JPS6096079A

JPS6096079A - 多値画像の符号化方法

Info

Publication number: JPS6096079A
Application number: JP58204085A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Uno; 宇野　喜博
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-10-31
Filing date: 1983-10-31
Publication date: 1985-05-29
Also published as: JPH0137065B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、多値画像情報を、伝送又は蓄積、再生する際
に利用される符号化方法に関するものである。

従来例の構成とその問題点従来より多値画像情報の符号数を減少させる手段として
プロワク符号化と呼ばれるものがある。

これは、以下に説明する０）〜（６）の処理を行なうも
のである。

（１）２次元に配列された画素よシなる画像において、
画像を複数個のブロックに分割する。１つのブロックの
形状は、例えば４画素×４画素の画素群からなる方形で
ある。

（２）１つのブロックの中の各画素の平均値をめる。

（３）プロ・ワクの中の各画素の値が平均値よシ上のグ
ループ（以下、Ｕグループと称する。）と平均値より下
のグループ（以、下、Ｌグループと称する。）に分ける
。

（４）Ｕグループの画素の値の平均値＠とＬグループの
画素の平均値■）とをめる。

（５）ブロックの中の各画素が、Ｕグループに属するか
、Ｌグループに属するかの表（′ｒ）を作る。

（６）上記Ｕ、Ｌ、Ｔを符号化する。

しかじな力九述した従来のブロック符号化処理ににおい
ては、ブロック内での各画素の平均値からグループ分け
し、符号化しているため、再生画像と原画像との値の差
が大きいこと、ブロック？境界において、不自然な値の
変化が存在し、プロ・ツクの形が目にき、画質を損うと
いう欠点を有していた。

発明の目的本発明は、上記従来の欠点に鑑み、ブロックの境界での
画素値の不自然な変化を改善し、再生画像において前記
ブロックの境界を目立ち難くするととも坪、前記ブロッ
クの境界およびプロ・ツク内部における各画素の、原画
素値と再生画素値の差を減少させ、再生画像の画質改良
を行なう多値画像の符号化方法を提供するものである。

発明の構成本発明は多値画素の集合よシなる画像に対し、複数個の
画素をまとめてブロックとし、前記プロ９．Ｊりの中に
１画素以上の代表面素を定め、前記代表面素と当該ブロ
ックの近隣ブロックの中に含まれる代表面素の中から選
んだ代表面素における基準値により、前記当該プロ・ツ
ク内の各画素の基準値をめ、次に前記当該プロ・ツク内
の各画素の画素値と基準値との差をめ、前記差及び前記
代表面素の基準値とを符号化することにより、上記目的
を達するものである。

実施例の説明以下、本発明の多値画像の符号化方法の一実施例につい
て第１図に示すフローチャートに従い、説明する。

（イ）　２次元に配列された画素よりなる画像において
、画像を複数個のブロックに分罰する。なお、各ブロッ
クは複数個の画素よりなる。

←）　ブロックの中に代表面素を定める。

（ハ）代表面素に基準値を定める。

に）近隣の（隣接を含む）複数ブロックの代表面素の中
から適当なものを選び、これらの基準値を用いて、建築
の分野において、柱の間に屋根を張るごとく、当該ブロ
ックの各画素に基準値を設定する。この屋根に見立てた
基準値は、この屋根に係る基準値の全てが同一でないと
きＰ・傾斜な７し・湾曲してｌ・全てが同一〇ときのみ
水平となる。この屋根は、隣接ブロックのもつ屋根と、
プロ９りの境界において、連続した面を形成している。

０９　ブロック内の各画素の値を、その画素の基準値と
比較し、その差をめる。

（へ）基準値と、上記の差を符号化したものが、１つの
ブロックの符号となる。

以下、第２図を参照して、さらに具体的に説明する。第
２図は、画像、ブロック、画素の三者の関係を示すもの
である。１ｏは画素よりなる画像であり、各画素は１つ
の桝目で示されている。

１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ２１１Ｄはブロックの境界を示
す線で、これら４本の線で囲まれた画素１ｓＡ、１ｓＢ
、１ｓｃ、１３Ｄ、１３Ｅ、１ｓＦ。

１３Ｇ、１３Ｈ，１３Ｉ　、１３１．１３に、１３Ｌ。

１３Ｍ　、　１３Ｎ　、　１３０および１２Ａが、当該
ブロック内の画素である。なお第２図に示すブロックは
、たて４画素、よこ４画素からなる境界が方形のもので
あるが、ブロックとしては上述の如き４×４画素にのみ
制限されるものではなく、例えば、２×２，２×３，１
×４，３×４，８×８画素など各種のものが必要に応じ
て選ばれ、ブロックの境界も、正方形、長方形に制限さ
れることなく、三角、六角・、円に近いものなど必要に
応じて選ぶことができる。また第２図において、１６Ａ
は画素配列のＸ方向、１６Ｂは画素配列のＹ方向である
。第２図に示す画像が、ファクシミリの如く走査による
ものであれば、Ｘ方向が主走査方向、Ｙ方向が副走査方
向となる。そして第２図において、便宜上、当該プロワ
クの代表面素を１２Ａとする。近隣ブロックの代表面素
は、１２　Ｂ、１２Ｇ。

１２Ｄとする。

第３図は、第２図の画像を立体的に描いたものである。

矢印２６ＡはＸ方向、矢印２６ＢはＹ方向、矢印２６Ｃ
はＺ方向で、このＺ方向は画素の値の方向である。画素
の値は、アナログ値、又はデジタル値である。２４Ａ、
２４Ｂ、２４Ｃ。

２４Ｄはそれぞれ対応する代表面素の基準値で、代表面
素の画素値と必ずしも同一とは限らない。

代表面素の基準値は周囲の画素の画素値からめることか
できる。例えば代表面素２２Ａの基準値をめる場合、画
素２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｇ。

２８Ｄ、２２Ａの５画素の値の平均をめ、これを代表面
素２２Ａの基準値とする。基準値のめ方は、上述例に限
定されないことは当然である。

このようにする理由は、代表面素の画素値が、周囲の画
素の画素値に比べて特異な値であると、ブロック内の各
画素の基準値がこの影響をうけ、各画素の基準値と画素
値との差が大きくなシ、符号圧縮率を悪くするからであ
る。しかしながら、装置を簡単化する場合、および代表
面素の画素値が周辺画素の画素値と比べて、特異である
程度が少い場合などでは、代表面素の基準値に、代表面
素の画素値を用いることができる。

次にブロック内の各画素の基準値をめる。第３図にオイ
テ、代表面素２２Ａ　、２２Ｂ　、２２Ｃ。

２２Ｄの基準値２４Ａ　、２４Ｂ　、２４Ｃ，２４Ｄを
、代表面素の上に立てた柱の長さに見立たて、と（７）
柱のｆＫ点２ｙＡ　、２７Ｂ　、２７Ｃ，２７Ｄを通る
曲面を張ることを考える。Ｘ　−Ｙ面の各画素からこの
曲面までの２方向の距離が、その画素の基準値である。

本実施例では、曲面が４点を通るため、曲面は一義的に
は足まらず、定義しだいで各種の面が存在するので、目
的に応じて、最も好ましい面を用いる。以下に第１〜第
３の例を示す。

（１）　点２７Ａ　、２７Ｂ　、２７Ｃｊりなる平面と
、点２７Ａ　、２７Ｂ　、２７Ｄとよりなる平面に分割
する。

（２）直線補間を組合せる。先ず点２７Ａ、と点２７Ｃ
の間の３画素と、点２７Ｄと点２７Ｂの間の３画素を直
線補間によりめる。次に点２７Ｄと点２７Ａ、がら始り
Ｘ方向に直線補間する。

（３）描該画素から各代表面素までの距離の逆数で重み
づけをした基準値を加算してめる。

なお上記平面のめ方は、他の方法でもよく上述の３つの
方法のみに制限されないことは明らかである。

そして上述のごとくしてめた各画素の基準値は、上述の
理論通シの場合非整数値となる。

これを適当な方法で量子化し、画素値と同一の尺度に合
せて使用すると、計算および装置を簡単化することがで
きる。

次に各画素毎に、基準値と画素値との差をめる。なお説
明を簡単にするため、基準値は、画素値と同一の尺度で
量子化されているものとする。

この差の符号化の方法として、以下に第１．第２の例を
示す。

（１）　画素値を正しく復元できるように符号化する方
法。（上記差の値をハフマン符号の如き方法で符号化す
る。）（２）復元処理で、原画情報を完全には復元しないが、
符号圧縮率がよくなるように符号化する。

以下これについて説明する。説明の都合にょシ、画素値
が基準値よシ大きいとき、差は正であるとする。第３図
の画素２３Ａにおいて、２５は画素値を示す柱で、点２
５Ｂが画素値である。

点２６Ａは、柱２６が基準値の面と交る位置であり、点
２ｓＢと点２６Ａの間が画素２３Ａの画素値と基準値と
の差であシ、この場合差は正である。当該ブロックの中
の画素のうち、差が０か正のものの差の平均値をめる。

これを（Ｐ）とする。同様に差が負のものの差の平均値
をめる。これを（ｑとする。更に各画素の差が、正およ
び０か、負かの表を作る。これを（６）とする。

そして上述の（ト）−２（ｑ、（５）を符号化する。

各ブロックの各画素の値を復元するためには、代表画表
の基準値と、上記第１．第２の方法でめた各画素の画素
値と基準値の差分に係る符号があればよい。上述の過程
で１つのブロックの符号化は終了する。画像はブロック
の集合であり、順序を定めれば、１つの画像の符号全体
が構成される。

圧縮された符号の復号は、符号化の逆の順序で行なえば
よい。すなわち、復号する当該ブロックに係る代表面素
の基準値より、各画素の基準値を符号化のときと同一の
手順によりめる。

符号化された各画素の基準値との差を、各画素の基準値
に加えることによって、復号され、階調のある画像情報
が再生される。

次に、上述した方法を実施する符号化装置について説明
する。

第４図は同装置のブロック結線を示すものである。

第４図において、３１は画像を走査により読取る読取装
置で、２５６レベルに量子化する。３２は端子３２Ａ、
３２Ｂに切換ゎるスイッチで、制御信号（図示せず）に
より切替えが行なわれる。

３３Ａ、３３Ｂはスイッチ３２の切替えにより読取装置
３１が読取った画像情報を交互に一時記憶するバッファ
メモリで、具体的には４ｏ９６（１０２４Ｘ４　）バイ
トのＲＡＭである。３４は制御信号（図示せず）により
端子３４Ａ　、３４Ｂに切替えが行なわれるスイッチで
、スイッチ３２が端子３２Ａに接続されている際には端
子３４Ｂ側に１一方スイッテ３２が端子３２Ｂに接続さ
れている際には端子３４Ａ側に接続される。３５Ａ。

３ｓＢは後述する処理回路３６を介して当該ブロックの
上段のブロック列の代表面素、たとえば第５図の点ｓ２
Ｂ　、５２Ｃ等の基準値を蓄積しているメモリで、具体
的には２６６バイトのＲＡＭである。３ｓＢは当該ブロ
ックの属する段の代表面素の基準値を蓄積するメモリで
、具体的には２６６バイトのＲＡＭである。３６は後述
する処理により当該ブロックを符号化する符号処理回路
、３７は符号処理回路３６が符号化した符号情報を一時
記憶する符号用バッファメモリ、３９は送付伝送制御装
置３８を介して上記符号情報を回線に送出するモデムで
ある。

上記構成において、以下その動作を説明する。

なお中間調画像はファクシミ’）等読取装置３１により
、線順次に読取られるものとし、１走査線の画素数を１
０２４．１画素の値をＡＤ変換回路（図示せず）により
、変化可能範囲を、０〜２６６０２５６レベル、すなわ
ち８ピツトで表現するものとする。まず読取装置３１で
、画像を走査により読取り、２５６レベルに量子化する
。そしてスイッチ３２をたとえば端子３２Ｂへ切替える
ことによ６す、読取られた当該ブロックの下段の４走査
線分の画情報が、バッファメモリ３３Ｂへ送られ蓄積さ
れる。一方バソファメモリ３ｓＡは当該ブロックの属す
る４走査線の画情報が蓄積されており、当該ブロックの
画情報は、端子３４Ａ側へ倒れているスイッチ３４を介
して、符号処理回路３６へ送られる。

そして処理回路３６では、必要とする画像情報を、メモ
リー３３Ａおよび３５Ａ、３５Ｂから読み出して、後述
する必要な処理を行ない、当該ブロックを符号化し、そ
の符号を一旦、符号用バッファメモリ３７に蓄え、これ
により読出した符号を送信伝送制御装置３８を経て、モ
デム３９を用いて回線へ送出する。なおメモＩＪ３５Ａ
、３５Ｂは、当該ブロックの下段の代表面素の基準値は
３５Ａに蓄積するというよ′うに交互に使用する。

そして処理回路３６は、必要とする画像情報を、メモリ
３３Ａおよび３５Ａ　、３５Ｂから読み出している。

次に処理回路３６の動作を第５図を用いて説明する。第
５図に示すものは、４×４画素のこれから符号化するた
めの除核ブロックである。１つの桝目は、１画素を示し
、桝の中の水平線の上段の数字は、基準値、下段の数字
は画素値である。太い線、４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ，４
２Ｄで囲まれた画素群が当該ブロックである。矢印４６
ＡはＸ方向であり主走査方向、矢印４ｅＢはＹ方向であ
り副走査方向を示す。今既に、当該ブロックの上段全て
のブロックと、同図における左側までのブロックは符号
化が完了しているとする。

先ず処理回路３６はバッンアメモＩＪ　３５　Ａから代
表面素４２Ｂ及び４２Ｃの基準値、一方パッソアメモ１
，１３５　Ｂから代表面素４２Ｄの基準値を、さらにバ
ッファメモリ３３　Ａから代表面素４２Ａの基準値を再
垂し、処理回路３６内のメモリに読込む。なおこの例で
は、代表面素の基準値は画素値を用いている。すなわち
処理回路３６は、とのつの基準値から、ブロック内の各
画素の基準値を算出し、一旦、処理装置３６内のメモリ
に蓄積する。なお、第６図の例では、既知の２点間の値
を用いて、その間に挾まれる未知の３画素の値を直線補
間し、小数点以下１桁までめている。小数点以下を四捨
五入などの方法で、画素値と同じ量子化誤差をもつ量子
化値とすることもできる。ここでは四捨五入によって、
小数以下を除いて基準値とする。すなわち第６図、画素
４２Ａの基準値の計算値は２３５．１であるが、四捨五
入によって２３５となる。

次に各画素について、画素値と基準値との差りをめる。

画素４３Ａの場合Ｄ＝２３・２−２３５＝−３となる。

１つの方法としてこのＤの値を、ハフマン符号又はモデ
ィファイドハフマン符号により符号化する方法がある。

他の方法として、ブロック内のＤの絶対値の最大値が一
定の数取下であれば（以下、これを状態Ａとする）、１
つのブロックの符号としては、代表面素の基準値（８ビ
ツト）と、状態Ａであること（１ピツトンを符号化する
。

Ｄの絶対値の最大値が一定値以上であれば（以下、これ
を状態Ｂとする。）Ｄが０又は正のものＤの平均値ＤＰ
と、負のもののＤの平均値ＤＮをめ、各画素がどちらの
グループに属するかの表ＤＴを作り、１つのブロックの
符号としては、代表面素の基準値（８ピツト）、状態Ｂ
（１ピ、））、ＤＰ（４ビツト、必要扛応じて８ビツト
以下でよい。）ＰＮ（４ビツト）、ＤＴ（１６ビツト）
の符号を作る。従って、１ブロック当り、状態Ａでは９
ビツト、状態Ｂでは３３ビツトとなる。状態Ａが４０％
、状態Ｂが６０％の画像の場合、平均の１ブロツク当シ
の符号数は２３．４で圧縮処理を行なわなければ、１ブ
ロツクの符号数は１２８となるので、上側のときの圧縮
比は０．１８３となる。なお第６図は、復号する場合の
装置を示したもので、第４図に示した装置の符号化の逆
の処理を行なうものである。６９は受信モデム、５８は
受信伝送制御回路、６７は符号用バッファメモ’Ｊ　、
５５　Ａ。

５５Ｂが基準値バッフ７メモリ、６６が復号処理回路、
５４．５２はスイッチ、５４Ａ　、５４Ｅは、画像バッ
ファメモリ、５１が印画装置である。

以上述べたように、本実施例では、２次元的に分布する
多値画碌の集合よりなる画像に対し、画像を複数個の画
素、１１Ｉ！ｌｌなるブロックの集合となし、このブロ
ックの中に代表面素とその画素の基準値を定める。なお
代表面素は１ブロック複数個あってよく、代表面素の位
置は、ブロックの中の各画素の基準値を算出するのに最
も都合のよい位置に選ぶ。選び方の１つとして、画像が
主走査、副走査で構成される場合、そのブロックの中の
時間的に最も後の走査線上の最も後の画素がある。そし
て当該ブロックの代表面素と、当該ブロックに隣接又は
近房のブロックの代表面素の基準値を用いて当該ブロッ
クの各画素の基準値を倫出する。そして当該ブロック内
の各画素の基準値との差をめ符号化する。代表面素の基
準値と画素値とを一致させたときは、代表面素の基準値
との差はめない。１つのブロックに係る符号は基準値と
差値を符号化したものである。上述した状態Ａ、状態Ｂ
などを示す符号は、差値の符号化の中に含まれる。

上記処理により、多値画像の圧縮符号を作り、この逆の
操作で、圧縮符号から多値画像を再生することができる
。

発明の効果本発明によれば以上のように、ブロックの境界での画素
値の不自然な変化を改善し、再生画像において前記ブロ
ックの′境界を目立ち難くするとともに、前記ブロック
の境界およびブロック内部における各画素の、原画素値
と再生画素値の差を減少させ、再生画像の画質改良を行
なうことができ、その効果は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における多値画像の符号化方
法を示すフローチャート、第２図、第３及び第５図は同
方法の処理を示すための多値画像の模式図、第４図及び
第６図は同方法を実現する装置のブロック結線図である
。３１・・・・・・読取装置、３３Ａ、３３Ｂ・・・・・
・バッフ７ノモリ、３５ｍ、３５Ｂ・・・・・・メモリ
、３６・・・・・・処理回路、３７・・・・・・符号用
バッファメモリ。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　は力・１名第
１図第２図６Ａ第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

多値画素の集合よシなる画像に対し、複数個の画素をま
とめてブロックとし、前記ブロックの中に１°画素以上
の代表面素を定め、前記代表面素と当該ブロックの近隣
ブロックの中に含まれる代表面素の中から選んだ代表面
素における基準値により、前記当該ブロック内の各画素
の基準値をめ、次に前記当該ブロック内の各画素の画素
値と基準値との差をめ、前記差及び前記代表面素の基準
値とを符号化する多値画像の符号化方法。