JPH099256A - 画像符号化装置および画像復号装置 - Google Patents

画像符号化装置および画像復号装置

Info

Publication number
JPH099256A
JPH099256A JP7324659A JP32465995A JPH099256A JP H099256 A JPH099256 A JP H099256A JP 7324659 A JP7324659 A JP 7324659A JP 32465995 A JP32465995 A JP 32465995A JP H099256 A JPH099256 A JP H099256A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
unit
decomposed
code
decoding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP7324659A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2939869B2 (ja
Inventor
Shunichi Kimura
Yutaka Koshi
Taro Yokose
俊一 木村
太郎 横瀬
裕 越
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
富士ゼロックス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP9268995 priority Critical
Priority to JP7-92689 priority
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd, 富士ゼロックス株式会社 filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP7324659A priority patent/JP2939869B2/ja
Priority claimed from US08/730,764 external-priority patent/US6072909A/en
Publication of JPH099256A publication Critical patent/JPH099256A/ja
Publication of JP2939869B2 publication Critical patent/JP2939869B2/ja
Application granted granted Critical
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【目的】 符号化、復号時に必要な計算精度およびメモ
リを削減し、また、確率推定を緩和した、実現が容易な
多値画像の符号化装置および復号装置を提供する。 【構成】 画像分解部2は、画像入力部1からの画像デ
ータ11に対し、画素を表わすビット列を複数のパート
に分解する。そして、分解された符号化対象画素の画素
値と参照画素の画素値を分解画像データ12として画像
解析部3へ送出する。画像解析部3は、分解された符号
化対象画素の画素値を分解画素値データ13として符号
語作成部5へ送出し、また、参照画素の画素値を状態デ
ータ14として確率推定部4へ送出する。確率推定部4
は、状態データ14に対応する確率推定データ15を符
号語作成部5へ送出する。符号語作成部5は、確率推定
データ15と分解画素値データ13から、分解されたパ
ートごとの符号語を作成し、符号データ16として符号
出力部6へ送出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像の符号化装置
および復号装置に関するものであり、特に、多値の入力
画像に対する可逆符号化/復号および非可逆符号化/復
号に関するものである。

【0002】

【従来の技術】算術符号化はエントロピー符号化の一種
で、定常な確率過程の下では、入力データが増加するに
つれ符号化効率(以下、C/Rと略す)がエントロピー
に漸近する高効率の符号化手法である。実際に算術符号
化を使用している例としては、2値の可逆符号化の国際
標準であるJBIG(Joint Bi−levelI
mage Group)がある。このJBIGでは、算
術符号化に参照画素を用いた状態分けを加えてC/Rの
改善を図っている。このとき参照する1つないし複数か
らなる参照画素の画素値の組み合わせを、以下、コンテ
クストと呼ぶ。また、コンテクストと符号化対象画素の
画素値の組み合わせを、以下、状態と呼ぶことにする。

【0003】一般に、算術符号化は2値データを扱う符
号化手法として用いられる場合が多い。しかしながら現
在では、画像処理技術の高度化に伴って、多値画像の符
号化への要求が高まりつつある。これを受けて、算術符
号化に対しても多値画像への応用が望まれることは必然
的であるといえる。

【0004】通常の算術符号化で多値画像を圧縮する際
には、多値データから2値データへの変換作業が前処理
として必要になる。このことは、例えば、安田浩編著,
「マルチメディア符号化の国際標準」,丸善,p.80
等に記載されている。例えば、JBIG方式で多値画像
を圧縮する際には、多値データをビット別にスライスし
て2値データとして取り込むビットプレーン手法等が考
えられている。

【0005】しかし一方で、多値画像を圧縮するには画
像データをビットプレーンに分けるよりも、多値のシン
ボルとして扱った方が効率が良いことが知られている。
これらの事情を踏まえ、多値のデータをそのまま扱える
ように算術符号化を拡張する方法が提案されている。例
えば、上述の文献のp.81にも記載されているところ
である。2値の算術符号化では、数直線を2つに分割し
ていくことで符号を得る。これに対して多値化への拡張
は、数直線の分割数を増やすことで簡単に対応すること
ができる。

【0006】図3は、従来の多値の算術符号化手法を用
いた符号化装置の一例を示す構成図である。図中、1は
画像入力部、3は画像解析部、4は確率推定部、5は符
号語作成部、6は符号出力部、11は画像データ、14
は状態データ、15は確率推定データ、16は符号デー
タ、17は画素値データである。なお、この図と、次に
示す図4は、「IBM Jounal of Rese
arch and Development」,Vo
l.32,No.6,p.754,1988のFigu
re 1を参考に、用語等を適宜変更したものである。

【0007】符号化装置は、画像入力部1、画像解析部
3、確率推定部4、符号語作成部5、符号出力部6より
構成されている。画像入力部1は、外部から入力画像を
受け取り、画像データ11として画像解析部3へ送出す
る。画像解析部3は、画像データ11を受け取り、符号
化対象画素の画素値を画素値データ17として符号語作
成部5へ送出する。また、周囲の画素を参照する場合は
参照画素の画素値を状態データ14として確率推定部4
へ送出する。確率推定部4は、状態データ14を受け取
り、これに対応する確率推定データ15を符号語作成部
5へ送出し、その後、内部に保持している確率推定デー
タの更新を行なう。符号語作成部5は、確率推定データ
15と画素値データ17より符号語を作成し、符号デー
タ16として符号出力部6へ送出する。符号出力部6
は、符号データ16を出力符号として外部へ出力する。

【0008】図4は、従来の多値の算術符号化手法を用
いた復号装置の一例を示す構成図である。図中、21は
符号入力部、22は符号語解析部、23は画像解析部、
24は確率推定部、26は画像出力部、31は符号デー
タ、33は状態データ、34は確率推定データ、36は
画像データ、37は画素値データである。

【0009】符号入力部21は外部から入力符号を受け
取り、符号データ31として符号語解析部22へ送出す
る。符号語解析部22は、確率推定部24から送出され
る確率推定データ34を用いて符号データ31を復号す
る。そして、その復号結果の画素値データ37を画像解
析部23へ送出する。画像解析部23は画素値データ3
7から出力画像を作成し、画像データ36として画像出
力部26へ送出する。また周囲の画素を参照する場合
は、参照画素の画素値を状態データ33として確率推定
部24へ送出する。画像出力部26は画像データ36を
出力画像として外部に出力する。

【0010】以上の構成に基づいた動作について説明す
る。図5は、一般的な符号化装置における動作の一例を
示すフローチャートである。まず、S41では画像入力
部1において画像の入力を行なう。入力結果は画像デー
タ11として、画像解析部3へ送出する。S42では、
画像解析部3において予め定められた参照画素の画素値
を統合して、コンテクストを決定する。S43では、S
42で決定したコンテクストに符号化対象画素の画素値
を加えた状態データ14を確率推定部4へ送出する。そ
して、確率推定部4が状態データ14中のコンテクスト
のデータに基づいて確率推定データ15を生成して符号
語作成部5へ送出する。S44では、算術符号化の手法
を用いて、符号語作成部5が確率推定データ15および
画素値データ17から符号データ16を作成する。S4
5では、符号出力部6において符号データ16を外部へ
出力する。S46では、確率推定部4に蓄えられている
確率推定データのうち、状態データ14に対応するデー
タを更新する。このとき必要があれば他の確率推定デー
タの更新も行なう。S47では、入力されたすべての画
像データ11を符号化したか否かを判定し、すべての画
像データ11を符号化していれば処理を終了し、未処理
のデータがあればS41へ戻り、未処理のデータについ
ての符号化処理を行なう。

【0011】図6は、一般的な復号装置における動作の
一例を示すフローチャートである。まず、S51では、
符号入力部21において符号の入力を行なう。入力され
た符号は、符号データ31として符号語解析部22へ送
出される。S52では、画像解析部23において予め定
められた参照画素の画素値を、符号語解析部23から出
力される画素値データ37から得て、それらを統合して
コンテクストを決定する。S53では、S52で決定し
たコンテクストに符号化対象画素の予測値を加えた状態
データ33を確率推定部4へ送出する。そして、確率推
定部4が状態データ33中のコンテクストのデータに基
づいて確率推定データ34を生成して符号語作成部5へ
送出する。S54では、算術符号化の復号手法を用い
て、符号語解析部22が状態データ34および符号デー
タ31から画素値データ37を作成する。S55では、
画像解析部23において画素値データ37を画像データ
36として画像出力部26へ送出し、画像出力部26は
画像データ36を出力画像として外部へ出力する。S5
7では、入力された全ての符号データ31を復号したか
否かを判定し、すべての符号データ31を復号していれ
ば処理を終了し、未処理のデータがあれあS51へ戻
り、未処理のデータについての復号処理を行なう。

【0012】なお、図5および図6において、破線で囲
った部分は、符号化処理および復号処理で共通の処理を
示している。上述の動作の中で、S42およびS52の
コンテクストの決定は、予め定められた参照画素を用い
て行なう。このとき、参照画素が画像の性質に応じて適
応的に変更されても構わない。

【0013】この多値の算術符号化手法には、いくつか
の問題点が存在する。次にそのような問題点について述
べる。第1の問題点として、高い計算精度が必要である
という点が挙げられる。これは、数直線の分割数が増え
ることに起因する。算術符号化で必要となる計算精度と
しては、通常の計算機ならば十分に足りる程度である
が、計算精度を低下させて高速化を図るときには大きな
問題となる。

【0014】例えば、8bitの画像データを直接扱う
場合、28 =256通りのデータが考えられるので、数
直線を256に分割し、そのうちの1つを選択するとい
う手続きが発生する。単純に計算すれば、2つに分割す
れば済む1bitデータの場合に比較して、100倍程
度の精度が要求されることになる。

【0015】第2、第3の問題点は、多値の算術符号化
において、2値の算術符号化に比較して状態数が激増す
ることに起因する問題である。図7は、状態数の比較の
説明図である。参照画素の使用は、C/Rを向上させる
有効な手段であるが、参照画素が増えればそれだけ状態
数の増加も激しい。例えば、JBIGでは参照画素を1
0個とし、さらに4つの状態に分割することにより、図
7に示すように212=4,096の状態数を使用してい
る。しかし、8bit画像に対して同じことを行なうと
状態数は約8×1028に達する。参照画素を2個として
も、図7に示すように、状態数は約1700万となる。

【0016】状態数の増加に伴う具体的な問題点とし
て、次の2点があげられる。 ・状態数分の大容量メモリが必要 ・各状態の出現確率の推定が困難 算術符号化手法では、各状態の発生確率に応じて数直線
の分割を行なうため、それぞれの発生確率を記憶してお
くメモリが必要となる。そのため、状態数が多いと、そ
の状態数に応じた大容量のメモリが必要となる。また、
入力データとなる画像データに比較して状態数が多すぎ
るために、各状態の出現確率の推定が困難となる。

【0017】状態数を削減することは、そのままC/R
を低下させることに直結する。しかし、ハードウェア等
のシステム的な制限がある場合には、効率を低下させて
でも状態数を削減したい場合がある。そのような多値算
術符号の実現化に関する研究では、C/Rへの影響の小
さい状態を省略して、少ない状態数に抑える方法が一般
的である。このような操作を縮退と呼ぶ。

【0018】上述のメモリ容量の問題と出現確率の推定
が困難であるという問題は、状態数の過多が原因である
から、状態数を抑えることができればこの両方の問題点
を同時に解決することができる。そういった研究の例と
しては、例えば、電子情報通信学会研究報告,IE80
−108,加藤,安田,「多値画像符号化における状態
数縮退の一方式」等がある。しかし、状態を縮退するに
は、基本的には削除する状態を選択する処理が必要であ
る。この文献に記載されているように、画像に応じて縮
退方法のパラメータが決定される方法では、縮退処理の
負荷が大きい。

【0019】また、例えば、昭和57年度電子通信学会
通信部門全国大会,S3−8,今中,上野,瀬政,田
部,「高階調画像の高能率符号化方式」では、固定的な
縮退方式を用いている。このような固定的な縮退方式を
用いた場合には、画像の性質に対して仮定を設けるた
め、C/Rの画像依存性が懸念される。

【0020】さらに、両者とも、縮退処理を行なうこと
により、手法によって差があるものの、原理的にC/R
の低下は避けられないという問題がある。このC/Rの
低下が避けられないという問題は、システム的な制限な
どの条件から許容せざるを得ないが、他の問題は、多値
算術符号化の手法ではなく縮退処理それ自身が抱える問
題に他ならない。また、前述の計算精度の問題は、縮退
処理では解決することができない。

【0021】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、符号化および復号時に必要
となる計算精度およびメモリを削減し、また、確率推定
の困難さを緩和した、実現が容易な多値画像の符号化装
置および復号装置を提供することを目的とするものであ
る。

【0022】

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、画像符号化装置において、入力された多値画像を複
数の連続したビットプレーンの組に分解し複数の連続し
たビットプレーンの組からなる分解画像を作成する画像
分解手段と、該画像分解手段により作成された分解画像
の対象画素に対して符号化が行なわれた他の分解画像の
周辺画素を参照する画像参照手段と、該画像参照手段の
参照により対象画素の画素値が発生する確率である確率
推定値を推定する確率推定手段と、前記画像分解手段に
より作成された分解画像に対して前記確率推定手段によ
り推定された確率推定値を用いて符号化を行なう符号語
作成手段を具備することを特徴とするものである。

【0023】請求項2に記載の発明は、画像符号化装置
において、入力された多値画像を複数の連続したビット
プレーンの組に分解し複数の連続したビットプレーンの
組からなる分解画像を作成する画像分解手段と、該画像
分解手段により作成された分解画像に対して所定の大き
さのブロックに分割するブロック分割手段と、前記画像
分解手段により作成された分解画像の対象画素に対して
符号化が行なわれた他の分解画像の周辺画素を参照する
画像参照手段と、該画像参照手段の参照により対象画素
の画素値が発生する確率である確率推定値を推定する確
率推定手段と、前記画像分解手段により作成された分解
画像に対して前記確率推定手段により推定された確率推
定値を用いて符号化を行なう符号語作成手段と、該符号
語作成手段により符号化した符号の符号量を前記ブロッ
ク分割手段により分割されたブロックごとに算出する符
号量算出手段と、該符号量算出手段により算出された符
号量が予め定められた閾値を越えたとき前記ブロック分
割手段により分割された画像に対してそれ以降の前記符
号語作成手段による符号化を中止する制御手段を具備す
ることを特徴とするものである。

【0024】請求項3に記載の発明は、請求項2に記載
の画像符号化装置において、さらに、前記符号語作成手
段により符号化した符号の符号量から対象とする画素の
符号量の予測を行なう符号量予測手段を具備し、前記制
御手段は、前記符号量予測手段により予測された符号量
を用いて閾値を変更することを特徴とするものである。

【0025】請求項4に記載の発明は、請求項1ないし
3のいずれか1項に記載の画像符号化装置において、前
記符号語作成手段は、前記画像分解手段において作成さ
れた分解画像の数に応じて複数あることを特徴とするも
のである。

【0026】請求項5に記載の発明は、請求項4に記載
の画像符号化装置において、前記符号語作成手段は、隣
接する分解画像の画素に対して他の符号語作成手段によ
る符号化の結果を用いて符号化を行なうことを特徴とす
るものである。

【0027】請求項6に記載の発明は、請求項2に記載
の画像符号化装置において、さらに、前記ブロック分割
手段により分割されたブロックに対してそのブロック内
の同一成分である分解画像を分離する同一成分分離手段
を具備し、前記符号語作成手段は、前記同一成分分離手
段により分離された同一成分を独立に符号化することを
特徴とするものである。

【0028】請求項7に記載の発明は、画像復号装置に
おいて、入力された符号に対して対象画素の画素値が発
生する確率である確率推定値を用いて復号を行なうこと
によって多値画像の複数の連続したビットプレーンの組
に分解された分解画像を得る符号語解析手段と、該符号
語解析手段によって得られた分解画像に対して復号が行
なわれた他の分解画像の周辺画素を参照する画像参照手
段と、該画像参照手段の参照により確率推定値を推定す
る確率推定手段と、前記符号語解析手段によって得られ
た分解画像を1つの画像に合成する画像合成手段を具備
することを特徴とするものである。

【0029】請求項8に記載の発明は、画像復号装置に
おいて、入力された符号に対して対象画素の画素値が発
生する確率である確率推定値を用いて復号を行なうこと
によって多値画像の複数の連続したビットプレーンの組
に分解された分解画像を得る符号語解析手段と、該符号
語解析手段によって得られた分解画像に対して復号が行
なわれた他の分解画像の周辺画素を参照する画像参照手
段と、前記画像参照手段の参照により確率推定値を推定
する確率推定手段と、前記符号語解析手段によって得ら
れた分解画像を1つの画像に合成する画像合成手段と、
入力された符号の符号量を分割されているブロックごと
に算出する符号量算出手段と、該符号量算出手段により
算出された符号量が予め定められた閾値を越えたとき、
ブロックに分割された画像に対するそれ以降の前記符号
語解析手段による復号を中止する制御手段を具備するこ
とを特徴とするものである。

【0030】請求項9に記載の発明は、請求項8に記載
の画像復号装置において、さらに、入力された符号から
対象とする画素の符号量の予測を行なう符号量予測手段
を具備し、前記制御手段は、前記符号量予測手段により
予測された符号量を用いて前記閾値を変更することを特
徴とするものである。

【0031】請求項10に記載の発明は、請求項7ない
し9のいずれか1項に記載の画像復号装置において、前
記符号語解析手段は、復号された分解画像の数に応じて
複数あることを特徴とするものである。

【0032】請求項11に記載の発明は、請求項10に
記載の画像復号装置において、前記符号語解析手段は、
隣接する分解画像の画素に対して、他の符号語解析手段
による復号の結果を用いて復号を行なうことを特徴とす
るものである。

【0033】請求項12に記載の発明は、請求項8に記
載の画像復号装置において、前記入力された符号は、分
解画像におけるブロックごとの同一成分の符号語および
その他の符号語によりなり、前記符号語解析手段は、前
記入力された符号から分解画像におけるブロックごとの
同一成分を他の成分とは独立に復号し、さらに、前記符
号語解析手段により復号された同一成分の分解画像とそ
の他の成分の分解画像とを併合する画像併合手段を具備
することを特徴とするものである。

【0034】請求項13に記載の発明は、請求項7ない
し12のいずれか1項に記載の画像復号装置において、
さらに、前記画像合成手段で合成した画像内の画素に対
してその画素値を量子化幅内で周辺の画素を用いて補正
する画像処理を行なう画像処理手段を具備したことを特
徴とするものである。

【0035】

【発明の実施の形態】図1は、本発明の画像符号化装置
の第1の実施の形態を示すブロック図である。図中、図
3と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。
2は画像分解部、12は分解画像データ、13は分解画
素値データである。画像入力部1は、外部から入力画像
を受け取り、画像データ11として画像分解部2へ送出
する。画像分解部2は、画像入力部1から入力された画
像データ11に対し、予め定められた方法で画像を分解
する。そして、符号化対象画素と参照画素のそれぞれに
ついて、分解された画素値を分解画像データ12として
画像解析部3へ送出する。

【0036】ここでいう「分解」とは、画像をいくつか
のビットプレーンの組に分けることを指す。図8は、画
像の分解の説明図である。例えば、図8(A)に示すよ
うな1画素が8bitで構成される画像の場合、図8
(B)に示すように各ビットごとに分割する場合を、通
常、ビットプレーン分割と呼んでいる。この発明におけ
る「分解」は、この概念を拡張したものであり、ビット
プレーン分割は「分解」の特殊な例である。「分解」の
例としては、図8(C)に示すように、上下4bitづ
つの2組に分解したり、図8(D)に示すように、上位
から3bitづつ2組と、残り2bitを1bitづつ
2組の合計4組に分解するとかいった例が挙げられる。
もちろん、他の分解方法であってもよい。以下、分解さ
れた各部分を上位ビットから順に第0パート、第1パー
ト、第2パート・・・と呼ぶことにする。

【0037】上述の分解の手法は、符号化対象画素と参
照画素で異なっていても構わない。例えば、符号化対象
画素は第4〜6bitを符号化するが、参照画素は第0
〜6bitを参照するといった手法が考えられる。さら
に、参照画素内でもその位置によって分解手法が異なっ
ていてもよい。

【0038】画像解析部3は、画像分解部2で分解され
た分解画像データ12を受け取り、分解画像データ12
中の符号化対象画素の画素値を分解画素値データ13と
して符号語作成部5へ送出する。また、周囲の画素を参
照する場合は、分解画像データ12中の参照画素の画素
値を状態データ14として確率推定部4へ送出する。確
率推定部4は、状態データ14を受け取り、これに対応
する確率推定データ15を符号語作成部5へ送出し、そ
の後、内部に保持している確率推定データの更新を行な
う。符号語作成部5は、確率推定データ15と分解画素
値データ13より符号語を作成し、符号データ16とし
て符号出力部6へ送出する。符号出力部6は、符号デー
タ16を出力符号として外部へ出力する。

【0039】図2は、本発明の画像復号装置の第1の実
施の形態を示すブロック図である。図中、図4と同様の
部分には同じ符号を付して説明を省略する。25は画像
合成部、32は分解画素値データ、35は分解画像デー
タである。

【0040】符号入力部21は外部から入力符号を受け
取り、符号データ31として符号語解析部22へ送出す
る。入力符号は、図1に示す画像符号化装置によって、
分解画像ごとに符号化された符号である。符号語解析部
22は、確率推定部24から送出される確率推定データ
34を用いて、符号データ31を復号する。そして、そ
の復号結果の分解画素値データ32を画像解析部23へ
送出する。画像解析部23は、分解画素値データ32か
ら各分解画像を作成し、分解画像データ35として画像
合成部25へ送出する。この分解画像データ35は、図
1に示した画像符号化装置における分解画像データ12
と異なり、参照画素の画素値を含む必要がない。周囲の
画素を参照する場合、参照画素の画素値は、状態データ
33として確率推定部24へ送出される。画像合成部2
5は、分解画像データ35を予め定められた方法で合成
し、画像データ36として画像出力部26へ送出する。
このとき、画像合成部25で用いる合成方法と、図1に
示した画像符号化装置における分解方法とは対応してい
なければならない。画像出力部26は、画像データ36
を出力画像として外部に出力する。

【0041】次に、本発明の画像符号化装置および画像
復号装置の動作の一例について説明する。本発明の画像
符号化装置および画像復号装置の全体的な動作は、従来
の画像符号化装置および画像復号装置とほぼ同様であ
り、図5および図6に示した通りである。ただし、本発
明の画像符号化装置では、図5のS41の処理が異な
る。また、本発明の画像復号装置では、図6のS55の
処理が異なる。

【0042】図9は、本発明の画像符号化装置の第1の
実施の形態における画像データの入力処理の動作の一例
を示すフローチャートである。図9に示した処理は、本
発明の画像符号化装置において、図5のS41で行なわ
れる処理の一例を示している。

【0043】S61では、ある画素について全パート符
号化したか否かの判断を行なう。全パートの符号化が終
了したときは、S62で画像入力部1から画像分解部2
へ画像データ11の入力を行なう。この処理は画素単位
で行なう。そして、S63でパラメータiに0を代入す
る。S61で全パートの符号化が終了していないとき
は、S64でパラメータiに1を加える。S65では、
画像分解部2において予め定められた方法で画像データ
11を分解し、第iパートだけを取り出す。そして、符
号化処理画素の第iパートについて、図5のS42〜S
46の処理を行なう。画像データが終了するまでは、S
41へ戻ってくるので、再び図9に示す処理が実行され
る。このようにして反復して実行されることにより、あ
る画素について各パートが順に取り出されて符号化され
る。そして、このようなパートごとの符号化がすべての
画素について行なわれることになる。

【0044】図10は、本発明の画像復号装置の第1の
実施の形態における画像データの出力処理の動作の一例
を示すフローチャートである。図10に示した処理は、
本発明の画像復号装置において、図6のS55で行なわ
れる処理の一例を示している。上述のように、画像符号
化装置においては、各画素、各パートごとに符号化され
ている。そのため、図6のS51で入力される符号デー
タは、ある画素のあるパートの符号である。S52〜S
54において、この符号が復号され、ある画素のあるパ
ートの値が決定される。ここでは、ある画素の第iパー
トの値が決定され、分解画像データ35として画像合成
部25に送出されたものとする。

【0045】図10のS71では、画像合成部25にお
いて、予め定められた方法で分解画像データ35を第i
パートとして合成する。S72では、処理中の画素につ
いて全パート復号したか否かの判断を行なう。全パート
の復号が終了していれば、S73で画像合成部25にお
いて合成した画像データ11を画像出力部26へ送出
し、外部への出力を行なう。そして、S74でパラメー
タiに0を代入する。S72で全パートの復号が終了し
ていなければ、S75でパラメータiに1を加える。

【0046】図6のS56で確率推定部24における確
率分布の更新を行なった後、S57で符号データが終了
したか否かを判断し、未処理の符号データが存在する場
合には、S51へ戻って次の符号データについての処理
を行なう。次の符号データは、ある画素の第i+1パー
トあるいは次の画素の第0パートである。このようにし
て、各パートごとに復号され、合成されてゆく。このよ
うな合成処理がすべての画素について行なわれることに
なる。そして、全ての画素の全てのパートの合成が終了
した時点で、このアルゴリズムは終了する。

【0047】各画素の各パートの符号化および復号の処
理の進め方としては、大きく分けて次の2通りの方法が
考えられる。 1)同一画素の全てのパートを完了してから次の画素に
移る 2)同一パートの全画素を完了してから次のパートに移
る 上述の説明では1)の場合について説明したが、実際に
はどちらの方法でも構わない。1)の方法では、画像デ
ータの入力が容易であるが、他のパートの画素を参照す
る場合には既に処理した画素に対してしか行なえない。
2)の方法では、既に処理した他パートの画素値も参照
できるが、画像データを複数回入力する必要があり、画
像メモリを備えたり、画像データを入力を複数回行な
う、あるいは処理順序を工夫する等の対策をとる必要が
生じる。従って、1)と2)の方法は目的や装置構成に
よって使い分ければよい。さらに、この2つの方法の他
にも、画像をブロックに分け、画素単位でなくブロック
単位で処理を行なうとか、いくつかのパートをひとまと
めに処理するとかいった方法でもよい。また、ある順序
に従って、異なる画素の異なるパートを順に処理するよ
うに構成してもよい。

【0048】図11は、本発明の画像符号化装置の第2
の実施の形態におけるブロック図である。図中、図1と
同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。7は
3bit画像符号語作成部、8は1bit画像符号語作
成部である。この実施の形態では、上述の第1の実施の
形態の具体例として、図8(D)に示すような分解を行
なう場合の構成を示している。この第2の実施の形態の
構成は、基本的には第1の実施の形態と同様であり、2
種類の符号語作成部を使い分けている点で相違するのみ
である。

【0049】3bit画像符号語作成部7は、3bit
データを符号化できるように設計された符号語作成部で
ある。1bit画像符号語作成部8も同様に、1bit
データを符号化できるように設計された符号語作成部で
ある。

【0050】画像分解部2は、図8(D)に示したよう
な画像の分解を行ない、第0および第1パートの3bi
tずつのデータは、画像解析部3を介して3bit画像
符号語作成部7へ送られ、第2および第3パートの1b
itずつのデータは、画像解析部3を介して1bit画
像符号語作成部8へ送られる。このとき、分解画像デー
タ12に含まれる参照画素の画素値データは、3bit
あるいは1bitに制限される必要はない。参照画素の
取り方については後述する。

【0051】図11に示した構成において、画像解析部
3および確率推定部4を、3bit画像符号語作成部7
と1bit画像符号語作成部8のそれぞれに設けている
が、これに限らず、1つの画像解析部3と1つの確率推
定部4を設け、分解画素値データ13、確率推定データ
15をそれぞれ3bit画像符号語作成部7と1bit
画像符号語作成部8に振り分けて送出するように構成し
てもよい。

【0052】この画像符号化装置の第2の実施の形態に
おける動作は、上述の第1の実施の形態と同様である。
ただし、各画素の第0および第1パートは3bit画像
符号語作成部7で符号化処理し、第2および第3パート
は1bit画像符号語作成部8で符号化処理する。

【0053】3bit画像符号語作成部7と1bit画
像符号語作成部8は独立して動作可能である。そのた
め、3bitのデータで構成される第0パートまたは第
1パートと、1bitのデータで構成される第2パート
または第3パートとは並列処理が可能である。画像分解
部2が送出する分解画像データ12に含まれる参照画素
の画素値データを制御し、また、符号出力部6が3bi
t画像符号語作成部7と1bit画像符号語作成部8か
ら出力される符号データ16を、予め決められている符
号送出順序に応じて並べ替えればよい。

【0054】図12は、本発明の画像復号装置の第2の
実施の形態におけるブロック図である。図中、図2と同
様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。27は
3bit画像符号語解析部、28は1bit画像符号語
解析部、38は参照画素データ、39は制御データであ
る。この実施の形態では、上述の図11に示した画像符
号化装置によって送出される符号を復号する画像復号装
置を示しており、上述の画像符号化装置の第2の実施の
形態と同様に、図8(D)に示すように分解され、符号
化された符号を復号する構成を示している。

【0055】3bit画像符号語解析部27は、符号化
された3bitデータを復号できる機能を有する符号語
解析部である。同様に、1bit画像符号語解析部28
は、符号化された1bitデータを復号できる機能を有
する符号語解析部である。また、3bit画像符号語解
析部27、1bit画像符号語解析部28は、符号入力
部21から同時に同じ符号データ31を受け取る。この
とき、制御データ39を通じて通信を行ない、どちらの
解析部で復号すべきかを決定する。例えば、同一画素の
全てのパートを完了してから次の画素に移るような処理
順序の場合、3bit画像符号語解析部27が2パート
復号したら1bit画像符号語解析部28が2パート復
号するというように予め順序を決めておき、制御データ
39で制御し合う。

【0056】また、この実施の形態では、画像合成部2
5は、3bit画像符号語解析部27および1bit画
像符号語解析部28からそれぞれ画像解析部23を介し
て出力される分解画像データ35を合成する。そして、
合成した画像データ36を画像出力部26に送出すると
ともに、既に合成した画像データから参照画素の画素値
を参照画素データ38として画像解析部3へ送出する。
画像解析部3は、この参照画素データ38によって、他
プレーンの参照を行なうことができ、状態データ33と
して確率推定部24へ送出する。

【0057】図12に示した構成において、3bit画
像符号語解析部27と1bit画像符号語解析部28は
互いに制御データ39で通信を行なって動作を制御して
いるが、これに限らず、符号入力部21との間で通信を
行ない、同様の制御を行なうように構成してもよい。

【0058】また、画像解析部23および確率推定部2
4を、3bit画像符号語解析部27と1bit画像符
号語解析部28のそれぞれに設けているが、これに限ら
ず、1つの画像解析部23と1つの確率推定部24を設
け、3bit画像符号語作成部7と1bit画像符号語
作成部8にそれぞれ確率推定データ34を送出するよう
に構成してもよい。

【0059】この画像復号装置の第2の実施の形態にお
ける動作は、上述の第1の実施の形態と同様である。た
だし、各画素の第0および第1パートの符号は3bit
画像符号語解析部27で復号処理し、第2および第3パ
ートの符号は1bit画像符号語解析部28で復号処理
する。また、参照画素は、該当のパートだけではなく、
他のパートの値をも参照することができる。

【0060】3bit画像符号語解析部27と1bit
画像符号語解析部28は独立して動作可能である。その
ため、第0パートまたは第1パートの符号に対する復号
処理と、第2パートまたは第3パートの符号に対する復
号処理とは並列的に実行可能である。符号入力部21に
おいて複数の符号を入力して3bit画像符号語解析部
27と1bit画像符号語解析部28に振り分け、ま
た、画像合成部25が3bit画像符号語解析部27と
1bit画像符号語解析部28から画像解析部23を介
して出力される分解画像データ35を、各パートに応じ
て合成すればよい。

【0061】上述の画像符号化装置および画像復号装置
の第2の実施の形態では、図8(D)に示す分解を行な
う場合を示したが、この例では分解されるビット数が3
bitと1bitであることから、3bit画像符号語
作成部7と1bit画像符号語作成部8、および、3b
it画像符号語解析部27と1bit画像符号語解析部
28を用いた。分解されるビット数が変われば、それに
応じて必要とする符号語作成部および符号語解析部を設
けることになる。例えば、4bit、2bit、1bi
t、1bitに分解するのであれば、4bit画像符号
語作成部と2bit画像符号語作成部と1bit画像符
号語作成部、および、4bit画像符号語解析部と2b
it画像符号語解析部と1bit画像符号語解析部を設
ければよい。ただし、この場合には、符号語作成部およ
び符号語解析部の個数が多くなり、回路規模およびコス
トの面で不利である。また、図8(A)に示すように4
bitずつ2つのパートに分解したり、あるいは2bi
tずつ4つのパートに分解した場合には、上述の第1の
実施の形態で示したように、1つの符号語作成部および
1つの符号語解析部のみでよい。しかし、第3の実施の
形態として後述するように、符号化および復号化処理を
途中で打ち切る場合には、下位ビットに近いパートのビ
ット数は少ない方がよい。これらの条件を勘案し、分解
の手法を決定して、符号語作成部および符号語解析部を
設ければよい。

【0062】図13は、本発明の画像符号化装置および
画像復号装置の第2の実施の形態における参照画素の取
り方の一例の説明図、図14は、同じく処理順序の一例
の説明図である。図13に示した参照画素の取り方の例
では、他のパートの参照も行なう。同一画素の全てのパ
ートを完了してから次の画素に移る方式によって符号化
および復号処理を行なう場合には、復号時に未知の画素
値を参照することはできないので、対象画素より後の画
素を参照することはできない。しかし、同一パートの全
画素を完了してから次のパートに移る方式では、対象画
素より後の画素であっても、既に処理の完了しているパ
ートを参照することが可能であり、C/Rを向上させる
ことができる。しかし、この場合には、処理の完了して
いるパートをすべてメモリに保持しておく必要がある。
このように、同一画素の全てのパートを完了してから次
の画素に移る方式、および、同一パートの全画素を完了
してから次のパートに移る方式ともに得失があるが、処
理順序を工夫することによって、両者の利点を活かすこ
とが可能である。

【0063】図13に示した参照画素の取り方では、図
14に示すような処理順序によって処理を行なうことを
前提とし、既に処理済みのパートのみを参照するように
構成している。図13では、各矩形が画素である。参照
するビット数を12とし、参照する各画素のビット位置
を矩形中に示している。参照するビットは、なるべく関
係の深い画素に多くの参照ビットを配置するほうがよ
い。対象画素は中心のハッチングを施した画素である。
符号化および復号の処理は、行方向に左から右へ対象画
素を変更しながら行ない、右端の画素の処理が終了する
と、次の行の左端の画素を対象画素として処理を行なう
ものとする。

【0064】図14を用いて、処理順序を説明する。図
14では、図13における縦1列の画素を示しており、
横方向には、各画素のビット列を示している。数字およ
び矢線によって処理順序を示している。ここでは、同一
パートの1つのラインの画素の処理を完了してから次の
パートの処理に移るものとする。

【0065】まず、第0ラインの第0パートを処理し、
続いて同じラインの第1パートを処理する。次に、第1
ラインの第0パートを処理し、続いて、同じ第1ライン
の第1パートを処理する。その後、第0ラインに戻り、
第2パートを処理する。以後、第2ラインの第0パー
ト、第1パート、第1ラインの第2パート、第0ライン
の第3パート・・・の順に処理する。

【0066】例えば、第1ラインの第0パートを処理す
る際には、第0ラインの第0および第1パートが処理済
みである。また、第1ラインの対象画素の前までの第0
パートも処理済みである。そのため、これらのパートが
参照可能であることから、図13(A)に示すように、
直前のラインの3画素の第0パートと、直前の画素の第
0パートを参照するように設定することができる。ま
た、第1ラインの第1パートを処理する際には、第0ラ
インの第0および第1パート、および、第1ラインの第
0パートが処理済みである。また、第1ラインの対象画
素の前までの第1パートも処理済みである。そのため、
これらのパートが参照可能であることから、図13
(B)に示すように、直前のラインの3画素について、
直上の画素の第1パートと、斜め上の画素の第5ビッ
ト、および、直前の画素の第0および第1パート、直後
の画素の第0パート中の第2ビットを参照するように設
定することができる。図13(C),(D)についても
同様であり、それぞれ12bitの参照ビットを配置し
ている。

【0067】図14に示したような処理順序によって処
理を行ない、図13に示したように参照画素を配置する
と、作業用の画像メモリは最小で3ライン分あればよ
い。このような手法を主走査方向(ライン方向)にも行
なえば、さらに画像メモリを節約できる。このように、
少ない画像メモリで他のパートのビットをも参照するこ
とができる。

【0068】図13に示す参照画素の取り方の一例で
は、参照画素を12bitとした。このときの状態数は
最大で215=32768個である。図7に示したよう
に、8bitの多値算術符号化では状態数は約1700
万に達するのと比較すると、大幅に状態数が削減できて
いることがわかる。また、8bitの多値算術符号化と
同様に直上および直前の2つの画素の16bitを参照
画素として取ったとしても、図8(C)に示すように4
bitずつにデータを分解することにより、8bitの
ままで多値算術符号化を行なう場合に比べ、1/16に
状態数を減らすことができる。このように、第1、第2
の実施の形態によれば、状態数削減とそれに伴う諸問題
を解決することができることは明らかである。

【0069】上述の第1および第2の実施の形態におい
て、各パートごとに符号語作成部、符号語解析部を配置
し、これらを並列動作させることも可能である。このよ
うな構成において、例えば、図13に示したような参照
画素の取り方を採用し、図14に示すような順序で処理
を行なうと、すべての符号語作成部、符号語解析部を並
列的に動作させることが可能となる。図15は、第jラ
インの各パートの符号化および復号に必要なパートの説
明図である。第jラインにおいて図13に示したような
参照画素の取り方を行なうには、図15に示すように、
第(j−1)ライン〜第(j+1)ラインの各パートが
必要である。具体的には、第jラインの第0パートの処
理には第(j−1)ラインの第0パートが、第jライン
の第1パートの処理には第(j−1)ラインの第1パー
トと第jラインの第0パートが、第jラインの第2パー
トの処理には第(j−1)ラインの第1および第2パー
トと第jラインの第1パートと第(j+1)ラインの第
1パートが、第jラインの第3パートの処理には第(j
−1)ラインの第1ないし第3パートと第jラインの第
1および第2パートと第(j+1)ラインの第2パート
が、それぞれ必要である。さらに、第jラインの現在処
理中のパートの処理済みの画素も必要である。このよう
に、異なるパートの画素を参照する場合、単純に各パー
トを独立に並列化することはできない。

【0070】図16は、本発明の画像符号化装置の第2
の実施の形態の変形例を示す要部説明図である。図中、
81は第0パート符号化部、82は第1パート符号化
部、83は第2パート符号化部、84は第3パート符号
化部である。第0パート符号化部81および第1パート
符号化部82は、図11における画像解析部3、確率推
定部4および3bit画像符号作成部7を含んでいる。
また、第2パート符号化部82および第3パート符号化
部83は、図11における画像解析部3、確率推定部4
および1bit画像符号作成部8を含んでいる。

【0071】簡単のため各パートの処理は同一時間で処
理されるものと仮定する。図15から、例えば、第jラ
インの第2パートを符号化する際には、第1パートは第
(j+1)ラインまで符号化が終了してなければならな
いことがわかる。従って第2パートの処理は、第1パー
トの処理から2ライン遅らせれば、第1パートの処理と
同時に処理することが可能となる。同様に、第jライン
の第1パートは第0パートの処理から1ライン遅らせれ
ばよく、また、第jラインの第3パートは第2パートの
処理から2ライン遅らせればよい。このことに基づき、
各パート符号化部に各ラインのデータを入力するタイミ
ングを、図16に示すようにずらすことによって、各パ
ート符号化部は並列的に動作する。なお、復号について
も全く同様に行なうことができる。このように、各パー
トごとに符号化部を設けることによって、異なるパート
を参照する場合でも並列的に動作させることができ、回
路規模は大きくなるが、高速に符号化および復号の処理
を行なうことができる。

【0072】図17は、本発明の画像符号化装置の第3
の実施の形態を示すブロック図である。図中、図1およ
び図11と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略
する。91は4bit算術符号化部、92は1bit算
術符号化部、93は符号量算出部、94は制御部、95
は符号量データ、96は総符号量データ、97は制御デ
ータである。この実施の形態では、本発明を非可逆符号
化に適用した点に特徴を有する。この実施の形態におい
ては、分解を第0パートが4bitで第1〜第4パート
が1bitとした場合について述べる。

【0073】1bit算術符号化部92は、上述の図1
1における画像解析部3、確率推定部4および1bit
画像符号語作成部8を含むものであり、符号化手法とし
て算術符号化を用いている。4bit算術符号化部91
は、1bit算術符号化部92と同様の構成を有してお
り、1bit画像符号語作成部8を4bitデータが扱
えるように変更し、符号化手法として算術符号化を用い
るものである。4bit算術符号化部91および1bi
t算術符号化部92は、制御部94から送出される制御
データ97の命令により処理を行ない、処理した符号を
符号データ16として符号出力部6に送出するととも
に、符号量を符号量データ95として符号量算出部93
へ送出する。

【0074】符号量算出部93は、4bit算術符号化
部91および1bit算術符号化部92から送出される
符号量データ95をもとに、現在処理中の画像に対応す
る符号量の総和を計算する。そして、その結果を総符号
量データ96として制御部94へ送出する。制御部94
は、総符号量データ96をもとに、制御データ97を通
して各部の制御を行なう。

【0075】次に、本発明の画像符号化装置の第3の実
施の形態における動作の一例について説明する。この実
施の形態における全体的な動作は、ほぼ図5に示した通
りである。ただし、この実施の形態では、図5のS41
の処理が異なる。この図5のS41の処理を図18に示
す。図18は、本発明の画像符号化装置の第3の実施の
形態における画像データの入力処理の動作の一例を示す
フローチャートである。図18に示す処理のうち、S6
1〜S65の処理は図9に示した処理と同様である。

【0076】S61において全パートの符号化を行なっ
たか否かを判定し、全パートの符号化を行なった場合に
は、S62で画像データを入力し、パートの番号を示す
変数iを0にして、S65で第0パートを分解する。ま
た、S61において未処理のパートが存在する場合に
は、S66に進む。

【0077】S66では、制御部94において、符号量
算出部93から送出された総符号量データ96が予め設
定された閾値より多いか否かを判断する。総符号量が閾
値を越えていれば、それ以降のパートについての処理を
打ち切り、S62へ進み、新たな画像を処理する。そう
でなければS64へ進み、S64で変数iに1だけ加算
し、S65で処理中の画像の次のパートを分解して、符
号化を続行する。

【0078】図19は、本発明の画像復号装置の第3の
実施の形態を示すブロック図である。図中、図2および
図12と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略す
る。101は4bit算術復号部、102は1bit算
術復号部、103は符号量算出部、104は制御部、1
05は画像処理部、106は符号量データ、107は総
符号量データ、108は制御データ、109は量子化幅
データ、110は復号画像データ、111は処理画像デ
ータである。この実施の形態では、本発明を非可逆の復
号処理に適用した点と、復号時に画像処理を行なってい
る点に特徴を有している。この実施の形態においても、
上述の画像符号化装置の第3の実施の形態と同様、分解
を第0パートが4bitで第1〜第4パートが1bit
とした場合について述べる。

【0079】1bit算術復号部102は、上述の図1
2における画像解析部23、確率推定部24および1b
it画像符号語解析部28を含むものであり、符号化手
法として算術符号化を用いている。4bit算術復号部
101は、1bit算術復号部102と同様の構成を有
しており、1bit画像符号語解析部28を4bitデ
ータが扱えるように変更し、符号化手法として算術符号
化を用いるものである。4bit算術復号部101およ
び1bit算術復号部102は、制御部104から送出
される制御データ108の命令により処理を行ない、処
理した符号を分解画像データ35として画像合成部25
に送出するとともに、符号量を符号量データ106とし
て符号量算出部103へ送出する。

【0080】符号量算出部103は、4bit算術復号
部101および1bit算術復号部102から送出され
る符号量データ106をもとに、現在処理中の画像に対
応する符号量の総和を計算する。そして、その結果を総
符号量データ107として制御部104へ送出する。制
御部104は、総符号量データ107をもとに、制御デ
ータ108を通して各部の制御を行なう。また、復号画
像の誤差範囲を量子化幅データ109として画像処理部
105へ送出する。

【0081】画像合成部25は、制御部104からの制
御信号108による命令に従い、復号画像データ110
を画像処理部105へ送出する。ここで、全てのパート
が揃わないうちに出力命令を発するように符号化してお
けば、復号画像と原画像が一致しない非可逆符号化を実
現することができる。本実施の形態ではこの出力命令の
発行を符号量と閾値との比較によって行なう。

【0082】画像処理部105は、量子化幅データ10
9を用いて、各画素値に対してそれぞれが持つ誤差範囲
を越えないような画像処理を行なう。画像出力部26
は、画像処理部105から送出される処理画像データ1
11を出力する。

【0083】次に、本発明の画像復号装置の第3の実施
の形態における動作の一例について説明する。この実施
の形態における全体的な動作は、ほぼ図6に示した通り
である。ただし、この実施の形態では、図6のS55の
処理が異なる。この図6のS55の処理を図20に示
す。図20は、本発明の画像復号装置の第3の実施の形
態における画像データの出力処理の動作の一例を示すフ
ローチャートである。図20に示す処理のうち、S71
〜S75の処理は図10に示した処理と同様である。

【0084】S71で第iパートを合成し、S72で全
パートの復号を行なったか否かを判定する。未処理のパ
ートが残っている場合には、S76に進み、制御部10
4において、符号量算出部103から送出された総符号
量データ107が予め設定された閾値より多いか否かを
判断する。総符号量がしきい値を越えていなければ、S
75へ進み、変数iに1だけ加え、次のパートの処理を
行なうべく、処理中の画像の復号を続行する。S76に
おいて総符号量が閾値を越えている場合、それ以降のパ
ートの復号処理を打ち切る。そして、S77へ進み、画
像処理を行ない、S73で画像を出力する。S74で変
数iを0にして、新たな画像についての処理を行なう。
S72において全パート復号したと判定された場合もS
77へ進み、S77で画像処理を行ない、S73で画像
を出力し、S74で変数iを0にして新たな画像につい
ての処理を行なう。

【0085】上述の画像符号化装置および画像復号装置
の第3の実施の形態によれば、可逆符号化の手法である
算術符号化を用いながら、非可逆符号化を実現してい
る。以下、このことについて説明する。図18に示した
ように、符号化処理においてはS66において、画像の
処理単位ごとの符号量を概ね一定とする制御を実現して
いる。同様に、図20に示したように、復号処理におい
てはS76で画像の処理単位ごとの符号量を概ね一定と
する制御を実現している。このとき、符号化および復号
処理は、途中で打ち切られることがあるため、画像入力
部1から送出される入力画像(画像データ11)と、画
像出力部26からの出力画像(処理画像データ111)
は必ずしも一致しない。このとき、符号化および復号処
理を打ち切らない可逆符号化と比較して符号量が少なく
なっており、非可逆符号化が実現できている。

【0086】このとき、画像符号化装置と画像復号装置
は同じ符号データを処理するから、閾値を統一しておけ
ば、符号に余計な情報を付与せずに復号することが可能
である。また、打ち切られるパートは、符号化装置側で
も確認できるから、符号化装置側で復号画像の劣化具合
を再現することが可能である。

【0087】ところで以上の処理を画素単位に行なう
と、たまたま符号が出力された画素とそうでない画素と
で符号量のばらつきが生じる。打ち切り処理は符号量に
応じて行なうので、このばらつきは画質的に好ましくな
い。ばらつきをなくすためには、例えば、算術符号化部
の内部状態から小数の単位で符号量を算出することも可
能である。つまり、算術符号化では入力の度にオージェ
ンドと呼ばれる変数を更新し、その値がある条件を満た
したときに符号を出力する。このオージェンドの値から
小数単位の符号量が定義できるのである。しかし、ここ
では処理負荷を軽くするために、画像をブロック単位に
扱うことを考える。すなわち、前述の画像の処理単位を
例えば8×8のブロックとする。ブロック単位処理への
変更に伴う構成の変更は図17および図19の構成から
容易に対応が可能であるので、ここでは詳述しない。こ
れによりブロック毎に打ち切り処理を行なうので、平均
的に見れば画素毎の符号量のばらつきを吸収することが
できる。結果として定性的には、情報の多いブロックは
粗く、情報の少ないブロックは細かく量子化するような
非可逆符号化を実現できる。もちろん、この際に前述の
ように小数単位で符号量を評価してもかまわない。

【0088】また、閾値を変更することにより、最終的
な画像全体の符号量を制御することが可能となる。例え
ば、ブロックごとに処理を行なう場合、設定されている
最大総符号量を総ブロック数で割ることにより、各ブロ
ックごとの割り当て符号量が算出できるので、これを閾
値として用いることができる。

【0089】また、この閾値は処理途中の符号量の関数
でもよい。例えば、一部のパートの処理が終わった段階
で画像全体の符号量が目標符号量より余裕があるような
場合、閾値を上げるような関数が考えられる。これによ
り、全体の符号量は目標符号量より少ないままで、打ち
切られる画像データを減少させて符号化することができ
る。

【0090】閾値を制御する処理の一例を具体的に述べ
る。もっとも単純な閾値は次の式で求められる。

【数1】 この値を閾値としてもよいが、各ブロックは閾値を越え
たところで処理を終了するので、符号量の総和は目標符
号量を上回ることになる。そこで、この上回る分を予測
する。いま、第iパートで閾値を越えるブロックの符号
量と閾値との差分を考える。理想的にはこの差分の統計
は、1bitから第iパートのブロックあたりの平均符
号量までの一様分布になると考えられる。従って、第i
パートで閾値を越えるブロックの符号量は次の式で近似
できる。

【数2】 ここで、CLi は第iパートにおけるブロックあたりの
平均符号量である。これより総符号量は次のようにな
る。

【数3】 この総符号量が目標符号量になるように閾値を設定すれ
ばよいのだから、結局、

【数4】 という式を得る。ここでCLi は未知数なので次の式で
予測する。

【数5】 ここではCLi を以前に処理したパートの符号量CL
i-1 、CLi-2 から線形に予測している。(5)の予測
式はもっと多次の予測式を用いてもよい。またここでは
簡単のためすべてのパートが同一bit数の場合につい
て述べているが、異なるbit数の場合にも同様に考え
ることができる。

【0091】第iパート以前に処理が終了しているブロ
ックについてはそのブロックを除外して計算してよい。
こうすることで符号量の制御精度を向上することができ
る。また、計算した閾値と予測したCLi から、第iパ
ートの処理では閾値を越えないと推定されるブロックが
存在することがある。このようなブロックを除外して計
算し直すループ処理を用いることで、符号量の制御精度
をさらに向上することができる。

【0092】次に、図19に示した画像復号装置の画像
処理部105による画像処理について説明する。非可逆
符号化の問題点の1つは、いかに復号画像の劣化を抑え
るかということにある。これを解決するために、復号画
像に対して画像処理を行なうのは公知の技術である。こ
のことは、例えば、1992年画像符号化シンポジウム
(PCSJ92)第7回シンポジウム資料,1992,
福田,2−14「変換符号化を用いた圧縮画像の歪み除
去に関する検討」,pp.97〜98にも記載されてい
る。しかし、一般に非可逆符号化で用いられている画像
処理では、非可逆符号化による画素値の劣化の程度がわ
かっていないと、画像処理が強すぎてエッジが欠落した
り、逆に弱すぎてノイズが残ってしまったりすることが
ある。

【0093】例えば、画像の非可逆符号化の標準である
JPEG(Joint Photographic E
xperts Group)のBaseline方式の
ような変換符号化の場合、変換係数を量子化するので復
号画像の各画素値がどの程度量子化されているのか判断
しづらい。これを解決する手法としては、例えば、上述
の文献に記載されているように、処理後の画像を再符号
化して符号を照らし合わせるという技術がある。しか
し、この場合、符号化と復号を繰り返す必要があるた
め、処理の負荷が大きくなる。

【0094】これに対し、上述の第3の実施の形態の場
合、どのパートが打ち切られているかを復号側で知るこ
とができるので、各画素値がどの程度の誤差を含むかと
いう知識を画像処理に生かすことができる。

【0095】図21は、処理を打ち切った場合に含まれ
る誤差の説明図である。図21では、図8(D)に示す
分解を例に図示している。この例において、第0及び第
1パートを処理した後、処理が打ち切られたとする。す
ると、第2及び第3パートは処理されない。その場合、
下位2bitが無視されることになるので、図21
(A)に示すように、誤差の範囲、つまり量子化幅が4
となる。すなわち、復号された画素値が4である場合、
本来の画素値は4〜7のいずれかということになる。

【0096】符号量に余裕があり、第0ないし第2パー
トを処理した後に処理が打ち切られた場合には、打ち切
られた第3パートの1bitが無視されるだけであるの
で、図21(B)に示すように、量子化幅は2となる。
例えば、復号された画素値が4である場合には、本来の
画素値は4か5のどちらかということになる。

【0097】図22は、量子化幅を考慮した画像処理の
一例の説明図である。画像は通常2次元の信号として扱
うが、ここでは簡単のため1次元信号について示す。図
12(A)は入力画像信号である。横軸が画素、縦軸が
対応する画素値である。この画像を量子化幅を4として
量子化する。これは、図8(D)に示す分解において、
第2、第3パートを打ち切ることに相当する。この結果
を図22(B)に示している。ここで、斜めのハッチン
グを施したグラフがもとの信号を示しており、縦のハッ
チングを施したグラフが量子化後の信号のグラフを示し
ている。

【0098】ここで、図22(B)に示した量子化後の
信号に一般的な平均値フィルタをかける。平均値フィル
タは、例えば、高木,下田監修,「画像解析ハンドブッ
ク」,1991,東京大学出版会,p.539等に記載
されている。ここで、f(x)を画素xの画素値、g
(x)を処理結果の画素値とし、3点の1次元信号を用
いた平均値フィルタは、次の式で表わすことができる。

【数6】 ただし両端のデータに対しては隣の画素との平均をとる
こととする。このような平均値フィルタをかけた結果を
図22(C)に示す。

【0099】これに量子化幅ΔEを考慮すると、次の式
が加わる。

【数7】 ここで、h(x)が画素xの処理結果の画素値である。
すなわち、(7)式は処理後の画素値を量子化幅でクリ
ッピングすることにあたる。

【0100】図22(C)に示す一般的な平均値フィル
タを用いた場合の処理結果は、入力画像に比べて、起伏
が無く平坦になっている。これに対し、図22(D)に
示す量子化幅を考慮した処理結果は、突出部の画素値が
小さくなっているものの、その他の部分については良好
な結果が得られている。

【0101】このように、第3の実施の形態によれば、
本発明を符号量制御が可能な非可逆符号化に応用するこ
とができ、またその特徴を生かした画像処理を復号画像
に対して行なうことが可能である。

【0102】上述の第3の実施の形態においても、図1
7の4bit算術符号化部91と1bit算術符号化部
92を、また、図19の4bit算術復号部101と1
bit算術復号部102を並列的に動作させることが可
能である。処理打ち切りの制御を行なうため、符号出力
部6または画像合成部25への出力を、制御部94,1
04の指示に従って行なうように構成すればよい。ま
た、各パートごとに、符号化部、復号部を設けることも
可能である。この場合には、第2の実施の形態において
図16で説明したように、例えば、画像符号化装置で
は、各符号化部に入力されるデータのタイミングをずら
して入力することによって、並列動作が可能である。こ
のとき、打ち切りの制御を行なうため、同じラインの次
のパートの処理において、それまでの処理済みの符号量
を判定することになる。そのため、見かけ上、第0パー
ト符号化部81で処理した符号量は、第1パートの処理
に用いられ、第1パート符号化部82までで処理した符
号量が第2パートの処理へ、さらに、第3パートの処理
へと伝播し、あたかもパイプライン的な処理がなされる
ことになる。

【0103】上述の第3の実施の形態では、符号化手法
として算術符号化の手法を用いているが、それ以外の符
号化手法を用いることもできる。具体的には、図17の
4bit算術符号化部91および1bit算術符号化部
92、図19の4bit算術復号部101および1bi
t算術復号部102を、算術符号化以外の手法を用いる
ものに変更すればよい。このとき、代替の符号化手法は
可逆符号化を行なうものであれば何でもよい。例えば、
ハフマン符号化、ユニバーサル符号化、ランレングス符
号化等が一例としてあげられる。もちろん、第1および
第2の実施の形態においても同様である。また、第3の
実施の形態においては、2値の可逆符号化だけを用いて
も実現することができる。

【0104】また、上述の各実施の形態における説明で
は、第0パートから順番に処理しているが、例えば、画
素値の変化があまりないブロックでは、上位のビットに
おいては同じ画素値情報を繰り返し符号化することにな
り、処理時間を増加させる原因となる。このときブロッ
ク内の共通するビットを抜き出して別個に符号化すれ
ば、そのビットに関しては符号化が一度で済むので処理
の高速化が図れる。共通しない残りのビットに関しては
通常通りの符号化を行なえばよい。この場合の復号につ
いて説明する。共通する成分と残りの成分からなる2種
類の符号は区別されて復号側に送られる。復号側では2
つの符号を独立に復号し、最後に2つの復号情報を加算
すれば復号画像が得られる。このとき共通する成分を先
に復号することにしておけば、共通しない成分を符号化
または復号する際、共通成分の参照が可能となり圧縮率
の向上が図れる。

【0105】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、画像を分解して処理するので、多値符号化に
おける状態数の削減とそれに伴う諸問題を解決し、多値
符号化を容易に実現することができる。特に、多値算術
符号化において、状態数を大幅に削減し、実現を容易に
している。また、符号量に応じた画素値の切捨てを行な
うため、非可逆符号化への応用が可能となり、容易に符
号量の制御を行なうことができる。さらに、量子化幅に
応じた画像処理を行なうことによって、非可逆符号化へ
応用した場合でも、従来より良好な画像を得ることがで
きるという効果がある。本発明は、符号化手法を多値算
術符号化に限定しないので、用途に応じて最適な多値可
逆符号化手法を使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図1】 本発明の画像符号化装置の第1の実施の形態
を示すブロック図である。

【図2】 本発明の画像復号装置の第1の実施の形態を
示すブロック図である。

【図3】 従来の多値の算術符号化手法を用いた符号化
装置の一例を示す構成図である。

【図4】 従来の多値の算術符号化手法を用いた復号装
置の一例を示す構成図である。

【図5】 一般的な符号化装置における動作の一例を示
すフローチャートである。

【図6】 一般的な復号装置における動作の一例を示す
フローチャートである。

【図7】 状態数の比較の説明図である。

【図8】 画像の分解の説明図である。

【図9】 本発明の画像符号化装置の第1の実施の形態
における画像データの入力処理の動作の一例を示すフロ
ーチャートである。

【図10】 本発明の画像復号装置の第1の実施の形態
における画像データの出力処理の動作の一例を示すフロ
ーチャートである。

【図11】 本発明の画像符号化装置の第2の実施の形
態におけるブロック図である。

【図12】 本発明の画像復号装置の第2の実施の形態
におけるブロック図である。

【図13】 本発明の画像符号化装置および画像復号装
置の第2の実施の形態における参照画素の取り方の一例
の説明図である。

【図14】 本発明の画像符号化装置および画像復号装
置の第2の実施の形態における処理順序の一例の説明図
である。

【図15】 第jラインの各パートの符号化および復号
に必要なパートの説明図である。

【図16】 本発明の画像符号化装置の第2の実施の形
態の変形例を示す要部説明図である。

【図17】 本発明の画像符号化装置の第3の実施の形
態を示すブロック図である。

【図18】 本発明の画像符号化装置の第3の実施の形
態における画像データの入力処理の動作の一例を示すフ
ローチャートである。

【図19】 本発明の画像復号装置の第3の実施の形態
を示すブロック図である。

【図20】 本発明の画像復号装置の第3の実施の形態
における画像データの出力処理の動作の一例を示すフロ
ーチャートである。

【図21】 処理を打ち切った場合に含まれる誤差の説
明図である。

【図22】 量子化幅を考慮した画像処理の一例の説明
図である。

【符号の説明】

1…画像入力部、2…画像分解部、3…画像解析部、4
…確率推定部、5…符号語作成部、6…符号出力部、7
…3bit画像符号語作成部、8…1bit画像符号語
作成部、11…画像データ、12…分解画像データ、1
3…分解画素値データ、14…状態データ、15…確率
推定データ、16…符号データ、17…画素値データ、
21…符号入力部、22…符号語解析部、23…画像解
析部、24…確率推定部、25…画像合成部、26…画
像出力部、27…3bit画像符号語解析部、28…1
bit画像符号語解析部、31…符号データ、32…分
解画素値データ、33…状態データ、34…確率推定デ
ータ、35…分解画像データ、36…画像データ、37
…画素値データ、38…参照画素データ、39…制御デ
ータ、91…4bit算術符号化部、92…1bit算
術符号化部、93…符号量算出部、94…制御部、95
…符号量データ、96…総符号量データ、97…制御デ
ータ、101…4bit算術復号部、102…1bit
算術復号部、103…符号量算出部、104…制御部、
105…画像処理部、106…符号量データ、107…
総符号量データ、108…制御データ、109…量子化
幅データ、110…復号画像データ、111…処理画像
データ。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力された多値画像を複数の連続したビ
    ットプレーンの組に分解し複数の連続したビットプレー
    ンの組からなる分解画像を作成する画像分解手段と、該
    画像分解手段により作成された分解画像の対象画素に対
    して符号化が行なわれた他の分解画像の周辺画素を参照
    する画像参照手段と、該画像参照手段の参照により対象
    画素の画素値が発生する確率である確率推定値を推定す
    る確率推定手段と、前記画像分解手段により作成された
    分解画像に対して前記確率推定手段により推定された確
    率推定値を用いて符号化を行なう符号語作成手段を具備
    することを特徴とする画像符号化装置。
  2. 【請求項2】 入力された多値画像を複数の連続したビ
    ットプレーンの組に分解し複数の連続したビットプレー
    ンの組からなる分解画像を作成する画像分解手段と、該
    画像分解手段により作成された分解画像に対して所定の
    大きさのブロックに分割するブロック分割手段と、前記
    画像分解手段により作成された分解画像の対象画素に対
    して符号化が行なわれた他の分解画像の周辺画素を参照
    する画像参照手段と、該画像参照手段の参照により対象
    画素の画素値が発生する確率である確率推定値を推定す
    る確率推定手段と、前記画像分解手段により作成された
    分解画像に対して前記確率推定手段により推定された確
    率推定値を用いて符号化を行なう符号語作成手段と、該
    符号語作成手段により符号化した符号の符号量を前記ブ
    ロック分割手段により分割されたブロックごとに算出す
    る符号量算出手段と、該符号量算出手段により算出され
    た符号量が予め定められた閾値を越えたとき前記ブロッ
    ク分割手段により分割された画像に対してそれ以降の前
    記符号語作成手段による符号化を中止する制御手段を具
    備することを特徴とする画像符号化装置。
  3. 【請求項3】 さらに、前記符号語作成手段により符号
    化した符号の符号量から対象とする画素の符号量の予測
    を行なう符号量予測手段を具備し、前記制御手段は、前
    記符号量予測手段により予測された符号量を用いて閾値
    を変更することを特徴とする請求項2に記載の画像符号
    化装置。
  4. 【請求項4】 前記符号語作成手段は、前記画像分解手
    段において作成された分解画像の数に応じて複数あるこ
    とを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載
    の画像符号化装置。
  5. 【請求項5】 前記符号語作成手段は、隣接する分解画
    像の画素に対して他の符号語作成手段による符号化の結
    果を用いて符号化を行なうことを特徴とする請求項4に
    記載の画像符号化装置。
  6. 【請求項6】 さらに、前記ブロック分割手段により分
    割されたブロックに対してそのブロック内の同一成分で
    ある分解画像を分離する同一成分分離手段を具備し、前
    記符号語作成手段は、前記同一成分分離手段により分離
    された同一成分を独立に符号化することを特徴とする請
    求項2に記載の画像符号化装置。
  7. 【請求項7】 入力された符号に対して対象画素の画素
    値が発生する確率である確率推定値を用いて復号を行な
    うことによって多値画像の複数の連続したビットプレー
    ンの組に分解された分解画像を得る符号語解析手段と、
    該符号語解析手段によって得られた分解画像に対して復
    号が行なわれた他の分解画像の周辺画素を参照する画像
    参照手段と、該画像参照手段の参照により確率推定値を
    推定する確率推定手段と、前記符号語解析手段によって
    得られた分解画像を1つの画像に合成する画像合成手段
    を具備することを特徴とする画像復号装置。
  8. 【請求項8】 入力された符号に対して対象画素の画素
    値が発生する確率である確率推定値を用いて復号を行な
    うことによって多値画像の複数の連続したビットプレー
    ンの組に分解された分解画像を得る符号語解析手段と、
    該符号語解析手段によって得られた分解画像に対して復
    号が行なわれた他の分解画像の周辺画素を参照する画像
    参照手段と、前記画像参照手段の参照により確率推定値
    を推定する確率推定手段と、前記符号語解析手段によっ
    て得られた分解画像を1つの画像に合成する画像合成手
    段と、入力された符号の符号量を分割されているブロッ
    クごとに算出する符号量算出手段と、該符号量算出手段
    により算出された符号量が予め定められた閾値を越えた
    とき、ブロックに分割された画像に対するそれ以降の前
    記符号語解析手段による復号を中止する制御手段を具備
    することを特徴とする画像復号装置。
  9. 【請求項9】 さらに、入力された符号から対象とする
    画素の符号量の予測を行なう符号量予測手段を具備し、
    前記制御手段は、前記符号量予測手段により予測された
    符号量を用いて前記閾値を変更することを特徴とする請
    求項8に記載の画像復号装置。
  10. 【請求項10】 前記符号語解析手段は、復号された分
    解画像の数に応じて複数あることを特徴とする請求項7
    ないし9のいずれか1項に記載の画像復号装置。
  11. 【請求項11】 前記符号語解析手段は、隣接する分解
    画像の画素に対して、他の符号語解析手段による復号の
    結果を用いて復号を行なうことを特徴とする請求項10
    に記載の画像復号装置。
  12. 【請求項12】 前記入力された符号は、分解画像にお
    けるブロックごとの同一成分の符号語およびその他の符
    号語によりなり、前記符号語解析手段は、前記入力され
    た符号から分解画像におけるブロックごとの同一成分を
    他の成分とは独立に復号し、さらに、前記符号語解析手
    段により復号された同一成分の分解画像とその他の成分
    の分解画像とを併合する画像併合手段を具備することを
    特徴とする請求項8に記載の画像復号装置。
  13. 【請求項13】 さらに、前記画像合成手段で合成した
    画像内の画素に対してその画素値を量子化幅内で周辺の
    画素を用いて補正する画像処理を行なう画像処理手段を
    具備したことを特徴とする請求項7ないし12のいずれ
    か1項に記載の画像復号装置。
JP7324659A 1995-04-18 1995-12-13 画像符号化装置および画像復号装置 Expired - Fee Related JP2939869B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9268995 1995-04-18
JP7-92689 1995-04-18
JP7324659A JP2939869B2 (ja) 1995-04-18 1995-12-13 画像符号化装置および画像復号装置

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7324659A JP2939869B2 (ja) 1995-04-18 1995-12-13 画像符号化装置および画像復号装置
US08/730,764 US6072909A (en) 1995-12-13 1996-10-15 Image coding devise and image decoding devise using with image disassembly
US09/396,434 US6118900A (en) 1995-12-13 1999-09-15 Image coding device and image decoding device for use with image disassembly

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH099256A true JPH099256A (ja) 1997-01-10
JP2939869B2 JP2939869B2 (ja) 1999-08-25

Family

ID=26434069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7324659A Expired - Fee Related JP2939869B2 (ja) 1995-04-18 1995-12-13 画像符号化装置および画像復号装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2939869B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005041420A1 (ja) * 2003-10-29 2005-05-06 Nec Corporation 算術符号の復号器または符号化器と逆2値化変換器または2値化変換器との間に中間バッファが挿入された復号装置または符号化装置
JP2007145495A (ja) * 2005-11-28 2007-06-14 Toshiba Elevator Co Ltd エレベータ自動着床装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005041420A1 (ja) * 2003-10-29 2005-05-06 Nec Corporation 算術符号の復号器または符号化器と逆2値化変換器または2値化変換器との間に中間バッファが挿入された復号装置または符号化装置
JPWO2005041420A1 (ja) * 2003-10-29 2007-10-04 日本電気株式会社 算術符号の復号器または符号化器と逆2値化変換器または2値化変換器との間に中間バッファが挿入された復号装置または符号化装置
US7301485B2 (en) 2003-10-29 2007-11-27 Nec Corporation Decoding device or encoding device having intermediate buffer interposed between an arithmetic code decoder or encoder and a reverse binarization device or binarization device
KR100801364B1 (ko) * 2003-10-29 2008-02-05 닛본 덴끼 가부시끼가이샤 산술부호의 복호기 또는 부호화기와 역2치화 변환기 또는2치화 변환기의 사이에 중간 버퍼가 삽입된 복호장치 또는부호화 장치
JP4677901B2 (ja) * 2003-10-29 2011-04-27 日本電気株式会社 算術符号の復号器または符号化器と逆2値化変換器または2値化変換器との間に中間バッファが挿入された復号装置または符号化装置
JP2007145495A (ja) * 2005-11-28 2007-06-14 Toshiba Elevator Co Ltd エレベータ自動着床装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2939869B2 (ja) 1999-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10045034B2 (en) System and method for using pattern vectors for video and image coding and decoding
US10397608B2 (en) Low-complexity intra prediction for video coding
RU2643504C1 (ru) Усовершенствованное кодирование с внутрикадровым предсказанием с использованием планарных представлений
US8581753B2 (en) Lossless coding technique for CABAC in HEVC
US8422809B2 (en) Image encoding method, image decoding method, image encoding apparatus, image decoding apparatus, image encoding program, and image decoding program
CN101939993B (zh) 对滤波器系数进行编码
ES2574278T3 (es) Codificación y decodificación de video usando transformadas
US10506234B2 (en) Method of run-length coding for palette predictor
US6847735B2 (en) Image processing system, image processing apparatus, image input apparatus, image output apparatus and method, and storage medium
US6108451A (en) Picture coding apparatus and method thereof
EP0580454B1 (en) Coding and decoding of digital data
JP3109854B2 (ja) 画像符号化方法及び装置
US8666179B2 (en) Image encoding apparatus and decoding apparatus
US8126053B2 (en) Image encoding/decoding method and apparatus
US9521433B2 (en) Video encoding device, video decoding device, video encoding method, video decoding method, video encoding or decoding program
Wang et al. Bitplane-by-bitplane shift (BbBShift)-a suggestion for JPEG2000 region of interest image coding
US5903676A (en) Context-based, adaptive, lossless image codec
US20160165234A1 (en) Modified coding for a transform skipped block for cabac in hevc
TWI431948B (zh) 轉換區塊之效率編碼和解碼
EP1512115B1 (en) Spatial prediction based intra coding
CN101090495B (zh) 处理视频数据的方法和系统
US7013050B2 (en) Image encoding apparatus and method, program code, and storage medium
KR0129558B1 (ko) 적응적 가변길이 부호화 방법 및 장치
JP5027936B2 (ja) 適応スキャン順序付けのための方法、記録媒体、プログラム、及び処理装置。
Wu Lossless compression of continuous-tone images via context selection, quantization, and modeling

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees