JP2832059B2

JP2832059B2 - カラー画像の符号化装置

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Publication number: JP2832059B2
Application number: JP2054529A
Authority: JP
Inventors: 秀史大沢; 康二平林; 正吉田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-03-05
Filing date: 1990-03-05
Publication date: 1998-12-02
Anticipated expiration: 2013-12-02
Also published as: JPH03254573A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、カラー画像を通信するカラーフアクシミリ
装置等におけるカラー画像の符号化装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来からカラー静止画像符号化方式に関して様々な提
案がなされている。また、対象となるカラー静止画像を
大別すると以下の２つになる。

（１）赤、緑、青、シアン、マゼンタ、黄、白、黒の８
色を２値で扱う２値カラー画像（２）赤、緑、青各を例えば256階調により1670万色を
表示する多値カラー画像２値カラー画像符号化方式としては、現在フアクシミ
リ等で用いられている可変長符号化方式であるモデイフ
アイドハフマン方式を各色ごとに用いる方式が考えられ
ている。また、その他の方法として、周囲画素から符号
化画素を予測する予測符号化方式も提案されている。こ
れらの方法は、可逆符号化の分類に入り、符号化・復号
化におけるデータ保存がなされている。

一方、多値カラー画像符号化方式としては、RGB各8bi
t信号を輝度・色差信号に変換した後に、直交変換（離
散コサイン変換）を行った係数値を線形量子化し、この
量子化値を可変長符号化する方式が提案されている。こ
の方式は、基本的には画像の空間周波数の低周波側を残
し、高周波側をカツトして、画像データを削減する方式
である。この方式は、非可逆符号化方式になり、圧縮率
と画質劣化がトレード・オフの関係にある。

〔発明（考案）が解決しようとしている課題〕

しかし、上記従来例によって、カラー文章中にカラー
写真がはめ込まれているようなカラー文書画像を符号化
する場合。

（１）２値カラー方式では、カラー文章画像部は圧縮率
を上げて符号化できても、カラー写真部の階調性ある画
像を効率よく符号化できない。

（２）多値カラー方式では、圧縮率を上げていくと、画
像の高周波成分が大きくカツトされ文字等のエツジ部の
画質劣化が目立ってくるので、文章画像に対しては、写
真画像ほどの高圧縮率は期待できない。

などの問題点がある。

そこでカラー静止画像伝送装置において、高圧縮率で
あり、かつ劣化の少ない画像を符号化するためには、２
種類の符号器を用意する必要がある。

しかしながら、このような２種類の符号化を行う場
合、符号化対象領域が重なってしまう場合がある。

例えば、第18図に示したようにカラー文書画像にカラ
ー写真画像（多値カラー画像）がある場合、２値カラー
画像符号器で全体を符号化した後多値カラー画像領域を
符号化する方法をとると、多値領域に対する２値符号語
が冗長した符号になってしまうという問題がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するために成されたもので
あり、多値カラー画像において２値成分として表される
べき画像が一部しか存在しない場合、即ち多値カラー画
像としてそのまま表されるべき画像が少なくとも一部存
在する場合に、操作者の意図に基づいて、この画像を効
率良く符号化することを目的とする。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するため、本発明のカラー画像の符号
化装置によれば、多値カラー画像の領域をマニュアル指
定する領域指定手段（例えば実施例の領域指定部19に相
当）と、前記領域指定手段によるマニュアル指定に基づ
いて、前記多値カラー画像の少なくとも一部の画素から
２値画像成分を抽出する抽出手段（同じく領域指定モー
ドにおいて２値化のマスクを行いつつ２値画像成分を抽
出する２値化21、２値メモリ22、減算器23に相当）と、
該抽出手段により得られた２値画像成分を２値符号化す
る第１の符号化手段（同じく符号器Ａに相当）と、少な
くとも一部の画素について前記２値画像成分が抽出され
た一画面分の多値カラー画像を多値符号化する第２の符
号化手段（同じく符号器Ｂに相当）とを有することを特
徴とするカラー画像の符号化装置。

〔実施例〕

以下、本発明を好ましい実施例を用いて説明する。

〔実施例〕

第１図は本発明を適用した符号部の実施例構成であ
る。

画像メモリ20には、図示しない例えばカラースキヤナ
等のカラー静止画像入力手段から入力されたフルカラー
画像を表わす赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）各8bitのカ
ラー画像信号が記憶されている。

画像メモリ20から読出された各色の画像信号100は、
２値化回路21で各色毎に２値化処理を施されてR,G,B各1
bitの２値カラー信号に変換された後、２値メモリ22に
各色別に記憶される。２値メモリ22から読出された２値
カラー信号103は、２値カラー信号符号化用の符号器Ａ
で符号化処理され、符号語105を出力する。この符号器
Ａによる符号化処理が第１の符号化処理である。

画像メモリ20から、前述の第１の符号化処理がなされ
たと同じカラー画像信号を読出す。減算器23に、画像メ
モリ20からのR,G,B8bit信号100及び２値メモリ22からの
出力を８ビットの信号にレベル変換した信号（０→0,1
→255）102を入力し、信号102から信号100を各色毎に減
算処理する。この差分信号104を各色別に差分メモリ24
に記憶する。差分メモリ24の多値カラー信号110は多値
カラー信号符号化用の符号器Ｂで符号化処理され、符号
語106を出力する。以上の符号器Ｂによる符号化処理が
第２の符号化処理である。

モード設定部29は第５表に示した様に、符号化モード
に応じたコントロール信号107をマスク信号発生器28と
符号器27に出力し、それらを下記の如く制御する。

（１）２値モードの時は、２値化回路21による２値化処
理の対象を全領域にし、符号化処理は符号器A25による
第１の符号化処理のみを実行する。

（２）多値モードの時は、２値化回路21による２値化処
理を行わないようにマスク発生器28はマスク信号を全領
域に対して発生し、２値メモリ22の内容が全て零になる
ようにする。また、符号化処理は符号器Ｂによる第２符
号化処理のみを実行する。

（３）領域指定モードの時は、多値カラー領域を指定す
る領域指定部19からの領域指定信号108により指定され
た領域多値カラー画像の領域に対し、２値化回路21によ
る２値化処理のマスクを行うように、マスク発生器28は
マスク信号109を出力する。第15図は、領域指定モード
におけるマスク領域を示す図で、画像全領域2000のうち
領域A2001と処理B2002に対し、２値化処理のマスクを行
っていることを示している。

領域指定部19は、多値カラー画像領域をカラー画像の
モニタにより自動的に判断して領域指定信号108を出力
しても良いし、また、キーボード、デジタイザ等で手動
による領域指定に従って信号108を出力してもよい。

また、処理指定モードにおける符号化処理は、第１段
階として、符号器B26を使い、差分メモリ24の内容のう
ち領域指定部108により多値カラー画像領域として指定
された領域内の多値カラー信号を符号化伝送する第２の
符号化処理を行なう。そして、その後、第２段階として
符号器A25を使い、２値メモリ22の内容のうち、多値カ
ラー画像領域外の２値カラー信号を符号化伝送する第１
の符号化処理を行なう。

即ち、第17図に示す如く、第１段階における第２の符
号化処理の実行に際しては、マスク発生器28からのマス
ク信号190に従って、第17図（ａ）の一画面OG中の多値
カラー画像領域CA内の多値カラー信号（第17図（ｂ））
を差分メモリ24から読出して符号化する。また、第２段
階における第１の符号化処理の実行に際しては、マスク
信号190に従って多値カラー画像領域CA外の２値カラー
信号（第17図（ｃ））を２値メモリ22から読出して符号
化する。

また、第17図（ｂ）に示す如く、多値カラー画像領域
CAの位置及びサイズを示す信号である領域指定信号191
を第１段階の符号化データの伝送前に受信側に伝送して
おく。復号に際しては、この領域指定信号191に基づい
て、復号した多値カラー画像及び２値カラー画像の合成
を行なう。

（４）自動モードの時は、２値化回路21により全領域を
２値化し、２値メモリ22に２値化結果を記憶させ、符号
器A25による第１の符号化処理を行ない、２値カラー静
止画像の符号化・伝送を行う。次に、減算器23により得
られる２値画像をレベル変換した画像から原画像を減算
した差分画像110に対して、符号器B26を用いて第２の符
号化処理を行ない、符号化・伝送する。

第16図は、画像メモリ20から読出された線データ203
を、２値化回路21において閾値Th206で２値化し、更
に、レベル変換した信号204,および、信号204から信号2
03を減算した差分信号205を示してしる。この様にし
て、減算器23により、多値カラー画像中の線信号（また
はエツジ信号）が除かれることになる。

第２図は２値化回路21のブロツク図である。

比較器40ではしきい値Th206と原画像信号D100が比較
され、Ｄ≧Thならば信号113を１に、それ以外なら信号1
13を０にする。また、ゲート回路41によりマスク信号が
真の時に、信号101を強制的に０にし、その他の場合は
入力信号113を通す。

本実施例においては、単純に２値化を比較器で行った
が、２値化処理はこれに限られるものではない。

第３図は本発明を適用した復号部の実施例構成であ
る。

多値カラー画像の符号語106は復号器B31で各色毎に多
値画像データに復元され、差分メモリ34に記憶される。
この差分メモリ34の記憶データは第１図の差分メモリ24
に格納された多値カラー画像領域内の差分信号に対応す
る。また、記憶領域は、領域指定信号191に基づいて合
成指示信号発生器37からの領域信号38により決定され
る。

また、２値カラー画像の符号語105は復号器A30で各色
毎にドツトイメージに復元され２値メモリ33に記憶され
る。この記憶領域も領域信号38により決定されるこのド
ツトイメージは第１図示の２値メモリ22に格納された多
値カラー画像領域外の２値信号に対応する。

合成器35では、領域信号38に従って、２値メモリ33か
らのRGB各1bit信号113をレベル変換した画像と差分メモ
リ34からの差分信号114を合成し、信号115を得て画像メ
モリD36に記憶する。

合成器35における画像合成は、第１図示の減算器23の
逆の処理即ち、第16図の信号204から信号205を減算して
元の信号203を得るような方法となる。

尚、本実施例では、多値カラー画像の符号化伝送を、
２値カラー画像の符号化伝送に先だって実行したが、こ
の順に限るものではなく、２値カラー画像の符号化伝送
後に、多値カラー画像の伝送を行なってもよい。

第４図は第１図示の符号器27のブロツク図である。

２値カラー符号器A25は、予測状態回路A50と遅延回路
A51および動的符号器53から構成されており、コントロ
ール信号107によって動作するセレクタ52、54により入
出力が切り換えられる。また、多値カラー符号器B26
は、色変換回路55、直交変換回路56、線形量子化器57お
よび第１〜第64のページメモリ58−１〜58-64、セレク
タ59、予測状態決定回路B60、遅延回路B61および動的符
号器53から構成されており、符号器A25と同様にコント
ロール信号107によって動作するセレクタ52、54により
入出力が切り換えられる。

ここで、符号器27の中心部になる動的符号器53を符号
器ＡおよびＢで共通化する構成になっており、ハード構
成がこの部分において簡略化できる。以下符号器Ａ、符
号器Ｂの処理を順を追って説明する。

まず、符号器Ａについて説明する。

２値メモリ22からの出力103は予測状態回路A50に入
る。予測状態回路A50は注目画素に関して、その周囲符
号化済画素から構成される予測状態信号S₁114を出力す
る。また、遅延回路A51では予測状態回路S₁と同期した1
bitの画素信号X₁115を出力し、両信号S₁114、X₁115はセ
レクタ52に入力する。

第５図は予測状態決定回路A50のブロツク図であり、
第６図は状態予測のために参照される各色別の画素位置
を示す。

即ち、第６図（ａ）は符号化第１色目（本実施例では
Ｒ）の参照画素を示しており、＊で示した符号化画素の
周囲の符号化済の７画素を参照することを表わしてい
る。

また、第６図（ｂ）は符号化第２色目（本実施例では
Ｇ）の参照画素を示しており、（ａ）と同様の７画素お
よび第１色の同位置の画素のあわせて８画素を参照する
ことを表わしている。

また、第６図（ｃ）は第３色（本実施例ではＢ）の参
照画素を示しており、（ａ）と同様の７画素および第１
色および第２色の同位置の各画素のあわせて９画素を参
照することを表わしている。

第５図示の構成では、第６図（ａ）〜（ｃ）に示す各
色毎の参照画素位置の複数画素を参照することにより、
各色毎の状態を決定する。以下、第５図の動作を説明す
る。

R,G,B各1bitからなる3bit信号である信号103は、RGB
データ200〜202として、ラツチ群67〜69に入力されると
ともに、ラインメモリ61、62、63にも入力され、ライン
メモリ61〜63により１ライン遅延したRGBデータが保持
される。またラツチ67a〜67h、ラツチ68a〜68h及びラツ
チ69a〜69hには、１画素クロツク毎に遅延されたデータ
が保持される。

ラツチ群67においてラインメモリ61の出力が入力され
るラツチ67a,67b,67c,67dおよびラインメモリ61の出力
により符号化ラインの前ライン上の５画素のデータが参
照できることになる。また、ラツチ67g,67hの出力によ
り、符号化ライン上の符号化済２画素が参照できること
になる。これら７画素のデータを合わせて符号化第１色
であるＲの状態決定用の参照画素信号210とする。ま
た、ラツチ67fからは符号化画素のＲのデータ211が他色
G,Bの状態決定用に出力される。

このラツチ群67と同じ構成のラツチ群68,69がデータG
201及びB202に対して設けられており、これらラツチ群6
8,69からは夫々、ラツチ群67と同様の７画素のデータが
参照画素信号212,214として出力される。

また、ラツチ群68中のラツチ68fから符号化画素のＧ
のデータ213がＢの状態決定用に出力される。

セレクタ64においてRGBの各色データの出力に対応し
た色を示す２ビツトのカラー指示信号219に応じて参照
画素信号を切り換える。即ち、カラー指示信号219がＲ
の時は、参照画素信号210と零信号2bitを選択する。ま
た、Ｇの時は参照画素信号212およびＲ信号212と零信号
1bitが選択される。また、Ｂの時は参照画素信号214お
よびＲ信号211、Ｇ信号213が選択される。この9bitの選
択信号215と2bitのカラー指示信号219はパツキング回路
65により、11bitの信号にまとめられて状態信号S₁206に
なる。従って、状態信号S₁は符号化すべき画素の色と周
囲の状態を示し、R,R,B各色に対して2⁷，2⁸，2⁹個の状
態を示す。

次に第４図示の符号器Ｂについて説明する。

第１図示の差分メモリ24から読出された画像信号110
は色変換器55において、RGB信号から輝度・色差信号400
に変換される。この変換には一般的に以下の式が用いら
れている。

Y＝0.299R＋0.587G＋0.114B Cr＝0.713（Ｒ−Ｙ） Cb＝0.564（Ｂ−Ｙ）ただし、ここで示したR,G,B,Y,Cr,Cbは規格化した値
である。

次に直交変換回路56では離散コサイン変換により８×
８画素ブロツク毎の画像を周波数ごとの変換係数（強
度）に変換する。第13図に示した変換係数は、やはり８
×８のブロツクになっており、変換値に１から64の番号
をつける。500で示す係数番号１が直流成分を示してい
る。また、501、502で示す係数番号２、３……は交流成
分を示しており、番号が大きくなるに従って低周波から
高周波への交流成分を示すことになる。

変換係数信号401は線形量子化器57で例えば、８ビツ
トに量子化される。この線形量子化器57は、直流および
低周波の量子化ステツプは細かく、高周波の量子化ステ
ツプは粗くとるように量子化ステツプが決められてい
る。前述の８×８のブロツクを構成する64個の量子化後
の値は64枚の第１〜第64ページメモリ58−１〜58-64に
夫々記憶させる。即ち、第１ページメモリ58−１には８
×８のブロツクの係数番号１に対応する直流成分の量子
化値が記憶され、第64ページメモリ58-64には、８×８
のブロツクの係数番号64に対応する最大高周波の交流成
分の量子化値が記憶される。従って、各ページメモリ58
−１〜58-64には、１ページの画面を構成する複数の８
×８ブロツクの同一位置の量子化値が記憶される。

第１〜第64ページメモリ58−１〜58-64のデータは、
セレクタ59を通り予測状態決定回路B60と遅延回路B61に
入力される。このデータの送出方法は、第１ページメモ
リ58−１の内容を全て送出した後、第２ページメモリ58
−２のデータを送出する如く、ページメモリ毎に行わ
れ、これを順番に行い、最後に第64ページメモリ58-64
の内容を送出する。これを図示しない中央コントローラ
から出力される切り換え信号406によりセレクタ59を切
り換え制御することにより行う。

第13図は、予測状態決定回路B60のブロツク図を示し
ている。基本的には第５図に示した参照方式と同様な方
式となる。符号化は最上位bitのプレーンからはじめ、
第nbitのプレーンはすでに符号化済の第１〜第ｎ−1bit
プレーンの画素参照する。また第nbitプレーンは、既に
符号化済の周囲7bitを参照する。

第14図は状態予測のために参照される各ビツト別の画
素位置を示す。

即ち、第14図（ａ）は符号化第１ビツト目D₁（MSB）
の参照画素を示しており、＊で示した符号化画素の周囲
の符号化済の７画素を参照することを表わしている。

また、第14図（ｂ）は符号化第２ビツト目D₂の参照画
素を示しており、（ａ）と同様の７画素および１ビツト
の同位置の画素のあわせて８画素を参照することを表わ
している。

また、第14図（ｃ）は第３ビツト目D₃の参照画素を示
しており、（ａ）と同様の７画素および第１ビツトおよ
び第２ビツトの同位置の各画素のあわせて９画素を参照
することを表わしている。

また、第14図（ｄ）は第８ビツト目D₈（LSB）の参照
画素を示しており、（ａ）と同様の７画素および第１〜
第７ビツトの同位置の各画素のあわせて14画素を参照す
ることを表わしている。

第13図示の構成では、第14図（ａ）〜（ｄ）に示す各
ビツト毎の参照画素位置の複数画素を参照することによ
り、各ビツトプレーン毎の状態を決定する。以下、第13
図の動作を説明する。尚、第13図では、図面の煩雑化を
防ぐために、第４ビツト〜第６ビツトに関する回路を省
略してある。

８ビツト信号である信号110は各ビツトプレーンデー
タ501〜508として、ラツチ群521〜528に入力されるとと
もに、ラインメモリ511〜518にも入力され、ラインメモ
リ511〜518により１ライン遅延した各ビツトプレーンの
データが保持される。またラツチ群521〜528には、第５
図示のラツチ群67〜69と同様に１画素クロツク毎に遅延
されたデータが保持される。

ラツチ群52においてラインメモリ511の出力が入力さ
れる４個のラツチおよびラインメモリ511の出力により
符号化ラインの前ライン上の５画素のデータが参照でき
ることになる。また、データ501が直接入力される４個
のラツチのうちの後段の２個のラツチの出力により、符
号化ライン上の符号化済２画素が参照できることにな
る。これら７画素のデータを合わせて符号化第１ビツト
目であるデータD₁の状態決定用の参照画素信号551とす
る。また、ラツチ群521からは符号化画素のD₁のデータ5
61が他ビツトプレーンの状態決定用に出力される。

このラツチ群521と同じ構成のラツチ群522,523〜52
7、528がデータD₂，D₃〜D₇及びD₈に対して設けられてお
り、これらラツチ群522〜528からは夫々、ラツチ群521
と同様の７画素のデータが参照画素信号561,562,563〜5
57,558として出力される。

また、ラツチ群522から符号化画素のD₂のデータ562が
３ビツト目〜８ビツト目の各ビツトプレーンの状態決定
用に出力される。

セレクタ530においては各ビツトプレーン毎のデータ
の出力に対応したビツトを示す３ビツトのビツト指示信
号570に応じて参照画素信号を切り換える。即ち、ビツ
ト指示信号570が第１ビツトD₁の時は、参照画素信号551
と零信号7bitを選択する。また、第２ビツトD₂の時は参
照画素信号552およびD₁信号561と零信号6bitが選択され
る。また、第８ビツトD₈の時は参照画素信号558およびD
₁信号561、D₂信号562、D₃信号563〜D₇信号567が選択さ
れる。この14bitの選択信号215と3bitのカラー指示信号
219はパツキング回路540により、17bitの信号にまとめ
られて状態信号S₂404になる。従って、状態信号S₂は符
号化すべき画素のビツトプレーンと周囲の状態を示す。

この出力信号S₂404は第４図示のセレクタ52に入力さ
れる。また遅延回路B61は出力信号X₂405を参照信号S₂と
同期合わせをするものである。

以上の信号S₁，X₁およびS₂，X₂を図示しない中央コン
トローラから出力されるコントロール信号107に従って
動作するセレクタ52により信号S116、X117として選択す
る。また、この信号は動的符号器53で符号化し、信号11
8はコントロール信号107に従って動作するセレクタ54で
切り換えられて符号語106として出力される。

第７図は第４図示の動的符号器53のブロツク図であ
る。

第７図の説明の前に、本実施例で用いた算術符号につ
いて説明する。

従来から知られている様に、算術符号は、入力信号列
を少数２進数で表わされる符号になるように算術演算に
より符号形成がなされる方法である。この方法はLangdo
nおよびRissanenらによる文献“Compression of Black/
White Images With Arithmetic Coding",IEEE Tran Co
m.COM-29,6,（1981.6）等に発表されている。この文献
によるとすでに符号化した入力信号列をＳ、劣勢シンボ
ル（LPS）の出る確率をｑ、演算レジスタAugendをＡ
（Ｓ）、符号レジスタをＣ（Ｓ）とした時に、入力信号
ごとに以下の算術演算を行う。

Ａ（S1）＝Ａ（Ｓ）×ｑ≒Ａ（Ｓ）×2^-Q ……（１）Ａ（S0）＝<A(S)-(A)(S1)>_l ……（２） < >_lは有効桁lbitで打ち切りを表すＣ（S0）＝Ｃ（Ｓ） ……（３）Ｃ（S1）＝Ｃ（Ａ）＋Ａ（S0） ……（４）ここで、符号化データが優勢シンボル（MPS:上の例で
は０）の場合はＡ（S0）,C（S0）を次のデータの符号化
に使う。また劣勢シンボル（LPS:上の例では１）の場合
は、Ａ（S1）,C（S1）を次のデータの符号化に使う。

新しいＡの値は2^S倍（Ｓは０以上の整数）され、0.5
Ａ＜1.0の範囲におさめられる。この処理は、ハード
ウエアでは演算レジスタＡをＳ回シフトすることに相当
する。符号レジスタＣに対しても同じ回数のシフトが行
われ、シフトアウトされた信号が符号となる。以上の処
理を繰り返し符号形成がなされる。

また、（１）の式で示したようにLPSの出現確率ｑを
２のべき乗（2^-Q:Qは正整数）で近似することにより、
乗算計算をシフト演算に置き換えている。この近似をさ
らによくするためにｑを、例えば（５）式の如くの２の
べき乗の多項式で近似している。この近似により効率最
悪点の改善が行われている。

ｑ≒2^-Q1＋2^-Q2 ……（５）また、算術符号は符号化データごとにＱの値を切換え
ることが可能なことから確率推定部を符号化と分離する
ことができる。

本実施例では前述のように符号化を行いながら確率を
推定していく動的な方法をとっている。

以上の算術符号を行う第７図の符号器53のブロツク図
の説明を行う。

第４図示のセレクタ52からの状態信号S116は、カウン
タメモリ73、符号化条件メモリ74に入力される。

符号化条件メモリ74には、状態信号S116で表わされる
各状態毎に、出現しやすいシンボルである優勢シンボル
MPS308と、後述する算術符号のLPSの出現確率を含む符
号化条件を示すインデツクス1307が記憶されている。符
号化条件メモリ74から符号化すべき画像の色及び状態に
応じて読み出されたMPS308は予測変換回路77に入力さ
れ、予測変換回路77では第４図示のセレクタ52からのシ
リアル画素信号X117がMPS308と一致した時に０となるYN
信号301を作る。YN信号301は更新回路75に入力され、更
新回路75では、YN信号が０の時に、カウンタメモリ73に
記憶されているカウント値のうち対応する状態のカウン
トをインクリメントする。そして、カウンタメモリ73に
記憶されているカウント値C306がカウントテーブルROM7
2からの設定値MC305に一致したならば、インデツクスI3
07が大きくなる方向（LPSの出現確率ｑが小さくなる方
向）に更新する。（MPSの反転は行わない。）尚、カウントテーブルROM72は、LPSの出現確率ｑを表
わすインデツクスＩに対応して決められている第１表で
示したMPSの数MC305を更新回路75に供給する。

また、更新回路75では、MPS308と画素信号X117が不一
致の場合、即ち、予測変換回路77からのYN信号が１の時
はインデツクスI307が小さくなる方向（LPSの出現確率
ｑが大きくなる方向）に更新する。また、インデツクス
が１の時に値が０のYN信号が来ると、MPSを反転（０→
１または１→０）する処理を行う。更新回路75の出力
Ｉ′309、MPS′310は更新後のインデツクスの値であ
り、符号化条件メモリ74に再記憶される。

符号化パラメータ決定回路76では、インデツクスI307
の値に基づいて算術符号の符号化パラメータQ311を算術
符号器78にセツトする。この算術符号器78では、予測変
換回路77からのYN信号301をパラメータQ311を用いて算
術符号化し符号302を得る。

尚、符号化条件メモリ74に初期値を与えておき、I,MP
Sを更新しないようにすることにより、静的な符号化が
容易に実現できる。

第８図は予測変換回路77のブロツク図である。シリア
ル画素信号X117とMPS308がEX-OR回路79に入力され、第
２表の論理式に従ってシリアル画素信号X115とMPS308が
一致したときに０、不一致のときに１となるYN信号301
が出力される。

第９図は、更新回路75のブロツク図である。YN信号30
1が０の時、カウンタメモリ73からのカウント値C306が
加算器81で＋１インクリメントされ、信号Ｃ′312にな
る。この値は比較器83でカウントテーブルROM72からのM
C305と比較され、Ｃ′の値がMCの値に一致したならば、
更新信号UPA313を１にセツトする。またYN信号301は更
新信号UPB314となり、UPA、UPBはインデツクス変更回路
85に入る。また、UPAとUPBはOR回路87で論理ORがとら
れ、OR回路87の出力信号315はセレクタ82の切り換え信
号となる。セレクタ82では信号315が１の時はカウンタ
メモリ73の値をリセツトするため０信号319を選び、そ
れ以外は加算器81の出力信号Ｃ′312を選び、カウンタ
更新信号Ｃ″316として出力し、これをカウンタメモリ7
3に記憶される。従って、シリアル画素信号X115とMPS30
8が不一致の場合、及び一致状態が所定回連続した場合
に、カウンタメモリ73のカウント値がリセツトされる。

インデツクス変更回路85には、インデツクスの更新き
ざみを制御する信号d317（標準的にはｄ＝１）とUPA31
3、UPB314および符号化条件メモリ74から現在のインデ
ツクスI301が入力されている。

第３表はインデツクス変更回路85におけるインデツク
ス更新方法を示すテーブルである（第３表には更新きざ
みがｄ＝１とｄ＝２の場合を示している。）このテーブ
ルを現在のインデツクスＩ、更新きざみ条件ｄ、UPA、U
PBで参照することにより更新したインデツクスＩ′を決
定する。また、Ｉ＝１でUPB＝１（シリアル画素信号X11
5とMPS308が不一致の場合）の時はEX信号318をセツトす
る。EX信号318が１の時に反転器86では現在のMPS308の
シンボルを反転させ（０→１又は１→０）、更新MPS′3
10を得る。また、EX信号が０の時はMPS′は変化させな
い。更新されたＩ′309およびMPS′310は符号化条件メ
モリ74に記憶され、次の処理用のインデツクスＩ及びMP
Sとして用いられる。尚、第３表に示した更新法は、ROM
などによりテーブルでも構成できるし、加減算器を使っ
てロジツクで構成することも可能である。

以上の如く、２のべき乗の多項式で近似いたLPSの出
現確率ｑを表わすインデツクスＩの値に応じて定められ
たMPSの数分のMPSが発生したときには、インデツクスＩ
をｄ加算し、算術符号に用いるLPSの出現確率ｑを小さ
くせしめ、一方、LPSが発生したときには、インデツク
スＩをｄ減算し、算術符号に用いるLPSの出現確率をｑ
を大きくせしめる。また、更にLPSの出現確率ｑが0.5を
表わす状態（インデツクスＩが１の状態）においてLPS
が発生した場合は、MPSを反転する。

この様に、入力画像に適応的にインデツクスＩ及びMP
Sを更新することにより、符号化効率の良い算術符号化
が達成できる。

第10図は本実施例で用いる算術符号の符号化効率曲線
である。以下、インデツクスＩの値を小文字ｉで示す。
この曲線はLPSの出現確率をｑ、符号化時での近似確率q
_eiとした時に式（６）で示される。そして、LPSの出現
確率ｑの値の大きい方から小さい方へ、順次インデツク
スＩを１、２、３、……と付与する。

ここで、分子はエントロピであり、q_eiは式（７）で示
される値である。

q_ei＝q₁＋q₂ ……（７） q₁、q₂の値は２のべき乗の多項近似の値で第４表で与
えられている。例えば（８）〜（10）で示される。

ｑ_e1′＝2^-1 ……（８）ｑ_e2′＝2^-1−2^-4 ……（９）ｑ_e3′＝2^-2＋2^-3 ……（10）となり、この確率において効率ｎが1.0になるピーク
点となるq_eiを以降実効確率と呼ぶ。また効率曲線の交
点を境界確率q_biと呼び、この確率を境に隣の実効確率
を使って符号化するほうが効率が向上することは明らか
である。

本実施例では、式（５）で示したように２つの項で近
似できる確率から第４表に示した実効確率q_eiを選んで
いる。また、第４表のQ₁、Q₂，Q₃は算術符号器78に送る
パラメータQ_c311である。即ち、Q₁、Q₂はシフトレジス
タへ与えるシフト量であり、このシフト演算により２の
べき乗計算を行っている。また、Q₃は第２項めの係数を
示し、＋、−の切り換えを行う。

第１表のMCの値は、以下のように決定している。

即ち、LPSの数をN_L、MPSの数をN_Mとした時、LPSの発
生確率は式（11）で与えられる。

この式をN_Mで解くと式（12）になる。

N_M＝N_L（1/q−１）」 ……（12）ただしｘ」は小数点以下の切り上げを表わす。式
（12）におけるｑに第10図に示したq_biを与えることに
より、そこでの優勢シンボル（MPS）の数N_Miが計算され
る。したがって、MC波式（13）から計算される。

NCi＝N_Mi+1−N_Mi ……（13）第１表のMCの値は式（11）、（12）、（13）からN_L＝
２として計算したものである。

この様に、第10図示の如く各境界確率q_biに基づいて
各インデツクスＩに対応した優勢シンボルMPSの数N_Miを
求め、隣り合ったインデツクス間の優勢シンボルN_Mの差
を各インデツクスＩに対するMCとする。

そして、このMCの値と発生する優勢シンボルMPSの数
を前述の如く比較し、MCの値と優勢シンボルMPSの数が
一致したならば、その状態は隣りのインデツクスＩを用
いた符号化が適した状態と判断して、インデツクスＩを
変更する。これによって、優勢シンボルMPSの発生数を
基にして良好なタイミングでインデツクスＩの変更がな
され、且つ、最適なインデツクスＩを用いた符号化を適
応的に達成できる。

第11図は算術符号器78のブロツク図である。

符号パラメータ決定回路76で決めらたコントロール信
号Q311（第４表）のうちシフトレジスタA90にQ₁を、シ
フトレジスタB91にQ₂、セレクタ92にQ₃が入力される。Q
₁、Q₂は夫々シフトレジスタＡ、Ｂに対してAugend信号
であるA_S323を何bit右にシフトするかを指示する。シフ
トされた結果が出力信号330、331となる。

信号331は、反転器96により補数がとられ、セレクタ9
2はコントロール信号Q₃により信号331又は反転器96の出
力信号を選択し、出力信号332を得る。加算器93ではシ
フトレジスタA90からの信号330とセレクタ92からの信号
332の加算が行われ、A_S1信号324が出力される。減算器9
4では、A_S信号323からA_S1信号324を減算し、A_S0信号325
を得る。セレクタ95ではA_S0信号325とA_S1信号324のいず
れかをYN信号301により選択する。即ちYN信号が１の時
はA_S0信号が、また、YN信号が０の時はA_S1信号がＡ′信
号326になる。シフト回路89ではＡ′信号のMSBが１にな
るまで左へシフトする処理が行われ、このシフトにより
As′信号327が得られる。このシフトの回数に相当する
シフト信号332は、コードレジスタ99に入り、コードレ
ジスタ99からはシフト回数に相当する数のbitがMSBから
順番に出力され符号データ330になる。

符号データ330は、図示しないbit処理方法にて、bit1
の連続が有限個内になるように処理され、復号器14側に
伝送されることになる。

また、コードレジスタ99の内容CR328は加算器97でA_S0
信号325と加算され、セレクタ98に入る。また、A_S0信号
325の加算されていない信号CR328もセレクタ98に入り、
YN信号301が１の時はCR′＝CR、YN信号が０の時はCR′
＝CR＋A_S0となるCR′信号329として出力される。コード
レジスタ99に関して前述したシフト処理はCR′信号に対
しても行う。

〔発明の効果〕以上説明した様に本発明によれば、多値カラー画像に
おいて２値成分として表されるべき画像が一部しか存在
しない場合、即ち多値カラー画像としてそのまま表され
るべき画像が少なくとも一部存在する場合に、操作者の
意図に基づいてこの画像を効率良く符号化することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した符号部の構成例を示す図、第２図は２値化回路のブロツク図、第３図は復号部の構成例を示す図、第４図は符号器のブロツク図、第５図は予測状態決定回路Ａのブロツク図、第６図は参照画素位置を示す図、第７図は動的符号器のブロツク図、第８図は予測変換回路のブロツク図、第９図は更新回路のブロツク図、第10図は符号化効率曲線を示す図、第11図は算術符号器のブロツク図、第12図は変換係数を示す図、第13図は予測状態決定回路Ｂのブロツク図、第14図は参照画素位置を示す図、第15図は、領域指定の例を示す図、第16図は減算器の動作例を示す図、第17図は符号化動作例を示す図、第18図はカラー文書例を示す図である。 20は画像メモリ、21は２値化器、22は２値メモリ、23は
減算器、24は差分メモリ、25は符号器A,26は符号器Ｂで
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭57−78277（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−190474（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−82771（ＪＰ，Ａ) 特開平３−104380（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04N 1/41 - 1/419

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】多値カラーの画像の領域をマニュアル指定
する領域指定手段と、前記領域指定手段によるマニュアル指定に基づいて、前
記多値カラー画像の少なくとも一部の画素から２値画像
成分を抽出する抽出手段と、該抽出手段により得られた２値画像成分を２値符号化す
る第１の符号化手段と、少なくとも一部の画素について前記２値画像成分が抽出
された一画面分の多値カラー画像を多値符号化する第２
の符号化手段とを有することを特徴とするカラー画像の
符号化装置。