JPH0322751B2

JPH0322751B2 -

Info

Publication number: JPH0322751B2
Application number: JP56155803A
Authority: JP
Inventors: Yoshitoshi Yamauchi
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1981-09-30
Filing date: 1981-09-30
Publication date: 1991-03-27
Also published as: JPS5857863A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、多階調の画像情報の冗長度を圧縮す
る方法に関する。

画像の処理においては、通常、原画像を走査
し、画素単位でサンプリングする。そして、この
ようにして得たサンプリング画像は冗長度が相当
に大きいので、何等かのデータ圧縮（画像圧縮）
を施してから伝送したり記憶したりするのが一般
的である。

このような画像圧縮の方法としては、従来、ビ
ツトプレーン符号化法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、多階調画像の各画
素の濃度レベルを２進符号で表現し、それらの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
画像には効果的であるが、手書き文書などの濃度
変化の激しい画像にはあまり適さない。

一方、ブロツク符号化法は、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）に分割し、各区間または各領域毎にその平
均濃度レベルと、それと個々の画素の濃度レベル
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、それを活かせず、圧縮効率は必ずしも良くな
い。

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があるサイン
や朱肉印影などを含む手書き文書などの画像を、
前述の従来方法よりも効率良く圧縮できる画像圧
縮方法を提供することにある。

しかし本発明にあつては、文書原稿などの原画
像を隣接した対の主走査ラインを２画素毎に交に
走査して多値の画素濃度データ列を得、このデー
タ列について、同一画素濃度レベルの連続する区
間と画素濃度レベルの変化が連続する区間とに区
分する。そして、同一画素濃度レベルの連続する
区間の画素濃度データ（群）と、濃度レベルの変
化の連続する区間の画素濃度データ（群）とを、
それぞれ異なる符号化法で符号化することによ
り、原画像に対する圧縮されたデータ（符号列）
を得る。各区間の符号化には、後述するような
種々の方法を採り得る。

つまり本発明による画像圧縮では、画像のある
方向についての隣接画素間の相関と、それと直交
する方向についての隣接画素間の相関との両方を
活用して、画像の冗長度を圧縮するのである。

以下、本発明の実施例について、図面を参照し
ながら詳述する。

実施例１原稿（原画像）を公知のスキヤナにより走査
し、画素単位でサンプリングしてサンプリング画
像を得る。サンプリング画像の各画素の濃度レベ
ルは公知の最子化手段により多値最子化するが、
ここではレベル０（白）からレベル４（黒）の５値
に量子化するものとする。

このようにして得られる５値のサンプリング画
像の例（４ライン分）を第１図に模式的に示す。
なお、各ラインの走査ステツプ数は現実には図示
したよりも、はるかに多いことは勿論である。ま
た同図において、各格子が１つの画素を示し、各
格子内の数字は該当画素の濃度レベルを表わして
いる。

第１図において、走査ステツプ０はスキヤナの
走査開始点で原稿の外側にあり、濃度レベルは常
に０（白レベル）と定義される。走査ステツプ１
以降が原稿の内側である。

さて、本実施例では、サンプリング画像の偶数
ラインと奇数ラインの計２ラインをペアとしてそ
れを２画素毎に交互（ジグザク）に走査して再サ
ンプリングする。例えば、ラインｎとラインｎ＋
１のペアについては、第２図に示すような経路で
走査する。これにより、第３図ａに示すような画
素濃度データ列が再サンプリングされる。なお、
第２図に示したような経路でジグザグに走査でき
るスキヤナを用いて原稿を走査することにより、
第３図ａのような画素濃度データ列を直接的に得
てもよいことは勿論である。

以上のようにして得られた画素濃度データ列に
ついて、同一濃度レベルの連続する区間と、濃度
レベルの変化が連続する区間とを判別する。後者
の区間は、濃度レベルが連続する区間と連続する
区間とを別々の区間として分けて判別してもよい
が、本実施例では濃度レベルの変化方向が途中で
反転しても、１つの区間として判別する。

上記の同一濃度レベルの連続する各区間につい
ては、ランレングス符号化を行なう。このランレ
ングス符号化には、周知のモデフアイド・ハフマ
ン法（Modified Huffman Coding）やワイル法
（Wyle Coding）を利用できる。

本実施例では、同一濃度レベルの連続区間の
中、白レベル（レベル０）の区間は第４図に示す
ワイルコード（WYC）を用いてランレングス符
号化を行なう。レベル１〜レベル４の連続区間に
ついては、第５図に示すミツクスコード（MXC）
を用いてランレングス符号化を行なう。

白レベル連続区間と、それ以外のレベルの連続
区間に共通の符号体系を用いることもでき、符号
化手段や復号化手段の構成を簡略化する上で有利
な場合もある。しかし、濃度レベル毎のランレン
グス分布を調べると、白レベルの連続とそれ以外
のレベルの連続とで、ランレングスの分布特性に
大きな違いがあることが判明した。この違いを考
慮し、本実施例では第４図と第５図に示すような
２種の符号体系を用意し、データ圧縮効率の向上
を図つている。

なお、各濃度レベル毎に、そのランレングスの
出現特性に合う符号体系を別々に用意してもよい
ことは勿論である。

濃度レベルの変化が連続する区間は、その区間
の長さのランレングス符号と、各画素の濃度情報
の符号の組合せに符号化する。本実施例では、各
区間のランレングス符号化に第６図に示すビツ
ト・バイ・ビツト・コード（BC）を用いる。ま
た、画素の濃度情報として各画素の濃度レベルそ
のものを用い、それを第７表のＡ欄に示す濃度レ
ベルコードｄを用いて符号化する。

第３図ａの画素濃度データ列に対し、本実施例
を適用した場合、同図ｂに示すような符号列（圧
縮データ）が得られる。これについて、以下に説
明する。

走査ステツプ０〜６の間は白レベルが連続する
区間（走査長７）であるから、第４図のワイルコ
ード“1010”（ニモニツクはWYC７）に符号化さ
れる。

走査ステツプ７〜11の間は濃度レベルの変化が
連続する区間であり、走査長は５ゆえ、第６図の
ビツト・バイ・ビツト・コード11110”（BC5）と
第７図Ａ欄の濃度レベルコード“01”，“101”，
“100”，“101”，“11”（d₁，d₂，d₃，d₂，d₄）の組
に符号化される。

以下、同様にして符号化されるが、走査ステツ
プ37に関して説明を加えよう。本実施例では、同
一濃度レベル区間と濃度レベル変化区間が交互に
出現するとし、各区間のコードを図示のような順
序で出力するというように定義している（勿論、
原理的にはこのように限定されるものではない
が）。しかして、走査ステツプ37の直前が同一濃
度レベル区間であるから、走査ステツプ37を走査
長１の濃度レベル変化区間として判別し、それに
続く白レベル連続区間と分離している。

つぎに、以上に述べた画像圧縮を実施するため
の装置の一例を第８図によつて説明する。

同図において、図示しないスキヤナにより原稿
２００が走査され、アナログの画信号が得られ
る。この画信号はＡ／Ｄ変換器２０１に入力さ
れ、５値（レベル０〜４）のデイジタル画信号
（第１図に相当する）に変換される。このデイジ
タル画信号は直接的に信号切換器２０３に送られ
る一方、遅延バツフア２０２を介して１ライン分
遅延後に信号切換器２０３に送られる。信号切換
器２０３は、Ａ／Ｄ変換器２０１から直接入力さ
れる画信号と、遅延バツフア２０２を介して入力
される画信号とを、２画素分ずつ交互に選択して
出力する。すなわち、隣接する偶数ラインと奇数
ラインを第２図に示すような経路でジグザグ走査
し、再サンプリングした画素濃度データ列（第３
図ａ）が信号切換器２０３から出力されることに
なる。

なお、第２図に示すようなジグザグ走査が可能
なスキヤナを用いて原稿を走査する場合は、遅延
バツフア２０２および信号切換器２０３は省き得
ることは明らかであろう。

信号切換器２０３から出力される画素濃度デー
タ列は、一致回路２０４および濃度レベルメモリ
２０５に直接入力されると共に、遅延回路２０６
で一画素分だけ遅延されて白レベル検出器２０７
および一致回路２０４に入力される。一致回路２
０４は、その２つの入力、つまり隣接する２画素
の濃度レベル同志の比較を行ない、一致すると一
致信号（“１”信号）を出力する。この出力信号
はランレングス（RL）カウンタ(1)２０８に直接
入力され、またインバータ２０９で反転されて別
のRLカウンタ２１０に入力される。

同一濃度レベルが連続する区間では一致回路２
０４から一致信号（“１”信号）が出るから、RL
カウンタ(1)２０８が動作し、当該区間の走査長を
カウントする。このカウント値は、一致回路２０
４から不一致信号（“０”信号）が出た時に符号
化器(1)２１１に転送される。符号化器(1)２１１
は、RLカウンタ２０８より与えられた走査長に
対応するワイルコードまたはミツクスコードを生
成し、出力する。どちらのコードを生成するか
は、白レベル検出器２０７の出力信号によつて決
まる。白レベル検出器２０７は１画素分遅れた画
素について白レベルか否かを判定しており、各同
一濃度レベル区間の終了が一致回路２０４で検出
された時点では、当該区間の最終画素の判定結果
を出力する。この判定結果が白レベルであれば、
符号化器(1)２１１からワイルコードが出力され、
そうでなければミツクスコードが出力される。

濃度レベルの変化が連続する区間では、一致回
路２０４の出力は“０”であり、インバータ２０
９の出力が“１”になるので、RLカウンタ(2)２
１０が動作し、当該区間の走査長をカウントす
る。そして、一致回路２０４の出力が反転した時
点でそのカウント値を符号化器(2)２１２および濃
度レベルメモリ２０５に送られる。符号化器(2)２
１２は、RLカウンタ２１０より与えられた走査
長に対応するビツト・バイ・ビツトコードを生成
し、出力する。

また、濃度レベルメモリ２０５には信号切換器
２０３から出力される画素濃度データが順次入力
され、一定画素数分が常時蓄積されている。濃度
レベル変化区間の終了直後にRLカウンタ(2)２１
０のカウント値（走査長）が出力されると、濃度
レベルメモリ２０５の内部のアドレス制御部が走
査長にしたがつて当該区間内の画素濃度データを
順次指定し、それを読み出す。符号化器(3)２１３
は、濃度レベルメモリ２０５より読み出される各
画素濃度データ（濃度レベル）に対応する濃度レ
ベルコードを生成し、出力する。

符号合成器２１４は一致回路２０４の出力にし
たがつて入力選択制御を行ない、符号化器(1)２１
１、(2)２１２、(3)２１３の出力コードを順次取り
込み、第３図ｂに示したような順序に整えて回線
速度変換バツフア２１５へ送出する。回線速度変
換バツフア２１５はFIFO（Fist−In First−Out）
メモリで構成されており、入力されるコードを回
線の伝送速度に合せた一定速度でモデム（図示せ
ず）へ送る。

実施例２本実施例においても、前実施例と同様にサンプ
リング画像の隣接する偶数ラインと奇数ラインを
一括して２画素毎にジグザグ走査し、再サンプリ
ングして画素濃度データ列を得、これの同一濃度
レベル区間を第４図のワイルコード（WYC）ま
たは第５図のミツクスコード（MXC）を用いて
符号化し、また濃度レベル変化区間は第６図のビ
ツト・バイ・ビツトコード（BC）および第７図
の濃度レベルコードｄを用い符号化する。ただ
し、次に述べる点が前実施例と異なる。

第１図のサンプリング画像を観察すると、白レ
ベル区間は隣接する２ライン間で殆んど一致して
おり、副走査方向（ラスタ走査の）にも極めて高
い相関が認められる。この性質を利用して冗長度
を一層減じるために、本実施例では、隣接する２
ラインの同位置の画素が共に白レベルのとき、そ
の２画素を１単位として走査長をカウントし、ワ
イルコードで符号化する。

第９図を参照して、具体的に説明しよう。

第９図ａは、第１図に示したサンプリング画像
のラインｎとラインｎ＋１をジグザグ走査し、再
サンプリングして得られた画素濃度データ列を示
す。走査ステツプ番号１以降は、第３図ａと全く
同じであるが、走査ステツプ番号０、つまり原稿
外に対する走査ステツプを１ステツプ分だけ余分
に挿入してある。これは、白レベル連続区間は２
ステツプを１走査長としてランレングス符号化す
る都合上からである。

第９図ａの画素濃度データ列に対して得られる
符号列（圧縮データ）を第９図ｂに示し、以下そ
れについて説明する。

走査ステツプ０〜６までの８画素は白レベルで
あり、この区間の走査長はその半分の４とみな
す。したがつて、第４図のワイルコード“011”
（WYC4）に符号化される。なお、原稿に入つた
最初の画素が白レベル以外のときは、走査ステツ
プ０の２画素分のみが白レベル区間であるから、
この区間は走査長１のワイルコード“000”
（WYC1）に符号化される。

走査ステツプ７〜11までは濃度レベル変化区間
であり、第６図の符号体系と第７図の符号体系に
よつて符号化される。ただし、本実施例では第７
図のＢ欄の符号体系を用いる。当該区間の走査長
は５であるから、走査長に対応のBC5“11110”、
および各画素の濃度レベルに対応のd₁“101、d₂
“100”、d₃“111”、d₂“100”、d₄“110”に符号化さ
れる。

走査ステツプ12〜16はレベル４の連続区間ゆ
え、第５図のミツクスコード“111000”（MXC5）
に符号化される。

以下同様である。ただし、走査ステツプ38〜44
の白レベル区間は画素数が奇数７である。このよ
うな場合、最後の画素は白レベル区間から除外
し、次の区間に組み入れる。つまり、走査ステツ
プ38〜43までを白レベル区間（走査長３）と判別
し、WYC3“010”に符号化する。そして、走査ス
テツプ44〜46をレベル変化区間と判別し、図示の
ように符号化する。

このように、本実施例では奇数個の白レベル画
素が連続する場合に、最の画素をその直後のレベ
ル変化区間に繰り込む。したがつて、白レベルに
対する濃度レベル符号の出現確率が増すことにな
る。そこで本実施例では、白レベルに対する符号
長を短くした第７図Ｂ欄の濃度レベル符号体系を
採用しているわけである。

以上の説明から明らかなように、本実施例は白
の領域が多い画像、例えば地肌汚れの少ない文書
画像などの圧縮に有利である。

本実施例の画像圧縮を行なうための装置は、第
８図に示したものを一部変更するだけで容易に構
成できるので、具体例の説明は割愛する。

実施例３前記の２つの実施例では、濃度レベルの変化が
連続する区間は、その区間長に対応するコード
と、各画素の濃度レベルに対応するコードとに符
号化した。本実施例においては、濃度レベルの変
化区間の長さを符号化する代りに、当該区間の終
了を示すEODコードを付加する点が相違する。
ただし、EODコードは、濃度レベル変化区間の
画素濃度レベルの符号体系と同一体系に入れ、出
現確率から各コードの符号長を定めるのが良い。
そこで本実施例では、濃度レベル変化区間の符号
化には、第１０図の符号体系を用いる。

なお、第１０図のＡ欄は、白レベル区間を実施
例１のように符号化する場合に採用し、Ｂ欄は白
レベル区間を実施例２のように符号化する場合に
採用すると良い。

第１図のラインｎとラインｎ＋１のペアに対し
て適用した場合について、第１１図により説明す
る。

第１１図ａは実施例１と同様にして得られる画素
濃度データ列であり、第３図ａのものと同一であ
る。第１１図ｂは、同図ａに対する符号列（圧縮
データ）である。ただし、同一レベル区間につい
ては実施例１と同じ符号化を行なつており、した
がつて濃度レベル変化区間の符号化には第１０図
のＡ欄の符号体系を用いている。

同一濃度レベルの連続区間に対する符号列は、
第３図ｂのそれと同一である。

走査ステツプ７〜11はレベル変化区間であるか
ら、各画素の濃度レベルを第１０図Ａ欄の対応す
るコードに変換し、最後にEODコードを付加す
る。つまり当該区間は、“100”（DC1）、“101”
（DC2）、“110”（DC3）、“101”（DC2）、“111”
（DC4）、“01”（EOD）と符号化される。

他のレベル変化区間についても同様で、図示の
通りに符号化される。

このような画像圧縮を実施するための装置の一
例を第１２図に示し、説明する。なお、同図にお
いて第８図と同等部分は、同一符号を付して説明
に代える。

同一濃度レベルの連続する区間では、一致回路
２０４から一致信号（“１”信号）が出るため、
RLカウンタ２０８が動作し、当該区間の走査長
をカウントする。その後、一致回路２０４より不
一致信号（“０”信号）が出ると、RLカウンタ２
０８の内容（走査長）が符号化器(1)２１１に送ら
れ、白レベル検出器２０７の出力信号の値に応じ
て、ワイルコードまたはミツクスコードが生成さ
れる。

また一致回路２０４の出力信号は、インバータ
２０９で反転したのち符号化器(3)にも送られる。
濃度レベルの変化が連続する区間では、インバー
タ２０９の出力が“１”になるので、符号化器３
０２は、信号切替器２０３より入力される各画素
の濃度データを第１０図Ａ欄のDCコードに変換
する。つまり、符号化器３０２は、レベル変化区
間の画素濃度レベルを符号化するための符号化器
である。

一方、微分器３００はインバータ２０９の出力
からレベル変化区間の終りを検出（微分）し、信
号を出力する。符号化器(2)３０１は、微分器３０
０から信号が出ると、区間終了を示すEODコー
ドを出力する。

このようにして符号化器(1)２１１、(2)３０１、
(3)３０２から出力されるコードは、符号合成器２
１４によつて第１１図ｂに示すような順序に整え
られ、回線速度変換バツフア２１５を介してモデ
ム（図示せず）へ送出される。

以上、いくつかの実施例について説明したが、
本発明はこれらに限定されるものではない。

例えば、各区間の符号化に用いる符号体系は前
述のものに限られるものではなく、すべてハフマ
ンの最大効率の符号化法で決定される符号体系と
用いることができる。

さらに、前記のいずれの実施例においても、濃
度レベルの変化区間の濃度情報として個々の画素
の濃度レベルそのものを用い、それを符号化し
た。しかし、直前の画素との濃度レベル差を符号
化してもよいことは勿論である。これは、例えば
第８図に示した装置の遅延回路２０６の出力と信
号切替回路２０３の出力との間の減算を行なう減
算器を追加し、この減算器の出力を濃度レベルメ
モリ２０５に入力する等の部分的変更だけで、容
易に実現できる。また、濃度レベル差を符号化す
るための符号体系も容易に作用できるので、例は
示さない。

またさらに、符号化出力は前述の配列に限定さ
れるわけではなく、原理的には、符号種の順番さ
え予め決めておけばどのような配列でもよい。し
かし、前述のようなコード配列が、圧縮データの
復号側装置の簡略化やメモリ量の縮減などを図る
上で有利なことが一般に多い。

本発明は以上に述べた如くであり、手書き文書
などの画像のデータを従来よりも効率良く圧縮す
ることができ、その効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図はサンプリング画像の一例を示す図、第
２図はサンプリング画像のジグザグ走査を説明す
るための図、第３図は画素濃度データ列とそれに
対する圧縮データとを対比させて示す図、第４図
はワイルコード（WYC）を示す図、第５図はミ
ツクスコード（MXC）を示す図、第６図はビツ
ト・バイ・ビツトコード（BC）を示す図、第７
図は濃度レベルコードｄを示す図、第８図は本発
明による画像圧縮を実施するための装置の一例を
示すブロツク図、第９図および第１１図はそれぞ
れ画素濃度データ列とその圧縮データとを対比さ
せて示す図、第１０図は濃度レベルコード（DC）
を示す図、第１２図は本発明による画像圧縮を実
施するための装置の他の一例を示すブロツク図で
ある。２０１……Ａ／Ｄ変換器、２０２……遅延バツ
フア、２０３……信号切替器、２０４……一致回
路、２０５……濃度レベルメモリ、２０６……遅
延回路、２０７……白レベル検出器、２０８，２
１０……ランレングス・カウンタ、２０９……イ
ンバータ、２１１，２１２，２１３，３０１，３
０２……符号化器、２１４……符号合成器、３０
０……微分器。

Claims

【特許請求の範囲】１多階調の画像を符号化してデータ圧縮する方
法において、隣接した対の主走査ラインを１グル
ープとして画像を複数のグループに分けて、１グ
ループ単位の各主走査ラインを２画素毎に交互に
走査して多値の画像濃度データ列を得ると共に、
該データ列を同一画素濃度レベルが連続する区間
と画素濃度レベルの変化が連続する区間とに分け
て、同一画素濃度レベルが連続する区間は、その
区間の長さに固有な符号に変換し、画素濃度レベ
ルの変化が連続する区間は、該区間を識別する符
号と該区間内の個々の画素の濃度レベルまたは直
前の画素との濃度レベル差に固有の符号とに変換
することを特徴とする画像圧縮方法。２前記同一画素濃度レベルの連続する区間の長
さは、隣接する主走査ラインが同一濃度レベルの
ときは２つの画素を１つの画素に数えることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像圧縮方
法。３前記画素濃度レベルの変化が連続する区間を
識別する符号はその区間の長さに固有な符号とし
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
画像圧縮方法。４前記画素濃度レベルの変化が連続する区間を
識別する符号はその区間の終わりに該区間の終わ
りを示す符号を付加することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の画像圧縮方法。