JPH07123270A - 画像符号化復号処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 並列処理を行う画像符号化復号装置におい
て、並列要素間の同期をとること。 【構成】 符号化時は、入力される画像情報を画像情報
分割合成手段１０１において各分割画像情報の統計的性
質が近くなるように分割し、各分割画像情報を複数の符
号化復号手段１０２・・のそれぞれに入力して並列に符
号化し、複数の符号化復号手段のそれぞれから出力され
る複数の符号情報を前記符号情報分割合成手段１０３に
おいて合成して合成符号情報とし、復号時は、入力され
る合成符号情報を符号情報分割合成手段１０３において
複数の分割符号情報に分割し、複数の分割符号情報を複
数の符号化復号手段１０２，・・のそれぞれに入力して
並列に復号し、複数の符号化復号手段１０２，・・のそ
れぞれから出力される複数の復号画像情報を画像情報分
割合成手段１０１において合成して合成画像情報とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像情報を分割して並
列に符号化復号処理する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】大量のディジタル画像データを計算機等
で取り扱う場合、高圧縮を達成する画像符号化手法（以
後、高圧縮符号化手法と呼ぶ）を導入する必要がある。
このため、従来から多くの符号化手法が提案されてお
り、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ
Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）やＪＢＩＧ（Ｊｏｉｎｔ
Ｂｉ−ｌｅｖｅｌ Ｃｏｄｉｎｇ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒ
ｏｕｐ）等においては、国際標準となる符号化方式が検
討／標準化されている。

【０００３】図１２にＪＰＥＧ方式の必須機能であるベ
ースラインシステム（Ｂａｓｅｌｉｎｅ Ｓｙｓｔｅ
ｍ）の符号化器と復号器を例示する。符号化器は、ＤＣ
Ｔ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏ
ｒｍ：離散コサイン変換）部１００１と、量子化部１０
０２と、エントロピー符号化部１００３からなり、復号
器は、エントロピー復号部１００４と、逆量子化部１０
０５と、ＩＤＣＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ ＤＣＴ）部からな
っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】符号化方式は、高圧縮
を達成することが求められる一方で、復号結果の画像が
高画質であることも要求されている。このため、ＪＰＥ
Ｇ方式の例で示した様に、符号化復号のアルゴリズムは
複雑化し、長い処理時間を要するようになっている。こ
の符号化復号に要する処理時間は、特に、画素数が多い
高精細画像を高速に処理する場合に問題となる。

【０００５】処理時間を短縮する手段としては、主に以
下の３つが考えられる。

【０００６】１） たとえば、クロック周波数を高くす
ることによりハードウェアの処理速度を上げる。

【０００７】２） 処理を簡単化する。

【０００８】３） 画像を分割して並列に処理する。

【０００９】しかし、これらの手段には以下のような問
題がある。

【００１０】１）の処理の高速化は、デバイスの特性に
依存し、かつ、限界がある。

【００１１】２）の処理の簡単化は、高圧縮と高画質の
いずれも達成することが難しくなる。

【００１２】３）の処理の並列化は、並列要素間の同期
をとることが困難である。

【００１３】ここで３）の処理の並列化の問題点につい
て説明する。図１３に画像を複数の領域に分割して並列
に処理する符号化復号処理装置の概略図を例示する。１
１０１は画像情報領域分割合成部、１１０２，１１０
２’，１１０２”は符号化復号部、１１０３は符号情報
分割合成部である。

【００１４】符号化時は、入力される画像情報を画像情
報領域分割合成部１１０１において複数の領域に分割
し、複数の符号化復号部１１０２に並列に入力し、符号
化復号部１１０２の各段から出力される符号情報を符号
情報分割合成部１１０３において合成する。

【００１５】復号時は、入力される符号情報を符号情報
分割合成部１１０３において分割し、複数の符号化復号
部１１０２に並列に入力し、符号化復号部１１０２の各
段から出力される復号画像情報を入力時の状態と同じよ
うに合成する。

【００１６】図１３において、符号情報分割合成部１１
０３または画像情報分割合成部１１０１が大容量の記憶
装置を備えていない場合には、装置全体の処理時間Ｔｉ
ｍｅは、Ｎｕｍｂｅｒ／ＣＲ／Ｒａｔｅに比例する。但
し、Ｎｕｍｂｅｒは符号化復号処理対象の画素数、ＣＲ
は圧縮率、Ｒａｔｅは符号情報分割合成部１１０３また
は画像情報分割合成部１１０１からの読み出し速度であ
る。

【００１７】一般に、読み出し速度Ｒａｔｅは一定であ
ることから、処理時間Ｔｉｍｅは、圧縮率の変動に応じ
て変化することがわかる。並列化した符号化復号処理の
同期制御を可能とするためには、各分割画像の圧縮率を
ある一定の範囲内に収める必要がある。

【００１８】通常、符号化手法では、符号化パラメータ
を調整することによって、圧縮の度合い、すなわち、高
圧縮とするか、低圧縮で画質を優先させるか等をある程
度制御することが可能である。しかし、高圧縮符号化手
法では、圧縮率は、入力画像の統計的性質に強く依存す
るため、符号化してみなければ、結果の符号量、すなわ
ち、達成される圧縮率はわからない。そこで、目標圧縮
率を達成させるための符号量制御手法として、以下の２
つが用いられることが多い。

【００１９】ａ）フィードバック制御 ｂ）制御対象画像情報の統計的性質を利用したフィード
フォーワード制御 ａ）のフィードバック制御は、制御対象の画像情報を一
度符号化し、結果の符号量と目標符号量とを比較して、
目標符号量が達成されるように符号化パラメータの調整
を行い、その後、再度符号化を行って符号量を制御する
手法である。この手法は、構成の複雑化や制御の遅れを
招くため、処理の高速化を目指す場合には適用されな
い。

【００２０】ｂ）のフィードフォーワード制御は、符号
化を行う前に制御対象画像情報の統計的性質を調べ、そ
の統計的性質に応じた符号化パラメータを用いて符号化
を行い、目標圧縮率を達成させる制御手法である。これ
は、統計的性質が同様の画像情報を、同一の符号化パラ
メータを用いて符号化した場合には、ほぼ一定の圧縮率
で符号化されることが期待できるということ意味してい
る。

【００２１】図１３の例において、例えば、画像情報を
単純に並列段数分の領域に分割して並列に符号化処理を
行うとすれば、個々の領域の統計的性質が同様になると
は限らないため、圧縮率は一定にならず、同期制御は困
難になると考えられる。

【００２２】本発明は、以上のような問題を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、符号化
復号処理を高速化させるために画像を分割して並列に処
理する場合に、符号化を行う前に、画像情報を統計的性
質が近くなるよう分割することによって、分割した画像
の各符号化単位毎の圧縮率が自律的にほぼ等しくなるよ
うにし、復号時は符号化時と同様に並列化されるよう符
号情報の分割を行うことによって、符号化時、復号時と
もに、並列要素間の同期をとることを可能とするよう
な、画像符号化復号処理方法を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、画像情報を分割または合成する画像情報
分割合成手段と画像情報を並列に符号化または復号する
複数の符号化復号手段と符号情報を分割または合成する
符号情報分割合成手段とを備えた画像符号化復号処理に
おける画像符号化復号処理方法であって、符号化時は、
入力される画像情報を前記画像情報分割合成手段におい
て各分割画像情報の統計的性質が近くなるように分割
し、各分割画像情報を前記複数の符号化復号手段のそれ
ぞれに入力して並列に符号化し、前記複数の符号化復号
手段のそれぞれから出力される複数の符号情報を前記符
号情報分割合成手段において合成して合成符号情報と
し、復号時は、入力される合成符号情報を前記符号情報
分割合成手段において複数の分割符号情報に分割し、該
複数の分割符号情報を前記複数の符号化復号手段のそれ
ぞれに入力して並列に復号し、前記複数の符号化復号手
段のそれぞれから出力される複数の復号画像情報を前記
画像情報分割合成手段において合成して合成画像情報と
することを特徴とする。

【００２４】

【作用】本発明の作用を図面を参照して具体的に例を挙
げて説明する。

【００２５】図１は、本発明における画像符号化復号処
理装置の基本構成図である。図１に示す様に、本発明の
画像符号化復号処理装置は、画像情報を分割または合成
する画像情報分割合成手段１０１と、画像情報を並列に
符号化または復号する複数の符号化復号手段１０２，１
０２’，・・，１０２”と、符号情報を分割または合成
する符号情報分割合成手段１０３とを有する。

【００２６】以上の構成において、符号化時は、入力さ
れる画像情報を画像情報分割合成手段１０１において複
数の画像情報に分割し、この分割画像情報を複数の符号
化復号手段１０２，１０２’，・・，１０２”に入力し
て並列に符号化処理を行う。画像情報分割合成手段１０
１においては、分割画像の統計的性質が近くなるよう分
割処理を行うため、符号化復号手段１０２，１０２’，
・・，１０２”のそれぞれにおける符号化処理時間はほ
ぼ等しくなり、符号化復号手段１０２，１０２’，・
・，１０２”のそれぞれから符号情報分割合成手段１０
３への出力タイミングのズレが少なく、合成までに無駄
な待ち時間はほとんど発生しない。

【００２７】復号時は、入力される符号情報を符号情報
分割合成手段１０３において複数の符号情報に分割し、
この分割符号情報を複数の符号化復号手段１０２，１０
２’，・・，１０２”に入力して並列に復号処理を行
う。符号情報分割合成手段１０３においては、符号情報
は、符号化時における合成前の状態に分割されるので、
分割された各符号情報はほぼ等しい処理時間で復号で
き、符号化復号手段１０２，１０２’，・・，１０２”
の各々から画像情報分割合成手段１０１への画像情報の
出力タイミングにズレが少なく、合成までに無駄な待ち
時間はほとんど発生しない。

【００２８】従って、符号化時、復号時ともに、並列化
による処理時間短縮の効果を活かして、効率よく処理を
行うことが可能になる。

【００２９】

【実施例】図２は、本発明の第１の実施例による画像符
号化復号処理装置の構成を示す図、図３は図２に示す装
置によって符号化を行う際の信号の流れを示す、図４は
図２に示す装置によって復号を行う際の信号の流れを示
す図である。

【００３０】図において、１は入力画像情報、２はラス
ター走査とブロック走査との走査順序の変換を行う走査
順序変換部、３はラスター走査順序の入力画像情報１を
走査順序変換部２においてブロック走査に変換した走査
順序変換画像情報、４はブロック走査順序の画像情報を
記憶する画像情報記憶部、５はブロック化画像情報、６
は画像情報を各要素の相関が高くなるよう分割または分
割された要素を合成する画像情報分割合成部、７，
７’，・・，７”はブロック化画像情報５を画像情報分
割合成部６において分割した分割ブロック化画像情報、
８，８’，・・，８”は並列に符号化または復号処理を
行う第１〜第ｎの符号化復号部、９，９’，・・，９”
は符号化復号部８，８’，・・，８”から出力される分
割符号情報、１０は符号情報を合成または分割する符号
情報分割合成部、１１は合成符号情報、１２，１２’，
・・，１２”は符号化復号部８から出力される復号分割
ブロック化画像情報、１３は復号分割ブロック化画像情
報１２，１２’，・・，１２”を画像情報分割合成部６
において合成した復号ブロック化画像情報、１４は走査
順序変換部２からラスター走査順に読み出される復号ラ
スター走査順序画像情報、１５は復号画像情報である。

【００３１】図５は、上記した第１の実施例において、
１６画素×１６ラインのブロック化画像情報５０５を、
垂直水平方向ともに１画素置きに選択してそれぞれ８画
素×８ラインの４つの分割ブロック化画像情報５０１〜
５０４に分割する場合の分割例を示している。たとえ
ば、吹抜敬彦著，「画像のディジタル信号処理」，日刊
工業新聞社発行などに示されているように、一般に、画
像内の隣合う画素間の相関は高いことが知られている。
従って、図５に示すような分割を行えば、統計的性質が
近い分割ブロック化画像情報５０１〜５０４が得られ
る。

【００３２】図６は、第１の実施例において図５に示す
ように分割したブロック化画像情報５０１〜５０４を符
号化した結果である分割符号情報６０１〜６０４を合成
符号情報６０５のように合成する例を示している。

【００３３】次に動作について説明する。符号化時に
は、図３において、入力画像情報１は走査順序変換部２
においてブロック走査順に変換され、変換されたブロッ
ク走査順序画像情報３が画像情報記憶部４に記憶され
る。画像情報記憶部４から読み出されるブロック化画像
情報５は、画像情報分割合成部６において、図５の分割
例のように統計的性質の似通った分割ブロック化画像情
報７，７’，・・，７”に分割され、複数の符号化復号
部８，８’，・・，８”においてそれぞれ符号化され、
符号化復号部８，８’，・・，８”のそれぞれから出力
される分割符号情報９，９’，・・，９”は符号情報分
割合成部１０において、図６の様に合成される。

【００３４】復号時には、図４において、合成符号情報
１１は符号情報分割合成部１０において図６のように符
号化時の合成前の状態に分割され、複数の符号化復号部
８，８’，・・，８”においてそれぞれ復号され、複数
の復号分割ブロック化情報１２，１２’，・・，１２”
は、画像情報分割合成部６において図５に示すように符
号化前の状態に合成され、復号ブロック化画像情報１３
が画像情報記憶部４に記憶される。走査順序変換部２は
画像情報記憶部４に記憶されている復号ブロック化画像
情報１３をラスター走査順序に変換し、復号ラスター走
査順序画像情報１４として読み出し、復号画像情報１５
を出力する。

【００３５】図７は第２の実施例による画像符号化復号
処理装置の構成を、図８は第３の実施例による画像符号
化復号処理装置の構成を示している。なお、図２に示す
第１の実施例と対応する部分には同一符号を付し、説明
を省略する。図において、１６は復号縮小画像、１７は
縮小画像合成部、１８は合成復号縮小画像情報である。

【００３６】図７の例では、画像情報分割合成部６の制
御によって、符号化復号部８のうち第１符号化復号部８
から出力される復号分割ブロック化情報を画像情報記憶
部４に記憶し、この画像情報記憶部４からの復号ラスタ
ー走査順序画像情報を走査順序変換部２によりラスター
走査順に読み出して、もとの画像のｎ分の１復号縮小画
像１６を得ている。

【００３７】また、図８の例では、画像情報分割合成部
６の制御によって、符号化復号部８のうち第１符号化復
号部８から出力される復号分割ブロック化情報を画像情
報記憶部４に記憶し、この画像情報記憶部４からの復号
ラスター走査順序画像情報を走査順序変換部２によりラ
スター走査順に読み出して、もとの画像のｎ分の１復号
縮小画像１６を得、更に、縮小画像合成部１７において
復号縮小画像１６のｎページ分を合成し、合成復号縮小
画像情報１８を得ている。図９は、復号縮小画像情報の
合成例を、ｎ＝４場合について示している。図９におい
て、４ページ分の画像情報９０１〜９０４の４分の１縮
小画像情報９０１’〜９０４’を合成した結果が、符号
９０５で示す合成復号縮小画像情報である。

【００３８】なお、上述した実施例においては、各分割
画像情報の統計的性質が近くなるように元の画像の画素
の垂直水平方向ともに１画素置きに選択して分割ブロッ
ク化画像情報を得るようにしたが、これに限定されるも
のではない。たとえば、図１０に示すように、２４画素
×１６ラインのブロック画像情報１２０１を垂直方向は
１画素置きに、水平方向は２画素置きに選択して、それ
ぞれ８画素×８ラインの六つの分割ブロック化画像情報
１２０２〜１２０７を得るようにすることや、図１１に
示すように、２４画素×２４ラインのブロック化画素情
報１３０１を垂直水平ともに２画素置きに選択して九つ
の分割ブロック化画像情報１３０２〜１３１３を得るよ
うにすることもできる。

【００３９】

【発明の効果】以上の様に本発明によれば、符号化復号
を並列化することによって処理時間の短縮を図る場合
に、並列要素間、すなわち、並列処理の対象となる画像
情報または符号情報間の統計的性質が近くなるように分
割を行う。これによって、並列処理のタイミングのズレ
を少なくし、並列化による処理時間短縮の効果を高める
ことが可能となる。

【００４０】また復号時に、１つの符号化復号部から出
力される復号画像のみを用いることによって、近似的に
もとの画像のｎ分の１の縮小画像をほぼｎ分の１の復号
時間で、また、改めて縮小処理を行うことなく得ること
が可能となる。

【００４１】また、ｎ分の１の縮小画像のｎページ分を
合成することによって、複数ページの縮小画像を１ペー
ジにまとめた画像をほぼｎ分の１の復号時間で、また、
改めて縮小処理を行うことなく得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明における画像符号化復号処理装置の基
本構成図である。

【図２】 本発明の第１の実施例における画像符号化復
号処理装置の概略構成図である。

【図３】 図１に示す実施例における符号化時の信号の
流れを示すブロック図である。

【図４】 図１に示す実施例における復号時の信号の流
れを示すブロック図である。

【図５】 図１に示す実施例における画像情報の分割／
合成例を示す図である。

【図６】 図１に示す実施例における符号情報の分割／
合成例を示す図である。

【図７】 第２の実施例における画像符号化復号処理装
置の概略構成図である。

【図８】 第３の実施例における画像符号化復号処理装
置の概略構成図である。

【図９】 図８に示す実施例における縮小画像の合成例
を示す図である。

【図１０】 図１に示す実施例における画像情報の他の
分割／合成例を示す図である。

【図１１】 図１に示す実施例における画像情報の更に
他の分割／合成例を示す図である。

【図１２】 従来例における画像符号化復号処理装置の
基本構成図である。

【図１３】 従来例における並列処理の問題点を説明す
る図である。

【符号の説明】

２…走査順序変換部、４…画像情報記憶部、６…画像情
報分割合成部、８，８’，・・，８”…画像情報符号化
復号部、１０…符号情報分割合成部，１０１…画像情報
分割手段、１０２，１０２’，・・，１０２”…符号化
復号手段，１０３…符号情報分割合成手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０３Ｍ 7/40 8842−5Ｊ Ｈ０４Ｎ 1/387 1/415

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像情報を分割または合成する画像情報
   分割合成手段と画像情報を並列に符号化または復号する
   複数の符号化復号手段と符号情報を分割または合成する
   符号情報分割合成手段とを備えた画像符号化復号処理に
   おける画像符号化復号処理方法であって、 符号化時は、入力される画像情報を前記画像情報分割合
   成手段において各分割画像情報の統計的性質が近くなる
   ように分割し、各分割画像情報を前記複数の符号化復号
   手段のそれぞれに入力して並列に符号化し、前記複数の
   符号化復号手段のそれぞれから出力される複数の符号情
   報を前記符号情報分割合成手段において合成して合成符
   号情報とし、 復号時は、入力される合成符号情報を前記符号情報分割
   合成手段において複数の分割符号情報に分割し、該複数
   の分割符号情報を前記複数の符号化復号手段のそれぞれ
   に入力して並列に復号し、前記複数の符号化復号手段の
   それぞれから出力される複数の復号画像情報を前記画像
   情報分割合成手段において合成して合成画像情報とする
   ことを特徴とする画像符号化復号処理方法。
2. 【請求項２】 ｎ（但し、ｎは２以上の自然数）個の符
   号化復号手段を使用し、該ｎ個の符号化復号手段から出
   力されるｎ個の復号画像情報の１つの要素のみを用い
   て、もとの画像のｎ分の１の縮小画像を得ることを特徴
   とする請求項１記載の画像符号化復号処理方法。
3. 【請求項３】 前記縮小画像のｎページ分を合成して画
   像を作成することを特徴とする請求項２記載の画像符号
   化復号処理方法。