实施发明的较佳方式
以下借助附图详细描述本发明的实施例。
(第一实施例)
图1示出了本发明第一实施例的图像编码系统框图。图中所示图像编码系统
包括：编码模式判断部分1，它输出的编码模式数据指示了被编码像素块的编码
模式；模式数据编码部分2，它利用下面将要描述的码字表产生模式数据码字；
块数据编码部分3，它产生像素块内像素值的码字；以及多路复用部分4，它通
过多路复用与模式数据有关的码字和与像素值数据有关的码字产生编码图像信
号。这里标号11表示由块划分单元(未画出)划分的数字输入图像块像素值信号；
标号12表示像素块的编码模式数据；标号13表示与模式数据有关的码字；标号
14表示与块数据有关的码字；标号15表示划分为块的数字输入图像的编码图像
信号。
图2示出了模式数据编码部分2的功能框图。如图2所示，模式数据编码部
分2包含：模式数据存储部分21，它存储编码模式数据；模式数据读取部分22，
它读取被编码块周边的编码模式数据；由多个码字表组成的码字表预测表23；
码字表选择部分24，它选择最优的码字表；以及编码部分25，它根据码字表对
模式数据编码。
图3示出了码字表预测表23的实例。通过调整已经编码的周边块的模式数
据与多个包含不同编码模式的码字表的组合提高了编码效率。
以下描述上述图像编码系统的操作：
首先，如图4所示，数字输入图像组成形式信息，它表示普通彩色信号或对
象的合成形式或比例，该对象一帧由水平M个像素与垂直N条线构成。利用块
划分单元(未画出)将一帧数字输入图像划分为多个水平m个像素而垂直n条线组
成的像素块。所得的像素块的像素值信号11被输入至编码模式判断部分1和块
数据编码部分3。
编码模式判断部分1从位置(i,j)(以下称为POS(i,j))上的像素块的像素值数据
确定像素块的编码模式。如果是普通的彩色信号，则确定是否有运动校正和正交
变换系数，如果是形式信号，则确定是否为有效形式。对于二进制图像信号，可
以有三种状态：(A)块内所有像素是黑色像素；(B)所有像素是白色像素；(C)黑色
像素与白色像素混合在一起。因此，对应三种状态分别有三种编码模式A、B和
C。POS(i,j)上的像素块的编码模式以下被称为MODE(i,j)。编码模式判断部分1
向模式数据编码部分2和块数据编码部分3输出确定的MODE(i,j)。
模式数据编码部分2从图3所示码字表预测表选择对应于MODE(i,j)的码字
以生成与模式数据有关的码字。
以下描述编码模式数据的方法：
在模式数据编码部分2中，假定现在编码的像素块的编码模式为MODE(i,j),
则如图5所示，可以从POS(i,j)上的像素块周边已经编码的像素块(POS(i-1,j-
1),POS(i,j-1),POS(i-1,j))的编码模式MODE(i-1,j)、MODE(i-1,j-1)和MODE(i,j-1)
预测MODE(i,j)。
即，当存在三种编码模式A、B和C时，如果MODE(i-1,j)、MODE(i-1,j-
1)和MODE(i,j-1)都是A时，MODE(i,j)也是A的概率较大。
在典型的普通模式数据编码中，每个编码模式A、B和C都给予一个特定
的码字并且根据确定的编码模式指定一个码字。即，预先制作一组编码模式A的
码字、编码模式B的码字和编码模式C的码字(码字表)并且提取相应编码模式的
码字并输出。此外，每个码字长度(比特数)是固定相同的。
如图3所示，在本发明中，码字表预测表中提供了多个码字表并且一些特定
的码字表包含短码字长度的码字。如果被编码块的周边块的编码模式倾向于特定
模式，则被编码的块处于同一特定模式的概率较高，因此特定模式的码字长度小
于其它编码模式。
具体而言，如果周边块的编码模式倾向于A，则编码模式A的码字设定为
“0”(码字长度=1比特)；编码模式B的码字设定为“10”(码字长度=2比
特)；编码模式C的码字设定为“11”(码字长度=2比特)。如果B包含在周边
块的编码中或者C包含在周边块的编码中，则各主要编码模式的码字长度设定得
较短。
模式数据编码部分2将来自编码模式判断部分1的模式数据存储在模式数据
存储部分21中以便获取被编码块周边块的编码模式信息。像素块的模式数据被
存储在与一帧内所述块对应的位置上。
当输入被编码块的块位置POS(i,j)时，模式数据读取部分22从模式数据存储
部分21读取块位置POS(i-1,j-1),POS(i,j-1)和POS(i-1,j)上的编码模式MODE(i-
1,j),MODE(i-1,j-1)和MODE(i,j-1)并输出至码字表选择部分24。
码字表选择部分24选择与某一组合有关的码字表，该组合是与来自码字表
预测表23的周边块的编码模式MODE(i-1,j),MODE(i-1,j-1)和MODE(i,j-1)组合相
匹配的组合。例如，如果周边块的编码模式为(A,A,A)、(A,A,B)、(A,A,C)、(B,A,A)、
(C,A,A)、(A,B,A)或(A,C,A)，则选择(A=0,B=10,C=11)的码字表。上述实例中，周
边块主要为编码模式A。如果周边块中编码模式B占多数，则选择(A=10,B=0,C=11)
的码字表，而如果周边块中编码模式C占多数，则选择(A=10,B=11,C=0)的码字
表。根据周边块模式状态选择的码字表被送至编码部分25。
因此，本发明可以使模式数据编码所用码字表根据周边块编码模式状态进行
自适应切换。
编码部分25根据选定的码字表对被编码块的模式数据进行编码。如果从编
码模式判断部分1输入的编码模式为A并且从码字表选择部分24输入的码字表
为(A=0,B=10,C=11)，则输出码字=O。
因此，如果被编码块的周边块包括主导模式并且被编码块的模式与主导模式
匹配，则生产较短的码字。
假定帧图像每个像素块的编码模式状态如图6所示。如果码字表可以按照周
边块的编码模式状态自适应更改，则图7A中虚线块的码字长度缩短，并且提高
了编码效率。另一方面，如果利用固定的一组(A=0,B=10,C=11)的码字表编码如
图6所示的帧图像，则编码结果如图7B所示。可以看到，与图7A所示的码字相
比，编码效率有所降低。
如果A或B作为与POS(i,j)处像素块有关的编码模式从编码模式判断部分1
输入，则块数据编码部分3停止对被编码的块的像素值进行编码。这是因为如果
编码模式为A和B，则块内所有像素都是黑色或白色，因此可以只用模式数据解
码像素块。如果编码模式为C，则编码被编码块的像素值并且输出与块数据有关
的码字。
多路复用部分4将与模式数据有关的码字和有关块数据的码字多路复用以输
出编码图像信号。
由上可见，本实施例提供了多张码字表以根据周边块的编码模式状态转换模
式数据并且将短码字分配给周边块内主要的模式，从而可以根据周边块的编码模
式状态自适应地切换码字表。
另一方面，代之以向编码部分25提交由码字表选择部分24选定的码字表的
内容，也可以向编码部分25提供选定的码字表的编号从而使编码部分25与码字
表预测表23编号定义的码字表的内容合并。
(实施例2)
图8为本发明第二实施例的图像解码系统框图。在图中，与图1第一实施例
相同的信号用同一标号表示并且不再赘述。
该图像解码系统包括：去多路复用部分81，它将来自编码图像信号的与模
式数据有关的码字和与块数据有关的码字分离；模式数据解码部分82，它从有
关模式数据的码字再现像素块的编码模式数据；以及块数据解码部分83，它在
再现模式数据指示的模式下再现像素块内的像素值。
图9为模式数据解码部分82的功能框图。模式数据解码部分82包括：解码
部分91，它解码模式数据的码字；模式数据存储部分92，它存储解码像素块的
模式数据；模式数据读取部分93，它读取存储的模式数据；码字表预测表94，
它将被解码块的周边块的模式状态与码字表组合起来；以及码字表选择部分95，
它选择码字表。
如果第一实施例中模式数据编码部分2编码的模式数据的码字被本实施例中
的图像解码系统解码，则需要采用与图3内容一致的码字表预测表94。
以下详述第二实施例中图像解码系统的操作。
首先，去多路复用部分81把编码图像信号15分离成与模式数据有关的码字
13和与块数据有关的码字14。与模式数据有关的码字13输入至模式数据解码部
分82，而与块数据有关的码字14输入至块数据解码部分83。
在接收到有关模式数据的码字13之后，模式数据解码部分82从码字表预测
表94再现相应块的编码模式数据12。
参见图9，以下描述模式数据解码部分82的操作。在解码部分91解码模式
数据的码字之后，解码数据被写至模式数据存储部分92的相应像素块位置。
在模式数据读取部分93，输入被解码块的一帧内的位置信息。模式数据读
取部分93根据被解码块的位置信息从模式数据存储部分92读取被解码块周边块
的模式数据。
码字表选择部分95根据被解码块周边块的模式数据状态，在从码字表预测
表94编码时提取同一码字表作为码字表。从码字表预测表94提取的码字表提交
给解码部分91。
解码部分91利用码字表选择部分95提交的码字表对与被解码块模式数据有
关的码字进行解码。
例如，假定模式数据解码部分82解码的块是位于POS(i,j)的块，已经再现了
图5所示的MODE(i-1,j)、MODE(i-1,j-1)和MODE(i,j-1)，并且可以通过根据图3
所示的模式MODE(i-1,j)、MODE(i-1,j-1)和MODE(i,j-1)的状态切换码字表从第
一实施例的有关模式数据的码字正确再现块MODE(i,j)的编码模式。
解码的模式数据存储在模式数据存储部分92内并且同时输入到块数据解码
部分83。
块数据解码部分83接收有关块数据的码字14并且通过施行对应编码模式数
据12所示编码模式的解码处理再现块内的数字像素值信号31。
在上述第一和第二实施例中，周边块的模式数据被用来预测被编码块的模式
数据，但是也可以增加参考块的数量。
上述实施例中数据模式有三种(A,B,C)，但是也可以处理更多的状态。
将第一实施例中的图像编码系统与第二实施例中的图像解码系统组合起来
将实现编码/解码系统。
(第三实施例)
图10示出了与本发明第三实施例有关的图像编码系统框图。在图中，与图1
所示系统中相同的信号和方框采用同一标号并且不再赘述。
本实施例的图像编码系统包括：编码模式判断部分1；存储器101，它存储
来自编码模式判断部分1输出的每个块的编码模式数据并一起输出一帧数据；模
式数据编码部分102，它编码一帧编码模式数据还一起生成码字；块数据编码部
分3；存储器103，它存储与每个块的块数据有关的码字并一起输出一帧数据；
以及多路复用部分104，它将同一帧内有关一帧模式数据的码字与有关每个像素
块块数据的码字多路复用以生成编码图象信号。标号111表示一帧编码模式数
据；112表示与一帧模式数据有关的码字；113表示与一帧块数据有关的码字；
以及114表示数字输入图像的编码图像信号。
以下描述上述结构的本实施例图像编码系统的操作。
首先，对于数字输入图像信号11，与第一实施例一样，由编码模式判断部
分1确定POS(i,j)上块的编码模式MODE(i,j)。确定的MODE(i,j)存储在存储器101
内。当对应一帧的所有像素块的模式数据MODE(1,1)、MODE(1,2)、…
MODE(2,1)…MODE(X,Y)存储起来后，所有的模式数据被一次传送至模式数据编
码部分102。
模式数据编码部分102利用图11所示码字表编码一帧模式数据。以下描述
模式数据编码部分102的编码操作。
模式数据编码部分102包括码字表(图11所示)以集中编码多个块的模式数
据。在该码字表中，特定的码字被分配给3种模式(A,B,C)的所有配对。特别是同
一模式组合(A,A),(B,B),(C,C)，码字长度与其它组合相比较短。
现假定具有图12所示内容的一帧模式数据被传送至模式数据编码部分
102。
模式数据依次从线2块开始提取。在图12中，模式数据按照(A,B)、(B,B)
和(A,A)的次序沿水平方向编码两个连续的数据项。
图13A示出了利用图11所示码字表编码图12所示一帧模式数据的结果。可
以看到，接连出现的同一模式组合的区域包含较短的码字。图13B示出了利用作
为比较实例的固定码字表(例如A=0,B=10,C=1)编码图12所示一帧模式数据的结
果。由图13A与图13B的比较可见，本发明编码系统的一帧模式数据码字比特数
小于普通编码系统。
这样编码的模式数据码字112被送至多路复用部分104。
另一方面，与第一实施例一样，像素块的像素数据由块数据编码部分3编码，
并且与块数据有关的码字存储在存储器103内并组织在与对应整个一帧的块数据
有关的码字113内。
随后，多路复用部分104多路复用有关模式数据的码字112和有关整个帧块
数据的码字113并输出编码的图像信号114。
第三实施例在集中编码多个模式数据项之前在存储器内存储一帧像素块的
模式数据。在集中编码多个模式数据项的码字表中，同一模式数据组合被设定为
较短的码字。
(第四实施例)
图14为本发明第四实施例的图像解码系统框图。在图中，与图1和图8相
同的信号用同一标号表示并且不再赘述。
该实施例的图像解码系统包括：去多路复用部分141，它将来自编码信号的
与模式数据有关的码字和与块数据有关的码字分离；模式数据解码部分142，它
从有关模式数据的码字串获取模式数据；存储器143，它存储对应一帧的所有块
的模式数据；以及块数据解码部分83，它从有关模式数据的码字串再现像素值。
模式数据解码部分142包含图11所示码字表以解码第三实施例的图像编码
系统编码的模式数据码字。模式数据解码部分142利用图11所示码字表解码模
式数据的码字。
以下描述第四实施例的图像解码系统的操作：
首先，去多路复用部分141接收编码信号114，分离并把编码信号114输出
给与对应一帧的所有块的模式数据有关的码字串以及与每个块的块数据有关的
码字串。
模式数据解码部分142在与第三实施例的编码程序相反的程序中利用图11
的码字表将模式数据的码字解码为两个像素块的模式数据。模式数据解码部分
142解码的模式数据111存储在存储器143中并且它的一帧数据被一起输出至块
数据解码部分83。
由模式数据解码部分142解码的一帧内的所有块的模式数据存储在存储器
143中并且再现的块模式数据MODE(i,j)根据块数据解码部分83的请求而向其提
供。
最后，块数据解码部分83接收被去多路复用部分141分离和输出的与位置
POS(i,j)上的块数据有关的码字串14以及从存储143输出的块模式数据
MODE(i,j)，并根据MODE(i,j)再现和输出块内的像素值。
而且，图中未画出的适当的排序单元通过以扫描次序对每个块输出的像素值
进行排序而再现数字图像信号。
在第三和第四实施例中，两个连续像素块的模式数据项被一起编码，但是也
可以编码更多像素块的模式数据项。而且多个连续像素块沿水平方向被编码，但
是也可以沿垂直方向或者二维方向一起编码多个连续像素块。这需要相应的被一
起编码的块组合的码字表。
(第五实施例)
第一～第四实施例描述了利用图3或图4所示码字表编码模式数据，但是
也可以利用其它编码技术，例如算术编码技术。
在第五实施例的图像编码/解码系统中，模式数据编码部分/模式数据解码部
分利用算术编码技术完成编码/解码并且利用被编码/解码块的模式数据预测值切
换用于算术编码/解码的概率模型。除了模式数据编码部分/模式数据解码部分以
外，第五实施例与上述实施例的结构相同。
在算术编码中，被编码的数据序列映射到根据主导符号与次要符号出现的概
率而划分的概率数线上并且它们的位置用二进制点值表示并作为编码序列输
出。
图15示出了算术编码的原理图。
该图示出的情况是数据序列S={010011…}的编码，“P”表示用“0”出
现的概率而用“Q”表示“1”出现的概率。概率数线上的位置“C”表示与数
据串“S”对应的编码。在这种编码中，编码“C”由下来编码规则确定。
<编码规则>
当数据为0时(主导符号)
C←C+A*Q
A←A*P
当数据为1时(次要符号)
A←A*Q
“A”表示编码存在的范围并且对应图15的虚线区域。
出现概率P和Q是概率模型并且对应码字表。普通的算术编码技术通常利用
固定的概率模型。如果如上述实施例所示有三种数据项A、B和C被编码/解码，
则也需要三种出现概率。
本实施例利用概率模型表进行算术编码/解码，在表中多个概率模型(No1-
No3)如图16设定。概率模型表是一种表示多个像素块的模型组合与概率模型之
间关系的表，与图3中的码字表预测表类似。模型的组合与图3中的一致，因此
没有画出，但模型数对应于模式组合数。构成概率模型的每个模式的出现概率的
设定方式为，如果在周边块内有较多的特定模式，则那些模型的出现概率较高。
当采用固定概率模型时，次要符号的码字长度较长，并且如果编码包含较多
次要符号的图像，则编码效率降低。
本实施例从周边块的模式预测了被编码块的模式并且利用概率模型完成编
码，其中预测模式的出现概率设定得较高，从而可以改善编码效率。
(第六实施例)
本发明通过软件或编程实现了第一-第五实施例的结构并且通过传送记录在
软盘之类记录介质上的软件或程序可以用独立的计算机系统来实施。
计算机系统包括：功能等同的编码模式判断部分1、功能等同的块数据编码
部分3、功能等同的多路复用部分4和104以及现有模式数据编码功能，还可以
用另一个程序实现的现有模式数据功能来代替程序实现的模式数据编码部分2和
102。在这种情况下，只有程序实现的模式数据编码部分2和102或者程序实现
的程序替代处理存储在记录介质中并被携带。
图17示出了作为记录介质实例的软盘。
在该实施例中，软盘被表示为记录介质，但是同样也可以采用IC卡、CD-
ROM、磁带等记录程序的介质。
作为将上述程序下载到计算机系统中的方法，也可以从服务器上经图18所
示的国际互联网或者其它通信网络将程序下载到终端上。
本发明并不局限于上述实施例，它可以在不偏离本发明精神和范围的前提下
作出各种修改。