JPS6074779A - 予測変換符号化装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は写真のように階調をもった画像を伝送するだめ
のファクシミリ装置や、蓄積するための画像蓄積装置等
における画像情報の予測変換符号化装置に関するもので
ある。

従来例の構成とその問題点 量子化された多階調画像の符号化方式として、従来より
Ｄ　ｐ　ＣＭ　（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｐｕｌｓ
ｅ　ＣｏｄｅＭｏｄｕｒａｔ　１ｏｎ）方式が知られて
いる。この方式は周辺の画素を用いて符号化する画素の
値を予測し、原画素の値と予測値との差分を符号化する
方法であるが、原画に忠実な符号化を行なうためには差
分信号を表現するための符号数が増加し、高い圧縮率を
得ることが困難である。特に、商用の写真電送のように
１画素が８ピツ）　（２５６階ｇ）で表現される多階調
画像を原画に忠実に伝送する場合には高い圧縮率を得る
ことが困難である。一方高い圧縮率を得るためには差分
を少ないビット数で量子化し符号数を低減する方法が用
いられているが、この方法では再生した画像の画質劣化
が大きくなるという問題点がある。

発明の目的 本発明は上記従来の欠点に鑑み、商用の写真電送などの
ように多くの階調が必要な際に、再生された画像の画質
の変化が少なくしかも高い圧縮率を得ることのできる予
測変換符号化装置を提供するものである。

発明の構成 本発明は多値量子化された多階調画像の画素の値をその
周辺の変換がなされた複数画素によシ予測する予測手段
と、前記予測手段によりめた予測値と原画素の値とをそ
れぞれ濃度に変換して濃度差をめる濃度差計算手段と、
前記濃度差計算手段がめた濃度差と閾値との比較に応じ
て前記予測値を変換後の画素の値とするか、前記原画素
を変換後の画素の値とするかを判断する判定手段と、前
記変換を行なった画像を前記予測手段の予６１１ｊと同
一の予測をするとともに、符号化する予測符号化手段と
を設けることによシ、上記目的を達するものである。

実施例の説明 以下に図面を用いて本発明、の一実施例について説明す
る。第１図は本発明の一実施例における予測変換符号化
装置を有する画像伝送システムのブロック図を示すもの
である。第１図において１は画像読取装置で、写真原稿
のような多階調画像を走査し、標本化及び量子化する。

２は量子化された画像信号を変換する画像変換装置、３
は画像変換装置２からの出力画像を符号化する符号化装
置、４は符号を伝送する送信装置、５は伝送された符号
を受信する受信装置、６は符号から画像を復元する復号
化装置、７は復元された画像を記録する画像記録装置で
ある。

なお第１図のシステムは画像伝送システムの一実施例で
あるが、受信装置４及び復号化装置５を蓄積装置及び蓄
積装置からの読出し装置としてもよい。

次に第２図を参照して、画像変換装置２について詳細に
説明する。

第２図は画像変換装置の構成を示すものである。

第２図において、画像読取装置１によって走査され、量
子化された画像信号２１０は２画素メモリ２１に記憶さ
れる。２画素メモリ２１は変換処理される原画素（以後
、変換画素という）及び変換画素の次の原画素（以後、
次変換画素という）を記憶する。この画像信号は画像読
取装置１が原稿からの反射光を読取る場合には画像原稿
の反射率に比例した値（以降、輝度信号値とよぶンをも
つ信号である。

２゛画素メモリ２１からは変換画素信号２１１及び次変
換画素信号２１２が出力され、選択器２３によシ一方の
信号が選択される。すなわち選択器２３は選択信号発生
器３１からの選択信号２２６により、信号２１１か信号
２１２を選択する。１画素の変換処理の開始時には変換
画素信号２１１が選択されるように、選択信号発生器３
１は選択信号２２６を制御している。

選択器２３からの出力信号２１３は濃度変換器２４に入
力される。濃度変換器２４は次式に従って入力値を濃度
に変換する。

ここで、ＬＭＡＸは読取画像信号の最大値である１例え
ば１画素を８ビツトで量子化する場合には２６６となる
。またＬは濃度変換器への入力値、ｄは濃度で多る。な
お、第（１）式は原稿と読取値との関係は原稿の暗部で
は大きな値、明部では小さな値となる画像読取装置１の
場合に適用され、暗部では小さな値、明部では大きな値
となる画像読取装置では次式となる。

■ また、第（１）式又は第（巧式においてカッコ内がＯと
なる場合は、ｄは十分大きな有限の値と定める。

この濃度変換器２４は対数演算器、減算器、除算器を用
いて実現することができるが、ＲＯＭ（読出し専用メモ
リ）を用いて簡単に実現することができる。１画素が８
ビツトで表現される画像の場合は輝度信号値は２６６種
類となり、従って濃度値ｄも２６６種類である。２５６
種の輝度信号値に対してあらかじめ濃度値を計算し、そ
の値・　をＲＯＭに記憶しておき、輝度信号値をＲＯＭ
のアドレス入力とすることにょシ濃度値ｄがこのメモリ
からの出力データとして得られる。この場合ＲＯＭの必
要な記憶容量は２５６語である。語長は濃度ｄの有効桁
によって定まり、例えば濃度ｄの有効桁を小数第２位ま
でとし、濃度ｄを１００倍にした整数値を記憶すること
と定め、また第（１）式においてカッコ内が０のときの
　の値を２．６５又は５．１１と定めればＲＯＭの語長
け８ビツト又は９ビツトとなり、小容量のＲＯＭで極め
て簡単に濃度変換器２４を実現することができる。

−力木変換装置２によって変換された画素信号２２９は
符号化装置３に出力されるとともに、画像メモリ２２に
入力され蓄積される。画像メモリ２２は変換中の走査線
と１走査前に変換された走査線の２走査線を記憶する。

画像メモリ２２がらは４つの参照画素信号が出方される
。なお、変換される画素Ｘとこれら参照画素の関係を第
３図に示す。第３図において、３１は現走査線、３２は
現走査線よりも１走査過去に走査された走査線である。

画素Ｘが変換される画素＋　Ｐ　’　ｔ　Ｑ　’　ＪＲ
’　＋Ｓ′がそれぞれ参照画素で、画像メモリ２２から
の出力信号２１５，２１６，２１７，２１８にそれぞれ
対応する。画素Ｔ′は画素Ｘの次に変換される画素であ
る。

さて、第２図にもどり予測器２５は前記４つの参照画素
信号と、２画素メモリ２１からの２つの画素信号２１１
．２１２を用いて、３種の予測値信号２２１）を出力す
る。これらの信号の値は次式で示される。

信号２１９の値Ｘ′は 信号２２０の値ｔ′は 信号２２１の値Ｘ′は となる。

なお、上記第（３）　、　（４）　、　（６）式におい
て、ｐ’ｅｑ’＋ｒＩ、Ｉｌ／はそれぞれ参照画素ｐｌ
、Ｑ１．Ｒ１，ｆ３／の値、Ｘは２画素メモリ２１から
の出力である変換画素Ｘの値、ｔは２画素メモリ２１か
らの出力である次変換画素Ｔの値である。

そして予測器２５から出力される信号２１９゜２２０．
２２１は選択器２６により、いずれか１つか選択され、
濃度変換器２７に出力される。選択器２６は選択信号発
生器３１からの選択信号２２７によシ制御されている。

１画素の変換処理の開始時には信号２１９が選択される
ように選択信号発生器３１は選択信号２２７を制御して
いる。

濃度変換器２７は前記濃度変換器２６と同様にＲＯＭで
実現されている。

濃度変換器２４の出力濃度信号２１４と濃度変換器２７
の出力濃度信号２２３は減算器２８に入力され減算が行
なわれ、結果の絶対値が濃度差信号２２４として出力さ
れる。濃度差信号２２４は　“判定器２９で、定められ
た判定値にと比較され、Ｋ以下の場合には判定結果Ｏが
、Ｋよシ大きい場合には判定結果１が判定器出力信号２
２５として出力される。なお、この判定値には再現され
る画像の画質と圧縮率に影響を与えるパラメータである
。Ｋの値を大きくすれば圧縮率は向上するが画質劣化は
大きくなシ、Ｋの値を小さくすれば画質劣化は少なくな
るが圧縮率の向上は少ない。実施例により再生画像を評
価した結果、商用の写真電送に用いる場合にはＫの値を
０．０１からＯ，ＯＳ　（濃度変換器２４．２７が濃度
ｄを１００倍した値を出力する場合には１から３）の範
囲の１つの値と定めることによシ十分な画質が得られる
。

さて判定器２９からの判定器出力信号２２６は選択信号
発生器３１に入力される。選択信号発生器３１の動作を
第４図に示した流れ図とともに、以下説明する。なお第
４図において端子４５０は１画素の変換処理の開始を、
端子４５１は１画素の変換処理の終了をそれぞれ示す。

まず１画素の変換処理の開始後、処理４０１で選択信号
２２６を選択器２３が変換画素信号２１１を選択する値
に、選択信号２２７を選択器２６が値ｘ／　（信号２１
９）を選択する値に設定する。この結果、減算器２８で
変換画素Ｘの値と、値Ｘ′のそれぞれの濃度の差が計算
され、判定器２９による判定結果が判断４０２で判断さ
れる。判断４０２で判定結果信号２２６が０、すなわち
濃度差が判定値に以下の場合には処理４０３で選択信号
２２８を選択器３０が信号２１９を選択する値に設定し
、１画素の変換処理を終了する。この場合選択器３゜は
値Ｘ′　を変換画素Ｘの変換後の値とし符号化装置に出
力する。一方判定結果信号２２５が１、すなわち濃度差
が判定値によシ大きい場合には処理４０４で選択信号２
２６を選択器２３が次変換画素信号２１２を選択する値
に、選択信号２２７を選択器２６が値ｔＩ　（信号２２
０）を選択する値に設定する。この結果、減算器２８で
次変換画素Ｔの値と、値ｔ′のそれぞれの濃度の差が割
算され判定器２９による判定結果が判断４０５で判断さ
れる。判断４０５で判定結果信号２２５が０、すなわち
濃度差が判定値に以下の場合には処理４０６で選択信号
２２８を選択器３ｏが変換画素信号２１１を選択する値
に設定し、１画素の変換処理を終了する。この場合選択
器３０は変換画素Ｘの値Ｘを変換画素Ｘの変換後の値と
し符号化装置に出力する。一方判定結果信号２２６が１
、すなわち濃度差が判定値によりも大きい場合には処理
４０７で選択信号２２６を選択器２３が変換画素信号２
１１を選択する値に、選択信号２２７を選択器２６が値
ｘｌ　（信号２２１）を選択する値に設定する。この結
果、減算器２８で変換画素Ｘの値と、値Ｘ′のそれぞれ
の濃度の差が創立され判定器２９による判定結果が判断
４０８で判断される。判断４０８で判定結果信号が０、
すなわち濃度差が判定値に以下の場合には処理４０９で
選択信号２２８を選択器３０が信号２２１を選択する値
に設定し、１画素の変換処理を終了する。この場合選択
器３ｏは値Ｘ′を変換画素Ｘの変換後の値とし符号化装
置３に出力する。判定結果信号−２２５が１、すなわち
濃度差が判定値により大きい場合には処理４１０で選択
信号２２８を選択器３０が変換画素信号２１１を選択す
る値に設定し、１画素の変換処理を終了する。この場合
選択器３０は変換画素Ｘの値Ｘを変換画素Ｘの変換後の
値とし符号化装置３に出力する。

符号化装置３に出力される出力画像信号２２９は前述の
画像メモリ２２にも入力され、変換後に出力された値が
順次記憶される。

画像変換装置２から出力される画像信号は符号化装置３
によって符号化される。

次に符号化装置３の構成および動作を第６図とともに説
明する。

第５図に示すように、画像変換装置２からの出力画像信
号２２９は画像メモリ６１に記憶される。

画像メモリ６１は予測符号化を行なう場合に参照画素が
過去に走査された走査線に含まれている場合には予測に
必要な走査線も記憶している１、画像メモリ６１からは
符号化処理される画素の値を予測するための参照画素信
号６１０，６１１゜５１２が予測器５２に出力される。

予測器５２の予測方式の一実施例を第６図を用いて以下
に説明する。第６図は予測のだめの参照画素と予測符号
化される画素の関係を示した図である。６１は現走査線
、６２は現走査線よりも１走査過去に走査された走査線
である。画素Ｘが予測符号化される画素で、Ｐ、Ｑ、Ｒ
が過去に走査された画素で参照画素とよぶ。画素Ｔは画
素Ｘの次に予測符号化される画素で、画素Ｓは画素Ｔの
予測に用いる参照画素である。予測器５２は参照画素Ｐ
、Ｑ、Ｒを用いて次式に示す値Ｘ′を画素Ｘの予測信号
５１３として出力する。

予測信号５１３は予測される画素の信号６１４と減算器
６３で減算され、その結果が差分信号５１６として出力
される。すなわち、次式で示す値ＪＸが差分信号５１５
として出力される。

ｌ　ｘ　＝　ｚ　−ｚ　’　・・・・・（力（／ζだし
、Ｘは予測される画素Ｘの値である。）ここで画像変換
装置２と符号化装置３の関係について説明する。第（＠
式、第（４）式はそれぞれ第（６）式と同形であり、第
４図の処理４０３で変換画素Ｘの値として第（３）式の
値Ｘ′が画像変換装置２から出力される場合には第（６
）式において予測値Ｘ′と画素Ｘの値Ｘとは一致する。

また、第（に）式により第４図の処理４０６で変換画素
Ｘの値として原画素の値が画像変換装置２から出力され
る場合、第３図において画素Ｔ′の変換のときに変換後
の画素の値は第（３）式で示される値となシ、第６図面
素Ｘの次の画素Ｔの予測符号化で第（６）式において予
測値と一致する。第４図処理４０９で変換画素Ｘの値と
して第（６）式による値Ｘ′が画像変換装置２から出力
される場合、第３図において画素Ｔ′の変換のときに変
換後の画素の値は第（３）式で示される値となり、第６
図面素Ｘの次の画素Ｔの予測符号化で第（６）式の予測
値と一致する。このように予測器５２においては、入力
画像信号が前記画像変換装置２からの変換画像信号であ
り、画像変換処理が予測符号化時と同一の予測式によっ
て行なわれるために第（６）式、第（７）式において　
”　”　Ｐ　＋ｒ　＝　ｑである画素Ｘの出現確率は原
画に比べて高く、従って差分値ΔＸがＯである出現確率
が高くなる。

さて第５図にもどり差分信号５１５は符号化器５４で符
号化され符号５１６が出力される。減算器５３からの出
力である差分信号は６１１種の値をとシ、それぞれの値
に例えばハフマン符号を割りあてることによシ符号化さ
れる。このとき、前述の如く、差分値１　ｘ　＝　Ｏの
出現確率が高いため、差分値０に割り当てる符号を短く
するととにより、符号化された画像の総符号数を少なく
、すなわち圧縮率を高めることができる。出力された符
号６１６は符号送信装置４及び符号受信装置５を経て復
号化装置６に伝達される。復号化装置６は符号を差分値
に変換し、前記予測符号化装置３と同一の予測方式によ
って予測を行ない画像を復元し、画像記録装置７によっ
て記録再生することができる。

下表は本実施例による画像変換を行ない、予測符号化を
行った場合の１画素当りの符号長の、画像変換を行なわ
ずに同一の予測符号化を行った場合の１画素当りの符号
長に対する向上率、および画像変換後の画像の原画像に
対するＳ／Ｎ比を示したものである。なお下表のデータ
における画像は１画素が８ビツトで表現された２６６階
調画像である。またＳ／Ｎ比は原画像と変換後の画像の
平均２乗誤差から算出された値である。

表 以上本実施例で説明した予測変換拘置化装置によれば、
符号化装置３及び復号化装置６での画質劣化は無く、画
像変換装置２の判定値Ｋによって画質を制御することが
できる。

すなわち本実施例によれば、多階調画像を変換し、変換
後の画像を予測符号化する際に、予測杓号化を行なうだ
めの予測と同一の予測を変換後の画像の複数個の参照画
素を用いて変換される画素に対して行ない、予測値と変
換される画素の原画素の値をそれぞれ濃度に変換し濃度
差が一定の範囲内ならば予測値を変換される画素の変換
後の値とし、濃度の差が一定の範囲外であれば原画素の
値を変換後の画素の値とするとともに、変換後の画像を
予測符号化するよう構成している。そのため多階調画像
を画素間の読取った値の差分値によって変換する場合は
、読取られた画素の値は原稿の輝度に比例した値であり
、画像の暗部の画素間の読取った値（輝度信号値）の差
分値と、明部の画素間の読取った値（輝度信号値）の差
分値とが同一の値であっても暗部の画素間の濃度差は明
部の画素間の濃度差とは大きく異なシ、視覚的には同一
ではなく、このような読取った値（輝度信号値）を基本
とする画像変換は暗部の画質劣化が明部の画質劣化に比
べて大きくなシ、視覚的に画質劣化の大きな画像となっ
てしまうという欠点に対して、画像を読取った値（輝度
信号値）を濃度に変換した後の濃度差を用いるために暗
部、明部ともに画質の劣化が少ないという作用があり、
予測符号化時と同一の予測方式による画像変換であるた
め、変換後の画像の予測一致率は原画像を予測符号化す
る場合に比べ向上するために圧縮率を大きく改善するこ
とができる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、写真のような多階調画像
を符号化し伝送又は蓄積する場合に画質劣化が少なく、
シかも画像変換を行なわないものに比べ少ない符号数で
伝送又は蓄積でき、伝送時間の短縮及び蓄積容量の低減
化を図ることができる等、その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における予測変換符号化装置
を有する画像伝送システムのブロック図、第２図は同装
置の要部である画像変換装置のブロック図、第３図は画
像変換のだめの変換される画素と参照画素の関係を示し
た概念図、第４図は第２図における画像変換装置の要部
である選択信号発生器の動作の流れ図、第５図は符号化
装置のブロック図、第６図は予測符号化される画素と参
照画素の関係を示した図である。 ２・・・・・・画像変換装置、３・・・・・・符号化装
置、２１・・・・・・２画素メモリ、２２・・・・・・
画像メモリ、２３゜２６．３０・・・・・・選択器、２
４．２７・・・・・・濃度変換器、２６・・・・・・予
測器、２８・・・・・・減算器、２９・・・・・・判定
器、３１・・・・・・選択信号発生器、５１・・・・・
・画像メモリ、６２・・・・・・予測器、６３・・・・
・・減算器、６４・・・・・・符号化器。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第３
図 第５図 ３ 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多値量子化された多階調画像の画素の値をその周辺の変
   換がなされた複数画素により予測する予測手段と、前記
   予測手段によりめた予測値と原画素の値とをそれぞれ濃
   度に変換して濃度差をめる濃度差計算手段と、前記濃度
   差計算手段がめた濃度差と閾値との比較に応じて前記予
   測値を変換後の画素の値とするか、前記原画素を変換後
   の画素の値とするかを判断する判定手段と、前記変換を
   行なった画像を前記予測手段の予測と同一の予測をする
   とともに、符号化する予測符号化手段とを具備する予測
   変換符号化装置。