JPS6165573A - 画像信号符号化方式 - Google Patents

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〕 本発明は画像信号符号化方式に係り、特に予測符号化方
式を用いて°多値画像信号のデータ圧縮を行うとき、予
測誤差を高能率で符号化する方式に関する。

〔従来の技術〕

多値画像のデータ圧縮方式として予測符号化方式がある
。この方式は既に入力済みの画像信号Ｓ（以下このＳを
参照画素信号と呼ぶ）に基づいて現在人力中の画素信号
Ｘを予測し、その予測誤差を符号化するものである。従
来よく知られているＤ　Ｐ　ＣＭ　（Ｄｉｆｆｅｒｅｎ
ｔｉａｌ　Ｐｕ１ｓｅ　Ｃｏｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏ
ｎ）方式では、予測信号ＸをＳの線型結合として求める
。例えば、Ｓとして第５図のａ、ｂ、ｃの３画素を用い
たとき、線型予測では予測信号Ｘは、Ｘ＝に１　ａ　＋
に２　ｂ＋に３　ｃ で求める。

ここでに、、に２．に３は係数であり、その大きさは各
画素のＸに対する相関の強さを示す。予測誤差信号ｅは
、 ｅ＝Ｘ−Ｘ で求める。第６図に示すように予測誤差信号ｅの発生確
率Ｐ　（ｅ）は、０周辺の小さな値に集中する性質があ
るので、第７図に示すように０周辺の発生しやすい予測
誤差はど、符号長Ｌ　（ｅ）が短い符号を割り当てるこ
とにより、データ圧縮が効果的に行われる。

これに対して、符号化方式を工夫して圧縮比を高める方
法として、（１）予測誤差を固定長のブロックに分割し
て符号化する方法（中野、沖野二゛階調ファクシミリの
データ圧縮“、沖電気研究開発。

第１０９号、Ｖｏｌ、４６．ＮＯ，２＋昭和５５年３月
）、及び（２）これを改良した方式で予測誤差を可変長
のブロックに分割して符号化する方法（近江屋：“中間
調画像の符号化方式”、昭ネ５６年度画像電子学会全国
大会予稿、Ｎｏ、３８）が従来提案されている。

次にこれらの方法について説明する。

（１）の予測誤差を固定長のブロックに分割して符号化
する方式： この方法は予測誤差がＯとなる画素が集中することに注
目し、第８図に示すように、走査線をｍ画素ごと（ｍは
固定値で、同図はｍ＝４とした例）のブロック（ブロッ
クｉ、ブロック１１．ブロックＩＩ！　ｒ　・・・）に
分割し、各ブロック内の予測誤差ｅの状態に応じて次の
ようにモード分割を行い符号化する。

■　予測誤差が総て０のブロック〔同図のブロックｉｉ
　）は、識別符号“Ｏ゛だけで符号化する。

・・・〔スキップ・モード〕 ■　Ｏ以外の予測誤差が含まれるブロック〔同図のブロ
ックｉ、ブロックｉｉｉ　）は、ま、ず識別符号゛１°
を符号化し、次にブロック内ｍ画素分の予測誤差を可変
長符号化する。

・・・〔非スキップ・モード〕 この方式による符号化はブロックサイズが固定であるた
め、予測誤差が０である画素がｍ個以上連続し、しかも
ブロックの分割位置が上記ｍ（ｌＩｉ１以上連続した予
測誤差がＯの画素列に一致しない限り、データの圧縮効
率の向上は期待出来ないという欠点があった。

そこで、ブロックサイズを可変にして効率を向上させる
次の方式が提案された。

（２）の予測誤差を可変長のブロックに分割して符号化
する方式： この方式では第９図に示すようにブロックサイズを可変
にする。即ち、中間調画像の走査線間の相関が強いこと
に注目し、既に符号化が終了している直前の走査線上で
、同一濃度画素が連続する区間〔同図のブロック１．ブ
ロック【ｉ、ブロックｉｉｉ　、・・・〕をそれぞれ一
つのブロックとし、次のように符号化する。

■　ブロック内で、符号化走査線の画素濃度が総て直前
の走査線の画素濃度と同じであるとき、そのブロック〔
同図ではブロックｉ及びブロックｉｉ　）は識別符号“
Ｏ゛だけで符号化する。

・・・〔Ａモードと呼ぶ〕 ■　ブロック内で、符号化走査線の画素濃度中に、直前
の走査線と異なる濃度の画素が含まれるとき、そのブロ
ック〔同図のブロックｉｉｉ　、ブロックｌｖ、ブロッ
クＶ〕は識別符号゛１″　と、ブロック内の画素の予測
誤差をそれぞれ可変長符号化する。　　　　　　　　　
　　・・・〔Ｄモードと呼ぶ〕この方式では、ブロック
サイズが大きくなるに従い、Ａモードのブロックの発生
確率が減少する。

このためブロックサイズが所定の値以上のＤモードのブ
ロックをｍ画素毎のサブブロックに分割して、このサブ
ブロックを（１）の方式と同様にして符号化するなど工
夫していた。

このようにこの方式は、ブロックサイズは可変長となる
ものの、第９図中のブロック１１のように、直前走査線
の同一濃度画素が符号化走査線の対応する同一濃度の画
素より連続する長さが短い場合は、Ａモードとなり易く
、ブロック化がうまく出来るが、これと逆に、ブロック
ｊｉｉのように直前走査線の同一濃度画素が符号化走査
線の同一濃度画素より、１画素でも長く連続していれば
Ｄモードとなってしまうという欠点があった。また識別
符号が多く必要となり、（１）の方式よりかえって符号
量が大きくなってしまう場合があるという欠点もあった
。、 〔発明が解決しようとする問題点〕 上述の如〈従来の予測誤差を用いた画像信号符号化方式
は、いずれもデータの圧縮効率が満足し得るほどには向
上せず、より圧縮比の高い画像信号符号化方式の出現が
要望されていた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は、簡単なアルゴリズムで、大きい圧縮比
が得られる画像信号符号化方式を提供することにある。

この目的は本発明において、符号化画素と所定の位置関
係にある符号化済みの画素から予測連中率が所定値より
高いか低いかを判定し、予測連中率の高い予測誤差をブ
ロック化し、このブロック内における予測誤差が総て０
である場合には所定の識別符号により符号化し、予測誤
差が１つでも０でなければ、上記識別符号とは異なる識
別符号と各予測誤差に対応する可変長符号により符号化
し、予測連中率が低い場合には各予測誤差をそれぞれ対
応する可変長符号により符号化することにより達成され
る。

〔作用〕

予測連中率が高い場合には予測誤差Ｏが連続しやすいこ
とを利用し、このようなブロックに対しては識別符号の
みで符号化することにより高い圧縮比が得られ、予測連
中率が低い場合には識別符号を付することなく予測誤差
をそのまま可変長符号により符号化することにより、識
別符号を余分に付する必要がなく、圧縮効率が向上する
。

〔実施例〕

本発明の方式による一実施例に用いた予測符号化回路を
第１図のブロック図に、符号化例を第２図に、また符号
化画素と参照画素の配置を第３図に、予測用参照画素と
モード判定用参照画素の配置例を第４図に、可変長符号
化に用いた符号表の例を第５図に示す。以下上記第１図
〜第５図を参照して、本発明の一実施例を説明する。

本実施例においても第３図に示す如く、符号化対象画素
Ｘと所定の位置関係を有する、符号化走査線Ｌ１及びそ
の直前走査線Ｌ２上の複数個の画素を、予測参照画素と
して用いる。但し本実施例では従来とは異なり、複数個
の参照画素を２種類の組合せで用いる。即ち予測用参照
画素としてａ。

ｂ、ｃを、また、予測状態による連中率を判定する信号
（以下モード信号と呼ぶ）を作成するために直前走査線
Ｌ２上の画素す、ｃ、ｄを用いる。

そして、このモード判定用参照画素を用いて、予測連中
率がある闇値（たとえば９０％）以上のとき（以下この
モードをＧＯＯＤモードと呼ぶ）′のモード信号を０′
、予測連中率がこの闇値より低いとき（以下このモード
をＢＡＤモードと呼ぶ）のモード信号を“１′　とする
表を作成しておく。

次に第２図により本実施例の符号化方法、を説明する。

■モード信号が“Ｏ゛のとき（ＧＯＯＤモード〕　：モ
ード信号０が連続する区間、即ちＧＯＯＤモードが連続
する区間を１ブロツクとする。もしこのブロック内の予
測誤差が総てＯのときは、そのプ０．７りを識別符号“
Ｏ′で符号化する〔ブロックＩ参照〕。またもしブロッ
ク内に予測誤差０以外が含まれるときは識別符号“１′
を先頭に配置し、この後ろに当該ブロック内の各画素の
予測誤差に対応する可変長符号ε０．ε−３等を配置し
て符号化する〔プロ、ツク■参照〕。

なお上記εｏ１　εｌ　、ε−１，・・・等は、それぞ
れ予測誤差０．１．−１．・・・に対応する可変長符号
を示す。可変長符号については後述する。

■モード信号が°１″のとき（ＢＡＤモード〕　：モー
ド信号が１のときは、その画素１個を１ブロツクと見て
、当該画素の予測誤差そのものを対応する可変長符号ε
０．ε−１，ε１．・・・を用いて符号化する。

第１図のブロック図は、本発明に係る画像信号符号化方
式を実施するための予測符号化回路の１例であって、以
下同図を参照しながらその動作を説明する。

ここで画像信号はＯ〜１５の１６値（４ビツトｘ画素）
とする。画像信号は４ビツトｘ　（β＋２）ワードのシ
フトレジスタ２０に入力される。ここで、βは１ライン
の画素数であり、シフトレジスタ２０には（β＋２）画
素骨の画（左信号が蓄えられる。

このうちから、予測用参照画素ａ、ｂ、ｃが予測器２１
に入力される。予測器２１は予測信号Ｘを出力する。こ
れと、シフトレジスタ２０の符号化画素信号Ｘとから減
算器２２により、予測誤差りが得られる。ここで予測誤
差りは、第４図に示すように差分ｅから１６を法とした
値として得る。即ち、Ｄ＝ｅ　　　　　　　（０≦ｅ≦
１５）＝ｅ＋１６　　　（−１５≦ｅ＜ｏ＞ である。

この操作により、差分ｅは＋１５〜−１５で３３通りで
あったものが、予測誤差りは０−１５となり、４ビツト
で表される。この予測誤差りの各々に対して同図に示す
符号が圧縮符号として割当られる。

この符号は同図に見られる如く、出現頻度の高い予測誤
差りに対して短い符号が割当られ、効率的な圧縮符号化
を実現している。

次に、モード判定用の参照画素す、ｃ、ｄがシフトレジ
スタ２０からモード信号発生器２３に入力される。モー
ド信号発生器２３は、この入力から予ｆｆ１ｌ＋適中率
を示すモード信号Ｍを出力し、これをＧＯＯＤモード連
続検出器２４に入力する。

（イ）　ＧＯＯＤモード連続検出器２４は、もし入力し
たモード信号がＢＡＤモードなら出力信号１３により、
マルチプレクサ２７を予測誤差信号線８の側に切り換え
、マルチプレクサ四を可変長符号器２８の出力１５側に
切り換える。これで予測誤差りは可変長符号化詔により
符号化されて、一連の圧縮符号１６として出力される。

（ロ）　ＧＯＯＤモード連続検出器に入力したモード信
号がＧＯＯＤモードのときは次のようにする。まず、ｃ
ｏｏｏモード連続検出器２４は、予測誤差りをＦＩＩ’
Ｏメそり２６に書込み、この予測誤差りがＯであったか
否かをＯ検出器四からの信号によって知る。以降、次の
画像信号に移って同様な動作を行い、モード信号にＢＡ
Ｄモードが現れるまで、この動作を繰り返す。　ＢＡＤ
モードが現れたとき、ＧＯＯＤモード連続検出器は、 （ロー１）：もし、ＧＯＯＤモードが連続した区間中に
、予測誤差りが総てＯであったならば、ＧＯＯＤモード
連続検出器２４の出力信号１３でマルチプレクサ２９を
切り換えて識別符号０を出力するとともに、ＦＩＦＯメ
モリ２６の内容をクリアする。その後、前述と同様に人
力したＢＡＤモードの予測誤差りを可変長符号化する。

（ロー２）：もし、ＧＯＯＤモードが連続した区間中に
、予測誤差りに０以外のものがあったならば、ＧＯＯＤ
モード検出器はＧＯＯＤモード検出器２４の出力信号１
３でマルチプレクサ２９を切り換えて識別符号１を出力
したｆ＆、マルチプレクサ２７をＦＩＦＯメモリ２６か
ら導出された信号線１２側に切り換える。そしてＦＩＦ
Ｏメモリ２６中に蓄えられている予測誤差を１個ずつ読
み出し、マルチプレクサ２７を介して可変長符号器２８
に送り、可変長符号器２日により可変長符号化して、一
連の圧縮符号１６として出力する。

ＧＯＯＤモードが連続するブロックの可変長符号化が終
了した後、この後に引き続＜　　ＢＡＤモードの画素の
予測誤差りを可変長符号化する。

なお同図において、１〜１６は信号線を示すが、説明の
便宜上、一部上開信号線上の信号を対応する信号線と同
一符号で示しである。

ここで予測誤差りの可変長符号化には、例えば第４図に
示す符号が用いられる。

実施例では予測符号化回路を示したが、復元回路はこの
逆を行えば良い。

本発明の例では予測として線形予測を行う場合について
考えたが、これは予測状態ごとに最適な予測信号を記憶
しておく非線形予測でも良く、また、予測誤差として符
号化画素の予測状態から見た出現し易さの順位を用いる
順位予測を用いても良い。

また本発明の説明において、モード信号を作るとき符号
化走査線の直前走査線上の画素を用いたが、これは、直
前走査線に限らず、符号化済み走査線上の画素ならどれ
を用いても良いことは明らかである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、モード信号を用いて予／ｌｌ１１適中
率の高い画素のみまとめてブロック化して符号化し、予
測連中率の低い画素はそのまま可変長符号化出来るので
、符号化効率が良く、大きい圧縮比を得ることが出来る
。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例を示す図であって、
このうち 第１図は本発明に係る画像信号符号化方式の一実施例と
しての予測符号化回路を示すブロック図、第２図は本発
明の予測符号化方式を説明するための図、 第３図は予測用参照画素と、モード判定用参照画素の配
置図、 第４図は予測誤差の可変長符号化に用いる符号表の例、 第５図〜第９図は従来技術を説明するための図で、この
うち 第５図は予測に用いる参照画素と、符号化画素の配置図
、 第６図は予測誤差信号の発生確率を示す図、第７図は予
測誤差への符号長の割当を示す図、第８図及び第９図は
従来の予測符号化方式を説明するだめの図である。 図において、１〜１６は信号線、２０はシフトレジスタ
、２１は予測器、２２は減算器、２３はモード信号発生
器、２４はＧＯＯＤモード連続検出器、２５はＯ検出器
、２６はＦＩＦＯメモリ、２７及び２９はマルチプレク
サ、２８は可変長符号−器、Ｘは画素信号、Ｘは予測信
号、ａ、ｂ、ｃ、ｄは参照画素信号を示す。 Ｘ　　　＜Ｘ　　　　Φ　　Σ 第　３図 第４１！１ ＠５ｇ Ｌ２　ｔＬ泊８：謀 ｐ（ｅｌ Ｌ（Ｐ） Ｘ　　　　＜Ｘ　　　　（Ｌｌ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 符号化画素と所定の位置関係を有する符号化済みの画素
   を参照画素とし、該参照画素を用いて前記符号化画素の
   画素値を予測し、該予測値と実際の画素値との差の予測
   誤差を用いて前記符号化画素の画素値を符号化する多値
   画像信号の予測符号化方式において、符号化済み走査線
   上にあり前記符号化画素と所定の位置関係を有する複数
   個の参照画素の画素値に基づいて、前記符号化画素の予
   測値の適中率が所定値より高い第１のモードと前記所定
   値より低い第２のモードとの何れに属するかを各画素ご
   とに判定し、前記第１のモードが連続する区間に対して
   は該区間の各画素の予測誤差をブロック化し、該ブロッ
   ク化された区間の予測値が対応する画素値と総てが一致
   する場合には当該区間を所定の識別符号により符号化し
   、前記ブロック化された区間の予測値の中に対応する画
   素値と一致しないものがあるときは該区間を前記所定の
   識別符号とは異なる識別符号と該区間の予測誤差のそれ
   ぞれに対応する可変長符号とにより符号化し、前記第２
   のモードの画素に対しては、該画素の予測誤差を対応す
   る可変長符号により符号化することを特徴とする画像信
   号符号化方式。