JP2007068075A - 画像処理装置、画像処理方法及びそのプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 画像処理装置2は、セグメンテーションに用いられる割当基準を、要求される圧縮率又は画質に応じて変更し、変更された割当基準に従って、入力された画像データを分割し、分割された画像要素を複数の符号化処理のいずれかに割り当てる。この複数の符号化処理は、同一の画像に対して異なる圧縮率又は画質を実現する符号化処理であり、割当基準を変更することにより、圧縮率及び画質を制御することができる。
【選択図】図3
Description
上記目的を達成するために、本発明にかかる画像処理装置は、入力された画像データに含まれる画像要素を、既定の割当基準に従って、互いに異なる複数の符号化処理のいずれかに割り当てる画像要素割当手段と、前記画像要素割当手段によりそれぞれの符号化処理に割り当てられた画像要素を、それぞれの符号化処理で符号化する符号化手段と、前記画像要素割当手段により適用される割当基準を変更する基準変更手段とを有する。
好適には、前記基準変更手段は、要求されるデータサイズ又は画質に応じて、前記割当基準を変更する。
また、本発明にかかる画像処理方法は、画像要素の割当てに用いられる割当基準を変更し、変更された前記割当基準に従って、入力された画像データに含まれる画像要素を複数の符号化処理のいずれかに割り当て、それぞれの符号化処理に割り当てられた画像要素を、それぞれの符号化処理で符号化する。
また、本発明にかかるプログラムは、画像要素の割当てに用いられる割当基準を変更するステップと、変更された前記割当基準に従って、入力された画像データに含まれる画像要素を複数の符号化処理のいずれかに割り当てるステップと、それぞれの符号化処理に割り当てられた画像要素を、それぞれの符号化処理で符号化するステップとをコンピュータに実行させる。
画像をレイヤ構造で管理する方法が提案されている。例えば、MRC(Mixed Raster Content)方式は、多値の画像要素が割り当てられる2つの画像要素レイヤ、及び、これらの画像要素レイヤから画像領域毎に出力させる画像要素を選択する選択レイヤで画像データを構成する。ここで、画像要素レイヤ及び選択レイヤなどのレイヤは、互いに重なりあうことにより1つの画像を構成するものであり、複数のレイヤ間で予め相対的な位置関係(重なる位置など)が規定されている。
このように画像を複数のレイヤに分けて管理することにより、各レイヤに含まれる画像要素のデータ特性(階調変化の特性など)に応じた圧縮方式又は圧縮パラメータが適用でき、効率のよい圧縮処理が可能である。例えば、とりうる階調数が既定値以下の画像要素(例えば、とりうる階調が2値の画像)で構成される選択レイヤなどに対しては、可逆なランレングス圧縮またはJBIG(Joint Bi-level Image Experts Group)圧縮などを施し、とりうる階調数が既定値よりも大きな画像要素(例えば、256階調の中で階調変化する画像)で構成される画像要素レイヤに対しては、非可逆なJPEG(Joint Photographic Coding Experts Group)圧縮を施す。選択レイヤなどは、階調数の少ない画像で構成されるため、ランレングス圧縮等の可逆圧縮でも十分に高い圧縮率を実現できる。また、画像要素レイヤは、階調が擬似連続的に変化するスキャン画像などで構成されるため、非可逆圧縮を施しても画質劣化が顕在化せず高い圧縮率を実現できる。
MRC方式の画像データ800は、図1(A)に例示するように、画像要素レイヤして第1レイヤ810及び第2レイヤ820を有し、これらのレイヤから画像要素を選択する選択レイヤ830をさらに有する。
第1レイヤ810は、例えば、簡単なCG画像又は文字画像などの低階調画像(本例では、文字画像「ABC」)が割り当てられている。なお、第1レイヤ810は、CG画像又は文字画像に含まれる複数の色情報及び中間調情報を有する。
第2レイヤ820は、第1レイヤ810よりも階調数(色数)が多い連続階調画像(写真画像など)などが割り当てられる。
選択レイヤ830は、画像領域毎に(例えば画素毎に)第1レイヤ810及び第2レイヤ820のいずれの画像要素を出力させるかを示すニ値データで構成され、この2値データによるパターン像が形成される。本例における選択レイヤ830のハッチング部分は、第1レイヤ810の画像要素を選択するパターン像であり、白色の部分は、第2レイヤ820の画像要素を選択するパターン像である。
この画像データ800が出力される場合には、第1レイヤ810及び第2レイヤ820に含まれる画像要素から、選択レイヤ830に含まれるニ値パターンに応じて選択された画像要素が表示又は印刷されて、図1(B)に例示するような出力画像となる。
この出力画像は、第1レイヤ810に割り当てられた画像要素と、第2レイヤ820に割り当てられた画像要素とを合成したものである。
この結果、セグメンテーションを設計する段階で、要求される圧縮率や画質を想定する必要がある。また、想定外に高圧縮率や高画質が要求された場合には、セグメンテーションの後段にある符号化処理を高圧縮化又は高画質化する必要がある。逆に、要求される圧縮率が低い場合でも、これを活かすようなセグメンテーションを行うことができない。
例えば、誤判定により、自然画像(第2レイヤ820に割り振るべき画像画素)の一部が、第1レイヤ810に割り振られると、連続的な階調で表現された画像が、減色処理などにより一色で塗り潰される場合がある。逆に、CG画像(第1レイヤ810に割り振るべき画像画素)の一部が、第2レイヤ820に割り振られると、CG画像に含まれる急峻なエッジ部分の画質が、JPEG圧縮などにより劣化する場合がある。
より具体的には、画像処理装置2は、セグメンテーションに用いられる割当基準を、要求される圧縮率又は画質に応じて変更し、変更された割当基準に従って、入力された画像データを分割し、分割された画像要素を複数の符号化処理のいずれかに割り当てる。ここで、複数の符号化処理とは、同一の画像に対して異なる圧縮率又は画質が期待される複数の符号化処理であり、例えば、符号化方式が互いに異なる複数の符号化処理、及び、同一方式であるが符号化パラメータが異なる複数の符号化処理を含む。
なお、上記説明では、レイヤ構造の画像データを生成するためのセグメンテーションを具体例として説明したが、これに限定されるものではなく、画像要素毎に符号化処理を切り替えるハイブリッド圧縮のセグメンテーションにも本発明は適用可能である。
図2は、本発明にかかる画像処理装置2のハードウェア構成を例示する図である。
図2に示すように、画像処理装置2は、CPU202及びメモリ204などを含む制御装置20、通信装置22、LCD表示装置あるいはCRT表示装置及びキーボード・タッチパネルなどを含むユーザインターフェース装置(UI装置)23、並びに、HDD・CD装置などの記録装置24などから構成される。
例えば、画像処理装置2は、汎用コンピュータ又はプリンタ装置などである。
図3は、制御装置20(図2)により実行され、本発明にかかる画像処理方法を実現する画像処理プログラム5の構成を例示する図である。
図3に示すように、画像処理プログラム5は、データ取得部500、割当基準設定部510、画像要素割当部520、可逆符号化部530、非可逆符号化部540、及び符号出力部550を有する。
画像処理プログラム5は、例えば、記録媒体240(図2)又はネットワークを介して制御装置20に供給され、メモリ204にロードされて実行される。
例えば、割当基準設定部510は、ユーザの入力、要求される圧縮率(データサイズ)、又は、要求される画質に応じて、割当基準を変更する。より具体的には、割当基準設定部510は、要求される圧縮率が高いほど、複数の符号化処理のうち、より圧縮率の高い符号化処理(又は、より画質の悪い符号化処理)に割り当てられる画像要素の領域が広くなるように割当基準を変更し、要求される画質が高いほど、複数の符号化処理のうち、より圧縮率の低い符号化処理(又は、より高画質な符号化処理)に割り当てられる画像要素の領域が広くなるように割当基準を変更する。
本例の割当基準設定部510は、既定サイズの画像ブロックに含まれる色数の閾値Thを割当基準として設定し、設定された割当基準Th(色数)を画像要素割当部520に出力する。
例えば、画像要素割当部520は、割当基準に従って、画像データから画像要素を切り出し、切り出された画像要素を複数のレイヤのいずれかに割り当てる。
本例の画像要素割当部520は、割当基準設定部510により設定された割当基準Th(色数)に従って、画像データから切り出される既定サイズの画像ブロックを、後述する可逆レイヤ910又は非可逆レイヤ920に割り当てる。より具体的には、画像要素割当部520は、入力された画像データを、主走査方向に8画素かつ副走査方向に8画素の矩形の画像ブロックに分割し、分割された画像ブロックに含まれる色数と、割当基準設定部510により設定された割当基準Th(色数)とを比較し、比較結果に応じて、各画像ブロックを可逆レイヤ910又は非可逆レイヤ920に割り当て、可逆レイヤ910に割り当てられた画像ブロックを可逆符号化部530に出力し、非可逆レイヤ920に割り当てられた画像ブロックを非可逆符号化部540に出力する。
また、本例の画像要素割当部520は、可逆レイヤ910及び非可逆レイヤ920への割当結果に基づいて、可逆レイヤ910又は非可逆レイヤ920の選択を画像領域毎に指定する選択レイヤ930を生成し、生成された選択レイヤ930を可逆符号化部530に出力する。
例えば、可逆符号化部530は、非可逆符号化部540と比較して、色数(階調数)の少ない画像(例えば、CG画像又は文字画像)に適した符号化方式(例えば、連長符号又はLZ符号法などの予測符号化方式)を適用する。
本例の可逆符号化部530は、特開2000−350215号公報に開示された画像符号化方法(複数の予測部を適用する方法)を用いて、可逆レイヤ910に割り当てられた画像要素を符号化する。
また、本例の可逆符号化部530は、画像要素割当部520から入力された選択レイヤ930を可逆符号化方式で符号化し、選択レイヤ930の符号データを符号出力部550に出力する。
本例の非可逆符号化部540は、JPEG方式を用いて、可逆レイヤ910に割り当てられた画像要素を符号化する。
図4(A)に例示するように、本例の画像要素割当部520は、画像ブロックに含まれる色数Cと、割当基準Th(色数の閾値)とを比較し、色数Cが割当基準Th以下である場合に、この画像ブロック(8×8サイズ)を可逆レイヤ910に割り当て、色数Cが割当基準Thよりも大きい場合に、この画像ブロックを非可逆レイヤ920に割り当てる。
従って、比較的色数の少ない画像ブロック(例えば、文字画像又はCG画像の一部)は、可逆レイヤ910に割り当てられ、比較的色数の多い画像ブロック(例えば、写真などの自然画像の一部)は、非可逆レイヤ920に割り当てられる。
また、画像ブロックの割り当て結果に基づいて、選択レイヤ930が生成される。
従って、本例の割当基準設定部510は、画質に対する要求が高いほど、より高い割当基準Thを設定し、圧縮率に対する要求が高いほど、より低い割当基準Thを設定する。
図5は、画像処理装置2(画像処理プログラム5)の動作(S10)を示すフローチャートである。
図5に示すように、ステップ100(S100)において、データ取得部500(図3)は、通信装置22(図2)又は記録装置24(図2)を介して、処理対象となる画像データを取得し、取得された画像データを画像要素割当部520に出力する。
すなわち、画像要素割当部520は、画像ブロックに含まれる色数Cが閾値Thを超える場合には、この画像ブロックを非可逆符号化処理に割り当てる。
すなわち、画像要素割当部520は、画像ブロックに含まれる色数Cが閾値Th以下である場合には、この画像ブロックを可逆符号化処理に割り当てる。
可逆レイヤ910は可逆符号化部530に入力され、非可逆レイヤ920は非可逆符号化部540に入力される。
また、可逆符号化部530は、可逆符号化方式を用いて、選択レイヤ930を符号化し、選択レイヤ930の符号データを符号出力部550に出力する。
非可逆符号化部540は、色数の多い画像データの符号化に適した非可逆の符号化方式(JPEG方式)を用いて、非可逆レイヤ920を符号化し、非可逆レイヤ920の符号データを符号出力部550に出力する。
符号出力部550は、可逆符号化部530から入力された可逆レイヤ910及び選択レイヤ930の符号データと、非可逆符号化部540から入力された非可逆レイヤ920の符号データとをまとめて、1つの画像データ900の符号データとして通信装置22(図2)又は記録装置24(図2)に対して出力する。
図6に例示するように、割当基準Thが大きくなるほど、符号量が大きく(すなわち、圧縮率が低下する)傾向にある。これは、割当基準Thが大きくなるほど、可逆レイヤに割り当てられる画像ブロックの数が増加して、可逆符号化処理の寄与率が高くなるからである。
次に、上記実施形態の変形例を説明する。
図7は、第2の画像処理プログラム52の構成を例示する図である。
なお、本図に示された各構成のうち、図3に示されたものと実質的に同一のものには同一の符号が付されている。
図7に例示するように、第2の画像処理プログラム52は、第1の画像処理プログラム5(図3)の非可逆符号化部540を第2の非可逆符号化部542に置換し、かつ、非可逆設定部560を追加した構成をとる。
非可逆設定部560は、割当基準設定部510により設定される割当基準と連動して、非可逆符号化処理の非可逆性を規定する非可逆パラメータを変化させる。ここで、非可逆パラメータとは、非可逆性の程度を制御するパラメータであり、例えば、JPEG方式におけるスケーリングファクタなどである。
例えば、非可逆設定部560は、割当基準設定部510がより高圧縮率を実現すべく割当基準を変化させた場合に、より高圧縮率を実現できるように非可逆パラメータを変更する。
第2の非可逆符号化部542は、非可逆設定部560により設定された非可逆パラメータに応じて、非可逆符号か処理を行う。
図8に示すように、固定的な非可逆パラメータを適用すると、圧縮率の上限がこの非可逆パラメータの値で決まってしまう。すなわち、割当基準Thが0になると、全ての画像ブロックが非可逆レイヤに割り当てられ、非可逆符号化処理で符号化されることになり、このときの圧縮率が上限となってしまう。なお、圧縮率の下限は、割当基準Thが最大値に設定され、全ての画像ブロックが可逆レイヤに割り当てられた場合の圧縮率である。
そこで、本変形例の非可逆設定部560は、割当基準Thの値に応じて、非可逆パラメータを変化させることにより、達成可能な圧縮率の上限を引き上げて、制御可能な圧縮率の範囲(レンジ)を広げることができる。
また、上記実施形態では、MRC方式を適用する形態を具体例として説明したが、これに限定されるものでなく、2つのレイヤで画像データを構成してもよいし、ハイブリッド圧縮方式を適用してもよい。
図9(A)は、透明色を用いた多層の画像データ902を例示し、図9(B)は、選択レイヤが組み込まれた可逆レイヤを含む画像データ904を例示し、図9(C)は、ハイブリッド圧縮方式で符号化される画像データ906を例示する図である。
図9(A)に例示するように、画像要素割当部520は、透明色の領域を含む第2の可逆レイヤ912と、非可逆レイヤ920とに、画像要素を割り当ててもよい。この場合に、可逆レイヤ912の画像要素が割り当てられない領域は、透明色として設定された画素値で塗り潰される。すなわち、画像要素割当部520は、割当基準に従って、入力画像に含まれる画像要素を、可逆レイヤ912又は非可逆レイヤ920に割り当て、可逆レイヤ912のうち、画像要素が割り当てられていない領域を透明色で塗り潰す。
これにより2つのレイヤからなる画像データ902が生成される。
これにより2つのレイヤから画像データ904が生成される。
このように、符号化処理の割り当ては、必ずしもレイヤ構成で行う必要はない。
5,52・・・画像処理プログラム
500・・・データ取得部
510・・・割当基準設定部
520・・・画像要素割当部
530・・・可逆符号化部
540・・・非可逆符号化部
550・・・符号出力部
560・・・非可逆設定部
Claims (8)
- 入力された画像データに含まれる画像要素を、既定の割当基準に従って、互いに異なる複数の符号化処理のいずれかに割り当てる画像要素割当手段と、
前記画像要素割当手段によりそれぞれの符号化処理に割り当てられた画像要素を、それぞれの符号化処理で符号化する符号化手段と、
前記画像要素割当手段により適用される割当基準を変更する基準変更手段と
を有する画像処理装置。 - 前記画像要素割当手段は、画像要素を複数のレイヤに割り当て、
前記符号化手段は、それぞれのレイヤに割り当てられた画像要素を、それぞれのレイヤに対応する符号化処理で符号化する
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記基準変更手段は、要求されるデータサイズ又は画質に応じて、前記割当基準を変更する
請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記複数のレイヤには、第1の符号化処理が適用される第1のレイヤと、第1の符号化処理よりも高圧縮率を実現できる第2の符号化処理が適用される第2のレイヤとを含み、
前記基準変更手段は、要求されるデータサイズが小さいほど、前記第2のレイヤに割り当てられる画像要素の領域が広くなるように前記割当基準を変更する
請求項3に記載の画像処理装置。 - 前記複数のレイヤには、可逆符号化方式が適用される第1のレイヤと、非可逆符号化方式が適用される第2のレイヤとを含み、
前記基準変更手段は、要求される画質が高いほど、前記第1のレイヤに割り当てられる画像要素の領域が広くなるように前記割当基準を変更する
請求項3に記載の画像処理装置。 - 前記符号化手段は、前記非可逆符号化方式を適用する場合に、非可逆性を制御する非可逆パラメータに応じて、画像データを符号化し、
前記基準変更手段により変更される割当基準に応じて、前記非可逆パラメータを変更する非可逆パラメータ変更手段
をさらに有する請求項5に記載の画像処理装置。 - 画像要素の割当てに用いられる割当基準を変更し、
変更された前記割当基準に従って、入力された画像データに含まれる画像要素を複数の符号化処理のいずれかに割り当て、
それぞれの符号化処理に割り当てられた画像要素を、それぞれの符号化処理で符号化する
画像処理方法。 - 画像要素の割当てに用いられる割当基準を変更するステップと、
変更された前記割当基準に従って、入力された画像データに含まれる画像要素を複数の符号化処理のいずれかに割り当てるステップと、
それぞれの符号化処理に割り当てられた画像要素を、それぞれの符号化処理で符号化するステップと
をコンピュータに実行させるプログラム。
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