JPH08130651A

JPH08130651A - ２次元画像データの圧縮方式および伸長方式

Info

Publication number: JPH08130651A
Application number: JP6289109A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Narita; 喜則成田; Kazunori Matsuura; 一教松浦
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-10-28
Filing date: 1994-10-28
Publication date: 1996-05-21

Abstract

(57)【要約】【目的】画像データのデータ圧縮率を高め、且つ高速
に圧縮、伸長するデータ圧縮方式、伸長方式及び圧縮装
置、伸長装置を提供する。【構成】順次入力される２次元画像データに対して直
前ラインを保持する辞書バッファ６と、現ライン上の圧
縮対象部分データ列を記憶するバッファ１６と、辞書バ
ッファ６に記憶されたデータから圧縮対象部分データ列
と同じ直前部分データ列を検出する比較器７と、圧縮対
象部分データ列の圧縮データとして、直前部分データ列
の直前ライン上での位置に応じて異なるコードを出力す
ると共に、注目画素の現ライン上での位置をｘ₁、直前
部分データ列の先頭画素の直前ライン上での位置をｘ₂
とし、ｘ₁及び／又はｘ₂の各値毎に直前部分データ列
の長さに応じて異なるコードを出力する符号生成器８を
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２次元画像データにお
けるデータ圧縮方式及び伸長方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像圧縮方式としては、非可逆性
のデータ圧縮方式と可逆性のデータ圧縮方式がある。前
者の例として挙げることのできる離散コサイン変換（DC
T ）を用いたJPEGやMPEGなどの非可逆性のデータ圧縮方
式では、カラーコード（カラーパレットの呼び出し符
号）を使用した画像データを圧縮する場合に情報落ちが
生じるため使用することができない。後者の可逆性のデ
ータ圧縮方式の代表的な方式が、情報のランレングス
（run length）を用いてデータ圧縮を行う方式（ランレ
ングス圧縮）、頻繁に現れる情報を辞書に登録しデータ
圧縮を行う方式（辞書圧縮）である。後者の方式は、IE
EE Transactions on Information Theory IT-24 、pp.5
30〜536 に掲載されたZiv 及びLempelによる論文“Comp
ression of Individual Sequenes via Variable Rate C
oding ”に開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記圧縮方式には、そ
れぞれ下記のような問題点がある。ランレングス圧縮
は、連続した同じ情報が多く含まれる画像データには効
果を発揮するが、そうでない画像データに対しては効果
が無く、圧縮の効果が全く現れない場合もある。

【０００４】辞書圧縮は、辞書に対するヒット率が高い
画像データには効果を発揮するが、そうでない画像デー
タに対しては効果が無い。また、ヒット率は辞書を記憶
するための記憶容量に依存するため、高いヒット率を得
たいならば容量の大きな格納場所が必要となる。更に、
容量の大きな辞書を持つことで辞書参照回数が増大し、
圧縮速度が低下する。

【０００５】そこで、本発明は、上記圧縮方式の問題点
を補い、画像データのデータ圧縮率を高め情報量を低減
し且つ高速に圧縮することができるデータ圧縮方式及び
その圧縮されたデータを高速に伸長することができる伸
長方式を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のデータ圧縮方式では、順次スキャンされる２
次元画像データに対して直前ラインのデータを参照し、
現ラインに直前ラインと少なくとも１画素分以上同じデ
ータ列である圧縮対象部分データ列を検出した場合に、
前記圧縮対象部分データ列の圧縮データとして、直前ラ
イン上の前記圧縮対象部分データ列に対応する直前部分
データ列の位置に応じて異なるコードを出力すると共
に、前記圧縮対象部分データ列の先頭画素である注目画
素についての現ラインの先頭画素からの位置をｘ₁、前
記直前部分データ列の先頭画素についての直前ラインの
先頭画素からの位置をｘ₂とし、前記ｘ₁及び／又は前
記ｘ₂の各値毎に前記直前部分データ列の長さに応じて
異なるコードを出力する。

【０００７】また本発明のデータ伸長方式では、順次ス
キャンされる２次元画像データに対して直前ラインのデ
ータを参照し、現ラインに直前ラインと少なくとも１画
素分以上同じ部分データ列である圧縮対象部分データ列
を検出した場合に、前記圧縮対象部分データ列の圧縮デ
ータとして、直前ライン上の前記圧縮対象部分データ列
に対応する直前部分データ列の位置に応じて異なるコー
ドと、前記圧縮対象部分データ列の先頭画素である注目
画素についての現ラインの先頭画素からの位置をｘ₁、
前記直前部分データ列の先頭画素についての直前ライン
の先頭画素からの位置をｘ₂とし、前記ｘ₁及び／又は
前記ｘ₂の各値毎に前記直前部分データ列の長さに応じ
て異なるコードが順次入力される２次元画像圧縮データ
の伸長方式であって、少なくとも直前ラインの伸長され
たデータを保持し、入力された圧縮データから、前記直
前部分データ列の位置に関する情報を抽出すると共に、
この情報に基づいて前記直前部分データ列の先頭画素に
ついての直前ラインの先頭画素からの位置ｘ₂を求め、
伸長しようとする注目画素の現ラインの先頭画素からの
位置ｘ₁及び／又は前記ｘ₂に基づいて前記直前部分デ
ータ列の長さに関する情報を抽出し、前記直前部分デー
タ列の位置に関する情報及び前記直前部分データ列の長
さに関する情報に基づいて、保持された直前ラインの伸
長されたデータから前記直前部分データ列を抽出し、前
記直前部分データ列を入力された圧縮データの伸長デー
タとして出力する。

【０００８】また、上記データ圧縮方式を実現するデー
タ圧縮装置は、順次入力される２次元画像データに対し
て１ライン前のデータを保持する参照メモリ手段と、入
力された現ラインの信号から、連続する複数のデータ列
を抽出し圧縮対象部分データ列として記憶するバッファ
手段と、前記参照メモリ手段に記憶されたデータに前記
圧縮対象部分データ列と同じ部分データ列が存在するか
否かを検出する走査比較手段と、前記走査比較手段が同
じ部分データ列を検出した場合に、前記圧縮対象部分デ
ータ列の圧縮データとして、前記参照メモリ手段に記憶
されたデータ上での前記圧縮対象部分データ列に対応す
る直前部分データ列の位置に応じて異なるコードを出力
すると共に、前記圧縮対象部分データ列の先頭画素であ
る注目画素についての現ラインの先頭画素からの位置を
ｘ₁、前記直前部分データ列の先頭画素についての直前
ラインの先頭画素からの位置をｘ₂とし、前記ｘ₁及び
／又は前記ｘ₂の各値毎に前記直前部分データ列の長さ
に応じて異なるコードを出力する符号生成手段と、を備
える。

【０００９】さらに、上記データ伸長方式を実現するデ
ータ伸長装置は、順次スキャンされる２次元画像データ
に対して直前ラインのデータを参照し、現ラインに直前
ラインと少なくとも１画素分以上同じ部分データ列であ
る圧縮対象部分データ列を検出した場合に、前記圧縮対
象部分データ列の圧縮データとして、直前ライン上の前
記圧縮対象部分データ列に対応する直前部分データ列の
位置に応じて異なるコードと、前記圧縮対象部分データ
列の先頭画素である注目画素についての現ラインの先頭
画素からの位置をｘ₁、前記直前部分データ列の先頭画
素についての直前ラインの先頭画素からの位置をｘ₂、
前記ｘ₁及び／又は前記ｘ₂の各値毎に前記直前部分デ
ータ列の長さに応じて異なるコードが順次入力される２
次元画像圧縮データの伸長装置であって、少なくとも直
前ラインの伸長されたデータを保持するバッファメモリ
手段と、入力された圧縮データから、前記直前部分デー
タ列の位置に関する情報を抽出すると共に、この情報に
基づいて前記直前部分データ列の先頭画素についての直
前ラインの先頭画素からの位置ｘ₂を求め、伸長しよう
とする注目画素の現ラインの先頭画素からの位置ｘ₁及
び／又は前記ｘ₂に基づいて前記直前部分データ列の長
さに関する情報を抽出する抽出手段と、前記直前部分デ
ータ列の位置に関する情報及び前記直前部分データ列の
長さに関する情報に基づいて、バッファメモリ手段によ
り保持された直前ラインの伸長されたデータから前記直
前部分データ列を抽出し、前記直前部分データ列を入力
された圧縮データの伸長データとして出力する復号手段
と、を備える。

【００１０】

【作用】本発明の理解を容易にするため、本発明の原理
を図面を用いて説明する。本発明では画像データのある
画素は近傍の画素群に類似するという性質を利用し、順
次スキャンされる２次元画像データ（図１に示す）にお
いて、直前ラインのデータを参照データ（これを記憶す
るバッファを「辞書」Ａということにする）として保持
する。そして、辞書Ａを参照し、現ライン上に辞書Ａ上
のデータとできるだけ長く一致する部分データ列（これ
を圧縮対象部分データ列と定義する）Ｂを検出する。次
に、注目画素Ｃ（圧縮対象部分データ列Ｂの先頭画素を
こう定義する）と、圧縮対象部分データ列Ｂと一致する
辞書Ａ上の部分データ列（これを直前部分データ列と定
義する）Ｄの先頭画素Ｅとの２次元空間上の相対位置に
応じて異なるコードを出力すると共に、注目画素Ｃの現
ラインの先頭画素からの位置をｘ₁（ここではｘ₁＝０
である）、先頭画素Ｅの辞書Ａの先頭画素からの位置を
ｘ₂（ここではｘ₂＝１である）とし、ｘ₁及び／又は
ｘ₂の各値毎に、直前部分データ列Ｄの長さ（ここでは
５ドット）に応じて異なるコードを出力する。これによ
り、圧縮対象部分データ列Ｂのデータ圧縮を行う。上記
コードは、固定長符号とはせず生起確立の高いデータに
短い符号を割当て圧縮率を上げるために可変長符号とす
ることが望ましい。直前部分データ列の長さについての
コードとして、ｘ₁及び／又はｘ₂の各値毎に、直前部
分データ列の長さに応じて異なるものを割り当てたのは
以下の理由による。原理的には、直前部分データ列の長
さに応じて異なるコードが割り当てられていれば、ｘ₁
及び／又はｘ₂の各値毎にコードを割り当てる必要はな
い。しかし、直前部分データ列の長さの採り得る最大値
は注目画素から現ラインの終端に位置する画素までのド
ット長以上になることはない。すなわち、直前部分デー
タ列の長さの採り得る最大値はｘ₁の値によって異な
る。また、直前部分データ列の長さの採り得る最大値は
直前ライン上の注目画素に対応する画素から直前ライン
の終端に位置する画素までのドット長以上になることも
ない。すなわち、直前部分データ列の長さの採り得る最
大値はｘ₂の値によっても異なる。このため、本発明で
は、直前部分データ列の長さを表すコードをｘ₁及び／
又はｘ₂の各値毎に用意することにより、長さの採り得
る範囲外の値についてコードが割り当てられるという無
駄を少なくし、符号の冗長性を改善して圧縮率を高め
る。特に、ｘ₁及びｘ₂のうち値の大きい方をＴとし、
Ｔの各値毎に直前部分データ列の長さに応じて異なるコ
ードを割り当てることにより、長さの採り得る範囲外の
値についてコードが割り当てられるという無駄を完全に
なくし、更に符号の冗長性を改善して圧縮率を高めるこ
とができる。

【００１１】尚、辞書に対する参照範囲は、現ライン上
の部分データ列と辞書上の部分データ列との類似度が高
い範囲内に限定するのが望ましい。さらに、圧縮対象部
分データ列が辞書上の部分データ列と一致しない場合
は、圧縮対象部分データ列にランレングス圧縮などを適
用する。

【００１２】本発明は、上記のように、辞書の容量は直
前ラインのみを格納すれば良いので非常に小さい。ま
た、類似度の高い範囲内で辞書を参照すると共にできる
だけ長い部分データ列を参照するので、圧縮率が高く且
つ圧縮・伸長を高速に処理することが可能である。さら
に、ｘ₁及び／又はｘ₂の各値毎に直前部分データ列の
長さに応じて異なるコードを割り当てることにより、直
前部分データ列の長さを表す符号の冗長性を改善し、圧
縮率を高めることができる。また、画像データの１ライ
ン目や辞書参照が不可能な部分データ列にランレングス
圧縮などを適用することで、更に、高い圧縮率が得られ
る。

【００１３】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図２乃至図６にし
たがって詳述する。図２は本発明のデータ圧縮回路の構
成例、図３は本発明のデータ圧縮アルゴリズムのフロー
チャートである。図２において、５はラインバッファ、
６は１ライン前のデータを保持する辞書バッファ、７は
比較器、８は符号生成器、９は加算器、１０はポイン
タ、１１は相対位置カウンタ、１２はポインタバッフ
ァ、１３は長さカウンタ、１４は相対位置・長さバッフ
ァ、１５はセレクタ、１６は部分列バッファを示す。ま
た、１７はラインバッファへの入力信号線、１８は辞書
バッファへの入力信号線、１９は符号出力線を示す。

【００１４】次に、図３に示すフローに基づいて上記の
ように構成されたデータ圧縮回路の動作の概要を示す。
先ず、処理２０でポインタ１０等を初期化し、順次入力
される画像データをラインバッファ入力信号線１７を通
してラインバッファ５へ格納する。この際、辞書バッフ
ァ入力信号線１８を通して辞書バッファ６にラインバッ
ファ５から押し出されるデータを格納する。次に、処理
２１でラインバッファ５に入力されたラインデータが１
ライン目のデータであるか否かを判断する。ラインバッ
ファ５に入力されたラインデータが１ライン目のデータ
である場合、参照すべきデータが辞書バッファ６に未だ
格納されていないので、ランレングス圧縮を行う（処理
２５）。すなわち、現ライン上に同一画素ができるだけ
長く連続する部分データ列を検索する。先ず、ポインタ
１０の指すラインバッファ５のデータを部分列バッファ
１６に格納し、ポインタ１０を１つ進め、ラインバッフ
ァ５のデータをセレクタ１５を通して、比較器７に入力
し、部分列バッファ１６のデータと比較する。比較の結
果が一致するならば、長さカウンタ１３をインクリメン
トし、次のポインタ１０の指すデータをセレクタ１５を
通して比較器７に入力し部分列バッファ１６のデータと
比較する。そして、比較の結果が一致しなくなるまでポ
インタ１０を１つずつ進め部分列バッファ１６のデータ
との比較を繰り返す。これにより、比較結果が一致しな
くなった時点で長さカウンタ１３に計数されている値が
現ライン上の同一画素が連続した部分データ列の長さＬ
として計数される。次に、長さカウンタ１３により計数
された部分データ列の長さＬのデータと部分列バッファ
１６に格納された生データとを符号生成器８に入力す
る。符号生成器８は、部分データ列の長さＬのデータと
その生データとをコード化し、符号出力線１９を通し
て、そのコードを出力する（処理２６）。このようにし
て１ライン目の全てのデータを処理する。

【００１５】処理２１でラインバッファ５に入力された
ラインデータが２ライン目以降のデータである場合、検
索対象部分データ列（ラインバッファ５に格納された現
ラインのデータから選択された連続する画素のデータを
こう定義する）にできるだけ長く一致する辞書上の最長
部分データ列の検索を行う（処理２２）。この最長部分
データ列の検索は図３には処理２２として１つのフロー
で示して有るが、以下の手順で行われる。最長部分デー
タ列の検索の概念を８×８の画像データを示す図４を例
として説明する。本実施例では、検索対象部分データ列
に対して１ライン前のラインにその検索対象部分データ
列と同じ部分データ列が存在するか否かを、検索対象部
分データ列の先頭画素位置から−１戻った位置（相対位
置−１と定義する）から＋１進んだ位置（相対位置＋１
と定義する）において、検索対象部分データ列の先頭画
素と同じ画素が存在するか否かを検索することによって
判定している。即ち、１ライン前に左右１画素分ずれた
範囲内に同じ画素列が存在する場合に処理２４の圧縮が
行なわれる。

【００１６】図４（ａ）で言えば、（１）相対位置−１
の例としては、３行１列目の「５」に続く部分データ列
「５５４」がある。この部分データ列「５５４」は２行
の０列目の「５」に続く部分データ列「５５４」と同じ
データ列であるので左に１画素ずれた位置に同一部分デ
ータ列が存在すると判定される。（２）相対位置０の例
としては、１行４列目の「３」に続く部分データ列「３
４」がある。この部分データ列「３４」は０行の４列目
の「３」に続く部分データ列「３４」と同じデータ列で
あるので０画素ずれた位置に同一部分データ列が存在す
ると判定される。（３）相対位置＋１の例としては、２
行０列目の「５」に続く部分データ列「５５４３４」が
ある。この部分データ列「５５４３４」は１行１列目の
「５」に続く部分データ列「５５４３４」と同じデータ
列であるので右に１画素ずれた位置に同一部分データ列
が存在すると判定される。

【００１７】処理２２では先ず、ポインタ１０のデータ
をポインタバッファ１２に格納し、相対位置カウンタ１
１を初期化する。次に、ポインタ１０の指すラインバッ
ファ５から１画素分のデータが部分列バッファ１６に取
り込まれる。ラインバッファ５から部分列バッファ１６
に取り込まれた現ラインの１画素のデータについて辞書
バッファに記憶された１ライン前の相対位置−１の画
素、相対位置０の画素、相対位置＋１の画素について一
致する画素が有るか無いかを検索し、無い場合は、相対
位置・長さバッファ１４にそれぞれの相対位置毎に長さ
「０」を書き込んで処理２３に進む。図４（ａ）では１
行３列の「４」は、０行２列、０行３列は「２」であ
り、０行４列は「３」であるので、相対位置・長さバッ
ファ１４にポイント（１、３）の長さデータとして相対
位置−１、０、＋１ともに「０」が書き込まれる。一致
する画素が存在する場合は、ポインタ１０と長さカウン
タ１５をインクリメントし、隣の画素のデータを部分列
バッファ１６に取り込む。このときポインタバッファ１
２には今回の検索で検索中の検索対象部分データ列の先
頭番地が残されている。

【００１８】検索対象部分データ列の先頭画素が相対位
置−１に一致を発見した場合は、隣の画素については１
ライン前のデータの相対位置−１の画素のデータと部分
列バッファ１６に取り込まれた画素との比較が行われ、
相対位置０に一致を発見した場合は、隣の画素について
は１ライン前のデータの相対位置０の画素のデータと部
分列バッファ１６に取り込まれた画素との比較が行わ
れ、相対位置＋１に一致を発見した場合は、隣の画素に
ついては１ライン前のデータの相対位置＋１の画素のデ
ータと部分列バッファ１６に取り込まれた画素との比較
が行われる。上記それぞれの比較結果が一致を示す場合
には、更に隣の画素ポインタ１０をインクリメントし、
隣の画素のデータを部分列バッファ１６に取り込み、長
さカウンタ１５をインクリメントする。そして、上記そ
れぞれの比較結果が一致しなくなるまで繰り返す。これ
により、比較結果が一致しなくなった時点で長さカウン
タ１５に計数されている値が１ライン前のデータに同じ
データ列を持つ部分データ列の長さＬとして計測され
る。この長さ情報Ｌは相対位置−１、相対位置０、相対
位置＋１のそれぞれについて計数される。すなわち、相
対位置−１について上記のようにして長さＬを計数した
後、その長さＬを相対位置−１についての長さ情報とし
て相対位置・長さバッファの相対位置−１の欄に記憶す
る。次に、相対位置０についての検索を行うため、ポイ
ンタバッファ１２に一時保存しておいた検索対象部分デ
ータ列の先頭番地をポインタ１０に戻し、相対位置カウ
ンタ１１をインクリメントし、検索対象部分データ列の
先頭番地の右隣のデータについて同様に相対位置０のデ
ータが一致しなくなるまで画素ポインタ１０をインクリ
メントしながら比較を行い、長さ情報Ｌを求める。続い
て相対位置＋１について同様の検索を行う。

【００１９】図４（ａ）の２行０列の「５」を先頭画素
とする部分データ列を考えると、この画素はライン先頭
なので前のラインの相対位置−１にデータが存在しな
い。したがって、相対位置−１については、長さＬは０
となる。相対位置０については１行０列に「５」が存在
するので、長さカウンタ１３をインクリメントして２行
０列の「５」の隣接する２行１列のデータ「５」が部分
列バッファ１６に取り込まれ１行１列の「５」と比較さ
れる。これも一致するので、長さカウンタ１３をインク
リメントするとともに２行１列の「５」の隣接する２行
２列のデータ「４」が部分列バッファ１６に取り込まれ
１行２列の「５」と比較される。これは異なるのでこの
ときまでに一致したデータの数「２」が２行０列の
「５」を先頭画素とする部分データ列の相対位置０につ
いての長さＬ＝２となる。

【００２０】２行０列の「５」を先頭画素とする部分デ
ータ列については、１行１列に「５」が存在し先頭画素
と一致するので相対位置＋１についても隣接画素の比較
を行う。２行０列の「５」の隣接する２行１列のデータ
「５」が部分列バッファ１６に取り込まれ、相対位置＋
１の１行２列の「５」と比較される。一致するので順次
右側の画素を取り込み比較を続けると、２行５列の
「３」と１行６列の「１」の比較を行った時に不一致に
なる。従って、このときの長さカウンタ１３の値「５」
が２行０列の「５」を先頭画素とする部分データ列の相
対位置０についての長さＬ＝５となる。

【００２１】以上により、２行０列の「５」を先頭画素
とする部分データ列の長さＬとしては、Ｌ（相対位置−
１）＝０，Ｌ（相対位置０）＝２，Ｌ（相対位置＋１）
＝５の３つが相対位置・長さバッファに記憶されること
になる。この中で最長の５を長さＬとする部分データ列
を選択する。図４（ａ）の場合、同図（ｂ）に示すよう
に部分データ列Ａ（５５）は相対位置０の同一部分デー
タ列を示し、部分データ列Ｂ（５５４３４）は相対位置
＋１の同一部分データ列を示す。部分データ列Ａは長さ
２、部分データ列Ｂは長さ５であるので圧縮効率の高い
部分データ列Ｂを選択する。

【００２２】すなわち、処理２３を介して処理２４に移
行し、相対位置・長さバッファ１４の中に格納されてい
るデータの中で最長のデータとそれに対する相対位置の
データを符号生成器８に入力する。符号生成器８は、相
対位置のデータと部分データ列の長さＬのデータとをコ
ード化し、符号出力線１９を通して、そのコードを出力
する（処理２６）。

【００２３】また、相対位置・長さバッファ１４に格納
されている長さが全て０の場合、つまり辞書の中に一致
する部分データ列が見つからなかった場合は、処理２３
を介して処理２５に移行し、上記のランレングス圧縮を
行う。

【００２４】処理２７及び処理２８を介して上記操作を
２次元画像データの最終ラインまで繰り返し、データ圧
縮を行い符号化する。

【００２５】次に、図４に示す８×８の画像データのデ
ータ圧縮過程を説明する。各データは４ビットで表現さ
れるものとする。以下では、便宜的に、画像データの座
標を（列，行）、符号化されたコードを、｛相対位置，
長さ｝あるいは［データの種類，長さ］で表すこととす
る。即ち、中括弧｛｝で囲まれている部分は本発明に
よる圧縮がおこなわれている部分であり、鍵括弧［］
で囲まれている部分はランレングスによる圧縮が行われ
ている部分を示すことになる。

【００２６】たとえば、相対位置が１、長さが３の符号
コードは｛１，３｝、データの種類が５、長さが２の符
号コードは［５，２］となる。また、注目データの座標
を(x, y)とすると、辞書参照範囲を相対位置で(x-1, y-
1)、(x, y-1)、(x+1, y-1)とする。先ず、図４（ａ）の
場合、０行目は参照する辞書が存在しないのでランレン
グス圧縮を行う。画像データ（０，０）から（３，０）
のデータは２で同じなので、符号は［２，４］となる。
（４，０）の３は１つだけなので符号は［３，１］とな
る。（５，０）から（７，０）のデータは４で同じなの
で符号は［４，３］となり、０行目の符号は、図５の０
行目に示すように、［２，４］［３，１］［４，３］と
なる。

【００２７】図４（ａ）の１行目の処理は、０行目を辞
書として扱う。（０，１）と（０，０）を比較し一致し
ないので、次に（０，１）と（１，０）と比較し、これ
も一致しないので、辞書には一致する部分データ列がな
いと判断し、ランレングス圧縮を適用する。（０，１）
から（２，１) のデータは５で同じであるので符号は
［５，３］となる。（３，１）の４は（２，０）、
（３，０）、（４，０）と一致しないので、ランレング
ス圧縮を適用し、符号は［４，１］となる。（４，１）
の３は（３，０）、（４，０）、（５，０）の中の
（４，０）と一致し、（４，１）から（５，１）と辞書
の（４，０）から（５，０）が一致するので、符号は
｛０，２｝となる。（６，１）と（７，１）はそれぞれ
辞書のデータと一致しないので符号は、それぞれ［１，
１］、［３，１］となる。したがって、１行目の符号
は、図５の１行目に示すように、［５，３］［４，１］
｛０，２｝［１，１］［３，１］となる。

【００２８】図４（ａ）の２行目の処理は、１行目を辞
書として扱う。（０，２）は相対位置０の辞書（０，
１）と相対位置１の辞書（１，１）と一致するが、相対
位置０の場合は一致する辞書の部分データ列の長さが
（０，１）から（１，１）と２であるが、相対位置１の
場合は一致する辞書の部分データ列の長さが（１，１）
から（５，１）と５であり、相対位置１の辞書の部分デ
ータ列の方が長いので、符号は｛１，５｝となり、上記
の処理を最終行まで繰り返すと図４の画像データに対し
て図５の符号列が得られる。

【００２９】次に、図５の符号列を図６及び図７に示す
符号を用いて実際のコードに割り当ててみる。ランレン
グス圧縮の場合、符号は図７の６１に示すように識別子
＋データの種類＋長さで構成される。ここで、識別子は
１ビット固定で表現することとし、ランレングス圧縮の
場合は０を割り当てる。但し、１ライン目はランレング
ス圧縮のみなので識別子は取り除く。データの種類とは
生データのことである。本実施例では１画素を４ビット
固定で表現している。長さは可変長符号で表現すること
とし、長さに応じて図７の６１ａに示すコードを割り当
てる。たとえば、図５に示す符号列の０行目の［２，
４］は000101110 となる。

【００３０】辞書圧縮の場合、符号は図７の６２に示す
ように識別子＋相対位置＋長さで構成される。辞書圧縮
の場合、識別子に１を割り当てる。相対位置は可変長符
号で表現することとし、相対位置に応じて図７の６２ａ
に示すコードを割り当てる。長さも可変長符号で表現す
ることとし、注目画素の現ラインの先頭画素からの位置
をｘ₁（本実施例では０≦ｘ₁≦７）、直前ライン上の
部分データ列の先頭画素についての直前ラインの先頭画
素からの位置をｘ₂（本実施例では０≦ｘ₂≦７）、ｘ
₁及びｘ₂のうち大きい方の値をＴ（Ｔ＝ＭＡＸ
（ｘ₁，ｘ₂））とし、Ｔの各値毎に圧縮対象部分デー
タ列の長さ、すなわち直前ライン上の部分データ列の長
さに応じて図６に示すコードを割り当てる。たとえば、
図５に示す符号列の５行目の｛０，２｝はｘ₁＝０であ
り、また相対位置は０なのでｘ₂＝０である。したがっ
て、Ｔ＝ｘ₁＝ｘ₂＝０となる。Ｔ＝０の場合、図６に
示すように、長さ２の符号は10であるので、図５に示す
符号列の５行目の｛０，２｝は1010となる。また、図５
に示す符号列の５行目の｛−１，６｝はｘ₁＝２であ
り、また相対位置は−１なのでｘ₂＝１である。したが
って、Ｔ＝ｘ₁＝２となる。Ｔ＝２の場合、図６に示す
ように、長さ６の符号は1111であるので、図５に示す符
号列の５行目の｛−１，６｝は1111111 となる。

【００３１】辞書圧縮の場合において、長さに応じたコ
ードをＴの各値毎に用意したのは以下の理由による。原
理的には、長さに応じて異なるコードが割り当てられて
いれば、Ｔの各値毎にコードを割り当てる必要はない。
しかし、圧縮対象部分データ列の長さ、すなわち、直前
ライン上の部分データ列の長さの採り得る最大値は注目
画素から現ラインの終端に位置する画素までのドット長
より大きくなることはない。また、直前ライン上の注目
画素に対応する画素から直前ラインの終端に位置する画
素までのドット長より大きくなることもない。したがっ
て、圧縮対象部分データ列の長さ、すなわち、直前ライ
ン上の部分データ列の長さの採り得る最大値は、注目画
素から現ラインの終端に位置する画素までのドット長及
び直前ライン上の注目画素に対応する画素から直前ライ
ンの終端に位置する画素までのドット長のうち短い方の
値となる。このため、本実施例では、ｘ₁及びｘ₂のう
ち値の大きい方をＴとし、Ｔの各値毎に部分データ列の
長さに応じて異なるコードを割り当てることにより、長
さの採り得る範囲外の値についてコードが割り当てられ
るという無駄を完全になくし、符号の冗長性を改善して
圧縮率を高めている。尚、図６において、ハイフン
「−」で示すものは可変長符号が割り当てられていない
ことを示す。Ｔ＝７のときに可変長符号が割り当てられ
ていないのは、Ｔ＝７の場合、長さは必ず１となるから
である。

【００３２】図５の符号列を実際の符号に変換した結果
が図８になり、図４の画像データの容量が２５６ビット
であるのに対し、図８のデータ容量は、１６３ビットで
あり、本発明のアルゴリズムを用いてもとの画像データ
の約６４％に圧縮できたことになる。

【００３３】次に、図９及び図１０を用いて上記の手法
で圧縮した符号を伸長する手順を示す。図９は伸長回路
の構成例、図１０はデータ伸長アルゴリズムのフローチ
ャートである。図９において、２９は入力バッファ、３
０は識別子バッファ、３１はランレングスデコーダ、３
２は辞書デコーダ、３３と３４はセレクタ、３５は長さ
バッファ、３６は比較器、３７は長さカウンタ、３８は
加算器、３９は伸長バッファ、４０はポインタ、４１は
辞書ポインタ、４２は辞書バッファ、４３は入力信号
線、４４は出力信号線である。

【００３４】次に、図１０に示すフローに基づいて上記
のように構成された伸長回路の動作の概要を示す。先
ず、入力信号線４３を通して入力バッファ２９に圧縮さ
れたデータを取り込み、初めの１ビットを識別子バッフ
ァに格納し、処理４５でポインタ４０及び長さカウンタ
３７を０に初期化する。処理４６に移行し、識別子バッ
ファの内容が１であるなら、後に続くデータは辞書圧縮
されたデータなので、辞書デコーダ３２を通し、相対位
置と長さの情報とをデコードする。先ず、初めの１ビッ
トに続く２ビット目以降のビット列長から相対位置の情
報を抽出する。そして、デコードされた相対位置の情報
（−１か０か１）とポインタ４０の内容（この場合０）
を加算器３８に入力して辞書上の部分データ列の先頭画
素の位置ｘ₂を求め、この位置ｘ₂を辞書ポインタ４１
に格納する（処理４７）。次に、ポインタ４０の指す注
目画素の現ライン上での位置ｘ₁及び加算器３８で算出
した辞書上の部分データ列の先頭画素の位置ｘ₂に基づ
き、前述したＴの値（Ｔ＝ＭＡＸ（ｘ₁，ｘ₂））を求
める。そして、このＴの値に基づき、相対位置を表すビ
ット列長に続くビット列長から長さの情報を抽出し、長
さバッファに格納する（処理４８）。

【００３５】処理４９では、辞書ポインタ４１の指す辞
書バッファ４２のデータをポインタ４０の指す伸長バッ
ファ３９に格納する。次に、辞書ポインタ４１及びポイ
ンタ４０を１つ進め（処理５０、５３）、長さカウンタ
３７をインクリメントし、長さカウンタ３７の内容を長
さバッファ３５の内容と比較器３６を通して比較する
（処理５４）。長さバッファの内容と長さカウンタの内
容が一致しないなら（処理５５）、処理５６を介して処
理４９に移行し、一致するまで処理４９、５０、５３、
５４を順に繰り返し処理する。一致する場合は、長さカ
ウンタ３７を０に初期化した後（処理５７）、処理４６
に移行し、新しい符号を伸長する。

【００３６】処理４６で識別子が０の場合は、後に続く
データはランレングス圧縮されたデータなので、ランレ
ングスデコーダ３１を通し、生データと長さの情報とを
デコードする。先ず、初めの１ビットに続く２ビット目
から５ビット目までのビット列長から生データを抽出す
る。次に、６ビット目以降のビット列長から長さの情報
を抽出する。そして、デコードされた長さの情報を長さ
バッファ３５に格納すると共に（処理５１）、生データ
をポインタ４０の指す伸長バッファ３９に格納する（処
理５２）。次に、ポインタ４０を１つ進め（処理５
３）、長さカウンタ３７をインクリメントし、長さカウ
ンタ３７の内容を長さバッファ３５の内容と比較器３６
を通して比較する（処理５４）。長さバッファの内容と
長さカウンタの内容が一致しないなら（処理５５）、処
理５６を介して処理５２に移行し、一致するまで処理５
２、５３、５４を順に繰り返し処理する。一致する場合
は、長さカウンタ３７を０に初期化した後（処理５
７）、処理４６に移行し、新しい符号を伸長する。尚、
入力された圧縮データが１ライン目の場合、識別子は取
り除かれているが、データはランレングス圧縮されたデ
ータのみなので、処理４６で識別子の判定をすることな
く処理５１に移行する。

【００３７】上記の処理を最後の符号まで繰り返して行
い、伸長バッファ３９に格納したデータが画像データ１
ライン分に達したら、辞書バッファ４２に伸長バッファ
３９の内容をすべて複写し、辞書バッファの内容、つま
り復元されたデータを出力信号線４４を通して出力す
る。これにより、１ライン分の画像データの伸長動作が
終了する。次のラインの伸長を行うときは、再び処理４
５に移行する。

【００３８】上記圧縮の実施例では、辞書上に存在する
最長部分データ列を辞書参照範囲内から検索し、符号化
しているが、その他にも、最長部分データ列を複数の部
分データ列に分割し他の部分データ列と合成して圧縮す
る場合や、最長ではない部分データ列を組み合わせて圧
縮する場合などが考えられる。

【００３９】前者の場合、例えば、図４（ｂ）の部分デ
ータ列Ｂを図４（ｃ）の２つの部分データ列Ｃ「５５４
３」と部分データ列Ｄ「４」に分割し、部分データ列Ｄ
「４」と２行５列の「３」を合成し部分データ列Ｅ「４
３」とする。部分データ列Ｃの符号は｛１，４｝、部分
データ列Ｅ「４３」は１ライン前の１行４列に続く「４
３」と一致しているので、符号は｛−１，２｝となる。
従って、２行目の符号は｛１，４｝｛−１，２｝［５，
１］［４，１］（この符号を符号ａとする）となる。後
者の場合は、例えば、２行０列では相対位置０の部分デ
ータ列「５５」を選択し、２行２列では相対位置＋１の
部分データ列「４３４」を選択する。これにより、２行
目の符号は、｛０，２｝｛１，３｝｛−１，１｝［５，
１］［４，１］（この符号を符号ｂとする）となる。

【００４０】ここで、上記圧縮の実施例で示した図４
（ａ）の２行目に対する符号が実施例を含め３パターン
できたことになる。図５の２行目の符号を符号ｃとす
る。これらの符号ａ、ｂ、ｃを図６及び図７に示した実
際の符号に割り当ててみると、符号ａが２５ビット、符
号ｂが２６ビット、符号ｃが２４ビットとなり、符号ｃ
の効率が良い。しかし、図６及び図７に示した以外の符
号を符号ａ、ｂ、ｃに割り当てた場合は、また違った結
果になり、符号ａ又は符号ｂが最短の符号になる場合も
考えられる。従って、辞書上の最長部分データ列を検索
して符号化することが必ずしも最良ではなく、実際の符
号を割り当てたときに最短になる、辞書上の部分データ
列の組み合わせを選択したほうが好ましい。

【００４１】上記のように符号が最短になるように辞書
上の部分データ列の組み合わせ方を変更しても、符号化
のルール（直前ラインでの同一部分データ列の先頭位置
と長さを用いる）が変わらないのであれば、データ伸長
方式に影響を及ぼすことはない。

【００４２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、辞書の容量は直前ラインのみを格納すれば良いの
で非常に小さく、また、類似度の高い範囲内で辞書を参
照すると共にできるだけ長い部分データ列を参照するの
で、圧縮率が高く且つ圧縮・伸長を高速に処理すること
が可能である。さらに、ｘ₁及び／又はｘ₂の各値毎に
直前部分データ列の長さに応じて異なるコードを割り当
てることにより、直前部分データ列の長さを表す符号の
冗長性を改善し、圧縮率を高めることができる。また、
画像データの１ライン目や辞書参照が不可能な部分デー
タ列にランレングス圧縮などを適用することで、更に、
高い圧縮率が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】２次元画像データを示す説明図である。

【図２】データ圧縮回路の構成例を示す図である。

【図３】データ圧縮の動作を示す流れ図である。

【図４】圧縮前の画像データを示す説明図である。

【図５】圧縮後の画像データを示す説明図である。

【図６】辞書圧縮の場合の長さの符号を表した図であ
る。

【図７】実際の符号を表した図である。

【図８】実際の符号を割り当てた圧縮後の画像データを
示す説明図である。

【図９】データ伸長回路の構成例を示す図である。

【図１０】データ伸長の動作を示す流れ図である。

【符号の説明】

１辞書２圧縮対象部分データ列３辞書上の部分データ列４相対位置１７ラインバッファ入力信号線１８辞書バッファ入力信号線１９符号出力信号線４３入力信号線４４出力信号線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】順次スキャンされる２次元画像データに
対して直前ラインのデータを参照し、現ラインに直前ラ
インと少なくとも１画素分以上同じデータ列である圧縮
対象部分データ列を検出した場合に、前記圧縮対象部分
データ列の圧縮データとして、直前ライン上の前記圧縮
対象部分データ列に対応する直前部分データ列の位置に
応じて異なるコードを出力すると共に、前記圧縮対象部
分データ列の先頭画素である注目画素についての現ライ
ンの先頭画素からの位置をｘ₁、前記直前部分データ列
の先頭画素についての直前ラインの先頭画素からの位置
をｘ₂とし、前記ｘ₁及び／又は前記ｘ₂の各値毎に前
記直前部分データ列の長さに応じて異なるコードを出力
することを特徴とするデータ圧縮方式。
【請求項２】請求項１において、前記圧縮対象部分デ
ータ列の圧縮データとして出力する前記直前部分データ
列の長さに応じたコードは、前記ｘ₁及び前記ｘ₂のう
ち値の大きい方をＴとし、前記Ｔの各値毎に前記直前部
分データ列の長さに応じて異なるコードが割り当てられ
ていることを特徴とするデータ圧縮方式。
【請求項３】請求項１及び２において、前記直前部分
データ列の位置に関する情報は、現ライン上の注目画素
と直前ライン上の直前部分データ列の先頭画素との２次
元空間における相対位置として表わされることを特徴と
するデータ圧縮方式。
【請求項４】請求項３において、直前ラインの参照範
囲は前記相対位置の所定の範囲内に制限されていること
特徴とするデータ圧縮方式。
【請求項５】順次スキャンされる２次元画像データに
対して直前ラインのデータを参照し、現ラインに直前ラ
インと少なくとも１画素分以上同じ部分データ列である
圧縮対象部分データ列を検出した場合に、前記圧縮対象
部分データ列の圧縮データとして、直前ライン上の前記
圧縮対象部分データ列に対応する直前部分データ列の位
置に応じて異なるコードと、前記圧縮対象部分データ列
の先頭画素である注目画素についての現ラインの先頭画
素からの位置をｘ₁、前記直前部分データ列の先頭画素
についての直前ラインの先頭画素からの位置をｘ₂と
し、前記ｘ₁及び／又は前記ｘ₂の各値毎に前記直前部
分データ列の長さに応じて異なるコードが順次入力され
る２次元画像圧縮データの伸長方式であって、少なくとも直前ラインの伸長されたデータを保持し、入力された圧縮データから、前記直前部分データ列の位
置に関する情報を抽出すると共に、この情報に基づいて
前記直前部分データ列の先頭画素についての直前ライン
の先頭画素からの位置ｘ₂を求め、伸長しようとする注
目画素の現ラインの先頭画素からの位置ｘ₁及び／又は
前記ｘ₂に基づいて前記直前部分データ列の長さに関す
る情報を抽出し、前記直前部分データ列の位置に関する情報及び前記直前
部分データ列の長さに関する情報に基づいて、保持され
た直前ラインの伸長されたデータから前記直前部分デー
タ列を抽出し、前記直前部分データ列を入力された圧縮
データの伸長データとして出力することを特徴とするデ
ータ伸長方式。
【請求項６】送信側において、順次スキャンされる２
次元画像データに対して直前ラインのデータを参照し、
現ラインに直前ラインと少なくとも１画素分以上同じ部
分データ列である圧縮対象部分データ列を検出した場合
に、前記圧縮対象部分データ列の圧縮データとして、直
前ライン上の前記圧縮対象部分データ列に対応する直前
部分データ列の位置に応じて異なるコードを出力すると
共に、前記圧縮対象部分データ列の先頭画素である注目
画素についての現ラインの先頭画素からの位置をｘ₁、
前記直前部分データ列の先頭画素についての直前ライン
の先頭画素からの位置をｘ₂とし、前記ｘ₁及び／又は
前記ｘ₂の各値毎に前記直前部分データ列の長さに応じ
て異なるコードを出力し、受信側において、少なくとも直前ラインの伸長されたデ
ータを保持し、入力された圧縮データから、前記直前部
分データ列の位置に関する情報を抽出すると共に、この
情報に基づいて前記直前部分データ列の先頭画素につい
ての直前ラインの先頭画素からの位置ｘ₂を求め、伸長
しようとする注目画素の現ラインの先頭画素からの位置
ｘ₁及び／又は前記ｘ₂に基づいて前記直前部分データ
列の長さに関する情報を抽出し、前記直前部分データ列
の位置に関する情報及び前記直前部分データ列の長さに
関する情報に基づいて、保持された直前ラインの伸長さ
れたデータから前記直前部分データ列を抽出し、前記直
前部分データ列を入力された圧縮データの伸長データと
して出力することを特徴とするデータ圧縮・伸長方式。
【請求項７】順次入力される２次元画像データに対し
て１ライン前のデータを保持する参照メモリ手段と、入力された現ラインの信号から、連続する複数のデータ
列を抽出し圧縮対象部分データ列として記憶するバッフ
ァ手段と、前記参照メモリ手段に記憶されたデータに前記圧縮対象
部分データ列と同じ部分データ列が存在するか否かを検
出する走査比較手段と、前記走査比較手段が同じ部分データ列を検出した場合
に、前記圧縮対象部分データ列の圧縮データとして、前
記参照メモリ手段に記憶されたデータ上での前記圧縮対
象部分データ列に対応する直前部分データ列の位置に応
じて異なるコードを出力すると共に、前記圧縮対象部分
データ列の先頭画素である注目画素についての現ライン
の先頭画素からの位置をｘ₁、前記直前部分データ列の
先頭画素についての直前ラインの先頭画素からの位置を
ｘ₂とし、前記ｘ₁及び／又は前記ｘ₂の各値毎に前記
直前部分データ列の長さに応じて異なるコードを出力す
る符号生成手段と、を備えたことを特徴とするデータ圧縮装置。
【請求項８】請求項７において、前記バッファ手段
は、前記走査比較手段が同じデータ列を検出した場合
に、現ラインの信号から抽出するデータのビット数を順
次増加させて、前記走査比較手段が同じデータ列を検出
しなくなるまで繰り返し、前記走査比較手段が同じデー
タ列を検出しなくなる直前に検出した部分データ列を圧
縮対象部分データ列として記憶することを特徴とするデ
ータ圧縮装置。
【請求項９】請求項７乃至９において、前記走査比較
手段は前記参照メモリ手段に記憶された１ライン前のデ
ータの中で注目画素から予め定められた画素範囲内にあ
るデータを抽出して比較を行う事を特徴とするデータ圧
縮装置。
【請求項１０】順次スキャンされる２次元画像データ
に対して直前ラインのデータを参照し、現ラインに直前
ラインと少なくとも１画素分以上同じ部分データ列であ
る圧縮対象部分データ列を検出した場合に、前記圧縮対
象部分データ列の圧縮データとして、直前ライン上の前
記圧縮対象部分データ列に対応する直前部分データ列の
位置に応じて異なるコードと、前記圧縮対象部分データ
列の先頭画素である注目画素についての現ラインの先頭
画素からの位置をｘ₁、前記直前部分データ列の先頭画
素についての直前ラインの先頭画素からの位置をｘ₂、
前記ｘ₁及び／又は前記ｘ₂の各値毎に前記直前部分デ
ータ列の長さに応じて異なるコードが順次入力される２
次元画像圧縮データの伸長装置であって、少なくとも直前ラインの伸長されたデータを保持するバ
ッファメモリ手段と、入力された圧縮データから、前記直前部分データ列の位
置に関する情報を抽出すると共に、この情報に基づいて
前記直前部分データ列の先頭画素についての直前ライン
の先頭画素からの位置ｘ₂を求め、伸長しようとする注
目画素の現ラインの先頭画素からの位置ｘ₁及び／又は
前記ｘ₂に基づいて前記直前部分データ列の長さに関す
る情報を抽出する抽出手段と、前記直前部分データ列の位置に関する情報及び前記直前
部分データ列の長さに関する情報に基づいて、バッファ
メモリ手段により保持された直前ラインの伸長されたデ
ータから前記直前部分データ列を抽出し、前記直前部分
データ列を入力された圧縮データの伸長データとして出
力する復号手段と、を備えたことを特徴とするデータ伸長装置。