JP3085017B2 - 符号化装置及び復号化装置 - Google Patents

符号化装置及び復号化装置

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JP3085017B2 JP05079643A JP7964393A JP3085017B2 JP 3085017 B2 JP3085017 B2 JP 3085017B2 JP 05079643 A JP05079643 A JP 05079643A JP 7964393 A JP7964393 A JP 7964393A JP 3085017 B2 JP3085017 B2 JP 3085017B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、中間調画像を小領域
のブロックに分割してデータ圧縮・伸張を行う符号化方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から画像を小領域のブロックに分割
して符号化を行う方法が提案されており、その一つが1
990年電子情報通信学会秋期全国大会D−254”ハ
ードコピー装置向け画像圧縮回路”に示されている。図
7はこの文献に示された符号化回路のブロック構成を示
す。図7において、1はライン単位に入力される画像デ
ータを4×4画素のブロック単位のデータ(X11〜X4
4)に変換するためのラインバッファメモリ、2はブロ
ック内の最大階調(Lmax)および最小階調(Lmin)を
抽出し最大・最小代表階調レベルを求めるための閾値
(P2、P1)を計算する最大・最小代表レベル用閾値計
算手段、3はブロックの画像データ(X11〜X44)と上
記閾値(P2、P1)に基づき最大・最小代表階調レベル
(Q4、Q1)を求め、さらに基準レベル(LA)および
差分値(LD)を計算する基準レベル・差分値計算手
段、4は上記基準レベル(LA)および差分値(LD)か
ら量子化閾値(L2、L1)を計算する量子化閾値計算手
段、5は上記量子化閾値(L2、L1)および基準レベル
(LA)を基にして画像データ(X11〜X44)を量子化
して分解能情報(φ11〜φ44)を求める分解能情報計算
手段、6は基準レベル(LA)、差分値(LD)および分
解能情報(φ11〜φ44)を蓄え符号化データとして順に
出力する符号化データバッファである。
【0003】さらに、式(1)〜(9)は、この符号化
回路における符号化アルゴリズムであり、以下に、これ
ら式と図7を用いて符号化方法を説明する。符号化アル
ゴリズム: P1=(Lmax+3Lmin)/4 (1) P2=(3Lmax+Lmin)/4 (2) Q1=(Xij≦P1)の平均値 (3) Q4=(Xij>P2)の平均値 (4) LA=(Q1+Q4)/2 (5) LD= Q4−Q1 (6) L1= LA−LD/4 (7) L2= LA+LD/4 (8)
【0004】
【数1】
【0005】最大・最小代表レベル用閾値計算手段2
は、まず画像バッファメモリ1から出力されるブロック
画素Xij(i,j=1・・4)の最大階調(Lmax)および最小
階調(Lmin)を抽出し、式(1)および(2)に従っ
て閾値(P2、P1)を計算する。次に基準レベル・差分
値計算手段3は、式(3)および(4)に基づき最大・
最小代表階調レベル(Q4、Q1)を求め、さらに式
(5)および(6)に基づき基準レベル(LA)および
差分値(LD)を計算する。次に量子化閾値計算手段4
は、式(7)および(8)に基づき量子化閾値(L2、
L1)を計算する。さらに分解能情報計算手段5は、式
(9)に基づき画像データ(X11〜X44)を量子化して
分解能情報(φ11〜φ44)を計算する。最後に符号化デ
ータバッファ6に蓄えられた基準レベル(LA)、差分
値(LD)および分解能情報(φ11〜φ44)を符号化デ
ータとして順に出力する。
【0006】この符号化を行えば、例えば画像の階調数
を8ビット(0〜255)とした場合、各ブロックの符号
化データとしては、図12に示すように基準レベル(L
A)に8ビット、差分値(LD)に8ビット、さらに分解
能情報(φ11〜φ44)に32ビットの合計48ビットと
なり、圧縮率は128/48=8/3となる。
【0007】次に、この文献の符号化方法の復号化方法
について説明する。図8はこの文献に示された復号化回
路のブロック構成を示す。図8において、11は符号化
データを蓄え、基準レベル(LA)、差分値(LD)およ
び分解能情報(φ11〜φ44)に切分けて出力する符号化
データバッファ、12は基準レベル(LA)および差分
値(LD)から代表階調レベル(Q1〜Q4)を求める代
表階調レベル計算手段、13は代表階調レベル(Q1〜
Q4)および分解能情報(φ11〜φ44)に基づきブロッ
ク画像データ(Y11〜Y44)を再生する代表階調レベル
割当て手段、14は再生されたブロック画像データを蓄
え、ライン単位に画像データを出力する画像バッファメ
モリである。
【0008】さらに、式(10)〜(14)は、この復
号化回路における復号化アルゴリズムであり、以下に、
これら式と図8を用いて復号化方法を説明する。
【0009】復号化アルゴリズム: Q1=LA−LD/2 (10) Q2=LA−LD/6 (11) Q3=LA+LD/6 (12) Q4=LA+LD/2 (13)
【0010】
【数2】
【0011】まず代表階調レベル計算手段12は、符号
化データバッファ11から受取る基準レベル(LA)お
よび差分値(LD)から式(10)〜(13)に従って
代表階調レベル(Q1〜Q4)を計算する。次に代表階調
レベル割当て手段13は符号化データバッファ11から
受取る分解能情報(φ11〜φ44)から式(14)に基づ
いてブロック画像データ(Y11〜Y44)を再生し画像バ
ッファメモリ14に書込む。最後に画像バッファメモリ
14はライン単位に画像データを出力する。このように
して再生された画像データの各画素は、図9のように等
間隔に配置された代表階調レベル(Q1〜Q4)のいずれ
かの階調レベルとなることが分かる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】従来の符号化方法は以
上のように構成されているので、画像の階調レベルの分
布状態を考慮に入れずに常に等間隔の代表階調レベルに
再生されるため画質の劣化を招くことがあった。さらに
等間隔を前提としたため、処理過程において式(11)
や(12)のように割算処理が必要となり、処理速度が
遅くなったり回路規模が大きくなったりする問題点があ
った。
【0013】また、従来の符号化方法は、画像の階調レ
ベルの分布を考慮に入れずに式(1)や(2)のように
ブロック内の画素の最大値と最小値間を固定の比率で内
分して最大代表階調レベルと最小代表階調レベルを求め
る閾値を設定していたため、ブロック内の画素の最大階
調と最小階調間の差が大きい場合において、最大または
最小代表階調レベルで代表される領域内の画像データの
分布幅が大きいと画質の劣化が目だつといった問題点が
あった。
【0014】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、再生画像の画質の向上を図ると
ともに、処理の高速化や回路規模の小型化を図ることを
目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】この発明に係る符号化装
置は、画像を所定数の画素からなるブロックに分割する
画像バッファメモリ(1)と、上記ブロック内の画素の
階調の内の最大階調(Lmax)と最小階調(Lmi
n)とから所定の算出式により該ブロック内の画素の中
で相対的に大きな階調を有する画素の階調を代表する最
大代表階調レベル(Q4)と、該ブロック内の画素の中
で相対的に小さな階調を有する画素の階調を代表する最
小代表階調レベル(Q1)とを算出し、さらに上記最大
代表階調レベル(Q4)と最小代表階調レベル(Q1)
との中間値である1個の基準レベル(LA)と上記最大
代表階調レベル(Q4)と最小代表階調レベル(Q1)
との差分(LD)を算出する符号化準備手段(2、3)
と上記差分(LD)を可変に指定される内代表用内分比
率で内分する上記基準レベル(LA)とは異なるレベル
の所定数の量子化閾値(L1、L2)を生成する量子化
閾値計算手段(4)と、上記最大階調(Lmax)と最
小階調(Lmin)の間を上記基準レベル(LA)と上
記所定数の量子化閾値(L1、L2)を用いて複数の範
囲に分割し、上記複数の範囲にそれぞれ固有の符号を対
応させ、上記ブロック内の各画素の階調レベルが上記複
数の範囲のいずれの範囲に含まれるかにより各画素の階
調レベル を上記符号のいずれかにより表す分解能情報計
算手段(5)とを有するものである。
【0016】またこの発明に係る符号化装置は、上記量
子化閾値計算手段(4)に内代表用内分比率を可変に指
定する内分比率指示手段をさらに有し、該内分比率指示
手段は代表階調割り当て手段(13)と、復号画像誤差
計算手段(20)と、内分比率選択手段(21)とから
なり、上記代表階調割り当て手段(13)は上記差分
(LD)を上記内分比率選択手段(21)が指定する内
代表用内分比率で内分する所定数の内分代表階調レベル
を生成し、上記複数の範囲はそれぞれ該内分代表階調レ
ベルのいずれかを含み、上記各画素を該画素の符号が対
応する上記範囲内の内分代表階調レベルに対応付け、上
記復号画像誤差計算手段(20)は、上記ブロック内の
それぞれの画素の階調レベルと、該画素が上記代表階調
割り当て手段(13)により対応付けられた内分代表階
調レベルとの誤差の和を算出し、上記内分比率選択手段
(21)は、上記誤差の和を参照して上記内代表用内分
比率を指定するようにしたものである。
【0017】またこの発明に係る符号化装置は、上記可
変に指定される内代表用内分比率を符号化する内分比率
符号化手段(22)を有し、該内分比率符号化手段(2
2)は、複数の内代表用内分比率をそれぞれ固有の内分
比率符号と対応付け、上記指定された内代表用内分比率
が対応する内分比率符号を出力するようにしたものであ
る。
【0018】またこの発明に係る符号化装置は、上記符
号化準備手段が最大代表階調レベルと最小代表階調レベ
ルとを算出する算出式は可変であるようにしたものであ
る。
【0019】またこの発明に係る復号化装置は、画像を
所定数の画素からなるブロックに分割する画像バッファ
メモリ(1)と、上記ブロック内の画素の階調の内の最
大階調(Lmax)と最小階調(Lmin)とから該ブ
ロック内の画素の中で相対的に大きな階調を有する画素
の階調を代表する最大代表階調レベル(Q4)と、該
ロック内の画素の中で相対的に小さな階調を有する画素
の階調を代表する最小代表階調レベル(Q1)と上記最
大代表階調レベル(Q4)と最小代表階調レベル(Q
1)との中間値である1個の基準レベル(LA)と上記
最大代表階調レベル(Q4)と最小代表階調レベル(Q
1)との差分(LD)を算出する符号化準備手段(2、
3)と、上記差分(LD)を可変に指定される内代表用
内分比率で内分する上記基準レベル(LA)とは異なる
レベルの所定数の量子化閾値(L1、L2)を生成する
量子化閾値計算手段(4)と、上記最大階調(Lma
x)と最小階調(Lmin)の間を上記基準レベル(L
A)と上記所定数の量子化閾値(L1、L2)を用いて
複数の範囲に分割し、上記複数の範囲にそれぞれ固有の
符号を対応させ、上記ブロック内の各画素の階調レベル
が上記複数の範囲のいずれの範囲に含まれるかにより各
画素の階調レベルを上記符号のいずれかにより表して符
号化信号を生成する分解能情報計算手段(5)とを有す
る符号化装置において生成された符号化信号を復号する
復号化装置であり、上記差分を可変に指定できる内代表
用内分比率で内分する所定数の内代表階調レベル(Q
2、Q3)を生成し、上記複数の範囲はそれぞれ該内代
表階調レベル(Q2、Q3)のいずれかを含む代表階調
レベル計算手段と(12)、上記各画素の符号を該符号
が対応する範囲内の内分代表階調レベルに対応付けるこ
とにより各画素の復号後の階調レベルを決定する代表階
調レベル割り当て手段(13)を有するものである。
【0020】またこの発明による符号化装置または復号
化装置は、上記量子化閾値計算手段(4)は、上記内代
表用内分比率の値として、2のべき乗分の1の数の加算
で表現できる数を用いるようにしたものである。
【0021】
【作用】この発明における符号化装置は、最大代表階調
レベルと最小代表階調レベルを除く他の代表階調レベル
の設定に関して、外部より可変に指定できる内代表用内
分比率で内分する値に設定したり、ブロック毎に内代表
用内分比率を選択できるようにしたため、画像の階調レ
ベルの分布状態を考慮して適切な代表階調レベルを選ぶ
ことができる。また、割算処理が不要な内代表用内分比
率を選ぶことで、処理速度の高速化や回路規模の小型化
を図ることができる。
【0022】また、最大代表階調レベルまたは最小代表
階調レベルの設定に関して、最大代表階調レベルまたは
最小代表階調レベルを求めるための閾値を、ブロック内
画素の最大階調と最小階調間を外部より可変に指定でき
る最大・最小用内分比率で内分する値に設定したり、ブ
ロック毎に画像データの階調レベルの分布に応じて最大
・最小用内分比率を選択できるようにしたため、画像の
階調レベルの分布状態を考慮して適切な最大代表階調レ
ベルまたは最小代表階調レベルを選ぶことができる。
【0023】
【実施例】実施例1. 以下、この発明の一実施例を図について説明する。図1
は本発明に係る符号化回路の構成を示す図であり、1は
ライン単位に入力される画像データを4×4画素のブロ
ック単位のデータ(X11〜X44)に変換するためのライ
ンバッファメモリ、2はブロック内の最大階調(Lma
x)および最小階調(Lmin)を抽出し最大・最小代表階
調レベルを求めるための閾値(P2、P1)を計算する最
大・最小代表レベル用閾値計算手段、3はブロックの画
像データ(X11〜X44)と上記閾値(P2、P1)に基づ
き最大・最小代表階調レベル(Q4、Q1)を求め、さらに
基準レベル(LA)および差分値(LD)を計算する基準
レベル・差分値計算手段、4は上記基準レベル(L
A)、差分値(LD)および外部から指示される内代表用
内分比率から量子化閾値(L2、L1)を計算する量子化
閾値計算手段、5は上記量子化閾値(L2、L1)および
基準レベル(LA)を基にして画像データ(X11〜X4
4)を量子化して分解能情報(φ11〜φ44)を求める分
解能情報計算手段、6は基準レベル(LA)、差分値
(LD)および分解能情報(φ11〜φ44)を蓄え符号化
データとして順に出力する符号化データバッファであ
る。上記最大・最小代表レベル用閾値計算手段2と基準
レベル・差分値計算手段3からこの発明における符号化
準備手段が形成される。
【0024】動作については従来の符号化方法における
動作と殆ど同じであり、異なるのは量子化閾値計算手段
4の部分だけである。すなわち、指示された内代表用内
分比率に従って量子化閾値(L2、L1)を計算すれば良
い。例えば、図10に示されるような内代表用内分比率
を指示された場合、量子化閾値(L2、L1)は式(1
5)および(16)で計算される。 L1= LA−5/16・LD (15) L2= LA+5/16・LD (16) また、図11に示されるような内代表用内分比率を指示
された場合、量子化閾値(L2、L1)は式(17)およ
び(18)で計算される。 L1= LA−3/8・LD (17) L2= LA+3/8・LD (18)
【0025】内代表用内分比率の設定に関しては、符号
化側であらかじめ画像の階調レベルの分布状態を調査す
るなどして、量子化誤差がなるべく小さくなるような値
を選ぶことができる。また内代表用内分比率は、システ
ムとして固定した値を用いることもできるし、1画像毎
に最適な値を選ぶようにすることもできる。その際、符
号化側と復号化側で同一の内代表用内分比率を使う必要
があることは言うまでもない。
【0026】なお、式(15)と(16)で用いている
係数5/16は、5/16=1/4+1/16であり、式
(17)と(18)で用いている係数3/8は、3/8=
1/4+1/8であり、いずれも2のべき乗分の1の加算
であるため、2進演算においては単にシフト演算と加算
だけで実現でき、割算が不要である。
【0027】実施例2. 次に、本発明の別の実施例を図について説明する。図2
は実施例2に係る復号化回路のブロック構成を示す。図
2において、11は符号化データを蓄え、基準レベル
(LA)、差分値(LD)および分解能情報(φ11〜φ4
4)に切分けて出力する符号化データバッファ、12は
基準レベル(LA)、差分値(LD)および外部から指示
される内代表用内分比率から代表階調レベル(Q1〜Q
4)を求める代表階調レベル計算手段、13は代表階調
レベル(Q1〜Q4)および分解能情報(φ11〜φ44)に
基づきブロック画像データ(Y11〜Y44)を再生する代
表階調レベル割当て手段、14は再生されたブロック画
像データを蓄え、ライン単位に画像データを出力する画
像バッファメモリである。
【0028】動作については従来の復号化方法における
動作と殆ど同じであり、異なるのは代表階調レベル計算
手段12において、指示された内代表用内分比率に従っ
て内分代表階調レベル(Q2、Q3)を計算する部分だけ
である。例えば、図10に示されるような内代表用内分
比率を指示された場合、代表階調レベル(Q2、Q3)は
式(19)および(20)で計算される。なお、Q1、
Q4については従来同様、式(10)および(13)で
求められる。 Q2=LA−LD/8 (19) Q3=LA+LD/8 (20) また、図11に示されるような内代表用内分比率を指示
された場合、代表階調レベル(Q2、Q3)は式(21)
および(22)で計算される。 Q2=LA−LD/4 (21) Q3=LA+LD/4 (22)
【0029】ここで、1/8や1/4はいずれも2のべき
乗分の1であるため、2進演算においては単にシフト演
算だけで実現でき、割算が不要である。
【0030】実施例3. この発明の別の実施例を図について説明する。図4は実
施例3に係る符号化回路の構成を示す図であり、1はラ
イン単位に入力される画像データを4×4画素のブロッ
ク単位のデータ(X11〜X44)に変換するためのライン
バッファメモリ、2はブロック内の最大階調(Lmax)
および最小階調(Lmin)を抽出し最大・最小代表階調
レベルを求めるための閾値(P2、P1)を計算する最大
・最小代表レベル用閾値計算手段、3はブロックの画像
データ(X11〜X44)と上記閾値(P2、P1)に基づき
最大・最小代表階調レベル(Q4、Q1)を求め、さらに基
準レベル(LA)および差分値(LD)を計算する基準レ
ベル・差分値計算手段、4は上記基準レベル(LA)、
差分値(LD)、および内分比率選択手段21より指示
される内代表用内分比率から量子化閾値(L2、L1)を
計算する量子化閾値計算手段、5は上記量子化閾値(L
2、L1)および基準レベル(LA)を基にして画像デー
タ(X11〜X44)を量子化して分解能情報(φ11〜φ4
4)を求める分解能情報計算手段である。
【0031】12は基準レベル(LA)、差分値(LD)
および内代表用内分比率選択手段21から指示される内
代表用内分比率に基づいて代表階調レベル(Q1〜Q4)
を求める代表階調レベル計算手段、13は代表階調レベ
ル(Q1〜Q4)および分解能情報(φ11〜φ44)に基づ
いてブロック画像データ(Y11〜Y44)を局所再生する
代表階調レベル割当て手段、20は局所再生された画像
データ(Y11〜Y44)と原画像データ(X11〜X44)と
の誤差(e)を計算する復号画像誤差計算手段、21は
誤差(e)の大小に基づいて最適な内代表用内分比率を
選択する内分比率選択手段、22は差分値(LD)と選
択された内代表用内分比率を符号化する差分値・内分比
率符号化手段、6は基準レベル(LA)、符号化された
差分値(LD)と内代表用内分比率、および分解能情報
(φ11〜φ44)を蓄え符号化データとして順に出力する
符号化データバッファである。上記代表階調レベル割当
て手段13、復号画像誤差計算手段20、内分比率選択
手段21により、この発明の内分比率指示手段が形成さ
れる。
【0032】動作については実施例1の符号化装置にお
ける動作と似ており、異なるのは代表階調レベル計算手
段12および代表階調レベル割当て手段13で画像デー
タ(Y11〜Y44)を局所再生し、復号画像誤差計算手段
20で原画像データ(X11〜X44)との誤差(e)を計
算し、内分比率選択手段21で誤差(e)の大小に基づ
いて最適な内代表用内分比率を選択し、差分値・内分比
率符号化手段22で選択された内代表用内分比率を差分
値(LD)に交えて符号化する点にある。復号画像誤差
計算手段20における誤差の計算方法としては色々な方
法が考えられるが、例えば演算が簡単な方法として式
(23)の誤差の絶対値によるものがある。
【0033】
【数3】
【0034】内分比率選択手段21は、内代表用内分比
率を逐次に発生するとともに誤差(e)を計算し、最終
的に最も誤差の小さい内代表用内分比率でもって符号化
することを指示する。差分値・内分比率符号化手段22
は指示された内代表用内分比率を差分値(LD)に交え
て符号化する。選択できる内代表用内分比率が2種類の
場合の符号化の具体例として、図13に示すように8ビ
ットの差分値(LD)を7ビットに符号化(LD’)し、
内代表用内分比率(R)を残りの1ビットに割当てる方
法がある。2種類の内代表用内分比率としては、例えば
図10および図11によるものが考えられる。差分値
(LD)の符号化方法として最も簡単なのは、式(2
4)のように差分値を1/2に量子化する方法である。 LD’=LD/2 (24) 他の差分値(LD)の符号化方法としては、差分値が小
さい場合は差分値をそのまま用い、差分値が大きい場合
は差分値を量子化する方法がある。この方法によれば小
さい差分値は量子化されないため、画質の改善が見込ま
れる。式(25)に符号化方法を示す。
【0035】
【数4】
【0036】実施例4. また、上記実施例3では内代表用内分比率を復号データ
との誤差の大小に基づいて選択する例を示したが、図3
に示すように内代表用内分比率を外部から可変に指定で
きるように構成してもよいし、選択した内代表内分比率
情報を符号化せずにブロック単位に格納するような構成
をとってもよい。
【0037】実施例5. 次に、本発明の別の実施例を図について説明する。図6
は実施例3の符号化装置に対応する復号化回路のブロッ
ク構成を示す。図6において、11は符号化データを蓄
え、基準レベル(LA)、差分値(LD’)と内代表用内
分比率の符号化データ、および分解能情報(φ11〜φ4
4)に切分けて出力する符号化データバッファ、23は
差分値(LD)および内代表用内分比率(R)を復号化
する差分値・内分比率復号化手段、12は基準レベル
(LA)、差分値(LD)および内代表用内分比率から代
表階調レベル(Q1〜Q4)を求める代表階調レベル計算
手段、13は代表階調レベル(Q1〜Q4)および分解能
情報(φ11〜φ44)に基づきブロック画像データ(Y11
〜Y44)を再生する代表階調レベル割当て手段、14は
再生されたブロック画像データを蓄え、ライン単位に画
像データを出力する画像バッファメモリである。
【0038】動作については実施例2の復号化装置にお
ける動作と殆ど同じであり、異なるのは差分値・内分比
率復号化手段23の部分だけである。すなわち、例えば
式(24)によって符号化された場合、差分値は式(2
6)によって復号化できる。 LD=2・LD’+1 (26) また、式(25)によって符号化された場合、差分値は
式(27)によって復号化できる。
【0039】
【数5】
【0040】この場合の符号化データの構成は図13に
示すように、内代表用内分比率情報は差分値情報に付加
される。
【0041】実施例6. 上記実施例5は、図13に示すように内代表用内分比率
情報を差分値情報に交えた符号化方法の例を述べたが、
図14に示すように8ビットの基準レベル情報(LA)
を7ビットに符号化(LA’)し、内代表用内分比率
(R)を残りの1ビットに割当てる方法もある。
【0042】実施例7. また、上記実施例5または実施例6では符号化データに
交えて符号化された内代表用内分比率情報を復号して用
いる例を示したが、図5のように外部から指定できる構
成をとってもよいし、符号化せずに格納されているブロ
ック単位の内代表用内分比率情報を用いる構成をとって
もよい。
【0043】実施例8. また、前記実施例5または実施例6では内代表用内分比
率情報を、基準レベル情報あるいは差分値情報に交える
例を示したが、図15に示すように、8ビットの基準レ
ベル(LA)を7ビットに符号化(LA’)し、 かつ8
ビットの差分値(LD)を7ビットに符号化(LD’)
し、内代表用内分比率情報を基準レベル情報と差分値情
報の両方に交えることにより、内代表用内分比率情報量
に2ビットを割当ててもよい。これにより選択できる内
代表レベルの種類が増え、画質の劣化が小さくなるよう
に細かい単位で内代表レベルが設定できる。
【0044】実施例9. また、前記実施例5または実施例6では、基準レベルま
たは差分値の一方に割当てる内代表用内分比率情報のた
めのビット数が1の場合を例に示したが、この割当てる
ビット数を2以上にして選択できる内代表用内分比率の
種類を増してもよい。これはブロック内の画像データの
階調数にかたよりがある場合において、基準レベルある
いは差分値の一方の情報のみに発生する量子化誤差をま
とめ、他方の情報は保存して、内代表レベルの選択でき
る種類を増すことにより、画質の劣化を少なくできる効
果がある。これは、基準レベルまたは差分値の情報を用
いる他の処理と併用する場合に効果がある。
【0045】実施例10. この発明の別の実施例を図について説明する。図16は
実施例10に係る符号化回路の構成を示す図であり、1
はライン単位に入力される画像データを4×4画素のブ
ロック単位のデータ(X11〜X44)に変換するためのラ
インバッファメモリ、2aはブロック内の最大階調(L
max)および最小階調(Lmin)を抽出し、外部から指示
される最大・最小用内分比率に従って最大・最小代表階調
レベルを求めるための閾値(P2、P1)を計算する最大
・最小代表レベル用閾値計算手段、3はブロックの画像
データ(X11〜X44)と上記閾値(P2、P1)に基づき
最大・最小代表階調レベル(Q4、Q1)を求め、さらに
基準レベル(LA)および差分値(LD)を計算する基準
レベル・差分値計算手段、4は上記基準レベル(L
A)、差分値(LD)および外部から指示される内代表用
内分比率から量子化閾値(L2、L1)を計算する量子化
閾値計算手段、5は上記量子化閾値(L2、L1)および
基準レベル(LA)を基にして画像データ(X11〜X4
4)を量子化して分解能情報(φ11〜φ44)を求める分
解能情報計算手段、6は基準レベル(LA)、差分値
(LD)および分解能情報(φ11〜φ44)を蓄え符号化
データとして順に出力する符号化データバッファであ
る。
【0046】動作については実施例1の符号化装置にお
ける動作と殆ど同じであり、異なるのは最大・最小代表
階調レベル用閾値計算手段2aの部分だけである。すな
わち、指示された最大・最小用内分比率に従って最大・
最小代表階調レベルを求めるための閾値(P2、P1)を
算出し、最大代表階調レベルおよび最小代表階調レベル
を求めれば良い。例えば、図19に示されるような最大
・最小用内分比率を指示された場合、最大・最小代表階
調レベルを求めるための閾値(P2、P1)は式(28)
および(29)で計算される。 P1=(Lmax+7Lmin)/8 (28) P2=(7Lmax+Lmin)/8 (29) この閾値(P2、P1)に基づき、式(3)と(4)によ
り最小代表階調レベルおよび最大代表階調レベルを求め
る。そして実施例1と同様に指示された内代表用内分比
率に従って量子化閾値(L2、L1)を計算する。
【0047】このようにして、最大階調レベルあるいは
最小階調レベルで代表される領域幅をデータの分布に応
じて可変にできることにより、最大代表階調レベルある
いは最小代表階調レベルで代表される画素の量子化誤差
が小さくでき、画質の向上を図ることができる。特に視
覚的に画素の階調数の変化が認識されやすい最大代表階
調レベルまたは最小代表階調レベルで代表される領域内
の画素の階調数の分布範囲が大きい場合に、この領域の
幅が小さくできることによって、最大代表階調レベルま
たは最小代表階調レベルとその領域内の画素の階調数の
差が小さくでき、画質の劣化が少なくなる効果がある。
【0048】本実施例の復号化方法は実施例2と同一で
ある。
【0049】実施例11. この発明の別の実施例を図について説明する。図17お
よび図18は実施例11に係る符号化回路の構成を示す
図であり、1はライン単位に入力される画像データを4
×4画素のブロック単位のデータ(X11〜X44)に変換
するためのラインバッファメモリ、2bはブロック内の
最大階調(Lmax)および最小階調(Lmin)を抽出し、
あらかじめ指定された最大・最小用内分比率に基づいて
最大・最小代表階調レベルを求めるための閾値(P2、P
1)を計算し、最大または最小代表階調レベルで表され
る領域内における画素の最大階調および同じくその領域
内における画素の最小階調を抽出し、この最大階調と最
小階調の階調差を求め、この階調差が所定の値よりも大
きい場合は最大または最小代表階調レベルの領域幅が小
さくなるように最大・最小用内分比率を変更して再度閾
値(P2、P1)を計算する最大・最小代表レベル用閾値
計算手段、3はブロックの画像データ(X11〜X44)と
上記閾値(P2、P1)に基づき最大・最小代表階調レベ
ル(Q4、Q1)を求め、さらに基準レベル(LA)およ
び差分値(LD)を計算する基準レベル・差分値計算手
段、4は上記基準レベル(LA)、差分値(LD)、およ
び内分比率選択手段21より指示される内代表用内分比
率から量子化閾値(L2、L1)を計算する量子化閾値計
算手段、5は上記量子化閾値(L2、L1)および基準レ
ベル(LA)を基にして画像データ(X11〜X44)を量
子化して分解能情報(φ11〜φ44)を求める分解能情報
計算手段である。
【0050】12は基準レベル(LA)、差分値(LD)
および後述の内代表用内分比率選択手段21から指示さ
れる内代表用内分比率に基づいて代表階調レベル(Q1
〜Q4)を求める代表階調レベル計算手段、13は代表
階調レベル(Q1〜Q4)および分解能情報(φ11〜φ4
4)に基づいてブロック画像データ(Y11〜Y44)を局
所再生する代表階調レベル割当て手段、20は局所再生
された画像データ(Y11〜Y44)と原画像データ(X11
〜X44)との誤差(e)を計算する復号画像誤差計算手
段、21は誤差(e)の大小に基づいて最適な内代表用
内分比率を選択する内分比率選択手段、22は差分値
(LD)と選択された内代表用内分比率を符号化する差
分値・内分比率符号化手段、6は基準レベル(LA)、
符号化された差分値(LD)と内代表用内分比率、およ
び分解能情報(φ11〜φ44)を蓄え符号化データとして
順に出力する符号化データバッファである。
【0051】動作については実施例3の符号化装置にお
ける動作と殆ど同じであり、異なるのは最大・最小代表
レベル用閾値計算手段2bである。すなわち、最大代表
階調レベルあるいは最小代表階調レベルで表される領域
内の画素の階調の分布に応じて最大・最小用内分比率を
変更し、最大・最小代表階調レベルを求めるための閾値
(P2、P1)を計算する。この動作は、最大あるいは最
小代表階調レベルで表される領域内における画素の最大
階調と同じくその領域内の最小階調の階調差が所定の値
よりも大きい場合は、最大あるいは最小代表階調レベル
の領域幅が小さくなるように最大・最小用内分比率を変
更して閾値(P2、P1)を再度計算し、最大・最小代表
階調レベルを求める。
【0052】このようにして、特に視覚的に画素の階調
数の変化が認識されやすい最大代表階調レベルまたは最
小代表階調レベルで代表される領域内の画素の階調数の
分布範囲が大きい場合に、その分布に応じてこの領域の
幅が小さくできることによって、最大代表階調レベルま
たは最小代表階調レベルとその領域内の画素の階調数の
差が小さくでき、画質の劣化が少なくなる効果がある。
【0053】なお、最大代表階調レベルあるいは最小代
表階調レベル算出用閾値(P2、P1)は、それぞれ式
(28)と(29)のように同じ比率でも良いし、式
(30)と(31)のように異なっても良い。 P1=(Lmax+3Lmin)/4 (30) P2=(15Lmax+Lmin)/16 (31)
【0054】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、最大
代表階調レベルと最小代表階調レベルを除く他の代表階
調レベルの設定に関して、外部より可変に指定できる比
率で内分する値に設定したり、ブロック毎に内代表用内
分比率情報を付加情報として符号化する手段を有するよ
うに構成したため、画像の階調レベルの分布状態を考慮
して適切な代表階調レベルを選ぶことができ、さらに、
割算処理が不要な内代表用内分比率を選ぶことで、処理
速度の高速化や回路規模の小型化を図れる効果がある。
また、差分値(あるいは基準レベル)を量子化して差分
値情報(あるいは基準レベル情報)に割当てる符号化ビ
ット数を減らし、それによって余ったビットに内代表用
内分比率情報の符号を割当てることにより、従来と同一
の圧縮率を達成できる効果もある。
【0055】さらに、最大代表階調レベルあるいは最小
代表階調レベルの設定に関して、外部より可変に指定で
きる比率でブロック内の最大階調と最小階調を内分する
閾値に設定したり、ブロック毎に内分比率を選択できる
ように構成したため、画像の階調レベルの分布状態を考
慮して適切な代表階調レベルを選ぶことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による符号化装置の符号化
回路の構成を示す図である。
【図2】この発明の一実施例による復号化装置の復号化
回路の構成を示す図である。
【図3】この発明の一実施例による符号化装置の符号化
回路の構成を示す図である。
【図4】この発明の一実施例による符号化装置の符号化
回路の構成を示す図である。
【図5】この発明の一実施例による復号化装置の復号化
回路の構成を示す図である。
【図6】この発明の一実施例による復号化装置の復号化
回路の構成を示す図である。
【図7】従来の符号化方法による符号化方法の符号化回
路の構成を示す図である。
【図8】従来の符号化方法による符号化方法の復号化回
路の構成を示す図である。
【図9】従来の代表階調レベルを示す図である。
【図10】この発明の一実施例による代表階調レベルを
示す図である。
【図11】この発明の一実施例による代表階調レベルを
示す図である。
【図12】従来の符号化方法の符号化データを示す図で
ある。
【図13】この発明の一実施例による符号化データを示
す図である。
【図14】この発明の一実施例による符号化データを示
す図である。
【図15】この発明の一実施例による符号化データを示
す図である。
【図16】この発明の他の実施例による符号化装置の符
号化回路の構成を示す図である。
【図17】この発明の他の実施例による符号化装置の符
号化回路の構成を示す図である。
【図18】この発明の他の実施例による符号化装置の符
号化回路の構成を示す図である。
【図19】この発明の他の実施例による最大・最小代表
階調レベルを求めるための閾値と最大・最小代表階調レ
ベルを示す図である。
【符号の説明】
2.最大・最小代表レベル用閾値計算手段 2a.最大・最小代表レベル用閾値計算手段 2b.最大・最小代表レベル用閾値計算手段 3.基準レベル・差分値計算手段 4.量子化閾値計算手段 5.分解能情報計算手段 12.代表階調レベル計算手段 13.代表階調レベル割当て手段 20.復号画像誤差計算手段 21.内分比率選択手段 22.差分値・内分比率符号化手段 23.差分値・内分比率復号化手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−73776(JP,A) 特開 平2−67078(JP,A) 特開 昭63−306769(JP,A) 特開 昭63−305672(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 1/41 - 1/419 H04N 1/40 - 1/409

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像を所定数の画素からなるブロックに
    分割する画像バッファメモリ(1)と、 上記ブロック内の画素の階調の内の最大階調(Lma
    x)と最小階調(Lmin)とから所定の算出式により
    該ブロック内の画素の中で相対的に大きな階調を有する
    画素の階調を代表する最大代表階調レベル(Q4)と、
    該ブロック内の画素の中で相対的に小さな階調を有する
    画素の階調を代表する最小代表階調レベル(Q1)とを
    算出し、さらに上記最大代表階調レベル(Q4)と最小
    代表階調レベル(Q1)との中間値である1個の基準レ
    ベル(LA)と上記最大代表階調レベル(Q4)と最小
    代表階調レベル(Q1)との差分(LD)を算出する符
    号化準備手段(2、3)と上記差分(LD)を可変に指
    定される内代表用内分比率で内分する上記基準レベル
    (LA)とは異なるレベルの所定数の量子化閾値(L
    1、L2)を生成する量子化閾値計算手段(4)と、 上記最大階調(Lmax)と最小階調(Lmin)の間
    を上記基準レベル(LA)と上記所定数の量子化閾値
    (L1、L2)を用いて複数の範囲に分割し、上記複数
    の範囲にそれぞれ固有の符号を対応させ、上記ブロック
    内の各画素の階調レベルが上記複数の範囲のいずれの範
    囲に含まれるかにより各画素の階調レベルを上記符号の
    いずれかにより表す分解能情報計算手段(5)とを有す
    ることを特徴とする符号化装置。
  2. 【請求項2】 上記量子化閾値計算手段(4)に内代表
    用内分比率を可変に指定する内分比率指示手段をさらに
    有し、該内分比率指示手段は代表階調割り当て手段(1
    3)と、復号画像誤差計算手段(20)と、内分比率選
    択手段(21)とからなり、 上記代表階調割り当て手段(13)は上記差分(LD)
    を上記内分比率選択手段(21)が指定する内代表用内
    分比率で内分する所定数の内分代表階調レベルを生成
    し、上記複数の範囲はそれぞれ該内分代表階調レベルの
    いずれかを含み、 上記各画素を該画素の符号が対応する
    上記範囲内の内分代表階調レベルに対応付け、 上記復号画像誤差計算手段(20)は、上記ブロック内
    のそれぞれの画素の階調レベルと、該画素が上記代表階
    調割り当て手段(13)により対応付けられた内分代表
    階調レベルとの誤差の和を算出し、 上記内分比率選択手段(21)は、上記誤差の和を参照
    して上記内代表用内分比率を指定することを特徴とする
    請求項1に記載の符号化装置。
  3. 【請求項3】 上記可変に指定される内代表用内分比率
    を符号化する内分比率符号化手段(22)を有し、 該内分比率符号化手段(22)は、複数の内代表用内分
    比率をそれぞれ固有の内分比率符号と対応付け、上記指
    定された内代表用内分比率が対応する内分比率符号を出
    力することを特徴とする請求項1に記載の符号化装置。
  4. 【請求項4】 上記符号化準備手段が最大代表階調レベ
    ルと最小代表階調レベルとを算出する算出式は可変であ
    ることを特徴とする請求項1に記載の符号化装置。
  5. 【請求項5】 画像を所定数の画素からなるブロックに
    分割する画像バッファメモリ(1)と、上記ブロック内
    の画素の階調の内の最大階調(Lmax)と最小階調
    (Lmin)とから該ブロック内の画素の中で相対的に
    大きな階調を有する画素の階調を代表する最大代表階調
    レベル(Q4)と、該ブロック内の画素の中で相対的に
    小さな階調を有する画素の階調を代表する最小代表階調
    レベル(Q1)と上記最大代表階調レベル(Q4)と最
    小代表階調レベル(Q1)との中間値である1個の基準
    レベル(LA)と上記最大代表階調レベル(Q4)と最
    小代表階調レベル(Q1)との差分(LD)を算出する
    符号化準備手段(2、3)と、上記差分(LD)を可変
    に指定される内代表用内分比率で内分する上記基準レベ
    ル(LA)とは異なるレベルの所定数の量子化閾値(L
    1、L2)を生成する量子化閾値計算手段(4)と、上
    記最大階調(Lmax)と最小階調(Lmin)の間を
    上記基準レベル(LA)と上記所定数の量子化閾値(L
    1、L2)を用いて複数の範囲に分割し、上記複数の範
    囲にそれぞれ固有の符号を対応させ、 上記ブロック内の
    各画素の階調レベルが上記複数の範囲のいずれの範囲に
    含まれるかにより各画素の階調レベルを上記符号のいず
    れかにより表して符号化信号を生成する分解能情報計算
    手段(5)とを有する符号化装置において生成された符
    号化信号を復号する復号化装置であり、 上記差分を可変に指定できる内代表用内分比率で内分す
    る所定数の内代表階調レベル(Q2、Q3)を生成し、
    上記複数の範囲はそれぞれ該内代表階調レベル(Q2、
    Q3)のいずれかを含む代表階調レベル計算手段と(1
    2)、上記各画素の符号を該符号が対応する範囲内の内
    分代表階調レベルに対応付けることにより各画素の復号
    後の階調レベルを決定する代表階調レベル割り当て手段
    (13)を有することを特徴とする復号化装置。
  6. 【請求項6】 上記量子化閾値計算手段(4)は、上記
    内代表用内分比率の値として、2のべき乗分の1の数の
    加算で表現できる数を用いることを特徴とする請求項1
    から請求項5のいずれかに記載の符号化装置または復号
    化装置。
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