| 研究課題/領域番号 |
23560458
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
野田 秀樹 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (80274554)
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| キーワード | 情報ハイディング / 画質改善 / 画像圧縮 / カラー画像 / QIM / JPEG / JPEG2000 / MAP推定 |
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| 研究概要 |
情報ハイディング技術は，画像や音などのメディアデータの中に有用な情報を埋め込む技術である．本研究は，情報ハイディング技術の新たな応用として，画像情報圧縮への適用に関して検討を行う．情報ハイディングでは，情報を埋め込んだ後の表向きのメディアデータに不自然さを生じさせないことが望まれる．本研究は，このような情報ハイディングの特質を損なわない応用として，標準規格の非可逆圧縮カラー画像を対象に，その圧縮効率の向上を目指す．
昨年度はJPEGカラー画像を対象に，ハフマン符号化された色差成分の離散コサイン変換（DCT）係数を輝度成分のDCT係数に埋め込む方式を検討し，一定の圧縮効率の向上が確認できた．本年度は，この提案方式をJPEG2000カラー画像に適用させる検討を行った．JPEG2000画像への適用では，算術符号化された色差成分を輝度成分の離散ウェーブレット変換（DWT）係数に埋め込むことになる．JPEG2000はJPEGと比べて符号化・復号化処理が複雑で計算コストも非常に高いが，JPEG2000に対する提案方式を実装することには成功した．しかしながら，算術符号化された色差成分の埋め込みによって，輝度成分のデータサイズが埋め込まれた色差成分のデータサイズ以上に増加するという結果になった．その結果，JPEG2000カラー画像に対しては，埋め込みによる圧縮効率の向上は実現できなかった．一方，JPEG画像に対しては，偶数DCT係数と奇数DCT係数の頻度の違いを考慮した埋め込み法を新たに考案し，それを考慮しない場合と比べて圧縮効率の向上が実現できた．
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| 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
本年度は，昨年度JPEGカラー画像に対して提案した方式をJPEG2000カラー画像に適用させる検討を行った．JPEG2000では周波数変換としてDWTが用いられ，エントロピー符号化として算術符号が用いられているため，JPEG2000画像への適用では，算術符号化された色差成分を輝度成分のDWT係数に埋め込みを行った．しかし，JPEG2000ではQIM（Quantization Index Modulation）の適用に際して，輝度成分のDWT係数の量子化を行う時点で量子化幅を知ることができず，従って，量子化器を用意できない問題点があった．DWT係数の表現精度は，利用者が指定した圧縮率のもとで画像歪みを最小化するように，符号化の最終段階で決められる．即ち，符号化の最終段階で初めて量子化幅が決定されることになる．従って，埋め込み処理は復号化の途中で行うこととした．情報が埋め込まれた量子化DWT係数に再度JPEG2000符号化処理を行って，情報が埋め込まれたJPEG2000濃淡画像を得た．ただし，再符号化では，可逆（ロスレス）圧縮を行う必要があった．
以上のように，JPEG2000ではJPEGと比べて符号化処理が複雑であったが，JPEG2000に対する提案方式を実装することには成功した．しかしながら，実装後の性能評価実験で，JPEG2000画像への埋め込みによる圧縮効率の向上が実証できなかったため，研究はやや遅れていると評価せざるを得なかった．
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| 今後の研究の推進方策 |
JPEG2000はJPEGに比べて，技術的には非常に優れた符号化方式であるが，処理が複雑でハードウェア実装コストが大きいことなどから，現在のところ広く普及するには至っていない．一方，2009年に国際標準規格に制定されたJPEG XRは，JPEG2000に近い符号化性能を有しつつハードウェア実装が容易な方式として注目を集めている．
本年度は，このJPEG XRカラー画像への提案法の実装を行う．このためには，利用可能なJPEG XR符号化ソフトウェアを調査し，そのソフトウェアの十分な解析が必要となる．研究代表者にとって初めて手がける符号化方式であり，その解析は容易ではないと予想されるが，研究協力者の協力を得て実現したい．更には，動画像への適用として，Motion JPEG XRへの適用についても検討する予定である．
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| 次年度の研究費の使用計画 |
JPEG2000画像への提案法の実装を行ったが，その後の性能評価で期待した圧縮効率の向上が得られなかった．これにより，広範な評価実験に要する謝金が必要なくなったことなどから，予算残額が発生した．
次年度は，研究用パソコンを1台購入するとともに，JPEG XR画像への提案法の実装（プログラム開発）のための謝金，研究成果発表のための旅費などに使用する予定である．
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