JPS6157187A - 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】 産業上の利用分野 本発明は写真のように階調をもった画像を伝送するだめ
の７７夛シミリや、画像蓄積装置等に用いられる画像符
号化装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 量子化された多階調画像を、隣接する画素からなるブロ
ックに分割し、ブロックを符号化する画像符号化方式と
して下記に示すブロック符号化方式の文献１：１）、　
（２）　、　（３）　　に記載されたものが提案されて
いる。

〔１〕　　○、Ｒ，Ｍｉｔｃｈａｌｌ他”Ｂｌｏｃｋ　
ＴｒｕｎｃａｔｉｏｎＣｏｄｉｎｇ　；　Ａ　Ｎｅｗ　
Ａｐｐｒｏａｃｈ　ｔｏ　ＩｍａｇｅＣｏｍｐｒｅｓｓ
ｉｏｎ’、　ＩＥＥＥ　　Ｉｎｔｅｒ−ｎａｔｉｏｎａ
ｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　ＣｏｒｒＩｒｎｕｎｉ
ｃａｔｉｏｎｓ、ｖｏｌｌ　、１９７８〔２〕　　岸本
他”静止画像に対するブロック符号化法の検討″、電子
通信学会研究会資料ＩＥ７８−４３　、１９７８ 〔３〕　　小林“多階調ファクシミｇ信号の差分ブロッ
ク符号化方式″、電子通信学会論文誌。

ｖｏｌ、　Ｉ　６６−Ｂ　、　Ａ２　、１９８３前記文
献〔１〕及び〔２〕に記載されたものはブロック内の画
素の輝度の平均値等を閾値としてブロック内の画素を２
つのグループに分割し、各分割毎に輝度を定めブロック
を２つの階調で表現するるものは圧縮率をさらに高める
ためＫ、平均値と各画素の輝度の差に関して定数を定め
、輝度の差が定数の範囲内であればブロックの平均値の
み、すなわちブロックを１つの階調で表現し、輝度の差
が定数の範囲外であればブロック内の各画素を平均値以
上、未満の２つのグループに分割し、平均値以上又は未
満の画素数が定数をこえたとき各グループの平均値によ
って、すなわちブロックを２つの階調で表現する符号化
方式である。この方式では輝度差に関する定数又は平均
値以上又は未満の画素数についての定数を大きくすれば
圧縮率は高くなるが輝度の小さい、すなわち光学的濃度
の大きい部分の画像の画質の劣化も大きくなる。

一方、定数を小さくすれば画質の劣化は小さくなるが、
文献（１）、（２）のものに対する圧縮率の改善割合は
小さくなる。また、２つの階調で表現されるブロックが
増加すると伝送符号量が増加し、符号伝送速度が低い場
合にはバッフ７メモリの増加を必要となる。

発明の目的 本発明は上記欠点に鑑み商用の写真電送などのように多
くの階調が必要であって、しかも再生された画像の画質
の劣化が少なくしかも高い圧縮率が得られる階調画像の
符号化装置を提供するものである。

発明の構成 多値量子化された階調画像を互いに隣接する一定数の画
素からなるブロックに分割し、前記ブロックの輝度の平
均値を算出し、前記ブロックの各画素の輝度値と前記平
均値の差がすべて定数にの範囲である第１のモード状態
にあるブロックに対してそのブロックの平均値と第１の
モードのブロックであることを示す１ビツトの情報を符
号化し、一方前記各画素の輝度値と前記平均値との差が
定数Ｋを超える画素がＵ個を超えて存在する第２モード
のブロックに対して前記平均値以上の輝度信号をもつ画
素と平均値未満である画素とにブロック内の画素を分割
し、各分割に属する画素の平均値と、各画素がどの平均
値に属するかを示す情報と、第２のモードのブロックで
あることを示す１ビツトの情報を符号化し、さらに１走
査線中に含まれるブロックの総数以下である定数Ｖを定
め、１走査線の符号化中に第２のモードのブロックが７
個を超えた場合には前記走査線中で７個を超えた第２の
モードのブロックは第１のモードのブロックとして符号
化し、次の走査線の符号化においては定数Ｋ又は定数Ｕ
のどちらか一方を少なくとも増加させて符号化するよう
構成している。また１走査線の符号化終了後、その走査
線の符号化において第２のモードのブロックとして符号
化されたブロックの個数が前記定数Ｖ以下である場合に
は次の走査線の符号化において、定数Ｋ又は定数Ｕの少
なくともどちらか一方を減少させるように構成されてい
る。

上記本発明の構成を用いて画像を符号化する場合には、
前記定数Ｖを画像の走査速度と符号伝送速度に応じて定
めることで、伝送符号量の上限が定まり、伝送時間を一
定にすることができ、さらに前記定数Ｋ及び定数Ｕを可
変にすることにより、伝送符号量の上限が定められた範
囲内で、第２のモードのブロックが多い場合には輝度差
の大きい第２のモードのブロックが伝送され、また第２
のモードのブロックが少ない場合には輝度差の小さい第
２のそ−ドのブロックも伝送でき、良好な画質の画像を
得ることができる。

実施例の説明 以下に図面を用いて、本発明の一実施例における画像符
号化装置について説明する。第１図に本発明を用いたシ
ステムのブロック構成図を示す。

第１図において、１は画像読取装置で、写真のような階
調画像を走査し、標本化及び量子化を行なう装置である
。２は多値量子化された画像を符号化する符号化装置、
３は符号を送゛信する符号送信装置、４は伝送された符
号を受信する符号受信装置、６は受信した符号から画像
を再生する復号化１１　　　　　　　装置、ｅは再生さ
れた画像を記録する画像記録装置である。以下、第２図
を参照して本発明の要旨となる符号化装置２、復号化装
置５の構成をさらに詳細−説明する。

第２図は符号化装置２の詳細な構成を示すブロック構成
図である。画像読取装置１によって走査され量子化され
た画像信号２５０は画像メモリ２０１に記憶される。な
お本符号化装置２は画像を互いに隣接した一定の画素数
からなるブロックに分割し、ブロック単位で符号化処理
を行なう。

以下の説明でブロックは主走査方向にｍ画素、副走査方
向にｎ画素からなる矩形とし、ｍ　Ｘ　ｎ　＝　Ｎとし
た。

さて、画像メモリ２０１からはブロック単位で１画素づ
つ読み出される（信号２６０）。原画素信号２６０は選
択器２０２により選択されて、加算・除算器２０３に入
力されると同時に１ブロツク用のメモリ２０５に記憶さ
れる。加算・除算器２０３によって平均値：Ｅｏ（信号
２６２）が下記第１式により算出され撫択器２０４によ
り選択されブロック内の画素の平均値２６３として出力
さ　　　　　　ｉれる。

・・・・・・・・・・・・・・・（１）平均値Ｅ。の算
出終了後、１ブロツク用メモリ２０５からブロック内の
画素の値（信号２６４）を順次読み出し、減算器２０７
で平均値Ｅ。との差を計算し、差の絶対値（信号２６６
）を出力すると同時Ｋ、比較器２１０により各画素の値
と平均値Ｅ０とが比較されその結果２６７がシフトレジ
スタ２１１及び選択器２１２に出力される。比較結果は
平均値Ｅ。以上の場合はＯが、平均値２０未満の場合は
１が割り当てられる。ブロック内の画素の値（信号２６
４）は前記比較結果２６７によって、平均値Ｅ。以上の
第１のグループ（信号２６８）と平均値Ｅ。未満の第２
のグループ（信号２６ｅ）に分類され、それぞれメモリ
２１３及び２１４に記憶される。また比較結果２６７は
カウンタ２１６によって０の個数、カウンタ２１７によ
って１の個数がカウントされる。

ブロック内の各画素と平均値Ｅ。の差の絶対値（信号２
６６）は比較器２０８により定数に発生器２０６からの
定数Ｋ（信号２６５）と比較され、比較結果２７０が判
定器２０９に出力される。

判定器２０９は１ブロツクのすべての画素を比較器２０
８が比較した後、□すべての画素について比較器２０８
の出力２７０が定数に以下であるならばブロック識別信
号２７６を０にセットする。

少なくとも１つ定数により大きい画素が存在する場合は
カウンタ２１６およびカウンタ２１７の出力値２７１お
よび２７２がそれぞれ定数Ｕ発生器２１８からの定数Ｕ
（信号２７３）より大であってかつ定数ＶとＤモードブ
ロックカウンタ値との比較器２２１の比較結果信号２７
４が０であるときはブロック識別信号２７６を１にセッ
トする。

またカウンタ２１６の出力値２７１又はカウンタ２１７
の出力値２７２の少なくとも一方が定数Ｕ（信号２７３
）より小であるか又は比較器２２１の比較結果信号２７
４が１である場合傾は判定器出力信号２７５を０にする
。以下、ブロック識別信号２７６の値が○であるブロッ
クをＳモードブロック、１であるブロックをＤモードブ
ロックと称する。

判定器２０９は１ブロツク毎にブロック識別信号２７５
を出力する。カウンタ２１９は１プ０７り毎にブロック
識別信号２７５を調べその値が１であるときカウンタを
更新する。カラシタ２１９はｎ（ｎは副走査方向のブロ
ックサイズ）走査線毎に初期値０にセットされる。すな
わち、カウンタ２１９は本符号化装置の１走査中に生じ
たＤモードブロックの数をカウントする。カウンタ２１
９のカウント値２７６は定数Ｖ（信％２７７）と比較器
２２１で比較され、Ｖ以下であるときは値０を、■より
大きいときは値１を比較結果信号２７４として出力する
。

ブロック識別信号２７６が０の場合、すなわちＳモード
ブロックの場合、符号器２１５は平均値Ｅ０信号２６３
）と１ビツトのプｂツク識別情報（例えば値０）を符号
化する。

ブロック識別信号２７５が１の場合、すなわち１、Ｄ″
″−ドブ°ｙ　″（Ｄ　’ｊｉｌ　＋・１記１′″″−
プをメモリ２１３から読み出し、加算・除算器２０３に
よって第１のグループの平均値Ｅ１（信号２８０）と１
．同様にして前記第２のグループのメモリ２１４に記憶
されている第２のグループの平均値Ｅ２（信号２８１）
を算出する。すなわち、 が算出される。（但し、上記第２．第３式中、ｙ工。

１１　　は第１のグループに属する画素の値及び個数、
ｚｉ、Ｊ２　　は第２のグループに属する画素の値及び
個数であり、Ｊ１＋Ｊ２＝Ｎである。）符号器２１６は
ブロック識別信号２７６が値１場合、平均値Ｅ、　（信
号２８Ｑ）と平均値Ｅ２（信号２８１）とシフトレジス
タ２１１に記憶されている各画素のグループ属性情報Ｎ
ビット（信号２８２）と１ビットのブローツク識別情報
（例えば値１）を符号化し出力する（信号２８３）。

本符号化装置２の１走査終了後、すなわちｎ走　　　　
　　１査線の符号化終了後、制御器２２２は比較器２２
１の比較結果信号２７４が１であるとき、すなわちｎ走
査線の符号化においてＤモードブロックの数が定数■を
超えた場合には次のｎ走査線の符号化開始時に定数Ｋ又
は定数Ｕを制御信号２７８および２７９によって増加す
る。また、比較結果信号２７４がＱであるとき、すなわ
ちｎ走査線の符号化においてＤモードブロックの数が定
数Ｖ以下である場合には次のｎ走査線の符号化開始時に
定数Ｋ又は定数Ｕを減少させる。定数Ｋ及び定数Ｕの増
加・減少の規則の具体的実施例を以下に説明する。

規則　増加の場合は、まず定数Ｋをｋずつ増加させ、定
数Ｋが上限Ｋｒｎａ工に等しくなった後に定数Ｕ　ｔ−
ｕずつ増加させる。Ｕの増加は上限Ｕｍａｗまでとし、
Ｕ＝　Ｕｍａｗの場合増加動作を行なわない。減少の場
合は、まず定数ＵをＵずつ減少させ、定数Ｕが下限Ｕｍ
ａユに等しくなった後に定数Ｋをｋずつ減少させる。定
数にの減少は下限−、ユまでとし、Ｋ＝に？ｎｉｎの場
合は減少動作を行なわない。

本規則に用いる定数Ｋｍａ　ｘ　ｒＫｒｎｉ　ｎ　ｓＵ
ｍｉ　ｎ　ｒ　Ｕｍａ　ｘ　＋Ｋ、ｕは画像に応じて定
める。

本符号化方式で用いる定数Ｖの１実施例は次式送 によって画像入方速度Ｔ秒／ライン、符号伝１速度Ｆビ
ット／秒、副走査方向ブロックサイズｎ、１走査で発生
する総ブロック数Ｒ，Ｓモードブロックの符号ビット数
５．Ｄモードブロックの符号ビット数り及び伝送時に付
加される誤り検査ビットなどのビット数Ｈから求めるこ
とができる。

（Ｔ−ｎ−Ｆ−８Ｈ）−３−Ｒ Ｄ−３・・・・・・・・・・・・（４）上記第４式は本
符号化装置２の１走査中に発生する符号をすべて１走査
内、すなわちｎ走査線の入力時間内に伝送する場合の定
数Ｖを与えている。

上記装置によって符号化された画像は、Ｓブロックの場
合は値Ｅ０をもつ画素をＮ画素生成し、Ｄブロックの場
合はグループ属性情報を用いて第１のグループの画素は
値Ｅ１　をもつ画素を第２のグループの画素は値Ｅ２を
もつ画素を生成することによシ再生される。

以上本実施例で説明した符号化装置によれば、８ビツト
量子化画像の１画素当りの符号化ビット数はＳモードブ
ロックの発生確率をｐとしたと９　　　　１７＋Ｎ ｐ・−＋（１−ｐ）−（ビット／画素）・・・・・・（
６）Ｎ　　　　　　　　　　　Ｎ となシ、Ｓモードブロックの発生確率が高いほど伝送符
号量は減少する。本実施例ではＤモードブロックの発生
数を定数Ｕを用いて制限することにより伝送符号量の上
限を定めている◇さらＫ、Ｄモードブロックの発生が制
限された場合、次の走査の符号化において、前記規則に
より定数Ｋ又は定数Ｕを増加させることによシ、輝度差
の大きいブロックの画質劣化を防ぐことができる。これ
は定数Ｋ又は定数Ｕの増加により輝度差の小さいＤモー
ドブロック又は輝度差が大きく゛ても輝度差の大きい画
素が少ないブロックはＳモードブロックに変換されるた
め、定数Ｖにより制限されるＤモ、（−ドブロックが減
少し、輝度差の大きいＤモードブロック又は輝度差のあ
る画素が多いＤモードブロックがＳモードブロックに変
換される確率が減少するからである＠ さらＫ、前走査の符号化でＤモードブロックの発生数が
定数Ｖ以下であった場合には定数Ｋ又は定数Ｕを減少さ
せることにより、次の差査の符号化においてＤモードブ
ロックの増加をはかることＫより画質を向上することが
できる。

発明の効果 以上述べたように本発明によれば、定数Ｖを用いて第２
のモードのブロックの発生数を制限し、発生した第２の
モードのブロックが定数Ｖを超えた場合、定数Ｖ以下で
あった場合、それぞれについて定数に１定数Ｕを変化さ
せることにより、伝送符号量の上限が定められたもとで
、良質な画質の符号化をはかることができ、その工業的
価値は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の符号化装置を用いる画像伝送システム
のブロック結線図、第２図は本発明の一実施例における
符号化装置のブロック結線図である０ １・・・・・・画像読取装置、２・・・・・・符号化装
置、３・・・・・・符号送信装置、４・・・・・・符号
受信装置、６・・・・・・復号化装置、６・・・・・・
画像記録装置、２０１・・・・・・画像メモり、２０２
．２０４．２１２・・・・・・選択器、２０３・・・・
・・加算・除算器、２０５　、２１３．２１４・・・・
・・メモＩＪ、２０６・・・・・・定数に発生器、２０
７・・・・・・減算器、２０８．２１０．２２１・・・
・・・比較器、２０９・・・・・・判定器、２１１・・
・・・・シフトレジスタ、−２１５・・・・・・符号器
、２１６．セ１７　、２１９・面・カウンタ、２１８・
・・・・・定数Ｕ発生器、２２０・・・・・・定数Ｖ発
生器、２２２・・・・・・制御器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）多値量子化された階調画像を互いに隣接する複数
   の画素からなるブロックに分割し、前記ブロックの輝度
   の平均値を算出し、前記ブロックの各画素の輝度値と前
   記平均値の差がすべて定数Ｋの範囲である第１のモード
   状態にあるブロックに対してそのブロックの平均値と第
   １モードのブロックであることを示す１ビットの情態を
   符号化し、一方前記各画素の輝度値と前記平均値との差
   が定数Ｋを超える画素がＵ個を超えて存在する第２モー
   ドのブロックに対して前記平均値以上の（あるいは超え
   た）輝度信号をもつ画素と平均値未満である画素とにブ
   ロック内の画素を分割し、各分割に属する画素の平均値
   と、各画素がどの平均値に属するかを示す情報と、第２
   のモードのブロックであることを示す１ビットの情報を
   符号化し、さらに１走査線中に含まれるブロックの総数
   以下（あるいは未満）である定数Ｖを定め、１走査線の
   符号化中に第２のモードのブロックがＶ個を超えた（あ
   るいは以上）場合には前記走査線中でＶ個を超えた（あ
   るいは以上の）第２のモードのブロックは第１のモード
   のブロックとして符号化し、さらに次の走査線の符号化
   においては定数Ｋ、定数Ｕの少なくとも一方を増加させ
   ることを特徴とした画像符号化装置。
2. （２）１走査線の符号化終了後、該走査線の符号化にお
   いて第２のモードのブロックとして符号化されたブロッ
   クの個数が定数Ｖ個以下（あるいは未満）である場合に
   は次の走査線の符号化において、定数Ｋ、定数Ｕの少な
   くとも一方を減少させることを特徴とした特許請求の範
   囲第１項記載の画像符号化装置。