JP2612343B2 - データ圧縮方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 文字コードデータと画像データとをデータ圧縮するデ
ータ圧縮方式に関し、 １つの符号器でデータ圧縮することを目的とし、 行単位に従って順次読み取られていく文字コードデー
タから、文字コードのコード単位と同じビット長をもつ
データを処理単位データとして切り出す処理単位データ
切出手段と、走査ラインに従って順次読み取られていく
画像データの符号化を、画像データの統計的性質を利用
しつつ処理単位データのビット長により表現される固定
長の符号コードに従って実行する固定長符号手段と、文
字コードデータを符号化するときには、処理単位データ
切出手段により切り出されていく処理単位データの時系
列データをユニバーサル符号化するとともに、画像デー
タを符号化するときには、固定長符号手段により求めら
れていく固定長の符号コードの時系列データをユニバー
サル符号化するユニバーサル符号器とを備えるよう構成
する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、文字コードデータと画像データとを１つの
符号器に従ってデータ圧縮するよう処理するデータ圧縮
方式に関するものである。

ファクシミリや光ディスクファイルシステム等で扱わ
れる文書では、文字コードデータと画像データとが混在
することが多い。このような場合、文字コードデータと
画像データでは２値化されたデータとしての性質が大き
く異なるという実情に鑑みて、従来では異なる符号化方
式を採る符号器を用いて別々に符号化しているというの
が現状である。しかるに、文字コードデータと画像デー
タとが同一の符号器により符号化できるようになれば極
めて便利なものとなる。これから、データ圧縮率の向上
を図りつつ、文字コードデータと画像データとを同一の
符号器で符号化していくような手段を講じていく必要が
あるのである。

〔従来の技術〕

従来、２値化された画像データの国際標準の１次元圧
縮方式としてMH符号化（Modified Huffman Coding）方
式があり、２値化された画像データの国際標準の２次元
圧縮方式としてMMR符号化（Modified Modified RElativ
e Address Designate Coding）方式がある。

このMH符号化方式は、主走査線に沿う白または黒の連
続する長さ（ランレングス）をハフマン符号で可変長符
号化してデータ圧縮を行うものである。このハフマン符
号は、符号語数を減らすために、第４図に示すように、
64以下の長さを表すターミネィティング符号と64の倍数
を表すメイクアップ符号とで構成されるもので、このMH
符号化方式により通常の画像データは数分の１に圧縮で
きる。

そして、MMR符号化方式は、同一主走査線において前
の画素と色（白あるいは黒）が変化する画素を変化画素
と定義するとともに、隣接する主走査線上の変化画素の
位置関係からパスモードと垂直モードと水平モードとい
う３種類のモードを定義して、このモードに従って符号
化することでデータ圧縮を行うものである。第５図に変
化画素の定義、第６図にモードの定義、第７図に符号表
を図示する。このMMR符号化方式により、通常の画像デ
ータは数分の１から10数分の１に圧縮できる。なお、第
７図から分かるように、MMR符号化方式においても、水
平モードについてはMH符号化方式を用いることになる。
また、MMR符号化方式と同様に用いられているMR符号化
（Modified Relative Address Designate Coding）方式
は、符号伝送時の誤りの影響を少なくするために、一定
ライン毎にMH符号化方式の符号化を挿入しながらMMR符
号化方式による符号化を実行する方式である。

一方、従来、文字コードデータのデータ圧縮には、Zi
v−Lempel符号に代表されるユニバーサル符号化方式が
用いられている。Ziv−Lempel符号では、ユニバーサル
型と増分分解型という２つのアルゴリズム（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））が提案されている。

Ziv−Lempel符号のユニバーサル型のアルゴリズム
は、符号化データを過去のデータ系列の任意の位置から
一致する最大長の系列に区切り、過去の系列の複製とし
て符号化する方法である。具体的には、第８図に示すよ
うに、符号化済みの入力データを格納するＰバッファ
と、これから符号化するデータを格納するＱバッファと
を備え、Ｑバッファのデータ系列とＰバッファのデータ
系列のすべての部分系列とを照合して、Ｐバッファ中で
一致する最大長の部分系列を求める。そして、Ｐバッフ
ァ中でこの最大長の部分系列を指定するために、「その
最大長の部分系列の開始位置」と「一致する長さ」と
「不一致をもたらした次のシンボル」との組を符号化す
る。次に、Ｑバッファ内の符号化したデータ系列をＰバ
ッファに移して、Ｑバッファ内に符号化したデータ系列
分の新たなデータ系列を入力する。以下、同様の処理を
繰り返していくことで、データを部分系列に分解して符
号化を実行していくのである。

このZiv−Lempel符号のユニバーサル型のアルゴリズ
ムでは、高いデータ圧縮率が得られるものの演算量が多
いという欠点がある。そこで、入力データの系列を増分
分解して符号化するというZiv−Lempel符号の増分分解
型のアルゴリズムが考えられたのである。このZiv−Lem
pel符号の増分分解型のアルゴリズムでは、入力データ
の系列を、 ｘ＝aabababaa・・・・ とするならば、この“x"を既成分の右端のシンボルを取
り除いた最長の列に従って、 ｘ＝ａ・ab・aba・ｂ・aa・・・・ と増分分解して、この増分分解された各成分系列を、既
成分系列に従って、「成分の出た順番のインデックス」
と「次のシンボル」とで表現して符号化することにな
る。上述の例で説明するならば、入力データの系列“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 に分解されたことになる。

これらのユニバーサル符号化方式では、処理対象とな
るデータを既成分に分解して表現することを特徴として
いる。これに対して、文字コードデータにはバイト単位
での周期的な規則性がある。これから、ユニバーサル符
号化方式により文字コードデータを符号化すると、周期
的に繰り返される長い文字コードのビットパターンが有
効に符号化されていくことで、文字コードデータが効率
的にデータ圧縮されるようになるのである。

従来では、画像データについては、MH符号化方式やMM
R符号化方式に従ってデータ圧縮が実行され、他方、文
字コードデータについては、ユニバーサル符号化方式に
従ってデータ圧縮が実行されるという構成がとられてい
た。すなわち、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ために種々のデータのデータ圧
縮に適用できるとされているが、画像データではシンボ
ルの境界がないために、種々のパターンが均等に出現す
ることになって有効な圧縮率が得られないということに
なる。また、MMR符号化方式が画像データの２次元の相
関を利用してデータ圧縮しているのに対して、既存のユ
ニバーサル符号化方式では、１次元の相関を利用してい
るに過ぎないことから圧縮率が落ちるということにな
る。これから、従来では、画像データについてはユニバ
ーサル符号化方式を用いずに、より高い圧縮率を実現で
きるMH符号化方式やMMR符号化方式に従ってデータ圧縮
を実行していたのである。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来技術では、上述のように、文字コードデータのデ
ータ圧縮のためのユニバーサル符号器と、画像データの
データ圧縮のためのMH符号器（あるいはMMR符号器）と
いう２種類の符号器を用意しなければならないという問
題点があった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
画像データに対して前処理を施すことで、文字コードデ
ータとの間の統計的な性質の差異を整合させるようにし
て、１つのユニバーサル符号器により有効なデータ圧縮
を実行できるようにする新たなデータ圧縮方式の提供を
目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するために、本発明のデータ圧縮方式
では、行単位に従って順次読み取られていく文字コード
データから、文字コードのコード単位と同じビット長を
もつデータを処理単位データとして切り出す処理単位デ
ータ切出手段４と、走査ラインに従って順次読み取られ
ていく画像データの符号化を、画像データの統計的性質
を利用しつつ処理単位データのビット長により表現され
る固定長の符号コードに従って実行する固定長符号手段
５と、文字コードデータを符号化するときには、処理単
位データ切出手段４により切り出されていく処理単位デ
ータの時系列データをユニバーサル符号化方式に従って
符号化するとともに、画像データを符号化するときに
は、固定長符号手段５により求められていく固定長の符
号コードの時系列データをユニバーサル符号化方式に従
って符号化するユニバーサル符号器６とを備えるよう構
成する。

そして、固定長符号手段５は、MH符号化方式のランレ
ングスコードに固定長の符号コードを割り付けて符号化
を実行する構成を採るとか、MMR符号化方式若しくはMR
符号化方式のランレングスコード及びモード種別に固定
長の符号コードを割り付けて符号化を実行する構成を採
ることが好ましい。

〔作用〕

本発明では、ワードプロセッサ等により作成される文
字コードデータをデータ圧縮するときには、文字コード
データを処理単位データ切出手段４に対して入力するよ
う処理する。この文字コードデータを受け取ると、処理
単位データ切出手段４は、文字コードのコード単位であ
るバイト単位のビット長に従って文字コードデータから
処理単位データとなるビットパターンを順次切り出し
て、ユニバーサル符号器６に対して入力し、ユニバーサ
ル符号器６は、この処理単位データの時系列データをユ
ニバーサル符号化方式に従って符号化する。この処理に
より、文字コードデータが持つバイト単位での周期的な
規則性を利用して、文字コードデータに対して高効率な
データ圧縮を実行できることになる。

一方、画像データをデータ圧縮するときには、ライン
イメージセンサ等により読み取られる画像データを固定
長符号手段５に対して入力するよう処理する。この画像
データを受け取ると、固定長符号手段５は、例えばMH符
号化方式のランレングスコードに固定長の符号コードを
割り付けるとか、MMR符号化方式若しくはMR符号化方式
のランレングスコード及びモード種別に固定長の符号コ
ードを割り付けるとかいうように、画像データの統計的
な性質が反映される形式で入力されてくる画像データに
対して固定長の符号コードを割り付ける処理を行う。そ
して、固定長符号手段５は、この順次割り付けていく固
定長の符号コードをユニバーサル符号器６に対して入力
し、ユニバーサル符号器６は、この固定長の符号コード
の時系列データをユニバーサル符号化方式に従って符号
化する。この処理により、画像データより抽出された固
定長の符号化コードが持つ周期的な規則性を利用して、
画像データに対して高効率なデータ圧縮を実行できるこ
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。

第１図に、本発明の一実施例を示す。図中、１は原稿
であって、書画を含んだ画像データが記載されているも
の、２は画像データ読取手段であって、例えばラインイ
メージセンサにより原稿１上の画像データを主走査ライ
ン方向に従って順次読み取るよう処理するもの、３は文
書データ作成手段であって、文字コードにより記述され
る文書を作成するもの、４は処理単位データ切出手段で
あって、文書データ作成手段３により作成された文字コ
ードデータから、文字コードのビット幅（例えば８ビッ
ト）と同じビット長を持つデータを処理単位データとし
て順次切り出すもの、５は固定長符号手段であって、第
１のシフトレジスタ51と第２のシフトレジスタ52とラン
レングス計数手段53とモード検出手段54とメモリ手段55
とを備えることで、画像データ読取手段２により読み取
られていく画像データの符号化を文字コードのビット幅
と同じビット長により表現される固定長の符号コードに
従って実行するものである。

この第１のシフトレジスタ51は、符号化対象となる１
ライン分の画像データの白黒情報を格納し、第２のシフ
トレジスタ52は、前の処理サイクルにおいて第１のシフ
トレジスタ51に格納されていた画像データの白黒情報を
格納し、ランレングス計数手段53は、第１のシフトレジ
スタ51から現ラインの画素の白黒情報を１画素ずつ入力
して白あるいは黒の連続するランレングスを計数し、モ
ード検出手段54は、第１のシフトレジスタ51と第２のシ
フトレジスタ52との変化画素の接続関係から、処理対象
としている第１のシフトレジスタ51の画素がMMR符号化
方式におけるパスモード・垂直モード・水平モードのい
ずれのモードにあるのかを検出し、メモリ手段55は、ラ
ンレングス計数手段53により計数されるランレングス値
とモード検出手段54により検出されるモード種別とによ
り特定される固定長の符号コードの読出処理を実行す
る。

６はユニバーサル符号器であって、処理単位データ切
出手段４により切り出されていく処理単位データの時系
列データか、メモリ手段55から読み出されている固定長
の符号コードの時系列データのいずれか一方をZiv−Lem
pel符号等のユニバーサル符号化方式に従って符号化す
るもの、７は切換手段であって、文字コードデータを符
号化するときには、処理単位データ切出手段４により切
り出されていく処理単位データをユニバーサル符号器６
に入力し、画像データを符号化するときには、固定長符
号手段５から出力されていく固定長の符号コードをユニ
バーサル符号器６に入力していくものである。

第２図に、メモリ手段55が管理する固定長の符号コー
ドの一実施例を図示する。この実施例では、文字コード
のビット幅が８ビットであることを想定して、第４図
（ａ）で説明したMH符号化方式のハフマン符号の白ラン
のターミネィティング符号に、 “0"〜“63" の固定長の符号コードを割り付け、第４図（ａ）で説明
したハフマン符号の黒ランのターミネィティング符号
に、 “64"〜“127" の固定長の符号コードを割り付け、第４図（ｂ）で説明
したハフマン符号の白ランのメイクアップ符号に、 “128"〜“167" の固定長の符号コードを割り付け、第４図（ｂ）で説明
したハフマン符号の黒ランのメイクアップ符号に、 “168"〜“207" の固定長の符号コードを割り付け、第６図で説明したMM
R符号化方式の各モードに、 “208"〜“216" の固定長の符号コードを割り付けるという例を開示して
ある。なお、水平モードについては、MH符号化方式のハ
フマン符号を用いることで水平モードであることが分か
ることから、省略することも可能である。

次に、このように構成される本発明の実施例の動作処
理について説明する。

文字コードデータを符号化するときには、ユーザは、
切換手段７を処理単位データ切出手段４側にセットす
る。処理単位データ切換手段４が選択されると、文書デ
ータ作成手段３により作成された文書データの文字デー
タコードが処理単位データ切換手段４に順次入力される
ことになる。この文字コードデータを受け取ると、処理
単位データ切出手段４は、文字コードデータから文字コ
ードのビット幅である８ビット毎に処理単位データとな
るビットパターンを順次切り出して、ユニバーサル符号
器６に対して入力するよう処理する。

このようにして、文字コードデータから切り出される
８ビットの処理単位データが順次入力されてくると、ユ
ニバーサル符号器６は、上述したZiv−Lempel符号のユ
ニバーサル型のアルゴリズムや増分分解型のアルゴリズ
ムに従って、この処理単位データの時系列データをユニ
バーサル符号化する。このユニバーサル符号器６による
符号化処理により、文字コードが持つバイト単位での周
期的な規則性を利用して、文字コードデータに対して高
効率なデータ圧縮が実行されることになる。

一方、原稿１の画像データを符号化するときには、ユ
ーザは、切換手段７を固定長符号手段５側にセットす
る。固定長符号手段５が選択されると、画像データ読取
手段２により読み取られる画像データが固定長符号手段
５に順次入力されることになる。この画像データを受け
取ると、第１のシフトレジスタ51は、それまで処理して
いた１ライン分の画像データの白黒情報を第２のシフト
レジスタ52にシフトして、新たに受け取る１ライン分の
画像データの白黒情報を格納する。

このようにして、第１のシフトレジスタ51に符号化対
象となる１ライン分の画像データの白黒情報が格納さ
れ、第２のシフトレジスタ52に前の走査ラインの画像デ
ータの白黒情報が格納されると、モード検出手段54は、
第１及び第２のシフトレジスタ51,52の格納データを参
照することで、第５図で説明した符号化対象の変化画素
a₁とこれに隣接する変化画素との位置関係から、MMR符
号化欲式のパスモードにあるのか垂直モードにあるのか
水平モードにあるのかを検出する。このとき、水平モー
ドにあるときには、ランレングス計数手段53は、符号化
のために必要とされるランレングス値を計数する。そし
て、メモリ手段55は、この検出されたモード種別とラン
レングス値とを受け取ると、第２図に示した固定長の符
号コードの中から対応する符号コードを特定して、ユニ
バーサル符号器６に対して入力するよう処理する。

このようにして、画像データから特定される８ビット
の固定長の符号コードが順次入力されてくると、ユニバ
ーサル符号器６は、処理単位データ切出手段４より入力
されてくる処理単位データと同様の処理に従って、Ziv
−Lempel符号のユニバーサル型のアルゴリズムや増分分
解型のアルゴリズムに従って、この８ビットの固定長の
符号コードの時系列データをユニバーサル符号化する。
このユニバーサル符号器６による符号化処理により、画
像データより抽出された固定長の符号化コードが持つ周
期的な規則性を利用して、文字コードデータと同様に画
像データに対しても高効率なデータ圧縮が実行されるこ
とになる。

このように、本発明では、画像データについては、文
字コードのビット幅により切り出されるビットパターン
では周期的な規則性がなく、従って、これに対してユニ
バーサル符号化したのではデータ圧縮率が高められない
ということを考慮して、周期的な規則性の反映された固
定長の符号コードにコード化してから、ユニバーサル符
号器５により符号化を実行するという構成を採るのであ
る。すなわち、従来であれば、求められる固定長の符号
コードを出現し易いものについては短い符号コードに変
換し、出現し難いものについては長い符号コードに変換
するという可変長符号化処理をすることで、画像データ
のデータ圧縮を実行していたのに対して、本発明では、
求められた固定長の符号コードの周期性を利用して、ユ
ニバーサル符号器６により高い圧縮率のデータ圧縮を実
行するよう構成するのである。

第１図の実施例では、固定長の符号コードとして、MM
R符号化方式の符号に対して１対１の番号を割り当てる
ものを想定して説明したが、MH符号化方式の符号に対し
て１対１の番号を割り当てることで実装する場合には、
固定長符号手段５は、第２のシフトレジスタ52及びモー
ド検出手段54を備える必要はなく、この場合には、メモ
リ手段55は、ランレングス計数手段53により求められる
ランレングス値に従って対応する固定長の符号コードを
読み出していくよう処理することになる。

また、本発明では、固定長の符号コードとして、MMR
符号化方式やMH符号化方式の符号に対して１対１の番号
を割り当てるものに限られることはなく、別のランレン
グス等の統計的性質を利用した圧縮方式の符号に対して
１対１の番号を割り当てるものでもよいのである。この
とき、８ビットでは足りないときには、第３図に示すよ
うに、２バイトを使用して、先頭のビットに“0"の立つ
第１バイトで、“0"から“127"までのランレングス等を
表し、先頭のビットに“1"の立つ第２バイトで、“128"
から“16383"までのランレングス等を表すというように
構成することで対応できることになる。

以上図示実施例について説明したが、本発明はこれに
限定されるものではない。例えば、実施例では、符号化
対象のデータが文字コードデータか画像データのいずれ
か一方であって、ユーザがその処理対象に合わせて切換
手段７をマニュアルで切り変えることで説明したが、ユ
ニバーサル符号器６を２台備えるよう構成するととも
に、この２台に従って処理単位データ切出手段４の処理
単位データのユニバーサル符号と固定長符号手段５の符
号コードのユニバーサル符号とを並列して求めて、符号
量の少ない方を選択して出力するよう構成すれば、ユー
ザが切換手段７を切り変える必要もなくなるとともに、
文字コードデータと画像データとが混合するようなとき
にも対応できるようになる。

また、実施例では、ファクシミリ等のように画像デー
タ読取手段２により読み取られていく画像データに対し
て適用するものを示したが、ファイルに格納されている
画像データに対してもそのまま適用できるのである。そ
して、実施例では、ユニバーサル符号器６は、Ziv−Lem
pel符号のユニバーサル難や増分分解型のアルゴリズム
に従ってユニバーサル符号化処理を実行するもので説明
したが、これ以外のユニバーサル符号化方式を用いるも
のでもよく、例えばユニバーサル型のアルゴリズムの改
良型であるLZSS符号方式（T.C.Bell,“Better OPM/L Te
xt Compression",IEEE Trans.on Commun.,Vol.COM−34,
No.12,Dec.（1986））や、増分分解型のアルゴリズムの
改良型であるLZW符号方式（T.A.Welch,“A Technique f
or High−Performance Date Compression",Computer,Ju
ne（1984））を用いることも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、文字コードデ
ータはユニバーサル符号化により８ビット単位に圧縮
し、画像データについては、統計的性質の揃った８ビッ
ト単位の固定長の符号コードに変換した後にユニバーサ
ル符号化により圧縮することで、異なる性質のデータを
１つのユニバーサル符号器により高い圧縮率をもってデ
ータ圧縮できるようになる。そして、MH符号化方式若し
くはMMR符号化方式に対応付けて固定長の符号コードを
生成するようにすれば、ランレングスの類似する系列や
直前ラインとの変化画素の接続関係の類似する網点画像
等を有効にデータ圧縮できるようになるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例、 第２図はメモリ手段が管理する固定長の符号コードの一
実施例、 第３図は固定長の符号コードの構成の説明図、 第４図はハフマン符号の説明図、 第５図はMMR符号化方式の変化画素の説明図、 第６図はMMR符号化方式のモードの説明図、 第７図はMMR符号化方式の符号表の説明図、 第８図はユニバーサル型のアルゴリズムの説明図であ
る。 図中、１は原稿、２は画像データ読取手段、３は文書デ
ータ作成手段、４は処理単位データ切出手段、５は固定
長符号手段、６はユニバーサル符号器、７は切換手段、
51は第１のシフトレジスタ、52は第２のシフトレジス
タ、53はランレングス計数手段、54はモード検出手段、
55はメモリ手段である。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】文字コードデータと画像データとを１つの
   符号器に従ってデータ圧縮するよう処理するデータ圧縮
   方式であって、 行単位に従って順次読み取られていく文字コードデータ
   から、文字コードのコード単位と同じビット長をもつデ
   ータを処理単位データとして切り出す処理単位データ切
   出手段（４）と、 走査ラインに従って順次読み取られていく画像データの
   符号化を、画像データの統計的性質を利用しつつ上記処
   理単位データのビット長により表現される固定長の符号
   コードに従って実行する固定長符号手段（５）と、 文字コードデータを符号化するときには、上記処理単位
   データ切出手段（４）により切り出されていく処理単位
   データの時系列データをユニバーサル符号化方式に従っ
   て符号化するとともに、画像データを符号化するときに
   は、上記固定長符号手段（５）により求められていく固
   定長の符号コードの時系列データをユニバーサル符号化
   方式に従って符号化するユニバーサル符号器（６）とを
   備えることを、 特徴とするデータ圧縮方式。
2. 【請求項２】固定長符号手段（５）は、MH符号化方式の
   ランレングスコードに固定長の符号コードを割り付けて
   符号化を実行することを、 特徴とする請求項（１）記載のデータ圧縮方式。
3. 【請求項３】固定長符号手段（５）は、MMR符号化方式
   若しくはMR符号化方式のランレングスコード及びモード
   種別に固定長の符号コードを割り付けて符号化を実行す
   ることを、 特徴とする請求項（１）記載のデータ圧縮方式。