JPS63254861A - 画像デ−タ圧縮装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、ディジタル化された画像データの圧縮装置に
関するものであり、特に医療用のＸ線画像データなどの
多階調、高品質を要求される画像データを圧縮する装置
として利用できる画像データ圧縮装置に関するものであ
る。

従来の技術 ディジタル化された多階調の画像データをファイリング
、あるいは通信する装置においては、画像データの格納
枚数をふやす、あるいは転送時間を短くするなどを目的
として画像データを圧縮し、データ量を減らすことが必
要とされている。多階調の画像データに対する圧縮手法
としては、従来から予測符号、ブロック符号、あるいは
直交変換を利用したものなどが知られている。

これらの中では、直交変換を利用したものが圧縮率が良
く１画質劣下も比較的少ないため有望視されているが、
ハードウェア規模が大きく、処理に時間がかかることが
難点となっている。また、対象とする画像データが、た
とえば医療用のＸ線画像データなどのように、特に高品
質を要求されるものである場合には圧縮処理に伴なう画
質の劣化が問題となる。

そこで従来、このような高品質を要求される画（Φに対
しては、多階調の画像データを、階調方向の各ビットに
対応したビットプレーンに分割して、各ビットプレーン
単位に、たとえばファクシミリ用のランレングス符号な
どを適用することによって可逆性の圧縮処理を行なう手
法が提案されている。特に、特願昭６０−８５７２７号
（多階調画像情報処理装置）には、画像の各ビットプレ
ーン毎に、圧縮処理の有無、適用する圧縮方式の種類な
どを変えて、総合的な圧縮効果を得る手法が示されてい
る。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、これら従来の提案の中には、画像データ
の各ビットプレーン毎に適用すべき最適の圧縮符号や圧
縮方式（圧縮処理の有無を含む）を決定する具体的手段
が開示されておらず実用に供する上で解決しなければな
らない問題点とじて残っている。また特開昭５９−２２
８４５７号公報（放射線画像データ圧縮方法および装置
）には、撮影部位１条件に応じて複数の符号テーブルか
ら最適のテーブルを選択して適用するという提案がなさ
れているが、個々の画像データの統計的性質が必ずしも
十分反映されているとは限らず、また画像データを多値
データとして扱っているため、本発明が対象としている
ようなビットプレーン単位の画像データの処理には、そ
のまま適用できないという問題点を有していた。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、簡単な回路構成で、
かつ高速に各画像の各ビットプレーン毎の統計的性質を
もとに適用する圧縮符号、あるいは圧縮方式の最適化を
図ることができる画像データ圧縮装置を提供せんとする
ものである。

問題点を解決するための手段 本発明では、ｎビット階調からなるディジタル画像デー
タを階調方向の各ビットに対応するｎ枚のビットプレー
ンに分割し、各ビットプレーンを画像データのフレーム
として制御する手段と、前記画像データの指定したフレ
ームについてビット・パターンのラン長の分布を求める
手段と、前記手段によって求めたラン長の分布データを
分析して前記フレームの画像データに対して圧縮効果の
すぐれた圧縮符号あるいは圧縮方式を選択する手段と、
前記手段で求めた圧縮符号を適用して前記フレームの画
像データを符号化／復号化する手段とを備え、画像デー
タの各ビットプレーン毎に最も効果のすぐれた圧縮符号
あるいは圧縮方式を選択して適用することにより、画像
データの圧縮を行なう構成となっている。

作用 本発明では、上記のような構成によって画像データの種
類やビットプレーン毎に異なる画像の統計的性質をラン
長の分布として求め、それを分析することによって各ビ
ットプレーン毎に適用する圧縮符号を最適化することに
より、画質の維持と高能率な圧縮効果を得るものである
。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図は、画像ファイリング装置に本発明の画像データ
圧縮装置を適用し念−実施例を示すブロック図である。

第１図において、入力装置１から入力された画像データ
は、画像メモリ２に格納され、表示装置３に表示される
。

４は画像データのファイリングを行なうための記憶装置
であり、通常は光デイスク装置などの大容量記憶装置が
使用される。画像データの登録時には画像メモリ２に格
納されている画像データをビットプレーン毎に分割され
たフレームを順次２値画像データとして符号復号部６を
介して符号化を行ない記憶装置４に登録する。

２値画像データに対する可逆圧縮符号としては、ファク
シミリ用圧縮符号として知られているＭＨ。

ＭＲ２ライン一括符号化方式などがある。これらは、第
２図に示すような一般的な２値文書イメージの平均的ラ
ン長の分布を統計処理して適用するランレングス符号を
決定したものであり、白ランの方が黒ランより長いこと
が前提となっている。

これに対して一般の画像データ、特に医療用のＸ線画像
データの各ビットプレー／から成る２値画像データの場
合には、画像データの種類および何ビット目のビットプ
レーンかによって白ランおよび黒ランの平均的長さや、
分布の様子は異なる□ため、従来のＭＨ，ＭＲなどと同
様の符号化方式を適用するにしてもハフマン符号の符号
構成は、適用する画像データの統計的性質によって変え
てやる必要がある。２値画像データに対するその他の可
逆圧縮符号方式としては、算術符号や、階層型圧縮符号
（たとえば、遠藤他「会話影画像通信に適したファクシ
ミリ信号の順次再生符号化方式」：信学論　ＶＯＩ、Ｊ
６７−Ｂ　　Ａ１２　　ＰＰ１４６２−１４６９　　’
８４）などが提案されているが、これらの方式を適用す
るにしても、画像データの統計的性質としてラン長の分
布を求めることが重要である。

そこで本発明では画像データの登録に際して。

画像メモリ２に格納されている画像データのうち、指定
したビットプレーンのデータをラン長ヒストグラム算出
部６に転送して、黒ラン、白ランの分布をヒストグラム
として求める。次に圧縮符号選択部７では、ラン長ヒス
トグラム算出部６で求めたラン長のヒストグラムを分析
して、平均ラン長、白ランと黒ランの分布比率などをも
とにして、あらかじめ設定している数種類の符号表、あ
るいは符号化方式の中から最適のものを選択し、その情
報を符号復号部５に送って該当するビットプレーンのデ
ータを圧縮処理して記憶装置４に登録する。

この時画像データの属性情報として、適用した圧縮符号
の符号表、符号化方式などの情報を同時に登録する。符
号表については、あらかじめ用意しておいた符号表の分
類番号を登録してもよいし、符号表そのものを登録して
もよい。ビットプレーン毎に上記操作をくり返すことに
より、各ビット毎に最適の圧縮符号あるいは圧縮方式を
適用して画像データを登録する。下位のビットプレーン
では、平均的ラン長が短いため適当な圧縮方法が存在し
ない場合がある。ラン長のヒストグラムを分析して適当
な圧縮方法がないと判断された場合には、そのビットプ
レーンの画像データに対しては圧縮処理を施さず生デー
タとして登録してもよい。

属性情報としても圧縮処理なしである旨を登録する。

画像データの再生時には、フレーム順に画像データを再
生するが、記憶装置４からまず該当するフレームの属性
情報を再生し、そのフレームに適用されている圧縮符号
の符号表、符号化方式などの情報を圧縮符号選択部７に
送り、圧縮符号選択部７から復号処理に必要な情報を符
号復号部６に送って復号処理の準備をした後、記憶装置
４から画像データを再生し、符号復号部６にて伸長処理
を行ない、画像メモリ２へ転送する。

尚、属性情報として「圧縮処理なしＪが登録されている
フレームについては、そのまま再生データを、画像メモ
リ２の該当ビットプレーンに転送すればよい。

第３図には、第１図の実施例におけるラン長ヒストグラ
ム算出部６の具体的な一構成例を示す。

以下にラン長ヒストグラム算出部の動作を説明する。第
３図において、（ａ）は、ラン長の分布を求めようとす
る該当フレームの画像データをたとえばラスタ・スキャ
ン状に走査線方向に沿って読み出したシリアル画像デー
タである。

１１は、後述するような回路構成例で実現される白ラン
検出回路であり、白ラン用ゲート信号（ｂ）と、白ラン
用制御信号（ｃ）を出力する。第４図には白ラン検出回
路１１の具体構成例を、第５図には同回路の要部タイム
チャートを示す。信号（ｄ）は、画像データをシリアル
に読み出す時の同期クロック信号である。第４図のラッ
チ２１によって画像データ（ａ）を１クロック分遅延さ
せ信号（ｈ）を得る。

信号（ａ）と愼）の排他的論理和をとることにより、白
ラン、黒ランの境界を検出し、白ランの先頭ドツトを表
わす信号（ｃ−１）と、黒ランの先頭ドツトを表わす信
号（ｃ−２）を得る。（ｃ−１）と（ｃ−２）が第３図
における白ラン用制御信号（０）に相当する。信号（ｃ
−１）、（０−２）をもとにして白う／区間に相当する
ゲート信号（ｂ）を得る。

このようにして白ラン検出回路１１は簡単な回路構成で
実現できる。

再び第３図の説明に戻ると、ラン長カウンタ１２は、白
ラン区間の先頭で、制御信号（ｃ−１）によって１′″
にプリセットされ、以後白ラン用ゲ−）　ｍ−ｔ（１）
）がハイレベルの期間カウントアンプを続ける。第５図
の（ｅ）が、ラン長カウンタ１２の出力（６）を示して
いる。ラン長カウンタ１２は、画像データ転送用クロッ
ク（ｄ）をクロックとして動作するだめカウンタ出力が
ラン長を表わす。第３図において、１６はラン長カウン
タで求められた白ラン長のヒストグラムを求めるヒスト
グラム算出回路であり、たとえば本発明者らが既に画像
データのヒストグラムを算出するだめの回路として提案
している回路構成（特願昭６１−８７１号）を採用する
ことができる。メモリ１３は、各ラン長の出現回数を格
納するだめのメモリであり、初期状態としては、各アド
レスの内容をすべて○クリアしておく。ラン長カウンタ
１２の出力信号（６）が。

ヒストグラム用メモリ１３のアドレス信号とじて接続さ
れており、カウンタ出力すなわちラン長に該当するアド
レスのメモリ１３の内容データ（０には、それ以前の該
当ラン長の出現度数が格納されている。メモリ１３の出
力データ（０は、ラッチ１４によって保持された後、加
算回路１５で１″だけ増分される。メモリ内容の更新は
、白ラン検出回路１１で白ランの終了を示す制御信号（
ｃ−２）が生成された時にのみ行なえばよい。メモリ内
容の更新（インクリメント）が起こるのは、上記のよう
にラン長決定時のみであるため、第３図のラッチ１４は
、各クロック毎に動作させてもよいし、制御信号（ｃ−
２）が生成された時にのみ動作させてもよい。ただし、
いずれの場合でも加算回路１５の出力段は、メモリ１３
のデータ信号（０の入出力モード設定に同期して制御す
る必要がある。

以上の動作をくり返すことにより白ランが発生する毎に
、該当するラン長をアドレスとするメモリ１３の内容が
１つずつ増分されるため、１フレ一ム分の画像データの
シリアル転送が終了した時には、メモリ１３には、その
フレームの画像データの白ラン長のヒストグラムが格納
されている。

第３図の下半分の黒ラン検出回路１１ｂ、ラン長カウン
タ１２ｂ、メモリ１７．ラッチ１４ｂ。

加算回路１５ｂは、黒ラン長のヒストグラムを求めるだ
めの構成要素を示しているが、構成要素および動作は以
上に説明してきた白ラン用の場合と同様であるため説明
は省略する。従ってメモリ１７には、該当フレーム画像
の黒ランのヒストグラムが格納される。

ファクシミリの標準画像データの場合には、このように
して白ラン、黒ランのラン長の分布を求めると第２図に
示したような分布が得られるわけであるが、一般の多値
画像、特に医療用のＸ線画像データなどのような画像の
場合には白ランと黒ランの分布の様子は当然具なってく
る。一般的には白ランと黒ランの平均ラン長には、第２
図の例はどの差はなくなってくる。また、一般的には、
下位のビットプレーンになるほど平均ラン長は短くなっ
てくる傾向がある。

従って、画像のフレーム（ビットブレーン）ごとに適用
する圧縮符号あるいは圧縮方式を選択することによって
総合的な圧縮効果をより高めることができる。

第１図に示す本実施例における圧縮符号選択部７は、こ
のように、白ラン長、黒ラン長の分布を解析して、あら
かじめ用意しておいだ複数の圧縮符号、あるいは圧縮方
式の中から最適のものを選択する。もちろん、ラン長の
分布確率から各フレーム画像ごとに最適の符号表を個別
に作成して適用することも考えられるが、実用的には上
記のようにあらかじめ用意しておいた複数の候補の中か
ら選択するのが適当であると考えられる。このような圧
縮符号選択部７の具体的構成例としては、第３図のヒス
トグラム用のメモリ１３　、１７をアクセスすることの
できるＣＰＵ回路で構成することが考えられる。第１図
の実施例で示したファイリング装置の全体を制御するＣ
ＰＵで兼用してもよい。このＣＰＵは、ヒストグラム用
メモリ１３゜１７の内容を分析して、たとえば白ラン長
、黒ラン長の平均値２分散などを求めてラン長の分布を
もとに適用する圧縮符号や、圧縮方式の最適化を行なう
。最適化の選択として考えられるものを例示すれば。

（１）　　ファクシミリ用ＭＨ、ＭＲ，２ライン一括符
号方式などの中から適当なものを選択する。

（２）圧縮を施すと、かえって情報量が増加してしまう
フレーム（特に下位ビットプレーン）については圧縮処
理を行なわない。

（３）あらかじめ用意している複数のハフマン符号表の
中からラン長分布に適したものを選びランレングス符号
として適用する。

（４）算術符号１階層型圧縮力式など、複数の圧縮方式
の中から適当なものを選択する。

などの項目が考えられる。

上記（４）の例としては、たとえばファクシミリ用ＭＨ
，ＭＲ符号等のように白ラン用と黒ラン用の符号を別々
に構成することなく、単純にラン長情報のみを符号化し
て使用することも考えられる。

各走査線の先頭のみ白ランか黒ランかの情報を与えてや
れば再生時には、白ランと黒う／が交互に発生するとい
う性質を用いて、よシ少ない情報で完全に元の情報を再
現することができる。

また、画像によっては、横（主走査）方向、あるいは縦
（副走査）方向のラン長の分布に大きな偏りを有するも
のも存在する。一般にはランレングス符号を適用するに
は、平均ラン長が長い方が有利であるため、たとえば第
１図に示したラン長ヒストグラム算出部６において、画
像メモリ２中のフレーム画像データを主走査方向に沿っ
てスキャンした場合のラン長ヒストグラムと、副走査方
向に沿ってスキャンした場合のラン長ヒストグラムを求
め、より圧縮効果の高い方向での圧縮処理を選択すると
いう手法を適用することも可能である。なお、以上の説
明では画像ファイリング装置への適用を例として説明し
ているが、画像データの通信など他の分野へも本発明の
圧縮装置は適用可能である。

発明の効果 以上に述べてきたように、本発明では簡単な回路構成で
、しかも高速に各画像の各ビットプレーン毎の重要な統
計的性質の１つであるラン長のヒストグラムを求め、こ
れをもとに適用する圧縮符号、あるいは圧縮方式の最適
化を図ることができ、高画質の要求される画像データに
適用可能な画像データ圧縮装置を実現でき、産業上大き
な効果が期待されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる画像データ圧縮装置を画像ファ
イリング装置に適用した一実施例を示すブロック構成図
、第２図はファクシミリ用標準画像データのラン長の分
布図、第３図は第１図の実施例におけるラン長ヒストグ
ラム算出部の具体的構成例を示すブロック図、第４図は
第３図中に示した白ラン検出回路の具体的構成例を示す
ブロック図、第６図は第４図に示した白ラン検出回路の
要部信号波形を示すタイムチャートである。 ２・・・・・・画像メモリ、４・・・・・・記憶装置、
６・・・・・・符号復号部、６・・・・・ラン長ヒスト
グラム算出部、７・・・・・圧縮符号選択部、１１・・
・・・・白ラン検出回路、１２・・・・・・ラン長カウ
ンタ、１３．１７・・・・・ヒストグラム用メモリ、１
６・・・・・ヒストグラム算出回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名７Ｊ
１１　　因 第２図 ラン艮　　　　　　ラＡ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｎビット階調からなるディジタル画像データを階調方向
   の各ビットに対応するｎ枚のビットプレーンに分割し、
   各ビットプレーンを画像データのフレームとして制御す
   る手段と、前記画像データの指定したフレームについて
   ビット・パターンのラン長の分布を求める手段と、前記
   手段によって求められたラン長の分布データを分析して
   前記フレームの画像データに対して圧縮効果のすぐれた
   圧縮符号、あるいは圧縮方式を選択する手段と、前記手
   段で求めた圧縮符号あるいは圧縮方式を適用して前記フ
   レームの画像データを符号化／復号化する手段とを備え
   、画像データの各ビットプレーンごとに最も効果のすぐ
   れた圧縮符号あるいは圧縮方式を適用して画像データの
   圧縮を行なうことを特徴とする画像データ圧縮装置。