JP2004253889A - Image processing apparatus and method - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image processing apparatus and an image processing method by which a reversible compression of an image is executed and a high compression processing is performed with a simple configuration. <P>SOLUTION: The image processing apparatus is provided with: a compression means for carrying out reversible compression; a storage means for storing compressed image data subjected to compression processing by the compression means; and an output means for outputting only the compressed image data at a highest compression rate from the storage means. The compression means generates a plurality of compressed images by each setting value from an input image while changing the setting value of the image, and the output means outputs the compressed image data whose data size is least according to a comparison result of sizes of all the compressed images. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【００１２】
【外２】

【００１３】
【外３】

【００１４】
【外４】

【００１５】
【外５】

【００１６】
【外６】

【００１７】
ウェーブレット変換回路１１０３は、整数演算である５ｘ３フィルターを用いたリフティング演算により実行される。リフティング演算の手順は、次の（数７）及び（数８）で与えられる。
【００１８】
【外７】

【００１９】
【外８】

【００２０】
可逆変換の場合、量子化回路１１０４における量子化ステップは「１」として、実質的には、量子化を行わない。したがって、ここまでの変換で丸めなどの打ち切りは生じず、可逆性を保っている。
【００２１】
算術符号化回路１１０５における算術符号化はもともと可逆性のある符号化である。また、最後にコードストリームを形成する符号列形成回路１１０６では、符号の並びが変わるだけで圧縮には関係しない。従って、図１１の如きＪＰＥＧ２０００圧縮器は、各ブロックを可逆可能な構成とすることで、画像の可逆圧縮を実現している。
【００２２】
なお、一般に可逆圧縮での圧縮率は、どの圧縮方式を用いるか、すなわち符号化にどのような方式を用いるかによって左右される。例えば、上記したＪＰＥＧ２０００を用いた場合、圧縮は主に算術符号化によって行われるので、圧縮率は算術符号化の効率に依存する。
【００２３】
また、可逆圧縮での圧縮率は入力する元画像によっても異なってくる。逆に、入力画像が同じ場合、圧縮方式さえ決まれば圧縮率は一定となる。
【００２４】
【特許文献１】
特開２００２−２６２１０２号公報
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術を用いて画像圧縮において高圧縮処理する為には、非可逆圧縮を実行するか、或いは可逆圧縮と非可逆圧縮を領域ごとに選択的に実行してデータ量を削減する手法をとるので、結果として圧縮後の画像に非可逆圧縮による画質劣化が生じていた。
【００２６】
また、可逆圧縮については、入力画像とそれを圧縮する圧縮方式に基づく圧縮結果は一つであり、非可逆圧縮の如く、圧縮率を選択することはできなかった。
仮に、画像の全てを可逆圧縮によって圧縮処理する例を考えた場合、高圧縮率を得る為には、複数の圧縮方式を備え、入力画像に対して最も圧縮率が高くなる圧縮方式を選択して圧縮する以外考えられなかった。このような場合、圧縮方式の異なるエンコーダを複数用意する必要があり、また復号側にも各圧縮方式に対応する複数のデコーダを用意する必要があるため、処理は複雑化し、ハード量の増大を招く要因となるものであった。
【００２７】
本発明は上記の如き問題点を解決して、画像の可逆圧縮を実行しかつ簡単な構成で高圧縮処理を行う画像処理装置及び方法を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成する為の手段として、本発明は以下の構成からなる手段を有する。
【００２９】
本発明の画像処理装置は、画像データを圧縮して出力する画像処理装置であって、可逆圧縮が可能な圧縮手段と、前記圧縮手段で圧縮処理された圧縮画像データを記憶する記憶手段と、入力した画像データを前記圧縮手段で圧縮処理して複数の前記圧縮画像データを生成したうち最もデータサイズが小さい圧縮画像データを前記記憶手段から読み出して出力する出力手段とを備えたことを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の画像処理方法は、画像データを圧縮して出力する画像処理方法であって、入力画像データの可逆圧縮を行う圧縮ステップと、前記圧縮ステップで圧縮処理された圧縮画像データを記憶手段に記憶する記憶ステップと、前記入力画像データを前記圧縮ステップで圧縮処理して複数の前記圧縮画像データを生成したうち最もデータサイズが小さい圧縮画像データを前記記憶手段から読み出して出力する出力ステップとを有することを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００３２】
＜実施の形態１＞
図１に本発明の実施の形態１における画像処理装置１００の構成を示す。
【００３３】
図１において、１００は画像処理装置である。１０１は画像データに与えるリファレンスグリッドのオフセットの値を保持している保持部であり、複数のオフセット値を記憶している。１０２は画像データに対してリファレンスグリッドのオフセットを設定する設定部である。１０３はＪＰＥＧ２０００圧縮を行うコーデックであり、本発明では特に可逆圧縮を行う。１０４はメモリであり、コーデック１０３でＪＰＥＧ２０００圧縮された画像データを一時的に保管する。１０５はデータサイズ比較器であり、コーデック１０３で圧縮された画像データのデータ量（サイズ）を比較し、その中から最も小さいサイズの画像データを選択する。
【００３４】
更に、図１について画像データの流れに沿って説明する。
【００３５】
１０６は画像処理装置１００に入力される圧縮対象の画像データである。この画像データ１０６を、オフセット設定部１０２に入力してリファレンスグリッドを設定し、さらに保持部１０１からの値に従って、そのオフセット値を設定する。次いで、リファレンスグリッドのオフセット値が設定された画像データを、ＪＰＥＧ２０００コーデック１０３で、ＪＰＥＧ２０００方式で可逆圧縮処理する。そして、圧縮された画像データをメモリ１０４に一時的に保存する。
【００３６】
さらに、保持部１０１に保持された別のオフセット値に従って、同じ入力画像データに新たなオフセット値を設定し、圧縮して保存する。すなわち、１０２から１０４へ至る画像データの圧縮処理を、保持部１０１に保持するリファレンスグリッドのオフセット値の数だけ、オフセット値を変えながら複数回繰り返す。
【００３７】
この結果、メモリ１０４中には、同一の画像データについて、リファレンスグリッドのオフセット値だけが異なる圧縮画像データが、複数個保管される。この様子が、図１におけるメモリ１０４中の圧縮画像データ群（ｊ２ｋ１、ｊ２ｋ２、ｊ２ｋ３、ｊ２ｋ４）１０７として表される。
【００３８】
１０５のデータサイズ比較器は、メモリ１０４中の全ての圧縮画像データのサイズを比較し、そのうち最も小さいサイズの圧縮画像データを、出力画像データ１０８として選択し、出力する。
【００３９】
以上の操作で、本発明では、画像データに対して適切なリファレンスグリッドのオフセット値を設定して、最も小さなデータ量の可逆圧縮画像データを得ることができる。
【００４０】
ここで、本発明の原理となる、ＪＰＥＧ２０００圧縮方式に適用するリファレンスグリッドのオフセットの設定と、それによる効果について説明する。
【００４１】
図２に、画像データと、リファレンスグリッドと、そのオフセット値の関係を示す。リファレンスグリッドとは、画像データのデータ内のアドレスとは別に、外側に設定した座標系である。これを用いて、ＪＰＥＧ２０００では画像データの色データをサブサンプリングした場合など、さまざまな条件を統一して扱えるようにしている。
【００４２】
図２で、斜線部分の矩形エリアは画像データである。これに対し、その外部に原点（０，０）を持ち、サイズ（Ｘｓｉｚ，Ｙｓｉｚ）のリファレンスグリッドを設ける。このとき、リファレンスグリッドの原点から、画像データの開始点（左上の点）までの座標を、リファレンスグリッドのオフセット値として、（ＸＯｓｉｚ，ＹＯｓｉｚ）と表記して与える。すなわち、リファレンスグリッド上で、画像データの開始点（左上の点）は、（ＸＯｓｉｚ，ＹＯｓｉｚ）で表させる。
【００４３】
このリファレンスグリッドのオフセットの値は、画像データの値に直接変更を加えるものでは無いので、任意に設定しても画像データに変化は生じない。しかしながら、画像データを指し示すアドレス値は変化を生じる。この様子を図３及び図４を用いて説明する。
【００４４】
図３は、リファレンスグリッドのオフセット値を（ＸＯｓｉｚ，ＹＯｓｉｚ）＝（１，１）とした例である。この場合、画像データ（斜線部）のアドレスは、左上から、（１，１）で始まり、水平方向に（２，１），（３，１），・・・と変化する。垂直方向のアドレスも同様に、（１，１），（１，２），（１，３），・・・と変化する。
【００４５】
これに対して、図４は、リファレンスグリッドのオフセット値を変更して（ＸＯｓｉｚ，ＹＯｓｉｚ）＝（２，１）とした例である。この場合、画像データ（斜線部）のアドレスは、左上から、（２，１）で始まり、水平方向には、（３，１），（４，１），・・・と変化する。垂直方向には、（２，１），（２，２），（２，３），・・・と変化する。
【００４６】
二つの間で画像データの値自体は変化していない。すなわち、図３でアドレス（１，１）で表される点の画像データの値と、図４でアドレス（２，１）で表される点の画像データの値は、画像データ上では同じ点であり、その値は完全に一致する。
【００４７】
ところで、ＪＰＥＧ２０００圧縮では、リファレンスグリッドのオフセット値の変化により、画像データのアドレスが変化した場合、その後の処理のうち、主に下記２点で差が生じる。
（１）ウェーブレット変換を行う際の、フィルター処理の効果
（２）コードブロックの設定位置
まず、ウェーブレット変換での違いを、図５及び図６を用いて説明する。図では、６画素からなる画像データを処理する様子を示している。
【００４８】
図５は、画像データがアドレス０から始まる場合である。画像は（数７）及び（数８）で表されるリフティング演算を施されるが、その端部について先にデータの拡張が行われる。アドレス０（偶数アドレス）の外側には２画素分拡張される。すなわち、アドレス１のデータとアドレス２のデータが外挿される。アドレス５（奇数アドレス）の外側には１画素分拡張される。すなわち、アドレス６のデータが外挿される。これに最初（数１）の演算を行う。すなわち、偶数アドレスを中心としたフィルター演算を行う。次に（数２）の演算を、奇数アドレスを中心としてフィルター演算を行う。結果、ウェーブレット変換の係数Ｘ（０）からＸ（５）が得られる。
【００４９】
これに対して、図６は、同じ値を持つ画像データがアドレス１から始まる場合である。端部のデータ拡張は、アドレスに応じて異なり、アドレス１（奇数アドレス）の外側には１画素分（アドレス２のデータ）が拡張され、アドレス６（偶数アドレス）の外側には２画素分（アドレス５とアドレス４のデータ）が拡張される。これに（数７）及び（数８）の演算を施し、ウェーブレット変換係数Ｘ’（１）からＸ’（６）が得られる。
【００５０】
図５と図６を比較するとわかるように、画像データが同じであっても、そのアドレスが異なることで、ウェーブレット変換される過程が異なる。そのため、変換後の係数も異なるものが現れる。係数が異なることは、算術符号化されるデータが異なることになるため、算術符号化後の圧縮率に違いが生じる場合がある。
【００５１】
次にコードブロックの設定位置について、図７及び図８を用いて説明する。図ではどちらも同じ画像データであるが、リファレンスグリッドの与え方のみが異なっている。コードブロックはリファレンスグリッドの原点から、指定されたサイズに従って分割されるため、リファレンスグリッドのオフセットの違いから、コードブロックの分割の様子が異なってくる。ウェーブレット変換された係数は、コードブロック単位でビットプレーン分割され、算術符号化される。したがって、ウェーブレット変換結果が同じであっても、コードブロック分割の様子が異なると、算術符号化される符号の並びは変化する。そのため、算術符号化の圧縮率に違いが生じる場合がある。
【００５２】
このように、画像データが同じであっても、リファレンスグリッドのオフセットの与え方によって、変換過程に差が生じ、算術符号化結果の圧縮率に違いが生じる場合がある。
【００５３】
そこで、本実施の形態では、画像データに複数のオフセット値を与えて圧縮処理を行うことで、オフセットに応じた圧縮率の違いを生じさせ、その上で最も圧縮後のデータ量が小さい圧縮画像データを選択できるように構成した。
【００５４】
以上が、実施の形態１の説明である。このような操作で、入力画像データに対して適切なリファレンスグリッドのオフセット値を設定して、最もデータサイズの小さい可逆圧縮画像データを得ることができる。
【００５５】
以上のように、本実施の形態では、非可逆圧縮でかつ最も圧縮率の高いデータを得ることが可能になる。
【００５６】
＜実施の形態２＞
図９に本発明の実施の形態２における画像処理装置２００の構成を示す。
【００５７】
図において、２００は画像処理装置である。２０１は画像データに与えるリファレンスグリッドのオフセットの値を保持している保持部であり、複数のオフセット値を記憶している。２０２は画像データに対してリファレンスグリッドのオフセットを設定する設定部である。２０３はＪＰＥＧ２０００圧縮を行うコーデックであり、本発明では特に可逆圧縮を行う。２０４はメモリであり、コーデック２０３でＪＰＥＧ２０００圧縮された画像データを一時的に保存する。２０５はデータサイズ比較器であり、コーデック２０３でＪＰＥＧ２０００圧縮された画像データのサイズと、既にメモリ２０４に保存されている圧縮画像データのサイズとを比較し、コーデック２０３からのデータがメモリ２０４に保存されたデータよりもサイズが小さい場合は、メモリ２０４内の保存済みの圧縮画像データを消去し、コーデック２０３からの圧縮画像データを新たにメモリ２０４で保存する。すなわち、メモリ２０４に保存する圧縮画像データを入れ替え可能な構成となっている。
【００５８】
更に、図９について画像データの流れに沿って説明する。
【００５９】
２０６は画像処理装置２００に入力される圧縮対象の画像データである。この画像データ２０６を、オフセット設定部２０２に入力してリファレンスグリッドを設定し、さらに保持部２０１からの値に従って、そのオフセット値を設定する。次いで、リファレンスグリッドのオフセット値が設定された画像データを、ＪＰＥＧ２０００コーデック２０３で、ＪＰＥＧ２０００方式で可逆圧縮処理する。
【００６０】
そして、圧縮された画像データをデータサイズ比較器２０５に入力する。このとき、入力画像２０６に対して、最初のオフセット値で圧縮した画像データについては、データサイズ比較器２０５は該画像データをメモリ２０４に保存する。
【００６１】
さらに、保持部２０１に保持された別のオフセット値に従って、同じ入力画像データに新たなオフセット値を設定し、コーデック２０３で非可逆圧縮する。そして、圧縮された画像データをデータサイズ比較器２０５に入力する。
【００６２】
データサイズ比較器２０５は、後から圧縮された画像データのサイズと、先に圧縮してメモリ２０４に保存済みの画像データのサイズとを比較し、後から圧縮された画像データの方が、メモリ２０４に保存済みの画像データよりサイズが小さい場合、メモリ２０４に保存済みの画像データを消去して、後から圧縮された画像データを替わりに保存する。
【００６３】
そして、この一連の処理、すなわち、２０２から２０５へ至る画像データの圧縮、保存処理を、保持部２０１に保持するリファレンスグリッドのオフセット値の数だけ、オフセット値を変えながら複数回繰り返す。最終的に、メモリ２０４には、最もサイズの小さい圧縮画像データが保存されることになる。そこで、最終的に保存された圧縮画像データをメモリ２０４から読み出して、出力画像データ２０７として、外部に出力する。
【００６４】
以上が、実施の形態２の説明である。このような操作で、入力画像データに対して適切なリファレンスグリッドのオフセット値を設定して、最もデータサイズの小さい可逆圧縮画像データを得ることができる。
【００６５】
以上のように、実施の形態２では、圧縮画像データを作成しながら、圧縮後のデータサイズが最も小さい圧縮画像データを唯一保存するように構成したので、データ保管に使用するメモリ量が実施の形態１よりも少なく構成できる。
【００６６】
＜実施の形態３＞
図１０に本発明の実施の形態３における画像処理装置３００の構成を示す。
【００６７】
図において、３００は画像処理装置である。３０１、３０２、３０３、３０４はそれぞれ画像データに対してリファレンスグリッドのオフセットを設定する設定部であり、それぞれ異なるオフセット値を有している。３０５、３０６、３０７、３０８はそれぞれＪＰＥＧ２０００圧縮を行うコーデックであり、本発明では特に可逆圧縮を行う。３０９、３１０、３１１、３１２はメモリであり、それぞれコーデック３０５、３０６、３０７、３０８でＪＰＥＧ２０００圧縮された画像データを一時的に保存する。３１３はデータサイズ比較器であり、コーデック３０５、３０６、３０７、３０８で圧縮された画像データのサイズを比較し、最小のデータサイズである圧縮画像データを決定する。３１４は選択器であり、３１３の比較結果を受けて、最小のデータサイズである圧縮画像データを記憶するメモリから、圧縮画像データを読み出し、出力する。
【００６８】
更に、図１０について画像データの流れに沿って説明する。
【００６９】
３１５は画像処理装置３００に入力される圧縮対象の画像データである。この入力画像データ３１５を、オフセット設定部３０１、３０２、３０３、３０４にそれぞれ入力してリファレンスグリッドを設定し、更にそれぞれ異なるオフセット値を設定する。ここで、実施の形態３におけるオフセット値は、各オフセット設定部が具備する固有のオフセット値を用い、各オフセット設定部が具備する固有のオフセット値は全て異なるものとなるようあらかじめ設定してある。
【００７０】
オフセット設定部３０１、３０２、３０３、３０４にてリファレンスグリッドのオフセット値が設定された画像データを、それぞれＪＰＥＧ２０００コーデック３０５、３０６、３０７、３０８で、ＪＰＥＧ２０００方式で可逆圧縮処理し、更に各コーデックで圧縮された画像データを、それぞれメモリ３０９、３１０、３１１、３１２に一旦保存する。
【００７１】
一方、データサイズ比較器３１３は、各コーデックから圧縮された画像データのサイズに関する情報を入手し、各圧縮画像データのサイズの比較を行い、最もサイズが小さい画像データを決定する。
【００７２】
続いて、選択器３１４は、データサイズ比較器３１３の決定に従って、最小サイズの圧縮画像データが記憶されているメモリを選択し、そこから圧縮画像データ３１６を読み出して、出力する。
【００７３】
以上が、実施の形態３の説明である。このような操作で、入力画像データに対して適切なリファレンスグリッドのオフセット値を設定して、最もデータサイズの小さい可逆圧縮画像データを得ることができる。
【００７４】
以上のように、実施の形態３では、圧縮画像データの作成を並行して行うよう構成したので、圧縮画像データを得るまでの時間が、実施の形態１または２よりも短くすることができる。
【００７５】
＜他の実施形態＞
その他の実施形態として、前述した発明の実施形態の機能をソフトウェアで実現しても良い。ソフトウェアのプログラムを、記録媒体から直接、或いは有線／無線通信を用いて当該プログラムを実行可能なコンピュータを有するシステム又は装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが該供給されたプログラムを実行することによって同等の機能が達成される場合も本発明に含む。
【００７６】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータに供給、インストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も本発明に含まれる。
【００７７】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。
【００７８】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ等の磁気記録媒体、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ等の光／光磁気記憶媒体、不揮発性の半導体メモリなどがある。
【００７９】
有線／無線通信を用いたプログラムの供給方法としては、コンピュータネットワーク上のサーバに本発明を形成するコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイル等、クライアントコンピュータ上で本発明を形成するコンピュータプログラムとなりうるデータファイル（プログラムデータファイル）を記憶し、接続のあったクライアントコンピュータにプログラムデータファイルをダウンロードする方法などが挙げられる。この場合、プログラムデータファイルを複数のセグメントファイルに分割し、セグメントファイルを異なるサーバに配置することも可能である。
【００８０】
つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムデータファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるサーバ装置も本発明に含む。
【００８１】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件を満たしたユーザに対して暗号化を解く鍵情報を、例えばインターネットを介してホームページからダウンロードさせることによって供給し、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【００８２】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【００８３】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば可能な限りデータサイズの小さい可逆圧縮画像データを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における画像処理装置のブロック図である。
【図２】リファレンスグリッドの説明図である。
【図３】リファレンスグリッドの説明図である。
【図４】リファレンスグリッドの説明図である。
【図５】５ｘ３ウェーブレット変換の説明図である。
【図６】５ｘ３ウェーブレット変換の説明図である。
【図７】コードブロック分割の説明図である。
【図８】コードブロック分割の説明図である。
【図９】本発明の実施の形態２における画像処理装置のブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態３における画像処理装置のブロック図である。
【図１１】従来技術であるＪＰＥＧ２０００圧縮器のブロック図である。
【符号の説明】
１００ 画像処理装置
１０１ オフセット値の保持部
１０２ オフセット設定部
１０３ ＪＰＥＧ２０００コーデック
１０４ メモリ
１０５ データサイズ比較器
２００ 画像処理装置
３００ 画像処理装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image processing apparatus and method for performing lossless compression of an image.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, compression processing of digital image data has been widely performed. Many image compression techniques for still images and moving images employ "lossy compression". Irreversible compression has the disadvantage of deteriorating image quality due to compression processing, but it allows selection and adjustment of the compression ratio, and also enables a significant reduction in the amount of information.
[0003]
On the other hand, “lossless compression” is known as an image compression technique that can completely restore an original image. Lossless compression cannot be compressed at an arbitrary compression ratio unlike irreversible compression, but can maintain the same image quality as the original image even after repeated compression and decompression. As image compression methods capable of reversible compression, for example, JPEG lossless method (ISO10918-1), JPBG (binary image, ISO11544), JPEG-LS (ISO14495), and the like are known.
[0004]
Further, there is known a prior art in which image data is compressed by selectively using the above-described irreversible compression and lossless compression (for example, see Patent Document 1). The image compression means described in Patent Literature 1 performs image compression by switching between lossless compression (lossless) and lossy compression (lossy) for each area of an image.
[0005]
By the way, JPEG2000 (ISO15444-1) has been proposed as a new image compression technique. JPEG2000 standardizes lossless compression of images.
[0006]
The outline of the JPEG2000 compression method will be described below with reference to FIG.
[0007]
FIG. 11 is a block diagram of the JPEG2000 compressor. After removing the DC component from the input image by the DC level shift circuit 1101, the component conversion circuit 1102 converts the color component into YCbCr. Then, each component is subjected to wavelet transform by a wavelet transform circuit 1103, quantized by a quantization circuit 1104, and compressed by an arithmetic coding circuit 1105 by an arithmetic code. Further, the code sequence forming circuit 1106 forms one code stream in which the order is determined and hierarchized, and outputs the code stream. The above is the description of the operation of the JPEG2000 compressor of FIG.
[0008]
Here, the processing of each block in FIG. 11 will be described in detail.
[0009]
In the JPEG2000 lossless compression method, the DC level shift circuit 1101 performs conversion from an unsigned integer to a signed integer.
[0010]
The component conversion circuit 1102 performs a reversible component conversion, which is an integer operation. This forward transformation is represented by Equations (1), (2), and (3), and the inverse transformation is given by Equations (4), (5), and (6).
[0011]
[Outside 1]

[0012]
[Outside 2]

[0013]
[Outside 3]

[0014]
[Outside 4]

[0015]
[Outside 5]

[0016]
[Outside 6]

[0017]
The wavelet transform circuit 1103 is executed by a lifting operation using a 5 × 3 filter, which is an integer operation. The procedure of the lifting operation is given by the following (Equation 7) and (Equation 8).
[0018]
[Outside 7]

[0019]
[Outside 8]

[0020]
In the case of the reversible transform, the quantization step in the quantization circuit 1104 is set to “1”, and substantially no quantization is performed. Therefore, the conversion up to this point does not cause truncation such as rounding, and maintains reversibility.
[0021]
Arithmetic coding in the arithmetic coding circuit 1105 is originally reversible coding. Finally, in the code sequence forming circuit 1106 that forms the code stream, only the arrangement of the codes is changed and is not related to the compression. Therefore, the JPEG2000 compressor as shown in FIG. 11 realizes reversible image compression by making each block reversible.
[0022]
In general, the compression ratio in the lossless compression depends on which compression method is used, that is, what method is used for encoding. For example, when JPEG2000 described above is used, compression is mainly performed by arithmetic coding, and thus the compression ratio depends on the efficiency of arithmetic coding.
[0023]
Further, the compression ratio in the lossless compression differs depending on the input original image. Conversely, when the input images are the same, the compression ratio becomes constant as long as the compression method is determined.
[0024]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-262102
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to perform high compression processing in image compression using the conventional technique, a method of executing lossy compression or selectively executing lossless compression and lossy compression for each area to reduce the data amount. As a result, the image quality after compression has been degraded due to irreversible compression.
[0026]
Further, in the case of lossless compression, there is only one compression result based on an input image and a compression method for compressing the input image, and it was not possible to select a compression ratio as in the case of irreversible compression.
Considering an example in which all of the images are compressed by lossless compression, in order to obtain a high compression ratio, a plurality of compression methods are provided, and a compression method with the highest compression ratio for the input image is selected. I couldn't imagine anything other than compress. In such a case, it is necessary to prepare a plurality of encoders having different compression schemes, and it is necessary to prepare a plurality of decoders corresponding to each compression scheme on the decoding side, which complicates the processing and increases the amount of hardware. It was a factor to invite.
[0027]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an image processing apparatus and method which solves the above-mentioned problems and performs lossless compression of an image and performs high compression processing with a simple configuration.
[0028]
[Means for Solving the Problems]
As means for achieving such an object, the present invention has means having the following configuration.
[0029]
The image processing device of the present invention is an image processing device that compresses and outputs image data, a compression unit capable of performing reversible compression, and a storage unit that stores the compressed image data that has been compressed by the compression unit. Output means for reading out the compressed image data having the smallest data size from the storage means and outputting the compressed image data among the plurality of compressed image data generated by performing a compression process on the input image data by the compression means, I do.
[0030]
An image processing method according to the present invention is an image processing method for compressing and outputting image data. The image processing method includes a compression step of performing reversible compression of input image data, and storing the compressed image data compressed in the compression step. A storage step of storing the input image data in the compression step in the compression step, and an output step of reading out the compressed image data having the smallest data size among the plurality of compressed image data from the storage means and outputting the compressed image data. And characterized in that:
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0032]
<Embodiment 1>
FIG. 1 shows a configuration of an image processing apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
[0033]
In FIG. 1, reference numeral 100 denotes an image processing apparatus. Reference numeral 101 denotes a holding unit that holds a reference grid offset value given to image data, and stores a plurality of offset values. A setting unit 102 sets a reference grid offset for image data. A codec 103 performs JPEG2000 compression. In the present invention, lossless compression is particularly performed. A memory 104 temporarily stores the image data compressed by JPEG2000 by the codec 103. A data size comparator 105 compares the data amount (size) of the image data compressed by the codec 103 and selects the smallest size image data from the data amount.
[0034]
Further, FIG. 1 will be described along the flow of image data.
[0035]
Reference numeral 106 denotes compression target image data input to the image processing apparatus 100. The image data 106 is input to the offset setting unit 102 to set a reference grid, and the offset value is set according to the value from the holding unit 101. Next, the image data to which the offset value of the reference grid is set is subjected to lossless compression processing by the JPEG2000 codec 103 according to the JPEG2000 method. Then, the compressed image data is temporarily stored in the memory 104.
[0036]
Further, a new offset value is set for the same input image data according to another offset value held in the holding unit 101, and compressed and stored. That is, the compression processing of the image data from 102 to 104 is repeated a plurality of times by changing the offset value by the number of offset values of the reference grid held in the holding unit 101.
[0037]
As a result, the memory 104 stores a plurality of pieces of compressed image data that differ only in the offset value of the reference grid for the same image data. This state is represented as a compressed image data group (j2k1, j2k2, j2k3, j2k4) 107 in the memory 104 in FIG.
[0038]
The data size comparator 105 compares the sizes of all the compressed image data in the memory 104, selects the compressed image data with the smallest size as the output image data 108, and outputs it.
[0039]
With the above operation, in the present invention, an appropriate reference grid offset value is set for image data, and lossless compressed image data with the smallest data amount can be obtained.
[0040]
Here, the setting of the offset of the reference grid applied to the JPEG2000 compression method, which is the principle of the present invention, and the effect thereof will be described.
[0041]
FIG. 2 shows the relationship between the image data, the reference grid, and its offset value. The reference grid is a coordinate system set outside, apart from the address in the image data. By using this, JPEG2000 can handle various conditions in a unified manner, such as when subsampling the color data of image data.
[0042]
In FIG. 2, a rectangular area indicated by oblique lines is image data. On the other hand, a reference grid having an origin (0, 0) and a size (Xsiz, Ysiz) is provided outside the reference grid. At this time, the coordinates from the origin of the reference grid to the start point (upper left point) of the image data are given as (XOsiz, YOsiz) as the offset value of the reference grid. That is, on the reference grid, the start point (the upper left point) of the image data is represented by (XOsiz, YOsiz).
[0043]
Since the value of the offset of the reference grid does not directly change the value of the image data, the image data does not change even if it is set arbitrarily. However, the address value indicating the image data changes. This will be described with reference to FIGS.
[0044]
FIG. 3 is an example in which the offset value of the reference grid is (XOsiz, YOsiz) = (1, 1). In this case, the address of the image data (hatched portion) starts from (1, 1) from the upper left and changes in the horizontal direction to (2, 1), (3, 1),. Similarly, the vertical address changes to (1, 1), (1, 2), (1, 3),.
[0045]
On the other hand, FIG. 4 shows an example in which the offset value of the reference grid is changed and (XOsiz, YOsiz) = (2, 1). In this case, the address of the image data (hatched portion) starts from (2, 1) from the upper left, and changes to (3, 1), (4, 1),... In the horizontal direction. In the vertical direction, they change as (2, 1), (2, 2), (2, 3),.
[0046]
The value of the image data itself does not change between the two. That is, the value of the image data at the point represented by the address (1, 1) in FIG. 3 is the same as the value of the image data at the point represented by the address (2, 1) in FIG. And their values match exactly.
[0047]
By the way, in JPEG2000 compression, when the address of the image data changes due to the change of the offset value of the reference grid, a difference mainly occurs in the following two points in the subsequent processing.
(1) Effect of filter processing when performing wavelet transform (2) Setting position of code block First, differences in wavelet transform will be described with reference to FIGS. The figure shows a state where image data composed of six pixels is processed.
[0048]
FIG. 5 shows a case where the image data starts from address 0. The image is subjected to a lifting operation represented by (Equation 7) and (Equation 8), and the data is expanded first at the end. The area outside the address 0 (even address) is extended by two pixels. That is, the data at address 1 and the data at address 2 are extrapolated. The area outside the address 5 (odd address) is extended by one pixel. That is, the data at address 6 is extrapolated. The first operation (Equation 1) is performed on this. That is, a filter operation centering on even addresses is performed. Next, the operation of (Equation 2) is performed with a filter operation centering on the odd addresses. As a result, X (5) is obtained from the wavelet transform coefficients X (0).
[0049]
On the other hand, FIG. 6 shows a case where image data having the same value starts from address 1. The data extension at the end differs depending on the address. One pixel (data of address 2) is extended outside address 1 (odd address), and two pixels (data outside address 6 (even address)). The data at address 5 and address 4) are expanded. The operations of (Expression 7) and (Expression 8) are performed on this, and X ′ (6) is obtained from the wavelet transform coefficients X ′ (1).
[0050]
As can be seen from a comparison between FIG. 5 and FIG. 6, even if the image data is the same, the process of performing the wavelet transform is different because the address is different. Therefore, a different coefficient appears after the conversion. Different coefficients result in different data to be arithmetically coded, which may cause a difference in the compression ratio after arithmetic coding.
[0051]
Next, the setting position of the code block will be described with reference to FIGS. In the figure, both are the same image data, but only the way of giving the reference grid is different. Since the code block is divided according to the designated size from the origin of the reference grid, the manner of division of the code block differs depending on the offset of the reference grid. The wavelet-transformed coefficients are divided into bit planes in code block units, and arithmetically coded. Therefore, even if the result of the wavelet transform is the same, if the state of code block division is different, the arrangement of codes to be arithmetically coded changes. For this reason, the compression ratio of arithmetic coding may be different.
[0052]
As described above, even if the image data is the same, there is a case where a difference occurs in the conversion process depending on the way of giving the offset of the reference grid, and a difference occurs in the compression ratio of the arithmetic coding result.
[0053]
Therefore, in the present embodiment, a compression process is performed by giving a plurality of offset values to image data, thereby causing a difference in compression ratio according to the offset, and further, a compressed image having the smallest data amount after compression. The data can be selected.
[0054]
The above is the description of the first embodiment. By such an operation, an appropriate reference grid offset value is set for input image data, and lossless compressed image data with the smallest data size can be obtained.
[0055]
As described above, in the present embodiment, it is possible to obtain data that is irreversibly compressed and has the highest compression ratio.
[0056]
<Embodiment 2>
FIG. 9 shows a configuration of an image processing device 200 according to Embodiment 2 of the present invention.
[0057]
In the figure, reference numeral 200 denotes an image processing device. Reference numeral 201 denotes a holding unit that holds a reference grid offset value given to image data, and stores a plurality of offset values. A setting unit 202 sets an offset of a reference grid for image data. A codec 203 performs JPEG2000 compression. In the present invention, lossless compression is particularly performed. A memory 204 temporarily stores image data compressed by JPEG2000 by the codec 203. A data size comparator 205 compares the size of the image data JPEG2000-compressed by the codec 203 with the size of the compressed image data already stored in the memory 204, and stores the data from the codec 203 in the memory 204. If the size is smaller than the size of the compressed data, the stored compressed image data in the memory 204 is deleted, and the compressed image data from the codec 203 is newly stored in the memory 204. That is, the configuration is such that the compressed image data stored in the memory 204 can be replaced.
[0058]
Further, FIG. 9 will be described along the flow of image data.
[0059]
Reference numeral 206 denotes image data to be compressed which is input to the image processing apparatus 200. The image data 206 is input to the offset setting unit 202 to set a reference grid, and the offset value is set according to the value from the holding unit 201. Next, the image data to which the offset value of the reference grid has been set is subjected to lossless compression processing by the JPEG2000 codec 203 according to the JPEG2000 method.
[0060]
Then, the compressed image data is input to the data size comparator 205. At this time, the data size comparator 205 saves the image data of the input image 206 in the memory 204 for the image data compressed by the first offset value.
[0061]
Further, a new offset value is set for the same input image data according to another offset value held in the holding unit 201, and the codec 203 performs irreversible compression. Then, the compressed image data is input to the data size comparator 205.
[0062]
The data size comparator 205 compares the size of the compressed image data with the size of the previously compressed image data stored in the memory 204. If the size is smaller than the image data stored in the memory 204, the image data stored in the memory 204 is deleted, and the compressed image data is stored instead instead.
[0063]
Then, this series of processes, that is, the process of compressing and storing the image data from 202 to 205, is repeated a plurality of times by changing the offset values by the number of offset values of the reference grid held in the holding unit 201. Finally, the memory 204 stores the compressed image data having the smallest size. Therefore, the finally stored compressed image data is read out from the memory 204 and output to the outside as output image data 207.
[0064]
The above is the description of the second embodiment. By such an operation, an appropriate reference grid offset value is set for input image data, and lossless compressed image data with the smallest data size can be obtained.
[0065]
As described above, the second embodiment is configured to store only the compressed image data having the smallest data size after compression while creating the compressed image data. Therefore, the amount of memory used for data storage is reduced. It can be configured to be less than in the first embodiment.
[0066]
<Embodiment 3>
FIG. 10 shows a configuration of an image processing device 300 according to Embodiment 3 of the present invention.
[0067]
In the figure, reference numeral 300 denotes an image processing device. Reference numerals 301, 302, 303, and 304 denote setting units for setting offsets of a reference grid with respect to image data, and have different offset values. Reference numerals 305, 306, 307, and 308 denote codecs for performing JPEG2000 compression. In the present invention, lossless compression is particularly performed. Reference numerals 309, 310, 311 and 312 denote memories for temporarily storing image data compressed by JPEG2000 by the codecs 305, 306, 307 and 308, respectively. A data size comparator 313 compares the sizes of the image data compressed by the codecs 305, 306, 307, and 308 and determines the compressed image data having the minimum data size. A selector 314 receives the comparison result of 313, reads out the compressed image data from the memory that stores the compressed image data having the minimum data size, and outputs it.
[0068]
Further, FIG. 10 will be described along the flow of image data.
[0069]
Reference numeral 315 denotes image data to be compressed input to the image processing apparatus 300. The input image data 315 is input to each of the offset setting units 301, 302, 303, and 304 to set a reference grid and further set different offset values. Here, the offset value in the third embodiment uses a unique offset value provided in each offset setting unit, and is set in advance so that the unique offset values provided in each offset setting unit are all different.
[0070]
JPEG2000 codecs 305, 306, 307, and 308 losslessly compress the image data, in which the offset values of the reference grid are set by the offset setting units 301, 302, 303, and 304, according to the JPEG2000 method, and further compress the image data by each codec. The obtained image data is temporarily stored in the memories 309, 310, 311 and 312, respectively.
[0071]
On the other hand, the data size comparator 313 obtains information on the size of the compressed image data from each codec, compares the sizes of the compressed image data, and determines the image data with the smallest size.
[0072]
Subsequently, the selector 314 selects a memory storing the compressed image data of the minimum size according to the determination of the data size comparator 313, reads out the compressed image data 316 therefrom, and outputs it.
[0073]
The above is the description of the third embodiment. By such an operation, an appropriate reference grid offset value is set for input image data, and lossless compressed image data with the smallest data size can be obtained.
[0074]
As described above, in the third embodiment, since the creation of the compressed image data is performed in parallel, the time until the compressed image data is obtained can be shorter than in the first or second embodiment.
[0075]
<Other embodiments>
As another embodiment, the functions of the above-described embodiments of the present invention may be realized by software. Supplying a software program to a system or apparatus having a computer capable of executing the program directly from a recording medium or using wired / wireless communication, and the computer of the system or apparatus executing the supplied program. The present invention includes a case where the same function is achieved by the above.
[0076]
Therefore, the program code itself supplied and installed in the computer to implement the functional processing of the present invention by the computer also implements the present invention. That is, the present invention includes the computer program itself for implementing the functional processing of the present invention.
[0077]
In this case, any form of the program, such as an object code, a program executed by an interpreter, and script data to be supplied to the OS, may be used as long as the program has a function.
[0078]
As a recording medium for supplying the program, for example, a magnetic recording medium such as a flexible disk, a hard disk, a magnetic tape, an MO, a CD-ROM, a CD-R, a CD-RW, a DVD-ROM, a DVD-R, a DVD- There are optical / magneto-optical storage media such as RW, and nonvolatile semiconductor memories.
[0079]
As a method for supplying a program using wired / wireless communication, a computer program itself that forms the present invention on a server on a computer network, or a computer that forms the present invention on a client computer, such as a compressed file having an automatic installation function, etc. A method of storing a data file (program data file) that can be a program and downloading the program data file to a connected client computer may be used. In this case, the program data file can be divided into a plurality of segment files, and the segment files can be arranged on different servers.
[0080]
That is, the present invention also includes a server device that allows a plurality of users to download a program data file for implementing the functional processing of the present invention on a computer.
[0081]
Further, the program of the present invention is encrypted, stored in a storage medium such as a CD-ROM and distributed to users, and key information for decrypting the encryption for a user who satisfies predetermined conditions is transmitted to, for example, a homepage via the Internet. It is also possible to realize the program by supplying it by downloading it from, and using the key information to execute an encrypted program and install it on a computer.
[0082]
The functions of the above-described embodiments are implemented when the computer executes the read program, and the OS or the like running on the computer executes a part of the actual processing based on the instructions of the program. Alternatively, the functions of the above-described embodiments can be realized by performing the entire process.
[0083]
Further, after the program read from the recording medium is written into a memory provided in a function expansion board inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer, the function expansion board or the A CPU or the like provided in the function expansion unit performs part or all of actual processing, and the functions of the above-described embodiments can also be realized by the processing.
[0084]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, lossless compressed image data having a data size as small as possible can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an image processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a reference grid.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a reference grid.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a reference grid.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a 5 × 3 wavelet transform.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a 5 × 3 wavelet transform.
FIG. 7 is an explanatory diagram of code block division.
FIG. 8 is an explanatory diagram of code block division.
FIG. 9 is a block diagram of an image processing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram of an image processing device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram of a conventional JPEG2000 compressor.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 100 Image processing device 101 Offset value holding unit 102 Offset setting unit 103 JPEG2000 codec 104 Memory 105 Data size comparator 200 Image processing device 300 Image processing device

Claims (15)

An image processing apparatus for compressing and outputting image data,
Compression means capable of reversible compression;
Storage means for storing the compressed image data compressed by the compression means,
Output means for reading out the compressed image data having the smallest data size from the storage means and outputting the compressed image data having a smallest data size among the plurality of compressed image data generated by performing a compression process on the input image data by the compression means, Image processing device. 2. The image processing apparatus according to claim 1, further comprising a comparing unit that compares data sizes of the plurality of pieces of compressed image data compressed by the compression unit. 3. The storage unit according to claim 2, wherein the storage unit is capable of storing a plurality of pieces of the compressed image data, and the output unit is configured to store the plurality of pieces of the compressed image data stored in the storage unit according to a comparison result of the comparison unit. An image processing apparatus, wherein compressed image data having the smallest data size is selected and read out from the data. 3. The storage unit according to claim 2, wherein the comparing unit compares the data sizes of the plurality of compressed image data compressed by the compression unit, and sequentially stores those having a smaller data size in the storage unit. An image processing apparatus for storing compressed image data having the smallest data size. 2. The image processing apparatus according to claim 1, further comprising a setting unit for setting an attribute value of the image with respect to the image data input to the compression unit, wherein the setting unit prepares a plurality of pieces of attribute value information. An image processing apparatus comprising: generating a plurality of image data having different settings from the same input image by referring to the attribute value information of each of the plurality of image data; 6. The image processing apparatus according to claim 5, wherein the compression unit generates the plurality of pieces of compressed image data by successively compressing the plurality of pieces of image data. 6. The image processing apparatus according to claim 5, wherein the compression unit generates the plurality of compressed image data by compressing the plurality of image data in parallel. 6. The image processing apparatus according to claim 5, wherein the attribute value includes address information indicating a starting point of a processing unit of the image data. 6. The image processing apparatus according to claim 5, wherein the attribute value includes division information of a processing unit of the image data. 6. The image processing apparatus according to claim 5, wherein the compression process in the compression unit includes a process of classifying the plurality of pieces of image data according to an address, and sequentially processing the data according to the classification. 6. The image processing apparatus according to claim 5, wherein the compression process in the compression unit includes a process of dividing the plurality of image data into predetermined ranges and performing a compression process for each of the divisions. 12. The image processing apparatus according to claim 5, wherein the setting of the attribute value performed by the setting unit is a setting for changing an offset value of a reference grid. 12. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the compression unit performs a compression process according to a JPEG2000 system. An image processing method for compressing and outputting image data,
A compression step of performing lossless compression of the input image data;
A storage step of storing the compressed image data compressed in the compression step in a storage unit;
An output step of reading out the compressed image data having the smallest data size from the storage means and outputting the compressed image data among a plurality of the compressed image data generated by performing a compression process on the input image data in the compression step. Image processing method. 15. The method according to claim 14, further comprising a setting step for setting an attribute value of an image for the input image data to be processed in the compression step, wherein the setting step prepares a plurality of attribute value information. An image processing method, wherein a plurality of image data having different settings are generated from the same input image by referring to a plurality of pieces of attribute value information, respectively, and input to the compression step.

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