JPH11127439A

JPH11127439A - 画像符号化装置およびその方法並びに画像復号化装置およびその方法

Info

Publication number: JPH11127439A
Application number: JP9293053A
Authority: JP
Inventors: Masaichi Isomura; 政一礒村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1997-10-24
Publication date: 1999-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】ワークメモリを大幅に減少ないしは全く無く
す。また、予測値方式を具体化しかつ効率的に動作させ
る。【解決手段】画像復号化装置は、入力信号をブロック
に分割され可変長符号化された画像信号とし、その画像
信号を可変長復号する可変長復号化手段と、その信号を
逆量子化する逆量子化手段と、画像信号の垂直または水
平方向のいずれか一方をウェーブレット逆変換する第１
の逆変換部と、逆変換された信号を一旦メモリするバッ
ファメモリと、メモリから読み出し分割された他方向の
画像信号をウェーブレット逆変換する第２の逆変換部と
を備える。第１および第２の逆変換部の少なくとも一方
は、画像信号の高域成分の予測値を画像信号の低域成分
から生成する予測値生成部７３ｂと、この予測値を逆量
子化された値に加算し新高域成分を得る加算部７３ｃ
と、低域成分と新高域成分とを利用して画像信号の対象
となる方向の値を復号する演算部７３ｄとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像信号の高能率
符号化等で用いられるウェーブレット変換および逆変換
を使用した画像符号化装置およびその方法並びに画像復
号化装置およびその方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、テレビ会議システムなど
のように画像信号を遠隔地に伝送するいわゆる画像信号
伝送システムや、画像信号をディジタル化してコンパク
ト・ディスク等に記録し再生する装置においては、伝送
路や記録媒体を効率よく利用するため、ディジタル化し
た画像信号の相関を利用して有意情報を効率的に符号化
することにより、伝送情報量や記録情報量を削減し、伝
送効率や記録効率を高めるようになされている。

【０００３】そして、画像信号の相関を利用する符号化
方法としては、例えば予測符号化方法、ＤＣＴ（離
散コサイン変換）等の直交変換符号化方法、サブバン
ド符号化方法やウェーブレット変換方法のように画像信
号を複数の成分に分割した後に量子化して伝送する方法
等が用いられる。

【０００４】この中で、予測符号化方法は、装置化が容
易であり、圧縮率が比較的低い符号化について好適であ
るが、圧縮率を高めると、画質の劣化が検知され易いと
いう難点がある。また、ＤＣＴ等の直交変換符号化方法
は、高い圧縮率で比較的容易に高画質が得られため多く
用いられているが、ブロックの境界に目につき易い歪み
を生じたり、ブロック毎の歪みの程度が異なるために生
じる障害が目につき易いという難点がある。

【０００５】また、ＤＣＴによる直交変換符号化方法
は、図１９に示すように、水平方向ＤＣＴ１０１を行
い、バッファメモリ１０２に蓄え、その後、垂直方向Ｄ
ＣＴ１０３を行う。そして、量子化１０４を実施し、可
変長符号化１０５を行い出力するものとなっている。こ
のＤＣＴは、その計算量の多さが、ハードウェアで実現
する場合の回路規模の増大やソフトウェアで実現する場
合の計算時間の増大等を招いている。特に、ＤＣＴは、
実数演算を含むため乗算器が必要となり、サイズの大き
な画像を高速に処理しようとすると、複数の乗算器を設
けて並列に演算を行わなければならず、回路規模が大き
くなるという問題を生じている。

【０００６】さらに、ウェーブレット変換方法を含む広
義のサブバンド符号化方法のような帯域分割符号化方法
は、画像信号を複数の帯域に分割した後に量子化を行う
もので、比較的高い圧縮率が得られ、特有の歪みが目立
つことも少ない。そして、装置化については、方法によ
って差があるが、後述するフィルタバンクのフィルタと
して、下記（１）〜（４）の式に相当するフィルタ、す
なわちＨａａｒ基底を用いるウェーブレット変換のよう
に極めて簡易に構成できる方法もある。

【０００７】

【数１】

【０００８】ウェーブレット変換方法による符号化は、
帯域分割を低次側または低次側帯域について再帰的に行
い、この結果得られる帯域、すなわちその帯域を表す係
数毎にその特性に合った符号化を行うものである。そし
て、ディジタル信号の圧縮の場合、離散的で、直交した
基底表現が求められる。また、ディジタル信号に対し
て、１次元の直交ウェーブレット変換を実際に実行する
場合は、２分割フィルタ・バンクが用いられ、後述する
オクターブ分割が採用される。

【０００９】このような条件を満たすＨａａｒ基底を用
いた場合の１次の直交ウェーブレット変換の帯域分割フ
ィルタバンクの構成は、図２０に示すように非常に簡易
なものとなる。図２０において、入力端子１１１より入
力した信号は、低域通過フィルタ１１２と高域通過フィ
ルタ１１３に供給される。低域通過フィルタ１１２で
は、式（１）に示す伝達関数Ｈ₀によるフィルタ処理を
行い低次係数を抽出し、得られた低次係数は、ダウンサ
ンプラ１１４により２：１にダウンサンプリングされて
（＝半分に間引かれて）出力端子１１６に出力される。
同様に、高域通過フィルタ１１３では、式（２）に示す
伝達関数Ｈ₁によるフィルタ処理を行い高次係数を抽出
し、ダウンサンプラ１１５で２：１に間引かれて出力端
子１１７に出力される。

【００１０】一方、符号化したものを復号する際に用い
る逆変換のため帯域合成フィルタ・バンクも、図２１に
示すように、簡易な構成となっており、低次係数と高次
係数を入力端子１２１および１２２からそれぞれ入力
し、アップサンプラ１２３および１２４で交互に０係数
を内挿してサンプルを２倍にする。低次係数側は、低域
通過フィルタ１２５によって式（３）に示す伝達関数Ｈ
₃によるフィルタ動作を行い、０係数を補間し、高次係
数側は、高域通過フィルタ１２６によって式（４）に示
す伝達関数Ｈ₄によるフィルタ動作で０係数を補間す
る。そして、両者は、加算器１２７で加算され、元の信
号に再構成され出力端子１２８に出力される。

【００１１】なお、画像信号の場合は、画像の２次元構
造を考慮し、上述した変換を水平方向と垂直方向に同様
に行うと共にオクターブ分割により変換が行われる。す
なわち、図２２に示すように、まず垂直方向に２分割し
た後、それぞれを水平方向に２分割し、全帯域を４分割
した後に電力の最も集中する低域側のみさらに同様に再
帰的に分割し、最終的に複数の帯域に分割する変換が一
般的となっている。

【００１２】また、上述したウェーブレット変換を画像
符号化に具体的に適用した技術としては、例えば特開平
６−２９２１８５号公報で示された方式がある。この技
術は画像信号を上述した方法で２次元ウェーブレット変
換し、得られた係数を人間の視覚特性を考慮して、高次
側の係数を粗く、低次側の係数を細かく量子化し、得ら
れた量子係数をランレングス符号やハフマン符号を用い
て可変長符号化するものである。さらに、この特開平６
−２９２１８５号の技術では、Ｈａａｒ基底を用いたウ
ェーブレット変換の問題点である再構成画像のブロック
状歪みまたはモザイク歪みの改善を試み、低域側基底関
数の変化点に当たる高次側の係数を意図的に他の係数よ
り細かく量子化する手法を導入している。

【００１３】従来のウェーブレット変換を用いた画像符
号化装置や画像復号化装置は、先に述べたように、一般
に人間の視覚特性を考慮して、低次側の係数は細かく量
子化し、高次側の係数は粗く量子化するようになされて
いる。これにより伝送するデータの情報量を全体として
削減している。ところが、このように量子化すると、圧
縮率を高めた場合や、高周波成分を多く含む等の原因で
圧縮が困難な画像が入力された場合に、係数が粗く量子
化される頻度が高まり、この結果、ブロック状またはモ
ザイク状の歪みが観測され易くなり、視覚上画質が劣化
する問題がある。

【００１４】このモザイク歪みは、例えばＨａａｒ基底
を用いた帯域分割では、低域側基底関数の変化点に集中
し易く、通常の低域通過型のフィルタで改善することが
困難であり、特に装置化が容易という優れた特徴を有す
るＨａａｒ変換の画像符号化装置および画像復号化装置
への応用の障害となっている。

【００１５】また、特開平６−２９２１８５号公報の技
術は、この点を改善するためになされたものであるが、
低域側基底関数の変化点すなわちブロック境界に当たる
高次側の係数を細かく量子化することは、発生符号量の
増大を招き、ブロック状の歪みまたはモザイク状の歪み
が改善されたとしても、全体としての符号化効率すなわ
ち圧縮率が低下する恐れがある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】このような問題点を解
決するため、本発明者は、先に、Ｈａａｒ基底を用いた
変換と同様な簡易な構成で、ブロック状またはモザイク
状の歪みを皆無にし、同時に符号化効率および復号効率
を向上せしめるウェーブレット変換装置およびその方法
ならびにウェーブレット逆変換装置およびその方法を出
願した（特願平８−５０６３４）。

【００１７】このウェーブレット変換装置およびその方
法並びにウェーブレット逆変換装置およびその方法は、
低域成分を利用して、高域成分を予測する予測値を生成
している。そして、この予測値を高域成分から減じて新
高域成分を得たり、この予測値を高域成分に加算して新
高域成分を得るようにしている。このため、高域成分の
電力が低減し、高域成分のエントロピーを大幅に低減さ
せることができ、符号化効率および復号化効率が向上す
る。

【００１８】一方、従来のウェーブレット変換および逆
変換を利用したものにあっては、高域成分すなわち高次
係数の電力が大きなものとなりがちとなっている。例え
ば、Ｈａａｒ基底を利用した場合の高次係数は、式
（２）の伝達関数が示すように隣り合う画素ペアの差分
を取って得られる。したがって、量子化等により高次係
数が失われることは、画素ペアが同一レベルに再構成さ
れることを意味し、特に画像の濃淡がなだらかに変化す
る低周波領域では、これがブロック状またはモザイク状
の歪みを発生させる要因となる。

【００１９】しかし、低周波領域では、高域成分すなわ
ち高次係数と、低域成分すなわち低次係数との間の差分
値は高い相関性を有する。例えば、図２３に示すよう
に、画素Ｃと画素Ｄの差分値（高次係数）は、画素Ａと
画素Ｂの平均値（低次係数）と画素Ｅと画素Ｆの平均値
（低次係数）の差分値を１／４したものとほぼ等しくな
ることが容易に推理できる。

【００２０】本発明者が先に出願した発明は、この点に
着目したもので、分割側で低次係数間の差分を取る等の
フィルタ処理を行い、適当な予測係数を乗じた値を高次
係数の予測値とし、これを高次係数から差し引き符号化
処理する。一方、復号化においては、合成時に同様の予
測値を高次係数に加えることで、量子化等により高次係
数が失われても、低次係数により画像等の高周波成分を
再現できるようにしている。このため、画像信号の場
合、ブロック状またはモザイク状の歪みを生じない良好
な画像が得られる。

【００２１】また、量子化等により高次係数が失われな
い場合は、それらの高次係数は有意な係数として符号化
される。しかし、符号化効率を向上させるには、なるべ
く多くの高次係数を０とし、係数全体のエントロピーを
より小さくすることが重要である。一方、一般的に画像
は、輪郭のような高周波領域よりも、なだらかに変化す
る低周波領域が面積的に多くを占める。先に出願した発
明によれば、低次係数から生成した予測値を高次係数か
ら差し引くことにより、多くの場合、高次係数を０ある
いは０と見なして良いレベルに変換できる。その結果、
高次係数のエントロピーをより小さくでき、全体として
大幅に符号化効率および復号化効率を向上させることが
できる。

【００２２】先に出願した発明は、画質の面では相当改
善されているが、画面全体に対して、高次の係数から低
次の係数へ順次変換を行う必要があるため、その演算に
多くのワークメモリを要するものとなっている。すなわ
ち、演算途中の結果を残しておくためのメモリが画面全
体分必要となっている。また、演算の過程で大容量のワ
ークメモリへのアクセスが頻繁に生じるため、ソフトウ
ェアで処理する場合、キャッシュメモリのヒット率が低
下し、処理速度が低下する問題を有している。

【００２３】また、先に出願した発明は、ウェーブレッ
ト変換装置およびウェーブレット逆変換装置の概要を示
したが、画像を効率的に処理する具体的なハード構成に
ついては、詳しくは述べていない。

【００２４】本発明は、ワークメモリを大幅に減少ない
しは全く無くすようにした画像符号化装置およびその方
法並びに画像復号化装置およびその方法を提供すること
を目的とする。また、本発明は、予測値方式を具体化し
かつ効率的に動作する画像復号化装置およびその方法を
提供することを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、入力される画像信号から低
域成分を抽出する低域成分抽出手段と、画像信号から高
域成分を抽出する高域成分抽出手段とを備える画像符号
化装置において、高域成分を予測する予測値を生成する
予測値生成手段と、予測値を上記高域成分から減じる減
算手段とを設け、この減算手段によって新高域成分を
得、この新高域成分を出力すると共に予測値生成手段
は、過去からのみの外挿予測と過去および未来からの内
挿予測とを適宜使用して予測値を生成している。

【００２６】このように、予測値の利用により高域成分
の電力が低減し、高域成分のエントロピーを大幅に低減
させることができ、符号化効率が向上する。また、予測
値を外挿予測により予測しているため、画像信号の処理
に適用する場合、画像全体ではなく、分割された画像の
符号化にも適用できることとなる。

【００２７】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の画像符号化装置において、画像信号を所定のブロッ
クに分割し、予測値生成のための予測がブロック間にま
たがる場合、外挿予測を行い、ブロック間にまたがらな
い場合、内挿予測を行い、かつ外挿予測による予測値に
上限および下限を設定している。

【００２８】このように、画像信号を所定のブロックに
分け処理しているので、実行速度が向上し回路規模を減
少させることができる。また、予測値に上限と下限を設
定しているので、ブロックにまたがる予測に際し、外挿
予測（片方向予測）を採用しても予測エラーが大きくな
るのを防止できる。この結果、変換結果の低域係数への
電力集中度を高くできるので、画質はＤＣＴ並となる。

【００２９】さらに、請求項３記載の発明は、入力され
る画像信号から低域成分を抽出する低域成分抽出工程
と、画像信号から高域成分を抽出する高域成分抽出工程
とを備える画像符号化方法において、高域成分を予測す
る予測値を生成する予測値生成工程と、予測値を高域成
分から減じる減算工程とを設け、この減算工程によって
新高域成分を得、この新高域成分を出力すると共に予測
値生成工程では、過去からのみの外挿予測と過去および
未来からの内挿予測とを適宜使用して予測値を生成して
いる。

【００３０】このように、予測値の利用により高域成分
の電力が低減し、高域成分のエントロピーを大幅に低減
させることができ、符号化効率が向上する。また、予測
値を外挿予測により予測しているため、画像全体ではな
く、分割された画像の符号化にも適用できることとな
る。

【００３１】加えて、請求項４記載の発明は、請求項３
記載の画像符号化方法において、画像信号を所定のブロ
ックに分割し、予測値生成のための予測がブロック間に
またがる場合、外挿予測を行い、ブロック間にまたがら
ない場合、内挿予測を行い、かつ外挿予測による予測値
に上限および下限を設定している。

【００３２】このように、画像信号を所定のブロックに
分け処理しているので、実行速度が向上し回路規模を減
少させることができる。また、予測値に上限と下限を設
定しているので、ブロックにまたがる予測に際し、外挿
予測（片方向予測）を採用しても予測エラーが大きくな
るのを防止できる。この結果、変換結果の低域係数への
電力集中度を高くできるので、画質はＤＣＴ並となる。

【００３３】また、請求項５記載の発明は、ウェーブレ
ット変換によって抽出された画像信号の低域成分を入力
し復元する低域成分復元手段と、ウェーブレット変換に
より抽出された画像信号の高域成分を入力し復元する高
域成分復元手段とを備える画像復号化装置において、高
域成分を予測する予測値を低域成分から生成する予測値
生成手段と、この予測値を高域成分に加算し新高域成分
を得る加算手段と、低域成分と上記新高域成分を合成す
る合成手段とを備え、予測値生成手段は、過去からのみ
の外挿予測と過去および未来からの内挿予測とを適宜使
用して予測値を生成している。

【００３４】このように、予測値の利用により高域成分
の電力が低減し、高域成分のエントロピーを大幅に低減
させることができ、復号化効率が向上する。また、予測
値を外挿予測により予測しているため、画像信号の処理
に適用する場合、画像全体ではなく、分割された画像の
復号化にも適用できることとなる。

【００３５】さらに、請求項６記載の発明は、請求項５
記載の画像復号化装置において、入力信号を所定のブロ
ックに分割されたものとし、予測値生成のための予測が
ブロック間にまたがる場合、外挿予測を行い、ブロック
間にまたがらない場合、内挿予測を行い、かつ外挿予測
による予測値に上限および下限を設定している。

【００３６】このように、入力信号を所定のブロックに
分け処理しているので、実行速度が向上し回路規模を減
少させることができる。また、予測値に上限と下限を設
定しているので、ブロックにまたがる予測に際し、外挿
予測（片方向予測）を採用しても予測エラーが大きくな
るのを防止できる。この結果、変換結果の低域係数への
電力集中度を高くできるので、画質はＤＣＴ並となる。

【００３７】また、請求項７記載の発明は、ウェーブレ
ット変換によって抽出された画像信号の低域成分を入力
し復元する低域成分復元工程と、ウェーブレット変換に
より抽出された画像信号の高域成分を入力し復元する高
域成分復元工程とを備える画像復号化方法において、高
域成分を予測する予測値を低域成分から生成する予測値
生成工程と、この予測値を高域成分に加算し新高域成分
を得る加算工程と、低域成分と新高域成分を合成する合
成工程とを備え、予測値生成工程は、過去からのみの外
挿予測と過去および未来からの内挿予測とを適宜使用し
て予測値を生成している。

【００３８】このように、入力信号を所定のブロックに
分け処理しているので、実行速度が向上し回路規模を減
少させることができる。また、予測値の利用により高域
成分の電力が低減し、高域成分のエントロピーを大幅に
低減させることができ、復号化効率が向上する。また、
予測値を外挿予測により予測しているため、画像全体で
はなく、分割された画像の復号化にも適用できることと
なる。

【００３９】さらに、請求項８記載の発明は、請求項７
記載の画像復号化方法において、入力信号を所定のブロ
ックに分割されたものとし、予測値生成のための予測が
ブロック間にまたがる場合、外挿予測を行い、ブロック
間にまたがらない場合、内挿予測を行い、かつ外挿予測
による予測値に上限および下限を設定している。

【００４０】このように、入力信号を所定のブロックに
分け処理しているので、実行速度が向上し回路規模を減
少させることができる。また、予測値に上限と下限を設
定しているので、ブロックにまたがる予測に際し、外挿
予測（片方向予測）を採用しても予測エラーが大きくな
るのを防止できる。この結果、変換結果の低域係数への
電力集中度を高くできるので、画質はＤＣＴ並となる。

【００４１】また、請求項９記載の発明は、画像信号を
所定数の画素からなるブロックに分割し、その分割され
た画像信号の垂直方向と水平方向のいずれか一方の信号
をウェーブレット変換する第１の変換部と、この第１の
変換部により抽出された低域成分と高域成分の各係数を
一旦メモリするバッファメモリと、このバッファメモリ
から読み出した分割された画像信号の垂直方向と水平方
向のいずれか他方の信号をウェーブレット変換する第２
の変換部と、この第２の変換部により得られた係数を量
子化する量子化手段と、量子化された係数をその出現確
率の大きさに応じて符号を割り当て可変長符号化する可
変長符号化手段とを備える画像符号化装置において、第
１および第２の変換部の少なくとも一方の変換部は、入
力される画像信号から低域成分を抽出する低域成分抽出
手段と、画像信号から高域成分を抽出する高域成分抽出
手段と、高域成分を予測する予測値を生成する予測値生
成手段と、予測値を高域成分から減じる減算手段とを有
し、この減算手段によって新高域成分を得、この新高域
成分を出力すると共に予測値生成手段は、過去からのみ
の外挿予測と過去および未来からの内挿予測とを適宜使
用して予測値を生成している。

【００４２】このようにこの画像符号化装置では、予測
値の採用により高域成分の電力が低減し、高域成分のエ
ントロピーを大幅に低減させることができ、符号化効率
が向上する。しかも乗算を使わないアルゴリズムのた
め、ＤＣＴに比べ回路規模が小さくなる。また、画像を
小ブロック単位に処理できるため、ワークメモリが不要
ないしは大幅に削減できる。また、予測に対し補正を行
うので、変換結果の低域係数への電力集中度が高くな
り、画質はＤＣＴ並を達成できることとなる。

【００４３】また、請求項１０記載の発明は、入力信号
を、所定数の画素からなるブロックに分割され可変長符
号化された画像信号とし、その画像信号を可変長復号す
る可変長復号化手段と、可変長復号された信号を逆量子
化する逆量子化手段と、逆量子化された信号でかつ画像
信号の垂直方向と水平方向のいずれか一方の信号をウェ
ーブレット逆変換する第１の逆変換部と、その逆変換さ
れた信号を一旦メモリするバッファメモリと、このバッ
ファメモリから読み出した分割された画像信号のいずれ
か他方向の信号をウェーブレット逆変換する第２の逆変
換部とを備える画像復号化装置において、第１および第
２の逆変換部の少なくとも一方の逆変換部は、画像信号
の高域成分を予測する予測値を画像信号の低域成分から
生成する予測値生成部と、この予測値を逆量子化された
値に加算し新高域成分を得る加算部と、低域成分と新高
域成分とを利用して画像信号の対象となる方向の値を復
号する演算部とを有している。

【００４４】このように、この画像復号化装置では、予
測値の採用により高域成分の電力が低減し、高域成分の
エントロピーを大幅に低減させることができ、復号化効
率が向上する。しかも乗算を使わないアルゴリズムのた
め、ＤＣＴに比べ回路規模が小さくなる。また、画像を
小ブロック単位に処理できるため、ワークメモリが不要
ないしは大幅に削減できる。

【００４５】さらに、請求項１１記載の発明は、請求項
１０記載の画像復号化装置において、予測値生成部は、
予測値生成のための予測がブロック間にまたがる場合、
過去からのみの外挿予測を行い、ブロック間にまたがら
ない場合、未来と過去の両方からの内挿予測を行い、外
挿予測による予測値に上限および下限を設定している。
このため、画像をブロック毎に処理しても、予測エラー
が大きくならず、変換結果の低域係数への電力集中度が
高くなるので、画質をＤＣＴ並にすることができる。

【００４６】加えて、請求項１２記載の発明は、請求項
１０または１１記載の画像復号化装置において、少なく
とも一方の逆変換部は、演算部で得られる同一所定ブロ
ック内の信号をすべてストアするレジスタ部と、このレ
ジスタ部内の各信号を順次出力するセレクタとを備えて
いる。このように、レジスタ部とセレクタが存在するた
め、逆変換された信号を順次送り出していくことが可能
となる。

【００４７】また、請求項１３記載の発明は、請求項１
０、１１または１２記載の画像復号化装置において、予
測値生成部は、演算部から出力される低域成分をストア
するレジスタを有している。このため、予測値生成のた
めに新しい演算部の出力ではなく過去の出力を利用した
いときは、レジスタから過去の演算部の出力を取り出し
て利用することが可能となる。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下図面に基づき、本発明の実施
の形態を詳述する。

【００４９】図１は、本発明によるウェーブレット変換
における帯域分割フィルタ・バンクの一構成例を示すも
のである。この帯域フィルタ・バンクは、全体画像を１
つが８×８ピクセルの複数のブロックに分割し、処理す
るもので、図１に示すように、信号入力端子１１と、低
域成分となる低次係数を抽出するための低域通過フィル
タ１２と、高域成分となる高次係数を抽出するための高
域通過フィルタ１３と、間引きを行うダウンサンプラ１
４および１５と、高次係数の予測値を生成するための予
測値生成フィルタ１６と、高域通過フィルタ１３による
遅延分だけ出力を遅延させるレジスタ１７と、減算手段
となる減算器１８と、低次係数出力端子１９と、高次係
数出力端子２０とから構成されている。なお、低域通過
フィルタ１２は低域成分抽出手段を構成し、高域通過フ
ィルタ１３は高域成分抽出手段を構成し、予測値生成フ
ィルタ１６は予測値生成手段を構成している。

【００５０】ここで、低域通過フィルタ１２は、図２０
に示す低域通過フィルタ１１２と同一のディジタルフィ
ルタで、式（１）に示すＨａａｒ基底のフィルタとなっ
ている。また、高域通過フィルタ１３も、図１３に示す
高域通過フィルタ１１３と同一のディジタルフィルタ
で、式（２）に示すＨａａｒ基底のフィルタとなってい
る。ダウンサンプラ１４は、低域フィルタ１２で得られ
た低次係数を適宜選択して取り出すものとなっている。
予測値生成フィルタ１６は、次の式（５）〜（８）に示
す伝達関数Ｈ₂₁〜Ｈ₂₄を有しており、ダウンサンプラ１
４で選択された低次係数の差をとるものとなっている。
なお、式（５）〜（８）内のｋは、予測係数で、ｋが１
のとき直線近似となっている。

【００５１】

【数２】

【００５２】この伝達関数Ｈ₂₁〜Ｈ₂₄は、後述するよう
に、予測エラーを小さくするためのリミッタを有してい
る。このリミッタは、出力をある一定の範囲に制限する
関数となっている。

【００５３】次に動作について説明する。信号入力端子
１１から入力した信号は、それぞれ低域通過フィルタ１
２と高域通過フィルタ１３に供給され、低域成分を表す
低次係数と高域成分を表す高次係数とに分割される。低
域通過フィルタ１２および高域通過フィルタ１３は、式
（１）および式（２）に示すような伝達関数によるフィ
ルタ処理となる。分割後、低域の係数は、ダウンサンプ
ラ１４を経て、適宜間引かれる。低次係数は、低次係数
出力端子１９に出力されると共に、予測値生成フィルタ
１６に供給される。

【００５４】そして、予測値生成フィルタ１６は、式
（５）〜（８）に示す伝達関数Ｈ₂₁〜Ｈ₂₄によるフィル
タ処理となる。そして、予測値生成フィルタ１６の出力
を、レジスタ１７で遅延された高次係数から減じて、高
次係数出力端子２０に出力する。

【００５５】次に、このような帯域分割フィルタ・バン
クの動作を図３に示す具体例で説明する。図３に示すよ
うに、画像面に対し斜めに横切るＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、
Ｆ、ＧおよびＨの画素を連結した直線があるとすると、
低域通過フィルタ１２では、（Ａ＋Ｂ）／２、（Ｃ＋
Ｄ）／２、（Ｅ＋Ｆ）／２および（Ｇ＋Ｈ）／２の信号
が作られる。そして、この信号がダウンサンプラ１４で
適宜間引かれ、（Ａ＋Ｂ）／２、（Ｃ＋Ｄ）／２、（Ｅ
＋Ｆ）／２および（Ｇ＋Ｈ）／２が出力端子１９に出力
されると共に、予測値生成フィルタ１６に供給される。
一方、高域通過フィルタ１３では、（Ａ−Ｂ）／２、
（Ｂ−Ｃ）／２、（Ｃ−Ｄ）／２、（Ｄ−Ｅ）／２、
（Ｅ−Ｆ）／２、（Ｆ−Ｇ）／２および（Ｇ−Ｈ）／２
の各信号が作られる。そしてこの信号ダウンサンプラ１
５で適宜間引かれ、（Ａ−Ｂ）／２、（Ｃ−Ｄ）／２、
（Ｅ−Ｆ）／２および（Ｇ−Ｈ）／２がレジスタ１７に
供給され、一旦保存される。

【００５６】予測値生成フィルタ１６に供給された信号
は、この予測値生成フィルタ１６に伝達関数Ｈ₂₁〜Ｈ₂₄
によって、〔（Ａ＋Ｂ）／２−（Ｃ＋Ｄ）／２〕×１／
４、〔（Ａ＋Ｂ）／２−（Ｅ＋Ｆ）／２〕×１／８、
〔（Ｃ＋Ｄ）／２−（Ｇ＋Ｈ）／２〕×１／８、〔（Ｅ
＋Ｆ）／２−（Ｇ＋Ｈ）／２〕×１／４の信号が得られ
る（但し、予測係数ｋを１とし、かつリミッタで制限さ
れないとき）。そして、これらの信号を先の信号（Ａ−
Ｂ）／２、（Ｃ−Ｄ）／２、（Ｅ−Ｆ）／２、（Ｇ−
Ｈ）／２からそれぞれ差し引く。すると、図３に示す斜
線の場合には、その値はゼロとなり、このゼロを出力端
子２０に供給する。

【００５７】例えば、図３（Ａ）に示す例では、（Ｃ−
Ｄ）／２が〔（Ａ＋Ｂ）／２−（Ｅ＋Ｆ）／２〕×１／
８と同じ値となることが理解される。この例で示される
ように、高域成分をその両側の低次係数の傾きから予測
する場合を内挿予測と呼んでいる。一方、例えば、図３
（Ｂ）に示すように、（Ａ＋Ｂ）／２の値から〔（Ａ＋
Ｂ）／２−（Ｃ＋Ｄ）／２〕×１／４の値を差し引くよ
うな場合、すなわち高域成分をその高域成分を構成する
値で生成される低次係数と他の低次係数の傾きから予測
する場合を外挿予測と呼んでいる。ここで、各伝達関数
Ｈ₂₁〜Ｈ₂₄はすべて同じブロック内の信号から生成して
いる。そして、伝達関数Ｈ₂₁とＨ₂₄は、それぞれ外挿予
測のために使用されている。一方、伝達関数Ｈ₂₂とＨ₂₃
は、内挿予測のために使用されている。

【００５８】このように従来の帯域分割フィルタ・バン
クであれば、出力端子２０には、（Ｃ−Ｄ）／２や（Ｇ
−Ｈ）／２の信号が供給されるのに対し、この帯域分割
フィルタ・バンクでは、ゼロの信号が供給される。この
ため、高次係数の電力が低減し、高次係数のエントロピ
ーが大幅に低減する。しかも、後述するように、復号す
るとき、予測値と低次係数との協働作用によりＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈの信号を復号できる。すなわ
ち、一般的に高次係数は人間の視覚特性を考慮し、粗く
量子化されるため、このＡ〜Ｈに関する高次係数である
（Ａ−Ｂ）／２、（Ｃ−Ｄ）／２、（Ｅ−Ｆ）／２、
（Ｇ−Ｈ）／２が失われる危険性が高い。仮に、この高
次係数が失われると、図３に示す直線状の斜線は、点線
で示す階段状の線に再生されることとなる。このような
再生は、画像でいえばブロック状またはモザイク状の歪
みとなって現れる。

【００５９】図２は、本発明によるウェーブレット逆変
換における帯域合成フィルタ・バンクの一構成例を示す
ものである。この帯域合成フィルタ・バンクは、低次係
数を入力する低次係数入力端子２１と、高次係数を入力
する高次係数入力端子２２と、高次係数の予測値生成の
ための予測値生成フィルタ２３と、加算器２４と、予測
値生成フィルタ２３による遅延分だけ低次係数を遅延す
るレジスタ２５と、アップサンプラ２６および２７と、
低域の内挿および外挿補間のための低域通過フィルタ２
８、高域通過フィルタ２９と、低域通過フィルタ２８お
よび高域通過フィルタ２９の値を加算する加算器３０
と、合成信号の信号出力端子３１とから構成される。こ
こで、予測値生成フィルタ２３は、予測値生成手段を構
成し、低域通過フィルタ２８は低域成分復元手段を構成
し、高域通過フィルタ２９は高域成分復元手段を構成
し、加算器３０は合成手段を構成している。

【００６０】なお、予測値生成フィルタ２３は、図１に
示す予測値生成フィルタ１６と同一構成となっており、
式（５）〜（８）に示す伝達関数Ｈ₂₁〜Ｈ₂₄を有するも
のとなっている。また、アップサンプラ２６および２７
は、図１に示すダウンサンプラ１４および１５と逆のア
ルゴリズムとなっている。さらに、低域通過フィルタ２
８は、図２１に示す低域通過フィルタ１２５と同一で、
式（３）に示す伝達関数Ｈ₃を有するＨａａｒ基底のフ
ィルタとなっている。また、高域通過フィルタ２９も、
図２１に示す高域通過フィルタ１２６と同一となってお
り、式（４）に示す伝達関数Ｈ₄を有するＨａａｒ基底
のフィルタとなっている。

【００６１】次に、この帯域合成フィルタ・バンクの動
作について説明する。入力端子２１より入力する低次係
数は、レジスタ２５と予測値生成フィルタ２３に供給さ
れる。予測値生成フィルタ２３は、変換側と同様に式
（５）〜（８）に示す伝達関数Ｈ₂₁〜Ｈ₂₄によるフィル
タ処理を行い、その出力を加算器２４で、高次係数入力
端子２２から入力する高次係数に加算する。加算器２４
の出力は、アップサンプラ２７を経由して適宜ゼロ値の
サンプルが内挿され、高域通過フィルタ２９でフィルタ
処理され、加算器３０に供給される。

【００６２】一方、レジスタ２５の出力の低次係数は、
アップサンプラ２６で同様に適宜ゼロ値のサンプルが内
挿され、低域通過フィルタ２８を経由し、同じく加算器
３０に供給される。加算器３０では、低域通過フィルタ
２８から供給される低次係数と、高域通過フィルタ２９
から供給される高次係数が加算され、元の信号に合成さ
れた信号が信号出力端子３１に出力される。

【００６３】次に先の図３に示す例で、この帯域合成フ
ィルタバンクの具体的な動作を説明する。入力端子２１
には、（Ａ＋Ｂ）／２と（Ｃ＋Ｄ）／２、（Ａ＋Ｂ）／
２と（Ｅ＋Ｆ）／２、（Ｃ＋Ｄ）／２と（Ｇ＋Ｈ）／２
および（Ｅ＋Ｆ）／２と（Ｇ＋Ｈ）／２の信号が入って
くる。一方、入力端子２２には、先の例では、ゼロ信号
が入ってくる。そして、予測値生成フィルタ２３で、
〔（Ａ＋Ｂ）／２−（Ｃ＋Ｄ）／２〕×１／４、〔（Ａ
＋Ｂ）／２−（Ｅ＋Ｆ）／２〕×１／８、〔（Ｃ＋Ｄ）
／２−（Ｇ＋Ｈ）／２〕×１／８、〔（Ｅ＋Ｆ）／２−
（Ｇ＋Ｈ）／２〕×１／４の信号が得られ（但し予測係
数ｋが１でリミッタで制限されないとき）、この信号と
ゼロが加算器２４で加えられる。

【００６４】この〔（Ａ＋Ｂ）／２−（Ｃ＋Ｄ）／２〕
×１／４は（Ａ−Ｂ）／２と同じ値で、〔（Ａ＋Ｂ）／
２−（Ｅ＋Ｆ）／２〕×１／８は、（Ｃ−Ｄ）／２と同
じ値であり、本来の高次係数が供給されることと同一の
結果となる。他の値も同様となっている。そして、伝達
関数Ｈ₄を有する高域通過フィルタ２９で高次係数が生
成され、加算器３０に供給される。すなわち、（Ａ−
Ｂ）／２、（−Ａ＋Ｂ）／２、（Ｃ−Ｄ）／２、（−Ｃ
＋Ｄ）／２等の値が加算器３０に加えられる。

【００６５】一方、低次係数は、レジスタ２５により予
測値生成フィルタ２３による遅延分だけ保存され、アッ
プサンプラ２６でゼロサンプルが挿入された後、低域通
過フィルタ２８で低次係数が生成され加算器３０に入力
される。このとき、伝達関数Ｈ₃によって処理された後
の低次係数は、上述の例で言えば、（Ａ＋Ｂ）／２、
（Ａ＋Ｂ）／２、（Ｃ＋Ｄ）／２、（Ｃ＋Ｄ）／２、
（Ｅ＋Ｆ）／２等となる。そして、加算器３０によって
加算された結果、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ…の各値が信号出
力端子３１から出力される。

【００６６】次に、図１および図２に示すウェーブレッ
ト変換装置およびウェーブレット逆変換装置を用いた画
像符号化装置および画像復号化装置について説明する。

【００６７】この画像符号化装置の構成は、図４に示す
ように、ウェーブレット変換を行う第１の変換部となる
水平方向変換部４１と、２バンク構成のバッファメモリ
４２と、ウェーブレット変換を行う第２の変換部となる
垂直方向変換部４３と、量子化手段となる量子化部４４
と、可変長符号化手段４５とから構成される。なお、後
述する高域１次係数Ｙ₁，Ｘ₁の予測値を得るため直前の
ブロックの直流係数Ｙ₀，Ｘ₀を記憶させるワークメモリ
４６を加えるようにしても良い。

【００６８】そして、この画像符号化装置には、まず画
像信号が８×８ピクセルのブロック毎に水平方向変換部
４１に入力される。水平方向変換部１の構成は、図５に
示すように、図１に示したウェーブレット変換装置が多
段接続されたものとなっている。

【００６９】図５において、入力画像信号は、まず水平
方向１次ウェーブレット変換装置５１により、画像の水
平方向について、低域成分を表す係数５２と高域成分を
表す最高次係数５３（図５でＹ₃₀，Ｙ₃₁，Ｙ₃₂，Ｙ₃₃で
示される）に周波数分割される。低域成分の係数５２
は、さらに水平方向２次ウェーブレット変換装置５４に
より、水平方向の２次の低域係数５５と高域２次係数５
６（図５でＹ₂₀，Ｙ₂₁で示される）に周波数分割され
る。次に、水平方向３次ウェーブレット変換装置５７に
よって低域係数５５から高域１次係数５８（図５でＹ₀
で示される）と直流係数５９とが生成される。このよう
にして、８×８ピクセルの画像データは、図７に示すよ
うに、８×８係数データとなり、水平方向に周波数分割
されたものとなる。なお、この各ウェーブレット変換装
置５１、５４、５７によって、画像用の第１のウェーブ
レット変換装置を構成すると共にこれらの装置５１，５
４，５７によって第１のウェーブレット変換工程を実施
している。

【００７０】先に示したＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、
Ｈの各画像信号の場合で示すと、係数５２は、ａ＝（Ａ
＋Ｂ）／２、ｂ＝（Ｃ＋Ｄ）／２、ｃ＝（Ｅ＋Ｆ）／
２、ｄ＝（Ｇ＋Ｈ）／２で現される各値ａ、ｂ、ｃ、ｄ
が相当する。最高次係数５３は、Ｙ₃₀＝（Ａ−Ｂ）／２
−Ｌｉｍｉｔ（（ａ−ｂ）／４）、Ｙ₃₁＝（Ｃ−Ｄ）／
２−Ｌｉｍｉｔ（（ａ−ｃ）／８）、Ｙ₃₂＝（Ｅ−Ｆ）
／２−Ｌｉｍｉｔ（（ｂ−ｄ）／８）、Ｙ₃₃＝（Ｇ−
Ｈ）／２−Ｌｉｍｉｔ（（ｃ−ｄ）／４）で示される各
値Ｙ_30、Ｙ_31、Ｙ_32、Ｙ₃₃が相当する。

【００７１】また、低域係数５５は、ｅ＝（ａ＋ｂ）／
２、ｆ＝（ｃ＋ｄ）／２で現される各値ｅ，ｆが相当す
る。さらに、高域２次係数５６は、Ｙ₂₀＝（ａ−ｂ）／
２−Ｌｉｍｉｔ（（ｅ−ｆ）／４）、Ｙ₂₁＝（ｃ−ｄ）
／２−Ｌｉｍｉｔ（（ｅ−ｆ）／４）で示される各値Ｙ
₂₀，Ｙ₂₁が相当する。また、高域１次係数５８は、Ｙ₁
＝（ｅ−ｆ）／２、直流係数５９は、Ｙ₀＝（ｅ＋ｆ）
／２がそれぞれ相当する。なお、ここでＬｉｍｉｔ
（）は、いわゆるリミッタで、出力をある一定の範囲
に制限する関数となっている。

【００７２】ここで、ワークメモリ４６を設け、１つ前
のブロックのＹ₀を記憶させるようにすると、現在のＹ₀
（＝Ｙ_0n）と１つ前のＹ₀（＝Ｙ_0n-1）とから外挿予測
を行うことができると共に、上述のようにリミッタを加
えることも可能となる。すなわち、Ｙ₁＝（ｅ−ｆ）／
２−Ｌｉｍｉｔ（（Ｙ_0n―1−Ｙ_0n）／４）としてＹ₁を
算出することが可能となる。

【００７３】この各画像信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，
Ｇ，Ｈと、各係数５２，５３，５５，５６，５８，５９
の関係を下記に示す。

【００７４】

【数３】

【００７５】各係数５３、５６、５８、５９（合計８つ
の係数）は、一旦、バッファメモリ４２に記憶される。
そして、垂直方向変換部４３に入力し、先の画像用の第
１の変換部と同様な構成を有する画像用の第２の変換部
によって垂直方向の周波数分割が行われる。なお、垂直
方向変換部４３への入力は、垂直方向にバッファメモリ
４２をラスタースキャンすることにより行われる。

【００７６】垂直方向変換部４３では、図６に示すよう
に、垂直方向１次ウェーブレット変換装置６１、垂直方
向２次ウェーブレット変換装置６２および垂直方向３次
ウェーブレット変換装置６３（それぞれは水平方向１
次、２次、３次のウェーブレット変換装置５１，５４，
５７に相当）によって８つの係数（１つの直流係数
Ｘ₀、１つの高域１次係数のＸ₁、２つの高域２次係数Ｘ
₂₀，Ｘ₂₁、４つの最高次係数Ｘ₃₀，Ｘ₃₁，Ｘ₃₂，Ｘ₃₃）
が生成される。

【００７７】この垂直方向の４つの種類の係数は、垂直
方向の１ライン毎に生成され、次の量子化部４４にはき
出される。このように、８×８ピクセルの画像は、図８
に示すように１６の帯域に周波数分割される。なお、バ
ッファメモリ４２は、２つのバンクから構成されるのが
望ましい。１つのバンクに書き込まれるとき、他方のバ
ンクから記憶内容をはき出すようにすれば効率的になる
ためである。

【００７８】量子化部４４では、各係数に応じて適当に
重み付けを変えて量子化する。一般的には、低次の係数
を密に、高次の係数を粗く量子化する。量子化された係
数は、可変長符号化部４５に入力され、その出現確率の
大きさに応じて符号を割り当てられる。そして、ランレ
ングス符号あるいはハフマン符号等の可変長符号により
符号化し出力される。

【００７９】一方、画像復号化装置の構成は、図９に示
すように、可変長復号化手段７１と、逆量子化手段とな
る逆量子化部７２と、ウェーブレット逆変換を行う第１
の逆変換部となる垂直方向逆変換部７３と、バッファメ
モリ７４と、ウェーブレット逆変換を行う第２の逆変換
部となる水平方向逆変換部７５とから構成される。な
お、直前のブロックの直流係数Ｙ₀，Ｘ₀を記憶させるワ
ークメモリ７６を設けるようにしても良い。

【００８０】そして、この画像復号化装置では、まず可
変長符号化された入力データを可変長復号化部７１で量
子化係数に復号する。続いて、逆量子化部７２で逆量子
化を行い係数を得て、それらを垂直方向逆変換部７３に
よって垂直方向について復号する。そして、この復号さ
れた値をバッファメモリ７４に記憶させる。

【００８１】逆量子化部７２のハード構成は、図１０に
示すようになっている。すなわち、ホストバスから量子
化スケールをロードすると共にタイミング信号となるス
トローブ信号が入力するＱ−マトリックスレジスタ部７
２ａと、ストローブ信号をストアするレジスタ７２ｂ，
７２ｂと、量子化係数を一旦ストアするレジスタ７２ｃ
と、レジスタ７２ｃからの量子化係数とＱ−マトリック
スレジスタ部７２ａからの信号とを掛け逆量子化係数を
得るかけ算器７２ｄと、その値を一旦ストアするレジス
タ７２ｅとから構成される。

【００８２】垂直方向逆変換部７３は、図１１に示すよ
うになっており、図２に示したウェーブレット逆変換装
置が多段接続される構成となっている。図１１におい
て、直流係数Ｘ₀と高域１次の係数Ｘ₁が、垂直方向３次
ウェーブレット逆変換装置８１に入力され合成されて低
域係数８２を得る。この低域係数８２と高域２次係数８
３となるＸ₂₀，Ｘ₂₁が垂直方向２次ウェーブレット逆変
換装置８４に供給され、低域係数８５を得る。

【００８３】この低域係数８５と高域３次係数８６とな
るＸ₃₀，Ｘ₃₁，Ｘ₃₂，Ｘ₃₃が垂直方向１次ウェーブレッ
ト逆変換装置８７に供給され、垂直方向の最後段の逆変
換が行われる。そして、これらによって垂直方向の周波
数合成が完成する。なお、この各ウェーブレット逆変換
装置８１，８４，８７によって、画像用の第１のウェー
ブレット逆変換装置を構成すると共にこれらの装置８
１，８４，８７によって第１のウェーブレット逆変換工
程を実施している。

【００８４】この垂直方向逆変換部７３を１つの装置で
実現させる場合の具体的なハード構成を図１２に示す。

【００８５】垂直方向逆変換部７３は、逆量子化後スト
ローブ信号を入力し各構成部を制御する制御回路部７３
ａと、低域係数７７，８０からリミッタ付きの予測値を
生成する予測値生成部７３ｂと、予測値生成部７３ｂか
らのリミッタ付の予測値と逆量子化係数とを加え合わせ
る加算部７３ｃと、その加算によって得られる高域成分
から次の低域成分を演算し、演算部出力信号ＶＡＣＭＤ
０〜ＶＡＣＭＤ７を出力する演算部７３ｄと、演算され
て得られたデータがすべて揃うと一括して蓄え、各出力
信号ＩＶＲＤ０〜ＩＶＲＤ７を出力するレジスタ部７３
ｅと、蓄えられたデータを逆変換出力ＲＭＩＮとして１
つずつはき出すセレクタ７３ｆとから構成される。

【００８６】なお、予測値生成部７３ｂに点線によって
入力してくる信号は、バッファメモリ７６を設けている
場合、そのバッファメモリ７６に蓄えられていた直前ブ
ロックの直流係数Ｘ₀に対応する信号で、一方、演算部
７３ｄから出力される点線で示す信号は、次のブロック
のために使用される現ブロックの直流係数Ｘ₀に対応す
る信号となっている。

【００８７】演算部７３ｄは、８個の累和器９０〜９７
により構成され、加算器７３ｃによって得られた演算部
入力信号ＶＡＣＭＩＮが各累和器９０〜９７に供給され
る。累和器９０は、ＡＮＤ回路９０ａと、加算器９０ｂ
と、レジスタ９０ｃとから構成される。累和器９１は、
ＡＮＤ回路９１ａと、加減算器９１ｂと、レジスタ９１
ｃとから構成される。累和器９２〜９７は、累和器９１
と同様な構成となっている。そして、各累和器９０〜９
７は、初期化信号ＶＡＩＮＩＴ、どの累和器９０〜９７
をアクティブにするかを選択する累和器選択信号ＶＡＲ
ＳＴＢ、減算を行わせる累和器９０〜９７を選択する減
算選択信号ＶＡＳＵＢによって制御される。

【００８８】初期化信号ＶＡＩＮＩＴがアクティブとな
ると、各累和器９０〜９７は、過去の累和値を放棄し
て、演算部入力信号ＶＡＣＭＩＮのデータを直接レジス
タ９０ｃ〜９７ｃにストアする。累和器選択信号ＶＡＲ
ＳＴＢがアクティブになると、対応する累和器９０〜９
７のレジスタ９０ｃ〜９７ｃを更新し、累和を実行す
る。また、減算選択信号ＶＡＳＵＢをアクティブにする
ことで、対応する累和器９１〜９７の加減算器９１ｂ〜
９７ｂに減算を行わせる。なお、累和器９０は、加算器
９０ｂを有しており、加算のみを実行する。

【００８９】このように、各累和器９０〜９７は、アク
ティブを意味する初期化信号ＶＡＩＮＩＴ“１”によっ
てＡＮＤ回路９０ａ〜９７ａが零となり、演算部入力信
号ＶＡＣＭＩＮのデータをレジスタ９０ｃ〜９７ｃへス
トアする。その後は、初期化信号ＶＡＩＮＩＴが“０”
となり、レジスタ９０ｃ〜９７ｃの値を加算器９０ｂや
加減算器９１ｂ〜９７ｂへ伝え、減算選択信号ＶＡＳＵ
Ｂによって演算部入力信号ＶＡＣＭＩＮから減算した
り、加算したりする。

【００９０】次に、この垂直方向逆変換部７３で行われ
るプロセスを図１４から図１６に示す表に基づいて説明
する。なお、各表に示すサイクル数は、８個の逆量子化
係数Ｃ₀，Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃，Ｃ₄，Ｃ₅，Ｃ₆，Ｃ₇が１サイ
クル毎に投入された場合（可変長復号化部７１からの量
子化係数は、最速で１サイクル毎に出力される）で、表
示されていない奇数番号のサイクルはウェイト・サイク
ルである。実際には、２サイクル以上のウェイト・サイ
クルが入るケースが多く存在する。また、各表におい
て、演算部入力信号が逆量子化係数に対して８倍したも
のを利用しているのは、固定小数点で演算しているた
め、最初にげたをはかせて演算精度を保つためであり、
最後に１／８とされ元に戻される。

【００９１】最初、初期化信号ＶＡＩＮＩＴは“１”
で、各累和器９０〜９７の過去の累和値が放棄される。
また、累和器選択信号ＶＡＲＳＴＢが“１１１１１１１
１”ですべての累和器９０〜９７がアクティブとされ、
演算選択信号ＶＡＲＳＴＢが“０００００００”ですべ
ての加減算器９１ｂ〜９７ｂが加算状態となる。このよ
うな状態で逆量子化係数のうち直流係数Ｃ₀（＝Ｘ₀）が
入力されてくる。このとき、予測は行われないので、予
測値は「０」となり、演算部入力信号ＶＡＣＭＩＮはＤ
₀＝８×Ｃ₀となる。このＤ₀が各レジスタ９０ｃ〜９７
ｃにストアされる。演算部出力信号はまだ生じていない
ので、無しであり、このため、レジスタ出力もすべて無
しとなる。

【００９２】次のサイクル２で高域１次係数Ｃ₁（＝
Ｘ₁）が入力する。このとき、ワークメモリ７６が無い
ときは、予測は行われず予測値は「０」となる。なお、
ワークメモリが存在するときについては、次からのステ
ップと同様となるので、説明は省略する。予測値が
「０」なので演算部入力信号ＶＡＣＭＩＮは、Ｄ₁＝８
×Ｃ₁となる。

【００９３】一方、初期化信号ＶＡＩＮＩＴは“０”
で、帰還される演算部出力信号ＶＡＣＭＤが加算器９０
ｂや加減算器９１ｂ〜９７ｂにそのまま入力するように
なる。また、累和器選択信号ＶＡＲＳＴＢはすべてアク
ティブであり、各累和器９０〜９７は動作状態となる。
さらに、減算選択信号ＶＡＳＵＢは“１１１１０００”
となり、上から３つの加減算器９１ｂ〜９３ｂが加算
で、残りの４つの加減算器９４ｂ〜９７ｂが減算を行
う。なお、加算器９０ｂは常に加算のみを行う。

【００９４】このような状態のため、演算部７３ｄは、
各レジスタ９０ｃ〜９７ｃの各値Ｄ０と演算部入力信号
となるＤ１とから、累和器９０〜９３はＤａ＝Ｄ₀＋Ｄ₁
の加算を行い、累和器９４〜９７はＤｂ＝Ｄ₀−Ｄ₁の減
算を行う。ここでＤａとＤｂは、低域係数８２に相当
し、水平方向で言えば、低域係数５５（＝ｅ，ｆ）に相
当する。そして、レジスタ９０ｃ〜９３ｃは、値Ｄａ
を、レジスタ９４ｃ〜９７ｃは、値Ｄｂをストアする。

【００９５】次のサイクル４では、高域２次係数８３の
１つであるＣ₂（＝Ｘ₂₀）が入力する。予測値生成部７
３ｂは、４つの演算部出力信号のＤａ，Ｄｂから適宜な
２つのＤａ，Ｄｂを選択し、リミッタ付きの予測値とし
てＰ₀＝Ｌｉｍｉｔ（（Ｄａ−Ｄｂ）／４）を得る。こ
れによって両信号が加算部７３ｃによって加算され、演
算部入力信号ＶＡＣＭＩＮがＤ₂＝８×Ｃ₂＋Ｐ₀とな
る。なお、フィードバックされる演算部出力信号Ｄａ，
Ｄｂが既に８倍されているので、予測値Ｐ₀には８をか
ける必要がない。

【００９６】このとき、初期化信号ＶＡＩＮＩＴは
“０”で、帰還される演算部出力信号ＶＡＣＭＤが加算
器９０ｂや加減算器９１ｂ〜９７ｂにそのまま入力する
ようになる。また、累和器選択信号ＶＡＲＳＴＢは“０
０００１１１１”となっており、累和器９０〜９３はア
クティブで、累和器９４〜９７は非動作状態となり、レ
ジスタ９４ｃ〜９７ｃは更新されない。また、減算選択
信号ＶＡＳＵＢは“００００１１０”となり、加算器９
０ｂと加減算器９１ｂは加算をし、加減算器９２ｂ，９
３ｂは減算処理をする。なお、加減算器９４ｂ〜９７ｂ
には加算処理信号“０”が加えられるが、累和器９４〜
９７がアクティブとならないため、加算処理は行われな
い。

【００９７】演算部７３ｄはこのような状態であるた
め、累和器９０，９１が演算部出力信号Ｄａと演算部入
力信号Ｄ₂とを加えて、その後、値Ｄｃ（＝Ｄａ＋Ｄ₂）
をレジスタ９０ｃ，９１ｃにストアする。一方、累和器
９２，９３は減算処理の値（Ｄｄ＝Ｄａ−Ｄ₂）をレジ
スタ９２ｃ，９３ｃにストアする。これは、低域係数８
５の一つに相当すると共に先に示した水平方向の値で言
えば、Ｄｃが低域係数ａに相当し、Ｄｄが低域係数ｂに
相当する。

【００９８】次に、もう１つの高域２次係数Ｃ₃（＝Ｘ
₂₁）が入力する。予測値生成部７３ｂは、その中にレジ
スタを有しており、前ステップにおける演算部出力信号
のＤａ，Ｄｂを保有している。そして、新たな演算部出
力信号としてのＤｃ，Ｄｄを使用せず、先の演算部出力
信号のＤａ，Ｄｂからリミッタ付きの予測値としてＰ₁
＝Ｌｉｍｉｔ（（Ｄａ−Ｄｅ）／４）を得る。なお、こ
の値Ｐ₁は、先程の予測値Ｐ₀と同一の値となっている。
この両信号を加算部７３ｃで加算し、演算部入力信号Ｖ
ＡＣＭＩＮとしてＤ₃＝８×Ｃ₃＋Ｐ₁を得る。

【００９９】このとき、初期化信号ＶＡＩＮＩＴは
“０”で、先程と同様となっている。一方、累和器選択
信号ＶＡＲＳＴＢは“１１１１００００”となってお
り、累和器９０〜９３は非動作状態で、累和器９４〜９
７がアクティブとなる。また、減算選択信号ＶＡＳＵＢ
は、“１１０００００”で、加減算器９６ｂ，９７ｂの
みが減算処理を行う。そして、加減算器９４ｂ，９５ｂ
が加算処理を行う。なお、加算器９０ｂおよび加減算器
９１ｂ〜９３ｂは、累和器９０〜９３がアクティブでな
いため加算処理を行わない。

【０１００】演算部７３ｄは、これらの制御信号により
上述の状態となっており、演算部入力信号として値Ｄ₃
が入ってくると、累和器９４，９５は、先にストアされ
ていた値Ｄｂを加える加算処理し、値Ｄｅ（＝Ｄｂ＋Ｄ
₃）をレジスタ９４ｃ，９５ｃにストアする。一方、累
和器９６，９７は、減算処理をし、値Ｄｆ（＝Ｄｂ−Ｄ
₃）をレジスタ９６ｃ，９７ｃにストアする。なお、レ
ジスタ９０ｃ，９１ｃには、値Ｄｃが、レジスタ９２
ｃ，９３ｃには値Ｄｄがそのままストアされている。各
値Ｄｅ，Ｄｆは低域係数８５に相当すると共に、先に示
した水平方向の値で言えば各低域係数ｃ，ｄに相当す
る。

【０１０１】次のサイクル８では、高域３次係数８６の
１つであるＣ₄（＝Ｘ₃₀）が入力する。予測値生成部７
３ｂは、演算部出力信号のＤｃ，Ｄｄからリミッタ付き
の予測値としてＰ₂＝Ｌｉｍｉｔ（（Ｄｃ−Ｄｄ）／
４）を得る。そして、加算部７３ｃは、両信号を加算し
て演算部入力信号ＶＡＣＭＩＮとして値Ｄ₄＝８×Ｃ₄＋
Ｐ₂を得る。このとき、累和器選択信号ＶＡＲＳＴＢは
“００００００１１”となっており、累和器９０，９１
がアクティブとなり、累和器９２〜９７が非アクティブ
となっている。また、減算選択信号ＶＡＳＵＢは“００
００００１”となっているので、加算器９０ｂは加算処
理をし、加減算器９１ｂは減算処理をする。なお、加減
算器９２ｂ〜９７ｂは、累和器９２〜９７が非アクティ
ブのため処理動作を行わない。

【０１０２】このような演算部７３ｄに演算部入力信号
ＶＡＣＭＩＮとして値Ｄ₄が入力すると、加算器９０ｂ
は、値Ｄ₄とレジスタ９０ｃから取り出した演算部出力
信号Ｄｃとを加算してレジスタ９０ｃにＤｇ＝Ｄｃ＋Ｄ
₄をストアする。また、加減算器９１ｂは、Ｄｈ＝Ｄｃ
−Ｄ₄の値をレジスタ９１ｃにストアする。この値Ｄｇ
は画像信号Ａの値となり、値Ｄｈは画像信号Ｂの値とな
る。

【０１０３】次に、高域３次係数８６の１つであるＣ₅
（＝Ｘ₃₁）が入力すると予測値Ｐ₃＝Ｌｉｍｉｔ（（Ｄ
ｃ−Ｄｅ／８）が得られ、演算部入力信号としてＤ₅＝
８×Ｃ₅＋Ｐ₃が演算部７３ｄに入力することとなる。こ
の結果、累和器９２のレジスタ９２ｃにＤｉ＝Ｄｄ＋Ｄ
₅がストアされ、累和器９３のレジスタ９３ｃにＤｊ＝
Ｄｄ−Ｄ₅をストアする。この値Ｄｉは画像信号Ｃの値
で、値Ｄｊは画像信号Ｄの値となる。なお、予測値Ｐ₃
を得るとき、値Ｄｃは、演算部出力信号ＶＡＣＭＤ中に
ないため、予測値生成部７３ｂ中のレジスタに保管され
ている１ステップ前の値Ｄｃを利用している。同様な状
況が次に述べるサイクル１２，１４でも生じ、同様な処
理を行っている。

【０１０４】次に、高域３次係数８６の１つであるＣ₆
（＝Ｘ₃₂）が入力し、図１５に示すＤｋ＝Ｄｅ＋Ｄ₆が
累和器９４のレジスタ９４ｃにストアされ、Ｄｌ＝Ｄｅ
−Ｄ₆が累和器９５のレジスタ９５ｃにストアされる。
次に、最後の高域３次係数８６であるＣ₇（＝Ｘ₃₃）が
入力すると、図１５および図１６に示すＤｍ＝Ｄｆ＋Ｄ
₇が累和器９６のレジスタ９６ｃにストアされ、Ｄｎ＝
Ｄｆ−Ｄ₇が累和器９７のレジスタ９７ｃにストアされ
る。以上により、所定ブロックの画像信号のすべての垂
直方向の値が各レジスタ９０ｃ〜９７ｃにストアされた
こととなる。

【０１０５】この後、次のブロックの直流係数Ｃ₀（＝
Ｘ₀）が入力する。このとき、制御回路部７３ａからの
制御によって各レジスタ９０ｃ〜９７ｃの各値がレジス
タ部７３ｅへ転送される。一方、演算部７３ｄは初期化
信号ＶＡＩＮＩＴが“１”となることによって初期化さ
れる。このため、各レジスタ９０ｃ〜９７ｃには、最初
のサイクル（＝０サイクル）と同様に値Ｄ₀がストアさ
れる。

【０１０６】次に、高域１次係数Ｃ₁（＝Ｘ₁）が入力す
ると、先に示したサイクル２の場合と同様にレジスタ９
０ｃ〜９３ｃには値Ｄａが、レジスタ９４ｃから９７ｃ
には値Ｄｂがストアされる。なお、このとき、セレクタ
７３ｆが制御回路部７３ａの制御を受けて逆変換出力Ｒ
ＭＩＮとして値Ｄｇを出力する。その後、各サイクルで
次々とセレクタ７３ｆが逆変換出力ＲＭＩＮを出力して
いく。すなわち、Ｄｈ→Ｄｉ→Ｄｊ→Ｄｋ→Ｄｌ→Ｄｍ
→Ｄｎと順に出力していく。

【０１０７】垂直方向逆変換部７３で変換された信号
は、バッファメモリ７４に一旦保存される。このバッフ
ァメモリ７４は、バッファメモリ４２と同様に転置メモ
リとなっていると共に２バンク構成となっている。具体
的には、一方のバンクを例えば横方向に書き込み、もう
一方のバンクを縦方向に読み出していく。そして、読み
出された信号は、水平方向逆変換部７５に入力し、先の
画像用の第１の逆変換部と同様な構成を有するウェーブ
レット逆変換を行う画像用の第２の逆変換部で水平方向
の周波数合成が行われる。

【０１０８】水平方向逆変換部７５は、図１１に示す構
成と同様な構成となっている。すなわち、垂直方向３次
ウェーブレット逆変換装置８１に相当する部分に水平方
向３次ウェーブレット逆変換装置が配置され、垂直方向
２次ウェーブレット逆変換装置８４に相当する部分に水
平方向２次ウェーブレット逆変換装置が配置され、垂直
方向１次ウェーブレット逆変換装置８７に相当する部分
に水平方向１次ウェーブレット逆変換装置が配置される
ものとなっている。また、水平方向逆変換部７５を１つ
の装置で実施させる場合も図１２に示す構成と同様な構
成としている。

【０１０９】そして、水平方向の直流係数Ｙ₀、高域１
次係数Ｙ₁、高域２次係数Ｙ₂₀，Ｙ₂₁、高域３次係数Ｙ
₃₀，Ｙ₃₁，Ｙ₃₂，Ｙ₃₃の８つの係数から水平方向の周波
数合成が行われ、各画像信号が出力される。

【０１１０】以上のような画像符号化装置および画像復
号化装置では、従来のウェーブレット変換および逆変換
装置と異なり、ワークメモリを少なくでき、ソフトウェ
アでの実装の場合、キャッシュのヒット率を上げること
ができ、実行速度が速くなり、ハードウェアによる実装
では、回路規模を小さくすることができる。また、エン
トロピー符号化にランレングス符号やハフマン符号、算
術符号等を用いているが、処理速度の向上等のために次
のような予測ランレングスを用いると一層好ましいもの
となる。

【０１１１】すなわち、２値のビット列を入力する際、
“０”か“１”を優勢シンボルと定め、その優勢シンボ
ルがｎ個連続すると予測する。この予測が当たったとき
は、符号語として“０”または“１”のいずれか一方を
出力し、符号化を完了する。はずれた場合は、“０”ま
たは“１”のいずれか他方を出力すると共に、その注目
系列を分割し、それぞれの分割された系列の信号状態を
上述と同様な方法で確認し符号化していく。そして、予
測が当たるか分割が所定値のビット数となるまで、同様
の分割と予測を繰り返し符号化する。

【０１１２】また、このような原理に基づく符号化に加
え、さらに改良した予測ランレングスを使用しても良
い。すなわち、予測ビット長ｎで定まるビット列を一度
に符号化せず、何段階にも分けて符号化をする。このた
め、予測ビット長ｎが大きくなっても、デコードバッフ
ァ部の容量を大きくする必要がなくなる。また、符号化
を行うに当たり、入力される信号に対する出力信号を予
め表化した符号化テーブルを設けるようにしても良い。
このようにすると、符号化の速度が向上する。

【０１１３】また、画像復号化装置では、先に示した予
測ランレングスおよび改良した予測ランレングスとは、
逆のアルゴリズムを使用して復号するようにしても良
い。このようにすると、復号速度を速くできると共にデ
コードバッファ部の容量を小さくできるものとなる。

【０１１４】一般に、ウェーブレット変換は、ＤＣＴと
は異なり変換後の係数に若干の相関性が残っている。先
に本発明者が発明した特願平８−５０６３４を使用した
技術では、この相関性を除去するために画像全体を図２
２と同様に１０の帯域に分割後、係数内の相関を考慮し
てスキャンを行い、直前の係数値による条件付きエント
ロピー符号化を行うようにしている。一方、本発明のよ
うにワークメモリを削減するため、８×８ピクセル程度
のブロック分割を行う場合、係数間の相関を考慮したス
キャンは難しく、相関性の除去が困難となり効率の低下
を招く恐れがある。しかし、上述の実施の形態では、帯
域分割数を図８に示すように１６と拡大し、各係数を極
力無相関化するようにしているため、効率の低下を生じ
ない。

【０１１５】また、本発明者が先に出願した改良型ハー
ル変換では、低次係数から高次係数を予測することでハ
ール変換に対して大幅に効率を向上させているが、係次
係数の言わば過去と未来の両方向からの予測（＝内挿予
測）を行っているため、多くのワークメモリを必要とし
ている。これに対して、上述の実施の形態のウェーブレ
ット変換装置および逆変換装置並びにそれらの装置を利
用した画像符号化装置および画像復号化装置等では、ワ
ークメモリを大幅に削減している。

【０１１６】このワークメモリの削減のために、上述し
たように、上述の実施の形態では８×８ピクセル程度の
ブロックに分割して信号処理を行っている。このブロッ
クの大きさは、８×８ピクセル以外に１６×１６ピクセ
ル等他の大きさの正方形のブロックとしたり、長方形等
の他の形状のブロックとしても良い。このブロック処理
を行うに当たりブロック間にまたがる予測は、内挿予測
（＝両方向予測）ではなく、過去からのみの予測となる
外挿予測（＝片方向予測）としている。

【０１１７】予測を片方向とすると、予測値が大きく外
れるケースが生じる。しかし、予測の目的は、低周波に
おけるブロック歪みの低減であり、この場合、予測値は
通常はあまり大きな値にはならない。そこで、予測値に
適当なリミッタをかけることで、ブロック歪みの低減効
果を維持しながら予測はずれによる歪みを除去してい
る。

【０１１８】このリミッタは、図１７（Ａ）に示すよう
に、入力が所定値以上また所定値以下となると出力が一
定の値Ｚ₁，−Ｚ₁となるものとなっている。しかし、こ
のリミッタとしては、図１７（Ｂ）に示すように、入力
が所定値を越えてされに大きくなるか、小さくなると、
その出力が「０」に近づいているものとして良い。この
ようにすると、絵柄が大きく動くようなときには、予測
そのものが意味をなさなくなることが多く、好ましいも
のとなる場合が多くなる。すなわち、急激な画像変化が
生じているときは、予測値が大きくなるが、そのような
ときは、下手に予測値による補正をかけるよりも、補正
値をかけないそのままの値とした方が良い値となること
が多いためである。

【０１１９】また、入力信号に画像の色信号が含まれる
場合、水平および垂直方向の最高次係数Ｙ₃₀，Ｙ₃₁，Ｙ
₃₂，Ｙ₃₃，Ｘ₃₀，Ｘ₃₁，Ｘ₃₂，Ｘ₃₃を伝送しないことで
間引きを行うようにできる。この場合、画像復号化装置
側では、本発明のウェーブレット逆変換処理により色信
号の補間（内挿）を行うことができ、特別な補間処理を
不要とすることができる。

【０１２０】なお、上述の各実施の形態は、本発明の好
適な実施の形態の例であるが、これに限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々
変形実施可能である。例えば、内挿予測（両方向予測）
については、誤差が少なくなることから、リミッタは必
ずしも必要でない。すなわち、式（６）（７）のリミッ
タは必ずしも必要ではない。

【０１２１】また、上述した各実施の形態では、低次係
数より高次係数の予測値を生成していたが、高次係数の
抽出手段にその機能を取り込んでも良い。例えば、低次
係数抽出のための低域通過フィルタに下記の式（９）に
示す伝達関数Ｈ₅によるフィルタを用い高次係数抽出の
ための高域通過フィルタに式（１０）に示す伝達関数Ｈ
₆によるフィルタを用いても同様の効果がある。

【０１２２】

【数４】

【０１２３】また、低域通過フィルタ１２にＨａａｒ基
底ではなく、下記の式（１１）に示す伝達関数Ｈ₀と
し、一方、高域通過フィルタ１３にＨａａｒ基底ではな
く下記の式（１２）に示す伝達関数Ｈ₁としても良い。

【０１２４】

【数５】

【０１２５】さらに、図１２〜図１６に示す垂直方向逆
変換部７３およびそれを同様な構成の水平方向逆変換部
７５については、ブロックに分割しないウェーブレット
逆変換装置および画像復号化装置にも適用することがで
きる。

【０１２６】また、処理する信号がカラー画像信号のと
きは、カラーのＹ成分，Ｕ成分，Ｖ成分について各々本
発明を適用するようにして処理するのが好ましい。すな
わちエンコーダでＲＧＢ成分をＹＵＶ成分に変換し、そ
のＹＵＶ成分に本発明を適用し、デコーダの最後の部分
でＹＵＶ成分をＲＧＢ成分に変換させるようにする。

【０１２７】このようなカラー画像の処理に当たって
は、バッファメモリ７４への書き込み、読み出しを図１
８に示すような方法で行う。すなわち、書き込み時は、
図１８（Ａ）のように、Ｙブロック，Ｕブロック，Ｖブ
ロックのデータが順番に書き込まれる。このときのアド
レスのインクリメントを通常のカウントアップとする。
一方、読み出しは、最後の処理として行われるＹＵＶか
らＲＧＢへの変換の都合上、図１８（Ｂ）に示すよう
に、ＹＵＶの各ブロックのデータが８−４−４の割合で
マルチプレックスされて読み出される。したがって、ア
ドレスのインクリメントは、行アドレス先行のアドレッ
シングとなる。なお、書き込みがバンク０で行われてい
るときは、バンク１は読み出しが行われている。また、
バッファメモリ４２でも同様な方法が採用される。

【０１２８】上述の各実施の形態では、水平方向および
垂直方向の両方向のブロック分割に対し、常に外挿予測
と内挿予測を使用しているが、水平方向のブロック分割
のみ、水平方向および垂直方向の両方向についてブロッ
ク間にまたがるときに外挿予測を、それ以外は内挿予測
をそれぞれ使用し、垂直方向のブロック分割では、水平
方向の最低次係数（＝Ｙ１）のみ垂直方向のブロック間
演算、すなわち外挿予測を行い、その他は単純なハール
変換を用いるようにしても良い。また、垂直方向のブロ
ック分割では、すべて単純なハール変換としても良い。
さらに、逆に水平方向のブロック間では単純なハール変
換を用い、垂直方向に対して本発明の内挿、外挿の各予
測を使用するようにしても良い。

【０１２９】また、上述の実施の形態では、符号化に当
たり、まず水平方向の変換を行い、次に垂直方向の変換
を行うようにし、復号化に当たってはまず垂直方向の逆
変換を行い、次に水平方向の逆変換を行っているが、符
号化の際、まず垂直方向の変換を行い、次に水平方向の
変換を行うようにしても良い。その場合、復号化を行う
ときは、まず水平方向の逆変換を行い次に垂直方向の逆
変換をするようにする。

【０１３０】さらに、本発明の復号化工程を、処理手順
化したプログラムとし、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュー
タが読み取り可能な記録媒体に記録するようにしても良
い。加えて、符号化工程についても、同様にプログラム
化し、同種の記録媒体に記録しても良い。また、プログ
ラム化された復号化工程や符号化工程を、通信手段によ
って使用者に配信したり、そのプログラムを保存してい
るホストから、使用者がダウンロードするようにしても
良い。

【０１３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る画像
符号化装置およびその方法は、低次係数から高次係数の
予測値を生成し、その予測値を高次係数から差し引いて
いる。一方、本発明に係る画像復号化装置およびその方
法は、合成時に同様の予測値を高次係数に加えている。
このため、高次係数の電力を低減し、ひいては高次係数
のエントロピーを大幅に低減させ、符号化効率を向上さ
せることができると共に画像の高周波領域においては、
高次係数が量子化等により失われたとしても、予測値の
働きによりそれらを補償し、符号化信号の再生度が向上
する。

【０１３２】そして、予測値を生成するために、外挿予
測と内挿予測とを適宜使用しているため、画像全体では
なく、分割された画像の符号化や復号化にも適用できる
こととなる。画像を分割してブロック単位に処理できる
ようになると、必要となるワークメモリが小さくなり、
ソフトウェアによる実装では、キャッシュのヒット率が
向上し、実行速度が速くなる。また、ハードウェアによ
る実装では、回路規模が小さくなり、小型化や低価格を
達成できる。

【０１３３】また、外挿予測の際、その予測値に上限と
下限を設定することによって、予測エラーを小さくでき
るので、画像を効率的に符号化できると共に復号化に際
し、ブロック状またはモザイク上の歪みを大幅に低減さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウェーブレット変換装置の実施の形態
を示すブロック図である。

【図２】本発明のウェーブレット逆変換装置の実施の形
態を示すブロック図である。

【図３】本発明による高次係数の予測値生成原理を示す
説明図で、（Ａ）は内挿予測（両方向予測）を示す図
で、（Ｂ）は外挿予測（片方向予測）を示す図である。

【図４】本発明のウェーブレット変換装置を用いた画像
符号化装置の構成を示すブロック図である。

【図５】図４の画像符号化装置に用いられる水平方向変
換部の構成を示すブロック図である。

【図６】図４の画像符号化装置に用いられる垂直方向変
換部の構成を示すブロック図である。

【図７】図４の画像符号化装置に用いられる水平方向変
換部での変換を説明するための図である。

【図８】図４の画像符号化装置に用いられる垂直方向変
換部での変換を説明するための図である。

【図９】本発明のウェーブレット逆変換装置を用いた画
像復号化装置の構成を示すブロック図である。

【図１０】図９の画像復号化装置に用いられる逆量子化
部の構成を示すブロック図である。

【図１１】図９の画像復号化装置に用いられる垂直方向
逆変換部の構成を示すブロック図である。

【図１２】図９の画像復号化装置に用いられる垂直方向
逆変換部を１つの装置で構成する場合の具体的な構成を
示すブロック図である。

【図１３】図１２の垂直方向逆変換部に使用される演算
部の構成を示すブロック図である。

【図１４】図１２の垂直方向逆変換部による垂直方向逆
変換演算プロセスを説明するための図で、サイクル０か
らサイクル６（＝最初の４ステップ）の各信号を表にし
た図である。

【図１５】図１２の垂直方向逆変換部による垂直方向逆
変換演算プロセスを説明するための図で、サイクル８か
らサイクル１４（＝次の４ステップ）の各信号を表にし
た図である。

【図１６】図１２の垂直方向逆変換部による垂直方向逆
変換演算プロセスを説明するための図で、サイクル１６
からサイクル２２（＝その次の４ステップ）の各信号を
表にした図である。

【図１７】本発明の画像符号化装置および復号化装置に
用いられるリミッタの機能を説明するための図で、
（Ａ）はリミッタによって出力が上限や下限にはりつく
場合を示し、（Ｂ）は入力信号が大きくなると出力信号
が所定値から再度「０」に近づいていく場合を示してい
る。

【図１８】カラー画像信号を処理する場合のバッファメ
モリへの書き込み、読み出しの方法を説明するための図
で、（Ａ）は書き込み時のアドレッシングを示し、
（Ｂ）は読み出し時のアドレッシングを示している。

【図１９】従来のＤＣＴによる直交変換符号化方法を示
すブロック図である

【図２０】従来のウェーブレット変換装置を示すブロッ
ク図である。

【図２１】従来のウェーブレット逆変換装置を示すブロ
ック図である。

【図２２】従来のウェーブレット変換装置による画像分
割を示す図である。

【図２３】本発明の発明者が先に出願した発明による高
次係数の予測値生成原理を示す説明図である。

【符号の説明】

１１入力端子１２低域通過フィルタ（低域成分抽出手段）１３高域通過フィルタ（高域成分抽出手段）１４選択器１６予測値生成フィルタ（予測値生成手段）１７レジスタ１８減算器（減算手段）１９低次係数出力端子２０高次係数出力端子２１低次係数入力端子２２高次係数入力端子２３予測値生成フィルタ（予測値生成手段）２５レジスタ２６分離器２８低域通過フィルタ（低域成分復元手段）２９高域通過フィルタ（高域成分復元手段）３０加算器（合成手段）３１信号出力端子４１水平方向変換部（第１の変換部）４２バッファメモリ４３垂直方向変換部（第２の変換部）４４量子化部（量子化手段）４５可変長符号化手段７１可変長復号化手段７２逆量子化部（逆量子化手段）７３垂直方向逆変換部（第１の逆変換部）７３ａ制御回路部７３ｂ予測値生成部７３ｃ加算部７３ｄレジスタ部７３ｅセレクタ７４バッファメモリ７５水平方向逆変換部（第２の逆変換部）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力される画像信号から低域成分を抽出
する低域成分抽出手段と、上記画像信号から高域成分を
抽出する高域成分抽出手段とを備える画像符号化装置に
おいて、高域成分を予測する予測値を生成する予測値生
成手段と、上記予測値を上記高域成分から減じる減算手
段とを設け、この減算手段によって新高域成分を得、こ
の新高域成分を出力すると共に上記予測値生成手段は、
過去からのみの外挿予測と過去および未来からの内挿予
測とを適宜使用して上記予測値を生成することを特徴と
する画像符号化装置。
【請求項２】前記画像信号を所定のブロックに分割
し、前記予測値生成のための予測がブロック間にまたが
る場合、前記外挿予測を行い、ブロック間にまたがらな
い場合、前記内挿予測を行い、かつ外挿予測による前記
予測値に上限および下限を設定することを特徴とする請
求項１記載の画像符号化装置。
【請求項３】入力される画像信号から低域成分を抽出
する低域成分抽出工程と、上記画像信号から高域成分を
抽出する高域成分抽出工程とを備える画像符号化方法に
おいて、高域成分を予測する予測値を生成する予測値生
成工程と、上記予測値を上記高域成分から減じる減算工
程とを設け、この減算工程によって新高域成分を得、こ
の新高域成分を出力すると共に上記予測値生成工程で
は、過去からのみの外挿予測と過去および未来からの内
挿予測とを適宜使用して上記予測値を生成することを特
徴とする画像符号化方法。
【請求項４】前記画像信号を所定のブロックに分割
し、前記予測値生成のための予測がブロック間にまたが
る場合、前記外挿予測を行い、ブロック間にまたがらな
い場合、前記内挿予測を行い、かつ外挿予測による前記
予測値に上限および下限を設定することを特徴とする請
求項３記載の画像符号化方法。
【請求項５】ウェーブレット変換によって抽出された
画像信号の低域成分を入力し復元する低域成分復元手段
と、ウェーブレット変換により抽出された画像信号の高
域成分を入力し復元する高域成分復元手段とを備える画
像復号化装置において、高域成分を予測する予測値を上
記低域成分から生成する予測値生成手段と、この予測値
を高域成分に加算し新高域成分を得る加算手段と、上記
低域成分と上記新高域成分を合成する合成手段とを備
え、上記予測値生成手段は、過去からのみの外挿予測と
過去および未来からの内挿予測とを適宜使用して上記予
測値を生成することを特徴とする画像復号化装置。
【請求項６】入力信号を所定のブロックに分割された
ものとし、前記予測値生成のための予測がブロック間に
またがる場合、前記外挿予測を行い、ブロック間にまた
がらない場合、前記内挿予測を行い、かつ外挿予測によ
る前記予測値に上限および下限を設定することを特徴と
する請求項５記載の画像復号化装置。
【請求項７】ウェーブレット変換によって抽出された
画像信号の低域成分を入力し復元する低域成分復元工程
と、ウェーブレット変換により抽出された画像信号の高
域成分を入力し復元する高域成分復元工程とを備える画
像復号化方法において、高域成分を予測する予測値を上
記低域成分から生成する予測値生成工程と、この予測値
を高域成分に加算し新高域成分を得る加算工程と、上記
低域成分と上記新高域成分を合成する合成工程とを備
え、上記予測値生成工程は、外挿予測と内挿予測とを適
宜使用して上記予測値を生成することを特徴とする画像
復号化方法。
【請求項８】入力信号を所定のブロックに分割された
ものとし、前記予測値生成のための予測がブロック間に
またがる場合、前記外挿予測を行い、ブロック間にまた
がらない場合、前記内挿予測を行い、かつ外挿予測によ
る前記予測値に上限および下限を設定することを特徴と
する請求項７記載の画像復号化方法。
【請求項９】画像信号を所定数の画素からなるブロッ
クに分割し、その分割された画像信号の垂直方向と水平
方向のいずれか一方の信号をウェーブレット変換する第
１の変換部と、この第１の変換部により抽出された低域
成分と高域成分の各係数を一旦メモリするバッファメモ
リと、このバッファメモリから読み出した上記分割され
た画像信号の垂直方向と水平方向のいずれか他方の信号
をウェーブレット変換する第２の変換部と、この第２の
変換部により得られた係数を量子化する量子化手段と、
量子化された係数をその出現確率の大きさに応じて符号
を割り当て可変長符号化する可変長符号化手段とを備え
る画像符号化装置において、上記第１および第２の変換
部の少なくとも一方の変換部は、入力される画像信号か
ら低域成分を抽出する低域成分抽出手段と、上記画像信
号から高域成分を抽出する高域成分抽出手段と、高域成
分を予測する予測値を生成する予測値生成手段と、上記
予測値を上記高域成分から減じる減算手段とを有し、こ
の減算手段によって新高域成分を得、この新高域成分を
出力すると共に上記予測値生成手段は、過去からのみの
外挿予測と過去および未来からの内挿予測とを適宜使用
して上記予測値を生成することを特徴とする画像符号化
装置。
【請求項１０】入力信号を、所定数の画素からなるブ
ロックに分割され可変長符号化された画像信号とし、そ
の画像信号を可変長復号する可変長復号化手段と、可変
長復号された信号を逆量子化する逆量子化手段と、逆量
子化された信号でかつ上記画像信号の垂直方向と水平方
向のいずれか一方の信号をウェーブレット逆変換する第
１の逆変換部と、その逆変換された信号を一旦メモリす
るバッファメモリと、このバッファメモリから読み出し
た上記分割された画像信号のいずれか他方向の信号をウ
ェーブレット逆変換する第２の逆変換部とを備える画像
復号化装置において、上記第１および第２の逆変換部の
少なくとも一方の逆変換部は、上記画像信号の高域成分
を予測する予測値を上記画像信号の低域成分から生成す
る予測値生成部と、この予測値を逆量子化された値に加
算し新高域成分を得る加算部と、上記低域成分と上記新
高域成分とを利用して上記画像信号の対象となる方向の
値を復号する演算部とを有することを特徴とする画像復
号化装置。
【請求項１１】前記予測値生成部は、前記予測値生成
のための予測がブロック間にまたがる場合、過去からの
みの外挿予測を行い、ブロック間にまたがらない場合、
未来と過去の両方からの内挿予測を行い、上記外挿予測
による前記予測値に上限および下限を設定することを特
徴とする請求項１０記載の画像復号化装置。
【請求項１２】前記少なくとも一方の逆変換部は、前
記演算部で得られる同一所定ブロック内の信号をすべて
ストアするレジスタ部と、このレジスタ部内の各信号を
順次出力するセレクタとを備えることを特徴とする請求
項１０または１１記載の画像復号化装置。
【請求項１３】前記予測値生成部は、前記演算部から
出力される上記低域成分をストアするレジスタを有する
ことを特徴とする請求項１０、１１または１２記載の画
像復号化装置。