JPH09116764A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高い圧縮率を得る。 【解決手段】レンペル−ジブ（Lempel-ziv）のアルゴリ
ズムを使用した圧縮伸張ＬＳＩ６−１の直後にもう一つ
の同じアルゴリズムによる圧縮伸張ＬＳＩ６−２を備
え、最初の圧縮伸張ＬＳＩ６−１にて圧縮された圧縮デ
ータについて、さらに圧縮をかける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像データの圧縮
・伸張を行う画像処理装置に関し、特にレンペル−ジブ
（Lempel-Ziv）の圧縮アルゴリズムを用いて効率良く圧
縮する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のファクシミリやデジタル複写機で
は、画像データを記録する半導体メモリや磁気記録媒体
を備え、読み取った画像データを、一回記録するだけで
なく何度も活用するようにしている。この半導体メモリ
や磁気記録媒体に画像データを記録する場合、出来るだ
けデータを圧縮することが望ましい。これは、画像デー
タが膨大なため、圧縮により節約できるメモリコストが
圧縮機能を追加するコストを大幅に上回るからである。

【０００３】従来より、可逆圧縮方法としてレンペル−
ジブの圧縮アルゴリズムを用いた画像処理装置が知られ
ている（特願平６−８８６８５号等参照）。このレンペ
ル−ジブの圧縮アルゴリズムは、入力された文字列を過
去に処理した文字列と比較し、一致する最長を求めて符
号化することにより圧縮を行う方法である。このアルゴ
リズムでは、データ列の繰り返しに注目して圧縮が行わ
れるため、繰り返しデータが多い場合には、圧縮率が向
上するという利点がある。

【０００４】さらにこのアルゴリズムには、２つの方法
があり、第１の方法は、与えられた文字列で現在、符号
化を行っている文字の前後の何文字かをメモリに保存
し、この保存されたデータを辞書として利用して符号化
を行う方法であり、第２の方法は、入力された文字列を
増分分解と呼ばれる方法で部分文字列に分解し、得られ
た部分文字列を辞書に登録しつつ、この辞書を利用して
符号化を行う方法である。

【０００５】このアルゴリズムは、そもそもはコード化
された文字列の圧縮方法として知られているが、第１の
方法、第２の方法いずれにしても、辞書を作るためのメ
モリを予め備えておく必要があり、この辞書用メモリに
蓄えられるデータ量によって圧縮率が左右される。この
レンペル−ジブの圧縮アルゴリズムを用いて画像データ
の圧縮を行う場合、白部分の非常に多い原稿を読み取っ
たときは、白を示す同じデータが繰り返されることにな
って圧縮率が向上するため、このアルゴリズムは、画像
データの圧縮・伸張用としても有効である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の画像
処理装置では、レンペル−ジブの圧縮アルゴリズムによ
る専用圧縮ＩＣ（集積回路）が用いられるが、圧縮は文
字列を前提としているため、かかる圧縮ＩＣには、例え
ば 512バイト程度の小容量の辞書用メモリしか内蔵され
ていない。この限られたメモリ容量の中で画像データの
圧縮を行う場合、ほとんど白ばかりの画像データに対し
て圧縮処理を施しても，メモリに記憶されている辞書で
は対応できず、分割して圧縮が行われるため、限られた
圧縮率しか得られず、得られた圧縮データにはまだ冗長
性が残ってしまうことになる。

【０００７】本発明はこのような従来の課題に鑑みてな
されたもので、高い圧縮率を得ることが可能な画像処理
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１の発
明にかかる装置では、読み取った画像データを圧縮する
圧縮手段と、該圧縮手段により圧縮された圧縮データを
記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶されたデータを
伸張する伸張手段と、を備えた画像処理装置において、
前記圧縮手段は、読み取った画像データをレンペル−ジ
ブの圧縮アルゴリズムを用いて複数回圧縮するように構
成され、前記伸張手段は、記憶手段に記憶されたデータ
をレンペル−ジブの圧縮アルゴリズムを用いて同数回伸
張するように構成されている。

【０００９】かかる構成によれば、画像データの圧縮
時、圧縮手段により、レンペル−ジブの圧縮アルゴリズ
ムを用いて複数回圧縮が行われるので、高効率の圧縮デ
ータが得られる。また、伸張時も、同様のアルゴリズム
で伸張が行われ、元のデータに復元することが可能とな
る。請求項２の発明にかかる装置では、前記圧縮手段と
伸張手段とは、同一辞書による前記アルゴリズムによっ
て圧縮・伸張を行うことにより、同一のもので構成され
ている。

【００１０】かかる構成によれば、レンペル−ジブの圧
縮アルゴリズムは可逆的なものなので、同一辞書を備え
ることにより、圧縮手段と伸張手段とを同一のもので構
成することが可能となり、構成を簡略化することが可能
となる。請求項３の発明にかかる装置では、空間的に連
続した複数の画像データを合成する合成手段を備える一
方、前記圧縮手段は、合成手段により合成された合成デ
ータを圧縮するように構成されている。

【００１１】かかる構成によれば、空間的に連続した複
数の画像データを合成して当該圧縮アルゴリズムで圧縮
することにより、圧縮率、圧縮処理速度が向上する。請
求項４の発明にかかる装置では、前記圧縮手段は、複数
回圧縮を行って各圧縮率を比較し、最も圧縮率が高い圧
縮データを選択するように構成されている。かかる構成
によれば、複数回の圧縮により、冗長性が取り除かれて
くると圧縮率が飽和する場合があるので、そのときは、
最も圧縮率の高い圧縮データが選択される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図９に基づいて説明する。まず、本発明による実施の
形態を、画像処理装置のブロック図である図１に基づい
て説明する。この画像処理装置は、例えばファクシミ
リ、デジタル複写機等のように、読み取った所定ビット
幅のデジタル画像データを圧縮して記憶し、記憶したデ
ータを伸張して再生する装置である。尚、ここでは、空
間的に連続したデータとして主走査方向に連続したデー
タを扱うものとする。

【００１３】図１において、入出力制御回路１は、画像
データを記憶する場合には、例えばファクシミリやデジ
タル複写機で読み取られた例えば８ビットの画像データ
をデータ幅変換部２へ出力し、また画像データを再生す
る場合には、データ幅変換部２からのデータを、例えば
ファクシミリやデジタル複写機へ出力する回路である。

【００１４】データ幅変換部２は、入出力制御回路１か
ら出力された８ビットデータを16ビットデータに変換す
る回路であり、図２に示すように、ビット削減回路３−
１〜３−３と、合成回路４−１〜４−４と、切り換えス
イッチ５と、を備えて構成されている。ビット削減回路
３−１〜３−３は、８ビットデータのビット幅を削減し
て、夫々、４，２，１ビットに可逆的に変換する回路で
あり、例えばルックアップ（lookup）テーブルを記憶し
たＳＲＡＭで構成されている。尚、画像データは直接合
成回路４−１に入力されるか、あるいは、ビット削減幅
の設定により、ビット削減回路３−１〜３−３のいずれ
か１つが選択される。図３は、８ビットデータを４ビッ
トデータに変換するビット削減回路３−１を示し、ＳＲ
ＡＭ１１に４ビットの変換データを予め書き込んでお
く。そして８ビットデータが画像クロック信号に基づい
て入力されると、入力データに対応するアドレスから読
み出されたデータが４ビットの変換データとして出力さ
れる。また、図４は、８ビットの入力データ（IN-DATA)
を、２ビットの出力データ（OUT-DATA) に変換する場合
のビット幅削減の例を示し、例えば８ビットの入力デー
タが「６３」以下である時は、２ビットのデータとして
「０」が出力される。

【００１５】合成回路４−１は、圧縮時に２つの８ビッ
ト画像データをそのまま合成する回路であり、合成回路
４−２は、圧縮時にビット削減回路３−１により４ビッ
トに削減された画像データを４つ纏めて16ビットデータ
に合成する回路であり、合成回路４−３は、圧縮時にビ
ット削減回路３−２により２ビットに削減された画像デ
ータを８つ纏めて16ビットデータに合成する回路であ
り、合成回路４−４は、圧縮時にビット削減回路３−３
により１ビットに削減された画像データを16個纏めて16
ビットデータに合成する回路である。尚、合成回路４−
１〜４−４は、伸張時には逆の動作をする可逆的な回路
である。合成回路は、ビット削減幅が設定されるとそれ
に応じて一義的に決定される。

【００１６】図５は、例えば２ビットデータ合成用の合
成回路４−３の構成を示す。図５において、合成回路４
−３は、１６個のＤ−フリップフロップ回路１２−１〜
１２−８で構成され、入力画像クロックに同期して入力
されたビット＃０、＃１のデータを、纏めてＤ０〜Ｄ15
の16ビットデータに合成して出力する。他の合成回路も
同様の回路構成となっている。

【００１７】この合成回路４−１〜４−４が合成手段に
相当する。ビット削減回路３−１〜３−３、及び合成回
路４−１〜４−４の切り換えは、制御ＣＰＵ９が切り換
えスイッチ５を制御することにより行われる。圧縮伸張
ＬＳＩ６−１は、選択された合成回路４−１〜４−４か
ら出力された16ビット出力データのいずれかを圧縮する
素子であり、圧縮伸張ＬＳＩ６−２は、圧縮伸張ＬＳＩ
６−１から出力された16ビットデータを再度圧縮する素
子である。この圧縮伸張ＬＳＩ６−１，６−２には、文
字列を前提としてレンペル−ジブの圧縮アルゴリズムに
よる圧縮を行う専用圧縮ＩＣを用いる。この専用圧縮Ｉ
Ｃには、例えば 512バイト程度の辞書用メモリが内蔵さ
れている。

【００１８】このレンペル−ジブの圧縮アルゴリズム
は、前述のように、入力された文字列を過去に処理した
文字列と比較し、一致する最長を求めて符号化すること
により圧縮を行う方法である（特開平３−６８２１９号
公報等参照）。２つの圧縮伸張ＬＳＩ６−１，６−２を
備えるようにしたのは、内蔵されている512 バイト程度
のメモリで１度だけ圧縮を行ったのでは冗長性が残って
しまうためである。

【００１９】尚、圧縮伸張ＬＳＩ６−１，６−２には、
16ビットデータを一括し圧縮・伸張するように構成され
たもの、あるいは16ビットデータを８ビットデータ単位
で圧縮・伸張するように構成されたものがあり、いずれ
のものを使用してもよい。一般的には、レンペル−ジブ
の圧縮アルゴリズムによる圧縮・伸張は８ビット単位で
行われており、後者のものでは、効率化のためにデータ
の入出力を16ビットで行うようにしたものである。

【００２０】この圧縮伸張ＬＳＩ６−１，６−２が圧縮
手段、伸張手段に相当する。データ幅変換部７は、ＤＲ
ＡＭモジュール８への書き込み周期を確保するために、
圧縮伸張ＬＳＩ６−２から出力された16ビットデータ
を、さらに32ビットデータに変換するものである。ＤＲ
ＡＭモジュール８はデータ幅変換部７によって変換され
た32ビットデータを記憶する記憶手段である。

【００２１】制御ＣＰＵ９は、入出力制御回路１、圧縮
伸張ＬＳＩ６−１，６−２、ＤＲＡＭモジュール８を制
御すると共に、入力された原稿種類信号に基づいて切り
換えスイッチ５を制御し、ビット削減回路３−１〜３−
３、及び合成回路４−１〜４−４を選択する。尚、この
原稿種類信号は、例えばデジタル複写機で読み取る原稿
が文字主体の原稿であるのか、写真等のように中間調画
像を含む原稿であるのかを指示するための信号であっ
て、例えば複写機の操作ボタンを通して人が設定して入
力される信号である。

【００２２】次に圧縮処理について説明する。例えばフ
ァクシミリやデジタル複写機において、画像は高速で読
み取られ、図６に示すように、１ページ毎の垂直同期信
号、１ライン毎の水平同期信号に同期した記録すべき８
ビットの画像データが入出力制御回路１に入力される。
尚、この画像データは、主走査方向に連続した画像デー
タであり、画像データが８ビットであれば、２５６階調
の画像を記録することができる。

【００２３】一方、制御ＣＰＵ９には、複写機の操作ボ
タンを通して原稿種類信号が入力される。この原稿種類
信号に基づいて、データ幅変換部２では、入力した８ビ
ットの画像データのビット幅を、１，２，４ビットデー
タのいずれに削減するのか、あるいは削減しないのかが
設定される。原稿種類についていえば、例えば新聞等の
ように文字主体の原稿であれば、ビット削減幅７を選択
して８ビットデータを１ビットデータに変換し、画像デ
ータを２値化する。このような原稿であれば２値化して
も画質の劣化は少なく、圧縮率（＝元のデータ量／圧縮
後のデータ量）も高くなる。この場合には、切り換えス
イッチ５により、ビット削減回路３−３及び合成回路４
−４が選択される。

【００２４】一方、ビット削減幅を大きくして８ビット
（２５６階調）を１ビットに変換すると中間調が保存さ
れず、画質の劣化が発生してしまう。従って、原稿が例
えば写真等のように中間調を保存すべき原稿であると判
断された場合には、中間調をできるだけ保存し、画質の
劣化が発生しないように、ビット削減幅を小さくして８
ビットデータをそのまま、あるいは４ビットデータへ変
換するようにする。また、原稿の画像データが例えば 2
56階調であれば、この画像を表現するには１画素あたり
８ビットが必要となるためビット削減幅を０とし、原稿
の画像データが16階調であれば、１画素あたり４ビット
で画像を表現できるので、１画素あたりのビット削減幅
を４とする。

【００２５】ビット削減幅が０である場合には、ビット
削減回路を介さないように合成回路４−１が選択され
る。これにより８ビットの画像データが合成回路４−１
に入力され、２つの８ビットデータが合成されて16ビッ
トデータになる。同様にしてビット削減幅を４である場
合には、ビット削減回路３−１及び合成回路４−２が一
義的に決定される。

【００２６】このように、原稿種類、階調によってビッ
ト削減幅が決定されるが、合成後のデータのビット数は
16ビットであるので、ビット削減幅が大きいほど、合成
するデータ数も多くなる。次に、図７（Ａ）、（Ｂ）に
基づいて、空間的に連続した画素の８ビットの画像デー
タを２ビットデータに変換し、16ビットデータに合成す
る場合について説明する。

【００２７】図７（Ａ）において、主走査方向又は副走
査方向に連続した各画素の８ビットからなる画像データ
は、ビット削減回路３−２でビット幅が削減され、２ビ
ットデータに変換される。そしてこの２ビットデータ
が、（Ｂ）に示すような16ビットデータに合成される。
そのタイミングチャートを図８に示す。データ幅変換部
２に入力された１行分の画像データは入力画像クロック
信号に同期して入力され、２ビットデータに変換され
る。その後、８画素分の画像データが纏められて16ビッ
トデータに合成される。この合成された16ビットデータ
は、出力画像クロックに同期して切り換えスイッチ５を
介して圧縮伸張ＬＳＩ６−１に出力される。

【００２８】圧縮伸張ＬＳＩ６−１では、レンペル−ジ
ブの圧縮アルゴリズムで16ビットのデータ列に符号化さ
れる。尚、16ビットデータを８ビットデータ単位で圧縮
・伸張するように構成された圧縮伸張ＬＳＩ６−１で
は、入力された16ビットデータが８ビット毎に圧縮され
る。圧縮伸張ＬＳＩ６−１における変換速度は、入力さ
れるデータの内容に対して略一定であるから、データを
合成することにより画像データの見掛けの変換速度が向
上する。例えば圧縮伸張ＬＳＩ６−１の処理速度が最高
で10ＭWord/sである場合、データの合成を行わないとき
には、画像データを毎秒10Ｍ（メガ）画素しか処理でき
ないが、合成を行えば画像データが 256階調のままでも
毎秒20Ｍ画素の処理が可能になる。

【００２９】次に、圧縮伸張ＬＳＩ６−１によって圧縮
された圧縮データは、圧縮伸張ＬＳＩ６−２によって、
再度、圧縮処理される。ここで１度圧縮、２度圧縮した
ときの各画像の圧縮率の実施例を表１に示す。尚、この
表１において、単純２値（法）とは、画像データの階調
に対して設定される閾値を固定値として２値化する方法
であり、誤差拡散（法）とは、この閾値による２値画像
の誤差を分配していく方法である。また、前述のよう
に、圧縮率＝元のデータ量／圧縮後のデータ量である
が、表１では、１度圧縮、２度圧縮時の圧縮率を、圧縮
伸張ＬＳＩ６─１に入力前の元のデータ量を１としたと
きの圧縮後のデータ量で表している。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１に示すように、中間調が多い画像(4)
については、圧縮率が余り大きくならない。これは、例
えば512 バイト程度の限られたメモリ容量の中で辞書が
作られるため、中間調が多い画像データでは、この辞書
と一致しないデータが多くなり、このようなデータは圧
縮されずに出力されるからである。これに対して、中間
調が少ない画像(5),(6) については圧縮率が向上するこ
とが分かる。これは、１度圧縮では、例えば連続した 1
00個のデータでも10個づつのデータに分割されてしまう
ため、冗長性が残ってしまうが、再度、圧縮処理を施す
ことにより、この冗長性が低減されるからである。

【００３２】圧縮伸張ＬＳＩ６−２から出力された16ビ
ットデータは、さらにデータ幅変換部21で32ビットデー
タに変換されてＤＲＡＭモジュール８に記憶される。
尚、画像データを再生する場合、圧縮処理時と逆の流れ
になり、ＤＲＡＭモジュール８に記憶されたデータをデ
ータ幅変換部７でデータ幅を32ビットから16ビットに変
換し、圧縮伸張ＬＳＩ６−２→６−１で伸張処理し、デ
ータ幅変換部２で元の画像データに復元して入出力回路
１から出力する。

【００３３】かかる構成によれば、圧縮処理が２回行わ
れ、中間調の少ない画像データの圧縮率は、１回圧縮時
に比べて向上し、高効率の圧縮データを得ることがで
き、圧縮データ格納用メモリであるＤＲＡＭモジュール
８を有効に利用することができ、ＤＲＡＭモジュール８
へ格納できる原稿枚数が増加する。また、空間的に連続
した所定ビット幅の画像データのビット幅を削減し、該
データを16ビットデータに合成してからレンペル−ジブ
の圧縮アルゴリズムを用いて圧縮を行うことにより、同
じ圧縮アルゴリズムを用いた場合よりも圧縮率を向上さ
せることが出来、高速で大量に発生する画像データが効
率よく圧縮され、メモリ空間を節約することが出来る。
そして実効的な処理速度も向上し、圧縮にかかる時間を
短くすることができ、低速ではあるものの安価なメモリ
を使用できるという効果も得られる。

【００３４】尚、本実施の形態では、圧縮伸張ＬＳＩを
２つ備えたが、３つ以上備えてもよいことは勿論であ
る。また、図９に示すように選択部10を備え、１度圧縮
時の圧縮率と２度圧縮時の圧縮率とを比較して圧縮率の
高い方を選択するようにしてもよい。これは、表１の写
真画像(3) の例に示すように、圧縮処理の回数が増える
と逆に圧縮率が低下するときがあるからであり、選択部
10を備えることにより、最も圧縮率の高い画像を得るこ
とができる。

【００３５】また、空間的に連続した複数の画像データ
として、連続する主走査方向のｎ画素（ｎ≧２）、及び
連続する副走査方向のｍライン（ｍ≧２）からなるｎ×
ｍのブロックの画像データを圧縮単位とするようにして
よい。このようにすれば、繰り返しデータが多くなるの
で、レンペル−ジブの圧縮アルゴリズムによる圧縮の圧
縮率を、さらに向上させることができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
かかる装置によれば、圧縮時、冗長性を完全に取り除く
ことができ、高効率の圧縮データを得ることができる。
また、伸張時も、元のデータに復元することができる。
請求項２の発明にかかる装置によれば、構成を簡略化す
ることができる。

【００３７】請求項３の発明にかかる装置によれば、圧
縮率、圧縮処理速度が向上する。請求項４の発明にかか
る装置によれば、最も圧縮率の高い圧縮データが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の構成を示すブロック図。

【図２】図１のデータ変換部の構成を示すブロック図。

【図３】図２のビット削減回路の構成例を示す説明図。

【図４】図２のビット削減の例を示す説明図。

【図５】図２の２ビットデータ合成用の合成回路の構成
例を示す回路図。

【図６】画像データが入力される時のタイミングチャー
ト。

【図７】図２のデータ合成の説明図。

【図８】図２の圧縮処理時の動作を示すタイミングチャ
ート。

【図９】本発明の別の実施の形態の構成を示すブロック
図。

【符号の説明】

１ 入出力制御回路 ２，７ データ幅変換部 ３−１〜３−３ ビット削減回路 ４−１〜４−４ 合成回路 ６−１，６−２ 圧縮伸張処理ＬＳＩ ９ 制御ＣＰＵ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】読み取った画像データを圧縮する圧縮手段
   と、該圧縮手段により圧縮された圧縮データを記憶する
   記憶手段と、該記憶手段に記憶されたデータを伸張する
   伸張手段と、を備えた画像処理装置において、 前記圧縮手段は、読み取った画像データをレンペル−ジ
   ブの圧縮アルゴリズムを用いて複数回圧縮するように構
   成され、 前記伸張手段は、記憶手段に記憶されたデータをレンペ
   ル−ジブの圧縮アルゴリズムを用いて同数回伸張するよ
   うに構成されたことを特徴とする画像処理装置。
2. 【請求項２】前記圧縮手段と伸張手段とは、同一辞書に
   よる前記アルゴリズムによって圧縮・伸張を行うことに
   より、同一のもので構成されたことを特徴とする請求項
   １に記載の画像処理装置。
3. 【請求項３】空間的に連続した複数の画像データを合成
   する合成手段を備える一方、 前記圧縮手段は、合成手段により合成された合成データ
   を圧縮するように構成されたことを特徴とする請求項１
   又は請求項２に記載の画像処理装置。
4. 【請求項４】前記圧縮手段は、複数回圧縮を行って各圧
   縮率を比較し、最も圧縮率が高い圧縮データを選択する
   ように構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項３
   のいずれか１つに記載の画像処理装置。