JPH0322752B2

JPH0322752B2 -

Info

Publication number: JPH0322752B2
Application number: JP56155804A
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: JPS5857864A

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。

画像データの圧縮データを得る方法としては、
ビツト・プレーン符号化法やブロツク符号化法が
よく知られている。

ビツト・プレーン符号化法は多階調画像の１次
元データ圧縮の一方法で、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には向
くが、文書などの濃度変化の激しい画像のデータ
圧縮にはあまら適さない。

ブロツク符号化法は多階調画像の１次元または
２次元のデータ圧縮の一方法であり、画像を一定
の区間（１次元圧縮のとき）または一定の領域
（２次元圧縮のとき）に分割し、区間毎または領
域毎にその平均濃度レベル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
それを活かせず、圧縮効率は必ずしも良くない。

本発明は叙上の諸点に鑑みてなされたもので、
濃度変化の激しい画像、忠実な再現が特に望まれ
るサインや朱肉印影などを含む手書文書などの画
像のデータ圧縮に適する新規な多値画像データ圧
縮方法を提供しようとするものである。

より具体的には、本発明の１つの目的は、画像
の主走査方向のみならず副走査方向についても相
関を利用した２次元の符号化を行なうことによ
り、再現性を損うことなく高い圧縮効率を達成す
る多値画像データ圧縮方法を提供することにあ
る。

この目的を達成するために、本発明にあつて
は、画像を走査して画素単位にサンプリングして
得た多値画像データの各ラインについて、同一濃
度レベルの連続する区間（一定区間と称す）と濃
度レベルの変化が連続する区間（変化区間と称
す）とを判別する。そして、注目するライン（符
号化ラインと称す）の多値画像データを、符号化
ラインおよびその直前のライン（参照ラインと称
す）における上記両区間の切り替り部分の相対位
置に関する符号と、符号化ライン上の変化区間の
各画素の濃度レベルに関する符号とを組合せた符
号列に符号化する。

変化区間の各画素に関する符号としては、例え
ば、個々の画素の濃度レベルに固有の符号と当該
変化区間の長さに固有の符号の組合せとすること
もできるし、あるいは、個々の濃度レベルに固有
の符号の後に当該変化区間の終了符号を付加した
符号の組合せとする。勿論これらに限定されるも
のではなく、基本的には、連続区間の各画素濃度
を復号側で認識可能であり、また圧縮効率が良け
れば、どのような符号に符号化してもよい。

さて、上記のような２次元の符号化方法では、
参照ラインとの相関が弱い符号化ラインのデータ
圧縮効率は低下するのは当然であり、このような
符号化ラインは１次元の符号化を行なつた方がデ
ータ圧縮効率が高くなる場合もあり得る。このよ
うなラインの存在する画像についても、高い圧縮
効率を維持できる多値画像データ圧縮方法を提供
することが本発明のもう１つの目的である。

この目的を達成するために本発明は、前述の２
次元符号化と同時に１次元の符号化も各符号化ラ
インについて実行する。そして、２次元符号化と
１次元符号化によつてそれぞれ得られた符号列の
長さを比較し、短い方の符号列を符号化ラインの
圧縮データとして選択する。

ここで１次元の符号化は、符号化ライン上の一
定区間はその区間長のランレングス符号に符号化
し、変化区間はその区間内の各画素の濃度レベル
を確認できるように符号化する。ランレングス符
号化には、公知のワイル（Wyle）法やモデフア
イド・ハフマン（Modified Huffman）法を利用
できる。変化区間の符号化は、例えば、その区間
の長さのランレングス符号と個々の画素の濃度レ
ベルに固有の符号との組合せに符号化するか、
個々の画素の濃度レベルに固有の符号の後にその
区間の終了符号を付加した符号に符号化する等の
方法が可能である。

以下、図面を参照しながら本発明の一実施例に
ついて説明する。

第１図は、本発明を実施する装置の一例を示す
概略ブロツク図である。

図示しないスキヤナによつて文書等を走査して
画素単位でサンプリングして得たアナログ画信号
は、図示しないＡ／Ｄ変換器によつて多値のデイ
タル信号に変換されたのち入力バツフア１に送り
込まれる。入力バツフア１には、１ページ分ない
し所定ライン数分の多値画像データが蓄積され
る。この多値画像データは最上ラインから順次読
み出され、符号化器２と符号化器３にそれぞれ入
力される。

符号化器２は多値画像データをライン単位で２
次元符号化し、符号化器３は１次元符号化するも
のである。これら符号化器２，３から出力される
符号列C₀，C₁はそれぞれ１ラインバツフア６，
７に送り込まれ、一時蓄積される。各符号列C₀，
C₁はまたカウンタ４，５に入力され、それぞれ
の符号長（C₀，C₁）が計数される。

各ラインの符号化が終了すると、比較器８はカ
ウンタ４，５の計数値、つまり符号列C₀，C₁の
長さ（C₀，C₁）を比較し、符号長の短い方の符
号列を選択するようにセレクタ９に指示する。も
し（C₀）＜（C₁）ならば、１ラインバツフア６内
の符号列C₀がセレクタ９により符号化ラインの
圧縮データとして選択され、回線速度変換バツフ
ア１０およびモデム１１を介して回線へ送出され
る。逆に（C₀）（C₁）ならば、１ラインバツ
フア７内の符号列C₁が送出される。

なお、最初のラインについては、無条件に１次
元符号化による符号列C₁が選択されて回線へ送
出される。

符号化器３は次のような方法で符号化ラインの
１次元符号化を実現する。

まず、符号化ラインの先頭から一定区間と変化
区間を判別し、判別された各区間について順次符
号化する。すなわち、一定区間のうち白レベルが
連続する区間はその区間の長さ（走査長）を第２
図のワイルコード（WYC）を用いてランレング
ス符号化し、白レベル以外の濃度レベルの連続す
る区間は、その区間の長さ（走査長）を第３図の
ミツクスコード（MXC）を用いてランレングス
符号化する。変化区間については、そ区間の長さ
を第４図のビツト・バイ・ビツト・コード（BC）
を用いてランレングス符号化し、また区間内の各
画像の濃度レベルを第５図の濃度コードｄを用い
て符号化する。なお、濃度レベルは０（白）〜４
（黒）の５レベルとしてある。地肌汚れの少ない
画像（各濃度レベルの出現頻度が平均的）にはＡ
欄の濃度コード、地肌汚れの多い画像（出現頻度
が低濃度レベルにかたよつている）にはＢ欄の濃
度コードを用いる。

他方の符号化器２による２次元符号化の方法に
ついて以下に説明する。

第６図の符号表に示すように、パスモード、水
平モード、垂直モードの３つのモードがある。

この符号表においてa₀，a₁，a₂，b₁，b₂は以下
のように定義される。

a₀：符号化の出発点となる符号化ライン上の画素 a₁：符号化ライン上のa₀の次のa₀と反対の区間
（a₀が一定区間の画素なら変化区間、a₀が変化
区間の画素なら一定区間）の先頭画素 a₂：符号化ライン上のa₁の次のa₁と反対の区間の
先頭画素 b₁：参照ライン上のa₀の直上画素より後に最初に
生起するa₀と反対の区間の先頭画素 b₂：参照ライン上のb₁の次のb₁と反対の区間の先
頭画素以上の各画素の例を第８図に示す。ただし、斜
線を施した区間が変化区間、白地の区間が一定区
間である（以下同様）。

各モードの定義はつぎの通りである。

パスモード：第９図イに例示するように、a₁が
検出される前に参照ライン上のb₂（当然b₁も）が
検出される場合をパスモードと定義する。このモ
ードで符号化した場合、b₂の直下の符号化ライン
の画素を次の符号化のa₀とする。

なお、第９図ロに示すようにa₁の直上にb₁が検
出される場合はパスモードとみなさない。

水平モード：a₀とa₁の距離a₀a₁と、a₁とa₂の距
離a₁a₂をそれぞれ第６図の符号表にしたがつて符
号化するモードである（第１０図参照）。このモ
ードは、パスモードの条件に合わず、かつ｜a₁b₁
｜＞３のときに採用する。なお、水平モードで符
号化した場合、a₂を次の符号化のa₀と置く。

垂直モード：a₁とb₁の距離a₁b₁を第６図の符号
表にしたがつて符号化するモードである（第１０
図参照）。パスモードの条件に合わず、かつ｜
a₁b₁｜３のときにこのモードを採用する。な
お、垂直モードで符号化した場合、a₁に次の符号
化のa₀を置く。

かかる２次元符号化において、各符号化ライン
上の最初のa₀は、第１画素の直前の画素位置に仮
想的に設定し、その濃度レベルは白レベル（レベ
ル０）とみなす。ただしこの仮想のa₀とa₁との間
の距離を計算する場合にはこのa₀は加えない。ま
た、各符号化ラインの最初のa₁の前に必らず白レ
ベル一定区間が存在するとみなす（これは１次元
符号化でも同様である）。したがつて、第１画素
が白レベル以外の場合、その第１画素を最初のa₁
とみなす。

また各ラインは、最終画素の次に仮想的に位置
する画素をa₁またはa₂として符号化を終了する。
その際、参照ライン上のb₁またはb₂が検出されな
い場合は、参照ラインの最終画素の次にb₁または
b₂を仮想する。

なお、１次元、２次元のいずれによつて符号化
したとしても、各ラインの符号列に後にライン同
期信号としてEOL（end of Line）コード
“000000000001”を付加し、さらに必要ならば
EOLと符号列の間にフイルビツト（“０”）を付
加して回線へ送出するが、EOLコードの直後に
次のラインの符号列が１次元または２次元のいず
れで符号化されたものかを示す１ビツトのクグビ
ツト（１次元なら“１”、２次元なら“０”）を付
け加える。このフイルビツトのビツト数は、１ラ
インの画像データの符号列、フイルビツト、
EOLコードの合計ビツトが回線の１ライン最小
伝送時間を越えるように決める。

また、１ページ分の符号化を終了した時点で、
RTC（Return to Control）コードとして
“0000000000011”（EOL＋“１”）を６回連続して
送出する。

上記のライン同期信号およびRTCコードの生
成は、セレクタ９または回線速度変換バツフア１
０で行なつてもよいし、また別の回路によつて行
なつてもよい。

第１図の装置における以上に説明したような画
像データ圧縮処理の流れ図と第１１図に示す。た
だし、符号化器３による１次元符号化の処理手順
はこの流れ図では省略されている。

なお、パラメータＫは連続して２次元符号化す
ることの許される最大ライン数を決める数値であ
り、本例では４ライン連続して２次元符号化によ
る符号列を圧縮データとして選択した場合は、次
の１ラインは必ず１次元符号化による符号列を圧
縮データとして選ぶ。また、Ｌは第６図の符号表
およびその注０）に示したカウンタである。さら
に、C₀＜C₁の判定は第１図の比較器８により行
なわれる。他の判定は符号化器２で実行される。

次に、第１２図に示す５階調の画像データを例
にして、符号化の実際について説明する。ただ
し、説明の都合上１ラインの長さを24画素として
いるが、実際の装置では、1728や2048画素と長
い。また、ラインｎを最初のラインとみなす。

第１２図において、各格子が１つの画素を示
し、各格子内の数字（０，１，２，３，４）は当
該画素の濃度レベルを表わしている。

ラインｎを１次符号化すると、符号列は第１３
図に示す如くになる。すなわち、No.１の画素の直
前の仮想画素Ｓは常に０であるから、Ｓ〜No.３ま
での一定区間（走査長４）はWYC4に符号化す
る。画素No.４〜６の変化区間（走査長３）はビツ
ト・バイ・ビツト・コードBC3と濃度レベル符号
ｄ（本例では第５図のＡ欄を用いる）に符号化す
る。画素No.７〜８の白レベル以外の一定区間（走
査長２）はMXC2に符号化する。以下同様であ
る。

他のラインｎ＋１〜ｎ＋３も同様に１次元符号
化されるので、符号列のみ第１４図に示す。な
お、一定区間と変化区間が交互に生起するものと
して符号化するので、例えばラインｎ＋２上の画
素No.17，18，19の各画素はそれぞれ走査長１の変
化区間、一定区間、変化区間とみなし、BC1(d)、
MXC1、BC1(d)にそれぞれ符号化する。

次に２次元符号化による符号列を第１５図に示
し、説明する。ただし、ラインｎは最初のライン
とみなし、１次元符号化による符号列を出力する
ので、２次元符号化による符号列は示さない。こ
れは、ラインｎの２次元符号列は水平モードの符
号が挿入されるので、常に１次元符号列より長く
なるからである。

第１５図イ〜ハは、第１２図に示す画像データ
の例について、ラインｎ＋１〜ｎ＋３の２次元符
号化を示したものである。ここでも、第８図乃至
第１０図と同様に、参照ライン、符号化ライン中
の一定区間は白地で示し、変化区間は斜線を施し
て示す。各ライン中の各格子（画素）内の数字は
当該画素の濃度レベルを表わし、その値は第１２
図と同じである。ただし、第１５図では、No.１の
画素の直前の仮想画素Ｓ（これの濃度レベルは常
に０）も一つの格子で示し、また、No.24の画素の
直後にはNo.25の画素（これの濃度レベルは任意）
が存在するとし、それも一つの格子で示してい
る。

まず符号化ラインｎ＋１において、このライン
上の最初のa₁画素はNo.４の画素であり、参照ライ
ンｎ上のb₁画素と一致している。したがつて、垂
直モードで距離a₁b₁＝０が符号Ｖ（０）に符号化
される。この時はカウンタＬは０（偶数）である
ので、符号Ｖ（０）には濃度レベル符号ｄは付加
しない。符号化後、カウンタＬは＋１され、また
a₁画素が次の符号化のa₀画素としてセツトされ
る。

次のa₁画素はNo.７の画素であり、参照ライン上
のb₁画素と一致するので、垂直モードで距離a₁b₁
＝０を符号Ｖ（０）に符号化する。この場はＬ＝
１（奇数）であるので、符号Ｖ（０）にNo.４〜６の
画素の濃度レベル符号ｄ（本例では第５図のＡ欄
を用いる）を付加する。そしてカウンタＬが＋１
され、a₁画素が次の符号化のa₀画素としてセツト
される。

次のa₁画素はNo.10の画素であり、参照ラインｎ
上のb₁画素（画素No.９）より右に１画素だけずれ
ている。したがつて垂直モードで、距離a₁b₁＝１
が符号V_R(1)に符号化される。Ｌ＝２（偶数）であ
るので、濃度レベル符号は付加されない。Ｌに＋
１され、a₁画素が次のa₀画素としてセツトされ
る。

次のa₁画素（画素No.12）はb₁画素（画素No.11）
から右に１画素ずれているので、垂直モードで距
離a₁b₁＝１が符号V_R(1)に符号化される。この時、
Ｌ＝３（奇数）であるので、画素No.10，11の濃度
レベル符号ｄを付加する。Ｌは＋１され、a₁画素
が次のa₀画素としてセツトされる。

次のa₁画素はNo.16の画素であり、b₁画素（画素
No.17）より左に１画素ずれている。したがつて、
垂直モードで距離a₁b₁＝１を符号V_L(1)に符号化
する。この時はＬ＝４（偶数）であるので、画素
の濃度レベルｄは付加されない。Ｌが＋１され、
a₁画素が次のa₀画素としてセツトされる。

次のa₁画素はNo.20の画素で、b₁画素と一致して
いる。したがつてＶ（０）が割り当てられるが、
Ｌ＝５（奇数）であるのでNo.16〜19の画素の濃度
レベル符号ｄが付加される。Ｌが＋１され、a₁画
素が次のa₀画素としてセツトされる。

次のa₁画素は、符号化ラインｎ＋１の最終画素
No.24の次の仮想画素とみなすので、b₁画素（画素
No.23）より右に２画素だけずれている。したがつ
て、垂直モードで距離a₁b₁＝２が符号V_R(2)に符
号化される。またＬ＝６（偶数）であるので濃度
レベル符号ｄは付加されない。

このようにして得たラインｎ＋１の符号例C₀
の長さは38ビツトであり、１次元符号列C₁（第１
３図）の長さ43ビツトより短いので、符号列C₀
がラインｎ＋１の圧縮データとして採用される。
なお、カウンタＫは＋１される。

以上の説明から明らかなように、カウンタＬは
奇偶だけを表示できればよいので、実際にはトグ
ル型フリツプフロツプと考えてよい。したがつ
て、以下の説明ではＬは奇偶だけを示す。

符号化ラインｎ＋２につい第１５図ロより説明
する。

画素No.17まで前述と同様に垂直モードで図示の
ように符号化される。この次のa₀は画素No.18にセ
ツトされ、Ｌは偶数にセツトされている。。

次のa₁画素は画素No.19で、b₁画素は画素No.25
（仮想画素）となつている。距離a₁b₁＝６であり
３を超えているので、水平モードでa₀a₁、a₁a₂を
それぞれ符号化する。a₂画素は画素No.19であり、
距離a₀a₁、a₁a₂はそれぞれ１である。そしてＬは
偶数であるから符号H₀が割り当てられ、図示の
ように符号化される。。そして、a₂画素が次のa₀
画素としてセツトされるが、Ｌはそのままであ
る。

次のa₁画素は仮想のNo.25画素であり、b₁画素と
同位置であるから、垂直モードで符号Ｖ（０）が
割り当てられる。Ｌは偶数であるから、濃度レベ
ル符号は付加されない。

このようにして得られる符号例C₀は44ビツト
長であり、１次元符号列例C₁の39ビツト長より
長い。したがつて、ラインｎ＋２の圧縮データと
して１次元符号列C₁が選択される。

次にラインｎ＋３は第１５図ハに示すように、
画素No.13まで垂直モードで符号化される。

画素No.14をa₀画素とする区間では、b₂画素がNo.
18となり、a₁画素（画素No.25）の右側である。そ
こで画素No.14〜18の区間に。パスモードの符号Ｐ
を割り当てる。そしてb₂画素位置を次のa₀画素と
してセツトするが、ここでも。パスモードなら、
符号Ｐが割り当てられる。次のa₀画素は画素No.20
にセツトされる。

次のa₁画素はb₁画素と同じく画素No.25であるの
で、No.20〜24は垂直モードの符号Ｖ（０）が割り
当てられる。

ラインｎ＋３の２次元符号列C₀は29ビツト長
で、１次元符号列C₁の35ビツト長より短かい。
したがつて、２次元符号列C₀をラインｎ＋３の
圧縮データとして採用する。

第１５図で表現できなかつた例を第１６図によ
つて説明する。

ここでも、参照ライン、符号化ライン中の一定
区間は白地で示し、変化区間は斜線を施こして示
す。また、各ライン中の各格子が１つの画素を示
し、それぞれ任意の濃度レベル（例えば０〜４）
をとるが、第１６図では、ロの符号化ラインにだ
け濃度レベルを付し、それ以外は省略してある。
なお、符号名中のｄが濃度レベル符号であり、こ
れにより付加の仕方は第１５図と同じである。

第１６図イの場合、画素No.５をa₁画素としたと
き、b₁画素は画素No.２であるので、この一定区間
はV_R(3)に符号化される。a₀画素は画素No.５に移
してb₁画素を捜すと、それは画素No.10となり、a₁
画素は画素No.８ゆえ、この変化区間はV_L(2)に符
号化される。

第１６図ロはカウンタＬが奇数のときに水平モ
ードとなる例である。a₀が画素が画素No.２に移つ
たときa₁画素が画素No.９、a₂画素が画素No.11で、
b₁b₂画素がそれぞれ画素No.４、11であり、a₁−b₁
＞３ゆえ、水平モードとなる。そしてこの場合、
Ｌ＝奇数ゆえ、符号H₁に符号化されることにな
る。

第１６図ハは各モードを展開したものである。

なお、符号例C₀，C₁の濃度レベル符号ｄはど
ちらも同一長であるので、符号列C₀，C₁の長さ
はランレングス符号の長さだけをを計数して求め
るようにしてもよい。そうすると、第１図のカウ
ンタ４，５の桁数を削消できる。

なお、第６図の符号はCCITT（国際電信電話諮
問委員会の高速機（Ｃ機）のオプシヨン機能
（Modified Read Coding）の機構との互換性を
考慮したもので、ハードウエア化効率の面で有利
である。しかし、多階調画像データの圧縮のみを
考えた場合、第６図の各符号欄の括弧（）内に
示すように符号を変更した方が圧縮効率が向上す
る。

以上、一実施例について詳細に説明したが、本
発明は同実施例そのものに限定されるものではな
い。

例えば、一定区間のランレングス符号は、白レ
ベルとそれ以外のレベルとを区別しないで共通の
符号体系にすることも可能であり、これは符号化
器の簡略化の面では有利な場合が多いであろう。
逆に、濃度レベル毎にそれぞれのランレングス特
性に最適な符号体系を用意することもでき、デー
タ圧縮効率の面では有利であろう。

変化区間はランレングス符号BCと濃度レベル
符号ｄに符号化したが、第７図に示す濃度レベル
符号DCと、それと同体系の区間終了符号EODに
符号化するようにしてもよい（第６図の注１），
注２），注３）を参照。また各濃度レベルでなく、
直前画素との濃度レベルの差を符号化するように
してもよい。

本発明は以上に述べた如くであり、主走査方向
のみならず副走査方向についても相関を活用して
符号化するので、多値画像データを再現性を損う
ことなく高い効率で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図は本発明により多値画像データの圧縮処
理を実行する装置の一例を示す概略ブロツク図、
第２図ないし第７図は符号化に用いる符号体系を
示す図、第８図ないし第１０図は２次元符号化の
各モードを説明するための図、第１１図は第１図
装置における処理の流れを示す流れ図、第１２図
は多値画像データの一例を示す図、第１３図およ
び第１４図は１次元符号化の説明図、第１５図お
よび第１６図は２次元符号化の説明図である。１…入力バツフア、２，３…符号化器、４，５
…カウンタ、６，７…１ラインバツフア、８…比
較器、９…セレクタ、１０…回線速度変換バツフ
ア、１１…モデム。

Claims

【特許請求の範囲】１多階調の画像を符号化しデータ圧縮する方法
において、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各ラインについて、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（変化区間と称す）とを判別し、
注目ライン上の多値画像データを、該注目ライン
における上記両区間の切り替り部分と該注目ライ
ンの直前のラインにおける上記両区間の切り替り
部分との相対位置に関する符号と、該注目ライン
における変化区間内の各画素の濃度レベルに関す
る符号とを組合せた符号列に符号化することを特
徴とする多値画像データ圧縮方法。２多階調の画像を符号化しデータ圧縮する方法
において、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各ラインについて、同
一濃度レベルの連続する区間（一定区間と称す）
と濃度レベルの変化が連続する区間（変化区間と
称す）とを判別し、注目ラインの多値画像データ
を、該注目ラインにおける変化区間の長さに関す
る符号と変化区間内の各画素の濃度レベルに関す
る符号を組合せた第１の符号列に符号化する共
に、該注目ライン上における上記両区間の切り替
り部分と該注目ラインの直前のラインにおける上
記両区間の切り替り部分との相対位置とに関する
符号と、該注目ラインにおける連続区間内の各画
素の濃度レベルに関する符号とを組合せた第２の
符号列に符号化し、該第１と第２の符号列のうち
の短い方の符号列を該注目ラインの圧縮データと
して選択することを特徴とする多値画像データ圧
縮方法。