JPS6318777A - デイザ信号の符号復号処理方法 - Google Patents

デイザ信号の符号復号処理方法

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JPS6318777A
JPS6318777A JP61162225A JP16222586A JPS6318777A JP S6318777 A JPS6318777 A JP S6318777A JP 61162225 A JP61162225 A JP 61162225A JP 16222586 A JP16222586 A JP 16222586A JP S6318777 A JPS6318777 A JP S6318777A
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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〕 本発明は画像を凝似中間調表示するためのディザ信号を
効率良く情轢圧縮する符号復号処理方法に関する。
〔従来の技術〕
画像表示装置の多くは画像を画素の集合で構成する。現
状のファクシミリ装置の多くは、1つの画素を白と黒の
2値レベルしか表示できないため、中間調−画像の再現
にはディザ信号を用いた凝似中間調表示が広く利用され
ている。
これは、スキャナで入力した多値レベルの画信号Xム7
−シきい値tiを用いて、Xi≧tiならばz、=1、
x i< t tならばz t = Oとなる2電信号
2、を作成し、該2電信号Z+を黒と白の2値レベルで
記録することにより、多数の画素からなる領域において
疑似的な中間調を再現する。
ここで、しきい値を家が第4図に示すように配置されて
いる場合には、ディザ信号z1は隣接画素との信号レベ
ルの相関性が少なくなり、従来白黒2値画像の符号化に
広く利用されているMH(モディファイド・ハフマン)
あるいはMR(モディファイド・リード)符号化方法等
を直接利用しても高い効率を得ることができない。
しかしながら、上記MH,MR符号化方法は、白黒2値
画像の標準的な符号化方法としてCCIT丁(国際電信
電話諮問委員会)が勧告した方法であり広く利用されて
いる。
そこで、MH,MR符号化装置を活用してディザ信号を
効率良く圧縮するため、ディザ信号の前処理を行うプリ
プロセッサを上記符号化装置の前段に構成する方法が報
告されている0例えば、アイ■・イー・イー・イー、イ
ンターナショナルコンファランス オン コミュニケー
ションズ、1985、第1410頁から第1414頁(
IEEEInternational Confere
nce on Communications。
1986、pP1410−1414)における、タカオ
 オマチ(Takao Omachi)らによる、モデ
ィファイド ハフマン コーディング フオオハーフト
ーン ピクチュアズ(MODIFIED IIUFFM
ANCOI)ING FORHALF−TONII? 
PICTtlRES)と題する文献において論じられて
いる。
この方法は、符号化対象とする画素にのディザ信号zk
を画素kに隣接する複数の画素のディザ信号を用いて予
測することを基本としている。
〔発明かが決しようとする問題点〕
しかし、上記従来技術は、画像の画素間の信号相関性を
統計的手段によってあらかじめ測定し。
結果を表にまとめておくことから、符号化対象とする画
像の性質によって符号化効率の変動を生じやすいという
問題点がある。さらに、第4図に示すようなディザしき
い値の種類によって画素間の信号相関性が異なるため、
ディザしきい値の種類の数だけ上記統計的な測定をあら
かじめ行っておき、結果を表にまとめて用意しなければ
ならない。
本発明の目的は上記問題点を解決し、ディザしきい値の
種類にかかわらず、共通のアルゴリズムを用いてディザ
信号を高い効率で圧縮するための符号復号処理方法を提
供することにある。
〔問題を解決するための手段〕
上記目的を達成するための技術手段を、たとえばファク
シミリ装置を例にとり、説明する。
ファクシミリでは、COD等の撮像素子を用いて原稿を
走査し画素毎の多値信号1+ を順次入力する。凝似中
間調表示のためには、入力した多値信号x1をディザし
きい値1+で2値化処理してディザ信号Ziを算出する
ここで、ディザ信号zIを符号化処理する際には、Zi
のみならず多値信号xl、ディザしきい値1+ を利用
できることに着目する。そして、ディザ信号Ziの情報
保存性を保つような近似多値信号yiを、符号復号処理
の双方において再現できるならば、ディザ信号ZIを直
接に符号化対象としなくても良いことを利用する。
第2図に、ディザ信号の有する上記特徴を示す。
同図は説明を簡単にするため、1走査線上に画素が配置
された1次元の画像を表している。ディザ信号ZIは1
画信号x1とディザ化しきい値11との大小関係から次
式で決定する。
ここで、ディザ信号z1は、xiとtlとの不等式の方
向を示すだけであり1両者の差分の大きさを示すもので
はない。すなわち、ディザ信号z1の情報保存のために
は、画信号x1の忠実な値を必要とするものではない。
第−式を用いて、画信号Xi と同等の結果Ziを得る
ことのできる多値信号をyIとおけば、ytの取り得る
値の範囲は第2図の斜線部に示す広範囲に渡ることが明
らかである。
そこで、第−式の関係を維持できるような画信△ 号tiが何らかの方法で予測できるならば1画信△ 号)’1=X+ を、画信号Xiの代替値として利用と
なる。逆に、第1式の関係を維持できない場合には、し
きい値ti を利用して画信号yi を算出する0式で
表せば △ yt=ti+p、i f (xt≧tL)and(xi
<tり・”(2c)△ )’1=ti−q、1f(xi<ti)and(xt≧
t、)・(2d)となる。ここで、pは0以上の任意の
定数であり、qはOより小さな任意の定数である。第2
 a −d式で求められる近似信号y1を用いて次式で
定まる2電信号z1は、第1式で決定されるzlと等価
である。
符号化処理を実行する際には、第2 a = d式の八 条件式に現れる変数Xiy Xt* tty P y 
q の全てが明示的に利用できるため、条件を満たす式
を確定することができる。一方、復号処理を実行する際
には、多値の画信号Xi を利用することかできないた
め、第2a=d式から条件を満たす1つの式を確保する
ためには、第2a、2b式と、第2c、2d式とを2者
択一するための2電信号を必要とする。該2電信号をd
iで表すならば、この結果、2電信号d1を用いて第2
 a ” d式を書き直せば、次式となる。
第1図に、2電信号d1と近似信号y、の変化を例示し
である。第1図から分かるように、d1=1の場合には
、近似信号y1としきい値1+の大小関係が反転するよ
うに修正を加える。そこで以後d1 を反転信号と呼ぶ
ことにする。
第2式と第5式との相違は、条件式で使われる変数x1
とdlを用いた判定の項である。符号化処理を実行する
装置例では、スキャナで入力した画信号x1を利用して
第2式の判定が実行できる。
一方、2値の反転信号d1を符号化伝送することにより
、復号化処理を実行する装置例では第5式の判定を実行
できる。こうして、反転信号d1の伝送によって、符号
、復号を行う両者において。
近似信号y1を再現することができ、第−式および第2
式を用いてディザ信号2.を再現できる。
なお、第2式と第5式において、di=1となる画素で
定数pとqを用いて近似信号を決めることは、隣接画素
間の急激な近似信号の変化をもたらすため、予測の誤り
が大きくなることが考えられる。そこで、上記のように
di=1となり、pと9を用いて近似信号を修正する場
合には、対象とする画素のみならず、隣接する画素の近
似信号yIに修正を加えて、近似信号がなめらかに変化
するようにして、予測の誤りを少なくすることができる
なお、第2式、第5式の条件式で用いる予測信号X、は
、対象とする画素に隣接し既に再現された近似信号yI
 を用いて算出することができる。
例えば第3図(a)に示すように、対象画素をA、隣接
する参照画素をB、C,D等で表せば、画素Δ 伝送開始の初期状態では、上記参照画素の信号を利用で
きないため、あらかじめ定数を初期値として設定してお
くことにより、第6式をそのまま実行できる。第6式の
演算を行うためには、第3図(b)に示すように、lラ
イ2分の近似信号’/l を格納するメモリがあれば良
い。すなわち第八 6式でX^を作り、第2式で近似信号y^を求めた後、
第3図(b)のycをy^で置きかえる。そして、次の
対象画素A′の信号処理を継続して実行できる。
この結果、符号化、伝送を実行する伝送器と、受信、復
号を実行する受信器の双方において、しきい値tu、定
数pとq、予測信号x1の算出方法が共通であるならば
、2電信号d1を琶送することにより、近似信号yt 
を再生しディザ信号Z1 を決定することができる。
2電信号diは第4式によって定まるが、画信号Xムと
、予測信号x1とが一致しているならばd1=0である
。したがって画信号Xiの変化がゆるやかである場合で
は、上記予測が一致しゃす<、d*=Oとなる画素が連
続して出現する可能性が高くなる。
一方、d1=1となる画素は弧立して出現する八 ことが多い。これは、予測信号Xiの誤差が大き 。
くなりdi=1となれば、第5式を用いて近似信号y1
に修正を加えるためである。
このように、d、=Oなる画素が連続しやすく、di”
1なる画素が弧立しやすいならば、2電信号d+ をM
 HあるいはMR符号化処理することは、符号語の構成
上、圧縮の効率が低下する。そこで、d、=1なる信号
をフリップフロップ回路等の反転回路への入力とするこ
とで、d1=1が出現するたびに、Oと1の2電信号を
反転させることで、0あるいは1の信号が連続して現れ
るように変換した後に、MHあるいはMR符号化処理を
実行することで、効率の良い符号化を行うことができる
次に、本発明の符号、復号処理方法の効果を第5図の数
値例を用いて説明する。第5図(a)に示す両信号Xi
を、しきい値tiでディザ処理した結果のディザ信号z
1と、反転信号di、およびdi をフリップフロップ
回路を通して算出した反転信号di’  のそれぞれに
ついて、数値Oあるいは1が連続して出現する画素系列
(白ラン、黒ランと呼ぶ)の数と、該画素系列を第1表
に示す符号語表を用いて符号語に変換した結果のビット
数を比較している。
第5図(cl)に示すように、ディザ信号2.の符号語
量は113ビツトであるのに対して、同図(f)に示す
ように反転信号d、Iの符号語量は56ビツトと2分の
1以下に低減できることが判る。
第1表 これまでは、ディザ化しきい値が各画素に1っ設定され
ており、ディザ信号は画信号としきい値の比較結果を表
す2電信号である場合を説明してきた。しかし、本発明
の符号、復号処理方法は、多値ディザ信号にも容易に応
用できる。多値ディザ信号z1は、第6図(a)に示す
ように画信号xt をn個のしきい値t’s J (j
 = l〜n)を用いて比較を行い、条件式 %式%(7) を満たす3数値jを用いてディザ信号z1zt=j−1
(8) を作成する。この方法は、記録装置が1ドツトあたりn
レベルの階調表現が可能である場合に、複数画素を組み
合わせることで表現できる階調数を疑似的に増加させる
ために利用するものである。
第8式で得られるディザ信号ziは多値レベルである。
また、しきい値tlp J  は画素毎に大きく変動す
る値であるので、ディザ信号2.も隣接画素間で相関性
の低い信号となる。
本発明では、上記多値ディザ信号Zi を再現するため
に、これまで説明してきた符号、復号処理方法を利用す
る。このため、第6図(e)に示すように入力した画信
号Xi をn個のしきい値ttlJと比較して、n個の
2電信号z、、Jを作成する。ここで、Zs、jは であり、第7.8式で定まる多値ディザ信号zIに変換
することは容易である。
そこで、上記Z1+ Jを復号、再現した後に、多値デ
ィザ信号Zl を作り出すために、入力した画信号Xi
 をn回反復し、n個のしきい1+、J (−=1〜n
)と比較することで、前記した第1〜6式を用いた2値
のディザ信号z1 の符号、tM号処理方法を何ら変更
することなく利用することができる。
〔作用〕
上記のように本発明のディザ信号の符号復号処理方法は
、ディザしきい値の配列パターンの種類にかかわらず同
一の信号処理手順で符号語変換を実行できる。これは1
画像の統計的性質をあらがじめ測定しておくことを必要
としないためである。
また、多値ディザ信号の符号復号においても、前記した
ように簡単な付加手順を用いることで2値ディザ信号の
場合と同じ信号処理手順を利用できる。
さらに、白黒2値画像の標準符号化方式として広く利用
されているM H1MR符号化方法を用いて符号化処理
を効率良く実行できる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
第7図は、本発明のディザ信号の符号化処理を実行する
システム構成例である。スキャナ等で入力した多値の画
信号X+ は−時バッファメモリ102に蓄えて、各信
号処理回路の処理速度の相違を吸収する。ディザ化処理
に使うしきい値tiは、しきい値メモリ101に蓄え、
ディザ信号生成回路103で画信号x1と比較すること
でディザ信号Ziを作る。一方、既に伝送済であり受信
装置でも利用できる信号を用いて作成した多値の近似信
号yiを近似信号メモリー04に蓄えておき、該近似信
号’/l を用いて予測値算出回路105で画信号X+
 の予測値Xl を作る。ディザ信号生成回路1−06
でXt をしきい値11 と比較△ し、ディザ信号Ziを作る。そして、xlとxtの双方
をしきい値tiで比較した結果であるディザ信号z1と
zl を反転信号生成回路108で第2表に示すような
排他論理和演算し、2値の反転信号d1を作る。
第2表 該反転信号d1は、しきい値ti.予測値X。
と共に予測値修正回路107に入力し、符号化対象画素
の新たな近似信号yi を作る。また、反転信号d1は
フリップフロップ回路109で0と1の2値レベルの反
転用信号として使うことにより、2電信号d、I を作
る。該2電信号d1は、0あるいは1のレベルを有する
画素が比較的連続して現れるため、MH符号化回路11
0で符号門変換することで、高い圧縮効果を達成できる
第8図は、第7図の符号化装置で作成した符号語を入力
して、ディザ信号2.を再現する復号化処理を実行する
システム構成の一例である。入力した符号語をMH復号
回路201で画素毎の2電信号d、l  に変換した後
1反転信号生成回路202を用いてd、l  が0から
1、あるいは1からOに変化する画素においてd+=1
となるような反転信号d+ を作る。また符号化処理で
利用したしきい値と同じ値を持つしきい値11  を、
しきい値メそり206に蓄えておく。そして、反転信号
di。
しきい値ti 、および既に復号再現した信号を用へ いて作成した予測値x1 を、予測値修正回路203に
入力し、対象画素の新たな近似信号y、を作る。
近似信号ylは、ディザ化回路207でしきい値tl 
と比較することで、ディザ信号Ziを再現オる。また、
近似信号yIは、近似信号メモリ205△ に蓄えておき1次に対象とする画素の予測値x1を算出
するために予測値算出回路204で利用する。
上記のようなシステム構成は、第7,8図の個個のブロ
ックの機能動作するゲート回路等の組み合わせで実現で
きる他、MPU等のソフトウェア処理により実現するこ
とができるのは言うまでもない。ソフトウェア(プログ
ラム)処理を行う場合には、第9,10図のフロチャー
トに従って信号処理を行うことで、本発明の符号、復号
処理を実現できる。また、近年のLSI技術の発達に伴
い、上記ソフトウェアを、ROM等に格納するファーム
ウェア化を図り、MHあるいはMR符号化処理を実行す
る機能と組み合わせて1チツプのLSIで実現すること
も可能である。
また、反転信号diのようにビット単位の信号処理を要
する信号は、メモリと′信号処理装置間のデータ転送は
、複数ビットまとめて実行することが、処理時間短縮の
ため望ましい、 第11図は、本発明の符号、復号処理方法をファクシミ
リの適用した場合のシステム構成例である。CCDセン
サ501を用いて原画の画信号を走査線毎に入力し、A
/D変換器502でデジタル信号に変換する。原画には
文字1図形等の白黒2値領域と写真等の中間調領域が混
在していると考えられる。画像性質判定装置503は、
入力した画信号を用いて白黒2値領域と中間調領域の分
離信号を出力し、第12図に示すように領域に応じてし
きい値tiの振幅を制限することで画算の保存を図る。
符号化前処理装置504は1画信号としきい値との比較
を行いディザ信号を出力すると共に本発明の符号化処理
方法を実行し、近似多値信号を作るために必要な反転信
号を出力する。
そしてMH符号化装置505で符号語を作り、伝送装置
506を用いてffi話回線等を通して伝送を行う。
一方、受信装置例では、電話回線等を通して送られてき
た符号語を受信装置507で受信し、MH復号化装置5
08で復号した後、後処理装置509で本発明の復号処
理方法を実行し、ディザ信号を再現する。そして、記録
装置510で記録画を作成する。
今まで説明してきた符号化処理方法では、画素毎の多値
信号を入力する度に2値の反転信号diを出力させるこ
とができる。しかし、第13図に示すように走査線毎に
上記反転信号d1のならびかえを行うことにより、白ラ
ンと黒ランのラン長分布を修正し高い符号化効率を得る
ことができる。
このために、第14図に示すようにあらかじめ定thl
<gなる場合にはdk=1となる確率が高へ いと判定し、逆にlxh  tml≧gなる場合にはd
h=oとなる確率が高いと判定することで、2値付号d
1を画素毎に上記判定結果に基づき2つに分類する。そ
して、走査方向に同一判定結果を有する画素の2電信号
d+ を順次取り出し、d+=1となるまでの画素数(
ラン長)と符号語に変△ 換する。この場合、l xh−thl<gなる画素の系
列はラン長が短く、lxm  thl≧gなる画素の系
列はラン長が長くなりやすいので、それぞれ異なる構成
の符号語を利用することで高い符号化効率を得ることが
できる。
本発明のディザ信号の符号復号処理方法を、カラー画像
信号に適用することもできる。カラー画像を表示するた
めには例えば赤、緑、青”の3つの色信号を組み合わせ
る卒−要がある。このため、各色の信号を順次に符号化
する場合には、赤信号については同色信号しか参照でき
ないが、緑信号については赤信号を、青信号については
赤信号と緑信号を参照することができる。このような色
信号間の相関を利用することで、各色信号を独立して符
号化する場合に比べて効率を向上させることができる。
これは、物体の色の変化がもたらす色信号の変化は、3
つの色信号それぞれに独立して生じるものではないこと
による。
〔発明の効果〕
本発明の符号、復号処理方法によれば、凝似中間調表示
のためのディザ信号を効率良く圧縮できるため、ファク
シミリ等における画情報の伝送時間の短縮、あるいはフ
ァイル装置等における画情報の蓄積効率の向上に大きな
効果がある。
さらに、本発明によれば、ディザ信号を得るために用い
るしきい値tムの配列パタンに依存せず同一の処理手順
を利用できる。このため1画像記録装置の特性に応じて
、しきい値の配列パタンの変更や、疑似中間調レベルの
変更が容易に行える。
また1国際標準力式として広く利用されているMH,M
R符号化方法を符号語変換装置として用いることにより
、現状のファクシミリの符号化装置をそのまま利用して
、高い符号化効率を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の詳細な説明図、第2図はディザ化処理
の原理説明図、第3図は隣接する画素の配列とメモリ構
成の説明図、第4図はディザ化しきい値の配列パタンの
例を示す図、第5図は信号処理の数値例を示す図、第6
図は多値ディザ信号の信号処理の説明図、第7図は本発
明の符号化処理を実行するシステム構成例を示す図、第
8図は本発明の復号化処理を実行するシステム構成例を
示す図、第9図は本発明の符号化処理を実行するフロー
チャート、第10図は本発明の復号化処理を実行するフ
ローチャート、第11図は本発明をファクシミリ装置に
適用した場合のシステム構成図、第12図は画像性質に
よるしきい値変化の説明図、第13図は反転信号のなら
びかえを示す図、第14図はならびかえの判定方法を示
す図である。 101・・・しきい値メモリ、102・・・バッファメ
モリ、103・・・ディザ信号生成回路、104・・・
近似信号メモリ、105・・・予測値算出回路、106
・・・ディザ信号生成回路、107・・・予測値修正回
路、108・・・反転信号生成回路、109・・・フリ
ップフロップ回路、110・・・MH符号化回路、20
1・・・M I−1復号回路、202・・・反転信号生
成回路、203・・・予測値修正回路、204・・・予
測値算出回路、205・・・近似信号メモリ、206・
・・しきい値メモリ、207・・・ディザ回路、501
・・・CCDセンサ、502・・・A/D変換器、50
3・・画像性質判定回路、504・・・符号化前処理回
路、505・・・MH符号化装置、506・・・伝送装
置、507・・・受信装置5508・・・MH復号化装
置、509・・・後処理装置、510・・・記録装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、画像情報を表す多値信号X_iをしきい値t_iで
    デイザ化処理して得られる凝似中間調表示のためのデイ
    ザ信号Z_iの符号復号処理方法において、符号化対象
    画素Kに隣接する複数の画素の信号から画素Kの予測多
    値信号■を算出し、x_k≧t_kかつ■≧t_k、あ
    るいはx_k<t_kかつ■<t_kの場合にはd_k
    =0、x_k≧t_kかつx_k<t_k、あるいはx
    _k<t_kかつ■≧t_kの場合にはd_k=1なる
    2値信号d_kを作成し、該2値信号d_kの系列を符
    号語変換する符号 化処理方 法と、 上記2値信号d_kの系列を表す符号語を受信復号する
    と共に、既に復号再現した画素の信号を用いて復号化対
    象画素kの予測多値信号x_kを算出し、d_k=1か
    つ■≧t_k、の場合にはy_k≧t_k、d_k=1
    かつ■<t_kの場合にはy_k≧t_k,d_k=0
    かつ■<t_kの場合にはy_k≧t_k、d_k=0
    かつ■<t_kの場合にはy_k<t_kなる多値信号
    y_kを算出し、該多値信号y_kをしきい値t_kを
    用いてデイザ化処理を行いデイザ信号Z_kを再生する
    復号化処理方法とからなることを特徴とする、テイザ信
    号の符号復号処理方法。 2、画像情報を表す多値信号t_iをn個のしきい値t
    _i_,_j(j=1〜n)でデイザ化処理して得られ
    る凝似中間表示のための多値レベルのデイザ信号Z_i
    の符号、復号処理方法において、多値信号x_iをn回
    繰り返してn個のしきい値A_i_,_j(j=1〜n
    )でデイザ化処理して得られる2値信号Z_iを、特許
    請求の範囲第1項のデイザ信号の符号復号処理方法を用
    いて符号化、復号化することを特徴とする、デイザ信号
    の符号復号処理方法。 3、特許請求の範囲第1項または第2項で求めた画素毎
    の2値信号d_iで、2値信号d_iの信号レベル反転
    させることにより、該2値信号d_iをMH(モディフ
    ァイド・ハフマン)あるいはMR(モディファイド・リ
    ード)符号化方法で符号語変換処理を行うことを特徴と
    するディザ信号の符号復号処理方法。 4、特許請求の範囲第1項または第2項のディザ信号の
    符号、復号処理方法において、2値信号d_kの符号語
    伝送に先だつて、ディザ信号Z_iを算出するために用
    いるしきい値t_iあるいはt_i_,_jを伝送し、
    符号化処理を実行する機器と復号化処理を実行する機器
    との双方で共通のしきい値を利用できるようにすること
    を特徴とする、ディザ信号の符号復号処理方法。
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