JPH11203457A - データ圧縮方法及び圧縮プログラムを記録した機械読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像の種類を問わずに高い圧縮率を達成す
る。 【解決手段】 圧縮対象画像から１つの画素値を入力す
る毎に、比較手段14により記憶手段17に記憶された直前
の画素値と比較し、一致した場合はカウンタ14ａをイン
クリメントし、次の画素値を処理する。一致しない場
合、カウンタ14ａの値が１以上であれば連続数を設定し
た一致符号を出力した後、比較手段15により記憶手段18
に記憶された過去の何れかの画素値と一致するかを調
べ、一致した場合にその画素値のインデックス番号を設
定したインデックス符号を出力し、記憶手段17を書き換
え、次の画素値を処理する。過去データに一致するもの
がない場合、差分取得手段16により直前の画素値との差
分を求め、その差分値が所定値以下であればその差分値
を設定した差分符号を出力し、それ以外は画素値そのも
のを設定した即値符号を出力し、記憶手段17及び記憶手
段18を書き換え、次の画素値を処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はデータ圧縮方法に関
し、特に可逆圧縮方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】画像を対象とした圧縮方法には、非可逆
圧縮方法と可逆圧縮方法との２種類がある。非可逆圧縮
方法は、一般に高い圧縮率を実現できるが、圧縮，伸張
の過程でなんらかの歪みが付加されるため、完全には元
の画像を再現することはできない。これに対し、可逆圧
縮方法は圧縮率では一般に非可逆圧縮方法に劣るもの
の、圧縮，伸張の過程を経ても元の画像を忠実に再現す
ることができるため、画質劣化が許されない分野で賞用
されている。本発明は、この後者の可逆圧縮に関する。

【０００３】画像を対象とした可逆圧縮方法としては、
以下のような方法が従来より提案ないし実用化されてい
る。

【０００４】（１）差分法 ＪＰＥＧの可逆モード（ロスレスモード）に代表される
ように、画素間の差分を取るなどにより情報のエントロ
ピーを減じた後、ハフマン符号化や算術符号化により圧
縮する方法。 （２）ランレングス法 ｐａｃｋｂｉｔｓ（ＴＩＦＦフォーマットの圧縮方式の
一つ）に代表されるように、同じ値の画素が連続してい
る個数（ランレングス）をその画素値と共に記録するこ
とで圧縮する方法。 （３）辞書法 ＬＺＷ法に代表されるように、入力の画素列に最長一致
する既登録の符号化済の画素列を辞書から検索して辞書
の参照番号により符号化することで圧縮する方法。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように画像を
対象とした可逆圧縮方法として従来より各種の方法が知
られているが、それぞれに一長一短がある。例えば、ラ
ンレングス法は処理が簡単であり、また単純で大きな領
域からなる２値画像など特定の画像に対しては圧縮率が
良いが、写真のような自然画はほとんど圧縮することが
できず、圧縮不能となる。また、辞書法はアルゴルズム
が簡単でファイル圧縮等に良く使われているが、原理的
に同じパターンが繰り返し現れないと圧縮できず、圧縮
不能になる場合がある。これに対して差分法は、これら
３種類の従来方法の中では画像の種類を問わず満遍なく
圧縮することができるが、その分、ランレングス法や辞
書法が得意とする画像に対する圧縮率はそれらより劣
る。また、ハフマン符号／算術符号は符号長がビット単
位で可変なため、ビット単位でのデータ処理が必要で処
理が複雑になるという問題点もある。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みて提案され
たものであり、その第１の目的は、様々な種類の画像に
対して上記３種類の従来方法のうち最も高い圧縮率とな
る圧縮方法と遜色ない圧縮率を得ることができるデータ
圧縮方法を提供することにある。

【０００７】また本発明の目的は、ビット単位でのデー
タ処理が不要なデータ圧縮方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記第１の目的
を達成するために、画像の情報エントロピーを減少させ
る方式を複数種類用意し、画素毎にこれらの方式から最
も圧縮率の高い方式を適用する。つまり、直前のデータ
値と同じデータ値が連続する回数を設定した一致符号
と、直前のデータ値との差分を設定した差分符号と、過
去データ記憶手段に記憶された処理済のデータ値のイン
デックス番号を設定したインデックス符号と、データ値
そのものを設定した即値符号との合計４種類の符号を使
用し、圧縮対象となるデータ群の先頭から順に１データ
毎に、圧縮後のデータ量がより少なくなる符号を選択し
てデータの圧縮を行うようにしている。より具体的に
は、画像を対象とする場合、以下のステップによりデー
タを圧縮する。

【０００９】（ａ）直前データ記憶手段，過去データ記
憶手段および連続数カウンタを初期化するステップ （ｂ）圧縮対象画像から１つの画素値を入力するステッ
プ （ｃ）ステップｂで入力された画素値と直前データ記憶
手段に記憶された画素値とを比較するステップ （ｄ）ステップｃで比較一致のとき連続数カウンタをイ
ンクリメントすると共に、連続数カウンタが最大値に達
していれば連続回数を設定した一致符号を出力して連続
数カウンタを初期化した後、ステップｂに戻るステップ （ｅ）ステップｃで比較不一致のとき、連続数カウンタ
が初期値以外であれば連続回数を設定した一致符号を出
力して連続数カウンタを初期化した後、過去に出現した
画素値をインデックス番号を付けて保持する過去データ
記憶手段を検索してステップｂで入力された画素値と一
致する画素値のインデックス番号を求めるステップ （ｆ）ステップｅでインデックス番号が求められたと
き、インデックス番号を設定したインデックス符号を出
力すると共に、ステップｂで入力された画素値を直前デ
ータ記憶手段に格納して、ステップｂに戻るステップ （ｇ）ステップｅでインデックス番号が求まらなかった
とき、ステップｂで入力された画素値と直前データ記憶
手段に記憶された画素値との差分を求めるステップ （ｈ）ステップｂで入力された画素値を設定した即値符
号のサイズより小さなサイズの差分符号にステップｇで
求められた差分を設定できるとき、ステップｇで求めら
れた差分を設定した差分符号を出力し、そうでないとき
はステップｂで入力された画素値を設定した即値符号を
出力し、ステップｂで入力された画素値を直前データ記
憶手段に格納すると共に所定の格納方法で過去データ記
憶手段にも格納し、ステップｂに戻るステップ

【００１０】また本発明は上記第２の目的をも達成する
ために、全ての種類の符号をバイト単位の符号としてい
る。

【００１１】さらに本発明は、差分符号として、設定で
きる最大の差分値が異なる複数種類の差分符号を使用し
ている。

【００１２】また本発明は、上記第１の目的を達成する
と共に、圧縮データの途中からの伸張処理を高速に行え
るようにするために、更に以下のステップを有する。 （ｉ）予め定められた画素数の処理を終える毎に、連続
数カウンタが初期値以外であれば連続回数を設定した一
致符号を出力すると共に直前データ記憶手段，過去デー
タ記憶手段および連続数カウンタを初期化して、ステッ
プｂに戻るステップ

【００１３】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態の例につ
いて図面を参照して詳細に説明する。

【００１４】図１は本発明を適用したデータ圧縮装置の
一例を示すブロック図である。この例のデータ圧縮装置
１は、制御手段１１と、データ入力手段１２と、データ
出力手段１３と、直前データ比較手段１４と、過去デー
タ比較手段１５と、差分取得手段１６といった機能手段
を有すると共に、直前データ記憶手段１７と過去データ
記憶手段１８といった記憶手段を有している。また、画
像ファイル２，圧縮ファイル３および利用者入出力装置
４に接続されている。

【００１５】データ入力手段１２は、圧縮対象とする画
像データを画像ファイル２から入力する手段である。本
実施例では、画像データの画素値は各々８ビットの３つ
の色値Ｒ，Ｇ，Ｂで表されている。また、画像の走査順
序、つまりデータの入力順序は、画像の左端の画素から
右方向に行い、右端の画素に達したら次のラインの左端
から再び右方向に行う所謂ラスタ方式である。なお、圧
縮対象とする画像データの入力元はファイルに限られな
い。

【００１６】直前データ記憶手段１７は、現在処理対象
としている画素値の直前の画素値を保持する手段であ
る。

【００１７】過去データ記憶手段１８は、過去に出現し
た画素値を複数種類記憶する手段である。本実施例で
は、図２に示すように最大８個の画素値を記録する。図
２において、Ｅ０〜Ｅ７はエントリであり、それぞれイ
ンデックス番号０〜７が付されている。初期化時、各エ
ントリＥ０〜Ｅ７の画素値の欄はオール０にされ、記憶
すべき画素値が出現する毎に、エントリＥ０→Ｅ１→…
と、インデックス番号の若いエントリから順に使用され
て画素値が記憶される。インデックス番号７のエントリ
Ｅ７まで画素値を記憶した状態で新たな画素値を記憶す
る場合、インデックス番号０のエントリＥ０に戻り、再
びインデックス番号の若いエントリから順に再利用す
る。つまり、上書きしていく。

【００１８】直前データ比較手段１４は、データ入力手
段１２で今回入力された画素値と直前データ記憶手段１
７に記憶されている直前の画素値とを比較する手段であ
る。両者が一致した場合には内部の連続数カウンタ１４
ａが１だけインクリメントされる。連続数カウンタ１４
ａは、本実施例の場合、初期値の０から最大３２までカ
ウントできる。

【００１９】過去データ比較手段１５は、データ入力手
段１２で今回入力された画素値と過去データ記憶手段１
８に記憶されている過去に出現した画素値とを比較する
手段である。一致する画素値が過去データ記憶手段１８
に存在する場合、そのインデックス番号が取り出され
る。

【００２０】差分取得手段１６は、データ入力手段１２
で今回入力された画素値と直前データ記憶手段１７に記
憶されている直前の画素値との、各色値ごとの差分を求
める手段である。

【００２１】データ出力手段１３は、圧縮ファイル３に
圧縮データを出力する手段である。なお、圧縮データの
出力先はファイルに限られない。

【００２２】制御手段１１は、データ圧縮装置１全体を
制御する手段であり、直前データ比較手段１４，過去デ
ータ比較手段１５および差分取得手段１６の処理結果に
基づき、圧縮対象となる画像の先頭の画素から順に１画
素毎に、圧縮後のデータ量がより少なくなる符号を選択
してデータの圧縮を行い、圧縮データをデータ出力手段
１３を通じて圧縮ファイル３に出力する。

【００２３】図３は本実施例で使用される圧縮符号のフ
ォーマット例である。同図に示すように、本実施例で
は、１バイトの一致符号（同図（ａ））、１バイトのイ
ンデックス符号（同図（ｂ））、１バイト，２バイト及
び３バイトの差分符号（同図（ｃ）〜（ｅ））、４バイ
トの即値符号（同図（ｆ））の合計６種類の圧縮符号を
用いる。何れも、ビット単位でのデータ処理が不要にな
るようにバイト単位のデータとなっている。

【００２４】図３（ｆ）の即値符号は、画像の先頭画素
など、非圧縮の画素値そのものを出力するときに使用さ
れる。１バイト目は当該符号が即値符号であることを示
す固定のビット列（１１１１１０００）が入り、続く３
バイトにＲ，Ｇ，Ｂの各色値が入る。

【００２５】図３（ａ）の一致符号は、同じ画素値が連
続する部分を圧縮する場合に使用される。５ビット目〜
７ビット目は当該符号が一致符号であることを示す固定
のビット列（１１０）が入り、０ビット目〜４ビット目
の合計５ビットにレングス項が入る。レングス項は直前
の画素値と同じ画素値が後何個連続するかを示し、０の
とき直前画素と同じ画素が１個続くことを、１のとき直
前画素と同じ画素が２個続くことを、…、最大値３１の
とき直前画素と同じ画素が３２個続くことを、それぞれ
示す。

【００２６】図３（ｂ）のインデックス符号は、過去デ
ータ記憶手段１８に記憶された画素値と同じ画素値を圧
縮する場合に使用される。３ビット目〜７ビット目は当
該符号がインデックス符号であることを示す固定のビッ
ト列（１１１１０）が入り、０ビット目〜２ビット目の
合計３ビットにインデックス項が入る。インデックス項
には、過去データ記憶手段１８中の同じ値であった画素
値のインデックス番号が設定される。

【００２７】図３（ｃ）〜（ｅ）の差分符号は、直前の
画素値との差分によって画素値を圧縮する場合に使用さ
れ、（ｃ）は１バイト形式の１バイト差分符号、（ｄ）
は２バイト形式の２バイト差分符号、（ｅ）は３バイト
形式の３バイト差分符号である。

【００２８】１バイト差分符号では、７ビット目に当該
符号が１バイト差分符号であることを示す固定のビット
（０）が入り、５ビット目と６ビット目の合計２ビット
に色値Ｒの差分ΔＲが、３ビット目と４ビット目の合計
２ビットに色値Ｇの差分ΔＧが、０ビット目〜２ビット
目の３ビットに色値Ｂの差分ΔＢが、それぞれ入る。

【００２９】２バイト差分符号では、１バイト目の６ビ
ット目と７ビット目の合計２ビットに当該符号が２バイ
ト差分符号であることを示す固定のビット列（１０）が
入り、１バイト目の１ビット目〜５ビット目の合計５ビ
ットに差分ΔＲが、１バイト目の０ビット目と続くバイ
トの５ビット目〜７ビット目の合計４ビットに差分ΔＧ
が、２バイト目の０ビット目〜４ビット目の合計５ビッ
トに差分ΔＢが、それぞれ入る。

【００３０】３バイト差分符号では、１バイト目の４ビ
ット目〜７ビット目の合計４ビットに当該符号が３バイ
ト差分符号であることを示す固定のビット列（１１１
０）が入り、１バイト目の０ビット目〜３ビット目と続
くバイトの５ビット目〜７ビット目の合計７ビットに差
分ΔＲが、２バイト目の０ビット目〜４ビット目と続く
バイトの７ビット目の合計６ビットに差分ΔＧが、３バ
イト目の０ビット目〜６ビット目の合計７ビットに差分
ΔＢが、それぞれ入る。

【００３１】直前の画素値とのＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの差
分ΔＲ，ΔＧ，ΔＢがそれぞれ２，２，３ビット以下で
表現できる場合には１バイト差分符号が使用され、５，
４，５ビット以下で表現できるならば２バイト差分符号
が使用され、７，６，７ビット以下で表現できるならば
３バイト差分符号が使用される。

【００３２】図４は図１のデータ圧縮装置１の処理例を
示すフローチャートである。以下、図１ないし図４を参
照して本実施例の動作を説明する。なお、データ圧縮装
置１をＣＰＵおよびメモリを有するコンピュータで実現
する場合、図４に示される処理を記述した圧縮プログラ
ムがＣＤ−ＲＯＭ，半導体メモリ，磁気ディスク等の機
械読み取り可能な記録媒体（図１のＭ１）に記録されて
おり、その記録媒体Ｍ１の圧縮プログラムがコンピュー
タに読み取られ、コンピュータの動作を制御することに
より、そのコンピュータを図１のデータ圧縮装置１とし
て機能させる。

【００３３】圧縮対象となる画像データを格納する画像
ファイル２，圧縮画像を格納する圧縮ファイル３を指定
した圧縮要求が利用者入出力装置４からデータ圧縮装置
１に入力されると、データ圧縮装置１の制御手段１１の
制御の下で、図４に示す処理が開始される。

【００３４】まず制御手段１１は、装置各部を初期化す
る（Ｓ１）。この処理で、直前データ記憶手段１７及び
過去データ記憶手段１８中の画素値がすべて０に初期化
され、直前データ比較手段１４内の連続数カウンタ１４
ａも０に初期化される。

【００３５】次に制御手段１１は、データ入力手段１２
を用いて画像ファイル２から最初の画素値を入力する
（Ｓ２）。入力された画素値は、制御手段１１，直前デ
ータ比較手段１４，過去データ比較手段１５，差分取得
手段１６に伝達される。

【００３６】制御手段１１は、初期化後の最初の画素値
なので（Ｓ４でＹＥＳ）、伝達された画素値を設定した
即値符号をデータ出力手段１３に出力すると共に（Ｓ
５）、直前データ記憶手段１７に格納し（Ｓ６）、更に
過去データ記憶手段１８のインデックス番号０のエント
リＥ０に格納する（Ｓ７）。そして、ステップＳ２に戻
って次の画素値を入力する。なお、データ出力手段１３
は制御手段１１から出力された符号をその都度、あるい
は一定量蓄積された時点で一括して圧縮ファイル３に出
力する。

【００３７】２番目以降の画素値については直前の画素
値あるいは過去の画素値を利用して圧縮できる可能性が
ある。

【００３８】先ず制御手段１１は、今回入力された画素
値と直前データ記憶手段１７に記憶されている直前の画
素値との比較結果を直前データ比較手段１４から読み取
り、両者が一致しているか否かを判定する（Ｓ８）。両
者が一致していた場合、連続数カウンタ１４ａを１だけ
インクリメントする（Ｓ９）。そして、インクリメント
後の連続数カウンタ１４ａのカウント値が最大値（本例
では３２）に達したか否かを調べ（Ｓ１０）、達してい
なければステップＳ２に戻って次の画素値を処理する。
また、最大値に達していれば、つまり、直前データ記憶
手段１７に記憶された直前の画素値と同じ画素値が３２
個連続して出現した場合には、図３（ａ）のレングス項
にカウント値−１の値（３１）を設定した一致符号をデ
ータ出力手段１３に出力し、連続数カウンタ１４ａの値
を０に初期化して（Ｓ１１）、ステップＳ２に戻り、次
の画素値を処理する。

【００３９】他方、今回入力された画素値と直前データ
記憶手段１７に記憶されている直前の画素値とが一致し
なかった場合（Ｓ８でＮＯ）、制御手段１１は他の圧縮
形式による圧縮が可能か否かを調べるが（Ｓ１４，Ｓ１
５）、その前に、連続数カウンタ１４ａの値が０より大
きいか否かを調べ（Ｓ１２）、０より大きい場合には、
図３（ａ）のレングス項にカウント値−１の値を設定し
た一致符号をデータ出力手段１３に出力し、連続数カウ
ンタ１４ａの値を０に初期化する（Ｓ１３）。

【００４０】さて、ステップＳ１４では、今回入力され
た画素値と過去データ記憶手段１８に記憶されている過
去の画素値との比較結果を過去データ比較手段１５から
読み取り、今回入力された画素値と一致する過去データ
の有無を判定する。一致する過去データが存在していた
場合、過去データ比較手段１５はその一致した画素値を
格納しているエントリのインデックス番号を出力するの
で、制御手段１１は、このインデックス番号を図３
（ｂ）のＩｎｄｅｘ項に設定したインデックス符号をデ
ータ出力手段１３に出力する。そして、今回の画素値を
直前データ記憶手段１７に格納し（Ｓ１７）、ステップ
Ｓ２に戻って次の画素値を処理する。

【００４１】また、過去に出現した画素値の中にも同一
の画素値が存在しない場合（Ｓ１４でＮＯ）、差分符号
による圧縮が可能か否かを調べる（Ｓ１５）。制御手段
１１は、差分取得手段１６において求められた、今回の
画素値と直前データ記憶手段１７に記憶されている直前
の画素値との各色値ごとの差分ΔＲ，ΔＧ，ΔＢが、そ
れぞれ２，２，３ビット以下で表現できる場合には１バ
イト差分符号による圧縮が可能と判断し、差分ΔＲ，Δ
Ｇ，ΔＢを設定した図３（ｃ）の１バイト差分符号をデ
ータ出力手段１３に出力する（Ｓ１８）。また、差分Δ
Ｒ，ΔＧ，ΔＢが、それぞれ５，４，５ビット以下で表
現できる場合は２バイト差分符号による圧縮が可能と判
断し、差分ΔＲ，ΔＧ，ΔＢを設定した図３（ｄ）の２
バイト差分符号をデータ出力手段１３に出力する（Ｓ１
８）。さらに、差分ΔＲ，ΔＧ，ΔＢが、それぞれ７，
６，７ビット以下で表現できる場合は３バイト差分符号
による圧縮が可能と判断し、差分ΔＲ，ΔＧ，ΔＢを設
定した図３（ｅ）の３バイト差分符号をデータ出力手段
１３に出力する（Ｓ１８）。それ以外の場合、つまり差
分ΔＲ，ΔＧ，ΔＢのそれぞれが７，６，７ビット以下
で表現できない場合は差分符号による圧縮は不可能と判
断し、今回の画素値そのものを設定した図３（ｆ）の即
値符号をデータ出力手段１３に出力する（Ｓ１９）。

【００４２】そして、差分符号，即値符号を上述のよう
に出力した場合には、今回の画素値を直前データ記憶手
段１７に格納すると共に（Ｓ６）、過去データ記憶手段
１８の次のインデックス番号のエントリに格納する（Ｓ
７）。そして、ステップＳ２に戻って次の画素値を入力
する。

【００４３】以上のような処理が繰り返され、画像ファ
イル２中の最後の画素まで処理を終えると（Ｓ３でＹＥ
Ｓ）、連続数カウンタ１４ａの値が０より大きければ図
３（ａ）のレングス項にカウンタ値−１の値を設定した
一致符号を出力し（Ｓ２０，Ｓ２１）、圧縮処理を終了
する。

【００４４】図５に、幾つかの画像について本実施例に
よるデータ圧縮方法および従来方法を使って実際に圧縮
した場合の圧縮率の測定例を示す。従来方法としてはｐ
ａｃｋｂｉｔｓ，ＬＺＷ法，ＪＰＥＧ（ロスレスモー
ド）を用いた。図中の数値は、「圧縮後のデータ量／元
のデータ量」を示し、数値が小さいほど圧縮率が高いこ
とを示す。また、１.00 は圧縮不能を示す。ここで、画
像１は文字列が表示された２つのウィンドウと電卓など
のイメージ図が表示されているコンピュータ画面上の画
像であり、画像２はコンピュータ画面上に表示された或
るホームページ画面の画像であり、画像３は開かれた本
の上に懐中時計が蓋を開いた状態で置かれた或るＰｈｏ
ｔｏＤｉｓｃ中の画像であり、画像４は手前に湖、奥に
森林のある風景を撮影した自然画であり、画像５は筋状
の紋様が多数描かれたパターン画像である。この図５に
示されるように本実施例のデータ圧縮方法によれば、様
々な種類の画像に対して１番目か或いは２番目に高い圧
縮率で圧縮することができる。

【００４５】以上の実施例においては、圧縮符号の適用
優先順序として、一致符号を最優先し、次にインデック
ス符号を優先し、差分符号は最後に適用した。これは、
本実施例の場合、一致符号が１バイト、インデックス符
号が１バイト、差分符号が最大３バイトであるため、こ
の適用優先順序がより情報量を少なくし得る順序である
からである。しかし、各符号のバイト数は上述の例に限
定されず、各種のものを採用することができ、その場
合、圧縮符号の適用優先順序も変わり得る。例えば、レ
ングス項を１３ビットにした２バイトの一致符号を用い
る場合、同じ画素値が２個だけ連続する箇所では、若
し、インデックス符号或いは１バイト差分符号による表
現が可能であればその方が情報量が少ないので、一致符
号よりインデックス符号或いは１バイト差分符号が優先
的に適用される。

【００４６】次に上述の実施例のデータ圧縮方法によっ
て圧縮された画像を伸張し、元の画像を復元するデータ
伸張方法の実施例について説明する。

【００４７】図６は本発明を適用したデータ伸張装置の
一例を示すブロック図である。この例のデータ伸張装置
５は、制御手段５１と、データ入力手段５２と、データ
出力手段５３と、連続画素出力手段５４と、過去データ
出力手段５５と、差分データ出力手段５６と、セレクタ
５９−１，５９−２いった機能手段を有すると共に、直
前データ記憶手段５７と過去データ記憶手段５８といっ
た記憶手段を有している。また、圧縮ファイル３，復元
ファイル６および利用者入出力装置７に接続されてい
る。

【００４８】データ入力手段５２は、復元対象とする圧
縮データを圧縮ファイル３から入力する手段である。前
述したように圧縮データは、１バイトの一致符号（図３
（ａ））、１バイトのインデックス符号（図３
（ｂ））、１バイト，２バイト及び３バイトの差分符号
（図３（ｃ）〜（ｅ））、４バイトの即値符号（図３
（ｆ））の合計６種類の圧縮符号から構成されている。
データ入力手段５２は圧縮データの先頭から順にこれら
の圧縮符号を入力する。符号の区切りはバイト単位であ
り、何バイト符号であるかは符号の識別子ビットで判別
可能である。つまり、読み込んだ１バイトの７ビット目
が０であれば１バイト差分符号であり、７，６ビット目
が１，０であれば２バイト差分符号であり、７，６，５
ビット目が１，１，０であれば１バイトの一致符号であ
り、７，６，５，４ビット目が１，１，１，０であれば
３バイト差分符号であり、７，６，５，４，３ビット目
が１，１，１，１，０であればインデックス符号であ
り、７，６，５，４，３，２，１，０が１，１，１，
１，１，０，０，０であれば即値符号である。なお、復
元対象とする圧縮データの入力元はファイルに限られな
い。

【００４９】直前データ記憶手段５７は、直前に復元し
た画素値を保持する手段である。

【００５０】過去データ記憶手段５８は、過去に復元し
た画素値を複数種類記憶する手段であり、その構造およ
びそれへの画素値の格納方法はデータ圧縮装置側の過去
データ記憶手段１８と同一である。つまり、本実施例の
場合、図２に示すように最大８個の画素値をデータ圧縮
装置と同様の順序で記憶していく。

【００５１】連続画素出力手段５４は、一致符号の伸張
手段であり、直前データ記憶手段５７に記憶されている
画素値を、データ入力手段５２で入力された一致符号の
レングス項の値＋１だけ連続して出力する。

【００５２】過去データ出力手段５５は、インデックス
符号の伸張手段であり、データ入力手段５２で入力され
たインデックス符号が示すインデックス番号に対応して
過去データ記憶手段５８に記憶されている画素値を読み
出して出力する。

【００５３】差分データ出力手段５６は、差分符号の伸
張手段であり、データ入力手段５２で入力された差分符
号中のΔＲ，ΔＧ，ΔＢを直前データ記憶手段５７に記
憶されている画素値の各色値Ｒ，Ｇ，Ｂに加算して画素
値を復元し、出力する。

【００５４】セレクタ５９─１は、連続画素出力手段５
４，差分データ出力手段５６および制御手段５１から出
力された画素値の何れかを、制御手段５１からの制御信
号に基づいて選択してセレクタ５９−２に出力すると共
に、過去データとして格納するために過去データ記憶手
段５８に出力する。

【００５５】セレクタ５９−２は、セレクタ５９−１お
よび過去データ出力手段５５から出力された画素値の何
れかを、制御手段５１からの制御信号に基づいて選択し
てデータ出力手段５３に出力すると共に、直前の画素値
として格納するために直前データ記憶手段５７に出力す
る。

【００５６】データ出力手段５３は、復元した画素値を
復元ファイル６に出力する手段である。なお、復元デー
タの出力先はファイルに限られない。

【００５７】制御手段５１は、データ伸張装置５全体を
制御する手段である。

【００５８】図７は図６のデータ伸張装置５の処理例を
示すフローチャートである。以下、図６及び図７を参照
して本実施例の動作を説明する。なお、データ伸張装置
５をＣＰＵおよびメモリを有するコンピュータで実現す
る場合、図７に示される処理を記述した伸張プログラム
がＣＤ−ＲＯＭ，半導体メモリ，磁気ディスク等の機械
読み取り可能な記録媒体（図６のＭ２）に記録されてお
り、その記録媒体Ｍ２の伸張プログラムがコンピュータ
に読み取られ、コンピュータの動作を制御することによ
り、そのコンピュータを図６のデータ伸張装置５として
機能させる。

【００５９】復元対象となる圧縮データを格納する圧縮
ファイル３，復元画像を格納する復元ファイル６を指定
した伸張要求が利用者入出力装置７からデータ伸張装置
５に入力されると、データ伸張装置５の制御手段５１の
制御の下で、図７に示す処理が開始される。

【００６０】まず制御手段５１は、装置各部を初期化す
る（Ｓ３１）。この処理で、直前データ記憶手段５７及
び過去データ記憶手段５８中の画素値がすべて０に初期
化される。

【００６１】次に制御手段５１は、データ入力手段５２
を用いて圧縮ファイル３から最初の圧縮符号を入力し
（Ｓ３２）、その符号の種類を判定する（Ｓ３４〜Ｓ３
６）。

【００６２】圧縮符号が即値符号の場合（Ｓ３６でＮ
Ｏ）、即値符号に設定された画素値そのものを制御手段
５１からセレクタ５９−１，５９−２を通じてデータ出
力手段５３に送り、復元ファイル６に出力する（Ｓ３
７）。そして、その画素値を直前画素値として直前デー
タ記憶手段５７に記憶すると共に（Ｓ３８）、過去デー
タ記憶手段５８に過去データの１つとして記憶し（Ｓ３
９）、ステップＳ３２に戻って次の圧縮符号を入力す
る。

【００６３】圧縮符号が一致符号の場合（Ｓ３４でＹＥ
Ｓ）、制御手段５１はその一致符号を連続画素出力手段
５４に伝達し、連続画素出力手段５４は直前データ記憶
手段５７に記憶されている画素値を、その一致符号のレ
ングス項の値＋１の個数だけ連続してセレクタ５９−１
に出力し、制御手段５１はその出力をセレクタ５９−
１，５９−２で選択せしめてデータ出力手段５３を通じ
て復元ファイル６に出力する（Ｓ４０）。そして、その
画素値を直前画素値として直前データ記憶手段５７に記
憶すると共に（Ｓ３８）、過去データ記憶手段５８に過
去データの１つとして記憶し（Ｓ３９）、ステップＳ３
２に戻って次の圧縮符号を入力する。

【００６４】圧縮符号がインデックス符号の場合（Ｓ３
５でＹＥＳ）、制御手段５１はそのインデックス符号を
過去データ出力手段５５に伝達し、過去データ出力手段
５５はそのインデックス符号に設定されたインデックス
番号に対応して過去データ記憶手段５８に記憶されてい
る画素値を読み取ってセレクタ５９−２に出力し、制御
手段５１はその出力をセレクタ５９−２で選択せしめて
データ出力手段５３を通じて復元ファイル６に出力する
（Ｓ４１）。そして、その画素値を直前画素値として直
前データ記憶手段５７に記憶し（Ｓ４２）、ステップＳ
３２に戻って次の圧縮符号を入力する。

【００６５】圧縮符号が差分符号の場合（Ｓ３６でＹＥ
Ｓ）、制御手段５１はその差分符号を差分データ出力手
段５６に伝達し、差分データ出力手段５６は直前データ
記憶手段５７に記憶されている画素値のＲ，Ｇ，Ｂ値
に、その差分符号のΔＲ，ΔＧ，ΔＢを加算した画素値
をセレクタ５９−１に出力し、制御手段５１はその出力
をセレクタ５９−１，５９−２で選択せしめてデータ出
力手段５３を通じて復元ファイル６に出力する（Ｓ４
３）。そして、その画素値を直前画素値として直前デー
タ記憶手段５７に記憶すると共に（Ｓ３８）、過去デー
タ記憶手段５８に過去データの１つとして記憶し（Ｓ３
９）、ステップＳ３２に戻って次の圧縮符号を入力す
る。

【００６６】以上のような処理が繰り返され、圧縮ファ
イル３中の最後の圧縮符号まで処理を終えると（Ｓ３３
でＹＥＳ）、伸張処理を終了する。

【００６７】図８は本発明を適用したデータ圧縮装置の
別の例を示すブロック図、図９はその処理例を示すフロ
ーチャートである。本実施例のデータ圧縮装置１が図１
のデータ圧縮装置と相違するところは、圧縮対象画像の
１ライン分の画素値を処理し終わるごとに、直前の画素
値や過去データなどを初期化することにより、圧縮ファ
イル３の伸張時に後述するように圧縮データの途中から
の伸張処理を高速に行えるようにした点にある。このた
め制御手段１１内には現在まで処理した画素数をカウン
トする画素数カウンタ１１ａが設けられており、また、
ステップＳ１とステップＳ２との間にステップＳ２２〜
Ｓ２６が挿入されている等の変更が加えられている。な
お、データ圧縮装置１をＣＰＵおよびメモリを有するコ
ンピュータで実現する場合、図９に示される処理を記述
した圧縮プログラムがＣＤ−ＲＯＭ，半導体メモリ，磁
気ディスク等の機械読み取り可能な記録媒体（図８のＭ
１）に記録されており、その記録媒体Ｍ１の圧縮プログ
ラムがコンピュータに読み取られ、コンピュータの動作
を制御することにより、そのコンピュータを図８のデー
タ圧縮装置１として機能させる。

【００６８】以下、図１の実施例のデータ圧縮装置との
差異を中心に本実施例の動作を説明する。

【００６９】圧縮対象となる画像データを格納する画像
ファイル２，圧縮画像を格納する圧縮ファイル３および
画像の１ライン当たりの画素数Ｌを指定した圧縮要求が
利用者入出力装置４からデータ圧縮装置１に入力される
と、データ圧縮装置１の制御手段１１の制御の下で、図
９に示す処理が開始される。なお、画素数Ｌは画像ファ
イル３中の画像を走査して自動的に取得するようにして
も良い。

【００７０】まず制御手段１１は、装置各部を初期化す
る（Ｓ１）。この処理では、直前データ記憶手段１７及
び過去データ記憶手段１８中の画素値がすべて０に初期
化され、直前データ比較手段１４内の連続数カウンタ１
４ａも０に初期化されると共に、画素数カウンタ１１ａ
が０に初期化される。

【００７１】次に制御手段１１は、データ入力手段１２
を用いて画像ファイル２から順次に画素値を入力して図
１のデータ圧縮装置と同様の処理を繰り返すが（Ｓ２〜
Ｓ２１）、本実施例では、１つの画素値を処理する前
に、画素数カウンタ１１ａを１だけインクリメントする
ことで（Ｓ２２）、初期化後から現在までに処理し終え
た画素の数をカウントする。そして、画素数カウンタ１
１ａの値がＬ＋１に達していた場合（Ｓ２３でＹＥ
Ｓ）、１ライン分の処理を終えているので、連続数カウ
ンタ１４ａの値が０より大きければ図３（ａ）のレング
ス項にカウント値−１の値を設定した一致符号をデータ
出力手段１３に出力する処理を行った後（Ｓ２４，Ｓ２
５）、また連続数カウンタ１４ａの値が０であれば処理
Ｓ２５をスキップして、それぞれステップＳ２６に進
み、直前データ記憶手段１７及び過去データ記憶手段１
８中の画素値をすべて０に初期化し、直前データ比較手
段１４内の連続数カウンタ１４ａを０に初期化し、また
画素数カウンタ１１ａを１に設定する。そして、ステッ
プＳ２に進んで次の画素値を処理する。

【００７２】このように画像の１ライン分の画素値を処
理し終える毎に再度初期化することにより、圧縮率は多
少劣化することになるが、圧縮データの途中からの伸張
処理が高速に行える。以下、伸張時の処理について説明
する。

【００７３】図１０は図８のデータ圧縮装置で生成され
た画像ファイル３中の圧縮画像を伸張するデータ伸張装
置の一例を示すブロック図である。本実施例のデータ伸
張装置５が図６のデータ伸張装置と相違するところは、
利用者入出力装置７からの伸張要求時、復元を開始した
いラインが指定された場合に、そのラインの頭出しを行
い、そのライン以降の画素値から実際に復元を行う機能
を有する点にある。このため制御手段１１内には、画素
カウンタ５１ａ，ラインカウンタ５１ｂおよび頭出し手
段５１が設けられており、またデータ伸張装置の処理も
図１１および図１２に示すように変更されている。な
お、データ伸張装置５をＣＰＵおよびメモリを有するコ
ンピュータで実現する場合、図１１および図１２に示さ
れる処理を記述した伸張プログラムがＣＤ−ＲＯＭ，半
導体メモリ，磁気ディスク等の機械読み取り可能な記録
媒体（図１０のＭ２）に記録されており、その記録媒体
Ｍ２の伸張プログラムがコンピュータに読み取られ、コ
ンピュータの動作を制御することにより、そのコンピュ
ータを図１０のデータ伸張装置５として機能させる。

【００７４】以下、図６の実施例のデータ伸張装置との
差異を中心に本実施例の動作を説明する。

【００７５】復元対象となる圧縮データを格納する圧縮
ファイル３，復元画像を格納する復元ファイル６および
１ライン当たりの画素数Ｌ並びに必要に応じて復元開始
ライン番号ｍを指定した伸張要求が利用者入出力装置７
からデータ伸張装置５に入力されると、データ伸張装置
５の制御手段５１の制御の下で、図１１に示す処理が開
始される。なお、１ライン当たりの画素数は圧縮時に圧
縮ファイル３中に記録しておき、これを読み込むように
しても良い。また、復元開始ライン番号ｍは先頭ライン
を１番として指定する。例えば３番目のラインの場合、
ｍ＝３とする。

【００７６】まず制御手段５１は、装置各部を初期化す
る（Ｓ５１）。この処理で、直前データ記憶手段５７及
び過去データ記憶手段５８中の画素値がすべて０に初期
化されると共に、画素数カウンタ５１ａおよびラインカ
ウンタ５１ｂも０に初期化される。

【００７７】次に制御手段５１は、復元開始ライン番号
の指定があったか否かを判定し（Ｓ５２）、そのような
指定が有れば、頭出し手段５１ｃによってステップＳ５
３〜Ｓ６１の処理を実行した後に図１２の処理へ進み、
そのような指定が無ければ直ちに図１２の処理へ進む。

【００７８】頭出し手段５１ｃによる頭出し処理は、デ
ータ入力手段５２により圧縮ファイル３の先頭の圧縮符
号から順に１符号ずつ読み出し（Ｓ５３）、その圧縮符
号が一致符号であれば（Ｓ５５でＹＥＳ）、その一致符
号のレングス項の値＋１の回数だけ画素数カウンタ５１
ａをインクリメントし（Ｓ５６）、それ以外の圧縮符号
であれば画素数カウンタ５１ａを１だけインクリメント
していく（Ｓ５７）。そして、インクリメント後の画素
数カウンタ５１ａのカウント値が１ライン分の画素数Ｌ
−１に達したら、ラインカウンタ５１ｂを１だけインク
リメントしていき（Ｓ５８，Ｓ５９）、ラインカウンタ
５１ｂのカウント値が復元開始ライン番号ｍ−１に達し
たら（Ｓ６０でＹＥＳ）、頭出し完了となる。符号の種
類を判別し復元される画素数を計算するだけで、実際の
画素値の復元は行わないので、頭出しは高速に行える。
なお、ステップＳ６０でＹＥＳと判断される前に、最後
の圧縮符号まで処理されたときは（Ｓ５４でＹＥＳ）、
復元開始ライン番号の指定に誤りがあったことになり、
利用者入出力装置７にエラーメッセージを出力する（Ｓ
６１）。

【００７９】図１２の処理は、図７の処理とほぼ同じで
ある。但し、圧縮時、１ライン毎に直前の画素値および
過去データが初期化されているため、伸張時も、画素カ
ウンタ５１ａを用いて復元画素数をカウントし（Ｓ７
１，Ｓ７３）、１ラインの最後の画素まで復元し終えた
ら（Ｓ７２，Ｓ７４でＹＥＳ）、ステップＳ３１に戻っ
て、直前データ記憶手段５７及び過去データ記憶手段５
８中の画素値をすべて０に初期化すると共に、画素数カ
ウンタ５１ａを０に初期化する。

【００８０】図８および図１０の実施例では、任意のラ
インの先頭からの復元を可能としたが、任意のラインの
任意の行からの復元を可能にすることもできる。その場
合、復元開始ライン番号以外に復元開始行番号を指定
し、指定された復元開始ラインに頭出しした後、復元開
始行の直前までの画素値は出力せずに直前画素値および
過去データとして記憶するのに止め、復元開始行の画素
から実際に復元ファイル６に出力する通常処理を行う。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば以下
のような効果を得ることができる。

【００８２】一致符号，差分符号，インデックス符号お
よび即値符号の合計４種類の符号を使い分け、圧縮対象
となるデータ群の先頭から順に１データ毎に、圧縮後の
データ量がより少なくなる符号を選択してデータの圧縮
を行うため、様々な種類の画像に対して従来方法のうち
最も高い圧縮率となる圧縮方法と遜色ない圧縮率を得る
ことができる。

【００８３】全ての種類の符号をバイト単位の符号とす
る構成にあっては、ビット単位でのデータ処理が不要に
なり、その分、処理量が低減する。

【００８４】予め定められた画素数の処理を終える毎に
直前の画素値や過去データなどを初期化する構成にあっ
ては、伸張時、圧縮データの途中からの伸張処理を高速
に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したデータ圧縮装置の一例を示す
ブロック図である。

【図２】過去データ記憶手段の構成例を示す図である。

【図３】本発明の実施例で使用される圧縮符号のフォー
マット例である。

【図４】図１のデータ圧縮装置の処理例を示すフローチ
ャートである。

【図５】幾つかの画像について本発明の実施例によるデ
ータ圧縮方法および従来方法を使って実際に圧縮した場
合の圧縮率の測定例を示す図である。

【図６】本発明を適用したデータ伸張装置の一例を示す
ブロック図である。

【図７】図６のデータ伸張装置の処理例を示すフローチ
ャートである。

【図８】本発明を適用したデータ圧縮装置の別の例を示
すブロック図である。

【図９】図８のデータ処理装置の処理例を示すフローチ
ャートである。

【図１０】本発明を適用したデータ伸張装置の別の例を
示すブロック図である。

【図１１】図１０のデータ伸張装置の処理例を示すフロ
ーチャートである。

【図１２】図１０のデータ伸張装置の処理例を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１…データ圧縮装置 １１…制御手段 １２…データ入力手段 １３…データ出力手段 １４…直前データ比較手段 １４ａ…連続数カウンタ １５…過去データ比較手段 １６…差分取得手段 １７…直前データ記憶手段 １８…過去データ記憶手段 ２…画像ファイル ３…圧縮ファイル ４，７…利用者入出力装置 ５…データ伸張装置 ６…復元ファイル

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直前のデータ値と同じデータ値が連続す
   る回数を設定した一致符号と、直前のデータ値との差分
   を設定した差分符号と、過去データ記憶手段に記憶され
   た処理済のデータ値のインデックス番号を設定したイン
   デックス符号と、データ値そのものを設定した即値符号
   との合計４種類の符号を使用し、圧縮対象となるデータ
   群の先頭から順に１データ毎に、圧縮後のデータ量がよ
   り少なくなる符号を選択してデータの圧縮を行うように
   したことを特徴とするデータ圧縮方法。
2. 【請求項２】 全ての種類の符号をバイト単位の符号と
   したことを特徴とする請求項１記載のデータ圧縮方法。
3. 【請求項３】 差分符号として、設定できる最大の差分
   値が異なる複数種類の差分符号を使用することを特徴と
   する請求項１または２記載のデータ圧縮方法。
4. 【請求項４】 以下のステップによりデータを圧縮する
   データ圧縮方法。 （ａ）直前データ記憶手段，過去データ記憶手段および
   連続数カウンタを初期化するステップ （ｂ）圧縮対象画像から１つの画素値を入力するステッ
   プ （ｃ）ステップｂで入力された画素値と直前データ記憶
   手段に記憶された画素値とを比較するステップ （ｄ）ステップｃで比較一致のとき連続数カウンタをイ
   ンクリメントすると共に、連続数カウンタが最大値に達
   していれば連続回数を設定した一致符号を出力して連続
   数カウンタを初期化した後、ステップｂに戻るステップ （ｅ）ステップｃで比較不一致のとき、連続数カウンタ
   が初期値以外であれば連続回数を設定した一致符号を出
   力して連続数カウンタを初期化した後、過去に出現した
   画素値をインデックス番号を付けて保持する過去データ
   記憶手段を検索してステップｂで入力された画素値と一
   致する画素値のインデックス番号を求めるステップ （ｆ）ステップｅでインデックス番号が求められたと
   き、インデックス番号を設定したインデックス符号を出
   力すると共に、ステップｂで入力された画素値を直前デ
   ータ記憶手段に格納して、ステップｂに戻るステップ （ｇ）ステップｅでインデックス番号が求まらなかった
   とき、ステップｂで入力された画素値と直前データ記憶
   手段に記憶された画素値との差分を求めるステップ （ｈ）ステップｂで入力された画素値を設定した即値符
   号のサイズより小さなサイズの差分符号にステップｇで
   求められた差分を設定できるとき、ステップｇで求めら
   れた差分を設定した差分符号を出力し、そうでないとき
   はステップｂで入力された画素値を設定した即値符号を
   出力し、ステップｂで入力された画素値を直前データ記
   憶手段に格納すると共に所定の格納方法で過去データ記
   憶手段にも格納し、ステップｂに戻るステップ
5. 【請求項５】 （ｉ）予め定められた画素数の処理を終
   える毎に、連続数カウンタが初期値以外であれば連続回
   数を設定した一致符号を出力すると共に直前データ記憶
   手段，過去データ記憶手段および連続数カウンタを初期
   化して、ステップｂに戻るステップを更に有することを
   特徴とする請求項４記載のデータ圧縮方法。
6. 【請求項６】 前記各符号をバイト単位の符号としたこ
   とを特徴とする請求項４または５記載のデータ圧縮方
   法。
7. 【請求項７】 差分符号として、設定できる最大の差分
   値が異なる複数種類の差分符号を使用することを特徴と
   する請求項４，５または６記載のデータ圧縮方法。
8. 【請求項８】 コンピュータに以下のステップを実行さ
   せる圧縮プログラムを記録した機械読み取り可能な記録
   媒体。 （ａ）直前データ記憶手段，過去データ記憶手段および
   連続数カウンタを初期化するステップ （ｂ）圧縮対象画像から１つの画素値を入力するステッ
   プ （ｃ）ステップｂで入力された画素値と直前データ記憶
   手段に記憶された画素値とを比較するステップ （ｄ）ステップｃで比較一致のとき連続数カウンタをイ
   ンクリメントすると共に、連続数カウンタが最大値に達
   していれば連続回数を設定した一致符号を出力して連続
   数カウンタを初期化した後、ステップｂに戻るステップ （ｅ）ステップｃで比較不一致のとき、連続数カウンタ
   が初期値以外であれば連続回数を設定した一致符号を出
   力して連続数カウンタを初期化した後、過去に出現した
   画素値をインデックス番号を付けて保持する過去データ
   記憶手段を検索してステップｂで入力された画素値と一
   致する画素値のインデックス番号を求めるステップ （ｆ）ステップｅでインデックス番号が求められたと
   き、インデックス番号を設定したインデックス符号を出
   力すると共に、ステップｂで入力された画素値を直前デ
   ータ記憶手段に格納して、ステップｂに戻るステップ （ｇ）ステップｅでインデックス番号が求まらなかった
   とき、ステップｂで入力された画素値と直前データ記憶
   手段に記憶された画素値との差分を求めるステップ （ｈ）ステップｂで入力された画素値を設定した即値符
   号のサイズより小さなサイズの差分符号にステップｇで
   求められた差分を設定できるとき、ステップｇで求めら
   れた差分を設定した差分符号を出力し、そうでないとき
   はステップｂで入力された画素値を設定した即値符号を
   出力し、ステップｂで入力された画素値を直前データ記
   憶手段に格納すると共に所定の格納方法で過去データ記
   憶手段にも格納し、ステップｂに戻るステップ
9. 【請求項９】 コンピュータに更に以下のステップを実
   行させることを特徴とする請求項８記載の圧縮プログラ
   ムを記録した機械読み取り可能な記録媒体。 （ｉ）予め定められた画素数の処理を終える毎に、連続
   数カウンタが初期値以外であれば連続回数を設定した一
   致符号を出力すると共に直前データ記憶手段，過去デー
   タ記憶手段および連続数カウンタを初期化して、ステッ
   プｂに戻るステップ