JP4579793B2 - データ圧縮装置およびデータ圧縮プログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像データ等のデータを圧縮するデータ圧縮装置、およびコンピュータ等の情報処理装置をデータ圧縮装置として動作させるデータ圧縮プログラムに関する。

従来より、記憶容量の低減化や通信量の低減化等のために、画像データ等のデータを圧縮する技術が広く採用されている。

例えば、特許文献１には、原画像から代表色を選定しＣＬＵＴ（カラールックアップテーブル）を構成する際に、連続する色番号が近い値の色データを持つように色番号を割り当て、次にＣＬＵＴに対応したビットマップを作成して隣接画素間の色番号の差分を求め、差分が大きな値を取る場合、画質劣化を起こさない範囲でビットマップの色番号を変更し、差分を小さな値に偏らせ、差分データに対してランレングス符号化を施すという技術が開示されている。

ここで、データ圧縮技術を適用した１つのシステムを紹介する。

図１は、データ圧縮技術が適用されたプリントシステムの一例を示す図、図２は、プリントシステムにおけるデータ処理の流れを示す図である。

このプリントシステムは、図１に示すように、ホストコントローラ１００と、インターフェース機器２００と、プリンタ３００とで構成されており、ホストコントローラ１００とインターフェース機器２００との間はＳＣＳＩ等の汎用インターフェースケーブル１５０で接続され、さらにインターフェース機器２００とプリンタ３００との間は専用インターフェースケーブル２５０で接続されている。

ホストコントローラ１００の内部では、図２に示すように、ＰＤＦ，ＰＳ，ＴＩＦＦ等、様々な言語やフォーマットで記述された文字や画像のデータ１１が、画像（ＣＴ；Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｔｏｎｅ）データと文字やライン等（ＬＷ；Ｌｉｎｅ Ｗｏｒｋ）のデータとに分けられて、それぞれについてＲＩＰ（Ｒａｓｔｅｒ Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）を行なうことによりビットマップデータ１２Ａ，１３Ａが生成され、さらにそれぞれについてデータ圧縮処理が行なわれて、ＣＴについての圧縮データ１４、ＬＷについての圧縮データ１５が生成される。これらの圧縮データ１４，１５は、図１に示す汎用インターフェースケーブル１５０を経由して、ホストコントローラ１００からインターフェース機器２００に転送される。インターフェース機器２００では、転送されてきた圧縮データ１４，１５にデータ伸長処理を施して、ホストコントローラ１００でデータ圧縮処理を行なう前の状態のビットマップデータ１２Ａ，１３Ａに対応するビットマップデータ１２Ｂ，１３Ｂを生成する。

インターフェース機器２００では、データ伸長後のＣＴデータ（ビットマップデータ１２Ｂ）とＬＷデータ（ビットマップデータ１３Ｂ）とが合成され、さらに網点情報等がタグとして付加されてプリンタ３００に送られる。プリンタ３００では、インターフェース機器２００から受け取ったビットマップデータとそれに付加されたタグ情報とに従って画像がプリント出力される。

ホストコントローラ１００とインターフェース機器２００とが例えば相互に離れている場合、あるいは、インターフェース機器２００が複数台のホストコントローラから画像データを受信するシステムの場合など、ホストコントローラ１００とインターフェース機器２００を別々の装置として構成する必要がある場合には、図２に示すような、ホストコントローラ１００でデータ圧縮を行なってインターフェース機器２００にデータ転送しインターフェース機器でデータ伸長するように構成することにより、ホストコントローラ１００からインターフェース機器２００へのデータ転送時間を短縮することができ、プリントの生産性が向上する。

ここで、一般的には、ＣＴデータについては、非可逆ではあるが圧縮率の高いＪＰＥＧ等の圧縮方式が採用され、ＬＷデータについてはＰａｃｋＢｉｔｓ等の可逆圧縮方式が採用される。
特開平５−３２８１４２号公報

しかし、ＪＰＥＧ等の圧縮方式では、ソフトウェアでの圧縮処理に時間を要し、圧縮処理のシステム全体としての処理能力を劣化させる要因となっていた。

また、ＪＰＥＧ等は非可逆な圧縮処理であるため画質の劣化を必然的に伴うが、近年、高画質化への要求がますます高まってきており、ＣＴデータについても画質の劣化を招かないよう可逆圧縮を行うことが検討されてきている。

本発明は上記事情に鑑み、ＣＴデータの圧縮に適用可能な新たな好ましい可逆圧縮処理を行うことができるデータ圧縮装置およびデータ圧縮プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明のデータ圧縮装置は、
所定の単位ビット数で表わされる数値の連続からなる被圧縮データにデータ圧縮処理を施すデータ圧縮装置において、
上記被圧縮データを構成する数値の連続について隣接する数値どうしの差分を求めることにより該差分を表わす数値の連続からなる新たな被圧縮データを生成する差分生成部と、
上記差分生成部によって生成された新たな被圧縮データを構成する各数値を、その新たな被圧縮データ中に出現する数値のヒストグラムにおけるピークの急峻さに応じた値だけオフセットさせるオフセット部と、
上記オフセット部によって数値がオフセットされた被圧縮データの各数値を、上記ピークの急峻さに応じた、上記単位ビット数よりも小さい分割ビット数のところで、上位ビット部分と下位ビット部分とに分けることによって、該被圧縮データを、各数値における上位ビット部分の連続からなる上位データと各数値の下位ビット部分の連続からなる下位データとに分割する分割部と、
上記上位データに対して可逆圧縮処理を施す上位データ圧縮部と、
上記下位データに対して可逆圧縮処理を施す下位データ圧縮部とを備えたことを特徴とする。

ここで、上記の『被圧縮データを構成する数値の連続について隣接する数値どうしの差分を求めることにより』における『隣接する』とは、データストリーム上で隣接してもよいが、必ずしもそれに限定されるものではない。例えば、２次元画像データが１次元ストリーム状のデータとして扱われている場合であれば、２次元的な画像上で見て隣接してもよい。また、『隣接する数値どうしの差分』とは、１次元的な差分のみならず２次元以上の多次元的な差分も含む意である。以下においても同様である。

また、本発明のデータ圧縮装置は、
上記差分生成部が、第１の色版データを構成する数値について、上記画像上で見てその数値に複数方向それぞれに隣接する複数の数値に基づいた２次元的な差分を求めるものであることが好ましい。

また、本発明のデータ圧縮装置は、
上記上位データ圧縮部が、上位データ中、１つもしくは複数の所定の圧縮対象数値を除く数値についてはそのまま出力するとともに、圧縮対象数値については、該圧縮対象数値と、該圧縮対象数値と同一の圧縮対象数値の連続数を表わす数値とに符号化して出力する第１の符号化部を備えたものであることも好ましく、さらには、
上記上位データ圧縮部が、
上位データ中、１つもしくは複数の所定の圧縮対象数値を除く数値についてはそのまま出力するとともに、圧縮対象数値については、該圧縮対象数値と、該圧縮対象数値と同一の圧縮対象数値の連続数を表わす数値とに符号化して出力する第１の符号化部と、
符号と数値を対応づけるテーブルを用いて、上記第１の符号化部で符号化された後のデータにエントロピー符号化を施す第２の符号化部を備えたものであることが、より好ましい。

また、本発明のデータ圧縮装置は、
上記上位データ圧縮部が、
上位データ中、１つもしくは複数の所定の圧縮対象数値を除く数値についてはそのまま出力するとともに、圧縮対象数値については、該圧縮対象数値と、該圧縮対象数値と同一の圧縮対象数値の連続数を表わす数値とに符号化して出力する第１の符号化部と、
ハフマンテーブルを用いて、上記第１の符号化部で符号化された後のデータにハフマン符号化を施す第２の符号化部を備えたものであってもよい。

さらに、本発明のデータ圧縮装置は、
上記上位データ圧縮部が、
上位データ中、１つもしくは複数の所定の圧縮対象数値を除く数値についてはそのまま出力するとともに、圧縮対象数値については、該圧縮対象数値と、該圧縮対象数値と同一の圧縮対象数値の連続数を表わす数値とに符号化して出力する第１の符号化部と、
上記第１の符号化部で符号化された後のデータ中に出現する数値のヒストグラムを求めるヒストグラム算出部と、
上記ヒストグラム算出部で求められたヒストグラムに基づき、符号と数値を対応づけるテーブルに、出現頻度の高い数値ほど符号長の短かい符号を割り当てる符号割当部と、
上記符号割当部で符号が割り当てられたテーブルを用いて、上記第１の符号化部で符号化された後のデータにエントロピー符号化を施す第２の符号化部を備えたものであることが、より好ましい。

また、本発明のデータ圧縮装置は、
上記下位データ圧縮部が、符号と数値を対応づけるテーブルを用いて下位データにエントロピー符号化を施すものであることが好ましい。

ここで、本発明のデータ圧縮装置において、上記の下位データ圧縮部は、ハフマンテーブルを用いて下位データにハフマン符号化を施すものであってもよい。

また、本発明のデータ圧縮装置は、
上記下位データ圧縮部が、圧縮省略の指示を受けて下位データを無圧縮で出力するものであることも好適である。

上記目的を達成する本発明のデータ圧縮プログラムは、
プログラムを実行する情報処理装置内に組み込まれて該情報処理装置に、所定の単位ビット数で表わされる数値の連続からなる被圧縮データにデータ圧縮処理を実行させるデータ圧縮プログラムにおいて、
上記情報処理装置上に、
上記被圧縮データを構成する数値の連続について隣接する数値どうしの差分を求めることにより該差分を表わす数値の連続からなる新たな被圧縮データを生成する差分生成部と、
上記差分生成部によって生成された新たな被圧縮データを構成する各数値を、その新たな被圧縮データ中に出現する数値のヒストグラムにおけるピークの急峻さに応じた値だけオフセットさせるオフセット部と、
上記オフセット部によって数値がオフセットされた被圧縮データの各数値を、上記ピークの急峻さに応じた、上記単位ビット数よりも小さい分割ビット数のところで、上位ビット部分と下位ビット部分とに分けることによって、該被圧縮データを、各数値における上位ビット部分の連続からなる上位データと各数値の下位ビット部分の連続からなる下位データとに分割する分割部と、
上記上位データに対して可逆圧縮処理を施す上位データ圧縮部と、
上記下位データに対して可逆圧縮処理を施す下位データ圧縮部とを構築することを特徴とする。

なお、本発明にいうデータ圧縮プログラムについては、ここではその基本形態のみを示すのにとどめるが、これは単に重複を避けるためであり、本発明にいうデータ圧縮プログラムには、上記の基本形態のみではなく、前述したデータ圧縮装置の各形態に対応する各種の形態が含まれる。

また、本発明のデータ圧縮プログラムがコンピュータ上に構成するオフセット部などといった要素は、１つの要素が１つのプログラム部品によって構築されるものであってもよく、１つの要素が複数のプログラム部品によって構築されるものであってもよく、複数の要素が１つのプログラム部品によって構築されるものであってもよい。また、これらの要素は、そのような作用を自分自身で実行するものとして構築されてもよく、あるいは、コンピュータに組み込まれている他のプログラムやプログラム部品に指示を与えて実行するものとして構築されても良い。

上記本発明のデータ圧縮装置ないしデータ圧縮プログラムによれば、元の被圧縮データから差分生成部によって生成された新たな被圧縮データを構成する数値が、その数値の分布に応じたビット位置で、上位ビット部分と下位ビット部分とに分けられることで、元の被圧縮データが、上位ビット部分の連続からなる上位データと各数値の下位ビット部分の連続からなる下位データとに分割される。このため、上位データおよび下位データに対して、それぞれのデータの性質に合わせた可逆圧縮処理を、それぞれ上位データ圧縮部と下位データ圧縮部において施すことによる大幅な圧縮が期待される。

一般に、ＣＴデータから得られる新たな色版データの場合には、後で詳述するように、上位データと下位データとではデータ中の数値の分布傾向が顕著に異なっているので、各データに適した可逆圧縮処理が存在し、本発明による圧縮処理によって全体として大きな圧縮率が達成される。また、各データに施される可逆圧縮処理としては、アルゴリズムが単純な処理が適用可能であるため、本発明による圧縮処理は処理時間が短く、特にＣＴデータの圧縮に適用すると特に好ましい可逆圧縮処理が実現される。

また、上記の上位データ圧縮部が第１の符号化部を備えると、圧縮対象数値のみが、その圧縮対象数値と連続数とを表わす数値とに符号化されるため、原データよりも冗長度が増すという事態が回避され、圧縮率が向上する。

また、上記の上位データ圧縮部が第２の符号化部を備えると、エントロピー符号化（典型的にはハフマン符号化）による、圧縮率の更なる向上が見込まれる。

さらに、上記の上位データ圧縮部が、ヒストグラム算出部と符号割当部とを備え、第２の符号化部が、符号割当部で符号が割り当てられたテーブルを用いてエントロピー符号化（例えばハフマン符号化）を施すものであると、符号の割り当てが固定されたテーブルを用いたエントロピー符号化と比べ、圧縮率をさらに大きく向上させることができる。

また、上記の下位データ圧縮部が、エントロピー符号化を施すものであると、エントロピー符号化（典型的にはハフマン符号化）による、圧縮率の更なる向上が見込まれる。

さらに、上記の下位データ圧縮部が、圧縮省略の指示を受けて下位データを無圧縮で出力するものであると、そのような指示によってより高速な圧縮処理を選択することができる。

以下において説明する実施形態は、図１に示す全体システムの中のホストコントローラに組み込まれる画像圧縮装置であり、さらに具体的には、図２に示すホストコントローラ内のＣＴのビットマップデータ１２Ａについてデータ圧縮を行なう処理に関するものである。したがって、ここでは、図１，図２を参照して説明したＣＴデータについてのデータ圧縮処理が以下に説明する本発明の実施形態としてのデータ圧縮処理に置き換わり、インターフェース機器内でのデータ伸長（解凍）処理もその本発明の実施形態としてのデータ圧縮処理に対応したデータ伸長（解凍）処理に置き換わるものと理解し、図１に示す全体システムおよび図２に示す処理の流れについて重複した図示および重複説明は省略する。

図３は、本発明のデータ圧縮装置の一実施形態に相当する画像圧縮装置を示すブロック構成図である。

この図３に示す画像圧縮装置５００は、ＣＴデータおよびＬＷデータの両方に対して、可逆圧縮処理を施す画像圧縮装置であり、この可逆圧縮処理のために、差分符号化部５１０、ヒストグラム解析部５１５、オフセット部５２０、プレーン分割部５３０、Ｌプレーン圧縮部５４０、Ｈプレーン圧縮部５５０を備えている。各部５１０〜５５０の詳細は後述するが、この画像圧縮装置５００内での画像データの流れは以下のとおりである。

入力画像ファイルＤ０（本実施形態では、図２に示すように、ビットマップに展開されたＣＴデータ１２Ａが格納されたファイル）は、差分符号化部５１０に入力されて、２次元差分符号化処理、すなわち、入力されてきたデータを構成する数値の連続について、画像上で見てその数値に複数方向それぞれに隣接する複数の数値に基づいた２次元的な差分を求めることによりその差分を表わす８ビットの数値の連続からなる画像データを生成する処理が行なわれる。この差分符号化部５１０は、本発明にいう差分生成部の一例に相当する。

差分符号化部５１０で生成された、差分を表わす数値の連続からなる画像データは、ヒストグラム解析部５１５に入力されて画像データ中に出現する全ての数値の出現頻度（ヒストグラム）が求められ、そのヒストグラムの解析が行われる。ヒストグラムの解析が行われた画像データは、次にオフセット部５２０に入力されて、ヒストグラム解析部５１５での解析結果に応じた量のオフセットが施される。プレーン分割部５３０では、オフセット後の画像データ中の８ビットの各数値が、ヒストグラム解析部５１５での解析結果に応じて下位ビットと上位ビットとに分けられることにより、画像データが、下位ビットの数値の連続からなる下位サブプレーンＤ１Ｌと上位ビットの数値の連続からなる上位サブプレーンＤ１Ｈに分割される。このオフセット部５２０とヒストグラム解析部５１５を合わせたものが、本発明にいうオフセット部の一例に相当し、プレーン分割部５３０およびヒストグラム解析部５１５を合わせたものが、本発明にいう分割部の一例に相当する。また、下位サブプレーンＤ１Ｌおよび上位サブプレーンＤ１Ｈは、それぞれ、本発明にいう下位データおよび上位データの各一例に相当する。

プレーン分割部５３０で分割された下位サブプレーンＤ１Ｌおよび上位サブプレーンＤ１Ｈは、それぞれ、Ｌプレーン圧縮部５４０およびＨプレーン圧縮部５５０に入力されて可逆圧縮が施される。これらＬプレーン圧縮部５４０およびＨプレーン圧縮部５５０は、それぞれ、本発明にいう下位データ圧縮部および上位データ圧縮部の各一例に相当する。

Ｌプレーン圧縮部５４０のハフマン符号化部５４１では、数値と符号とを対応づける固定的なハフマンテーブルに従って、そのハフマン符号化部５４１に入力されてきた下位サブプレーンＤ１Ｌを構成する数値をそのハフマンテーブルに従う符号に置き換える符号化処理が行なわれる。このハフマン符号化は、エントロピー符号化の一種である。なお、Ｌプレーン圧縮部５４０にはモード切換部５４２が組み込まれており、このモード切換部５４２は、ユーザから、高速モードと通常モードとの切り換えを指示されて、上記のハフマン符号化部５４１によるハフマン符号化を経る通常モードと、ハフマン符号化を省略して下位サブプレーンＤ１Ｌをそのまま出力する高速モードとを切り換える。このようなＬプレーン圧縮部５４０からは、下位サブプレーンＤ１Ｌが圧縮された下位圧縮データＤ２Ｌが出力されるが、高速モードの場合には下位圧縮データＤ２Ｌは下位サブプレーンＤ１Ｌそのものである。

一方、Ｈプレーン圧縮部５５０には、ランレングス符号化部５５１と、データスキャニング部５５２と、ハフマン符号化部５５３が備えられており、上位サブプレーンＤ１Ｈはランレングス符号化部５５１に入力される。

ランレングス符号化部５５１では、先ず、入力されてきた上位サブプレーンＤ１Ｈのデータの中から１つもしくは複数の圧縮対象数値の存在及び同一の圧縮対象数値の連続数が検出される。次いで、ランレングス符号化部５５１では、その検出結果を受けて、上位サブプレーンＤ１Ｈのデータ中、圧縮対象数値を除く数値についてはそのまま出力すると共に、圧縮対象数値については、その圧縮対象数値と、その圧縮対象数値と同一の圧縮対象数値の連続数を表わす数値とに符号化して出力するという符号化処理が行なわれる。このランレングス符号化部５５１では、その符号化処理にあたっては、同一の圧縮対象数値の連続数に応じ、その連続数を異なるビット数で表現する符号化が行なわれる。ここでは、具体的には、同一の圧縮対象数値の連続数が所定数以下のときはその連続数を１単位ビット数で表現し、その連続数が所定数を越えるときは２単位ビット数で表現する符号化が行なわれる。本実施形態では、このランレングス符号化部５５１が、本発明にいう第１の符号化部の一例に相当する。

また、ランレングス符号化部５５１での符号化後のデータは、次に、データスキャニング部５５２とハフマン符号化部５５３との双方に入力される。データスキャニング部５５２では、ランレングス符号化部５５１で符号化された後のデータの全てをスキャニングして、そのデータ中に出現する全ての数値の出現頻度（ヒストグラム）が求められる。ここで、この出現頻度を求める処理は、本実施形態では、図３に示す上位サブプレーンＤ１Ｈの１つずつを単位として実行され、各上位サブプレーンＤ１Ｈの、ランレングス符号化部５５１で符号化された後のデータ中の数値の出現頻度が求められる。さらに、データスキャニング部５５２では、求められたデータヒストグラム（数値の出現頻度）に基づき、ハフマンテーブルに、出現頻度の高い数値ほど符号長の短かい符号を割り当てる。このデータスキャニング部５５２は、本発明にいうヒストグラム算出部および符号割当部の各一例を兼ね備えたものに相当する。

データスキャニング部５５２で数値に符号が割り当てられてなるハフマンテーブルは、ハフマン符号化部５５３に渡され、ハフマン符号化部５５３では、その渡されたハフマンテーブルに従って、そのハフマン符号化部５５３に入力されてきたデータを構成する数値を、そのハフマンテーブルに従う符号、すなわち、出現頻度の高い数値ほど短かいビット長で表わされる符号に置き換える符号化処理が行なわれる。このハフマン符号化部５５３は、本発明にいう第２の符号化部の一例に相当する。

ハフマン符号化部５５３でハフマン符号化された後のデータは、データスキャニング部５５２で割り当てられた数値と符号との割当テーブルを含む圧縮情報が添付され、上位サブプレーンＤ１Ｈが圧縮された上位圧縮データＤ２ＨとしてＨプレーン圧縮部５５０から出力される。

このようにＬプレーン圧縮部５４０およびＨプレーン圧縮部５５０のそれぞれから出力される下位圧縮データＤ２Ｌと上位圧縮データＤ２Ｈとの組が、元の画像データに対する圧縮データが構成される。この圧縮データは、図１に示すＳＣＳＩ等の汎用インターフェース１５０を経由してインターフェース機器２００に転送される。インターフェース機器２００では、その受け取った可逆圧縮データにデータ伸長処理が施されるが、このデータ伸長処理にあたっては、図３で説明した各種の符号化処理に対応する復号化処理が施されて元の入力画像ファイル中の画像データと同一の画像データが復元される。

図４は、図１に示すホストコントローラのハードウェア構成図である。

図１に示すホストコントローラ１００は、図４に示す構成のコンピュータシステムで構成されている。

この図４に示す、コンピュータシステムで構成されたホストコントローラ１００には、ＣＰＵ１１１、ＲＡＭ１１２、通信インターフェース１１３、ハードディスクコントローラ１１４、ＦＤドライブ１１５、ＣＤＲＯＭドライブ１１６、マウスコントローラ１１７、キーボードコントローラ１１８、ディスプレイコントローラ１１９、および通信用ボード１２０が備えられており、これらはバス１１０で相互に接続されている。

ハードディスクコントローラ１１４は、このホストコントローラ１００に内蔵されているハードディスク１０４のアクセスを制御するものであり、ＦＤドライブ１１５、ＣＤＲＯＭドライブ１１６は、このホストコントローラ１００に取出し自在に装填されるフレキシブルディスク（ＦＤ）１３０、ＣＤＲＯＭ１４０のアクセスを制御するものである。また、マウスコントローラ１１７、キーボードコントローラ１１８は、このホストコントローラ１００に備えられたマウス１０７、キーボード１０８の操作を検出してＣＰＵ１１１に伝達する役割を担っている。さらに、ディスプレイコントローラ１１９は、このＣＰＵ１１１の指示に基づいて、ホストコントローラ１００に備えられた画像ディスプレイ１０９の表示画面上に画像を表示する役割を担っている。

通信用ボード１２０は、ＳＣＳＩ等の汎用インターフェースプロトコルに準拠した通信を担っており、圧縮後の画像データをインターフェースケーブル１５０を介してインターフェース機器２００（図１参照）に転送する役割を担っている。

さらに、通信用インターフェース１１３は、インターネット等の汎用の通信を担っており、このホストコントローラ１００は、この通信用インターフェース１１３を経由して画像データを取り込むこともできる。

ＲＡＭ１１２には、ハードディスク１０４に格納されているプログラムが読み出されてＣＰＵ１１１での実行のために展開され、ＣＰＵ１１１では、そのＲＡＭ１１２に展開されたプログラムが読み出されて実行される。

図５は、本発明のデータ圧縮プログラムの一実施形態に相当する画像圧縮処理プログラムの模式構成図である。

ここでは、この画像圧縮プログラム６００は、ＣＤＲＯＭ１４０に記憶されている。

この画像圧縮プログラム６００は、差分符号化部６１０、ヒストグラム解析部６１５、オフセット部６２０、プレーン分割部６３０、Ｌプレーン圧縮部６４０、Ｈプレーン圧縮部６５０から構成されている。このＣＤＲＯＭ１４０には、ここに示す画像圧縮プログラム６００のほか、図１に示すホストコントローラ１００における一連の処理を実行するための各種プログラムが記憶されているが、それらについては従来と同様であるため図示および説明は省略する。

この図５に示すＣＤＲＯＭ１４０が、図４に示すホストコントローラ１００に装填されＣＤＲＯＭドライブ１１６でアクセスされてそのＣＤＲＯＭ１４０に記憶されているプログラムがこのホストコントローラ１００にアップロードされ、ハードディスク１０４に記憶される。このハードディスク１０４に記憶されたプログラムがそのハードディスク１０４から読み出されてＲＡＭ１１２に展開されＣＰＵ１１１で実行されると、このホストコントローラ１００は、図３に示す画像圧縮装置５００としての処理を含む、ホストコントローラとしての各種処理を実行する装置として動作する。

ここで、図５に示す画像圧縮プログラム６００は、ホストコントローラ１００にインストールされてＣＰＵ１１１で実行されることにより、そのホストコントローラ１００内に図３に示す画像圧縮装置５００を実現するものであり、差分符号化部６１０、ヒストグラム解析部６１５、オフセット部６２０、プレーン分割部６３０、Ｌプレーン圧縮部６４０、Ｈプレーン圧縮部６５０は、ＣＰＵ１１１で実行されることにより、そのホストコントローラ１００を、図３に示す画像圧縮装置５００を構成する、それぞれ、差分符号化部５１０、ヒストグラム解析部５１５、オフセット部５２０、プレーン分割部５３０、Ｌプレーン圧縮部５４０、Ｈプレーン圧縮部５５０として動作させるプログラム部品である。つまり、これらのプログラム部品により、画像圧縮装置５００の構成要素がホストコントローラ１００上に実質的に構築されることとなる。

図５の画像圧縮プログラム６００を構成する各部６１０〜６５０の、ＣＰＵ１１１で実行されたときの作用は、それぞれ、図３の画像圧縮装置５００を構成する各部５１０〜５５０の作用そのものである。したがって、図３の画像圧縮装置５００の各部５１０〜５５０に関する、これまでの説明、および、以下に説明する詳細説明をもって、図５の画像圧縮プログラム６００を構成する各部６１０〜６５０の説明を兼ねるものとする。

図６は、図３のデータ圧縮装置５００に入力される入力画像ファイル中の画像データのデータ構造を示す図である。

図６に示すように、図３に示すデータ圧縮装置５００に入力される画像データは、所定の主走査方向に画素がｍ個並んでいる。その主走査方向とは直角な副走査方向に教えていったときのｎ番目のラインについて、主走査方向に並ぶ各画素の画素値は、その並び順に、
Ｄ_n,1，Ｄ_n,2，…，Ｄ_n,m-2，Ｄ_n,m-1，Ｄ_n,m
と表現される。

これと同様に、副走査方向の（ｎ＋１）番目のラインについて、主走査方向に並ぶ各画素の画素値は、その並びの順に、
Ｄ_n+1,1，Ｄ_n+1,2，…，Ｄ_n+1,m-2，Ｄ_n+1,m-1，Ｄ_n+1,m
と表現される。

ここで、図３に示すデータ圧縮装置５００を構成する差分符号化部５１０には、上記のような画像データが入力されて２次元差分符号化処理が施され、主走査方向に隣接する画素どうしの差分における副走査方向での更なる差分が求められる。

この２次元差分符号化処理を具体的に説明する。

図７は、図３のデータ圧縮装置５００を構成する差分符号化部５１０における２次元差分符号化処理を例示して示す図である。

この図の左側（パート（Ａ））に示す各数値のうち、四角で囲われた数値「１２ １８ ０９ １Ａ … ０１ ０３ ０７ Ｆ０ …」が画像データを構成する画素値であり、丸で囲まれた数値「１２ １８ ０９ １Ａ … ０１ ＦＣ １５ Ｄ８ …」が２次元差分符号化処理で出力される出力値である。以下の説明では、主走査方向（図の横方向）に並ぶ画素を「ライン」と称する。

２次元差分符号化処理では、先ず、１ライン目の各画素値「１２ １８ ０９ １Ａ …」については、そのまま出力する。また、主走査方向に隣接する画素値どうしの差分「１８−１２＝０６」「０９−１８＝Ｆ１」…が算出される。ここで、例えば「０９」から「１８」を引き算した結果は負の数となり、９ビットで「１Ｆ１」と表されるが、ＭＳＢの１ビットである最上位の「１」は省略し、下位８ビットである「Ｆ１」のみを出力する。

次に、２ライン目については、先頭の画素値「０１」のみがそのまま出力され、主走査方向に隣接する画素値どうしの差分「０３−０１＝０２」「０７−０３＝０４」…が算出される。そして、１ライン目の差分「０６ ＥＦ １１ …」と２ライン目の差分「０２ ０４ Ｅ９ …」との更なる差分「０２−０６＝ＦＣ」「０４−ＥＦ＝１３」…が求められて出力される。

次に、３ライン目についても２ライン目と同様に処理されて、３ライン目の先頭の画素値「７３」のみがそのまま出力され、主走査方向に隣接する画素値どうしの差分「６０−７３＝ＥＤ」「４０−６０＝Ｅ０」…が算出される。そして、２ライン目の差分「０２ ０４ Ｅ９ …」と３ライン目の差分「ＥＤ Ｅ０ Ｆ０ …」との更なる差分「ＥＤ−０２＝ＥＢ」「Ｅ０−０４＝ＤＣ」…が求められて出力される。

以下、これと同じ演算を繰り返すことにより、図７で丸が付いた数値「１２ １８ ０９ １Ａ … ０１ ＦＣ １５ Ｄ８ …７３ ＥＢ ＤＣ ０７ … ＦＦ ０７ ＢＢ １３ …」が出力される。

図１に示すインターフェース機器２００では、このように２次元差分符号化されたデータを復号化するにあたり、図７の右側（パート（Ｂ））に示す演算が行なわれる。

先ず１ライン目の各画素値は「１２ １８ ０９ １Ａ …」のそのままである。

また、２ライン目以降の各ラインの先頭画素値も「０１」「７３」「ＦＦ」…のそのままである。

ここで、２ライン目の２番目以降の差分値「ＦＣ １５ Ｄ８ …」を例として、差分値から元の画素値が復号化される手順について説明する。

画素値の復号化に際しては、対象画素に対し、同ラインの前位置（図の左側）の画素と、前ライン（図の上側）の同位置の画素と、前ラインの前位置の画素との３つの画素それぞれにおける３つの画素値が用いられる。

２ライン目の２番目の画素の差分値「ＦＣ」については、１ライン目の先頭画素の画素値「１２」と、１ライン目の２番目の画素の画素値「１８」と、２ライン目の先頭画素の画素値「０１」が用いられ、まず、１ライン目の２番目と先頭との差分「１８−１２＝０６」が求められる。そして、その差分「０６」が対象の差分値「ＦＣ」に加算された結果のうちの下位８ビットで表わされる「０２」が得られ、その値「０２」に２ライン目の先頭画素の画素値「０１」が加算された結果のうちの下位８ビットで表わされる「０３」が２ライン目の２番目の画素値として復号化される。

２ライン目の３番目の画素値は、差分値「１３」に、１ライン目の３番目と２番目との差分「０９−１８＝Ｆ１」が加算された結果のうちの下位８ビットで表わされる「０４」に、更に２ライン目の２番目の画素値「０３」が加算された結果のうちの下位８ビットで表わされる「０７」である。

２ライン目の４番目の画素値は、差分値「Ｄ８」に、１ライン目の４番目３番目との差分「１Ａ−０９＝１１」が加算された結果のうちの下位８ビットで表わされる「Ｅ９」に、更に２ライン目の３番目の画素値「０７」が加算された結果のうちの下位８ビットで表わされる「Ｆ０」である。

以下これと同様の演算を繰り返すことにより、各差分値が、２次元差分符号化を行なう前の画素値と同一の画素値に復号化される。

図３の差分符号化部５１０では、以上説明したような２次元差分符号化が画像データに施される。この２次元差分符号化によって得られるデータは、ヒストグラム解析部５１５に入力されて画像データ中に出現する全ての数値の出現頻度（ヒストグラム）が求められ、そのヒストグラムの解析が行われる。ヒストグラムの解析が行われた画像データは、次に図３のオフセット部５２０に入力されて、ヒストグラム解析部５１５での解析結果に応じた適当なオフセット値でオフセットが施される。そして、プレーン分割部５３０が、データを構成する８ビットの数値を、上位から適当なビット数のところで、上位ビットの数値と、下位ビットの数値とに分けることで、データを上位ビットの数値の連続からなるデータと上位ビットの数値の連続からなるデータとに分割する。

このヒストグラムの解析の具体的な内容を説明する便宜上、ここではまず、上記の「適当なオフセット値」および「適当なビット数」がヒストグラム解析部５１５での解析結果によって決定されたものとして、それらの値が設定されて行われるデータの処理について先に説明する。ここでは、具体的なＣＴの画像データを例に用いて説明する。

図８は、ＣＴの画像データの例を示す図である。

この図８のパート（Ａ）には、ＣＴの画像データが表しているＣＴ画像の一例としてモノクロの風景画像が示されており、本実施形態では、このようなＣＴ画像の各画素における色の濃度が８ビットの数値で表現された画像データが用いられる。図８のパート（Ｂ）には、パート（Ａ）に示す風景画像を表す画像データにおけるデータ値のヒストグラムが示されており、このヒストグラムの横軸はデータ値、縦軸はデータ数（画素数）を表している。ＣＴ画像では一般に、ヒストグラムの幅が広く、ヒストグラム中でデータ数の山谷は生じてもヒストグラムの途中にデータ数が「０」の領域が生じることは極めてまれである。

図９は、ＣＴの画像データに対する差分符号化およびオフセットの効果を示す図である。

この図９のパート（Ａ）には、図８に示したＣＴの画像データに対して差分符号化が施されて得られるデータのヒストグラムが示されており、このヒストグラムの横軸はデータ値、縦軸は出現頻度を表している。ＣＴの画像データに対して、図６および図７で説明した差分符号化が施されると、データのヒストグラムは、一般に、この図９のパート（Ａ）に示すような、最小データ値と最大データ値の双方に鋭いピークを有するヒストグラムとなる。そして、このようなデータに対して適当なオフセットが施されると、データのヒストグラムは、図９のパート（Ｂ）に示すような、オフセット値のところに鋭いピークを持つヒストグラムとなる。ここでは「適当なオフセット値」として「８」が用いられており、このオフセットの結果、値が「１６」以上となるデータの頻度はほとんど「０」となっている。

このように差分符号化およびオフセットによってヒストグラムが変形されたデータは、図３のプレーン分割部５３０によって、オフセット後の画像データ中の８ビットの各数値が、ヒストグラム解析部５１５での解析結果に応じて決まる適当なビット数のところで、下位ビットと上位ビットとに分けられることにより、画像データが、下位ビットの数値の連続からなる下位サブプレーンＤ１Ｌと上位ビットの数値の連続からなる上位サブプレーンＤ１Ｈに分割される。

図１０は、プレーン分割部５３０によるデータ分割の効果を説明する図である。

この図１０には、図９のパート（Ｂ）に示すヒストグラムがデータ値「１５」とデータ値「１６」との間で切り離されたヒストグラムが示されており、図３のプレーン分割部５３０によるデータ分割は、まさにこのようなヒストグラムの分割に相当する効果を生じる。この例では、ヒストグラム解析部５１５での解析結果から「適当なビット数」として４ビットが決定され、この結果、データを構成している８ビットの各数値が上位４ビットと下位４ビットとに分割されることで、データが下位４ビットが表す数値の連続からなる下位サブプレーンと上位４ビットが表す数値の連続からなる上位サブプレーンとに分割されている。従って、下位サブプレーンを構成する４ビットの数値が値「０」から値「１５」までの各数値をそのまま表現していて、上位サブプレーンを構成する４ビットの数値の場合は、値「１６」から値「２５６」までの、１６間隔１６種類の数値を表現していると解釈すると、下位サブプレーンのヒストグラムは、この図１０の左側に示されたヒストグラムとほぼ同じものとなり、上位サブプレーンのヒストグラムは、図１０の右側に示されたヒストグラムとほぼ同じものとなる。ただし、上位サブプレーンのヒストグラムについては、図１０の右側に示されたヒストグラムのデータ値「１６」のところに、図１０の左側に示されたヒストグラムの面積に等しい高さのピークが付加されたものとなる。

この図１０の右側に示されたヒストグラムにおいて画素の出現頻度がほとんどゼロに近いことからわかるように、上位サブプレーン中の数値は、ゼロに近い値（１６進数表示での「００」や「０１」や「ＦＦ」）の連続が多いことが予想される。このため、上位サブプレーンに圧縮を施すには、同一の数値の連続を符号化することで圧縮を行うランレングス符号化が有効であり、上位サブプレーンは、図３に示すＨプレーン圧縮部５５０の構成要素の１つであるランレングス符号化部５５１に入力される。

以上説明した図８のパート（ａ）に示す画像の例では、「適当なオフセット値」として「８」が用いられ、また、データを構成している８ビットの各数値が、上位から「適当なビット数」である４ビットのところで、上位４ビットと下位４ビットとに分割されることで、最終的に異なる数値がばらつきをもって出現する下位４ビット側のデータと、同じような数値（ゼロに近い値）の連続を多く含む上位４ビット側のデータとに分けることができたが、どのようなオフセット値が適当で、どのようなビット数のところで、データを構成している数値を上位ビットと下位ビットとに分割するのが適当かは、一般に画像によって異なる。

図１１は、図９のパート（Ｂ）に示すデータよりも、ピーク付近の出現頻度の分布に広がりがあるデータを表す図、図１２は、図９のパート（Ｂ）に示すデータよりも、ピーク付近の出現頻度の分布が狭いデータを表す図である。

図１１に示すデータでは、出現頻度の分布が、図９のパート（Ｂ）に示すデータよりも相対的に広い。このため、図９のパート（Ｂ）において用いたオフセット値「８」では、ピークを頂上とする出現頻度の山の全体が画素データの原点側に寄りすぎて裾がグラフの右側に大きく残ってしまう。そこで、この図１１のようなデータに対しては、図９のパート（Ｂ）で用いたオフセット値「８」よりも大きいオフセット値「３２」が用いられている。そして、このオフセット値「３２」を用いることで、ピークを頂上とする出現頻度の山の図の左側の裾が、原点付近にさしかかるようになる。この状態が、ピークを頂上とする出現頻度の山全体が、山の形を保ったまま（図９のパート（Ａ）のように、図の左側と右側に分かれることなく）、最大限原点側に寄っている状態となる。一方、図１２では、ピーク付近の出現頻度の分布が狭く、図９のパート（Ｂ）で用いたオフセット値「８」を用いても、ピークを頂上とする出現頻度の山全体を、十分原点に近い箇所に寄せることができる。

このように、出現頻度の山全体が最大限原点側に寄っている状態のデータでは、画素データが比較的小さいものが数多く存在することとなり、この結果、データを構成する８ビット値の上位ビットに、ゼロが連続して現れるようになる。このため、データを上位ビット側の数値の連続からなる上位サブプレーンと残りの下位ビット側の数値の連続からなる下位サブプレーンとに分割すると、上位サブプレーンでは、ゼロの連続となって、上位サブプレーンでは、ランレングス符号化による圧縮効果が大きい。そして、図１２に示すデータのようにデータ分布の広がりが小さいデータの方が、図１１に示すデータのようにデータ分布の広がりが大きいデータと比べて、より多くの上位側ビットにゼロが出現することになるので、上位サブプレーンにより多くのビット数を割り振ることで、ランレングス符号化による圧縮効果がより大きいデータとなる。

従って、図９のパート（Ｂ）のデータを基準にすると、図１１に示すデータは、図９のパート（Ｂ）に示すデータよりも圧縮し難いデータであり、図１２に示すデータは、図９のパート（Ｂ）に示すデータよりも圧縮しやすいデータである。

次に、圧縮効果の大きさによって、データを、図１１に示すような「圧縮し難いデータ」と、図１２に示すような「圧縮しやすいデータ」と、圧縮効果がこれらの中間にある、図９のパート（Ｂ）に示すような「通常データ」との３種類に分類するための定量的な基準について説明する。

図１３は、図３に示すヒストグラム解析部に入力される、オフセットが施される前のデータを表す図である。

図９のパート（Ａ）において説明したように、オフセットを施す前のヒストグラムは、画素データが「０」付近にピークを持っているため、両端にピークを持つヒストグラムとなる。図３に示すヒストグラム解析部５１５では、入力されたデータからピークの値となる、画素データの原点での出現頻度であるピーク値Ｙｐと、画素データの原点から「＋４」だけ離れた点での出現頻度Ｙｐ’とを求め、その比Ｙｐ／Ｙｐ’を算出する。そして、この比Ｙｐ／Ｙｐ’が１０００より大きければ「圧縮しやすいデータ」であると判定し、比Ｙｐ／Ｙｐ’が１０以上１０００以下であれば「通常データ」であると判定し、比Ｙｐ／Ｙｐ’が、１０未満であれば「圧縮し難いデータ」であると判定する。

そして、「圧縮しやすいデータ」に対しては、オフセット値として「＋８」を用いることと、８ビットの数値を、下位側の２ビットと上位側の６ビットとに分割することが決定される。

また、「通常データ」に対しては、オフセット値として「＋８」を用いることと、８ビットの数値を、下位側の４ビットと上位側の４ビットとに分割することが決定される。多くの画像データはこの「通常データ」の範疇に入るため、図３に示す画像圧縮装置５００では、この「通常データ」のときのオフセット値として「＋８」でオフセットをかけることと、下位ビット側と上位ビット側を４ビット＋４ビットに分割することがデフォルトとして設定されている。

また、「圧縮し難いデータ」に対しては、オフセット値として「＋３２」を用いることと、８ビットの数値を、下位側の６ビットと上位側の２ビットとに分割することが決定される。

以上が、ヒストグラム解析部５１５で行われる解析の説明である。

このような解析によって決定されたオフセット値と、８ビットの数値を下位ビット側と上位ビット側とに分割する方式は、それぞれ図３に示すオフセット部５２０とプレーン分割部５３０とにおいてそれぞれ設定されて、それらの設定値の下で、上述の図９および図１０で説明したのと同様の処理が施される。

続いて、上位サブプレーンと下位サブプレーンとに分割された後のデータの処理について説明する。

まず、ランレングス符号化部５５１に入力された上位サブプレーンに対する処理について説明する。

本実施形態では、処理の都合上、ランレングス符号化部５５１において、「通常データ」に対しては、上位サブプレーンを構成する連続した４ビットの数値が２つで１つの８ビットの数値として取り扱われ、一方「圧縮しやすいデータ」に対しては、上位サブプレーンを構成する連続した６ビットの数値が４つで３つの８ビットの数値として取り扱われ、また「圧縮し難いデータ」に対しては、上位サブプレーンを構成する連続した２ビットの数値が４つで１つの８ビットの数値として取り扱われる。

そしてこのように８ビットの数値の連続とみなされたデータが、さらに１６進数表示で値「００」から値「ＦＦ」までの数値の連続からなるデータとみなされて、以下の符号化処理が適用される。

この符号化処理では、複数の８ビットの数値のうちの特定の数値についてのみ符号化処理が行なわれる。このため、このランレングス符号化部５５１では、受け取ったデータの中から、符号化処理を行なう数値（ここでは、この数値を「圧縮対象数値」と称する）と、その圧縮対象数値の連続数が検出される。

本実施形態では、一例として、「０１」、「ＦＦ」および「００」の３つの数値を圧縮対象数値としている。

図１４は、図３に示すランレングス符号化部５５１での符号化の説明図である。

図１４の上のラインは、上位サブプレーンを構成するデータ、下のラインは、ランレングス符号化部５５１での符号化処理を行なった後のデータである。

ここでは、図１４の上のラインに示すように、量子化処理部５５１からは、
「０６ ０２ ０２ ０２ ０１ ０１ ０１ ０１ ０４ ０５ ００ … 」
なるデータが入力されたものとする。このとき、図３のランレングス符号化部５５１では、先頭の「０６」は圧縮対象数値ではなく、次に続く「０２ ０２ ０２」も圧縮対象数値ではなく、次に、圧縮対象数値である「０１」が４つ連続していること、次に、圧縮対象数値ではない「０４」、「０５」を間に置いて、圧縮対象数値である「００」が３２７６７個連続していることが検出される。

図１５は、ランレングス符号化部における、圧縮対象数値を対象にした符号化のアルゴリズムを示す図である。

この図１５中、Ｚは同一の圧縮対象数値の連続数、例えば図１４の上のラインの「０１」についてはＺ＝４、「００」についてはＺ＝３２７６７である。

また、図１５中、「ＹＹ」は、１６進２桁で表わされた圧縮対象数値自体を表わしている。その「ＹＹ」に続く、「０」又は「１」は１ビットで表現された「０」又は「１」であり、さらにそれに続く「ＸＸＸ ＸＸＸＸ…」は、１つの「Ｘ」が１ビットを表わしており、この「ＸＸＸ ＸＸＸＸ…」でＺの値を表現している。

すなわち、図１５は、圧縮対象数値「ＹＹ」がＺ＜１２８連続するときは、１バイト目で圧縮対象数値「ＹＹ」を表現し、それに続く１バイトで、先頭ビットが「０」、それに続く７ビットでＺの値を表現すること、また、圧縮対象数値「ＹＹ」がＺ≧１２８連続するときは、１バイト目で圧縮対象数値「ＹＹ」を表現し、それに続く２バイト（１６ビット）のうちの先頭の１ビットを「１」とすることで２バイトに跨って表現されていることを表現し、それに続く１５ビットで、Ｚの値を表現することを意味している。

この図１５に示す規則に従って図１４に示す符号化の例について説明する。

図３のプレーン分割部５３０から入力されてきた上位サブプレーンのデータ（上のライン）を構成する先頭の数値「０６」は圧縮対象数値ではないため、その「０６」のまま出力される。また、それに続く「０２ ０２ ０２」も、「０２」は圧縮対象数値ではなく、これら３つの「０２」もそのまま出力される。次に、圧縮対象数値である「０１」が４個連続するため、「０１ ０４」に符号化される。次の「０４」及び「０５」は圧縮対象数値ではないため、そのまま「０４ ０５」が出力される。

次に「００」が３２７６７個連続しているため、「００」を置き、次の１バイトのうちの先頭の１ビットを「１」とし、次いで１５ビットで３２７６７−１２８を表現することにより、「００ ＦＦ ７Ｆ」の３バイトで「００」が３２７６７個連続していることを表現する。すなわち、連続数１２８は、最初のビット「１」を除き、「００ ００」と表現される。

図１６は、図３のランレングス符号化部５５１における、連続数に応じた符号化処理の例を示す図である。
・「００」が１２７個連続するときは、２バイトを用いて「００ ７Ｆ」に符号化され、
・「００」が３２７６７個連続するときは、３バイトを用いて「００ ＦＦ ７Ｅ」に符号化され、
・「００」が３２８９５個連続するときは、３バイトを用いて「００ ＦＦ ＦＦ」に符号化され、
・「００」が１２８個連続するときは、３バイトを用いて「００ ８０ ００」に符号化 され、
・「０１」が１２９個連続するときは、３バイトを用いて「０１ ８１ ００」に符号化 され、
・「ＦＦ」が４０９６個連続するときは、３バイトを用いて「ＦＦ ８Ｆ ８０」に符号化される。

図３に示すランレングス符号化部５５１では、上記のような符号化処理が行なわれる。

本実施形態によるランレングス符号化部５５１によれば、最大圧縮率は、３／３２８９５＝１／１０，９６５にまで向上する。また、このランレングス符号化部５５１が符号化処理の対象としている上位サブプレーンのデータは、図１０のヒストグラムで説明したように、４ビットの数値のほとんどが、データ値「１６」を表現した数値「０」であり、その４ビットの数値から作られる８ビットの数値も、多くが、１６進数表示で数値「００」となる。このためランレングス符号化部５５１における符号化処理によって大幅なデータ圧縮が期待される。

図３のランレングス符号化部５５１で上記の符号化処理の行なわれた後のデータは、次に図３のＨプレーン圧縮部５５０を構成するデータスキャニング部５５２とハフマン符号化部５５３に入力される。

このデータスキャニング部５５２では、先ず、ランレングス符号化部５５１から出力されたデータの全体がスキャニングされてデータ値の出現頻度が求められる。

図１７は、データスキャニング部５５２によるスキャニング結果の例を示す図である。

ここでは、「Ａ１」の出現頻度が最も強く、以下順に、「Ａ２」、「Ａ３」、「Ａ４」、…の順であるとする。尚、これら「Ａ１」、「Ａ２」等は数値を直接表わしている訳ではなく、数値を表わす符号である。すなわち、「Ａ１」は例えば数値「００」、「Ａ２」は数値「ＦＦ」等である。また、ここでは、簡単のため、図３のランレングス符号化部５５１から送られてくるデータは全てのデータ値が「Ａ１」〜「Ａ１６」の１６個の数値のうちのいずれかの数値であるものとする。そして、このような１６個の数値それぞれに対して、データスキャニング部５５２では、出現頻度に応じた符号が割り当てられてハフマンテーブルが作成される。即ち、出現頻度の最も高い「Ａ１」には、２ビットで表わされた符号「００」が割り当てられ、次の「Ａ２」には、やはり２ビットで表わされた符号「０１」が割り当てられ、次の「Ａ３」、さらに次の「Ａ４」には、３ビットで表わされる、それぞれ、符号「１００」、符号「１０１」が割り当てられ、次の「Ａ５」〜「Ａ８」には、５ビットで表わされる各符号が割り当てられ、以下同様に、出現頻度が低い数値ほど多くのビット数で表わされた符号が割り当てられる。

図１８は、ハフマンテーブルの一例を示す図である。

このハフマンテーブルは、図１７と一致させてあり、出現頻度が高い数値ほど短かいビット数で表わされた符号に置き換えられるように並べられた、符号化前（置き換え前）の数値と符号化後（置き換え後）の数値との対応テーブルである。

図３のＨプレーン圧縮部５５０を構成するハフマン符号化部５５３では、このようなハフマンテーブルに従ってデータの数値が符号化され、その結果、多くの数値が短かいビット数の符号に置き換えられることとなってデータ圧縮が実現される。

このように、図３のＨプレーン圧縮部５５０に入力される上位サブプレーンＤ１Ｈについては、ランレングス符号化部５５１による符号化とハフマン符号化部５５３による符号化が施されることにより高い圧縮率で圧縮されて上位圧縮データＤ２Ｈとなる。

図３のＬプレーン圧縮部５４０のハフマン符号化部５４１では、「通常データ」に対しては、下位サブプレーンを構成する連続した４ビットの数値が２つで１つの８ビットの数値として取り扱われ、一方「圧縮しやすいデータ」に対しては、下位サブプレーンを構成する連続した２ビットの数値が４つで１つの８ビットの数値として取り扱われ、また「圧縮し難いデータ」に対しては、下位サブプレーンを構成する連続した６ビットの数値が４つで３つの８ビットの数値として取り扱われる。そして、いずれのデータに対しても、データ中の数値の連続が、８ビットの数値の連続とみなされて処理が行われることとなる。また、このハフマン符号化部５４１による符号化処理では、固定的なハフマンテーブルが用いられる点を除いて、Ｈプレーン圧縮部５５０のハフマン符号化部５５３による符号化処理と同様な処理が実行される。この結果、下位サブプレーンＤ１Ｌは下位圧縮データＤ２Ｌとなる。

以上説明したような各種の処理が図３に示す差分符号化部５１０、オフセット部５２０、プレーン分割部５３０、Ｌプレーン圧縮部５４０、およびＨプレーン圧縮部５５０で実行されることにより、画像データが可逆圧縮されることになる。特にＣＴ画像のデータについては大幅な圧縮が実現される。

以上が、本実施形態の説明である。

本実施形態では、８ビットの数値の連続からなる画像データを可逆圧縮するものであるが、本発明は、圧縮対象となるデータは、複数のビット数の数値で表された数値の連続からなるデータであれば、処理対象は、８ビットの数値の連続からなるデータに限定されない。例えば、データ中の数値のビット数（ビット幅）が８ビットではなく、１２ビットや１６ビットのデータであってもよい。

図１９は、データのビット幅が８ビット、１２ビット、１６ビットの場合に、圧縮効果の大きさによって、データを、「圧縮しやすいデータ」と、「圧縮し難いデータ」と、これらの中間にある「通常データ」との３種類のクラスに分類したときの、上位ビット側のビット数と下位ビット側のビット数の分割方式を表した図である。

この図においてデータのビット幅が８ビットの場合は、図１３において説明した判定基準に基づく分割方式が示されている。１２ビット、１６ビットの場合にも同様な判定基準によって、「圧縮しやすいデータ」、「圧縮し難いデータ」、「通常データ」に分類することができる。そして、図に示されているように、圧縮しやすいデータほど、上位ビット側のビット数を多くして圧縮の効果が最大限になるように可逆圧縮処理が施される。

データ圧縮技術が適用されたプリントシステムの一例を示す図である。 プリントシステムにおけるデータ処理の流れを示す図である。 本発明のデータ圧縮装置の一実施形態に相当する画像圧縮装置を示すブロック構成図である。 図１に示すホストコントローラのハードウェア構成図である。 本発明のデータ圧縮プログラムの一実施形態に相当する画像圧縮処理プログラムの模式構成図である。 図３のデータ圧縮装置５００に入力される入力画像ファイル中の画像データのデータ構造を示す図である。 図３のデータ圧縮装置を構成する差分符号化部における２次元差分符号化処理を例示して示す図である。 ＣＴの画像データの例を示す図である。 ＣＴの画像データに対する２次元差分符号化およびオフセットの効果を示す図である。 プレーン分割部によるデータ分割の効果を説明する図である。 図９のパート（Ｂ）に示すデータよりも、ピーク付近の出現頻度の分布に広がりがあるデータを表す図である。 図９のパート（Ｂ）に示すデータよりも、ピーク付近の出現頻度の分布が狭いデータを表す図である。 図３に示すヒストグラム解析部に入力される、オフセットが施される前のデータを表す図である。 図３に示すランレングス符号化部での符号化の説明図である。 ランレングス符号化部における、圧縮対象数値を対象にした符号化のアルゴリズムを示す図である。 図３のランレングス符号化部における、連続数に応じた符号化処理の例を示す図である。 データスキャニング部によるスキャニング結果の例を示す図である。 ハフマンテーブルの一例を示す図である。 データのビット幅が８ビット、１２ビット、１６ビットの場合に、圧縮効果の大きさによって、データを、「圧縮しやすいデータ」と、「圧縮し難いデータ」と、これらの中間にある「通常データ」との３種類のクラスに分類したときの、上位ビット側のビット数と下位ビット側のビット数の分割方式を表した図である。

符号の説明

１１ 画像のデータ
１２Ａ，１２Ｂ，１３Ａ，１３Ｂ ビットマップデータ
１４，１５ 圧縮データ
１００ ホストコントローラ
１４０ ＣＤＲＯＭ
１５０ 汎用インターフェースケーブル
２００ インターフェース機器
２５０ 専用インターフェースケーブル
３００ プリンタ
５００ 画像圧縮装置
５１０ 差分符号化部
５１５ ヒストグラム解析部
５２０ オフセット部
５３０ プレーン分割部
５４０ Ｌプレーン圧縮部
５４１ ハフマン符号化部
５４２ モード切換部
５５０ Ｈプレーン圧縮部
５５１ ランレングス符号化部
５５２ データスキャニング部
５５３ ハフマン符号化部
６００ 画像圧縮プログラム
６１０ 差分符号化部
６１５ ヒストグラム解析部
６２０ オフセット部
６３０ プレーン分割部
６４０ Ｌプレーン圧縮部
６５０ Ｈプレーン圧縮部

Claims (10)

1. 所定の単位ビット数で表わされる数値の連続からなる被圧縮データにデータ圧縮処理を施すデータ圧縮装置において、
   前記被圧縮データを構成する数値の連続について隣接する数値どうしの差分を求めることにより該差分を表わす数値の連続からなる新たな被圧縮データを生成する差分生成部と、
   前記差分生成部によって生成された新たな被圧縮データを構成する各数値を、その新たな被圧縮データ中に出現する数値のヒストグラムにおけるピークの急峻さに応じた値だけオフセットさせるオフセット部と、
   前記オフセット部によって数値がオフセットされた被圧縮データの各数値を、前記ピークの急峻さに応じた、前記単位ビット数よりも小さい分割ビット数のところで、上位ビット部分と下位ビット部分とに分けることによって、該被圧縮データを、各数値における上位ビット部分の連続からなる上位データと各数値の下位ビット部分の連続からなる下位データとに分割する分割部と、
   前記上位データに対して可逆圧縮処理を施す上位データ圧縮部と、
   前記下位データに対して可逆圧縮処理を施す下位データ圧縮部とを備えたことを特徴とするデータ圧縮装置。
2. 前記差分生成部が、前記被圧縮データを構成する数値について、前記画像上で見てその数値に複数方向それぞれに隣接する複数の数値に基づいた２次元的な差分を求めるものであることを特徴とする請求項１記載のデータ圧縮装置。
3. 前記上位データ圧縮部が、上位データ中、１つもしくは複数の所定の圧縮対象数値を除く数値についてはそのまま出力するとともに、圧縮対象数値については、該圧縮対象数値と、該圧縮対象数値と同一の圧縮対象数値の連続数を表わす数値とに符号化して出力する第１の符号化部を備えたものであることを特徴とする請求項１記載のデータ圧縮装置。
4. 前記上位データ圧縮部が、
   上位データ中、１つもしくは複数の所定の圧縮対象数値を除く数値についてはそのまま出力するとともに、圧縮対象数値については、該圧縮対象数値と、該圧縮対象数値と同一の圧縮対象数値の連続数を表わす数値とに符号化して出力する第１の符号化部と、
   符号と数値を対応づけるテーブルを用いて、前記第１の符号化部で符号化された後のデータにエントロピー符号化を施す第２の符号化部を備えたものであることを特徴とする請求項１記載のデータ圧縮装置。
5. 前記上位データ圧縮部が、
   上位データ中、１つもしくは複数の所定の圧縮対象数値を除く数値についてはそのまま出力するとともに、圧縮対象数値については、該圧縮対象数値と、該圧縮対象数値と同一の圧縮対象数値の連続数を表わす数値とに符号化して出力する第１の符号化部と、
   ハフマンテーブルを用いて、前記第１の符号化部で符号化された後のデータにハフマン符号化を施す第２の符号化部を備えたものであることを特徴とする請求項１記載のデータ圧縮装置。
6. 前記上位データ圧縮部が、
   上位データ中、１つもしくは複数の所定の圧縮対象数値を除く数値についてはそのまま出力するとともに、圧縮対象数値については、該圧縮対象数値と、該圧縮対象数値と同一の圧縮対象数値の連続数を表わす数値とに符号化して出力する第１の符号化部と、
   前記第１の符号化部で符号化された後のデータ中に出現する数値のヒストグラムを求めるヒストグラム算出部と、
   前記ヒストグラム算出部で求められたヒストグラムに基づき、符号と数値を対応づけるテーブルに、出現頻度の高い数値ほど符号長の短かい符号を割り当てる符号割当部と、
   前記符号割当部で符号が割り当てられたテーブルを用いて、前記第１の符号化部で符号化された後のデータにエントロピー符号化を施す第２の符号化部を備えたものであることを特徴とする請求項１記載のデータ圧縮装置。
7. 前記下位データ圧縮部が、符号と数値を対応づけるテーブルを用いて下位データにエントロピー符号化を施すものであることを特徴とする請求項１記載のデータ圧縮装置。
8. 前記下位データ圧縮部が、ハフマンテーブルを用いて下位データにハフマン符号化を施すものであることを特徴とする請求項１記載のデータ圧縮装置。
9. 前記下位データ圧縮部が、圧縮省略の指示を受けて下位データを無圧縮で出力するものであることを特徴とする請求項１記載のデータ圧縮装置。
10. プログラムを実行する情報処理装置内に組み込まれて該情報処理装置に、所定の単位ビット数で表わされる数値の連続からなる被圧縮データにデータ圧縮処理を実行させるデータ圧縮プログラムにおいて、
    前記情報処理装置上に、
    前記被圧縮データを構成する数値の連続について隣接する数値どうしの差分を求めることにより該差分を表わす数値の連続からなる新たな被圧縮データを生成する差分生成部と、
    前記差分生成部によって生成された新たな被圧縮データを構成する各数値を、その新たな被圧縮データ中に出現する数値のヒストグラムにおけるピークの急峻さに応じた値だけオフセットさせるオフセット部と、
    前記オフセット部によって数値がオフセットされた被圧縮データの各数値を、前記ピークの急峻さに応じた、前記単位ビット数よりも小さい分割ビット数のところで、上位ビット部分と下位ビット部分とに分けることによって、該被圧縮データを、各数値における上位ビット部分の連続からなる上位データと各数値の下位ビット部分の連続からなる下位データとに分割する分割部と、
    前記上位データに対して可逆圧縮処理を施す上位データ圧縮部と、
    前記下位データに対して可逆圧縮処理を施す下位データ圧縮部とを構築することを特徴とするデータ圧縮プログラム。

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