JP3199292B2 - ハフマン符号の符号化でのランレングス抽出方法、ハフマン符号変換方法およびｍｈ符号化処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像データなどの符号
化処理方法に関し、特に、ハフマン符号の符号化でのラ
ンレングス抽出方法、ハフマン符号変換方法およびＭＨ
符号化処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハフマン符号を用いて画像データを符号
化しようとする場合、従来は、白と黒のランレングスを
逐次検出し、検出したランレングスに応じてハフマン符
号に符号化している。図１は従来のハフマン符号化処理
を示す図である。黒のイメージビットを"１"、白のイメ
ージビットを"０"とするイメージビット列９１が逐次読
み込まれ、"０"から"１"あるいは"１"から"０"に変化す
る点が検出されて白あるいは黒のランレングスが逐次抽
出される。そして、ランレングス値をエントリーとする
ハフマンテーブル９２を参照し、ハフマン符号による符
号化データの並び９３が出力されるようになっている。
ここでハフマンテーブル９２のランレングス欄の"L1_2"
は、黒の２のランレングスであることを示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の符号化
処理方法では、イメージビット列の先頭からランレング
スを逐次検出し、検出されたランレングスに応じて符号
化が逐次なされるので、効率的でなく、多大な処理時間
を要するという問題点がある。

【０００４】本発明の目的は、画像データの蓄積や通信
を効率的に実現するために、データファイルのＩ／Ｏネ
ックや、メモリ容量やＣＰＵパワー等の計算機資源を削
減した符号化処理方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のハフマン符号の
符号化でのランレングス抽出方法は、０と１から構成さ
れる記号列の情報源をハフマン符号によりデータ圧縮を
行なう符号化処理における、０または１の連続した可変
長のランレングスを抽出する抽出方法であって、Ｍを与
えられた自然数の定数とし、隣接する２ビット間で０か
ら１あるいは１から０に変化することを反転とし、Ｍビ
ットで表され得る２進数のそれぞれごとに、当該２進数
のビット表現内に含まれる、０から構成されるランの長
さ、１から構成されるランの長さ、前記反転の個数およ
び第１のランが０ランか１ランかを示すラン種別フラグ
を要素とする２^M個のエントリーを有するランレングス
変換テーブルを使用し、前記記号列からＭビットのビッ
ト列を切り出し、切り出されたビット列をもって前記ラ
ンレングス変換テーブルの対応するエントリーを検索
し、ハフマン符号を符号化するのに必要なランレングス
を抽出する第１の工程と、先行する前記ビツト列の最後
のランの長さを保持する継続ラン長と、前記最後のラン
の種類が０ランか１ランかを識別する継続ラン種別フラ
グとを参照し、前記第１の工程の実施後、前記継続ラン
種類フラグと前記検索に対応するラン種別フラグとが一
致した場合には前記継続ラン長に前記第１のランを加え
ることによって前記切り出し領域にまたがるランを結合
する第２の工程と、後続するビット列との継続を判定す
るために前記継続ラン種別フラグを前記検索に対応する
前記反転の回数に応じて更新する第３の工程とを有し、
前記第１、第２および第３の工程からなる一連の工程を
順次繰り返して実施する。

【０００６】本発明のハフマン符号変換方法は、ランレ
ングス記号を実際のファクシミリ画像符号として割り当
てられたハフマン符号に変換する変換方法であって、タ
ーミネーティング符号に対応する０ラン用の符号語とそ
の符号語長とからなる６４個のエントリーと、１ラン用
の符号語とその符号語長とからなる６４個のエントリー
とを有し、ランレングス値が６４未満のランレングス記
号を符号語に変換するためのショートランレングス変換
テーブルと、メークアップ符号に対応する０ラン用の符
号語とその符号語長からなる複数のエントリーと、１ラ
ン用の符号語とその符号語長からなる複数のエントリー
とを有し、ランレングス値のうち６４の整数倍部分を符
号語に変換するためのロング・ランレングス変換テーブ
ルとを使用し、ランレングス値を２進数として表現した
ビット列を６ビット目までと７ビット目以上とに分割
し、そののち前記６ビット目までに付加１ビットを付加
した７ビット列をキーとして用いて前記ショート・ラン
レングス変換テーブルの検索を行ない、前記７ビット目
以上に付加１ビットを付加して得たビット列をキーとし
て前記ロング・ランレングス変換テーブルを検索し、前
記ランレングス記号をファクシミリ画像符号化として割
り当てられたハフマン符号に変換する。

【０００７】本発明のＭＨ符号化処理方法は、０と１か
ら構成される記号列の情報源をファクシミリ画像符号化
であるＭＨ符号化によりデータ圧縮を行なう処理方法で
あって、ランレングスパターンに対応したハフマン符号
語列とその符号語列長とからなり２^M+1個のエントリー
を有するテーブルを用い、本発明のランレングス抽出方
法によりランレングスを抽出し、前記ランレングス抽出
方法において切り出された固定長Ｍビットのビット列で
あって、当該ビット中の最初に反転する点と最後の反転
する点との間に０ランあるいは１ランからなるランレン
グスが存在するビット列を対象として、先行するビット
列の継続ラン種別フラグに対応する０または１のフラグ
を前記切り出されたビット列に付加してＭ＋１ビットの
ビット列とし、該Ｍ＋１ビットのビット列の値から前記
テーブルの該当するエントリーを検索し、一括的にハフ
マン符号語列に符号化する。

【０００８】

【作用】０と１のランレングスのパターンをテーブルに
よって検出し、一括してランレングスのパターンをテー
ブルによってハフマン符号に符号化するので、ランレン
グスを逐次検出する場合に比べ、白／黒のランレングス
を検出したり、ランレングスから符号語に変換するため
に処理時間や計算量を削減することができる。

【０００９】図２は、本発明の基本的な概念を説明する
ためのものである。本発明では、ランレングス検出用テ
ーブル１２と、２種のハフマンテーブル２１,２２を使
用する。まず、画像データの並び１１から固定長のＭビ
ット（着目範囲）を切り出し、ランレングス検出用テー
ブル１２によって、切り出された固定長Ｍビットの内部
における可変長のランレングスのパターンを検出する。
さらに、直前に切り出されているＭビット中の最後のラ
ンとの連結状態をランレングス検出用テーブル１２で識
別する。直前のビット列との連結部分については、一方
のハフマンテーブル２１（接続型）で符号化する。ま
た、交互に０ランや１ランが存在する部分については、
その交互に存在するランレングスブロックの状態で、他
方のハフマンテーブル２２（中間型）を用い、複数のラ
ンを一括してハフマン符号に符号化する。以上のような
処理を繰り返すことにより、画像データの並び１１に対
応する符号化データの並び１３が得られる。

【００１０】

【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。ここでは、ハフマン符号化の一種であり、フ
ァクシミリ通信に利用されているＭＨ（Modified Huffm
an）符号化を例にして、本発明の実施例を説明する。図
３は、本実施例における画像データの符号化手順を示す
フローチャートである。

【００１１】ここでは、画像データから固定長の８ビッ
トずつが切り出されるものとする。まず、画像ファイル
の終端（ＥＯＦ）かどうかのチェックがなされ（ステッ
プ１０１）、ＥＯＦを検出した場合には符号化処理が終
了する。ＥＯＦでない場合には、画像ファイルから８ビ
ットが切り出され、ランレングス検出用テーブルが参照
される（ステップ１０２）。ここで、直前までの反転回
数が偶数であるかどうかのチェックがなされ（ステップ
１０３）、反転回数が偶数であればフラグを０とし（ス
テップ１０４）、反転回数が奇数であればフラグを１と
する（ステップ１０５）。反転回数とは、０から１ある
いは１から０への反転があった回数である。そして、直
前のビット列の最後のランの色をチェックする（ステッ
プ１０６）。ところで、一般にＭＨ符号の場合、各横ラ
インの一番先頭は白ランであることが仮定されているか
ら、反転回数が偶数ということは、直前のビット列の最
後のランが白ランであることを示し、奇数ということ
は、直前のビット列の最後のランが黒ランであることを
示している。

【００１２】ここで、着目しているビット列の中で最初
に反転（０から１あるいは１から０に変化）するところ
を始点とし、最後に反転するところを終点とする。ラン
レングス検出用テーブルには、与えられたビット列に対
する始点の位置と終点の位置とそのビット列内での反転
の回数が登録されている。始点が存在しない場合には始
点位置として８が返されるものとする。そしてまず、始
点の位置が０ビット目かどうかが調べられる（ステップ
１０７）。始点の位置が０ビット目のときは、着目して
いるビット列の１番先頭のところでビット反転が起きて
おり、直前のビット列の最終のランがちょうどここで終
る場合であるから、直前のビット列の最後のランレング
スを接続型のテーブルで符号化する（ステップ１０
８）。一方、始点の位置が０ビット目でないときは、直
前のビット列のランが注目しているビット列中に継続し
ている場合であるから、注目しているビット列の始点位
置までの長さを直前のビット列の最終のランレングスに
接続して、接続型のテーブルを用いて符号化を行なう
（ステップ１０９）。

【００１３】次に、ステップ１０８あるいは１０９の実
行後、終点位置が８ビット目であるかどうかのチェック
を行なう（ステップ１１０）。終点位置が８ビット目で
あるときは、直前のビット列の最終のランが注目してい
るビット列の最後まで継続しているときであるから、そ
のままこの注目しているビット列についての処理を打ち
切って次のビット列の切出しを行なうべく、ステップ１
０１に戻る。終点位置が８ビット目でない場合には、始
点と終点との間の部分を中間パターンハフマンテーブル
で符号化し（ステップ１１１）、次に切り出されるビッ
ト列との連結関係のチェックのために、終点以降の部分
のランレングスをキープし、反転回数を加算する（ステ
ップ１１２）。そして、横ラインが終了したかどうかが
確かめられ（ステップ１１３）、終了していない場合に
は、次のビット列の切出しのために、ステップ１０１に
戻る。横ラインの終了が検出された場合には、まだ符号
化の済んでいない残りのランレングスを符号化し、次の
ラインへ移動し（ステップ１１４）、ステップ１０１に
戻る。

【００１４】以上の動作を繰り返すことにより、固定長
のビット列を順次切り出しつつ、求められたランレング
スに対する符号化を一括して行なうことができる。

【００１５】次に、画像データを構成する白ランと黒ラ
ンのビット列をハフマン符号に符号化する場合につい
て、具体例を挙げて説明する。ここでは、図４に示され
た画像データ３０を符号化する場合について説明する。
図において、画像データ３０のうち、斜線を付された四
角は黒ランを表わし、白抜きの四角は白ランを表わして
いる。

【００１６】まず、画像データ３０から固定長のビット
列分（実施例では、８ビットとした）を切り出す、ここ
では着目しているビット列が、白白白黒白黒白白（0001
0100）のランの場合について、まず説明する。なお、こ
のビット列に引き続いて切り出されることになるビット
列（11010010）に対する処理は、図５に示されている。

【００１７】切り出されたビット列のバイト値は、ラン
レングス検出のためのランレングス検出用テーブル３１
のエントリー参照のために使用される。ランレングス検
出用テーブル３１のコラムに設定されている値は、切り
出したビット列において、最初にビットが反転する（０
から１、または、１から０）位置（始点位置）と、最後
にビットが反転する位置（終点位置）と、切り出したビ
ット内において反転した回数である。このテーブルヘの
エントリーは、以下に示すビットシフト演算により求め
られる。

【００１８】

【数１】エントリー＝（切り出したバイト値 << 1 & 0x
fffe ） ＋ フラグ すなわち、切り出された値を１ビット左にシフトし、最
下位ビットをフラグ値そのものとしたものである。この
ランレングス検出用テーブル３１への参照方法の詳細
が、図６に示されている。図６において、反転回数は、
初期値として０が設定され、得られた反転回数値は、ビ
ット列の切り出しを行なうたびに加えられている。この
とき、直前の反転回数が偶数ならば、フラグを０とし、
奇数ならば、フラグを１とする。また、次に切り出した
ビット列の最初のランとの連結状態をチェックするた
め、終点以降から切り出した部分までのランレングスを
キープしておく。

【００１９】次に、始点位置と直前のビット列の中の最
後のランとが接続しているかどうかのチェックが行なわ
れる。図４に示して例では、直前のランＸ（２ビット）
と、切り出した開始点からランレングスの始点までのビ
ット列Ｙ（３ビット）とを連結する。連結されたランレ
ングスは、接続型テーブル３２ヘ参照され、そこで、ハ
フマン符号（白ラン５：1100）が割り当てられる。この
ときのエントリー方法の詳細が、図７に示されている。
なお、接続型テーブル３２は、白ラン専用のテーブル、
黒ラン専用のテーブルという具合に白と黒とで異なるテ
ーブルで構成されているわけではなく、ターミネーティ
ング符号のテーブル４１とメークアップ符号のテーブル
４２の２通りに場合分けされている。各符号のテーブル
４１,４２は、それぞれ白と黒とを交互に並べたテーブ
ル構成となっている。

【００２０】図７に示されるように、ターミネーティン
グ符号に対するエントリーは、白０〜６３、黒０〜６３
であって、合計１２８個存在する。このテーブル４１ヘ
のエントリーは、

【００２１】

【数２】エントリー＝（ランレングス値 << 1 & 0xfffe
） ＋ フラグ になっている。すなわち、ランレングスを左に１ビット
シフトして、最下位ビットをフラグ値そのものとしたも
のである。一方、メークアップ符号はランレングスが6
4,128,192,（以下64の倍数ごとに）,2432,2496,2560に
対応するものであるから、以下のビット処理によって、
メークアップ符号のテーブル４２へのエントリーが求め
られる。

【００２２】

【数３】エントリー＝（ランレングス値 >> 5 & 0xfffe
） ＋ フラグ すなわち、ランレングス値の下位側の６ビットを捨て、
その代りにフラグを最下位ビットとして付け加えたもの
である。以上のビット処理により、白ランレングスの
（64,128,192,…,2432,2496,2560）には、エントリー0,
2,4,…,76,78,80がそれぞれ対応し、黒ランレングスの
（64,128,192,…,2432,2496,2560）にはエントリー1,3,
5,…,77,79,81がそれぞれ対応し、合計８２個のエント
リーから構成されるテーブルになる。

【００２３】次に、始点と終点とに挟まれた中間のラン
レングスパターンについての符号化が行なわれる。上述
したように始点と終点は、ランレングス検出用テーブル
３１を切り出したビット列で参照することによって求め
られている。図４に示した例では、黒-白-黒からなる中
間パターンを符号化することになるが、このときの符号
化は、黒−白−黒をそれぞれ独立分離し、そののちテー
ブルにより符号化を逐次行なうのではなく、この黒−白
−黒のパターンを一括して中間パターン型テーブル３３
に参照することによって行なわれる。このテーブルに
は、パターン毎にハフマン符号の符号列が書き込まれて
おり、始点と終点に挟まれた中間パターン（101）のバ
イト値をエントリーすることで、瞬時にハフマン符号列
（この場合は010-000111-010）が決定される。この過程
が図８に示されている。

【００２４】中間パターン型テーブル３３のエントリー
数は５１２個であり、エントリーは、以下のようなビッ
トシフト演算により求められる。

【００２５】

【数４】エントリー＝（ランレングス値 << 1 & 0xfffe
） ＋ フラグ なお、エントリー0〜2や511に対応するハフマン符号列
欄に"Don't' care"と記載されているのは、中間パター
ンとして、0〜2や511となる場合があり得ないことを示
している。

【００２６】以上の処理を行なうことにより、最初に着
目したビット列（00010100）中の終点までの符号化が終
了したことになる。次に、この着目したビット列に引続
く８ビットのビット列が切り出される。先程と同様に、
切り出された８ビットの列のバイト値にフラグを加えた
値がランレングス検出用テーブル３１へのエントリーと
なり、ランレングス検出用テーブル３３に書かれている
始点と終点の位置により、図５のように符号化が行なわ
れる。このとき、直前のビット列Ａ、すなわち上述の処
理で未符号化のままのビット列と比較すると、着目した
ビット列の先頭の部分で白から黒に変化している。これ
は、反転回数が奇数であることから識別できる。これに
より、直前の未符号化のＡ部分（白白(00)）を接続型テ
ーブル３２により符号化し、そこから終点までのＢの部
分は中間パターン型テーブル３３により符号化する。

【００２７】以上のような横ライン上での符号化処理を
横ラインの端まで続け、横ラインの端になった時点で、
終点以降のランレングスは接続型テーブル３２により符
号化し、次のラインヘ進む。これを画像データの終端
（ＥＯＦ）を検出するときまで続けることで、符号化が
完了する。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、０と１の
ランレングスのパターンをテーブルによって検出し、ラ
ンレングスのパターンをテーブルによって一括してハフ
マン符号に符号化することにより、ランレングスを逐次
検出する場合に比べ、処理時間や計算量を削減すること
ができ、特に、ファクシミリに応用されているＭＨ符号
化において、高速に符号化を実現することができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のハフマン符号化処理を説明する図であ
る。

【図２】本発明における一括符号化の原理を示す図であ
る。

【図３】本発明の一実施例の符号化処理方法の手順を示
すフローチャートである。

【図４】画像データからのビット列の切り出し、テーブ
ルへの参照、ランレングスの検出、符号化の過程を説明
する図である。

【図５】図４に示したビット列の切り出しに続くビット
列に対する処理を説明する図である。

【図６】ランレングス検出用テーブルヘの参照方法を説
明する図である。

【図７】接続型ハフマンテーブルヘの参照方法を説明す
る図である。

【図８】中間パターン型ハフマンテーブルヘの参照方法
を説明する図である。

【符号の説明】

１１ 画像データの並び １２,３１ ランレングス検出用テーブル １３ 符号化データの並び ２１,２２ ハフマンテーブル ３０ 画像データ ３２ 接続型テーブル ３３ 中間パターン型テーブル ３５ 符号化データ ４１ ターミネーティング符号のテーブル ４２ メークアップ符号のテーブル １０１〜１１３ ステップ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−128970（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−66972（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−220675（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−31257（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−29074（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−41808（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−130434（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03M 7/42 H04N 1/415

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ０と１から構成される記号列の情報源を
   ハフマン符号によりデータ圧縮を行なう符号化処理にお
   ける、０または１の連続した可変長のランレングスを抽
   出する抽出方法であって、 Ｍを与えられた自然数の定数とし、隣接する２ビット間
   で０から１あるいは１から０に変化することを反転と
   し、 Ｍビットで表され得る２進数のそれぞれごとに、当該２
   進数のビット表現内に含まれる、０から構成されるラン
   の長さ、１から構成されるランの長さ、前記反転の個数
   および第１のランが０ランか１ランかを示すラン種別フ
   ラグを要素とする２^M個のエントリーを有するランレン
   グス変換テーブルを使用し、 前記記号列からＭビットのビット列を切り出し、切り出
   されたビット列をもって前記ランレングス変換テーブル
   の対応するエントリーを検索し、ハフマン符号を符号化
   するのに必要なランレングスを抽出する第１の工程と、 先行する前記ビツト列の最後のランの長さを保持する継
   続ラン長と、前記最後のランの種類が０ランか１ランか
   を識別する継続ラン種別フラグとを参照し、前記第１の
   工程の実施後、前記継続ラン種類フラグと前記検索に対
   応するラン種別フラグとが一致した場合には前記継続ラ
   ン長に前記第１のランを加えることによって前記切り出
   し領域にまたがるランを結合する第２の工程と、 後続するビット列との継続を判定するために前記継続ラ
   ン種別フラグを前記検索に対応する前記反転の回数に応
   じて更新する第３の工程とを有し、 前記第１、第２および第３の工程からなる一連の工程を
   順次繰り返して実施することを特徴とするハフマン符号
   の符号化でのランレングス抽出方法。
2. 【請求項２】 ランレングス記号を実際のファクシミリ
   画像符号として割り当てられたハフマン符号に変換する
   変換方法であって、 ターミネーティング符号に対応する０ラン用の符号語と
   その符号語長とからなる６４個のエントリーと、１ラン
   用の符号語とその符号語長とからなる６４個のエントリ
   ーとを有し、ランレングス値が６４未満のランレングス
   記号を符号語に変換するためのショートランレングス変
   換テーブルと、 メークアップ符号に対応する０ラン用の符号語とその符
   号語長からなる複数のエントリーと、１ラン用の符号語
   とその符号語長からなる複数のエントリーとを有し、ラ
   ンレングス値のうち６４の整数倍部分を符号語に変換す
   るためのロング・ランレングス変換テーブルとを使用
   し、 ランレングス値を２進数として表現したビット列を６ビ
   ット目までと７ビット目以上とに分割し、 そののち前記６ビット目までに付加１ビットを付加した
   ７ビット列をキーとして用いて前記ショート・ランレン
   グス変換テーブルの検索を行ない、前記７ビット目以上
   に付加１ビットを付加して得たビット列をキーとして前
   記ロング・ランレングス変換テーブルを検索し、前記ラ
   ンレングス記号をファクシミリ画像符号化として割り当
   てられたハフマン符号に変換することを特徴とするハフ
   マン符号変換方法。
3. 【請求項３】 ０と１から構成される記号列の情報源を
   ファクシミリ画像符号化であるＭＨ符号化によりデータ
   圧縮を行なう処理方法であって、 ランレングスパターンに対応したハフマン符号語列とそ
   の符号語列長とからなり２^M+1個のエントリーを有する
   テーブルを用い、 請求項１に記載のランレングス抽出方法によりランレン
   グスを抽出し、 前記ランレングス抽出方法において切り出された固定長
   Ｍビットのビット列であって、当該ビット中の最初に反
   転する点と最後の反転する点との間に０ランあるいは１
   ランからなるランレングスが存在するビット列を対象と
   して、先行するビット列の継続ラン種別フラグに対応す
   る０または１のフラグを前記切り出されたビット列に付
   加してＭ＋１ビットのビット列とし、該Ｍ＋１ビットの
   ビット列の値から前記テーブルの該当するエントリーを
   検索し、一括的にハフマン符号語列に符号化することを
   特徴とするＭＨ符号化処理方法。