(57)【要約】      （修正有）【課題】注目画素と近傍画素の低階調データから注目画素の多値データを予測することにより、より簡素な回路構成で、処理速度を向上させ、高い予測精度を有する予測符号化装置を提供する。【解決手段】データ受付手段１が画像データを原画多値データとして受付け、二値化手段２が二値化し、記憶手段３が二値データを記憶する。この後、予測誤差検出手段４が注目画素と一致する二値データを持つ近傍画素を検索し、一致した中から注目画素と最も相関が強い近傍画素の復号された多値データを注目画素の予測画素とし、予測画素に対応する復号された多値データを符号データ３０から読み出し、注目画素における予測画素と原画データの予測誤差を検出し量子化したものを符号化手段５に渡し、予測値と加算することで復号多値データを算出し記憶手段３を経由して符号データ３０に記憶させる。符号化手段５は、二値データ及び量子化された予測誤差値に基づいて符号化する。【選択図】図１
2011044802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データをスキャン順に多値データとして受付けるデータ受付手段と、
前記データ受付手段により受付けられた多値データを一又は複数の閾値と比較し、当該多値データよりも低階調の低階調データに低階調化する低階調化手段と、
予測対象である注目画素に関して前記低階調データに一致した近傍画素のうち、当該注目画素の近傍画素の多値データと前記注目画素の多値データとの予測誤差を検出する予測誤差検出手段と、
前記低階調データ及び予測誤差に基づいて符号化する符号化手段とを備える
予測符号化装置。
【請求項２】
画像データをスキャン順に多値データとして受付ける画像データ受付工程と、
前記画像データ受付工程により受付けられた多値データを一又は複数の閾値と比較し、当該多値データよりも低階調の低階調データに低階調化する低階調化工程と、
予測対象である注目画素に関して前記低階調データに一致した近傍画素のうち、当該注目画素の近傍画素の多値データと前記注目画素の多値データとの予測誤差を検出する予測誤差検出工程と、
前記低階調データ及び予測誤差に基づいて符号化する符号化工程とを備える
予測符号化方法。
【請求項３】
画像データをスキャン順に多値データとして受付けるデータ受付手段、
前記データ受付手段により受付けられた多値データを一又は複数の閾値と比較し、当該多値データよりも低階調の低階調データに低階調化する低階調化手段、
予測対象である注目画素に関して前記低階調データに一致した近傍画素のうち、当該注目画素の近傍画素の多値データと前記注目画素の多値データとの予測誤差を検出する予測誤差検出手段、
前記低階調データ及び予測誤差に基づいて符号化する符号化手段としてコンピュータを機能させる
予測符号化プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データを圧縮する符号化装置に関し、特に1フレーム内予測(イントラ予測)を行う予測器を使用したDPCM(Differential Pulse Code Modulation)及び可変長符号化を用いて画像データを圧縮する符号化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像データを圧縮符号化する方法としては、DPCM(Differential Pulse Code Modulation；差分パルス符号変調)及び可変長符号化が広く利用されている。これは、圧縮対象の画素(以下、注目画素という)の予測値を求め、原画との差分(予測誤差)を符号化する方法であり、注目画素がその近傍画素と相関が強いことを利用した符号化方式である。DPCMは、一次元的に直前の画像を予測値とする一次元予測方式のほか、予測精度の向上のために上方の画素も併せて使用する二次元予測方式も用いられる。更に、DPCMは、複数の予測方式を画像の性質に合わせて切り替える適応DPCMも用いられ、予測精度を向上させている。DPCMは、主に使用される二次元予測方式では、信号レベル（以下、画素値という）が隣接間で緩やかに変化する自然画像は予測誤差を小さくできるが、急峻なエッジを持つ画像は画素値の変化点で予測が外れがちで、圧縮率及び画質が低下してしまう。
【０００３】
また、可変長符号化は、予測誤差が小さい(ゼロに近い)ほど、短い長さの符号が割り当てられて圧縮率が高まることから、予測精度と画像データの圧縮率とが密接な関係にある。更に、可変長符号化は、非可逆圧縮の場合には、予測誤差を量子化して階調数を抑える丸め込み技術が圧縮率を上げるために用いられ、一般的には予測誤差が大きいほど丸め込み範囲が広い(量子化ステップサイズが大きい)非線形量子化が行なわれる。このため、可変長符号化は、予測誤差が大きくなるに従い、圧縮率が悪化するだけでなく、復号時の画像までも劣化してしまう。
【０００４】
従来の符号化装置は、注目画素の近傍における二値化誤差のみならず、未処理近傍に対する二値化誤差も予測して二値化を行う技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３３６３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の予測符号化装置は、予測に使用する参照画素の領域を拡大するために、膨大な演算回路及び記憶領域を必要とすることとなり、入力される画像に対して、処理速度の低下及び回路規模の増大をもたらすという課題を有する。
【０００７】
本発明は前記課題を解消するためになされたもので、低階調データを用いて注目画素の近傍画素から注目画素の予測値を検出することにより、より簡素な回路構成で、処理速度を向上させ、高い予測精度を有する予測符号化装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願に開示する予測符号化装置は、画像データをスキャン順に多値データとして受付けて閾値と比較し、当該多値データを低階調データに低階調化し、当該低階調データと一致する符号化済み近傍画素の低階調データを検索する。この後、本願に開示する予測符号化装置は、注目画素との間で低階調データが一致した符号化済み近傍画素のうち、注目画素と最も相関が強い近傍画素を注目画素の予測画素として判断し、対応する符号化済み多値データから注目画素の多値予測値を検出する。
【発明の効果】
【０００９】
本願に開示する予測符号化装置は、注目画素自身を低階調化したデータで近傍画素から多値予測値を検出することから、簡素な回路構成で、精度の高い予測を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る予測符号化装置のブロック図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る予測符号化装置のデータ例
【図３】本発明の第１の実施形態に係る予測符号化装置の予測のフローチャート
【図４】本発明の第１の実施形態に係る予測符号化装置の注目画素の隣接画素の一例
【図５】本発明の第１の実施形態に係る予測符号化装置の符号化ブロックにおける構成図
【図６】本発明の第１の実施形態に係る予測符号化装置の復号ブロックの構成図
【図７】本発明の第２の実施形態に係る予測符号化装置の詳細構成図
【図８】本発明の第２の実施形態に係る予測復号装置の詳細構成図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施形態に係る予測符号化装置について、以下のとおり説明する。
実施形態に係る予測符号化装置は、データ受付手段、低階調化手段、予測誤差検出手段および符号化手段を備える。データ受付手段は、画像データをスキャン順に原画多値データとして受付ける。低階調化手段は、データ受付手段により受付けられた原画多値データを一又は複数の閾値と比較し、当該多値データよりも低階調の低階調データに低階調化する。予測誤差検出手段は、注目画素との間で一致する低階調データを持つ近傍画素のうち、前記注目画素と最も相関の強い近傍画素の符号化済み多値データを予測値として採用し、前記注目画素の原画多値データとの差分として予測誤差を検出する。符号化手段は、低階調データ及び予測誤差に基づいて符号化する。
【００１２】
実施形態に係る予測符号化装置では、注目画素の低階調データを用いて、注目画素の予測を行うことで、簡素な回路構成で、精度の高い予測を行える。
前述の低階調は、例えば二値、四値、八値としてもよい。以下の第１および第２の実施形態では、一例として、低階調を二値として説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００１３】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係る予測符号化装置を、図１から図６に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る予測符号化装置のブロック図、図２は本発明の第１の実施形態に係る予測符号化装置のデータ例を示す。また、図３は本発明の第１の実施形態に係る予測符号化装置の予測のフローチャート、図４は本発明の第１の実施形態に係る予測符号化装置の注目画素の隣接画素の一例を示す。図５は本発明の第１の実施形態に係る予測符号化装置の符号化ブロックにおける構成図、図６は本発明の第１の実施形態に係る予測符号化装置の復号ブロックの構成図を示す。
【００１４】
図１において、本実施形態に係る予測符号化装置１０は、データ受付手段１と、二値化手段２と、記憶手段３と、予測誤差検出手段４と、符号化手段５と、送出手段６とを備える。
【００１５】
このデータ受付手段１は、画像データとしての入力情報１００をスキャン順に多値データとして受付ける。このスキャン方法としては、一例として、ラスタスキャンを用いることができる。また、この二値化手段２は、このデータ受付手段１により受付けられた多値データを閾値と比較し、二値データに二値化する。
【００１６】
また、この記憶手段３は、二値化手段２からの二値データ及び予測誤差検出手段４からの符号化済みの既復号多値データ(以下、ローカルデコード値と呼ぶ)を符号データ３０に記憶する。また、記憶手段３は、二値データを保持するためのシフトレジスタと、二値データに対応するローカルデコード値を保持するためのバッファとの２つの記憶領域を備えることができる。なお、この記憶手段３は、予測符号化装置１０の内部に設置されることに限定されず、例えば外部メモリとして予測符号化装置１０の外部に設置することも可能である。
【００１７】
この予測誤差検出手段４は、この二値化手段２が符号化対象である注目画素を二値データに二値化した後、この記憶手段３に基づいて注目画素の二値データと一致する近傍画素（近隣画素）を検索する。この予測誤差検出手段４は、注目画素と二値データが一致した近傍画素のうち、注目画素と距離的に最も近い近傍画素を注目画素の予測画素として判断する。また、この予測誤差検出手段４は、注目画素と隣接する隣接画素の二値データが注目画素と一致した場合には、この一致した隣接画素のローカルデコード値を注目画素の予測画素として判断する。
【００１８】
また、この予測誤差検出手段４は、この予測画素に対応するローカルデコード値をこの記憶手段３に基づいて読み出し、注目画素における原画多値データとの差分を予測誤差値として検出する。また、この符号化手段５は、前記二値データ及び予測誤差に基づいて符号化する。また、この送出手段６は、符号化した符号データをラスタスキャンのライン単位又は任意の画素単位にまとめて送出する。
【００１９】
また、この入力情報１００は、図２（ａ）に示すように、オーバーヘッド部項目と、符号データ部項目とを備える。このオーバーヘッド部項目は、スキャンされた１ライン分の二値化データを示し、１ビット（bit）×１ライン画素数又はランレングス符号を用いることができる。また、この符号データ部項目は、１ライン分の可変長符号を示す。更に、閾値をライン毎に変化させる場合は、二値化に用いた閾値をオーバーヘッド部に挿入して送出する。
【００２０】
また、図２（ｂ）は、ラスタスキャンによる入力画像データを示しており、注目画素Ｘを基準にして入力済みのデータを符号化処理済みデータＥ、入力前のデータを未処理データＦ，二値データの参照エリアを二値データ参照エリアＤとして示す。注目画素を含むラインは、現ラインとして、そのy座標をjとする。また、注目画素の前ラインは、直前ラインとして、そのy座標をj'とする。
【００２１】
また、同図（ｃ）は、二値データ参照エリアＤの拡大図を示す。二値データ参照エリアＤは、現ライン、直前ラインともに注目画素後方に向かってm画素、直前ラインのみは前方に向かって更にn画素と設定する。このように、二値データ参照エリアＤの範囲を一定と設定することから、注目画素の多値データの予測に必要な記憶容量を抑えることとなり、装置費用及びリソース負荷を軽減することができる。また、同図（ｄ）は、注目画素Xの隣接画素を示す。隣接画素は、注目画素Xに対して、左隣をA(i-1, j)、左上隣をB(i-1, j')、上隣をC(i, j')とする。
【００２２】
以下、前記構成に基づく本実施形態の予測符号化装置の動作について、まず入力された画像データに対する二値化処理に関して説明する。
予測対象である注目画素Ｘは、図２（ｂ）に示すように、水平方向に沿って移動し、水平方向の処理が１ライン分終了すると、垂直方向に移動して次の１ラインに移動し、同様に、水平方向に沿って移動する。まず、前記予測誤差検出手段４は、図３に示すように、注目画素Ｘと隣接画素の二値データを比較する（Ｓ１１）。具体的には、前記予測誤差検出手段４は、図２（ｄ）に示すように、3つの隣接画素A, B, Cと注目画素Ｘ自身の二値データを比較する。
【００２３】
前記予測誤差検出手段４は、Ｓ１１の比較により、注目画素Ｘと一致する二値データを有する隣接画素が存在するか否かを判断する（Ｓ１２）。前記予測誤差検出手段４は、このＳ１２の判断により、注目画素Ｘと一致する二値データを有する隣接画素が存在する場合には、一致した隣接画素のローカルデコード値に重み付け（係数ｗ（＞１）を乗算）して多値予測値を予測する（Ｓ１３）。
【００２４】
例えば、注目画素Ｘの隣接画素は、図４（a）に示すように、注目画素Ｘの二値データが０であり、隣接画素Aが０、隣接画素B及び隣接画素Cが1であった場合には、注目画素Ｘに一致する二値データを有する隣接画素Aが存在する。この場合には、前記予測誤差検出手段４は、注目画素Ｘに二値データが一致する隣接画素Aに重み付けを行い、例えば、重みをｗとして、Ｘ＝(ｗＡ＋Ｃ＋Ｂ）/(ｗ＋２)を演算して多値予測することができる。
【００２５】
この演算により、この多値予測は、二値データが一致する隣接画素Aに重み付けを行うことにより、より相関が強い画素のローカルデコード値を重視した予測ができることとなり、原画像に対してより忠実な多値データを予測し、原画像を高精度に再現させる効果が得られる。
【００２６】
相関の強さには、ライン毎に変化させた場合の二値化の閾値を使うことも可能である。図４（b）のように隣接画素ABCのいずれとも一致しない場合、或いはAとBCの複数が一致する場合には、注目画素と同一ライン上にある隣接画素Aにより強い重み付けを与えることもできる。
【００２７】
また、前記予測誤差検出手段４は、このＳ１２の比較により、隣接画素に一致する二値データが存在しない場合には、二値データ参照エリアＤ内の画素に対して二値データを比較する（Ｓ１４）。例えば、図４（b）に示すように、注目画素Ｘの二値データが０であり、隣接画素A、隣接画素B及び隣接画素Cが1であった場合、注目画素Ｘの隣接画素には、注目画素Ｘに一致する二値データを有する隣接画素が存在しない。
【００２８】
前記予測誤差検出手段４は、このＳ１４の比較により、注目画素Ｘと一致する二値データを有する画素が二値データ参照エリアＤ内に存在するか否かを判断する（Ｓ１５）。前記予測誤差検出手段４は、このＳ１５の判断により、注目画素Ｘと一致する二値データを有する画素が二値データ参照エリアＤ内に存在する場合には、一致する二値データの注目画素Ｘからの最短距離を探索する（Ｓ１６）。
【００２９】
前記予測誤差検出手段４は、このＳ１６の探索により、注目画素Ｘからの最短距離の画素のローカルデコード値を多値予測値として検出する（Ｓ１７）。前記予測誤差検出手段４は、例えば、二値データ参照エリアＤの二値データが図４（c）のように示される場合には、注目画素Ｘの二値データと一致する画素のうち最短距離の画素は、注目画素Ｘから左に向かって4番目の画素Ｆであることを判断する。この場合、前記予測誤差検出手段４は、注目画素Ｘから左へ4番目の座標(i-4, j)を有する画素Ｆのローカルデコード値を多値予測値として検出する。
【００３０】
また、前記予測誤差検出手段４は、前記Ｓ１５の判断により、注目画素Ｘと一致する二値データを有する画素が二値データ参照エリアＤ内に存在しない場合には、隣接画素のローカルデコード値を用いて、一次元、または二次元等の一般的な予測式から多値予測値として予測する（Ｓ１８）。以降、前記符号化手段５は、この予測に基づいて、実際の原画データとの差分を予測誤差として算出し、量子化、及び符号化を行う。また、予測値と量子化値からローカルデコード値を生成し、記憶手段３を介して符号データ３０に格納する。また、前記送出手段６は、出力情報２００としてこの符号化された情報を外部出力する。
【００３１】
このように、予測符号化装置１０は、注目画素自身の二値データを用いて周囲の画素との相関により予測することで、急激な前記画素値の変化、例えば、輝度成分の変化に対しても予測誤差を抑えて予測精度を高めることとなり、画質の圧縮率を高めることができる。また、予測符号化装置１０は、従来の符号器（予測器）に二値データを取扱う回路を加えることのみで実現できることとなり、開発費用を抑えることができる。
【００３２】
また、予測符号化装置１０は、二値データ処理を人間の視覚が敏感な輝度成分のみに適用し、人間の視覚が鈍感な色差成分についてはこの輝度成分の予測結果を用いることもできる。この場合には、予測符号化装置１０は、人間の視覚特性を利用して人間の視覚に影響度の高い画素から優先的に予測できることとなり、視覚的な画像品質を維持しつつ、さらに回路規模を縮小させることができる。
【００３３】
符号器（符号化ブロック）としての予測符号化装置１０から外部出力された出力情報２００は、復号器（復号ブロック）としての予測符号化装置１０のデータ受付手段１により受付けられて上記符号化と逆手順で多値予測値を検出されて復号される。このように、復号器（復号ブロック）としての予測符号化装置１０は、原画データを復元することができる。
以下、予測符号化装置１０について、上述したブロック図に基づいて具体化された符号化ブロック及び復号ブロックの構成図を用いて各機能をさらに詳述する。
【００３４】
（符号化ブロック）
以下、第１の実施形態に係る予測符号化装置の符号化ブロックを、図５に基づいて説明する。
この図５は本発明の第１の実施形態に係る予測符号化装置の符号化ブロックにおける構成図を示す。
【００３５】
図５において、本実施形態に係る予測符号化装置は、画像データ受付手段１ａと、二値化手段２ａと、二値化閾値検出手段２ｂと、二値データ記憶手段３ａと、二値データ３１aと、画像データ記憶手段３ｂと、予測参照データ３１ｂとを備える。さらに、本実施形態に係る予測符号化装置は、予測方式判断手段４ａと、多値予測値検出手段４ｂと、予測誤差値検出手段４ｃと、符号化手段５ａと、量子化手段５ｂと、画像データ復号手段５ｃと、送出手段６ａとを備える。
【００３６】
この画像データ受付手段１ａは、画像データとしての画像入力情報１００ａをスキャン順に原画多値データとして受付ける。このスキャン方法としては、一例として、ラスタスキャンを用いることができる。また、この二値化手段２ａは、この画像データ受付手段１ａにより受付けられた原画多値データを二値化閾値検出手段２ｂからの閾値と比較し、二値データに二値化する。
【００３７】
また、二値データ記憶手段３ａは、二値化手段２ａからの二値データを二値データ３１ａに記憶する。また、二値データ記憶手段３ａは、二値データを保持するためのシフトレジスタを備えることができる。また、二値化閾値検出手段２ｂは、二値化を行うための閾値を設定する。
【００３８】
この予測方式判断手段４ａは、この二値化手段２ａが符号化対象である注目画素を二値データに二値化した後、この二値データ記憶手段３ａに基づいて注目画素の二値データと一致する近傍画素（隣接画素）の位置を検索する。この予測方式判断手段４ａは、注目画素と二値データが一致した近傍画素のうち、注目画素と距離的に最も近い近傍画素を注目画素の予測画素として判断する。
【００３９】
この多値予測値検出手段４ｂは、この予測方式判断手段４ａで判断された予測画素に対応するローカルデコード値を、予測参照データ３１ｂから画像データ記憶手段３ｂが読み出す。この多値予測値検出手段４ｂは、その予測画素のローカルデコード値を予測値として、その予測値を予測誤差値検出手段４ｃと画像データ復号手段５ｃへ出力する。
【００４０】
予測誤差値検出手段４ｃは、画像データ受付手段１ａからの注目画素における原画多値データと予測値との誤差を算出し、その誤差を予測誤差として出力する。量子化手段５ｂは、予測誤差を量子化して、画像データ復号手段５ｃおよび符号化手段５ａへ送出する。画像データ復号手段５ｃは、量子化された予測誤差を逆量子化値として予測値と加算したローカルデコード値を、画像データ記憶手段３ｂへ出力する。画像データ記憶手段３ｂは、そのローカルデコード値を予測参照データ３１ｂに記憶する。
【００４１】
符号化手段５ａは、量子化手段５ｂからの量子化された予測誤差に基づいて符号化し、符号データとして送出手段６ａへ出力する。送出手段６ａは、符号データをラスタスキャンのライン単位又は任意の画素単位にまとめ、二値データ記憶手段３ａで読み出された二値データを非圧縮、または可逆圧縮して、その符号データの先頭に付加して、符号出力情報２００ａとして送出する。
【００４２】
（復号ブロック）
以下、第１の実施形態に係る予測符号化装置の復号ブロックを、図６に基づいて説明する。
この図６は本発明の第１の実施形態に係る予測符号化装置の復号ブロックの構成図を示す。
図６において、第１の実施形態に係る予測符号化装置の復号ブロックは、符号データ受付手段１ｂと、二値データ記憶手段３ａと、画像データ記憶手段３ｂと、二値データ３１ａと、予測参照データ３１ｂとを備える。また、第１の実施形態に係る予測符号化装置の復号ブロックは、予測方式判断手段４ａと、多値予測値検出手段４ｂと、画像データ復号手段５ｃと、符号データ復号手段５ｄと、逆量子化手段５ｅと、送出手段６ａとを備える。
【００４３】
この符号データ受付手段１ｂは、二値データを先頭に付加した符号データとしての符号入力情報１００ｂを受付け、付加されたラスタスキャンのライン単位又は任意の画素単位にまとめた二値データを二値データ記憶手段３ａへ出力し、符号データを符号データ復号手段２へ出力する。また、二値データ記憶手段３ａは、二値データを二値データ３１ａに記憶する。また、二値データ記憶手段３ａは、ラスタスキャンのライン単位又は任意の画素単位にまとめた二値データを保持するためのシフトレジスタを備えることができる。このとき、可逆圧縮された二値データの場合は、伸長したものを二値データ記憶手段３ａに渡す。
【００４４】
この予測方式判断手段４ａは、二値データ記憶手段３ａに基づいて注目画素の二値データと一致するラスタスキャンのライン単位又は任意の画素単位にまとめた二値データを検索し、その一致した二値データに対応する近傍画素（近隣画素）を検索する。この予測方式判断手段４ａは、注目画素と二値データが一致した近傍画素のうち、注目画素と距離的に最も近い近傍画素を注目画素の予測画素として判断する。
【００４５】
多値予測値検出手段４ｂは、この予測方式判断手段４ａで判断された予測画素に対応するローカルデコード値を、予測参照データ３１ｂから画像データ記憶手段３ｂが読み出し、その予測画素のローカルデコード値を予測値として、その予測値を画像データ復号手段５ｃへ出力する。また、符号データ復号手段５ｄは、符号データ受付手段１ｂからの符号データのビット列から注目画素に相当する可変長符号を取り出し、復号したデータを逆量子化手段５ｅへ出力する。
【００４６】
逆量子化手段５ｅは、復号したデータを逆量子化して得られた予測誤差値を画像データ復号手段５ｃへ出力する。画像データ復号手段５ｃは、その予測誤差値と多値予測値検出手段４ｂからの予測値とを加算した復号画像データ（以下、デコードデータ）を画像データ記憶手段３ｂと送出手段６ａへ出力する。画像データ記憶手段３ｂは、デコードデータを予測参照データ３１ｂに記憶する。送出手段６ａは、デコードデータを画像出力情報２００ｂとして出力する。
また、本実施形態に係る予測符号化装置１０のハードウェア構成は、ＣＰＵ、メモリ、記憶装置、入力装置及び上記各部を接続するバスが含まれる。
【００４７】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態に係る予測符号化装置を、図７に基づいて説明する。第２の実施形態に係る予測復号化装置を、図８に基づいて説明する。
この図７は本発明の第２の実施形態に係る予測符号化装置の詳細構成図を示し、この詳細構成図について以下のとおり説明する。
【００４８】
図７において、二値化部２１は、原画である画素単位の多値データを二値化閾値生成部２２に設定された固定値で二値化して、注目画素の二値データを現ラインシフトレジスタ３１と参照エリア二値データ比較部４３へ出力する。ここでは、二値化閾値生成部２２に固定値で設定する例を以下に説明するが、この例以外にも直前ラインの画素値の平均値となるライン平均値から求める閾値や平均値最小法で求めた閾値を設定する例があり、それらを使用してもよい。
【００４９】
現ラインシフトレジスタ３１は、入力された二値データをビットシフトして、直前ラインシフトレジスタ３２へ出力し、格納されたｍビットのデータ単位で参照エリア二値データ比較部４３に出力する。直前ラインシフトレジスタ３２は、ビットデータを受けて、１ライン分のビット数より少ないｎビットの格納データを参照エリア二値データ比較部４３へ出力し、１ライン分のaビットをランレングス符号生成部５１へ出力する。ランレングス符号生成部５１は、１ライン分のaビットデータを可変長データに圧縮し、符号ヘッダパッキング部５２で指定サイズにパッキングしたヘッダをＭＵＸ（Multiplexer；マルチプレクサ）６１へ出力する。
【００５０】
近傍画素二値データ比較部４２は、注目画素の二値データが、注目画素近傍のN画素(例えば、N画素は、３画素とする。)の二値データと一致するかを比較する。近傍画素二値データ比較部４２は、注目画素の二値が近傍A画素と一致したら、近傍画素を指定する指定情報を通常予測器４８へ出力し、予測値選択部４９へ通常予測を選択する通常予測選択信号を出力する。近傍画素二値データ比較部４２は、注目画素の二値が近傍のいずれとも一致しないなら、近傍画素を指定しない指定情報を通常予測器４８へ出力し、予測値選択部４９へ通常予測を選択しない通常予測選択信号を出力する。近傍画素を指定する指定情報とは、例えば、図２の(d)のような近傍が３画素なら、一致しない場合、“００”、近傍A画素と一致なら“０１”、近傍B画素と一致なら“０２”、近傍C画素と一致なら“０３”という一致位置出力である。また、その通常予測選択信号は、例えば、通常予測を選択する場合を"１"とし、通常予測を選択しない場合を"０"としてもいい。
【００５１】
参照エリア二値データ比較部４３は、現ラインシフトレジスタ３１からのｍビットの二値データ及び直前ラインシフトレジスタ３２からのｎビットの二値データの中から、注目画素の二値データと一致比較し、一致する画素があれば、二値予測選択信号“１”を予測値選択部４９へ出力する。また、参照エリア二値データ比較部４３は、同時に、注目画素からの相対位置を示すオフセット値も予測画素アドレス生成部４４へ出力する。
【００５２】
参照エリア二値データ比較部４３は、現ラインシフトレジスタ３１からのｍビットの二値データ及び直前ラインシフトレジスタ３２からのｎビットの二値データの中から、注目画素の二値データと一致比較し、一致する画素がなければ、二値予測選択信号“０”を予測値選択部４９へ出力する。また、参照エリア二値データ比較部４３は、一致する画素がなければ、注目画素からの相対位置を示すオフセット値を予測画素アドレス生成部４４へ出力しない。
【００５３】
画素カウンタ４１は、入力される同期信号に基づいて、カウント値を予測画素アドレス生成部４４、現ライン用バッファアドレス生成部４５及び直前ライン用バッファアドレス生成部４６へ出力する。現ライン用バッファアドレス生成部４５は、カウント値から注目画素位置を示す注目画素アドレスを予測画素アドレス生成部４４へ出力する。直前ライン用バッファアドレス生成部４６は、カウント値から通常予測用の参照画素のリードアドレス（例えば、注目画素Ｘから１ライン前の参照画素Ｂ、Ｃを指定するアドレス）を生成し、リードアドレス選択部４７へ出力する。
【００５４】
予測画素アドレス生成部４４は、注目画素アドレスとカウンタ値とオフセット値を基に、現ラインのオフセット値か、直前ラインのオフセット値かをカウント値でラインを判別し、さらに、ラインを判別した上で、予測画素リードアドレスを求める。予測画素アドレス生成部４４は、現ラインか直前ラインかを示すライン情報と予測画素リードアドレスとをリードアドレス選択部４７へ出力する。リードアドレス選択部４７は、通常予測用の参照画素のリードアドレスから得られたリードアドレスを直前ライン用バッファに出力して、通常予測用の直前ラインデータを読み出す。
【００５５】
リードアドレス選択部４７は、ライン情報が現ラインであれば、予測画素リードアドレスを現ライン用バッファに出力し、予測画素データを読み出す。現ライン用バッファ３３は、リードアドレス選択部４７からデータを読み出される度に、シフトデータとして直前ライン用バッファ３４に出力する。現ライン用バッファ３３は、ローカルデコーダ５８からのデコードデータを現ライン用バッファアドレス生成部４５からのアドレスに書き込む。直前ライン用バッファ３４は、シフトデータを直前ラインアドレス生成部からのライトアドレスに書き込む。
【００５６】
通常予測器４８は、近傍画素を指定する指定情報を受けると、指定する情報に基づく参照画素の多値データを、近傍画素を指定しない指定情報を受けると、参照画素全ての多値データから算出した多値予測値を通常予測結果として予測選択部４９へ出力する。リードアドレス選択部４７は、ライン情報と予測画素リードアドレス予測画素によって、現ライン用バッファ３３および直前ライン用バッファ３４のいずれ一方から読み出されたデータを二値予測結果として予測値選択部４９へ出力する。
【００５７】
予測値選択部４９は、通常予測選択信号が“１”なら、通常予測器４８からの通常予測結果を選択し、通常予測選択信号が“０”で参照エリア二値データ比較部４３からの二値予測選択信号が“１”なら、リードアドレス選択部４７からの二値予測結果を選択し、予測値選択部４９へ出力する。予測値選択部４９は、通常予測選択信号が“０”で、かつ二値予測選択信号が“０”なら、通常予測結果を選択する。また、予測値選択部４９は、通常予測選択信号が“１”で、二値予測選択信号が“１”なら、通常予測結果を優先的に選択する。
【００５８】
このとき、通常予測器４８の出力信号は、近傍画素二値データ比較部４２からの指定情報により、Ｎ個の近傍画素を使用した通常予測であるか、あるいは一致する二値データに基づいて抽出されたものであるかは選択済みである。
【００５９】
予測値選択部４９は、リードアドレス選択部４７からの二値予測結果または通常予測器４８からの通常予測結果のいずれか一方を、通常予測選択信号および二値予測選択信号に基づいて、予測値として予測誤差部５３とローカルデコーダ５８へ出力する。予測処理遅延部７１は、入力された多値データを予測処理にかかる時間分遅らせて、予測誤差部５３へ出力する。予測誤差部５３は、原画の多値データと予測値との差を予測誤差として量子化部５２へ出力する。
【００６０】
量子化部５４は、予測誤差を量子化テーブルを使用して、量子化した量子化値をエントロピー符号化部５５とローカルデコーダ５８へ出力する。エントロピー符号化部５５は、量子化値を符号テーブルを使用して、データ量を圧縮した可変長の符号データを符号パッキング部５６へ出力する。このとき、エントロピー符号化する単位を１画素ではなく２画素単位など複数画素をまとめて実施してもよい。符号パッキング部５６は、エントロピー符号化部５５からの可変長符号データを出力バスサイズに合わせてパッキングして符号蓄積バッファ部５７に出力する。
【００６１】
符号蓄積バッファ部５７は、出力バスサイズに揃えてパッキングされた符号データを１ライン分蓄積したら、１ラインの符号データとしてＭＵＸ６１へ出力する。ローカルデコーダ５８は、予測値と量子化値とを加算した値であるローカルデコード（復号）データを通常予測器４８と現ライン用バッファ３３とへ出力する。ＭＵＸ６１は、符号ヘッダパッキング５６からのヘッダを符号蓄積バッファ部５７からの１ラインの符号データの先頭に付加したデータをビットストリームとして出力する。
【００６２】
次に、図８は本発明の第２の実施形態に係る予測復号装置の詳細構成図を示し、この詳細構成図について、以下のとおり説明する。
図８において、ＤＭＵＸ（Demultiplexer；デマルチプレクサ）８１は、符号化装置から送出されたビットストリームを受け、そのビットストリームをヘッダと符号データとに分離し、ヘッダをランレングス符号伸長部８２へ、符号データを符号蓄積バッファ部８６へそれぞれ出力する。
【００６３】
ランレングス符号伸長部８２は、圧縮されたヘッダを伸長して、伸長したヘッダを現ライン二値データシフトレジスタ８３へ出力する。このとき、現ライン二値データシフトレジスタ８３に格納されていた二値データは直前ライン二値データシフトレジスタ８４へ押し出される形となり、現ラインシフトレジスタ８３にヘッダの全ビット（全ビットとは、ａビットで、１ライン分の二値データを示す）を格納が完了すると同時に直前ライン二値データシフトレジスタ８４には現ラインシフトレジスタ８３から移動した二値データが直前ラインの二値データとして格納が完了する。
【００６４】
現ライン二値データシフトレジスタ８３は、全ビットを参照エリア二値データ選択部８５へ現ラインの二値データとして出力し、直前ライン二値データシフトレジスタ８４は、全ビットを参照エリア二値データ選択部８５へ直前ラインの二値データとして出力する。参照エリア二値データ選択部８５は、現ライン二値データシフトレジスタ８３からの現ラインの全ビットと直前ライン二値データシフトレジスタ８４からの直前ラインの全ビットのうち、参照エリアに対応するビットを選択して、参照エリア二値データ比較部４３へ出力する。
【００６５】
参照エリア二値データ選択部８５の参照エリアの選択処理について、図２の（ｂ）、（ｃ）を使用して説明する。図２（ｂ）で、注目画素をＸとし、参照エリアをＤの領域とし、注目画素と参照エリアＤを取り出したものが図２（ｃ）となる。参照エリア二値データ選択部８５は、画素カウンタ４１から注目画素Ｘの現ラインにおける位置情報を受け取り、この位置情報を元にして現ラインシフトレジスタ８３が出力する全ビットａの中から参照エリアＤの現ラインに該当する(ｍ＋１）ビットを選択する。（ｍ＋１）ビットとは、図２（ｃ）のＸ自身のビットと、Ｘと同じラインのｍの範囲内のビットを示す。
【００６６】
同様に、直前ライン二値データシフトレジスタ８４からも参照エリアＤの直前ラインに該当するｎビットを選択する。参照エリア二値データ選択部８５は、選択した現ライン二値データ（ｍ＋１）ビットと直前ライン二値データｎビットを参照エリア比較部４３に出力する。また、近傍画素二値データ比較部４２に対しては、現ライン二値データ（ｍ＋１）ビットと直前ライン二値データｎビットの中から、注目画素の二値データと比較に必要な近傍画素の二値データを出力する。
【００６７】
近傍画素二値データ比較部４２は、注目画素Ｘの二値データが、それ以外の注目画素近傍のＮ画素(例えば、Ｎ画素は、３画素とする。)の二値データと一致するかを比較する。近傍画素二値データ比較部４２は、注目画素の二値が近傍Ａ画素と一致したら、近傍画素を指定する指定情報を通常予測器４８へ出力し、予測値選択部４９へ通常予測を選択する通常予測選択信号を出力する。
【００６８】
近傍画素二値データ比較部４２は、注目画素の二値が近傍のいずれとも一致しないなら、近傍画素を指定しない指定情報を通常予測器４８へ出力し、予測値選択部４９へ通常予測を選択しない通常予測選択信号を出力する。近傍画素を指定する指定情報とは、例えば、図２の(d)のような近傍が３画素なら、一致しない場合、“００”、近傍Ａ画素と一致なら“０１”、近傍Ｂ画素と一致なら“０２”、近傍Ｃ画素と一致なら“０３”という一致位置出力である。また、その通常予測選択信号は、例えば、通常予測を選択する場合を"１"とし、通常予測を選択しない場合を"０"としてもいい。
【００６９】
参照エリア二値データ比較部４３は、参照エリア二値データ選択部８５からの現ライン二値データであるｍビット（注目画素を除く）、および直前ライン二値データであるｎビットの二値データの中から、注目画素の二値データと一致比較し、一致する画素があれば、二値予測選択信号“１”を予測値選択部４９へ出力する。また、参照エリア二値データ比較部４３は、同時に、注目画素からの一致した画素までの相対位置を示すオフセット値も予測画素アドレス生成部４４へ出力する。
【００７０】
参照エリア二値データ比較部４３は、参照エリア二値データ選択部８５からの現ライン二値データであるｍビットと直前ライン二値データであるｎビットの二値データの中から、注目画素の二値データと一致比較し、一致する画素がなければ、二値予測選択信号“０”を予測値選択部４９へ出力する。また、参照エリア二値データ比較部４３は、一致する画素がなければ、注目画素からの相対位置を示すオフセット値を予測画素アドレス生成部４４へ出力しない。
【００７１】
画素カウンタ４１は、入力される同期信号に基づいて、カウント値を予測画素アドレス生成部４４、現ライン用バッファアドレス生成部４５及び直前ライン用バッファアドレス生成部４６へ出力する。現ライン用バッファアドレス生成部４５は、カウント値から注目画素位置を示す注目画素アドレスを予測画素アドレス生成部４４へ出力する。直前ライン用バッファアドレス生成部４６は、カウント値から通常予測用の参照画素のリードアドレス（例えば、注目画素Ｘから１ライン前の参照画素Ｂ、Ｃを指定するアドレス）を生成し、リードアドレス選択部４７へ出力する。
【００７２】
予測画素アドレス生成部４４は、注目画素アドレスとカウンタ値とオフセット値を基に、現ラインのオフセット値か、直前ラインのオフセット値かをカウント値でラインを判別し、さらに、ラインを判別した上で、予測画素リードアドレスを求める。予測画素アドレス生成部４４は、現ラインか直前ラインかを示すライン情報と予測画素リードアドレスとをリードアドレス選択部４７へ出力する。リードアドレス選択部４７は、通常予測用の参照画素のリードアドレスから得られたリードアドレスを直前ライン用バッファに出力して、通常予測用の直前ラインデータを読み出す。
【００７３】
リードアドレス選択部４７は、ライン情報が現ラインであれば、予測画素リードアドレスを現ライン用バッファに出力し、予測画素データを読み出す。現ライン用バッファ３３は、リードアドレス選択部４７からデータを読み出される度に、シフトデータとして直前ライン用バッファ３４に出力する。現ライン用バッファ３３は、デコーダ８９からの復号画素を現ライン用バッファアドレス生成部４７からのアドレスに書き込む。
【００７４】
直前ライン用バッファ３４は、シフトデータを直前ラインアドレス生成部からのライトアドレスに書き込む。通常予測器４８は、近傍画素を指定する指定情報を受けると、指定する情報に基づく参照画素の多値データを、近傍画素を指定しない指定情報を受けると、参照画素全ての多値データから算出した多値予測値を通常予測結果として予測選択部４９へ出力する。リードアドレス選択部４７は、ライン情報と予測画素リードアドレス予測画素によって、現ライン用バッファ３３および直前ライン用バッファ３４のいずれ一方から読み出されたデータを二値予測結果として予測値選択部４９へ出力する。
【００７５】
予測値選択部４９は、通常予測選択信号が“１”なら、通常予測器４８からの通常予測結果を選択し、通常予測選択信号が“０”で参照エリア二値データ比較部４３からの二値予測選択信号が“１”なら、リードアドレス選択部４７からの二値予測結果を選択し、予測値選択部４９へ出力する。予測値選択部４９は、通常予測選択信号が“０”で、かつ二値予測選択信号が“０”なら、通常予測結果を選択する。また、予測値選択部４９は、通常予測選択信号が“１”で、二値予測選択信号が“１”なら、通常予測結果を優先的に選択し、予測値選択部４９へ出力する。
【００７６】
このとき、通常予測器４８の出力信号は、近傍画素二値データ比較部４２からの指定情報により、Ｎ個の近傍画素を使用した通常予測であるか、あるいは一致する二値データに基づいて抽出されたものであるかは選択済みである。
【００７７】
予測値選択部４９は、リードアドレス選択部４７からの二値予測結果または通常予測器４８からの通常予測結果のいずれか一方を、通常予測選択信号および二値予測選択信号に基づいて、予測値としてデコーダ８９へ出力する。
【００７８】
符号蓄積バッファ部８６は、符号データを一旦蓄積して、可変長復号部８７へ出力する。可変長復号部８７は、符号データを復号デーブルを使用して復号して、復号データを逆量子化部８８へ出力する。逆量子化部８８は、復号データを逆量子化した逆量子化値をデコーダ８９に出力する。デコーダ８９は、予測値と逆量子化値とを加算した復号画素をビデオラインバッファ部９０、通常予測器４８および現ライン用バッファへ出力する。ビデオラインバッファ部９０は、復号画素を画像出力する。
【符号の説明】
【００７９】
１  データ受付手段
１ａ  画像データ受付手段
１ｂ  符号データ受付手段
２  二値化手段
２ａ  二値化手段
２ｂ  二値化閾値検出手段
２１  二値化部
２２  二値化閾値生成部
３  記憶手段
３ａ  二値データ記憶手段
３ｂ  画像データ記憶手段
３０  符号データ
３１ａ  二値データ
３１ｂ  予測参照データ
３１  現ラインシフトレジスタ
３２  直前ラインシフトレジスタ
３３  現ライン用バッファ
３４  直前ライン用バッファ
４  予測画素判断手段
４ａ  予測方式判断手段
４ｂ  多値予測値検出手段
４ｃ  予測誤差値検出手段
４１  画素カウンタ
４２  近傍画素二値データ比較部
４３  参照エリア二値データ比較部
４４  予測画素アドレス生成部
４５  現ライン用バッファアドレス生成部
４６  直前ライン用バッファアドレス生成部
４７  リードアドレス選択部
４８  通常予測器
４９  予測値選択部
５  多値予測値検出手段
５ａ  符号化手段
５ｂ  量子化手段
５ｃ  画像データ復号手段
５ｄ  符号データ復号手段
５ｅ  逆量子化手段
５１  ランレングス符号生成部
５２  符号ヘッダパッキング部
５３  予測誤差部
５４  量子化部
５５  エントロピー符号化部
５６  符号パッキング部
５７  符号蓄積バッファ部
５８  ローカルデコーダ
６  送出手段
６ａ  送出手段
６１  ＭＵＸ
７１  予測処理遅延部
８１  ＤＭＵＸ
８２  ランレングス符号伸長部
８３  現ライン二値データシフトレジスタ
８４  直前ライン二値データシフトレジスタ
８５  参照エリア二値データ選択部
８６  符号蓄積バッファ部
８７  可変長復号部
８８  逆量子化部
８９  デコーダ
９０  ビデオラインバッファ部
１０  予測符号化装置
１００  入力情報
１００ａ  画像入力情報
１００ｂ  符号入力情報
２００  出力情報
２００ａ  符号出力情報
２００ｂ  画像出力情報
【図１】
2011044802.tif 000003
【図２】
2011044802.tif 000004
【図３】
2011044802.tif 000005
【図４】
2011044802.tif 000006
【図５】
2011044802.tif 000007
【図６】
2011044802.tif 000008
【図７】
2011044802.tif 000009
【図８】
2011044802.tif 000010