JPH0695727B2 - 画像データ圧縮装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ２値画像情報の通信伝送や，ファイル蓄積に使用される
データ圧縮装置に関し， バイト単位で処理する形式の電算機に好適な２値画像情
報の高速データ圧縮装置を提供することを目的とし， 現ラインメモリ手段および前ラインメモリ手段から入力
される現ラインと前ラインの各対応するバイトデータの
間で排他的論理和演算を行なうEOR演算手段と，白／黒
ラン，予め登録されている特定パターン，それ以外の非
特定パターン，のいずれであるかを判別するパターン判
別手段と，順次のバイトデータの間に，白／黒ラン，特
定パターン，非特定パターンの予め定められた連続関係
が存在するかどうかを判別し，その結果により所定の符
号化モードを設定するモード判別手段と， パターン判別手段が判別した白／黒ラン，特定パターン
あるいは非特定パターンの各々ごとに連続するバイトデ
ータの数を計数するカウンタ手段と，連続するバイトデ
ータの数および符号化モードに基づいて所定の符号化形
式を選択し符号化を行なう符号化手段とにより構成す
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は，画像処理装置やファクシミリなどのシステム
において,2値画像情報の通信伝送や，ファイル蓄積に使
用されるデータ圧縮装置に関する。

画像情報のデータ圧縮方式には，国際標準のMH方式,MR
方式,MMR方式などがあるが，これらはいずれも画像情報
を１ビット（画素）単位で取り扱っている。

一方，汎用の電算機は，基本的にバイト（８ビット）単
位でデータを取り扱うものであるため，ビット単位の処
理には不向きであり，汎用の電算機を用いて２値画像情
報のデータ圧縮を行なった場合，ビットシフト命令が多
用されることから，ステップ数が莫大になって，専用回
路を用いた方式にくらべて処理時間が非常に長くなり，
改善が必要となる。

〔従来の技術〕

従来の２値画像のデータ圧縮で多く用いられているMR方
式,MMR方式は,2次元の符号化方式であり，符号化対象の
ラインのみではなく，前ラインとの相関をとって符号化
するものである。この符号化の過程は，前ラインのデー
タの並び方によって種々のモードに分かれるため，モー
ド判別およびモードごとの処理をビット単位で行なう必
要がある。

従来は，この処理を高速で実行するため，専用の複雑な
回路を用いていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の２値画像情報の２次元データ圧縮方式では，バイ
ト処理形式の汎用電算機を用いると高速処理ができない
という問題があった。

本発明は，バイト単位で処理する形式の電算機に好適な
２値画像情報の高速データ圧縮装置を提供することを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は，バイト処理形式の汎用電算機が効率的に処理
できるバイト単位の符号化アルゴリズムをもった画像デ
ータ圧縮装置を提供するものである。

本発明はそのため，前処理として，符号化対象ライン
（現ラインという）と前ラインとの間でバイト単位に排
他的論理和（EORという）をとり，その結果の各バイト
データごとに，そのバイトデータ中の全ビットが“0"ま
たは全ビットが“1"のラン（白／黒ランという）か，予
め登録されているパターン（特定パターンという）か，
あるいはそれ以外のパターン（非特定パターンという）
かを判定して符号化モードを分け，この符号化モードに
応じて符号化アルゴリズムを適用し，モードごとに異な
るバイトデータ形式で符号化することによりデータ圧縮
を行なうものである。

第１図は，本発明の原理説明図である。

図において， １は現ラインメモリであり，符号化対象の現ラインの２
値画像データを一時的に保持する。

２は前ラインメモリであり，現ラインの１つ前のライン
の２値画像データを，バイト単位で保持する。

３は,EOR演算器であり，現ラインメモリ１と前ラインメ
モリ２の各対応するアドレスからバイト単位で読み出さ
れた２値画像データにEOR論理演算を施して，結果をバ
イト単位で出力する。

４は，パターン判別部であり,EOR演算器３からバイト単
位で出力されるEOR演算結果の各バイトデータについ
て，その内容が,1バイト全て“0"（白ラン）か全て“1"
（黒ラン），予め登録されている特定パターン（“0",
“1"の組み合せ），それ以外，のいずれに該当するかを
判別する。

予め登録されている特定パターンは，出現頻度の高いパ
ターンから複数種類選んだものである。

５はモード判別部であり，パターン判別部４が判別した
バイトデータの内容に基づいて，順次のバイトにおける
連続状態を調べる。そして，白／黒ランバイトの連続や
白／黒ランバイトと特定パターンバイトとの組み合わせ
など，一定の連続状態の種別を判別し，それぞれに対応
する符号化モードを設定する。

６はカウンタであり，パターン判別部４が判別した結果
が同一のバイトデータの連続数（バイト長）を計数す
る。

７は符号化部であり，バイトデータについてモード判別
部５が設定した符号化モードと，カウンタ６が計数した
同じパターン判別結果のバイトデータの連続とを用い
て，モードに応じた符号化アルゴリズムにより符号生成
を行なう。

〔作用〕 第２図は，本発明が適用される画像情報のデータ圧縮と
データ復元の過程を示したものである。

データ圧縮過程では,2値化画像データ形式の原画像情報
に対して，第１図に示されている構成により，まず前処
理ライン間のEOR演算を行なった後，パターン判別，モ
ード判別を行ない，その結果により定まる符号化アルゴ
リズムに従ってバイト単位に符号化し，圧縮画像情報に
変換する。

この圧縮画像情報は，伝送あるいはファイル蓄積され，
利用側でデータ復元処理される。

データ復元過程は，データ圧縮過程の逆過程であり，符
号をバイト単位に解析してモード判別およびコード−パ
ターン変換を行ない，データ圧縮過程における符号化ア
ルゴリズムにしたがって各ラインのデータの復号化を行
ない，さらに後処理として，先に復元化されている前ラ
インのデータとEOR演算を行うことで，順次のラインの
データを復元する。

第３図の（ａ），（ｂ）は，本発明におけるEOR演算に
よる前処理の作用を説明するための図であり，図（ａ）
はEOR演算の前処理を施す前の原画像情報の例，図
（ｂ）は順次のライン間でEOR演算を行なった前処理後
の画像情報を示している。簡単化のため,20バイト（16
×10画素）のサイズのものを例示した。

図示のように,EOR演算の前処理によりライン間の差情報
が抽出され，縦方向に連続している画像情報がもつ冗長
性を除去し，符号化対象の情報量を縮小させることがで
きる。

第４図の（ａ）ないし（ｃ）は，本発明による符号化方
法を,3つの符号化モードについて例示的に示したもので
ある。

第４図（ａ）の例は，白／黒ランレングスのみが存在す
るときの符号化モード（Ｒモードという）であり，入力
画像データ内の連続する複数のバイトが全て“1"ビット
あるいは“0"ビットであるとき，これらを図示の１バイ
ト長の出力符号形式に変換する。この白／黒ランレング
スのモードの出力符号形式には，白ラン（“0"ビットの
連続）か黒ラン（“1"ビットの連続）かを示すラン種別
と，連続バイト数を示すレングスが設定される。

第４図（ｂ）の例は，予め登録されている特定パターン
をもつバイトに白／黒ランのバイトが連続しているとき
の符号化モード（RCモードという）である。このモード
における出力符号形式は,1バイト長で，白／黒ランレン
グス（連続バイト数）と，白，黒のラン種別，特定パタ
ーンを識別するパターンコードとが設定される。

第４図（ｃ）の例は，登録されている特定パターンをも
つバイトにその他の非特定パターンをもつバイトが連続
しているときの符号化モード（PCモードという）であ
り,2バイト長の出力符号形式をとる。第１バイトにはモ
ード種別コードと特定パターンのパターンコードが設定
され，第２バイトには非特定パターンをもつバイトがそ
のまま設定される。

その他，特定パターンのバイトのみを対象とする符号化
モード，非特定パターンをもつバイトのみを対象とする
符号化モードなどが設けられる。

各符号化モードに対応する出力符号形式は異なっている
が,1バイトないし複合バイトのバイト単位で長さが規定
されている。またそれぞれの出力符号形式の先頭にある
複数のビットにより，モード種別が識別できるようにさ
れる。

このように本発明では，出現頻度の高い複数種類の特定
パターンや白ラン／黒ランをもつバイトの連続に対して
特に有効にデータ圧縮を行なうことができる。

〔実施例〕

第５図ないし第11図により，本発明の実施例を説明す
る。

第５図のないしは，実施例における符号化モードの
種別とそれぞれの出力符号形式を示したものである。

は,Rモードであり，白／黒のランレングスをもつ１個
あるいは複数個のバイトのシーケンスに適用される。第
２バイトは,Rモードをもつバイトが第１バイト内の５ビ
ットのレングス領域で表示できる32個以上連続している
場合に，拡張領域として付加される。

は,RCモードであり，予め登録されている特定パター
ンをもつバイトに白／黒ランレングスをもつバイトが連
続しているものに適用される。特定パターンは,4ビット
のパターンコードによって示される。

は,PCモードであり，特定パターンをもつバイトに非
特定のパターンをもつバイトが連続している場合に適用
される。第２バイト以降は，非特定パターンを示す。

は,1Cモードであり，特定パターンをもつバイトが１
個の場合に適用される。

は,NCモードであり，特定パターンをもつ（異なって
いてもよい）バイトがＮ個（Ｎ＝３〜18）連続している
場合に適用される。第２バイト以降は，各特定パターン
のパターンコードのシーケンスを示す。

は,Pモードであり，非特定のパターンをもつバイトの
シーケンスに対して適用される。第２バイト以降は，非
特定パターンを示す。

第６図は，本発明の実施例において使用される登録され
た特定パターンとパターンコードの対応を与えるパター
ンコードテーブルの説明図である。図示の例では，2⁸＝
256通りのパターンのうち最も発生する確率の高い16種
の特定パターンが４ビットのパターンコードと対応づけ
て登録されている。

このパターンコードテーブルに登録されている特定パタ
ーンのいずれかが入力バイトデータ中に検出された場
合，対応するパターンコードに変換され，該当する符号
化モードにしたがって符号化される。

第７図は，本発明の１実施例によるデータ圧縮装置の構
成図である。

８は，入力メモリであり,2値化された原画像情報が格納
される。

９は現ラインメモリであり，入力メモリ８から読み出さ
れた符号化対象ライン（現ライン）のデータが，一時的
に保持される。

９′は前ラインメモリであり，現ラインの１つ前のライ
ンのデータが,1ライン分の処理が終るごとに現ラインメ
モリ９から移されて，一時的に保持される。

10はEOR演算器であり，現ラインメモリ９および前ライ
ンメモリ９′からそれぞれ対応する位置のバイトデータ
を読み出し，両者のEOR演算を行なう。

11はパターンコードテーブルであり，たとえば第６図に
示したパターンコードテーブルの内容が設定されてい
る。

12はパターン判別部であり,EOR演算器10から出力される
演算結果の各バイトごとに，そのバイトの全てのビット
が“1"か“0"か，あるいは後述するパターンコードテー
ブル11に予め登録されている特定パターンか，それ以外
の非特定パターンかを判別する。

13は連続バイト数カウンタであり，入力バイトの内容が
“0"のみ，“1"のみ，あるいは非特定パターンである場
合にそのバイトの連続数（レングス）をカウントする。

14はフラグ部であり，入力バイトの内容が“0"のみ（白
ラン）と“1"のみ（黒ラン）のときのＲモード（第５図
）の場合にフラグ“00"（白ラン），“01"（黒ラン）
を設定し，また非特定パターンのバイトのときのＰモー
ド（第５図）の場合にフラグ“1111"を設定する。

15はパターンコード連続数カウンタであり，入力バイト
の内容が特定パターンのいずれかであるとき，そのパタ
ーンコードの連続数（レングス）をカウントする。

16はモード判別部であり，特定パターンのバイトのみ，
あるいは特定パターンのバイトと白／黒ランのバイトの
連続，特定パターンのバイトと非特定パターンの連続の
各状態を判別して，それぞれの符号化モードとして,1C
モード（第５図）とNCモード（第５図）,RCモード
（第５図）,PCモード（第５図）を決定する。

17はパターンコード部であり，パターン判別部12により
判別された特定パターンのパターンコードが，モード判
別部16により設定される。

18はフラグ部であり,1C,NC,RC,PCの各モードに応じたフ
ラグ“1101"“1110",“100/101",“1100"がそれぞれ設
定される。

19は出力レジスタであり，符号を組立て生成するために
使用される。

20は拡張出力レジスタであり，連続バイト数カウンタ13
のカウント値が32を超えたとき，拡張バイトを組立て生
成するために使用される。

21は出力メモリであり，符号化された圧縮画像情報が格
納される。

第８図は，第７図に示されているデータ圧縮装置の制御
手順を示すフローである。以下に第８図の手順にしたが
って第７図の装置の動作を説明する。

（１）：パターン判別部12は，入力メモリ８内の画像デ
ータをバイト単位で読み出し，パターンコードテーブル
11に登録されている特定パターンのいずれかと一致する
かどうかを調べる。一致するものがあればパターンコー
ドに変換し，（７）を実行するが，一致するものがなけ
れば（２）を実行する。

（２）：入力バイトが白ラン（全て“0"）か黒ラン（全
て“1"），または非特定パターンかを調べる。前者であ
れば（３）を実行し，後者であれば（５）を実行する。

（３）：白／黒ランのバイトの場合，連続バイト数カウ
ンタ13でその連続数をカウントする。

（４）：フラグ部14にＲモードのフラグ“00/01"を設定
し,Rモードによる符号化を行なう。

（５）：非特定パターンのバイトの場合，連続バイト数
カウンタ13によりその連続数をカウントする。

（６）：フラグ部14にＰモードのフラグ“1111"を設定
し,Pモードによる符号化を行なう。

（７）：（１）で入力バイトの内容が特定パターンであ
った場合，パターンコード連続数カウンタ15によりその
連続数Ｃをカウントする。

（８）:C＝１の場合（12）を実行し，他の場合（Ｃ
２）には（９）を実行する。

（９）:C＝２の場合，（10）を実行し，他の場合（Ｃ
３）には（11）を実行する。

（10）：フラグ部18に“1101"を設定し,1Cモードで符号
化を行なう。

（11）：フラグ部18に“1110"を設定し,NCモードで符号
化を行なう。

（12）：次の入力バイトが非特定パターンであるかどう
かを調べる。非特定パターンのバイトであれば（13）を
実行し，他の場合には（14）を実行する。

（13）：フラグ部18に“1100"を設定し,PCモードで符号
化を行なう。

（14）：次の入力バイトが連続数１の白／黒ランである
かどうかを調べる。白／黒ランであれば（15）を実行
し，連続数２の白／黒ランであれば（16）を実行する。

（15）：フラグ部18に“100"を設定し,1バイトの白／黒
ランが連続している場合のRCモードによる符号化を行な
う。

（16）：フラグ部18に“101"を設定し,2バイトの白／黒
ランが連続している場合のRCモードによる符号化を行な
う。

なお，連続バイト数カウンタ13の値が32を超える場合に
は，フラグ部14内にある拡張ビットを“1"に設定する。
このときには，連続バイト数カウンタ13の値は，出力レ
ジスタ19と拡張出力レジスタ20の両方を対象に設定され
る。

第９図は，第３図（ｂ）に例示されている前処理後の画
像情報に第８図の制御手順を適用したときの符号化モー
ドの区分を示す。図示のようにＲモード,1Cモード,RCモ
ード,Rモード,1Cモード,RCモード,Rモード,Pモードによ
り順次符号化される。

第10図は，第９図に示された符号化モードにしたがって
符号化された結果の出力データを示す。第３図（ａ）に
おける20バイトのデータを12バイトのデータに圧縮する
ことができた。

第11図は，本発明実施例のデータ圧縮装置と組合せて使
用できるデータ復元装置の構成図である。

図において,22は入力メモリであり，データ圧縮された
画像情報が格納される。

23は符号判別部であり，入力バイトデータの符号を解析
して復元する処理を制御する。

24はパターンコードテーブルであり，入力バイトに含ま
れるパターンコードに対応する特定パターンを与える。

25はメモリ書込部であり，符号判別部23からの制御に基
づいて，復元データのメモリ書き込みを行なう。

26は現ラインメモリであり，復元データがバイト単位で
１ライン分格納される。

27はEOR演算器であり，現ラインメモリ26から読み出し
たバイトデータと前ラインの対応する位置のバイトデー
タをEOR演算する。

28は前ラインメモリであり,EOR演算器27から出力された
演算結果のバイトデータを１ライン分保持する。

入力メモリ22に格納されている符号化（圧縮）データ
は，バイト単位で読み出され，符号判別部23で，符号化
モードの判定がなされる。各モードに応じて次の動作が
行なわれる。

Ｒモードであれば，レングスで指定されたバイト長だけ
メモリ書込部25から現ラインメモリに,1バイト分全て
“0",または１バイト分すべて“1"のデータを書き込
む。このメモリ書き込みを，複数バイト同時に行なうこ
とにより，高速処理が可能となる。ここで，拡張ビット
が“1"（拡張あり）の場合には，次のバイトも用いて，
指定されたレングス（バイト数）だけ，現ラインメモリ
に書き込みを行なう。

RCモードであれば，まずパターンコードテーブル24を参
照して，パターンコードで指定された特定パターンを，
メモリ書込部25経由で，現ラインメモリに書込み，さら
に１バイトまたは２バイトの白ランまたは黒ランをメモ
リ書込部25を介して書き込む。

PCモードのときは，パターンコードテーブル24を参照し
て，パターンコードで指定された特定パターンをメモリ
書込部25経由で現ライン力メモリに書き込み，さらに後
続する非特定パターンを，そのまま現ラインメモリに書
き込む。

1Cモードのときは，パターンコードテーブル24を参照し
て，パターンコードで指定された特定パターンを，メモ
リ書込部25経由で現ラインメモリに書き込み次に進む。

NCモードのときは，連続長Ｎを読み込み，後続の４ビッ
ト単位でＮ個連続する各パターンコードにより，パター
ンコードテーブル24を参照して，指定された特定パター
ンを，メモリ書込部25経由で現ラインメモリに書き込
む。

Ｐモードのときは，レングス長だけの後続するパターン
を読み込み，現ラインメモリ26に書き込む。

特に，同一パターンのバイトが連続している場合には，
一括して現ラインメモリ26に書き込むことができ，高速
処理が可能となる。

現ラインメモリ26に書き込まれた現ラインのデータと，
前ラインメモリ28に保持されている前ラインのデータと
は，バイト単位に読み出されてEOR演算器27でEOR演算さ
れ，結果が出力されるとともに前ラインメモリ28に格納
される。

〔発明の効果〕

本発明によるデータ圧縮のための符号化アルゴリズム
は，バイト単位の処理を基本としているため，通常の汎
用電算機を用いて，効率的にデータ圧縮を行なうことが
でき，従来のような専用回路を用いた特別な圧縮装置に
よらずとも，経済的に比較的高速なシステムが実現でき
る。また400×400ドットの新聞用見出し文字のような大
きなサイズの画像になるほど，本発明によるデータ圧縮
の効果は顕著なものとなって現われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図，第２図は本発明によるデ
ータ圧縮およびデータ復元過程の説明図，第３図は本発
明における前処理の作用を示す説明図，第４図は本発明
における符号化方法の作用を示す符号化例の説明図，第
５図ないし第11図は本発明の実施例を示し，第５図は符
号化モードの種別と出力符号形式の説明図，第６図はパ
ターンコードテーブルの説明図，第７図はデータ圧縮装
置の構成図，第８図はデータ圧縮装置の制御手順フロー
図，第９図は符号化モードの適用区分の説明図，第10図
は出力データの例の説明図，第11図はデータ復元装置の
構成図である。 第１図中， １は現ラインメモリ， ２は前ラインメモリ， ３はEOR演算器， ４はパターン判別部， ５はモード判別部， ６はカウンタ， ７は符号化部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２値画像上における符号化対象の現ライン
   の画像データをバイト単位で入力する現ラインメモリ手
   段（１）と， 上記現ラインの１つ前のラインの画像データを，現ライ
   ンの画像データとアドレス対応させてバイト単位で入力
   する前ラインメモリ手段（２）と， 現ラインメモリ手段（１）および全ラインメモリ手段
   （２）から入力される現ラインと前記ラインの対応する
   バイトデータの間で排他的論理演算を行なうEOR演算手
   段（３）と， EOR演算手段（３）から出力される演算結果の各バイト
   データごとに,1バイト全て“0"か全て“1"の白／黒ラ
   ン，予め登録されている特定パターン，それ以外の非特
   定パターン，のいずれであるかを判別するパターン判別
   手段（４）と， パターン判別手段（４）が判別した順次のバイトデータ
   の間に，白／黒ラン，特定パターン，非特定パターンの
   予め定められた連続関係が存在するかどうかを判別し，
   その結果により所定の符号化モードを設定するモード判
   別手段（５）と， パターン判別手段（４）が判別した白／黒ラン，特定パ
   ターンあるいは非特定パターンの各々ごとに連続するバ
   イトデータの数を計数するカウンタ手段（６）と， 符号化手段（７）とをそなえ， 符号化手段（７）は，モード判別手段（５）により設定
   された符号化モードおよびカウンタ手段（６）により計
   数された連続するバイトデータの数に基づいて所定の符
   号化形式を選択し符号化を行なうことを特徴とする画像
   データ圧縮装置。