JPH05219394A - ２値画像符号化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 算術符号化法を用いたデータ圧縮に適した２
値画像データへの修正を行い、その２値画像を高い圧縮
率で符号化する。 【構成】 ２値シンボル修正判定手段２１は、シンボル
出現確率推定手段３１で推定されたシンボル出現確率値
Ｓ３１と、入力された２値画像Ｄ１１の着目画素近傍の
２値シンボルパターンとに基づき、２値シンボル修正条
件を満足するか否かを判定し、満足するときには修正判
定結果Ｓ２１を出力する。２値シンボル修正手段２２
は、修正判定結果Ｓ２１に基づき、２値シンボルを修正
し、修正２値画像Ｄ１２を出力する。この修正２値画像
Ｄ１２に基づき、算術符号化手段３０によって算術符号
Ｄ１３が構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ等におい
て、文字・図形等の２値画像を算術符号化法を用いてデ
ータ圧縮する２値画像符号化方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば次のような文献に記載されるものがあった。 文献；原島 博 監修「画像情報圧縮」初版（平３−８
−２５）オーム社、Ｐ・１５３−１６０ 前記文献に記載されているように、文字・図形等の２値
画像をデータ圧縮する方法の一つとして、算術符号化法
がある。

【０００３】算術符号化法は、２値シンボル系列の出現
確率に応じて確率数直線を区間分割し、分割された区間
内の位置を示す２進小数値をその系列に対する符号とす
る方法である。即ち、この算術符号化法では、シンボル
出現確率を符号化パラメータとして符号を構成する。

【０００４】このような算術符号化法を用いて、２値画
像を符号化する２値画像符号化方法の構成例を図２に示
す。図２は、従来の２値画像符号化方法を実施するため
の符号化装置の機能ブロック図である。この２値画像符
号化方法では、算術符号化手段１０により、入力される
２値画像Ｄ１を算術符号化法を用いて符号化し、その符
号Ｄ２を出力する。算術符号化手段１０は、シンボル出
現確率推定手段１１と算術符号構成手段１２とで構成さ
れている。

【０００５】シンボル出現確率推定手段１１では、２値
画像Ｄ１を入力し、符号化しようとしている画素（着目
画素）より以前に出現した“白（Ｗ）”または“黒
（Ｂ）”の２値シンボルから、該着目画素の２値シンボ
ルが出現する確率を推定し、そのシンボル出現確率値Ｓ
１１を算術符号構成手段１２へ与える。算術符号構成手
段１２では、シンボル出現確率値Ｓ１１を符号化パラメ
ータとして、２値画像Ｄ１を算術符号化して符号Ｄ２を
生成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
２値画像符号化方法では、入力された２値画像Ｄ１にお
ける２値シンボルを“白”シンボルとしても“黒”シン
ボルとしても画質にほとんど影響のない場合でも、該入
力２値画像Ｄ１における所定のシンボルを算術符号化法
を用いて単純に符号化するので、符号長に大きな影響を
与える場合が生じる。つまり、従来の方法では、２値シ
ンボルの配列のわずかな違いが符号長に大きな影響を与
える場合が生じるにも関わらず、算術符号化法を用いて
単純に所定のシンボルを符号化するので、符号化画像の
画質が劣化しないものの、符号化後のデータに冗長な符
号を含み、データ圧縮率が低下し、伝送効率の劣化等を
招くという問題があり、それらを解決することが困難で
あった。本発明は、前記従来技術が持っていた課題とし
て、２値画像の画質を損うことなく、該２値画像のデー
タ圧縮率を向上させることが困難な点について解決した
２値画像符号化方法を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、入力された２値画像に基づき、符号化対
象である着目画素で出現する“白”または“黒”の２値
シンボルの出現確率を推定してシンボル出現確率値を求
め、算術符号化法により、前記シンボル出現確率値を符
号化パラメータとして前記２値画像を符号化する２値画
像符号化方法において、修正判定処理と修正処理とを実
行するようにしている。修正判定処理では、前記シンボ
ル出現確率値と前記着目画素近傍の２値シンボルパター
ンとに基づき、符号長が所定の符号長評価パラメータよ
り長くなると判断され、かつ該着目画素近傍の２値シン
ボルパターンが特定の例外パターンでないと判断される
ときに、修正判定結果を修正処理へ送る。修正処理で
は、前記修正判定結果に基づき、前記着目画素の２値シ
ンボルを修正して前記２値画像を符号化させる。

【０００８】

【作用】本発明によれば、以上のように２値画像符号化
方法を構成したので、２値画像が入力されると、修正判
定処理では、シンボル出現確率値と、入力された２値画
像における着目画素近傍の２値シンボルパターンとか
ら、該着目画素の２値シンボルの修正の是非を判定す
る。つまり、この修正判定処理では、着目画素近傍の２
値シンボルパターンから判断して、“白”シンボルとし
ても“黒”シンボルとしても画質に大きな影響を与え
ず、かつ所定のシンボルを符号化することで符号長に大
きな影響を与えると判断されるときに、修正判定結果を
修正処理へ送る。修正処理では、入力された着目画素の
２値シンボルを修正し、算術符号化法によって入力２値
画像を符号化させるように制御する。これにより、着目
画素のシンボルが制御され、冗長な符号が除去される。
従って、前記課題を解決できるのである。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明の実施例の２値画像符号化方
法を実施するための符号化装置の機能ブロック図であ
る。この符号化装置は、半導体集積回路を用いた個別回
路、あるいはプロセッサを用いたプログラム制御等で構
成されるもので、文字・図形等の２値画像Ｄ１１を入力
する２値シンボル修正判定手段２１と２値シンボル修正
手段２２とを備えている。この２値シンボル修正手段２
２の出力側には、シンボル出現確率推定手段３１及び算
術符号構成手段３２で構成される算術符号化手段３０が
接続されている。

【００１０】２値シンボル修正判定手段２１は、シンボ
ル出現確率値Ｓ３１、入力された２値画像Ｄ１１におけ
る着目画素近傍の２値シンボルパターン、及び図３
（ａ），（ｂ）に示すような例外パターンに基づき、該
着目画素の２値シンボルの修正を行うか否かを判定し、
修正を行うときには修正判定結果Ｓ２１を２値シンボル
修正手段２２へ出力する修正判定処理機能を有してい
る。なお、図３（ａ），（ｂ）に示す例外パターンは、
近傍参照シンボル数１０の場合を示し、＊は着目画素、
Ｗは“白”シンボル、Ｂは“黒”シンボルを示す。

【００１１】２値シンボル修正手段２２は、２値シンボ
ル修正判定手段２１からの修正判定結果Ｓ２１に基づ
き、入力された２値画像Ｄ１１の２値シンボルを修正し
てその修正２値画像Ｄ１２を算術符号化手段３０へ与え
る修正処理機能を有している。算術符号化手段３０は、
入力された２値画像Ｄ１１または修正２値画像Ｄ１２に
対し、算術符号化法によって算術符号Ｄ１３を構成する
機能を有している。そのうち、シンボル出現確率推定手
段３１は、例えば図４に示すような参照画素を用い、入
力された２値画像Ｄ１１または修正２値画像Ｄ１２か
ら、着目画素で出現する“白”または“黒”のシンボル
出現確率Ｐ_W （白），Ｐ_B （黒）を推定し、そのシンボ
ル出現確率値Ｓ３１を２値シンボル修正判定手段２１へ
与えると共に、算術符号構成手段３２へ与える機能を有
している。算術符号構成手段３２は、シンボル出現確率
値Ｓ３１を符号化パラメータとして、符号Ｄ１３を構成
する機能を有している。

【００１２】図５は、図１の符号化装置を用いた符号化
方法の処理手順を示すフローチャートであり、この図を
参照しつつ、本実施例の２値画像符号化方法を説明す
る。なお、図５中の１０１〜１１３は、処理ステップを
示す。まず、ステップ１０１，１０２において、算術符
号化手段３０を初期化すると共に、入力される２値画像
Ｄ１１における着目画素の座標値ｉ，ｊを１に初期化す
る。ステップ１０３では、シンボル出現確率推定手段３
１により、図４の参照画素を用い、既に出現している２
値シンボルから、着目画素の座標（ｉ，ｊ）におけるシ
ンボル出現確率Ｐ_B （黒），Ｐ_W （白）を推定し、その
シンボル出現確率値Ｓ３１を２値シンボル修正判定手段
２１及び算術符号構成手段３２へ与える。

【００１３】ステップ１０４において、２値シンボル修
正判定手段２１では、２値シンボル修正条件を満足する
か否かを判定する。即ち、符号長Ｐ_K が長くなると判断
され（Ｐ_K ＜ε、ε；符号長評価パラメータ）、かつ着
目画素近傍の２値シンボルパターンが図３（ａ），
（ｂ）のような例外パターンでない場合、２値シンボル
修正条件を満足すると判定してその修正判定結果Ｓ２１
を２値シンボル修正手段２２へ与える。例外パターンを
考慮するのは、幾何学的形状が損われることを防止する
ためである。この例外パターンは、符号化対象となる２
値画像Ｄ１１の種類等に応じて適宜選定される。そし
て、ステップ１０５〜１０７において、２値シンボル修
正手段２２では、修正判定結果Ｓ２１に基づき、座標
（ｉ，ｊ）の２値シンボルＳ（ｉ，ｊ）を反転させる。
即ち、ステップ１０５で、Ｓ（ｉ，ｊ）＝“Ｂ”か否か
を判定し、イエスのときには、ステップ１０６において
２値シンボルＳ（ｉ，ｊ）を“白（Ｗ）”に反転させ
る。ステップ１０５でノーのときには、２値シンボルＳ
（ｉ，ｊ）を反転させずに“黒（Ｂ）”のままとする。

【００１４】ステップ１０４で２値シンボル修正条件が
満足された場合、ステップ１０８において算術符号構成
手段３２では、反転シンボル“白（Ｗ）”に対応する出
現確率１−Ｐ_K で算術符号Ｄ１３を構成する。これに対
し、ステップ１０４の条件が満足されない場合、ステッ
プ１０９で、算術符号構成手段３２は出現確率Ｐ_K によ
って算術符号Ｄ１３を構成する。ステップ１１０〜１１
３では、着目画素の座標値ｉ，ｊを制御する。即ち、ス
テップ１１０で、着目画素の座標値ｉが画像のｘ軸方向
の最大値ｘ_max より小さいか否かを判定し、小さいとき
には、ステップ１１１でそのｉに＋１加算してステップ
１０３へ戻る。ステップ１１０でｉが最大値ｘ_max 以上
のときには、ステップ１１２において、座標値ｊが画像
のｙ軸方向の最大値ｙ_max よりも小さいか否かを判定
し、小さいときには、ステップ１１３で、ｉを０にする
と共に、ｊに＋１加算してステップ１０３へ戻る。ステ
ップ１１２で、座標値ｊが最大値ｙ_{ma x} 以上のときに
は、符号化処理を終了する。

【００１５】以上のようにして、入力された２値画像Ｄ
１１の符号化処理が実行される。復号化においては、シ
ンボル出現確率推定手段３１におけるシンボル出現確率
推定のための、例えば図４に示す参照画素が、符号化と
同じであれば、前記符号化の逆演算で、元の２値画像Ｄ
１１を得ることができる。以上のように、本実施例の２
値画像符号化方法では、２値シンボル修正判定手段２１
により、着目画素の２値シンボルの修正を行うか否かの
判定を行い、修正を行うときには、２値シンボル修正手
段２２により、該着目画素の２値シンボルを修正するよ
うにしたので、算術符号化法を用いたデータ圧縮に適し
た２値画像データへの修正が行われる。これにより、２
値画像Ｄ１１の画質を損うことなく、該２値画像Ｄ１１
を高い圧縮率で符号化できる。

【００１６】本実施例と従来の２値画像符号化方法をシ
ミュレーションにより評価した結果を、図６及び図７に
示す。図６は従来方法による符号化画像、及び図７は本
実施例による２値化画像を示す。ここで、次のようなシ
ミュレーション条件により評価した。 〔シミュレーション条件〕 シンボル出現確率推定のための参照画素：７画素近傍
（図４を参照） 符号長評価パラメータε＝０．０８ 図６及び図７のシミュレーション結果より明らかなよう
に、従来と本実施例の画質の差はほとんど認められない
にも関わらず、表１の圧縮性能の比較結果に示すよう
に、本実施例の符号量は、従来方法の符号量より、かな
り少なくなっていることがわかる。

【００１７】

【表１】 なお、本発明は上記実施例に限定されず、例えば図５に
示す処理手順を他の処理手順に変更する等、種々の変形
が可能である。

【００１８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、シンボル出現確率と着目画素近傍の２値シンボル
パターンから、修正判定処理によって該着目画素の２値
シンボルの修正の是非を判定し、修正が必要なときに
は、その修正判定結果に基づき、修正処理により、該着
目画素の２値シンボルを修正するようにしている。その
ため、算術符号化法を用いたデータ圧縮に適した２値画
像データへの修正が行え、該２値画像を高い圧縮率で符
号化できる。従って、２値画像の画質を損うことなく、
該２値画像のデータ圧縮性能を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の２値画像符号化方法を実施す
るための符号化装置の機能ブロック図である。

【図２】従来の２値画像符号化方法を実施するための符
号化装置の機能ブロック図である。

【図３】図１の２値シンボル修正における例外パターン
を示す図である。

【図４】図１のシンボル出現確率推定のための参照画素
を示す図である。

【図５】図１の処理手順を示すフローチャートである。

【図６】従来方法のシミュレーション結果を示す符号化
画像の図である。

【図７】本実施例のシミュレーション結果を示す符号化
画像の図である。

【符号の説明】

２１ ２値シンボル修正判定手段 ２２ ２値シンボル修正手段 ３０ 算術符号化手段 ３１ シンボル出現確率推定手段 ３２ 算術符号構成手段 Ｄ１１ ２値画像 Ｄ１２ 修正２値画像 Ｄ１３ 符号 Ｓ２１ 修正判定結果 Ｓ３１ シンボル出現確率値

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された２値画像に基づき、符号化対
   象である着目画素で出現する“白”または“黒”の２値
   シンボルの出現確率を推定してシンボル出現確率値を求
   め、 算術符号化法により、前記シンボル出現確率値を符号化
   パラメータとして前記２値画像を符号化する２値画像符
   号化方法において、 前記シンボル出現確率値と前記着目画素近傍の２値シン
   ボルパターンとに基づき、符号長が所定の符号長評価パ
   ラメータより長くなると判断され、かつ該着目画素近傍
   の２値シンボルパターンが特定の例外パターンでないと
   判断されるときに、修正判定結果を出力する修正判定処
   理と、 前記修正判定結果に基づき、前記着目画素の２値シンボ
   ルを修正して前記２値画像を符号化させる修正処理と
   を、実行することを特徴とする２値画像符号化方法。