JPS63222591A - 画像デ−タの符号化装置 - 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］ 本発明は多階調のデジタル画像を符号化する画像データ
の符号化装置に関するものモある。

［従来の技術］ 近年、高画質のカラー画像データの処理、例えばカラー
画像読取り装置からの画像データ処理、記憶装置への記
憶、カラー出力装置への出力、更にはカラー画像データ
の伝送等に対する要求が高まりつつある。

また、再生画質の階調性、解像力への要求が高まるにつ
れて、カラー画像データの情報量は膨大なものになって
きている。しかし、データ転送速度及び記憶装置の容量
には限界があるため、画像の特性をそこなうことなくデ
ータ量を減少するデータ圧縮技術が、この種の装置には
非常に有効であり、階調性を有するデジタル画像の高能
率符号化方式が種々提案されている。

その中で、入力画像を複数画素のブロックに分割し、そ
のブロック毎に符号化する方式がある。

この方式の１つに、ブロック内の各画素レベルの平均値
（直流分）を求めて、この平均値と画素レベルとの差分
を抽出し、この差分をベクトル量子化手法を用いて符号
化するものがある。

このベクトル量子化とは、入力画像のに個の画素をまと
めてブロック化することで、これをに次元ユークリッド
空間として定義し、この空間で生成したに次元入力ベク
トルＸ　＝　（Ｘ　１　＊　Ｘ　２　＊・・・Ｘｉ）を
最小歪となる、予じめ定められている再生ベクトル’ｌ
−（ｙ　Ｉｌ＋　ｙ五２．・軸＊　ｙ＋ｈ）　　（１＝
１・・−Ｎ）へ写像するもので、このベクトル量子化は
従来のスカラ量子化に比べて、効率の良い符号化が実現
でき、また同じ圧縮率なら高画質の再生像を得ることが
できる。

第２４図はこのベクトル量子化器の従来例を示す図であ
る。本図においてあらかじ゛め再生ベクトルはコードブ
ックＲＯＭ２３４，２３５に記憶されている。そして、
ＲＯＭ２３４，２３５に与えるアドレスが再生ベクトル
のインデックスとなる。まず符号化の際には、インデッ
クス発生器２３３から出力されるインデックス■１が、
符号用コードブックＲＯＭ２３４のアドレスとして与え
られる。このＲＯＭ２３４の出力として再生ベクトルｙ
Ｉが出力され、符号化すべき入力ベクトルＸとの歪が歪
測器２３１で計算され、歪温度ｄ、として出力される。

この歪測度ｄ五としては、 ｄ＋　＝ｆ　　Ｉ　ＸＪ　−ｙ＋ｊｌ　　　　又は、ｌ
ｌｌ が良く使われ、それぞれの応用に適したものが選ばれる
。尚、後者は良く知られたＸと１．の距離である。

この歪温度ｄ１は、再生ベクトルのインデックス！五と
共に検索器２３２に記憶される。そして全ての再生ベク
トルとの歪温度ｄｌの計算が終了すると、検索器２３２
でその歪の最小なものを検索し、その最小歪を与えた再
生ベクトルのインデクスを符号ＩＣとする。これにより
入力ベクトルＸの符号化がなされる。

一方、複合化の際には、この符号Ｉｃを復号用のコード
ブックＲＯＭ２３５のアドレスに入力して、その出力を
再生ベクトルｙとする。

ここで、再生ベクトルは圧縮の対象となる画像データ群
もしくは、その画像の性質を代表するような画像データ
を、トレーニングシーケンスとして、統計的な手法（例
えばヒストグラム）などを用いることによって抽出され
る。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、このような全ての再生ベクトルを検索する全検
索方式による符号化では、その歪測度の計算などの処理
量が膨大となり処理測度も遅く、実用化の点で問題とな
っていた。

そこで、このような問題を解決するために、符号化すべ
き入力ベクトルの特徴を抽出して行くことで段階的に検
索の範囲を絞り込んで行く、いわゆる木（ツリー）検索
法が提案されている。しかし、この木検索法では最小歪
となる再生ベクトルを検索できないことがあり、全検索
法に比べて歪が増大し、再生画像に著しい劣化が見られ
るという欠点があった。

本発明は上記従来例に鑑みなされたもので、カラー画像
を圧縮する際に、カラー画像信号を明度情報と色情報と
いう相関性の少ない信号成分に分離して、明度情報を効
率的にベクトル量子化することにより、高速処理を保証
しつつ、再生画像の劣化を防止した画像データの符号化
装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明の画像データの符号化
装置は以下の様な構成からなる。即ち、階調画像データ
を複数画素からなるブロックに分割し、該ブロック単位
に明度情報の代表値及び明暗の特徴を示す特微量を算出
する手段と、前記代表値と前記明度情報との差分値を前
記代表値と前記特微量を基に第１のコードにコード化す
るコード化手段と、所定範囲内の第１のコードを前記所
定範囲に対応した第２のコード′に規格化する手段と、
前記ブロックの注目画素を決定し、該注目画素に対応し
て前記明度情報を符号化する手段とを備える。

［作用］ 以上の構成において、階調画像データを複数画素からな
るブロックに分割し、ブロック単位に明度情報と色度情
報とに分離し、明度情報の代表値及び明暗の特徴を示す
特微量を算出する。

代表値と前記明度情報との差分値を代表値と特微量を基
に第１のコードにコード化し、所定範囲内の第１のコー
ドを所定範囲に対応した第２のコードに規格化するとと
もに、ブロックの注目画素を決定し、少なくとも注目画
素に対応する画素の明度情報が等しいブロックのコード
に符号化する。こうして画像データの画素ブロックを第
２のコードとブロックの符号化コードで表わして符号化
する様に動作する。

［実施例］ 以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明
する。

［画像処理装置の構成の説明　（第１図）］第１図は本
実施例の画像処理装置の構成を示すブロック図である。

カラー原稿゛１はＲ，Ｇ、Ｂフィルタ２〜４を通してＣ
ＣＤ６〜８に入力されて読取られ、ＲｌＧ、Ｂ信号に変
換される。５は原稿１の画像をＣＣＤ６〜８上に結像さ
せる光学系である。９〜１１はそれぞれＣ０Ｄ６〜８よ
りの電気信号を増幅する増幅器、１２は入力したＲＧＢ
信号を相関性の少ない明度情報１３（Ｌ）と色度情報１
４（ａ、ｂ）に分離する色変換器である。色変換器１２
における色変換の例を下式で示す。

・・・（１） される。

一般に明度情報１３（Ｌ）は、例えば１９７６ＣＩＥ　
　Ｌ”　ａ”　ｂ”の表色系で示されるＬｌ（明度指数
）に相当し、色度情報１４（ａ、ｂ）はａｔ　１．　＊
で示される色相と彩度から成る色情報である。これら明
度情報１３と色度情報１４は符号化器１５に入力されて
、画素ブロックごとに符号化されて圧縮される。符号化
器１５で符号化された画像データは、切換器１６によっ
てメモリ１７に格納されるか、あるいは復号化器１８を
通して、例えばＲ，Ｇ、Ｂ信号又はＣ，Ｍ、Ｙ等の色信
号に復号されてインタフェース部１９に出力される。

［画素ブロックの説明　（第２図）］ 第２図は色変換器１２により符号化器１５に出力される
画素ブロックの例を示す図である。

画素ブロックは４Ｘ４画素（ｘｔ〜Ｘ１８の１６画素）
で構成され、画素ｘ、は（Ｒｔ　、　Ｇｔ　。

Ｂｌ）、画素ｘ２は（Ｒ２、Ｇ２　、Ｂｚ　）　””画
素Ｘ１６は（Ｒ１１Ｇ　ｓｒｓ、　Ｂ　ｔａ）の３原色
情報を有している。色変換器１２はこれら３原色情報に
対しく１）式の演算を行って、（Ｌｌ　、　ａｔ　、ｂ
ｔ　）”’　（Ｌ　１６＋　ａ　Ｌ＠＋　ｂ　１６）で
表される明度と色度情報を出力する。

【明度情報の符号化　（第３図〜第１２図）］次に符号
化器１５における明度情報１３の符号化について説明す
るゆ尚、色度情報１４（ａ。

ｂ）に対する符号化についても同様に実現できるが、そ
の詳細はここでは省略する。

第３図は所定の画素ブロックの明度情報の符号化の模式
図で、明度ブロック３０の直流成分である平均値３１（
Ｍ）、コントラスト情報である標準偏差３２（σ）とを
算出する。また明度ブロック３０の交流成分を一次コー
ド３３にコード化し、更に一次コード３３をベクトル量
子化によって２次コード３４（Ｑ）に量子化する。以下
、この手法を詳細に説明する。

第４図〜第７図は第３図の一次コード３３の生成方法を
説明するための図である。

第４図（Ａ）は文字「Ａ」を表す画像データの符号化を
示す図である。

まず、所定サイズのブロックがエツジを含むかどうかを
各ブロック内の濃度信号値の標準偏差で判断する。すな
わち、標準偏差の小さなブロックは低コントラストの領
域であり、標準偏差の大きいブロックにはエツジが含ま
れると判断する。

第４図（Ａ）で、ブロック４１はブロック全体が文字「
Ａ」を構成する線に含まれるようなもので、その濃度信
号値りは第４図（Ｂ）の４５の如くであり、その標準偏
差小さい。ブロックが地の部分に含まれる場合や、写真
画のような低コントラストの画像のブロックも同様の軸
向を示すが、その平均値Ｍは異なる。

一方、ブロック４２〜４４は文字「Ａ」の境界即ち、エ
ツジを含むブロックで、その濃度信号値りは夫々第４図
（Ｂ）の４６〜４８の如くであり、その標準偏差は大き
い。しかし、ブロック４２〜４４のそれぞれの平均値Ｍ
は、ブロックのエツジへのかかり方によって、それぞれ
第４図（Ｂ）の如く異なっている。ブロック４２のよう
に文字「Ａ」の線にかかる部分が多いと濃度の高い画素
が多いので平均値は大きくなるが、反対にブロック４４
のように地の部分が多いと平均値は小さくなる。

そこで、標準偏差および平均値でブロックを分類し、各
ブロック内の濃度信号値を対応する平均値で減算した結
果を標準偏差で除算し、分類毎に規格化差分を求め、こ
の規格化差分のヒストグラムをとると、第５図（Ａ）〜
（Ｄ）に示したような、それぞれの分類で特徴のあるも
のが得られる。

ブロック４１のように標準偏差の小さいものは、第５図
（Ａ）に示す如く差分０を中心としてほぼ正規分布する
。一方、エツジを含むブロック４２〜４４のヒストグラ
ムは、第５図（Ｂ）〜（Ｄ）に示す如く線部と地肌部に
対応する差分のところにピークを有し、それらの中間の
差分の度数は低い、そして、その平均値、即ちブロック
内に線部が多いか地肌部が多いかで、ピークとなる差分
とその度数も変化する。即ち、ブロック４２のように線
部が多いブロックのヒストグラム［第５図（Ｂ）］では
、線部に対応する差分のところに最大のピークを生じ、
地肌に対応するところに２番目のピークを生じる。その
最大ピークは小さい差分のところ（Ｏ〜１×σ）、第２
ピーク大きい差分のところ（−１×σ〜−２×ａ）に現
われる。

一方、地肌の部分が多いブロック４４のヒストグラム［
第５図（Ｄ）］は、ブロック４２のヒストグラム［第５
図（Ｂ）］を差分Ｏに対して反転した形となる。また、
線部と地肌部の割合は等しいようなブロック４３のヒス
トグラム［（第５図（Ｃ）］は、±１×σの付近にそれ
ぞれピークを生じる。

次に、第５図（Ａ）〜（Ｄ）のヒストグラムを利用して
規格化差分の区間分けを行い、“Ｏ”〜“３”のコード
付けをして、−次コードのコード化を行う。

そこで、第６図に示すように、ヒストグラムの２つのピ
ーク値５０．５１に対応する規格化差分す、、ｂｕの３
分割点ｂ＾＋ｔ）Ｉｓを求め、これを基準にコード化を
行う、即ち、“Ｏ”〜“３”のコードのうち符号化すべ
き規格化差分値が属する区間に対応するコードを、２ビ
ツトの符号化コードとして出力する。即ち、規格化差分
値をｎとすると、ｎ≦ｂｏ１を０’　、ｂｏ、＜ｎ≦ｂ
１２を“”　”　、ｔ）　＋２＜　ｎ≦ｂ２ｓを２”　
、ｂ、、＜ｎを“３”と夫々符号化する。尚、区間分け
のためのパラメータｂは以下の式によって定める。

ｂＡ＝ｂＬ十〇 ｂ８＝ｂＬ＋２ｃ Ｃ＝　（ｂ　Ｌ＋　ｂ　ｕ　）　／　３ｂｏ＋＝　　（
ｂＬ　＋　ｂＡ　）／　２ｂ　ｓ２−　　（ｂＡ＋　ｂ
Ｂ　　）　　／　２ｂ２ｓ＝　　（ｂｅ　　＋ｂυ　）
７２以上の式において、ｂＬ、ｂＵはヒストグラムにお
ける２つのピーク値に対応する規格化差分値を示し、ｂ
、＜ｂｕである。復号化の際には、０”→ｂＬ、”１”
−ｂＡ、　　“２”→ｂＢ＋“３″→ｂｕを代表点とし
て復号される。

一方、標準偏差が小さいブロックのコード化に際しては
、第７図に示す如くそのヒストグラムが正規分布に近似
できるため、規格化差分値ｎを差分０を中心としてＯ〜
３までの４つの区間に分割する。尚、第７図における分
割点１）６１＋１）＋２及びｂ２３は統計的手段を用い
て求める。即ち、Ｆ　（ｎ）をヒストグラムから求めた
分布関数とすると、 Ｆ　　（ｎ）＝１／４．　　Ｆ　　（ｎ）＝２／４゜Ｆ
　　（ｎ）　　冨３／４ を満足する点（ｎ）をそれぞれ１）　０１＋　１）　１
２及びｂ２３とする。また、０〜３の代表点１）　ｌ−
＋　ｂ　Ａ　ｒｂＢ、ｂＵはそれぞれの区間の期待値と
する。

第８図は前述した一次コード化の考え方を具体化した構
成の実施例を示したものである。

まず、平均値算出器８２で各ブロック内の明度情報Ｌ１
〜Ｌ１６の平均値ｍが算出される。この平均値算出器８
２はデータＬｌ”’Ｌ１６の加算を行う、加算器によっ
て実現できる。この平均値ｍと各画素データとの減算が
減算器８３で実行され、各画素の差分値８１〜Ｓ１８が
算出される。ここで、８１は平均値算出器８２による演
算出力と画素データＬ１〜Ｌ１６との同期をとるための
遅延回路であり、遅延回路８１は同期クロックＣＬＬＫ
の１クロック分、明度情報Ｌ１〜Ｌｔａを遅延して減算
器８３に出力する。

次に標準偏差σを算出するために、減算器８３により得
られたそれぞれの差分Ｓ１〜３１８の２乗Ｓ２１””５
２１６が乗算器８４で求められる。この乗算器８４は乗
算結果の書込まれたテーブルを有したメモリＲＯＭで構
成されている。８５は平均値算出器８２と同様の平均値
算出器で、乗算器８４からの５２．〜Ｓ２□６を人力し
て３２１〜Ｓ　”＋８の平均値を求め、この平均値が分
散値σ２となり、これを平方根算出ＲＯＭ９３のアドレ
スに入力することにより、標準偏差σがデータとして出
力される。遅延回路８６．８７．はそれぞれ減算器８３
からの差分値８１〜ＳＩ６と、平均値算出器８２からの
平均値ｍを１クロック分遅延させて、平方根ＲＯＭ９３
よりの出力である標準偏差σとの同期をとる。

８８〜９０は各差分値ｓ１〜Ｓ１６に夫々対応して設け
られた、符号化テーブルを格納したメモリＲＯＭであり
、遅延回路８フからの平均値ｍ、平方根ＲＯＭ９３から
の標準偏差σ、及び遅延回路８６より対応する差分値Ｓ
、〜Ｓｔａを入力し、差分値Ｓ、〜Ｓ１６を標準偏差σ
で規格化する。即ち、各差分値を標準偏差で除算して規
格化差分ｎを求め、このｎを平均値ｍと標準偏差σに従
って“０”〜“３“までの２ビツトの一次コードに符号
化する機能を果たすもので、入力信号に対応した一次コ
ードｙ１〜ｙ＋ａを夫々出力するための符号化テーブル
が格納されている。

第９図は第８図の処理過程をデータ形式で示す図である
。

９０は入力される４×４の明度情報のマトリクスで、９
１は４×４の各明度情報と平均値ｍとの差である減算器
８３の出力を示している。９２はＲＯＭ８８〜９０より
出力される一次コードｙ！〜ｙｉａで、ｙｌＮｙ１６は
それぞれ２ピツトデータである。

詳しい説明は省略するが、原稿の濃度最大値をＭａｘ、
最小値をＭｉｎ、ブロック内の平均値をｍ、標準偏差σ
とすると、これらは次式に示される範囲にあることが知
られている。

これをｍ−σの直交２次元平面上で表すと、第１０図に
示される半円１００内のエリアになる。

また、ブロックがエツジ部分を含まない平端部の場合に
は、ｍ軸に近いエリアすなわち第１０図の１０１で示す
エリアに分布し、ブロックがエツジ部を含む場合には、
半円に近いエリアすなわち第１０図の１０２で示すエリ
アに分布することが知られている。

この性質を利用して、ブロック内の平均値ｍ。

標準偏差値０の値により、ブロックをグループ分けする
ことができる。その具体例を示したのが第１１図である
。ここで１１０で示されるエリアは平端部であり、エリ
ア１１１〜１１８はエツジを含むエリアである。これら
のエリアは平均値ｍの値に対応した標準偏差値σを閾値
として設定することにより分けられている。

第１２図（Ａ）はブロック内の平端部であるとみなされ
るエリア１１０における、平均値ｍの範囲に対応する標
準偏差σの範囲及び区間分けのための値すを示したもの
で、これらｂＬ・・・ｂＵは第７図に示すｂの値に対応
している。

第１２図（Ｂ）は、ブロック内にエツジ部があるとみな
されるエリア１１１〜１１８における、平均値Ｍの範囲
に対応した標準偏差σの範囲及び区間分けのための値ｂ
ｔ、・−ｂ　ｕを示°す図で、これは第６図に示すｂの
値に対応している。

上述したこれら一次コードへのコード化は、前述の様に
各差分値Ｓ１〜ＳＩ８に対応して設けられたメーＴ−リ
ＲＯＭ　１８〜ＲＯＭ　ｔ　ａ　１０で行われる。

即ち、それぞれのＲＯＭは差分値Ｓ１％平均値ｍ、ｌｌ
ｌ［準偏差ａのそれぞれをアドレスとして入力し、“Ｏ
ｍＮ″３″の２ビツトコードを出力する。

［−次コードのベクトル量子化の説明 （第１３図）］ 第１３図は一次コードのベクトル量子化を説明するため
の図である。

図中、１３０はブロックサイズが４×４の一次コード（
ｙｔ〜ｙｔａ）、１３１は一次コード１３０を所定の閾
値で２値化した白黒パターン（ｙ１′〜ｙ＋ａ’）であ
る。この閾値としては、例えば−次コード’／ｌ〜ｙｔ
ｓの平均値等が考えられるが、ここでは−次コードのう
ち“３″。

″′２″レベルの画素を“１″　（白）に、′１”。

”０“レベルの画素を“０”　（黒）に２値化している
。

１３２は白黒パターン１３１の４列目を１行目に、３列
目を２行目にというように左回りに９０度回転した回転
パターン、１３３は回転パターン１３２と同様に、−次
コード１３０を左回りに９０度回転した一次コードの回
転パターンである。１３４は回転パターン１３２の再生
ベクトルとなるべきパターンで、回転パターン１３２を
もとにコードブックから読出されて決定される。

１３５はパターン１３４と一次コードの回転パターン１
３３により決定される中間パターンを示す。

１３６は白黒パターン１３１に対応して注目画素（１２
画素）を指示する注目画素指定パターン、１３７は注目
画素指定パターン１３６をもとに中間レベル１３５より
得られる注目中間レベルを示す。

これは白黒パターン１３１から一次コード１３０のおお
よその構造を抽出して、注目画素以外は固定値として扱
うことにより、疑似的に一次コードの次元を落とし、量
子化を簡易に行うものである。ここでの再生ベクトルの
画素と非注目画素として固定値が割り当てられた画素と
からなるパターンのブロックを想定し゛、この想定され
たパターンから最終的な再生ベクトルのコードＱ１とコ
ードＱ２とＱ、より再コードブック１３８を得る様にし
ている。

尚、この注目画素パターンの選び方は、画像の統計的性
質を加味して決定される。すなわち、同一白黒パターン
で統計的に分散の大きい所、つまり、レベル変化の大き
い場所の画素を注目する様に選定されている。

また、第１３図の例では一次コード１３０の各画素ｙ１
〜ｙｓｓが２ビツトであるために、抽出された画素レベ
ルは黒に関して“Ｏ″、′１”、白に際しては３″、“
２′でどちらも２通りのレベルしか有しておらず、１ビ
ツト要素と考えることができる。従って、この例では、
抽出された１２画素分をまとめて入力ベクトルとして量
子化を行う。

これらの構成、更には注目画素の画素数などはハードウ
ェアを構築する際の条件により、たとえば入力画素の階
調数などから決定される。

そして最後に前述の如くして得られたそれぞれのコード
Ｑ＋　、Ｑ２及びＱ、とから最終的な再生パターンの２
次コードＱが生成される。

第１４図は第１３図で説明した一次コードのベクトル量
子化を行う回路構成の具体例を示す図で、各コードパタ
ーンの記号は第１３図と同一記号で示している。

一次コード（ｙｔ〜ｙｉａ）１３０は４×４のブロック
で入力され、各コードは２ビツトで表されているとする
。白黒パターン１３１は一次コードの上位ビット（３’
　”　Ｉ−ｙ’　＋ａ）に一致しており、−次コード１
３０の下位ビットは（ｙ　Ｏ４〜ｙ’＋ａ）で表される
。従って、ＲＯＭ１４０は白黒パターン１３１をアドレ
スとして入力し、ローテイタ１４５は白黒パターン１３
１と一次コード１３０の下位ビットとを入力している。

ここで−次コードのベクトル量子化器としてのＲＯＭ１
４０のデータについて説明する。

人力された白黒パターン１３１は２１８通りであるが、
実際の画像データとしては、これら全てが発生するわけ
ではない６画像読み取り系の解像度によっては全く発生
しないパターンや、はとんど発生しないパターンがある
。また、他のパターンに置き換えられても、再生像とし
ては劣化が知覚できないパターンもある。従って、類似
しているパターン群はその中の１つのパターン゛に縮退
することができる。

そこで、予め入力されるパターンの再生パターンとして
Ｎ個のパターンを決定する。

第１５図はこれら再生パターンの例を示す図で、合計３
２個のパターンがコードブックとして登録されており、
それぞれのパターンに“Ｏ”〜“３１″　（５ビツト）
のコードが付′されている。

人カバターン（入力ベクトル）がコードブックとして登
録されたパターンと等しい場合は、当該パターンに対応
するコードが入力ベクトルのコードとなるが、そうでな
い場合はコードブックとして登録されたパターンの中か
ら最も歪が小さいパターンを検索し、そのパターンに対
応したコードを割当てる。

ところで本実施例の第１５図に示すコードブックに登録
された３２個の再生パターンは、回転・鏡像を考慮して
統合しであるので、歪を求める時はコードブックのそれ
ぞれの再生パターンについて、回転・鏡像をとったパタ
ーンを含めて最小歪パターンを検索する必要がある。そ
こで、再生パターンをＳｋ、　ｒ、、　Ｓｋ−’１６　
テ表すと、ｋはパターンのコード、γは回転・鏡像モー
ドを示すコードとなり、ここではｒは次の意味を持つ。

ｒ＝＋Ｏ基本パターン（コードブックのパターン） ｒｗｌ　　９０°右回転パターン ｒ”２　１８０’回転パターン ｒ■３９００左回転パターン ｒｍ４　９０’左回転パターンの鏡像 ｒ＝５　１８０°回転パターンの鏡像 ｒｗ６　９０°右回転パターンの鏡像 ｒ＝７　　基本パターンの鏡像 ここで、人力ベクトルＶ”ｓ〜ｙ’ｘｓと、この再生パ
ターンとの歪をｄ　ｋ、　ｒとすると、で表され、これ
をに−０〜３１、ｒ■Ｏ〜７について求めて、ｄｋ、ｒ
が最小となる再生パターンを選択する。

このようにして決定された再生パターンＳｋ、ｒのコー
ドｋ（５ビツト）とコードｒ（３ビツト）とを、入力ベ
クトル（３”１〜ｙ１１６）に対応するＲＯＭ１４０の
アドレスに書き込む。

しかし本実施例の方式では、再生画像の画質を決定する
要因の１つとして、どのようなパターンをいくつコード
ブックとして登録するかということが考えられるが、そ
の他にも、入力ベクトルがどのようなパターンとして再
生されるか、即ち、入力ベクトルに一番望ましいパター
ンが再生ベクトルとして割り当てられるかということも
大きな要因となる。

例えば第１３図に示す白黒パターン１３１が入力された
場合は、前述の歪の計算式により歪を求めると、再生パ
ターンｋｍ２２．ｒｘｏの場合に歪“２″となって最小
となる。しかし、入カバターンが、右上から左下への斜
めの細線の１部であった場合では、第１５図を見ても解
るように、コードに−２２のパターン１５０で再現され
ると線の途切れとなって視覚上好ましくなく、かえって
歪“３″と大きいコードに＝７のパターン１５１として
再現される方が好ましい場合がある。

このように単純に入カバターンと再生パターンの歪を測
定して歪の最小のものを割り当てるという方式では、再
生像として最適のものが得られるとは限らない。

そこで、コードブックとして登録するパターンを第１６
図に示すように特徴によってカテゴリａ〜ｊに分類する
。

カテゴリａは斜めのエツジの１部と見なせるパターン群
を含み、カテゴリｂは斜線の１部とみなせるパターン群
、カテゴリＣは水平あるいは垂直エツジの１部とみなせ
るパターン群を含むという様に、各カテゴリにパターン
を分類し、各カテゴリ毎にその含まれているパターンの
特徴を抽出するためのマスク群を用意しておき、このマ
スクによってパターンの特徴抽出を行う様にする。

第１７図はカテゴリｂの特徴を抽出するマスク群を示す
図である。

第１８図は入カバターンと再生パターンの関係を示す図
で、入カバターン１８０は第１３図の回転パターン１３
２０″０″の部分を黒、１”の部分を白で示したもので
ある。

いま入カバターン１８０が入力されると、第１７図のマ
スク１〜マスク６で人カバターン１８０をチェックし、
各マスクの斜線で示した画素に対応する入カバターンの
画素が１画素でも黒ならば真とし、全てのマスクに対し
て同様のチェックを行う。マスク１〜マスク６に対して
全て真となる入カバターンは、右上から左下への斜めの
連続性があるとみなしてカテゴリｂに分類する。

入カバターン１８０はマスク１〜マスク６の全てに対し
て真となるため、カテゴリｂと判定され、カテゴリｂの
再生パターンの中から歪が最小となるパターンが検索さ
れて、再生パターン１５１が決定される。尚、マスク１
〜マスク６による特徴抽出は第１７図のマスクパターン
より明らかな如く一方向のみの検知なので、入カバター
ンの回転像、鏡像に対してマスクをかけて特徴の抽出を
行う。もし入カバターンに対し、どのカテゴリの特徴も
検出されないときは、コードブックとして登録された全
ての再生パターンを対象にして歪を計算して検索を行う
。

以上述べた特性を抽出するデータがＲＯＭ１４０に格納
されており、白黒パターン１３１（ｙｌ。

〜３”ｔｓ）をアドレスとして入力し、３ビツトのｒコ
ードと５ビツトのにコードを出力する。

ＲＯＭ１４０からの５ビツトのコードには、ラッチ１４
２でシステムの同期クロックＣＬＫ−０で同期がとられ
た後に、注目画素を指示するポインタ１４８及び白黒デ
コーダ１４６のアドレスに人力される。

ポインタ１４８はＲＯＭで構成され、このＲＯＭにはそ
れぞれの白黒パターン１３１について、第１３図で説明
した様な注目画素に相当するビットに対応して“１”を
、そうでないビットには“０”を出力するようなデータ
が記憶されており、この実施例では１パターンが１６６
画素ので１６ビツトの出力となり、１６ビツトのうち１
２ビツトが“１′、残り４ビツトが“ｏ２となって１２
画素を抽出するデータを出力する。

第１３図□の例では白黒パターン１３１のコードブック
パターン１３２が決定されると、これを基に注目画素パ
ターン１３６が決定され、ポインタ１４８より出力され
る。

また、ＲＯＭ１４０からの３ビツトの鏡像を含む回転・
鏡像情報ｒは、ラッチ１４１でシステムの同期クロック
ＣＬＫ−０で同期がとられた後に、コード１３１とコー
ド（ｙ’ｔ−３”　ｔａ　）を回転するため、ローティ
タ１４５に入力される。

ローテイタ１４５は回転・鏡像情報ｒを・もとにコード
１３１のとコード（ｙ０１〜ｙ０□６）の回転鏡像パタ
ーンを得る。白黒デコーダ１４６はＲＯＭ１４０からの
５ビツトのコードｋを基に、１６６画素白黒コードブッ
クパターン１３４を復号する。セレクタ１４７は白黒デ
コーダ１４６よりのパターン１３４と、−次コード１３
０の回転パターン１３３（−次コード１３０の上位、下
位ビットの回転パターン）とをもとに中間レベル１３５
を出力する。

第１９図（Ａ）はセレクタ１４７の構成を示すブロック
図である。

１９０はセレクト回路で、セレクト端子（Ｓ）に“１″
が入力されるとＡ入力を選択して出力し、０”が入力さ
れるとＢ入力を選択して出力する。Ｄ１〜Ｄ１ｇは白黒
デコーダ１４６より出力されるブロックコードとして登
録されている再生パターン１３４の各データを示し、ｙ
ｏ、′〜ｙ’＋ａ’　は白黒パターン１３１を回転した
パターン１３２を、ｙｌに′　〜ｙ’ｔｓ’　は−次コ
ード１３０を回転したパターン１３３の上位ビットパタ
ーンを示す。また、ＺＩ〜２１８はそれぞれが１ビツト
の中間レベル１３５を示している。

第１９図（Ｂ）はセレクタ１４７による中間レベルＺＩ
の出力条件を示す論理図で、ｙＩ′は下位ビットＶ　’
ｔ’　と上位ビットｙ１１′　とで構成されたそれぞれ
が２ビツトの一次コードの回転パターンの各要素を示し
、ＤＩは再生パターン１３４の各要素を示す。

第２０図はアレンシャ１４９における動作を説明する図
である。

アレンシャ１４９は中間レベルパターン（２＋〜Ｚ！、
）１３５から、ポインタ１４８の出力１３６に従って１
２画素のデータ１３７を抽出している。第２０図は第１
３図に示したそれぞれのパターンを一次元で表現したも
ので、ポインタ１４８からｉｗｌ、３，４，５．６．７
，１０，１１．１２．１３．１４．１６に対応するビッ
トが“１″であるパターン１３６が出力されると、中間
レベルパターン１３５の１２画素が、第２０図の条件で
１２ビツトのパターン１３７として出力される。このア
レンシャ１４９はマルチプレクサにより実現することが
できる。

このようにしてアレンシャ３０により抽出された１２ビ
ツトの注目画素は、ラッチ１５０でシステムクロックＣ
ＬＫ−０により同期がとられる。

そしてラッチされたデータを入力ベクトルとして、ＲＯ
Ｍ１５１によりベクトル量子化が行われる。

このベクトル量子化はＲＯＭ１４０による白黒パターン
の量子化と同様に、ＲＯＭ１５１にあらかじめ再生ベク
トルのコードをテーブルと記憶させて都くことで行う、
すなわちラッチ１５０で同期をとった注目画素の１２ビ
ツトの抽出データと、ラッチ１４４で同期をとった５ビ
ツトの白黒パターンのコードｋをアドレスラインに入力
して出力再生パターンのコードＱ３を得る。

［注目中間レベルパターンの量子化 （第１３図、第２１図〜第２３図）］ 第２１図はコードブックとして登録されたパターンとそ
れに対応した再生パターンの例を示す図で、コードＱ２
．Ｑ３は第１３図のコードＱ２．Ｑ３に相当している。

コードＱ２の値は５ビツトで“０〜３１”すなわち３２
通りをとり、それぞれのＱ２に対しＱ３は６ビツトで“
０〜６３″すなわち６４個とり得る。従って再生コード
ブックは、３２Ｘ６４−２０４８通りの場合をとり、３
２通りの白黒パターンに対し、同一の白黒パターンにつ
いて、中間レベルの異なった再生コードブックがそれぞ
れ６４個存在することになる。第２１図では１番目のパ
ターン１３４が白黒パターン１３２に対応した白黒コー
ドブックパターンとなっている。

第２２図は白黒デコーダ１４６よりの白黒コードブック
パターン１３４と、アレンシャ１４９の出力である注目
中間レベルパターン１３７より、再生コードブックパタ
ーン１３８を決定する方式を説明した図である。

白黒コードブックパターン１３４を上位ビットとし、注
目中間レベルパターン１３７を下位ビットとして、注目
再生コードブックパターン２２０を作成する。

このパターン２２０をもとに再生コードブックパターン
を検索すると、ｊ番目のパターン１３８と注目画素の部
分が一致しているため、このパターン１３８のコード（
ｊ）をＱ、としてコード化する。

第２３図はこうして作成された再生パターンのコードＱ
を示す図で、回転・鏡像情報Ｑ（３ビツト）、白黒パタ
ーンのコードＱ２　（５ビツト）、再生コードブックパ
ターンのコードＱ、（６ビツト）で構成されている。

以上の様にして、階調性を有する画像データをブロック
毎にベクトル量子化を用いて符号化することができる。

また符号化すべきパターンの中で特徴的な部分を抽出し
たものを符号化の基とするので、符号化の基となるデー
タ量の削減を可能とするとともに、パターンの特徴に適
した符号化が高速に実行できる。

尚、本実施例においては、ブロックサイズ４ｘ４、−次
コードの画素が４レベル＜２ビツト）、また注目画素パ
ターンにより抽出する画素を１２ビツトとしたが、これ
らの数値に限定されるものでなく、具体化する場合のシ
ステムに応じて最適な値を設定することができることは
言うまでもない。

また更に本実施例においては、ポインタ２９の注目画素
として、ブロック中の変化の多い点すなわち分散値の多
い点を優先して選択・抽出する様にしたが、エツジの再
現性を重視するならば、白黒デコーダのエツジ部分を優
先して選択・抽出してもよい。

［発明の効果］ 以上述べた如く本発明によれば、再生画像が劣化するこ
となく、多階調画像データを高効率に符号化できるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の符号化装置における基本的なデータ
の流れを示す図、 第２図は符号化に用いる４×４のブロックを示す図、 第３図は明度情報を符号化するまでのデータの流れを示
す図、 第４図（Ａ）、（Ｂ）は−次コード生成におけるブロッ
ク毎の濃度分布例を示す図、 第５図（Ａ）〜（Ｄ）は第４図の各ブロックにおける規
格化差分値の分布例を示す図、第６図はエツジ部分にお
ける規格化差分値の区間分けを示す図、 第７図は平坦部分における規格化差分値の区間分けを示
す図、 第８図は一次コード生成のハードウェアの構成を示すブ
ロック図、 第９図は一次コード生成の処理過程を示す図、第１０図
はブロック内平均値と標準偏差の分布を示す図、 第１１図はブロック内平均値に対応した標準偏差値を閾
値としてエリアに分割した例を示す図、Ｂ 第１２図縫（、！／）、（γ）は第１１図のエリア分割
における、平均値Ｍに対応した標準偏差値σの閾値及び
値すの関係を示す図、 第１３図は一次コードを二次コードに量子化する処理過
程を示す図、 第１４図は一次コードを二次コードに量子化するハード
ウェアの構成を示すブロック図、第１５図は登録されて
いる白黒パターンの例を示す図、 第１６図は白黒パターンをカテゴリ別の分類した例を図
、 第１７図はカテゴリ判定のためのマスク例を示す図、 第１８図はカテゴリによるベクトル量子化を表した図、 第１９図（Ａ）はセレクタの構成を示すブロック図、 第１９図（Ｂ）はセレクタによる入出力の関係を示す図
ミ 第２０はアレンシャの入出力データ例を示す図、 第２１図は再生コードブックを説明する図、第２２図は
白黒パターンと注目中間レベルによる再生コードブック
の検索を説明する図、第２３図は符号化コードの１例を
示す図、第２４図はベクトル量子化の従来例を示す図で
ある。 図中、１・・・カラー原稿、２〜４・・・フィルタ、６
〜８・・・ＣＯＤ、９〜１１・・・増幅器、１２・・・
色変換器、１５・・・符号化器、１６・・・切換器、１
７・・・メモリ、１８・・・復号器、１９・・・インタ
フェース部、４１〜４４・・・ブロック、８１，８６．
８９・・・遅延回路、８２．８５・・・平均値算出器、
８３・・・減算器、８４・・・乗算器、８８〜９０−Ｒ
ＯＭ、１３０・・・−次コード、１３１・・・白黒パタ
ーン、１３２−・・回転パターン・・・、１３３・・・
−次コードの回転パターン、１３４・・・白黒コードブ
ックパターン、１３５・・・中間レベルパターン、１３
６・・・注目画素パターン、１３７・・・注目中間レベ
ルパターン、１３８・・・再生コードブックパターン、
１４０，１５１・・・ＲＯＪ１４１〜１４４，１５０・
・・ラッチ、１４５…ローテイタ、１４６・・・白黒デ
コーダ、１４７・・・セレクタ、１４８・・・ポインタ
、１４９・・・アレンシャ、１９０・・・セレクタであ
る。 特許出願人　　キャノン株式会社 代理人　弁理士　　大塚康徳（他１名）第２図 第５図 ご５６図 ＠７図 久方バター′／　　　　　　　　　　　門王昌゛９−ン
第１８図　　１５１ （Ａ） （［３） 第１９図 第２３図 第２４図 手続補正書（方式） ％式％ １、堪性の表示 特願昭６２−５５１９８号 ２、発明の名称 画像データの符号化装置 ３、補正をする者 ４、代　　　理　　　人　　　　　〒１０５昭和６２年
　５月２６日　（発送） ６、補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）階調画像データを複数画素からなるブロックに分
   割し、該ブロック単位に明度情報の代表値及び明暗の特
   徴を示す特徴量を算出する手段と、前記代表値と前記明
   度情報との差分値を前記代表値と前記特徴量を基に第１
   のコードにコード化するコード化手段と、所定範囲内の
   第１のコードを前記所定範囲に対応した第２のコードに
   規格化する手段と、前記ブロックの注目画素を決定し、
   該注目画素に対応して前記明度情報を符号化する手段と
   を備えたことを特徴とする画像データの符号化装置。
2. （２）代表値はブロック内の明度情報の平均値であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像データ
   の符号化装置。
3. （３）特徴量はブロック内の明度情報の標準偏差値であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像デ
   ータの符号化装置。
4. （４）第２のコードは第１のコードのカテゴリ情報と回
   転・鏡像情報とを含むことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の画像データの符号化装置。