JPH02274175A - データ圧縮法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、中間調画像のデータ圧縮法に関する。

（従来の技術） ファクシミリ等で画像を送る時、通常は送信側で圧縮、
受信側で伸長という処理を行ない、実際に送るビット数
を画像のビット数よりも少なくなるようにして、通信時
間の短縮を実現している。

この圧縮・伸長は一定のルール（ＭＨ法、ＭＲ法など）
に基づいて行なわれておりこのルールは一般的な原稿（
文字や図形等が描かれたもの）を送る時に効率がよくな
るように設計されている。

即ち、このような原稿は白又は黒（特に白）のドツトが
連続する確率か非常に多く、これらの複数のドツトをよ
り少ないドツト数のデータに変換する事で圧縮を行なっ
ている。しかし、発生確率の低い数ドツト以下の場合、
圧縮変換後のデータのドツト数が逆に増加するという現
象がある。全体としては圧縮効率をよくしているので通
常はこの欠点は問題とはならない。

（発明が解決しようとする課題） 最近、ファクシミリを使って写真等の中間調を含んだ画
像を送る要望が増えており、ファクシミリでも写真モー
ドを持つものがある。

ピット単位では、白又は黒の表現しかできないため、中
間調画像に対しては中間調処理を行ない、１つの画素を
複数個のビット（通常はＮＸＮ側）として扱い、その画
素の中での白黒比によって中間調を表現している。

ファクシミリで中間調画像を送ろうとした場合、このよ
うな画像データは、一般の文字原稿に比較して白又は黒
が連続する確率が低く、従来通りの圧縮を行なうと、効
率が悪く、逆にビット数が増加する可能性もある。

本発明の目的は、中間調画像データを効率よく圧縮でき
るデータ圧縮法を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明に係るデータ圧縮法は、画像を複数段階の濃度に
対応する２次元的に広がりを有する複数のドツトにより
表現した中間調画像データのデータ圧縮において、前記
中間調画像データを所定の種類の２進コードで表イっし
た１次元のドツトパターンに変換し、この１次元ドツト
パターンを隣接して所定の順に並べ、こうして並べかえ
た画像データについてデータ圧縮を行うことを特徴とす
る。

（作用） 画像を複数の段階の濃度に対応する２次元的に広がりを
有する複数のドツトにより表現した中間調画像のデータ
圧縮の前処理として、濃度に対応する所定の２進コード
の１次元のドツトパターンを定めておく。また、１次元
のドツトパターンを隣接して並ぶように画像データの再
構成位置を定めておく。■次元のドツトパターンを隣接
して並べるので、白または黒ドツトがデータ圧縮方向に
連続しやすくなる。こうして、２次元的ドツトを２進コ
ードの濃度データに変換して、データ数を減少するとと
もに、こうして再構成した画像データをデータ圧縮する
。

（実施例） 以下、添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。

従来の１画素を２×２の４ドツトで構成し中間調画像を
表現する濃度パターン法の場合、５段階で表現した画素
の濃度（０〜４）に対応して４ドツトのうち所定個のド
ツトを黒で表現するので、たとえば第１図に示すように
、濃度が増すにつれ黒くなる５種類の濃度パターン（黒
ドツトをハツチング部分で表わす）で画素を表現できる
。

従って、読み取った画像は、この濃度パターンの集合で
表現され、その一部を抽出すると、たとえば第２図のよ
うになる。

第２図の中間調画像データを従来のデータ圧縮法（たと
えばＭＨ法）で圧縮する場合は不都合が生じる。たとえ
ば第２図の横方向の最上ラインおよび第３ラインについ
てはほとんどｌドツトごとに白黒の反転か起っている。

この場合、白の！ビットは６倍のデータに、黒のｌドツ
トは３倍のデータに変換されてしまうため、結果的にデ
ータの数は４５倍となり、データ圧縮の目的に対して逆
効果となってしまう。

中間調画像データの圧縮を有効に行うため、本実施例で
は、たとえば第３図と第４図に示すように、２次元の２
×２ドツトの濃度パターンの代わりに、濃度を表わす３
ＸＩ　ドツトの１次元のパターンを用いる。すなわち、
■濃度がＯ〜４の５段階であることを考え、これを所定
の２進コードで表わすことにより３ビツトで表現可能で
あるので、濃度パターンデータそのらのを圧縮するので
はなく、濃度を表わす２進コードのパターンを圧縮する
ようにする。これにより、データ圧縮の対象になるデー
タ（ドツト数）が３／４に減少する。一般に、整数Ｎが
小さい場合は、（Ｎ”＋１）段階の濃度を表わすＮＸＮ
の２次元ドツトパターンが（Ｎ＋１）ビットの２進コー
ドで表わされるので、（Ｎ＋１）／Ｎ’の比で画像デー
タ数が減少することになる。■さらに、（Ｎ＋１）ビッ
トデータを１次元のパターンに変換して、【次元パター
ンを隣接して並べる。この隣接配置により、白ドツトま
たは黒ドツトがデータ圧縮方向に比較的連続して発生す
る。従って、以上の２つの要因よりデータ圧縮率の向上
が図れる。

第３図に示したパターンでは、濃度Ｏ〜４を２進数（３
ビツト）で表現し、３ドツトの１次元パターンにおいて
、下から順に２進数の１桁目、２桁目、３桁目に対応さ
せる。対応の順は異ならＨ゛てもよい。

一方、第４図に示したパターンでは、２進数の代りに交
番２進コードを用いて表現する。その他の点は、第３図
の場合と同じである。交番２進コードとは、数を１つ増
減する場合に、１つの桁のみを変更して表現するコード
をいう。

この１次元パターンを用いての画像の再構成において、
３ＸＩドツトのパターンは２個分でデータ圧縮方向に２
×２ドツトのパターンと同じ長さになる。そこで、再構
成画像をたとえば元の画像とデータ圧縮方向に同じ大き
さにするため、第５図に示すように、４ライン分の画像
データを２×２ドツトのパターン（すなわち１画素）の
単位で左側から上下の順で取り出して、３Ｘｌドツトの
パターンに変換して右方向に並べる。この１次元パター
ンの隣接した配列により、黒ドツトまたは白ドツトにな
りやすい位置が隣接して並ぶことになる。

第６図と第７図に、第２図の中間調画像のデータについ
て第３図と第４図の２進コードを用いた場合の画像再構
成結果を示す。第６図と第７図の再構成画像は、いずれ
も第２図の元の画像データに比べて横方向（データ圧縮
方向）に白または黒が比較的連続して発生している。従
って、この再構成画像データについて従来の一般的なデ
ータ圧縮法（ＭＨ法など）を用いると、データ圧縮が有
効に行える。特に中間調画像の場合、濃度は比較的連続
して変化することか多いので、交番２進コード（第４図
）を用いた再構成画像（第７図）の方が、データ圧縮方
向に白または黒が連続して発生しやすいので、データ圧
縮の効率が高い。

また、元の画像に復元するときは、３ｘｌドツトの濃度
データを２×２ドツトの濃度パターンに戻す逆の変換を
行えばよい。

なお、■次元パターンを第５図のように２列の画素を交
互に並べる代わりに、たとえば１列の画素をそのまま並
べてもよい。再構成画像は元の画像と異なる大きさにな
るが、受信側で元の画像に戻すことができる。

以上のように、２次元の画像データの代わりに２進コー
ドの１次元データを用いて画像データの数を減らしてか
ら圧縮する事で従来のデータ圧縮方法を使用しても比較
的効率よく圧縮でき、高速の伝送や少ないメモリ領域へ
の格納に効果があられれる。

次に、以上に説明したデータ圧縮法を実現するファクシ
ミリ装置の構成を第８図に示す。このファクシミリ装置
の送信側においては、読取部ｌで、画像を読取り、濃度
をデジタル値に変換し、中間調処理部２で、このデジタ
ル値を濃度パターン法による中間調画像データに変換し
、２次元／１次元変換部３で、２×２ドツトの中間調画
像を３×！ドツトの画像に変換し、圧縮処理部４で、一
般のデータ圧縮法（たとえばＭ　Ｉ−Ｉ法）で変換デー
タを圧縮し、送信する。また、送信データを記憶部５に
記憶しておき、送信する。

受信側においては、通信データを必要ならば記憶部５に
格納しておき、伸長処理部６で圧縮データを変換データ
に戻し、１次元／２次元変換部７で変換データを中間調
データに変換し、出力部８で用紙に画像を印字する。

第８図に示すファクシミリ装置の構成において従来のフ
ァクシミリ装置と異なる点は、２次元／■次元変換部３
と！次元／２次元変換部７を備える゛ことである。その
他の部分、たとえばデータ圧縮、伸長用の圧縮処理部４
、伸長処理部６などは、従来と同じである。

なお、本実施例では中間調処理部２において濃度パター
ン法で表現した中間調画像について２次元／１次元変換
を行っているが、読み取った濃度を直ちに２進コードで
表現するようにしてもよい。

次に、２次元／１次元変換部３における変換回路につい
て、第４図の交番２進コードを用いる場合に第９図と第
１Ｏ図の回路図を用いて説明する。

第２図に示した濃度パターン法による中間調画像を第７
図に示す交番２進コードによる再構成画像に変換するに
は、第９図の回路で画像データをメモリに書き込み、次
に、第１０図の回路でメモリのデータを読みだして再構
成を行う。実際には、両図の回路は併せて１つの回路と
して構成することができる。

第９図に示す書込回路においては、２次元／１次元変換
部３を制御するＣＰＵのアドレスバス、データバスおよ
びライト信号（ＷＲ）が４個のメモリ２１，２２，２３
．２４のアドレス端子、データ端子、ＷＲ端子に接続さ
れる。各メモリ２１，２２．２３．２４は、それぞれ、
中間調画像の第１列第２列、第３列、第４列のデータを
記憶する。このため、アドレスバスの信号をデコーダ２
５でデコードしてチップセレクト信号を生成し、各メモ
リのＣ８端子に入力して１つのメモリだけを選択する。

こうして、４列のデータが、１列ごとにメモリ２１．２
２．２３．２４の順に書き込まれる。

メモリ２１．２２．２３．２４のデータは、第１０図に
示す続出回路で読出され、再構成される。

このとき各列のデータは、読み出された後で並べかえる
必要がある。

第４図の交番２進コードを用いた場合、第１１図に示す
ように２ｘ２の濃度パターンのドツト位置のデータ（■
〜■）と３Ｘ１のパターンのドツト位置のデータ（１〜
■）とを表わすとすると、第１図と第４図を参照して、
次の関係がある。

Ｉ＝■■■ （すなわち、■≠■のときに１＝１、 ■＝■のときにｌ−０） ■＝■ ■＝■ 従って、第５図のように中間調データを再構成する場合
、第１２図に示すようにデータを再構成せねばならない
。（図において、数字ｉｊは、第（ｉ＋１）列の（ｊ＋
１）番目のデータを示す。）第１２図に示すように、第
３ラインの出力データ（出力データの場合は「ライン」
を用いて、入力データの場合の「列」との混同を避ける
）は、第１列と第２列の偶数番目ビットの入力データの
排他論理和演算（＝（Ｏｉ）　■（１ｉ）　：　ｉは偶
数）をしたものと第３列と第４列の入力データの排他論
理和演算（＝（２ｉ）　Ｖ　（３ｉ）　：　ｉは偶数）
をしたものを交互に並べたものである。そこで、出力ラ
インを指定するデコーダ２５のデコード信号が第３ライ
ンに対する第３ライン出力信号である場合、負論理ＯＲ
ゲート３１〜３４を介してチップセレクト信号をメモリ
２１〜２４のＯＳ端子に同時に出力する。これにより、
メモリ２１〜２４のデータがＣＰＵからのリード信号に
対応して同時に読み出されることになる。また、ＸＯＲ
回路３５は、８個のＸＯＲゲートを備え、各列の偶数番
目ビット（データ端子０，２，４．６）から上述の排他
論理和演算（■■■）を行い、各ＸＯＲゲートの演算結
果は、第１２図に示す所定の順に並べられて３−ステー
トゲート３８の入力端子に接続される。このゲート３８
の出力端子はＣＰＵへのデータバスに接続される。ゲー
ト３８もデコーダ２５の第３ライン出力信号により選択
される。こうして、メモリ２１〜２４のデータをアドレ
スに対応して順次読出して第３ラインの出力データに再
構成する。

第２ラインの出力はメモリ２２の第２列データの奇数番
目ビットとメモリ２４の第４列データの奇数番目ビット
とを組合わして出力する。このため、メモリ２２．２４
を第２ライン出力の際に同時に選択するため、デコーダ
の第２ライン出力信号をＯＲゲート３２．３４を介して
メモリ２２，２４゛のＣ８端子に出力する。一方、メモ
リ２２とメモリ２４の奇数番目ビット（データ端子１，
３．５゜７）を組合わして３−ステートゲート３７を介
してデータバスに接続する。ゲート３７は、デコーダ２
５の第２ライン出力信号で選択される。

第１ラインの出力も第２ラインと同様に行われる。この
場合、メモリ２１の第１列データの奇数番目ビットとメ
モリ２３の第３列データの奇数番目ビットとを組合わし
て出力する。このため、メモリ２１．２３を第１ライン
出力の際に同時に選択するため、デコーダ２５の第１ラ
イン出力信号をＯＲゲート３１．３３を介してメモリ２
１．２３のＣ８端子に出力する。一方、メモリ２１とメ
モリ２３の奇数番目ビット（データ端子１，３．５．７
）を組合わしてゲート３６を介してデータバスに接続す
る。ゲート３６は、デコーダ２５の第１ライン出力信号
で選択される。

復調時の１次元／２次元変換部７におけるデータ続出と
データ書込は、第１３図と第１４図に示した回路を用い
て行われる。

復調時には、受信された信号は伸長処理部６により再構
成画像に戻され、次に、１次元／２次元変換部７におい
てもとの中間調画像に戻される。

この再構成画像から中間調画像への変換においては、第
１３図に示すように３８１ドツトのパターン（１〜■）
を２×２の２次元パターン（■〜■）に変換する。第１
図と第４図を参照すると、この変換は、第１３図の符号
を用いると、次のように表わせる。

■＝　ＩＶｆｆ ■＝■ ■＝Ｉ△■ ■＝■ 従って、第１４図に示すように、伸長後の３ラインの再
構成画像データを４列の信号に変換すればよい。図中の
数字ｉｊは再構成画像の第（ｉ＋１）ラインの（ｊ＋１
）番目のデータを示す。

このデータ変換は、第１３図に示すように４×１ドツト
のパターンへの変換を用いて２段階で行うこともできる
が、本実施例では、３Ｘｌドツトのパターンを２ｘ２ド
ツトのパターンに１段階で変換する。

第１５図は、１次元／２次元変換部７におけるデータ演
算回路を示す。伸長処理部６から入力された３ラインの
再構成画像は、それぞれ、メモリ５１．５２．５３に記
憶される。書込用回路は図示されていないが、第９図と
同様の回路で書き込めばよい。第１５図の回路において
、ＯＲ回路６０６５は、それぞれ、８個の並列のＯＲゲ
ートからなり、ＩＮＶ回路６２．６７は、それぞれ、８
個の並列のインバータからなり、ＡＮＤ回路６３゜６８
は、それぞれ、８個の並列のＡＮＤゲートからなる。

このメモリ５１，５２．５３のデータを読み出して、３
Ｘ１ドツトのデータから２×２のデータに変換する。こ
の変換の際に、第１４図に示すように入力データの論理
演算と並べかえを行わねばならない。

中間調画像の第１列の出力の際には、メモリ５３の第３
ラインのデータの偶数番目のビット（データ端子０，２
，４．６）とメモリ５２の第２ラインのデータの偶数番
目のビット（データ端子０，２゜４．６）との論理和の
演算（（Ｏ１）Ｖ（Ｉ　Ｄ：ｉは偶数）をＯＲ回路６０
で行い、次に、その演算結果（■）とメモリ５１の第１
ラインのデータの偶数番目のビット（データ端子０．２
、．４　、６　Ｘ■）とのデータの並び換えを第１４図
に示すように行って３−ステートゲート６１に出力し、
ゲート６１がデコーダ５５の第１列出力信号で選択され
ているのでデータバスに出力される。この演算処理を１
列全部について行う。

中間調画像の第２列の出力の際には、メモリ５３の第３
ラインのデータの偶数番目のビット（データ端子０．’
２，４．６）をＩＮＶ回路６２により論理を反転し、次
に、その結果とメモリ５２の第２ラインのデータの偶数
番目のビット（データ端子０．２．４．６）との論理積
の演算（（Ｏｉ）Δ（Ｉｉ）コｉは偶数）をＡＮＤ回路
６３で行い、次にその演算結果（■）と第２ラインのデ
ータの偶数番目のビット（■）とのデータの並び換えを
第１４図に示すよう゛に行って３−ステートゲート６４
に出力し、ゲート６４がデコーダ５５の第２列出力信号
で選択されているので、データバスに出力される。この
演算処理を１列全部について順次行う。

中間調画像の第３列の出力の際には、メモリ５３の第３
ラインのデータの奇数番目のビット（データ端子１．３
，５．７）と第２ラインのデータの奇数番目のビット（
データ端子１．３，５．７）との論理和の演算（（Ｏｉ
）■（Ｉｉ）：ｉは奇数）をＯＲ回路６５で行い、次に
、その演算結果（■）とメモリ５１の第１ラインのデー
タの奇数番目のビット（データ端子１，３，５．７Ｘ■
）とのデータの並び換えを第１４図に示すように行って
３−ステートゲート６６に出力し、ゲート６２がデコー
ダ５５の第３列出力信号で選択されているのでデータバ
スに出力される。この演算処理を１列全部について順次
行う。

中間調画像の第４列の出力の際には、メモリ５３の第３
ラインのデータの奇数番目のビット（デ−タ端子１．３
．５．７）をＩＮＶ回路６７により論理を反転し、次に
、その結果とメモリ５２の第２ラインのデータの奇数番
目のビット（データ端子１．３，５．７）との論理積の
演算（（Ｏｉ）△（Ｉｉ）：ｉは奇数）をＡＮＤ回路６
８で行い、次にその演算結果（■）と第２ラインのデー
タの奇数番目のビット（■）とのデータの並び換えを第
１４図に示すように行って３−ステートゲート６９に出
力し、ゲート６９がデコーダ５５の第４列出力信号で選
択されているので、データバスに出力される。この演算
処理を１列全部について順次行う。

なお、メモリ５２．５３は、どの列の処理においても読
出されるので、デコーダ５５のいずれかの出力信号がそ
れぞれ負論理ＯＲゲート５６．５７を介してメモリ５１
．５２のチップセレクト信号として出力される。また、
メモリ５１は、第２列と第４列の出力の際に読出される
ので、デコーダ５５の第２列出力信号と第４列出力信号
のいずれかが負論理ＯＲゲート５８を介してメモリ５１
のチップセレクト信号として出力される。

以上では、２×２の濃度パターンを３ｘｌのパターンに
変換する場合について説明したが、一般に、（Ｎ’＋１
）段階の濃度を表わすＮＸＮドツト（Ｎは２以上の整数
）の濃度パターンの代わりに２進コードの１次元ドツト
パターンを用いる場合も同様にデータ再構成を行えばよ
い。

本実施例ではファクシミリの場合について説明したが、
その他にも例えばファイリングシステムのように画像デ
ータをメモリに格納する時の圧縮に応用することができ
る。

また１画素の構成がＮ″ＸＮＸＮ以外ば、Ｎ×Ｍや非矩
形のもの）でも同様の処理によって効果を得ることがで
きる。さらに、デイザ法の場合も、同様に濃度を表わす
２進コードでデータ再構成を行える。

（発明の効果） 画素をその濃度に対応した所定の２進コードの一次元の
パターンで表わすので、画像データの数が減らせる。

さらに、１次元のドツトパターンを隣接して中間調画像
を再構成するので、白ドツト又は黒ドツトがデータ圧縮
方向に連続しやすくなる。従って、通常のデータ圧縮法
（ＭＨ法など）を用いて画像データを圧縮しても効率よ
く圧縮できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、２×２ドツトの濃度パターンの一例を示す図
である。 第２図は、中間調処理後の画像の一例の図である。 第３図と第４図は、それぞれ、画像再構成のための！次
元ドツトパターンの一例の図である。 第５図は、２Ｘ２ａ度パターンと３Ｘｔドツトパターン
の対応を示す図である。 第６図と第７図は、それぞれ、第２図の画像の再構成画
像の図である。 第８図は、ファクシミリ装置のブロック図である。 第９図と第１０図は、それぞれ、２次元／１次元変換部
の書込回路の図である。 第１１図は、画像再構成におけるデータ変換位置の対応
を示す図である。 第１２図は、第２図の中間調画像と第７図の中間調画像
とのドツトの対応を示す図である。 第１３図は、３Ｘｌドツトパターンと２×２濃度パター
ンの対応を示す図である。 第１４図は、３×！ドツトパターンと２×２濃度パター
ンのドツトの対応を示す図である。 第１５図は、２次元／１次元変換部の続出回路の図であ
る。 ３・・・２次元／１次元変換部、 ７・・・１次元７２次元変換部。 特許出願人　　ミノルタカメラ株式会社代　理　人　　
弁理士　青白　葆ほか１名第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 面素 第１１図 第１２図 （中間調画像） 第１３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像を複数段階の濃度に対応する２次元的に広が
   りを有する複数のドットにより表現した中間調画像デー
   タのデータ圧縮において、 前記中間調画像データを所定の種類の２進コードで表わ
   した１次元のドットパターンに変換し、この１次元ドッ
   トパターンを隣接して所定の順に並べ、こうして並べか
   えた画像データについてデータ圧縮を行うことを特徴と
   するデータ圧縮法。