JP2621109B2 - 画像符号化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像情報を符号化する
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、プリンタ装置においては、出力
すべきラスタ画像データをページメモリに一時記憶す
る。また、画像編集装置においては、編集の対象となる
画像データ或いは編集後の画像データをやはりページメ
モリに一時記憶する。このページメモリに必要な容量
は、画像サイズが大きくなるにつれ、また、解像度が高
くなるにつれ、また、１画素当たりの階調数が多くなる
につれて増大する。例えば、Ａ３サイズの１６７７万色
／画素のフルカラー画像を、１６画素／ｍｍの解像度で
記憶する場合にはメモリ容量は９６Ｍバイトになる。こ
のようにメモリ容量が増大すると、ページメモリの価格
が高くなると共に、画像データの読み出し、および、あ
るいは書き込みに時間がかかり処理時間が長くなるとい
う問題を生じる。

【０００３】このような問題の解決策として、符号化デ
ータのまま編集可能な形で画像データを高能率符号化
し、ページメモリ容量を削減することが検討されてい
る。このような符号化には、以下の３点が要求される。

【０００４】 所定の画像単位ごとに一定な圧縮率が
可能であること。

【０００５】 所定の画像単位ごとに局所的な符号化
／復号が可能であること。

【０００６】 画像の種類に拘わらず一様な符号化／
復号処理が可能であること。

【０００７】第一に、ページメモリが有限の容量で構成
されるため、画像データに依存せず予め設定された圧縮
率で所定の画像単位ごとに符号化できることが必要であ
る（要求）。この場合の所定の画像単位は、少なくと
もページ単位であることが必要である。また、次に示す
ような符号データのままの編集のためには、所定の画像
単位は、ページをいくつかの画像領域に分割した単位で
あることが必要である。例えば、８画素×８ラインのブ
ロック単位などである。

【０００８】第二に、符号データのままの編集を可能に
するため、所定の画像単位ごとに独立して符号化／復号
可能なことが必要である（要求）。

【０００９】第三に、ページメモリ上で符号化／復号す
るため、高速、かつ、一定の速度で処理できることが望
ましい（要求）。

【００１０】従来の蓄積・伝送用の画像符号化装置で
は、可能な限り画像データの視覚的な冗長度、および、
統計的な冗長度を抑圧する必要から、画像データごとの
冗長度の変動により圧縮率が変動する。また、より高度
な符号化処理を導入する傾向にあり、所定の画像分割単
位ごとに独立に符号化／復号を行うことが困難である。
さらに、適応処理の導入により、符号化／復号処理に要
する演算量が画像データごとの冗長度の変動に従い大幅
に変動するなどの理由から、〜の要求を満足するこ
とは困難であった。

【００１１】要求〜を満足する技術として、本出願
人により特願平３−２０４４３６号として出願された技
術がある。以下、図１２を用いて同出願明細書で提案さ
れている画像符号化装置の構成を説明する。同装置は、
画像データを標本化し複数の画素からなるｍ×ｎ画素
（ｍ、ｎは正整数）のブロックに分割するブロック化手
段２０１と、入力ブロック内の平均値を求める平均値算
出手段２０２と、入力ブロック内の各画素から平均値を
減算する平均値分離手段２０３と、平均値分離後のブロ
ックの解像度と階調の特徴量を分析する手段２０４と、
分析結果から予め設定された複数の画素間引き形状と画
素間引き率、および、平均値分離ブロック内の画素の階
調数を各々独立に決定するモード決定手段２０５と、決
定された画素間引き形状と画素間引き率に従って平均値
分離ブロック内の画素を間引く解像度近似手段２０６
と、間引かれた画素をモード決定手段で決定された階調
数で量子化する階調近似手段２０７と、平均値とモード
決定結果と階調近似手段の出力を多重化して符号データ
を構成する多重化手段２０８とから構成される。

【００１２】次に、図１２に示される画像符号化装置の
動作を説明する。画像は、標本化され、ブロック化手段
２０１により複数の画素から成るｍ×ｎ画素の入力ブロ
ックに分割される。分割された入力ブロック内の平均値
が平均値算出手段２０２により求められると共に、平均
値分離手段２０３により入力ブロック内の画素から平均
値が減算され平均値分離ブロックが得られる。次に、特
徴量分析手段２０４によりこの平均値分離ブロックの解
像度と階調の特徴量が分析される。この分析結果に基づ
いて予め設定された複数の画素間引き形状と画素間引き
率、および、平均値分離ブロック内の画素の階調数がモ
ード決定手段２０５により決定される。平均値分離ブロ
ック内の画素は、モード決定手段２０５により決定され
た画素間引き形状と画素間引き率に従って解像度近似手
段２０６において間引かれた後、モード決定手段２０５
で決定された階調数で階調近似手段２０７において量子
化される。平均値とモード決定結果と階調近似手段の出
力は、多重化手段２０８により多重化され符号データが
構成される。

【００１３】図１２に示される従来の画像符号化装置で
は、画素間引き形状と画素間引き率の候補と階調数の候
補の組合せの中で予め設定された一定の圧縮率となる組
を選択／決定することで、入力ブロック単位に一定の符
号量に制御している。

【００１４】上述した画素間引きと量子化を施したデー
タには、統計的な冗長度が残されているが、この冗長度
を抑圧するための情報源符号化が施されていない。した
がって、この装置に情報源符号化手段を付加することで
符号化効率を上げることが期待できる。しかし、情報源
符号化を付加すると、局所的な冗長度の変動により符号
量が変動するため、符号量制御が必要になる。

【００１５】この符号量制御を用いた従来技術として例
えば、１９８９年信学秋季全大Ｄ−４５に記載の符号化
方式がある。以下、図１３を用いて構成を説明する。こ
の方式は、画像を標本化し複数の画素からなる８×８画
素のブロックに分割するブロック化手段３０１と、ブロ
ック内の画素値を離散コサイン変換する離散コサイン変
換手段（図中ＤＣＴ変換手段と示す）３０２と、変換さ
れた変換係数を一時記憶する変換係数記憶手段３０３
と、変換係数を所定の量子化ステップで量子化する量子
化手段３０４と、量子化手段３０４の出力を可変長符号
化する可変長符号化手段３０５と、符号化された符号の
データ量を測定し、測定結果に基づいて予め設定された
符号量となる量子化ステップを推測する測定・推定手段
３０６から構成される。

【００１６】次に、図１３を用いて動作を説明する。画
像データは、標本化され、ブロック化手段３０１により
複数の画素から成るｍ×ｍ画素の入力ブロックに分割さ
れる。分割された入力ブロック内の画素値は、離散コサ
イン変換手段３０２により離散コサイン変換される。変
換された変換係数は、変換係数記憶手段３０３に一時記
憶される。変換係数記憶手段３０３に記憶された変換係
数は、量子化手段３０４において所定の量子化ステッッ
プで量子化された後、可変長符号化手段３０５において
可変長符号化される。このとき、符号化された符号のデ
ータ量が測定・推定手段３０６において測定され、測定
結果に基づき予め設定された符号量となる量子化ステッ
プが推測される。記憶手段に記憶された変換係数は、こ
の推測された量子化ステップで再び量子化された後、可
変長符号化手段３０５において可変長符号化される。以
下、量子化、可変長符号化、測定・推定の動作を予め設
定された符号量になるまで繰り返す。

【００１７】この方式は、ＪＰＥＧ方式を基に、符号量
を左右するパラメータである変換係数の量子化ステップ
と、符号量との関係を予め調べておき、これを用いて符
号量を制御する方式である。この方式では、符号量の制
御誤差が必ず生じるため、以下に述べるような対策を施
す必要があるという問題がある。

【００１８】 目標符号量に十分なマージンを持たせ
る必要がある。

【００１９】 誤差が十分小さくなるまでパラメータ
を変えて符号化を繰り返す必要がある。

【００２０】 符号量がオーバーフローした場合の対
処を考えておく必要がある。

【００２１】問題は、符号化効率を上げるという符号
化の際の基本的な要求に反し、問題，は、画像の種
類に拘わらず一様な符号化／復号処理を行うという要求
に反する。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】図１３に示す従来技術
は、ページメモリへ適用する符号化装置として要求〜
を解決しているが、解像度近似と階調近似を行った後
の符号データに統計的な冗長度が残されているため、従
来の蓄積・伝送向け高能率符号化方式に比べて符号化効
率が低いという問題があった。この問題を解決するた
め、図１３に示す従来技術に情報源符号化を付加する
と、符号量制御方式に関する上記問題〜が生じる。

【００２３】この発明の課題は、入力ブロック単位に一
定の符号量に制御すると共に、符号化効率を上げること
である。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明の画像符号化装置
は、前記目的を達成するため、画像を標本化し複数の画
素からなるｍ×ｎ画素（ｍ、ｎは正整数）の入力ブロッ
クに分割するブロック化手段と、前記入力ブロック内の
画素の解像度と階調の特徴量を分析する分析手段と、前
記入力ブロック内の画素を解像度の階層と階調の階層に
分割した場合の各階層の順位付を前記分析手段の分析結
果に基づき行う重要順位決定手段と、前記重要順位決定
手段により決定された前記順位に従って前記入力ブロッ
ク内の画素を前記解像度の階層と前記階調の階層に分割
して出力する階調／解像度情報階層化手段と、前記順位
と前記階調／解像度情報階層化手段の出力を符号化し符
号データを出力する符号化手段とを備えていることを特
徴とする。

【００２５】

【作用】画像は、標本化され、ブロック化手段により複
数の画素から成るｍ×ｎ画素の入力ブロックに分割され
る。次に、階調／解像度分析手段によりブロックの解像
度と階調の特徴量が分析される。重要順位決定手段にお
いては、ブロック内の画素を解像度の階層と階調の階層
に分割した場合の各階層の順位付が分析結果に基づき行
われる。この順位付けの際には、たとえば、所定の解像
度の階層および階調の階層を第一の順位とし、入力ブロ
ックを予め設定された符号化誤差以下で復号可能な解像
度の階層の候補と階調の階層の候補を解像度の特徴量と
階調の特徴量に基づき各々独立に求め、第一の順位の解
像度の階層および階調の階層から出発して、解像度の階
層の候補および階調の階層の候補に向かって順位付が行
われる。階調／解像度情報階層化手段においては、順位
に従ってブロック内の画素が解像度の階層と階調の階層
に分割されて出力される。順位と階調／解像度情報階層
化手段の出力は、情報源符号化手段により符号化され
る。情報源符号化手段においては、たとえば、符号化処
理と同時に符号データの量が加算されると共に、これが
予め設定された目標符号量に達した時点で符号化処理が
打ち切られ、目標符号量以下のデータ量の符号データが
出力される。

【００２６】このとき、入力ブロックの視覚的な冗長度
と統計的な冗長度の双方が抑圧されると共に、目標符号
量に制御誤差を見込んだマージンを持たせる必要がない
ため、符号化効率の高い符号化が可能である。同時に、
ｍ×ｎ画素のブロックごとに、一定の符号量で符号化さ
れると共に、ｍ×ｎ画素のブロックごとに独立して符号
化／復号が可能である。また、符号量制御のための繰り
返し処理と、符号量が目標値を越えた場合の例外処理が
不要なため、一様な符号化／復号処理になっている。さ
らに、ブロック内の画素を解像度の階層と階調の階層に
分割し、符号化誤差を少なくする意味で重要な階層から
順に符号化を行っているため、符号化処理の打切りによ
る復号画像の画質劣化を最小限に止めることが可能であ
る。

【００２７】

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例に基づいて
本発明の特徴を具体的に説明する。

【００２８】まず、本発明の基本的な構成及び動作につ
いて説明する。

【００２９】図１に示すように、この発明は、画像デー
タ６を標本化し複数の画素からなるｍ×ｎ画素（ｍ、ｎ
は正整数）のブロック７に分割するブロック化手段１
と、ブロック内の画素の解像度と階調の特徴量を分析す
る階調／解像度分析手段２と、ブロック内の画素を解像
度の階層と階調の階層に分割した場合の各階層の順位付
を分析結果８に基づき行う重要順位決定手段３と、決定
された解像度の階層と階調の階層の順位９に従ってブロ
ック内の画素を解像度の階層と階調の階層に分割して出
力する階調／解像度情報階層化手段４と、重要順位決定
手段３の出力９と階調／解像度情報階層化手段４の出力
１０を情報源符号化し符号データ１１を出力すると共
に、符号データの量を加算し、予め設定された符号量に
達した時点で符号化処理を終了させる情報源符号化手段
５を有するものである。

【００３０】図１に示す符号化装置においては、画像デ
ータ６は、標本化され、ブロック化手段１により複数の
画素から成るｍ×ｎ画素の入力ブロック７に分割され
る。次に、階調／解像度分析手段２によりブロック７の
解像度と階調の特徴量が分析される。重要順位決定手段
３においては、ブロック内の画素を解像度の階層と階調
の階層に分割した場合の各階層の順位付が分析結果８に
基づき行われる。この場合、所定の解像度の階層および
階調の階層を第一の順位とし、入力ブロック７を予め設
定された符号化誤差以下で復号可能な解像度の階層の候
補と階調の階層の候補を解像度の特徴量と階調の特徴量
に基づき各々独立に求め、第一の順位の解像度の階層お
よび階調の階層から出発して、解像度の階層の候補およ
び階調の階層の候補に向かって順位付が行われる。階調
／解像度情報階層化手段４においては、順位９に従って
ブロック内の画素が解像度の階層と階調の階層に分割さ
れて出力される。順位９と階調／解像度情報階層化手段
４の出力１０は、情報源符号化手段５により符号化され
る。情報源符号化手段５においては、符号化処理と同時
に符号データの量が加算されると共に、これが予め設定
された目標符号量に達した時点で符号化処理が打ち切ら
れ、目標符号量以下のデータ量の符号データ１１が出力
される。

【００３１】以下、上述した符号化装置の各部分の構成
のについて図２から図７を参照して詳細に説明する。

【００３２】図２に示す階調／解像度分析手段２は、入
力ブロック７の階調の特徴量を分析する階調分析器１４
と、入力ブロック７の解像度の特徴量を分析する解像度
分析器１５と、階調分析器１４の出力する階調分析結果
１７および解像度分析器１５の出力する解像度分析結果
１８を多重化して分析結果８を出力する多重化器１６か
ら構成される。

【００３３】階調分析器１４は、図３に示すように、入
力ブロック７内の画素の分散値を計算して出力する分散
計算器１９から構成される。

【００３４】解像度分析器１５は、図４に示すように、
入力ブロック７を正整数比ｊで分割するブロック分割器
２４と、分割されたブロック２５内の画素の平均値を求
め、ブロック２５内の各画素からこの平均値を減算して
出力する平均値分離器２６と、予め求められた代表形状
ブロックを格納する第１ベクトルセット２８と、平均値
分離ブロック３６と第１ベクトルセット２８に格納され
た代表形状ブロック３７との内積を計算し内積の正負の
符号を出力する第１内積計算器２７と、内積の正負の符
号３８をインデックスとして保持する第１インデックス
保持器２９と、予め求められた代表形状ブロックの組を
格納する第２ベクトルセット３１と、平均値分離ブロッ
ク３６と第２ベクトルセット３１に格納されている代表
形状ブロックの中のインデックス３９により示される代
表形状ブロック４０との内積を計算し内積の正負の符号
４１を出力する第２内積計算器３０と、内積の正負の符
号４１およびインデックス３９を新たなインデックスと
して保持する第２インデックス保持器３２と、予め求め
られた代表形状ブロックの組を格納する第３ベクトルセ
ット３４と、平均値分離ブロック３６と第３ベクトルセ
ット３４に格納されている代表形状ブロックの中のイン
デックス４２により示される代表形状ブロック４３との
内積を計算し内積の正負の符号４４を出力する第３内積
計算器３３と、内積の正負の符号４４およびインデック
ス４２を新たなインデックスとして保持し解像度分析結
果１８を出力する第３インデックス保持器３５から構成
される。なお、ベクトルセットとは、組となったベクト
ルデータを表している。但し、第１ベクトルセット２８
は、一つのベクトルデータのみから構成されている。

【００３５】重要順位決定手段３は、図５に示すよう
に、分析結果８を階調分析結果４９と解像度分析結果５
０に分けて出力する分配器４５と、予め設定された符号
化誤差以下で復号するのに必要な階調の階層を求め、こ
れを階調候補５１として出力する階調候補決定器４６
と、予め設定された符号化誤差以下で復号するのに必要
な解像度の階層を求め、これを解像度候補５２として出
力する解像度候補決定器４７と、所定の階調の階層およ
び解像度の階層を第一順位として階調候補５１および解
像度候補５２に向かって順位付を行い、この順位９を出
力する順位決定器４８から構成される。

【００３６】階調／解像度情報階層化手段４は、図６に
示すように、順位９に基づき画素を間引くパタン５７を
決め、これを出力する画素間引きパタン発生器５３と、
間引くパタン５７に従って入力ブロック７内の画素を間
引いて出力する画素間引き器５４と、順位９に基づき入
力ブロック７内の画素をビット平面に分割した場合のビ
ット平面を選択する信号５８をきめ、これを出力する階
調選択信号発生器５５と、階調選択信号５８に従ってビ
ット平面を選択して出力する階調間引き器５６から構成
される。

【００３７】情報源符号化手段５は、図７に示すよう
に、重要順位決定手段３の出力である順位９や階調／解
像度情報階層化手段４の出力１０を多重化する多重化器
２０と、多重化されたデータ１２を算術符号化し、後述
する符号量超過信号１３が出力されていなければ符号デ
ータ１１を出力し、信号１３が出力されると符号化処理
を打ち切る算術符号化器２１と、符号データ１１のデー
タ量を加算し、これを予め設定された符号量と比較し、
予め設定された符号量に達した、あるいは達する直前で
あることを示す符号量超過信号１３を出力する符号量加
算／比較器２２から構成される。

【００３８】次に、上記した画像符号化装置の動作を説
明する。

【００３９】画像データ６は、標本化され、図１に示す
ブロック化手段１により複数の画素から成るｍ×ｎ画素
の入力ブロック７に分割される。ブロック化手段１の出
力は、図２に示す階調／解像度分析手段２の階調分析器
１４に供給される。

【００４０】階調分析器１４において、入力ブロック７
の階調の特徴量が分析され、解像度分析器１５におい
て、入力ブロック７の解像度の特徴量が分析される。階
調分析器１４の出力する階調分析結果１７および解像度
分析器１５の出力する解像度分析結果１８は、多重化器
１６により多重化され階調／解像度分析結果８として出
力される。

【００４１】階調分析器１４において階調の特徴量が分
析される場合、図３に示す分散計算器１９により入力ブ
ロック７内の画素の分散値が計算され、これが階調分析
結果１７として出力される。

【００４２】解像度分析器１５は、先に述べた特願平３
−２０２１２９号明細書で提案された画像信号分析方式
を用いたものである。解像度分析器１５において解像度
の特徴量が分析される場合、図４に示すように、予め、
ベクトルセットは以下の手順で設定する。

【００４３】まず、複数の代表形状ブロックを複数段
（この実施例では３段）の２進木の各枝に配置する。こ
のとき、代表形状ブロックは、ブロックの濃度勾配方向
が、垂直方向、水平方向、斜め方向であるブロック等、
代表的な形状をしたブロックである。

【００４４】次に、各枝に配置された代表形状ブロック
をベクトルデータとして扱い、対となる枝に配置された
二つの代表形状ブロックのベクトル差分を計算し、その
結果を差分代表ベクトルとして２進木の対となる枝が分
かれる節に配置する。

【００４５】最後に、各段の節に配置した差分代表ベク
トルの組をまとめて各ベクトルセット２８，３１，３４
にそれぞれ格納する。入力ブロック７は、ブロック分割
器２４により正整数比ｊで分割される。次に、平均値分
離器２６により、分割されたブロック２５内の画素の平
均値が求められ、分割されたブロック２５内の各画素か
らこの平均値が減算された平均値分離ブロック３６が出
力される。

【００４６】次に特徴量分析処理について説明する。先
ず、第１内積計算器２７により、平均値分離ブロック３
６と第１ベクトルセット２８に格納された代表形状ブロ
ック３７との内積が計算され、内積の正負の符号３８が
出力される。内積の正負の符号３８は、インデックスと
して第１インデックス保持器２９により保持される。次
に、第２内積計算器３０により、平均値分離ブロック３
６と第２ベクトルセット３１に格納されている代表形状
ブロックの内インデックス３９により示される代表形状
ブロック４０との内積が計算され、内積の正負の符号４
１が出力される。内積の正負の符号４１およびインデッ
クス３９は、新たなインデックスとして第２インデック
ス保持器３２により保持される。最後に、第３内積計算
器３３により、平均値分離ブロック３６と第３ベクトル
セット３４に格納されている代表形状ブロックの内イン
デックス４２により示される代表形状ブロック４３との
内積が計算され、内積の正負の符号４４が出力される。
内積の正負の符号４４およびインデックス４２は、新た
なインデックスとして第３インデックス保持器３５によ
り保持される。このように、入力ブロック７の分割比ｊ
により分割された分割ブロック２５の各々に対して同様
の処理が施され、最終的にそれぞれの分割ブロック２５
に対するインデックスの組が第３インデックス保持器３
５により保持され、保持されたインデックスの組が解像
度分析結果１８として出力される。このとき、第３イン
デックス保持器３５に保持されたインデックスは、入力
ブロック７を画像の２次元波形としてとらえた場合の波
形の形状を表している。

【００４７】解像度分析器１５により求められた解像度
分析結果１８は、図２に示すように、階調分析器１４に
より求められた階調分析結果１７と共に多重化器１６に
供給されて多重化され、図１に示す階調／解像度分析手
段２から分析結果８として出力される。

【００４８】階調／解像度分析手段２からの分析結果８
は、図５に示す重要順位決定決定手段に供給され、分配
器４５により階調分析結果４９と解像度分析結果５０に
分配される。

【００４９】分配された階調分析結果４９は、階調候補
決定器４６により参照され、階調候補決定器４６により
階調候補５１が決定される。このとき、階調分析結果４
９すなわち入力ブロック７内の画素の分散値の大小に応
じて階調数を割当て、これを階調候補５１とする。例え
ば、分散値が大きい程、多くの階調数を割当てる。

【００５０】また、分配された解像度分析結果５０は、
解像度候補決定器４７により参照され、解像度候補決定
器４７により解像度候補５２が決定される。このとき、
解像度分析結果５０すなわち入力ブロック７の波形の形
状に応じて、その波形を再現しうる標本化周期に相当す
る解像度を割当て、これを解像度候補５２とする。例え
ば、入力ブロック７の波形の形状の階調変化の周期が長
い、すなわち高い空間周波数成分が含まれていない場
合、その波形を再現するために、標本化周期を長く、す
なわち低い解像度を割当てる。また、入力ブロック７に
ステップ状の階調変化（エッジ）がある、すなわち高い
空間周波数成分まで含まれている場合、その波形を再現
するために、標本化周期を短く、すなわち高い解像度を
割当てる。

【００５１】階調候補５１と解像度候補５２は、順位決
定器４８により参照され、順位決定器４８により順位情
報９が出力される。このとき、所定の階調数と解像度か
ら出発して、階調候補５１および解像度候補５２に向か
って順番に階調数と解像度を増加させるような順位をき
め、これを順位情報９とする。この順位決定の処理の一
例を図８（ａ），（ｂ）を使って説明する。グラフの横
軸は画素の間引き率で、これは解像度に相当する。縦軸
は画素当たりのビット数で、これは、階調数のＬｏｇ₂
をとった値である。グラフの中の候補と記した点が階調
候補５１と解像度候補５２を表している。先ず、予め設
定された第１近似と記した点を出発点とする。次に、出
発点から候補点に向かって、第２近似、第３近似、第４
近似、第５近似を経て、候補点まで逐次順位を決定す
る。候補点に到達した後は、グラフに原画像と記された
点に向かって、同様に逐次順位を決定する。なお、図８
の例では第１近似点を最も画像情報の少ない点としてい
る。図８（ａ）は第１近似点と候補点を結ぶ直線の傾斜
が１より大きな場合の順位決定工程を示し、同図（ｂ）
は第１近似点と候補点を結ぶ直線の傾斜が１より小さな
場合の順位決定工程を示している。

【００５２】重要順位決定手段３からの順位情報９は、
図６に示す階調／解像度情報階層化手段４の画素間引き
パタン発生器５３に供給され、この画素間引きパタン発
生器５３により逐次、画素間引きパタン５７に変換され
る。例えば、順位情報９のうち解像度に相当する画素の
間引き率に従って、図９に示すような画素間引きパタン
５７を発生する。図９は、入力ブロック７のサイズが８
×８画素の場合の画素の間引き率と画素間引きパタン５
７の対応を示している。また、図９に示した画素間引き
パタンは、画像データの２次元的な方向に対して等方的
であるが、例えば、図１０（ａ），（ｂ）に示すように
縦方向と横方向の解像度を変えて非等方的な画素間引き
パタンにしてもよい。この場合、解像度分析結果１８す
なわち入力ブロック７の波形形状に応じて適応的に画素
間引きパタンを変える。例えば、縦方向にエッジがある
入力ブロック７では、横方向に高い空間周波数成分まで
含まれており、縦方向には高い空間周波数成分が含まれ
ていないので、もとの波形形状を再現するためには同図
（ａ）に示すように、横方向の解像度を高く、縦方向の
解像度を低くとればよい。逆に横方向にエッジがある入
力ブロック７では、同図（ｂ）に示すような画素間引き
パタンを使用すればよい。

【００５３】入力ブロック７は、画素間引き器５４によ
り、画素間引きパタン５７に従って逐次間引かれ、間引
かれた画素５９として出力される。

【００５４】また、順位情報９は、階調選択信号発生器
５５にも供給され、この階調選択信号発生器５５により
逐次階調選択信号５８に変換される。例えば、順位情報
９のうち階調数に相当する画素当たりのビット数に従っ
て、図１１に示すようなビット平面を選択する階調選択
信号５８を発生する。図１１は、画像データ６が８ビッ
ト／画素の階調である場合の、画素当たりのビット数と
選択されるビット平面の対応を示している。

【００５５】前記画素間引き器５４によって間引かれた
画素５９は、階調間引き器５６により、階調選択信号５
８に従って逐次、階調が間引かれ出力される。

【００５６】このように、階調／解像度情報階層化手段
４により、図８に示す例のように第１近似から候補点を
経由し、原画像点に向って、階調情報すなわちビット平
面と、解像度すなわち画素パタンが逐次、追加出力され
る。

【００５７】重要順位決定手段３からの順位情報９と階
調／解像度情報階層化手段４の出力１０は、図７に示す
情報源符号化手段５の多重化器２０に供給され、図８に
示す例のように第１近似から候補点を経由し原画像点に
向って逐次階層が進むごとに、多重化器２０により多重
化され出力される。多重化器２０により多重化された情
報１２は、算術符号化器２１により符号化され、符号デ
ータ１１が出力される。この実施例では、多重化された
情報１２を情報源符号化するために算術符号化方式を用
いたが、他の方式、例えばハフマン符号化方式であって
もよい。符号量加算／比較器２２により、符号データ１
１のデータ量の総計が加算され、この総データ量が所定
の符号量に達した時点、あるいは総データ量が所定の符
号量に達する直前に符号化を強制的に終了させる符号量
超過信号１３が出力される。算術符号化器２１は、信号
１３が入力されると符号化を終了し、それ以降符号デー
タの出力を停止する。

【００５８】以上で、ひとつの入力ブロック７に対する
符号化処理がすべて終了し、次の入力ブロック７の処理
に移る。これを画像データ６の全てのデータに対して行
う。

【００５９】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
画像データをブロック化し、ブロックごとに階調と解像
度の分析を行い、分析結果に従ってもとのブロックを所
定の符号化誤差以内で再現するために必要な階調候補と
解像度候補を求め、所定の階調と解像度から出発して階
調候補と解像度候補に向かって逐次、階調の階層と解像
度の階層に分割し、その階調の階層と解像度の階層のデ
ータを符号化して行き、符号化されたデータの総量が予
め設定された符号量に達した時点で符号化処理を打ち切
るようにしたので、 １．ブロックごとに常に一定の圧縮率が得られる。

【００６０】２．ブロックごとに局所的に符号化／復号
が可能である。

【００６１】３．複雑な分岐処理のない一様な符号化処
理が行われる。

【００６２】４．目標符号量にマージンを見込む必要が
ないため符号化効率が高い。

【００６３】５．符号量制御誤差が小さくなるまで繰り
返し符号化を行う必要が無い。

【００６４】６．符号量が目標値を越えた場合の例外処
理が不要である。

【００６５】７．視覚的な冗長度と統計的な冗長度の双
方が抑圧されているため符号化効率が高い。

【００６６】という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の画像符号化装置の構成図である。

【図２】 この発明の階調／解像度分析手段の実施例の
構成図である。

【図３】 この発明の階調／解像度分析手段の実施例の
階調分析器の構成図である。

【図４】 この発明の階調／解像度分析手段の実施例の
解像度分析器の構成図である。

【図５】 この発明の重要順位決定手段の実施例の構成
図である。

【図６】 この発明の階調／解像度情報階層化手段の実
施例の構成図である。

【図７】 この発明の符号化手段の実施例の構成図であ
る。

【図８】 この発明の重要順位決手段の実施例の動作説
明図である。

【図９】 この発明の階調／解像度情報階層化手段の実
施例の解像度階層化の動作説明図である。

【図１０】 この発明の階調／解像度情報階層化手段の
実施例の解像度階層化の動作説明図である。

【図１１】 この発明の階調／解像度情報階層化手段の
実施例の階調階層化の動作説明図である。

【図１２】 画像の内容に応じて解像度近似と階調近似
を行う従来の画像符号化装置の一例を示す構成図であ
る。

【図１３】 符号量制御を行う従来の画像符号化装置の
一例を示す構成図である。

【符号の説明】

１：ブロック化手段、２：階調／解像度分析手段、３：
重要順位決定手段、４：階調／解像度情報階層化手段、
５：情報源符号化手段、６：画像データ、７：入力ブロ
ック、８：分析結果、９：順位、１０：階調／解像度情
報階層化手段の出力、１１：符号データ、１２：多重化
されたデータ、１３：符号量超過信号１３、１４：階調
分析器、１５：解像度分析器、１６：多重化器、１７：
階調分析結果、１８：解像度分析結果、１９：分散計算
器、２０：多重化器、２１：算術符号化器、２２：符号
量加算／比較器、２４：ブロック分割器、２５：分割ブ
ロック、２６：平均値分離器、２７：第１内積計算器、
２８：第１ベクトルセット、２９：第１インデックス保
持器、３０：第２内積計算器、３１：第２ベクトルセッ
ト、３２：第２インデックス保持器、３３：第３内積計
算器、３４：第３ベクトルセット、３５：第３インデッ
クス保持器、３６：平均値分離ブロック、４５：分配
器、４６：階調候補決定器、４７：解像度候補決定器、
４８：順位決定器、５３：画素間引き形状発生器、５
４：画素間引き器、５５：階調選択信号発生器、５６：
階調間引き器

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像を標本化し複数の画素からなるｍ×
   ｎ画素（ｍ、ｎは正整数）の入力ブロックに分割するブ
   ロック化手段と、前記入力ブロック内の画素の解像度と
   階調の特徴量を分析する分析手段と、前記入力ブロック
   内の画素を解像度の階層と階調の階層に分割した場合の
   各階層の順位付を前記分析手段の分析結果に基づき行う
   重要順位決定手段と、前記重要順位決定手段により決定
   された前記順位に従って前記入力ブロック内の画素を前
   記解像度の階層と前記階調の階層に分割して出力する階
   調／解像度情報階層化手段と、前記順位と前記階調／解
   像度情報階層化手段の出力を符号化し符号データを出力
   する符号化手段とを備えていることを特徴とする画像符
   号化装置。
2. 【請求項２】 前記分析手段は、前記入力ブロックの解
   像度の特徴量を分析する場合において、予め求めたｍ×
   ｎ画素（ｍ、ｎは正整数）、あるいは、その正整数比ｊ
   （ｊは正整数）で分割した画素からなる複数の代表形状
   ブロックの組の各々と前記入力ブロック内の各画素から
   前記入力ブロック内の平均値を減算して得た平均値分離
   ブロックとの近似度を求め、最も近似度の高い代表形状
   ブロックのインデックス、あるいは、ｊ個に分割された
   ブロックごとの最も近似度の高い代表形状ブロックのイ
   ンデックスの組を前記入力ブロックの解像度の特徴量と
   するもの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。
3. 【請求項３】 前記符号化手段は、前記順位と前記階調
   ／解像度情報階層化手段の出力を符号化し前記符号デー
   タを出力する場合において、前記符号データの量を加算
   し、予め設定された符号量に達した時点で符号化処理を
   終了させるもの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。
4. 【請求項４】 前記重要順位決定手段は、前記解像度の
   階層と前記階調の階層の順位を決定する場合において、
   所定の解像度の階層および階調の階層を第一の順位と
   し、前記入力ブロックを予め設定された符号化誤差以下
   で復号可能な解像度の階層の候補と階調の階層の候補を
   前記解像度の特徴量と前記階調の特徴量に基づき各々独
   立に求め、前記第一の順位の解像度の階層および階調の
   階層から出発して、前記解像度の階層の候補および前記
   階調の階層の候補に向かって順位付を行うものであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の画像符号化装置。