JPH0436627B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は画像のコンピユータ処理に関し、特に
ドキユメント（文書）が走査されるときにリアル
タイムでラスタ走査されたデータを処理及び圧縮
する画像符号化装置に関する。 〔従来技術とその問題点〕 エンジニアリング及びグラフイツクスの分野で
コンピユータによる設計及び作図が広く行われて
いる。しかし、人手により作成され、あるいは画
像の形で提供される記録文書、即ち、機械よりも
人間の方がより理解し易い記録文書も極めて多量
に存在する。コンピユータを基本とするグラフイ
ツクスが発達し、より完全に近づくにつれて、こ
のような記録文書を機械筆記（マシンスクリプ
ト）に変換する要望が益々増大している。 図及びその他画像を、その処理、記憶あるいは
表示のため自動的にマシンスクリプトに変換する
技術は周知である。画像を表す最も効果的かつ簡
潔なマシンスクリプト・データセツトは原画に関
するベクトルの空間的位置を表すデータ項目を含
むベクトルである。一般に、画像をこのようなベ
クトルデータに変換する技術は次の２つの型に分
類される。即ち、１つはライン追従であり、他の
１つはラスタ・ベクトル変換である。ライン追従
手法は、ベクトルデータを直接発生するが、高生
産環境に最適の大型かつ高価な装置を必要とす
る。ライン追従手法は、コンピユータメモリ内の
画像のビツトマツプ・コピーではなく原画が画像
メモリとして用いられるので有利であるといわれ
ている。「ビツトマツプ」とは、原文書の基盤目
状の微小絵素、即ちピクセルを表すマシンスクリ
プトの一組の信号である。一般に、画像の特徴を
検出・追従するために２次元内でランダムに動く
デバイスを有するライン追従画像システムは高価
であるかまたは速度が遅い。前者の一例は、画像
の特徴を検出するための音響光学デバイスを有
し、可動ミラーにより偏向走査されるレーザビー
ムを用いる装置がある。後者の一例は、ペンの代
わりに光センサを有するプロツタの如き電気機械
装置である。ある実施例では、操作者は取込むべ
きラインに沿つて手動でキヤリツジを案内する
と、キヤリツジが直接ライン上にきたときフオト
センサがこれを検出し、システムにこのキヤリツ
ジのＸ、Ｙ座標値を記憶させる。そのライのン上
部で不規則な経路に沿つてキヤリツジを動かすこ
とにより、その経路とラインとの交点が一連のベ
クトルの端点として記憶される。全自動ライン追
従システムは、ライン及び特徴を捜し出すために
全画像を走査し、データの重複記憶を除外するよ
うにデータ記憶帳簿システムを維持しなければな
らない。さもないと、操作者は１本ずつラインを
捜し出して処理の指図をしなければならない。 ラスタ・ベクトル変換システムでは、原画ある
いはそのマイクロフイルムが、例えば光学的に走
査され、その情報はビツトマツプに分解される。
各ピクセルの光学的特性に従つて、検出回路は、
ピツトマツプの位置的に定められた信号を発生す
るラスタ・ベクトル変換システムの利点は、ラス
タ走査画像デバイスが高価でなく普及形であると
いうことである。しかし、この種のシステムは通
常、コンピユータによつてアクセスできるデータ
記憶装置内にビツトマツプとして全イメージを記
憶し、その後、コンピユータがビツトマツプをベ
クトルのデータセツトに変換するプログラムを実
行しなければならない。 画像のビツトマツプ・コピーを記憶するには大
容量のデータ記憶装置が必要である。例えば、Ｅ
サイズの図面を0.1mmの解像度でラスタ走査して
得られるビツト列は、約１億ビツトのデータを含
む。「ビツト列」とは一組の２進デジツトを構成
する一連の電気信号、即ち一連のパルスを意味す
る。一組の２進デジツトは、各ビツトの重み
（Significance）がそのシーケンス内の位置及び
他のビツトとの関係によつて決る符号化された形
のデータを表す。走査されたデータに対して必要
な記憶容量を大幅に減縮するために情報及び符号
化理論に基づいて種々のデータ圧縮アルゴリズム
が使用されてきた。しかし、残念ながら符号化さ
れたメツセージの如きデータの表現形式は、一般
に通常の線画を再現するために必要な情報を欠く
という欠点を有する。 したがつて、本発明の目的は画像を符号化する
改良された画像符号化装置を提供することであ
る。 本発明の他の目的は、自動画像符号化装置にお
ける改良されたラスタ・ベクトル変換手段を提供
することである。 本発明の他の目的は、必要とする記憶容量を低
減した自動画像符号化装置を提供することであ
る。 本発明の他の目的は、ビツト列を取込みながら
ピクセルビツト列をベクトルデータに変換する方
法を含む自動画像符号化装置を提供することであ
る。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の画像符号化装置は、画像をラスタ走査
して上記画像を表すビツト列データを発生するイ
メージ読取手段１２と、上記ビツト列データから
各々所定数のピクセルを表す複数のウインドウを
発生し、該複数のウインドウにシンニング処理を
順次行い上記画像の輪郭線を表す複数のウインド
ウ・データを発生するウインドウ処理手段２４
と、上記複数のウインドウ・データを少なくとも
輪郭線発生、輪郭線終了及び輪郭線継続に対応す
るクラスに分類し、核ウインドウの輪郭線部分の
方向を示すチエーン符号を発生し、上記クラス毎
のウインドウ・データ及びチエーン符号から上記
画像を表す各輪郭線毎に輪郭線の発生、継続及び
終了の情報を含むデータ・リストを生成し、該デ
ータ・リストに基づいて上記画像を表すベクト
ル・データを発生する制御手段３０とを備えてい
る。 〔実施例〕 以下、図面を参照しながら本発明の構成、動作
及び特徴を詳細に説明する。第１図は、文書１４
のイメージを電気信号に変換するイメージ読取手
段１２を有する自動画像符号化装置１０の簡略ブ
ロツク図である。文書のイメージを読み取るに
は、読み取るべき文書を固定のセンサ及び光源に
対して移動させるスキヤナ等の種々の手段を使用
し得る。スキヤナの一例としてフアクシミリ・ド
ラム・スキヤナがある。このスキヤナでは、原画
をシリンダの外周に装着し、このシリンダを高速
回転させながらセンサに対向して軸方向にゆつく
りと移動させることにより、原画のラスタ走査イ
メージが発生する。この変形例として、原画及び
センサが固定され、可動ミラーにより走査を行な
うものもある。スキヤナの第２の型は、小径かつ
高輝度の光スポツトで文書を走査し、その反射光
を特定の指向性をもたない単一の検出器で検出す
るものである。可動ミラーによつてレーザ・スポ
ツトを画像上に走査するレーザ・スキヤナはこの
型に入る。可動スポツトは、ラスタ走査陰極線管
（CRT）の管面を文書上に焦点合わせすることに
よつても作り出すことができる。他の走査手法に
は、ビジコン（vidicon）、即ちソリツド・ステー
ト撮像アレイの如きエリア検出器で、文書または
文書の光学イメージを走査するものがある。 本発明はこの実施例におけるイメージ読取手段
１２は、ラスタ走査の一形式により文書１４の光
学イメージを、夫々複数の方形の絵素（即ちピク
セル）から成る複数の列に切断する。列１６の１
つが第１図に示されている。感光電荷結合素子
（CCD）の直線状アレイは、適切に照明された文
書１４の連続した複数のピクセルからなる１つの
列１６全体を検知する。各ピクセルの光の強度は
閾値と比較され、文書１４の黒領域または白領域
を表す２進デジタル信号に変換される。列１６を
表す電気信号は接続線１９を介してデジタルハー
ドウエア手段２０に送出される。デジタル・ハー
ドウエア手段２０に応答する機械手段２２によつ
て直線状CCDアレイを列１６に直角の方向に順
次位置変更することにより文書１４全体が走査さ
れる。その結果、全文書１４を表す絵素を有する
直列の行列、即ちビツトマツプの形でデジタル・
イメージが得られる。 デジタルハードウエア手段２０はプリプロセツ
サ２４及び制御ロジツク２６を含む。プリプロセ
ツサ２４はイメージ読取手段１２から直列デジタ
ルデータを受けながら、順次そのデータの高速変
換を行なう。プリプロセツサ２４は、スムージン
グ（smoothing）、グローイング（growing）、シ
ンニング（thinning）等のプリプロセツサ処理を
行なうことにより、データを検知されたイメージ
のビツトマツプ表現から簡潔特徴表現（compact
feature representation）に変換する。スムージ
ングはラインに隣接する為ポイントを除去する処
理であり、グローイングはライン及び広い特徴お
不連続を埋める処理であり、更にシンニングは広
い特徴を通常１ピクセル幅の骨格ラインに変換す
る処理である。変換されたデータは、付加的な高
レベル処理のためバス２８を介してマイクロコン
ピユータ３０に送られる。プリプロセツサ２４か
らマイクロコンピユータ３０へのデータ出力はな
お文書１４のビツトマツプ表現であるが、マイク
ロコンピユータ３０へ送出されるのはライン及び
エツジに関連したピクセルのみである。このデー
タは、文書１４が走査されてでるとき実時間で送
出される。マイクロコンピユータ３０は、ソフト
ウエアモジユール３２による制御下でデータを符
号化し、リスト化されたデータを、原文書を表す
ベクトルのリストから成る要約データに変換す
る。文書１４の画像がこのようにベクトルとして
符号化されると、データを容易に編集、表示、記
憶することができ、またユーザデバイス３４で処
理することができる。例えば、このようなベクト
ル・データは構文パターン認識のためのコンパク
トなベースとなる。ベクトル・データから円弧、
文字、あるいは他の特徴や記号を認識する仕事
は、ビツトマツプの複数個の輝度値から認識する
仕事ほど複雑ではない。領域や曲線
（trajectory）の如き特徴パラメータの計算も、
ベクトル・データを用いれば簡単になる。 制御ロジツク２６は、マイクロコンピユータ３
０、プリプロセツサ２４及びイメージ読取手段１
２間で、コントロール、シーケンス、タイミング
機能を司るインターフエースとして働く。撮像ア
レイを走査するための機械手段２２の制御、及び
データ転送はこれらの機能に入る。 第２図は、第１図の自動画像符号化装置１０を
詳細に示したものである。イメージ読取手段１２
は、光源３６、レンズ３８及びイメージ検知器４
０を有する。均一に照明された文書１４は固定位
置に保持され、文書１４の１ラインがイメージ検
知器４０上に結像する。イメージ検知器４０は、
本実施例では列１６から光子（photon）を受け
る1024個の感光素子を有する直線状CCDフオト
ダイオードアレイである。レンズ３８及びイメー
ジ検知器４０はキヤリツジ４２上に装着されてい
る。キヤリツジ４２は、機械手段４６でステツプ
モータ４４に接続されている。ラインのイメージ
を読み取る前に、イメージ検知器４０のすべての
フオトダイオードは、その接合容量に蓄積された
電荷に関連した固定電圧に逆バイアスされる。光
子が接合に衝突すると、電子−正孔対が発生し、
その結果接合での電荷が減少する。この減少する
電荷量はダイオードに衝突する光子数と線形関数
である。積分期間の終了時点で、フオトダイオー
ドの電荷はCCDアナログシフトレジスタ４８に
転送される。この転送後、イメージ検知器４０は
再び光を積分し始める。先に検知された電荷パタ
ーンは、この間にCCDアナログシフトレジスタ
４８内をシストして閾値比較器５０へ送られる。
イメージ検知器４０に沿つた各フオトダイオード
に衝突した光を表す電荷パターンの各出力電圧
は、順次、閾値比較器５０の所定の閾値電圧と比
較され、検知ラインの明暗パターンを表す２進信
号として再生される。その際、２進“１”は黒、
即ち暗領域を表し、“０”は白、即ち明領域を表
す。イメージ検知器４０により検知されたこのよ
うな１ラインのデータをここでは“ラスタ”デー
タまたは単にラスタという。１ラスタデータはラ
イン記憶手段５２に蓄積される。 先のイメージがCCDシフトレジスタ４８から
ライン記憶手段５２へシフト出力される間に、新
しいラスタデータがイメージ検知器４０により取
り込まれる。ステツプモータ４４は、イメージ検
知器４０からCCDシフトレジスタ４８へのラス
タデータの転送直後に駆動され、キヤリツジ４２
を動かし始める。イメージ検知器４０はキヤリツ
ジ４２に載つて動く。キヤリツジ４２は本実施例
ではマイクロメータによつて駆動される台
（stage）であり、マイクロメータ４６はステツプ
モータ４４によつて回転する。ステツプモータ４
４を用いることにより、多ステツプにわたつてイ
メージ検知器４０の正確な位置決めができると共
に、機械的慣性による問題なく間欠的にイメージ
検知器４０をステツプ移動させられる。本実施例
では、イメージ検知器４０を次のラスタデータ取
り込みのため文書１４上で１ピクセル幅だけ動か
すのに、ステツプモータ４４の約７ステツプを要
する。ステツプモータ４４は、後述する如く、シ
ステムソフトウエアからの入力信号に応じてモー
タラツチ駆動回路５４により駆動される。 ライン記憶手段５２に蓄えられたラスタデータ
は、制御ロジツク２６の制御下で命令がある度に
プリプロセツサ、即ちウインドウプロセツサ２４
へ転送される。この転送中、他のラスタデータが
イメージ読取手段１２によつて取り込まれる。ウ
インドウプロセツサ２４は当該技術分野で“隣
接”（Neighborhood）ロジツクまたはウインド
ウロジツクとして周知の手法を用いてラスタデー
タが取り込まれているときに順次ラスタデータを
処理する。隣接ロジツクとは、データ配列Ａ（Ｉ、
Ｊ）についてデジタル的に行われる処理であり、
データ配列Ａ（Ｉ、Ｊ）は新しいデータ配列
A′｛Ｉ、Ｊ）に変換される。この際に、新しいデ
ータ配列の各要素の値は、元のデータ配列の対応
する要素及びその隣接データ配列の値のみによつ
て決定される。この隣接構造は「ウインドウ」と
呼ばれ、同一構造のウインドウの配列についての
処理を行なう装置をウインドウロジツクと呼ぶ。
第３図は、走査された文書の一部に対応するサン
プル・データの白黒ピクセルのビツトマツプ６０
を示す。各隣接ラスタの一部分が水平方向に配置
されている。ビツトマツプ６０内の３ピクセル幅
×３ピクセル高の一区画がウインドウ６２として
定義されている。ウインドウ６２の如きウインド
ウはイメージ内の任意のピクセルを中心として定
義し得る。本実施例のウインドウ６２の如きウイ
ンドウは方形であるが、他の形状であつてもよ
い。ウインドウプロセツサ２４は、イメージ内の
各３×３ウインドウを直列に何度も検査し、その
ウインドウ内の明暗ピクセルのパターンに基づい
て中心ピクセル６４を明から暗へ、暗から明へ、
またはそのまま変化させないで残す。この処理
は、イメージ内の各ピクセルを中心とするウイン
ドウについて順次行われ、場合によつては何回も
繰り返されて、イメージのシンニング、グローイ
ング、ノイズ除去及びスムージングを含む全イメ
ージ変換を行なう。 第４図は、０から８まで番号を付された９個の
ピクセルから成るピクセルデータのウインドウを
示す。本発明では、各ウインドウが９ビツトの２
進ワードで表されるデータ形式が用いられる。こ
のワードの各ビツトは、そのビツトの２進重み付
けに対応したウインドウ内の番号付位置を有す
る。即ち、２進ワードの最上位ビツト（MSB）
は第４図では中心ピクセル２⁸に対応し、最下位
ビツト（LSB）は中心ピクセルの右隣りのピク
セル２⁰に対応する。よつて、第３図のウインド
ウ６２は、２進数で100、001、111₂、８進数で
417₈と表される。本発明はこのデータ形式では、
第３図のウインドウ６５は110、001、101₂または
615₈と表される。このように、各ウインドウパタ
ーンは、それ自身に対応する唯一の数値を有し、
その数値はとり得る512（２₉）個のパターンの１
つである。この数値は、ウインドウプロセツサ２
４内で、ウインドウの中心ピクセルの新しい値を
決定するためのテーブル・ルツクアツプ命令とし
て用いられる。例えば、ウインドウ４００₈は白
領域内に１個だけ孤立した黒ピクセルを表し、こ
れはノイズと考えてもよい。このノイズは、ウイ
ンドウ４００₈に対応するテーブルの位置に０を
ロードすることにより除去することができる。こ
の場合、ウインドウプロセツサ２４はすべての４
００₈を000に置き換える。同様に、黒領域内に孤
立する白ピクセルを有するウインドウ３７７₈は
７７７₈で置換することにより塗りつぶすことが
できる。 第４図のウインドウ表現において、夫々ピクセ
ルの組（３，２，１）、（４，８，０）、（５，６，
７）により構成される３本のラスタ部分は、３本
のラスタデータ内に位置する。そこで、第２図と
共に第５図を参照すると、ライン記憶手段５２か
らのビツト列は、バス６６を介してウインドウプ
ロセツサ２４の第１ステージ６８に入力される。
ウインドウの全９ビツトは、１ビツト遅延素子
Ｄ、７０〜７５及び1024ビツト遅延素子Ｄ１０２
４，７６，７７から成るタツプ付遅延線を用いて
同時に検査される。第４図のウインドウ表現形式
を用いた場合、ビツト３〜１から成る第１のラス
タ部分は、遅延素子７０，７１，７６により１ラ
スタと２ビツト分、更に遅延素子７２，７３，７
７によつて１ラスタと２ビツト分遅延する。ウイ
ンドウプロセツサ２４のステージ６８に最初に入
力されるビツト３は遅延素子７４，７５で更に２
ビツト分遅延し、ビツト２は遅延素子７４で１ビ
ツト分遅延する。このようにして、ビツト３〜１
が発生し、読出専用記憶手段（ROS）７８のア
ドレス入力信号Ａ３〜Ａ１として用いられる。同
時に、ビツト４、８、０から成る第２のラスタ部
分は遅延素子７０，７１，７６で１ラスタと２ビ
ツト分、更に遅延素子７２，７３で２ビツト分遅
延しており、この中間ラスタ部分のアドレス入力
信号Ａ４，Ａ８，Ａ０となる。同時に、ビツト５
〜７から成る３番目のラスタ部分のビツト５は、
遅延素子７０，７１により２ビツト分遅延し、ビ
ツト６は遅延素子７０により１ビツト分遅延して
おり、これらはビツト７と共にアドレス入力信号
Ａ５〜Ａ７を形成する。イメージを形成するウイ
ンドウの各々は、接続線７９上のタイミング信号
に従つてウインドウプロセツサ２４のステージ６
８内を順次通過し、各ウインドウを構成するデー
タビツトが、512×１ビツト容量のROS７８のア
ドレス入力として用いられる。 ROS７８は、入力ウインドウパターンに基づ
いてその中心ピクセルの適切な新値を出力するよ
うにシンニング、グローイング等の所望の交換処
理に対して、その内容が設定される。ウインドウ
プロセツサ２４の最も重要な作用は、ラインをそ
れらの骨格（skelton）にまでシンニングするこ
とである。ラインの骨格はそのラインに交わる曲
線の局部的表現であり、ラインシンニングは後続
処理においてデータから輪郭線を抽出するのを容
易にする。「輪郭線」とは、イメージの白い背景
上または黒及び白領域のエツジ上にある単一の黒
ピクセルの結合した列、及びその符号化された均
等物もしくはそれを表現したものをいう。シンニ
ング処理中、ROS７８は、白の中心ピクセルを
有するすべての入力ウインドウに対して白ピクセ
ルを出力する。しかし、黒の中心ピクセルを有す
るウインドウに対してROS７８は、ある場合は
黒ピクセルを発生し、その他の場合は白ピクセル
を出力する。シンニング処理を順次行なうことに
より、元のイメージの黒領域のサブセツトである
イメージの骨格、即ちシンニング表示を残して、
黒ピクセルは白ピクセルに変換される。本実施例
のウインドウプロセツサ２４は、デジタルイメー
ジをハードウエア速度で連続して16回処理するた
めに、第５図に示される如きウインドウプロセツ
サ・ステージを16個直列に、即ちパイプライン状
に接続している。第５図には、ROS７８の出力
端８０とウインドウプロセツサ２４の次のステー
ジの入力接続線８４との間にもう１つの１ビツト
遅延素子８２が挿入されている。ウインドウプロ
セツサ２４の各ステージの出力端の遅延素子８２
による付加的ピクセルは、各ウインドウプロセツ
サ・ステージでの完全非再帰処理を行うために導
入されたものである。即ち、１つのウインドウプ
ロセツサ・ステージの出力ビツト列は、同一ステ
ージによつて、継続して処理されるデータのウイ
ンドウを構成する際に、同一ステージによつて用
いられないようにするものである。第５図のウイ
ンドウプロセツサ・ステージの如き非再帰的ウイ
ンドウプロセツサ・ステージは、１ステージの出
力端８４を第５図の入力端６６の如き次に続くス
テージの入力端に接続することによりウインドウ
プロセツサ２４内で直接カスケード接続される。
この構成では、隣接処理ステージ間に１ラスタと
２ピクセル分の遅延があり、ビツトマツプ表現で
は隣接ステージ間のデータ関係は第６図のように
なる。ビツト列処理、即ちウインドウの移動の方
向は、第６図に矢印８６，８７で示すように左か
ら右そして上から下である。第６図を参照する
と、第１ウインドウ８８のデータはウインドウプ
ロセツサ２４の第１ステージにより処理されてい
るデータであり、このステージのビツト９０がこ
のウインドウ８８の中心ビツトである。ウインド
ウプロセツサ２４の第２ステージは、ウインドウ
８８によつて表された第１ステージを既に通過し
たビツトのみからなるデータの３×３ウインドウ
９２について処理する。任意の１ステージから発
生されている出力ビツトを同時に次のステージが
用いることはない。各ステージ（勿論、第１ステ
ージを除いて）は前ステージにより発生され終わ
つたビツトマツプを検査する。 ウインドウプロセツサ２４は、15個のパイプラ
イン接続されたステージを含み、各ステージは、
そのROSの内容に従つてイメージの局部的変換
を行なう。中心ピクセルが変化する特定のウイン
ドウパターンは表１にリストされている。これ以
外のすべてのウインドウパターンは変化すること
なく通過する。リストされたウインドウパターン
は、第３及び第４図を参照して説明したウインド
ウデータ形式で８進表示（９ビツト２進数）され
ている。SMOOTH、FULL−GROW、SEMI−
GROW、QUARTER−GROW及びTHINの５つ
のウインドウ処理機能を開示している。
SMOOTH処理機能は、イメージノイズを軽減
し、ライン輪郭をなめらかにする連続した４つの
処理パスから成る。３つのGROW処理機能は、
夫々１処理ステージから成り、異なる量のグロー
イング（growing）を行い、イメージの黒領域の
大きさ及び面積を効果的に増加させる。即ち、
FULL−GROW処理機能は入力ウインドウの白
い中心ピクセルをすべて塗りつぶす（黒に変え
る）。FULL−GROW処理機能のサブセツトであ
るSEMI−GROW処理機能は途切れたライン及び
ギザギザのラインについてグローイングを行い、
QUARTER−GROW処理機能はライン及びエツ
ジ上の小孔を埋める。ウインドウプロセツサの行
なう最後の変形機能、THIN処理機能は、交互に
夫々４回繰返される２つのパスから成る。これら
のパスの一方は輪郭線の左上部からピクセルを取
り去り、他方は右下から取り去る。

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】 次に第２図と共に第７図を参照するに、ウイン
ドウプロセツサ２４の最終ステージ９４はROS
９６を有する。このROS９６は、デジタル化さ
れたイメージの１本以上のラインまたはエツジの
一部である中心ピクセルを有する各入力ウインド
ウパターンに対してWINDOW DATA READY
（以下、WDRと略す）信号を接続線９８上に出
力する。即ち、WDR信号は全ビツト黒のウイン
ドウを除いて、黒い中心ピクセルを有する全ウイ
ンドウに対して発生される。白い中心ピクセルを
有する全ウインドウに対しては０（WDR信号は
非能動）が発生する。ラスタ形式データをベクト
ルデータに変換するための本発明の処理は、エツ
ジについての情報のみを必要とするので、マイク
ロコンピユータに対してウインドウデータ転送の
ために何度かフラグが立てられるが、これは元の
イメージのピクセル数のほんの一部である。イメ
ージの白塗りの部分及び黒塗りの部分の処理は、
ソフトウエアでデータ処理を行なうことなく、ウ
インドウプロセツサの最高速度で行われるので、
イメージ処理はそれを取り込みながらリアルタイ
ムで行なえる。WDR信号は、接続線９８で状態
制御ロジツク１００に接続され、マイクロコンピ
ユータによつて読まれるべきウインドウデータが
存在することを知らせる。ウインドウデータは、
バス１０２を介して１バイト（８ビツト）デー
タ、信号Ｄ７〜Ｄ０（中心ピクセル２⁸は常に黒
であるが内包されていると考えうる）としてウイ
ンドウデータ記憶手段１０４に転送され、マイク
ロコンピユータ３０によるアクセスに供せされ
る。 制御ロジツク２６は、マイクロコンピユータ３
０、ウインドウプロセツサ２４、及びイメージ読
取手段１２間でコントロール、シーケンス、タイ
ミング機能を司るインタフエースとして働く。慣
用の水晶制御発振器、パルス整形器、及び分周器
から成るを可とするマスタークロツク発生器１０
６は、タイミング信号をCCDクロツク発生器１
０８へ、及びバス１１０を介してマイクロコンピ
ユータ３０へ供給する。バス１１０は、インタラ
プト・リクエスト／状態線を含む。CCDクロツ
ク発生器１０８のPIXELCLOCK信号は、CCDア
レイの出力の有効輝度関連信号に対応した立上り
エツジを有し、CCDアレイの基本ピクセルレー
トで動作する。マイクロコンピユータ３０は、制
御ロジツク２６のバスドライバ／レシーバ１１４
に接続された外部バス１１２を介して制御ロジツ
ク２６と情報のやりとりを行なう。インタラプト
ロジツク１１６は、状態制御ロジツク１００の状
態レジスタからインタラプト要求及び状態信号を
受け、バスドライバ１１４を介してマイクロコン
ピユータ３０へ転送する制御ロジツク２６の内部
データバス１１８は、バスドライバ１１４を介し
てマイクロコンピユータ３０に送られるデータを
受ける。内部データバス１１８は、マイクロプロ
セツサ３０に送るこれらのデータを、制御ロジツ
ク２６内のウインドウデータ記憶手段１０４×座
標ロジツク１２０及びROS１２２等から受ける。
ROS１２２は、初期化のためのブートローデイ
ング・ルーチンのようなユーテイリテイフアーム
ウエア、及び処理プログラムを含んでいる。この
処理プログラムは、アドレスデコーダ／バスロジ
ツク１２６及び選択／制御バス１２４を介してマ
イクロコンピユータ３０によりアクセスされる。
マイクロコンピユータ３０は、バス１２４を介し
て情報のやりとりをする相手を制御ロジツク２６
内から選択する。マイクロコンピユータ３０は汎
用データプロセツサであり、本実施例ではインテ
ル社製のLSI／11マイクロコンピユータを用い
た。 システム動作中、制御ロジツク２６及びマイク
ロコンピユータ３０間を種々のデータ項目が行き
来する。その中で最も顕著なデータは、ウインド
ウデータ記憶手段１０４内に蓄積されるウインド
ウプロセツサ２４からのウインドウデータ出力で
ある。ウインドウデータを処理するために、マイ
クロコンピユータ３０のソフトウエアは転送され
ているウインドウの中心ピクセルのラスタ内×座
標をアクセスしなければならない。このデータは
Ｘ座標ロジツク１２０内のＸ座標記憶手段から得
られら。状態制御ロジツク１００は、新しいラス
タがウインドウプロセツサ２４の出力に到達する
度に状態レジツタ内にNEW LINE信号を発生す
る。 各ラスタに対してCCDアレイを位置決めする
ためにステツプモータ４４を駆動するのにも、幾
つかのデータ項目が制御ロジツク２６とマイクロ
コンピユータ３０のソフトウエアとの間で交換さ
れる必要がある。ソフトウエアは、モータラツチ
駆動回路５４に一連のビツトを書き込むことによ
り、ステツプモータ４４を制御する。この動作の
タイミングを司るため、インタラプトロジツク１
１６がリアルタイムクロツクインタラプトを正確
な時間間隔で発生する。これはマスタークロツク
発生器１０６に従つて作られる。このタイミング
情報に従つて、マイクロコンピユータ３０のソフ
トウエアは、ステツプモータ４４の始動、停止及
び回転方向、速度の制御を行なう制御信号を発生
する。初期化に伴い、マイクロコンピユータ３０
からREWIND命令が出力され、ステツプモータ
４４を駆動してキヤリツジ４２をイメージの始め
に対応する基準位置に移動させる。キヤリツジ４
２はこの基準位置に達するとCE信号を出力する。
この信号は、この状態をマイクロコンピユータ３
０に知らせるために状態制御ロジツク１００から
CARRIAGE END信号として再出力される。ス
テツプモータ４４が新しいラスタデータの読込の
ためキヤリツジ４２を所定位置に移動させると、
ソフトウエアによりMOTOR READY信号が発
生する。その後、有効なラスタデータがイメージ
検知器４０からシフトレジスタ４８へ転送された
とき状態制御ロジツク１００はCCD FULL信号
を出力し、モータ４４が再びステツプ駆動されて
もよいことを示す。モータ駆動ソフトウエアは、
リアルタイムクロツク及びCCD FULLインタラ
プト信号により働く非同期タスクとして動作し、
イメージ処理ソフトウエアと共にマルチプログラ
ミング・モードで動作する。 状態制御ロジツク１００は、ステツプモータ４
４の動作、ライン記憶手段５２へのラスタデータ
の転送、ウインドウプロセツサ２４内のラスタデ
ータのシフト動作、及びウインドウデータ記憶手
段１０４からマイクロコンピユータ３０へのデー
タ転送を整合する。これらの動作及びこれに付随
した種々のユニツト、レジスタ及び他の要素間の
情報信号、データの移動に関するプログラムステ
ツプを有意かつ秩序正しく進行させるためには、
特定の移動、または移動もしくは動作の組合わせ
が必要とされるとき、その移動もしくは動作を所
望時に行なえるように制御信号及びタイミングパ
ルスが発生しなければならない。同様に、所望時
点での望ましくない移動や動作は禁止しなければ
ならない。正確に定められた時点のシステム内の
正確な状態に従つて特定の制御信号を論理的に導
き出し、タイミングパルスを（マスタクロツク発
生器１０６のような）クロツク源、遅延回路網あ
るいは分周器から発生させる方法は、周知であ
る。よつて、以下の説明において、システム内で
情報移動を引き起す、あるいは動作を開始させる
制御タイミング信号の各々の回路出所を詳細に説
明することはしない。次に、第８図を第２図と共
に参照する。第８図は状態制御ロジツク１００の
状態遷移図を示す。状態は大きく、アイドル
（IDLE）、フイル（FILL）、プロセス
（PROCESS）の３つに分けられる。プロセス状
態は第８図の右側に示されている。ハードウエア
初期化時、またはプロセス状態の終了時に参照番
号１３０で示されたアイドル状態に入る。ハード
ウエア初期化は電源投入時及びRESET命令実行
時にマイクロプロセツサ３０から発生するBUS
INITにより行われる。BUS INIT信号は、制御
ロジツク１００をアイドル状態に戻すと共に、状
態レジスタをリセツトし、すべてのインタラプト
を非能動化する。初期アイドル状態を抜け出すに
は、制御ロジツク１００がマイクロプロセツサ３
０からMOTOR READY信号を受ける必要があ
る。MOTOR READY信号は、次の有効ラスタ
データの取込のためステツプモータ４４がCCD
アレイを所定位置に移動させ終わつたことを示
す。MOTOR READY信号は、マイクロプロセ
ツサ３０によりアドレスデコーダ１２６のインタ
フエースアドレス空間内のモータレデイ・アドレ
スに書込動作を行なうことによつて発生する。状
態制御ロジツク１００は、MOTOR READY信
号を受けた後、CCDクロツク発生器１０８から
LINE SYNC信号が発生するのを待つ。この最
初のLINE SYNC信号で状態１３２に入る。こ
こでは、モータがまだ動いている間に取り込まれ
た不明瞭なラスタがCCDシフトレジスタ４８に
転送される。このラスタは捨てられる。制御ロジ
ツク１００は次のLINE SYNC信号を待つ。制
御ロジツク１００は、次のLINE SYNC信号を
受けると、フイル状態に入る。ここでは、閾値比
較されたラスタデータが仲介記憶のためライン記
憶手段５２にシフト入力される。マイクロコンピ
ユータ３０ウインドウプロセツサ２４の出力を実
時間アクセスする能力よりウインドウプロセツサ
２４のデータ出力速度の方が速いために仲介記憶
が必要とされる。マイクロコンピユータ３０の動
作を待つようにウインドウプロセツサ２４の動作
を遅延させてもよいが、アナログCCDシフトレ
ジスタ４８にそのような遅延を与えるのは望まし
くない。従つて、データの緩衝のためライン記憶
手段５２を用いる。フイル状態に入る（状態１３
４）と同時に、CCD FULL信号が発生する。ソ
フトウエアによつて能動化されれば、インタラプ
ト信号も発生する。この状態は、イメージ検知器
４０からCCDシフトレジスタ４８へのラスタデ
ータの転送が終了し、このラスタデータをCCD
シフトレジスタ４８からシフト出力する間にモー
タ制御ソフトウエアが次のラスタ取込位置へとキ
ヤリツジ４２のステツプ移動を開始してもよいこ
とを示す。ピクセルクロツクカウンタは０にセツ
トされ、PIXEL CLOCK信号はライン記憶手段
５２に対して能動化され、状態１３６にてピクセ
ルを閾値比較器５０からライン記憶手段５２へシ
フト出力する。1024個のピクセルをライン記憶手
段５２内にシフトし終えたら、制御ロジツク１０
０はプロセス状態に入る。ここでは、ライン記憶
手段５２内のデータがバス６６を介してウインド
ウプロセツサ２４内に１ピクセルずつシフトされ
る。同時に、ウインドウプロセツサ２４の最後の
ステージから処理されたラスタデータがウインド
ウデータ記憶手段１０４内にシフトされる。プロ
セス・シーケンスの始め、即ち状態１３８に、Ｘ
座標カウンタは993（ラスタあたりのピクセル数か
ら32を引いたもの）にセツトされ、バス１０２上
のウインドウプロセツサ２４の出力のＸ座標は
993となる。上述のとおり、ウインドウプロセツ
サ２４の各ステージは、データを１ラスタと２ピ
クセル分遅延させ、各ステージが前ステージで完
全に処理されたデータを用いることができるよう
にしている。よつて、33番目のラスタのピクセル
０がウインドウプロセツサ２４の入力端６６にあ
るとき、第１のラスタのピクセル993がウインド
ウプロセツサ２４の出力端にあることになる。ま
た、ライン記憶手段５２は1024ビツトだけ蓄積す
るのに対し、ラスタあたり1025ビツトが必要であ
るから、各ラスタの1025番目のビツトとして
“０”のビツトが付加される。 処理シーケンスが始まると、PIXEL CLOCK
信号が発生され、ライン記憶手段５２のデータの
１ピクセルがウインドウプロセツサ２４内にシフ
トされ、Ｘ座標カウンタが歩進される（状態１４
０）。各新ビツトがウインドウプロセツサ２４内
にシフトされる前に、バス９８上のウインドウプ
ロセツサのWDR信号が制御ロジツク１００によ
つてチエツクされる。WDR信号が真であれば、
ライン記憶手段５２からウインドウプロセツサ２
４へのデータシフトは禁止され、ソフトウエアに
対してDATA READYフラグが立てられ、イン
タラプトが生じる（状態１４２）。ソフトウエア
が利用可能なデータを読み取つたことを、（ウイ
ンドウデータ記憶手段１０４をアドレシングす
る）READ STROBE（RS）信号が制御ロジツク
１００に知らせるまで、制御ロジツク１００はシ
フト禁止状態１４２にとどまる。同時に、転送さ
れたデータ項目のＸ座標をソフトウエアが読み取
られるように、Ｘ座標カウンタの内容がＸ座標記
憶手段にラツチされる。その後、ウインドウプロ
セツサ２４及びライン記憶手段５２のシフト動作
が能動化され、ラスタビツト列の処理が続く（状
態１４０）。 Ｘ座標カウンタが1024に達すると状態１４４に
入る。ここでは、NEW LINE信号及びインタラ
プト信号が発生され、ウインドウプロセツサ２４
のシフト動作が禁止される。Ｘ座標が1024のとき
WDR信号が発生すると、この状態に対してフラ
グが立てられ、ソフトウエアにより認識され（状
態１４２）た後に、状態制御ロジツク１００は
NEW LINE信号を発生する。マイクロコンピユ
ータ３０のソフトウエアは、ウインドウデータ記
憶手段１０４（初期には無意味のデータを含んで
いる）を読み出すことによりNEW LINEフラグ
を認識し、制御ロジツク１００を状態１４６に進
める。この状態態１４６では、Ｘ座標カウンタが
クリアされる。状態１４８でのウインドウプロセ
ツサ２４の内へのピクセルのシフトは、状態１５
０でのWDR状態に対する休止を含んで、最後の
ピクセルがウインドウプロセツサ２４内にシフト
される（即ち、Ｘ座標カウンタが992に達する）
まで続く。そこで制御ロジツク１００はアイドル
状態１３０に戻る。ラスタの最終ピクセルクロツ
クの発生後は、WDR信号の状態は検査されな
い。その時点でWDR信号が真であれば、ウイン
ドウプロセツサ２４のシフト動作が起こる前の次
のプロセスサイクルのスタート時にこの状態に対
してフラグが立てられる。 次のフイルム状態に先立つて幾つかのイベント
がプロセス状態中に重複して起こり得る。前のラ
スタデータが処理され終わる前にMOTOR
READY信号が発生し、更に有効なイメージ転送
を表すLINE SYNC信号が発生すれば、制御ロ
ジツク１００は、アイドル状態をはさむことなく
プロセス状態から直接フイル状態に移る。 本発明による画像符号化装置の大きな利点は、
命令を受ける度にラスタデータを１ピクセルずつ
処理するので、大ビツトマツプ記憶容量が不要に
なることである。明領域または暗領域のエツジ上
のピクセルのみが、処理のためにマイクロプロセ
ツサ３０に転送されるデータ項目を発生する。複
雑なイメージが符号化されるとき、かなりの数の
データ項目がウインドウプロセツサ２４からマイ
クロコンピユータ３０に送られ、かつマイクロコ
ンピユータ３０へ送られる順次のデータ項目が利
用可能になる時間間隔は大きく変動し、しかもラ
ンダムである。このことは、マイクロコンピユー
タが各データ項目を処理するのに比較的固定長の
時間を要するのと対称的である。ウインドウプロ
セツサ２４はマイクロコンピユータ・ソフトウエ
アがデータを処理し得る速さより速くデータ項目
を発生する。そこで、データのオーバーランを防
ぐため、制御ロジツク１００は、ウインドウプロ
セツサ２４のデータ出力がマイクロコンピユータ
３０に受け入れられるまでウインドウプロセツサ
２４を休止させる。しかしまた、ソフトウエアが
ウインドウプロセツサ２４を待たなければならな
いほど処理するデータ項目の発生時間間隔が長い
場合も生じる。したがつて、マイクロコンピユー
タ３０は、状態制御ロジツク１００からのインタ
ラプト信号に応じて直ちにウインドウデータ記憶
手段１０４からデータを取り出し、今後このよう
な時間間隔内の処理に備え256個までのウインド
ウデータ項目を内部に一列に蓄積する。 マイクロコンピユータ３０の重要な仕事は、ウ
インドウプロセツサ２４からのデータの符号化及
びリスト化である。各データ項目は、走査されて
いる図面のイメージ内の１ラインの１絵素を表
す。処理出力は一連のリストであり、各リストは
イメージの１輪郭線に対応する。ラスタデータを
並べ替え、編集するためには、輪郭の符号化法、
フリーマン（Freeman）符号化を用いる。この
詳細は、1961年６月発行アイアールイートランザ
クシヨン（IRE Trans.）イーシー（EC）−10(2)、
エイチ・フリーマン著「オン・ジ・エンコーデイ
ング・オブ・アービトラリー・ジオメトリツク・
コンフイギユレーシヨンズ（On the Encoding
of Arbitrary Geometric configrations）の第
260〜268頁を参照されたい。フリーマン符号化、
即ちチエーン符号化は線画のコンピユータ表現手
法である。この手法では、線画を方形格子で覆つ
たと想定し、図面上の線は、その線に最も近接し
た格子の区画（絵素）を接続した一連の直線部分
によつて表される。１画素から次の絵素へ移る場
合、各直線部分の傾きは、１組の基準の傾き（通
常８個）の１つとして量子化される。チエーン符
号化された輪郭線の各エレメントは、輪郭線の１
ピクセルからその隣りのピクセルへの移動を表現
する。 本発明による並べ替え処理では、一連の接続さ
れたベクトルに変換される符号化された輪郭線の
リストが発生される。制御ロジツク１００は、ウ
インドウプロセツサ２４から黒い中心ピクセルを
有するウインドウが出力されたときにはいつでも
マイクロコンピユータ３０へインタラプト信号を
発生する。マイクロコンピユータ３０は、第３及
び第４図を参照して説明したデータ形式でウイン
ドウデータ記憶手段１０４からそのウインドウを
取つて来る。マイクロコンピユータ３０は、各ウ
インドウデータ項目をテーブル・ルツクアツプ命
令として用いて、１個または２個のチエーン符号
及び／又は符号化された輪郭線のリストについて
行われるべき処理の命令を得る。256個のウイン
ドウの各々は、ルツクアツプテーブルの中で８ク
ラスの中の１つに分類される。このクラスは実行
処理に決定する。８クラスは次のとおりである。クラス番号 クラスの説明 ０ 輪郭線継続 １ 単(1)輪郭線発生 ２ 単(1)輪郭線終了 ３ 倍(2)輪郭線発生 ４ 倍(2)輪郭線終了 ５ 単(1)輪郭線発生；倍(2)輪郭線終了 ６ 倍(2)輪郭線発生；単(1)輪郭線終了 ７ 倍(2)輪郭線発生；倍(2)輪郭線終了 本明細書では、ウインドウまたはウインドウク
ラスを説明するのに「継続」、「発生」、「終了」を
夫々“Continuation”、“Start”、“End”と交換
可能に用いる。第９図に、ウインドウの各クラス
の例を対応するウインドウ符号と共に示す。継続
及び発生ウインドウの輪郭線部分に対して発生さ
れたチエーン符号表現はウインドウから発射する
矢印として示されている。チエーン符号リストは
デジツトの列から成り、これは輪郭線の形状を表
現する。リスト中の各チエーン符号デジツトは、
輪郭線上の１ピクセルから隣接ピクセルへの移動
方向を示す。第１０図を参照すると、データの各
ウインドウ内の輪郭線部分には、周知の８方向チ
エーン符号化マトリクスのサブセツトである５本
のベクトル４，５，６，７，０の１つであるチエ
ーン符号が始めに割り当てられる。第１０図のチ
エーン符号ベクトルは、後述する特別の場合、即
ちチエーン符号４の場合を除いて、第９図に示さ
れる矢印に対応する。これらのベクトルの方向
は、イメージ読取手段の走査方向（通常、下方向
及び右方向）に対向している。垂直方向に彎曲し
た輪郭線は、第９図のクラス３及び４に示される
ような彎曲部で結合した２つの輪郭線として解釈
される。黒い中心ピクセルを有する256個の可能
な全ウインドウパターンは、各ウインドウパター
ンに対応する８進表示された９ビツト２進数の順
に表２にリストされている。各ウインドウのクラ
ス数は表２の第２コラムに表示されている。各ウ
インドウのクラスの説明は、輪郭線の継続及び発
生によつて生じるチエーン符号と共に記載してあ
る。エツジを表すチエーン符号は表２ではアスタ
リアス（＊）によつて示されている。

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】

〔発明の効果〕

画像を表す複数のウインドウにシンニング処理
を順次実行し、画像を１ピクセル幅の輪郭線で表
す複数のウインドウ・データを発生している。よ
つて、画像を１ピクセル幅の輪郭線で表している
ので、輪郭線の状態に応じたクラス分類が容易と
なり、更に輪郭線の方向を表すチエーン符号も容
易に発生することが出来る。従つて、クラス毎に
ウインドウ・データとチエーン符号を処理するこ
とにより、ベクトル化に必要なデータ・リストも
容易に構築出来るので全体の処理が単純化され、
高速処理を実現出来る。また、画像のラスタ走査
に応じて順次ベクトル・データを発生出来るの
で、画像全体に対応する大容量のビツト・マツ
プ・メモリが不必要となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による画像符号化装置のブロツ
ク図、第２図は第１図の装置の詳細なブロツク
図、第３及び第４図は、本発明において用いられ
るデータ形式の説明図、第５図は第２図のウイン
ドウプロセツサ２４の１ステージのブロツク図、
第６図はウインドウプロセツサの連続ステージの
データ出力の空間的関係を示す説明図、第７図は
ウインドウプロセツサの最終ステージのブロツク
図、第８図は第２図の状態制御ロジツク１００の
動作を示す状態遷移図、第９図は本発明によるウ
インドウデータ項目の各クラスを例示する説明
図、第１０図は本発明に用いるチエーン符号ベク
トル図、第１１図は本発明によるラスタ・チエー
ン符号変換を比喩的に説明するための説明図、第
１２図は第１１図の輪郭線のビツトマツプ表現
図、第１３図は本発明の１つの特徴を説明するた
めの部分的ビツトマツプ図、第１４図はビツトマ
ツプのデータをチエーン符号輪郭線に変換し、更
にベクトルデータに変換する過程を説明するため
の説明図、第１５図は本発明においてマイクロコ
ンピユータ３０によつて行われる処理の大略流れ
図、第１６〜第３４図は、第１５図の各処理を詳
細に示す流れ図、第２９Ａ図は箱リストのポイン
タ構成を示す説明図、第３０Ａ図はLINE
FINDERサブルーチンによつて達成される機能
を示す説明図である。 図中、１２はイメージ読取手段、２４はウイン
ドウ処理手段（ウインドウプロセツサ）、３０は
制御手段（マイクロプロセツサ）である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 画像をラスタ走査して上記画像を表すビツト
   列データを発生するイメージ読取手段と、 上記ビツト列データから各々所定数のピクセル
   を表す複数のウインドウを発生し、該複数のウイ
   ンドウにシンニング処理を順次行い上記画像の輪
   郭線を表す複数のウインドウ・データを発生する
   ウインドウ処理手段と、 上記複数のウインドウ・データを少なくとも輪
   郭線発生、輪郭線終了及び輪郭線継続に対応する
   クラスに分類し、各ウインドウの輪郭線部分の方
   向を示すチエーン符号を発生し、上記クラス毎の
   ウインドウ・データ及びチエーン符号から上記画
   像を表す各輪郭線毎に輪郭線の発生、継続及び終
   了の情報を含むデータ・リストを生成し、該デー
   タ・リストに基づいて上記画像を表すベクトル・
   データを発生する制御手段とを備えることを特徴
   とする画像符号化装置。