JPH036066Y2 - - Google Patents

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JPH036066Y2
JPH036066Y2 JP14088984U JP14088984U JPH036066Y2 JP H036066 Y2 JPH036066 Y2 JP H036066Y2 JP 14088984 U JP14088984 U JP 14088984U JP 14088984 U JP14088984 U JP 14088984U JP H036066 Y2 JPH036066 Y2 JP H036066Y2
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【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本考案は通常のランレングス法による符号・復
号動作及び高速の符号・復号動作をそれぞれ切り
替えて動作させ得る、階調画像符号・復号化装置
に関する。
(従来技術) 従来、階調性をもつ画像を白と黒の2種の濃度
で疑似的に表現する手法としてデイザ法が知られ
ている。このデイザ法について記述した文献とし
てInternational Conference on
Communication,Conference Record、Volume
1 1973,p.26・11−P.26・15があるが、デイザ
法とはこの文献にも記載されているように原画像
に対して画素位置により異なつた閾値を用いて2
値化し、黒画素と白画素の密度比によつて疑似的
に中間調を表現するものである。次に第2図、第
3図、第4図を用いてデイザ法についてさらに説
明する。第2図は原画像の各画素の位置とその濃
度情報とを示したものであり、例えば4行×4列
を1つの画素ブロツクとして1画素ブロツク内の
主走査方向位置をh=0,1,2,3、副走査方
向位置をv=0,1,2,3としたもので、各画
素の濃度は0から15までの16レベルの階調で表わ
される。第3図は4×4のデイザ閾値マトリクス
を示したものであり、第2図に示す原画像を第3
図の閾値マトリクス法を用いて2値化すると第4
図のように2値化された画像が得られる。ここで
第2図、第3図では0が最も白いレベル、15が最
も黒いレベルとし、第4図では0が白、1が黒で
あるとする。
ところで、白と黒の2値画像に対して冗長度を
抑圧する符号化方式としてCCITT(国際電信電話
諮問委員会)においてランレングス符号化方式の
中の1つであるモデイフアイドハフマン(以下
MHと略す)符号化方式が勧告されている。具体
的内容は例えば電子通信学会編「新版フアクシミ
リの基礎と応用」(昭57−9−10)電子通信学会
発行P.390−393に書かれている。この手法では白
い画素は比較的長く連続し、黒画素の連続は比較
的短いという文書画像の統計的性質を利用して高
能率に符号化する手法である。
MH符号化方式は文字等の2値画像を対象とし
たランレングス符号化方式あるがデイザ画像に対
して効率よく符号化するために考案された手法と
してビツト・インターリーブ法がある。このビツ
ト・インターリーブ法について記述した文献とし
てProceeding of the S・I・D・,17〔2〕
Second Quarter(1976)(米)P.92−101がある
が、この文献中にも記載されるように、ビツト・
インターリーブ法とは近い閾値の画素が連続する
ように画素をならべかえMH符号化等のランレン
グス符号化を施す手法である。
(考案が解決しようとする問題点) しかしながら、第4図に示したようにデイザ化
された2値画像は短い白のランや長い黒のランの
発生確率が高いため、上記MH方式で符号化して
も高い効率は得られないものであつた。
例えば階調性を有するある画像に第3図の閾値
マトリクスを用いたデイザ画像(主走査1728画
素、副走査2290行)に対してMH符号化を用いる
と6277409ビツトの符号が発生し、原画像1728×
2290=3957120ビツトの約1.6倍になり、符号化の
意味がなくなつてしまうという欠点があつた。
ところで、上記階調画像に対してビツト・イン
ターリーブ法により4画素おきにビツト・インタ
ーリーブし、MH符号化すると1316897ビツトで、
原画像の約0.33倍であつた。
ところが通常の電話回線を使用するフアクシミ
リでのデータ転送速度は9600ビツト毎秒程度であ
り、この速度で前記ビツト・インターリーブによ
る符号化を行つても伝送時間は約137秒かかるこ
となり、従つて、より効率よく圧縮して符号化し
高速な転送を可能とすることが要求されていた。
このための手段として高速符号化が要求される際
には伝送する画素密度を低下させる方法が考えら
れる。しかしながらデイザ法により2値化された
画像の画素密度を低下させるにはデイザマトリク
スのサイズを小さくし、すなわち表現できる階調
数を減らして分解能低下を防ぐか、もしくはデイ
ザマトリクスのサイズを変えることなく、すなわ
ち表現できる階調数は減らさず分解能の低下を許
容するかの何れかを選択しなければならなかつ
た。そこで本考案の目的は通常の符号化手段、復
号化手段の他に階調情報を高速符号化する手段を
備えこれを復号した後に補間、デイザ化を行う手
段を具備し、符号化時にこの何れかを選択する手
段を有する階調画像符号・復号化装置を提供する
ことにある。
(問題点を解決するための手段) 本考案は上記問題点を解決するために原画像の
各画素の数ビツトで表現される濃度情報を原画像
の分解能で2値化した後、原画像に対応した画素
順もしくは原画像とは異なつたあらかじめ定めら
れた規則性をもつて並べかえられた画素順にラン
レングス符号化を施す第1の符号化手段102,
104,105,106,108,109と、 前記原画像の分解能以下の分解能で原画像の各
画素の濃度情報をサンプリングし、各画素の濃度
情報を表すビツト情報の内の同一位置のビツト毎
にビツト列を構成し当該ランレングス符号のビツ
ト長と原ビツト列のビツト長とを比較しいずれか
短い方を選択して転送すべき符号となす第2の符
号化手段104,105,106,107,10
8,109と、 前記第1の符号化手段と前記第2の符号化手段
とを切りかえるための切替手段103,111と
を有する符号化部とを備え、 前記符号化部から送られてくる符号を識別して
各符号に応じて復号化手段を指定する符号識別手
段と、 前記符号識別手段により、指定され前記第1の
符号化手段によるランレングス符号をランレング
ス復号信号とし且つ当該復号信号を原画像に対応
した画素順に配列して前記濃度情報を再生する第
1の復号化手段203,205,206と、 前記符号識別手段により指定され前記第2の符
号化手段による符号がランレングス符号の時はラ
ンレングス復号信号とし原ビツト列による符号の
時はそのまま復号信号として用いこれらの各復号
信号を符号の入力順に配列させて前記濃度情報を
再生した後原画像の画素分解能に補間してデイザ
化により2値化を行う第2の復号化手段203,
205,206,207,208とを有する復号
化部とを備えるようにしたものである。
(作用) 本考案によれば、符号化に関して、原画像の各
画素の濃度情報をデイザ化した後ランレングス符
号化を行う第1の符号化手段と、原画像の各画素
の濃度情報を原画像の分解能以下の分解能でサン
プリングし各濃度情報の重みビツト列に対し原ビ
ツト列による符号もしくはランレングス法による
符号とする第2の符号化手段と、これらの各符号
化手段を切りかえる手段とを設けるようにし、復
号化に関して第1の符号化手段による符号につい
てはランレングス法により復号する第1の復号化
手段と、第2の符号化手段による符号については
原ビツト列のままあるいはランレングス法により
復号したものを符号の入力順に配列した後原画像
の分解能に補間してデイザ化する第2の復号化手
段とを設けるようにしたので、高画質が要求され
る場合には第1の符号化手段及び第1の復号化手
段とを用いて符号・復号化を行い、高能率符号化
が要求される場合には第2の符号化手段及び第2
の復号化手段とを用いて符号・復号化を行なうよ
うにすることができる。
(実施例) 第1図は本考案の第1の実施例のブロツク図を
示したもので、以下詳細に説明する。
第1図において、100は符号化部であり、2
00は復号化部である。符号化部100は、コン
トローラA101、デイザ化回路102、セレク
タA103、メモリA104、アドレスカウンタ
A105、MH符号化回路106、カウンタ10
7、メモリB108、アドレスカウンタB10
9、識別符号発生回路110、セレクタB111
からなる。また復号化部200は、コントローラ
B201、識別符号判別回路202、MH復号化
回路203、セレクタC204、メモリC20
5、アドレスカウンタC206、補間回路20
7、デイザ回路208、セレクタ209からな
る。次に、その動作を説明する。
符号化部100では外部より指示入力される切
替信号SELにより通常のビツト・インターリーブ
法を用い且つ通常のランレングス符号化を行う場
合と、高速の符号化を行う場合とがあり、ここで
はまずビツト・インターリーブ法を用い且つ通常
のランレングス符号化を行う場合について述べ
る。このビツト・インターリーブ法を用い且つ通
常ランレングス符号化を指示する切替信号SELが
コントローラA101に入力されることにより、
符号化部100ではその符号化を開始する。まず
図示しない画像読取情報すなわち各画素に対して
4ビツトに量子化された入力濃度情報INが符号
化部100へ入力される。読取対象の1行当りの
画素数が例えば1728画素であれば、1728画素/1
行の入力濃度情報INが各々4ビツトで順次デイ
ザ化回路102に入力される。デイザ化回路10
2では各画素の入力濃度情報INと入力された画
素が閾値マトリクス(第3図参照)内のどの位置
に対応するかの位置情報h,vとを入力として各
画素1ビツトのデイザ化信号を出力する。位置情
報h,vはそれぞれ主走査方向及び副走査方向で
の閾値マトリクス内の位置対応を示す情報で、例
えば第3図のように4×4の閾値マトリクスを用
いるとすれば、第2図に示す如くそれぞれ0から
3の値をとり、これを順次くり返す。
セレクタA103はコントローラA101から
の信号によりデイザ化回路102の出力側に切替
えられている。デイザ化信号はこのセレクタA1
03を介してメモリA104に入力される。メモ
リA104では入力濃度情報INの入力速度と同
期したアドレスカウンタA105のアドレスカウ
ンタA105のアドレス入力に応じてデイザ化信
号の格納を行う。メモリA104において、1行
分のデイザ化信号の格納が完了すると、次にビツ
ト・インターリーブ法を用い且つランレングス法
による符号化を行う。まずアドレスカウンタA1
05を制御して、粳値マトリクスで同じ閾値に対
応した画素を順次メモリA104から読み出す。
例えば、いまv=0の行を符号化しているとすれ
ば、第4図でv=0,h=0にある画素のデイザ
化信号を左から順に読み出す。これを1728÷4=
432画素分くり返した後、v=0,h=1にある
画素のデイザ化信号を同様に読み出し、以下v=
0,h=2とv=0,h=3について読み出す。
このようにして1行分の合計1728画素のデイザ化
信号を読み出すことになる。メモリA104から
順次読み出されるデイザ化信号はMH符号化回路
106に入力される。MH符号化回路では1728画
素分のデイザ化信号を入力しながら逐次そのMH
符号化を行う。このようにして得られた1行分の
MH符号はメモリB108にアドレスカウンタB
109のアドレス制御のもとで順次格納される。
次に、コントローラA101は識別符号発生回
路110にビツト・インターリーブで符号化した
ことを示す識別符号Kを発生させ、これをセレク
タB111を用いて送出する。引き続いて、メモ
リB108に格納されたMH符号をセレクタB1
11を介して符号列Cとして出力する。上記の符
号化は各行に対して順次施される。第5図は以上
のようにして得られる符号列Cを図示したもので
ある。
次に、切替信号SELにより高速の符号化が指示
された場合の符号化部100の動作を説明する。
入力濃度情報はv=0,h=0の画素から各々4
ビツトで順次入力される。ここでコントローラA
101はこれらの画素のうちから、v=0,h=
0の位置の画素の4ビツト情報のみをセレクタA
103により選択し、これをメモリA104に4
ビツトのままで記憶させる。次にメモリA104
より記憶された各画素の入力濃度情報INのうち、
最も重みの大きいビツトのみをとり出す。例えば
第2図の画報のうちv=0,h=0の画情報をと
り出すと1,10,15……となる。これを2進数で
表すと第6図のようになり、このうち最も重みの
大きいビツトは第6図中MSB(これはMOST
SIGNIFICANT BITを意味する)で示したよう
に0,1,1,……となる。このビツト列に対し
てMH符号化回路106を用いてMH符号化を行
う。発生したMH符号はメモリB108に順次記
憶される。この際カウンタ107によりMH符号
化回路より出力されるMH符号のビツト数がカウ
ントされる。1行分すなわち432ビツトの原情報
に対する符号化が終了した時点で、カウンタ10
7は1行分のカウント値をコントローラA11に
出力する。コントローラA101はこのカウント
値が原情報の432ビツトより大か否かを比較し、
大のときは識別符号発生回路110に原情報をそ
のまま送出する識別符号Bを発生させた後、メモ
リA104内の432ビツトの原情報を直接セレク
タB111を介して送出する。またカウンタ10
7のカウント値が432ビツトより小のときは、識
別符号発生回路110にMH符号を送出する識別
符号Aを発生させた後、メモリB108に格納さ
れたMH符号をセレクタB111を介して出力す
る。以上の符号化を第6図でMSBより1つ右隣
のビツト列0,0,1,……に対して同様に行
い、次にさらに右隣のビツト列0,1,1,……
に対して同様に行い、最後に最も重みの小さいビ
ツト列すなわち第6図でLSB(これはLEAST
SIGNIFICANT BITを意味する)と示されたビ
ツト列1,0,1,……に対して符号化を行う。
このようにして第2図で最も上のv=0,h=0
の行1,10,15,……の符号化が終了すると次の
v=0,h=0の行すなわち8,15,0,……の
符号化を同様に行う。以下これをくり返し、全頁
の符号化を終える。
第7図は上記の動作によつて得られる符号列C
を示したものである。第7図において符号列Cの
先頭に付加される識別符号Jは第2の符号化手段
による符号であるとして識別符号発生回路110
により発生されて付加されるものである。また第
7図の例では4つの重みビツト列のうち上位2つ
のビツト列ではMH符号のビツト数が432より小
であつたとし、下位2つのビツト列では432より
大であつたとする。ここでAはMH符号であるこ
とを示す識別符号で、C1,C2はそれぞれ最上位
およびその1つ下の位のビツト列をMH符号化し
た符号列であり、Bは原情報であることを示す識
別符号で、D3,D4はそれぞれ最下位より1つ上
および最下位のビツト列をそのままとり出したも
のである。以上が、符号化部側の動作である。
次の復号化部200の動作を説明する。上記の
ようにして得られた符号列Cは復号化部200に
入力され、まず識別符号判別回路202により入
力された符号列Cに対し通常の符号化がなされた
か、高速の符号化がなされたかの判別を行う。こ
の判別結果が通常の符号化の場合、コントローラ
B201はMH復号化回路203を用いてビツ
ト・インターリーブ法による復号を行う。このと
きセレクタC204を介して、復号化された情報
はメモリC205に書き込まれる。符号化部10
0で説明したのと同様にビツト・インターリーブ
法ではh=0の画素のみをまず復号化し、続いて
h=1,h=2,h=3を復号化する。したがつ
てコントローラB201は1行分の復号が終了し
た時点でメモリC205内には原画素順に記憶さ
れるようアドレスカウンタC206を制御する。
1行分の復号が終了するとセレクタD209を経
由し再生出力OUTとして出力される。このよう
にして順次送られてくる各行分の符号を復号して
再生する。
次に高速復号化の場合、識別符号判別回路20
2は高速の符号化がなされたことを判別した後、
第7図にAおよびBで示したMH符号列か原情報
のいずれであるかの符号種別を行う。この結果
MH符号列であればMH復号化回路203を用い
て原ビツト列情報を432ビツト再生する。このと
きコントローラB201はセレクタC204に対
しこの再生情報がメモリ入力として選択されるよ
う指示する。また識別符号判別回路202の判別
結果が原情報であれば、コントローラB201は
セレクタC204にこの原情報がメモリ入力とし
て選択されるよう指示する。このようにしてセレ
クタC204によつて選択された情報はアドレス
カウンタC206にしたがつてメモリC205に
順次記憶される。前述の符号化と同様に最も重み
の大きいビツト列から最も重みの小さいビツト列
まで1行分に対して4回上記動作を行う。これを
該当行分繰りかえして全頁の復号が終了するとメ
モリC205内には第6図に示したような4行毎
且つ4列毎のv=0,h=0の位置の画素の入力
濃度情報が記憶されている。
次にコントローラB201は補間回路207を
用いて4×4の周期毎に再生された濃度をもとに
補間を行う。補間関数としてはWilliam K.Pratt
著,“Digital Image Processing”,(1978)John
Wiley & Sons発行P113〜P114に記載されて
いるように0次補間、1次補間、2次補間などが
あるが、ここでは主走査方向は1次補間、副走査
方向は0次補間を行う場合について説明する。メ
モリC205には4行毎且つ4列毎のv=0,h
=0の位置の画素の入力濃度情報1,10,15,…
…が記憶されている。この情報に対して第2図の
v=0,h=0の位置に対応する濃度であるとし
主走査方向については1次補間すなわち距離の加
重平均をとつた補間をし、副走査方向については
0次補間すなわち4行同一値による補間を行う。
その結果は第8図のようになる。この補間濃度情
報に対しデイザ回路208を用いて2値化する。
デイザ回路208では第2図に示した閾値マトリ
クスを用いて2値化を行うが、この2値化した結
果を第9図に示す。このようにして再生された2
値画像の再生出力OUTは第3図に示した画像と
は必ずしも一致してはいないが、階調性を有する
画像は一般的に急激な濃度変化は少ないため上記
の方式により符号化を施しても、例えばフアクシ
ミリで用いられている8画素/mm程度の分解能で
実用上必要な情報はほぼ保存される。
次にデイザ化回路208の出力はセレクタD2
09を経由して再生出力OUTとして出力される。
このようにして順次送られてくる各行分の符号を
復号して再生する。なお、前記従来技術で説明に
用いた階調画像に対し、本実施例による上記高速
符号化を施した結果は以下のようであつた。まず
2290行に対して4行おきに572行とり出し、重み
ビツト列毎に符号化する。まず最も重みの大きい
ビツト列では572行中563行がMH符号で次のビツ
ト列では496行、次のビツト列では116行、最も重
みの小さいビツト列では27行がMH符号化され
た。この結果総符号長は666310ビツトであり、こ
れは前記ビツト・インターリーブ法による場合の
約0.51倍である。従つて、9600ビツト毎秒のデー
タ転送速度あれば約69秒で伝送することが可能で
ある。
なお、本実施例では符号化部100と復号化部
200とをそれぞれ別々のブロツクで示し、その
両者の間を直接接続した場合について示したが、
符号化部100と復号化部200とが公衆回線等
の伝送路を介して接続される場合も含むものであ
る。また、符号化部100と復号化部200とが
同一匡体内に設けられる場合には、コントローラ
A101とコントローラB201とは1つのコン
トローラを共用することも可能である。
また、本考案の第2の実施例として、第2の符
号化手段による符号化として符号化部100にお
いて第10図に示すように千鳥状にサンプリング
して、且つ復号化部200においても千鳥状に補
間及びデイザ化することもできる。この場合第1
0図に示すように濃度情報のサンプリング点が千
鳥状になるため、視覚上自然性、了解度が向上す
る効果が得られる。さらに第3の実施例として、
第2の符号化手段による符号化として入力濃度情
報の重みの上位の特定数の桁(例えば2桁)は
MH符号化し、下位の特定数の桁(例えば2桁)
は原ビツト列をそのまま符号とするように固定的
に決めておくようにすることもできる。この場合
符号化部100のカウンタ107は不要となる。
このようにする理由は、我々の実験結果によれば
重みの大きいビツト列のMH符号ほど符号長が短
い性質があることがわかつたためである。ところ
で、以上では第2の符号化手段による符号化とし
て各画素の入力濃度情報のサンプリングで各画素
ブロツクの中のv=0,h=0の位置のものを抽
出して符号・復号化を行う場合について説明した
が、各画素ブロツクの中の他の任意の位置の画素
の入力濃度情報を抽出対象とすることもでき、あ
るいは各画素ブロツクの中の所定数の画素もしく
は全画素の入力濃度情報を平均化したものを算出
して抽出対象とすることもできる。また符号化す
る入力濃度情報のナンプリング周期としては、高
い画像品質を得たい場合は短い周期で、低い画像
品質が許容される場合は長い周期でサンプリング
することができる。従つて予めサンプリング周期
を複数種類備えておき、必要とする画像品質に応
じてサンプリング周期を選択するようにすること
もできる。
(考案の効果) 本考案によれば高画品質に対応した第1の符号
化手段及び第1の復号化手段、並びに高能率符号
化に対応した第2の符号化手段及び第2の復号化
手段とを有しており、必要に応じてこれらを切り
かえて使うようにすることにより効率の良い階調
画像符号・復号化装置を実現することができる。
本考案による装置はフアクシミリ、静止画伝送装
置、デイジタル画像フアイル装置等における符
号・復号化に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案の第1の実施例のブロツク図、
第2図は原画像の各画素の濃度情報を示した図、
第3図は4×4のデイ閾値マトリクスを示した
図、第4図はデイザ法により2値化された画像を
示した図、第5図は第1の符号化手段による符号
列Cを示した図、第6図はv0,h=0の位置の
濃度情報を2進表示した図、第7図は第2の符号
化手段による符号列Cを示した図、第8図は第2
の符号化手段による符号を第2の復号化手段で復
号する時の補間を説明するための図、第9図は第
2の符号化手段による符号を第2の復号化手段で
復号する時のデイザ化を説明するための図、第1
0図は本考案の第2の実施例におけるデイザ周期
を説明するための図。 100……符号化部、101……コントローラ
A、102……デイザ回路、103……セレクタ
A、104……メモリA、105……アドレスカ
ウンタA、106……MH符号化回路、107…
…カウンタ、108……メモリB、109……ア
ドレスカウンタB、110……識別符号発生回
路、111……セレクタB、200……復号化
部、201……コントローラB、202……識別
符号判別回路、203……MH復号化回路、20
4……セレクタC、205……メモリC、206
……アドレスカウンタC、207……補間回路、
208……デイザ回路、209……セレクタD。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 原画像の各画素の数ビツトで表現される濃度情
    報を原画像の分解能で2値化した後原画像に対応
    した画素順もしくは原画像とは異なつたあらかじ
    め定められた規則性をもつて並べかえられた画素
    順にランレングス符号化を施す第1の符号化手段
    102,104,105,106,108,10
    9と、 前記原画像の分解能以下の分解能で原画像の各
    画素の濃度情報をサンプリングし、各画素の濃度
    情報を表すビツト情報の内の同一位置のビツト毎
    にビツト列を構成し当該ランレングス符号のビツ
    ト長と原ビツト列のビツト長とを比較しいずれか
    短い方を選択して転送すべき符号となす第2の符
    号化手段104,105,106,107,10
    8,109と、 前記第1の符号化手段と前記第2の符号化手段
    とを切りかえるための切替手段103,111と
    を有する符号化部とを備え、 前記符号化部から送られてくる符号を識別して
    各符号に応じた復号化手段を指定する符号識別手
    段と、 前記符号識別手段により、指定され前記第1の
    符号化手段によるランレングス符号をランレング
    ス復号信号とし且つ当該復号信号を原画像に対応
    した画素順に配列して前記濃度情報を再生する第
    1の復号化手段203,205,206と、 前記符号識別手段により指定され前記第2の符
    号化手段による符号がランレングス符号の時はラ
    ンレングス復号信号とし原ビツト列による符号の
    時はそのまま復号信号として用いこれらの各復号
    信号を符号の入力順に配列させて前記濃度情報を
    再生した後原画像の画素分解能に補間してデイザ
    化により2値化を行う第2の復号化手段203,
    205,206,207,208とを有する復号
    化部とを備えたことを特徴とする階調画像符号・
    復号化装置。
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