JPH0255986B2

JPH0255986B2 -

Info

Publication number: JPH0255986B2
Application number: JP56061648A
Authority: JP
Inventors: Yoshitoshi Yamauchi
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1981-04-23
Filing date: 1981-04-23
Publication date: 1990-11-28
Also published as: JPS57176881A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、画像を走査し画素単位にサンプリン
グして得られる多値画像データの圧縮方法に関す
る。

多値画像データの圧縮方法としては、ビツト・
プレーン符号化法（特開昭49−58705号）や、ブ
ロツク符号化法が良く知られている。

ビツト・プレーン符号化法は、各画素の濃度レ
ベルを２進符号で表現し、その２進符号列の同位
ビツトについて１次元のランレングス符号化を行
なう。この方法は、中間調の多い画像のデータ圧
縮の用途に向くものであり、濃度の変化の激しい
手書き文書画像などのデータ圧縮にはあまり適さ
ない。

後者のブロツク符号化法は、多階調画像の１次
元または２次元データ圧縮の方法であり、画像を
一定の区間（１次元圧縮のとき）または領域（２
次元圧縮のとき）に分け、区間毎または領域毎に
その平均濃度レベルと、それと各画素の濃度レベ
ルとの差を順次符号化する。この方法は、画像の
変化特性と無関係に区間または領域を設定するた
め、分割境界の前後で画像特性に相関があつて
も、それを活用できず、圧縮効率を低下させる原
因となる。

本発明の目的は、濃度変化の激しい手書き文
書、特に特徴を忠実に再現する必要のあるサイン
や朱肉印影などを含む手書き文書きなどの画像の
データを、その再現性を損なうことなく上記の従
来方法よりも効率良く圧縮することのできる、多
値画像データ圧縮方法を提供することにある。

しかして本発明による多値画像データ圧縮にお
いては、まず、多値画像データの濃度レベルが一
定の区間と、濃度レベルが連続的に上昇または下
降する区間とを判別し、前者の区間の多値画像デ
ータは、その区間の長さ（ランレングス）に注目
して符号化し、後者の区間の多値画像データは、
その区間の濃度レベルの変化経路に注目して符号
化することを主も基本的な特徴としているが、さ
らに、次に述べるような特徴を有する符号化法に
よつて後者の区間に対する符号化を行なう。

すなわち、手書き文書などの濃度変化の激しい
画像においては、線や文字の輪郭部分などに濃度
レベルが連続的に上昇または下降する区間が頻出
する。ところが発明者の研究によると、このよう
な区間に対しては、濃度レベルの変化経路にある
程度の誤差を許容するような符号化を行なつて
も、再生画像の画質はそれほど悪化せず、線や文
字の輪郭部分を十分良好に再現できることが判明
した。

この点に着目し、本発明では、濃度レベルが連
続的に上昇または下降する区間に出現する可能性
のある濃度レベルの全ての変化経路群のうち、比
較的少数の代表的な変化経路を定義し、それぞれ
に固有の符号を割り当てておく。そして、濃度レ
ベルが連続的に上昇または下降する区間の多値画
像データは、その区間の濃度レベル変化経路に近
似した１つの代表的変化経路に固有の符号に変換
する。換言すれば、本発明では、濃度レベルの変
化経路を代表的変化経路で近似する方法を採用す
ることにより、画像の再現性を損なうことなくデ
ータ圧縮率の向上を図るのである。

以下、８値（濃度レベル０〜７）の画像データ
の場合について、本発明の実施例を詳細に説明す
る。

同一濃度レベルが連続する区間についてはラン
レングス符号化を行なう。この符号化には、公知
のモデフアイド・ハフマン法（Modified
Huffman Coding）やワイル法（Wyle Coding）
を利用できる。この際、全ての濃度レベルに共通
の符号体系を適用してランレングス符号化を行な
うこともでき、符号化手段の簡略化をはかる上で
は、これが有利であるが、データの圧縮効率は低
下する。反対に各濃度レベル毎にそれぞれのラン
レングス分布特性に最適な符号体系を別々に用意
した方が、より高効率なデータの圧縮が可能であ
ることは明白であるが、それだけ装置が複雑化す
る。

しかし、濃度レベル毎のランレングス分布を調
べると、白レベル（濃度レベル０）の連続と、そ
れ以外の濃度レベルの連続とで、ランレングスの
分布特性が大きく異なるが、白レベル以外の各レ
ベル毎のランレングス分布特性はあまり大きく違
つていないことが判明した。したがつて、白レベ
ルの連続とそれ以外の濃度レベルの連続とに分
け、それぞれのランレングス分布特性に合致した
別々の符号体系を用意すれば、各濃度レベル毎に
別々の符号体系を用いる場合とほとんど同じ圧縮
効率を達成でき、かつ装置を大幅に簡単化でき
る。

そこで、本実施例では、白レベルの連続する区
間のランレングス符号化には、第１図のワイルコ
ード（WYC）を使用し、白レベル以外の連続に
は、第２図のミツクスコード（MXC）を使用す
る。

次に、濃度レベルが連続的に上昇または下降す
る区間について説明する。最大濃度レベル差がｎ
とすると、出現する可能性のある濃度レベルの変
化経路の総数N_oは、上昇か下降かの向きを無視
すると、次式で表わされる。

N_o＝2ⁿ−１ …(1)式ここで、８値画像データではｎ＝７であるか
ら、N₇＝127である。この127通りの変化経路の
１つ１つに符号を割り当てておけば、濃度レベル
が連続的に上昇または下降する区間の全ての濃度
レベル変化経路を誤差なしに表現（符号化）でき
ることになる。しかし、そのような符号化法は圧
縮効率の向上の妨げになるので、前述のように、
比較的少数の代表的な変化経路を定義する。

本実施例では、代表的変化経路として、次式で
定まる種類の変化経路を定義する。

N₀＝ｎ（ｎ＋１）／２ …(2)式ここでｎ＝７であるから、N₀＝28である。本
実施例では、この28通りの代表的な変化経路を第
３図に示すように定める。なお、ｌは区間の最初
の画素（走査ステツプ）との濃度レベル差（絶対
値）、ｍはその最切の画素からの走査ステツプ数
（画素数）である。そして、上に定義した28通り
の変化経路に対して、その出現頻度に応じた符号
を割り当てる（ハフマンの最大効率符号化法によ
るのが好ましい）。本実施例では、代表的変化経
路に対して第４図に示すような濃度変化帯符号を
割り当てる。

ところで、前述のように、８値の画像データで
は127通りの変化経路をとり得る。これら全ての
変化経路を示すと第５図のようになる。同図か
ら、例えばｍ＝１なら、ｌ＝１〜７についてそれ
ぞれ１つの変化経路しかないが、例えばｍ＝２で
は、ｌ＝３〜７についてそれぞれ２通り以上の変
化経路をとり得ることがわかる。つまり、実際の
変化経路と代表的変化経路との間にずれ（誤差）
δが生じる可能性がある。要約すれば、ｍ＝１の
場合と、ｍが２以上でｍ＝ｌの場合は常にδ＝０
であるが、それ以外の場合はδが生じる可能性が
ある。そして本実施例の８値画像の場合、δは＋
２〜−３の範囲内である。

しかし前述のように、このような誤差を許容し
ても、画質の低下は実用上問題にならない程度で
ある。そして、圧縮効率の向上に寄与するのであ
る。

なお、後述の符号化例で説明するように、代表
的変化経路のうち、ｌ＝１〜３の７通りの経路に
ついては、濃度レベルが上昇するのか下降するの
か、圧縮データの復号側で判定できなくなる可能
性がある。そこで本実施例では、上昇か下降かの
判定のつかないような場合には、濃度変化帯符号
に１ビツトの判別符号を付加する。ただし、この
ような判別のつかない７通りの経路について、上
昇の場合と下降の場合のそれぞれに別々の符号を
割り当てた濃度変化帯符号の体系を用意すること
も可能であり、そうすれば上記の判定符号は不要
になる。

以上に述べた方法の実際の適用例を、第６図に
よつて説明する。

第６図のイは８値画像データであり、濃度レベ
ル10進数で示してある。ロは８値画像データの濃
度レベルの変化を示すグラフであり、その横軸は
原画像（原稿）のスキヤナによる走査ステツプで
ある。尚、走査ステツプ０は走査の開始点で、次
の走査ステツプ１から画像の読取りが開始される
ものとする。また本実施例のデータ圧縮法は、走
査ステツプ１では必ず白レベル（濃度レベル０）
であるという前提に立つているので、この前提を
満すために走査ステツプ１までは原稿の外側で、
走査ステツプ２から原稿の内側に走査点が入るも
のとする。ハは圧縮データであり、これについて
以下に順を追つて説明する。

まず、走査ステツプ０〜３までは白レベルの連
続である（走査長４）。したがつてこの区間は、
第１図のワイルコード“011”（WYC4）に符号化
する。

走査ステツプ３〜７までは濃度レベルが連続し
て上昇する。この区間の濃度レベル差ｌは７であ
り、第４図のNo.22の代表変化経路の符号“000”
（BL22）を割り当てる。

走査ステツプ７〜９の区間は濃度レベル７が連
続する（走査長３）。そこで、第２図のミツクス
コード“1100”（MXC3）をこの区間に割り当て
る。

走査ステツプ９〜12の区間は、濃度レベルが連
続して下降する。この区間の濃度レベル差は４で
あり、その変化経路は代表変化経路No.15（第４図）
と同一である。そこで、この区間に濃度変化帯符
号“11011”（BL15）を割り当てる。

走査ステツプ12〜15の区間、走査ステツプ17〜
22の区間、走査ステツプ23〜24の区間に、ミツク
スコード“1101”（MXC4）、ワイルコード
“1001”（WYC6）、ミツクスコード“10”
（MXC2）をそれぞれ割り当てる。

さて、走査ステツプ15〜17は、No.９の代表変化
経路に対応する濃度変化帯符号“11010”（BL9）
が割り当てられる。ただこの区間は、圧縮データ
の復号側で濃度レベルの上昇とも下降とも判定し
得るので、下降である旨を表示する１ビツトの判
定符号“１”を付加する。

走査ステツプ２６では、そこを境にして濃度変
化が上昇から下降に転じている。本実施例では、
同一濃度レベルの連続区間と、濃度レベルが連続
的に上昇または下降する区間とが交互に表われる
ことを前提にしている。そこで、上昇と下降の転
換点である走査ステツプ２６を、走査長が１の同
一レベルの連続区間とみなし、ミツクスコート
“０”を割り当てる。

以下、同様の手順で８値画像データを走査ライ
ン方向に順次符号化し、圧縮データを得る。

以上の説明では、ランレングス符号（ワイルコ
ード、ミツクスコード）、濃度変化帯符号を順番
に配列したが、これに限られるものではない。原
理的には、例えばランレングス符号を１ライン分
まとめて行ない、次に濃度変化帯符号化を１ライ
ン分まとめて符号化するという手順も可能であ
る。ただし、前述の手順の方が、一般に符号化装
置や復号化装置を簡略かつ安価に構成できるとい
える。

次に、以上に述べた８値画像データの圧縮を実
行するための装置の一例を説明する。

第７図に、データ圧縮装置の全体構成を示す。

まず、図示しないスキヤナで原稿１が走査さ
れ、アナログの画像信号が得られ、これがＡ／Ｄ
変換器２によつて８値の画像データ（デイジタル
信号）に変換される。この画像データは減算器３
の一方の入力へ直接与えられ、また遅延回路４に
よつて１画素分だけ遅延されて減算器３の他方の
入力に与えられる。減算器３はその２つの入力の
差、つまり隣接画素間の濃度レベル差の絶対値と
符号（正、負）を求める。減算器３の濃度レベル
差（絶対値）出力は、ゼロ検出器５および濃度変
化帯符号化器６にそれぞれ入力され、符号出力
（サインビツト）は反転検出器７に入力される。

ゼロ検出器５は、減算器３から入力される濃度
差がゼロ（つまり、同一濃度レベルが連続する区
間）を検出すると、検出信号をランレングス符号
化器８および濃度変化帯符号化器６に送出する。
ランレングス符号化器８は、ゼロ検出器５から検
出信号が与えられている期間の画像データの画素
数（つまり、同一濃度レベルの連続する区間の走
査長）をカウントし、当該検出信号が少なくなつ
た時点でランレングス符号を出力する。なお、遅
延回路４を通過した画像データが白レベルか否か
を白レベル検出器９で調べており、この白レベル
検出器９が白レベルを検出している場合は、ラン
レングス符号化器８は第１図のワイルコードで符
号化し、そうでない場合は第２図のミツクスコー
ドで符号化する。

また反転検出器７は、減算器３からのサインビ
ツトとゼロ検出器５の出力から、濃度レベルが上
昇から下降への反転（第６図の走査ステツプ26な
ど）を検出するものである。ランレングス符号化
器８は、反転検出器７から反転信号が出された時
に、白レベル検出器９から白レベル検出信号が与
えられると、ワイルコード“000”（WYC1）を出
力し、白レベル検出信号が与えられないと、ミツ
クスコード“０”（MXC1）を出力する。

なお、上記のランレングス符号化器８は、従来
から良く知られているランレングス符号化器と同
様の構成でよいので、これ以上詳細な説明は割愛
する。

濃度変化帯符号化器６は、ゼロ検出器５の出力
と反転検出器７の出力とから濃度レベルが連続的
に上昇または下降する区間を認識し、減算器３の
濃度差出力データに基づいて濃度変化帯符号と判
別符号を発生する。この符号化器の詳細について
は後述する。

ランレングス符号化器８の出力と、濃度変化帯
符号化器６の出力は、切換回路１０を通じて選択
的に回線速度変換バツフア１１に送られ、その後
モデル１２で回線信号に変調されて回線に送出さ
れる。切換回路１０の入力切換えは、図示しない
コントローラにより反転検出器７とゼロ検出器５
の出力に基づいて制御される。

濃度変化帯符号化器６の一例を、第８図によつ
て説明する。

第７図中の減算器３の濃度レベル差出力がバツ
フアメモリ５１に順次入力され、７画素分が一時
記憶される。このバツフアメモリ５１の内容は
ROM（リード・オンリ・メモリ）５２へ並列出
力される。

カウンタ５４は、抑止ゲート５５を通して与え
られるクロツク（画像の走査クロツク）をカウン
トするもので、その出力は濃度変化帯の走査ステ
ツプ数を示す。なお、抑止ゲート５５は、ゼロ検
出器５（第７図）がゼロ検出信号を出している
（“１”信号を出している）期間だけ、カウンタ５
４へのクロツク入力を抑止する。

遅延回路５６、抑止ゲート５７、オアゲート５
８は、濃度変化帯の区切り信号を作成するもので
ある。カウンタ５４は、遅延回路５９を介して与
えられるオアゲート５８の出力信号によつてリセ
ツトされる。

ROM５２は、カウンタ５４の出力とバツフア
メモリ５１の出力から、濃度変化帯（濃度が上昇
または下降する区間）の濃度変化経路に対応する
代表的変化経路を示すデータを発生するものであ
る。このROM５２の出力データは、ROM６０、
判別符号発生器６１、メモリ６２に入力される。

ROM６０は第４図の濃度変化帯符号を記憶し
ている符号器で、ROM５２の出力データで指定
される変化経路に割り当てられた符号を出力す
る。ROM６０の出力データ（濃度変化帯符号）
は、並列入力／直列出力のシフトレジスタ６４に
よつて直列データに直され、切換回路６５の１つ
の入力に送られる。なお、シフトレジスタ６４の
データのラツチ・タイミングはオアゲート５８か
ら与えられる。

メモリ６２はROM５２の出力データと判別符
号発生器６１の出力から、現時点の濃度レベルを
記憶更新しているものである。判別符号発生器６
１は、ROM５２の出力データとメモリ６２の出
力データから、濃度レベルが上昇する区間か下降
する区間かを復号側で一意的に判定できなくなる
ような区間（第６図の走査ステツプ15〜17の区間
など）を検出し、その区間が濃度の上昇する区間
であれば“０”を、下降する区間であれば“１”
を判別符号として出力する。この判別符号は切換
回路６５の１つの入力に与えられる。

切換回路６５は、反転検出器７、ゼロ検出器
５、判別符号発生器６１の出力にしたがつて、図
示しないコントローラにより入力の切換えが制御
される。この切換回路６５を介して、レジスタ６
４から直列出力される濃度変化帯符号、判別符号
発生器６１から出る判別符号が、第６図に例示す
るような順序で次段の切換回路１０（第７図）に
送出される。

本発明は以上に詳述した如くであり、濃度レベ
ルが一定の区間と、濃度レベルが連続的に上昇ま
たは下降する区間を判別し、各区間毎に符号化す
るため、従来のビツトプレーン符号化法やブロツ
ク符号化法よりも効率良く、手書き文書などの画
像データを圧縮できる。しかも本発明は、文書画
像の性質についての研究結果に基づき、濃度レベ
ルが連続的に上昇または下降する区間の濃度レベ
ル変化経路を、比較的少数の予め定義した代表的
変化経路で近似して符号化するため、圧縮効率を
一層向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はワイルコードを示す図、第２図はミツ
クスコードを示す図、第３図は代表的な濃度変化
経路を示す図、第４図は濃度変化帯符号を示す
図、第５図は全ての濃度変化経路を説明する図、
第６図は８値画像データの符号化の一例を示す
図、第７図は本発明を実施するデータ圧縮装置の
一例を示すブロツク図、第８図は第７図中の濃度
変化帯符号化器の一例を示す詳細ブロツク図であ
る。２…Ａ／Ｄ変換器、３…減算器、４…遅延回
路、５…ゼロ検出器、６…濃度変化帯符号化器、
７…反転検出器、８…ランレングス符号化器、９
…白レベル検出器、１０…切換回路、１１…回線
速度変換バツフア、１２…モデム。

Claims

【特許請求の範囲】

１画像を走査し画素単位にサンプリングして得
た多値画像データの、同一濃度レベルの画素が連
続する区間と、濃度レベルが連続的に上昇または
下降する画素が連続する区間とを判別し、前者の
区間の多値画像データはその区間の長さに固有の
符号に変換し、後者の区間の多値画像データは、
その区間の濃度レベルの変化経路に近似した、予
め定められた濃度レベルの代表的変化経路群の中
の１つの変化経路に固有の符号に変換することに
より、多値画像データの圧縮データを得ることを
特徴とする多値画像データ圧縮方法。