JP3753213B2 - 画像データの圧縮伸長処理システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データを圧縮し、この圧縮済画像データを伸長し、伸長後の復号画像データに対して画像処理を施す画像データの圧縮伸長処理システムに関し、より詳細には、非可逆圧縮した画像データを伸長して画像処理を行っても、所望の画質品質が得られるようにする圧縮伸長処理システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、一般的な画像処理システムにおける、画像データの圧縮と、例えばガンマ特性を強調する処理や非鮮鋭マスク処理（ボケマスク処理）等のコントラスト強調処理（画像強調処理）との関係は、原画像データを圧縮して保存し或いは転送し、その圧縮済画像データを伸長して、伸長後の再生画像データに対して画像強調処理を施す場合と、画像強調処理後のデータを圧縮して保存して或いは転送する場合とが考えられる。
【０００３】
一方、画像処理システムとして、例えば、カラー静止画像の高能率化符号化方式の国際標準であるＪＰＥＧ方式を適用したシステム、ＣＤ−ＲＯＭやＤＡＴ等のストレージメディア向けの映像符号化方式の国際標準であるＭＰＥＧ１方式を適用したシステム、放送や通信等へ適用分野を広げた映像符号化方式の国際標準であるＭＰＥＧ２方式を適用したシステム等、原画像データを圧縮し、この圧縮済画像データを伸長し、伸長後の復号画像データに対して画像処理を施す画像データの圧縮伸長処理システムが知られている。
【０００４】
このＪＰＥＧ方式では符号化方式として、ＤＰＣＭ（Differential pluse Code Modulation）を使用するものとＤＣＴ（Discrete Cosine Tramsform） を使用するものの２つの方式がある。ＤＰＣＭを使用した方式は、元の画像を完全に再現できる可逆符号化であり、圧縮率はさほど大きくない可逆圧縮方式となっている。これに対して、ＤＣＴを使用した方式は、完全には元の画像に戻らない非可逆符号化であり、高い圧縮率を実現できる非可逆圧縮方式となっている。ＭＰＥＧ１方式やＭＰＥＧ２方式は、符号化方式としてＤＣＴを使用した方式であって非可逆圧縮方式となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、画像データの圧縮方式として可逆圧縮方式を採用した場合には、上述のように元の画像を完全に再現できるから、圧縮および伸長を行うことに起因する画質劣化が生じないが、非可逆圧縮方式を採用した場合には、圧縮時のパラメータに対応する伸張パラメータに基づいて圧縮済画像データを伸長しても完全には元の画像データに戻らないので、伸長された復号画像データに基づいて出力された画像は画質劣化を生じたものとなる。この画質劣化は特にエッジ部に生じるのが一般的であり、また画像強調度をアップさせるほど視覚的に目立ってくる。すなわち、伸長後の復号画像データに対して画像強調処理を施した場合、この強調処理後の処理済画像データに基づいて出力される画像は、その強調度に応じて異なった品質のものとなり、常に高画質の画像が得られるというものではない。
【０００６】
一方、圧縮および伸長を行うことに起因する画質劣化が生じないように、可逆圧縮方式を採用すると、上述のように圧縮率を大きくすることができない。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、画像データを非可逆圧縮しても、画像強調度に依存しない、高画質な画像を出力することができ、また圧縮率を可能な限り大きくすることができる画像データの圧縮伸長処理システムを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による画像データの圧縮伸長処理システムは、画像処理の際に使用される、例えばコントラストや画像強調度等の画像処理パラメータに依存させて原画像データに対する圧縮方法および／または圧縮パラメータを制御するようにしたことを特徴とするものである。すなわち、本発明による画像データの圧縮伸長処理システムは、原画像データを非可逆圧縮する画像データ圧縮装置と、入力された圧縮済画像データを伸長する画像データ伸長装置と、伸長された復号画像データに対して所定の画像処理パラメータに基づいて画像処理を施す画像処理装置とから構成された画像データの圧縮伸長処理システムであって、
画像データ圧縮装置が、所定の画像処理パラメータに応じて、画像処理後の処理済画像データに基づいて出力される画像が所望の画質となるように、圧縮方法および／または圧縮パラメータを設定する圧縮処理条件設定手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
ここで「画質」とは非可逆圧縮を行い伸長することに関連する画像品質を意味し、「所望の画質となるように」とは、この非可逆圧縮を行い伸長することに関連する画像品質が所望のものとなるようにという意味であり、例えば圧縮劣化が目立たない画像が出力されるように等である。
【００１０】
「画像強調度」とは、画像強調処理における強調の度合いを意味し、例えば画像強調処理として周波数処理を行うものであれば所定の周波数の強調度を意味し、モホロジー強調処理を行うものであれば所定の構造物の強調度を意味する。
【００１１】
【発明の効果】
本発明による画像データの圧縮伸長処理システムによれば、画像処理の際に使用される画像処理パラメータに依存させて、画像処理後の処理済画像データに基づいて出力される画像が所望の画質となるように、非可逆圧縮の方法および／またはその圧縮パラメータを決定するようにしたので、例えば、画像処理の際の画像強調度が大きくなるほど圧縮時の許容歪を小さくして出力画像の劣化度を小さく抑え、逆に強調度が弱いものほど許容歪を大きくして劣化度を大きくすることにより、非可逆圧縮および伸長に起因する圧縮劣化（画質劣化）の目立ちにくい画像を提供することができる。また出力画像が所望の画質となる範囲で、圧縮率を可能な限り大きくすることができる。
【００１２】
なお、出力画像の劣化度とは、原画像データに基づいて画像処理を行い出力される画像に対する実際の出力画像の品質（画質）低下の度合いを意味する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態による画像データの圧縮伸長処理システムの構成を示すブロック図である。
【００１４】
図１に示すように、このシステム１は、原画像データD0を非可逆圧縮する画像データ圧縮装置10と、入力された圧縮済画像データD1を伸長する画像データ伸長装置20と、伸長された復号画像データD2に対して画像処理パラメータP1に基づいて画像処理を施す画像処理装置30と、画像データ圧縮装置10により圧縮された圧縮済画像データD1等を一旦記憶しておく光ディスク装置等の記憶装置40とから構成されている。
【００１５】
画像データ圧縮装置10には、設定された圧縮条件の下に原画像データD0を圧縮する圧縮手段11と、画像処理装置30における画像処理条件を表す画像処理パラメータP1に応じて、画像処理後の処理済画像データD3に基づいて出力される画像が所望の画質となるように、圧縮方法C1および圧縮パラメータC2を設定する圧縮処理条件設定手段12とが設けられている。
【００１６】
圧縮処理条件設定手段12は、圧縮部11においてデータ圧縮したときに使用した圧縮方法C1および圧縮パラメータC2に対応する伸長方法E1および伸長パラメータE2を使用して圧縮済画像データD1を伸長して局所復号画像データD4を作成する局所伸長部13，原画像データD0と局所復号画像データD4との平均二乗誤差を算出して画像データの歪DSを求める歪算出部14，画像処理パラメータP1に応じて許容歪DLを定める許容歪設定部15，歪算出部14により算出された歪DSが許容歪DLの所定範囲内にあるか否かを判定し、判定結果に応じて圧縮方法C1および／または圧縮パラメータC2を設定し直す判定部16を有している。
【００１７】
画像データ伸長装置20には圧縮済画像データD1の他に伸長方法E1および伸長パラメータE2が付帯情報として入力されており、伸長装置20はこの伸長方法E1および伸長パラメータE2を使用して圧縮済画像データD1を伸長して復号画像データD2を作成する。
【００１８】
画像処理装置30は、上述のように復号画像データD2に対して画像処理パラメータP1に基づいて画像強調処理を行うものであり、本例での画像強調処理としては単純に階調変換処理を行うものを使用している。そして、入力される画像処理パラメータP1は、具体的には、その階調のガンマγ（コントラスト）の傾きを表すもので、例えば、その基本を1.0 と設定し、コントラストを立てる場合は、1.1，1.2，1.3，・・・・・と設定し、逆にコントラストを寝かせる場合には0.9.，0.8，0.7，・・・・・と設定する。
【００１９】
この画像処理後すなわち階調強調処理後の処理済画像データD3は、不図示の画像表示装置に入力され可視画像として表示される。
【００２０】
以下上記構成の画像データ圧縮伸長処理システム１の作用について説明する。
【００２１】
判定部16は、後述する判定結果に拘わらず圧縮方法C1としてＤＣＴ符号化方式を適用したＪＰＥＧ方式による圧縮方法を圧縮部11に設定するようになっており、画像データ圧縮装置10の圧縮部11は、入力された原画像データD0に対して、先ずこのＪＰＥＧ方式による圧縮方法C1および所定の圧縮パラメータC2に基づいてデータ圧縮を行う。ここで、「所定の圧縮パラメータC2」とは、画像処理装置30において画像強調処理の際に使用される画像処理パラメータP1に応じて、画像処理後の処理済画像データD3に基づいて出力される画像が所望の画質となるような圧縮パラメータC2の初期値であり、この初期値は画像処理パラメータP1と所定の関係があるもので、具体的にはガンマγと反比例関係にある許容歪DLに応じて判定手段16から出力される（式１および図２参照）。式１および図２からも明らかなように、コントラストを立てるほど許容歪DLは小さくなる。
【００２２】
【数１】

【００２３】
なお、式１および図２では、ガンマγと許容歪DLが反比例関係にあるものを示しているが、必ずしもこのような線形（直線）に限るものではなく、例えば２次関数等で表される関係（図で示すと曲線となる）にあるものであってもよい。
【００２４】
圧縮部11によって圧縮された圧縮済画像データD1は、画像データ伸長装置20に入力されるとともに局所伸長部13にも入力される。局所伸長部13は、圧縮部11においてデータ圧縮したときに使用した圧縮方法C1（ＪＰＥＧ方式）および圧縮パラメータC2に対応する伸長方法E1および伸長パラメータE2を使用して圧縮済画像データD1を伸長して局所復号画像データD4を作成し、歪算出部14に入力する。
【００２５】
歪算出部14は、原画像データD0と局所復号画像データD4との平均二乗誤差を算出して局所復号画像データD4の歪DSを求め、その算出結果DSを判定部16に入力する。
【００２６】
判定部16は、歪算出部14により算出された歪DSが許容歪DLの所定範囲内にあるか否かを判定し、判定結果に応じて圧縮パラメータC2を設定し直す。
【００２７】
画像データ圧縮装置10は、上記の処理を歪DSが許容歪DLの所定範囲内に収まるまで繰り返す。
【００２８】
なお、このように局所復号画像データD4を作成し、原画像データD0と局所復号画像データD4との平均二乗誤差を算出して局所復号画像データD4の歪DSを求め、歪DSが許容歪DLの所定範囲内にあるかどうかを判定するようにしたのは、ＪＰＥＧ方式（ＪＰＥＧ方式に限らず多くの非可逆圧縮でもそうであるが）では、圧縮パラメータ（または圧縮方法）によって視覚的な画像品質が一義的に決まらず、画像処理パラメータP1に対する許容歪DLが直ちに決定できないからである。
【００２９】
したがって、圧縮方法として他の非可逆圧縮方法を使用する場合には、上述のような繰返し演算を行わなくても、許容歪DLを指定すれば１回で圧縮パラメータC2を決定することが可能な場合もある。
【００３０】
また、上述の例では、圧縮方法をＪＰＥＧ方式で固定としているが、画像処理パラメータP1に応じて、この圧縮方法をも変更するようにしてもよい。さらに、上述の例では、ガンマγに応じてこれと反比例関係にある許容歪DLの所定範囲内に歪DSが収まるようにしているが、これに限らず、画像処理パラメータP1に応じて、画像処理後の処理済画像データD3に基づいて出力される画像が所望の画質となるように、圧縮方法C1および／または圧縮パラメータC2をコントロールできるものであればよく、例えば、単に圧縮レートをコントロールするパラメータ（例えば、量子化ビット数やビット配分）を判断基準として使用してもよい。さらにまた、画像処理としてコントラスト（ガンマγ）を変える画像強調処理を適用しているが、これに限らず、例えば非鮮鋭マスク処理としてもよく、この場合には、画像処理パラメータP1として強調度を使用すればよい。
【００３１】
上述のように繰返し演算を行って、歪DSが許容歪DLの所定範囲内に収まったら、すなわち画像が所望の画質となるような圧縮方法C1および圧縮パラメータC2（本例では圧縮パラメータC2のみ）が決定したら、圧縮済画像データD1，圧縮方法C1および圧縮パラメータC2に対応する伸長方法E1および伸長パラメータE2を表す情報並びに画像処理パラメータP1を、一旦記憶装置40に保存する。
【００３２】
伸長手段20は、記憶装置40から圧縮済画像データD1，伸長方法E1および伸長パラメータE2を表す情報並びに画像処理パラメータP1を読み出し、伸長方法E1および伸長パラメータE2に基づいて圧縮済画像データD1を伸長し、伸長された復号画像データD2と画像処理パラメータP1を画像処理装置30に入力する。
【００３３】
画像処理装置30は、復号画像データD2に対して画像処理パラメータP1に基づいて画像処理を施し、処理済画像データD3を不図示の画像表示装置に入力する。
【００３４】
従って、上記構成の圧縮伸長処理システムによれば、画像データ圧縮装置10において、画像処理パラメータP1（本例ではガンマγ）に応じて、処理済画像データD3に基づいて出力される画像が所望の画質となるように、予め圧縮方法C1および／または圧縮パラメータC2（本例では圧縮パラメータC2のみ）をコントロールして原画像データD0を圧縮しているので、処理済画像データD3に基づいて画像表示装置に表示される画像としては、ガンマγの大きさに依存することなく、非可逆圧縮を行い伸長することに起因する圧縮劣化が目立たない、高画質の画像を常に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像データの圧縮伸長処理システムの構成を示すブロック図
【図２】ガンマと許容歪との関係を示す図
【符号の説明】
10 画像データ圧縮装置
11 圧縮部
12 圧縮処理条件設定手段
13 局所伸長部
14 歪算出部
15 許容歪設定部
16 判定部
20 画像データ伸長装置
30 画像処理装置
40 記憶装置

Claims (1)

1. 原画像データを非可逆圧縮する画像データ圧縮装置と、入力された圧縮済画像データを伸長する画像データ伸長装置と、伸長された復号画像データに対して所定の画像処理パラメータに基づいて画像処理を施す画像処理装置とから構成された画像データの圧縮伸長処理システムであって、
   前記所定の画像処理パラメータが、画像のコントラスト、画像の強調度の少なくともいずれかであり、
   前記画像データ圧縮装置が、前記所定の画像処理パラメータに応じて、前記画像処理後の処理済画像データに基づいて出力される画像が所望の画質となるように、圧縮方法および／または圧縮パラメータを設定する圧縮処理条件設定手段を備えたものであることを特徴とする画像データの圧縮伸長処理システム。

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