JPH01188166A

JPH01188166A - 符号化方法

Info

Publication number: JPH01188166A
Application number: JP63011985A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ochi; 宏越智; Kenji Ogura; 健司小倉; Hisashi Ibaraki; 久茨木; Toshiaki Endo; 俊明遠藤; Yasuhiro Yamazaki; 泰弘山崎; Hisaharu Kato; 久晴加藤
Original assignee: Fujitsu Ltd; Kokusai Denshin Denwa KK; Mitsubishi Electric Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Fujitsu Ltd; Mitsubishi Electric Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp; KDDI Corp
Priority date: 1988-01-22
Filing date: 1988-01-22
Publication date: 1989-07-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（発明の技術分野）本発明は中間調を含む濃淡画像の高能率符号化方法に係
わり、特に高能率を保持しながら、同時に粗い画像から
精細な画像まで順次再生可能な符号化方式に関するもの
である。

（従来技術とその問題点）従来、高能率な符号化方式として、複数の画素より構成
されるブロック内を少数の代表階調で近似するプロツク
トランケーション符号化方式がある。以下、特願昭６０
−２３９３４７号あるいは、特願昭６２−１４２９０３
号で述べている多階調形の方法についてブロック内を４
階調で表現する場合を対象に説明する。

従来方法は以下の手順で符号化が行われる。

■画像を複数画素よりなるブロックに分割する。

■各ブロックごとに階調レベルの最大値Ｌ　ｍａｘと最
小値Ｌｍｉｎの差分、Ｄ＝Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎを求め、
以下の３種の符号化モードに分類する。

モードＡ：Ｄが小さい場合、ブロック内をルベルに量子化。

モードＢ：Ｄがやや大きい場合、ブロック内を２レベルに量子化。

モードＣ：Ｄが大きい場合、ブロック内を４レベルに量子化。

■量子化レベルとしては、ルベルの場合は平均値、２レ
ベルの場合には、平均値より大きい画素のグループと小
さいグループのそれぞれの代−表値、４レベルの場合は
ブロック内の階調分布に適応した等間隔な４値を用いる
。

■各ブロックはブロック内の量子化レベルを規定する基
準レベル（Ｌａ）、レベル間隔（Ｌｄ）と画素毎の量子
化レベルを規定するレベル指定信号（２ビット／画素）
で記述される。

■レベル指定信号はブロック間で接続して２つのビット
プレーン画像（φ１、φ２）に変換してそれぞれＭＭＲ
（ＣＣＩＴＴ／Ｔ、６）等の２値画像用の符号を用いて
符号化する。　また、Ｌｄは可変長符号、Ｌａはブロッ
ク間差分を可変長符号で符号化する。

すなわち、この符号化方式では画信号を基準レベル（Ｌ
ａ）、レベル間隔（Ｌｄ）、ビットプレーン（φｌ、φ
２）、の３種の成分に分けて符号化するものであって、
すべての成分を復号しなくても、Ｌａのみで概略画像（
画像■）を、ＬａとＬｄ、φ１を用いて中程度の品質の
画像（画像■）を、Ｌａ、Ｌｄ、φ１、φ２を用いて高
品質の画像（画像■）を復号できる。しかしながら、よ
り多段階の画品質制御を行うことはできなかった。

一方、符号化信号を受信しながら、順次、再生画像を高
品質化することが可能な符号化方法としてブロック分割
順次再生符号化方式（特願昭６２−２６９９０１号）が
あるが、高能率性や順次再生ｄ性能は必ずしも十分でな
かった。

（発明の目的）本発明の目的はビットブレーン情報φ１、あるいはφ２
の途中まで復号した段階でも画像の復元を可能とすると
ともに、高能率で多段階の順次再生が可能な濃淡画像の
符号化方式を提供することにあり、ビットプレーンφ１
、φ２のそれぞれごとにモード識別情報Ｍとレベル間隔
Ｌｄを分離して符号化することを特徴とする。

本発明の他の目的は符号量の少ない段階で、より高品質
の順次再生画像を得ることにあり、その実現手段として
、前記各成分を分割し、情報を多段階構成とする。

本発明のさらに他の目的は、順次再生の最終段階におい
て、原画像と全く同一の復号画像を提供−することにあ
る。

（発明の構成）以下、画像データを２５６階調（０〜２５５）、ブロッ
クサイズを４Ｘ４画素、１ブロツクを最大４階調で近似
するものを例にとって説明する。

各ブロックの符号化情報は次のように作成される。まず
、ブロック内の最大値（Ｌｍａｘ　）と最小値（Ｌｍｉ
ｎ　）を求め、さらにこれらの値からレベル差Ｄ＝Ｌｍ
ａｘ−Ｌｍｉｎを求める。次に、第５図の如く上記レベ
ル差りを閾値Ｔｌ、Ｔ２と比較してＤの大小によってそ
のブロックをＡＳＢ、およＣの３モードに分類し、それ
ぞれ表示する階調数を１．２．４階調とする。各ブロッ
クの各画素は決められた階調数に従って、特願昭６０−
２３９３４７号あるいは、特願昭６２−１４２９０３号
で述べているように等間隔に設定される代表階調のいず
れかで近似量子化する。第６図において（ＰＩ、Ｐ２）
、（Ｑｌ−Ｑ４）はそれぞれＢ１Ｃモードの代表階調で
あってブロック内の各画素はそれぞれ最も近い代表階調
に量子化される。符号化情報は代表階調の中央値として
の基準レベルＬａ、レベル間隔Ｌｄ、およびレベル指定
信号のビットプレーン情報φ１、φ２により表わされる
。

各モードのレベル指定信号φ１、φ２のビット割り付け
の一例を第１表に示す。

（以下余白）第１表以下、回路構成を示すブロック図に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例をしめず符号化回路構成のブ
ロック図であって、■はバッファメモリ、２はモード判
定回路、３は演算回路、４および５はそれぞれモード情
報■および■発生回路、６は基準レベル（Ｌａ）メモリ
、７はＬｄメモリ、８はφ１メモリ、９はφ２メモリ、
ｌＯはモード情報符号化回路、１１は基準レベル符号化
回路、１２はＬｄ符号化回路、１３はφｉ号化回路、１
５は画像再生回路、１６は可逆差分値（ｄｌ」）発生回
路、１７は可逆差分値（ｄｉｊ）符号化回路、１８は信
号制御回路である。

これを動作するには、まず、画像を一時バッファメモＵ
　１に蓄積し、ブロック順次に読みだしてモード判定回
路２に入力する。モード判定回路２は各ブロックごとに
信号レベルの最大値と最小値の差Ｄ＝Ｌｍａｘ−Ｌｍｉ
ｎの値を求め、これをもとにモードＡ、Ｂ、Ｃの判定を
行う。モード情報Ｉ発生回路４はモードＣの識別を行う
ためのモード情報Ｉ発生回路であって、該当ブロックが
モードＣならば１、ＡまたはＢならば０を出力する。モ
ード情報■発生回路５は、モードＢの識別を行うため該
当ブロックがモードＢならばＩＳＡまたはＣならば０を
出力する。復号時にはモード情報Ｉと■よりモードＡ、
Ｂ、Ｃの区別を行う。

演算回路３は、各ブロックの画信号レベルから基準レベ
ルＬａルベル間隔Ｌｄ、レベル指定信号φ１１φ２を求
める演算回路であって、演算結果はそれぞれメモリ６．
７．８．９に一時蓄積する。これら各成分とモード情報
はそれぞれ１０乃至１３の符号化回路により符号化され
る。φ１、φ２は一時メモリした後いずれもφ符号化回
路を用いて順次符号化する。この場合、基準レベルＬａ
ルベル指定信号φ１、φ２等の符号化には、特開昭６２
−２５５７５号で述べているような順次再生符号化方式
を用いることにより高圧縮が可能であるとともに順次再
生が可能となる。また、モード情報（Ｍｌ、Ｍ２）につ
いても順次再生符号化方式を用いて高能率な情報圧縮を
行うことができる。

画像再生回路１５は、基準レベルＬａ、レベル間隔Ｌｄ
、レベル指定信号φ１、φ２ならびにモード情報Ｍを用
いて復号画と同じ画像を再生する。

可逆差分値（ｄｉｊ）発生回路１６は、画像再生回路１
５による再生画像と原画像の差である可逆差分値（ｄｉ
ｊ）を求め、可逆差分値（ｄｉｊ）符号化回路１７で符
号化処理を行う。復号時には、Ｌａ。

Ｌｄ、φ１、φ２による復号画に可逆差分値ｄｉｊを加
算することによって原画像と同一の画像を再現できる。

信号制御回路１８はＩＯ乃至１３および１７より出力さ
れる各成分の符号化信号の配列順を制御する信号制御回
路である。効率的な順次再生を行うには、各成分を次の
ように配列すれば良い。

■Ｌａ成分の符号化信号 ■モード情報Ｉ’（Ｍｌ）の符号化信号■Ｌｄｌ成分の
符号化信号 ■φ１成分の符号化信号 ■モード情報ＩＩ（Ｍ２）の符号化信号■Ｌｄ２成分の
符号化信号 ■φ２成分の符号化信号 ■ｄｉｊ成分の符号化信号なおＬｄｌはモードＣに属するブロックのＬｄの値を示
し、Ｌｄメモリの中からモード情報Ｉ　　（Ｍｌ）が１
のブロックのみ選択すればよい。同様に、Ｌａ２はモー
ドＢに属するブロックのＬｄの値を示し、Ｌｄメモリの
中からモード情報ＩＩ（Ｍ２）が１のブロックのみ選択
すればよい。

このようにして符号化された信号を復号する方法につい
て、以下に説明する。第３図は本発明の復号回路の一構
成例を示すブロック図であって、３１は基準レベル復号
回路、３２はＬｄ復号回路、３３はレベル指定信号復号
回路、３４は画像メモリ回路、３５はＬｄメモリ、３６
は演算回路、４０は信号分配回路である。端子３０より
人力される信号は、信号分配回路４０にて各復号回路に
分配される。まず、Ｌａの符号化信号は基準レベル復号
回路３１により復号されＬａの値が出力される。そして
当該ブロックのすべての画素に対して第１の再生画像信
号Ｓ１を５１＝Ｌａとして与え、これを画像メモリ回路３４にメモリする。

１画面のＬａがすべて復号されたときＳｌによって概略
画像が構成される。

続いてモード情報Ｉ（Ｍｌ）の符号化信号が入力される
とモード情報復号回路４１によりこれを復号して、Ｍｌ
の値が１のときモードメモリ４２に２を、Ｍｌが０のと
きは０をメモリする。続いて、Ｌｄの符号化信号が人力
されるとＬｄ復号回路３２によりこれを復号して、復号
されたＬｄの値をＬｄメモリ３５にメモリする。なお、
モードＡのブロックについてはＬｄは符号化されていな
いので、復号時にＬｄ＝Ｏを該当メモリ領域にメモリす
る。

次にφ１の符号化信号が人力されると、レベル指定信号
φ復号回路３３によりφ１を復号し、モード情報（Ｍ）
メモリ４２および、Ｌｄメモリ３５より該当ブロックの
Ｌｄの値を参照し、第２の再生画像信号Ｓ２を（１）Ｍ＝０の時、φ１情報は存在しないので３２＝３
１　　（ＳＬを変更しない）（２）Ｍ＝２の時、 φ１＝１なら　　５２＝ＳＬ＋Ｌｄ／２φ１＝０なら　
　Ｓ　２＝Ｓ　１−Ｌｄ／２として与え、画像メモリ回
路３４の内容を８１から８２に書き換える。

続いてモード情報ＩＩ（Ｍ２）の符号化信号が人力され
るとモード情報復号回路４１によりこれを復号し、Ｍ２
＝１ならモード情報メモリの内容をＭ＝１とする。Ｍ２
＝２ならＭの値は変更しない。

この結果、Ｍ＝２ならモードＣ，Ｍ＝１ならモードＢＳ
Ｍ＝０ならモードＡであることを示している。

φ２の符号化信号が人力されると、レベル指定信号復号
回路３３によりφ２を復号し、モード情報（Ｍ）メモリ
４２および、Ｌｄメモリ３５から第３の再生画像信号Ｓ
３を（１）Ｍ＝０のとき、φ２情報は存在しないので５３＝
３２　（Ｓｔを変更しない）（２）Ｍ＝１のとき、 φ２＝１なら　　５３＝Ｓ２＋Ｌｄ／２φ２＝０なら　
　５３＝Ｓ２−Ｌｄ／２（３）Ｍ＝２のとき、 φ２＝１なら　　５３＝３２＋Ｌｄ／４φ２＝０なら　
　５３＝Ｓ２−Ｌｄ／４として与え、画像メモリ回路３
４の内容を８２から８３に書き換える。このようにして
得られるＳ３が高品質の復号画像を表している。

なお前記Ｓ２は、第６図から明らかなように、代表階調
ＱｌとＱ２を１／２（Ｑ　１　＋Ｑ　２　）で、代表階
調Ｑ３と０４を１／２（Ｑ　３　＋Ｑ　４　）で近似し
て表現しているので、Ｓｌと８３の中間の画品質にある
。また、φ１あるいはφ２の符号化においては、特願昭
６２−２５５７５で述べているような順次再生符号化方
式を適用すれば、φ１あるいはφ２の復号の途中段階に
おいて、その時点の符号量に応じた品質の画像を再現で
きる。従って、復号・画像再生処理が段階的に行え、途
中でも近似的な画像内容を知ることができる。

Ｓ３の復号画像が得られた後、可逆差分情報ｄｌＪを復
号しこれを順次Ｓ３に加算する。この場合後に述べるよ
うに、ｄｌｊをビットプレーン化して各ブレー□ンを順
次復号することにより、この段階においても順次再生が
可能となる。

また、本願による符号化処理は順次再生の効果を大きく
するため、以下のように２段階構成をとることもできる
。第２図はそのような符号化回路の一構成例である。

原画像はバッファメモリ５０に一時蓄積した後、低域通
過フィルタ５１を通して高周波成分を除き、間引き処理
回路５２により主走査、副走査方向とも２画素のうち１
画素を抽串して（１／２　Ｘ　１／２　’）の縮小画像
を構成する。成分分離回路５３および各成分符号化回路
５４は第１図に破線で示した部分とおなしであってそれ
ぞれ、モード情報、Ｌａ１Ｌｄ、φ１１φ２等の成分分
離、ならびにこれらの符号化処理を行う回路である。た
だし、この場合は、前記縮小画像に対して成分分離およ
び符号化を行う。画像再生回路５５は、Ｌ　ａ　１Ｌ　
ｄ　％φ１、φ２の各成分をもとに、復号時に再生され
る画像と同一の画像（再生画像Ｉ）を構成する。内挿拡
大回路５６は再生画像Ｉを内挿拡大して原画像と同サイ
ズの画像（再生画像■）を再生し、差分抽出回路５７に
より、これと原画像の差分をとることにより差分画像を
得る。

差分画像は正負符号を有するので一様に一定値（たとえ
ば１２８）を加えて正符号に統一した後、１段階目と同
様に成分分離回路５８および各成分符号化回路５９によ
り、それぞれ、モード情報、Ｌａ、Ｌｄ、φ１、φ２等
の成分分離、ならびにこれらの符号化処理を行う。画像
再生回路６０は画像再生回路５５と同様にして、前記差
分画像の復号画像と同一の画像を再生した上で、これに
前記再生画像■を加えることより、この段階における復
号画像と同一の画像（再生画像■）を得る。

最後に、差分抽出回路６１により、再生画像■と原画像
の差分（可逆差分ｄｉｊ）を抽出し、これを可逆差分符
号化回路６２により符号化する。信号制御回路６３は各
成分符号化回路５４．５９ならびに可逆差分符号化回路
６２より出力される符号化信号を制御して伝送路に送出
あるいはメモリ回路に入力する。

このような構成により、受信側では、再生画像■、再生
画像■を経て、最終的には原画と同一の画像まで多段階
に順次再生しながら復号することが可能となる。

なお、以上の説明ではブロック内を４階調以下で表現す
る場合を説明したが、８階調以上の場合にも適用できる
ことはもちろんである。この場合モードＡ、ＥＳＣの他
にＤ（８レベル表現）が、レベル指定信号としてφ１、
φ２の他にφ３が追加され、ビット割り付けはたとえば
第２表のようになる。また符号化信号の配列順はたとえ
ば次のようになる。

（以下余白）第２表 ■Ｌａ成分の符号化信号 ■モード情報量（Ｍｌ）の符号化信号（モードＤならＭｌ＝１、他はＭ１＝０）■Ｌｄｌ（モ
ードＤのＬｄ）成分の符号化信号■φ１成分の符号化信
号 ■モード情報ＩＩ（Ｍ２）の符号化信号（モードＣなら
Ｍ２＝１、他はＭ２＝０）■Ｌｄ２（モードＣのＬｄ）
成分の符号化信号■φ２成分の符号化信号 ■モード情報ＩＩＩ（Ｍ３）の符号化信号（モードＣな
らＭ３＝１、他はＭ３＝０）■Ｌｄ３（モードＢのＬｄ
）成分の符号化信号＠φ３成分の符号化信号 ■ｄｉｊ成分の符号化信号また、可逆差分ｄｉＪの符号化にあたって、そのＭＳＢ
はｄｉｊが正か負かを表すものであるため、ｄｉｊをＭ
ＳＢのビットブレーンから順に符号化し順次復号面を再
生しようとするとき、最初に符号化するＭＳＢプレーン
は直接画像復号に利用できないにもかかわらず情報量が
多く、また、このＭＳＢを送信しないと正負が判別せず
以下のビットを復号に利用できないという問題があった
。この対策としては、ＭＳＢの次のビットより以下を順
次ビットプレーン化して符号化するなかで、０でないビ
ットが符号化されたときのみ、該当画素のＭＳＢを正負
符号情報として付加することが有効である。また、モー
ドＡはｄｉ」の値が小さいが画品質への影響は大きいの
で、ビットプレーン化の前にあらかじめｄｌＪの値を２
倍しておき復号時に１／２倍してもとにもどすことによ
り、少ないビットプレーンの段階で高品質画像が得られ
有効である。

第４図に可逆差分（ｄｉｊ）符号化回路１７あるいは６
２−の内部構成例を示す。端子７０より入力される可逆
差分値はモード情報にもとずき、前処理回路７１により
モードＡ（ルベル表現）のブロックのみその値を２倍し
た後１２８を加えて正符号の信号とする。つづいて、ビ
ットプレーン化回路７２によりＭＳＢを抽出し、ＭＳＢ
メモリ７３に一時メモリするとともに以下の桁のビット
プレーンを順次符号化する。ＭＳＢメモリ７３の値が１
の画素はｄｉｊ≧０．０の画素はｄ　ｉｊ＜　０を示す
。非０検出回路７４は各ビットプレーンの各画素ごとに
そのビットが０か否かを検出する。そして各画素ごとに
あるプレーンではじめて０でない値を検出したとき、信
号合成回路７５は符号化信号にＭＳＢメモリ内の正負符
号ビットを付加して出力する。ただし、上位のブレーン
ですでに正負符号ビットを付加しである場合は必要ない
。

（発明の効果）以上説明したように、本発明により多段階の順次再生が
可能で、かつ高能率に原画像を再生することが可能とな
り、その効果はきわめて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法による符号化回路の実施例を示すブ
ロック図、第２図は本発明方法による符号化回路の他の
実施例を示すブロック図、第３図は本発明方法による復
号回路の実施例を示すブロック図、第４図は本発明方法
による可逆差分符号化回路の実施例を示すブロック図、
第５図は従来法および本発明法によるモード分類の説明
図、第６図は従来法および本発明法による代表階調設定
と量子化法の説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）原画像をそれぞれが複数の画素からなる複数のブ
ロックに分割して得られる各ブロック毎に、前記ブロッ
ク内の前記複数の画素の階調レベルを代表させる代表階
調レベルを設定して、得られた複数の代表階調レベル中
より一つの基準レベルを算出あるいは選択するための基
準レベル作成手段と、前記複数のブロックのそれぞれの前記複数の代表階調レ
ベルの分布範囲を示すレベル間隔を作成するレベル間隔
作成手段と、前記それぞれのブロック内の各画素が前記代表階調レベ
ルのいずれに相当するかを示すレベル指定信号を作成す
るレベル指定信号作成手段と、ブロック内の階調レベル
差に応じて、ブロックの符号化モードを分類し、符号化
モードごとに前記代表階調レベルの数を変える手段と、前記基準レベルと前記レベル間隔と前記レベル指定信号
をそれぞれ独立に符号化する符号化手段とを有する符号
化方法において、前記レベル指定信号を複数のビットプレーンにより構成
し、各ビットプレーンの符号化毎に、これに先立って該ビッ
トプレーンによる復号処理を行うに必要な符号化モード
を表すモード情報の少なくとも一部を符号化することを
特徴とする符号化方法。
（２）原画像をそれぞれが複数の画素からなる複数のブ
ロックに分割して得られる各ブロック毎に、前記ブロッ
ク内の前記複数の画素の階調レベルを代表させる代表階
調レベルを設定して、得られた複数の代表階調レベル中
より一つの基準レベルを算出あるいは選択するための基
準レベル作成手段と、前記複数のブロックのそれぞれの前記複数の代表階調レ
ベルの分布範囲を示すレベル間隔を作成するレベル間隔
作成手段と、前記それぞれのブロック内の各画素が前記代表階調レベ
ルのいずれに相当するかを示すレベル指定信号を作成す
るレベル指定信号作成手段と、ブロック内の階調レベル
差に応じて、ブロックの符号化モードを分類し、符号化
モードごとに前記代表階調レベルの数を変える手段と、前記基準レベルと前記レベル間隔と前記レベル指定信号
をそれぞれ独立に符号化する符号化手段とを有する符号
化方法において、前記レベル指定信号を複数のビットプレーンにより構成
し、各ビットプレーンの符号化ごとに、これに先立って、該
ビットプレーンによる復号処理を行うに必要なレベル間
隔の少なくとも一部を符号化することを特徴とする符号
化方法。
（３）前記基準レベルと、前記レベル間隔と、前記レベ
ル指定信号による復号画像と原画像の差分をビットプレ
ーン化してこれを符号化する手段を有することを特徴と
する請求項１および請求項２記載の符号化方法。