JPH02190080A - 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】 〔概　　　要〕 語頭符号によって符号化された画像データの復元を高速
に行うための画像符号化装置に関し、第１に語頭符号の
パイプライン方式による復元処理、第２に不必要な部分
の読み飛ばしと必要な部分だけの部分復元機能を用いて
、高速な復元機能を実現するためのデータ蓄積方式とそ
の復元方式を提供することを目的とし、 画像処理装置において、画像データの統計的性質に基づ
いて符号表を作成する符号表構成手段と、原画像の画像
データを複数のブロックに分割する画像分割手段と、該
画像分割手段により分割された各ブロックに対する画像
データを、前記符号表によって可変長符号を用いた圧縮
データに変換する部分画像圧縮手段と、該部分画像圧縮
手段によって変換された前記複数のブロックごとの圧縮
データを、該データのデータ長とともに記憶する圧縮デ
ータ記憶手段を有するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、画像処理装置に係り、さらに詳しくは語頭符
号によって符号化された画像データの復元を高速に行う
ための画像符号化装置に関する。

近年従来の文字、数値だけではなく画像のデータベース
化が要求されている。文字や数値データに比べ、画像の
データ量は非常に多く、その蓄積および管理を効率良く
行うためにはデータ圧縮の技術が必須である。また画像
データベースでは、複数のユーザから検索要求が出され
ることが多（、復元処理の高速化が特に重要である。さ
らに画像の部分的な拡大やスクロールなどの機能も高速
に行えることが要望されている。

〔従来の技術〕

コンピュータを用いた画像処理においては画面上の縦と
横の量子化された座標（格子点）で指定される１点を画
素という。そしてその画素の明るさ（濃度値）がディジ
タル化された値として表わされる。一般に画素数や濃度
レベル数はメモリの利用効率のよいビット単位でとられ
る。画素数としては横および縦方向に１２８から４０９
６個、濃度レベル数としては２から２５６レベル程度が
とられることが多い、すなわち濃度レベル数は１ビツト
から８ビット程度にとられることになる。

画像は非常に多くのデータ■から成り立っている。例え
ば横２５６　ｘ１２５６の画素数を持ち、各画素の濃度
レベルが１６段階（４ビツト）の場合、全ビット数は２
６２．１４４となり非常に多い。

一般に画像を構成する画素の濃度値には統計的な偏りが
あるので、出現確率の高い濃度値には短い符号語、出現
確率の低い濃度値には長い符号語を割り当てる可変長符
号方式を用いることによって、平均符号語長（データ量
）を小さくすることができる。ハフマンの符号化法はこ
の考え方を用いた符号化方式である。この方式は、原画
像と不可逆符号化方式を用いて圧縮復元した画像との差
である誤差画像に対しても適用可能である。

第８図に画素の濃度値が８レベルの場合に対するハフマ
ンの符号語の例を示す。この符号化方式では、画素の濃
度値の出現確率によって符号語の割り当てが行われる。

画素の濃度値°０゛に対する符号語は００’、　　’１
°に対する符号語は“０１”、　　・・・となっている
。すなわち濃度値°０°および“１°の出現確率が一番
大きく、これらの濃度値に対する符号語の語長は°２゛
となっている。それに対して例えば濃度値“７゛の出現
確率は非常に低く、これに対する符号語の語長は４″と
なっている。このように、出現確率の高い濃度値に対す
る語長は短いために、画像データとしての平均符号語長
は“２．７５”　と、全濃度値に対して４ビツトの符号
語を用いる場合に比べてかなり短かくなる。

第８図のような符号語は可変長であり、このような可変
長符号はその符号語列から一意に符号語の区切りが決定
される必要がある。第８図の例では、符号語を先頭から
見ていくとき、１ビツト目が“０゛の符号語は濃度値“
０°と“１°に対するもののみであり、２ビツト目を見
ることによってどちらのレベルの符号語であるかが判別
できる。

また１ビツト目が“ｌ゛の場合には、２ビツト目が“０
゛であるか“１゛であるかによって、残りの濃度値が２
群に分類される。２ビツト目がＩ　Ｏ＋である場合には
濃度値は２″または′３”のいずれかであり、３ビツト
目を見ることによって濃度値が決定される。同様に２ビ
ツト目も“ｌ′である場合には、３ビツト目および４ビ
ツト目を見ることにより濃度値の°４”から“７゛のい
ずれかが決定される。このように先頭から符号を見てい
くことにより、符号語の区切りが決定できる符号を語頭
符号と呼び、ハフマンの符号化法によって得られる符号
は語頭符号である。

第９図は可変長符号の連続からなる圧縮データの例であ
る。上の符号列は“０゛または“１”から成る連続の符
号列であるが、これを先頭から見ていくことによって、
破線の位置が符号語の区切りであることが判別され、こ
れらの符号語に対する画素の濃度値が下段のように決定
される。

従来の画像符号化装置にお、いて語頭符号を復元する場
合には、上述のように、圧縮データの先頭から順番に符
号表と対比させて符号語を決定し、１画素ずつその濃度
を復元するという方法をとっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

第８図に示したハフマン符号に代表されるような語頭符
号の復元においては、圧縮データを先頭から順々に識別
してそれを復元していく必要があり、画像サイズが大き
くなるにつれて、その復元処理に要する時間が長くなる
という欠点があった。

また、画像の１部分のみを参照したい場合にも、圧縮デ
ータ全体あるいは先頭から必要な部分までを復元しなけ
ればならないといった問題点があった。

本発明は、第１に語頭符号のパイプライン方式による復
元処理、第２に不必要な部分の読み飛ばしと必要な部分
だけの部分復元機能を用いて、高速な復元機能を実現す
るためのデータ蓄積方式とその復元方式を提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理ブロック図である。同図（ａ）は
第１の発明の原理ブロック図であり、画像画面の各画素
の画像濃度を画像データとする画像処理装置における画
像符号化装置で画像データの圧縮を行い、そのデータを
圧縮データ記憶手段５に蓄えるものである。圧縮部ｌは
入力された画像の濃度値データを圧縮するものであり、
符号表構成手段２、画像分割手段３、および部分画像圧
縮手段４からなる。

符号表構成手段２は画像から濃度値の出現確率を求め、
その結果に基づいて、例えば各濃度値に対するハフマン
符号の符号語を示す符号表を作成する。画像分割手段３
は原画像の画像データを複数の部分画像データ（ブロッ
ク）に分割する０部分画像圧縮手段４は、符号表構成手
段２によって作成された符号表を用いて、画像分割手段
３によって分割された各ブロックの画像データを可変長
符号、例えばハフマン符号に変換し、圧縮データを得る
。圧縮データ記憶手段５は、各ブロックの圧縮データを
そのデータ長とともに記憶する。

第１図（ｂ）は第２の発明、すなわち画像処理装置の圧
縮データの復元部の原理ブロック図である。

復元部６は有効領域切出手段７、および第１から第ｎの
部分画像復元手段８ａ〜８ｎによって構成される。

有効領域切出手段７は、複数のブロックに分割されてい
る圧縮画像データのうちで復元に必要な部分のみ、例え
ばユーザから拡大の指示があった部分のみをブロック単
位で切り出す。複数の部分画像復元手段８ａ〜８ｎは、
有効領域切出手段７によって切り出された圧縮画像デー
タの各ブロックをさらに複数に分割し、分割された画像
データの復元処理をパイプライン方式によって行う。

〔作　　用〕

第１の発明の原理を示す第１図（ａ）では、画像データ
の圧縮が行われる。まず符号表構成手段２によって各画
素に対する濃度値のレベル数、例えば８レベルのそれぞ
れに対する符号語が作成される。

一方、画像分割手段３によって、画像データが複数のブ
ロックに分割される。そして符号表構成手段２によって
作成された符号表を用いて、ブロックごとの画像データ
が部分画像圧縮手段４によって可変長符号に変換される
。これらの各ブロックごとの圧縮データはそのデータの
データ長とともに、圧縮データ記憶手段５、例えば画像
データベースに蓄えられる。すなわち、例えば画像デー
タベースに蓄えられる圧縮データは、補助情報としての
符号表と、ブロック数分の各ブロックの圧縮データ、お
よびそのデータ長とから構成される。

第２の発明の原理を示す第１図（ｂ）においては、圧縮
された画像データの復元が行われる。例えば画像データ
ベースに蓄えられている圧縮画像データは、通信回線な
どを介して受信され、その圧縮データのうち復元に必要
な部分のみがブロック単位で有効領域切出手段７によっ
て切り出される。

なお、復元すべき圧縮画像データは通信回線などを介し
て受信される他の画像符号化装置内のデータに限定され
ず、自装置内に記憶されているデータでもよいことは当
然である。

切り出された圧縮画像データはブロック単位であり、さ
らにその各ブロックの圧縮データには前述のように圧縮
データ長も備えられているため、復元部６側では各ブロ
ックの圧縮データの長さを知ることができる。そこで例
えば複数のプロセッサを用いることによって、パイプラ
イン方式による復元処理を実行することができる。

すなわち、第１の部分画像復元手段８ａは１ブロツクに
対する全復元処理の１／ｎを実行し、復元データとその
ブロックの残りの圧縮データを第２の部分画像復元手段
８ｂに転送する。その後、第１の部分画像復元手段８ａ
は次のブロックに対する１／ｎの復元処理を開始する。

第２の部分画像復元手段８ｂでは、残りの圧縮データに
対する復元処理を全復元処理の１／ｎだけ実行し、その
復元データと残りの圧縮データを次の第３の部分画像復
元手段８ｃに転送する。以下同様にして処理が行われ、
最終段である第ｎの部分画像復元手段８ｎからはブロッ
ク全体の復元画像が出力される。

以上のように本発明においては画像データの圧縮と、そ
の復元がブロック単位で行われる。従来と比較して、各
ブロックのデータ長を示すデータ量が多くなるが、例え
ば１Ｍバイトの原画像を１６×１６のブロックに分割し
てデータ圧縮する場合、そのデータ量は圧縮データ全体
の数％以下にすぎない。

〔実　　施　　例〕

第２図は本発明の画像符号化装置の実施例の全体構成ブ
ロック図である。同図において、画像入力部１９は例え
ばスキャナであり、画像をディジタル化して入力するた
めのものである。符号表構成部９は符号表構成手段２に
、画像分割部１０は画像分割手段３に、また部分画像圧
縮部１１は部分画像圧縮手段４に対応する。画像データ
ベース１２は圧縮データ記憶手段５に相当し、圧縮され
た画像データをデータベース化して蓄えるものである。

第１の通信管理部１３は、圧縮された画像データ、また
は圧縮されて画像データベース１２に蓄えられているデ
ータを、通信回線などを介して他の画像符号化装置の復
元表示部に転送するものである。

第２図の第２の通信管理部１４は、他の画像符分化装置
からの圧縮画像データを、通信回線などを介して受信す
るものである。蓄積部１５は、第２の通信管理部１４に
よって受信された圧縮データを一時的に蓄えるものであ
る。有効領域切出部１６は有効領域切出手段７に、また
複数の部分画像復元部１７ａ−１７Ｃは複数の部分画像
復元手段８ａ〜８ｎに相当する。さらに表示部１８は第
１から第３の部分画像復元部１７ａ〜１７ｃによって復
元された部分画像を組み立てて表示するものである。

第３図に画面上の原画像のブロック分割の実施例を示す
。同図において、原画像が例えば２ＮＸ２Ｎの画素から
成るものとし、この原画像を複数の小さな領域に分割す
る。この例は原画像を分割する小領域、すなわちブロッ
クの大きさを２’Ｘ２″とした場合の例である。例えば
原画像の大きさを１０２４　Ｘ　１０２４、ブロックサ
イズを１６Ｘ１６とすると、ブロック数は６４　Ｘ　６
４　＝　４０９６個となる。

第４図に画像の圧縮データの構成の実施例を示す。同図
において、圧縮データの先頭には符号表構成部９によっ
て作成された符号表の内容が示される。その後に各ブロ
ックのデータ長と実際の圧縮データとが、ブロック単位
で、第１ブロツクから順に格納される。ｎ個のブロック
があるとすれば、データ長と実際の圧縮データとがｎ組
あることになる。

第５図は、第４図の圧縮データの先頭の符号表データの
フォーマットとその実施例である。同図（ａ）の符号表
データのフォーマットにおいては、まず符号語の数すな
わち画素の濃度レベルかい（つあるかが“Ｎ′として格
納される。その後に各濃度に対する濃度値、その濃度値
に対する符号語の語長、実際の符号語が各濃度値のレベ
ルに対して１組として格納される。同図（５）は符号表
データの具体例であり、第８図の符号表の内容を示して
いる。すなわち濃度値のレベルは°０°から７゛の８個
であり、その符号語数“８°の後に各濃度値とその語長
、および符号語が組となって格納されている。例えば、
濃度値１０１に対する符号語長は“２゛であり、また実
際の符号語は１０進数の“０゛である。また例えば濃度
値゛３′に対する符号語長は３′であり、実際の符号語
は１０進数の“５゛である。

第６図に部分画像復元部１７ａ〜１７ｃの実施例の構成
ブロック図を示す。同図において、部分画像復元部は３
段あるものとする。第２図の有効領域切出部１６は、圧
縮データのうち復元に必要な部分のみを部分画像復元部
にブロック単°位で出力し、不必要な部分は読み飛ばす
ように動作する。

例えば画像を２倍に拡大して表示する場合には、全圧縮
データの１／４だけを復元することで高速化を計る。拡
大の倍率および中心位置はホストコンピュータからの指
示によって、またはデイスプレィの入力装置、例えばキ
ーボード、ライトペンなどによるユーザからの指定によ
って決定される。

第６図において有効領域切出部１６からの出力データは
圧縮データ入力部２０ａによって受は取られ、受は取ら
れた１ブロツクの圧縮データのうちで例えば１／３が復
元処理部２１ａによって復元される。この復元処理は、
符号表格納部２２ａに格納されている符号表のデータに
基づいて行われる。復元された復元データは、復元デー
タ格納部２３ａに一時格納された後に、また残り２／３
の圧縮データは残り圧縮データ受は渡し部２４ａに格納
された後に、次段すなわち中間段の部分画像復元部１７
ｂに送られる。

初段の部分画像復元部１７ａからの残り圧縮データは圧
縮データ入力部２０ｂに入力し、復元データは復元デー
タ入力部２５ｂに入力する。復元データは、そのまま復
元データ格納部２３ｂに格納される。２／３の残り圧縮
データのうち、さらにその半分、すなわち１ブロツクの
データの１７３が復元処理部２１ｂによって復元される
。この復元処理は、部分画像復元部１７ａにおけると同
様に、符号表格納部２２ｂに格納されている符号表を用
いて行われる。復元された復元データは復元データ格納
部２３ｂに一時的に格納される。その後１ブロツクの最
後の１７３の残り圧縮データは、残り圧縮データ受は渡
し部２４ｂから、また２／３ブロック分の復元データは
復元データ格納部２３ｂから次段、すなわち最終段の部
分画像復元部１７ｃに出力される。

部分画像復元部１７ｃでは、１ブロツク内の最後の１／
３の圧縮データに対して、前述と同様に復元処理部２１
ｃによって復元処理が行われ、復元データ入力部２５ｃ
に入力された２／３の復元データとともに、復元データ
格納部２３ｃから表示部１８へ出力される。

初段の部分画像復元部１７ａはあるブロックの最初の１
７３の圧縮データを復元し、そのデータを部分画像復元
部１７ｂに転送した後・には、次のブロックの圧縮デー
タの最初の１／３に対して復元処理を実行する。以下同
様にして、全てのブロックの圧縮データに対する復元処
理がパイプライン方式によって行われる。復元すべきブ
ロックの復元が全て終了すると、表示部１８はブロック
ごとの復元データを幾何学的に組み合わせて、元の画像
を構成してそれを表示する。

第７図に、複数の部分画像復元部の初段復元部１７ａに
おける復元処理のフローチャートを示す。

同図において、復元処理がスタートすると、まず３２６
で復元に必要な補助情報、すなわち符号表が受信され、
符号表格納部２２ａに格納される。

その後Ｓ２７で１ブロック分の圧縮データが受は取られ
る。ｌブロック分の圧縮データの１７３の復元を行うも
のとし、３２８で符号表のデータに基づいて１画素の圧
縮データが復元される。Ｓ２９でブロック内画素の１７
３に対する復元処理が完了したか否かが判定される。完
了していない場合には、３２８に戻り、次の画素の圧縮
データが復元される。

Ｓ２９でブロック内画素の１７３に対する復元処理が完
了したと判定された場合には、３３０で復元データ（１
／３　）と残りの圧縮データが次段に転送され、Ｓ３１
で全ブロックの復元が完了したか否かが判定される。全
ブロックの復元が完了していない場合には、３２７以降
の復元処理が全ブロックに対する復元処理が完了するま
で続行される。

なお、この実施例では、圧縮データの構成を示す第４図
において、データ長と圧縮データをブロック毎に繰り返
して配置しているが、データ長を符号表の後に全ブロッ
ク数分まとめて配置し、その後に実際の圧縮データを配
置することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、圧縮された画像
データの復元処理をパイプライン方式によって行うため
に、復元処理の高速化が可能になる。また画像の拡大表
示の場合などに、不必要な部分を読み飛ばして必要な部
分のみの復元処理を実行することができ、画像符号化装
置の性能向上に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、 第２図は本発明の画像符号化装置の実施例の全体構成を
示すブロック図、 第３図は原画像のブロック分割の実施例図、第４図は画
像の圧縮データの構成の実施例図、第５図は符号表デー
タのフォーマットとその実施例図、 第６図は部分画像復元部の実施例の構成を示すブロック
図、 第７図は初段の部分画像復元部における復元処理のフロ
ーチャート、 第８図は８レベルの濃度値に対するハフマンの符号語の
例を示す図、 第９図は可変長符号の連続からなる圧縮データの例を示
す図である。 ９・・・符号表構成部、 １０・・・画像分割部、 １１・・・部分画像圧縮部、 １２・・・画像データベース、 １６・・・有効領域切出部、 １７ａ、１７ｂ、１７ｃ・−・部分画像復元部、１８・
・・表示部、 １９・・・画像入力部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）画像処理装置において、 画像データの統計的性質に基づいて符号表を作成する符
   号表構成手段（２）と、 原画像の画像データを複数のブロックに分割す画像分割
   手段（３）と、 該画像分割手段（３）により分割された各ブロックに対
   する画像データを、前記符号表によって可変長符号を用
   いた圧縮データに変換する部分画像圧縮手段（４）と、 該部分画像圧縮手段（４）によって変換された前記複数
   のブロックごとの圧縮データを、該データのデータ長と
   ともに記憶する圧縮データ記憶手段（５）を有すること
   を特徴とする画像符号化装置。 該有効領域切出手段（７）により切り出された圧縮画像
   データの各ブロックを複数に分割し、該分割された画像
   データの復元処理をパイプライン方式によって行う複数
   の部分画像復元手段（８ａ、８ｂ、・・・８ｎ）を有す
   ることを特徴とする画像符号化装置。 ３）画像画面上の各画素の画像濃度を画像データとする
   画像処理装置において、 該画像濃度と符号との対応を示す符号表を作成する符号
   表構成手段（２）と、 原画像の画像データを複数のブロックに分割する画像分
   割手段（３）と、 該画像分割手段（３）により分割された各ブロックに対
   する画像データを、前記符号表によって可変長符号を用
   いた圧縮データに変換する部分画像圧縮手段（４）と、 該部分画像圧縮手段（４）によって変換された前記複数
   のブロックごとの圧縮データを、該データのデータ長と
   ともに記憶する圧縮データ記憶手段（５）と、 該圧縮データ記憶手段（５）に記憶されている圧縮デー
   タのうち、復元に必要な部分のみをブロック単位で切り
   出す有効領域切出手段（７）と、該有効領域切出手段（
   ７）により切り出された圧縮画像データの各ブロックを
   複数に分割し、該分割された画像データの復元処理をパ
   イプライン方式によって行う複数の部分画像復元手段（
   ８ａ、８ｂ、・・・８ｎ）を有することを特徴とする画
   像符号化装置。