JPH04222171A - 画像データのコード化及び復号化方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像データをコード化（
符号化）する方法に関する。特に、本発明は画像データ
を記憶するために必要なメモリ量又はデータを転送する
ために必要な時間を減少するための画像圧縮用コード化
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像データを圧縮する一つの方法として
Ｐｒｏｃ．　ＧＬＯＢＥＣＯＭ　１９８８　誌（１９８
８年刊）１０１１−１０１５　頁の「エッジ分割を用い
たファクシミリ画像の累進的コード化（ＰＥＤ）：Ｐｒ
ｏｇｒｅｓｓｉｖｅ　ｅｎｃｏｄｉｎｇ　ｏｆ　ｆａｃ
ｓｉｍｉｌｅ　ｉｍａｇｅｓ　ｕｓｉｎｇ　ｅｄｇｅ　
ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）」（Ｃ．Ｃｈａｍｚａｓ
　及びＤ．Ｌ．　Ｄｕｔｔｗｅｉｌｅｒ　著）に開示さ
れているものがある。この方法においては、高い解像度
の画像が低い解像度の画像に変換され、その場合低い解
像度の画像の各ピクセル（画素）は元の画像の一群のピ
クセルに対応する（この群はスーパーピクセル”ｓｕｐ
ｅｒｐｉｘｅｌ”と呼ばれる）。同時に、低解像度の画
像から高解像度の画像を再構成するために必要な情報を
含む補助ファイルが作られる。

【０００３】この圧縮技術の特徴は、累進的に高くなる
圧縮レベルを得るようにそれが反復的に与えられること
ができるということである。換言すれば、この圧縮技術
は最初に低解像度の画像を作るように元の画像データに
適用され、ついで更に低い解像度の画像を作るようにこ
の低解像度の画像に適用され、このようにして所望の圧
縮の程度が達せられるまで続けられる。復号化はこの処
理を逆にすることにより達成される。

【０００４】この累進的コード化の特徴は、ユーザが画
像を見たいとき、見られ得る前に画像が完全に圧縮され
ている必要がないという長所を備えている。記憶されて
いる低解像度の画像は即座に表示されることができ、こ
の場合累進的に高くなる解像度の画像は、表示のための
最大解像度が達せられるか又は画像が不用であるとユー
ザが決定するまで復号化の進み具合に応じて表示される
。

【０００５】高解像度の画像から低解像度の画像を得る
ための上述の文献に記載された方法は次の通りである。

【０００６】低解像度の画像の各ピクセルＳ　に対して
、２つの近接したピクセルＡ　及びＰ　が検査される。 ここで、Ａ　＝　Ｐ　ならば、Ｓ　がＡ　及びＰ　の両
者と同一の色（黒または白）であると予測される。高解
像度の画像の対応するスーパーピクセルが次に検査され
、この予測が正しいか否か決められる。もし予測が正し
ければ、即ちスーパーピクセルの全てのピクセルが予測
された色であれば、Ｓ　はその予測された色に設定され
る。もし予測が正しくなければ、Ｓ　は逆の色に設定さ
れ、Ｓ　に対応するスーパーピクセルの実際のビットパ
ターンは補助ファイルに記憶される。

【０００７】他方、Ａ　がＰ　に等しくなければＳ　に
対する予測は行われず、対応するスーパーピクセルの実
際のビットパターンは補助ファイルに記憶される。この
場合に、Ｓはどの色に設定されてもよい。

【０００８】元の高解像度の画像の再構成は上記の手法
を逆にすることによって容易に達成され得る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この圧縮技術に伴う問
題点は、それが圧縮画像における不安定性を導入し易い
ということである。この不安定性は画像の直線の水平エ
ッジ又は垂直エッジがスーパーピクセルの列又は行の中
間を通るときに生じてしまい、そのエッジに沿った黒及
び白ピクセル間の発振という形態をとる。

【００１０】本発明の目的は、かかる問題点を解決する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、第１の
画像をコード化してその第１の画像よりも低解像度の第
２の画像を生成する方法（第２の画像の各ピクセルは第
１の画像のピクセルのスーパーピクセル群に対応してい
る）が提供され、かかる方法は以下のステップを具備し
ている。

【００１２】（ａ）　第１の画像のスーパーピクセルを
、一定の走査パターンで走査するステップ、（ｂ）　第
１の画像の各スーパーピクセルに対して、第１の画像の
複数の以前に走査されたピクセルの値に基づいて予測ク
ラス値を形成するステップ、 （ｃ）　第２の画像の対応するピクセルに対する予測さ
れた色を指示するか又は予測が与えられないことを指示
する予測コードをアクセスするようにテーブルをアドレ
スするために予測クラス値を使用するステップ、（ｄ）
　予測コードが予測が与えられていないことを指示する
と、第２の画像の対応するピクセルの色をスーパーピク
セル中のピクセルに基づいた色に設定しスーパーピクセ
ルの実際のピクセルパターンを補助ファイルに記憶する
ステップ、 （ｅ）　予測コードが予測が与えられていることを指示
すると、この予測をスーパーピクセルの実際のピクセル
パターンと比較するステップ、 （ｆ）　予測が実際のパターンと一致すれば、第２の画
像の対応するピクセルを予測された色に設定するステッ
プ、及び （ｇ）　予測が実際のパターンと一致しなければ、第２
の画像の対応するピクセルを予測された色と反対の色に
設定し、実際のパターンを補助ファイルに記憶するステ
ップである。

【００１３】

【実施例】１つの画像データコード化方法及び装置を次
に一例として図面を参照して説明する。

【００１４】（システムの全体）図１はこの装置の全体
図である。

【００１５】ドキュメント（文書）１０は通常のファク
シミリスキャナ１１によってデジタル化され、ピクセル
（画素）のアレイからなるデジタル化画像が作られる。 各ピクセルは値０（白）又は１（黒）を有する。

【００１６】デジタル化画像データはそれを圧縮するた
めエンコーダ１２によりコード化（符号化）され、コー
ド化されたデータはメモリ１３に記憶される。

【００１７】画像を見たいときにはコード化された画像
データがメモリ１３から読出され、デコーダ１４によっ
て圧縮状態が解除される。このようにしてデコード（復
号化）されたデータは表示ユニット１５に表示される。

【００１８】このコード化プロセスは元の高解像度の画
像を取ること、及びそれを対応する低解像度の画像に変
換することからなる。同時に、低解像度の画像から高解
像度の画像を再構成するために必要な情報を含んだ補助
ファイルが作られる。

【００１９】図２はコード化及びデコード化プロセスに
関する以下の説明で使用される記法（ｎｏｔａｔｉｏｎ
）を示す。

【００２０】高解像度の画像２０はピクセルのアレイか
らなる。これらはスーパーピクセルと呼ばれる２　ｘ　
２　のサブアレイにグループ化される。例えば４つのピ
クセルｓ１−ｓ４は１つのスーパーピクセルを構成する
。

【００２１】低解像度の画像２１もまたピクセルのアレ
イからなり、このそれぞれは高解像度の画像のスーパー
ピクセルの１つと対応する。例えば、ピクセルＳ　はス
ーパーピクセルｓ１−ｓ４　に対応している。

【００２２】コード化及びデコード化の間に、画像はラ
スタ（ｒａｓｔｅｒ）フォーマットで走査される。現在
走査されている低解像度のピクセルはピクセルＳ　と呼
ばれ、この上方のピクセルはピクセルＡ　と呼ばれ、先
行したピクセル（即ち、Ｓ　の左側のピクセル）はピク
セルＰ　と呼ばれる。

【００２３】（コード化）次に、低解像度の画像を形成
すべく高解像度の画像をコード化するための手法を記載
する。画像はラスタパターンで走査されて、高解像度の
画像の各スーパーピクセルｓ１−ｓ４　が順に処理され
、低解像度の画像の対応するピクセルＳ　に色が割り当
てられる。図３はこの走査の各Ｍステップで行われる処
理を示す。

【００２４】ステップ（３−１）　において、最初に２
つの近接したスーパーピクセルａ１−ａ４　及びｐ１−
ｐ４　がアクセスされ、８ビット予測クラス値（ａ１−
ａ４，ｐ１−ｐ４）　を形成するように使用される。こ
こで、スーパーピクセルｓ１−ｓ４　が画像の頂部にあ
るか又は左手の縁部にある場合には、これらビットに対
してあるデフォルト値（ｄｅｆａｕｌｔ　ｖａｌｕｅ）
を想定する必要がある。例えば、デフォルト値０（白）
がとられる。

【００２５】ステップ（３−２）　において、ＲＡＭ　
に保持されたルックアップテーブルをアクセスするため
にアドレスとしてこの予測クラス値（ａ１−ａ４，ｐ１
−ｐ４）　が使用される。 このテーブルはそれぞれが可能性のある各予測クラスに
対応する２５６のエントリを含んでいる。各エントリは
以下の予測の１つを表すコードを含む。 （１）　全て白のスーパーピクセル（即ち、ｓ１　＝　
ｓ２　＝　ｓ３　＝　ｓ４　＝　０　） （２）　全て黒のスーパーピクセル（即ち、ｓ１　＝　
ｓ２　＝　ｓ３　＝　ｓ４　＝　１　） （３）　予測が与えられない

【００２６】ステップ（３−３）　において、アクセス
されたエントリが「予測が与えられないこと」を示すな
らば、ビットパターンｓ１−ｓ４　が補助ファイルに記
憶される。低解像度の画像の対応するピクセルＳ　の値
はｓ１−ｓ４　の半数以上が白であれば白に設定され、
そうでなければ黒に設定される。換言すれば、Ｓ　は黒
に僅かに偏ってピクセルｓ１−ｓ４　の多数値を与えら
れる。これはかなり好ましいものであるということが分
かった。

【００２７】ステップ（３−４）　では、アクセスされ
たエントリが「予測が与えられたこと」を指示すれば、
ピクセルｓ１−ｓ４　の実際の値が検査され、それらが
予測と一致するかどうかが決定される。

【００２８】ステップ（３−５）　において、予測が正
しければ（即ち、ｓ１　＝　ｓ２　＝　ｓ３　＝　ｓ４
　＝　予測値ならば）、低解像度の画像のピクセルＳ　
はその予測値に設定される。

【００２９】ステップ（３−６）　において、逆に予測
が正しくなければ、ピクセルＳ　は予測値と逆に設定さ
れ、ビットパターンｓ１−ｓ４　が補助ファイルに記憶
される。

【００３０】以上のステップはこの画像の全てのピクセ
ルが値を割り当てられるまで反復される。

【００３１】次に、全体の手法が低解像度の画像に対し
て反復され、更に低い解像度の画像を形成し、所望の程
度の圧縮を達成するまで又はこれ以上反復しても圧縮に
意味が無くなるまでそれを続けることができる。

【００３２】上述した手法の結果、低解像度の画像、及
び高解像度の画像を再構成するために必要な情報からな
る補助ファイルが得られる。１つ以上の圧縮レベルを実
行した場合、各レベルに対して別々の補助ファイルが形
成される。

【００３３】低解像度の画像は更にコード化を行うこと
なくビットパターンとして簡単な態様で記憶されてもよ
い。好ましくは、補助ファイルはそれを一層圧縮するよ
うに通常のハフマンコード（Ｈｕｆｆｍａｎ　ｃｏｄｅ
）を用いてコード化の形態で記憶される。この一層のコ
ード化は本発明とは直接関係がないため、より詳細な説
明は行なわない。

【００３４】上述したステップ（３−２）　で使用され
たルックアップテーブルは次のようにして構成される。

【００３５】最初に、ドキュメントの通常のサンプルの
組が１組のトレーニングデータを生成するようにデジタ
ル化される。次に、このトレーニングデータの各スーパ
ーピクセルｓ１−ｓ４　が順に走査されて、その予測ク
ラス（ａ１−ａ４，ｐ１−ｐ４）　が決定される。２５
６の可能性ある予測クラスのそれぞれに対して、スーパ
ーピクセルｓ１−ｓ４　の１６の可能なビットパターン
のそれぞれの発生頻度を指示する頻度テーブルが構成さ
れる。次に、このデータは、各予測クラスに対して全白
のスーパーピクセル（ｓ１　＝　ｓ２　＝　ｓ３　＝　
ｓ４　＝　０）　と全黒のスーパーピクセル（ｓ１　＝
　ｓ２　＝　ｓ３　＝　ｓ４　＝　１）の確率を計算す
るように正規化される。 これは、各予測クラスに対して、その予測クラスのこれ
ら２つのパターンのそれぞれの発生頻度をその予測クラ
スの発生の全数で割算することによってなされる。これ
ら確率の何れかが予定の閾値（例えば、０．６）よりも
大であれば、適切な予測がその予測クラスのルックアッ
プテーブルエントリに書込まれる。そうでなければ、ル
ックアップテーブルエントリは予測が可能ではないこと
を指示するように設定される。

【００３６】好ましくは多レベルコード化手法の各レベ
ルに対して別々のルックアップテーブルがコンパイルさ
れる。これは１つのレベルに対して丁度コンパイルし終
えたルックアップテーブルを用いて各レベルでのトレー
ニングデータをコード化し、その後次のレベルのための
ルックアップテーブルをコンパイルするように圧縮画像
データを分析することによって行われる。コード化を最
適化するように各レベルに対して異なった閾（ｔｈｒｅ
ｓｈｏｌｄ）　確率が使用されてもよい。

【００３７】（デコード化）次に、図４を参照して低解
像度の画像とその関連した補助ファイルデータとから高
解像度の画像を再構成するための手法を説明する。図示
された手法は低解像度の画像の各ピクセルＳ　に対して
順に行われ、高解像度中の画像の対応するスーパーピク
セルに対するビットパターンｓ１−ｓ４　を計算する。

【００３８】ステップ（４−１）　において、Ｓ　に対
する予測クラスは２つの近接したスーパーピクセルのビ
ットパターンａ１−ａ４　、ｐ１−ｐ４　から与えられ
る。Ｓ　が画像の頂部又は左手側縁部にあるならば、デ
フォルト値がこれらビットに対してとられる。Ｓ　が処
理されているときに、ピクセルＡ　及びＰ　は既に処理
されてしまっており（それらがラスタ走査パターンにお
いてＳ　の前に生じるため）、そのため対応するスーパ
ーピクセルに対するビットパターンは既に計算されてし
まっているか又はデフォルト値を与えられていることに
留意されたい。

【００３９】ステップ（４−２）　において、次にこの
ピクセルＳ　に対する予測を得るためルックアップテー
ブルをアクセスするように予測クラスが使用される。

【００４０】ステップ（４−３）　において、予測が与
えられないことをテーブルが指示するならば、データが
補助ファイルから読み出され、高解像度中の画像のスー
パーピクセルｓ１−ｓ４　を再構成するように使用され
る。

【００４１】ステップ（４−４）　において、その逆に
予測が与えられていることをテーブルが指示するならば
、その予測はＳ　の実際の値と比較される。

【００４２】ステップ（４−５）　において、予測がＳ
　の実際の値と一致するならば、高解像度の画像中の対
応するスーパーピクセルｓ１−ｓ４　はその予測に応じ
て全て黒又は全て白に設定される。

【００４３】ステップ（４−６）　において、予測がＳ
　の実際の値と一致しないならば、データが補助ファイ
ルから読出され、高解像度の画像のスーパーピクセルｓ
１−ｓ４　を再構成するために使用される。

【００４４】上述したステップは高解像度中の画像の全
てのスーパーピクセルが再構成されるように低解像度中
の画像の各ピクセルに対して反復される。

【００４５】全体の手法はより高いレベルの画像を再構
成するように反復され、最も高いレベルの画像が作られ
るか又はユーザが処理を停止することを決定するまで続
けられ得る。

【００４６】多くの変更が本発明の精神及び範囲を逸脱
することなく上述した方法に対してなされ得ることが認
められる。例えば、上述したコード化方法において、予
測クラス値は「上方」及び「先行」スーパーピクセルａ
１−ａ４　、ｐ１−ｐ４　に基づいているが、本発明の
他の実施例においては別の組のピクセルが予測クラス値
を作るために使用されてもよい。

【００４７】

【発明の効果】従って、本発明によれば、画像の直線的
な水平又は垂直エッジがスーパーピクセルの列または行
の中間を通るときに生じてしまいそのエッジに沿った黒
及び白ピクセル間の発振の形態を採るような従来の方式
で生じていた圧縮画像の不安定性が回避されることにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像記憶及び再生方式の全体ブロ
ック図である。

【図２】本発明による画像コード化において使用される
記法（ｎｏｔａｔｉｏｎ）を示す高解像度画像及び低解
像度画像の部分図である。

【図３】本発明による画像コード化方法のフロー図であ
る。

【図４】本発明による対応画像デコード化方法のフロー
図である。

【符号の説明】

１０　　ドキュメント １１　　ファクシミリスキャナ １２　　エンコーダ １３　　メモリ １４　　デコーダ １５　　表示ユニット ２０　　画像 ２１　　画像

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　第１の画像をコード化して上記第１の
   画像よりも低解像度の第２の画像を生成し、上記第２の
   画像の各ピクセルが上記第１の画像のピクセルのスーパ
   ーピクセル群に対応している方法において、上記方法が
   （ａ）　上記第１の画像のスーパーピクセルを一定の走
   査パターンで走査する工程と、 （ｂ）　上記第１の画像の各スーパーピクセル（Ｓ１−
   Ｓ４）　に対して、上記第１の画像の複数の以前に走査
   されたピクセル（ａ１−ａ４，ｐ１−ｐ４）　の値に基
   づいて予測クラス値を形成する工程と、 （ｃ）　テーブルをアドレスするために上記予測クラス
   値を使用して、上記第２の画像の上記対応するピクセル
   に対する予測された色を指示するか又は予測が与えられ
   ないことを指示する予測コードをアクセスする工程と、
   （ｄ）　上記予測コードが予測が与えられていないこと
   を指示する場合、上記第２の画像の上記対応するピクセ
   ル（Ｓ）　の色を上記スーパーピクセルのピクセル（ｓ
   １−ｓ４）　の色に基づいた色に設定し、かつ上記スー
   パーピクセルの実際のピクセルパターン（ｓ１−ｓ４）
   　を補助ファイルに記憶する工程と、 （ｅ）　上記予測コードが予測が与えられていることを
   指示する場合、この予測を上記スーパーピクセルの実際
   のピクセルパターン（ｓ１−ｓ４）　と比較する工程と
   、（ｆ）　上記予測が上記実際のパターンと一致する場
   合、上記第２の画像の上記対応するピクセル（Ｓ）　を
   上記予測された色に設定する工程と、 （ｇ）　上記予測が上記実際のパターンと一致しない場
   合に、上記第２の画像の上記対応するピクセル（Ｓ）　
   を上記予測された色と反対の色に設定し、かつ上記実際
   のパターン（ｓ１−ｓ４）　を上記補助ファイルに記憶
   する工程とからなる方法。
2. 【請求項２】　　徐々に解像度が低くなる一連の画像を
   形成するように請求項１の方法を反復して適用すること
   を特徴とする画像をコード化する方法。
3. 【請求項３】　　上記各反復動作に対して別々のテーブ
   ルが使用されることを特徴とする請求項２の方法。
4. 【請求項４】　　各予測クラス値に対して最も可能性の
   ある上記予測を決定するように、上記テーブルが１組の
   サンプル画像のセットに対して分析を行うことによって
   形成されることを特徴とする請求項１、２又は３の方法
   。
5. 【請求項５】　　１つの特定の予測クラス値に対する上
   記最も可能性のある予測の確率が所定の閾値を超える場
   合にのみ上記テーブルに予測が与えられることを特徴と
   する請求項４の方法。
6. 【請求項６】　　第１の画像を復号化して上記第１の画
   像よりも高解像度の第２の画像を生成し、上記第１の画
   像の各ピクセルが上記第２の画像のピクセルのスーパー
   ピクセル群に対応している方法において、上記方法が（
   ａ）　上記第１の画像のピクセルを一定の走査パターン
   で走査する工程と、 （ｂ）　上記第１の画像の各スーパーピクセルに対して
   、上記第２の画像の複数のピクセルの値に基づいて予測
   クラス値を形成する工程と、 （ｃ）　テーブルをアドレスするために上記予測クラス
   値を使用して、上記第２の画像の上記対応するスーパー
   ピクセルに対する予測された色を指示するか又は予測が
   与えられないことを指示する予測コードをアクセスする
   工程と、 （ｄ）　上記予測コードが予測が与えられていないこと
   を指示する場合、上記スーパーピクセル中のピクセルの
   色を設定するように補助ファイルからデータを使用する
   工程と、 （ｅ）　上記予測コードが予測が与えられていることを
   指示する場合、上記予測を上記第１の画像のピクセルの
   実際の値と比較する工程と、 （ｆ）　上記予測が上記ピクセルの値と一致する場合、
   上記第２の画像の上記対応するスーパーピクセル中の各
   ピクセルを上記予測された色に設定する工程と、（ｇ）
   　上記予測が上記実際のパターンと一致しない場合、上
   記スーパーピクセル中のピクセルの色を設定するように
   上記補助ファイルからデータを使用する工程とからなる
   上記方法。