JPH05328136A - 画像の量子化とその符号化方法 - Google Patents

画像の量子化とその符号化方法

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JPH05328136A
JPH05328136A JP4127232A JP12723292A JPH05328136A JP H05328136 A JPH05328136 A JP H05328136A JP 4127232 A JP4127232 A JP 4127232A JP 12723292 A JP12723292 A JP 12723292A JP H05328136 A JPH05328136 A JP H05328136A
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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m(>
2)値誤差拡散量子化方法及びこの方法で作成した量子
化画像を高圧縮率で符号化する方法を提供する。 【構成】 誤差拡散量子化部30における量子化閾値に
対する量子化誤差が小さく、かつその量子化で出現する
シンボルが符号長に大きな影響を与える場合、量子化シ
ンボル・誤差拡散部40において、量子化で出現するシ
ンボル及び拡散誤差を制御する。これにより、誤差拡散
量子化部30で多値画像D11のm値誤差拡散量子化がお
こなわれ、そのm値誤差拡散画像D12に対し、算術符号
構成部52で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】この発明は、ファクシミリ等にお
いて用いられる、画像の量子化とその符号化方法に関
し、特に多値誤差拡散画像を算術符号によりデータ圧縮
する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この分野の技術としては、例えば
下記の文献に開示されるものがあった。 文献1:Proceeding of the SID、17/2(1976) (米)
R.Floyd et al.“アン アダプティブ アルゴリズム
フォア スペイシャル グレイスケール(An Adaputive
Algorithm for Supatial Grayscale)” 文献2:渡部 他、「多値画像の算術符号化に関する一
考察」電子情報通信学会 研究会資料 IT88ー11
5、1988
【0003】前記文献1に開示されているように、熱転
写方式等の数階調程度の表示が可能な装置においては、
2値誤差拡散法の考え方をそのままm(>2)値誤差拡
散として拡張すると、見かけ上更に多くの階調表現が可
能となる。
【0004】1画素がmレベルの階調を表示できる多値
誤差拡散法は次のようになる。 (a)階調0をL0、第k(k=1、2、・・・、m−
1)番目の階調をLkとする。画素位置(i,j)の入力画
素の修正階調値G(i,j)(後述の(c)参照)が、 Lk≦G(i,j)≦Lk+1 (k=0、1、・・・、m−2) (1) の範囲にあるならば、表示出力yはLkかLk+1の何れか
一方の値をとるものとする。
【0005】(b)(Lk,Lk+1)間の閾値Tk(k=
0、1、・・・、m−2)を、 Tk =(Lk+Lk+1)/2 (2) とする。
【0006】(c)画素(i,j)の階調値g(i,j)は、
周辺画素からの拡散誤差de(i,j)で下記G(i,j)の
ように修正される。 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)は誤差拡散係数(Σai=1)であ
り、拡散誤差de(i,j)は、下記式(4)のように表
せる。 de(i,j)=G(i,j)−Lk (G(i,j)<Tk) =G(i,j)−Lk+1 (Tk≦G(i,j)) (4)
【0007】(d)修正階調値G(i,j)は式(1)で
その範囲が決まると、(b)の対応する量子化閾値と比
較されmレベルの出力信号yに量子化される。すなわ
ち、G(i,j)<TkならばLkに、Tk≦G(i,j)なら
ば、Lk+1に量子化される。
【0008】このm値誤差拡散画像を符号化する方法と
して、例えば、文献2に開示された算術符号を用いる方
法が知られている。多値画像から誤差拡散法でm値誤差
拡散画像を生成し、そのm値誤差拡散画像を算術符号化
法で符号化する方法を図2に示す。図2は従来の符号化
方法を実現するための符号化装置の構成を示す機能ブロ
ック図である。
【0009】この符号化装置は、誤差拡散量子化手段1
0と、シンボル出現確率推定部21と算術符号化部22
とから成る算術符号化部20とを備えている。誤差拡散
量子化処理部10は、前述の式(1)〜(4)に基づ
き、入力多値画像D1における着目画素(符号化しよう
としている画素)の量子化、及び該着目画素から近傍画
素に量子化誤差の拡散を行い、m値誤差拡散画像D2を
生成し、そのm値誤差拡散画像D2をシンボル出現確率
推定部21及び算術符号構成部22に出力する。
【0010】算術符号化部20は、シンボル出現確率推
定部21と算術符号構成部22から成る。シンボル出現
確率推定部21はm値誤差拡散画像D2を入力し、着目
画素より以前に量子化されたシンボルを用い、当該着目
画素で出現するシンボルの出現確率を推定してシンボル
出現確率を求め、算術符号構成部22に出力する手段で
ある。算術符号構成部22は、シンボル出現確率を符号
化パラメータとしてm値誤差拡散画像D2から算術符号
D3を構成する手段である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
符号化方法では、算術符号を効率よく構成する上で、量
子化処理が適当なものとなっていないという問題点があ
った。すなわち、従来の方法では、多値画像の階調値と
量子化閾値との距離が小さく、量子化でLkシンボルと
してもLk+1シンボルとしても画質には殆ど影響がない
場合でも、量子化規則で定まる所定のシンボルを符号化
することで、符号長に大きな影響を与える場合が生じて
いた。
【0012】この発明は、以上述べたように、従来のm
(>2)値誤差拡散量子化方法が算術符号を用いたデー
タ圧縮に適していなかったという問題点を除去し、優れ
た圧縮性能を有する画像の量子化とその符号化方法を提
供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明は、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量子化処
理により多値画像データにおける着目画素を量子化閾値
でm(>2)値誤差拡散量子化すると共に該着目画素か
ら近傍画素に量子化誤差を拡散することによりm値誤差
拡散画像を生成する誤差拡散量子化処理手段と、前記m
値誤差拡散画像における量子化シンボルの出現確率を推
定するシンボル出現確率推定手段と、前記量子化シンボ
ルの出現確率を符号化パラメータとして前記m値誤差拡
散画像を符号化する算術符号化手段とを備えた、画像の
量子化とその符号化方法において、前記量子化シンボル
の出現確率値と前記量子化閾値に対する量子化誤差値と
に応じて量子化シンボルと拡散誤差を制御する量子化シ
ンボル・拡散誤差修正手段を設けたことを特徴とする。
【0014】
【作用】本発明によれば、以上のように画像の量子化と
その符号化方法を構成したので、多値画像の階調値と量
子化閾値との距離が小さく、かつ量子化で出現するシン
ボルが符号長に大きな影響を与える場合に、量子化閾値
を調整し、閾値に対する量子化シンボルを反転させる
(前述の式(1)のLk,Lk+1について、LkをL
k +1に、或いはLk+1をLkに反転させる)と共に拡散誤
差が修正される。そして、この結果に基づいて誤差拡散
量子化処理がおこなわれる。これにより、算術符号を用
いたデータ圧縮に適した量子化処理が行われ、m値誤差
拡散画像を高圧縮率で符号化することができ、前記課題
が解決される。
【0015】
【実施例】図1は本発明の実施例を示すもので、本発明
の画像の量子化とその符号化方法を実現する符号化装置
の構成を示す機能ブロック図である。この符号化装置
は、誤差拡散量子化処理部30、量子化シンボル・拡散
誤差修正部40、及び算術符号化部50から構成され
る。また、算術符号化部50は、シンボル出現確率推定
部51と算術符号構成部52から成る。
【0016】誤差拡散量子化処理部30は、入力される
多値画像D11における着目画素の量子化処理及び該着目
画素から近傍画素に量子化誤差を拡散し、m値誤差拡散
画像D12を生成する手段である。
【0017】量子化シンボル・拡散誤差修正部40は、
シンボル出現確率推定部51で推定されたシンボル出現
確率pk(0≦k≦m-1)と、修正階調値G(i,j)と閾値Tk
の距離に応じて、量子化シンボル及び拡散誤差を修正す
る手段である。
【0018】算術符号化部50は誤差拡散量子化処理部
30からのm値誤差拡散画像D12を入力し、算術符号を
構成する手段であり、シンボル出現確率推定部51で推
定されたシンボル出現確率を符号化パラメータとして、
算術符号構成部52で符号D13を構成する。
【0019】次に、実施例の符号化装置の処理手順を、
図3、4を用いて説明する。 [ステップS1,S2]算術符号化部50及び入力され
る多値画像D11の着目画素の位置(i,j)を初期化す
る。
【0020】[ステップS3]シンボル出現確率推定部
51で、既に出現しているm値シンボルから画素位置
(i,j)におけるシンボル出現確率pk(0≦k≦m−1)
を推定する。
【0021】[ステップS4]誤差拡散量子化処理部3
0において、前式(3)に基づき修正階調値G(i,j)を
求める。
【0022】[ステップS5]誤差拡散量子化処理部3
0において、前式(1)に基づき修正階調値G(i,j)が
存在する範囲を求める。すなわち、式(1)を満足する
kを求める。
【0023】[ステップS6,S7,S10]誤差拡散
量子化処理部30において、修正階調値G(i,j)を閾値
Tk(式(2)参照)で量子化し、その結果をS(i,j)
に格納する。すなわち、ステップS6で修正階調値G
(i,j)が閾値Tk以上のときには、ステップS7でL
k+1をS(i,j)に格納し、ステップS6で修正階調値G
(i,j)が閾値Tk未満のときには、ステップS10でL
kをS(i,j)に格納する。
【0024】[ステップS8,S11]量子化シンボル
・拡散誤差修正部40において、シンボル出現確率推定
部51から出力されるシンボル出現確率pk、pk+1を、
前記ステップS6に於ける量子化の結果に基づき、各々
比較用バッファp(1)あるいはp(2)にセットする。
【0025】[ステップS9,S12]誤差拡散量子化
処理部30において、前記修正階調値G(i,j)及び量
子化の結果に基づき、拡散誤差を求める。
【0026】[ステップS13,S14,S15,S1
6,S17,S18]量子化シンボル・拡散誤差修正部
40において、前記修正階調値G(i,j)と閾値Tkとの距
離|G(i,j)−Tk|がη(η:距離評価パラメータ)よ
り小さく、かつ符号長が長くなると判断される場合(p
(2)<ε*p(1)、ε:符号長評価パラメータ)、シンボ
ルS(i.j)を反転させる(ステップS14、S15、
S17)と共に、拡散誤差を修正する(ステップS1
6,S18)。但し、ステップS16,S18における
gsmaxは最大階調値を意味している。
【0027】[ステップS19,S20]算術符号構成
部52において、ステップS13の条件が満足された場
合、反転シンボルに対応する出現確率p(1)で算術符号
を構成する。ステップS13の条件が満足されない場
合、出現確率p(2)で算術符号を構成する。
【0028】[ステップS21,S22,S23,S2
4]着目画素の座標値を制御する。すなわち、全ての座
標値についてステップS20までの処理が終了していな
ければ、ステップS22あるいはステップS24を経て
ステップS3に戻り、前述の処理を繰り返す。
【0029】以上、多値画像の量子化とその符号化の手
順を説明した。符号化においては、シンボル出現確率推
定の為の参照画素が符号化と同じであれば、符号化の逆
演算で元のm値誤差拡散画像を得ることができる。
【0030】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、白黒の2値より多くの階調数m(m>2)を表示
できる、例えば、熱転写方式のプリンタにm値誤差拡散
画像を出力することにおいて、その画質を損なうことな
くm値誤差拡散画像のデータ圧縮性能を向上させること
が可能である。
【0031】以下、本発明の効果をシミュレーションに
より評価した結果を示す。 [シミュレーション条件] 多値画像:SCID N0.2(階調8bit) m=4,ε=0.25、η=32 [シミュレーション結果]本発明の符号量は、従来の方
式の符号量より11%減少することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の符号化装置の構成を示すブロ
ック図である。
【図2】従来の符号化装置の構成を示すブロック図であ
る。
【図3】実施例の装置の処理手順を示すフロー図であ
る。
【図4】実施例の装置の処理手順を示すフロー図であ
る。
【符号の説明】
30 誤差拡散量子化処理部 40 量子化シンボル・拡散誤差修正部 50 算術符号化部 51 シンボル出現確率推定部 52 算術符号構成部 D11 多値画像 D12 m値誤差拡散画像 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量子化処理
    により多値画像データにおける着目画素を量子化閾値で
    m(>2)値誤差拡散量子化すると共に該着目画素から
    近傍画素に量子化誤差を拡散することによりm値誤差拡
    散画像を生成する誤差拡散量子化処理手段と、前記m値
    誤差拡散画像における量子化シンボルの出現確率を推定
    するシンボル出現確率推定手段と、前記量子化シンボル
    の出現確率を符号化パラメータとして前記m値誤差拡散
    画像を符号化する算術符号化手段とを備えた、画像の量
    子化とその符号化方法において、 前記量子化シンボルの出現確率値と前記量子化閾値に対
    する量子化誤差値とに応じて量子化シンボルと拡散誤差
    を制御する量子化シンボル・拡散誤差修正手段を設けた
    ことを特徴とする画像の量子化とその符号化方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5694126A (en) * 1995-03-20 1997-12-02 Oki Data Corporation Adaptive predictive data compression method and apparatus
US6973216B2 (en) 2001-06-18 2005-12-06 Fuji Xerox Co., Ltd. Image coding apparatus and method
US7295701B2 (en) 1995-09-06 2007-11-13 Ricoh Company, Ltd. Methods and systems for efficiently processing image data for reproduction
US7305138B2 (en) 2002-07-15 2007-12-04 Nec Corporation Image encoding apparatus, image encoding method and program

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