JPH0316382A - 画像符号化装置 - Google Patents

画像符号化装置

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JPH0316382A
JPH0316382A JP2082337A JP8233790A JPH0316382A JP H0316382 A JPH0316382 A JP H0316382A JP 2082337 A JP2082337 A JP 2082337A JP 8233790 A JP8233790 A JP 8233790A JP H0316382 A JPH0316382 A JP H0316382A
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JP2082337A
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Inventor
Akihiro Katayama
昭宏 片山
Mitsuru Maeda
充 前田
Koji Hirabayashi
平林 康二
Tadashi Yoshida
正 吉田
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Original Assignee
Canon Inc
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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〕 本発明は静止画像通信装置における画像符号化装置に関
するものである。
〔従来の技術〕
従来の静止画像通信装置の代表的な例であるファクシミ
リ装置においては、画像をシーケンシャルに走査し、符
号化伝送していく方式がとられている。この方式では、
画像の全体像を把握するには、画像データのすべてを伝
送する必要があるため伝送時間が長くかかり、画像デー
タベースサービス、ビデオテックス等の迅速に画像を判
断することが必要とされる画像通信サービスへの適用は
困難であった。このサービスを実現するために、ファク
シミリで採用されている方法とは異なり一枚の画像を伝
送するにあたり、大まかな画像情報を最初に送り、その
後追加情報を伝送し、詳細な画像データを生成していく
、順次再生符号化方式(遠藤、山崎“会話型画像通信に
適したファクシミリ信号の順次再生符号化方式”、信学
論(B)、J67−B.12、ppl462−1469
 (1984))などの方式が提案されている。
〔発明が解決しようとしている課題〕
しかしながら、最初に送るべき大まかな画像情報は、原
画像から特定間隔の画素を間引いて生或しているために
、画像の種類によっては、最初の段階で有効な画像情報
を伝送できない場合があり、たとえば、一画素幅の直線
等が消えてしまうというような問題点があった。
また、この様な順次再生符号化方式に、動的な算術符号
化を用いた場合、各段階の画像に対して同じ数だけ状態
分類を行ったのでは、解像度の低い段階(ステージ)に
おいては各状態に割りあてられるシンボル数が少なくな
る。そのため動的な算術符号化におけるSkew  V
alueが十分に収束しないうちに符号化が終り、符号
化効率が下がるという問題があった。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、画像情報を
欠落なく、且つ、効率良く符号化することのできる画像
符号化装置を提供することを目的とし、詳しくは、第1
画像から解像度の異なる第2画像を形戊する手段と、前
記第1画像及び前記第2画像を夫々符号化する手段と、
前記第1画像における細線の有無を検出し、前記形戊手
段による第2画像の形成動作を補償する手段とを有する
画像符号化装置を提供するものである。
〔実施例〕
以下、本発明を好ましい、いくつかの実施例を用いて説
明する。
実施例1 第1図は本発明の符号器の実施例である。
まず、原画データI.は、フレームメモリlに記憶され
る。次にフレームメモリ1から読み出された原画データ
は縮小回路2により縮小され、そのデータが信号101
として出力される。また同時に、フレームメモリ1から
読み出された原画データは細線検出回路3にも入力され
る。細線検出回路3において、細線の検出が行われ、検
出結果に従って切り換え信号S,.S.を出力する。
信号S.,S.はセレクタ4に人力され、セレクタ4は
“1″または“O”または信号101を信号103とし
て出力される。信号103はフIノームメモリ5に記憶
される。フレームメモリ5に記憶された信号は原画を1
/2に縮小した1/2画像データとなっている。
ここで、縮小回路2と並列に細線検出回路3を設け、細
線検出回路3の出力により縮小画像データを作成するこ
とで、通常、縮小回路2のみでは消失してしまう細線を
保存する事ができる。同様にフレームメモリ5から読み
出された1/2画像デー、夕は、縮小回路6、細線検出
回路7及びセレクタ8によって原画の1/4の画像に縮
小されフレームメモリ9に1/4画像データとして記憶
される。
参照画素決定回路!0,12.14はそれぞれフレーム
メモリ9,5.1に記憶されている画像データのサイズ
(画素数)を検出し、符号化時の最適な参照画素数、及
び参照画素位置を設定する。
符号器11では参照画素決定回路10により設定された
参照画素を用いてフレームメモリ9に記憶されている1
/4画像データが符号化され、第1段階の信号107と
して出力される。同様に符号器13.15ではそれぞれ
参照画素決定回路12.14より設定された参照画素を
用いてそれぞれフレームメモリ5.1に記憶されている
1/2画像データ、原画データが符号化され、それぞれ
第2段階の信号108、第3段階の信号109として出
力される。
このように第1段階から第3段階までの画像データを解
像度の低い画像データから順に符号化伝送することによ
り、受信側では、画像の全体像をいち早く識別でき、も
し、そのデータが不要の場合には、以後の伝送を停止さ
せることが可能となる。これにより効率のよい画像通信
サービスが可能となる。
また、ここでは、第3段階までしか述べなかったが、任
意の段階に容易に拡張する事が可能である事は言うまで
もない。
第2図は、縮小回路2及び6のブロック図である。縮小
回路はローパスフィルタl6、比較器17、サブサンプ
リングエ8から構威される。
ローバスフィルタ16には平滑度を調整するパラメータ
Cが入力されている。比較器17にはしきい値Tが入力
されている。これらの値は必要とされる画質および符号
化効率により決定される。
ローパスフィルタ16から出力された信号は比較器17
でしきい値Tにより二値化される。次に二値化された信
号はサブサンプリングにより縦・横1/2に間引かれる
第3図は、3×3画素サイズのローバスフィルタ16の
フィルタ係数を示しており、中心画素の重み係数をCと
し、中心画素に最も近い4画素に2、次に近い画素に1
の重み係数を与えている。
これにより中心画素の値をDI,,(i=1〜M..j
=1〜N:M,Nは横方向、縦方向の画素サイズ)とす
ると、平均濃度Wは、 ?=(D.−.■一+  +2D,1−,+D,。.1
−1+20+−+1 +CD+1 +2D+や,+ D
 +−+.r+1 + 2 D I.1ヤ1  + D
 ++i, 1++)設定値とする)で2値化する。
{訃+8は 躬原13 のような対応関係がつけられている。
第4図はローバスフィルタl6のブロック図である。入
力信号はラッチ20a,b,cにそれぞれ1画素クロツ
クの遅延で保持される。また、ラインメモリ19−a,
bにはそれぞれ1ライン遅延された入力信号が保持され
、ラッチ20d,e,fまたはラッチ20g* h+ 
 iにおいて、ラッチa,b,cと画素位置が対応した
信号が得られる。これにより第3図に示した9画素のデ
ータが得られることになる。ラッチ20a,c,gr 
 iからの出力信号は加算器21aで総和がとられ、乗
算器22aで定数倍(×1)の演算が行われる。
またラッチ20b,d.f.hからの出力信号は、加算
器2lbで総和がとられ、乗算器22bで定数倍(×2
)される。また中心画素のデータであるラッチ20eか
らの出力信号は、乗算器22cにより定数倍(×C)さ
れる。このCの値は、外部より設定が可能である。
乗算器22a,b.cの出力信号は加算器23で総和W
がとられ出力される。この加算器23の出力信号は第2
図中の比較器17でしきい値Tと比較され、総和Wがし
きい値Tより大きい時は1、小さい時は0の信号を得る
。このしきい値Tも外部から設定可能であるが、標準値
としてT=(12トC)/2の値をとる。
第5図はサブサンプリング18の動作説明図である。主
走査、副走査方向にそれぞれ1つおきのタイミングで図
の斜線で示した画素データを取り出すことにより1/2
サイズ(面積で1/4)のサブサンプリング画像が形成
される。これは画像データのラッチタイミングの調整で
容易に実現可能である。
第6図は細線検出回路3及び7のブロック図である。入
力信号はラッチ25i,j,kにそれぞれ1画素クロツ
クの遅延で保持される。またラインメモリ24a,b,
cにはそれぞれ1ライン遅延された入力信号が保持され
、ラツチ25f,g.h,c,d.e,a.bにおいて
ラツチ25i,j,kと画素位置が対応した信号が得ら
れる。ここで、ラッチ25gに保持される画素デー夕は
、第4図中のラッチ20eに保持されるデータに対応し
ている。
ラツチ25aに保持されるデータをaと表わす。aはデ
ータaの反転を表わす。また、論理和を゛+”、論理積
を“で表わすとすると、信号S1及びS2はそれぞれ、 $1=(e−h−k)  (c−f−1)・τ+(c−
d−e) (T・丁・k)・aS2=(e−b−k) 
 (c−〒−i)−b+(c−d◆e)  (i−j◆
k)・aと表わされる。
たとえば、第7図のように中心画素を通らない一画素巾
の黒線の場合、ローバスフィルタをかけた後の出力は4
となるから、しきい値Tを4以下にしないとこの黒線を
保存できない。逆に第8図のような白線(まわりが黒)
の場合は、しきい値Tを(C+8)よりも大きくしない
と白線が保持できない。一画素中の縦線のみについて述
べたが、横線についても同様である。信号81,S2は
それぞれ一画素巾の黒線(縦横)と一画素巾の白線(縦
横)を検出している。
ここで、ラツチ22a,bを参照しているのは、2画素
巾の線が縮小されても2画素巾の線でのこることを防止
するためである。
信号S1が゜1”のときは、一画素巾の黒線が存在して
いることを示し、S2が11111のときは、一画素巾
の白線が存在していることを示す。
従って、第1図中のセレクタ4,8ではS1が“1”の
場合は“1”を出力し、S2が゜1”のときは“O”を
出力し、Sl,S2がともに“0″ならば縮小回路から
出力された信号をそのまま出力する。
以上のように、簡単な細線検出回路を設けることにより
、ローバスフィルタをかけることで消失していた線を保
存することができ、縮小画像の品位を向上させることが
できる。
本実施例では、ローバスフィルタを構成するラインメモ
リとラッチ、及び細線検出回路を構威するラインメモリ
とラッチを別々に・しているが、ローバスフィルタのラ
インメモリ、ラッチ類は細線検出回路のラインメモリ、
ラッチの一部を使用することで共用が可能である。
次に符号器11,13.15における符号化について説
明する。
符号器11,13.15では算術符号に従って符号化動
作する。
本実施例の算術符号では、周辺画素から注目画素の値を
予測し、予測した画素のシンボルを優勢シンボル、それ
以外のシンボルを劣勢シンボルとし、または劣勢シンボ
ルの発生確率をPとし、この情報により符号化を行うも
のである。
符号系列Sに対する2進算術符号C(S)、補助量A 
(S)とすると、 ただしA (nu 1 1) =0’.  1 1・−
1の算術演算により符号化を進めていくものである。
P (S)=2−”’ と近似することにより、乗算を
2進数のシフトのみで済ませている。QはSkew  
Valueと呼ばれ、このパラメータを変化させる事に
より算術符号を動的に使用することができる。
複合は2信号列S = S’ x S’とし、S′まで
復元された時にC (S)とC (S”) +A (S
’O)を比較し、C (S) >C (S’ ) +A
 (S’0)の時x=1、そうでなければx=0と復号
する。
第9図は注目画素を予測する回路のブロック図である。
フレームメモリ26は、符号化する画像データが記憶さ
れているメモリである。またフレームメモリ27は、1
段階前に送られる画像であるフレームメモリ26の記憶
画像を172にサブサンプリングした画像データが記憶
されている。それぞれのメモリ26.27は2次元メモ
リで構成される。Xアドレスのクロツクをφr、7アド
レスのクロックをφ,とすると、フレームメモリAには
φ,.φ,、フレームメモリBには1/2の周波数の1
/2φ.,1/2φ,が与えられ、フレームメモリBの
1画素に対し、フレームメモリAの画素は2×2の4画
素に対応する。
それぞれのデータはラインメモリ28.29において1
ラインずつ遅延されたデータとなり、ラッチ30.31
に入力される。このラッチにおいては1画素ずつ遅延し
たデータが保持されることになる。各ラッチの出力を第
10図の画素位置と対応をとると、注目画素(*)はラ
ツチ30dの出力、第10図のNQIはラツチ30eの
出力、Na2はラツチ30bの出力となり、以下同様に
M3はラツチ3 0 a, Nl14はラツチ30cの
出力となる。
また第11図の画素位置は、Nα5はラツチ31b,N
a6はラツチ31aSNα7はラツチ31d1Nl18
はラツチ31C1恥9はラツチ31eの出力となる。
尚、第11図の磁5の画素は注目画素を含む画素であり
、注目画素がNα5のいずれの位置か(左上、右上、左
下、右下の4状態)を識別する2bitの信号をカウン
タ32によりφ,,φ,から生成する。33a−kはA
ND素子である。
ここでは図示されていないコントローラによりセットさ
れた信号201〜211とラツチ30a−C,e,ラツ
チ3 1 a−e %カウンタの出力との論理積がとら
れ、注目画素の予測信号300が出力される。この部分
の動作を以下に記述する。
一般に、符号化を動的に行う場合、周囲画素の状態から
注目画素を予測し、その予測の的中確率を演算しながら
、Skew  Valueを更新していく。従って、符
号化されるべきシンボル列の統計的な性質をSkew 
 Valueに反映させるには、各状態においてそれぞ
れのシンボル列の統計的性質をつかむための相当数のシ
ンボルが必要となる。たとえば、シンボルの合計が、6
5538個の場合、状態数を21個とると1状態あたり
に割りあてられるシンボル数の平均は32個となり、各
状態におけるシンボル列の統計的性質をつかむことが困
難である。
本実施例ではこの点に着目し、符号化すべきシンボル数
に応じて、図示されていないコン1・ローラにより予測
の状態数を制御する点に特徴がある。具体的には階層的
符号化においては、各層毎に縮小されていくので符号化
されるシンボル数は第1段階が一番少なく、第2,第3
段階と階数が上るにつれシンボル数は多くなる。そこで
シンボル数が少ない時には状態数を少なくするために、
信号201〜211のうちの203.209,211を
“1′、残りを“01としておけば状態数として3ビッ
ト(8状態)がとれる。シンボル数が多くなるにつれ信
号201〜211にセットする“1′の値を多くしてい
けば、状態数を増やすことができる。
第18図に、本実施例における信号201〜211の値
の一例を記す。これはあくまでも一例であり、状態のと
り方もセットされる信号もこれに限るものではない。
第12図は、動的にSkew  Value  Qおよ
び劣勢シンボルI!psを変化させるための回路のブロ
ック図である。状態信号G300および注目画素D30
1は、それぞれ状態発生頻度カウンタ40および劣勢シ
ンポルカウンタ41に入力されている。これらのカウン
タには状態別にカウント動作するために状態の数だけ内
部カウンタが用意されており、状態信号Gにより切りか
えられる。
発生頻度カウンタ40は、その状態が何回発生したかを
状態別にカウントするもので、カウント値が設定値S3
02を越えると更新信号303を出力する。先の更新信
号が発生されてから次の更新信号が発生される迄の間に
発生した劣勢シンボルの数が状態別にカウンタ41でカ
ウントされ、カウント値1.304として出力される。
つまり、ある状態がS回発生したうちIlc回が劣勢シ
ンボルということになる。以降の説明では、S=16の
状態を代表して説哄する。
LUT42の中には、lc回の劣勢シンボルの発生に対
し、次の符号化パラメータであるQG305およびそれ
までのmps(優勢シンボル)の反転を指示する信号3
06およびゼロカウント(CT)307と称するデータ
があらかじめ記憶されている。
ゼロカウントとは、劣勢シンボルl,がS回中で発生し
なかったOの状態が過去何回あったかを表わす値である
。すなわち、原理的には、初期にCT=Oにしておくと
、S回中1cがOの状態が生じると、CT= 1に更新
され、その後2回、3回続くとCT=2,CT=3と更
新されていくものである。
第19図は、LUT42の中の一例を示している。
初期状態はCT=Oに設定されていて、それぞれlcの
値により、新しいQ。、次のCTの値が求まる。
例えばCT=Oで1。=Oの時はQ0=4、CT=1と
なる。次に更新信号303が来る時は、CT=1でpc
=0の時はQc=5、CT=2となる。
またCT=Oでzc=1の時は、Q.=4、  ケース
として扱い、MPS反転信号を出力し、CT=1に更新
される。このテーブルを作る演算  従来の劣勢シンボ
ルとしていた値を反転(″:)ま式は、       
              りO:1)とする操作を
行う。それ以降の状態が但し、I!。二〇の場合はl,
=1として計算する。
但し、N [x]は最も近い整数値を表わす。
(1)式はSヶの状態が(CT+1)ケ続いた時に発生
する劣勢シンボルの発生確率を2のべき乗で近似した時
の指数部をQ。とじている。
また(2)式でCTは、劣勢シンボルの発生を1 / 
2 oaと仮定した時、Sヶのfc =Qの組の数を再
計算しているものである。2QOlが優勢シンボルの数
となるのでこれをSで割った値がCTとなる。
ルが変化したまま、通常に符号化処理を行う。
第12図において、ラツチ43は従来のQ6305、m
ps反転信号306、CT307を保持しておく所で、
更新信号303によりLtJT92の出力をラッチし、
新しい状態に更新される。
LUT4 2の入力には劣勢シンボルのカウンl・信号
l,と以前のC′r値307が人力され、第19図に従
って更新されたQa、m.ps反転信号、CTが出力さ
れる。mps保持器44には現在迄の符号化時に使われ
ている優勢シンボルが保持されており、この状態はmp
s反転信号により更新される。保持器44の出力である
m p s /lps信号は、劣勢シンポルカウンタに
送られる。
ここで決定されたQGおよびm p s / l p 
sにより符号化が行われることになる。
第13図は、算術符号器のブロック図である。
Skew  Valueを第12図のラツチ43からの
Q.305とすると、Q,305およびmps/lps
信号308を与えることにより、注目画素データDに対
して、式(1)で示した算術演算が符号器で行われ符号
化データ401が得られる。
第14図は復号器のブロック図である。復号側にも符号
器と同様な予測回路(第9図に示したもの)および動的
適応回路が用意されており、復号器側のSkew  V
alue  Q+)321とLUTからの劣勢シンボル
LPSD322および受信データ323により復合器4
6では復号演算がなされ、復号データ402を得る 第15図は、復号器の実施例である。
第1段階信号107は、復号器47により復号され、フ
レームメモリ50に記録される。この信号は、補間器5
3により4倍の補間処理により高解像度データに変換さ
れた後、セレクタ55をコントローラ59が切りかえて
ビデオメモリ56に記録される。ビデオメモリ56は、
2ポートメモリで構成されている。したがって受信側で
得られた画像は随時モニタ57に表示される。また第2
段階信号108は、フレームメモリ50のデータを参照
しながら復号器48により復号処理され、フレームメモ
リ51に記録される。またこのデータは補間器54によ
り2倍の補間処理がなされ、セレクタ55を切り換えて
ビデオメモリ56に記録される。
同様に第3段階の信号109が復号処理された後、モニ
タ57に表示される。
一方、第3段階の復号画像信号であるフレームメモリ5
2の信号は、プリンタ58に出力され、ハードコピーが
得られる。
実施例2 第1実施例においては、3×3サイズのローパスフィル
タの係数の中央値の重み係数により、平滑化度を調整す
る方式をとったが別のサブサンプリングの実施例として
、第16図に示すように、原画像データDA,D.,D
.,D,より変換データWを決定する場合、 W” Cl r D A + (Z 2D s+α2D
C+αaILとした時のα.とα,の係数値をかえるこ
とにより平滑化度と符号化効率の調整を行うことが可能
である。
W≧Tの時はI W<Tの時はOとする。
α,〉〉α,の時は、DAで決定する割合が大きくなり
、符号化効率は向上する。
α1−α,の時は、画像に対する平滑化効果が向上する
実施例3 第19図の内容を決定する別の方法として、S画素中の
劣勢シンボルl,の数よりz.:/Sを求めて、第20
図から新しいQGを決定する方式もある。初期値はQa
=lとし、tc/Sの値によりQ。を更新していく。2
回目以降は更新されたQGおよびl c / Sを使い
順次Q。を決定していく。更新時の値Q0 は などの計算式により演算し、テーブルに格納しておく。
またQ=1の時には、12 c/ S > 1 / 2
の時(第20図の500)は、優勢・劣勢シンボルを反
転させる。
第17図はこの場合の実施例で、Q.信号305をLU
T42に入力し更新するQ,を決定していく。
実施例4 本実施例では、各段毎にとりうる状態数を制御していっ
たが、同じ段階でも、符号化すべき画像サイズに応じて
状態数のコンl−口−ルができる。たとえば、第3段階
の画像サイズ1024X1024画素の場合に27状態
、3072X4096画素のときは、2 ++状態とい
うようにコントロールする事も可能である。また、さら
に細分化して画像サイズ毎に参照画素位置及び参照画素
数を変える事も可能である。
あらかじめデータの種類(たとえば、文字画やハーフト
ーン等)がわかっている時には、それに適した参照画素
位置を設定し、符号化することができる。
〔発明の効果〕
以上説明した様に、本発明によると、第1画像から解像
度の異なる第2画像を形成し、第1画像及び第2画像を
夫々符号化する際に、第1画像における細線の有無を検
出し、第2画像の形成動作を補償するので、文字や細線
を欠落することなく、良好な符号化が達威できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の符号器の実施例のブロック図、 第2図は縮小回路のブロック図、 第3図はローパスフィルタの係数を示す図、第4図はロ
ーバスフィルタの実施例のブロック図、 第5図はサブサンプリングの説明図、 第6図は細線処理のための例外処理のブロック図、 第7図,第8図は例外パターンの一例、第9図は参照画
素決定手段のブロック図、第10図は符号面上の参照画
素の説明図、第11図は一段階前の画素の参照画素の説
明図、 第12図は動的にSkew  Value  Qを変更
する回路のブロック図、 第13図は算術符号の符号器、 第14図は算術符号の復号器、 第15図は本発明の復号器の実施例のブロック図、 第16図は平滑度効果の調整のための別の実施例、 第17図は動的にQを変更するための別の実施例、 第18図は本実施例における各段階の参照画素の一例、 第l9図は算術符号パラメータ決定のためのテーブルの
一例、 第20図は本発明の他の実施例2で使用するテーブルの
一例である。 2,6・・・縮小回路 3.7・・・細線検出回路 4.8・・・セレクタ 10,12.14・・・参照画素決定手段11,13.
15・・・符号器 笛 /6 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  第1画像から解像度の異なる第2画像を形成する手段
    と、 前記第1画像及び前記第2画像を夫々符号化する手段と
    、 前記第1画像における細線の有無を検出し、前記形成手
    段による第2画像の形成動作を補償する手段とを有する
    ことを特徴とする画像符号化装置。
JP2082337A 1990-03-28 1990-03-28 画像符号化装置 Pending JPH0316382A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2082337A JPH0316382A (ja) 1990-03-28 1990-03-28 画像符号化装置

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JP2082337A JPH0316382A (ja) 1990-03-28 1990-03-28 画像符号化装置

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JP63332637A Division JPH02177766A (ja) 1988-12-28 1988-12-28 2値画像の階層的符号化方式

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JPH0316382A true JPH0316382A (ja) 1991-01-24

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ID=13771748

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JP2082337A Pending JPH0316382A (ja) 1990-03-28 1990-03-28 画像符号化装置

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JP (1) JPH0316382A (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59191966A (ja) * 1983-04-15 1984-10-31 Hitachi Ltd フアクシミリ原稿圧縮方式
JPS6039977A (ja) * 1983-08-15 1985-03-02 Oki Electric Ind Co Ltd 画像縮小方式
JPS60148279A (ja) * 1983-12-28 1985-08-05 インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション 画像処理システム
JPS61150467A (ja) * 1984-12-25 1986-07-09 Canon Inc 画像処理方式

Patent Citations (4)

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