JPH114447A

JPH114447A - 画像符号化復号装置

Info

Publication number: JPH114447A
Application number: JP9156396A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kawachi; 賢一河内; Hiroaki Tomita; 浩明冨田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1997-06-13
Publication date: 1999-01-06

Abstract

(57)【要約】【課題】多値画像の場合にも小さな容量の画像バッフ
ァで予測手法を用いた符号化を行えるようにする。【解決手段】画像ランレングス変換手段７は画素６を
入力として同じ画素値が連続した場合には連続した画素
値の数を、またそれ以外の場合には画素６を、画像バッ
ファ格納データ８として画像バッファ９に出力する。ラ
ンレングス画像変換手段１１は画像バッファ格納データ
１０を入力としてそれが画素の場合にはそのまま、また
ランレングスの場合には画像バッファ格納データ１０が
表す数だけ連続した画素値を生成し、予測器用画素値１
２として出力する。予測部２は入力画素およびランレン
グス画像変換部１１からの画素に基づいて予測誤差を算
出し、エントロピー符号化部４は予測誤差をエントロピ
ー符号化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像符号化復号装
置に関するものであり、特に多値の画像に対する可逆の
予測符号化に最適なものである。

【０００２】

【従来の技術】画像は一般に非常に大量のデータとなる
ので、蓄積や伝送の際には符号化によって圧縮するのが
一般的である。画像データの符号化手法は、非可逆符号
化方式と可逆符号化方式の２種類に大別される。

【０００３】非可逆符号化方式は、元の画像を符号化し
それを復号した画像（以下復号画像と呼ぶ）と元の画像
が完全に一致しない。つまり復号画像に画質の劣化が生
じる。しかし大きな圧縮率を得ることができる。非可逆
符号化方式の例として、画像符号化の標準であるＪＰＥ
Ｇ（ＪｏｉｎｔＰｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃＥｘｐｅ
ｒｔｓＧｒｏｕｐ）で定められたＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒ
ｅｔｅＣｏｓｉｎｅＴｒａｎｓｆｏｒｍ）方式があ
る。これは、まず画像を周波数成分に変換し、次に量子
化を行い、最後に符号化する方式である。ＤＣＴ方式
は、スキャンイン画像のようにエネルギーが低周波成分
に集中する画像に対して有効である。これに対し、高周
波成分も多く発生する画像ではエッジ等において画質劣
化が目立ちやすい。高周波成分も多く発生する画像の例
として、コンピュータで作成される画像があり、代表的
なものとしてＰＤＬ（ＰａｇｅＤｅｓｃｒｉｐｔｉｏ
ｎＬａｎｇｕａｇｅ）で記述される画像ある。

【０００４】可逆符号化方式は、画像と符号が１対１に
対応するので元の画像を完全に再現できる。画質の劣化
が生じない反面、画像と符号が１対１に対応するために
圧縮率は大きくならない。可逆符号化方式の例として、
ＪＰＥＧで定められたＳｐａｔｉａｌ方式がある。従来
の可逆符号化の一例としてＳｐａｔｉａｌ方式を以下に
説明する。

【０００５】図１０（ａ）は、Ｓｐａｔｉａｌ方式を実
現する符号化装置の構成を表すブロック図である。ま
た、図１０（ｂ）は、Ｓｐａｔｉａｌ方式を実現する復
号装置の構成を表すブロック図である。これらの図は、
『マルチメディア符号化の国際標準』（安田浩編
者、丸善（株）、ｐ２８）の図１．１０を参考に、本説
明の趣旨に合わせて若干の修正を加えたものである。図
１０において、１は画素、２は予測部、３は予測誤差
値、４はエントロピー符号化部、５は符号データ、６は
画素、９は画像バッファ、１２は予測器用画素、１３は
エントロピー復号部、１４は画素生成部である。

【０００６】図１０（ａ）の各部について説明する。予
測部２は外部から画素１を受け取る。ここで画素１は２
ビットから１６ビットの任意のビット数をとる。以下、
画素１が２ビットの場合を２値画像、それ以外を多値画
像と呼ぶことにする。また予測部２は画像バッファ９か
ら予測器用画素１２を受け取る。予測器用画素１２は画
素１と同じビット数である。予測部２は、画素１と予測
器用画素１２を用い所定の方法で予測誤差値３を生成す
る。そして予測誤差値３をエントロピー符号化部４に送
出する。さらに予測部２は画素１を画素６として画像バ
ッファ９に送出する。画素６は、後で予測器用画素１２
として使用する。エントロピー符号化部４は所定の符号
化手法を用いて予測誤差値３を符号化する。そして符号
データ５として外部に出力する。画像バッファ９は予測
部２で使用する予測器用の画素を格納する。

【０００７】ここで予測部２について図１１と図１２を
用いてさらに詳しく説明する。図１１は符号化を行う画
素（以下注目画素と呼ぶ）と注目画素の周辺にある画素
（以下予測器と呼ぶ）との位置関係及び予測誤差値３を
求める際に用いる予測演算式を表している。図１２は主
走査方向にＭ画素、副走査方向にＮ画素ある画像データ
の例である。ここで画像データを構成する画素の位置を
示しやすいように主走査方向と副走査方向に座標軸を取
ることにする。例えばｙ₀の位置の画素は主走査方向の
座標がｍ₁、副走査方向の座標がｎ₁となる（これを（ｍ
₁，ｎ₁）と表記する）。

【０００８】まず注目画素と予測器との位置関係につい
て説明する。図１１において注目画素をｙとし、予測器
をａ，ｂ，ｃとする。予測器ａは注目画素ｙの直左、予
測器ｂは注目画素ｙの直上、予測器ａは注目画素ｙの直
左上となる。これを図１２を用いて説明する。図１２に
おいて注目画素ｙがｙ₄とする。この時予測器ａはｙ₃、
予測器ｂはｙ₁、予測器ｃはｙ₀の位置になる。つまり予
測器ａは注目画素ｙに対して主走査方向の座標が１つ小
さく、副走査方向の座標は同じとなる。同様に予測器ｂ
は注目画素ｙに対して主走査方向の座標は同じで、副走
査方向の座標は１つ小さいことになる。予測器ｃは注目
画素ｙに対して主走査方向、副走査方向共に座標が１つ
小さいことになる。

【０００９】次に予測誤差値３の生成方法について説明
する。予測誤差値３は、（１）式の様に注目画素の画素
値から予測演算式の値を引くことによって求められる。
予測演算式の値とは、予測器ａ，ｂ，ｃのそれぞれの画
素値を予測演算式に代入して求められる値のことであ
る。今予測演算式ｘに対応する値をＶ（ｘ）と表すこと
にする。

【００１０】

【数１】ｄ＝Ｐｙ−Ｖ（ｘ） … （１）（１）式において、ｄは予測誤差値３を、Ｐｙは注目画
素の画素値を、Ｖ（ｘ）は予測演算式の値をそれぞれ表
す。予測演算式は図１１の７つの式から選択することが
可能となっている。例えば予測演算式として、ａを選択
すれば予測誤差値３は（２）式の様になる。

【００１１】

【数２】ｄ＝Ｐｙ−Ｖ（ａ） … （２）同様に予測演算式として、ａ＋（（ｂ−ｃ）／２）を選
択すれば予測誤差値３は（３）式の様になる。

【００１２】

【数３】ｄ＝Ｐｙ−Ｖ（ａ＋（（ｂ−ｃ）／２）） … （３）以上の構成に基づいて従来例の符号化装置の動作につい
て説明する。図１３（ａ）は従来例の符号化装置の動作
を示すフローチャートである。

【００１３】ステップＳ１０では予測部２において外部
から画素１を得る。ステップＳ４００では予測部２にお
いて、画素１を画素６として画像バッファ９に送出す
る。ステップＳ４１０では予測部２において、画素１を
符号化するのに必要な予測器用画素１２を画像バッファ
９から得る。ステップＳ６０では予測部２において、予
測器の画素値を用いて予測演算式の値を算出する。つま
り（１）式により予測誤差値３の値を算出する。ステッ
プＳ７０ではエントロピー符号化部４において、所定の
符号化手法を用いて予測誤差値３を符号化し符号データ
５を得る。ステップＳ８０ではエントロピー符号化部４
において、符号データ５を外部へ出力する。ステップＳ
９０では入力された画素を全て処理したか否かを判定
し、全て処理していれば符号化処理を終了する。また未
処理の画素値が残っている場合は、ステップステップＳ
１０へ戻る。

【００１４】次に図１０（ｂ）の各部について説明す
る。以下、符号化装置と同様の各部に対しては、同じ符
号を付与して説明を省略する。エントロピー復号部１３
は、エントロピー符号化部４で用いた符号化手法に対応
する復号手法で符号データ５を復号する。そして復号結
果を予測誤差値３として画素生成部１４に送出する。画
素生成部１４は、画像バッファ９から予測器用画素１２
を受け取る。そして予測誤差値３と予測器用画素１２を
用いて所定の方法で画素１を生成し外部に送出する。さ
らに画素１を画素６として画像バッファ９に送出する。

【００１５】ここで画素値１の生成方法について説明す
る。画素１は、予測部２で予測誤差値３を算出した方法
と逆の方法で求められる。つまり（４）式の様に予測誤
差値３に予測演算式の値を加えることによって求められ
る。

【００１６】

【数４】Ｐｙ＝ｄ＋Ｖ（ｘ） … （４）ここで、ｄ，Ｐｙ，Ｖ（ｘ）は式（１）と同じである。
式（２）、（３）に対応する式はそれぞれ以下の
（５）、（６）式となる。

【００１７】

【数５】Ｐｙ＝ｄ＋Ｖ（ａ） … （５）

【００１８】

【数６】Ｐｙ＝ｄ＋Ｖ（ａ＋（（ｂ−ｃ）／２）） … （６）以上の構成に基づいて従来例の復号装置の動作について
説明する。図１３（ｂ）は従来例の復号装置の動作を示
すフローチャートである。

【００１９】ステップＳ１１０ではエントロピー復号部
１３において外部から符号データ５を得る。ステップＳ
１２０ではエントロピー復号部１３において、エントロ
ピー符号化部４で用いた符号化手法に対応する復号手法
により、符号データ５を復号する。そして復号結果を予
測誤差値３として画素生成部１４に送出する。ステップ
Ｓ４１１では画素生成部１４において、画素１を生成す
るのに必要な予測器用画素１２を画像バッファ９から得
る。ステップＳ１３０では画素生成部１４において、予
測誤差値３と予測器用画素１２を用いて（４）式により
画素１を生成する。ステップＳ４０１では画素生成部１
４において、画素１を画素６として画像バッファ９に送
出する。ステップＳ１４０では画素生成部１４におい
て、画素１を外部に送出する。ステップＳ１５０では入
力された符号データ５を全て処理したか否かを判定し、
全て処理していれば復号処理を終了する。また未処理デ
ータが残っている場合は、ステップＳ１１０へ戻る。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】図１０に示す符号化装
置と復号装置において次のような問題がある。これは符
号化装置と復号装置の両方に共通な問題なので符号化装
置についてのみ説明する。

【００２１】図１２に示す画像を符号化する場合、通常
左上の隅（座標（０，０））の画素を出発点とし主走査
方向に順次画素を符号化していく。そして右端（座標
（Ｍ−１，０））に達したら次は副走査方向に一つ座標
の進んだ左端の画素（座標（０，１））を符号化する。
以下同様に符号化を進め右下端（座標（Ｍ−１，Ｎ−
１））の画素を符号化して符号化が終了する。

【００２２】このように処理を実行していく場合、画像
バッファ９は（Ｍ＋１）画素以上の容量を必要とする。
例えば今注目画素がｙ₁であったとすると、ｙ₁の画素を
予測器として最後に使うのは注目画素がｙ₅の時である
（この時ｙ₁は予測器ｃに相当する）。それまで画像バ
ッファ９にｙ₁を保持しておかねばならない。従って、
注目画素がｙ₅の時の画像バッファ９には、ｙ₁，ｙ₂，
・・・，ｙ₃，ｙ₄の（Ｍ＋１）個の画素値が存在するこ
とになる。

【００２３】このため画像バッファ９の容量は主走査方
向の画素数（Ｍ）に概ね比例して大きくなる。また画像
バッファ９の容量は画素のビット精度にも比例して大き
くなる。例えば２００ｄｏｔｓ／２５．４ｍｍの解像度
でＡ４サイズ（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）の大きさの２
値画像の場合、画素数は１６５３×２３３８個となる。
今Ｍ＝２３３８とすると、画像バッファ９の容量は（２
３３８＋１）×２＝４６７８ビット−４．５ｋビットと
なる。一方６００ｄｏｔｓ／２５．４ｍｍの解像度でＡ
４サイズの大きさの多値画像の場合、画素数は４９５７
ｘ７０１６個となる。Ｍ＝７０１６とし画素のビット精
度を１６ビットとすると、画像バッファ９の容量は（７
０１６＋１）×１６＝１１２２７２ビット（約１１０ｋ
ビット）となる。

【００２４】図１０に示す符号化装置の様に予測を用い
て符号化を行う場合、画像の解像度と画素のビット精度
に比例して画像バッファ９の容量が大きくなるという問
題がある。

【００２５】上述したＳｐａｔｉａｌ方式ではないが、
画像バッファにデータを格納し後でそのデータを参照し
て符号化を行う例として、特開平２−６９０７５号公報
に開示されている符号化復号装置がある。これは、符号
化復号方式の国際標準としてＣＣＩＴＴ勧告Ｔ４で規定
されているＭＲ（ＭｏｄｉｆｉｅｄＲＥＡＤ）方式及
びＣＣＩＴＴ勧告Ｔ６で規定されているＭＭＲ（Ｍｏｄ
ｉｆｉｅｄＭｏｄｉｆｉｅｄＲＥＡＤ）方式を高速
に実行する装置である。

【００２６】この装置のブロック図を図１４に示す。な
お図１４は画像バッファを中心に構成した概略図であ
る。図１４の装置について簡単に説明する。イメージ／
ランレングス変換回路１１０は、外部から入力される２
値画像データ１００をランレングスデータ１２０に変換
し画像バッファ１３０に送出する。画像バッファ１３０
はイメージ／ランレングス変換回路１１０で生成された
ランレングスデータ１２０を格納し、必要に応じて符号
化部１５０にランレングスデータ１４０として送出す
る。符号化部１５０は所定の符号化手法を用いてランレ
ングスデータ１４０を符号化する。そして符号化データ
１６０として外部に送出する。

【００２７】画像データ１００は２値（例えば値’
０’，’１’とする）なので、ランレングスデータ１２
０は’０’の連続した個数かまたは’１’の連続した個
数を表している。２値画像データ１００をランレングス
データ１２０に変換することの効果について説明する。
例えば’０’が１２７個連続した場合そのまま画像バッ
ファ１３０に格納すると１２７ビットの容量となるが、
ランレングスデータでは７ビットで済む。このようにラ
ンレングスを用いるとデータ量を少なくすることができ
る。

【００２８】この装置では、イメージ／ランレングス変
換回路１１０において、画像データ１００をランレング
スデータ１２０に変換することでデータ量を削減し画像
バッファ１３０の容量を小さくしている。また図１２で
説明したように画像を符号化する場合、座標（０，０）
から出発し座標（Ｍ−１，Ｎ−１）まで順番に符号化し
ていく。このため画像バッファ９に格納されるデータも
ランダムに読み出されるのではなく格納した順番に読み
出される。このことに注目し図１４の装置では画像バッ
ファ１３０として通常のＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃ
ｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）ではなくＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ
ＩｎＦｉｒｓｔＯｕｔ）を用いている。これによ
り画像バッファ１３０の制御が簡単になり、装置を単純
に構成できる。

【００２９】しかしながら、この装置は２値の画像デー
タを対象にしているものであり、多値の画像データに適
応したものではない。

【００３０】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
ので、多値画像の場合にも画像バッファ９の容量を小さ
くできる画像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。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、画像に対し可逆符号化を行う画像符号化
復号装置において、画像符号化装置を、入力画像の画素
値について所定の予測手法を用いて予測誤差値を算出す
る予測手段と、前記予測誤差の算出に用いる画素値が連
続して同じ場合その連続した数をランレングスとして出
力し、前記画素値が異なる場合前記画素値をそのまま出
力する第１の画像ランレングス変換手段と、前記第１の
画像ランレングス変換手段が出力するデータを保持する
第１のバッファと、前記第１のバッファが出力するデー
タがランレングスの場合前記ランレングスの表す数だけ
画素値を前記予測手段に出力し、前記データがランレン
グス以外の場合前記データを画素値として前記予測手段
に出力する第１のランレングス画像変換手段と、前記予
測手段が出力した予測誤差値を所定の手法で符号化し符
号化結果を符号データとして出力するエントロピー符号
化手段とを有し、画像復号装置を、エントロピー符号化
された入力符号データを復号し復号結果を予測誤差値と
して出力するエントロピー復号手段と、前記エントロピ
ー復号手段が出力する予測誤差値に基づいて所定の予測
手法を用いて画素値を算出して出力する画素生成手段
と、前記画素生成手段が出力する画素値が連続して同じ
場合その連続した数をランレングスとして出力し、前記
画素値が異なる場合前記画素値をそのまま出力する第２
の画像ランレングス変換手段と、前記第２の画像ランレ
ングス変換手段が出力するデータを保持する第２のバッ
ファと、前記第２のバッファが出力するデータがランレ
ングスの場合前記ランレングスの表す数だけ画素値を前
記画素生成手段に出力し、前記データがランレングス以
外の場合前記データを画素値として前記画素生成手段に
出力する第２のランレングス画像変換手段とから構成す
ることを特徴とするものである。

【００３２】この構成においては、画像ランレングス変
換手段およびランレングス画像変換手段を設け、予測手
法を用いた符号化および復号の際に、画像からランレン
グスへまたランレングスから画像へ、変換することがで
きる。これにより、入力画像が多値の場合でも、バッフ
ァの容量を小さくすることができる。

【００３３】また、この構成において、前記第１のバッ
ファまたは前記第２のバッファに保持するデータに、ラ
ンレングスであるかまたは画素値であるかを識別する識
別子を付加するようにしてもよい。

【００３４】また、前記第１の画像ランレングス変換手
段または前記第２の画像ランレングス変換手段を、入力
される画素値を保持するレジスタと、前記入力される画
素値と前記レジスタに保持されている画素値とを比較す
る比較手段と、前記比較手段の結果を用いてカウント信
号と前記識別子とを生成する識別子生成手段と、前記カ
ウント信号により値を一つずつ加算させるインクリメン
タと、前記識別子を選択信号として前記入力される画素
値と前記インクリメンタの値のうちどちらか一方を選択
する選択手段とを含んで構成してもよい。

【００３５】また、前記第１の画像ランレングス変換手
段または前記第２の画像ランレングス変換手段が、画素
値が最初に入力されるときに前記レジスタを初期設定
し、最初に入力される画素値と前記レジスタに保持され
ている初期値とを比較するようにしてもよい。

【００３６】また、前記第１の画像ランレングス変換手
段または前記第２の画像ランレングス変換手段が、前記
ランレングスの値が予め決められている上限値を越えた
場合、上記ランレングスを、上記上限値を超えない複数
のランレングスに分割して出力するようにしてもよい。

【００３７】また、前記第１のランレングス画像変換手
段または前記第１のランレングス画像変換手段を、前記
第１のバッファまたは前記第２のバッファが出力するデ
ータを保持するレジスタと、前記第１のバッファまたは
前記第２のバッファが出力するデータの値を一つずつ減
算させるデクリメンタと、前記第１のバッファまたは前
記第２のバッファが出力する前記識別子と前記デクリメ
ンタの値とを用いて選択信号を生成する選択信号生成手
段と、前記選択信号により前記第１のバッファまたは前
記第２のバッファが出力するデータと前記レジスタに保
持されているデータのうちどちらか一方を選択する選択
手段とを含んで構成してもよい。

【００３８】また、前記第１のバッファまたは前記第２
のバッファをＦＩＦＯを用いて構成してもよい。

【００３９】また、この発明は、画像符号化装置または
画像復号装置単独で実現されてもよい。

【００４０】また、この発明は、予測誤差を用いて可逆
的に画像符号化を行う場合のみでなく、広く、近傍画素
に基づいて予測的に画像符号化を行う場合に適用でき
る。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明する。

【００４２】［第１の実施例］図１は本発明の第１の実
施例を示すブロック図である。図１において図１０と同
様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

【００４３】まず本発明の符号化装置について説明す
る。図１（ａ）は本発明の第１の実施例の符号化装置の
ブロック図である。図１（ａ）の符号化装置において７
は画像ランレングス変換手段、８は画像バッファ格納デ
ータ、１０は画像バッファ格納データ、１１はランレン
グス画像変換手段である。

【００４４】図１（ａ）の各部について説明する。画像
ランレングス変換手段７は画素６を入力とし同じ画素値
が連続した場合には連続した画素値の数を、またそれ以
外の場合には画素６を、画像バッファ格納データ８とし
て画像バッファ９に出力する。ランレングス画像変換手
段１１は画像バッファ格納データ１０を入力としそれが
画素の場合にはそのまま、またランレングスの場合には
画像バッファ格納データ１０が表す数だけ連続した画素
値を生成し、予測器用画素値１２として出力する。

【００４５】以下、第１の実施例の符号化装置の動作に
ついて説明する。図２（ａ）は第１の実施例の符号化装
置の動作を表すフローチャートである。第１の実施例の
符号化装置の基本的な動作は図１３（ａ）の従来例のフ
ローチャートと同じなので、従来例と異なる部分につい
てのみ述べる。

【００４６】ステップＳ２０では画像ランレングス変換
手段７において、画素６を入力とし同じ画素値が連続す
る場合にその数をカウントする。ステップＳ３０では画
像ランレングス変換手段７において、同じ画素値が連続
した場合には連続した画素値の数を、またそれ以外の場
合には画素６を、画像バッファ格納データ８として画像
バッファ９に格納する。

【００４７】画像バッファ格納データ８及び画像バッフ
ァ格納データ１０の構成の一例を図３に示す。図３にお
いて画素６のビット数はｎとする。画像バッファ格納デ
ータ８及び画像バッファ格納データ１０は画素６そのま
まの場合とランレングスの場合の２通り存在する。そこ
でこれらを区別するため識別子を１ビット付加する。識
別子として例えば値’０’が画素を、値’１’がランレ
ングスを表すことにする（もちろん逆でも構わない）。
またランレングスのビット数は画素と同じとする。

【００４８】ステップＳ４０ではランレングス画像変換
手段１１において画像バッファ９から画像バッファ格納
データ１０を読み出す。ステップＳ５０ではランレング
ス画像変換手段１１において、画像バッファ格納データ
１０の識別子が’０’の場合は画像バッファ格納データ
１０の下位ｎビットを予測器用画素１２として出力す
る。画像バッファ格納データ１０の識別子が’１’の場
合は画像バッファ格納データ１０の下位ｎビットが表す
数だけ連続した画素値を生成し予測器用画素１２として
出力する。

【００４９】次に画像ランレングス変換手段７について
詳しく説明する。

【００５０】図４は画像ランレングス変換手段７の構成
を表すブロック図である。図４において、１５はレジス
タ、１６は比較手段、１７は識別子生成手段、１８はカ
ウント信号、１９はインクリメンタ、２０は選択手段、
２１は識別子である。

【００５１】図４の各部について説明する。レジスタ１
５は画素６の値を保持する。比較手段１６は現在入力さ
れている画素６の値とその前に入力されレジスタ１５に
保持されている画素値とを比較する。識別子生成手段１
７は比較手段１６の結果を入力としてインクリメンタ１
９をカウントさせるカウント信号１８及び識別子２１を
生成する。インクリメンタ１９はカウント信号１８によ
り１ずつ値を加算する。選択手段２０は識別子２１を選
択信号として画素６とインクリメンタ１９の値のどちら
か一方を選択する。

【００５２】上記画像ランレングス変換手段７の動作に
ついて説明する。図８は画像ランレングス変換手段７の
動作を示すフローチャートである。今図６に示すように
画素６は８ビットとする。つまり画素６は０から２５５
までの値をとる。また画像ランレングス変換手段７に入
力される画素６及びそれに対応する画像バッファ格納デ
ータ８を図７に示す。図７において画素６は順に”１２
８”，”０”，”０”，”０”，”０”，”０”，”２
５５”，”３”，・・・の値が入力されるものとする。
またそれに対応して画像バッファ格納データ８は、順に
［０，１２８］，［０，０］，［１，４］，［０，２５
５］，［０，３］，・・・と出力される。ここで［ｘ，
ｙ］は［識別子，画素値またはランレングス］を表す。
例えば［０，１２８］は識別子が’０’で画素値が”１
２８”を表す。また［１，４］は識別子が’１’でラン
レングスが”４”を表す。

【００５３】ステップＳ２００では予測部２から画素６
を得る。ステップＳ２１０では比較手段１６において、
画素６の値とレジスタ１５に保持されている画素値とを
比較する。ここでレジスタ１５には画素６より１つ前に
入力された画素値が保持されている。図７において例え
ば最初に画素値”１２８”が入力され次に画素値”０”
入力された場合、レジスタには画素値”１２８”が保持
されていて、画素値”０”と画素値”１２８”を比較す
ることになる。最初の画素値”１２８”が入力された場
合レジスタに値が保持されていないので比較手段１６で
比較できない。この場合符号化装置の初期化の時にレジ
スタに初期設定（例えば値”０”）を行えばよい。ステ
ップＳ２２０では比較手段１６において、画素６の値と
レジスタ１５に保持されている画素値が一致したかどう
か判定し、一致した場合ステップＳ２３０へ進む。他方
一致しない場合ステップＳ２６０へ進む。ステップＳ２
３０では識別子生成手段１７においてカウント信号１８
を生成する。カウント信号１８によりインクリメンタ１
９の値を１つ増やす。ステップＳ２４０ではインクリメ
ンタ１９の値が閾値を越えたかどうかを判定し、越えた
場合はステップＳ２５０に進み、越えない場合はステッ
プＳ２９０に進む。ここで閾値はランレングスの上限値
を意味する。今図６に示すようにランレングスを８ビッ
トにしているのでランレングスは最大で２５６までとな
る。画像によってはランレングスが２５６を越える場合
もある。この場合例えばランレングスを２５６単位で分
割し出力すればよい。例としてランレングスが５３０の
場合５３０＝２５６＋２５６＋１８なので、［１，２５
６］，［１，２５６］，［１，１８］を出力する。ステ
ップＳ２５０では選択手段２０において、識別子生成手
段１７で生成された識別子２１（値’１’）によりイン
クリメンタの値を選択する。そして識別子２１と共に画
像バッファ格納データ８として出力する。ステップＳ２
９０では画素６の値をレジスタ１５に格納する。

【００５４】ステップＳ２００，Ｓ２１０，Ｓ２２０，
Ｓ２３０，Ｓ２４０，Ｓ２９０の一連の処理は、ランレ
ングスのデータを生成する処理に相当する。図７におい
ては、画素６として”０”が５個連続する場合に相当す
る。

【００５５】ステップＳ２６０ではランレングスが０か
どうかを判定し、０の場合はステップＳ２８０へ、０で
ない場合はステップＳ２７０へ進む。ステップＳ２７０
はステップＳ２５０と同じなので説明を省略する。ステ
ップＳ２８０では選択手段２０において、識別子生成手
段１７で生成された識別子２１（値’０’）により画素
６を選択する。そして識別子２１と共に画像バッファ格
納データ８として出力する。

【００５６】ステップＳ２００，Ｓ２１０，Ｓ２２０，
Ｓ２６０，Ｓ２７０，Ｓ２８０，Ｓ２９０の一連の処理
は、ランレングスのデータを生成する処理が終了した場
合に相当する。図７においては、画素６として”０”が
５個連続した後”２５５”が入力された場合に相当す
る。この場合ステップＳ２７０において［１，４］を出
力し、ステップＳ２８０において［０，２５５］を出力
する。また、ステップＳ２００，Ｓ２１０，Ｓ２２０，
Ｓ２６０，Ｓ２８０，Ｓ２９０の一連の処理は、ランレ
ングスのデータが生成されない場合に相当する。図７に
おいては、画素６として”１２８”と”３”がこれに相
当する。この場合ステップＳ２８０において［０，１２
８］，［０，３］をそれぞれ出力する。

【００５７】次にランレングス画像変換手段１１につい
て詳しく説明する。

【００５８】図５はランレングス画像変換手段１１の構
成を表すブロック図である。図５において、２２は画像
バッファ格納データ１０のうち識別子２１を除いたデー
タ（以下データと呼ぶ）、２３はデクリメンタ、２４は
選択信号生成手段、２５はレジスタ、２６は選択手段、
２７は選択信号である。

【００５９】図５の各部について説明する。デクリメン
タ２３はデータ２２を入力とし１ずつその値を減算す
る。選択信号生成手段２４はデクリメンタ２３の値と識
別子２１を用いて選択信号２７を生成する。レジスタ２
５はデータ２２を保持する。選択手段２６は選択信号２
７を用いてデータ２２とレジスタ２５に保持されている
データのどちらか一方を選択する。

【００６０】上記ランレングス画像変換手段１１の動作
について説明する。図９はランレングス画像変換手段１
１の動作を示すフローチャートである。ここで用いる例
も画像ランレングス変換手段７の時と同様に図６及び図
７とする。

【００６１】ステップＳ３００では画像バッファ９から
画像バッファ格納データ１０を得る。ステップＳ３１０
では識別子２１が’１’かどうか判定し、’１’の場合
ステップＳ３２０へ進み、’０’の場合ステップＳ３５
０へ進む。ステップＳ３２０ではデクリメンタ２３にお
いて値を１つ減らす。ステップＳ３３０では選択手段２
６において、選択信号生成手段２４で生成された選択信
号２７によりレジスタ２５のデータを選択する。そして
予測器用画素１２として出力する。ステップＳ３４０で
は選択信号生成手段２４において、デクリメンタ２３の
値が０かどうかを判定し、０の場合は終了となり、０で
ない場合はステップＳ３２０に戻る。ステップＳ３５０
では選択手段２６において、選択信号生成手段２４で生
成された選択信号２７によりデータ２２を選択する。ス
テップＳ３６０ではデータ２２をレジスタ２５に格納す
る。

【００６２】ステップＳ３００，Ｓ３１０，Ｓ３２０，
Ｓ３３０，Ｓ３４０一連の処理は、ランレングスのデー
タから画素を生成する処理に相当する。図７において
は、レジスタ２５にデータ”０”が保持されていて画像
バッファ格納データ１０として［１，４］が入力された
場合に相当する。つまりデクリメンタ２３に値”４”が
セットされ、その値を１つずつ減らしながら（”４”
→”３”→”２”→”１”）レジスタ２５のデータ”
０”を計４回出力することになる。

【００６３】ステップＳ３００，Ｓ３１０，Ｓ３５０，
Ｓ３６０の一連の処理は、画像バッファ格納データ１０
が画素の場合に相当する。図７においては、［０，１２
８］，［０，０］，［０，２５５］，［０，３］の場合
に相当する。この場合ステップＳ３５０において、画素
値”１２８”，”０”，”２５５”，”３”をそれぞれ
出力する。

【００６４】次に本発明の復号装置について述べる。

【００６５】図１（ｂ）は本発明の第１の実施例の復号
装置のブロック図である。この復号装置を構成している
各部分は図１０及び図１（ａ）と同様なので、同一の符
号を付して説明を省略する。

【００６６】また図２（ｂ）は第１の実施例の復号装置
の動作を表すフローチャートである。第１の実施例の復
号装置の基本的な動作は、図２（ａ）の符号化装置のフ
ローチャートと図１３（ｂ）の従来例のフローチャート
を組み合せたものなので説明を省略する。

【００６７】図２（ｂ）のフローチャートでは処理をシ
ーケンシャルに記述したが、並列処理が行われても構わ
ない。例えばステップＳ１３０で画素値を生成した後、
ステップＳ２０及びステップＳ３０の処理とステップＳ
１４０の処理は平行して行うことができる。これらによ
って本発明の本質は左右されるものではない。

【００６８】第１の実施例の効果について説明する。

【００６９】まず画像バッファ９の構成について述べ
る。画像バッファ９はデータを保持できるものであれば
よく、例えばＲＡＭで構成することができる。従来例で
は画像バッファをＦＩＦＯで構成していた。これは前述
したように画像を符号化する処理の性質から可能なこと
であった。これにより画像バッファの制御が簡単になり
装置の構成も単純にすることができた。以上は従来例の
ような２値画像に特別なことではなく、多値画像にも適
応できることである。そこで本発明においても画像バッ
ファ９をＦＩＦＯで構成することにする。これにより画
像バッファ９の制御が簡単になり装置の構成も単純にす
ることが可能となる。

【００７０】次に本発明による画像バッファ９の容量の
削減について述べる。画素がｎビットでＭ個の画素を画
像バッファ９が格納できるとする。この時画像バッファ
９の容量Ｖｏは、

【００７１】

【数７】Ｖｏ＝ｎ・Ｍ（ビット） … （７）となる。本発明での画像バッファ９の容量Ｖｎを算出す
る。本発明では図３に示したように識別子が１ビット付
加される。このためランレングスが存在しない場合はＶ
ｎ＝（ｎ＋１）・Ｍ（ビット）となる。しかしランレン
グスが発生すればデータ量が減る。例えば図７に示した
ようにランレングスが４の場合４×８ビット＝３２ビッ
トのデータが９ビットに減る。今ランレングスがｎビッ
トなので１から２ⁿまでのランレングスが存在する。ラ
ンレングスがｋの場合の発生頻度をＮ_kで表すことにす
ると、この時（ｎ＋１）・ｋ・Ｎ_k+1（ビット）だけデ
ータ量が減ることになる。従って、Ｖｎは以下のように
なる。

【００７２】

【数８】（８）式と（７）式との差が本発明による画像バッファ
９の容量の削減効果となる。ここで話を単純にするため
に、一般的な画素のビット精度としてｎ＝８とする。ま
た画像バッファ９としてＦＩＦＯを使用する。市販され
ているＦＩＦＯとしてはデータが９ビット幅からなるも
のが多い。このため本発明のように識別子として１ビッ
ト付加されただけでは画像バッファ９の容量は実質的に
増えない。従って画像バッファ９の容量の削減効果はラ
ンレングスのみに因ることになる。ここでランレングス
の発生頻度をＺとし、ランレングスの平均を＜ｋ＞で表
す。画像バッファ９の容量の削減効果は、

【００７３】

【数９】Ｖｏ−Ｖｎ＝８・Ｚ・（＜ｋ＞−１）（ビット） … （９）となる。但し、＜ｋ＞とＺは以下の通りである。

【００７４】

【数１０】画像が６００ｄｏｔｓ／２５．４ｍｍの解像度でＡ４サ
イズの大きさの場合、画像バッファ９の容量は７０１６
ｘ８＝５６１２８ビット（約５５ｋビット）となる。例
えばＺ＝１００、＜ｋ＞＝２０の場合（９）式により、
Ｖｏ−Ｖｎ＝１５２００ビットとなり、約２２％の削減
となる。また、Ｚ＝２００、＜ｋ＞＝３０の場合、Ｖｏ
−Ｖｎ＝４６４００ビットとなり、約６６％の削減とな
る。

【００７５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
においては画像ランレングス変換手段とランレングス画
像変換手段を設け、画像からランレングスへまたランレ
ングスから画像へ、変換することができる。これによ
り、入力画像が多値の場合でも、符号化処理及び復号処
理の性能を落とすことなく、画像バッファへ格納するデ
ータ量を少なくでき、画像バッファの容量を小さくする
ことができる。また画像バッファとしてＦＩＦＯを用い
ることにより、画像バッファの制御が簡単になり、装置
を単純な構成にすることができる。特に入力画素のビッ
ト精度が８ビットの場合、９ビットのＦＩＦＯを用いる
ことで識別子を付加したことによる画像バッファの容量
の増加分を実質的になくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像符号化復号装置の第１の実施例
を示すブロック図である。

【図２】本発明の画像符号化復号装置の第１の実施例
における符号化復号処理の動作の一例を示すフローチャ
ートである。

【図３】画像バッファに格納するデータの構成を表す
一例図である。

【図４】本発明の画像符号化復号装置の第１の実施例
における画像ランレングス変換手段の構成を示すブロッ
ク図である。

【図５】本発明の画像符号化復号装置の第１の実施例
におけるランレングス画像変換手段の構成を示すブロッ
ク図である。

【図６】画素のビット精度が８ビットの場合の画像バ
ッファに格納するデータの構成を表す一例図である。

【図７】画像ランレングス変換手段とランレングス画
像変換手段の動作を説明するため用いる画素値及び画像
バッファ格納データの例の説明図である。

【図８】画像ランレングス変換手段の動作の一例を示
すフローチャートである。

【図９】ランレングス画像変換手段の動作の一例を示
すフローチャートである。

【図１０】従来の画像符号化復号装置の構成を表すブ
ロック図である。

【図１１】注目画素と予測器との位置関係及び予測誤
差値を求める際に用いる予測演算式を説明する図であ
る。

【図１２】主走査方向にＭ画素、副走査方向にＮ画素
ある画像データの一例図である。

【図１３】従来の画像符号化復号装置における符号化
復号処理の動作の一例を示すフローチャートである。

【図１４】従来の画像符号化復号装置の別の一例を示
すブロック図である。

【符号の説明】

１画素２予測部３予測誤差値４エントロピー符号化部５符号データ６画素７画像ランレングス変換手段８画像バッファ格納データ９画像バッファ１０画像バッファ格納データ１１ランレングス画像変換手段１２予測器用画素１３エントロピー復号部１４画素生成部１５レジスタ１６比較手段１７識別子生成手段１８カウント信号１９インクリメンタ２０選択手段２１識別子２２データ２３デクリメンタ２４選択信号生成手段２５レジスタ２６選択手段２７選択信号１００２値画像データ１１０イメージ／ランレングス変換回路１２０ランレングスデータ１３０画像バッファ１４０ランレングスデータ１５０符号化部１６０符号化データ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像符号化装置および画像復号装置を含
み、上記画像符号化装置は、入力画像の画素値について所定の予測手法を用いて予測
誤差値を算出する予測手段と、前記予測誤差の算出に用いる画素値が連続して同じ場合
その連続した数をランレングスとして出力し、前記画素
値が異なる場合前記画素値をそのまま出力する第１の画
像ランレングス変換手段と、前記第１の画像ランレングス変換手段が出力するデータ
を保持する第１のバッファと、前記第１のバッファが出力するデータがランレングスの
場合前記ランレングスの表す数だけ画素値を前記予測手
段に出力し、前記データがランレングス以外の場合前記
データを画素値として前記予測手段に出力する第１のラ
ンレングス画像変換手段と、前記予測手段が出力した予測誤差値を所定の手法で符号
化し符号化結果を符号データとして出力するエントロピ
ー符号化手段とを有し、上記画像復号装置は、エントロピー符号化された入力符号データを復号し復号
結果を予測誤差値として出力するエントロピー復号手段
と、前記エントロピー復号手段が出力する予測誤差値に基づ
いて所定の予測手法を用いて画素値を算出して出力する
画素生成手段と、前記画素生成手段が出力する画素値が連続して同じ場合
その連続した数をランレングスとして出力し、前記画素
値が異なる場合前記画素値をそのまま出力する第２の画
像ランレングス変換手段と、前記第２の画像ランレングス変換手段が出力するデータ
を保持する第２のバッファと、前記第２のバッファが出力するデータがランレングスの
場合前記ランレングスの表す数だけ画素値を前記画素生
成手段に出力し、前記データがランレングス以外の場合
前記データを画素値として前記画素生成手段に出力する
第２のランレングス画像変換手段とを有することを特徴
とする画像符号化復号装置。
【請求項２】前記第１のバッファまたは前記第２のバ
ッファに保持するデータに、ランレングスであるかまた
は画素値であるかを識別する識別子を付加することを特
徴とする請求項１に記載の画像符号化復号装置。
【請求項３】前記第１の画像ランレングス変換手段ま
たは前記第２の画像ランレングス変換手段は、入力され
る画素値を保持するレジスタと、前記入力される画素値
と前記レジスタに保持されている画素値とを比較する比
較手段と、前記比較手段の結果を用いてカウント信号と
前記識別子とを生成する識別子生成手段と、前記カウン
ト信号により値を一つずつ加算させるインクリメンタ
と、前記識別子を選択信号として前記入力される画素値
と前記インクリメンタの値のうちどちらか一方を選択す
る選択手段とを含んで構成することを特徴とする請求項
１に記載の画像符号化復号装置。
【請求項４】前記第１の画像ランレングス変換手段ま
たは前記第２の画像ランレングス変換手段は、画素値が
最初に入力されるときに前記レジスタを初期設定し、最
初に入力される画素値と前記レジスタに保持されている
初期値とを比較することを特徴とする請求項３に記載の
画像符号化復号装置。
【請求項５】前記第１の画像ランレングス変換手段ま
たは前記第２の画像ランレングス変換手段は、前記ラン
レングスの値が予め決められている上限値を越えた場
合、上記ランレングスを、上記上限値を超えない複数の
ランレングスに分割して出力することを特徴とする請求
項１に記載の画像符号化復号装置。
【請求項６】前記第１のランレングス画像変換手段ま
たは前記第１のランレングス画像変換手段は、前記第１
のバッファまたは前記第２のバッファが出力するデータ
を保持するレジスタと、前記バッファが出力するデータ
の値を一つずつ減算させるデクリメンタと、前記第１の
バッファまたは前記第２のバッファが出力する前記識別
子と前記デクリメンタの値とを用いて選択信号を生成す
る選択信号生成手段と、前記選択信号により前記前記第
１のバッファまたは前記第２のバッファが出力するデー
タと前記レジスタに保持されているデータのうちどちら
か一方を選択する選択手段とを含んで構成することを特
徴とする請求項１に記載の画像符号化復号装置。
【請求項７】前記第１のバッファまたは前記第２のバ
ッファをＦＩＦＯを用いて構成することを特徴とする請
求項１に記載の画像符号化復号装置。
【請求項８】入力画像の画素値について所定の予測手
法を用いて予測誤差値を算出する予測手段と、前記予測誤差の算出に用いる画素値が連続して同じ場合
その連続した数をランレングスとして出力し、前記画素
値が異なる場合前記画素値をそのまま出力する画像ラン
レングス変換手段と、前記画像ランレングス変換手段が出力するデータを保持
するバッファと、前記画像バッファが出力するデータがランレングスの場
合前記ランレングスの表す数だけ画素値を前記予測手段
に出力し、前記データがランレングス以外の場合前記デ
ータを画素値として前記予測手段に出力するランレング
ス画像変換手段と、前記予測手段が出力した予測誤差値を所定の手法で符号
化し符号化結果を符号データとして出力するエントロピ
ー符号化手段とを有することを特徴とする画像符号化装
置。
【請求項９】エントロピー符号化された入力符号デー
タを復号し復号結果を予測誤差値として出力するエント
ロピー復号手段と、前記エントロピー復号手段が出力する予測誤差値に基づ
いて所定の予測手法を用いて画素値を算出して出力する
画素生成手段と、前記画素生成手段が出力する画素値が連続して同じ場合
その連続した数をランレングスとして出力し、前記画素
値が異なる場合前記画素値をそのまま出力する画像ラン
レングス変換手段と、前記画像ランレングス変換手段が出力するデータを保持
するバッファと、前記バッファが出力するデータがランレングスの場合前
記ランレングスの表す数だけ画素値を前記画素生成手段
に出力し、前記データがランレングス以外の場合前記デ
ータを画素値として前記画素生成手段に出力するランレ
ングス画像変換手段とを有することを特徴とする画像復
号装置。
【請求項１０】入力画像の画素値について所定の予測
手法を用いて符号化を行うする符号化手段と、前記符号化に用いる画素値が連続して同じ場合その連続
した数をランレングスとして出力し、前記画素値が異な
る場合前記画素値をそのまま出力する画像ランレングス
変換手段と、前記画像ランレングス変換手段が出力するデータを保持
するバッファと、前記バッファが出力するデータがランレングスの場合前
記ランレングスの表す数だけ画素値を前記符号化手段に
出力し、前記データがランレングス以外の場合前記デー
タを画素値として前記符号化手段に出力するランレング
ス画像変換手段とを有することを特徴とする画像符号化
装置。
【請求項１１】符号化データを所定の予測手法を用い
て画素値に復号する復号手段と、前記復号手段が出力する画素値が連続して同じ場合その
連続した数をランレングスとして出力し、前記画素値が
異なる場合前記画素値をそのまま出力する画像ランレン
グス変換手段と、前記画像ランレングス変換手段が出力するデータを保持
するバッファと、前記バッファが出力するデータがランレングスの場合前
記ランレングスの表す数だけ画素値を前記復号手段に出
力し、前記データがランレングス以外の場合前記データ
を画素値として前記復号手段に出力するランレングス画
像変換手段とを有することを特徴とする画像復号装置。