JPH0750828A - 画像符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 白黒画像、カラー画像、動画像等の原画像が
混在している場合においても、ビットプレーン符号化法
を用いて高い符号化効率で可逆符号化し、ある画像を符
号化中に別の画像を同時に符号化することも可能にす
る。 【構成】 多値ディジタル原画像１から２値ビットプレ
ーン画像１０を生成する際に、各２値ビットプレーン画
像１０にそれぞれ属性情報９を付加する。ビットプレー
ンメモリ１３に、それぞれ原画像の異なる２値ビットプ
レーン画像１０が格納されていても、属性情報９を参照
すればこれらが区別できる。従って、多値ディジタル原
画像１が互いに共通である２値ビットプレーン画像１０
を参照しながら、符号化部１５が所定の符号化を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像情報を圧縮して高
能率符号化する画像符号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報処理装置によって画像情報を取り扱
う場合、その転送時間の短縮や格納場所節約のためにデ
ータ量を圧縮することが行われる。図２に、一般の画像
符号化手順説明図を示す。図に示すように、例えば多値
ディジタル原画像１が与えられた場合、この画像を構成
する各画像信号の冗長度に着目してその圧縮処理を行
い、通信回線を介して転送３を行ったり、メモリへの格
納４を行う。受信側では、この圧縮処理２と逆の処理に
よって、元の多値ディジタル原画像１を再生する。ま
た、メモリに格納されたデータが読み出された場合にも
圧縮処理２と逆の処理により多値ディジタル原画像１を
再生する。

【０００３】上記のような圧縮処理の手法として、従来
ビットプレーン符号化方法という高能率符号化法が開発
されている。この方法では、多値ディジタル原画像から
２値ビットプレーン画像を得る。図３に、２値ビットプ
レーン画像生成動作説明図を示す。この図に示すよう
に、例えば多値ディジタル原画像１を構成する各信号６
が４ビットで構成されているとする。この場合に、各信
号の最上位ビットのみを集めて２値ビットプレーン画像
５−１を得る。また、２番目のビットのみを集めて２値
ビットプレーン画像５−２を得る。同様に、３番目のビ
ットのみを集めた２値ビットプレーン画像５−３と、４
番目のビットのみを集めた２値ビットプレーン画像５−
４を得る。

【０００４】このようにして得られた４枚の２値ビット
プレーン画像５−１〜５−４は、それぞれ画素間の相関
が強く、よく知られた各種の圧縮方法により高い符号化
効率で圧縮することが可能になる。また、カラー画像の
ような場合には、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの対応するビットプ
レーンについて、それぞれＭＳＢビットからＬＳＢビッ
トまでを一定の順に配列することによって高い圧縮効率
を得る技術が紹介されている（特開平４−１５４２７６
号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来よく知
られた各種の高能率符号化方法には、次のような解決す
べき課題があった。一般に高能率符号化を行うために
は、入力する原画像の各画像信号が、予め設定された一
定の順で符号化部に読み込まれることが必要となる。し
かし、この順番は原画像が単なる２値画像である場合
と、白黒の多値画像である場合と、カラー画像である場
合と、あるいは動画像である場合とでそれぞれ相違して
くる。即ち、原画像の性質によって、予め最も適した画
像信号の並べ換えを必要とする。

【０００６】従って、１つの装置で各種の性質の原画像
を画一的に符号化処理することが容易でない。しかも、
上記のように符号化に適した順で画像信号を入れる必要
があり、例えば２種以上の画像が混在する多重化された
信号を受け入れて圧縮処理を行うことは困難であった。

【０００７】本発明は以上の点に着目してなされたもの
で、白黒画像、カラー画像、動画像等の原画像が混在し
ている場合においても、上記のようなビットプレーン符
号化法を用いて高い符号化効率で可逆符号化することが
でき、更に、ある画像を符号化中に別の画像を同時に符
号化することもできる画像符号化装置を提供すること目
的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の画像符号化装置
は、多値ディジタル原画像から対応するビットをそれぞ
れ集合して得られる２値ビットプレーン画像を生成する
ビットプレーン画像生成部と、前記各２値ビットプレー
ン画像に、多値ディジタル原画像との関係を示す属性情
報を付加する属性付加部と、前記２値ビットプレーン画
像を複数枚格納するビットプレーンメモリと、前記２値
ビットプレーン画像の符号化条件を設定する符号化条件
設定部と、前記ビットプレーンメモリに格納されたいず
れかの２値ビットプレーン画像について、前記属性情報
により、対応する別の２値ビットプレーン画像を選別し
て参照しながら、前記符号化条件設定部の設定した符号
化を実行する符号化部とを備えたことを特徴とするもの
である。

【０００９】なお、符号化部は、またそれぞれ多値ディ
ジタル原画像が互いに異なる複数の２値ビットプレーン
画像を混在させて格納したビットプレーンメモリと、前
記ビットプレーンメモリに格納されたいずれかの２値ビ
ットプレーン画像について、多値ディジタル原画像が互
いに共通である別の２値ビットプレーン画像を前記属性
情報により選別して参照しながら、前記符号化条件設定
部の設定した符号化を実行する。

【００１０】更に、別の符号化部は、ビットプレーンメ
モリに格納されたいずれかの２値ビットプレーン画像に
ついて、多値ディジタル原画像が互いに共通である任意
の別の２値ビットプレーン画像を、ビットプレーンメモ
リへの格納順序に関わらず、前記属性情報により選別し
て参照しながら、前記符号化条件設定部の設定した符号
化を実行する。この他に、ビットプレーンメモリに格納
された多値ディジタル原画像が互いに共通の各ビットプ
レーン画像に対し、前記ビットプレーンメモリから削除
する場合の優先順位を設定するメモリ格納制御部を備え
ることができる。

【００１１】

【作用】この発明では、多値ディジタル原画像から２値
ビットプレーン画像を生成する際に、各２値ビットプレ
ーン画像にそれぞれ属性情報を付加する。ビットプレー
ンメモリに、それぞれ原画像の異なる２値ビットプレー
ン画像が格納されていても、属性情報を参照すればこれ
らが区別できる。従って、多値ディジタル原画像が互い
に共通である２値ビットプレーン画像を参照しながら、
符号化部は所定の符号化を行う。この符号化の際、ビッ
トプレーンメモリに格納された任意の他の２値ビットプ
レーン画像を参照できるため、メモリへの格納順序にこ
だわらず符号化効率の良い参照が可能になる。

【００１２】また、各２値ビットプレーン画像は属性情
報によりそれぞれ区別され、白黒画像も、カラー画像
も、動画像も、ビットプレーンメモリに混在させること
ができるため、符号化部はこれらの画像を任意に選択
し、符号化処理を同時並行して実行できる。また、ビッ
トプレーンメモリに新たな２値ビットプレーン画像を格
納する場合、その代わりに消去する２値ビットプレーン
画像を一定の優先順位に従って選択すると、高い符号化
を行うために役立つ２値ビットプレーン画像を長くメモ
リ上に残した状態で符号化処理が進められる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を図の実施例を用いて詳細に説
明する。図１は、本発明の画像符号化装置実施例を示す
ブロック図である。図において、この装置は、ビットプ
レーン画像生成部１１と、属性付加部１２と、ビットプ
レーンメモリ１３と、符号化条件設定部１４と、符号化
部１５を備えている。ビットプレーン画像生成部１１
は、多値ディジタル原画像１を受け入れて２値ビットプ
レーン画像１０を生成する部分で、この処理自身は図３
を用いて説明した従来行われていた処理と同様である。

【００１４】属性付加部１２は本発明の装置に新たに設
けられたもので、ビットプレーン画像生成部１１が生成
した複数の２値ビットプレーン画像１０に対し、多値デ
ィジタル原画像１との関係を示す属性情報を付加する部
分である。こうして、この属性情報９と２値ビットプレ
ーン画像１０が、それぞれ１組になってビットプレーン
メモリ１３に格納される。図４に、上記のような属性情
報の内容説明図を示す。本発明においては、図１に示し
たビットプレーンメモリ１３に互いに異なる多値ディジ
タル原画像から生成された２値ビットプレーン画像を混
在させることができる。

【００１５】図４に示すメモリ番号は、最も古く格納さ
れた２値ビットプレーン画像を“ｎ”、最も最新に格納
された２値ビットプレーン画像を“０”というように表
示している。即ち、この例では、ビットプレーンメモリ
にｎ枚の２値ビットプレーン画像が格納できるものとす
る。ここで、メモリ番号が“０”の２値ビットプレーン
には、図４に示すように、画像名がｄ１、フレームレー
トは“３０”、フレーム番号は“２”、構成要素が
“３”、構成要素番号が“２”、ビットプレーン数が
“８”、ビットプレーン番号が“２”といった属性情報
が付加されている。

【００１６】画像名ｄ１は多値ディジタル原画像を識別
するための記号である。また、フレームレートは例えば
動画像が１秒間に３０枚のフレームから構成され、これ
らのフレームがそれぞれ多値ディジタル原画像となるこ
とを表している。また、フレーム番号は、これらの３０
枚のフレームのうち、何番目のフレームが多値ディジタ
ル原画像となっているかを表す部分である。また、構成
要素は、カラー画像の場合、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂといった
３種類となる。構成要素番号はそのうちの何番目の構成
要素であるかを示す部分である。ビットプレーン数は、
各画像信号が何ビットで構成されているかを表し、この
例では画像信号が８ビットであることからビットプレー
ンが８枚という数となっている。また、ビットプレーン
番号は例えばこのメモリ番号“０”に格納された２値ビ
ットプレーン画像が何番目のビットプレーンに該当する
かを示す部分である。

【００１７】なお、この図に示す例では、例えばメモリ
番号が“２”の領域には、フレームレートが“０”であ
るから静止画像で、構成要素が“１”であるから白黒の
画像が格納されている。また、この例では、ビットプレ
ーン数が１０で多値の画像であるが、メモリ番号がｉ−
１の領域に格納された画像名ｂ５の２値ビットプレーン
はビットプレーン数が１であるから原画像は白黒、２値
の画像となっている。このように、本発明では各２値ビ
ットプレーン画像に属性情報を付加するため、動画像で
も静止白黒画像でも任意の画像を２値ビットプレーン画
像に変換し、任意の順番でビットプレーンメモリ１３に
格納することができる。なお、この場合に、伝送速度や
符号化速度に十分な余裕があれば、効率の低下を生じる
ことなく符号化が可能である。

【００１８】図１に示すビットプレーンメモリ１３に格
納された２値ビットプレーン画像１０は、その後符号化
条件設定部１４の設定した条件に従って符号化部１５に
おいて符号化され、高能率符号化データ１６を得る。図
５に、本発明による符号化手順説明図を示す。まず、符
号化開始に当たり、ビットプレーンメモリに格納された
２値ビットプレーン画像１０のうち、メモリ番号“０”
の２値ビットプレーン画像が符号化対象画像としてセッ
トされる（ステップＳ１）。次にステップＳ２におい
て、この２値ビットプレーン画像の属性情報を参照し、
同一画像名の２値ビットプレーン画像を検索する。そし
て、参照対象に選定されている２値ビットプレーン画像
を取り出し、符号化を実行する。

【００１９】このような符号化を終了すると、ビットプ
レーンメモリに対し次の新たな２値ビットプレーン画像
の格納を行う（ステップＳ３）。同時に、不要になった
いずれかの２値ビットプレーン画像をメモリから消去す
る（ステップＳ４）。この消去される２値ビットプレー
ン画像はメモリ番号が“ｎ”の領域に格納されたもので
ある。通常、２値ビットプレーン画像の生成は、最上位
ビットＭＳＢから最下位ビットＬＳＢの順序で行われ
る。このようにすれば階層的表示を行うことができるの
で広く一般に採用される。しかしながら、本発明の場合
には、このような処理の間に別の原画像の２値ビットプ
レーン画像が割り込み処理されても何ら問題が生じな
い。

【００２０】即ち、属性情報を用いて、それぞれ連続し
ていない２値ビットプレーン画像を自由に参照して符号
化を行うことが可能になる。更に、図１に示した符号化
部１５の出力を転送するための通信回線の伝送レートが
許容範囲にあれば、動画像送信中に多値カラー画像や２
値画像等様々な種類の画像を同時並行処理によって符号
化し、転送することが可能になる。

【００２１】図１に示す符号化部１５による符号化処理
は、従来よく知られた方法により行われる。例えば着目
画素を設定し、その周辺画素を参照することにより画素
間の相関をとり、マルコフモデルの条件付シンボルによ
る出現予想確率を符号化パラメータとしてエントロピー
符号化する。このときの参照画素については各種の選定
方法がある。図６に、参照画素モデル説明図（その１）
を示す。例えば、この図では、近傍１０画素参照モデル
を考える。この図の中で、番号が“０”と表示したもの
が着目画素である。そして、参照すべき画素は図の中に
示した番号順に決定される。

【００２２】例えば、図の（ｂ）に示すように、各参照
画素の値が“０”または“１”になっている場合に、こ
の例では参照画像信号は“０１１１１００１１０”とい
うようになる。図１に示す符号化条件設定部１４は、こ
のような参照画像信号からシンボル出現予想確率を推定
する。このシンボル出現予想確率は参照画像信号の
“０”及び“１”のビット列の組み合せ毎に決定され
る。例えば１０画素を参照する場合には、１０２４通り
に場合分けされ、それぞれの場合についてシンボル出現
予想確率を求める。この確率をもとに符号化パラメータ
が生成される。そして、符号化部１５はビットプレーン
メモリ１３から符号化対象となる２値ビットプレーンの
各画像信号を順番に読み出し、その符号化パラメータを
用いて２値エントロピー符号化を行い、符号化系列を出
力する。

【００２３】なお、図６に示す例では、符号化を行って
いる２値ビットプレーンのみに参照画素を設定してい
る。しかしながら、多値ディジタル原画像から複数の２
値ビットプレーン画像が生成されている場合には、符号
化を行っている２値ビットプレーンと相関の強い既に符
号化の終了した２値ビットプレーンに参照画素を設定す
る。これによって、符号化効率を向上させることができ
る。

【００２４】図７に、参照画素モデル説明図（その２）
を示す。この図の例においても、番号が“０”と表示し
た画素が着目画素である。そして、番号が“１”から
“１０”までの画素を参照画素に設定する。（ａ）の例
では、番号が“１”から“４”の画素が同一の２値ビッ
トプレーン画像に属し、番号が５から１０までの画素が
別の２値ビットプレーンに属する。なお、この図の例で
は、参照ビットプレーンを表すために３つのフラグを用
意している。第１番目のフラグは参照フレームを意味
し、これが“０”ならば同一フレーム内、−１ならば１
つ前のフレームを参照することを意味している。また、
第２番目のフラグは参照構成要素を意味し、構成要素の
種類が赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂならば符号化ビットプレーンの
構成要素がＧのとき、第２のフラグが“０”とするとＧ
のビットプレーンを参照することになる。また、−１な
らば１つ前の構成要素であるＲのビットプレーンを参照
することになる。

【００２５】第３番目のフラグは参照ビットプレーンを
意味し、符号化ビットプレーンが第３ビットプレーンの
ときにフラグが−１であれば、１つ前の第２ビットプレ
ーンを参照する。例えば、図７（ａ）の例は、符号化ビ
ットプレーンと同一フレームの同一構成要素の１つ上位
のビットプレーンを参照するモデルである。（ｂ）は、
同一フレームの１つ前の構成要素の同一ビットプレーン
を参照するモデルである。（ｃ）は１つ前のフレームの
同一構成要素の同一ビットプレーンを参照するモデルで
ある。

【００２６】図８に、更に別の参照画素モデル説明図
（その３）を示す。この例では、カラー動画像を符号化
した場合の参照ビットを示している。即ち、０番の画素
が着目画素であって、１番から１６番までの画素が参照
される。ここで、１番、２番は同一ビットプレーンの画
素であり、その他の画素は５枚の２値ビットプレーン画
像にそれぞれ分散している。この場合のフラグも、図７
で説明したと同様のルールで表示したフラグである。こ
のようにして、複数の各種の２値ビットプレーン画像を
参照しながら高能率符号化が行われる。

【００２７】なお、２値ビットプレーンメモリの中に格
納されている既に符号化を終了した２値ビットプレーン
を参照すれば、符号化効率を高めることができる。復号
側も符号化側と同一の２値ビットプレーンメモリを設
け、復号が終了した２値ビットプレーンを格納するため
復号側に余分な情報を送信する必要はなく、符号化側と
復号化側で同じ情報を参照することができる。

【００２８】なお、参照する２値ビットプレーンがビッ
トプレーンメモリ側に格納されていない場合は次のよう
にする。参照画素モデルによって指定された参照ビット
プレーンがビットプレーンメモリの記憶容量の制限によ
って既に消去されてしまって格納されていない場合があ
る。また、カラー画像でＲＧＢのビットプレーン数が原
色表現のために、Ｒが２ビット、Ｇが３ビット、Ｂが３
ビット構成というような場合に、Ｒの３ビットプレーン
は符号化を行っておらず、ビットプレーンメモリに格納
されていないことがある。このような場合に、これらの
２値ビットプレーン画像は参照ビットプレーンとして選
択することができない。従って、予めそのような参照ビ
ットプレーンを参照画素から除外して符号化を行う。復
号側でも同様の処理を行えば、符号化側、復号化側の間
の不都合が生じない。

【００２９】しかしながら、参照できる２値ビットプレ
ーンが減れば、参照画素数が減少し、符号化効率の低下
が生じる場合がある。この対処のためには、格納されて
いるビットプレーンの消去順序に優先順位を付ける。即
ち、参照される可能性の高いビットプレーンについて
は、ビットプレーンメモリ内での格納率を高める。例え
ば、上位のＭＳＢプレーンほど格納される率を高め、下
位のＬＳＢプレーンや２値画像から優先的に消去してい
くようにする。このようにすれば、上位のＭＳＢプレー
ンほど画像の大局的な情報を保存しているため参照され
る可能性が高く、符号化効率の低下が防止できる。この
目的のために、図１に示す装置にはビットプレーンメモ
リ１３から削除する２値ビットプレーン画像の優先順位
を設定する格納制御部１７を設ける。例えば、ビットプ
レーンメモリ１３が先入れ先出しメモリのような場合に
は、格納制御部１７は属性付加部１２から出力される信
号の順序を入れ換えて優先順位の順番に並べてビットプ
レーンメモリ１３への格納を制御する。

【００３０】また、ビットプレーンメモリ１３中の２値
ビットプレーン画像が任意の順番で消去できるものであ
れば、格納制御部１７は予め設定された優先順位に従っ
て、それぞれ順番に２値ビットプレーン画像を消去して
いく。なお、符号化効率を高めるためにビットプレーン
メモリ内に格納されている参照ビットプレーンと特徴の
近い他の２値ビットプレーンを任意に選択し、参照する
こともできる。従って、従来のような符号化部への２値
ビットプレーン画像の入力順に左右されず、最も効率の
よい符号化方法を選択することが可能になる。

【００３１】本発明は以上の実施例に限定されない。本
発明の装置は、原理的にはどのような性質の原画像も受
け入れて２値ビットプレーン画像とし、これらを任意の
順位に符号化し、高能率符号化データとして出力するこ
とが可能である。また、もちろん従来どおり、１つの多
値ディジタル原画像に着目して２値ビットプレーン画像
を生成し、ビットプレーンメモリに対しその順番に格納
して符号化処理を行うこともできる。しかしながらこの
場合に、先に説明したとおり、その参照画素は最も符号
化効率の高い任意の２値ビットプレーン画像から取り出
すことができ、高い符号化効率が得られる。また、ビッ
トプレーンメモリから対象となる２値ビットプレーン画
像を読み出し、符号化処理するために、例えば複数の原
画像に対する処理を行う場合、複数の符号化部を設ける
ようにしてもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明した本発明の画像符号化装置
は、多値ディジタル原画像から対応するビットをそれぞ
れ集合して得られる２値ビットプレーン画像を生成し、
各２値ビットプレーン画像に対し多値ディジタル原画像
との関係を示す属性情報を付加するようにしたので、ビ
ットプレーンメモリに格納された２値ビットプレーン画
像をその属性情報に従って選別しながら符号化を実行
し、効率よく符号化を行うことができる。

【００３３】また、属性情報により識別が可能なため、
ビットプレーンメモリには動画像、静止画像、２値画像
等、自由な原画像を混在させることができ、１つの符号
化装置によって同時に並行して多種の原画像についての
符号化を行うことが可能になる。従って、例えば動画像
通信を行っている場合に、その動画像の伝送を中断せず
に他の静止画像や動画像の伝送が可能となり、マルチメ
ディアの通信等に有利である。また、ビットプレーンメ
モリに格納された複数の２値ビットプレーン画像に優先
順位を設定して、その順でビットプレーンメモリからの
削除を行うようにすれば、参照される可能性の高い２値
ビットプレーンをビットプレーンメモリに残し、高い符
号化効率で符号化を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像符号化装置実施例を示すブロック
図である。

【図２】一般の画像符号化手順説明図である。

【図３】２値ビットプレーン画像生成動作説明図であ
る。

【図４】属性情報内容説明図である。

【図５】本発明による符号化手順説明図である。

【図６】参照画素モデル説明図（その１）である。

【図７】参照画素モデル説明図（その２）である。

【図８】参照画素モデル説明図（その３）である。

【符号の説明】

１ 多値ディジタル原画像 ９ 属性情報 １０ ２値ビットプレーン画像 １１ ビットプレーン画像生成部 １２ 属性付加部 １３ ビットプレーンメモリ １４ 符号化条件設定部 １５ 符号化部 １６ 高能率符号化データ １７ 格納制御部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多値ディジタル原画像から対応するビッ
   トをそれぞれ集合して得られる２値ビットプレーン画像
   を生成するビットプレーン画像生成部と、 前記各２値ビットプレーン画像に、多値ディジタル原画
   像との関係を示す属性情報を付加する属性付加部と、 前記２値ビットプレーン画像を複数枚格納するビットプ
   レーンメモリと、 前記２値ビットプレーン画像の符号化条件を設定する符
   号化条件設定部と、 前記ビットプレーンメモリに格納されたいずれかの２値
   ビットプレーン画像について、前記属性情報により、対
   応する別の２値ビットプレーン画像を選別して参照しな
   がら、前記符号化条件設定部の設定した符号化を実行す
   る符号化部とを備えたことを特徴とする画像符号化装
   置。
2. 【請求項２】 それぞれ多値ディジタル原画像が互いに
   異なる複数の２値ビットプレーン画像を混在させて格納
   したビットプレーンメモリと、 前記ビットプレーンメモリに格納されたいずれかの２値
   ビットプレーン画像について、多値ディジタル原画像が
   互いに共通である別の２値ビットプレーン画像を前記属
   性情報により選別して参照しながら、前記符号化条件設
   定部の設定した符号化を実行する符号化部とを備えたこ
   とを特徴とする請求項１記載の画像符号化装置。
3. 【請求項３】 ビットプレーンメモリに格納されたいず
   れかの２値ビットプレーン画像について、多値ディジタ
   ル原画像が互いに共通である任意の別の２値ビットプレ
   ーン画像を、ビットプレーンメモリへの格納順序に関わ
   らず、前記属性情報により選別して参照しながら、前記
   符号化条件設定部の設定した符号化を実行する符号化部
   とを備えたことを特徴とする請求項１記載の画像符号化
   装置。
4. 【請求項４】 多値ディジタル原画像が互いに異なる複
   数の２値ビットプレーン画像について、符号化条件設定
   部がそれぞれ設定した符号化を、同時に並行して実行す
   る符号化部を備えたことを特徴とする請求項２記載の画
   像符号化装置。
5. 【請求項５】 ビットプレーンメモリに格納された多値
   ディジタル原画像が互いに共通の各ビットプレーン画像
   に対し、前記ビットプレーンメモリから削除する場合の
   優先順位を設定するメモリ格納制御部を備えたことを特
   徴とする請求項１又は３記載の画像符号化装置。