JPH05219381A - 多値画像の符号化方法 - Google Patents

多値画像の符号化方法

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JPH05219381A
JPH05219381A JP4016575A JP1657592A JPH05219381A JP H05219381 A JPH05219381 A JP H05219381A JP 4016575 A JP4016575 A JP 4016575A JP 1657592 A JP1657592 A JP 1657592A JP H05219381 A JPH05219381 A JP H05219381A
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Nobuhito Matsushiro
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 算術符号を用いたデータ圧縮に適した2値化
処理を行い、その2値化画像を高い圧縮率で符号化す
る。 【構成】 誤差拡散2値化処理手段30における2値化
閾値に対する2値化誤差が小さく、かつその2値化で出
現するシンボルが符号長に大きな影響を与える場合、2
値化シンボル・拡散誤差修正手段40により、2値化で
出現するシンボル及び拡散誤差を制御する。これによ
り、手段30で、多値画像D11の2値化が行われ、そ
の2値化画像D12に対し、算術符号構成手段52によ
って算術符号化が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ等におい
て、写真等の濃淡(中間調)画像である多値画像を誤差
拡散法を用いて2値化処理し、その2値化画像を算術符
号化法を用いて符号化することにより、データ圧縮を行
う多値画像の符号化方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば次のような文献に記載されるものがあった。 文献1;Proceeding of the SID 、17/2(197
6)(米)R.Floyd et.al ,“アン アダプティブ ア
ルゴリズム フォア スペシャル グレイスケール
(An Adaptive Algorithm for Spatial Grayscale)” 文献2;吹抜著“FAX,OAのための画像の信号処
理”(昭57−10−20)日刊工業新聞社、P.12
5−127 前記文献1に記載されているように、多値画像を“白”
と“黒”の2値で表現する手法の1つに誤差拡散法があ
る。この誤差拡散法は、多値画像の階調値g(i,j)
を固定の閾値との比較によって2値化するのに際して、
2値化によって発生した2値化誤差を近傍画素の階調値
g(i,j)に拡散し、この修正された階調値G(i,
j)を逐次的に2値化するものである。ここで、2値化
シンボル(“白”または“黒”)、拡散誤差de(i,
j)、及び修正階調値G(i,j)は、次式(1)〜
(3)より求められる。 G(i,j)=g(i,j)+a1 de(i−1,j) +a2 de(i+1,j−1)+a3 de(i,j−1) +a4 de(i−1,j−1) ・・・(3) 但し、ai (i=1〜4);誤差拡散係数(Σai =
1)このような誤差拡散法を用いて2値化された2値化
画像を符号化する方法として、前記文献2に記載された
算術符号化法が知られている。多値画像から誤差拡散法
で2値化画像を生成し、その2値化画像を算術符号化法
で符号化する方法を図2に示す。図2は、従来における
多値画像の符号化方法を実施するための符号化装置の機
能ブロック図である。
【0003】この符号化装置は、誤差拡散2値化処理手
段10と、シンボル出現確率推定手段21及び算術符号
構成手段22からなる算術符号化手段20とを、備えて
いる。誤差拡散2値化処理手段10では、(1)〜
(3)式に基づき、入力される多値画像D1における着
目画像(符号化しようとしている画素)の2値化、及び
該着目画素から近傍画素へ誤差の拡散を行い、2値化画
像D2を生成し、その2値化画像D2をシンボル出現確
率推定手段21及び算術符号構成手段22へ与える。
【0004】シンボル出現確率推定手段21では、2値
化画像D2を入力し、その着目画素より以前に2値化さ
れた“黒”または“白”の2値化シンボルを用い、該着
目画素で出現する2値化シンボルの出現確率を推定して
シンボル出現確率値を求め、そのシンボル出現確率値を
算術符号構成手段22へ与える。すると、算術符号構成
手段22では、算術符号化法により、シンボル出現確率
値を符号化パラメータとして2値化画像D2を符号化し
て符号D3を生成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
符号化方法では、誤差拡散2値化処理手段10におい
て、2値化閾値に対する2値化誤差が非常に小さく、そ
の2値化で“白”シンボルとしても、“黒”シンボルと
しても、画質にはほとんど影響のない場合がある。この
ような場合、算術符号化手段20において、2値化規則
で定まる所定のシンボルを符号化すると、その符号長に
大きな影響を与える場合が生じる。そのため、従来の符
号化方法では、算術符号を効率よく構成する上で、2値
化処理が適当なものとはなっておらず、技術的に充分満
足のゆく符号化方法を提供することが困難であった。
【0006】本発明は、前記従来技術が持っていた課題
として、従来の2値化方法が算術符号を用いたデータ圧
縮に適していないという点について解決した多値画像の
符号化方法を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、誤差拡散法を用いた誤差拡散2値化処理
により、入力された多値画像における符号化対象である
着目画素を2値化閾値で2値化すると共に該着目画素か
ら近傍画素への誤差拡散を行って2値化画像を生成し、
前記2値化画像における着目画素で出現する“黒”また
は“白”の2値化シンボルの出現確率を推定してシンボ
ル出現確率値を求め、算術符号化法により、前記シンボ
ル出現確率値を符号化パラメータとして前記2値化画像
を符号化する多値画像の符号化方法において、次のよう
な手段を講じている。即ち、本発明では、前記シンボル
出現確率値と前記2値化閾値に対する2値化誤差値とに
応じて2値化シンボルと拡散誤差を制御し、前記誤差拡
散2値化処理を行うようにしている。
【0008】
【作用】本発明によれば、以上のように多値画像の符号
化方法を構成したので、誤差拡散2値化処理において、
2値化閾値に対する2値化誤差が小さく、かつ2値化で
出現する2値化シンボルが符号長に大きな影響を与える
場合に、その2値化で出現する2値化シンボル及び拡散
誤差が制御され、その制御結果に基づき誤差拡散2値化
処理が実行される。これにより、算術符号を用いたデー
タ圧縮に適した2値化処理が行われ、その2値化画像の
高い圧縮率で符号化が行える。従って、前記課題を解決
できるのである。
【0009】
【実施例】図1は本発明の実施例を示すもので、多値画
像の符号化方法を実施するための符号化装置の機能ブロ
ック図である。この符号化装置は、誤差拡散2値化処理
手段30と2値化シンボル・拡散誤差修正手段40とを
備え、その誤差拡散2値化処理手段30の出力側に算術
符号化手段50が接続されている。算術符号化手段50
は、シンボル出現確率推定手段51及び算術符号構成手
段52で構成され、そのシンボル出現確率推定手段51
の出力側が2値化シンボル・拡散誤差修正手段40に接
続されている。
【0010】誤差拡散2値化処理手段30は、入力され
る多値画像D11における着目画素の2値化処理及び該
着目画素から近傍画素へ2値化誤差を拡散し、その2値
化画像D12を生成する機能を有している。2値化シン
ボル・拡散誤差修正手段40は、シンボル出現確率推定
手段51で推定されたシンボル出現確率PW (白),P
B (黒)と、修正階調値G(i,j)及び2値化閾値t
hとに応じて、誤差拡散2値化処理手段30における2
値化シンボル及び拡散誤差を修正する機能を有してい
る。
【0011】算術符号化手段50は、誤差拡散2値化処
理手段30からの2値化画像D12を入力し、算術符号
を構成する機能を有している。この算術符号化手段50
を構成するシンボル出現確率推定手段51は、2値化画
像D12を入力し、例えば図3に示すような参照画像を
用いてシンボル出現確率PW (白),PB (黒)を推定
する機能を有している。また、算術符号構成手段52
は、シンボル出現確率推定手段51で推定されたシンボ
ル出現確率PW (白),PB (黒)を符号化パラメータ
として、算術符号化法を用いて符号D13を構成する機
能を有している。図4は、図1に示す符号化装置の処理
手順を示すフローチャートであり、この図を参照しつ
つ、本実施例の符号化方法を説明する。なお、図4中の
S1〜S19は、各処理ステップを示す。
【0012】先ず、ステップS1,S2において、算術
符号化手段50を初期化すると共に、入力される多値画
像D11における着目画素の位置(i,j)を初期化す
る。ステップS3において、シンボル出現確率推定手段
51では、既に出現している2値化シンボルから画素位
置(i,j)におけるシンボル出現確率PB ,PW を推
定する。そして、ステップS4において、誤差拡散2値
化処理手段30では、(3)式に基づき、修正階調値G
(i,j)を求める。
【0013】ステップS5〜S7において、誤差拡散2
値化処理手段30では、修正階調値G(i,j)を2値
化閾値th(=gsmax /2)で2値化する。即ち、ス
テップS5において、修正階調値G(i,j)が2値化
閾値th(=gsmax /2)より大きいか否かを判定
し、大きいときにはステップS6でkを“B(黒)”と
し、小さいときにはステップS7でkを“W(白)”と
する。そして、ステップS8,S9において、誤差拡散
2値化処理手段30では、(2)式に基づき、誤差拡散
de(i,j)を求める。
【0014】ステップS10〜S13において、2値化
シンボル・拡散誤差修正手段40では、修正階調値G
(i,j)と2値化閾値thの距離|G(i,j)−t
h|が距離評価パラメータηより小さく、かつ符号長が
長くなると判断される場合(Pk <ε、ε;符号長評価
パラメータ)、ステップS11でk=“B”か否かの判
定を行い、その判定結果に基づき、ステップS12,S
13で、2値化シンボル“W(白)”または“B
(黒)”を反転させると共に、拡散誤差de(i,j)
を修正する。
【0015】ステップS14,15において、算術符号
構成手段52では、ステップS10の条件が満足された
場合、ステップS14で反転シンボルに対応する出現確
率1−Pk で算術符号を構成する。これに対し、ステッ
プS10の条件が満足されない場合、ステップ15で出
現確率Pk で算術符号を構成する。そして、ステップS
16〜S19で、着目画素の座標値(i,j)を制御す
る。即ち、ステップS16で座標値(i,j)のうちの
iがxmax よりも小さいか否かを判定し、小さいときに
は、ステップS17でそのiに+1加算してステップS
3へ戻る。ステップS16でiがxmax よりも大きいと
きには、ステップS18でj<ymax か否かを判定し、
jがymax よりも小さいときには、iを0に設定すると
共に、jに+1加算してステップS3へ戻り、ステップ
S18で、jがymax よりも大きくなると、符号化処理
を終了する。
【0016】復号化においては、例えば、図3に示すよ
うに、シンボル出現確率推定のための参照画像が、符号
化と同じであれば、その符号化の逆演算で、元の2値化
画像を得ることができる。以上のように、本実施例で
は、2値化閾値thに対する2値化誤差が小さく、かつ
その2値化で出現するシンボルが符号長に大きな影響を
与える場合、2値化シンボル・拡散誤差修正手段40に
よって2値化で出現するシンボル及び拡散誤差が制御さ
れ、その制御結果に基づき、算術符号を用いたデータ圧
縮に適した2値化処理が行われる。そのため、2値化画
像D12の画質を損なうことなく、その2値化画像D1
2を高い圧縮率で符号化でき、それによって2値化画像
D12のデータ圧縮性能を向上できる。
【0017】次に、本実施例と従来の方法とをシミュレ
ーションにより評価した結果を図5(a),(b)に示
す。図5(a)は従来の方法による2値化画像、図5
(b)は本実施例による2値化画像を示す。これらは、
次のようなシミュレーション条件に基づき評価した。 〔シミュレーション条件〕 多値画像:256階調(8ビット),512×512 シンボル出現確率推定のための参照画素:10画素近傍
(図3を参照) ε=0.07,η=16 図5(a),(b)に示すように、従来と本実施例の画
質の差はほとんど認められないにも関わらず、本実施例
の符号量は、従来方法の符号量より約13%程度少なく
することができた。なお、本発明は上記実施例に限定さ
れず、例えば図4の処理手順を他の手順に変更する等、
種々の変形が可能である。
【0018】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、シンボル出現確率値と2値化誤差値に応じて2値
化シンボルと拡散誤差を制御し、その制御結果に基づ
き、誤差拡散2値化処理を行うようにしたので、算術符
号を用いたデータ圧縮に適した2値化処理を行える。そ
のため、2値化画像の画質を損なうことなく、その2値
化画像を高い圧縮率で符号化でき、該2値化画像のデー
タ圧縮性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の符号化方法を実施するための
符号化装置を示す機能ブロック図である。
【図2】従来の符号化方法を実施するための符号化装置
を示す機能ブロック図である。
【図3】図1の符号化装置におけるシンボル出現確率推
定のための参照画素を示す図である。
【図4】図1の符号化装置を用いた本実施例の符号化方
法の処理手順を示すフローチャートである。
【図5】本実施例と従来の符号化方法のシミュレーショ
ン結果を示す図である。
【符号の説明】
30 誤差拡散2値化処理手段 40 2値化シンボル・拡散誤差修正手段 50 算術符号化手段 51 シンボル出現確率推定手段 52 算術符号構成手段 D11 多値画像 D12 2値化画像 D13 符号

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誤差拡散法を用いた誤差拡散2値化処理
    により、入力された多値画像における符号化対象である
    着目画素を2値化閾値で2値化すると共に該着目画素か
    ら近傍画素への誤差拡散を行って2値化画像を生成し、 前記2値化画像における着目画素で出現する“黒”また
    は“白”の2値化シンボルの出現確率を推定してシンボ
    ル出現確率値を求め、 算術符号化法により、前記シンボル出現確率値を符号化
    パラメータとして前記2値化画像を符号化する多値画像
    の符号化方法において、 前記シンボル出現確率値と前記2値化閾値に対する2値
    化誤差値とに応じて2値化シンボルと拡散誤差を制御
    し、前記誤差拡散2値化処理を行うことを特徴とする多
    値画像の符号化方法。
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