JP4279887B2

JP4279887B2 - 算術符号化装置および算術符号化方法並びに算術復号化装置

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Publication number: JP4279887B2
Application number: JP2007070321A
Authority: JP
Inventors: 泰之野水
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 2007-03-19
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2019-07-13
Also published as: JP2007174706A

Description

本発明は、画像データを圧縮伸張するための算術符号化装置および算術符号化方法並びに算術復号化装置に関する。

近年、ディジタル複写機やファクシミリに代表されるようにディジタル画像を処理する機器では、解像度の向上や１画素値の情報量の増大に伴って処理情報量が増加し、また、必然的にデータ処理の高速化が進んでいる。データ処理の高速化については、処理自体の高速化も重要であるが、加えて大容量のデータの受け渡しに要する時間を短縮することも重要である。特に後者は近年重要になっており、その１つとしてデータ自体を効率よく圧縮して転送データ量を減らす方法が注目されている。

従来のデータ圧縮方式としては、ファクシミリにおいて使用されているＭＨ、ＭＲ、ＭＭＲ符号化方式が知られている。これらの方式はいずれも、テキスト画像に対して高い圧縮率で符号化することができるが、写真画像のような中間調処理した画像に対しては殆ど圧縮することができない。これに対し、どのような画像に対しても効率よく圧縮することができる符号化方式として、算術符号化方式に代表されるエントロピー符号化方式が知られている。

算術符号化方式の代表的な例としては、ファクシミリの通信規格を決定しているＩＴＵ−Ｔ及び国際標準化機構（ＩＳＯ）により標準化されたＩＳＯ／ＩＥＣ１１５４４のＱＭコーダが知られ、この方式によれば、ほぼ理論的に圧縮することができる限界値に近い圧縮率で符号化することができる。ＱＭコーダに代表される算術符号化方式では、注目画素を予測して符号化するので予測的中率が高い場合に圧縮が向上する。

図８は従来のＱＭコーダの構成を示している。まずテンプレート２０１において符号化対象となる画素の周囲画素情報として予測情報と画素情報を作成する。次いで確率評価器２０２においてこの周囲画素情報と、後段の算術符号器２０３からフィードバックされた予測確率更新情報に基づいて注目画素の予測確率として出現確率とシンボル情報（優勢シンボルか又は劣勢シンボルか）を決定する。次いで算術符号器２０３においてこの予測確率に基づいて符号情報を算出して出力する。算術符号器２０３ではまた、予測確率をより正確にするために予測確率更新情報を算出して確率評価器２０２にフィードバックする。

また、この種の従来例としては、符号化効率を高めるために劣勢シンボルの出現確率を２のべき乗の和により近似させる方法も提案されている(例えば、特許文献１参照。)。
特開平１−２２２５７６号公報

しかしながら、算術符号化方式には符号化処理速度という問題点がある。例えば算術符号化方式であるＱＭコーダと、ランレングス符号化方式であるＭＨ方式を比較すると、圧倒的にＭＨ方式の処理速度が早い。そのため算術符号化方式は効率よく圧縮することができても処理速度が遅いので、圧縮率が低くても処理速度が早い方式の方が全体的な処理時間が短くなり、せっかくの高圧縮率を生かすことができない。

ここで、ＱＭコーダに代表される算術符号化方式では、画素が優勢シンボルかまたは劣勢シンボルであるかを判定して符号化を行う。その際、符号化を行いながらシンボルの出現確率を統計的な情報に基づいて適応的に変化(更新)させることにより、より正確な出現確率に近似させる。そのため図８に示すように予測確率を算術符号器２０３から確率評価器２０２に帰還する処理が必要になる。言い換えれば、前の画素の処理が終了しない限り、次の画素の処理を開始することができない。これはハードウエア等を構成する際にはパイプライン処理を行うことができないことを意味し、高速処理を実現することができないという大きな問題点がある。

本発明は上記従来例の問題点に鑑み、圧縮率を損なうことなく高速処理を実現することができる算術符号化装置および算術復号装置並びに算術符号化方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために第１の手段は、複数種類の周囲画素情報毎に注目画素の予測シンボルを記憶する予測シンボル記憶手段と、複数種類の周囲画素情報毎に注目画素の予測確率を、複数種類の画像に適した予測確率テーブルに記憶する予測確率記憶手段と、注目画素の周囲画素状態に基づいて周囲画素情報を決定し、その周囲画素情報に対応する注目画素の予測シンボルと予測確率をそれぞれ前記予測シンボル記憶手段と予測確率記憶手段の予測確率テーブルから選択する予測確率選択手段と、前記予測確率選択手段により選択された予測シンボルと実際の注目シンボルの一致数を計数するシンボル計数手段と、前記シンボル計数手段により計数された一致数に基づいて、前記予測確率選択手段により選択された予測確率を変更する予測確率変更手段と、前記予測確率変更手段により変更された予測確率と、前記予測確率選択手段により選択された予測シンボルに基づいて算術符号化する算術符号化手段と、予測確率テーブルＩＤを通知する伝送手段とを備え、前記シンボル計数手段により計数された一致数の全シンボルに対する割合が所定値を下回った場合、前記予測確率選択手段により選択された予測確率の確率よりも低い予測確率を前記予測確率テーブルから選択し、前記伝送手段は、前記予測確率テーブルから選択された確率テーブルのＩＤを予測確率テーブルＩＤとして通知することを特徴とする。

第２の手段は、複数種類の周囲画素情報毎に注目画素の予測シンボルを記憶する予測シンボル記憶手段と、複数種類の周囲画素情報毎に注目画素の予測確率を、複数種類の画像に適した予測確率テーブルに記憶する予測確率記憶手段と、注目画素の周囲画素状態に基づいて周囲画素情報を決定し、その周囲画素情報に対応する注目画素の予測シンボルと予測確率をそれぞれ前記予測シンボル記憶手段と予測確率記憶手段の予測確率テーブルから選択する予測確率選択手段と、前記予測確率選択手段により選択された予測シンボルと実際の注目シンボルの一致数を計数するシンボル計数手段と、前記シンボル計数手段により計数された一致数に基づいて、前記予測確率選択手段により選択された予測確率を変更する予測確率変更手段と、前記予測確率変更手段により変更された予測確率と、前記予測確率選択手段により選択された予測シンボルに基づいて算術符号化する算術符号化手段と、予測確率テーブルＩＤを通知する伝送手段とを備え、前記シンボル計数手段により計数された一致数が所定値を下回った場合、前記予測確率選択手段により選択された予測確率の確率よりも低い予測確率を前記予測確率テーブルから選択し、前記伝送手段は、前記予測確率テーブルから選択された確率テーブルのＩＤを予測確率テーブルＩＤとして通知することを特徴とする。

第３の手段は、第１または第２の手段における前記予測確率変更手段が、所定のライン数毎に前記シンボル計数手段により計数された一致数に基づいて前記予測確率選択手段により選択された予測確率を変更して、前記シンボル計数手段の計数値を初期化することを特徴とする。

第４の手段は、第１ないし第３の何れか１の手段により符号化された符号を復号する算術復号装置において、複数種類の周囲画素情報毎に注目画素の予測シンボルを記憶する予測シンボル記憶手段と、複数種類の周囲画素情報毎に予測確率テーブルを記憶する予測確率記憶手段と、復号された注目画素の周囲画素状態に基づいて周囲画素情報を決定し、その周囲画素情報に対応する注目画素の予測シンボルと予測確率をそれぞれ前記予測シンボル記憶手段と予測確率記憶手段の予測確率テーブルから選択する予測確率選択手段と、前記通知された予測確率テーブルＩＤに基づいて前記予測確率選択手段により選択された予測確率を変更する予測確率変更手段と、前記予測確率変更手段により変更された予測確率テーブルと、前記予測確率選択手段により選択された予測シンボルに基づいて算術復号する算術復号手段とを備えたことを特徴とする。

第５の手段は、第１ないし第３の何れか１の手段に記載の算術符号化装置と、請求項４に記載の算術復号装置を備えた画像形成装置を特徴とする。

第６の手段は、複数種類の周囲画素情報毎に注目画素の予測シンボルを記憶する予測シンボル記憶処理と、複数種類の周囲画素情報毎に注目画素の予測確率を、複数種類の画像に適した予測確率テーブルに記憶する予測確率記憶処理と、注目画素の周囲画素状態に基づいて周囲画素情報を決定し、その周囲画素情報に対応する注目画素の予測シンボルと予測確率をそれぞれ前記予測シンボル記憶処理と予測確率記憶処理の予測確率テーブルから選択する予測確率選択処理と、前記予測確率選択手段により選択された予測シンボルと実際の注目シンボルの一致数を計数するシンボル計数処理と、前記シンボル計数手段により計数された一致数に基づいて、前記予測確率選択手段により選択された予測確率を変更する予測確率変更処理と、前記予測確率変更手段により変更された予測確率と、前記予測確率選択手段により選択された予測シンボルに基づいて算術符号化する算術符号化処理と、予測確率テーブルＩＤを通知する伝送処理とを備え、前記シンボル計数処理により計数された一致数の全シンボルに対する割合が所定値を下回った場合、前記予測確率選択処理により選択された予測確率の確率よりも低い予測確率を前記予測確率テーブルから選択し、前記伝送処理は、前記予測確率テーブルから選択された確率テーブルのＩＤを予測確率テーブルＩＤとして通知することを特徴とする。

第７の手段は、複数種類の周囲画素情報毎に注目画素の予測シンボルを記憶する予測シンボル記憶処理と、複数種類の周囲画素情報毎に注目画素の予測確率を、複数種類の画像に適した予測確率テーブルを記憶する予測確率記憶処理と、注目画素の周囲画素状態に基づいて周囲画素情報を決定し、その周囲画素情報に対応する注目画素の予測シンボルと予測確率をそれぞれ前記予測シンボル記憶手段と予測確率記憶手段の予測確率テーブルから選択する予測確率選択処理と、前記予測確率選択処理により選択された予測シンボルと実際の注目シンボルの一致数を計数するシンボル計数処理と、前記シンボル計数処理により計数された一致数に基づいて、前記予測確率選択処理により選択された予測確率を変更する予測確率変更処理と、前記予測確率変更処理により変更された予測確率と、前記予測確率選択手段により選択された予測シンボルに基づいて算術符号化する算術符号化処理と、予測確率テーブルＩＤを通知する伝送処理とを備え、前記シンボル計数処理により計数された一致数が所定値を下回った場合、前記予測確率選択処理により選択された予測確率の確率よりも低い予測確率を前記予測確率テーブルから選択し、前記伝送処理は、前記予測確率テーブルから選択された確率テーブルのＩＤを予測確率テーブルＩＤとして通知することを特徴とする。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、複数種類の画像に適した予測確率テーブルが予め記憶され、その内の１種類の画像に適した予測確率テーブルが選択的に使用され、予測確率を予測確率テーブルＩＤとして通知されるので、圧縮率を損なうことなく高速処理を実現することができ、復号側で予測確率が分かるので、的確な復号化に的確に対応することができる。

請求項２記載の発明によれば、複数種類の画像に適した予測確率テーブルが予め記憶され、その内の１種類の画像に適した予測確率テーブルが選択的に使用され、予測確率を予測確率テーブルＩＤとして通知されるので、圧縮率を損なうことなく高速処理を実現することができ、復号側で予測確率が分かるので、的確な復号化に的確に対応することができる。

請求項３記載の発明によれば、シンボル計数手段の計数値が初期化されので、構成の簡略化を実現することができる。

請求項４記載の発明によれば、符号化側で予測確率が変更されても、復号化側では的確な復号を得ることができる。

＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係る算術符号化装置の一実施形態が適用されたファクシミリ装置を示すブロック図、図２は図１の符号化部を詳細に示すブロック図、図３は注目画素と周囲画素を示す説明図、図４は算術符号化を示す説明図である。

図１は本発明に係る算術符号化装置の適用例として、送信側ファクシミリ装置と受信側ファクシミリ装置を示している。送信側ファクシミリ装置では、まず画像読み取り部１０１においてＣＣＤイメージセンサ等により送信原稿が読み取られ、続く画像処理部１０２においてこの読み取り画像データを適切な送信画像データになるように処理を行う。画像処理部１０２により処理された画像データは図２に詳しく示す符号化部１０３により圧縮され、次いでこの圧縮データは伝送路を介して受信側ファクシミリ装置に送信される。

受信側ファクシミリ装置では、まず復号部１０４において圧縮データが伸長され、次いでこの画像データが画像処理部１０５、画像出力装置１０６に出力されてハードコピーが作成される。なお、画像処理部１０２、１０５において行われる処理としては、例えば２値画像の場合に解像度変換、サイズ変換などであり、カラー画像を含む多値画像の場合には色（色成分）変換、解像度変換、サイズ変換などである。

次に図２以下を参照して符号化部１０３について詳しく説明する。周囲画素情報決定部３０１は、注目画素の周囲画素状態に基づいて周囲画素情報として予測情報と画素情報を決定する。予測確率記憶部３０２はこの周囲画素情報毎に注目画素が優勢シンボルの場合の予測確率又は劣勢シンボルの場合の予測確率を記憶するための予測確率テーブル３０２ａを有し、この予測確率テーブル３０２ａのデータは予めダウンロードされる。そして、周囲画素情報決定部３０１により決定された周囲画素情報に対応する予測確率が選択され、算術符号器３０３はこの予測確率に基づいて符号情報を算出して出力する。

動作を詳しく説明すると、まず前処理として符号化対象となる画像に適した予測確率をテーブル３０２ａにダウンロードする。この場合、ダウンロードされる予測確率テーブル３０２ａの大きさは、周囲画素情報の種類の数に応じて決定される。例えば周囲画素情報が１０２４通りある場合には、予測確率テーブル３０２ａの大きさも１０２４通りの確率を表すことができる大きさとなる。

この前処理の後、実際の符号化動作に移行し、周囲画素情報決定部３０１は注目画素が入力するとその周囲画素情報（予測情報と画素情報）を決定する。このとき、例えば図３に示すように注目画素「×」に対する周囲画素「○」として２ライン上の３画素と、１ライン上の５画素と左側の２画素に基づいて周囲画素情報を決定する。次いで予測確率記憶部３０２はこの周囲画素情報に対応する予測確率を、テーブル３０２ａに記憶されている予測確率から引き出すともに、注目画素が優勢シンボルか又は劣勢シンボルかを示すシンボル情報を出力する。

ここで、予測確率とは、テーブル３０２ａに記憶されている予測確率が劣勢シンボルの出現確率の場合、注目画素が劣勢シンボルのときにはテーブル３０２ａに記憶されている予測確率をシンボルの出現確率とし、他方、そうでないときには確率の法則を利用して計算する。例えばシンボルが２通りの状態しかない場合、優勢シンボルは、
１−（記憶されている予測確率）
で求めることができる。

また、テーブル３０２ａに記憶されている予測確率が優勢シンボルの出現確率の場合には逆の処理を行う。そして、この処理の後に、算術符号化器３０３は出現確率を利用して符号を作成する。したがって、本発明によれば、予測確率を更新しないので、パイプライン処理等の高速動作を実現することができ、また、全体として高速の符号化処理が可能になる。

ここで、算術符号化方式は一般的に、ランレングス符号化方式（ＭＨ、ＭＲ方式）より符号化効率がよい。算術符号化方式では図４に示すように、（０，１）の数直線上の対応区間（２進小数で［０．０・・・０，１．０・・・０］を各シンボルの生起確率に応じて不等長に分割していき、対象シンボル系列を対応する部分区間に割り当て、再帰的に分割を繰り返すことにより得られた区間内で含まれる点の座標を、少なくとも他の区間と区別可能な２進小数で表現してそのまま符号とする。

図４を参照してシンボル系列「０１００」を例にして算術符号化の概念を説明する。まず、第１シンボルの符号化時には「０．０・・・０」〜「１．０・・・０」の全区間が「０」と「１」のシンボルの生起確率の比に従って区間Ａ（０）、Ａ（１）に分割され、このとき「０」の発生により区間Ａ（０）が選択される。次に第２シンボルの符号化の際にその状態における両シンボルの生起確率により区間Ａ（０）が更に区間Ａ（００）、Ａ（０１）に分割され、発生シンボル系列に対応する区間として区間Ａ（０１）が選択される。そして、このような区間の分割と選択の繰り返しにより符号化が進んで区間Ａ（０１００）が選択される。

一方、復号時には符号化とは全く逆の処理を行い、符号を示す２進小数に基づいてシンボルを再生する。ここで重要なことは、シンボルを符号化する際の数直線の幅であり、この数直線の幅が符号化開始時と復号開始時に一致しないと、シンボルを正確に再現することができない。通常、数直線の幅は符号化側、復号側ともに「１」である。

なお、上記説明では、前処理として予測確率テーブル３０２ａをダウンロードしたが、一般的に複写機やファクシミリで使用される原稿は、パーソナルコンピュータにより作成されたテキスト画像が多い。そこで、代わりに使用頻度が高い画像の予測確率を予め記憶することによりダウンロードを省略することができる。この場合、テーブル３０２ａに記憶された予測確率に適合しない画像を符号化するときにはその画像の予測確率をダウンロードすればよい。この場合、テーブル３０２ａの予測確率を上書きすれば、圧縮率が低下するなどの問題は発生しない。

＜第２の実施形態＞
また、算術符号化における予測確率は、画像の種類に応じて異なるが、その種類の数は複写機やファクシミリで使用されるものとしてはそれほど多くはない。そこで、図５に示すように複数の予測確率テーブル３０２ａを設け、画像の種類に応じてその１つを選択することによりダウンロードを省略することができる。この場合、複数の予測確率テーブル３０２ａとして、テキスト画像用と写真画像用の少なくとも２種類を設けておけば、大半の画像に対応することができる。その他、特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成されているので説明は省略する。

＜第３の実施形態＞
このとき、符号化対象画像がテキストと写真が混在した画像の場合には、１つの予測確率テーブル３０２ａを固定的に選択すると、対応しない方の圧縮率が低下する。そこで、図６に示すように予測確率選択部３０４により、シンボル情報の統計に基づいて最適な予測確率テーブル３０２ａを適応的に選択することにより、テキストと写真が混在した画像に対する圧縮率が低下することを防止することができる。ここで、劣勢シンボルの出現回数が多いということは、予測確率が適切でないことを意味するので、予測確率テーブル３０２ａを適応的に選択する方法として、劣勢シンボルの出現回数を統計する方法が考えられる。また、このテーブル切り替えを所定数の画素の符号化終了時に行うことにより、切り替えが冗長することを防止することができる。

ところで、符号化側で予測確率テーブル３０２ａを切り換える場合、復号化側でも同じ予測確率テーブル３０２ａを使用しなければならない。そこで、符号情報の前に図７（ａ）（ｃ）に示すような予測確率テーブル情報や、図７（ｂ）（ｄ）に示すような予測確率テーブルＩＤを設けて伝送すればよい。

その他、特に説明しない各部は前述の第１および第２の実施形態と同等に構成されているので説明は省略する。

＜第４の実施形態＞
次に図９〜図１１を参照して第４の実施形態について説明する。図９は算術符号化装置を示し、図１０は符号のフォーマットを示し、図１１は算術復号装置を示している。図９において、周囲画素情報決定部３０１ａは注目画素の周囲画素の状態に基づいて周囲画素情報として予測情報を作成し、これをアドレスとして予測シンボル記憶部３０２−１と予測確率記憶部３０２−２に印加する。予測シンボル記憶部３０２−１は予め、複数の予測情報毎に注目画素の予測シンボル値を記憶して、周囲画素情報決定部３０１ａからの予測情報に応じた予測シンボルをシンボル計数部３０５と予測確率制御部３０６に印加する。予測確率記憶部３０２−２は予め、複数の予測情報毎に予測シンボルの登場確率（予測確率）を記憶して、周囲画素情報決定部３０１ａからの予測情報に応じた予測確率を予測確率制御部３０６に印加する。

シンボル計数部３０５は予測シンボル記憶部３０２ａからの予測シンボル情報と実際の画情報との一致回数を計数してその計数情報を予測確率制御部３０６に印加する。予測確率制御部３０６は予測確率記憶部３０２ｂからの予測確率をシンボル計数部３０６からの計数値に基づいて変更してこの予測確率（出現確率）と、予測シンボル記憶部１３０２からの予測シンボル情報に基づくシンボル情報を算術符号化器３０３に印加し、算術符号化器３０３はこれらに基づいて算術符号化を行う。

このような構成において、まず、予測シンボル記憶部３０２−１と予測確率記憶部３０２−２には、符号化対象となる画像に適した各々の値（予測シンボル、予測確率）が予め記憶されているか、あるいは外部からダウンロードすることによって記憶される。各々の情報単位は周囲画素情報の種類数で決定され、例えば周囲画素状態が１０２４通りあるとすれば、同じく１０２４通りの情報が記憶される。

符号化動作時には、まず注目画素が周囲画素情報決定部３０１−１と、シンボル計数部３０５と予測確率制御部３０６に入力して、周囲画素情報決定部３０１ａでは注目画素の周囲画素状態（予測情報）を決定する。周囲画素情報の作成例としては第３図に示すように、'×'で表される注目画素に対して'○'で表される周囲画素の状態を情報とする方法が挙げられる。予測情報が決定されるとその予測情報に対応する注目画素の予測シンボル値および予測確率がそれぞれ予測シンボル記憶部３０２−１および予測確率記憶部３０２−２から読み出される。

シンボル計数部３０５はこの予測シンボル値と実際のシンボル値と一致しているか否か、言い換えれば予測が的中したか否かを計数する。続いて予測確率制御３０６はこれらの予測シンボル値、予測確率および計数情報に基づいて、また、必要であれば予測確率の変更を行って予測シンボルの登場確率（出現確率、シンボル情報）を決定する。予測確率の変更方法については後述する。最後に、算術符号化器３０３ではこの登場確率と、注目シンボルが予測シンボルと一致しているか否かを表すシンボル情報を利用して算術符号化を行って符号を作成する。この第４の実施形態でも同様に、予測確率の更新を行わないため、パイプライン処理等による高速動作が実現できるとともに、簡単な処理で確率の変更が可能であるため、より高効率な符号化が可能になる。

次に予測確率変更のための判定方法について説明する。まず、シンボル計数部３０５により計数された計数値の割合が予め定められた値を上回った場合に予測確率を高くする方法が考えられる。例えば、変更する割合を予め０．８に決定した場合、ある統計量を越えた段階で計数値の割合が０．８を越えているときに、予測確率記憶部３０２−２から読み出された予測確率をより高い確率に修正して算術符号化器３０３に出力する。この方法では高速処理の特長を生かしたまま、高効率な符号化が可能となる。

さらに簡略化した判定方法として、上記のようなシンボルの計数値と所定数ではなく、シンボルの計数値のみから判断して確率を制御する方法が考えられる。この例としては、変更する計数値を１０２４に予め決定した場合、ある統計量を越えた段階で計数値が１０２４を越えたときに、予測確率記憶部３０２−２から読み出された予測確率をより高い確率に修正して算術符号化器３０３に出力する。

予測確率を高くする変更方法としては、単純に元の確率を２倍する方法が考えられる。この方法では非常に簡単な構成で、かつ高速に確率変更を実現することができる。

以上では予測確率を高くする方法について説明したが、その逆に確率を低く制御する方法も圧縮率を低下させないと言う点で重要である。予測シンボルと実際の注目シンボルが一致する割合が低い場合、つまり予測モデルがあまり適していない場合には現在の登場確率のままでは圧縮率が低下する恐れがある。よって、そのような場合には圧縮率低下を防止するために予測確率を低くする必要がある。

予測確率を低くするための判定方法としては、シンボル計数部３０５により計数された計数値の割合が予め定められた値を下回った場合に予測確率を低くする方法が考えられる。例えば、変更する割合を０．４に予め決定した場合、ある統計量を越えた段階で計数値の割合が０．４を下回っているときに、予測確率記憶部３０２−２から読み出された予測確率をより低い確率に修正して算術符号化器３０３に出力する。この方法でも高速処理の特長を生かしたまま符号化効率の低下を防ぐことが可能となる。

予測確率を低くする変更方法としては、単純に元の確率を１／２倍する方法が考えられる。この方法では非常に簡単な構成で、かつ高速に確率変更を実現できる。

ここで、上記の確率制御を行う場合には、変更タイミングが重要である。シンボルの変更を適したタイミングで行うためには、ある十分な統計量単位で行うのが一般的には望ましいと言える。言い換えれば、変更タイミングを誤ると却って符号化効率を低下させる原因になりかねない。また、変更タイミングもライン中に行うためには入力される画素のタイミングを制御する必要が出てくる。これを解決するためには、統計単位をある一定のライン数単位にすることで、ハードウェア構成が容易になると共に、誤った判断をすることなく予測確率を変更することができる。

算術符号化器１３０６により符号化される符号には、図１０に示すように予測確率を変更したタイミングを表す識別情報（予測確率変更情報）が挿入される。これにより、符号化側で予測確率を変更しても復号側の画像再生を保証することができる。なお、識別符号は符号中に１つとは限らず複数個存在しても構わない。

最後に図１１を参照して復号装置の一例について説明する。周囲画素情報決定部７０１は算術復号器７０５により復号された画素情報に基づいて、復号対象画素の周囲画素状態から周囲画素情報として予測情報を作成し、これを予測シンボル記憶部７０２と予測確率記憶７０３に印加する。予測シンボル記憶部７０２は予め、複数の周囲画素情報（予測情報）毎に注目画素の予測シンボル値を記憶して、周囲画素情報決定部７０１からの予測情報に応じた予測シンボル値を予測確率制御部７０４に出力し、また、予測確率記憶部７０３は予め、複数の周囲画素情報（予測情報）毎に予測した予測シンボルの登場確率（予測確率）を記憶して、周囲画素情報決定部７０１からの予測情報に応じた予測確率を予測確率制御部７０４に出力する。

予測確率制御部７０４は予測シンボル記憶部７０２からの予測シンボル情報と予測確率記憶部７０３からの予測確率を符号情報内の予測確率変更情報に基づいて変更し、算術復号器７０５は予測確率制御部７０５から出力される予測シンボルの登場確率（出現確率）とシンボル情報とから算術復号を行う。

動作について簡単に説明すると、まず符号化装置と同様に、予測シンボル記憶部７０２および予測確率記憶部７０３には符号化時で使用したと同一の情報が予め記憶されているか、あるいは外部からダウンロードすることによって記憶される。復号動作時は、まず、算術復号器７０５により復号された注目画素が周囲画素情報決定部７０１に入力して、周囲画素情報決定部７０１により注目画素の周囲画素状態が決定される。

周囲画素情報が作成されると、続いてその周囲画素情報に対応した注目画素の予測シンボル値および予測確率がそれぞれ予測シンボル記憶部７０２および予測確率記憶部７０３から読み出される。予測確率制御部７０４はこの予測シンボル値および予測確率情報に基づいて、さらに入力される符号中に確率変更の指示を示した識別符号があるかを判断しながら必要であれば予測確率を変更して予測シンボルの登場確率を決定する。最後に、算術復号器７０５は予測確率制御７０４により決定された登場確率とシンボル情報、符号情報を利用して復号を行い、画情報を再生する。本発明によれば符号化装置と同様に、従来例のように予測確率を更新しないので、パイプライン処理等による高速動作を実現することができる。同時に符号化側で任意に確率を変更しても、符号中からそれを判断して確率を変更できるので、誤り無く画像の再生が可能である。

本発明に係る算術符号化装置の一実施形態が適用されたファクシミリ装置を示すブロック図である。図１の符号化部を詳細に示すブロック図である。注目画素と周囲画素を示す説明図である。算術符号化を示す説明図である。第２の実施形態の算術符号化装置を示すブロック図である。第３の実施形態の算術符号化装置を示すブロック図である。復号化側に伝送されるフォーマットを示す説明図である。従来の算術符号化装置を示すブロック図である。第４の実施形態の算術符号化装置を示すブロック図である。第４の実施形態の符号のフォーマットを示す説明図である。第４の実施形態の算術復号装置を示すブロック図である。

符号の説明

３０１、３０１ａ：周囲画素情報決定部
３０２、３０２−２：予測確率記憶部
３０２ａ：予測確率テーブル
３０２−１：予測シンボル記憶部
３０３：算術符号器
３０４：予測確率選択部
３０５：シンボル計数部
３０６：予測確率制御部

Claims

複数種類の周囲画素情報毎に注目画素の予測シンボルを記憶する予測シンボル記憶手段と、
複数種類の周囲画素情報毎に注目画素の予測確率を、複数種類の画像に適した予測確率テーブルに記憶する予測確率記憶手段と、
注目画素の周囲画素状態に基づいて周囲画素情報を決定し、その周囲画素情報に対応する注目画素の予測シンボルと予測確率をそれぞれ前記予測シンボル記憶手段と予測確率記憶手段の予測確率テーブルから選択する予測確率選択手段と、
前記予測確率選択手段により選択された予測シンボルと実際の注目シンボルの一致数を計数するシンボル計数手段と、
前記シンボル計数手段により計数された一致数に基づいて、前記予測確率選択手段により選択された予測確率を変更する予測確率変更手段と、
前記予測確率変更手段により変更された予測確率と、前記予測確率選択手段により選択された予測シンボルに基づいて算術符号化する算術符号化手段と、
予測確率テーブルＩＤを通知する伝送手段と、
を備え、
前記シンボル計数手段により計数された一致数の全シンボルに対する割合が所定値を下回った場合、前記予測確率選択手段により選択された予測確率の確率よりも低い予測確率を前記予測確率テーブルから選択し、
前記伝送手段は、前記予測確率テーブルから選択された確率テーブルのＩＤを予測確率テーブルＩＤとして通知することを特徴とする算術符号化装置。
複数種類の周囲画素情報毎に注目画素の予測シンボルを記憶する予測シンボル記憶手段と、
複数種類の周囲画素情報毎に注目画素の予測確率を、複数種類の画像に適した予測確率テーブルに記憶する予測確率記憶手段と、
注目画素の周囲画素状態に基づいて周囲画素情報を決定し、その周囲画素情報に対応する注目画素の予測シンボルと予測確率をそれぞれ前記予測シンボル記憶手段と予測確率記憶手段の予測確率テーブルから選択する予測確率選択手段と、
前記予測確率選択手段により選択された予測シンボルと実際の注目シンボルの一致数を計数するシンボル計数手段と、
前記シンボル計数手段により計数された一致数に基づいて、前記予測確率選択手段により選択された予測確率を変更する予測確率変更手段と、
前記予測確率変更手段により変更された予測確率と、前記予測確率選択手段により選択された予測シンボルに基づいて算術符号化する算術符号化手段と、
予測確率テーブルＩＤを通知する伝送手段と、
を備え、
前記シンボル計数手段により計数された一致数が所定値を下回った場合、前記予測確率選択手段により選択された予測確率の確率よりも低い予測確率を前記予測確率テーブルから選択し、
前記伝送手段は、前記予測確率テーブルから選択された確率テーブルのＩＤを予測確率テーブルＩＤとして通知することを特徴とする算術符号化装置。
前記予測確率変更手段は、所定のライン数毎に前記シンボル計数手段により計数された一致数に基づいて前記予測確率選択手段により選択された予測確率を変更して、前記シンボル計数手段の計数値を初期化することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の算術符号化装置。
請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の算術符号化装置により符号化された符号を復号する算術復号装置において、
複数種類の周囲画素情報毎に注目画素の予測シンボルを記憶する予測シンボル記憶手段と、
複数種類の周囲画素情報毎に予測確率テーブルを記憶する予測確率記憶手段と、
復号された注目画素の周囲画素状態に基づいて周囲画素情報を決定し、その周囲画素情報に対応する注目画素の予測シンボルと予測確率をそれぞれ前記予測シンボル記憶手段と予測確率記憶手段の予測確率テーブルから選択する予測確率選択手段と、
前記通知された予測確率テーブルＩＤに基づいて前記予測確率選択手段により選択された予測確率を変更する予測確率変更手段と、
前記予測確率変更手段により変更された予測確率テーブルと、前記予測確率選択手段により選択された予測シンボルに基づいて算術復号する算術復号手段と、
を備えた算術復号装置。
請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の算術符号化装置と、請求項４に記載の算術復号装置を備えた画像形成装置。
複数種類の周囲画素情報毎に注目画素の予測シンボルを記憶する予測シンボル記憶処理と、
複数種類の周囲画素情報毎に注目画素の予測確率を、複数種類の画像に適した予測確率テーブルに記憶する予測確率記憶処理と、
注目画素の周囲画素状態に基づいて周囲画素情報を決定し、その周囲画素情報に対応する注目画素の予測シンボルと予測確率をそれぞれ前記予測シンボル記憶処理と予測確率記憶処理の予測確率テーブルから選択する予測確率選択処理と、前記予測確率選択手段により選択された予測シンボルと実際の注目シンボルの一致数を計数するシンボル計数処理と、
前記シンボル計数手段により計数された一致数に基づいて、前記予測確率選択手段により選択された予測確率を変更する予測確率変更処理と、
前記予測確率変更手段により変更された予測確率と、前記予測確率選択手段により選択された予測シンボルに基づいて算術符号化する算術符号化処理と、
予測確率テーブルＩＤを通知する伝送処理と、
を備え、
前記シンボル計数処理により計数された一致数の全シンボルに対する割合が所定値を下回った場合、前記予測確率選択処理により選択された予測確率の確率よりも低い予測確率を前記予測確率テーブルから選択し、
前記伝送処理は、前記予測確率テーブルから選択された確率テーブルのＩＤを予測確率テーブルＩＤとして通知することを特徴とする算術符号化方法。
複数種類の周囲画素情報毎に注目画素の予測シンボルを記憶する予測シンボル記憶処理と、
複数種類の周囲画素情報毎に注目画素の予測確率を、複数種類の画像に適した予測確率テーブルを記憶する予測確率記憶処理と、
注目画素の周囲画素状態に基づいて周囲画素情報を決定し、その周囲画素情報に対応する注目画素の予測シンボルと予測確率をそれぞれ前記予測シンボル記憶手段と予測確率記憶手段の予測確率テーブルから選択する予測確率選択処理と、
前記予測確率選択処理により選択された予測シンボルと実際の注目シンボルの一致数を計数するシンボル計数処理と、
前記シンボル計数処理により計数された一致数に基づいて、前記予測確率選択処理により選択された予測確率を変更する予測確率変更処理と、
前記予測確率変更処理により変更された予測確率と、前記予測確率選択手段により選択された予測シンボルに基づいて算術符号化する算術符号化処理と、
予測確率テーブルＩＤを通知する伝送処理と、
を備え、
前記シンボル計数処理により計数された一致数が所定値を下回った場合、前記予測確率選択処理により選択された予測確率の確率よりも低い予測確率を前記予測確率テーブルから選択し、
前記伝送処理は、前記予測確率テーブルから選択された確率テーブルのＩＤを予測確率テーブルＩＤとして通知することを特徴とする算術符号化方法。