JP2000115782A - 符号化装置及び方法及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率良くGolomb-Rice符号化を行うことを主
な目的とする。 【解決手段】 画像データを所定単位毎に入力する入力
手段と、前記画像データに対して、所定単位毎に、Golo
mb-Rice符号化する為のＫ種類のｋパラメータを別々に
用いてGolomb-Rice符号化を行い、Ｋ種類のGolomb-Rice
符号化データを生成する生成手段と、前記生成手段によ
り生成されたＫ種類のGolomb-Rice符号化データを共に
保持する保持手段と、前記画像データに基づいて、所定
単位毎に前記ｋパラメータの１つを決定する決定手段
と、前記保持手段は、前記決定手段により決定されたｋ
パラメータに基づいて、保持されたＫ種類のGolomb-Ric
e符号化データの１つを選択し、出力することを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像データの符号化
を行う符号化装置及び方法及びこの方法を記憶した記憶
媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、静止画像を電子データとして圧縮
し外部に伝送したりメモリに格納したりする用途が増加
している。これら画像の中でも医療用の静止画像等につ
いては画質を劣化させない様に可逆圧縮符号化されるこ
とが好ましい。

【０００３】これに伴いこの様な可逆圧縮を効率良く行
う為の種々の圧縮符号化方式が提案されている。例え
ば、符号化対象画素と、周辺画素から生成された予測値
との差分を出力し、この差分をGolomb-Rice符号化する
手順を行う圧縮符号化方式の提案がある。

【０００４】また多値静止画像の非可逆符号化方式の一
部にGolomb-Rice符号化を適用することは可能であり、
符号化効率を良好にでき、かつ画質も保存できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
提案されている圧縮符号化方式については確立されてお
らず、より良い効率で圧縮符号化できる方式が望まれ
る。

【０００６】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
であり、効率良くGolomb-Rice符号化を行うことを主な
目的とする。

【０００７】また、このGolomb-Rice符号化を種々の符
号化方式に適用することにより効率良く符号化を行うこ
とを更なる目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明の符号化装置によれば、画像データを所定単
位毎に入力する入力手段（例えば本実施の形態では入力
部１００或いは１１０１に相当）と、前記画像データに
対して、所定単位毎（同じく１画素或いはサブブロック
相当）に、Golomb-Rice符号化する為のＫ種類のｋパラ
メータを別々に用いてGolomb-Rice符号化を行い、Ｋ種
類のGolomb-Rice符号化データを生成する生成手段（同
じく１０４、１１０６に相当）と、前記生成手段により
生成されたＫ種類のGolomb-Rice符号化データを共に保
持する保持手段（同じく１０４’、１１０６’に相当）
と、前記画像データに基づいて、所定単位毎に前記ｋパ
ラメータの１つを決定する決定手段（同じく１０２、１
１０５に相当）と、前記保持手段は、前記決定手段によ
り決定されたｋパラメータに基づいて、保持されたＫ種
類のGolomb-Rice符号化データの１つを選択し、出力す
ることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）次に本発明
の第１の実施の形態について図面を参照して詳細に説明
する。

【００１０】図１に本発明の第１の実施の形態を実行す
るためのブロック図を示す。同図において１００は画像
データを入力するための入力部である。

【００１１】１０１及び１１４は画像データを後段に伝
送する信号線、１０２は予測変換回路である。１０４及
び１０７はGolomb-Rice符号化回路、１０４’は符号化
データセレクタ、１０５は予測変換回路である。１０６
は符号化予測変換回路であり、１０８はランレングスカ
ウンタである。１０９はMelcode符号化回路であり、１
１０は状態判別回路、１１１はモードセレクタ、１１２
及び１１３はスイッチである。１１５は２ライン分の画
像データを保持するバッファである。

【００１２】本実施の形態では、３つの符号化モードを
切り換えて符号化を実行する。具体的には、１つ目のモ
ードとして予測変換回路１０２及びGolomb-Rice符号化
回路１０４で符号化処理を行うノーマルモード、２つ目
のモードとしてランレングスカウンタ１０８及びMelcod
e符号化回路１０９により符号化処理するランレングス
モード、３つ目のモードとして予測変換回路１０５及び
符号予測変換回路１０６及びGolomb-Rice符号化回路１
０７により符号化処理を行うラン終端モードである。

【００１３】次に、１画素８ビット（０〜２５５の値）
のモノクロ画像信号を符号化する場合を例に、本実施の
形態での各部の動作を順に説明する。しかしながら、本
発明はこれに限らず、ＲＧＢの各８ビットの色成分、又
はＬａｂの各８ビットの輝度、色度成分からなる多値カ
ラー画像を符号化する場合にも適用でき、各成分を上記
モノクロ画像信号と同様に符号化すれば良い。

【００１４】また各成分の符号化切り換え単位は、画面
毎に行うこともでき、これによれば画像全体の様子を復
号化側で早めに確認することが可能となる。また各成分
の符号化切り換え単位は、画素毎、１ライン毎、複数ラ
インから成るバンド毎に行うこともでき、これによれば
部分的ではあるが完全なカラー画像を早期に見ることが
可能となる。

【００１５】なおバッファ１１５の内部の値は初期値を
全て０に設定しておくこととする。

【００１６】まず、入力部１００から符号化対象となる
画素（以下符号化対象画素とする）がラスタースキャン
順に入力され、信号線１０１を通じてスイッチ１１２、
バッファ１１５へ入力される。

【００１７】バッファ１１５は信号線１０１から順次入
力される画像データを２ライン分まで保持しておく。こ
の２ラインは符号化対象画素の存在するラインとその１
つ前に入力されるラインである。

【００１８】状態判別回路１１０は、符号化対象画素の
周辺画素の状態を表す状態番号Ｓとその位相を表す位相
フラグＲを生成するものであり、以下の処理を行う。ま
ず、符号化対象画素の周辺画素ａ，ｂ，ｃ，ｄに対応す
る画素データをバッファ１１５から読み出す。

【００１９】図２に符号化対象画素ｘに対する周辺画素
ａ，ｂ，ｃ，ｄの位置関係を示す。図２において周辺画
素ａ，ｂ，ｃ，ｄは、符号化対象画素ｘに対する既に符
号化済の画素である。次に読み出した画像データａ，
ｂ，ｃ，ｄを用いてｄ−ｂ，ｂ−ｃ，ｃ−ａを求め、各
々図３に示す対応に従って−４，−３，−２，−１，
０，１，２，３，４の９レベルの値に量子化し、量子化
値ｑ（ｄ−ｂ），ｑ（ｂ−ｃ），ｑ（ｃ−ａ）を求め
る。

【００２０】次にｑ（ｄ−ｂ）×８１＋ｑ（ｂ−ｃ）×
９＋ｑ（ｃ−ａ）の計算式により周辺画素の状態を表す
状態番号Ｓを生成する。次に状態番号Ｓの符号の正負を
調べ、正である場合には位相フラグを０に設定し、負で
ある場合には位相フラグを１に設定すると共に状態番号
Ｓの正負を反転（正の値に反転）する。以上の処理によ
り、０〜３６５までの値をとる状態番号Ｓと、０または
１の値をとる位相フラグＲが生成され出力される。

【００２１】モードセレクタ１１１は、状態判別回路１
１０の生成された状態番号Ｓとランレングスカウンタ１
０８の生成するラン長ＲＬ、符号化制御信号Ｑに基づい
て、符号化モードを選択し、スイッチ１１２及びスイッ
チ１１３の切り換え制御を行う。ランレングスカウンタ
１０８からのラン長ＲＬの初期値は０とする。

【００２２】図８に符号化対象画素の１画素に対するモ
ードセレクタ１１１による全体的な符号化モード制御の
流れを示す。なお、以下の各ステップの詳細な動作は後
述する。

【００２３】まずSTEP８０１においてモードセレクタ１
１１は、最初に符号化対象画素に対応する状態番号Ｓと
ラン長ＲＬを入力し、Ｓ≠０かつＲＬ＝０と判別した場
合にはSTEP８０２へ、それ以外の場合にはSTEP８０３へ
処理を進める。

【００２４】STEP８０２ではスイッチ１１２を端子Ｃ
に、スイッチ１１３を端子Ｃ’に接続し、ノーマルモー
ドの符号化を行う。一方、STEP８０３ではスイッチ１１
２を端子Ａに、スイッチ１１３を端子Ａ’に接続し、ラ
ンレングスモードの符号化即ちラン長の符号化を行う。
ランレングスモードの詳細な符号化処理については後述
するが、ランレングスモードで実際に符号化出力される
のは画素毎ではなく、ラン長が確定した場合、即ち同一
画素値の連続が途切れた場合のみである。この場合、符
号化制御信号ｃの値は「０」から「１」となる。

【００２５】STEP８０３の後、STEP８０４では符号化制
御信号ｃの値を調べ、ｃ＝１の場合にはSTEP８０５と処
理を進める。STEP８０５ではスイッチ１１２を端子Ｂ
に、スイッチ１１３を端子Ｂ’に接続し、ラン終端モー
ドでの符号化処理を行う。以上の制御を１画素毎に繰り
返して行い、３つの符号化モードを選択して符号化処理
する。

【００２６】上記３つの符号化モードを切り換える理
由、即ち３つの符号化モードの役割について簡単に述べ
る。

【００２７】ノーマルモードは、予測変換した場合の予
測誤差がラプラス分布になるであろうと予測される画素
の符号化に適用されるものである。ただし、同一輝度レ
ベルの連続が期待される様な場合（周辺画素が同一輝度
レベルである様な場合）にはランレングスモードに切り
換えることにより、更に符号化効率を上げるものであ
る。

【００２８】ランレングスモードは、同一輝度レベルの
連続が期待される様な場合に用いられるモードであり、
予測誤差を符号化するのではなく画素値のラン長を符号
化（ランレングス符号化）する。これにより、上記ノー
マルモード（予測誤差のHuffman符号化、Golomb-Rice符
号化等を用いた場合）では１サンプル当たり１ビット以
下では符号化できないが、ランレングスモードでは１サ
ンプル当たり１ビット以下での符号化も可能となり、符
号化効率が良好になる。

【００２９】ラン終端モードは、同一輝度レベルのラン
が終端した際の符号化対象画素を符号化するものであ
る。また、この符号化対象画素の値は、ランレングス符
号化におけるラン長の終端であるから、直前の画素値と
は異なることが分かっている。従って、ノーマルモード
の様に直前の画素値を予測値とした場合には、予測誤差
０が発生せず符号化効率が良好にならない様な特殊な状
態になっている。

【００３０】この様な状態であることを考慮し、ランレ
ングスモードが終わった画素、即ち直前の画素との画素
値が変化した符号化対象画素に対してはノーマルモード
ではなくラン終端モードにより符号化を行う様にする。
また上記状態における符号化対象画素を予測符号化した
場合には、予測誤差の分布は離散的な値になることが多
く、ラプラス分布からはほど遠いものとなることが推測
される。この様な条件下ではノーマルモードで用いる後
述の予測値修正はあまり有効でないので、これを用いず
に符号化する。なお、次の符号化対象画素からは直前の
画素値を予測値として符号化しても符号化効率が良好に
なる可能性が高い。

【００３１】以下上述した３つの各符号化モードについ
て個別に説明する。

【００３２】まず、予測変換回路１０２とGolomb-Rice
符号化回路１０４と符号化データセレクタ１０４’によ
り符号化処理を行うノーマルモードの符号化処理につい
て説明する。

【００３３】図１の予測変換回路１０２では、符号化対
象画素の周囲画素ａ，ｂ，ｃから符号化対象画素の画素
値を予測し、この予測により発生した予測値と符号化対
象画素の実際の画素値との差分（予測誤差）Ｄｉｆｆ及
び後述するｋパラメータを生成する。

【００３４】図４に予測変換回路１０２の内部構成図を
示す。

【００３５】図４において４０１は予測器、４０２はエ
ラーフィードバック回路、４０３は予測誤差生成回路、
４０４はメモリ、４０５はパラメータ更新回路、４０６
はｋパラメータ生成回路である。

【００３６】また、図１には図示されていないが予測変
換回路１０２には図１のバッファ１１５から周辺画素
ａ，ｂ，ｃの画素値のデータ、状態判別回路１１０から
状態Ｓと位相フラグＲが入力される。また、スイッチ１
１２の端子Ｃから符号化対象画素の画素値ｘが入力され
る。

【００３７】メモリ４０４には個々の状態番号Ｓに対す
る４つのパラメータＮ，Ａ，Ｂγ，Ｃαが格納される。
これらの値は符号化の開始時にＮ＝１、Ａ＝４、Ｂγ＝
Ｃα＝０に初期化される。

【００３８】なおパラメータＮは状態Ｓの生起回数であ
り、Ａは状態Ｓにおける予測誤差の絶対値の累計であ
り、Ｂγは状態Ｓにおける予測誤差の累計であり、Ｃα
は予測値を修正する為の修正値である。

【００３９】以下、図４を用いて予測変換回路１０２の
動作を説明する。まず、予測器４０１はバッファ１１５
から符号化対象画素の周辺画素ａ，ｂ，ｃ（位置関係は
図２参照）の画素値を入力し、この画素値ａ，ｂ，ｃに
基づいて予測値Ｐを生成する。なお予測値Ｐは以下の式
により求める。

【００４０】

【００４１】エラーフィードバック回路４０２はメモリ
４０４に入力される状態Ｓにおける後述する予測修正値
Ｃαを用いて予測値Ｐを修正し、修正予測誤差Ｐ’を生
成する。即ち、状態判別回路１１０から入力される位相
フラグＲが０ならばＰ’＝Ｐ＋Ｃαとし、フラグＲが１
ならばＰ’＝Ｐ−Ｃαとする。更に、Ｐ’が０未満の時
にはＰ’＝０と制限し、Ｐ’＝２５５以上の時にはＰ’
＝２５５と制限する。

【００４２】予測誤差生成回路４０３は符号化対象画素
の画素値ｘと修正予測値Ｐ’の差分をとり予測誤差Ｄｉ
ｆｆを生成する。位相フラグＲが０の場合にはＤｉｆｆ
＝ｘ−Ｐ’とし、位相フラグが１の場合にはＤｉｆｆ＝
Ｐ’−ｘとする。

【００４３】予測誤差生成回路４０３はＤｉｆｆが−１
２８未満の場合にはＤｉｆｆに２５５を加算し、Ｄｉｆ
ｆが１２８以上の場合にはＤｉｆｆから２５５を減算す
ることにより、Ｄｉｆｆの値を−１２８〜１２７の範囲
で表現することができる。

【００４４】ｋパラメータ生成回路４０６では、状態Ｓ
の生起回数Ｎ、及び状態Ｓでの予測誤差の絶対値の累積
加算値Ａとを入力し、min（ｋ｜Ｎ×２＾ｋ＞＝Ａ）に
よりGolomb-Rice符号化時に用いるｋパラメータの値を
求める。ここでmin（ａ｜ｂ）は、条件ｂを満たす最小
のａを意味する。

【００４５】パラメータ更新回路４０５は、状態Ｓにお
ける４つのパラメータＮ，Ａ，Ｂγ，Ｃαを読み出し、
これらをＮ’，Ａ’，Ｂγ’，Ｃα’に更新する。具体
的にはＡ’＝Ａ＋｜Ｄｉｆｆ｜、Ｂγ’＝Ｂγ＋Ｄｉｆ
ｆによりＡ’とＢγ’を求める。

【００４６】ここでＮの値が閾値Ｔｈ１に等しい場合に
はＮ，Ａ，Ｂγを１／２倍にする。閾値Ｔｈ１はＮ，
Ａ，Ｂγを一定範囲内に限定するためのものであり、予
め設定しておく（例えばＴｈ１＝６４）。次に、Ｎ’＝
Ｎ＋１によりＮを更新する。

【００４７】図１２に予測修正値Ｃαの更新手順を示
す。Ｃα’にＣαの値を代入した後、まずSTEP１２０１
においてパラメータＢγ’が−Ｎ以下であるか否かを判
定する。この値が−Ｎ以下であった場合にはSTEP１２０
３へ進み、そうでない場合にはSTEP１２０２へ処理を進
める。

【００４８】STEP１２０３ではＣα’の値を−１２８と
比較し、−１２８より大きい場合にはＣα’から１を減
算する（STEP１２０４）。

【００４９】次にＢγ’にＮを加算する（STEP１２０
５）。次にＢγ’が−Ｎ以下である場合にはＢγ’＝−
Ｎ＋１とする（STEP１２０６、１２０７）。

【００５０】STEP１２０２ではＢγ’を０と比較し、Ｂ
γ’が０以上の場合にはSTEP１２０８へと処理を進め、
そうでない場合にはこの更新処理を終了する。

【００５１】STEP１２０８ではＣα’の値を１２７と比
較し、１２７未満である場合にはＣα’に１を加算する
（STEP１２０９）。次に、Ｂγ’からＮを減算する（ST
EP１２１０）。Ｂγ’が０以上である場合にはＢγ’＝
０とする（STEP１２１１、１２１２）。

【００５２】最後に更新されたＮ’，Ａ’，Ｂγ’，Ｃ
α’をメモリ４０４に出力し、このメモリに格納されて
いる状態Ｓにおける４つのＮ，Ａ，Ｂγ，Ｃαを置き換
える。

【００５３】以上の処理により、予測変換回路１０２は
予測誤差Ｄｉｆｆとｋパラメータとを生成し、後段のGo
lomb-Rice符号化回路１０４にこれらを出力する。

【００５４】続いてGolomb-Rice符号化回路１０４の符
号化動作について説明する。本発明では、Golomb-Rice
符号化を高速に実行する為に、前段のｋパラメータ生成
回路４０６からｋパラメータが入力される前に、符号化
対象画素ｘに対応するＤｉｆｆのみに基づいて予め設定
された数（例えばｋ＝０，１・・・，Ｋ−１のＫ個）の
各ｋパラメータに相当するGolomb-Rice符号化データを
保持する様にする。そして各符号化対象画素ｘに実際に
適用されるべきｋパラメータが確定する毎に、このｋパ
ラメータに対応するGolomb-Rice符号化データのみを選
択して出力する様にするものである。これにより、全体
的な符号化を高速に行うことができる。即ちノーマルモ
ードにおけるGolomb-Rice符号化を行う為にはＤｉｆｆ
及びｋパラメータが必要であるが、比較的早めに取得で
きるＤｉｆｆのみに基づいて、最終的に出力されるGolo
mb-Rice符号化データを予めＫ個生成しておこうとする
ものである。

【００５５】以下の説明は、１つのｋパラメータに基づ
いて１つのGolomb-Rice符号化データを生成する場合の
動作である。

【００５６】Golomb-Rice符号化回路１０４では、まず
予測変換回路１０２の出力する予測誤差Ｄｉｆｆを次式
により非負の整数値Ｖに変換する。

【００５７】

【００５８】次にこのＶをｋパラメータに基づいてGolo
mb-Rice符号化する。非負の整数値Ｖをｋパラメータに
基づいてGolomb-Rice符号化する符号化手順は次の通り
である。

【００５９】まず、非負の整数値Ｖを２進数表現する。
次にこれを下位ｋビット部分と上位の残りのビット部分
に分割する。次に下位ｋビット部分に、上位の残りのビ
ット部分を１０進数で表現される数だけの「０」のビッ
トを付加し、最後に「１」のビットを付加して符号語と
する。

【００６０】具体例をあげて説明する。ｋ＝２、Ｖ＝１
３の場合には、Ｖの２進数表現「１１０１」を生成し、
この下位２ビット「０１」を最初の１〜２ビット目のGo
lomb-Rice符号化データとし、残りの上位２ビットの
「１１」を１０進数で表す数「３」の０（「０００」）
を３〜５ビット目のGolomb-Rice符号化データとし、最
後に「１」のビットをGolomb-Rice符号化データとして
付加する。よってこの場合の最終的なGolomb-Rice符号
化データは「０１０００１」となる。

【００６１】なお、図９に上述の符号化処理を施す場合
のｋパラメータ＝０，１，２における非負の整数値と符
号語の対応を示す。

【００６２】Golomb-Rice符号化回路１０４で生成され
た各ｋパラメータに相当するＫ個のGolomb-Rice符号化
データは、一旦符号化データセレクタ１０４’に保持さ
れる。

【００６３】なお、上記Golomb-Rice符号化回路１０４
では、同一の画素に対するＤｉｆｆを複数回Golomb-Ric
e符号化することになるが、この処理を高速化する為
に、本実施の形態では同一の画素に対するＤｉｆｆを複
数種類のｋパラメータ（例えばｋ＝０，１・・・，Ｋ−
１）に対応させて並列にGolomb-Riceできる符号化器を
内部に有する。

【００６４】符号化データセレクタ１０４’は、これら
Ｋ個のGolomb-Rice符号化データの元のデータＤｉｆｆ
に対応するｋパラメータが入力されたと同時に、このｋ
パラメータに対応する符号化データのみを選択し、スイ
ッチ１１３’の端子Ｃ’へと出力される。

【００６５】次に予測変換回路１０５、符号予測変換回
路１０６、Golomb-Rice符号化回路１０７により符号化
処理を行うラン終端モードについて説明する。

【００６６】予測変換回路１０５は周辺画素値ａ，ｂか
ら符号化対象画素値を予測し、予測誤差を生成する。図
５に予測変換回路１０５の構成図を示す。

【００６７】同図において５０１は比較器、５０２は予
測器、５０３は予測誤差生成回路、５０４はメモリ、５
０５はｋパラメータ生成回路、５０６はパラメータ更新
回路である。また、図１には示されていないが、予測変
換回路１０５にはバッファ１１５から周辺画素ａ，ｂの
画素値のデータが入力される。また、スイッチ１１２の
端子Ｂからは符号化対象画素値ｘが入力される。

【００６８】メモリ５０４には状態番号Ｓで特定される
各状態に対応する３つのパラメータＮ，Ａ，Ｂαが格納
される。Ｎ，Ａ，Ｂαは画像符号化の開始時にＮ＝１，
Ａ＝４，Ｂα＝０に初期化される。なお、Ｎは状態Ｓの
生起回数であり、Ａは状態Ｓにおける予測誤差の絶対値
の累計であり、Ｂαは状態Ｓにおける負の予測誤差が出
現した回数である。

【００６９】図５を用いて予測変換回路１０５の動作を
詳細に説明する。まず、比較器５０１はバッファ１１５
から渡される符号化対象画素の周辺画素ａ，ｂを比較
し、ｂ＞ａの場合には１を出力し、そうでない場合には
０を出力する。以降、この比較器５０１から出力する値
を位相フラグｒ（１又は０）と呼ぶことにする。

【００７０】予測器５０２は周辺画素ａ，ｂから予測値
Ｐと状態番号Ｓを生成する。状態番号Ｓの値はａ＝ｂの
場合には１、ａ≠ｂの場合には０となる。また予測値Ｐ
は常にｂとする。

【００７１】予測誤差生成回路５０３は符号化対象画素
値ｘと予測値Ｐより予測誤差Ｄｉｆｆを生成する。位相
フラグｒが０の場合にはＤｉｆｆ＝ｘ−Ｐとし、位相フ
ラグｒが１の場合にはＤｉｆｆ＝Ｐ−ｘとする。

【００７２】ｋパラメータ生成回路５０５は、状態Ｓ、
状態Ｓの生起回数Ｎ、及び状態Ｓでの予測誤差の絶対値
の累積加算値Ａを読み出し、次式によりＴを求める。

【００７３】 Ｔ＝｜Ａ ：Ｓ＝０の時 ｜Ａ＋Ｎ／２： Ｓ＝１の時

【００７４】min（ｋ｜Ｎ×２＾ｋ＞＝Ｔ）によりGolom
b-Rice符号化時のｋパラメータの値を求め、出力する。

【００７５】パラメータ更新回路５０６は、符号化対象
画素がGolomb-Rice符号化されるタイミングに合わせ
て、メモリ５０４から状態Ｓにおける３つのパラメータ
Ｎ，Ａ，Ｂαを読み出し、Ｎ’，Ａ’，Ｂα’に更新す
る。まず、Ａ’＝Ａ＋｜Ｄｉｆｆ｜によりＡ’を求め
る。次にＤｉｆｆの正負を調べ、正である場合にはＢ
α’＝Ｂαとし、負である場合にはＢα’＝Ｂα＋１と
する。即ち、Ｂαは予測誤差Ｄｉｆｆが負であった回数
を示すものとなる。また、Ｎ’＝Ｎ＋１によりＮ’を求
める。

【００７６】最後に更新されたＮ’，Ａ’，Ｂα’はメ
モリ５０４に出力され、次の符号化対象画素のGolomb-R
ice符号化が開始される前までに、状態Ｓにおける３つ
のパラメータＮ，Ａ，Ｂαとして置き換えられる。

【００７７】以上の処理により、予測変換回路１０５は
予測誤差Ｄｉｆｆとｋパラメータ、状態番号Ｓ、状態番
号Ｓの状態における２つのパラメータＢαとＮを出力す
る。

【００７８】符号化予測変換回路１０６は、ｋパラメー
タが０の場合に、ＢαとＮの値から予測誤差Ｄｉｆｆの
符号（＋／−）を予測し、予測結果に基づいてＤｉｆｆ
の符号を変更する。

【００７９】図６に符号予測変換回路１０６の構成を示
す。同図において６０１は反転判定回路６０２は符号反
転回路、６０３はセレクタである。

【００８０】図６を用いて符号予測変換回路１０６の動
作を詳細に説明する。まず、反転判定回路６０１は、ｋ
＝０の場合でありかつＢα＞Ｎ／２の場合に符号反転を
指示する信号「１」を、それ以外の場合には符号反転し
ないことを指示する信号「０」を出力する。

【００８１】符号反転回路６０２は、この指示信号（１
又は０）に基づいて符号化対象画素に対応するＤｉｆｆ
の符号（＋／−）を反転し、−Ｄｉｆｆを信号線６０４
に出力する。

【００８２】セレクタ６０３は反転判定回路６０１の出
力値が「０」の場合は信号線６０５を通じて入力される
Ｄｉｆｆを選択して出力し、「１」の場合には符号反転
回路６０２の出力値である−Ｄｉｆｆを出力する。

【００８３】以上の処理により、符号予測反転回路１０
６は入力値Ｄｉｆｆに対し、Ｄｉｆｆ又は−Ｄｉｆｆを
選択して出力する。

【００８４】ここで符号反転の役割を簡単に説明する。
ｋパラメータが０の場合及びｋパラメータが２の場合の
Golomb-Rice符号化の符号化割り当ては、図１３の様に
なる。図１３においてｋパラメータが０の場合とは符号
化対象画素を含めた周辺画素の値の変動が少ない場合を
意味する。よってGolomb-Rice符号化を行った時の整数
値Ｖと符号化出力及び符号長は図の様な関係になってい
る。

【００８５】一方、ｋパラメータが２の場合には、０の
場合と比較して多少符号化対象画素を含めた周辺画素の
値の変動が大きくなっていることを表しているので、こ
れに適した符号化が行える様、Golomb-Rice符号化を行
った時の後述する整数値Ｖ又は予測誤差Ｄｉｆｆと、符
号化出力又は符号長は図の様な関係になっている。

【００８６】ここでｋパラメータが０の場合には、予測
誤差Ｄｉｆｆが同じ絶対値を有するにも拘わらず符号長
が異なるという特徴がある。これに対して、ｋパラメー
タが０以外の値（例えば２）の場合には、予測誤差Ｄｉ
ｆｆが同じ絶対値を有するものは同じ符号長になること
が多い。

【００８７】この符号化特性を考慮して、ｋパラメータ
が０の場合かつＢα＞Ｎ／２の場合（状態Ｓにおける予
測誤差が負であった回数が過半数を越える場合）に符号
反転を行い、それ以外の場合には符号反転をしない様に
すれば、同じ絶対値を有する予測誤差Ｄｉｆｆ（例えば
−１と１）で発生頻度が多い方を符号長の短い符号化出
力とすることが可能である。

【００８８】即ち、−１の方が発生頻度が多ければ符号
予測反転回路１０６の符号反転はしないで良しとし、−
１の方が発生頻度が少ない（１の方が発生頻度が大き
い）時には、−１を１として解釈して符号化することで
符号化効率を上げることができる。

【００８９】一方、ｋパラメータが０以外の場合にも上
記符号反転処理を行うことは可能であるが、本実施の形
態ではそれほど効果が無いことから、符号反転処理を行
わないものとする。

【００９０】以上の符号反転処理は画像を符号化してい
る途中で適宜切り換わるものではあるが、もちろん、復
号化側でも復号化された周辺画素に基づいて上記反転判
定回路６０１や符号反転回路６０２と同等の処理部を有
するので、どの符号化対象画素の時点から予測誤差Ｄｉ
ｆｆの正負の解釈の仕方が切り換わったかを知ることが
できる。

【００９１】上記符号反転の処理が行われた後、Golomb
-Rice符号化回路１０７は、符号予測変換回路１０６の
出力する予測誤差Ｄｉｆｆ’をｋパラメータを用いてGo
lomb-Rice符号化し、符号化データをスイッチ１１３の
端子Ｂ’へと出力する。まずＤｉｆｆを以下の式により
非負の整数値Ｖへと変換する。

【００９２】 Ｖ＝｜−２×（Ｄｉｆｆ−Ｓ）−１ ： Ｄｉｆｆ＜０の時 ｜ ２×（Ｄｉｆｆ−Ｓ） ： Ｄｉｆｆ≠０の時

【００９３】次に、非負の整数値ＶをｋパラメータでGo
lomb-Rice符号化する。Golomb-Rice符号化の手順はGolo
mb-Rice符号化回路１０４の説明で述べたのと同じであ
る。

【００９４】最後に、ランレングスカウンタ１０８とMe
lcode符号化回路１０９により符号化処理を行うランレ
ングスモードについて説明する。

【００９５】ランレングスカウンタ１０８には、スイッ
チ１１２の端子Ａから符号化対象画素値ｘ、バッファ１
１５から直前の画素値ａが入力され、信号線１１６に符
号化制御信号ｃ、信号線１１７に同一輝度連続数ＲＬを
出力する。

【００９６】図７はランレングスカウンタ１０８の構成
を示したものである。

【００９７】同図において、７０１は比較器、７０２は
カウンタである。比較器７０１は符号化対象画素値ｘと
直前の画素ａとを比較し、値が等しい時には「１」を、
等しくない時には「０」を符号化制御信号ｃとして出力
する。カウンタ７０２は内部に同一輝度値の連続数ＲＬ
を保持しており、比較器７０１の出力する符号化制御信
号ｃが「１」である場合にはＲＬをインクリメントして
出力し、符号化制御信号ｃが「０」である場合にはＲＬ
の値を出力した後、０にリセットする。

【００９８】Melcode符号化回路１０９は信号線１１６
から入力される符号化制御信号が「０」である場合にの
み信号線１１７から入力される同一輝度連続数ＲＬを符
号化する。このMelcode符号化の手順を図１０に示す。

【００９９】図１０のSTEP１００１においてまず、Melc
ode符号化回路１０９の内部に保持されているindex（符
号化開始時の初期値は０）に基づいてラン長閾値ＲＬＴ
が決定する。

【０１００】図１１にindexとＲＬＴの対応関係を示
す。次にSTEP１００２ではＲＬＴとラン長ＲＬとを比較
し、ＲＬ≧ＲＬＴならばSTEP１００３に処理を進め、そ
うでない場合にはSTEP１００８へと処理を進める。

【０１０１】STEP１００３では「０」を符号として出力
する。続いてSTEP１００４でＲＬ＝ＲＬ−ＲＬＴにより
ＲＬの値を更新する。STEP１００５ではindexの値をイ
ンクリメントし、STEP１００６ではindexが３１を越え
た場合にはSTEP１００７でindexに３１を設定してからS
TEP１００１に処理を戻し、indexが３１を越えない場合
にはそのままSTEP１００１に処理を戻す。

【０１０２】一方、STEP１００８へと処理が進んだ場合
には、STEP１００８でまず、「１」を符号として出力す
る。次にSTEP１００９において、ＲＬを２進数表現し、
その下位ＲＬＴビットを符号として出力する。STEP１０
１０ではindexの値をデクリメントし、STEP１０１１でi
ndexが０未満になったかどうか判断する。indexが０に
なった場合にはSTEP１０１２においてindexに０を設定
して終了し、indexが０未満になっていない場合にはそ
のまま終了する。

【０１０３】以上によりラン長ＲＬに対する符号が生成
され、出力される。

【０１０４】上述の処理を、入力部１００より入力され
る最後の画素までに対して繰り返し、符号化処理を行
う。これにより信号線１１４に入力される画像データに
対する符号系列を出力できる。

【０１０５】なお、上記Melcode符号化の方法について
の説明は、「電子通信学会論文誌,77/12 Vol.J60-A No.
12」に開示されているので詳細は省略する。

【０１０６】以上に説明した３つの各符号化モードが、
図８に示した符号化モードの切り換えに従って用いられ
る。

【０１０７】上述した符号化方法によれば、カラー又は
モノクロの多値画像の情報量を失うことなく可逆（ロス
レス）圧縮符号化することができる。

【０１０８】なお本実施の形態で示したロスレス符号化
において、図６に示した符号反転処理を行うことによ
り、予測誤差Ｄｉｆｆが同じ絶対値を有するにも拘わら
ず符号長が異なる様なGolomb-Rice符号化等のエントロ
ピー符号化に対して、この符号化特性を考慮して、符号
化対象画素の前画素までに予測誤差Ｄｉｆｆの正の符号
と負の符号の何れが多く発生しているかに基づいてエン
トロピー符号化前に予測誤差Ｄｉｆｆを符号反転するか
否か（予測誤差Ｄｉｆｆの正負の符号の解釈を変えるか
否か）を制御する様にすれば、同じ絶対値の予測誤差Ｄ
ｉｆｆにおいて発生頻度が多い方を短い符号長とするこ
とができ、効率の良いエントロピー符号化が可能とな
る。

【０１０９】また以上の実施の形態の符号反転処理は、
符号化対象画像の前画素までに予測誤差Ｄｉｆｆの正の
符号と負の符号の何れが多い回数発生しているかとい
う、単なる発生回数に基づいて反転処理を行うことを大
きな特徴とし、これによれば、符号化対象画素の前画素
ｍでの予測誤差Ｄｉｆｆの累積値が正の符号と負の符号
の何れであるかに基づいて反転処理を行う様な方法と比
較して、本実施の形態の方が処理が容易である。

【０１１０】更には画像のノイズ等により予測誤差Ｄｉ
ｆｆに正又は負の大きな値が発生してしまった時に、上
記累積値は正負の一方に偏ってしまい最適な符号反転処
理ができないが、本実施の形態によればこの様なノイズ
による影響を受けないで済む。

【０１１１】本発明は上述した実施の形態に限定される
ものではない。例えば、符号化対象画素値の予測方法と
して単純に前置予測を用いる場合にも適用でき、幾つか
の予測方法を用意して、適宜切り換えても構わない。ま
たエントロピー符号化手段としてGolomb-Rice符号とMel
codeを用いているが、これらの一部を他のエントロピー
符号化にすることもできる。

【０１１２】なお上述の実施の形態では、ラン終端モー
ドで符号反転処理を行ったが、本発明はこれに限らず、
ノーマルモードの場合には代表される予測値をエントロ
ピー符号化する様な符号化モード又は単独の符号化処理
に適用することも可能であり、これらの変形例も本発明
の範疇に含まれる。

【０１１３】（第２の実施の形態）次に、本発明を実施
する第２の実施の形態について図面を用いて説明する。

【０１１４】本実施の形態では８ビットのモノクロ画像
デ−タを符号化するものとして説明する。しかしながら
本発明はこれに限らず、各画素４ビットで表すモノクロ
画像、或いは各画素における各色成分（ＲＧＢ／Ｌａｂ
／ＹＣｒＣｂ）を８ビットで表現するカラ−の多値画像
を符号化する場合に適用することも可能である。また、
画像を構成する各画素の状態等を表す多値情報を符号化
する場合、例えば各画素の色を表す多値のインデックス
値を符号化する場合にも適用できる。これらに応用する
場合には、各種類の多値情報を後述するモノクロ画像デ
ータとしてそれぞれ符号化すれば良い。

【０１１５】図１４は本発明による第２の実施の形態を
実行する画像処理装置のブロック図を示したものであ
る。同図において１１０１は画像入力部、１１０２は離
散ウェ−ブレット変換部、１１０３はバッファ、１１０
４は係数量子化部、１１０５は符号化パラメータ選択
部、１１０６はGolomb-Rice符号化部、１１０６’は符
号化データセレクタ、１１０７はビットプレ−ン順走査
部、１１０８はバッファ、１１０９は符号出力部であ
る。

【０１１６】まず、画像入力部１１０１から符号化対象
となる画像を構成する画素デ−タがラスタ−スキャン順
に入力される。この画像入力部１１０１は、例えばスキ
ャナ、デジタルカメラ等の撮像装置、或いはＣＣＤなど
の撮像デバイス、或いはネットワ−ク回線のインタ−フ
ェ−ス等が用いられる。また、画像入力部１１０１はＲ
ＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録
媒体であっても良い。

【０１１７】離散ウェ−ブレット変換部１１０２は画像
入力部１１０１から入力される１画面分の各画素データ
を、一旦バッファ１１０３に格納する。次に、バッファ
１１０３に格納した１画面分の各画素データに対して公
知の離散ウェ−ブレット変換を施し、複数の周波数帯域
に分解する。本実施の形態では、画像デ−タ列ｘ（ｎ）
に対する離散ウェ−ブレット変換は次式によって行うも
のとする。

【０１１８】ｒ（ｎ）＝ｆｌｏｏｒ｛（ｘ（２ｎ）＋ｘ
（２ｎ＋１））／２｝ ｄ（ｎ）＝ｘ（２ｎ＋２）−ｘ（２ｎ＋３）＋ｆｌｏｏ
ｒ｛（−ｒ（ｎ）＋ｒ（ｎ＋２）＋２）／４｝

【０１１９】ｒ（ｎ）、ｄ（ｎ）は変換係数であり、ｒ
（ｎ）は低周波成分、ｄ（ｎ）は高周波成分である。ま
た、上式においてｆｌｏｏｒ｛Ｘ｝はＸを超えない最大
の整数値を表す。本変換式は一次元のデ−タに対するも
のであるが、この変換を水平方向、垂直方向の順に適用
すること二次元の変換を行うことが可能であり、図１５
（ａ）の様なＬＬ，ＨＬ，ＬＨ，ＨＨの４つの周波数帯
域（サブブロック）に分割することができる。

【０１２０】生成したＬＬ成分について同様の手順にて
離散ウェ−ブレット変換を施すことにより図１５（ｂ）
の様に７個の周波数帯域（サブブロック）に分解する。
本実施の形態においては、更にもう一度繰り返して離散
ウェ−ブレット変換を施すことにより図１５（c）に示
す様にＬＬ，ＨＬ３,ＬＨ３,ＨＨ３,ＨＬ２,ＬＨ２,Ｈ
Ｈ２,ＨＬ１,ＬＨ１,ＨＨ１の１０個の周波数帯域（サ
ブブロック）に分割する。

【０１２１】変換係数はＬＬ，ＨＬ３,ＬＨ３,ＨＨ３,
ＨＬ２,ＬＨ２,ＨＨ２,ＨＬ１,ＬＨ１,ＨＨ１のサブブ
ロックの順に、かつ各サブブロック毎にラスタ−スキャ
ン順に係数量子化部１０４へと出力される。

【０１２２】係数量子化部１１０４は離散ウェ−ブレッ
ト変換部１１０２から出力されるウェ−ブレット変換係
数の各々を各周波数成分毎に定めた量子化ステップで量
子化し、量子化後の値を符号化パラメータ選択部１１０
５へと出力する。係数値をＸ、この係数の属する周波数
成分に対する量子化ステップの値をｑとするとき、量子
化後の係数値Ｑ（Ｘ）は次式によって求めるものとす
る。

【０１２３】 Ｑ（Ｘ）=ｆｌｏｏｒ｛（Ｘ／ｑ）＋０.５｝

【０１２４】但し、上式においてｆｌｏｏｒ｛Ｘ｝はＸ
を超えない最大の整数値を表す。本実施の形態における
各周波数成分と量子化ステップとの対応を図１６に示
す。図に示す様に低周波成分（ＬＬ等）よりも高周波成
分（ＨＬ１、ＬＨ１、ＨＨ１）等の方が量子化ステップ
を大きくしている。

【０１２５】一般に符号化対象である画像の内容に応じ
て係数量子化部１１０４から出力される量子化値の発生
頻度は異なる。よって後段のGolomb-Rice符号化（可変
長符号化）を効率良く行うためには可変長符号の作成方
法を適宜変更する必要がある。

【０１２６】本実施の形態では、後述する図１９のGolo
mb-Rice符号の内、最も発生頻度が高くなるべき符号
（図１９では量子化値「０」に相当するGolomb-Rice符
号「１」又は「１０」又は「１００」）から発生頻度が
低くなるべき符号（図１９では非常に大きい量子化値に
相当するGolomb符号）へ向かって徐々に発生頻度が減少
する度合い（最も発生頻度が高い量子化値への発生頻度
の偏り具合）を表すｋ種類の発生頻度分布を想定し、こ
のｋ種類の発生頻度分布に対応した可変長符号（Golomb
-Rice符号）を生成させるための、ｋパラメータを選択
する様にする。なお、Golomb-Rice符号化におけるｋパ
ラメータは、最も発生頻度が高い量子化値への発生頻度
の偏り具合が最も大きい場合は０となり、偏り具合が減
少するにつれて１、２、・・と増加してゆくものと定め
られている。

【０１２７】具体的に図１４の符号化パラメータ選択部
１１０５では、入力される量子化値に基づいてｋパラメ
ータを選択する。この符号化パラメータ選択部１１０５
は、係数量子化部１１０４から入力される量子化値に含
まれる、量子化値「０」の個数をサブブロック単位でカ
ウントし、当該サブブロック内の全量子化値に対する量
子化値「０」の個数の比率Ｒを求める。

【０１２８】次に符号化パラメータ選択部１１０５は、
求められた比率Ｒに基づいてｋパラメータを図１７に示
す様に求める。例えば比率Ｒが０．５以上の場合には、
最も発生頻度が高くなるべき量子化値「０」が非常に多
いので、この場合に最適なｋパラメータとして０を選択
する。一方比率Ｒが０．２５以上０．５未満の場合はこ
の場合に最適なｋパラメータとして１を選択する。以下
同様に比率Ｒの割合の減少に伴ってｋパラメータとして
大きい値を選択する。

【０１２９】本実施の形態の符号化に適している自然画
像は、一般的に低周波成分よりも高周波成分の変換係数
（例えばＨＨ３よりもＨＨ１）の方が発生頻度の最も高
い量子化値から低い量子化値への発生頻度（発生確率）
の減少の度合いが大きくなる。即ち最も発生頻度が高い
量子化値への発生頻度の偏り具合が大きくなる傾向があ
る。これに加え、本実施の形態では、高周波成分の変換
係数を低周波成分の変換係数より粗く量子化するので、
低周波成分よりも高周波成分の変換係数の方が発生頻度
の最も高い量子化値から低い量子化値への発生頻度の減
少の度合いが更に大きくなる、即ち最も発生頻度が高い
量子化値への発生頻度の偏り具合が更に大きくなる。本
実施の形態では上記２つの要素を考慮して上記ｋパラメ
ータを設定している。

【０１３０】上述した様に、ｋパラメータを小さく設定
して複数の符号化対象値をGolomb-Rice符号化すれば、
上記複数の値の内で発生頻度が最も高い値から低い値へ
の発生頻度の減少の度合いが大きい場合に、上記複数の
符号化対象値を効率良く符号化することができる。一
方、ｋパラメータを大きく設定して複数の符号化対象値
をGolomb符号化すれば、上記複数の値の内で発生頻度が
最も高い値から低い値への発生頻度の減少の度合いが小
さい場合に、上記複数の符号化対象値を効率良く符号化
することができる。

【０１３１】図１８に、本実施の形態において符号化パ
ラメータ選択部１１０５により求められた各周波数成分
（各サブブロック）に使用されるｋパラメータの対応関
係を示す。もちろんこの対応関係は符号化される画像の
内容に応じてその都度異なる。このｋパラメータは各サ
ブブロックにおける量子化値の全てを解析するので多少
時間が掛かるという問題がある。

【０１３２】次に本実施の形態においては、Golomb-Ric
e符号化を高速に実行する為に、処理対象となる１サブ
ブロック分の量子化値を、予め取り得る各ｋパラメータ
（例えばｋ＝０，１・・・，Ｋ−１のＫ個）を用いてGo
lomb-Rice符号化しておき、それぞれのGolomb-Rice符号
化データを共に保持しておく様にする。

【０１３３】そして実際に適用されるべきｋパラメータ
が確定する毎（各サブブロック毎）に、このｋパラメー
タに対応する１サブブロック分のGolomb-Rice符号化デ
ータを選択して出力する様にするものである。これによ
り、全体的な符号化を高速に行うことができる。

【０１３４】以下の説明は、１つのｋパラメータに基づ
いて１つのGolomb-Rice符号化データを生成する場合の
動作である。

【０１３５】ただし図１４のGolomb-Rice符号化部１１
０６が行うGolomb-Rice符号化の基本的方法は公知であ
るので、以下に符号化の基本的な動作及び本発明の特徴
的な部分についてのみ簡単に説明する。

【０１３６】Golomb-Rice符号化部１１０６は、まず順
次入力される量子化値の正／負を調べ、符号（＋／−）
ビットを出力する。具体的には量子化値が０または正で
ある場合には「１」を、負である場合には「０」を符号
ビットとする。

【０１３７】次に、量子化値の絶対値をGolomb-Rice符
号化する。符号化対象となる量子化値の絶対値がＶ、係
数の属する周波数成分に対する符号化パラメ−タがｋで
ある場合のGolomb-Rice符号化は次の手順にて行われ
る。まず、Ｖをｋビット右シフトして整数値ｍを求め
る。Ｖに対するGolomb-Rice符号ｍ個の「０」に続く
「１」とＶの下位ｋビットの組み合わせにて構成する。

【０１３８】図１９にｋ＝０,１,２におけるGolomb-Ric
e符号の例を示す。図１９からも分かる様に、ｋパラメ
ータ＝０の時には量子化値「０」に相当するGolomb-Ric
e符号の符号長がｋパラメータ＝１、２の時よりも特に
短くなっている。よって、量子化値「０」の比率Ｒが多
い様な複数の量子化値を符号化した場合には、この符号
化効率は良好になる。

【０１３９】なお、このGolomb-Rice符号化は符号表を
保持せずに符号化及び復号化を行うことができ、各可変
長符号の上位ビットから順次階層的に認識した場合に、
次の下位ビットに対応する復号値の範囲を順次限定して
ゆける様に構成されているので、これら可変長符号化デ
ータをビットプレーン毎に階層出力した場合には、受信
側において早期かつ効率良く復号画像の概略を認識でき
る。

【０１４０】以上の様にして、入力される量子化値に対
する符号（＋／−）ビットとGolomb-Rice符号からなる
符号化データを複数種類（例えばｋ＝０，１・・・，Ｋ
−１のＫ個）生成し、符号化データセレクタ１１０６’
に出力する。

【０１４１】なお、上記Golomb-Rice符号化部１１０６
では、予め複数のｋパラメータでGolomb-Rice符号化し
なければならないので、同一のサブブロック（各量子化
値）を複数回Golomb-Rice符号化することになるが、こ
の処理を高速化する為に、本実施の形態では同一の量子
化値を複数種類のｋパラメータ（例えばｋ＝０，１・・
・，Ｋ−１）に対応させて並列にGolomb-Riceできる符
号化器を内部に有する。

【０１４２】符号化データセレクタ１１０６’は、符号
化パラメータ選択部１１０５から処理対象となるサブブ
ロックに適したｋパラメータが入力されると、このｋパ
ラメータに対応するGolomb-Rice符号化データを１サブ
ブロック分ビットプレ−ン順走査部１１０７へと出力す
る。

【０１４３】ビットプレ−ン順走査部１１０７は、上述
した周波数成分（サブブロック）単位に処理を行う。ま
ず、Golomb-Rice符号化部１１０６で生成された符号化
データを１つの周波数成分（ＬＬ〜ＨＨ１のサブブロッ
クの何れか１つ）分バッファ１１０８に格納する。

【０１４４】Golomb-Rice符号化部１１０６で発生した
各画素に対応する符号（＋／−）ビットについては正負
を示す符号プレ−ンに格納し、各画素に対応するGolomb
符号の先頭ビット（ＭＳＢ）を第１のビットプレ−ンに
格納し、同じく二番目のビットを第２のビットプレ−ン
に格納する。同じく三番目以降のビットも第３以降のビ
ットプレーンに順次格納する。以上の様にして各画素に
対応する符号化データが複数のビットプレ−ンとしてバ
ッファ１０８に格納される。

【０１４５】例えば、Golomb符号化部１１０６から出力
される符号が「０１１０」である場合、「０」を正負を
示す符号プレ−ンに、「１」を第１のビットプレ−ン
に、「１」を第２のビットプレ−ンに、「０」を第３の
ビットプレ−ンに格納する。なお、上記データ「０１１
０」であれば、第４のビットプレーンにはビット情報は
格納されない。

【０１４６】図２０はＨＬ３成分について量子化された
係数値（量子化値）のデータ系列「３,４,−２,−５,−
４,０,１,・・・」を、Golomb符号化部１１０６により
符号化して得られる符号化データをビットプレ−ンとし
て格納する様子を示すものである。同図において斜線の
部分はその上位プレ−ンにて符号化データが終端してい
るのでビット情報が必要無い部分、即ちビット情報を記
憶しない部分を示す。ビットプレ−ン順走査部１１０７
は、Golomb符号化部１１０６から１つの周波数成分（Ｌ
Ｌ〜ＨＨ１の何れか１つのサブブロック）を表す全ての
符号化データを受け取り、上述の様にバッファ１１０８
に格納し終えると、正負を示す符号ビットプレ−ン、第
１のビットプレ−ン、第２のビットプレ−ンという順、
即ち符号ビットプレ−ンに続けて上位のビットプレ−ン
から下位のビットプレ−ンの順に、各ビットプレ−ンの
情報をラスタ−スキャン順に読み出して、符号出力部１
１０９に出力する。図２１に、バッファ１１０８に格納
されたビット情報をビットプレ−ン順に出力した際のデ
ータ形態を示す。

【０１４７】上記ビットプレーン毎の階層出力が、低周
波成分のサブブロックＬＬ、ＨＬ３、ＬＨ３,ＨＨ３、
ＨＬ２、ＬＨ２、ＨＨ２、ＨＬ１、ＬＨ１、ＨＨ１の順
で行われる。

【０１４８】符号出力部１０９では上記出力により得ら
れた複数のビットプレーンデータを順次階層的に送信す
る。この符号出力部１１０９には、公衆回線、無線回
線、ＬＡＮ等のインタ−フェ−スを用いることができ
る。また、符号出力部１１０９は上記階層的データを格
納しておくハ−ドディスク、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＤＶＤ等
の記録媒体であっても良い。

【０１４９】上述した符号化により低周波成分から高周
波成分の順で階層的に画像が送信され、受信側では階層
的に画像の概略を把握することが可能となる。更に、各
周波成分においてビットプレーン毎の階層的な送信が行
われるので、受信側では各周波数成分においても更に階
層的に画像の概略を把握することが可能となる。また各
画素（変換係数）を可変長で表現する様にしているの
で、通常のビットプレーン毎の符号化と比べて全体の符
号量を減少させることができる。

【０１５０】なお、上記実施の形態において生成された
符号化データには、画像のサイズ、１画素当たりのビッ
ト数、各周波数成分に対する量子化ステップ、ｋパラメ
ータ等の復号側に必要な付属情報が適宜付加される。例
えば、画像をライン単位、ブロック単位、バンド単位で
行う場合には、上記画像のサイズを示す情報が必要であ
る。

【０１５１】（第３の実施の形態）上述の第２の実施の
形態ではｋパラメータを値が０である量子化値の割合を
用いて推定したが、これ以外の方法により適切なｋパラ
メータを選択することも可能である。本実施の形態で
は、ｋパラメータを量子化値の統計分布から求める方法
について説明する。なお、本実施の形態において符号化
器の全体的な構成は第２の実施の形態と同じであり、図
１４における符号化パラメータ選択部１１０５の動作が
異なっている。

【０１５２】まず入力された画像データは第２の実施の
形態と同様に画像入力部１１０１を介して入力され、バ
ッファ１１０３に一度保存され離散ウェーブレット変換
部１１０２により２次元の離散ウェーブレット変換を施
され、図１５に示す複数の周波数帯域（サブブロック）
に分割される。

【０１５３】各サブブロックに含まれる変換係数は係数
量子化部１１０４により所定の量子化ステップｑにより
量子化され、符号化パラメータ選択部１１０５に入力さ
れる。

【０１５４】次に本実施の形態による符号化パラメータ
選択部１１０５の動作を図２２を用いて説明する。

【０１５５】まず符号化パラメータ選択部１１０５は、
入力したサブブロック内の量子化値のヒストグラムを生
成する。図２２（ａ）に符号化パラメータ選択部１１０
５により生成されたヒストグラムの例を示す。図中のヒ
ストグラムは、ＨＬ３、ＬＨ３等の高周波帯域のサブブ
ロックを構成する係数値（量子化値）のヒストグラムを
表しており、係数値（量子化値）０に大きなピークを持
ち急峻に頻度が減少している。次に符号化パラメータ選
択部１１０５は、このヒストグラムに基づいて、同図
（ｂ）に示されるフローチャートの手順に従ってｋパラ
メータを選択する。

【０１５６】同図（ｂ）において、まずｋパラメータの
候補値Ｋ（ｉ）の初期値として、０を選択する。次にこ
のＫ（ｉ）と先に求めたヒストグラムを用いてＫ（ｉ）
を選択した場合の全体の符号長Ｌ（ｉ）を次の式により
算出する。

【０１５７】ｑ≦Ｑｍａｘ Ｌ（ｉ）＝Σ（（（ｑ＞＞Ｋ（ｉ））＋１＋Ｋ（ｉ））
＊Ｈ（ｑ）） ｑ＝０

【０１５８】ここでｑは量子化値、Ｑｍａｘは予め定め
られた量子化値の最大値、Ｈ（ｑ）はヒストグラムによ
り得られる量子化値ｑの頻度数、＞＞は右シフト演算子
であり、ｑ＞＞Ｋ（ｉ）はｑをＫ（ｉ）ビット右シフト
するものである。次に符号化パラメータ選択部１０５は
Ｋ（ｉ）を１インクリメントし、所定の数（本実施の形
態では４）未満であれば、再び上式により現在の候補値
Ｋ（ｉ）による符号長Ｌ（ｉ）を計算し記憶する。一
方、Ｋ（ｉ）が４以上となった場合、符号化パラメータ
選択部１０５は記憶したＬ（ｉ）の最小値を求めて該当
する候補値Ｋ（ｉ）を量子化ｋパラメータとして出力す
る。

【０１５９】以降の処理については、第１の実施の形態
と同様であるので説明を省略する。このように、入力し
たサブブロック単位で符号長が最小となるｋパラメータ
を選択するため、画像全体として高効率な圧縮符号化を
達成することが可能となる。

【０１６０】（第４の実施の形態）上述の第３の実施の
形態においては、ｋパラメータを量子化値のヒストグラ
ムを用いて求めたが、ヒストグラムを作成するためには
一度サブブロック内の全てのデータを読み込むことが必
要となる。以下第４の実施の形態ではヒストグラムを用
いることなく、サブブロック内の量子化値の最大値を用
いる方法について説明する。

【０１６１】本実施の形態においても第３の実施の形態
と同様に符号化パラメータ選択部１１０５以外は第２の
実施の形態と同様であるので説明を省略する。本実施の
形態では、符号化パラメータ選択部１１０５は係数量子
化部１１０４から入力した量子化値に対しサブブロック
単位で最大値を求める。一方符号化パラメータ選択部１
１０５は、求めた最大値と予め所定の方法により求めら
れた最適なｋパラメータと最大量子化値の関係に基づい
て、ｋパラメータを選択する。

【０１６２】図２３は最大量子化値とｋパラメータの関
係を示した一例である。この例においては、サブブロッ
ク内の最大量子化値が０以上４０未満ではｋパラメータ
の値として０を、４０以上１００未満ではｋパラメータ
として１を選択するようになっており、ルックアップテ
ーブルなどにより実現が可能である。

【０１６３】一般に画像を離散ウェーブレット変換した
結果の係数値或いは量子化値はラプラス分布に近い分布
形態を示すため、予めいくつかの画像を元に量子化値の
最大値と最適なｋパラメータとの関係を調べることによ
り量子化値の最大値からｋパラメータを推定することが
可能となる。

【０１６４】なお、上記各実施の形態において生成され
た符号化データには、画像のサイズ、１画素当たりのビ
ット数、各周波数成分に対する量子化ステップ、ｋパラ
メータ等の復号側に必要な付属情報が適宜付加される。
例えば、画像をライン単位、ブロック単位、バンド単位
で行う場合には、上記画像のサイズを示す情報が必要で
ある。

【０１６５】（他の実施の形態）以上の実施の形態では
各ビットプレ−ンのビット情報をそのまま出力したが、
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではない。
例えば、ビット情報をそのまま符号出力部へ出力するの
ではなく、第２の実施の形態で最終的に出力されたビッ
ト情報を更に高能率符号化することにより、全体の符号
量を削減することもできる。高能率符号化としては、ラ
ンレングス符号化、算術符号化などを用いることが可能
であり、この場合さらに高能率圧縮を達成することが出
来る。また、以上の実施の形態においては入力画像を離
散ウェ−ブレット変換を用いた符号化の例を示したが、
離散ウェ−ブレット変換についても本実施の形態で使用
したものに限定されるものではなく、フィルタの種類や
周波数帯域分割方法を変えても構わない。更に離散ウェ
−ブレット変換以外にも、ＤＣＴ変換（離散コサイン変
換）等、その他の変換手法に基く符号化方式に適用して
も構わない。

【０１６６】また周波数成分の量子化の方法や可変長符
号化の方法についても上述の実施の形態に限定されるも
のではない。例えば、１つの周波数成分（サブブロッ
ク）を更に分割したブロック毎に局所的性質を判別する
ことにより数種類のクラスに分類し、これらのクラス毎
に量子化ステップや符号化パラメ−タを更に細かく設定
しても良い。

【０１６７】（変形例）なお、本発明は複数の機器（例
えばホストコンピュ−タ、インタ−フェ−ス機器、リ−
ダ、プリンタ等）から構成されるシステムの一部として
適用しても、１つの機器（例えば複写機、ファクシミリ
装置、デジタルカメラ等）からなる装置の１部に適用し
ても良い。

【０１６８】また、本発明は上記実施の形態を実現する
ための装置及び方法のみに限定されるものではなく、上
記システム又は装置内のコンピュ−タ（ＣＰＵ或いはＭ
ＰＵ）に、上記実施の形態を実現するためのソフトウエ
アのプログラムコ−ドを供給し、このプログラムコ−ド
に従って上記システム或いは装置のコンピュ−タが上記
各種デバイスを動作させることにより上記実施の形態を
実現する場合も本発明の範疇に含まれる。

【０１６９】またこの場合、前記ソフトウエアのプログ
ラムコ−ド自体が上記実施の形態の機能を実現すること
になり、そのプログラムコ−ド自体、及びそのプログラ
ムコ−ドをコンピュ−タに供給するための手段、具体的
には上記プログラムコ−ドを格納した記憶媒体は本発明
の範疇に含まれる。

【０１７０】この様なプログラムコ−ドを格納する記憶
媒体としては、例えばフロッピ−ディスク、ハ−ドディ
スク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁
気テ−プ、不揮発性のメモリカ−ド、ＲＯＭ等を用いる
ことができる。

【０１７１】また、上記コンピュ−タが、供給されたプ
ログラムコ−ドのみに従って各種デバイスを制御するこ
とにより、上記実施の形態の機能が実現される場合だけ
ではなく、上記プログラムコ−ドがコンピュ−タ上で稼
動しているＯＳ（オペレ−ティングシステム）、或いは
他のアプリケ−ションソフト等と共同して上記実施の形
態が実現される場合にもかかるプログラムコ−ドは本発
明の範疇に含まれる。

【０１７２】更に、この供給されたプログラムコ−ド
が、コンピュ−タの機能拡張ボ−ドやコンピュ−タに接
続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された
後、そのプログラムコ−ドの指示に基づいてその機能拡
張ボ−ドや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の
処理の一部または全部を行い、その処理によって上記実
施の形態が実現される場合も本発明の範疇に含まれる。

【０１７３】以上の様に上記各実施の形態によれば、Go
lomb-Rice符号化に必要となるｋパラメータを生成する
まで間に、予め各ｋパラメータに相当するGolomb-Rice
符号化データを保持しておく様にし、ｋパラメータが決
定した後に速やかに対応する符号化データを選択出力す
る様にしたので、結果的に全体の符号化速度が向上す
る。

【０１７４】

【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば、Golo
mb-Rice符号化の処理速度を向上させ、結果的に全体の
符号化速度を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に用いるブロック図

【図２】符号化対象画素と周辺画素の位置関係を示す図

【図３】周辺画素の差分値の量子化方法を示す図

【図４】予測変換回路１０２の構成を示す図

【図５】予測変換回路１０５の構成を示す図

【図６】符号予測反転回路１０６の構成を示す図

【図７】ランレングスカウンタ１０８の構成を示す図

【図８】モードセレクタ１１１による符号化モードの制
御を示す図

【図９】ｋパラメータ０，１，２におけるGolomb-Rice
符号の例を示す図

【図１０】Melcode符号化の手順を示す図

【図１１】ランレングス符号化におけるindex値に対す
るＲＬＴの値を示す図

【図１２】予測修正値Ｃの更新手順を示す図

【図１３】ｋパラメータが０，２の場合のGolomb-Rice
符号の割り当てを示す図

【図１４】第２の実施の形態のブロック図

【図１５】２次元ウェーブレット変換による帯域分解説
明図

【図１６】量子化ステップ説明図

【図１７】第２実施の形態での符号化パラメータ決定の
説明図

【図１８】周波数帯域と符号化パラメータの対応説明図

【図１９】量子化係数と符号化パラメータの対応説明図

【図２０】量子化係数とビットプレーンの説明図

【図２１】ビットプレーン順走査部１１０９の出力する
符号列の例

【図２２】第３実施の形態での符号化パラメータ決定の
説明図

【図２３】第４実施の形態での符号化パラメータ決定の
説明図

【符号の説明】

１００ 入力部１０１，１１４，１１６，１１７ 信号
線１０２，１０５ 予測変換回路 １０４，１０７ Ｇｏｌｏｍｂ−Ｒｉｃｅ符号化回路 １０６ 符号予測変換回路 １０８ ランレングスカウンタ １０９ Ｍｅｌｃｏｄｅ符号化回路 １１０ 状態判別回路 １１１ モードセレクタ １１２，１１３ スイッチ １１５ バッファ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 健史 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 Ｆターム(参考） 5C059 KK11 LC09 MA00 MA04 MA24 MA45 MC11 MD02 ME05 PP01 PP14 SS11 TB09 TB10 UA38 5C078 BA21 BA53 BA64 CA01 DA01 DB05 EA00

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像データを所定単位毎に入力する入力
   手段と、 前記画像データに対して、所定単位毎に、Golomb-Rice
   符号化する為のＫ種類のｋパラメータを別々に用いてGo
   lomb-Rice符号化を行い、Ｋ種類のGolomb-Rice符号化デ
   ータを生成する生成手段と、 前記生成手段により生成されたＫ種類のGolomb-Rice符
   号化データを共に保持する保持手段と、 前記画像データに基づいて、所定単位毎に前記ｋパラメ
   ータの１つを決定する決定手段と、 前記保持手段は、前記決定手段により決定されたｋパラ
   メータに基づいて、保持されたＫ種類のGolomb-Rice符
   号化データの１つを選択し、出力することを特徴とする
   符号化装置。
2. 【請求項２】 前記所定単位は画素単位であることを特
   徴とする請求項１に記載の符号化装置。
3. 【請求項３】 前記入力手段により入力される画像デー
   タは、該画像データの予測値との差分値であることを特
   徴とする請求項１に記載の符号化装置。
4. 【請求項４】 前記符号化装置は、前記入力手段、生成
   手段、保持手段、決定手段を用いて符号化を実行する第
   １の符号化モード以外に、前記画像データをランレング
   ス符号化する第２符号化モードとを有することを特徴と
   する請求項１に記載の符号化装置。
5. 【請求項５】 前記画像データはウェーブレット変換を
   行うことにより得られた複数のサブブロックからなる係
   数であり、前記所定単位は該複数のサブブロックの内の
   何れか１つに相当することを特徴とする請求項１に記載
   の符号化装置。
6. 【請求項６】 前記画像データは、前記係数を量子化し
   て得られた量子化値であることを特徴とする請求項５に
   記載の符号化装置。
7. 【請求項７】 更に、前記保持手段から出力したGolomb
   -Rice符号化データをビットプレーン毎に符号化するビ
   ットプレーン符号化手段を有することを特徴とする請求
   項１に記載の符号化装置。
8. 【請求項８】 画像データを所定単位毎に入力する入力
   ステップと、 前記画像データに対して、所定単位毎に、Golomb-Rice
   符号化する為のＫ種類のｋパラメータを別々に用いてGo
   lomb-Rice符号化を行い、Ｋ種類のGolomb-Rice符号化デ
   ータを生成する生成ステップと、 前記生成ステップで生成されたＫ種類のGolomb-Rice符
   号化データを共にメモリに保持しておく保持ステップ
   と、 前記画像データに基づいて、所定単位毎に前記ｋパラメ
   ータの１つを決定する決定ステップと、 前記決定ステップで決定されたｋパラメータに基づい
   て、前記メモリに保持されたＫ種類のGolomb-Rice符号
   化データの１つを選択し、出力する選択ステップとを有
   することを特徴とする符号化方法。
9. 【請求項９】 画像データを所定単位毎に入力する入力
   ステップと、 前記画像データに対して、所定単位毎に、Golomb-Rice
   符号化する為のＫ種類のｋパラメータを別々に用いてGo
   lomb-Rice符号化を行い、Ｋ種類のGolomb-Rice符号化デ
   ータを生成する生成ステップと、 前記生成ステップで生成されたＫ種類のGolomb-Rice符
   号化データを共にメモリに保持しておく保持ステップ
   と、 前記画像データに基づいて、所定単位毎に前記ｋパラメ
   ータの１つを決定する決定ステップと、 前記決定ステップで決定されたｋパラメータに基づい
   て、前記メモリに保持されたＫ種類のGolomb-Rice符号
   化データの１つを選択し、出力する選択ステップとを実
   行させる為のプログラムをコンピュータから読み取り可
   能な状態に記憶した記憶媒体。