して、第２段階ＡＬＰＦを行う。
【００２６】
ここで、本発明の画像処理装置は、上記第２アダマール係数の値によってローパスフィルタリングを行うか否かの判定、すなわち、第２アダマール係数が「０」であることを検出した場合に、対応するサブ画素ブロックに対してローパスフィルタリングの処理を行う。
このとき、本発明の画像処理装置は、上記サブ画素ブロックにおいて、第２段階ＡＬＰＦの処理を、このサブ画素ブロックに含まれる全ての画素の第２のＤＣ画素値と、隣接する他のサブ画素ブロックの第２のＤＣ画素値とを所定の重み係数に基づく重み付け平均の演算により行い、第２のＬＰＦ画素値、すなわち再生画素値として出力する。
【００２７】
上述したように、本発明による画像処理装置は、アダマール変換だけでなくＡＣＰ法による周辺の画素ブロックまたはサブ画素ブロックからの成分予測処理も加わっているため、モスキートノイズだけでなく、アダマール変換をブロック単位で行うために現れやすいブロックノイズをも削減することができる。
加えて、本発明の画像処理装置は、逆アダマール変換した後の第１のＤＣ画素値及び第２のＤＣ画素値に対して、段階的にローパスフィルタリングを行うため、対象ブロック全体に対するローパスフィルタリングとなってしまう通常のフィルタリングと異なり、対応する部分毎に効果的なフィルタリングの処理を行うことが可能となり、上記ＡＣＰ処理によるブロックノイズの削減効果に加え、さらにブロックノイズの削減を、有効に行うことができる。
【００２８】
また、さらに、本発明による画像処理装置は、逆アダマール変換の処理において、第１アダマール係数及び第２アダマール係数との各々に基づき、画素ブロック，サブ画素ブロック毎にそれぞれローパスフィルタリング処理の実行の有無を、ＡＬＰＦ判定情報（ローパスフィルタリング処理が必要か否かの示す情報）として出力し、次に、ローパスフィルタリング処理において、このＡＬＰＦ判定情報を確認した後、ローパスフィルタリング処理を行うため、有効な高周波成分を無駄に除去することなく、必要なサブ画素ブロックまたは画素に対してのみ、効果的なローパスフィルタリング処理が行える。
【００２９】
このとき、本発明の画像処理装置は、ＡＬＰＦ判定情報を、第１及び第２のアダマール係数の復号時に各々生成するため、符号化装置の出力するＤＣ符号及び各アダマール係数において、ローパスフィルタリング処理による画質向上のために必要となる符号量の増加はない。
さらに、また、本発明による画像処理装置は、符号化及び復号化が加減算とビットシフトとの演算のみにより、上述した処理を行うことが可能なため、コンパクトな処理構成で実現でき、加えて、画素値の大きさの違いに伴う分岐処理もなく、所定の周期で連続して処理を行うことが可能なため、高速な符号化及び復号化（符号化の逆の操作）の処理が行える。
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態による画像処理装置の構成を示すブロック図である。
この図において、本発明の画像処理装置は、元画像から求めたＤＣ画像に基づきＡＣＰ（交流成分予測）法及びアダマール変換を用いて画像の符号化を行う符号化部１と、符号化部１により生成されたＤＣ画像（ＤＣ符号）とアダマール係数（ＡＣ符号）とに基づき復号化を行う復号化部２とから構成されている。
【００３１】
符号化部１は、少なくとも、元画像からＤＣ画像を生成するＤＣ画像作成部３と、このＤＣ画像に基づき第１段階のＡＣＰ処理を行い、サブ画素ブロック毎の第１のＤＣ画素値を求める第１段階交流予測成分予測部４と、この第１のＤＣ画素値と、サブ画素ブロック範囲内における元画像の画素値の平均値との第１の差分値を求め、この第１の差分値に対して第１段階のアダマール変換を行い、第１のアダマール係数（ＡＣ符号）を求めて出力し、かつ第１のＤＣ画素値と第１の差分値とを加算し、新たな第１のＤＣ画素値を生成して出力する第１段階アダマール符号化部５と、この新たな第１のＤＣ画素値に基づいて第２段階のＡＣＰ処理を行い、元画像の各画素に対応した第２のＤＣ画素値を演算する第２段階交流成分予測部６と、元画像の各画素の画素値と第２のＤＣ画素値との第２の差分値を求め、この第２の差分値に対して第２段階のアダマール変換を行い、第２のアダマール係数（ＡＣ符号）を求める第２段階アダマール符号化部７から構成されている。
【００３２】
復号化部２は、符号化されたＤＣ値（ＤＣ符号）を復号してＤＣ画像を復号（再生）するＤＣ画像復号部８と、このＤＣ画像に基づき第１段階のＡＣＰ処理を行い、サブ画素ブロック毎の第１のＤＣ画素値を求める第１段階交流予測成分予測部９と、入力される第１のアダマール係数に対して逆アダマール変換を行い、第１の差分値を求め、この第１の差分値と第１のＤＣ画素値とを加算し、新たな第１のＤＣ画素値を生成し、第１のアダマール係数の値（「０」または「０」以外のいずれか）に対応して各画素ブロック毎に、ＡＬＰＦ判定情報（４ｈ）を添付して出力する第１段階アダマール復号化部１０と、この新たな第１のＤＣ画素値（第１段階Ｈｄｍ適用後画像４ｄ）に対して、画素ブロック毎に添付されたＡＬＰＦ判定情報（４ｈ）により、ローパスフィルタリング処理の実行の有無を検出し、実行すると判定された画素ブロックの新たな第１のＤＣ画素値に対してローパスフィルタリング処理を行い、第１のＬＰＦ画素値（第１段階ＡＬＰＦ適用後画像のサブ画素ブロック毎の画素値）として出力する第１段階ＡＬＰＦ処理部１３（第１段階ローパスフィルタ部）と、この第１段階ＡＬＰＦ適用後画像の第１のＬＰＦ画素値に基づき、第２のＡＣＰ処理を行い、元画像の各画素に対応した第２のＤＣ画素値を演算する第２段階交流成分予測部１１と、入力される第２のアダマール係数に対して第２段階の逆アダマール変換を行い、第２の差分値を演算し、この第２の差分値と第２のＤＣ画素値とを加算し、各画素毎の新たな第２のＤＣ画素値として、第２段階Ｈｄｍ適用後画像４ｆを生成し、第２のアダマール係数の値（「０」または「０」以外のいずれか）に対応して各画素ブロック毎に、各サブ画素ブロック毎のＡＬＰＦ判定情報（４ｋ）を添付して出力する第２段階アダマール復号化部１２と、この新たな第２のＤＣ画素値（第２段階Ｈｄｍ適用後画像４ｆ）に対して、各サブ画素ブロック毎に添付されたＡＬＰＦ判定情報（４ｋ）により、ローパスフィルタリング処理の実行の有無を検出し（判定情報であるＡＬＰＦ判定情報のビットが「０」または「１」のいずれかであるかを検出し）、実行すると判定されたサブ画素ブロックの第２のＤＣ画素値に対してローパスフィルタリング処理を行い、第２段階ＡＬＰＦ適用後画像として出力する第２段階ＡＬＰＦ処理部１４（第２段階ローパスフィルタ部）とから構成されている。
【００３３】
次に、図１を参照し、一実施形態による画像処理装置の動作例を説明する。
符号化部１の動作を詳細に説明する。
ＤＣ画像作成部３は、元画像（図１の２ａ）を複数の画素（ｎ×ｎ画素、例えば４×４画素）から構成される画素ブロックに分割して、この画素ブロック内の画素の画素値の平均値をＤＣ値として求め、量子化及びエントロピー符号化してＤＣ符号として出力する。
ここで言う画素値は、ＹＵＶ形式の画像データで行うため、輝度または色差のデータであり、ＲＧＢ形式の場合にはＹＵＶの階調度へ、データ変換を行う必要がある。
【００３４】
このＤＣ値で画素値が示される画素ブロックはＤＣ画像として定義される。
すなわち、図２（ａ）に示すように、４×４画素を画素ブロックとし、図２（ｂ）に示すように、ＤＣ値を求めることで各画素ブロックはＤＣ画像となる。
ここで、画素ブロックＳは、画素ｄ(0,0)〜画素ｄ(3,3)（これらの画素は各々、図２（ｄ）において画素値ｄ00〜ｄ33に対応している）の１６の各画素からなるＤＣ画像であり（図１の２ｂ）、この１６の各画素の画素値の平均値であるＤＣ値を画素値としている。
【００３５】
第１段階交流成分予測部４は、交流成分予測法に基づき、ＤＣ画像からサブ画素ブロックを生成する。
すなわち、第１段階交流成分予測部は、図３（ａ）において、画素ブロックＳからサブ画素ブロックＳ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4（第１段階ＡＣＰ適用後画像２ｃ）のＤＣ値（サブ画素ブロックとしての画素値、すなわち第１のＤＣ値）を予測する（生成する）場合、これら各サブ画素ブロックのＤＣ値として第１のＤＣ値を、画素ブロックＳのＤＣ値とともに、画素ブロックＳに対して、上下左右に隣接する画素ブロック（ＤＣ画像）Ｕ，Ｌ，Ｒ，ＢのＤＣ値（このＤＣ値として画素ブロックと同一の符号を使用している）を用いて以下の式により求める。
すなわち、交流成分予測法において、Ｓがサブ画素ブロックS1〜S4までを含む画素ブロックとすると、サブ画素ブロックS1,S2,S3,S4各々の第１のＤＣ値は、上部画素ブロックＵ，下部画素ブロックＢ，左側部画素ブロックＬ，右側部画素ブロックＲにより、以下の式により求められる。
Ｓ1 ＝ Ｓ＋（Ｕ＋Ｌ−Ｂ−Ｒ）／８
Ｓ2 ＝ Ｓ＋（Ｕ＋Ｒ−Ｂ−Ｌ）／８
Ｓ3 ＝ Ｓ＋（Ｂ＋Ｌ−Ｕ−Ｒ）／８
Ｓ4 ＝ Ｓ＋（Ｂ＋Ｒ−Ｕ−Ｌ）／８
【００３６】
第１段階アダマール符号化部５は、サブ画素ブロックＳ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4の各々に各々対応させて、元画像の画素ｄ(0,0)，(0,1)，(1,0)，(1,1)と、画素ｄ(0,2)，(0,3)，(1,2)，(1,3)と、画素ｄ(2,0)，(2,1)，(3,0)，(3,1)と、画素ｄ(2,2)，(2,3)，(3,2)，(3,3)との、各４つの画素の画素値の平均値を演算して、平均画素値として出力する。
また、第１段階アダマール符号化部５は、サブ画素ブロックＳ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4の各第１のＤＣ値から、対応する画素の上記平均画素値を減算して、各サブ画素ブロック各々における第１の差分値を演算し、この第１の差分値に対して第１段階のアダマール変換を行う。
【００３７】
第１段階アダマール符号化部５は、以下の（１）式に示すようにサブ画素ブロックの構成を２×２画素と見なして、２×２サブ画素ブロックに対応する第１の差分値のアダマール変換を行う。
【数１】
この（１）式において、Ｈはアダマール変換に用いるアダマール変換係数行列であり、以下に示す（２）式の構造となっている。
【数２】
また、ＨＴは、Ｈに対する転置行列であり、（２）式の構造と同様である。
【００３８】
そして、αは求められるアダマール係数の行列を示し、ｆは２×２画素に対応する以下に説明する各画素の差分値（すなわち、各サブ画素ブロックの第１の差分値）に対応している。
αの行列の各要素αu,vは、以下の（３）式により求められる。
【数３】
ここで、ｓ(x,y)は、サブ画素ブロックに対応した各々の第１の差分値の値であり、変換係数ｈu,v(x,y)もサブ画素ブロックに対応して設けられている。
【００３９】
そして、２×２サブ画素ブロックにおけるアダマール変換における変換係数ｈu,v(x,y)は、図４（ａ）に示す変換係数に対応している（白が「−１」であり、黒が「＋１」である）。ここで、サブ画素ブロックＳ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4各々に対応する変換係数ｈu,v(x,y)の位置関係（図４（ａ）に示す変換係数における）は、図２（ｃ）に示しているｓ(x,y)のx,yの示す位置関係に対応している（ここでは、変換係数ｈu,v(x,y)の位置関係のみを示している）。
【００４０】
また、ｆの行列は、以下の（４）式の構造をしている。
【数４】
この第１段階のＡＣＰ後においては、画素ｄ(0,0)〜ｄ(3,3)の画素値は、帰属するサブ画素ブロック，すなわち対応するサブ画素ブロックＳ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4の第１のＤＣ値に対応している。
【００４１】
このとき、第１段階アダマール符号化部５は、ＤＣ値及び第２段階アダマール変換で生成する第２のアダマール係数を除く、アダマール係数α01,α02,α03を求めるため、サブ画素ブロックＳ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4各々に対応する第１の差分値（ｓ(0,0),ｓ(0,1),ｓ(1,0),ｓ(1,1)）を、元画像の画素ｄ(0,0)，(0,1)，(1,0)，(1,1)の平均画素値からサブ画素ブロックＳ1のＤＣ値を減算し、元画像の画素ｄ(0,2)，(0,3)，(1,2)，(1,3)の平均画素値からサブ画素ブロックＳ2のＤＣ値を減算し、元画像の画素ｄ(2,0)，(2,1)，(3,0)，(3,1)の平均画素値からサブ画素ブロックＳ3のＤＣ値を減算し、元画像の画素ｄ(2,2)，(2,3)，(3,2)，(3,3)の平均画素値からサブ画素ブロックＳ4のＤＣ値を減算して求める。
【００４２】
すなわち、サブ画素ブロックＳ１，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4の２×２サブ画素ブロックにおいて、サブ画素ブロックを１つの画素と見なして、サブ画素ブロックの第１の差分値に対する２×２のアダマール変換を行う。
【００４３】
（３）式で求められるアダマール係数α01，α10，α11は、第１段階アダマール符号化部５において量子化され、第１のアダマール係数として出力される。
さらに、第１段階アダマール符号化部５は、量子化された第１のアダマール係数の逆量子化を行い、さらに逆アダマール変換を行い第１の差分値を再生し、再生した第１の差分値を、各画素に対応する第１のＤＣ画素値に加算して、第１段階Ｈｄｍ（アダマール変換）適用後画像（図１の２ｄ）における新たな第１のＤＣ画素値として出力する。
この再生される第１の差分値は、量子化されたときに情報が劣化している。
【００４４】
第２段階交流成分予測部６は、入力される第１段階Ｈｄｍ適用後画像のサブ画素ブロックＳ1、Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4の各々の第１のＤＣ画素値と、各サブ画素ブロックと上下左右において隣接するサブ画素ブロックの第１のＤＣ画素値とに基づき、交流成分予測の演算を行い、各画素ｄ(0,0)，…，(3,3)各々の第２のＤＣ画素値dd00〜dd33を求めて、第２段階ＡＣＰ適用後画像（図１の２ｅ）を出力する。
ここで、第２段階交流成分予測部６は、例えば、図３（ｂ）に示すサブ画素ブロックＳ1における画素ｄ(0,0)〜ｄ(1,1)各々の第２のＤＣ画素値dd00，dd01，dd10，dd11を、以下に示す式により演算して求める。
すなわち、交流成分予測法において、Ｓ１が画素ｄ(0,0)〜ｄ(1,1)までに関する第１のＤＣ画素値とすると、上記画素各々の第２のＤＣ画素値dd00,dd01,dd10,dd11は、上部サブ画素ブロックＵ3，下部サブ画素ブロックＳ3，左側部サブ画素ブロックＬ2，右側部サブ画素ブロックＳ2各々の第１の画素値を用いて、以下の式により求められる。
dd00 ＝ Ｓ1＋（Ｕ3＋Ｌ2−Ｓ3−Ｓ2）／８
dd01 ＝ Ｓ1＋（Ｕ3＋Ｓ2−Ｓ3−Ｌ2）／８
dd10 ＝ Ｓ1＋（Ｓ3＋Ｌ2−Ｕ3−Ｓ2）／８
dd11 ＝ Ｓ1＋（Ｓ3＋Ｓ2−Ｕ3−Ｌ2）／８
同様に、第２段階交流成分予測部６は、他の残りのサブ画素ブロックＳ2〜Ｓ4における各画素の第２のＤＣ画素値を演算し、サブ画素ブロックＳ1〜Ｓ4までの各画素の第２のＤＣ画素値を、第２段階ＡＣＰ適用後画像として出力する。
【００４５】
第２段階アダマール符号化部７は、サブ画素ブロックＳ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4の各画素の第２のＤＣ値から、対応する画素の画素値を減算して、各画素毎に対応した第２の差分値を演算し、この第２の差分値に対して第２段階のアダマール変換を行う。
【００４６】
第２段階アダマール符号化部７は、以下に示す（５）式において４×４画素として、各サブ画素ブロック内の画素毎の第２の差分値に対してアダマール変換を行う。
【数５】
この（５）式において、Ｋnはアダマール変換に用いるアダマール変換係数行列であり、４×４画素の画素ブロック内の各画素のアダマール変換を行う場合でも、本発明においては２×２画素のサブ画素ブロック単位で各画素のアダマール変換を行うため、以下に示す（６）式の構造となっている。
【数６】
【００４７】
そして、βnは求められるアダマール係数の行列を示し、下記の（７）式に示すように、ｇnは２×２画素に対応する以下に説明する、サブ画素ブロック毎の各画素の差分値（すなわち、各サブ画素ブロック内の画素毎の第２の差分値）の行列に対応している。
【数７】
また、以下の説明において、画素ｄ(0,0)〜ｄ(3,3)の画素値を、対応する部分の符号に対応させて、図２（ｄ）に示すように画素値ｄ00〜ｄ33（対応関係は図３(ｂ)）で表している。
すなわち、画素ｄ(0,0)〜ｄ(3,3)の画素値は、以下に示すように、対応するサブ画素ブロックＳ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4における各画素値の第２のＤＣ値に対応している。
【００４８】
このとき、第２段階アダマール符号化部７は、サブ画素ブロックＳ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4それぞれにおいて、各画素ｄ(0,0)，(0,1)，(1,0)，(1,1)、画素ｄ(0,2)，(0,3)，(1,2)，(1,3)、画素ｄ(2,0)，(2,1)，(3,0)，(3,1)、画素ｄ(2,2)，(2,3)，(3,2)，(3,3)の各第２のＤＣ値と、元画像の画素ｄ(0,0)，(0,1)，(1,0)，(1,1)、画素ｄ(0,2)，(0,3)，(1,2)，(1,3)、画素ｄ(2,0)，(2,1)，(3,0)，(3,1)、画素ｄ(2,2)，(2,3)，(3,2)，(3,3)の各々の画素値との差分を演算（元画像の画素値（ｄ00〜ｄ33）から、対応する各画素の第２のＤＣ値（dd00〜dd33）を減算、例えば、画素ｄ(0,0)において元画像の画素値ｄ00から第２のＤＣ値dd00を減算、これをｄ(0,0)〜ｄ(3,3)までの画素に対して行う）し、演算結果を第２の差分値として、図２（e）における様に、それぞれサブ画素ブロック（S1〜S4）毎に対して、各画素毎にｅn(0,0)，ｅn(0,1)，ｅn(1,0),ｅn(1,1)，ｎ∈[0,3]として求め、この第２の差分値を用いて、以下に示す（８）式により第２段階目のアダマール変換を行う。
ここで、ｋn，βn，ｇn，ｅn(x,y)各々の添え字「n」は、各サブ画素ブロックの位置に対応している。例えば、図２(ｅ)を例として示すと、「ｎ＝０」がサブ画素ブロックS1に対応し、「ｎ＝１」がサブ画素ブロックS2に対応し、「ｎ＝２」がサブ画素ブロックS3に対応し、「ｎ＝３」がサブ画素ブロックS4に対応している。
【００４９】
そして、βnの行列の各要素βn(u,v)は、以下の（８）式により求められる。
【数８】
ここで、２×２画素におけるアダマール変換係数ｋn(u,v)(x,y)は、図４（ａ）に示す各画素に対応した構成となっている（白が「−１」であり、黒が「＋１」である）。ここで、図４（ａ）におけるアダマール変換係数ｋn(u,v)(x,y)の位置関係は、図４（ｂ）に示している。
【００５０】
また、図４（ａ）に示す本発明のアダマール変換係数において、すでに述べた第１段階目のアダマール変換に対応した変換係数部分は従来の構成と同様なものの、第２段階目のアダマール変換に対応した部分はサブ画素ブロック（Ｓ1,Ｓ2,Ｓ3,Ｓ4）毎に対応するように構成されている。
すなわち、４×４画素からなる画素ブロックにおいて、図４（ａ）におけるグループＡの４つ（Ａ1〜Ａ4において、Ａ1がｈ0,0(x,y)、Ａ2がｈ0,1(x,y)，Ａ3がｈ1,0(x,y)、Ａ4がｈ1,1(x,y)）である。
ここで、アダマール変換係数ｈ0,0(x,y)は、図４（ａ）に示すように全て黒であり、変換係数として全て「１」であり、全てのサブ画素ブロック差分値を加算したもの、すなわち元画像ブロックの各画素の画素値の平均値と、ＤＣ値との差分値に対応したものである。
この全てのサブ画素ブロック差分値を加算したものは、誤差を除いて「０」に等しいため、数値自身が符号化部１内部に保存されていない。
【００５１】
また、図４（ｂ）に示すｎ＝１〜４の各図は、画素ブロックにおける各々のサブ画素ブロック（２×２画素）に対応した、アダマール変換係数の組み合わせとなっている。
例えば、図２（ｂ）の画素ブロックＳにおいて、各画素に対する（８）式における変換係数の対応関係を確認すると、ｎ＝０（サブ画素ブロックS１）においてｋ0(u,v)(x,y)，u,v,x,y∈[0,1]となり、ｎ＝１（サブ画素ブロックS2）においてｋ1(u,v)(x,y)，u,v,x,y∈[0,1]となり、ｎ＝２（サブ画素ブロックS3）においてｋ2(u,v)(x,y)，u,v,x,y∈[0,1]となり、ｎ＝３（サブ画素ブロックS4）においてｋ3(u,v)(x,y)、ここでu,v,x,y∈[0,1]となり、添え字「ｎ」を除くと、各サブ画素ブロックにおいて、図４（ａ）におけるＡ１〜Ａ４の対応と同様となる。
ここで、アダマール変換係数ｋ0（0,0)(x,y)，ｋ1（0,0)(x,y)，ｋ2（0,0)(x,y)，ｋ3（0,0)(x,y)、x,y∈[0,1]各々は、図４（ｂ）で示されているように、全て黒であり、変換係数として全て「１」であり、全ての画素の差分値を加算したもの、すなわち、各サブ画素ブロックにおける画素値の平均値と、新たな第１のＤＣ値との差分値に対応したものである。
この全ての画素の差分値を加算したものは、誤差を除いて「０」に等しいため、数値自身が符号化部１内部に保存されていない。
【００５２】
上述したように、各サブ画素ブロック毎に２×２画素各々に対応する第２の差分値を求めているため、求められた各変換係数の対応するサブ画素ブロックが明確となり、復号化時において、各々の変換係数の数値が「０」であるか否かの判定で行えるため、ローパスフィルタリング処理を行う画素ブロック及びサブ画素ブロックの判定が容易となる。
すなわち、変換係数が各サブ画素ブロック毎に対応して設けられているため、変換係数の数値が「０」であるか否かの判定をサブ画素ブロック毎（サブ画素ブロック単位）に行うことが可能となり、ローパスフィルタリング処理を、画素ブロック及びサブ画素ブロック単位で行うことが可能となる。
【００５３】
上述した（８）式において、画素ｄ(0,0)〜ｄ(3,3)に対応する差分値を、対応する画素の符号に対応させて、差分値ｅn(0,0)〜ｅn(1,1)により表している（この対応関係は、図２（ｅ）と図３（ｂ）とにおけるブロックＳの比較により対応づけられる）。
ここで、第２段階アダマール符号化部７は、サブ画素ブロックＳ1，Ｓ2，Ｓ３，Ｓ4各々に対応して、すでに（７）式で示したｇnと、（８）式とによりアダマール係数の演算を行う。
このｇnの添え字「ｎ」も、図２（ｅ）と同様に、各サブ画素ブロック（S1〜S4）の位置に対応している。
【００５４】
また、第２段階アダマール符号化部７は、（８）式により、画素ブロック（例えば、Ｓ）に含まれる各サブ画素ブロック（例えば、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）の１２個のアダマール係数、すなわちβn(0,1)，βn(1,0)，βn(1,1)、ここでｎ∈[0,3]を、第２のアダマール係数として演算し、量子化処理を行って出力する。
例えば、第２段階アダマール符号化部７は、量子化された第２のアダマール係数の逆量子化を行い、第２の差分値を再生し、再生した第２の差分値を、各部分に対応する第２のＤＣ画素値に加算して、第２段階Ｈｄｍ（アダマール変換）適用後画像（図１の２ｆ）として、復号部２で復号されて出力される画像と同一な画像を再生して出力することもできる。
【００５５】
次に、復号化部２の動作を詳細に説明する。
ＤＣ画像復号部８は、入力されるＤＣ符号を逆量子化及びエントロピー復号化を行いＤＣ値を求め、ＤＣ画像（図１の４ｂ）を再生する。
第１段階交流成分予測部９は、第１段階交流成分予測部４と同様に、サブ画素ブロックＳ1〜Ｓ4各々の第１のＤＣ画素値を求め、このサブ画素ブロックＳ1〜Ｓ4からなる第１段階ＡＣＰ適用画像（図１の４ｃ）として出力する。
第１段階アダマール復号化部１０は、入力される符号化された第１のアダマール係数を逆量子化及びエントロピー復号化し、アダマール係数α'01，α'10，α'11として復号（再生）し、この第１のアダマール係数に対して、以下に示す（９）式を用いて、逆アダマール変換を行うことにより、第１の差分値を復号（再生）する。
【数９】
【００５６】
すなわち、第１段階アダマール復号化部１０は、再生されるサブ画素ブロックの各部分に対応する第１の差分値を、以下に示す（１０）式を用いて演算して求める。
【数１０】
ここで、アダマール変換係数ｈ0,0(x,y)に対応するα'00は、前述の通り符号化部１で保存されず、「０」に等しいことに注意する。
そして、（９）式のｆ'は下記に示す（１１）式として求められる。
【数１１】
【００５７】
また、第１段階アダマール復号化部１０は、第１段階交流成分予測部９から入力されるサブ画素ブロックＳ1〜Ｓ4の各々の第１のＤＣ画素値に対して、復号した第１の差分値を、対応するサブ画素ブロック毎に加算することにより、加算結果をサブ画素ブロックＳ1〜Ｓ4各々の新たな第１のＤＣ画素値とし、このサブ画素ブロックＳ1〜Ｓ4を第１段階Ｈｄｍ適用後画像（図１の４ｄ）として出力する。
ここで、第１段階アダマール復号化部１０は、上記第１段階Ｈｄｍ適用後画像４ｄに、各サブ画素ブロックに対応して、ＡＬＰＦ判定情報４ｈを添付する。
すなわち、第１段階アダマール復号化部１０は、ＡＬＰＦ判定情報４ｈを１ビットのデータとして、第１のアダマール係数が「０」である画素ブロックに対して「０」のデータを添付し、一方、第１のアダマール係数が「０」でない画素ブロックに対して「１」のデータを添付して、第１段階Ｈｄｍ適用後画像４ｄとともに出力する。
このとき、第１アダマール復号化部１０は、第１のアダマール係数であるα'01，α'10及びα'11がすべて「０」である画素ブロックに対して「０」のＡＬＰＦ判定情報４ｈを付与し、第１のアダマール係数であるα'01，α'10及びα'11のいずれかが「０」でない画素ブロックに対して「１」のＡＬＰＦ判定情報４ｈを付与する。
【００５８】
そして、第１段階ＡＬＰＦ処理部１３は、入力される画素ブロック毎に（例えば、サブ画素ブロックＳ1〜Ｓ4で構成された画素ブロックＳ）、この画素ブロックに添付されたＡＬＰＦ判定情報４ｈの判定を行う。
ここで、第１段階ＡＬＰＦ処理部１３は、ＡＬＰＦ判定情報４ｈが「１」であることを検出すると、対応する画素ブロックにおけるサブ画素ブロックの第１のＤＣ画素値に対して、ローパスフィルタリング処理を行わず、このサブ画素ブロックを第１段階ＡＬＰＦ適用後画像４ｐとして、すなわち無処理の第１のＤＣ画素値を第１のＬＰＦ画素値として出力する。
【００５９】
一方、第１段階ＡＬＰＦ処理部１３は、ＡＬＰＦ判定情報４ｈが「０」であることを検出すると、対応する画素ブロックにおける全てのサブ画素ブロックの第１のＤＣ画素値に対して、ローパスフィルタリング処理を行い、これらのサブ画素ブロックを第１段階ＡＬＰＦ適用後画像４ｐとして、すなわちローパスフィルタリング処理が行われた第１のＤＣ画素値を第１のＬＰＦ画素値として出力する。
【００６０】
このとき、第１段階ＡＬＰＦ処理部１３は、図３（ａ）において、画素ブロックＳにおけるサブ画素ブロックＳ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4（第１段階Ｈｄｍ適用後画像４ｄ）のＤＣ値（サブ画素ブロックとしての画素値、すなわち第１のＤＣ値）のローパスフィルタリング処理を行う場合、ローパスフィルタリング処理を行う対象のサブ画素ブロックの第１のＤＣ値と、この対象のサブ画素ブロックの存在する画素ブロック以外の画素ブロックにおいて隣接する他のサブ画素ブロックの第１のＤＣ値と、対象のサブ画素ブロックの存在する画素ブロックのＤＣ値とに所定の重み係数を乗じて加算し、重み付け平均の演算により行う。
【００６１】
例えば、図３（ａ）において、対象のサブ画素ブロックに対する重み係数を「４」とし、隣接するサブ画素ブロックに対する重み係数を「１」とし、対象のサブ画素ブロックの存在する画素ブロックに対する重み係数を「２」としており、これらの重み係数を乗じた各画素値を加算し、この加算結果を重み係数の合計（「８」）により除算することで重み付け平均の処理を行い、各サブ画素ブロック毎の第１のＬＰＦ画素値の演算を行い、ローパスフィルタリングの処理を行う。
【００６２】
すなわち、各サブ画素ブロックの第１のＬＰＦ画素値は、画素ブロックＵ，Ｌ，Ｒ，ＢのＤＣ値（このＤＣ値として画素ブロックと同一の符号を使用している）と、サブ画素ブロックＵ1〜Ｕ2，Ｌ1〜Ｌ2，Ｒ1〜Ｒ2，Ｂ1〜Ｂ2の第１のＤＣ値（この第１のＤＣ値としてサブ画素ブロックと同一の符号を使用している）を用いて以下の式により求める。
Ｓ1 ＝ （４・Ｓ1＋Ｕ3＋Ｌ2＋２・Ｓ）／８
Ｓ2 ＝ （４・Ｓ2＋Ｕ4＋Ｒ1＋２・Ｓ）／８
Ｓ3 ＝ （４・Ｓ3＋Ｌ4＋Ｂ1＋２・Ｓ）／８
Ｓ4 ＝ （４・Ｓ4＋Ｒ3＋Ｂ2＋２・Ｓ）／８
【００６３】
上述した式における重み係数の乗算処理、及び重み係数の加算値による除算処理は、ビットシフト演算により行うため、高速に行うことが可能である。
すなわち、上記重み係数は、ローパスフィルタリング処理が加算とビットシフトとの演算で行えるように設定される。
そして、第１段階ＡＬＰＦ処理部１３は、得られた第１のＬＰＦ画素値を有するサブ画素ブロックを第１段階ＡＬＰＦ適用後画像４ｐとして出力する。
【００６４】
次に、第２段階交流成分予測部１１は、入力される第１段階ＡＬＰＦ適用後画像４ｐにおける各サブ画素ブロックの第１のＬＰＦ画素値に基づき、第２段階交流成分予測部６と同様な式を用いた演算により、サブ画素ブロックの各画素毎の第２のＤＣ画素値を求め、第２段階ＡＣＰ適用後画像（図１の４ｅ）として出力する。
また、第２段階アダマール復号化部１２は、入力される第２のアダマール係数により、以下に示す（１２）式に基づいて、各画素単位の差分値を求める。
【数１２】
すなわち、以下に示す（１３）式により、各サブ画素ブロック毎に、第２段階アダマール符号部７と同様に、図２（ｆ）及び（７）,（８）式の関係に対応させて、サブ画素ブロックにおける各画素に対応する第２の差分値を演算する。
【数１３】
そして、アダマール変換係数ｋ0（0,0)(x,y)，ｋ1（0,0)(x,y)，ｋ2（0,0)(x,y)，ｋ3（0,0)(x,y)、x,y∈[0,1]各々に対応するβ'n(0,0)，ｎ∈[0,3]は、前述の通り符号化部１で出力されず、「０」に等しいことに注意する。
【００６５】
ここで、第２段階アダマール復号化部１２は、（１３）式において、入力される第２のアダマール係数βn（u,v）、ここでｎ∈[0,3],u,v∈[0,1]と、アダマール変換係数とを用いて各画素に対応する第２の差分値を演算する。
そして、各サブ画素ブロックの画素を求めるアダマール変換係数は、ｎ＝０（サブ画素ブロックS１）においてｋ0(u,v)(x,y)，u,v,x,y∈[0,1]であり、ｎ＝１（サブ画素ブロックS2）においてｋ1(u,v)(x,y)，u,v,x,y∈[0,1]であり、ｎ＝２（サブ画素ブロックS3）においてｋ2(u,v)(x,y)，u,v,x,y∈[0,1]であり、ｎ＝３（サブ画素ブロックS4）においてｋ3(u,v)(x,y)，u,v,x,y∈[0,1]である。
さらに、第２段階アダマール復号部１２は、各画素単位で得られた第２の差分値を、対応する位置の画素の第２のＤＣ画素値に加算して、第２段階Ｈｄｍ適用後画像（図１の４ｆ）におけるサブ画素ブロックの新たな第２のＤＣ画素値として出力する。
これにより、（１２）式のｇ'nは、以下に示す（１４）式として求められる。
【数１４】
このｇ'nの添え字「ｎ」も、図２（ｅ）と同様に、各サブ画素ブロック（S1〜S4）の位置に対応している。
ここで、第２段階アダマール復号化部１２は、上記第２段階Ｈｄｍ適用後画像４ｆに、各サブ画素ブロックに対応して、ＡＬＰＦ判定情報４ｋを添付する。
すなわち、第２段階アダマール復号化部１２は、各サブ画素ブロックにおいて、サブ画素ブロックに対応する第２のアダマール係数の判定を行い、第２のアダマール係数の数値に基づき、「０」または「１」を、ＡＬＰＦ判定情報４ｋのデータとして添付し、第２段階Ｈｄｍ適用後画像４ｆとともに出力する。
【００６６】
このとき、第２アダマール復号化部１２は、各サブ画素ブロック毎（例えば、サブ画素ブロックＳ1〜Ｓ4各々）に対応する第２のアダマール係数のグループが全て「０」であるか否か、つまり、ｎ＝０の場合、サブ画素ブロックS1に対応する第２のアダマール係数β'0(0,1)，β'0(1,0)及びβ'0(1,1)がすべて「０」であることを検出した場合、対応するサブ画素ブロックＳ1に対して「０」のＡＬＰＦ判定情報４ｋを付与し、一方、第２のアダマール係数β'0(0,1)，β'0(1,0)及びβ'0(1,1)のいずれかが「０」でないことを検出した場合、対応するサブ画素ブロックに対して「１」のＡＬＰＦ判定情報４ｋ付与する。
また、第２アダマール復号化部１２は、他のサブ画素ブロックＳ2，Ｓ3，Ｓ4に対しても、上述したｎ＝０の場合と同様に、各々対応する第２のアダマール係数のブロック（組み合わせ）毎に、対応する「β'n(0,1)，β'n(1,0)，β'n(1,1)、ここでｎ∈[1,3]」のｎ＝１，２，３の場合の各々のサブ画素ブロックに対応するアダマール係数全てが「０」か否かの判定を行い、全て「０」であることを検出した場合に「０」のＡＬＰＦ判定情報４ｋを付与し、いずれかのアダマール係数が「０」でないことを検出した場合に「１」のＡＬＰＦ判定情報４ｋを付与する。
【００６７】
そして、第２段階ＡＬＰＦ処理部１４は、入力されるサブ画素ブロック毎に（例えば、画素ｄ(0,0)〜ｄ(1,1)で構成されるサブ画素ブロックＳ1）、添付されたＡＬＰＦ判定情報４ｋの判定を行う。
ここで、第２段階ＡＬＰＦ処理部１４は、ＡＬＰＦ判定情報４ｋが「１」であることを検出すると、対応するサブ画素ブロックのいずれの画素の第２のＤＣ画素値に対しても、ローパスフィルタリング処理を行わず、この画素を第２段階ＡＬＰＦ適用後画像４ｑとして、すなわち無処理の第２のＤＣ画素値を第２のＬＰＦ画素値として出力する。
【００６８】
一方、第２段階ＡＬＰＦ処理部１４は、ＡＬＰＦ判定情報４ｋが「０」であることを検出すると、対応するサブ画素ブロックに含まれる全ての画素の第２のＤＣ画素値に対して、ローパスフィルタリング処理を行い、この画素を第２段階ＡＬＰＦ適用後画像４ｑとして、すなわちローパスフィルタリング処理が行われた第２のＤＣ画素値を第２のＬＰＦ画素値として出力する。
【００６９】
このとき、第２段階ＡＬＰＦ処理部１４は、図３（ｂ）において、サブ画素ブロックＳ1における画素ｄ(0,0)〜ｄ(1,1)（第２段階Ｈｄｍ適用後画像４ｆ）のＤＣ値（画素としての画素値、すなわち第２のＤＣ値）のローパスフィルタリング処理を行う場合、ローパスフィルタリング処理を行う対象の画素の第２のＤＣ値と、この対象の画素の存在するサブ画素ブロック以外のサブ画素ブロックにおいて隣接する他の画素の第２のＤＣ値と、対象の画素の存在するサブ画素ブロックの第１のＤＣ値とに所定の重み係数を乗じて加算し、重み付け平均の演算により行う。
【００７０】
例えば、図３（ｂ）において、対象の画素に対する重み係数を「４」とし、隣接する画素に対する重み係数を「１」とし、対象の画素の存在するサブ画素ブロックに対する重み係数を「２」としており、これらの重み係数を乗じた各画素値を加算し、この加算結果を重み係数の合計（「８」）により除算することで重み付け平均の処理を行い、各サブ画素ブロック毎の第２のＬＰＦ画素値の演算を行い、ローパスフィルタリングの処理を行う。
【００７１】
すなわち、各サブ画素ブロックの第２のＬＰＦ画素値は、サブ画素ブロックＳ１のＤＣ値（このＤＣ値としてサブ画素ブロックと同一の符号を使用している）と、画素ｄ(0,0)〜ｄ(3,1)，ｕ(2,0)〜ｕ(1,3)，ｌ(0,2)〜ｌ(1,3)の第２のＤＣ値を用いて以下の式により求める。
ｄ00 ＝ （４・dd00＋ｕ20＋ｌ03＋２・Ｓ1）／８
ｄ01 ＝ （４・dd01＋ｕ31＋dd02＋２・Ｓ1）／８
ｄ10 ＝ （４・dd10＋ｌ13＋dd20＋２・Ｓ1）／８
ｄ11 ＝ （４・dd11＋dd12＋dd21＋２・Ｓ1）／８
【００７２】
上述した式における重み係数の乗算処理、及び重み係数の加算値による除算処理は、ビットシフト演算により行うため、高速に行うことが可能である。
すなわち、上記重み係数は、ローパスフィルタリング処理が加算とビットシフトとの演算で行えるように設定される。
そして、第２段階ＡＬＰＦ処理部１３は、得られた第２のＬＰＦ画素値を有する画素を第２段階ＡＬＰＦ適用後画像４ｑ、すなわち復号結果画像として出力する。
【００７３】
上述したように、本発明による画像処理装置は、１６個の画素の周波数成分として出力される１５個のアダマール係数の内、第１のアダマール変換において、情報量の多い低周波成分の３個を抽出した後に、これを復号し第１のＤＣ値に加えて、サブ画素ブロックの各画素の第２のＤＣ値を求めた後に、第２のアダマール変換において高周波成分を４つのサブ画素ブロック毎に３個ずつ、計１２個のアダマール係数として求めている。
このため、ＡＣＰ処理及びアダマール変換を１回ずつ行う１段階処理と比較して、第２のアダマール係数のデータ量を少なくすることができる。
【００７４】
また、本発明による画像処理装置は、ＡＣＰ処理を行うためのＤＣ値と、このＤＣ値に対してＡＣＰ処理を行った後の第１及び第２のＤＣ値及び元画像の差分値をアダマール係数として圧縮情報として出力するので、画像の再生処理に必要な情報量を少なくし、なにより、元画像との差分値をアダマール係数として出力するため、元画像に対して高い再現性を持たせることが可能である。
【００７５】
さらに、本発明による画像処理装置は、上述したアダマール変換だけでなく、第１段階交流成分予測部４及び第２段階交流成分予測部６において、ＡＣＰ法による画像処理も加わっているため、画素ブロックまたはサブ画素ブロックに対するアダマール変換による符号化に起因するブロックノイズを削減することができる。
【００７６】
さらに、また、本発明による画像処理装置は、復号処理において、第１段階ＡＬＰＦ処理部１３及び第２段階ＡＬＰＦ処理部１４各々により、第１段階及び第２段階アダマール復号化処理の後に、サブ画素ブロック及び画素単位において、各々隣接する他のサブ画素ブロック及び画素を用いて、所定の重み係数に基づく重み付け平均の演算により、ローパスフィルタリング処理を行うため、隣接する画素ブロックまたはサブ画素ブロック間での急激な階調度の変化、すなわち画像内における高い空間周波数の変化を低減させ、上述したＡＣＰ法の効果に加えて、さらにブロックノイズを低減させることで、復号処理後の画像のブロックノイズを削減できるので、画像全体を滑らかに自然に復号することができる。
【００７７】
また、さらに、本発明による画像処理装置は、第１段階交流成分予測部４，９，第２段階交流成分予測部６，１１，第１段階アダマール符号化部５，第２段階アダマール符号化部７，第１段階アダマール復号化部９，第２段階アダマール復号化部１２により、各々（３）式，（８）式，（１０）式，（１３）式を用いて、加減算とビットシフトとの演算のみにより、上述した処理を行うことが可能なため、コンパクトな回路構成で実現でき、加えて、画素値の大きさに伴う圧縮または伸張における分岐処理もなく、所定の周期で連続して処理を行うことが可能なため、高速な符号化及び復号化の処理が行える。
【００７８】
加えて、本発明による画像処理装置は、符号化部１及び復号化部２を同一機器内に搭載する場合、第１段階交流成分予測部４と第１段階交流成分予測部９とを、また第２段階交流成分予測部６と第２段階交流成分予測部１１とを共通化させることができ、かつ，第１段階アダマール符号化部５と第１段階アダマール復号化部９と、及び第２段階アダマール符号化部７と第２段階アダマール復号化部１２とのかなりの部分を共通化することができるため、処理構成のコンパクト化をさらに向上させることが可能である。
【００７９】
ここで、アダマール変換係数が「１」または「−１」であるので、（３），（８），（１０），（１３）式における画素値やアダマール係数に対してのアダマール変換係数の積は、乗算ではなく符号の付加として計算する。
その他の演算において、基本となる演算は式から判るように加算であり、また量子化に対してはビットシフトにより演算を行う。
【００８０】
次に、本発明の圧縮及び復号方法を用いた場合と、ＪＰＥＧを用いた場合との比較を行った結果を説明する。
図５は、横軸がファイルの圧縮率（％）を示し、縦軸がＰＮＳＲ（ピーク値対誤差比）を示しており、圧縮率に対する画質の程度を示すグラフである。
ここで、圧縮率とは、画像ファイルの圧縮前と圧縮後とのバイト数の比であり、数値が低いほど圧縮率が高いことを示している。
実線が本発明の画像処理装置を使用した場合のファイルサイズとＰＮＳＲとの関係を示すものであり、波線がＪＰＥＧを使用した場合のファイルサイズとＰＮＳＲとの関係を示すものである。
【００８１】
上述の画像データとしては、本発明及びＪＰＥＧ双方において、画素の処理数が「Ｙ：Ｕ：Ｖ＝４：１：１」の割合で処理されている。
また、サンプルとして使用した画像は、２５６×３８４の画素数の自然画であり、１画素あたり２４ビットのカラー情報を有し、全データ量が294,912byteである。
この図５から判るように、同一のファイルサイズの場合で比較すると、圧縮率が低いほど、本発明の画像処理装置とＪＰＥＧとのＰＮＳＲの差が顕著となっている。
【００８２】
すなわち、本発明の画像処理装置は、圧縮及び復号された画像のＰＮＳＲが、圧縮率が低いとき、ＪＰＥＧの処理により圧縮及び復号された画像のＰＮＳＲより高くなり、圧縮率の数値が高くなるほど、ＰＮＳＲにおける数値的な評価の差は小さくなる。
しかしながら、本発明の画像処理装置は、画素ブロック及びサブ画素ブロックに対するローパスフィルタ処理により、ＰＮＳＲの評価で表れない、視覚的な画質が大幅に向上していることが図６における比較により確認され、ブロックノイズ等の発生防止に有効で有ることが明確であり、ＩＰＥＧに比較して、高い圧縮率においても良好な画像伸張の効果を得ることができる。
また、本願発明の画像処理装置は、上述の図５の結果から、同様の画質とした場合、ＪＰＥＧに比較して、画質を広い圧縮率の範囲において向上させることが可能であり、圧縮した画像ファイルを蓄積するメモリ容量を、ＪＰＥＧに比較して下げることが可能であり、携帯機器のようにメモリ容量の制限される用途に対して有効な圧縮・伸張方式であることが判る。
【００８３】
上記図６は、ＪＰＥＧと本願発明との画質の差を、実際の画像において視覚的に確認するため、図５に用いた復号画像の一部を拡大したものである。
図６（ａ）が元画像であり、図６（ｂ）が圧縮率２.９％のＪＰＥＧの復号画像であり、図６（ｃ）が圧縮率２.９％の本発明の画像処理装置の復号画像である。
上述したように、同一の画像を用いた復号画像の比較において、図６（ｂ）にはブロックノイズが同様の色の領域において、かなりの割合で発生していることが判るが、図６（ｃ）においては図６（ａ）の元画像と同様にブロックノイズが視認できない程度、すなわち、ブロックノイズがほぼ見えない状態となっている。
図５及び図６における本発明の画像処理装置とＪＰＥＧとの比較から、同一の圧縮率から復号した場合、本発明においては、低い圧縮率の領域においてＰＮＳＲによる数値的な画質の向上が見られ、一方、高い圧縮率の領域において実際の画像で視認できる程度にブロックノイズが低減していることが判り、広い圧縮率の範囲において画質を向上させる効果があることが判る。
【００８４】
以上、本発明の一実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、図１において、符号化部１及び復号化部２が同一の装置内に構成されて示されているが、符号化部１のみ、または、復号化部２のみで装置に組み込んで用いても良い。
【００８５】
上述してきた画像の圧縮及び復号の処理は、デジタル動画に用いられるＹ，Ｕ，Ｖ（輝度=Y、赤の色差=U、青の色差=V）の画像データにより行うものである。
ＲＧＢ（Red＝赤、Green＝緑、Blue＝青の階調を用いて画像を表現）形式の画像データに対しては、ＹＵＶ形式の画像データに変換する必要がある。
また、本発明の画像処理装置は、 Ｙ，Ｕ，Ｖに対して同様の処理を行い、画像の圧縮及び復号を行う。
【００８６】
また、本発明の画像処理装置は、アダマール変換を複数段にわたって行うことを当然含んでおり、例えば、元画像を８×８画素から構成される画素ブロックに分割して、この画素ブロックに対応して、上述したよう２段階のアダマール変換と同様に、３段階のアダマール変換による画像処理を行っても良い。
すなわち、６４画素に対して６３個（α01〜α11，βn(0,2)〜βn(8,8)）のアダマール係数が最終的に算出されるが、第１のアダマール変換において、第１のアダマール係数としてアダマール係数α01，α10，α11の３個を求め、第２のアダマール変換において、第２のアダマール係数としてアダマール係数βn(0,2)，βn(0,3)，βn(1,2)，βn(1,3)，βn(2,0)，βn(2,1)，βn(2,2)，βn(2,3)，βn(3,0)，βn(3,1)，βn(3,2)，βn(3,3)の１２個を求め、第３のアダマール変換において、第３のアダマール係数として上記１５個を除いた４８個を求める。
【００８７】
他の処理については、符号化部１及び復号化部２に、新たに第３段階の交流成分予測部、アダマール符号化部、アダマール復号化部が加わり、第３のアダマール係数に対応した処理を行うのみで、他の処理は上述した２段階のアダマール係数に対する処理と同様である。
この３段階でアダマール変換を行うとき、第１段階及び第２段階では、２段階でアダマール変換を行う場合の１段階と同様な処理を各々行い、第３段階では２段階でアダマール変換を行う場合の１段階と同様な処理を行う。
本発明の画像処理装置は、２段階で述べたように、画素ブロックに含まれる画素の数に対応するアダマール係数を求める段階を増やす毎に、各画素のＤＣ値と元画像の画素値との差分を一回でアダマール変換する場合に比較して、アダマール係数全体の画像圧縮に必要な情報量を減少させることが可能となり、かつ、アダマール係数の変動量が減少する（アダマール係数を示すビット量が減少するこ）ことでエントロピー符号化における圧縮効率が向上する。
【００８８】
次に、本発明の実施の形態によるコンピュータが実行するためのプログラムについて説明する。
図１における画像処理装置（画像処理システム）の動作におけるコンピュータシステムのＣＰＵが実行するためのプログラムは、本発明によるプログラムを構成する。
このプログラムを格納するための記録媒体としては、光磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ、磁気記録媒体等を用いることができ、これらをＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、メモリカード等に構成して用いてよい。
【００８９】
また上記記録媒体は、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部のＲＡＭ等の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持するものも含まれる。
また上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから伝送媒体を介して、あるいは伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されるものであってもよい。上記伝送媒体とは、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体をいうものとする。
【００９０】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００９１】
従って、このプログラムを図１のシステム又は装置とは異なるシステム又は装置において用い、そのシステム又は装置のコンピュータがこのプログラムを実行することによっても、上記実施の形態で説明した機能及び効果と同等の機能及び効果を得ることができ、本発明の目的を達成することができる。
【００９２】
【発明の効果】
本発明による画像処理装置によれば、元画像の画素値とサブ画素ブロック第１のＤＣ画素値との第１の差分値をアダマール変換して、差分値としての情報量の多い低周波成分（画素ブロックに対応する第１のアダマール係数）を抽出した後に、この第１の差分値を復号し第１のＤＣ値に加えて、サブ画素ブロックの各画素の第２のＤＣ値を求めた後に、第２のアダマール変換により残り高周波側のアダマール係数（サブ画素ブロックに対応する第２のアダマール係数）を求めるので、残りの第２のアダマール係数の情報量を削減することが出来るため、ＡＣＰ処理及びアダマール変換を１回ずつ行う１段階処理に比較して、第２の差分値のデータ量を減少させることが可能となり、１段階の差分値から全てのアダマール係数を求める場合に比較して、アダマール係数のデータ量を少なくし、ＪＰＥＧと同等以上の画像品質により、画像の圧縮及び復号を行うことができる。
【００９３】
また、本発明による画像処理装置によれば、アダマール変換だけでなくＡＣＰ法による符号化処理も加わっているため、アダマール変換をブロック単位で行うために現れやすいブロックノイズを削減することができる。
さらに、本発明による画像処理装置によれば、復号処理において、第１段階ローパスフィルタ部及び第２段階ローパスフィルタ部各々により、第１段階及び第２段階アダマール復号化処理の後に、サブ画素ブロック及び画素単位において、各々隣接する他のサブ画素ブロック及び画素を用いて、所定の重み係数に基づく重み付け平均の演算により、ローパスフィルタリング処理を行うため、隣接する画素ブロックまたはサブ画素ブロック間での急激な階調度の変化、すなわち画像内における高い空間周波数の変化を低減させ、上述したＡＣＰ法の効果に加えて、さらにブロックノイズを低減させることで、復号処理後の画像のブロックノイズを削減できるので、画像全体を滑らかに自然に復号することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による画像処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】 図１に示す画像処理装置の動作例を説明するための概念図である。
【図３】 第１段階及び第２段階のＡＣＰ法による画像処理を説明する概念図である。
【図４】 アダマール変換において使用するアダマール変換係数の一例を示す概念図である。
【図５】 本発明の画像処理装置及びＪＰＥＧによる圧縮及び復号の処理におけるファイルサイズとＰＮＳＲとの関係を示すグラフである。
【図６】 本発明の画像処理装置とＪＰＥＧと処理における、図５の圧縮率２.９％の復号画像の比較を示す図である。
【符号の説明】
１ 符号化部
２ 復号化部
３ ＤＣ画像作成部
４，９ 第１段階交流成分予測部
５ 第１段階アダマール符号化部
６，１１ 第２段階交流成分予測部
７ 第２段階アダマール符号化部
８ ＤＣ画像復号部
１０ 第１段階アダマール復号化部
１２ 第２段階アダマール復号化部
１３ 第１段階ＡＬＰＦ処理部
１４ 第２段階ＡＬＰＦ処理部
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置および画像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像圧縮方法として、ＪＰＥＧ（Joint Photograph Expert Group）が良く知られている。
また、ＪＰＥＧからＪＰＥＧ２０００への移行に見られるように、高性能ハードウェアへの実装を前提として処理系を大規模・複雑化して画品質や符号化効率を向上させている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０９−２２３２２６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したＪＰＥＧ等は、携帯ゲーム機等の携帯端末では消費電力の関係上、ＣＰＵのクロック周波数に制限があり、かつＣＰＵの処理能力が汎用のパーソナルコンピュータに比較して低いため、高速に圧縮・伸張の処理が行えず、さらに、ＪＰＥＧの機能を専用回路として構成すると、この専用回路が大規模・複雑化するため、製品コストの観点から実装することが困難である。
また、従来の画像再生においては、圧縮率を高くするために、量子化パラメータを大きくすることにより、再生時の画像の画質が劣化、すなわち、画素ブロック単位での階調変化（ブロックノイズ）が視認できるようになる。
【０００５】
本発明の目的は、このような背景の下になされたもので、画像の圧縮・伸張を簡易な演算により高速に行い、ＪＰＥＧ以上の圧縮効率及び伸張後の画像品質を得る圧縮・伸張処理を行うことが可能な画像の符号化機能を有する画像処理装置を提供する事にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理装置は、原画像の各画素の画素値の平均値（ＤＣ値，第１のＤＣ画素値）と、この平均値及び元画像の画素値の差分値（第１及び第２の差分値）をアダマール変換して求めたアダマール係数（第１及び第２のアダマール係数）とを用いて符号化された画像の復号を行う画像処理装置であり、４×４の画素の画素ブロックにおける画素値の平均値であるＤＣ値（アダマール変換におけるＤＣ係数に対応）に対して、隣接する画素ブロック間において交流成分予測を行い、各画素ブロックを４分割した２×２の画素からなるサブ画素ブロック毎に、第１のＤＣ画素値を求める第１段階交流成分予測部と、入力される前記第１のＤＣ画素値とサブ画素ブロックの画素値との差分値の第１のアダマール係数を、逆変換して第１の差分値として求め、この第１の差分値を対応するサブ画素ブロックの第１のＤＣ画素値に加算し、新たな第１のＤＣ画素値として出力する第１段階アダマール復号化部と、この新たな第１のＤＣ画素値に対して、隣接する他のサブ画素ブロックの第１のＤＣ画素値との平均を取ることにより、第１のローパスフィルタ処理を行い、第１のＬＰＦ画素値として出力する第１段階ローパスフィルタ部とを具備することを特徴とする。
【０００７】
本発明の画像処理装置は、前記第１段階ローパスフィルタ部が、前記第１のローパスフィルタ処理を、前記第１のＤＣ画素値と、隣接する他のサブ画素ブロックの第１のＤＣ画素値とを所定の重み係数に基づく重み付け平均の演算により行うことを特徴とする。
本発明の画像処理装置は、前記第１段階ローパスフィルタ部が、前記第１のアダマール係数の値に基づき、第１のローパスフィルタ処理を行うか否かの判定を行うことを特徴とする。
【０００８】
本発明の画像処理装置は、第１のローパスフィルタ処理の終了した第１のＤＣ画像に基づき交流成分予測を行い、各画素毎の第２のＤＣ画素値を求める第２段階交流成分予測部と、入力される第２のアダマール係数を逆変換することにより、前記第２のＤＣ画素値と各画素の画素値との第２の差分値を求め、この第２の差分値を対応する画素の画素値に加算し、新たな第２のＤＣ画素値として出力する第２段階アダマール復号化部と、この第２のＤＣ画素値に対して、隣接する他の画素の第２のＤＣ画素値により、第２のローパスフィルタ処理を行い、画素ブロックにおける各画素の画素値を再生する第２段階ローパスフィルタ部と具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明の画像処理装置は、前記第２段階ローパスフィルタ部が、前記第２のローパスフィルタ処理を、前記第２のＤＣ画素値と、隣接する他の画素の第２のＤＣ画素値とを所定の重み係数に基づく重み付け平均の演算により行うことを特徴とする。
本発明の画像処理装置は、前記第２段階ローパスフィルタ部が、前記第２のアダマール係数の値に基づき、第２のローパスフィルタ処理を行うか否かの判定を行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明の画像処理装置は、４×４の画素の画素ブロックにおける画素値の平均値であるＤＣ値を求め、このＤＣ値に対して交流成分予測を行い、画素ブロックを４分割したサブ画素ブロックごとの画素値を求め、この画素値と各画素ブロックとの差分値のアダマール係数を求めて、ＤＣ画像，アダマール係数を画像圧縮の符号化データとして出力する符号化手段と、４×４の画素の画素ブロックにおける画素値の平均値であるＤＣ値から、このＤＣ値に対して交流成分予測を行い、画素ブロックを４分割したサブ画素ブロックごとの画素値を求め、サブ画素ブロックの画素値と元画像の画素値との差分値をアダマール変換したアダマール係数に対して、逆アダマール変換を行い、求められた前記差分値を、対応するサブ画素ブロックの画素値に加算し、加算後の各画素ブロックの画素値に対して、隣接する他のサブ画素ブロックの画素値との平均処理を行うことにより、ローパスフィルタ処理を行い、画像の再生を行う復号化手段とを具備することを特徴とする
【００１１】
本発明の画像処理装置は、前記復号化手段が、前記ローパスフィルタ処理を、前記画素値と、隣接する他のサブ画素ブロックの画素値とを所定の重み係数に基づき、重み付け平均の演算により行い、ＬＰＦ画素値として出力することを特徴とする。
本発明の画像処理装置は、前記復号化手段が、前記アダマール係数の値に基づき、前記ローパスフィルタ処理を行うか否かの判定を行うことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明による画像処理装置は、元画像を複数の画素（ｎ×ｎ画素）からなる画素ブロックに分割し、例えば４×４の画素からなる画素ブロックに分割し、この画素ブロック毎に各画素の画素値の平均値を計算し、この画素ブロックにおいて、各画素の平均化された画素値として各ＤＣ画像のＤＣ値（すなわち、画素ブロック内にある画素の画素値の平均値）を求める。
そして、本発明による画像処理装置は、このＤＣ値に基づいて、第１段階目のＡＣＰ（交流成分予測）法に基づく演算から、サブ画素ブロック（２×２画素のブロック）毎の第１のＤＣ画素値を求め、各々のサブ画素ブロックにおける元画像の画素の画素値の平均値からこの第１のＤＣ画素値を減算して第１の差分値を求めて、この第１の差分値に対してアダマール変換を行い、アダマール係数の一部を求めて量子化して出力する。
【００１３】
次に、本発明による画像処理装置は、この第１アダマール係数を逆量子化して、逆アダマール変換を行い、上記第１の差分値を再生する（量子化により再生された情報は劣化している）。
そして、本発明による画像処理装置は、この第１の差分値を対応するサブ画素ロックの画素値（すなわち第１のＤＣ画素値）に加算して、上記サブＤＣ画像の新たな第１のＤＣ画素値として出力する。
次に、本発明による画像処理装置は、ＤＣ画像の上記新たな第１のＤＣ画素値に基づいて、第２段階目のＡＣＰ法に基づく演算を行い、各画素毎の第２のＤＣ画素値を求める。
【００１４】
そして、本発明による画像処理装置は、元画像の各画素の画素値と上記第２のＤＣ画素値との第２の差分値を求めて（画素の画素値から第２のＤＣ画素値を減算）、第２のアダマール変換を行い、上記第１のアダマール係数を除いた残りのアダマール係数を第２のアダマール係数として求める。
上述したように、上記画像処理装置は、上記２段階におけるＡＣＰ法により求めた画素値と元画像の画素値との差分値を、同様に対応する２段階に分けてアダマール係数を求める演算を行っている。
【００１５】
このようにすることで、画像処理装置は、１６個の画素に対してＤＣ画像処理を行った時点でＤＣ値を生成し、第１段階のアダマール変換において、低周波数成分を３個の第１のアダマール係数として求め、第２段階のアダマール変換において、高周波成分を４つサブ画素ブロック毎に３個ずつ、計１２個のアダマール係数として求めている。
そして、画像処理装置は、求めた１５個のアダマール係数及びＤＣ値とを、量子化した後にエントロピー符号化（例えば、ハフマン等）を行い、データ圧縮を行った後出力する。
【００１６】
これにより、画像処理装置は、第１のアダマール変換において、サブ画素ブロック範囲内における元画像の画素値の平均値と、第１のＤＣ画素値との第１の差分値をアダマール変換して、差分値として情報量の多い低周波成分を抽出し、アダマール変換により符号化し、さらに量子化によりデータ圧縮して符号化した後に、この第１の差分値を逆量子化して復号し、さらに逆アダマール変換することで復号し、第１のＤＣ値に加えて新たな第１のＤＣ値とし、この新たな第１のＤＣ値から第２のＤＣ値を求めた後に、第２のアダマール変換により符号化し残りの高周波側のアダマール係数を求めている。
【００１７】
一方、本願発明の画像処理装置は、矩形関数を基底関数とするアダマール変換により画像データの符号化を行うため、隣接する画素の画素値が滑らかに変化する画像を前提とした場合、正弦関数を基底関数とするＤＣＴと比較して、滑らかな変化に関する情報を効率よく符号化することができない。
【００１８】
また、本願発明の画像処理装置は、その後圧縮の観点から量子化が必要であり、画像復号時において逆量子化の後に逆アダマール変換を行った際、ＤＣＴがなめらかに近似して復元できるのに対し、アダマール変換では方形波ゆえにエッジが鋭く画素間の画素値の差が開きやすくなる。
【００１９】
しかしながら、本願発明の画像処理装置は、第１段階アダマール変換により低周波成分に関するアダマール係数を抽出後、その係数値を第１のＤＣ値に加えて新たな第１のＤＣ値として符号化に反映させ、この第１のＤＣ値に対してＡＣＰで周辺ブロックとの差異を補い、元画像の画素値との差を求め、その第２の差分値に対して第２段階のアダマール変換を施すことにより、ＤＣＴと同等以上（ＪＰＥＧとの比較を後に示す）の画質で画像を復元するとともに、元画像の画素値との差分値を取っているため、第２段階の処理（第２段階ＡＣＰ及び第２段階アダマール変換）において精度の高い符号化が可能となる。
【００２０】
また、本発明の画像処理装置は、第１段階の処理（第１段階ＡＣＰ及び第１段階アダマール変換）の結果を反映し、第２段階の処理（第２段階ＡＣＰ及び第２段階アダマール変換）で符号化する情報量を抑えることができ、ＤＣＴ等で高圧縮し復元する時に現れるモスキートノイズは、ＡＣＰ処理により大幅に軽減できる。
さらに、ＤＣＴにおいては実数精度の負荷が大きい演算が必要となるが、本発明の画像処理装置は、ＡＣＰとアダマール変換との併用方式であり、整数値に対する加減算ビットシフトにより、符号化に必要な演算が実現できるため、ＤＣＴと比較して高速に圧縮伸張を行うことができる。
すなわち、本発明は、ＡＣＰとアダマール変換の段階的併用画像符号化アルゴリズムに基づく画像処理装置に関するものである。
【００２１】
また、本発明による画像処理装置は、ＡＣＰ処理を行うためのＤＣ値と、このＤＣ値に対してＡＣＰ処理を行った後の第１及び第２のＤＣ値、及び元画像におけるサブ画素ブロック及び画素値の差分値がアダマール変換された情報のアダマール係数と、を符号化して出力するので、上述したように画像の再生処理に必要な情報量を少なくし、なにより、元画像との差分値をアダマール係数として出力するため、符号化データの精度（復号時の画質、すなわち再生の精度）を高めることができ、かつＪＰＥＧ等のＤＣＴ処理に比較して少ない情報量で元画像に対して高い再現性を持たせることが可能である。
【００２２】
そして、本発明の画像処理装置は、上述した符号化時と同様に、復号時において、入力されるＤＣ画像のＤＣ値に基づき、第１段階ＡＣＰ処理を行い、第１のＤＣ画素値を求める。
次に、本発明の画像処理装置は、入力される上記第１アダマール係数を逆量子化して、第１段階アダマール復号化（逆アダマール変換）を行い第１の差分値を求め、この第１の差分値を、対応するサブ画素ブロックの上記第１のＤＣ画素値に加算して、新たな第１のＤＣ画素値を生成する。
【００２３】
また、本発明の画像処理装置は、上記新たな第１のＤＣ画素値に対して、第１段階ＡＬＰＦ（適応化ローパスフィルタリング）を行う。
ここで、本発明の画像処理装置は、上記第１アダマール係数の値によってローパスフィルタリングを行うか否かの判定、すなわち、第１アダマール係数が「０」であることを検出した場合に、対応する画素ブロックに対して、隣接する他の画素ブロックとの平均化処理（平均を取る）を行うことで、対応する画素ブロックにおける各サブ画素ブロックの第１のＤＣ画素値に対するローパスフィルタリングの処理を行う。
【００２４】
第１アダマール係数が「０」である場合は、第１のＤＣ画素値に加算されるべき第１の差分値を有していないことであり、対応する画素ブロックが含まれるサブ画素ブロックの第１のＤＣ画素値が、周囲の他の画素ブロックに含まれるサブ画素ブロックの第１のＤＣ画素値と大きく異なる値となることが推定される。
このとき、本発明の画像処理装置は、上記画素ブロックにおいて、第１段階ＡＬＰＦの処理を、この画素ブロックにおける全てのサブ画素ブロックに対して、サブ画素ブロックの第１のＤＣ画素値と、隣接する他のサブ画素ブロックの第１のＤＣ画素値とを所定の重み係数に基づく重み付け平均の演算により行い、第１のＬＰＦ画素値として出力する。
【００２５】
次に、本発明の画像処理装置は、上記第１のＬＰＦ画素値を用いて、第２段階ＡＣＰ処理を行い、各画素毎の第２のＤＣ画素値を求める。
そして、本発明の画像処理装置は、本発明の画像処理装置は、入力される第２アダマール係数を逆量子化して、第２段階アダマール復号化を行い第２の差分値を求め、この第２の差分値を、対応する各画素の上記第２のＤＣ画素値に加算して、新たな第２のＤＣ画素値を生成する。
また、本発明の画像処理装置は、上記新たな第２のＤＣ画素値に対して、第２段階ＡＬＰＦを行う。
【００２６】
ここで、本発明の画像処理装置は、上記第２アダマール係数の値によってローパスフィルタリングを行うか否かの判定、すなわち、第２アダマール係数が「０」であることを検出した場合に、対応するサブ画素ブロックに対してローパスフィルタリングの処理を行う。
このとき、本発明の画像処理装置は、上記サブ画素ブロックにおいて、第２段階ＡＬＰＦの処理を、このサブ画素ブロックに含まれる全ての画素の第２のＤＣ画素値と、隣接する他のサブ画素ブロックの第２のＤＣ画素値とを所定の重み係数に基づく重み付け平均の演算により行い、第２のＬＰＦ画素値、すなわち再生画素値として出力する。
【００２７】
上述したように、本発明による画像処理装置は、アダマール変換だけでなくＡＣＰ法による周辺の画素ブロックまたはサブ画素ブロックからの成分予測処理も加わっているため、モスキートノイズだけでなく、アダマール変換をブロック単位で行うために現れやすいブロックノイズをも削減することができる。
加えて、本発明の画像処理装置は、逆アダマール変換した後の第１のＤＣ画素値及び第２のＤＣ画素値に対して、段階的にローパスフィルタリングを行うため、対象ブロック全体に対するローパスフィルタリングとなってしまう通常のフィルタリングと異なり、対応する部分毎に効果的なフィルタリングの処理を行うことが可能となり、上記ＡＣＰ処理によるブロックノイズの削減効果に加え、さらにブロックノイズの削減を、有効に行うことができる。
【００２８】
また、さらに、本発明による画像処理装置は、逆アダマール変換の処理において、第１アダマール係数及び第２アダマール係数との各々に基づき、画素ブロック，サブ画素ブロック毎にそれぞれローパスフィルタリング処理の実行の有無を、ＡＬＰＦ判定情報（ローパスフィルタリング処理が必要か否かの示す情報）として出力し、次に、ローパスフィルタリング処理において、このＡＬＰＦ判定情報を確認した後、ローパスフィルタリング処理を行うため、有効な高周波成分を無駄に除去することなく、必要なサブ画素ブロックまたは画素に対してのみ、効果的なローパスフィルタリング処理が行える。
【００２９】
このとき、本発明の画像処理装置は、ＡＬＰＦ判定情報を、第１及び第２のアダマール係数の復号時に各々生成するため、符号化装置の出力するＤＣ符号及び各アダマール係数において、ローパスフィルタリング処理による画質向上のために必要となる符号量の増加はない。
さらに、また、本発明による画像処理装置は、符号化及び復号化が加減算とビットシフトとの演算のみにより、上述した処理を行うことが可能なため、コンパクトな処理構成で実現でき、加えて、画素値の大きさの違いに伴う分岐処理もなく、所定の周期で連続して処理を行うことが可能なため、高速な符号化及び復号化（符号化の逆の操作）の処理が行える。
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態による画像処理装置の構成を示すブロック図である。
この図において、本発明の画像処理装置は、元画像から求めたＤＣ画像に基づきＡＣＰ（交流成分予測）法及びアダマール変換を用いて画像の符号化を行う符号化部１と、符号化部１により生成されたＤＣ画像（ＤＣ符号）とアダマール係数（ＡＣ符号）とに基づき復号化を行う復号化部２とから構成されている。
【００３１】
符号化部１は、少なくとも、元画像からＤＣ画像を生成するＤＣ画像作成部３と、このＤＣ画像に基づき第１段階のＡＣＰ処理を行い、サブ画素ブロック毎の第１のＤＣ画素値を求める第１段階交流予測成分予測部４と、この第１のＤＣ画素値と、サブ画素ブロック範囲内における元画像の画素値の平均値との第１の差分値を求め、この第１の差分値に対して第１段階のアダマール変換を行い、第１のアダマール係数（ＡＣ符号）を求めて出力し、かつ第１のＤＣ画素値と第１の差分値とを加算し、新たな第１のＤＣ画素値を生成して出力する第１段階アダマール符号化部５と、この新たな第１のＤＣ画素値に基づいて第２段階のＡＣＰ処理を行い、元画像の各画素に対応した第２のＤＣ画素値を演算する第２段階交流成分予測部６と、元画像の各画素の画素値と第２のＤＣ画素値との第２の差分値を求め、この第２の差分値に対して第２段階のアダマール変換を行い、第２のアダマール係数（ＡＣ符号）を求める第２段階アダマール符号化部７から構成されている。
【００３２】
復号化部２は、符号化されたＤＣ値（ＤＣ符号）を復号してＤＣ画像を復号（再生）するＤＣ画像復号部８と、このＤＣ画像に基づき第１段階のＡＣＰ処理を行い、サブ画素ブロック毎の第１のＤＣ画素値を求める第１段階交流予測成分予測部９と、入力される第１のアダマール係数に対して逆アダマール変換を行い、第１の差分値を求め、この第１の差分値と第１のＤＣ画素値とを加算し、新たな第１のＤＣ画素値を生成し、第１のアダマール係数の値（「０」または「０」以外のいずれか）に対応して各画素ブロック毎に、ＡＬＰＦ判定情報（４ｈ）を添付して出力する第１段階アダマール復号化部１０と、この新たな第１のＤＣ画素値（第１段階Ｈｄｍ適用後画像４ｄ）に対して、画素ブロック毎に添付されたＡＬＰＦ判定情報（４ｈ）により、ローパスフィルタリング処理の実行の有無を検出し、実行すると判定された画素ブロックの新たな第１のＤＣ画素値に対してローパスフィルタリング処理を行い、第１のＬＰＦ画素値（第１段階ＡＬＰＦ適用後画像のサブ画素ブロック毎の画素値）として出力する第１段階ＡＬＰＦ処理部１３（第１段階ローパスフィルタ部）と、この第１段階ＡＬＰＦ適用後画像の第１のＬＰＦ画素値に基づき、第２のＡＣＰ処理を行い、元画像の各画素に対応した第２のＤＣ画素値を演算する第２段階交流成分予測部１１と、入力される第２のアダマール係数に対して第２段階の逆アダマール変換を行い、第２の差分値を演算し、この第２の差分値と第２のＤＣ画素値とを加算し、各画素毎の新たな第２のＤＣ画素値として、第２段階Ｈｄｍ適用後画像４ｆを生成し、第２のアダマール係数の値（「０」または「０」以外のいずれか）に対応して各画素ブロック毎に、各サブ画素ブロック毎のＡＬＰＦ判定情報（４ｋ）を添付して出力する第２段階アダマール復号化部１２と、この新たな第２のＤＣ画素値（第２段階Ｈｄｍ適用後画像４ｆ）に対して、各サブ画素ブロック毎に添付されたＡＬＰＦ判定情報（４ｋ）により、ローパスフィルタリング処理の実行の有無を検出し（判定情報であるＡＬＰＦ判定情報のビットが「０」または「１」のいずれかであるかを検出し）、実行すると判定されたサブ画素ブロックの第２のＤＣ画素値に対してローパスフィルタリング処理を行い、第２段階ＡＬＰＦ適用後画像として出力する第２段階ＡＬＰＦ処理部１４（第２段階ローパスフィルタ部）とから構成されている。
【００３３】
次に、図１を参照し、一実施形態による画像処理装置の動作例を説明する。
符号化部１の動作を詳細に説明する。
ＤＣ画像作成部３は、元画像（図１の２ａ）を複数の画素（ｎ×ｎ画素、例えば４×４画素）から構成される画素ブロックに分割して、この画素ブロック内の画素の画素値の平均値をＤＣ値として求め、量子化及びエントロピー符号化してＤＣ符号として出力する。
ここで言う画素値は、ＹＵＶ形式の画像データで行うため、輝度または色差のデータであり、ＲＧＢ形式の場合にはＹＵＶの階調度へ、データ変換を行う必要がある。
【００３４】
このＤＣ値で画素値が示される画素ブロックはＤＣ画像として定義される。
すなわち、図２（ａ）に示すように、４×４画素を画素ブロックとし、図２（ｂ）に示すように、ＤＣ値を求めることで各画素ブロックはＤＣ画像となる。
ここで、画素ブロックＳは、画素ｄ(0,0)〜画素ｄ(3,3)（これらの画素は各々、図２（ｄ）において画素値ｄ00〜ｄ33に対応している）の１６の各画素からなるＤＣ画像であり（図１の２ｂ）、この１６の各画素の画素値の平均値であるＤＣ値を画素値としている。
【００３５】
第１段階交流成分予測部４は、交流成分予測法に基づき、ＤＣ画像からサブ画素ブロックを生成する。
すなわち、第１段階交流成分予測部は、図３（ａ）において、画素ブロックＳからサブ画素ブロックＳ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4（第１段階ＡＣＰ適用後画像２ｃ）のＤＣ値（サブ画素ブロックとしての画素値、すなわち第１のＤＣ値）を予測する（生成する）場合、これら各サブ画素ブロックのＤＣ値として第１のＤＣ値を、画素ブロックＳのＤＣ値とともに、画素ブロックＳに対して、上下左右に隣接する画素ブロック（ＤＣ画像）Ｕ，Ｌ，Ｒ，ＢのＤＣ値（このＤＣ値として画素ブロックと同一の符号を使用している）を用いて以下の式により求める。
すなわち、交流成分予測法において、Ｓがサブ画素ブロックS1〜S4までを含む画素ブロックとすると、サブ画素ブロックS1,S2,S3,S4各々の第１のＤＣ値は、上部画素ブロックＵ，下部画素ブロックＢ，左側部画素ブロックＬ，右側部画素ブロックＲにより、以下の式により求められる。
Ｓ1 ＝ Ｓ＋（Ｕ＋Ｌ−Ｂ−Ｒ）／８
Ｓ2 ＝ Ｓ＋（Ｕ＋Ｒ−Ｂ−Ｌ）／８
Ｓ3 ＝ Ｓ＋（Ｂ＋Ｌ−Ｕ−Ｒ）／８
Ｓ4 ＝ Ｓ＋（Ｂ＋Ｒ−Ｕ−Ｌ）／８
【００３６】
第１段階アダマール符号化部５は、サブ画素ブロックＳ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4の各々に各々対応させて、元画像の画素ｄ(0,0)，(0,1)，(1,0)，(1,1)と、画素ｄ(0,2)，(0,3)，(1,2)，(1,3)と、画素ｄ(2,0)，(2,1)，(3,0)，(3,1)と、画素ｄ(2,2)，(2,3)，(3,2)，(3,3)との、各４つの画素の画素値の平均値を演算して、平均画素値として出力する。
また、第１段階アダマール符号化部５は、サブ画素ブロックＳ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4の各第１のＤＣ値から、対応する画素の上記平均画素値を減算して、各サブ画素ブロック各々における第１の差分値を演算し、この第１の差分値に対して第１段階のアダマール変換を行う。
【００３７】
第１段階アダマール符号化部５は、以下の（１）式に示すようにサブ画素ブロックの構成を２×２画素と見なして、２×２サブ画素ブロックに対応する第１の差分値のアダマール変換を行う。
【数１】
【数２】
【００３８】
そして、αは求められるアダマール係数の行列を示し、ｆは２×２画素に対応する以下に説明する各画素の差分値（すなわち、各サブ画素ブロックの第１の差分値）に対応している。
αの行列の各要素αu,vは、以下の（３）式により求められる。
【数３】
【００３９】
そして、２×２サブ画素ブロックにおけるアダマール変換における変換係数ｈu,v(x,y)は、図４（ａ）に示す変換係数に対応している（白が「−１」であり、黒が「＋１」である）。ここで、サブ画素ブロックＳ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4各々に対応する変換係数ｈu,v(x,y)の位置関係（図４（ａ）に示す変換係数における）は、図２（ｃ）に示しているｓ(x,y)のx,yの示す位置関係に対応している（ここでは、変換係数ｈu,v(x,y)の位置関係のみを示している）。
【００４０】
また、ｆの行列は、以下の（４）式の構造をしている。
【数４】
【００４１】
このとき、第１段階アダマール符号化部５は、ＤＣ値及び第２段階アダマール変換で生成する第２のアダマール係数を除く、アダマール係数α01,α02,α03を求めるため、サブ画素ブロックＳ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4各々に対応する第１の差分値（ｓ(0,0),ｓ(0,1),ｓ(1,0),ｓ(1,1)）を、元画像の画素ｄ(0,0)，(0,1)，(1,0)，(1,1)の平均画素値からサブ画素ブロックＳ1のＤＣ値を減算し、元画像の画素ｄ(0,2)，(0,3)，(1,2)，(1,3)の平均画素値からサブ画素ブロックＳ2のＤＣ値を減算し、元画像の画素ｄ(2,0)，(2,1)，(3,0)，(3,1)の平均画素値からサブ画素ブロックＳ3のＤＣ値を減算し、元画像の画素ｄ(2,2)，(2,3)，(3,2)，(3,3)の平均画素値からサブ画素ブロックＳ4のＤＣ値を減算して求める。
【００４２】
すなわち、サブ画素ブロックＳ１，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4の２×２サブ画素ブロックにおいて、サブ画素ブロックを１つの画素と見なして、サブ画素ブロックの第１の差分値に対する２×２のアダマール変換を行う。
【００４３】
（３）式で求められるアダマール係数α01，α10，α11は、第１段階アダマール符号化部５において量子化され、第１のアダマール係数として出力される。
さらに、第１段階アダマール符号化部５は、量子化された第１のアダマール係数の逆量子化を行い、さらに逆アダマール変換を行い第１の差分値を再生し、再生した第１の差分値を、各画素に対応する第１のＤＣ画素値に加算して、第１段階Ｈｄｍ（アダマール変換）適用後画像（図１の２ｄ）における新たな第１のＤＣ画素値として出力する。
この再生される第１の差分値は、量子化されたときに情報が劣化している。
【００４４】
第２段階交流成分予測部６は、入力される第１段階Ｈｄｍ適用後画像のサブ画素ブロックＳ1、Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4の各々の第１のＤＣ画素値と、各サブ画素ブロックと上下左右において隣接するサブ画素ブロックの第１のＤＣ画素値とに基づき、交流成分予測の演算を行い、各画素ｄ(0,0)，…，(3,3)各々の第２のＤＣ画素値dd00〜dd33を求めて、第２段階ＡＣＰ適用後画像（図１の２ｅ）を出力する。
ここで、第２段階交流成分予測部６は、例えば、図３（ｂ）に示すサブ画素ブロックＳ1における画素ｄ(0,0)〜ｄ(1,1)各々の第２のＤＣ画素値dd00，dd01，dd10，dd11を、以下に示す式により演算して求める。
すなわち、交流成分予測法において、Ｓ１が画素ｄ(0,0)〜ｄ(1,1)までに関する第１のＤＣ画素値とすると、上記画素各々の第２のＤＣ画素値dd00,dd01,dd10,dd11は、上部サブ画素ブロックＵ3，下部サブ画素ブロックＳ3，左側部サブ画素ブロックＬ2，右側部サブ画素ブロックＳ2各々の第１の画素値を用いて、以下の式により求められる。
dd00 ＝ Ｓ1＋（Ｕ3＋Ｌ2−Ｓ3−Ｓ2）／８
dd01 ＝ Ｓ1＋（Ｕ3＋Ｓ2−Ｓ3−Ｌ2）／８
dd10 ＝ Ｓ1＋（Ｓ3＋Ｌ2−Ｕ3−Ｓ2）／８
dd11 ＝ Ｓ1＋（Ｓ3＋Ｓ2−Ｕ3−Ｌ2）／８
同様に、第２段階交流成分予測部６は、他の残りのサブ画素ブロックＳ2〜Ｓ4における各画素の第２のＤＣ画素値を演算し、サブ画素ブロックＳ1〜Ｓ4までの各画素の第２のＤＣ画素値を、第２段階ＡＣＰ適用後画像として出力する。
【００４５】
第２段階アダマール符号化部７は、サブ画素ブロックＳ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4の各画素の第２のＤＣ値から、対応する画素の画素値を減算して、各画素毎に対応した第２の差分値を演算し、この第２の差分値に対して第２段階のアダマール変換を行う。
【００４６】
第２段階アダマール符号化部７は、以下に示す（５）式において４×４画素として、各サブ画素ブロック内の画素毎の第２の差分値に対してアダマール変換を行う。
【数５】
【数６】
そして、βnは求められるアダマール係数の行列を示し、下記の（７）式に示すように、ｇnは２×２画素に対応する以下に説明する、サブ画素ブロック毎の各画素の差分値（すなわち、各サブ画素ブロック内の画素毎の第２の差分値）の行列に対応している。
【数７】
すなわち、画素ｄ(0,0)〜ｄ(3,3)の画素値は、以下に示すように、対応するサブ画素ブロックＳ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4における各画素値の第２のＤＣ値に対応している。
【００４８】
このとき、第２段階アダマール符号化部７は、サブ画素ブロックＳ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4それぞれにおいて、各画素ｄ(0,0)，(0,1)，(1,0)，(1,1)、画素ｄ(0,2)，(0,3)，(1,2)，(1,3)、画素ｄ(2,0)，(2,1)，(3,0)，(3,1)、画素ｄ(2,2)，(2,3)，(3,2)，(3,3)の各第２のＤＣ値と、元画像の画素ｄ(0,0)，(0,1)，(1,0)，(1,1)、画素ｄ(0,2)，(0,3)，(1,2)，(1,3)、画素ｄ(2,0)，(2,1)，(3,0)，(3,1)、画素ｄ(2,2)，(2,3)，(3,2)，(3,3)の各々の画素値との差分を演算（元画像の画素値（ｄ00〜ｄ33）から、対応する各画素の第２のＤＣ値（dd00〜dd33）を減算、例えば、画素ｄ(0,0)において元画像の画素値ｄ00から第２のＤＣ値dd00を減算、これをｄ(0,0)〜ｄ(3,3)までの画素に対して行う）し、演算結果を第２の差分値として、図２（e）における様に、それぞれサブ画素ブロック（S1〜S4）毎に対して、各画素毎にｅn(0,0)，ｅn(0,1)，ｅn(1,0),ｅn(1,1)，ｎ∈[0,3]として求め、この第２の差分値を用いて、以下に示す（８）式により第２段階目のアダマール変換を行う。
ここで、ｋn，βn，ｇn，ｅn(x,y)各々の添え字「n」は、各サブ画素ブロックの位置に対応している。例えば、図２(ｅ)を例として示すと、「ｎ＝０」がサブ画素ブロックS1に対応し、「ｎ＝１」がサブ画素ブロックS2に対応し、「ｎ＝２」がサブ画素ブロックS3に対応し、「ｎ＝３」がサブ画素ブロックS4に対応している。
【００４９】
そして、βnの行列の各要素βn(u,v)は、以下の（８）式により求められる。
【数８】
【００５０】
また、図４（ａ）に示す本発明のアダマール変換係数において、すでに述べた第１段階目のアダマール変換に対応した変換係数部分は従来の構成と同様なものの、第２段階目のアダマール変換に対応した部分はサブ画素ブロック（Ｓ1,Ｓ2,Ｓ3,Ｓ4）毎に対応するように構成されている。
すなわち、４×４画素からなる画素ブロックにおいて、図４（ａ）におけるグループＡの４つ（Ａ1〜Ａ4において、Ａ1がｈ0,0(x,y)、Ａ2がｈ0,1(x,y)，Ａ3がｈ1,0(x,y)、Ａ4がｈ1,1(x,y)）である。
ここで、アダマール変換係数ｈ0,0(x,y)は、図４（ａ）に示すように全て黒であり、変換係数として全て「１」であり、全てのサブ画素ブロック差分値を加算したもの、すなわち元画像ブロックの各画素の画素値の平均値と、ＤＣ値との差分値に対応したものである。
この全てのサブ画素ブロック差分値を加算したものは、誤差を除いて「０」に等しいため、数値自身が符号化部１内部に保存されていない。
【００５１】
また、図４（ｂ）に示すｎ＝１〜４の各図は、画素ブロックにおける各々のサブ画素ブロック（２×２画素）に対応した、アダマール変換係数の組み合わせとなっている。
例えば、図２（ｂ）の画素ブロックＳにおいて、各画素に対する（８）式における変換係数の対応関係を確認すると、ｎ＝０（サブ画素ブロックS１）においてｋ0(u,v)(x,y)，u,v,x,y∈[0,1]となり、ｎ＝１（サブ画素ブロックS2）においてｋ1(u,v)(x,y)，u,v,x,y∈[0,1]となり、ｎ＝２（サブ画素ブロックS3）においてｋ2(u,v)(x,y)，u,v,x,y∈[0,1]となり、ｎ＝３（サブ画素ブロックS4）においてｋ3(u,v)(x,y)、ここでu,v,x,y∈[0,1]となり、添え字「ｎ」を除くと、各サブ画素ブロックにおいて、図４（ａ）におけるＡ１〜Ａ４の対応と同様となる。
ここで、アダマール変換係数ｋ0（0,0)(x,y)，ｋ1（0,0)(x,y)，ｋ2（0,0)(x,y)，ｋ3（0,0)(x,y)、x,y∈[0,1]各々は、図４（ｂ）で示されているように、全て黒であり、変換係数として全て「１」であり、全ての画素の差分値を加算したもの、すなわち、各サブ画素ブロックにおける画素値の平均値と、新たな第１のＤＣ値との差分値に対応したものである。
この全ての画素の差分値を加算したものは、誤差を除いて「０」に等しいため、数値自身が符号化部１内部に保存されていない。
【００５２】
上述したように、各サブ画素ブロック毎に２×２画素各々に対応する第２の差分値を求めているため、求められた各変換係数の対応するサブ画素ブロックが明確となり、復号化時において、各々の変換係数の数値が「０」であるか否かの判定で行えるため、ローパスフィルタリング処理を行う画素ブロック及びサブ画素ブロックの判定が容易となる。
すなわち、変換係数が各サブ画素ブロック毎に対応して設けられているため、変換係数の数値が「０」であるか否かの判定をサブ画素ブロック毎（サブ画素ブロック単位）に行うことが可能となり、ローパスフィルタリング処理を、画素ブロック及びサブ画素ブロック単位で行うことが可能となる。
【００５３】
上述した（８）式において、画素ｄ(0,0)〜ｄ(3,3)に対応する差分値を、対応する画素の符号に対応させて、差分値ｅn(0,0)〜ｅn(1,1)により表している（この対応関係は、図２（ｅ）と図３（ｂ）とにおけるブロックＳの比較により対応づけられる）。
ここで、第２段階アダマール符号化部７は、サブ画素ブロックＳ1，Ｓ2，Ｓ３，Ｓ4各々に対応して、すでに（７）式で示したｇnと、（８）式とによりアダマール係数の演算を行う。
このｇnの添え字「ｎ」も、図２（ｅ）と同様に、各サブ画素ブロック（S1〜S4）の位置に対応している。
【００５４】
また、第２段階アダマール符号化部７は、（８）式により、画素ブロック（例えば、Ｓ）に含まれる各サブ画素ブロック（例えば、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）の１２個のアダマール係数、すなわちβn(0,1)，βn(1,0)，βn(1,1)、ここでｎ∈[0,3]を、第２のアダマール係数として演算し、量子化処理を行って出力する。
例えば、第２段階アダマール符号化部７は、量子化された第２のアダマール係数の逆量子化を行い、第２の差分値を再生し、再生した第２の差分値を、各部分に対応する第２のＤＣ画素値に加算して、第２段階Ｈｄｍ（アダマール変換）適用後画像（図１の２ｆ）として、復号部２で復号されて出力される画像と同一な画像を再生して出力することもできる。
【００５５】
次に、復号化部２の動作を詳細に説明する。
ＤＣ画像復号部８は、入力されるＤＣ符号を逆量子化及びエントロピー復号化を行いＤＣ値を求め、ＤＣ画像（図１の４ｂ）を再生する。
第１段階交流成分予測部９は、第１段階交流成分予測部４と同様に、サブ画素ブロックＳ1〜Ｓ4各々の第１のＤＣ画素値を求め、このサブ画素ブロックＳ1〜Ｓ4からなる第１段階ＡＣＰ適用画像（図１の４ｃ）として出力する。
第１段階アダマール復号化部１０は、入力される符号化された第１のアダマール係数を逆量子化及びエントロピー復号化し、アダマール係数α'01，α'10，α'11として復号（再生）し、この第１のアダマール係数に対して、以下に示す（９）式を用いて、逆アダマール変換を行うことにより、第１の差分値を復号（再生）する。
【数９】
すなわち、第１段階アダマール復号化部１０は、再生されるサブ画素ブロックの各部分に対応する第１の差分値を、以下に示す（１０）式を用いて演算して求める。
【数１０】
そして、（９）式のｆ'は下記に示す（１１）式として求められる。
【数１１】
また、第１段階アダマール復号化部１０は、第１段階交流成分予測部９から入力されるサブ画素ブロックＳ1〜Ｓ4の各々の第１のＤＣ画素値に対して、復号した第１の差分値を、対応するサブ画素ブロック毎に加算することにより、加算結果をサブ画素ブロックＳ1〜Ｓ4各々の新たな第１のＤＣ画素値とし、このサブ画素ブロックＳ1〜Ｓ4を第１段階Ｈｄｍ適用後画像（図１の４ｄ）として出力する。
ここで、第１段階アダマール復号化部１０は、上記第１段階Ｈｄｍ適用後画像４ｄに、各サブ画素ブロックに対応して、ＡＬＰＦ判定情報４ｈを添付する。
すなわち、第１段階アダマール復号化部１０は、ＡＬＰＦ判定情報４ｈを１ビットのデータとして、第１のアダマール係数が「０」である画素ブロックに対して「０」のデータを添付し、一方、第１のアダマール係数が「０」でない画素ブロックに対して「１」のデータを添付して、第１段階Ｈｄｍ適用後画像４ｄとともに出力する。
このとき、第１アダマール復号化部１０は、第１のアダマール係数であるα'01，α'10及びα'11がすべて「０」である画素ブロックに対して「０」のＡＬＰＦ判定情報４ｈを付与し、第１のアダマール係数であるα'01，α'10及びα'11のいずれかが「０」でない画素ブロックに対して「１」のＡＬＰＦ判定情報４ｈを付与する。
【００５８】
そして、第１段階ＡＬＰＦ処理部１３は、入力される画素ブロック毎に（例えば、サブ画素ブロックＳ1〜Ｓ4で構成された画素ブロックＳ）、この画素ブロックに添付されたＡＬＰＦ判定情報４ｈの判定を行う。
ここで、第１段階ＡＬＰＦ処理部１３は、ＡＬＰＦ判定情報４ｈが「１」であることを検出すると、対応する画素ブロックにおけるサブ画素ブロックの第１のＤＣ画素値に対して、ローパスフィルタリング処理を行わず、このサブ画素ブロックを第１段階ＡＬＰＦ適用後画像４ｐとして、すなわち無処理の第１のＤＣ画素値を第１のＬＰＦ画素値として出力する。
【００５９】
一方、第１段階ＡＬＰＦ処理部１３は、ＡＬＰＦ判定情報４ｈが「０」であることを検出すると、対応する画素ブロックにおける全てのサブ画素ブロックの第１のＤＣ画素値に対して、ローパスフィルタリング処理を行い、これらのサブ画素ブロックを第１段階ＡＬＰＦ適用後画像４ｐとして、すなわちローパスフィルタリング処理が行われた第１のＤＣ画素値を第１のＬＰＦ画素値として出力する。
【００６０】
このとき、第１段階ＡＬＰＦ処理部１３は、図３（ａ）において、画素ブロックＳにおけるサブ画素ブロックＳ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4（第１段階Ｈｄｍ適用後画像４ｄ）のＤＣ値（サブ画素ブロックとしての画素値、すなわち第１のＤＣ値）のローパスフィルタリング処理を行う場合、ローパスフィルタリング処理を行う対象のサブ画素ブロックの第１のＤＣ値と、この対象のサブ画素ブロックの存在する画素ブロック以外の画素ブロックにおいて隣接する他のサブ画素ブロックの第１のＤＣ値と、対象のサブ画素ブロックの存在する画素ブロックのＤＣ値とに所定の重み係数を乗じて加算し、重み付け平均の演算により行う。
【００６１】
例えば、図３（ａ）において、対象のサブ画素ブロックに対する重み係数を「４」とし、隣接するサブ画素ブロックに対する重み係数を「１」とし、対象のサブ画素ブロックの存在する画素ブロックに対する重み係数を「２」としており、これらの重み係数を乗じた各画素値を加算し、この加算結果を重み係数の合計（「８」）により除算することで重み付け平均の処理を行い、各サブ画素ブロック毎の第１のＬＰＦ画素値の演算を行い、ローパスフィルタリングの処理を行う。
【００６２】
すなわち、各サブ画素ブロックの第１のＬＰＦ画素値は、画素ブロックＵ，Ｌ，Ｒ，ＢのＤＣ値（このＤＣ値として画素ブロックと同一の符号を使用している）と、サブ画素ブロックＵ1〜Ｕ2，Ｌ1〜Ｌ2，Ｒ1〜Ｒ2，Ｂ1〜Ｂ2の第１のＤＣ値（この第１のＤＣ値としてサブ画素ブロックと同一の符号を使用している）を用いて以下の式により求める。
Ｓ1 ＝ （４・Ｓ1＋Ｕ3＋Ｌ2＋２・Ｓ）／８
Ｓ2 ＝ （４・Ｓ2＋Ｕ4＋Ｒ1＋２・Ｓ）／８
Ｓ3 ＝ （４・Ｓ3＋Ｌ4＋Ｂ1＋２・Ｓ）／８
Ｓ4 ＝ （４・Ｓ4＋Ｒ3＋Ｂ2＋２・Ｓ）／８
【００６３】
上述した式における重み係数の乗算処理、及び重み係数の加算値による除算処理は、ビットシフト演算により行うため、高速に行うことが可能である。
すなわち、上記重み係数は、ローパスフィルタリング処理が加算とビットシフトとの演算で行えるように設定される。
そして、第１段階ＡＬＰＦ処理部１３は、得られた第１のＬＰＦ画素値を有するサブ画素ブロックを第１段階ＡＬＰＦ適用後画像４ｐとして出力する。
【００６４】
次に、第２段階交流成分予測部１１は、入力される第１段階ＡＬＰＦ適用後画像４ｐにおける各サブ画素ブロックの第１のＬＰＦ画素値に基づき、第２段階交流成分予測部６と同様な式を用いた演算により、サブ画素ブロックの各画素毎の第２のＤＣ画素値を求め、第２段階ＡＣＰ適用後画像（図１の４ｅ）として出力する。
また、第２段階アダマール復号化部１２は、入力される第２のアダマール係数により、以下に示す（１２）式に基づいて、各画素単位の差分値を求める。
【数１２】
【数１３】
【００６５】
ここで、第２段階アダマール復号化部１２は、（１３）式において、入力される第２のアダマール係数βn（u,v）、ここでｎ∈[0,3],u,v∈[0,1]と、アダマール変換係数とを用いて各画素に対応する第２の差分値を演算する。
そして、各サブ画素ブロックの画素を求めるアダマール変換係数は、ｎ＝０（サブ画素ブロックS１）においてｋ0(u,v)(x,y)，u,v,x,y∈[0,1]であり、ｎ＝１（サブ画素ブロックS2）においてｋ1(u,v)(x,y)，u,v,x,y∈[0,1]であり、ｎ＝２（サブ画素ブロックS3）においてｋ2(u,v)(x,y)，u,v,x,y∈[0,1]であり、ｎ＝３（サブ画素ブロックS4）においてｋ3(u,v)(x,y)，u,v,x,y∈[0,1]である。
さらに、第２段階アダマール復号部１２は、各画素単位で得られた第２の差分値を、対応する位置の画素の第２のＤＣ画素値に加算して、第２段階Ｈｄｍ適用後画像（図１の４ｆ）におけるサブ画素ブロックの新たな第２のＤＣ画素値として出力する。
これにより、（１２）式のｇ'nは、以下に示す（１４）式として求められる。
【数１４】
ここで、第２段階アダマール復号化部１２は、上記第２段階Ｈｄｍ適用後画像４ｆに、各サブ画素ブロックに対応して、ＡＬＰＦ判定情報４ｋを添付する。
すなわち、第２段階アダマール復号化部１２は、各サブ画素ブロックにおいて、サブ画素ブロックに対応する第２のアダマール係数の判定を行い、第２のアダマール係数の数値に基づき、「０」または「１」を、ＡＬＰＦ判定情報４ｋのデータとして添付し、第２段階Ｈｄｍ適用後画像４ｆとともに出力する。
【００６６】
このとき、第２アダマール復号化部１２は、各サブ画素ブロック毎（例えば、サブ画素ブロックＳ1〜Ｓ4各々）に対応する第２のアダマール係数のグループが全て「０」であるか否か、つまり、ｎ＝０の場合、サブ画素ブロックS1に対応する第２のアダマール係数β'0(0,1)，β'0(1,0)及びβ'0(1,1)がすべて「０」であることを検出した場合、対応するサブ画素ブロックＳ1に対して「０」のＡＬＰＦ判定情報４ｋを付与し、一方、第２のアダマール係数β'0(0,1)，β'0(1,0)及びβ'0(1,1)のいずれかが「０」でないことを検出した場合、対応するサブ画素ブロックに対して「１」のＡＬＰＦ判定情報４ｋ付与する。
また、第２アダマール復号化部１２は、他のサブ画素ブロックＳ2，Ｓ3，Ｓ4に対しても、上述したｎ＝０の場合と同様に、各々対応する第２のアダマール係数のブロック（組み合わせ）毎に、対応する「β'n(0,1)，β'n(1,0)，β'n(1,1)、ここでｎ∈[1,3]」のｎ＝１，２，３の場合の各々のサブ画素ブロックに対応するアダマール係数全てが「０」か否かの判定を行い、全て「０」であることを検出した場合に「０」のＡＬＰＦ判定情報４ｋを付与し、いずれかのアダマール係数が「０」でないことを検出した場合に「１」のＡＬＰＦ判定情報４ｋを付与する。
【００６７】
そして、第２段階ＡＬＰＦ処理部１４は、入力されるサブ画素ブロック毎に（例えば、画素ｄ(0,0)〜ｄ(1,1)で構成されるサブ画素ブロックＳ1）、添付されたＡＬＰＦ判定情報４ｋの判定を行う。
ここで、第２段階ＡＬＰＦ処理部１４は、ＡＬＰＦ判定情報４ｋが「１」であることを検出すると、対応するサブ画素ブロックのいずれの画素の第２のＤＣ画素値に対しても、ローパスフィルタリング処理を行わず、この画素を第２段階ＡＬＰＦ適用後画像４ｑとして、すなわち無処理の第２のＤＣ画素値を第２のＬＰＦ画素値として出力する。
【００６８】
一方、第２段階ＡＬＰＦ処理部１４は、ＡＬＰＦ判定情報４ｋが「０」であることを検出すると、対応するサブ画素ブロックに含まれる全ての画素の第２のＤＣ画素値に対して、ローパスフィルタリング処理を行い、この画素を第２段階ＡＬＰＦ適用後画像４ｑとして、すなわちローパスフィルタリング処理が行われた第２のＤＣ画素値を第２のＬＰＦ画素値として出力する。
【００６９】
このとき、第２段階ＡＬＰＦ処理部１４は、図３（ｂ）において、サブ画素ブロックＳ1における画素ｄ(0,0)〜ｄ(1,1)（第２段階Ｈｄｍ適用後画像４ｆ）のＤＣ値（画素としての画素値、すなわち第２のＤＣ値）のローパスフィルタリング処理を行う場合、ローパスフィルタリング処理を行う対象の画素の第２のＤＣ値と、この対象の画素の存在するサブ画素ブロック以外のサブ画素ブロックにおいて隣接する他の画素の第２のＤＣ値と、対象の画素の存在するサブ画素ブロックの第１のＤＣ値とに所定の重み係数を乗じて加算し、重み付け平均の演算により行う。
【００７０】
例えば、図３（ｂ）において、対象の画素に対する重み係数を「４」とし、隣接する画素に対する重み係数を「１」とし、対象の画素の存在するサブ画素ブロックに対する重み係数を「２」としており、これらの重み係数を乗じた各画素値を加算し、この加算結果を重み係数の合計（「８」）により除算することで重み付け平均の処理を行い、各サブ画素ブロック毎の第２のＬＰＦ画素値の演算を行い、ローパスフィルタリングの処理を行う。
【００７１】
すなわち、各サブ画素ブロックの第２のＬＰＦ画素値は、サブ画素ブロックＳ１のＤＣ値（このＤＣ値としてサブ画素ブロックと同一の符号を使用している）と、画素ｄ(0,0)〜ｄ(3,1)，ｕ(2,0)〜ｕ(1,3)，ｌ(0,2)〜ｌ(1,3)の第２のＤＣ値を用いて以下の式により求める。
ｄ00 ＝ （４・dd00＋ｕ20＋ｌ03＋２・Ｓ1）／８
ｄ01 ＝ （４・dd01＋ｕ31＋dd02＋２・Ｓ1）／８
ｄ10 ＝ （４・dd10＋ｌ13＋dd20＋２・Ｓ1）／８
ｄ11 ＝ （４・dd11＋dd12＋dd21＋２・Ｓ1）／８
【００７２】
上述した式における重み係数の乗算処理、及び重み係数の加算値による除算処理は、ビットシフト演算により行うため、高速に行うことが可能である。
すなわち、上記重み係数は、ローパスフィルタリング処理が加算とビットシフトとの演算で行えるように設定される。
そして、第２段階ＡＬＰＦ処理部１３は、得られた第２のＬＰＦ画素値を有する画素を第２段階ＡＬＰＦ適用後画像４ｑ、すなわち復号結果画像として出力する。
【００７３】
上述したように、本発明による画像処理装置は、１６個の画素の周波数成分として出力される１５個のアダマール係数の内、第１のアダマール変換において、情報量の多い低周波成分の３個を抽出した後に、これを復号し第１のＤＣ値に加えて、サブ画素ブロックの各画素の第２のＤＣ値を求めた後に、第２のアダマール変換において高周波成分を４つのサブ画素ブロック毎に３個ずつ、計１２個のアダマール係数として求めている。
このため、ＡＣＰ処理及びアダマール変換を１回ずつ行う１段階処理と比較して、第２のアダマール係数のデータ量を少なくすることができる。
【００７４】
また、本発明による画像処理装置は、ＡＣＰ処理を行うためのＤＣ値と、このＤＣ値に対してＡＣＰ処理を行った後の第１及び第２のＤＣ値及び元画像の差分値をアダマール係数として圧縮情報として出力するので、画像の再生処理に必要な情報量を少なくし、なにより、元画像との差分値をアダマール係数として出力するため、元画像に対して高い再現性を持たせることが可能である。
【００７５】
さらに、本発明による画像処理装置は、上述したアダマール変換だけでなく、第１段階交流成分予測部４及び第２段階交流成分予測部６において、ＡＣＰ法による画像処理も加わっているため、画素ブロックまたはサブ画素ブロックに対するアダマール変換による符号化に起因するブロックノイズを削減することができる。
【００７６】
さらに、また、本発明による画像処理装置は、復号処理において、第１段階ＡＬＰＦ処理部１３及び第２段階ＡＬＰＦ処理部１４各々により、第１段階及び第２段階アダマール復号化処理の後に、サブ画素ブロック及び画素単位において、各々隣接する他のサブ画素ブロック及び画素を用いて、所定の重み係数に基づく重み付け平均の演算により、ローパスフィルタリング処理を行うため、隣接する画素ブロックまたはサブ画素ブロック間での急激な階調度の変化、すなわち画像内における高い空間周波数の変化を低減させ、上述したＡＣＰ法の効果に加えて、さらにブロックノイズを低減させることで、復号処理後の画像のブロックノイズを削減できるので、画像全体を滑らかに自然に復号することができる。
【００７７】
また、さらに、本発明による画像処理装置は、第１段階交流成分予測部４，９，第２段階交流成分予測部６，１１，第１段階アダマール符号化部５，第２段階アダマール符号化部７，第１段階アダマール復号化部９，第２段階アダマール復号化部１２により、各々（３）式，（８）式，（１０）式，（１３）式を用いて、加減算とビットシフトとの演算のみにより、上述した処理を行うことが可能なため、コンパクトな回路構成で実現でき、加えて、画素値の大きさに伴う圧縮または伸張における分岐処理もなく、所定の周期で連続して処理を行うことが可能なため、高速な符号化及び復号化の処理が行える。
【００７８】
加えて、本発明による画像処理装置は、符号化部１及び復号化部２を同一機器内に搭載する場合、第１段階交流成分予測部４と第１段階交流成分予測部９とを、また第２段階交流成分予測部６と第２段階交流成分予測部１１とを共通化させることができ、かつ，第１段階アダマール符号化部５と第１段階アダマール復号化部９と、及び第２段階アダマール符号化部７と第２段階アダマール復号化部１２とのかなりの部分を共通化することができるため、処理構成のコンパクト化をさらに向上させることが可能である。
【００７９】
ここで、アダマール変換係数が「１」または「−１」であるので、（３），（８），（１０），（１３）式における画素値やアダマール係数に対してのアダマール変換係数の積は、乗算ではなく符号の付加として計算する。
その他の演算において、基本となる演算は式から判るように加算であり、また量子化に対してはビットシフトにより演算を行う。
【００８０】
次に、本発明の圧縮及び復号方法を用いた場合と、ＪＰＥＧを用いた場合との比較を行った結果を説明する。
図５は、横軸がファイルの圧縮率（％）を示し、縦軸がＰＮＳＲ（ピーク値対誤差比）を示しており、圧縮率に対する画質の程度を示すグラフである。
ここで、圧縮率とは、画像ファイルの圧縮前と圧縮後とのバイト数の比であり、数値が低いほど圧縮率が高いことを示している。
実線が本発明の画像処理装置を使用した場合のファイルサイズとＰＮＳＲとの関係を示すものであり、波線がＪＰＥＧを使用した場合のファイルサイズとＰＮＳＲとの関係を示すものである。
【００８１】
上述の画像データとしては、本発明及びＪＰＥＧ双方において、画素の処理数が「Ｙ：Ｕ：Ｖ＝４：１：１」の割合で処理されている。
また、サンプルとして使用した画像は、２５６×３８４の画素数の自然画であり、１画素あたり２４ビットのカラー情報を有し、全データ量が294,912byteである。
この図５から判るように、同一のファイルサイズの場合で比較すると、圧縮率が低いほど、本発明の画像処理装置とＪＰＥＧとのＰＮＳＲの差が顕著となっている。
【００８２】
すなわち、本発明の画像処理装置は、圧縮及び復号された画像のＰＮＳＲが、圧縮率が低いとき、ＪＰＥＧの処理により圧縮及び復号された画像のＰＮＳＲより高くなり、圧縮率の数値が高くなるほど、ＰＮＳＲにおける数値的な評価の差は小さくなる。
しかしながら、本発明の画像処理装置は、画素ブロック及びサブ画素ブロックに対するローパスフィルタ処理により、ＰＮＳＲの評価で表れない、視覚的な画質が大幅に向上していることが図６における比較により確認され、ブロックノイズ等の発生防止に有効で有ることが明確であり、ＩＰＥＧに比較して、高い圧縮率においても良好な画像伸張の効果を得ることができる。
また、本願発明の画像処理装置は、上述の図５の結果から、同様の画質とした場合、ＪＰＥＧに比較して、画質を広い圧縮率の範囲において向上させることが可能であり、圧縮した画像ファイルを蓄積するメモリ容量を、ＪＰＥＧに比較して下げることが可能であり、携帯機器のようにメモリ容量の制限される用途に対して有効な圧縮・伸張方式であることが判る。
【００８３】
上記図６は、ＪＰＥＧと本願発明との画質の差を、実際の画像において視覚的に確認するため、図５に用いた復号画像の一部を拡大したものである。
図６（ａ）が元画像であり、図６（ｂ）が圧縮率２.９％のＪＰＥＧの復号画像であり、図６（ｃ）が圧縮率２.９％の本発明の画像処理装置の復号画像である。
上述したように、同一の画像を用いた復号画像の比較において、図６（ｂ）にはブロックノイズが同様の色の領域において、かなりの割合で発生していることが判るが、図６（ｃ）においては図６（ａ）の元画像と同様にブロックノイズが視認できない程度、すなわち、ブロックノイズがほぼ見えない状態となっている。
図５及び図６における本発明の画像処理装置とＪＰＥＧとの比較から、同一の圧縮率から復号した場合、本発明においては、低い圧縮率の領域においてＰＮＳＲによる数値的な画質の向上が見られ、一方、高い圧縮率の領域において実際の画像で視認できる程度にブロックノイズが低減していることが判り、広い圧縮率の範囲において画質を向上させる効果があることが判る。
【００８４】
以上、本発明の一実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、図１において、符号化部１及び復号化部２が同一の装置内に構成されて示されているが、符号化部１のみ、または、復号化部２のみで装置に組み込んで用いても良い。
【００８５】
上述してきた画像の圧縮及び復号の処理は、デジタル動画に用いられるＹ，Ｕ，Ｖ（輝度=Y、赤の色差=U、青の色差=V）の画像データにより行うものである。
ＲＧＢ（Red＝赤、Green＝緑、Blue＝青の階調を用いて画像を表現）形式の画像データに対しては、ＹＵＶ形式の画像データに変換する必要がある。
また、本発明の画像処理装置は、 Ｙ，Ｕ，Ｖに対して同様の処理を行い、画像の圧縮及び復号を行う。
【００８６】
また、本発明の画像処理装置は、アダマール変換を複数段にわたって行うことを当然含んでおり、例えば、元画像を８×８画素から構成される画素ブロックに分割して、この画素ブロックに対応して、上述したよう２段階のアダマール変換と同様に、３段階のアダマール変換による画像処理を行っても良い。
すなわち、６４画素に対して６３個（α01〜α11，βn(0,2)〜βn(8,8)）のアダマール係数が最終的に算出されるが、第１のアダマール変換において、第１のアダマール係数としてアダマール係数α01，α10，α11の３個を求め、第２のアダマール変換において、第２のアダマール係数としてアダマール係数βn(0,2)，βn(0,3)，βn(1,2)，βn(1,3)，βn(2,0)，βn(2,1)，βn(2,2)，βn(2,3)，βn(3,0)，βn(3,1)，βn(3,2)，βn(3,3)の１２個を求め、第３のアダマール変換において、第３のアダマール係数として上記１５個を除いた４８個を求める。
【００８７】
他の処理については、符号化部１及び復号化部２に、新たに第３段階の交流成分予測部、アダマール符号化部、アダマール復号化部が加わり、第３のアダマール係数に対応した処理を行うのみで、他の処理は上述した２段階のアダマール係数に対する処理と同様である。
この３段階でアダマール変換を行うとき、第１段階及び第２段階では、２段階でアダマール変換を行う場合の１段階と同様な処理を各々行い、第３段階では２段階でアダマール変換を行う場合の１段階と同様な処理を行う。
本発明の画像処理装置は、２段階で述べたように、画素ブロックに含まれる画素の数に対応するアダマール係数を求める段階を増やす毎に、各画素のＤＣ値と元画像の画素値との差分を一回でアダマール変換する場合に比較して、アダマール係数全体の画像圧縮に必要な情報量を減少させることが可能となり、かつ、アダマール係数の変動量が減少する（アダマール係数を示すビット量が減少するこ）ことでエントロピー符号化における圧縮効率が向上する。
【００８８】
次に、本発明の実施の形態によるコンピュータが実行するためのプログラムについて説明する。
図１における画像処理装置（画像処理システム）の動作におけるコンピュータシステムのＣＰＵが実行するためのプログラムは、本発明によるプログラムを構成する。
このプログラムを格納するための記録媒体としては、光磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ、磁気記録媒体等を用いることができ、これらをＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、メモリカード等に構成して用いてよい。
【００８９】
また上記記録媒体は、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部のＲＡＭ等の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持するものも含まれる。
また上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから伝送媒体を介して、あるいは伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されるものであってもよい。上記伝送媒体とは、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体をいうものとする。
【００９０】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００９１】
従って、このプログラムを図１のシステム又は装置とは異なるシステム又は装置において用い、そのシステム又は装置のコンピュータがこのプログラムを実行することによっても、上記実施の形態で説明した機能及び効果と同等の機能及び効果を得ることができ、本発明の目的を達成することができる。
【００９２】
【発明の効果】
本発明による画像処理装置によれば、元画像の画素値とサブ画素ブロック第１のＤＣ画素値との第１の差分値をアダマール変換して、差分値としての情報量の多い低周波成分（画素ブロックに対応する第１のアダマール係数）を抽出した後に、この第１の差分値を復号し第１のＤＣ値に加えて、サブ画素ブロックの各画素の第２のＤＣ値を求めた後に、第２のアダマール変換により残り高周波側のアダマール係数（サブ画素ブロックに対応する第２のアダマール係数）を求めるので、残りの第２のアダマール係数の情報量を削減することが出来るため、ＡＣＰ処理及びアダマール変換を１回ずつ行う１段階処理に比較して、第２の差分値のデータ量を減少させることが可能となり、１段階の差分値から全てのアダマール係数を求める場合に比較して、アダマール係数のデータ量を少なくし、ＪＰＥＧと同等以上の画像品質により、画像の圧縮及び復号を行うことができる。
【００９３】
また、本発明による画像処理装置によれば、アダマール変換だけでなくＡＣＰ法による符号化処理も加わっているため、アダマール変換をブロック単位で行うために現れやすいブロックノイズを削減することができる。
さらに、本発明による画像処理装置によれば、復号処理において、第１段階ローパスフィルタ部及び第２段階ローパスフィルタ部各々により、第１段階及び第２段階アダマール復号化処理の後に、サブ画素ブロック及び画素単位において、各々隣接する他のサブ画素ブロック及び画素を用いて、所定の重み係数に基づく重み付け平均の演算により、ローパスフィルタリング処理を行うため、隣接する画素ブロックまたはサブ画素ブロック間での急激な階調度の変化、すなわち画像内における高い空間周波数の変化を低減させ、上述したＡＣＰ法の効果に加えて、さらにブロックノイズを低減させることで、復号処理後の画像のブロックノイズを削減できるので、画像全体を滑らかに自然に復号することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による画像処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】 図１に示す画像処理装置の動作例を説明するための概念図である。
【図３】 第１段階及び第２段階のＡＣＰ法による画像処理を説明する概念図である。
【図４】 アダマール変換において使用するアダマール変換係数の一例を示す概念図である。
【図５】 本発明の画像処理装置及びＪＰＥＧによる圧縮及び復号の処理におけるファイルサイズとＰＮＳＲとの関係を示すグラフである。
【図６】 本発明の画像処理装置とＪＰＥＧと処理における、図５の圧縮率２.９％の復号画像の比較を示す図である。
【符号の説明】
１ 符号化部
２ 復号化部
３ ＤＣ画像作成部
４，９ 第１段階交流成分予測部
５ 第１段階アダマール符号化部
６，１１ 第２段階交流成分予測部
７ 第２段階アダマール符号化部
８ ＤＣ画像復号部
１０ 第１段階アダマール復号化部
１２ 第２段階アダマール復号化部
１３ 第１段階ＡＬＰＦ処理部
１４ 第２段階ＡＬＰＦ処理部
Claims (4)
- 原画像を分割した画素ブロックの画素値の平均値を符号化したＤＣ符号と、前記平均値に基づいて生成されたサブ画素ブロックの予測値と前記サブ画素ブロックの平均値との差分値をアダマール変換と符号化したアダマール係数とを用いて、前記画素ブロックごとの復号化を行う画像処理装置において、
前記ＤＣ符号に基づいて、エントロピー復号化および逆量子化を行い、前記画素ブロックごとの第１のＤＣ値を求め、第１のＤＣ画像として出力する第１のＤＣ画像復号部と、
前記第１のＤＣ画像の複数の第１のＤＣ値に基づいて、復号対象となる前記画素ブロックを分割した複数のサブ画素ブロックのそれぞれの第２のＤＣ値を出力する第１の交流成分予測部と、
前記符号化したアダマール係数に基づいて、エントロピー復号化および逆量子化を行い、前記第１の複数のアダマール係数を生成し、前記第１の複数のアダマール係数を逆アダマール変換をすることで、第１の複数の差分値を生成するとともに、前記第１の交流成分予測部から出力された前記複数の第２のＤＣ値と、前記第１の複数の差分値とに基づいて、前記複数の新たな第２のＤＣ値を出力する第１のアダマール復号化部と、
前記第１のアダマール復号化から出力された前記複数の新たな第２のＤＣ値に対してローパスフィルタ処理を、所定の重み係数に基づく重み付け平均の演算に基づいて行い、第２のＤＣ画像を出力する第１のローパスフィルタ処理部と
を有し、
前記第１のアダマール復号化部は、前記第１のアダマール係数に基づいて、前記ローパスフィルタ処理を行う第１の判定情報を各画素ブロックごとに添付し、前記第１のローパスフィルタ処理部は前記第１の判定情報に基づいて、前記ローパスフィルタ処理の実行の有無を各画素ブロックごとに行い、前記第２のＤＣ画像として出力することを特徴とする画像処理装置。 - 前記第２のＤＣ画像に基づいて、復号対象となる前記サブ画素ブロックを分割した複数の画素のそれぞれの第３のＤＣ値を出力する第２の交流成分予測部と、 前記符号化したアダマール係数をエントロピー復号化および逆量子化することで前記第２の複数のアダマール係数を生成し、前記第２の複数のアダマール係数を逆アダマール変換をすることで第２の複数の差分値を生成するとともに、前記第２の交流成分予測部から出力された前記複数の第３のＤＣ値と、前記第２の複数の差分値とに基づいて、前記複数の新たな第３のＤＣ値を出力する第２のアダマール復号化部と、
前記第２のアダマール復号化から出力された前記複数の新たな第３のＤＣ値に対してローパスフィルタ処理を、所定の重み係数に基づく重み付け平均の演算に基づいて行い、第３のＤＣ画像を出力する第２のローパスフィルタ処理部と
を有し、
前記第２のアダマール復号化部は、前記第２のアダマール係数に基づいて、前記ローパスフィルタ処理を行う第２の判定情報を各サブ画素ブロックごとに添付し、前記第２のローパスフィルタ処理部は前記第２の判定情報に基づいて、前記ローパスフィルタ処理の実行の有無を各サブ画素ブロックごとに行い、前記第２のＤＣ画像として出力することを特徴とする請求項１に記載された画像処理装置。 - 原画像を分割した画素ブロックの画素値の平均値を符号化したＤＣ符号と、前記平均値に基づいて生成されたサブ画素ブロックの予測値と前記サブ画素ブロックの平均値との差分値をアダマール変換と符号化したアダマール係数とを用いて、前記画素ブロックごとの復号化を行う画像処理方法において、
前記ＤＣ符号に基づいて、エントロピー復号化および逆量子化を行い、前記画素ブロックごとの第１のＤＣ値を求め、第１のＤＣ画像として出力する第１のステップと、
前記第１のＤＣ画像の複数の第１のＤＣ値に基づいて、復号対象となる前記画素ブロックを分割した複数のサブ画素ブロックのそれぞれの第２のＤＣ値を出力する第２のステップと、
前記符号化したアダマール係数に基づいて、エントロピー復号化および逆量子化を行い、前記第１の複数のアダマール係数を生成し、前記第１の複数のアダマール係数を逆アダマール変換をすることで、第１の複数の差分値を生成するとともに、前記第１の交流成分予測部から出力された前記複数の第２のＤＣ値と、前記第１の複数の差分値とに基づいて、前記複数の新たな第２のＤＣ値を出力する第３のステップと、
前記第１のアダマール復号化から出力された前記複数の新たな第２のＤＣ値に対してローパスフィルタ処理を、所定の重み係数に基づく重み付け平均の演算に基づいて行い、第２のＤＣ画像を出力する第４のステップと
を有し、
前記第３のステップは、前記第１のアダマール係数に基づいて、前記ローパスフィルタ処理を行う第１の判定情報を各画素ブロックごとに添付し、前記第４のステップは、前記第１の判定情報に基づいて、前記ローパスフィルタ処理の実行の有無を各画素ブロックごとに行い、前記第２のＤＣ画像として出力することを特徴とする画像処理方法。 - 前記第２のＤＣ画像に基づいて、復号対象となる前記サブ画素ブロックを分割した複数の画素のそれぞれの第３のＤＣ値を出力する第５のステップと、
前記符号化したアダマール係数をエントロピー復号化および逆量子化することで前記第２の複数のアダマール係数を生成し、前記第２の複数のアダマール係数を逆アダマール変換をすることで第２の複数の差分値を生成するとともに、前記第２の交流成分予測部から出力された前記複数の第３のＤＣ値と、前記第２の複数の差分値とに基づいて、前記複数の新たな第３のＤＣ値を出力する第６のステップと、
前記第２のアダマール復号化から出力された前記複数の新たな第３のＤＣ値に対してローパスフィルタ処理を、所定の重み係数に基づく重み付け平均の演算に基づいて行い、第３のＤＣ画像を出力する第７のステップと
を有し、
前記第６のステップは、前記第２のアダマール係数に基づいて、前記ローパスフィルタ処理を行う第２の判定情報を各サブ画素ブロックごとに添付し、前記第７のステップは、前記第２の判定情報に基づいて、前記ローパスフィルタ処理の実行の有無を各サブ画素ブロックごとに行い、前記第２のＤＣ画像として出力することを特徴とする請求項３に記載された画像処理方法。
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