JPS5821986A

JPS5821986A - 画像符号化方式

Info

Publication number: JPS5821986A
Application number: JP56120662A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Mori; 克己森; Eiji Mitsuya; 三矢　英司; Tadashi Wakana; 若菜　忠
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1981-08-03
Filing date: 1981-08-03
Publication date: 1983-02-09

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】的な符号化方式に関するものである。

従来、白・黒あるいはカラーの写真のような濃淡画像の
符号化方式としてはＰＣＭ符号化方式、Ｄ？ＣＭＰＣＭ
符号化方式わゆる予測符号化方式やフーリエ変換符号化
方式、アダマール変換符号化方式など云わゆる直交変換
符号化方式などがあった。これらの符号化方式はいずれ
も、画像を、その中に含まれている内容によらず、単純
に多数の画素の集合体と見なして符号化を行なう方式で
あり、符号量を削減しようとすれば画像全体がぼやけて
、画像の中に含まれる物体の輪郭などの把握が困難とな
るため、符号量はせいぜい画素当シ３〜４ビット程度に
までしか削減できず、画像の伝送に高価な広帯域回線が
必要になっだシ、安価な狭帯域回線を使用する場合には
長い伝送時間が必要となる欠点があった。

本発明はこれらの欠点を除去するため、濃淡画像をその
中に含まれる物体の輪郭や有意な陰影の境界などの線図
形と、それらの線図形内に形成される閉領域の明るさや
色の情報と分離して符号化することによシ画像の符号量
を削減するようにしたもので、以下、図面について詳細
に説明する。

１枚の画像から得られる情報にはその中に含まれる物体
の形状、配置、大きさなどの幾何学的悄報と、物体の濃
度情報（カラー画像の色情も含めて以後、濃度情報と呼
ぶ）とがある。これら幾何学的情報と濃度情報の有用性
は画像の利用法によって異なるが、幾何学的情報が濃度
情報に比べて重要視される利用法が多い。例えば、室内
を写した画像から室内のせ況を把握する場合を考えると
、幾何学的情報は室内の物体の形状、大きさ、配置を知
る上で高精度で必要となるが、濃度情報は、それほど重
要ではない。なぜなら、濃度情報は照明の有無、光源、
明るさなどによって大幅に変化するが、多くの場合は人
間の既存の知識も併用することにより、室内の秋況把握
という目的に対して誤まった結果を得ることは無い。

また、人間同志で、その場にない物体の説明を行なう場
合でも、紙面上に線図形として形状を出来るだけ詳しく
説明すれば、濃度情報については「黒っぽい赤」とか「
うす茶色」と云った程度の説明で、充分相手に理解させ
ることが出来る。

このように、画像から得たい情報としては幾何学的情報
が濃度情報よシ重要である場合が多い。

そこで、本発明は、濃度画像をその中に含まれる物体の
輪郭や濃度情報の顕著な変化が存在する境界部を幾何学
的情報として線図形化し、濃度情癲は得られた線図形内
の各閉領域に一対して１個の濃度情報データを与えるこ
とによ多画像の符号量を削減しようとするものである。

第１図は本発明の１適用例を示すブロック図で、１は画
像を入力するＴＶカメラ、２は本発明の符号化方式を適
用した符号化装置、３はＡ／ｌ）変換器、４は画像メモ
リ、５は演算制御部、６は符号化部、７は符月メキリ、
８は伝送制御部、９は伝送回線、１０は復号化装置゛、
１１は伝送制御部、１２は符号メモリ、１３は復号化部
、１４は画像メモリ、１５は制御部、１６は映像信号部
、１７はモニタ装置である。

次にこの動作について説明するＴＶ右カメラから入力された画像信号は符号化装置２内
のＡ／Ｉ）変換器３に、おいてサンプリング、量子化さ
れてディジクル信号に変換され画像メモリ４に蓄積され
る。その後、符号化部６は後述する方式に従って、画像
メモリ４に蓄積されている画像情報から線図形としての
幾何学的情報と濃度情報を抽出して符号メモリ７へ蓄積
する。伝送制御部８は符号メモリ７に蓄積体れた幾何学
的情報と濃度情報を伝送に適した信号形式に変換して伝
送回線９へ送出する。一方、受信側の復号化装置１０で
は、伝送回線９を経て送られてきた信号を伝送制御１１
で受信し、幾何学的情報と濃度情報を表わすデータ形式
に変換して符号メモリ１２へ蓄積する。復号化部１３は
符号メモリ１２に蓄積された幾何学的情報と濃度情報を
用いて、色あるいは濃淡をもつ画素の、集合としての画
像を復号し画像メモリ１４へ蓄積する。映像信号部１６
は画像メモリ１４内に蓄積されたディジタルの画像デー
タを映像信号へと変換し、モニタ装置１７に出力表示す
る。なお、演算制御部５と制御部１５は、それぞれ符号
化装置２と復号化装置１０の動作の制御を行なうもので
ある。

以上の適用例においてＴＶ右カメラ、Ａ／Ｄ変換部３、
画像メモリ４、符号メモリ７、伝送制御部８、伝送回線
９、伝送制御部１１、符月メそり従来技術を容易に適用
して実現できることは明らかである。

捷た、演算制御部５と制御部Ｉ５はそれぞれ符号化装置
２と復号化装置１０の動作手順に従って制御信月列を発
生してやれば良く、この機能はマイクロコンピュータを
用いることにより現彷技術で容易に実現し得る。

そこで、以下、本発明の主体となる符号化部６と復号化
部１３について詳細に述べる。

第２図（、）は符号化の対象である濃淡画像の例であシ
、画像メモリ４の中には模擬的に第２図（ｂ）に一部を
示すように、画素対応に濃度値が数値として、蓄積され
ている。

第３図は濃度ヒストグラムの例であり、横軸が濃度値、
縦軸が符号化対象画像内で、該濃度値をもつ画素の個数
を示している。

第３図は第２図（、）に対して得られるヒストグラムを
示しており、５つの濃度範囲領域に対してしストダラム
は５つのピークをもつことになる。

第４図（、）は第３図に示したヒストグラムの濃度閾値
１．−２４を用いて第２図（ａ）を５つの濃度領域に分
割した結果を示した図であシ、第４図（ｂ）は第２図（
ｂ）に対応して画像メモリ４の中に蓄積された画像デー
タを模擬的に示した図である。

第５図（ａ）は第４図に示した濃度領域に分割された画
像から幾何学的情報として抽出した線図形であシ、第５
図（ｂ）は第４図（ｂ）・に対応して画像メモリ４内に
蓄積される画像データを模擬的に示した図である。

以下、符号化部６の動作について述べる。

符号化部６は画像メモリ４内に蓄積された第２図（ｂ）
に具体的に示すような画像データを順次走査し、第３図
に示すような濃度ヒストグラムを作る。

この時、濃度ヒストグラムは原画像内に含まれる濃度領
域の個数に応じてピークをもつことになる。

そこで、第３図に示すように、符号化部６は適切な濃度
閾値を設定することによシ、ピークを含む複数個の濃度
範囲に濃度レベルを分割する。第３図の例では濃度閾値
ｔｌ　ｙｔ４によ！ｌ１５つの濃度範囲〔Ｉ〕〜〔■〕
に分割している。第３図の例ではヒストグラムの極小点
に閾値ｔ１〜ｔ４を設定した場合を示しているが、他の
閾値設定法を用いることも可能である。

こうして、濃度範囲を求めた後、符号化部６は再び画像
メモリ４の中の画像データを順次読み出し、各画素の濃
度値が、先に求めた濃度範囲のい２ずれに属するかを判
定し、各濃度範囲に与えられた数値と置き換えて再び画
像メモリ４内に゛蓄積する。こうして第４図に示すよう
な濃度領域に分１すされた画像データが得られる。第４
図の例は５つの濃度領域に分割された例で、第４図（ｂ
）では各濃度範囲に与えられた数値をＩ−ｍで示してい
る。

第２図（ｂ）から第４図（ｂ）を得る場合には、例えば
、濃度閾値がｚｌ　＝８．１２　＝３０と設定されれば
良い。

符号化部６は画像メモリ４内に蓄積されている濃度領域
に分割された画像データを、画像上で、列えば：左から
右、上から下へと走査し、濃度値が変化する濃度領域の
境界を検出し、幾何学的情報として、第５図（、）に示
すような線図形を得る。

第５図（ｂ）は第４図（ｂ）に対して求めた線図形であ
り、境界上の画素に値１を、そうでない画素に値Ｏを与
えることにより画像メモリ内に蓄積している。

以上、幾何学的情報である線図形の抽出法について述べ
てきたが、次に、濃度情報の抽出について述べる。

濃度情報の抽出は、例えば第４図に示す濃度領域分割画
像の作成処理と並行して行なわれる。すなわち、画像メ
モリ４から原画像データを順次、読み出して、各画素の
濃度値がいずれの濃度範囲に属するかを判定する時、各
濃度範囲毎に入った画素の個数と濃度値の総和を求め、
最後に濃度値の総和をその濃度範囲内に入った画素の個
数で割ることにより平均濃度値として求めることが出来
る。なお、濃度値の作り方については任意に行ってもよ
く、例えば濃度値を操作して反転画像を作ることも出来
る。

以上の説明から・分かるように幾何学的情報としての線
図形と濃度情報の抽出処理は数値データの直列処理で全
て可能であシ、シたがって、マイクロコンピュータを用
いた従来の計算機技術で符号化部６は実現できることは
明らかである。

得られた幾何学的情報である線図形データは、例えばそ
のまｆ、　０．１のビット列として符号メモリ７を経て
、速度的平衡をとシながら、伝送制御部８伝送回線９を
経て受像側の復号化装置へ送られる。

あるいは２値の線図形の符号化法として、ランレングス
法やＲＥＡＤ方式等の多くの方法があるが、これらの符
号化装置を符号化部６に組み込むことによシ、より高効
率の符号化を行ない伝送することも当然可能である。

また、濃度情報（ＶＡＮ、）は、幾何学的情報として得
られた線図形内の各閉領域内の１点の座標（Ｘ。

Ｙ）との対として、例えば、次のデータ形式で伝送され
る。

（Ｘｌ＋Ｙ＋　　　ＶＡＬＩ　　）座標値　濃度情報なお閉領域に左から右、上から下の順で順序付けを行な
って座標値を省略することも可能である。

次に復号処理について述べる。

復号化装置１０の全体的動作については既に述べたので
、ここでは復刊化部１３の動作について述べる。

符号化装置２から送られてきた幾何学的情報としての線
図形データを用いて復号化部１３は画像メモリ１４へ第
５図に示すような線図形へと復号する。この時、符号化
部６でＲＥＡＤ方式等の高効率の符号化が行われていれ
ば、復号化部１３内に対応する復号装置を組み込んでい
ることにより、画像メモリ１４内に線図形が復元できる
。

第６図は幾何学的情報としての線図形内の各閉領域に濃
度情報を付与する方法の説明図である。

この濃度情報の付与は彩色処理として技術的に確立され
ている。その１例として第６図において閉領域内の１点
Ｐの座標（ｘ、ｙ）と対で送られてきた濃度情報データ
を用いて閉領域内の１点Ｐを求める。点Ｐから右側に順
次、画素を走査し、画素の値が１である境界点を検出す
る。その後、反時計回りに境界線を追跡するとともに、
その１画素左、の画素の値を０から濃度情報の値に置き
換えてゆく。境界線の追跡が終了した後、閉領域の最上
端から、濃度情報の値をもった２つの画素の間の画素値
を左から右へ順欠濃度情報の値で置き換えることによっ
て閉領域内の全ての画素に濃度情報を与えることができ
る。また、濃度情報に座標点データが含まれていない場
合に符号化過程での領域検出と同じ手順で閉領域を検出
し、彩色処理が可能である。

との復号化部１３もマイクロコンピユータラ用いて従来
技術で容易、に実現できる。

なお、以上の説明は原画像を白黒濃淡画像として行なっ
たが、カラー画像の符号化ではＲ，Ｇ、Ｈのカラ−３原
色成分やＹ、Ｉ、Ｑ成分に分離して各成分毎に前述と同
じ処理を行なうことが出来る。

また、適用例としてはＴＶ左カメラ用いたエンド・ツ・
エンド（ｅｎｄ　ｔｏ　ｅｎｄ）の画像通信システムと
して説明したが、符号化装置を画像データベースのセン
タに設置することによりセンタ・ツ・エンドシステムに
も当然適用できる。

また、本符号化法では濃度範囲の分割数を少なくして粗
い濃度領域分割画像を作り、受像側で先ず粗い画像を見
て、より詳しい画像が必要な時は、再度、よシ精細な濃
度領域分割画像を作シ伝送する過程を繰シ返すことによ
り、不必要に精細で符号量の多い画像を伝送する無駄を
省くことが出来る。

なお、この受像側から送像側への要求信号の伝送ハ、制
御部１５ヘキーボード等のデータ投入装置を付加し、通
常のデータ伝送技術を用いることにより容易に実現し得
る。

本符号化法の符号量は線図形の符号量に最大１ビ、ト／
画素、ファクシミリの符号゛化法を線図形に適用すると
１１５〜１／１０　程度に圧縮されるから０２〜０１ビ
ット／画素、濃度情報は１領域当り座標データも含めて
３２ビツトとし、５１２　Ｘ　５１２の画素サイズの画
像が１０００個の領域に分割されるとして領域当りの平
均画素数は２６２個とな９画素当り０．１２ビツト、ま
た、５０００個の領域に分割されたとして画素当り　０
．６２ビツトとなる。

したがって、この場合にはトータルの符閃量は０２〜０
．８ビ、ト／画素となる。濃度情報の座標データを省略
する場合には、これらの値は０１〜０．４ビット／画素
となる。

以上説明したように、白黒あるいはカラーの濃淡画像か
ら物体の輪郭あるいは有意な陰影の境界などの線図形と
、それらの線図形内に形成される閉領域の明るさや色の
情報とを分離して符号化することにより、必要な幾何学
的情報の精度を保ちながら、符号量を大幅に削減できる
利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方式を実施するための装置の構成の一
例を示すブロック図、第２図は原像の例、第３図は濃度
ヒストグラム、第４図は濃度領域分割画像：の例、第５
図は抽出した線図形の例、第６図は線形への濃淡情報の
付与法を説明するための図である。１・・・ＴＶカメラ、２・・・符号化装置、３・・・Ａ
／ｌ）変換器、４・・・画像メモリ、５・・・演算制御
部、６・・・符号化部、７・・・符号メモリ、８・・・
伝送制御部、９・・・伝送回線、１０・・・復号化装置
、１１・・・伝送制御部、１２・・・符号メモリ、１３
・・・復号化部、１４・・・画像メモリ、１５・・・制
御部、】６・・・映像信号部、１７・・・モニタ装置。

Claims

【特許請求の範囲】

複数の濃度レベルをもつ画素の集合として表現された濃
淡画像の符号化方式において、画素の濃度レベルの最小
値から最大値の範囲を画素の濃度レベル数以下の個数の
濃度用間に分割し、同一濃度間に属する濃度レベルを有
し、かつ互いに隣接する画素の広がシを１つの濃度領域
として画像を複数の濃度領域に分割し、得られた濃度領
域の境界を示す線図形と各濃度領域当９１個の濃度値と
に分離して符号化することを特徴とする画像符号化方式
。