JPS6167370A - 階調画像符号・復号化方法 - 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） 本発明は階調画像に対して冗長度を抑圧して効率よく符
号化し、この符号をさらにディザ法により２値化して再
生する階調画像符号・復号化方法に関する。

（従来の技術） 従来、階調性をもつ画像を白と黒の２種の濃度で疑似的
に表現する手法としてディザ法が知られている。このデ
ィサ法について記述した文献としてＩｎｔｅｒｎａｔｉ
ｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｃｏｍｍｕｎ
ｉｃａｔｉｏｎ。

Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　Ｒｅｃｏｒｄ　ｖｏｌｕｍｅ　
１　＋　１９７３　Ｐ、２６　ｅｌ　１−　Ｐ、２６・
１５があるが、ディザ法とはこの文献にも記載されてい
るように原画像に対して画素位置により異なった閾値を
用いて２値化し、黒画素と白画素の密度比によって疑似
的に中間調を表現するものである。次に第２図、第３図
、第４図を用いてディザ法についてさらに説明する。第
２図は原画像の各画素の位置とその濃度情報とを示した
ものであり、例えば４行×４列を１つの画素ブロックと
して１画素ブロック内の主走査方向位置をｈ＝ｏ　、　
１　、２　、３副走査方向位置をｖ＝ｏ、１゜２．３と
したもので、各画素の濃度は０から１５までの１６レベ
ルの階調で表わされる。第３図は４×４のディザ閾値マ
トリクスを示したものであり、第２図に示す原画像を第
３図の閾値マトリクスを用いて２値化すると第４図のよ
うに２値化された画像が得られる。ここで第２図、第３
図ではＯが最も白いレベル、１５が最も黒いレベルとし
、第４図では０が白、■が黒であるとする。

ところで、白と黒の２値画像に対して冗長度を抑圧する
符号化方式としてＣＣＩＴＴ　（国際電信電話諮問委員
会）においてランレングス符号化方式の中の１つである
モディファイドハフマン（以下鼎と略す）符号化方式が
勧告されているヵ具体的内容は例えば電子通信学会綿「
新版ファクシミリの基礎と応用」（昭和５７−９−１０
）電子通信学会Ｐ、３９０−３９３に書かれている。こ
の手法では白い画素は比較的長く連続し、黒画素の連続
は比較的短いという文書画像の統計的性質を利用して高
能率に符号化する手法である。

ＭＨ符号化方式は文字等の２値画像を対象としたランレ
ングス符号化方式であるが、ディザ画像に対して効率よ
く符号化するために考案された手法としてビット・イン
ターリーブ法がちる。このビット・インターリーブ法に
ついて記述した文献としてＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇ　ｏｆ
　ｔｈｅ　Ｓ、１．Ｄ、　＋　１７　［２］５ｅｃｏｎ
ｄＱｕａｒｔｅｒ　（１９７６）　（米）　Ｐ、９２−
１０１があるが、この文献中にも記載されるように、ビ
ットインタリーブ法とは近い閾値の画素が連続するよう
に画素をならべかえＭＨ符号化等のランレングス符号化
を施す手法である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、第４図に示したようにディザ化されだ２
値画像は短い白のランや長い黒のランの発生確率が高い
ため、上記ＭＨ方式で符号化しても高い効率は得られな
いものであった。例えば階調性を有するある画像に第３
図の閾値マ）　ＩＪクスを用いたディザ画像（主走査１
７２８画素、副走査２２９０行）に対してＭＨ符号化を
用いると、６．２７７，４０９　ビットの符号が発生し
、原画像１７２８Ｘ　２２９０　＝　３，９５７，１２
０ビツトの約１．６倍になり、符号化の意味がなくなっ
てしまうという欠点があった。

ところで、上記階調画像に対してビット・インターリー
ブ法により４画素おきにビット・インターリーブし、Ｍ
Ｈ符号化すると１，３１６，８９７ビツトで、原画像の
約０３３倍であった。

ところが通常の電話回線を使用するファクシミリでのデ
ータ転送速度は９６００ビット毎秒程度であり、この速
度で前記ビット・インターリーブによる符号化を行って
も伝送時間は約１３７秒かかることになり、従って、よ
り効率よく圧縮して符号化し高速な転送を可能とするこ
とが要求されていた。そこで本発明は符号化時には効率
よく圧縮して高速な伝送を可能とし、復号化時には復号
、補間、ディザ化を行うことにより良画質な再生を可能
とする、階調画像符号・復号化方法を提供することにあ
る。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、符号化時には階調画像の各画素の濃度情報を
原画素濃度より低い第１の画素密度でサンシリングして
符号化して転送し、復号化時には前記符号を復号化して
濃度情報を再生した後、第１の画素密度以上の第２の画
素密度に濃度情報を補間し、第２の画素密度でディザ化
により２値化するようにしたものである。

（作用） 本発明によれば、符号化時には階調画像の各画素の入力
濃度情報を低い分解能でサンプリングして符号化してい
るので高速伝送が可能となり、また復号化時には前記入
力濃度情報を復号し、そして高い分解能に補間した後デ
ィサ化により２値化して再生しているので良画質な再生
が可能となるものである。

（実施例） 第１図はこの発明の第１の実施例である階調画像符号・
復号化装置のブロック図を示したもので、以下第１図に
基づき詳細に説明する。

第１図において、１００は符号化部であり、２００は復
号化部である。この符号化部１００は、コントローラＡ
１０１、メモリＡｌＯ２、アドレスカウンタＡ７０３、
ＭＨ符号化回路１０４、メモリＢ１０５、アドレスカウ
ンタＢ１０６、カウンタ１０７、識別符号発生回路１０
８、セレクタＡ１０９からなる。また復号化部２００は
、コントローラ８２０１、識別符号判別回路２０２、鼎
復号化回路２０３、セレクタＢ２θ４、メモリＣ２０５
、アドレスカウンタＣ２０６、補間回路２０７、ディザ
回路２０ＥＩからなる。

本実施例の動作を次に説明する。まず図示しない画像読
取手段により検出された画像読取情報すなわち各両名に
対して４ビツトに量子化された入力濃度情報ＩＮが符号
化部１００へ入力される。

読取対象の１行当りの画素数が例えば１７２８画素であ
れば、１７２８画素／１行の入力濃度情報ＩＮが各々４
ビツトで順次入力される。ここでコントローラＡｌ０Ｉ
の制御により、これらの画素のうちから、・１行毎のも
の例えば第２図ｆ　ｖ　＝　０の位置の行に対応する画
素であって、さらに該当行中の４列毎のもの例えばｈ＝
ｏの位置の列に対応する４３２画素／１行の入力濃度情
報ＩＮのみをサンプリングしメモリＡｌＯ２に４ビツト
の１まで記憶させる。次にメモＩＪ　Ａ　Ｚ　０２に記
憶された第１の行の各画素の入力濃度情報のうち最も重
みの大きいビットのみをとり出す。例えば第２図の入力
濃度情報のうちｖ＝Ｏ，ｈ＝Ｏの入力濃度情報をとり出
すと１．１０．１５・・・となる。これを２進数で表す
と第５図のようになる。このうち最も重みの大きいビッ
トは第５図中ＭＳＢで示したように０．１，１．・・・
となる。このビット列に対してＭ　Ｈ符号化回路１０４
を用いてＭＨ符号化を行う。このＭＨ符号化回路１０４
で発生したＭｌ’ｉ符号はメモリＢ１０５に記憶される
。この際カラ／り１０７でＭＨ符号のビット数がカウン
トされ、１行分すなわち４３２ビツトの原情報に対する
符号化が終了した時点で１行分のカウント値をコントロ
ーラＡ１０１に出力する。コントローラ八１０１はこの
値が原情報の４３２ビツトより犬か否かを比較し、犬の
ときは識別符号発生回路１０８に原情報をそのまま送出
する識別符号Ｂを発生させた後、メモＩＪ　Ａ　１０２
内の４３２ビツトの原情報をセレクタＡ１０９を介して
復号化部２００へ送出する。壕だカウンタ１０７のカウ
ント値が４３２ビツトより小のときは、識別符号発生回
路にＭ　Ｈ符号を送出する識別符号Ａを発生させた後、
メモリＢ１０５内のＭＨ符号をセレクタＡ１０９を介し
て復号化部２００へ送出する。

以上の符号化を第５図でＭＧＢより１つ右隣のビ、ト列
０，０．Ｌ、・・・に対しても同様に行い、次にさらに
右隣のビット列０，１，１．・・・に対して　′同様に
行い、最後に最も重みの小さいビット列すなわち第５図
でＬＳＢと示されたビット列ｌ、０゜１、・・・に対し
て符号化を行う。このようにして第１図で最も上のｖ＝
０．ｈ＝０の行、１，１０゜１５、・・・の符号化が終
了すると次のｖ＝ｏ、ｈ＝０の行すなわち８，１５．Ｏ
，・・・の符号化を同様に行う。以下これをくり返し、
全頁の符号化を終える。

第６図は上記の動作によって得られる符号列Ｃ（符号化
部１００の出力）の順を図示している。

この第６図の例では４つの重みビット列のうち上位２つ
のビット列ではＭＨ符号のビット数が４３２より小であ
ったとし、下位２つのビット列でば４３２より犬であっ
たとする。ＡはＭＨ符号であることを示す識別符号で、
Ｃ，、Ｃ２はそれぞれ最上位およびその１つ下の位のビ
ット列をＭＨ符号化した符号列である。まだ、Ｂは原情
報であることを示す識別符号で、Ｄ３＋Ｄ４はそれぞれ
最下位より１つ上お・よび最下位のビット列をそのまま
とり出したものである。この符号列Ｃは復号化部２０θ
に入力される。

復号化部２００において、コントローラＢ２０１では捷
ず識別符号判別回路２０２を用いて受信する符号が第６
図にＡおよびＢで示したＭＨ符号列か原情報のいずれで
あるかの判別を行う。この結果ＭＨ符号列であればＭＨ
復号化回路２０３を用いて原ビット列情報を４３２ビツ
ト再生する。このときコントローラＢ２０１はセレクタ
Ｂ２０４に対しこの再生情報がメモリ入力として選択さ
れるよう指示する。まだ識別符号判別回路の判別結果が
原情報であれば、コントローラ８２０ノはセレクタＢ２
０４にこの原情報がメモリ入力として選択されるよう指
示する。このようにしてセレクタＢ２０４によって選択
された情報はアドレスカウンタＣ２θ６にしたがってメ
モリＣ２０５に順次記憶される。前述の符号化と同様に
最も重みの大きいビット列から最も重みの小さいビット
列まで１行分に対して４回上記動作を行う。これを該当
桁分繰りかえして全頁の復号が終了するとメモＩＪ　Ｃ
２０５内には第５図に示したような４行毎且つ４列毎の
ｖ＝ｏ、ｈ＝ｏの位置の画素の入力濃度情報が記憶され
ている。

次にコントローラＢ２０１は補間回路２０７を用いて４
×４の周期毎に再生された濃度をもとに補間を行う。補
間関数としてはＷｉｌｌｉａｍ　Ｋ、　Ｐｒａｔｔ著、
　”　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｉｍａｇｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉ
ｎｇ’＋　（１９７８）Ｊｏｈｎ　Ｗｉ　Ｉｅｙ　＆　
５ｏｎｓ社発行Ｐ１１３〜Ｐ１１４に記載されているよ
うに０次補間、１次補間、２次補間などがあるが、ここ
では主走査方向は１次補間、副走査方向はＯ次補間を行
う場合について説明する。メモＩＪ　Ｃ２０５には４行
毎且つ４列毎のｙ＝Ｑ　、ｈ＝ｏの位置の画素の入力濃
度情報１゜１０．１５・・が記憶されている。この情報
に対して第４図でｖ＝ｏ、ｈ＝ｏの位置に対応する濃度
であるとし、主走査方向については１次補間すなわち距
離の加重平均をとった補間をし、副走査方向については
０次補間すなわち４行同一値による補間を行う。その結
果は第７図のようになる。この補間濃度情報に対しディ
ザ回路２０Ｂを用いて２値化する。ディザ回路２０ｇで
は第３図に示した閾値マトリクスを用いて２値化を行う
が、この２値化した結果を第８図に示す。このようにし
て再生された２値画像の再生出力ＯＵＴは第４図に示し
た画像とは必ずしも一致してはいないが、階調性を有す
る画像は一般的に急激な濃度変化は少ないため、上記の
方式により符号化を施しても、例えばファクシミリで用
いられている８画素／ＩＩＩ＋Ｉ＋程度の分解能で実用
上必要な情報はほぼ保存される。

なお、前記従来技術で説明に用いた階調画像に対し、本
実施例による上記高速符号化を施した結果は以下のよう
であった。１ず２２９０行に対して４行おきに５７２行
とり出し、重みビット列毎に符号化する。まず最も重み
の大きいビット列では５７２行中５６３行がＭＨ符号で
次のビット列では４９６行、次のビット列では１１６行
、最も重みの小さいビット列では２７行がＭＨ符号化さ
れた。この結果総符号長は６６６，３１０ビツトであり
、これは前記ビット・インターリーブ法による場合の約
０．５１倍である。従って、９６００ビット毎秒のデー
タ転送速度であれば約６９秒で伝送することが可能であ
る。

なお、本実施例では符号化部１００と復号化部２００と
をそれぞれ別々のブロックで示し、その両者の間を直接
接続した場合について示したが、符号化部ＺＯＯと復号
化部２００とが公衆回線等の伝送路を介して接続される
場合も含むものである。また、符号化部１００と復号化
部２００とが同−匣体内に設けられる場合には、コント
ローラ８２０ノとコントローラＢ　２０　Ｚトハ１つの
コントローラを共用することも可能である。また、本発
明の第２の実施例として、符号化部１００において千鳥
状にサンプリングして、且っ復号化部２θ０においても
千鳥状に補間及びディサ化することもできる。この場合
第９図に示すように、濃度情報のサンプリング点が千鳥
状になるだめ、視覚上自然性、了解度が向上する効果が
得られる。

さらに第３の実施例として、入力濃度情報の重みの上位
の特定数の桁（例えば２桁）はＭＨ符号化し、下位の特
定数の桁（例えば２桁）は原ビット列をそのｉｔ符号と
するように固定的に決めておくようにすることもできる
。この場合符号化部１００のカウンタ１０７は不要とな
る。このようにする理由は、我々の実験結果によれば重
みの大きいビット列のＭＨ符号はど符号長が短い性質が
あることがわかっただめである。

ところで、以上では各画素の入力濃度情報のサンプリン
グで各画素ブロックの中のｖ＝ｏ、ｈ＝Ｏの位置のも・
のを抽出して符号・復号化を行う場合について説明した
が、各画素ブロックの中の他の任意の位置の画素の入力
濃度情報を抽出対象とすることもでき、あるいは各画素
ブロックの中の所定数の画素もしくは全画素の入力濃度
情報を平均化したものを算出して、抽出対象とすること
もできる。まだ符号化する入力濃度情報のサンプリング
周期としては、高い画像品質を得たい場合は短い周期で
、低い画像品質が許容される場合は長い周期でサンプリ
ングすることができる。従って予めサンプリング周期を
複数種類備えておき、必要とする画像品質に応じてサン
プリング周期を選択するようにすることもできる。

（発明の効果） この発明は以上説明したように、濃度情報をサンプリン
グして符号化を行い、復号後にはとのサンシリング画素
密度より高い画素密度に補間した後、ディサ化するよう
にしたので、階調画像を効率よく符号化し、寸だ良画質
で再生できる利点があり、ファクシミリ、静止画伝送装
置、でイノタル画像ファイル装置等における階調画像符
号・復号化装置として利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例のブロック図、第２図は
原画像の各画素の濃度情報を示した図、第３図ば４×４
のディザ閾値マトリクスを示した図、第４図はディザ法
により２値化された画像を示した図、第５図はｖ＝ｏ、
ｈ＝ｏの位置の濃度情報を２進表示した図、第６図は符
号列Ｃを示した図、第７図は復号時の補間を説明するだ
めの図、第８図は復号時のディザ化を説明するだめの図
、第９図は本発明の第２の実施例におけるディサ周期を
説明するだめの図。 １００・・・符号化部、１０ノ・・コントローラＡ１１
０２・・・メモリＡ、１０３・・・アドレスカウンタＡ
１１０４・・・ＭＨ符号化回路、１０５・・メモ’ＪＢ
％１０６・・・アドレスカウンタＢ、１０７・・・カウ
ンタ、１０８・・・識別符号発生回路、１０９・・セレ
クタＡ１２００・・・復号化部、２０トコント口７　Ｂ
　ｚ２θ２・・・識別符号判別回路、２θ３・・・ＭＨ
復号化回路、２０４・・・セレクタｆ３，２０．５・・
・メモリＣ１２０Ｔ６・・・アドレスカウンタＣ，２０
７・・・補間回路、２０８・・ディザ回路。 特許　出　願人　沖電気工業株式会社 手続補正書輸幻 ６０．３．２７ 昭和　　年　　月　　日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）階調画像をディザ化により、２値化して再生する
   階調画像符号・復号化方法において、符号化時は階調画
   像の各画素の濃度情報を第１の画素密度でサンプリング
   し符号化して転送し、復号化時には前記符号を復号して
   濃度情報を再生した後第１の画素密度以上の第２の画素
   密度に濃度情報を補間し第２の画素密度でディザ化によ
   り２値化するようにしたことを特徴とする階調画像符号
   ・復号化方法。
2. （２）符号化はサンプリングされた所定単位毎の各画素
   の濃度情報に対し、各画素の濃度情報を表すビット情報
   の内の同一位置のビット毎にビット列を構成し当該各ビ
   ット列毎にランレングス符号化し当該ランレングス符号
   のビット長と原ビット列のビット長とを比較していずれ
   か短かい方を選択し転送させる符号となすものであり、 符号の復号及び濃度情報の再生は転送されてくる符号が
   ランレングス符号もしくは原ビット列のいずれであるか
   を判定しランレングス符号の場合のみ復号して復号され
   たランレングス符号もしくは原ビット列から各画素の濃
   度情報を再生するものであることを特徴とする。特許請
   求の範囲第１項記載の階調画像符号・復号化方法。