JPH1023425A - 画像符号化装置および方法、画像復号化装置および方法、並びに画像記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高低２つの解像度の２値画像を効率的に符号
化し、復号化する。 【解決手段】 低解像度画像を低解像度画像符号化器２
で符号化し、高解像度画像予測器３で、低解像度画像符
号化器２の出力する局所復号画像から、高解像度の予測
画像を生成する。タイプ判定器３３で、予測画像のタイ
プを判定し、その判定結果に対応して、高解像度画像と
予測画像の差分画像を、ＶＬＣ符号化器３７で符号化す
る。タイプ判定器３３の判定結果に対応して、ＶＬＣの
符号化テーブルを切り替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像符号化装置およ
び方法、画像復号化装置および方法、並びに画像記録媒
体に関し、特に、画像信号を、アナログまたはデジタル
の電話回線、専用のデータ伝送回線などの種々の転送レ
ートを持った伝送装置を使って伝送し、これを受信した
り、磁気ディスクやＲＡＭなどの種々の記憶容量を持っ
た蓄積メディアに記録し、再生する場合に用いて好適な
画像符号化装置および方法、画像復号化装置および方
法、並びに画像記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２１に示すように、画像内容が実質的
に同一で、複数の空間的な解像度の画像信号（高解像度
の画像信号と低解像度の画像信号）を符号化して単一の
ビットストリームにすると、その１つのビットストリー
ムで、複数の空間的な解像度の表示装置（高解像度の表
示装置と低解像度の表示装置）のうちの、いずれにおけ
る表示にも対応することができるという利点がある。

【０００３】この単一のビットストリームへの符号化
を、高解像度の画像と低解像度の画像を別々に符号化す
る場合よりも効率よく行うため、低解像度の画像から生
成した予測画像を高解像度の画像の符号化に用いること
が行われている。すなわち、図２２に示すように、まず
低解像度の画像を符号化し、続いてその低解像度の画像
から高解像度の画像を予測し、最後に予測された画像と
高解像度の画像との差分を符号化する。これにより、図
２３に示されるように、一部分（低解像度の画像）のみ
を復号すれば低解像度の画像が得られ、全体（低解像度
の画像と差分画像）を復号して合成すれば高解像度の画
像が得られるようなビットストリームが出来る。

【０００４】図２２に示す符号化処理は、従来、図２４
に示すような装置で実現されている。図２４の装置は低
解像度画像と高解像度画像を、それぞれ低解像度画像入
力端子１と高解像度画像入力端子４から入力し、それら
を階層的に符号化して、高低解像度画像用符号出力端子
８から出力する符号化装置である。

【０００５】低解像度画像入力端子１から入力された画
像は、低解像度画像符号化器２で符号化され、多重化器
７に出力されるとともに、局所的に復号される。局所復
号された画像から高解像度画像予測器３で、高解像度画
像を予測し、差分計算器５において、高解像度画像入力
端子４から入力された高解像度画像との差分が取られ
る。この差分画像を差分画像符号化器６で符号化して得
られた差分画像用符号と、低解像度画像符号化器２で得
られた低解像度画像用符号とが多重化器７で多重化され
て、高低解像度画像用符号として高低解像度画像用符号
出力端子８から出力される。

【０００６】一方、図２３に示す復号化処理は、従来、
図２５に示すような装置で実現されている。図２５の装
置は、高低解像度画像用符号（図２４の高低解像度画像
用符号出力端子８より出力された符号）が高低解像度画
像用符号入力端子１１から入力され、高低解像度画像の
階層的な符号を復号して、低解像度画像と高解像度画像
を、それぞれ低解像度画像出力端子１４と高解像度画像
出力端子１８から出力する復号化装置である。

【０００７】高低解像度画像用符号入力端子１１から入
力された高低解像度画像の階層的な符号は、逆多重化器
１５で逆多重化されて、低解像度画像用符号と差分画像
用符号とに分離される。低解像度画像用符号は低解像度
画像復号器１２で復号される。低解像度画像を観賞する
場合には低解像度画像出力端子１４から出力された画像
が、低解像度用のモニタ（図示せず）に供給される。高
解像度画像を観賞する場合には、高解像度画像予測器１
３で低解像度画像から高解像度画像を予測し、生成した
予測画像を、差分画像復号器１６で差分画像用符号から
復号された差分画像と加算器１７で加算して高解像度画
像を構成し、高解像度画像出力端子１８を介して、高解
像度用のモニタ（図示せず）に出力される。

【０００８】このような階層的な方法によって符号化を
行いたい画像の１つに、２値画像の１つであるハードキ
ー信号がある。ここでキー信号とは、物体の形状をその
物体の内側であるか外側であるかによって表すもので、
図２６に示すように、画像中の物体をその形状に応じて
切り出して、他の背景画像に合成するとき使用される。
ハードキー信号とは、この物体の内側であるか外側であ
るかを２値（例えば１と０）で表わすキー信号である。
また、キー信号で切り取られる画像はフィル画像と呼ば
れる。図２６の例においては、屋外において撮影した人
物と太陽の画像を含むフィル画像から、キー信号より人
物の画像のみが抜き出され、山の背景画像と合成され
て、新たな合成画像が生成されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来、この２値画像で
あるハードキー信号を、２値画像の符号化である点でＦ
ＡＸと同じであるので、ＭＭＲ（Modified Modified RE
AD）に基づく方法、物体の内側と外側との境界線を、そ
の始点と続く向きによって符号化するチェーンコーディ
ングに基づく方法、すべての葉が同一の場合を省略した
４分木に基づく方法、などにより、（階層的ではなく）
直接符号化するようにしていた。そのため、かえって符
号化効率が悪くなってしまっていた。

【００１０】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、画像を効率的に、符号化または復号化す
ることができるようにするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の画像符
号化装置、および、請求項４に記載の画像符号化方法
は、第２の符号化手段が、予測画像のｎ×ｍ画素のブロ
ック毎に、差分画像を符号化する符号化テーブルを切り
替えて符号化することを特徴とする。

【００１２】請求項５に記載の画像復号化装置、およ
び、請求項８に記載の画像復号化方法は、第２の復号化
手段が、予測画像のｎ×ｍ画素のブロック毎に、差分画
像を復号化する復号化テーブルを切り替えて復号化する
ことを特徴とする。

【００１３】請求項９に記載の画像符号化装置、およ
び、請求項１０に記載の画像符号化方法は、第２の符号
化手段が、低解像度の画像に基づく画像のｎ×ｍ画素の
ブロック毎に、高解像度の画像を符号化する符号化テー
ブルを切り替えて符号化することを特徴とする。

【００１４】請求項１１に記載の画像復号化装置、およ
び、請求項１２に記載の画像復号化方法は、第２の復号
化手段が、低解像度の画像に基づく画像のｎ×ｍ画素の
ブロック毎に、高解像度の画像を復号化する復号化テー
ブルを切り替えて復号化することを特徴とする。

【００１５】請求項１３に記載の画像記録媒体は、差分
画像が、予測画像のｎ×ｍ画素のブロックに対応して可
変長符号で符号化されていることを特徴とする。

【００１６】請求項１４に記載の画像記録媒体は、高解
像度の画像が、低解像度の画像に基づく画像のｎ×ｍ画
素のブロックに対応して可変長符号で符号化されている
ことを特徴とする。

【００１７】請求項１に記載の画像符号化装置および請
求項４に記載の画像符号化方法においては、予測画像の
ｎ×ｍ画素のブロック毎に、差分画像を符号化する符号
化テーブルが切り替えられる。

【００１８】請求項５に記載の画像復号化装置および請
求項８に記載の画像復号化方法においては、予測画像の
ｎ×ｍ画素のブロック毎に、差分画像を復号化する復号
化テーブルが切り替えられる。

【００１９】請求項９に記載の画像符号化装置および請
求項１０に記載の画像符号化方法においては、低解像度
の画像に基づく画像のｎ×ｍ画素のブロック毎に、高解
像度の画像を符号化する符号化テーブルが切り替えられ
る。

【００２０】請求項１１に記載の画像復号化装置および
請求項１２に記載の画像復号化方法においては、低解像
度の画像に基づく画像のｎ×ｍ画素のブロック毎に、高
解像度の画像を復号化する復号化テーブルが切り替えら
れる。

【００２１】請求項１３に記載の画像記録媒体において
は、差分画像が、予測画像のｎ×ｍ画素のブロックに対
応して可変長符号で符号化されている。

【００２２】請求項１４に記載の画像記録媒体において
は、高解像度の画像が、低解像度の画像に基づく画像の
ｎ×ｍ画素のブロックに対応して可変長符号で符号化さ
れている。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を、以下、図面と
ともに詳細に説明する。以下の実施例では高解像度画像
と低解像度画像の解像度が縦横ともに２：１である場合
について説明する。そこで、低解像度の画像の横、縦の
画素数をそれぞれ、W、H とすると、高解像度の画像の
横、縦の画素数はそれぞれ、2W、2H となる。

【００２４】また、低解像度の画像の各画素を B(x,y)
(x={0,1,…,W-1}, y={0,1,…,H-1})、高解像度の画像の
各画素を U(x,y)(x={0,1,…,2W-1}, y={0,1,…,2H-1})
とする。さらに、以下の実施例では符号化単位のブロッ
クの大きさ（ｎ×ｍ）は、縦２画素×横２画素として説
明する。

【００２５】図１は、第１の実施例を表し、この実施例
は、入力された高低２つの解像度の２値画像を階層的に
符号化するものである。この実施例が図２４に示す従来
例と大きく異なるのは、次の点である。

【００２６】すなわち、高解像度画像予測器３で局所復
号画像から予測された画像が、画枠拡張器３１とブロッ
ク化器３２で形式変換される。同様に、高解像度画像
が、画枠拡張器３５とブロック化器３６で形式変換され
る。ブロック化器３２の出力とブロック化器３６の出力
は、排他的論理和計算器３４で排他的論理和（差分画
像）が演算された後、ＶＬＣ符号化器３７に供給され
る。タイプ判定器３３では、ブロック化器３２の出力を
分類してＶＬＣ＿ｔｙｐｅを出力し、ＶＬＣ符号化器３
７でこのＶＬＣ＿ｔｙｐｅに応じてＶＬＣテーブルを参
照して、差分画像のブロックをＶＬＣ符号化する。その
他の構成は、図２４に示す場合と同様である。

【００２７】次にその詳しい動作を説明する。低解像度
画像入力端子１から入力された低解像度画像は、低解像
度画像符号化器２で符号化されるとともに、局所復号さ
れる。この低解像度画像符号化器２は、例えばＭＭＲ
法、チェーンコーディング法、４分木法などの方法によ
り、２値画像の低解像度画像の符号化を行う。

【００２８】高解像度画像予測器３は、upsampleフィル
タである。このフィルタは、次の式（１）により表され
る単純な処理を繰り返し行うフィルタである。

【００２９】U(2x+i,2y+j) = B(x,y) （１） ただし、i,j = {0,1}, x={0,1,…,W-1}, y={0,1,…,H-
1}

【００３０】この予測方法（フィルタ処理）は、低解像
度の画像の画素値を縦横に２つずつ繰り返したものを、
高解像度の画像とするものである。各解像度の画素の位
相の関係は、図２の（Ａ）と（Ｂ）で表される。

【００３１】式（１）を実行するフィルタ（高解像度画
像予測器３）は、例えば図３に示すように構成される。
図３の予測器３では、低解像度画像入力端子５１から入
力された低解像度画像を、セレクタ５２のレジスタ５４
−１乃至５４−４に、画素毎に保持させる。そして、セ
レクタ５２のスイッチ５３が、レジスタ５４−１乃至５
４−４を順次選択する。これにより、高解像度画像が予
測され、予測高解像度画像出力端子５５から出力され
る。

【００３２】入出力画像の解像度の比は縦横２倍なの
で、画素数では４倍である。そのため、低解像度画像の
周波数をｆｓとすれば、高解像度画像の周波数は４ｆｓ
で表される。低解像度画像入力端子５１から入力された
低解像度画像は、セレクタ５２の４つのレジスタ５４−
１乃至５４−４に分配される。入力画像の４倍の周波数
でセレクタ５２のレジスタ５４−１乃至５４−４が順次
選択されて、予測高解像度画像として予測高解像度画像
出力端子５５から出力される。

【００３３】予測高解像度画像は２ラインずつ組になっ
て出力されるため、予測高解像度画像出力端子５５から
出力された後、順序変換器（図示せず）で、各ライン毎
の順番の画素となるように、並べ替えが行われる。

【００３４】以上、高解像度画像予測器３の詳細を説明
したが、上述のフィルタ以外の予測方法を用いても構わ
ない。

【００３５】画枠拡張器３１では、高解像度画像予測器
３から出力された予測画像に対して、図２の（Ｂ）から
（Ｃ）への変換で表されるように、上下左右に画枠の大
きさを１画素分だけ追加する。周囲に追加された画素の
値はすべて０（白）とされる。

【００３６】ブロック化器３２では、画枠拡張器３１か
ら出力された画像（図２（Ｃ））を２×２画素のブロッ
クに分割する。この処理は、図２の（Ｃ），（Ｄ）に表
されている。この図２（Ｄ）と図２（Ｂ）を比較して明
らかなように、ブロック化は、１つのブロック内に、図
２（Ｂ）の予測で生成した画素のうち、異なる４個の画
素（隣接する画素）を含ませるために行われる。そし
て、画枠の拡張は、ブロック化を行ったとき、端部の画
素で２×２個の画素のブロックが構成できるようにする
ために行われる。

【００３７】画枠拡張器３１とブロック化器３２は、合
わせて、図４に示すように構成できる。画像入力端子６
１から入力された画像は、フレームメモリ６２に一度蓄
えられ、座標ｘ，ｙの指定に対応して、レジスタ６５に
保持されている０、またはフレームメモリ６２中の適当
な画素がスイッチ６３により選択されて、画像出力端子
６４より出力される。

【００３８】図１の高解像度画像入力端子４から入力さ
れた高解像度画像に対しても、同様に、図５（Ａ）から
図５（Ｂ）を通って図５（Ｃ）への変換で表されるよう
に、画枠拡張器３５で画枠が拡張され、ブロック化器３
６でブロック化される。画枠拡張器３５とブロック化器
３６も、図４に示す構成で実現することができる。

【００３９】タイプ判定器３３は図６の装置で実現され
る。この装置は、図７に示すように、入力された低解像
度画像に基づく画像（予測画像）の４画素から、０乃至
１５（１６進数では０乃至Ｆ）の値をとるＶＬＣ＿ｔｙ
ｐｅを計算して出力している。すなわち、入力端子７１
乃至７４には、４つの２値画素のＢ００，Ｂ０１，Ｂ１
０，Ｂ１１がそれぞれ入力される。乗算器７５乃至７８
は、それぞれ対応する入力端子７１乃至７４より入力さ
れた２値画素（１または０の値の画素）に対して、８，
４，２または１の係数を乗算する。加算器７９は、乗算
器７５乃至７８の出力を加算し、出力端子８０より出力
する。従って、ＶＬＣ＿ｔｙｐｅ出力端子８０より出力
されるＶＬＣ＿ｔｙｐｅは、４つの２値画素（Ｂ００，
Ｂ０１，Ｂ１０，Ｂ１１）を１０進数（または、１６進
数）で表した値となる。換言すれば、この演算は、４つ
の２値画素（Ｂ００，Ｂ０１，Ｂ１０，Ｂ１１）を２進
数として読み換えているだけの処理に等しいので、４本
線のデータバスと考えれば、まったく演算が不要という
ことになる。

【００４０】図１の排他的論理和計算器３４では、ブロ
ック化器３２の出力する予測画像のブロックとブロック
化器３６の出力する高解像度画像のブロックとの差に対
応する差分ブロックを求めている。この差分は、２値画
像を扱っているので、減算器ではなく排他的論理和計算
器で求めることができる。

【００４１】ＶＬＣ符号化器３７では、排他的論理和計
算器３４で求めた差分画像のブロックを、ＶＬＣテーブ
ルを用いて、ＶＬＣ符号化する。このＶＬＣテーブル
は、タイプ判定器３３で対応する予測画像のブロックか
ら計算したＶＬＣ＿ｔｙｐｅに応じて切り替えられる
（選択される）。

【００４２】図８と図９は、このＶＬＣテーブルの例を
表している。図８は、予測画像ブロックのＶＬＣ＿ｔｙ
ｐｅが１である場合におけるＶＬＣテーブルを表し、図
９は、ＶＬＣ＿ｔｙｐｅが３である場合のＶＬＣテーブ
ルを表している。ＶＬＣ符号化器３７には、このような
ＶＬＣテーブルが、ＶＬＣ＿ｔｙｐｅ０乃至ＶＬＣ＿ｔ
ｙｐｅＦのそれぞれに対応して、１６種類設けられてい
る。

【００４３】これらのＶＬＣテーブルにおける各差分画
像ブロックに対応するＶＬＣ（可変長符号）は、最も発
生頻度の多いものが、より短いＶＬＣとなるように定め
られている。例えば、図８に示すように、ＶＬＣ＿ｔｙ
ｐｅ１の予測画像ブロックが発生したとき、対応する差
分画像ブロックとしては、図中最も上方に示されてい
る、左上から右下方向に４個の２値を表すと、（０００
１）の差分画像ブロックが最も高い頻度で発生する。こ
の頻度は、実験などにより求められるものである。そこ
で、この差分画像ブロックに対しては、最も短いＶＬＣ
である”１”が対応されている。次に、発生頻度が多い
差分画像ブロックは、（００００）であるので、この差
分画像ブロックに対しては、次に短いＶＬＣである”０
１”が対応されている。

【００４４】以下、同様に、発生頻度の高い差分画像ブ
ロックほど、より短いＶＬＣが対応される。このこと
は、図９に示すＶＬＣ＿ｔｙｐｅ３の予測画像ブロック
のＶＬＣテーブルは元より、その他のＶＬＣ＿ｔｙｐｅ
のＶＬＣテーブルにおいても同様である。

【００４５】従って、ＶＬＣ符号化器３７における符号
化は、最も効率よく行うことが可能となる。

【００４６】ＶＬＣ符号化器３７より出力された差分画
像用符号は、多重化器７に供給され、低解像度画像符号
化器２より供給された低解像度画像用符号と多重化され
る。そして、高低解像度画像用符号出力端子８より出力
され、ディスク２０に記録される。あるいはまた、所定
の伝送路を介して伝送される。換言すれば、ディスク２
０に記録されたり、あるいは所定の伝送路に伝送される
ストリームにおいては、差分画像が予測画像の２×２画
素のブロックに対応する可変長符号で符号化されている
ことになる。

【００４７】以上のようにこの実施例では、予測画像を
参照してブロック毎に、ＶＬＣテーブルを切り替えて符
号化することにより、２値画像の差分画像を効率よく符
号化する。これにより、装置全体としては、空間的に階
層的に２値画像を効率よく符号化することができる。

【００４８】ＶＬＣテーブルの切り替えは、低解像度画
像の局所復号画像に基づいて行っているため、後述する
ように、復号化装置でも同様に低解像度画像の復号画像
から予測画像を計算することにすれば、ＶＬＣテーブル
の切り替え情報を復号化装置に送らずに済む。この点で
も本装置の符号化効率は高くなっている。

【００４９】図１０は、以上のようにして、入力された
２値の低解像度画像を表す符号と、２値の高解像度画像
を低解像度画像からの予測画像との差分として表す符号
とが多重化された符号を復号する装置の構成例を表して
いる。

【００５０】この装置が図２５の従来例と大きく異なる
のは、次の点である。すなわち、復号画像から予測され
た予測画像は、画枠拡張器１０１とブロック化器１０２
で形式変換される。タイプ判定器１０３では、ブロック
化器１０２の出力を分類してＶＬＣ＿ｔｙｐｅを出力
し、ＶＬＣ復号器１０４でＶＬＣ＿ｔｙｐｅに応じてＶ
ＬＣテーブルを参照して、ＶＬＣを復号して差分画像の
ブロックを作る。排他的論理和計算器１０５から出力さ
れる高解像度画像ブロックがフレーム化器１０６と画枠
縮小器１０７で形式変換される。

【００５１】次にその詳しい動作を説明する。

【００５２】ディスク２０より再生されたストリーム
（高低解像度画像用符号）は、高低解像度画像用符号入
力端子１１から逆多重化器１５に入力され、差分画像用
符号と低解像度画像用符号に分離される。差分画像用符
号は、ＶＬＣ符号器１０４に供給され、低解像度画像用
符号は、低解像度画像復号器１２に入力される。

【００５３】低解像度画像復号器１２は、入力された低
解像度画像用符号を復号し、低解像度画像出力端子１４
に出力する。また、高解像度画像予測器１３は、低解像
度画像復号器１２より供給された低解像度画像から、予
測画像を生成する。そして、生成された予測画像は、画
枠拡張器１０１に入力され、画枠が拡張された後、ブロ
ック化器１０２に入力され、ブロック化が行われる。そ
して、ブロック化器１０２より出力された予測画像ブロ
ックは、タイプ判定器１０３に入力され、ＶＬＣ＿ｔｙ
ｐｅが判定される。

【００５４】以上の高解像度画像予測器１３、画枠拡張
器１０１、ブロック化器１０２、およびタイプ判定器１
０３における処理は、図１の実施例における高解像度画
像予測器３、画枠拡張器３１、ブロック化器３２、およ
びタイプ判定器３３における処理と、基本的に同様の処
理である。

【００５５】図８と図９に示したようなＶＬＣテーブル
（復号化テーブル）を有するＶＬＣ復号器１０４では、
タイプ判定器１０３で予測画像のブロックから計算した
ＶＬＣ＿ｔｙｐｅによって切り替えた（選択した）ＶＬ
Ｃテーブルを用いて、逆多重化器１５より供給される差
分画像用符号のＶＬＣを復号して差分画像のブロックを
作る。

【００５６】排他的論理和計算器１０５では、差分画像
ブロックと予測画像ブロックの排他的論理和を演算して
高解像度画像のブロックを求めている。ここでも２値画
像を扱っているので、加算器ではなく排他的論理和計算
器を用いている。

【００５７】フレーム化器１０６では、排他的論理和計
算器１０５から出力された高解像度画像のブロックをフ
レームにまとめている。この処理は、図５（Ｃ）から図
５（Ｂ）への変換で表される。

【００５８】画枠縮小器１０７では、フレーム化器１０
６から出力された画像に対して、図５（Ｂ）から図５
（Ａ）への変換で表されるように、上下左右に画枠の大
きさを１だけ減少させる処理を行う。取り除かれる画素
の値はすべて０である。

【００５９】フレーム化器１０６と画枠縮小器１０７
は、合わせて、図１１の装置で実現できる。画像入力端
子１２１から入力された画像は、フレームメモリ１２２
に一度蓄えられ、座標ｘ，ｙの指定に対応して、フレー
ムメモリ１２２中の適当な画素が選択されて、画像出力
端子１２３から出力される。

【００６０】以上のように、この実施例では、予測画像
を参照してそのブロック毎に、ＶＬＣテーブルを切り替
えて復号することにより、２値画像の差分画像を正しく
復号する。これにより、装置全体としては、空間的に階
層的に２値画像を正しく復号することができる。

【００６１】図１２は、符号化装置の他の実施例を表し
ている。この実施例では、高解像度画像のブロックの画
素を並べ替えるための並べ替え器１１１を用いることに
より、図１の実施例よりも符号化テーブルを簡単化して
いる。

【００６２】図１の実施例との違いは、タイプ判定器３
３でＶＬＣ＿ｔｙｐｅだけでなく、ｓｗａｐ＿ｔｙｐｅ
を計算し、ｓｗａｐ＿ｔｙｐｅを並べ換え器１１１で用
いている点である。その他の構成は図１における場合と
同様である。

【００６３】タイプ判定器３３で計算されるＶＬＣ＿ｔ
ｙｐｅとｓｗａｐ＿ｔｙｐｅの例を図１３で説明する。
予測画像の２×２画素のブロックの取り得るパターンは
１６種類あるが、上下、左右、斜め方向などの置換によ
って、同一のパターンと見なされる場合には、同じＶＬ
Ｃテーブルを用いることが可能である。すなわち、図１
３に示すように、ＶＬＣ＿ｔｙｐｅ０乃至ＶＬＣ＿ｔｙ
ｐｅＦの１６種類のＶＬＣ＿ｔｙｐｅを、ＶＬＣ＿ｔｙ
ｐｅ０，ＶＬＣ＿ｔｙｐｅ１，ＶＬＣ＿ｔｙｐｅ３，Ｖ
ＬＣ＿ｔｙｐｅ６，ＶＬＣ＿ｔｙｐｅＥ，ＶＬＣ＿ｔｙ
ｐｅＦの６種類にまとめ、ＶＬＣテーブルを６種類にし
ぼることが可能である。

【００６４】例えば、ＶＬＣ＿ｔｙｐｅ２は、左上と右
上が、それぞれ０、左下が１、右下が０であるから、そ
れぞれ左右の値を入れ換える（ｓｗａｐ＿ｔｙｐｅ１）
と、ＶＬＣ＿ｔｙｐｅ１と同じパターンとなる。また、
ＶＬＣ＿ｔｙｐｅ４は、左上が０、右上が１、左下が
０、右下が０であるから、それぞれ上下を置換する（ｓ
ｗａｐ＿ｔｙｐｅ２）と、ＶＬＣ＿ｔｙｐｅ１と同一の
パターンとなる。ＶＬＣ＿ｔｙｐｅ８は、左上が１、右
上が０、左下と右下が０であるから、左上と右下を置換
し、右上と左下を置換すれば（ｓｗａｐ＿ｔｙｐｅ
３）、ＶＬＣ＿ｔｙｐｅ１と同一のパターンとなる。従
って、ＶＬＣ＿ｔｙｐｅ２，ＶＬＣ＿ｔｙｐｅ４，ＶＬ
Ｃ＿ｔｙｐｅ８は、ＶＬＣ＿ｔｙｐｅ１としてまとめる
ことができる。

【００６５】まとめるときにどのような置換を行うかを
示すのが、ｓｗａｐ＿ｔｙｐｅで、ＶＬＣ符号化のとき
にどのＶＬＣテーブルを用いるのかを示すのが、ＶＬＣ
＿ｔｙｐｅである。

【００６６】この機能をもつタイプ判定器３３は、図１
４の構成で実現される。この装置では、入力された低解
像度画像の４画素から計算した０乃至Ｆの範囲の値で、
２つのテーブル１２１と１２２を参照して出力を決め
る。ＶＬＣ＿ｔｙｐｅテーブル１２１を参照することに
よって、ＶＬＣ＿ｔｙｐｅを決め、ｓｗａｐ＿ｔｙｐｅ
テーブル１２２を参照することによって、ｓｗａｐ＿ｔ
ｙｐｅを決める。

【００６７】すなわち、図１４に示すタイプ判定器３３
の入力端子７１から加算器７９までの構成は、図６にお
けるタイプ判定器３３と同様の構成となっている。図６
を参照して説明したように、加算器７９の出力は、０乃
至Ｆのいずれかの値（ＶＬＣ＿ｔｙｐｅ）となってい
る。ＶＬＣ＿ｔｙｐｅテーブル１２１は、このＶＬＣ＿
ｔｙｐｅを６種類のＶＬＣ＿ｔｙｐｅにまとめるための
変換テーブルを構成している。従って、ＶＬＣ＿ｔｙｐ
ｅテーブル１２１からＶＬＣ＿ｔｙｐｅ出力端子８０よ
り出力されるＶＬＣ＿ｔｙｐｅは、６種類のＶＬＣ＿ｔ
ｙｐｅとなっている。

【００６８】これに対して、ｓｗａｐ＿ｔｙｐｅテーブ
ル１２２は、入力されたＶＬＣ＿ｔｙｐｅを、対応する
ｓｗａｐ＿ｔｙｐｅに変換する変換テーブルとなってい
る。従って、ｓｗａｐ＿ｔｙｐｅ出力端子１２３にｓｗ
ａｐ＿ｔｙｐｅテーブル１２２から出力される値は、Ｖ
ＬＣ＿ｔｙｐｅをｓｗａｐ＿ｔｙｐｅに変換したものと
なっている。

【００６９】図１２の並べ換え器１１１は、ｓｗａｐ＿
ｔｙｐｅで指定された通りに差分画像のブロックを置換
する装置で、図１５の装置で実現される。並べ換え器１
１１の内部のスイッチが、ｓｗａｐ＿ｔｙｐｅに応じ
て、図１６で示されるように切り替わる。これにより、
ｓｗａｐ＿ｔｙｐｅ０乃至ｓｗａｐ＿ｔｙｐｅ５の置換
を行うことができる。

【００７０】以上のように、図１２の実施例では、符号
化するブロックの置換操作によって、必要とするＶＬＣ
テーブルの数を図１の実施例より減少させることができ
る。

【００７１】並べ換え方法の情報は、低解像度画像の復
号画像によっているため、復号化装置でも同様に低解像
度画像の復号画像から計算することにすれば、並べ換え
方法の情報を復号化装置に送らずに済む。この点でも本
装置の符号化効率は高くなっている。

【００７２】図１７は、図１２の符号化装置に対応する
復号化装置である。図１２の実施例と同様に、復号した
差分画像のブロックの画素を並べ替えるための並べ替え
器１３１を用いることにより、図１０の実施例よりも符
号化テーブル（復号化テーブル）を簡単化している。

【００７３】図１０の実施例との違いは、タイプ判定器
１０３でＶＬＣ＿ｔｙｐｅだけでなく、ｓｗａｐ＿ｔｙ
ｐｅを計算し、ｓｗａｐ＿ｔｙｐｅを並べ換え器１３１
で用いている点である。その他の構成は図１０における
場合と同様である。

【００７４】タイプ判定器１０３で計算されるＶＬＣ＿
ｔｙｐｅとｓｗａｐ＿ｔｙｐｅは、図１２のタイプ判定
器３３における場合と同じである。並べ換え器１３１で
は、復号された差分画像のブロックを、ｓｗａｐ＿ｔｙ
ｐｅに基づいて置換する。その他の動作は図１０の実施
例と同じである。

【００７５】以上のようにこの実施例では、復号された
ブロックを置換することによって、必要とするＶＬＣテ
ーブルの数を図１と図１０の実施例より減少させる。並
べ換え方法の情報は、低解像度画像の復号画像から得て
いるため、符号化装置と同じ復号画像から計算すること
なる。そのため、ＶＬＣテーブルの数を図１と図１０の
実施例よりも減少させながら、正確な復号が可能となっ
ている。

【００７６】図１２の符号化装置と図１７の符号化装置
においては、ＶＬＣ＿ｔｙｐｅを１６種類から６種類に
まとめるようにしたが、２値の値の１と０を反転するよ
うにすれば、さらに４種類にまとめることができる。す
なわち、図１３に示すように、ＶＬＣ＿ｔｙｐｅＥに属
するＶＬＣ＿ｔｙｐｅの各ブロックの１と０をそれぞれ
反転すると、そのパターンは、ＶＬＣ＿ｔｙｐｅ１と同
一のパターンとなる。従って、ＶＬＣ＿ｔｙｐｅＥは、
ＶＬＣ＿ｔｙｐｅ１としてまとめることができる。

【００７７】同様に、ＶＬＣ＿ｔｙｐｅＦは、そのブロ
ックの１を０に反転すると、そのパターンは、ＶＬＣ＿
ｔｙｐｅ０と同一のパターンとなる。従って、ＶＬＣ＿
ｔｙｐｅＦは、ＶＬＣ＿ｔｙｐｅ０としてまとめること
ができる。

【００７８】なお、上記実施例においては、２×２画素
を単位として、１画像を処理するようにしたが、フレー
ム単位で処理するようにすることも可能である。このと
き、処理する画像は、動画であっても静止画であっても
よい。

【００７９】図１８は、さらに他の符号化装置の実施例
を表している。この実施例においては、図１における排
他的論理和計算器３４が省略された構成とされている。
その他の構成は、図１における場合と同様である。

【００８０】すなわち、差分画像ブロックとＶＬＣは、
図８と図９に示すように、それぞれ対応している。そし
て、差分画像ブロックは、高解像度画像ブロックに対応
している。そこで、ＶＬＣを差分画像ブロックに対応し
て発生させるのではなく、高解像度画像ブロックに対応
して発生させるようにすることもできる。このため、こ
の場合においては、差分画像を生成する必要がなくな
る。図１８は、この場合の実施例を表している。

【００８１】すなわち、図１８のＶＬＣ符号化器３７に
は、ブロック化器３６より出力された高解像度画像ブロ
ックが直接供給される。そこで、ＶＬＣ符号化器３７
は、図８と図９に示すＶＬＣテーブルで、ＶＬＣ＿ｔｙ
ｐｅ（予測画像ブロック）と高解像度画像ブロックに対
応して、ＶＬＣを決定する。その他の処理は、図１にお
ける場合と同様である。

【００８２】図１９は、図１８の符号化装置に対応する
復号化装置の構成例を示している。この実施例において
は、図１０の復号化装置における排他的論理和計算器１
０５が省略された構成とされている。その他の構成は、
図１０における場合と同様である。

【００８３】但し、図１８の符号化装置においては、Ｖ
ＬＣ符号化器３７により符号化され、出力されるのは、
差分画像用符号ではなく、高解像度画像用符号となる。
従って、ディスク２０には、低解像度画像用符号と低解
像度画像に基づく画像に対応して符号化された高解像度
画像用符号が多重化されて記録されることになる。

【００８４】そこで、逆多重化器１５で分離するのは、
図１０の実施例の場合、差分画像用符号であるが、図１
９の実施例の場合、高解像度画像用符号となる。従っ
て、ＶＬＣ復号器１０４は、図８と図９に示すＶＬＣ＿
ｔｙｐｅブロックと高解像度画像ブロックを参照してＶ
ＬＣを復号することになる。そして、ＶＬＣ復号器１０
４より出力されるのは、差分画像ブロックではなく、高
解像度画像ブロックとなる。

【００８５】なお、上記実施例においては、高解像度画
像予測器を用いて低解像度画像から高解像度画像を予測
するようにしたが、例えば図２０に示すように、低解像
度画像（図２０（Ａ））を画枠拡張し、さらにブロック
化するようにすれば、高解像度画像の予測処理は不要と
なる。

【００８６】以上の説明ではＶＬＣを用いてブロックを
符号化し、復号化するようにしたが、ブロックの符号
化、復号化の方法は任意の方法でよく、他に算術符号な
どを用いることもできる。

【００８７】低解像度画像が高解像度画像を正しく縮小
したものである場合、図１３のＶＬＣ＿ｔｙｐｅ０（Ｆ
も含む）の予測画像のブロックでは、残差が発生しない
確率が非常に高くなる。そのため、非可逆（ｌｏｓｓ
ｙ）符号化で構わない場合には、ＶＬＣ＿ｔｙｐｅが０
のときには、図１、図１２、図１８の実施例の符号化装
置では符号を全く発生せず、図１０、図１７、図１９の
実施例の復号化装置では、符号を読み進めずに残差がな
いブロックとして復号することが考えられる。これによ
り、更に大きな圧縮率が得られる。

【００８８】また、可逆（ｌｏｓｓｌｅｓｓ）符号化が
必要な場合についても、符号化装置では、上記非可逆符
号化を行なった上で、横１列などのブロックのまとまり
毎に、すべてのブロックが正しく符号化されたかを示す
フラグを挿入し、正しくないブロックがあるときには訂
正する符号を続いて挿入することにより、高い圧縮率で
符号化できる。復号化装置については、ブロックのまと
まりが正しいかどうかのフラグとそれに続く訂正符号を
解釈して復号するように変更ればよい。正しくないブロ
ックは空間的、時間的に連続することが多いため、訂正
する符号は近い点が表現しやすいようにＶＬＣや算術符
号を構成するのがよい。

【００８９】ハードキー信号は、２値画像のなかでも、
孤立点が少なく、更に、孤立点があったとしても、それ
をなくしてしまっても、あまり問題がないという特徴を
持つ。そのため、ハードキー信号を符号化する場合に
は、上述の非可逆符号化を行っても特に誤差の発生する
確率が低く、また、誤差の持つ重要度が低いため、非可
逆性による問題がほぼないまま、非常に効率の高い符号
化、復号化を行うことができる。

【００９０】以上で述べた符号化方法によって構成され
たビットストリームは、低解像度画像を復号した結果を
用いなければ、どの符号化テーブルを用いて差分画像を
復号するかが分からないという特徴かある。低解像度画
像を復号しなくてもビットストリームをパースすること
が出来るように、差分画像の符号を、符号化テーブル毎
にまとめ、各符号化テーブルについていくつの符号が続
くかを表す符号を出力した後に、その符号化テーブルの
すべて符号を出力するように変更することも可能であ
る。

【００９１】以上説明したように本発明に係る装置で
は、タイプ判定器によって低解像度画像から予測した高
解像度画像のブロックの情報に基づいて符号化テーブル
を選択することにより、予測画像の情報を有効に利用し
た効率の高い２値画像の符号化を行うことを可能とす
る。

【００９２】また、符号化装置では高解像度画像のブロ
ックの画素を、復号化装置では残差画像のブロックの画
素を、並べ替えるための並べ替え器を用いることによ
り、符号化テーブルを簡単化することも可能である。

【００９３】これらの装置はハードキー信号の特徴によ
り、非常に効率の高いハードキー信号の符号化、復号化
装置として用いることが出来る。

【００９４】

【発明の効果】以上の如く、請求項１に記載の画像符号
化装置および請求項４に記載の画像符号化方法によれ
ば、予測画像のｎ×ｍ画素のブロック毎に、差分画像を
符号化する符号化テーブルを切り替えて、符号化するよ
うにした。

【００９５】請求項５に記載の画像復号化装置および請
求項８に記載の画像復号化方法によれば、予測画像のｎ
×ｍ画素のブロック毎に、差分画像を復号化する復号化
テーブルを切り替えて、復号化するようにした。

【００９６】請求項９に記載の画像符号化装置および請
求項１０に記載の画像符号化方法によれば、低解像度の
画像に基づく画像のｎ×ｍ画素のブロック毎に、高解像
度の画像を符号化する符号化テーブルを切り替えるよう
にした。

【００９７】請求項１１に記載の画像復号化装置および
請求項１２に記載の画像復号化方法によれば、低解像度
の画像に基づく画像のｎ×ｍ画素のブロック毎に、高解
像度の画像を復号化する復号化テーブルを切り替えて、
復号化するようにした。

【００９８】従って、いずれの場合にも、高能率に画像
を符号化し、また、復号化することが可能となる。

【００９９】請求項１３に記載の画像記録媒体によれ
ば、差分画像を、予測画像のｎ×ｍ画素のブロックに対
応して可変長符号で符号化するようにした。

【０１００】また、請求項１４に記載の画像記録媒体に
よれば、高解像度の画像を、低解像度の画像に基づく画
像のｎ×ｍ画素のブロックに対応して可変長符号で符号
化するようにした。

【０１０１】従って、いずれの場合においても、高密度
に画像を記録し、再生することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の符号化装置の構成例を示すブロック図
である。

【図２】図１の実施例の低解像度画像の処理を説明する
図である。

【図３】図１の高解像度画像予測器の構成例を示す図で
ある。

【図４】図１の画枠拡張器とブロック化器の構成例を示
す図である。

【図５】図１の高解像度画像の処理を説明する図であ
る。

【図６】図１のタイプ判定器の構成例を示す図である。

【図７】図６のタイプ判定器の動作を説明する図であ
る。

【図８】図１のＶＬＣ符号化器に記憶されているＶＬＣ
テーブルの例を示す図である。

【図９】図１のＶＬＣ符号化器に記憶されているＶＬＣ
テーブルの例を示す図である。

【図１０】図１の符号化装置に対応する復号化装置の構
成例を示すブロック図である。

【図１１】図１０のフレーム化器と画枠縮小器の構成例
を示す図である。

【図１２】本発明の符号化装置の他の構成例を示すブロ
ック図である。

【図１３】図１２のタイプ判定器における動作を説明す
る図である。

【図１４】図１２のタイプ判定器の構成例を示す図であ
る。

【図１５】図１２の並べ替え器の構成例を示す図であ
る。

【図１６】図１５の並べ替え器のスイッチ動作を説明す
る図である。

【図１７】図１２の符号化装置に対応する復号化装置の
構成例を示すブロック図である。

【図１８】本発明の符号化装置のさらに他の構成例を示
すブロック図である。

【図１９】図１８の符号化装置に対応する復号化装置の
構成例を示すブロック図である。

【図２０】高解像度画像の予測を行う場合のブロックを
説明する図である。

【図２１】２つの解像度の画像を１つのストリームとし
て合成する様子を説明する図である。

【図２２】２つの解像度の画像の符号化を説明する図で
ある。

【図２３】２つの解像度の画像の復号化を説明する図で
ある。

【図２４】従来の符号化装置の構成例を示すブロック図
である。

【図２５】従来の復号化装置の構成例を示すブロック図
である。

【図２６】キー信号を説明する図である。

【符号の説明】

２ 低解像度画像符号化器， ３ 高解像度画像予測
器， ２０ ディスク，３１ 画枠拡張器， ３２ ブ
ロック化器， ３３ タイプ判定器， ３５画枠拡張
器， ３６ ブロック化器， ３７ ＶＬＣ符号化器，
１０１ 画枠拡張器， １０２ ブロック化器， １
０３ タイプ判定器， １０４ ＶＬＣ復号器， １０
６ フレーム化器， １０７ 画枠縮小器

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高解像度の画像と低解像度の画像の入力
   を受ける入力手段と、 前記低解像度の画像を符号化する第１の符号化手段と、 前記低解像度の画像から高解像度の画像を予測して予測
   画像を生成する予測手段と、 前記高解像度の画像と前記予測画像の差から差分画像を
   生成する生成手段と、 前記差分画像を符号化する第２の符号化手段と、 符号化された前記低解像度の画像と、符号化された前記
   差分画像とを多重化する多重化手段とを備える画像符号
   化装置において、 前記第２の符号化手段は、前記予測画像のｎ×ｍ画素の
   ブロック毎に、前記差分画像を符号化する符号化テーブ
   ルを切り替えて符号化することを特徴とする画像符号化
   装置。
2. 【請求項２】 前記予測手段は、前記低解像度の画像か
   ら高解像度の画像を予測するのに、単純な処理を繰り返
   し行うフィルタを用いることを特徴とする請求項１に記
   載の画像符号化装置。
3. 【請求項３】 前記低解像度の画像と高解像度の画像は
   ２値画像であることを特徴とする請求項１に記載の画像
   符号化装置。
4. 【請求項４】 高解像度の画像と低解像度の画像の入力
   を受ける入力手段と、 前記低解像度の画像を符号化する第１の符号化手段と、 前記低解像度の画像から高解像度の画像を予測して予測
   画像を生成する予測手段と、 前記高解像度の画像と前記予測画像の差から差分画像を
   生成する生成手段と、 前記差分画像を符号化する第２の符号化手段と、 符号化された前記低解像度の画像と、符号化された前記
   差分画像とを多重化する多重化手段とを備える画像符号
   化装置の画像符号化方法において、 前記第２の符号化手段は、前記予測画像のｎ×ｍ画素の
   ブロック毎に、前記差分画像を符号化する符号化テーブ
   ルを切り替えて符号化することを特徴とする画像符号化
   方法。
5. 【請求項５】 低解像度の画像と、前記低解像度の画像
   と高解像度の画像との差に対応する差分画像が多重化さ
   れている信号から、前記低解像度の画像と差分画像を分
   離する分離手段と、 前記低解像度の画像を復号化する第１の復号化手段と、 前記低解像度の画像から高解像度の画像を予測して予測
   画像を生成する予測手段と、 前記差分画像を復号化する第２の復号化手段と、 復号化された前記差分画像と前記予測画像の和から前記
   高解像度の画像を生成する生成手段とを備える画像復号
   化装置において、 前記第２の復号化手段は、前記予測画像のｎ×ｍ画素の
   ブロック毎に、前記差分画像を復号化する復号化テーブ
   ルを切り替えて復号化することを特徴とする画像復号化
   装置。
6. 【請求項６】 前記予測手段は、前記低解像度の画像か
   ら高解像度の画像を予測するのに、単純な処理を繰り返
   し行うフィルタを用いることを特徴とする請求項５に記
   載の画像符号化装置。
7. 【請求項７】 前記低解像度の画像と高解像度の画像は
   ２値画像であることを特徴とする請求項５に記載の画像
   符号化装置。
8. 【請求項８】 低解像度の画像と、前記低解像度の画像
   と高解像度の画像との差に対応する差分画像が多重化さ
   れている信号から、前記低解像度の画像と差分画像を分
   離する分離手段と、 前記低解像度の画像を復号化する第１の復号化手段と、 前記低解像度の画像から高解像度の画像を予測して予測
   画像を生成する予測手段と、 前記差分画像を復号化する第２の復号化手段と、 復号化された前記差分画像と前記予測画像の和から前記
   高解像度の画像を生成する生成手段とを備える画像復号
   化装置の画像復号化方法において、 前記第２の復号化手段は、前記予測画像のｎ×ｍ画素の
   ブロック毎に、前記差分画像を復号化する復号化テーブ
   ルを切り替えて復号化することを特徴とする画像復号化
   方法。
9. 【請求項９】 高解像度の画像と低解像度の画像の入力
   を受ける入力手段と、 前記低解像度の画像を符号化する第１の符号化手段と、 前記高解像度の画像を、前記低解像度の画像に基づく画
   像に対応して符号化する第２の符号化手段と、 符号化された前記低解像度の画像と、符号化された前記
   高解像度の画像とを多重化する多重化手段とを備える画
   像符号化装置において、 前記第２の符号化手段は、前記低解像度の画像に基づく
   画像のｎ×ｍ画素のブロック毎に、前記高解像度の画像
   を符号化する符号化テーブルを切り替えて符号化するこ
   とを特徴とする画像符号化装置。
10. 【請求項１０】 高解像度の画像と低解像度の画像の入
    力を受ける入力手段と、 前記低解像度の画像を符号化する第１の符号化手段と、 前記高解像度の画像を、前記低解像度の画像に基づく画
    像に対応して符号化する第２の符号化手段と、 符号化された前記低解像度の画像と、符号化された前記
    高解像度の画像とを多重化する多重化手段とを備える画
    像符号化装置の画像符号化方法において、 前記第２の符号化手段は、前記低解像度の画像に基づく
    画像のｎ×ｍ画素のブロック毎に、前記高解像度の画像
    を符号化する符号化テーブルを切り替えて符号化するこ
    とを特徴とする画像符号化方法。
11. 【請求項１１】 低解像度の画像と、前記低解像度の画
    像に基づく画像に対応して符号化された高解像度の画像
    とが多重化されている信号から、前記低解像度の画像と
    高解像度の画像を分離する分離手段と、 前記低解像度の画像を復号化する第１の復号化手段と、 前記高解像度の画像を復号化する第２の復号化手段とを
    備える画像復号化装置において、 前記第２の復号化手段は、前記低解像度の画像に基づく
    画像のｎ×ｍ画素のブロック毎に、前記高解像度の画像
    を復号化する復号化テーブルを切り替えて復号化するこ
    とを特徴とする画像復号化装置。
12. 【請求項１２】 低解像度の画像と、前記低解像度の画
    像に基づく画像に対応して符号化された高解像度の画像
    とが多重化されている信号から、前記低解像度の画像と
    高解像度の画像を分離する分離手段と、 前記低解像度の画像を復号化する第１の復号化手段と、 前記高解像度の画像を復号化する第２の復号化手段とを
    備える画像復号化装置の画像復号化方法において、 前記第２の復号化手段は、前記低解像度の画像に基づく
    画像のｎ×ｍ画素のブロック毎に、前記高解像度の画像
    を復号化する復号化テーブルを切り替えて復号化するこ
    とを特徴とする画像復号化方法。
13. 【請求項１３】 低解像度の画像から高解像度の画像を
    予測して生成した予測画像と、前記高解像度の画像との
    差から生成され、符号化された差分画像と、符号化され
    た前記低解像度の画像とが多重化して記録されている画
    像記録媒体において、 前記差分画像は、前記予測画像のｎ×ｍ画素のブロック
    に対応して可変長符号で符号化されていることを特徴と
    する画像記録媒体。
14. 【請求項１４】 符号化された低解像度の画像と、前記
    低解像度の画像に基づく画像に対応して符号化された高
    解像度の画像が多重化して記録されている画像記録媒体
    において、 前記高解像度の画像は、前記低解像度の画像に基づく画
    像のｎ×ｍ画素のブロックに対応して可変長符号で符号
    化されていることを特徴とする画像記録媒体。