JP3084187B2 - ２値画像符号化装置及び２値画像復号化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、算術符号を応用して２
値画像データを符号化／復号化する２値画像符号化／復
号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】２値画像データの符号化方式はファクシ
ミリ用に広く利用されてきている。これらの符号化方式
には、画像を上から下へ逐次的（以下シーケンシャルと
称す）に符号化、伝送するもの、あるいは階層的（以下
プログレッシブと称す）な符号化、伝送が可能なものが
ある。前者には、ＭＨ（Modifid Huffman）、ＭＲ、ＭＭ
Ｒ方式があり、後者にはＪＢＩＧ方式がある。後者は、
新しい画像通信サービスである画像データベース検索、
オーディオグラフィクコンファレンスなど、利用者の目
の前のディスプレイを利用して情報を表示するソフトコ
ピー通信に適した符号化方式である。これらの符号化方
式に用いられている符号は、ともにエントロピー符号化
と呼ばれるものであり、可逆符号化の性質を持ってい
る。ＭＨ、ＭＲ、ＭＭＲ方式ではハフマン符号、ＪＢＩ
Ｇ方式では算術符号が用いられている。算術符号は非ブ
ロック符号であるため、ハフマン符号に比べてより高い
圧縮性能が期待できる。

【０００３】以下、従来の算術符号を応用した２値画像
データの符号化方式の例として、ＪＢＩＧ方式の算術符
号について図面を用いて説明する。

【０００４】ＪＢＩＧ方式の算術符号化は、ＱＭコーダ
と呼ばれる。ＱＭコーダでは、オージェンドの演算が減
算のみで実行される固定領域割り当て型（減算型）算術
符号が用いられている。減算型算術符号は、算術符号に
比べて符号化効率が低下するものの符号、復号器が簡易
であるというメリットがある。ＪＢＩＧ方式では、シー
ケンシャル、プログレッシブ両方の符号化に対応するた
めに２値画像データをストライプで分割して符号化処理
する。図２２はストライプについて示している。この図
２２において、１０１は２値画像データを表している。
また、１０２、１０３、１０４はストライプを表してい
る。復号器側では最低１ストライプ分のメモリバッファ
を用意することでシーケンシャルな復号化にも対応でき
る。図２３はＪＢＩＧ方式のエンコーダの機能ブロック
図を示している。エンコーダは、この図２３の２０１、
２０２で表される解像度縮小による差分階層（レイヤ）
のエンコード処理と２０３で表される最低解像度レイヤ
のエンコード処理で構成される。

【０００５】図２４は縮小解像度レイヤのエンコード処
理の機能ブロック図を示している。この図２４におい
て、３０１は解像度縮小処理を行うブロックである。ま
た、３０２、３０３はＴｙｐｉｃａｌ Ｐｒｅｄｉｃｔ
ｉｏｎ（以下ＴＰと称す）、Ｄｅｔｅｒｍ−ｉｎｉｓｔ
ｉｃ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ（以下ＤＰと称す）と呼ば
れるもので、ともに後述する算術符号化の対象画素数を
減少させる方式である。ＴＰが行われたならばＴＰＶＡ
ＬＵＥは０または１が出力され、そうでないならば２ま
たは３が出力される。またＤＰが行われたならばＤＰＶ
ＡＬＵＥは０または１が出力され、そうでないならば２
または３が出力される。また、この図２４において、３
０４はＡｄａｐｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｌａｔｅｓ（以下Ａ
Ｔと称す）と呼ばれるもので、後述するモデルテンプレ
ートのＡＴ画素を、より相関の大きい位置の画素と入れ
換える。また、３０５はモデルテンプレートである。モ
デルテンプレートではテンプレートの画素によるビット
パターン（以下コンテクストと称す）の抽出を行う。３
０６はＱＭコーダであり、適応的算術符号化を行う。図
２５は最低解像度レイヤのエンコード処理の機能ブロッ
ク図を示している。この図２５において、４０１はＴｙ
ｐｉｃａｌ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ（ＴＰ）である。ま
た、４０２はＡｄａｐｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｌａｔｅｓ
（ＡＴ）、４０３はモデルテンプレート、４０４はＱＭ
コーダである。

【０００６】図２６はＪＢＩＧ方式で用いられるモデル
テンプレートの一例である。モデルテンプレートとは、
符号化のために必要な符号化注目画素ＰＩＸおよびその
周囲の特定範囲の画素の抽出範囲のことである。この図
２６の５０１の位置にある画素が符号化注目画素を表し
ている。また、この図２６の５０２で表される符号化注
目画素の周囲の画素の“０”“１”の組み合わせを数値
化したものをコンテクストＣＸと呼ぶ。図２７はＪＢＩ
Ｇ方式のエンコーダのフローダイアグラムを示してい
る。ステップ１では初期化処理を行う。ステップ２で
は、符号化注目画素ＰＩＸ、コンテクストＣＸ、ＴＰＶ
ＡＬＵＥ、ＤＰＶＡＬＵＥを読み込む。ステップ３の条
件分岐では、ＴＰＶＡＬＵＥ≠２ｏｒ３またはＤＰＶＡ
ＬＵＥ≠２ｏｒ３ならばステップ５に行き、そうでない
ならばステップ４に行く。ステップ４ではＥＮＣＯＤＥ
処理を行う。ステップ５の条件分岐ではストライプが終
了した場合はステップ６に、そうでない場合はステップ
２に行く。ステップ６ではＦＬＵＳＨ処理を行う。 図
２８はＪＢＩＧ方式で使用するオージェンドレジスタ
（以下Ａレジスタと称す）と符号レジスタ（以下Ｃレジ
スタと称す）の構造を示している。Ａレジスタにおける
ａビットが確率幅を表すビット（１７ビット）である。
また、Ｃレジスタにおけるｘビット（１６ビット）は未
完成の符号が入るビットである。ｂビット（８ビット）
が完成した符号が８ビット単位で取り出される位置を表
している。 コンテクストをもとに符号化注目画素のシ
ンボル“０”“１”を予測した場合に出現確率が大きい
シンボルを優勢シンボルＭＰＳ、出現確率が小さいシン
ボルを劣性シンボルＬＰＳと呼ぶ。また各コンテクスト
は符号化注目画素がＭＰＳかＬＰＳかにより確率状態
（ステータスＳＴ）が遷移する。各コンテクストＣＸに
対応したＭＰＳ（１ビット）とステータスＳＴ（７ビッ
ト）の値はメモリ等に格納される。

【０００７】図２９は確率推定テーブルを示している。
ＬＳＺは各ステータスＳＴに対応する劣性シンボル出現
確率、ＮＬＰＳはＬＰＳが出現した時の次のＳＴの値、
ＮＭＰＳはＭＰＳが出現した時の次のＳＴの値、ＳＷＴ
ＣＨはＭＰＳが反転するかどうかを表している。図３０
はＥＮＣＯＤＥ処理のフローダイアグラムである。ステ
ップ１の条件分岐では、符号化注目画素ＰＩＸとコンテ
クストに対応する優勢シンボルＭＰＳの値が同じならば
ステップ３に、そうでない場合は、ステップ２に行く。
ステップ２ではＣＯＤＥＬＰＳ処理を行う。ステップ３
ではＣＯＤＥＭＰＳ処理を行う。図３１はＣＯＤＥＬＰ
Ｓ処理のフローダイアグラムを示している。Ａ、Ｃはそ
れぞれＡレジスタ、Ｃレジスタの値を表している。ステ
ップ１ではＡ＝Ａ−ＬＳＺを行う。ステップ２の条件分
岐では、Ａ＜ＬＳＺならばステップ４に行き、そうでな
いならばステップ３に行く。ステップ３では、Ｃ＝Ｃ＋
Ａ、Ａ＝ＬＳＺを行う。ステップ４の条件分岐では、Ｓ
ＷＴＣＨ＝１ならばステップ６に行き、そうでないなら
ばステップ５に行く。ステップ５では、ＭＰＳ＝１−Ｍ
ＰＳを行う。ステップ６では、ＳＴ＝ＮＬＰＳを行い、
ＲＥＮＯＲＭＥ処理を行う。

【０００８】図３２はＣＯＤＥＭＰＳ処理のフローダイ
アグラムを示している。ステップ１ではＡ＝Ａ−ＬＳＺ
を行う。ステップ２の条件分岐では、Ａ＜０ｘ８０００
ならばステップ３に行き、そうでないならば処理を終了
する。ステップ３の条件分岐では、Ａ＜ＬＳＺならばス
テップ４に行き、そうでないならばステップ５に行く。
ステップ４では、Ｃ＝Ｃ＋Ａ、Ａ＝ＬＳＺを行う。ステ
ップ５では、ＳＴ＝ＮＭＰＳを行い、ＲＥＮＯＲＭＥ処
理を行う。図３３はＲＥＮＯＲＭＥ処理のフローダイア
グラムを示している。ステップ１では、Ａ＝Ａ＜＜１
（左に１ビットシフト）、Ｃ＝Ｃ＜＜１、ＣＴ＝ＣＴ−
１を行う。ステップ２の条件分岐では、ＣＴ＝０ならば
ステップ４に行き、そうでないならばステップ３に行
く。ステップ３ではＢＹＴＥＯＵＴ処理を行う。ステッ
プ４の条件分岐では、Ａ＜０ｘ８０００ならばステップ
１に行き、そうでないならば処理を終了する。

【０００９】図３４はＢＹＴＥＯＵＴ処理のフローダイ
アグラムを示している。ステップ１では、ＴＥＭＰ＝Ｃ
＞＞１９（右に１９ビットシフト）を行う。ステップ２
の条件分岐では、ＴＥＭＰ＝０ｘｆｆならばステップ３
に行き、そうでなければステップ４に行く。ステップ３
では、ＢＵＦＦＥＲ＝ＢＵＦＦＥＲ＋１を行い、ＢＵＦ
ＦＥＲを出力し、０ｘ００をＳＣ回出力し、ＳＣ＝０、
ＢＵＦＦＥＲ＝ＴＥＭＰ＆０ｘｆｆを行う。ステップ４
の条件分岐では、ＴＥＭＰ＝０ｘｆｆならばステップ５
に行き、そうでないならばステップ６に行く。ステップ
５ではＳＣ＝ＳＣ＋１を行う。ステップ６ではＢＵＦＦ
ＥＲを出力し、０ｘｆｆをＳＣ回出力し、ＳＣ＝０、Ｂ
ＵＦＦＥＲ＝ＴＥＭＰを行う。ステップ７では、Ｃ＝Ｃ
＆０ｘ７ｆｆｆｆ、ＣＴ＝８を行う。図３５はＩＮＩＴ
ＥＮＣ処理のフローダイアグラムを示している。ステッ
プ１の条件分岐では、現在のレイヤの最初のストライプ
またはリセット直後ならばステップ２に行き、そうでな
いならばステップ３に行く。ステップ２では、すべての
コンテクストについてステータスＳＴ＝０、ＭＰＳ＝０
にする。ステップ３では、すべてのコンテクストについ
てステータスＳＴおよびＭＰＳは現在のレイヤの前スト
ライプの最終値にする。ステップ４では、ＳＣ＝０、Ａ
＝０ｘ１００００、Ｃ＝０、ＣＴ＝１１を行う。

【００１０】図３６はＦＬＵＳＨ処理のフローダイアグ
ラムを示している。ステップ１ではＣＬＥＡＲＢＩＴＳ
処理、ＦＩＮＡＬＷＲＩＴＥＳ処理を行い、ストライプ
符号化データ（ＳＣＤ）の最初の１バイトを取り除く。
また、もし望むならばＳＣＤの最後の０ｘ００をすべて
取り除く。図３７はＣＬＥＡＲＢＩＴＳ処理のフローダ
イアグラムを示している。ステップ１ではＴＥＭＰ＝
（Ａ−１＋Ｃ）＆０ｘｆｆｆｆ００００を行う。ステッ
プ２ではＴＥＭＰ＜Ｃならばステップ３に行き、そうで
ないならばステップ４に行く。ステップ３ではＣ＝ＴＥ
ＭＰ＋０ｘ８０００を行う。ステップ４ではＣ＝ＴＥＭ
Ｐを行う。図３８はＦＩＮＡＬＷＲＩＴＥＳ処理のフロ
ーダイアグラムを示している。ステップ１ではＣ＝Ｃ＜
＜ＣＴを行う。ステップ２の条件分岐では、Ｃ＞０ｘｆ
ｆｆｆｆｆならばステップ３に行き、そうでないならば
ステップ４に行く。ステップ３では、ＢＵＦＦＥＲ＋１
を出力し、０ｘ００をＳＣ回出力する。ステップ４で
は、ＢＵＦＦＥＲを出力し、０ｘｆｆをＳＣ回出力す
る。ステップ５では、（Ｃ＞＞１９）＆０ｘｆｆを出力
し、（Ｃ＞＞１１）＆０ｘｆｆを出力する。ＪＢＩＧ方
式のデコードについては省略する。なお、ＪＢＩＧ方式
およびＱＭコーダについてのより詳しい説明は、例えば
“マルチメディア符号化の国際標準”（丸善株式会社
刊）のなかで述べられている。

【００１１】

【発明が解決しようという課題】算術符号では、シンボ
ルの出現確率に応じて確率幅（以下オージェンドと称
す）を設定できればきわめて高い符号化効率が得られる
が、シンボルを符号化する際のオージェンドの演算に領
域幅と確率値の乗算がともなうため演算精度（有効桁
数）の問題や最終シンボルを知るまで符号を送出できな
いという問題があるため実用化が困難であった。また、
ＪＢＩＧ方式の減算型算術符号ではオージェンド演算を
単なる減算で行うことで算術符号を実用化している。し
かし劣性シンボルの想定確率がオージェンドレジスタの
オージェンドの値の変化に伴い２倍変化するため符号化
効率は本来の算術符号に比較して低いという問題があっ
た。本発明は、上記問題点に鑑みて、この問題点を解消
した２値画像符号化装置及び２値画像復号化装置を提供
するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明の２値画像符
号化装置は、符号化する画素（以下、符号化注目画素と
称す）及び、符号化注目画素の周囲の特定位置（以下テ
ンプレートと称す）の画素を抽出する手段と、テンプレ
ートの画素によるビットパターン（以下コンテクストと
称す）各々に対する白、黒、各々の出現回数（以下、シ
ンボル出現回数と称す）、及びその和（以下、コンテク
スト出現回数と称す）をカウントし第１のメモリに記憶
する第１の記憶手段と、テーブル参照等によりコンテク
スト出現回数とシンボル出現回数を、有限個の素数
（２，３，５，．．．）を用いた積で近似した結果の、
それぞれの素数のべき数（以下、素数べき列と称す）を
求めるための第１の変換手段、シンボル出現回数の素数
べき列からコンテクスト出現回数の素数べき列を素数要
素毎に減算する減算手段と、該結果を第２のメモリに記
憶する第２の記憶手段と、確率幅（以下オージェンドと
称す）を上記変換手段で素数べき列とし、オージェンド
更新の際にシンボル出現確率の素数べき列とオージェン
ドの素数べき列とを素数要素毎に加算する加算手段と、
上記素数べき列を第２のテーブル参照手段等により整数
に変換する変換手段と、 オージェンドレジスタに格納
された素数べき列からテーブル参照等により符号のビッ
ト長ｎを出力する出力手段と、第２の変換手段で求めた
整数値を被除数、２^-nを除数とする除算手段と、からな
るものであり、また、第２発明の２値画像復号化装置
は、復号化する画素の周囲の特定位置の画素を抽出する
手段と、テンプレートの画素によるビットパターン各々
に対する白、黒、各々の出現回数、及びその和をカウン
トし第１のメモリに記憶する第１の記憶手段と、テーブ
ル参照等によりコンテクスト出現回数とシンボル出現回
数を、有限個の素数（２，３，５，．．．）を用いた積
で近似した結果の、それぞれの素数のべき数を求めるた
めの第１の変換手段と、シンボル出現回数の素数べき列
からコンテクスト出現回数の素数べき列を素数要素毎に
減算する減算手段と、該結果を第２のメモリに記憶する
第２の記憶手段と、オージェンドを上記変換手段で素数
べき列とし、オージェンド更新の際にシンボル出現確率
の素数べき列とオージェンドの素数べき列とを素数要素
毎に加算する加算手段と、上記素数べき列を第２のテー
ブル参照手段等により整数に変換する変換手段と、 オ
ージェンドレジスタに格納された素数べき列からテーブ
ル参照等により符号のビット長ｎを出力する出力手段
と、第２の変換手段で求めた整数値を被除数、２^-nを除
数とする除算手段と、符号化データと参照用データを比
較する比較手段と、からなるものである。

【００１３】

【作用】本２値画像符号化／復号化装置においては、符
号化注目画素および符号化注目画素（あるいは復号化画
素）の周囲のテンプレートの画素を抽出し、テンプレー
トの画素のコンテクストを求めて、各コンテクストの出
現回数と符号化注目画素（あるいは復号化画素）で出現
したシンボル“０”“１”の出現回数を、それぞれをカ
ウントしてメモリに記憶し、シンボル出現回数を被除
数、コンテクスト出現回数を除数とする除算演算でシン
ボル出現確率を求める際に、コンテクスト出現回数とシ
ンボル出現回数を、有限個の素数（２，３，
５，．．．）を用いた積で近似し、それぞれの素数のべ
き数のみを用いて表すことで、シンボル出現確率の各べ
き数をシンボル出現回数の各べき数からコンテクスト出
現確率の各べき数を引くという減算演算で求めて、各べ
き数をメモリに記憶する。そして、算術符号化時には、
符号化注目画素のシンボル出現確率を順次、オージェン
ドに乗じてオージェンドの更新を行う際に、オージェン
ドを有限個の素数（２，３，５，．．．）を用いた積で
近似し、それぞれの素数のべき数のみを用いて表すこと
で、オージェンドの各べき数に、シンボル出現確率の各
べき数を加える加算演算でオージェンドを更新し、各べ
き数をＡレジスタに記憶し、ＬＰＳの出現時のみ、オー
ジェンドの各べき数にＭＰＳ出現確率の各べき数を加え
た値をＣレジスタに記憶し、Ｃレジスタに格納された各
べき数と、それらに対応する素数をもとに実数値を求
め、Ａレジスタに格納された各べき数によってテーブル
を参照することで算術符号のビット長ｎを算出し、前記
実数値を被除数、２^-nを除数として除算を行い、その商
を符号データとして出力する。また、復号化時には、Ｌ
ＰＳの出現確率によって、オージェンドを順次更新し、
さらに、オージェンドの各べき数にＭＰＳ出現確率の各
べき数を加えた値をＣレジスタに記憶し、Ｃレジスタに
格納された各べき数と、それらに対応する素数をもとに
実数値を求め、Ａレジスタに格納された各べき数によっ
てテーブルを参照することで算術符号のビット長ｎを算
出し、Ｃレジスタの実数値を被除数、２^-nを除数として
除算を行い、その商を参照用データとし、符号化データ
と参照用データを比較して一致していないならばＭＰ
Ｓ、一致しているならばＬＰＳを復号化データとして出
力する。

【００１４】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例を説明す
る。図１は実施例の機能ブロック図を示している。この
図１において、５０１はラインメモリを示している。こ
のラインメモリ５０１には２値画像データが３ライン分
読み込まれる。読み込まれるラインは符号化中のライ
ン、１つ前のラインおよび２つ前のラインである。５０
２は画素抽出処理を示している。画素抽出処理５０２で
はラインメモリの２値画像データから後述するテンプレ
ートをもとに画素を抽出し、コンテクストＣＸと符号化
注目画素ＰＩＸの値を得る。５０３はカウント処理を示
している。カウント処理５０２では画像抽出処理で抽出
したコンテクストＣＸの出現回数、符号化注目画素のシ
ンボルが“０”である回数、“１”である回数をカウン
トし、カウント値格納ＳＲＡＭに格納する。５０４はカ
ウント値格納ＳＲＡＭを示している。５０５は素数変換
処理を示している。素数変換処理５０５ではカウント値
格納ＳＲＡＭに格納された各カウント値をもとにシンボ
ル出現確率を求め、それらを素数変換テーブルによって
素数の積に変換し、そのべき数を出現確率格納ＳＲＡＭ
に格納する。また、シンボル“０”、“１”のＭＰＳ、
ＬＰＳを判定しＭＰＳを格納する。５０６は素数変換テ
ーブルＲＯＭを示している。５０７は出現確率格納ＳＲ
ＡＭを示している。５０８はレジスタ演算処理を示して
いる。レジスタ演算処理５０８では出現確率格納ＳＲＡ
Ｍに格納された出現確率と確率幅（オージェンド）を表
すＡレジスタとの乗算処理を行う。またＬＰＳ出現時に
はＣレジスタに下界値を書き込む。５０９はＡレジスタ
を示している。５１０はＣレジスタを示している。５１
１は符号長算出処理を示している。符号長算出処理５１
１ではＡレジスタの値をもとに符号長テーブルを検索し
Ａレジスタの値を表すのに必要な精度のビット長ｎを算
出する。５１２は符号長テーブルＲＯＭを示している。
５１３は下界値算出処理を示している。下界値算出処理
５１３では素数テーブルをもとにＣレジスタの値を２進
小数に変換する。５１４は素数テーブルＲＯＭを示して
いる。５１５は符号生成手段を示している。符号生成手
段では下界値を２-nで割ることで符号を生成する。５１
６は出力バッファを示している。符号は１度出力バッフ
ァに格納されたのち上位ビット側から出力される。

【００１５】図２はテンプレートで抽出される画素を示
している。テンプレートで抽出される画素は図の６０１
で表される符号化注目画素ＰＩＸおよび図２の６０２で
表される周囲の画素ＣＸnである。ＣＸnの画素の“０”
“１”の組み合わせを数値化したものをコンテクストＣ
Ｘ（１０ビットの値）とする。ｎはコンテクストのｎビ
ット目に対応する画素であることを表している。図３は
エンコーダのフローダイアグラムを示している。ステッ
プ１では初期化処理を行う。ステップ２では符号化注目
画素ＰＩＸとコンテクストＣＸを読み込む。ステップ３
では出現確率を算出する。ステップ４ではオージェンド
演算処理を行う。ステップ５では符号化処理を行う。ス
テップ６では出現回数カウント処理を行う。ステップ７
の条件分岐では、２値画像データが終了したならば処理
を終了し、そうでないならばステップ２に行く。図４は
コンテクストカウント処理のフローダイアグラムを示し
ている。ステップ１ではＣＴ（ＣＸ）＝ＣＴ（ＣＸ）＋
１を行う。ステップ２の条件分岐ではＰＩＸ＝０ならば
ステップ３に行き、そうでないならばステップ４に行
く。ステップ３ではＳＹＭ０（ＣＸ）＝ＳＹＭ０（Ｃ
Ｘ）＋１を行う。ステップ４ではＳＹＭ１（ＣＸ）＝Ｓ
ＹＭ１（ＣＸ）＋１を行う。

【００１６】図５は素数変換処理のフローダイアグラム
を示している。ステップ１の条件分岐ではＣＴ（ＣＸ）
＝５０ならばステップ２に行き、そうでないならば処理
を終了する。ステップ２ではｉ＝１を行う。ステップ３
ではＰ０（ＣＸ，ｉ）＝ＰＷＲ（ＳＹＭ０（ＣＸ），
ｉ）−ＰＷＲ（５０，ｉ）、Ｐ１（ＣＸ，ｉ）＝ＰＷＲ
（ＳＹＭ１（ＣＸ），ｉ）−ＰＷＲ（５０，ｉ）、ｉ＝
ｉ＋１を行う。ステップ４の条件分岐ではｉが素数の個
数であるＰＲＭＮＵＭより大きければステップ３に行
き、そうでなければステップ５に行く。ステップ５の条
件分岐ではＳＹＭ０（ＣＸ）≧ＳＹＭ１（ＣＸ）ならば
ステップ６に行き、そうでないならばステップ７に行
く。ステップ６ではＭＰＳ（ＣＸ）＝０を行う。ステッ
プ７ではＭＰＳ（ＣＸ）＝１を行う。ステップ８ではＣ
Ｔ（ＣＸ）＝０、ＳＹＭ０（ＣＸ）＝０、ＳＹＭ１（Ｃ
Ｘ）＝０を行う。図６はオージェンド演算処理のフロー
ダイアグラムを示している。ステップ１の条件分岐では
ＰＩＸ＝ＭＰＳ（ＣＸ）ならばステップ２に行き、そう
でないならばステップ３に行く。ステップ２ではＭＰＳ
処理を行う。ステップ３ではＬＰＳ処理を行う。図７は
ＭＰＳ処理のフローダイアグラムを示している。ステッ
プ１の条件分岐ではＰＩＸ＝０ならばステップ２に行
き、そうでないならばステップ５に行く。ステップ２で
はｉ＝１を行う。ステップ３ではＡ（ｉ）＝Ａ（ｉ）−
Ｐ０（ＣＸ，ｉ）、ｉ＝ｉ＋１を行う。ステップ４の条
件分岐ではｉ＞ＰＲＭＮＵＭならば処理を終了し、そう
でなければステップ３に行く。ステップ５ではｉ＝１を
行う。ステップ６ではＡ（ｉ）＝Ａ（ｉ）−Ｐ１（Ｃ
Ｘ，ｉ）、ｉ＝ｉ＋１を行う。ステップ７の条件分岐で
はｉ＞ＰＲＭＮＵＭならば処理を終了し、そうでなけれ
ばステップ６に行く。

【００１７】図８はＬＰＳ処理のフローダイアグラムを
示している。ステップ１の条件分岐ではＰＩＸ＝０なら
ばステップ２に行き、そうでないならばステップ５に行
く。ステップ２ではｉ＝１を行う。ステップ３ではＣ
（ｉ）＝Ｃ（ｉ）−Ｐ１（ＣＸ，ｉ）、Ａ（ｉ）＝Ａ
（ｉ）−Ｐ０（ＣＸ，ｉ）、ｉ＝ｉ＋１を行う。ステッ
プ４の条件分岐ではｉ＞ＰＲＭＮＵＭならば処理を終了
し、そうでなければステップ３に行く。ステップ５では
ｉ＝１を行う。ステップ６ではＣ（ｉ）＝Ｃ（ｉ）−Ｐ
０（ＣＸ，ｉ）、Ａ（ｉ）＝Ａ（ｉ）−Ｐ１（ＣＸ，
ｉ）、ｉ＝ｉ＋１を行う。ステップ７の条件分岐ではｉ
＞ＰＲＭＮＵＭならば処理を終了し、そうでなければス
テップ６に行く。図９は符号化処理のフローダイアグラ
ムを示している。ステップ１の条件分岐ではＰＩＸ＝Ｍ
ＰＳ（ＣＸ）ならば処理を終了し、そうでないならばス
テップ２に行く。ステップ２では符号長算出処理を行
う。ステップ３では下界値算出処理を行う。ステップ４
ではＣ＝Ｃ０／２^-nを行う。ステップ５ではＣを出力す
る。図１０は符号長算出処理のフローダイアグラムを示
している。ステップ１ではｊ＝１、ｎ＝０を行う。ステ
ップ２ではｎ＝ｎ＋ＣＬ（Ａ（ｉ），ｉ）を行う。ステ
ップ３ではｊ＝ｊ＋１を行う。ステップ４の条件分岐で
はｉ＞ＰＲＭＮＵＭならば処理を終了し、そうでないな
らばステップ２に行く。

【００１８】図１１は下界値算出処理のフローダイアグ
ラムを示している。ステップ１ではｉ＝１を行う。ステ
ップ２ではｊ＝１を行う。ステップ３ではＣ０＝Ｃ０＊
ＰＲＭ（ｉ）を行う。ステップ４ではｊ＝ｊ＋１を行
う。ステップ５の条件分岐ではｊ＞Ａ（ｉ）ならばステ
ップ６に行き、そうでないならばステップ２に行く。ス
テップ６ではｉ＝ｉ＋１を行う。ステップ７ではｉが素
数の個数より大きければ処理を終了し、そうでなければ
ステップ１に行く。図１１は初期化処理のフローダイア
グラムを示している。ステップ１では素数の個数をＰＲ
ＭＮＵＭ、ｉ番目の素数をＰＲＭ（ｉ）に代入し、すべ
てのＣＸに対してＣＴ（ＣＸ）＝０、ＳＹＭ０（ＣＸ）
＝０、ＳＹＭ１（ＣＸ）＝０、ＭＰＳ（ＣＸ）＝０と
し、すべてのｉ＝２，３，・・・ＰＲＭＮＵＭに対して
Ｐ０（ＣＸ，１）＝−１、Ｐ０（ＣＸ，ｉ）＝０、Ｐ１
（ＣＸ，１）＝−１、Ｐ１（ＣＸ，ｉ）＝０を行う。図
１２は本実施例の素数変換テーブルを示している。本実
施例では使用する素数は２、３、５、７で、素数の個数
は４である。表の４桁の数値はそれぞれ２のべき数、３
のべき数、５のべき数、７のべき数を表している。

【００１９】図１３はＬＰＳ出現時にオージェンド幅か
ら符号ビット長ｎを求めるテーブルを示している。ｎは
２^-n≦オージェンドの値＜２^-(n-1)を満たす値となる。
図１４は実施例のデコーダの機能ブロック図を示してい
る。この図１４において、７０１はラインメモリを示し
ている。ラインメモリには２値画像データが２ライン分
および復号化した画素が読み込まれる。読み込まれるラ
インは符号化中のラインの１つ前のラインおよび２つ前
のラインである。７０２は画素抽出処理を示している。
この画素抽出処理７０２ではラインメモリの２値画像デ
ータから後述するテンプレートをもとに画素を抽出し、
コンテクストＣＸの値を得る。７０３はカウント処理を
示している。このカウント処理７０３では画像抽出処理
で抽出したコンテクストＣＸの出現回数をカウントし、
復号化画素のシンボルが“０”である回数、“１”であ
る回数をカウントし、カウント値格納ＳＲＡＭに格納す
る。図７０４はカウント値格納ＳＲＡＭを示している。
７０５は素数変換処理を示している。素数変換処理７０
５ではカウント値格納ＳＲＡＭに格納された各カウント
値をもとにシンボル出現確率を求め、それらを素数変換
テーブルによって素数の積に変換し、そのべき数を出現
確率格納ＳＲＡＭに格納する。また、シンボル“０”、
“１”のＭＰＳ、ＬＰＳを判定しＭＰＳを格納する。７
０６は素数変換テーブルＲＯＭを示している。７０７は
出現確率格納ＳＲＡＭを示している。７０８はレジスタ
演算処理を示している。このレジスタ演算処理７０８で
は出現確率格納ＳＲＡＭに格納された出現確率とオージ
ェンドを表すＡレジスタとの乗算処理を行う。デコード
時は常にＬＰＳを想定した下界値をＣレジスタに書き込
む。７０９はＡレジスタを示している。７１０はＣレジ
スタを示している。７１１は符号長算出処理を示してい
る。この符号長算出処理７１１ではＡレジスタの値をも
とに符号長テーブルを検索しＡレジスタの値を表すのに
必要な精度のビット長ｎを算出する。７１２は符号長テ
ーブルＲＯＭを示している。７１３は下界値算出処理を
示している。この下界値算出処理７１３では素数テーブ
ルをもとにＣレジスタの値を２進小数に変換する。７１
４は素数テーブルＲＯＭを示している。７１５は符号生
成手段を示している。この符号生成手段７１５では下界
値を２^-nで割ることで参照用符号を生成する。７１６は
比較手段を表している。この比較手段７１６では符号化
データと参照用符号を比較し、一致するならばＬＰＳ、
一致しなければＭＰＳを出力する。７１７は出力バッフ
ァを示している。復号化データは１度出力バッファに格
納されたのち出力される。

【００２０】図１６はデコーダのフローダイアグラムを
示している。ステップ１では初期化処理を行う。ステッ
プ２ではＣＸを読み込む。ステップ３では素数変換処理
を行う。ステップ４ではデコーダオージェンド処理を行
う。ステップ５では符号長算出処理を行う。ステップ６
では符号化データを読み込む。ステップ７では下界値算
出処理を行う。図１７はデコーダのフローダイアグラム
のつづきを示している。ステップ８では参照用符号ＣRE
F＝Ｃ０／２^-nを示している。ステップ９では比較処理
を行う。ステップ１０では復号化データの出力を行う。
ステップ１１ではカウント処理を行う。ステップ１２の
条件分岐では画像データの復号化が終了したならば処理
を終了し、そうでなければステップ２に行く。図１８は
デコーダオージェンド処理のフローダイアグラムを示し
ている。ステップ１の条件分岐ではＭＰＳ（ＣＸ）＝０
ならばステップ２に行き、そうでないならばステップ３
に行く。ステップ２ではＳＹＭ０処理を行う。ステップ
３ではＳＹＭ１処理を行う。

【００２１】図１９はＳＹＭ０処理を示している。ステ
ップ１ではｉ＝１を行う。ステップ２ではＡ（ｉ）＝Ａ
（ｉ）−Ｐ０（ＣＸ，ｉ）、Ｃ（ｉ）＝Ａ（ｉ）−Ｐ１
（ＣＸ，ｉ）、ｉ＝ｉ＋１を行う。ステップ３の条件分
岐ではｉ＞ＰＲＭＮＵＭならば処理を終了し、そうでな
ければステップ２に行く。図２０はＳＹＭ１処理を示し
ている。ステップ１ではｉ＝１を行う。ステップ２では
Ａ（ｉ）＝Ａ（ｉ）−Ｐ０（ＣＸ，ｉ）、Ｃ（ｉ）＝Ａ
（ｉ）−Ｐ１（ＣＸ，ｉ）、ｉ＝ｉ＋１を行う。ステッ
プ３の条件分岐ではｉ＞ＰＲＭＮＵＭならば処理を終了
し、そうでなければステップ２に行く。図２１は比較処
理を示している。ステップ１ではＣREF＞Ｃならばステ
ップ２に行き、そうでなければステップ３に行く。ステ
ップ２では復号化データＩ＝ＭＰＳを行う。ステップ３
では復号化データＩ＝ＬＰＳを行う。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、上述したように確率幅
を加算演算でシンボルの出現確率に応じて正確に設定で
きるため、２値画像データを高い符号化効率で算術符号
化／復号化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる２値画像符号化装置の実施例の
エンコーダ機能ブロック図である。

【図２】本発明の実施例におけるテンプレートの説明図
である。

【図３】本発明の実施例におけるエンコーダのフローダ
イアグラムである。

【図４】本発明の実施例におけるコンテクストカウント
処理のフローダイアグラムである。

【図５】本発明の実施例における素数変換処理のフロー
ダイアグラムである。

【図６】本発明の実施例におけるオージェンド処理のフ
ローダイアグラムである。

【図７】本発明の実施例におけるＭＰＳ処理のフローダ
イアグラムである。

【図８】本発明の実施例におけるＬＰＳ処理のフローダ
イアグラムである。

【図９】本発明の実施例における符号化処理のフローダ
イアグラムである。

【図１０】本発明の実施例における符号長算出処理のフ
ローダイアグラムである。

【図１１】本発明の実施例における下界値算出処理のフ
ローダイアグラムである。

【図１２】本発明の実施例における初期化処理のフロー
ダイアグラムである。

【図１３】本発明の実施例における素数変換用テーブル
を示す図である。

【図１４】本発明の実施例における符号長算出用テーブ
ルを示す図である。

【図１５】本発明の実施例におけるデコーダ機能ブロッ
ク図である。

【図１６】本発明の実施例におけるデコーダのフローダ
イアグラムである。

【図１７】本発明の実施例におけるデコーダのフローダ
イアグラムである。

【図１８】本発明の実施例におけるデコーダのオージェ
ンド処理のフローダイアグラムである。

【図１９】本発明の実施例におけるＳＹＭ０処理のフロ
ーダイアグラムである。

【図２０】本発明の実施例におけるＳＹＭ１処理のフロ
ーダイアグラムである。

【図２１】本発明の実施例における比較処理のフローダ
イアグラムである。

【図２２】従来例におけるストライプの説明図である。

【図２３】従来例におけるＪＢＩＧエンコーダの機能ブ
ロック図である。

【図２４】従来例における差分レイヤエンコーダの機能
ブロック図である。

【図２５】従来例における最低解像度レイヤエンコーダ
の機能ブロック図である。

【図２６】従来例におけるモデルテンプレートの説明図
である。

【図２７】従来例におけるＪＢＩＧエンコーダのフロー
ダイアグラムである。

【図２８】従来例におけるエンコーダレジスタ構造の説
明図である。

【図２９】従来例におけるＪＢＩＧ確率推定テーブルを
示す図である。

【図３０】従来例におけるＥＮＣＯＤＥ処理のフローダ
イアグラムである。

【図３１】従来例におけるＣＯＤＥＬＰＳ処理のフロー
ダイアグラムである。

【図３２】従来例におけるＣＯＤＥＭＰＳ処理のフロー
ダイアグラムである。

【図３３】従来例におけるＲＥＮＯＲＭＥ処理のフロー
ダイアグラムである。

【図３４】従来例におけるＢＹＴＥＯＵＴ処理のフロー
ダイアグラムである。

【図３５】従来例におけるＩＮＩＴＥＮＣ処理のフロー
ダイアグラムである。

【図３６】従来例におけるＦＬＵＳＨ処理のフローダイ
アグラムである。

【図３７】従来例におけるＣＬＥＡＲＢＩＴＳ処理のフ
ローダイアグラムである。

【図３８】従来例におけるＦＩＮＡＬＷＲＩＴＥＳ処理
のフローダイアグラムである。

【符号の説明】 ５０１、７０１ ラインメモリ ５０２、７０２ 画素抽出処理 ５０３、７０３ カウント処理 ５０４、７０４ カウント値格納ＳＲＡＭ ５０５、７０５ 素数変換処理 ５０６、７０６ 素数変換テーブル ５０７、７０７ 出現確率格納ＳＲＡＭ ５０８、５０８ レジスタ演算処理 ５０９、７０９ Ａレジスタ ５１０、７１０ Ｃレジスタ ５１１、７１１ 符号長算出処理 ５１２、７１２ 符号長テーブルＲＯＭ ５１３、７１３ 下界値算出処理 ５１４、７１４ 素数テーブル ５１５、７１５ 符号生成手段 ５１６、７１７ 出力バッファ ７１６ 比較手段

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２値画像データを算術符号化する符号化
   装置であって、 符号化する画素及び、符号化注目画素の周囲の特定位置
   の画素を抽出する抽出手段と、 符号化注目画素の周囲の特定位置の画素によるビットパ
   ターン各々に対する白、黒、各々の出現回数、及びその
   和をカウントし第１のメモリに記憶する第１の記憶手段
   と、 テーブル参照等により符号化注目画素の周囲の特定位置
   の画素によるビットパターンの出現回数とビットパター
   ン各々に対する白、黒、各々の出現回数を、有限個の素
   数を用いた積で近似した結果の、それぞれの素数のべき
   数を求めるための第１の変換手段と、 ビットパターン各々に対する白、黒、各々の出現回数の
   素数べき列から符号化注目画素の周囲の特定位置の画素
   によるビットパターン出現回数の素数べき列を素数要素
   毎に減算する減算手段と、 前記減算手段の該結果を第２のメモリに記憶する第２の
   記憶手段と、 確率幅を前記変換手段で素数べき列とし、確率幅更新の
   際にビットパターン各々に対する白、黒、出現確率の素
   数べき列と確率幅の素数べき列とを素数要素毎に加算す
   る加算手段と、 前記素数べき列をテーブル参照手段等により整数に変換
   する第２の変換手段と、 確率幅レジスタに格納された
   素数べき列からテーブル参照等により符号のビット長ｎ
   を出力する出力手段と、 前記第２の変換手段で求めた整数値を被除数、２^-nを除
   数とする除算手段と、を備えていることを特徴とした２
   値画像符号化装置。
2. 【請求項２】 ２値画像データを算術復号化する復号化
   装置であって、 復号化する画素の周囲の特定位置の画素を抽出する抽出
   手段と、 符号化注目画素の周囲の特定位置の画素によるビットパ
   ターン各々に対する白、黒、各々の出現回数、及びその
   和をカウントし第１のメモリに記憶する第１の記憶手段
   と、 テーブル参照等により符号化注目画素の周囲の特定位置
   の画素によるビットパターンの出現回数とビットパター
   ン各々に対する白、黒、各々の出現回数を、有限個の素
   数を用いた積で近似した結果の、それぞれの素数のべき
   数を求めるための第１の変換手段と、 ビットパターン各々に対する白、黒、各々の出現回数の
   素数べき列から符号化注目画素の周囲の特定位置の画素
   によるビットパターン出現回数の素数べき列を素数要素
   毎に減算する減算手段と、 前記減算手段の該結果を第２のメモリに記憶する第２の
   記憶手段と、 確率幅を前記変換手段で素数べき列とし、確率幅更新の
   際にビットパターン各々に対する白、黒、出現確率の素
   数べき列と確率幅の素数べき列とを素数要素毎に加算す
   る加算手段と、 前記素数べき列をテーブル参照手段等により整数に変換
   する第２の変換手段と、 確率幅レジスタに格納された
   素数べき列からテーブル参照等により符号のビット長ｎ
   を出力する出力手段と、 前記第２の変換手段で求めた整数値を被除数、２^-nを除
   数とする除算手段と、 符号化データと参照用データを比較する比較手段と、を
   備えていることを特徴とした２値画像復号化装置。