JPH04256285A - 画像データ圧縮復元方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像データを扱う装置に
係り、さらに詳しくは画像データの記憶、伝送等におけ
る画像データの圧縮並びに復元等を行う画像データ圧縮
復元方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＯＡ化の発展、更にはＣＰＵの処
理技術の向上により、カラーや白黒階調画像情報等のデ
ータベースを計算機で扱うことが増えてきている。これ
らの画像情報のデータ量は１枚（１画面）あたり数Ｍバ
イトになり非常に大きいものである。このため蓄積や伝
送等における画像情報を効率良く扱うため、従来におい
てはデータ圧縮を加えてデータ量を減らしている。

【０００３】データ圧縮には様々な方式があるが、その
一方式としてユニバーサル符号化がある。なお、本発明
は文字コードの圧縮に限らず様々なデータに適用できる
が、以下では説明のため情報理論の分野で呼称されてい
るデータの１ワード単位を文字、データが複数ワードつ
ながったものを文字列と呼ぶ。

【０００４】前述のユニバーサル符号化の代表的な方法
として、Ｚｉｖ−Ｌｅｍｐｅｌ符号がある（詳しくは、
例えば、宗像『Ｚｉｖ−Ｌｅｍｐｅｌのデータ圧縮法』
、情報処理、Ｖｏｌ　．２６、Ｎｏ．１，１９８５年を
参照のこと）。このＺｉｖ−Ｌｅｍｐｅｌ符号では■ユ
ニバーサル型と、■増分分解型（Ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａ
ｌ　ｐａｒｓｉｎｇ）の２つのアルゴリズムが提案され
ている。

【０００５】ユニバーサル型のアルゴリズムは、演算量
が多いが、高圧縮率が得られるという特徴を有している
。この方式は、符号化データを過去のデータ系列の任意
の位置から一致する最大長の系列に区切り（部分列）、
過去の系列の複製として符号化する方法である。 第５図に示す如くＰバッファとＱバッファとが設けられ
、Ｐバッファに符号化済みの入力データを格納し、Ｑバ
ッファにこれから符号化するデータを格納する。そして
、Ｑバッファの系列はＰバッファの系列をサーチし、Ｐ
バッファ中で一致する最大長の部分列を求める。そして
、Ｐバッファ中でこの最大部分列を指定するための情報
の組を符号化する。

【０００６】更に、ユニバーサル型アルゴリズムの改良
としてＬＺＳＳ符号がある。（Ｔ．Ｃ．Ｂｅｌｌ，　“
Ｂｅｔｔｅｒ　ＯＰＭ／Ｌ　Ｔｅｘｔ　Ｃｏｍｐｒｅｓ
ｓｉｏｎ　”，ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．　ｏｎ　Ｃｏｍ
ｍｕｎ．，　Ｖｏｌ．ＣＯＭ−３４，Ｎｏ．１２，　Ｄ
ｅｃ．１９８６参照）　。このＬＺＳＳ符号では図４Ａ
に示す如くＰバッファ中の最大一致系列の開始位置を求
め、一致する長さの組と、次のシンボルとをフラグで区
別して符号量の少ない方で符号化するものである。

【０００７】一方、増分分解型アルゴリズムは、圧縮率
ではユニバーサル型より劣るが、シンプルで計算も容易
であるという特徴を有している。増分分解型Ｚｉｖ−Ｌ
ｅｍｐｅｌ符号では、入力シンボルの系列をｘ＝ａａｂ
ａｂａｂａａ・・・とすると、成分系列ｘ＝Ｘ０　Ｘ１
　Ｘ２　・・・への増分分解は次のようにしている。先
ずＸ１　を既成分の右端のシンボルを取り除いた最長の
列とし、Ｘ＝ａ・ａｂ・ａｂａ・ｂ・ａａ・・・として
いる。従って、Ｘ０　＝λ（空列）、Ｘ１　＝Ｘ０　ａ
，Ｘ２　＝Ｘ１　ｂ，Ｘ３　＝Ｘ２　ａ，Ｘ４　＝Ｘ０
　ｂ，Ｘ５　＝Ｘ１　ａ，・・・・と分解できる。

【０００８】増分分解した各成分系列は既成分系列を用
いて、図４Ｂに示すごとく各成分のでた順番に成分のイ
ンデックスと次のシンボルを用いて符号化している。す
なわち増分分解型アルゴリズムは、符号化パターンにつ
いて、過去に分解した部分列の内最大長を意識するもの
を求め、過去に分解した部分列の複製として符号化する
ものである。

【０００９】さらに、前述の増分分解型アルゴリズムの
改良として、ＬＺＷ符号がある。（Ｔ．Ａ．　Ｗｅｌｃ
ｈ，　“Ａ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　Ｈｉｇｈ−
Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｄａｔａ　Ｃｏｍｐｒｅｓｓ
ｉｏｎ”，Ｃｏｍｐｕｔｅｒ，　Ｊｕｎｅ　１９８４参
照）。このＬＺＷ符号では、次のシンボルを次の部分列
に組み込むようにしてインデックススのみで符号化でき
るようにしている。

【００１０】図６は従来のＬＺＷ符号化による処理フロ
ー図である。ＬＺＷ符号化処理においては、書き換え可
能な辞書を有し、入力文字列を相異なる文字列（部分列
）に分け、この文字列を出現した順に参照番号を付けて
辞書に登録するとともに、現在入力している文字列を辞
書に登録してある最長一致文字列の参照番号で表わして
符号化するものである。

【００１１】先ず、処理Ｓ１で予め辞書に全文字につき
１文字からなる文字列を初期値として登録してから後述
する符号化を始める。また、入力した最初の文字Ｋによ
り辞書を検索して最小番号ωを求め、これを語頭文字列
とする。続いて処理Ｓ２で入力データの次の文字Ｋを読
み込み、処理Ｓ３で全ての文字入力が終了したか否かを
チェックする。入力文字が存在する、すなわち文字Ｋが
存在する時（Ｙ）には語頭文字列ωに処理Ｓ２で読み込
んだ文字Ｋを加えた文字列（ωＫ）が辞書に存在するか
否かを求める。

【００１２】判別処理Ｓ４で文字列（ωＫ）が辞書に存
在しなければ（Ｎ）、処理Ｓ６によって処理１で求めた
文字Ｋの参照番号ωを符号語ｃｏｄｅ（ω）として出力
し、また文字列（ωＫ）を新たな参照番号として辞書に
登録し、更に処理Ｓ２の入力文字Ｋを参照番号ωに置き
換えると共に辞書アドレスｎをインクリメントして再度
処理Ｓ２より実行する。

【００１３】一方、処理Ｓ４で文字列（ωＫ）が辞書に
存在する時（Ｙ）には、文字列（ωＫ）を参照番号ωに
置き換え（Ｓ５）、再び処理Ｓ２に戻って、処理Ｓ４に
おいて文字列ωＫが辞書から探せなくなるまで最大一致
長の検索を続ける。

【００１４】また、文字Ｋが判別処理Ｓ３において存在
しないと判別した時（Ｎ）には処理Ｓ７によってｃｏｄ
ｅ（ω）を出力し終了（ＥＮＤ）する。前述した処理を
図８，９を参照して具体的に説明する。

【００１５】図８の入力データＩＮＰＵＴ　ＳＹＭＢＯ
ＬＳ　は左から右へと順次読む。最初の文字ａを入力し
た時、辞書にはａの他に一致する文字列がないので、Ｏ
ＵＴＰＵＴ　ＣＯＤＥ　１（参照番号ω）を符号語とし
て出力する。そして、拡張した文字列ａｂに参照番号４
を付けて辞書に登録する。 実際の辞書登録は図９の右側（ＡＬＴＥＲＮＡＴＥ　Ｔ
ＡＢＬＥ　）に示すように文字列１ｂとして登録する。 続いて２番目の文字ｂが文字列の先頭になる。辞書には
ｂの他に一致する文字がないので参照番号２を符号文字
として出力し、同時に拡張した文字列ｂａも辞書にない
ので文字列ｂａを２ａで表わし、参照番号５を付けて辞
書に登録する。そして３番目のａが次の文字列の先頭に
なる。以下同様にこの処理を続ける。

【００１６】図７は図６の復号化処理によって求めた圧
縮データの復号化処理のフローチャートである。図７の
ＬＺＷ復号化処理においては、符号化と同様に予め辞書
に全文字につき１文字からなる文字列を初期値として登
録してから復号を始める。

【００１７】先ず処理Ｓ１１で最初の符号（参照番号）
を読み込み、現在のＣＯＤＥをＯＬＤｃｏｄｅとし、最
初の符号は既に辞書に登録された１文字の参照番号いず
れかに該当することから、入力符号ＣＯＤＥに一致する
文字ｃｏｄｅ（ｋ）を探し出し、文字Ｋを出力する。な
お、出力した文字Ｋは後の例外処理のためＦＩＮｃｈａ
ｒにセットする。

【００１８】次に処理Ｓ１２において、次の符号を読み
込んでＣＯＤＥをＩＮｃｏｄｅとしてセットする。続い
て新たな符号があるか否かを判別（Ｓ１３）し、新たな
符号がない時（Ｎ）には終了（ＥＮＤ）する。また、存
在する時（Ｙ）には処理Ｓ１３で入力した符号ＣＯＤＥ
が辞書に定義されているか否かをチェックする（Ｓ１４
）。通常入力した符号語は前回までの処理で辞書に登録
されているため、続いて符号ＣＯＤＥに対する文字列ｃ
ｏｄｅ（ωＫ）を辞書から読み出し、文字Ｋを一時的に
スタック（Ｓ１６）し、参照番号ｃｏｄｅ（ω）を新た
な符号ＣＯＤＥとして再度処理Ｓ１５より実行する。 この処理Ｓ１５、Ｓ１６の手順を再帰的に参照番号ωが
１文字Ｋに至るまで繰り返し最後に処理Ｓ１７において
処理Ｓ１６でスタックした文字をＬＩＦＯ（Ｌａｓｔ　
Ｉｎ　Ｆａｓｔ　Ｏｕｔ）　形式でポップアップして出
力する。また同時に前回使用した符号ωと今回復元した
文字列の最初の１文字Ｋを組（ω，Ｋ）と表わした文字
列に、新たな参照番号として辞書に登録する。

【００１９】図１０を参照してＬＺＷ復号化処理を具体
的に説明する。最初の入力符号（ＩＮＰＵＴ　　ＣＯＤ
Ｅ）は１であり、１文字ａ，ｂ，ｃについては既に参照
番号１，２，３として図９に示す如く辞書に登録されて
いる。よって辞書の参照により符号１に一致する参照番
号の文字列ａに置き換えて出力する。次の符号２につい
ても同様にし、文字ｂに置き換えて出力する。この時前
回処理した符号１と今回復号した最初の１文字ｂとを組
み合わせた文字列（１ｂ）に新たな参照番号４を付加し
て辞書に登録する。

【００２０】３番目の符号４は辞書の検索により求めた
文字列１ｂから文字列ａｂと置き換えて文字列ａｂを出
力する。同時に前回処理した符号２と今回復号した文字
列の１番目の文字ａとの組み合わせた文字列２ａ（＝ｂ
ａ）に新たな参照番号５を付加して辞書に登録する。そ
して以下同様に繰り返すことにより復号がなされる。

【００２１】図１０のＬＺＷ復号化においては次の例外
処理がある。この例外処理は例えば第６番目の入力符号
８の復号にて生ずる。復号８は復号時に辞書に定義され
ておらず復号できない。この場合には前回処理した符号
５に前回復号した文字列ｂａの最初の１文字ｂを加えた
文字列５ｂを求め、更に２ａｂ＝ｂａｂと置き換えて出
力する例外処理を行う。そして、文字列の出力後に前回
の符号５に今回復号した文字列の１番目の文字ｂを加え
た文字列５ｂに参照番号８を付加して辞書に登録する。

【００２２】この例外処理は図６の復号化処理フローの
処理Ｓ４，Ｓ８によって行われ、最終的に処理Ｓ７で文
字列の出力と新たな文字列に参照番号を付加した辞書へ
の登録が行われる。

【００２３】尚、図７，図１０のＬＺＷ復号化において
は、復号側で符号を解読しながら辞書をリアルタイムで
作り出す場合を説明しているが、符号化の際に作られた
辞書をそのまま復号化側にコピーして使用することで、
復号化している場合もあり、この場合には復号側での例
外処理は不要になる。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来のユニバ
ーサル符号は可逆型符号方式であり、文字コード、オブ
ジェクトコードなどのデータの圧縮には適していた。従
来はこのユニバーサル符号を画像データの圧縮に用いて
いたが、圧縮率が低いため更に高い圧縮率が要求されて
いる。特に画像データにおいては、復元される画像が原
画像と完全に一致していなくても良いという条件すなわ
ち文字コードやオブジェクトコード等の圧縮とは異なっ
た条件があるため、非可逆型復号方式における大幅なデ
ータ方式が要求されている。

【００２５】本発明は可逆型符号化方式の前に特定の処
理を行い、画像データを有効に圧縮する画像データ圧縮
方式を提供することを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段とその作用】本発明は非可
逆に画像データを圧縮し復元する方式におけるものであ
る。本発明は入力する画像データを密度変換すなわち画
像の縮小を行い、画像を構成するドット数を低下させる
。そしてユニバーサル符号化方式等によってデータ圧縮
を行う。このデータ圧縮した画像情報を同一の復号化方
式すなわちユニバーサル符号化方式で復号し、その後も
との画像データと同一の密度になるべき密度変換を行う
。

【００２７】データ等の転送の時に、画像の密度変換を
行うだけでなく、更に圧縮するのでその情報量を低下さ
せることができる。また、得られたデータを復元し密度
変換を行うので、原画像とは一部異なるが原画像に近い
画像情報を得ることができると共に、その伝送や記憶時
における容量を少なくすることができる。

【００２８】

【実施例】以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する
。図１は本発明の実施例の圧縮方式の構成図である。 密度変換指定部１１には変換率が加わる。変換率はＸ方
向並びにＹ方向の変換するドット密度を指定する信号で
あり、密度変換指定部１１はこの変換率を記憶し、密度
変換部１２に出力する。

【００２９】画像データは密度変換部１２に加わり、密
度変換指定部１１より指示されるＸ方向並びにＹ方向の
変換率に対応し、入力する画像データを変換する。この
密度変換部１２における密度変換は、例えば画像データ
を縦方向、横方向ともに１／２とするものであるならば
、２×２ドットの領域の画像における右上部点を代表す
るドットデータとする。尚、本発明はこれに限るもので
はない。

【００３０】密度変換部１２で密度変換された画像デー
タはユニバーサル符号化部１３に加わり、ユニバーサル
符号化方式における圧縮がなされ、圧縮データとして出
力される。圧縮データとして出力されるデータはユニバ
ーサル符号化する前においてその情報量が、例えば２×
２の圧縮であったならば１／４に密度変換されているの
で、全体としてそれ以上の圧縮となる。

【００３１】前述した第１の実施例の圧縮方式により圧
縮された圧縮データは例えば磁気ディスク装置等の補助
記憶装置に記憶される。あるいは回線等の通信手段によ
って他の装置に伝送される。

【００３２】一方、圧縮したデータは復元しなければ画
像データを得ることはできない。図２は本発明の実施例
の復元方式の構成図である。回線等による伝送された或
いは記憶装置より読み出された圧縮データはユニバーサ
ル変換部１５に加わる。ユニバーサル復号化部１５はユ
ニバーサル復号する回路であり、予め定められたすなわ
ち圧縮した時の状態と同じ状態すなわち同一方式により
復号される。ユニバーサル符号化と復号化によって得ら
れたデータは可逆データであり、密度変換部１２で密度
が変換された結果がこのユニバーサル復号化部１５で出
力される。この出力は密度を小さくした画像データであ
る。

【００３３】一方、密度変換指定部１７には変換率（Ｘ
方向、Ｙ方向）が加わり、その変換率を密度変換指定部
１７は記憶するとともに密度変換部１６に出力する。密
度変換部１６は圧縮時の密度変換によって縮小したすな
わち圧縮時に縮小したと逆方向の変換によって密度を拡
大し、画像データとして出力する。すなわち密度変換部
１６では、もとの画像密度と同一の密度とする。

【００３４】図３は本発明の２値画像データ圧縮復元方
式におけるデータの流れ図である。入力する画像データ
Ｇ１は密度変換部１２によって縮小変換される（Ｇ２）
。この縮小変換は縦、横共に縮小率を１／２とした単な
る縮小であり、画面上の２×２ドットのうちの右上ドッ
トが白であるか黒であるかによってその値を反映し他の
ドットを間引く操作をする。これにより縮小変換画像デ
ータＧ２を得る。この情報をユニバーサル符号化し圧縮
データとして記憶したり伝送したりしている。そして復
元する時例えば受信側において再生する時には先ずユニ
バーサル復号化し、縮小変換画像データＧ２を再生する
（Ｇ３）。この復元画像データＧ３は縮小変換画像デー
タＧ２と同一の画像データである。何故ならば、ユニバ
ーサル符号化等においては可逆圧縮であるからである。

【００３５】復元画像データ１３は密度変換部１６に加
わり変換される。この変換率は縮小時の逆数であり、す
なわち拡大率２であり、そのドットすなわち復元画像デ
ータのドットが黒あるいは白の値を２×２のドットで全
て同一とするよう拡大する（Ｇ４）。

【００３６】以上のような縮小を行った後にデータを圧
縮し、また、その逆に復号して拡大することにより、少
ない情報で画像データを記憶や伝送することができる。 また、その圧縮したデータはもとの画像データに比べ非
常に小さいものとなり圧縮効率を高めることができる。

【００３７】本発明の実施例においては画像データを縮
小する場合に間引き、また拡大する場合にはその値を４
個のドットに反映したが、これに限るものではない。例
えば縮小においては２×２ドット等のドット数に対して
白、黒の平均化を行い黒が多い時に黒、白が多い時に白
とするようにしてもよい。また、隣りのドットに依存す
る値とすることも可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、情報
を完全に保存する必要のない画像データ等を有効に圧縮
する画像データ圧縮復元方式を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の圧縮方式の構成図である。

【図２】本発明の実施例の復元方式の構成図である。

【図３】本方式の処理の流れ図である。

【図４】ユニバーサル符号化のアルゴリズムである。

【図５】ユニバーサル型ＺＬ符号の符号化の原理図であ
る。

【図６】従来のＬＺＷ符号化処理フロー図である。

【図７】従来のＬＺＷ復号化処理フロー図である。

【図８】ＬＺＷ符号化説明図である。

【図９】辞書構成例の説明図である。

【図１０】ＬＺＷ復号化説明図である。

【符号の説明】

１１　　密度変換指定部 １２　　密度変換部 １３　　ユニバーサル符号化部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　密度変換を行った画像データを符号化
   の入力画像データとして圧縮を行い、符号化済データを
   復号し密度変換を行い復元することを特徴とする画像デ
   ータ圧縮復元方式。
2. 【請求項２】　　前記符号化前に行う密度変換は入力す
   る変換率に応じて画素密度の変換を行うことを特徴とす
   る請求項１記載の画像データ圧縮復元方式。
3. 【請求項３】　　前記復号化後の密度変換は入力する第
   ２の変換率に応じた画素密度変換であることを特徴とす
   る請求項１記載の画像データ圧縮復元方式。
4. 【請求項４】　　前記圧縮はユニバーサル符号化方式に
   よる圧縮であることを特徴とする請求項１記載の画像デ
   ータ圧縮復元方式。
5. 【請求項５】　　前記復号はユニバーサル符号化方式に
   よる復元であることを特徴とする画像データ圧縮復元方
   式。