JPS61146071A - 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
のファクシミリや、画像蓄積装置等に用いられる画像符
号化装置に関するものである。

従来の技術 量子化された多階調画像を、隣接する画素からなるブロ
ックに分割し、ブロックを符号化する画像符号化方式と
して下記に示すブロック符号化方式の文献（１）　、　
［２］　、　（３１に記載されたものが提案されている
。

［１］　　０．Ｒ，Ｍｉｔｃｈｅｌｌ他”Ｂｌｏｃｋ　
ＴｒｕｎｃａｔｉｏｎＣｏｄｉｎｇ；ムＮｅｗ　Ａｐｐ
ｒｏａｃｈ　ｔｏ　ＩｍａｇｅＣｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ
″、　ＩＲＥＩＣＩｎｔｅｒ−ｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎ
ｆｅｒｅｎｃｅ　　ｏｎ　　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ
ｎｓ、ｖｏ７１，１９了８（２）　　岸本他１静止画像
に対するプロ、ツク符号化法の検討”、電子通信学会研
究会資料ｌＩＣ７８−４３，１９７８ （３１小林“多階調ファクシミリ信号の差分ブロック符
号化方式”、電子通信学会論文誌。

マＯ１！、　Ｊ　６６　　Ｂ　、Ａ２　＋　１９８３前
記文献［１］及び［２］に記載されたものはブロック内
の画素の輝度の平均値等を閾値としてブロック内の画素
を２つのグループに分割し、各分割毎に輝度を定めブロ
ックを２つの階調で表現する符号化方式であり、前記文
献［３］に記載されているものは圧縮率をさらに高める
ために、平均値と各画素の輝度の差に関して定数を定め
、輝度の差が定数の範囲内であればブロックの平均値の
み、すなわちブロックを１つの階調で表現し、輝度の差
が定数の範囲外で条ればブロック内の各画素を平均値以
上、未満の２つのグループに分割し、平均値以上又は未
満の画素数が定数をこえたとき各グループの平均値によ
って、すなわちブロックを２つの階調で表現する符号化
方式である。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上述の方式では輝度差に関する定数又は平
均値以上又は未満の画素数についての定数を大きくすれ
ば圧縮率は高くなるが輝度の小さい、すなわち光学的濃
度の大きい部分の画像の画質の劣化も大きくなる。一方
、定数を小さくすれば画質の劣化は小さくなるが、文献
［１］　、　［２１のものに対する圧縮率の改善割合は
小さくなる。また、２つの階調で表現されるブロックが
増加すると伝送符号量が増加し、符号伝送速度が低い場
合にはバッファメモリの増加を必要となる。

また、走査線単位で画像を符号化するときに、１つの階
調であられされるブロックと２つの階調であられされる
ブロックの発生割合によって走査線当りの発生する符号
数が異なるため、走査線毎に走査線の開始を示す情報が
必要となり、この情報に伝送路上で誤りが発生すると復
号化時の誤り波及が複数走査線に及ぶという問題がある
。

本発明は上記欠点に鑑み、商用の写真電送などのように
多くの階調が必要であって、しかも再生された画像の画
質の劣化が少なく、さらに高い圧縮率が得られる階調画
像の符号化装置を提供する多値量子化された画像を互い
に隣接する一定数の画素からなるブロックに分割し、前
記ブロックの輝度の平均値を算出し、前記平均値と各画
素の輝度の差の絶対値がすべて定数に以下（あるいは未
満）であるか、または定数Ｋをこえる（あるいは以上）
画素の数が定数Ｕ以下（あるいは未満）である第１のモ
ードと、前記平均値と各画素の輝度の差の絶対値が定数
Ｋをこえる（あるいは以上）画素の数が定数Ｕより犬（
あるいは以上）である第２のモードとにブロックを分類
し、第１のモードのブロックは前記平均値の情報と第１
のモードであることを示す１ビットの情報とにより符号
化し、第２のモードのブロックはブロック内の画素を前
記平均値以上（あるいはこえる）の輝度をもつ画素のグ
ループと前記平均値未満（あるいは以下）の輝度をもつ
画素のグループとに分類し、それぞれのグループの平均
値に関する情報と各画素が前記２つのグループのいずれ
に属するかを示すパターン情報と第２のモードであるこ
とを示す１ビットの情報とによって符号化する際にこれ
ら第２のモードに関する情報の符号ビット数を当該第２
のモードのブロックより前に符号化が行なわれた第１の
モードのブロックの数により可変にすることにより上記
目的を達成するものである。

作用 本発明は上記構成により、Ｑビットに量子化された画像
をｍｘｎ個の画素からなるブロックに分割して符号化を
行なうとき、第１のモードのブロックは第１のモードで
あることを示す１ビットの情報とＱビットの平均値情報
の和（１＋Ｑ）ビットで符号化され、第２のモードのブ
ロックは第２のモードであることを示す１ビットの情報
と、ブロック内の画素をブロックの平均値によって２つ
のグループに分類しそれぞれのグループの平均値に関す
る情報をｑ。ビットで量子化した情報と、各画素がどの
グループに属するかを示す２１１１ｘｎ個のパターン情
報を２ｗ０（ｗ（ｍｘｎ）個に分類し、どの分類に属す
かを示す宵。ビットの情報の和（１十２ｑｏ十Ｗ。）ビ
ットで符号化（ただし２ｑｏ十Ｗ。＞Ｑ）することを基
本とし、当該第２のモードのブロックの符号化より前に
χ個の第１のモードのブロックが符号化されていれば当
該第２のモードのブロックを含めχ個の第２のモードの
ブロックのそれぞれについて（２ｑｏ十胃。−Ｑ）ビッ
トを平均値情報又はパターン情報のいずれか又は両方に
わりあてそれぞれＱ１＋Ｗ１ビット（Ｑｌ＞　ｑＯｒ　
ｗ、）　ｗｏｌ　２（ｑ、　−ｑｏ）＋ｗ、−ｗｏ＝２
ｑｏ＋ｗ。−Ｑ）で符号化し、χ二〇であればそれぞれ
ｑ。９ｗｏビットで符号化することにより、符号化され
た画像の符号化走査線単位の総符号数を （１＋２ｑｏ＋ＷＯ）Ｘ（符号化走査線単位のブロック
数）ビットに定めることかで亀、この結果符号伝送誤り
の波及を当該走査線にのみとどめることができ、しかも
第１のモードのブロックの発生割合によって第２のモー
ドのブロックの符号数を増加することにより、第２のモ
ードのブロックを前記（１＋２（１ｏ−１−Ｗ、　）ビ
ットのみによって符号化する場合に比べ画質劣化を低減
することができる。

実施例 以下に図面を用いて、本発明の一実施例における符号化
装置について説明する。第３図に本発明を用いたシステ
ムのブロック構成図を示す。第１図において、１は画像
読取装置で、写真のような階調画像を走査し、標本化及
び量子化を行なう装置である。２は多値量子化された画
像を符号化する符号化装置、３は符号を送信する符号送
信装置、４は伝送された符号を受信する符号受信装置、
６は受信した符号から画像を再生する復号化装置、６は
再生された画像を記録する画像記録装置である。以下、
第１図、第２図を参照して本発明の要旨となる符号化装
置２、復号化装置５の構成をさらに詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例における符号化装置２の構成
を示すもので、まず画像読取装置１によって走査されＱ
ビットに量子化された画像信号２ｉｓｏ　は画像メモ！
Ｊ　２０１　に記憶される。なお、本符号化装置２は画
像を互いに隣接した一定の画素数からなるブロックに分
割し、ブロック単位で符号化処理を行なう。以下の説明
ではブロックは主走査方向にｎ画素、副走査方向にｎ画
素からなる矩形とし、ｍｘｎ＝Ｎ　　とする。

さて画像メモリ２０１からはブロック単位で１画素ずつ
読み出される（信号２６ｏ）。原画素信号２６０は選択
器２０２により選択されて加算・除算器２０３に入力さ
５れると同時に１ブロツク用のメモ！Ｊ２０５に記憶さ
れる。加算・除算器２０３によって平均値Ｅ。（信号２
６２）が次式により算出され選択器２０４により選択さ
れブロック内の平均値Ｅ。の算出終了後、１ブロツク用
メモリ２０５からブロック内の画素の値（信号２６４）
を順次読み出し、減算器２０７で平均ｇＩＥｏとの差を
計算し、差の絶対値（信号２６６）を出力すると同時に
、比較器２１０により各画素の値と平均値Ｘ。とが比較
されその結果２６７が直並列変換器２１１及び選択器２
１２に出力される。ブロック内の画素の値（信号２６４
）は比較結果２６７によって平均値Ｅ。以上の第１のグ
ループ（信号２６８）と平均値！。未満の第２のグルー
プ（信号２６９）に分類され、それぞれメモリ２１３及
び２１４に記憶される。また比較結果２６７を用いて第
１のグループの画素数がカウンタ２２１に、第２のグル
ープの画素数がカウンタ２２２にそれぞれカウントされ
る。

ブロック内の各画素と平均値Ｅ。の差の絶対値（信号２
６６）は比較器２０８により定数にと比較され比較結果
２７０が判定器２０９に出力される。

判定器２０９は１ブロツクのすべての画素を比較器２０
８が比較した後、すべての画素について比較結果２７０
が定数に以下であるか又はカウンタ２２１の出力値２７
１及びカウンタ２２２の出力値２７２の少なくとも一方
が定数Ｕ以下の場合はブロック識別信号２７３を０にセ
ットし、平均値！。との差の絶対値が定数により大きい
画素が少なくとも１つ存在し、かつカウンタ２２１の出
力値２７１及びカウンタ２２２の出力値２７２がそれぞ
れ定数Ｕより大きい場合にはブロック識別信号２７３を
１にセントする。以下、ブロック識別信号２７３の値が
０であるブロックを第１のモード、１であるグロックを
第２のモードとよぶ。

判定器２０９の出力であるブロック識別信号２７３は符
号器２１５に出力されるとともに、カウンタ２２３にも
出力される。カウンタ２２３はブロック識別信号２７３
の値が０すなわち、第１のモードのブロックの場合には
符号器２１５からの１つのブロックの符号化終了信号パ
ルス（２９２）によってカウンタ値を１だけ加算し、第
２のモードのブロックの場合にはカウンタ値が０でなけ
れば、前記符号化終了信号（２９２）によって１だけ減
算し、０であればカウンタ２２３の更新を行なわず値Ｏ
を保持する。カウンタ２２３は符号化走査線単位すなわ
ち、画像の１走査線の画素数をＬとすると（Ｌ／ｍ）個
のブロック単位ごとに初期化される。初期値は０である
。

カウンタ２２３のカウント値信号２９０は判定器２２０
によって０か否かが判定され、０であれば値０が、０で
なければ値１が判定器２２０の出力信号２９１として出
力される。

次に各モードのブロックの符号化について説明する。

第１のモードのブロックの符号化　符号器２１６は平均
値Ｋｏ（信号２６３）と１ビットのブロック識別情報（
例えば値０）を符号化し出力する。

第２のモードのブロックの場合　前記第１のグループを
メモリ２１３から読み出し、加算・除算器２０３によっ
て第１のグループの平均値Ｅ、（信号２８ｏ）を算出し
、同様にして前記第２のグループをメモリ２１４から読
み出し、第２のグループの平均値ＩＣ２（信号２８１）
を算出する。すなわち、が算出される。ここでｙｉ、Ｊ
、は第１のグループに属する画素の値及び個数、　ｚｉ
、Ｊ２は第２のグループに属する画素の値及び個数であ
り、Ｊ１＋Ｊ２＝Ｎである。

本実施例では第２のモードのブロックの平均値Ｅ、、に
２に関する情報として、１つ前のブロックの再生平均値
との差を量子化した情報を符号化する。

すなわち、第１のグループの平均値ｇ、（信号２８０）
及び第２のグループの平均値に２（信号２８１）はそれ
ぞれ減算器２１６　、２１７によって再生平均値演算器
２１８から出力されている１つ前のブロックの再生平均
値（信号２８２）と減算が行なわれ、その差信号２８３
，２８４がそれぞれ符号器２１６に出力される。符号器
２１６は各々Ｑビットの差信号２８３，２８４を判定器
２２０の出力信号２９１が０の場合はｑ。ビットに、１
の場合にはｑ１ビット（ｑｏ＜ｑ、＜Ｑ）に量子化し、
符号化する。

一方、ブロック内の各画素が第１又は第２のいずれのグ
ループに属するかを示すために直並列変換器２１１から
出力されているＮ（＝ｍｘｎ）ビットのパターン情報２
８６はパターン情報分類器２１９によって、判定器２２
０の出力信号２９１が０の場合にはＷ。ビットに、１の
場合にはＷ、ビット（ｗｏ＜ｗ、　＜　Ｎ　）に縮退さ
れて符号器２１６に出力される（信号２８６）。パター
ン情報分類器２．１９は例えば読出し専用メモリから構
成されており、ｒ個の入カバターンを判定器出力信号２
９１によって２　ＷＯ個又は２Ｗ１個のパターンに分類
し、入カバターンがどのパターンに属するかを示すＷ。

又はＷ１ビットの情報を出力する。

１つのブロックの符号化終了時には、次のブロックの符
号化処理のために再生平均値演算器２１８はそのブロッ
クの再生平均値（信号２８２）を演算する。第１のモー
ドのブロックの場合はブロックの平均値Ｘ。（信号２６
３）が出力される。第２のモードのブロックの場合には
符号器２１５からの差信号２８３をｑ。又はｑ１ビア）
に量子化した信号２９２、差信号２８４をｑ。又はｑ１
ビットに量子化した信号２９３およびＷ。又はＷ、ビッ
トのパターン情報から第１及び第２のグループに属する
画素数を求めブロックの再生平均値を算出する。信号２
９２．２９３がｑ。又はｑ１ビットのいずれであるか、
信号２８６がＷ。又はＷ１ビットのいずれであるかは判
定器出力信号２９１によって定められる。

上記説明による符号化方法によって符号化走査線単位（
副走査方向ブロックサイズがｎの場合は原画像のｎ走査
線が符号化走査線単位となる）で発生する符号数の上限
は （１＋２ｑｏ十Ｗ。）Ｘ（符号化走査線単位のブロック
数）ビットとなる。符号器２１６　は符号化走査線単位
ごとに発生する符号数を積算し前記上限に満たない場合
は、上限に達するまで符号０を伝送し、符号化走査線単
位ごとに発生する符号数を前記上限の値に等しい一定数
の符号を伝送する。

本符号化装置２では符号化走査線単位ごとに伝送する符
号数が一定数であるため、符号化走査線単位毎の開始を
示す情報を伝送する必要はない。

次に本実施例を用いて符号化した画像を再生するための
復号化装置の一実施例を第２図を用いて説明する。

受信した符号３６０は復号器３０１によって復号される
。復号器３０１はまずブロックのモードを判別しブロッ
ク識別信号３５２を出力する。カウンタ３０９はブロッ
ク識別信号３６２の値が第１のモードであることを示し
ている場合には１ブロツクの符号化終了時にカウンタ値
を１だけ加算し、第２のモードのブロックの場合にはカ
ウンタ値が０でなければ１ブロツクの符号化終了時にカ
ウンタ値を１だけ減算し、０であればカウンタ３０９の
更新を行なわず値０を保持する。カウンタ３０９は符号
化走査線単位すなわち、画像の１走査線の画素数をＬと
すると（Ｌ／ｍ）個のブロック単位ごとに初期化される
。初期値は０である。

カウンタ３０９のカウント値信号３６３は判定器３１０
によって０か否かが判定され０であれば遺ｏが、０でな
ければ値１が判定器出力信号３６４として出力される。

ブロックの各画素はブロックのモードによって次のよう
に再生される。

３６１）がブロック識別信号３６２によって選択器３０
２から再生画素値（信号３５３）として画像メモリ３０
３に出力される。

再生される画素数はＮである。また次のブロックの再生
のために再生画素値は再生平均値演算器３０４にも出力
される。

３６４が０であればｑ。ビットに、１であればｑ。

ビットに量子化された第１及び第２のグループの差分値
（信号３５４　、３ｒｓｔｓ　）　　と１つ前のブロッ
クの再生平均値（信号３６６）とを用いて加算器３０６
及び３０６によってそれぞれのグループの再生平マ　　
マ 初値Ｔ！、１．Ｅ２が出力され、一方判定器出力信号３
６４が０であればＷ。ビットに、１であればＷ１ビット
に縮退されたパターン情報３５９を用いてパターン情報
再生器３０７はブロック内の各画素が第１又は第２のグ
ループに属するかのパターンを再生しく信号３６０）、
並直列変換器３０Ｂによって１画素毎のパターン情報３
６１に変換され選択器３０２によって各画素毎に前記再
生平均値Ｅ１又はに２が選択され画像メモ！Ｊ３０３に
出力される。また次のブロックの再生のために再生平均
値演算器３０４にも出力される。

再生平均値演算器３０４は加算器と除算器から構成され
、再生されたブロックの平均値を算出する。

復号器３０１は符号化走査線単位毎に復号した符号数を
積算し、符号化走査線単位のブロック総数に等しい数の
ブロックを復号化したのち、復号した符号数が前記符号
化走査線単位の符号数の上限 （１＋２Ｃ１ｏ＋Ｗ。）×（杓りｈｂ圓騒騨貞■Ｄブロ
ック総数）ビットに達していない場合は、上限に達する
までの符号を意味のない符号として処理する。また、復
号した符号数が前記上限に一致したとき、復号したプ”
Ｊツク数が符号化走査線単位のブロック総数より小さい
場合には当該符号化走査線の復号化処理を終了し、次の
符号化走査線単位の復号化を開始し、画像メモリ３０３
は当該符号化走査線の直前に復号化された走査線の画像
を出力する等の手段を用いることにより画質劣化を当該
符号化走査線のみに限定することが可能となる。

以上、本実施例で説明した符号化方式によれば、本発明
を用いない場合（１＋２Ｑ十Ｎ　）ビット要する第２の
モードのブロックを（１＋２ｑｏ十Ｗ。）ビット又は（
１＋２（１，＋Ｗ、）ビットに低減することができ、符
号化走査線単位の総符号数を （１＋２ｑｏ＋Ｗｏ）×（符号化走査線単位のブロック
数）ビットと定めることにより、符号伝送誤りの波及を
当該走査線にのみ限定することができ、しかも第１のモ
ードのブロックの発生割合によって第２のモードのブロ
ックの符号数を増加させ（１＋２ｑ、＋Ｗ、　）ビット
で符号化することにより第２のモードのブロックを（１
＋２ｑｏ十Ｗ。）ビットのみによって符号化する場合に
比べ画質劣化を低減することができ号。さらに本実施例
によれば、第１のモードのブロックの平均値は差分量子
化を行っていないために、第１のモードのブロックが再
生された場合には第２のモードの１０ツクの各グループ
の平均値と前ブロックの平均値との差分値の量子化によ
る輝度の原画像に対する誤差が累積されなくなるために
画質劣化が少なくなる特徴を有している。

発明の効果 以上のように本発明は第１のモードのブロックの発生数
によって第２のモードのブロックの符号数を可変にする
ことにより、符号化走査線単位で伝送される符号数が定
められた値以内で画質劣化の少ない符号化を行なうこと
ができ、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符号化装置のブロッ
ク結線図、第２図は同装置の復号化装置のブロック結線
図、第３図は本発明の符号化装置を用いたシステムのブ
ロック結線図である。 ２０１・・・・・画像メモリ、２０２，２０４．２１２
さ・・・選択器、２０３・・・・加算・減算器、２０５
，２１３゜２１４・・・・・　メモリ、２０７，２１６
．２１７・・・・・・減算器、２０８．２１０・・・・
・・比較器、２０９，２２０・・・・・・判定器、２１
１・・・・・直並列変換器、２１５・・・・・・符号器
、２１８・・・・・・再生平均値演算器、２１９・・・
・・・パターン情報分類器、２２１．２２２，２２３・
・・・・カウンタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多値量子化された画像を互いに隣接する一定数の画素か
   らなるブロックに分割し、前記ブロックの輝度の平均値
   を算出し、前記平均値と各画素の輝度の差の絶対値がす
   べて定数Ｋ以下（あるいは未満）であるか、または定数
   Ｋをこえる（あるいは以上）画素の数が定数Ｕ以下（あ
   るいは未満）である第１のモードと、前記平均値と各画
   素の輝度の差の絶対値が定数Ｋをこえる（あるいは以上
   ）画素の数が定数Ｕより大（あるいは以上）である第２
   のモードとにブロックを分類し、第１のモードのブロッ
   クは前記平均値の情報と第１のモードであることを示す
   １ビットの情報とにより符号化し、第２のモードのブロ
   ックはブロック内の画素を前記平均値以上（あるいはこ
   える）の輝度をもつ画素のグループと前記平均値未満（
   あるいは以下）の輝度をもつ画素のグループとに分類し
   、それぞれのグループの平均値に関する情報と各画素が
   前記２つのグループのいずれに属するかを示すパターン
   情報と第２のモードであることを示す１ビットの情報と
   によって符号化する際にこれら第２のモードに関する情
   報の符号ビット数を当該第２のモードのブロックより前
   に符号化が行なわれた第１のモードのブロックの数によ
   り可変とする符号化装置。