JPH0193278A - 多階調画像符号化装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、多階調ディジタル画像データの視覚特性を考
慮した多階調画像符号化装置に関するものである。

従来の技術 近年磁気デイヌク、光ディスク等の記憶媒体の大容量化
、表示の高精細化が進むと共に、医用画像のように階調
数が１０ビット以上の高階調、高精細な画像データのフ
ァイリング装置の需要も多くなっている。

従来、ファイリング装置や通信のだめの圧縮符号化方式
としては、ＤＣＴ　（離散コサイン変換）に代表される
直交変換などの非可逆符号化方式やベク）／Ｖ量子化な
どが用いられている。また可逆符号化方式としては、Ｍ
Ｈや２ライン一括符号化などの画像データをビット毎に
ビットプレーンに分割し、各ピッチプレーンを２値画像
と見なしてファクシミリ用の符号化方式などを使用する
ビットプレーン符号化方式や、符号化画素と隣接画素と
の階調差分値をハフマン符号表によシ符号化する符号化
方式（以下、階調差分符号化方式とする）などのレベル
プレーン符号化方式も報告されている。

しかし、一般的にはいずれの符号化方式も画像データが
高階調となるにつれて圧縮率は急激に悪化する事が知ら
れている。特に可逆符号化方式やビットプレーン符号化
方式では下位のビットプレーンによる影響が大きく、原
データよシもかえって符号化データ量が増す場合も多い
。また非可逆符号化方式を用いる場合に関しても医用画
像のようにデータの劣化が大きな問題となる画像もある
。

このため単に圧縮率の面のみからではなく、画像の性質
や視覚特性を考慮した符号化方式の必要性が高い。

視覚特性を利用した符号化方式の一例としては、人間の
視覚は、画像の輝度変化の激しいエツジ部で濃淡階調に
対する分解能が低下し、逆に輝度変化の緩やかな平坦部
では階調分解能が向上するという性質を利用し、画像デ
ータのエツジ部分と平坦部分で、空間解像度と濃淡階調
解像度の保存に関し重み付けを変えることを特徴とした
非等長ブロック分割による符号化方式（以下、非等長ブ
ロック分割方式とする）が提案されている（例えば、情
報処理学会論文誌、ＭＡＲ，１９８７−ＶＯＬ２Ｂ。

Ａ３）。この等長ブロック分割方式では矩形ブロック内
の平均歪が許容値を越えない範囲で隣接ブロックとの接
合を順次行い、ブロックサイズごとに符号化のビット割
当てを変える方式を採っている。

発明が解決しようとする問題点 一般的な画像データにおいては画像の平坦部にあたる低
周波のブロックは背景部分を構成していることが多い。

しかし、医用Ｘ線画像ではほとんどの領域が低周波のブ
ロックで構成されるなど、特定の画像データにおいては
平坦部のデータが重要な意味を持つ場合もあシ、特に重
要なブロックに対しては画像劣化の全くない可逆符号化
を適用することが必要な場合もある。このようにブロッ
クごとに画像の性質に最適な符号化ができるといったブ
ロック適応型の符号化方式の特徴を前記非等長ブロック
分割方式では利用できない。

また、ファイリング装置の検索や通信上の機能として、
高速に画像データの概略を示す見出し画像が生成でき、
画像の要、不要を判断し次操作に移れる、といった対話
的な操作が重要である。前記非等長ブロック分割方式で
はこういった高速な階層的な復号を必要とする符号化装
置には不適であった。

以上のような問題点を鑑み本発明は、２ｎ階調を有する
画像データを小ブロックに分割し、小ブロック内の画素
についてブロックごとの特徴に応じた適応的な処理を施
すことで、画像の視覚情報を損なわない効率的な符号化
を行うことができる多階調画像符号化装置を提供せんと
するものである。

問題点を解決するための手段 本発明は上記目的を達するため、２ｎ階調を有する画像
データを小ブロックに分割する分割手段と、分割された
小ブロック内の特徴を判定するための演算を行う演算手
段と、この演算手段による演算結果を判定する判定手段
と、この判定手段による判定結果に応じて小ブロックご
とに所定の処理手段から選択した画像処理を施す画像処
理手段と、処理後の画像データを圧縮符号化する符号化
手段とを具備した構成となっている。

作　　用 本発明は上記した構成によシ、分割手段で分割された小
ブロック内の画素についての特徴を判定するために小ブ
ロック内の画像について演算手段で演算を行い、この演
算の結果を判定手段で判定することによシ、小ブロック
ごとに、所定の処理手段から選択した最適な画像処理を
画像処理手段で施し、符号化手段で、画像処理後の画像
データを圧縮符号化し、画１条の視覚情報を損なわない
効率的な符′号値を行うものである。

実施例 以下、本発明の一実施例の多階調画像符号化装置を示す
。第１図は本実施例のブロック図、第２図、第３図、第
４図、第５図は符号化方式の説明図である。

第１図において、１は２ｎ階調を有する原画像データを
格納する原画データメモリ、２は原画像データ１を小ブ
ロックに分割し格納する分割部、３は隣接画素との階調
差分値の演算および格納をする差分演算部、４は差分演
算部３の自己相関係数を演算する相関演算部、５は相関
演算部４による自己相関係数を判定し最適な階調処理を
選択する判定部、６は画像処理部、７は画像処理の後の
符号化部である。第２図Ａは画素の階調変化の平坦なブ
ロックでの差分値８ａの分布を示すものであシ、第２図
Ｂは差分値８ａに対する自己相関値９ａを示す。なお、
第２図Ａの横軸はブロック内の差分値の平均値ｍを中心
とした差分値の分布、縦軸はフ”ロック内での該当する
差分値の出現度数を示している。また、第２図Ｂの横軸
は画像間距離を示し、縦軸は画像間距離０の場合を基準
値として正規化した相関値である。

第３図Ａ、Ｂは画素の階調変化の激しいエツジ部のフ゛
ロックの分布を示し、差分値８ｂ及び自己相関値９ｂは
第２図の差分値８ａ、自己相関［９ａにそれぞれ対応し
ている。第４図は下位へのビットシフトによる階調処理
の一例であり、１０　ａは処理前の画素の処理前ビット
データ、１ｏｂは処理後の画素の処理後ビットデータを
示している。

第５図Ａ、Ｂはブロック内の１ラインの階調処理の前後
の階調値の変化の様子の一例を示すものであシ、縦軸は
各画素の階調値を示している。１１ａは処理前勾階調デ
ータ、１１ｂは処理後階調データを示すものである。

以下各図を用いて本実施例の説明をする。

符号化する原画像データメモリ１からのデータを分割部
２によｐｋｘｋ画素の小ブロックに分割し、差分演算部
３によシ走査順で隣接画素となる画素との階調差分値を
演算する。ブロックの周辺部の隣接画素の存在しない画
素についてはブロック内の画素の平均階調値との差分値
とする。更に、ブロック内の差分値の平均値ｍと各差分
値との２次差分値をｋｘｋブロックのデータとして格納
する。相関演算部４では画像間の距離が水平方向にＸ画
素、垂直方向にｙ画素の場合の自己相関係数Ｃ（ｘ　、
ｙ　）（−に／２≦ｘ　＜　ｋ　／２、−に／２≦ｙ〈
い）を演算する。なお自己相関係数は直接積和法によシ
演算する（電子技術総合研究所、画像処理サグル−チン
・パッケージ参照）。

この自己相関係数を最大Ｃ（ｏ、ｏ）（ブロック内の各
画素の２次差分値の２乗和に相当する）で正規化した自
己相関係数を第２図Ｂ及び第３図Ｂに示す。平坦部のブ
ロックでは差分値が高い相関を示すため相関係数は自己
相関値９ａの様になだらかな変化を示すが、階調変化の
激しいエツジ部のブロックでは相関係数は画像間の距離
にょシ急激に小さくなる。この様に相関係数をパターン
分類することによりブロックの特徴に応じた階調処理方
法を選択することができる。とこで選択された階調処理
方法を表す情報は、フ゛ロックごとにオーバーヘッド情
報として符号化情報に付加する。

本実施例では１０ビツトの画像データに対して平坦部の
ブロックに対して階調変換を行わずそのままま符号化し
、エツジ部のブロックでは濃淡階調解像度が低下するこ
とを利用して下位の数ビットを無視し、上位のビットを
下位にシフトする階調変換処理を行う。第４図は下位２
ビツトを無視し、Ｏ〜１０２３階調からＯ〜２５５階調
への階調変換を行った図である。

この階調変換を行うことにより、第６図Ａから第５図Ｂ
の変化に示すように、階調変化幅を小さくすることがで
き、かつ画像の高周波成分を除くことができ、階調処理
後の圧縮符号化による圧縮率を高めることができる。符
号化の一例として階調処理後にＤＣＴによる符号化を行
う場合には、高周波成分を減少させる階調変換を行った
ことで変換係数が低周波部分に一層集中し、更に圧縮率
を上げることができる。また前記の階調差分符号化方式
を用いる場合でも階調差分値が小さくなることで、階調
差分値のバラつきが抑えられ圧縮率の改善が可能である
。

なお、本実施例ではブロック内の特徴を判定する手段と
して階調差分値の自己相関係数を用いているが、処理時
間に自由度を持たせればフーリエ変換係数などを用いる
こともできる。まだ小ブロックとして正方矩形領域以外
の１０ツクをとることも可能である。更に本実施例では
各小ブロックに対して非可逆な階調処理及び符号化方式
を用いることを想定しているが、あるブロックには可逆
な処理を行うことも可能である。

また、符号化としては、直交変換符号化、レベルプレー
ン符号化、ビットプレーン符号化が一例として考えられ
る。

発明の効果 本発明によシ、高精細な画像データに対しても画像の視
覚的な情報を失う事なく、画像の特徴を生かしたブロッ
ク適応型の効率的な圧縮符号化ができ、ファイリング装
置や通信等の目的に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における多階調画像符号化装
置のブロック図、第２図〜第５図は同動作を示す状態図
である。 １・・・・・・原画データメモリ、２・・・・・・分割
部、３・・・・・・差分演算部、４・・・・・・相関演
算部、６・・・・・・判定部、６・・・・・・画像処理
部、７・・・・・・符号化部、ｓａ、ｓｂ・・・・・・
差分値分布、９ａ、ｇｂ・・・・・・自己相関値、１０
ａ・・・・・・処理前ビットデータ、１ｏｂ・・・・・
・処理後ビットデータ、１１ａ・・・・・・処理前階調
データ、１１ｂ・・・・・・処理後階調データ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）２＾ｎ階調を有する画像データにおいて、前記画
   像データを小ブロックに分割する分割手段と、前記小ブ
   ロック内の特徴を判定するための演算を行う演算手段と
   、前記演算手段による演算結果を判定する判定手段と、
   前記判定手段による判定結果に応じて前記小ブロックご
   とに所定の処理手段から選択した画像処理を施す画像処
   理手段と、処理後の画像データを圧縮符号化する符号化
   手段とを具備することを特徴とする多階調画像符号化装
   置。
2. （２）所定の処理手段は、小ブロック内の各画素の階調
   値２＾ｎ階調から２＾ｎ＾−＾ｍ階調の階調変換を施す
   手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の多階調画像符号化装置。
3. （３）演算手段は、小ブロック内の各画素の階調値前記
   差分値の自己相関係数を求めるための手段であり、判定
   手段が自己相関係数から前記小ブロックが低周波部分の
   ブロックまたは高周波部分のブロックのいずれであるか
   を判定する手段であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の多階調画像符号化装置。
4. （４）符号化手段は直交変換符号化を施すことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の多階調画像符号化装置
   。
5. （５）符号化手段はレベルプレーン符号化を施すことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の多階調画像符号
   化装置。
6. （６）符号化手段はビットプレーン符号化を施すことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の多階調画像符号
   化装置。