JPH0984052A - ディジタル画像の符号化方法及びシステム - Google Patents

ディジタル画像の符号化方法及びシステム

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JPH0984052A
JPH0984052A JP22539095A JP22539095A JPH0984052A JP H0984052 A JPH0984052 A JP H0984052A JP 22539095 A JP22539095 A JP 22539095A JP 22539095 A JP22539095 A JP 22539095A JP H0984052 A JPH0984052 A JP H0984052A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】視覚特性に敏感なエッジの情報を効率的に保存
でき、ブロックひずみを低減でき、高効率圧縮が可能な
新規なデータ圧縮方法を提供する。 【解決手段】画像を複数の画素領域に分割し、それぞれ
記画素領域について、画素領域の輝度値と色に関するパ
ラメータを求める手段１２と、複数の画素領域を併合し
て１次ブロック候補を生成し、ブロック候補を複数の所
定のパターンのいずれかに分類する手段１３と、同一の
分類に属する１次ブロック候補のうち、１次ブロック候
補を構成する画素領域の輝度値及び色に関するパラメー
タが線形変換で近似することができる１次ブロック候補
を１次ブロックとして群化し、線形変換の変換係数をパ
ラメータで表現する手段１４と、複数の１次ブロックを
併合して２次ブロック候補を生成し、２次ブロック候補
を構成するそれぞれの１次ブロックのパターンに応じ
て、２次ブロック候補を分類する手段と１５から成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル画像処理方
法に係り、特にベクトル量子化に基づく画像圧縮方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】マルチメディアの普及が進むするにつれ
て、印刷物や写真と同等の品質を有する高精度画像の処
理技術に対する要求がますます高まっている。画像デー
タは、音声データ等と比べるとデータ量が膨大であり、
画像を高精細にするにつれて、そのデータ量は飛躍的に
増大する。従って、画像データのデータ圧縮は不可欠な
技術である。
【０００３】空間的冗長度を利用したデータ圧縮方法の
１つとしてベクトル量子化(VectorQuantization)に基づ
く画像圧縮方法がある。ベクトル量子化とは、代表的な
量子化ベクトルのパターンを有限個用意しておき、入力
ベクトルが与えられたときに、そのベクトルに最も似て
いる量子化ベクトルを選択して、その番号を符号化する
ことをいう。これは、比較的低ビットレートで量子化し
たいときに有効な方法である。
【０００４】ベクトル量子化には数々の方式が提案され
ているが、最も一般的に方法として、直交変換ベクトル
量子化がある。この方式は、同程度の分散を有する直交
変換係数同士をまとめて１つのベクトルとして、ブロッ
ク内の直交変換係数をいくつかのベクトルに分類し、各
ベクトルをそれぞれ異なるコードブックでベクトル量子
化するものである。具体的には、ディスクリート・コサ
イン変換（ＤＣＴ変換）やカルーネン・レーベ変換（Ｋ
−Ｌ変換）などが知られている。
【０００５】このような直交変換を利用して帯域圧縮を
行う従来技術として、特開平３−１２３１７６号公報が
ある。これには、画像を正方形のブロックに分割し、デ
ータ圧縮のために直交変換による帯域圧縮を行い、ブロ
ックごとに量子化して符号化することが開示されてい
る。また、特開平３−２２６７４号公報や特開平７−３
８７６１号公報のように、直交変換による帯域圧縮を用
いた従来技術は多数提案されている。
【０００６】しかしながら、このような変換方法におい
ては、データの圧縮のために高周波成分を間引くと、画
像の高周波情報であるエッジの周辺に発生するノイズ、
いわゆるモスキート雑音が生じる。また、ブロックごと
に変換を行うために、隣接するブロックとのわずかな差
が、境界部分で人間の視覚特性により強調され、いわゆ
るブロックひずみが生じ易いという問題もある。
【０００７】また、多段階画像圧縮方法を用いた従来技
術として、特開昭６１−２６３３６９号公報がある。こ
れには、画像をブロックに分割して、ブロック内の画素
の平均値を求めた上で第１段階の圧縮を行い、次に第１
段階の平均値画像を元に第２段階以降の画像圧縮を繰り
返し行う点が開示されている。具体的には、平均値と画
素の差を求め、各階層における差分画像をハフマンコー
ドで符号化して、データ圧縮を行うものである。
【０００８】さらに、特開昭６２−２８９０７９号公報
がある。これには、予め画素ごとの閾値として設定して
あるマトリクスを利用して基本パターンを登録し、マト
リクスと同じ大きさに分割した画像の小ブロックと基本
パターンとを比較して、最も近似した基本パターンを求
めるとともに、相違部分を分離した残差画像を求める点
が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来技
術のような直交変換を用いた方法においては、データの
圧縮のために高周波成分を間引くと、画像の高周波情報
であるエッジの周辺にノイズが生じやすかった。また、
ブロックごとに変換を行うために、隣接するブロックと
のわずかな差が、境界部分で人間の視覚特性により強調
され、いわゆるブロックひずみが生じ易いという問題が
あった。
【００１０】そこで、本発明の目的は、視覚特性に敏感
なエッジの情報を効率的に保存することである。
【００１１】また、本発明の別の目的は、平坦領域でタ
イル状に見えるブロックひずみを低減することである。
【００１２】さらに、本発明の別の目的は、高効率圧縮
が可能な新規なデータ圧縮方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
【００１４】上記目的を達成するために、本発明は、デ
ィジタル画像を符号化する方法において、(a) ディジタ
ル画像を複数の画素領域に分割し、それぞれの画素領域
について、画素領域の輝度値と色に関するパラメータを
求めるステップと、(b) 複数の画素領域を併合して１次
ブロック候補を生成するステップと、(c) 複数の所定の
パターンのいずれかに、１次ブロック候補を分類するス
テップと、(d) 同一の分類に属する１次ブロック候補の
うち、１次ブロック候補を構成する画素領域の輝度値及
び色に関するパラメータが線形変換で近似することがで
きる１次ブロック候補を１次ブロックとして群化し、線
形変換の変換係数をパラメータで表現するステップと、
(e) 複数の前記１次ブロックを併合して２次ブロック候
補を生成するステップと、(f) ２次ブロック候補を構成
するそれぞれの１次ブロックのパターンに応じて、２次
ブロック候補を分類するステップと、(g) 同一の分類に
属する２次ブロック候補のうち、２次ブロック候補を構
成する１次ブロックの変換係数が線形変換で近似できる
２次ブロック候補を２次ブロックとして群化し、線形変
換の変換係数をパラメータで表現するステップと、(h)
ブロックの群化ができなくなるまで、ブロックの次元を
順次繰り上げて、ステップ(e)乃至(g)を再帰的に実行す
るステップと、(i) 混在する多次元のブロックの前記パ
ラメータを符号化するステップとを有する方法を提供す
る。
【００１５】ここで、上記ステップ(a)は、画素領域を
複数の画素領域パターンのいずれかに分類するステップ
をさらに有していてもよい。
【００１６】また、画素領域パターンは、画素領域を構
成する複数の画素の変化の有無に応じて定められている
ことが好ましい。
【００１７】上記のステップ(c)は、１次ブロック候補
を構成するそれぞれの画素領域に関する画素領域パター
ンと画素領域パターンに対する回転角とに基づいて、１
次ブロック候補を所定のパターンに分類するようによう
にしてもよい。
【００１８】上記のステップ(b)において、隣接する１
次ブロック候補は互いに重なり合って配置されていても
よい。
【００１９】上記のステップ(d)において、線形変換で
近似することができるとは、一の１次ブロック候補の輝
度値及び色に関するパラメータを他の１次ブロック候補
のそれらと一定量のシフト及び定数倍で近似した場合
に、その誤差が所定の閾値以下の場合であるとしてもよ
い。
【００２０】上記のステップ(d)は、分類された１次ブ
ロック候補の個数が多い分類から群化していくようにし
てもよい。
【００２１】上記のステップ(d)において、同一のグル
ープに群化された１次ブロックの内のいずれかを代表領
域として選び、そのアドレス、輝度値及び色に関するパ
ラメータを保持すると共に、その他の１次ブロックを代
表領域を基準とした回転角及び輝度値及び色の変換係数
でパラメータ化するようにしてもよい。
【００２２】上記のステップ(f)における２次ブロック
候補の分類は、ブロック候補を構成するそれぞれの１次
ブロックの代表領域と変換係数とに基づいて、２次ブロ
ック候補を所定のパターンに分類するようにすることも
可能である。
【００２３】上記のステップ(g)において、一の２次ブ
ロック候補を構成するそれぞれの１次ブロックにおける
変換係数が、他の２次ブロック候補における変換係数に
対して、一定量のシフト及び定数倍で近似したとき、そ
の誤差が所定の閾値以下である場合に線形変換で近似で
きるとしてもよい。
【００２４】また、別の発明は、ディジタル画像を符号
化する方法において、(a) ディジタル画像を複数の画素
領域に分割するステップと、(b) それぞれの画素領域を
所定のパターンに分類し、分類されたパターンに関する
パラメータ及び画素領域の輝度値と色に関するパラメー
タを求めるステップと、(b) 複数の画素領域を併合して
１次ブロック候補を生成するステップと、(c) １次ブロ
ック候補を構成するそれぞれの画素領域の前記分類され
たパターンに関するパラメータに応じて、１次ブロック
候補を分類するステップと、(d) 同一の分類に属する１
次ブロック候補のうち、１次ブロック候補を構成する画
素領域の輝度値及び色に関するパラメータが線形変換で
近似することができる１次ブロック候補を１次ブロック
として群化し、線形変換の変換係数をパラメータで表現
するステップとを有する方法を提供する。
【００２５】ここで、上記パターンは、画素領域を構成
する複数の画素の変化の有無に応じて定められているよ
うにすることが好ましい。
【００２６】また、上記ステップ(c)は、１次ブロック
候補を構成するそれぞれの画素領域に関する前記パター
ンとパターンに対する回転角とに基づいて、１次ブロッ
ク候補を分類するようにしてもよい。
【００２７】上記ステップ(b)において、隣接する１次
ブロック候補は互いに重なり合って配置されているよう
にしてもよい。
【００２８】上記ステップ(d)において、線形変換での
近似を、一の１次ブロック候補の輝度値及び色に関する
パラメータを他の１次ブロック候補のそれらと一定量の
シフト及び定数倍で近似した場合に、その誤差が所定の
閾値以下の場合であることとしてもよい。
【００２９】上記ステップ(d)は、分類された１次ブロ
ック候補の個数が多い分類から群化していくようにして
もよい。
【００３０】また、別の発明は、ディジタル画像を符号
化するシステムにおいて、ディジタル画像を入力する画
像入力手段と、画像を複数の画素領域に分割し、それぞ
れ記画素領域について、画素領域の輝度値と色に関する
パラメータを求める手段と、複数の画素領域を併合して
１次ブロック候補を生成し、ブロック候補を複数の所定
のパターンのいずれかに分類する手段と、同一の分類に
属する１次ブロック候補のうち、１次ブロック候補を構
成する画素領域の輝度値及び色に関するパラメータが線
形変換で近似することができる１次ブロック候補を１次
ブロックとして群化し、線形変換の変換係数をパラメー
タで表現する手段と、複数の１次ブロックを併合して２
次ブロック候補を生成し、２次ブロック候補を構成する
それぞれの１次ブロックのパターンに応じて、２次ブロ
ック候補を分類する手段と、同一の分類に属する２次ブ
ロック候補のうち、２次ブロック候補を構成する１次ブ
ロックの変換係数が線形変換で近似できる２次ブロック
候補を２次ブロックとして群化し、線形変換の変換係数
をパラメータで表現する手段と、ブロックの群化ができ
なくなるまで、ブロックの次元を順次繰り上げて、ステ
ップ(e)乃至(g)を再帰的に実行する制御手段と、混在す
る多次元のブロックのパラメータを符号化する手段とを
有するシステムを提供する。
【００３１】さらに、別の発明は、ディジタル画像を符
号化するシステムにおいて、ディジタル画像を入力する
画像入力手段と、画像を複数の画素領域に分割し、それ
ぞれの画素領域について、画素領域の輝度値と色に関す
るパラメータを求める手段と、複数の画素領域を併合し
て１次ブロック候補を生成し、ブロック候補を複数の所
定のパターンのいずれかに分類する手段と、同一の分類
に属する１次ブロック候補のうち、１次ブロック候補を
構成する画素領域の輝度値及び色に関するパラメータが
線形変換で近似することができる１次ブロック候補を１
次ブロックとして群化し、線形変換の変換係数をパラメ
ータで表現する手段とを有するシステムを提供する。
【００３２】
【実施例】図１は、本発明の実施例を示すフローチャー
トである。このフローチャートは、１次ブロックの群化
(clustering)と２次ブロック以降の群化で構成される。
以下、このフローチャートに沿って流れを説明する。
【００３３】画素領域への分割・パラメータ抽出（ステ
ップ１０１） ある所定の大きさ画素領域を定義し、画像を複数の画素
領域に分割する。この画素領域の大きさは、任意に決め
ることができる。本実施例において、１画素領域は互い
に隣接している２×２の画素から構成されるものと定義
する（図２の２１参照）。
【００３４】このように定義された画素領域は、次のよ
うなパラメータを有する。以下それぞれについて説明す
る。
【００３５】（画素領域のパラメータ） パ タ ー ン ：PAT 回 転 角 ：θ 白領域の平均輝度値 ：Ｙ 白領域の平均色差 ：Ｃb、Ｃr 黒領域の輝度の差分値：ｙ 黒領域の色差の差分値：ｃb及びｃr
【００３６】［パターン(PAT)］これは、画素領域を予
め決められた画素領域パターンのうちのどれに分類され
るかを示すパラメータである。まず、それぞれの画素領
域は、平坦、エッジを含むコーナーを有する領域として
分類することができる。例えば、緩やかに輝度値が変化
している領域の画素領域は、平坦領域として近似するこ
とができる。また、輝度値が急激に変化している領域
は、エッジ領域のルーフエッジと同一とみなせる。さら
に、斜めのエッジ領域を一部に含む領域は、コーナーの
一部を含む領域と同一とみなせる。そこで、２×２画素
からなる画素領域を、図２に示されているような４つの
パターンＡ〜Ｄのいずれかに分類する。ここで、この図
に示されてたパターンにおける白と黒は、変化の有無を
示している。
【００３７】すなわち、パターンＡは、４つの画素が変
化していないパターンであり、パターンＢは、縦又は横
方向の２つの画素が変化しているパターンである。ま
た、パターンＣは、いずれか１つの画素のみが変化して
いるパターンであり、パターンＤは、対向する２つの画
素が変化しているパターンである。なお、パターンＤ
は、通常の画像においては、このようなパターンが生じ
ることはないが、稀にノイズの影響により生じる可能性
がある点を考慮して設けられている。従って、画素領域
は、このようなパターンのいずれかに分類される結果、
パターンに関するパラメータ（PAT＝Ａ，Ｂ，Ｃまたは
Ｄ）を有する。
【００３８】［回転角（θ）］これは、分類されたパタ
ーンに基づいて、画素領域がどの程度回転しているかを
示すパラメータである。例えば、画素領域において右上
の１画素のみが変化している場合には、パターンＣを９
０度回転させることにより対応付けることができる。こ
のように、パターンを９０度ごとに回転させることを認
め、その回転角に関するパラメータを定義すれば、すべ
ての画素領域は、分類パターン（PAT）及び回転角
（θ）という２つのパラメータで表現することができ
る。９０度ごとに４方向に回転させても変化がないパタ
ーンもあるので、画素領域は、実際には、以下の８つに
分類することができる。
【００３９】 分 類 １： PAT＝Ａ θ＝Ｘ（回転させても不変） 分 類 ２： PAT＝Ｂ θ＝０ 分 類 ３： PAT＝Ｂ θ＝90 分 類 ４： PAT＝Ｃ θ＝０ 分 類 ５： PAT＝Ｃ θ＝90 分 類 ６： PAT＝Ｃ θ＝180 分 類 ７： PAT＝Ｃ θ＝270 分 類 ８： PAT＝Ｄ θ＝Ｘ（回転させても不変） （但し、θの単位は、Degree）
【００４０】［輝度値／色（Ｙ、Ｃb、Ｃr、ｙ、ｃb、
ｃr）］それぞれの画素が輝度信号及び２つの色差信号
で表されている場合、画素領域における輝度及び色に関
する情報は、パターン中の白領域における輝度の平均値
（Ｙ）及び色の平均値（Ｃb、Ｃr）、黒領域における輝
度の平均値と白領域のそれとの差分値（ｙ）、黒領域に
おける色差の平均値と白領域のそれとの差分値（ｃb、
ｃr）で表現される。
【００４１】１次ブロック候補の生成（ステップ１０
２） 互いに隣接する画素領域を併合して、１次ブロック候補
を生成する。ここでは、２×２の画素領域を併合して１
次ブロック候補を生成する。図３は、画素領域ＰＲを併
合して作成された１次候補ブロックＲＢを示す図であ
る。この図において、画素領域ＰＲ1、ＰＲ4、ＰＲ5及
びＰＲ2で一つの１次ブロック候補ＲＢ1を形成してい
る。他の１次ブロック候補についても同様である。ここ
で、隣接する１次ブロック候補が互いに重なり合って配
置されているのは、高能率な圧縮を可能にするためであ
る。但し、本発明においては、１次候補ブロックが重な
り合わないように配置することも可能である。
【００４２】１次ブロックの群化（ステップ１０３） ステップ１０２により生成された１次ブロック候補を群
化する。この群化は、比較の対象となる１次ブロック候
補が、以下の２つの条件を満たす関係にあることが必要
である。
【００４３】条 件 １：画素領域のパターン及び回転
角に関するパラメータが等価であること条 件 ２ ：輝度値及び色に関するパラメータに関し
て、線形変換の近似が可能であること
【００４４】（条件１について）同じパターン（PAT）
及び同じ回転角（θ）を有する画素領域が、それぞれの
１次ブロック候補中で同様に配置されていることが必要
である。これは、１次ブロック候補自身を回転させるこ
とにより、同じになる場合であってもよい。図４は、２
つの１次ブロック候補が等価である具体例を示す図であ
る。図４（ａ）は、１次ブロック候補ＲＢn及びＲＢ
mが、ブロック上の位置も含めて、パターン及び回転角
が一致している場合である。また、図４（ｂ）は、１次
ブロック候補ＲＢm自身をθ(1)＝２７０度反時計周りに
回転することにより等価になる場合である。後者の例に
おいては、ブロック候補自身を回転した場合には、画素
領域の回転角（θ）の値も下記のように変わることに注
意する必要がある。なお、ブロック候補自身を回転させ
た場合には、ブロック候補の回転角（θ(1)）を記憶す
る。
【００４５】
【数１】［(C-3),(C-1),(C-3),(A-x)］=［(C-0),(C-2),
(A-x),(C-2)］(θ=3） 但し、［(左上PAT-θ),(左下),(右下),(右上)］ θは、0=0度、1=90度、2=180度、3=270度
【００４６】（条件２について）線形変換で近似が可能
であるとは、ある１次ブロック候補の要素である輝度値
及び色を他の１次ブロック候補のそれらと一定量のシフ
ト（ｂ）及び定数倍（ａ）で近似した場合に、その誤差
が所定の閾値以下であることをいう。すなわち、以下の
ような関係にある場合をいう。
【００４７】
【数２】Ｘ≒ａＸ'＋ｂ （ａ，ｂはスカラー値）
【００４８】但し、Ｘは、ある１次ブロック候補を構成
する４つの画素領域それぞれの輝度値及び色を要素とす
るベクトルである。また、Ｘ'は、他の１次ブロック候
補を構成する４つの画素領域それぞれの輝度値及び色を
要素とするベクトルである。
【００４９】以上の２つの条件を満たすような１次ブロ
ック候補のグループについて、いずれか１つをブロック
の代表領域とし、残りのブロックを従属領域とする。代
表領域中の画素領域の要素は記憶しておくが、従属領域
のそれは削除する。そして、(i) 代表領域のアドレス(A
DD)、(ii) 代表領域を基準とした回転角(θ)及び(iii)
輝度値及び色の変換係数を記憶する。
【００５０】ステップ１０３における１次ブロックの群
化を、図５及び図６をもとにさらに説明する。図５は、
このステップにおいて用いられる頻度表を示す図であ
る。また、図６は、このステップを詳述したフローチャ
ートである。このような頻度表を用いる理由は、頻度の
高いものから群化する方がより高い圧縮が可能となるか
らである。
【００５１】１次ブロック候補を画素領域のパターン及
び回転角に基づいて分類する（ステップ６０１）。 図５に示した頻度表は、まず、１次ブロック候補中の画
素領域のパターン（PAT）に基づいて６４に大別され、
次にそれぞれの回転角（θ）に基づいて細分類されてい
る。この分類に従って、すべての１次ブロック領域を分
類していく。６４のパターンにより、１次ブロック候補
が分類できる理由は、１次ブロック候補自身を回転させ
ることにより、同一分類とできる点を考慮したためであ
る。なお、１次ブロック候補自身を回転している場合に
は、その回転角（θ1）をも記述しておく。
【００５２】１次ブロック候補の個数が多い分類順に頻
度番号Ｎをつける（ステップ６０２）。 この例では、個数が多いもの順に頻度番号を１から６４
まで付与する。そして、頻度番号１番から順々に以下の
ステップが実行される。このように、頻度の高い順に群
化するのは、より効率的な圧縮を図るためである。
【００５３】同一細分類内で輝度値及び色に関して線形
変換で近似可能な１次候補ブロックを群化対象とする
（ステップ６０３） ここで、上述の条件２が判断され、同一分類内で条件２
を満たすもののみが、群化の対象となる。群化の対象と
なるものについては、変換係数（ａ及びｂ）を保存す
る。なお、この条件を満たさないブロック候補は、画素
領域ごとに分割される。
【００５４】既に群化されている１次ブロック候補は、
群化対象から除く（ステップ６０４）。 なお、Ｎ＝１では、まだ群化されていないので、そのよ
うな１次ブロック候補は存在しない。
【００５５】代表領域の決定（ステップ６０５） ステップ６０４で群化対象となったブロック候補の内、
いずれか１つを代表領域とし、残りのものは従属領域と
する。ここで、代表領域とは、線形変換で表したとき
に、それぞれのブロックとの距離が最も近くなるブロッ
クをいう。具体的には、ある候補ブロックの要素である
輝度値及び色を、他の候補ブロックからの線形変換で近
似すると、近似可能な候補との誤差の自乗の総和が最も
小さくなるようなブロックを代表領域として決定する。
代表領域となった１次ブロックについては、そのブロッ
クを構成する４つの画素領域の輝度値及び色に関する要
素（Ｙ、Ｃb、Ｃr、ｙ、ｃb1、ｃr）がそれぞれ保持さ
れる。
【００５６】従属領域の決定（ステップ６０６） 従属領域自身が有する輝度値及び色に関する要素は削除
される。従属領域は、代表領域のアドレス（ADD）、代
表領域を基準にした回転角（θ1）及び輝度値及び色の
変換係数（ａ及びｂ）を記憶する。
【００５７】１次ブロックの決定（ステップ６０７） １次ブロック候補を生成する際には、ブロック同士の重
なりを許したが、１次ブロックを決定する際には、ブロ
ックの重なりがないようにする。このステップは、ステ
ップ６０４とステップ６０５との間で実行することも可
能である。なお、本発明の趣旨からして、ブロック候補
が重ならないようにしてもよく、この場合には、このス
テップは存在しないようにしても良い。
【００５８】ステップ６０３からステップ６０７を頻度
番号順に実行する（ステップ６０８） 頻度番号がラストナンバーとなった場合、または、ブロ
ック候補の個数が１以下になったらステップ１０３の１
次ブロックの群化を終了する。
【００５９】Ｎ次ブロック候補の生成（ステップ１０
４） Ｎ次以降（Ｎ≧２）のブロックの群化は、ステップ１０
４及びステップ１０５により再帰的に実行される。具体
的な手順については、２次ブロックの群化と同様である
ため、以下の２次ブロック群化を例に述べる。まず、互
いに隣接する１次ブロックを併合して、２次ブロック候
補を生成する。ここでは、ステップ１０２と同様に、２
×２の１次ブロックを併合して２次ブロック候補を生成
する。但し、２×２で隣接する１次ブロックがない場合
には、２次ブロック候補は生成しない点に注意が必要で
ある。また、１次領域ブロック候補を生成したときと同
様に、２次ブロック候補でもお互いの重なりを認める。
【００６０】図７は、２次ブロック候補を示す図であ
る。ブロック内部の１次ブロックは、それぞれ代表領域
のアドレスADD、回転角θ及び変換係数Φ（ａ，ｂ）を
有している。
【００６１】Ｎ次ブロックの群化（ステップ１０５） ステップ１０４により生成された２次ブロック候補を群
化する。一般に、Ｎ次ブロックの群化は、比較の対象と
なるＮ次ブロック候補が、以下の２つの条件を満たす関
係にあることが必要である。
【００６２】条 件 １：Ｎ次ブロックにおける（Ｎ−
１）次の代表領域のアドレスの並び（ADD）及び回転角
（θN-1）に関するパラメータが等価であること条 件 ２ ： （Ｎ−１）次ブロックの群化で求められた変換係数Φ
（＝ａ，ｂ）に関して、線形変換の近似が可能であるこ
と
【００６３】（条件１について）この条件１は、１次ブ
ロックの群化における条件１の「画素領域のパターン」
を「代表領域のアドレス（ADD）」に置き換えた点を除
き、ほぼ同様の条件である。そして、Ｎ次ブロック候補
自身を４方向に回転させても良い点も同様である。
【００６４】（条件２について）線形変換で近似が可能
であるとは、以下のような場合をいう。
【００６５】
【数３】Φ(2)・Φ(1)→Φ(1)' (a2,b2)・((a,b),(a,b),(a,b),(a,b))(1)→((a,b),(a,
b),(a,b),(a,b))(1)' （但し、Φ(2)は、２次ブロックの群化における変換係
数ベクトル、Φ(1)は、１次ブロックの群化で既に求め
られた変換係数ベクトル）
【００６６】すなわち、ある２次ブロック候補内部のす
べての１次ブロックにおける変換係数が、他の２次ブロ
ック候補における変換係数に対して、一定量のシフト
（ｂ）及び定数倍（ａ）で近似した場合に、その誤差が
所定の閾値以下であることをいう。
【００６７】ステップ１０５は、ステップ１０３の場合
に用いる頻度表と類似したものを用い、ステップ１０３
と類似した手順で行われる。本ステップで用いられる頻
度表は、図５に頻度表のうち、「ブロック候補のパター
ン」を「代表領域のアドレス」にかえたものが用いられ
る。また、図６のフローチャートに変えて図８のフロー
チャートに沿って実行される。基本的な手順は、用いる
パラメータが相違する点を除けば、ステップ１０３とほ
ぼ同様である。
【００６８】ここで重要なことは、２次ブロックの群化
においては、画素領域の輝度値や色というパラメータを
用いるのではなく、１次の代表領域のアドレス(ADD(1))
と代表領域を対する回転角（θ(1)）に基づいて行われ
ている点である。そして、これらに基づいて群化するこ
とにより、新たなパラメータ、すなわち、２次の代表領
域のアドレス(ADD(2))と２次の代表領域を対する回転角
（θ(2)）及び２次の変換係数Φ(2)を得る。
【００６９】再帰的にステップ１０４及び１０５を実行
する ２次ブロックの群化ための一連のステップを、Ｎ次元ま
で繰り返して、Ｎ次の代表領域のアドレス(ADD(N))とＮ
次の代表領域を対する回転角（θ(N)）及びＮ次の変換
係数Φ(N)を得る。この群化は、（Ｎ＋１）次のブロッ
クの群化ができなくなるまで実行される。
【００７０】図９は、（ｉ＋１）次ブロックの群化を示
す状態図である。この図では、（ｉ＋１）次ブロックの
群化を行っている。（ｉ＋１）次ブロックの要素である
ｉ次ブロックは、ＲＢs (i)、ＲＢt (i)、ＲＢu (i)、ＲＢ
v (i)を代表領域とし、回転角が異なっている。しかし
（ｉ＋１）次ブロックを回転すると、その要素のｉ次ブ
ロックの並びが同じになるだけではなく、回転に伴い回
転角のパラメータも変換され等しくなる。線形変換係数
Φ(i+1)が存在する場合、ＲＢk (i+1)が（ｉ＋１）次ブ
ロックの代表領域とすると、ＲＢm (i+1)は、ＲＢk (i+1)
のアドレス、回転角（θ＝９０）、輝度値及び色の変換
係数Φ(i+1)で表現される。その結果、ｎ次では、２n×
２nの画素領域が集まった正方領域、すなわち２n+1×２
n+1の画素の併合が行われる。
【００７１】図１０は、画像の符号化領域の構造を示す
図である。本実施例において、符号化された画像は、図
に示すように、画素領域と１次からｎ次のブロックとの
混在によって表現される。ｎ次ブロックにおいて、代表
領域以外の領域、すなわち従属領域では、大きなブロッ
クで代表領域を指し示す。一方、代表領域では、分割さ
れた下位の領域のブロックが各々の代表領域を指し示
す。
【００７２】このようにして、求められた複数の次元か
ら混在した高次ブロックと画素領域からなる画像を符号
化する。
【００７３】図１１は、本実施例におけるディジタル画
像を符号化するシステムを示すブロック図である。ま
ず、ディジタル画像に関するデータは画像入力手段１１
に入力される。そして、この画像は、パラメータ化手段
１２により、複数の画素領域に分割されるとともに、そ
れぞれの画素領域について、画素領域の輝度値と色に関
するパラメータが求められる。そして生成・分類手段１
３により、複数の画素領域を併合して１次ブロック候補
が生成されるとともに、１次ブロック候補を複数の所定
のパターンのいずれかに分類する。次に、線形近似変換
部１４により、同一の分類に属する１次ブロック候補の
うち、１次ブロック候補を構成する画素領域の輝度値及
び色に関するパラメータが線形変換で近似することがで
きる１次ブロック候補を１次ブロックとして群化し、線
形変換の変換係数がパラメータで表現される。
【００７４】高次ブロック生成・分類部１５により、複
数の１次ブロックを併合して２次ブロック候補を生成
し、２次ブロック候補を構成するそれぞれの１次ブロッ
クのパターンに応じて、２次ブロック候補が分類され
る。そして、線形近似変換部１６により、同一の分類に
属する２次ブロック候補のうち、２次ブロック候補を構
成する１次ブロックの変換係数が線形変換で近似できる
前記２次ブロック候補を２次ブロックとして群化し、線
形変換の変換係数がパラメータで表現される。
【００７５】図示していない制御手段により、ブロック
の群化ができなくなるまで、ブロックの次元を順次繰り
上げて、群化が再帰的に実行される。そして、符号化部
１７により、混在する多次元のブロックのパラメータが
符号化される出力される。
【００７６】上述のシステムは、本実施例の符号化方法
を達成するためのシステムである。従って、上述の符号
化方法の説明は、本システムの動作等の詳細な動作、機
能の説明として適合する。
【００７７】実施例では、情報量の多い輝度値及び色の
情報は、画像全体としてはわずかしか存在しない画素領
域のみにしか保存されておらず、１次以上のブロックで
は、これらのデータは直接保存されていない。実際に
は、１次以上のブロックでは、代表領域を示すアドレ
ス、回転角及び線形変換係数のみが保存されている。従
って、高い効率でデータの圧縮が可能となる。
【００７８】なお、上述の実施例は、符号化方法につい
て説明したが、復号化方法についても同様の手順で行う
ことができる。すなわち、真の画像データ（輝度値及び
色差信号）を有しているのは、画素領域のみであるか
ら、群化されなかった画素領域のデータを含めて画像デ
ータに復号する。このとき、１次ブロックの代表領域の
画像データも復号する。次に、１次ブロックの従属領域
を画像データとして復号する。このとき、２次ブロック
の代表領域もまた復号されることになる。次に、２次ブ
ロックの従属領域を復号する。これをｎ次まで繰り返し
実行することにより、画像全体が復元できる。
【００７９】
【効果】このように本発明では、単純な変換で効率的な
画像の圧縮が可能となる。また、実施例では、画素領域
を変化の有無に基づいて、所定のパターンに分類してい
る。従って、視覚特性に敏感なエッジの情報を鈍らせる
ことなく効率的に保存することができる。さらに、実施
例における領域ブロックは、類似の程度によって大きさ
が異なっている。従って、隣接ブロックとの差が、境界
部分で人間の視覚特性により強調されるというブロック
歪みが目立ちにくい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すフローチャートで
ある。
【図２】画素領域を分類するパターンを示した図であ
る。
【図３】画素領域ＰＲを併合して作成された１次候補ブ
ロックＲＢを示す図である。
【図４】２つの１次ブロック候補が等価である具体例を
示す図である。
【図５】頻度表を表す図である。
【図６】ステップ１０３を詳述したフローチャートであ
る。
【図７】２次ブロック候補を示す図である。
【図８】ステップ１０５を詳述したフローチャートであ
る。
【図９】（Ｎ＋１）次ブロックの群化を示す状態図であ
る。
【図１０】画像の符号化領域の構造を示す図である。
【図１１】本実施例における符号化システムを示すブロ
ック図である。
【手続補正書】
【提出日】平成８年７月１７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】追加
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】また、別の発明は、ディジタル画像を符号
化する方法において、(a) ディジタル画像を複数の画素
領域に分割するステップと、(b) それぞれの画素領域を
所定のパターンに分類し、分類されたパターンに関する
パラメータ及び画素領域の輝度値と色に関するパラメー
タを求めるステップと、(c) 複数の画素領域を併合して
１次ブロック候補を生成するステップと、(d) １次ブロ
ック候補を構成するそれぞれの画素領域の前記分類され
たパターンに関するパラメータに応じて、１次ブロック
候補を分類するステップと、(e) 同一の分類に属する１
次ブロック候補のうち、１次ブロック候補を構成する画
素領域の輝度値及び色に関するパラメータが線形変換で
近似することができる１次ブロック候補を１次ブロック
として群化し、線形変換の変換係数をパラメータで表現
するステップとを有する方法を提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】また、上記ステップ(d)は、１次ブロック
候補を構成するそれぞれの画素領域に関する前記パター
ンとパターンに対する回転角とに基づいて、１次ブロッ
ク候補を分類するようにしてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】上記ステップ(c)において、隣接する１次
ブロック候補は互いに重なり合って配置されているよう
にしてもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２８】上記ステップ(e)において、線形変換での
近似を、一の１次ブロック候補の輝度値及び色に関する
パラメータを他の１次ブロック候補のそれらと一定量の
シフト及び定数倍で近似した場合に、その誤差が所定の
閾値以下の場合であることとしてもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】上記ステップ(e)は、分類された１次ブロ
ック候補の個数が多い分類から群化していくようにして
もよい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 潤治 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 東京基礎研究所 内 (72)発明者 洪 政国 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 東京基礎研究所 内 (72)発明者 井岡 幹博 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 東京基礎研究所 内

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ディジタル画像を符号化する方法におい
    て、(a) ディジタル画像を複数の画素領域に分割し、そ
    れぞれの前記画素領域について、前記画素領域の輝度値
    と色に関するパラメータを求めるステップと、(b) 複数
    の前記画素領域を併合して１次ブロック候補を生成する
    ステップと、(c) 複数の所定のパターンのいずれかに、
    前記１次ブロック候補を分類するステップと、(d) 同一
    の分類に属する前記１次ブロック候補のうち、前記１次
    ブロック候補を構成する前記画素領域の前記輝度値及び
    色に関するパラメータが線形変換で近似することができ
    る前記１次ブロック候補を１次ブロックとして群化し、
    前記線形変換の変換係数をパラメータで表現するステッ
    プと、(e) 複数の前記１次ブロックを併合して２次ブロ
    ック候補を生成するステップと、(f) 前記２次ブロック
    候補を構成するそれぞれの前記１次ブロックのパターン
    に応じて、前記２次ブロック候補を分類するステップ
    と、(g) 同一の分類に属する前記２次ブロック候補のう
    ち、前記２次ブロック候補を構成する前記１次ブロック
    の前記変換係数が線形変換で近似できる前記２次ブロッ
    ク候補を２次ブロックとして群化し、前記線形変換の変
    換係数をパラメータで表現するステップと、(h) 前記ブ
    ロックの群化ができなくなるまで、前記ブロックの次元
    を順次繰り上げて、ステップ(e)乃至(g)を再帰的に実行
    するステップと、(i) 混在する多次元のブロックの前記
    パラメータを符号化するステップと、を有することを特
    徴とする方法。
  2. 【請求項２】上記ステップ(a)は、前記画素領域を複数
    の画素領域パターンのいずれかに分類するステップをさ
    らに具備することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】前記画素領域パターンは、前記画素領域を
    構成する複数の画素の変化の有無に応じて定められてい
    ることを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】上記ステップ(c)は、前記１次ブロック候
    補を構成するそれぞれの前記画素領域に関する前記画素
    領域パターンと前記画素領域パターンに対する回転角と
    に基づいて、前記１次ブロック候補を所定のパターンに
    分類することを特徴とする請求項２に記載の方法。
  5. 【請求項５】上記ステップ(b)において、隣接する前記
    １次ブロック候補は互いに重なり合って配置されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】上記ステップ(d)において、線形変換で近
    似することができるとは、一の前記１次ブロック候補の
    輝度値及び色に関するパラメータを他の前記１次ブロッ
    ク候補のそれらと一定量のシフト及び定数倍で近似した
    場合に、その誤差が所定の閾値以下の場合であることを
    特徴とする請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】上記ステップ(d)は、分類された前記１次
    ブロック候補の個数が多い分類から群化していくことを
    特徴とする請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】上記ステップ(d)において、同一のグルー
    プに群化された前記１次ブロックの内のいずれかを代表
    領域として選び、そのアドレス、輝度値及び色に関する
    パラメータを保持すると共に、その他の前記１次ブロッ
    クを前記代表領域を基準とした回転角及び輝度値及び色
    の変換係数で符号化することを特徴とする請求項１に記
    載の方法。
  9. 【請求項９】上記ステップ(f)における前記２次ブロッ
    ク候補の分類は、前記ブロック候補を構成するそれぞれ
    の前記１次ブロックの前記代表領域と前記変換係数とに
    基づいて、前記２次ブロック候補を所定のパターンに分
    類することを特徴とする請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】上記ステップ(g)において、一の前記２
    次ブロック候補を構成するそれぞれの前記１次ブロック
    における前記変換係数が、他の前記２次ブロック候補に
    おける前記変換係数に対して、一定量のシフト及び定数
    倍で近似したとき、その誤差が所定の閾値以下である場
    合に線形変換で近似できるとすることを特徴とする請求
    項１に記載の方法。
  11. 【請求項１１】ディジタル画像を符号化する方法におい
    て、(a) ディジタル画像を複数の画素領域に分割するス
    テップと、(b) それぞれの前記画素領域を所定のパター
    ンに分類し、分類されたパターンに関するパラメータ及
    び前記画素領域の輝度値と色に関するパラメータを求め
    るステップと、(b) 複数の前記画素領域を併合して１次
    ブロック候補を生成するステップと、(c) 前記１次ブロ
    ック候補を構成するそれぞれの前記画素領域の前記分類
    されたパターンに関するパラメータに応じて、前記１次
    ブロック候補を分類するステップと、(d) 同一の分類に
    属する前記１次ブロック候補のうち、前記１次ブロック
    候補を構成する前記画素領域の前記輝度値及び色に関す
    るパラメータが線形変換で近似することができる前記１
    次ブロック候補を１次ブロックとして群化し、前記線形
    変換の変換係数をパラメータで表現するステップとを有
    することを特徴とする方法。
  12. 【請求項１２】前記パターンは、前記画素領域を構成す
    る複数の画素の変化の有無に応じて定められていること
    を特徴とする請求項１１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】上記ステップ(c)は、前記１次ブロック
    候補を構成するそれぞれの前記画素領域に関する前記パ
    ターンと前記パターンに対する回転角とに基づいて、前
    記１次ブロック候補を分類することを特徴とする請求項
    １１に記載の方法。
  14. 【請求項１４】上記ステップ(b)において、隣接する前
    記１次ブロック候補は互いに重なり合って配置されてい
    ることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  15. 【請求項１５】上記ステップ(d)において、線形変換で
    近似することができるとは、一の前記１次ブロック候補
    の輝度値及び色に関するパラメータを他の前記１次ブロ
    ック候補のそれらと一定量のシフト及び定数倍で近似し
    た場合に、その誤差が所定の閾値以下の場合であること
    を特徴とする請求項１１に記載の方法。
  16. 【請求項１６】上記ステップ(d)は、分類された前記１
    次ブロック候補の個数が多い分類から群化していくこと
    を特徴とする請求項１１に記載の方法。
  17. 【請求項１７】ディジタル画像を符号化するシステムに
    おいて、 ディジタル画像を入力する画像入力手段と、 前記画像を複数の画素領域に分割し、それぞれの前記画
    素領域について、前記画素領域の輝度値と色に関するパ
    ラメータを求める手段と、 複数の前記画素領域を併合して１次ブロック候補を生成
    し、前記ブロック候補を複数の所定のパターンのいずれ
    かに分類する手段と、 同一の分類に属する前記１次ブロック候補のうち、前記
    １次ブロック候補を構成する前記画素領域の前記輝度値
    及び色に関するパラメータが線形変換で近似することが
    できる前記１次ブロック候補を１次ブロックとして群化
    し、前記線形変換の変換係数をパラメータで表現する手
    段と、 複数の前記１次ブロックを併合して２次ブロック候補を
    生成し、前記２次ブロック候補を構成するそれぞれの前
    記１次ブロックのパターンに応じて、前記２次ブロック
    候補を分類する手段と、 同一の分類に属する前記２次ブロック候補のうち、前記
    ２次ブロック候補を構成する前記１次ブロックの前記変
    換係数が線形変換で近似できる前記２次ブロック候補を
    ２次ブロックとして群化し、前記線形変換の変換係数を
    パラメータで表現する手段と、 前記ブロックの群化ができなくなるまで、前記ブロック
    の次元を順次繰り上げて、ステップ(e)乃至(g)を再帰的
    に実行する制御手段と、 混在する多次元のブロックの前記パラメータを符号化す
    る手段とを有することを特徴とするシステム。
  18. 【請求項１８】ディジタル画像を符号化するシステムに
    おいて、 ディジタル画像を入力する画像入力手段と、 前記画像を複数の画素領域に分割し、それぞれの前記画
    素領域について、前記画素領域の輝度値と色に関するパ
    ラメータを求める手段と、 複数の前記画素領域を併合して１次ブロック候補を生成
    し、前記ブロック候補を複数の所定のパターンのいずれ
    かに分類する手段と、 同一の分類に属する前記１次ブロック候補のうち、前記
    １次ブロック候補を構成する前記画素領域の前記輝度値
    及び色に関するパラメータが線形変換で近似することが
    できる前記１次ブロック候補を１次ブロックとして群化
    し、前記線形変換の変換係数をパラメータで表現する手
    段とを有することを特徴とするシステム。
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