JPS6392185A - 画像の情報量圧縮方法 - 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】 〔技術分野〕 本発明は、画像の情報量を圧縮する方法に係り、特に多
階調画像データの圧縮方法に関するものである。

〔従来技術〕

一般に１枚の画像をＭＸＮの画素に分解し、各画素にｍ
ビットの量子化符号を与えた場合、画像のもつ最大の情
報量はＭＸＮＸｍビットとなる。

いまｍを６ビツト（２’＝６４階調）とすると、第１図
に示すように１画面は２５６ドツト×２５６ドツト×６
ビント（６４階調）　＝３９３２１６ビツトの情報量と
なる。

ところで実際に扱う多くの画像は、各階調値が等確率に
は出現せず、階調値にかたよりがある。

そのため１枚の画像の表現に必要な情ｆＥｉｆｆｌは、
ＭＸＮＸｍビットよりはるかに少なくてよい。この最大
情報量と実際の情報量との差を冗長度とよんでおり、こ
の冗長度を削減することが、画像データの圧縮である。

従来、上記の観点からいくつかの画像データ圧縮方法が
提案されているが、いずれも基本となるのはランレング
スの考え方であり、それにハフマン符号化法を組み合わ
せたものが一般的である。

以下に従来の画像データ圧縮方法を説明する。

走査線上の同一信号の連続を一般にランといい、その長
さをランレングスという。いま、あるランレングスの発
生確率をＱ　ｆｌ）とし、各Ｑ（１）に対し次式が成立
しているとする。

Ｑ（１）≧Ｑ（２）≧Ｑ（３）≧−・−≧Ｑ　（ｎｌこ
のとき、各Ｑ（１）に対し符号を与え、その符号長Ｌ　
（１１を次のようにする。

Ｌ（１）≦Ｌ（２）≦Ｌ（３）≦−・・〜≦Ｌ　（ｎ）
このような符号化を行うことにより、高い確率で出現す
るランレングスほどそれに対応する符号を短くすること
ができる。

いま−例として、第１表に示すようにランレングスａｌ
ｘａ４の起こる確率Ｑ　ｆｉｌをそれぞれ０．４．０．
３．０．２．０．１　とすると、第２表に示すような符
号化を行うことができる。このような符号化をハフマン
の最短符号化法という。

第１表 第２表 第２表から明らかなように、最も起こる確率の高いラン
レングスａ１に対しては１ビツトのコードが割り当てら
れ、起こる確率の少ないａ３、ａ４に対しては３ビツト
のコードが割り当てられており、全体として情報量が圧
縮されることが分かる。

〔従来技術の問題点〕

以上の方法は、単に白か黒かといった２値ファクシミリ
信号のような画像データの圧縮には、かなりの効果があ
り、広く利用されている。しかし各画素が多段階の階調
を有する画像データの圧縮にはあまり効果がない０例え
ばテレビの画像をデジクイズして伝送しようとする場合
、デジタイズされた情報にｍビットの階調情報が付けら
れることになるが、その階調情報の変化のため、２値化
（すなわちｍ＝１）の場合のようにランレングスが長く
ならないのである。このため従来の方法では多階調画像
データの場合、圧縮効果があがらないという難点があっ
た。

〔問題点の解決手段とその作用〕

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑み、多階
調画像の情報量圧縮方法を提供するもので、その方法は
、多階調デジタル画像データの任意の画素（Ｌｊ）にお
ける階調値をＰ（ｉ、ｊ）とする原画像データの情報量
を圧縮する方法において、所定の画面単位で、各Ｐ（ｉ
、ｊ）の値から階調個別の発生頻度を算出し、発生頻度
の高い階調値ほどピント数の少ない符号を割り当てて、
各Ｐ　Ｃｉ、Ｄを符号化することを特徴とするものであ
る。

本出願人は先に、映像メモリの付いたカラー画像のデジ
タイズボードを開発したが（実願昭６１−３３３２９号
、同６１−３３３３０号、同６１−３６１８４号）、こ
のボードにより多階調画像データ例えば６ビツト（６４
階調）、８ビツト（２５６階調）の画像データを数多く
分析した。その結果、多階調画像データには次のような
特徴のあることがわかった。すなわち、多階調画像デー
タは隣接する画素毎に極端に階調が異なるのではなく、
第２図に示すようにほぼ同じレベルの階調の集合（Ｓｔ
　ＳＳｚ　、Ｓ３・・−・−３ｎ）が隣接し合っている
ということである。

このため一つの階調集合ＳｉＯ中では、はぼ同一の階調
であることから、連続する画素は同一の階調値が続くこ
とになる。

いま、第３図に示すようにＭＸＮドツトの画像に各ドツ
ト毎にｍビットの階調をつけ、任意の画素（ｉ、ｊ）に
おける階調値をＰ（ｉ、、ｊ）とする。

ｍビットの階調の場合、階調数は２′″となるから、Ｐ
（ＩＩＪ）は最大２′′までの値をとる。しかし実際に
は上述のようにＰ（ｉ、ｊ）は隣接画素の同一値が多く
なることから、その画面について、各Ｐ（ＩＩＪ）の値
から階調個別の発生頻度を算出し、発生頻度の高い階調
値ほどビット数の少ない符号を割り当てて、各Ｐ（１１
ｊ）を符号化すれば、その画像データを効率よく圧縮す
ることができるわけである。

そして、このようにして圧縮された原画像を復元するに
は、その画面についての階調値と符号の対応関係が決ま
っているわけあるから、その関係から各画素の階調値Ｐ
（ｉ、ｊ）を求めれば、原画像が復元できることになる
。

なお、階調値の発生頻度の算出とＰ（ｉ、ｊ）の符号化
は、１画面単位で行うことが原則であるが、画像伝送あ
るいは画像記憶を複数画面単位あるいは１画面未満の単
位で行う場合は、その単位で上記の処理を行ってもよい
。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を説明する。第３表は画像を走
査したときの１本の走査線より得られた画素列の階調値
を示す。

まず第３表の階調値Ｐ（ｉ、ｊ）を発生頻度順に並べ変
えると第４表のようになる。

第３表 第４表 次にＰ（ｉ、ｊ）を、その発生頻度が高いものほどビッ
ト長の短い符号を割り当てて符号化する。符号化の手法
としてハフマンの符号化法を採用すると、第５表のよう
になり、得られるコードは第６表のようになる。

第５表 第６表 第３表の画素列で、圧縮をしなかった場合の総ビット数
は、 １３×６ビツト＝７８ビツト となるが、圧縮した場合は、 ２ｘ３＋３ｘ２＋３ｘ２＋ ３＋３＋４＋４＋４＋４＝４０ビツト となり、 ４０÷７８＝０．５１ に情報量が圧縮できたことになる。

ところで上記実施例は説明を簡単にするため１本の走査
線について説明したが、１画面になると走査線の本数も
多く、Ｐ（ｉ、ｊ）に対応する符号の並びも極めて長く
なる。このためその符号の伝送中にノイズ等が入ると、
受信側で正確に画像を復元できなくなるおそれがある。

これを防止するには、Ｐ（ｉ、ｊ）に対応する符号を画
面の走査順に並べるとき、走査線１本毎に区切りのコー
ドを入れて、走査線の誤りをなくすようにするとよい。

また、Ｐ（ｉ、ｊ）に対応する符号を画面の走査順に並
べるとき、走査線１本毎に頭にその走査線の最初の画素
のＢＷｉＪｌ値を入れるようにすることも有効である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、所定の画面華位で
各画素の階調値の発生頻度を求め、その発生頻度の高い
ものほどビット数の少ない符号を割り当てて符号化する
ことにより、多階調画像データの圧縮をきわめて効率よ
く行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は画像の情報量を示す説明図、第２図は１つの画
像における階調の分布を示す説明図、第３図は画像の構
成を示す説明図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）多階調デジタル画像データの任意の画素（ｉ、ｊ
   ）における階調値をＰ（ｉ、ｊ）とする原画像データの
   情報量を圧縮する方法において、所定の画面単位で、各
   Ｐ（ｉ、ｊ）の値から階調値別の発生頻度を算出し、発
   生頻度の高い階調値ほどビット数の少ない符号を割り当
   てて、各Ｐ（ｉ、ｊ）を符号化することを特徴とする画
   像の情報量圧縮方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の方法であって、Ｐ（
   ｉ、ｊ）に対応する符号を画面の走査順に並べるとき、
   走査線１本毎に区切りのコードを入れることを特徴とす
   るもの。
3. （３）特許請求の範囲第１項記載の方法であって、Ｐ（
   ｉ、ｊ）に対応する符号を画面の走査順に並べるとき、
   走査線１本毎に頭にその走査線の最初の画素の階調値を
   入れることを特徴とするもの。