JPH07154609A - 画像圧縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 異なった性質を持つ画像信号での圧縮率をそ
れぞれ高め、同一の画像信号装置により異なる画像信号
の圧縮処理が可能な装置を提供する。 【構成】 入力画像信号を主走査方向の複数のブロック
に均等に分割するブロック分割部３と、既知の画像信号
を用いて予測対象のブロックの予測誤差信号を求める複
数個の予測器とその複数個の予測器の中から予測的中率
の高い予測器を選択して限定する手段とこの選択された
予測器を現在の標本ブロックに適用して予測誤差信号を
もとめる手段とを有する予測処理部４と、予測誤差信号
を符号化処理部５により画像圧縮装置を構成し、複数個
の予測器の中から入力画像信号の性質に適合した予測器
を選択して限定された予測器のみを用いて圧縮処理を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル画像信号を
効率よく伝送、蓄積するために画像データの圧縮処理に
よりデータ量を減少させる画像圧縮装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】画像データはそのままディジタル符号化
するとかなりデータ量となる。例えば、カラー映像信号
１チャンネルを伝送するために必要なデータ量は、約１
００Ｍビット／秒であり、Ａ４判ファクシミリ１枚のデ
ータ量は約３Ｍビットである。これに対して、伝送や記
録のため容量には限界があるため、これらの画像データ
を収容するためには圧縮技術が必要となる。通常、画像
圧縮を行うためには、カメラ等の光電変換装置の出力と
して得られた画像信号を、Ａ／Ｄ変換してディジタルデ
ータの配列に変換し、このディジタルデータに含まれる
冗長成分を情報源符号器等により情報圧縮される。この
画像符号化の方式にはさまざまなものが知られており、
画像の濃淡レベルによる分類として２値画像符号化、多
値画像符号化、濃淡画像符号化等がある。そして、前記
画像符号化のうち、自然画像のような多値画像信号に対
してはＤＰＣＭ（ｄｉｆｆｅｒｅｔｉａｌ ｐｕｌｓｅ
ｃｏｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，差分パルス符号変
調法、ＡＤＣＴ（ａｄａｐｔｉｖｅ ｄｉｓｃｒｅｔｅ
ｃｏｓｉｎｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ，適応的離散コ
サイン変換）といった圧縮方式を用い、ファクシミリに
使用するような２値画像信号に対してはＣＣＩＴＴ標準
方式であるＭＨ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｈｕｆｆｍａｎ，
モディファイドハフマン符号化方式）、ＭＲ（Ｍｏｄｉ
ｆｉｅｄ ＲＥＡＤ，モディファイドリード符号化方
式）、ＭＭＲ（モディファイドＭＲ符号化方式）といっ
た圧縮方式を適用して圧縮処理を行っている。

【０００３】また、１画素の持つ情報量が自然画像信号
と２値画像信号の中間であるＮ値画像信号に対しては、
例えば特開平１−２００４８５号公報に開示されてい
る。この圧縮処理においては、入力画像データを同一重
みビットによって形成されるビットプレーンに展開し、
各プレーン毎に２値画像を対象とした圧縮方式を適用す
るものである。また、画像符号化のアルゴリズムの一つ
として、予測符号化がある。この予測符号化において
は、メモリに蓄えられている過去の信号値から現在の信
号値を予測して、予測が外れた成分（予測誤差）のみを
符号化して伝送し、受信側においてその過去の復合信号
値に基づいて同じように予測を行い、この予測値に送ら
れてきた予測誤差成分を加えて信号を復元するものであ
る。この画像符号化として、例えば特開平１−７３７２
５号公報に開示されており、予測器画像信号を複数個の
予測器を用いて予測処理を行い、得られた複数個の予測
器からの出力信号から最適な予測器を選択して決定し、
その選択された予測器の出力信号を量子化及び符号化を
行うものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来の画像処理装置において、以下のような問題点があ
る。従来技術に示したような画像圧縮装置においては、
複数個の予測器の中で、入力画像の性質に適用しない予
測器も予測器選択の際の対象となってしまい、このよう
な予測器を用いて予測処理を行うと、かえって予測的中
率が悪くなってしまい圧縮率が低下してしまうという問
題点がある。また、多値画像信号、２値画像信号、Ｎ値
画像信号、色情報の付加された画像信号といった画像構
造が異なる画像信号をそれぞれ圧縮可能とする装置にお
いて、それぞれの画像に対して異なった圧縮方式を用い
ていたのでは、装置の大型化、高コスト化につながると
いう問題点がある。そこで、本発明は、異なった性質を
持つ画像信号での圧縮率をそれぞれ高め、同一の画像圧
縮装置により多値画像信号、二値画像信号、Ｎ値画像信
号、色情報の付加された画像信号といった異なる画像信
号の圧縮処理が可能な装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、入力画像信号を主走査方向の複数のブ
ロックに均等に分割する手段と、既知の画像信号を用い
て予測対象のブロックの予測誤差信号を求める複数個の
予測器と、その複数個の予測器の中から予測的中率の高
い予測器を選択して限定する手段と、この選択された予
測器を現在の標本ブロックに適用して予測誤差信号をも
とめる手段と、予測誤差信号を符号化する手段を備えた
画像圧縮装置において、選択限定手段は、前記入力画像
信号の性質に関する情報を基に、複数個の予測器の中か
ら入力画像信号の性質に適合した予測器を選択する手段
と、既に処理済みのブロックを前記限定された複数個の
予測器によって予測した結果得られる予測誤差信号から
ブロック内の予測外れの数を計数し、最も予測的中率の
高い予測器を判定する手段とから構成し、限定された予
測器のみを用いて圧縮処理を行うものであり、入力画像
信号の性質に関する情報として、１画素のデータ幅を示
す階調情報や処理対象画像の当該画素の色情報を示す情
報が付加された画像信号であることを示す情報を用いる
ことができる。また、ブロック分割部に入力する信号を
パラレル信号とするために、画像バスを介してビデオク
ロックに同期して入力するとともに、１画素のデータ幅
がＮビットである画像信号をシリアルに展開するパラレ
ル／シリアル変換部を用いることができる。また、入力
画像信号の性質に関する情報は予測器限定情報テーブル
に記憶され、この予測器限定情報テーブルを読み出すこ
とによって予測器限定器での参照を行うことができる。

【０００６】

【作用】本発明は以下のように作用する。本発明は、前
記構成とすることにより、パラレル／シリアル変換部に
おいて、１画素のデータ幅がＮビットである画像信号を
データバスを介してビデオクロックに同期して入力する
とともに、シリアル信号に展開し、ブロック分割部にお
いて、シリアルに展開された画像信号を主走査方向に配
列するとともに予測処理部４で処理する単位のブロック
サイズに均等に分割して予測処理部に入力し、予測処理
部４において、画像構造情報を基にして予測器限定情報
を求めて複数個ある予測器の中から使用する予測器を限
定し、限定された予測器のセットを用いて既に処理の終
了したブロックのデータより予測処理を行い、現在処理
対象となっている標本ブロックの予測誤差信号を求め
る。そして、符号化処理部において、予測器限定情報と
予測誤差信号を予測処理部より受け取り、予測誤差信号
を符号化処理した結果に予測器限定情報を付加して符号
データを出力する。したがって、画像の性質に関する情
報に基づいて複数個の予測器の中から画像の性質に適合
した予測器のみを選択可能とすることによって、異なっ
た性質を持つ入力画像信号での圧縮率をそれぞれ高める
ことができ、かつ、前記画像の性質に関する情報を基
に、多値画画像信号、２値画像信号、Ｎ値画像信号、色
情報の付加れた画像信号のいずれも同一の装置で圧縮可
能とすることができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照しながら詳
細に説明する。図１は、本発明の画像圧縮装置の構成を
示すブロック図である。図１において、１はデータバ
ス、２はパラレル／シリアル変換部、３はブロック分割
部、４は予測処理部、５は符号化処理部である。１画素
の画像情報は、カメラ等の光電変換装置によりアナログ
電気信号に変換され、そのアナログ電気信号をＡ／Ｄ変
換によりディジタルデータの配列に変換される。このデ
ィジタルデータの入力画像信号は、データ幅を例えばＮ
ビットとするとＮチャンネルのデータバス１を介して、
画像圧縮装置のパラレル／シリアル変換部２に入力され
る。このパラレル／シリアル変換部２では、パラレルに
入力された入力画像データをシリアルに展開し、ブロッ
ク分割部３に出力する。ブロック分割部３ではシリアル
に展開された画像信号を主走査方向に後記する予測処理
部４で処理する単位のブロックサイズに均等に分割す
る。次に、ブロックに分割された画像信号は予測処理部
４に入力される。予測処理部４では、入力される１画素
のデータ幅を表す情報、または、その画像信号には処理
対象画像の当該画素の色情報を示す情報が付加されるも
のであること示す情報（以下、これらの情報を総称して
画像構造情報という）を基にして予測器限定情報を求
め、この予測器限定情報により複数個ある予測器の中か
ら使用する予測器を限定し、限定された予測器のセット
を用いて既に処理の終了したブロックのデータより予測
処理を行い、現在処理対象となっている標本ブロックの
予測誤差信号を求める。次に、符号化処理部５は、予測
器限定情報と予測誤差信号を予測処理部４より受け取
り、予測誤差信号を符号化処理した結果に予測器限定情
報を付加した符号データを出力する。

【０００８】次に、前記パラレル／シリアル変換部２、
ブロック分割部３、予測処理部４、及び符号化処理部５
の各処理部について説明する。 〔パラレル／シリアル変換部〕はじめに、パラレル／シ
リアル変換部について、図２の本発明のパラレル／シリ
アル変換部及びブロック分割部の構成ブロック図を用い
て説明する。図２において、パラレル／シリアル変換部
２は前半部の破線で囲まれた部分であり、画像信号源か
らの入力画像データは、データバス１を介してパラレル
／シリアル変換部２に入力される。入力画像データは、
例えば、データ幅が４ビットのパラレルであり、図にお
いてＤ０からＤ３のビットにより表される。入力された
パラレル信号は、その信号が多値画像信号、２値画像信
号、Ｎ値画像信号、色情報の付加された画像信号といっ
た画像構造にかかわらず、シリアルに展開され、次のブ
ロック分割部３に入力される。なお、データ幅は４ビッ
トに限るものではない。

【０００９】〔ブロック分割部〕次に、ブロック分割部
について、図２の本発明のパラレル／シリアル変換部及
びブロック分割部の構成ブロック図を用いて説明する。
図２において、ブロック分割部３は後半部の破線で囲ま
れた部分であり、前記パラレル／シリアル変換部２から
のパラレルの画像信号を入力する。ブロック分割部３で
はシリアルに展開された画像信号を主走査方向に配列し
てブロックを構成する。後記する予測処理部４において
は、このブロックを処理単位として予測処理を行ってお
り、ブロック分割部３は画像信号をこの予測処理に適応
するようなブロックサイズに均等に分割するものであ
る。図２において、パラレル／シリアル変換部２から入
力されるデータＤ３〜Ｄ０及びＤ３’〜Ｄ０’の８ビッ
トを１つの処理単位として１ブロックを構成している。
そして、各ライン毎にブロックを主走査方向に配列す
る。なお、本実施例では、説明の便宜上、パラレルに入
力される画像信号のデータ幅を４ビットとし、ブロック
分割部３で分割した後のブロックサイズを８ビットとし
たが、これに限定されるものではなく他のビット数によ
りブロックを構成することも可能である。

【００１０】〔予測処理部〕次に、予測処理部につい
て、図３の本発明の予測処理のフローチャート、及び図
４の本発明の予測処理部の構成ブロック図を用いて説明
する。図４において、４１は予測器限定部、４２は予測
器限定情報テーブル、４３は予測器ブロック、４４は予
測外れ計数器、４５は予測器決定部、５は符号化処理部
である。予測処理部４には、前記ブロック分割部３から
のブロック分割後の画像信号と、画像信号が有している
画像構造情報が入力され、予測誤差信号と予測器限定情
報が符号化処理部５に対して出力される。そして、予測
処理部４は、入力されたブロック分割後の画像信号から
予測誤差信号を生成するための予測器ブロック４３と、
その予測器ブロック４３中の予測器を選択するための予
測外れ計数器４４及び予測器決定部４５と、予測器限定
情報を得るための予測器限定部４１及び予測器限定情報
テーブル４２とから構成されている。

【００１１】ステップＳ１：はじめに、画像構造を表す
画像構造情報を予測器限定部４１に入力画像信号毎に入
力する。この画像構造情報として、例えば画像信号の階
調情報や色情報があり、どの情報を画像構造情報として
入力するかは、必要に応じて選択することができる。 ステップＳ２：また、ブロック分割後の画像信号を予測
器ブロック４３に入力する。 ステップＳ３：予測器限定部４１では、前記画像構造情
報を用いて予測器限定情報テーブル４２を参照し、その
参照結果を基にして画像構造情報に対応する予測器を選
びだす。これにより、予め準備された複数個の予測器の
中から、選択候補となる予測器を限定する。通常、この
限定された選択候補の予測器は、複数個存在するもので
ある。予測器限定情報テーブル４２は、ＬＵＴ（ルック
アップテーブル）構造となっており、予測器限定部４１
で認識された画像構造情報が入力されると、現在処理対
象となっている入力画像信号の性質に適合した１個以上
の予測器のセットを示す予測器限定情報を出力する。こ
の予測器限定情報は、予測器ブロック４３及び符号化処
理部５に出力される。

【００１２】ステップＳ４：予測器ブロック４３では、
現在処理対象となっている標本ブロックの予測に用いる
予測器を決定するために、すでに処理済（予測符号化処
理の終了している）みのブロックを、前記予測器限定部
４１で限定された全ての予測器を用いて予測処理し、そ
れぞれの予測器を用いて予測処理した結果得られる予測
誤差信号に基づいて、以下のステップＳ５及びステップ
Ｓ６により予測器を決定する。 ステップＳ５：次に、前記ステップＳ４で得られた予測
誤差信号より、それぞれの予測器による予測結果を評価
するために、この予測誤差信号を予測外れ計数部４４に
入力し、既に処理済みのブロックを各予測器で予測処理
した際の予測外れの数を計数する。 ステップＳ６：予測器決定部４５では、前記ステップＳ
５の予測外れ計数部４４で計数した予測ははずれの数の
計数結果を基にして、限定された予測器の中で最も予測
的中率の高い予測器を判定する。 これにより、現在処理対象となっている標本ブロックの
予測に用いる予測器を決定する。 ステップＳ７：再び、予測器ブロック４３に戻り、前記
予測器決定部４５で決定された予測器を適用して、現在
処理対象となっている標本ブロックの予測誤差信号を求
める。そして、前記予測器限定部４１で得られる予測器
限定情報とともに符号化処理部５に出力する。

【００１３】次に、図５の本発明の符号化処理部の構成
ブロック図により、符号化処理について説明する。図５
において、符号化処理部５は可逆符号化ブロック５１と
予測器限定情報付加部５２とから構成され、可逆符号化
部５１には前記予測器ブロックからの予測誤差信号が入
力され、また予測器限定情報付加部５２には前記予測器
限定部４１から予測器限定情報が入力さる。可逆符号化
部５１は、予測誤差信号に符号化処理を施して符号化す
る。そして、この符号化された予測誤差信号は、予測器
限定部４１から得られた予測器限定情報とともに予測器
限定情報付加部５２に入力される。予測器限定情報付加
部５２では、入力された予測器限定情報を、前記可逆符
号化部にて予測誤差信号を符号化した結果の先頭に付加
して符号データを形成し、出力する。これにより、画像
信号の画像圧縮された符号データが形成される。このと
き画像圧縮に使用する予測器は、前記予測処理部４で限
定され決定されたものであり、この予測器の決定におい
て、予測器ブロック内に用意されている予測器全ての中
から、画像信号の性質に適した予測器を選択することが
できる。

【００１４】次に、本発明の第二の実施例について説明
する。図６は、本発明の第二の実施例の予測処理のフロ
ーチャートである。本発明の実施例においては、入力さ
れる画像構造情報が前回と同様である場合には、使用す
る予測器のセットを前回と同じとするものである。これ
により、画像信号の画像構造情報が変化しない場合に
は、予測器を限定するための処理を省略することができ
るものである。 ステップＳ１１：図４の予測器限定部４１において、画
像構造情報を入力し、その画像構造情報が前回のものと
同じか否かの判定を行う。前回の画像構造情報と同じ場
合には、前回の予測器のセットの使用が可能であると判
定して、次のステップＳ１２に進む。また、前回の画像
構造情報と異なる場合には、前記の予測処理を行って使
用する予測器を限定する。 ステップＳ１２：前回使用した予測器と同じ予測器を用
いて予測誤差信号を求め、前記本発明の第一の実施例と
同様に符号化処理部５において画像信号の符号化を行
う。この第二の実施例によって、同様の画像信号が続く
場合には、予測器を限定するための処理を省略すること
ができる。

【００１５】次に、本発明の第三の実施例について説明
する。図７は、本発明の第三の実施例の予測処理のフロ
ーチャートである。本発明の第３の実施例においては、
前記第二の実施例と同様に、画像構造情報が前回と同様
である場合において、使用する予測器を前回と同じとす
るものであるが、この予測器をそのまま使用して予測誤
差信号を求めるのではなく、予測誤差信号を求める前に
予測処理を行い、予測的中率の検定を行うものである。 ステップＳ２１：前記ステップＳ１１と同様であり、図
４の予測器限定部４１において、画像構造情報を入力
し、その画像構造情報が前回のものと同じか否かの判定
を行う。前回の画像構造情報と同じ場合には、前回の予
測器の使用が可能であると判定して、次のステップＳ２
２に進む。また、前回の画像構造情報と異なる場合に
は、前記の予測処理を行って使用する予測器を限定す
る。

【００１６】ステップＳ２２：前回の予測器により予測
処理を行う。この予測処理は、図４の予測器ブロック４
３において、すでに受理済みのブロックにより行う。 ステップＳ２３：次に、前記ステップＳ２２での予測器
による予測結果を評価するために、この予測結果を予測
外れ計数部４４に入力し、予測さる結果から予測誤差信
号を得て、既に処理済みのブロック内の予測外れの数を
計数する。 ステップＳ２４：前記ステップＳ２３における予測外れ
の数から予測的中率を求め、予め設定しておいた予測的
中率の設定値との比較を行い、この予測的中率が設定値
以上の場合には、ステップＳ２５に進み予測誤差信号を
求める。一方、この予測的中率が設定値以下の場合に
は、前回使用した予測器が不適当である可能性があると
判定して前記の予測処理に戻り、最適な予測器を選択し
限定する。 ステップＳ２５：前回使用した予測器と同じ予測器を用
いて予測誤差信号を求め、前記本発明の第一の実施例と
同様に符号化処理部５において画像信号の符号化を行
う。この第三の実施例によって、同様の画像信号が続く
場合には、予測器を限定するための処理を省略すること
ができるとともに、予測器の的中率のチェックを行うこ
とができるものである。

【００１７】次に、本発明の第四の実施例について説明
する。図８は、本発明の第四の実施例の予測処理のフロ
ーチャートである。この実施例においては、前記第一の
実施例におけるステップＳ１において、予測器限定部４
１に入力する画像構造を表す画像構造情報の各々に対し
て予測器の限定を行うものである。例えば、画像構造情
報として、画像信号の階調情報や色情報を用いるとする
と、画像信号の階調情報により予測器限定情報テーブル
を参照して予測器を限定し、さらに色情報により予測器
限定情報テーブルを参照して予測器を限定するものであ
る。なお、画像構造情報の選択、及びその画像構造情報
による予測器の限定の順序は、処理する画像の種類や所
望の処理に応じて任意に設定することができる。

【００１８】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能で
あり、それらを本発明の範囲から排除するものではな
い。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像圧縮
装置によれば、異なった性質を持つ入力画像信号での圧
縮率をそれぞれ高めることができ、かつ、多値画像信
号、２値画像信号、Ｎ値画像信号、色情報の付加された
画像信号を共に同一の装置で圧縮可能とすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の画像圧縮装置の構成を示すブロック
図である。

【図２】 本発明のパラレル／シリアル変換部及びブロ
ック分割部の構成ブロック図である。

【図３】 本発明の予測処理のフローチャートである。

【図４】 本発明の予測処理部の構成ブロック図であ
る。

【図５】 本発明の符号化処理部の構成ブロック図であ
る。

【図６】 本発明の第二の実施例の予測処理のフローチ
ャートである。

【図７】 本発明の第三の実施例の予測処理のフローチ
ャートである。

【図８】 本発明の第四の実施例の予測処理のフローチ
ャートである。

【符号の説明】 １…データバス、２…パラレル／シリアル変換部、３…
ブロック分割部、４…予測処理部、５…符号化処理部、
４１…予測器限定部、４２…予測器限定情報テーブル、
４３…予測器ブロック、４４…予測外れ計数器、４５…
予測器決定部、５１…可逆符号部、５２…予測器限定情
報付加部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）入力画像信号を主走査方向の複数
   のブロックに均等に分割する手段と、 （ｂ）既知の画像信号を用いて予測対象のブロックの予
   測誤差信号を求める複数個の予測器と、 （ｃ）前記複数個の予測器の中から予測的中率の高い予
   測器を選択して限定する手段と、 （ｄ）前記判定の結果選択された予測器を現在の標本ブ
   ロックに適用して予測誤差信号をもとめる手段と、 （ｅ）前記予測誤差信号を符号化する手段を備えた画像
   圧縮装置において、 （ｆ）前記選択手段は、前記入力画像信号の性質に関す
   る情報を基に、前記複数個の予測器の中から入力画像信
   号の性質に適合した予測器を選択する手段と、既に処理
   済みのブロックを前記限定された複数個の予測器によっ
   て予測した結果得られる予測誤差信号からブロック内の
   予測外れの数を計数し、最も予測的中率の高い予測器を
   判定する手段とから構成し、 （ｇ）前記限定された予測器のみを用いて圧縮処理を行
   うことを特徴とする画像圧縮装置。
2. 【請求項２】 前記入力画像信号の性質に関する情報
   が、１画素のデータ幅を示す階調情報であることを特徴
   とする画像圧縮装置。
3. 【請求項３】 前記入力画像信号の性質に関する情報
   が、処理対象画像の当該画素の色情報を示す情報が付加
   された画像信号であることを示す情報であることを特徴
   とする画像圧縮装置。