JP2708253B2

JP2708253B2 - 画像データ圧縮方式

Info

Publication number: JP2708253B2
Application number: JP2003171A
Authority: JP
Inventors: 茂吉田; 泰彦中野
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-01-10
Filing date: 1990-01-10
Publication date: 1998-02-04
Anticipated expiration: 2013-02-04
Also published as: JPH03208470A

Description

【発明の詳細な説明】［概要］読取ライン走査で得られた２値画像データを圧縮する
画像データ圧縮方式に関し、ユニバーサル符号化の前処理として行われる走査線単
位のMMR符号化情報を輪郭線単位に並べ替える処理を効
率良く行うことを目的とし、 MMR符号化による走査線単位の接続関係から輪郭線の
始点情報を格納したリストと、始点リストから指定され
て各輪郭線の接続点情報を格納したリストを作成し、こ
のリスト情報に従って輪郭線単位の接続関係に並べ替え
た後にユニバーサル符号化による圧縮を行うように構成
する。

［産業上の利用分野］本発明は、２値画像をデータ圧縮する際に、複数ライ
ンに跨がる輪郭線の接続関係（以下「変化点モード」と
いう）を輪郭線に沿って並べ替えた後に圧縮符号化する
画像データ圧縮方式に関する。

近年、OAが発展し、文書が白黒２値の画像情報として
ファクシミリや光ィスクファイル・システムなどで扱わ
れるようになっている。文書情報をディジタルデータと
して利用するとき、画像情報のデータ量は、文字画像に
比べ非常に大きく10数〜数10倍になる。また、最近は、
画像の品位を向上させるため、ファクシミリにおいて
は、従来のG3機の約200dpiから、次のG4機では300dpiや
400dpiへと解像度が上がり、データ量は増加する方向に
ある。従って、蓄積や伝送等で画像情報を効率よく扱う
には、効率的なデータ圧縮を加えることでデータ量を減
らすことが必須となる。

［従来の技術］白黒２値画像を効率良く圧縮する画像データ圧縮方式
として本願発明者らは、所謂輪郭線ユニバーサル符号化
方式を提案している。

即ち、輪郭線ユニバーサル符号化方式は、MMR符号化
を変形した方式により求めた水平モードのランレング
ス、及び変化点モード（接続関係）を、それぞれ輪郭線
の始点及び接続点情報とみて、輪郭線に沿って並べ替え
た後、ユニバーサル符号化により圧縮するものである。

この方式によれば、輪郭線の直線性や曲がり具合など
の統計的性質をユニバーサル符号化の手法により学習し
ながら符号の最良化を図り、種々の性質の画像において
効率の良い圧縮が行える。

元来、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、種々のタイプ（文字コード、
オブジェクトコードなど）のデータに適用することがで
きる。文書画像では、文字の文字線の直線性や曲がり具
合には類似性がある。また、網点画像は、画像全体が網
点分散するため膨大な数の変化点が出現するが、網点周
期性、網点形状の同一性から輪郭線の接続関係は類似し
ている。この類似性の持つ冗長性をユニバーサル符号化
により削減し、有効な圧縮を行うことができる。

輪郭線ユニバーサル符号化方式では、輪郭線の接続関
係を求めるため、変形したMMR符号化方式を変化画素の
モードの検出を前処理として用い、ラインごとの変化画
素の接続関係を輪郭線自体の接続関係に直し、このデー
タにユニバーサル符号化（Ziv−Lempel符号）を適用
し、輪郭線の直線性や曲がり具合の大域的性質をユニバ
ーサル符号のインデックスで表すようにしている。

ユニバーサル符号化の代表的なものとして、Ziv−Lem
pel符号がある（詳しくは、例えば宗像「Ziv−Lempelの
データ圧縮法」、情報処理、Vol.26,No.1,1985年を参照
のこと）。

Ziv−Lempel符号ではユニバーサル型と、増分分解型（Incremental parsing）の２つのアルゴリズムが提案されている。

更に、ユニバーサル型アルゴリズムの改良として、LZ
SS符号がある（T.C.Bell,‘Better OPM/L Text Compres
sion',IEEE Trans.on Commun.,Vol.COM−34,No.12,Dec.
1986参照）。また、増分分解型アルゴリムズの改良とし
ては、LZW符号がある。（T.A.Welch,‘A Technique for
High−Performance Data Compression',Computer,June
1984参照）。

第７図に輪郭線ユニバーサル符号化方式に従って画像
データ圧縮の手順を示す。

まずステップS1（以下「ステップ」は省略）で、入力
した画像データを第８図に示す標準MMR符号化方式を変
形した方式により、固定長のモード符号と固定長のRL符
号（ランレングス符号）とに変換する。例えば、画像上
で第９図（ａ）のように示される輪郭線情報は、第８図
の手順により第９図（ｂ）のようにラインごと符号化さ
れる。

この固定長符号の並びをライン単位から、第９図
（ｃ）のように輪郭線ごとに並べ替え後、ユニバーサル
符号化の手法により、圧縮符号化するものである。

変形MMR符号化による固定長符号は、第10図のように
符号化時に２バイト単位で表し、輪郭線に沿った並べ替
え後、学習効率を高めるため第11図のように１バイト単
位の固定長符号に変換してユニバーサル符号化する。

第８図の変形MMR符号化方式が、標準方式と異なる点
は、S10で a2＜b1 が不成立のとき垂直モードとすることである。即ち、輪
郭線が接続している場合は、全て垂直モードで表される
ことになる。この結果、輪郭線は次のようなモード遷移
を辿ることになる。

水平モード→垂直モード→パスモード第12図に第７図のS2に示す輪郭線に沿うように固定長
符号の並べ替えの手順を示し、また並べ替えの様子を第
13図に示す。

第13図（ａ）は、第８図の変形MMR符号化方式により
求めた固定長符号がメモリに格納されている様子を示す
ものである。ここで、第13図（ｂ）は画像中での輪郭線
の接続状態を示している。また H;水平モード（始点） V:垂直モード（接続点） P:パスモード（終点）としている。

MMR符号化方式では、ライン単位に変化画素の接続を
求めているため、各ラインのｉ番目に出現する変化画素
が常に同じ輪郭線に属するわけではない。

第13図（ｃ）の配列Ｂ（l,k）は、配列中のｋ番目の
変化画素が各ラインで同じ輪郭線に属するように並べ替
えたものである。配列Ｂの桁は、画像を上のラインから
下のラインへと走査して変化画素が出てくる順に取る。
そして、水平モードにより新たに変化画素、例えばH₂₀,
H₂₃が現れたときは変化画素を並べる順番がずれること
になるが、このときの順番の管理を第13図（ｄ）示す配
列CNにより行う。即ち、配列CN（ｍ）は、変化画素の出
現順ｍにより、実際にその変化画素が属する輪郭線が格
納されている配列Ｂ（l,k）の桁ｋが得られるように割
り付けるものである。

パスモードＰが出たときは、パスモードＰの出た以降
のラインの桁ｋの位置には、その変化画素が消滅した旨
を示す信号emptyを格納して識別する。

第12図の固定長符号のｎライン分の並べ替えの手順を
説明する。まず、S1,S2で前回のｎライン分を並べ替え
たときに求めた最終ライン変化画素数m1を輪郭線数を表
す変数Ｍにロードする。画像の一番最初のｎライン分の
場合、m1の初期値は１である。次に、S3〜S11の処理に
より配列CNには、輪郭線を配列Ｂに格納する桁の位置と
して１からm1の位置には、それぞれ１からm1をセットす
る。以降、変化画素の固定長符号を一つずつ読んで、配
列Ｂの適当な位置に移し替えるようにする。もし、S11
で配列Ｂの対応する位置、すなわち、ライン１、変化画
素順番ｉのＢ（1,CN（ｉ））にempty信号が入っている
ことを判別すると、S10でｉをｉ＋１してから、再度、S
11で配列Ｂを調べる。S11でＢ（1,CN（ｉ））にempty信
号がなければ、S12以降の処理に進んで固定長符号の符
号化モードを調べる。

もし、符号化モードが垂直モードなら、Ｂ（1,CN
（ｉ））に読み込んだ固定長符号を格納する（S12,S1
3）。

もし、符号化モードが水平モードなら、新たに変化画
素が出てきたことになるので、CN（ｉ）を、ｍ＋１に設
定して、新たな変化画素の固定長符号を格納する。これ
と同時に元のCN（ｉ）からCN（ｍ）までのＢの桁の格納
場所を元のCN（ｉ＋１）以降に１つずつずらす（S14〜S
16）。

もし、符号化モードがパスモードなら、変化画素２個
が消滅することになるので、Ｂ（1,CN（ｉ））とＢ（1,
CN（ｉ＋１））の以降のラインにempty信号を格納する
（S14〜S18）。

このような処理を繰り返し、ｎライン分を並べ替えた
固定長符号を配列Ｂに格納したら、S6からS19〜31の処
理に進み、同一のCN（ｊ）に沿ってｎライン分ごと配列
Ｂから固定長符号を読み出すことで、固定長符号が輪郭
線に沿って出力されることになる。

固定長符号を読み出しは、第９図（ｃ）のように、水
平モードからなる輪郭線の始点情報と、垂直及びパスモ
ードからなる接続情報と続けた後、ユニバーサル符号化
により圧縮する。

［発明が解決しようとする課題］国際標準化方式であるMMR符号化方式では、画像の解
像度が上がるにつれて圧縮効率が低下する。また、網点
画像では、変化点数が多くなるので効率良く圧縮できな
い欠点があった。これに対し本願発明者等が提案してい
る輪郭線ユニバーサル符号化は、これらの画像を効率良
く圧縮できる。

しかし、輪郭線ユニバーサル符号化方式にあっては、
第12図に示したように変形MMR方式の固定長符号を輪郭
線に沿って並べ替える処理が複雑で、且つメモリの利用
効率が悪く、大容量のメモリを必要とするため、実際
上、10数ライン単位の輪郭線の接続関係しか一度に求め
られないという問題があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされた
もので、輪郭線ユニバーサル符号化の前処理として行わ
れる走査線単位のMMR符号化情報を輪郭線単位に並べ替
える処理を効率良く行う加増データ圧縮方式を提供する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］第１図は本発明の原理説明図である。

まず本発明は、読取ライン走査で得られた２値画像デ
ータを符号化により圧縮する画像データ圧縮方式を対象
とする。

このような画像データ圧縮方式につき本発明にあって
は、２値画像データの隣接する走査線間の変化画素の接
続関係（変化点モード）を走査線単位に求める第１符号
化手段（変形MMR符号化手段）10と；第１符号化手段10
による走査線単位の変化画素の接続関係から、輪郭線の
始点を示す始点情報リスト及び該始点情報リストから指
定される各輪郭線の接続点を示す接続点情報リストを作
成するリスト作成手段12と；リスト作成手段12で作成さ
れた走査線単位の変化画素の接続関係を、輪郭線単位の
接続関係に並び替える並び替え手段14と；並び替え手段
14で輪郭線単位に配列された接続関係を、既に符号化済
みの接続関係からの複製として圧縮符号化する第２符号
化手段（ユニバーサル符号化手段）16と；を設けたもの
である。

ここで、リスト作成手段12は、輪郭線の始点が現われ
る毎にリスト領域を獲得すると共に、輪郭線の接続関係
の圧縮符号化を終了する毎に出力済みのリスト領域を返
却するように構成する。

［作用］このような構成を備えた本発明の画像データ圧縮方式
によれば、第２図のように、変形MMRで求めた固定長符
号の並べ替えにリスト構造を導入し、固定長符号を輪郭線の始点情報を格納する始点情報リスト；始点リストから指定され、各輪郭線を格納する接続点
情報リスト；に分けて管理することにより、輪郭線に沿う並べ替え処
理が一面分について容易に行うことができる。また１つ
の輪郭線の圧縮符号化を終了する毎にリストを返却する
ことから、使用するメモリ領域を必要最小限に抑えるこ
とができる。

［実施例］第３図は本発明の画像データ圧縮方式の処理手順を示
す。

第４図において、まずS1で入力した画像データを第８
図に示したMMR符号化方式を変形した符号化方式によ
り、固定長のモード符号と、固定長のRL符号とに変換す
る。

次にS2に進んで変形MMR符号化により得られた走査ラ
イン単位の変化点モードから、輪郭線の始点を示す始点
情報リスト、及び始点情報リストで指定される各輪郭線
の接続展（終点を含む）を示す接続点情報リストを作成
する。

次にS3に進み、S2で作成されたリスト情報に従って走
査ライン単位の変化点モードを、輪郭線単位の変化点モ
ードに配列変換する。

そして最終的にS4で輪郭線単位に配列された変化点モ
ードを、ZL符号化等のユニバーサル符号化により圧縮し
て出力する。

第４図は第３図のS2で作成される輪郭線情報のリスト
構成を示す。

まず、輪郭線情報は、始点情報リストと接続点情報リ
ストとに別けて格納される。

始点情報リストは、輪郭線ごとの全体情報を示すもの
であり、次の始点情報へのポインタP_ai 輪郭線が現在符号化中を示すフラグu; 輪郭線が符号化済みを示すフラグe; 始点の水平アドスYi、垂直方向アドレスXi; 接続点情報へのポインタP_bi; で構成される。

一方、接続点情報リストは、輪郭線の変化点モードm_ij（ｍ＝H,V,P）；次ラインの変化点モードへのポインタP_ij; から構成される。

第８図に示した変形MMR符号化の手順より出力される
変化点モード（H,V,P）が、第５図に示すリスト作成処
理フローの手順に従って第４図に示すリスト構造の情報
に直される。

そして輪郭線に沿った変化点モードの並び替えが第６
図に示すガーベシ・コレクションの処理フローの手順に
より第４図のリストに従って行われる。

次に、第５図のリスト作成処理を説明する。尚、図中
では特に断らないが、リスト情報は、例えば、自由領域
リストを設定しておく。そして、リスト情報を格納する
領域が必要になるたびに、その領域を自由リストより獲
得し、また、使用している領域が不要になるたびに、そ
の領域を自由領域リストに返却するという方法とり、メ
モリを有効に利用することにする。

第５図において、まず、S1で１ライン内の輪郭線の番
号を示すｉに０をセットする。そして、第８図の変形MM
R符号化により得られた変化点モードを一つ入力する。
もし、変化点モードのデータ入力が終了していなけれ
ば、S2からS3に進んで水平モードＨか否かを調べる。も
し、水平モードＨなら、新たな輪郭線が現れたことにな
るので、S5で始点情報リストに輪郭線を一つ挿入し、符
号化中フラグｕをセットするとともに、その輪郭線の垂
直Xi、水平アドレスHiを格納する。更に、輪郭線の変化
点モードを格納する接続点情報リストの領域を確保す
る。

次に、S6に進んで変化点が１ラインの最終変化点でな
ければ、S2に戻って次の変化点モードを入力する。

もし、入力した変化点モードが水平モード以外ならS4
からS7に進み、始点情報リスト中で輪郭線番号ｉを１つ
ずつインクリメントしながら、S8で始点情報リスト中で
符号化中フラグｕがセットされている輪郭線を探しS9に
進む。S9で、もし、変化点モードが垂直モードＶならば
S10に進んで接続点情報リストを参照し、入力した変化
点のモードをリストの最後に追加する。そして、S6でそ
の変化点が１ラインの最終変化点でなければ、S2に戻っ
て次の変化点モードを入力するもし、入力した変化点がパスモードＰならば、S9から
S11に進み、その輪郭線ｉの始点情報リスト中の符号化
フラグを符号化終了済みフラグｅにセットする。次にS6
に進み、同様にその変化点が１ラインの最終変化点か否
かを調べる。

S6で最終変化点を判別すると、第６図に示すカーベジ
・コレクション（廃品回収）の処理を行い、更にS14で
輪郭線番号ｉに０をセットし、再度、次の変化点モード
に入力するS2に移る。

S3で変化点モードの入力終了が判別された場合は、S1
5に進んで始点情報リスト中のすべての輪郭線の符号化
フラグを符号化終了フラグｅにセットした後、S16で第
６図のガーベジ・コレクションの処理を行ってから終了
する。

次に第６図のガーベジ・コレクションについて説明す
る。

この実施例では、輪郭線に沿って並べ替えた変化点情
報を、上から始まる輪郭線ほど優先して出力する。ま
た、同じラインから始まる輪郭線については、左にある
輪郭線ほど優先的に出力するものとする。このため輪郭
線の内、パスモードが現れたものは、その輪郭線のMMR
符号化が終了していることになり、前記の優先順に従っ
て符号化出力ができることになる。

第６図において、まずS1で始点情報リスト中の符号化
済み輪郭線の内、垂直アドレス（ライン番号）Yiが最少
のものｑを求める。次にS2に進み、ｑラインから始まる
他の輪郭線で符号化中のものがあるかどうかを調べる。
もし、あれば、終了する。もし、なければS3に進み、ｑ
ラインから始まる輪郭線の内、水平アドレス（画素アド
レス）Xiが小さい順に、始点情報の垂直及び水平アドレス；接続点情報の各ラインの変化点モード；を順に出力する。出力した輪郭線については、S4で始点
情報、及び接続点情報リストのメモリ領域を自由領域リ
ストに返却し、多々びS1に戻る。

尚、上記の実施例では、優先順位を設けて輪郭線情報
を出力するようにしたが、これ以外に符号化が終了した
順にガーベジ・コレクションして出力しても良い。符号
化終了順に出力する方法は、メモリの利用率がもっとも
良い。

［効果］以上説明したように本発明によれば、輪郭線の直線
性、曲がり具合の規則性を対象画像に合わせて学習しな
がら符号化する輪郭線ユニバーサル符号化方式につき、
変化点モードを輪郭線に沿って並べるとき、本発明にあ
っては、変化点の始点情報と接続点情報をリスト構造で
メモリ格納しておき、輪郭線を符号化済になるごとに出
力するため、１頁単位の輪郭線の符号化が可能になると
ともに、メモリ容量を有効に使うため、比較的小さいメ
モリ容量でも実行することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図；第２図は本発明の作用説明図；第３図は本発明の画像データ圧縮の手順説明図；第４図は本発明の始点情報、接続点情報のリスト表現
図；第５図は本発明の変化点モードをリストに直す処理フロ
ー図；第６図は本発明の並び替えを行うガーベジ・コレクショ
ンの処理フロー図；第７図は先行技術の画像データ圧縮手順の説明図；第８図は変形MMR符号化処理フロー図；第９図は先行技術の配列変換説明図；第10図は変形MMR符号化方式の２バイトの固定長さ符号
割当て説明図；第11図は変形MMR符号化方式の１バイト単位の固定長さ
符号割当て説明図；第12図は先行技術の輪郭線に沿った固定長さ符号並べ替
え処理フロー図；第13図は第12図の並べ替え処理の説明図である。図中、 10:第１符号化手段（変形MMR符号化手段） 12:リスト作成手段 14:並び替え手段 16:第２符号化手段（ユニバーサル符号化手段）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】読取ライン走査で得られた２値画像データ
を圧縮符号化する画像データ圧縮方式に於いて、前記２値画像データの隣接する走査線間の変化画素の接
続関係を走査線単位に求める第１符号化手段（10）と；該第１符号化手段（10）による走査線単位の変化画素の
接続関係から、輪郭線の始点を示す始点情報リスト及び
該始点情報リストから指定される各輪郭線の接続点を示
す接続点情報リストを作成するリスト作成手段（12）
と；該リスト作成手段（12）で作成されたリスト情報に従っ
て前記第１符号化手段（10）で符号化された走査線単位
の変化画素の接続関係を、輪郭線単位の接続関係に並び
替える並び替え手段（14）と；該並び替え手段（14）で輪郭線単位に配列された接続関
係を、既に符号化済みの接続関係からの複製として圧縮
符号化する第２符号化手段（（16）と；を設けたことを特徴とする画像データ圧縮方式。
【請求項２】前記リスト作成手段（12）は、輪郭線の始
点が現れる毎にリスト領域を獲得すると共に、輪郭線の
接続関係の符号化を終了する毎に出力済みのリスト領域
を返却することを特徴とする請求項１記載の画像データ
圧縮方式。