JP2008271039A - 画像符号化装置及び画像復号化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮時の画質劣化を抑え、かつ、画像データの圧縮率を向上させる。
【解決手段】画像データを複数画素から構成されるブロックに分割してブロックデータを生成するブロック分割部１０４と、前記ブロックデータを離散コサイン変換してＤＣＴ係数を生成するＤＣＴ部１０６と、前記ブロックデータを解析して特徴データを生成する特徴解析部１０８と、前記ブロックデータ及び前記特徴データを参照して量子化マトリクスを生成する量子化パラメータ生成部１１０と、前記量子化マトリクスを用いて前記ＤＣＴ係数を量子化し、量子化データを生成する量子化部１１２と、前記量子化データを可変長符号化して可変長符号化データを生成する可変長符号化部１１４と、を備えた画像符号化装置１００。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像符号化装置及び画像復号化装置に関し、特に、画像の特徴に応じて画像データを量子化することによって圧縮符号化する画像符号化装置及び該画像符号化装置によって符号化された符号化データを復号化する画像復号化装置に関する。

従来、静止画や動画等の画像データを効率よく圧縮符号化するための符号化方式として、ブロックＤＣＴ（離散コサイン変換）符号化等のブロック符号化方式が知られている。

このようなブロック符号化方式による画像データの圧縮／伸張の際には、圧縮率が高くなるほどブロック歪が発生し易い。このブロック歪は、ブロック内の閉じた空間で変換を行っており、ブロック境界を越えた相関を考慮していないため、隣接ブロックとの境界部分で連続性が保存できず、再生データ値のずれが歪として知覚されることによるものである。また、圧縮率を上げようとして高周波成分を削除すると、隣接ブロックとの境界部分で連続性が保存できず、同様にブロック歪が発生する。このようなブロック歪は、一種の規則性を有するため、一般のランダム雑音に比べて知覚されやすく、圧縮時の画質劣化の大きな要因となっている。

このような圧縮時の画質劣化に対応するために、特許文献１には、原画像データ及びＤＣＴの結果からブロックの特徴を解析し、それに応じて予め決められた複数の量子化マトリクスの中から最適なものを選択して量子化を行う方法が開示されている。

しかし、この方法では、量子化マトリクスは予め決められており、動的に変化させることはできない。また、ブロック毎の量子化マトリクスを数多く用意したとしても、それ自体を符号化するのに符号量を要してしまい、圧縮率の向上を図れなくなる。

この問題について、画像データのブロック符号化方式の一例としてＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅｓ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）を例について説明する。ＭＰＥＧでは、画面内の相関を利用したＤＣＴ変換、画像間の相関を利用した動き補償、及び符号列の相関を利用したハフマン符号化を組み合わせており、重み付け量子化により画像データの空間周波数の高域成分を削減することにより圧縮を実現している。従って、圧縮率を上げようとすれば、その分の高域成分を削除することになり、ブロック歪が発生し易くなるという問題が生じる。
米国公報ＵＳ−２００４／００３２９８７

本発明の目的は、圧縮時の画質劣化を抑え、かつ、画像データの圧縮率を向上させることである。

本発明の第１態様によれば、画像データを複数画素から構成されるブロックに分割してブロックデータを生成するブロック分割部と、前記ブロックデータを離散コサイン変換してＤＣＴ係数を生成するＤＣＴ部と、前記ブロックデータを解析して特徴データを生成する特徴解析部と、前記ブロックデータ及び前記特徴データを参照して量子化マトリクスを生成する量子化パラメータ生成部と、前記量子化マトリクスを用いて前記ＤＣＴ係数を量子化し、量子化データを生成する量子化部と、前記量子化データを可変長符号化して可変長符号化データを生成する可変長符号化部と、を備えたことを特徴とする画像符号化装置が提供される。

本発明の第２態様によれば、可変長符号化データを復号化して量子化データ及び変換パラメータを生成する復号化部と、第１量子化マトリクスを用いて前記量子化データを逆量子化し、第１ＤＣＴ係数を生成する逆量子化部と、前記第１ＤＣＴ係数を逆離散コサイン変換して第１ブロックデータを生成する逆ＤＣＴ部と、前記第１ブロックデータを解析して特徴データを生成する特徴解析部と、前記第１ブロックデータ、前記特徴データ、及び前記変換パラメータを参照して第２量子化マトリクスを生成する量子化パラメータ生成部と、を備え、前記逆量子化部は、前記第２量子化マトリクスを用いて前記量子化データを逆量子化し、第２ＤＣＴ係数を生成し、前記逆ＤＣＴ部は、前記第２ＤＣＴ係数を逆離散コサイン変換し、第２ブロックデータを生成することを特徴とする画像復号化装置が提供される。

本発明によれば、圧縮時の画質劣化を抑え、かつ、画像データの圧縮率を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。なお、以下の実施例は本発明の実施の一形態であって、本発明の範囲を限定するものではない。

はじめに、本発明の実施例１について説明する。図１は、本発明の実施例１に係る画像符号化／復号化システム１の構成を示すブロック図である。実施例１に係る画像符号化／復号化システム１は、画像符号化装置１００、画像復号化装置２００、表示装置３００、入力装置４００、及び記憶装置５００を備えている。

記憶装置５００には、予め静止画や動画等の画像データが記憶されている。入力装置４００は、画像符号化装置１００又は画像復号化装置２００に利用者からの指示を出力する。画像符号化装置１００は、入力装置４００から出力された指示に基づいて、記憶装置５００から画像データを読み出し、圧縮符号化し、可変長符号化データを画像復号化装置２００に出力する。画像復号化装置２００は、入力装置４００から出力された指示に基づいて、画像符号化装置１００から出力された可変長符号化データを入力し、復号伸張し、後述するブロックデータを表示装置３００に出力する。表示装置３００は、画像復号化装置２００から出力されたブロックデータを入力し、画像を表示する。なお、画像符号化装置１００と画像復号化装置２００とが互いに異なるシステムを形成しても良い。

例えば、表示装置３００は、液晶ディスプレイ等の画像表示装置であり、入力装置４００は、キーボード等の入力装置であり、記憶装置５００はハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。なお、画像符号化装置１００及び画像復号化装置については後述する。

図２は、本発明の実施例１に係る画像符号化装置１００の構成を示すブロック図である。実施例１に係る画像符号化装置１００は、メモリ１０２、ブロック分割部１０４、ＤＣＴ部１０６、特徴解析部１０８、量子化パラメータ生成部１１０、量子化部１１２、及び可変長符号化部１１４を備えている。

メモリ１０２は、記憶装置５００から読み出された画像データ（原画像データ）を蓄積する。

ブロック分割部１０４は、メモリ１０２に蓄積された画像データ（原画像データ）を読み出し、８×８画素から構成されるブロック単位に分割してブロックデータを生成し、ブロックデータをＤＣＴ部１０６及び特徴解析部１０８に出力する。なお、ブロック分割部１０４は、８×８画素以外の画素（例えば、４×４画素）から構成されるブロック単位に分割しても良い。

ＤＣＴ部１０６は、ブロック分割部１０４から出力されたブロックデータを入力し、ブロックデータに離散コサイン変換（ＤＣＴ）を行って離散コサイン係数（ＤＣＴ係数）を生成し、ＤＣＴ係数を量子化部１１２に出力する。

特徴解析部１０８は、ブロック分割部１０４から出力されたブロックデータを入力し、ブロックデータの特徴を解析し、ブロックデータに解析結果である特徴データ（特徴の種類及び位置情報）を付加して量子化パラメータ生成部１１０に出力する。ここで、特徴の種類はエッジ、テクスチャ、肌色等を示し、位置情報は、ブロックデータ中の特徴画素の座標を示す。

量子化パラメータ生成部１１０は、特徴解析部１０８から出力された特徴データが付されたブロックデータを入力し、特徴データを参照して入力装置４００から出力された量子化マトリクスの量子化マトリクス係数の値（ステップサイズ）を最適化するように変換し、変換後の量子化マトリクスを量子化部１１２に出力するとともに、変換前の量子化マトリクス及びステップサイズを最適化する際に用いた変換パラメータを可変長符号化部１１４に出力する。なお、量子化パラメータ生成部１１０の詳細については後述する。

量子化部１１２は、ＤＣＴ部１０６から出力されたＤＣＴ係数及び量子化パラメータ生成部１１０から出力された変換後の量子化マトリクスを入力し、変換後の量子化マトリクスを用いてＤＣＴ係数の各値を量子化して量子化データを生成し、量子化データを可変長符号化部１１４に出力する。

可変長符号化部１１４は、量子化パラメータ生成部１１０から出力された変換パラメータ及び量子化部１１２から出力された量子化データを入力し、変換前の量子化マトリクス、変換パラメータ、及び量子化データを可変長符号化して可変長符号化データを生成し、可変長符号化データを画像復号化装置２００に出力する。

図３は、本発明の実施例１に係る量子化パラメータ生成部１１０の構成を示すブロック図である。実施例１に係る量子化パラメータ生成部１１０は、入力部１１０１、非特徴画素置換部１１０２、ＤＣＴ部１１０３、変換パラメータ生成部１１０４、量子化マトリクス変換部１１０５、及び出力部１１０６を備えている。

入力部１１０１は、特徴解析部１０８から出力された特徴データが付加されたブロックデータ（図５（ａ）を参照）及び入力装置４００から出力された量子化マトリクス（図５（ｄ）を参照）を入力する。

非特徴画素置換部１１０２は、特徴データの位置情報を参照し、ブロックデータの画素のうち位置情報に示されていない画素（すなわち、特徴ではない画素）を非特徴画素（例えば、白画素）に置換する（図５（ｂ）を参照）。非特徴画素置換部１１０２は、後述するＤＣＴ部１１０３により生成されるＤＣＴ係数において特徴部分を明確化するために処理を行う。

ＤＣＴ部１１０３は、非特徴画素置換部１１０２によって置換されたブロックデータにＤＣＴを行ってＤＣＴ係数（図５（ｃ）を参照）を生成する。

変換パラメータ生成部１１０４は、原画像データの特徴量（例えば、エッジの強度）に基づいて、ＤＣＴ部１１０３によって生成されたＤＣＴ係数のうち絶対値が大きい係数から所定数（ｎ個）の係数（図５（ｃ）の９個の「ａ」）を選択し、選択されたｎ個の係数をブロックデータの特徴を示す係数として判定し、選択されなかった係数（図５（ｃ）の７２個の「ｂ」）を量子化マトリクスにおいて最適化させる量子化マトリクス係数として判定する。また、変換パラメータ生成部１１０４は、最適化させる量子化マトリクス係数の数（図５（ｅ）の場合は７２個）及び量子化マトリクス係数を最適化させるための最適化係数（図５（ｅ）の場合は１．２）から構成される変換パラメータを生成する。このとき、変換パラメータ生成部１１０４は、圧縮率を向上させるために１より大きい値を最適化係数として生成する。

なお、変換パラメータ生成部１１０４は、ＤＣＴ部１１０３によって生成されたＤＣＴ係数全体を量子化マトリクスにおいて最適化させる量子化マトリクス係数として判定しても良い。このとき、変換パラメータ生成部１１０４は、圧縮率を向上させるために、選択されなかった係数に対応する最適化係数として１より大きい値（例えば、１．２）を生成し、復号したときの画質を向上させるために、選択されたｎ個の係数に対応する最適化係数として１未満の値（例えば、０．７）を生成する。

量子化マトリクス変換部１１０５は、変換パラメータ生成部１１０４によって生成された変換パラメータを参照し、入力部１１０１に入力された量子化マトリクスの量子化マトリクス係数に最適化係数を用いて乗算して変換する（図５（ｅ）を参照）。ここで、最適化させる量子化マトリクス係数の数や最適化係数が大きいほど、量子化部１１２における量子化の際の圧縮率が向上することになる。一方、最適化させる量子化マトリクス係数の数や最適化係数が小さいほど、復号化装置２００における復号化処理後の画像データの画質が向上することになる。

出力部１１０６は、入力装置４００から出力された量子化マトリクス及び変換パラメータ生成部１１０４によって生成された変換パラメータを可変長符号化部１１４に出力するとともに、量子化マトリクス変換部１１０５によって変換された変換後の量子化マトリクスを量子化部１１２に出力する。

図４は、本発明の実施例１に係る可変長符号化処理における画像符号化装置１００の処理手順を示すフローチャートである。

はじめに、画像符号化装置１００は、記憶装置５００から画像データ（原画像データ）を読み出して入力し、メモリ１０２に蓄積する（Ｓ４０１）。続いて、ブロック分割部１０４は、Ｓ４０１においてメモリ１０２に蓄積された画像データ（原画像データ）を読み出し、図５（ａ）に示されるような８×８画素から構成されるブロック単位に分割してブロックデータを生成する（Ｓ４０２）。

続いて、ＤＣＴ部１０６は、Ｓ４０２において生成されたブロックデータに離散コサイン変換（ＤＣＴ）を行って離散コサイン係数（ＤＣＴ係数）を生成する（Ｓ４０３）。続いて、特徴解析部１０８は、Ｓ４０２において生成されたブロックデータの特徴（エッジ、テクスチャ、肌色等）を解析し、ブロックデータに解析結果である特徴データ（特徴の種類及び位置情報）を付加する（Ｓ４０４）。

続いて、量子化パラメータ生成部１１０の非特徴画素置換部１１０２は、Ｓ４０４において付加された特徴データを参照して、ブロックデータの特徴が弱い画素を白画素等の非特徴画素に置換し、図５（ｂ）に示されるようなブロックデータを生成する（Ｓ４０５）。続いて、量子化パラメータ生成部１１０のＤＣＴ部１１０３は、Ｓ４０５において生成されたブロックデータ（特徴データが付加された置換済みのブロックデータ）にＤＣＴを行い、図５（ｃ）に示されるようなＤＣＴ係数を生成する（Ｓ４０６）。

続いて、量子化パラメータ生成部１１０の変換パラメータ生成部１１０４は、Ｓ４０６において生成されたＤＣＴ係数に基づいて、入力装置４００から出力された量子化マトリクス（図５（ｄ）を参照）を変換するための変換パラメータを生成する（Ｓ４０７）。ここで、変換パラメータ生成部１１０４の処理内容は、図３の説明に示されたとおりである。

続いて、量子化パラメータ生成部１１０の量子化マトリクス変換部１１０５は、Ｓ４０７において生成された変換パラメータを用いて、図５（ｅ）に示されるように量子化マトリクスを変換する（Ｓ４０８）。ここで、量子化マトリクス変換部１１０５の処理内容は、図３の説明に示されたとおりである。

図５（ｄ）に示されるように、変換前の量子化マトリクスは、最適化の対象外である量子化マトリクス係数Ａ及び最適化の対象である量子化マトリクス係数Ｂから構成される。また、図５（ｅ）に示されるように、変換後の量子化マトリクスは、最適化されていない量子化マトリクス係数Ａ及び最適化された量子化マトリクス係数Ｂ’から構成される。変換パラメータが１．２のときには、Ｂ’＝１．２Ｂである。なお、図５（ｄ）及び（ｅ）において、各位置（ｎ行ｎ列）の量子化マトリクス係数（例えば、１行１列の量子化マトリクス係数Ａと１行３列の量子化マトリクス係数Ａ）は、同じ値とは限らない。

続いて、量子化部１１２は、Ｓ４０８において変換された量子化マトリクス（図５（ｅ）を参照）を用いて、Ｓ４０３において生成されたＤＣＴ係数を量子化し、量子化データを生成する（Ｓ４０９）。続いて、可変長符号化部１１４は、変換前の量子化マトリクス（図５（ｄ）を参照）、Ｓ４０７において生成された変換パラメータ（図５（ｅ）を参照）、及びＳ４０９において生成された量子化データを可変長符号化し、可変長符号化データを生成する（Ｓ４１０）。続いて、画像符号化装置１００は、Ｓ４１０において生成された可変長符号化データを画像復号化装置２００に出力して、実施例１に係る可変長符号化処理を終了する（Ｓ４１１）。

実施例１によれば、ブロックデータの特徴を維持するように量子化マトリクスを変換するので、圧縮時の画質劣化を抑え、かつ、画像データの圧縮率を向上させることができる。また、変換前の量子化マトリクス、変換パラメータ、及び量子化データのみから可変長符号化データを生成するので、ブロックデータ毎の量子化マトリクスを可変長符号化する必要がなく、可変長符号化データのデータ量を低減することができる。

次に、本発明の実施例２について説明する。実施例２では、実施例１の内容に加えて、量子化データを復号した場合に原画像データの特徴が失われていないことを確認する例について説明する。なお、実施例１と同様の内容についての説明は省略する。

図６は、本発明の実施例２に係る画像符号化装置１００の構成を示すブロック図である。実施例２に係る画像符号化装置１００は、実施例１に係る画像符号化装置１００と同様の構成に加えて、復号化部（ローカルデコーダ）１１６を備えている。

量子化部１１２は、量子化データを生成して復号化部（ローカルデコーダ）１１６に出力する。また、量子化部１１２は、後述する特徴解析部１０８の解析結果が一定の範囲内である場合に、生成された量子化データを可変長符号化部１１４に出力する。

復号化部（ローカルデコーダ）１１６は、量子化部１１２から出力された量子化データを入力し、量子化データを逆量子化してＤＣＴ係数を生成し、ＤＣＴ係数に逆ＤＣＴを行ってブロックデータを生成して特徴解析部１０８に出力する。

特徴解析部１０８は、復号化部（ローカルデコーダ）１１６から出力されたブロックデータを入力し、ブロックデータの特徴を解析し、両者の特徴が一致するか否かを判定し、判定結果を量子化パラメータ生成部１１０に出力する。なお、特徴解析部１０８は、両者の特徴を示す特徴量の差が一定の範囲内であれば「一致する」と判定するように構成されても良い。

量子化パラメータ生成部１１０は、特徴解析部１０８から出力された判定結果を入力する。ここで、判定結果が「一致しない」を示す場合には、変換パラメータを修正して量子化マトリクスを変換し直し、変換された量子化マトリクスを量子化部１１２に出力する。また、判定結果が「一致する」を示す場合には、変換前の量子化マトリクス及び変換パラメータを可変長符号化部１１４に出力する。

図７は、本発明の実施例２に係る圧縮優先モード設定時の可変長符号化処理における画像符号化装置１００の処理手順を示すフローチャートである。

はじめに、図４のＳ４０１〜Ｓ４０７と同様の処理を行う（Ｓ７０１）。ここで、図４のＳ４０７において、圧縮率が最も高くなる（最適化係数の値を大きくする）ように変換パラメータを生成する。続いて、図４のＳ４０８、Ｓ４０９と同様の処理を行う（Ｓ７０２）。

続いて、復号化部（ローカルデコーダ）１１６は、図４のＳ４０９において生成された量子化データに逆量子化及び逆ＤＣＴ（ローカルデコード）を行ってブロックデータを生成する（Ｓ７０３）。続いて、特徴解析部１０８は、図４のＳ４０２において生成されたブロックデータの特徴とＳ７０３において生成されたブロックデータの特徴を比較し、両者の差を判定する（Ｓ７０４）。

続いて、可変長符号化部１１４は、Ｓ７０４の判定結果が「一致する」を示す場合には（Ｓ７０５−Ｙｅｓ）、図４のＳ４１０、Ｓ４１１と同様の処理を行い、実施例２に係る圧縮率優先モード設定時の可変長符号化処理を終了する（Ｓ７０６）。

一方、量子化パラメータ生成部１１０は、Ｓ７０４の判定結果が「一致しない」を示す場合には（Ｓ７０５−Ｎｏ）、圧縮率を下げる（最適化係数の値を小さくする）ように変換パラメータを修正し（Ｓ７０７）、Ｓ７０２へ戻る。

図８は、本発明の実施例２に係る画質優先モード設定時の可変長符号化処理における画像符号化装置１００の処理手順を示すフローチャートである。

はじめに、図４のＳ４０１〜Ｓ４０７と同様の処理を行う（Ｓ８０１）。ここで、図４のＳ４０７において、画質が保証される範囲で任意の圧縮率を達成できるように変換パラメータを生成する。続いて、図７のＳ７０２〜Ｓ７０４と同様の処理を行う（Ｓ８０２）。

続いて、可変長符号化部１１４は、図７のＳ７０４の判定結果が「一致する」を示す場合であって（Ｓ８０３−Ｙｅｓ）、変換パラメータの修正回数が所定回数（ｎ）に達した場合には（Ｓ８０４−Ｙｅｓ）、図４のＳ４１０と同様の処理を行う（Ｓ８０５）。続いて、可変長符号化部１１４は、図４のＳ４１１と同様の処理を行い、実施例２に係る画質優先モード設定時の可変長符号化処理を終了する（Ｓ８０６）。

一方、可変長符号化部１１４は、図７のＳ７０４の判定結果が「一致しない」を示す場合には（Ｓ８０３−Ｎｏ）、変換前の量子化マトリクス、修正前（Ｓ８０８の処理を行う前）の変換パラメータ、及び修正前の変換パラメータに対応する（修正前の変換パラメータに基づいて変換された量子化マトリクスを用いて生成された）量子化データを可変長符号化する（Ｓ８０７）。続いて、可変長符号化部１１４は、図４のＳ４１１と同様の処理を行い、実施例２に係る画質優先モード設定時の可変長符号化処理を終了する（Ｓ８０６）。

他方、量子化パラメータ生成部１１０は、図７のＳ７０４の判定結果が「一致する」を示す場合であって（Ｓ８０３−Ｙｅｓ）、変換パラメータの修正回数が所定回数（ｎ）に達していない場合には（Ｓ８０４−Ｎｏ）、圧縮率を上げる（最適化係数の値を大きくする）ように変換パラメータを修正し（Ｓ８０８）、Ｓ８０２へ戻る。

なお、圧縮率優先モード又は画質優先モードは、図１の入力装置４００に入力される利用者の指示に従って設定される。また、画質優先モードにおける変換パラメータの修正回数の上限（ｎ）も図１の入力装置４００に入力される利用者の指示に従って設定される。ｎが大きいほど画質が保証される範囲内で圧縮率が向上し、ｎが小さいほど可変長符号化処理が高速化する。

実施例２によれば、実施例１と同様の効果に加えて、画像データの特徴が原画像データの特徴と一致することが保証される範囲内で高い圧縮率を得るように変換パラメータを修正するので、さらに、圧縮率を向上させることができる。また、変換パラメータの生成時に圧縮率優先モード又は画質優先モードを選択できるので、利用者が所望する画質と圧縮率の組み合わせを得ることができる。

次に、本発明の実施例３について説明する。実施例１、２では、画像符号化装置１００について説明したが、実施例３では、画像復号化装置２００について説明する。

図９は、本発明の実施例３に係る画像復号化装置２００の構成を示すブロック図である。実施例３に係る画像復号化装置２００は、メモリ２０２、可変長復号化部２０４、逆量子化部２０６、逆ＤＣＴ部２０８、特徴解析部２１０、及び量子化パラメータ生成部２１２を備えている。

メモリ２０２は、画像符号化装置１００から出力された可変長符号化データを入力し、蓄積する。

可変長復号化部２０４は、メモリ２０２に蓄積された可変長符号化データを読み出して復号化し、変換前の量子化マトリクス（図５（ｄ）を参照）、変換パラメータ、及び量子化データを生成する。また、可変長復号化部２０４は、変換パラメータを量子化パラメータ生成部２１２に出力し、量子化データを逆量子化部２０６に出力するとともに、量子化マトリクスを量子化パラメータ生成部２１２及び逆量子化部２０６に出力する。

逆量子化部２０６は、可変長復号化部２０４から出力された量子化データを入力し、量子化マトリクスを用いて量子化データを逆量子化し、ＤＣＴ係数を生成して逆ＤＣＴ部２０８に出力する。

逆ＤＣＴ部２０８は、逆量子化部２０６から出力されたＤＣＴ係数を入力し、ＤＣＴ係数に逆離散コサイン変換（逆ＤＣＴ）を行ってブロックデータを生成し、ブロックデータを特徴解析部２１０又は表示装置３００に出力する。

特徴解析部２１０は、逆ＤＣＴ部２０８から出力されたブロックデータを入力し、ブロックデータの特徴を解析し、ブロックデータに解析結果である特徴データ（特徴の種類及び位置情報）を付加して量子化パラメータ生成部２１２に出力する。ここで、特徴の種類はエッジ、テクスチャ、肌色等を示し、位置情報は、ブロックデータ中の特徴画素の座標を示す。

量子化パラメータ生成部２１２は、特徴解析部２１０から出力された特徴データが付されたブロックデータを入力し、特徴データに基づいて変換前の量子化マトリクス（図５（ｄ）を参照）の量子化マトリクス係数のうち最適化させる量子化マトリクス係数を検出する。また、量子化パラメータ生成部２１２は、可変長復号化部２０４から出力された変換パラメータを参照し、変換前の量子化マトリクスの量子化マトリクス係数に最適化係数を用いて乗算して変換し、変換後の量子化マトリクス（図５（ｅ）を参照）を逆量子化部２０６に出力する。

図１０は、本発明の実施例３に係る可変長復号化処理における画像復号化装置２００の処理手順を示すフローチャートである。

はじめに、画像復号化装置２００は、画像符号化装置１００から可変長符号化データを入力し、メモリ２０２に蓄積する（Ｓ１００１）。続いて、可変長復号化部２０４は、メモリ２０２に蓄積された可変長符号化データを読み出し、復号化して変換前の量子化マトリクス（図５（ｄ）を参照）、変換パラメータ、及び量子化データを生成する（Ｓ１００２）。

続いて、逆量子化部２０６は、Ｓ１００２において生成された変換前の量子化マトリクス（図５（ｄ）を参照）を用いて、Ｓ１００２において生成された量子化データを逆量子化し、ＤＣＴ係数を生成する（Ｓ１００３）。続いて、逆ＤＣＴ部２０８は、Ｓ１００３において生成されたＤＣＴ係数に逆離散コサイン変換（逆ＤＣＴ）を行ってブロックデータを生成する（Ｓ１００４）。

続いて、特徴解析部２１０は、Ｓ１００４において生成されたブロックデータの特徴（エッジ、テクスチャ、肌色等）を解析し、ブロックデータに解析結果である特徴データ（特徴の種類及び位置情報）を付加し、ブロックデータを生成する（Ｓ１００５）。続いて、量子化パラメータ生成部２１２は、特徴データと変換パラメータを参照して、図５（ｅ）に示されるように量子化マトリクスを変換する（Ｓ１００６）。ここで、量子化マトリクスの変換方法は、図９の量子化パラメータ生成部２１２に示されたとおりである。

続いて、逆量子化部２０６は、Ｓ１００６において生成された量子化マトリクス（図５（ｅ）を参照）を用いて、Ｓ１００２において生成された量子化データを再び逆量子化し、ＤＣＴ係数を生成する（Ｓ１００７）。続いて、逆ＤＣＴ部２０８は、ＤＣＴ係数に逆離散コサイン変換（逆ＤＣＴ）を行ってブロックデータを生成する（Ｓ１００８）。

続いて、画像復号化装置２００は、Ｓ１００８において生成されたブロックデータを表示装置３００に出力し、実施例３に係る可変長復号化処理を終了する（Ｓ１００９）。

なお、画像復号化装置２００は、Ｓ１００９において、ブロックデータ単位で表示装置３００に出力しても良いし、複数のブロックデータを統合して画像データを生成し、画像データ単位で表示装置３００に出力しても良い。

実施例３によれば、変換パラメータに基づいて逆量子化のためのマクロブロック毎の量子化マトリクスを変換して生成するので、変換前の量子化マトリクス、変換パラメータ、及び量子化データのみから構成された符号量の小さな可変長符号化データを復号する場合であっても、原画像データに対して画質劣化の少ないブロックデータを出力することができる。

本発明の実施例１に係る画像符号化／復号化システム１の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係る画像符号化装置１００の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係る量子化パラメータ生成部１１０の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係る可変長符号化処理における画像符号化装置１００の処理手順を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｅ）は、（ａ）可変長符号化／復号化処理におけるブロックデータ、（ｂ）白画素置換後のブロックデータ、（ｃ）ＤＣＴ係数、（ｄ）変換前の量子化マトリクス、及び（ｅ）変換後の量子化マトリクスの概略を示す概略図である。 本発明の実施例２に係る画像符号化装置１００の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例２に係る圧縮優先モード設定時の可変長符号化処理における画像符号化装置１００の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例２に係る画質優先モード設定時の可変長符号化処理における画像符号化装置１００の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例３に係る画像復号化装置２００の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例３に係る可変長復号化処理における画像復号化装置２００の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 画像符号化／復号化システム
１００ 画像符号化装置
２００ 画像復号化装置
３００ 表示装置
４００ 入力装置
５００ 記憶装置

Claims (5)

1. 画像データを複数画素から構成されるブロックに分割してブロックデータを生成するブロック分割部と、
   前記ブロックデータを離散コサイン変換してＤＣＴ係数を生成するＤＣＴ部と、
   前記ブロックデータを解析して特徴データを生成する特徴解析部と、
   前記ブロックデータ及び前記特徴データを参照して量子化マトリクスを生成する量子化パラメータ生成部と、
   前記量子化マトリクスを用いて前記ＤＣＴ係数を量子化し、量子化データを生成する量子化部と、
   前記量子化データを可変長符号化して可変長符号化データを生成する可変長符号化部と、を備えたことを特徴とする画像符号化装置。
2. 前記量子化パラメータ生成部は、前記特徴データを参照して前記ブロックデータの画素のうち非特徴部分の画素を非特徴画素に置換し、当該置換されたブロックデータ及び当該特徴データを参照して前記量子化マトリクスを生成する請求項１に記載の画像符号化装置。
3. 前記量子化パラメータ生成部は、前記ブロックデータ及び前記特徴データを参照して前記量子化マトリクス及び変換パラメータを生成し、当該変換パラメータを用いて当該量子化マトリクスを変換し、
   前記量子化部は、前記変換された量子化マトリクスを用いて前記ＤＣＴ係数を量子化し、量子化データを生成し、
   前記可変長符号化部は、前記量子化データ及び前記変換パラメータを可変長符号化して可変長符号化データを生成する請求項１又は２に記載の画像符号化装置。
4. 前記量子化データを逆量子化してブロックデータを生成する逆量子化部をさらに備え、
   前記特徴解析部は、前記ブロック分割部によって生成されたブロックデータの特徴及び前記逆量子化部によって生成されたブロックデータの特徴を解析し、当該２つのブロックデータの特徴の差が許容範囲内であるか否かを判定し、
   前記量子化パラメータ生成部は、前記２つのブロックデータの特徴の差が許容範囲内でない場合に前記変換パラメータを修正し、当該修正された変換パラメータを用いて前記量子化マトリクスを変換し、
   前記可変長符号化部は、前記２つのブロックデータの特徴の差が許容範囲内である場合に前記量子化データ及び前記変換パラメータを可変長符号化して可変長符号化データを生成する請求項３に記載の画像符号化装置。
5. 可変長符号化データを復号化して量子化データ及び変換パラメータを生成する復号化部と、
   第１量子化マトリクスを用いて前記量子化データを逆量子化し、第１ＤＣＴ係数を生成する逆量子化部と、
   前記第１ＤＣＴ係数を逆離散コサイン変換して第１ブロックデータを生成する逆ＤＣＴ部と、
   前記第１ブロックデータを解析して特徴データを生成する特徴解析部と、
   前記第１ブロックデータ、前記特徴データ、及び前記変換パラメータを参照して第２量子化マトリクスを生成する量子化パラメータ生成部と、を備え、
   前記逆量子化部は、前記第２量子化マトリクスを用いて前記量子化データを逆量子化し、第２ＤＣＴ係数を生成し、
   前記逆ＤＣＴ部は、前記第２ＤＣＴ係数を逆離散コサイン変換し、第２ブロックデータを生成することを特徴とする画像復号化装置。

Images