JPH0125473B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、３値以上の離散的な輝度を有する画
素を行列配置した画像を引続く画素間の輝度変化
に基づいて符号化する多値画像符号化方式に関
し、特に、所要データ量を削減して能率よく多値
輝度レベルを符号化し得るようにしたものであ
る。 この種多値輝度レベルの画像を符号化したデー
タ量は、文字コードにより表現した情報のデータ
量に比して莫大となるのが一般であり、したがつ
て、多値画像を符号化したときのデータを圧縮し
て通信回線やフアイル装置を経済的に使用し得る
ようにするための高能率の画像符号化方式が極め
て重要となり、特に、各画素が白黒２値しかとら
ないフアクシミリ画像を対象とした２次元相対ア
ドレス符号化方式と総称する一群の画像符号化方
式、すなわち、変化点相対アドレス符号化方式や
モデイフアイド・リード方式は、その符号化およ
び復号のアルゴリズムが比較的簡単であるにも拘
らず、高いデータ圧縮率が得られる優れた画像符
号化方式として周知されている。 しかしながら、かかる従来の高能率画像符号化
方式は、いずれも、各画素が白か黒かの２値の輝
度レベルしか取り得ないような２値画像を符号化
することを前提としているので、各画素が、少な
くとも、白、灰色、黒の３値の輝度レベルを取
り、復号して十分に原画像を再現し得るようにす
るには通例８ビツト構成に符号化して256段階に
量子化する必要のある中間調画像の符号化には、
そのままでは適用し得なかつた。 なお、多値輝度レベルを有する多値画像につい
ても、従来の２値画像に対すると同様の輝度変化
点の相対アドレスとともに、その変化点における
輝度レベルの変化量を符号化すれば、従来の変化
点相対アドレス符号化方式と同様に符号化データ
の圧縮を行なうことはできるが、各変化点の相対
アドレスのみならず、その変化点の輝度レベル変
化量を逐一符号化するのでは、各画素の輝度レベ
ルを逐一符号化したものに比してそれ程大幅のデ
ータ圧縮率が得られず、到底高能率の画像符号化
方式と称するには値しない、という欠点があつ
た。 本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去
し、３値以上の離散的な輝度を有する画素の行列
配置からなる多値画像に対しても、従来の２値画
像に対する変化点相対アドレス符号化方式に準じ
たデータ圧縮を効率よく適用した極めて高能率の
多値画像符号化方式を提供することにある。 すなわち、本発明多値画像符号化方式は、３値
以上の離散的な輝度を有する多値画像における隣
接行間の輝度変化の相関性を巧みに利用して、変
化点相対アドレス符号化により効率よく多値画像
の符号化を行ない得るようにしたものであり、３
値以上の離散的な輝度を有する画素を行列配置し
てなる画像を行毎に順次に走査して引続く画素間
の輝度変化に基づき順次の画素の輝度を符号化す
る多値画像符号化方式において、順次の行にて引
続きそれぞれ直前の画素とは異なる輝度を有する
第１および第２の変化画素、並びに、当該行の直
前に走査した隣接行にて前記第１の変化画素に対
し所定の相対位置を有する第１の参照画素および
その第１の参照画素の後に位置して前記第１の変
化画素と等しい輝度を有する画素に引続きその画
素とは異なる輝度を有する第２の参照画素につい
て、前記第２の参照画素と前記第２の変化画素と
の輝度が等しいときには、前記第１の参照画素が
行方向にて前記第１の変化画素より後に位置しな
い限り、前記第２の参照画素から前記第２の変化
画素までの間にて行方向に位置する画素の個数を
符号化することによつて前記第２変化画素の輝度
を符号化するようにしたことを特徴とするもので
ある。 以下に図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。 しかして、離散的な多値輝度レベルを有する中
間調画像においては、一般に、第１図に示すよう
に、行列配置した画素群のかなり広い範囲に亘
り、行方向および列方向にほぼ同一の輝度乃至輝
度変化を呈し、符号化のために量子化した際に同
一量子化レベルとなる画素群が屡々存在してお
り、行方向および列方向における隣接画素間に極
めて強い相関性を有している。したがつて、離散
的な輝度レベルを有する多値画像に従来に準じて
変化点相対アドレス符号化を適用する際に、隣接
画素間のかかる強い相関性を利用すれば、前述し
たように輝度変化点の相対アドレスとともに符号
化すべき輝度レベル変化量の符号化を省略し、符
号化データを大幅に圧縮し得る点に着目してなし
たのが本発明である。 しかして、第１図示のように行列配置した画素
群からなる多値画像について、各画素はＭ段階の
離散的な輝度のみを有するものとし、かかるＭ段
階の輝度レベルをレベル１からレベルＭまでの整
数レベルにより表わすものとする。かかる多値画
像に対する符号化は、一般に、順次の行毎に逐次
行なわれるので、現時点にて符号化が行なわれて
いる行、例えば、第１図における行１０２を「符
号化行」と呼び、その「符号化行」の直前に走査
して既に符号化が終了している隣接行、例えば、
第１図における行１０１を「参照行」と呼ぶこと
とする。 さらに、上述した「符号化行」あるいは「参照
行」などの順次の行における順次の画素を走査の
方向にみて直前に位置する画素とは異なる輝度を
有する画素、すなわち、直前の輝度レベルから変
化した輝度レベルを有する画素を「変化画素」と
呼ぶことにすると、例えば第２図に示すような画
素配列を有する行においては、一般に、図中左か
ら右へ走査を行なうのであるから、図中矢印にて
示した画素がかかる「変化画素」となる。かかる
多値輝度レベルの分布を有する行について、最先
に位置する画素の輝度がそのまま符号化伝送する
などして判つておれば、引続く順次の画素に関し
ては、「変化画素」の相対位置および輝度レベル
のみを符号化すれば、かかる符号化行を復号した
ときに、その符号化行における順次の画素の輝度
レベルをすべて正確に復元することができる。 上述のような原理に従つて行なう本発明の多値
画像符号化において特に注目すべき有意の画素
は、つぎに定義する４種類の画素a₀，a₁，b₀，b₁
であり、かかる有意画素の例を第３図ａ，ｂにそ
れぞれ示す。 第１変化画素a₀：符号化行において後述する本発
明の符号化により既に相対位置および輝度レ
ベル変化量を符号化してある変化画素。 第２変化画素a₁：符号化行において第１変化画素
a₀の後に位置し、現時点にて本発明の符号化
の対象とする最先の変化画素。 第１参照画素b₀：参照行において第１変化画素a₀
に対し行方向にて所定の相対位置を有し、後
述する本発明の符号化モード適用の判断の基
準とする画素。 第２参照画素b₁：参照行において第１参照画素b₀
の後に位置し、第１変化画素a₀と同一の輝度
を有する直前の画素とは異なる輝度を有する
最先の変化画素。 なお、第３図ａに示した例においては、参照行
３０１上の第２参照画素b₁の輝度は符号化行３０
２上の第２変化画素a₁の輝度と同一であるが、第
３図ｂに示した例においては、参照行３０１上の
第２参照画素b₁の輝度が符号化行３０２上の第２
変化画素a₁の輝度とは相違している。また、第１
および第２の参照画素b₀およびb₁について、第１
参照画素b₀を第２参照画素b₁等の画素位置の基準
とするに留め、第２参照画素b₁を、例えば「第１
参照画素b₀の輝度とは異なる輝度を有する画素」
などと仮に定義して第１、第２参照画素間の輝度
に関連をもたせないのはつぎの理由による。すな
わち、自然画像においては、輝度か緩かに変化し
て、前述したように隣接行間にて強い相関を呈す
る場合が多く、例えば第３図ａにおける第２参照
画素b₁近傍の輝度変化と第２変化画素a₁近傍の輝
度変化との相関を利用して第２変化画素a₁の符号
化を簡略化するために第２参照画素b₁を前述した
ように定義したのであり、上述の仮の定義のよう
に定義したのでは、かかる相関とは無関係に、第
３図ａにおける第１参照画素b₀の次の画素を第２
参照画素b₁とすることになるからである。 本発明多値画像符号化方式においては、上述し
た４種類の有意画素に基づいてつぎに定義する２
種類の符号化モードにより多値画像の符号化を行
なう。 (1) 水平符号化モード：符号化行における第１お
よび第２の変化画素a₀およびa₁の相対位置
すなわち相互間に位置する画素の個数並び
に相互間における輝度レベル差を符号化す
る。 (2) 垂直符号化モード：参照行における第２参照
画素b₁を基準として符号化行における第２
変化画素a₁の相対的位置、すなわち、行方
向にて両画素b₁，a₁間に位置する画素の個
数を符号化する。 本発明符号化方式において、符号化行上の変化
画素に施す符号化に対して上述した２種類の符号
化モードのいずれを適用するかについては、多値
輝度レベルを有する中間調画像が呈する画素間の
強い相関性に基づき、つぎに述べる判断基準に基
づいて判定する。すなわち、多値輝度レベルを有
する中間調画像においては、第１図につき前述し
たように、一般に、該当する画素数、乃至、対応
する変化画素の相対位置が異なるのみにて、ほぼ
同一の輝度レベル乃至輝度変化を垂直方向に連な
る隣接行間にて反復する場合が屡々生じているの
で、隣接行間におけるかかるほぼ同一の輝度レベ
ル乃至輝度変化に対しては、隣接行間における輝
度レベル変化点の相対位置情報のみを符号化する
とともに、隣接行における輝度レベル変化点の輝
度レベル変化の符号化は省略する、というアルゴ
リズムに従い、上述した２種類の符号化モードの
適用を判定する。 上述した符号化モードのいずれを適用するかの
判定基準はつぎのとおりである。すなわち、 符号化行上の第２変化画素a₁と参照行上の第２
参照画素b₁との行方向すなわち水平方向における
相対距離は、各画素a₁，b₁の水平座標の差とし
て、正負の値および零値を取り得るが、かかる相
対距離の絶対値が、予め与えられた定数を超え
ず、しかも、第２変化画素a₁と第２参照画素b₁と
の輝度が同一であるならば、上述した垂直符号化
モードを適用し、第１行目の符号化の場合を含む
それ以外の場合には上述した水平符号化モードを
適用して、第２変化画素a₁に関する符号化を行な
う。 なお、上述の判定基準において、各画素a₁，b₁
間の相対距離を所定値を超えないように限定した
のは、中間調画像の隣接行間において、本来の相
関性に基づき同様の輝度レベル変化を呈する輝度
変化点は、隣接行間にてあまり距つていないのが
一般であり、極端に距つている場合には、相関性
とは無関係に、偶発的に同様の輝度レベル変化が
生じたものであるおそれがあるので、かかる場合
を除外するための限定であり、したがつて、上述
したアルゴリズムに絶対必要な限定条件ではな
く、実用上望ましい条件とみなすことができる。 上述したところに従い、本発明方式による多値
画像の符号化を行なうにあたつては、まず、水
平、垂直いずれの符号化モードを適用するかの情
報を符号化した後に、適用モードにおける変化画
素間距離あるいは輝度変化量の情報を符号化す
る。なお、垂直符号化モードは、第２変化画素a₁
と第２参照画素b₁との輝度が等しい場合に適用す
るのであるから、輝度情報自体の符号化は不要と
なり、その分だけ符号長が短縮される。したがつ
て、隣接行間における変化画素の相関が高く、垂
直符号化モードが頻繁に適用される場合には、符
号化多値画像信号全体としての符号化ビツト数が
格段に減少し、高効率の符号化が可能となる。 なお、第１参照画素b₀の参照行上における位置
を、符号化行上の第１変化画素a₀を基準にして如
何ように設定するかについては、種々の設定方法
があり、例えば第３図ａ，ｂに示したように、符
号化行３０２上の第１変化画素a₀の直上に位置す
る参照行３０１上の画素を第１参照画素b₀に設定
することもできるが、第１参照画素b₀を、第１変
化画素a₀の直上よりも適切な所定の距離だけ走査
の手前側すなわち図中左側に設定するとした方が
本発明符号化方式を実施するうえで好結果が得ら
れる、すなわち、第１参照画素b₀の参照行上にお
ける位置を第１変化画素a₀の直上に設定すると、
例えば第４図ａに示すような多値画素の配列に対
しては垂直符号化モードを適用し得るも、第４図
ｂに示すような多値画素の配列に対して、第１参
照画素b₀を第１変化画素a₀の直上に設定すると、
以後の参照行４０１上には第２参照画素b₁が存在
しなくなるので、最早、垂直符号化モードは適用
し得なくなるが、同図に矢印を付して示すよう
に、適切な画素数だけ左側に第１参照画素b₀を移
せば、前述したアルゴリズムに従つて垂直符号化
モードを適用し得るようになる。また、第４図ａ
およびｂに示したような多値画素の配列は、被写
体像のエツジ部がそれぞれ左傾斜および右傾斜し
ている場合など実際の中間調画像には屡々出現す
るパターンであり、したがつて、垂直符号化モー
ド適用の場もそれだけ頻発する。なお、図示の例
においては、例示の便宜上、左端部の輝度変化が
不自然になつている。また、第１参照画素b₀は、
上述したように被写体像におけるエツジ部の左傾
斜や右傾斜などが呈する強い相関に対して垂直符
号化モードを適用し得るようにするために、第２
参照画素b₁や第１、第２変化画素a₀，a₁の相対位
置に関する基準としてその位置のみを規定したも
のであるから、その輝度は、第３図ａに示したよ
うに第１変化画素a₀の輝度とは異なることもあ
り、また、第３図ｂや第４図ａ，ｂに示したよう
に第１変化画素a₀の輝度と等しいこともある。 つぎに、本発明方式による多値画像符号化装置
の構成例を第５図に示す。図示の構成において
は、中間調画像を光電変換部５０１に投影して、
多値輝度レベルを有する画素信号の行列配置より
なるアナログ画像信号に変換した後に量子化し、
順次の行毎に、変化画素抽出部５０３に直接に供
給するとともに、１ラインメモリ５０２を介し、
１ラインすなわち１行の走査期間だけ遅延させて
同じく変化画素抽出部５０３に供給する。したが
つて、変化画素抽出部５０３においては、第３図
ａ，ｂに例示したような隣接行間における順次の
画素輝度レベルの比較によりさきに定義した「変
化画素」を抽出するとともに隣接行間における相
関性を判別し、かかる抽出判別の結果に基づい
て、a₀a₁カウンタ５０４並びにa₁b₁カウンタ５０
５およびb₁a₁カウンタ５０６の計数動作を制御す
る。なお、各カウンタ５０４〜５０６は、順次の
隣接行に対する抽出判別の都度リセツトして、い
ずれも、初期値を０としておく。しかして、a₀a₁
カウンタ５０４は、順次の隣接行に対する抽出判
別において前述した第１変化画素a₀が抽出された
ときに計数を開始し、また、第２変化画素a₁が抽
出されたときにその計数を停止して、そのときの
計数値を保持するように変化画素抽出部５０３に
より制御されるので、前述した第１、第２の変化
画素a₀，a₁間の相対距離の値が保持されることに
なる。また、a₁b₁カウンタ５０５およびb₁a₁カウ
ンタ５０６も、上述したと同様にして変化画素抽
出部５０３により制御され、前者は第２変化画素
a₁が行方向において第２参照画素b₁より先に出現
した場合に各画素a₁b₁間の相対距離値を計数して
保持し、また、後者はその逆の場合に各画素b₁a₁
間の相対距離値を計数して保持する。ついで、そ
れらのカウンタ５０５および５０６の各計数値、
すなわち、各画素間の相対距離値をモード判定部
５０７に供給して、前述したアルゴリズムに従
い、水平、垂直の各符号化モードのいずれを適用
すべきかを判定する。一方、変化画素抽出部５０
３から第１変化画素a₀の輝度値と第１、第２の変
化画素a₀，a₁間の輝度差値を輝度差レジスタ５０
８に供給して一旦格納する。ついで、各カウンタ
５０４〜５０６に保持した相対距離情報と輝度差
レジスタ５０８に格納した輝度差情報とを符号語
生成部５０９に供給し、モード判定部５０７にお
ける適用符号化モードの判別結果により制御し
て、適切な符号化モードにより上述した相対距離
情報および輝度差情報を符号化し、その結果得ら
れる本発明方式の符号化画像信号を出力端子から
取出す。本発明方式により上述のようにして画像
信号を符号化するための符号の構成例を第１表に
示す。

【表】 ここに、“１”，“０”はそれぞれ水平符号化モ
ード、垂直符号化モードを示し、またC₁，C₂，
C₃は、それぞれ、a₀a₁間の距離、a₀a₁間の輝度
差、b₁a₁間の距離を表わす符号であつて、その構
成例を第２表に示す。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ３値以上の離散的な輝度を有する画素を行列
   配置してなる画像を行毎に順次に走査して引続く
   画素間の輝度変化に基づき順次の画素の輝度を符
   号化する多値画像符号化方式において、順次の行
   にて引続きそれぞれ直前の画素とは異なる輝度を
   有する第１および第２の変化画素a₀およびa₁、並
   びに、当該行の直前に走査した隣接行にて前記第
   １の変化画素a₀に対し所定の相対位置を有する第
   １の参照画素b₀およびその第１の参照画素b₀の後
   に位置して前記第１の変化画素a₀と等しい輝度を
   有する画素に引続きその画素とは異なる輝度を有
   する第２の参照画素b₁について、前記第２の参照
   画素b₁と前記第２の変化画素a₁との輝度が等しい
   ときには、前記第１の参照画素b₀が行方向にて前
   記第１の変化画素a₁により後に位置しない限り、
   前記第２の参照画素b₁から前記第２の変化画素a₁
   までの間にて行方向に位置する画素の個数を符号
   化することによつて前記第２の変化画素a₁の輝度
   を符号化するようにしたことを特徴とする多値画
   像符号化方式。 ２ 前記第１の参照画素b₀の位置が行方向にて前
   記第１の変化画素a₀の位置より先行する特許請求
   の範囲第１項記載の多値画像符号化方式。