JPH07118772B2 - 画像デ−タの符号化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A. 産業上の利用分野 本発明はフアクシミリ・データの伝送、より具体的には
デイザ符号化された像を含むブロツク符号化された画像
データのデータの流れを圧縮する方法に関する。

B. 従来技術 フアクシミリ・システムは白い背景上の黒い文字のみな
らずグレイ・スケールの中の多くの階調（トーン）より
成る像を含んだ原稿の画像データを伝送するのに使用出
来る。原稿を走査する事によつてデータが得られ、後の
使用のために記憶されるか、陰極線管からドツト・マト
リツクス・インク・ジエツト印刷器にわたる多くの表示
装置のうちの一つに提示される。

画像のブロツク符号化によつて多重トーン像が２値媒体
上に提示可能になる。多重トーン画像にはグレイ・トー
ン・レベルが略一定な領域及び細部のこみ入つた領域が
ある。２値媒体は像データが黒もしくは白の画素即ちペ
ルの配列によつて提示される任意の表示形式を含む。白
背景上に黒い要素で形成した像の場合には、表示される
像は多くの連続したブロツクの２次元配列体として形成
（再現）され、各ブロツク中の黒画素（ペル）の密度及
び分布を変えてグレイ・トーン及び細部の視覚的印象を
与えている。

原稿の各ペルのグレイ・レベルの表わす多重ビツトのデ
イジタル語を伝送するためには現在利用可能なよりもは
るかに大きな伝送帯域幅が必要である。さらに、この様
な原稿にはしばしばグレイ・スケールの中の単一のトー
ン・レベルが連続した広い領域があり、この様な場合に
この様な一様な領域全体にわたつて、各ペルのグレイ・
レベルに関する詳細な情報を伝送するのは伝送容量の無
駄である。

C. 発明が解決しようとする問題点 本発明の目的はフアクシミリ伝送システムでデイザ符号
化した像を含むブロツク符号化像のための伝送符号を圧
縮する方法を与える事にある。

D. 問題点を解決するための手段 本発明に従う伝送符号の圧縮方法はブロツク符号化（し
た）データを解析して、一様な領域を示すブロツクの存
在を決定する段階を含む。この様なブロツクには白い背
景上の黒ペルの標準配列がある。ここで黒ペルの数はグ
レイ・レベルに依存する。次の段階で、標準ブロツクは
ブロツク中の各ペルに関する詳細な情報でなく符号名を
伝送するための特定の符号名によつて同定される。一様
な背景でなく、像の複雑な部分を表わすブロツクは例え
ば原稿ビツト・パターンを符号化してよつて同定され
る。

次の段階で走査線に沿つて標準ブロツクのラン（走行）
の中の繰返しの数をカウントし、符号語にサフイツクス
を挿入して符号圧縮を行う。サフイイツクスは標準ブロ
ツクの繰返し数を示し、夫々のブロツクの符号語を繰返
す代りに伝送される。さらに一つの行中のブロツクのラ
ンと次の行のランが等しいかどうかを検べ、等しい場合
には相継ぐランの各々の中のブロツクのための符号語を
繰返して伝送するのでなく追加のサフイツクスを伝送す
る事によつて別の圧縮が達成される。像のこみ入つた部
分を表わすブロツクは上述の圧縮を行う事なく伝送され
る。

E. 実施例 第２図は画像伝送システム20を示し、その中で原稿22が
走査器24によつて走査されて像として表示器26に提示さ
れる。本発明に従つて、原稿22の画素即ちペルはデイザ
・ブロツク符号の様なブロツク符号で符号化され、さら
にシステム20中で本発明の符号化方法によつて符号化さ
れる。この符号化は原稿22のデイザ符号化した像のデイ
ジタル表示を圧縮して、原稿22のデータの表示器26への
伝送をより効率的にするものである。

システム20はさらにアナログ−デイジタル（A/D）変換
器28、バツフア・メモリ30、ブロツク符号器32、ブロツ
ク・アドレス発生器34、一様トーン検出器36、伝送符号
器38、解読器40及び伝送リンク42を含む。上記伝送符号
器38中には計算機44、ラン・レングス（連なりの長さ）
・カウンタ46及びメモリ48が含まれている。

システム20の動作を説明すると、走査器24は原稿22の各
ペルのアナログ表示を与え、このアナログ表示がA/D変
換器28によつて各ペルに対するデイジタル形式のグレイ
・スケールにされる。A/D変換器28のデイジタル出力信
号はバツフア・メモリ30に記憶され、その後ブロツク符
号器32によつて処理される。

符号器32はブロツク・アドレス発生器34をアクチベート
してメモリ30中に記憶したペルのブロツクをアドレスす
る。一般に知られている像のデイザ・ブロツク符号に従
い、原稿22のペルの集合は正方形のマトリツクスの２次
元配列体として配列される。以下説明する様に、各マト
リツクスは４×４（ペル）マトリツクス、８×８マトリ
ツクスもしくはそれ以上のマトリツクスである。或るマ
トリツクスはグレイ・トーンが一様に連続した、原稿22
の領域に位置する。この領域を一様トーン検出器36で検
出する。一様トーンの検出に応答して、符号器32はデイ
ザ符号語は出力する。この語は表示器26を眺める観察者
に対して一様な領域である様な視覚的印象を与える黒及
び白ペルの予じめ決まつた配列を有するマトリツクスに
対応する。この外に、マトリツクスはこみ入つたデザイ
ンの原稿22の領域中に位置付けられる事もある。この場
合には符号器32はマトリツクス中のペルのすべての論理
状態を知す符号語を出力する。

本発明に従い、ブロツク符号器32によつて出力したメツ
セージの符号語は相継いで伝送符号器38によつて圧縮さ
れ、十分に像を表わし、リンク42でより効率的に伝送さ
れる、かなり短いメツセージになる。以下説明する様
に、計算機44はマトリツクスの配列体を解析して、共通
のグレイ・トーンを有する、原稿22の広い領域で発生す
る様な、配列体の行及び列に沿つて配列されている連続
した同じマトリツクスの群の存在を決定する。この様な
群のマトリツクスを同定する題語を繰返し伝送する代り
に、計算機44は行及び列の両方向でマトリツクスが繰返
されている程度を示すサフイツクスを符号語に付加す
る。この動作はこの様なマトリツクスのラン（連なり）
中の同じマトリツクスの数を数えるカウンタ46並びに計
算機の動作に必要なプログラム及びデータを記憶するメ
モリ48の助けによつて行われる。

伝送符号器38によつて修正されたメッセージは伝送リン
ク42を介して解読器40に伝送される。解読器40は符号化
されたメツセージからペルのデータを抽出する。伝送リ
ンク42は一般に知られている適切な方法に従つて構成さ
れ、モデム、送信器及び受信器（図示されず）を含む。
メツセージ中の語数が減つているので、メツセージは伝
送リンク上をより高速に、もしくはより小さな帯域幅の
伝送リンク上を伝送される。本発明を実施する際の符号
器38によつて使用される符号化についてさらに詳細に説
明する。

この方法は画素（ペル）のブロツク毎にブロツク符号化
する。ブロツクの各々はデイザ閾値マトリツクスの寸法
と等しい寸法を有し、ブロツク符号表に従つて各ブロツ
クを符号化する。デイザ・マトリツクスは通常４×４も
しくは８×８の画素より成るが、この方法は任意の寸法
のマトリツクスに適用される。次の符号化方法の説明で
は例として４×４マトリツクスを使用する。

例示的デイザ・マトリツクスは次の通りである。

連続するグレイ・トーン領域を有する像を走査する時は
４×４の画素内のグレイ・トーンは多くの場合に略一定
である。２レベルのテキストもしくは画像を走査する時
は画素の背景はしばしば一様な白もしくはグレイ・レベ
ル（灰色）である。従つて一様なグレイ・レベルに対応
するデイザ符号化ブロツクのパターンがしばしば生じ、
データの符号化が重要になる。

例えばブロツク内の原走査データの平均グレイ・レベル
が7.5で、デイザ符号化データのビツト・パターンが16
進記法で‘9669'（２進16桁）の場合がある。論理レベ
ル１のビツトは黒いペルを表わし、論理レベル０のビツ
トは白いペルを表わす。

特定のブロツクを次の様に表示する。一様なグレイ・ブ
ロツク・パターンは標準即ちＳパターンと呼ぶ。ブロツ
ク内のすべてのビツトが白の時はそのブロツクを白、即
ちＷと呼ぶ。ブロツク・パターンがＷ及びＳ以外の時
は、そのブロツクをランダム即ちＲで表わし、原ビツト
・パターンで符号化する。Ｗ、′Ｓ、Ｒを区別するため
に、サフイツクスを各符号に与える。全ブロツク符号化
表を第１表に示す。一番下の行中の「連続」符号につい
ては後に説明する。

像を構成している正方形マトリツクスの２次元配列体の
場合に、第１の次元とは走査線の方向即ち水平方向をさ
し、第２の次元とはこれに垂直な垂直方向をさす。グレ
イ・レベルの画像もしくは２レベルのテキスト及び図形
の大部分はほとんど一様なグレイ領域もしくは白領域で
あるから、符号化過程では符号ＳもしくはＷがしばしば
数ブロツクにわたつて続く。さらにこの連なり（ラン）
はしばしば隣接行と関連する。従つて１次元、１−Ｄ、
ラン・レングス符号化及び２次元、２−Ｄ、圧縮技法が
符号化したデータの容量を減少するのに有効である。

ブロツク符号化機構では次の様なラン・レングスの概念
を導入するのが便利である。走査方向に同じブロツク・
パターンが多くのブロツクにわたつて続く場合をラン
（連なり）と呼ぶ。ラン・レングス（連なりの長さ）と
は連なりの最初のブロツクを除く、後続ブロツクの数と
して定義される。

非０のラン・レングスを有する連なりの場合には、連続
符号Ｃ（ｎ）を最初のブロツク符号に付けてラン・レン
グスを示す。一つのＣ（ｎ）は２ビツトのサフイツク
ス、１から16迄のラン・レングスｎを表わす0000から11
11迄の４ビツトの２進数より成る。16より長いランはい
くつかのＣ（ｎ）を使用して表わす。ここで各Ｃ（ｎ）
は４つの２進デイジツトを表わす。例えば、129（16進
で81）個のブロツクより成るラン・レングスはＣ（８）
Ｃ（０）で表わす。

２次元の圧縮の場合は、現在のランを過去のラン、例え
ば第３図に示した上に隣接する前のランと比較する。も
し現在のランが０の長さを有するか、過去のランと異な
る位置で終るならば、圧縮は水平方向に限定される。こ
の様な圧縮は水平モードと呼ぶ。水平モードはＣ（ｎ）
のサフイツクスが３ビツトである点を除き１−Ｄ方式と
同じである。現在のランが第３図に示した様に過去のラ
ンと同じ位置で終る時は、現在のランは最初のブロツク
符号Ｓ（２）とこれに続く垂直符号V0によつて符号化す
る。

一つの頁の像を走査する時、最初の４本の走査線を含む
最初のブロツク行は１−Ｄ方式によつて符号化する。そ
れは過去の行がないからである。２番目のブロツク行か
らは、２−Ｄ方式が適用される。符号化方式を１−Ｄか
ら２−Ｄに変える時は行の終り符号、EOLを挿入する。E
OLは又頁の終りにも使用する。この方法では２−Ｄから
１−Ｄに戻る事はない。２−Ｄ符号化表を次の第２表で
示し、２−Ｄ符号器の動作の流れ図を第１図に示す。第
２表は２次元圧縮の場合に符号の要素として２つの記号
を付加する。一つの記号は垂直即ち列方向のためのもの
であり、他の記号は水平もしくは行方向のためのもので
ある。

第１図の流れ図に示した様に、本発明の２次元ブロツク
符号化方法はペルのブロツクＸを選択する事によつて開
始する。各ブロツクは４×４マトリツクス中に配列した
ペルを有する。次に黒ペルの数をカウントしてそのブロ
ツクが白ブロツクであるか、予定数の黒ペルが予じめ決
められたフオーマツトをなして配列している、グレイ・
スケールのトーンを表わす標準ブロツクであるか、黒及
び白ペルの配列が像の細部を示すランダム・ブロツクで
あるかを決定する。

計数の結果に従い、白ブロツク、標準ブロツク、もしく
はランダム・ブロツクのどれが検出されたかに依存して
プロセスは異なる経路に沿つて継続する。対応する標識
を符号語にサフイツクスとして加え、伝送リンクによつ
て伝送さるべき語の符号化の第１段階を完了する。

次に走査線に沿つてランをなすブロツクの数をカウント
し、この様なブロツクの繰返しが存在するかどうか、こ
の様な繰返し中に何個のブロツクが存在するかを決定す
る。この動作はカウンタ46（第２図）の使用によつて達
成される。この部分は現在のブロツクがランの終りであ
るかどうか、換言すると現在のブロツクが前のブロツク
と同じ最後のブロツクであるかどうかを知る事によつて
達成される。もし現在のブロツクがランの終りでなけれ
ば、次のブロツクの解析に戻る。相継ぐブロツクの解析
はランの終りの検出迄続けられる。

ラン・レングスが０の場合にはそのブロツクのブロツク
符号を割当てる。ランの長さが非０の場合には、メモリ
48（第２図）に記憶してある前の水平ブロツク行と比較
を行う。本発明方法を実施するため、計算機44（第２
図）の動作のためのプログラムの実行中に、水平ブロツ
ク行に沿うブロツクの解析結果は現在のランと過去のラ
ンを将来比較するために記憶される。

現在のランが過去のランと異なる場合には、適切なサフ
イツクスが書込まれる。現在のランが過去のランと同じ
場所で終ると、符号の対応する要素が書込まれ、像を構
成するブロツクの配列体中の垂直方向、もしくは第２の
次元方向にデータの繰返しがある事が示される。その
後、ラン・レングス・カウンタをリセツトし、その後に
現われるこの様なブロツクを計数するのに備える。

第２図を参照するに、符号語の上述の要素は伝送リンク
42に沿つて圧縮されたメツセージとして解読器40に伝送
される。解読器40は符号語に付したサフイツクスの各々
に応答して、表示器26のメモリ（図示されず）中にデー
タを記憶する。例えば、非０のランが示された場合に
は、解読器40は表示器26に指示して、ブロツク・データ
のコピーをラン中の繰返し数に対応する、メモリ中の複
数のセルに書込む。同じ様に、垂直方向の相継ぐラン間
に対応がある時は、単一のブロツクのコピーが表示メモ
リのさらに他のセルに書込まれ、伝送リンク42に沿つて
メモリの転送の完了時には、表示器26のメモリ中にはメ
モリ48中に記憶したものと同じデータの配列体が記憶さ
れる。その後、データが表示器のメモリから読出されて
表示器26上に表示される。結果の表示は原稿22と同じ像
になる。

本発明の符号化方法の効率を、２レベルのテキスト及び
図形、並びにグレイ・トーンの写真及び図形のみならず
一様なグレイ・スケールの領域及びこみ入つた細部領域
を有する景色の写真を使用して、標準のテスト・チヤー
トのデイザ像についてテストした。両者の場合共、著し
いデータ圧縮が得られた。圧縮率が１の原像と比較して
上述の２つのテストの場合の圧縮率は夫々2.88及び2.76
である。

従つて本発明の方法は２レベルのテキスト及び図形並び
にデイザ符号化した像を効率的に圧縮する。デイザ符号
化像中に頻繁に生ずるブロツク・パターンがある事を考
慮に入れる事によつて、本発明の方法は像データを伝送
するためにより短かい符号列を与える。各ブロツクの各
々の中のペルのパターンは走査される特定の像でなくジ
イザ・マトリツクスに依存する。従つて、上述の標準ブ
ロツクの符号の如き特定のブロツク符号は原稿22を走査
する前に割当てられる。

又上述の方法は重要な特徴としてリアルタイム符号化が
可能であり、従つて像データは著しい処理上の遅延なく
伝送出来る。

F. 発明の効果 以上のように、本発明によれば、フアクシミリ伝送シス
テムでデイザ符号化した像を含むブロツク符号化像のた
めの伝送符号をきわめて効率的に圧縮する方法が与えら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のデータ圧縮方法の流れ図である。第２
図は本発明の方法を実施する画像伝送システムのブロツ
ク図である。第３図は本発明の方法を遂行するのに使用
する２次元符号列を示した図である。 20……画像伝送システム、22……原稿、24……走査器、
26……表示器、28……アナログ・デイジタル変換器、30
……バツフア・メモリ、32……ブロツク符号器、34……
ブロツク・アドレス発生器、36……一様トーン検出器、
38……伝送符号器、40……解読器、42……伝送リング、
44……計算機、46……ラン・レングス・カウンタ、48…
…メモリ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像データの符号化方法において、 （ａ）原稿を走査して、該原稿の個々の画素におけるグ
   レイ・スケールのトーン・レベル・データを得る段階
   と、 （ｂ）原稿の個々の画素のトーン・レベル・データを、
   該トーン・レベルを識別するディジタル形式に変換する
   段階と、 （ｃ）上記トーン・レベル・データを次の（イ）、
   （ロ）のいずれかのブロック符号で符号化する段階と、 （イ）原稿の種々の一様なトーンを表す様な黒及び白画
   素の予め定まった配列を有する標準パターンに対応する
   ブロック符号、 （ロ）原稿の細部を示す黒及び白画素のランダムな配列
   を有するパターンに対応するブロック符号、 （ｄ）標準パターンもしくはランダム・パターンを認識
   して、対応するブロック符号にサフィクスを付す段階
   と、 （ｅ）上記走査の方向である行に沿って、上記原稿の走
   査の間に発生する上記標準化されたパターンの繰返しを
   検出する段階と、 （ｆ）上記行に沿って上記標準化されたパターンの繰返
   しを検出したことに応答して、該パターンのための上記
   ブロック符号を繰返す代わりに、そのような繰返し数を
   表す符号の要素を付加する段階と、 （ｇ）１つの行における上記標準化されたパターンの繰
   返しの終了と、該１つの行の次の行における上記標準化
   されたパターンの繰返しの終了とを比較した場合におい
   て、 該１つの行における上記標準化されたパターンの繰返し
   の終了と、該次の行における上記標準化されたパターン
   の繰返しの終了とが、上記走査の方向とは垂直な列方向
   の位置において一致し、かつ、該１つの行の次の行にお
   ける当該比較の対象となる上記標準化されたパターンの
   繰返しの途中（繰返しの終了を除く）においては、該１
   つの行における他の上記標準化されたパターンの繰返し
   の終了は表れていない、ことに応答して、 該次の行において、該パターンのための上記ブロック符
   号を繰返す代わりに、上記標準代されたパターンに繰返
   しがあることを表す符号の要素を付加する段階とを有す
   る、 画像データの符号化方法。