JPH06181523A - 予測符号化方式の符号化装置および復号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画情報のデータ量に拘らず常に最高のデータ
圧縮効果を得る。 【構成】 符号化する画情報のデータ量が大きい場合に
は、大きい参照画素数を設定し、データ量が小さい場合
には小さい参照画素数を設定する。 【効果】 データ量が大きい場合、多数の参照画素によ
り注目画素を予測するので、予測精度が向上し、データ
圧縮効果も向上する。一方、データ量が小さい場合、参
照画素数が小さいので、参照画素の１つ１つシンボルパ
ターンの出現度数を大きくすることができ、実際の注目
画素のシンボル出現確率を正確に算出することができ
る。この場合、算出される予測値は、上記と比較して低
くなるが、実際の画情報の特性を反映した確率値が得ら
れるので、予測精度が高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、予測符号化方式の符号
化装置および復号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、予測符号化方式の一方式である算
術符号が、画情報のデータ圧縮に好適な符号化方式とし
て注目されている。

【０００３】予測符号化方式では、画情報の各画素に注
目し、その周囲一定範囲の各画素を参照して注目画素の
シンボル出現確率を予測し、その予測値に基ずいて符号
を生成する。

【０００４】いま、処理する画情報が２値画情報である
ものとする。この２値画情報を予測符号化方式で符号化
する場合、例えば、図８に示すように、参照画素の各シ
ンボルパターンと劣勢シンボルの出現確率との対応を示
すデータテーブルを作成する。そして、注目画素のシン
ボル出現確率の予測動作というは、具体的には、そのデ
ータテーブルから、出現した参照画素のシンボルパター
ンに該当する劣勢シンボルの出現確率を順次読み出すこ
とにより実行する。

【０００５】また、この予測動作を実行しながら、参照
画素のシンボルパターンの１つ１つに対して、注目画素
が実際に劣勢シンボルとして出現した度数を計数する。
そして、定期的に、実際のシンボル出現確率を新たに算
出して、データテーブル内の古いシンボル出現確率を新
たに算出したシンボル出現確率に書き換える。これによ
り、符号化処理の進行につれて、予測精度が向上するよ
うになる。

【０００６】ところで、上記１つ１つのシンボルパター
ンに対する実際の劣勢シンボルの出現確率を正確に算出
するためには、シンボルパターン１つあたりの出現度数
がある程度大きくなければならない。出現度数は統計上
のサンプル数を意味し、サンプル数が多ければ、信頼性
のある正確な確率値を算出することができる。

【０００７】ここで、参照画素数をＮとすると、参照画
素のシンボルパターンの種類は、２のＮ乗通りになる。
上記劣勢シンボルの出現確率値を算出する場合、２のＮ
乗通りの１つ１つの出現度数が大きくなければならな
い。

【０００８】従って、参照画素数Ｎに対して、処理する
画情報のデータ量が少ないと、２のＮ乗通りある１つ１
つのシンボルパターンについて、充分大きい出現度数が
得られないまま符号化処理が終了してしまい、正確な劣
勢シンボルの出現確率値を算出できないということが起
こる。

【０００９】予測符号化方式では、シンボル出現確率の
予測精度が低下すると、データ圧縮効果も低下する。

【００１０】そこで、１つ１つのシンボルパターンにつ
いて、大きい出現度数を得るために、参照画素数Ｎを少
なくすることが考えられる。これにより、１つ１つのシ
ンボルパターンに対する劣勢シンボルの出現確率を正確
に算出することができる。従って、画情報のデータ量が
少なくても、シンボル出現確率の予測精度が向上するよ
うになる。

【００１１】しかし、参照画素数Ｎを少なくすると、注
目画素と相関の強い多くの周囲画素のシンボルを調べる
ことができなくなる。これにより、算出される劣勢シン
ボルの出現確率値が全体的に低下し、シンボル出現確率
の予測精度も低下することになる。従って、画情報のデ
ータ量が多い場合には、データ圧縮効果を低下させてし
まうことになる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の予測
符号化方式の符号化装置は、上記参照画素数Ｎを常に一
定値に固定して、画情報を処理するようにしていた。こ
のため、参照画素数Ｎが大きい装置の場合、画情報のデ
ータ量が小さいときにデータ圧縮効果が低下する一方、
参照画素数Ｎの小さい装置の場合、画情報のデータ量が
大きいときにデータ圧縮効果が低下してしまうという問
題があった。

【００１３】本発明は、上記の問題を解決し、画情報の
データ量に拘らず常に最高のデータ圧縮効果を得ること
ができる予測符号化方式の符号化装置および復号化装置
を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このために本発明は、符
号化する画情報のデータ量が大きい場合には、大きい参
照画素数を設定すると共に、データ量が小さい場合には
小さい参照画素数を設定して、所定の符号化処理を実行
するようにしている。

【００１５】

【作用】これにより、画情報のデータ量が大きい場合に
は、参照画素数も大きく設定されて、多くの周囲画素に
基ずいて注目画素を予測することができるので、高い予
測値が得られ、予測精度が向上する。一方、画情報のデ
ータ量が小さい場合には、参照画素数は小さく設定され
るので、参照画素の１つ１つのシンボルパターンの出現
度数の低下が防止され、注目画素のシンボル出現確率を
正確に算出することができる。この場合、算出される予
測値は、上記と比較して低くなるが、実際の画情報の特
性を反映した確率値が得られる。従って、画情報のデー
タ量が少なくても、シンボル出現確率の予測精度が比較
的向上するようになる。これにより、画情報のデータ量
に拘らず、常に最高のデータ圧縮効果を得ることができ
るようになる。

【００１６】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明の実
施例を詳細に説明する。

【００１７】図１は、本発明の一実施例に係る符号化装
置のブロック構成図を示したものである。図において、
参照画素抽出部１は、入力される画情報の各画素に注目
して、その周囲一定範囲の各画素を参照画素として抽出
するものである。参照画素数設定部２は、処理する画情
報のデータ量に基ずいて、参照画素抽出部１に参照画素
の個数を設定するものである。確立評価予測部３は、参
照画素のシンボルパターンに基ずいて注目画素のシンボ
ルを予測するものである。また、予測動作を実行しなが
ら、実際に出現するシンボルを調べて予測値を評価し、
予測精度を向上させる機能を有している。符号化部４
は、注目画素シンボルの予測結果に基ずいて所定の算術
符号を生成するものである。

【００１８】図２は、上記符号化装置で生成された符号
情報を元の画情報に復元する復号化装置のブロック構成
図を示したものである。図において、復号化部５は、符
号情報を画情報に順次復元するものである。参照画素抽
出部６は、復元された画情報に対して、前記参照画素抽
出部１と同様の情報を実行するものである。参照画素数
設定部７は、符号化の際に設定された参照画素数を参照
画素抽出部６に設定するものである。確立評価予測部８
は、復元された画情報に対して前記確立評価予測部３と
同様の処理を実行するものである。

【００１９】以上の構成で、図３は、本実施例の符号化
装置の動作を示している。すなわち、この符号化装置が
起動すると、参照画素数設定部２は、１回に処理する１
ページ分の画情報のデータ量を判定する。このデータ量
は、具体的には、画情報１ページの全画素数であり、例
えば、外部から画素数の情報を直接入力する。また、画
素数を入力する代りに、画情報の画像サイズと解像度と
の情報を入力して、全素数を算出するようにしてもよ
い。このようにしてデータ量を判定する（処理１０
１）。

【００２０】そして、参照画素数設定部２は、判定した
データ量に応じて参照画素抽出部１に参照画素数を設定
する。この参照画素数は、例えば、予め設定された計算
式により算出し、データ量が大きい場合には大きい値
に、またデータ量が小さい場合には小さい値にそれぞれ
設定する（処理１０２）。

【００２１】参照画素抽出部１は、設定された参照画素
数に応じて、抽出画素位置を示すテンプレートを作成す
る。すなわち、参照画素抽出部１には、図４（ａ）に示
すように、注目画素位置Ｘに対して１９個の周囲画素が
設定されると共に、それぞれの画素には優先順位が定め
られている。参照画素抽出部１は、その優先順位に従っ
て参照画素数の各画素位置を選定する。例えば、参照画
素数が８個の場合には、同図（ｂ）に示すように、優先
順位１〜８までの各画素位置を選定する。また、参照画
素数が１３個の場合には、同図（ｃ）に示すように、優
先順位１〜１３までの各画素位置を選定する。このよう
に所定画素数のテンプレートを作成する（処理１０
３）。

【００２２】そして、符号化処理を実行する。すなわ
ち、参照画素抽出部１は、入力される各画素に注目し、
上記テンプレートにより示される周囲画素を抽出する。
確立評価予測部３は、動作を開始する際に、図８に示し
たように、参照画素のシンボルパターンと劣勢シンボル
の出現確率値との対応を示すデータテーブルを作成す
る。いま、例えば、参照画素数が８個であったとする
と、参照画素のシンボルパターンは、２の８乗通りの種
類存在することになる。

【００２３】確立評価予測部３は、上記データテーブル
にまず確率値の初期値を格納する。そして、参照画素抽
出部１により参照画素が抽出されるごとに、そのデータ
テーブルから、参照画素のシンボルパターンに該当する
劣勢シンボルの出現確率値を読み出して、符号化部４に
出力する。また、その予測動作を実行しながら、１つ１
つのシンボルパターンについて、注目画素が劣勢シンボ
ルとして出現した度数を計数する。そして、例えば、１
つシンボルパターンの出現度数が一定数を越えるごと
に、実際の劣勢シンボルの出現確率を新たに算出して、
データテーブル内の確率情報を書き換える。

【００２４】符号化部４は、確立評価予測部３から出力
される予測情報に基ずいて算術符号を順次生成する。

【００２５】このようにして、画情報が符号化される
（以上、処理１０４）。

【００２６】図５は、本実施例の復号化装置の動作を示
している。すなわち、本実施例では、復号化処理を実行
する場合、参照画素数設定部７により、上記符号化装置
側で設定された参照画素数を参照画素抽出部６に設定す
る。この設定は、例えば、オペレータの入力操作で行な
う（処理２０１）。

【００２７】参照画素抽出部６は、前記参照画素抽出部
１と同様に、その参照画素数のテンプレートを作成する
（処理２０２）。

【００２８】そして、所定の復号化処理を実行する。す
なわち、復号化部５は、入力される符号情報を順次入力
し、確立評価予測部８から出力される予測結果に基ずい
て画情報を１画素ずつ復元する。参照画素抽出部６は、
復元される画情報の各画素に注目して、テンプレートが
示す注目画素周囲の参照画素を抽出する。確立評価予測
部８は、上記確立評価予測部３と同様に、劣勢シンボル
の出現確率を示すデータテーブルを作成して、注目画素
のシンボルを予測し、予測値を復号化部５に出力する。
このようにして、画情報が順次復元される（処理２０
３）。

【００２９】以上のように、本実施例では、符号化する
画情報のデータ量が大きい場合には、参照画素数も大き
く設定するようにしている。これにより、多くの周囲画
素に基ずいて注目画素を予測することができるので、予
測値として高い値が得られ、予測精度が向上する。この
場合、特に、注目画素と相関の高い周囲画素が多い複雑
な画像において、予測精度が向上するようになる。

【００３０】一方、データ量が小さい場合には、参照画
素数も小さく設定するようにしている。これにより、参
照画素の１つ１つのシンボルパターンの出現度数が低下
することが防止されるので、注目画素のシンボル出現確
率を正確に算出することができる。この場合、算出され
る予測値は、上記と比較して低くなるが、実際の画情報
の特性を反映したものとなる。従って、画情報のデータ
量が少なくても、シンボル出現確率の予測精度が比較的
向上するようになる。

【００３１】このように、画情報のデータ量に拘らず予
測精度が向上するので、常に最高のデータ圧縮効果を得
ることができるようになる。

【００３２】また、参照画素位置を示すテンプレートを
作成する際には、注目画素周囲の各画素位置に予め優先
順位を定めておき、その優先順位に従って参照画素数分
の各画素を参照画素に設定するようにしている。

【００３３】参照画素の画素位置と画像の種類とデータ
圧縮効果との間には、一定の相関関係がある。一般に、
文字画像の場合、参照画素は注目画素の近傍に集中的に
配置するのがよい。また、写真のような濃淡画像を疑似
中間調処理した画像の場合、参照画素は、注目画素に周
囲に広く分散するように配置させるのがよい。参照画素
をこのように配置することにより、高いデータ圧縮効果
が得られる。

【００３４】従って、上記のように、参照画素の画素位
置を予め定めておくこにより、特定の画像に対して高い
データ圧縮効果が得られるようになる。

【００３５】次に、本発明の他の実施例を説明する。

【００３６】図６は、本実施例の画像伝送装置のブロッ
ク構成図を示している。図において、送信側には、符号
化装置３０１と送信装置３０２、受信側には、受信装置
３０３と復号化装置３０４とがそれぞれ設置され、両者
は、通信回線３０５で接続されている。

【００３７】符号化装置３０１は、前記実施例の図１に
示した装置である。送信装置３０２は、符号化画情報を
送信する装置である。受信装置３０３は、送信装置３０
２と通信して符号化画情報を受信する装置である。復号
化装置３０４は、前記実施例の図２に示した装置であ
る。

【００３８】本実施例では、送信側と受信側とが通信す
る場合、図７に示すように、まず、受信側が、参照画素
数を変更する機能を有していることを送信側に通知す
る。送信側では、その受信側機能を確認した後、符号化
装置３０１で設定した参照画素数を受信側に通知する。
この後、画情報を符号化して、受信側に送信する。

【００３９】受信側では、通知された参照画素数を復号
化装置３０４に設定する。そして、符号情報を受信し
て、画情報を復元する。

【００４０】このように、符号化した画情報を伝送する
場合、送信側は、受信側に参照画素数を通知することに
より、受信側は、送信側の符号化処理に対応した復号化
処理を実行して、符号情報を正しく復元することができ
る。

【００４１】なお、上記実施例では、画像伝送装置とい
うことで説明したが、ファクシミリ装置においても、本
発明は同様に適用することができる。例えば、Ｇ３ファ
クシミリの場合には、伝送制御手順において、受信側
は、ＮＳＦ信号で参照画素数の変更機能が有る旨を送信
側に通知し、送信側は、ＮＳＳ信号で参照画素数を受信
側に通知すればよい。

【００４２】また、図１，図２の確率評価予測部３，８
は、データテーブルに格納している確率情報をそのまま
読み出すようにしたが、係数を格納しておき、その係数
に基ずいて一定の演算により確率値を算出するようにし
てもよい。

【００４３】さらに、符号化部４および復号化部５は、
算術符号による復号化法で画情報を処理するようにした
が、本発明は、算術符号に限らず、予測符号化方式の符
号化装置および復号化装置に広く適用できることは当然
である。

【００４４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、画情報
のデータ量が大きい場合、参照画素数を大きく設定する
ので、多くの周囲画素に基ずいて注目画素を予測するこ
とができるため、予測精度が向上する。また、画情報の
データ量が小さい場合、参照画素数を小さく設定するの
で、参照画素の１つ１つのシンボルパターンの出現度数
の低下が防止され、注目画素のシンボル出現確率を正確
に算出することができるため、予測精度が比較的向上す
る。これにより、画情報のデータ量に拘らず、常に最高
のデータ圧縮効果が得られるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る符号化装置のブロック
構成図である。

【図２】その実施例における復号化装置のブロック構成
図である。

【図３】符号化処理の動作フローチャートである。

【図４】テンプレートの作成方法を示す説明図である。

【図５】復号化処理の動作フローチャートである。

【図６】本発明の他の実施例に画像伝送装置のブロック
構成図である。

【図７】その実施例における送信側と受信側との間の交
信情報の説明図である。

【図８】データテーブルの説明図である。

【符号の説明】

１，６ 参照画素抽出部 ２，７ 参照画素数設定部 ３，８ 確立評価予測部 ４ 符号化部 ５ 復号化部 ３０１ 符号化装置 ３０４ 復号化装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理する画情報のデータ量が大きい場合
   には参照画素の個数を多く設定しデータ量が小さい場合
   にはその個数を小さく設定する参照画素数設定手段と、
   画情報の各画素に順次注目しその周囲から設定された上
   記個数の各画素を抽出する参照画素抽出手段と、抽出さ
   れた各画素のシンボルパターンに基ずいて注目画素のシ
   ンボル出現確率を予測する予測手段と、その予測結果に
   基ずいて符号情報を生成する符号化手段と、上記シンボ
   ルパターンの１つ１つに対して実際に出現した注目画素
   のシンボルを調べて上記シンボル出現確率の予測条件を
   更新し予測精度を向上させる確率評価手段とを備えてい
   ることを特徴とする予測符号化方式の符号化装置。
2. 【請求項２】 上記画情報のデータ量はその画情報全体
   の画素数により指示する手段を備えていることを特徴と
   する請求項１記載の予測符号化方式の符号化装置。
3. 【請求項３】 上記画情報のデータ量は原稿サイズと画
   像の解像度とにより指示する手段を備えていることを特
   徴とする請求項１記載の予測符号化方式の符号化装置。
4. 【請求項４】 生成した上記符号情報を他の装置に送信
   する場合にはその符号情報と共に設定した上記参照画素
   の個数を示す情報を他の装置に送信することを特徴とす
   る請求項１記載の予測符号化方式の符号化装置。
5. 【請求項５】 復元した画情報の各画素に順次注目して
   その周囲から設定された個数の各画素を参照画素として
   抽出する参照画素抽出手段と、抽出された各画素のシン
   ボルパターンに基ずいて注目画素のシンボル出現確率を
   予測する予測手段と、その予測結果と符号情報とに基ず
   いて画情報を復元する復号化手段とを備えた予測符号化
   方式の復号化装置において、他の装置から符号情報を受
   信する場合には符号情報と共に上記参照画素の個数を示
   す情報を受信する受信手段と、受信した個数を上記参照
   画素抽出手段に設定する参照画素数設定手段とを備えて
   いることを特徴とする予測符号化方式の復号化装置。