JPH0695724B2

JPH0695724B2 - 画像圧縮装置

Info

Publication number: JPH0695724B2
Application number: JP2246823A
Authority: JP
Inventors: 佐敏山内
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-09-17
Filing date: 1990-09-17
Publication date: 1994-11-24
Anticipated expiration: 2009-11-24
Also published as: JPH03163960A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、多階調の画像情報（多値画像データ）の冗長
度を圧縮する画像圧縮装置に関する。

〔従来技術とその課題〕

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。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、ビットプレ
ーン符号化法やブロック符号化法が良く知られている。

ビッ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
ビットについて１次元のランレングス符号化を行う。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、ブロック符号化法は、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
っても、そけを活かせず、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装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、多階調の文書原稿
などの原画像を走査して多値の画素濃度データの列とし
て得、このデータ列について、白、黒及び中間調におけ
る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を判別する。そして、同一画
素濃度レベルが連続する区間の画素濃度データは当該区
間の長さに固有の符号に変換し、濃度レベルの変化が連
続する区間の多値画像データは、当該区間の長さに固有
の符号と、各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の組合せ符号に変換すること
により原画像に対する圧縮されたデータ（符号列）を得
る。

〔作用〕

本発明による画像圧縮装置では、多階調の画像の白、黒
及び中間調レベルにおける隣接画素の相関を活用して、
画像の冗長度を圧縮する。したがって、濃度変化の激し
い手書き文書の多値画像データを従来方法よりも効率よ
く圧縮することができる。

〔実施例〕

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。

原稿（原画像）を公知のスキャナにより走査し、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量子化手段に
より多値量子化するが、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２図に模式的に示す。なお、各ライ
ンの走査ステッ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２図において、走査ステップ０はスキャナの走査開始
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。走査ステップ１以降が原稿の内側で
ある。

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画素ずつジグザ
グに走査して再サンプリングするものとする。例えば、
ラインｎとラインｎ＋１のペアについては、第３図に示
すような経路で走査する。これにより、第４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。

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。なお、本実施例では、後者
の区間は、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う。このランレングス符号化に
は、周知のモデファイド・ハフマン法（Modified Huffm
an Coding）やワイル法（Wyle Coding）を利用できる。
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５図に示すワイルコード（WY
C）を用いてランレングス符号化を行い、レベル１〜レ
ベル４の連続区間については、第６図に示すミックスコ
ード（MXC）を用いてランレングス符号化を行う。

白レベル連続区間と、それ以外のレベルの連続区間に共
通の符号化体系を用いると、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
特性に大きな違いあることが判明した。この違いを考慮
し、実施例では、第５図と第６図に示すような２種の符
号化体系を用意して、データ圧縮効率の向上を図ってい
る。なお、各濃度レベル毎に、そのランレングスの出現
特性に合う符号化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
号化には第７図に示すビット・バイ・ビット・コード
（BC）を用いる。また、画素の濃度情報としては各画素
の濃度レベルそのものを用い、実施例ではそれを第８図
のＡ欄に示す濃度レベルコード（ｄ）を用いて符号化す
る。なお、第８図のＢ欄のコードは、地肌汚れの多い画
像（出現頻度が低濃度レベルにかたよっている）の場合
に適用される。

第４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。

走査ステップ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５図のワイルコード“1010"
（ニモニックのWYC7）に符号化される。

走査ステップ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７図のビット・バイ・
ビット・コード“11110"（BC5）と第８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、走査ステップ37に関
して説明を加える。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、走査ステップ37の直前が同一
濃度レベル区間であるから、走査ステップ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。

第１図は、以上述べた画像圧縮を実現する本発明装置の
一実施例の構成図を示したものである。

第１図において、図示しないスキャナにより原稿100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101に入力させ、５値（レベル０〜４）のディ
ジタル画信号（第２図に相当する）に変換される。この
ディジタル画信号は直接的に信号切換器103に送られる
一方、遅延バッファ102を介して１ライン分遅延後に信
号切換器103に送られる。信号切換器103は、A/D変換器1
01から直接入力される画信号と、遅延バッファ102を介
して入力される画信号を、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３図に示すような経路でジグザク走査し、再サンプ
リングした画素濃度データ列（第４図（ａ））が信号切
換器103から出力されることになる。

なお、第３図に示すようなジグザク走査が可能なスキャ
ナを用いて原稿を走査する場合は、遅延バッファ102お
よび信号切換器103は省き得ることは明らかである。

信号切換器103から出力される画素濃度データ列は、一
致回路104および濃度レベルメモリ105に直接入力される
と共に、遅延回路106で一画素分だけ遅延されて白レベ
ル検出器107および一致回路104に入力される。一致回路
104は、白、黒及び中間調に対応する多値画像データに
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回路であり、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
較を行い、一致する場合は一致信号（“1"信号）を出力
し、一致しない場合は不一致信号（“0"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）
108に直接入力され、またインバータ109で反転されて別
のRLカウンタ110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104から一
致信号（“1"信号）が出るから、RLカウンタ（１）108
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104から不一致信号（“0"信号）が
出た時に符号化器（１）111に転送される。符号化器
（１）111は、白、黒及び中間調における同一濃度レベ
ルの連続する区間を当該区間の長さに固有の符号に符号
化する回路であり、RLカウンタ108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ックスコードを生成
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107の出力信号によって決まる。白レベル検出
器107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
104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）111からワイルコードが出力され、そうで
なければミッ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104の
出力は、“0"であり、インバータ109の出力が“1"にな
るので、RLカウンタ（２）110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104の出力が反
転した時点でそのカウント値を符号化器（２）112およ
び濃度レベルメモリ105に送られる。符号化器（２）112
は、濃度レベルの変化が連続する区間を当該区間の長さ
に固有の符号に符号化する回路であり、RLカウンタ110
により与えられた走査長に対応するビット・バイ・ビッ
トコードを生成し、出力する。

また、濃度レベルメモリ105には信号切換器103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接に
RLカウンタ（２）110のカウント値（走査長）が出力さ
れると、濃度レベルメモリ105の内部のアドレス制御部
が走査長にしたがっ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）113は、濃
度レベルの変化が連続する区間内の各画素の濃度レベル
に固有の符号に符号化する回路であり、濃度レベルメモ
リ105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114は一致回路104の出力にしたがって入力選
択制御を行い、符号化器（１）111、符号化器（２）11
2、符号化器（３）113の出力コードを順次取り込み、第
４図（ｂ）に示したような順序に整えて回線速度変換バ
ッファ115へ送出する。すなわち、符号合成器114から
は、白、黒及び中間調における同一濃度レベルの連続す
る区間の長さに固有の符号、及び、濃度レベルの変化が
連続する区間の長さに固有の符号とそれに該区間の各画
素毎の濃度レベルに固有の符号を付加した符号を合成し
た符号列（圧縮データ）が出力される。回線速度変換バ
ッファ115はFIFO（First-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。

以上、本発明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を用いることができる。ま
た、２ラインを一括してジグザグ走査したが、一括する
ライン数は３本以上でもよく、さらには再サンプリング
時の走査経路も適宜変更でき、あるいは、画像によって
はジグザグ走査を必ずしも適用しなくてもよい。

さらに、実施例においては、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１図に示した装置の遅延回路106の出力と信号切替1
03の出力との間に減算を行う減算器を追加し、この減算
器の出力を濃度レベルメモリ105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、この濃度レベル
差を符号化するための符号体系も容易に実現できる。

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。

〔発明の効果〕

本発明は以上に述べた如くであり、画像の白、黒及び中
間調レベルにおける隣接画素間の相関を活用して画像の
冗長度を圧縮することにより、濃度変化の激しい手書き
文書、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図は本発明による画像圧縮装置の一実施例を示すブ
ロック図、第２図はサンプリング画像の一例を示す図、
第３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４図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５図はワイルコード（WY
C）を示す図、第６図はミックスコード（MXC）を示す
図、第７図はビット・バイ・ビットコード（BC）を示す
図、第８図は濃度レベルコード（ｄ）を示す図である。 101……A/D変換器、 102……遅延バッファ、103……信号切替器、 104……一致回路、 105……濃度レベルメモリ、 106……遅延回路、107……白レベル検出器、 108,110……ランレングス・カウンタ、 109……インバータ、 111,111,113,……符号化器、 114……符号合成器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多階調の画像を走査し、画素単位にサンプ
リングして得られる多値画像データをデータ圧縮する画
像圧縮装置において、前記サンプリングして得られる白、黒及び中間調に対応
する多値画像データについて、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
る手段と、前記白、黒及び中間調における同一濃度レベルの連続す
る区間の多値画像データを当該区間の長さに固有の第１
の符号に変換する手段と、前記濃度レベルの変化が連続する区間の多値画像データ
を、当該区間の長さに固有の第２の符号と、その各画素
毎の濃度レベルまたは直前の画素との濃度レベル差に固
有の第３の符号とに変換する手段と、前記第２の符号に前記第３の符号を付加し、それと前記
第１の符号とを合成する手段とを有することを特徴とす
る画像圧縮装置。