JPS6358509B2

JPS6358509B2 -

Info

Publication number: JPS6358509B2
Application number: JP56193532A
Authority: JP
Priority date: 1981-11-28
Filing date: 1981-11-28
Publication date: 1988-11-16
Also published as: JPS5894275A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、量子化された多階調の画像信号、
例えばフアクシミリ等における中間調画像信号を
高効率に符号化（復号化）する画像信号符号化方
式に関するものである。

従来、この種の符号化（復号化）方式として
は、送信側では符号化すべき画像信号すなわち注
目画素に近接する１あるいは複数の参照画素を参
照し、その画素レベルおよび注目画素レベルに応
じて予め定められた予測順位変換表の内容に従つ
て注目画素のとるべき予測順位値を変換出力して
それを符号化し、また、受信側ではこの符号化さ
れた予測順位値を復号化し、この予測順位値と参
照画素レベルから注目画素の画素レベルを逆変換
出力する方式が知られている。

第１図は、注目画素をＸとしたとき、この注目
画素Ｘにレベル相関の高い近接画素Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄの相対位置関係を示す図である。また、第２図
は、これら各画素のレベル（階調数）を０〜15レ
ベルの16通りとし、参照画素としてＡ、Ｂ，Ｄの
３画素を選んだ時の参照画素Ａ，Ｂ，Ｄに対する
注目画素Ｘに対する頻度（出現確率）の順位の１
部を示す従来の予測順位変換表である。なお、こ
の表では最も起こり易すい順位を第Ｄ位、最も起
こりにくいものを第15位としており、またこの表
の内容は、大量の画像データをもとに統計的に求
められるものである。

第２図において、いま仮に、参照画素Ａ＝５、
Ｂ＝４、Ｄ＝３の時、注目画素Ｘ＝４であれば、
この注目画素Ｘの予測順位値は第０位となり、こ
の「０」という予測順位値が符号化される。また
この場合、注目画素ＸがＸ＝６であれば、その予
測順位値は第３位となり、この「３」という予測
順位値が符号化される。このように、参照画素
Ａ，Ｂ，Ｄのレベル状態において、注目画素Ｘの
レベルが第何位かということを知り、その予測順
位値を符号化することを予測順位変換符号化とい
う。

ここで、この予測順位値は、第１図に示したと
おり注目画素Ｘとその参照画素Ａ，Ｂ，Ｄのレベ
ル相関が強いことから、第０位の出現確率が最も
高く、第15位の出現確率が最も低くなる。したが
つて、予測順位値「０」に最も短い符号長の符号
語を割当て、一方、予測順位値「15」に最も長い
符号語を割当てて符号化することにより、伝送時
間を短くすることができる。

ところで、この予測順位値表の内容は、一般に
は読出専用メモリ（ROM）で記憶構成されるの
であるが、そのメモリ容量は画素信号のレベル数
を2^mレベル、参照画素数をｎとすると2^m(n+1)×ｍ
となり、相当大容量のものを必要とする。これは
受信側（復号化側）についても云えることであ
る。

以上述べたように従来方式では、予測順位変換
表を作成するのに参照画素および注目画素の画素
レベル値をそのまま用いているので、大容量の読
出し専用メモリが必要であり、また、このため多
数の画素を参照して予測の精度をあげることが難
しい状況にあつた。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、予測順位変換表の
内容の規則性とパターンの出現頻度に着目し、参
照画素相互間および参照画素と注目画素間の相対
レベル差を利用することにより効率を殆んど低下
させずに予測順位変換表の記憶容量を減少させる
ことを目的としている。

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。

第２図に示した従来の予測順位変換表には参照
画素Ａ＝６、Ｂ＝５、Ｄ＝４の例も揚げているが
この場合、注目画素Ｘの第０予測値は５で以下
６、４、７、………となつている。

ここで、参照画素Ａ＝５、Ｂ＝４、Ｄ＝３の場
合と比較すると、その参照画素レベルはそれぞれ
１レベル上がつたため、上位の予測値も１レベル
上がつたと解釈できる。

従つて、これら参照画素Ａ、Ｂ、Ｄの中から１
つを基準画素（ここではＢとする）に選び、他の
参照画素Ａ、Ｄは基準画素Ｂとのレベル差によつ
て状態を判定し、また、注目画素Ｘも基準画素Ｂ
とのレベル差をとり、これら相対レベル差によ
り、注目画素Ｘの予測順位値を得ることが考えら
れる。

この時注目画素Ｘと基準画素Ｂとのレベル差は
＋15から−15迄31通り、一般には2^m+1−１通りあ
るため注目画素Ｘと基準画素Ｂとのレベル差をと
り、これが負の時は2^mを加えて2^mを法とした表現
を用いると注目画素Ｘと基準画素Ｂとのレベル差
は常に０〜2^m−１の2^m通りとなり、かつ注目画素
Ｘのレベル値とその予測順位値とが一対一に対応
して都合がよい。尚、2^mを法とする表現は通常の
論理減算回路により容易に実現できるものであ
る。

この発明では更に予測順位変換表のメモリ容量
を減少させるため、参照画素の中から第１基準画
素、第２基準画素を選び、第１基準画素と他の参
照画素とのレベル差がある値をこえる場合につい
てはその参照画素に関する状態の区別を廃する処
理、及び第２基準画素と第１基準画素のレベル差
の正負によつて他の参照画素及び注目画素を第１
基準画素を基準として折返すすなわち置換え（反
転配置）する処理を行なつている。ここでは第１
基準画素にＢを、第２基準画素にＡを選ぶことに
する。

第２図において、Ａ＝３、Ｂ＝４、Ｄ＝５の場
合、Ａ−Ｂが負であるので、Ａ、ＤをＢを基準に
して置換えてみると、Ａ＝５、Ｂ＝４、Ｄ＝３と
なり、この状態に注目画素Ｘ上位の予測順位は順
に４、５、３、６となつて、本来Ａ＝５、Ｂ＝
４、Ｄ＝３である状態の上位予測順位表と一致し
ていることがわかる。

このような予測順位変換表の規則性に着目する
ことにより、エントロピを増加すなわち予測変換
精度を低下させることなく予測順位変換表の記憶
容量を低下させることができる。即ち、折返し
（反転配置）処理とは、第１基準画素Ｂによりレ
ベルを相対的にとられたうえ、第２基準画素Ａと
第１基準画素Ｂとのレベル差により、他の画素と
第１基準画素Ｂとのレベル関係も相対的にとらえ
るもので、予測順位変換表を作成する統計処理上
では、Ａ−Ｂが正ならばＡ−Ｂ、Ｄ−Ｂの値に基
きＸ−Ｂを2^mで法表現して状態数を縮退し、他
方、Ａ−Ｂが負ならば、Ａ−Ｂ、Ｄ−Ｂ、Ｘ−Ｂ
をそれぞれ正負反転して、即ち、Ｂ−Ａ、Ｂ−Ｄ
の値に基きＢ−Ｘを2^mで法表現して状態数を縮退
する。

このようにして予測順位変換表を作成するの
で、予測変換の際もＡ−Ｂが負であるときにはＤ
−Ｂ、Ｘ−Ｂをそれぞれ正負反転したのち、予測
順位変換表を参照し、予測変換を行う。なおＡ＝
９、Ｂ＝４、Ｄ＝３のような状態はＡ−Ｂ＝５で
あるのでＡ−Ｂは３以上、Ｄ−Ｂは−１の状態と
して予測順位変換を行なう。

第３図はこの発明の一実施例における予測順位
変換表を示すものであり、Ａ−Ｂを０、＋１、＋
２、および＋３以上の４通りに分類しＤ−Ｂにつ
いては−３、−２、−１、０、＋１、０、＋１、＋２、
＋３、それ以外（＊印）の計８通りに分類してい
る。このような分類法に従えば必要なメモリ容量
は、ｎ画素参照の時2^4+3(n-2)+2×ｍとなる。従つ
て３画素参照時ででも2⁹×４ですみ、本来の方式
の2¹⁶×４、或は差分を用いた2¹²×４のそれぞれ
１／１２８、1/8ですむことになる。

尚、この予測順位変換表の内容の作成は、画像
データを統計採取する時に第１および第２の基準
画素を設定して、その画素間のレベル差表現によ
り各参照画素、及び注目画素を分類すればよく、
容易に作成可能なものである。

第４図は第３図の予測順位変換表を用いて構成
した符号化復号化装置の一実施例を示すものであ
る。第４図において、４１は入力される画像信号
をメモリし、それをタイミングで参照画素Ａ，
Ｂ，Ｄとして出力する送信側画素メモリ、４２は
符号化すべき入力画像信号すなわち注目画素Ｘと
送信側画素メモリ４１から読出される第１基準画
素Ｂとのレベル差即ちＸ−Ｂ或いはＡ−Ｂが負で
あるときにはその情報を読出専用メモリ４３から
受けてＢ−Ｘを計算し、2^mを法として減算出力す
る減算器である。４４は送信側第１の読出専用メ
モリで、送信側画素メモリ４１から読出される第
２基準画素Ａと第１基準画素Ｂとのレベル差、即
ちＡ−Ｂを計算し、その正、負を送信側第２の読
出専用メモリ４３及び減算器４２に送出すると共
にその絶対値を０、１、２および３以上の４通り
に分類して予測変換器４５に２ビツトの情報とし
て出力する。

なお、この送信側第２の読出専用メモリ４３は
他の参照画素Ｄと第１基準画素Ｂのレベル差を計
算し送信側第１の読出専用メモリ４４から送られ
てきた、第１基準画素Ｂと第２基準画素Ａとのレ
ベル差の正、負に従つて−３〜＋３及びそれ以外
の８通りに分類した結果を３ビツトの情報として
予測変換器４５に送るものである。予測変換器４
５は第３図に示した予測順位変換表がメモリされ
ており、これら入力データに応じて注目画素Ｘの
予測順位値を変換出力し、その順位値を符号器４
６に出力する。

一方、受信側では符号器４６によつて符号化さ
れた予測順位値を復号器４７によつて復号化し、
その順位値信号を予測逆変換器４８に入力する。
なお、この入力時点においては、参照画素Ａ，
Ｂ，Ｄは既に復元再生済であり、受信側画素メモ
リ５２に蓄積えれている。受信側第１の読出専用
メモリ４９は送信側第１の読出専用メモリ４４と
同様にＡ−Ｂを２ビツトで予測逆変換器４８に入
力しＡ−Ｂの正、負情報を受信側第２の読出専用
メモリ５０に送る。また、この受信側第２の読出
専用メモリ５０は送信側第２の読出専用メモリ４
３と同様に受信側第１の読出専用メモリ４９から
の情報に従つてＤ−Ｂを計算しそれを３ビツトで
出力して予測逆変換器４８に入力する。５１は加
算器で予測逆変換器４８の出力Ｘ−Ｂ或いはＢ−
Ｘ加算器５２の形において受信側画素メモリ５２
から読み出される第１の基準画素Ｂと加算或いは
（−Ｂ）と加算され注目画素Ｘが加算器より出力
される。

尚上記実施例に於いては第１基準画素と第２基
準画素との差を４レベル、第１基準画素と他の参
照画素との差を８レベルに縮退させたが、それよ
り多くしても、又少なくしてよりハードウエア規
模を減少させることも可能である。また画像信号
のレベル数は16としたがそれより多くても、又少
なくても適用可能なことは云う迄もない。

また、上記実施例に於いては、符号化の系列数
を１としたが、より効率をあげるには参照画素の
とるパターンにより符号化の系列数を増し、各系
列に適した符号を用いることも可能であり、この
時も同様に本発明が適用できる。

以上のように、この発明によれば、第１、第２
の基準参照画素間、第１の基準参照画素と他の参
照画素間および注目画素間の相対レベル差を利用
すると共にその相対レベル差に制限を加え、かつ
第１、第２の基準参照画素間のレベル正負に応じ
て注目画素と他の参照画素を反転配置するように
したので予測順位変換のためのメモリ容量が大幅
に節約でき、同容量であればより多くの画素が参
照できるため、より短時間で画像が伝送できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は画像信号の画素配置を示す配置図、第
２図は従来の予測順位変換の一部を示す変換図、
第３図はこの発明の一実施例による予測順位変換
器の一部を示す変換図、第４図は第３図の予測順
位変換を用いたこの発明の一実施例を示す符号化
復号化装置のブロツク図である。図中、４１は送信側画素メモリ、４２は論理減
算器、４３，４４は送信側第１、第２の読出専用
メモリ、４５は予測変換器、４６は符号器、４７
は復号器、４８は予測逆変換器、４９，５０は受
信側第１、第２の読出専用メモリ、５１は論理加
算器、５２は受信側画素メモリである。

Claims

【特許請求の範囲】

１符号化すべき注目画素に近接する複数の参照
画素のレベルを参照してそのレベル状態に応じ、
あらかじめ定められた予測順位変換表の内容に従
つて上記注目画素のレベルを予測順位値に変換
し、該予測順位値を符号化する画像信号符号化方
式において、上記参照画素の中から第１および第
２の基準参照画素を選び、この第１と第２の基準
参照画素のレベル差がＰレベル範囲内の時はその
レベル差信号の絶対値を、上記Ｐレベル範囲外の
時は範囲外信号を出力し、上記第１の基準参照画
素と他の参照画素のレベル差がＱレベル範囲内の
時は上記第１と第２の基準参照画素間のレベル差
信号の正負に応じて反転配置されたレベル差信号
を、上記Ｑレベル範囲外の時は範囲外信号を出力
し、これら参照画素間のレベル差信号もしくは範
囲外信号、および上記注目画素と上記第１の基準
参照画素間のレベル差信号に応じ、あらかじめ定
められた上記予測順位変換表の内容に従つて上記
注目画素のレベルを予測順位値に変換し、該予測
順位値を符号化することを特徴とする画像信号符
号化方式。