JPH04316279A - カラー画像符号化装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラー画像通信等に用
いられるカラー画像符号化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からカラー静止画像符号化方式に関
して様々な提案がなされている。また、対象となるカラ
ー静止画像を大別すると以下の２つになる。 （１）赤、緑、青、シアン、マゼンタ、黄、白、黒の８
色を２値で扱う２値カラー画像、 （２）赤、緑、青を例えば各２５６階調により１６７０
万色を表示する多値カラー画像、２値カラー画像符号化
方式としては、現在ファクシミリ等で用いられている可
変長符号化方式であるモディファイドハフマン方式を各
色ごとに用いる方式が考えられている。またその他の方
法として、周囲画素から符号化画素を予測する予測符号
化方式も提案されている。これらの方法は、可逆符号化
の分類に入り、符号化・復号化におけるデータ保存がな
されている。

【０００３】一方、多値カラー画像符号化方式としては
、ＲＧＢ各８ｂｉｔ信号を輝度・色差信号に変換した後
に、直交変換（離散コサイン変換）を行った係数値を線
形量子化し、この量子化値を可変長符号化する方式が提
案されている。この方式は基本的には画像の空間周波数
の低周波側を残し、高周波側をカットして、画像データ
を削減する方式である。この方法は、非可逆符号化方式
になり、圧縮率と画質劣化がトレード・オフの関係にあ
る。

【０００４】また、圧縮率と画質のトレードオフを利用
した多値カラー画像の階層的符号化が考えられている。 この方法は多値画像をサブサンプリング等により縮小し
た画像を量子化した後符号化し、低解像階層画像とし、
原画像と、低解像画像を復号したものとの差分画像を量
子化したのち符号化し、高解像階層画像とする方法であ
る。階層数はサブサンプリングのレベルに応じて多くと
ることもある。この方法は、データ量の少ない低解像画
像を先に符号化するため画像の早期把握が可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとしている課題】しかし、上記従来
例によって、カラー文章中にカラー写真がはめ込まれて
いるようなカラー文書画像を符号化する場合。 （１）２値カラー方式では、カラー文章部は圧縮率を上
げて符号化できても、カラー写真部の諧調性ある画像を
効率よく符号化できない。 （２）多値カラー方式では、圧縮率を上げていくと、画
像の高周波成分が大きくカットされ文字等のエッジ部の
画質劣化が目立ってくるので、文章に対しては、写真部
ほどの高圧縮率は期待できない。などの問題点がある。

【０００６】また多値カラー画像の階層的符号化を用い
て低解像画像部の圧縮率を上げることも考えられるが、
やはり、カラー文書、あるいはエッジ部を多く含んだ画
像については画質劣化が大きく、全体画像の早期把握に
問題が残る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は以上の点に鑑み
てなされたもので、多値カラー画像、２値カラー画像の
みらなず、多値カラー画像と２値カラー画像の混存した
カラー画像をも良好に符号化することを目的とするもの
である。

【０００８】本発明は、カラー画像をコンポーネント毎
にＭ×Ｎのブロック単位にエッジ部と非エッジ部に分類
し、エッジ部のブロックに対しては、前記（１）の２値
カラー方式で圧縮することによりカラー文章部等の画質
を保存する。また非エッジ部のブロックについては、前
記（２）の多値カラー方式を用いることにより高圧縮を
実現するものである。

【０００９】また同時に、エッジ部のブロックに対して
更に２値カラー画像階層的符号化を行うことにより、エ
ッジ部の劣化の少ない画像の早期把握を実現するもので
ある。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を好ましい実施例を用いて説明
する。

【００１１】図１は本発明を適用した符号部の実施例構
成である。

【００１２】画像メモリ２０には、図示しない例えばカ
ラースキャナ等のカラー静止画像入力手段から入力され
たフルカラー画像を表わす赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ
）かく８ｂｉｔ多値のカラー画像信号が記憶されている
。

【００１３】画像メモリ２０から読出された各色の多値
カラー画像信号１００は、２値化回路２１で各色毎に２
値化処理を施されてＲ、Ｇ、Ｂ各１ｂｉｔの２値カラー
信号に変換される。

【００１４】また、多値カラー画像信号１００はブロッ
クエッジ判定部１９によりブロック毎にそのブロックが
エッジ部か否かを判定している。本実施例においては画
像８×８をブロック単位として、エッジ部か非エッジ部
かの判定を行っている。

【００１５】２値化回路２１で２値化された信号はブロ
ック毎にセレクタ部２８によりマスク信号１１０により
マスクされる。

【００１６】すなわち、ブロックエッジ判定回路１９に
よりエッジ部と判定されたブロックはブロック判定信号
１１１により２値化信号１０１が選択される。また、非
エッジ部と判定されたブロックについてはマスク信号０
が選択される。したがって２値化画像のうちエッジ画像
のみがライン１０２を介し２値画像メモリ２２へ各色別
に記憶される。

【００１７】２値メモリ２２から読出された２値カラー
信号１０８は、２値カラー信号符号化用の符号器Ａで符
号化処理され、符号語１０５を出力する。この符号器Ａ
により符号化処理が第１の符号化処理である。

【００１８】次に、画像メモリ２０から、前述の第１の
符号化処理がなされたと同じカラー画像信号を読出す。 このカラー信号は第１の符号化により符号化された２値
エッジ画像以外の部分を符号化するものである。２値エ
ッジ画像はライン１０２からレベル変換部２９へ入力さ
れる。ここで、２値信号は０．１から０．２５５（８ビ
ット）に変換される。

【００１９】レベル変換された２値画像１０４は差分器
２３により多値カラー信号１１２との差分がとられる。 差分信号は１０７を介し各色Ｒ、Ｇ、Ｂ毎に差分多値メ
モリ２４へ記憶される。差分多値メモリ２４の多値カラ
ー信号１０９は多値カラー信号符号化用の符号器Ｂで符
号化処理され、符号語１０６を出力する。以上の符号器
Ｂによる符号化処理が第２の符号化処理である。

【００２０】ブロックエッジ判定部１９においては本実
施例では以下の判定を用いている。図２（ａ）はその一
例を示したものである。ブロック毎に（本実施例では８
×８画素、を１ブロックとするがブロックの単位はこれ
に限らない）エッジの検出をＲＧＢそれぞれについて行
う。

【００２１】このエッジの検出法として図２（ａ）はブ
ロック中の最大値ＭａｘＬと最小値ＭｉｎＳの差Ｐ＝Ｌ
ーＳを求め、Ｐがある一定値（Ｔ＝７０、但し全体レベ
ルを２５６とする）以上ならばエッジが存在するという
方法である。

【００２２】また、図２（ｂ）のような方法を用いても
実現できる。

【００２３】図２（ｂ）は８×８ブロック毎にＤＣＴ変
換を行い、変換された係数のうちＤＣをのぞくＡＣ部分
の絶対値の和を求める。

【００２４】

【外１】 Ｓが一定値以上であればエッジ部と判定する。この方法
においてＡＣ係数の和は斜線部分であるが、このうち一
部の係数のみを用いても判定可能である。

【００２５】図３は、画像メモリ２０から読出された多
値カラー画像信号と２値エッジ画像と差分多値画像の関
係を示したものである。

【００２６】本実施例では８×８画素ブロック単位にエ
ッジ判定を行っているが、図３は８×８画素ブロックを
一次元的にみた場合の例である。エッジであると判定さ
れたブロックについては多値カラー画像信号Ｍ（図３（
ａ））はスレッショルドＴＨで２値化され、レベル変換
（０．２５５）されたものが、図３（ｂ）に示す如くの
２値エッジ画像Ｂである。

【００２７】図３（ｃ）に示す差分多値画像ＳはＭとＢ
の差分の絶対値をとったもの、すなわち、Ｓ＝｜Ｍ−Ｂ
｜により得られる。

【００２８】本実施例においては差分絶対値をとったが
、これは負の差分をさけるためである。図３（ｃ）にお
いて斜線部分がこの部分である。結果として高周波成分
を含んだ２値エッジ画像Ｂと低周波成分の差分多値画像
Ｓに分割できる。尚２値化のスレッショルドＴＨはＴＨ
＞１２８（８ビットの場合）が好ましい。ＴＨが小さい
と差分多値画像に高周波が残りやすいためである。

【００２９】本実施例においては、２値エッジ画像をエ
ントロピ符号化で完全保存符号化することによりエッジ
部の画質を保ち、かつ低周波成分である差分画像を符号
化効率のよい多値データ符号化で行うことにより、高効
率で良好な符号化が達成できるものである。

【００３０】また、データ量の少ない２値カラー画像を
第１段階で送ることにより、受信側で、第１段階のみを
復号し、表示することによって、受信した画像が早期に
確認できる。

【００３１】続いて第２段階で差分多値画像を送り、受
信側で復号し、第１段階で復号した２値エッジ画像に差
分多値画を加えることにより第２階層を復号する階層的
符号化を実現するものである。

【００３２】差分多値画像は周知の種々のブロック符号
化により符号化できる。本実施例では８×８画素ブロッ
ク毎にＤＣＴ変換し、変換係数をハフマン符号化する方
式をとっている。

【００３３】図４は、本実施例における差分多値画像の
符号化器２５、２６の例を示している。

【００３４】図１の差分メモリ２４から読出された画像
信号１０９は色変換器５５において、ＲＧＢ信号から輝
度・色差信号９００に変換される。この変換には一般的
に以下の式が用いられている。 Ｙ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４ＢＣｒ＝
０．７１３（Ｒ−Ｙ） Ｃｂ＝０．５６４（Ｂ−Ｙ） ただし、ここで示したＲ、Ｇ、Ｂ、Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂは規
格化した値である。

【００３５】次に直交変換回路５６では離散コサイン変
換により８×８画素ブロック毎の画像を周波数毎の変換
係数（強度）に変換する。図５に示した変換係数は、や
はり８×８のブロックになっており、変換値に１から６
４の番号をつける。５００で示す係数番号１が直流成分
を示している。また、５０１、５０２で示す係数番号２
、３…は交流成分を示しており、番号が大きくなるにし
たがって低周波から高周波への交流成分を示すことにな
る。

【００３６】変換係数信号９０１は線形量子化器５７で
例えば、８ビットに量子化される。この線形量子化器５
７は、直流および低周波の量子化ステップは細かく、高
周波の量子化ステップは粗くとるように量子化ステップ
が決められている。

【００３７】ハフマン符号化部６２においては、直流成
分（図５の係数番号１）と交流成分（図５の係数番号２
〜６４）はそれぞれ別々に符号化される。またこれら符
号化はＹ、Ｃｒ、Ｃｂの順でそれぞれ直流成分、交流成
分がハフマン符号化される。

【００３８】直流成分については、前ブロックの直流成
分との差分にハフマン符号を割りあてるＤＰＣＭハフマ
ン符号を用いている。

【００３９】また、直流成分についてはブロック毎に係
数番号２〜６４を図５のようにジグザグにスキャンし、
係数が０であるランと次の係数値の統計によりハフマン
符号を割りあてる方法である。

【００４０】以上のようにして差分多値画像に符号化さ
れ出力１０６を得る。

【００４１】本実施例では第１段階にデータ量の少ない
２値カラー画像を符号化することにより画像の早期把握
が可能であるが、この第１段階の２値カラーが像を更に
階層的符号化することにより尚一層全体画像を把握する
のに効率的である。

【００４２】図６は２値カラー画像符号化部（図１の符
号器Ａ２５）の部分を階層的符号化により実現した例で
ある。図６のブロックはカラーコンポーネント（本実施
例ではＲ、Ｇ、Ｂ、３色）のそれぞれに適応するもので
ある。したがって図６の入力として２値画像メモリ）２
２から色毎に画像が入力される。

【００４３】４０２〜４０４はそれぞれ１／２、１／４
、１／８の縮小画像を格納するためのフレームメモリ、
４０５〜４０７はそれぞれ１／２、１／４、１／８の縮
小画像を生成する縮小部、４０８〜４１１はそれぞれ１
／８、１／４、１／２、１の縮小画像を符号化するエン
コーダである。

【００４４】縮小部４０５は２値画像メモリ２２からの
画像を主走査、副走査方向共に１／２にサブサンプリン
グ等の手法により縮小して１／２サイズの画像を生成し
、フレームメモリ４０２に格納する。更に１／２サイズ
の画像を縮小部４０６により縮小して１／４サイズの画
像を作りフレームメモリ４０３に格納し、同様に縮小部
４０７により１／８サイズの低解像画像を作成し、フレ
ームメモリ４０４に格納する。

【００４５】符号化は低解像のものから順次符号伝送す
ることにより、大まかな全体画像が迅速に把握できるよ
うになっている。

【００４６】尚本実施例では、２値階層符号化を４レベ
ルとしてた任意の階層数にすることができる。

【００４７】図６の例では、画像を主走査、副走査方向
とも、１／２、１／４、１／８に縮小し、符号化は１／
８、１／４、１／２、１（原寸画像）の順に行いこの順
で伝送する例である。１／８画像の符号化にはフレーム
メモリ４０４に格納された１／８画像を順次スキャンし
エンコーダ４０９により符号化する注目画素と、周囲画
素を参照して算術符号化等のエントロピーコーディング
を行う。１／４画像については、フレームメモリ４０４
からの注目画素の周囲画素と、フレームメモリ４０４か
らの１／８画像の周囲画素を参照することによりエンコ
ーダ４０９にて符号化を行い符号化効率を上げている。 同様にフレームメモリ４０２の１／２画像についてはフ
レームメモリ４０３の１／４画像を、フレームメモリ４
０１の原寸画像はフレームメモリ４０２の１／２画像を
参照してエンコーダ４１０、４１１にて夫々符号化を行
う。

【００４８】このような２値画像階層的符号化を各色毎
に行い、順次伝送することにより受信側で順次復号する
ことにより、更に大まかな全体画像が迅速に把握できる
カラー階層符号化が実現できる。

【００４９】図７は本発明を適用した復号部の実施例構
成である。

【００５０】２値カラー画像の符号語１０５は復号器Ａ
３０で各色毎にドットイメージに復元され２値メモリ３
３に記憶される。このドットイメージは、図１の２値メ
モリ２２に格納された２値信号を完全に復元する。

【００５１】また、差分多値カラー画像の符号語１０６
は、復号器Ｂ３１で各色毎に多値画像データに復元され
、差分メモリ３４に記憶される。この差分メモリ３４の
記憶データは図１の差分メモリ２４に格納された差分多
値信号に対応する。

【００５２】合成器３５では、２値メモリ３３からのＲ
ＧＢ各１ｂｉｔ信号７１３をレベル変換した画像と差分
メモリ３４からの差分信号７１４を合成し、信号７１５
を得て画像メモリＤ３６に記憶する。合成器３５におけ
る画像合成は、図１４に示す様に、２値エッジ復号画像
（Ａ）と差分多値復号画像（Ｂ）を合成して（Ｃ）の如
くの多値カラー復号画像を得る。

【００５３】図８は、図７の２値カラー復号器Ａ３０を
階層的に復号化する復号器のブロック図である。

【００５４】各色毎に階層的に復号化された２値カラー
画像は、色毎（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に１０５に入力する。ゲー
ト部２５１により、まず復号化された１／８縮画像はラ
イン２０１からデコーダ２５２へ入力されデコードされ
る。

【００５５】デコードされた画像はフレームメモリ２５
６にたくわえられる。次に符号化された１／４画像が同
様にゲート部２５１からライン２０２を介しデコーダ部
２５３に入力される。１／４画像の復号化にはすでに復
号された周囲の画素と、フレームメモリ２５６に復号化
され蓄積された１／８画像の周囲画素を参照することに
よりデコーダ部２５３により復号され、フレームメモリ
２５７に記憶される。

【００５６】同様に１／２画像の場合はデコーダ２５４
で、１（２値原画像）画像については、デコーダ２５５
でそれぞれ１／４画像、１／２画像における周囲画素と
、すでに復号した周囲画素を参照して復号される。

【００５７】復号された１／２画像はフレームメモリ２
５８に記憶される。復号された１画像はライン７１１か
ら図３の２値メモリ３３に記憶される。

【００５８】復号化された１／８、１／４、１／２画像
は階層的に符号されるので、この結果をビデオメモリ２
５９を介し、モニタ２６０で見ることができる。したが
って復号した画像の早期理解がより可能となる。またこ
のように階層的に符号化された画像のうち最も低解像画
像（本実施例では１／８画像）はデータ量も少なくサイ
ズも小さいので画像検索のためのアイコン画像として利
用できる。すなわち検索時この画像のみを複合すること
により全体像が理解できる。

【００５９】復号器Ｂ３１については、図４の符号器Ｂ
の逆の変換を行うことにより容易に復号できる。すなわ
ち直流成分、交流成分のハフマン符号を復号しＤＣＴ係
数を８×８画素ブロック毎に構成した後逆ＤＣＴ変換を
行えば復号できる。

【００６０】２値画像の符号化においては、本実施例で
は動的算術符号を用いたが、その詳細を次に示す。図４
の符号器Ａは図６におけるエンコーダ４０９、４１０、
４１１の詳細である。各エンコーダ共同じ動作であるの
でエンコーダ４１１について説明する。

【００６１】２値メモリ２２から符号化する画像の２値
データは１０８を介し、図４の予測状態決定回路５０に
入る。同時に図６のフレームメモリ４０２から符号化画
像の１／２縮小画像が予測状態決定回路５０に入力され
る。

【００６２】予測状態決定回路５０は注目画素に関して
縮小画像を含むその周囲符号化済画素から構成される予
測状態信号Ｓ９１４を出力する。またＳ１１６と同期し
た符号化画素データ×９１５を出力し、両信号は動的算
術符号器５３に入力され符号化される。

【００６３】図９は予測状態決定回路５０のブロック図
である。１０８、１０２にはそれぞれ、符号化画像と縮
小画像が入力される。符号化画像とは２値画像階層的符
号化におけるこれから符号化しようとする画像であり、
縮小画像とは符号化画像をたてよこ１／２に縮小した画
像ですでに符号化されている画像である。

【００６４】６６１は符号化画素の１ライン前を参照す
るため、画素状態を記憶するラインメモリ、６６２は縮
小画像における符号化画素に対応するラインの前ライン
を記憶するラインメモリである。

【００６５】６６３〜６７０は符号化画素の周囲状態を
記憶するためのラッチ、６７１、６７２は縮小画像にお
ける周囲画素状態を記憶するためのラッチである。符号
化画像、縮小画像はそれぞれ画素クロックφ６０２、φ
２　　６０３によりラインメモリおよびラッチはシフト
制御される。

【００６６】また、それぞれ水平同期Ｈ１６０４、Ｈ２
６０５によりライン制御される。ここで縮小画像は符号
化画像のたて、よこ共１／２であるので、画素クロック
周波数および水平同期周波数は以下の関係で制御される
。

【００６７】φ１＝２φ２Ｈ１＝２Ｈ２

【００６８】符
号化画素はラッチ６６４に記憶された画素値であり×９
１５により動的算術器（図４の５３）へ入力され符号化
される。

【００６９】この際、符号化に必要な周囲画素状態は符
号化画素周囲７画素がラインメモリ６６１、ラッチ出力
６６５〜６７０の値として参照される。

【００７０】縮小画素においては符号化画素位置の縮小
位置画素値２０１と同画素、画素であるラインメモリ６
６２の出力およびラッチ６７１、６７２の計４画素の値
が参照される。

【００７１】これら参照画素合計１１画素の状態はＳ９
１６を介し動的算術器５３へ状態予測のため入力される
。

【００７２】図１０（ａ）、（ｂ）はこれら状態予測の
ための周囲参照画素を表わした図である。符号化画像、
縮小画像はそれぞれ周囲７画素、４画素を参照している
。縮小画像における参照画素１画素は符号化画像におけ
る参照画素４画素分に相当している。

【００７３】図１１は図４の示の動的符号器５３のブロ
ック図である。

【００７４】図１１の説明の前に、本実施例で用いた算
術符号について説明する。

【００７５】従来から知られている様に、算術符号は、
入力信号列を小数２進数で表わされる符号になるように
算術演算により符号形成がなされる方法である。この方
法はＬａｎｇｄｏｎおよびＲｉｓｓａｎｅｎらによる文
献“Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆ　　Ｂｌａｃｋ／Ｗｈ
ｉｔｅ　　Ｉｍａｇｅｓ　　Ｗｉｔｈ　　Ａｒｉｔｈｍ
ｅｔｉｃ　　Ｃｏｄｉｎｇ”，ＩＥＥＥ　　Ｔｒａｎ　
　Ｃｏｍ．ＣＯＭ−２９、６、（１９８１．６）等に発
表されている。 この文献によるとすでに符号化した入力信号列をＳ、劣
勢シンボル（ＬＰＳ）の出る確立をｑ、演算レジスタＡ
ｕｇｅｎｄをＡ（Ｓ）、符号レジスタをＣ（Ｓ）とした
時に、入力信号ごとに以下の算術演算を行なう。

【００７６】 Ａ（Ｓ１）＝Ａ（Ｓ）×ｑ≒Ａ（Ｓ）×２−Ｑ…（１）
Ａ（Ｓ０）＝〈Ａ（Ｓ）−Ａ（Ｓ１）〉ｌ…（２）〈　
　〉ｌは有効桁ｌｂｉｔで打ち切りを表すＣ（Ｓ０）＝
Ｃ（Ｓ）…（３） Ｃ（Ｓ１）＝Ｃ（Ｓ）＋Ａ（Ｓ０）…（４）

【００７７
】ここで、符号化データが優勢シンボル（ＭＰＳ：上の
例では０）の場合はＡ（Ｓ０）、Ｃ（Ｓ０）を次のデー
タの符号化に使う。また劣勢シンボル（ＬＰＳ：上の例
では１）の場合は、Ａ（Ｓ１）、Ｃ（Ｓ１）を次のデー
タの符号化に使う。

【００７８】新しいＡの値は２ｓ倍（Ｓは０以上の整数
）され、０．５＜Ａ＜１．０の範囲におさめられる。 この処理は、ハードウエアでは演算レジスタＡをＳ回シ
フトすることに相当する。符号レジスタＣに対しても同
じ回数のシフトが行なわれ、シフトアウトされた信号が
符号となる。以上の処理を繰り返し符号形成がなされる
。

【００７９】また、（１）の式で示したようにＬＰＳの
出現確率ｑを２のべき乗（２−Ｑ：Ｑは正整数）で近似
することにより、乗算計算をシフト演算に置き換えてい
る。この近似をさらによくするためにｑを、例えば（５
）式の如くの２のべき乗の多項式で近似している。 この近似により効率最悪点の改善が行なわれている。

【００８０】ｑ≒２−Ｑ１＋２−Ｑ２…（５）

【００８
１】また、算術符号は符号化データ毎にＱの値を切換え
ることが可能なことから確立推定部を符号化と分離する
ことができる。

【００８２】本実施例では前述のように符号化を行ない
ながら確率を推定していく動的な方法をとっている。

【００８３】以上の算術符号を行なう図４の符号器５３
のブロック図の説明を行なう。

【００８４】図４の予測状態決定回路５０からの状態信
号Ｓ９１６は、カウンタメモリ７３、符号化条件メモリ
７４に入力される。

【００８５】符号化条件メモリ７４には、状態信号Ｓ９
１６で表わされる各状態毎に、出現しやすいシンボルで
ある優勢シンボルＭＰＳ３０８と、後述する算術符号の
ＬＰＳの出現確立を含む符号化条件を示すインデックス
１３０７が記憶されている。

【００８６】符号化条件めもり７４から符号化すべき画
像の色および状態に応じて読み出されたＭＰＳ３０８は
予測変換回路７７に入力され、予測変換回路７７では図
４の５０からのシリアル画素信号Ｘ１１７がＭＰＳ３０
８と一致した時に０となるＹＮ信号３０１を作る。

【００８７】ＹＮ信号３０１は更新回路７５に入力され
、更新回路７５では、ＹＮ信号が０の時に、カウンタメ
モリ７３に記憶されているカウント値のうち対応する状
態のカウントをインクリメントする。

【００８８】そして、カウンタメモリ７３に記憶されて
いるカウント値Ｃ３０６がカウントテーブルＲＯＭ７２
からの設定値ＭＣ３０５に一致したならば、インデック
スＩ３０７が大きくなる方向（ＬＰＳの出現確率ｑが小
さくなる方向）に更新する。（ＭＰＳの反転は行なわな
い。）尚、カウントテーブルＲＯＭ７２は、ＬＰＳの出
現確率ｑを表わすインデックスＩに対応して決められて
いる第１表で示したＭＰＳの数ＭＣ３０５を更新回路７
５に供給する。

【００８９】また、更新回路７５では、ＭＰＳ３０８と
画素信号Ｘ１１７が不一致の場合、即ち、予測変換回路
７７からのＹＮ信号が１の時はインデックスＩ３０７が
小さくなる方向（ＬＰＳの出現確率ｑが大きくなる方向
）に更新する。また、インデックスが１の時に値が０の
ＹＮ信号が来ると、ＭＰＳを反転（０→１または１→０
）する処理を行なう。

【００９０】更新回路７５の出力Ｉ′３０９、ＭＰＳ′
３１０は更新後のインデックスの値であり、符号化条件
メモリ７４に再記憶される。

【００９１】符号化パラメータ決定回路７６では、イン
デックスＩ３０７の値に基づいて算術符号の符号化パラ
メータＱ３１１を算術符号器７８にセットする。この算
術符号器７８では、予測変換回路７７からのＹＮ信号３
０１をパラメータＱ３１１を用いて算術符号化し符号３
０２を得る。

【００９２】尚、符号化条件メモリ７４に初期値を与え
ておき、Ｉ、ＭＰＳを更新しないようにすることにより
、静的な符号化が容易に実現できる。

【００９３】図１２は予測変換回路７７のブロック図で
ある。シリアル画素信号Ｘ９１５とＭＰＳ３０８がＥＸ
−ＯＲ回路７９に入力され、第２表の論理式に従ってシ
リアル画素信号Ｘ９１５とＭＰＳ３０８が一致したとき
に０、不一致のときに１となるＹＮ信号３０１が出力さ
れる。

【００９４】図１３は、更新回路７５のブロック図であ
る。ＹＮ信号３０１が０の時、カウンタメモリ７３から
のカウント値Ｃ３０６が加算器８１で＋１インクリメン
トされ、信号Ｃ′３１２になる。この値は比較器８３で
カウントテーブルＲＯＭ７２からのＭＣ３０５と比較さ
れ、Ｃ′の値がＭＣの値に一致したならば、更新信号Ｕ
ＰＡ３１３を１にセットする。

【００９５】またＹＮ信号３０１は更新信号ＵＰＢ３１
４となり、ＵＰＡ、ＵＰＢはインデックス変更回路８５
に入る。また、ＵＰＡとＵＰＢはＯＲ回路９７で論理Ｏ
Ｒがとられ、ＯＲ回路８７の出力信号３１５はセレクタ
８２の切換え信号となる。

【００９６】セレクタ８２では信号３１５が１の時はカ
ウンタメモリ７３の値をリセットするため０信号３１９
を選び、それ以外は加算器８１の出力信号Ｃ′３１２を
選びカウンタ更新信号Ｃ″３１６として出力し、これを
カウンタメモリ７３に記憶させる。従って、シリアル画
素信号Ｘ１１５とＭＰＳ３０８が不一致の場合、および
一致状態が所定回連続した場合に、カウンタメモリ７３
のカウント値がリセットされる。

【００９７】インデックス変更回路８５には、インデッ
クスの更新きざみを制御する信号ｄ３１７（標準的には
ｄ＝１）とＵＰＡ３１３、ＵＰＢ３１４および符号化条
件メモリ７４から現在のインデックスＩ３０７が入力さ
れている。

【００９８】表３はインデックス変更回路８５における
インデックス更新方法を示すテーブルである（表３には
更新きざみがｄ＝１とｄ＝２の場合を示している。）こ
のテーブルを現在のインデックスＩ、更新きざみ条件ｄ
、ＵＰＡ、ＵＰＢで参照することにより更新したインデ
ックスＩ′を決定する。

【００９９】また、Ｉ＝１でＵＰＢ＝１（シリアル画素
信号Ｘ１１５とＭＰＳ３０８が不一致の場合）の時はＥ
Ｘ信号３１８をセットする。

【０１００】ＥＸ信号３１８が１の時に反転器８６では
現在のＭＰＳ３０８のシンボルを反転させ（０→１１又
は１→０）、更新ＭＰＳ′３１０を得る。また、ＥＸ信
号が０のときはＭＰＳ′は変化させない。更新されたＩ
′３０９およびＭＰＳ′３１０は符号化条件メモリ７４
に記憶され、次の処理用のインデックスＩおよびＭＰＳ
として用いられる。

【０１０１】尚、第３表に示した更新法は、ＲＯＭなど
によりテーブルでも構成できるし、加減算器を使ってロ
ジックで構成することも可能である。

【０１０２】以上の如く、２のべき乗の多項式で近似し
たＬＰＳの出現確率ｑを表わすインデックスＩの値に応
じて定められたＭＰＳの数分のＭＰＳが発生したときに
は、インデックスＩをｄ加算し、算術符号に用いるＬＰ
Ｓの出現確率ｑを小さくせしめ、一方、ＬＰＳが発生し
たときには、インデックスＩをｄ減算し、算術符号に用
いるＬＰＳの出現確率ｑを大きくせしめる。また、更に
ＬＰＳの出現確率ｑが０．５を表わす状態（インデック
スＩが１の状態）においてＬＰＳが発生した場合は、Ｍ
ＰＳを反転する。

【０１０３】この様に、入力画像に適応的にインデック
スＩおよびＭＰＳを更新することにより、符号化効率の
良い算術符号化が達成できる。

【０１０４】図１４は本実施例で用いる算術符号の符号
化効率曲線である。以下、インデックスＩの値を小文字
ｉで示す。この曲線はＬＰＳの出現確率をｑ、符号化時
での近似確率ｑｅｉとした時に式（６）で示される。そ
して、ＬＰＳの出現確率ｑの値の大きい方から小さい方
へ、順次インデックスＩを１、２、３、…と付与する。

【０１０５】

【外２】 ここで、分子はエントロピであり、ｑｅｉは式（７）で
示される値である。

【０１０６】ｑｅｉ＝ｑ１＋ｑ２…（７）ｑ１、Ｑ２の
値は２のべき乗の多項近似の値で第４表で与えられてい
る。例えば（８）〜（１０）で示される。

【０１０７】ｑｅｉ′＝２−１…（８）ｑｅ２′＝２−
１　　−２−４…（９）ｑｅ３′＝２−２＋２−３…（
１０） となり、この確立において効率ηが１．０になるピーク
点となるｑｅｉを以上実効確率と呼ぶ。また効率曲線の
交点を境界確率ｑｂｉと呼び、この確立を境に隣の実効
確率を使って符号化するほうが効率が向上することは明
らかである。

【０１０８】本実施例では、式（５）で示したように２
つの項で近似できる確率から第４表に示した実効確率ｑ
ｅｉを選んでいる。また、第４表のＱ１、Ｑ２、Ｑ３は
算術符号器７８に送るパラメータＱｃ３１１である。即
ち、Ｑ１、Ｑ２はシフトレジスタへ与えるシフト量であ
り、このシフト演算により２のべき乗計算を行なってい
る。また、Ｑ３は第２項めの係数を示し、＋、−の切換
えを行なう。

【０１０９】第１表のＭＣの値は、以下のように決定し
ている。

【０１１０】即ち、ＬＰＳの数をＮＬ、ＭＰＳの数をＮ
Ｍとした時、ＬＰＳの発生確率は式（１１）で与えられ
る。

【０１１１】

【外３】 この式をＮＭで解くと式（１２）になる。

【０１１２】ＮＭ＝「ＮＬ（１／ｑ−１）」…（１２）
ただし「ｘ」は小数点以下の切り上げを表わす。式（１
２）におけるｑに図１１に示したｑｂｉを与えることに
より、こそでの優勢シンボル（ＭＰＳ）の数ＮＭｉが計
算される。従って、ＭＣ波式（１３）から計算される。

【０１１３】ＭＣｉ＝ＮＭｉ＋１−ＮＭｉ…（１３）

【
０１１４】第１表のＭＣの値は式（１１）、（１２）、
（１３）からＮＬ＝２として計算したものである。

【０１１５】この様に、図１４の如くの各境界確率ｑｂ
ｉに基づいて各インデックスＩに対応した優勢シンボル
ＭＰＳの数ＮＭｉを求め、隣り合ったインデックス間の
優勢シンボルＮＭの差を各インデックスＩに対応するＭ
Ｃとする。

【０１１６】そして、このＭＣの値と発生する優勢シン
ボルＭＰＳの数を前述の如く比較し、ＭＣの値と優勢シ
ンボルＭＰＳの数が一致したならば、その状態は隣のイ
ンデックスＩを用いた符号化が適した状態と判断して、
インデックスＩを変更する。これによって、優勢シンボ
ルＭＰＳの発生数を基にして良好なタイミングでインデ
ックスのＩの変更がなされ、且つ、最適なインデックス
Ｉを用いた符号化を適応的に達成できる。

【０１１７】図１５は算術符号器７８のブロック図であ
る。

【０１１８】符号パラメータ決定回路７６で決められた
コントロール信号Ｑ３１１（第４表）のうちシフトレジ
スタＡ９０にＱ１を、シフトレジスタＢ９１にＱ２、セ
レクタ９２にＱ３が入力される。Ｑ１、Ｑ２は夫々シフ
トレジスタＡ、Ｂに対してＡｕｇｅｎｄ信号であるＡＳ
３２３を何ｂｉｔ右にシフトするかを指示する。シフト
された結果が出力信号３２２、３３１となる。

【０１１９】信号３３１は、反転器９６により補数がと
られ、セレクタ９２はコントロール信号Ｑ３により信号
３３１又は反転器９６の出力信号を選択し、出力信号３
３２を得る。

【０１２０】加算器９３ではシフトレジスタＡ９０から
の信号３２２とセレクタ９２からの信号３３２の加算が
行われ、ＡＳ１信号３２４が出力される。減算器９４で
は、ＡＳ信号３２３からＡＳ１信号３２４を減算し、Ａ
Ｓ０信号３２５を得る。

【０１２１】セレクタ９５ではＡＳ０信号３２５とＡＳ
１信号３２４のいずれかをＹＮ信号３０１により選択す
る。 即ちＹＮ信号が１の時はＡＳ０信号が、また、ＹＮ信号
が０の時はＡＳ１信号がＡ′信号３２６になる。

【０１２２】シフト回路８９ではＡ′信号のＭＳＢが１
になるまで左へシフトする処理が行われ、このシフトに
よりＡＳ′信号３２７が得られる。このシフトの回数に
相当するシフト信号３３２は、コードレジスタ９９に入
り、コードレジスタ９９からはシフト回数に相当する数
のｂｉｔがＭＳＢから順番に出力され符号データの３３
０になる。

【０１２３】符号データ３３０は、図示しないｂｉｔ処
理方法にて、ｂｉｔ１の連続が有限個内になるように処
理され、復号器１４側に伝送されることになる。

【０１２４】また、コードレジスタ９９の内容ＣＲ３２
８は加算器で９７でＡＳ０信号３２５と加算され、セレ
クト９８に入る。また、ＡＳ０信号３２５にの加算され
ていない信号ＣＲ３２８もセレクタ９８に入り、ＹＮ信
号３０１が１の時はＣＲ′＝ＣＲ、ＹＮ信号が０の時は
ＣＲ′＝ＣＲ＋ＡＳ０となるＣＲ′信号３２９として出
力される。コードレジスタ９９に関して前述したシフト
処理はＣＲ′信号に対しても行う。

【０１２５】

【表１】

【０１２６】

【表２】

【０１２７】

【表３】

【０１２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
多値カラー信号をブロック毎に、エッジ部であるか否か
を判定し、エッジ部であるブロックについて２値化後、
エントロピ符号化することにより文字、線等のエッジ部
の２値カラーについては劣化の少ないシャープな画像を
高圧縮率で符号化できる。また、カラー写真等エッジ部
の少ない多値カラーについてはエッジ部をのぞいた低周
波画像について符号化が行われるため高圧縮率の符号化
が可能となる。

【０１２９】更に、エッジ部の２値カラー画像を階層的
に符号化を行うことにより、データ量が少ないにもかか
わらず、エッジ部等を保存した劣化の少ない画像が符号
化でき全体画像の早期把握を実現するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】カラー画像符号化装置のブロック図。

【図２】ブロックエッジの判定を示す図。

【図３】差分動作を示す図。

【図４】符号器のブロック図。

【図５】変換係数を示す図。

【図６】階層符号化のブロック図。

【図７】復号装置のブロック図。

【図８】復号装置のブロック図。

【図９】画素参照を示すブロック図。

【図１０】参照画素を示す図。

【図１１】符号器のブロック図。

【図１２】予測変換回路のブロック図。

【図１３】更新回路のブロック図。

【図１４】符号化効率曲線を示す図。

【図１５】算術符号器のブロック図。

【図１６】復号動作を示す図。

【符号の説明】

２０　　画像メモリ ２１　　２値化器 ２２　　２値メモリ ２３　　減算器 ２４　　差分メモリ ２５　　符号器Ａ ２６　　符号器Ｂ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　多値カラー画像を符号化するカラー画
   像符号化装置において、画像を２値カラー画像と多値カ
   ラー画像に分離し、前記２値カラー画像を階層的に符号
   化することを特徴とするカラー画像符号化装置。
2. 【請求項２】　　請求項１に記載のカラー画像符号化装
   置において、Ｍ×Ｎ（Ｍ、Ｎは２以上の自然数）画素ブ
   ロック毎にエッジ部を含むブロックか含まないブロック
   かを判定し、エッジを含むブロックに対しては２値化を
   行い、その他のブロックに対してはマスク（０にする）
   した２値カラー画像と、原画像と２値カラー画像との差
   分とった多値カラー画像とに分離することを特徴とする
   カラー画像符号化装置。
3. 【請求項３】　　請求項１に記載のカラー画像符号化装
   置において、前記多値カラー画像を２値カラー画像と独
   立に符号化することを特徴とするカラー画像符号化装置
   。