JPS58111487A - 多レベルの階調を有する画像の符号化方式 - Google Patents

多レベルの階調を有する画像の符号化方式

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JPS58111487A
JPS58111487A JP56212624A JP21262481A JPS58111487A JP S58111487 A JPS58111487 A JP S58111487A JP 56212624 A JP56212624 A JP 56212624A JP 21262481 A JP21262481 A JP 21262481A JP S58111487 A JPS58111487 A JP S58111487A
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泰弘 山崎
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俊明 遠藤
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Kokusai Denshin Denwa KK
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/41Bandwidth or redundancy reduction
    • H04N1/4105Bandwidth or redundancy reduction for halftone screened pictures

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、多レベルの階調を有するファクンミリ信号を
能率よく伝送または蓄積するために有効な符号化方式に
関するものである。
写真などのような多レベルの階調のある画像を二値化す
る際に、人間の目には濃淡が見えるように二値表現する
ための一方法に組織的ディザ法がある。これは濃淡の度
合を黒白画素の面積比率を変えて表わすものである。第
1図にその′原理を示す。図において、(a)は入力画
像の各画素ETの画素レベル、(b)は閾値、(C)は
二値表示画(象を示す。この方法によれば、例えば、あ
る画像が16レベルの階調(θ〜15)を有する場合、
第1図(b)で太線により囲んで示すように0から15
マで16種の閾値をディザマトリックスといわれる4×
4のマトリックス中に、例えばベイヤ(Bayer )
モデル又は渦巻型モデルによったある規則に従って配分
しこの基本となるディザマトリックスを縦方向と横方向
に繰り返し韮べ、多レベルの階調のある画像の全画素に
対して閾値を定め、各画素のレベルとその画素に対する
閾値とを比較し、閾値の方が大であればその画素を黒(
信号”1”)、そうでなければ白(信号″″0″)と表
現することにより二値表示が行なわれる。例えば、第1
図の入力画像(a)の第2行第1列の画素に対する(b
)に示す閾値は12、画素の値は7であるから、二値表
示画像の第2行第1列は11”(黒)となる。この方法
で求、められる二値表示画像をディザ画像と呼ぶ。
他方、従来、二値ファクシミリ信号の符号化方式の代表
的な例として国際電信電話諮問委員会(CCITT)で
標準化されたモディファイド・リード(Modifie
d Read : MR)方式がある。この方式は情報
変化画素(白から黒または黒から白に変化した画素のこ
とで以下これを「変化画素」と称す)を符号化する際に
符号化を行々う変化画素以前に出現する同一走査線上の
変化画素または前走査線の変化画素からの相対的アドレ
スを符号化するものである。この方式は、階調表現され
ていない二値ファクシミリ信号に対しては圧縮率は高い
。しかしながら、この方式で前述のディザ画像を符号な
い二値ファクシミリ信号と比較してかなり多くの変化画
素を有するために、このままではディザ画像に対して高
い圧縮率を望めない。
本発明は、以上の点を考慮し、ディザ画像の如く多レベ
ルの階調を有するファクシミリ信号に対して高い圧縮率
が期待でき、伝送時間の短縮と蓄積容量の減少化が期待
できる多レベル階調を有する画像の符号化方式を提供す
るものである。
以下本発明の詳細な説明する。
本発明の原理は、たとえば、多レベルの階調のある画像
を4×4のディザマトリックスを用いて二値化する場合
、4画素おきに閾値の周期性が生ずることに注目し、各
走査線上で順次4画素ずつまとめ、それぞれを新たに2
4値(後述のブロックの値)信号を有する一つのブロッ
クとみなし、走査線に沿う方向のそのブロック系列上で
変化ブロックのアドレスおよびそのブロックの値を符号
化する。
たとえば、第1図(d)のような原画像信号列を第1図
(e)のようなディザマトリックス閾値列を用いて二値
化した結果第1図(f)のようなディザ画像信号列が得
られる。このディザ画像信号列をそのま1モデイフアイ
ドリードのような従来の符号化方式を用いて符号化する
と、変化画素の数が多いので高い圧縮率は望めない。し
かし、第1図(f)のように4画素ごとに画素をまとめ
、それぞれを1つのブロックとし、走査線に沿うブロッ
ク列を構成すると、そのブロック列上で直前のブロック
と異なるブロックの値を有する情報変化ブロック(以下
これを変化ブロックと呼ぶ)の数が、変化画素の数と比
較して著るしく減少する。たとえば、第1図(f)を例
にすれば、変化画素の数は30であるが、ブロック化を
行なった後の変化ブロックの数は1となる。よって、デ
ィザ画像信号列をそのまま従来のモディファイド・リー
ド方式のような方式で符号化するよりは1、ディザ画像
信号列をブロック化して得られるブロック列に対して符
号化を行なった方がはるかに効率がよい。しかし、ブロ
ック列を符号化するには、変化ブロックの位置と、変化
ブロックの値を符号化する必要があり、従来の符号化方
式をそのまま適用できない。そこで、効率よくブロック
列を符号化する方式のいくつかの例として以下のような
方式が考えられる。
(1)変化ブロックの値と位置とを符号化する際に変化
ブロックの値と走査開始点からの位置を符号化する。従
来、二値ファクシミリ信号の符号化方式として、走査開
始点からの変化画素の位置を符号化する方式があるが、
ディザ画像信号は多くの変化画素があるため高い圧縮率
は望めない。しかし、上記の符号化方式を用いることに
より、さらに効率のよい符号化が可能となる。
(2)変化ブロックの値と位置とを符号化する際に、連
続して同じ値を有するブロックの長さくう/レングス)
を求め、このう/レングスとその値とを符号化する。従
来、二値ファクシミリ信号の符号化方式としてCCIT
Tで標準化されたモディファイド・ハフマン(Modi
fied Huffman、)方式のように、変化ブロ
ックの位置をう/し/ゲスによって符号化する方式があ
るが、ディザ画像信号は多くの変化画素があるため、高
い圧縮率は望めない。しかし、上記の符号化方式を用い
ることにより、さらに効率のよい符号化が可能となる。
第2図、第3図、第4図は符号化の具体例を説明する図
で、各小枠はすでに二値画素をまとめて新たに作られた
ブロックを示し、小枠内の値はそのブロックの値を示す
。ここでは各ブロックは16レベル(0−15)の値を
取り得ることとする。まず、変化ブロックのアドレスa
O+ al l l)lを次のように定義する。(参照
第2図) ao:符号化の出発点となる符号化ライン上の起点ブロ
ックのアドレス、 al:符号化ライ/上のa(1の位置のブロックより後
に生起する変化ブロックのアドレス、bl:参照ライン
上でaoの直りの位置のブロックより後に生起する変化
ブロックのアドレス、−また、説明を簡単にするために
V+(go)。
Vz(ao)y−zを次のように定義する。
V+(ao):参照ライン上でa(1の直上の位置のブ
ロックの値 Vz(ao):符号化ライン上のa□の位置のブロック
の値 y−z:zのアドレスを基準にしたyの相対的なアドレ
ス ただし、yおよび2はao 1 aIならびにblの値
を取り得る。
符号化ライン上の変化ブロックのアドレスおよびブロッ
クの値を次の手順に従って符号化する。
a)変化ブロックのアドレスal + blを求める。
b)  fat  btl≦3かつVt (ao ) 
= Vz (ao )の場合(第1図参照) この条件が成立したときは垂直モードで符号化すること
を決定し、alTh+の値によって符号を割り当てる。
たとえば、第2図のような場合al −b。
=2であるから、第1表より’000011”と符号化
される。      ・・ c)  b)の条件を満さない場合 以下の条件でいずれかの符号化モードを選択採用する。
c−1)  V+ (io ) = Vz (ao )
の場合(第3図参照) この条件が成立したときは水平モードlで符号化するこ
とを決定し、このモードを示すモード符号とランレング
ス81  &6を示す符号DVl (a6 ) (ax
ao)を割り当てる。たとえば、第3図のような場合、
第1表より水平モードlを示すモード符号は′0001
″、第2表よりう/レングスal  a6を示す符号は
W″11101ビであるから、”0001111011
”と符号化される。
c−2)  V+ (ao ) 笑V2 (ao )の
場合(第4図参照) この条件が成立したときは水平モード2で符号化するこ
とを決定し、このモードを示すモード符号とVz(ao
)の値を示す符号Py、 (a(1) (Vz (ao
 ) )とランレングス帽−a。を示す符号Dv□(a
。)(aI−ao)を割り当てる。たとえば、第3図の
ような場合、第1表より水平モード2を示す符号は00
01”、第3表よりVx(ao)の値を示す符号は11
0#、第2表よりう/レングスal  a(1を示す符
号は” 111011”であるから”00011101
11011″と符号化される。
d)  anをalのアドレスへ移動する以上の手順を
符号化ラインの開始画素からIt次行ない符号化を行な
う。
以上は符号化のいくつかの例を示したもので、本発明は
これらの符号化に限定されるものではなく、変化ブロッ
クの値と各走査線上の位置が再生側で再生し得る符号化
であれば、−次元、二次元を問わず用い得るものである
本発明の本質を規定するものではないが、境界条件とし
て各ラインの終端ブロックの次に仮想的に変化ブロック
があるものとして符号化を行なう。
本発明の原理を実現するための装置例を以下に示す。
第5図は符号化装置例である。1は標本化されたファク
シミリ信号の入力端子、213はそれぞれ1走査線(以
下「ライン」と呼ぶ)分の信号を記憶するメモリで2は
符号化ラインの情報を、3は参照ラインの情報を記憶す
るメモリ、4は符号化ライン基点ブロックの値V++(
ao)を記憶する1ブロック分のメモリ、5は参照ライ
ン基点ブロックの値Vt(ao)を記憶する1ブロック
分のメモリ、6は符号化ラインメモリ2と参照ラインメ
モリ3の内容をブロック単位で読み出す動作を制御する
アドレス制御回路、7はaoの位置を示すアドレスレジ
スタ、11.12は符号化ラインの情報と参照ラインの
情報の中から変化ブロックアドレスを検出する変化ブロ
ックアドレスal検出回路と変化ブロックアドレスbl
検出回路、21.22はそれぞれ(al−ao ) +
 (bt−at )の値を計数するカウンタ、32はカ
ウンタ22の内容の絶対値と予め定まる閾値を比較する
比較器、41,42.43は水平モード1.水平モード
2および垂直モードに対応する符号化回路、51は信号
合成回路、61,62.63はゲート、71はV+ (
ao )とVz(ao)との一致を検出する一致回路、
73 、74は否定回路(NOT回路)、81は出力子
、91はラインバッファ、92はブロック合成バッファ
を示す。
本実施例のラインバッファ91は、参照ラインを符号化
ラインの何ライン前のラインにするかによって、その記
憶容量が決定される。本実施例においては、符号化ライ
ンと最も相関が強いラインは符号化ラインの4つ前のラ
インであるとする例で、ラインバッファ91メ記憶容量
は3ライン分が準備されている。
また、説明を簡単にするため、回路動作の本質でないメ
モリシフト用のパルス回路、タイミング用クロックパル
スなどは省略した。
次にこの実施例の詳細な構成および動作について説明す
る。符号化を行なうラインの内容は端子1よりブロック
合成バッファ92によってブロック化され、順次符号化
ラインメモリ2に記録される。
この時、符号化を終えた符号化ラインメモリ2に記録さ
れている前ラインの内容はラインバッファ(1)へ転送
され記録され、またラインバッファ(1)からラインバ
ッファ(2)に記録されている内容はラインバッファ(
3)へ、ラインバッファ(3)に記録されている内容は
参照ラインメモリ3へ転送され記録される。また、この
時、aoアドレスレジスタ7には符号化ラインの符号化
開始点のアドレス&6が記録されており、アドレス制御
回路6にも初期値としてa6がセットされるので、符号
イヒラインメモリ2からはVr(ao)が、参照ライン
メモリ3からはVs(ao)がそれぞれ読み出され、V
l (ao )メモリ5とVs(ao)メモリ4にそれ
ぞれ記録される。符号化ラインメモリ2.参照ラインメ
モリ3の内容はアドレス制御回路60力ウントアツプ動
作により、アドレスa(1よりブロック単位でその値が
同時に順次読み出される。変化ブロックアドレスal検
出回路11は符号化ラインメモリ2から転送されるブロ
ックの値と直前に転送されたブロックの値とを比較し、
等しい時には′加”を、異なる時には1”をpHの線に
出力する。一致回路71はVz(ao)メモリ4とVr
(ao)メモリ5との内容を比較し、等しい時には′1
”異なる時には′0#をP71線に出力する。変化ブロ
ックアドレスbl検出回路12は参照ラインメモリ3か
ら受信したブロックの値とその直前に受信したブロック
の値とを比較し、値が等しければ“0”、異なるブロッ
ク信号であれば11111をPI3線に出力する。(a
tbt)カウンタ22は変化ブロックアドレスa1とb
lとの距離を計数するもので、P11’tたはPI3の
信号のうち、早く入力された信号で計数を開始し、遅く
入力された信号で計数を停止する。この時P12からの
信号が早ければカウンタ22の計数内容をアドレス制御
回路6からの信号に同期して−ずつ増加させ、pHから
の信号が早ければカウンタ22の計数内容を−ずつ減少
させる。このことにより、alとblの距離が符号(±
)付きで求まる。なお、Pll  とPI3から同時に
信号″′l#を受けた場合には(atbt)の値として
′0″を出力する。比較器32は(atbt)カウンタ
22の内容の絶対値l (al−bl ) lが「3」
以内にあるか否かを検定し、範囲内であればIII″を
、範囲外であれば′0#を出力する。ゲート63は、P
71からの信号と比較器32からの信号によって開かれ
る。すなわちVl(ao ) = Vz (ao )で
かつ1alb+l≦3である条件が揃った場合に開かれ
、(aI−bl)カウンタ22の内容は垂直モード43
により符号化される。
(alao)カウンタ21はアドレス制御回路6がa(
1を岸ットした時点よりアドレス制御回路6からの信号
を受けて内容を−ずつ増加させ、pHから1#を受けた
時点で計数を停止する。ゲート61は比較器32の出力
が0#でかつP71の信号がu1#である時、すなわち
Vl(io ) = Vz (ao )でかつ1(al
 bl)l>3であるとき開かれる。これは水平モード
(1)の条件である。水平モード(1)符号化回路41
はゲート61を介して入力される(ax  ao)の値
を、P4を介して入力されるVz(ao)を基準として
符号化する。
ゲート62は比較器32の出力が′0”でかっP7+の
信号が′0″であるとき、すなわちVl(ao )’s
 Vz(ao )でかつl (al bt)l>3であ
る水平モート20時に開かれる。水平モード(2)符号
化回路42はゲートロ2を介して入力される(atao
)の値と、P5から入力されるVl(ao)の値とをP
4から入力されるVz(ao)の値を基準として符号化
する。信号合成回路51は符号化回路41 、42 、
43から受信する符号化信号を信号列にして出力端子8
1に出力する。a(1アドレスレジスタ7は、(at、
  ao)カウンタ21の内容を受け、レジスタの内容
に(atao)を加算し新たなa(1とする。
以上の説明では説明の簡単化のためにカウンタ。
検出回路等のリセット条件について述べず図にも記入し
なかった。変化ブロックアドレス検出回路11 、12
及びカウンタ21 、22等はaOが新たに設定される
毎にリセットされるものとする。
以上が符号化装置の動作であるが復号化はこの逆の操作
によって順次行なわれる。第6図は復号化回路の一例で
ある。101は符号信号の入力端子、102は入カバノ
ファメモ、す、103はモード符号識1 別回路、111 、112はそれぞれ復号ラインメモリ
と参照ラインメモリ、113はa(ルジスタ、114ハ
V+(ao)メモリ、121はアドレス制御回路、12
2は符号合成回路、131は変化ブロックアドレスb。
検出回路、141は(aobt)カウンタ、151゜1
52 、153は垂直モード、水平モード(1)および
水平モード(2)に対応する復号化回路、161は減算
器、171 、172 、173 、174はゲート回
路、181はラインバッファ、182はブロック分解回
路、191は出力端子を示す。ラインバッファ181は
符号化装置内のラインバッファ91と同じ個数だけ準備
される。説明を簡単化するために回路動作の本質に関係
ないメモリシフト用のパルス回路、タイミング用クロッ
クパルスなどは図より省いた。
次にこの実施例の詳細な構成および動作について説明す
る。入力端子101から入力される符号化されたーライ
ン分の信号は一旦入カバッファメモリ102に格納され
る。この時復号化を終えた復号ラインメモリ112に記
録されている内容は181内のラインバッファ1に転送
記録され、同時にブロック分解回路182で二値信号に
変換され、出力端子191より出力される。また、この
時181内のラインバッファ(1)からラインバッファ
(n−2)K記録されている内容はそれぞれ次段ライン
バッファ\、ラインバッファCn−1)に記録されてい
る内存は参照ラインメモリ111へ転送記録される。
モード符号識別回路103は入力バッファメモリ102
から必要数の信号を読み出し、その符号構成から垂直モ
ード、水平モード(1)、水平モード(2)のいずれで
あるかを判断する。信号が”0001 ’ならば水平モ
ード(1)と判断しり、線の出力を1#とじ、信号が″
001”ならば水平モード(2)と判断しh2線の出力
を′l#とじ、信号が”0000010” 、’000
010’。
”010”、 ”1” 、 @Q、11’ 、 ”00
0011”、 ”0000011”のいずれかであれば
垂直モードと判断し、V線の出力を1#とする。アドレ
ス制御回路121はV線から1”を受信する゛と、参照
メモリ111に対しP113  線から受信した&6の
アドレスから1ブロツクずつのメモリ内容をシフトさせ
て、ブロック単位で変化ブロックアドレスb1検出回路
131に対し出力するようにパルスを出力する。Vl 
(ao ) ) モリ114は1ブロツク分のメモリで
アドレス制御回路121 ’K aOがセットされた際
、参照ラインメモリ111から、V+(ao)の値を格
納する。変化ブロックアドレスb、検出回路131は参
照ラインメモリ111から受信したブロックの値とその
直前に受信したブロックの値とを比較し、値が等しけれ
ば′°0#を、値が異なればu I IIを出力する。
a6−kgカウンタ141は、アドレス制御回路121
がV線より1#を受信した時点からアドレス制御回路1
21より信号を受けるたびにその計数内容を−ずつ増加
させ、変化ブロックアドレスb、検出回路131より′
1”を受信した時その動作を止めカウンタの内容uao
b、 #を減算器161に出力する□albl復号化回
路151は、V線より′1”を受信すると入カバソファ
メモリ102より受信した信号からalのblに対する
アドレスを求め、その結果を減算器161に出力する。
減算器161はILI・−す、復号化回路151の出力
”al  bl”からao−bIカウ/114H7)出
力II aob 1#  を減じ、alのa(1に対す
るアドレス″aIao#を求め、ゲート173に出力す
る。ゲート173はV線からII I IIを受信する
と開き、減算器161からの信号を町−a6復号化回路
154に出力するとともにa6レジスタ113にも出力
する。al−a(1復号化回路154は、P114線か
ら受信した画素信号をゲート173から受信した信号が
示す回数だけ符号合成回路122に出力する。al−&
Q復号化回路152は、aI線より“ビを受信すると、
入力バノファメモリ102より受信した信号と、P11
4線より受信したブロック信号より IIa、−aon
を求め、ゲ−ト171を介してa6レジスタ113へ出
力し、入力バノファメモリ102より受信した信号を”
aI a(1”回だけ符号合成回路122に出力する。
aI  &6復号化回路153は、aI線より“1″を
受信すると、入力バノファメモリ102より受信した信
号とP114線より受信した信号より”al  a(1
”と符号化走査線上のaoのアドレスの画素信号を求め
、その画素信号を“al  86″回だけ符号合成回路
122に出力し、”al−aQ’の値を示す信号をゲー
ト172を介してa6レジスタ113に出力する。符号
合成回路122は、復号化回路152 、153 、1
54およびa6レジスタ113の信号P113を受信し
、IJHJ間の復号を行ない、その結果を符号化ライン
メモリ112に出力する。
上述の復号化回路においても、説明の簡単化のために、
カウンタ、検出回路等のリセット条件について述べず図
にも記入しなかったが、変化ブロックアドレスb1検出
回路131.&Q−b、カウンタ141等はaoが新た
に設定される毎にリセットされるものとする。
上述の説明では、モード符号として第1表、ランレング
スを示す符号として第2表、ブロックの値を示す符号と
して第3表を例として示したが、本発明方式はこれらの
符号に制限されるものでなく、その他の符号を適用する
こともできる。
以上詳細に説明のように、本発明によれば多レベルの階
調を有するファクシミリ信号を2値化処理した符号の周
期曲に着目して著るしく符号化効率を上げることができ
るものであるから、高品質の画1象処理技術に適用して
実用的効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に用いられる組職的ディザ法と符号化の
原理を示す図、第2図、第3図、第4図は符号化の具体
例を説明するだめの図、第5図は本発明の実施例を示す
ブロック図、第6図は本発明により符号化された符号列
を復号するための復号化装置例を示すブロック図である
。 特許出願人  国際電信電話株式会社 代 理 人   大  塚     学外1名 46 手続補正書(自発) 昭和58年3月15日 特許庁長官 若杉 和 夫 殿 l 事件の表示 特願昭56−212624号 2 発明の名称 多レベルの階調を有する 画像の符号化方式 3、補正をする者 事件との関係 出願人 (121)国際電信電話株式会社 4代理人 東京都新宿区西新宿1−23−1 明細書の「発明の詳細な説明」の欄、 おまひ図 面 6、補正の内容 ■ 明細書の訂正 (1)第8頁、第12行〔(第1図参照)〕を〔(第2
図参照)〕に訂正する。 (2)第9頁、第5行〔Dv1〕を〔Dv2〕に訂+E
する。 (3)第9頁、第9行〔“’ 111011”〕を(”
11111”Jに、また〔′0001111011j′
〕を〔000111111HJに訂正する。 (4)第10頁、第1行〔111011″′〕を(” 
11111″〕に、1りC”0OO111011101
1”) ?: (−000111(111111”) 
K訂正する。 (5)第14頁、第】6行C(b、−a、))を((a
、  b+))に訂正する。 (6)第19頁、第18行(111、112)を(11
2、111Jに訂正する。 (7)第20頁、第5行(,174)を削除する。 ■ 図面の訂正

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)多レベルの階調を有する原信号を二値化処理して
    得られる二値符号系列を、各走査線上の所定数nの画素
    毎に区分してそれぞれ2nの値をとり得るブロックを形
    成し、前記2nの値が変化したブロックの該2nの値と
    前」己走査線上の位置を再生側で再生できるように符号
    化することを特徴とする多レベルの階調を有する画像の
    符号化方式。
  2. (2)前記の二値化処理がn個の相異なる閾値を所定の
    法則に従って配分したマトリックスを用いて行なわれる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の多レベル
    の階調を有する画像の符号化方式。
JP56212624A 1981-12-24 1981-12-24 多レベルの階調を有する画像の符号化方式 Granted JPS58111487A (ja)

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JPS57148473A (en) * 1981-03-11 1982-09-13 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> System for changing dither picture information into redundancy suppressing code

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