JPS59181777A - 中間調画像圧縮方式 - 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】 （１）発明の技術分野 本発明は中間調画像の圧縮方式ＶＣ係り、特に多情の組
織的ディザ（以後多値ディザと呼称する）で表示した中
間調画像を予測符号化方式により圧縮する方式に関する
。

（２）従来技術と問題点 従来、２値デイザ法はＮ　Ｘ　、Ｎ個の複数画素を階調
表現の１単位としてその中に含まれる黒画素の密度を変
えることで擬似的に中間調を表現していた。

２値デイザ法は解像度を犠牲にして中間調を表示するた
め画品質が劣化した。この欠点を緩和したのが多値ディ
ザ法である。多値ディザ法では白と黒との間に１〜３レ
ベルの灰色ドツトを加えることで上記の階調表現の１単
位を小さくとり解像度を上げるようにしたものである。

例えば３値ガイデ法では１画素に白、大台、黒の３つめ
レベルを持たせて２×２画素単位に９階調を表現する。

第１図にこの３４１１デイザ法による階調表示を示す。

第１図において斜線全施したものけ灰色を示すものとす
る。第２図は１６値画像から３値ディザ画、像を形成す
るためのディ１２マトリクスである。第３図に３値ディ
ザ画像の作り方を示す。すなわちディザマトリクス２個
を用意して多値画像信号、灰色、白の３値ディザ画像に
変換する。３値ディザ画像への変換は次のようにする。

（イ）　ｅ　１　ｊ（ｄ　ｉ　ｉ　　　　　のとき白（
ロ）ｄ１ｊ≦ｅ１ｊ＜ｄｌｊ　　のとき灰色（ハ）ｄ２
ｉｊ＜ｅｉｊ　　　　　のとき黒ただしｅ、ｊは多値画
像信号、ｄｉｊは第１デイザマトリクスの閾値、ｄ２□
ｊは第２デイザマトリクスの閾値である。

さて多値ディザ画像をデータ圧縮する方法としては従来
多値予測分割符号イヒ方式（電子通侶学会技報研究報告
Ｃ３７８−１４９、同ＩＥ８０−６９、特開昭５５−７
０１８３）が高能率な圧縮方式として知られている。こ
の従来方式は圧縮比を高めるために参照画素のとシ方を
工夫しなければならないこと、また１画像づつ予測して
いくため高速処理ができないことなどの欠点があった。

第４図に前記引用文献における剖照画素の配置を示す。

第４図でＸは注目画素、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄは参照画素であ
る。第４図の場合は２ライン分の参照ラインメモリが必
要である。

（３）発明の目的 本発明はこれら従来技術の欠点にかんがみ、多値ディザ
画像において圧縮比を向上させるとともにハードウェア
化に適し、且つ高速処理を可能とする中間調画像圧縮方
式を提供することを目的とするものである。

（４）発明の構成 この目的は本発明によれば多値の組織的ディザで表現さ
れる中間調画像の圧縮方式において、ディザマトリクス
またはディザマトリクスの一部またはディデマトリクス
より太きくとった複数画素よりなるブロック単位に分は
符号化すべきブロックのパターンを近傍の参照用のブロ
ックの基本パターンから予測符号化する圧縮方式におい
て、複数個の基本・母ターンを検出する基本パターン検
出手段と、前記基本パターンに近似する近似パターン検
出手段と、前記ブロックとディザマトリクスの周期関係
を示す周期情報を発生する手段と、前記基本パターンの
発生順位を示す順位符号を設け、符号化すべきブロック
の基本パターンの組合せに対して前記基本パターンの発
生順位を予測することを特徴とする中間調画像圧縮方式
を提供することによって達成される。

（５）発明の実施例 以下本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する
。

組織的ディザを用いたディザ画像ではディザマトリクス
内の画素間に強い相関があるため、ディザマトリクス周
期の小領域ごとに少数種類の画素パターンが高い頻度で
出現する。

本発明は画素パターンの領域をディザマトリクスの周期
に合わせた矩形領域にとシ（以下この画素領域をブロッ
クと称する）出現頻度の高い画素パターン（各ブロック
内の白黒画素の組合せを示す）だけを用いて予測を行な
う。このとき符号化　６すべき画素パターンを（イ）周
囲の画素・やターンと仲）符号化ブロックとディザマト
リクスとの固ＩＩＡ＋’９ｉ係を表わす情報（以下同期
情報と呼ぶ）とから予測し予測誤差を可変長符号化する
ようにしたものである。

可変長符号化による′ｆｇ！論上の圧縮限界に対する符
号化効率を上げるためブロックは画素・やターンが８ビ
ツト以上で表わせる大きさの領域にとる。

これにより予測が適中したとき予測誤差を１ビツトで可
変長符号化すればそのブロックはＩＡ以上に圧縮できる
ので符号化方式による圧縮率への制約を小さくすること
ができる。

実施例として前述第１図の３値デイザ法による３値ディ
ザ画像を本方式によって圧縮する場合について考える。

ブロックの大きさを２×３画素にとる。そうすると第５
図に示すようにブロックのと９方はディデマトリクスと
の周期性から２１Ｌｔｌ　、！ｌ）できる。これら２つ
のブロックの状態を８期悄ｌ１４０と１で区別する。各
ブロックの状態は１画素が２ビツトで表わされるから全
体として１２ビツトで表わせる。

ブロック内の画素Ａ？パターン表わす１２ビツトを並べ
た状態を第６図（ｃ）に示す。なお第６図（ａ３は第１
デイザマトリクスでの闇値配置、第６図（ａ）は第２デ
イザマトリクスでの閾値配置である。なお同じ閾値のビ
ットは適轟に優先順位を決める。これをビット表示パタ
ーンと呼ぶことにする。第６図（ｃ）はビット表示パタ
ーンを示す。

ところで、前述のごとく本発明においては出現頻度の高
い画素パターンを用いて予測する。ここにおいて予測に
用いる画素パターンを基本／？パターン呼ぶことにする
。各基本ツクターンには番号盃を付しておきこのパター
ン番号によって各基本パターンを指定する。第７図にこ
の基本ツクターンと番号扁を示す。この基本ノ４？ター
ンは出現頻度が大きい画素ノ４ターンを周期情報０．１
の場合それぞれにつきそれぞれ１６個づつとる。第７図
において（Ａ）は周期情報ｅ　Ｏｎのパターン、（Ｂ）
は周期情報゛１”のパターンを示す。

予測には順位予測を用いる。参照ブロックと符号化ブロ
ックの配置を第１０図のようにとると予測関数は（１）
式のようになる。ここでＢｏ　、Ｊ。

Ｂ２は各ブロックとブロックのノやターン湾の両方を表
わす記号として用いる。

へ Ｂｏｌ　＝ｆｔ　（Ｂ！、Ｂ２　、Ｑｉ）　　　　　（
１）△ 但しＢｏｉはパターン席Ｂｏの第１番目に予泪１１が当
９やすい第１予測値であり、ｆ、け第ｉ予測関数であり
、ＢＩ＋Ｂ２は参照ブロック・ぐターンμであシ、Ｑ、
は周期情報である 第（１）式において符号化ブロックの・ぐターンμとの
一致を第１予測値から第１６予測値脣で検査し、Ｂｏ＝
　Ｂｏｉ　　のときＪｉｌａ位ｉを予測誤差として符号
化すもこの予測誤差は例えば第１表に示す符号表を用い
て符号化される。第１表では予測誤差において順位が低
く出現頻度が太きいものほど短い符号長を割当てである
。

ｒＨ＋、下余白 第１表　　符号表 ただし＊”はＯか１ 各基本・やターンは周期情報と・ぐターン１１６４ビツ
トによシ指定される圧縮のアルゴリズムを第８Ｍにフロ
ーチャートで示す。基本パターンとなる画素ノぞターン
はノやター／漸を作成し、パターン届を予測符号化する
。基本ノやターンとならない画素ノ４ターン（以下非基
本）ｅターンと呼ぶ）はこれに最も近いパターンで近似
して・やターン扁を作るとともに画素パターンの生デー
タを符号化する。近似ノ４ターンを作成しておくことに
より次のパターン扁を予測するときにこれを使用するこ
とができ予測の際の情報の損失を小さくして連中率な上
げることができる。

第１１図は本方式にかかる圧縮回路のブロック図である
。

第１１図において、ｌＯおよび１１はそれぞれ符号化す
る３値ディザ画像の各１ライン分のデータを格納するメ
モリである。メモリ１０．１１は６ビツト／語構成をと
り３画素単位で画像データが記入され、またメモＩＪ　
１０　、１１から同時に１飴づつ画像データが読出され
る。すなわち、２×３のブロックごとに１２ビツトの画
像信号５０が読出されて次段のＲＯＭ　１２に供給され
ることになる。

なお読出された２×３ブロツクは次に説明するように最
初は符号化ブロックＢｅ　として処理されつぎの予測操
作では参照ブロックＢｌとな９さらに次の２ラインにお
ける符号化ブロックに対する参照ブロックＢ２として使
用されることになる。

ＲＯＭ１２には２×３ブロツクに生ずる全ての画素パタ
ーンを前述の基本パターンに分類して配・］意している
。非基本パターンを近似する基本・やターンに分類する
ときは、非基本パターンのビット表示パターンに対して
基本パターンのビット表示パターンのうちから異なるビ
ット数が最も少なく且つ異なるビットの閾値が最も小さ
いもの（異なるビットがビット表示パターンの右側にあ
るもの）を選ぶことによって基本パターンの属する基本
パターン（以下近似基本パターンと称する）とする。

このＲＯＭ１２には入力した符号化グロックの画素パタ
ーンが基本・ぐターンであると（その判定はＲＯＭ　１
２の内部で行う）それに対応するｉ９ターンＡを信号５
３として出力する。しかし非基本パターンのときはそれ
に対応する近イＪ２ノ基本・ぐターンのパターン茄を出
力し、同時に入力した符号化ブロックが非基本・ぐター
ンであることを信号５２により制御回路２４に通知する
。

なお信号５１は前→２１への周期情報の信号であり１ブ
ロツクごとに’　ｏ　”　、　”　ｉ″を切替える。す
なわち入力した２×３符号化ブロックとディーゲマトリ
クス周期の関係に対応してＲＯＭ１２の出力するノ々タ
ーン届５３が決定される。１３（はレジスタで既に符号
化を終了したブロックの・やターン扁が格納される。１
言号５３が入力するとレジスタ１３の内容は同じ構成の
し、ゾスタ１４に転・丙されレジスタ１３にＲＯＭ　１
２が出力した符号化ブロックの・ぐターン扁ｆ言号５３
はＲＯＭ　１２にセットされる。

１５はＦＩＦＯでそこにはすでに符号化グロックの上段
２ラインにおける参照ブロックＢ２の・ぐターン篇が全
て格納されている。

したがってＲＯＭ　１６にはレジスタ１３から第１０図
に示す符号化ブロックＢｏのパターンＡ信号５４が印加
されレジスタ１４からは参照ブロックＢ！の）Ｒターン
屋信号５５が印加されＦＩＦＯ１５からは参照ブロック
Ｂ２の基本パターン届信号５６が印加される。そして前
記周期情報信号５１もＲＯＭ　１６に印加される。ＲＯ
Ｍ　１６に印加されるこれらの信号はいずれもＲＯＭ　
１６のアドレスとして入力される。なおＦ′■ＦＯ１５
よりパターン屋が１つ読出されるとともに！ｉ’ＩＦＱ
　１５にＲＯＭ１２出力した信号５３のパターン煮が記
入される。

ＲＯＭ１６は順位予測用のＲＯＭであり参照ブロックＢ
ｌ　とＢ２、符号化ブロックＢｏのパターン篇と周期情
報のすべての組合せ（１６３個×２）に対して出力とし
て予測順位（１〜１６）を格納しである。そしてＲＯＭ
　１６は参照ブロックＢ１と８２、符号化ブロックＢｏ
のｉ９ターン扁と周期情報とから予測順位を予測誤差信
号５７として出力する。

ＲＯＭ　１７は順位可変長符号化用ＲＯＭで前記第１表
に示すように予測順位に対応した符号と符号長が格納さ
れている。符号化ブロックが基本パターンの場合にはＲ
ＯＭ　１７から符号長５８と符号５９が読出され、マル
チプレクサ１８．１９を介してそれぞれカウンタ２０と
シフ１〜レジスタ２１にセットされる。カウンタ２０は
゛′Ｏパになるまでカウントしてそのつどシフトレノス
フ２１を１ビツトづつシフトして符号を切出す。

以上は符号化ブロックが其本パターンの場合であるが非
基本パターンの場合にはつき゛のように処理される。

制御回路２４はＲＯＭ　１２からのイＲ号５２により入
力された符号化ブロックＢ、が八本パターンか非基本パ
ターンかを記憶している。そして符号化ブロックが基本
パターンのとき制御回１烙２４は前述のごとくマルチプ
レクサ１８．１９をＲＯＭ１７の側に切替えてＲＯＭ　
１７からの符号信号５９と符号長信号５８を出力する。

もし符号イヒブロックＢ、が非基本パターンのときは制
御回路２４はマルチプレクサ１８を非基本パターンの符
号長ＩＩ　２０　ＩＴを取入れる側に切換えマルチプレ
クサ１９を非基本パターンのフラグと非基本パターンの
生データを取シ入れる側に切替える。あとは基本ノ七タ
ーンの場合と同様にこれらのデータはカウンタ２ｏとシ
フトレジスタ２１にセットされ圧縮符号として切出され
る。以下同様にして入力されたブロックの画素パターン
よシ圧縮符号データを得ることができる。

第１１図【おいて各ＲＯＭ　＋７）容量はＲＯ，Ｍ　１
２が８に’７−ドＸ５ビット、Ｔ（ＯＭｌ　６が８にワ
ード×４ビット、ＲＯＭ１７が１６ワード×１６ピツト
である。

第８図に本方式における復元のアルゴリズムのフローチ
ャート、第１２図に本方式に分ける復元回路のブロック
図を示す。伝送されてきた圧榴符号データはシフトレジ
スタ３０によ！ｌ１１ピットスつ検査されＲＯＭ　３３
を用いて順位が同定長（４ピツト）化される。もし符号
データ６１が第１表の非基体ｉ４ターンフラグであると
きＲＯＭ　３３は復元ブロックが非基本・母ターンであ
ることを信号６２によシ制御回路４４に報告する。

これにより制御回路４４はレジスタ３ｏを１２ビツトシ
フトして復元ブロックの生データを取出す。この生デー
タはＲＯＭ　３４のアドレスに入力されるとともにマル
チプレクサ４１にも入力される。

制御回路４４けマルチプレクサ４１を生データ信号６１
の側に切替えてこの生データをマルチプレクサー４１を
介してメモリ４２．’４３に記入する。

メモリ４２と４３は第１１図の圧縮回路におけるメモリ
１０．１１に相当し復元した画素・ぐターンが記入され
る。

一方シフトレジスタ３０からの生データ６１け近似・母
ターン扁作成用ＲＯＭ３４にも入力される。

ＲＯＭ　３４は第１１図のＲＯＭ１２と同様にして入力
した非基本パターンの生データから近似・母ターン篇信
号６６を読出す。なお信号６５は周期情報の信号である
。

ＲＯＭ３４からの近似パターン扁信号６６はレジスタ３
５にセットされる。同様にレジスタ３５にそれまでセッ
トされていた近似・やターン屋信号６７はマルチプレク
サ３６を介してレジスタ３７にセットされる。そしてそ
れ甘でレジスタ３７に格納されていたパターンＡまたｉ
′１１．　ａ　（Ｊｕパターン扁倍信号６４ＦＩＦＯ３
８に書込まれる。なおマルチプレクサ３６の切替えとＦ
Ｉ：ＦＯのデータについては後述する。

さて復元ブロックが基本・ぐターンであるときは前述の
ようにＲＯＭ３３は入力した符号データ６１に対応する
順位信号６３を出力する。

一方ＰＩＦ０３８には復元ブロックの上段にあるブロッ
クのパターン盃が１ライン分格珀されている。そしてＦ
Ｉ［’０３Ｂから復元ブロックの上段にあたるブロック
のパターン扁信号６８が読出される。

また制御回路４４はその前の復元操作で復元したブロッ
クすなわち第１０図の参照ブロックＢ１にあたるブロッ
クが基本）やターンであったかどうか記憶しておく、そ
して参照ブロックＢ１にあたるブロックが基本ノぐター
ンであった場合はマルチゾレク−ｙ′３６をｉＰターン
屋算出用ＲＯＭ３９の出力信号６９の側に切替える。信
号６９は参照グロックＢ１にあたるブロックのパターン
屋となっている。また参照ブロックＢ１にあたるグロッ
クが非基本パターンの場合はマルチプレクサ３５をレジ
スタ３６の側に切替える。レジスタ３６には前述のよう
に参照プＯ、ｙりＢ、に当るブロックの近（ＪＪ）ｐタ
ーン扁が入っている。このようにして参照ブロックＢ１
に当るブロックのパターン篇はマルチプレクサを介して
レジスタ３７にセントされる。

それとともにそれまでレジスタ３７ｔｃｉ各納されてい
たｉ９ターン扁は前述のようＫＦ　Ｉ　Ｆ　Ｏ：３８に
書込まれる。したがってＲＯＭ３９に１は参照ブロック
Ｂ、Ｉ８２にあたるブロックのｉＰクーン扁信月６４．
６８と、復元ブロックＢｏの予測順位信号６３と、周期
情報信号６５がそのアドレスに印加される。ＲＯＭ　３
９からはこれらの入力に対応して復元グロックのパター
ン扁信号６９が出力される。

さらにパターン屋信号６９と周期情報信号６５はＲＯＭ
　４０のアドレスに印加されＲＯＭ　４．０は恨元ブロ
ックの画素Ａ？ターン信号７０（１２ビツト）を出力す
る。つぎに割病」回路４４はマルチプレクサ４１を復元
ブロックの画素パターン信号７０に切替えてからこのパ
ターン信号７０をマルテプレフサ４１を介してメモリ４
２．４３に書込む。

以下同様にして圧縮符号データから復元ブロックの画素
パターンを得ることができる。

なお第１２図中Ｔ　ＲＯＭ　（７）容素はＲＯＭ　３３
が４にワード×５ピット、ＲＯＭ３４が８にワード×５
ビット、ＲＯＭ　４０は３２ワード×１２ビツトである
Ｃ以上の実施例では本方式により３値ディザ画像を圧縮
する場合について述べたが４値以上のディザ画像も同様
にして圧縮することができる。

まだ本方式では符号化の手順を簡単にするため予測誤差
である予測順位を可変長符号化する方法を採用したがこ
れはＲＬ符号化を用いても実現することができる。

さらに本方式では非基本パターンは生データを符号化し
、情報保存型の符号化方式を示したが、これは非基本・
ぐターンを近似基本パターンで近似することによシ画質
劣化を許容して圧縮比を上げるという情報非保存型とす
ることもできる。

（６）発明の効果 本発明によれば多値ディプ画像を複数画素よシなるブロ
ック単位で扱い、予測するので従来の方式が１画素単位
で予醇１符号化するのに対して大いに圧縮比を得ること
ができ、・・−ドウエア化に適した高速処理を可能なも
のとすることができ本発明は中間調の画像処理において
その効果は頗る大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は３値デイザ法による階調表示の説明図、第２図
はディザマトリクスの閾値の順序を示す図、第３図は３
値ディザ画像の作成法の説明図、第４図は従来方式の参
照画素配置図、第５図は画像のブロックのとシ方と周期
情報の相互［ス■係の説明図、第６図はブロックとビッ
ト表示パターンの説明図、第７図は基本パターンを示す
図、第８図は圧１堅アルゴリズムを示すフローチャート
、第９図は蝮元アルコゝリズムを示すフローチャート、
第１０図は符号化復元時におけるブロックの配置を示す
図、第１１図は圧縮回路のブロック図、第１２図は復元
回路のブロック図を示す。 図面において１０，１１，４２．４３はメモリ、１２．
１１”、１７．３３．３４，３９．４０はＲＯＭ、　１
３　、１４　、３５　、３７けレジスタ、１５゜３８は
ｆ”ＩＦｏ、１８，１９．３６．４１はマルチプレクサ
、２０はカウンタ、２１．３０はシフトレジスタ、２４
．４４は制御同格をそれぞれ示す。 特許出願人 富士通株式会社 特許出願代理人 弁理士　青　木　　　明 弁理士　西　舘　和　之 弁理士　内　ＥＢ　室　男 弁理士　山　口　Ｇｒ３　　之 ４２４ 績７　Ｔ：１ （Ａ） （０）　　　　　　　（ｂ）ビット表示ノくターフ　　
　（Ｃ）パターンＮＯ画素パターン １５　　　　　　　　２侃 （Ｂ） １５　　　　　　翰 ４ｊ、　　　８　　　’ｑｒ心、・ン・。 −でで　　　　　・−ｊ 帛９０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多値の組織的ディザで表現される中間調画像の圧縮方式
   において、デイザマ）ＩＪクスまたはディザマトリクス
   の一部またはディザマトリクスより大きくとった複数画
   素よりなるブロック単位に分は符号化すべきブロックの
   パターンを近傍の参照用のブロックの基本パターンから
   予測符号化する圧縮方式において、複数個の基本・ぐタ
   ーンを検出する基本ｉ４ターン検出手段と、前記基本ノ
   Ｒターンに近似する近似・々ターン検出手段と、前記ブ
   ロックとデイザマ）ＩＪクスの周期関係を示す周期情報
   を発生する手段と、前記基本・ぐターンの発生ＩＩＩＡ
   位を示す順位符号を設け、符号化すべきブロックの基本
   パターンの組合せに対して前記基本パターンの発生順位
   を予測することを特徴とする中間調画像圧縮方式。