JPS6226633B2

JPS6226633B2 -

Info

Publication number: JPS6226633B2
Application number: JP55032082A
Authority: JP
Inventors: Sumio Mori
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1980-03-13
Filing date: 1980-03-13
Publication date: 1987-06-10
Also published as: US4454546A; DE3109795A1; JPS56128070A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は濃淡画像を能率よく伝送或いは蓄積す
る為の濃淡画像の符号化に関し、具体的には予測
符号化及びエントロピー符号化から成る帯域圧縮
方法に関する。

従来濃淡画像を狭帯域で伝送する場合、伝送時
間の短縮及び伝送コストの低減をはかる等の目的
のために種々の符号化帯域圧縮方法が提案されて
いる。その一つの方式としてDPCM
（Differential Pulse Code Modulation）が知ら
れている。この方式は、過去に出現した画素値か
ら現在点の画素値を予測し、その予測値と現在点
の画素値との差分である予測誤差を量子化し更に
符号化を施こすことによつて帯域圧縮するもので
ある。一般にこのような予測符号化による帯域圧
縮方法では圧縮効果を高めるため、予測誤差を量
子化する際視覚特性を考慮して、即ち画像の急峻
な変化部分では視覚感度が低下し、なめらかな変
化部分で十分な感度をもつという特性を利用し
て、予測誤差が小さいとき量子化ステツプを細か
く、大きいとき粗くするような非線形量子化を施
こし、更に量子化ステツプ数を出来るだけ少なく
するような工夫がなされている。しかし量子化ス
テツプ数をあまり少なくすることは量子化誤差を
大きくすることになり、結果として入力画像の急
峻な変化に対して十分な応答ができなくなり再生
画像に勾配過負荷雑音を生じさせることになる。
従つて知覚的に画像の劣化が目立たない程度に量
子化ステツプ数及び量子化値を設定しなければな
らない。一方このようにして設定した予測誤差の
量子化値を符号化する際、更に圧縮効果を高める
ため一般にはエントロピー符号化が行なわれる。
即ち発生頻度の高い量子化値に対して短かい符号
長を、発生頻度の低い量子化値に対しては長い符
号長を割当てて符号化する。これは予測誤差の分
布が一般にラプラス分布に近いと考えられること
からこのようなエントロピー符号化が適している
と云える。また線形量子化した方がエントロピー
符号化に適しているとも云われる。

このように従来の予測符号化による帯域圧縮方
法では視覚的に許容できる量子化ステツプ数及び
量子化値を設定し且つそれに適したエントロピー
符号化することによつて濃淡画像の帯域圧縮を行
なつてきた。更に圧縮率を高めるために適応形の
量子化器や予測器を用いる方法なども試みられて
きた。しかしこれは装置が複雑になる割には圧縮
効果は向上しなかつた。このように従来方法では
圧縮効率の点で限界にあつた。

本発明はこの欠点を改良する為に行なわれたも
のであり、同一量子化ステツプ数、量子化値の設
定においても従来方法より更に圧縮効果を高める
方法を提供することにあり、具体的にはサンプリ
ングされた入力画素値とその予測値から得られる
予測誤差を量子化し、且つ符号化する帯域圧縮方
法において、予測誤差を量子化する際の量子化ス
テツプ数に応じてｐビツトから成る第１の符号及
び第１の符号を一時記憶する為の少なくとも１ブ
ロツクのバツフアメモリ群を設け、順次入力され
る入力画素値に対応して予測誤差を量子化値に変
換し、更に第１の符号に変換し、量子化値は次の
入力画素値に対する予測に用い、第１の符号をバ
ツフアメモリ群に順次記憶し１ブロツクの記憶を
完了したときバツフアメモリ群をｐ個のビツトプ
レーンに分割し各ビツトプレーン毎に第２の符号
に変換することによつて、更には第２の符号化に
適する第１の符号を設定することによつて従来方
法より更に圧縮効果の高い濃淡画像の帯域圧縮装
置を提供するものである。

以下図面によつて本発明の実施例を詳細に説明
する。

第１図及び第２図は従来の予測符号化による帯
域圧縮方法及び伸張方法のブロツク構成図であ
り、且つ本発明を実施するための基本的な構成を
示している。第１図は帯域圧縮方法、第２図は帯
域伸張方法のブロツク構成図である。第１図にお
いて、１１はたとえばTVカメラやスキヤナーの
如き画像入力器、１２はアナログ／デジタル
（Ａ／Ｄ）変換器、画像入力器１１及びＡ／Ｄ変
換器１２を介して得られた濃淡画像のサンプリン
グ信号は入力画素値ｘとして順次差分器１３へ入
力される。差分器１３は現在点の入力画素値ｘ
と、過去の画素値から現在点の入力画素値を予測
した予測値ｘとの差分である予測誤差ｅを算出す
る。圧縮量子化器１４はあらかじめ定められた量
子化ステツプ数及びそれぞれのステツプにおける
量子化値にしたがつて予測誤差ｅの大きさに応じ
て量子化し量子化値ｑを得る。量子化値ｑは伸張
器１５によつてもとの予測誤差ｅの値に近づける
ように伸張され、伸張値q′を得る。こゝで伸張器
１５は、量子化値ｑが圧縮されている場合はそれ
を伸張するように動作し、或いはたとえば過去の
量子化値と現在の量子化値が等しいとき現在の量
子化値をある定められた値だけ伸張し量子化誤差
を少なくするように動作する。伸張器１５はこの
ように予測誤差を量子化することによつて生じた
量子化歪としての勾配過負荷による再生画像の劣
化を防ぐために行なわれるが、伸張器１５は省略
することもできる。この場合第２図の伸張器２３
も省略することになる。

伸張器１５からの伸張値q′と前記の予測値ｘと
は加算器１６で加算され次の画素値を予測する為
の画素値x′を得る。画素値x′は入力画素値ｘに近
い値を示すが量子化誤差を生じた分だけ異なつた
値をもつ。

予測器１７は過去の複数個の画素値x′から次の
画素値を予測し、予測値ｘを算出する。予測式は
たとえばｘ＝ａ，X′m，ｎ−１＋a₂X′m−１，ｎ−１＋
a₃X′m−１，ｎ＋a₄X′m−１，ｎ＋１なる４点予
測を用いる。

一方量子化値ｑは符号化器１８によつて符号化
され（符号ｆ）送信器１９を介して伝送される。
第２図は受信側に当り、送信器１９から伝送され
た信号を受信器２１で受信するが、この信号は前
記によつて符号化されており、したがつて復号化
器２２は符号化器１８と逆の手順で復号化し量子
化値ｑを得る。伸張器２３は前記伸張器１５と全
く同じであり、伸張値q′を得る。加算器２４は伸
張値q′と、過去の再生画素値から予測した予測値
ｘとを加算し現在点の再生画素値x′を得る。予測
器２５は過去の複数の再生画素値からたとえば前
記４点予測式によつて次の再生画素値の予測値ｘ
を出力する。

一方再生画素値x′はデジタル／アナログ（Ｄ／
Ａ）変換器２６を介してTVモニタ、スキヤナー
プリンタの如き画像出力器２７に出力され再生画
像を得る。

本発明は基本的な構成としては以上の如き従来
方法と変わるところはないが、本発明の特徴は特
に符号化器１８、復号化器２２にあり、具体的に
は従来方法に比べ、本発明の最も大きな特徴は量
子化値を符号化する際、その第１の符号を各ビツ
トプレーン毎の第２の符号化に適するように設定
し、且つこの第１の符号群を各ビツトプレーン毎
に第２の符号に変換することであり、これによつ
て従来方法より更に圧縮効果を高めることが可能
になつた。

次に本発明の特徴である前記符号化器１８、復
号化器２２について詳細に説明する。なお、以下
第１の符号は量子化値を符号化する意味で量子化
符号と呼び、第２の符号はビツトプレーン毎の２
値信号の圧縮符号化であるためフアクシミリの帯
域圧縮手法がそのまゝ利用できるが、本実施例で
はランレングス符号を用いて説明する。

第３図ａ，ｂ，ｃは本発明における予測誤差を
量子化値及び量子化符号に変換するための一実施
例を示す。第３図ａは予測誤差ｅの各範囲に対す
る量子化値ｑを示す。第３図ｂはａのそれぞれの
量子化値に対応する量子化符号ｆを示す。図から
分かるように本実施例では予測誤差の正及び負値
に共通に４個の量子化ステツプ数をもたせている
ので量子化符号は４ビツトで構成している。（一
般には予測誤差の正及び負値夫々に与えられる量
子化ステツプ数の内多い方を選ぶべきである。）第３図ｂは更に量子化符号の各ビツトポジシヨ
ンに展開したビツト状態を示している。本実施例
で量子化符号ｆを図示の如く定めた理由はこのビ
ツト状態を見れば明らかになる。即ち、ビツトポ
ジシヨン１は予測誤差の正及び負値を示し、２は
ステツプ番号２を、３はステツプ番号３を、４は
ステツプ番号４を示している。即ち予測誤差の正
及び負値を示すビツトポジシヨンと量子化ステツ
プ番号のみを表示するビツトポジシヨンが割当て
られるように量子化符号を与えている。更に予測
誤差の正及び負値それぞれにおいて発生頻度の最
も多いと思われる量子化ステツプ番号１に対して
は特別なビツトポジシヨンが与えられておらず、
ビツトポジシヨン２，３，４の状態“０，０，
０”によつて表示されていることが分る。このよ
うに量子化符号を定めることは符号の冗長度を抑
え、かつ後述のランレングス符号化に極めて適し
ているからである。

第３図ｃは本発明に属する量子化符号のもう一
つの実施例である。本実施例は量子化ステツプ数
に応じて３ビツトから成る量子化符号を与えてお
り、ビツト長が短かくなつたため図から分るよう
に各ビツトプレーン毎のランレングス符号化効率
は第３図ｂに比べ多少低下することも考えられ
る。しかしランレングス符号化すべきビツトプレ
ーンが少なくなつた点からみると伝送効率は向上
する。

いずれを用いるにせよシステム系全体の効率を
考えて量子化符号のビツト長を決めるべきであ
る。第３図ｃは量子化符号のビツト長を少なく
し、かつ各ビツトプレーン毎のランレングス符号
化効率をなるべく損わないように量子化ステツプ
番号を各ビツトポジシヨンに割当てるように量子
化符号を定めた例である。

上述の説明の如く量子化値を量子化符号に変換
し、この量子化符号群をビツトプレーンに分割し
て各ビツトプレーン毎にランレングス符号化する
本発明が従来方法に比べ圧縮効果が極めて高いこ
とを示すために実際の測定データを用いて説明す
れば更によく理解できる。

第４図ａは実施例として用いたある濃淡画像に
おける予測誤差の測定データを示す。但し本測定
データは第１図のDPCM系において非線形量子化
を行なつたときの発生確率を示す。こゝで入力画
素値ｘ及び予測誤差ｅは６ビツト／画素（処理の
都合上８ビツト／画素の２ビツトを０にセツトし
た値）、予測値ｘ、伸張値q′及び画素値x′は精度
の必要性から８ビツト／画素としている。従つて
８ビツト／画素で言えば予測誤差の範囲は（正）
方向に（０〜４）、（８〜16）、（20〜36）、（40
〜）、（負）方向に（−４〜−８）、（−12〜−
20）、（−24〜−40）、（−44〜）で表わされる。量
子化値もこれに対応して（正）方向に夫々０，
12，28，52、（負）方向に夫々−４，−16，−32，−
56とした。この測定データからも分るように予測
誤差が０近傍に集中して発生しており、従つて従
来のエントロピー符号化では予測誤差の発生頻度
の高い量子化値に短かい符号長、発生頻度の低い
量子化値に長い符号長を割当てるようにしてい
た。第４図ｂは従来のエントロピー符号化の一例
であり、こゝでは２つの符号例を示している。画
像によつて予測誤差の発生確率分布がかなり異な
るため例(1)、例(2)いずれの符号を用いた方がよい
か決めることはできないが、第４図ａの測定デー
タに第４図ｂの符号を用いると例(1)で約1.38ビツ
ト／画素、例(2)で約1.44ビツト／画素となる。こ
のように従来のエントロピー符号化を用いる限り
ではどのような符号を用いようと圧縮効率が更に
改善されることはあまり期待できない。

本発明が第４図ｂの如き従来のエントロピー符
号化と異なり、更に効率的な符号化を行なうこと
によつて符号の冗長度を下げ、圧縮効果を高める
有効な方法であることは以下の説明で更によく理
解できる。

第４図ｃは第４図ａに示したある画像の測定デ
ータに、第３図ｂの量子化符号を用いた場合の画
像全体に対する量子化符号の各ビツトポジシヨン
における状態“０”，“１”の発生確率を示してい
る。このデータからも分かるように各ビツトポジ
シヨン共に状態“０”，“１”の発生確率がかなり
一方向に偏つていることを示している。このこと
は画像全体に対する量子化符号群をビツトプレー
ンに分割したとき各ビツトプレーン毎にランレン
グス符号化するのに極めて都合のよいことを意味
している。因に各ビツトプレーン毎に単純にエン
トロピー（Ｈ＝−ΣPilog₂Pi）を算出しその合計
をとると1.07ビツト／画素になる。

次に前記画像全体における量子化符号群の各ビ
ツトプレーン毎のランレングスの分布について調
べてみる。第５図は第３図ｂに示した量子化符号
を用いたときの画像全体における量子化符号群の
各ビツトプレーン毎のランレングスの分布を示
す。第５図ａは量子化符号のビツトポジシヨン１
のプレーンのランレングスの分布、ｂはビツトポ
ジシヨン２のプレーンのランレングスの分布を示
している横軸にランレングス、縦軸に各ランレン
グスの発生確率を示している。実線は“１”ラ
ン、点線は“０”ランの分布である。

こゝで第５図ａ，ｂの分布状況と第４図ｃの関
係をみてみると、第４図ｃにおける各ビツトポジ
シヨンの状態“０”，“１”のうち発生確率の低い
状態は第５図におけるランレングスの短かい方に
分布がかなり集中しており、逆に発生確率の高い
状態はランレングスの長い方へ分布が大きく広が
つていることが分る。このことは量子化符号の他
のビツトポジシヨンのプレーンについても、更に
他の各種の画像についても同じことが言える。し
かも量子化符号のビツトポジシヨン１は状態
“１”が、他のビツトポジシヨンは状態“０”の
発生確率が圧倒的に大きい。この統計的性質はラ
ンレングス符号化に利用すべきであり、従つて本
発明においては２種類のランレングス符号を設
け、量子化符号のビツトポジシヨン１の状態
“１”及び他のビツトポジシヨンの状態“０”に
対してランレングス符号RL―ｗを、ビツトポジ
シヨン１の状態“０”及び他のビツトポジシヨン
の状態“１”に対してランレングス符号RL―Ｓ
を用いることで符号化の冗長度を抑制している。

これは文書フアクシミリにおけるたとえばモデ
フアイド・ハフマン符号が白ラン、黒ランそれぞ
れの性に適するように互に独立な符号を用いてい
ることと同じである。

第８図は本発明に使用したランレングス符号の
一実施例である。ａはワイル符号として知られる
符号で、これは前記ランレングス符号RL―ｗと
して用い、ｂはランレングスの短かい方に極力短
かい符号長が割当てられるようにワイル符号を変
形したものであり、これは前記ランレングス符号
RL―Ｓとして用いた例である。またｃはｂと同
様の考え方にもとずく別のランレングス符号例を
示す。

さて本実施例で用いた画像について第８図のラ
ンレングス符号を用いて本発明を実施した場合の
画素当りのビツト数を計算してみる。第４図説明
のとき述べた測定データの基になる量子化符号
を、画像の各入力画素値に対応して一走査512画
素を１ブロツクとして順次バツフアメモリ群に記
憶し、１ブロツク終了後バツフアメモリ群を量子
化符号の各ビツトポジシヨンに対応するビツトプ
レーンに分割し、各ビツトプレーン毎にランレン
グスを計数しながらランレングス符号化した場
合、画像全体に対し画素当りの平均ビツト数は
1.13ビツト／画素となる。

こゝでランレングス符号の割当は、量子化符号
のビツトポジシヨンに対応するビツトプレーンと
そのプレーン内の状態“０”及び“１”のランレ
ングスによつて第９図に示すランレングス符号が
割当てられる。

第９図は前述したランレングス符号の選択をま
とめたものである。尚、第９図の如きビツトポジ
シヨンによつて使用するランレングス符号を選択
するという煩わしさを避け、各ビツトポジシヨン
共にたとえば状態“０”はランレングス符号RL
―ｗを、状態“１”はRL―Ｓを使用するように
統一するためには、たとえば第３図ｂにおけるビ
ツトポジシヨン１のビツト状態を反転させたもの
を量子化符号として使えばよい。即ち量子化符号
ｆとして示してある９，１０，１２，８，０，
４，２，１の代わりにそれぞれ１，２，４，０，
８，１２，１０，９とすればよい。

このように本実施例で用いた画像において上述
のランレングス符号化をすることによつて1.13ビ
ツト／画素なる値を得たが、これは第４図ｃで示
したエントロピー1.07ビツト／画素にほゞ近い値
になつており本発明が従来の帯域圧縮方法に比
べ、はるかに冗長度の少ない効率的な帯域圧縮方
法であることが分る。

こゝで前記1.13ビツト／画素なる値を得たのは
画像の１ブロツク（一走査512画素）毎に単純に
前述ランレングス符号を割当てたときの値である
が、たとえば各ビツトプレーンにおいて１ブロツ
クに渡つて状態が同じ場合には前記のランレング
ス符号のかわりに１ブロツクの区切り毎に１ビツ
ト程度の特別な符号即ち１ブロツクに対するスキ
ツプ符号を与えれば冗長度は更に減らすことがで
きる。

本実施例の画像においてこの操作を施こすこと
によつて約0.05ビツト／画素程度節約できた。即
ちこの画像においては、各ビツトプレーン上で１
ブロツク全てに渡つて同一状態が続く（ランレン
グス＝512）ブロツクはビツトポジシヨン３及び
４それぞれについて画像全体のブロツク数（走査
線数）に対し、約22％，77％を占めており、前記
1.13ビツト／画素なる値はこれらのブロツクに対
してもランレングスが512に対応するランレング
ス符号（16〜19ビツト）を与えていたが、そその
代わりにこれらのブロツクに対しては１ブロツク
512画素毎の区切れに１ビツトのスキツプ符号を
設ければよい訳であるから符号の冗長度が更に減
らせることになる。

この操作を施こすことによつて本実施例の画像
では約1.08ビツト／画素に圧縮することが可能に
なつた。

このように従来のエントロピー符号化では前述
の如く約1.38〜1.44ビツト／画素であつたのが本
発明を実施することによつて本実施例で用いた同
一画像が約1.13〜1.08ビツト／画素に圧縮できる
ことが実証された。

第６図及び第７図は上記で説明してきた本発明
を実施するためのブロツク構成図の一例である。

第６図は本発明における帯域圧縮方法の一実施
例、第７図は本発明における帯域伸張方法の一実
施例である。

第６図において、サンプリングされた現在点の
入力画素値ｘと過去の画素値から現在点の入力画
素値を予測した予測値ｘは差分器６１で減算され
予測誤差ｅ（ｅ＝ｘ−ｘ）を得る。量子化器６２
は予じめ定められた量子化ステツプ数と量子化値
及び量子化符号にしたがつて予測誤差ｅの大きさ
に応じて量子化値ｑおよび量子化符号ｆを出力す
る。こゝで予測誤差ｅの大きさに応じて出力され
る量子化値ｑおよび量子化符号ｆはたとえば第３
図ａおよびｂのテーブルによつて変換して得るこ
とができる。

量子化値ｑは伸張器６３によつて量子化歪をよ
り少なくするように伸張され伸張値q′を得る。
こゝで伸張器６３は、たとえば過去の量子化値
（ｑ_n,_o-1，ｑ_n-1,_oなど）と現在の量子化値（ｑ_n,
_ｏ）が等しいとき現在の量子化値を予じめ量子化
ステツプ毎に定められた一定値だけ伸張し量子化
誤差を少なくするように動作する。このように伸
張器６３は予測誤差ｅを量子化したときの量子化
歪によつて生ずる勾配過負荷雑音による再生画素
の劣化を防ぐために用いられるが、これを省略す
ることもできる。この場合は勿論第７図の伸張器
７１０も省略することになる。

伸張値q′と前記予測値ｘとは加算器６４で加算
され、次の画素値を予測するための再生画素値
X′を得る。再生画素値X′は量子化誤差を生じた
分だけ入力画素値と異なつた値を示す。

予測器６５は過去の複数個の再生画素値X′か
ら次の入力画素値を予測し予測値ｘを得る。こゝ
で予測式はたとえばｘ_n,_o＝ａ，X′m，ｎ−１＋a₂X′m−１，ｎ−１
＋a₃X′m−１，ｎ＋a₄X′m−１，ｎ＋１なる４点
予測を用いる。また入力画素値Ｘがたとえば６ビ
ツト／画素のとき予測誤差ｅは６ビツト／画素、
伸張値q′、再生画素値x′及び予測値ｘは８ビツ
ト／画素にした方が精度がよく、次の点の予測誤
差がより小さい値として得られるため都合がよ
い。この場合演算処理の都合上入力画素値ｘ及び
予測誤差ｅ共に８ビツト／画素としそれぞれの下
２ビツトを０にセツトしておくとよい。

一方量子化符号ｆは入力画素値ｘに対応して順
次バツフアメモリ６６へ一時的に記憶される。バ
ツフアメモリ６６は予じめ定められた１ブロツク
相当のメモリ群から成る。こゝで１ブロツクとは
入力画素値に対応した量子化符号をある一定量記
憶しておき後にビツトプレーン毎にランレングス
符号化して送信するために定められた単位であ
る。たとえば入力画像の一走査当りの画素数を１
ブロツクとしてもよいし、バツフアメモリの容量
が許されるならば極端には入力画素の１フレーム
相当の画素数を１ブロツクとしてもよい。

バツフアメモリ６６は順次入力される入力画素
値ｘと同期して示されるアドレス信号S₁によつて
順次量子化符号ｆをとり込み記憶する。

またバツフアメモリ６６の１画素当りのビツト
数は量子化符号ｆに与えられたビツト数と同じで
あり、量子化符号に与えられる１画素当りのビツ
ト数は前述の通り量子化ステツプ数によつて定ま
る。

このようにして入力画素値ｘに対応した量子化
符号ｆが１ブロツク分バツフアメモリ６６に記憶
されると入力は一旦中断され、ランレングス符号
化に移る。

勿論、バツフアメモリ６６を２ブロツク（Ａブ
ロツク、Ｂブロツク）設け、たとえばＡブロツク
への量子化符号ｆの入力が完了したときＡブロツ
クはランレングス符号化の為に使われ、次からの
量子化符号ｆはＢブロツクへ続けて入力できるよ
うにすることもできる。即ちＡブロツク、Ｂブロ
ツクを交互に切換えながら量子化符号ｆの入力と
ランレングス符号化が同時にできるようにすれば
遊び時間なく伝送できる。画像入力器との関連で
遊び時間が生じるときはむしろこのようにすべき
である。

さてバツフアメモリ６６の１ブロツクに量子化
符号ｆの入力が完了すると、バツフアメモリ６６
はビツトプレーンに分割されビツトプレーン毎に
シリアル信号としてとり出される。これはマルチ
プレクサ６７によつて行なわれる。即ちアドレス
信号S₁によつて順次量子化符号ｆがバツフアメモ
リ６６から読み出されマルチプレクサ６７へ入力
され、ビツトプレーン選択信号S₂によつて指定し
たビツトプレーンの量子化符号がシリアル信号
f′として出力される。制御器６８はシリアル信号
f′をランレングス符号化するように制御される。
即ち、制御器６８は順次入力されるシリアル信号
f′と直前に入力されたシリアル信号と比較し、等
しいとき信号C₁、異なるとき信号C₂を出す。カ
ウンタ６９は信号C₁を計数し、信号C₂が出され
たとき計数されたランレングス信号r₁をランレン
グス符号テーブル６１０へ与える。更に信号C₂
によつてカウンタ６９はリセツトされる。

また制御器６８は信号C₂を出したときランレ
ングス符号選択信号C₃を出す。

ランレングス符号選択信号C₃は量子化符号の
ビツトプレーン及びその状態“０”，“１”によつ
て定まるランレングス符号を選択するためのもの
で、たとえば第８図ａ，ｂのランレングス符号を
第９図の条件によつて選択するように出力され
る。

当然のことながらこゝで云う状態“０”，“１”
とは現在のランレングス信号r₁に対する状態のこ
とを云う。

ランレングス信号r₁及びランレングス符号選択
信号C₃によつてランレングス符号テーブル６１
０から固定長のランレングス符号r₂と符号長r₃を
出力する。

ランレングス符号r₂がレジスタ６１２へ、符号
長r₃がカウンタ６１１へ入力されると制御器６８
は送信速度に同期したクロツクC₄を出し、この
クロツクC₄によつてレジスタ６１２の内容が上
位桁から１ビツトづつシフトされながら送信信号
r₄として出力される。一方カウンタ６１１はクロ
ツクC₄によつて減算されカウント数が０になつ
たとき信号C₅を出すことによつてクロツクC₄が
とまり制御器６８は次のランレングス符号化に移
る。このようにしてランレングスが可変長のラン
レングス符号（送信信号r₄）として送出されるわ
けであるが、こゝでランレングス符号テーブル６
１０として第８図ａ，ｂを用いる場合に限つて云
えばランレングスの数だけテーブルをもつ必要は
なく、図示しないがランレングス信号r₁をテーブ
ルアドレス（第８図）に変換することによつてブ
ロツクコードが定まり、テーブルアドレス０〜３
まではテーブルの内容がそのまゝランレングス信
号r₂となり、ブロツクアドレス４以上においては
ターミネーテイングコードはランレングス信号r₁
（ランレングス０〜2048まで表現するため11ビツ
トとする）を13―（テーブルアドレス）だけ上位
桁へシフトした値として定まり上記ブロツクコー
ドの最下位ビツトとターミネーテイングコードの
最上位ビツトがとなり合うようにし且つブロツク
コードとターミネーテイングコード全体を“１”
が最上位桁に来るまでシフトすることによつてラ
ンレングス信号r₂を得ることができる。（但しテ
ーブルアドレス０〜３についてはテーブルの内容
をそのまゝ上位桁につめた値を用いる）。

このようにして１つのビツトプレーンにおける
可変長のランレングス符号化全て終了するとアド
レス信号S₁はバツフアメモリ６６の最初のアドレ
スを指し、ビツトプレーン選択信号S₂は次のビツ
トプレーンを指し該当ビツトプレーンのランレン
グス符号化が開始される。

このようにして入力画素値ｘは第６図によつて
順次ランレングス符号化され、画像全体が帯域圧
縮して伝送される。この帯域圧縮した画像は第７
図で帯域伸張が行なわれ画像を再生する。

第７図において、制御器７１は第６図から送ら
れてくるシリアルな信号を順次受信し、ランレン
グス復号化するように制御される。第８図のラン
レングス符号を用いる場合に限つて云えば、まず
ランレングス符号RL―ｗ又はRL―Ｓいずれが送
られてきているかは現在ランレングス復号化すべ
きランレングスが量子化符号のどのビツトプレー
ンを指しているか、また直前のランレングスの状
態が“０”ランか又は“１”ランかによつて自動
的に定まり制御器７１はこの検出を行ないランレ
ングス復号選択信号d₃を出力する。更に制御器７
１は１ビツトずつ入力される受信信号ｔの状態
“０”，“１”を判定し、“１”のとき“１”信号d₁
を出力しカウンタ７２で“１”信号d₁を計数し、
“０”のとき信号d₂を出力すると共にカウンタ７
２で計数された値であるブロツク信号g₁ををラン
レングス復号テーブル７３へ与え、更に“０”信
号d₂によつてカウンタ７２をリセツトする。

ブロツク信号g₁及びランレングス復号選択信号
d₃によつてランレングス復号テーブル７３からラ
ンレングスの範囲が定まりブロツクランレングス
g₂（第８図ａの例では０，５，９，１７，…）が
出力される。

同時にランレングス復号テーブル７３から該当
するターミネーテイングコードの符号長信号g₃が
制御器７１へ送られ、制御器７１は符号長信号g₃
によつて定められた数だけ受信信号ｔと同期した
クロツクd₄をレジスタ７４へ送り、且つクロツク
d₄の数だけ受信信号ｔをターミネーテイング信号
g₄としてレジスタ７４へ送る。レジスタ７４はク
ロツクd₄によつてシフトしながらターミネーテイ
ング信号g₄を入力する。こゝでレジスタ７４はタ
ーミネーテイングコードの数だけのビツト数をも
ち即ち第８図の例では10ビツトの容量をもち、図
示しないがターミネーテイングコードの符号長信
号g₃の数だけターミネーテイング信号g₄を入力し
たとき（10―符号長信号g₃）だけ上位ビツトを０
にしながら下位ビツト方向へシフトしターミネー
テイングランレングスg₅を出力する。

こゝで加算器７５はブロツクランレングスg₂と
ターミネーテイングランレングスg₅を加算するこ
とによつて第６図のランレングス信号r₁を再現し
たランレングス信号g₆を出力する。

カウンタ７６はランレングス信号g₆を入力し、
１づつ減算しながらカウンタ７６が０になるまで
状態“０”又は“１”なる復号信号ｈを連続して
出力する。

こゝで復号信号ｈは前記ランレングス復号選択
信号d₃によつて、即ち現在のランレングス復号化
すべきランレングスが量子化符号のどのビツトプ
レーンを指しているか、また直前のランレングス
の状態が“０”ランか“１”ランかによつて自動
的に定まり、この条件によつて選択された“０”
又は“１”の状態を示す。

このようにして得られた復号信号ｈはデイマル
チプレクサ７７を介してバツフアメモリ７８へ１
ビツトづつシリアルに記憶される。ここで復号信
号ｈはビツトプレーン選択信号C₁で指定された
デイマルチプレクサ７７の出力ラインにのり、ま
たアドレス信号C₂で指定されたバツフアメモリ
７８の位置に記憶される。バツフアメモリ７８の
アドレスが一巡するまで復号信号ｈが記憶される
とビツトプレーン選択信号C₁は次のビツトプレ
ーンを選択し、またアドレス信号C₂はバツフア
メモリ７８の最初のアドレスを指し、順次受信信
号ｔ（可変長ランレングス符号）に対応して復号
信号ｈがバツフアメモリ７８に記憶され、この動
作はバツフアメモリ７８が量子化符号として１ブ
ロツク全体を構成するまで続けられる。こゝでビ
ツトプレーン選択信号C₁は制御器７１によつて
参照されている。

このようにしてバツフアメモリ７８の１ブロツ
ク全体に量子化符号が構成されると、バツフアメ
モリ７８から量子化符号ｆを１画素づつとり出し
帯域伸張に移ることができる。

勿論、第６図でも説明したようにバツフアメモ
リ７８を２ブロツク（Ａブロツク、Ｂブロツク）
設け、たとえばＡブロツク全体に量子化符号の構
成が完了したときＡブロツクは帯域伸張の為に使
われ、次の復号信号ｈはＢブロツクへ続けて入力
できるようにすることができる。即ちＡブロツ
ク、Ｂブロツクを交互に切換えながら、復号信号
ｈの入力と量子化符号ｆの出力が同時に並行して
行えるようにしておけば遊び時間なく受信でき
る。帯域圧縮方法を含め遊び時間が生じる場合は
このようにすべきである。

さてバツフアメモリ７８から読み出される１ブ
ロツク分の量子化符号ｆは順次量子化復号器７９
に入力される。

量子化復号器７９は第３図ｂの量子化符号ｆを
第３図ａの量子化値ｑに変換する。伸張器７１
０、加算器７１１、予測器７１２は第６図で説明
した伸張器６３、加算器６４、予測器６５と全く
同じ動作をすることによつて再生画素値x′を出力
する。尚ランレングス符号は第８図ａ又はｂの代
わりに目的に応じて第８図ｃを用いることもでき
る。

以上説明したように本発明の画像の入力、予測
符号化、ビツトプレーン毎の符号化、伝送、ビツ
トプレーン毎の復号化、予測復号化、画像の出力
なる系によつて、従来の予測符号化方法に比べ大
巾に圧縮効果を高めることが可能になつた。本実
施例で使用した画像において、従来の予測符号化
方法に比べ、同一条件下で且つ第８図のランレン
グス符号を用いた場合で量子化の仕方によつても
異なるが約３〜５割の圧縮効果を、更に複雑な別
の画像においても約2.0〜2.5割の圧縮効果を得て
いる。あまり極端に複雑な画像では従来の予測符
号化方法に比べそれ程大巾な圧縮効果が期待でき
るものでないかも知れないが量子化の仕方によつ
てはその効果は生じてくる。しかし一般的な画像
においては本発明はその圧縮効果が十分認められ
るものである。

なお本実施例では第２の符号化としてランレン
グス符号を用いて説明してきたが、この第２の符
号化はビツトプレーン毎に行なわれる為、近年の
フアクシミリで標準的に使われる。たとえば一次
元符号化（Modified Huffman）や２次元符号化
（Modified READ）など２値信号の帯域圧縮手法
がそのまゝ利用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の予測符号化による帯域圧縮方法
のブロツク構成図、第２図は従来の予測符号化に
よる帯域伸張方法のブロツク構成図、第３図ａは
予測誤差の各範囲に対する量子化値を示すテーブ
ルの実施例、第３図ｂはａの夫々の量子化値に対
する第１の符号を示すテーブルの実施例、第３図
ｃはｂと同じく第１の符号を示すテーブルの別の
実施例、第４図ａは本実施例で用いた濃淡画像に
おける予測誤差の発生確率を示す図表、第４図ｂ
は従来の予測符号化方法におけるエントロピー符
号の一例、第４図ｃは第３図ａに示した予測誤差
の発生確率に対し第３図ｂに示す第１の符号を用
いた場合の画像全体に対する第１の符号の各ビツ
トポジシヨンにおける状態値の発生確率を示す
表、第５図ａ，ｂは第１の符号のビツトポジシヨ
ン１，２におけるランレングスの分布を示すグラ
フ、第６図は本発明における帯域圧縮方法の一実
施例を示すブロツク構成図、第７図は本発明にお
ける帯域伸張方法の一実施例を示すブロツク構成
図、第８図ａ，ｂ，ｃは本発明の実施例で用いた
ランレングス符号の一例、第９図は第２の符号化
に際し、第８図ａ，ｂのランレングス符号の選択
をまとめた図表である。図において、ｘは入力画素値、ｅは予測誤差、
ｘは予測値、ｑは量子化値、q′は伸張値、x′は画
素値、ｆは量子化符号、f′はシリアル符号、r₁，
r₂はランレングス信号、r₃は符号長、r₄は送信信
号、ｔは受信信号、ｈは復号信号、d₃はランレン
グス復号選択信号、C₁，S₂はビツトプレーン選
択信号、C₂，S₁はアドレス信号。

Claims

【特許請求の範囲】１サンプリングされた入力画素値とその予測値
から得られる予測誤差を量子化し、且つ符号化す
る帯域圧縮方法において、前記予測誤差を量子化
する際の量子化ステツプ数に応じてｐビツトから
成る第１の符号及び該第１の符号を一時記憶する
ための少なくとも１ブロツクのバツフアメモリ群
を設け、順次入力される前記入力画素値に対応し
て前記予測誤差を量子化値に変換し、該量子化値
を前記第１の符号に変換する際に、または前記予
測誤差を量子化する際に直接該予測誤差及び量子
化値に対応する第１の符号に変換し、前記量子化
値は次の入力画素値に対する予測に用い、前記第
１の符号を前記バツフアメモリ群に順次記憶し１
ブロツクの記憶を完了したとき前記バツフアメモ
リ群を前記ｐビツトに対応してｐ個のビツトプレ
ーンに分割し各ビツトプレーン毎に第２の符号に
変換することを特徴とする濃淡画像の帯域圧縮方
法。２前記量子化値を符号化する際、前記ｐビツト
から成る第１の符号（ビツトポジシヨン；１，
２，……ｐ）を、前記予測誤差の正及び負値を示
すビツトポジシヨンと前記予測誤差の正及び負値
にかかわらず量子化ステツプ番号のみに対応する
ビツトポジシヨンとに割当てるように構成した特
許請求の範囲第１項記載の濃淡画像の帯域圧縮方
法。３前記量子化ステツプ番号のみに対応するビツ
トポジシヨンを割当てる際、前記予測誤差の正及
び負値それぞれの前記量子化値の内、最も発生頻
度の高いそれぞれの量子化値に該当する量子化ス
テツプ番号に対しては前記第１の符号のビツトポ
ジシヨンを割当てないように前記第１の符号を構
成した特許請求の範囲第２項記載の濃淡画像の帯
域圧縮方法。４前記第２の符号への変換として２種類のラン
レングス符号を設け、前記第１の符号を記憶した
１ブロツクの前記バツフアメモリ群の各ビツトプ
レーンにおける状態“０”又は“１”のうち発生
確率の高い前記状態に対するランレングス符号と
発生確率の低い前記状態に対するランレングス符
号とに分けそれぞれに適した前記ランレングス符
号を用いるようにした特許請求の範囲第１項記載
の濃淡画像の帯域圧縮方法。５前記第２の符号への変換に際し、前記ビツト
プレーン毎に前記１ブロツクに渡つてビツトパタ
ーンが同一状態（ランレングスが１ブロツクの長
さに等しい）のときは前記第２の符号を割当てる
ことなくブロツクの区切れにスキツプ符号を与え
る特許請求の範囲第１項または第４項記載の濃淡
帯域圧縮方法。