JPH11252563A - 画像符号化装置、画像復号化装置および画像処理装置、並びに画像符号化方法、画像復号化方法および画像処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＧ領域と自然画像領域が混在する画像に対
して、領域毎に最適な符号化方式を選択的に適応するマ
ルチモード符号化方式において、ＣＧ領域に可逆符号化
を適応すると、その符号化対象の画像によって全く符号
化できなく、データ量が全く減らない可能性がある。 【解決手段】 画像入力装置１１からの入力画像をラス
ター／ブロック変換回路１２でブロックに分割し、画像
特性判定回路１３でブロック毎に画像特性を算出するこ
とによってブロック毎の画像の種類を判定し、その判定
結果に基づいて切り替え回路１８により、可変長非可逆
符号化方式であるＡＤＣＴ符号化回路１４と、固定長非
可逆符号化方式であるブロック内４値符号化回路１５、
ブロック内２値符号化回路１６およびブロックランレン
グス符号化回路１７とを適応的に切り替える。

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、
画像復号化装置および画像処理装置、並びに画像符号化
方法、画像復号化方法および画像処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、原稿画像をスキャナ等の画像入力
装置によって読み取り、この画像入力装置から出力され
る画像データをデジタル処理し、プリンタ等の画像出力
装置から出力することにより、原稿のハードコピーを得
るデジタル複写機が普及しつつある。デジタル複写機で
は、複数の画像データを複写機内部に蓄積し、原稿のソ
ートや、ファイリング、ページ編集を行う電子ソーター
機能、電子ＲＤＨ機能を持つことが必須である。これら
の機能は、複写機内部にメモリやハードディスク等のデ
ータ蓄積装置を備え、これに画像データを蓄積し、必要
に応じて出力することによって実現される。

【０００３】ところで、大量の画像データを蓄積するに
は、データ蓄積装置の蓄積容量を増加させることが必要
であるが、蓄積容量の増加に応じて装置自体の規模やコ
ストも増大する。これを回避するために画像データを符
号化して蓄積する方法が種々提案されている。この符号
化方法により、少ない蓄積容量のデータ蓄積装置で多量
の画像データを蓄積することが可能となる。

【０００４】また、画像出力装置として、レーザビーム
を用いたレーザービームプリンタがある。一般に、レー
ザービームプリンタへの画像出力の制御方法にはページ
記述言語が用いられる。すなわち、プリンタが接続され
たホストコンピュータは、その出力内容そのものをビッ
トマップイメージ（ラスターイメージ）としてプリンタ
へ転送するのではなく、その出力内容の文字情報や画像
情報を記述したページ記述言語の内容をプリンタへ転送
する。

【０００５】一方、プリンタはそのページ記述言語を受
け取り、プリンタ内部においてその言語内容を解釈し、
ページの画像データをビットマップイメージ（ラスター
イメージ）として展開し、用紙の上にそのイメージを転
写して出力する。これを実現するためには、プリンタは
その内部に、ページ記述言語の内容を解釈する機能と画
像データを展開するビットマップイメージを保持するメ
モリを持つことが必須となる。

【０００６】このメモリの容量としては、例えばＡ３サ
イズを出力するモノクロプリンタの場合は、画像の出力
解像度が４００ｄｐｉ、出力階調数が２５６階調であっ
たならば３２Ｍｂｙｔｅもの容量が必要となる。さら
に、カラープリンタの場合は、ＹＭＣＫの４色分の出力
が必要となるため、そのメモリ容量も４倍の１２８Ｍｂ
ｙｔｅとなる。このような大容量のメモリをプリンタ内
部に保持することは、プリンタ自体の規模やコストなど
を増加させることになる。

【０００７】さらに、近年、出力画像の高画質化を実現
するために、高解像度出力への要求がある。６００ｄｐ
ｉから２４００ｄｐｉなどの高解像度の画像出力を実現
するためには、プリンタ内部のメモリ容量も格段に増加
してしまう。例えば、ＹＭＣＫ４００ｄｐｉでは１２８
Ｍｂｙｔｅであったが、６００ｄｐｉでは２８８Ｍｂｙ
ｔｅ、２４００ｄｐｉでは４６０８Ｍｂｙｔｅと莫大な
量のメモリが必要となり、コスト的にも回路規模的にも
非現実的なものとなってしまう。

【０００８】これを回避するために、メモリ上の画像デ
ータを符号化して保持し、メモリ容量を削減する方法が
考えられる。この方法により、少ない容量で多量の画像
データを保持することが可能となる。

【０００９】画像データを符号化してそのデータ容量を
削減する場合、画像の再現階調数を削減し、画像を二値
の状態で蓄積することが考えられる。しかしながら、再
現階調数を削減した場合、最終的に得られる画像出力の
画質が劣化する。そのため、高品質な画像を蓄積するに
は、画像を二値の状態で蓄積するよりも、画像を多値の
状態で蓄積することが望ましい。この多値画像データを
符号化するには数多くの方法が存在する。

【００１０】ところで、デジタル複写機やプリンタで出
力する一枚の原稿の中には、文字領域と写真領域が混在
する場合が多い。また、プリンタの出力画像には、コン
ピュータで作成されたイメージ、即ちいわゆるコンピュ
ータグラフィックス（以下、ＣＧと称す）と、スキャナ
から読み込まれた写真等の自然画像とが混在している原
稿が多い。このＣＧと自然画像とは、各々に全く異なっ
た画像特性を持っている。

【００１１】例えば、ＣＧ領域は画素値の変化は一定で
あり、画素値変化が全く無く、フラットな背景領域を多
く含んでいる。さらに、ＣＧ領域の中でも白黒二値しか
存在しない文字領域や、画素値の変化が激しいグラデー
ション領域等も存在する。これに対して、自然画像領域
はスキャナーでの読み込み時にノイズを含むことも多
く、画像の背景、余白等のフラットに見える領域におい
ても、画素値が細かく変動している場合が多い。

【００１２】このように、ＣＧ領域と自然画像領域は各
々異なった画像特性を持っている。そのため、このよう
な混在画像の画像データを高品質にかつ有効に符号化す
るには、各々の画質特性に最適な符号化処理を行う必要
がある。この要求に応えるためには、異なる画像特性を
持つ領域が混在する画像データに対して、その画像デー
タに応じてその領域毎に最適な符号化処理を選択し、符
号化処理することが必要である。このような符号化方式
は、適応型画像符号化方式、マルチモード符号化方式と
して数多く提案されている（例えば、特開平６−３２６
８７５号公報参照）。

【００１３】ＣＧ領域には、文字／線画等の高解像度が
必要な画像を含む場合が多く、さらに均等な画素値変化
を持つグラデーションの領域や、規則的配列を持つ画素
値が連続する領域（例えば、ハッチング、ハーフトーン
等）などが含まれる。そのため、このような画像領域は
一般に、復号化画像の画質が劣化しない符号化方式が望
ましい。例えば、ＭＭＲ，ＬＺＷ，ＪＢＩＧ等の可逆符
号化方式である。

【００１４】また、自然画像領域は写真等の解像度デー
タよりも階調数データの方が必要な画像を含む場合が多
いため、階調データが劣化しない符号化方式が望まし
い。復号化後に画像が劣化しない、可逆符号化方式を自
然画像領域に適用した場合、この領域は画素変化が激し
く、エントロピーが高いため、可逆符号化方式では有効
に符号化することはできない。そこで、自然画像領域に
は非可逆符号化方式を適用する。その中でも復号化後に
階調データを保持できる方式が適している。例えば、カ
ラーファックスの標準符号化方式として採用されたＪＰ
ＥＧベースライン方式に代表されるＡＤＣＴ符号化方式
等である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ＣＧ領域と自然画像領
域が混在する画像に対して、領域毎に最適な符号化方式
を選択的に適応するマルチモード符号化方式において、
従来は、ＣＧ領域の画質劣化を防ぐために、ＣＧ領域に
対して可逆符号化を適応していた。この可逆符号化方式
は、符号化対象画像の本質的情報量（エントロピー量）
を符号化後にも保持し、この本質的情報量に応じてその
符号化率は大きく変化し、符号化後の符号量もそれに応
じて大きく変化する。つまり、簡単な画像であれば少な
い符号量となり、複雑な画像であれば巨大な符号量とな
る。

【００１６】可逆符号化方式は本質的情報を保存するこ
とで、符号化前と復号化後の画像データは完全に一致す
るが、本質的情報量が非常に大きい場合、可逆符号化に
おける符号化率は最悪で１／１となり、最大符号量も元
画像と同じデータ量となる。つまり、可逆符号化ではそ
の符号化対象の画像によって全く符号化できなく、デー
タ量が全く減らない可能性がある。

【００１７】そのため、可逆符号化をＣＧ領域に適応し
たマルチモード符号化を実現する場合、そのデータを保
持するための符号データ用のメモリ容量は元画像と同じ
容量が必要となる。このマルチモード符号化において、
すべての画像領域がＣＧ領域であると判定された場合に
は、理論的な最大符号量は元画像と同じサイズとなるた
め、用意する符号データ用メモリ容量は元画像と同じサ
イズとなる。

【００１８】例えば、符号化対象となる画像の最大サイ
ズがＡ３サイズでＹＭＣＫ６００ｄｐｉの画像を想定し
た場合、その元画像のデータ量は２８８Ｍｂｙｔｅとな
るため、符号データ用のメモリ容量も２８８Ｍｂｙｔｅ
分用意しておく必要がある。このような大容量のメモリ
を実装することはコスト面からも現実的ではなく、した
がってメモリ容量削減の要求がある。

【００１９】ＡＤＣＴ符号化は画像をブロックに分割
し、ブロック毎にＤＣＴ変換を行い、そのＤＣＴ係数に
対して量子化を行い、量子化されたＤＣＴ係数をハフマ
ン符号化する。最終段のハフマン符号化は可変長符号化
であり、ＡＤＣＴ符号化は非可逆可変長符号化と言え
る。つまり、可逆符号化と同様に符号化対象画像に応じ
て符号化率が変化し、その最低符号化率はＡＤＣＴ符号
化では１／１となり、この点も上述の可逆符号化と同様
である。

【００２０】そのため、可逆符号化と同様に、用意する
符号データ用のメモリ容量は、元画像と同じサイズのも
のが必要となり、大容量の符号メモリを実装する必要が
あった。

【００２１】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、ＣＧと自然画像等の
画像特性が大きく異なる領域が混在した画像であって
も、効率的に符号化し、少ない符号データ用メモリ容量
であっても、伸長画像の画質劣化を最小限に抑えて高品
質な画像を得ることを可能とした画像符号化装置、画像
復号化装置および画像処理装置、並びに画像符号化方
法、画像復号化方法および画像処理方法を提供すること
にある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明による画像符号化
装置は、入力画像を複数の画素を含むブロックに分割す
るブロック分割手段と、このブロック分割手段によって
分割されたブロック内の画像の特性を判定する画像特性
判定手段と、入力画像に対して可変長符号化を行う可変
長符号化手段と、入力画像に対して固定長符号化を行う
固定長符号化手段と、画像特性判定手段の判定結果に基
づいて可変長符号化手段および固定長符号化手段のいず
れか一方を選択して入力画像に対する符号化を行うべく
制御する制御手段とを備える構成となっている。

【００２３】上記構成の画像符号化装置において、先ず
ブロック分割手段では、入力画像を複数の画素を含むブ
ロック、例えば８×８画素を１単位とするブロック画像
に分割する。このブロック画像は画像特性判定手段に与
えられ、ここでブロック画像の画像特性の解析が行わ
れ、符号化に際してどの符号化方式が最適であるかの判
定を行う。そして、制御手段では、可変長符号化手段お
よび固定長符号化手段のうち、最適と判定した符号化方
式の符号化手段を選択し、その符号化手段にて符号化を
行う。また、好ましくは、符号化した符号データに、符
号化に使用した符号化方式の識別情報を付加して出力す
る。

【００２４】本発明による画像復号化装置は、上記画像
符号化装置から出力される符号データを復号化する画像
復号化装置であって、この符号データから符号化方式の
識別情報を抽出する抽出手段と、この識別情報が抽出さ
れた符号データを可変長復号化する可変長復号化手段
と、上記識別情報が抽出された符号データを固定長復号
化する固定長復号化手段と、抽出手段によって抽出され
た識別情報に基づいて可変長復号化手段および固定長復
号化手段のいずれか一方を選択して識別情報が抽出され
た符号データに対する復号化を行うべく制御する制御手
段とを備える構成となっている。

【００２５】上記構成の画像復号化装置において、先ず
抽出手段では、画像符号化装置から出力される符号デー
タから、符号化の際に使用した符号化方式を特定する識
別情報を抽出する。そして、制御手段では、可変長復号
化手段および固定長復号化手段のうち、抽出した識別情
報に対応する復号化方式の復号化手段を選択し、その復
号化手段にて復号化を行う。

【００２６】本発明による画像処理装置は、上記構成の
画像符号化装置と、上記構成の画像復号化装置とを具備
する。この画像処理装置において、画像符号化装置で
は、入力画像をブロックに分割してブロック毎に画像特
性を判定し、その判定結果に基づいて入力画像に対して
可変長符号化又は固定長符号化を使用して符号化すると
ともに、その使用された符号化の種別を示す識別情報を
付加して出力し、画像復号化装置では、この画像符号化
装置から出力される符号データから上記識別情報を抽出
し、この抽出された識別情報に対応する可変長復号化又
は固定長復号化を選択して識別情報が抽出された符号デ
ータに対する復号化を行う。

【００２７】本発明による画像符号化方法では、入力画
像を複数の画素を含むブロックに分割し、その分割した
ブロック内の画像の特性を判定し、その判定結果に基づ
いて可変長符号化および固定長符号化のいずれか一方を
選択して入力画像に対する符号化を行う。また、好まし
くは、可変長符号化および前記固定長符号化のいずれか
一方を使用して符号化された符号データに対して、その
符号化を行った可変長符号化又は固定長符号化の識別情
報を付加する。

【００２８】本発明による画像復号化方法では、上記画
像符号化方法によって符号化された符号データから上記
識別情報を抽出し、その抽出した識別情報に基づいて可
変長復号化および固定長復号化のいずれか一方を選択し
て識別情報が抽出された符号データに対する復号化を行
う。

【００２９】本発明による画像処理方法では、入力画像
を複数の画素を含むブロックに分割し、その分割したブ
ロック内の画像の特性を判定し、その判定結果に基づい
て可変長符号化および固定長符号化のいずれか一方を選
択して入力画像に対する符号化を行うとともに、その符
号化を行った可変長符号化又は固定長符号化の識別情報
を付加して符号データを出力する一方、その符号データ
から上記識別情報を抽出し、その抽出した識別情報に基
づいて可変長復号化および固定長復号化のいずれか一方
を選択して識別情報が抽出された符号データに対する復
号化を行う。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明に
おいては、入力画像の階調数が８ｂｉｔ／ｐｉｘｅｌの
モノクロ画像に適用した場合について説明するが、本発
明はこれに限定されるものではなく、ＲＧＢ画像の２４
ｂｉｔ／ｐｉｘｅｌ、あるいはＹＭＣＫの３２ｂｉｔ／
ｐｉｘｅｌのカラー画像に対しても同様に適用可能であ
る。

【００３１】図１は、本発明の第１実施形態に係る画像
処理装置における画像符号化装置の構成例を示すブロッ
ク図である。

【００３２】図１から明らかなように、第１実施形態に
係る画像符号化装置１０は、画像入力装置１１、ラスタ
ー／ブロック変換回路１２、画像特性判定回路１３、Ａ
ＤＣＴ符号化回路１４、ブロック内４値符号化回路１
５、ブロック内２値符号化回路１６、ブロックランレン
グス符号化回路１７、切り替え回路１８および多値化回
路１９を有する構成となっている。

【００３３】上記構成の画像符号化装置１０において、
画像入力装置１１はラスターイメージを受け取るインタ
フェースであり、外部インタフェースのように外部ネッ
トワーク等から画像データを直接デジタルデータのラス
ターイメージとして受信したり、ポストスクリプトから
生成されるラスターイメージを出力するプリンタコント
ローラからのラスターデータを受け取る。この画像入力
装置１１から入力された画像データは、ラスター／ブロ
ック変換回路１２に送られる。

【００３４】ラスター／ブロック変換回路１２は、入力
された画像データを例えば８×８画素を１単位とするブ
ロック画像に分割して出力する。ここで、画像の幅が８
の倍数でないときには、画像の端において８×８画素に
満たない画素データが発生してしまう。この場合、ラス
ター／ブロック変換回路１２は、８×８画素になるよう
にダミーの画素を補って、８×８ブロックの画像データ
を出力する。このブロック画像の画像データは、画像特
性判定回路１３に送られると同時に、４つの符号化回路
１４〜１７に送られる。

【００３５】画像特性判定回路１３は、ラスター／ブロ
ック変換回路１２から出力されるブロック画像を受け取
り、ブロック内の画素値の分布状態を参照して、入力さ
れたブロック画像の画像特性を解析する。そして、その
画像特性の解析結果に基づいて、入力されたブロック画
像に対して、４つの符号化回路１４〜１７の各符号化方
式のうちのどの符号化方式が最適であるかを判定し、そ
の判定結果をタグ信号として出力する。

【００３６】具体的には、画像特性を解析するために、
画像特性判定回路１３はブロック毎に画像特性を示す特
性値を算出し、この特性値の状態から画像特性を判定す
る。本実施形態では、特性値としてブロック内レベル数
を用いる。このブロック内レベル数は８×８ブロック内
に、何種類の値があるかを示す数値である。ブロック内
レベル数の値は、そのブロック画像の画素値分布の複雑
度を示す一つの指標であり、例えば画像データの背景領
域にあるブロックなどのように、ブロックがすべて均一
の値であったならば、ブロック内レベル数は１となる。

【００３７】また、白地背景中に描かれた直線を含むブ
ロックのように、ブロック内の値が二つ、即ち背景色と
描画色の場合には、ブロック内レベル数は２となる。ま
た、写真などのブロックの場合には、値が複雑に変化し
ているために、ブロック内レベル数の値は大きな値とな
る。この特性をブロック毎の画像特性の解析に利用す
る。ブロックのサイズが８×８であることから、ブロッ
ク内レベル数の最大値は６４である。

【００３８】４つの符号化回路１４〜１７は、ラスター
／ブロック変換回路１２から出力されるブロック画像を
受け取り、各々独立にブロック画像の符号化処理を行
う。これら４つの符号化回路１４〜１７のうち、符号化
回路１４で用いられる符号化方式は、直交変換符号化方
式の一種で、一般にＡＤＣＴ符号化方式と呼ばれるもの
であり、また符号化回路１５〜１７で用いられる各符号
化方式はブロック内４値符号化方式、ブロック内２値符
号化方式およびブロックランレングス符号化方式であ
り、一般にブロックトランケーション（ＢＴＣ）符号化
方式と呼ばれる方式を改良したものである。

【００３９】４つの符号化回路１４〜１７での符号化処
理によって得られた符号データは、切り替え回路１８に
送られる。切り替え回路１８は、これらの符号データを
受け取り、画像特性判定回路１３からのタグ信号を受け
て、このタグ信号に基づいて４つの符号データの中から
１つを選択して多重化回路１９に送る。多重化回路１９
は、選択された符号データとタグ信号を一つにまとめて
最終的な符号データとして出力する。

【００４０】ここで、上述した４つの符号化回路１４〜
１７について説明する。先ず、ＡＤＣＴ符号化回路１４
について説明する。このＡＤＣＴ符号化回路１４は、Ｊ
ＰＥＧベースライン方式に代表される符号化方式であ
り、入力された画像データの複雑度に応じて出力される
符号データ量が変化する可変長符号化方式であり、また
符号化パラメータの設定によりある程度、復号化画像の
画質や符号化率を制御できる非可逆符号化方式である。

【００４１】図２は、ＡＤＣＴ符号化回路１４の構成例
を示すブロック図である。このＡＤＣＴ符号化回路１４
での符号化に際しては、画像をブロックに分割し、その
ブロック毎にＤＣＴ演算回路２１でＤＣＴ変換を行い、
そのＤＣＴ係数に対して量子化テーブル２２を用いて量
子化回路２３で量子化を行い、この量子化されたＤＣＴ
係数をＶＬＣ回路２４でハフマン符号化する。

【００４２】図３（ａ）にブロック画像の一例を、同図
（ｂ）にＤＣＴ係数の一例を、同図（ｃ）に量子化後の
ＤＣＴ係数の一例を、同図（ｄ）に量子化テーブルの一
例をそれぞれ示す。

【００４３】次に、ブロック内４値符号化回路１５につ
いて説明する。このブロック内４値符号化回路１５は、
ブロック全体を４値で表現する符号化方式であり、ブロ
ックトランケーション符号化方式を改良したものであ
る。該当ブロックのブロック内レベル数が４以下の場合
には、その４値がブロックの代表値となる。すなわち、
ブロック内レベル数が４以下の場合には、ブロック内４
値で符号化されたブロックの復号化画像は、元画像と完
全に一致し、可逆符号化と同じ効果をもたらす。ブロッ
ク内レベル数が５以上の場合は、最初に現れた４つの値
をブロックの代表値として符号化する。

【００４４】ブロック内４値符号化回路１５の符号デー
タは、ブロックの代表値×４と、各画素がどちらかの代
表値になるかを示す画素フラグとからなる。４つの代表
値は各々８ｂｉｔで示される。また、画素フラグは各画
素がどの代表値に割り当てられるかを示すために、画素
毎に２ｂｉｔで示される。８×８ブロックの場合、画素
フラグのデータ量は、 ８×８×２ｂｉｔ＝１２８ｂｉｔ となり、４個の代表値のデータ量は合計で ８×４＝３２ｂｉｔ となる。

【００４５】ゆえに、ブロック内４値符号化回路１５の
符号データ量は、 １２８＋３２＝１６０ｂｉｔ となるので、この符号化率は １６０／（８×８×８）＝１／３．２ となる。

【００４６】このブロック内４値符号化回路１５は、比
較的高解像度の画質を必要とする、多くの画素値を含む
ブロック画像に適用される。例えば、自然画像とＣＧと
を両方含むブロック画像や、複雑なＣＧ領域、複数の画
素値を含むＣＧのエッジの領域などである。

【００４７】次いで、ブロック内２値符号化回路１６に
ついて説明する。このブロック内２値符号化回路１６
は、ブロック全体を２値で表現する符号化方式であり、
ブロックトランケーション符号化を改良したものであ
る。該当ブロックのブロック内レベル数が２以下の場合
には、その２値がブロックの代表値となる。すなわち、
ブロック内レベル数が２以下の場合には、ブロック内２
値で符号化されたブロックの復号化画像は、元画像と完
全に一致し、可逆符号化と同じ効果をもたらす。ブロッ
ク内レベル数が３以上の場合は、最初に現れた２つの値
をブロックの代表値として符号化する。

【００４８】ブロック内２値符号化回路１６の符号デー
タは、ブロックの代表値×２と、各画素がどちらかの代
表値になるかを示す画素フラグとからなる。２つの代表
値は各々８ｂｉｔで示される。また、画素フラグは画素
毎に１ｂｉｔで示すことが可能である。８×８ブロック
の場合、画素フラグのデータ量は、 ８×８×１ｂｉｔ＝６４ｂｉｔ となり、代表値のデータ量は ８＋８＝１６ｂｉｔ となる。

【００４９】ゆえに、ブロック内２値符号化回路１６の
符号データ量は、 ６４＋１６＝８０ｂｉｔ となるので、このモードの符号化率は ８０／（８×８×８）＝１／６．４ となる。

【００５０】このブロック内２値符号化回路１６は、比
較的高解像度の画質を必要とする、ブロック内に２値程
度の画素値を含む領域に適用される。例えば、文字／線
画等のエッジを含む領域や、ディザなどの網点を含む領
域、ＣＧのグラデーションの領域などに適用される。

【００５１】最後に、ブロックランレングス符号化回路
１７について説明する。このブロックランレングス符号
化回路１７は、ブロックトランケーション符号化方式を
改良した符号化方式である。そのブロック内の全体の画
素値が全く同じであり、かつ隣り合うブロック画像が全
く同一である場合に、そのブロック全体を１値で表現
し、そのブロックが連続する数（ランレングス）とでそ
の連続するブロックを表現する。

【００５２】該当ブロックに対して、ブロック内レベル
数が１であった場合、同一のブロックが連続する数をカ
ウントし、その連続数、即ちランレングスを符号として
出力する。すなわち、ブロック内の画素値がすべて同
一、つまりブロック内の値の種類の数が１であった場
合、そのブロックの平均値はそのブロック内の画素値を
そのまま示すことになるため、ブロック内の画素値が均
一であった場合には、ブロックランレングス符号化され
たブロックの復号化画像は元画像と完全に一致し、可逆
符号化と同じ効果がある。

【００５３】本実施形態では、ブロックランレングス符
号化回路１７の符号データ量は、ブロック内の平均値を
示す８ｂｉｔと、ランレングスを示す８ｂｉｔのデータ
を含有し、１６（＝８＋８）ｂｉｔとなる。ランレング
スを示すビット数が８ｂｉｔであることから、ランレン
グスの最大量は２５６となる。

【００５４】この符号化処理において、カウントしたラ
ンレングス数が２５６よりも大きい場合には、ランレン
グス符号化回路１７はランレングス数が２５６である符
号データを出力し、続いてカウントしたランレングス数
から２５６を減算した値を新たなランレングス数として
符号を出力する。この場合、代表値同値である。例え
ば、カウントしたランレングス数が５００だった場合、
ランレングス数２５６の符号と、２４４（＝５００−２
５６）の符号とを出力する。減算した新たなランレング
ス数が２５６よりも大きい場合には、繰り返しランレン
グス数２５６の符号を出力し、再び減算する処理を繰り
返す。

【００５５】このブロックランレングス符号化回路１７
の符号化率は、ランレングスの値により変動する。ラン
レングスが大きいほど符号化率は高くなり、小さいほど
符号化率は低くなる。ランレングスの値の最小値は１で
ある。ランレングスの最小値１の場合の符号化率は、元
のブロックのサイズが８×８画像であることから、（８
×８）／（８×８×８×１）＝１／３２となるため、ブ
ロックランレングス符号化回路１７の符号化率は１／３
２以上となる。

【００５６】このブロックランレングス符号化回路１７
による符号化モードは、比較的高解像度の表現を必要と
しない、画像の背景領域等の均一な画素値が広い範囲に
亘って連続する領域に適用される。

【００５７】次に、画像特性判定回路１３における画像
特性の判定論理について、図４に示す判定の論理フロー
チャートを用いて説明する。

【００５８】最初に、ブロック毎に画像特性を示す特性
値としてブロック内レベル数Ｃｎｕｍを算出する（ステ
ップＳ１１）。次に、このブロック内レベル数Ｃｎｕｍ
を、当該レベル数に対する第１のしきい値ｔｈ１と比較
する（ステップＳ１２）。そして、しきい値ｔｈ１以下
の場合には、そのブロックに対してブロックランレング
ス符号化を適用する（ステップＳ１３）。第１のしきい
値ｔｈ１としては、通常１を設定する。これは、ブロッ
ク内のレベル数が１、つまりブロックの画素値が均一の
場合、そのブロックは背景領域など画素値の変化が無い
画像領域にあると判定できるため、ブロックランレング
ス符号化を適用する。

【００５９】ブロック内レベル数Ｃｎｕｍがしきい値ｔ
ｈ１よりも大きい場合には、ブロック内レベル数Ｃｎｕ
ｍを当該レベル数に対する第２のしきい値ｔｈ２と比較
する（ステップＳ１４）。そして、しきい値ｔｈ２以下
の場合には、ブロック内２値符号化を適用する（ステッ
プＳ１５）。第２のしきい値ｔｈ２としては、通常２を
設定する。これは、ブロック内のレベル数が２以下の場
合、ブロック内２値符号化を適用すると可逆符号化とな
るからである。

【００６０】ブロック内レベル数Ｃｎｕｍがしきい値ｔ
ｈ２よりも大きい場合には、ブロック内レベル数Ｃｎｕ
ｍを当該レベル数に対する第３のしきい値ｔｈ３と比較
する（ステップＳ１６）。そして、しきい値ｔｈ３以下
の場合には、ブロック内４値符号化を適用する（ステッ
プＳ１７）。第３のしきい値ｔｈ３としては、通常３を
設定する。これは、ブロック内のレベル数が４以下の場
合、ブロック内４値符号化を適用すると可逆符号化とな
るからである。しきい値ｔｈ３よりも大きい場合には、
そのブロックにＡＤＣＴ符号化を適用する。

【００６１】以上の一連の処理により、８×８のブロッ
ク画像に対する符号化処理を、そのブロック画像の画像
特性に基づいて、ブロックランレングス符号化、ブロッ
ク内２値符号化、ブロック内４値符号化およびＡＤＣＴ
符号化の４つの符号化方式に振り分けることができる。

【００６２】上記構成の本実施形態に係る画像符号化装
置１０は、目標最低符号化率を設定することが可能であ
る。ここに、目標最低符号化率とは、どのような画像デ
ータを符号化した場合でも、その符号化率が目標最低符
号化率よりも悪い値にならないという設定値である。こ
の目標最低符号化率の設定値は、符号化データを保持す
る記憶媒体の容量と元画像のデータ量から算出して設定
することで、符号データが記憶媒体の容量から溢れるこ
とがないため、システムの動作に不具合を起こさず、シ
ステムの安定動作に貢献するものである。

【００６３】また、本実施形態に係る画像符号化装置１
０は、どのような画像データを符号化した場合でも、そ
の符号化率は、設定した目標最低符号化率以上になる仕
組みを備えている。以下に、その仕組みについて説明す
る。

【００６４】図５は、切り替え回路１８の構成の一例を
示すブロック図である。この切り替え回路１８は、４つ
の符号化回路１４〜１７からそれぞれ出力される４つの
符号データを受け取るとともに、画像特性判定回路１３
から出力されるタグ信号を受け取り、このタグ信号と目
標最低符号化率の設定値に基づいて、４つの符号データ
の中から１つを選択して出力する。

【００６５】以下に、符号データの選択の手順について
述べる。なお、本実施形態においては、４つの符号化回
路１４〜１７の各々の符号化率を、ＡＤＣＴ符号化が１
／１〜、ブロック内４値符号化が１／３．２、ブロック
内２値符号化が１／６．４、ブロックランレングス符号
化が１／３２以上とする。

【００６６】これらの符号化の中で、ブロック内２値符
号化とブロック内４値符号化は入力画像によらず、符号
化率が必ず一定となる固定長符号化である。ブロックラ
ンレングス符号化の符号化率は入力画像データに依存す
るが、その最低符号化率は１／３２であり、必ず１／３
２以上の符号化率となる可変長符号化である。ＡＤＣＴ
符号化の符号化率は、入力される画像データに大きく依
存し、入力画像データが非常に複雑な場合は、その符号
化率は１／１と、符号化できいな状態、即ち符号化によ
る符号量削減の効果がない状態もある。

【００６７】入力された画像ブロックに対して、どの符
号データを出力するかは画像特性判定回路１３からのタ
グ信号に基づいて選択されるが、画像特性判定回路１３
において、画像全体がすべてＡＤＣＴ符号化に判定され
た場合、画像全体の符号化率が１／１と符号化できない
状態になる可能性がある。そのため、切り替え回路１８
は次のような機能を備えている。

【００６８】図５から明らかなように、切り替え回路１
８は、比較回路１８１、ｔｈａ（ブロック毎の最大符号
量）設定回路１８２、セレクタ１８３，１８４および論
理回路１８５を有する構成となっている。この切り替え
回路１８において、ＡＤＣＴ符号化回路１４からの符号
データは、比較回路１８１の一方の入力となる。比較回
路１８１には、ｔｈａ設定回路１８２で設定されたブロ
ック毎の最大符号量ｔｈａが他方の入力として与えられ
る。

【００６９】ｔｈａ設定回路１８２では、予め設定した
画像の目標最低符号化率ｔｈｃｒから、ブロック毎の最
大符号量ｔｈａを設定する。比較回路１８１は、ＡＤＣ
Ｔ符号化回路１４の符号データ量とｔｈａ設定回路１８
２で設定されたブロック毎の最大符号量ｔｈａとを比較
し、その比較結果をセレクタ１８３および論理回路１８
５に送る。セレクタ１８３は、ＡＤＣＴ符号化回路１４
からの符号データとブロック内４値符号化回路１５から
の符号データとを２入力とし、比較回路１８１の比較結
果に基づいていずれか一方の符号データを選択して出力
する。

【００７０】セレクタ１８４は、セレクタ１８３で選択
された符号データと、ブロック内４値符号化回路１５か
らの符号データと、ブロック内２値符号化回路１６から
の符号データと、ブロックランレングス符号化回路１７
からの符号データとを４入力とし、論理回路１８５から
与えられるタグ信号に基づいていずれか１つの符号デー
タを選択し、多重化回路１９へ出力する。論理回路１８
５は、図１の画像特性判定回路１３から与えられるタグ
信号を、比較回路１８１の比較結果に基づいてＡＴＣＴ
符号化からブロック内４値符号化に変更してセレクタ１
８４にその切り替え制御信号として供給する。

【００７１】上記構成の切り替え回路１８において、比
較回路１８１の比較結果が、ＡＤＣＴ符号データ量がブ
ロック毎の最大符号量ｔｈａよりも小さい場合は、セレ
クタ１８３はＡＤＣＴ符号データを選択する。選択され
たＡＤＣＴ符号データは、セレクタ１８４でさらに選択
されて多重化回路１９へ出力される。

【００７２】また、ＡＤＣＴ符号データ量がブロック毎
の最大符号量ｔｈａよりも大きい場合は、セレクタ１８
３はＡＤＣＴ符号データ以外の符号データを選択する。
つまり、ＡＤＣＴ符号データの代わりに別の符号データ
を選択する。どの符号データを選択するかは、ブロック
毎の最大符号量ｔｈａの設定、即ち予め設定された最低
符号化率ｔｈｃｒの設定により異なる。

【００７３】ｔｈｃｒ≧１／３．２の場合でかつ、ＡＤ
ＣＴ符号データ量がブロック毎の最大符号量ｔｈａより
も大きい場合は、ＡＤＣＴ符号データの代わりにブロッ
ク内４値符号化の符号データを選択する。これにより、
このブロック画像に対する符号化方式の選択結果が、画
像特性判定回路１３の判定結果と異なるため、この選択
結果を信号に反映させる必要がある。そのために、比較
回路１８１の比較結果を論理回路１８５に送るようにし
ている。

【００７４】論理回路１８５は、このブロックに対する
タグ信号をＡＤＣＴ符号化からブロック内４値符号化に
変更する。この機能により、ＡＤＣＴ符号化が選択され
ていても、符号化率が設定された目標最低符号化率より
も悪い場合には、符号化率が１／３．２の固定長符号化
であるブロック内４値符号化の符号データが選択される
ため、必ず目標最低符号化率以上となる。

【００７５】１／６．４≦ｔｈｃｒ＜１／３．２の場合
は、比較回路１８１とセレクタ１８３の動作とは関係な
く、論理回路１８５において、タグ信号の内容を変更す
る。タグ信号において、ＡＤＣＴ符号化およびブロック
内４値符号化に選択されている場合、これをブロック内
２値符号化を選択するように変更する。これにより、入
力画像はブロック内２値符号化か又はブロックランレン
グス符号化で符号化されることになる。ここで、ブロッ
ク内２値符号化は符号化率が１／６．４の固定長符号化
であり、ブロックランレングス符号化は最低符号化率１
／３２の可変長符号化であることから、目標最低符号化
率ｔｈｃｒの設定値を満足することが可能となる。

【００７６】ｔｈｃｒ＞１／６．４の場合も、比較回路
１８１とセレクタ１８３の動作とは関係なく、論理回路
１８５において、タグ信号を変更する。この場合はタグ
信号をすべてブロックランレングス符号化を選択するよ
うに変更する。これにより、入力画像はすべてブロック
ランレングス符号化で符号化されることになる。ここ
で、ブロックランレングス符号化は最低符号化率１／３
２の可変長符号化であることから、目標最低符号化率ｔ
ｈｃｒの設定を満足することが可能となる。

【００７７】以上の処理により、切り替え回路１８は、
４つの符号化回路、即ちＡＤＣＴ符号化回路１４、ブロ
ック内４値符号化回路１５、ブロック内２値符号化回路
１６およびブロックランレングス符号化回路１７からの
符号データを選択し、多重化回路１９に符号データとタ
グ信号を出力する。

【００７８】多重化回路１９は、切り替え回路１８から
出力される符号データとタグ信号を受け取り、符号デー
タの先頭にタグ信号を埋め込み、一つの符号データとし
て出力する。多重化回路１９から出力されるタグ信号を
含む符号データは、バッファメモリやハードディスクな
どの記憶媒体に記憶／保存されたり、あるいは伝送系に
よって画像復号化装置へ伝送されることになる。

【００７９】図６に、本実施形態における符号データの
フォーマットを示す。図６に示すように、符号データは
ブロック毎に出力される。各ブロックの符号データの先
頭に２ビットの符号データの種類を示すタグ信号が埋め
込まれている。各符号データのフォーマットの詳細を図
７に示す。

【００８０】図７から明らかなように、ＡＤＣＴ符号化
の符号フォーマットは、先頭にＡＤＣＴ符号化であるこ
とを示す２ビットのタグ、その後ろにＡＤＣＴの符号デ
ータが続く。ブロック内４値符号化の符号フォーマット
は、ＡＤＣＴ符号化方式と同様に、先頭に符号化方式を
示す２ビットのタグ、その後ろにブロック内４値符号化
の符号データが続く。この符号データは先ず４つのブロ
ック代表値のデータ、続いてブロック内の各画素がどの
代表値に割り当てられるかを示す、画素毎に２ビットの
インデックス番号が６４（＝８×８）個続く。

【００８１】ブロック内２値符号化方式の符号フォーマ
ットは、他の符号化方式と同様に、先頭に符号化方式を
示す２ビットのタグ、その後ろに２つのブロック代表値
のデータ、続いてブロック内の各画素がどの代表値に割
り当てられるかを示す、画素毎に１ビットのインデック
ス番号が６４個続く。ブロックランレングス符号化方式
の符号データは、他の符号化方式と同様に、先頭に符号
化方式を示す２ビットのタグ、続いて１つのブロック代
表値とランレングス数を示すデータが続く。

【００８２】図８は、本発明の第１実施形態に係る画像
処理装置における画像復号化装置の構成例を示すブロッ
ク図である。

【００８３】図８から明らかなように、第１実施形態に
係る画像復号化装置３０は、タグ抽出回路３１、切り替
え回路３２、ＡＤＣＴ復号化回路３３、ブロック内４値
復号化回路３４、ブロック内２値復号化回路３５、ブロ
ックランレングス復号化回路３６、切り替え回路３７、
ブロック／ラスター変換回路３８および画像出力装置３
９を有する構成となっている。

【００８４】上記構成の画像復号化装置３０において、
タグ抽出回路３１は、バッファメモリやハードディスク
などの記憶媒体に記憶／保存されたり、あるいは画像符
号化装置１０から伝送系によって伝送される符号データ
を入力とする。この符号データは、先述したようにブロ
ック毎に構成されており、そのブロック毎の符号データ
の先頭に、その符号データがどの符号化方式により作成
されたものであるかを示す２ビットのタグ信号が入って
いる。タグ抽出回路３１は、符号データからこのタグ信
号を抽出し、タグ信号と残りの符号データとを分離して
出力する。分離されたタグ信号は、切り替え回路３２お
よび切り替え回路３７に供給される。

【００８５】切り替え回路３２は、タグ抽出回路３１か
らタグ信号と、タグ信号抽出後の符号データを受け取
り、この受け取った符号データを、同じくタグ抽出回路
３１から送られたタグ信号に基づいて、符号データの出
力先を４つの復号化回路、即ちＡＤＣＴ復号化回路３
３、ブロック内４値復号化回路３４、ブロック内２値復
号化回路３５およびブロックランレングス復号化回路３
６の中から１つ選択して送り出す。

【００８６】ＡＤＣＴ復号化回路３３、ブロック内４値
復号化回路３４、ブロック内２値復号化回路３５又はブ
ロックランレングス復号化回路３６は符号データを受け
取ると、その符号データを復号してブロック画像を再現
する。以下、各復号化回路について具体的に説明する。

【００８７】先ず、ＡＤＣＴ復号化回路３３は、図９の
ブロック図に示すように、ＶＬＤ回路４１、逆量子化回
路４２、量子化テーブル４３およびｉＤＣＴ演算回路４
４を有する構成となっている。このＡＤＣＴ復号化回路
３３において、ＶＬＤ回路４１はハフマン復号化処理を
行い、入力される符号データを量子化後の周波数データ
に復元する。

【００８８】逆量子化回路４２は、ＶＬＤ回路４１の出
力である量子化後の周波数データを受け取り、逆量子化
を行う。この逆量子化の際に使用される量子化テーブル
４３には、符号化時に使用された量子化テーブルが用い
られる。ｉＤＣＴ演算回路４４は、逆量子化回路４２か
ら供給される周波数データをｉＤＣＴ変換してブロック
画像に復元して出力する。

【００８９】ブロック内４値復号化回路３４は、１６０
ビットの符号データを受け取り、先頭の３２（＝８×
４）ビットを４つのブロック代表値とする。ブロック代
表値は各々８ビットで構成される。残りの１２８ビット
を２ビットずつに分解し、１ブロックを構成する６４
（＝８×８）画素の一つ一つに対応させ、各画素の位置
に対応した代表値を示す２ビットのフラグとする。この
画素毎のフラグを参照し、４つのブロック代表値から値
を当てはめて、１ブロック分の画像データを出力する。

【００９０】ブロック内２値復号化回路３５は、８０ビ
ットの符号データを受け取り、このうち先頭の８ビット
を１つ目のブロック代表値、次の８ビットを２つ目のブ
ロック代表値とする。残りの６４ビットを１ビットずつ
に分解し、１ブロックを構成する６４（＝８×８）画素
の一つ一つに対応させ、各画素の位置に対応した代表値
を示すフラグとする。この画素毎のフラグを参照し、フ
ラグが“０”ならば、その位置の画素には一つ目の代表
値を当てはめ、フラグが“１”ならば二つ目の代表値を
当てはめる。この作業を１ブロック分行い、１ブロック
分の画像データを出力する。

【００９１】ブロックランレングスで符号化されたデー
タを復号化する場合、ブロックランレングス復号化回路
３６は１６ビットのデータを受け取り、先頭の８ビット
のデータをブロックの代表値とし、残りの８ビットをラ
ンレングス数とする。復号化回路３６では、この代表値
を８×８ブロック全体を塗りつぶしたブロックを、ラン
レングス数だけ繰り返して出力する。

【００９２】切り替え回路３７は、タグ抽出回路３１か
ら送られたタグ信号を受け取り、このタグ信号に基づい
て、４つの復号化回路３３〜３６のうちのどの復号化回
路から画像データを受け取るかを選択し、受け取ったブ
ロック画像をブロック／ラスター変換回路３８へ送り出
す。ブロック／ラスター変換回路３８は、切り替え回路
３７から受け取ったブロック画像を元の一つのラスター
画像データに変換し、画像出力装置３９へ送り出す。

【００９３】画像出力装置３９としては、プリンター、
プロッターなどの画像データを紙上に出力する装置、デ
ィスプレイに画像を表示する装置、メモリ上に直接ラス
ター画像を出力する装置、あるいはネットワークに画像
データを出力する装置などがある。

【００９４】以上説明した第１実施形態に係る画像処理
装置では、ラスター展開された画像データを画像符号化
装置１０で受け取り、かつ画像符号化処理を施して符号
データを出力する一方、この符号データを画像復号化装
置３０で受け取り、画像復号化処理を施してラスター画
像データを出力する際に、ＣＧと自然画像等の画像特性
が大きく異なる画像領域が混在した画像であっても、効
率的に符号化できる。また、少ない符号データ用メモリ
容量であっても、目標最低符号化率を設定することによ
り、必ずそのメモリ容量以内に符号データを収めること
を可能とした上で、高品質な復号化画像を得るととも
に、比較的簡単な処理規模でハードウェアによる実現が
可能となる。

【００９５】図１０は、本発明の第２実施形態に係る画
像処理装置における画像符号化装置の構成例を示すブロ
ック図である。

【００９６】図１０から明らかなように、第２実施形態
に係る画像符号化装置５０は、画像入力装置５１、ラス
ター／ブロック変換回路５２、画像特性判定回路５３、
適応ＡＤＣＴ符号化回路５４、ブロック内４値近似符号
化回路５５、ブロック内２値近似符号化回路５６、ブロ
ックランレングス符号化回路５７、切り替え回路５８お
よび多値化回路５９を有する構成となっている。

【００９７】上記構成の画像符号化装置５０において、
画像入力装置５１はラスターイメージを受け取るインタ
フェースであり、外部インタフェースのように外部ネッ
トワーク等から画像データを直接デジタルデータのラス
ターイメージとして受信したり、ポストスクリプトから
生成されるラスターイメージを出力するプリンタコント
ローラからのラスターデータを受け取る。この画像入力
装置５１から入力された画像データは、ラスター／ブロ
ック変換回路５２に送られる。

【００９８】ラスター／ブロック変換回路５２は、入力
された画像データを例えば８×８画素を１単位とするブ
ロック画像に分割して出力する。ここで、画像の幅が８
の倍数でないときには、画像の端において８×８画素に
満たない画素データが発生してしまう。この場合、ラス
ター／ブロック変換回路５２は、８×８画素になるよう
にダミーの画素を補って、８×８ブロックの画像データ
を出力する。このブロック画像の画像データは、画像特
性判定回路５３に送られると同時に、４つの符号化回路
５４〜５７に送られる。

【００９９】画像特性判定回路５３は、ラスター／ブロ
ック変換回路５２から出力されるブロック画像を受け取
り、ブロック内の画素値の分布状態を参照して入力され
たブロック画像の画像特性を解析する。ここで、ブロッ
ク内に含まれる画像特性は、例えばそのブロック画像が
自然画像領域なのか、ＣＧ領域なのか、あるいはその両
方を含む領域なのかなど、そのブロック画像の特徴を示
す指標である。画像特性判定回路５３は、その画像特性
の解析結果から、このブロック画像に対して、４つの符
号化回路５４〜５７の各符号化方式のうちのどの符号化
方式が最適であるかを判定し、その判定結果をタグ信号
として出力する。

【０１００】具体的には、画像特性を解析するために、
画像特性判定回路５３はブロック毎に画像特性を示す特
性値を算出し、この特性値の状態から画像特性を判定す
る。本実施形態では、特性値としてブロック内レベル
数、ダイナミックレンジ、白黒反転回数、高濃度分布度
数および低濃度分布度数を用いる。以下に、各特性値の
内容について説明する。

【０１０１】先ず、ブロック内レベル数は８×８ブロッ
ク内に、何種類の値があるかを示す数値である。ブロッ
ク内レベル数の値は、そのブロック画像の画素値分布の
複雑度を示す一つの指標であり、例えば画像データの背
景領域にあるブロックなどのように、ブロックがすべて
均一の値であったならば、ブロック内レベル数は１とな
る。

【０１０２】また、白地背景中に描かれた直線を含むブ
ロックのように、ブロック内の値が二つ、即ち背景色と
描画色の場合には、ブロック内レベル数は２となる。ま
た、写真などのブロックの場合には、値が複雑に変化し
ているために、ブロック内レベル数の値は大きな値とな
る。この特性をブロック毎の画像特性の解析に利用す
る。ブロックのサイズが８×８であることから、ブロッ
ク内レベル数の最大値は６４である。

【０１０３】高濃度分布度数および低濃度分布度数は、
ブロック内の画素値のヒストグラム分布における高濃度
域および低濃度域にある画素値の各々の個数である。高
濃度分布度数および低濃度分布度数を求めるには、先
ず、ブロック内の画素値のヒストグラム分布を求める。
図１１に、そのヒストグラム分布を示す。このヒストグ
ラム分布の最大値ｍａｘと最小値ｍｉｎの差分、即ち｜
ｍａｘ−ｍｉｎ｜をＲとする。

【０１０４】このヒストグラム分布の最大値付近と最小
値付近のある範囲に存在する度数の合計値をそれぞれＵ
ｎｕｍとＬｎｕｍとすると、ＵｎｕｍとＬｎｕｍを求め
る範囲を、差分Ｒの１／Ｎの範囲とする。Ｎは２以上の
値であり、本実施形態では、Ｎ＝６〜８程度の値を用い
る。その結果、ＵｎｕｍとＬｎｕｍの範囲は、それぞれ
以下のようになる。 Ｕｎｕｍ：（ｍａｘ−Ｒ／Ｎ）≦ｘ≦ｍａｘ Ｌｎｕｍ：ｍｉｎ≦ｘ≦（ｍｉｎ＋Ｒ／Ｎ）

【０１０５】このＵｎｕｍを高濃度分布度数とし、Ｌｎ
ｕｍを低濃度分布度数とする。高濃度分布度数Ｕｎｕｍ
が大きい場合には、そのブロック内の画素値の分布が高
濃度付近に偏っている可能性がある。低濃度分布度数Ｌ
ｎｕｍが大きい場合には、そのブロック内の画素値の分
布が低濃度付近に偏っている可能性がある。高濃度分布
度数Ｕｎｕｍおよび低濃度分布度数Ｌｎｕｍが共に大き
い場合には、高濃度と低濃度に分布が偏っている可能性
がある。このように、分布に偏りのあるブロックは、エ
ッジを含んでいる可能性が大きい。このような特性を画
像特性の解析に利用する。

【０１０６】次に、本実施形態で求めるダイナミックレ
ンジは、単なる最大値と最小値の差分の絶対値ではな
く、ブロック内の画素値のヒストグラム分布における高
濃度域の分布平均値と低濃度域の分布平均値の差分の絶
対値である。図１１はその概念図である。

【０１０７】高濃度域の分布平均値を求めるには、前述
の高濃度分布度数Ｕｎｕｍを求めた後に、その度数が属
する範囲内における平均値をＵｍｅａｎとし、低濃度域
の分布平均値を求めるには、同様に低濃度分布度数Ｌｎ
ｕｍを求めた後に、その度数が属する範囲内における平
均値をＬｍｅａｎとする。このようにして求めた平均値
ＵｍｅａｎとＬｍｅａｎを基にして、ダイナミックレン
ジの定義を下記の式とする。 ダイナミックレンジ＝｜Ｕｍｅａｎ−Ｌｍｅａｎ｜

【０１０８】このダイナミックレンジの値が大きい場合
には、そのブロック画像のコントラストが高く、文字／
線画などのエッジ領域を含んでいる可能性がある。ま
た、ダイナミックレンジの値が小さい場合には、そのブ
ロック画像内の画素値の変化は緩やかであり、グラデー
ションや背景領域を含んでいる可能性がある。このよう
な特性を画像特性の解析に利用する。

【０１０９】白黒反転回数は、ブロック画像をブロック
内の平均値で二値化し、その二値化画像を横方向および
縦方向にそれぞれスキャンした際に、値が変化する点を
カウントし、横方向のカウントの合計値と縦方向のカウ
ントの合計値を加えた値である。図１２に、その概要を
示す。図１２（ａ）は、ブロック画像を二値化した画像
である。

【０１１０】この二値化画像を図１２（ｂ）に示すよう
に、縦方向にスキャンしていくと、最初の列のスキャン
では何も変化が無い。次の列をスキャンすると、１画素
目から２画素目に変わるところで、背景を示す画素値か
ら描画色を示す画素値に切り替わる点が存在する。この
点を変化点と呼ぶ。同様にスキャンを進めると、３画素
目から４画素目に切り替わるところで、描画色から背景
色に切り替わる点が存在する。これも変化点とする。こ
のようにして、列方向にスキャンを進めていくと、図１
２（ｂ）に示すように、変化点を検出することができ
る。この変化点の個数をカウントする。

【０１１１】次に、二値化画像を、図１２（ｃ）に示す
ように横方向にスキャンしていく。そして、縦方向のス
キャンの場合と同様に変化点を検出し、その変化点の個
数をカウントしていく。白黒反転回数は、この縦方向の
変化点の個数の合計値と横方向の変化点の個数の合計値
とを加えた値をとる。

【０１１２】図１３（ａ）に、文字や線画のエッジを含
むブロックを二値化した画像例を、同図（ｂ）に写真な
どの網点画像を二値化した画像例をそれぞれ示す。文字
などのエッジ領域を含むブロックの白黒反転回数の値
と、写真などの網点領域を含むブロックの白黒反転回数
の値を比較すると、実験的には、エッジ領域の白黒反転
回数の方が網点領域よりも少ない傾向がある。この特性
をブロック毎の画像特性の解析に利用する。

【０１１３】４つの符号化回路、即ち適応ＡＤＣＴ符号
化回路５４、ブロック内４値近似符号化回路５５、ブロ
ック内２値近似符号化回路５６およびブロックランレン
グス符号化回路５７は、ラスター／ブロック変換回路５
２の出力であるブロック画像を受け取り、ブロック画像
の符号化処理を行う。

【０１１４】これらの符号化回路５４〜５７の中でブロ
ック内４値近似符号化回路５５は、ブロック内の画素値
の種類が４値以下の場合は可逆符号化となり、ブロック
内２値近似符号化回路５６は同様に２値以下の場合は可
逆符号化となる。また、ブロックランレングス符号化回
路５７も１値の場合、即ちブロック内の画素値が均一の
場合、可逆符号化となる。

【０１１５】このブロック内の画素値の種類の値が、あ
る値以下の場合には可逆符号化となる特性と、前述のブ
ロック画像の特性値を考慮して、このブロック画像に対
して４つの符号化回路５４〜５７の各符号化方式のう
ち、どの符号化方式が最適であるかの判定が、画像特性
判定回路５３において行われる。図１４は、その判定の
論理フローチャートである。

【０１１６】先ず最初に、前述のブロック毎の画像特性
値を算出する（ステップＳ２１）。ここで、各画像特性
値について、ブロック内レベル数（色数）をＣｎｕｍ、
ダイナミックレンジをｒａｎｇｅ、白黒反転回数をＢＷ
ｃｎｔ、高濃度分布度数をＵｎｕｍ、低濃度分布度数を
Ｌｎｕｍとそれぞれ示すものとする。

【０１１７】次に、ブロック内レベル数Ｃｎｕｍを当該
レベル数に対するしきい値ｔｈ１と比較し（ステップＳ
２２）、Ｃｎｕｍ≦ｔｈ１の場合には、ブロックランレ
ングス符号化を設定する（ステップＳ２３）。しきい値
ｔｈ１としては、通常１を設定する。これは、ブロック
内のレベル数Ｃｎｕｍが１、つまりブロックの画素値が
均一の場合、そのブロックは背景領域など画素値の変化
が無い画像領域にあると判定できるため、ブロックラン
レングス符号化を適用する。ブロックランレングス符号
化は、ブロック内レベル数Ｃｎｕｍが１以下のときには
可逆符号化と同様の画質を得ることが可能である。

【０１１８】Ｃｎｕｍ＞ｔｈ１の場合には、ダイナミッ
クレンジｒａｎｇｅを当該ダイナミックレンジに対する
しきい値ｐ１と比較し（ステップＳ２４）、ｒａｎｇｅ
≦ｐ１の場合には、ステップＳ２３に移行してブロック
ランレングス符号化を設定する。これは、ブロックのダ
イナミックレンジｒａｎｇｅが小さい場合には、ブロッ
ク内のレベル数Ｃｎｕｍが多くてもブロックランレング
ス符号化を適用することを意味する。すなわち、ブロッ
ク内の画素値の変化が少ないブロックにはブロックラン
レングス符号化を適用することで、符号量を削減し、高
符号化率を実現するものである。

【０１１９】次に、ブロック内レベル数Ｃｎｕｍを当該
レベル数に対するしきい値ｔｈ２と比較し（ステップＳ
２５）、Ｃｎｕｍ≦ｔｈ２の場合には、ブロック内２値
近似符号化を設定する（ステップＳ２６）。しきい値ｔ
ｈ２としては、通常２を設定する。これは、ブロック内
のレベル数Ｃｎｕｍが２以下の場合、ブロック内２値近
似符号化を適用すると可逆符号化となるからである。

【０１２０】Ｃｎｕｍ＞ｔｈ２の場合は、ダイナミック
レンジｒａｎｇｅを当該ダイナミックレンジに対するし
きい値ｐ２と比較し（ステップＳ２７）、ｒａｎｇｅ≦
ｐ２の場合には、ステップＳ２６に移行してブロック内
２値近似符号化を設定する。これは、ブロック内のダイ
ナミックレンジｒａｎｇｅが非常に小さい場合には、ブ
ロック内のレベル数Ｃｎｕｍが多くても、ブロック内２
値近似符号化を適用することを意味する。

【０１２１】次に、ブロック内レベル数Ｃｎｕｍを当該
レベル数に対するしきい値ｔｈ３と比較し（ステップＳ
２８）、Ｃｎｕｍ≦ｔｈ３の場合には、ブロック内４値
近似符号化を設定する（ステップＳ２９）。しきい値ｔ
ｈ３としては、通常４を設定する。これは、ブロック内
のレベル数Ｃｎｕｍが４以下の場合、ブロック内４値近
似符号化を適用すると可逆符号化となるからである。

【０１２２】Ｃｎｕｍ＞ｔｈ３の場合は、白黒反転回数
ＢＷｃｎｔを当該反転回数に対するしきい値ｐ５と比較
し（ステップＳ３０）、ＢＷｃｎｔ≧ｐ５の場合には、
そのブロックに適応ＡＤＣＴ符号化を適用する（ステッ
プＳ３１）。また、ＢＷｃｎｔ＜ｐ５の場合には、ダイ
ナミックレンジｒａｎｇｅをダイナミックレンジに対す
るしきい値ｐ３と比較し（ステップＳ３２）、ｒａｎｇ
ｅ≦ｐ３の場合には、ステップＳ２９に移行してブロッ
ク内４値近似符号化を設定する。これは、ダイナミック
レンジｒａｎｇｅが小さい場合には、ブロック内４値近
似符号化を適用することを意味する。

【０１２３】ｒａｎｇｅ＞ｐ３の場合は、高濃度分布度
数Ｕｎｕｍを当該分布度数に対するしきい値ｐ４と比較
し（ステップＳ３３）、Ｕｎｕｍ＞ｐ４の場合には、ス
テップＳ２９に移行してブロック内４値近似符号化を適
用する。Ｕｎｕｍ≦ｐ４の場合には、低濃度分布度数Ｌ
ｎｕｍを同じしきい値ｐ４と比較する（ステップＳ３
４）。そして、Ｌｎｕｍ＞ｐ４の場合には、ステップＳ
２９に移行してブロック内４値近似符号化を適用し、Ｌ
ｎｕｍ≦ｐ４の場合には、ステップＳ３１に移行して適
応ＡＤＣＴ符号化を適用する。

【０１２４】上述した一連の判定処理により、８×８の
ブロック画像に対してそのブロック画像の画像特性に基
づいて、４つの符号化方式のうちの１つ、即ちブロック
ランレングス符号化方式、ブロック内２値近似符号化方
式、ブロック内４値近似符号化方式又は適応ＡＤＣＴ符
号化方式が振り分けられる。

【０１２５】４つの符号化回路５４〜５７は、ラスター
／ブロック変換回路５２から出力されるブロック画像を
受け取り、各々独立にブロック画像の符号化処理を行
う。これら４つの符号化回路５４〜５７のうち、適応Ａ
ＤＣＴ符号化回路５４で用いられる符号化方式は一般に
ＡＤＣＴ符号化方式と呼ばれる方式を改良したものであ
り、符号化回路１５〜１７で用いられ各符号化方式は一
般にブロックトランケーション（ＢＴＣ）符号化方式と
呼ばれる方式を改良したものである。以下に、各符号化
回路について詳細に説明する。

【０１２６】先ず、ＡＤＣＴ符号化回路５４について説
明する。このＡＤＣＴ符号化回路５４は、ＪＰＥＧベー
スライン方式に代表される符号化方式であり、入力され
た画像データの複雑度に応じて出力される符号データ量
が変化する可変長符号化方式であり、また符号化パラメ
ータの設定によりある程度、復号化画像の画質や符号化
率を制御できる非可逆符号化方式である。

【０１２７】ＡＤＣＴ符号化は画像をブロックに分割
し、ブロック毎にＤＣＴ変換を行い、そのＤＣＴ係数に
対して量子化を行い、量子化されたＤＣＴ符号をハフマ
ン符号化する。最終段のハフマン符号化は可変長符号化
であり、ＡＤＣＴ符号化は非可逆可変長符号化と言え
る。

【０１２８】つまり、可逆符号化と同様に符号化対象画
像に応じて符号化率が変化し、その最低符号化率はＡＤ
ＣＴ符号化では１／１となり、この点も上述の可逆符号
化と同様である。そのため、可逆符号化と同様に、用意
する符号データ用メモリ容量は元画像と同じサイズのも
のが必要となり、大容量の符号メモリを実装する必要が
あった。

【０１２９】本実施形態に係る適応ＡＤＣＴ符号化は、
ＡＤＣＴ符号化方式に２つの付加機能を追加した符号化
方式である。付加機能の１つ目は適応量子化機能であ
り、二つ目の機能は符号量打ち切り機能である。

【０１３０】これらの付加機能のうち、適応量子化機能
は、復号化画像の高画質化を図ることを目的とする。入
力されるブロック画像データの周波数特性を解析し、画
像データの特性に最適な量子化テーブルを、予め用意し
た複数の量子化テーブルの中から選択することによって
適応的な量子化を行う。

【０１３１】一方、符号量打ち切り機能は、ブロック毎
の最大符号量を制御することを目的とする。図１５は、
符号量打ち切りの概念図である。ブロック毎の符号量を
カウントし、予め指定した目標符号量と比較し、ブロッ
ク毎の符号量が目標符号量よりも大きかった場合に、符
号データが目標符号量以下となるように、符号データを
打ち切り、強制的にＥＯＢ(End Of Block)信号を発生さ
せる。

【０１３２】図１６は、適応ＡＤＣＴ符号化回路５４の
構成例を示すブロック図である。図１６に示すように、
適応ＡＤＣＴ符号化回路５４は、ＤＣＴ演算回路６１、
ＤＣＴ係数解析回路６２、量子化テーブル６３-1，６３
-2，６３-3、量子化テーブル選択回路６４、量子化回路
６５、ＶＬＣ回路６６、符号量カウント回路６７、符号
量比較回路６８、目標符号量設定回路６９、打ち切り信
号発生回路７０および符号合成回路７１を有する構成と
なっている。

【０１３３】上記構成の適応ＡＤＣＴ符号化回路５４に
おいて、ＤＣＴ演算回路６１はラスター／ブロック変換
回路５２から出力されるブロック画像を入力とし、この
ブロック画像をＤＣＴ変換し、画像データを周波数デー
タに変換する。ブロック画像の一例を図３（ａ）に、Ｄ
ＣＴ係数データの一例を図３（ｂ）にそれぞれ示す。こ
の周波数データはＤＣＴ係数解析回路６２に送られる。

【０１３４】ＤＣＴ係数解析回路６２では、画像データ
の周波数成分を解析し、このブロック画像に最適な量子
化テーブルを複数の量子化テーブルの中から選択する。
本実施形態では、３つの量子化テーブル６３-1，６３-
2，６３-3を予め用意する。量子化テーブル６３-1はエ
ッジを含む画像に最適化した量子化テーブルを、量子化
テーブル６３-2は写真などの網点画像に最適化した量子
化テーブルを、量子化テーブル６３-3は量子化幅が大き
く、高符号化率となるような量子化テーブルをそれぞれ
持つ。これらの量子化テーブルの一例を図１７（ａ），
（ｂ），（ｃ）に示す。

【０１３５】量子化テーブル選択回路６４は、ＤＣＴ係
数解析回路６２での解析結果を参照して３つの量子化テ
ーブル６３-1，６３-2，６３-3のうちの１つを選択す
る。量子化回路６５は、ＤＣＴ演算回路６１から出力さ
れる周波数データを受け取り、量子化テーブル選択回路
６４で選択された量子化テーブル６３-1／６３-2／６３
-3を用いて周波数データを量子化する。

【０１３６】ＶＬＣ回路６６は、量子化された周波数デ
ータをハフマン符号化する。すなわち、ＶＬＣ回路６６
は量子化された周波数データを、無意係数（値がゼロ）
が連続する数（ゼロラン）と有意係数（ゼロ以外）とを
組にして、一つの符号データを出力する。このような符
号データが複数個で１ブロック分の符号データが構成さ
れる。

【０１３７】符号量カウント回路６７は、ＶＬＣ回路６
６から出力される前述の符号データを加算しながらカウ
ントしていく。符号量比較回路６８は、符号量カウント
回路６７でカウントされた符号量と、目標符号量設定回
路６９で予め設定された目標符号量とを順次比較する。
打ち切り信号発生回路７０は、符号量比較回路６８の比
較結果に基づいて、前述した符号打ち切り機能を実現す
る。

【０１３８】すなわち、符号量カウント回路６７でカウ
ントされた符号量が目標符号量よりも多くなった際の符
号量比較回路６８の比較結果に基づいて、ＶＬＣ回路６
６から最後に出力された有意係数とゼロランの符号デー
タを削除し、代わりにＥＯＢ信号を出力する。このＥＯ
Ｂ信号を出力することで、符号データを打ち切ることに
よる符号データの不整合を防止する。

【０１３９】符号合成回路７１は、ＶＬＣ回路６６から
出力される符号データに対して、ＤＣＴ係数解析回路６
２から送られる、どの量子化テーブルを使用したかを示
すタグ信号を付加し、最終的な符号データとして出力す
る。

【０１４０】次に、ブロック内４値近似符号化回路５５
について説明する。このブロック内４値近似符号化回路
５５は、ブロック全体を４値で表現する符号化方式であ
り、ブロックトランケーション符号化方式を改良したも
のである。該当ブロックのブロック内レベル数が４以下
の場合には、その４値がブロックの代表値となる。

【０１４１】すなわち、ブロック内レベル数が４以下の
場合には、ブロック内４値近似で符号化されたブロック
の復号化画像は、元画像と完全に一致し、可逆符号化と
同じ効果をもたらす。ブロック内レベル数が５以上の場
合には、ブロック内の画素値を４値に近似して表現を行
う。ブロック内の画素値を４値に近似して表現する方法
としては、既存の限定色手法、例えばメディアンカット
法等を適用することが可能である。

【０１４２】ブロック内４値近似符号化回路５５の符号
データは、ブロックの代表値×４と各画素がどちらかの
代表値になるかを示す画素フラグからなる。４つの代表
値は各々８ｂｉｔで示される。また、画素フラグは各画
素がどの代表値に割り当てられるかを示すために、画素
毎に２ｂｉｔで示される。８×８ブロックの場合、画素
フラグのデータ量は、 ８×８×２ｂｉｔ＝１２８ｂｉｔ となり、４個の代表値のデータ量は合計で ８×４＝３２ｂｉｔ となる。

【０１４３】ゆえに、ブロック内４値近似符号化回路５
５の符号データ量は、 １２８＋３２＝１６０ｂｉｔ となるので、この符号化率は １６０／（８×８×８）＝１／３．２ となる。

【０１４４】このブロック内４値近似符号化回路５５
は、比較的高解像度の画質を必要とする、多くの画素値
を含むブロック画像に適用される。例えば、自然画像と
ＣＧとを両方含むブロック画像や、複雑なＣＧ領域、複
数の画素値を含むＣＧのエッジの領域などである。

【０１４５】次に、ブロック内２値近似符号化回路５６
について説明する。このブロック内２値近似符号化回路
５６は、ブロック全体を２値で表現する符号化方式であ
り、ブロックトランケーション符号化を改良したもので
ある。該当ブロックのブロック内レベル数が２以下の場
合には、その２値がブロックの代表値となる。

【０１４６】すなわち、ブロック内レベル数が２以下の
場合には、ブロック内２値で符号化されたブロックの復
号化画像は、元画像と完全に一致し、可逆符号化と同じ
効果をもたらす。ブロック内レベル数が３以上の場合に
は、ブロック内の画素値を２値に近似して表現を行う。
ブロック内の画素値を２値に近似して表現する方法とし
ては、ブロック内４値近似符号化回路５５と同様に、既
存の限定色手法、例えばメディアンカット法等を適用す
ることが可能である。

【０１４７】ブロック内２値近似符号化回路５６の符号
データは、ブロックの代表値×２と各画素がどちらかの
代表値になるかを示す画素フラグからなる。２つの代表
値は各々８ｂｉｔで示される。また、画素フラグは画素
毎に１ｂｉｔで示すことが可能である。８×８ブロック
の場合、画素フラグのデータ量は、 ８×８×１ｂｉｔ＝６４ｂｉｔ となり、代表値のデータ量は ８＋８＝１６ｂｉｔ となる。

【０１４８】ゆえに、ブロック内２値近似符号化回路５
６の符号データ量は、 ６４＋１６＝８０ｂｉｔ となるので、このモードの符号化率は ８０／（８×８×８）＝１／６．４ となる。

【０１４９】このブロック内２値近似符号化回路５６
は、比較的高解像度の画質を必要とする、ブロック内に
２値程度の画素値を含む領域に適用される。例えば、文
字／線画等のエッジを含む領域や、ディザなどの網点を
含む領域、ＣＧのグラデーションの領域などに適用され
る。

【０１５０】最後に、ブロックランレングス符号化回路
５７について説明する。このブロックランレングス符号
化回路５７は、ブロックトランケーション符号化方式を
改良した符号化方式であり、隣り合うブロック画像が全
く同じか、あるいは非常に似通っており、さらにそのブ
ロック内の全体の画素値が全く同じか、あるいは殆ど同
じ場合に、そのブロック全体を１値で近似表現し、その
ブロックが連続する数（ランレングス）とでその連続す
るブロックを表現する。

【０１５１】そして、該当ブロックに対して、上述した
ブロック内１値近似処理を行った後に、同一のブロック
が連続する数をカウントし、その連続数、ランレングス
を符号として出力する。ブロック内を１値で近似処理す
るために、そのブロック内のすべての画像値の平均を求
め、その平均値をそのブロックの代表値とする。すなわ
ち、ブロック内の画素値がすべて同一、つまりブロック
内レベル数が１であった場合、そのブロックの平均値は
そのブロック内の画素値をそのまま示すことになるた
め、ブロック内の画素値が均一であった場合には、ブロ
ックランレングス符号化されたブロックの復号化画像は
元画像と完全に一致し、可逆符号化と同じ効果がある。

【０１５２】本実施形態では、ブロックランレングス符
号化回路５７の符号データ量は、ブロック内の平均値を
示す８ｂｉｔと、ランレングスを示す８ｂｉｔのデータ
を含有し、１６（＝８＋８）ｂｉｔとなる。ランレング
スを示すビット数が８ｂｉｔであることから、ランレン
グスの最大量は２５６となる。

【０１５３】符号化処理において、カウントしたランレ
ングス数が２５６よりも大きい場合には、ランレングス
符号化回路５７はランレングス数が２５６である符号デ
ータを出力し、続いてカウントしたランレングス数から
２５６を減算した値を新たなランレングス数として符号
を出力する。この場合、代表値の値は同値である。例え
ば、カウントしたランレングス数が５００だった場合、
ランレングス数２５６の符号と、２４４（＝５００−２
５６）の符号とを出力する。減算した新たなランレング
ス数が２５６よりも大きい場合には、繰り返しランレン
グス数２５６の符号を出力し、再び減算する処理を繰り
返す。

【０１５４】このブロックランレングス符号化回路５７
の符号化率は、ランレングスの値により変動する。ラン
レングスが大きいほど符号化率は高くなり、小さいほど
符号化率は低くなる。ランレングスの値の最小値は１で
ある。ランレングスの最小値１の場合の符号化率は、元
のブロックのサイズが８×８画像であることから、 （８×８）／（８×８×８×１）＝１／３２ となるため、このブロックランレングス符号化回路１７
の符号化率は１／３２以上となる。

【０１５５】このブロックランレングス符号化回路５７
による符号化モードは、比較的高解像度の表現を必要と
しない、画像の背景領域等の均一な画素値が広い範囲に
亘って連続する領域に適用される。

【０１５６】切り替え回路５８は、４つの符号化回路５
４〜５７から出力される４つの符号データを受け取ると
ともに、画像特性判定回路５３から出力されるタグ信号
を受け取り、タグ信号の結果により、４つの符号データ
のうちの１つを選択して多重化回路５９に出力する。

【０１５７】多重化回路５９は、切り替え回路５８から
出力される符号データと、画像特性判定回路５３から出
力されるタグ信号とを受け取り、符号データの先頭にタ
グ信号を埋め込み、一つの符号データとして出力する。
多重化回路５９から出力されるタグ信号を含む符号デー
タは、バッファメモリやハードディスクなどの記憶媒体
に記憶／保存されたり、あるいは伝送系によって画像復
号化装置へ伝送されることになる。

【０１５８】図１８に、本実施形態における符号データ
のフォーマットを示す。図１８に示すように、符号デー
タはブロック毎に出力される。各ブロックの符号データ
の先頭に２ビットの符号データの種類を示すタグ信号が
埋め込まれている。各符号データのフォーマットの詳細
を図１９に示す。

【０１５９】図１９から明らかなように、適応ＡＤＣＴ
符号化の符号フォーマットは、先頭にＡＤＣＴ符号化で
あることを示す２ビットのタグ、次にどの量子化テーブ
ルを用いたかを示すタグ、その後ろにＡＤＣＴの符号デ
ータが続く。ブロック内４値符号化の符号フォーマット
は、適応ＡＤＣＴ符号化方式と同様に、先頭に符号化方
式を示す２ビットのタグ、その後ろにブロック内４値符
号化の符号データが続く。この符号データは先ず４つの
ブロック代表値のデータ、続いてブロック内の各画素が
どの代表値に割り当てられるかを示す、画素毎に２ビッ
トのインデックス番号が６４（＝８×８）個、合計で１
２８ビットのデータが続く。

【０１６０】ブロック内２値符号化方式の符号フォーマ
ットは、他の符号化方式と同様に、先頭に符号化方式を
示す２ビットのタグ、その後ろに２つのブロック代表値
のデータ、続いてブロック内の各画素がどの代表値に割
り当てられるかを示す、画素毎に１ビットのインデック
ス番号が６４個、合計で６４（＝６４×１）ビットのデ
ータが続く。ブロックランレングス符号化方式の符号デ
ータは、他の符号化方式と同様に、先頭に符号化式を示
す２ビットのタグ、続いて１つのブロック代表値とラン
レングス数を示すデータが続く。

【０１６１】図２０は、本発明の第２実施形態に係る画
像処理装置における画像復号化装置の構成例を示すブロ
ック図である。

【０１６２】図２０から明らかなように、第２実施形態
に係る画像復号化装置８０は、タグ抽出回路８１、切り
替え回路８２、適応ＡＤＣＴ復号化回路８３、ブロック
内４値近似復号化回路８４、ブロック内２値近似復号化
回路８５、ブロックランレングス復号化回路８６、切り
替え回路８７、ブロック／ラスター変換回路８８および
画像出力装置８９を有する構成となっている。

【０１６３】上記構成の画像復号化装置８０において、
タグ抽出回路８１は、バッファメモリやハードディスク
などの記憶媒体に記憶／保存されたり、あるいは画像符
号化装置５０から伝送系によって伝送される符号データ
を入力とする。この符号データは、先述したようにブロ
ック毎に構成されており、そのブロック毎の符号データ
の先頭に、その符号データがどの符号化方式により作成
されたものであるかを示す２ビットのタグ信号が入って
いる。タグ抽出回路８１は、符号データからこのタグ信
号を抽出し、タグ信号と残りの符号データとを分離して
出力する。分離されたタグ信号は、切り替え回路８２お
よび切り替え回路８７に供給される。

【０１６４】切り替え回路８２は、タグ抽出回路８１か
らタグ信号と、タグ信号抽出後の符号データを受け取
り、この受け取った符号データを、同じくタグ抽出回路
８１から送られるタグ信号に基づいて、符号データの出
力先を４つの復号化回路、即ち適応ＡＤＣＴ復号化回路
８３、ブロック内４値近似復号化回路８４、ブロック内
２値近似復号化回路８５およびブロックランレングス復
号化回路８６の中から１つ選択して符号データを送り出
す。

【０１６５】適応ＡＤＣＴ復号化回路８３、ブロック内
４値近似復号化回路８４、ブロック内２値近似復号化回
路８５又はブロックランレングス復号化回路８６は符号
データを受け取ると、その符号データを復号してブロッ
ク画像を再現する。以下、各復号化回路について具体的
に説明する。

【０１６６】先ず、適応ＡＤＣＴ復号化回路８３は、図
２１のブロック図に示すように、符号抽出回路９１、Ｖ
ＬＤ回路９２、逆量子化回路９３、量子化テーブル９４
-1，９４-2，９４-3、量子化テーブル選択回路９５およ
びｉＤＣＴ演算回路９６を有する構成となっている。こ
のＡＤＣＴ復号化回路８３において、符号抽出回路９１
は、入力される符号データから当該符号データの作成に
使用された量子化テーブルを示すタグ信号を抽出する。
符号抽出回路９１で抽出されたタグ信号は量子化テーブ
ル選択回路９５に送られ、また抽出後の残りの符号デー
タはＶＬＤ回路９２に送られる。

【０１６７】ＶＬＤ回路９２はハフマン復号化処理を行
い、符号データを量子化後の周波数データに復元する。
逆量子化回路９３は、ＶＬＤ回路９２の出力である量子
化後の周波数データを受け取り、逆量子化を行う。この
逆量子化の際に使用される量子化テーブルには、符号抽
出回路９１で抽出されたタグ信号に基づいて量子化テー
ブル選択回路９５で選択された量子化テーブル９４-1／
９４-2／９４-3が用いられる。ｉＤＣＴ演算回路９６
は、逆量子化回路９３から供給される周波数データをｉ
ＤＣＴ変換してブロック画像に復元して出力する。

【０１６８】ブロック内４値近似復号化回路８４は１６
０ビットの符号データを受け取り、先頭の３２（＝８×
４）ビットを４つのブロック代表値とする。ブロック代
表値は各々８ビットで構成される。残りの１２８ビット
を２ビットずつに分解し、１ブロックを構成する６４
（＝８×８）画素の一つ一つに対応させ、各画素の位置
に対応した代表値を示す２ビットのフラグとする。この
画素毎のフラグを参照して４つのブロック代表値から値
を当てはめて、１ブロック分の画像データを出力する。

【０１６９】ブロック内２値近似復号化回路８５は、８
０ビットの符号データを受け取り、このうち先頭の８ビ
ットを１つ目のブロック代表値、次の８ビットを２つ目
のブロック代表値とする。残りの６４ビットを１ビット
ずつに分解し、１ブロックを構成する６４（＝８×８）
画素の一つ一つに対応させ、各画素の位置に対応した代
表値を示すフラグとする。この画素毎のフラグを参照
し、フラグが“０”ならば、その位置の画素には一つ目
の代表値を当てはめ、フラグが“１”ならば二つ目の代
表値を当てはめる。この作業を１ブロック分行い、１ブ
ロック分の画像データを出力する。

【０１７０】ブロックランレングスで符号化されたデー
タを復号化する場合、ブロックランレングス復号化回路
８６は１６ビットのデータを受け取り、先頭の８ビット
のデータをブロックの代表値とし、残りの８ビットをラ
ンレングス数とする。復号化回路８６では、この代表値
を８×８ブロック全体を塗りつぶしたブロックを、ラン
レングス数だけ繰り返して出力する。

【０１７１】切り替え回路８７は、タグ抽出回路８１か
ら送られたタグ信号を受け取り、このタグ信号に基づい
て、４つの復号化回路８３〜８６のうちのどの復号化回
路から画像データを受け取るかを選択し、受け取ったブ
ロック画像をブロック／ラスター変換回路８８へ送り出
す。ブロック／ラスター変換回路８８は、切り替え回路
８７から受け取ったブロック画像を、元の一つのラスタ
ー画像データに変換して画像出力装置８９へ送り出す。

【０１７２】画像出力装置８９としては、プリンター、
プロッターなどの画像データを紙上に出力する装置、デ
ィスプレイに画像を表示する装置、メモリ上に直接ラス
ター画像を出力する装置、あるいはネットワークに画像
データを出力する装置などがある。

【０１７３】ここで、以上説明した第２実施形態に係る
画像処理装置を用いて、入力される画像データに応じて
符号化する処理の例について述べる。画像符号化装置５
０を実際にシステムとして構成する場合、符号データを
保持するために、メモリやハードディスクなどの記憶媒
体を用意する必要がある。この記憶媒体に保持できるメ
モリ容量は無限ではなく、必ずハードウェアとしての制
限がある。そのため、ある容量の記憶媒体を用意したと
き、システムとしてその容量に符号データを収める必要
がある。

【０１７４】一例として、入力画像データとしてＡ４
４００ｄｐｉの画素毎に８ビットのデータを持つ画像を
想定し、記憶媒体として５Ｍｂｙｔｅのメモリを設定し
た場合の、本実施形態に係る画像処理装置の動作と設定
を説明する。入力画像データはＡ４ ４００ｄｐｉ ８
ｂｉｔ／ｐｉｘｅｌであるので、画像全体で１６Ｍｂｙ
ｔｅのデータ量となる。符号データを記憶するメモリの
容量は５Ｍｂｙｔｅなので、入力画像データを符号化
し、その符号量を必ず５Ｍｂｙｔｅ以下にする必要があ
る。つまり、最低符号化率を１／３．２（＝５／１６）
を１００％実現する必要がある。

【０１７５】４つの符号化回路５４〜５７の各々の符号
化率は、ブロックランレングス符号化が１／３２以上、
ブロック内２値近似符号化が１／６．４、ブロック内４
値近似符号化が１／３．２、適応ＡＤＣＴ符号化が符号
打ち切りの設定による、なので、画像全体での最低符号
化率１／３．２を実現するためには、適応ＡＤＣＴ符号
化の符号化率が必ず１／３．２以上である必要がある。
そのために、適応ＡＤＣＴ符号化における符号打ち切り
の設定を１／３．２に設定する。

【０１７６】具体的には、ブロック画像は８×８画素で
構成されるため、そのビット数は ８×８×８＝５１２ビット になるため、この数の１／３．２となるビット数 ５１２／３．２＝１６０ビット に符号打ち切りの目標符号量を設定する。

【０１７７】この設定により、適応ＡＤＣＴ符号化回路
５４での符号化率は１／３．２以上になる。その結果、
画像特性判定回路５３においてどの符号化回路を選択し
た場合でも、その符号化率は必ず１／３．２以上にな
り、画像全体でも符号化率は必ず１／３．２以上とな
る。これにより、画像全体での最低符号化率を１００％
保証する。

【０１７８】さらに、記憶媒体のメモリ容量を２．５Ｍ
ｂｙｔｅとした場合の例を以下に述べる。この場合の画
像全体の最低符号化率は１／６．４（＝２．５／１６）
となる。この場合、ブロック内４値近似符号化方式の符
号化１／３．２よりも最低符号化率の方が高いため、ブ
ロック内４値近似符号化回路５５を選択しないようにす
る。同時に、適応ＡＤＣＴ符号化の符号打ち切りの目標
符号量設定を８０（＝５１２／６．４）に設定する。画
像特性判定回路５３によりブロック内４値近似符号化回
路５５が選択された場合には、適応ＡＤＣＴ符号化を代
わりに適用することで、画像全体での最低符号化率を１
００％保証する。

【０１７９】上述したように、本実施形態に係る画像処
理装置においては、ラスター展開された画像データを受
け取り、画像符号化装置５０で画像符号化処理を施して
符号データを出力する一方、この符号データを画像復号
化装置８０で受け取り、画像復号化処理を施してラスタ
ー画像データを出力する際に、ＣＧと自然画像等の画像
特性が大きく異なる画像領域が混在した画像であって
も、効率的に符号化し、少ない符号データ用メモリ容量
であっても、高品質な復号化画像を得ることができる。
また、高度な処理を多く含むことから、第１実施形態よ
りも処理規模は大きくなるものの、より高品質な復号化
画像を得ることができる。

【０１８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力画像をブロックに分割し、ブロック毎に画像特性を
判定し、その判定結果に基づいて可変長非可逆符号化と
固定長非可逆符号化とを適応的に切り替えるようにした
ことにより、ＣＧと自然画像等の画像特性が大きく異な
る領域が混在した画像であっても、効率的に符号化し、
またこれを効率的に復号化し、少ない符号データ用メモ
リ容量であっても、伸長画像の画質劣化を最小限に抑え
た高品質な画像を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態に係る画像符号化装置
の構成例を示すブロック図である。

【図２】 第１実施形態に係るＡＤＣＴ符号化回路の構
成例を示すブロック図である。

【図３】 第１実施形態に係るデータ例を示す図であ
り、（ａ）はブロック画像データ、（ｂ）はＤＣＴ係数
データ、（ｃ）量子化後のＤＣＴ係数データ、（ｄ）は
量子化テーブルをそれぞれ示している。

【図４】 第１実施形態に係る画像特性判定のフローチ
ャートである。

【図５】 第１実施形態に係る切り替え回路の構成例を
示すブロック図である。

【図６】 第１実施形態に係る符号データのフォーマッ
ト図である。

【図７】 第１実施形態に係る符号データのより詳細な
フォーマット図である。

【図８】 本発明の第１実施形態に係る画像復号化装置
の構成例を示すブロック図である。

【図９】 第１実施形態に係るＡＤＣＴ復号化回路の構
成例を示すブロック図である。

【図１０】 本発明の第２実施形態に係る画像符号化装
置の構成例を示すブロック図である。

【図１１】 第２実施形態に係る高／低濃度分布度数の
概念図である。

【図１２】 第２実施形態に係る白黒反転回数の概念図
である。

【図１３】 白黒反転回数例を示す図であり、（ａ）は
文字や線画のエッジを含むブロックを二値化した画像例
を、（ｂ）は写真などの網点画像を二値化した画像例を
それぞれ示している。

【図１４】 第２実施形態に係る画像特性判定のフロー
チャートである。

【図１５】 第２実施形態に係る適応ＡＤＣＴ符号化の
符号打ち切りの概念図である。

【図１６】 第２実施形態に係る適応ＡＤＣＴ符号化回
路の構成例を示すブロック図である。

【図１７】 第２実施形態に係る量子化テーブル例を示
す図であり、（ａ）はエッジ用量子化テーブル例を、
（ｂ）は網点用量子化テーブル例を、（ｃ）は高符号化
率用量子化テーブル例をそれぞれ示している。

【図１８】 第２実施形態に係る符号データのフォーマ
ット図である。

【図１９】 第２実施形態に係る符号データのより詳細
なフォーマット図である。

【図２０】 本発明の第２実施形態に係る画像復号化装
置の構成例を示すブロック図である。

【図２１】 第２実施形態に係る適応ＡＤＣＴ復号化回
路の構成例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０，５０…画像符号化装置、１１，５１…画像入力装
置、１３，５３…画像特性判定回路、１４…ＡＤＣＴ符
号化回路、１５…ブロック内４値符号化回路、１６…ブ
ロック内２値符号化回路、１７，５７…ブロックランレ
ングス符号化回路、１９，５９…多重化回路、３０，８
０…画像復号化装置、３１，８１…タグ抽出回路、３３
…ＡＤＣＴ復号化回路、３４…ブロック内４値復号化回
路、３５…ブロック内２値復号化回路、３６，８６…ブ
ロックランレングス復号化回路、５４…適応ＡＤＣＴ符
号化回路、５５…ブロック内４値近似符号化回路、５６
…ブロック内２値近似符号化回路、８３…適応ＡＤＣＴ
復号化回路、８４…ブロック内４値近似復号化回路、８
５…ブロック内２値近似復号化回路

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力画像を複数の画素を含むブロックに
   分割するブロック分割手段と、 前記ブロック分割手段によって分割されたブロック内の
   画像の特性を判定する画像特性判定手段と、 前記入力画像に対して可変長符号化を行う可変長符号化
   手段と、 前記入力画像に対して固定長符号化を行う固定長符号化
   手段と、 前記画像特性判定手段の判定結果に基づいて前記可変長
   符号化手段および前記固定長符号化手段のいずれか一方
   を選択して前記入力画像に対する符号化を行うべく制御
   する制御手段とを備えることを特徴とする画像符号化装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の画像符号化装置において
   さらに、 前記可変長符号化手段又は前記固定長符号化手段によっ
   て符号化された符号データに対して、その符号化を行っ
   た前記可変長符号化手段又は前記固定長符号化手段の識
   別情報を付加して出力する多重化手段を備えることを特
   徴とする画像符号化装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記画像特性判定手段
   によって前記ブロック内の画像が自然画であると判定さ
   れたときは前記可変長符号化手段を選択し、線画である
   と判定されたときは前記固定長符号化手段を選択するこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の画像符号化装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、前記可変長符号化手段
   において符号化された符号データのデータ量を所定のし
   きい値と比較する比較手段を有し、 前記符号データのデータ量が前記しきい値よりも小さい
   と判定された場合には前記可変長符号化手段を選択し、
   前記比較手段によって前記符号データのデータ量が前記
   しきい値よりも大きいと判定された場合には前記固定長
   符号化手段を選択することを特徴とする請求項１，２又
   は３記載の画像符号化装置。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、前記符号データのデー
   タ量が前記しきい値よりも小さいと判定された場合には
   前記可変長符号化手段において符号化された符号データ
   を選択して出力し、前記比較手段によって前記符号デー
   タのデータ量が前記しきい値よりも大きいと判定された
   場合には前記固定長符号化手段において符号化された符
   号データを選択して出力する選択手段であることを特徴
   とする請求項４記載の画像符号化装置。
6. 【請求項６】 前記所定のしきい値は、予め設定した画
   像の目標最低符号化率から設定されるブロック毎の最大
   符号量であることを特徴とする請求項４記載の画像符号
   化装置。
7. 【請求項７】 前記可変長符号化手段および前記固定長
   符号化手段は、前記入力画像に対して非可逆符号化を行
   うことを特徴とする請求項１又は２記載の画像符号化装
   置。
8. 【請求項８】 前記可変長符号化手段は、直交変換符号
   化を行うことを特徴とする請求項７記載の画像符号化装
   置。
9. 【請求項９】 前記固定長符号化手段が行う固定長非可
   逆符号化は、ブロックトランケーション符号化であるこ
   とを特徴とする請求項７記載の画像符号化装置。
10. 【請求項１０】 前記固定長符号化手段は、複数のブロ
    ックトランケーション符号化手段を有することを特徴と
    する請求項９記載の画像符号化装置。
11. 【請求項１１】 前記制御手段は、前記画像特性判定手
    段の判定結果に基づいて前記複数のブロックトランケー
    ション符号化手段のうちの一つを選択することを特徴と
    する請求項１０記載の画像符号化装置。
12. 【請求項１２】 前記画像特性判定手段によって判定さ
    れる前記ブロック内の画像の特性として、少なくとも前
    記ブロック内の画像の画素値の個数を含むことを特徴と
    する請求項１，２又は１０記載の画像符号化装置。
13. 【請求項１３】 前記制御手段は、前記画像特性判定手
    段によって判定される前記画素値の個数が所定のしきい
    値以下であると判定された場合には前記固定長符号化手
    段を選択することを特徴とする請求項１２記載の画像符
    号化装置。
14. 【請求項１４】 前記制御手段は、前記画像特性判定手
    段によって判定される前記画素値の個数に基づいて前記
    複数のブロックトランケーション符号化手段のうちの一
    つを選択することを特徴とする請求項１２記載の画像符
    号化装置。
15. 【請求項１５】 前記制御手段は、前記複数のブロック
    トランケーション符号化手段の中から、前記画像特性判
    定手段によって前記画素値の個数と同じ個数の代表値を
    有するブロックトランケーション符号化手段を選択する
    ことを特徴とする請求項１４記載の画像符号化装置。
16. 【請求項１６】 前記画像特性判定手段によって判定さ
    れる前記ブロック内の画像の特性として、少なくとも前
    記ブロック内の画像の画素値の出現頻度分布を含むこと
    を特徴とする請求項１，２又は１０記載の画像符号化装
    置。
17. 【請求項１７】 前記制御手段は、前記画像特性判定手
    段によって前記ブロック内の画像の画素値の出現頻度分
    布の端部近傍に所定のしきい値以上の画素が分布してい
    ると判定された場合には前記固定長符号化手段を選択す
    ることを特徴とする請求項１６記載の画像符号化装置。
18. 【請求項１８】 入力画像をブロックに分割してブロッ
    ク毎に画像特性を判定し、その判定結果に基づいて前記
    入力画像に対して可変長符号化又は固定長符号化を使用
    して符号化するとともに、その使用された符号化の種別
    を示す識別情報を付加して得られた符号データを復号化
    する画像復号化装置であって、 前記符号データから前記識別情報を抽出する抽出手段
    と、 前記識別情報が抽出された前記符号データを可変長復号
    化する可変長復号化手段と、 前記識別情報が抽出された前記符号データを固定長復号
    化する固定長復号化手段と、 前記抽出手段によって抽出された前記識別情報に基づい
    て前記可変長復号化手段および前記固定長復号化手段の
    いずれか一方を選択して前記識別情報が抽出された前記
    符号データに対する復号化を行うべく制御する制御手段
    とを備えることを特徴とする画像復号化装置。
19. 【請求項１９】 入力画像を複数の画素を含むブロック
    に分割してブロック毎に画像特性を判定し、その判定結
    果に基づいて前記入力画像に対して可変長符号化又は固
    定長符号化を使用して符号化するとともに、その使用さ
    れた符号化の種別を示す識別情報を付加した符号データ
    を出力する画像符号化装置と、 前記画像符号化装置から出力される符号データから前記
    識別情報を抽出し、その抽出した識別情報に対応する可
    変長復号化又は固定長復号化を使用して前記識別情報が
    抽出された前記符号データを復号化して復号データを出
    力する画像復号化装置とを具備することを特徴とする画
    像処理装置。
20. 【請求項２０】 入力画像を複数の画素を含むブロック
    に分割し、 その分割したブロック内の画像の特性を判定し、 その判定結果に基づいて可変長符号化および固定長符号
    化のいずれか一方を選択して前記入力画像に対する符号
    化を行うことを特徴とする画像符号化方法。
21. 【請求項２１】 前記可変長符号化および前記固定長符
    号化のいずれか一方を使用して符号化された符号データ
    に対して、その符号化を行った前記可変長符号化又は前
    記固定長符号化の識別情報を付加して出力することを特
    徴とする請求項２１記載の画像符号化方法。
22. 【請求項２２】 入力画像をブロックに分割してブロッ
    ク毎に画像特性を判定し、その判定結果に基づいて前記
    入力画像に対して可変長符号化又は固定長符号化を使用
    して符号化するとともに、その使用された符号化の種別
    を示す識別情報を付加して得られた符号データを復号化
    する画像復号化方法であって、 前記符号データから前記識別情報を抽出し、 その抽出した前記識別情報に基づいて可変長復号化およ
    び固定長復号化のいずれか一方を選択して前記識別情報
    が抽出された前記符号データに対する復号化を行うこと
    を特徴とする画像復号化方法。
23. 【請求項２３】 入力画像を複数の画素を含むブロック
    に分割し、その分割したブロック内の画像の特性を判定
    し、その判定結果に基づいて可変長符号化および固定長
    符号化のいずれか一方を選択して前記入力画像に対する
    符号化を行うとともに、その符号化を行った前記可変長
    符号化又は前記固定長符号化の識別情報を付加して符号
    データを出力する一方、前記符号データから前記識別情
    報を抽出し、その抽出した前記識別情報に基づいて可変
    長復号化および固定長復号化のいずれか一方を選択して
    前記識別情報が抽出された前記符号データに対する復号
    化を行うことを特徴とする画像処理方法。