JPH04504043A

JPH04504043A - 画像データの高速圧縮

Info

Publication number: JPH04504043A
Application number: JP50276891A
Authority: JP
Inventors: デラート，デーヴィッド・ウィリアム; ウエイナー，フランク
Original assignee: イーストマン・コダック・カンパニー
Priority date: 1989-12-22
Filing date: 1990-12-17
Publication date: 1992-07-16
Also published as: EP0460188A1; WO1991010314A1

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】画像デニタｐ通」圧狩 □ この発明は一般に画像信号処理に関係しており、且つ特に、ファクシミリ通信及び画像復元のために使用されるもののような、ディジタル通信リンクによる画像データの高速データ通信を容易にするために、副標本化画素データの並列処理によって、画像データ、特に英数字本文、の高速圧縮を実行するためのシステムに特に向けられている。

元画の背景現在製造されているファクシミリシステムは広範囲の種類のチップ供給者から入手可能である比較的低原価の信号処理構成部品を使用しているので、個別の送受信装置の価格を妥当に低く保つことが可能であり、従ってファクシミリ機器市場は現在大量の売行きを享受している。システムの原価を支配している主要構成部品の一つは、書類の内容を表している信号（光学的走査器からの出力）を遠隔の端末装置への伝送のために圧縮し且つ書式（フォーマット）化する圧縮装置である。そのような圧縮装置は慣例上、「ページを横切って」本文表現データを圧縮するために最適化されたある形式の−又は二次元ハフマン符号化機構を使用しており、且つ典型的には、５メガピント毎秒までの、より一般的には１ないし２メガと７ト毎秒の程度の信号処理速度で動作する。その結果として、通常の大量販売のファクシミリシステムは、入力データレートに関係なく、わずか約１ページ毎分の書類処理速度を達成することができる。これに関連して、印刷本文をディジタルデータに変換するために高データレ−）　（ｆＮえば１０〜１２ｆｆｂ／Ｓ）の光学的走査器が使用され得たとしても、圧縮チップの遅い処理速度のために、入力データをこれが圧縮機構のより遅いレートでアクセスされ得るまで緩衝記憶することが必要であり、従って書類処理速度における改善を伴わないでシステムの原価を増大する。

発呪Ｑ要約この発明に従って、通常のファクシミリ伝送システムの書類処理速度におけるこの制限は、余分の記憶能力（中間の緩衝記憶）又は計真上複雑な圧縮モジトルの付加的な原価を必要としないで劇的に増大され、従って通常の装置より少なくとも１けた大きい書類処理速度が達成されるようになる。この目的のために、「ページを横切って」線（ライン）でこの形式で供給される１＠序で連続したデータ標本を直接圧縮する代わりに、この発明による信号処理システムはデータを画素データのそれぞれの副配列へと下位分割又は副標本化されるが、この画素データの副配列の連続したものの発生のし・−トは原初データより低く、特に、容易に入手可能な圧縮チップの圧縮速度と処理速度適合性のある発生のレートである。

データのこれらの副標本配列は次に副標本化データの並列圧縮を行うためにそれぞれのより低い速度の圧縮装置に結合される。

すなわち、副標本化配列内の連続したデータ値のデータレートは連続したデータ値が光学的走査装置により供給されるレートのほんの何分の１かであるので、上述の低原価圧縮装置を利用して圧縮動作を行うことが可能である。必要とされる圧縮装置の数は予定されたデータレート、及び個別の圧縮チップの圧縮レートに依存する。前に指摘されたように、容易に入手可能な低原価チップは典型的には１ないし５メガピントの程度のデータレートを取り扱うことができる。従って、１０ないし１２メガビット毎秒通信チャネルに対しては、必要とさレモ圧縮チップの数は２ないし１０の程度になる。しかしながら、そのようなチップはビットマツプデータを高入力データレートで圧縮する過程において必要であるような記憶装置の原価よりもかなり安価である。圧縮された副標本化データは次に高データレート通信チャネルによる受信機場所への伝送のために組み合わされる。

受信機場所においては、送信機場所から通信チャネルにより伝送された圧縮信号の連続した部分が複数の並列データ分解装置のそれぞれのものに結合され、そしてこのデータ分解装置は分解された出力信号を生成する。分解装置によって生成された圧縮出力信号は並列−直列シフトレジスタに供給される。ンフトレジスタの内容を直列に読み出すことによっ゛乙酉像データ標本値の多次元配列を表現している復元直流データ流が得られる。

さて、データを副配列へと副標本化することはデータの相関特性を低減する傾向があり（副配列の連続した標本は原初画像データ又はビットのに番目ごとのデータ値又は画素だけに生しるので）、従って圧縮性能における低減を意味するけれども、この発明に従って、ビットマツプの「ページ横断」又は水平方向におけるデータ副標本の相関特性におけるこの小さい低減はファクシミリ機器により最もしばしば送信されるデータの形式（例えば本文）の固をの相関特性を利用し且つ「ページを下って」データを並列圧縮することによって相殺される。

更に詳細には、通常の英数字本文、及びビジネス、パーソナルコンビエータ発生の図形に対しては、データが最も高度に相関させられている方向は本文が（ページを横切って）光学的に走査される方向とは一般に直交している。タイプされ又は印−１１された本文の形状は、水平方向においてではなく、垂直又はページを下っての方向において有意の成分を持つ傾向があり、従って本文のページ（多数のＷ）の画像の連続した標本は通常水平方向におけるよりも垂直方向においてより少ない遷移（例えば暗から明）を受けることになる。その結果として、並列圧縮装置のそれぞれが見るものは、データがビットマツプの水平すなわち行方向読出しから圧縮装置に供給されたとした場合に遭遇するであろうよりも更に高度に相関のある信号流である。

この発明の採択実施例に従って、規定のデータレートでの通信チャネルによる伝送のための、多次元配列の画像データ標本値を表現している信号は、それぞれのデータ圧縮装置がこれに供給されたデータを伝送データレート（例えば、１０〜ｌ　２　Ｍｂ／ｓ）の分数である圧縮レート（例えば、１〜５Ｍｂ／ｓ）で圧縮することのできる複数のデータ圧縮装置を準備することによって圧縮される。それぞれの画素位置が伝送されるべき信号と関連づけられているビットマツプは次に、マツプの連続した行の連続したデータ（画素）値を多重分離して、連続したデータが原初マツプのに番目ごとのデータ値に対応している複数の副配列のデータにすることによって副標本化又は下位分割される。副配列のデータ値は次にそれぞれの組の圧縮装置に結合されるが、これらの装置のそれぞれはそれぞれの副配列と関連しており、且つそれの入力データの二次元圧縮を実ｊテすることのできる形式のものである。ピントマツプの連続したｊ〒と関連したデータ副標本は非連続的であり、従って水平方向における圧縮性能の低減に寄与する場合でも、副配列の各列内の連続したデータ標本は原初ピントマツプのそれぞれの行内で遭遇するデータ値よりも本質的により高度に互いに相関させられている。その結果として、各装置により実行される二次元データ圧縮演算子は出力信号品質において損失を受けない。

圧縮された出力信号は次に（ファクシミリ）通信チャネルによる受信機場所への伝送のために組み合わされる。

受信機場所においては、送信機場所から通信チャネルにより伝送された圧縮信号の連続した部分が複数のデータ分解装置のそれぞれのものに結合さ娠そしてこの分解装置は分解された出力信号を生成する。分解装置により生成された分解出力信号は並列−直列シフトレジスタに結合される。シフトレジスタの内容を直列に読み出すことによって、多次元配列の画像データ標本値を表現している復元直列データ流が得られる。

図面曵旦単歿説朋図１はこの発明による改良式圧縮機構を使用した画像データ通信システムの実施例の構成図であり、図２及び３は図１のシステムにより多重分離されたピントマツプデータのそれぞれの副配列を示しており、又図４は本文の拡大部分を示している。

謀糧望説朋この発明による特定の改良式画像データ圧縮システムを詳細に説明する前に、この発明は主として通常の信号処理及び通信回路及び構成部品の新規な構造的組° 合せに存するのであって、それの特定の詳細な形態に存するのではないことが認められべきである。従って、これらの通常の回路及び構成部品の構造、制御及び配置は、ここでのこの説明の恩恵を受ける技術に通した者に容易に明らかであるような構造的細部で開示を不明確にしないように、この発明に直接関係のある特定の細部だけを示した容易に理解可能な構成図によって図面に図解されている。

それゆえに、図面の構成図図解は必ずしも例示的システムの機械的な構造的配置を表しておらず、主として便宜上の機能的群分げにおけるシステムの主要な構造的構成部分を図解し、これによりこの発明が一層容易に理解されるように意図されている。

今度は図１に言及すると、この発明による改良式圧縮機構を使用した画像データ圧縮システムの実施例の構成図は、画像データｆｉｌｌ（例えば、印刷本文の連続的に供給されるページのような、書類のラスタ式走査を行うように構成された光学電子的書類走査器）を持った送信機場所１０を含むものとして図解されており、データａＩＩは（本文）ｉｉ！ｆ像の連続的にぽ本化されたグレーレベル値をそれぞれ表現している一連のディジタル符号化信号を発生する。書類走査器１．１は典型的にはページを下って綿ごとに書類のラスク弐走査を行うので、符号化信号値のそれぞれは走査画像のビットマツプ１３におけるそれぞれの画素位置に対応しており、ビットマツプは実際上、Ｍ（例えば１．７６８）列の幅ＸＮ（例えば２２００）行の深さの、二次元配列の画素データからなっている。

上に論述されたように、今日の画像データ走査機器のデータレートは商業的ファクシミリ機器によって慣例上使用される低原価圧縮モジュールの信号処理速度よりかなり速いので、この機器の書類処理速度は約１ページ毎分の程度の非常に低い量に制限されてきた。この欠点の理由は、圧縮機構が画像データ源によるのと実質上同じ直列（ラスタ）形式におけるデータについて動作したことによる。

多線二次元画像圧縮の場合でさえも、総合処理速度はそれの最低速の構成部分、圧縮モジュールによって制約されてきた。

上述のように、この発明に従って、通常のファクシミリ伝送システムの書類処理速度におけるこの制限は、ビットマツプ１３を複数の副配列のデータへと実効上副標本化し又は下位分割して、この副配列のデータ内容の連続したものが原初マツプのに番目ごとのデータ値に対応するようにすることによって劇的に増大される。この目的のために、原初画像データビットマツプはデマルチプレクサ１５に結合され、そしてこれのＫのそれぞれの出力ポート１７−１・・・１７〜には複数のデータ圧縮ユニット２１−１・・・２１−Ｋに結合されており、これらのそれぞれはこれに供給される副配列のデータについて二次元圧縮を実施することができる。前に言及したように、圧縮ユニット２１−１・・・２１−にのそれぞれのものは、大量販売のファクシミリ機器において一般に使用され、且つそれに供給されたデータを画像データａ１１からの伝送データレート（例えばｌＯ〜１２Ｍｂ／ｓ）の何分の１かである圧縮レート（例えば１〜５　Ｍｂ／ｓ）で圧縮することのできる、市販で容易に入手可能なユニットでよい。

関連のマイクロ制御器２３の制御の下で、デマルチプレクサ１５はピントマツプＩ３をＫの副配列の画素データへと下位分割する。非制限的図解の簡単化の目的のために、Ｋ＝２とすると、下位分割されたビットマツプは、それぞれ図２及び３に線図で図解されたように、一対のそれぞれの副配列３１及び３２へと多重分Ｍ（デマルチプクス）されることができる。前に注記されたように、画素データによって表現された画像がファクシミリにより送信された典型的な書類、例えば英数字文字の１ページ、である場合には、図４に示された本文の拡大部分における線りに沿って存在する英数字文字の諸部分によって例示されたように、垂直すなわち「ページを下っての」方向においては本文の「細長い」性質のために、連続したデータ標本の間には実質的な固有の高相関特性が存在する。従って、ビットマツプ１３のそれぞれの行に対して、副配列３１及び３２のデータ副標本が非連続であり（例えば、図２に示された副配列３１の行Ｏの画素値Ｐａ、。、Ｐｏ、２、Ｐｏ、４、Ｐｏｌ、・・・・）、従って水平方向における圧縮性能の低減に富与し得るとしても、副配列の各列内の連続したデータ標本（例えば、副配列３１の列Ｏの画素値Ｐａ、。、Ｐ８．。、Ｐｉ、。、Ｐ３．。、・・・、Ｐ７．。ンは原初ビットマツプ１３のそれぞれの行内で遭遇するデータ値よりも本質的により高度に互いに相関させられている。その結果として、各圧縮ユニット２１により実行される二次元弁−汐圧縮演算子は出力信号品質における損失を受けない。圧縮ユニット２１からの圧縮出力信号は出力マルチプレクサ２５に結合されて、（ディジタル電気通信）送信機モデム２日を介しての、（ファクシミリ）通信チャネル４０（例えば、ディジタル電話チャネル）による受信機場所２０への高データレート送信（例えば、１０〜１２Ｍｂ／ｓの程度）のために組み合わされる。

受信機場所２０においては、受信機モデム４２は送信機場所１０から通信チャネル４０により送信されてきた圧縮データ信号をデマルチプレクサ４４に出力し、そしてこれは受信機場所マイクロ制御器４３の制御の下で到来圧縮データ流を、出力ボート４４−１・・・４４−Ｋによる複数のデータ圧縮解除ユニット４６− １・・・４６−にへの印加のためのそれぞれの出力セグメントへと制御可能に分離する。送信機場所１０内の圧縮ユニットと同様に、圧縮解除ユニット４６−１・・・４６−にのそれぞれは、大量販売のファクシミリ機器において一般に使用され、且つチ＋ネル４０による伝送データレート（例えば、Ｉ　Ｏ−１２Ｍｂ／ｓ）の何分の１かである圧縮レート（例えば、１〜５Ｍｂ／ｓ）でそれに供給されたデータの二次元圧縮解除を行うことのできる、市販で容易に入手可能なユニットでよい。

圧縮解除ユニット４６により生成された圧縮解除出力信号は並列−直列シフトレジスタ５５の並列入力ボート５２−１・・・５２−Ｋに結合される。シフトレジスタ５５の内容が直列出力データとして直列に読み出されるにつれて、画像データ標本値の原初ビア）マンプを表現している復元直列データ流が得られる。

前述の説明から察知されるように、高データレート画像データをデータ圧縮の前にそれぞれの副配列へと副標本化することによって、処理速度が伝送データレートよりかなり小さい低原価の容易に入手可能な圧縮ユニットを使用することが可能である。すなわち、副標本化配列内の連続したデータ値のデータレートは連続したデータ値が光学的走査装置により供給され且つファクシミリ通信チャネルにより伝送されるレートの何分の１かにすぎないので、圧縮、圧縮解除プロセスの各端部においてかなりの緩衝記憶容量を付加することなく、低原価圧縮ユニットを利用することが可能である。

我我はこの発明による実施例を示し且つ説明したが、この発明がそれに限定されず、技術に通した者に知られているような多くの変化及び変更が可能であることは理解されるべきであり、従って我我はここで示され且つ説明された細部に限定されることを望まず、技術上通常の技能を有する者は明白であるようなすべての変化及び変更を包含することを意図している。

要幻纂百激云二又Ω高遥圧箱開示Ω要約ファクシミリ通信チャネルによる伝送のために画像データ（例えば英数字本文）の多次元配列を表現している画素データ信号のピントマツプを処理するためのシステムは、それぞれの圧縮ユニットがこれに供給されたデータをデータレートの何分の１かにすぎない圧縮レートで圧縮することのできる複数のデータ圧縮ユニットを！１！備することによって圧縮される。ピントマツプはピントマツプを副配列のデータへと多重分離することによって副標本化される。副配列データはそれぞれの組の圧縮ユニットに結合され、このユニットは多重分離副配列データの並列二次元圧縮を実行する。ピントマツプの連続した行と関連したデータ副標本が非連続であり、従って、データが本文であるために、水平方向における圧縮性能の低減に寄与することがある場合でも、副配列の各列内の連続したデータ標本は、原初ピントマツプのそれぞれの行内で遭遇するデータ値よりも本質的により高度に互いに相関させられている。その結果として、各ユニットにより実行される二次元データ圧縮演算子は出力信号品質における損失を受けない。

国際調査報告＋ｎ＋ｍｍｗ＋ｍｙ＾ｅ＠に４１＋＋−５ｏＰＣＴ／ＵＳ９０１０７３０６国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】

１．データ信号のそれぞれのものがＭ列Ｎ行の画素データ値の二次元マップ配列の形式で定義可能である多次元画像表現データ信号を処理する方法であって、（ａ）前記の配列のデータ信号をそれぞれの副配列の画素データ信号へと副標本化して、それぞれの副配列における連続した画素データ信号の発注レートが前記のマップ配列におけるよりは低いが、複数の二次元データ圧縮ユニットのそれぞれのものの圧縮速度との処理速度適合性のあるようにする段階、（ｂ）それぞれの副配列の画素データ信号を前記の複数の二次元データ圧縮ユニットのそれぞれのものに結合して、前記の副配列の各配列の副標本化データ信号の並列圧縮を行い、前記の圧縮ユニットのそれぞれが圧縮された副配列の画素データ信号を表現している圧縮出力信号を生成するようにする段階、及び（ｃ）段階（ｂ）において生成された圧縮出力信号を組み合わせて前記の多次元画像表現信号を表現している複合圧縮信号を生成する段階、を含んでいる前記の方法。
２．（ｄ）前記の複合圧縮信号を受信機場所に送信する段階、（ｅ）前記の受信機場所において、前記の複合圧縮信号を受信してこの信号を、前記の副配列の画素データ信号を表現している複数の圧縮信号へと分離する段階、（ｆ）前記の圧縮信号のそれぞれのものを複数の二次元データ圧縮解除ユニットのそれぞれのものに結合して、前記の圧縮信号表現副配列の各配列の副標本化データ信号の並列圧縮解除を行い、前記の圧縮解除ユニットのそれぞれがそれぞれの副配列の画素データ信号を表現している圧縮解除出力信号を生成するようにする段階、及び（ｇ）前記の圧縮解除出力信号を組み合わせて多次元画像表現データ信号を復元する段階、を更に含んでいる、請求項１に記載の方法。
３．段階（ｄ）が前記の圧縮ユニットのそれぞれのものの圧縮速度を超えるデータレートで前記の複合信号を前記の受信機場所に送信することからなっている、請求項１に記載の方法。
４．それぞれの副配列のデータのデータ信号の連続したものが前記のデータマップのｋ番目ごとのデータ値に対応している、請求項１に記載の方法。
５．前記の多次元画像が英数字本文を表現している画像表現データ信号を得るために光学的走査装置によって走査され、この本文の文字の形状が、前記の画像表現信号を生成するために本文が光学的に走査される方向に対して概して直角である方向においてより高度に相関させられている、請求項１に記載の方法。
６．副配列の各列内の連続したデータ信号が、前記のデータマップのそれぞれの行内で遭遇するデータ信号よりもより高度に互いに相関させられている、請求項５に記載の方法。
７．段階（ｇ）が、前記の圧縮解除出力信号を並列一直列シフトレジスタの並列入力に結合し且つそこから前記の圧縮解除出力信号を直列に読み出して前記の画像表現データ信号を復元することからなっている、請求項２に記載の方法。
８．前記の圧縮ユニットの数が、前記の圧縮ユニットのそれぞれのものの信号処理速度に対する前記の画像表現信号のデータレートの比に従って決定される、請求項１に記載の方法。
９．それぞれのデータ信号がＭ列Ｎ行の画素データ値の二次元マップ配列の形式で定義可能である多次元画像表現データ信号を処理するためのシステムであって、前記の配列多次元画像表現データ信号が結合されているデータ信号下位分割装置であって、前記の配列のデータ信号をそれぞれの副配列の画素データ信号へと副標本化して、それぞれの副配列における連続した画素データ信号の発生のレートが前記のマップ配列におけるよりも低いが、複数の二次元データ圧縮ユニットのそれぞれのものの圧縮速度との処理速度適合性のあるようにする前記のデータ信号下位分割装置、それぞれの圧縮ユニットが、前記の副配列のそれぞれのものの画素データ信号を受けるように結合されていて、前記の副配列のそれぞれのものの副標本化データ信号の並列圧縮を実施し、圧縮された副配列の画素データ信号を表現している圧縮出力信号を生成する複数の二次元データ圧縮ユニット、及び前記の圧縮出力信号を組み合わせて、前記の多次元画像表現信号を表現している複合圧縮信号を生成する圧縮出力信号組合せユニット、を備えている前記のシステム。
１０．前記の圧縮信号組合せユニットに結合されていて前記の複合圧縮信号を通信チャネルにより受信機場所に送信する送信機、を更に備えている、請求項９に記載のシステム。
１１．前記の受信機場所において、前記の複合圧縮信号を受信する受信機ユニット、前記の複合圧縮信号を、前記の副配列の画素データ信号を表現している複数の圧縮信号へと分離するデマルチプレクサ、及び複数の二次元データ圧縮解除ユニットを更に備えており、この圧縮解除ユニットのそれぞれのものに前記の複数の圧縮信号のそれぞれのものが結合されていて、前記の圧縮信号表現副配列のそれぞれのものの副標本化データの並列圧縮解除を行い。前記の圧縮解除ユニットのそれぞれがそれぞれの副配列の画素データ信号を表現している圧縮解除出力信号を生成するようになっており、更に前記の圧縮解除出力信号を組み合わせて多次元画像表現データ信号を復元する信号組合せユニットが備えられている、請求項１０に記載のシステム。
１２．前記の送信機が前記の圧縮ユニットのそれぞれのものの圧縮速度を超えるデータレートで前記の複合信号を前記の受信機場所に送信する、請求項１０に記載のシステム。
１３．前記のデータ信号下位分割装置か、前記のマップ配列のｋ番目ごとのデータ信号を前記の圧縮ユニットのそれぞれのものに結合するデマルチプレクサからなっている、請求項９に記載のシステム。
１４．前記の多次元画像表現データ信号が光学的走査装置から得られ、且つ英数字本文を表現していて、これの文字の形状が、前記の画像表現信号を生成するために光学的走査装置によって本文が光学的に走査される方向に対して概して直交する方向においてより高度に相関させられている、請求項９に記載のシステム。
１５．副配列の各列内の連続したデータ信号が、前記のデータマップのそれぞれの行内で遭遇するデータ信号よりもより高度に互いに相関させられている、請求項１４に記載のシステム。
１６．前記の圧縮信号出力組合せユニットが並列−直列シフトレジスタを備えていて、これの並列入力に前記の圧縮解除出力信号が結合されており、前記のシフトレジスタが前記の圧縮解除出力信号をそこから直列に読み出して前記の画像表現データ信号を復元する、請求項１０に記載のシステム。
１７．前記の圧縮ユニットの数が、前記の圧縮ユニットのそれぞれのものの信号処理速度に対する前記の画像表現信号のデータレートの比に従って決定される、請求項９に記載のシステム。
１８．前記の通信チャネルがファクシミリ伝送通信チャネルからなっている、請求項１１に記載のシステム。
１９．それぞれのデータ信号がＭ列Ｎ行の画素データ値の二次元マップ配列の形式で定義可能である多次元画像表現データ信号を処理する方法であって、（ａ）前記のマップ配列の連続した行をＭ列Ｐ行の画素データ信号のそれぞれの副配列の画素データ信号へと副標本化して、それぞれの副配列の行における連続した画素データ信号の発生レートが、前記のマップ配列の行における画素データ信号の発生レートより低いが、複数の二次元データ圧縮ユニットのそれぞれのものの圧縮速度との処理速度適合性のあるようにする段階、（ｂ）それぞれの副配列の画素データ信号を前記の複数の二次元データ圧縮ユニットのそれぞれのものに結合して、前記の副配列のそれぞれのものの副標本化データ信号の並列圧縮を行い、前記の圧縮ユニットのそれぞれが圧縮された副配列の画素データ信号を表現している圧縮出力信号を生成するようにする段階、及び（ｃ）段階（ｂ）において生成された圧縮出力信号を組み合わせて前記の多次元画像表現信号を表現している複合圧縮信号を生成する段階、を含んでいる前記の方法。
２０．前記の多次元画像が英数字本文を表現している画像表現データ信号を得るために光学的走査装置によって走査され、前記の本文の文字の形状が、前記のビットマップ配列及び副配列の列の方向に対応する方向であって、前記の画像表現信号を生成するために本文が光学的に走査される方向に概して直交している前記の方向においてより高度に相関させられている、請求項１９に記載の方法。
２１．前記の圧縮ユニットの数が、前記の圧縮ユニットのそれぞれのものの信号処理速度に対する前記の画像表現信号のデータレートの比に従って決定される、請求項１９に記載の方法。