JP2001257887A - 画像符号化装置および画像復号装置ならびに画像符号化方法および画像復号方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周期性を持つ画像情報に対して高速かつ高い
圧縮効率を得るようにすること。 【解決手段】 本発明は、画像信号を入力する画像入力
部１０と、入力された画像信号内の注目画素の画素値に
対してその注目画素以外の画素との関係付けを第１予測
値として変換する第１予測変換部１０１０と、第１予測
変換部１０１０で変換された第１予測値を符号化して中
間データを生成する第１符号化部５２と、第１符号化部
５２で生成された中間データを構成するシンボルの注目
シンボルに対してその注目シンボル以外のシンボルとの
関係付けを第２予測値として変換する第２予測変換部１
０１１と、第２予測変換部１０１１で変換された第２予
測値を符号化して符号化信号を生成する第２符号化部５
０とを備える。

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圧縮技
術に関するものであり、特に多値の入力画像に対する圧
縮符号化を行う画像符号化装置およびその圧縮符号を復
号する画像復号装置、ならびに画像符号化方法および画
像符号方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】画像データは一般にデータ量が膨大にな
るので、通信、蓄積などを行う際には圧縮してデータ量
を削減することが多い。画像データの符号化手法は可逆
符号化方式と非可逆符号化方式の２種類に大別される。
非可逆符号化方式の場合、圧縮率によっては復号画像に
視覚的な劣化を生じる可能性がある。

【０００３】これに対して入力画像と同一の画像を復号
画像とする可逆符号化方式を用いれば、画質劣化の問題
を回避することができる。この可逆符号化方式で特にＣ
Ｇ（コンピュータグラフィックス）画像を対象とした技
術として、特開平９−２２４２５３号公報に開示される
技術を従来例として説明する。

【０００４】この従来例は、周辺画素からの予測が的中
しやすいというＣＧ画像の特性を利用し、複数の予測部
のうち的中した予測部を符号化する技術である。すなわ
ち、図１４および図１５はそれぞれ従来例の画像符号化
装置、画像復号装置の構成例である。図中、１０は画像
入力部、２０は第１予測部、２１は第２予測部、３０は
予測誤差算出部、３１は予測誤差加算部、４０、４１は
第１選択部、５０は第２符号化部、５１は第２復号部、
６０は符号出力部、７０は符号入力部、８０は画像出力
部、１００は画像データ、１１０は予測値データ、１１
１は制御データ、１２０は予測誤差データ、１３０は予
測状況データ、１４０は符号データ、１０１０は第１予
測変換部、１０２０は第１予測逆変換部である。

【０００５】先ず、図１４の各部について説明する。図
１４の画像符号化装置は以下の構成よりなる。すなわ
ち、画像入力部１０は外部から入力画像を受け取り、画
像データ１００として第１予測部２０、第２予測部２
１、予測誤差算出部３０のそれぞれへ送出する。

【０００６】第１予測部２０、第２予測部２１はそれぞ
れ所定の手法で画像データ１００に基づいて注目画素の
画素値を予測し、予測値データ１１０として第１選択部
４０へ送出する。

【０００７】一方、予測誤差算出部３０は所定の手法で
画像データ１００に基づいて注目画素の画素値を予測
し、その予測値を注目画素の実際の画素値から減算し、
予測誤差データ１２０として第１選択部４０へ送出す
る。

【０００８】第１選択部４０は画像データ１００と予測
値データ１１０とから注目画素における予測の一致、不
一致を検出する。その結果、予測が的中した予測部があ
ればその識別番号を、いずれも的中しなかった場合は予
測誤差データ１２０を、予測状況データ１３０に変換し
て第２符号化部５０へ送出する。

【０００９】第２符号化部５０は所定の符号化手法を用
いて予測状況データ１３０を符号化し、符号データ１４
０として符号出力部６０へ送出する。符号出力部６０
は、符号データ１４０を出力符号として外部へ出力す
る。

【００１０】次に、図１５の画像復号装置の各部につい
て説明する。なお、図１４の画像符号化装置と同様の各
部に対しては、同一の符号を付与して説明を省略する。
符号入力部７０は外部から入力符号を受け取り、符号デ
ータ１４０として第２復号部５１へ送出する。

【００１１】第２復号部５１は、第２符号化部５０で用
いた符号化手法に対応する復号手法で符号データ１４０
を復号し、予測状況データ１３０として第１選択部４１
へ送出する。

【００１２】第１選択部４１は予測状況データ１３０が
予測部の識別番号を示すものであれば該当する予測部へ
制御データ１１１を送出し、予測部から画像データ１０
０を出力させる。また予測状況データ１３０の内容が予
測誤差であれば、予測誤差データ１２０として予測誤差
加算部３１へ送出する。

【００１３】予測誤差加算部３１は予測誤差算出部３０
と同一の手法で注目画素の画素値を予測し、その予測値
に予測誤差データ１２０を加算し、画像データ１００と
して画像出力部８０へ送出する。画像出力部８０は画像
データ１００を出力画像として外部へ出力する。

【００１４】次に、上記構成に基づいた従来例の動作に
ついて説明する。図１６および図１７は従来例の画像符
号化装置および画像復号装置の動作を各々示すフローチ
ャートである。

【００１５】先ず、図１６を用いて符号化処理手順につ
いて説明する。Ｓ１０’では画像入力部１０において画
像の入力を行う。Ｓ２０’では第１予測部２０、第２予
測部２１において画像データ１００に基づく注目画素の
画素値予測を行い、同時に予測誤差算出部３０において
所定の手法による予測値の予測誤差を算出する。

【００１６】Ｓ３０’では第１選択部４０において予測
が的中した予測部の識別番号もしくは予測誤差を予測状
況データ１３０として第２符号化部５０へ送出する。Ｓ
４０’では第２符号化部５０において予測状況データ１
３０に対して所定の符号化を行う。Ｓ５０’では符号化
した符号データを出力する処理を行う。Ｓ６０’では入
力される画像データが終了していれば符号化処理を終了
し、そうでなければＳ１０’へ進む。

【００１７】次に、図１７を用いて復号処理手順につい
て説明する。Ｓ１１０’では符号入力部７０において符
号の入力を行う。Ｓ１２０’では第２復号部５１におい
て第２符号化部５０で行われた符号化処理の逆処理にあ
たる復号処理を行い、予測状況データ１３０を生成す
る。

【００１８】Ｓ１３０’では第１選択部４１において予
測状況データ１３０が予測部の識別番号のときはその識
別番号を持つ第１予測部２０、第２予測部２１のいずれ
かに制御データ１１１を送出する。また予測状況データ
１３０が予測誤差のときは、予測誤差加算部３１へ予測
誤差データ１２０として送出する。

【００１９】Ｓ２１’では制御データ１１１を受け取っ
た第１予測部２０、第２予測部２１のいずれかにおいて
所定の予測処理を行うか、または予測誤差加算部３１に
おいて予測誤差算出部３０と同様の予測処理による予測
値に予測誤差データ１２０を加算して、画像データ１０
０を生成する。

【００２０】Ｓ１４０’では画像出力部８０において画
像データ１００を外部へ出力する。Ｓ１５０’では入力
される符号データが終了していれば復号処理を終了し、
そうでなければＳ１１０’へ進む。

【００２１】以上の動作の中で、Ｓ３０’における予測
部の選択は予め優先順位をつけておくか、または順位で
ある予測部順位を更新しつつ選択を行う。また、予測状
況データ１３０による予測部の識別はこの予測部順位に
よって表現されてもよい。また第２符号化部５０の一例
として第１予測部２０の識別番号をランレングス符号化
してもよい。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来例には次のような問題がある。従来例では、予
測部２０、２１は注目画素に近い画素を使用することが
望ましい。何故なら画像の性質として、同一画素値が空
間的に近いところに集中しやすいためである。この性質
を仮に画像の局所性と呼ぶ。

【００２３】さて、画像の中には網画像と呼ばれる、周
期性を持つ画像が存在する。ここでいう網画像とは画像
の表示技術の制限によって、多値階調画像を２値もしく
は限定階調の画像に変換した画像を指す。以下、ここで
いう周期性について説明する。

【００２４】例えば、一般に印刷やインクジェットプリ
ンタでは、インクの有無による２値しか表現できないの
で、例えば組織的ディザ法（高木、下田：画像解析ハン
ドブック、東京大学出版会、ＰＰ．４９７−４９８、１
９９１）などといった公知の手法で多値２値変換を行
う。これがここで定義する網画像である。

【００２５】組織的ディザ法では入力画像を部分画像に
分割し、それぞれの画素値と各部分画像における座標毎
に定められた閾値とを比較して、その大小に応じて白黒
を決めていく。以下、この部分画像をディザパターンと
呼ぶ。

【００２６】このような２値化された画像データにおい
ては、同一または類似の画素値が連続するとディザパタ
ーンと同じサイズの白黒パターンが発生する。ディザパ
ターンは４×４ないし８×８程度が一般的なので、変換
後の２値画像は複数画素にわたる周期性を持つことにな
る。

【００２７】参考までに、図１８は均一画素値の多値画
像を４×４の渦巻き型の組織的ディザで変換した例であ
り、（ａ）は多値画像、（ｂ）はディザ変換後の２値画
像を示している。なお、以上の事情は多値２値変換また
は階調限定化変換でよく現れる現象で、特に組織的ディ
ザ法に限ったものではない。

【００２８】このような周期性のある画像は、従来例で
効率よく符号化することが難しい。理由は、注目画素の
隣接画素だけでは予測できない画素が数多く発生するた
めである。

【００２９】以下、これを例証によって説明する。図１
９は図１８の例を従来例で処理したときの予測状況デー
タ１３０を示したものである。実際には予測状況データ
１３０は一続きのデータストリームとなるが、ここでは
理解を助けるために２次元的に表現している。

【００３０】また、従来例は第１予測部２０として注目
画素の直左画素を参照する直左予測部を、また第２予測
部２１として注目画素の直上画素を参照する直上予測部
を持つものと仮定した。図中、左（または上）と書き込
んだ画素はその画素が直左（または直上）予測部によっ
て予測可能なことを示す。また誤と書き込んだ画素はこ
のいずれの予測部によっても予測できないことを示す。

【００３１】例えば、従来例の第２符号化部５０にラン
レングス符号化を組み込むと、第１行目および第４行目
は同一の予測状況データ１３０が連続するので、高効率
に圧縮できる。しかしこれ以外の第２行目および第３行
目は、一定のパターンが並んでいるにもかかわらず、従
来例では圧縮効率が低下する。

【００３２】この効率低下を回避するためには、例えば
注目画素の４画素前の画素を新たな予測部として加えれ
ばよい。しかしこの対策には以下のような問題が生じ
る。

【００３３】１．予測部の位置に相当するサイズのディ
ザにしか対応できない ２．予測部を増やすことになるので予測状況データ１３
０の情報量が増大し、圧縮効率が低下する ３．予測部の増加で予測処理が複雑になり、処理速度が
低下する

【００３４】以上で述べてきたように従来例の問題点と
して、注目画素の隣接画素を中心とした予測処理を行う
ので、周期性を持つ画像を高効率に圧縮することができ
ないことがあげられる。また、これを回避しようとする
と、予測部を数多く追加しなければならず、上記のよう
な問題点が発生してしまう。

【００３５】本発明は上述の事情に艦みてなされたもの
で、特に周期性の高い画像に対して、圧縮効率の高い画
像符号化を図るとともに、その符号データを復号するこ
とを目的とする。

【００３６】

【課題を解決するための手段】本発明の画像符号化装置
は、画像信号を入力する画像入力手段と、画像入力手段
により入力された画像信号内の注目画素の画素値に対し
てその注目画素以外の画素との関係付けを第１予測値と
して変換する第１予測変換手段と、第１予測変換手段で
変換された第１予測値を符号化して中間データを生成す
る第１符号化手段と、第１符号化手段で生成された中間
データを構成するシンボルの注目シンボルに対してその
注目シンボル以外のシンボルとの関係付けを第２予測値
として変換する第２予測変換手段と、第２予測変換手段
で変換された第２予測値を符号化して符号化信号を生成
する第２符号化手段とを備える。

【００３７】また、本発明の画像符号化方法は、画像信
号を入力する工程と、画像信号内の注目画素の画素値に
対してその注目画素以外の画素との関係付けを第１予測
値として変換する工程と、第１予測値を符号化して中間
データを生成する工程と、中間データを構成するシンボ
ルの注目シンボルに対してその注目シンボル以外のシン
ボルとの関係付けを第２予測値として変換する工程と、
第２予測値を符号化して符号化信号を生成する工程とを
備える。

【００３８】このような本発明では、画像信号を第１予
測値に変換することで画像信号の局所性に基づく符号化
を行うことができ、また第１予測値を符号化して得られ
た中間データを第２予測値に変換することで、中間デー
タの周期性による冗長性を削除できるようになる。

【００３９】また、本発明の画像復号装置は、符号化信
号を入力する符号入力手段と、符号入力手段により入力
された符号化信号を復号して第２予測値を生成する第２
復号手段と、第２復号手段で生成された第２予測値を逆
予測変換して中間データを生成する第２逆予測変換手段
と、第２逆予測変換手段で生成された中間データを復号
して第１予測値を生成する第１復号手段と、第１復号手
段で復号された第１予測値を逆予測変換して注目画素の
画素値を生成する第１逆予測変換手段とを備える。

【００４０】また、本発明の画像復号方法は、符号化信
号を入力する工程と、符号化信号を復号して第２予測値
を生成する工程と、第２予測値を逆予測変換して中間デ
ータを生成する工程と、中間データを復号して第１予測
値を生成する工程と、第１予測値を逆予測変換して注目
画素の画素値を生成する工程とを備える。

【００４１】このような本発明では、符号化信号を復号
して第２予測値を生成し、この第２予測値を逆予測変換
する。これにより、周期性を備えた中間データを生成で
きる。また、この中間データを復号して第１予測値を生
成し、この第１予測値を逆変換する。これにより、画像
の局所性を再現した画像信号を得ることができるように
なる。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。先ず、本発明の基本的な原理について述べ
る。図１９を参照すると、予測状況データ１３０も入力
画像同様の周期性を持つことがわかる。この周期性は、
例えば符号化部５０でランレングス符号化を行っても失
われない。しかしランレングス符号化後のデータは、同
一で連続する予測状況データ１３０がランでまとめられ
るので周期が短くなる。ここで、ランレングス符号化に
よってまとめられた予測状況データ１３０を予測シンボ
ルと呼ぶことにする。

【００４３】入力画像上では複数画素に渡っていたパタ
ーンが、予測シンボル上ではごく短い周期に変換され
る。そこで本発明では予測シンボルに対して再び予測処
理を施すことにする。

【００４４】予測シンボルの周期は１パターンに含まれ
る予測状況データ１３０の種類で決まるので、入力画像
におけるディザパターンのサイズに依存しない。なぜな
らディザパターンが大きくなっても予測状況データ１３
０の種類が増えるわけではないからである。さらに予測
シンボル上のパターンは周期が短いので、限られた予測
部でも十分に周期を取り込むことができる。結果的に従
来例の範疇で考えた対策におけるような、予測部の増加
に伴う障害を除くことができる。

【００４５】本発明においては予測シンボルにさらに上
位の予測をかけたシンボルを符号とする。このシンボル
を上位シンボルと呼ぶ。

【００４６】次に、第１実施形態を説明する。図１およ
び図２は第１実施形態における画像符号化装置および画
像復号装置を示すブロック図である。図中、図１４およ
び図１５と同様の部分には同一の符号を付し、異なる部
分のみ説明する。５２は第１符号化部、５３は第１復号
部、１３１は予測シンボルデータ、１３２は上位シンボ
ルデータ、１０１１は第２予測変換部、１０２１は第２
逆予測変換部である。

【００４７】図１の各部について説明する。第１予測変
換部１０１０は画像入力部１０から受け取った画像デー
タ１００に所定の予測変換を行い、予測状況データ（第
１予測値）１３０として第１符号化部５２へ送出する。

【００４８】第１符号化部５２は所定の符号化手法を用
いて予測状況データ１３０を符号化し、予測シンボルデ
ータ（中間データ）１３１として第２予測変換部１０１
１へ送出する。

【００４９】第２予測変換部１０１１は予測シンボルデ
ータ１３１に所定の予測変換を行い、上位シンボルデー
タ（第２予測値）１３２として第２符号化部５０へ送出
する。第２符号化部５０は所定の符号化手法を用いて上
位シンボルデータ１３２を符号化し、符号データ１４０
として符号出力部６０へ送出する。

【００５０】次に図２の各部について説明する。第２復
号部５１は第２符号化部５０で用いた符号化手法に対応
する復号手法で符号データ１４０を復号し、上位シンボ
ルデータ１３２として第２逆予測変換部１０２１へ送出
する。

【００５１】第２逆予測変換部１０２１は第２予測変換
部１０１１で用いた予測変換の逆処理にあたる逆予測変
換で上位シンボルデータ１３２を変換し、予測シンボル
データ１３１として第１復号部５３へ送出する。

【００５２】第１復号部５３は第１符号化部５２で用い
た符号化手法に対応する復号手法で予測シンボルデータ
１３１を復号し、予測状況データ１３０として第１逆予
測変換部１０２０へ送出する。

【００５３】第１逆予測変換部１０２０は第１予測変換
部１０１０で用いた予測変換の逆処理にあたる逆予測変
換で予測状況データ１３０を変換し、画像データ１００
として画像出力部８０へ送出する。

【００５４】以上の構成に基づいて第１実施形態の動作
について説明する。図３、図４はそれぞれ第１実施形態
における符号化動作、復号動作を示すフローチャートで
ある。

【００５５】先ず、図３を用いて第１実施形態の符号化
処理手順について説明する。Ｓ１０では画像入力部１０
において画像の入力を行う。Ｓ１０１０では第１予測変
換部１０１０において、第１の予測変換を行う。Ｓ１０
２０では第１符号化部５２において、第１の符号化処理
を行う。Ｓ１０３０では第２予測変換部１０１１におい
て、第２の予測変換処理を行う。Ｓ１０４０では第２符
号化部５０において、第２の符号化処理を行う。Ｓ６０
では入力される画像データが終了していれば符号化処理
を終了し、そうでなければＳ１０へ進む。

【００５６】次に、図４を用いて第１実施形態の復号処
理手順について説明する。Ｓ１１０では符号入力部７０
において符号の入力を行う。Ｓ１１１０では第２復号部
５１において、第２符号化部５０における符号化処理の
逆処理に当たる第２の復号処理を行う。

【００５７】Ｓ１１２０では第２逆予測変換部１０２１
において、第２予測変換部１０１１における予測変換の
逆処理に当たる第２の逆予測変換処理を行う。Ｓ１１３
０では第１符号化部５２における符号化処理の逆処理に
当たる第１の復号処理を行う。Ｓ１１４０では第２逆予
測変換部１０２０において、第２予測変換部１０１０に
おける予測変換の逆処理に当たる第１の逆予測変換処理
を行う。Ｓ１５０では入力される符号データが終了して
いれば復号処理を終了し、そうでなければＳ１１０へ進
む。

【００５８】以上の動作において、第１の符号化処理お
よび復号処理は複数の入力シンボルを、より少ない出力
シンボルの表現に変換するような処理である。また、こ
の入出力は処理の負荷上、固定長が好ましい。ランレン
グス符号化はこの一例であるが、シンボルをより少ない
シンボルに変換する処理であれば、ＬＺ符号化など他の
符号化であってもよい。

【００５９】また、例えば量子化によってシンボルを削
減するような処理は必ずしも符号化でないが、上述の定
義に含んでよい。ただしこの場合、非可逆符号化とな
る。逆にＨｕｆｆｍａｎ符号化のようなシンボル数を変
えない可変長符号化は、これに含まれない。

【００６０】一方で、第２の符号化処理および復号処理
はいわゆる工ントロピー符号化であれば何でもよい。例
えば前出の符号化の他、算術符号化、Ｇｏｌｏｍｂ符号
化などでもよい。

【００６１】また、第１の予測処理および逆予測処理
は、画像に対して予測を行うことで画像データ１００と
１次元的な予測状況データ１３０との間を変換および逆
変換する処理である。予測手法が単一または複数の候補
から１つ決めて使用する場合には予測状況データ１３０
は予測誤差値となる。また、予測手法を複数使用する場
合には、予測状況データ１３０は使用する予測手法を示
す識別データと予測誤差値のセットになる。

【００６２】ここで行う予測処理は、対象が画像なので
画像の局所性を考慮した２次元的な予測が望ましい。例
えば最も簡単な例では、いわゆるＤＰＣＭ、すなわち画
像符号化では画素値を注目画素と直左画素との差分に変
換する処理が考えられる。しかし２次元的に考えると上
のラインの画素値を考慮に入れることが望ましい

【００６３】従って、処理負荷の増加が許される場合に
は、より複雑な処理、例えば（直左画素値）＋（直上画
素値）−（左上画素値）とか、（（直左画素値）＋（直
上画素値））／２といった予測処理がより望ましい。

【００６４】あるいは、上述のように複数の予測手法を
併存させる場合には、注目画素の直左だけでなく直上、
右上、左上といった画素を予測処理に用いることが望ま
しい。

【００６５】また、この予測は対象画像の統計的な性質
などに応じて適応的に予測式のパラメータを変化させる
ような処理であってもよいし、隣接画素の画素値差など
の状況から予測式自体を切り替えるような処理であって
もよい。

【００６６】一方、第２の予測処理および逆予測処理は
予測シンボルデータ１３１に１次元的な予測を行うこと
で、予測シンボルデータ１３１と上位シンボルデータ１
３２との間を変換および逆変換する処理である。

【００６７】こちらは画像が対象ではないので、予測は
直前の１ないし複数のシンボルを参照することで行う。
この予測は画像の性質に基づいているわけではないの
で、第１の予測処理および逆予測処理のような予測式に
よる計算は不要である。

【００６８】また、予測がはずれた場合に必ずしも予測
誤差を算出する必要はなく、予測シンボルをそのまま上
位シンボルデータ１３２とすればよい。つまり予測シン
ボルデータ１３１は予測シンボルのみで構成されるが、
上位シンボルデータ１３２は上位シンボルおよび予測シ
ンボルで構成される。ただし予測シンボルの性質によっ
て相関性が期待できる場合には、ここで何らかの予測誤
差をとっても構わない。

【００６９】図５は、第１実施形態の各データの概念図
であり、（ａ）は画像データ１００、（ｂ）は予測状況
データ１３０、（ｃ）は予測シンボルデータ１３１、
（ｄ）は予測シンボルデータ（その２）１３１−２、
（ｅ）は上位シンボルデータ１３２を示している。ただ
し仮に第１の予測処理における予測を上述したＤＰＣＭ
のみの単一予測とし、また第１の符号化処理および第２
の符号化処理をランレングス符号化とした。

【００７０】画像データ１００および予測状況データ１
３０では７個あったデータが、第１の符号化処理によっ
て予測シンボルデータ１３１上では５個に圧縮される。
この予測シンボルデータ１３１は、予測シンボルデータ
（その２）１３１−２を経由して、さらに第２の符号化
処理によって上位シンボルデータ１３２上では３個に圧
縮されている。なお、予測シンボルデータ（その２）１
３１−２で示される「２個前」とは、そのシンボルのデ
ータが２個前のシンボルのデータと同じであることを示
している。これにより、画像データ１００では３画素だ
った周期が、予測シンボルデータ１３１では２シンボル
周期に縮まっている。

【００７１】さらに理解を助けるために、図１８および
図１９で示した例の第２行目に注目して、従来例と第１
実施形態による符号化直前のデータの概念を比較する。
これを図６に示す。図６（ａ）は従来例における予測状
況データ１３０をランレングス符号化したデータ、
（ｂ）は第１実施形態による上位シンボルデータ１３２
を示している。

【００７２】このように、従来例の５番目から９番目ま
でのシンボルが、上位シンボルデータ１３２では５番目
のシンボル１つに集約される。

【００７３】以上で説明したように、第１実施形態によ
れば予測処理後の予測シンボルデータ１３１にさらに予
測を行うように構成したので、処理負荷を高めることな
く、特に周期的な画像に対して圧縮率を改善することが
できる。

【００７４】次に、第２実施形態の説明を行う。図７、
図８はそれぞれ第２実施形態の画像符号化装置、画像復
号装置を示すブロック図である。図中、図１、図２、図
１４および図１５と同様の部分には同一の符号を付して
説明を省略する。２２は第３予測部、２３は第４予測
部、４２、４３は第２選択部、１１２は予測値データ、
１１３は制御データである。

【００７５】次に、図７の各部について説明する。第３
予測部２２、第４予測部２３はそれぞれ所定の手法で予
測シンボルデータ１３１に基づいて注目予測シンボルを
予測し、予測値データ１１２として第２選択部４２へ送
出する。第２選択部４２は予測シンボルデータ１３１と
予測値データ１１２から注目予測シンボルにおける予測
の一致、不一致を検出する。その結果、予測が的中した
予測部があればその識別番号を、いずれも的中しなかっ
た場合は予測シンボルデータ１３１を、上位シンボルデ
ータ１３２に変換して第２符号化部５０へ送出する。

【００７６】次に、図８の各部について説明する。ただ
し図７の画像符号化装置と同様の部分は省略する。な
お、画像復号装置では、第１予測部２０、第２予測部２
０、第３予測部２２および第４予測部２３は、いずれも
逆予測処理を行うものとする。

【００７７】第２選択部４２は上位シンボルデータ１３
２が予測部の識別番号を示すものであれば該当する予測
部へ制御データ１１３を送出し、該予測部から予測シン
ボルデータ１３１を出力させる。また、上位シンボルデ
ータ１３２の内容が予測シンボルであれば、予測シンボ
ルデータ１３１として第１復号部５３へ送出する。

【００７８】次に、以上の構成に基づく第２実施形態の
動作について説明する。図９、図１０はそれぞれ第２実
施形態の符号化動作、復号動作を示すフローチャートで
ある。図中、図３、図４、図１６および図１７と同様の
部分には同一の符号を付して説明を省略する。

【００７９】先ず、図９を用いて第２実施形態の符号化
処理手順について説明する。Ｓ２１０では第１予測部２
０および第２予測部２１において、画像データ１００に
対しそれぞれ所定の手法で第１の予測処理を行う。

【００８０】Ｓ２１１では予測値データ１１０のいずれ
かと画像データ１００が一致していればＳ２１２へ、そ
うでなければＳ２１４へ進む。Ｓ２１２では第１選択部
４０において画像データ１００と一致した予測部を選択
する。Ｓ２１３では第１選択部４０において、Ｓ２１２
で選択した予測部の識別番号を予測部順位に変換し、予
測状況データ１３０とする。

【００８１】Ｓ２１４では予測誤差算出部３０において
予測誤差を算出し、予測状況データ１３０とする。Ｓ２
２０では第１符号化部５２において予測状況データ１３
０にランレングス符号化処理を行う。Ｓ２３０では第３
予測部２２および第４予測部２３において、予測シンボ
ルデータ１３１に対してそれぞれ前定の方法で第２の予
測処理を行う。

【００８２】Ｓ２３１では第２選択部４２において予測
値データ１１２のいずれかと予測シンボルデータ１３１
が一致していればＳ２３２へ、そうでなければ予測シン
ボルデータ１３１を上位シンボルデータ１３２としてＳ
２４０へ進む。

【００８３】Ｓ２３２では第２選択部４２において予測
シンボルデータ１３１と一致した予測部を選択し、その
識別番号を上位シンボルデータ１３２とする。Ｓ２４０
で第２符号化部５０において上位シンボルデータ１３２
に対してランレングス符号化処理およびＨｕｆｆｍａｎ
符号化処理を行う。

【００８４】次に図１０を用いて第２実施形態の復号処
理手順について説明する。Ｓ３１０では第２復号部５１
において符号データ１３０に対して第２符号化部５０で
行ったランレングス符号化およびＨｕｆｆｍａｎ符号化
の逆処理にあたるランレングス復号処理およびＨｕｆｆ
ｍａｎ復号処理を行う。

【００８５】Ｓ３２０では上位シンボルデータ１３２が
予測部を指定していればＳ３２１へ、そうでなければ上
位シンボルデータ１３２を予測シンボルデータ１３１と
してＳ３３０へ進む。Ｓ３２１では第２選択部４３にお
いて、予測シンボルデータ１３１に基づいた予測部の選
択を行い、該予測部に制御データ１１３を送出する。

【００８６】Ｓ３２２では第３予測部２２、第４予測部
２３のうち制御データ１１３を受け取った方が所定の方
法で第２の予測処理（逆予測処理）を行い、予測シンボ
ルデータ１３１を送出する。Ｓ３３０では第１復号部５
３において予測シンボルデータ１３１に対して、第１符
号化部５２で行うランレングス符号化の逆処理に当たる
ランレングス復号を行い、予測状況データ１３０を得
る。

【００８７】Ｓ３４０では予測状況データ１３０が予測
部を指定していればＳ３４１へ、予測誤差を指定してい
ればＳ３４４へ進む。Ｓ３４１では第１選択部４１にお
いて予測状況データ１３０に対して、第１選択部４０で
行った予測部順位変換の逆処理である逆予測部順位変換
を行う。

【００８８】Ｓ３４２ではＳ３４１の結果に基づいた予
測部の選択を行い、該予測部に制御データ１１１を送出
する。Ｓ３４３では第１予測部２０、第２予測部２１の
うち制御データ１１１を受け取った方が所定の方法で第
１の予測処理（逆予測処理）を行い、画像データ１００
として送出する。

【００８９】Ｓ３４４では予測誤差加算部３１におい
て、注目画素以前の画像データ１００と予測誤差データ
１２０から注目画素の画素値を算出し、画像データ１０
０として送出する。

【００９０】以上の動作の中で説明の都合上、符号化処
理のＳ２１４における予測誤差の算出はＳ２１１の後に
行われるようにしたが、処理に必要な情報は前もって得
られるので、例えばハードウェアで構成するような場合
にはＳ２１０などとの並列処理が可能である。同様に復
号処理におけるＳ３４４はＳ３４０などと並列して行っ
てもよい。

【００９１】また、符号化処理のＳ２１４における予測
誤差の算出は、例えば（注目画素値）−（直左画素値）
などで算出する。この場合、復号処理のＳ３４４で行う
予測誤差の加算は（直左画素値）＋（予測誤差値）で算
出できる。このとき予測誤差の算出に使う予測式と第１
予測部２０または第２予測部２１の予測式は同一であっ
ても、同一でなくてもよい。

【００９２】また説明の都合上、第２符号化部５０で２
つの符号化を行うように説明したが、このうちランレン
グス符号化は上位シンボルデータ１３２に含まれる第３
予測部２２または第４予測部２３の識別番号のランを対
象とした処理なので、この処理を独立して第２選択部４
２の中で行うようにしてもよい。こうすれば第３予測部
２２、第４予測部２３のいずれも的中しなかった場合に
不要なランレングス符号化処理を行う負荷が省ける。

【００９３】また、第１符号化部５２および第１復号部
５３で行う符号化はランレングス符号化、また第２符号
化部５０および第２復号部５１で行う符号化はランレン
グス符号化およびＨｕｆｆｍａｎ符号化としたが、アル
ゴリズムをこれに限るものではない。

【００９４】また、第２選択部４２で行われる選択処理
において、第３予測部２２と第４予測部２３が同時に的
中している場合には、第１選択部４０と同じような選択
処理を行う。すなわち所定の優先順位を設けてもよい
し、予測部順位のような適応的な優先順位を持ってもよ
い。優先順位をつける場合は、従来例の第１予測変換部
１０１０同様、識別番号を順位に変換してもよい。ま
た、最後に的中してからの予測回数、的中回数のいずれ
かに基づいて選択してもよい。

【００９５】さらに、第２符号化部５０における符号化
効率が向上するように、ランレングスの長く続く方を選
択してもよい。図１１はそのような場合の第２予測変換
部１０１１のブロック図である。

【００９６】図中、２４は第３ラン計数部、２５は第４
ラン計数部、１１４はランレングスデータである。第３
ラン計数部２４、第４ラン計数部２５はそれぞれ第３予
測部２２、第４予測部２３の連続的中回数を計数し、ラ
ンレングスデータ１１４として第２選択部４２へ送出す
る。第２選択部４２はランレングスデータ１１４を比較
し、最も長いランを持つ予測部の識別番号を上位シンボ
ルデータ１３２とする。

【００９７】また、いずれのランレングスデータも０で
あった場合には、予測シンボルデータ１３１をそのまま
上位シンボルデータ１３２とする。

【００９８】また、上位シンボルに変換したときのラン
レングスが短い場合、変換せずに予測シンボルそのまま
を符号化した方が、符号の構成によっては圧縮率が高い
場合もある。このような場合に備えて上位シンボルヘの
変換は符号量を勘案しながら選択的に行うようにしても
よい。

【００９９】つまり、予測シンボルデータ１３１とそれ
を変換した上位シンボルデータ１３２のそれぞれに対し
て第２符号化部５０で与えられるべき符号量を比較し、
小さい方を選択すればよい。

【０１００】さらに、この処理を簡略化して、例えば上
位シンボルのランレングスに閾値を設け、この閾値を越
えない場合は変換シンボルのまま符号化するようにして
もよい。

【０１０１】このような上位シンボルヘの変換に選択性
を持たせるためには、第２符号化部５０に制約が必要に
なる。すなわち、該当する部分の情報が変換シンボルと
上位シンボルのいずれで表現されていても、復号が可能
になるような符号を用いる必要がある。このようにする
と２つ以上の符号が同一の情報を指すことになるので理
論的な圧縮率の面で好ましくないが、上述のような事情
で現実の圧縮率に対してはむしろ効率を向上する。

【０１０２】次に、第２符号化部５０におけるＨｕｆｆ
ｍａｎ符号の一例を図１２に示す。（ａ）は識別番号、
（ｂ）はランレングス、（ｃ）は予測誤差を示してい
る。この例では予測部の識別番号、ランレングス、予測
誤差が別個の符号表となるようにしている。

【０１０３】すなわち、識別番号が異なってもランレン
グス、予測誤差の符号は共通で使用するものとした。も
ちろん微調整によって圧縮率を改善するために、全ての
識別番号とランレングスまたは予測誤差との組み合わせ
について、単一の符号表で符号を割り当ててもよい。

【０１０４】図１２のような符号だと予測シンボルと上
位シンボルに独立の符号が与えられるので、上述した選
択性を持たせることができる。逆に選択性を排除するに
は、上位シンボルと予測シンボルが同一の情報を示す場
合には、例えば予測シンボルに符号を割り当てない、な
どの適応的な処理を行えばよい。

【０１０５】また、予測シンボルは第２予測変換部１０
１１における予測処理を簡単にするために、実現する処
理系において処理しやすい単位で区切られていることが
望ましい。例えばバイトまたはワード単位に予測シンボ
ルを表わすことが考えられる。処理系がハードウェアで
あれば任意のビット数でよいが、全ての予測シンボルが
同一のビット長、もしくはその倍数で表わされることが
望ましい。

【０１０６】第２実施形態の効果を確認する為にシミュ
レーション実験を行った。ただし、ここでは第１予測変
換部１０１０における画素値予測を４手法とし、また第
２予測変換部１０１１における予測シンボル予測は直前
シンボルからさかのぼった８個をそれぞれ参照する８手
法とした。この結果を図１３に示す。

【０１０７】図１３より、複数種類の画像１〜３に対し
て、第２実施形態の符号量は従来例に比較して２５％〜
８５％となっており、その効果は明らかである。このよ
うに、第２実施形態によれば、画像信号に周期性があっ
ても圧縮率を大幅に改善することができる。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果がある。すなわち、周期性を持つ入力画像
であっても高速にかつ高い圧縮効率を持つ画像符号化を
行うことが可能となる。また、この符号データを高速に
復号することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の画像符号化装置の第１実施形態を示
す構成図である。

【図２】 本発明の画像復号装置の第１実施形態を示す
構成図である。

【図３】 本発明の画像符号化装置の第１実施形態にお
ける動作の例を示すフローチャートである。

【図４】 本発明の画像復号装置の第１実施形態におけ
る動作の一例を示すフローチャートである。

【図５】 本発明の画像符号化復号装置の第１実施形態
における各データの概念を説明する図である。

【図６】 本発明の画像符号化復号装置の第１実施形態
および従来例におけるデータの概念を比較する図であ
る。

【図７】 本発明の画像符号化装置の第２実施形態を示
す構成図である。

【図８】 本発明の画像復号装置の第２実施形態を示す
構成図である。

【図９】 本発明の画像符号化装置の第２実施形態にお
ける動作の一例を示すフローチャートである。

【図１０】 本発明の画像復号装置の第２実施形態にお
ける動作の一例を示すフローチャートである。

【図１１】 本発明の画像符号化装置の第２実施形態に
おける変形例を示す構成図である。

【図１２】 Ｈｕｆｆｍａｎ符号の一例を示す図であ
る。

【図１３】 本発明の画像符号化復号装置の第２実施形
態の効果を説明する図である。

【図１４】 従来例の画像符号化装置を示す構成図であ
る。

【図１５】 従来例の画像復号装置を示す構成図であ
る。

【図１６】 従来例の画像符号化装置の動作の一例を示
すフローチャートである。

【図１７】 従来例の画像復号装置の動作の一例を示す
フローチャートである。

【図１８】 組織的ディザ法の説明図である。

【図１９】 従来例における予測状況データ１３０の概
念を説明する図である。

【符号の説明】

１０…画像入力部、２０…第１予測部、２１…第２予測
部、２２…第３予測部、２３…第４予測部、２４…第３
ラン計数部、２５…第４ラン計数部、３０…予測誤差算
出部、３１…予測誤差加算部、４０…第１選択部、４１
…第１選択部、４２…第２選択部、４３…第２選択部、
５０…第２符号化部、５１…第２復号部、５２…第１符
号化部、５３…第１復号部、６０…符号出力部、７０…
符号入力部、８０…画像出力部、１００…画像データ、
１１０…予測値データ、１１１…制御データ、１１２…
予測値データ、１１３…制御データ、１１４…ランレン
グスデータ、１２０…予測誤差データ、１３０…予測状
況データ、１３１…予測シンボルデータ、１３２…上位
シンボルデータ、１４０…符号データ、１０１０…第１
予測変換部、１０１１…第２予測変換部、１０２０…第
１予測逆変換部、１０２１…第２予測逆変換部

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C059 MA04 ME02 ME05 ME17 PP02 SS28 UA02 5C078 AA04 BA22 BA32 CA31 DA01 DA02 DA05 DA06 5J064 AA02 BB03 BB05 BB13 BC25 BD07 9A001 BB02 BB03 BB04 CC02 DD08 EE02 EE04 GG16 HH27 JJ12 JJ35 KK42 KK56

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像信号を入力する画像入力手段と、 前記画像入力手段により入力された画像信号内の注目画
   素の画素値に対してその注目画素以外の画素との関係付
   けを第１予測値として変換する第１予測変換手段と、 前記第１予測変換手段で変換された第１予測値を符号化
   して中間データを生成する第１符号化手段と、 前記第１符号化手段で生成された中間データを構成する
   シンボルの注目シンボルに対してその注目シンボル以外
   のシンボルとの関係付けを第２予測値として変換する第
   ２予測変換手段と、 前記第２予測変換手段で変換された第２予測値を符号化
   して符号化信号を生成する第２符号化手段とを備えるこ
   とを特徴とする画像符号化装置。
2. 【請求項２】 前記第１予測変換手段は、 １つ以上の第１予測値を生成する１つ以上の予測手段
   と、 前記予測手段で予測した第１予測値と前記注目画素の画
   素値との差分を予測誤差として算出する予測誤差算出手
   段と、 前記第１予測値と前記注目画素の画素値とが等しければ
   前記第１予測値を、等しくなければ前記予測誤差を選択
   して前記第１符号化手段へ出力する選択手段とを備える
   ことを特徴とする請求項１記載の画像符号化装置。
3. 【請求項３】 前記第２予測変換手段は、 １つ以上の第２予測値を生成する１つ以上の予測手段
   と、 前記予測手段で予測した第２予測値と前記中間データと
   が等しければ前記第２予測値を、等しくなければ前記中
   間データを選択して前記第２符号化手段へ出力する選択
   手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の画像符
   号化装置。
4. 【請求項４】 前記第１予測変換手段は、画像の２次元
   的な相関性を考慮し、前記画像信号の注目ラインに加え
   て既処理ラインも参照した予測処理を行うことを特徴と
   する請求項１記載の画像符号化装置。
5. 【請求項５】 前記第２予測変換手段は、前記中間デー
   タを構成するシンボルの１次元的な相関性を考慮した予
   測処理を行うことを特徴とする請求項１記載の画像符号
   化装置。
6. 【請求項６】 前記第１予測変換手段は、予測が全て外
   れた場合には画像の２次元的な相関性に基づいた予測誤
   差に変換することを特徴とする請求項１記載の画像符号
   化装置。
7. 【請求項７】 前記第２予測変換手段は、予測が全て外
   れた場合には前記中間データをそのまま第２予測値とし
   て出力することを特徴とする請求項１記載の画像符号化
   装置。
8. 【請求項８】 前記第１予測変換手段に複数の予測手段
   がある場合で、このうち複数の予測手段での予測が同時
   に的中した際には、固定的な優先順位、最後に的中して
   からの予測回数、的中回数、的中のランレングス、のい
   ずれかに基づいて予測値を選択することを特徴とする請
   求項２記載の画像符号化装置。
9. 【請求項９】 前記第２予測変換手段に複数の予測手段
   がある場合で、このうち複数の予測手段での予測が同時
   に的中した際には、最終的な符号量の増減を考慮した結
   果に応じて予測値を選択することを特徴とする請求項３
   記載の画像符号化装置。
10. 【請求項１０】 前記第２予測変換手段は、予測後の第
    ２予測値のランレングスを計測し、その計測した値が所
    定の閾値より短いときには変換を行わないことを特徴と
    する請求項１記載の画像符号化装置。
11. 【請求項１１】 前記第１符号化手段は、符号化を実現
    する処理系の処理単位もしくはその倍数で前記中間デー
    タを表現することを特徴とする請求項１記載の画像符号
    化装置。
12. 【請求項１２】 前記第１符号化手段で行われる符号化
    は、固定長のランレングス符号化であることを特徴とす
    る請求項１記載の画像符号化装置。
13. 【請求項１３】 前記第２符号化手段は、はじめに前記
    第２予測変換手段で予測が的中したものについて前記第
    １符号化手段と同じ符号化を行い、その後、予測が外れ
    たものと合わせて符号化を行うことを特徴とする請求項
    １記載の画像符号化装置。
14. 【請求項１４】 前記第２符号化手段で行われる符号化
    は、前記第２予測変換手段における変換の有無に関わら
    ず前記中間データに含まれる情報を表現できるような冗
    長性を含む符号を用意することを特徴とする請求項１記
    載の画像符号化装置。
15. 【請求項１５】 符号化信号を入力する符号入力手段
    と、 前記符号入力手段により入力された符号化信号を復号し
    て第２予測値を生成する第２復号手段と、 前記第２復号手段で生成された第２予測値を逆予測変換
    して中間データを生成する第２逆予測変換手段と、 前記第２逆予測変換手段で生成された中間データを復号
    して第１予測値を生成する第１復号手段と、 前記第１復号手段で復号された第１予測値を逆予測変換
    して注目画素の画素値を生成する第１逆予測変換手段と
    を備えることを特徴とする画像復号装置。
16. 【請求項１６】 前記第２逆予測変換手段は、 １つ以上の中間データを逆予測する１つ以上の逆予測手
    段と、 前記第２復号手段で復号された第２予測値に基づき前記
    １つ以上の中間データのいずれか１つを選択する第２選
    択手段とを備えることを特徴とする請求項１５記載の画
    像復号装置。
17. 【請求項１７】 前記第１逆予測変換手段は、 注目画素について１つ以上の画素値を逆予測する１つ以
    上の逆予測手段と、 前記第１予測値によって得えられる予測誤差から前記画
    素値を算出する予測誤差加算手段と、 前記第１予測値に基づいて前記逆予測手段で逆予測され
    た画素値と前記予測誤差加算手段で算出された画素値と
    を選択する第１選択手段とを備えることを特徴とする請
    求項１５記載の画像復号装置。
18. 【請求項１８】 画像信号を入力する工程と、 前記画像信号内の注目画素の画素値に対してその注目画
    素以外の画素との関係付けを第１予測値として変換する
    工程と、 前記第１予測値を符号化して中間データを生成する工程
    と、 前記中間データを構成するシンボルの注目シンボルに対
    してその注目シンボル以外のシンボルとの関係付けを第
    ２予測値として変換する工程と、 前記第２予測値を符号化して符号化信号を生成する工程
    とを備えることを特徴とする画像符号化方法。
19. 【請求項１９】 符号化信号を入力する工程と、 前記符号化信号を復号して第２予測値を生成する工程
    と、 前記第２予測値を逆予測変換して中間データを生成する
    工程と、 前記中間データを復号して第１予測値を生成する工程
    と、 前記第１予測値を逆予測変換して注目画素の画素値を生
    成する工程とを備えることを特徴とする画像復号方法。