JPS5857863A - 画像圧縮方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、多階調の画像情報の冗長度を圧縮する方法に
関する。

画像の処理においては、通常、原画像を走査し、画素単
位で゛サンプリングする。そして、このようにして得た
サンプリング画像は冗長度が相当（二大きいので、何等
かのデータ圧縮（画像圧縮）を施してから伝送したり記
憶したりするのが一般的である。

このような画像圧縮の方法としては、従来、ピットブレ
ーン符号化法やブロック符号化法が良く知られている。

ビットプレーン符号化法は、多階調画像の各画素の濃度
レベルを２進符号で表現し、それらの２進符号列の同位
ビットについて１次元のランレングス符号化を行なう。

この方法は、中間調の多い画像には効果的であるが、手
書き文書などの濃度変化の激しい画像にはあまり適さな
い。

一方、ブロック符号化法は、画像を一定の区間（１次元
圧縮のとき）席たけ領域（２次元圧縮のとき）に分割し
、各区間または各領域毎にその平均濃度レベルと、それ
と個々の画素の濃度レベルとの差を順次符号化する。こ
の方法は、画像の変化特性と無関係に区間または領域を
設定するため、分割境界の前後で画像特性に相関があっ
ても、それを活かせず、圧縮効率は必ずしも良くない。

本発明の目的は、濃度変化の激しい手書き文書、−特に
特徴を忠実に再現する必要があるサインや朱肉印影など
を含む手書き文書などの画像を、前述の従来方法よりも
効率良く圧縮できる画像圧縮方法を提供することにある
。

しかして本発明にあっては、文書原稿などの原画像を複
数本の主走査ラインにまたがってジグザグに走査して多
値の画素濃度データの列として得た画像について、同一
画素濃度レベルの連続する区間と、画素濃度レベルの変
化が連続する区間とを、判別する。そして、同一画素濃
度レベルの連続する区間の画素濃度データ（群）と、濃
度レベルの変化の連続する区間の画素濃度データ（群）
とを、それぞれ異なる符号化法で符号化することにより
、原画像に対する圧縮されたデータ（符号列）を得る。

各区間の符号化には、後述するような種々の方法を採り
得る。

つまり２本発明による画像圧縮では、画像のある方向に
ついての隣接画素間の相関と、それと直交する方向につ
いての隣接画素間の相関との両方を活用して、画像の冗
長度を圧縮するのである。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳
述する。

二二二二 原稿（原画像）を公知のスキャナにより走査し、画素単
位でサンプリングしてサンプリング画像を得る。サンプ
リング画像の各画素の濃度レベルは公知の量子化手段に
より多値量子化するが、ここではレベルＯ（白）からレ
ベル４（黒）の５値に量子化するものとする。

このようにして得られる５値のサンプリン１グ画像の例
（４ライン分）を第１図に模式的；二示す。

なお、各ラインの走査ステップ数は現実には図示したよ
りも、はるかに多いことは勿論である。また同図におい
て、各格子が１つの画素を示し、各格子内の数字は該当
画素の濃度レベルを表わしている。

第１図において、走査ステップＯはスキャナの走査開始
点で原稿の外側にあり、濃度レベルは常にＯ（白レベル
）と定義される。走査ステップ１以降が原稿の内側であ
る。

さて、本実施例では、サンプリング画像の偶数ラインと
奇数ラインの計２ラインをペアとして、それを２画素ず
つジグザグに走査して再サンプリングする。例えば、ラ
インｎとラインｎ＋１のベアについては、第２図に示す
ような経路で走査する。これにより、第３図（ａ）に示
すような画素濃度データ列が再サンプリングされる。な
お、第２図に示したような経路でジグザグに走査できる
スキャナを用いて原稿を走査することにより、第３図（
ａ）のような画素濃度データ列を直接的に得てもよいこ
とは勿論である。

以上のようにして得られた画素濃度データ列について、
同一導度レベルの連続する区間と、濃度レベルの変化が
連続する区間とを判別する。後者の区間は、濃度レベル
が連続する区間と連続する区間とを別々の区間として分
けて判！ＩＩＪ　してもよいが、本実施例では濃度レベ
ルの変化方向が途中で反転しても、１つの区間として判
別する。

上記の同一濃度レベルの連続する各区間については、ラ
ンレングス符号化を行なう。このランレングス符号化に
は、周知のモデファイト・ハフマン法（Ｍｏｄｉｆ　ｉ
ｅｄ　）（ｕｆ　ｆｍａｎ　Ｃｏｄｉｎｇ　）　ヤｒフ
ィル法（Ｗｙｌｅ　Ｃｏｄｉｎｇ　）を利用できる。

本実施例では、同一濃度レベルの連続区間の中、白レベ
ル（レベル０）の区間は第４図に示すワイルコード（ｗ
ｙｃ　）を用いてランレングス符号化を行なう。レベル
１〜レベル４の連続区間については、第５図に示すミッ
クスコード（ＭＸＣ）を用いてランレングス符号化を行
なう。

・白レベル連続区間と、それ以外のレベルの連続区間に
共通の符号体系を用いることもでき、符号化手段や復号
化手段の構成を簡略化する上で有利な場合もある。しか
し、濃度レベル毎のランレングス分布を調べると、白レ
ベルの連続とそれ以外のレベルの連続とで、ランレング
スの分布特性に大きな違いがあることが判明した。この
違いを考慮し、本実施例では第４図と第５図に示すよう
な２種の符号体系を用意し、データ圧縮効率の向−Ｌを
図っている。

ナオ、各濃度レベル毎に、そのランレングスの出現特性
に合う符号体系を別々に用意してもよいことは勿論であ
る。

濃度レベルの変化が連続する区間は、その区間、の長さ
のランレングス符号と、各画素の濃度情報の符号の組合
せに符号化する。本実施例では、各区間のランレングス
符号化に第６図に示すビットバイ・ビット・コード（Ｂ
Ｃ）を用いる。また、画素の濃度情報として各画素の濃
度レベルそのものを用い、それを第７表のＡ欄に示す濃
度レベルコード（ｄ）を用いて符号化する。

第３図（ａ）の画素濃度データ列に対し、本実施例を□
適用した場合、同図の）に示すような符号列（圧縮デー
タ）が得られる。これについて、以下に説明する。

走査ステップ０〜６の間は白レベルが連続する区間（走
査長７）であるから、第１図のワイルコード１０１０”
にモニツクはＷＹＣ７）に符号化される。

走査ステップ７〜１１の間は濃度レベルの変化が連続す
る区間であり、走査長は５ゆえ、第６図のビット・パイ
・ビット・コード＠１１１１０”（ＢＣ５）と第７図Ａ
欄の濃度レベルコード０１″、”１０１′、１１００”
、”１０１”、′１１”（ｄｌ　＋　ｄ２＋　ｄ３＋ｄ
２　Ｉ　ｄ４　）の組に符号化される。

以下、同様にして符号化されるが、走査ステップ３７に
関して説明を加えよう。本実施例では、同一濃度レベル
区間と濃度レベル変化区間が交互に出現するとし、各区
間のコードを図示のような順序で出力するというように
定義している（勿論、原理的にはこのように限定される
ものではないが）。

しかして、走査ステップ３７の直前が同一濃度レベル区
間であるから、走査ステップ３７を走査長１の濃度レベ
ル変化区間として判別し、それに続く白レベル連続区間
と分離している。

つぎに、以上に述べた画像圧縮を実施するための装置の
一例を第８図によって説明する。

同図において、図示しないスキャナにより原稿２００が
走査され、アナログの画信号が得られる。

この画信号はＡ／Ｄ変換器２０１に入力され、５値（レ
ベルＯ〜４）のディジタル画信号（第１図に相当する）
に変換される。このディジタル画信号は直接的に信号切
換器２０３に送られる一方、遅延バッファ２０２を介し
て１ライン分遅延後に信号切換器２０３に送られる。信
号切換器２０３は、Ａ／Ｄ変換器２０１から直接入力さ
れる画信号と、遅延バッファ２０２を介して入力される
画信号とを、２画素分ずつ交互、に選択して出力する。

すなわち、隣接する偶数ラインと奇数ラインを第２図に
示すような経路でジグザグ走査し、再サンプリングした
画素濃度データ列（第３図（ａ））が信号切換器２０３
から出力されることになる。

なお、第２図に示すようなジグザグ走査が可能なスキャ
ナを用いて原稿を走査する場合は、遅延バッファ２０２
および信号切換器２０３は省き得ることは明らかであろ
う。

信号切換器２０３から出力される画素濃度データ列は、
−数回路２０４および濃度レベルメモリ２０５に直接入
力されると共に、遅延回路２０６で一画素分だけ遅延さ
れて白レベル検出器２０７および一致回路２０４に入力
される。−数回路２０４は、その２つの入力、つまり隣
接する２画１素の濃度レベル同志の比較を行ない、一致
すると一致信号（”１”信号）、を出力する。この出力
信号はランレングス、（ＲＬ）カウンタ（１）　′２０
８に直接入力され、またインバーク２０９で反転されて
別の几Ｌカウンタ２１ｏ（二人力される。

同一濃度レベルが連続する区間では一致回路２０４から
一致信号（”１”信号）が出るがら、Ｉ’ＬＬカウンタ
（４）　２０Ｂが動作し、当該区間の走査長をカウント
する。このカウント値は、−数回路２０４がら不一致信
号（０”信号）が出た時に符号化器（１）２１１に転送
される。符号化器（１）２１１は、ＦｔＬカウンタ２０
８より与えられた走査長に対応するワイルコードまたは
ミックスコードを生成し、出力する。

どちらのコードを生成するかは、白レベル検出器２０７
の出力信号によって決まる。白レベル検出器２０７は１
画素分遅れた画素について白レベルか否かを判定してお
り、各同一濃度レベル区間の終了が一致回路２０４で検
出された時点では、当該区間の最終画素の判定結果を出
力する。この判定結果が白レベルであれば、符号化器Ｑ
）２１１からワイルコードが出力され、そうでなければ
ミックスコードが出力される。

濃度レベルの変化が連続する区間では、−数回路２０４
の出力は６０”であり、インバータ２０９の出力が′１
”になるので、ＲＬカウンタ（２）　２１０が動作し、
当該区間の走査長をカウントする。そして、−数回路２
０４の出力が反転した時点でそのカウント値を符号化器
（２）２１２および濃度レベルメモリ２０５に送られる
。符号化器（２）２１２は、Ｒ，Ｌカウンタ２１０より
与えられた走査長（一対応するビット・パイ・ビットコ
ードを生成し、出力する。

また、濃度レベルメモリ２０５には信号切換器２０３か
ら出力される画素濃度データが順次入力され、一定画素
数分が常時蓄積されている。濃度レベル変化区間の終了
直後にＲＬカウンタ（２）２１０のカウント値（走査長
）が出力されると、濃度レベルメモリ２０５の内部のア
ドレス制御部が走査長にしたがって当該区間内の画素濃
度データを順次指定し、それを読み出す。符号化器（３
）２１３は、濃度レベルメモリ２０５より読み出される
各画素濃度データ（濃度レベル）に対応する濃度レベル
コードを生成し、出力する。

符号合成器２１４は一致回路２０４の出力にしだがつて
入力選択制御を行ない、符号化器（１）　２０　、（２
）２１２、（３）２１３の出力コードを順次取り込み、
第３・　図（ｂ）に示したような順序に整えて回線速度
変換バッファ２１５へ送出する。回線速度変換バッファ
２１５はＦ　Ｉ　ＦＯ（Ｆｉｓｔ−ＩｎＦｉｒｓｔ　−
０ｕｔ）　メ％ＩＪで構成されており、入力されるコー
ドを回線の伝送速度に合せた一定速度でモデム（図示せ
ず）へ送る。

実施例２ 本実施例においても、前実施例と同様にサンプリング画
像の隣接する偶数ラインと奇数ラインを一括してジグザ
グ走査し、再サンプリングして画素濃度データ列を得、
これの同一濃度レベル区間を第４図のワイルコード（ｗ
ｙｃ）！たは第５図のミックスコード（ＭＸＣ）を用い
て符号化し、また濃度レベル変化区間は第６図のビット
・パイ・ビットコード（ＢＣ）および第７図の濃度レベ
ルコード（ｄ）を用いて符号化する。ただし、次に述べ
る点が前実施例と異なる。

第１図のサンプリング画像を観察すると、白レベル区間
は隣接する２ライン間で殆んど一致しており、副走葺方
向（ラスク走査の）にも極めて高い相関が認められる。

この性質を利用して冗長度を一層減じるために、本実施
例では、隣接する２ラインの同位置の画素が共に白レベ
ルのとき、その２画素を１単位として走査長をカウント
し、ワイルコードで符号化する。

第９図を参照して、具体的に説明しよう。

第９図（ａ）は、第１図に示したサンプリング画像のラ
インｎとラインｎ＋１をジグザグ走査し、再サンプリン
グして得られた画素濃度データ列を示す。走査ステップ
番号１以降は、第３図（ａ）と全く同じであるが、走査
ステップ番号Ｏ１つまり原稿外に対する走査ステップを
１ステツプ分だけ余分に挿入しである。これは、白レベ
ル連続区間は２ステツプを１走査長としてランレングス
符号化する都合上からである。

第９図（ａ）の画素濃度データ列（二対して得られる笹
舟列（圧縮データ）を第９図の）に示し、以下それ：二
ついて説明する。

走査ステップ０〜６までの８画素は白レベルであり、こ
の区間の走査長はその半分の４とみなす。

したがって、第４図のワイルコード”０１１″（ｗＹＣ
４）に符号化される。なお、原稿に入った最初の画素が
白レベル以外のときは、走査ステップ〇の２画素分のみ
が白レベル区間であるから、この区間は走査長１のワイ
ルコード″’ｏｏｏ”（ＷＹＣＩ）に符号化される。

走査ステップ７〜１１″！では濃度レベル変化区間であ
り、第６図の符号体系と第７図の符号体系によって符号
化される。ただし、本実施例では第７図のＢ欄の符号体
系を用いる。当該区間の走査長は５であるから、走査長
に対応のＢＣ５″’１１１１０″、および各画素の濃度
レベルに対応のｄｌ　”１０１”、ｄ２″’ｉｏｏ”、
ｄ３″’１１１　”、ｄ２”１００’、ｄ４“１１０　
”に符号化される。

走査ステップ１２〜１６はレベル４の連続区間ゆえ、第
５図のミックスコード″’１１１０００”　（ＭＸＣ５
）に符号化される。

以下同様である。ただし、走査ステップ３８〜４４の白
レベル区間は画素数が奇数７である。このような場合、
最後の画素は白レベル区間から除外し、次の［区間に組
み入れる。つまり、走査ステップ３８〜４３までを白レ
ベル区間（走査長３）と判別し、ＷＹＣ３”０１０”に
符号化する。そして、走査ステップ４４〜４６をレベル
変化区間と判別し、図示のように符号化する。

このように、本実施例では奇数個の白レベル画素が連続
する場合に、最後の画素をその直後のレベル変化区間に
繰り込む。したがって、白レベルに対すする濃度レベル
符号の出現確率が増すことになる。そこで本実施例では
、白レベルに対する符号長を短くした第７図Ｂ欄の濃度
レベル符号体系を採用しているわけである。

以上の説明から明らかなように、本実施例は白の領域が
多い画像、例えば地肌汚れの少ない文書画像などの圧縮
に有利である。

本実施例の画像圧縮を行なうための装置は、第８図に示
したものを一部変更するだけで容易に構成できるので、
具体例の説明は割愛する。

実施例３ 前記の２つの実施例では、濃度レベルの変化が連続する
区間は、その区間長に対応するコードと、各画素の濃度
レベルに対応するコードとに符号化した。本実施例にお
いては、濃度レベルの変化区間の長さを符号化する代り
に、当該区間の終了を示すＥＯＤコードを付加する点が
相違する。ただし、ＥＯＤコードは、濃度レベル変化区
間の画素濃度レベルの符号体系と同一体系に入れ、出現
確率から各コードの符号長を定めるのが良い。そこで本
実施例では、濃度レベル変化区間の符号化には、第１０
図の符号体系を用いる。

なお、第１０図のＡ欄は、白レベル区間を実施例１のよ
うに符号化する場合に採用し、Ｂ欄は白レベル区間を実
施例２のように符号化する場合に採用すると良い。

第１図のラインｎとラインｎ±１のベアに対して適用し
た場合について、第１１図により説明する。

第１１図（ａ）は実施例１と同様にして得られる画素濃
度データ列であり、第３図（ａ）のものと同一である。

第１１図Φ）は、同図（ａ）に対する符号列（圧縮デー
タ）である。ただし、同一レベル区間については実施例
１と同じ符号化を行なっており、したがって濃度レベル
変化区間の符号化には第１０図のＡ欄の符号体系を用い
ている。

同一濃度レベルの連続区間に対する符号列は、第３図（
ｂ）のそれと同一である。

走査ステップ７〜１１はレベル変化区間であるから、各
画素の濃度レベルを第１０図Ｎ欄の対応するコードに変
換し、最後にＥＯＤコードを付加する。

つまり当該区間は、”１００”（ＤＣ１）、”１０１”
（ＤＣ２）、“１１０”（’Ｉ）Ｃ３）、’１０１”（
ＤＣ２）、“１１１″（ＤＣ４）、”０１”（ＥＯＤ）
　　と符号化される。

他のレベル変化区間についても同様で、図示の通りに符
号化される。

このような画像圧縮を実施するための装置の一例を第１
２図に示し、説明する。なお、同図において第、８図と
同等部分は、同一符号・を付して説明に代える。

同−濃度レベルの連続する区間では、−数回路２０４か
ら一致信号（゛１″信号）が出るため、ＲＬカウンタ２
０８が動作し、当該区間の走査長をカウントする。その
後、−数回路２０４より不一致信号（′０”信号）が出
ると、ＲＬカウンタ２０８の内容（走査長）が符号化器
（１）２１１に送られ、白レベル検出仝２０７の出力信
号の値に応じて、ワイルコード捷たはミックスコードが
生成される。

また−数回路２０４の出力信号は、インバータ２０９で
反転したのち符号化器（３）にも送られる。濃度レベル
の変化が連続する区間では、インバータ２０９の出力が
１”になるので、符号化器３０２は、信号切替器２０３
より入力される各画素の濃度データを第１０図Ａ欄のＤ
Ｃコードに変換する。つまり、符号化器３０２は、レベ
ル変化区間の画素濃度レベルを符号化するための符号化
器である。

−芳、微分器３００はインバータ２０９の出力からレベ
ル変化区間の終りを検出（微分）し、信号を出力する。

符号化器（２）３０１は、微分器３００から信号が出る
と、区間終了を示すＥＯＤコードを出力する。

このようにして符号化器（１）　２１１　、（２）　３
０１　、　（３）　３０２から出力されるコードは、符
号合成器２１４によって第１１図の）に示すような順序
に整えられ、回線速度変換バッファ２１５を介してモデ
ム（図示せず）へ送出される。

以上、いくつかの実施例について説明したが、本発明は
これらに限定されるものではない。

例えば、各区間の符号化に用いる符号体系は前述のもの
に限られるものではなく、すべ′てハフマンの最大効率
の符号化法で決定される符号体系を用いることができる
。また、２ラインを一括してジグザグ走査したが、一括
するライン数は３本以上でもよく、また再サンプリング
時の走査経路も適宜変更できる。

さらに、前記のいずれの実施例においても、濃度レベル
の変化区間の濃度情報として個々の画素の濃度レベルそ
のものを用い、それを符号化した。

しかし、直前の画素との濃度レベル差を符号化してもよ
いことは勿論である。これは、例えば第８図に示した装
置の遅延回路２０６の出力と信号切替回路２０３の出力
との間の減算を行なう減算器を追加し、この減算器の出
力を濃度し≦ルメモリ２０５に入力する等の部分的変更
だけで、容易に実現できる。また、濃度レベル差を符号
化するための符号体系も容易に作用できるので、例は示
さない。

またさらに、符号化出力は前述の配列に限定されるわけ
ではなく、原理的には、符号種の順番さえ予め決めてお
けばどのような配列で□もよい。しかし、前述のような
コード配列が、圧縮データの復号側装置の簡略化やメモ
リ量の縮減などを図る上で有利なことが一般に多い。

本発明は以上に述べた如くであり、手書き文書などの画
像のデータを従来よりも効率良く圧縮することができ、
その効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図はサンプリング画像の一例を示す図、第２図はサ
ンプリング画像のジグザグ走査を゛説明するための図、
第３図は画素濃度データ列とそれに対する圧縮データと
を対比させて示す図、第４図はワイルコード（ｗｙｃ　
）を示す図、第５図はミックスコード（ＭＸＣ）を示す
図、第６図はピット・パイ・ビットコード（ＢＣ）を示
す図、第７図は濃度レベルコード（ｄ）を示す図、第８
図は本発明による画像圧縮を実施するための装置の一例
を示すブロック図、第９図および第１１図はそれぞれ画
素濃度データ列とその圧縮データとを対比させて示す図
、第１０図は濃度レベルコード（ＤＣ）を示す図、第１
２図は本発明による画像圧縮を実施するための装置の他
の一例を示すブロック図である。 ２０１・・・Ａ／Ｄ変換器、２０２・・・遅延バッファ
、２０３−０．信号切替器、２０４・・・−数回路、２
０５・・・濃度レベルコード、２０６・・・遅延回路、
　２０７・・・白レベル検出器、２０８，２１０・・・
ランレングス・カウンタ、２０９・・・インバータ、２
１１　、２１２　、２１３゜３０１　、３０２・・・符
号化器、２１４・・・符号合成器、３００・・・微分器
。 牙４図 １６図 第５図 オフ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　原画像を複数本の主走査ラインにまたがってジグ
   ザグにパ走査して多値の画素濃度データの列として得た
   画像の、同一画素濃度レベルの連続する区間と一画素濃
   度レベルの変化が連続する区間とを判別し、前者の区間
   と後者の区間とをそれぞれ異なる符号化法で符号化する
   ことにより、該原画像に対する圧縮されたデータを得る
   ことを特徴とする画像圧縮方法。 ２、　前記の同一画素濃度レベルの連続する区間は、そ
   の区間の長さに固有な符号に変換することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の画像圧縮方法。 ３、　前記の画素濃度レベルの変化が連続する区間は、
   該区間の長さに固有の符号と、該区間内の個′々の画素
   の濃度レベルまたは直前の画素との濃度レベル差に固有
   の符号とに変換することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の画像圧縮方法。　　− ４、前記の画素濃度レベルの変化が連続する区間は、該
   区間内の個々の画素の濃度レベルまたは直前の画素との
   濃度レベル差に固有の符号に変換するとともに、該区間
   の最終画素の符号の後に該区間の終了を示す符号を付加
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像
   圧縮方法。