JPH02222264A - 画像符号化方法 - Google Patents

画像符号化方法

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JPH02222264A
JPH02222264A JP1042842A JP4284289A JPH02222264A JP H02222264 A JPH02222264 A JP H02222264A JP 1042842 A JP1042842 A JP 1042842A JP 4284289 A JP4284289 A JP 4284289A JP H02222264 A JPH02222264 A JP H02222264A
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T9/00Image coding
    • G06T9/20Contour coding, e.g. using detection of edges
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
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    • G06V10/40Extraction of image or video features
    • G06V10/46Descriptors for shape, contour or point-related descriptors, e.g. scale invariant feature transform [SIFT] or bags of words [BoW]; Salient regional features

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は画像処理、画像通信等の分野において、白黒2
値画像を符号化する方法に関する。
〔従来の技術及びその課題〕
一般に、白黒2値の画像は、その輪郭線情報により符号
化することができる。しかし、従来は原画像の輪郭線を
抽出した後、該輪郭線をそのまま符号化しており、画像
の拡大、縮小、回転などの処理で品質が劣化するのみな
らず、符号情報量も少くはできない問題があった。
本発明の目的は、2値画像の輪郭線を符号化する方法に
おいて、拡大、縮小、回転などのアフィン変換が容易で
、且つ、符号量が少く、圧縮効率のよい符号化方法を提
供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明は2値画像の輪郭線
を複数の曲線と直線成分に分割して符号化することを基
本とし、該輪郭線を構成しているx#、ygの線分につ
いて、連続する3つの線分がU字形を示す部分、及び、
長い直線の両端部分に生成曲線または直線の始点と終点
を設定して、輪郭線を複数の曲線または直線成分に分割
し、該曲線または直線成分の生成に必要な制御点情報を
符号化することを特徴とする。
〔作 用〕
2値画像の輪郭線を追跡して複数の曲線と直線成分に分
解し、各成分を生成するために必要な制御点情報を符号
化すれば、拡大、縮小1回転などの処理が容易に可能な
だけでなく、符号化情報量も画像サイズにほとんど関係
しないので、サイズが大きいほど符号化効率が上げられ
る。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例について図面により説明する。
第1図は本発明の画像符号化方法を実現する処理システ
ムのブロック図である。スキャナ11により読み取られ
た原画像は、マイクロプロセッサ12を通してビットマ
ツプメモリ13に記憶される。マイクロプロセッサ12
は、まず、ビットマツプメモリ13内で原画像の輪郭線
を抽出した後、該輪郭線を自動追跡し、その追跡データ
を輪郭データメモリ14に記憶する1次に、マイクロプ
ロセッサ12は輪郭追跡データメモリ14の内容を解析
して輪郭線を複数の曲線または直線成分に分解し、その
時の制御点のアドレスを制御点アドレスメモリエ5に記
憶する。最後に、マイクロプロセッサ12は制御点アド
レスメモリ15の各制御点アドレスを符号化し、符号メ
モリ16に記憶する。符号メモリ16の符号データは、
必要に応じてマイクロプロセッサ12により読み出され
、入出力インタフェース17を通じて出力される。
第2図は、マイクロプロセッサ12の特に本発明に関係
する処理の概略フローチャートを示したものである。以
下、文字図形“a Hを例に、第2図の各処理を詳述す
る。
輪郭線抽出 原画像から輪郭線を抽出する方法は、従来から種々提案
されており、また、本発明の要旨ではないので、ここで
は、−例を簡単に述べる。まず、原画像を2倍にラスタ
ー拡大する0次に、注目画素の値を8倍し5周囲8画素
の値を引く8方向コンボリユーシヨンの処理を繰り返す
。原画像の輪郭線は、コンボリューションの結果が正の
ところを選択することで得られる。第3図(a)は12
×12ドツトの文字図形“a”であり、この輪郭線は同
図(b)で示される。第3図(b)中、1〜34はX線
からy線あるいはy線からX線の変化点である。
養」L豚JL凱 原画像の輪郭線を自動追跡して複数の曲線または直線成
分に分割する。ここでは、原2値画像の輪郭線を3次の
モデファイト・ベジェ(ModifiedB ezie
r : M B )曲線にあてはめて分割する場合につ
いて説明する。第3図(Q)はMB曲線にあてはめた同
図(a)の輪郭線で、該輪郭線上の点は、分解された成
分の分割点を示す、MB曲線については特願昭63−1
98015号に詳述されているが、その概要を簡単に説
明する。
ベジェ曲線(8曲線)を 文字フォントの軸郭表現にベジェ(B ezier :
B)曲線を用いることが知られている。8曲線は、第4
図(a)に示すように4つの制御点A、Zl。
Z2.Eを用いて次の式で表わす。
B (t)=A・(1−t)A3+3・Zl・(1−t
)A2・t+3−22−(1−t) −t”2+E−t
A3     (1)ただし、1=0.・・・ 1はB
のX、Y座標を求める副変数であり、BのX、Y座標は
A、Zl。
Z2.EのX、Y座標をそれぞれ(1)式に代入して求
まる(t”nはtのn乗)、Bltで微分したものをB
’(t)とすれば、 B’(t)=−3−A−(1−t)A2+3−Zl−(
1−4−t+3−t′″2)+3−Z2−(2−t−3
−t’2)+3−E−tA2     (2)となる、
第4図Ca)からZl、Z2は曲線の形にはあまり影響
しない事がわかる。また、(1)。
(2)から B(0)=A;  B(1)=E;  B’(の=Z1
−A;  B’(1)=E−Z2が求まる。8曲線は4
つの制御点A、Zl、Z2゜Eのうち、A、Eは通るが
、Zl、Z2は生成された曲線から離れすぎているので
、図形のあてほめを困難にしていた。
モデファイト・ベジェ来線(MB曲線);意の2点p0
、 p、を結ぶ直線りを(P工、P3)とする1式(1
)より B(0,5) = (A+3・Z1+3・Z2+E) 
/B      (4)が求まる0式(4)カらL (
Zl、Z2)をL (A。
E)に平行にとれば、8曲線のt=0.5の点はL (
Zl、Z2)とL (A、E)を1:3に内分する平行
線L (P、Q)上にある。また、式(2)%式%) が求まる6式(5)からB’(0,5)はL (A、E
)と平行であり、したがってBはt=0.5のときL 
(P、Q)に接する。ここで、Zl、Z2のかわりにP
、Qをとった8曲線をMB曲線とする。
ここで、 P=(3・Z1+A)/4.Q=(3・Z2+E)/4
(B−MBBIA    (6) Z1=(4−P−A)/3. Z2=(4−Q−E)/
3(MB−B変抗幻     (7) である0式(7)を式(1)に代入すれば1MB曲線は
MB=A・(1−t)A3+(4・P−A)・(1−t
)A2・t+(4・Q−E)・(1−t)・tA2+E
−tA3     (8)で表わされる。第4図(b)
と(c)にMB曲線を例示する。MB曲線はL (P、
Q)に接し、しかもA、EではそれぞれL (A、P”
)、L (E。
Q)に接しているので、8曲線の要件を全て満たしてい
ることがわかる。
原画像の輪郭線を複数の曲線または直線成分に分割する
場合、各成分を曲線、直線で表現するのに、上記MB曲
線で MB=PQ(L−t)3+<QPI−Co−3)Pa)
 C1−t)”−t+(ap、−(d−a)p、) (
i−t)・t”+P、t3(9)MB=MB(x、 y
) ;生戊但 Po”Pa (Xy y) ;始点 P工=P□(x* y)  ;始方向制御点Pz=Pz
 (X+ y)  ;終方向制御点P3=Pi (Xl
 )’) ;終点 を冨媒介変数 ;0≦t≦1 c、d=任意の実数 と表現できる0画像の輪郭線を複数の曲線または直線成
分に自動分割するということは、もし、生成曲線として
MB曲線を用いるとすれば、1つの成分の終点は次の成
分の始点となるので、結局、輪郭線の閉ループ上に複数
の20点を求める事に描法される。
第5図は説明に便利なように、24X24ドツトの文字
図形′a”の原画像の輪郭線OEと生成された輪郭線G
Eを重畳して示したものである。
以下に、第5図を用いてpH点(分割点)の求め方を説
明する。
第5図に示す原輪郭線OEは、2つの閉ループ、即ち、
1つの外側輪郭線ループOE工と1つの内側輪郭線ルー
プ(OEl)より構成されている。
まず、原輪郭線○Eが記憶されているビットマツプメモ
リ13が左から右に主走査、上から下に副走査される。
そして、点132が検出されると。
OE、が時計まわりに追跡され、再び点132に戻ると
、OEiの追跡が終了する。その追跡の間。
OE1上の各線分の始点アドレス、長さ、方向が。
追跡データとして輪郭追跡データメモリ14に順次記憶
される。
この記憶内容を解析し、U−turn点(U点という)
、長い線分の端点(T点という)の個所にP。
が設定される。ここで、U点とは、第6図(a)に示す
ように、連続する3つの線分で方向が180°変わる点
である。また、T点は第6図(b)に示すように、長い
線分の両端である。第5図の例では、点10はU点1点
20と点30はT点である。
■ U点の自動設定 例として、第7図の線分L2上にU点を決定する場合を
説明する。第7図のL il Lay Lzg L49
L、は連続する5個の線分であり、 L0、 L3. 
L4で方向が1800変わるので、線分L1上にU点が
設定されるが、もし、L、>L4であれば、L2寄りに
、L * < L 4であればり、寄りに設定される。
またL2=L、であれば、L□とり、が比較され、L 
1> L sであればLs寄りに、Li<L、であれば
L0寄りに設定される。もし、L、=L4で、L工=L
5であれば、U点はL3の中点に設定される。ここで、
決定論理は大まかに区分されているので、等しいという
のはほぼ等しいという意味である。
このようにして決定されたU点は、第5図のOE1上で
は、10,40,50,60,70,80.110,1
20,130の9点である。
■ T点の自動設定 第8図によりT点の決定について説明する。第8図にお
いて、T点は長い線分を含む線分L z gL0、L0
、L4.L、により決定される。まず、L、=L4であ
れば、T1はL8とり、の交点からL8進んだ点、T、
はLlとり、の交点からり、戻った点である。また、L
、とL3が両方長ければT□はり。
とり、の交点である。
このようにして決定されたT点は、第5図のOE1上で
は、20,30,90,100の4点である。
以上のようにして、OElのデータがすべて追跡、解析
、記憶されると、OE工は消去され、再びビットマツプ
メモリ13が走査され、OE、上の点511が検出され
るが、OE、は内側輪郭線なので1反時計まわりに追跡
され、OE、の追跡データが輪郭追跡データメモリ14
に記憶される。
このOE3では、520,530(7)2点がU点、5
10.540,550の3点がT点である。
OE、の追跡、解析が終了すると、OE、は消去され、
再びビットマツプメモリ13.が走査されるが、全領域
でエツジが存在しないので、追跡が終了する。
以上により、第5図の輪郭線の例では、結果的に11個
のU点、7個のT点が自動設定され1合計18個の区間
に自動分割される。
1遣」Uも弧股淀− U点とT点は第5図の生成曲線GE1.GE、の始点P
0であるが、次に方向制御点PiとP2を設定する。
まず、第7図のり、の中点がU点のばあいは、L、の両
端がp0、plである。第5図のOE□では。
11.42,51,62,71,72,81,102.
111,112,122,131,132の13個がこ
れに相当する。また、第8図のL3の中間にT点が設定
されたばあいはL3の両端がp0、 p、である、第5
図のOE□では、12,31.82,101,112の
5個である。
さらに、U点が第6図の40や60のように、L、の交
点に設定されたばあいは、この40や60は鋭角点なの
で、Plは41や61のように、次のP、までのOEl
上の線分の数の1/4番目の線分の中点に設定される。
ただし、この設定法は。
MB曲線のc、dを5にしたときの決定法であり、ベジ
ェ曲線のようにc、=d=3のばあいは、Pl。
P、はOE、と離れた所に取る必要がある。もし。
OE1上のp0、p、のままで、c=d=3とすると、
第9図に示すように設定が不適当で、Pl。
P2を変換する必要があることがわかる。
MB曲線の利点は、Cとdの値を適当にする(例えば5
)ことにより、殆んど全部の制御点を。
局所的な判断により、原輪郭線上に取ることができるこ
とである0局所的な判断で決定できるということは、処
理が単純、高速にできる理由でもある。
朋」L態笠」ト匿 符号化は、追跡類にpo、p工、p0、po。
P□、P8・・・の順で制御点アドレスが符号化される
第5図の24X24ドツトの“a”の例では1つの制御
点は、x、yともに5ビツト、合計10ビツトの座標符
号で表現できる。第5図には合計18個のPlがあるの
で、重複するp0、p2も含めて、18X3=54個の
制御点がある。従って、54X10=540ビツトが、
制御点アドレス符号の合計符号量である。この符号量は
32X32ドツトの“a”でも同じなので、32X32
ドツトのばあいの符号化効率GEは、 CE=32X321540=1.9 のように、はぼ2である。
■ モード符号付アドレス符号化 第5図の制御点でわかるように、次の3つの点に注目す
る必要がある。
1)POとPいP3が重複していることが多い。
2)アドレスはXまたはyのみが変化することが多い。
3)アドレスの差分は最大アドレスの174以下が多い
この事を利用して、次のようなモード符号付アドレス符
号化をする。
00  :重複点 01X  :x座標のみ変化 10X  :)F座標のみ変化 11XY:x、yともに変化 00.01,10,11はモード符号、X、YはXアド
レス、yアドレス符号である。またループ開始点はXY
のみとなる。
第5図の例では、 グループ開始点  10X2=  20モ一ド符号  
  2X42=  84Xwy一方のみ  5X26=
130 Xt’/両方   10X16=160となり1合計3
94ビットで、モードなしアドレス符号化と比較すると
、はぼ73%の符号量となる。また、32X32ドツト
の時の符号化効率CEは GE=32X32/394=2.6 となり、モードなしの時の40%向上できる。
■ モード符号付差分符号化 上記■の符号化はx、yのアドレスは差分てはないが、
これをアドレス差分にすることができる。
アドレス差分には正、負を示すサインビットS、アドレ
ス差分は174以下の事が多いので、3ビツトbbbと
し、もし、1/4を過えたらbbb=000として1次
に5ビツトの差分符号bbbbbを追加する。
オーバフローなし  オーバフロー oo         o。
015bbb       015000bbbbb1
0sbbb       10sO00bbbbb11
sbbbsbbb     11sOOObbbbbs
O00bbbbbこの差分符号化を第5図の例に実施す
ると1片方の差分オーバフローは点20と点30の間1
点540と点500の間の2個所、xy両方オーバフロ
ーは点81と点82間、511−512間の2ケ所であ
る。従って、 ループ開始点    10X2=  20モ一ド符号 
    2X42=  84片方差分    2X24
=  96 片方差分オーバー  9X  2=  18両方差分 
   8×14士112 両方差分オーバー 18X  2=  36となり1合
計366ビツトである。即ち、モードなし符号化の68
%の符号量となり、32X32ビツトの時の圧縮効率は 32X32/’366=2.8 となり、 36.6点のモードなしアドレス符号化に相
当する。 この36.6を第5図の図形の有効制御点数
と呼ぶ。
次に、符号化効率とサイズの関係について考察した結果
を示す、DXDドツトのサイズの時の符号化効率を考え
てみると、圧縮効率GEはCE=C−D/2Nlo&D
                 (10)となる、
ここに、Nは図形の有効制御点数であり。
図形の大きさには関係なく一定である。第5図の例では
N=36.6である。
ところで、24X24ドツトは6ドツト/lImのプリ
ンタの標準サイズであり、32X32ドツトは8ドツト
/lImのプリンタの標準サイズであり、64X64ド
ツトは16ドツト/■のプリンタの標準サイズである。
標準サイズ、分解能と圧縮効率の関係をM R(mod
ified RE A D )符号化と比較して表1に
示す0表1からもわかるように、32X32ドツトまた
は8ドツト/■の時は本発明による符号化(MB符号化
)とMR符号化はほぼ同一の効率であるが、サイズが大
きくなる(または分解能が上がる)につれて、MB符号
化の効率は大巾に上昇することわかる。
表I  MR符号とMB符号の符号化効率比較32X3
2      8X8      2.7      
 2.864X64     16X16      
5.0       9.3128X128     
32X32       9.5       32.
0256X256     64X64      1
8.1      111゜9512X512    
128X128      35.3      39
7,91024X1024    256X256  
    68.8     1432.5符号化効率=
(DXD)/(aの符号量)MRはに=ψ、EOLを除
く 第10図に1本発明による符号化(MB符号化)情報を
用いて“泳” (48×48ドツト)と11 a#jの
文字図形について拡大、縮小、回転の処理を施こした例
を示す、これはMB曲線フォントを示している。
〔発明の効果〕
以上説明したように1本発明によれば、2値画像の輪郭
線を3次のモデファイト・ベジェ(MB)曲線に自動あ
てはめし、各曲線または直線成分の制御点アドレスを符
号化することにより、拡大、縮小、回転などのアフィン
変換が可能な符号化。
及び、符号量が少く圧縮効率のよい符号化が実現する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の画像符号化方法を実現する処理システ
ムの概略ブロック図、第2図は本発明の画像符号化方法
の一実施例の概略処理フローチャート、第3図は文字図
形“a”の原2値画像、その輪郭線、及びMB曲線にあ
てはめした輪郭線を示す図、第4図はMB曲線を説明す
る図、第5図は文字図形“a”の原輪郭線と生成輪郭線
の関係を示す図、第6図乃至第8図は輪郭線分割を説明
する図、第9図は文字図形′″a”の原輪郭線と生成輪
郭線の不適当な例を示す図、第10図は本発明の符号化
情報による2値画像のアフィン変換の例を示す図である
。 11・・・スキャナ、 12・・・マイクロプロセッサ
、13・・・ビットマツプメモリ。 14・・・輪郭追跡データメモリ、 15・・・制御点アドレスメモリ、 16・・・符号メモリ、 17・・・入出力インタフェース。 第3図 (α) (し) 1’c) 第6 図 ((ン、ン <b) 第7 図 [3 第8 図

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)2値画像の輪郭線を抽出し、該輪郭線を複数の曲
    線と直線成分に分割して符号化する方法であって、 前記輪郭線を構成しているx線、y線の線分について、
    連続する3つの線分がU字形を示す部分、及び、長い直
    線の両端部分に生成曲線または直線の始点と終点を設定
    して、輪郭線を複数の曲線または直線成分に分割し、該
    曲線または直線成分の生成に必要な制御点情報を符号化
    することを特徴とする画像符号化方法。
  2. (2)請求項(1)記載の画像符号化方法において、生
    成曲線も直線も同一の式 MB=P_0(1−t)^3+{cP_1−(c−3)
    P_0}(1−t)^2・t+{dP_2−(d−3)
    P_3}(1−t)・t^2+P_3t^2ただし、M
    B、P_0、P_1、P_2、P_3は2次元点ベクト
    ルでMBは生成点、P_0は始点、P_1は開始方向制
    御点、P_2は終方向制御点、P_3は終点、c、dは
    定数、をは媒介変数(0≦t≦1) によって表現することを特徴とする画像符号化方法。
  3. (3)請求項(2)記載の画像符号化方法において、1
    つの輪郭線は始点P_0、開始方向制御点P_1、終方
    向制御点P_2、終点P_3の順に符号化し、S字曲線
    部分のほかは原輪郭線上に制御点を設定することを特徴
    とする画像符号化方法。
  4. (4)請求項(3)記載の画像符号化方法において、連
    続する曲線または直線成分の終点P_3はそれに続く始
    点P_0と同一とすることを特徴とする画像符号化方法
  5. (5)請求項(3)記載の画像符号化方法において、始
    点P_0、開始方向制御点P_1、終方向制御点P_2
    の終点のx、yアドレスの差を順に符号化することを特
    徴とする画像符号化方法。
  6. (6)請求項(5)記載の画像符号化方法において、制
    御点アドレスの差分を示す情報の前に、xのみ変化、y
    のみ変化、xとyの両方とも変化、および、P_1がP
    _0と同一点またはP_2がP_3と同一点を示す4種
    のモード符号を付加することを特徴とする画像符号化方
    法。
  7. (7)請求項(6)記載の画像符号化方法において、制
    御点アドレスの差分を示す情報が全部0または1のとき
    は差分がオーバフローしたことを示し、それに続く符号
    により差分を表現することを特徴とする画像符号化方法
JP1042842A 1989-02-22 1989-02-22 画像符号化方法 Expired - Lifetime JP2806961B2 (ja)

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