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非可逆圧縮されたHDR画像のための低負荷かつ高精度な客観画質評価指標の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K11944
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分61010:知覚情報処理関連
研究機関拓殖大学

研究代表者

渡邊 修  拓殖大学, 工学部, 教授 (30384697)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードHDR画像 / 画像圧縮 / JPEG / JPEG XT / JPEG 2000 / HTJ2K / JPEG XL / 画質評価
研究開始時の研究の概要

人間の視覚に近いダイナミックレンジを持つハイダイナミックレンジ(High Dynamic Range: HDR)画像は,豊かな階調表現や,広い色域などの特長により,近年普及が進んでいる.しかし,その客観的な画質評価指標についての報告が決して多くなく,特に,国際標準規格に基づいて圧縮された HDR 画像についてはほとんど報告がない.本研究ではHDR画像をサポートする画像圧縮の国際標準規格に基づいて非可逆圧縮された HDR 画像のための客観的な画質評価指標を開発する.対象とする規格は JPEG XT を中心とするが,その他にJPEG 2000, JPEG XSなどの規格についても検討を進める.

研究実績の概要

高性能イメージセンサや高性能ディスプレイなどのHigh Dynamic Range (HDR) 画像を取り巻く環境が整備されてきたことに伴い,HDR画像の画質評価の重要性は増す一方で,HDR画像の圧縮方式にはJPEG XT以外の方式が用いられることが一般的となっている.映画や動画配信サービスに代表されるエンターテイメントの領域では,4K UHD画像が主流であり,そのマスタフォーマットにはJPEG 2000方式が用いられることが多い.2019年に,高速な処理の実現を目的とするJPEG 2000 Part 15(High-Throughput JPEG 2000, HTJ2K)が規格化され,JPEG 2000をこれまでのアプリケーション以外にも採用する動きが活発化している.一方,Webアプリケーションの領域では,JPEG XLの採用が進んでいる.JPEG XLの主な特徴は,人間の視覚特性を考慮した高い符号化効率,種々の符号化ツールオプションによる符号化速度と符号化効率のバランスに優れることが挙げられる.これまでに,HTJ2K符号化画像およびJPEG XL符号化画像の特性に関する知見を得ており,本年度は以下の研究に取り組み,一定の成果を得た.その一覧は以下のとおりである.

1. JPEG XL符号化画像のための知覚暗号化方式の改善:前年度から着手しているJPEG XL符号化画像のための知覚暗号化法に関して,実際に用いられているエンコーダ・デコーダに組み込み,その性能を評価した.副次的に,JPEG XL符号化画像のどの部分がどの程度デコード後の画質に影響するのかについても知見を得た.

2. ハードウェア実装に適したXYB色空間へのRGB色空間からの変換法の開発:JPEG XLで用いられているXYB色空間への変換を除算フリーかつ固定小数点演算で行う方法を開発した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

JPEG 2000, HTJ2K, JPEG XL等の各符号化方式に関する基礎的な知見,すなわち,符号化コードストリームのにおけるどの部分がどの程度最終画質に影響するかの知見は,これまでの取り組みを通して十分に得られている.

客観画質指標の開発には,アルゴリズムそのものだけではなく,人間の視覚,すなわち主観画質との対応関係が重要となるが,符号化画像の主観画質評価を行うためには,十分な数の被験者をコントロールされた環境に集め,評価実験を行う必要がある.コロナ禍の影響により,この主観画質を行うことが難しい状況が続いたため,主観画質評価環境の構築が遅れていることが理由である.
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今後の研究の推進方策

前年度までの成果により,本研究の課題である「圧縮された画像を完全に復号することなく,高精度な画質評価を行うための指標の開発」は,「圧縮領域における画像処理」という問題に帰着することが明らかになっている.

今後は,まず,客観画質指標開発のための主観画質評価環境の構築を急ぐとと同時に,「圧縮領域における画像処理」また,それに付随して,その実装方法に関する研究を進める方針である.

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Segmentation-Less Extraction of Text and Non-Text Regions From JPEG 2000 Compressed Document Images Through Partial and Intelligent Decompression2023

    • 著者名/発表者名
      Bisen Tejasvee、Javed Mohammed、Nagabhushan P.、Watanabe Osamu
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 11 ページ: 20673-20687

    • DOI

      10.1109/access.2023.3249961

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High Throughput JPEG 2000 for Video Content Production and Delivery Over IP Networks2022

    • 著者名/発表者名
      Taubman David、Naman Aous、Smith Michael、Lemieux Pierre-Anthony、Saadat Hassaan、Watanabe Osamu、Mathew Reji
    • 雑誌名

      Frontiers in Signal Processing

      巻: 2

    • DOI

      10.3389/frsip.2022.885644

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] HTJ2K (High Throuput JPEG 2000) の概要2021

    • 著者名/発表者名
      渡邊 修
    • 雑誌名

      画像電子学会誌

      巻: 50 ページ: 287-292

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Open-Source Codec Compliant with HTJ2K Standard2021

    • 著者名/発表者名
      Fang Xuanyu、Watanabe Osamu
    • 雑誌名

      IEEE GCCE 2021

      巻: - ページ: 11-14

    • DOI

      10.1109/gcce53005.2021.9621970

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] JPEG XL符号化画像のための知覚暗号化方式2023

    • 著者名/発表者名
      朱 栄嘉,渡邊 修
    • 学会等名
      映像情報メディア学会 メディア工学研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] JPEG XLの固定小数点実装に向けたXYB色空間変換の構成法2023

    • 著者名/発表者名
      先崎 陵雲,渡邊 修
    • 学会等名
      電子情報通信学会 第38回信号処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] JPEG XLのためのDCT係数正負符号操作による知覚暗号化の検討2023

    • 著者名/発表者名
      朱 栄嘉,渡邊 修
    • 学会等名
      電子情報通信学会 総合大会 2023
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] JPEG XL概説2021

    • 著者名/発表者名
      渡邊 修
    • 学会等名
      画像電子学会 第49回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] JPEG 標準化動向 - JPEG AI を中心に -2021

    • 著者名/発表者名
      渡邊 修
    • 学会等名
      画像電子学会 第49回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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