JPS58148565A - 多階調画像信号の符号化方法 - Google Patents
多階調画像信号の符号化方法Info
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- JPS58148565A JPS58148565A JP57031984A JP3198482A JPS58148565A JP S58148565 A JPS58148565 A JP S58148565A JP 57031984 A JP57031984 A JP 57031984A JP 3198482 A JP3198482 A JP 3198482A JP S58148565 A JPS58148565 A JP S58148565A
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- H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
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- H04N19/50—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Signal Processing (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Image Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、多階調Ｉｌ像の伝送あるいは蓄積に要する
データ量を大幅に削減する多階調画像信号の大長度抑圧
、即ちデータ圧縮符号化方法に関するものである。
データ量を大幅に削減する多階調画像信号の大長度抑圧
、即ちデータ圧縮符号化方法に関するものである。
従来この種の符号化方法として線形予測符号化方法があ
る。第１図は、これからパ伝送しようとする注目画素（
ＸＯ）と既に符号化伝送された画素の中から選んだ参照
［１１１素（Ｘｔ〜ｘｓ）を示す図である。
る。第１図は、これからパ伝送しようとする注目画素（
ＸＯ）と既に符号化伝送された画素の中から選んだ参照
［１１１素（Ｘｔ〜ｘｓ）を示す図である。
図中人は主走査方向、Ｂは副走査方向である。同図にお
ける各画素の階調レベルをそれぞれＸ＠、Ｘｌ＋Ｘｌお
よびｘ３ とするとき、例えば式１１）の線形予る。
ける各画素の階調レベルをそれぞれＸ＠、Ｘｌ＋Ｘｌお
よびｘ３ とするとき、例えば式１１）の線形予る。
ヘ ェ
Ｘ。＝−（ｘｌ＋ ”” ” ） ｆｉ
１２ 線形予測符号化方法においては、参照画素の階調レヘル
から前記予測関数を用いて計算される注へ 目画素の予測値ＸＱと、実際の注目画素の値ｘ６との差
分値（これを予測誤差と称する）を計算し、この差分を
符号化し、伝送する。当然のことながら、差分値の分布
の形はＯを頂点とする篩形を示し、従って０近傍の差分
値に対して短い符号語を割′当てた符号化を行うことに
より、データ圧縮することができる。
１２ 線形予測符号化方法においては、参照画素の階調レヘル
から前記予測関数を用いて計算される注へ 目画素の予測値ＸＱと、実際の注目画素の値ｘ６との差
分値（これを予測誤差と称する）を計算し、この差分を
符号化し、伝送する。当然のことながら、差分値の分布
の形はＯを頂点とする篩形を示し、従って０近傍の差分
値に対して短い符号語を割′当てた符号化を行うことに
より、データ圧縮することができる。
ところで、従来の線形予測符号化方法では、画像の詳細
な統計的性質を十分考慮しているとは言い切れず、場合
によっては符号化の効率が低下する可能性がある。例え
ば、３２階ｍ画像で、第２図に示すように参照画素（Ｘ
、％Ｘ、） の階調レベルがそれぞれ、６．１および
３であるとき、注目画素の階調レベルＸＱの分布は１と
６の双方に頂点を持つ双峰形であると考えられるが、式
（１）の線形予測関数による予測値６ は４であるため
、予測誤差が大きくなる欠点を有する。
な統計的性質を十分考慮しているとは言い切れず、場合
によっては符号化の効率が低下する可能性がある。例え
ば、３２階ｍ画像で、第２図に示すように参照画素（Ｘ
、％Ｘ、） の階調レベルがそれぞれ、６．１および
３であるとき、注目画素の階調レベルＸＱの分布は１と
６の双方に頂点を持つ双峰形であると考えられるが、式
（１）の線形予測関数による予測値６ は４であるため
、予測誤差が大きくなる欠点を有する。
この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたものであり、一般的な多階ｍ画像におい
ては、近傍の参照画素および注目画素の階調レベルの、
分布する幅がある範囲内である場合が多いことに注目し
、まず参照画素の中からある１つの参照画素を基準参照
画素として選択し、該基準参照画素を除く他の参照画素
および注目画素と該基準参照画素との階調レベル差を求
め、該階調レベル差がすべてあらかじめ設定された範囲
内であるとき、各珍魚画素および注目画素の基準参照画
素からのレベル差のみを参照して、該注目画素と基準参
照画素との階調レベル差を、あらかじめ［！１ＩＩＩｌ
の統計量に基いて作成しておいた出現予測順位に変換し
て、符号化を行うことにより、予測誤差を小ざくしてデ
ータ圧縮率を向上できる多階ｍ１ｉｌｌｌｌ信号の符号
化方法を提供することを目的としている。
ためになされたものであり、一般的な多階ｍ画像におい
ては、近傍の参照画素および注目画素の階調レベルの、
分布する幅がある範囲内である場合が多いことに注目し
、まず参照画素の中からある１つの参照画素を基準参照
画素として選択し、該基準参照画素を除く他の参照画素
および注目画素と該基準参照画素との階調レベル差を求
め、該階調レベル差がすべてあらかじめ設定された範囲
内であるとき、各珍魚画素および注目画素の基準参照画
素からのレベル差のみを参照して、該注目画素と基準参
照画素との階調レベル差を、あらかじめ［！１ＩＩＩｌ
の統計量に基いて作成しておいた出現予測順位に変換し
て、符号化を行うことにより、予測誤差を小ざくしてデ
ータ圧縮率を向上できる多階ｍ１ｉｌｌｌｌ信号の符号
化方法を提供することを目的としている。
以下、この発明の一実施例を説明する。まず第２図にお
ける参照画素ｘ１〜ｘｓの中からｘｌを基準参照画素に
選ぶ。そして、他の参照画素ｘｔ、ｘｓおよび注目画素
ｘｏと基準参照画素ｘ１との階調レベル差ｄｌ＝ Ｘｌ
−Ｘｌ 、 ｄ、＝ ｘｌ ｘｌ 、 ｄ６＝ Ｘ６
ＸＩを計算する。そして、ｄｔ＋ｄｌおよびｄｏの
値とあらかじめ設定された値ｗｌ（（０）およびｗ２（
≧０）を比較することにより、例えば次の３つのモード
に分けて符号化することができる。
ける参照画素ｘ１〜ｘｓの中からｘｌを基準参照画素に
選ぶ。そして、他の参照画素ｘｔ、ｘｓおよび注目画素
ｘｏと基準参照画素ｘ１との階調レベル差ｄｌ＝ Ｘｌ
−Ｘｌ 、 ｄ、＝ ｘｌ ｘｌ 、 ｄ６＝ Ｘ６
ＸＩを計算する。そして、ｄｔ＋ｄｌおよびｄｏの
値とあらかじめ設定された値ｗｌ（（０）およびｗ２（
≧０）を比較することにより、例えば次の３つのモード
に分けて符号化することができる。
中 Ｗ１≦ｄ！≦ｗ２かツｗｌ≦ｄ３≦Ｗ！かつＷ１≦
ｄ。
ｄ。
≦Ｗ１ であるとき（モード１）
この場合は、６重およびｄｌのみを参照してｄ、を予測
順位変換し、符号化する。すなわち、ｄ３ およびｄ
、によって定まる各状態（全状態数は（ｗ！−ｗｌ＋ｌ
）”である。）において、あらかじめ画像の統計量に基
いてｄ６（ｗｌ≦ｄ、≦Ｗｌ ）が出現する順位を予測
しておき、実際に出現したｄ、が第１予測順位（ｌ≦１
≦Ｗｌ−ｗ！＋１）であるときｄ。
順位変換し、符号化する。すなわち、ｄ３ およびｄ
、によって定まる各状態（全状態数は（ｗ！−ｗｌ＋ｌ
）”である。）において、あらかじめ画像の統計量に基
いてｄ６（ｗｌ≦ｄ、≦Ｗｌ ）が出現する順位を予測
しておき、実際に出現したｄ、が第１予測順位（ｌ≦１
≦Ｗｌ−ｗ！＋１）であるときｄ。
を１に変換してから符号化を行う。
（Ｉｆ） ｗｔ ≦ｄ鵞≦Ｗｌかっｗ１≦ｄ、≦町で
あるが、ｄｏｆｆｓまたはｄｏ＞Ｗｚであるとき（モー
ド２）この′場合、例えばｄｏ＞町のときにはｄ６−
Ｗｌを、ｄ・＜ Ｗｌのときにはｄ６− Ｗｌを符号化
することができる。
あるが、ｄｏｆｆｓまたはｄｏ＞Ｗｚであるとき（モー
ド２）この′場合、例えばｄｏ＞町のときにはｄ６−
Ｗｌを、ｄ・＜ Ｗｌのときにはｄ６− Ｗｌを符号化
することができる。
（ｉ） ｄｌ （Ｗｌまたはｄｍ＞ｗｍまたはｄｓ＜Ｗ
ｔまたはｄｓ＞町の場合（モード３） この場合、例えば式（１）の線形予測関数によりＸＱの
予測値らを計算し、予測誤差ｘ０−９を符号化すること
ができる。 − 以上において町および町を適当に選べば、モード１に−
する画業数がモード２あるいは３に嘱する画業数に比べ
てかなり大きくなり、モード１の予測順位変換によるデ
ータ圧縮率が高いため、全画面平均としてのデータ圧縮
率が′向上するものと考えられる。
ｔまたはｄｓ＞町の場合（モード３） この場合、例えば式（１）の線形予測関数によりＸＱの
予測値らを計算し、予測誤差ｘ０−９を符号化すること
ができる。 − 以上において町および町を適当に選べば、モード１に−
する画業数がモード２あるいは３に嘱する画業数に比べ
てかなり大きくなり、モード１の予測順位変換によるデ
ータ圧縮率が高いため、全画面平均としてのデータ圧縮
率が′向上するものと考えられる。
さて、本発明方法によるデータ圧縮の効果を定置的に見
るために、ここでは、圧縮の理論的限界を示す指標とな
るエントロピーについて検討する。
るために、ここでは、圧縮の理論的限界を示す指標とな
るエントロピーについて検討する。
まず式（１）の線形予測によるエントロピーは式（２）
で与えられる。
で与えられる。
Ｈｌ ＝＝ Σ、−Ｐ（ｘ６−ｘｏ） ・ｌｏｇ＠Ｐ
（ｘ６−ｒ。）（ｘｏ−ｘ６） 〔ビット／画素 ］（２） 一方、本発明方法によるエントロピーは、３つのモード
に分けて計算される。まずモード１における条件付エン
トロピーｈ１は式（３１により与えられ１重ｇｚＰ（ｄ
ｏｌｄｔ 、 ｄｓ ）〔ビット／画素〕（３； ここでＰ （ｄＢ、 ｄｌａ ｄＢ）は結合噛率、ｐ（
ｄ、１ｄ、 、 ｄ、 ）は条件付確率を表わす。モー
ド２における条件付エントロピーｈ、は式（４目こより
与えられる。
（ｘ６−ｒ。）（ｘｏ−ｘ６） 〔ビット／画素 ］（２） 一方、本発明方法によるエントロピーは、３つのモード
に分けて計算される。まずモード１における条件付エン
トロピーｈ１は式（３１により与えられ１重ｇｚＰ（ｄ
ｏｌｄｔ 、 ｄｓ ）〔ビット／画素〕（３； ここでＰ （ｄＢ、 ｄｌａ ｄＢ）は結合噛率、ｐ（
ｄ、１ｄ、 、 ｄ、 ）は条件付確率を表わす。モー
ド２における条件付エントロピーｈ、は式（４目こより
与えられる。
ｂ１＝＝ｇ Σ −ｆ’（ｄ６−Ｗｌ）・ｌｏｇ
ｓＰ（ｄｌ）−ｙ、）ｄ、−町；ｄ・〉町 ＋ Σ −Ｐ（ｄ、−
Ｗｌ） 弓ｏｇｌＰ（ｄｏ−ｗｌ ）ｄＢ−ｗｌ ；
ｄｏ＜Ｗｔ 〔ビット／−素〕１４１ モード３における条件付エントロピーｈ、は式（５１に
より与えられる。
ｓＰ（ｄｌ）−ｙ、）ｄ、−町；ｄ・〉町 ＋ Σ −Ｐ（ｄ、−
Ｗｌ） 弓ｏｇｌＰ（ｄｏ−ｗｌ ）ｄＢ−ｗｌ ；
ｄｏ＜Ｗｔ 〔ビット／−素〕１４１ モード３における条件付エントロピーｈ、は式（５１に
より与えられる。
ざらに、モード１もしくはモード２に鴇する場合は、こ
の二つのモードのどちらに属するのかを識別する付加情
報が必要で、この付加情報のエントロピーｂ、は式（６
）で与えられる。
の二つのモードのどちらに属するのかを識別する付加情
報が必要で、この付加情報のエントロピーｂ、は式（６
）で与えられる。
〔ビット／１Ｉｌｌｌ素〕（６）
ここで、ｐｉ（ｔ＝１．２．３）はそれぞれのモードｉ
の確率であり、ｐＨ＋ ｐ意＋ ｐｇ ＝＝ ］である
。結局、本発明方法の１画素あたりの平均エントロピー
Ｈｔは式（７）で与えられることになる。
の確率であり、ｐＨ＋ ｐ意＋ ｐｇ ＝＝ ］である
。結局、本発明方法の１画素あたりの平均エントロピー
Ｈｔは式（７）で与えられることになる。
Ｈｔ ” ｐｌ・ｈｌ＋ｐ１・ｈコ＋ｐ３・ｔ１ｍ＋
（ｐｔ＋ ９重） ・ ｈ ｍ
ｔ７１そこで、符号化対象画像として、
東京大学生産技術研究所提供の５ＩＤＢＡ（Ｓ ｔａｎ
ｄａｒｄ Ｉｍａｇｅ Ｄａｔａｎａｓｅ）の中から４
１ （７） ＧＩＲＬ、Ａ １１ ｔＤ ＡＥＲＩＡＬ
、 ＆１２のＦＡＣ：Ｓ ＤＡＴＡを選び、これを８
ビット／画素、６ビツト／ｌｈｌ素、および４ビット／
画素の階調ｍ像とみなしたときの線形予測によるエント
ロピーと本発明方法によるエントロピーとを測定した。
（ｐｔ＋ ９重） ・ ｈ ｍ
ｔ７１そこで、符号化対象画像として、
東京大学生産技術研究所提供の５ＩＤＢＡ（Ｓ ｔａｎ
ｄａｒｄ Ｉｍａｇｅ Ｄａｔａｎａｓｅ）の中から４
１ （７） ＧＩＲＬ、Ａ １１ ｔＤ ＡＥＲＩＡＬ
、 ＆１２のＦＡＣ：Ｓ ＤＡＴＡを選び、これを８
ビット／画素、６ビツト／ｌｈｌ素、および４ビット／
画素の階調ｍ像とみなしたときの線形予測によるエント
ロピーと本発明方法によるエントロピーとを測定した。
その結果を下表に示す。
ここでＷｓ ”−８＊ Ｗｌ ” ７としている。この
結果より、本発明に係る符号化方法は従来の線形予測に
よる符号化方法よりもエントロピーが小さく、特に４ビ
ット／画素程度の低い階調の画像や、ＦＡＣ８ＤＡＴＡ
＠像のように２値に近い画像に対して、本発明方法は
著しいデータ圧縮率の向上が見込めることが分かる。
結果より、本発明に係る符号化方法は従来の線形予測に
よる符号化方法よりもエントロピーが小さく、特に４ビ
ット／画素程度の低い階調の画像や、ＦＡＣ８ＤＡＴＡ
＠像のように２値に近い画像に対して、本発明方法は
著しいデータ圧縮率の向上が見込めることが分かる。
なお上記実施例では、他の参照画素および注目画素の基
準参照画素とのレベル差がすべてあらか゛じめ設定され
た範囲内に入ったとき（モード１）以外は、注目画素の
み上記設定範囲から外れたとき（モード２）は注目画素
の階調レベル差ｄｏと上記設定範囲の上限Ｗ１又は下限
Ｗ！との差を符号化し、他の参照画素のいずれかの階調
レベル差が上記設定範囲から外れたとき（モード３）は
線形予測関数を利用した符号化を行なったが、このよう
なモード１以外のモードではこれらに限らず、他の符号
化方法を用いてもよいものである。
準参照画素とのレベル差がすべてあらか゛じめ設定され
た範囲内に入ったとき（モード１）以外は、注目画素の
み上記設定範囲から外れたとき（モード２）は注目画素
の階調レベル差ｄｏと上記設定範囲の上限Ｗ１又は下限
Ｗ！との差を符号化し、他の参照画素のいずれかの階調
レベル差が上記設定範囲から外れたとき（モード３）は
線形予測関数を利用した符号化を行なったが、このよう
なモード１以外のモードではこれらに限らず、他の符号
化方法を用いてもよいものである。
以上のように本発明によれば、多階調画ｍ侶号のデータ
圧縮符号化方法において、複数の参照画素の中の１つの
画像を基準参照画素とし、他の参照画素および注目画素
の上記基準参照画素との階調レベル差がすべてあらかじ
め設定された範囲内にあるとき、各参照画素および注・
目画素の基準参照画素からの階調レベル差のみを参照し
て該注目画素と基準参照画素とのレベル差が出現する順
位を予測し、実際に生起した注目画素と基準参照画素と
の階調レベル差を上記予測順位に変換し、この予測順位
変換イ■号を符号化するようにしたので、従来の線形予
測による方法に比し、予＠誤差を少なくしてデータ圧縮
率を向上できる効果がある。
圧縮符号化方法において、複数の参照画素の中の１つの
画像を基準参照画素とし、他の参照画素および注目画素
の上記基準参照画素との階調レベル差がすべてあらかじ
め設定された範囲内にあるとき、各参照画素および注・
目画素の基準参照画素からの階調レベル差のみを参照し
て該注目画素と基準参照画素とのレベル差が出現する順
位を予測し、実際に生起した注目画素と基準参照画素と
の階調レベル差を上記予測順位に変換し、この予測順位
変換イ■号を符号化するようにしたので、従来の線形予
測による方法に比し、予＠誤差を少なくしてデータ圧縮
率を向上できる効果がある。
第１藺は参照画素（ｘ１〜ｘｓ）と注目画素ｘｏの配列
を示す図、第２図は参照画素のとる階調レベルの一例を
示す図である。 代理人 葛 野 信 − 明細書の浄＊’ｊ’（内′６に変更なし）ｒ第１図 第２図 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 特願昭５７−３１９８４号２、
発明の名称 多階調画像信号の符号化方法３、補
正をする者 事件との関係 特許出願人 ５、補正命令の日付 昭和５７年６月１１日 ６、補正の対象 明細書全文及び図面 ７、補正の内容 （１） タイプ印書により鮮明に記載した明細書全文
を提出します。（内蓼１−変史暉し）（２）濃墨を用い
て鮮明に描いた第１図及び第２図を提出します。（内３
１こ￥Ｃ１μ）以 上
を示す図、第２図は参照画素のとる階調レベルの一例を
示す図である。 代理人 葛 野 信 − 明細書の浄＊’ｊ’（内′６に変更なし）ｒ第１図 第２図 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 特願昭５７−３１９８４号２、
発明の名称 多階調画像信号の符号化方法３、補
正をする者 事件との関係 特許出願人 ５、補正命令の日付 昭和５７年６月１１日 ６、補正の対象 明細書全文及び図面 ７、補正の内容 （１） タイプ印書により鮮明に記載した明細書全文
を提出します。（内蓼１−変史暉し）（２）濃墨を用い
て鮮明に描いた第１図及び第２図を提出します。（内３
１こ￥Ｃ１μ）以 上
Claims (1)
- （１） 多階調ｆｓ鍛倍信号大長度抑圧符号化方法で
あって、既に走査され伝送された画素の中からある組合
せの参照−素を選択し、該参照画素の中からある１つの
画素を基準参照画素とし、該基準参照画素を除く他の参
照−素および注目画素と基準参照−素との階調レベル差
がすべてあらかじめ設定された範囲内であるとき各参照
画素および注目−素の基準参５ｔｉｎｓからの階調レベ
ル差のみを参照して該注目ｌ１１ｔと基準参照画素との
レベル差が出現する順位を予測し、実際に生起した注目
画素と基準参照−素との階調レベル差を上記予測順位に
変換し、この予測順位変換信号を符号化することを特徴
とする多階調−像信号の符号化方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57031984A JPS58148565A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 多階調画像信号の符号化方法 |
| US06/462,205 US4542411A (en) | 1982-02-26 | 1983-01-31 | Redundancy reduction coding method of multi-tone picture signal and apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57031984A JPS58148565A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 多階調画像信号の符号化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58148565A true JPS58148565A (ja) | 1983-09-03 |
Family
ID=12346188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57031984A Pending JPS58148565A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 多階調画像信号の符号化方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4542411A (ja) |
| JP (1) | JPS58148565A (ja) |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4631521A (en) * | 1984-12-31 | 1986-12-23 | Wang Laboratories, Inc. | Method and apparatus for differential run-length coding |
| US4673977A (en) * | 1985-06-20 | 1987-06-16 | International Business Machines Corporation | Method of spatially thresholding a discrete color image |
| FR2591050B1 (fr) * | 1985-12-04 | 1990-07-20 | Thomson Cgr | Procede et dispositif de compression par codage conditionnel d'images numeriques sans perte d'informations |
| US4942466A (en) * | 1985-12-24 | 1990-07-17 | British Broadcasting Corporation | Bandwidth compression for television signals |
| JPH065888B2 (ja) * | 1986-02-14 | 1994-01-19 | 富士写真フイルム株式会社 | 画像デ−タ量子化方法および装置 |
| JPS62214792A (ja) * | 1986-03-14 | 1987-09-21 | Fujitsu Ltd | 差分符号化装置 |
| AU616688B2 (en) * | 1987-08-28 | 1991-11-07 | British Telecommunications Public Limited Company | Video signal movement matrix coding |
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| FR2628276B1 (fr) * | 1988-03-02 | 1991-06-28 | France Etat | Procede de reduction de debit d'une sequence de donnees d'assistance a la reconstitution d'une image electronique a partir d'un signal sous-echantillonne |
| US5353132A (en) * | 1989-02-06 | 1994-10-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Image processing device |
| IL91220A (en) * | 1989-08-04 | 1995-03-30 | Ibm Israel | Compression of information |
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| EP0447252B1 (en) * | 1990-03-15 | 1999-05-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Image communication method and apparatus |
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| JPH0654203A (ja) * | 1992-07-30 | 1994-02-25 | Canon Inc | ファクシミリ装置及び画像処理装置 |
| US6031938A (en) * | 1995-04-26 | 2000-02-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Image encoding apparatus with selective Markov and predictive coding |
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