JP3867886B2 - 画像符号化方法、画像符号化装置、画像復号化方法及び画像復号化装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データの符号化及び復号化の分野に係り、特に、擬似中間調処理法として広く利用されている組織的ディザ法又は誤差拡散法により処理された画像データの符号化及び復号化の分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドットの有無で画像を形成するプリンタやファクシミリなどで写真などの中間調を表現するために、組織的ディザ法や誤差拡散法が広く利用されている。
【０００３】
組織的ディザ法では、多階調画像データの画素をディザマトリクスの対応した閾値により量子化（２値化）する。この組織的ディザ法で処理されたディザ画像では、同じディザマトリクスが繰り返し適用されるため、ディザマトリクスと同じ周期の周期的特徴が現れやすい。特に、写真などの低周波数成分の多い画像では、この周期的特徴が顕著に現れる。
【０００４】
ディザ画像の圧縮符号化には、このようなディザ画像の周期的特徴が利用されることが多い。例えば、符号化対象画素からディザ周期だけ離れた符号化済み画素とその周辺画素を利用して、符号化対象画素の値を予測し、その予測誤差を符号化する技術（特許第１３７９２３７号）、ディザ画像のブロック単位で画素をディザ閾値の大きさ順に並べ替えてから符号化する技術（特許第１８０７５１４号）、復元した多階調データとディザ閾値との距離を推定確率として算術符号化を行う技術（特開平７−２３１３９０号）などが知られている。
【０００５】
誤差拡散法では、多階調画像データの画素を所定の閾値で量子化（２値化）し、そこで発生した量子化誤差を、誤差拡散マトリクスの係数を乗じて、これから量子化される近傍画素に配分する手法である。この誤差拡散法により処理された画像（誤差拡散画像）は、ディザ画像に比べ解像性が良く、またドット間にディザ画像のような周期性が現れない。
【０００６】
誤差拡散画像の圧縮符号化のための従来技術としては、例えば、注目領域の濃度を予測し、これに基づいて所定の並べ替え規則の１つを選択し、それを適用して不規則に離散した画素を集中させることにより、圧縮率を向上させる技術（特開平７−７９３５２号）が知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ディザマトリクスの閾値や誤差拡散マトリクスの係数は様々である。テキスト、グラフィックス、写真などの複数のオブジェクトからなる文書では、ページ内においてもオブジェクト毎にディザ閾値や誤差拡散係数が異なることもある。
【０００８】
しかし、ディザ画像に対する前記従来技術は、用いられたディザマトリクスの閾値が既知であることを前提としているため、ディザ閾値が未知であったり、ディザ閾値が変化するようなディザ画像では、効率的な符号化を期待できない。
【０００９】
よって、本発明の１つの目的は、ディザ閾値が未知であったり変化するようなディザ画像データの高効率符号化が可能な画像符号化方法及び装置と、その符号化データからディザ画像データを復元するための復号化方法及び装置を提供することにある。
【００１０】
また、誤差拡散画像に対する前記従来技術は、元データ（濃度）に対し発生するドットパターンを予め想定しているため、誤差拡散係数が未知であったり画像内で誤差拡散係数が変化する誤差拡散画像の符号化に問題がある。すなわち、誤差拡散マトリックス（拡散係数）が変わると、発生するドットパターンも変わってしまうので、期待したようなドット集中による圧縮率向上効果を得られない。これは、選択可能な並べ替え規則の種類を限定すると、効果の得られる誤差拡散マトリックス種も限定されることを意味している。しかし、誤差拡散マトリクスが未知又は様々に変化するような誤差拡散画像データの効率的な符号化を可能にすべく、効果の得られる誤差拡散マトリックス種を無制限にしようとすると、符号化データとともに並び換え規則も保持する必要があるため、符号化データ量増大とデータ管理の煩雑化を招いてしまう。
【００１１】
よって、本発明のもう１つの目的は、そのような不都合を伴うことなく、誤差拡散マトリクス（誤差拡散係数）が未知又は変化するような誤差拡散画像データの高効率符号化が可能な画像符号化方法及び装置と、その符号化データから誤差拡散画像データを復元するための復号化方法及び装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明に係る画像符号化方法は、所定のサイズ及び形状のディザマトリクスが用いられたディザ画像データを、前記ディザマトリクスのサイズ及び形状に応じて決められたサイズ及び形状の複数画素からなるブロックを処理単位として符号化する画像符号化方法であって、
前記ディザ画像データの各ブロックに対し符号化処理を行う符号化処理工程と、
前記符号化処理工程による各符号化対象ブロックのために、該ブロックよりも符号化順が早く、かつ、該ブロックの近傍にある複数のブロック（このブロックを参照ブロックと記す）より、ブロック内各位置毎に画素値の統計情報を抽出する統計工程と、
を有し、
前記符号化処理工程は、
符号化対象ブロックについて前記統計工程によって複数の参照ブロックより抽出された統計情報を参照し、該符号化対象ブロック内の各画素（注目画素と記す）について、該注目画素に対応したブロック内位置での統計情報値との差が所定範囲内の統計情報値をとる他のブロック内位置を求め、該複数の参照ブロックにおける、該他のブロック内位置及び該注目画素に対応したブロック内位置の画素値から予測値を求める予測工程と、
該符号化対象ブロック内の各画素について前記予測工程によって求められた予測値と該画素の画素値との差又は排他的論理和である予測誤差を求める誤差検出工程と、
該符号化対象ブロック内の各画素について前記誤差検出工程によって求められた予測誤差をエントロピー符号化する符号化工程と、
を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明に係る画像符号化方法は、所定のサイズ及び形状のディザマトリクスが用いられたディザ画像データを、前記ディザマトリクスのサイズ及び形状に応じて決められたサイズ及び形状の複数画素からなるブロックを処理単位として符号化する画像符号化方法であって、
前記ディザ画像データの各ブロックに対し符号化処理を行う符号化処理工程と、
前記符号化処理工程による各符号化対象ブロックのために、該ブロックよりも符号化順が早く、かつ、該ブロックの近傍にある複数のブロックより、ブロック内各位置毎に画素値の統計情報を抽出する統計工程と、
を有し、
前記符号化処理工程は、
符号化対象ブロックについて前記統計工程によって抽出された統計情報を参照し、該符号化対象ブロック内の各画素（注目画素と記す）に対応したブロック内位置での統計情報値を求めるとともに、該符号化対象ブロックの直前に符号化される他のブロック内の画素値の合計値を求め、求められた該合計値及び該統計情報値とから該注目画素についてのシンボル出現確率を推定する確率推定工程と、
該符号化対象ブロック内の各画素を、それについて前記確率推定工程によって推定されたシンボル出現確率をパラメータとして算術符号化する符号化工程と、
を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明に係る画像符号化方法は、誤差拡散画像データを、所定のサイズ及び形状の複数画素からなるブロックを処理単位として符号化する画像符号化方法であって、
前記誤差拡散画像データの各ブロックに対し符号化処理を行う符号化処理工程と、
前記符号化処理工程による各符号化対象ブロックのために、該ブロックよりも符号化順が早く、かつ、該ブロックの近傍にある複数のブロックより、ブロック内各位置毎に画素値の統計情報を抽出する統計工程と、
を有し、
前記符号化処理工程は、
符号化対象ブロックについて前記統計工程によって抽出された統計情報を参照し、該符号化対象ブロック内の各画素（注目画素と記す）に対応したブロック内位置での統計情報値を求めるとともに、該符号化対象ブロックの直前に符号化される他のブロック内の画素値の合計値を求め、求められた該合計値及び該統計情報値とから該注目画素についてのシンボル出現確率を推定する確率推定工程と、
該符号化対象ブロック内の各画素を、それについて前記確率推定工程によって推定されたシンボル出現確率をパラメータとして算術符号化する符号化工程と、
を有することを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明に係る画像符号化装置は、所定のサイズ及び形状のディザマトリクスが用いられたディザ画像データを、前記ディザマトリクスのサイズ及び形状に応じて決められたサイズ及び形状の複数画素からなるブロックを処理単位として符号化する画像符号化装置であって、
前記ディザ画像データの各ブロックに対し符号化処理を行う符号化処理手段と、
前記符号化処理手段による各符号化対象ブロックのために、該ブロックよりも符号化順が早く、かつ、該ブロックの近傍にある複数のブロック（このブロックを参照ブロックと記す）より、ブロック内各位置毎に画素値の統計情報を抽出する統計手段と、
を有し、
前記符号化処理手段は、
符号化対象ブロックについて前記統計手段によって複数の参照ブロックより抽出された統計情報を参照し、該符号化対象ブロック内の各画素（注目画素と記す）について、該注目画素に対応したブロック内位置での統計情報値との差が所定範囲内の統計情報値をとる他のブロック内位置を求め、該複数の参照ブロックにおける、該他のブロック内位置及び該注目画素に対応したブロック内位置の画素値から予測値を求める予測手段と、
該符号化対象ブロック内の各画素について前記予測手段によって求められた予測値と該画素の画素値との差又は排他的論理和である予測誤差を求める誤差検出手段と、
該符号化対象ブロック内の各画素について前記誤差検出手段によって求められた予測誤差をエントロピー符号化する符号化手段と、
を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明に係る画像符号化装置は、所定のサイズ及び形状のディザマトリクスが用いられたディザ画像データを、前記ディザマトリクスのサイズ及び形状に応じて決められたサイズ及び形状の複数画素からなるブロックを処理単位として符号化する画像符号化装置であって、
前記ディザ画像データの各ブロックに対し符号化処理を行う符号化処理手段と、
前記符号化処理手段による各符号化対象ブロックのために、該ブロックよりも符号化順が早く、かつ、該ブロックの近傍にある複数のブロック（このブロックを参照ブロックと記す）より、ブロック内各位置毎に画素値の統計情報を抽出する統計手段と、
を有し、
前記符号化処理手段は、
符号化対象ブロックについて前記統計手段によって抽出された統計情報を参照し、該符号化対象ブロック内の各画素（注目画素と記す）に対応したブロック内位置での統計情報値を求めるとともに、該符号化対象ブロックの直前に符号化される他のブロック内の画素値の合計値を求め、求められた該合計値及び該統計情報値とから該注目画素についてのシンボル出現確率を推定する確率推定手段と、
該符号化対象ブロック内の各画素を、それについて前記確率推定手段によって推定されたシンボル出現確率をパラメータとして算術符号化する符号化手段と、
を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の発明に係る画像符号化装置は、誤差拡散画像データを、所定のサイズ及び形状の複数画素からなるブロックを処理単位として符号化する画像符号化装置であって、
前記誤差拡散画像データの各ブロックに対し符号化処理を行う符号化処理手段と、
前記符号化処理手段による各符号化対象ブロックのために、該ブロックよりも符号化順が早く、かつ、該ブロックの近傍にある複数のブロック（このブロックを参照ブロックと記す）より、ブロック内各位置毎に画素値の統計情報を抽出する統計手段と、
を有し、
前記符号化処理手段は、
符号化対象ブロックについて前記統計手段によって抽出された統計情報を参照し、該符号化対象ブロック内の各画素（注目画素と記す）に対応したブロック内位置での統計情報値を求めるとともに、該符号化対象ブロックの直前に符号化される他のブロック内の画素値の合計値を求め、求められた該合計値及び該統計情報値とから該注目画素についてのシンボル出現確率を推定する確率推定手段と、
該符号化対象ブロック内の各画素を、それについて前記確率推定手段によって推定されたシンボル出現確率をパラメータとして算術符号化する符号化手段と、
を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項７記載の発明は、請求項４，５又は６項記載の発明に係る画像符号化装置において、前記統計手段は、ブロック内各位置毎に、複数の参照ブロックの画素値を、符号化対象ブロックに近いブロックほど大きな重みを付けて加算することにより統計情報を得ることを特徴とする。
【００１９】
請求項８記載の発明は、請求項４，５又は６項記載の発明に係る画像符号化装置において、前記統計手段は、ブロック内各位置毎に、複数の参照ブロックの画素値の組み合わせをアドレスとしてテーブルより統計情報を読み出すことを特徴とする。
【００２０】
請求項９記載の発明は、請求項４，５又は６項記載の発明に係る画像符号化装置において、前記統計手段は、ブロック内各位置毎に、複数の参照ブロック間の画素値の遷移状態に基づいて統計情報を得ることを特徴とする。
【００２１】
請求項１０記載の発明に係る画像復号化方法は、所定のサイズ及び形状のディザマトリクスが用いられたディザ画像データを請求項１記載の発明に係る画像符号化方法により符号化した符号化データを、符号化時と同じサイズ及び形状の複数画素からなるブロックを処理単位として復号化する画像復号化方法であって、
前記符号化データに対しブロック単位で復号化処理を行う復号化処理工程と、
前記復号化処理工程による復号化対象ブロックのために、該ブロックの近傍の復号化済みの複数のブロック（このブロックを参照ブロックと記す）の復元画像データより、ブロック内各位置毎に画素値の統計情報を抽出する統計工程と、
を有し、
前記復号化処理工程は、
復号化対象ブロックの前記符号化データのエントロピー復号化を行って、該復号化対象ブロック内の各画素の予測誤差を得る復号化工程と、
該復号化対象ブロックについて前記統計工程によって複数の参照ブロックの復元画像データより抽出された統計情報を参照し、該復号化対象ブロック内の各画素（注目画素と記す）について、該注目画素に対応したブロック内位置での統計情報値との差が所定範囲内 の統計情報値をとる他のブロック内位置を求め、該複数の参照ブロックの復元画像データにおける、該他のブロック内位置及び該注目画素に対応したブロック内位置の画素値から予測値を求める予測工程と、
該復号化対象ブロック内の各画素について、前記復号化工程によって得られた予測誤差と前記予測工程によって求められた予測値との和又は排他的論理和を復元画像データの画素値として出力する工程と、
を有することを特徴とする。
【００２２】
請求項１１記載の発明に係る画像復号化方法は、所定のサイズ及び形状のディザマトリクスが用いられたディザ画像データを請求項２記載の発明に係る画像符号化方法により符号化した符号化データを、符号化時と同じサイズ及び形状の複数画素からなるブロックを処理単位として復号化する画像復号化方法であって、
前記符号化データに対しブロック単位で復号化処理を行う復号化処理工程と、
前記復号化処理工程による復号化対象ブロックのために、該ブロックの近傍の復号化済みの複数のブロック（このブロックを参照ブロックと記す）の復元画像データより、ブロック内各位置毎に画素値の統計情報を抽出する統計工程と、
を有し、
前記復号化処理工程は、
復号化対象ブロックについて前記統計工程によって抽出された統計情報を参照し、該復号化対象ブロック内の各画素（注目画素と記す）に対応したブロック内位置での統計情報値を求めるとともに、該復号化対象ブロックの直前に復号化された他のブロックの復元画像データの画素値の合計値を求め、求められた該合計値及び該統計情報値とから該注目画素についてのシンボル出現確率を推定する確率推定工程と、
該復号化対象ブロックの符号化データに対し、前記確率推定工程によって推定された各画素のシンボル出現確率をパラメータとして算術復号化を行うことにより該復号化対象ブロックの復元画像データを出力する復号化工程と、
を有することを特徴とする。
【００２３】
請求項１２記載の発明に係る画像復号化方法は、誤差拡散画像データを、請求項３記載の発明に係る画像符号化方法により符号化した符号化データを、符号化時と同じサイズ及び形状の複数画素からなるブロックを処理単位として復号化する画像復号化方法であって、
前記符号化データに対しブロック単位で復号化処理を行う復号化処理工程と、
前記復号化処理工程による復号化対象ブロックのために、該ブロックの近傍の復号化済みの複数のブロック（このブロックを参照ブロックと記す）の復元画像データより、ブロック内各位置毎に画素値の統計情報を抽出する統計工程と、
を有し、
前記復号化処理工程は、
復号化対象ブロックについて前記統計工程によって抽出された統計情報を参照し、該復号化対象ブロック内の各画素（注目画素と記す）に対応したブロック内位置での統計情報値を求めるとともに、該復号化対象ブロックの直前に復号化された他のブロックの復元画像データの画素値の合計値を求め、求められた該合計値及び該統計情報値とから該注目画素についてのシンボル出現確率を推定する確率推定工程と、
該復号化対象ブロックの符号化データに対し、前記確率推定工程によって推定された各画素のシンボル出現確率をパラメータとして算術復号化を行うことにより該復号化対象ブロックの復元画像データを出力する復号化工程と、
を有することを特徴とする。
【００２４】
請求項１３記載の発明に係る画像復号化装置は、所定のサイズ及び形状のディザマトリクスが用いられたディザ画像データを請求項１記載の発明に係る画像符号化方法により符 号化した符号化データを、符号化時と同じサイズ及び形状の複数画素からなるブロックを処理単位として復号化する画像復号化装置であって、
前記符号化データに対しブロック単位で復号化処理を行う復号化処理手段と、
前記復号化処理手段による復号化対象ブロックのために、該ブロックの近傍の復号化済みの複数のブロック（このブロックを参照ブロックと記す）の復元画像データより、ブロック内各位置毎に画素値の統計情報を抽出する統計手段と、
を有し、
前記復号化処理手段は、
復号化対象ブロックの前記符号化データのエントロピー復号化を行って、該復号化対象ブロック内の各画素の予測誤差を得る復号化手段と、
該復号化対象ブロックについて前記統計手段によって複数の参照ブロックの復元画像データより抽出された統計情報を参照し、該復号化対象ブロック内の各画素（注目画素と記す）について、該注目画素に対応したブロック内位置での統計情報値との差が所定範囲内の統計情報値をとる他のブロック内位置を求め、該複数の参照ブロックの復元画像データにおける、該他のブロック内位置及び該注目画素に対応したブロック内位置の画素値から予測値を求める予測手段と、
該復号化対象ブロック内の各画素について、前記復号化手段によって得られた予測誤差と前記予測手段によって求められた予測値との和又は排他的論理和を復元画像データの画素値として出力する手段と、
を有することを特徴とする。
【００２５】
請求項１４記載の発明に係る画像復号化装置は、所定のサイズ及び形状のディザマトリクスが用いられたディザ画像データを請求項２記載の発明に係る画像符号化方法により符号化した符号化データを、符号化時と同じサイズ及び形状の複数画素からなるブロックを処理単位として復号化する画像復号化装置であって、
前記符号化データに対しブロック単位で復号化処理を行う復号化処理手段と、
前記復号化処理手段による復号化対象ブロックのために、該ブロックの近傍の復号化済みの複数のブロック（このブロックを参照ブロックと記す）の復元画像データより、ブロック内各位置毎に画素値の統計情報を抽出する統計手段と、
を有し、
前記復号化処理手段は、
復号化対象ブロックについて前記統計手段によって抽出された統計情報を参照し、該復号化対象ブロック内の各画素（注目画素と記す）に対応したブロック内位置での統計情報値を求めるとともに、該復号化対象ブロックの直前に復号化された他のブロックの復元画像データの画素値の合計値を求め、求められた該合計値及び該統計情報値とから該注目画素についてのシンボル出現確率を推定する確率推定手段と、
該復号化対象ブロックの符号化データに対し、前記確率推定手段によって推定された各画素のシンボル出現確率をパラメータとして算術復号化を行うことにより該復号化対象ブロックの復元画像データを出力する復号化手段と、
を有することを特徴とする。
【００２６】
請求項１５記載の発明に係る画像復号化装置は、誤差拡散画像データを、請求項３記載の発明に係る画像符号化方法により符号化した符号化データを、符号化時と同じサイズ及び形状の複数画素からなるブロックを処理単位として復号化する画像復号化装置であって、
前記符号化データに対しブロック単位で復号化処理を行う復号化処理手段と、
前記復号化処理手段による復号化対象ブロックのために、該ブロックの近傍の復号化済みの複数のブロック（このブロックを参照ブロックと記す）の復元画像データより、ブロック内各位置毎に画素値の統計情報を抽出する統計手段と、
を有し、
前記復号化処理手段は、
復号化対象ブロックについて前記統計手段によって抽出された統計情報を参照し、該復号化対象ブロック内の各画素（注目画素と記す）に対応したブロック内位置での統計情報値を求めるとともに、該復号化対象ブロックの直前に復号化された他のブロックの復元画像データの画素値の合計値を求め、求められた該合計値及び該統計情報値とから該注目画素についてのシンボル出現確率を推定する確率推定手段と、
該復号化対象ブロックの符号化データに対し、前記確率推定手段によって推定された各画素のシンボル出現確率をパラメータとして算術復号化を行うことにより該復号化対象ブロックの復元画像データを出力する復号化手段と、
を有することを特徴とする。
【００２７】
請求項１６記載の発明は、請求項１３，１４又は１５記載の発明に係る画像復号化装置において、前記統計手段は、ブロック内各位置毎に、複数の参照ブロックの画素値の組み合わせをアドレスとしてテーブルより統計情報を読み出すことを特徴とする。
【００２８】
請求項１７記載の発明は、求項１３，１４又は１５記載の発明に係る画像復号化装置において、前記統計手段は、ブロック内各位置毎に、複数の参照ブロック間の画素値の遷移状態に基づいて統計情報を得ることを特徴とする。
【００２９】
以上に述べた本発明の主要な特徴及びその他の特徴について、以下の実施の形態に関連して具体的に説明する。
【００３０】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。なお、説明の重複を減らすため、添付図面中の複数の図面において同一部分又は対応部分に同一の参照番号を用いることにより、説明を省略又は簡略化する場合がある。
【００３１】
図１、図２及び図３はそれぞれ本発明の画像符号化装置の異なった例を示すブロック図である。これらの画像符号化装置は、符号化制御部１００、バッファメモリ１０１、統計部１０２及び符号化処理部１０３とから構成される。符号化制御部１００は、符号化対象の画像データ（ディザ画像データ又は誤差拡散画像データ）のソース１５０（例えばメモリ）から処理に必要なブロックの画像データをバッファメモリ１０１に取り込む制御と、統計部１０２及び符号化処理部１０３の動作の制御を行う手段である。統計部１０２は、バッファメモリ１０１内の画像データを参照して統計情報を抽出する手段である。符号化処理部１０３は、統計部１０２によって抽出された統計情報を利用して、バッファメモリ１０３内の画像データの符号化処理を行う手段であり、図１乃至図３に示すような内部構成である。なお、画像データ・ソース２５０がメモリである場合、このメモリをバッファメモリ１０１として利用し、画像符号化装置そのものにはバッファメモリ１０１を設けない構成とすることも可能であり、そのような構成の画像符号化装置も本発明に包含される。
【００３２】
図４に、これらの画像符号化装置の概略処理フローを示す。符号化動作の概略は次の通りである。符号化制御部１００の制御下で、符号化処理部１０３によって画像データの１ブロックの符号化処理が実行され（ステップＳ１）、次に統計部１０２により統計情報が抽出される（ステップＳ３）。抽出された統計情報を利用して次のブロックの符号化処理が実行される（ステップＳ１）。同様のブロックを処理単位とした符号化処理が最終ブロックまで終わると（ステップＳ２，Ｙｅｓ）、１つの画像データに対する符号化動作を終了する。なお、ここでは４×４画素の領域を１ブロックとする。以下、図１乃至図３に示した画像符号化装置の詳細について説明する。
【００３３】
まず、処理対象となる画像データについて説明する。図５は多階調画像データの一例を示し、図中の数値は各画素の階調レベルである。
【００３４】
図６（ａ）はディザマトリクスの一例であり、図中の数値は閾値である。図５の多階調画像データに対し、図６（ａ）のディザマトリクスを用いて組織的ディザ処理（２値化）を施すことにより得られるディザ画像データを図６（ｂ）に示す。
【００３５】
図７（ａ）は誤差拡散マトリクスの一例を示し、網掛けされた注目画素の量子化誤差は図中に示す係数（誤差拡散係数）が乗じられて周辺画素に配される。したがって、図７（ｂ）に示すような画素値の場合に、注目画素を量子化（２値化）すると、量子化誤差の分配により周辺画素値は図７（ｃ）に示すように変化する。図７（ａ）に示す誤差拡散マトリクスを用いて誤差拡散処理を施して得られる誤差拡散画像データを図７（ｄ）に示す。
【００３６】
次に、図１乃至図３に示した統計部１０２について説明する。
【００３７】
ディザ画像データを対象にする場合、統計部１０２は、例えば、図６（ｂ）に太線で囲んで示すような位置関係にある７ブロックにおいて、ブロック内の各位置毎に、画素値を加算した値を統計情報として抽出する。このようにして図６（ｂ）に示す７ブロックから得られた統計情報を図６（ｃ）に示す。この統計情報の各値は、ブロックの各位置毎の７ブロックにおける黒画素数に対応する。統計情報値の大きい位置ほど、黒画素になる傾向が強かったということ、つまり、その位置のディザ閾値が低かったことを意味し、ディザ閾値との相関が大きい。本発明においては、図６（ｂ）の太線で囲んだ７ブロックより抽出された、このような統計情報を、同図の右下の太線で囲まれていないブロックの符号化処理にディザ閾値の代わりに利用する。したがって、ディザ閾値が未知のディザ画像データでも高効率符号化が可能である。
【００３８】
誤差拡散画像データを対象にする場合も同様に、統計部１０２は、例えば、図７（ｄ）に太線で囲んで示すような位置関係にある７ブロックにおいて、ブロック内の各位置毎に、画素値を加算した値を統計情報として抽出する。このようにして図７（ｄ）の７ブロックから得られた統計情報を図７（ｅ）に示す。この統計情報の値が大きい位置ほど、過去に黒画素になる傾向が強かったことを意味する。誤差拡散画像のドットがランダムで周期性がないとすれば、統計母数（統計をとるブロック数）が増えるほど各位置の統計情報値は同じ値に近づくはずである。これはブロックのサイズに関係なく言えることである。逆に、統計母数が少ない場合、各位置の統計情報値のばらつきが大きくなるが、その値の大きな位置では、近い過去にドットが繰り返して発生したということであるので、逆に近い未来にはドットが発生しない可能性が高いことを意味する。同様に、統計情報の値の小さな位置では、近い将来にドットが発生しやすいと言える。このような考え方に基づき、本発明においては、図７（ｄ）の太線で囲んだ７ブロックより抽出された統計情報を、同図の右下の太線で囲まれていないブロックの符号化処理に利用する。したがって、誤差拡散係数が未知の誤差拡散画像データも高効率な符号化が可能である。
【００３９】
また、符号化対象ブロックの移動に伴い統計情報は更新されていく。したがって、このような統計情報を符号化処理に利用することにより、画像内でディザ閾値又は誤差拡散係数が変化する場合でも適応的な高効率符号化が可能になる。
【００４０】
なお、ディザ画像データと誤差拡散画像データのいずれを対象とする場合においても、統計部１０２における統計情報の抽出方法は前述の方法のみに限定されるものではない。例えば、統計をとるブロックの個数の増減、符号化対象ブロックとの位置関係を変更することも可能である。また、符号化対象ブロックに近いブロックほど大きな重みを付けて画素値を重み付け加算した値を統計情報として抽出することも可能である。符号化対象ブロックに近いブロックのデータのほうが符号化対象ブロックのデータとの相関が高いと考えられるため、重み付け加算値を抽出する方法のほうが画像内容の変動をより反映した処理を期待できる。
【００４１】
また、統計情報を演算によって求める代わりに、例えば図８に示すようなテーブルを利用して求めてもよい。このテーブルは前述のように７ブロックの統計をとる場合に適用されるもので、アドレスの各ビットは、７ブロックの注目位置の画素値に対応する（黒画素は１、白画素は０）。例えば、７ブロックの注目位置の画素値が全て０（白画素）ならば、アドレスは”０００００００”となり、統計情報値として０が得られる。７番目のブロックの注目位置の画素値が１、１番から６番までのブロックの注目位置の画素値が０ならば、アドレスは”００００００１”となり、統計情報値として７が得られる。このようなテーブルを利用する方法は、一般に、演算による方法に比べ、高速処理が可能であり、また様々な統計情報の抽出方法に柔軟に対応できる利点がある。
【００４２】
また、統計情報を抽出する他の方法として、ブロック内の各位置における画素値の遷移状態から統計情報値を決定してもよい。図９はその説明図である。図９において、丸で囲まれた数値がステートを意味し、あるブロックの注目位置が現在属しているステートが、その位置での統計情報値となる。例えば、あるブロックの注目位置の統計情報値が現在１４である場合に、次の２ブロックでの注目位置の画素値が１ならば、左側のステートへ遷移し統計情報値は１５となるが、その２ブロックでの注目位置の画素値が０ならば右側のステートへ遷移するので統計情報値は１３となる。また、その２ブロック中のいずれかの１ブロックでの注目位置の画素値が１、残りの１ブロックでの注目位置の画素値が０ならば、ステートは遷移せず、統計情報値は１４のままとなる。このように画素値の遷移状態により統計情報値を決定する方法は、統計情報の抽出のために保持しなければならない画像データが、過去２ブロック分で足りるという利点がある。
【００４３】
なお、以下の説明においては、図６及び図７に関連して説明したような７ブロックの画像データから統計情報を抽出するものとする。
【００４４】
次に、図１に示した画像符号化装置について詳細に説明する。この画像符号化装置における符号化処理部１０３は、予測符号化を行う構成であり、比較部１１１、符号化部１１２及び予測部１１３からなる。予測部１１３は、符号化対象画素の値を予測する手段である。比較部１１１は、その予測値と、符号化対象画素の実際の値との誤差（予測誤差）を検出するための手段であり、符号化対象画素値と予測値とが一致したときに０を、不一致のときに１を出力する。すなわち、この比較部１１１は符号化対象画素値と予測値との排他的ＯＲをとる。符号化部１１２は、比較部１１１より出力される予測誤差データのランレングス符号化などのエントロピー符号化を行う手段である。このような構成において、予測部１１３による予測が成功する区間では、比較部１１１より０が連続して出力されるため、高能率の圧縮符号化が可能となる。
【００４５】
予測部１１３における画素値予測方法は以下の通りである。
【００４６】
まず、ディザ画像データを符号化する場合における予測方法を、図１０を参照して説明する。ディザ画像データの場合、符号化対象画素の近傍にある符号化済み画素を参照して、符号化対象画素の値を予測する。予測精度を高めるためには、参照画素として符号化対象画素との相関の高い画素を選ぶ必要がある。本発明では、符号化対象ブロック及び近傍の符号化済みブロックより、符号化対象画素の位置における統計情報値と、統計情報値が同一値か近い値をとるブロック内位置にある符号化済み画素を参照画素に選ぶ。
【００４７】
図１０の８ブロックが図６（ｂ）に示す８ブロックと同一であるとすると、図中右下の符号化対象ブロックのための統計情報として図６（ｃ）に示す統計情報が得られている。この統計情報を見ると、図１０に示す符号化対象画素の位置での統計情報値は３であり、ブロック内で統計情報値が３をとる位置はほかに３つあることが分かる。そこで、同一の統計情報値をとる位置の画素を参照画素として選ぶとすれば、例えば、図１０の近傍７ブロック及び符号化対象ブロックの記号ｂで示す位置の画素が参照画素に選ばれる。統計情報値が同じ又は近いということは、ディザ閾値が近い値であることを意味する。実際、図６（ａ）に示すディザマトリクスを見ると、符号化対象画素の位置（左下隅）のディザ閾値は７０であり、参照画素位置のディザ閾値９０、８０、５０との差は±２０の範囲に入っている。すなわち、符号化対象画素と相関の強い画素が参照画素に選ばれた。したがって、例えば、これら参照画素の値の多数決をとって予測値とすることにより、高精度の予測が可能となる。
【００４８】
この例では、符号化対象画素と同じ統計情報値をとる位置の画素のみを参照画素に選択したが、符号化対象画素位置の統計情報値と近い統計情報値（例えば差が±１の範囲）をとる位置の画素を参照画素に選ぶ方法としてもよい。このような方法も本発明に包含される。
【００４９】
次に、誤差拡散画像データを符号化する場合における予測方法を、図１１を参照して説明する。誤差拡散画像データの符号化では、予測部１１３は、統計情報のみに基づいて予測値を決定する。具体的には、例えば、０から１の統計情報値をＡグループ、２から７の統計情報値をＢグループに分類する。そして、符号化対象画素の位置の統計情報値がＡグループに属するならば予測値を１（黒画素）とし、Ｂグループに属するならば予測値を０（白画素）とする。
【００５０】
例えば、図７（ｄ）に示す符号化対象ブロックの場合、図１１（ａ）に示す統計情報（図７（ｅ）のものと同一）が抽出され、その網掛けされた位置は黒画素と予測され、それ以外の位置は白画素と予測されることになる。符号化対象ブロックの元の画像データは図１１（ｂ）に示す通りであるから、符号化対象ブロック内の各位置の予測誤差は図１１（ｃ）に示すようになる。図１１（ｃ）と図１１（ｂ）を比較すれば明らかなように、予測誤差データは０が増えるため、圧縮率が向上する。
【００５１】
ここで、画像データを図２１に示すようなブロック（Ｉ，Ｊ）の集合として、図１に示した画像符号化装置の動作をより詳しく説明する。画像データの周囲に、全画素が白画素（０）の仮想のブロックが存在するものとし、Ｉ＝０のブロック行、及び、各ブロック行の左端部分と右端部分では、実在しないブロックの代わりに仮想のブロックを利用して処理が行われる。
【００５２】
符号化制御部１００は、バッファメモリ１０１（８ブロック分のメモリ容量を持つ）と統計部１０２をクリアした後、画像データ・ソース１５０より最初の符号化対象ブロックであるブロック（０，０）の画像データを取り込んでバッファメモリ１０１に書き込み、符号化処理部１０３に符号化処理を実行させる（図４、ステップＳ１）。この場合、統計部１０２より出力される統計情報値は全て０であり、また、符号化対象ブロックの近傍の符号化済みの７ブロック（図６（ｂ）、図７（ｄ）参照）は実在しないので、仮想の７ブロックがあるものとして扱われる。対象画像データがディザ画像データならば、予測部１１３は前述のように統計情報に基づいて選択した参照画素から予測値を決定して出力し、比較部１１１は予測値と符号化対象画素値との誤差を出力する。この予測誤差データが符号化部１１２によって符号化される。対象画像データが誤差拡散画像データならば、予測部１１３は前述のように統計情報のみに基づいて予測値を決定する。
【００５３】
ブロック（０，０）の符号化処理が終わると、符号化制御部１００は統計部１０２に統計情報の抽出処理を実行させる（図４、ステップＳ３）。この場合、バッファメモリ１０１内のブロック（０，０）と全位置が０の仮想ブロックからなる７ブロックより前述の方法によって統計情報が抽出される。
【００５４】
次に、右隣のブロック（０，１）の画像データがバッファメモリ１０１に書き込まれ、その符号化処理が実行される。この符号化処理では、直前に抽出された統計情報が利用される。ディザ画像データならば、予測部１１３はバッファメモリ１０１内のブロック（０，０）と仮想ブロックの７ブロックより統計情報に基づいて選択した参照画素から予測値を決定する。誤差拡散画像データならば、統計情報のみに基づいて予測値を決定する。
【００５５】
以下、同様の動作が繰り返される。各ブロックの処理の際に、バッファメモリ１０１上の不要なブロックに必要なブロックのデータが上書きされる。
【００５６】
例えば、ブロック（１，３）が符号化対象となった時には、参照される近傍７ブロック（０，１），（０，２），（０，３），（０，４），（１，０），（１，１），（１，２）は全て実在するデータがバッファメモリ１０１に書き込まれ、実在する参照画素のデータを用いて符号化対象画素値が予測される（ディザ画像データの場合）。ブロック（１，３）が符号化されると、ブロック（０，５）のデータがバッファメモリ１０１上の不要となったブロック（０，１）に上書きされ、実在する７ブロックのデータから統計情報が抽出される。次の符号化対象ブロック（１，４）がバッファメモリ１０１上のブロック（１，０）に上書きされ、実在する参照画素データを用いて符号化対象画素値が予測される（ディザ画像データの場合）。このようにして、最後のブロック（Ｎ，Ｍ）まで符号化されると、一連の符号化動作を終了する。
【００５７】
次に、図２に示した画像符号化装置について詳細に説明する。この画像符号化装置の符号化処理部１０３は、符号化対象ブロック内の画素を統計情報に基づいた順序で符号化する構成であり、ブロック内の１６画素を統計情報に基づいて順序付けする画像変換部１２１と、この画像変換部１２１により順序付けされた画素列に対しランレングス符号化などのエントロピー符号化を行う符号化部１２２とからなる。
【００５８】
図１２と図１３は、画像変換部１２１による統計情報に基づいた画素順序付け操作の説明図である。ただし、図１２はディザ画像データの場合、図１３は誤差拡散画像データの場合である。図１２及び図１３において、（ａ）は統計情報であり、図６（ｃ）又は図７（ｅ）に示したものと同じものである。（ｄ）は図６（ｂ）又は図７（ｄ）に示したものと同じ符号化対象ブロックで、図中の数値は画素番号を示し、また、網掛けされた位置は黒画素であることを示す。符号化対象ブロック内の１６画素を１番画素から１６番画素へと単純に並べて１次元化すると、（ｅ）のようになり、ラン数が多く符号化効率が悪い。そこで統計情報を（ｂ）のように単純に１次元化し、これを（ｃ）のように統計情報値の昇順に並べ替える。この統計情報の並べ替えによる１対１対応変換を、符号化対象ブロック内の１６画素に施す。すなわち、１６画素を、その統計情報値の小さい画素から大きい画素へと（つまり昇順に）順序付けするわけである。（ｆ）は、順序付け（並べ替え）後の画素列を示し、単純に一次元化した場合に比べラン数が大幅に少なくなるため、より効率的な符号化が可能となることは明らかである。
【００５９】
画像変換部１２１の実際の操作としては、符号化対象ブロックの画素を、順序付けした順にバッファメモリ１０１より読み込んで符号化部１２２へ出力する。あるいは、１番画素から１６番までその順に一旦読み込んで内部に保持した後、それら画素を順序付けした順に符号化部１２２へ出力する。
【００６０】
なお、符号化対象ブロックの１６画素を、統計情報値の降順に順序付けすることも可能であり、そのような順序付けを行う構成の画像符号化装置及び画像符号化方法も本発明に包含される。
【００６１】
図２に示す画像符号化装置の全体的動作は図１の画像符号化装置と同様である。ただし、予測符号化ではないので、ディザ画像データを対象とする場合でも各ブロックの符号化処理に近傍７ブロックを参照する必要がないため、バッファメモリ１０１は７ブロック分のメモリ容量を持てば足りる。例えば、図２１のブロック（１，３）が符号化対象となった時に、バッファメモリ１０１上にブロック（０，２），（０，３），（０，４），（０，５），（１，１），（１，２），（１，３）のデータを書き込んでおくことにより、ブロック（１，３）の符号化と、その次のブロック（１，４）のための統計情報の抽出が可能であるからである。
【００６２】
次に、図３に示した画像符号化装置について詳細に説明する。この画像符号化装置の符号化処理部１０３は、マルコフ符号化を代表する算術符号化を行う構成であり、符号化対象画素のシンボル出現確率を推定する確率推定部１３１と、この推定確率をパラメータとして符号化対象画素の算術符号を行う算術符号化部１３２からなる。確率推定部１３１は、符号化対象ブロックの直前の符号化済みブロック内の黒画素数（画素値の合計値）と、符号化対象画素位置の統計情報値との差の絶対値（距離）を推定確率情報として出力する。
【００６３】
図１４は、図６（ｂ）に示す符号化対象ブロックの左下隅画素が符号化対象画素となった時の確率推定の説明図である。図１５は、図７（ｄ）に示す符号化対象ブロックの左下隅画素が符号化対象画素となった時の確率推定の説明図である。図中の距離ａ，ｂが推定確率の情報である。この距離が大きいほど推定確率は１又は０に近づき、この距離が小さいほど推定確率は０．５に近づく。図１５に示すように黒画素数が統計情報値より右側にあれば、符号化対象画素は黒画素と予測される。算術符号化部１３２は、この予測値と実際の画素値との誤差について、推定確率をパラメータとして算術符号化を行う。
【００６４】
図３に示す画像符号化装置の全体的動作は図１の画像符号化装置と同様である。ただし、図２に示す画像符号化装置と同様に、バッファメモリ１０１は７ブロック分のメモリ容量を持てば足りる。
【００６５】
以上説明した本発明の画像符号化装置は、符号化処理部１０３と統計部１０２が交互に動作する構成であったが、符号化処理部１０３と統計部１０２を並行して動作させるように構成してもよい。このような構成の画像符号化装置及び画像符号化方法も本発明に包含される。
【００６６】
また、以上説明した画像符号化装置は、符号化処理と統計情報の抽出とを１パスで実行する構成であったが、１パス目で全ブロックのための統計情報の抽出を行い、２パス目で、抽出済みの統計情報を用いて各ブロックの符号化処理を行うように構成することも可能である。このような２パス方式の場合、画像データ全体及び統計情報を保存するためのメモリが必要となるが、画像データ・ソースが画像データ全体を保存するメモリであれば、画像符号化装置としては、前記画像符号化装置と同様のバッファメモリと統計情報を記憶するためのメモリを持つだけでよい。また、符号化対象ブロックより符号化順の早いブロックから、統計情報を抽出し、又は画素値を予測するならば、復号化側へ統計情報を渡さなくとも符号化データを元の画像データに復元可能である。逆に、符号化対象ブロックより符号化順の遅いブロックも統計情報の抽出に利用するならば、統計情報を復号化側へ渡す必要は生じるが、符号化対象ブロックより符号化順の遅いブロックも含め、符号化対象ブロックと相関の強い近傍ブロックの情報を利用できるため、圧縮の向上を期待できる。このような２パス方式の画像符号化装置及び画像符号化方法も、本発明に包含される。
【００６７】
次に、本発明の画像復号化装置について説明する。
【００６８】
図１６は、図１の画像符号化装置による符号化データの復号化に適用される、本発明の画像復号化装置のブロック図である。図１７は、図２の画像符号化装置による符号化データの復号化に適用される、本発明の画像復号化装置のブロック図である。図１８は、図３の画像符号化装置による符号化データの復号化に適用される、本発明の画像復号化装置のブロック図である。
【００６９】
これら画像復号化装置は、復号化制御部２００、バッファメモリ２０１、統計部２０２及び復号化処理部２０３とから構成される。復号化制御部２００は、統計部２０２及び復号化処理部２０３の動作の制御を行うとともに、復号化処理部２０３による復号化処理と同期を取って、符号化データ・ソース２５０（例えばメモリ）より符号化データを復号化処理部２０３へ送り込み、またバッファメモリ２０１への復元画像データの書き込みやバッファメモリ２０１からの復元画像データの読み出しを制御する手段である。バッファメモリ２０１は、復元された画像データ（ディザ画像データ又は誤差拡散画像データ）を、１ページ分、又は復号化動作のために参照されるブロック分だけ一時的に記憶するためのメモリである。統計部２０２は、バッファメモリ２０１内の復元画像データから符号化側と同じ統計情報を抽出する手段である。復号化処理部２０３は、統計部２０２によって抽出された統計情報を利用し、符号化データの復号化処理を行って元の画像データを復元する手段であり、図１６、図１７図又は図１８に示すような内部構成である。なお、画像復号化装置の外部に、復元画像データを記憶するためのメモリがある場合、そのメモリをバッファメモリ２０１として利用し、画像復号化装置そのものにはバッファメモリ２０１を設けない構成とすることも可能である。このような構成の画像復号化装置も本発明に包含される。
【００７０】
図１９に、これらの画像復号化装置の概略処理フローを示す。復号化動作は符号化動作の裏返しの動作であり、その概略は次の通りである。復号化制御部２００の制御下で、復号化処理部２０３によって符号化データの復号化処理が行われて１ブロックの画像データが復元され（ステップＳ１１）、次に統計部２０２により次の１ブロックの画像データの復元のための統計情報が抽出される（ステップＳ２３）。この統計情報を利用して次の１ブロックの復号化処理が実行される（ステップＳ１１）。同様のブロックを処理単位とした復号化処理が最終ブロックまで終わると（ステップＳ１２，Ｙｅｓ）、復号化動作を終了する。復号化時においても、符号化時と同様に、画像の周囲に全画素値が０の仮想ブロックがあるものとして復号化処理が実行される。
【００７１】
図１６に示す画像復号化装置における復号化処理部２０３は、符号化データのエントロピー復号化のための復号化部２１１と、復号化対象画素の値を予測する予測部２１３と、復号化部２１１により復号化された復号化対象画素の値と、予測部２１３による予測値との排他的ＯＲをとる比較部２１２とからなり、比較部２１２の出力が復元画像データの画素値となる。なお、比較部２１２は、エントロピー復号化された画素値（予測誤差）と予測値との和を求めるためのものであるが、ここでは１ビットの２値データを処理しているため、排他的ＯＲをとっている。ディザ画像データの符号化データを復号化する場合には、予測部２１３は、統計部２０２により抽出された統計情報に基づいて符号化側と同じ方法で選択したバッファメモリ２０１内の復元画像データ中の参照画素から、符号化側と同じ方法で予測値を決定する。誤差拡散画像データの符号化データを復号化する場合には、予測部２１３は、符号化側と同様に、統計情報のみに基づいて予測値を決定する。
【００７２】
図１７に示す画像復号化装置における復号化処理部２０３は、符号化データのエントロピー復号化のための復号化部２２１と、統計部２０２により抽出された統計情報に基づいて、復号化部２２１により復号化されたブロック内の画素値を、符号化側と同様の方法で順序付けして、復元画像データの画素値として出力する画像変換部２２２とからなる。
【００７３】
図１８に示す画像復号化装置における復号化処理部２０３は、バッファメモリ２０１内の復号化対象ブロックの直前ブロックの復元画像データの黒画素数（画素値の合計値）と、統計部２０２により抽出された統計情報とから、符号化側と同じ方法で復号化対象画素のシンボル出現確率を推定する確率推定部２３１と、この推定確率情報をパラメータとして符号化データの算術復号化を行う算術復号化部２３２からなる。
【００７４】
ここまでは、ディザマトリクスが４×４画素のサイズであることを前提としてブロックのサイズを４×４画素として説明した。しかし、ディザマトリクスのサイズが異なる場合には、そのサイズに応じてブロックのサイズを選べばよい。
【００７５】
また、ブロックとして、横方向４画素、縦方向１画素のような１次元のブロックを用いることもできる。この場合、水平方向の各ラインの終端と次のラインの先頭を順次接続しているものとして扱い、符号化／復号化対象ブロックの前にあるブロックを参照して統計情報の抽出や符号化／復号化対象画素値の予測などを行うことにより、画像全体を走査線に沿ってシリアルに処理することができる。このような処理方式によれば、制御を簡略化でき、また、画像データのバッファメモリ容量を削減することができる。このような構成の画像符号化／復号化装置及び方法も本発明に包含される。
【００７６】
また、２値の画像データ（ディザ画像データ又は誤差拡散画像データ）を処理するものとして説明したが、多値のディザ画像データ又は誤差拡散画像データに対しても本発明を適用できる。多値画像データを対象とする場合、符号化側の比較部１１１を符号化対象画素値と予測値との差を計算する手段で置き換え、復号化側の比較部２１２をエントロピー復号化された画素値と予測値との和を計算する手段に置き換えた構成とすればよい。このような構成の画像符号化／復号化装置及び方法も本発明に包含される。
【００７７】
また、本発明の画像符号化装置もしくは本発明の画像符号化方法のための処理手順と、本発明の画像復号化装置もしくは本発明の画像復号化方法のための処理手順を、プロセッサとメモリなどから構成されるパソコンなどのコンピュータのハードウェア資源を利用してソフトウェアにより実現することも可能である。コンピュータ上で実現する形態の場合、そのためのプログラムは、例えば、それが記録された磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体記憶素子などの各種記録媒体からコンピュータのメモリに読み込まれ、あるいは、ネットワーク経由でコンピュータのメモリに読み込まれることになる。このようなプログラムが記録された各種記録媒体も本発明に包含される。
【００７８】
以上に説明した本発明の画像符号化装置及び画像復号化装置は、画像ファイリング、画像形成、画像伝送などのための様々な画像処理装置に応用することができる。本発明の画像符号化装置と画像復号化装置の少なくとも一方が組み込まれた、そのような画像処理装置も本発明に包含される。
【００７９】
次に、そのような画像処理装置の一例として、本発明の画像符号化装置及び画像復号化装置が利用された画像形成装置について図２０を参照し説明する。
【００８０】
図２０に示す画像形成装置は、ページ単位で画像形成を行うレーザービームプリンタである。図２０において、３０１は画像データを入力する画像入力部であり、例えば外部から与えられるページ記述言語（ＰＤＬ）で記述されたプリントデータを画像データ（ディザ画像データ又は誤差拡散画像データ）に展開する。３０２は入力された画像データを符号化するための画像符号化部である。この画像符号化部３０２として、前述した本発明の画像符号化装置が用いられる。３０３は画像符号化部３０２による符号化データを蓄積するための画像蓄積部である。３０４は、画像蓄積装置３０３より符号化データを読み込んで復号化し、元の画像データを復元する画像復号化部である。この画像復号化部３０４として、前述した本発明の画像復号化装置が用いられる。３０５はプリントエンジンで、復元されたディザ画像データ又は誤差拡散画像データの画像形成のための手段である。このプリントエンジン３０５は、復元画像データに従って輝度変調したレーザービームで感光体を走査して画像の静電潜像を形成し、これを現像して印刷紙に転写、定着させる。
【００８１】
この種のレーザービームプリンタでは、文書のページを連続的にプリントするため、プリント動作の開始前に、文書の全ページの画像データを予め用意しておく必要があるが、ディザ画像データ又は誤差拡散画像データをそのままの形で蓄積したのでは画像蓄積部３０３として大容量のメモリが必要となる。しかし、ここに示すレーザービームプリンタでは、文書の画像データは圧縮符号化されてから画像蓄積装部３０３に蓄積されるため、画像蓄積部３０３に必要なメモリ容量を大幅に削減することができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上の詳述な説明において述べたように、本発明によれば、（１）ディザ閾値が不明なディザ画像データに対して高効率な符号化とその復号化が可能である。（２）ディザ閾値が変化するディザ画像データに対して適応的な高効率符号化とその復号化が可能である。（３）誤差拡散係数が不明な誤差拡散画像データに対して高効率な符号化とその復号化が可能である。（４）誤差拡散係数が変化する誤差拡散画像に対して適応的な高効率符号化とその復号化が可能である、等々の多くの効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の画像符号化装置の一例を示すブロック図である。
【図２】 本発明の画像符号化装置の他の一例を示すブロック図である。
【図３】 本発明の画像符号化装置の他の一例を示すブロック図である。
【図４】 本発明の画像符号化装置の全体的動作を説明するための概略フローチャートである。
【図５】 多階調画像データの一例を示す図である。
【図６】（ａ）ディザマトリクスを示す図である。
（ｂ）ディザ画像データを示す図である。
（ｃ）統計情報を示す図である。
【図７】（ａ）誤差拡散マトリクスを示す図である。
（ｂ）注目画素と近傍４画素の処理前の画素値を示す図である。
（ｃ）注目画素の量子化後の近傍４画素の画素値を示す図である。
（ｄ）誤差拡散画像データを示す図である。
（ｅ）統計情報を示す図である。
【図８】 統計情報を求めるためのテーブルの一例を示す図である。
【図９】 統計情報作成用遷移図である。
【図１０】 符号化対象画素値の予測のための参照画素の説明のための図である。
【図１１】（ａ）統計情報とブロック内の各位置の予測値を示す図である。
（ｂ）符号化対象ブロックの画素値を示す図である。
（ｃ）符号化対象ブロックの予測誤差を示す図である。
【図１２】（ａ）統計情報を示す図である。
（ｂ）統計情報を単純に１次元化したデータを示す図である。
（ｃ）統計情報を昇順に並べ替えたデータを示す図である。
（ｄ）ディザ画像の１ブロック内の画素値と画素番号を示す図である。
（ｅ）ブロック内の画素を単純に１次元化したデータを示す図である。
（ｆ）ブロック内の画素をその統計情報値の昇順に並べ替えたデータを示す図である。
【図１３】（ａ）統計情報を示す図である。
（ｂ）統計情報を単純に１次元化したデータを示す図である。
（ｃ）統計情報を昇順に並べ替えたデータを示す図である。
（ｄ）誤差拡散画像の１ブロック内の画素値と画素番号を示す図である。
（ｅ）ブロック内の画素を単純に１次元化したデータを示す図である。
（ｆ）ブロック内の画素をその統計情報値の昇順に並べ替えたデータを示す図である。
【図１４】 ディザ画像中の符号化対象画素のシンボル出現確率推定の説明図である。
【図１５】 誤差拡散画像中の符号化対象画素のシンボル出現確率推定の説明図である。
【図１６】 本発明の画像復号化装置の一例を示すブロック図である。
【図１７】 本発明の画像復号化装置の他の一例を示すブロック図である。
【図１８】 本発明の画像復号化装置の他の一例を示すブロック図である。
【図１９】 本発明の画像復号化装置の全体的動作を説明するための概略フローチャートである。
【図２０】 本発明の画像符号化装置及び画像復号化装置を利用した画像形成装置の一例を示すブロック図である。
【図２１】 画像のブロック配列を示す図である。
【符号の説明】
１００ 符号化制御部
１０１ バッファメモリ
１０２ 統計部
１０３ 符号化処理部
１１１ 比較部
１１２ 符号化部
１１３ 予測部
１２１ 画像変換部
１２２ 符号化部
１３１ 確率推定部
１３２ 算術符号化部
１５０ 画像データ・ソース
２００ 復号化制御部
２０１ バッファメモリ
２０２ 統計部
２０３ 復号化処理部
２１１ 復号化部
２１２ 比較部
２１３ 予測部
２２１ 復号化部
２２２ 画像変換部
２３１ 確率推定部
２３２ 算術復号化部
２５０ 符号化データ・ソース

Claims (17)

1. 所定のサイズ及び形状のディザマトリクスが用いられたディザ画像データを、前記ディザマトリクスのサイズ及び形状に応じて決められたサイズ及び形状の複数画素からなるブロックを処理単位として符号化する画像符号化方法であって、
   前記ディザ画像データの各ブロックに対し符号化処理を行う符号化処理工程と、
   前記符号化処理工程による各符号化対象ブロックのために、該ブロックよりも符号化順が早く、かつ、該ブロックの近傍にある複数のブロック（このブロックを参照ブロックと記す）より、ブロック内各位置毎に画素値の統計情報を抽出する統計工程と、
   を有し、
   前記符号化処理工程は、
   符号化対象ブロックについて前記統計工程によって複数の参照ブロックより抽出された統計情報を参照し、該符号化対象ブロック内の各画素（注目画素と記す）について、該注目画素に対応したブロック内位置での統計情報値との差が所定範囲内の統計情報値をとる他のブロック内位置を求め、該複数の参照ブロックにおける、該他のブロック内位置及び該注目画素に対応したブロック内位置の画素値から予測値を求める予測工程と、
   該符号化対象ブロック内の各画素について前記予測工程によって求められた予測値と該画素の画素値との差又は排他的論理和である予測誤差を求める誤差検出工程と、
   該符号化対象ブロック内の各画素について前記誤差検出工程によって求められた予測誤差をエントロピー符号化する符号化工程と、
   を有することを特徴とする画像符号化方法。
2. 所定のサイズ及び形状のディザマトリクスが用いられたディザ画像データを、前記ディザマトリクスのサイズ及び形状に応じて決められたサイズ及び形状の複数画素からなるブロックを処理単位として符号化する画像符号化方法であって、
   前記ディザ画像データの各ブロックに対し符号化処理を行う符号化処理工程と、
   前記符号化処理工程による各符号化対象ブロックのために、該ブロックよりも符号化順が早く、かつ、該ブロックの近傍にある複数のブロックより、ブロック内各位置毎に画素値の統計情報を抽出する統計工程と、
   を有し、
   前記符号化処理工程は、
   符号化対象ブロックについて前記統計工程によって抽出された統計情報を参照し、該符号化対象ブロック内の各画素（注目画素と記す）に対応したブロック内位置での統計情報値を求めるとともに、該符号化対象ブロックの直前に符号化される他のブロック内の画素値の合計値を求め、求められた該合計値及び該統計情報値とから該注目画素についてのシンボル出現確率を推定する確率推定工程と、
   該符号化対象ブロック内の各画素を、それについて前記確率推定工程によって推定されたシンボル出現確率をパラメータとして算術符号化する符号化工程と、
   を有することを特徴とする画像符号化方法。
3. 誤差拡散画像データを、所定のサイズ及び形状の複数画素からなるブロックを処理単位として符号化する画像符号化方法であって、
   前記誤差拡散画像データの各ブロックに対し符号化処理を行う符号化処理工程と、
   前記符号化処理工程による各符号化対象ブロックのために、該ブロックよりも符号化順が早く、かつ、該ブロックの近傍にある複数のブロックより、ブロック内各位置毎に画素値の統計情報を抽出する統計工程と、
   を有し、
   前記符号化処理工程は、
   符号化対象ブロックについて前記統計工程によって抽出された統計情報を参照し、該符号化対象ブロック内の各画素（注目画素と記す）に対応したブロック内位置での統計情報 値を求めるとともに、該符号化対象ブロックの直前に符号化される他のブロック内の画素値の合計値を求め、求められた該合計値及び該統計情報値とから該注目画素についてのシンボル出現確率を推定する確率推定工程と、
   該符号化対象ブロック内の各画素を、それについて前記確率推定工程によって推定されたシンボル出現確率をパラメータとして算術符号化する符号化工程と、
   を有することを特徴とする画像符号化方法。
4. 所定のサイズ及び形状のディザマトリクスが用いられたディザ画像データを、前記ディザマトリクスのサイズ及び形状に応じて決められたサイズ及び形状の複数画素からなるブロックを処理単位として符号化する画像符号化装置であって、
   前記ディザ画像データの各ブロックに対し符号化処理を行う符号化処理手段と、
   前記符号化処理手段による各符号化対象ブロックのために、該ブロックよりも符号化順が早く、かつ、該ブロックの近傍にある複数のブロック（このブロックを参照ブロックと記す）より、ブロック内各位置毎に画素値の統計情報を抽出する統計手段と、
   を有し、
   前記符号化処理手段は、
   符号化対象ブロックについて前記統計手段によって複数の参照ブロックより抽出された統計情報を参照し、該符号化対象ブロック内の各画素（注目画素と記す）について、該注目画素に対応したブロック内位置での統計情報値との差が所定範囲内の統計情報値をとる他のブロック内位置を求め、該複数の参照ブロックにおける、該他のブロック内位置及び該注目画素に対応したブロック内位置の画素値から予測値を求める予測手段と、
   該符号化対象ブロック内の各画素について前記予測手段によって求められた予測値と該画素の画素値との差又は排他的論理和である予測誤差を求める誤差検出手段と、
   該符号化対象ブロック内の各画素について前記誤差検出手段によって求められた予測誤差をエントロピー符号化する符号化手段と、
   を有することを特徴とする画像符号化装置。
5. 所定のサイズ及び形状のディザマトリクスが用いられたディザ画像データを、前記ディザマトリクスのサイズ及び形状に応じて決められたサイズ及び形状の複数画素からなるブロックを処理単位として符号化する画像符号化装置であって、
   前記ディザ画像データの各ブロックに対し符号化処理を行う符号化処理手段と、
   前記符号化処理手段による各符号化対象ブロックのために、該ブロックよりも符号化順が早く、かつ、該ブロックの近傍にある複数のブロック（このブロックを参照ブロックと記す）より、ブロック内各位置毎に画素値の統計情報を抽出する統計手段と、
   を有し、
   前記符号化処理手段は、
   符号化対象ブロックについて前記統計手段によって抽出された統計情報を参照し、該符号化対象ブロック内の各画素（注目画素と記す）に対応したブロック内位置での統計情報値を求めるとともに、該符号化対象ブロックの直前に符号化される他のブロック内の画素値の合計値を求め、求められた該合計値及び該統計情報値とから該注目画素についてのシンボル出現確率を推定する確率推定手段と、
   該符号化対象ブロック内の各画素を、それについて前記確率推定手段によって推定されたシンボル出現確率をパラメータとして算術符号化する符号化手段と、
   を有することを特徴とする画像符号化装置。
6. 誤差拡散画像データを、所定のサイズ及び形状の複数画素からなるブロックを処理単位として符号化する画像符号化装置であって、
   前記誤差拡散画像データの各ブロックに対し符号化処理を行う符号化処理手段と、
   前記符号化処理手段による各符号化対象ブロックのために、該ブロックよりも符号化順が早く、かつ、該ブロックの近傍にある複数のブロック（このブロックを参照ブロックと記す）より、ブロック内各位置毎に画素値の統計情報を抽出する統計手段と、
   を有し、
   前記符号化処理手段は、
   符号化対象ブロックについて前記統計手段によって抽出された統計情報を参照し、該符号化対象ブロック内の各画素（注目画素と記す）に対応したブロック内位置での統計情報値を求めるとともに、該符号化対象ブロックの直前に符号化される他のブロック内の画素値の合計値を求め、求められた該合計値及び該統計情報値とから該注目画素についてのシンボル出現確率を推定する確率推定手段と、
   該符号化対象ブロック内の各画素を、それについて前記確率推定手段によって推定されたシンボル出現確率をパラメータとして算術符号化する符号化手段と、
   を有することを特徴とする画像符号化装置。
7. 前記統計手段は、ブロック内各位置毎に、複数の参照ブロックの画素値を、符号化対象ブロックに近いブロックほど大きな重みを付けて加算することにより統計情報を得ることを特徴とする請求項４，５又は６項記載の画像符号化装置。
8. 前記統計手段は、ブロック内各位置毎に、複数の参照ブロックの画素値の組み合わせをアドレスとしてテーブルより統計情報を読み出すことを特徴とする請求項４，５又は６記載の画像符号化装置。
9. 前記統計手段は、ブロック内各位置毎に、複数の参照ブロック間の画素値の遷移状態に基づいて統計情報を得ることを特徴とする請求項４，５又は６記載の画像符号化装置。
10. 所定のサイズ及び形状のディザマトリクスが用いられたディザ画像データを請求項１記載の画像符号化方法により符号化した符号化データを、符号化時と同じサイズ及び形状の複数画素からなるブロックを処理単位として復号化する画像復号化方法であって、
    前記符号化データに対しブロック単位で復号化処理を行う復号化処理工程と、
    前記復号化処理工程による復号化対象ブロックのために、該ブロックの近傍の復号化済みの複数のブロック（このブロックを参照ブロックと記す）の復元画像データより、ブロック内各位置毎に画素値の統計情報を抽出する統計工程と、
    を有し、
    前記復号化処理工程は、
    復号化対象ブロックの前記符号化データのエントロピー復号化を行って、該復号化対象ブロック内の各画素の予測誤差を得る復号化工程と、
    該復号化対象ブロックについて前記統計工程によって複数の参照ブロックの復元画像データより抽出された統計情報を参照し、該復号化対象ブロック内の各画素（注目画素と記す）について、該注目画素に対応したブロック内位置での統計情報値との差が所定範囲内の統計情報値をとる他のブロック内位置を求め、該複数の参照ブロックの復元画像データにおける、該他のブロック内位置及び該注目画素に対応したブロック内位置の画素値から予測値を求める予測工程と、
    該復号化対象ブロック内の各画素について、前記復号化工程によって得られた予測誤差と前記予測工程によって求められた予測値との和又は排他的論理和を復元画像データの画素値として出力する工程と、
    を有することを特徴とする画像復号化方法。
11. 所定のサイズ及び形状のディザマトリクスが用いられたディザ画像データを請求項２記載の画像符号化方法により符号化した符号化データを、符号化時と同じサイズ及び形状の複数画素からなるブロックを処理単位として復号化する画像復号化方法であって、
    前記符号化データに対しブロック単位で復号化処理を行う復号化処理工程と、
    前記復号化処理工程による復号化対象ブロックのために、該ブロックの近傍の復号化済みの複数のブロック（このブロックを参照ブロックと記す）の復元画像データより、ブロック内各位置毎に画素値の統計情報を抽出する統計工程と、
    を有し、
    前記復号化処理工程は、
    復号化対象ブロックについて前記統計工程によって抽出された統計情報を参照し、該復 号化対象ブロック内の各画素（注目画素と記す）に対応したブロック内位置での統計情報値を求めるとともに、該復号化対象ブロックの直前に復号化された他のブロックの復元画像データの画素値の合計値を求め、求められた該合計値及び該統計情報値とから該注目画素についてのシンボル出現確率を推定する確率推定工程と、
    該復号化対象ブロックの符号化データに対し、前記確率推定工程によって推定された各画素のシンボル出現確率をパラメータとして算術復号化を行うことにより該復号化対象ブロックの復元画像データを出力する復号化工程と、
    を有することを特徴とする画像復号化方法。
12. 誤差拡散画像データを、請求項３記載の画像符号化方法により符号化した符号化データを、符号化時と同じサイズ及び形状の複数画素からなるブロックを処理単位として復号化する画像復号化方法であって、
    前記符号化データに対しブロック単位で復号化処理を行う復号化処理工程と、
    前記復号化処理工程による復号化対象ブロックのために、該ブロックの近傍の復号化済みの複数のブロック（このブロックを参照ブロックと記す）の復元画像データより、ブロック内各位置毎に画素値の統計情報を抽出する統計工程と、
    を有し、
    前記復号化処理工程は、
    復号化対象ブロックについて前記統計工程によって抽出された統計情報を参照し、該復号化対象ブロック内の各画素（注目画素と記す）に対応したブロック内位置での統計情報値を求めるとともに、該復号化対象ブロックの直前に復号化された他のブロックの復元画像データの画素値の合計値を求め、求められた該合計値及び該統計情報値とから該注目画素についてのシンボル出現確率を推定する確率推定工程と、
    該復号化対象ブロックの符号化データに対し、前記確率推定工程によって推定された各画素のシンボル出現確率をパラメータとして算術復号化を行うことにより該復号化対象ブロックの復元画像データを出力する復号化工程と、
    を有することを特徴とする画像復号化方法。
13. 所定のサイズ及び形状のディザマトリクスが用いられたディザ画像データを請求項１記載の画像符号化方法により符号化した符号化データを、符号化時と同じサイズ及び形状の複数画素からなるブロックを処理単位として復号化する画像復号化装置であって、
    前記符号化データに対しブロック単位で復号化処理を行う復号化処理手段と、
    前記復号化処理手段による復号化対象ブロックのために、該ブロックの近傍の復号化済みの複数のブロック（このブロックを参照ブロックと記す）の復元画像データより、ブロック内各位置毎に画素値の統計情報を抽出する統計手段と、
    を有し、
    前記復号化処理手段は、
    復号化対象ブロックの前記符号化データのエントロピー復号化を行って、該復号化対象ブロック内の各画素の予測誤差を得る復号化手段と、
    該復号化対象ブロックについて前記統計手段によって複数の参照ブロックの復元画像データより抽出された統計情報を参照し、該復号化対象ブロック内の各画素（注目画素と記す）について、該注目画素に対応したブロック内位置での統計情報値との差が所定範囲内の統計情報値をとる他のブロック内位置を求め、該複数の参照ブロックの復元画像データにおける、該他のブロック内位置及び該注目画素に対応したブロック内位置の画素値から予測値を求める予測手段と、
    該復号化対象ブロック内の各画素について、前記復号化手段によって得られた予測誤差と前記予測手段によって求められた予測値との和又は排他的論理和を復元画像データの画素値として出力する手段と、
    を有することを特徴とする画像復号化装置。
14. 所定のサイズ及び形状のディザマトリクスが用いられたディザ画像データを請求項２記載の画像符号化方法により符号化した符号化データを、符号化時と同 じサイズ及び形状の複数画素からなるブロックを処理単位として復号化する画像復号化装置であって、
    前記符号化データに対しブロック単位で復号化処理を行う復号化処理手段と、
    前記復号化処理手段による復号化対象ブロックのために、該ブロックの近傍の復号化済みの複数のブロック（このブロックを参照ブロックと記す）の復元画像データより、ブロック内各位置毎に画素値の統計情報を抽出する統計手段と、
    を有し、
    前記復号化処理手段は、
    復号化対象ブロックについて前記統計手段によって抽出された統計情報を参照し、該復号化対象ブロック内の各画素（注目画素と記す）に対応したブロック内位置での統計情報値を求めるとともに、該復号化対象ブロックの直前に復号化された他のブロックの復元画像データの画素値の合計値を求め、求められた該合計値及び該統計情報値とから該注目画素についてのシンボル出現確率を推定する確率推定手段と、
    該復号化対象ブロックの符号化データに対し、前記確率推定手段によって推定された各画素のシンボル出現確率をパラメータとして算術復号化を行うことにより該復号化対象ブロックの復元画像データを出力する復号化手段と、
    を有することを特徴とする画像復号化装置。
15. 誤差拡散画像データを、請求項３記載の画像符号化方法により符号化した符号化データを、符号化時と同じサイズ及び形状の複数画素からなるブロックを処理単位として復号化する画像復号化装置であって、
    前記符号化データに対しブロック単位で復号化処理を行う復号化処理手段と、
    前記復号化処理手段による復号化対象ブロックのために、該ブロックの近傍の復号化済みの複数のブロック（このブロックを参照ブロックと記す）の復元画像データより、ブロック内各位置毎に画素値の統計情報を抽出する統計手段と、
    を有し、
    前記復号化処理手段は、
    復号化対象ブロックについて前記統計手段によって抽出された統計情報を参照し、該復号化対象ブロック内の各画素（注目画素と記す）に対応したブロック内位置での統計情報値を求めるとともに、該復号化対象ブロックの直前に復号化された他のブロックの復元画像データの画素値の合計値を求め、求められた該合計値及び該統計情報値とから該注目画素についてのシンボル出現確率を推定する確率推定手段と、
    該復号化対象ブロックの符号化データに対し、前記確率推定手段によって推定された各画素のシンボル出現確率をパラメータとして算術復号化を行うことにより該復号化対象ブロックの復元画像データを出力する復号化手段と、
    を有することを特徴とする画像復号化装置。
16. 前記統計手段は、ブロック内各位置毎に、複数の参照ブロックの画素値の組み合わせをアドレスとしてテーブルより統計情報を読み出すことを特徴とする請求項１３，１４又は１５記載の画像復号化装置。
17. 前記統計手段は、ブロック内各位置毎に、複数の参照ブロック間の画素値の遷移状態に基づいて統計情報を得ることを特徴とする請求項１３，１４又は１５記載の画像復号化装置。

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