《機械》〈情報伝送及び処理〉[H30:問7]画像データの圧縮技術に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★☆☆(普通)

次の文章は,画像データの圧縮技術に関する記述である。文中の\(\fbox{$\hskip3em\Rule{0pt}{0.8em}{0em}$}\)に当てはまる最も適切なものを解答群の中から選べ。

施設の遠隔監視やセキュリティの確保などの場面で,ディジタル画像の保存や伝送が行われている。画像データは情報量が多く,保存や伝送に適するようデータを圧縮し,記憶容量を削減する必要がある。

\( \ \fbox {  (1)  } \ \)画像のデータ圧縮方法としてランレングス符号化がある。\( \ \fbox {  (1)  } \ \)画像は同じ画素値が連続して並ぶことが多いため,画像を走査したときの白又は黒の連続する画素数を数値で表すことによって,データ量を圧縮することができる。ファクシミリでは,この連続する画素数の統計的な発生確率を利用して,よく現れる数値に短い符号を,逆にほとんど現れない数値には長い符号を割り当てる可変長符号化であるハフマン符号化が応用されている。

カラー静止画像の場合は,非可逆圧縮方式の\( \ \fbox {  (2)  } \ \)アルゴリズムが普及している。この方式は,画像の空間周波数の\( \ \fbox {  (3)  } \ \)ところでは色差情報を粗くしても画像の劣化に気付きにくいことなどを利用してデータ量を圧縮したものである。

\( \ \fbox {  (2)  } \ \)アルゴリズムの圧縮演算時は,最初に表色系を変換し,色差成分の間引きを行う。その後,画像をブロック分割し,二次元離散\( \ \fbox {  (4)  } \ \)変換(DCT)によって空間周波数を算出し,高周波成分には粗いビット数を割り当ててデータ量を削減する。さらに,画像の走査方法を工夫し,エントロピー符号化によってデータ圧縮を行う。ただし,画像の圧縮率が高いと劣化現象としてブロックノイズや\( \ \fbox {  (5)  } \ \)ノイズが発生するので,要求される画像品質に応じた演算パラメータの設定が必要である。

〔問7の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&(イ)& フーリエ     &(ロ)& 低い     &(ハ)& アマダール \\[ 5pt ] &(ニ)& \mathrm {BMP}     &(ホ)& \mathrm {TIFF}     &(ヘ)& コサイン \\[ 5pt ] &(ト)& 2値     &(チ)& モスキート     &(リ)& 変わらない \\[ 5pt ] &(ヌ)& リプル     &(ル)& ホワイト      &(ヲ)& 高精細 \\[ 5pt ] &(ワ)& 濃淡     &(カ)& \mathrm {JPEG}     &(ヨ)& 高い \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

画像処理技術に関する内容が出題されました。情報のコンピュータ関係の勉強はほとんどの受験生がされていないと思います。一種の場合は配点が高く,アドバンテージになるので,余裕があれば取り組んだ方がよい分野となります。

【解答】

(1)解答:ト
題意より,解答候補は(ト)2値,(ル)ホワイト,(ワ)濃淡,(ヲ)高精細等になると思います。本文ではファクシミリや白又は黒といった用語が出てきており,これは2値画像に関する内容であることが分かります。

(2)解答:カ
題意より,解答候補は(ニ)\(\mathrm {BMP}\),(ホ)\(\mathrm {TIFF}\),(カ)\(\mathrm {JPEG}\)になると思います。本文の説明は\(\mathrm {JPEG}\)そのものの説明となっています。写真等の画像には有利ですが,イラスト等の画像には不利とされています。

(3)解答:ヨ
題意より,解答候補は(ロ)低い,(リ)変わらない,(ヨ)高いとなると思います。空間周波数とは,色や濃淡の変化量で,空間周波数が高いほど,色や濃淡の変化量が大きいということです。人間の目は,色や濃淡の変化量に関するデータが削減されても,変化を感知しにくい特徴があり,\(\mathrm {JPEG}\)ではその特徴を利用した技術となります。

(4)解答:ヘ
題意より,解答候補は(イ)フーリエ,(ハ)アマダール,(ヘ)コサインとなると思います。空間周波数を算出する方法を二次元離散コサイン変換(Discrete Cosine Transform)と言います。問題文の略語のDCTから,コサインが予想できそうです。

(5)解答:チ
題意より,解答候補は(チ)モスキート,(ヌ)リプル,(ル)ホワイト等になると思います。画像の圧縮率が高すぎる場合に生じるのはモスキートノイズで,蚊の大群がいるようなノイズなので,そのような名前が付けられています。
(モスキートノイズで検索すればすぐに画像が出てきます。)



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