JPH047871B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

(1) 発明の属する分野の説明 この発明は、階調情報を有する画像信号もしく
はカラー画像信号を冗長度抑圧符号化して伝送す
る中間調伝送装置に関するものである。 (2) 従来の技術の説明 フアクシミリ等の画像信号を中間調を保持しな
がらデジタル的に伝送するには長い伝送時間を必
要とする。たとえば、16階調の中間調を表わすに
は４ビツト必要なので、この場合の伝送時間は白
黒２値の場合の４倍程度になる。また、画像信号
を記憶するにあたつても、同様の理由で多くの記
憶容量を必要とする。このため、画像信号の冗長
度抑圧により、伝送時間の短縮化ならびに記憶容
量の低減をはかることが望まれる。 中間調を有する画像は、濃度変化のゆるやかな
部分や急激な部分などの画信号の質からみて、複
数の領域に区分される。個々の領域によつて、伝
送すべき情報は必ずしも同じではないので、不必
要な情報を伝送することは符号量を大きくし、伝
送時間を長くしたり、記憶メモリの容量として大
きいものが要求されることになる。 一方、必要な情報を伝送しないで省略すると、
画品質の劣化を招くことになる。 従来方式の一例として、「特願昭54−31932」で
述べているような、符号化走査線上での量子化さ
れた階調レベルの境界が、参照走査線（通常は前
走査線）に比べてどのように変化するかを符号化
して伝送する方式がある。 この方式は、濃淡を表わす階調レベルの変化が
少ない部分については、高い冗長度抑圧効果が得
られるが、濃度変化の大きい部分については、階
調レベルの境界が多くなるため、大きな冗長度抑
圧効果は得られない。 (3) 発明の目的 本発明は、画像をその内容によつて領域分割
し、個々の領域ごとに独立の符号を割り当てるこ
とを特徴とし、その目的は、個々の領域ごとに、
必要性の高い情報を優先的に伝送することによ
り、より能率的な冗長度抑圧符号化を実現するこ
とにある。 (4) 発明の構成および作用の説明 出願人らの過去の検討によれば、濃度変化の大
きい領域については、表現可能な階調レベル数が
少なくても良好な画品質が得られる一方、濃度変
化の小さい領域については、少くとも16階調程度
以上の階調レベルが必要であることがわかつてい
る。 本発明装置は、この性質を利用して、画面を複
数の画素よりなるブロツクに分割し、各ブロツク
内の濃度差が小さい場合は伝送できる階調レベル
数が多く、濃度差が大きい場合は伝送できる階調
レベル数が小さくなるように、各ブロツクごとに
信号変換の前処理を行うものである。 (5) 実施例 以下図面について詳細に説明する。 第２図は、本発明装置を説明するための画像例
であつて、破線で区別した各正方形は各画素を、
数字は階調レベルを示す。階調は白を０、黒を15
とすると16レベルで表現している。また、実線で
囲まれた大きい正方形１，２，３……１０は、各
ブロツクを示す。 第２図の画像において、ブロツク内の階調レベ
ルの最大値と最小値の差が０〜３の場合を低階調
差領域、４〜７の場合を中階調差領域、８〜15の
場合を高階調差領域とすると、ブロツク４，８，
９は高階調差領域、ブロツク３，５は中階調差領
域、他のブロツクは低階調差領域にあたる。 ブロツク４，８，９は、階調レベル差が大きい
ので、表現する階調数は少なくてよい。したがつ
て、０〜３の階調レベルは０に、４〜７のレベル
は５に、８〜11のレベルは10に、12〜15のレベル
は15に縮退させる。中階調領域では０〜１のレベ
ルは０に、２〜３のレベルは２に、４〜５のレベ
ルは４に、……，12〜13のレベルは12に、14〜15
のレベルは15に縮退させる。 この結果、各画素の階調レベルは、第３図のよ
うにおきかえられる。すなわち、低階調差領域
B₁では連続する１個の階調レベル、中階調差領
域B₂では連続する２個の階調レベル、高階調差
領域B₃では連続する４個の階調レベルがそれぞ
れ１個の階調レベルに縮退される。 第４図は、前記のように階調レベルのおきかえ
を行つた後の、階調レベルが異なる画素間の境界
を表わす。 すなわち、第３図に示す３，４，５，８，９等
のブロツクは、第２図に比べて、階調レベル数は
低階調差領域で16レベル、中階調差領域で８レベ
ル、高階調差領域で４レベルというように、階調
差の大きいブロツクでは階調再現数を少なくして
いる。 この結果、第４図に示す階調レベルが異なる画
素間の境界は、第２図の階調レベルそのままの場
合に比べて少なくなつている。 画像情報を冗長度抑圧するには、第４図に破線
で示す各境界位置を表わす情報と、各境界によつ
て区分される各領域の階調レベルを符号化すれば
よい。この手段としては、たとえば公知の各種方
式が適用できる。 一例として、特願昭54−31932で述べている逐
次処理方式を説明する。この場合、画像信号が含
め知られている参照走査線Ｂと、符号化走査線Ａ
との相関を、境界状態により、以下のような３状
態に分類する。 (1) 第１状態（以下S₁状態とよぶ） 符号化走査線上の境界Ｑに対し 参照走査線上にあり、 Ｑより左にあり、かつＱに最も近い境界もし
くはＱより右にあり、かつＱに最も近い境界
（参照走査線上でＱの真上に境界があるときは
この境界）であつて、 その境界のあらかじめ定められた側（ここで
は左側とする）の階調レベルが符号化走査線上
の境界Ｑの同じ側の階調レベルと同じであつ
て、 その境界と境界Ｑとの間に符号化走査線上の
境界が存在しない状態。（の条件は必ずしも
必要ではないが、理解し易いために付け加えて
ある）。 この場合S₁状態であることを示す情報と、Ｑと
Ｐ（Ｑに対し前記条件を満足する参照走査線上の
境界）の対距離（l₁）だけを与えてやればよい。
｜l₁｜の表示はＰとＱの間に入る画素数（ランレ
ングス）で与えるのが便利である。またＱがＰよ
り左にあるときl₁＜０，左にあるときl₁＞０とす
る（これは逆に決めてもよい）。 以下この情報をS₁（l₁）として示す。この状態
は符号化走査線から参照走査線上に同じ階調レベ
ルが接続している場合に生じる。従つて階調レベ
ルの境界も接続している。 第５図は、第４図の上側の２走査線をとり出し
たものであつて、第１番目の走査線を参照走査線
Ｂとして、第２番目の走査線を符号化する場合、
P₂−Q₂，P₃−Q₃，P₄−Q₄，P₅−Q₅，P₇−Q₇で表
わされる境界はS₁状態であつて、l₁はそれぞれ−
１，０，０，０，０となる。 (2) 第２状態（以下S₂状態とよぶ） 参照走査線上の境界Ｐに対して、第１状態を満
足するような符号化走査線上の境界が存在しない
状態。 この状態は、参照走査線Ｂ上の階調レベルが符
号化走査線Ａ上に接続していない場合に生じる。
第５図の例では、境界P₁，P₁′がS₂状態を表わし
ている。 なお、S₂状態ではS₂状態が存在する情報だけを
与えれば十分である。 (3) 第３状態（以下S₃状態とよぶ） 符号化走査線上の境界Ｑに対して、第１状態を
満足するような参照走査線上の境界が存在しない
状態。 この場合は、S₃状態であることを示す情報と、
Ｑの位置及びＱより左側の領域の階調レベルｍを
示す情報（それぞれl₃，ｍで表わす）を与えれば
よい。 l₃は、既知の境界からのランレングスで表わす
ことができるが、以下の例では、符号化走査線上
の直前のS₁またはS₃状態における境界位置もしく
は直前のS₂状態の境界位置からのランレングスで
表わす。 ｍは、階調レベルを他の符号と混同しないよう
な形式で与えればよい。 第５図の例では、Q₆及びQ₆′がS₃状態にあり、
l₃は直前の状態（S₁状態であるQ₅）よりのランレ
ングスで表わすと、l₃＝７となる。 第５図の符号化走査線Ａを、左から右に順次符
号化した結果を記号で表わすと、S₂，S₂，S₁（−
１），S₁（０），S₁（０），S₁（０），S₃（７，０），
S₃
（２，２），S₁（０）となる。即ちS₁，S₂，S₃状態
を識別する符号のあとに、S₁，S₃状態ではその境
界位置を表わす情報をS₃状態ではさらに階調レベ
ルを与える情報を付加して順次符号化してゆけば
よい。この情報をデジタル的に電送あるいは記憶
するには、一般には“１”と“０”の２進符号を
使う。 第１表に、この場合の符号構成の一例を示す。
一般に画像信号では、S₁状態でl₁が小さい場合が
多いので、これらに短い符号を割りあてている。 第１表において、S₁状態の｜l₁｜は３以下であ
るが、これは｜l₁｜＞３の場合はS₃状態で表わせ
ばよい。 第６図に、第１表の符号により第５図の符号化
走査線Ａを符号化した結果を示す。第３走査線は
第２走査線を、第３走査線は第２走査線というよ
うに順次参照して同様に符号化を行えばよい。 以上の機能を実現するための回路構成の一実施
例を、第１図および第７図に示す。 第１図は、符号化回路の構成例であつて、１０
１は４走査線当の画信号メモリ、１０２は２信号
を比較して大なる方を出力する比較出力回路、１
０３は小なる方を出力する比較例出力回路、１０
４は最大値メモリ、１０５は最小値メモリ、１０
６は演算回路、１０７は比較回路、１０８は領域
情報メモリ、１０９は信号変換回路、１１０は境
界検出回路、１１１はカウンタ、１１２は符号発
生回路、１１３，１１４は境界情報メモリ、１１
５は切換回路である。 これを動作するには、まず走査線順に入力され
る画信号（階調レベルを表わす）を、画信号メモ
リ１０１に入力しながら同時に比較出力回路１０
２，１０３に入力する。 比較出力回路１０２は、入力される画信号と、
最大値メモリ１０４から出力する信号を比較し
て、大きい方を新しいデータとして最大値メモリ
１０４に書き込む。 最大値メモリ１０４は、画信号の各ブロツクご
とにメモリ領域を持つており、入力される画信号
について同じブロツクのメモリ領域に記憶されて
いる値と比較して、各ブロツクごとに順次大きい
方を最大値として書きかえてゆく。４走査線目の
ブロツクの最後の画信号の比較が終つた階調で、
最大値メモリ１０４には、そのブロツク中の画信
号の最大値が記憶されている。 同様に、比較出力回路１０３は、入力される画
信号と最小値メモリ１０５から出力する信号を比
較して、小さい方を新しいデータとして最小値メ
モリ１０５に書き込むように動作するので、４走
査線目のブロツクの最後の画信号の比較が終つた
階調で、最小値メモリ１０５には、そのブロツク
内の最小値が記憶されている。 １つのブロツクの処理が終ると、最大値メモリ
１０４および最小値メモリ１０５をリセツトし
て、次のブロツクの値を記憶してゆく。 演算回路１０６は、各ブロツクごとに、最大値
メモリ１０４の出力と最小値メモリ１０５の出力
よりその差を得る。 比較回路１０７は、最大値，最小値の差ｘを所
定値P₁，P₂（P₁＜P₂）と比較して、ｘ＜P₁ならば
低階調差領域，P₁≦ｘ＜P₂ならば中階調差領域、
P₂≦ｘならば高階調差領域と判定し、この結果
を領域情報メモリ１０８に記憶する。なお、低階
調差領域と高階調差領域の２領域に分ける場合に
は、Ｐは１個のみでよい。 ４走査線目の画信号を入力している時点で並行
して前記ｘとP₁，P₂を比較すれば、４走査線目
の画信号を画信号メモリ１０１に記憶した時点
で、各ブロツクの領域判定結果が領域情報メモリ
１０８に記憶される。 次に、画信号メモリ１０１より走査線順に画信
号をとり出し（このとき、空いたメモリ領域に
は、次に入力されてくる走査線の画信号が記憶さ
れる）、信号変換回路１０９によつて、領域情報
メモリ１０８に記憶されている領域信号に従い、
８階調あるいは前述したように４階調への縮退処
理を行う。これによつて冗長度抑圧処理を行うた
めの画信号変換が完了する。 次に、この画信号をカウンタ１１１に入力し、
同じ階調レベルが連続するランレングスをカウン
トしながら、階調レベルが変化する境界を境界検
出回路１１０に入力する。 境界検出回路１１０で境界が検出されると、境
界検出を示す信号と、カウンタ出力、ならびに境
界後の新しい階調レベルを、符号発生回路１１２
に入力するとともに、カウンタ１１１をリセツト
する。 境界が検出されると、符号発生回路１１２は、
境界情報メモリ１１３に記憶された参照走査線の
情報と比較してS₁，S₂，S₃状態のいずれであるか
を決定する。また、その結果を境界情報メモリ１
１４に記憶するとともに、符号化信号を作成出力
する。 一走査線分の符号化が終了すると、次の走査線
の符号化に移る前に、切換回路１１５により境界
領域メモリ１１３と１１４を切り換え、次の走査
線の符号化処理時には境界情報メモリ１１４の内
容を参照走査線情報として参照し、新しい符号化
走査線の境界情報は境界情報メモリ１１３に記憶
する。 このようにして符号化された信号より原画信号
を復元するための復号化回路の構成例を、第７図
に示す。 第７図において、１２１，１２２，１２３はそ
れぞれS₁，S₂，S₃の境界状態検出回路、１２４は
S₃状態のときl₃を求めるための０カウント回路、
１２５はS₃状態のときのレベルｍを検出するレベ
ル検出回路、１２６は画信号制御回路、１２７，
１２８は境界情報メモリ、１２９は境界情報メモ
リ１２７，１２８の切換回路、１３０は画信号発
生回路である。 この復号化回路を動作するには、まず符号化さ
れた信号を境界状態検出回路１２１，１２２，１
２３に入力する。 S₁状態を表わす信号が受信されればS₁状態であ
る事実と差分l₁とを、S₂状態またはS₃状態が受信
されればこの事実を、画信号制御回路１２６に入
力する。 S₃状態受信の通知を受けたとき、画信号制御回
路１２６は、境界状態検出回路１２１，１２２，
１２３の動作を停止するとともに、継続して送ら
れる“０”シーケンスをカウントしてl₃の値を知
り、さらに、続いて送られるコードｍを受信して
階調レベルを知る。 l₃，ｍの情報を受けると、再び境界状態検出回
路１２１，１２２，１２３を動作させ、次の境界
状態の受信を行う。画信号制御回路１２６は、
S₁，S₂，S₃いずれかの状態信号を受けたとき、そ
の内容を境界情報メモリ１２７に記憶されている
参照走査線の境界情報と比較することにより、符
号化走査線上の画信号内容を知る。 これにもとづき、境界情報メモリ１２８に現走
査線の境界情報として記憶させるとともに、画信
号発生回路１３０により、復号した原画信号を発
生させる。 一走査線分の復号が終了すると、次の走査線の
復号に移る前に、切換回路１２９により、境界情
報メモリ１２７と１２８を切り換え、次の走査線
の符号化処理時には、境界情報メモリ１２８の内
容を参照走査線情報として参照し、符号化走査線
の境界情報は、境界情報メモリ１２７に記憶す
る。 ところで、原稿読取り時のノイズのために、階
調レベルが変化する境界近傍で、濃度レベルの異
なる画素が多数存在するような場合がある。その
ための対策として、ブロツク内の階調レベル差が
小さく、所定値以下のとき、あるいは所定数Ｎ以
上の画素の階調レベルが同一値Ｌであるとき、ブ
ロツク内の各画素の階調レベルをそのブロツク内
の平均値に近い階調レベルに統一し、ブロツク内
の階調レベルを均一にすればよい。 また、前記説明では第２図の画信号から第４図
の画信号に変換するにあたつて、画像域を３領域
に分類して変換したが、２領域あるいは、４領域
以上に分類して変換してもよいことはもちろんで
ある。 以上の説明では、階調数は16段階の場合につい
て説明したが、他の階調数を有する場合について
もそれに適合した符号構成をとることにより適用
できる。また、ブロツクサイズは４×４の16画素
の場合について説明したが、４×８，８×８等任
意の構成をとることができるのはもちろんであ
る。 また、以上の説明では、色情報を含まない画像
情報の場合について説明したが、カラー画像にも
Ｒ，Ｇ，ＢあるいはＹ，Ｉ，Ｑの個々の色成分ご
とに、あるいは特定の色成分のみに本方式を適用
すればカラー画像の高能率伝送が可能となる。 なお、階調レベルの変化する位置の境界情報を
符号化する第１表の符号構成は、白黒２値用の標
準符号化方式であるモデイフアイド・リード
（MR）符号の符号構成と一部を共用化できる。
たとえば第１表でS₁状態、S₂状態、S₃状態のそれ
ぞれをMR符号の垂直モード，パスモード，水平
モードに対応させれば、符号表や処理回路の一部
を共通化できるので、本符号化方式のために特別
に必要とする回路は少なくてよい。 (6) 効果の説明 以上説明したように、本発明の符号化装置によ
れば、視覚に影響の少ない階調成分を省略して重
要度の高い成分のみを符号化するので、画品質を
ほとんど劣化させずに濃淡を有する原稿やカラー
画像の高能率伝送が可能となる。 さらに、階調レベルの変化する位置の境界情報
を符号化する処理回路と符号構成としては、白黒
２値用のMR符号化の一部をそのまま使うことが
できるので回路的負担が少なくてすむ。

【表】

【表】 〓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 画面を複数の画素よりなるブロツクに分割す
   る手段と、前記各ブロツクを、そのブロツク内の
   階調レベルの最大値と最小値の差の小さい順に、
   ｎを２以上の数として、ｎ種のブロツク群B₁，
   B₂，……，B_oに分類する手段と、N₁＞N₂＞……
   ＞N_oなる関係を有する階調レベル数N₁，N₂，…
   …N_oによつて、階調レベルの最大値と最小値の
   差の最も小さいブロツク群B₁に属する画素の階
   調レベル数はN₁階調に、階調レベルの最大値と
   最小値の差がｊ番目（ｊ＝１，２，……，ｎ）に
   小さいブロツク群B_jに属する画素の階調レベル
   数はN_j階調に縮退させる前処理手段を有するこ
   とを特徴とする中間調画像の符号化装置。 ２ 量子化された個々の階調レベルの端を示す境
   界について、 参照走査線上から符号化走査線上に接続してい
   る第１の状態と、 参照走査線上で存在するが符号化走査線上に接
   続せず消滅している第２の状態と、 参照走査線上に接続せず、符号化走査線上で新
   しく発生している第３の状態と、 を識別してそれ等を示す情報を符号化し、 第１の状態では、状態を示す符号に符号化走査
   線上での境界の位置を知る情報をこれに加え、 第２の状態では、状態を示す符号のみを、 第３の状態では、状態を示す符号に、新しく発
   生した境界の位置ならびにその境界に付随する階
   調レベルを表わす符号をこれに加えることによ
   り、各階調レベルを符号化する手段を含むことを
   特徴とする第１項記載の中間調画像の符号化装
   置。