JPH06319133A

JPH06319133A - 画像符号化装置

Info

Publication number: JPH06319133A
Application number: JP12829793A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Suzuki; 一弘鈴木; Yutaka Koshi; 裕越; Isao Uesawa; 功上澤
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1993-04-30
Publication date: 1994-11-15
Anticipated expiration: 2013-09-21
Also published as: US5742704A; JP2800633B2

Abstract

(57)【要約】【目的】符号化する画像が写真的な画像、または、文
字的な画像のどちらであっても良好に符号化するととも
に、特に、色画像のようにエッジのレベル差の小さい場
合や、ブロック境界にわずかにエッジがかかる場合であ
っても、画像の特性に応じた符号化を行なうことのでき
る画像符号化装置を提供する。【構成】入力される画像信号より、１ブロック抽出部
１において、画素ブロックを抽出する。抽出された画素
ブロックに対し、領域判定部５において、分散情報、ヒ
ストグラム情報、ダイナミックレンジ情報等の特徴量に
基づいて、画素ブロックが写真的か、文字的かを判定す
る。画素ブロックが写真的な場合には、画素ブロック
は、変換符号化部３において変換符号化される。画素ブ
ロックが文字的な場合には、ブロック近似符号化部４に
よってブロック近似符号化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像信号の符号化装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、高精細なカラー画像を効率的に伝
送・蓄積するために、種々の画像符号化技術が検討され
ている。こうした符号化技術の１つに変換符号化方式が
ある。このような変換符号化方式としては、例えば、離
散コサイン変換（ＤＣＴ：ＤｉｓｃｒｅｔｅＣｏｓｉ
ｎｅＴｒａｎｓｆｏｒｍ）に基づく方式が代表的であ
る。変換符号化方式は、人物、風景等の自然画像と呼ば
れる画像では、画素値の自己相関性が高いため、直交変
換によって信号電力のほとんどが低域の係数に集中する
という性質に基づいて、符号化が行われている。しか
し、この変換符号化を、文字などのエッジの多く含まれ
る画像に適用した場合には、高域の係数にまで電力が分
布し、符号化効率の低下や高域係数の切り捨てによる画
質劣化が問題となっていた。

【０００３】一方、ブロック近似符号化（ＢＴＣ：Ｂｌ
ｏｃｋＴｒｕｎｃａｔｉｏｎＣｏｄｉｎｇ）は、画
素ブロックを複数の代表的な階調値と、各画素がいずれ
の代表階調値に置換されるかを示す解像度情報によって
近似する手法である。ブロック近似符号化は、エッジの
再現性に優れているが、階調再現性では変換符号化に劣
るといった問題があった。

【０００４】このような問題点を解決するための公知の
技術としては、例えば、特開昭６３−３０６７６８号公
報に記載されている画像符号化方式がある。図１３は、
従来の画像符号化装置の構成図である。図中、１は１ブ
ロック抽出部、２はＡＣ成分判定部、３は変換符号化
部、４はブロック近似符号化部である。１ブロック抽出
部１は、入力される画像信号より複数画素の矩形領域で
ある画素ブロックを抽出する。ＡＣ成分判定部２は、画
素ブロック内の交流電力を所定の閾値と比較し、交流電
力が小さいときには変換符号化部３に、交流電力が大で
ある場合にはブロック近似符号化部４に画素ブロックを
出力する。変換符号化部３は、画素ブロックを変換符号
化して、符号データを出力する。ブロック近似符号化部
４は、画素ブロックをブロック近似符号化して、符号デ
ータを出力する。

【０００５】図１３に示した従来の画像符号化装置の動
作を説明する。入力される画像信号より、１ブロック抽
出部１において、画素ブロックを抽出する。抽出された
画素ブロックに対し、ＡＣ判定部２ではブロック内の交
流電力、すなわちＡＣ（交流）成分の２乗の総和が計算
され、所定の閾値ＴＨ_ACと比較される。ブロック内の交
流電力がＴＨ_AC未満の場合、すなわち画素ブロック内に
ノイズ、高周波等の交流成分の少ない場合には、画素ブ
ロックは、変換符号化部３において変換符号化される。
ブロック内の交流電力がＴＨ_AC以上の場合には、ノイ
ズ、高周波等の交流成分の多く含まれる画素ブロックと
判定し、ブロック近似符号化部４によって符号化され
る。

【０００６】このような構成及び動作により、交流成分
の多い画素ブロックを変換符号化した場合に発生する復
元画像中の輪郭のボケを回避することができる。しか
し、このような従来の手法を、色文字等を含むオフィス
原稿に適用する場合、上述の符号化装置では、エッジを
検出できない場合がある。白黒の原稿の場合では、文字
色と背景色のレベル差が十分大きい。しかし、色文字の
場合では、文字色が中間的な濃度となり、十分なレベル
差を持たないことがあるからである。レベル差の小さい
エッジを含む画素ブロックでは、ＡＣ成分の２乗の総和
も小さくなるため、単純な閾値処理でのエッジ検出では
判定を誤る場合がある。

【０００７】また、別の問題もある。図１４は、従来の
符号化方式を用いる場合の文字と画素ブロック境界の関
係の説明図である。図１４（Ａ）は符号化前の画像を示
し、図１４（Ｂ）は符号化した後に復号化した画像を示
している。図１４（Ａ）ので示した画素ブロックのよ
うに、文字のエッジがわずかに含まれる画素ブロックの
場合、ブロック内の交流成分の電力は比較的小さい。こ
のため従来方式における交流電力の閾値判定の結果、こ
れらの画素ブロックは変換符号化される場合がある。変
換符号化によって、これらの画素ブロック中の高域係数
が粗く量子化されるため、復号画像中ではエッジが十分
再現されず、図１４（Ｂ）に示すように輪郭部の欠けが
発生し、視覚上、劣化として観測される問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、符号化する画像が自然画
像、文字画像のどちらであっても良好に符号化するとと
もに、特に、色画像のようにエッジのレベル差の小さい
場合や、ブロック境界にわずかにエッジがかかる場合で
あっても、画像の特性に応じた符号化を行なうことので
きる画像符号化装置を提供することを目的とするもので
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１乃至
３に記載の発明においては、画像符号化装置において、
画像信号からｍ×ｎ画素（ｍ，ｎは正整数）の画素ブロ
ックを抽出する１ブロック抽出手段と、前記画素ブロッ
クの特徴量を分析し該特徴量に基づいて複数の出力先を
切り換えて前記画素ブロックを出力する領域判定手段
と、該領域判定手段から出力される前記画素ブロックを
符号化する複数の符号化手段を有し、前記領域判定手段
は、前記画素ブロック内の各画素値から前記画素ブロッ
クの平均値を減じて平均値分離ブロックを出力する平均
値分離手段と、前記平均値分離ブロック内の各画素をそ
れぞれ前記ブロック内の標準偏差または分散で除算して
正規化した状態で累積頻度分布を求めその形状をあらか
じめ設定した複数の分布中で最も近い分布を示す情報を
第１の特徴量として出力するヒストグラム計数手段、ま
たは、前記平均値分離ブロック内の各画素の２乗平均値
あるいは絶対値を平均した値を前記入力ブロックの分散
値としこの分散値を１種以上の閾値と比較した結果を第
２の特徴量として出力する分散算出手段、あるいは、前
記平均値分離ブロック内の画素値の最大値と最小値を求
め最大値と最小値の比あるいは差をあらかじめ設定した
１つ以上の閾値と比較した結果を第３の特徴量として出
力する最大値最小値検出手段と、前記第１の特徴量、ま
たは、前記第２の特徴量、あるいは、前記第３の特徴量
に基づいて前記画素ブロックが文字的であるか写真的で
あるかを少なくとも２段階に判別して前記画素ブロック
の出力先を判定する出力先判定手段と、前記判定結果に
基づいて前記画素ブロックの出力先を切り換えるセレク
タを備えたことを特徴とするものである。

【００１０】また、請求項４，５に記載の発明において
は、画像符号化装置において、画像信号からｍ×ｎ画素
（ｍ，ｎは正整数）の画素ブロックを抽出する１ブロッ
ク抽出手段と、前記画素ブロックの複数の特徴量を分析
し該特徴量に基づいて複数の出力先を切り換えて前記画
素ブロックを出力する領域判定手段と、該領域判定手段
から出力される前記画素ブロックを符号化する複数の符
号化手段を備えたことを特徴とするものである。前記領
域判定手段は、前記画素ブロック内の各画素値から前記
画素ブロックの平均値を減じて平均値分離ブロックを出
力する平均値分離手段と、前記ヒストグラム計数手段、
前記分散算出手段、及び前記最大値最小値検出手段のう
ちの少なくとも１つを有し、前記第１，第２及び第３の
特徴量のうちの少なくとも１つの特徴量を前記複数の特
徴量として用い前記画素ブロックが文字的であるか写真
的であるかを判別して前記画素ブロックの出力先を判定
する出力先判定手段と、前記判定結果に基づいて前記画
素ブロックの出力先を切り換えるセレクタを備えたもの
とすることができる。

【００１１】さらに、請求項６に記載の発明において
は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像符号化
装置において、前記複数の符号化手段は、いずれの符号
化手段で符号化しても画素ブロック当たりの符号量が等
しくなるようにあらかじめ符号化のパラメータを設定す
ることを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】画像信号から１ブロック抽出手段によって、ｍ
×ｎ画素（ｍ，ｎは正整数）の画素ブロックを抽出し、
領域判定手段によって、前記画素ブロックの分散値、ヒ
ストグラムの形状、及び、最大値最小値から求められる
ダイナミックレンジを用いて、前記画素ブロックがエッ
ジを含む文字的なブロックか、エッジのない写真的なブ
ロックであるかを判定する。ヒストグラムの形状が単峰
形であれば、濃淡の存在する写真的な画像であり、双峰
形であれば、エッジを有する文字的な画像であると判定
できる。また、単峰形で分散値が大きいとき、濃度に広
がりを持つ写真的な画像であると判定できる。単峰形で
分散が小さく、さらに、ダイナミックレンジが大きい場
合には、濃度差が大きな文字的な画像であり、小さい場
合には、濃度差の小さな写真的な画像であると判定でき
る。文字的なブロックと判定された場合は、例えば、ブ
ロック近似符号化等の符号化方式によってエッジを保存
する符号化を行ない、写真的なブロックと判定された場
合は、例えば、変換符号化等の符号化方式によって階調
性を保存した符号化を行なうことができる。これによ
り、画素ブロックの特徴に合わせて符号化を行なうこと
ができるので、全体の画質を向上することができる。こ
のとき、色画像のようにエッジのレベル差の小さい場合
や、ブロック境界にわずかにエッジがかかる場合であっ
ても、それぞれの特徴量によって良好に符号化すること
ができる。

【００１３】また、複数の特徴量を用いて画素ブロック
の特性を判定し、判定結果に基づき符号化を行なうこと
により、さらに良好な符号化を行なうことができる。複
数の特徴量としては、例えば、上述の前記画素ブロック
の分散値、ヒストグラムの形状、及び、最大値最小値か
ら求められるダイナミックレンジ等の特徴量を用いるこ
とができる。

【００１４】さらに、複数の符号化方式のいずれが選択
された場合でも、１ブロック当たりの符号量が等しくな
るように、あらかじめ符号化パラメータを設定しておく
ことにより、符号化されたデータのままでも簡易な編集
処理が可能となる。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明の画像符号化装置の第１の実
施例を示すブロック図である。図中、図１３と同様の部
分には同じ符号を付して説明を省略する。５は領域判定
部である。領域判定部５は、画素ブロック内の複数の特
徴量を計算し、画素ブロックごとにブロック内の画素分
布が、エッジを含まない写真的な画像であるか、エッジ
を含む文字的な画像であるかを判定し、写真的な画素ブ
ロックは変換符号化部３に、文字的な画素ブロックはブ
ロック近似符号化部４に出力する。

【００１６】図２は、領域判定部５の一例を示すブロッ
ク構成図である。図中、１１は平均値分離部、１２は利
得分析部、１３はセレクタである。平均値分離部１１
は、入力される画素ブロック内の各画素値をもとに画素
値の平均値を計算し、ブロック内の各画素値から平均値
を減じて、平均値分離ブロックを出力する。利得分析部
１２は、平均値分離ブロック内の分散、ヒストグラム、
及び最大値と最小値等からなる統計量を計算し、計算し
た統計量に基づき、画素ブロック内の画素値の分布が、
文字的であるか写真的であるかを判定して、両者を区別
する領域情報を出力する。セレクタ１３は、利得分析部
１２における判定結果に基づいて、画素ブロックの出力
先を切り換える。

【００１７】図３は、利得分析部１２の一例を示すブロ
ック構成図である。図中、２１は分散算出部、２２はヒ
ストグラム計数部、２３は最大値最小値検出部、２４は
利得マッピングテーブルである。分散算出部２１は、平
均値分離ブロック内の分散を算出して、分散情報を出力
する。ヒストグラム計数部２２は、平均値分離ブロック
内の画素値のヒストグラムを計数して、ヒストグラム情
報を出力する。最大値最小値検出部２３は、平均値分離
ブロック内の最大値と最小値を検出し、それらをダイナ
ミックレンジ情報として出力する。利得マッピングテー
ブル２４は、分散算出部２１が出力する分散情報、ヒス
トグラム計数部２２が出力するヒストグラム情報、及
び、最大値最小値検出部２３が出力するダイナミックレ
ンジ情報から、領域情報を決定する。

【００１８】以下、本発明の画像符号化装置の第１の実
施例における動作の一例を説明する。入力される画像信
号から、１ブロック抽出部１において、画素ブロックを
抽出し、領域判定部２へ入力する。図２の平均値分離部
１１は、まず、１ブロック抽出部１から出力された画素
ブロックを構成するｍ×ｎ画素の値Ｓ_ij（ｉ＝１，２，
・・・，ｍ、ｊ＝１，２，・・・，ｎ）の平均値μを算
出する。その後、画素ブロックを構成するｍ×ｎ画素そ
れぞれの画素値から平均値μを減算し、平均値分離され
たｍ×ｎ画素の値Ｘ_ij（ｉ＝１，２，・・・，ｍ、ｊ＝
１，２，・・・，ｎ）からなる平均値分離ブロックを出
力する。ここで、画素ブロックの画素の値Ｓ_ij、平均値
μ、及び、平均値分離ブロックの画素の値Ｘ_ijは、以下
の式で表される。 μ＝（Σ_i=1 ^mΣ_j=1 ⁿＳ_ij）／（ｍ×ｎ）Ｘ_ij＝Ｓ_ij−μ

【００１９】平均値分離部１１から出力される平均値分
離ブロックは、利得分析部１２に入力される。利得分析
器１２は、平均値分離ブロック内の画素の値を分析し、
その振幅、画素値の頻度分布、及び、最大値、最小値か
らなる利得情報を計算する。そして、計算された利得情
報に基づいて画素ブロックの領域判定を行なう。画素の
値の分析は、平均値分離ブロックを構成するｍ×ｎ画素
の値の分散値の計算、ヒストグラムの計数、および最大
値と最小値の検出を、それぞれ、分散算出部２１、ヒス
トグラム計数部２２、最大値最小値検出部２３によって
行なう。これらの利得情報は、利得マッピングテーブル
２４に入力される。

【００２０】分散算出部２１は、平均値分離ブロックを
構成するｍ×ｎ画素の値の分散値σ²を算出する。平均
値を分離したｍ×ｎ画素の分散値σは次式で表される。 σ²＝（Σ_i=1 ^mΣ_j=1 ⁿＸ_ij ²）／（ｍ×ｎ）あるいは、 σ＝（Σ_i=1 ^mΣ_j=1 ⁿ｜Ｘ_ij｜）／（ｍ×ｎ）

【００２１】ヒストグラム計数部２２は、分散算出部２
１で計算した分散値σにより、平均値分離ブロックを閾
値処理して頻度を計数する。例えば、閾値を±σ／ａに
設定し、−σ／ａ未満、−σ／ａ以上かつσ／ａ以下、
σ／ａより大きい範囲の３つの範囲で頻度を計数するこ
とができる。ここで、ａは正の実数であり、例えば、ａ
＝３とすることができる。３つの範囲での計数から、ヒ
ストグラムが単峰分布かあるいは双峰分布かを判断し、
結果をヒストグラム情報として得る。上述のａの値や、
計数する範囲の個数などは、適宜設定すればよい。

【００２２】最大値最小値検出部２３は、平均値分離ブ
ロックの画素値の最大値および最小値を検出する。検出
した結果は、ダイナミックレンジ情報として出力され
る。

【００２３】図４は、ヒストグラム計数部２２によるヒ
ストグラムの計数の一例の説明図である。上述のよう
に、例えば、ａ＝３とし、３つの範囲で頻度を計数す
る。また、−σ／ａ未満の計数値をＨ_-1、−σ／ａ以上
かつσ／ａ以下の計数値をＨ₀、σ／ａより大きい計数
値をＨ₁とする。図４（Ａ）に示すように、Ｈ_-1≦Ｈ₀
かつＨ₀≧Ｈ₁の場合、単峰分布である。その他の場合
には、双峰分布であると判断する。例えば、図４（Ｂ）
に示すヒストグラムは、双峰分布である。

【００２４】本発明においては、ヒストグラムの計数範
囲を画素ブロックごとの分散σに基づいて設定している
ため、正規化された分布に対してヒストグラムの計数が
可能となる。これにより、色文字等のレベル差の小さい
エッジを持つ画素ブロックであっても、正確に双峰分
布、すなわち、文字的な分布として識別することができ
る。

【００２５】一般に、写真的な画素ブロックでは、ブロ
ック内の階調変化が滑らかであるため、平均値分離ブロ
ックの画素値は単峰分布となる。また、文字的な画素ブ
ロックの場合には、ブロック中の文字色と背景色に相当
する位置が分布のピークとなる双峰的な分布となる。し
たがって、ヒストグラム情報は、画素ブロックが文字的
であるか写真的であるかを識別する指標となる。

【００２６】図５は、画素ブロック内の種々の画素分布
の説明図である。上述のように正規化された画素分布の
主なものを、図５に示した。図５（Ａ）および図５
（Ｄ）は単峰分布であり、ピークの高さは画素ブロック
内の画素値のばらつきの大小によるものである。図５
（Ａ）の分布は、画素ブロック内に階調変化がある場合
の分布であり、図５（Ｄ）の分布は、画素ブロック内の
階調変化が非常に緩やかな分布である。図５（Ｂ）は、
レベル差の大きなエッジを持つ画素ブロック、図５
（Ｃ）は、色文字等のレベル差の小さいエッジを持つ画
素ブロックの画素値の分布を示すものである。図５
（Ｂ）と図５（Ｃ）の違いは、２つのピークの間隔の大
小の違いとなって現れる。図５（Ｅ）と図５（Ｆ）は、
画素ブロックの境界にわずかにエッジのかかっている場
合のグラフである。この場合には、文字色と背景色の頻
度に極端な偏りがあるため、図５（Ｅ），（Ｆ）のよう
な双峰分布となる。これらの画素分布のどれに該当する
かを判定することにより、画素ブロックの画像の特性、
すなわち、写真的か文字的かを判別することができる。

【００２７】図６は、利得マッピングテーブル２４にお
ける領域判定の方法の説明図である。分散算出部２１、
ヒストグラム計数部２２、および、最大値最小値検出部
２３から得られる分散情報、ヒストグラム情報、およ
び、ダイナミックレンジ情報が、利得マッピングテーブ
ル２４に入力される。利得マッピングテーブル２４で
は、図６に示すような、木構造の各ノードにおいて閾値
処理することにより、文字と写真の領域判定を行なう。
なお、利得マッピングテーブル２４は、図６に示すよう
な段階的な判定方法のほか、ルックアップテーブルや連
想メモリを用いたり、ファジィ推論により判定すること
も可能である。

【００２８】図６に示す判定木において、始めにヒスト
グラム情報に基づいて単峰分布と双峰分布の判定が行な
われる。上述したように、図５（Ｂ），（Ｃ）のような
明確な双峰分布を持つ画素ブロックは、この時点で文字
ブロックとして分離される。しかし、図５（Ｅ），
（Ｆ）のような、画素ブロックの境界にわずかにエッジ
のかかっている文字ブロックの場合には、画素ブロック
内の平均値は、大きなピークの近傍に存在するため、ヒ
ストグラムによって双峰的なブロックと判定されない場
合がある。したがって、ヒストグラムによる判定の結
果、図５（Ａ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）のブロックは
写真的なブロックとして分離され、次段の判定を受ける
ことになる。

【００２９】図６において、２段目の判定は、分散情報
に基づいて行なう。この段階で、図５（Ａ）のように、
広がりを持った、分散の大きい単峰分布が写真的ブロッ
クとして分離される。図５（Ｅ），（Ｆ）の分布を持つ
画素ブロックは、大きい方のピークの近くに大部分の画
素が集中しているため、分散はそれほど大きくならず、
さらに次の判定が行なわれることになる。

【００３０】図６において、３段目の判定は、ダイナミ
ックレンジ情報に基づいて行なう。この判定は、図５
（Ｄ）と図５（Ｅ），（Ｆ）の分布を分離するためのも
のである。図５（Ｄ）の分布は、画素ブロック内の階調
変化が非常に緩やかな分布に相当し、ブロック内の最大
値と最小値の差が非常に小さい。一方、図５（Ｅ）
（Ｆ）の場合には、文字色と背景色のレベル差に対応
し、最大値と最小値の差は、比較的大きい。したがっ
て、最大値と最小値の差を閾値判定することによって、
図５（Ｄ）と図５（Ｅ），（Ｆ）の分布を識別する。

【００３１】これらの判定結果は、領域情報としてセレ
クタ１３に入力され、画素ブロックの出力先を決定す
る。変換符号化部３、および、ブロック近傍符号化部４
では、領域判定部から出力される画素ブロックをそれぞ
れの方式で符号化し、出力される符号データには、いず
れの方式によって符号化されたかを示す識別情報が付与
される。これにより、復号時には画素ブロック単位に符
号化方式を切り換えることが可能となる。

【００３２】以上説明したように、本発明では画素ブロ
ック内の複数の統計量を測定し、これに基づいてブロッ
ク内の画素値がエッジを含む文字的な画像か、エッジを
含まない写真的な画像かを判定しているため、画像の特
性に適した符号化を行なうことが可能となる。また、本
発明による領域判定手法では、色文字のようにレベル差
の小さいエッジを含むブロック、エッジの一部がわずか
にかかるブロックに対しても正確に文字的ブロックとし
て判別し、符号化することが可能である。

【００３３】上述の分散情報、ヒストグラム情報、ダイ
ナミックレンジ情報は、それぞれ単独に用いても、画素
ブロックの特性を判定することが可能である。しかし、
例えば図６に示したように、複数の情報を組み合わせて
順に用いることにより、それぞれの情報の特性を生かし
た画素ブロックの特性の判定を行なうことができる。

【００３４】次に、変換符号化部３、ブロック近似符号
化部４における符号化の一例について説明する。ここで
は、変換符号化部３とブロック近似符号化部４から出力
される画素ブロック当たりの符号量を一定に制御する方
法について説明する。以下、画素ブロックのサイズを８
（画素）×８（画素）とし、各画素が８ビットの精度
（２５６レベル）を持つものとする。

【００３５】図７は、ブロック近似符号化の一例の説明
図である。画素ブロックを２レベルのブロック近似符号
化した場合、符号は、２つの代表階調値と、各画素ごと
にいずれの代表階調で再現されるかを示す１ビットの解
像度情報より構成される。すなわち、図７（Ａ）に示す
ように、２つの代表階調値を「Ａ」、「Ｂ」とし、解像
度情報を１および０の情報で与えたとき、復号する際に
は、解像度情報の１または０に対応して、代表階調値に
置き換え、ブロック内の画像を復号する。逆に、符号化
の際には、２つの代表階調値と、画素ブロックの各画素
に対応した１または０の情報を有する解像度情報に分離
すればよい。

【００３６】図７（Ｂ）は、ブロック近似符号化の符号
構成の一例を示すものである。図では、先頭に符号化方
式を識別するための１ビットの識別子、続いて２つの代
表階調値を表わす７ビットと８ビットの情報、さらに、
６４ビットの解像度情報から構成される。なお、この例
では全体の符号長が８０ビット（１０バイト）となるよ
うに、代表階調値１は１２８レベルに量子化して７ビッ
トで表現することにした。

【００３７】続いて、変換符号化の場合について説明す
る。図８は、変換符号化の一例の説明図である。変換符
号化の場合には、画素ブロックごとにＤＣＴを施した
後、図８（Ａ）に示す固定のビット配分テーブルにした
がって、変換係数にビットを割り当てる。図中の数字が
各変換係数に割り当てられるビット数を示している。図
において、割り当てるビットの総量は先のブロック近似
符号化と等しい８０ビットに設定してある。ただし、そ
のうちの１ビットは符号化の識別子用である。

【００３８】図８（Ａ）に示すようにビット配分された
変換係数は、図８（Ｂ）に示すジグザグの順序で１次元
の係数列に変換され、先頭に１ビットの符号化識別子が
設定されて符号が構成される。ＤＣＴの特性上、周知の
ように、高次成分は復号化時にあまり問題とならないた
め、この例では削除される。しかし、十分な符号化のビ
ット量がある場合には、高次成分の情報まで残しておく
ことも可能である。

【００３９】図８（Ｃ）は、ＤＣＴ符号化された符号構
成の一例を示す図である。１ｂｉｔの符号化識別子に続
いて、各変換係数が並べられ、図７（Ｂ）に示したブロ
ック近似符号化と等しい８０ビットで構成されている。

【００４０】上述した手順により、ＤＣＴで符号化した
場合とブロック近似符号化の場合の符号量を常に一定に
制御することが可能となる。これにより、符号化データ
用のバッファサイズ、符号化データの転送時間を一定に
することができるため、システムの設計が容易となる。
また、画素ブロック単位に一定の符号量に圧縮されてい
るため、符号化データ中から画像の特定位置の検出が可
能となる。このため、画像の切り出し、移動、転記とい
った簡単な編集操作が、圧縮されたデータのままで行な
うことができる。

【００４１】なお、ブロック近似符号化については２レ
ベルに限るものではなく、その他のレベル数であっても
よい。また、ブロック当たりの総符号量を変更し、これ
に等しくなるように、それぞれの符号配分を決定するこ
とができる。例えば、ブロック近似符号化における代表
階調値のビット数やレベル数の変更、変換符号化におけ
る変換係数へのビット配分や、変換係数の個数の変更等
に対応して総符号量を設定し、符号配分を決定すること
によって、同様の効果を得ることができる。

【００４２】図９乃至図１２を用いて、本発明の画像符
号化装置の第２の実施例を説明する。図９は、本発明の
画像符号化装置の第２の実施例のブロック構成図であ
る。図中、図１と同様の部分には同じ符号を付して説明
を省略する。６は領域判定部、７はブロック近似符号化
部である。第２の実施例の構成で、図１に示した第１の
実施例の構成と異なる点は、領域判定部６およびブロッ
ク近似符号化部７がレベルを扱う点である。領域判定部
６において、領域判定の結果、抽出された画素ブロック
が文字的ブロックと判定された場合には、ブロック近似
符号化部７に画素ブロックを出力するとともに、ブロッ
ク近似符号化のレベル数を出力する。ブロック近似符号
化部７では、入力される画素ブロックを指定されたレベ
ル数で符号化する。

【００４３】変換符号化部３、ブロック近似符号化部７
から出力される符号化データの構成は、第１の実施例と
ほぼ同様とすることができる。ただし、ブロック近似符
号化の際に、多レベル数により符号化されるので、代表
階調値をレベル数だけ有する符号構成とする必要があ
る。また、複数のレベル数により符号化されるので、例
えば、ブロック近似符号化の符号構成を複数とし、ブロ
ック近似符号化の識別子により識別するように構成する
こともできる。

【００４４】図１０は、領域判定部６の一例を示すブロ
ック構成図である。図中、図２と同様の部分には同じ符
号を付して説明を省略する。１４は利得分析部である。
図１０に示した領域判定部６の構成で、図２に示した領
域判定部５の構成と異なる点は、利得分析部１４におい
て、平均値分離ブロックの利得情報を分析した結果を、
領域情報として出力するとともに、文字的と判定された
場合には、ブロック近似符号化のレベル数を出力するよ
うにしたことである。

【００４５】図１１は、利得分析部１４の一例を示すブ
ロック構成図である。図中、図２と同様の部分には同じ
符号を付して説明を省略する。２５は利得マッピングテ
ーブルである。図１１に示した利得分析部１４の構成
で、図３に示した利得分析部１２の構成と異なる点は、
利得マッピングテーブル２５において、分散情報、ヒス
トグラム情報、ダイナミックレンジ情報に基づいて領域
を判定すると同時に、ブロック近似符号化する際の、レ
ベル数を決定することである。

【００４６】図１２は、本発明の画像符号化装置の第２
の実施例における領域判定の説明図である。判定の順
番、方法については、図６に示したような２分木判定の
場合と同様に行なうことができる。図１２に示した処理
が図６に示した処理と異なる点は、文字的、写真的の判
定の他に両者の中間的な状態を設定したことにある。こ
のような画素ブロックは、例えば、写真領域に文字が合
成された場合に発生する。図１２では、一例として、こ
うした中間的な画素ブロックに対して４レベルブロック
近似符号化を適用し、解像度、階調再現性を両立してい
る。

【００４７】まず、ヒストグラム計数部２２から出力さ
れるヒストグラム情報をもとに、文字的か、写真的か、
または、その中間の形状を有するヒストグラムかを判定
する。文字的であれば、文字の輪郭を再現するように、
文字的であるという判定結果とともに、レベル数として
２を出力する。ブロック近似符号化部７では、これを受
けて、２レベルブロック近似符号化を行なう。中間の形
状であるという判定結果の場合には、レベル数として４
を出力し、上述のように、ブロック近似符号化部７にお
いて４レベルブロック近似符号化を行なう。写真的な場
合には、さらに分散情報による判定を行なう。

【００４８】次に、分散算出部２１から出力される分散
情報の大小により判定し、分散が大きい場合は写真的で
あるとして、変換符号化部３により、変換符号化を行な
う。中間程度の分散情報の場合には、中間的な画像とし
て、４レベルブロック近似符号化を行なう。小さい場合
は、文字の場合もあるとして次の判定を行なう。最大値
最小値検出部２３から出力されるダイナミックレンジ情
報の大小により判定し、大きい場合には文字的であると
して、２レベルブロック近似符号化を、中間程度の場合
には、４レベルブロック近似符号化を、小さい場合には
写真的であるとして、変換符号化を行なう。

【００４９】このように、各判定において、中間的であ
る場合に、４レベルブロック符号化を行なっている。こ
れにより、文字と写真が混在したような、中間的な画像
についても良好に符号化することができる。ここで、ブ
ロック符号化の際のレベル数は、２レベル、４レベルに
限定するものではなく、例えば、中間的である場合に、
もっと多レベルのブロック符号化を行なうことができ
る。また、文字的、写真的の判定の間に設定される中間
状態の数も１つに限定するものではなく、中間状態をさ
らに多数に分類することも可能である。

【００５０】上述の第１および第２の実施例において、
写真的および文字的、さらに、第２の実施例における中
間的である場合に用いる符号化方式としては、上述の変
換符号化、ブロック符号化以外の符号化方式を採用する
ことも可能である。また、第２の実施例のように、３つ
以上に分類する場合には、３種類以上の符号化方式を用
いることも可能である。

【００５１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、画像信号を画素ブロック単位に符号化する際
に、ブロックごとに、分散情報、ヒストグラム情報、ダ
イナミックレンジ情報等の特徴量を測定し、エッジを含
む文字的なブロックか、エッジを含まない写真的なブロ
ックであるかを判定するようにしたので、判定精度を向
上することができ、色文字のようにレベル差の小さいエ
ッジを含むブロックや、エッジをわずかに含むブロック
をも正確に文字的ブロックとして符号化することが可能
となり、画質を改善することができる。特に、複数の特
徴量を測定し、画素ブロックの特性の判定をより詳細に
行なうことにより、さらに良好な適応的な符号化を実現
することができる。

【００５２】また、本発明の別な効果としては、符号化
に用いられる複数の方式、例えば、ＤＣＴ符号化、ブロ
ック近似符号化の符号量を、ブロック単位に等しくなる
ように符号化パラメータを設定することにより、システ
ム設計を簡易化するとともに、符号データのままでの編
集が可能となるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像符号化装置の第１の実施例を示
すブロック図である。

【図２】領域判定部５の一例を示すブロック構成図で
ある。

【図３】利得分析部１２の一例を示すブロック構成図
である。

【図４】ヒストグラム計数部２２によるヒストグラム
の計数の一例の説明図である。

【図５】画素ブロック内の種々の画素分布の説明図で
ある。

【図６】利得マッピングテーブル２４における領域判
定の方法の説明図である。

【図７】ブロック近似符号化の一例の説明図である。

【図８】変換符号化の一例の説明図である。

【図９】本発明の画像符号化装置の第２の実施例のブ
ロック構成図である。

【図１０】領域判定部６の一例を示すブロック構成図
である。

【図１１】利得分析部１４の一例を示すブロック構成
図である。

【図１２】本発明の画像符号化装置の第２の実施例に
おける領域判定の説明図である。

【図１３】従来の画像符号化装置の構成図である。

【図１４】従来の符号化方式を用いる場合の文字と画
素ブロック境界の関係の説明図である。

【符号の説明】

１１ブロック抽出部、２ＡＣ成分判定部、３変換
符号化部、４，７ブロック近似符号化部、５，６領
域判定部、１１平均値分離部、１２，１４利得分析
部、１３セレクタ、２１分散算出部、２２ヒスト
グラム計数部、２３最大値最小値検出部、２４，２５
利得マッピングテーブル。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像信号からｍ×ｎ画素（ｍ，ｎは正整
数）の画素ブロックを抽出する１ブロック抽出手段と、
前記画素ブロックの特徴量を分析し該特徴量に基づいて
複数の出力先を切り換えて前記画素ブロックを出力する
領域判定手段と、該領域判定手段から出力される前記画
素ブロックを符号化する複数の符号化手段を有し、前記
領域判定手段は、前記画素ブロック内の各画素値から前
記画素ブロックの平均値を減じて平均値分離ブロックを
出力する平均値分離手段と、前記平均値分離ブロック内
の各画素をそれぞれ前記ブロック内の標準偏差または分
散で除算して正規化した状態で累積頻度分布を求めその
形状をあらかじめ設定した複数の分布中で最も近い分布
を示す情報を第１の特徴量として出力するヒストグラム
計数手段と、前記第１の特徴量に基づいて前記画素ブロ
ックが文字的であるか写真的であるかを少なくとも２段
階に判別して前記画素ブロックの出力先を判定する出力
先判定手段と、前記判定結果に基づいて前記画素ブロッ
クの出力先を切り換えるセレクタを備えたことを特徴と
する画像符号化装置。
【請求項２】画像信号からｍ×ｎ画素（ｍ，ｎは正整
数）の画素ブロックを抽出する１ブロック抽出手段と、
前記画素ブロックの特徴量を分析し該特徴量に基づいて
複数の出力先を切り換えて前記画素ブロックを出力する
領域判定手段と、該領域判定手段から出力される前記画
素ブロックを符号化する複数の符号化手段を有し、前記
領域判定手段は、前記画素ブロック内の各画素値から前
記画素ブロックの平均値を減じて平均値分離ブロックを
出力する平均値分離手段と、前記平均値分離ブロック内
の各画素の２乗平均値あるいは絶対値を平均した値を前
記入力ブロックの分散値としこの分散値を１種以上の閾
値と比較した結果を第２の特徴量として出力する分散算
出手段と、前記第２の特徴量に基づいて前記画素ブロッ
クが文字的であるか写真的であるかを少なくとも２段階
に判別して前記画素ブロックの出力先を判定する出力先
判定手段と、前記判定結果に基づいて前記画素ブロック
の出力先を切り換えるセレクタを備えたことを特徴とす
る画像符号化装置。
【請求項３】画像信号からｍ×ｎ画素（ｍ，ｎは正整
数）の画素ブロックを抽出する１ブロック抽出手段と、
前記画素ブロックの特徴量を分析し該特徴量に基づいて
複数の出力先を切り換えて前記画素ブロックを出力する
領域判定手段と、該領域判定手段から出力される前記画
素ブロックを符号化する複数の符号化手段を有し、前記
領域判定手段は、前記画素ブロック内の各画素値から前
記画素ブロックの平均値を減じて平均値分離ブロックを
出力する平均値分離手段と、前記平均値分離ブロック内
の画素値の最大値と最小値を求め最大値と最小値の比あ
るいは差をあらかじめ設定した１つ以上の閾値と比較し
た結果を第３の特徴量として出力する最大値最小値検出
手段と、前記複数の特徴量の１つとして前記第３の特徴
量を用い前記画素ブロックが文字的であるか写真的であ
るかを少なくとも２段階に判別して前記画素ブロックの
出力先を判定する出力先判定手段と、前記判定結果に基
づいて前記画素ブロックの出力先を切り換えるセレクタ
を備えたことを特徴とする画像符号化装置。
【請求項４】画像信号からｍ×ｎ画素（ｍ，ｎは正整
数）の画素ブロックを抽出する１ブロック抽出手段と、
前記画素ブロックの複数の特徴量を分析し該特徴量に基
づいて複数の出力先を切り換えて前記画素ブロックを出
力する領域判定手段と、該領域判定手段から出力される
前記画素ブロックを符号化する複数の符号化手段を備え
たことを特徴とする画像符号化装置。
【請求項５】前記領域判定手段は、前記画素ブロック
内の各画素値から前記画素ブロックの平均値を減じて平
均値分離ブロックを出力する平均値分離手段と、前記ヒ
ストグラム計数手段、前記分散算出手段、及び前記最大
値最小値検出手段のうちの少なくとも１つを有し、前記
第１，第２及び第３の特徴量のうちの少なくとも１つの
特徴量を前記複数の特徴量として用い前記画素ブロック
が文字的であるか写真的であるかを判別して前記画素ブ
ロックの出力先を判定する出力先判定手段と、前記判定
結果に基づいて前記画素ブロックの出力先を切り換える
セレクタを備えたことを特徴とする請求項４に記載の画
像符号化装置。
【請求項６】前記複数の符号化手段は、いずれの符号
化手段で符号化しても画素ブロック当たりの符号量が等
しくなるようにあらかじめ符号化のパラメータを設定す
ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記
載の画像符号化装置。