JP2506720B2 - 符号化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は第１段階で間引いた画像を符号化し、第２段
階以降で順次その間を補う画像を符号化していく階層的
符号化における符号化装置に関するものである。

従来の技術 ファクシミリ通信の多様化に伴い、会話型の画像通信
や画像データベースの検索などを行うために、ファクシ
ミリ端末をディスプレイ端末と組み合わせて利用するこ
とが考えられている。画像の上から下へ走査線に従って
逐次符号化するMR方式等の従来の符号化方式に対して、
このような会話型の画像通信に適した符号化方式として
階層的に符号化処理を行う方式が提案されている。階層
的符号化方式による復号処理では、早い段階で大まかな
画像が表示され順次解像度を上げつつ最終画像を得るこ
とができるので、会話型の画像通信や画像データベース
の検索などに適することになる。順次再生符号化方式
（特開昭60−127875号公報）はその一つである。

順次再生符号化方式は以下の手順で符号化を行う。

（１）横（主走査）方向にΔＸ＝2ⁿ（ｎ＝整数）画素毎
に、縦（副走査）方向にΔＹ＝2ⁿ（ｎ＝整数）ライン毎
に抽出した画素を連結してランレングス符号化を行う。

（２）次に、該符号化された近隣する４つの画素で矩形
に囲まれた中心に位置する画素を、この４つの画素を参
照画素として参照画素の黒画素の個数に応じて５状態に
分類し、各状態に対応した画素を連結してランレングス
符号化を行う。

（３）次に、該符号化された近隣する４つの画素で菱形
に囲まれた中心に位置する画素を、この４つの画素を参
照画素として参照画素の黒画素の個数に応じて５状態に
分類し、各状態に対応した画素を連結してランレングス
符号化を行う。

（４）（２）、（３）の符号化を画素の全ての符号化が
終えるまで繰り返し行う。

第５図はΔＸ＝ΔＹ＝４の場合の順次再生符号化方式
における符号化順序の概念を示す図であり、まず◎印の
画素を符号化する（上記の（１））。

次に、○印の画素を、既に符号化された◎印の画素の
うち○印の画素を矩形に囲む最近傍の４つを参照画素と
し、参照画素の状態（黒画素の個数）別に符号化する
（上記の（２））。次に、△印の画素を、既に符号化さ
れた◎印および○印の画素のうち△印の画素を菱形に囲
む最近傍の４つを参照画素とし、参照画素の状態（黒画
素の個数）別に符号化する（上記の（３））。次に、×
印の画素を、既に符号化された◎印、○印および△印の
画素のうち×印の画素を矩形の囲む最近傍の４つを参照
画素とし、参照画素の状態（黒画素の個数）別に符号化
する。（上記の（２））。最後に、・印の画素を、既に
符号化された◎印、○印、△印および×印の画素のうち
・印の画素を菱形に囲む最近傍の４つを参照画素とし、
参照画素の状態（黒画素の個数）別に符号化する。（上
記の（３））。

以上はΔＸ＝ΔＹ＝４の場合であるが他のΔＸ、ΔＹ
についても同様である。またΔＸ≠ΔＹの時は一方向の
参照画素の間隔が２となった時点でその方向の距離を固
定し、他方についてのみ参照画素の距離が２となるまで
（２）、（３）の処理を行う。

また、順次再生符号化方式における復号化は、符号化
の（１）、（２）、（３）と同様の手順に従い参照画素
の状態（黒画素の個数）別に復号化を行う。

発明が解決しようとする問題点 階層的符号化方式ではデータ圧縮率の向上を目的とし
て参照画素の状態別に符号化を行うものがある。例えば
先に述べた順次再生符号化方式では、４つの参照画素の
黒画素の個数により５つの状態に分けて各状態別に符号
化を行う。順次再生符号化方式において、１つの状態を
１つの階層とした場合の階層構造を第４図に示す。これ
は第１階層（レベル１）のΔＸおよびΔＹが８の場合で
あり、また同図において状態ｉは４つの参照画素のうち
黒画素がｉ個である状態を意味している。

このような階層構造を持つ符号化方式においては、次
のような問題が生じる。すなわち、先に述べた順次再生
符号化方式のように処理を参照画素の状態別に行う場合
各状態で同じ符号・復号化画素および参照画素を重複し
てアクセスすることになり、符号・復号化画素，参照画
素のアクセスの点で無駄が生じるという問題である。順
次再生符号化方式を例にとると、第４図の第２階層〜第
６階層は全て等しい符号・復号化画素および参照画素
（ΔＸ＝ΔＹ＝８で正方形）を用いており、同じ符号・
復号化画素，参照画素を各階層で重複してアクセスして
いる。同様のことが第７〜11階層，第12〜第16階層，第
17〜第21階層，第22〜第26階層、第27〜第28階層のそれ
ぞれにおいても生じる。このため符号・復号化画素およ
び参照画素のアクセスにオーバヘッドが生じ、全体の処
理速度の低下を招くことになる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、符号化処
理における符号化対象画素および参照画素のアクセス回
数により少くすることを目的としている。

問題点を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、画素の中からサ
ンプリングした画素を、前記サンプリングした画素に対
して特定の位置にある前記画素からとった既知の参照画
素の状態に基づき、前記参照画素の状態別に分類し、前
記各状態に属する画素別に符号化を行う階層的な符号化
処理を行う装置において、符号化すべき画像データを格
納し、所定のサンプリングで参照画素及び符号化対象画
素を出力する記憶部と、前記参照画素の各状態毎に設け
られ、符号化対象画素に対して符号化を行う複数の符号
化部と、参照画素の黒白判別により前記状態を判別する
判別部と、該判別部の判別結果に基づいて前記複数の符
号化上部の中から１つの符号化部を選定し、該選定され
た符号化部に符号化対象画素を入力させる符号化部選定
部とを備え、前記参照画素の１以上複数個の状態の前記
符号化対象画素の処理を一括して行うことにより前記符
号化対象画素および前記参照画素のアクセスを各状態の
処理で共通化する階層的画素における符号化復号化処理
においてその処理を高速に行うようにしたものである。

作用 本発明は上記した構成により、参照画素の等しい複数
状態の処理に対しては、符号化対象画素および参照画素
のアクセスを各状態で共通化することが可能になる。

実施例 第１図は本発明の一実施例における符号化装置を示す
ブロック図であり、詳細に説明するために復号化処理を
行う回路についても示されている。同図の装置は、先に
説明した階層的符号化方式の一つである順次再生符号化
方式を対象として構成したものである。

第１図の装置では、１の画素メモリとして主走査方向
にサンプリングした画素のアクセスが可能なメモリ装置
（例えば、特開昭60−3039号公報，特開昭60−81661号
公報に記載のもの）を利用する。第２図はこのようなメ
モリ装置における画素のアクセスについて説明する図で
ある。同図（ａ）はメモリリードの場合であり、図に示
すごとく画像メモリの内容は縮小して読み出される。同
図（ｂ）はメモリライトの場合であり、図に示すごとく
データは画像メモリに拡散されて書き込まれる。この
際、画像メモリの×印の位置にはデータは書き込まれず
元の値が保存される。

このようなメモリ装置を画像メモリ１に用いることに
より、順次再生符号化方式におけるサンプリング間隔Δ
Ｘに該当する画素のみについて処理を行うことが可能で
ある。以下、第１図の装置の動作について説明を行う。

まず、第１図の装置の符号化時の動作について説明す
る。画像メモリ１からは符号化画素およびそれに対応す
る参照画素が読み出され、それぞれ符号化画素シフトレ
ジスタ３および参照画素シフトレジスタ２にセットされ
る。データが各シフトレジスタにセットされると、タイ
ミング制御部28は各シフトレジスタのシフトを開始す
る。符号化画素シフトレジスタ３から出力された符号化
画素は、８〜12の各状態の符号化部に送られる。一方、
参照画素シフトレジスタ２から出力された参照画素は５
の参照画素状態判定部において参照画素の状態、すなわ
ち４個の参照画素のうちの黒画素の個数が判定され、参
照画素の状態を示すコードをデマルチプレクサ６に出力
する。デマルチプレクサ６は、参照画素状態判定部５か
らの状態を示すコードに従い、その状態に応じた符号化
部を選択して、該当する符号化部にタイミング制御部28
からの符号化画素取り込みクロックを出力する。例え
ば、符号化画素シフトレジスタ３から出力された符号化
画素が状態０である場合は、デマルチプレクサ６の制御
により状態０符号化部８のみに符号化画素が取り込まれ
符号化が行われる。これらの処理は符号化画素のビット
単位にシーケンシャルに行われていく。デマルチプレク
サ６は符号化画素の各ビット単位にその状態に応じた符
号化部８〜12を選択して符号化画素を入力させていくこ
とになる。このようにして、各状態の符号化部８〜12に
おいて独立に生成されたコードデータは、それぞれ23〜
27の各状態に対応したコードバッファに蓄積される。画
面の右下まで処理が終了した時点で、各状態のコードバ
ッファ23〜27に蓄積されたコードデータを基に、階層的
な符号体系を構成することになる。

以上述べた処理により、参照画素が同一である５つの
状態（状態０〜状態４）に対して、一回の符号化画素お
よび参照画素アクセスで全状態の符号化を行うことがで
きる。

次に、第１図の装置の復号化時の動作について説明す
る。

まず、同一の参照画素における５つの状態全てを復号
する場合について述べる。各状態におけるコードデータ
はコードバッファ23〜27に格納される。各状態の復号化
部13〜17は、それぞれ独立して対応する状態のコードバ
ッファよりコードデータを読み出して復号化を行い、各
状態の復号化画素をバッファ18〜22に出力し蓄積する。
またこれと並行して画素メモリ１からは参照画素が読み
出され、参照画素シフトレジスタ２にセットされる。参
照画素がシフトレジスタ２にセットされると、タイミン
グ制御部28は参照画素シフトレジスタ２、復号化画素シ
フトレジスタ４およびマスクパターンシフトレジスタ30
のシフトを開始する。符号化時と同様、参照画素シフト
レジスタ２から出力された参照画素は参照画素状態判定
部５においてその状態が判定され、状態を示すコードを
出力する。状態を示すコードは、マルチプレクサ７およ
びゲート29に出力される。マルチプレクサ７は、参照画
素状態判定部５からの状態を示すコードに従って参照画
素の状態に対応するバッファを選択し、バッファの内容
を復号化画素シフトレジスタ４に出力する。例えば、参
照画素が状態０であればバッファ18の復号化画素を復号
化画素シフトレジスタ４に出力する。なお、バッファ18
〜22はFIFO（ファストイン・ファストアウトメモリ）等
により構成されており、その内容を１ビットシフトアウ
トすると次のビットが出力に現われるようになってい
る。

符号化と同様これらの処理は復号化画素のビット単位
にシーケンシャルに行われていき、マルチプレクサ７は
参照画素の状態に応じてバッファ18〜22を選択して復号
化画素を読み出し復号化画素シフトレジスタ４へ出力し
ていく。復号化シフトレジスタ４に復号化画素が所定量
蓄積された時点で、復号化画素シフトレジスタ４の内容
が画像メモリ１に書き込まれる。この際、画像メモリ１
へは必要なビットのみが書き込まれ、不要なビットはマ
スクされる。このビット単位のマスクを制御するための
マスクパタンを生成するのがマスクパタンシフトレジス
タ30である。マスクパタンシフトレジスタ30は、画像メ
モリ１に書きこむべきビットに対応するメモリチップの
みライトイネイブル信号をアクティブとすることによ
り、ビット単位のマスク／ノンマスクの制御を行ってい
る。これは、例えば５つの状態のうち１つの状態のみを
復号する際には、他の４つの状態のビットについては画
像メモリへの書き込み時にマスクする必要があるために
行う制御である。今の場合５つの状態全ての復号を行っ
ているので、復号化画像シフトレジスタ４の内容は全て
画像メモリ１へ書き込むため、マスクパタンシフトレジ
スタ30の各ビットは全てアクティブを示す。従ってゲー
ト29は、マスクパタンシフトレジスタ30に対して常にア
クティブの信号を出力する。ゲート29の制御は31の状態
制御信号によって行われる。状態制御信号31はどの状態
の復号を行うかをゲート29に与えるものであり、今の場
合５つの状態全てを復号することを示すコードをゲート
29に与えている。

このようにして画面の右下までの処理を行えば、参照
画素が同一である５つの状態（状態０〜状態４）復号
を、一回の復号化画素および参照画素アクセスで行った
ことになる。

次に、同一の参照画素における５つの状態のうち、一
部の状態のみを復号する場合について述べる。基本的に
は先に説明した５つの状態全てを復号する場合と同じで
あるので、異る点についてのみ説明する。

タイミング制御部28は状態制御信号31に従って、復号
化部13〜17のうち復号する状態に該当するものだけを動
作させ、復号化画素を各バッファ18〜22に蓄積する。マ
ルチプレクサ７は、参照画素状態判定部５からの状態を
示すコードにより状態に対応するバッファを選択し、バ
ッファの内容を復号化画素シフトレジスタ４に出力す
る。この時復号する状態以外のい復号化画素はバッファ
に存在しないためdon′t careであり不定値となる。

マスクパタンシフトレジスタ30は、復号化画素シフト
レジスタ４の内容を画素メモリ１に書き込む際に、復号
する状態以外のビット、すなわち前記のdon′t careで
あり不定値となる画素をマスクするマスクパタンを生成
する。第３図はこれを示す図であり、参照画素が矩形の
位置にありΔＸ＝ΔＹ＝２の時に状態0,1の復号を行う
場合である。同図（ａ）は画像メモリにおける復号化画
素の位置と参照画素を示している。図に示すように、各
復号化位置における状態は対応する参照画素の黒画素の
数で与えられる。同図（ｂ）および同図（ｃ）はそれぞ
れ第１図における復号化シフトレジスタ４およびマスク
パタンシフトレジスタ30の内容を示している。第２図で
説明したようにサンプリングしたアクセスにより、復号
化画素シフトレジスタ４およびマスクパタンシフトレジ
スタ30のビットには画像メモリ１のビットおきのサンプ
リングに応じたデータがセットされている。さて今の場
合、状態0,1のみ復号を行っているので、（ｂ）の復号
化レジスタの状態2,3,4のビットはdon′t care（不定
値）であり、従って（ｃ）のマスクパタンシフトレジス
タもこれに対応するビット位置がノンアクティブとなっ
ている。よって復号化画素シフトレジスタ４の内容を画
像メモリ１に書き込む際には、マスクパタンシフトレジ
スタ30の制御により状態0,1の画素のみが画像メモリに
書き込まれることになる。

第１図のマスクパタンシフトレジスタ30への入力はゲ
ート29により制御される。ゲート29は、復号を行う状態
を示す状態制御信号31と参照画素状態判定部５から出力
される参照画素の状態を示すコードとを比較し、参照画
素の状態が復号を行う状態と合致すればアクティブ、合
致しなければノンアクティブの信号をマスクパタンシフ
トレジスタ30に出力する。このようにしてマスクパタン
シフトレジスタ30には、画像メモリ１に書き込むべきビ
ット位置のみアクティブであるマスクパタンが生成され
る。

以上第１図の装置の符号化時および復号化時の動作を
述べてきたが、特別な場合として第４図における第１階
層の処理について説明する。順次再生符号化方式では第
１階層の処理だけは参照画素が存在しない。第１階層で
は、ΔＸおよびΔＹで規定されるサンプリング画素をそ
のまま連結して符号・復号化を行う。第１図の装置で第
１階層の処理に対処するには、参照画素状態判定部５の
出力をある１つの状態に強制的に固定し、またゲート29
の出力を常にアクティブとすればよい。例えば参照画素
状態判定部５の出力を状態０に固定すれば、符号化時に
は全ての符号化画素は状態０符号化部８で符号化されコ
ードバッファ23に格納される。また復号化時にはコード
データは状態０コードデータは全て状態０復号化部13に
おいて復号化され、復号化画素はバッファ18を経て復号
化画素シフトレジスタ４に送られる。復号化画素シフト
レジスタ４の内容は全て有効であるが、一方マスクパタ
ンシフトレジスタ30の内容もゲート29の制御により全て
アクティブなので、復号化画素シフトレジスタ４の内容
は全て画像メモリ１に書き込むことができる。このよう
にして順次再生符号化方式の第１階層の処理を行うこと
ができる。

また、例えば第２階層から第６階層までの処理をシー
ケンシャルに行ったならば符号・復号化画素および参照
画素のアクセスは各階層において行われて計５回同一の
符号・復号化画素、参照画素をアクセスすることにな
る。これを本発明による複数状態の一括処理で行ったな
らば符号・復号化画素，参照画素のアクセスは１回で済
み、結局符号・復号化画素，参照画素のアクセス回数が
1/5になったことになる。これは処理速度の向上に大き
く貢献する。

最後に、第１図における各状態の符号化部８〜12およ
び復号化部13〜17の動作について説明する。本発明にお
いては、各状態の符号化部８〜12および復号化部13〜17
はそれぞれ時分割に動作させることも並列に動作させる
ことも可能である。例えば符号化時には、時分割動作の
場合１つの状態の符号化部が動作している間は他の状態
の符号化部は停止しているのに対して、並列動作させた
場合は各状態の符号化部は同時に動作することが可能で
ある。従って一つの状態が連続しない限り、符号化部の
処理は並列動作の方が速くなる。符号化部８〜12の処理
速度が遅いと符号化画素シフトレジスタ３から出力され
る符号化画素を処理しきれず、符号化画素シフトレジス
タ３のシフト動作を一旦停止させる必要がある。これは
符号化画素の処理速度の低下を意味する。この点で符号
化部８〜12の処理は高速であるのが好ましく、同一状態
が連続する場合を除いて符号化部８〜12の処理は並列動
作が処理速度の点からは有利である。復号化についても
同様であり、復号化部13〜17は並列動作させるのが処理
速度の点で有利である。

発明の効果 以上のように本発明によれば、階層的符号化方式にお
いて参照画素が共通である階層は全て一括して符号化処
理を行うことができる。このため１回の符号化対象画素
および参照画素のアクセス参照画素が共通である全ての
階層の処理が行えることになる。したがって極めて高速
に処理できる。

【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を示すブ
ロック図、第２図は画像メモリのサンプリングしたアク
セスを説明する図、第３図は復号時のマスクパタンシフ
トレジスタのマスクパタンを説明する図、第４図は順次
再生符号化方式における階層構造の一列を示す図、第５
図は順次再生符号化方式における符号化順序の概念を示
す図である。 １……画像メモリ、２……参照画素シフトレジスタ、３
……符号化画素シフトレジスタ、４……復号化画素シフ
トレジスタ、５……参照画素状態判定部、６……デマル
チプレクサ、７……マルチプレクサ、８〜12……符号化
部、13〜17……復号化部、18〜22……バッファ、23〜27
……コードバッファ、28……タイミング制御部、29……
ゲート、30……マスクパタンシフトレジスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 俊明 東京都目黒区中目黒２丁目１番23号 国 際電信電話株式会社研究所内 (72)発明者 加藤 久晴 東京都目黒区中目黒２丁目１番23号 国 際電信電話株式会社研究所内 (72)発明者 草尾 寛 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (72)発明者 平澤 晶 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (72)発明者 西野 寧一 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (72)発明者 三木 博 東京都目黒区下目黒２丁目３番８号 松 下電送株式会社内 (72)発明者 浅羽 章二 東京都目黒区下目黒２丁目３番８号 松 下電送株式会社内

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像の中からサンプリングした画素を、前
   記サンプリングした画素に対して特定の位置にある前記
   画像からとった既知の参照画素の状態に基づき、前記参
   照画素の状態別に分類し、前記各状態に属する画素別に
   符号化を行う階層的な符号化処理を行う装置において、
   符号化すべき画像データを格納し、所定のサンプリング
   で参照画素及び符号化対象画素を出力する記憶部と、前
   記参照画素の各状態毎に設けられ、符号化対象画素に対
   して符号化を行う複数の符号化部と、参照画素の黒白判
   別により前記状態を判別する判別部と、該判別部の判別
   結果に基づいて前記複数の符号化部の中から１つの符号
   化部を選定し、該選定された符号化部に符号化対象画素
   を入力させる符号化部選定部とを備え、前記参照画素の
   １以上複数個の状態の前記符号化対象画素の処理を一括
   して行うことにより前記符号化対象画素および前記参照
   画素のアクセスを各状態の処理で共通化することを特徴
   とする符号化装置。