WO1998035502A1 - Picture coding device and picture decoding device - Google Patents

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WO1998035502A1
WO1998035502A1 PCT/JP1998/000359 JP9800359W WO9835502A1 WO 1998035502 A1 WO1998035502 A1 WO 1998035502A1 JP 9800359 W JP9800359 W JP 9800359W WO 9835502 A1 WO9835502 A1 WO 9835502A1
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image
sub
subband
symbol information
coefficient
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PCT/JP1998/000359
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Tomoko Aono
Norio Ito
Hiroyuki Katata
Hiroshi Kusao
Original Assignee
Sharp Kabushiki Kaisha
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Publication date
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    • H04N19/102—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/13—Adaptive entropy coding, e.g. adaptive variable length coding [AVLC] or context adaptive binary arithmetic coding [CABAC]

Definitions

  • the present invention belongs to the field of digital image processing, and relates to an image encoding device that encodes image data with high efficiency and an image decoding device that decodes encoded data created by the image encoding device.
  • a sub-band coding scheme has been proposed as a highly efficient coding and decoding scheme for images.
  • an input image is analyzed by a band division filter bank, and a method of performing band division as shown in Fig. 16 is generally known as a method having high coding efficiency.
  • Such a method is described, for example, in “Fujii and Nomura“ About Wave 1 e t Transform ”” and IEICE Technical Report IE92-11 (1992).
  • Figure 16 shows a subband image obtained by performing three-dimensional subband division on the input signal three times.
  • H L1 is the horizontal high band and the vertical low band by the first division
  • .L H 1 is the horizontal low band and the vertical high band
  • H H 1 is the horizontal high band and the vertical high band.
  • the second two-dimensional subband division is performed to obtain the bands HL2, LH2, and HH2 in the same manner as described above.
  • a third two-dimensional subband division is performed to obtain HL 3, LH 3, and HH 3 in the same manner as described above.
  • the horizontal low-pass and vertical low-pass at the time are LL 3.
  • a filter bank for band division a filter bank for wavelet conversion, a subband division / synthesis filter bank, or the like can be used.
  • the subband-divided image has a hierarchical structure.
  • ZTE Zero-tree coding
  • the ZTE method will be described below.
  • subband coefficients hereinafter, referred to as coefficients
  • coefficients corresponding to the same position in the space connected by arrows as shown in Fig. 17 are collected from the subband-divided image. Create a block structure like this. It is already known that the coefficients in each block have a correlation between the coefficients connected by the arrows in Fig. 17, except for the highest frequency subband.
  • the entire relationship between the coefficients as shown by the arrows in Fig. 17 is called the "tree", and the subband (LH) that is one level higher than the lowest frequency subband (LL3) is one level higher. 3, HL 3, HH 3) 1.
  • the coefficients correspond to each other (for example, a 1, a 2, a 3 correspond to a 0 in FIG. 17).
  • Subbands of higher frequency (LH2, HL2, HH2) correspond to each of the four coefficients (for example, al0, all, a12, a13 correspond to al in Fig. 17).
  • the sub-bands (LH 1, HL 1, HH 1) of one level higher than those of each of the four coefficients correspond to each of the 16 coefficients.
  • the tree for the coefficient a0 is shown in Figure 19. In Fig. 19, “" ”and“ ⁇ ”indicate the subband Indicates a coefficient. This array consists of subband coefficients with a coarser resolution as you go up, and subband coefficients with
  • the coefficient with the coarser resolution is called the "parent", and the coefficient with the next finer resolution at the same spatial position indicated by the arrow is called the "child".
  • the coefficient a0 is a parent for the coefficients a1, a2, and a3, and the coefficients a1, a2, and a3 are children for the coefficient a0.
  • the coefficients a10, a11, a12, a13 are the parent, and for the coefficient a1, the coefficients a10, all, a12, a13 are Be a child.
  • all the coefficients of the fine resolution are called “descendants” when they are in the same spatial position connected by an arrow to a certain parent, and they are in the same spatial position connected by an arrow to a certain child.
  • All coefficients with a coarser resolution are called “ancestors”. For example, in FIG. 19, for the coefficient a 1, the coefficient surrounded by a dotted line is a descendant, and for the coefficient a 100, the coefficients a 10, a l, and a O are ancestors.
  • the coefficients are then quantized on a block-by-block basis, and three symbols are assigned to each node in the grid to indicate whether the quantized coefficients are "0" or non- "0". The definition of the symbol is described below.
  • ZTR zero-tree
  • the quantization value of a 2 is not “0”, but the descendants are all “0”, so the symbol V ZTR is assigned and only the quantization value of a 2 is encoded. Also, for the descendants of a 2, as with the descendants of a 1, there is no need to encode any information about them. Since a3 has a coefficient whose quantization value is not "0" and whose descendants are not "0”, the symbol Va1ue is allocated and the quantization value is encoded. a30 is VZTR, a31 is ZTR, a32 and a33 are Value. For the coefficients of the highest frequency (a320 to a333), symbols are not allocated and only their quantized values are encoded. As described above, the information to be coded for this block is
  • Q (a) indicates the quantized value of coefficient a.
  • Figure 21 shows the contents of the encoded data.
  • the quantization value of the corresponding coefficient must be encoded, but in general, in the high frequency subband, there are many coefficients whose quantization value is "0". Since the coefficient value does not need to be coded, the coding efficiency is improved.
  • the order of coding coefficients does not shift from sub-band to sub-band, but is quantized for each block, and the symbol information in each block is combined with the symbol information. After encoding the coefficient information completely, start encoding the next block.
  • Fig. 14 shows an image coding device using the ZTE method
  • Fig. 15 shows an image decoding device using the ZTE method
  • reference numeral 1401 denotes a sub-band division unit for sub-band division by a two-dimensional division filter
  • reference numeral 1402 denotes a parent-child split from the sub-band image as shown in FIG.
  • a block creation unit that collects coefficients having a relationship to create a block
  • 1403 is a quantization unit that quantizes coefficients in units of blocks
  • 1444 is a pro- The symbol information deciding unit that decides the symbols as shown in Fig.
  • 1405 is a symbol information encoding unit that performs variable length encoding of each symbol information
  • 1406 is 1404.
  • Figure 22 is a flowchart showing this series of operations.
  • reference numeral 1501 denotes a data separation unit that separates encoded data into symbol information and coefficient information for each block, and 150.2.
  • a symbol information decoding unit that performs variable length decoding of symbol information.
  • 1503 is a coefficient decoding unit for decoding coefficients corresponding to Va1ue and VZTR based on the decoded symbol information
  • 1504 is a coefficient decoding unit based on the decoded symbol information and coefficient information.
  • Play all coefficient values for one block Block data reproducing section to perform 1505 is an inverse quantization section that inversely quantizes the coefficient quantized for each block, and 1506 is a rearrangement of the coefficient values of all blocks
  • a sub-band image creating unit for creating an entire sub-band image by reverse-blocking and a subband synthesizing unit 1507 for synthesizing the sub-band using a two-dimensional synthesizing filter.
  • Figure 23 shows a flow chart showing this series of operations.
  • subband coefficients can be efficiently encoded and decoded in block units.
  • a block is created by collecting sub-band coefficients having a parent-child relationship, and the block is quantized.
  • the coding efficiency can be improved by using the fact that most of the bits are "0", it is possible to add the inherent hierarchical property (scalability) of subband coding to the coded data. I can no longer do it.
  • the entire image can be reproduced at a finer resolution than when only LL3 is used. Furthermore, if all encoded data is decoded, the entire image can be reproduced with the finest resolution.
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems.
  • a method for dividing an image into sub-bands to generate a first sub-band image, and a plurality of sub-band coefficients in a parent-child relationship between each sub-band of the first sub-band image Means for constructing the second block and generating a protected second sub-band image; and means for quantizing the sub-band coefficient of each block of the second sub-band image.
  • Means for rearranging according to the frequency position of the symbol, means for variable-length encoding the relocated symbol information, and quantized subband coefficients to be encoded based on the symbol information.
  • Subband image frequency of 1 Means for rearranging according to the position to create a third subband image, a coefficient encoding unit for variable-length encoding the rearranged subband coefficients, encoded symbol information and subbands And a coded data integration unit for arranging the coefficients for each sub-band.
  • Means for decoding the third sub-band image, and the decoded sub- A means for creating a plurality of blocks by combining the band coefficients and creating a second protected subband image, and reversing the subband coefficients of the second subband image.
  • the inverse quantizer for quantization and the inversely quantized subband coefficient of the second subband image are deblocked and rearranged in accordance with the frequency position of the third subband coefficient. It has means for creating a sub-band image and means for synthesizing the sub-band image to obtain a decoded image.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating the operation of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating the operation of the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating the operation of the present invention.
  • FIG. 10 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating the operation of the present invention.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating the operation of the present invention.
  • FIG. 14 is a block diagram showing a conventional example.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a conventional example.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a conventional technique.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a conventional technique.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining a conventional technique.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a conventional technique.
  • FIG. 20 is a diagram for explaining a conventional technique.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating a conventional technique.
  • Figure 22 is a flowchart explaining the operation of the conventional technology
  • Figure 23 is a flowchart explaining the operation of the conventional technology
  • Figure 24 is a diagram showing the hierarchy of subband division.
  • FIG. 25 is a diagram for explaining the problems of the conventional technology. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a block diagram showing an encoding device according to the first embodiment of the present invention.
  • 101 is a subband division unit
  • 102 is a block creation unit
  • 103 is a quantization unit
  • 104 is a symbol information determination unit
  • 105 is a symbol information encoding unit
  • Reference numeral 106 denotes a coefficient encoding unit, each of which is shown in FIG. 14 as 1401, 1402, 1404, 1404, 1405, and 1406. It has the same configuration.
  • the image is divided into sub-bands by the sub-band division unit 101, the block creation unit 102, the quantization unit 103, and the symbol determination unit 104, and the sub-band image is shown in FIG. Division into blocks as shown in Fig. 8 and quantization of subband coefficients for each block are the same as in the conventional technology. Quantization is performed in units of blocks, but as a special case, all blocks may be quantized with the same quantization width.
  • the subband image is created again by dividing the subbands and quantization coefficients for each subband, rearranging them, and encoding them in order from the low-resolution subband symbol information and coefficient information.
  • Reference numeral 108 in FIG. 1 denotes a symbol information rearrangement unit that divides the symbol information created for each live channel according to the conventional technology into subbands and rearranges them.
  • One block of the blocked sub-band image created by the conventional technology in Fig. 18 corresponds to the block in Fig. 3 (a).
  • Symbol 108 in Fig. 1 divides and rearranges the symbols from Fig. 3 (a) to Fig. 3 (b) for each block, creates a new subband image, and saves the memory of 110.
  • Reference numeral 109 in FIG. 1 denotes a coefficient rearrangement unit that divides the coefficient information quantized for each live channel according to the conventional technique into subbands and rearranges them. As described above, one block of the blocked subband image created by the conventional technique in Fig. 18 corresponds to the block in Fig. 3 (a). In Fig. 1, reference numeral 109 denotes the division and rearrangement of coefficient information from Fig. 3 (a) to Fig. 3 (c) for each block, and a new subband image is created. Output to memory. However, for the coefficient corresponding to the SKIP recorded in memory 110, the symbol of the SKIP is similarly written instead of the coefficient value, and is not encoded at the time of encoding.
  • Reference numeral 107 in FIG. 1 denotes an encoded data integration unit that arranges symbol information and coefficient information recorded in the memories 110 and 111 collectively for each subband.
  • Fig. 4 (a) shows an example of the content of encoded data when symbol information and coefficient information are arranged together for each subband.
  • the symbol information and coefficient information are input in the order of the subband with the highest frequency, starting with the lowest frequency subband, and encode the symbol information for one subband first.
  • the coefficient information for one subband is written to the encoded data, and then the operation of writing the symbol information for one subband, which is one level higher, to the encoded data is repeated up to the highest frequency subband.
  • Fig. 4 (b) shows another example of the content of encoded data when symbol information and coefficient information are arranged together for each sub-band.
  • the coded data integration unit first, symbol information corresponding to one coefficient and one coefficient information corresponding to the symbol information are written into the coded data as a set.
  • the operation of writing the corresponding encoded information into a set and writing the encoded data is repeated up to the highest frequency subband.
  • the coefficient information is Since there is no input, there is no input, and the symbol information is input continuously.
  • the subbands of the highest frequency HL1, LH1, HH1
  • only the coefficient information is coded because there is no symbol information.
  • the encoded data of the symbol information and coefficient information in Fig. 4 (b) is shown below.
  • S symbol information
  • C coefficient information.
  • FIG. 6 (a) is a flowchart showing an example of the operation of the image coding device in Fig. 1.
  • Flowchart for creating encoded data Fig. 6 (c) is a flowchart for creating the encoded data in Fig. 4 (b).
  • encoded data is created in order from a low-resolution sub-band to a high-resolution sub-band by rearranging symbol information and coefficient information.
  • the encoded data can be made hierarchical.
  • FIG. 2 shows a decoding device according to the first embodiment of the present invention, which decodes encoded data created by the encoding device according to the first embodiment of the present invention. It decodes encoded data, reproduces the subband image that has been blocked, dequantizes each block, deblocks it, creates a subband image, and synthesizes the subband. Before the inverse quantization of the prior art, which obtains a reproduced image by decoding, the symbol information and coefficient information were separated from the encoded data, decoded, divided into subbands and rearranged to create the entire subband image. Then, block the data for inverse quantization. This is a process to add
  • Reference numeral 201 in FIG. 2 denotes an encoded data separation unit that separates encoded data into symbol information and coefficient information, and outputs the result to a symbol information decoding unit 202 and a coefficient decoding unit 203.
  • a symbol information decoding unit 202 and a coefficient decoding unit 203 For example, when the coded data shown in Fig. 4 (a) is input, the boundary between the coded symbol information for one subband and the coefficient information for one subband corresponding to this symbol information is detected. The symbol information is output to the symbol information decoding unit, and the coefficient information is output to the coefficient information decoding unit.
  • Reference numeral 208 denotes a memory, which records the symbol information subjected to variable-length decoding by the symbol information decoding unit 202 at a corresponding position on the subband image as shown in FIG. 3 (b).
  • Reference numeral 209 denotes a memory, and the coefficient information subjected to variable-length decoding by the coefficient decoding unit 203 is recorded at a corresponding position on the subband image as shown in FIG. 3 (c). If the symbol of the corresponding tree is ZTR or SKIP, there is no coefficient in the parent-child relationship with a higher resolution, so writing "0" to memory 209 will cause the coefficient value to be written. Do not overwrite.
  • the block creation unit 204 collects the coefficients that have a parent-child relationship between subbands as shown in Fig. 3 (a). Then, as described in the related art, the inverse quantizer 205 dequantizes the coefficients quantized for each block, and then generates the subband image generator 206. Rearranges the coefficient values of all blocks to reverse-block to create the entire subband image, and the subband synthesis unit 207 performs subband synthesis using a two-dimensional synthesis filter, and reproduces the reproduced image. Obtainable.
  • a symbol information decoding unit 202 a coefficient decoding unit 203, an inverse quantization unit 205, a sub-band image creating unit 206, a sub-band combining unit 207, and a block creating unit 2
  • Numeral 04 is shown in FIG. 15 as 1502, 1503, 1505, 1506, 1507, and FIG. .
  • Figure 7 shows a flow chart showing this series of operations.
  • the decoding device can decode coded data having a hierarchical property.
  • FIG. 10 shows another example for realizing the encoding device according to the first embodiment of the present invention.
  • the difference between Fig. 10 and Fig. 1 is that instead of the symbol information encoding unit 105, the coefficient information encoding unit 106, and the encoded data integration unit 107, the set creation unit 1005 And the set encoding unit 106 is incorporated.
  • symbol information and coefficient information are separately variable-length coded and then arranged. In this example, variable-length coding is performed after a set of symbol information and coefficient information is created. Become
  • one symbol information and coefficient information corresponding to this symbol information are set as a set. However, since the symbol information does not exist in the subbands of the highest frequency (HL1, LH1, HH1), the coefficient information is shifted by one. In subbands other than the highest frequency, only symbol information exists. If the corresponding coefficient information does not exist (ZTR), only the symbol information is used.
  • S represents symbol information
  • C represents coefficient information
  • () represents a set.
  • the set coding unit 1006 can change the set of symbol information and coefficient information created by the set creation unit 1005 Perform long encoding.
  • Specific variable length coding methods include two-dimensional Huffman coding of symbol information and coefficient information, variable length coding of the same symbol length when only symbol information continues, and coefficient There is one-dimensional Huffman coding for only the case.
  • Figure 12 shows a flow chart showing this series of operations.
  • Embodiment 1 of the present invention creates encoded data in order from a low-resolution sub-band to a high-resolution sub-band by rearranging symbol information and coefficient information. By doing so, the encoded data can be given a hierarchy.
  • FIG. 11 shows another example of realizing the decoding device according to the first embodiment of the present invention.
  • the difference between FIG. 11 and FIG. 2 is that the encoded data separating unit 201 and the symbol information decoding unit 20 2.
  • a set decoding unit 1101 and a set separation unit 1102 are incorporated in place of the coefficient information decoding unit 203.
  • separately encoded symbol information and coefficient information are separated and then subjected to variable length decoding.
  • the set of symbol information and coefficient information is subjected to variable length decoding. After that, it is separated into symbol information and coefficient information.
  • the symbol information created by the encoding device shown in Fig. 10 is used.
  • Variable-length decoding is performed on the coded data obtained by performing variable-length coding on the set of and the coefficient information. In this case as well, as described for coding, the highest frequency subband
  • the set separating section 1102 separates the set of symbol information and coefficient information decoded by the set decoding section 1101 into symbol information and coefficient information, and stores them in memory 110, respectively. , 1 109.
  • Figure 13 shows a flow chart showing this series of operations.
  • another decoding device can decode encoded data having a hierarchical property.
  • FIG. 8 shows a decoding device according to the second embodiment of the present invention.
  • the encoding device is the same as in the first embodiment.
  • FIG. 8 The difference between FIG. 8 and FIG. 2 is that a data interpolator 810 is added in FIG.
  • a data interpolator 810 is added in FIG.
  • the encoded data created by the image encoding device is not completely input to the image decoding device, or when all of the transmitted encoded data cannot be decoded due to the slow processing speed of the image decoding device, etc. In some cases, the latter half of the encoded data cannot be input by the image decoding device.
  • FIG. 5 shows the contents of the memories 808 and 809 of FIG. 8 when the head portion of the encoded data having the hierarchical structure input to the image decoding device is decoded.
  • the coded data created by the image coding apparatus according to the first embodiment has a hierarchical structure that extends from low-frequency subband information to high-frequency subband information.
  • the symbol information and coefficient information decoded from the coded data exist as shown by the shaded areas in Fig. 5 (a).
  • the blank part indicates a coefficient for which no encoded data exists and for which such information cannot be decoded.
  • the data interpolation unit 810 in FIG. 8 substitutes “0” for the coefficient in the blank part in FIG. 5A, and interpolates all the coefficients for the subband image. In this case, since only part of the HL 2 in the second layer of the subband has data, the horizontal resolution of the area of the reproduced image corresponding to that part is increased. Since all the coefficients of the sub-band image have been aligned by the data interpolation unit 810, the block can be blocked by the block creation unit 804 of Fig. 8 as shown in Fig. 5 (b). . Note that the data interpolation unit 810 may perform interpolation on the coefficient information after the coefficient decoding unit 803.
  • Fig. 5 (a) shows an example in which the encoded data is truncated in the middle of the sub-band HL2.
  • the upper half-tone dot in Fig. 5 (b) is added to each block when it is blocked.
  • FIG. 5 (c) shows a reproduced image when only a part of the encoded data is decoded in this way.
  • Fig. 5 (c) corresponds to Fig. 5 (a), where the upper half of the image is the high-resolution image, and the lower half is the image whose resolution is one level lower in the vertical direction than the upper half. can get.
  • Figure 9 shows a flow chart showing this series of operations.
  • the decoding device can decode the entire image from a part of the encoded data having a hierarchy.
  • a reproduced image of the entire image can be obtained from a part of the encoded data by giving the encoded data a hierarchical structure.
  • the image coding apparatus of the present invention divides an image into sub-bands, performs coding processing in units of blocks, and divides and rearranges information in units of sub-bands to create coded data. By doing so, it is possible to perform quantization in units of blocks in the past, and at the same time, to realize layering of encoded data, which was not possible in the past.
  • the image encoding apparatus of the present invention can perform quantization on a block basis, it is possible to control the bit assignment of an image for each block, and to achieve high image quality. .
  • the encoded data is hierarchized, so that the image decoding device can reproduce the entire image from a part of the encoded data having a hierarchy.
  • the amount of data to be decoded is specified to an arbitrary number of bits when only a part of the encoded data is decoded in the image decoding device. can do.

Description

明 細 書 画像符号化装置及び画像復号装置 技術分野
この発明はディ ジタル画像処理の分野に属し、 画像データを高能率に符 号化する画像符号化装置及びこの画像符号化装置で作成された符号化デー タを復号する画像復号装置に関する。 背景技術
近年、 画像の高能率符号化及び復号方式と してサブバン ド符号化方式が 提案されている。 サブバン ド符号化方式では、 帯域分割フ ィ ルタバンク に よって入力画像の分析を行い、 図 1 6 に示すよ う な帯域分割をする方式が 符号化効率の高い方式と して一般に知られている。 このよ う な方式は、 例 えば 「藤井、 能村 "W a v e 1 e t 変換について" 、 電子情報通信学会 技術報告 I E 9 2 — 1 1 ( 1 9 9 2 ) 」 に記載されている。
図 1 6 は入力信号に対し、 3 回の 2次元サブバン ド分割を行って得たサ ブバン ド画像である。 1 回目 の分割による水平方向高域かつ垂直方向低域 を H L 1 、 水平方向低域かつ垂直方向高域を. L H 1 、 水平方向高域かつ垂 直方向高域を H H 1 と している。 また水平方向低域かつ垂直方向低域に対 しては、 2 回目 の 2次元サブバン ド分割を行って前述と 同様に帯域 H L 2 、 L H 2 、 H H 2 を得る。
2回目 の分割によ る水平方向低域かつ垂直方向低域に対しては、 3 回目 の 2次元サブバン ド分割を行って前述と 同様に帯城 H L 3 、 L H 3 、 H H 3 を得、 この時の水平方向低域かつ垂直方向低域は L L 3 とする。 なお、 帯域分割用のフ ィ ルタ バ ン ク と しては、 ウエーブレ ツ ト変換用フ ィ ルタ バ ンク、 サブバン ド分割合成フ ィノレタバンクなどを用レ、る こ とができる。 こ のよ う にサブバ ン ド分割された画像は階層構造をもっている。
最近サブバ ン ド画像に適応する最も符号化効率の高い方式と して、 先に 述べたよ う な階層構造を利用 した Z T E ( Z e r o T r e e E n t r o p y c o d i n g ： ゼロ ツ リ ー符号化） 方式が提案されている （ I S O / I E C J T C / S C 2 9 /WG 1 1 / P E G 9 5 /N 0 4 4 1 , I S O / I E C J T C 1 / S C 2 9 /WG 1 1 /M P E G 9 6 /M 0 6 3 7、 I S O / I E C J T C 1 / S C 2 9 /WG 1 1 /M P E G 9 6 / 1 5 3 9 ) 0
Z T E方式について以下に述べる。 Z T E方式では、 まずサブバン ド分 割された画像から、 図 1 7 のよ う に矢印でつながった空間上で同 じ位置に 対応するサブバン ド係数 （以下、 係数と呼ぶ） を集めて図 1 8 のよ う なブ ロ ック構造を作成する。 各ブロ ッ ク内の係数は、 最高周波数のサブバン ド を除いて、 図 1 7の矢印で結ばれた係数間に相関がある こ とが既に知られ ている。
図 1 7 の矢印で結ばれたよ う な係数の関係全体を "ツ リ ー" と呼び、 最 低周波数サブバ ン ド （ L L 3 ) の 1係数に対して 1 レベル高い周波数のサ ブバン ド （ L H 3 、 H L 3 、 H H 3 ) の各 1.係数が対応し （例えば図 1 7 の a 0 に対し a 1 、 a 2 、 a 3 が対応する） 、 この各 1係数に対してこれ ょ リ 1 レベル高い周波数のサブバ ン ド （ L H 2、 H L 2、 H H 2 ) 各 4係 数が対応し （例えば図 1 7 の a l に対して a l 0、 a l l , a 1 2 , a 1 3が対応する） 、 この各 4係数に対してさ らに 1 レベル高い周波数のサブ バ ン ド （ L H 1 、 H L 1 、 H H 1 ) 各 1 6係数が対応する。 係数 a 0 に対 するツ リ ーを図 1 9 に示す。 図 1 9 の "〇 " と " · " は各サブバ ン ド中の 係数を表す。 このッ リ 一は上にいく ほど解像度の粗いサブバン ドの係数、 下にいく ほど解像度の高いサブバン ドの係数から構成される。
こ のよ う なツ リ ー構造の中で、 ょ リ 粗い解像度の係数を "親" 、 矢印で 示された同 じ空間位置にある次に細かい解像度の係数を "子供" と呼ぶ。 例えば図 1 9 において、 係数 a 1 、 a 2 、 a 3 にと つて係数 a 0 は親であ リ 、 係数 a 0 にと つて係数 a 1 、 a 2 、 a 3 は子供である。 また係数 a 1 0 、 a 1 1 、 a 1 2 、 a 1 3 にと つて係数 a 1 は親でぁ リ 、 係数 a 1 にと つて係数 a 1 0 、 a l l , a 1 2 、 a 1 3 は子供である。
またある親に対して、 矢印でつながる同 じ空間位置にあるよ リ細かい解 像度のすべての係数を "子孫" と呼び、 ある子供に対して、 矢印でつなが る同 じ空間位置にある よ り粗い解像度のすべての係数を "祖先" と呼ぶ。 例えば図 1 9 において、 係数 a 1 にと つて、 点線で囲まれた係数は子孫で ぁ リ 、 係数 a 1 0 0 にと つて、 係数 a 1 0 、 a l 、 a Oは祖先である。 次に係数はブロ ッ ク単位で量子化され、 量子化係数が " 0 " か非 " 0 " かを表すためにッ リ 一の各ノー ドに 3種類のシンボルが割 リ 当て られる。 シンボルの定義を以下に述べる。 ツ リ ー中のある係数が " 0 " でその子孫 の係数も全て " 0 " である係数の う ち最も低周波数の係数をゼロ ツ リ ール — ト （ Z T R ) と呼ぶ。 この時、 この係数もこれょ リ解像度の高い係数も 全て " 0 " なので、 ツ リ ー上で Z T Rが出現すれば、 その子孫の係数を符 号化する必要ない。 ツ リ ー中のある係数が " 0 " ではないが、 その子孫の 係数は全て " 0 " である と き、 この係数をバ リ ュー ドゼロ ッ リ 一 （ V Z T R ) と呼ぶ。 子孫に " 0 " でない係数が 1 つでもあれば、 こ の係数をバ リ ュ一 （ V a 1 u e ) と呼ぶ。
図 1 9 に示したツ リ ーでは "〇 " は量子化値が " 0 " の係数、 "き " は 非 " 0 " の係数を示す。 この場合、 符号化の必要な係数は図 2 0 のよ う に なる。 図 2 0 では a 0 は量子化値が " 0 " でないためシンボル V a 1 u e を割 り 当て、 量子化値を符号化する。 a 1 は a 1 及び子孫 （ a 1 0〜 a 1 3 、 a 1 0 0〜 a 1 0 3 〜 a 1 3 3 ) が全て " 0 " なので、 Z T Rを割 リ 当て量子化値の符号化は必要ない。 a 1 の子孫については、 a 1 が Z T R である こ とから値が " 0 " である こ とがわかるため、 これらに関する情報 を全く 符号化する必要はない。
a 2 は量子化値は " 0 " でないが、 子孫が全て " 0 " なので、 シンポル V Z T Rを割 り 当て、 a 2 の量子化値のみ符号化する。 また a 2 の子孫に ついては a 1 の子孫と 同様、 これらに関する情報を全く 符号化する必要は ない。 a 3 は量子化値が " 0 " でなく 、 子孫も " 0 " でない係数があるた めシンボル V a 1 u e を割 リ 当て、 量子化値を符号化する。 a 3 0 は V Z T R、 a 3 1 は Z T R、 a 3 2、 a 3 3 は V a l u e と なる。 最高周波数 の係数 （ a 3 2 0〜 a 3 3 3 ) については、 シンボルを割 リ 当てずそれら の量子化値のみが符号化される。 以上のよ う に このプロ ッ ク の符号化すベ き情報は
シンボル情報と して、
V a l u e , Z T R , V Z T R , V a l u e , V Z T R , Z T R , V a
1 u e , V a l u e , V a l u e , V a l u e , V a l u e ,
, V a l u e
係数情報と して、
Q ( a 0 ) , Q ( a 2 ) , Q ( a 3 ) , Q " 3 0 ) , Q ( a 3 2 ) , Q ( a 3 3 ) , Q ( a 3 2 0 ) , Q ( a 3 2 1 ) , Q ( a 3 2 2 ) ， . . . . . . , Q ( a 3 3 3 )
となる。 こ こで Q ( a ) は係数 a の量子化値を示している。 また、 図 2 1 に符号化データの内容を示す。 シンボルが V Z T Rや V a 1 u e の時には対応する係数の量子化値を符 号化する必要があるが、 一般に高周波数サブバン ドでは量子化値が " 0 " と なる係数が多いので、 Z T Rが多く 発生し、 係数値を符号化しなく てよ いので、 符号化効率が向上する。
以上のよ う に、 Z T E方式においては、 係数の符号化の順番はサブバン ドからサブバン ドへ移行するのではなく 、 各プロ ッ ク毎に量子化を行い、 各プロ ッ ク内のシンポル情報と係数の情報を完全に符号化してから、 次の ブロ ッ クの符号化を始める。
図 1 4 に Z T E方式を用いた画像符号化装置を、 図 1 5 に Z T E方式を 用いた画像復号装置を示す。 図 1 4 の 1 4 0 1 は 2 次元分割フ ィ ルタによ つてサブバン ド分割するサブバン ド分割部、 1 4 0 2 は分割されたサブバ ン ド画像から図 1 8 に示すよ う に、 親子関係を もつ係数を集めてブロ ッ ク を作成するプロ ッ ク作成部、 1 4 0 3 はプロ ッ ク単位で係数を量子化する 量子化部、 1 4 0 4 は量子化後の係数からプロ ッ ク単位で図 2 0 に示すよ う なシンボルを決定するシンボル情報決定部、 1 4 0 5 は各シンボル情報 を可変長符号化するシンボル情報符号化部、 1 4 0 6 は 1 4 0 4 で決定し たシンボル情報が V Z T Rあるいは V a 1 u e に対応する係数のみを符号 化する係数符号化部、 1 4 0 7は 1 プロ ッ クにおいてシンボル情報を先に、 係数情報を後に して並べるデータ統合部である。 図 2 2 はこの一連の動作 を表すフ ローチヤ一トである。
図 1 5 の 1 5 0 1 は符号化データを 1 ブロ ック毎にシンボル情報と係数 情報と に分離するデータ分離部、 1 5 0 . 2 はシンボル情報を可変長復号す るシンボル情報復号部、 1 5 0 3 は復号されたシンボル情報をも と に V a 1 u e 及び V Z T Rに対応する係数を復号する係数復号部、 1 5 0 4 は復 号されたシンボル情報と係数情報をも とに 1 ブロ ッ ク分の全係数値を再生 するプロ ッ クデ一タ再生部、 1 5 0 5 はプロ ッ ク毎に量子化された係数を 逆量子化する逆量子化部、 1 5 0 6 は全プロ ッ ク の係数値を並び替えて逆 ブロ ッ ク化しサブバン ド画像全体を作成するサブバン ド画像作成部、 1 5 0 7 は 2次元合成フ ィ ルタによってサブバン ド合成するサブバン ド合成部 である。 図 2 3 にこの一連の動作を表すフ ローチャー トを示す。
以上のよ う な画像符号化装置及び画像復号装置を使ってサブバン ド係数 を効率的にブロ ック単位で符号化及び復号する こ とができ る。
このよ う に、 Z T E方式では親子関係を もつサブバン ド係数を集めたブ ロ ッ ク を作成し符号化するため、 ブロ ック単位の量子化が可能でぁ リ 、 ま た高周波サブバン ドの係数の大部分が " 0 " であるこ と を利用 して符号化 効率を上げる こ とができ る反面、 サブバン ド符号化本来の もつ階層性 （ス ケーラ ビリ ティ） を符号化データにもたせる こ とができなく なって しまつ た。
すなわち、 1 サブバン ドの情報を符号化してから次のよ リ解像度の高い サブバン ドの情報を符号化する従来のサブバン ド符号化方式では、 図 2 4 に示すよ う に、 符号化データの一部から解像度の異なる再生画像を復号す る こ とができ る。 例えば符号化データの中から L L 3 のみの情報を復号す れば、 最も粗い解像度で画像全体が再生でき る。
また、 符号化データの中から L L 3 、 H L . 3 、 L H 3 、 H H 3 を復号す れば、 L L 3 のみの場合よ リ 細かい解像度で画像全体が再生でき る。 さ ら に全ての符号化データを復号すれば、 最も細かい解像度で画像全体が再生 でき る。
と ころが Z T E方式では、 ブロ ッ ク単位の量子化が可能でぁ リ 、 高周波 サブバン ドの係数の大部分が " 0 " である こ と を利用 して符号化効率を上 げる こ と はでき るが、 プロ ッ ク単位で画像の左上から符号化するため符号 化データの一部を復号する と、 図 2 5 に示すよ う に、 再生された部分の解 像度は高いけれども画像の一部分のみしか再生する こ とはできない。 つま り 、 Z T E方式はサブバン ド画像が本来もつ階層性を失って しまったこ と になる。 発明の開示
本発明は、 上述のよ う な問題を解決するために、
( 1 ) 画像をサブバン ドに分割し、 第 1 のサブバン ド画像を生成する手 段と、 第 1 のサブバン ド画像の各サブバン ド間で親子関係にあるサブバン ド係数をま と めて複数個のプロ ッ ク を構成し、 プロ ッ ク化された第 2 のサ ブバン ド画像を作成する手段と、 第 2 のサブバン ド画像の各プロ ッ ク のサ ブバン ド係数を量子化する手段と 、 第 2 のサブバン ド画像の量子化された サブバン ド係数が " 0 " か非 " 0 " かを示すシンボル情報を決定する手段 と 、 第 2 のサブバン ド画像のシンボル情報を第 1 のサブバン ド画像の周波 数位置に合わせて再配置する手段と、 再配置したシンボル情報を可変長符 号化する手段と 、 シンボル情報をも と にして符号化対象と なる量子化され たサブバン ド係数を、 第 1 のサブバン ド画像の周波数位置に合わせて再配 置し、 第 3 のサブバン ド画像を作成する手段と、 再配置したサブバン ド係 数を可変長符号化する係数符号化部と、 符号化されたシンボル情報及びサ ブバン ド係数をサブバン ド毎にま と めて並べる符号化データ統合部と を有 する よ う にしたものである。
( 2 ) 符号化データをシンボル情報とサブバン ド係数とに分離する手段 と 、 サブバン ド毎に符号化されたシンボル情報を復号する手段と 、 復号さ れたシンボル情報をも と に各サブバン ド係数を復号し、 第 3 のサブバン ド 画像を再生する手段と、 各サブバン ド間で親子関係にある復号されたサブ バ ン ド係数をま と めて複数個のプロ ッ ク を作成し、 プロ ッ ク化された第 2 のサブバン ド画像を作成する手段と 、 第 2 のサブバ ン ド画像のサブバン ド 係数を逆量子化する逆量子化部と 、 第 2 のサブバン ド画像の逆量子化され たサブバ ン ド係数を逆プロ ック化して、 第 3 のサブバ ン ド係数の周波数位 置に合わせて再配置したサブバン ド画像を作成する手段と、 サブバン ド画 像を合成し、 復号画像を得る手段と を有する よ う に したものである。
( 3 ) 符号化されたシンボル情報及びサブバン ド係数をサブバン ド毎に 1 つにま とめる時に、 各サブバン ドにおいて、 始めにサブバン ド全てのシ ンボル情報、 次にサブバン ド全てのサブバン ド係数の順番に並べる手段を 有する よ う に したものである。
( 4 ) シンボル情報とサブバ ン ド係数をサブバン ド毎に 1 つにま と めた 符号化データから、 始めに 1 つのサブバン ド全てのシ ンボル情報、 次に 1 つのサブバン ド全てのサブバン ド係数情報に分離する操作を全てのサブバ ン ドに対して行う 手段を有するよ う に したものである。
( 5 ) 符号化されたシンボル情報及びサブバン ド係数をサブバン ド毎に 1 つにま と める時に、 各サブバン ドにおいて、 各シンボル情報と それに対 応するサブバン ド係数とのセッ 卜 をシ ンボル情報の順に従って並べる手段 を有する よ う にしたものである。
( 6 ) シンボル情報とサブバン ド係数をサブバン ド毎に 1 つにま と めた 符号化データから、 各シ ンボル毎にシ ンボル情報とサブバン ド係数を分離 する操作を全てのサブバン ドに対して行う手段を有する よ う に したもので ある。
( 7 ) シ ンボル情報符号化部と係数情報符号化部と符号化データ統合部 に代えて、 シ ンボル情報と これに対応するサブパン ド係数のセ ッ トを作成 する手段と、 シンボル情報とサブバ ン ド係数情報のセ ッ トを可変長符号化 する手段と を有する よ う に したものである。
( 8 ) 符号化デ一タ分離部と シンボル情報復号部と係数情報復号部に代 えて、 シンボル情報とサブバン ド係数情報のセ ッ ト を復号する手段と 、 復 号したセ ッ ト をシンボル情報と係数情報と に分離する手段と を有するよ う に したものである。
( 9 ) 画像符号化装置側で作成した完全な符号化データを入力する こ と が出来ない場合に、 復号する こ とが出来ないサブバン ド係数値に " 0 " を 挿入する手段を有する よ う に したものである。 図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明の実施の形態を示すプロ ック図である。
図 2 は、 本発明の実施の形態を示すプロ ッ ク図である。
図 3 は、 本発明を説明する図である。
図 4 は、 本発明を説明する図である。
図 5 は、 本発明を説明する図である。
図 6 は、 本発明の動作を説明するフローチャー トである。
図 7 は、 本発明の動作を説明する フ ローチャー トである。
図 8 は、 本発明の実施の形態を示すプロ ッ ク図である。
図 9 は、 本発明の動作を説明するフローチ.ヤー トである。
図 1 0 は、 本発明の実施の形態を示すブロ ック図である。
図 1 1 は、 本発明の実施の形態を示すブロ ッ ク図である。
図 1 2 は、 本発明の動作を説明するフ ローチャー トである。
図 1 3 は、 本発明の動作を説明するフローチャー トである。
図 1 4 は、 従来例を示すブロ ッ ク図である。
図 1 5 は、 従来例を示すブロ ッ ク図である。 図 1 6は、 従来技術を説明する図である。
図 1 7は、 従来技術を説明する図である。
図 1 8は、 従来技術を説明する図である。
図 1 9は、 従来技術を説明する図である。
図 2 0は、 従来技術を説明する図である。
図 2 1 は、 従来技術を説明する図である。
図 2 2は、 従来技術の動作を説明するフ ローチャー トである
図 2 3は、 従来技術の動作を説明するフ ローチャー トである
図 2 4は、 サブバン ド分割の階層性を示す図である。
図 2 5は、 従来技術の問題点を説明する図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照して、 本発明の画像符号化装置及び画像復号装置の実 施の形態を詳細に説明する。
図 1 は本発明の第 1 の実施の形態の符号化装置を示すプロ ッ ク図である。 同図で 1 0 1 はサブバン ド分割部、 1 0 2はブロ ッ ク作成部、 1 0 3は量 子化部、 1 0 4はシンボル情報決定部、 1 0 5はシンボル情報符号化部、 1 0 6は係数符号化部でぁ リ 、 各々図 1 4に示す 1 4 0 1 、 1 4 0 2、 1 4 0 3、 1 4 0 4、 1 4 0 5、 1 4 0 6 と全.く 同 じ構成である。
すなわち、 サブバン ド分割部 1 0 1、 ブロ ッ ク作成部 1 0 2、 量子化部 1 0 3、 シンボル決定部 1 0 4によ リ 、 画像をサブバン ド分割し、 サブバ ン ド画像を図 1 8に示すよ う なブロ ッ クに分割 し、 各ブロ ッ ク毎にサブバ ン ド係数を量子化するのは従来技術と 同じである。 量子化はプロ ッ ク単位 で行う が、 特殊な場合と して全プロ ッ クが同 じ量子化幅で量子化される こ とがある。 本実施の形態では従来技術によって作成された図 1 8のシンポ ルと量子化係数をサブバン ド毎に分割 して再配置し、 サブバン ド画像を再 度作成して、 低解像度のサブバン ドのシンポル情報と係数情報から順に符 号化を行う ものである。
図 1 の 1 0 8 は従来技術によ リ ブ口 ッ ク毎に作成したシンボル情報をサ ブバン ド毎に分割 し再配置するシンボル情報再配置部である。 図 1 8 の従 来技術で作成されたブ口 ッ ク化済のサブバン ド画像の 1 ブロ ッ クが、 図 3 ( a ) のブロ ッ ク に相当する。 図 1 の 1 0 8 は各ブロ ック毎に図 3 ( a ) から図 3 ( b ) へシンボルの分割と再配置を行い、 新たなサブバン ド画像 を作成し、 1 1 0 のメ モ リ に出力する。
ただし、 Z T R 、 V Z T Rの子孫の係数についてはシンボルが存在 しな いので、 " S K I P " と レ、 う シンボルをメ モ リ 1 1 0 に書き込み、 符号ィ匕 時には S K I P のシンボル情報は符号化しない。 図 3 では斜線部が S K I P を示す。 こ こで、 従来例の説明でも述べたよ う に、 図 3 ( b ) の最高周 波数のサブバン ドについてはシンボル情報はなレ、。
また、 図 1 の 1 0 9 は従来技術によ リ ブ口 ッ ク毎に量子化した係数情報 をサブバン ド毎に分割し再配置する係数再配置部である。 前述のよ う に図 1 8 の従来技術で作成されたプロ ッ ク化済のサブバン ド画像の 1 ブロ ッ ク が、 図 3 ( a ) のブロ ックに相当する。 図 1 の 1 0 9 は各ブロ ック毎に図 3 ( a ) から図 3 ( c ) へ係数情報の分割と.再配置を行い、 新たなサブバ ン ド画像を作成し、 1 1 1 のメ モ リ に出力する。 ただし、 メ モ リ 1 1 0 に 記録した S K I Pに対応する係数に関しては、 同じく S K I P のシンボル を係数値の代わ り に書き込み、 符号化時には符号化しない。
図 3 ( a ) から図 3 ( b ) へのシンボルの再配置、 及び図 3 ( a ) 力、ら 図 3 ( c ) への係数値の再配置は、 再配置後のシンボル及び係数値を図 1 のメ モ リ 1 1 0 、 1 1 0 を使用せずに、 図 1 8 に示すブロ ック毎にシンポ ル及び係数値をま と めたメ モ リ に上書き し、 メ モ リ 1 1 0 、 1 1 1 の所定 の位置に対応するァ ド レス演算によってこれ以降の処理を行う こ と も可能 である。
本実施例では、 説明を簡単にするために、 メ モ リ 1 1 0 、 1 1 1 にシン ボル及び係数値を書き込む例についてのみ説明するが、 上記のよ う なメ モ リ 1 1 0 、 1 1 1 に対応するブロ ック毎に、 図 1 8 上のア ド レス計算をす る こ と によつても同様の処理が可能である。
図 1 の 1 0 7 はメ モ リ 1 1 0 、 1 1 1 に各々記録したシンボル情報と係 数情報と をサブバン ド毎にま と めて並べる符号化データ統合部である。 シ ンボル情報と係数情報の統合方法と しては、 図 4 ( a ) と図 4 ( b ) の 2 つの方法がある。 図 4 ( a ) はシンボル情報と係数情報と をサブバン ド毎 にま と めて並べた時の符号化データの内容の一例である。
符号化データ統合部では、 シンボル情報と係数情報とは、 最低周波数サ ブバン ドのものから始まって、 周波数の高いサブバン ドのものが順次入力 されるが、 まず 1 サブバン ド分のシンボル情報を符号化データに書き込ん だ後、 1 サブバ ン ド分の係数情報を符号化データに書き込み、 その後 1 レ ベル高い 1 サブバン ド分のシンボル情報を符号化データに書き込む動作を 最高周波数サブバン ドまでく リ 返す。 図 4 ( b ) はシンボル情報と係数情 報と をサブバ ン ド毎にま と めて並べた時の符号化データの内容の別の一例 である。
符号化データ統合部では、 まず 1係数に対応するシンボル情報と このシ ンボル情報に対応する 1係数情報をセ ッ トに して符号化データに書き込み、 その後同様に、 1係数分のシンボル情報と これに対応する符号化情報をセ ッ トに して符号化データに書き込む動作を最高周波数サブバ ン ドまでく リ 返す。 この時、 Z T Rや S K I Pに対応する係数に対しては、 係数情報が 存在しないので入力がなく 、 シンボル情報が連続して入力される こ と にな る。 また最高周波数のサブバン ド （H L 1 、 L H 1 、 H H 1 ) については、 従来技術の説明で述べたよ う に、 シンボル情報が存在しないので係数情報 のみが符号化される。 以下に図 4 ( b ) のシンボル情報と係数情報の符号 化データを示す。 ここで S はシンボル情報、 Cは係数情報である。
S， C， S， S,C, S, S， S， C， S,C， S，C， S, S， S， C， S…… , C, C, C, C, C, C, C, C, C, C
― 最高周波数以外のサブバン ド ——最高周波数のサブバン ド— 図 6 ( a ) は図 1 の画像符号化装置の動作の一例を示すフ ローチャー ト 図 6 ( b ) は図 4 ( a ) の符号化データを作成するためのフ ローチャー ト 図 6 ( c ) は図 4 ( b ) の符号化データを作成するためのフ ローチャー ト である。
以上のよ う に、 本発明の実施の形態 1 の符号化装置ではシンボル情報及 び係数情報の再配置によって、 低解像度のサブバン ドから高解像度のサブ バン ドへと順に符号化データを作成する こ とによって、 符号化データに階 層性をもたせる こ とができ る。
次に復号側について述べる。
図 2 は本発明の第 1 の実施の形態の復号装置であ リ 、 本発明の第 1 の実 施の形態の符号化装置で作成した符号化データを復号する ものである。 こ れは符号化データを復号しプロ ック化されたサブバン ド画像を再生し、 ブ ロ ッ ク毎に逆量子化し、 逆ブロ ッ ク化してサブバン ド画像を作成し、 サブ バン ド合成して再生画像を得る従来技術の逆量子化の前に、 符号化データ からシンボル情報と係数情報を分離して復号し、 サブバン ド毎に分割して 再配置して、 サブバン ド画像全体を作成した後、 逆量子化のためにブロ ッ ク化する処理を加えたものである。
図 2 の 2 0 1 は符号化データをシンボル情報と係数情報と に分離して、 結果をシンボル情報復号部 2 0 2 、 係数復号部 2 0 3 に出力する符号化デ —タ分離部である。 例えば図 4 ( a ) の符号化データが入力されたと きに は、 符号化された 1 サブバン ド分のシンボル情報と このシンボル情報に対 応する 1 サブバン ド分の係数情報との境界を検出 し、 シンボル情報をシン ボル情報復号部に、 係数情報を係数情報復号部に各々 出力する。
この動作を全てのサブバン ドにわたって繰り 返す。 また、 例えば図 4 ( b ) の符号化データが入力されたと きには、 符号化された 1 シンボル情 報と このシンボル情報に対応する係数情報と の境界を検出 し、 シンボル情 報をシンボル情報復号部に、 係数情報を係数情報復号部に各々出力する。 この動作を全てのサブバン ドにわたって繰り 返す。 ただし、 シンボルが Z T Rの時には対応する係数情報が存在しないので、 シンボル情報が連続し て入力される。 2 0 8 はメ モ リ であ り 、 シンボル情報復号部 2 0 2 で可変 長復号したシンボル情報をサブバン ド画像上の対応する位置に図 3 ( b ) のよ う に記録する。
ツ リ ーのシンボルが Z T R或いは V Z T Rの場合は、 これよ リ解像度の 高い親子関係にあるシンボルは存在しないので、 符号化側と 同様、 メ モ リ 2 0 8 に S K I P を書き込みこ こにはシンボルを上書き しない。 2 0 9 は メ モ リ であ リ 、 係数復号部 2 0 3 で可変長復号した係数情報をサブバン ド 画像上の対応する位置に図 3 ( c ) のよ う に記録する。 対応するツ リ ーの シンボルが Z T R或いは S K I Pの場合は、 これよ リ解像度の高い親子関 係にある係数は存在しないので、 メ モ リ 2 0 9 に " 0 " を書き込みこ こ に は係数値を上書き しない。
ただし、 符号化側ではメモ リ に " 0 " の代わ リ に " S K I P " を書き込 むこ と だけが異なっている。 メ モ リ 2 0 9 に記録された係数をも と に、 ブ 口 ッ ク作成部 2 0 4 でサブバン ド間で親子関係のある係数をま と めて図 3 ( a ) のよ う なブロ ッ ク を作成し、 後は従来技術で説明 したよ う に、 逆量 子化部 2 0 5 で各プロ ッ ク毎に量子化された係数を逆量子化し、 サブバン ド画像作成部 2 0 6 で全プロ ッ ク の係数値を並び替えて逆プロ ッ ク化しサ ブバン ド画像全体を作成し、 サブバン ド合成部 2 0 7 で 2次元合成フ ィ ル タによってサブバン ド合成し、 再生画像を得る こ とができる。
こ こで、 シンボル情報復号部 2 0 2 、 係数復号部 2 0 3 、 逆量子化部 2 0 5 、 サブバン ド画像作成部 2 0 6 、 サブバン ド合成部 2 0 7 、 ブロ ッ ク 作成部 2 0 4 は各々図 1 5 に示す 1 5 0 2 、 1 5 0 3 、 1 5 0 5 、 1 5 0 6 、 1 5 0 7 、 及び図 1 に示す ： 1 0 4 と全く 同 じ構成である。 図 7 にこの 一連の動作を表すフ ローチヤ一 ト を示す。
以上のよ う に本発明の実施の形態 1 の復号装置では、 階層性をもつ符号 化データを復号する こ と ができ る。
図 1 0 は本発明の第 1 の実施の形態の符号化装置を実現する別の例であ る。 図 1 0 と図 1 の違いは、 シンボル情報符号化部 1 0 5 、 係数情報符号 化部 1 0 6 、 符号化データ統合部 1 0 7 の代わ リ に、 セ ッ 卜作成部 1 0 0 5 、 セ ッ ト符号化部 1 0 0 6 が組込まれたこ とである。 前述の実施の形態 1 の符号化装置ではシンボル情報と係数情報と を別々 に可変長符号化して から並べたが、 本例ではシンボル情報と係数情報のセ ッ トを作ってから可 変長符号化する。
セ ッ 卜作成部 1 0 0 5 では、 1 シンボル情報と このシンボル情報に対応 する係数情報をセ ッ ト にする。 ただし、 最高周波数のサブバン ド （ H L 1 、 L H 1 、 H H 1 ) ではシンボル情報が存在しないので、 係数情報を 1 つず っ极う。 また最高周波数以外のサブバン ドで、 シンボル情報のみが存在し、 対応する係数情報が存在 しない場合 （ Z T R ) には、 シンボル情報のみを 极 ぅ。 以下にシンボル情報と係数情報のセ ッ 卜の例を示す。 こ こで、 Sは シンボル情報、 Cは係数情報、 （） はセ ッ ト を表す。
(S, C) (S, C) (S) (S, 0 (S) (S, C) (S) (S) (S，C) ··· (C) (C) (C) (0 (C) (C) (C)……
― 最高周波数以外のサブバン ド ——最高周波数のサブバン ド→ セ ッ ト符号化部 1 0 0 6 はセ ッ ト作成部 1 0 0 5 で作成したシンボル情 報と係数情報のセ ッ ト を可変長符号化する。 具体的な可変長符号化の方法 と しては、 シンポル情報と係数情報の 2次元ハフマ ン符号化や、 シンボル 情報のみが続く 場合に同 じシンボルが続く 長さの可変長符号化や、 係数の みの場合に 1 次元ハフマ ン符号化などがある。 図 1 2 にこ の一連の動作を 表すフ ローチヤ一 ト を示す。
以上のよ う に、 本発明の実施の形態 1 の別の符号化装置ではシンボル情 報及び係数情報の再配置によって、 低解像度のサブバン ドから高解像度の サブバン ドへと順に符号化データを作成する こ と によって、 符号化データ に階層性を もたせる こ と ができ る。
図 1 1 は本発明の第 1 の実施の形態の復号装置を実現する別の例である , 図 1 1 と図 2 の違いは、 符号化データ分離部 2 0 1 、 シンボル情報復号 部 2 0 2 、 係数情報復号部 2 0 3 の代わ り に、 セ ッ ト復号部 1 1 0 1 、 セ ッ ト分離部 1 1 0 2 が組込まれたこ とである。 前述の実施の形態 1 の復号 装置では、 別々 に符号化されたシンボル情報と係数情報と を分離してから 可変長復号したが、 本例ではシンボル情報と係数情報のセ ッ ト を可変長復 号してからシンポル情報と係数情報に分離する。
セ ッ ト復号部 1 1 0 1 では図 1 0 の符号化装置で作成したシンボル情報 と係数情報と のセ ッ トを可変長符号化した符号化データを可変長復号する。 この場合も符号化の場合に説明 したのと同様、 最高周波数のサブバン ド
( H L 1 、 L H 1 、 H H 1 ) ではシンボル情報が存在しないので、 係数情 報のみを復号する。 セッ ト分離部 1 1 0 2 では、 セ ッ ト復号部 1 1 0 1 で 復号したシンボル情報と係数情報のセ ッ ト をシンポル情報と係数情報とに 分離し、 各々 メ モ リ 1 1 0 8、 1 1 0 9 に出力する。 図 1 3 にこの一連の 動作を表すフ ローチヤ一 ト を示す。
以上のよ う に本発明の実施の形態 1 の別の復号装置では、 階層性をもつ 符号化デ一タ を復号する こ とができ る。
図 8 は本発明の第 2 の実施の形態の復号装置である。 符号化装置につい ては第 1 の実施の形態と 同 じである。
図 8 と図 2 と の違いは図 8 ではデータ補間部 8 1 0が付加されたこ とで ある。 画像復号装置に画像符号化装置で作成された符号化データが完全に 入力されなかった場合、 あるいは画像復号装置の処理速度がおそいため送 られてきた符号化データを全て復号できなかった場合など、 画像復号装置 で符号化データの後半が入力できない場合がある。
図 5 は画像復号装置に入力された階層構造を もつ符号化データの先頭部 分を復号した時の図 8のメ モ リ 8 0 8、 8 0 9 の内容である。 本実施の形 態 1 の画像符号化装置で作成された符号化データは、 周波数の低いサブバ ン ドの情報から周波数の高いサブバン ドの情報へと続く 階層構造をもって いるので、 途中で打切られた符号化データから復号されたシンボル情報、 係数情報は図 5 ( a ) の斜線部のよ う に存在する。
図 5 ( a ) で空白の部分は符号化データが存在せず、 これらの情報が復 号できない係数を示す。 図 8 のデータ補間部 8 1 0 は、 図 5 ( a ) の空白 部分の係数に " 0 " を代入し、 サブバン ド画像分の全ての係数を補間する。 この場合、 サブバン ドの第 2 階層の H L 2 の一部のみデータがあるため、 その部分に対応する再生画像の領域の水平方向の解像度が高く なる。 このデータ補間部 8 1 0 によってサブバン ド画像の全ての係数がそろつ たので、 図 8 のブロ ック作成部 8 0 4 によ リ 図 5 ( b ) のよ う にブロ ッ ク 化でき る。 なお、 データ補間部 8 1 0 は係数復号部 8 0 3 の後において、 係数情報に対して補間を行ってもよい。
図 5 ( a ) は符号化データがサブバン ド H L 2 の途中で打切られている 例であるが、 図 5 ( b ) の上半分の網点部はブロ ッ ク化した時に各ブロ ッ ク に L L 3 、 H L 3 、 L H 3 、 H H 3 、 H L 2 まで符号化データが存在す る比較的解像度の高い領域、 下半分はプロ ッ ク化した時に各プロ ッ クに L L 3 、 H L 3 、 L H 3 、 HH 3 までの符号化データが存在する比較的解像 度の低い領域である。
これ以降の処理は前述の第 1 の実施の形態の復号装置の場合と 同 じよ う に進める こ とができ る。 このよ う に して、 符号化データの一部のみを復号 した時の再生画像を図 5 ( c ) に示す。 図 5 ( c ) は図 5 ( a ) に対応し てお り 、 画像の上半分は解像度の高い画像が、 画像の下半分は上半分に比 ベて垂直方向に解像度の 1 レベル低い画像が得られる。 図 9 にこ の一連の 動作を表すフローチヤ一 トを示す。
以上のよ う に本発明の実施の形態 2 の復号装置では、 階層性を もつ符号 化データの一部から画像全体を復号する こ とができ る。 また、 符号化デー タの一部のみを復号する時に、 符号化データの先頭からほぼ連続的に、 任 意のデータ量の符号化データを再生する こ とができ る。 つま り 、 符号化デ ータ中の任意の位置で復号を打切って も画像を再生する こ とができ る。 以上のよ う に、 本発明では符号化データに階層性を持たせる こ と によつ て、 符号化データの一部から画像全体の再生画像を得る こ とができ る。 産業上の利用可能性
( 1 ) 本発明の画像符号化装置は、 画像をサブバン ド分割し、 ブロ ッ ク 単位で符号化処理を行った後、 情報を各サブバン ド単位に分割、 再配置し、 符号化データを作成する こ とによって、 従来のプロ ック単位の量子化を行 いつつ、 同時に従来は不可能であつた符号化データの階層化を実現する こ とができ る。
( 2 ) 本発明の画像符号化装置は、 ブロ ッ ク単位の量子化が可能である ため、 画像をブロ ッ ク毎にビッ ト割当ての制御ができ、 高画質化を図る こ と ができ る。
( 3 ) 本発明では、 符号化データが階層化されるため、 画像復号装置に おいて、 階層性を持つ符号化データの一部から、 画像全体を再生する こ と ができ る。
( 4 ) 本発明では、 符号化データが階層化されるため、 画像復号装置に おいて、 符号化データの一部のみを復号する と きに、 復号するデータ量を 任意のビッ 卜数に指定する こ とができ る。

Claims

請求の範囲
1 . 画像をサブバン ドに分割し、 第 1 のサブバン ド画像を生成するサブ バン ド分割部と 、 前記第 1 のサブバン ド画像の各サブバン ド間で親子関係 にあるサブバン ド係数をま と めて複数個のプロ ッ ク を構成し、 プロ ッ ク化 された第 2 のサブバン ド画像を作成するプロ ッ ク作成部と、 前記第 2 のサ ブバン ド画像の各プロ ッ ク の前記サブバン ド係数を量子化する量子化部と、 前記第 2 のサブバン ド画像の量子化されたサブバン ド係数が " 0 " か非 " 0 " かを示すシンボル情報を決定するシンボル情報決定部と、 前記第 2 のサブバン ド画像のシンボル情報を前記第 1 のサブバン ド画像の周波数位 置に合わせて再配置するシンボル情報再配置部と 、 前記再配置したシンポ ル情報を可変長符号化するシンボル情報符号化部と、 前記シンボル情報を も と に して符号化対象となる前記量子化されたサブバン ド係数を、 前記第 1 のサブバン ド画像の周波数位置に合わせて再配置し、 第 3 のサブバン ド 画像を作成する係数再配置部と、 再配置したサブバン ド係数を可変長符号 化する係数符号化部と、 符号化された前記シンボル情報及び前記サブバン ド係数をサブバン ド毎にま と めて並べる符号化データ統合部と を備え、 符 号化データに階層構造を持たせたこ と を特徴とする画像符号化装置。
2 . 符号化データをシンボル情報とサブバン ド係数とに分離する符号化 データ分離部と、 サブバン ド毎に符号化された前記シンボル情報を復号す るシンボル情報復号部と、 復号された前記シンボル情報をも と に前記各サ ブバン ド係数を復号し、 前記第 3 のサブバン ド画像を再生する係数復号部 と、 各サブバン ド間で親子関係にある前記復号されたサブバン ド係数をま と めて複数個のプロ ッ ク を作成し、 プロ ッ ク化された前記第 2 のサブバン ド画像を作成するプロ ッ ク作成部と、 前記第 2 のサブバン ド画像の前記復 号されたサブバン ド係数を逆量子化する逆量子化部と 、 前記第 2 のサブバ ン ド画像の前記逆量子化されたサブバン ド係数を逆ブロ ッ ク化して、 前記 第 3 のサブバン ド係数の周波数位置に合わせて再配置したサブバン ド画像 を作成するサブバ ン ド画像作成部と、 前記サブバ ン ド画像を合成し、 復号 画像を得るサブバン ド合成部とからな リ 、 請求項 1 の画像符号化装置によ つて作成された階層構造をもつ符号化データを復号する画像復号装置。
3 . 請求項 1 記載の画像符号化装置の符号化データ統合部において、 符 号化されたシ ンボル情報及びサブバン ド係数をサブバ ン ド毎に 1 つにま と める時に、 各サブバン ドにおいて、 始めにサブバン ド全ての前記シンボル 情報、 次にサブバ ン ド全ての前記サブバ ン ド係数の順番に並べる こ と を特 徴とする請求項 1 記載の画像符号化装置。
4 . 請求項 3 の画像符号化装置によって作成された階層構造をもつ符号 化データを復号する画像復号装置であって、 請求項 2 の符号化データ分離 部において、 シ ンボル情報とサブバ ン ド係数をサブバ ン ド毎に 1 つにま と めた符号化データから、 始めに 1 つのサブバン ド全ての前記シ ンボル情報、 次に 1 つのサブバン ド全ての前記サブバン ド係数情報に分離する操作を全 てのサブバン ドに対して行う こ と を特徴とする画像復号装置。
5 . 請求項 1 記載の画像符号化装置の符号化データ統合部において、 符 号化されたシ ンボル情報及びサブバン ド係数をサブバン ド毎に 1 つにま と める時に、 各サブバ ン ドにおいて、 前記各シ.ンボル情報とそれに対応する 前記サブバ ン ド係数とのセ ッ トを前記シンボル情報の順に従って並べる こ と を特徴とする請求項 1 記載の画像符号化装置。
6 . 請求項 5 の画像符号化装置によって作成された階層構造をもつ符号 化データを復号する画像復号装置であって、 請求項 2 の符号化データ分離 部において、 シ ンボル情報とサブバン ド係数をサブバン ド毎に 1 つにま と めた符号化データから、 各シ ンボル毎に前記シンボル情報と前記サブバン ド係数を分離する操作を全てのサブバン ドに対して行う こ と を特徴とする 画像復号装置。
7 . 請求項 1 または 5記載の画像符号化装置において、 前記シ ンボル情 報符号化部と前記係数情報符号化部と前記符号化データ統合部に代えて、 シンボル情報と前記シ ンボル情報に対応するサブバ ン ド係数のセ ッ ト を作 成するセ ッ ト作成部と、 前記シ ンボル情報とサブバ ン ド係数情報のセ ッ ト を可変長符号化するセ ッ ト符号化部をもつこ と を特徴とする請求項 1 また は 5記載の画像符号化装置。
8 . 請求項 7記載の画像符号化装置によって作成された階層構造をもつ 符号化データ を復号する画像復号装置であって、 請求項 2 または 6記載の 画像復号装置の前記符号化データ分離部と前記シ ンボル情報復号部と前記 係数情報復号部に代えて、 前記シ ンボル情報とサブバン ド係数情報のセ ッ ト を復号するセ ッ ト復号部と、 前記復号したセ ッ ト をシ ンボル情報と係数 情報と に分離するセ ッ ト復号部を備えたこ と を特徴とする画像復号装置。
9 . 請求項 1 、 3 、 5 または 7 の画像符号化装置によって作成された階 層構造をもつ符号化データを復号する画像復号装置であって、 請求項 2 、 4 、 6 または 8 の画像復号装置において、 画像符号化装置側で作成した完 全な符号化データを入力する こ とが出来ない場合に、 復号する こ とが出来 ないサブバ ン ド係数値に " 0 " を挿入するデータ補間部を備え、 階層構造 を もつ符号化データの一部のみを復号するこ とで再生画像を得る こ と を特 徴とする請求項 2 、 4 、 6 または 8記載の画像復号装置。
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