JP3837850B2 - 画像符号化方法および装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像データを符号化する技術に関し、とくにPDL(ページ記述言語)画像データ等コンピュータ(以下、PDL画像と総称する)で生成された人工画像データとスキャンイン(Scan−in)画像データとの双方を効率よく圧縮するようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】
1.PDL画像向け可逆符号化方式
本出願人は、PDL画像向けの可逆符号化手法を提案している(特願平8−31074号、現在未公開)。この提案に係る描画方向予測符号化方式は、オペイク・モデルで記述されたPDL画像では同一画素値が連続する確率が極めて高いことを利用して、PDL画像を効率よく可逆符号化する。すなわち、隣接画素を用いた予測手法を複数用意し、予測が一致した予測手法のインデックスを符号化するようにしている。しかし、スキャンイン画像では、同一画素値が連続し難いため、この手法によるスキャンイン画像の圧縮率は低い。
2.スキャンイン画像向け準可逆符号化方式
本出願人は、また、スキャンイン画像向けの準可逆符号化手法も提案している(特願平9−104135号、現在未公開)。この提案に係る符号化方式は、隣接画素を用いた画素近似手法を複数用意し、もっとも小さな誤差を生じる画素近似手法のインデックスを符号化するようにしている。この符号化手法によれば、先の特願平8−31074号のPDL画像向け可逆符号化方式と同じ枠組みでスキャンイン画像を効率よく符号化することができる。
【0003】
ところで、PDL/スキャンイン混在画像を符号化するためには、上記2つの方式を組み合せれば良い。具体的に、描画方向予測器と画素値近似器とを設けて、これらから適切な予測器あるいは近似器を選択する。しかし、上述の関連出願においては、予測器と近似器を選択するときの規範が示されていない。
【0004】
また、PDL/スキャンイン混在画像を符号化するために、可逆と準可逆を切換える従来例がある。例えば、国際標準方式候補MRC(Mixed Raster Contents、ITU−Telecommunication Standardization Sector Temporary Document 1020/Rev.1)のように、ひとつの画像を可逆符号化するプレーン、準可逆符号化するプレーン、および、両者を切り換えるTAGプレーンの3つのプレーンで表す方式がある。この手法は、以下の問題がある。
▲1▼2系統の符号化処理系が必要である。
可逆符号化のプレーンと準可逆符号化のプレーンを符号化するために、可逆と準可逆の2系統の符号化処理系が2つ必要である。
▲2▼TAG符号化処理がオーバヘッドとなる。
▲3▼TAG符号データがオーバヘッドとなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、以上の事情を考慮してなされたものであり、(1)単一の符号化方式でPDL/スキャンイン混在画像を効率良く符号化する、(2)可逆/非可逆切換えTAGにまつわるオーバ・ヘッドをなくすことを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、上述の目的を達成するために、入力画像データを出力符号データに変換する画像符号化方法において、上記符号化対象画素と同一値の隣接画素の方向を出力する方向予測手法と、上記符号化対象画素の周辺に位置する画素群を符号化したのち、さらに復号した値を用いて上記符号化対象画素値を近似する1以上の近似手法とを利用して、上記符号化対象画素値と同一値の隣接画素があればその方向を出力し、同一値の隣接画素がなければ上記近似手法で近似した近似値を出力するステップと、上記同一隣接画素の方向を表すインデックス、もしくは、上記符号化対象画素値と上記近似値との誤差が所定の許容誤差より小さい近似手法を表すインデックスを出力するステップと、上記インデックスの順位を求め上記順位を出力するステップと、上記順位を情報源符号化するステップとを実行するようにしている。
【0007】
この構成においては、PDL画像の場合には同一値の隣接画素の方向に基づいて高効率の圧縮が可能となり、またスキャンイン画像に対しては近似手法による圧縮が可能となる。しかも、可逆符号化および準可逆符号化が同一の枠組みで実行でき、対象画素領域がどのような性質を有するのか考慮する必要がない。すなわち、異なる手法ごとのプレーンをタグにより切り替えるという従来の問題点が解決される。
【0008】
また、この発明によれば、上述の目的を達成するために、画像符号化装置に、入力画像データから符号化対象画素の値と、上記符号化対象画素の周辺に位置する画素群を符号化したのち、さらに復号した値とを合わせて出力する手段と、上記符号化対象画素と同一値の隣接画素の方向を出力する方向予測手法と、上記符号化対象画素の周辺に位置する画素群を符号化したのち、さらに復号した値を用いて上記符号化対象画素値を近似する1以上の近似手法とを利用して、上記符号化対象画素値と同一値の隣接画素があればその方向を出力し、同一値の隣接画素がなければ上記近似手法で近似した近似値を出力する手段と、上記同一隣接画素の方向を表すインデックス、もしくは、上記符号化対象画素値と上記近似値との間の誤差が所定の許容誤差より小さい近似手法を表すインデックスを出力する手段と、上記インデックスの順位を求めそれを出力する手段と、上記順位を情報源符号化する手段とを設け、符号化対象画素値を同一隣接画素の方向もしくは近似手法の順位として符号化するようにしている。
【0009】
この構成においても、対象画素領域がどのような性質を有するのか判別する必要なしに、PDL画像およびスキャンイン画像双方を高効率で圧縮できる。
【0010】
また、この構成において、上記同一隣接画素の方向および上記近似手法を表すインデックスの順位を、1つまたは複数の符号化対象画素の符号化が終了した時点で、更新するようにしてもよい。
【0011】
また、上記同一画素の方向および上記近似手法を表すインデックスの順位を、直前に選択されたインデックスが最上位になるように更新してもよい。
【0012】
また、上記順位の出力系列はラン・レングスとして表されてもよい。
【0013】
また、上記同一画素の方向がなく、かつ、上記近似手法の誤差が所定の許容誤差を上回る場合には、画素の値をインデックスに変えて出力するようにしてもよい。
【0014】
また、この発明によれば、上述の目的を達成するために、画像符号化装置に、符号化対象画素の値を予測する1以上の予測手段と、上記符号化対象画素の値を近似する1以上の近似手段と、入力された符号化対象画素の値に応じて上記1以上の予測手段および1以上の近似手段のうちの1つを選択してそのインデックスを出力する手段と、出力された上記インデックスに応じて、上記インデックスと上記インデックスの順位との間の動的な対応関係に基づいて、対応する順位を出力する手段と、出力された上記順位を符号化する手段とを設けるようにしている。
【0015】
この構成においても、対象画素領域がどのような性質を有するのか判別する必要なしに、PDL画像およびスキャンイン画像双方を高効率で圧縮できる。
【0016】
【発明の実施の態様】
以下、この発明を詳細に説明する。
【0017】
[概要]
この発明の画像符号化装置においては、描画方向予測器群および画素値近似器群の両方を設け、描画方向予測が当たる場合は、予測器群から最適な予測器(順位の最も小さな予測器)を選択し、可逆符号化を行う。そうでない場合は、近似器群のなかから最適な近似器(近似誤差が所定の許容誤差より小さく、かつ順位が最小となる近似器)を選択し、非可逆符号化を行う。ただし、近似誤差が許容誤差よりも大きな時は誤差値そのものを可逆符号化する。
【0018】
[実施例1]
つぎに、本発明の実施例1について説明する。図1は、実施例1の画像符号化装置を全体として示しており、この図において、画像符号化装置は、ウィンドウ化手段1、画素値近似手段2、誤差選択手段3、順位/ラン・レングス算出手段4、情報源符号化手段5、復号画素選択手段6を含んで構成されている。
【0019】
ウィンドウ化手段1は、例えばラスタ・スキャン順に1画素づつ入力される入力画像データ7から、符号化対象画素値と、その周辺に位置する既に符号化、復号済みの画素値群、すなわち周辺画素値群8を切り出して出力する。既に符号化、復号済みの画素値は、復号画素値データ13として受け取られる。
【0020】
近似手段2は、周辺画素値群8から、複数の手法で符号化対象画素を近似し、近似した結果を復号画素値候補群9として出力する。複数の近似手法は、複数の量子化手法、複数の補間手法、および周辺画素値群8のうち1画素の画素値そのものを予測値とする手法からなる。
【0021】
近似手法選択手段3は、復号画素値候補群9と符号化対象画素との誤差を算出し、1画素の画素値そのものを予測値とする予測器群のうち、誤差0のものがあれば、それらのなかで順位が最小な予測器を選択する。そうでなければ、量子化手法および補間手法のうち誤差最小の近似手法を選択する。ただし、最小誤差が予め設定された許容誤差よりも大きな場合は、近似誤差値そのものを選択する。選択された予測器や近似手法は、近似手法インデックス10として出力される。
【0022】
順位/ラン・レングス算出手段4は、選択された近似手法の順位(確からしさ)を算出し、順位のラン・レングスを出力する。すなわち、誤差近似手法インデックス10の順位14が求められ、順位のラン・レングスを計数し符号化シンボル11として出力する。近似手法と順位の対応は、例えば、ひとつの画素の符号化が終了するごとに更新する。更新手法は、例えば、最も最近に選択された近似手法の順位を1位とする、あるいは、過去いくつかの画素の符号化の結果から最も選択頻度の大きな近似手法を1位とするなど、確からしさの順に番号を割り振るものである。
【0023】
情報源符号化手段5は、ラン・レングスからなる符号化シンボル11を情報源符号化し、符号データ12を出力する。符号化は、例えば、ハフマン符号化、あるいは、算術符号化など、符号化シンボルの統計的冗長度を抑圧するものである。
【0024】
復号画素選択手段6は、復号画素値候補群9のなかから誤差近似手法インデックス10に対応する近似画素値、すなわち復号画素値データ13を選択する。
【0025】
復号装置は、符号化装置と対応する動作をするものであり、詳細な説明を省略する。
【0026】
[実施例2]
つぎに、より詳細な実施例2について説明する。図2は、実施例2の構成を示しており、この図において、実施例2の画像符号化装置は、ウィンドウ化回路101、補間器H201、補間器L202、量子化器T203、量子化器S204、量子化器E205、予測器a206、予測器b207、予測器c208、予測器d209、誤差選択回路301、順位/ラン・レングス算出回路401、順位更新回路402、ハフマン符号化回路501および復号画素選択回路601を含んで構成されている。
【0027】
ウィンドウ化回路101は、ラスタ・スキャン順に1画素づつ入力される入力画像データ701を符号化対象画素Xとし、図4に示すような周辺に位置する既に符号化、復号済みの画素値群R0〜R11とを合わせて周辺画素値群801として出力する。符号化対象画素の符号化処理が終了した後、復号画素データ1301を受け取り、これを符号化対象画素と置き換える。
【0028】
ウィンドウ化回路101の動作を図3に示す。図3の動作は以下のようになる。
[ステップS11]入力画像データ701をラスタ・スキャン順に1画素ずつ受け取り、これを新たな符号化対象画素Xとする。
[ステップS12]符号化対象画素Xおよびその周辺に位置する、すでに符号化・復号済みの画素群Ri{0≦i≦N−1}とを合わせて周辺画素値群801として出力する。
[ステップS13]復号画素値データ1301を受け取り、これを符号化対象画素値と置き換える。
[ステップS14]以上のステップをすべての画素について実行する。
【0029】
補間器H201、補間器L202、量子化器T203、量子化器S204、量子化器E205、予測器a206、予測器b207、予測器c208および予測器d209は、符号化対象画素を図5に示すような近似手法で各々近似し、近似した画素値を復号画素値候補901〜909として各々出力する(図6のステップS21)。補間器H201、補間器L202、量子化器T203、量子化器S204、量子化器E205、予測器a206、予測器b207、予測器c208および予測器d209の処理はすべての画素に対して行われる(図6のステップS22)。
【0030】
誤差選択回路301は、復号画素値候補群901〜902と符号化対象画素値との誤差を各々算出し、近似手法と順位の対応1102を参考に、最適な予測器あるいは近似器を選択し、結果を近似手法インデックス1001として出力する。ただし、近似誤差が予め設定された許容誤差よりも大きな場合は、予測誤差値そのものを近似手法インデックス1001として出力する。
【0031】
誤差選択回路301の動作を図7に示す。図7の動作は以下のとおりである。
[ステップS31]周辺画素値群801の中の符号化対象画素Xと復号画素値候補群901〜909との間の誤差を算出する。こののち、ステップS32に進む。
[ステップS32]予測器a206〜予測器d209の予測誤差906〜909の中に0のものがあるかどうか調べる。あれば、ステップS33に進み、なければステップS34に進む。
[ステップS33]予測誤差が0である予測器が1つであれば、そのインデックス1001を出力する。予測誤差が0である予測器が複数ある場合には、そのうちの順位が最小の予測器を選択し、そのインデックス1001を出力する。こののちステップS40に進む。
[ステップS34]誤差が0の予測がない場合にはこのステップに進む。ここでは、順位1位の近似手法が誤差が許容範囲かどうかを調べる。許容範囲内であればステップS35に進む。許容範囲を外れていればステップS36に進む。
[ステップS35]順位1位の近似手法を表すインデックス1001を出力する。こののちステップS40に進む。
[ステップS36]最も誤差の小さな近似手法を選択する。ただし、量子化器Eはこのステップでは選択しない。こののちステップS37に進む。
[ステップS37]最小誤差が許容値以下か調べる。許容値以下であればステップS38に進み、許容値を超えていればステップS39に進む。
[ステップS38]誤差最小の近似手法を表すインデックス1001を出力し、ステップS40に進む。
[ステップS39]量子化器Eを選択して量子化器Hの誤差値をそのままインデックス1001として出力し、ステップS40に進む。
[ステップS40]すべての画素について以上のステップを繰り返す。
【0032】
順位/ラン・レングス算出回路401は、近似手法と順位の対応1102にしたがって、誤差近似手法インデックス1001の順位を求め、これを符号化シンボル1101として出力する。ただし、1位の順位が連続する場合には、その連続長、すなわちラン・レングスを出力する。また、量子化器E205が選択されているときは、誤差近似手法インデックス1001として受け取った近似誤差値をそのまま符号化シンボル1101として出力する。
【0033】
順位/ラン・レングス算出回路401の動作を図9に示す。図9の動作は以下のとおりである。
[ステップS51]量子化器Eが選択されたかどうかを調べる。選択された場合にはステップS60へ進み。選択されない場合にはステップS52へ進む。
[ステップS52]近似手法と順位との対応1102に基づいて誤差近似手法インデックス1001の順位を求める。つぎにステップS53へ進む。
[ステップS53]順位が1位かどうか調べ、1位であればステップS54へ進み、1位でなければステップS57へ進む。
[ステップS54]1位の順位が連続する個数、すなわちラン・レングスを計数し、ステップS55へ進む。
[ステップS55]ラン・レングスが139以下かどうかを調べ、139以下であればステップS61へ進む。139を超えていれば計数を止めてステップS56へ進む。
[ステップS56]1位のラン・レングスを符号化シンボル1101として出力し、計数を0に戻す。こののちステップS61へ進む。
[ステップS57]一つ前の符号化対象画素の順位が1位かどうか調べ、1位であればステップS58へ進む。1位でなければステップS59へ進む。
[ステップS58]1位のラン・レングスを符号化シンボル1101として出力し、ステップS59へ進む。
[ステップS59]順位を符号化シンボル1101として出力する。
[ステップS60]インデックス1001をそのまま符号化シンボル1101として出力する。こののちステップS61へ進む。
[ステップS61]以上の処理をすべての画素について実行する。
【0034】
ハフマン符号化回路501は、符号化シンボル1101をハフマン符号化し、出力符号データ1201を出力する(図11のステップS81、S82)。
【0035】
復号画素選択回路601は、復号画素値候補901〜905から誤差近似手法インデックス1001に対応するものを選択し、復号画素データ1301として出力する(図8のステップS41、S42)。
【0036】
順位更新回路402は、近似手法と順位の対応1102を出力する。ひとつの符号化対象画素の符号化が終了した後、誤差近似手法インデックス1001に応じて順位の更新を行う。この順位更新回路402の動作を図10に示す。
[ステップS71]予め設定された近似手法と順位の対応1102を出力する。
[ステップS72]誤差近似手法インデックス1001を受け取り、それに対応する近似手法の順位を1位に変更する。
[ステップS73]その他の近似手法の順位は、順位の肯定をかえることなく高い順に順位を再度振り直す。
[ステップS74]以上の処理をすべての画素に対して実行する。
【0037】
以上で実施例の説明を終了する。最後に、この発明の実施例を特願平9−104135号の手法と比較した結果を図12に示す。この図から符号化効率が向上していることが理解できる。
【0038】
なお、この発明は上述の実施例に限定されるものではなく種々変更が可能である。たとえば、上述の実施例では、近傍の画素にヒットするものがない場合には、最も誤差の少ない近似手法を選択するようにしているが、所定の許容誤差範囲内の近似手法に1位の順位が割り当てられているときには、その誤差より小さな誤差の近似手法があっても現在1位の近似手法を選択するようにしてもよい。このようにすると誤差は大きくなるが圧縮率を大きくできる。
【0039】
【発明の効果】
この発明によれば、以下の効果を実現できる。
1.単一の方式でPDL画像とスキャンイン画像を効率よく符号化できる。
2.可逆/非可逆切換えTAGを別途符号化する必要がないため、処理負荷、および、符号量のオーバヘッドがない。
3.近似手法を選択するとき、誤差最小規範だけでなく、順位が1位の近似器を優先的に選択して1位のラン・レングスを長くすることにより、符号化効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1の構成を示すブロック図である。
【図2】 本発明の実施例2の構成を示すブロック図である。
【図3】 図2のウィンドウ回路101の処理を説明するフローチャートである。
【図4】 図3のウィンドウの画素位置の例を示す図である。
【図5】 図2の画素値近似回路201〜205の近似手法の例を説明する図である。
【図6】 図2の画素値近似回路201〜205の処理を説明するフローチャートである。
【図7】 図2の誤差選択回路301の処理を説明するフローチャートである。
【図8】 図2の復号画素選択回路601の処理を説明するフローチャートである。
【図9】 図2の順位/ラン・レングス算出回路401の処理を説明するフローチャートである。
【図10】 図2の順位更新回路402の処理を説明するフローチャートである。
【図11】 図2のハフマン符号化回路501の処理を説明するフローチャートである。
【図12】 本発明の実施例の符号化効率を説明する図である。
【符号の説明】
1 ウィンドウ化手段
2 画素値近似手段
3 誤差選択手段
4 順位/ラン・レングス算出手段
5 情報源符号化手段
6 復号画素選択手段
7 入力画像データ
8 周辺画素値群
9 復号画素値候補群
10 誤差近似手法インデックス
11 符号化シンボル
12 出力符号データ
13 復号画素データ
101 ウィンドウ化回路
201 補間器H
202 補間器L
203 量子化器T
204 量子化器B
205 量子化器E
206 予測器a
207 予測器b
208 予測器c
209 予測器d
301 誤差選択回路
401 順位/ラン・レングス算出回路
402 順位更新回路
501 ハフマン符号化回路
601 復号画素選択回路
701 入力画像データ
801 周辺画素値群
901〜909 復号画素値候補
1001 誤差近似手法インデックス
1101 符号化シンボル
1102 近似手法と順位の対応
1201 出力符号データ

Claims (10)

  1. 入力画像データを出力符号データに変換する画像符号化方法において、
    符号化対象画素と同一値の隣接画素の方向を出力する方向予測手法を利用して、上記符号化対象画素値と同一値の隣接画素があればその方向を表すインデックスを出力するステップと、
    上記符号化対象画素の周辺に位置する画素群を符号化したのち、さらに復号した値を用いて上記符号化対象画素値を近似する1以上の近似手法を利用して、上記符号化対象画素値と同一値の隣接画素がなく、しかも上記符号化対象画素値と近似値との誤差が所定の許容誤差より小さい場合には、上記近似手法を表すインデックスを出力するステップと、
    上記符号化対象画素値と同一値の隣接画素がなく、しかも、上記近似値との誤差が所定の許容誤差以上の場合には予め定められた1の近似手法を用いた誤差を出力するステップと、
    上記方向予測手法および近似手法のそれぞれを表すインデックスのそれぞれについて当該インデックスが出力される確からしさの順位を求め上記順位を出力するステップと、
    上記順位のランレングス表現および上記誤差を圧縮符号化するステップとを有することを特徴とする画像符号化方法。
  2. 入力画像データから符号化対象画素の値と、上記符号化対象画素の周辺に位置する画素群を符号化したのち、さらに復号した値とを合わせて出力する手段と、
    上記符号化対象画素と同一値の隣接画素の方向を出力する方向予測手法と、上記符号化対象画素の周辺に位置する画素群を符号化したのち、さらに復号した値を用いて上記符号化対象画素値を近似する1以上の近似手法とを利用して、上記符号化対象画素値と同一値の隣接画素があればその方向を表すインデックスを出力し、同一値の隣接画素がなく、しかも上記符号化対象画素値と近似値との間の誤差が所定の許容誤差より小さい近似手法があれば、当該近似手法のインデックスを出力し、上記近似値との誤差が所定の許容誤差以上の場合には予め定められた1の近似手法を用いた誤差を出力する手段と、
    上記方向予測手法および近似手法のそれぞれを表すインデックスのそれぞれについて当該インデックスが出力される確からしさの順位を求めそれを出力する手段と、
    上記順位のランレングス表現および上記誤差を圧縮符号化する手段とを備え、
    符号化対象画素値を同一隣接画素の方向もしくは近似手法の順位として符号化する画像符号化装置。
  3. 上記近似値との誤差が所定の許容誤差より小さい近似手法が複数ある場合は、許容誤差が最も小さい近似手法のインデックスを出力する請求項2記載の画像符号化装置。
  4. 上記近似値との誤差が所定の許容誤差より小さい近似手法が複数ある場合は、そのうちで上記順位が一番上位の近似手法のインデックスを出力する請求項2記載の画像符号化装置。
  5. 上記近似手法は、複数種類の量子化手法および複数種類の補間手法の少なくとも1つを含む請求項2〜4のいずれかに記載の画像符号化装置。
  6. 上記符号化対象画素値と同一値の隣接画素が複数あるときに、それらをそれぞれ表す複数のインデックスのうちで上記順位が一番上位のインデックスを出力する請求項2〜5のいずれかに記載の画像符号化装置。
  7. 上記順位および上記誤差の圧縮符号化は統計的冗長度を抑圧する符号化である請求項2〜6のいずれかに記載の画像符号化装置。
  8. 上記同一隣接画素の方向および上記近似手法を表す上記インデックスが出力される確からしさの順位を、1つまたは複数の符号化対象画素の符号化が終了した時点で、更新するようにした請求項2〜7のいずれかに記載の画像符号化装置。
  9. 上記同一画素の方向および上記近似手法を表すインデックスが出力される確からしさの順位を、1つまたは複数の符号化対象画素の符号化が終了した時点で、直前に選択されたインデックスが最上位になるように更新する請求項2〜8のいずれかに記載の画像符号化装置。
  10. 上記順位の出力系列はラン・レングスとして表される請求項2〜9のいずれかに記載の画像符号化装置。
JP18845997A 1997-07-14 1997-07-14 画像符号化方法および装置 Expired - Fee Related JP3837850B2 (ja)

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