JPH05300382A - ビットプレーン符号化方法及び装置 - Google Patents

ビットプレーン符号化方法及び装置

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JPH05300382A
JPH05300382A JP4337677A JP33767792A JPH05300382A JP H05300382 A JPH05300382 A JP H05300382A JP 4337677 A JP4337677 A JP 4337677A JP 33767792 A JP33767792 A JP 33767792A JP H05300382 A JPH05300382 A JP H05300382A
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JP
Japan
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bit
plane
digital image
importance
forming
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Application number
JP4337677A
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English (en)
Inventor
Majid Rabbani
ラバニ マジド
Paul W Melnychuck
ダブリュ メルニチューク ポール
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Eastman Kodak Co
Original Assignee
Eastman Kodak Co
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Publication date
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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    • H04N1/41—Bandwidth or redundancy reduction

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 グレーコード表示を行うことなく漸進モード
においてデジタルイメージを効率よく記憶、伝送及び／
又は表示できる方法及び装置を提供する。 【構成】 イメージビットプレーン（２値化画像プレー
ン）に対する符号化方法であり、現ビットプレーン及び
前複号化ビットプレーン双方からのピクセルに基づくコ
ンテキストの条件化を用いた算術符号器４６が使用され
る。同数のコンテキストに対して（これはメモリ使用を
最小限に抑制するために重要）、この方法では単一のビ
ットプレーンコンテキストに基づいた方法よりも高い圧
縮度が得られる。従来技術に対する更に他の改良点は、
この方法ではグレーコードビットプレーン表示の必要性
を排除することであり、通常はこれによってビットプレ
ーン間の相関を低減させることが可能となる。しかし、
グレーコードに対して使用しても、なお圧縮特性にいく
らかの改善が実現される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はデジタルイメージ処理、
特に、１つの多階調イメージから複数のバイナリビット
プレーン（２値画像）を生成するための方法及び装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】グレーイメージ（多階調画像）を符号化
するための周知方法の一つとして、イメージのデジタル
画像をビットプレーンに分解するという手法がある。こ
れは、ビットプレーン符号化と呼ばれる。
【０００３】ビットプレーン符号化では、画像は量子化
ビット数ｋに応じたＬＳＢからＭＳＢまでのｋ枚の２値
化画像（ビットプレーン）に分解され、各ビットプレー
ンは２値化画像の符号化方式を用いて符号化される。こ
の方法は、処理が簡単であり、ＭＳＢ及びそれに近いビ
ットプレーンでは変化が少なく、高い符号化効率が期待
できる。但し、符号化効率は、原画像の階調数にも依存
し、一般に量子化ビットの大きな画像には適さない。
【０００４】ここで、各ビットプレーンは、その解像度
又は重要度のレベルに対応したビット値をもつ。例え
ば、最重要（most fignificant）ビットプレーンは、イ
メージを形成する最重要ビット（ＭＳＢ）を有してい
る。
【０００５】ビットプレーンの分解方法は、グレーレベ
ルイメージを記憶又は伝送することが望まれるシステム
で広く用いられている。そのシステムでは、画像認識に
必要となる最重要情報（ほとんどが最重要ビットプレー
ン内に含まれている）が、まず最初に記憶又は伝送さ
れ、その後に残りの下位側のビットプレーンが順次伝送
されてゆく。
【０００６】このような構成は、収集された各イメージ
の全てを一覧すると共に、次イメージへ進むための復号
化中に再構成を終了する性能を保持できることが望まし
いリアルタイム装置に有用である。
【０００７】メモリ記憶容量及びイメージ処理に必要な
伝送時間量を低減するため、バイナリイメージ（２値化
画像）圧縮技術が、各ビットプレーンへ適用される。こ
れらの技術がビットプレーンを効果的に圧縮する程度
（範囲）は、記憶され或いは伝送されたイメージが表示
される速度を定めることとなる。
【０００８】先行技術文献 数多くのビットプレーン分解方法及び符号化構成が技術
書や特許文献に記載されている。中でも、特に本発明に
関連性の深いものを次に列挙する： （１）Ｊ．Ｗ．ｓｃｈｗａｒｔｚ ａｎｄ Ｒ．Ｃ．Ｂ
ａｒｋｅｒ“Ｂｉｔ−ｐｌａｎｅ ｅｎｃｏｄｉｎｇ”
ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ａｅｒｏｓｐ．Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ．，Ｓｙｓｔ．．，ｖｏｌ ＡＥＳ−２，ｎｏ．４，
ｐｐ．３８５ー３９２ １９６６ （２）Ｔ．Ｓ，Ｈｕａｎｇ ａｎｄ Ｏ．Ｊ．Ｔｒｅｔ
ｉａｋ，Ｅｄｓ．，ＰｉｃｔｕｒｅＢａｎｄｗｉｄｔｈ
Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ，Ｇｏｒｄｏｎ ａｎｄ （３）Ｂｒｅａｃｈ： Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、１９７２ Ｍ．Ｋｕｎｔ ａｎｄ Ｏ．Ｊｏｈｎｓｅｎ，“Ｂｌｏ
ｃｋ ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｏｆ ｇｒａｐｈｉｃｓ：
Ａ ｔｕｔｏｒｉａｌ ｒｅｖｉｅｗ”，Ｐｒｏｃ．Ｉ
ＥＥＥ，ｖｏｌ．６８，ｎｏ．１１，ｐｐ．７７０−７
８６，１９８０ （４）Ｋ．Ｔａｋａｈａｓｉ ａｎｄ Ｍ．Ｏｈｔａ，
“Ｄａｔａ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｃｏｄｉｎｇ
ｏｆ ｇｒａｙ−ｓｃａｌｅ ｉｍａｇｅｓｕｓｉｎｇ
ｂｉｔ ｐｌａｎｅｓ”，ｉｎ Ｐｒｏｃ．ＩＣＣ，
ｖｏｌ．２．３．１，ｐｐ．３４−４１，１９８５ （５）Ｒ．Ｗ．Ｈａｍｍｉｎｇ，Ｃｏｄｉｎｇ ａｎｄ
Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｈｅｏｒｙ、２Ｎｄ ｅ
ｄ．，Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ： Ｅｎｇｌｅｗｏ
ｏｄ Ｃｌｉｆｆｓ，ＮＪ，ｐｐ．９７−９９，１９８
６ （６）Ｇ．Ｇ．Ｌａｎｇｄｏｎ，Ｊｒ．ａｎｄ Ｊ．Ｒ
ｉｓｓａｎｅｎ，“Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｂ
ｌａｃｋ−ｗｈｉｔｅ ｉｍａｇｅｓ ｗｉｔｈ ａｒ
ｉｔｈｍｅｔｉｃ ｃｏｄｉｎｇ”，ＩＥＥＥ Ｔｒａ
ｎｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．，ｖｏｌ．ＣＯＭ−２９（６），
ｐｐ．８５８−８６７，１９８１ （７）Ｐ．Ｗ．Ｍｅｌｎｙｃｈｕｃｋ ａｎｄ Ｍ．Ｒ
ａｂｂｉｎｉ，“Ｓｕｒｖｅｙ ｏｆ ｌｏｓｓｌｅｓ
ｓ ｉｍａｇｅ ｃｏｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ
ｓ”，ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．１０７５ Ｄｉｇｉｔａｌ
Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ａｐｐｌｉｃａｔ
ｉｏｎｓ，ｐｐ．９２−１００，１９８９ （８）Ｗ．Ｂ．Ｐｅｎｎｅｂａｋｅｒ，Ｊ．Ｌ．Ｍｉｔ
ｃｈｅｌｌ，Ｇ．Ｇ．Ｌａｎｇｄｏｎ，Ｊｒ．，ａｎｄ
Ｒ．Ｂ．Ａｒｐｓ，“Ａｎ ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ
ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ
ｔｈｅ Ｑーｃｏｄｅｒ ａｄａｐｔｉｖｅ ｂｉｎａ
ｒｙ ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｃｏｄｅｒ，”ＩＢＭ
Ｊ．Ｒｅｓ．Ｄｅｖ．，ｖｏｌ．３２，ｎｏ．６，ｐ
ｐ．７１７−７２６，１９８８ （９）ＩＳＯ／ＩＥＣ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ Ｄｒａｆ
ｔ １１５４４ −Ｃｏｄｅｄ Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａ
ｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅ ａｎｄＡｕｄｉｏ
Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ − Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ
Ｂｉ−ｌｅｖｅｌ Ｉｍａｇｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉ
ｏｎ，ＷＧ９−ＳＩＲ４ Ｓｅｐｔ．１１，１９９１ （１０）Ｉ．Ｈ．Ｗｉｔｔｅｎ，Ｒ．Ｍ．Ｎｅａｌ，ａ
ｎｄ Ｊ．Ｇ．Ｃｌｅａｒｙ，“Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ
ｃｏｄｉｎｇ ｆｏｒ Ｄａｔａ ｃｏｍｐｒｅｓｓ
ｉｏｎ，”Ｃｏｍｍ．ｏｆ ｔｈｅ ＡＣＭ，ｖｏｌ．
３０，ｎｏ．６（１９８７） （１１）Ｒ．Ｈｕｎｔｅｒ ａｎｄ Ａ．Ｈ．Ｒｏｂｉ
ｎｓｏｎ，“Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔ
ａｌ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ，”Ｐｒｏ
ｃ．ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ，ｖｏｌ．６８ ｎｏ．７
（１９８０） （１２）Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ４，４０９，６２３，Ｋ
ｏｂａｙａｓｈｉ，ｅｔ ａｌ．“Ｍｅｔｈｏｄ ａｎ
ｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｆｏｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎ
ｇ ｇｒａｙ ｓｃａｌｅ ｆａｃｓｉｍｉｌｅ ｓｉ
ｇｎａｌ、”１０／１１／８３ （１３）Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ ４，４１４，５８０．
Ｊｏｈｎｓｅｎ，ｅｔａｌ．“Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ｔｗｏ−ｔｏｎｅ
ｆａｃｓｉｍｉｌｅ、” １１／０８／８３ （１４）Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ ４，６５２，９３５，
Ｅｎｄｏｈ，ｅｔ ａｌ．，“Ｇｒａｄｅｄ ｆａｃｓ
ｉｍｉｌｅ ｉｍａｇｅ ｓｉｇｎａｌ ｃｏｄｉｎｇ
ｓｙｓｔｅｍ，” ３／２４／８７ 背景技術を示した図１において、デジタルイメージは、
ピクセル座標ｆ（ｉ、ｊ）をもったｍ×ｎピクセルで構
成されている。ここで、ｉとｊは、ピクセルの座標であ
り、値は、ＭＳＢからＬＳＢへ向かうｋビットで（例え
ば、１００１１００１（８ビット））により表される。
また、もしＭＳＢのみを用いて、ｍ×ｎマトリックスを
形成したとすれば、そのイメージは、ＭＳＢのみで構成
されたビットプレーンイメージとなる。同様の処理がｋ
ビットの各々について行われる。すなわち、ｋ個のビッ
ト数で、ｋ個のビットプレーンが形成される。このよう
にして、原イメージは、番号１が付された最非重要ビッ
ト（ＬＳＢ）プレーンから符号ｋが付された最重要ビッ
ト（ＭＳＢ）プレーンまでのｋ組のｍ×ｎビットプレー
ンへ分解される。
【０００９】ビットプレーンは、非損失２進法圧縮技術
を用いて、各ビットプレーンを符号化することにより、
非損失圧縮構成を活用（開発）可能なリバーシブル分解
を提供する。
【００１０】従来の２進圧縮技術には、ＣＣＩＴＴによ
り国際的に標準化された変調Ｈｕｆｆｍａｎ（ハフマ
ン）符号化方法、及び変調Ｒｅａｄ符号化方法を含む
（前掲の記事“Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｄｉｇｉ
ｔａｌ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ”参照）。
【００１１】これらの技術は、テキスト、地図、及び線
図などの或るクラスのイメージの統計に基づいて開発さ
れたものである。よって、これらはビットプレーン分解
により表される絵図的イメージの効率よい符号化には通
常適しないのである。
【００１２】算術的符号化を用いたより効率的技術とし
ては、ＩＳＯ／ＩＥＣ委員会草案１１５４４− ピクチ
ャ及びオーディオ情報の符号化表示−漸進的２値化画像
圧縮、ＷＧ９−ＳＩＲ４１９９１年９月１１日に、最近
開発されたＪＢＩＧ（ジョイントバイナリイメージ群）
が記載されている。
【００１３】ここに記載された実施例は、ＪＢＩＧ算術
符号器をサブコンポネントとして使用することができる
が、ここに記載のコンテキストモデルは、従来技術に対
する改良であり、従って本発明の目的に合致する。先に
記した各文献Ｐｅｎｎｅｂａｋｅｒ、Ｍｉｔｃｈｅｌ
ｌ、Ｌａｎｇｄｏｎ、そしてＷｉｔｔｅｎ、Ｎｅａｌ及
びＣｌｅａｒｙの各記事に記載されたような算術符号器
は、本発明で使用可能であることに留意されなければな
らない。
【００１４】ビットプレーン符号化も、漸進的伝送を可
能とする。漸進的伝送においては、ＭＳＢが最初に伝送
される。その理由は、多くの構造的情報を含むとともに
圧縮可能性が大きいからである。残りの各ビットプレー
ンは、その後順次伝送されるが、ＬＳＢビットプレーン
が最後となる。
【００１５】受信側では、ビットプレーンが受信される
と、合成されて原イメージへの連続的結合が行われる。
【００１６】なお、Ｓｃｈｗａｒｔｚ及びＢａｒｋｅ
ｒ、Ｈｕａｎｇ及びＴｒｅｔｉａｋ、Ｋｕｎｔ及びＪｏ
ｈｎｓｅｎ、及びＴａｋａｈａｓｈｉ及びＯｈｔａの各
刊行物のすべてが、ビットプレーン分解法及びそのイメ
ージ漸進的伝送への応用を教示している。
【００１７】Ｋｏｂａｙａｓｈｉ特許には、ファックス
装置におけるグレースケールイメージをブロック符号化
方法によって符号化する方法が教示されている。イメー
ジは複数のブロックに分割され、各ブロックは、原イメ
ージのフレームが分割された複数の各ブロックのうちの
一に対するファクシミリ信号である。各ブロックは、複
数のピクセルから成り、階調及びバイナリ空間情報によ
って表される。これらの情報は、上記国際標準化コード
によって符号化されるためにバイナリ符号へ順次符号化
される。
【００１８】この技術の従来技術に対する主な利点は、
バイナリイメージに対する国際標準符号化方法を用いて
グレーレベルイメージを符号化できることである。欠点
は、符号化処理によって原イメージの正確な再生は望め
ないことである。
【００１９】Ｊｏｈｎｓｅｎ特許には、バイレベルイメ
ージの漸進的伝送構成が教示されている。第１段階で
は、前選択された水平ラインのピクセル群を表す情報が
伝送され、この結果粗イメージが生成される。その後の
各段階において、水平解像度は、受信イメージが原イメ
ージと同一のコピーとなるまで特定の順序でさらに走査
ラインを伝送することによって改善されてゆく。この方
法における欠点は、グレーレベルイメージは受容できな
いことである。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】従来においては、通
常、ビットプレーンを個別に符号化している。このた
め、各プレーンにおいて、高圧縮率を達成するために、
大きな規則正しい領域（一貫性、整然性）をもつという
利点を備えている。
【００２１】このため、ビットプレーンは、その複雑性
を最小限に抑制するように形成することが望ましい。例
えば、各プレーンにおいて、隣接バイナリピクセル値の
中での遷移（移行）を採用するなどである。
【００２２】残念ながら、従来におけるピクセル値のバ
イナリ表示によるビットプレーンの構成では、この目的
を達成することはできない。
【００２３】このことを明らかにするため、そのピクセ
ル値が、コード値１２７と１２８との間でランダムに変
動する８ビットイメージを想定する。このイメージのエ
ントロピーは、わずかに１ビット／ピクセルであるが、
ビットプレーンの独立的な符号化には総計８ビット／ピ
クセルが必要となる。このことは、それぞれが０１１１
１１１１及び１０００００００である整数１２７及び１
２８のバイナリ表現から理解することができる。これら
の各ビット位置は、相互に相違するので、その結果得ら
れるビットプレーンも整然性（coherence ）を欠く。
【００２４】Ｈａｍｍｉｎｇによる装置では、バイナリ
表現の代わりにピクセル値のグレーコード（特別な交番
的コード）表示を形成することによって、この問題を軽
減することが教示されている。グレーコードは、数字組
をバイナリアルファベットへマッピングし、これによっ
て連続的数値変化により、バイナリ表現における１ビッ
トのみを変化させるという方法である。
【００２５】このようにして、２個の隣接ピクセル値が
互いに１ビットだけ相違する場合、単一のビットプレー
ンのみが影響を受ける。バイナリコード及びグレーコー
ドのＭＳＢプレーンは同一であり、一般には、１番目の
グレーコードビットプレーンの複雑性（移行数によって
測定）は、（１＋１）thバイナリビットプレーンの複雑
性とほぼ同じである。
【００２６】この例では、バイナリ表現におけるすべて
のビットプレーンが完全に相関していること（独立でな
いこと）、及び、各プレーンを一緒に符号化する構成
は、この相関を利用して、１ビット／ピクセルレートを
達成できる可能性をもつ。
【００２７】Ｅｎｄｏｈ特許には、グレーレベルのビッ
トプレーン分解、グレーコード変形、及び走行長さによ
る圧縮及び変調Ｈｕｆｆｍａｎ符号化から成るグレーレ
ベル漸進ファクシミリイメージ符号化システムを教示し
ている。Ｅｎｄｏｈ特許における主要な進歩的特徴は、
ピクセルデータを情報内容の下降順に伝送する独特の伝
送方法にあり、これによってビットプレーン分解を用い
たグレーレベルイメージのための段階的伝送方法が得ら
れる。本発明は、本質的にＥｎｄｏｈ特許の方法に対し
て、ビットプレーンの符号化を適応２進算術符号器を用
いることによって改善したものである。
【００２８】２進イメージを符号化するための適応バイ
ナリ算術符号器の応用例は、Ｌａｎｇｄｏｎ及びＲｉｓ
ｓａｎｅｎ、及びＭｅｌｎｙｃｈｕｃｋ及びＲａｂｂａ
ｎｉによる刊行物に開示されている。
【００２９】Ｌａｎｇｄｏｎ及びＲｉｓｓａｎｅｎの刊
行物には、現ピクセルのｍ個の隣接ピクセルを該ピクセ
ル値の符号化のための条件コンテキストを形成するため
に使用可能な方法が開示されている。このモデルでは、
イメージはＭａｒｋｏｖ ｓｏｕｒｃｅにより発生され
ると想定されており、ｍ個の隣接ピクセルの組み合わせ
によって符号化されるべきピクセルの異なる確率分布が
得られる。一般に、ｍ個のバイナリ値ピクセルは、２m
の組み合わせを構成し、各組み合わせは、コンテキスト
を形成するために使用される。
【００３０】参考として、図２に、Ｌａｎｇｄｏｎ及び
Ｒｉｓｓａｎｅｎにおいてピクセルｘを符号化するため
に使用された２次元（２−Ｄ）７−ピクセル（１２８コ
ンテキスト）の配向を示す。
【００３１】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
もので、分解された各ビットプレーンの圧縮又は符号化
の改善に関する。
【００３２】なお、これまで検討してきたように、グレ
ーコードを用いる主要な動機は、独立的に符号化可能な
ビットプレーンを生成するためであるが、もし前の符号
化プレーンに含まれる情報が、現在のビットプレーンの
符号化に用いることができるのであれば、グレーコード
表示を使用する利点は少ない。
【００３３】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明の主目的
を達成するため、グレーレベルイメージ符号化システム
が開示されている。このシステムは、２k レベルで表さ
れるグレーレベルイメージ信号をｋビットプレーンに分
解する手段と、現ビットプレーン及び前複号化ビットプ
レーンからのピクセルに基づいてコンテキストを条件化
することを用いた算術的符号化方法と、を導入してい
る。
【００３４】本発明では、高効率ビットプレーン符号化
方法は、他のビットプレーン情報を組み込むと共に、コ
ンテキストピクセル割当てを拡張して、現在及び前のプ
レーン双方からのピクセルを含有させ、これによってグ
レーコード表示を不要としたものである。
【００３５】現在及び前複号化ビットプレーンにより形
成される「３次元コンテキスト」は、算術的コード化の
ために必要とされるコンテキスト格納容器（ストレージ
ビンズ）の総数が、現ビットプレーン単独からのピクセ
ルにより形成された２次元コンテキストの総数と同じに
なるように、選択される。
【００３６】例えば、再度、図２を参照すると、７ピク
セルコンテキストは、現ビットプレーンＢ，Ｃ，Ｇにお
けるそれらのピクセルを取り去り、その代わりに前複号
化（より重要な）ビットプレーンからのピクセルＸ、Ａ
及びＥを挿入することによって変更することができる。
【００３７】最非重要ビットプレーンをまず最初に符号
化することができ、伝送は最非重要ビットプレーンから
最重要ビットプレーンへと行うことができるが、最も望
ましいモードは、最重要ビットプレーンを他のビットプ
レーンを参照することなく符号化し、その後段の各ビッ
トプレーンを、前に符号化された（そして複号化され
た）ビットプレーンからのピクセルを用いて、符号化し
て、コンテキストを形成することである。
【００３８】これにより、漸進的イメージ伝送における
イメージ品質を増大させることができ、これが本発明に
おいて好適である。
【００３９】以上より、本発明によれば、漸進モードに
おけるデジタルイメージを効率よく記憶、伝送、及び／
又は表示することができる。
【００４０】また、ハードウェアの必要条件、収納スペ
ース、及びコストを最小限に抑制可能な漸進的符号化シ
ステムを提供することにある。
【００４１】
【実施例】図２において、上述したように、近隣に存在
する各ビット値を調べてビットｘの値を予測すること
は、多くの周知技術で行われている。例えば、もしビッ
トＢ，Ａ，Ｅが１であるのならば、ｘもまた１である可
能性が高い。
【００４２】本発明においては、前列ですでに定められ
たビット値は、現在の対象ビット値を予測するために参
照され、更にこの参照が拡大されて前の複号化された各
ビットプレーンにおける予め定められたビット値が参照
される。
【００４３】ピクセルＡ−Ｇから成る７ピクセルコンテ
キスト（文脈情報・配列情報）は、現ビットプレーンに
おけるこれらのピクセルＢ、Ｃ及びＧを除去し、その代
わりに前に複号化されたビットプレーンからのピクセ
ル、或いは判明しているならば次の指令されるビットプ
レーンにおけるピクセル、を用いることにより変更でき
る。
【００４４】好適な実施例においては、最重要ビットプ
レーン（ＭＳＢ）は、まず他のビットプレーンを参照す
ることなく独立して符号化され、その次段の各ビットプ
レーンは、前符号化ビットプレーン（及び複号化ビット
プレーン）からのピクセルを用いて、符号化され、コン
テキストが形成される。
【００４５】符号化されるべきビットプレーン、及び、
前複号化ビットプレーン、からの種々のピクセル組み合
わせの実験により、コンテキスト中に使われるピクセル
数が前複号化ビットプレーンと現ビットプレーンとの間
でほぼ等しく分布したときに、より好ましい結果が得ら
れることが判明した。
【００４６】しかし、イメージの種類（例：マルチレベ
ルテキスト又はラインアートなど）によって、任意数の
前複号化ビットプレーンからの任意数のピクセルを用い
て、コンテキストを形成することが可能である。
【００４７】図３の符号化装置において、グレーレベル
イメージデータを構成する各ラインは、ラスタスキャン
により、直接メモリから、又は他の周知手段から得ら
れ、ビットプレーン分解回路４１へ送られる。
【００４８】これにて、ビットプレーン分解回路４１
は、周知の方法で、符号１からｋで識別された一連のビ
ット値を出力する。ビットプレーン分解回路４１は、第
１ビットラインデータを、内部クロック（不図示）に応
答して、現ビットプレーン現ラインメモリ４２へ伝送す
ると共に、第ｋビットラインデータをビットプレーン現
ラインメモリ４７へ伝送する。
【００４９】ビットプレーン分解回路４１の第１ビット
プレーンクロックサイクルにおいて、第１ビットプレー
ンのラインデータは、現ビットプレーン現ラインメモリ
４２へ送出される。現ラインメモリ４２からの出力は、
現ビットプレーン前ラインメモリ４３へ、及びコンテキ
スト形成器４５へ、それぞれ送出される。
【００５０】システムが開始すると、現ビットプレーン
前ラインメモリ４３、及び前ビットプレーンフレームメ
モリ４４が、全てゼロになるように初期化される。
【００５１】現ラインメモリ４２、メモリ４３，４４か
らのビットプレーンラインデータは、コンテキスト形成
器４５へ送出され、３次元（３Ｄ）コンテキストの形成
に供される。
【００５２】コンテキスト形成器４５からのコンテキス
ト出力は、コンテキストビットのシーケンスであり、こ
れが算術符号器４６に対するコンテキストアドレスを形
成する。
【００５３】現ビットプレーン前ラインメモリ４３から
の前ラインデータ（符号化されるべきビット）は、前ビ
ットプレーンフレームメモリ４４、算術符号器４６及び
コンテキスト形成器４５へ伝送される。
【００５４】付加ビットプレーンフレームメモリ４８を
必要に応じて追加することができる。
【００５５】図４にはコンテキスト形成器の具体的構成
が示されている。レジスタ５４は、ビットプレーンフレ
ームメモリ４４からの前ビットプレーン値Ｘ’、Ａ’及
びＥ’、前ラインメモリ４３からの現ビットプレーン前
ラインメモリ値Ｄ、Ｅ及びＦ、そして現ビットプレーン
現ライン値Ａを受信するように構成されている。これら
の各値は、算術符号器４６へ供給されるコンテキストビ
ットを形成する。
【００５６】図５には、算術符号器が示されている。図
５では、コンテキスト形成器４５により発生したコンテ
キストアドレス信号によってインデックスされ、ストレ
ージビンズ群５２が、算術符号器４６内に含まれてい
る。
【００５７】この符号器４６の内部には、最も可能性の
高いシンボル（ＭＰＳ）が記憶されており、各コンテキ
ストに対する確率評価によって、その同様の符号が付さ
れた出力に選択された値を発生する。
【００５８】算術符号器エンジン５０は、コンテキスト
形成器４５により形成されたコンテキストアドレスによ
ってアドレスされたストレージビンズからの確率評価及
びＭＰＳを受信し、現ビットプレーン現ラインメモリ４
２から符号化されるべき現ビットが与えられると、それ
らを評価する。その後、算術符号器４６は、ストレージ
ビンズを新たな確率評価値及びＭＰＳ値で更新する。符
号器４６の出力は、伝送され又は記憶される符号化ビッ
トシーケンス情報である。
【００５９】イメージライン符号化処理は、原グレーレ
ベル入力の全イメージラインに対して繰り返される。
【００６０】各ビットプレーンの残存ラインを符号化す
ると、システムに対して同じ処理が行われる。メモリ４
２の内容は、現ビットプレーン前ラインメモリ４３へシ
フトされる。新たなイメージラインデータがビットプレ
ーン分解回路４１へ供給され、ここで各ビットプレーン
が再び一度に一ラインデータずつメモリへ順次送出され
てゆく。
【００６１】第１ビットプレーンの全ラインが符号化さ
れると、ビットプレーン分解回路４１をクロックするク
ロック信号によって出力が、次のビットプレーンへ増分
される。後段のクロックサイクルにおいては、残存ｋ−
１ビットプレーンライン分節は、原イメージラインデー
タの各ラインに対して符号化される。
【００６２】本発明の符号化構成は、コンテキストを形
成するための次のより重要なビットプレーンを用いるこ
とに関して説明してきたが、伝送方向が逆転されれば、
次のより重要性の低いビットプレーンをその代わりに使
用することが可能であることが理解される。
【００６３】従って、本発明は、現在の対象ビットを含
むビットプレーンのほかに、現符号化対象ビット及び／
又は現複号化対象ビットを有するプレーンを組み合わせ
てビットプレーンを使用することに関するものであると
いえる。
【００６４】
【発明の効果】以上より、本発明によれば、漸進モード
におけるデジタルイメージを効率よく記憶、伝送、及び
／又は表示することができる。
【００６５】また、ハードウェアの必要条件、収納スペ
ース、及びコストを最小限に抑制可能な漸進的符号化シ
ステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】それぞれがｍ×ｎバイナリピクセル値を表す多
数のビットプレーンの分解図である。
【図２】図３の算術エンコーダブロックにより使用され
る７ピクセル２次元コンテキスト構成の図である。
【図３】ビットプレーン分解回路、メモリ、３次元コン
テキスト形成器、及び算術符号器を用いた本発明の好適
な実施例を示した模式的ブロック図である。
【図４】図３のコンテキスト形成器を詳細に示した図で
ある。
【図５】図３の同様に符号が付されたボックスに対して
使用可能な適応算術符号器をブロック図で示した図であ
る。
【符号の説明】
４１ ビットプレーン分解回路 ４２ 現ビットプレーン現ラインメモリ ４３ 現ビットプレーン前ラインメモリ ４４ 前ビットプレーンフレームメモリ ４５ コンテキスト形成器 ４６ 算術符号器 ４８ 付加ビットプレーンフレームメモリ

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のピクセル値のマトリックスとして
    構成され、各ピクセル値がｋビットの２進数として表さ
    れたデジタルイメージを分解する方法において、 同じ重要度をもつ各ビットから成る第１ビットプレーン
    を形成するステップと、 前記第１ビットプレーンのビット重要度とは異なる特定
    のビット重要度を有する複数のビットから成るｋ−１個
    又はそれ未満の個数のビットプレーンを形成するステッ
    プと、 前記各ビットプレーンのうちの少なくとも２個のビット
    プレーンからの各ビット値により形成されるコンテキス
    トによって、前記ｋ−１個又はそれ未満のビットプレー
    ンの各ビットを符号化するステップと、 を含むことを特徴とするデジタルイメージ分解方法。
  2. 【請求項２】 複数のピクセル値のマトリックスとして
    構成され、各ピクセル値がｋビットの２進数として表さ
    れたデジタルイメージを分解する方法において、 同じ重要度をもつ各ビットから成る第１ビットプレーン
    を形成するステップと、 前記形成された第１ビットプレーンの各ビットを記憶す
    るステップと、 前記第１ビットプレーンの重要度とは異なるが互いに同
    じ重要度をもつ各ビットから成る第２ビットプレーンを
    少なくとも１つ形成するステップと、 前記形成された第２ビットプレーンの各ビットを伝送ま
    たは記憶するステップと、 前記形成された第２ビットプレーンの各ビットを、少な
    くとも第１及び第２ビットプレーンのビットで形成され
    るコンテキストによって符号化するステップと、 前記第２ビットプレーンの符号化された各ビットを伝送
    または記憶するステップと、 を含むことを特徴とするデジタルイメージ分解方法。
  3. 【請求項３】 複数のピクセル値のマトリックスとして
    構成され、各ピクセル値がｋビットの２進数として表さ
    れたデジタルイメージを分解する方法において、 （ａ）各ビットプレーンが同じ重要度をもつビットから
    成ると共にデジタルイメージのラインとして配列された
    ｋ個のビットプレーンを形成するステップと、 （ｂ）現在のデジタルイメージラインを表す各ビットを
    記憶するステップと、 （ｃ）前デジタルイメージラインを表す各ビットを記憶
    するステップと、 （ｄ）次の更に重要度の大きいビットプレーンを構成す
    る各ビットを記憶するステップと、 （ｅ）前記記憶された各ビットの現ライン中の前記現ピ
    クセルに先立つ各ビット値と、記憶された各ビットの前
    ラインを表し次の高次ビットプレーンにおいても同じ位
    置にある選択された各ビットと、を比較することによっ
    て現ピクセルビット値を符号化するステップと、 （ｆ）最重要ビットプレーン以外の各ビットプレーンに
    おける全ビットに対して前記各ステップ（ｂ）−（ｅ）
    を繰り返すステップと、 を含むことを特徴とするデジタルイメージ符号化方法。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載のデジタルイメージ符号
    化方法において、更に、デジタルイメージを復号化する
    ステップを含むことを特徴とするデジタルイメージ符号
    化方法。
  5. 【請求項５】 複数のピクセル値のマトリックスとして
    構成され、各ピクセル値がｋビットの２進数として表さ
    れたデジタルイメージを分解する方法において、 （ａ）同じ重要度をもちデジタルイメージに対するライ
    ンとして配列されたビットから成るｋ個のビットプレー
    ンを形成するステップと、 （ｂ）前記デジタルイメージの前ラインを表すビットを
    記憶するステップと、 （ｃ）次の高次重要度ビットプレーンを形成するビット
    を記憶するステップと、 （ｄ）前記記憶された各ビットの前ラインからのビット
    値と次の高次ビットプレーンにおいて同じ位置を占める
    ビットとを比較することによって対象ピクセルビットの
    値を符号化するステップと、 （ｅ）最重要ビットプレーン以外のビットプレーンにお
    ける全ビットに対して前記各ステップ（ｂ）−（ｄ）を
    繰り返し、符号化されたデジタルイメージを生成するス
    テップと、 を含むことを特徴とするデジタルイメージ符号化方法。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載のデジタルイメージ符号
    化方法において、更に、デジタルイメージを復号化する
    ステップを含むことを特徴とするデジタルイメージ符号
    化方法。
  7. 【請求項７】 複数のピクセル値のマトリックスとして
    形成されたグレーレベルイメージを符号化するための装
    置であって、該各ピクセル値は、それぞれが同じ重要度
    をもつ各ビットのラインから形成された対応する複数の
    ビットプレーンにより表される装置において、 前記グレーレベルイメージを受信すると共に複数のビッ
    トプレーンを形成するビットプレーン形成手段と、 前記ビットプレーン形成手段から受信したビット値のラ
    インを記憶して現ビット値ラインへのアクセスを可能と
    する第１メモリ手段と、 前記第１メモリ手段内に予め記憶されたビット値のライ
    ンを記憶して前記ビットプレーンからの前ビット値ライ
    ンへのアクセスを可能とする第２メモリ手段と、 次の最高位置値をもつビットプレーンを記憶すると共
    に、現対象ビット位置に対応したビットへのアクセスを
    可能とする第３メモリ手段と、 前記第１、第２及び第３メモリ手段からのビット値を受
    信して、３次元コンテキストビットシーケンスを形成す
    るコンテキスト形成手段と、 前記コンテキストビットシーケンスを受信すると共に、
    コンテキストアドレス信号を発生するコンテキストアド
    レス発生手段と、 前記コンテキストアドレス位置に最大可能性シンボルを
    記憶したコンテキストメモリと、 符号化されるべき現ビット及び最大確率シンボルを受信
    して、現ビットを確率シンボルの関数として符号化する
    符号化手段と、 を含むことを特徴とするグレーレベルイメージ符号化装
    置。
  8. 【請求項８】 複数のピクセル値のマトリックスとして
    構成され、各ピクセル値がｋビットの２進数として表さ
    れたデジタルイメージを分解する装置において、 同じ重要度をもつ各ビットの第１ビットプレーンを形成
    する手段と、 前記第１ビットプレーンのビット重要度とは異なる特定
    ビット重要度をもつ各ビットから成るｋ−１個のビット
    プレーンを形成する手段と、 前記形成されたｋ−１個のビットプレーンの各ビット
    を、前記各ビットプレーンの少なくとも２つのプレーン
    からのビット値で形成されたコンテキストによって符号
    化する手段と、 を含むことを特徴とするデジタルイメージ分解装置。
  9. 【請求項９】 複数のピクセル値のマトリックスとして
    構成され、各ピクセル値がｋビットの２進数として表さ
    れたデジタルイメージを分解する装置において、 同じ重要度をもつ各ビットの第１プレーンを形成する手
    段と、 形成された第１プレーンの各ビットを記憶する手段と、 前記第１プレーンの重要度とは異なる互いに同じ重要度
    をもつ各ビットの第２ビットプレーンを少なくとも１つ
    形成する手段と、 前記形成された第１ビットプレーンの各ビットを伝送ま
    たは記憶するための手段と、 前記第１ビットプレーンの重要度とは異なる互いに同じ
    重要度をもつビットの第２ビットプレーンを少なくとも
    形成する手段と、 形成された第２ビットプレーンの各ビットを伝送及び記
    憶する手段と、 少なくとも形成された第２ビットプレーンの各ビット
    を、少なくとも第１及び第２ビットプレーンからのビッ
    トで形成されたコンテキストによって符号化する手段
    と、 前記第２ビットプレーンの符号化されたビットを伝送及
    び／又は記憶する手段と、 を含むことを特徴とするデジタルイメージ分解装置。
  10. 【請求項１０】 それぞれがｋビット２進数として表さ
    れた複数のピクセル値のマトリックスとして形成された
    デジタルイメージを符号化する装置において、 それぞれが同じ重要度をもちデジタルイメージのライン
    として配列されたｋビットプレーンを形成する手段と、 デジタルイメージの現ラインを表す各ビットを記憶する
    手段と、 デジタルイメージの前ラインを表す各ビットを記憶する
    手段と、 次の高次重要度ビットプレーンを形成する各ビットを記
    憶する手段と、 記憶された各ビットの現ライン中の前記現ピクセルに先
    立つ各ビット値と記憶された各ビットの前ラインを表し
    次の高次重要度ビットプレーン中で同じ位置を占める選
    択されたビットとを比較することによって、現ピクセル
    ビット値を符号化する手段と、 を含むことを特徴とするデジタルイメージ符号化装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１０に記載のデジタルイメージ
    符号化装置において、更に、デジタルイメージを復号化
    する手段を備えたことを特徴とするデジタルイメージ符
    号化装置。
  12. 【請求項１２】 複数のピクセル値のマトリックスとし
    て構成され、各ピクセル値がｋビットの２進数として表
    されたデジタルイメージを分解する装置において、 前記デジタルイメージのラインに関して配列された各ビ
    ットから成りそれぞれが同じ重要度をもつｋ個のビット
    プレーンを形成する手段と、 前記デジタルイメージの前ラインを表す各ビットを記憶
    する手段と、 次の高次重要度ビットプレーンを形成する各ビットを記
    憶する手段と、 前記記憶された各ビットの前ラインからの各ビット値
    と、次の高次重要度ビットプレーンにおいて同じ位置を
    占めるビットと、を比較することによって対象ビット値
    を符号化する手段と、 を含むことを特徴とするデジタルイメージ符号化装置。
  13. 【請求項１３】 複数のピクセル値のマトリックスとし
    て構成され、各ピクセル値がｋビットの２進数として表
    されたデジタルイメージを分解する装置において、 互いに重要度をもつ各ビットから成る第１プレーンを形
    成するステップと、 前記第１ビットプレーンの重要度とは異なる特定のビッ
    ト重要度をもつ各ビットから成るｋ−１個またはそれ未
    満の個数のビットプレーンを形成するステップと、 前記形成されたｋ−１個又はそれ未満の個数のビットプ
    レーンの各々を、前記各ビットプレーンの少なくとも２
    プレーンからのビット値で形成されたコンテキストによ
    って符号化するステップと、 を含むことを特徴とするデジタルイメージ分解方法。
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