JP3471366B2 - 画像圧縮・伸張方法および画像圧縮・伸張装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、ロスレス符号化・ロッシー符号化を統一
的に実現可能にする次世代の画像符号化方式のプラット
フォームとして注目を集めるロスレスウェーブレット変
換をベースにした画像圧縮（画像符号化）・画像伸張
（画像復号化）方法および装置に関するものである。

背景技術 従来のウェーブレット変換やDCTなどの線形変換をベ
ースに構成された画像圧縮・伸張装置においては、画像
データをプログレッシブに再生・表示する機能を、より
少ない実行メモリ、より少ない演算回数で実現するため
には、ウェーブレット逆変換やDCT逆変換などが線形変
換（線形システム）であることを利用し、この逆変換に
要する演算と変換係数領域での情報の更新時に行われる
足し算の演算順序が可換であることから、これらの順序
を入れ替え、情報の更新に必要な変換係数情報のみに対
して逆変換を施し、得られた結果を１つ前に再生されて
いる画像データに画像領域にて加算することで、画像の
プログレッシブ再生・表示を実現していた。

図１は例えば、アイイーイーイー データ圧縮会議
（デーシーシー96）、1996年４月“ファースト リコン
ストラクション オブ サバンド デコンポーズド シ
グナルズ フォー プログレッシブ トランスミッショ
ン”（IEEE Data Compression Conferance（DCC−9
6）,Apr.1996“Fast Reconstruction of Subband D
ecomposed Signais for Progressive Trannsmissio
n"）に示された記載内容に基づいて作成した上記演算順
序を入れ替えた処理順序を実行する画像伸張装置のブロ
ック図であり、図において、更新前の変換係数情報b0を
逆変換部101で逆変換し、更新情報Δb0を逆変換部102で
逆変換した後、両逆変換部の出力を、変換係数情報更新
部103で加算し、再生画像（b0＋Δb0）104を得るもので
ある。

以上のように従来の線形変換をベースにした画像圧縮
・伸張装置における画像のプログレッシブ再生・表示で
は、変換の線形性を利用して、情報更新に必要な変換係
数情報のみに対して逆変換を施し、得られた結果を１つ
前に生成されている画像に加算することにより、この１
つ前に生成された画像を再生するのに用いられた変換係
数の情報を別途保持しておくことなく、画像のプログレ
ッシブ再生・表示を実現することが可能であった。この
結果、実行メモリを少なく抑えることができた。

また、更新に必要な変換係数だけからデータを再生す
る場合、値ゼロの係数が多いという性質を利用して、こ
れの係数に対する逆変換演算を省略することで処理の高
速化を実現することが可能であった。

しかしながら、上記従来の線形変換をベースにした画
像圧縮・伸張装置は、量子化誤差等に起因して、原画と
厳密に同一レベルの画質を持つ高画質の再生画像を得る
ことができないという課題があった。

一方、ロスレスウェーブレット変換をベースにした画
像圧縮・伸張装置では、高画質の再生画像を得ることが
できるが、伸張装置のプラットフォームとなるロスレス
ウェーブレット逆変換が非線形演算を含んでいるため、
画像のプログレッシブ再生・表示を実現するためには、
ウェーブレット変換係数領域にて情報の更新を行ってか
らロスレスウェーブレット逆変換を行うことで、画像の
プログレッシブ再生・表示を実現せざるを得ない。この
ため、表示されている画像を更新するのに、更新前の画
像を生成するのに用いたロスレスウェーブレット変換係
数、すなわち、ロスレスウェーブレット逆変換を行う直
前の情報を全て保持しておかなければならず、そのた
め、実行メモリーサイズを小さくし、高速な画像のプロ
グレッシブ再生・表示は実現することができないという
課題があった。

また、更新に必要な情報のみからなるウェーブレット
変換係数にロスレスウェーブレット逆変換を施すのであ
れば、値ゼロの変換係数の数が相対的に多いため、これ
を利用することで、ロスレスウェーブレット逆変換時の
演算回数を低減し、処理を高速化できるはずであるが、
変換係数領域にて情報の更新を行ってからロスレスウェ
ーブレット逆変換を施すために、値ゼロの変換係数の個
数が相対的に減ってしまい、更新に必要な情報を表すウ
ェーブレット変換係数に値ゼロの係数が多いという性質
を利用した処理の高速化は期待できないという課題があ
った。つまり、線形変換をベースにした画像圧縮・伸張
装置とロスレスウェーブレット変換をベースにした画像
圧縮・伸張装置はそれぞれ一長一短があった。

この発明は上記の課題を解決するためになされたもの
で、ロスレスウェーブレット変換・逆変換をベースにし
た画像圧縮・伸張装置において、実行メモリーの消費量
を抑えて画像のプログレッシブ再生・表示を実現可能に
し、高画質の再生画像が得られるようにすることを目的
とする。

発明の開示 請求の範囲第１項記載の発明に係る画像圧縮・伸張方
法は、画像圧縮側では、ロスレスウェーブレット変換を
施したロスレスウェーブレット変換係数を、量子化、エ
ントロピー符号化し、画像伸張側では、エントロピー復
号化、逆量子化したロスレスウェーブレット変換係数に
対して、ロスレスウェーブレット逆変換を施して画像を
生成する際、発生した逆量子化前のデータとエントロピ
ー復号化、逆量子化した次の更新データとを加算後、前
記ロスレスウェーブレット逆変換を行うようにしたもの
である。

このような構成によって、ロスレスウェーブレット変
換をベースにした画像圧縮・伸張方法によりプログレッ
シブ表示が実現でき、原画と厳密に同一レベルの画質を
持つ高画質の再生画像を得ることができる効果がある。

請求の範囲第２項記載の発明に係る画像圧縮・伸張方
法は、画像圧縮側では、ロスレスウェーブレット変換を
施したロスレスウェーブレット変換係数を、量子化、エ
ントロピー符号化し、画像伸張側では、エントロピー復
号化、逆量子化したロスレスウェーブレット変換係数に
対して、ロスレスウェーブレット逆変換を施して画像を
生成するとともに、このロスレスウェーブレット逆変換
によって生成された画像を既に生成されている画像に加
えることで、画像を更新する際に必要となる更新補助情
報を、画質を一段階更新する際必要となる情報と前記ロ
スレスウェーブレット逆変換を行う直前の変換係数の情
報の１部とから生成するようにしたものである。

このような構成によって、プログレッシブ再生・表示
の実現においては、更新前画像を生成するのに用いた変
換係数情報を全て保持しておく必要がなく、実行メモリ
のサイズを低減することができるという効果がある。

請求の範囲第３項記載の発明に係る画像圧縮・伸張装
置は、デジタル画像にロスレスウェーブレット変換を施
すロスレスウェーブレット変換部と、ロスレスウェーブ
レット変換の結果得られたロスレスウェーブレット変換
係数を量子化、エントロピー符号化して、すでに生成さ
れている符号化ビットストリームに追加される符号化ビ
ットストリームを生成すると同時に、量子化誤差の値が
ゼロになるまで繰りかえしながらプログレッシブ符号化
ビットストリームを生成するプログレッシブ符号化生成
部とを有する画像圧縮装置と、 前記プログレッシブ符号化ビットストリームのデータ
をＮ段階更新するのに必要なＮ種類のデータのそれぞれ
を１つの処理単位として、エントロピー復号化、逆量子
化したロスレスウェーブレット変換係数に対して、ロス
レスウェーブレット逆変換を施し画像を生成するロスレ
スウェーブレット逆変換部と、この画像を生成する際発
生した逆量子化前の変換係数データの１部を保持する変
換係数バッファと、同画像を更新する情報を担う次の処
理単位をエントロピー復号化、逆量子化して得られた変
換係数データをロスレスウェーブレット逆変換部にてロ
スレスウェーブレット逆変換したデータと、同逆変換デ
ータの１部と前記の変換係数バッファに保持されたデー
タとから生成される更新補助情報を、１つ前に再生・表
示されている画像に画像領域にて加算処理を行うことで
画像情報の更新を行う変換係数情報更新部とを有するよ
うにしたものである。

このような構成によって、ロスレスウェーブレット変
換をベースにした画像圧縮・伸張方法によりプログレッ
シブ表示が実現でき、原画と厳密に同一レベルの画質を
持つ高画質の再生画像を得ることができる効果がある。

請求の範囲第４項記載の発明に係る画像圧縮・伸張装
置は、デジタル画像にロスレスウェーブレット変換を施
すロスレスウェーブレット変換部と、ロスレスウェーブ
レット変換の結果得られたロスレスウェーブレット変換
係数を量子化、エントロピー符号化して、すでに生成さ
れている符号化ビットストリームに追加される符号化ビ
ットストリームを生成すると同時に、量子化誤差の値が
ゼロになるまで繰りかえしながらプログレッシブ符号化
ビットストリームを生成するプログレッシブ符号化生成
部とを有する画像圧縮装置と、 前記プログレッシブ符号化ビットストリームのデータ
をＮ段階更新するのに必要なＮ種類のデータのそれぞれ
を１つの処理単位として、エントロピー復号化、逆量子
化部したロスレスウェーブレット変換係数に対して、ロ
スレスウェーブレット逆変換を施し画像を生成するロス
レスウェーブレット逆変換部と、前記ロスレスウェーブ
レット変換係数のうち、画質をもう一段階更新する際に
必要となる情報を保持しておく変換係数バッファと、前
記ロスレスウェーブレット逆変換によって生成された画
像を既に生成されている画像に加えることで画像を更新
する際に別途必要となる更新補助情報を、前記変換係数
バッファに蓄えられた情報と該ロスレスウェーブレット
逆変換を行う直前の変換係数の情報とから生成する更新
補助情報生成部とを有する画像伸張装置とを備えるよう
にしたものである。

このような構成によって、プログレッシブ再生・表示
の実現においては、更新前画像を生成するのに用いた変
換係数情報を全て保持しておく必要がなく、実行メモリ
のサイズを低減することができるという効果がある。

請求の範囲第５項記載の発明に係る画像圧縮・伸張装
置は、ロスレスウェーブレット変換がＳ変換により実現
されるＳ変換部を有する画像圧縮装置と、 ロスレスウェーブレット逆変換がＳ逆変換により実現
されるＳ逆変換部を有し、更新補助情報の生成が、更新
前の画像をロスレスウェーブレットＳ逆変換を通して生
成するのに必要となる各ロスレスウェーブレットＳ変換
係数のLSBと、更新に必要な情報のみを担うロスレスウ
ェーブレットＳ変換係数のLSBのみから行われる画像伸
張装置とを備えるようにしたものである。

このような構成によって、プログレッシブ再生・表示
を実現するのに必要な更新補助情報を生成するために保
持しておく変換係数の情報量を、各変換係数につき１ビ
ットに抑えることができ、実行メモリのサイズを低減す
ることができるという効果がある。

請求の範囲第６項記載の発明に係る画像圧縮・伸張装
置は、ロスレスウェーブレット変換がTS変換により実現
されるTS変換部を有する画像圧縮装置と、 ロスレスウェーブレット逆変換がTS逆変換により実現
されるTS逆変換部（Ｓ変換と、その前段にくる線形変換
と非線形変換により構成される）を有し、第１段階とし
てＳ逆変換の前段にくる逆変換を通したプログレッシブ
再生処理における更新補助情報の生成が、更新前のデー
タを同逆変換を通して生成するのに必要となる各変換係
数の下位２ビットと、新たに更新に必要な情報のみを担
う各変換係数の下位２ビットのみから行われ、第２段階
として、このようにして得られた更新情報を入力として
Ｓ逆変換を介してプログレッシブに再生することで、画
像伸張装置における画像のプログレッシブ再生・表示
が、Ｓ逆変換を介した２段階処理により行われる画像伸
張装置とを備えるようにしたものである。

このような構成によって、Ｓ変換、Ｓ逆変換を用いる
場合に比べて、同一ビットレートで比較して、より高画
質の再生画像を得ることができるという効果がある。

請求の範囲第７項記載の発明に係る画像圧縮・伸張装
置は、ロスレスウェーブレット変換によって発生する最
低周波数成分に対して，各ｘ、ｙ方向ごとに繰り返し適
用することで所望の帯域数に分割し、必ずしも単一の変
換を用いることなく、各方向、各繰り返しに応じてＳ変
換、TS変換を選択的に用いるように、ロスレスウェーブ
レット変換を選択するＳ変換/TS変換選択部を画像圧縮
装置あるいは画像伸張装置に備えるようにしたものであ
る。

このような構成によって、Ｓ変換、Ｓ逆変換を用いる
場合に比べて、同一ビットレートで比較して、より高画
質の再生画像を得ることができ、全ての変換、逆変換に
TS変換、TS逆変換を用いる場合に比べて、実行メモリの
サイズを低減することができるという効果がある。

請求の範囲第８項記載の発明に係る画像圧縮・伸張装
置は、デジタル画像にロスレスウェーブレット変換を施
すロスレスウェーブレット変換部と、ロスレスウェーブ
レット変換の結果得られたロスレスウェーブレット変換
係数を量子化、エントロピー符号化して、すでに生成さ
れている符号化ビットストリームに追加される符号化ビ
ットストリームを生成すると同時に、量子化誤差の値が
ゼロになるまで繰りかえしながらプログレッシブ符号化
ビットストリームを生成するプログレッシブ符号化生成
部とを有する画像圧縮装置と、 前記プログレッシブ符号化ビットストリームのデータ
をＮ段階更新するのに必要なＮ種類のデータのそれぞれ
を１つの処理単位として、エントロピー復号化、逆量子
化部したロスレスウェーブレット変換係数に対して、ロ
スレスウェーブレット逆変換を施し画像を生成するロス
レスウェーブレット逆変換部と、前記ロスレスウェーブ
レット変換係数のうち、画質をもう一段階更新する際に
必要となる情報を保持しておく変換係数バッファと、前
記ロスレスウェーブレット逆変換によって生成された画
像を既に生成されている画像に加えることで画像を更新
する際に別途必要となる更新補助情報を、前記変換係数
バッファに蓄えられた情報と該ロスレスウェーブレット
逆変換を行う直前の変換係数の情報とから生成する更新
補助情報生成部と、前記ロスレスウェーブレット逆変換
を行う直前に、各変換係数の値がゼロであるかを判定す
るゼロ係数判定部と、値がゼロの変換係数に対するロス
レスウェーブレット逆変換における積和演算を省略する
ゼロ係数演算省略部とを有する画像伸張装置とを備える
ようにしたものである。

このような構成によって、プログレッシブ再生・表示
処理を高速化できるという効果がある。

請求の範囲第９項記載の発明に係る画像圧縮・伸張装
置は、画像伸張装置は、変換係数の連続して発生する値
ゼロの個数（ゼロ数）を計数して、予め定めた計数値に
なると、ロスレスウェーブレット逆変換における積和演
算を省略する信号を出力するゼロ数計数部を備えるよう
にしたものである。

このような構成によって、プログレッシブ再生・表示
処理をより高速化できるという効果がある。

請求の範囲第10項記載の発明に係る画像圧縮・伸張装
置は、請求の範囲第３項から請求の範囲第９項のうちの
いずれか１項記載の画像圧縮・伸張装置をファクシミリ
の画像復号化処理に適用するようにしたものである。

この構成によって、ファクシミリの画像復号化処理に
おいて、実行メモリーの消費量を抑え、高画質の画像が
得られる効果がある。

請求の範囲第11項記載の発明に係る画像圧縮・伸張装
置は、請求の範囲第３項から請求の範囲第９項のうちの
いずれか１項記載の画像圧縮・伸張装置を、携帯情報端
末の画像復号化処理に適用するようにしたものである。

この構成によって、携帯端末の画像復号化処理におい
て、実行メモリーの消費量を抑え、高画質の画像が得ら
れる効果がある。

請求の範囲第12項記載の発明に係る画像圧縮・伸張装
置は、請求の範囲第３項から請求の範囲第９項のうちの
いずれか１項記載の画像圧縮・伸張装置を、高画質表示
装置の画像復号化処理に適用するようにしたものであ
る。

この構成によって、高画質表示装置の画像復号化処理
において、実行メモリーの消費量を抑え、高画質の画像
が得られる効果がある。

請求の範囲第13項記載の発明に係る画像圧縮・伸張装
置は、請求の範囲第３項から請求の範囲第９項のうちの
いずれか１項記載の画像圧縮・伸張装置を、プリンタの
画像復号化処理に適用するようにしたものである。

この構成によって、プリンタの画像復号化処理におい
て、実行メモリーの消費量を抑え、高画質の画像が得ら
れる効果がある。

図面の簡単な説明 第１図は従来の画像伸張装置の構成を示すブロック図
である。

第２図はこの発明の実施の形態１による画像圧縮装置
の構成を示すブロック図である。

第３図はこの発明の実施の形態１による画像伸張装置
の構成を示すブロック図である。

第４図はこの発明の実施の形態２による画像伸張装置
の構成を示すブロック図である。

第５図はこの発明の実施の形態３における画像圧縮・
伸張装置のロスレスウェーブレット変換部とロスレスウ
ェーブレット逆変換部の構成を示すブロック図である。

第６図はこの発明の実施の形態３におけるＳ変換部の
構成を示すブロック図である。

第７図はこの発明の実施の形態４における画像圧縮・
伸張装置のロスレスウェーブレット変換部とロスレスウ
ェーブレット逆変換部の構成を示すブロック図である。

第８図はこの発明の実施の形態４におけるTS逆変換部
の構成の詳細を示すブロック図である。

第９図はこの発明の実施の形態４におけるＳ変換の前
段にくる線形変換と非線形変換により構成される変換部
（以下、Ｔ変換部と称する）の構成を示すブロック図で
ある。

第10図は更新補助情報の生成テーブルを示す図であ
る。

第11図はこの発明の実施の形態５における画像圧縮・
伸張装置のロスレスウェーブレット変換部とロスレスウ
ェーブレット逆変換部の構成を示すブロック図である。

第12図はこの発明の実施の形態６による画像伸張装置
の構成を示すブロック図である。

発明を実施するための最良の形態 以下、この発明をより詳細の説明するために、この発
明を実施するための最良の形態について、添付の図面に
従って説明する。

実施の形態1. 第２図はこの発明の実施の形態１による画像圧縮装置
の構成を示すブロック図であり、図において１はロスレ
スウェーブレット変換部、２はプログレッシブ符号生成
部である。上記ロスレスウェーブレット変換部１はｘ方
向１次元ロスレスウェーブレット変換部３とこのｘ方向
１次元ロスレスウェーブレット変換部で変換生成された
低周波成分のｙ方向に対する第１のｙ方向１次元ロスレ
スウェーブレット変換部４と同じくｘ方向１次元ロスレ
スウェーブレット変換部で変換生成された高周波成分の
ｙ方向に対する第２のｙ方向１次元ロスレスウェーブレ
ット変換部５および帯域分割制御部６とにより構成され
ている。また、上記プログレッシブ符号生成部２は、減
算部７と量子化部８とエントロピー符号化部９および局
所逆量子化制御部10とにより構成されている。11はエン
トロピー符号化部９の出力を入力とし、量子化部８を制
御するプログレッシブ符号化制御部である。

第３図はこの発明の実施の形態１による画像伸張装置
の構成を示すブロック図であり、図において、12はプロ
グレッシブ復号処理部であり、このプログレッシブ復号
処理部12はエントロピー復号化部13、逆量子化部14、ロ
スレス逆ウエーブレット変換部15を有する。16は上記エ
ントロピー復号化部13を制御するプログレッシブ符号化
制御部である。

上記ロスレス逆ウエーブレット変換部15は第１のｙ方
向１次元ロスレス逆ウェーブレット変換部17と第２のｙ
方向１次元ロスレス逆ウェーブレット変換部18とｘ方向
１次元ロスレス逆ウェーブレット変換部19および帯域合
成制御部20とにより構成されている。

そして、上記第１と第２のｙ方向１次元ロスレス逆ウ
ェーブレット変換部17と18およびｘ方向１次元ロスレス
逆ウェーブレット変換部19の内部構成は同じであるの
で、その一例として、第２のｙ方向１次元ロスレス逆ウ
ェーブレット変換部18の構成を示すと、複数の変換係数
バッファ21a〜21n、変換係数情報更新部22a〜22n、ロス
レス逆ウェーブレット変換部23a〜23n、再生画像部24a
〜24nとを有している。

次に動作について説明する。

画像圧縮装置に入力された画像は、まずＸ方向１次元
ロスレスウェーブレット変換部３により、変換が行なわ
れる。次に、その変換成分は低周波成分と高周波数成分
部がそれぞれ、第１のｙ方向１次元ロスレスウェーブレ
ット変換部４と第２のｙ方向１次元ロスレスウェーブレ
ット変換部５によりＹ方向の周波数変換が行なわれる。
次に、そのＸ方向とＹ方向にロスレスウェブレット変換
された周波数帯域のうち、最も低い成分が選択され、Ｘ
方向１次元ロスレスウェブレット変換部４、第１のＹ方
向の１次元ロスレスウェブレット変換部５と第２のＹ方
向１次元ロスレスウェーブレット変換部６とで上記と同
様の２次元のロスレスウェブレット変換が行われる。帯
域分割制御部６では、このように最も低い成分を選択
し、その選択部分をフィードバックして、上記Ｘ方向１
次元ロスレスウェーブレット変換と、Ｙ方向一次元ロス
レスウェブレット変換する処理を所望の回数順次繰り返
すように制御を行ない、整数値のみよりなるロスレスウ
ェーブレット変換を生成する。

次に、この生成されたロスレスウェーブレット変換係
数は、プログレッシブ符号化データ生成部２に送出さ
れ、まず、もっとも粗いプログレッシブ符号化画像デー
タを生成するために、ロスレスウェーブレット変換部１
より入力として受けた変換係数に対して、量子化部８に
て量子化処理が施される。この生成された量子化データ
は、ハフマン符号化、算術符号化などのエントロピー符
号化部９に送出され、エントロピー符号化が施され、符
号化ビットストリームが生成される。

続いて、量子化部８での量子化誤差、すなわち、量子
化により、欠落した情報を別途符号化するために、この
量子化部８にて量子化されたデータを、局所逆量子化制
御部10にて逆量子化を行ない、その逆量子化値と、直前
に量子化部８に入力された変換係数を減算処理部７にて
量子化誤差を計算する。この量子化誤差は、再度、量子
化部８、エントロピー符号化部９にて、符号化が行わ
れ、符号化ビットストリームが生成される。ここで、エ
ントロピー符号化部９からの符号ストリームは、先に得
られている最も粗い画像（量子化された変換係数の符号
化データ）を更新するデータとして、同画像に対応する
符号化データの後に追加される。さらに、量子化誤差を
量子化されることにより損なわれた情報は、上記と同様
の処理を行ない、量子化による情報の損失が無くなるま
で、もしくは、繰り返しの処理を打ち切るために、量子
化誤差信号、すなわち、量子化誤差である差分データを
量子化することなく、そのまま符号化するまで繰り返し
行う。

以上のような処理ブロックにおいて、プログレッシブ
符号化制御部11は量子化部８での量子化ステップサイズ
を粗から密に決定し、量子化誤差がゼロになったかどう
かを判定したり、量子化することなく差分データを符号
化するなどの画像のプログレッシブ符号化のために必要
となる処理や制御を行う。

この実施の形態１に示す画像伸張装置では、第３図に
示すように、画像伸張装置はエントロピー復号化部13に
上記プログレッシブ符号化ビットストリームが入力され
ると、このプログレッシブ符号化ビットストリームか
ら、まず、最も粗い画像を再生するのに必要な符号化デ
ータ（ビット／変換係数b0）を取り出し、これをエント
ロピー復号化部13でエントロピー復号化して逆量子化部
14で逆量子化した後に、第１のｙ方向１次元ロスレス逆
ウェーブレット変換部17と第２のｙ方向１次元ロスレス
逆ウェーブレット変換部18およびｘ方向１次元ロスレス
逆ウェーブレット変換部19で必要な処理を行い再生画像
を得るものである。

この場合、上記ｙ方向・ｘ方向１次元ロスレス逆ウェ
ーブレット変換部17〜19の動作は同じであるから、その
１例として、第２のｙ方向１次元ロスレス逆ウェーブレ
ット変換部18の動作を説明する。まず、エントロピー復
号化し逆量子化した最も粗い画像を再生するのに必要な
符号化データが入力されると、ロスレス逆ウェーブレッ
ト変換部23aにてロスレス逆ウェーブレット変換するこ
とで最も粗い再生画像b0（bit/pel）を生成する。

この時、この再生画像b0（bit/pel）を生成する際に
発生したロスレス逆ウェーブレット変換前のデータb0
（ビット／変換係数）を変換係数バッファ21aに保持し
ておき、近い将来、変換係数情報更新部22aにて行われ
る情報の更新、すなわち、プログレッシブ再生に備えて
おく。次に、最も粗い画像の画質を１段階更新するのに
必要なデータΔb0（ビット／変換係数）を符号化ビット
ストリームから取り出し、これをエントロピー復号化し
て逆量子化した後に、先ほど、プログレッシブ表示のた
めに変換係数バッファ21aに保持しておいたデータb0（b
it/変換係数）と変換係数情報更新部22aにて足し合わせ
（b0＋Δb0＝b1）、その後、ロスレス逆ウェーブレット
変換部23bにてロスレス逆ウェーブレット変換を施すこ
とで、表示されていた最も粗い画像の画質を１段向上さ
せた再生画像b1（bit/pel）を生成する。

ここでも、ロスレス逆ウェーブレット変換前のデータ
を、将来、もう１段階画質を向上させた画像の再生・プ
ログレッシブ表示を実現するために変換係数バッファ21
bに保持し、変換係数バッファ21nまで同様の動作を繰り
返す。上記の動作を第１のｙ方向１次元ロスレス逆ウェ
ーブレット変換部17についても同様に行い、この第１、
第２のｙ方向１次元ロスレス逆ウェーブレット変換部1
7,18で逆変換された信号に対してｘ方向１次元ロスレス
逆ウェーブレット変換部19で同様に行うものである。

以上のように、この実施の形態１によれば、更新直前
の画像を生成するのに要したロスレスウェーブレット変
換係数を保持しておき、同変換係数の値と、更新に必要
な符号化データストリームをエントロピー復号化し、逆
量子化することで得られた値とを、変換係数領域にて足
し合わせてからロスレスウェーブレット逆変換を施すこ
とで、ロスレスウェーブレット変換をベースにした画像
圧縮・伸張装置によりプログレッシブ表示が実現でき、
最終的に原画像と同一の画像となる高画質な再生画像を
得ることができる効果がある。

実施の形態2. 図４はこの発明の実施の形態２による画像伸張装置の
構成を示すブロック図であり、前記図３と同一部分には
同一符号を付して重複説明を省略する。図において、ロ
スレス逆ウエーブレット変換部15は第１のｙ方向１次元
ロスレス逆ウェーブレット変換部31と第２のｙ方向１次
元ロスレス逆ウェーブレット変換部32とｘ方向１次元ロ
スレス逆ウェーブレット変換部33および加算部34〜36と
帯域合成制御部20とにより構成されている。

そして、上記第１と第２のｙ方向１次元ロスレス逆ウ
ェーブレット変換部31と32の内部構成は同じであるの
で、その一例として、第２のｙ方向１次元ロスレス逆ウ
ェーブレット変換部32の構成を示すと、ロスレス逆ウェ
ーブレット変換部32aと変換係数バッファ32bおよび更新
補助情報生成部32cとを有する。また、上記ｘ方向ロス
レス逆ウェーブレット変換部33はロスレス逆ウェーブレ
ット変換部33aと変換係数バッファ33bおよび更新補助情
報生成部33cとを有する。

次に動作について説明する。

画像圧縮装置に入力された画像は、まずＸ方向１次元
ロスレスウェーブレット変換部３により、変換が行なわ
れる。次に、その変換成分は低周波成分と高周波数成分
部がそれぞれ、第１のｙ方向１次元ロスレスウェーブレ
ット変換部４と第２のｙ方向１次元ロスレスウェーブレ
ット変換部５によりＹ方向の周波数変換が行なわれる。
次に、そのＸ方向とＹ方向にロスレスウェブレット変換
された周波数帯域のうち、最も低い成分が選択され、Ｘ
方向１次元ロスレスウェブレット変換部４、第１のＹ方
向の１次元ロスレスウェブレット変換部５と第２のＹ方
向１次元ロスレスウェーブレット変換部６とで上記と同
様の２次元のロスレスウェブレット変換が行われる。帯
域分割制御部６では、このように最も低い成分を選択
し、その選択部分をフィードバックして、上記Ｘ方向１
次元ロスレスウェーブレット変換と、Ｙ方向一次元ロス
レスウェブレット変換する処理を所望の回数順次繰り返
すように制御を行ない、整数値のみよりなるロスレスウ
ェーブレット変換を生成する。

次に、この生成されたロスレスウェーブレット変換係
数は、プログレッシブ符号化データ生成部２に送出さ
れ、まず、もっとも粗いプログレッシブ符号化画像デー
タを生成するために、ロスレスウェーブレット変換部１
より入力として受けた変換係数に対して、量子化部８に
て量子化処理が施される。この生成された量子化データ
は、ハフマン符号化、算術符号化などのエントロピー符
号化部９に送出され、エントロピー符号化が施され、符
号化ビットストリームが生成される。

続いて、量子化部８での量子化誤差、すなわち、量子
化により、欠落した情報を別途符号化するために、この
量子化部８にて量子化されたデータを、局所逆量子化制
御部10にて逆量子化を行ない、その逆量子化値と、直前
に量子化部８に入力された変換係数を減算処理部７にて
量子化誤差を計算する。この量子化誤差は、再度、量子
化部８、エントロピー符号化部９にて、符号化が行わ
れ、符号化ビットストリームが生成される。ここで、エ
ントロピー符号化部９からの符号ストリームは、先に得
られている最も粗い画像（量子化された変換係数の符号
化データ）を更新するデータとして、同画像に対応する
符号化データの後に追加される。さらに、量子化誤差を
量子化されることにより損なわれた情報は、上記と同様
の処理を行ない、量子化による情報の損失が無くなるま
で、もしくは、繰り返しの処理を打ち切るために、量子
化誤差信号、すなわち、量子化誤差である差分データを
量子化することなく、そのまま符号化するまで繰り返し
行う。

以上のような処理ブロックにおいて、プログレッシブ
符号化制御部11は量子化部８での量子化ステップサイズ
を粗から密に決定し、量子化誤差がゼロになったかどう
かを判定したり、量子化することなく差分データを符号
化するなどの画像のプログレッシブ符号化のために必要
となる処理や制御を行う。

この実施の形態２に示す画像伸張装置では、第４図に
示すように、プログレッシブ復号化処理部12では、ま
ず、入力されたプログレッシブ符号化ビットストリーム
の先頭から、最も粗い画像データを復号するのに必要な
符号化データのみを取り出し、これをエントロピー復号
化部13に送出する。エントロピー復号化部13では同デー
タをエントロピー復号化して、逆量子化部14に送出す
る。逆量子化部14では、符号化データのヘッダとして与
えられた量子化ステップサイズを用いて、エントロピー
復号化部13より受け付けたデータを逆量子化する。

上記逆量子化部14で逆量子化されたデータは第１のｙ
方向１次元ロスレス逆ウェーブレット変換部31と第２の
ｙ方向１次元ロスレス逆ウェーブレット変換部32および
ｘ方向１次元ロスレス逆ウェーブレット変換部33で必要
な処理を行い、ディスプレイに表示される最も粗い再生
画像を得るものである。

なお、最も粗い画像の生成時に、逆量子化部14で逆量
子化されて得られたデータは、ロスレス逆ウェーブレッ
ト変換部32aと同時に、変換係数バッファ32bに送出さ
れ、次に画像更新が行われる時のために一部のビットが
バッファリングされる。データのうち、どのビットをバ
ッファリングするかはロスレスウェーブレット変換の方
法によって異なる。たとえばロスレスウェーブレット変
換にＳ変換が使用されたときの例が実施の形態３に表示
されており、TS変換が使用されたときの例が実施の形態
４に示されている。ここで新しい変換係数データがバッ
ファリングされると、既にバッファリングされていたデ
ータは、更新補助情報生成部32cに送出され、既に表示
されている画像データを新たに更新する際に用いられ
る。

こうした画像の更新処理は、プログレッシブ復号化制
御部16の制御に従って以下のように行われる。

プログレッシブ復号化制御部16は、最も粗い画像、も
しくは、現時点で表示されている画像をさらに更新する
のに必要な復号化データをプログレッシブ符号化ビット
ストリームから取り出し、プログレッシブ復号処理部12
に入力し、更新に必要な符号化データのみに対してエン
トロピー復号化部13でエントロピー復号化、逆量子化部
14で逆量子化、ロスレス逆ウェーブレット変換部32aで
ロスレス逆ウェーブレット変換を施し、生成されたデー
タを加算部35に送出する。

同時に逆量子化部14で逆量子化されたデータと変換係
数バッファ32bにバッファリングされていたデータとか
ら、更新補助情報生成部32cにて、画像をプログレッシ
ブに更新・表示する際に補正が必要となる更新補助情報
の生成が行われ、得られた補助情報が加算部35に送出さ
れる。加算部35では、ロスレス逆ウェーブレット変換部
32aにて生成された画像情報と、更新補助情報生成部32c
にて生成された更新補助情報を加算する。更新補助情報
の生成方法ならびにその値は、ロスレスウェーブレット
変換の方法によって異なる。たとえばロスレスウェーブ
レット変換にＳ変換が使用されたときの生成方法と値の
例が実施の形態３に、TS変換が使用されたときの生成方
法と値の例が実施の形態４に示されている。

以上のようにして、粗から密な画像を順次生成するの
に必要な符号化データから、粗い画像の生成に必要なデ
ータを筆頭に、より密な画像を生成するのに必要なデー
タを順次、伸張処理し、得られた伸張データを既に表示
されている画像データに画像領域にて加算処理すること
で、プログレッシブ符号化された画像符号化データのプ
ログレッシブな復号・再生、プログレッシブな画像デー
タの更新、プログレッシブな画像表示が実現される。

ロスレス逆ウェーブレット変換部15では、ロスレスウ
ェーブレット変換部１でのｘ、ｙ方向への処理とは逆順
に１次元ロスレス逆ウェーブレット変換を行い、ロスレ
スウェーブレット変換係数から画像を再生する。つま
り、ロスレス逆ウェーブレット変換部15では、まず、第
１、第２のｙ方向１次元ロスレス逆ウェーブレット変換
部31、32にて、ロスレスウェーブレット変換係数よりな
る帯域信号のｙ方向に１次元ロスレス逆ウェーブレット
変換を施し、つづいて、得られた結果のｘ方向に対し
て、ｘ方向１次元ロスレス逆ウェーブレット変換部33に
て、１次元ロスレス逆ウェーブレット変換を施す処理を
ロスレス逆ウェーブレット変換処理の１単位とし、同処
理を、帯域合成制御部20の指示に従って、符号化データ
のオーバーヘッドとして定義された回数だけ繰り返すこ
とにより、ロスレスウェーブレット変換係数より画像デ
ータを再生する。

更新補助情報の生成方法ならびにその値は、ロスレス
ウェーブレット変換の方法によって異なる。たとえばロ
スレスウェーブレット変換にＳ変換が使用されたときの
生成方法と値の例が実施の形態３に、TS変換が使用され
たときの生成方法と値の例が実施の形態４に示されてい
る。

以上のように、実施の形態２によれば、画像のプログ
レッシブ再生・表示を、ロスレスウェーブレット変換係
数領域で情報を更新してからロスレスウェーブレット逆
変換することによって行うのではなく、更新に必要な情
報だけをロスレスウェーブレット逆変換し、逆変換して
得られたデータを画像領域で、若干の追加情報ととも
に、更新前画像に加算することで実現している。このた
め、プログレッシブ再生・表示の実現においては、更新
前画像を生成するのに用いた変換係数情報を全て保持し
ておく必要がなく、実行メモリのサイズを低減できると
いう効果がある。

さらに、変換係数領域で更新に必要な情報を更新前の
画像を生成するのに用いられた変換係数に加算してから
ロスレスウェーブレット変換を行うのでなく、更新に必
要な情報だけをロスレスウェーブレット逆変換し、これ
を画像領域で加算することによりプログレッシブ再生・
表示を実現することにより、更新に必要な変換係数情報
にはゼロ係数が多いことを利用したロスレスウェーブレ
ット逆変換における積和演算の省略が可能になり、プロ
グレッシブ再生・表示処理を高速化できるという効果が
ある。

実施の形態3. 第５図は、この発明の実施の形態３による画像圧縮・
伸張装置のロスレスウェーブレット変換部１とプログレ
ッシブ逆ウェーブレット変換部15の構成を示すブロック
図である。この実施の形態３は、第４図のロスレスウェ
ーブレット変換部１におけるｘ方向１次元ロスレスウェ
ーブレット変換部３、第１、第２のｙ方向１次元ロスレ
スウェーブレット変換部４、５を、それぞれ、ロスレス
ウェーブレット変換の１つであるｘ方向１次元Ｓ変換が
行われるｘ方向１次元Ｓ変換部41、ｙ方向１次元Ｓ変換
が行われる第１、第２のｙ方向１次元Ｓ変換部42、43と
し、第４図のロスレス逆ウェーブレット変換部15におけ
る、第１、第２のｙ方向１次元ロスレス逆ウェーブレッ
ト変換部31、32、ｘ方向１次元ロ、スレス逆ウェーブレ
ット変換部33を、それぞれ、Ｓ変換の逆変換である第
１、第２のｙ方向１次元ロスレスウェーブレット逆Ｓ変
換が行われるｙ方向１次元ロスレスウェーブレット逆Ｓ
変換部44、45、ｘ方向１次元ロスレスウェーブレット逆
Ｓ変換が行われるｘ方向１次元ロスレスウェーブレット
逆Ｓ変換部46としたものである。

実施の形態３の画像伸張装置における第１、第２のｙ
方向１次元ロスレスウェーブレット逆Ｓ変換部44、45、
ｘ方向１次元ロスレスウェーブレット逆Ｓ変換部46は、
同じ内部構成であるので、その１例を第６図に示すと、
複数の逆Ｓ変換部51a〜51n、更新画像52a〜52n、変換係
数バッファ（ExOR）53a〜53n、更新補助情報生成部（AN
D）54a〜54n、加算部55a〜55nを有する。

次に１次元ロスレスウェーブレット逆Ｓ変換部の１つ
の動作を第６図について説明する。

Ｓ変換を用いた画像圧縮装置において、プログレッシ
ブ符号化された画像データより、まず、最も粗い画像を
生成するのに必要な符号化データをエントロピー復号
化、逆量子化して得られた変換係数データ（b0ビット／
変換係数、低周波成分を担う変換係数s0、高周波成分を
担う変換係数d0と表す）が、逆Ｓ変換部51aにて逆Ｓ変
換されて再生された画像x0を最も粗い再生画像b0（bit/
pel）としてディスプレイに送出する。

ここで、画像x0を生成するのに用いた変換係数のうち
の高周波成分を担う変換係数d0のLSBの情報を、将来、
画像x0を更新するデータを生成するために、変換係数バ
ッファ53aに保持しておく。なお、変換係数バッファ53a
での保持内容は、d0のLSBと値ゼロのExOR（排他的論理
和）により得られる値、すなわち、d0のLSBの値そのも
のである。

続いて、その画像x0を所望のビットレートΔb0（ビッ
ト／変換係数）だけ更新するのに必要な符号化データを
エントロピー復号化し、逆量子化して得られた変換係数
データ（低周波成分Δs0、高周波成分Δd0、Δb0ビット
／変換係数）を、逆Ｓ変換部51bにて逆Ｓ変換すること
で、更新に必要な画像データΔx0を生成する。同時に、
Δd0のLSBと変換係数バッファ53aに保持されているd0の
LSBとから、更新補助情報生成部54aにおける論理積（AN
D処理）に−１をかけあわせることによって、画像x0を
Δd0 bit/pelだけ更新するのに必要とされる更新補助
情報αを生成する。αはd0のLSB＝１かつΔd0のLSB＝１
のときのみα＝−１となり、それ以外はα＝０である。

こうして得られた画像Δx0と更新補助情報αとx0を、
プログレッシブ画像再生・表示部（加算部）55aにて加
算処理することにより、b1＝b0＋Δd0 bit/pelの情報
を持つ再生画像x1が得られることになる。また変換係数
バッファ53bの直前の出力値のLSBとΔd0のLSBの排他的
論理和（ExOR）を計算した値を、次にx1を更新するのに
必要な更新補助情報α（α：画像領域での情報更新を逆
ｓ変換を通して実現するのに必要となる更新補助情報）
を生成するのに必要なデータとして変換係数バッファ53
bに保持しておく。

このように、実施の形態３の画像伸張装置では、画像
の更新に必要な符号化データを独立に逆Ｓ変換して得ら
れた画像データと、既に表示されている画像を生成する
のに用いた変換係数の一部を利用して得られた更新補助
情報αとから、画像領域で情報の更新を行う処理を、更
新に必要な符号化データがなくなるまで繰り返し実行す
ることにより、Ｓ変換を用いてプログレッシブ符号化デ
ータから画像をプログレッシブに再生・表示し、最終的
に符号化前の画像と同一の画像を再生・表示する。

以上のように、この実施の形態３によれば、画像圧縮
装置におけるロスレスウェーブレット変換をＳ変換にて
行い、画像伸張装置におけるロスレスウェーブレット逆
変換をＳ逆変換にて行うことにより、より少ない演算回
数にてロスレスウェーブレット変換、逆変換が実現でき
るとともに、プログレッシブ再生・表示を実現するのに
必要な更新補助情報αを生成するために保持しておくべ
き変換係数の情報量を、各変換係数につき１ビットに抑
えることができる。すなわち、実行メモリを抑えること
ができるという効果がある。

実施の形態4. 第７図は、この発明の実施の形態４による画像圧縮・
伸張装置のロスレスウェーブレット変換部１とロスレス
逆ウェーブレット変換部15の構成を示すブロック図であ
る。この実施の形態３は、第２図のロスレスウェーブレ
ット変換部１におけるｘ方向１次元ロスレスウェーブレ
ット変換部３、第１、第２のｙ方向１次元ロスレスウェ
ーブレット変換部４、５を、それぞれ、ロスレスウェー
ブレット変換の１つであるｘ方向１次元TS変換を行うｘ
方向１次元TS変換部51、ｙ方向１次元Ｓ変換を行う第
１、第２のｙ方向１次元TS変換部52、53とし、第４図の
ロスレス逆ウェーブレット変換部15における第１、第２
のｙ方向１次元ロスレス逆ウェーブレット変換部31,3
2、ｘ方向１次元ロスレス逆ウェーブレット変換部33
を、それぞれ、TS変換の逆変換である第１、第２のｙ方
向１次元逆TS変換を行うｙ方向１次元逆TS変換部54、5
5、ｘ方向１次元逆TS変換を行うｘ方向１次元逆TS変換
部56としたものである。

実施の形態４の画像伸張装置における第１、第２のｙ
方向１次元ロスレスウェーブレット逆TS変換部54、55、
ｘ方向１次元ロスレスウェーブレット逆TS変換部56は同
じ内部構成であり、第８図、第９図に示すように、線形
逆変換部64aと逆Ｔ変換部65aおよびＳ逆変換部63aとで
構成された逆TS変換部61a〜61nが複数段設けられてい
る。

この構成の結果、実施の形態４の画像伸張装置による
画像のプログレッシブ再生・表示は、実施の形態３に示
したＳ逆変換を通した画像のプログレッシブ再生・表示
の前段に、線形逆変換64aと逆Ｔ変換部65aを通したプロ
グレッシブ再生を組み合わせることで実現できる。

次に動作について説明する。

最も粗い画像（x0）を再生するのに必要な情報量をb0
ビット／変換係数、同再生画像を更新し、画質を１段階
向上した画像（x1、情報量＝b1ビット／変換係数）を生
成するのに別途必要となる画像更新のためのデータをΔ
x0（情報量＝Δb0ビット／変換係数、b1＝b0＋Δb0、x1
＝x0＋Δx0）、さらに、もう１段階、画質を向上した画
像（x2、情報量＝b2ビット／変換係数）を生成するのに
別途必要になる更新のためのデータをΔx1（情報量＝Δ
b1ビット／変換係数、b2＝b1＋Δb1、x2＝x1＋Δx1）、
同様に、トータルでＮ段階、画質を向上した画像（xN、
情報量＝bNビット／変換係数）を生成するのに、その時
点で、別途必要とされる更新データをΔｘ（Ｎ−１）
（情報量＝ｂ（Ｎ−１）ビット／変換係数、bN＝ｂ（Ｎ
−１）＋Δｂ（Ｎ−１）、xN＝ｘ（Ｎ−１）＋Δｘ（Ｎ
−１））と表すと、実施の形態４のTS逆変換を用いた画
像伸張装置による画像のプログレッシブ再生・表示は、
第８図中のTS逆変換部61a〜61nを通したプログレッシブ
再生・表示のように実現することができる。

まず、最も粗い画像x0は、b0ビット／変換係数で表さ
れた低周波成分の変換係数s0を線形逆変換部64aにて線
形逆変換を施すことによりf0を生成し、続いて、f0とd0
（b0ビット／変換係数で表された高周波成分の変換係
数）とから、Ｔ逆変換部65aにてＴ逆変換を施すことに
よりp0を生成し、最後にs0とp0とからＳ逆変換部63aに
てＳ逆変換を施すことにより生成される。

画像x0を１段階更新して得られる画像x1については、
Δb0ビット／変換係数からなる情報を別途、プログレッ
シブ逆TS変換部15に入力し、Δb0ビット／変換係数で表
された低周波成分の変換係数Δs0から線形逆変部64bを
通して得られるΔf0を生成し、続いて、Δf0とΔd0（Δ
b0ビット／変換係数で表された高周波成分の変換係数）
に対して逆Ｔ変換した後に、画像のプログレッシブ再生
を実現する逆Ｔ変換部65b−１と更新補助情報生成部65a
よりなる逆Ｔ変換＋β部65bにて逆Ｔ変換と、逆Ｔ変換
を通して、逆変換後の領域にて情報の更新を行うのに必
要な更新補助情報βの生成を行う処理を施すことにより
Δp0＋β（Δp0:逆Ｔ変換結果、β：更新補助情報）を
生成し、最後に、Δs0とΔp0＋βに対して、実施の形態
３と同様に逆Ｓ変換を施した後に、画像のプログレッシ
ブ再生を実現する逆Ｓ変換＋α部63bにおいて逆Ｓ変換
と、逆ｓ変換を通して、逆変換後の領域、すなわち、画
像領域にて情報の更新をとり行うのに必要な更新補助情
報αの生成を行う処理を施すことで得られたデータΔx0
＋α（Δx:逆ｓ変換結果、α：更新補助情報）を、画像
領域にてx0に加算することによりx0の更新、すなわち、
x1が生成される。このように更新補助情報βとαを用い
て補正する理由は、上述したように逆TS変換は、逆Ｔ変
換と逆Ｓ変換に分けて処理が行われるため、逆Ｔ変換の
出力であるp0をβで補正してプログレッシブによる誤差
を修正し、次に補正されたp0＋βを逆変換に入力して出
力であるx1をαで最終的に補正するためである。

x0をもう１段更新して得られる画像x2、Ｎ−１段更新
して得られる画像xNについても、同様に、更新に必要な
情報を、それぞれ個別に、線形逆変換部64c、Ｔ逆変換
部65c−１、Ｓ逆変換部63cを通して、TS逆変換すること
によって得られた情報と、更新補助情報生成部67bより
得られた情報βを、画像領域にて、更新対象となる画像
に加算することにより生成される。

なお、fk（ｋ＝0,・・・Ｎ−１）はskを、線形逆変換
部64にて線形逆変換することにより得られる結果であ
り、pkは、fk、dkに対してＴ逆変換部65kにてＴ逆変換
を施すことにより得られる結果である。Δpk＋βは、Δ
pkにpkを更新するのに必要な追加情報を加算した更新情
報であり、Δfk、Δdkに対してＴ逆変換＋β部65kにて
Ｔ逆変換と更新のための追加処理を行うことにより得ら
れる。Δxkは、Δsk、Δpkに対してＳ逆変換部63kにて
Ｓ逆変換を施すことにより得られる結果であり、Δxk＋
αは、Δxk以外にxkを更新するのに必要な追加情報を加
算した更新情報であり、ΔskとΔpk＋βを入力としてＳ
逆変換＋α部63kにてＳ逆変換と更新のための追加処理
を行うことにより得られる。

以下に、実施の形態４に示す画像伸張装置におけるTS
逆変換を通した画像のプログレッシブ再生・表示を、Ｓ
逆変換部63aとともに構成する線形逆変換部64aとＴ逆変
換部65aにおけるプログレッシブ再生の手順、すなわ
ち、更新補助情報生成部67aにおいて、TS逆変換を通し
て画像領域でのプログレッシブ再生・表示処理を実現す
るのに必要な更新補助情報の生成が行われる手順につい
て示す。

第９図に示すように逆Ｔ変換部65kでは、ΔfkとΔdk
に対して逆Ｔ変換を行いΔpkを生成する。同Δpkをｐ更
新部69kにて、fk−１の下位２ビットとfkの下位２ビッ
トから更新補助情報生成部67kにおいて生成された更新
補助情報βを、加算することにより、Δｐの更新が実現
され、Δpk＋βが生成される。

更新補助情報の生成に必要となる情報の１つであるfk
−１の下位２ビットについては、ｋ＝０の場合、最も粗
い画像をTS逆変換を通して生成する過程での線形逆変換
によって生成されるf0の下位２ビットを保持しておけば
得られる。ｋ＝１の場合の更新補助情報であるf1の下位
２ビットについては、更新補助データバッファ68aにお
いて、保持されていたf0の下位２ビットの値に、Δs0を
線形逆変換して得られたΔf0の下位２ビットの値を加算
し、その加算結果を４で割った余りの２ビットを保持す
ることで得られる。つまりf1の下位ビットを保持すれば
良い。

同様に、fkの下位２ビットについては、更新補助デー
タバッファ68aにおいて、保持されていたfk−１の下位
２ビットの値に、Δfk−１の下位２ビットを加えて、４
で割った余りを計算することにより得られる。更新補助
情報生成部67aにおける更新補助情報の生成は、更新補
助情報β生成テーブル（第10図参照、例えば、Δfkの下
位２ビットの値が２、fkの下位２ビットの値が３の時、
更新補助情報βの値は“＋1"となる）に従って行われ
る。

以上のように、この実施の形態４によれば、画像圧縮
装置におけるロスレスウェーブレット変換をTS変換にて
行い、画像伸張装置におけるロスレスウェーブレット逆
変換をTS逆変換にて行うことにより、Ｓ変換、Ｓ逆変換
を用いる場合に比べ、同一のビットレートで比較して、
より高画質の再生画像を得ることができるという効果が
ある。

実施の形態5. 実施の形態３の画像圧縮・伸張装置では、ロスレスウ
ェーブレット変換、ロスレスウェーブレット逆変換とし
て、常にＳ変換、Ｓ逆変換が用いられ、実施の形態４の
画像圧縮・伸張装置では、常に、TS変換、TS逆変換が用
いられていた。

これに対して、実施の形態５に示す画像圧縮・伸張装
置は、圧縮装置では各１次元ロスレスウェーブレット変
換をＳ変換で行なってもTS変換で行なってもよい。ま
た、伸張装置でも、圧縮装置で行われた変換と逆の順序
で、対応する逆変換が行われさえすればよく、各１次元
ロスレス逆ウェーブレット変換については、Ｓ逆変換で
もTS逆変換でもよい。

したがって、実施の形態５の構成は、第11図に示すよ
うに、画像圧縮装置のロスレスウエーブレット変換部１
では、入力として受けつけた画像に対して、ｘ方向１次
元Ｓ変換/TS変換部71において、Ｓ変換/TS変換選択部74
により選択されたＳ変換またはTS変換を画像のｘ方向に
対して施し、続いて、得られた結果のｙ方向に対して、
第１、第２のｙ方向１次元Ｓ変換/TS変換部72、73にお
いて、Ｓ変換/TS変換選択部74により選択されたＳ変換
またはTS変換を施すことにより、ロスレスウェーブレッ
ト変換が行われる。

この時、Ｓ変換/TS変換選択部74には、各方向の各変
換がＳ変換、TS変換のいずれによって行われたかが保持
され、この保持データは、符号化オーバーヘッド情報と
して符号化データとともに受信側、すなわち、伸張装置
に渡されることになる。

こうした、Ｘ方向とＹ方向に各１回づづのロスレスウ
ェブレット変換に加えて、変換された周波数帯域のう
ち、最も低い成分が帯域分割制御部６で選択され、各変
換時において実行されたＳ変換/TS変換選択部74で選択
された信号による、Ｓ変換あるいはTS変換により、それ
ぞれＸ方向の１次元ロスレスウェーブレット変換、Ｙ方
向の１次元ロスレスウェーブレット変換される。このよ
うに帯域分割制御部６では、最も低い周波数成分を選択
し、その部分をフィードバックして、Ｘ方向１次元ロス
レスウェーブレット変換と、Ｙ方向一次元ロスレスウェ
ーブレット変換する処理を所望の回数順次繰り返すよう
に制御する。これにより、所望のレベルのロスレスウェ
ーブレット変換が実現される。

画像伸張装置15では、逆Ｓ変換／逆TS変換選択部78に
て、符号化データのオーバーヘッド情報として入力され
た画像圧縮装置１で選択されたＳ変換、TS変換の順序を
基にして、それとは逆順で対応する逆変換、すなわち、
逆Ｓ変換、または、逆TS変換が選択される。上記選択情
報に基づき、かつ、帯域合成制御部20の制御に従って、
あらかじめ決めておいた回数、あるいは、送信側よりオ
ーバーヘッド情報として送られてきた回数だけ、まず、
第１、第２のｙ方向１次元ロスレス逆Ｓ変換／逆TS変換
部75、76にてエントロピー復号化後のデータのｙ方向に
対して１次元のロスレスウェーブレット変換を施し、続
いて得られた結果に対してｘ方向１次元ロスレス逆Ｓ変
換／逆TS変換部77にて、ｘ方向に対して１次元のロスレ
スウェーブレット変換を施す処理を繰り返すことで、画
像の伸張処置が行われる。

以上のように、この実施の形態５によれば、画像圧縮
装置におけるロスレスウェーブレット変換をＳ変換とTS
変換の組み合わせにより行い、画像伸張装置におけるロ
スレスウェーブレット逆変換をＳ逆変換とTS逆変換の組
み合わせによって行うことで、Ｓ変換、Ｓ逆変換のみで
画像のプログレッシブ再生・表示を行う場合に比べ、同
一のビットレートで比較して、より高画質が得られ、か
つ、TS変換、TS逆変換のみで画像のプログレッシブ再生
・表示を行う場合に比べ、より少ない更新補助情報、つ
まり、実行メモリ容量を低減して、プログレッシブ再生
・表示が行えるという効果がある。

実施の形態6. 第12図は、この発明の実施の形態６による画像圧縮・
伸張装置における画像伸張装置の構成を示すブロック図
であり、前記第４図に示す実施の形態２と同一部分には
同一符号を付して重複説明を省略する。図において、81
は第１のｙ方向１次元ロスレス逆ウェーブレット変換
部、82は第２のｙ方向１次元ロスレス逆ウェーブレット
変換部、83はｘ方向１次元ロスレス逆ウェーブレット変
換部、84〜86は加算部、87はゼロカウンタである。

上記第１、第２のｙ方向１次元ロスレス逆ウェーブレ
ット変換部81、82の内部構成は同じであり、その一例と
して、第２のｙ方向１次元ロスレス逆ウェーブレット変
換部82の構成を示すと、ロスレス逆ウェーブレット変換
部82aと変換係数バッファ82bと更新補助情報生成部82と
ゼロ係数判定部82およびゼロ係数演算省略部82eとを有
する。また、ｘ方向１次元ロスレス逆ウェーブレット変
換部83はロスレス逆ウェーブレット変換部83aと変換係
数バッファ83bと更新補助情報生成部83cとゼロ係数判定
部83dおよびゼロ係数演算省略部83eとを有する。

この実施の形態６によれば、画像のプログレッシブ再
生・表示を高速に実行するために、値ゼロの変換係数に
対するロスレスウェーブレット逆変換の演算の省略を実
現している。すなわち、ゼロ係数判定部82dにて、逆量
子化部14より出力された各ロスレスウェーブレット変換
係数の値がゼロかどうかの判定を行い、値がゼロであれ
ば、ゼロ係数演算省略部82eに指示を送り、同係数に対
してロスレスウェーブレット逆変換部82aにて施される
ロスレスウェーブレット逆変換における積和演算を省略
するように演算の制御が行われ、プログレッシブ再生・
表示処理を高速化できる効果がある。

また、ロスレスウェーブレット変換係数の値ゼロが続
く場合は、そのゼロ値が予め定めた数であることをゼロ
カウンタ87で検出すると、このゼロカウンタ87の出力で
直接ゼロ係数演算省略部82eを制御して、積和演算を省
略するように演算の制御を行うことができ、プログレッ
シブ再生・表示処理をより高速化できる効果がある。

実施の形態7. 以上の各実施の形態における画像圧縮・伸張装置は、
ファクシミリ、携帯端末、表示装置、プリンタに適用し
て画像復号化処理を行い、高画質の画像を得ることがで
きる。

なお、上記実施の形態３〜５におけるＳ変換、逆Ｓ変
換、TS変換、逆TS変換はそれぞれ次のような演算式で表
される。

ここで、便宜的に、ｐ（ｎ）を生成する変換を逆Ｔ変
換、ｆ（ｎ）を生成する変換を線形逆変換と呼ぶ。

産業上の利用可能性 以上のように、この発明に係る画像圧縮・伸張装置
は、ファクシミリ、携帯情報端末、表示装置、プリンタ
における画像復号化に適用して有効適切なものである。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−116265（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−139935（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−27752（ＪＰ，Ａ) Ａ．Ｚａｎｄｉ，ｅｔ ａｌ．，ＣＲ ＥＷ：Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｗｉｔ ｈ ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ ｅｍｂｅｄ ｄｅｄ ｗａｖｅｌｅｔｓ，ＩＥＥＥ Ｄａｔａ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｃ ｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，ＩＥＥＥ，1995年 ３月，ｐ．212−221 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 7/24 - 7/68 H04N 1/41 - 1/419

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像圧縮側では、ロスレスウェーブレット
   変換を施したロスレスウェーブレット変換係数を、量子
   化、エントロピー符号化し、画像伸張側では、エントロ
   ピー復号化、逆量子化したロスレスウェーブレット変換
   係数に対して、ロスレスウェーブレット逆変換を施して
   画像を生成する際、発生した逆量子化後のデータとエン
   トロピー復号化、逆量子化した次の更新データとを加算
   後、前記ロスレスウェーブレット逆変換を行うことを特
   徴とする画像圧縮・伸張方法。
2. 【請求項２】画像圧縮側では、ロスレスウェーブレット
   変換を施したロスレスウェーブレット変換係数を、量子
   化、エントロピー符号化し、画像伸張側では、エントロ
   ピー復号化、逆量子化したロスレスウェーブレット変換
   係数に対して、ロスレスウェーブレット逆変換を施して
   画像を生成するとともに、このロスレスウェーブレット
   逆変換によって生成された画像を既に生成されている画
   像に加えることで画像を更新する際に必要となる更新補
   助情報を、画質を一段階更新する際必要となる情報と前
   記ロスレスウェーブレット逆変換を行う直前の変換係数
   の情報の１部とから生成することを特徴とする画像圧縮
   ・伸張方法。
3. 【請求項３】デジタル画像にロスレスウェーブレット変
   換を施すロスレスウェーブレット変換部と、ロスレスウ
   ェーブレット変換の結果得られたロスレスウェーブレッ
   ト変換係数を量子化、エントロピー符号化して、すでに
   生成されている符号化ビットストリームに追加される符
   号化ビットストリームを生成すると同時に、画像更新デ
   ータを既に生成された符号化データの後ろに付け加えて
   いく処理を量子化誤差の値がゼロになるまで繰りかえし
   ながらプログレッシブ符号化ビットストリームを生成す
   るプログレッシブ符号化生成部とを有する画像圧縮装置
   と、 前記プログレッシブ符号化ビットストリームのデータを
   Ｎ段階更新するのに必要なＮ種類のデータのそれぞれを
   １つの処理単位として、エントロピー復号化、逆量子化
   したロスレスウェーブレット変換係数に対して、ロスレ
   スウェーブレット逆変換を施し画像を生成するロスレス
   ウェーブレット逆変換部と、この画像を生成する際発生
   した逆量子化後の変換係数データの１部を保持する変換
   係数バッファと、同画像を更新する情報を担う次の処理
   単位をエントロピー復号化、逆量子化して得られた変換
   係数データをロスレスウェーブレット逆変換部にてロス
   レスウェーブレット逆変換したデータと、同逆変換デー
   タの１部と前記の変換係数バッファに保持されたデータ
   とから生成された更新補助情報を、１つ前に再生・表示
   されている画像に画像領域にて加算処理を行うことで画
   像情報の更新を行う変換係数情報更新部とを有する画像
   伸張装置とを備えたことを特徴とする画像圧縮・伸張装
   置。
4. 【請求項４】デジタル画像にロスレスウェーブレット変
   換を施すロスレスウェーブレット変換部と、ロスレスウ
   ェーブレット変換の結果得られたロスレスウェーブレッ
   ト変換係数を量子化、エントロピー符号化して、すでに
   生成されている符号化ビットストリームに追加される符
   号化ビットストリームを生成すると同時に、画像更新デ
   ータを既に生成された符号化データの後ろに付け加えて
   いく処理を量子化誤差の値がゼロになるまで繰りかえし
   ながらプログレッシブ符号化ビットストリームを生成す
   るプログレッシブ符号化生成部とを有する画像圧縮装置
   と、 前記プログレッシブ符号化ビットストリームのデータを
   Ｎ段階更新するのに必要なＮ種類のデータのそれぞれを
   １つの処理単位として、エントロピー復号化、逆量子化
   したロスレスウェーブレット変換係数に対して、ロスレ
   スウェーブレット逆変換を施し画像を生成するロスレス
   ウェーブレット逆変換部と、前記ロスレスウェーブレッ
   ト変換係数のうち、画質をもう一段階更新する際に必要
   となる情報を保持しておく変換係数バッファと、前記ロ
   スレスウェーブレット逆変換によって生成された画像を
   既に生成されている画像に加えることで画像を更新する
   際に別途必要となる更新補助情報を、前記変換係数バッ
   ファに蓄えられた情報と該ロスレスウェーブレット逆変
   換を行う直前の変換係数の情報とから生成する更新補助
   情報生成部とを有する画像伸張装置とを備えたことを特
   徴とする画像圧縮・伸張装置。
5. 【請求項５】ロスレスウェーブレット変換がＳ変換によ
   り実現されるＳ変換部を有する画像圧縮装置と、 ロスレスウェーブレット逆変換がＳ逆変換により実現さ
   れるＳ逆変換部を有し、更新補助情報の生成が、更新前
   の画像をロスレスウェーブレットＳ逆変換を通して生成
   するのに必要となる各ロスレスウェーブレットＳ変換係
   数のLSBと、更新に必要な情報のみを担うロスレスウェ
   ーブレットＳ変換係数のLSBのみから行われる画像伸張
   装置とを備えたことを特徴とする請求の範囲第４項記載
   の画像圧縮・伸張装置。
6. 【請求項６】ロスレスウェーブレット変換がTS変換によ
   り実現されるTS変換部を有する画像圧縮装置と、 ロスレスウェーブレット逆変換がTS逆変換により実現さ
   れるTS逆変換部を有し、第１段階としてＳ逆変換の前段
   にくる逆変換を通したプログレッシブ再生処理における
   更新補助情報の生成が、更新前のデータを同逆変換を通
   して生成するのに必要となる各変換係数の下位２ビット
   と、新たに更新に必要な情報のみを担う各変換係数の下
   位２ビットのみから行われ、第２段階として、このよう
   にして得られた更新情報を入力としてＳ逆変換を介して
   プログレッシブに再生することで、画像伸張装置におけ
   る画像のプログレッシブ再生・表示が、Ｓ逆変換を介し
   た２段階処理により行われる画像伸張装置とを備えたこ
   とを特徴とする請求の範囲第４項記載の画像圧縮・伸張
   装置。
7. 【請求項７】ロスレスウェーブレット変換によって発生
   する最低周波数成分に対して，各ｘ、ｙ方向ごとに繰り
   返し適用することで所望の帯域数に分割し、単一の変換
   を用いることなく、各方向、各繰り返しに応じてＳ変
   換、TS変換を選択的に用いるように、ロスレスウェーブ
   レット変換を選択するＳ変換/TS変換選択部を画像圧縮
   装置あるいは画像伸張装置に備えたことを特徴とする請
   求の範囲第４項記載の画像圧縮・伸張装置。
8. 【請求項８】デジタル画像にロスレスウェーブレット変
   換を施すロスレスウェーブレット変換部と、ロスレスウ
   ェーブレット変換の結果得られたロスレスウェーブレッ
   ト変換係数を量子化、エントロピー符号化して、すでに
   生成されている符号化ビットストリームに追加される符
   号化ビットストリームを生成すると同時に、更新画像デ
   ータを既に生成された符号化データの後ろに付け加えて
   いく処理を量子化誤差の値がゼロになるまで繰りかえし
   ながらプログレッシブ符号化ビットストリームを生成す
   るプログレッシブ符号化生成部とを有する画像圧縮装置
   と、 前記プログレッシブ符号化ビットストリームのデータを
   Ｎ段階更新するのに必要なＮ種類のデータのそれぞれを
   １つの処理単位として、エントロピー復号化、逆量子化
   したロスレスウェーブレット変換係数に対して、ロスレ
   スウェーブレット逆変換を施し画像を生成するロスレス
   ウェーブレット逆変換部と、前記ロスレスウェーブレッ
   ト変換係数のうち、画質をもう一段階更新する際に必要
   となる情報を保持しておく変換係数バッファと、前記ロ
   スレスウェーブレット逆変換によって生成された画像を
   既に生成されている画像に加えることで画像を更新する
   際に別途必要となる更新補助情報を、前記変換係数バッ
   ファに蓄えられた情報と該ロスレスウェーブレット逆変
   換を行う直前の変換係数の情報とから生成する更新補助
   情報生成部と、前記ロスレスウェーブレット逆変換を行
   う直前に、各変換係数の値がゼロであるかを判定するゼ
   ロ係数判定部と、値がゼロの変換係数に対するロスレス
   ウェーブレット逆変換における積和演算を省略するゼロ
   係数演算省略部とを有する画像伸張装置とを備えたこと
   を特徴とする画像圧縮・伸張装置。
9. 【請求項９】画像伸張装置は、変換係数の連続して発生
   する値ゼロの個数を計数して、予め定めた計数値になる
   と、ロスレスウェーブレット逆変換における積和演算を
   省略する信号を出力するゼロ数計数部を備えたことを特
   徴とする請求の範囲第８項記載の画像圧縮・伸張装置。
10. 【請求項１０】ファクシミリの画像復号化処理に適用す
    ることを特徴とする請求の範囲第３項から請求の範囲第
    ９項のうちのいずれか１項記載の画像圧縮・伸張装置。
11. 【請求項１１】携帯情報端末の画像復号化処理に適用す
    ることを特徴とする請求の範囲第３項から請求の範囲第
    ９項のうちのいずれか１項記載の画像圧縮・伸張装置。
12. 【請求項１２】高画質表示装置の画像復号化処理に適用
    することを特徴とする請求の範囲第３項から請求の範囲
    第９項のうちのいずれか１項記載の画像圧縮・伸張装
    置。
13. 【請求項１３】プリンタの画像復号化処理に適用するこ
    とを特徴とする請求の範囲第３項から請求の範囲第９項
    のうちのいずれか１項記載の画像圧縮・伸張装置。