JP3320281B2

JP3320281B2 - 多値画像処理装置

Info

Publication number: JP3320281B2
Application number: JP26367195A
Authority: JP
Inventors: 泰之野水
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-09-19
Filing date: 1995-09-19
Publication date: 2002-09-03
Anticipated expiration: 2015-09-19
Also published as: JPH0983808A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１画素あたり複数
ビットからなる白黒多値画像から、同一ビット順位のビ
ットデータを画素毎に取り出してなるビットプレーンを
形成するとともに、おのおののビットプレーンについて
二値符号化処理して、原画像を符号化圧縮する多値画像
処理装置、および、複数の色成分で、かつ、１画素あた
り複数ビットからなるカラー多値画像から、各色成分に
ついて、同一ビット順位のビットデータを画素毎に取り
出してなるビットプレーンを形成するとともに、おのお
ののビットプレーンについて二値符号化処理して、原画
像を符号化圧縮する多値画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、データ通信やデータ処理の多様化
に伴い、例えば、ファクシミリ装置などでやりとりした
り、あるいは、パーソナルコンピュータ装置で処理する
文書として、１画素あたり複数ビットからなる白黒多階
調画像、あるいは、複数の色成分からなるとともに１つ
の色成分が１画素あたり複数ビットからなるカラー多階
調画像を用いたいという要請がある。

【０００３】ここで、周知のように、画像データのデー
タ量は非常に大きいため、これをそのままの状態でデー
タ処理すると、例えば、蓄積するために必要な記憶装置
の容量が膨大になったり、データ処理に要する時間が過
大になったりするので、通常、画像データを符号化圧縮
してデータ量を削減した状態で、データ通信したり蓄積
している。とくに、白黒多階調画像やカラー多階調画像
は、１画素あたりのビット数が多いので、より高能率に
符号化圧縮できる符号化方式が要求されている。

【０００４】例えば、白黒多階調画像を符号化圧縮する
ときには、１画素あたり複数ビットデータをそのままの
状態で取り扱う符号化方式（いわゆるＪＰＥＧ方式）
と、白黒多階調画像で同一ビット順位のビットデータを
画素毎に取り出してビットプレーンを形成し、おのおの
のビットプレーン毎に二値符号化処理して、原画像を符
号化圧縮するいわゆるビットプレーン方式の符号化方式
の２種類がある。後者の符号化方式では、二値符号化処
理として、適宜な二値画像符号化方式、例えば、ＭＨ方
式、ＭＲ方式、ＭＭＲ方式、ＪＢＩＧ方式などが採用さ
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、上述した前者
の符号化方式では、人間の視覚特性を利用して画質を損
なわない程度に原画の情報量を一部削減するいわゆるロ
ッシー符号化方式であるため、再生画像における文字画
像がぼやけたり、あるいは、符号化圧縮率を大きくする
と再生画像の画質が極端に悪くなるという事情があり、
また、後者の符号化方式では、白黒多階調画像を符号化
圧縮するときの符号化圧縮率が前者の符号化方式に比べ
て若干劣るという事情がある。

【０００６】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、画像の種類に応じて効率よく符号化できる多
値画像処理装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、１画素あたり
複数ビットからなる白黒多値画像から、同一ビット順位
のビットデータを画素毎に取り出してなるビットプレー
ンを形成するとともに、おのおののビットプレーンにつ
いて二値符号化処理して、原画像を符号化圧縮する多値
画像処理装置において、上記ビットプレーンについて算
術符号化方法により二値化処理する算術符号化処理手段
と、上記算術符号化処理手段の符号化処理時に判定した
状態毎に、おのおのの状態でのシンボル出現確率を収集
して統計する状態確率統計手段と、上記状態確率統計手
段の統計結果に基づいて、処理対象の画像の内容を判定
し、その判定結果に基づいて符号データを作成するプレ
ーン数を制御する符号作成手段を備えたものである。

【０００８】また、前記符号作成手段は、所定の上位ビ
ットのビットプレーンに対応した統計結果にあらわれる
文字画像の特徴に対応した所定の状態の劣勢シンボル出
現確率が所定値よりも小さくなっているときには、その
処理対象の画像が文字画像であると判定し、所定数の上
位ビットのビットプレーンの符号のみを作成するもので
ある。

【０００９】また、前記符号作成手段は、最上位ビット
のビットプレーンに対応した統計結果にあらわれる文字
画像の特徴に対応した所定の状態の劣勢シンボル出現確
率が所定値よりも小さくなっているときには、その処理
対象の画像が文字画像であると判定し、最上位ビットの
ビットプレーンの符号のみを作成するものである。

【００１０】また、前記符号作成手段は、最上位ビット
のビットプレーンに対応した統計結果にあらわれる劣勢
シンボルの出現確率がいずれかの状態に偏っているとき
には、その処理対象の画像が文字画像であると判定し、
最上位ビットのビットプレーンの符号のみを作成するも
のである。

【００１１】また、前記符号作成手段は、最上位ビット
から最下位ビットに向かっておのおののビットプレーン
について判定処理するとともに、判定対象のビットプレ
ーンがランダム画像である場合には、そのときに判定処
理したビットプレーンよりも下位ビットのビットプレー
ンについては符号データを作成しないものである。

【００１２】また、前記符号作成手段は、最上位ビット
から最下位ビットに向かっておのおののビットプレーン
について判定処理するとともに、判定対象のビットプレ
ーンにおける劣勢シンボルの出現確率の偏差が小さい場
合には、そのときに判定処理したビットプレーンよりも
下位ビットのビットプレーンについては、符号データを
作成しないものである。

【００１３】また、前記符号作成手段は、最上位ビット
のビットプレーンに対応した統計結果にあらわれる文字
画像の特徴に対応した所定の状態の劣勢シンボル出現確
率が所定値よりも小さくなっているときには、その処理
対象の画像が文字画像であると判定し、最上位ビットの
ビットプレーンの符号のみを作成する一方、最上位ビッ
トから最下位ビットに向かっておのおののビットプレー
ンについて判定処理するとともに、判定対象のビットプ
レーンにおける劣勢シンボルの出現確率の偏差が大きい
場合には、そのときに判定処理したビットプレーンより
も下位ビットのビットプレーンについては、符号データ
を作成しないものである。

【００１４】また、前記符号作成手段は、最上位ビット
のビットプレーンに対応した統計結果にあらわれる劣勢
シンボルの出現確率がいずれかの状態に偏っているとき
には、その処理対象の画像が文字画像であると判定し、
最上位ビットのビットプレーンの符号のみを作成する一
方、最上位ビットから最下位ビットに向かっておのおの
のビットプレーンについて判定処理するとともに、判定
対象のビットプレーンにおける劣勢シンボルの出現確率
の偏差が大きい場合には、そのときに判定処理したビッ
トプレーンよりも下位ビットのビットプレーンについて
は、符号データを作成しないものである。

【００１５】また、複数の色成分で、かつ、１画素あた
り複数ビットからなるカラー多値画像から、各色成分に
ついて、同一ビット順位のビットデータを画素毎に取り
出してなるビットプレーンを形成するとともに、おのお
ののビットプレーンについて二値符号化処理して、原画
像を符号化圧縮する多値画像処理装置において、上記ビ
ットプレーンについて算術符号化方法により二値化処理
する算術符号化処理手段と、上記算術符号化処理手段の
符号化処理時に判定した状態毎に、おのおのの状態での
シンボル出現確率を収集して統計する状態確率統計手段
と、上記状態確率統計手段の統計結果に基づき、処理対
象の画像の内容を判定し、その判定結果に基づいて各色
成分について符号データを作成するプレーン数を制御す
る符号作成手段を備えたものである。

【００１６】また、複数の色成分で、かつ、１画素あた
り複数ビットからなるカラー多値画像から、各色成分に
ついて、同一ビット順位のビットデータを画素毎に取り
出してなるビットプレーンを形成するとともに、おのお
ののビットプレーンについて二値符号化処理して、原画
像を符号化圧縮する多値画像処理装置において、上記ビ
ットプレーンについて算術符号化方法により二値化処理
する算術符号化処理手段と、上記算術符号化処理手段の
符号化処理時に判定した状態毎に、おのおのの状態での
シンボル出現確率を収集して統計する状態確率統計手段
と、最初に処理対象となる所定色成分の上記状態確率統
計手段の統計結果に基づいて、処理対象の画像の内容を
判定し、その判定結果に基づき、各色成分について符号
データを作成するプレーン数を制御する符号作成手段を
備えたものである。

【００１７】また、前記符号作成手段は、前記所定色成
分の所定の上位ビットのビットプレーンに対応した統計
結果にあらわれる文字画像の特徴に対応した所定の状態
の劣勢シンボル出現確率が所定値よりも小さくなってい
るときには、その処理対象の画像が文字画像であると判
定し、各色成分について、所定数の上位ビットのビット
プレーンの符号のみを作成するものである。

【００１８】また、前記符号作成手段は、前記所定色成
分の最上位ビットのビットプレーンに対応した統計結果
にあらわれる劣勢シンボルの出現確率がいずれかの状態
に偏っているときには、その処理対象の画像が文字画像
であると判定し、各色成分について、最上位ビットのビ
ットプレーンの符号のみを作成するものである。

【００１９】また、前記符号作成手段は、前記所定色成
分の最上位ビットから最下位ビットに向かっておのおの
のビットプレーンについて判定処理するとともに、判定
対象のビットプレーンがランダム画像である場合には、
各色成分について、そのときに判定処理したビットプレ
ーンよりも下位ビットのビットプレーンについては、符
号データを作成しないものである。

【００２０】また、前記符号作成手段は、前記所定色成
分の最上位ビットから最下位ビットに向かっておのおの
のビットプレーンについて判定処理するとともに、判定
対象のビットプレーンにおける劣勢シンボルの出現確率
の偏差が小さい場合には、各色成分について、そのとき
に判定処理したビットプレーンよりも下位ビットのビッ
トプレーンについては、符号データを作成しないもので
ある。

【００２１】また、前記符号作成手段は、前記所定色成
分の最上位ビットのビットプレーンに対応した統計結果
にあらわれる文字画像の特徴に対応した所定の状態の劣
勢シンボル出現確率が所定値よりも小さくなっていると
きには、その処理対象の画像が文字画像であると判定
し、各色成分について、最上位ビットのビットプレーン
の符号のみを作成する一方、最上位ビットから最下位ビ
ットに向かっておのおののビットプレーンについて判定
処理するとともに、判定対象のビットプレーンにおける
劣勢シンボルの出現確率の偏差が大きい場合には、各色
成分について、そのときに判定処理したビットプレーン
よりも下位ビットのビットプレーンについては、符号デ
ータを作成しないものである。

【００２２】また、前記符号作成手段は、前記所定色成
分の最上位ビットのビットプレーンに対応した統計結果
にあらわれる劣勢シンボルの出現確率がいずれかの状態
に偏っているときには、その処理対象の画像が文字画像
であると判定し、各色成分について、最上位ビットのビ
ットプレーンの符号のみを作成する一方、最上位ビット
から最下位ビットに向かっておのおののビットプレーン
について判定処理するとともに、判定対象のビットプレ
ーンにおける劣勢シンボルの出現確率の偏差が大きい場
合には、各色成分について、そのときに判定処理したビ
ットプレーンよりも下位ビットのビットプレーンについ
ては、符号データを作成しないものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施例を詳細に説明する。

【００２４】本実施例にかかる画像処理装置では、白黒
多値画像を符号化圧縮するときには、同一ビット順位の
ビットデータを画素毎に取り出してビットプレーンを形
成し、おのおののビットプレーン毎に二値符号化処理し
て、原画像を符号化圧縮するいわゆるビットプレーン方
式の符号化方式を採用している。

【００２５】例えば、１画素あたり８ビットの多値画像
をビットプレーン方式で符号化するとき、図１に示すよ
うに、まず、８ビットの多値画像データから、その第８
ビット（ＭＳＢ）を取り出してビットプレーンＢＰ８を
形成し、第７ビットを取り出してビットプレーンＢＰ７
を形成し、以下、同様にして、第１ビット（ＬＳＢ）の
ビットプレーンＢＰ１まで形成する。

【００２６】このようにして形成した各ビットのビット
プレーンＢＰ８〜ＢＰ１は、二値画像データとして取り
扱うことができる。本実施例では、二値画像データを高
能率に圧縮する符号化方式として、いわゆるＪＢＩＧ方
式を用いている。

【００２７】ＪＢＩＧ方式の符号化方式では、画像をマ
ルコフモデルとみなし、その状態を認識した符号化を行
う。すなわち、モデルテンプレートを用いて、符号化対
象となっている注目画素の周囲の複数の参照画素を抽出
し、その抽出した複数の参照画素のビットパターン毎
に、注目画素の状態を予測し、その予測確率に基づい
て、ＱＭ−ｃｏｄｅｒ符号化処理を行うことで、二値画
像データを符号化圧縮する。

【００２８】ここで、ＱＭ−ｃｏｄｅｒ符号化方式の基
礎となっている算術符号について説明する。算術符号と
は、０以上１未満（［０，１））の数直線上の対応区間
（２進小数で［０．０…０，０．１…１））を各シンボ
ルの生起確率に応じて不等長に分割していき、対象シン
ボル系列を対応する部分区間に割り当て、再帰的に分割
を繰り返していくことにより得られた区間内に含まれる
点の座標を、少なくとも他の区間と区別できる２進小数
で表現してそのまま符号とするものである。

【００２９】例えば、符号化シンボル系列０１００を対
象とした２値算術符号化では、図２に示すような符号化
が行われる。

【００３０】同図において、例えば、第１シンボルの符
号化時には、全区間が０と１のシンボルの生起確率の比
にしたがってＡ（０）とＡ（１）に分割され、０の発生
により区間Ａ（０）が選択される。次に、第２シンボル
の符号化のさいには、その状態における両シンボルの生
起確率比によってＡ（０）がさらに分割され、発生シン
ボル系列に対応する区間としてＡ（０１）が選択され
る。このような分割と選択の処理のくり返しにより符号
化が進められる。

【００３１】この算術符号はいわゆる非ブロック符号で
あり、とくに、上述した予測符号化方式のように状態番
号（コンテクスト）に応じてシンボル（データの二値
（白黒）状態）の出現確率が変化する場合の符号化に適
しており、また、ＭＨ符号のようなランレングス符号に
比べて、符号器の規模や必要メモリ量などのハードウェ
アが小さくて済む、より高い効率が期待できる、およ
び、適用符号化が容易であるという利点がある。

【００３２】上述したＱＭ−ｃｏｄｅｒは、この算術符
号化をより少ないハードウェア資源を用いて実現し、か
つ、より高速な処理が可能なようにしたものである。な
お、通常は、画像データを直接算術符号化するのではな
く、予測符号化処理により画像データの各画素が劣勢シ
ンボルであるのか、あるいは、優勢シンボルであるのか
の判定を行なう前処理を行なう。ここで、劣勢シンボル
とは、そのときのコンテクストでの発生確率のより低い
シンボルをあらわし、優勢シンボルとは、そのときのコ
ンテクストでの発生確率のより高いシンボルをあらわ
す。したがって、劣勢シンボルあるいは優勢シンボルが
白画素または黒画素のいずれであるかは、そのコンテク
ストに応じて統計的に定められる。

【００３３】次に、ＱＭ−ｃｏｄｅｒの符号化／復号化
アルゴリズムについて説明する。

【００３４】符号化の初めでは、０以上１未満の数直線
を考える。この数直線の間隔をＡ、そのときのマルコフ
状態（初期状態では、状態０）に対応した劣勢シンボル
の発生確率をＱｅとすると、分割後の領域は、次式
（Ｉ）であらわされる。

【００３５】ａ＝Ａ×（１−Ｑｅ）（ａ：優勢シンボルの領域の大きさ）ｂ＝Ａ×Ｑｅ（ｂ：劣勢シンボルの領域の大きさ）（Ｉ）

【００３６】ここで、最初のシンボルが０（優勢シンボ
ル）であった場合には、ａを新しいＡとして、１（劣勢
シンボル）であった場合には、ｂを新しいＡとしてさら
に分割を行なう。なお、符号化テーブルは、マルコフ状
態の状態番号と、確率Ｑｅとの関係、および、再正規化
処理発生時（後述）の状態推移のための情報などが組み
になって記憶されている。

【００３７】しかしながら、符号化時に乗算操作が行わ
れることは装置規模の面でも演算速度の面でも不利であ
る。また、無限長のシンボル系列を符号化するさい、小
さくなった領域を演算するためには無限長の演算用レジ
スタが必要となる。

【００３８】そこで、ＱＭ−ｃｏｄｅｒでは、分割後の
新しいＡが常に０．７５以上１．５未満の大きさになる
ように操作して、Ａを１に近似できるようにし、上述し
た式（Ｉ）を次式（ＩＩ）で近似する。

【００３９】ａ＝Ａ−Ｑｅｂ＝Ｑｅ（ＩＩ）

【００４０】この近似に伴い、Ａの値が０．７５未満に
なったときには、Ａが０．７５以上１．５未満の値にな
るまでＡを左にビットシフトして拡大する再正規化処理
を行なう。この再正規化処理により、乗算を必要とする
演算を減算で実現できるとともに、有限長レジスタを用
いて演算を行なうことができる。また、再正規化処理を
行なうと、そのときのマルコフ状態と、処理対象のシン
ボルの優勢／劣勢の区別に応じて、次のマルコフ状態に
推移する。

【００４１】優勢シンボルの符号化処理は、例えば、図
３（ａ）に示すように行われ、また、劣勢シンボルの符
号化処理は、例えば、同図（ｂ）に示すように行われ
る。ここで、Ｃは符号をあらわし、その初期値は０であ
る。

【００４２】すなわち、優勢シンボルを符号化するとき
には、符号Ｃは変更せず（処理１０１）、領域Ａの値を
そのときのマルコフ状態に対応した確率Ｑｅだけ小さい
値に更新する（処理１０２）。このとき、領域Ａの値が
０．７５よりも小さいかどうかを調べて（判断１０
３）、判断１０３の結果がＹＥＳになるときには、領域
Ａの値および符号Ｃを再正規化処理するとともに状態推
移し（処理１０４）、１つの優勢シンボルの処理を終了
する。また、判断１０３の結果がＮＯになるときには、
処理１０４を行なわず、そのときのマルコフ状態を維持
する。

【００４３】また、劣勢シンボルを符号化するときに
は、符号Ｃの値を（Ａ−Ｑｅ）だけ増やして（処理２０
１）、領域Ａの値を確率Ｑｅの値に更新し（処理２０
２）、領域Ａと符号Ｃを再正規化処理するとともに状態
推移する（処理２０３）。

【００４４】このときに生成した符号Ｃは、領域のもっ
とも下の部分を示す２進小数値に一致する。また、再正
規化処理では、符号Ｃを領域Ａと同じ桁数左シフトして
拡大し、１を超えた部分の符号Ｃの値が、符号データと
して出力される。

【００４５】また、復号化処理の一例を図３（ｃ）に示
す。

【００４６】まず、符号Ｃが値（Ａ−Ｑｅ）よりも小さ
いかどうかを調べて（判断３０１）、判断３０１の結果
がＹＥＳになるときには、復号化対象となっている注目
画素を優勢シンボルとして判断し（処理３０２）、領域
Ａの値をそのときのマルコフ状態に対応した確率Ｑｅだ
け減じた値に更新する（処理３０３）。そして、更新し
た領域Ａの値が０．７５よりも小さくなったかどうかを
調べて（判断３０４）、判断３０４の結果がＹＥＳにな
るときには、領域Ａと符号Ｃを再正規化するとともにマ
ルコフ状態を推移して（処理３０５）、この１つのシン
ボルの復号化処理を終了する。また、判断３０４の結果
がＮＯになるときには、処理３０５を行なわず、そのと
きのマルコフ状態を維持する。

【００４７】また、判断３０１の結果がＮＯになるとき
には、注目画素を劣勢シンボルとして判断し（処理３０
６）、符号Ｃの値を（Ａ−Ｑｅ）だけ小さい値に更新す
るとともに（処理３０７）、領域Ａを確率Ｑｅの値に更
新し（処理３０８）、領域Ａと符号Ｃを再正規化すると
ともにマルコフ状態を推移して（処理３０９）、この１
つのシンボルの復号化処理を終了する。

【００４８】このようにして、ＱＭ−ｃｏｄｅｒの符号
化時では、優勢シンボルがあらわれたときには符号Ｃが
変化しないとともに、再正規化処理が行われる可能性が
少なく、また、劣勢シンボルがあらわれると即再正規化
処理が行われるとともに符号データが形成される。

【００４９】したがって、劣勢シンボルの出現頻度が小
さくなるように前処理である予測符号化処理を行なう
と、符号化効率が向上するとともに、処理速度も向上す
る。

【００５０】この予測符号化処理に用いる用いるテンプ
レートの一例を図４に示す。このテンプレートは、ＪＢ
ＩＧ方式で基本（デフォルト）として用いられるいわゆ
るＪＢＩＧデフォルト３ラインテンプレートである。こ
のテンプレートは、注目画素の周囲の１０画素を参照画
素として抽出するので、この場合、その参照画素のビッ
トパターンに応じて１０２４個の状態（コンテクスト）
が判定される。

【００５１】図５は、本実施例に係るＪＢＩＧ方式を適
用して多値画像データを符号化圧縮する多値符号化装置
の一例を示している。

【００５２】同図において、画像入力部１を介して、例
えば、８ビット幅の多値画像データＰＸが入力されて、
ビットプレーン展開部２に加えられる。ビットプレーン
展開部２は、多値画像データをビットプレーンに展開す
るものであり、おのおののビットプレーンのデータは、
ビットプレーンメモリ３に記憶される。

【００５３】データ参照部４は、符号化対象となってい
る注目画素のデータをビットプレーンメモリ３から読み
出し、注目画素データＤＸとして算術符号エンジン５に
出力するとともに、そのときの注目画素について所定の
テンプレートを適用し、複数の参照画素のデータをビッ
トプレーンメモリ３から読み出し、参照画素データＤＲ
として確率評価器６に出力する。

【００５４】確率評価器６は、入力した参照画素データ
ＤＲに基づいて、コンテクストを判定し、おのおののコ
ンテクストについて、劣勢シンボル（または優勢シンボ
ル）の確率推定値、および、劣勢シンボル（または優勢
シンボル）の種別を算術符号エンジン５に出力するとと
もに、そのときに判定して得たコンテクストの状態番号
をあらわす状態番号データＤＣを状態確率統計部７に出
力する。

【００５５】算術符号エンジン５は、入力した注目画素
データＤＸ、劣勢シンボル（または優勢シンボル）の確
率推定値、および、劣勢シンボル（または優勢シンボ
ル）の種別に基づいて、上述した符号化処理を実行し、
その結果得た符号データＣＸを符号作成部８に出力する
とともに、そのときの注目画素データＤＸが劣勢シンボ
ルであるか優勢シンボルであるかをあらわす画素種別デ
ータＤＰを状態確率統計部７に出力する。また、算術符
号化エンジン５は、その符号化処理において再正規化処
理が行われると、その旨を確率評価器６に通知する。

【００５６】それにより、確率評価器６は、再正規化処
理の実行に同期して、コンテクストの遷移を行い、確率
評価状態を更新する。また、確率評価器６は、おのおの
のコンテクストについて、マルコフ状態値（確率推定値
インデックスの値；７ビット）と、そのときの優勢シン
ボルが白／黒のいずれかをあらわす１ビットの計８ビッ
トのデータを記憶している。

【００５７】ここで、データ参照部４が用いるテンプレ
ートは、図４に示したと同じＪＢＩＧデフォルト３ライ
ンテンプレートを用いているので、注目画素Ｘについ
て、参照画素Ａ〜Ｊの１０個の参照画素が抽出され、そ
の抽出された参照画素の１０ビットのデータが、参照画
素データＤＲとして確率評価器６に出力される。

【００５８】また、この場合には、確率評価器６は、１
０２４個の各コンテクストについて、それぞれ８ビット
データ（確率推定値インデックスおよび優勢シンボルの
値）を記憶している。

【００５９】この算術符号エンジン５と確率評価器６に
より、算術符号器９が構成されている。

【００６０】また、状態確率統計部７は、ビットプレー
ン毎に、各コンテクストについて劣勢シンボルと優勢シ
ンボルの出現回数を計数し、劣勢シンボルと優勢シンボ
ルの出現回数の総和を算出し、その総和の値で劣勢シン
ボルの出現回数を割り算して、おのおののコンテクスト
についての劣勢シンボルの出現確率を算出するものであ
り、その算出結果は、状態確率統計データＳＰとしてビ
ットプレーン毎に符号化判定部１０に出力される。

【００６１】符号化判定部１０は、状態確率統計部７よ
り入力される状態確率統計データＳＰに基づき、符号化
処理するビットプレーン数を判定するものであり、その
判定結果は、符号化プレーン数データＳＮとして符号作
成部８に出力される。

【００６２】符号作成部８は、符号化判定部１０より加
えられる符号化プレーン数データＳＮに基づき、符号化
処理するプレーン数を判定し、算術符号器９から加えら
れる符号データＣＸに対応した多値符号データＣＤを形
成するものであり、その多値符号データＣＤを次段装置
に出力する。

【００６３】ここで、符号作成部８が形成する多値符号
データＣＤの一例を図６に示す。

【００６４】多値符号データＣＤは、先頭に元の画像デ
ータＰＸのビット数に対応したビット精度情報（ｎ；こ
の場合は「８」）と、多値符号データＣＤに含まれる最
上位ビットプレーンからの符号化プレーン数（ｍ）をあ
らわすヘッダ情報に続き、最上位ビットプレーンを含
み、最上位ビットプレーンから下位ビットプレーンに向
かった符号化プレーン数ｍに対応した数のビットプレー
ン符号データを順次配列したものである。

【００６５】さて、ここで、多値画像データの符号化ビ
ットプレーン数と、復号して得られる再生画像の画質と
の関係について説明する。

【００６６】一般的に、符号化するビットプレーン数が
増えれば、復号後の再生画像の画質は良好になり、逆
に、ビットプレーン数が少なければ、再生画像の画質は
悪化するということができるが、しかし、画像の種類や
画像の読取解像度等により、このようなビットプレーン
数と再生画像の画質との関係が変化する。

【００６７】例えば、写真画像ではビットプレーン数を
少なくすると画質が低下するが、文字画像では画質はそ
れほど低下しない。これは、文字画像のようないわゆる
二値画像では、基本的に中間調画像部分がなく、したが
って、最上位ビットプレーンのデータがあれば、ほとん
ど画質劣化のない再生画像が得られるからである。

【００６８】写真画像の場合に画像の階調数を考慮する
と、階調数が多い画像ほどビットプレーン数を少なくし
ても画質低下が目立たなくなる傾向がある。これは、階
調数が多くなると、下位ビットプレーンの画像データは
ほとんどノイズ状の画像となり、原画像の特徴を保持し
ないためである。例えば、原画像データが８ビットの場
合に、第６ビットプレーンの画像データがノイズ状の画
像であった場合、符号火事には、第５ビットプレーン以
下を欠落させ、上位の３ビットのみビットプレーンデー
タを作成する一方、再生時には、第６ビットプレーンの
画像データを第５ビットプレーン以下のビットプレーン
に繰り返し配置すると、画質劣化があまり見られない再
生画像を得ることができる。

【００６９】したがって、原画像が文字画像の場合に
は、最上位ビットプレーンのみを含む符号データを形成
すればよく、また、原画像が写真画像の場合には、画像
がノイズ状の画像に変化したビットプレーンを含む上位
ビットのビットプレーンのみを含む符号データを形成す
ればよい。

【００７０】なお、原画像の画像データのビット数と符
号化すべきビットプレーン数との関係を、例えば、ビッ
ト数に応じて一義的に決定することも考えられるが、画
像を読み取り入力するスキャナ等の原稿読取手段の読取
性能等（ＭＴＦ特性、γ補正特性等）により、このビッ
ト数とビットプレーン数との関係が左右されるので、実
際に処理対象となっている画像データの特性に基づい
て、ビットプレーン数を判定することが好ましい。

【００７１】次に、多値画像データに基づいて原画像が
文字画像であるか写真画像であるかを判定するための判
定方法について説明する。

【００７２】本発明者の実験によれば、写真画像におい
ては各状態番号について劣勢シンボルの出現確率のばら
つきが大きく、逆に、文字画像においては各状態番号に
ついて劣勢シンボルの出現確率のばらつきが小さくなる
ことが確認できている。

【００７３】したがって、各状態番号についての劣勢シ
ンボルの出現確率のばらつき（偏差）を算出し、その偏
差の値が一定値よりも大きい場合には原画像が写真画像
であると判断でき、偏差の値が所定値以下の場合には原
画像が文字画像であると判断できる。

【００７４】図７は、かかる判定方法を適用する場合の
符号化判定部１０の処理の一例を示している。

【００７５】まず、符号化するビットプレーン数を計数
するためのカウンタｉを０に初期設定し（処理４０
１）、状態確率統計部７より１ビットプレーン分の状態
確率統計データＳＰを入力し（処理４０２）、カウンタ
ｉの値をインクリメントする（処理４０３）。

【００７６】そして、各状態番号について劣勢シンボル
の出現確率の平均値Ｐｍを算出するとともに（処理４０
４）、各状態番号について劣勢シンボルの出現確率の偏
差δ（例えば、標準偏差等）を算出する（処理４０
５）。

【００７７】次いで、算出した偏差δの値が、所定値Ｋ
Ａよりも大きくなっているかどうかを調べる（判断４０
６）。判断４０６の結果がＮＯになるときには、このと
きの原画像が文字画像であると判定し（処理４０７）、
そのときのカウンタｉの値を符号化プレーン数データＳ
Ｎとして符号作成部８に出力する（処理４０８）。

【００７８】また、判断４０６の結果がＹＥＳになると
きには、平均値Ｐｍの値が所定値ＫＢよりも大きくなっ
ているかどうかを調べる（判断４０９）。判断４０９の
結果がＹＥＳになるときには、劣勢シンボルの出現確率
が全ての状態番号についてある程度の値になっている場
合であり、すなわち、このときに処理対象となっている
ビットプレーンの画像がノイズ状になっていると判断で
きる。

【００７９】したがって、判断４０９の結果がＹＥＳに
なるときには、そのときの処理対象のビットプレーンの
画像がノイズ画像であると判定し（処理４１０）、その
ときのカウンタｉの値を符号化プレーン数データＳＮと
して符号作成部８に出力する（処理４１１）。

【００８０】判断４０９の結果がＮＯになるときには、
そのときに処理対象となっているビットプレーンの画像
データが有意な内容であると判定し、全てのビットプレ
ーンについての処理が終了したかどうかを調べる（判断
４１２）。判断４１２の結果がＮＯになるときには、処
理４０２に戻り、次のビットプレーンについての判定処
理を実行する。また、判断４１２の結果がＹＥＳになる
ときには、処理４１１に進み、そのときのカウンタｉの
値（＝ｎ）を符号化プレーン数データＳＮとして符号作
成部８に出力する。

【００８１】したがって、本実施例では、原画像が文字
画像であると判定できたときには、最上位ビットのビッ
トプレーンのみを符号データとして作成するので、文字
画像の符号化圧縮率が非常に大きくなる。

【００８２】また、原画像が写真画像であると判定でき
たときには、画像の内容がノイズ状になるまでの上位ビ
ットプレーンのみを符号データとして作成し、符号化効
率の悪いノイズ状の下位ビットプレーンの符号データを
作成しないので、符号化圧縮率を大幅に向上することが
できる。

【００８３】このようにして、本実施例では、原画像の
画像種別に応じて、最適な符号化処理を実行することが
できる。

【００８４】ところで、多値画像データに基づいて原画
像が文字画像であるか写真画像であるかを判定する方法
について、本発明者の別の実験によれば、文字画像にお
いては、文字部分と下地部分とに画像の内容が大きく分
かれるため、それらをあらわす１つ以上の特定の状態番
号について劣勢シンボルの出現確率が非常に小さくなる
ことが確認できている。ここで、特定の状態番号とは、
縦線または横線をあらわすビットパターンに対応した状
態番号である。

【００８５】したがって、その特定状態番号について劣
勢シンボルの出現確率の平均値を算出し、その平均値の
値が所定値よりも大きくなっている場合には原画像が文
字画像であると判断でき、その平均値の値が所定値以上
になっている場合には原画像が写真画像であると判断す
ることができる。

【００８６】図８は、かかる判定方法を適用する場合の
符号化判定部１０の処理の他の例を示している。

【００８７】まず、符号化するビットプレーン数を計数
するためのカウンタｉを０に初期設定し（処理５０
１）、状態確率統計部７より１ビットプレーン分の状態
確率統計データＳＰを入力し（処理５０２）、カウンタ
ｉの値をインクリメントする（処理５０３）。

【００８８】そして、上述した特定の各状態番号につい
て劣勢シンボルの出現確率を取り出して（処理５０
４）、その取り出した出現確率の平均値Ｑｍを算出し
（処理５０５）、その平均値Ｑｍの値が所定値ＫＣより
も大きいかどうかを調べる（判断５０６）。

【００８９】判断５０６の結果がＹＥＳになるときに
は、このときの原画像が文字画像であると判定し（処理
５０７）、そのときのカウンタｉの値（＝１）を符号化
プレーン数データＳＮとして符号作成部８に出力する
（処理５０８）。

【００９０】また、判断５０６の結果がＮＯになるとき
には、状態確率統計部７より次の１ビットプレーン分の
状態確率統計データＳＰを入力し（処理５０９）、カウ
ンタｉの値をインクリメントする（処理５１０）。

【００９１】そして、各状態番号について劣勢シンボル
の出現確率の平均値Ｐｍを算出するとともに（処理５１
１）、各状態番号について劣勢シンボルの出現確率の偏
差δ（例えば、標準偏差等）を算出する（処理５１
２）。

【００９２】次いで、算出した偏差δの値が、所定値Ｋ
Ａ以下になっているかどうかを調べる（判断５１３）。
判断５１３の結果がＹＥＳになるときには、平均値Ｐｍ
の値が所定値ＫＢよりも大きくなっているかどうかを調
べる（判断５１４）。判断５１４の結果がＹＥＳになる
ときには、上述したと同様の理由により、そのときの処
理対象のビットプレーンの画像がノイズ画像であると判
定し（処理５１５）、そのときのカウンタｉの値を符号
化プレーン数データＳＮとして符号作成部８に出力する
（処理５１６）。

【００９３】判断５１３の結果がＮＯになるとき、およ
び、判断５１４の結果がＮＯになるときには、全てのビ
ットプレーンについての処理が終了したかどうかを調べ
（判断５１７）、判断５１７の結果がＮＯになるときに
は、処理５０９に戻り、次のビットプレーンについての
判定処理を実行する。また、判断５１７の結果がＹＥＳ
になるときには、処理５１６に進み、そのときのカウン
タｉの値（＝ｎ）を符号化プレーン数データＳＮとして
符号作成部８に出力する。

【００９４】したがって、本実施例では、原画像が文字
画像であると判定できたときには、最上位ビットのビッ
トプレーンのみを符号データとして作成するので、文字
画像の符号化圧縮率が非常に大きくなる。

【００９５】また、原画像が写真画像であると判定でき
たときには、画像の内容がノイズ状になるまでの上位ビ
ットプレーンのみを符号データとして作成し、符号化効
率の悪いノイズ状の下位ビットプレーンの符号データを
作成しないので、符号化圧縮率を大幅に向上することが
できる。

【００９６】このようにして、本実施例では、原画像の
画像種別に応じて、最適な符号化処理を実行することが
できる。

【００９７】図９は、多値符号データＣＤを復号化する
多値復号化装置の一例を示している。

【００９８】同図において、算術復号器１５は、処理対
象の多値符号データＣＤに基づいて、各ビットプレーン
の符号データを、最上位ビットプレーンから下位ビット
プレーンに向かってビットプレーン単位に算術復号処理
するものであり、その算術復号処理により得られたビッ
トプレーン画像データＣＤｘは、ビットプレーンデータ
作成部１６に加えられている。また、算術復号器１５
は、多値符号データＣＤの先頭に付加されているヘッダ
情報を抽出し、その抽出したヘッダ情報ＨＤｎをビット
プレーンデータ作成部１６に出力する。

【００９９】ビットプレーンデータ作成部１６は、ヘッ
ダ情報ＨＤｎに基づき、入力されるビットプレーン画像
データＣＤｘの元の画像のビット精度ｎと、符号データ
に含まれる符号化プレーン数ｍを認識し、算術復号器１
５から最上位ビットプレーンよりビットプレーン単位に
順次加えられるビットプレーン画像データＣＤｘを、そ
れぞれ第８ビットプレーンデータ、第７ビットプレーン
データ、第６ビットプレーンデータ…としてビットプレ
ーンメモリ１７の対応するビットプレーンに保存すると
ともに、最後に入力されたビットプレーンデータを、算
術復号器１５から入力しなかったビットプレーンのビッ
トプレーンデータとして、繰り返しビットプレーンメモ
リ１７に保存するものである。

【０１００】例えば、ビット精度ｎの値が「８」で、符
号化プレーン数ｍの値が「３」の場合、この場合には、
算術復号器１５からは、第８ビットプレーン、第７ビッ
トプレーンおよび第６ビットプレーンについて、順次ビ
ットプレーン画像データＣＤｘが入力される。

【０１０１】したがって、ビットプレーンデータ作成部
１６は、第８ビットプレーン、第７ビットプレーンおよ
び第６ビットプレーンについては、おのおのに対応した
ビットプレーン画像データＣＤｘが算術復号器１５から
入力されるので、その入力されるビットプレーン画像デ
ータＣＤｘを、それぞれ対応するビットプレーンのビッ
トプレーンメモリ１７に保存する。

【０１０２】また、算術復号器１５から入力されない第
５ビットプレーン、第４ビットプレーン、第３ビットプ
レーン、第２ビットプレーン、および、第１ビットプレ
ーンの５つのビットプレーンについては、算術復号器１
５から最後に入力した第６ビットプレーンのビットプレ
ーン画像データＣＤｘを、それらの５つのビットプレー
ンのデータとして、ビットプレーンメモリ１７に保存す
る。

【０１０３】データ出力部１８は、ビットプレーンメモ
リ１７に記憶されている第８ビットプレーン〜第１ビッ
トプレーンのビットプレーン画像データＣＤｘについ
て、順次各画素の画像データを抽出し、同一画素位置の
８ビットのデータをまとめて多値画像データＰＤを形成
するものであり、その多値画像データＰＤは、次段装置
に出力される。

【０１０４】ところで、上述した実施例では、白黒画像
を多値画像データとして読み取ったときの多値画像デー
タを処理する場合について説明したが、本発明は、カラ
ー画像を多値画像データとして読み取った場合について
も同様にして適用することができる。

【０１０５】図１０は、本発明のさらに他の実施例にか
かるカラー多値画像データのカラー多値画像符号化装置
の一例を示している。この場合、符号化対象となってい
るカラー多階調画像は、ＲＧＢ３原色の色成分をもち、
おのおのの色成分について１画素あたり８ビットのビッ
ト深度をもつものである。なお、同図において図５と同
一部分および相当する部分には、同一符号または関連す
る符号を付している。

【０１０６】同図において、カラー画像入力部２０を介
して入力された２４ビットのカラー多階調画像データＰ
Ｘｃは、色成分分解部２１に加えられている。色成分分
解部２１は、カラー多階調画像データＰＸｃを８ビット
のＲ成分のＲ多階調画像データＰＸｒ、８ビットのＧ成
分のＧ多階調画像データＰＸｇ、および、８ビットのＢ
成分のＢ多階調画像データＰＸｂに分解するものであ
り、Ｒ多階調画像データＰＸｒ、Ｇ多階調画像データＰ
Ｘｇ、および、Ｂ多階調画像データＰＸｂは、それぞれ
ビットプレーン展開部２ｒ，２ｇ，２ｂに加えられてい
る。

【０１０７】ビットプレーン展開部２ｒは、Ｒ多値画像
データＰＸｒをビットプレーンに展開するものであり、
おのおののビットプレーンのデータは、ビットプレーン
メモリ３ｒに記憶される。

【０１０８】ビットプレーン展開部２ｇは、Ｇ多値画像
データＰＸｇをビットプレーンに展開するものであり、
おのおののビットプレーンのデータは、ビットプレーン
メモリ３ｇに記憶される。

【０１０９】ビットプレーン展開部２ｂは、Ｂ多値画像
データＰＸｂをビットプレーンに展開するものであり、
おのおののビットプレーンのデータは、ビットプレーン
メモリ３ｂに記憶される。

【０１１０】データ参照部４ｒは、符号化対象となって
いる注目画素のデータをビットプレーンメモリ３ｒから
読み出し、注目画素データＤＸｒとして算術符号器９ｒ
の算術符号エンジン（図示略；図５参照）に出力すると
ともに、そのときの注目画素について所定のテンプレー
トを適用し、複数の参照画素のデータをビットプレーン
メモリ３ｒから読み出し、参照画素データＤＲｒとして
算術符号器９ｒの確率評価器（図示略；図５参照）に出
力する。

【０１１１】データ参照部４ｇは、符号化対象となって
いる注目画素のデータをビットプレーンメモリ３ｇから
読み出し、注目画素データＤＸｇとして算術符号器９ｇ
の算術符号エンジン（図示略；図５参照）に出力すると
ともに、そのときの注目画素について所定のテンプレー
トを適用し、複数の参照画素のデータをビットプレーン
メモリ３ｇから読み出し、参照画素データＤＲｇとして
算術符号器９ｇの確率評価器（図示略；図５参照）に出
力する。

【０１１２】データ参照部４ｂは、符号化対象となって
いる注目画素のデータをビットプレーンメモリ３ｂから
読み出し、注目画素データＤＸｂとして算術符号器９ｂ
の算術符号エンジン（図示略；図５参照）に出力すると
ともに、そのときの注目画素について所定のテンプレー
トを適用し、複数の参照画素のデータをビットプレーン
メモリ３ｂから読み出し、参照画素データＤＲｂとして
算術符号器９ｂの確率評価器（図示略；図５参照）に出
力する。

【０１１３】算術符号器９ｒにおいて、確率評価器は、
入力した参照画素データＤＲｒに基づいて、コンテクス
トを判定し、おのおののコンテクストについて、劣勢シ
ンボル（または優勢シンボル）の確率推定値、および、
劣勢シンボル（または優勢シンボル）の種別を算術符号
エンジンに出力するとともに、そのときに判定して得た
コンテクストの状態番号をあらわす状態番号データＤＣ
を状態確率統計部７に出力する。

【０１１４】算術符号器９ｒにおいて、算術符号エンジ
ンは、入力した注目画素データＤＸｒ、劣勢シンボル
（または優勢シンボル）の確率推定値、および、劣勢シ
ンボル（または優勢シンボル）の種別に基づいて、上述
した符号化処理を実行し、その結果得た符号データをＲ
成分符号データＣＸｒとして符号作成部２２に出力する
とともに、そのときの注目画素データＤＸｒが劣勢シン
ボルであるか優勢シンボルであるかをあらわす画素種別
データＤＰを状態確率統計部７に出力する。

【０１１５】ここで、データ参照部４ｒ，４ｇ，４ｂが
用いるテンプレートは、図４に示したと同じＪＢＩＧデ
フォルト３ラインテンプレートを用いているので、注目
画素Ｘについて、参照画素Ａ〜Ｊの１０個の参照画素が
抽出され、その抽出された参照画素の１０ビットのデー
タが、参照画素データＤＲｒ，ＤＲｇ，ＤＲｂとしてそ
れぞれ算術符号器９ｒ，９ｇ，９ｂに出力される。

【０１１６】算術符号器９ｇは、入力される注目画素デ
ータＤＸｇおよび参照画素データＤＲｇに基づき、上述
した算術符号化処理を実行し、それによって得た符号デ
ータをＧ成分符号データＣＸｇとして符号作成部２２に
出力する。

【０１１７】算術符号器９ｂは、入力される注目画素デ
ータＤＸｂおよび参照画素データＤＲｂに基づき、上述
した算術符号化処理を実行し、それによって得た符号デ
ータをＢ成分符号データＣＸｂとして符号作成部２２に
出力する。

【０１１８】状態確率統計部７は、ビットプレーン毎
に、各コンテクストについて劣勢シンボルと優勢シンボ
ルの出現回数を計数し、劣勢シンボルと優勢シンボルの
出現回数の総和を算出し、その総和の値で劣勢シンボル
の出現回数を割り算して、おのおののコンテクストにつ
いての劣勢シンボルの出現確率を算出するものであり、
その算出結果は、状態確率統計データＳＰとしてビット
プレーン毎に符号化判定部１０に出力される。

【０１１９】符号化判定部１０は、状態確率統計部７よ
り入力される状態確率統計データＳＰに基づき、符号化
処理するビットプレーン数を判定するものであり、その
判定結果は、符号化プレーン数データＳＮとして符号作
成部２２に出力される。

【０１２０】符号作成部２２は、符号化判定部１０より
加えられる符号化プレーン数データＳＮに基づき、符号
化処理するプレーン数を判定し、算術符号器９ｒ，９
ｇ，９ｂから加えられる符号データＣＸｒ，ＣＸｇ，Ｃ
Ｘｂに対応したカラー多値符号データＣＤｃを形成する
ものであり、そのカラー多値符号データＣＤｃを次段装
置に出力する。

【０１２１】ここで、符号作成部２２が形成するカラー
多値符号データＣＤｃの一例を図１１（ａ），（ｂ）に
示す。

【０１２２】カラー多値符号データＣＤｃは、同図
（ａ）に示すように、先頭に元の画像データＰＸｃのビ
ット数に対応したビット精度情報（ｎ；この場合は
「８」）と、色成分数（この場合は「３」）と、カラー
多値符号データＣＤｃに含まれる最上位ビットプレーン
からの符号化プレーン数（ｍ）をあらわすヘッダ情報に
続き、各色成分の符号データを順次配置したものであ
る。

【０１２３】また、おのおのの色成分の符号データは、
同図（ｂ）に示すように、最上位ビットプレーンを含
み、最上位ビットプレーンから下位ビットプレーンに向
かった符号化プレーン数ｍに対応した数のビットプレー
ン符号データを順次配列したものである。

【０１２４】図１２は、カラー多値符号データＣＤｃを
復号化するカラー多値画像復号化装置の一例を示してい
る。

【０１２５】同図において、カラー多値符号データＣＤ
ｃは、符号分配部２５に加えられ、符号分配部２５は、
カラー多値符号データＣＤｃに含まれるＲ成分の多値符
号データＣＤｒ、Ｇ成分の多値符号データＣＤｇ、およ
び、Ｂ成分の多値符号データＣＤｂを抽出して、おのお
のの多値符号データＣＤｒ，ＣＤｇ，ＣＤｇを、最上位
ビットプレーンから下位ビットプレーンに向かってビッ
トプレーン順序に算術復号器１５ｒ，１５ｇ，１５ｂに
それぞれ出力する。また、符号分配部２５は、カラー多
値符号データＣＤｃのヘッダ情報のうち、ビット精度情
報ｎおよび符号化ビットプレーン数ｍからなる参照情報
ＳＳａをビットプレーンデータ作成部１６ｒ，１６ｇ，
１６ｂにそれぞれ出力する。

【０１２６】算術復号器１５ｒは、処理対象の多値符号
データＣＤｒに基づいて、各ビットプレーンの符号デー
タを、ビットプレーン単位に算術復号処理するものであ
り、その算術復号処理により得られたビットプレーン画
像データＸＤｒは、ビットプレーンデータ作成部１６ｒ
に加えられている。

【０１２７】算術復号器１５ｇは、処理対象の多値符号
データＣＤｇに基づいて、各ビットプレーンの符号デー
タを、ビットプレーン単位に算術復号処理するものであ
り、その算術復号処理により得られたビットプレーン画
像データＸＣｇは、ビットプレーンデータ作成部１６ｇ
に加えられている。

【０１２８】算術復号器１５ｂは、処理対象の多値符号
データＣＤｂに基づいて、各ビットプレーンの符号デー
タを、ビットプレーン単位に算術復号処理するものであ
り、その算術復号処理により得られたビットプレーン画
像データＸＣｂは、ビットプレーンデータ作成部１６ｂ
に加えられている。

【０１２９】ビットプレーンデータ作成部１６ｒは、参
照情報ＳＳａに基づき、入力されるビットプレーン画像
データＸＣｒの元の画像のビット精度ｎと、符号データ
に含まれる符号化プレーン数ｍを認識し、算術復号器１
５ｒから最上位ビットプレーンよりビットプレーン単位
に順次加えられるビットプレーン画像データＸＣｒを、
それぞれ第８ビットプレーンデータ、第７ビットプレー
ンデータ、第６ビットプレーンデータ…としてビットプ
レーンメモリ１７の対応するビットプレーンに保存する
とともに、最後に入力されたビットプレーンデータを、
算術復号器１５ｒから入力しなかったビットプレーンの
ビットプレーンデータとして、繰り返しビットプレーン
メモリ１７ｒに保存するものである。

【０１３０】例えば、ビット精度ｎの値が「８」で、符
号化プレーン数ｍの値が「３」の場合、この場合には、
算術復号器１５ｒからは、第８ビットプレーン、第７ビ
ットプレーンおよび第６ビットプレーンについて、順次
ビットプレーン画像データＸＣｒが入力される。

【０１３１】したがって、ビットプレーンデータ作成部
１６ｒは、第８ビットプレーン、第７ビットプレーンお
よび第６ビットプレーンについては、おのおのに対応し
たビットプレーン画像データＸＣｒが算術復号器１５か
ら入力されるので、その入力されるビットプレーン画像
データＸＣｒを、それぞれ対応するビットプレーンのビ
ットプレーンメモリ１７ｒに保存する。

【０１３２】また、算術復号器１５ｒから入力されない
第５ビットプレーン、第４ビットプレーン、第３ビット
プレーン、第２ビットプレーン、および、第１ビットプ
レーンの５つのビットプレーンについては、算術復号器
１５ｒから最後に入力した第６ビットプレーンのビット
プレーン画像データＸＣｒを、それらの５つのビットプ
レーンのデータとして、ビットプレーンメモリ１７ｒに
保存する。

【０１３３】ビットプレーンデータ作成部１６ｇは、参
照情報ＳＳａに基づき、入力されるビットプレーン画像
データＸＣｇの元の画像のビット精度ｎと、符号データ
に含まれる符号化プレーン数ｍを認識し、算術復号器１
５ｒから最上位ビットプレーンよりビットプレーン単位
に順次加えられるビットプレーン画像データＸＣｇを、
それぞれ第８ビットプレーンデータ、第７ビットプレー
ンデータ、第６ビットプレーンデータ…としてビットプ
レーンメモリ１７の対応するビットプレーンに保存する
とともに、最後に入力されたビットプレーンデータを、
算術復号器１５ｇから入力しなかったビットプレーンの
ビットプレーンデータとして、繰り返しビットプレーン
メモリ１７ｇに保存するものである。

【０１３４】ビットプレーンデータ作成部１６ｂは、参
照情報ＳＳａに基づき、入力されるビットプレーン画像
データＸＣｂの元の画像のビット精度ｎと、符号データ
に含まれる符号化プレーン数ｍを認識し、算術復号器１
５ｂから最上位ビットプレーンよりビットプレーン単位
に順次加えられるビットプレーン画像データＸＣｂを、
それぞれ第８ビットプレーンデータ、第７ビットプレー
ンデータ、第６ビットプレーンデータ…としてビットプ
レーンメモリ１７の対応するビットプレーンに保存する
とともに、最後に入力されたビットプレーンデータを、
算術復号器１５ｂから入力しなかったビットプレーンの
ビットプレーンデータとして、繰り返しビットプレーン
メモリ１７ｂに保存するものである。

【０１３５】データ出力部２６は、ビットプレーンメモ
リ１７ｒに記憶されている第８ビットプレーン〜第１ビ
ットプレーンのビットプレーン画像データＸＣｒ、ビッ
トプレーンメモリ１７ｇに記憶されている第８ビットプ
レーン〜第１ビットプレーンのビットプレーン画像デー
タＸＣｇ、および、ビットプレーンメモリ１７ｂに記憶
されている第８ビットプレーン〜第１ビットプレーンの
ビットプレーン画像データＸＣｂについて、順次各色成
分毎に各画素の画像データを抽出し、同一画素位置の３
つの色成分の８ビットのデータをまとめてカラー多値画
像データＰＤｃを形成するものであり、そのカラー多値
画像データＰＤｃは、次段装置に出力される。

【０１３６】このようにして、本実施例では、カラー多
値画像データを符号化するときに、その画像の内容に応
じたビットプレーン数の符号データを形成しているの
で、画像に応じた符号化圧縮率の高い符号化処理を実現
することができる。

【０１３７】ところで、上述した実施例では、３つの色
成分についての符号化手段をそれぞれ別系統に備えてい
たが、おのおのの系統で共通する部分をそれぞれの色成
分で共用することもでき、その場合の符号化ユニットの
一例を図１３に示す。なお、同図において、図５および
図１０と同一部分および相当する部分には、同一符号を
付している。

【０１３８】同図において、カラー画像入力部２０を介
して入力された２４ビットのカラー多階調画像データＰ
Ｘｃは、色成分分解部２８に加えられている。色成分分
解部２８は、カラー多階調画像データＰＸｃを８ビット
のＲ成分のＲ多階調画像データＰＸｒ、８ビットのＧ成
分のＧ多階調画像データＰＸｇ、および、８ビットのＢ
成分のＢ多階調画像データＰＸｂに分解するとともに、
Ｒ多階調画像データＰＸｒ、Ｇ多階調画像データＰＸ
ｇ、および、Ｂ多階調画像データＰＸｂを、順次色成分
単位にビットプレーン展開部２９に加える。

【０１３９】ビットプレーン展開部２９は、色成分分解
部２８より順次加えられるＲ多階調画像データＰＸｒ、
Ｇ多階調画像データＰＸｇ、および、Ｂ多階調画像デー
タＰＸｂについて、それぞれの色成分毎にビットプレー
ンに展開するものであり、おのおののビットプレーンの
データは、ビットプレーンメモリ３に記憶される。

【０１４０】データ参照部４は、符号化対象となってい
る注目画素のデータをビットプレーンメモリ３から読み
出し、注目画素データＤＸとして算術符号器９の算術符
号エンジン（図示略；図５参照）に出力するとともに、
そのときの注目画素について所定のテンプレートを適用
し、複数の参照画素のデータをビットプレーンメモリ３
から読み出し、参照画素データＤＲとして算術符号器９
の確率評価器（図示略；図５参照）に出力する。

【０１４１】算術符号器９において、確率評価器は、入
力した参照画素データＤＲに基づいて、コンテクストを
判定し、おのおののコンテクストについて、劣勢シンボ
ル（または優勢シンボル）の確率推定値、および、劣勢
シンボル（または優勢シンボル）の種別を算術符号エン
ジンに出力するとともに、Ｒ成分処理中には、そのとき
に判定して得たコンテクストの状態番号をあらわす状態
番号データＤＣを状態確率統計部７に出力する。

【０１４２】算術符号器９において、算術符号エンジン
は、入力した注目画素データＤＸ、劣勢シンボル（また
は優勢シンボル）の確率推定値、および、劣勢シンボル
（または優勢シンボル）の種別に基づいて、上述した符
号化処理を実行し、その結果得た符号データを符号デー
タＣＸとして符号作成部３０に出力するとともに、Ｒ成
分処理中には、そのときの注目画素データＤＸが劣勢シ
ンボルであるか優勢シンボルであるかをあらわす画素種
別データＤＰを、状態確率統計部７に出力する。

【０１４３】ここで、データ参照部４が用いるテンプレ
ートは、図４に示したと同じＪＢＩＧデフォルト３ライ
ンテンプレートであるので、注目画素Ｘについて、参照
画素Ａ〜Ｊの１０個の参照画素が抽出され、その抽出さ
れた参照画素の１０ビットのデータが、参照画素データ
ＤＲとしてそれぞれ算術符号器９に出力される。

【０１４４】状態確率統計部７は、Ｒ成分の符号化処理
時について、ビットプレーン毎に、各コンテクストにつ
いて劣勢シンボルと優勢シンボルの出現回数を計数し、
劣勢シンボルと優勢シンボルの出現回数の総和を算出
し、その総和の値で劣勢シンボルの出現回数を割り算し
て、おのおののコンテクストについての劣勢シンボルの
出現確率を算出するものであり、その算出結果は、状態
確率統計データＳＰとしてビットプレーン毎に符号化判
定部１０に出力される。

【０１４５】符号化判定部１０は、状態確率統計部７よ
り入力される状態確率統計データＳＰに基づき、符号化
処理するビットプレーン数を判定するものであり、その
判定結果は、符号化プレーン数データＳＮとして符号作
成部３０に出力される。

【０１４６】符号作成部３０は、符号化判定部１０より
加えられる符号化プレーン数データＳＮに基づき、符号
化処理するプレーン数を判定し、算術符号器９から色成
分毎に順次加えられる符号データＣＸに対応したカラー
多値符号データＣＤｃを形成するものであり、そのカラ
ー多値符号データＣＤｃを次段装置に出力する。

【０１４７】したがって、本実施例では、各色成分につ
いての符号化処理を１つの符号化手段により実現してい
るので、装置コストを低減することができる。

【０１４８】なお、上述した実施例では、算術符号化時
にＪＢＩＧデフォルト３ラインテンプレートを用いて符
号化しているが、それ以外の適宜なテンプレート（例え
ば、浮動参照画素を画像内容によって最適な状態に移動
するアダプティブテンプレート等）を用いることができ
る。

【０１４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
原画像の種別に応じて符号化されるビットプレーン数を
制御するので、画像に応じた最適な符号化処理を実現す
ることができるという効果を得る。また、原画像が文字
画像であると判定できたときには、最上位ビットのビッ
トプレーンのみを符号データとして作成するので、文字
画像の符号化圧縮率が非常に大きくなるという効果を得
る。また、原画像を文字画像として判定する方法とし
て、文字画像の特徴に対応した所定の状態の劣勢シンボ
ル出現確率が所定値よりも小さくなっているときに原画
像が文字画像であると判定する方法、または、劣勢シン
ボルの出現確率がいずれかの状態に偏っているときに
は、その処理対象の画像が文字画像であると判定する方
法を用いているので、実験結果に即した確実性の高い画
像判定を行うことができるという効果も得る。

【０１５０】また、原画像が写真画像の場合には、画像
の内容がノイズ状になるまでの上位ビットプレーンのみ
を符号データとして作成し、符号化効率の悪いノイズ状
の下位ビットプレーンの符号データを作成しないので、
符号化圧縮率を大幅に向上することができ、かつ、再生
画像の画質を良好にすることができるという効果を得
る。

【０１５１】また、カラー多値画像データを符号化する
ときに、その画像の内容に応じたビットプレーン数の符
号データを形成しているので、画像に応じた符号化圧縮
率の高い符号化処理を実現することができるという効果
を得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】多値画像をビットプレーン方式で符号化すると
きの説明図。

【図２】符号化シンボル系列０１００を対象とした２値
算術符号化の一例を説明するための概略図。

【図３】ＱＭ−ｃｏｄｅｒ方式の符号化復号化処理の一
例を説明するためのフローチャート。

【図４】予測符号化処理に用いる用いるテンプレートの
一例を示した概略図。

【図５】本発明の一実施例にかかる多値符号化装置の一
例を示したブロック図。

【図６】多値符号データの一例を示した概略図。

【図７】符号化判定部の処理の一例を示したフローチャ
ート。

【図８】符号化判定部の処理の他の例を示したフローチ
ャート。

【図９】多値復号化装置の一例を示したブロック図。

【図１０】本発明の他の実施例にかかるカラー多値画像
符号化装置の一例を示したブロック図。

【図１１】カラー多値符号データの一例を示した概略
図。

【図１２】カラー多値符号データを復号化するカラー多
値画像復号化装置の一例を示したブロック図。

【図１３】本発明のさらに他の実施例にかかるカラー多
値画像符号化装置の他の例を示したブロック図。

【符号の説明】

２，２ｒ，２ｇ，２ｂ，２９ビットプレーン展開部３，３ｒ，３ｇ，３ｂビットプレーンメモリ４，４ｒ，４ｇ，４ｂデータ参照部５算術符号エンジン６確率評価器７状態確率統計部８，２２，３０符号作成部９，９ｒ，９ｇ，９ｂ算術符号器１０符号化判定部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】１画素あたり複数ビットからなる白黒多
値画像から、同一ビット順位のビットデータを画素毎に
取り出してなるビットプレーンを形成するとともに、お
のおののビットプレーンについて二値符号化処理して、
原画像を符号化圧縮する多値画像処理装置において、上記ビットプレーンについて算術符号化方法により二値
化処理する算術符号化処理手段と、上記算術符号化処理手段の符号化処理時に判定した状態
毎に、おのおのの状態でのシンボル出現確率を収集して
統計する状態確率統計手段と、上記状態確率統計手段の統計結果に基づいて、処理対象
の画像の内容を判定し、その判定結果に基づいて符号デ
ータを作成するプレーン数を制御する符号作成手段を備
えたことを特徴とする多値画像処理装置。
【請求項２】前記符号作成手段は、所定の上位ビット
のビットプレーンに対応した統計結果にあらわれる文字
画像の特徴に対応した所定の状態の劣勢シンボル出現確
率が所定値よりも小さくなっているときには、その処理
対象の画像が文字画像であると判定し、所定数の上位ビ
ットのビットプレーンの符号のみを作成することを特徴
とする請求項１記載の多値画像処理装置。
【請求項３】前記符号作成手段は、最上位ビットのビ
ットプレーンに対応した統計結果にあらわれる文字画像
の特徴に対応した所定の状態の劣勢シンボル出現確率が
所定値よりも小さくなっているときには、その処理対象
の画像が文字画像であると判定し、最上位ビットのビッ
トプレーンの符号のみを作成することを特徴とする請求
項１記載の多値画像処理装置。
【請求項４】前記符号作成手段は、最上位ビットのビ
ットプレーンに対応した統計結果にあらわれる劣勢シン
ボルの出現確率がいずれかの状態に偏っているときに
は、その処理対象の画像が文字画像であると判定し、最
上位ビットのビットプレーンの符号のみを作成すること
を特徴とする請求項１記載の多値画像処理装置。
【請求項５】前記符号作成手段は、最上位ビットから
最下位ビットに向かっておのおののビットプレーンにつ
いて判定処理するとともに、判定対象のビットプレーン
がランダム画像である場合には、そのときに判定処理し
たビットプレーンよりも下位ビットのビットプレーンに
ついては、符号データを作成しないことを特徴とする請
求項１記載の多値画像処理装置。
【請求項６】前記符号作成手段は、最上位ビットから
最下位ビットに向かっておのおののビットプレーンにつ
いて判定処理するとともに、判定対象のビットプレーン
における劣勢シンボルの出現確率の偏差が小さい場合に
は、そのときに判定処理したビットプレーンよりも下位
ビットのビットプレーンについては、符号データを作成
しないことを特徴とする請求項１記載の多値画像処理装
置。
【請求項７】前記符号作成手段は、最上位ビットのビ
ットプレーンに対応した統計結果にあらわれる文字画像
の特徴に対応した所定の状態の劣勢シンボル出現確率が
所定値よりも小さくなっているときには、その処理対象
の画像が文字画像であると判定し、最上位ビットのビッ
トプレーンの符号のみを作成する一方、最上位ビットか
ら最下位ビットに向かっておのおののビットプレーンに
ついて判定処理するとともに、判定対象のビットプレー
ンにおける劣勢シンボルの出現確率の偏差が大きい場合
には、そのときに判定処理したビットプレーンよりも下
位ビットのビットプレーンについては、符号データを作
成しないことを特徴とする請求項１記載の多値画像処理
装置。
【請求項８】前記符号作成手段は、最上位ビットのビ
ットプレーンに対応した統計結果にあらわれる劣勢シン
ボルの出現確率がいずれかの状態に偏っているときに
は、その処理対象の画像が文字画像であると判定し、最
上位ビットのビットプレーンの符号のみを作成する一
方、最上位ビットから最下位ビットに向かっておのおの
のビットプレーンについて判定処理するとともに、判定
対象のビットプレーンにおける劣勢シンボルの出現確率
の偏差が大きい場合には、そのときに判定処理したビッ
トプレーンよりも下位ビットのビットプレーンについて
は、符号データを作成しないことを特徴とする請求項１
記載の多値画像処理装置。
【請求項９】複数の色成分で、かつ、１画素あたり複
数ビットからなるカラー多値画像から、各色成分につい
て、同一ビット順位のビットデータを画素毎に取り出し
てなるビットプレーンを形成するとともに、おのおのの
ビットプレーンについて二値符号化処理して、原画像を
符号化圧縮する多値画像処理装置において、上記ビットプレーンについて算術符号化方法により二値
化処理する算術符号化処理手段と、上記算術符号化処理手段の符号化処理時に判定した状態
毎に、おのおのの状態でのシンボル出現確率を収集して
統計する状態確率統計手段と、上記状態確率統計手段の統計結果に基づき、処理対象の
画像の内容を判定し、その判定結果に基づいて各色成分
について符号データを作成するプレーン数を制御する符
号作成手段を備えたことを特徴とする多値画像処理装
置。
【請求項１０】複数の色成分で、かつ、１画素あたり
複数ビットからなるカラー多値画像から、各色成分につ
いて、同一ビット順位のビットデータを画素毎に取り出
してなるビットプレーンを形成するとともに、おのおの
のビットプレーンについて二値符号化処理して、原画像
を符号化圧縮する多値画像処理装置において、上記ビットプレーンについて算術符号化方法により二値
化処理する算術符号化処理手段と、上記算術符号化処理手段の符号化処理時に判定した状態
毎に、おのおのの状態でのシンボル出現確率を収集して
統計する状態確率統計手段と、最初に処理対象となる所定色成分の上記状態確率統計手
段の統計結果に基づいて、処理対象の画像の内容を判定
し、その判定結果に基づき、各色成分について符号デー
タを作成するプレーン数を制御する符号作成手段を備え
たことを特徴とする多値画像処理装置。
【請求項１１】前記符号作成手段は、前記所定色成分
の所定の上位ビットのビットプレーンに対応した統計結
果にあらわれる文字画像の特徴に対応した所定の状態の
劣勢シンボル出現確率が所定値よりも小さくなっている
ときには、その処理対象の画像が文字画像であると判定
し、各色成分について、所定数の上位ビットのビットプ
レーンの符号のみを作成することを特徴とする請求項１
０記載の多値画像処理装置。
【請求項１２】前記符号作成手段は、前記所定色成分
の最上位ビットのビットプレーンに対応した統計結果に
あらわれる劣勢シンボルの出現確率がいずれかの状態に
偏っているときには、その処理対象の画像が文字画像で
あると判定し、各色成分について、最上位ビットのビッ
トプレーンの符号のみを作成することを特徴とする請求
項１０記載の多値画像処理装置。
【請求項１３】前記符号作成手段は、前記所定色成分
の最上位ビットから最下位ビットに向かっておのおのの
ビットプレーンについて判定処理するとともに、判定対
象のビットプレーンがランダム画像である場合には、各
色成分について、そのときに判定処理したビットプレー
ンよりも下位ビットのビットプレーンについては、符号
データを作成しないことを特徴とする請求項１０記載の
多値画像処理装置。
【請求項１４】前記符号作成手段は、前記所定色成分
の最上位ビットから最下位ビットに向かっておのおのの
ビットプレーンについて判定処理するとともに、判定対
象のビットプレーンにおける劣勢シンボルの出現確率の
偏差が小さい場合には、各色成分について、そのときに
判定処理したビットプレーンよりも下位ビットのビット
プレーンについては、符号データを作成しないことを特
徴とする請求項１０記載の多値画像処理装置。
【請求項１５】前記符号作成手段は、前記所定色成分
の最上位ビットのビットプレーンに対応した統計結果に
あらわれる文字画像の特徴に対応した所定の状態の劣勢
シンボル出現確率が所定値よりも小さくなっているとき
には、その処理対象の画像が文字画像であると判定し、
各色成分について、最上位ビットのビットプレーンの符
号のみを作成する一方、最上位ビットから最下位ビット
に向かっておのおののビットプレーンについて判定処理
するとともに、判定対象のビットプレーンにおける劣勢
シンボルの出現確率の偏差が大きい場合には、各色成分
について、そのときに判定処理したビットプレーンより
も下位ビットのビットプレーンについては、符号データ
を作成しないことを特徴とする請求項１０記載の多値画
像処理装置。
【請求項１６】前記符号作成手段は、前記所定色成分
の最上位ビットのビットプレーンに対応した統計結果に
あらわれる劣勢シンボルの出現確率がいずれかの状態に
偏っているときには、その処理対象の画像が文字画像で
あると判定し、各色成分について、最上位ビットのビッ
トプレーンの符号のみを作成する一方、最上位ビットか
ら最下位ビットに向かっておのおののビットプレーンに
ついて判定処理するとともに、判定対象のビットプレー
ンにおける劣勢シンボルの出現確率の偏差が大きい場合
には、各色成分について、そのときに判定処理したビッ
トプレーンよりも下位ビットのビットプレーンについて
は、符号データを作成しないことを特徴とする請求項１
０記載の多値画像処理装置。