JP3074994B2 - 2値画像の符号化・復号化方式 - Google Patents

2値画像の符号化・復号化方式

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JP3074994B2
JP3074994B2 JP05011320A JP1132093A JP3074994B2 JP 3074994 B2 JP3074994 B2 JP 3074994B2 JP 05011320 A JP05011320 A JP 05011320A JP 1132093 A JP1132093 A JP 1132093A JP 3074994 B2 JP3074994 B2 JP 3074994B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高速伝送・大容量蓄積を
目的とした2値画像の符号化・復号化方式に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、白と黒からなる文書,図面等をス
キャナーで走査して得られた白黒2値の画像信号を符号
化する手法として、ファクシミリ符号化の国際標準方式
のモディファイド・ハフマン(Modified Hu
ffman)方式(以後MH方式と称する)とモディフ
ァイド・リード(Modefied READ)方式
(以後MR方式と称する)が知られている。
【0003】MH方式は、符号化する走査線のみの白画
素と黒画素のランレングスを計数し、この白画素と黒画
素のランレングスを符号化するものであり、1次元符号
化方式の代表的な方式である。
【0004】また、MR方式は、符号化する走査線と既
に符号化済みの直前の走査線との白画素から黒画素また
は黒画素から白画素への変化画素の相対位置関係を符号
化するものであり、2次元符号化方式の代表的な方式で
ある。
【0005】一方、これらの方式は、文書,図面等の白
と黒とからなる画像を符号化する手法としては優れてい
るものの、新聞によく用いられる網点写真やディザー法
と呼ばれる疑似的な中間調画像の符号化には適さない。
【0006】これは、網点写真やディザーでは、白画素
と黒画素によって疑似的に中間調画像を表現しているた
めに、白画素と黒画素のランレングスが短くなりランの
数も多くなる。また、既に符号化済みの走査線と符号化
しようとする走査線の白画素から黒画素または黒画素か
ら白画素への変化画素位置間の相関も少なくなるからで
ある。
【0007】しかし、この網点写真やディザー処理され
た疑似的な中間調画像を符号化する手法として、2値化
した画像の周期性を利用し、2値化画像を予測して、予
測が当たった場合に白画素とみなし、予測がはずれた場
合に黒画素とみなして予測誤差画像を生成し、白画素の
ランレングスを長くするようにして、予測誤差画像をラ
ンレングス符号化方式により符号化する手法が知られて
いる。
【0008】また、一般の2値画像では、文書,図面等
の白黒2値画像と網点写真やディザーに代表される疑似
中間調画像とが混在する2値画像も多い。
【0009】従来、これらの白黒2値画像と疑似中間調
画像が混在した2値画像を符号化する符号化方式では、
以下のように処理していた。
【0010】まず、スキャナーで走査した符号化する走
査線の2値画像を複数の小ブロックに分割する。そし
て、分割した各小ブロックに対して、文字用予測と写真
用予測の2種類の予測処理を施す。
【0011】予測処理の結果として、予測誤差信号を出
力する。そして、各小ブロックごとに、各予測誤差信号
の予測がはずれた画素数を計数する。そして、各小ブロ
ックごとに、計数した予測はずれとなった画素数を比較
する。
【0012】次に、この小ブロックの予測誤差画像とし
て、計数した予測はずれの画素数の少ない方の予測処理
を施した予測誤差画像を選択する。そして、選択した予
測誤差画像の複数の小ブロックをまとめて1走査線の画
像として1次元符号化するとともに、符号列上に各小ブ
ロックに対する選択結果をモード信号として付加するよ
うにしていた。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】この従来の符号化方式
では、文書,図面等の白黒2値画像と網点写真やディザ
ーに代表される疑似中間調画像とが混在する2値画像を
符号化する場合に、選択した予測誤差画像の複数の小ブ
ロックをまとめて1走査線の画像として1次元符号化す
るようになっていた。
【0014】一般に疑似中間調画像に写真用予測処理を
施した予測誤差画像は、走査線間の相関がほとんどない
ため、符号化方式として2次元符号化方式で符号化した
場合には1次元符号化方式と比較して、かえって符号化
効率が低下してしまう。
【0015】しかし、文書,図面等の画像に文字用予測
処理を施した予測誤差画像に対しては、1次元符号化方
式で符号化するよりも2次元符号化方式で符号化した方
が符号化効率が高くなる。
【0016】従って、選択した予測誤差画像の複数の小
ブロックをまとめて1走査線(大ブロック)の画像とし
て符号化する場合に、1走査線を構成する予測誤差画像
の複数の小ブロックとして、文字用予測を施した予測誤
差画像の小ブロックが多い場合には、この1走査線の画
像をランレングス符号化のような1次元符号化するよ
り、MR符号方式のような2次元符号化方式を用いて、
既に符号化済みの走査線との相関を利用して1走査線を
符号化した方が、より高い圧縮率が得られる。
【0017】しかし、上述した従来の符号化方式では、
1走査線を構成する予測誤差画像の複数の小ブロックと
して、文字用予測を施した予測誤差画像の小ブロックが
多い場合にも、その走査線はすべて1次元符号化され、
圧縮効率が上げられないという問題点があった。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明の2値画像の符号
化方式は、2値画像を複数の小ブロックに分割しこの小
ブロック単位に異なる種類の複数の予測処理をそれぞれ
施した複数の予測誤差を求め、この予測誤差の予測誤差
画数が最小となる前記予測処理を選択し、この選択され
た予測誤差を符号化するとともに、どの前記予測処理が
選択されたかを示すモード信号を前記符号化の結果に付
加する2値画像の符号化方式において、少なくとも異な
る種類の2つの予測処理手段と、あらかじめ定められた
数の前記小ブロックを集めた単位を大ブロックとしこの
大ブロック内の前記予測処理手段の選択比率を求める選
択比率算出手段と、符号化する前記大ブロックのみの情
報を使用して符号化する1次元符号化手段と、前記符号
化する大ブロックと既に符号化済みの少なくとも1つの
前記大ブロックの情報を使用して符号化する2次元符号
化手段と、前記選択比率に従って前記大ブロック内を前
記1次元符号化手段で符号化するか前記2次元符号化手
段で符号化するかを選択する選択手段とを備えることを
特徴とする。
【0019】また、本発明の2値画像の復号化方式は、
2値画像を複数の小ブロックに分割しこの小ブロック単
位に異なる種類の複数の予測処理をそれぞれ施した複数
の予測誤差を求め、この予測誤差の予測誤差画数が最小
となる前記予測処理を選択し、この選択された予測誤差
を符号化するとともに、どの前記予測処理が選択された
かを示すモード信号を前記符号化の結果に付加する2値
画像の符号化方式において、少なくとも異なる種類の
つの予測処理手段と、あらかじめ定められた数の前記小
ブロックを集めた単位を大ブロックとしこの大ブロック
内の前記予測処理手段の選択比率を求める第1の選択比
率算出手段と、符号化する前記大ブロックのみの情報を
使用して符号化する1次元符号化手段と、前記符号化す
る大ブロックと既に符号化済みの少なくとも1つの前記
大ブロックの情報を使用して符号化する2次元符号化手
段と、前記選択比率に従って前記大ブロック内を前記1
次元符号化手段で符号化するか前記2次元符号化手段で
符号化するかを選択する第1の選択手段とを備える前記
2値画像の符号化方式で符号化された信号を受信して復
号化する2値画像の復号化方式であって、前記受信信号
から前記各小ブロックで選択された前記予測処理手段を
示すモード信号を復元する復元手段と、この復元したモ
ード信号から前記大ブロック内の前記予測処理手段の選
択比率を求める第2の選択比率算出手段と、前記1次元
符号化手段および前記2次元符号化手段で符号化された
信号を復号し前記予測誤差を復元する1次元復号化手段
および2次元復号化手段と、前記第2の選択比率算出手
段で算出した前記予測処理手段の選択比率に従って前記
大ブロック内を前記1次元復号化手段で復号化するか前
記2次元復号化手段で復号化するかを選択する第2の選
択手段と、前記1次元復号化手段および前記2次元復号
化手段によって復号化された前記予測誤差と前記復元し
た前記モード信号と既に復元済みの画像に対して前記複
数の予測処理を施して得た予測画像とから符号化された
小ブロックの2値画像を復元する2値画像復元手段と、
前記復元された複数の前記小ブロックを合成して2値画
像を得る合成手段とを備えることを特徴とする。
【0020】さらに、前記予測処理手段は文字用予測処
理手段と写真用予測処理手段の2種類であることを特徴
とし、また、前記予測処理手段の選択比率は前記文字用
予測処理が選択された前記小ブロックの個数と1走査線
の前記小ブロックの総数の比率であることを特徴とす
る。
【0021】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。まず、本発明の2値画像の符号化方式について図
1,図3,図4を参照して説明する。
【0022】図1は本発明の2値画像の符号化方式の一
実施例を示す符号化装置のブロック図、図3,図4は本
発明の2値画像の符号化方式で使用する文字予測,写真
予測の参照画素位置と注目画素位置とを説明する図であ
る。
【0023】図1に示す実施例の符号化装置では、予測
処理手段として文字用予測処理と写真用予測処理の2種
類の予測処理手段を使用する。
【0024】本実施例に使用する文字予測では、既に符
号化済みの同一走査線上の直前の先行する複数の画素値
から予測する。
【0025】図3においては、予測に使用する参照画素
を3画素とし、その画素の位置をa,b,cで示し、x
で注目画素の位置を示している。そして、位置a,b,
cの画素値に対する位置xの予測画素値は統計的に決定
する。
【0026】また、写真予測では、既に符号化済みの同
一走査線上の直前の先行する複数の画素と一定画素離れ
た先行する複数の画素値から予測する。この場合の一定
画素数は、ディザー周期等疑似中間調画像のもつ周期に
一致させる。
【0027】図4においては、予測に使用する参照画素
を3画素とし、その画素の位置をd,e,fで示し、y
で注目画素の位置を示している。そして、位置d,e,
fの画素値に対する位置yの予測画素値は統計的に決定
する。
【0028】また、予測処理手段の選択比率として、文
字用予測が選択された小ブロックの個数と1走査線の小
ブロックの総数の比率とする。つまり、選択比率を次式
で示すものとする。 選択比率=(文字用予測が選択された小ブロックの個
数)/(1走査線の小ブロックの総数) この選択比率は文字用予測処理が選択された小ブロック
の個数が多くなるにつれて高い値となる。
【0029】また、本実施例では1走査線の各小ブロッ
クの予測処理として文字用予測処理か写真用予測処理の
いずれかが選択されるため、1走査線の小ブロックの総
数は、文字用予測処理された小ブロックの個数と写真用
予測処理され小ブロックの個数との和になる。
【0030】続いて本実施例の符号化装置の動作につい
て説明する。
【0031】まず、図1において、文字予測はずれ画素
カウンタ5と写真予測はずれ画素カウンタ7と文字予測
選択ブロック数カウンタ10と写真予測選択ブロック数
カウンタ11をリセットする。文字予測はずれ画素カウ
ンタ5と写真予測はずれ画素カウンタ7のリセットは
ブロック単位に行う。また、文字予測選択ブロック数カ
ウンタ10と写真予測選択ブロック数カウンタ11との
リセットは、1走査線の符号化の開始時に行う。
【0032】次に、分割部1は1走査線の入力2値画像
を複数の小ブロックに分割する。この分割された小ブロ
ックは文字予測処理部2と写真予測処理部3に送られ
る。
【0033】文字予測処理部2では、入力した小ブロッ
クの画像を文字予測し、予測誤差画像を1ブロック遅延
メモリ4と文字予測はずれ画素カウンタ5に送る。文字
予測はずれ画素カウンタ5では、文字予測後の予測誤差
画像の小ブロック内のはずれ画素数をカウントする。
【0034】写真予測処理部3では、入力した小ブロッ
クの画像を写真予測し、予測誤差画像を1ブロック遅延
メモリ6と写真予測はずれ画素カウンタ7に送る。写真
予測はずれ画素カウンタ7では、写真予測後の予測誤差
画像の小ブロック内のはずれ画素数をカウントする。
【0035】小ブロックの文字および写真の予測処理と
はずれ画素カウントとが終了すると、小ブロック判定部
8は文字予測はずれ画素カウンタ5と写真予測はずれ画
素カウンタ7とからはずれ画素数を読み出す。そして、
読み出したはずれ画素数を比較し、はずれ画素数の少な
い方の予測処理を施した予測誤差画像を小ブロック選択
セレクタ9により選択させて1ライン遅延メモリ12へ
送る。
【0036】小ブロック判定部8では、小ブロックの選
択を決定するごとに文字予測選択ブロック数カウンタ1
0または写真予測選択ブロック数カウンタ11のカウン
ト値を1つ増加し、それぞれの選択したブロック数をカ
ウントする。
【0037】さらに、小ブロック判定部8はモード信号
付加部18に対して各小ブロックの選択を示すモード信
号を付加するよう指定する。
【0038】1ライン遅延メモリ12では、選択された
予測誤差画像の複数の小ブロックを並べて1ラインに合
成する。
【0039】1走査線のすべての小ブロックの選択が決
定すると、選択比率判定部13は文字予測選択ブロック
数カウンタ10と写真予測選択ブロック数カウンタ11
との選択結果を読み出す。選択比率判定部13は読み出
した選択ブロック数から選択比率を算出する。算出した
選択比率があらかじめ設定された比率より高い値なら
ば、選択比率判定部13は符号器選択セレクタ17の出
力として2次元符号器16の出力を選択する。また、算
出した選択比率があらかじめ設定された比率より低い値
ならば、選択比率判定部13は符号器選択セレクタ17
の出力として1次元符号器14の出力を選択する。
【0040】1次元符号器14は1ライン遅延メモリ1
2に記憶した1走査線分の予測誤差画像をランレングス
符号化等の1次元符号化を行う。同時に、2次元符号器
16は1ライン遅延メモリ12に記憶した1走査線分の
予測誤差画像を参照ラインメモリ15の記憶画像を参照
してMR符号化等の2次元符号化を行う。
【0041】参照ラインメモリ15には、参照に必要な
予測誤差画像を記憶し、その内容は1走査線の符号化が
完了するごとに更新される。
【0042】上記の動作を1画像が終了するまで繰り返
す。
【0043】次に、本発明の2値画像の復号化方式につ
いて図2を参照して説明する。
【0044】図2は本発明の2値画像の復号化方式の一
実施例を示す復号化装置のブロック図である。この復号
化装置は受信側に設けられ、図1に示した送信側の2値
画像の符号化装置で符号化された信号を受信し、これを
復号化して予測前の2値画像を得るものである。
【0045】まず、モード分離部20は受信した符号列
から各小ブロックに対する予測処理を示すモード信号を
分離する。そして、分離したモード信号をモード復元部
21へ送る。
【0046】モード信号を分離された符号列は符号デマ
ルチプレクサ26を経由して1次元復号器23または2
次元復号器24へ送られる。モード信号は各走査線の先
頭に付加されているので、モード信号の分離と、この分
離したモード信号の転送は各走査線の先頭ごとに行われ
る。
【0047】次に、モード復元部21はモード分離部2
0から分離されたモード信号を受け、符号化時に選択さ
れた各小ブロックに対する予測処理の指定を復元して選
択比率判定部22に送る。また、モード復元部21は復
元した各小ブロックに対する予測処理の指定から各小ブ
ロックに対する予測誤差画像デマルチプレクサ29の分
離信号を生成する。
【0048】次に、選択比率判定部22はモード復元部
21から各小ブロックに対する予測処理の指定を受け、
これから1走査線のそれぞれの予測処理に対する選択ブ
ロック数を求め、復号化する走査線を1次元復号化する
か2次元復号化するかを決定する。
【0049】ここで、復号化方法の決定は対向する送信
側が符号化器を選択する方法と同一であるので、選択比
率判定部22は各予測処理の選択ブロック数から、まず
予測処理手段の選択比率を算出する。そして、算出され
た小ブロック数の選択比率があらかじめ設定された比率
より高い値ならば2次元復号器24を選択し、あらかじ
め設定された比率より低い値ならば1次元復号器23を
選択する。つまり、算出されたブロック数の選択比率が
あらかじめ設定された比率より高い値ならば、符号デマ
ルチプレクサ26は符号列を2次元復号器24に入力
し、2次元復号器24により復号化された予測誤差画像
を得る。また算出されたブロック数の選択比率があらか
じめ設定された比率より低い値ならば、符号デマルチプ
レクサ26は符号列を1次元復号器23に入力し、1次
元復号器23により復号化された予測誤差画像を得る。
【0050】1次元復号器23では、モード分離部20
から受けた符号列を予測誤差画像に復元する。この復元
処理は復元した予測誤差画像が1走査線分の画素数にな
るまで行う。1次元復号器23の復号化方法は対向する
送信側の1次元符号化器14(図1に図示)で使用した
符号化を復元する方法である。
【0051】また、2次元復号器24では、モード分離
部20から受けた符号列を予測誤差画像に復元する。こ
の復元処理は復元した予測誤差画像が1走査線分の画素
数になるまで行う。復元に必要な参照走査線の情報は参
照ラインメモリ25から得る。参照ラインメモリ25の
内容は1走査線の復号化が終了するごとに1次元復号器
23の出力または2次元復号器24の出力のうちどちら
か選択された復号器の出力により更新される。2次元復
号器24の復号化方法は対向する送信側の2次元符号器
16(図1に図示)で使用した符号化を復元する方法で
ある。
【0052】次に、モード復元部21は復元したモード
信号から得た符号化時に選択された各小ブロックに対す
る予測処理に従って、各小ブロックの予測処理を選択す
る。つまり、予測誤差画像の小ブロックに対する復元し
たモード信号が送信側の符号化装置で文字予測処理を選
択したことを示していれば、予測誤差画像デマルチプレ
クサ29では復元された予測誤差画像を文字予測復元部
27に入力する。
【0053】一方、文字予測処理部30では、合成部3
2から既に復元された予測前の画像を受けて対向する送
信側と同一の文字予測処理を行って文字予測復元部27
に予測結果を出力する。文字予測復元部27は予測誤差
画像デマルチプレクサ29からの予測誤差画像と、文字
予測処理部30からの予測処理結果とを受けて予測前の
画像を復元する。
【0054】予測誤差画像の小ブロックに対する復元し
たモード信号が送信側の符号化装置で写真予測処理を選
択したことを示していれば、予測誤差画像デマルチプレ
クサ29は復元された予測誤差画像を写真予測復元部2
8に入力する。
【0055】一方、写真予測処理部31では、合成部3
2から既に復元された予測前の画像を受けて対向する送
信側と同一の写真予測処理を行って写真予測復元部28
に予測結果を出力する。写真予測復元部28は予測誤差
画像デマルチプレクサ29からの予測誤差画像と、写真
予測処理部31からの予測処理結果とを受けて予測前の
画像を復元する。
【0056】次に、1走査線のすべての小ブロックに対
して予測前の画像への復元が終了すると、合成部32は
復元された複数の小ブロックを1走査線に合成する。
【0057】上記の動作を1画像が終了するまで繰り返
す。
【0058】
【発明の効果】以上説明したように本発明の2値画像の
符号化・復号化方式は、符号化の際に文書,図面等の白
黒2値画像と網点写真やディザーに代表される疑似中間
調画像とが混在する2値画像の圧縮効率をあげることが
できるという効果を有し、またこの送信側の符号化方式
と対に使用する復号化方式によって伝送効率をあげるこ
とができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の2値画像の符号化方式の一実施例を示
す符号化装置のブロック図である。
【図2】本発明の2値画像の復号化方式の一実施例を示
す復号化装置のブロック図である。
【図3】本発明の2値画像の符号化方式で使用する文字
予測の参照画素位置と注目画素位置とを説明する図であ
る。
【図4】本発明の2値画像の符号化方式で使用する写真
予測の参照画素位置と注目画素位置とを説明する図であ
る。
【符号の説明】
1 分割部 2,30 文字予測処理部 3,31 写真予測処理部 4,6 1ブロック遅延メモリ 5 文字予測はずれ画素カウンタ 7 写真予測はずれ画素カウンタ 8 小ブロック判定部 10 文字予測選択ブロック数カウンタ 11 写真予測選択ブロック数カウンタ 12 1ライン遅延メモリ 13,22 選択比率判定部 14 1次元符号器 15,25 参照ラインメモリ 16 2次元符号器 17 符号器選択セレクタ 18 モード信号付加部 20 モード分離部 21 モード復元部 23 1次元復号器 24 2次元復号器 26 符号デマルチプレクサ 27 文字予測復元部 28 写真予測復元部 29 予測誤差画像デマルチプレクサ 32 合成部

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2値画像を複数の小ブロックに分割しこ
    の小ブロック単位に異なる種類の複数の予測処理をそれ
    ぞれ施した複数の予測誤差を求め、この予測誤差の予測
    誤差画数が最小となる前記予測処理を選択し、この選択
    された予測誤差を符号化するとともに、どの前記予測処
    理が選択されたかを示すモード信号を前記符号化の結果
    に付加する2値画像の符号化方式において、少なくとも
    異なる種類の2つの予測処理手段と、あらかじめ定めら
    れた個数の前記小ブロックを集めた単位を大ブロックと
    しこの大ブロック内の前記予測処理手段の選択比率を求
    める選択比率算出手段と、符号化する前記大ブロックの
    みの情報を使用して符号化する1次元符号化手段と、前
    記符号化する大ブロックと既に符号化済みの少なくとも
    1つの前記大ブロックの情報を使用して符号化する2次
    元符号化手段と、前記選択比率に従って前記大ブロック
    内を前記1次元符号化手段で符号化するか前記2次元符
    号化手段で符号化するかを選択する選択手段とを備える
    ことを特徴とする2値画像の符号化方式。
  2. 【請求項2】 2値画像を複数の小ブロックに分割しこ
    の小ブロック単位に異なる種類の複数の予測処理をそれ
    ぞれ施した複数の予測誤差を求め、この予測誤差の予測
    誤差画数が最小となる前記予測処理を選択し、この選択
    された予測誤差を符号化するとともに、どの前記予測処
    理が選択されたかを示すモード信号を前記符号化の結果
    に付加する2値画像の符号化方式において、少なくとも
    異なる種類の2つの予測処理手段と、あらかじめ定めら
    れた個数の前記小ブロックを集めた単位を大ブロックと
    しこの大ブロック内の前記予測処理手段の選択比率を求
    める第1の選択比率算出手段と、符号化する前記大ブロ
    ックのみの情報を使用して符号化する1次元符号化手段
    と、前記符号化する大ブロックと既に符号化済みの少な
    くとも1つの前記大ブロックの情報を使用して符号化す
    る2次元符号化手段と、前記選択比率に従って前記大ブ
    ロック内を前記1次元符号化手段で符号化するか前記2
    次元符号化手段で符号化するかを選択する第1の選択手
    段とを備える前記2値画像の符号化方式で符号化された
    信号を受信して復号化する2値画像の復号化方式であっ
    て、前記受信信号から前記各小ブロックで選択された前
    記予測処理手段を示すモード信号を復元する復元手段
    と、この復元したモード信号から前記大ブロック内の前
    記予測処理手段の選択比率を求める第2の選択比率算出
    手段と、前記1次元符号化手段および前記2次元符号化
    手段で符号化された信号を復号し前記予測誤差を復元す
    る1次元復号化手段および2次元復号化手段と、前記第
    2の選択比率算出手段で算出した前記予測処理手段の選
    択比率に従って前記大ブロック内を前記1次元復号化手
    段で復号化するか前記2次元復号化手段で復号化するか
    を選択する第2の選択手段と、前記1次元復号化手段お
    よび前記2次元復号化手段によって復号化された前記予
    測誤差と前記復元した前記モード信号と既に復元済みの
    画像に対して前記複数の予測処理を施して得た予測画像
    とから符号化された小ブロックの2値画像を復元する2
    値画像復元手段と、前記復元された複数の前記小ブロッ
    クを合成して2値画像を得る合成手段とを備えることを
    特徴とする2値画像の復号化方式。
  3. 【請求項3】 前記予測処理手段は文字用予測処理手段
    と写真用予測処理手段の2種類であることを特徴とする
    請求項1または2記載の2値画像の符号化・復号化方
    式。
  4. 【請求項4】 前記予測処理手段の選択比率は前記文字
    用予測処理が選択された前記小ブロックの個数と1走査
    線の前記小ブロックの総数の比率であることを特徴とす
    る請求項1または2記載の2値画像の符号化・復号化方
    式。
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