JPH0437369A - カラー画像符号復号方式 - 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、カラー画像を通信、蓄積するに用いられるカ
ラー画像符号復号方式に関するものである。

〔従来の技術〕

従来からカラー静止画像符号化方式に関して様々な提案
がなされている。また、対象となるカラー静止画像を大
別すると以下の２つになる。

（１）赤、緑、青、シアン、マゼンタ、黄、白、黒の８
色を２値で扱う２値カラー画像 （２）赤、緑、青を例えば各２５６階調により１６７０
万色を表示する多値カラー画像 ２値カラー画像符号化方式としては、現在ファクシミリ
等で用いられている可変長符号化方式であるデモイファ
イドハフマン方式を各色ごとに用いる方式が考えられて
いる。またその他の方法として、周囲画素から符号化画
素を予測する予測符号化方式も提案されている。これら
の方法は、可逆符号化の分類に入り、符号化・複合化に
おけるデータ保存がなされている。

一方、多値カラー画像符号化方式としては、ＲＧＢ各８
ｂｉｔ信号を輝度・色差信号に変換した後に、直交変換
（離散コサイン変換）を行った係数値を線形量子化し、
この量子化値を可変長符号化する方式が提案されている
。この方式は基本的には画像の空間周波数の低周波側を
残し、高周波側をカットして、画像データを削減する方
式である。この方法は、非可逆符号化方式になり、圧縮
率と画質劣化がトレード・オフの関係にある。

〔発明が解決しようとしている課題〕

しかし、上記従来例によって、カラー文章中にカラー写
真がはめ込まれているようなカラー文書画像を符号化す
る場合。

（１）２値力ラ一方式では、カラー文章部は圧縮率を上
げて符号化できても、カラー写真部の階調性ある画像を
効率よく符号化できない。

（２）多値カラ一方式では、圧縮率を上げてい（と、画
像の高周波成分が大きくカットされ文字等のエツジ部の
画像劣化が目立って（るので、文章に対しては、写真部
はどの高圧縮率は期待できない。

などの問題点がある。

〔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、多値カラー
画像、２値カラー画像のみならず、多値カラー画像と２
値カラー画像の混在したカラー画像をも良好に符号、復
号することを目的とし、詳しくは、エツジ部のブロック
の多値カラー画像を、多値カラー画像を２値化して得た
２値カラー画像を符号化する第１の手法及び２値カラー
画像と多値カラー画像の差分を符号化する第２の手法に
より符号化するとともに、復号に際しては、夫々復号し
た２値カラーデータと差分データに対する差分の逆変換
又は論理和演算によって多値カラー画像を復号するカラ
ー画像符号復号方式を提供するものである。

〔実施例〕

以下、本発明を好ましい実施例を用いて説明する。

第１図は本発明を適用した符号部の実施例構成である。

画像メモリ２０には、図示しない例えばカラースキャナ
等のカラー静止画像入力手段から入力されたフルカラー
画像を表わす赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）各８ｂｉｔ
多値のカラー画像信号が記憶されている。

画像メモリ２０から読出された各色の多値カラー画像信
号１００は、２値化回路２１で各色毎に２値化処理を施
されてＲ，Ｇ、Ｂ各１ｂｉｔの２値力ラー信号１０１に
変換される。また、多値カラー画像信号１００はブロッ
クエツジ判定部１９により所定サイズのブロック毎にそ
のブロックがエツジ部か否かを判定している。本実施例
においては画像８×８をブロック単位として、エツジ部
か非エツジ部かの判定を行っている。

２値化回路２１において２値化された信号１０１は、ブ
ロック毎にセレクタ部２８によりマスク信号１１０によ
りマスクされる。

すなわち、ブロックエツジ判定部１９によりエツジ部と
判定されたブロックはブロック判定信号１１１により２
値化信号１０１が選択され、また、非エツジ部と判定さ
れたブロックについてはマスク信号１１０が選択される
。したがって２値化画像のうちエツジ画像のみがライン
１０２を介し２値画像メモリ２２へ各色別に記憶される
。２値画像メモリ２２から読出された２値力ラー信号１
０８は、２値力ラー信号符号化用の符号器Ａ２５で符号
化処理され、符号語１０５を出力する。この符号器Ａ２
５による符号化処理が第１の符号化処理である。

次に、画像メモリ２０から、前述の第１の符号化処理が
なされたと同じカラー画像信号を読出す。そして、この
カラー画像信号の第１の符号化会こより符号化された２
値エツジ画像以外の部分を符号化するものである。

即ち、セレクタ部２８から出力される２値工ツン画像は
ライン１０２からレベル変換部２９へ入力される。ここ
で、２値信号は０．１から０．２５５　（８ヒツト）に
変換される。

レベル変換された２値画像１０４は差分器２３により多
値カラー信号１１２との差分がとられる。差分信号はラ
イン１０７を介し各色Ｒ，Ｇ、　　Ｂ毎に差分多値メモ
リ２４へ記憶される。差分多値メモリ２４から読出され
た多値カラー信号１０９は多値カラー信号符号化用の符
号器Ｂ２６で符号化処理され、符号語１０６を出力する
。以上の符号器Ｂ２６による符号化処理が第２の符号化
処理である。

ブロックエツジ判定部１９において、本実施例では以下
の判定を用いている。第２図（ａ）、　　（ｂ）はその
−例を示したものであり、ブロック毎４こ（本実施例で
は８Ｘ８画素を１ブロツクとするがブロックの単位はこ
れに限らない）エツジの検出をＲ，Ｇ。

Ｂそれぞれについて行う。

第２図（ａ）は、ブロック中の最大値ＭａｘＬと最小値
ＭｉｎＳの差Ｐ＝Ｌ−３を求め、Ｐがある一定値（Ｔ＝
７０、但し全体レベルを２５６とする）以上ならばエツ
ジが存在するという方法である。

また、第２図（ｂ）は、８×８ブロツク毎にＤＣＴ変換
を行い、変換された係数のうち直流成分ＤＣをのぞく交
流成分ＡＣ部分の絶対値の和を求める。即ち、Ｓ＝ΣＩ
ＡＣ１において、Ｓが一定値以上であればエツジ部と判
定する。この方法においてＡＣ係数の和は斜線部分であ
るが、このうち一部の係数のみを用いても判定可能であ
る。

第１６図は、画像メモリ２０から読出された多値カラー
画像信号Ｍと２値エツジ画像Ｂと差分多値画像Ｓの関係
を示したものである。本実施例では８Ｘ８画素ブロック
単位に２次元的なエツジ判定を行っているが、説明を簡
単にするために、第１６図は８×８画素ブロックを一次
元的にみた場合の例である。エツジであると判定された
ブロックについては多値カラー画像信号Ｍはスレッショ
ルドＴＨで２値化され、レベル変換（０，２５５）され
たものが２値エツジ画像Ｂとなる。また、差分多値画像
ＳはＭとＢの差分の絶対値をとったもの、すなわち、Ｓ
＝ＩＭ−Ｂｌにより得られる。

本実施例においては差分絶対値をとったが、これは負の
差分をさけるためである。第１６図示の差分多値画像Ｓ
において斜線部分がＭ−Ｂの演算結果が負となってしま
う部分である。

以上の結果として高周波成分を含んだ２値エツジ画像Ｂ
と低周波成分の差分多値画像Ｓに分割でできる。尚、２
値化のスレッショルドＴＨはＴＨ＞１２８（８ビツトの
場合）が好ましい。ＴＨが小さいと差分多値画像に高周
波が残りやすいためである。

本実施例においては２値エツジ画像に対してはエントロ
ピー符号化によって情報を完全保存する様、符号化する
ことによりエツジ部の画質を保ち、方、低周波成分であ
る差分画像に対しては情報は完全に保存はされないが、
符号化効率のよい多値データ符号化で行うことにより、
高効率で長幼な符号化が達成できるものである。

また、データ量の少ない２値カラー画像を第１段階で送
ることにより、受信側で、第１段階のみを復号し、表示
することによって、受信した画像が早期に確認できる。

そして、第２段階で差分多値画像を送り、受信側で復号
し、第１段階で復号した２値エツジ画像に差分多値画を
加えることにより第２段階を復号する階層的符号化を実
現するものである。

第３図は本発明を適用した復号部の実施例構成である。

２値カラー画像の符号語１０５は復号器Ａ３０で各色毎
にドツトイメージに復元され２値メモリ３３に記憶され
る。このドツトイメージは、第１図示の２値画像メモリ
２２に格納された２値化号を完全に復元する。また、差
分多値カラー画像の符号語１０６は、復号器Ｂ３１で各
色毎に多値画像データに復元され、差分メモリ３４に記
憶される。この差分メモリ３４の記憶データは第１図示
の差分メモリ２４に格納された差分多値信号に対応する
。

合成器３５では、２値メモリ３３からのＲＧＢ各１ｂｉ
ｔ信号１１３をレベル変換した画像と差分メモリ３４か
らの差分信号１１４を合成し、信号１１５を得て画像メ
モリＤ３６に記憶する。合成器３５における画像合成は
、第２図示の差分絶対値処理と同様な処理、すなわちＭ
＝　ｌ　５−Ｂｌを計算することで多値カラー画像信号
を復元できる。

また、合成器３５（第３図示）は第１５図に示す方法を
用いることもできる。即ち、第１５図は第１６図示のも
のと同様な説明図であるが、符号化された２値エツジ画
像を復号した２値工ツジ復号画像Ｂ′と復号された差分
多値復号画像Ｓ′から多値カラー復号画像Ｍ′を得る方
法を示している。第１５図の例ではＭ’　＝Ｓ’　ＵＢ
’　　（Ｕは論理和）で復元している。つまりレベル変
換された２値工ツジ復号画像Ｂ′のハイレベルの部分を
論理和のようにＭ′で復元している。

この方法によると復元画像のうち特に文字、線画等のカ
ラー画像部を鮮明に復元する効果を持つ。

第４図は第１図示の符号器２７のブロック図である。

２値力ラー符号器Ａ２５は、予測状態回路Ａ５０と遅延
回路Ａ５１および動的符号器５３から構成されており、
コントロール信号１２０によって動作するセレクタ５２
．５４により入出力が切り換えられる。

また、多値カラー符号器Ｂ２６は、色変換回路５５、直
交変換回路５６、線形量子化器５７および第１〜第６４
のページメモリ５８−１〜５Ｂ　−６４、セレクタ５９
、予測状態決定回路Ｂ６０、遅延回路Ｂ６１および動的
符号器５３から構成されており、符号器Ａ２５と同様に
コントロール信号１２０によって動作するセレクタ５２
．５４により入出力が切り換えられる。

ここで、符号器２７の中心部になる動的符号器５３を符
号器ＡおよびＢで共通化する構成になっており、ハード
構成がこの部分において簡略化できる。

以下符号器Ａ、符号器Ｂの処理を順を追って説明する。

まず、符号器Ａについて説明する。

２値メモリ画像２２からの出力１０８は予測状態回路Ａ
５０に入る。予測状態回路Ａ５０は注目画素に関して、
その周囲符号化済画素から構成される予測状態信号Ｓ　
、　１１４を出力する。また、遅延回路Ａ５１では予測
状態信号Ｓ、と同期した１　ｂｉｔの画素信号ｘ　、　
１１５を出力し、両信号Ｓ　、１１４、Ｘ。

１１５はセレクタ５２に入力する。

第５図は予測状態決定回路Ａ５０のブロック図であり、
第６図は状態予測のために参照される各色別の画素位置
を示す。

即ち、第６図（ａ）は符号化第１色目（本実施例ではＲ
）の参照画素を示しており、＊で示した符号化画素の周
囲の符号化流の７画素を参照することを表わしている。

また、第６図（ｂ）は符号化第２色目（本実施例ではＧ
）の参照画素を示しており、（ａ）と同様の７画素およ
び第１色の同位置の画素のあわせて８画素を参照するこ
とを表わしている。

また、第６図（ｃ）は第３色（本実施例ではＢ）の参照
画素を示しており、（ａ）と同様の７画素および第１色
および第２色の同位置の各画素のあわせて９画素を参照
することを表わしている。

第５図示の構成では、第６図（ａ）〜（Ｃ）に示す各色
毎の参照画素位置の複数画素を参照することにより、各
色毎の状態を決定する。以下、第５図の動作を説明する
。

Ｒ，Ｇ、　Ｂ各１ｂｉｔからなる３ｂｉｔ信号である信
号ｌＯ８は、ＲＧＢデータ２００〜２０２として、ラッ
チ群６７〜６９に入力されるとともに、ラインメモリ６
１．６２．６３にも入力され、ラインメモリ６１〜６３
により１ライン遅延したＲＧＢデータが保持される。ま
たラッチ６７ａ〜６７ｈ１ラツチ６８ａ〜６８ｈ及びラ
ッチ６９ａ〜６９ｈには、１画素クロック毎に遅延され
たデータが保持される。

ラッチ群６７においてラインメモリ６１の出力が入力さ
れるラッチ６７ａ、６７ｂ、６７ｃ、６７ｄおよびライ
ンメモリ６１の出力により符号化ラインの前ライン上の
５画素のデータが参照できることになる。

また、ラッチ６７ｇ、６７ｈの出力により、符号化ライ
ン上の符号化法２画素が参照できることになる。

これら７画素のデータを合わせて符号化第１色であるＲ
の状態決定用の参照画素信号２１０とする。また、ラッ
チ６７ｆからは符号化画素のＲのデータ２１１が他色Ｇ
、　　Ｂの状態決定用に出力される。

このラッチ群６７と同じ構成のラッチ群６８．　６９が
データＧ２０１及びＢ２Ｏ２に対して設けられており、
これらラッチ群６８．６９からは夫々、ラッチ群６７と
同様の７画素のデータが参照画素信号２１２２１４とし
て出力される。

また、ラッチ群６８中のラッチ６８ｆから符号化画素の
Ｇのデータ２１３がＢの状態決定用に出力される。

セレクタ６４においてはＲＧＢの各色データの出力に対
応した色を示す２ビツトのカラー指示信号２１９に応じ
て参照画素信号を切り換える。即ち、カラー指示信号２
１９がＲの時は、参照画素信号２１０と零信号２ｂｉｔ
を選択する。また、Ｇの時は参照画素信号２１２および
Ｒ信号２１２と零信号１ｂｉｔが選択される。また、Ｂ
の時は参照画素信号２１４およびＲ信号２１１、Ｇ信号
２１３が選択される。この９ｂｉｔの選択信号２１５と
２ｂｉｔのカラー指示信号２１９はバッキング回路６５
により、１ｌｂｉｔの信号にまとめられて状態信号Ｓ　
、　２０６になる。従って、状態信号Ｓ１は符号化すべ
き画素の色と周囲の状態を示し、Ｒ，Ｒ，Ｂ各色に対し
て２７．２”、　２’個の状態を示す。

次に第４図示の符号器Ｂについて説明する。

第１図示の差分多値メモリ２４から読出された画像信号
１０９は色変換器５５において、ＲＧＢ信号から輝度・
色差信号４００に変換される。この変換には一般的に以
下の式が用いられている。

Ｙ＝０．２９９Ｒ十０．５８７Ｇ＋〇、１１４ＢＣｒ　
＝０．７１３　（Ｒ−Ｙ） Ｃｂ＝０．５６４　（Ｂ−Ｙ） ただし、ここで示したＲ、　Ｇ、　Ｂ、　Ｙ、　Ｃｒ、
　Ｃｂは規格化した値である。

次に直交変換回路５６では離散コサイン変換により８×
８画素ブロック毎の画像を周波数ごとの変換係数（強度
）に変換する。第１２図に示した変換係数は、やはり８
×８のブロックになっており、変換値に１から６４の番
号をつける。５００で示す係数番号１が直流成分を示し
ている。また、５０１．５０２で示す係数番号２．３・
・・は交流成分を示しており、番号が大きくなるに従っ
て低周波から高周波への交流成分を示すことになる。

変換係数信号４０１は線形量子化器５７で例えば、８ビ
ツトに量子化される。この線形量子化器５７は、直流お
よび低周波の量子化ステップは細かく、高周波の量子化
ステップは粗くとるように量子化ステップが決められて
いる。前述の８×８のブロックを構成する６４個の量子
化後の値は６４枚の第１〜第６４ページメモリ５８−１
〜５８−６４に夫々記憶させる。即ち、第１ページメモ
リ５８−１には８Ｘ８のブロックの係数番号ｌに対応す
る直流成分の量子化値が記憶され、第６４ページメモリ
５８−６４には、８×８のブロックの係数番号６４に対
応する最大高周波の交流成分の量子化値が記憶される。

従って、各ページメモリ５８−１〜５８−６４には、１
ページの画面を構成する複数の８Ｘ８ブロツクの同一位
置の量子化値が記憶される。

第１〜第６４ページメモリ５８−１〜５８−６４のデー
タは、セレクタ５９を通り予測状態決定回路Ｂ６０と遅
延回路Ｂ６１に入力される。このデータの送出方法は、
第１ページメモリ５８−１の内容を全て送出した後、第
２ページメモリ５８−２のデータを送出する如く、ペー
ジメモリ毎に行われ、これを順番に行い、最後に第６４
ベーンメモリ５８−６４の内容を送出する。これを図示
しない中央コントローラから出力される切り換え信号４
０６によりセレクタ５９を切り換え制御することにより
行う。

第１３図は、予測状態決定回路Ｂ６０のブロック図を示
している。基本的には第５図に示した参照方式と同様な
方式となる。符号化は最上位ｂｉｔのプレーンからはじ
め、第ｎｂｉｔのプレーンはすでに符号化済の第１〜第
ｎ−１ｂｉｔブレーンの画素参照する。また第ｎｂｉｔ
ブレーンは、既に符号化済の周囲７ｂｉｔを参照する。

第１４図は状態予測のために参照される各ビット別の画
素位置を示す。

即ち、第１４図（ａ）は符号化第１ビツト目Ｄ１（ＭＳ
Ｂ）の参照画素を示しており、＊で示した符号化画素の
周囲の符号化済の７画素を参照することを表わしている
。

また、第１４図（ｂ）は符号化第２ビツト目Ｄ２の参照
画素を示しており、（ａ）と同様の７画素および１ビツ
トの同位置の画素のあわせて８画素を参照することを表
わしている。

また、第１４図（Ｃ）は第３ビツト目Ｄ３の参照画素を
示しており、（ａ）と同様の７画素および第１ビツトお
よび第２ビツトの同位置の各画素のあわせて９画素を参
照することを表わしている。

また、第１４図（ｄ）は第８ビツト目Ｄ８（ＬＳＢ）の
参照画素を示しており、（ａ）と同様７）７画素および
第１〜第７ビツトの同位置の各画素のあわせて１４画素
を参照することを表わしている。

第１３図示の構成では、第１４図（ａ）〜（ｂ）に示す
各ビット毎の参照画素位置の複数画素を参照することに
より、各ビットプレーン毎の状態を決定する。以下、第
１３図の動作を説明する。尚、第１３図では、図面の煩
雑化を防ぐために、第４ビツト〜第６ビツトに関する回
路を省略しである。

８ビット信号である信号４０３は各ビットブレーンデー
タ５０１〜５０８として、ラッチ群５２１〜５２８に入
力されるとともに、ラインメモリ５１１〜５１８にも入
力され、ラインメモリ５１１〜５１８により１ライン遅
延した各ビットプレーンのデータが保持される。またラ
ッチ群５２１〜５２８には、第５図示のラッチ群６７〜
６９と同様に１画素クロック毎に遅延されたデータが保
持される。

ラッチ群５２においてラインメモリ５１１の出力が入力
される４個のラッチおよびラインメモリ５１１の出力に
より符号化ラインの前ライン上の５画素のデータが参照
できることになる。また、データ５０１が直接入力され
る４個のラッチのうちの後段の２個のラッチの出力によ
り、符号化ライン上の符号化流２画素が参照できること
になる。これら７画素のデータを合わせて符号化第１ビ
ツト目であるデータＤ１の状態決定用の参照画素信号５
５１とする。また、ラッチ群５２１からは符号化画素の
Ｄｌのデータ５６１が他ビットプレーンの状態決定用に
出力される。

このラッチ群５２１と同じ構成のラッチ群５２２゜５２
３〜５２７．５２８がデータＤ２．Ｄ３〜Ｄ７及びＤ８
に対して設けられており、これらラッチ群５２２〜５２
８からは夫々、ラッチ群５２１と同様の７画素のデータ
が参照画素信号５６１，５６２，５６３〜５５７゜５５
８として出力される。

また、ラッチ群５２２から符号化画素のＤ２のデータ５
６２が３ビツト目〜８ビツト目の各ビットプレーンの状
態決定用に出力される。

セレクタ５３０においては各ビットプレーン毎のデータ
の出力に対応したビットを示す３ビツトのビット指示信
号５７０に応じて参照画素信号を切り換える。即ち、ビ
ット指示信号５７０が第１ビツトＤ１の時は、参照画素
信号５５１と零信号７ｂｉｔを選択する。また、第２ビ
ツトＤ２の時は参照画素信号５５２およびり、信号５６
１と零信号６ｂｉｔが選択される。また、第８ビツトＤ
８の時は参照画素信号５５８およびＤ１１個５６１．　
Ｄ　２個号５６２、Ｄ３３個５６３〜Ｄ７信号５６７が
選択される。この１４ｂｉｔの選択信号２１５と３ｂｉ
ｔのカラー指示信号２１９はバッキング回路５４０によ
り、１７ｂｉｔの信号にまとめられて状態信号５２４０
４になる。従って、状態信号Ｓ２は符号化すべき画素の
ビットプレーンと周囲の状態を示す。

この出力信号５２４０４は第４図示のセレクタ５２に入
力される。また遅延回路Ｂ６１は出力信号Ｘ２４０５を
参照信号Ｓ２と同期合わせをするものである。

以上の信号Ｓ、、Ｘ、およびＳ２．Ｘ２を図示しない中
央コントローラから出力されるコントロール信号１２０
に従って動作するセレクタ５２により信号５１１６、Ｘ
１１７として選択する。また、この信号は動的符号器５
３で符号化し、信号１１８はコントロール信号１０７に
従って動作するセレクタ５４で切り換えられて符号語１
０６として出力される。

第７図は第４図示の動的符号器５３のブロック図である
。

第７図の説明の前に、本実施例で用いた算術符号につい
て説明する。

従来から知られている様に、算術符号は、入力信号列を
小数２進数で表わされる符号になるように算術演算によ
り符号形成がなされる方法である。この方法はＬａｎｇ
ｄｏｎおよびＲ１５ｓａｎｅｎらによる文献“Ｃｏｍｐ
ｒｅｓｓｉｏｎ　　ｏｆ　　Ｂｌａｃｋ　／　Ｗｈｉｔ
ｅＩｍａｇｅｓ　　ｗｉｔｈ　　Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ
　Ｃｏｄｉｎｇ　、　ＩＥＥＥＴｒａｎ　　Ｃｏｍ、Ｃ
０Ｍ−２９，６，（１９８１，６）等に発表されている
。この文献によるとすでに符号化した入力信号列を８１
劣勢シンボル（ＬＰＳ）の出る確率をｑ、演算レジスタ
ＡｕｇｅｎｄをＡ　（Ｓ）、符号レジスタをＣ（Ｓ）と
した時に、入力信号ごとに以下の算術演算を行う。

Ａ（Ｓｌ）＝Ａ（Ｓ）Ｘｑ　　＃　　Ａ（Ｓ）Ｘ２−０
　　　　　　・・・　ぐ　Ｉ　）Ａ（ｓｏ　）−（Ａ（
Ｓ　）　−Ａ（Ｓ　１　）　＞ｔ　　　　　・・・（２
）＜）ｚは有効桁ｊ！　ｂｉｔで打ち切りを表す。

Ｃ（Ｓｏ）＝Ｃ（Ｓ）　　　　　　　　　　　・・・（
３）Ｃ（Ｓｌ　）＝Ｃ（Ｓ）＋Ａ（Ｓｏ）　　　　　　
　・・・（４）ここで、符号化データが優勢シンボル（
ＭＰＳ上の例では０）の場合はＡ　（Ｓｏ）、Ｃ（Ｓｏ
）を次のデータの符号化に使う。また劣勢シンボル（Ｌ
ＰＳ：上の例では１）の場合は、Ａ　（Ｓｌ）、Ｃ（Ｓ
ｌ）を次のデータの符号化に使う。

新しいＡの値は２Ｓ倍（Ｓは０以上の整数）され、０．
５＜Ａ＜１．０の範囲におさめられる。この処理は、ハ
ードウェアでは演算レジスタＡを８回シフトすることに
相当する。符号レジスタＣに対しても同じ回数のシフト
が行われ、シフトアウトされた信号が符号となる。以上
の処理を繰り返し符号形成がなされる。

また、（１）の式で示したようにＬＰＳの出現確率ｑを
２のべき乗（２−Ｑ：　Ｑは正整数）で近似することに
より、乗算計算をシフト演算に置き換えている。この近
似をさらによくするためにｑを、例えば（５）の式の如
（の２のべき乗の多項式で近似している。この近似によ
り効率最悪点の改善が行われている。

ｑ＃２−Ｑｌ　＋　２−Ｑｌ　　　　　　　　　　　・
・・（５）また、算術符号は符号化データごとにＱの値
を切換えることが可能なことから確率推定部を符号化と
分離することができる。

本実施例では前述のように符号化を行いながら確率を推
定していく動的な方法をとっている。

以上の算術符号を行う第７図の符号器５３のブロック図
の説明を行う。

第４図示のセレクタ５２からの状態信号５１１６は、カ
ウンタメモリ７３、符号化条件メモリ７４に入力される
。

符号化条件メモリ７４には、状態信号Ｓｌ　１６で表わ
される各状態毎に、出現しやすいシンボルである優勢シ
ンボルＭＰ３３０８と、後述する算術符号のＬＰＳの出
現確率を含む符号化条件を示すインデックスｌ３０７が
記憶されている。符号化条件メモリ７４から符号化すべ
き画像の色及び状態に応じて読み出されたＭＰ５３０８
は予測変換回路７７に入力され、予測変換回路７７では
第４図示のセレクタ５２からのシリアル画素信号Ｘ１１
７がＭＰＳ３０８と一致した時にＯとなるＹＮ信号３０
１を作る。ＹＮ信号３０１は更新回路７５に入力され、
更新回路７５では、ＹＮ信号が０の時に、カウンタメモ
リ７３に記憶されているカウント値のうち対応する状態
のカウントをインクリメントする。そして、カウンタメ
モリ７３に記憶されているカウント値０３０６がカウン
トテーブルＲＯＭ７２からの設定値ＭＣ３０５に一致し
たならば、インデックスｌ３０７が大きくなる方向（Ｌ
ＰＳの出現確率ｑが小さくなる方向）に更新する。（Ｍ
ＰＳの反転は行わない。） 尚、カウントテーブルＲＯＭ７２は、ＬＰＳの出現確率
ｑを表わすインデックスＩに対応して決められている第
１表で示したＭＰＳの数ＭＣ３０５を更新回路７５に供
給する。

また、更新回路７５では、ＭＰ８３０８と画素信号Ｘ１
１７が不一致の場合、即ち、予測変換回路７７からのＹ
Ｎ信号が１の時はインデックスｌ３０７が小さくなる方
向（ＬＰＳの出現確率ｑが大きくなる方向）に更新する
。また、インデックスが１の時に値が１のＹＮ信号が来
ると、ＭＰＳを反転（０→ｌまたはｌ→０）する処理を
行う。更新回路７５の出力１’　３０９、ＭＰＳ’　３
１０は更新後のインデックスの値であり、符号化条件メ
モリ７４に再記憶される。

符号化パラメータ決定回路７６では、インデックス１３
０７の値に基づいて算術符号の符号化パラメータＱ３１
１を算術符号器７８にセットする。この算術符号器７８
では、予測変換回路７７からのＹＮ信号３０１をパラメ
ータＱ３１１を用いて算術符号化し符号３０２を得る。

尚、符号化条件メモリ７４に初期値を与えておき、Ｉ、
ＭＰＳを更新しないようにすることにより、静的な符号
化が容易に実現できる。

第８図は予測変換回路７７のブロック図である。

シリフル画素信号Ｘ１１７とＭＰＳ３０８がＥＸ−ＯＲ
回路７９に入力され、第２表の論理式に従ってシリアル
画素信号Ｘ１１５とＭＰＳ３０８が一致したときに０、
不一致のときに１となるＹＮ信号３０１が出力さ・れる
。

第９図は、更新回路７５のブロック図である。ＹＮ信号
３０１が０の時、カウンタメモリ７３からのカウント値
Ｃ３０６が加算器８１で＋１インクリメントされ、信号
Ｃ’　３１２になる。この値は比較器８３でカウントテ
ーブルＲＯＭ７２からのＭＣ３０５と比較され、Ｃ′　
の値がＭＣの値に一致したならば、更新信号ＵＰＡ３１
３を１にセットする。またＹＮ信号３０１は更新信号Ｕ
ＰＢ３１４となり、ＵＰＡＳＵＰＢはインデックス変更
回路８５に入る。また、ＵＰＡとＵＰＢはＯＲ回路８７
で論理ＯＲがとられ、ＯＲ回路８７の出力信号３１５は
セレクタ８２の切り換え信号となる。

セレクタ８２では信号３１５が１の時はカウンタメモリ
７３の値をリセットするため０信号３１９を選び、それ
以外は加算器８１の出力信号Ｃ’　３１２を選び、カウ
ンタ更新信号Ｃ’　３１６として出力し、これをカウン
タメモリ７３に記憶させる。従って、シリアル画素信号
Ｘ１１５とＭＰＳ３０８が不一致の場合、及び一致状態
が所定回連続した場合に、カウンタメモリ７３のカウン
ト値がリセットされる。

インデックス変更回路８５には、インデックスの更新き
ざみを制御する信号ｄ３１７　（標準的にはｄ＝１）と
ＵＰＡ３１３、ＵＰＢ３１４および符号化条件メモリ７
４から現在のインデックスｌ３０７が入力されている。

第３表はインデックス変更回路８５におけるインデック
ス更新方法を示すテーブルである（第３表には更新きざ
みがｄ＝ｌとｄ＝２の場合を示している。）このテーブ
ルを現在のインデックス１１更新きざみ条件ｄ、ＵＰＡ
、ＵＰＢで参照することにより更新したインデックスＩ
′　を決定する。また、Ｉ＝１でＵＰＢ＝１　（シリア
ル画素信号Ｘ１１５とＭＰＳ３０Ｂが不一致の場合）の
時はＥＸ信号３１８をセットする。ＥＸ信号３１８が１
の時に反転器８６では現在のＭＰ３３０８のシンボルを
反転させ（０→１または１→０）、更新ＭＰＳ’　３１
０を得る。また、ＥＸ信号が０の時はＭＰＳ’　　は変
化させない。更新された１’　３０９およびＭＰＳ’　
３１０は符号化条件メモリ７４に記憶され、次の処理用
のインデックス！及びＭＰＳとして用いられる。尚、第
３表に示した更新法は、ＲＯＭなどによりテーブルでも
構成できるし、加減算器を使ってロジックで構成するこ
とも可能である。

以上の如く、２のべき乗の多項式で近似したＬＰＳの出
現確率ｑを表わすインデックス■の値に応じて定められ
たＭＰＳの数分のＭＰＳが発生したときには、インデッ
クス■をｄ加算し、算術符号に用いるＬＰＳの出現確率
ｑを小さくせしめ、一方、ＬＰＳが発生したときには、
インデックスＩをｄ減算し、算術符号に用いるＬＰＳの
出現確率ｑを大きくせしめる。また、更にＬＰＳの出現
確率ｑが０．５を表わす状態（インデックス■が１の状
態）においてＬＰＳが発生した場合は、ＭＰＳを反転す
る。

この様に、入力画像に適応的にインデックス■及びＭＰ
Ｓを更新することにより、符号化効率の良い算術符号化
が達成できる。

第１０図は本実施例で用いる算術符号の符号化効率曲線
である。以下、インデックスＩの値を小文字ｉで示す。

この曲線はＬＰＳの出現確率をｑ、符号化時での近似確
率ｑｅ＋とした時に式（６）で示される。そして、ＬＰ
Ｓの出現確率ｑの値の大きい方から小さい方へ、順次イ
ンデックス■を１．２．３、・・・と付与する。

ここで、分子はエントロピであり、ｑｅｉは式（７）で
示される値である。

ｑ　ｅＩ＝　ｑ　Ｉ　＋　ｑ　２　　　　　　　　　　
　　・・・（７）ｑｌＳｑ２の値は２のべき乗の多項近
似の値で第４表で与えられている。例えば（８）〜（１
０）で示される。

ｑｅｌ　　＝　２−＋　　　　　　　　　　　　　　・
・・（８）ｑｅ２　′＝＝　２−ｌ　　２−４　　　　
　　　　　　　　・・・（９）ｑ　ｅ３　’　　”　２
−２＋　２−３−　（１０）となり、この確率において
効率ηが１．０になるピーク点となるｑｅｌを以降実効
確率と呼ぶ。また効率曲線の交点を境界確率ｑ　ｂｉと
呼び、この確率を境に隣りの実効確率を使って符号化す
るほうが効率が向上することは明らかである。

本実施例では、式（５）で示したように２つの項で近似
できる確率から第４表に示した実効確率ｑ　ｅｉを選ん
でいる。また、第４表のＱｌ、Ｑ２、Ｑ３は算術符号器
７８に送るパラメータＱｃ３１１である。

即ち、Ｑｌ、Ｑ２はシフトレジスタへ与えるシフト量で
あり、このシフト演算により２のべき乗計算を行ってい
る。また、Ｑ３は第２項めの係数を示し、＋、−の切り
換えを行う。

第１表のＭＣの値は、以下のように決定している。

即ち、ＬＰＳの数をＮＬ、ＭＰＳの数をＮＭとした時、
ＬＰＳの発生確率は式（１１）で与えられる。

ＮＬ ｑ＝　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１１）Ｎ
Ｍ　十ＮＬ この式をＮＭで解くと式（１２）になる。

ＮＭ＝　ｌ　ＮＬ　（１／ｑ　１）Ｊ　　　　　　・・
・（１２）ただしＩｘＪは小数点以下の切り上げを表わ
す。

式（１２）におけるｑに第１０図に示したｑｂｉを与え
ることにより、そこでの優勢シンボル（ＭＰＳ）の数Ｎ
　Ｍ＋が計算される。したがって、ＭＣは式（１３）か
ら計算される。

ＭＣｉ　＝　ＮＭｌ＋ｌ　−ＮＭ＋　　　　　　　　　
・・・（１３）第１表のＭＣの値は式（１１）、（１２
）、（１３）からＮ　Ｌ　＝　２として計算したもので
ある。

この様に、第１０図示の如くの各境界確率ｑｂｉに基づ
いて各インデックスＩに対応した優勢シンボルＭＰＳの
数Ｎ　Ｍ＋を求め、隣り合ったインデックス間の優勢シ
ンボルＮＭの差を各インデックス■に対するＭＣとする
。

そして、このＭＣの値と発生する優勢シンボルＭＰＳの
数を前述の如く比較し、ＭＣの値と優勢シンボルＭＰＳ
の数が一致したならば、その状態は隣りのインデックス
Ｉを用いた符号化が適した状態と判断して、インデック
スＩを変更する。これによって、優勢シンボルＭＰＳの
発生数を基にして良好なタイミングでインデックス■の
変更がなされ、且つ、最適なインデックスＩを用いた符
号化を適応的に達成できる。

第１１図は算術符号器７８のブロック図である。

符号パラメータ決定回路７６で決められたコントロール
信号Ｑ３１１　（第４表）のうちシフトレジスタＡ９０
にＱ、を、シフトレジスタＢ９１にＱ２、セレクタ９２
にＱ、が入力される。Ｑｌ、Ｑ、は夫々シフトレジスタ
ＡＳＢに対してＡｕｇｅｎｄ信号であるＡｓ３２３を何
ｂｉｔ右にシフトするかを指示する。シフトされた結果
が出力信号３３０．３３１となる。

信号３３１は、反転器９６により補数がとられ、セレク
タ９２はコントロール信号Ｑ３により信号３３１又は反
転器９６の出力信号を選択し、出力信号３３２を得る。

加算器９３ではシフトレジスタＡ９０からの信号３３０
とセレクタ９２からの信号３３２の加算が行われ、Ａｓ
＋信号３２４が出力される。減算器９４では、ＡＳ信号
３２３からＡｓ＋信号３２４を減算し、Ａｓ。

信号３２５を得る。セレクタ９５ではＡｓｏ信号３２５
とＡＳ＋信号３２４のいずれかをＹＮ信号３０１により
選択する。即ちＹＮ信号が１の時はＡｓｏ信号が、また
、ＹＮ信号が０の時はＡｓ＋信号がＡ′信号３２６にな
る。シフト回路８９ではＡ′信号のＭＳＢが１になるま
で左ヘシフトする処理が行われ、このシフトによりＡｓ
′信号３２７が得られる。このシフトの回数に相当する
シフト信号３３２は、コードレジスタ９９に入り、コー
ドレジスタ９９からはシフト回数に相当する数のｂｉｔ
がＭＳＢから順番に出力され符号データ３３０になる。

符号データ３３０は、図示しないｂｉｔ処理方法にて、
ｂｉｔｌの連続が有限個内になるように処理され、復号
器１４側に伝送されることになる。

また、コードレジスタ９９の内容ＣＲ３２８は加算器９
７でＡｓｏ信号３２５と加算され、セレクタ９８に入る
。また、Ａｓｏ信号３２５の加算されていない信号ＣＲ
３２８もセレクタ９８に入り、ＹＮ信号３０１が１の時
はＣＲ’　＝ＣＲ，ＹＮ信号が０の時はＣＲ’　＝ＣＲ
＋ＡＳＯとなるＣＲ’信号３２９として出力される。

コードレジスタ９９に関して前述したシフト処理はＣＲ
’信号に対しても行う。

以上説明した実施例では、第１回持号器２７において、
符号器ＡおよびＢを動的算術符号器で共通化を行ったが
Ａ、　　Ｂ別々の符号器においても実現できる。

第１７図にその例を示す。尚、第４図示のブロックと同
一機能を果たすブロックには同一番号を付す。

符号器Ａ２５′は２値エツジ画像を、符号器Ｂ２６′は
差分多値画像を、それぞれ別々に符号化する。符号器Ａ
２５′においては、第４図で説明した動的算術符号を用
いて符号化する。一方、符号器Ｂ２６′においては、公
知のＤＣＴ係数をハフマン符号化する方法により符号化
する。即ち、第１２図のように、ＤＣＴ係数をジグザグ
スキャンし、係数がＯであるランと次の係数値にハフマ
ン符号を割り当てる方法である。以上のように符号器Ａ
とＢは夫々の画像の特性に適した別々の符号化により形
成することもできる。尚、これによると、符号器Ａ、Ｈ
による２通りの符号化動作を並行して実行させることも
可能となる。

以上、説明したように、多値カラー信号をブロック毎に
エツジ部であるか否かを判定し、エツジ部であるブロッ
クについて２値化後、エントロピ符号化することにより
、文字、線等のエツジ部の２値カラーについては劣化の
少ないシャープな画像を高圧縮率で符号化できる。また
、カラー写真等エツジ部の少ない多値カラーについては
エツジ部をのぞいた低周波画像について符号化が行われ
るため高圧縮率の符号化が可能となる。

第 表 （−）はｄｏｎ 〔発明の効果〕 以上説明した様に、本発明によると、エツジ部のブロッ
クの多値カラー画像を、多値カラー画像を２値化して得
た２値カラー画像を符号化する第１の手法及び２値カラ
ー画像と多値カラー画像の差分を符号化する第２の手法
により符号化するとともに、復号に際しては、夫々復号
した２値カラーデータと差分データに対する差分の逆変
換又は論理和演算によって多値カラー画像を復号するの
で、エツジ部の画質劣化を防ぎ、且つカラー階調性の良
いカラー画像符号復号が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した符号部の構成例を示す図、 第２図はエツジ判定例を示す図、 第３図は復号部の構成例を示すブロック図、第４図は符
号器のブロック図、 第５図は予測状態決定回路Ａのブロック図、第６図は参
照画素位置を示す図、 第７図は動的符号器のブロック図、 第８図は予測変換回路のブロック図、 第９図は更新回路のブロック図、 第１０図は符号化効率曲線を示す図、 第１１図は算術符号器のブロック図、 第１２図は変換係数を示す図、 第１３図は予測状態決定回路Ｂのブロック図、第１４図
は参照画素位置を示す図、 第１５図は復号動作の例を示す図、 第１６図は差分器の動作例を示す図、 第１７図は符号器の他の構成例を示すブロック図である
。 ２０は画像メモリ、２１は２値化器、２２は２値画像メ
モリ、２３は差分器、２４は差分多値メモリ、２５は符
号器Ａ、２６は符号器Ｂである。 第２図（ａ） 男２回（Ｆ）） 第１０図 インπ、クス ｅ ｂ１ 第１４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エッジ部のブロックの多値カラー画像を、多値カラー画
   像を２値化して得た２値カラー画像を符号化する第１の
   手法及び２値カラー画像と多値カラー画像の差分を符号
   化する第２の手法により符号化するとともに、復号に際
   しては、夫々復号した２値カラーデータと差分データに
   対する差分の逆変換又は論理和演算によって多値カラー
   画像を復号することを特徴とするカラー画像符号復号方
   式。