JPH0135541B2 - - Google Patents

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JPH0135541B2
JPH0135541B2 JP58199401A JP19940183A JPH0135541B2 JP H0135541 B2 JPH0135541 B2 JP H0135541B2 JP 58199401 A JP58199401 A JP 58199401A JP 19940183 A JP19940183 A JP 19940183A JP H0135541 B2 JPH0135541 B2 JP H0135541B2
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pixel
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image
predicted
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JP58199401A
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Akyoshi Tanaka
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

産業上の利用分野 本発明は写真のように階調をもつた画像を伝送
するためのフアクシミリ装置や、蓄積するための
画像蓄積装置等における画像情報の符号化を行な
う予測変換符号化装置に関するものである。 従来例の構成とその問題点 量子化された多階調画像の符号化方式として、
従来よりDPCM(Differential Pulse Code
Moduration)方式が知られている。この方式は
周辺の画素を用いて符号化する画素の値を予測
し、原画素の値と予測値との差分を符号化する方
法であるが、原画に忠実な符号化を行なうために
は、差分信号を表現するための符号数が増加し、
高い圧縮率を得ることが困難である。特に、商用
の写真電送のように1画素が8ビツト(256階調)
で表現される多階調画像を原画に忠実に伝送する
場合には、高い圧縮率を得ることが困難である。
一方高い圧縮率を得るためには差分を少ないビツ
ト数で量子化し符号数を低減する方法が用いられ
ているが、この方法では再生した画像の画質劣化
が大きくなるという問題点がある。 発明の目的 本発明は従来の欠点に鑑み、商用の写真電送な
どの際多くの階調を得ることができ、また再生さ
れた画像の画質の変化が少なく、しかも高い圧縮
率を得ることのできる予測変換符号装置を提供す
るのである。 発明の構成 本発明は多値量子化された多階調画像の予測原
画素の画素値を、その周辺の複数の画素値により
予測する第1の予測部、前記予測原画素の画素値
と前記第1の予測部が求めた予測原画素の予測値
とをそれぞれ濃度に変換する画素濃度変換部、前
記画素濃度変換部が求めた前記予測原画素の濃度
と、前記予測値の濃度との差を求める濃度差計算
部、前記多値量子化された多階調画像の各画素が
とりうる濃度範囲を複数の濃度域に分割するとと
に、各前記濃度域毎に濃度差定数をあらかじめ定
めておき、前記画素濃度変換部が変換した前記予
測原画素の濃度が属する濃度域に対応する前記濃
度差定数を出力する濃度差定数出力部、前記濃度
差計算部が求めた濃度差と前記濃度差定数出力部
が出力する濃度差定数とを比較し、その比較結果
に応じて前記予測原画素の画素値、又は前記予測
原画素の予測値の一つを選択して、当該予測原画
素の変換画素値として出力する判定選択部とを具
備した画像変換手段と、 前記画像変換手段を構成する判定選択部から出
力される変換画素値を、その周辺の複数の画素値
により予測する第2の予測部、前記第2の予測部
が求めた予測値の誤差を符号化する符号化部とを
具備した予測符号化手段とを設けることにより、
上記目的を達するものである。 実施例の説明 以下に図面を用いて本発明の一実施例について
説明する。第1図は本発明の一実施例における予
測変換符号化装置を有する画像システムのブロツ
ク構成を示すものである。第1図において、1は
画像読取装置で、写真原稿のような多階調画像を
走査し、標本化及び量子化する装置である。2は
量子化された画素信号を変換する画像変換装置、
3は画像変換装置2からの出力画像を符号化する
符号化装置、4は符号を伝送する送信装置、5は
伝送された符号を受信する受信装置、6は符号か
ら画像を復元する復号化装置、7は復元された画
像を記録する画像記録装置である。 なお第1図のシステムは画像伝送システムの例
であるが、送信装置4及び受信装置5を蓄積装置
及び蓄積装置からの読出し装置としてもよい。 以下、第2図を用い、予測変換符号化装置の要
部となる画像変換装置2の構成を詳細に説明す
る。 まず画像変換装置2において、画像読取装置1
によつて走査され、量子化された画像信号210
は2画素メモリ21に記憶される。2画素メモリ
21は変換処理される原画素(以後、変換画素と
いう。)及び変換画素の次の原画素(以後、次変
換画素という)を記憶する。この画像信号は画像
読取装置1が原稿からの反射光を読取る場合には
画像原稿の反射率に比例した値(一般に、輝度信
号値とよぶ。)をもつ信号である。 2画素メモリ21からは変換画素信号211及
び次変換画素信号212が出力され、選択器23
により一方が選択される。選択器23は選択信号
発生器31からの選択信号226により、信号2
11か信号212を選択する。1画素の変換処理
の開始時には変換画素信号211が選択されるよ
うに、選択信号発生器31は選択信号226を制
御してている。 選択器23からの出力信号213は濃度変換器
24に入力される。濃度変換器24は次式に従つ
て入力値を濃度に変換する。 d=−log10(1−L/LMAX) ……(1) ここで、LMAXは読取画像信号の最大値であ
る。例えば1画素を8ビツトで量子化する場合に
は、255となる。Lは濃度変換器24への入力値
である。dは濃度である。なお、第(1)式は原稿と
読取値との関係は原稿の暗部では大きな値、明部
では小さな値となる画像読取装置の場合に適用さ
れ、暗部では小さな値、明部では大きな値となる
画像読取装置1では次式となる。 d=−log10(L/LMAX) ……(2) また、第(1)式又は第(2)式においてカツコ内が0
となる場合は、dは十分大きな有限の値と定め
る。 なお、濃度変換器24は対数演算器、減算器、
除算器を用いて実現することができるが、ROM
(読出し専用メモリ)を用いて簡単に実現するこ
とができる。1画素が8ビツトで表現される画像
の場合は輝度信号値は256種類となり、従つて濃
度値dも256種類である。256種の輝度信号値に対
してあらかじめ濃度値を計算し、その値をROM
に記憶しておき、輝度信号値をROMのアドレス
入力とすることにより濃度値dがこのメモリから
の出力データとして得られる。この場合ROMの
必要な記憶容量は256語である。語長は濃度dの
有効桁によつて定まり、例えば濃度dの有効桁を
小数第2位までとし、濃度dを100倍にした整数
値を記憶することと定め、また第(1)式においてカ
ツコ内が0のときのdの値を2.55又は5.11と定め
ればROMの語長は8ビツト又は9ビツトとな
り、小容量のROMで極めて簡単に濃度変換器を
実現することができる。 次に画像変換装置2における予測方式について
説明する。本変換装置2によつて変換された画素
信号229は符号化装置3に出力されるとともに
画像メモリ22に入力され蓄積される。画像メモ
リ22は変換中の走査線と1走査前に変換された
走査線の2走査線を記憶する。画像メモリ22か
らは4つの参照画素信号が出力される。また、変
換される画素Xとこれら参照画素の関係を第3図
に示す。第3図において、31は現走査線、32
は現走査線よりも1走査過去に走査された走査線
である。画素Xが変換される画素、P′,Q′,R′,
S′がそれぞれ参照画素で画像メモリ22からの出
力信号215,216,217,218にそれぞ
れ対応する。画素T′は画素Xの次に変換される
画素である。予測器25は前記4つの参照画素信
号と、2画素メモリ21からの2つの画素信号2
11,212を用いて、3種の予測値X〜′信号2
19、t〜′信号220、X′信号211を出力す
る。これらの信号の値は次式で示される。 信号219の値X〜′は X′= p′ p′+(r′−q′) p′ (p′+(r′−q′)<0のとき) (0p′+(r′−q′)255のとき) (p′+(r′−q′)>255のとき) …(3) 信号220の値t〜′は t〜′= X X+(s′−r′) X (x+(s′−r′)<0のとき) (0x+(s′−r′)255のとき) (x+(s′−r′)>255のとき) …(4) 信号221の値X′は X= t t−(s′−r′) t (t−(s′−r′)<0のとき) (0t−(s′−r′)255のとき) (t−(s′−r′)>255のとき) …(5) なお、(3)、(4)、(5)式において、p′、q′、r′、
s′はそれぞれ参照画素P′,Q′,R′,S′の値、xは
2画素メモリ21からの出力である変換画素Xの
値、tは2画素メモリ21からの出力である次変
換画素Tの値である。信号219,220,22
1は選択器26により、いずれか1つが選択さ
れ、濃度変換器27に出力される。選択器26は
選択信号発生器31からの選択信号227により
制御されている。1画素の交換処理の開始時には
信号219が選択されるように選択信号発生器3
1は選択信号227を制御している。濃度変換器
27は濃度変換器26と同様にROMで実現され
ている。 濃度変換器24の出力濃度信号214と濃度変
換器27の出力濃度信号223は減算器28に入
力され減算が行なわれ、結果の絶対値が濃度差信
号224として出力される。一方、原画素の濃度
信号214は濃度差定数出力器32にも入力され
ている。濃度差定数出力器32は分割された濃度
域とそれぞれの濃度域に濃度差定数があらかじめ
定められており、濃度信号214が属する濃度域
に対応した濃度差定数を求め濃度差定数信号23
0として出力する。濃度域の分割の1例を第1表
に示す。なお、第1表は4分割の場合の例であ
る。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to a predictive conversion encoding device for encoding image information in a facsimile device for transmitting images with gradations such as photographs, an image storage device for storing images, etc. It is. Conventional configuration and its problems As a coding method for quantized multi-tone images,
Traditionally, DPCM (Differential Pulse Code)
Modulation) method is known. This method uses surrounding pixels to predict the value of the pixel to be encoded, and encodes the difference between the original pixel value and the predicted value, but in order to perform encoding faithful to the original image, The number of codes to express the difference signal increases,
It is difficult to obtain high compression ratios. In particular, one pixel is 8 bits (256 gradations), such as in commercial photo transmission.
It is difficult to obtain a high compression ratio when transmitting a multi-gradation image expressed in .
On the other hand, in order to obtain a high compression rate, a method is used in which the difference is quantized with a small number of bits to reduce the number of codes, but this method has the problem that the quality of the reproduced image is greatly degraded. Purpose of the Invention In view of the drawbacks of the conventional art, the present invention makes it possible to obtain many gradations during commercial photographic transmission, minimize changes in image quality of reproduced images, and obtain a high compression rate. A predictive transform coding device is provided. Structure of the Invention The present invention includes a first prediction unit that predicts a pixel value of a predicted original pixel of a multi-level quantized multi-gradation image using a plurality of surrounding pixel values; a pixel density conversion unit that converts the predicted value of the predicted original pixel calculated by the first prediction unit into a density, the difference between the density of the predicted original pixel calculated by the pixel density conversion unit and the density of the predicted value; A density difference calculation unit that calculates the density difference, divides the density range that each pixel of the multi-level quantized multi-gradation image can take into a plurality of density regions, and predetermines a density difference constant for each density region. a density difference constant output unit that outputs the density difference constant corresponding to the density range to which the density of the predicted original pixel converted by the pixel density conversion unit belongs; a density difference calculated by the density difference calculation unit and the density difference; Compare the density difference constant output by the constant output unit, select the pixel value of the predicted original pixel or one of the predicted values of the predicted original pixel according to the comparison result, and convert the predicted original pixel. an image conversion means comprising a judgment selection section outputting as a pixel value; and a second prediction for predicting a converted pixel value output from the judgment selection section constituting the image conversion means, based on a plurality of surrounding pixel values. By providing a predictive encoding means comprising a section, and an encoding section that encodes the error of the predicted value obtained by the second prediction section,
This aims to achieve the above objectives. DESCRIPTION OF EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a block configuration of an image system having a predictive transform coding device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an image reading device, which scans, samples, and quantizes a multi-tone image such as a photographic original. 2 is an image conversion device that converts the quantized pixel signal;
3 is an encoding device that encodes the output image from the image conversion device 2; 4 is a transmitting device that transmits the code; 5 is a receiving device that receives the transmitted code; and 6 is a decoding device that restores the image from the code. , 7 is an image recording device for recording restored images. Although the system shown in FIG. 1 is an example of an image transmission system, the transmitting device 4 and the receiving device 5 may be used as a storage device and a reading device from the storage device. The configuration of the image conversion device 2, which is a main part of the predictive transformation coding device, will be described in detail below with reference to FIG. First, in the image conversion device 2, the image reading device 1
Image signal 210 scanned and quantized by
is stored in the two-pixel memory 21. The two-pixel memory 21 stores an original pixel to be converted (hereinafter referred to as a converted pixel) and an original pixel next to the converted pixel (hereinafter referred to as a next converted pixel). This image signal is a signal having a value (generally referred to as a luminance signal value) proportional to the reflectance of the image original when the image reading device 1 reads reflected light from the original. A converted pixel signal 211 and a next converted pixel signal 212 are output from the 2-pixel memory 21, and the selector 23
One is selected by The selector 23 selects the signal 2 by the selection signal 226 from the selection signal generator 31.
11 or signal 212. The selection signal generator 31 controls the selection signal 226 so that the converted pixel signal 211 is selected at the start of conversion processing for one pixel. Output signal 213 from selector 23 is input to concentration converter 24 . The concentration converter 24 converts the input value into concentration according to the following equation. d=-log 10 (1-L/LMAX) (1) Here, LMAX is the maximum value of the read image signal. For example, when one pixel is quantized with 8 bits, the number is 255. L is the input value to the concentration converter 24. d is the concentration. Equation (1) is applied to an image reading device where the relationship between the document and the read value is a large value in the dark areas of the document and a small value in the bright areas, and a small value in the dark areas and a large value in the bright areas. In the image reading device 1, the following equation is obtained. d=-log 10 (L/LMAX) ...(2) Also, in equation (1) or equation (2), the inside of the bracket is 0.
In this case, d is determined to be a sufficiently large finite value. Note that the concentration converter 24 includes a logarithm calculator, a subtracter,
It can be realized using a divider, but ROM
(read-only memory). In the case of an image in which one pixel is expressed by 8 bits, there are 256 types of luminance signal values, and therefore there are also 256 types of density values d. The density values are calculated in advance for 256 types of luminance signal values, and the values are stored in the ROM.
By storing the luminance signal value as the address input of the ROM, the density value d can be obtained as output data from this memory. In this case, the required storage capacity of the ROM is 256 words. The word length is determined by the effective digits of the concentration d. For example, it is determined that the effective digits of the concentration d are up to the second decimal place, and an integer value obtained by multiplying the concentration d by 100 is stored, and in equation (1), If the value of d when the value inside the bracket is 0 is set to 2.55 or 5.11, the word length of the ROM becomes 8 bits or 9 bits, and a density converter can be realized extremely easily with a small capacity ROM. Next, a prediction method in the image conversion device 2 will be explained. The pixel signal 229 converted by the converting device 2 is output to the encoding device 3, and is also input to the image memory 22 and stored therein. The image memory 22 stores two scan lines: the scan line being converted and the scan line converted one scan before. Four reference pixel signals are output from the image memory 22. Further, the relationship between the pixel X to be converted and these reference pixels is shown in FIG. In FIG. 3, 31 is the current scanning line, 32
is a scanning line that was scanned one scan earlier than the current scanning line. Pixels to which pixel X is converted, P', Q', R',
S' are reference pixels and correspond to output signals 215, 216, 217, and 218 from the image memory 22, respectively. Pixel T' is the next pixel to be converted after pixel X. The predictor 25 receives the four reference pixel signals and the two pixel signals 2 from the 2-pixel memory 21.
11,212, three types of predicted values X~'signal 2
19, t~' signal 220, and X' signal 211 are output. The values of these signals are given by the following equations. The value X~' of the signal 219 is ′) 255) (When p′+(r′−q′)>255) …(3) The value t~′ of signal 220 is t~′=X X+(s′−r′) X (x+ When (s'-r')<0) (When 0x+(s'-r')255) (When x+(s'-r')>255) ...(4) The value X' of signal 221 is X= t t-(s'-r') t (when t-(s'-r')<0) (when 0t-(s'-r')255) (t-(s'-r') ′) > 255) …(5) In equations (3), (4), and (5), p′, q′, r′,
s' are the values of the reference pixels P', Q', R', and S', respectively, x is the value of the converted pixel This is the value of pixel T. Signals 219, 220, 22
1 is selected by the selector 26 and output to the concentration converter 27. The selector 26 is controlled by a selection signal 227 from a selection signal generator 31. The selection signal generator 3 selects the signal 219 at the start of one pixel exchange process.
1 controls the selection signal 227. The concentration converter 27 is realized by a ROM like the concentration converter 26. The output density signal 214 of the density converter 24 and the output density signal 223 of the density converter 27 are input to a subtracter 28 for subtraction, and the absolute value of the result is output as a density difference signal 224. On the other hand, the density signal 214 of the original pixel is also input to the density difference constant output device 32. The density difference constant output device 32 has the divided density regions and a density difference constant determined in advance for each density region, and calculates the density difference constant corresponding to the density region to which the density signal 214 belongs and outputs the density difference constant signal 23.
Output as 0. An example of concentration range division is shown in Table 1. Note that Table 1 is an example in the case of four divisions.

【表】 例えば原画素の濃度信号214の値が1.00であ
るときは、濃度差定数信号230として値0.10を
出力する。濃度差定数出力器32は比較器を用い
て構成することもできるが、ROMを用いて簡単
に実現することができる。例えば濃度dの有効桁
を小数第2位とし、濃度dを100倍した値を
ROMのアドレス入力とし、各アドレス(すなわ
ち濃度)に濃度差定数を100倍した値を記憶して
おくことにより、直ちに濃度差定数を得ることが
できる。ROMの容量は原画像が8ビツト/画素
の場合は256語で十分である。例えば第1表の場
合0番地から29番地までは2、30番地から94番地
までが5、95番地から129番地までが10、130番地
から255番地までは20が記憶される。このように
ROMを用いることにより、濃度域の分割数を増
加しても濃度差定数出力器32は複雑にはならな
い。 濃度差信号224は判定器29で、濃度差定数
信号230と比較され、濃度差定数以外の場合に
は判定結果0が、濃度差定数より大きい場合には
判定結果1が判定器出力信号225として出力さ
れる。 変換後の画像の画質は濃度域の分割数、分割の
境界値及び濃度差定数によつて影響される。本実
施例における画像を評価した結果、第1表に示し
た各定数で十分な画質が得られる。 判定器29からの判定器出力信号225は選択
信号発生器31に入力される。 選択信号発生器31の動作の流れ図を第4図に
示し、以下にその動作を説明する。 端子450は1画素の変換処理の開始を、端子
451は1画素の変換処理の終了をそれぞれ示
す。1画素の変換処理の開始後、処理401で選
択信号226を選択器23が変換画素信号211
を選択する値に、選択信号227を選択器26が
値X〜′信号219を選択する値に設定する。この
結果、減算器28で変換画素Xの値と、値X〜′の
それぞれの濃度の差が計算され、判定器29によ
る判定結果が判断402で判断さる。判断402
で判定結果信号225が0、すなわち濃度差が濃
度差定数以下の場合には、処理403で選択信号
228を選択器30が信号219を選択する値に
設定し1画素の変換処理を終了する。この場合、
選択器30は値X〜′を変換画素Xの変換後の値と
し符号化装置に出力する。一方、判定結果信号2
25が1すなわち濃度差が濃度差定数より大きい
場合には処理404で選択信号226を選択器2
3が次変換画素信号212を選択する値に、選択
信号227を選択器26が値t〜′信号220を選
択する値に設定する。この結果、減算器28で次
変換画素Tの値と、値t〜′のそれぞれの濃度の差
が計算され判定器29よる判定結果が判断405
で判断される。判断405で判定結果信号225
が0、すなわち濃度差が濃度差定数以下の場合に
は処理406で選択信号228を選択器30が変
換画素信号211を選択する値に設定し、1画素
の変換処理を終了する。この場合、選択器30は
変換画素Xの値xを変換画素Xの変換後の値と
し、符号化装置を出力する。判定結果信号225
が1、すなわち濃度差が濃度差定数よりも大きい
場合には、処理407で選択信号226を選択器
23が変換画素信号211を選択する値に、選択
信号227を選択器26が値 X′(信号221)
を選択する値に設定する。この結果、減算器28
で変換画素Xの値と、値x′のそれぞれの濃度の
差が計算され判定器29による判定結果が判断4
08で判断される。判断408で判定結果信号が
0、すなわち濃度差が濃度差定数以下の場合に
は、処理409で選択信号228を選択器30が
信号221を選択する値に設定し、1画素の変換
処理を終了する。この場合選択器30は値x′を
変換画素Xの変換後の値とし符号化装置に出力す
る。判定結果信号225が1すなわち濃度差が濃
度差定数より大きい場合には処理410で選択信
号228を選択器30が変換画素信号211を選
択する値に設定し、1画素の変換処理を終了す
る。この場合選択器30は変換画素Xの値xを変
換画素Xの変換後の値とし符号化装置3に出力す
る。 符号化装置3に出力される出力画像信号229
は前述の画像メモリ22にも入力され、変換後に
出力された値が順次記憶される。 画像変換装置2から出力される画像信号は符号
化装置3によつて符号化される。 次に符号化装置3のの構成および動作を第5図
とともに説明する。 第5図に示すように、画像変換装置2からの出
力画像信号229は画像メモリ51に記憶され
る。画像メモリ51は予測符号化を行なう場合に
参照画素が過去に走査された走査線に含まれてい
る場合には予測に必要な走査線も記憶している。 画像メモリ51からは符号化処理される画素の
値を予測するための参照画素信号510,51
1,512が予測器52に出力される。 予測器52の予測方式の一実施例を第6図を用
いて以下に説明する。第6図は予測のための参照
画素と予測符号化される画素の関係を示した図で
ある。61は現走査線、62は現走査線よりも1
走査過去に走査された走査線である。画素Xが予
測符号化される画素で、P,Q,Rが過去に走査
された画素で参照画素とよぶ。画素Tは画素Xの
次に予測符号化される画素で、画素Sは画素Tの
予測に用いる参照画素である。予測器52は参照
画素P,Q,Rを用いて次式に示す値xを画素
X′の予測信号513として出力する。 X= p p(r−q) p (p+(r−q)<0のとき) (o<p+(r−q)255のとき) (p+(r−q)<255のとき) …(6) (ただし、p、q、rはそれぞれ参照画素P,
Q,Rの値である。) 予測信号513は予測される画素の信号514
と減算器53で減算され、その結果が差分信号5
15として出力される。すなわち、次式で示す値
△Xが差分信号515として出力される。 △X=X−X′ ……(7) (但し、xは予測される画素Xの値である。) ここで画像変換装置と符号化装置の関係につい
て説明する。第(3)、(4)式はそれぞれ第(6)式と同形
であり、第4図の処理403で変換画素Xの値と
して第(3)式の値x〜′が画像変換装置2から出力さ
れる場合には第(6)式において予測値xと画素Xの
値xとは一致する。また、第(4)式により第4図の
処理406で変換画素Xの値として原画素の値が
画像変換装置2から出力される場合、第3図にお
いて画素Tの変換のときに変換後の画素の値は第
(3)式で示される値となり、第6図の画素Xの次の
画素Tの予測符号化で第(6)式において予測値と一
致する。第4図の処理409で変換画素Xの値と
して第(5)式による値xが画像変換装置から出力さ
れる場合、第3図において画素Tの変換のときに
変換後の画素の値は第(3)式で示される値となり、
第6図の画素Xの次の画素Tの予測符号化で第(6)
式の予測値と一致する。このように、本予測器に
おいては、入力画像信号が画像変換装置2からの
変換画像信号であり、画像変換処理が予測符号化
時と同一の予測式によつて行なわれるために第
(6)、(7)式において、x=p、r=qである画素X
の出現確率は原画に比べて高く、従つて差分値△
Xが0である出現確率が高くなる。 差分信号515は符号化器54で符号化され符
号516が出力される。減算器53からの出力で
ある差分信号は511種の値をとり、それぞれの値
に例えばハフマン符号を割りあてることにより符
号化される。このとき、前述の如く、差分値△X
=0の出現確率が高いため、差分値0に割り当て
る符号を短くすることにより、符号化された画像
の総符号数を少なく、すなわち圧縮率を高めるこ
とができる。出力された符号516は送信装置4
及び受信装置5を経て復号化装置6に伝達され
る。復号化装置6は符号を差分値に変換し、前記
予測符号化装置と同一の予測方式によつて予測を
行ない、予測値に差分値を加算することにより画
像を復元し、画像記録装置7によつて記録再生さ
れる。 なお、下表は本実施例による画像変換を行ない
予測符号化を行つた場合の1画素当りの符号長の
画像変換を行なわずに同一の予測符号化を行つた
場合の1画素当りの符号長に対する向上率、画像
変換後の画像の原画像に対するS/N比を示した
ものである。下表のデータにおける画像は1画素
が8ビツトで表現された256階調画像である。ま
たS/N比は原画像と変換後の画像の平均2乗誤
差から算出された値である。
[Table] For example, when the value of the density signal 214 of the original pixel is 1.00, a value of 0.10 is output as the density difference constant signal 230. Although the concentration difference constant output device 32 can be configured using a comparator, it can also be easily realized using a ROM. For example, with the effective digit of the concentration d set to the second decimal place, the value obtained by multiplying the concentration d by 100 is
By inputting the address of the ROM and storing a value obtained by multiplying the concentration difference constant by 100 at each address (that is, concentration), the concentration difference constant can be obtained immediately. If the original image is 8 bits/pixel, 256 words is sufficient for the ROM capacity. For example, in Table 1, 2 is stored for addresses 0 to 29, 5 is stored for addresses 30 to 94, 10 is stored for addresses 95 to 129, and 20 is stored for addresses 130 to 255. in this way
By using the ROM, the density difference constant output device 32 does not become complicated even if the number of divisions of the density region is increased. The density difference signal 224 is compared with the density difference constant signal 230 in the judger 29, and if the density difference is not constant, the judgment result is 0, and if it is larger than the density difference constant, the judgment result is 1 as the judger output signal 225. Output. The image quality of the image after conversion is affected by the number of divisions of the density range, the boundary values of the divisions, and the density difference constant. As a result of evaluating the image in this example, sufficient image quality can be obtained with each constant shown in Table 1. A decider output signal 225 from the decider 29 is input to the selection signal generator 31. A flowchart of the operation of the selection signal generator 31 is shown in FIG. 4, and the operation will be explained below. A terminal 450 indicates the start of the conversion process for one pixel, and a terminal 451 indicates the end of the conversion process for one pixel. After starting the conversion process for one pixel, in process 401, the selector 23 converts the selection signal 226 into the converted pixel signal 211.
The selection signal 227 is set to a value that causes the selector 26 to select the value X~' signal 219. As a result, the subtracter 28 calculates the difference in density between the value of the converted pixel X and the values X~', and the determination result by the determiner 29 is determined in determination 402. Judgment 402
If the determination result signal 225 is 0, that is, the density difference is less than or equal to the density difference constant, in step 403 the selection signal 228 is set to a value at which the selector 30 selects the signal 219, and the conversion process for one pixel is completed. in this case,
The selector 30 outputs the value X~' as the converted value of the converted pixel X to the encoding device. On the other hand, the judgment result signal 2
25 is 1, that is, when the density difference is larger than the density difference constant, the selection signal 226 is sent to the selector 2 in process 404.
3 is set to a value that selects the next converted pixel signal 212, and the selection signal 227 is set to a value that causes the selector 26 to select the value t~' signal 220. As a result, the subtracter 28 calculates the difference between the density of the next converted pixel T and the value t~', and the judgment result is determined by the judgment unit 29 in judgment 405.
will be judged. Judgment result signal 225 in judgment 405
is 0, that is, when the density difference is less than or equal to the density difference constant, in step 406, the selection signal 228 is set to a value at which the selector 30 selects the converted pixel signal 211, and the conversion process for one pixel is completed. In this case, the selector 30 sets the value x of the converted pixel X to the converted value of the converted pixel X, and outputs the encoder. Judgment result signal 225
is 1, that is, when the density difference is larger than the density difference constant, in step 407, the selection signal 226 is set to a value at which the selector 23 selects the converted pixel signal 211, and the selection signal 227 is set to the value X'( signal 221)
Set to the value of your choice. As a result, the subtractor 28
The difference between the density of the converted pixel X and the value
08 will be determined. If the determination result signal is 0 in judgment 408, that is, the density difference is less than or equal to the density difference constant, in processing 409, the selection signal 228 is set to a value that causes the selector 30 to select the signal 221, and the conversion process for one pixel is completed. do. In this case, the selector 30 outputs the value x' as the converted value of the converted pixel X to the encoding device. If the determination result signal 225 is 1, that is, the density difference is larger than the density difference constant, in step 410 the selection signal 228 is set to a value at which the selector 30 selects the converted pixel signal 211, and the conversion process for one pixel is completed. In this case, the selector 30 outputs the value x of the converted pixel X to the encoding device 3 as the converted value of the converted pixel X. Output image signal 229 output to encoding device 3
is also input to the above-mentioned image memory 22, and the values output after conversion are sequentially stored. The image signal output from the image conversion device 2 is encoded by the encoding device 3. Next, the configuration and operation of the encoding device 3 will be explained with reference to FIG. As shown in FIG. 5, the output image signal 229 from the image conversion device 2 is stored in the image memory 51. The image memory 51 also stores scanning lines necessary for prediction when a reference pixel is included in a scanning line scanned in the past when predictive encoding is performed. From the image memory 51, reference pixel signals 510 and 51 are used to predict the value of the pixel to be encoded.
1,512 is output to the predictor 52. An example of the prediction method of the predictor 52 will be described below using FIG. 6. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between reference pixels for prediction and pixels to be predictively encoded. 61 is the current scanning line, 62 is 1 below the current scanning line
Scan This is a scan line scanned in the past. Pixel X is a pixel to be predictively encoded, and P, Q, and R are pixels scanned in the past and are called reference pixels. Pixel T is a pixel to be predictively encoded next to pixel X, and pixel S is a reference pixel used for prediction of pixel T. The predictor 52 uses the reference pixels P, Q, and R to set the value x shown in the following equation to the pixel.
It is output as a predicted signal 513 of X'. X= p p(r-q) p (When p+(r-q)<0) (When o<p+(r-q)255) (When p+(r-q)<255) ...(6 ) (However, p, q, r are the reference pixels P,
These are the values of Q and R. ) The prediction signal 513 is the predicted pixel signal 514
is subtracted by the subtracter 53, and the result is the difference signal 5
It is output as 15. That is, the value ΔX expressed by the following equation is output as the difference signal 515. ΔX=X−X′ (7) (However, x is the predicted value of pixel X.) Here, the relationship between the image conversion device and the encoding device will be explained. Equations (3) and (4) are each isomorphic to Equation (6), and in process 403 in FIG. When output, the predicted value x and the value x of pixel X match in equation (6). Furthermore, when the value of the original pixel is output from the image conversion device 2 as the value of the converted pixel X in the process 406 of FIG. The pixel value is
The value is expressed by equation (3), and coincides with the predicted value in equation (6) when the pixel T next to pixel X in FIG. 6 is predictively encoded. When the value x according to equation (5) is output from the image conversion device as the value of the converted pixel X in the process 409 of FIG. 4, when the pixel T is converted in FIG. The value is shown by formula (3),
(6) in the predictive encoding of the pixel T next to the pixel X in Figure 6.
Matches the predicted value of Eq. In this way, in this predictor, the input image signal is the converted image signal from the image conversion device 2, and the image conversion process is performed using the same prediction formula as in predictive encoding.
In equations (6) and (7), pixel X where x=p, r=q
The appearance probability of is higher than that of the original picture, so the difference value △
The probability of appearance when X is 0 increases. The difference signal 515 is encoded by the encoder 54 and a code 516 is output. The difference signal output from the subtracter 53 has 511 types of values, and is encoded by assigning, for example, a Huffman code to each value. At this time, as mentioned above, the difference value △X
Since the probability of occurrence of =0 is high, by shortening the code assigned to the difference value 0, the total number of codes of the encoded image can be reduced, that is, the compression rate can be increased. The output code 516 is the transmitter 4
and is transmitted to the decoding device 6 via the receiving device 5. The decoding device 6 converts the code into a difference value, performs prediction using the same prediction method as the predictive coding device, restores the image by adding the difference value to the predicted value, and stores the image in the image recording device 7. The data is then recorded and played back. The table below shows the code length per pixel when the image conversion according to this embodiment is performed and predictive encoding is performed, and the code length per pixel when the same predictive encoding is performed without image conversion. The figure shows the improvement rate for the original image and the S/N ratio of the image after image conversion with respect to the original image. The image in the data in the table below is a 256-gradation image in which one pixel is expressed with 8 bits. Further, the S/N ratio is a value calculated from the mean square error between the original image and the converted image.

【表】 以上、本実施例によれば、符号化装置3及び復
号化装置6での画質劣化は無く、画像変換装置2
の濃度域分割数、分割の境界値及び各濃度域に定
められた濃度差定数によつて画質を制御するため
写真のような多階調画像を符号化し伝送又は蓄積
する場合に画質劣化が少なく、しかも画像変換を
行なわない方式に比べ少ない符号数で伝送又は蓄
積でき、伝送時間の短縮及び蓄積容量の低減化を
図ることができる。 すなわち、本実施例では多階調画像を変換し、
変換後の画像を予測符号化するために、原画像を
複数個の濃度域に分割し、それぞれの濃度域に濃
度差定数を割り当て、予測符号化を行なうための
予測と同一の予測を変換後の画像の複数個の参照
画素を用いて変換される画素に対して行ない、予
測値と変換される画像の原画素の値をそれぞれ濃
度に変換し濃度差が、原画素の濃度値が属する濃
度域に割り当てられた濃度差定数の範囲内であれ
ば予測値を変換後の画素の値とし、割り当てられ
た濃度差定数の範囲外であるならば原画素の値を
変換後の値とする画像変換器と、この画像変換器
から出力される変換後の画像を予測符号化する符
号化器と、符号化器と同一の予測方式によつて予
測し、この予測値と伝送された誤差信号から画像
を再生する復号化装置とを設けている。 そこで多階調画像を画素間の読取つた値の差分
値によつて変換する場合は、読取られた画素の値
は原稿の輝度に比例した値であり、画像の暗部の
画素間の読取つた値(輝度信号値)の差分値と、
明部の画素間の読取つた値(輝度信号値)の差分
値とが同一の値であつても暗部の画素間の濃度差
は明部の画素間の濃度差とは大きく異なり、視覚
的には同一ではなく、このような読取つた値(輝
度信号値)を基本とする画像変換は暗部の画質劣
化が明部の画質劣化に比べて大きくなり、視覚的
に画質劣化の大きな画像となる。本実施例による
画像変換の方法は画像を読取つた値(輝度信号
値)を濃度に変換した後の濃度差を用い、更に、
暗部における濃度差と明部における濃度差の視覚
が異なることを利用して原画像を複数個の濃度域
に分割し、各濃度域に濃度差定数を割り当てるた
めに暗部・明部ともに画質の劣化が少ないという
作用があり、予測符号化時と同一の予測方式によ
る画像変換であるため、変換後の画像の予測一致
率は原画像を予測符号化する場合に比べ向上する
ために圧縮率を大きく改善することができる。 発明の効果 以上のように本発明は商用の写真電送などの際
多くの階調を得ることができ、しかも再生された
画像の画質の変化が少なく、しかも高い圧縮率を
得ることができ、その効果も大きい。
[Table] As described above, according to this embodiment, there is no image quality deterioration in the encoding device 3 and the decoding device 6, and the image conversion device 2
Because the image quality is controlled by the number of density region divisions, the boundary values of the divisions, and the density difference constant determined for each density region, there is little deterioration in image quality when multi-gradation images such as photographs are encoded, transmitted, or stored. Moreover, compared to a system that does not perform image conversion, the number of codes can be transmitted or stored, and the transmission time and storage capacity can be reduced. That is, in this embodiment, a multi-tone image is converted,
In order to predictively encode the converted image, the original image is divided into multiple density regions, a density difference constant is assigned to each density region, and the same prediction as that used for predictive coding is made after the conversion. The predicted value and the value of the original pixel of the image to be converted are each converted to density, and the density difference is calculated as the density to which the density value of the original pixel belongs. An image in which the predicted value is used as the converted pixel value if it is within the range of the density difference constant assigned to the area, and the original pixel value is used as the converted value if it is outside the range of the assigned density difference constant. A converter, an encoder that predictively encodes the converted image output from the image converter, and a coder that predicts using the same prediction method as the encoder and uses this predicted value and the transmitted error signal. A decoding device for reproducing images is provided. Therefore, when converting a multi-tone image using the difference value of the read value between pixels, the value of the read pixel is a value proportional to the brightness of the original, and the value of the read pixel between pixels in the dark part of the image is a value proportional to the brightness of the document. (luminance signal value) and
Even if the difference value of the read value (luminance signal value) between pixels in the bright area is the same value, the density difference between pixels in the dark area is significantly different from the density difference between pixels in the bright area, and it is visually are not the same, and in image conversion based on such read values (luminance signal values), the image quality deterioration in dark areas is greater than the image quality deterioration in bright areas, resulting in an image with visually greater image quality deterioration. The image conversion method according to this embodiment uses the density difference after converting the value (luminance signal value) obtained by reading the image into density, and further,
The original image is divided into multiple density regions by taking advantage of the difference in visual perception between density differences in dark areas and density differences in bright areas, and deterioration of image quality in both dark and bright areas is achieved by dividing the original image into multiple density areas and assigning a density difference constant to each density area. Since the image conversion uses the same prediction method as in predictive encoding, the compression rate is increased to improve the prediction matching rate of the converted image compared to when predictively encoding the original image. It can be improved. Effects of the Invention As described above, the present invention makes it possible to obtain many gradations during commercial photo transmission, etc., with little change in the image quality of the reproduced image, and in addition, to obtain a high compression ratio. The effect is also great.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例における予測変換符
号化装置を有する画像伝送システムのブロツク
図、第2図は同装置の要部である画像変換装置の
ブロツク図、第3図は画像変換のための変換され
る画素と参照画素の関係を示した概念図、第4図
は第2図における画像変換装置の要部である選択
信号発生器の動作の流れ図、第5図は符号化装置
のブロツク図、第6図は予測符号化される画素と
参照画素の関係を示した図である。 2……画像変換装置、3……符号化装置、2
3,26,30……選択器、24,27……濃度
変換器、25……予測器、28……減算器、29
……判定器、31……選択信号発生器、32……
濃度差定数出力器、51……画像メモリ、52…
…予測器、53……減算器、54……符号化器。
FIG. 1 is a block diagram of an image transmission system having a predictive transform coding device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of an image conversion device which is a main part of the device, and FIG. Fig. 4 is a flow chart of the operation of the selection signal generator, which is the main part of the image conversion device in Fig. 2, and Fig. 5 is a conceptual diagram showing the relationship between pixels to be converted and reference pixels. The block diagram in FIG. 6 is a diagram showing the relationship between pixels to be predictively encoded and reference pixels. 2... Image conversion device, 3... Encoding device, 2
3, 26, 30... Selector, 24, 27... Concentration converter, 25... Predictor, 28... Subtractor, 29
...Determiner, 31...Selection signal generator, 32...
Density difference constant output device, 51... Image memory, 52...
...Predictor, 53...Subtractor, 54...Encoder.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 多値量子化された多階調画像の予測原画素の
画素値を、その周辺の複数の画素値により予測す
る第1の予測部、前記予測原画素の画素値と前記
第1の予測部が求めた予測原画素の予測値とをそ
れぞれ濃度に変換する画素濃度変換部、前記画素
濃度変換部が変換した前記予測原画素の濃度と、
前記予測値の濃度との差を求める濃度差計算部、
前記多値量子化された多階調画像の各画素がとり
うる濃度範囲を複数の濃度域に分割するととも
に、各前記濃度域毎に濃度差定数をあらかじめ定
めておき、前記画素濃度変換部が変換した前記予
測原画素の濃度が属する濃度域に対応する前記濃
度差定数を出力する濃度差定数出力部、前記濃度
差計算部が求めた濃度差と前記濃度差定数出力部
が出力する濃度差定数とを比較し、その比較結果
に応じて前記予測原画素の画素値、又は前記予測
原画素の予測値の一つを選択して、当該予測原画
素の変換画素値として出力する判定選択部とを具
備した画像変換手段と、 前記画像変換手段を構成する判定選択部から出
力される変換画素値を、その周辺の複数の画素値
により予測する第2の予測部、前記第2の予測部
が求めた予測値の誤差を符号化する符号化部とを
具備した予測符号化手段と を有する予測変換符号化装置。 2 画像変換手段を構成する第1の予測部と、予
測符号化手段を構成する第2の予測部とは、予測
原画素の画素値を求めるその周辺の複数の画素値
として、既に変動がなされた複数個の変換画素値
と、前記予測原画素の予測の後に変換を実施する
原画素の画素値を用いることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の予測符号化装置。 3 画像変換手段を構成する第1の予測部と、予
測符号化手段を構成する第2の予測部とは、同一
の予測式により予測を行うことを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の予測符号化装置。
[Scope of Claims] 1. A first prediction unit that predicts a pixel value of a predicted original pixel of a multilevel quantized multi-gradation image using a plurality of surrounding pixel values; a pixel density conversion unit that converts the predicted value of the predicted original pixel obtained by the first prediction unit into a density, the density of the predicted original pixel converted by the pixel density conversion unit;
a concentration difference calculation unit that calculates a difference between the predicted value and the concentration;
The density range that each pixel of the multilevel quantized multi-gradation image can assume is divided into a plurality of density regions, and a density difference constant is determined in advance for each density region, and the pixel density conversion unit a density difference constant output unit that outputs the density difference constant corresponding to the density range to which the converted density of the predicted original pixel belongs; a density difference calculated by the density difference calculation unit and the density difference output by the density difference constant output unit; a determination selection unit that compares the pixel value with a constant and selects one of the pixel value of the predicted original pixel or the predicted value of the predicted original pixel according to the comparison result, and outputs it as a converted pixel value of the predicted original pixel; a second prediction unit that predicts the converted pixel value output from the determination selection unit constituting the image conversion unit, based on a plurality of surrounding pixel values; and the second prediction unit. What is claimed is: 1. A predictive transform encoding device comprising: a predictive encoding means having an encoding section that encodes an error in a predicted value obtained by the prediction encoding means; 2. The first prediction unit constituting the image conversion means and the second prediction unit constituting the predictive encoding means are configured to calculate the pixel value of the predicted original pixel by determining the pixel value of the predicted original pixel. 2. The predictive encoding device according to claim 1, wherein a plurality of converted pixel values and a pixel value of an original pixel to be converted after prediction of the predicted original pixel are used. 3. Claim 1, characterized in that the first prediction unit constituting the image conversion means and the second prediction unit constituting the predictive encoding means perform prediction using the same prediction formula. predictive coding device.
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