JP3123792B2 - 算術符号を用いる符号化装置および復号化装置 - Google Patents
算術符号を用いる符号化装置および復号化装置Info
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Description
理およびその復元処理に算術符号を用いる符号化装置お
よび復号化装置に関する。
式として、予測符号化方式の一方式である算術符号が注
目されている。
号化すべきデータのシンボル系列を、各シンボルの出現
確率に応じて定められた幅の区間をマッピングして、そ
の区間内の1点を特定する2進小数値を符号とするもの
である。
合には、各ラインの画素データをシンボル系列として順
次入力しながら、劣勢シンボルの出現確率を周囲の画素
データに基ずいて予測し、その予測結果に基ずいて上記
処理を行なう。また、その処理開始時には、上記出現確
率の予測値として一定の初期値を設定する。
れる符号は、予測値が実際の出現確率に近づくほどデー
タビット数が減少し、符号化効率が向上する。
報の劣勢シンボルの出現確率は不明であるため、通常、
「0.5」つまり優勢シンボルと劣勢シンボルとが同一
確率で出現するという仮定で処理を開始する。
の種類によって異なっている。例えば、濃淡のある絵画
像では、劣勢シンボルの出現確率が「0.5」というよ
うに高いのに対して、文字画像では、「0.2」という
ように低くなる。
ルの出現確率が低い場合に、その出現確率の初期値とし
て「0.5」に設定したとする。この場合、図10に示
すように、劣勢シンボルの出現確率の予測値は、「0.
5」から符号化処理が進行するにつれて徐々に実際の出
現確率に近づくようになる。
出現確率に近づくまでの一定期間、生成される符号のデ
ータビット数が多くなるため、符号化効率が低下するこ
とになる。
する場合、必ず各ページごとに上記予測値として一定の
初期値を設定するようにしていた。このため、処理する
画像によっては、符号化処理1ページごとに、上記のよ
うに符号化効率が低下していた。
処理する画像の種類により符号化効率が低下するため、
画情報の符号化復号化処理を能率よく実行することがて
きないという問題があった。
類に拘らず画情報の符号化復号化処理を常に能率よく実
行することができる算術符号を用いる符号化装置および
復号化装置を提供することを目的とする。
の発明は、画素データの符号化復号化処理を開始する際
には、優勢または劣勢シンボルの出現確率の初期値とし
て、処理する画情報の種類に応じてそれぞれ異なる値を
設定するようにしている。
素データを順次符号化復号化する場合、1ページ分の処
理を終了して次ページの処理を開始する際に、上記初期
値として、次ページの画素データに応じた新しい値を設
定するか、現ページの符号化終了時点における予測値を
設定するかを条件により切り換えるようにしている。
ける実際の優勢,劣勢シンボルの出現確率に近い値を上
記初期値として設定することにより、処理開始後の一定
期間における予測値の誤差が小さくなるため、画情報の
符号化復号化処理を能率よく実行することができるよう
になる。
データ1ページごとに上記と同様に初期値を設定するこ
とにより、各ページに対して符号化復号化処理を能率よ
く実行することができるようになる。
施例を詳細に説明する。
る画像伝送装置の送信側のブロック構成図を示したもの
である。図において、テンプレート画素抽出部1は、送
信画像の画素データを入力し、各画素の周囲の一定位置
にある複数の画素データを抽出するものである。確率評
価・予測部2は、入力される各画素データの劣勢シンボ
ルの出現確率を周囲画素に基ずいて予測するものであ
る。なお、その動作開始時には、劣勢シンボルの出現確
率の予測値として各種初期値が設定されるようになって
いる。
理する画像の種類に応じて、画素データの劣勢シンボル
の出現確率を判定するものである。初期値設定部4は、
判定された上記出現率を確率評価・予測部2に設定する
ものである。符号化部5は、上記予測結果に基ずいて所
定の算術演算より算術符号つまり符号化データを生成す
るものである。送信部6は、生成した符号化データに各
種データを付加して送信するものである。
を示したのもので、受信部7は、送信側からの送信デー
タを受信するものである。復号化部8は、受信した符号
化データを所定の算術演算より元の画素データに復元す
るものである。テンプレート画素抽出部9は、復元され
た画素データを入力し、各画素の周囲の一定位置にある
複数の画素データを抽出するものである。確率評価・予
測部10は、上記画素データの劣勢シンボルの出現確率
を周囲画素に基ずいて予測するものである。初期値設定
11は、受信する上記初期値を確率評価・予測部2に設
定するものである。
装置の動作を説明する。
示すように、最初に初期値決定部3により、処理する画
素データの劣勢シンボルの出現確率の初期値を決定す
る。この場合の初期値は、例えば、オペレータは処理す
る画像を見て、濃淡のある絵画像の場合には、例えば
「0.5」、文字画像の場合には、例えば「0.2」と
いうように画像の種類に応じた値に決定する(処理10
1)。
し、図3に示すように、まず制御情報を送信する。この
制御情報は、例えば、画像サイズや画像の解像度など、
受信側への通知情報であり必要に応じて各種情報を送信
する(処理102)。続いて、設定した上記初期値を送
信する(処理103)。
した画素データを順次符号化して、得られた符号化デー
タを送信する。すなわち、この場合、テンプレート画素
抽出部1は、入力する画素データの各画素を注目画素と
して、その周囲の一定位置の画素データを抽出する。次
いで、確率評価・予測部2は、その注目画素と周囲画素
の各画素データを入力し、注目画素1ビットごとに、優
勢シンボルが“黒”であるか“白”であるかを判定する
と共に、劣勢シンボルの出現確率を予測する。符号化部
5は、上記優勢シンボルの別と劣勢シンボルの出現確率
に基ずいて所定の算術符号を生成する。送信部6は、生
成された算術符号を符号化データとして送信する(処理
104)。
信部7により、まず制御情報を受信して、各部が受信準
備を行なう(処理201)。続いて送信される初期値を
受信して、初期値設定11は、その初期値を確率評価・
予測部10に設定する(処理202)。
信した符号化データを順次復号して、得られた画素デー
タを出力する。すなわち、この場合、復号化部8は、受
信した符号化データを入力して、確率評価・予測部10
の予測結果に基づいて、順次画素データを再生する。テ
ンプレート画素抽出部9は、その画素データが1ビット
再生されるごとに周囲の画素データを抽出する。確率評
価・予測部10は、各画素データ1ビットごとに、優勢
シンボルが“黒”であるか“白”であるかを判定すると
共に、劣勢シンボルの出現確率を予測する。このように
して復元された画素データが出力される(以上、処理2
03)。
のような送受信処理を実行する。
それぞれ動作を開始すると、画素データの実際の劣勢シ
ンボルの出現確率に応じて、出現確率の予測値を更新す
る。いま、図5に示すように、劣勢シンボルの出現確率
が初期値として「0.2」と設定され、実際の出現確率
がその値よりやや低かったとする。この場合、符号化処
理が進行するにつれて、上記出現確率の予測値は実際の
値に徐々に近づくようになる。
ルの出現確率に近い値が設定されているので、図10と
比較すると明らかなように、予測値の誤差が小さくな
る。
化処理を開始する際に、劣勢シンボルの出現確率の初期
値を、画像の種類に応じてそれぞれ異なる値に設定する
ようにしたので、符号化復号化処理を画像の種類に拘ら
ず常に能率よく実行することができる。
データと共に受信側に送信するようにしたので、送信側
が画像送信ごとに初期値をランダムに変更したとして
も、受信側は、送信側と同一の初期値を容易に設定し、
受信する符号化データを確実に復元することができる。
ータが処理する画像を見て適当な初期値を設定するよう
にしたが、ハードウェアにより処理する画像の種類を判
定して適当な初期値を自動設定するようにしてもよい。
ようにしたが、劣勢シンボルと優勢シンボルとの出現確
率の和は「1」になることから、優勢シンボルの出現確
率を設定するようにしても、同様に処理できることは当
然である。
ページの画情報を送信する際の動作が一部異なるもので
ある。すなわち、送信側は、動作を開始すると、図6に
示すように、まず制御情報を送信して(処理301)、
送信する1ページの画像の種類に応じた初期値を確率評
価・予測部2に設定する(処理302)。そして、設定
した初期値を送信する(処理303)。次いで、画素デ
ータを順次符号化して画像1ページ分送信する(処理3
04)。図7は、この場合の伝送データを示したもの
で、1ページ目まで上記送信データは、前述の実施例と
同様である。
次ページの画像があるかどうか判別する(処理30
5)。次ページの画像がある場合には、いま送信した1
ページの画像と次に送信しようしている1ページの画像
が、同一種類であるかどうか判別する(処理306)。
この場合の画像の種類は、前記初期値を決定する際と同
様に、絵画像,文字画像あるいは両者混在の画像という
区別である。
一種類であった場合には(処理306のY)、劣勢シン
ボルの出現確率の予測値を初期化しないで保持すること
を示す継続指令を送信する(処理307)。そして、そ
のページの画素データを順次符号化して送信する(処理
304)。
る種類であった場合には(処理306のN)、1ページ
目の動作時と同様に、画像の種類に応じた初期値を設定
して(処理302)、その初期値を送信した後(処理3
03)、画素データを符号化して送信する(処理30
4)。このようにして、全ページ送信すると、以上の送
信動作を終了する。
制御情報を受信して各部が受信準備する(処理40
1)。次いで、劣勢シンボルの出現確率の初期値または
前記継続指令を受信する(処理402)。ここで、受信
情報を判別し(処理403)、初期値を受信した場合に
は(処理403のY)、その初期値を確率評価・予測部
10に設定する(処理404)。いま、受信動作開始直
後であったとすると、ここで必ず初期値が受信され、そ
の初期値を確率評価・予測部10に設定することにな
る。
ージ分復号化する(処理405)。その1ページ分の処
理が終わると、次ページの有無を判別し(処理40
6)、次ページがある場合(処理406のY)、続いて
送信される前記初期値または継続指令を受信する(処理
402へ)。
一種類であったとすると、継続指令が送信される。その
継続指令を受信した場合には(処理403のN)、確率
評価・予測部10に初期値を設定しないで、次ページの
符号化データの復号化を実行する(処理405)。
理406、処理406のYより処理402へ)、全ペー
ジ処理すると(処理406のN)、受信処理を終了す
る。。以上のように、本実施例では、画像を1ページ送
信した後、次ページを送信する際に、その2つの画像の
種類を判別し、両者が同一種類の場合には、劣勢シンボ
ルの出現確率の初期値を再設定しないで、そのまま継続
して符号化を実行するようにしている。これにより、次
ページの画素データの符号化開始直後における劣勢シン
ボルの出現確率の予測値の誤差が小さくなる。従って、
各ページの画素データを能率よく符号化することができ
る。
を再設定しなかった場合には、受信側に継続指令を送信
して、受信側は、その指令情報に従って送信側と同一条
件で所定の復号化処理を実行するようにしている。
のことなる各種画像をランダムに送信した場合でも、受
信側は、容易かつ確実に受信データを復元することがで
きる。
各ページの画像を送信する際に劣勢シンボルの出現確率
の初期値を再設定するか、しないかを条件により決定す
るものである。すなわち、送信側は、動作を開始する
と、図9に示すように、受信側とプロトコル交信を実行
して伝送モードを決定する。この場合の伝送モードは、
逐次初期化モードと継続モードとがある。逐次初期化モ
ードは、各ページごとに劣勢シンボルの出現確率の初期
値を再設定するもので、継続モードは、初期値の再設定
を実行しないものである。例えば、送信画像が複数種類
ある場合や、受信側装置が継続モードで動作する機能を
有していない場合には、逐次初期化モードに決定する。
また、各ページの送信画像が同一種類であり、受信側が
継続モードで動作する機能を有している場合には、継続
モードに決定する(処理501)。そして、所定の初期
値と決定した上記伝送モード情報とを送信する(処理5
02)。
る(処理503)。いま、1ページ目であったとすると
(処理503のY)、所定の初期値を確率評価・予測部
2に設定して(処理504)、画像データを符号化して
1ページ分送信する(処理505)。
6、処理506のY)、送信ページと伝送モードの判別
に戻る(処理503)。そして、逐次初期化モードの場
合には(処理503のY)、上記と同様に初期値を再設
定して(処理504)、次ページを処理する一方(処理
505)、継続モードの場合には(処理503のN)、
初期値の再設定しないで次ページを処理する(処理50
5へ)。
506のYより503)、全ページ処理すると(処理5
06のN)、送信処理を終了する。
モード情報とを受信して、確率評価・予測部10にその
初期値を設定する。そして、1ページ分復号化処理を実
行する。この後、上記送信側と同様に、逐次初期化モー
ドの場合には、初期値を再設定して、次ページを処理す
る一方、継続モードの場合には、初期値の再設定しない
で次ページを処理する。この処理を最終ページまで繰り
返す。
に、送信側と受信側とのプロトコル交信により、各ペー
ジごとの初期化を実行するかしないかを決定するように
している。これにより、送信側における画像の種類だけ
でなく、受信側の装置機能に応じて、適当な伝送モード
で画像送信を実行することができるようになる。
符号化して送信する場合について説明したが、得られた
符号化データを記憶装置に蓄積したり、蓄積した符号化
データを読み出して元の画素データに復号化する場合に
おいても、本発明は同様に適用できることは当然であ
る。
ば、画素データの符号化復号化処理を開始する際には、
処理する画素データにおける実際の優勢,劣勢シンボル
の出現確率に近い値を初期値として設定するようにした
ので、処理開始後の一定期間における予測値の誤差が小
さくなるため、画情報の符号化復号化処理を能率よく実
行することができるようになる。
符号化復号化処理を終了して次ページの処理を開始する
際に、上記と同様に初期値を設定するようにしたので、
各ページに対して符号化復号化処理を能率よく実行する
ことができるようになる。
ク構成図を示したものである。
ラフ図である。
動作フローチャートである。
る。
チャートである。
動作フローチャートである。
の変化を示すグラフ図である。
Claims (14)
- 【請求項1】 画素データを順次入力しながら優勢また
は劣勢シンボルの出現確率を予測する手段と、その予測
動作開始時における劣勢シンボルの出現確率の初期値を
設定する手段と、予測した上記出現確率に基ずいて算術
符号の符号化方式により画素データを符号化する手段と
を備えた算術符号を用いる符号化装置において、上記初
期値として符号化する画素データの種類に応じて異なる
値を設定する初期値設定手段とを備えていることを特徴
とする算術符号を用いる符号化装置。 - 【請求項2】 上記初期値設定手段は、上記画素データ
が文字画像であるか絵画像であるかという画像の種類に
基ずいて上記初期値を決定する手段を備えていることを
特徴する請求項1記載の算術符号を用いる符号化装置。 - 【請求項3】 符号化により得た符号化データを送信す
る場合には、その符号化データと共に設定した上記初期
値を送信する手段を備えていることを特徴とする請求項
1記載の算術符号を用いる符号化装置。 - 【請求項4】 画素データを順次入力しながら優勢また
は劣勢シンボルの出現確率を予測する手段と、その予測
動作開始時における劣勢シンボルの出現確率の初期値を
設定する手段と、予測された上記出現確率に基ずいて算
術符号の復号化方式により符号化データを復号化する手
段とを備えた算術符号を用いる復号化装置において、上
記初期値として復号化する符号化データの種類に応じて
異なる値を設定する初期値設定手段とを備えていること
を特徴とする算術符号を用いる復号化装置。 - 【請求項5】 上記初期値設定手段は、上記符号化デー
タが文字画像であるか絵画像であるかという画像の種類
に基ずいて上記初期値を決定する手段を備えていること
を特徴する請求項4記載の算術符号を用いる復号化装
置。 - 【請求項6】 符号化データを受信する場合には、符号
化データと共に上記初期値を受信して、受信した初期値
を設定する手段を備えていることを特徴とする請求項4
記載の算術符号を用いる復号化装置。 - 【請求項7】 複数ページの画素データを順次入力しな
がら優勢または劣勢シンボルの出現確率を予測する手段
と、各ページごとのその予測動作開始時における劣勢シ
ンボルの出現確率の初期値を設定する手段と、予測した
上記出現確率に基ずいて算術符号の符号化方式により各
ページの画素データを符号化する手段とを備えた算術符
号を用いる符号化装置において、画素データ1ページ分
の符号化を終了して次ページの符号化を開始する際に上
記初期値として、次ページの画素データに応じた新しい
値を設定するか、現ページの符号化終了時点における予
測値を設定するかを条件により切り換える初期値切換手
段を備えていることを特徴とする算術符号を用いる符号
化装置。 - 【請求項8】 上記初期値切換手段は、上記現ページの
画素データと次ページの画素データの画像の種類が異な
る場合には上記新しい値を設定する一方、同一種類の場
合には上記現ページの符号化終了時点における予測値を
設定する手段であることを特徴とする算術符号を用いる
請求項7記載の符号化装置。 - 【請求項9】 画素データを符号化して送信する場合
に、上記初期値切換手段は、受信側とのプロトコル交信
の結果に基ずいて上記新しい値または上記現ページの符
号化終了時点における予測値を設定する手段であること
を特徴とする算術符号を用いる請求項7記載の符号化装
置。 - 【請求項10】 画素データを符号化して送信すると共
に、1ページ分の符号化を終了して次ページの符号化を
開始する際に上記初期値として上記新しい値を設定する
場合には、受信側にその新しい初期値を送信する手段を
備えていることを特徴とする算術符号を用いる請求項7
記載の符号化装置。 - 【請求項11】 複数ページの画素データを順次入力し
ながら優勢または劣勢シンボルの出現確率を予測する手
段と、各ページごとのその予測動作開始時における劣勢
シンボルの出現確率の初期値を設定する手段と、予測さ
れた上記出現確率に基ずいて算術符号の復号化方式によ
り符号化データを復号化する手段とを備えた算術符号を
用いる復号化装置において、画素データ1ページ分の復
号化を終了して次ページの復号化を開始する際に上記初
期値として、次ページの画素データに応じた新しい値を
設定するか、現ページの復号化終了時点における予測値
を設定するかを条件により切り換える初期値切換手段を
備えていることを特徴とする算術符号を用いる復号化装
置。 - 【請求項12】 上記初期値切換手段は、上記現ページ
の画素データと次ページの画素データの画像の種類が異
なる場合には上記新しい値を設定する一方、同一種類の
場合には上記現ページの復号化終了時点における予測値
を設定する手段であることを特徴とする算術符号を用い
る請求項11記載の復号化装置。 - 【請求項13】 符号化データを受信する場合に、上記
初期値切換手段は、送信側とのプロトコル交信の結果に
基ずいて上記新しい値または上記現ページの復号化終了
時点における予測値を設定する手段であることを特徴と
する算術符号を用いる請求項11記載の復号化装置。 - 【請求項14】 符号化データを受信する場合に、上記
初期値切換手段は、送信側から受信した上記新しい値を
設定する手段であることを特徴とする算術符号を用いる
請求項11記載の復号化装置。
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ID=18063222
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JP03315254A Expired - Fee Related JP3123792B2 (ja) | 1991-11-05 | 1991-11-05 | 算術符号を用いる符号化装置および復号化装置 |
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