JPH0918883A - 画像処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 隣接画素間の相関性を利用して冗長度を削減
し、圧縮効率を向上させることができる画像処理方法を
提供する。 【構成】 原画像Ａを９分割にサブサンプリングした各
サブサンプリング画像Ｂ1 〜Ｂ9 の画素値の平均値で構
成される平均値画像Ｂ' と、その平均値画像Ｂ'との差
分をとった差分画像Ｂ'1〜Ｂ'4，Ｂ'6〜Ｂ'9とを作成し
て冗長度の削減する画像変換を行い、平均値画像Ｂ' に
ついては、更に９分割にサブサンプリングして、冗長度
を削減する画像変換を多段階に行い、最終的な平均値画
像Ｂ''と段階的な差分画像Ｂ'1〜Ｂ'4，Ｂ'6〜Ｂ'9，
Ｂ''1 〜Ｂ''4 ，Ｂ''6 〜Ｂ''9 とを量子化及び可変長
符号化する画像処理方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像を圧縮のために符
号化し、伸長のために復号化する画像処理方法に係り、
特に静止画像において圧縮効率を向上させることができ
る画像処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】静止画像の符号化方式として、ＪＰＥＧ
（Joint Photographic coding Experts Group ）方式が
知られている。このＪＰＥＧ方式の概略を図１４を使っ
て説明する。図１４は、ＪＰＥＧ方式の符号化／復号化
を説明するための概略構成ブロック図である。

【０００３】まず、ＪＰＥＧ方式の符号化は、原画像
を、例えば、８×８画素のブロック（符号化ブロック）
に分割し、符号化ブロック毎に画像データを離散コサイ
ン変換し、変換後の係数を量子化し、量子化後の係数を
ハフマン符号化して符号化データを作成するものであ
る。この符号化データは、記憶媒体に格納されたり、伝
送路に送出されたりするものである。

【０００４】また、ＪＰＥＧ方式の復号化は、上記符号
化された符号化データをハフマン復号化し、逆量子化
し、逆離散コサイン変換して符号化ブロックの再生画像
データを得るようになっている。

【０００５】尚、ＪＰＥＧ方式については、インターフ
ェース「カラー静止画像の国際標準符号化方式」 遠藤
俊明著 １９９１年１２月号 ｐ１６０〜ｐ１８２ に
具体的に記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の静止画像の処理方法では、圧縮率が高くなると周波
数空間上での誤差が大きくなり、更に伸長のための復号
化において再生画像の劣化を招くという問題点があっ
た。

【０００７】また、ある画素が隣接する他の画素との間
で相関関係が高いという特性を充分利用しているとは言
えず、その相関関係を利用して圧縮効率を高めていない
という問題点があった。

【０００８】具体的には、図１５に示すように、一般
に、任意の１画素（pixel ）に対して、隣接する上下左
右の４近傍画素、若しくは周囲の８近傍画素で画素同士
の相関関係（相関性）が高い（よく似ている）ことが知
られており、この相関性を利用できれば圧縮率向上が期
待できるものである。

【０００９】本発明は上記実情に鑑みて為されたもの
で、隣接画素間の相関性を利用して冗長度を削減し、圧
縮効率を向上させることができる画像処理方法を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
決するための請求項１記載の発明は、静止画像を符号化
し、符号化されたデータを復号化して静止画像を再生す
る画像処理方法において、前記静止画像を構成する画素
の水平及び垂直方向の画素番号を３で割った余りと商で
９つにグループ分けするサブサンプリングを行い、前記
グループに分けられた９つの部分画像について、相対的
な画素位置にある画素の平均値を計算し、前記平均値で
構成される画像を平均画像として作成して前記９つの部
分画像の１つの位置に割り当て、前記平均画像と割り当
てられていない他の部分画像との差分を各々計算して差
分画像を作成し、前記各々の差分画像を前記他の部分画
像の対応する位置に割り当てて符号化を行うことを特徴
としている。

【００１１】上記従来例の問題点を解決するための請求
項２記載の発明は、画像処理方法において、請求項１記
載の画像処理方法で符号化された画像データを復号化
し、前記復号化された各々の差分画像に前記復号化され
た平均画像を対応画素毎に加算して各々の加算画像を形
成し、前記平均画像の各画素を９倍して前記全ての加算
画像との差分を計算した新たな画像を形成し、前記新た
な画像と前記加算画像を請求項１におけるサブサンプリ
ングの逆の方法で画素の並び替えを行って静止画像を再
生することを特徴としている。

【００１２】上記従来例の問題点を解決するための請求
項３記載の発明は、画像処理方法において、請求項１記
載の平均画像をサブサンプリングして９つの次段の部分
画像を形成し、前記全ての次段の部分画像で相対的な画
素位置にある画素の平均値を計算し、前記平均値で構成
される部分画像を次段の平均画像として作成して前記次
段の部分画像の１つの位置に割り当て、前記次段の平均
画像と割り当てられていない他の８つの次段の部分画像
との差分を各々計算して８つの次段の差分画像を作成
し、前記各々の次段の差分画像を前記他の次段の部分画
像の対応する位置に割り当て、更に前記次段の平均画像
を上記同様の処理を繰り返して得られる最終段の平均画
像と段階的な差分画像との符号化を行うことを特徴とし
ている。

【００１３】上記従来例の問題点を解決するための請求
項４記載の発明は、画像処理方法において、請求項３記
載の画像処理方法で符号化された画像データを復号化
し、前記復号化された最終段の８つの差分画像に前記復
号化された最終段の平均画像を対応画素毎に各々加算し
て８つの加算画像を形成し、前記最終段の平均画像の各
画素を９倍して前記全ての加算画像との差分を計算した
新たな画像を形成し、前記新たな画像と前記８つの加算
画像を請求項１におけるサブサンプリングの逆の方法で
画素の並び替えを行い画像を合成し、更に前記合成画像
を上記同様の処理を繰り返して静止画像を再生すること
を特徴としている。

【００１４】上記従来例の問題点を解決するための請求
項５記載の発明は、画像処理方法において、請求項１記
載の平均画像と８つの差分画像、又は請求項３記載の最
終段の平均画像と段階的な差分画像とから、各部分画像
の大きさに対応したサイズの画素を抜き出して前記各部
分画像に対応する位置に配置して符号化の単位である符
号化ブロックを作成することを特徴としている。

【００１５】

【作用】請求項１，２記載の発明によれば、原画像を９
つの部分画像にサブサンプリングし、その部分画像から
平均画像と８つの差分画像を形成し、それら画像を符号
化し、また、復号化して平均画像と８つの差分画像から
９つの部分画像を復元し、サブサンプリングとは逆の方
法で画素の並び替えを行って原画像を再生する画像処理
方法としているので、サブサンプリングにより隣接画素
間の相関性を利用し、平均画像とその差分画像とするこ
とで冗長度を削減できる。

【００１６】請求項３，４記載の発明によれば、請求項
１におけるサブサンプリングと平均画像及び差分画像を
形成する処理を多段階に繰り返して符号化し、また、請
求項２における復号化して最終段の平均画像と最終段の
差分画像から新たな画像と加算画像を形成してサブサン
プリングの逆の方法で画像を合成する処理を多段階に繰
り返して画像を再生する画像処理方法としているので、
サブサンプリングにより隣接画素間の相関性を利用し、
最終段の平均画像と段階的な差分画像とすることで冗長
度を削減し、繰り返し処理の回数により圧縮効率を向上
させることができる。

【００１７】請求項５記載の発明によれば、平均画像と
１段階又は多段階の差分画像とから部分画像の大きさに
対応したサイズの画素を抜き出し、部分画像の対応する
位置に配置して符号化ブロックを構成し、その符号化ブ
ロック単位で符号化する画像処理方法としているので、
符号化されたデータの伝送の際に伝送誤りが発生した場
合に、その符号化ブロック中に重要な平均画像のごく一
部の画素データが含まれているだけであるので、誤りの
影響を最小限に止めることができる。

【００１８】

【実施例】本発明の一実施例について図面を参照しなが
ら説明する。本発明の一実施例に係る画像処理方法は、
原画像を垂直方向及び水平方向に画素毎に画像を３分割
（サブサンプリング）し、９分割された各部分画像につ
いて、相対的な画素位置にある画素値の平均値で構成さ
れる平均画像と、その平均画像との差分をとった８つの
差分画像とを作成して冗長度を削減する画像変換を行
い、平均画像については、更にサブサンプリングして、
冗長度を削減する画像変換を行い、以上の行程を多段階
で行い、最終的な平均画像と段階的な差分画像とから符
号化ブロックを作成して量子化及び可変長符号化するも
ので、隣接する画素間の空間的相関性を利用して符号化
し、圧縮効率を向上させることができるものである。

【００１９】まず、本発明の一実施例に係る画像処理方
法を実現する画像処理装置について、図１を使って説明
する。図１は、本発明の一実施例に係る画像処理方法を
実現する画像処理装置の概略構成ブロック図である。本
発明の一実施例に係る画像処理方法を実現する画像処理
装置は、符号化部分が、本実施例の特徴部分として、原
画像を隣接画素間の相関性を利用して冗長度を削減し、
符号化ブロックを作成する画像変換を行う画像変換部１
と、従来のＪＰＥＧと同様に、作成された符号化ブロッ
クに対して量子化を行う量子化部２と、量子化後の係数
をエントロピ符号化して符号化データを作成するエント
ロピ符号化部３とから構成されている。尚、この符号化
データは、記憶媒体に格納されたり、伝送路に送出され
たりするものである。

【００２０】また、本実施例の画像処理装置の復号化部
分は、上記符号化された符号化データをエントロピ復号
化するエントロピ復号化部４と、逆量子化する逆量子化
部５と、逆量子化された符号化ブロック単位の画像デー
タで構成される１画面の画像に対して、本実施例の特徴
部分として、符号化における画像変換の逆の処理である
ところの画像逆変換を行う画像逆変換部６とから構成さ
れている。

【００２１】次に、本実施例の画像処理方法の符号化に
おける画像変換方法について、図２〜図７を使って説明
する。図２は、本実施例の画像処理方法における画像変
換方法の中のサブサンプリングの例を示す説明図であ
り、図３は、本実施例の画像変換方法における平均画像
算出の例を示す説明図であり、図４は、本実施例の画像
変換方法における差分画像算出の例を示す説明図であ
り、図５は、本実施例の画像変換方法における第２段階
の画像変換の例を示す説明図であり、図６は、本実施例
の画像変換方法において多段階で画像変換された変換画
像の例を示す説明図であり、図７は、本実施例の画像変
換方法における符号化ブロックの作成方法を示す説明図
である。

【００２２】本実施例に係る画像処理方法の符号化にお
ける画像変換方法の概略は、まず、符号化しようとする
原画像について、９つの画像に分割するサブサンプリン
グ（分割）を行って９つの部分画像を作成し、次に９つ
の部分画像から平均値をとった平均画像と、平均画像と
各部分画像との差分をとった差分画像とから構成される
変換画像を作成する冗長度の削減を行い、この過程を第
１段階の画像変換と呼ぶ。

【００２３】そして、第１段階の画像変換で作成された
平均画像部分について、更にサブサンプリングを行い、
平均画像と差分画像とから構成される変換画像を作成す
る冗長度の削減を行って（第２段階の画像変換）、以降
このサブサンプリングと冗長度の削減とから成る画像変
換を多段階に行って、最終的に原画像の１／９^N （Nは
サブサンプリング及び冗長度の削減の段階数）の大きさ
の平均画像と、各段階で作成された差分画像とから成る
原画像と同じ大きさの変換画像を作成する。そして、最
終的に作成された原画像と同じ大きさの変換画像から符
号化ブロックを作成して、符号化ブロック単位で量子化
を行うようになっている。

【００２４】まず、上記サブサンプリングによって９つ
の部分画像を作成する方法について例を用いて説明す
る。サブサンプリングによる９つの部分画像の作成方法
は、原画像が水平方向にｓ個の画素数で構成され、水平
方向の画素ラインが垂直方向にｔ本で構成されている場
合に、ｓ個の画素の画素番号を整数３で割った時の余り
とｔ本の画素ラインのライン番号を３で割った時の余り
で３×３個にグループ分けし、更に各グループ内で画素
毎の画素データを除算結果の商の小さい順で配列して３
×３＝９個の部分画像を作成するものである。

【００２５】具体的には、図２に示すように、原画像Ａ
の各画素値をｐ(x,y) とすると、部分画像Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,
Ｂ4,Ｂ5,Ｂ6,Ｂ7,Ｂ8,Ｂ9 を作成する方法は、次式のよ
うになる。 Ｂ1 ＝ｐ1(i,j)＝ｐ(3i,3j) Ｂ2 ＝ｐ2(i,j)＝ｐ(3i+1,3j) Ｂ3 ＝ｐ3(i,j)＝ｐ(3i+2,3j) Ｂ4 ＝ｐ4(i,j)＝ｐ(3i,3j+1) Ｂ5 ＝ｐ5(i,j)＝ｐ(3i+1,3j+1) Ｂ6 ＝ｐ6(i,j)＝ｐ(3i+2,3j+1) Ｂ7 ＝ｐ7(i,j)＝ｐ(3i,3j+2) Ｂ8 ＝ｐ8(i,j)＝ｐ(3i+1,3j+2) Ｂ9 ＝ｐ9(i,j)＝ｐ(3i+2,3j+2)

【００２６】次に、本実施例の画像変換方法における平
均画像算出方法は、図３に示すように、部分画像Ｂ1 〜
Ｂ9 において相対的に同位置にある９画素の平均値を求
めて、各平均値で構成される平均画像Ｂ'を算出するも
のである。具体的には、次式を用いて、部分画像Ｂ1 〜
Ｂ9 の各画素値ｐ1(i,j)〜ｐ9(i,j)から平均画像Ｂ'の
各画素値をｐ'(i,j)を求め平均画像Ｂ'を作成するよう
になる。 Ｂ' ＝ｐ'(i,j) ＝｛ｐ1(i,j)+ ｐ2(i,j)+ ｐ3(i,j)+ ｐ4(i,j)+ ｐ5(i,
j)+ ｐ6(i,j)+ ｐ7(i,j)+ ｐ8(i,j)+ ｐ9(i,j)｝／９

【００２７】次に、本実施例の画像変換方法における差
分画像算出方法は、上記で求めた平均画像Ｂ' と各部分
画像Ｂ1 〜Ｂ9 との相対的に同位置にある各画素の画素
値の差分を計算して、差分画像Ｂ'1,Ｂ'2,Ｂ'3,Ｂ'4,
Ｂ'5,Ｂ'6,Ｂ'7,Ｂ'8,Ｂ'9を作成するものである。具体
的には、次式を用いて各差分画像の画素値を計算し、９
つの差分画像を作成することができる。

【００２８】 Ｂ'1＝ｐ'1(i,j)＝ｐ1(i,j) −ｐ'(i,j) Ｂ'2＝ｐ'2(i,j)＝ｐ2(i,j) −ｐ'(i,j) Ｂ'3＝ｐ'3(i,j)＝ｐ3(i,j) −ｐ'(i,j) Ｂ'4＝ｐ'4(i,j)＝ｐ4(i,j) −ｐ'(i,j) Ｂ'5＝ｐ'5(i,j)＝ｐ5(i,j) −ｐ'(i,j) Ｂ'6＝ｐ'6(i,j)＝ｐ6(i,j) −ｐ'(i,j) Ｂ'7＝ｐ'7(i,j)＝ｐ7(i,j) −ｐ'(i,j) Ｂ'8＝ｐ'8(i,j)＝ｐ8(i,j) −ｐ'(i,j) Ｂ'9＝ｐ'9(i,j)＝ｐ9(i,j) −ｐ'(i,j)

【００２９】このようにして得られる９つの差分画像の
内の任意の１つの差分画像は、平均画像と残りの８つの
差分画像とから求めることができるので、以降の処理に
は用いずに平均画像に置き換え、その結果、平均画像と
８つの差分画像とから１つの画像を構成することにす
る。尚、以降の本実施例の説明では、画像の中心に位置
する差分画像Ｂ'5を平均画像Ｂ' に置き換える例を用い
るが、他の差分画像を平均画像に置き換えても構わな
い。

【００３０】図４の例で冗長度の削減について更に具体
的に説明すると、サブサンプリング（分割）で作成した
図４（ａ）に示す部分画像Ｂ1〜Ｂ9 の各左上の画素ｐ1
(0,0),ｐ2(0,0),ｐ3(0,0),ｐ4(0,0),ｐ5(0,0),ｐ6(0,
0),ｐ7(0,0),ｐ8(0,0),ｐ9(0,0)から平均値をとった画
素値を、図４（ｂ）に示す変換画像の中心部分の平均画
像Ｂ'（太線で示す）の左上の画素値ｐ'(0,0)とする。

【００３１】また、差分画像Ｂ'1の左上の画素値ｐ'1
(0,0) は、部分画像Ｂ1 の左上の画素値ｐ1(0,0)から平
均値ｐ'(0,0)を引いた値になり、以下同様に各差分画像
の左上の画素値は、各部分画像の左上の画素値から平均
値ｐ'(0,0)を引いた値になる。そして、各部分画像を構
成する全画素について、同様に各部分画像Ｂ1 〜Ｂ9に
おいて相対的に同位置にある９画素について平均値と差
分を算出して、図４（ｂ）に示す平均画像と８つの差分
画像で構成される変換画像を得る。

【００３２】ここで、差分画像Ｂ'1〜Ｂ'4，Ｂ'6〜Ｂ'9
は、エッジなど急激に画素値が変化する場合は大きな値
になるが、その他の場合は、値が０付近の値をとる。そ
こで、差分画像Ｂ'1〜Ｂ'4，Ｂ'6〜Ｂ'9に対して量子
化、可変長符号化を施せば、原画像をそのまま量子化、
可変長符号化するのに比べてかなり情報量を削減するこ
とができる。

【００３３】一方、９画素の平均値で構成される平均画
像Ｂ' は、原画像Ａを１／９の大きさに縮小した画像と
いってもよく、情報量はかなり削減されているが、更に
情報量を削減するために、第２段階の画像変換として、
平均画像Ｂ' について、前述したサブサンプリングを行
って画像を９分割し、前述した冗長度の削減を行って、
図５に示すように、平均画像Ｂ' に対する平均画像Ｂ''
と、差分画像Ｂ''1 〜Ｂ''4,Ｂ''6 〜Ｂ''9 を作成す
る。

【００３４】そして、更に、情報量を削減するために
は、平均画像について、前述したサブサンプリングと冗
長度の削減による画像変換を繰り返すことになるが、本
実施例では２段階までの画像変換を例に説明し、原画像
を２段階に画像変換することにより図６に示すように、
第１段階の差分画像Ｂ'1〜Ｂ'4，Ｂ'6〜Ｂ'9と、第２段
階の差分画像Ｂ''1〜Ｂ''4，Ｂ''6〜Ｂ''9と、第２段階
の平均画像Ｂ''とから構成される最終的な変換画像が作
成されることになる。

【００３５】尚、何段階の変換を行うかは任意であり、
要求される圧縮率と処理スピードとのかねあいから決定
するものである。

【００３６】次に、本実施例における符号化の最小単位
である符号化ブロックの作成方法は、上記の方法で画像
変換された最終的な変換画像を構成する各差分画像及び
平均画像から、それらの画像の大きさに対応する画素数
の領域を単位として抜き取って１つの符号化ブロックを
構成するようになっている。

【００３７】具体的な例として、図７に示すように、９
×９画素で符号化ブロックを構成することとし、図６に
示した第１段階の差分画像Ｂ'1〜Ｂ'4，Ｂ'6〜Ｂ'9から
は、３×３画素を単位として抜き取って符号化ブロック
上の対応する位置に配置し、第２段階の差分画像Ｂ''1
〜Ｂ''4，Ｂ''6〜Ｂ''9及び平均画像Ｂ''からは、１画
素を単位として抜き取って符号化ブロック上の対応する
位置に配置して、９×９画素の符号化ブロックを構成す
るようになっている。

【００３８】次に、本実施例の画像処理方法における符
号化の量子化について、図８を使って説明する。図８
は、本実施例の画像処理方法で用いる量子化テーブルの
例を示す説明図である。本来量子化は、ディジタル表現
された数値を丸めて、少ないビット数の値に置き換えて
圧縮を行うことで、具体的には、数値をある値（量子化
ステップ）で除算した商に置き換えることによって行
う。そこで、画像処理における量子化では、画像特性に
応じて符号化ブロック内の各値毎に量子化ステップを割
り当て、この量子化ステップをテーブル化した量子化テ
ーブルを用いて量子化及び逆量子化を行うことになる。

【００３９】そこで、本実施例の画像処理方法における
量子化テーブルの例は、図８に示すようなものである。
つまり、図７に示した符号化ブロックにおいて、中心部
分の１画素は、第２段階の平均画像Ｂ''から抜き取られ
た画素であり、画素値としては大きな値を持つ可能性が
高く、また、復号化の精度としては高い精度が要求され
る画素であるから量子化ステップは小さくする。

【００４０】一方、図７に示した符号化ブロックにおい
て、中心１画素の周囲の８画素は、第２段階の差分画像
Ｂ''1〜Ｂ''4，Ｂ''6〜Ｂ''9から抜き取られた画素であ
り、また、更にその周辺の画素は第１段階の差分画像
Ｂ'1〜Ｂ'4，Ｂ'6〜Ｂ'9から抜き取られた画素であり、
周辺にいくほど画素値（差分値）が取りうる値は小さく
なり、要求される復号化精度も低くなるため、量子化ス
テップは大きな値にして圧縮率を高めている。

【００４１】次に、本実施例の画像処理方法におけるエ
ントロピ符号化について、図９〜図１１を使って説明す
る。図９は、本実施例の画像処理方法で用いられるエン
トロピ符号化におけるスキャン順序を示す説明図であ
り、図１０は、本実施例で用いられる可変長符号化テー
ブルの例を示す説明図であり、図１１は、本実施例で用
いられる可変長符号のエスケープコードに続く固定長符
号テーブルの例を示す説明図である。

【００４２】本来エントロピ符号化は、１次元に並べら
れた符号化すべき値に対して、出現確率の高い値は短い
符号長を割り当て、出現確率の低い値は長い符号長を割
り当てて符号化し、平均情報量を減らすもので、可変長
符号化とも呼ばれる。

【００４３】そこで、本実施例の画像処理方法における
エントロピ符号化では、量子化された符号化ブロック内
の各量子化値をスキャンして１次元に並べ替え、ゼロの
連続数（ラン長）とその次の値（レベル）からエントロ
ピが最小になるように符号を割り当てるようになってい
る。

【００４４】尚、本実施例における量子化値のスキャン
は、例えば図９に示すようなスキャン順序で行う。つま
り、通常画像データの可変長符号化の際のスキャンは、
直流成分（平均値成分）及び低周波成分から高周波成分
に向かってスキャンして１次元的に並べるので、本実施
例においては、図９に示すように、符号化ブロックの中
心部分である平均画像Ｂ''から抜き取られた画素から順
に周囲に向かってスキャンするようになっている。

【００４５】また、本実施例における可変長符号の割り
当て例としては、国際標準であるＭＰＥＧ（Moving Pic
ture Experts Group）１で使われている２次元可変長符
号（２次元ＶＬＣ）と同様の可変長符号を用いる。ここ
で、ＭＰＥＧ１で使われている２次元可変長符号は、ラ
ンとレベルの対に関して、発生頻度の高い対に対応する
１１３個のＶＬＣが用意され（図１０にその一部を示
す）、用意されていない対に関しては、ラン及びレベル
のそれぞれに対応する固定長符号（ＦＬＣ）が用意され
ており（図１１にその一部を示す）、ＶＬＣ中のエスケ
ープ（ESCAPE）に対応するＶＬＣに続ける形で符号化さ
れるようになっている。尚、ここに述べたＭＰＥＧ１で
使われている２次元可変長符号については、「最新ＭＰ
ＥＧ教科書」マルチメディア通信研究会編 株式会社ア
スキー 1994.8発行 ｐ１２４に詳しく記載されてい
る。尚、本実施例の画像処理方法の復号化におけるエン
トロピー復号化では、符号化の際に使った符号化テーブ
ルで復号化する事になる。

【００４６】次に、本実施例の画像処理方法を用いて符
号化した符号化データを復号化する際の画像逆変換方法
について、図６，図１２，図１３を使って説明する。図
１２は、本実施例の画像逆変換方法の中で、差分画像部
分の冗長度復元の例を示す説明図であり、図１３は、平
均画像部分の冗長度復元の例を示す説明図である。尚、
図１２，図１３では、平均画像Ｂ'と差分画像Ｂ'1〜Ｂ'
4，Ｂ'6〜Ｂ'9から部分画像Ｂ1 〜Ｂ9 を復元する例を
示している。

【００４７】本実施例の画像処理方法の復号化における
画像逆変換方法の概略は、符号化における画像変換が多
段階で行われている場合は、それに対応して多段階で画
像逆変換を行う。つまり、２段階で画像変換した例で説
明すると、まず、逆量子化後の画像（図６と同様）にお
ける符号化の最終段階で作成された画像部分（図６では
中心の太線部分）について、平均画像Ｂ''と８つの差分
画像Ｂ''1 〜Ｂ''4,Ｂ''6 〜Ｂ''9 から冗長度の復元を
行って９つの部分画像を復元し、次に復元された部分画
像からサブサンプリングの逆の操作である画像の合成を
行い、合成された画像が次段階の画像逆変換における平
均画像となり、この冗長度の復元と画像の合成を多段階
に行って原画像を復元するものである。

【００４８】次に、冗長度の復元方法について、図１
２，図１３の例で具体的に説明すると、図１２（ａ）に
示す平均画像Ｂ' と差分画像Ｂ'1〜Ｂ'4，Ｂ'6〜Ｂ'9に
おいて相対的に同位置にある９画素から、次式を用いて
復元する部分画像Ｂ1〜Ｂ9の画素値を算出する。 Ｂ1 ＝ｐ1(i,j)＝ｐ1'(i,j)+ｐ'(i,j) Ｂ2 ＝ｐ2(i,j)＝ｐ2'(i,j)+ｐ'(i,j) Ｂ3 ＝ｐ3(i,j)＝ｐ3'(i,j)+ｐ'(i,j) Ｂ4 ＝ｐ4(i,j)＝ｐ4'(i,j)+ｐ'(i,j) Ｂ6 ＝ｐ6(i,j)＝ｐ5'(i,j)+ｐ'(i,j) Ｂ7 ＝ｐ7(i,j)＝ｐ6'(i,j)+ｐ'(i,j) Ｂ8 ＝ｐ8(i,j)＝ｐ7'(i,j)+ｐ'(i,j) Ｂ9 ＝ｐ9(i,j)＝ｐ8'(i,j)+ｐ'(i,j) Ｂ5 ＝ｐ5(i,j)＝９×ｐ'(i,j)−ｐ1(i,j)−ｐ2(i,j)−
ｐ3(i,j)−ｐ4(i,j)−ｐ6(i,j)−ｐ7(i,j)−ｐ8(i,j)−
ｐ9(i,j)

【００４９】例えば、図１２（ｂ）に示すように、部分
画像Ｂ1 は、差分画像Ｂ'1の画素値ｐ１'(i,j)と平均画
像Ｂ' の画素値ｐ'(i,j)とを加算した画素値ｐ1(i,j)で
構成される加算画像であり、同様に部分画像Ｂ2 は、差
分画像Ｂ'2の画素値ｐ2'(i,j) と平均画像Ｂ' の画素値
ｐ'(i,j)とを加算した画素値ｐ2(i,j)で構成される加算
画像であり、以下同様に部分画像Ｂ4,Ｂ6 〜Ｂ9 を求め
ることができる。そして、最後に、部分画像Ｂ5 は、図
１３に示すように、平均画像Ｂ' の画素値ｐ'(i,j)を９
倍した画素値から上記で復元した部分画像Ｂ1 〜Ｂ4,Ｂ
6 〜Ｂ9の各画素値ｐ1(i,j)〜ｐ4(i,j)，ｐ6(i,j)〜ｐ9
(i,j)を減算した画素値ｐ5(i,j)で構成する。

【００５０】次に、復元された部分画像から原画像を合
成する画像合成方法は、前述した符号化におけるサブサ
ンプリングの逆の操作であり、各部分画像の画素が元の
順番になるように並び替えて合成し、９倍の大きさの画
像を作成するようになっている。具体的には、復元され
た部分画像Ｂ1 からＢ9 を合成して、原画像Ａが生成さ
れる。

【００５１】本実施例の画像処理方法によれば、原画像
をサブサンプリングして９分割した部分画像を相対位置
関係にある画素の平均値と差分値を算出し、１つを平均
画像に割り当て、他を差分画像に割り当てる画像変換を
行い、更にその平均画像をサブサンプリングして上記同
様の画像変換処理で平均画像と差分画像にし、この画像
変換処理を繰り返して、最小単位（最終段）の平均画像
とその他の段階的な差分画像を符号化し、また、復号化
して画像逆変換を行って画像を再生するので、画素間の
空間的相関性を利用して差分画像の部分を多く作成する
ことで情報量を削減して冗長度を削減し、情報量の少な
い画像で符号化及び復号化することになり、画像の圧縮
効率を向上させることができる効果がある。

【００５２】更に、本実施例の画像処理方法を使用すれ
ば、符号化データ量が減少するので、符号化データを伝
送する場合に伝送時間が短縮され、伝送誤りを低下させ
ることができる効果がある。

【００５３】また、本実施例の画像変換方法によれば、
画像変換処理を繰り返して最終段の平均画像とその他の
段階的な差分画像とから、各部分画像の大きさに対応し
たサイズの画素を抜き取って１つの符号化ブロックを構
成するので、たとえ伝送誤りが発生して１つの符号化ブ
ロックが欠落しても、その符号化ブロックには重要な平
均画像の画素データが１つしか含まれないので、誤りの
影響を最小限に止めることができまた、その他の欠落部
分も再生画像全体に分散されるため伝送誤りの影響を軽
減できる効果がある。

【００５４】

【発明の効果】請求項１，２記載の発明によれば、原画
像を９つの部分画像にサブサンプリングし、その部分画
像から平均画像と８つの差分画像を形成し、それら画像
を符号化し、また、復号化して平均画像と８つの差分画
像から９つの部分画像を復元し、サブサンプリングとは
逆の方法で画素の並び替えを行って原画像を再生する画
像処理方法としているので、サブサンプリングにより隣
接画素間の相関性を利用し、平均画像とその差分画像と
することで冗長度を削減できる効果がある。

【００５５】請求項３，４記載の発明によれば、請求項
１におけるサブサンプリングと平均画像及び差分画像を
形成する処理を多段階に繰り返して符号化し、また、請
求項２における復号化して最終段の平均画像と最終段の
差分画像から新たな画像と加算画像を形成してサブサン
プリングの逆の方法で画像を合成する処理を多段階に繰
り返して画像を再生する画像処理方法としているので、
サブサンプリングにより隣接画素間の相関性を利用し、
最終段の平均画像と段階的な差分画像とすることで冗長
度を削減し、繰り返し処理の回数により圧縮効率を向上
させることができる効果がある。

【００５６】請求項５記載の発明によれば、平均画像と
１段階又は多段階の差分画像とから部分画像の大きさに
対応したサイズの画素を抜き出し、部分画像の対応する
位置に配置して符号化ブロックを構成し、その符号化ブ
ロック単位で符号化する画像処理方法としているので、
符号化されたデータの伝送の際に伝送誤りが発生した場
合に、その符号化ブロック中に重要な平均画像のごく一
部の画素データが含まれているだけであるので、誤りの
影響を最小限に止めることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る画像処理方法の符号化
／復号化を説明するための概略構成ブロック図である。

【図２】本実施例の画像処理方法における画像変換方法
の中のサブサンプリングの例を示す説明図である。

【図３】本実施例の画像変換方法における平均画像算出
の例を示す説明図である。

【図４】本実施例の画像変換方法における差分画像算出
の例を示す説明図である。

【図５】本実施例の画像変換方法における第２段階の画
像変換の例を示す説明図である。

【図６】本実施例の画像変換方法において多段階で画像
変換された変換画像の例を示す説明図である。

【図７】本実施例の画像変換方法における符号化ブロッ
クの作成方法を示す説明図である。

【図８】本実施例の画像処理方法で用いる量子化テーブ
ルの例を示す説明図である。

【図９】本実施例の画像処理方法で用いられるエントロ
ピ符号化におけるスキャン順序を示す説明図である。

【図１０】本実施例で用いられる可変長符号化テーブル
の例を示す説明図である。

【図１１】本実施例で用いられる可変長符号のエスケー
プコードに続く固定長符号テーブルの例を示す説明図で
ある。

【図１２】本実施例の画像逆変換方法の中で、差分画像
部分の冗長度復元の例を示す説明図である。

【図１３】本実施例の画像逆変換方法の中で、平均画像
部分の冗長度復元の例を示す説明図である。

【図１４】ＪＰＥＧ方式の符号化／復号化を説明するた
めの概略構成ブロック図である。

【符号の説明】

１…画像変換部、 ２…量子化部、 ３…エントロピ符
号化部、 ４…エントロピ復号化部、 ５…逆量子化
部、 ６…画像逆変換部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 博行 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静止画像を符号化し、符号化されたデー
   タを復号化して静止画像を再生する画像処理方法におい
   て、前記静止画像を構成する画素の水平及び垂直方向の
   画素番号を３で割った余りと商で９つにグループ分けす
   るサブサンプリングを行い、前記グループに分けられた
   ９つの部分画像について、相対的な画素位置にある画素
   の平均値を計算し、前記平均値で構成される画像を平均
   画像として作成して前記９つの部分画像の１つの位置に
   割り当て、前記平均画像と割り当てられていない他の部
   分画像との差分を各々計算して差分画像を作成し、前記
   各々の差分画像を前記他の部分画像の対応する位置に割
   り当てて符号化を行うことを特徴とする画像処理方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の画像処理方法で符号化さ
   れた画像データを復号化し、前記復号化された各々の差
   分画像に前記復号化された平均画像を対応画素毎に加算
   して各々の加算画像を形成し、前記平均画像の各画素を
   ９倍して前記全ての加算画像との差分を計算した新たな
   画像を形成し、前記新たな画像と前記加算画像を請求項
   １におけるサブサンプリングの逆の方法で画素の並び替
   えを行って静止画像を再生することを特徴とする画像処
   理方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の平均画像をサブサンプリ
   ングして９つの次段の部分画像を形成し、前記全ての次
   段の部分画像で相対的な画素位置にある画素の平均値を
   計算し、前記平均値で構成される部分画像を次段の平均
   画像として作成して前記次段の部分画像の１つの位置に
   割り当て、前記次段の平均画像と割り当てられていない
   他の８つの次段の部分画像との差分を各々計算して８つ
   の次段の差分画像を作成し、前記各々の次段の差分画像
   を前記他の次段の部分画像の対応する位置に割り当て、
   更に前記次段の平均画像を上記同様の処理を繰り返して
   得られる最終段の平均画像と段階的な差分画像との符号
   化を行うことを特徴とする画像処理方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の画像処理方法で符号化さ
   れた画像データを復号化し、前記復号化された最終段の
   ８つの差分画像に前記復号化された最終段の平均画像を
   対応画素毎に各々加算して８つの加算画像を形成し、前
   記最終段の平均画像の各画素を９倍して前記全ての加算
   画像との差分を計算した新たな画像を形成し、前記新た
   な画像と前記８つの加算画像を請求項１におけるサブサ
   ンプリングの逆の方法で画素の並び替えを行い画像を合
   成し、更に前記合成画像を上記同様の処理を繰り返して
   静止画像を再生することを特徴とする画像処理方法。
5. 【請求項５】 請求項１記載の平均画像と８つの差分画
   像、又は請求項３記載の最終段の平均画像と段階的な差
   分画像とから、各部分画像の大きさに対応したサイズの
   画素を抜き出して前記各部分画像に対応する位置に配置
   して符号化の単位である符号化ブロックを作成すること
   を特徴とする画像処理方法。