JPS6026347B2 - 冗長度抑圧符号化方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は中間調を含む画像信号もしくはカラ‐画像信
号の冗長度抑圧符号化方式に関するものである。

ファクシミリ等の画像信号を中間調を保持しながらデジ
タル的に電送するには長い電送時間を必要とする。

例えば１磯音調の中間鋼を表わすには４ビット必要なの
でこの場合の電送時間は白黒２値の場合の４倍になる。
また画像信号を記憶するにあたっても同様の理由で多く
の記憶容量を必要とする。このため画像信号の冗長度抑
圧により電送時間の短縮化をはかり記憶容量の低減をは
かることが従釆から望まれていた。中間認を含む画像信
号の冗長度抑圧技術としては、テレビジョン画像の電送
等に用いられるデルタ変調のような方法が従釆から使用
されているが、この方法は原理的に画像信号の画質劣化
をともなう欠点があった。この発明は中間調を含む画像
信号の量子化された個々の信号成分の変化境界、つまり
畳子化された濃度レベルの変化境界、あるいはカラー画
像信号の各色調ごとの変化境界の情報を符号化するもの
で、その目的は画像信号の画質劣化を生じることなく高
い圧縮率を得ることにある。以下この発明を中間調を含
む画像信号に適用した実施例を中心に図面を使用して詳
細に説明する。第１図はこの発明の実施例の原理説明図
であってＡは符号化しようとする符号化走査線、８は参
照走査線であり符号化された符号化走査線の画像信号を
復号するにあたっては、参照走査線の画像信号は既知で
あると考える。

図の破線で囲まれた一つの領域は一画素を表わし、各走
査線上にある実線の区切りＰ，，Ｐ２，Ｐ３，Ｑ，，Ｑ
２，Ｑは同じ内容の画像信号を持つ領域の境界を示す。
即ちカラー画像信号の場合には各色ごとの境界、中間調
画像信号では濃度レベルごとの境界となる。中間譲を含
む画像をデジタル信号で表示するためには量子化を行う
必要があるが、原画像の各画素の濃度レベルを量子化す
ると画像上で童子化された濃度レベルごとの境界が生じ
る。例えば第０（白）レベルから第７（悪）レベルまで
の８階調で表わす場合、原画像に白から少しずつ濃度が
高くなっている領域があったとすると、第０レベル（真
白）から第１レベル（最も濃度の低い灰色）に移るとこ
ろで一つの境界が生じる。第１図の画素内に記載された
数字はこれらの境界ではさまれる各領域の濃度レベルを
表わしている。従って第１図の場合符号化走査線Ａでは
濃度レベル０の領域に続いて濃度レベル２の画素が４個
、濃度レベル３の画素が３個並び、次は濃度レベル４の
領域に移っている。又参照走査線Ｂでは同様に濃度レベ
ル０と濃度レベル４の領域にはさまれて濃度レベル１の
画素が３個、濃度レベル３の画素が５個並んでいる。・
符号化走査線Ａ上での全画像信号は各濃度レベル（カラ
ー画像信号では各色）ごとの境界Ｑ，，Ｑ２，Ｑ…の位
置とそれらにはさまれる領域の濃度レベルの値で与えら
れる。この場合逐次処理符号化によればその画像信号が
予め知られている参照走査線Ｂとの相関をとることによ
り余分な情報は省略できることが知られている。以下左
から右に符号化処理を行う場合について説明する。この
ため符号化走査線Ａ、参照走査線Ｂの上にある境界状態
を次のように分類する。‘１｝ 第１状態（以下Ｓ，状
態とよぶ）符号化走査線上の境界Ｑに対し‘ａ｝参照走
査線上にあり、雌Ｑより左にあり、かつＱに最も近い境
界もしくはＱより右にあり、かつＱに最も近い境界（参
照走査線上でＱの真上に境界があるときはこの境界）で
あって、【ｃ｝その境界のあらかじめ定められた側（こ
こでは左側とする）の濃度レベル（カラー画像信号では
色）が符号化走査線上の境界Ｑの同じ側の濃度レベルと
同じであって、｛ｄ’その境界と境界Ｑとの間に符号化
走査線上の境界が存在しない状態。

（‘ｄ）の条件は後述のように必ずしも必要ではないが
、理解し易いために付け加えてある）これを第２図で説
明すると符号化走査線上の境界Ｑに対して参照走査線上
にありＱより左でＱに最も近い境界はＰ，，Ｑより右で
Ｑに最も近い境界はＰ２である。

そこでＰ，，Ｐ２の左側ｑ．ｂ２の濃度レベルのいずれ
かがＱの左傾雌，の濃度レベルと同じであるかどうかを
判定する。仮にｂ，の濃度レベルがａ，の濃度レベルと
同じならＰ，とＱが対応するＳ，状態である。又ｂ２の
濃度レベルがａ，の濃度レベルと同じならＰ２とＱが対
応するＳ，状態である。またｂ，，らの濃度レベルがい
ずれもａ，の濃度レベルと異っていればＱはＳ，状態で
はない。この場合Ｓ，状態であることを示す情報と、Ｑ
とＰ（Ｑに対し前記条件を満足する参照走査線上の境界
）の相対距離１，だけを与えてやればよい。

１，の表示はＰとＱの間に入る画素数（ランレンケス）
で与えるのが便利である。

またＱがＰより左にあるとき１，＜０、右にあるとき１
，＞０とする（これは逆に決めてもよい）。以下この情
報をＳ，（１，）として示す。この状態は符号化走査線
から参照走査線上に同じ濃度レベルが接続している場合
に生じる。従って濃度レベルの境界も接続している。第
１図の例ではＰ，，Ｑ，及びＰ３，Ｑ３が第１状態であ
ることを示している。即ちＱ，に対してＰ，は左側で最
も近くＰ，，Ｑ，の左側の濃度レベルはいずれも第０レ
ベルで同じになっている。

またＱ３に対してはＰ３が対応（この場合Ｑより右の境
界と左の境界が一つに縮退している）しＰ３，Ｑ３の左
側の濃度レベルはいずれも第３レベルになっている。な
おＰ，，Ｑ，のＳ，状態では１，＝１，Ｐ３，Ｑ３のＳ
，状態では１，＝０となる。‘２１ 第２状態（以下Ｓ
よ大熊とよぶ）参照走査線上の境界Ｐに対して第１状態
を満足するような符号化走査線上の境界が存在しない状
態。

この状態は参照走査線Ｂ上の濃度レベルが符号化走査線
Ａ上に接続していない場合に生じる。

第１図の例では境界Ｐ２がＳ淋機を表わしている。なお
Ｓ２犬態ではＳ２大熊が存在する情報だけを与えれば十
分である。

例えば第２図で境界Ｐ２がＳ，状態であるかＳ〆大熊で
あるかを判定するには境界Ｑ，Ｑ′の左側の画素ａ，．
もの濃度レベルを境界Ｐ２の左側Ｑの濃度レベルと比較
する。いずれも異なっていればＳ２犬態である。‘３｝
第３状態（以下Ｓ対大熊とよぶ）符号化走査線上の境
界Ｑに対して第１状態を満足するような参照走査線上の
境界が存在しない状態。

この場合はＳ３）状態であることを示す情報とＱの位置
及びＱより左側の領域の濃度レベルｍを示す情報（それ
ぞれ１３，ｍで表わす）を与えればよい。

１３は既知の境界からのランレングスで表わすことがで
きるが、符号長を短か〈するには直前の状態における境
界位置（直前状態がＳ，状態なら境界対のうちの右側の
境界）からのランレングスで表わすのがよい。

ｍは濃度レベルを他の符号と混同しないような形式で与
えればよい。第１図の例ではＱ２がＳ３状態にあり、１
３は直前の状態（Ｓ２状態であるＰ２）からのランレン
グスで表わすと１３＝２となる。第１図の符号化走査線
Ａを左から右に順次符号化した結果を記号で表わすと．
・・Ｓ．（十１），Ｓ２，Ｓ３（２，２），Ｓ，（０）
・・・となる。

即ちＳ，，Ｓ２，Ｓ３状態を識別する符号のあとに、Ｓ
，，Ｓｄ大熊ではその境界位置を表わす情報をＳ３状態
ではさらに濃度レベルを与える情報を付加して順次符号
化してゆけばよい。この情報をデジタル的に電送あるい
は記憶するには一般には“１”と“０”の２進符号を使
う。この場合符号構成はそれぞれの単位符号が識別でき
る構成なら任意に選ぶことができるが、圧縮率を高くす
るには単位画素あたりの平均符号長ができるだけ短くな
るように出現確率の高い状態符号、ランレングス符号に
短かし、符号を割りあてることが望ましい。

第１表にこの場合の符号構成の一例を示す。

一般の画像信号ではＳ，状態で１，が小さい場合が多い
のでこれらに短かし、符号を割りあてた。第１表 （註）ｌｌは絶対値記号Ｄ（１）には０四二ご処を割り
あてる Ｚ個Ｌ（ｍ）はｍを２進数で表
わした濃度しべノレ １，，１２のランレングスを表わすには２値画像信号の
場合に用いられているような各種のランレングス符号が
あるが、第１表の例では最後に１を付した０の連続個数
（これをＤ（１）とかく）で表わしてある。

Ｓ，状態で‘１，ＩＺ２の場合はＳ，状態を示す符号１
１００または１１０１のあとに（ｌ１，一２ｌ）個の０
を連続させ、最後に１をつける。Ｓ３状態ではＳ３状態
を示す符号１１１１につづいて０を１３個連続させ、そ
のあとに１を、最後に濃度レベルを表わす符号Ｌ（ｍ）
をつける。Ｌ（ｍ）を表わすには８階調では３ビット（
１磯音調では４ビット、３幼者調では５ビット・・・）
を使って濃度レベルｍを２進数表示する。即ち濃度レベ
ルが０ならＬ（ｍ）は０００、濃度レベルが１なら００
１…濃度レベルが７なら１１１となる。このような第１
表の符号構成により第１図の符号化走査線Ａを符号化し
た例を第３図に示す。

ただし階調は８階調としたのでＬ（ｍ）は３ビットで表
わしてある。この符号は第３図を例にとると次のような
手願で復号することができる。まず“１００１’により
Ｓ，状態で１，＝＋１であることがわかるが、このとき
の基準となる参照走査線上の境界は最初に表われるＰ，
であるので符号化走査線上での境界Ｑ，はＰ，より右に
１画素分ずれたところにあり、Ｑ，より左側の領域の濃
度レベルはＰ，より左側の領域と同じで第０レベルであ
ることがわかる。次に“１１１びよりＳ２犬態であるこ
とがわかり参照走査線上でＰ，の次の境界Ｐ２には対応
する境界がないことがわかる。次には“１１１ｒより母
状態であることが知られるのでそれに続く符号はＤ（１
２），Ｌ（ｍ）であることがわかる。符号からＤ（１２
）は“００１”であり１３＝２である。

従って次の境界位置Ｑ２は直前状態（Ｓ２）の境界位置
Ｐ２より２画素分右にずれたところにある。またＱ２よ
り左側の濃度レベルはＬ（ｍ）の符号“０１びより第２
レベルであることがわかる。さらに“０”符号よりＳ，
（０）状態であることがわかるが、Ｐ２は前状態（Ｓ２
）により対応する境界が存Ｊ在しないことがわかってい
るからこのときの基準となる参照走査線上の境界はＰ３
となる。従って符号化走査線上の次の境界ＱはＰ３と同
じ位置にあり、Ｑ３より左の領域の濃度レベルはＰ３よ
り左の領域と同じで第３レベルとなる。以上に示すよう
Ｚにして第１図の符号化走査線の情報が後号される。第
４図、第５図及び第６図に第１表の符号構成による他の
符号化列を示す。各図の符号表示はいずれも第１表の符
号構成で行っている。この発明で一つの画面を符号化す
るにあたっては２値画像信号の符号化と同様にまず第１
番目の走査線について全情報を送り、ち兆姿の走査線は
処理ずみの走査線を参照走査線として逐次処理して行け
ばよい。第１番目の走査線は一画素ごとに８階調なら３
ビット、１戦費認なら４ビットを使って全画素を電送し
てもよいが一次元符号化方式により冗長度抑圧してもよ
い。あるいは画面の最初に全白のような特定の画像の走
査線を仮想し、これを最初の参照走査線として符号化し
てもよい。第１表の符号構成は一例であってこの発明に
使用される符号構成はこれに限るものではない。

例えばＳ，状態は１が０，土１．１，≧２，１，≦一２
に分けて符号の形を変えているが、これは１，が０，±
１の場合が出現確率が高い場合に適合するように特に短
かし、符号を割りあてたものであって、このように場合
分けすることは必ずしも必要ではない。またランレング
スは０の可変長列で表わしているが、これは１の可変長
でもよく、またはワィルの符号など他のランレングス符
号あるいは国際的に標準化されている２値画像の場合の
ＭＨ（モティフアィドハフマン）符号の黒符号（あるい
は白符号）を使うこともできることはもちろんである。
またＳ幻８態の濃度レベルは左隣の画素との濃度レベル
の差で表わしてもよく、さらには濃度レベルを与えるの
にランレングス符号を使ってもよい。

第１〜第３の状態Ｓ，（１，），Ｓ２，Ｓ３（１３，ｍ
）の各符号は一画素あたりの平均符号長が短か〈なるよ
うに出現確率の高いものに短かし、符号を割りあてるこ
とが望ましいが、２値画像信号の符号化と親和性をよく
するような符号構成とすることもできる。第２表に他の
符号構成例を、第７図に第２表の符号構成によって表示
した第１図の画像の符号例を示す。

上記の例では参照走査線及び符号化走査線上の境界を順
に処理して行くためにＳ，状態は対応する参照走査線上
の境界より近くに符号化走査タ線上の境界がない場合に
限った。このため第４図の境界Ｐ３とＱ，は左側の濃度
レベルは同じであるが、間に境界Ｑ２があるためＳ，状
態とはならなかつた。第２表 （註）Ｌ（ｍ）は２進表示した濃度レベルＷ（１）は第
３表に示すようなワィルの符号 第３表 Ｗ（Ｚ）の符号（ヮイルの符号）×＊・…・
・は２進数しかしこの限定は必ずしも必要はない。

例えばＳ，状態の１３を符号化走査線上の直前（すぐ左
側）の境界からのランレングスをとるようにすればこの
限定は除去できる。この方法により第１表の符号構成を
用いて第４図の画像を符号化した例を第８図に示す。即
ちＰ３とＱ，の境界はＳ，状態を形成する。さらにはＳ
，状態で対応する境界が参照走査線上にあり符号化しよ
うとする境界Ｑに最も近いという条件を敬除し、てもよ
い。

ただしこの場合対応する参照走査線上の境界が他のＳ，
，Ｓ２もしくはＳ３状態に重複しないことが必要である
。このような条件のもとに第１表の符号構成により第５
図の画像を符号化した例を第９図に示す。実際の画像で
は濃度が連続的に変化しているような場合、第６図の場
合のようにＳ２もしくはＳ３状態が２回連続しその左右
が同じ濃度レベルであるような状態が生じやすい。

その場合はＳ２もしくはＳ３状態が２度連続する場合に
符号長が短かくなるような符号化形態をとってもよい。
例えばＳ３状態を次のようなＳ′３状態で表わすことも
できる。

Ｓ′３（１′３，１″３，ｍ′） ここで１′３：連続しているＳ３状態の左側のＳ３状態
の１３（直前の状態からのランレングス）の値。

ただしＳ３状態が一つのみで連続しないときは１′３＝
０と する。

１″：連続しているＳ３状態の右側のＳジ大熊の１３。

（両方のＳ３状態を示す境界の間のランレングス） ｍ′：右側のＳ３状態の示す濃度レベル ｍ。

（両方のＳ３状態の示す境界ではさまれる領域の濃度レ
ベル）た だし左側のＳ３状態を示す境界 （Ｑ′，とする）より左で符号化走査 線上ですぐ左側の境界（１′３＝０の 場合はＱ′，と一致する）より右の 領域の濃度レベルは右側のＳ３状態 の示す境界の右側の濃度レベルと 同じとみなす。

第１表のＳ３状態のかわりにこのようなＳ′３状態を使
いＳ３（１′３，１″３，ｍ）を１１１１Ｄ（１′３）
○ （１″３一１）Ｌ（ｍ）で表わして第４図、第６図
の画像信号を符号化するとそれぞれ第１０図及び第１１
図のようになる。

第１２図にこの発明に使用する符号器の実施例の構成を
ブロック図で示す。

それぞれ画像信号ｆｖの−走査線分のメモリ容量を有す
るラインメモリ１１及び１２が直列に接続され、且つそ
れぞれのラインメモリの出力端子が識別回路の入力端子
に接続されている。このラインメモリ１１には符号化走
査線の内容がラインメモリ１２には参照走査線の内容が
記憶されている。これらのラインメモリは多値信号を扱
うため例えばＣＣＤ多値メモリ等で構成することができ
る。各ラインメモリ１１及び１２はクロツク発生器１７
からのシフトパルスによって符号化走査線及び参照走査
線の内容を逐次識別回路１３に入力として与える。

ラインメモリ１１及び１２の内容に応じて識別回路１３
は前述した状態Ｓ，，Ｓ２，Ｓ３を識別する。ランレン
グスカウンタ１４は状態奪，，Ｓ釘犬態の差分ランレン
グス長、新しく発生した符号化ラインのランレングス長
を検出する。この場合識別回路１３によって符号化走査
線もしくは参照走査線上に境界が検出されると識別回路
１３からのりセットパルスｆＲがランレングスカウンタ
１４に与えられ、ランレングスカウンタ１４は新たなラ
ンレングス長の検出を行う状態に移行する。識別回路１
３によって識別された状態Ｓ，，Ｓ２，Ｓ３について符
号発生器１５は状態Ｓュ，Ｓ２，Ｓ３及びランレングス
長、状態Ｓ３の新たな濃度レベル信号を受けて例えば第
１表の符号表に対応する符号を発生しこれをその出力端
に接続されたバッファメモリ１６に入力として与え、こ
れがバッファメモリ１６に一時蓄積される。

なおバッファメモリ１６は符号発生器１５の情報発生の
不均一性を補償して伝送路容量との整合を行うために挿
入されている。このようにして画像信号ｆｖの符号化走
査線及び参照走査線の内容が識別回路１３で識別され、
例えば第１表の符号表に対応する符号信号Ｆとなってバ
ッファメモリ１６の出力端子に得られるのである。この
符号信号Ｆを復号とする復号器は上に述べたものと逆の
機能を持つ回路構成で実現することができる。なおこの
発明による符号化方式では画像信号の内容によってはそ
の圧縮率があまり高くならないこともあり得るが、この
ために各走査線ごとに一次元符号化などの他の符号化方
式と比較して符号長のより短かい方を選択して電送する
ような構成にしてもよい。

この場合にどちらの符号化方式を選択したかは同期信号
を変えるなどの方法により識別可能である。以上のこの
発明の実施例の説明においては主に中間調を含む画像信
号の冗長度抑圧について述べたが、この発明はカラー画
像信号の電送あるいは記憶にも同様に適用できる。

この場合には濃度レベルに色の種類を対応させて発明を
構成すればよい。即ち濃度レベルのかわりに１は赤、２
は緑・・・というように各色調を表わす番号を対応付け
て行けばよい。以上詳細に説明したようにこの発明によ
り中間調を含む画像信号あるいはカラー画像信号等の冗
長度が抑圧でき、これをファクシミリに応用すれば電送
時間の短縮がはかられ、画像メモＩＪ‘こ使用すれば記
憶容量の縮小が可能となる。

特にこの発明による符号化方式はランレングスを中心と
しているためファクシミリ原稿などで白部分の多い画像
情報の冗長度を抑圧する場合には圧縮率が高くなる利点
がある。さらにこの発明による符号化方式では原画信号
を忠実に符号化するので符号誤りがない限り符号化によ
る画質の劣化がない利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の原理の説明図、第２図は第
１表に示す符号構成による第１図の符号化例を示す図、
第３図、第４図、第５図及び第６図は第１表に示す符号
構成による他の符号化例を示す図、第７図及び第８図は
条件を変えて行った第１図の符号化例を示す図、第９図
、第１０図及び第１１図はそれぞれ条件を変えて行った
第３図及び第５図の符号化例を示す図、第１２図はこの
発明に使用する符号器の実施例を構成を示すブロック図
である。 Ａ：符号化走査線、Ｂ：参照走査線、１１，１２：ライ
ンメモリ、１３：識別回路、１４：ランレングスカウン
タ、１５：符号発生器、１６：バッファメモリ、１７：
クロツク発生器。 氷ｌ図 オ２四 〆３図 氷４図 汁５図 沖６題 ネ７図 汁８図 氷９図 ＊ｌ○図 オー１四 力は図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 量子化された個々の信号成分の変化境界について（
   １）参照走査線上から符号化走査線上に接続している状
   態と、（２）参照走査線上で存在するが、符号化走査線
   上に接続せず消滅している状態と、（３）参照走査線上
   に接続せず符号化走査線上で新しく発生している状態と
   、を識別してそれ等状態の何れかを示す状態符号を形成
   し、（１）の状態では参照走査線上の境界に対する符号
   化走査線上での対応境界の位置を知る情報をその状態符
   号に加え、（２）の状態ではその状態符号のみを用い、
   （３）の状態では新しく発生した境界の位置ならびにそ
   の境界に附随する量子化情報をその状態符号に加えて符
   号化信号を得ることを特徴とする逐次処理冗長度抑圧符
   号化方式。 ２ 上記量子化された個々の信号成分の変化境界は、量
   子化された個々の濃度レベルの変化境界であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の逐次処理冗長度抑
   圧符号化方式。 ３ 上記量子化された個々の信号成分の変化境界は、個
   々の異なる色調の変化境界であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の逐次処理冗長度抑圧符号化方式
   。