JPH0136750B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0136750B2
JPH0136750B2 JP57058341A JP5834182A JPH0136750B2 JP H0136750 B2 JPH0136750 B2 JP H0136750B2 JP 57058341 A JP57058341 A JP 57058341A JP 5834182 A JP5834182 A JP 5834182A JP H0136750 B2 JPH0136750 B2 JP H0136750B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
quantization
error
bits
pixel
bit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP57058341A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS57204682A (en
Inventor
Anasutaashio Deimitorisu
Rabaan Mitsucheru Joon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of JPS57204682A publication Critical patent/JPS57204682A/ja
Publication of JPH0136750B2 publication Critical patent/JPH0136750B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00—Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30—Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • H03M7/40—Conversion to or from variable length codes, e.g. Shannon-Fano code, Huffman code, Morse code
    • H03M7/4006—Conversion to or from arithmetic code
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/124—Quantisation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/50—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/13—Adaptive entropy coding, e.g. adaptive variable length coding [AVLC] or context adaptive binary arithmetic coding [CABAC]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/60—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/90—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using coding techniques not provided for in groups H04N19/10-H04N19/85, e.g. fractals
    • H04N19/91—Entropy coding, e.g. variable length coding [VLC] or arithmetic coding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕 本発明はデータ圧縮方式に係り、特に２次元の
濃淡イメージ・データを効率よく伝送又は記憶す
るために、適応形の差動パルス符号変調
（DPCM）の考え方を利用して最小長符号流を発
生するデータ圧縮方式に係る。 〔本発明の背景〕 濃淡イメージを矩形配列の形でデイジタル的に
記憶させる場合には、各画素（ペル）の濃度値が
利用される。普通、濃度値は１バイト（８ビツ
ト）で表わされ、従つて可能な濃度階調は256種
類ある。サンプリングが十分に密であれば、これ
は原イメージを十分正確に表わす。 記憶装置や伝送媒体の容量に制限がある場合に
は、イメージを表わすビツト流の長さを短くする
ためのデータ圧縮（符号化）が必要になる。受信
したビツト流から復元されるイメージが元のイメ
ージと同一でなくてもよいのであれば、圧縮比は
幾らでも大きくすることができるが、実用上の面
からは、復元されたイメージを見て元のイメージ
を類推できる程度に抑える必要がある。達成可能
な圧縮比、圧縮乃至は符号化のためのアルゴリズ
ム、及び復元イメージと原イメージとの差違の間
には複雑な関係がある。 濃淡イメージを圧縮するための公知のアルゴリ
ズムの大部分は変換符号化方式又はDPCM方式
に分類される。DPCM方式は変換符号化方式よ
り簡単であるが、圧縮比の割には復元イメージの
質が悪い。その主たる原因は、DPCM方式にお
いては、イメージが濃度変化の少ない領域（平滑
領域）を含んでいて、このような領域を符号化す
る際の画素当りのビツト数が１より少なくてすむ
場合でも、各画素が同数（１以上でなければなら
ない）のビツトを用いて符号化される点にある。 通常のDPCM方式においては、イメージの符
号化はラスタ・スキヤンの方向（普通は左から
右）に従つて帰納的に行われる。即ち、現画素を
符号化するときには、先行のスキヤン・ラインに
含まれるすべての画素及び現画素と同じスキヤ
ン・ラインにおいてそれよりも左側にあるすべて
の画素が既に符号化されている。復号のときも同
様である。 第１図を参照しながら説明すると、先行ライン
中のＢ，Ｃ及びＤ並びにＡは既に符号化された濃
度値を表わしており、次に現画素の実際の濃度値
Ｘをこれらの先行画素の濃度値を用いてＹへ符号
化するものとする。各画素の符号化に使用される
ビツト数をＫ（一定）とすると、現画素の濃度値
Ｘは、予測値を中心とする2K種類の量子化レベル
のうちの１つへ量子化される。予測値PREDは例
えば次式から得られる。 PRED＝Ａ＋（Ｃ−Ｂ）／２ (1) Ｋ＝２であれば、濃度値Ｘの量子化された値Ｙ
として、PRED＋Q2（符号語＝11）、PRED＋Q1
（符号語＝10）、PRED−Q1（符号語＝00）及び
PRED−Q2（符号語＝01）のうちＸに最も近い値
が選ばれ、その２ビツトの符号語が送られる。
Q1及びQ2は既知の値であつて、量子化特性を表
わしている。 IEEE Trans.Commun.Com−25、1267〜1274
頁（1977年）に記載されているD.K.Sharma及び
A.N.Netravaliの論文によれば、画素当りのビツ
ト数が８のイメージを５ビツトDPCM方式で符
号化する場合、量子化特性を表わす上述の値Ｑと
して０、２、５、８、13、20、27、36、47、59、
72、86、100、116及び128を選べば良好な結果が
得られる。256の濃度階調の全範囲が使用され、
Ｑの各値が人間の視覚系の識別力に従つて正視化
されるのであれば、Ｑの分布状態はもつとまばら
になる。上述の特定の値は精神物理学の実験に基
いている。 予測手段及び量子化手段の一方又は両方をイメ
ージの局所的な特性に適応させることによつて
DPCM方式を改良する技術も数多く提案されて
いる。適応形のアプローチを用いる理由は、イメ
ージの非平滑領域では簡単な式(1)よりも非線形予
測の方が適しており、更に視覚系の識別力が非平
滑領域では減少するため平滑領域における量子化
よりも粗い量子化が可能になるからである。この
ような適応方式で符号化の質を上げるためには、
画素当り少なくとも４ビツトを必要とする。 〔先行技術〕 米国特許第3824832号明細書はデルタ変調及び
DPCMを選択的に切換えてアナログ信号を符号
化する装置を開示している。この符号化装置は、
アナログ信号の振幅変化率が小さい間はデルタ変
調を使用し、振幅変化率が大きくなるとDPCM
に切換える。しかしながら、これには、変調方式
の切換えを表わす特別の文字を符号流に挿入しな
ければならないという欠点がある。フアクシミ
リ・データの伝送においては、符号器の所定の出
力応答（一般には傾斜の急激な変化）に応じて振
幅解像度を変える例が多くある。 米国特許第3699566号明細書は、デルタ変調符
号器の出力に応じて異なつた時間変化率で振幅解
像度を変える技術を開示している。 1973年３月に刊行されたIBM Technical
Disclosure Bulletinの3168〜3169頁の記載によ
れば、前に符号化されたデルタ変調出力ビツトに
応じてサンプル周波数を変えることにより空間解
像度が変えられる。 前にスキヤンされて符号化された画素からの情
報を用いて符号器／復号器の応答を制御する例は
米国特許第4075655号明細書及び同第4141034号明
細書に開示されている。これらは、カラーテレビ
のクロミナンスの狭帯域符号化における予測因子
として源符号値の２次元クラスタを使用してい
る。 Proceedings of the SPIE Vol.119、
Application of Digital Image Processing
（IOCC 1977）の147頁に掲載されているTescher
の論文“Image Coding：Variable Rate
Differential Pulse Code Modulation Through
Fixed Rate Channel”は、ブロツク適応DPCM
手順およびバツフア・フイードバツク技術を組合
わせることによつて、伝送されるDPCM符号の
長さを変える技術を開示している。それによれ
ば、各ブロツクを予め分析することによつて、適
切な品質を得るための符号長が決められる。バツ
フアの充填状態が連続的に監視され、それが許容
できないレベルに達するとフイードバツク信号が
発生されて、それよりDPCM符号の長さが短く
される。各符号ブロツクの前には、当該ブロツク
で使用されているDPCM符号の長さを表わす特
別のマーカ・ビツトが付加される。 1979年にAcademic Press社から発行されたW.
Pratt編集のテキスト“Image Transmission
Techniques”に掲載されているA.C.Mussmanの
論文“Predictive Image Coding”は、画素当り
８ビツトで表わされたフアクシミリ・データを画
素当り４ビツトのDPCM符号で圧縮して伝送す
る適応DPCMシステムを開示している。このシ
ステムでは、前に伝送された周辺画素データに基
いて画素予測が行われ、特定の画素をDPCMで
符号化する際の特定の量子化特性が利用される。
このシステムは、前に伝送された量子化誤差
（DPCM）符号の大きさに基いて定期的にイメー
ジの平滑さを調べ、周囲領域の平滑さ又は粗さに
応じて量子化特性を変える。何れにしても、符号
のビツト数（４）は一定であり、従つて圧縮比も
２：１で一定である。 〔本発明の要約〕 本発明の目的は、２次元の濃淡イメージ・デー
タを表わす最小長符号流を発生する圧縮方式を提
供することにある。 本発明の他の目的は、圧縮比を大きくすると共
に復号後の画質を良好なものにすることにある。 本発明の他の目的は、画素当り８ビツトの濃淡
イメージ・データに対し算術符号化方式を併用す
ることによつて、画素当りのビツト数が１より少
なくなる程度まで圧縮比を大きくすることにあ
る。 上述の目的は、量子化された誤差（以下、量子
化誤差という）を伝送するために適応DPCM符
号化方式及び可変長符号予測方式を併用し、更に
量子化誤差から特定の可変長符号への符号化操作
及びその逆の復号操作を適切に制御することによ
つて達成される。 本発明においては、量子化誤差を伝送するのに
適当な可変長符号はどれかを決めるために、現画
素の周囲領域の平滑さを表わす因子が使用され、
それにより可変長符号が適応形式で連続的に発生
される。これらの可変長符号は、従来のようなマ
ーカ・ビツトを用いることなく正確に復号され得
る。平滑さに基く量子化誤差信号の伝送のための
符号が正確な符号化を行うのに十分であるか否か
を示す１つの専用ビツトが常に発生される。この
ビツトは「誤差ビツト」と呼ばれる。本発明に従
えば、量子化誤差信号を伝送するのに画素当りの
ビツト数が０である「ゼロ・ビツト」モードを使
用することができ、また復号操作においては、特
定の可変長圧縮符号が自動的に検出される。 もう少し具体的に説明すると、本発明は次のよ
うなステツプを経て濃淡イメージ・データを符号
化する。 (1) 伝送されるべき画素の濃度値を前に伝送され
た隣接画素の値に基いて予測する。 (2) 所定の量子化特性を利用して予測値を現画素
の実際の値に近づけるための量子化誤差を伝送
するのに適当な符号を予測する。 (3) 実際に量子化誤差を伝送するのに必要な符号
を決定する。 (4) 量子化誤差を伝送するための予測された符号
が十分であれば第１の誤差ビツトを発生し、不
十分であれば異なつたビツトを発生する。 (5) 量子化誤差を表わす適切な可変長符号を発生
する。 本発明の実施態様として、量子化誤差信号が必
要か否かが調べられてもよい。不必要であれば、
それに応答して上述の第１の誤差ビツトが発生さ
れるが、量子化誤差信号は発生されない。また、
誤差ビツトの発生によつて生じたパターンの冗長
度が大きい場合には、上述の符号化ステツプに算
術符号化ステツプを適用すると、圧縮比を更に大
きくできる。 〔実施例の説明〕 本発明は従来の適応DPCM圧縮符号化技術の
拡張に係るもので、従来との違いは誤差ビツトの
使用にある。以下で詳述するように、誤差ビツト
は画素毎に発生され、量子化誤差を表わす付加的
な可変長符号は、先行画素の値に応じて必要なと
きにだけ発生される。特定のイメージに関するす
べての誤差ビツトを一体（これを「誤差ビツト・
イメージ」と呼ぶ）として考える場合には、この
ような誤差ビツト・イメージの統計的性質から、
算術符号化を利用することによつてより大きな圧
縮が可能になる。 本発明は、画素毎の符号を適応形にすれば圧縮
比を大きくできるという事実の認識に立脚してい
る。 隣接する画素間の濃度値の差が僅かな平滑領域
はエツジ付近の領域に比べて少しの量子化レベル
しか必要としないことはよく知られている。しか
しながら、イメージの性質として、濃度値の予期
し得ない急激な変化が生じる可能性が常に存在し
ているから、これまでの符号化が平滑だからとい
つて量子化レベルの数を減らしてしまうと、もは
や良好な画質は保証されない。前述のTescherの
論文では、先見（look ahead）形のブロツク符
号化を使用しており、各ブロツクで使用された画
素当りのビツト数を表わす情報が前もつて復号器
へ送られる。しかしながら、符号器のための先見
操作を必要とするイメージのブロツク分けは望ま
しくない。本発明のように画素毎に適応符号化を
行えばパフオーマンスが上がり、また操作も簡単
になる。 まず各画素について平滑さの程度を表わす量を
定義する。下記の表１には、一組の量子化特性値
Ｑが示されている。
【表】 …
PRED−Qｏ −n −N
…
0
量子化誤差値Ｅ（許容された整数量子化ステツ
プで計られている）は、一旦量子化特性値Ｑが与
えられると、選択された量子化レベルを完全に指
定する。前に符号化された全画素についてのＥは
復号器（及び符号器）に対して既知であることに
注意されたい。 表１中の予測値PREDは次式から計算される。 PRED＝Ａ＋（Ｃ−Ｂ）／２ これは「本発明の背景」の項で述べたものと同
じである。予測値の計算アルゴリズムには様々な
ものがあるが、その中でも上式は良好な結果を与
える。しかしながら、本発明は上式に限定される
ものではない。現画素についての量子化誤差EY
から最大値Enaxを計算するには、先行の量子化誤
差EA、EB、EC及びEDが必要である（第１図参
照）。その場合、現画素の濃度値Ｘは送信側でし
かわからないから、量子化誤差EXは特に発生さ
れない。復号器に知らされるのは、現画素の量子
化された値Ｙについての量子化誤差EYだけであ
る。Enaxは次式で与えられる。 Enax＝max（｜EA｜、｜EB｜、｜EC｜、｜ED｜） Enaxは、現画素のまわりの小領域の予測可能性
を示す。予測可能なのは平滑領域であるから、
Enaxは平滑さを表わす標識（以下、平滑標識とい
う）でもある。「先行技術」の項で述べた
Mussmanの論文は、画素当り４ビツトの一定ビ
ツト率のもとで量子化レベルの値を決定する基準
として上式を用いているが、本発明はEnaxを操作
モード切換えのための標識として使用し、前述の
予測式と共に十分に密な量子化レベルの使用を可
能にしている。本発明における符号化率は、イメ
ージによる違いはあるが、大体画素当り１乃至
1.5ビツトの範囲にある。伝送ビツト率は画素に
よつて決まり、一定ではない。 平滑標識Enaxは量子化範囲を予測するのに用い
られる。許容された各範囲は、それに含まれるＱ
のレベルを一定の符号長で符号化する。従つて、
ビツト数によつて各範囲を識別することができ
る。あとで説明する各モードはこれらのビツト数
に対応している。例えば、画素当りのビツト数が
２である２ビツト・モードは、Enaxに基いて予測
された範囲内に−Q2、−Q1、＋Q1及び＋Q2を含
む。実際のＱがこの範囲外にあれば、EYのため
の符号は、正負を表わす１つの符号ビツトと、
EYが許容されたステツプをどれ位越えているか
を量子化ステツプの数で表わした符号語とで構成
される。 良好な実施例においては、Ｑの値は一定に保た
れるが、符号化された先行画素に応じてＱの値を
変えてもよい。 十分な正確さで符号化されなかつた画素が識別
され且つそれらの値が補正されるのであれば、ど
のような圧縮方式を用いてもよい。このような不
正確に符号化された画素の位置は、誤差マツプを
用いて定義することができる。これは基本的には
原イメージと同じ大きさの白黒イメージであつ
て、正しく符号化された画素については“０”を
含み、それ以外は“１”を含む。“０”及び“１”
の数に差があれば冗長性があるから、この「誤差
ビツト・イメージ」を更に圧縮することができ
る。DPCM方式においては、誤差ビツトが“１”
である画素位置をその符号化時に識別するのが好
ましい。そうすれば、符号化時に補正が行われ、
補正値を用いて後続の画素のためのPRED及び
Enaxが評価される。また、圧縮された誤差ビツ
ト・イメージと圧縮された濃淡イメージのセグメ
ントとを多重化すれば、復合器はセグメントの復
号前に誤差位置を知ることができる。 本発明においては、Enaxの値がPREDを中心と
する量子化レベルの範囲を決定するので、実際の
濃度値がこの範囲内にあれば、少数のビツト（０
のこともある）で符号化を行える。さもなけれ
ば、余分の補正ビツトが必要である。量子化レベ
ルの範囲が十分か否かに関する情報は誤差ビツ
ト・イメージによつて与えられる。前述のよう
に、このイメージは各画素位置について１ビツト
を含み、このビツトはEnaxによつて決定された範
囲が十分であれば“０”であり、さもなければ
“１”である。誤差ビツト・イメージが未圧縮の
まま送られるのであれば、その各ビツトは常に各
画素について送られる最初のビツトになる。しか
しながら、以下で説明するように、誤差ビツト・
イメージを圧縮して送ることも可能である。 下記の表２は、本発明の圧縮方式における４種
類のモード（誤差ビツトを除いた画素当りのビツ
ト数で表わす）を示している。
【表】 表２の「閾値」の欄は、｜Ｘ−PRED｜の値が
この閾値以下のときに誤差ビツトとして“０”が
送られることを示している。表２において、例え
ばEnax＝３で且つ｜Ｘ−PRED｜（Q2＋
Q3）／２であれば、PRED−Q2、PRED−Q1、
PRED＋Q1及びPRED＋Q2のうちの１つがＹの
値として選択され、２ビツトで符号化される。従
つて、画素を表わす全ビツト数は“０”の誤差ビ
ツトを含めて３である（補正ビツト不要）。｜Ｘ−
PRED｜＞（Q2＋Q3）／２であれば、“１”の誤
差ビツトの他に、適切なレベルを表わすための補
正用の符号語が使用される。 Enax＜２であれば、｜Ｘ−PRED｜THR（一
定値）である限り、“０”の誤差ビツトだけでよ
く、Ｙ＝PRED及びEY＝０である。｜Ｘ−PRED
｜＞THRであれば、“１”の誤差ビツト及び補正
用の符号語が送られる。 本発明で最も重要なのは、量子化誤差がないと
みなされる状態（モード＝０）である。その結
果、符号化されるべきイメージに平滑領域があり
且つ誤差ビツト・イメージも圧縮されるのであれ
ば、符号化率を１ビツト／画素よりも小さくでき
る。これは、従来のDPCM方式における問題、
即ち平滑で冗長度の高い大きな領域に属する画素
を符号化する場合でも画素当りのビツト数を１以
下にできないという問題を解決する。 誤差ビツトが“０”の場合の符号語の一例を下
記の表３に示す。前述のように、モード＝０にお
いては、“０”の誤差ビツトだけでよく、符号語
は不要である。
【表】 誤差ビツトが“１”の場合に送られる補正符号
語は、最初の符号ビツト（Ｘ＞PREDであれば
“１”、さもなければ“０”）と最後の“１”との
間に所定数の“０”がはさまれた形になつてい
る。補正符号語の全ビツト数はEYの値即ち量子
化レベルによつて異なる。Enax＝３の場合の補正
符号語の一例を下記の表４に示す。
【表】 表４に示されていない量子化レベルPRED＋
Q2乃至PRED−Q2は、Enax＝３（モード＝２）の
場合、“０”の誤差ビツトに続いて正規の符号語
（表３参照）で送られる。勿論、本発明は上記の
符号例に限定されるものではない。 誤差ビツト・イメージも圧縮して送ることにす
れば、画素当りの平均ビツト数を１より小さくす
ることが可能である。誤差ビツト・イメージの冗
長度は、主としてその中の“０”及び“１”の総
数の差に依存する。ただし誤差ビツト・イメージ
の統計的性質を考えると、通常のランレングス符
号化方式やハフマン符号化方式は、誤差ビツト・
イメージの圧縮には向いていない。誤差ビツト・
イメージの統計的性質は濃淡イメージ毎に極めて
異なつたものになり得るから、その圧縮を固定さ
れた符号で行うことは適切ではない。 上述の問題は、J.Rissanen及びG.G.Langdonに
よつて理論付けられた強力な圧縮技法である算術
符号化方式を用いることによつて解決され得る。
算術符号化方式の詳細については、IBM
Journal of Research and Development第23巻
の149頁以降に掲載されている論文“Arithmetic
Coding”を参照されたい。算術符号化方式の二
元イメージ（誤差ビツト・イメージも二元イメー
ジである）への応用は“Compression of Black
−White Images with Binary Arithmetic
Coding”（IBM Research Report No.RJ2707）
に記載されている。後者の論文は、アメリカ合衆
国ニユーヨーク州のヨークタウン・ハイツにある
IBM Research Center Libraryから入手でき
る。 算術符号化は基本的には次の２つのステツプか
ら成つている。 １ 符号化対象の良好な統計的モデルを見つけ
る。 ２ 上記モデルに基いて最適の効率で符号化を行
う。 算術符号化においては、各シンボルが順次に符
号化され、符号器及び復合器は先行の符号化過程
に関する情報を知ることができるようになつてい
る。現シンボルを符号化する前に、可能性のある
各結果に対して所与の確率が割当てられる。これ
らの確率を決める情報も復号器に知らされる。云
い換えれば、確率を計算するための統計的モデル
が予め割当てられていなければならない。例え
ば、誤差ビツトを符号化する場合には、ビツトが
“０”であるか“１”であるかの確率は、誤差ビ
ツト・イメージにおける先行の“０”及び“１”
の数の比に基いて計算され得る。少し複雑になる
が、既に符号化されたｍ個の近傍位置におけるビ
ツト構成に基いて計算することもできる。このよ
うなビツト構成乃至は状態は2m種類ある。先行の
“０”及び“１”の数の比に基く確率の計算は、
ビツト状態が現ビツトの状態と同じであるときに
のみ可能である。さもなければ、各モードについ
て異なつた統計が使用される。また非定常性を考
慮して、集められた統計値が離れた位置における
符号化過程よりも近傍位置における符号化過程に
対してより強い従属関係を有するようにされ得
る。 以上で本発明の基本的な考え方に関する説明を
終るが、要約すると、本発明のイメージ・データ
圧縮方式は２つの予測操作を含んでいる。最初の
予測操作は、濃度値の実際の予測値PREDを生成
し、２番目の予測操作は、先行画素の平滑さを表
示し且つ量子化誤差（EY）を伝えるのに必要な
符号を決定する信号を生成する。この符号は、良
好な結果を与える量子化誤差ステツプ（EY）を
伝えるのに十分でなければならない。量子化誤差
の予測された範囲が不十分であれば、「誤差ビツ
ト」と呼ばれる特別の専用ビツトによりその事実
が復号器に知らされる。誤差ビツトはまた量子化
誤差EYを伝送するのに異なつた符号が使用され
ていることを自動的に表示する。表３及び表４か
ら明らかなように、誤差ビツトが“０”であれば
第１の圧縮符号が使用され、“１”であればこれ
と異なる第２の圧縮符号が使用される。 既に述べたように、本発明における重要な特徴
は、Ｅの予測された範囲が０でこの値が十分であ
ることがわかつた場合には、現画素について単一
のビツト即ち誤差ビツトを生成するだけでよいと
いうことにある。従つて、イメージが平滑であれ
ば、かなり多くの画素について誤差ビツトだけが
生成されることになろう。 PRED及びEnaxの計算方法並びにモードの決定
方法は、符号化すべきイメージの特性や達成した
い圧縮化に応じて決めればよく、前述のものに限
定する必要はない。同様に、表３及び表４に例示
されている符号も変更可能である。ただし、復号
にあたつて正しいモード、従つて所与の画素の
EYを表わす符号を自動的に決定するためには、
これらの符号はモード毎に固定されていなければ
ならない。勿論、使用される符号は誤差ビツトの
状態によつて異なる。勿論、使用される符号は誤
差ビツトの状態によつて異なる。 次に、第２図乃至第９図を参照しながら、本発
明の圧縮方式を実現させるためのハードウエア構
成について説明する。 まず第２図に示されている符号器は、符号化さ
れるべきイメージの各画素の濃度値Ｘ（普通は８
ビツト）を順次に供給する情報源１０を含む。情
報源１０としては、例えばスキヤナや記憶装置な
どが使用され得る。前述の２つの予測操作に必要
な先行画素に関するデータは記憶ユニツト１２及
び１４に記憶される。記憶ユニツト１２は量子化
誤差ステツプＥを順次に受取り、それを遅延させ
てEDとして出力する。記憶ユニツト１４は画素
値Ｙを順次に受取る。画素値Ｙは復号器で生成さ
れるべきものであるが、前述のようにしてPRED
の各値を適切に計算するためには、符号器でも生
成せねばならない。 記憶ユニツト１２及び１４は基本的には両方共
シフトレジスタであつて、新しい画素の評価の度
にED及びＣの新しい値を出力し且つ１位置だけ
シフトされる。記憶ユニツト１２及び１４におけ
る遅延量はラスタ・スキヤンのライン長（LL）
より僅かり短い。ED及びＣを出力するには各々
LL−３及びLL−１のシフト遅延が必要である。 圧縮器１６は、２つの予測操作を遂行し且つ適
切な誤差ビツト及び（必要に応じて）量子化誤差
EYを生成するための論理を含む。誤差ビツト及
びEYはメツセージMSGを構成する。圧縮器１６
は、後続画素の処理において使用される値EA及
びＹも出力して、記憶ユニツト１２及び１４へ
個々に供給する。第２図にも示されているように
Ｘ及びＹの値は８ビツトで表わされ、量子化誤差
EA、EB、EC及びEDの値は６ビツトで表わされる。
元の濃度値Ｘ及び再生された濃度値Ｙは定義によ
り８ビツトに決められているが、量子化誤差のビ
ツト数は任意に決めてよい。本実施例では、予想
される最大の量子化誤差を考慮して６ビツトが選
ばれた。 圧縮機１６の詳細は第３図に示されている。レ
ジスタ１８及び２０は実質的には記憶ユニツト１
２の延長部分であつて、受取つたEDを画素分だ
け遅延した値EC及び２画素分だけ遅延した値EB
を各々出力する。これらのレジスタ１８及び２０
を記憶ユニツト１２に含ませておいてEB、EC及
びEDのすべての値を記憶ユニツト１２から直接
供給するようにしてもよい。残る１つの量子化誤
差EAは圧縮機１６の出力から直接得られる。第
１図から明らかなように、現画素の量子化誤差
EYが次の画素の処理で使用される量子化誤差EA
になる。 レジスタ２２及び２４はレジスタ１８及び２０
と同じように働き、PREDの計算に必要な値Ａ及
びＢを出力する。予測ユニツト２６は、｜EA｜、
｜EB｜、｜EC｜及び｜ED｜のうちの最大値をEnax
として出力し、予測ユニツト２８はＡ＋（Ｃ−
Ｂ）／２を計算して、その結果を予測値PREDと
して出力する。勿論、このような計算を専用のマ
イクロプロセツサで行うことも可能である。Enax
及びPREDは、情報源１０からの符号化されるべ
き画素の濃度値Ｘと共に符号論理３０へ供給され
る。 第４図に詳細が示されている符号論理３０はま
ずEnaxからモードを決定し、次いでこのモードに
よつて決まるビツト数が量子化誤差EYに応じた
特性値Ｑを符号化するのに十分であるか否かを調
べる。もし十分であれば、適切な誤差ビツト及び
符号語（表３参照）が生成され、不十分であれ
ば、反対の誤差ビツト及び補正符号語（表４参
照）が生成される。 第４図に示されている計算ユニツト３２は、３
つの入力値を用いてEY及びＹの値を計算する。
その場合、まずＸ−PREDが計算され、それに基
いて、Ｘに最も近いＹを生成する量子化特性値が
選択され、かくして所望の量子化値を示すEYの
値が得られる。EYのとり得る値は、０、±１、±
２、…、±ｎであるが、これらの値のうちの１つ
が下記の表５に示す条件に従つて選ばれる。
【表】
【表】 … …
Qｏ＋Qｏ−１ Qｏ＋Qｏ＋１

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 各画素の濃度値が所定数のビツトによつて表
    わされるイメージ・データのための圧縮方式にし
    て、 前記濃度値を供給する情報源と、既に処理され
    た先行画素に関するデータを保持する記憶手段
    と、前記情報源からの濃度値及び前記記憶手段か
    らのデータに基いて圧縮された符号を生成する圧
    縮手段とを具備し、 含まれる量子化レベルの数が異なる量子化範囲
    を複数設定し、 設定された量子化範囲ごとに、該量子化範囲に
    含まれる量子化レベルを表現する符号語を用意
    し、その際、該符号語のビツト数を該量子化範囲
    に含まれる量子化レベルの数に応じて決め、 前記圧縮手段で下記(イ)乃至(ニ)のステツプを実行
    することを特徴とするデータ圧縮方式。 (イ) 前記記憶手段からのデータを用いて現画素の
    濃度値を予測し、かつ現画素に関する予測誤差
    の量子化レベルに上記複数設定された量子化範
    囲のうちのどの量子化範囲を適用するかを予測
    する。 (ロ) 前記(イ)で予測された濃度値及び前記情報源か
    らの現画素の実際の濃度値に基いて、前記現画
    素に関する予測誤差に対応する量子化レベルを
    決定する。 (ハ) 前記(ロ)で決定された量子化レベルが前記(イ)で
    予測された量子化範囲内に含まれるか否かを判
    断する。 (ニ) 前記(ハ)の判断結果が肯定的である場合には、
    前記(ロ)で決定された量子化レベルに対して、前
    記(イ)で予測された量子化範囲について用意され
    た符号語を割当てる。
JP57058341A 1981-06-04 1982-04-09 Data compressing system Granted JPS57204682A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/270,662 US4369463A (en) 1981-06-04 1981-06-04 Gray scale image data compression with code words a function of image history

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS57204682A JPS57204682A (en) 1982-12-15
JPH0136750B2 true JPH0136750B2 (ja) 1989-08-02

Family

ID=23032264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57058341A Granted JPS57204682A (en) 1981-06-04 1982-04-09 Data compressing system

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4369463A (ja)
EP (1) EP0066697B1 (ja)
JP (1) JPS57204682A (ja)
CA (1) CA1181862A (ja)
DE (1) DE3265983D1 (ja)

Families Citing this family (76)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4442545A (en) * 1981-05-27 1984-04-10 Rca Corporation Compaction of television display graphics in phantom-raster-scanned image memory
US4488174A (en) * 1982-06-01 1984-12-11 International Business Machines Corporation Method for eliminating motion induced flicker in a video image
US4491953A (en) * 1982-09-09 1985-01-01 At&T Bell Laboratories Dual mode coding
US4825451A (en) * 1982-10-11 1989-04-25 Niravoice, Inc. Technique for transmission of voice communications and apparatus useful therein
US4562467A (en) * 1983-04-01 1985-12-31 Itek Corporation Data compression apparatus and method for encoding and decoding multi-line signals
JPS6063678A (ja) * 1983-09-16 1985-04-12 Toshiba Corp 画像処理装置
US4559563A (en) * 1983-10-11 1985-12-17 Xerox Corporation Adaptive prediction for binary encoded documents containing a mixture of text, line drawings and halftones
US5255331A (en) * 1984-06-20 1993-10-19 The Governor And Company Of The Bank Of England Production of an image model and inspection of a pixel representation of an image
US4654877A (en) * 1984-08-28 1987-03-31 Elscint Ltd. Data compression system
US4672539A (en) * 1985-04-17 1987-06-09 International Business Machines Corp. File compressor
US4673987A (en) * 1985-04-22 1987-06-16 Ibm Corporation Compressed block code for facsimile transmission
US4703350A (en) * 1985-06-03 1987-10-27 Picturetel Corporation Method and apparatus for efficiently communicating image sequences
US4965845A (en) * 1985-09-05 1990-10-23 Harris Corporation Compression and reconstruction of color aeronautical chart images
JPS62181576A (ja) * 1986-02-05 1987-08-08 Fuji Photo Film Co Ltd 放射線画像情報圧縮方法
IL77840A (en) * 1986-02-10 1989-05-15 Elscint Ltd Data compression system for digital imaging
ES2031499T3 (es) * 1986-03-20 1992-12-16 American Telephone And Telegraph Company Metodo y codificador para codificar senales de datos.
JPS62231569A (ja) * 1986-03-31 1987-10-12 Fuji Photo Film Co Ltd 予測誤差の量子化方法
US4935882A (en) * 1986-09-15 1990-06-19 International Business Machines Corporation Probability adaptation for arithmetic coders
US4891643A (en) * 1986-09-15 1990-01-02 International Business Machines Corporation Arithmetic coding data compression/de-compression by selectively employed, diverse arithmetic coding encoders and decoders
US4905297A (en) * 1986-09-15 1990-02-27 International Business Machines Corporation Arithmetic coding encoder and decoder system
US4725885A (en) * 1986-12-22 1988-02-16 International Business Machines Corporation Adaptive graylevel image compression system
US4816914A (en) * 1987-01-07 1989-03-28 Pictel Corporation Method and apparatus for efficiently encoding and decoding image sequences
US4761782A (en) * 1987-03-09 1988-08-02 Eastman Kodak Company Error correction of digital image data by means of image redundancy
US4870695A (en) * 1987-03-20 1989-09-26 International Business Machines Corporation Compression and de-compression of column-interlaced, row-interlaced graylevel digital images
DE3709094A1 (de) * 1987-03-23 1988-10-06 Ant Nachrichtentech Verfahren zur codierung von bildsignalen
US4785356A (en) * 1987-04-24 1988-11-15 International Business Machines Corporation Apparatus and method of attenuating distortion introduced by a predictive coding image compressor
US4849810A (en) * 1987-06-02 1989-07-18 Picturetel Corporation Hierarchial encoding method and apparatus for efficiently communicating image sequences
US5045853A (en) * 1987-06-17 1991-09-03 Intel Corporation Method and apparatus for statistically encoding digital data
US4868653A (en) * 1987-10-05 1989-09-19 Intel Corporation Adaptive digital video compression system
US4967196A (en) * 1988-03-31 1990-10-30 Intel Corporation Apparatus for decoding variable-length encoded data
DE3812665A1 (de) * 1988-04-15 1989-10-26 Siemens Ag Verfahren zur uebertragung von videosignalen
SE467232B (sv) * 1988-09-09 1992-06-15 Televerket Foerfarande foer transmittering av roerliga bilder
US5691777A (en) * 1988-10-17 1997-11-25 Kassatly; Lord Samuel Anthony Method and apparatus for simultaneous compression of video, audio and data signals
US5768517A (en) * 1988-10-17 1998-06-16 Kassatly; Samuel Anthony Paperless publication distribution and retrieval system
US5508733A (en) * 1988-10-17 1996-04-16 Kassatly; L. Samuel A. Method and apparatus for selectively receiving and storing a plurality of video signals
US5767913A (en) * 1988-10-17 1998-06-16 Kassatly; Lord Samuel Anthony Mapping system for producing event identifying codes
US5790177A (en) * 1988-10-17 1998-08-04 Kassatly; Samuel Anthony Digital signal recording/reproduction apparatus and method
US5014284A (en) * 1989-06-30 1991-05-07 Cardiac Telecom Corporation Discrete slope delta modulation with recovery means
IT1237844B (it) * 1989-11-24 1993-06-18 Black & Decker Italia Circuito di controllo per motori in corrente alternata
US5542008A (en) * 1990-02-28 1996-07-30 Victor Company Of Japan, Ltd. Method of and apparatus for compressing image representing signals
DE69119936T2 (de) * 1990-02-28 1996-11-14 Victor Company Of Japan Einrichtung zur Datenkompression
US5218431A (en) * 1990-04-26 1993-06-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Raster image lossless compression and decompression with dynamic color lookup and two dimensional area encoding
JPH04219073A (ja) * 1990-10-11 1992-08-10 Ricoh Co Ltd 画像記録装置
JPH0514562A (ja) * 1991-07-02 1993-01-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd デイジタル複写機
US5857088A (en) * 1991-10-24 1999-01-05 Intel Corporation System for configuring memory space for storing single decoder table, reconfiguring same space for storing plurality of decoder tables, and selecting one configuration based on encoding scheme
US5327254A (en) * 1992-02-19 1994-07-05 Daher Mohammad A Method and apparatus for compressing and decompressing image data
US6002865A (en) * 1992-05-28 1999-12-14 Thomsen; Erik C. Location structure for a multi-dimensional spreadsheet
US5450562A (en) * 1992-10-19 1995-09-12 Hewlett-Packard Company Cache-based data compression/decompression
US5416857A (en) * 1992-10-21 1995-05-16 International Business Machines Corporation Apparatus and method for compressing data while retaining image integrity
US5533051A (en) * 1993-03-12 1996-07-02 The James Group Method for data compression
US5615020A (en) * 1993-05-13 1997-03-25 Keith; Michael System and method for fast huffman decoding
JP3474005B2 (ja) * 1994-10-13 2003-12-08 沖電気工業株式会社 動画像符号化方法及び動画像復号方法
US6343152B1 (en) * 1994-10-18 2002-01-29 Peerless Systems Corporation Bi-level image compression by gray scale encoding
US5793896A (en) * 1995-03-23 1998-08-11 Intel Corporation Ordering corrector for variable length codes
US5748790A (en) * 1995-04-05 1998-05-05 Intel Corporation Table-driven statistical decoder
EP0750428B1 (en) * 1995-06-22 2004-03-31 Canon Kabushiki Kaisha Image processing apparatus and method
US5987181A (en) * 1995-10-12 1999-11-16 Sharp Kabushiki Kaisha Coding and decoding apparatus which transmits and receives tool information for constructing decoding scheme
US6515285B1 (en) 1995-10-24 2003-02-04 Lockheed-Martin Ir Imaging Systems, Inc. Method and apparatus for compensating a radiation sensor for ambient temperature variations
US5646618A (en) * 1995-11-13 1997-07-08 Intel Corporation Decoding one or more variable-length encoded signals using a single table lookup
US5848195A (en) * 1995-12-06 1998-12-08 Intel Corporation Selection of huffman tables for signal encoding
US6225937B1 (en) 1996-05-24 2001-05-01 Lockheed-Martin Ir Imaging Systems, Inc. Metastability resolved monolithic analog-to-digital converter
US6274869B1 (en) 1996-06-28 2001-08-14 Lockheed-Martin Ir Imaging Systems, Inc. Digital offset corrector
US6249002B1 (en) 1996-08-30 2001-06-19 Lockheed-Martin Ir Imaging Systems, Inc. Bolometric focal plane array
US6791610B1 (en) 1996-10-24 2004-09-14 Lockheed Martin Ir Imaging Systems, Inc. Uncooled focal plane array sensor
US5821887A (en) * 1996-11-12 1998-10-13 Intel Corporation Method and apparatus for decoding variable length codes
US6020934A (en) * 1998-03-23 2000-02-01 International Business Machines Corporation Motion estimation architecture for area and power reduction
KR100281322B1 (ko) * 1998-04-24 2001-02-01 전주범 이진 형상 신호 부호화 및 복호화 장치와 그 방법
US6539061B1 (en) * 1998-09-16 2003-03-25 Texas Instruments Incorporated Efficient method for decompressing difference coded signals
CN1249473A (zh) 1998-09-30 2000-04-05 朗迅科技公司 无乘法的算术编码
EP1279011A2 (en) 2000-05-01 2003-01-29 BAE SYSTEMS Information and Electronic Systems Integration, Inc. Methods and apparatus for compensating a radiation sensor for temperature variations of the sensor
FI114071B (fi) 2003-01-13 2004-07-30 Nokia Corp Kuvien käsitteleminen rajoitetulla bittimäärällä
WO2004066608A2 (en) * 2003-01-21 2004-08-05 Sharp Laboratories Of America, Inc. Image compression using a color visual model
US7030378B2 (en) * 2003-08-05 2006-04-18 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration, Inc. Real-time radiation sensor calibration
US8107751B2 (en) * 2007-03-16 2012-01-31 Sharp Laboratories Of America, Inc. DPCM with adaptive range and PCM escape mode
WO2009011558A2 (en) 2007-07-18 2009-01-22 Humax Co., Ltd. Method and apparatus for coding and decoding using bit-precision
US8406314B2 (en) * 2007-11-28 2013-03-26 Sharp Laboratories Of America, Inc. Two-dimensional DPCM with PCM escape mode

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2098466A5 (ja) * 1969-10-16 1972-03-10 Ibm France
CH522330A (de) * 1971-06-03 1972-06-15 Ibm Verfahren und Einrichtung zur Codierung und Decodierung von Videosignalen
GB1432934A (en) * 1971-11-29 1976-04-22 Int Publishing Corp Ltd Method and apparatus for code communication
US4005411A (en) * 1974-12-30 1977-01-25 International Business Machines Corporation Compression of gray scale imagery to less than one bit per picture element
CA1085044A (en) * 1975-04-03 1980-09-02 Yukihiko Iijima Composite feedback predictive code communication system for a color tv signal including a carrier chrominance signal
US4028731A (en) * 1975-09-29 1977-06-07 International Business Machines Corporation Apparatus for compression coding using cross-array correlation between two-dimensional matrices derived from two-valued digital images
US4191974A (en) * 1977-02-08 1980-03-04 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Facsimile encoding communication system
US4193096A (en) * 1977-04-04 1980-03-11 Xerox Corporation Half tone encoder/decoder
GB2016872B (en) * 1978-02-23 1982-08-25 Nippon Electric Co Digital facsimile transmission system for screened pictures
US4185302A (en) * 1978-07-20 1980-01-22 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Run length encoding of facsimile signals

Also Published As

Publication number Publication date
EP0066697A1 (en) 1982-12-15
DE3265983D1 (en) 1985-10-10
EP0066697B1 (en) 1985-09-04
CA1181862A (en) 1985-01-29
US4369463A (en) 1983-01-18
JPS57204682A (en) 1982-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0136750B2 (ja)
CA1240789A (en) Image processing system
JP3464075B2 (ja) ディジタル画像の圧縮および圧縮解除のためのシステムおよび方法
US6233355B1 (en) Encoding apparatus and method and storage medium
JP2621747B2 (ja) 画像処理装置
CA1064618A (en) Compression of gray scale imagery to less than one bit per picture element
US6912318B2 (en) Method and system for compressing motion image information
JP3843581B2 (ja) 画像符号化装置、画像復号化装置および画像処理装置、並びに画像符号化方法、画像復号化方法および画像処理方法
US5151949A (en) System and method employing multiple predictor sets to compress image data having different portions
JPH08116447A (ja) 画像信号の符号化装置
JP3990464B2 (ja) ディジタルビデオ信号プロセッサのためのデータ効率のよい量子化テーブル
US5198898A (en) Data compressing system for compressing serial image data with color information
US5901251A (en) Arithmetic coding compressor using a context model that is adaptive to variable length patterns in bi-level image data
EP0598995B1 (en) Image encoding/decoding method
US6631161B1 (en) Method and system for compressing motion image information
JPH08204971A (ja) 予測符号化と誤差拡散を用いた画像圧縮方法
US5185820A (en) System for compressing image data having blank lines
US6681049B1 (en) Image encoding method and apparatus
JPH07147638A (ja) 画像処理装置
WO1994030002A1 (en) Digital image compression using tile subdivision
JP2798767B2 (ja) 画像データ圧縮方式
JP3263218B2 (ja) 画情報データ圧縮再生装置
JP2000244751A (ja) 多値画像の２値化符号化方法及び多値画像の２値化符号化装置
JP3127513B2 (ja) 符号化装置
Gharavi Conditional entropy coding of digital pictures