JP2534276B2 - オリジナル・イメ−ジのペル信号の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、テキスト文書のイメージ・データを処理す
る装置及び方法に関する。更に具体的に言うならば、本
発明は、テキスト文書のイメージ・データを表わす圧縮
データの端末装置及びホスト・プロセツサの間の伝送に
関する。

従来技術及び問題点 イメージ処理システムにおいてはオリジナル文書のイ
メージは、イメージ感知ユニツトを有するイメージ走査
装置により走査される。イメージ感知ユニツトは複数個
の感知素子を有する。2.54cm当りの感知素子の数はイメ
ージ走査装置の解像度を規定する。各感知素子は１画素
を規定しそしてオリジナル文書のイメージの各画素を表
わすアナログ信号を発生する。アナログ信号はデイジタ
ル信号に変換され、そしてこれらはこの分野で周知の例
えばモデイフアイド・リード、算出符号化の如き圧縮ア
ルゴリズムにより圧縮される。イメージを表わす圧縮デ
ータはホスト・プロセツサのメモリへ伝送される。記憶
された圧縮データは読出され、そして伸張される。そし
て伸張されたデータは、例えば120ペル/2.54cm、240ペ
ル/2.54cmの如き解像度の表示ユニツト、プリンタのよ
うな出力装置に送られる。オリジナル・イメージの解像
度が240ペル/2.54cmでそして表示ユニツトの解像度が12
0ペル/2.54cmであるとする。表示ユニツトは240ペル/2.
54cmの解像度のデータを必要としない。この場合、240
ペル/2.54cm解像度の圧縮データはホスト・プロセツサ
から端末ユニツトに伝送される。受けとられた圧縮デー
タはイメージ伸縮アルゴリズムにより伸張されて240ペ
ル/2.54cm解像度のオリジナル・イメージを再現し、そ
して再現されたイメージは120ペル/2.54cmの解像度のイ
メージを発生するようにスケールされる。表示ユニツト
は120ペル/2.54cmの解像度のデータを必要とするにもか
からわず、240ペル/2.54cmの解像度の大きなデータ量の
伝送及び伸張が必要である。この問題即ち大きなデータ
量の伝送及び伸張を解決するために、ホスト・システム
に240ペル/2.54cmの解像度の圧縮データ及び120ペル/2.
54cmの解像度の圧縮データを用意してこれらをメモリに
記憶することも可能である。この方法は、上記の問題を
解決するが、120ペル/2.54cm及び240ペル/2.54cmの解像
度の圧縮データのために約1.5倍のメモリ・スペースを
必要とするという他の問題が生じる。

本出願人による米国特許出願第686578号は、オリジナ
ル・イメージが、ペル密度変換アルゴリズムにより低解
像度イメージ即ちベース・イメージに変換され、オリジ
ナル・イメージと同じ密度のイメージがベース・イメー
ジから予測され、予測されたイメージとオリジナル・イ
メージが比較されて誤り補正データが発生され、そして
ベース・イメージ及び誤り補正データの両方が圧縮され
て後のイメージ再現処理のために記憶されるイメージ処
理システムを示している。この出願のプロセスは、２層
のデータ・ベースを構成するという点では本発明と似て
いるが、本発明は第２番目の層の圧縮及び伸張のための
アルゴリズムの点で著しい相違点を有する。

本出願人による米国特許出願第891813号は、２値デー
タを圧縮するシステムを開示しており、ここでは、処理
されつつある現ペルに隣接するヒストリ・ペル及びデイ
ザ・マトリクスの周期に適合するだけ隣接するペルから
離れたペルがサンプルされ、そしてこれらサンプルされ
たペルから、イメージがデイザ優勢イメージ・パターン
若しくはテキスト・グラフイツク優勢イメージ・パター
ンのどちらを有するかが調べられる。しかしながらこの
出願は、２層のデータ・ベースの構成に関するものでは
ない 1984年３月のIBMジヤーナル・オブ・リサーチ・アン
ド・デベロツプメントの第28巻、第２号、第135−149頁
のGlen.G.Landon,Jr.による論文An Introduction to Ar
ithmetic Codingは、オリジナル・イメージを圧縮し、
そして圧縮データからオリジナル・イメージを伸張即ち
再現する算術符号化の基本概念を述べている。

イメージ・データを階層即ちピラミツド状に構成する
ことは従来知られており、例えば1979年11月のIEEE Tra
nsactions on Computers第Ｃ−28巻、第11号、第871−8
74頁のK.R.Sloan,Jr及びS.L.Tanimotoによる論文Progre
ssive Refinement of Raster Images及び米国特許第422
2076号に示されている。しかしながら、イメージ・デー
タの構成はデータ検索のために行なわれていて、そして
各層のデータの内容は本発明のものと相異している。更
に、この階層システムは、本発明に比べ大きな記憶スペ
ースを必要とするという不利点を有する。

問題点を解決するための手段 本発明は、テキスト文書のオリジナル・イメージを表
わす圧縮データの量を著しく減少すること及びオリジナ
ル・イメージの高い再現性を実現する。

テキスト文書のオリジナル・イメージは、端末装置の
240ペル/2.54cmの解像度のイメージ・走査装置により走
査される。以下、240ペル/2.54cmの解像度を240ペル解
像度と呼ぶ。ペルは画素を表わす。イメージ走査装置
は、240ペル解像度でサンプルされたオリジナル・イメ
ージの各ペル毎にペル信号即ち２値データを発生する。
240ペル解像度のペル信号は、端末装置の240ペル解像度
の入力イメージ・バツフアに記憶される。入力イメージ
・バツフアのペル位置に記憶されたペル信号は120ペル/
2.54cmの解像度即ち120ペル解像度のイメージ・ペルの
第１圧縮データ及び残存ペルの第２圧縮データを発生す
るために選択的に取り出される。入力イメージ・バツフ
アのペル位置は１つおきのペル位置及び残存ペル位置に
分けられることに注目されたい。１つおきのペル位置の
ペル信号即ち２値データはテキスト文書の120ペル解像
度のイメージを表わす。残存ペル位置に記憶されたペル
信号を残存ペル信号と呼び、そして残存ペル信号はテキ
スト文書の残りのペルを表わす。即ち、240ペル解像度
のテキスト文書のオリジナル・イメージは、120ペル解
像度のペル及び残存ペルで構成される。

入力イメージ・バツフアに記憶されたペル信号を選択
的に取り出すために、４つのサンプリング・ウインドウ
が用意される。第１サンプリング・ウインドウは、１つ
おきのペル位置の１つに記憶された１つのペル信号を処
理されつつある現ペル信号として、そして１つおきのペ
ル信号に記憶された複数個の近隣ペル信号を取り出す。
第１ウインドウのサンプリング点は120ペル解像度で配
列されている。第２サンプリング・ウインドウは、３種
類のウインドウを含み、120ペル解像度のペル信号及び
残存ペル信号を種々な組み合わせで取り出すために用い
られる。これら３つのサンプリング・ウインドウのパタ
ーンは相互に異なっている。３つのサンプリング・ウイ
ンドウのサンプリング点は240ペル解像度で配列され
る。

120ペル解像度のイメージ・ペルの第１圧縮データを
発生するために、端末装置の制御ユニツトの適応性算術
符号化圧縮アルゴリズムは、第１ウインドウを選択し、
そして入力イメージ・バツフアをアクセスする。入力イ
メージ・バツフアの最も左上のペル位置に第１ウインド
ウを位置決めしてそして全ての１つおきのペル位置を走
査するように第１ウインドウを水平及び垂直方向に移動
させることにより、１つの現ペル信号及び複数の近隣ペ
ル信号が逐次的に取り出され、端末装置の適応性算術符
号化圧縮−伸張ユニツトに供給され、そしてこのユニツ
トが、120ペル解像度のイメージ・ペルの第１圧縮デー
タを発生し、そこでこの第１圧縮データはホスト・プロ
セツサのデータ・メモリに伝送されて記憶される。

次に圧縮アルゴリズムは、残存ペル信号即ち処理され
つつある現残存ペル信号の位置に依存して第２のウイン
ドウの３つのうち１つを選択する。現ペル信号と複数の
近隣ペル信号即ち残存ペル信号及び120ペル解像度のペ
ル信号が、上記選択されたウインドウのパターンに従つ
て取り出されそして適応性算術符号化圧縮−伸張ユニツ
トに供給されて、残存ペルの第２圧縮データが発生され
る。第２の圧縮データはホスト・プロセツサのデータ・
メモリに転送されそして記憶される。

今、ホスト・プロセツサのデータ・メモリは、120ペ
ル解像度のイメージ・ペルの第１圧縮データ及び残存ペ
ルの第２圧縮データの両方を記憶している。

端末装置には、120ペル解像度の表示ユニツト及び240
ペル解像度のプリンタが設けられている。120ペル解像
度の表示ユニツトにテキスト文書のイメージを表示する
ことが要求される場合、120ペル解像度のイメージ・ペ
ルの第１圧縮データのみがデータ・メモリから取り出さ
れ、そして端末装置の適応性算術符号化圧縮−伸張ユニ
ツトに伝送される。端末装置の制御ユニツトの適応性算
術符号化伸張アルゴリズムは、120ペル解像度のイメー
ジ・ペルの圧縮に用いた第１サンプリング・ウインドウ
を選択する。再現されるペル信号が記憶される出力イメ
ージ・バツフアの内容がリセツトされる。出力イメージ
・バツフアは又240ペル解像度のペル位置を有する。伸
張アルゴリズムは、１つおきのペル位置の第１ペル位置
に第１ウインドウを位置づける。この第１ウインドウに
よつてサンプルされたペル信号のうち複数の近隣ペル信
号だけが第１圧縮データと共に適応性算術符号化圧縮−
伸張ユニツトに供給される。このユニツトは、120ペル
解像度のイメージ・ペルの第１ペル信号を再現しそして
これを出力イメージ・バツフアの１つおきのペル位置の
うち最初のペル位置に記憶する。伸張アルゴリズムは、
第１ウインドウを２ペル位置だけ出力イメージ・バツフ
ア上でシフトしそして同様にして第２のペル信号を再現
しそしてこれを、１つおきのペル位置のうちの第２のペ
ル位置に記憶する。このようにして、伸張アルゴリズム
は120ペル解像度のイメージを再現しそしてこれらを出
力イメージ・バツフアに記憶する。制御ユニツトは、12
0ペル解像度のイメージを、120ペル解像度の表示ユニツ
トに供給する。

テキスト文書のオリジナル・イメージを240ペル解像
度のプリンタにより印刷することが要求される場合、第
１圧縮データの取出し及び伸張プロセス及び第２圧縮デ
ータの取出し及び伸張プロセスが逐次的に行なわれる。
第１圧縮データの取出し及び伸張プロセスは上述のと同
じである。従つて、120ペル解像度のイメージ・ペルの
ペル信号が出力イメージ・バツフアの１つおきのペル位
置に既に記憶され終えているとする。ホスト・プロセツ
サのデータ・メモリに記憶されている残存ペルの第２圧
縮データが、端末装置の適応性算術符号化圧縮−伸張ユ
ニツトに伝送される。伸張アルゴリズムは第２圧縮デー
タを伸張して残存ペル信号を再現しそしてこれらを出力
イメージ・バツフアの残存ペル位置に記憶する。このプ
ロセスを行なうため、伸張アルゴリズムは、再現されつ
つある残存ペル信号の出力イメージ・バツフア上の位置
を検出し、そしてこの検出位置に従つて、残存ペルの圧
縮時に用いた第２のウインドウである３つのウインドウ
の１つを選択する。選択されたウインドウによつてサン
プルされたペル信号のうち複数の近隣ペル信号だけが、
第２圧縮データと共に適応性算術符号化圧縮−伸張ユニ
ツトに供給される。

適応性算術符号化圧縮−伸張ユニツトは残存ペル信号
を再現しそしてこれを出力イメージ・バツフアの残存ペ
ル位置に記憶する。伸張アルゴリズムは第２番目に再現
される残存ペル信号が記憶される第２の残存ペル位置を
さがし、そしてこの検出した位置に従つて第２のウイン
ドウである３つのウインドウの１つを選択し、そして残
存ペル信号を再現し、そしてこれを出力イメージ・バツ
フアの第２の残存ペル位置に記憶する。このようにし
て、残存ペル信号が逐次的に再現される。そして、残存
ペル信号の再現の完了時に、出力イメージ・バツフアは
240ペル解像度のオリジナル・イメージを記憶してい
る。そしてこの再現されたイメージは、240ペル解像度
のプリンタに供給される。

前述の如く、本発明によると、互いに異なるサンプリ
ング・パターンを有する複数のウインドウが残存ペル信
号の処理のために用意され、そして圧縮若しくは伸張さ
れつつある現残存ペル信号のペル位置に従つて上記複数
のウインドウの１つが選択される。適応性算術符号器を
使用することによりテキスト・イメージの残存ペル信号
を圧縮することにおいて上記の複数のウインドウを用意
しそして現残存ペル信号の位置に従つて選択すること、
そして３つの第２ウインドウが近隣ペルとして少なくと
も１つの残りのペルを含めてサンプルすることにより、
圧縮データのデータ量が著しく減少することを発明者は
見い出した。これについては第12図に関して後述する。

実施例の説明 第１図は、伝送線６により接続されたホスト・プロセ
ツサ１及び端末装置２を示す。ホスト・プロセツサ１
は、バツフア・メモリ３、データ・メモリ４及び制御ユ
ニツト５を含む。端末装置２は、バツフア・メモリ７、
240ペル解像度のイメージ走査装置21、120ペル解像度の
表示ユニツト22、240ペル解像度のプリンタ23、入力イ
メージ・バツフア24A、出力イメージ・バツフア24B、サ
ンプリング・ユニツト25、適応性算術符号化圧縮−伸張
ユニツト26及び制御ユニツト27を含む。入力及び出力イ
メージ・バツフア24A及び24Bは、240ペル解像度のペル
位置を有する。テキスト文書のオリジナル・イメージ
（図示せず）は、240ペル解像度のイメージ走査装置21
により走査され、これはオリジナル・イメージを表わす
２値データ即ちペル信号を発生する。イメージの黒ペル
は２進値１により表わされ、そして白ペルは２進値０に
より表わされる。オリジナル・イメージを表わす２値デ
ータ即ちペル信号は、入力イメージ・バツフア24Aに記
憶される。入力イメージ・バツフア24Aの座標値（０、
０）は、オリジナル・イメージの最も左上角のペルの位
置を表わす。

第２図を参照して、120ペル解像度のイメージ・ペル
及び残存イメージ・ペルを説明する。第２図のオリジナ
ル・イメージの左上角の部分を示す。第２図の２重丸の
ペルは120ペル解像度のイメージ・ペルを表わし、そし
て１重丸のペルは残存ペルを表わす。

120ペル解像度のイメージ・ペルの第１圧縮データの発
生 このプロセスにおけるデータの流れを第１図の白い太
い矢印で示す。制御ユニツト27の圧縮アルゴリズムの制
御のもとに、サンプリング・ユニツト25はテンプレート
即ち第１サンプリング・ウインドウ30を選択する。第２
図の記号Ｘは、処理されつつある現ペル信号を表わす。
圧縮プロセスは、入力イメージ・バツフア24Aの左上角
の位置（０、０）のペルから開始する。サンプリング・
ユニツト25は、圧縮アルゴリズムの制御のもとに、現ペ
ルＸを処理するために第２図に示した位置にウインドウ
30を位置づける。

ウインドウ30のサンプリング点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、
Ｆ、Ｇ及びＸは、入力及び出力イメージ・バツフアの１
ペル位置だけ離されており、２重丸で示す１つおきのペ
ル位置の１つにある現ペル信号Ｘ及び１つおきのペル位
置にある７つの近隣ペル信号をサンプルする。１つおき
のペル位置は、120ペル解像度のイメージ・ペルのペル
信号を記憶する。第２図に示されているウインドウ30の
７つのサンプリング点Ａ乃至Ｇはイメージの外側の領域
を見ており、そしてこの外側の領域は白即ち２進値０と
見なされる。２進値０である７ビツト全てＡ乃至Ｇ及び
現ペル信号Ｘは適応性算術符号化圧縮−伸張ユニツト26
に供給される。このユニツト26は、G.G.Landon,Jr.の前
記論文に述べられている如き状態テーブル、適応性算術
コーダ及び適応性算術デコーダを含む。

状態テーブルを次表に示す。

状態テーブルの第１及び第２列はエントリ及び状態を
示す。状態は、ウインドウ30によりサンプルされたビツ
ト・パターンＡ乃至Ｇを表わす。第３列は、ウインドウ
によりサンプルされたビツト・パターンに基づいて予測
される優勢シンボルを表わす。第４列は、劣勢シンボル
の発生確率を表わす。例えば第２図の場合のように、サ
ンプルされたペル信号Ａ乃至Ｇが２進０である時、現ペ
ル信号Ｘは100:1の比で２進０となると思われそして劣
勢シンボル即ち２進値１の発生確率は0.0099である。ウ
インドウ30、31、32及び33によりサンプルされたビツト
・パターンは状態テーブルをアクセスするアドレスとし
て用いられる。第３及び第４番目の列の内容は、オリジ
ナル・イメージの質に適応するように制御ユニツト27の
アルゴリズムにより更新される。G.G.Landon,Jr.の前記
文献及びIBM Technical Disclosure Bulletin、1979年
の第2880−2882頁のG.G.Landon,Jr.及びJ.J.Rissanenに
よる論文Method for coding counts to coding paramet
ersに示されているように、アルゴリズムはシンボルの
発生回数の合計カウントを保持しそして劣勢シンボルの
発生確率を更新する。後者の論文は、観察したシンボル
の発生からシンボルの発生確率の変化を検出し、そして
劣勢シンボルの発生確率を修正することが望ましいと説
明している。

再び第２図を参照すると、位置（０、０）にある現ペ
ル信号Ｘに対する７ビツト状態Ａ乃至Ｂ即ちビツト・パ
ターン0000000は状態テーブルのエントリイ０をアクセ
スする。アルゴリズムは、位置（０、０）の現ペル信号
Ｘの実際の値と第３列の内容とを比較する。もしも現ペ
ル信号Ｘが２進値０であるならば、比較の結果はイエス
である。そして、比較の結果及びこのエントリイ０の第
４列の劣勢シンボルの発生確率の値が適応性算術コーダ
に供給される。次いで、ウインドウ30は第３図に示す如
くＸ方向に２ペル位置だけシフトされ、位置（２、０）
にある次の現ペルＸを処理する。ビツト・パターンＡ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇが状態テーブルをアクセスする
ためのアドレスとして用いられ、そして位置（２、０）
にある現ペル信号Ｘと状態テーブルの第３列の内容との
比較の結果及び第４列の値が適応性算術符号器に供給さ
れる。このようにして、ペル・ライン０の位置（０、
０）、（２、０）、（４、０）、（６、０）……にある
１つおきのペル信号即ち２重丸のペル信号が処理され
る。適応性算術符号器は、120ペル解像度の処理された
ペル信号のコード・ストリング即ち圧縮データを発生す
る。ペル・ライン０が処理され終えると、ウインドウ30
はペル・ライン２の位置（０、２）の第１ペル信号を処
理するように位置づけられ、そしてこのペル・ライン２
の位置（０、２）、（２、２）、（４、２）、（６、
２）のペル信号が上述のように処理される。同じ処理
が、入力イメージ・バツフア24Aに記憶されているオリ
ジナル・イメージ・データの偶数番目のペル・ラインの
120ペル解像度のペル信号について繰返される。入力イ
メージ・バツフア24Aのイメージ・データは240ペル解像
度であり、そしてＸ及びＹ方向の処理された２重丸のペ
ル信号即ち１つおきのペル信号は120ペル解像度のイメ
ージを構成し、従つて適応性算術コーダにより発生され
たコード・ストリング即ち第１圧縮データは120ペル解
像度のイメージを表わすことが明らかである。120ペル
解像度のイメージ・ペルの第１圧縮データは、バツフア
・メモリ７及び伝送線６を介してホスト・プロセツサ１
のバツフア・メモリ３に伝送され、そしてホスト・プロ
セツサ１の制御ユニツト５の制御のもとにデータ・メモ
リ４に記憶される。

上記の動作の流れは第４図のブロツク41、42及び43に
示されている。

残存イメージ・ペルの第２圧縮データの発生 オリジナル・イメージの残存ペルの第２圧縮データを
発生するために、入力イメージ・バツフア24Aに保持さ
れているペル信号が再びアクセスされる。残存ペル信号
の全てが処理され終える迄、ペル信号は入力イメージ・
バツフア24Aに保持されそして第２ウインドウ31、32及
び33により再び読出される。

第５図に参照するに、入力イメージ・バツフア24A内
の１重丸で囲まれた残存ペル信号は、これらの位置によ
つてペル信号X1、X2及びX3に分けられる。ペル信号X1
は、120ペル解像度の水平方向の２つのペル信号の間に
存在する。ペル信号X2は120ペル解像度の垂直方向の２
つのペル信号の間に存在する。そしてペル信号X3は、12
0ペル解像度の４つのペル信号の中心に存在する。これ
ら残存ペル信号X1、X2及びX3は第１図のウインドウ31、
32及び33を用いることにより処理される。ウインドウ3
1、32及び33の詳細は第６、７及び８図に示され、そし
て小さな矩形はこれらウインドウのサンプリング点を表
わす。

１重丸で囲まれた残存ペル信号及び２重丸で囲まれた
120ペル解像度のペル信号の両方がウインドウ31、32及
び33によりサンプルされ、そして入力イメージ・バツフ
ア24Aにおける現ペル信号の位置に依存して第２ウイン
ドウ31、32及び33の１つが選択される。

端末装置２の制御ユニツト27は、第４図のブロツク44
において入力イメージ・バツフア24Aにおける現ペル信
号の位置をモニタし、そして、この現ペル信号の位置に
依存してウインドウ31、32及び33のうちの１つを選択す
る制御信号をサンプリング・ユニツト25に与える。第１
番目の現ペル信号X1が水平方向の120ペル解像度の２つ
のペル信号の間に存在しているので、制御ユニツト27
は、第４図のブロツク45において、ウインドウ31を選択
する。第６図はウインドウ31の詳細を示す。そして、７
ビツト状態即ちビツト・パターンが発生される。ここで
ビツトＡ及びＢは00であり、ビツトＣ、Ｄ、Ｅ、Ｆ及び
Ｇは現ペル信号X1を囲むペル信号の２進値である。ウイ
ンドウ31によりサンプルされたペル信号のうち第１のペ
ル信号Ｃは現ペル信号X1の上の先行ペル・ラインのペル
信号であり、第２ペル信号Ｄ及び第３ペル信号Ｅは、現
ペル信号X1の左右のペル信号であり、そして第４及び第
５のペル信号Ｆ及びＧは、次のペル・ライン52の次にあ
るペル・ライン53にあつて上記第２及び第３ペル信号Ｄ
及びＥの夫々の下側に配置されている。第１ペル信号Ｃ
は残存ペル信号であり、そして第２乃至第５ペル信号は
120ペル解像度のペル信号である。ビツトＡ及びＢの値0
0は、処理されつつある現ペル信号がペル信号X1である
ことを表わす。７ビツト状態即ちビツト・パターンは適
応性算術符号化圧縮−伸張ユニツト26へ送られ、前述の
状態テーブルの１つのエントリイをアクセスするための
アドレスとして用いられる。圧縮アルゴリズムは、現ペ
ル信号X1をアクセスされたエントリイの第３列の内容即
ち優勢シンボルと比較、そしてこの比較の結果及び上記
エントリイの劣勢シンボルの発生確率をユニツト26の適
応性算術コーダに送る。第４図のブロツク48において、
適応性算術コーダは、処理されたペル信号のコード・ス
トリング即ち圧縮データを発生する。第１ペル信号X1が
処理され終えた後に、圧縮アルゴリズムは、現ペル・ラ
インの次の残存ペル信号を見い出し、このペル信号をX1
として認識し、そしてウインドウ31を選択する。これは
第４図のループ48Aにより表わされている。このように
して、現ペル・ラインの残存ペルは処理され、そして圧
縮データが形成される。

制御ユニツト27は、次のペル・ライン即ち第５図のペ
ル・ライン52が交互のペル信号X2及びX3を含むことを見
い出す。第４図のブロツク44において、制御ユニツト27
は第１ペル信号の位置を検出し、そしてこれをX2として
認識し、そしてブロツク46においてウインドウ32を選択
する。ウインドウ32は第７図に示されており、ここでビ
ツトＡ及びＢは01であり、そしてビツトＣ、Ｄ、Ｅ、Ｆ
及びＧは、現ペル信号X2を囲むペル信号の２進値であ
る。第１ペル信号Ｃは現ペル・ライン52の左の隣接ペル
信号であり、第２ペル信号Ｄは現ペル信号X2の上に先行
ペル・ライン51にあり、第３ペル信号Ｅは先行ペル・ラ
イン51における次のペル信号の次にあるペル信号であ
り、第４ペル信号Ｆは現ペル信号X2の下で且つ次のペル
・ライン53にあり、そして第５ペル信号Ｇは、第３ペル
信号Ｅの下で且つ次のペル・ライン53にある。第１ペル
信号Ｃは残存ペル信号であり、そして第２乃至第５ペル
信号Ｂ−Ｇは120ペル解像度のペル信号である。

ビツトＡ及びＢの値01は、処理されつつあり現ペル信
号がX2であることを表わす。７ビツト状態即ちビツト・
パターンは、適応性算術符号化圧縮−伸張ユニツト26に
供給され、そして前述の状態テーブルの１つのエントリ
イをアクセスするためのアドレスとして用いられる。圧
縮アルゴリズムは、現ペル信号X2にアクセスされたエン
トリイの第３列の内容と比較し、そしてこの比較の結果
及びこのエントリイの劣勢シンボルの発生確率の値をユ
ニツト26の適応性算術コーダに供給する。適応性算術コ
ーダは、第４図のブロツク48において、処理されたペル
信号のコード・ストリング即ち圧縮データを発生する。

第４図のブロツク44において、制御ユニツト27はペル
信号X2の次のペル信号の位置を調べ、そしてこのペル信
号がペル信号X3として分類されることを見い出し、そし
てブロツク47においてウインドウ33を選択する。ウイン
ドウ33は第８図に示され、ここでビツトＡの値は１であ
り、そしてビツトＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ及びＧは、現ペル
信号X3を囲むペル信号の２進値である。第１ペル信号Ｂ
は現ペル信号X3の上で且つ先行ペル・ライン51にあり、
第２ペル信号Ｃは現ペル・ライン52の左の隣接ペル信号
であり、第３ペル信号Ｄは、現ペル信号X3から見て先行
ペル・ライン51における左斜め上のペル信号であり、第
４ペル信号Ｅは、現ペル信号X3から見て先行ペル・ライ
ン51における右斜め上のペル信号であり、第５ペル信号
Ｆは、現ペル信号X3から見て次のペル・ライン53におけ
る左斜め下のペル信号であり、そして第６ペル信号Ｇ
は、現ペル信号X3から見て次のペル・ライン53における
右斜め下のペル信号である。第１及び第２ペル信号は残
存ペル信号であり、そして第３乃至第６ペル信号は120
ペル解像度のペル信号である。ビツトＡの値１は、処理
されつつある現ペル信号X3であることを表わす。

７ビツト状態即ちビツト・パターンは、適応性算術符
号化圧縮−伸張ユニツト26に送られ、そして前述の状態
テーブルの１つのエントリイをアクセスするためのアド
レスとして用いられる。圧縮アルゴリズムは現ペル信号
X3を上記アクセスされたエントリイの第３列の内容と比
較し、そしてこの比較の結果及びこのエントリイの劣勢
シンボルの発生確率をユニツト26の適応性算術コーダに
送る。第４図のブロツク48において、このコーダは、処
理されたペル信号のコード・ストリング即ち圧縮データ
を発生する。

制御ユニツト27はブロツク44に戻り、次のペル位置に
あるペル信号を調べ、そして第５図に示されているよう
にペル信号X2を見い出す。そしてこのペル信号X2が上述
のように処理されそして次いで次のペル信号X3が処理さ
れる。このようにしてペル・ライン52の全ての残存ペル
信号がX2及びX3として処理され、次いでペル・ライン53
の残存ペル信号がX1として処理される。この動作は、入
力イメージ・バツフア24Aの全ての残存ペル信号が処理
され終える迄繰り返される。

残存ペル信号の第２圧縮データは、バツフア・メモリ
７及び３を介してデータ・メモリ４に記憶される。残存
ペル信号の処理の流れは第１図の白い太い矢印により示
されている。

第９図は、残存ペル信号X1、X2及びX3の圧縮の例を示
す。テキスト文書のオリジナル・イメージのペル信号の
例が示され、ここで前述のように、２重丸で囲まれたペ
ル信号は120ペル解像度のペルを表わし、そして１重丸
で囲まれたペル信号は残存ペルを表わす。

ドツト・パターン“0001110"は、第６図に示したウイ
ンドウ31によりサンプルされた残存ペルX1に対する７ビ
ツト状態である。ドツト・パターン“0111110"は、ウイ
ンドウ32によりサンプルされた残存ペル信号X2に対する
７ビツト状態である。そして、ドツト・パターン“1111
110"は、ウインドウ33によりサンプルされた残存ペル信
号X3に対する７ビツト状態である。第９図には、適応性
算術符号化圧縮−伸張ユニツト26の状態テーブル及び適
応性算術コーダが示されている。残存ペル信号X1に対し
て、圧縮アルゴリズムは、状態テーブルのアドレス“00
01110"エントリイをアクセスし、そして（ａ）現ペル信
号X1とこのエントリイの第３列の優勢シンボルとの比率
の結果並びに（ｂ）第４列の内容即ち劣勢シンボルの発
生確率を適応性算術コーダに送る。第９図において、比
較の結果をＲで示し、そして第４列の内容をＱで示す。
適応性算術コーダはコード・ストリング即ち圧縮データ
を発生する。同様にして、残存ペル信号X2及びX3が処理
される。状態テーブルは、前記の表及び第９図に示す如
く64のエントリイ即ち状態を有し、そして最初の32個の
状態は、残存ペル信号X1に割当てられ、第２番目の32個
の状態は残存ペル信号X2に割当てられ、そして最後の64
個の状態は残存ペル信号X3に割当てられる。この状態テ
ーブルは120ペル解像度のイメージ・データを圧縮する
時にも共通に用いられ、更に後述するように、第１及び
第２の圧縮データを伸長する時にも用いられることに注
目されたい。

圧縮データの伸長 ホスト・プロセツサ１のデータ・メモリ４に記憶され
終えている（ａ）120ペル解像度のイメージ・ペルの第
１圧縮データ及び（ｂ）残存ペルの圧縮データの伸長プ
ロセスにおいて、圧縮プロセスにおいて使用されたウイ
ンドウ30、31、32及び33並びに状態テーブルが共通に使
用され、そして適応性算術デコーダが用いられる。伸長
プロセス即ちオリジナル・イメージの再現は、第１及び
２図に示すペル位置（０、０）のペルから開始される。
従つて伸長プロセスにおいてもこれらの図を参照する。
圧縮プロセスと伸長プロセスの間には動作的な相違点が
あり、これについては後述の説明から明らかとなる。

120ペル解像度のイメージ・ベルの伸長 120ペル解像度の表示ユニツト22に文書のオリジナル
・イメージを表示することがしばしば要求される。表示
ユニツト22は出力ユニツトの一例であり、従つて表示ユ
ニツト22の代わりに、120ペル解像度のプリンタを用い
ることができる。

データの流れは、第１図の黒い太い矢印により示され
そして動作の流れは第10図に示される。

第10図のブロツク100において、120ペル解像度のイメ
ージ・ペルの第１圧縮データは、ホスト・プロセツサ１
のデータ・メモリ４から取出され、そしてバツフア・メ
モリ３及び７を介して適応性算術符号化圧縮−伸張ユニ
ツト26に伝送される。120ペル解像度のイメージ・ペル
の第１圧縮データのみがこのプロセスで用いられ、そし
て残存ペルの第２圧縮データは用いられない。

第10図のブロツク101において、伝送された第１圧縮
データは、適応性算術符号化圧縮−伸張ユニツト26の状
態テーブル及で適応性算術デコーダにより伸張される。
制御ユニツト27の伸張アルゴリズムはウインドウ30を選
択し、そしてウインドウ30の移動を制御するために、処
理されつつあるペル位置をモニタする。再現されたペル
信号は出力イメージ・バツフア24Bに記憶される。第11
図は、（ａ）120ペル解像度のイメージ・ペルの第１圧
縮データ及び（ｂ）残存ペルの第２圧縮データの両方に
ついての伸張プロセスを示す。第１圧縮データの伸張を
説明するために第11図を部分的に参照する。

制御ユニツト27の伸張アルゴリズムは、ウインドウ30
を出力イメージ・バツフア24Bの第２図に示す位置に位
置づける。この位置において、サンプルされたビツトＡ
乃至Ｇの値は全て零である。第11図を参照するに、７ビ
ツト状態即ちビツト・パターン“0000000"は状態テーブ
ルに送られ、アドレス“0000000"のエントリイをアクセ
スし、そしてこのエントリイの第４列の内容即ち劣勢シ
ンボルの発生確率（第11図でＱとして示す）が適応性算
術デコーダの１入力として送られる。そして適応性算術
デコーダの他入力として、ホスト・プロセツサ１のデー
タ・メモリ４からの120ペル解像度のイメージ・ペルの
第１圧縮データ即ちコード・ストリングが供給される。
そして適応性算術デコーダは、位置（０、０）のペル信
号を再現して、これを出力イメージ・バツフア24Bのペ
ル位置（０、０）に記憶する。次に、伸縮アルゴリズム
は出力イメージ・バツフア24B上で第３図に示すように
ウインドウ30を２ペル位置だけシフトして、そしてペル
位置（２、０）のペル信号が上述の位置（０、０）のペ
ル信号と同様にして再現され、そしてこの再現されたペ
ル信号は、出力イメージ・バツフア24Bのペル位置
（２、０）に記憶される。このようにして、120ペル解
像度のペル信号は再現されそして、出力イメージ・バツ
フア24Bの交互のペル位置（０、０）、（２、０）、
（４、０）、……（０、２）、（２、２）、……そして
最後の位置に記憶される。２重丸で囲まれたペル信号と
して示されている120ペル解像度のイメージ・ペルを表
わす再現ペル信号は、120ペル解像度のメモリ28に送ら
れ次いで120ペル解像度の表示ユニツト22に送られる。
この動作は第10図のブロツク102として示されている。

120ペル解像度のイメージ・ペルの伸張動作において
は、第11図の２重丸で表わしたペル信号だけが再現さ
れ、そしてペル・ライン０の位置（１、０）、（３、
０）、（５、０）、……のペル信号、ペル・ライン１の
（０、１）、（１、１）……のペル信号、ペル・ライン
２の位置（１、２）、（３、２）……のペル信号、そし
てペル・ラインｎ、ｎ＋１、ｎ＋２、ｎ＋３の１重丸の
ペル信号はまだ再現されていないこと従つて、120ペル
解像度のイメージ全ての伸張の終了時には、出力イメー
ジ・バツフア24Bの１重丸で表わされたペル位置は再現
ペル信号をまだ含んでいないことに注目されたい。第11
図のペル・ラインｎ、ｎ＋１、ｎ＋２及びｎ＋３の１重
丸のペル位置に示されているビツトは以下の説明で再現
されるペル信号の例を示す。

240ペル解像度のオリジナル・イメージの再現 テキスト文書のオリジナル・イメージを、240ペル解
像度のプリンタ23で印刷することがしばしば要求され
る。240ペル解像度のオリジナル・イメージを再現する
ために、上述の120ペル解像度のイメージ・データを表
わす第１圧縮データの伝送及び伸張（これは第１図の黒
い太い矢印で示されている）並びに残存ペルを表わす第
２圧縮データの伝送及び伸張（これは斜線を施した太い
矢印で示されている）が行なわれる。

説明を簡略にするために、120ペル解像度の第１圧縮
データは、第10図のブロツク100及び101のように、既に
端末装置２に伝送されそして120ペル解像度の再現ペル
信号は第11図の２重丸のペル信号が示すように、既に出
力イメージ・バツフア24Bに記憶され終えているものと
する。処理は、第10図のブロツク103に進む。残存ペル
の第２圧縮データは、バツフア・メモリ３を介して端末
装置２へ伝送され、そして第11図に示すように適応性算
術デコーダの１入力として送られる。

制御ユニツト27の伸張アルゴリズムは第11図の位置
（１、０）の残存ペル即ち１重丸のペルから伸張プロセ
スを開始する。アルゴリズムは、位置（１、０）を見い
出し（第10図のブロツク104）、位置（１、０）の現ペ
ル信号の左右両方の位置（０、０）及び（２、０）に２
つの２重丸のペル信号があるので、アルゴリズムはこの
ペル信号をペル信号X1として取扱う。そして、第10図の
ブロツク105で、伸張アルゴリズムはペル信号X1に対す
る第６図のウインドウ31を選択する。ウインドウ31によ
りサンプルされた近隣ペル信号の２進値は７ビツト状態
即ちドツト・パターンであり、そして第10図のブロツク
108において状態テーブルのエントリイをアクセスする
ためのアドレスとして送られる。値Ｑ即ちアクセスされ
たエントリイの劣勢シンボルの発生確率が第11図で示す
ように適応性算術デコーダに送られてペル信号X1が再現
される。この再現されたペル信号X1は出力イメージ・バ
ツフア24Bのペル位置（１、０）に記憶される。伸張ア
ルゴリズムは、次の残存ペル位置（３、０）を見い出
し、この位置（３、０）のペル信号をペル信号X1として
認識し、そしてウインドウ31を選択してこのペル信号X1
を再現する。このようにして、ペル・ライン０の残存ペ
ル信号即ち１重丸のペル信号が出力イメージ・バツフア
24Bに再現される。伸張アルゴリズムは、ペル・ライン
１の位置（０、１）の残存ペル信号がペル信号X2である
ことを調べ、そしてブロツク106でこのペル信号X2に対
する第７図のウインドウ32を選択し、ペル信号X2を再現
し、そしてブロツク108においてこれをペル位置（０、
１）に記憶する。アルゴリズムはブロツク104に戻り、
位置（１、１）のペル信号がペル信号X3であることを調
べ、ブロツク107においてペル信号X3のための第８図の
ウインドウ33を選択し、ペル信号X3を再現し、そしてブ
ロツク108において、これをペル位置（１、１）に記憶
する。このようにして、既に再現された２重丸のペル信
号相互間に存在する残存ペル信号即ち１重丸のペル信号
が逐次的に再現されて出力イメージ・バツフア24Bに記
憶される。第11図のペル位置（１、ｎ＋１）迄の残存ペ
ル信号の伸張プロセスが終了され終えたものとする。

第６図のウインドウ31によりサンプルされた位置
（３、ｎ＋１）のペル信号X1に対する７ビツト状態は、
第11図に示すように“0001111"である。状態テーブルの
アクセスされたエントリイの値Ｑは圧縮データと共に適
応性算術デコーダに送られる。そして、このデコーダの
出力線の近くで示すように、再現されたペル信号X2が２
進１であり、そしてペル・ラインｎ＋２のペル位置
（１、ｎ＋２）迄の伸張が終了したものとする。次に、
伸張アルゴリズムは位置（２、ｎ＋２）のペル信号をペ
ル信号X2として取扱い、そして第７図のウインドウ32を
選択する。位置（２、ｎ＋２）のペル信号X2に対する７
ビツト状態は、第11図に示すように“0111111"である。
この位置（２、ｎ＋２）の再現ペル信号が第11図に示す
ように２進１であるとする。次に伸張アルゴリズムは位
置（３、ｎ＋２）にある。再現されるべきペル信号がペ
ル信号X3であることを見い出し、そして第８図のウイン
ドウ33を選択する。位置（３、ｎ＋２）のペル信号に対
する７ビツト状態は“1111111"でありこれは状態テーブ
ルの最後のエントリイをアクセスするために送られ、そ
して値Ｑが圧縮データと共にデコーダに送られ、これに
より位置（３、ｎ＋２）のペル信号X3の２進値が再現さ
れる。

オリジナル・イメージの最後のペル信号が伸張即ち再
現される迄伸張プロセスが繰返される。120ペル解像度
のイメージ・ペルを表わす第１圧縮データから再現され
た２重丸のペル信号と、残存ペルを表わす第２圧縮デー
タから再現された１重丸のペル信号との合成イメージ
は、240ペル解像度のテキスト文書のオリジナル・イメ
ージを表わす。この再現されたイメージは第10図のブロ
ツク109において240ペル解像度のプリンタ23に送られて
そしてイメージの印刷が行なわれる。

発明の効果 第12図は、本発明による120ペル解像度のイメージ・
ペルの第１圧縮データ及び残存ペルの第２圧縮データの
データ量と、この分野で周知のモデイフアイド・リード
の修正方式（MMR）のアルゴリズムによる圧縮データの
データ量を比較した実験結果を示す。CCITT（国際電信
電話諮問委員会）のテスト・チヤート＃１乃至＃８につ
いて行なつた。その結果、本発明は、MMRアルゴリズム
に比べ全チヤートに対して平均18.5％の減少を実現す
る。

残存ペル信号X1、X2及びX3を適応性算術符号器を用い
て圧縮するに際してこれらのペル信号に対して一定のパ
ターンのウインドウを用いた場合にはデータ量の著しい
減少は達成されなかつた。圧縮比は第12図に示すMMRの
結果とほぼ同じであつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従うイメージ処理装置のブロツクを示
す図、第２図及び第３図は１つおきのペル位置に記憶さ
れているペル信号をサンプルするために位置づけられた
サンプリング・ウインドウを示す図、第４図は第１及び
第２圧縮データの発生を示すフロー・チヤート、第５図
は残存ペル信号X1、X2及びX3の位置を示す図、第６図は
残存ペル信号X1に対して選択されたサンプリング・ウイ
ンドウ31を示す図、第７図は残存ペル信号X2に対して選
択されたサンプリング・ウインドウ32を示す図、第８図
は残存ペル信号X3に対して選択されたサンプリング・ウ
インドウ33を示す図、第９図は残存ペル信号X1、X2及び
X3の圧縮の例を示す図、第10図は第１及び第２圧縮デー
タの伸張を説明するフロー・チヤート、第11図は１つお
きのペル信号Ｘ並びに残存ペル信号X1、X2及びX3を伸張
する例を示す図、第12図は本発明に従つて達成されるデ
ータ量をMMRアルゴリズムのデータ量と比較する実験結
果を示す図。 １……ホスト・プロセツサ、２……端末装置、３……バ
ツフア・メモリ、４……データ・メモリ、５……制御ユ
ニツト、６……伝送線、７……バツフア・メモリ、21…
…イメージ走査装置、22……表示ユニツト、23……プリ
ンタ、24A……入力イメージ・バツフア、24B……出力イ
メージ・バツフア、25……サンプリング・ユニツト、26
……適応性算術符号化圧縮−伸張ユニツト、27……制御
ユニツト、28……メモリ、30、31、32、33……ウインド
ウ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳沢 洋 神奈川県鎌倉市七里ガ浜１―９―23 (56)参考文献 特開 昭60−127875（ＪＰ，Ａ) 昭和61年10月24日、電子通信学会画像 工学研究会別刷「算術符号を用いた二値 画像の階層的符号化方式」ＩＥ86−63 Ｐ．17〜24

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）オリジナル・イメージの各ペルの２
   値信号を入力イメージ・バッファに記憶し、 （ｂ）上記オリジナル・イメージのペルのうち１つおき
   に存在する第１ペルを順次注目ペルとして選択し、該注
   目ペル毎に、該注目ペルの２値信号及び該注目ペルの近
   隣ペルとして上記第１ペルのうちの複数個の先行ペルの
   ２値信号を逐次的にサンプルし、 （ｃ）上記近隣ペルに対する上記注目ペルについての優
   勢シンボル及び劣勢シンボルの発生確率を記憶する複数
   個のエントリィを有する状態テーブルに上記サンプルさ
   れた２値信号を供給して１つのエントリィをアドレス
   し、該アドレスされたエントリィの優秀シンボルと上記
   注目ペルの２値信号とを比較し、該比較の結果及び上記
   アドレスされたエントリィの劣勢シンボルの発生確率を
   適応性算術演算符号化手段に供給し、第１圧縮データを
   発生してデータ・メモリに記憶し、 （ｄ）上記オリジナル・イメージのペルのうち上記第１
   ペル以外の全ての残りのペルである第２ペルのうち１つ
   を順次注目ペルとして選択し、該注目ペルが、 （d1）水平方向に隣接する２つの第１ペル相互間に位置
   していることを検出した場合には、上記注目ペルの２値
   信号と上記水平方向に隣接する第１ペルの２値信号と上
   記注目ペルに隣接する先行第２ペルの２値信号とをサン
   プルし、又は （d2）垂直方向に隣接する２つの第１ペル相互間に位置
   していることを検出した場合には、上記注目ペルの２値
   信号と上記垂直方向に隣接する第１ペルの２値信号と上
   記注目ペルに隣接する先行第２ペルの２値信号とをサン
   プルし、又は （d3）斜め方向に隣接する２つの第１ペル相互間に位置
   していることを検出した場合には、上記注目ペルの２値
   信号と上記斜め方向に隣接する第１ペルの２値信号と上
   記注目ペルに隣接する先行第２ペルの２値信号とをサン
   プルし、 （ｅ）上記サンプルされた２値信号を上記状態テーブル
   に供給して１つのエントリィをアドレスし、該アドレス
   されたエントリィの優勢シンボルと上記注目ペルの２値
   信号とを比較し、該比較の結果及び上記アドレスされた
   エントリィの劣勢シンボルの発生確率を上記適応性算術
   符号化手段に供給し、第２圧縮データを発生して上記デ
   ータ・メモリに記憶することを含む上記オリジナル・イ
   メージのペル信号の処理方法。