JP2578966B2

JP2578966B2 - 網点画像データ圧縮装置

Info

Publication number: JP2578966B2
Application number: JP1008346A
Authority: JP
Inventors: 茂吉田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-01-17
Filing date: 1989-01-17
Publication date: 1997-02-05
Anticipated expiration: 2012-02-05
Also published as: JPH02188076A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、網点画像のデータ圧縮を実行する網点画像
データ圧縮装置に関し、特に、小さな回路規模でもって
種々の網点の周期に適切に整合してデータ圧縮を実行で
きる網点画像データ圧縮装置に関するものである。

近年、OAシステムが発展し、文書情報としての文字の
他に階調画像が扱われるようになってきている。文書は
通常白黒の２値で表されることから、階調画像は網点の
ように黒画素の密度により面積変調を用いて表されるの
が一般的である。これから、文書情報をディジタルデー
タとして利用するときにあって、階調画像のデータ量
は、文字画像に比べて非常に大きくなって10数〜数10倍
となることになる。従って、文書の蓄積や伝送等で階調
画像を効率よく扱うためには、効率的なデータを加える
ことでデータ量を減らすことが必須となるのである。

〔従来の技術〕

従来、既に網点の写真となった階調画像をデータ圧縮
する方法としては、予測符号化方式が用いられている。
この方式は、第５図に示すように、注目画素の周辺と網
点の周期分離れた位置に参照画素を取って、それらの参
照画素の白黒状態から、注目画素の白黒を予測して予測
誤差を符号化するものである。しかし、FAXのように、
文書をスキャナで読み取らせてデータ圧縮する場合、網
点の種類は様々で網点周期が予め分からないことの方が
多い。そこで、従来では、種々の網点周期を参照画素と
する予測器を幾つか並べ、予測はずれの回数の最も少な
い予測器を選択して、この選択された予測器に従って符
号化を実行するという適応予測符号化方式を採ってい
た。

すなわち、第６図に示すように、異なる網点周期をも
つ予測器を例えば２つ並べて予測値を求める。そして、
これに対応して設けられる２つの予測はずれカウンタ
が、それぞれの予測器の予測はずれを一定の入力信号の
個数の区間で計数して、どちらの予測器のはずれの個数
が少ないかを比較器で求める。そして、この結果に従っ
て、次の区間では、マルチプレクサを選択して、予測は
ずれの少なかった方の予測器からの予測誤差信号を符号
化するという構成を採っていたのである。なお、この従
来技術の適応予測符号化方式は、例えば、電子通信学会
技術研究報告IE80−12「新聞網目写真の適応予測符号
化」に詳述されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の網点画像のデータ圧縮装置で
は、画像の統計的な性質を予想して予測器を構成してお
くために、用意した予測器の網点の周期が実際の画像の
網点周期と合うときには、有効なデータ圧縮が実行でき
るものの、合わないときには、データ圧縮の効率が著し
く劣下してしまうという問題点があった。確かに、適応
予測符号化方式を採用することで、網点周期の不整合に
起因するデータ圧縮の効率の低下の問題点はある程度改
善できるものの、一方で、この改善を大きなものにしよ
うとすると、予測器の個数を増やす必要があることか
ら、回路規模が大きくなってしまうという別の問題点が
でてくることになる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
小さな回路規模でもって種々の網点の周期に適切に整合
してデータ圧縮を実行できるようにする網点画像データ
圧縮装置の提供を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理構成図である。

本発明の第１の発明では、ランレングス検出手段10
と、ランレングス系列区分手段33及びランレングス系列
登録手段34を備えるパターン検出登録手段32と、ランレ
ングス系列記憶手段35と、符号化手段36とから構成され
る。このランレングス検出手段10は、網点画像から読み
取られる白黒画素の連続する長さであるところのランレ
ングスを検出し、ランレングス系列記憶手段35は、ラン
レングス検出手段10により検出されることになるランレ
ングスの相異なるランレングス系列を登録番号とともに
管理し、ランレングス系列区分手段33は、ランレングス
検出手段10により検出されるランレングスを、ランレン
グス系列記憶手段35の記憶するランレングス系列の内の
一致する最大長さのランレングス系列に従って区分す
る。

ランレングス系列登録手段34は、ランレングス系列区
分手段33により特定される最大長さのランレングス系列
と、それに続くランレングスとにより定義される新たな
ランレングス系列をランレングス系列記憶手段35に登録
し、符号化手段36は、ランレングス系列区分手段33によ
り特定される最大長さのランレングス系列の登録番号を
符号化したり、その登録番号とそれに続くランレングス
とを符号化する。

本発明の第２の発明では、第１の発明に加えて、下位
ビット符号化手段50と選択手段70とを備える。この下位
ビット符号化手段50は、ランレングス検出手段10により
検出されるランレングスの下位ビットを符号化する。そ
して、この第２の発明では、ランレングス検出手段10に
より検出されるランレングスの上位ビットに対して、ラ
ンレングス系列記憶手段35、ランレングス系列区分手段
33、ランレングス系列登録手段34及び符号化手段36が用
意され、選択手段70は、送信先に対して、符号化手段36
により符号化される上位ビットの符号化データと、下位
ビット符号化手段50により符号化される下位ビットの符
号化データとを関連付けて送信する。

本発明の第３の発明では、第２の発明に加えて、符号
変換種手段20を備える。この符号変換手段20は、ランレ
ングス検出手段10により検出されるランレングスの上位
ビットをグレイ符号に変換する。そして、このグレイ符
号により表されたランレングスに対して、ランレングス
系列記憶手段35、ランレングス系列区分手段33、ランレ
ングス系列登録手段34及び符号化手段36が用意される。

〔作用〕

本発明では、ランレングス検出手段10により検出され
るランレングス系列を、既成分のランレングス系列に従
って分解するというユニバーサル符号化方式に従って、
網点画像のデータ圧縮を実現する。例えば、ユニバーサ
ル符号化方式の内の増分分解型のZiv−Lempel符号化方
式（詳しくは、例えば、宗像清治:Ziv−Lempelのデータ
圧縮法，情報処理,Vol.26,No.1（1985））を用いるとき
にあっては、検出されるランレングス系列を、ｘ＝aabababaa・・・・とすると、このランレングス系列は、既成分のランレン
グス系列に従って、ｘ＝ａ・ab・aba・ｂ・aa・・・・と増分分解される。すなわち、 X_j＝X_i・（右端のシンボル）但し、X_iはそれまでに現れた既成分の最長のランレン
グス系列とすると、検出されるランレングス系列“x"は、成分系
列“X" Ｘ＝X₀X₁X₂X₃X₄X₅・・・・・ X₀＝λ,X₁＝X₀a,X₂＝X₁b, X₃＝X₂a,X₄＝X₀b,X₅＝X₁a, 但し、λは空列に分解される。従って、増分分解した各ランレングス系
列は既成分のランレングス系列を用いて、という組で表現できる。増分分解型のZiv−Lempelの符
号化方式は、このように表現される組を符号化していく
ことでデータ圧縮を実行する。

また、LZW符号のユニバーサル符号化方式では、この
組の内の「次のシンボル」を除いたものを符号化してい
くことでデータ圧縮を実行する。

ユニバーサル符号化方式は、既成分で処理対象となる
データを分解し表現することから、網点画像データのデ
ータ圧縮に適用すると、網点の周期情報を自らが学習し
て抽出していくように処理することになる。すなわち、
ユニバーサル符号化方式を用いると、符号化済のデータ
から網点の周期情報を抽出できることになるので、種々
の周期の網点に対応できることになる。

そこで、本発明では、ランレングス検出手段10により
検出されたランレングスに対して、ランレングス系列区
分手段33と、ランレングス系列登録手段34と、ランレン
グス系列記憶手段35と、符号化手段36とからなるユニバ
ーサル符号器を具備させて網点画像のデータ圧縮を実行
するように構成することで、単一の回路構成に従いなが
ら、種々の周期の網点画像を効率的に符号化することを
提案するのである。

ユニバーサル符号化方式は、情報保存型のデータ圧縮
方法であり、データ圧縮時に情報源の統計的な性質を予
め仮定しないことから、網点画像のデータ圧縮には好適
な符号化方式であると考えられる。しかし、網点画像は
網点周期の規則性はあるものの、読取時や２値化時の量
子化ノイズが加わるために、１画素若しくはそれ相当の
レベルでの規則性は十分でなく、これから、ユニバーサ
ル符号化方式のデータ圧縮の効率が十分でないことも想
定される。そこで、ランレングス検出手段10により検出
されたランレングスの上位ビットが、ノイズに影響され
ない大域的な規則性を示すことに着目して、第２の発明
で、このランレングスの上位ビットに対してユニバーサ
ル符号化方式を適用することを提案するものである。こ
の発明により、ユニバーサル符号化方式を適用した場合
のデータ圧縮の効率の著しい向上が実現できることにな
る。

更に、この第２の発明の有効性を高めるために、グレ
イ符号が桁上がりがあってもパターンを大きく変化させ
ないという性質を示すことに着目して、第３の発明で、
ランレングスの上位ビットをグレイ符号に変換してから
ユニバーサル符号化方式を適用することを提案するもの
である。この発明により、ユニバーサル符号化方式を適
用した場合のデータ圧縮の効率の更に著しい向上が実現
できることになる。

〔実施例〕

以下、実施例に従って本発明を詳細に説明する。

最初に、第２図に示す本発明の実施例構成について説
明する。この実施例構成は、検出されるランレングスの
全体に対してユニバーサル符号化方式を適用する実施例
である。

入力される網点画像信号の各画素の２値化データは、
連続して接続されて設けられる１ビットの２つのレジス
タ11,12に順次入力されていく。排他的論理和回路13
は、この２つのレジスタ11,12に格納される画素の２値
化データが両方とも黒、あるいは白であるときには、イ
ンバータ回路14を介してランレングスカウンタ10aに対
してカウントアップ信号を入力する。このようにして、
ランレングスカウンタ10aは、網点画像の白あるいは黒
が続く長さを計数していくことになる。

この白あるいは黒が続く長さを計数していくときに、
白あるいは黒が途切れるところにくると、２つのレジス
タ11,12には、異なる２値化データが入力されることに
なり、排他的論理和回路13は、ランレングスカウンタ10
aに対してリセット信号の“1"を出力する。このリセッ
ト信号を受け取ると、ランレングスカウンタ10aは、そ
れまでの計数値を後段に接続されるユニバーサル符号器
30のバッファメモリ31に渡すとともに、次の計数処理に
入るために計数値をクリアする。このようにして、網点
画像中の白あるいは黒が続く長さであるところのランレ
ングスが順次、バッファメモリ31に入力されていくこと
になる。

バッファメモリ31にランレングス情報が格納される
と、パターンマッチング回路32aは、バッファメモリ31
から所定のデータ量を読み出すとともに、パターンメモ
リ35aから今までに登録されているランレングス系列の
パターンを読み出す。そして、この読み出された登録の
ランレングス系列の中から、入力のランレングス系列と
一致する最大長さの登録のランレングス系列の検索を実
行する。このようにして、最大長さのランレングス系列
が求まると、パターンマッチング回路32aは、その最大
長さのランレングス系列に付されているインデックスと
不一致となった次のランレングスとを、後段の可変長符
号器36aに送出するよう処理するとともに、その最大長
さのランレングスと不一致となった次のランレングスと
を合わせたランレングス系列を、新たな既成分のランレ
ングス系列として、パターンメモリ35aにインデックス
を付して登録するよう処理する。ここで、付されるイン
デックスとしては、例えば、出現の順序に従う通し番号
が用いられることになる。

パターンマッチング回路32aからインデックスと不一
致となった次のランレングスとを受け取ると、可変長符
号器36aは、公知の可変長符号化方式に従ってこの受け
取ったデータを符号化して送信先に送信することにな
る。これにより、網点画像信号の符号化処理が終了す
る。

このように、本発明では、網点画像データ圧縮に対し
て、ユニバーサル符号化方式を適用することで、単一の
回路構成に従いながら種々の網点周期に対して適切に対
応して効率的なデータ圧縮を実行するのである。

次に、第３図に示す本発明の実施例構成について説明
する。この実施例構成は、検出されるランレングスの上
位ビットに対してユニバーサル符号化方式を適用する実
施例である。このように上位ビットに対してだけユニバ
ーサル符号化方式を実行するのは、読取時や２値化時の
量子化ノイズの影響を排除して、網点周期の真の規則性
がでるところに対してユニバーサル符号化方式を適用す
ることで、データ圧縮の効率化を図ろうとする点にあ
る。

ランレングスカウンタ10aが、網点画像中の白あるい
は黒が続く長さであるところのランレングスを検出する
までは、第２図の実施例と変わるところはない。この
後、求められたランレングスは、上位ビットと下位ビッ
トとに分けて符号化する。ランレングスの上位ビット
は、下位ビットから桁上がりによる数値の変化の度合い
を鈍らせるために、符号変換回路20aで、自然２進数か
らグレイ符号（Gray符号）に変換する。第４図に、“0"
〜“16"までの自然２進数とグレイ符号との対応関係を
示す。グレイ符号は、隣合う２つの数で0,1の反転個数
が１個となるために、自然２進数よりも下位からの桁上
げに影響されにくいという特性を有している。例えば、
第４図から分かるように、“7"から“8"に変化するとき
に、自然２進数では“0111"から“1000"と大きく数値パ
ターンが変化してしまうのに対して、グレイ符号では
“0100"から“1100"とあまり数値パターンが変化しない
という特性を有している。これから、グレイ符号に変換
して桁上がりに対しての数値パターンの変化を鈍くする
ことで、ユニバーサル符号化する際に、同じパターンの
ランレングス系列が出易くするよう構成するのである。

このようにしてランレングスは、上位ビットと下位ビ
ットとに分けられ、この上位ビットはグレイ符号に変換
される。そして、グレイ符号に変換された上位ビット
は、バッファメモリ31に格納される。そして、第２図の
実施例と同様の処理により、パターンマッチング回路32
a、パターンメモリ35a及び可変長符号器36aによりユニ
バーサル符号化されて、その結果が、上位ビット符号メ
モリ80に格納されることになる。

一方、ランレングスの下位ビットは、符号変換回路20
aに入力されずに、下位ビット符号器50aに入力されるこ
とになる。この下位ビット符号器50aは、公知の可変長
符号化方式に従ってこの受け取ったデータを符号化し
て、下位ビット符号メモリ60にその結果を格納する。

ランレングスカウンタ10aにより検出されるランレン
グスの符号化は、例えば、１ラインないし数ライン単位
に区切って行われ、この単位毎にマルチプレクサ70a
は、交互に、下位ビット符号メモリ60と上位ビット符号
メモリ80とを選択して、上位ビットの符号化デートと下
位ビットの符号化データを図示しない送信先に対して送
信することになる。

このように、第３図の実施例では、網点周期の反映す
る部分を使ってユニバーサル符号化を実行するように構
成するものであることから、データ圧縮の効率が著しく
高められることなる。そして、この効率を更に高めるた
めに、グレイ符号への変換処理が実装されることにな
る。

可変長符号器36aや下位ビット符号器50aで実行される
ことになる公知の可変長符号化方式は如何なるものであ
ってもよいが、例えば、ランレングスの出現頻度を調べ
ておき、出現頻度に対してハフマン符号を割り当てるも
のとか、あるいは、各シンボルの1,0の出現頻度を求め
ておき、シンボルのビット毎に算術符号化するような方
式を用いることが考えられる。

実施例の説明にあたって、パターンマッチング回路32
aが実行するユニバーサル符号化方式については、Ziv−
Lempelの符号化の増分分解型アルゴリズムで説明した
が、これに限られるものではなく、他のユニバーサル符
号化方式を用いることも可能である。例えば、LZW符号
（T.A.Welch,“A Technique for High−Performance Da
ta Compression",Computer,June,1984）を用いれば、パ
ターンマッチング回路32aからの出力はインデックスだ
けとなってシンプルなものとなり、実用性も高められる
ことになる。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明によれば、網点画像の
データ圧縮に対してユニバーサル符号化方式を適用する
ことにより、種々の周期の網点画像を網点周期の不整合
なしに効率よくデータ圧縮できることになる。しかも、
単一の回路構成で未知の種々の網点周期に対応できるこ
とになるので、従来技術のように回路規模が大きくなる
こともないのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図、第２図及び第３図は本発明の実施例構成図、第４図は自然２進数とグレイ符号との対応関係の説明
図、第５図及び第６図は従来技術の説明図である。図中、10はランレングス検出手段、20は符号変換手段、
32はパターン検出登録手段、33はランレングス系列区分
手段、34はランレングス系列登録手段、35はランレング
ス系列記憶手段、36は符号化手段、50は下位ビット符号
化手段、70は選択手段である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】網点画像をデータ圧縮するための網点画像
データ圧縮装置であって、網点画像から読み取られる白黒画素の連続する長さであ
るランレングスを検出するランレングス検出手段（10）
と、上記ランレングス検出手段（10）により検出されるラン
レングスの相異なるランレングス系列を登録番号ととも
に管理するランレングス系列記憶手段（35）と、上記ランレングス検出手段（10）により検出されるラン
レングスを、上記ランレングス系列記憶手段（35）の記
憶するランレングス系列の内の一致する最大長さのラン
レグス系列に従って区分するランレングス系列区分手段
（33）と、上記ランレングス系列区分手段（33）により特定される
上記最大長さのランレングス系列と、それに続くラング
レンスとにより定義される新たなランレングス系列を、
上記ランレングス系列記憶手段（35）に登録するランレ
ングス系列登録手段（34）と、上記ランレングス系列区分手段（33）により特定される
上記最大長さのランレングス系列の登録番号と、それに
続くランレングスとを符号化する符号化手段（36）とを
備えることを、特徴とする網点画像データ圧縮装置。
【請求項２】網点画像をデータ圧縮するための網点画像
データ圧縮装置であって、網点画像から読み取られる白黒画素の連続する長さであ
るランレングスを検出するランレングス検出手段（10）
と、上記ランレングス検出手段（10）により検出されるラン
レングスの相異なるランレングス系列を登録番号ととも
に管理するランレングス系列記憶手段（35）と、上記ランレングス検出手段（10）により検出されるラン
レングスを、上記ランレングス系列記憶手段（35）の記
憶するランレングス系列の内の一致する最大長さのラン
レグス系列に従って区分するランレングス系列区分手段
（33）と、上記ランレングス系列区分手段（33）により特定される
上記最大長さのランレングス系列と、それに続くランレ
ングスとにより定義される新たなランレングス系列を、
上記ランレングス系列記憶手段（35）に登録するランレ
ングス系列登録手段（34）と、上記ランレングス系列区分手段（33）により特定される
上記最大長さのランレングス系列の登録番号を符号化す
る符号化手段（36）とを備えることを、特徴とする網点画像データ圧縮装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の網点画像データ圧縮
装置において、ランレングス検出手段（10）により検出されるランレン
グスの上位ビットに対して、ランレングス系列記憶手段
（35）と、ランレングス系列区分手段（33）と、ランレ
ングス系列登録手段（34）と、符号化手段（36）とを備
えるよう構成するとともに、上記ランレングス検出手段（10）により検出されるラン
レングスの下位ビットを符号化する下位ビット符号化手
段（50）と、上記符号化手段（36）により符号化される符号化データ
と、上記下位ビット符号化手段（50）により符号化され
る符号化データとを関連付けて出力する選択手段（70）
とを備えることを、特徴とする網点画像データ圧縮装置。
【請求項４】請求項３記載の網点画像データ圧縮装置に
おいて、ランレングス検出手段（10）により検出されるランレン
グスの上位ビットをグレイ符号に変換する符号変換手段
（20）を備えるよう構成し、更に、上記符号変換手段（20）により変換されるグレイ
符号に対して、ランレングス系列記憶手段（35）と、ラ
ンレングス系列区分手段（33）と、ランレングス系列登
録手段（34）と、符号化手段（36）とを備えるよう構成
することを、特徴とする網点画像データ圧縮装置。