JPH0695725B2

JPH0695725B2 - 画像圧縮装置

Info

Publication number: JPH0695725B2
Application number: JP2246824A
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: JPH03163961A

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多値画像データは当該区
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、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符号に変換す
るとともに、当該区間の最終画素の符号の後に当該区間
の終了を示す符号を付加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
特性に大きな違いのあること判明がした。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では、画素毎の濃度情
報を符号化する。濃度情報としては、画素の濃度レベル
または直前の画素との濃度レベル差（相対濃度レベル）
を用いることができる。実施例では、画素の濃度情報と
して濃度レベルを用い、第７図に示す濃度レベル符号
（DC）を用いて符号化する。

本発明では、この濃度レベルの変化が連続する区間につ
いて、該区間の終了を示す符号（ECD）を、その区間の
最終画素の符号の後に付加する。この区間終了符号は、
濃度情報の符号と別の体系で定義してもよいが、実施例
では、第７図に示す濃度レベル符号と同一体系で定義し
ている。同一体系で符号化するということは、対象画像
について、区間の終了を示す符号（EOD）の出現頻度と
走査長が１の各濃度レベルの出現頻度の統計をとり、そ
の出現頻度に応じて符号長を定めることである。

なお、第７図のＡ欄は各濃度レベルおよび区間終了の出
現頻度のほぼ等しいとした符号体系で、地肌汚れが少な
い画像に主に適用する。Ｂ欄は、出現頻度が低濃度レベ
ルに偏っているとした符号体系で、地肌汚れの多い画像
に主に適用する。

第２図の画像データのラインｎとラインｎ＋１のペアに
対して本発明の実施例を適用した場合について、第８図
により説明する。第８図（ａ）は第４図と同じものであ
り、５値の画素濃度データ列である。濃度レベルは10進
表現で示してある。第８図（ｂ）は、第８図（ａ）に対
する符号列（圧縮データ）であり、濃度レベル変化区間
の符号化には第７図のＡ欄の符号体系を用いている。

第８図において、走査ステップ０〜６は白レベルが連続
する区間（走査長７）である。したがって、この区間は
第５図のワイルコード“1010"（WYC7）に符号化する。
走査するステップ７〜11は濃度レベルが連続的に変化す
る区間であるので、第７図Ａ欄の濃度レベル符号（DC）
で各画素濃度レベルを符号化する。つまり、走査ステッ
プ7,8,9,10,11の各画素濃度レベルを“100"（DC1）、
“101"（DC2）、“110"（DC3）、“101"（DC2）、“11
1"（DC4）に符号化する。その後に、区間終了符号（EO
D）“01"を付加する。走査ステップ12〜16は濃度レベル
４が連続する区間（走査長５）であり、第６図のミック
スコード“111000"（MXC5）に符号化する。他のレベル
変化区間についても同様で、図示の通りに符号化され
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
変換器101に入力され、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とを、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）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グ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および符号化器（３）112に直接入力されると
共に、遅延回路105で一画素分だけ遅延されて白レベル
検出器106および一致回路104に入力される。一致回路10
4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107に
直接入力され、またインバータ108で反転され、微分器1
09を介して符号化器（２）111に入力される。

同一濃度レベルの連続する区間では、一致回路104から
一致信号（“1"信号）が出るため、RLカウンタ107が動
作し、当該区間の走査長をカウントする。その後、一致
回路104より不一致信号（“0"信号）が出ると、RLカウ
ンタ107の内容（走査長）が符号化器（１）110に送られ
る。符号化器（１）110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107より与
えられた走査長に対応するワイルコード（第５図）また
はミックスコード（第６図）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106の出力
信号によって決まるまた一致回路104の出力信号は、インバータ108で反転し
たのち符号化器（３）112にも送られる。濃度レベルの
変化が連続する区間では、インバータ108の出力が“1"
になるので、符号化器（３）112は、信号切替器103より
入力される各画素の濃度データを第７図Ａ欄のDCコード
に変換する。つまり、符号化器（３）112は、濃度レベ
ルの変化が連続する区間の多値画像データを、その各画
素毎の濃度レベルに固有の符号に符号化するための回路
である。

一方、微分器109はインバータ108の出力からレベル変化
区間の終りを検出（微分）し、信号を出力する。符号化
器（２）111は、微分器109から信号が出ると、レベル変
化区間終了を示すEODコード（第７図）を出力する。

符号合成器113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）110、符号化器（２）1
11、符号化器（３）112の出力コードを順次取り込み、
第８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114へ送出する。すなわち、符号合成器113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と濃度レベルの変化が連続す
る区間の各画素毎の濃度レベルに固有の符号とを合成
し、さらに各濃度レベル変化区間の最終画素符号の後に
は当該区間の終了を示す符号の付加された符号列（圧縮
データ）が出力される。

回線速度変換バッファ114はFIFO（First-In First-Ou
t）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105の出力と信号切替
器103の出力との間に減算を行う減算器を追加し、この
減算器の出力を符号化器（３）112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ク走査を説明するた
めの図、第４図は第２図の例の画素濃度データ列を示す
図、第５図はワイルコード（WYC）を示す図、第６図は
ミックスコード（MXC）を示す図、第７図は濃度レベル
コード（DC）と区間終了符号（EOD）を示す図、第８図
は第４図の画素濃度データ列とその圧縮データとを対比
させて示した図である。 101……A/D変換器、 202……遅延バッファ、103……信号切替器、 204……一致回路、 105……遅延回路、106……白レベル検出器、 107……ランレングス・カウンタ、 108……インバータ、109……微分器、 110,111,112……符号化器、 113……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、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２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終了を示す第３
の符号を生成する手段と、前記第２の符号の後に前記第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。