JP2010109444A - 画像処理装置、その画像処理方法、画像処理プログラム、及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 色変換処理前の１次圧縮、および、色変換処理後の２次圧縮により、色変換処理に適した点順次画像データから印刷工程に適した面順次の圧縮画像データを作成し、かつ、効率的に圧縮することを可能とする。
【解決手段】 入力画像データを構成する画素のうち同一色の画素からなる領域を検出し、その形状および色の情報によって構成される１次圧縮データを得るための１次圧縮手段と、１次圧縮データのうち色情報を出力色空間における表現に置換した色変換画像データを得るための色変換手段と、色変換画像データを色成分別に分離する分離手段と、出力色空間の色別に再圧縮を行う２次圧縮手段とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は画像処理装置、特に印刷装置に関する。

プリンタにおける印刷処理はたとえば図１３の各工程1301ないし1306によって構成されている。すなわち、画像構成工程1301、色補正工程1302、色分解工程1303、量子化工程1304、印刷工程1305である。

画像構成工程1301は後工程に都合の良いように印刷すべき文字や図形の情報を生成するためのものである。たとえば、決められた印字コマンドを解釈し、文字や図形として描画を行い、あるいは、デジタルカメラで撮影された画像データを展開する。

色補正工程1302は、印刷色と端末の表示色とを合わせる、あるいは入力色空間を出力色空間の色再現範囲にマッチングさせるための色空間変換を行うものである。また、色分解工程1303は色補正結果を色材毎の濃度に変換するのものである。
色補正工程1302、もしくは、色分解工程1303を実現する従来の技術としてルックアップ・テーブル（ＬＵＴ）による色変換方法がある。

すべての入力値に対する出力値をＬＵＴに格納するとＬＵＴの容量が大きくなるため、入力色空間を所定単位の小立方体に分割し、その頂点（格子点）に対する出力値だけをＬＵＴに格納し、それ以外の入力値については近傍の頂点（格子点）の出力値より補間演算によって算出する方法が一般的であり、たとえば、特開昭６３−２５４８６４の方法がある。

量子化工程1304は、色材毎の濃度データを印刷出力の解像度における色材量データに変換するためのものである。
印刷工程1305は、紙などの媒体上に印刷するための工程である。

装置の構成によっては、上記工程の中間で画像データを一時保持しておく必要がある。特に最近のプリンタにおいては、画像処理の高解像度化、および、印刷に用いるインクの多色化に伴いデータ量の削減が重要な課題となっている。

また、データ量の削減によって、画像データの転送時間を削減する効果もあり、さまざまな圧縮方法が提案されている。

それらの圧縮方法のうち、たとえば特許文献１のように、色情報とランレングスによる表現では、圧縮状態のまま色変換処理を適用することが可能である。すなわち、ランレングス情報は保存して、色情報だけを出力色空間における表現に置換することによって、色変換後の画像データを圧縮した場合と同じ結果を得ることができる。

圧縮状態のまま色変換処理を行うことにより、非圧縮の画像データに対して色変換処理を行う場合と比較して、画像データの転送時間削減、および、記憶容量削減の効果が得られる。

色変換処理で良好な結果を得るためには、出力のCMYKどの色についても、入力のRGBの全３要素を参照する必要がある。このため、入力となるRGB画像データはRGBの組み合わせによる位置別（点順次）の３次元ベクトル・データ列として取り扱うことが望ましい。

ところで、レーザー方式のカラープリンタでは、色別に独立した転写機構を備えるタンデム方式、もしくは、１つの転写機構を４回利用する４サイクル方式が一般的である。

また、インクジェット方式においても、画像上の１点に注目した場合、色別に時間差をもってインクが噴射されることの繰り返しによって目的の画像を印刷している。

上記いずれの方式も、印刷媒体上のある1点に注目すれば１色づつ時間差をつけて印刷処理がなされる。このため、画像データは位置別よりも色別（面順次）に構成した方が好都合である。

色変換処理に好都合な点順次から、印刷に好都合な面順次への変換に適した圧縮符号化の例としては、特許文献２の例がある。
特開2000-209441号公報 特開2002-335407号公報

特許文献２の圧縮方法は色成分別の圧縮であるため、圧縮された符号は色変換処理に適していない。

点順次データに対して、特許文献１のような圧縮の後に色情報を置換した場合、その結果は依然として点順次データである。上記の圧縮された点順次データには、RGBからCMYKへの色変換、および、点順次から面順次データへの変換後に色別に同様の圧縮をした場合よりデータ量が増える場合がある。

たとえば、頻繁に印刷されるであろう、白地に黒文字のデータは、RGB 表現では文字の輪郭線である白と黒の境界においてRGB全色のデータが変化するのに対して、CMYK表現ではCMYの3色はまったく変化せず、Kの1色だけで表現可能である。

上記のように点順次データでは、CMYは変化しないにもかかわらず、文字の輪郭においてKが変化するために、そのたびごとにCMYKの色情報を持つことになる。これに対して面順次データでは、Kの1色に対してだけ変化を記録すれば良いため、データ量をより効果的に削減することが可能である。

加えて、特色を用いる多色印刷では、各インクの量のベクトルとして数値的に表現可能な定義域と、インク総量の制限による実現可能な領域との差が大きくなる。このため、面順次で空白となる領域の割合が増える傾向となるため、上記面順次と点順次での圧縮効率の差が大きくなる。

本発明は以上の問題に鑑みてなされたものであり、点順次入力画像データの圧縮、および、色変換処理の後に、面順次データへの変換、および、色別の面順次データにおける再圧縮を行うことにより、印刷装置に適した画像圧縮方法を提供するものである。

本発明の目的を達成するために、本発明の画像処理装置は以下の構成を備える。

すなわち、入力画像データを構成する画素のうち同一色の画素からなる領域を検出し、その形状および色の情報によって構成される点順次圧縮データを得るための１次圧縮手段と、点順次圧縮データのうち色情報を出力色空間における色成分量の表現に置換する色変換手段と、点順次から面順次への変換とともに出力色空間の色別に再圧縮を行う２次圧縮手段とを備える。

以上説明したように、本発明による色変換処理前の１次圧縮、および、色変換処理後の２次圧縮により、色変換処理に適した点順次画像データから印刷工程に適した面順次の圧縮画像データを作成し、かつ、効率的に圧縮することが可能となる。

以下添付図面を参照して、本発明を好適な実施形態に従って詳細に説明する。

本実施例で取り扱う画像データは図２のように互いに垂直な主走査方向、および、副走査方向に配列された画素によって構成されているものとする。

入力画像データの各画素は赤（R）、緑（G）、青（B）の３成分で構成され、出力画像データにおいては、シアン（C）、マゼンタ（M）、イエロー（Y）、黒（K）の４成分で構成されるものとする。入出力の各成分ともに０以上２５５以下の８ビット整数値で階調を表現する。

以下、入力画像データは図３のように主走査方向に沿って各画素を並べた画素列として扱う。

図１４は本発明の画像処理方法を説明する図である。

ステップS1401では１次圧縮処理を行い、１次圧縮画像データを得る。

すなわち、入力の画素列に対して注目画素とその直前の画素とを比較し、両者のRGBの全成分が等しい間を１領域とし、その領域の連続数、および、画素値を求める。１次圧縮処理の方法は、１領域単位ではなく１画素単位の比較であること、および、画素値が１成分ではなく、RGBの３成分ですべてが一致するか否かを比較することのほか、後述の２次圧縮処理とほぼ同等である。

ステップS1402ではRGB画素値からCMYK画素値への色変換処理を行い、色変換画像データを得る。

ステップS1403ないしステップS1406では、出力の各色成分（C,M,Y,K）別に２次圧縮処理を行う。

１成分についての２次圧縮処理の手順は以下のとおりである。

ステップS1411で色変換画像データのうち、最初の領域の画素値、および、画素連続数を取得し第１領域の情報とする。

ステップS1412では、色変換画像データの入力が完了したか否かを判定する。全領域の入力が終了していれば、ステップS1417へ進む。

ステップS1413では、色変換画像データより続く領域の画素値、および、画素連続数を取得し、第２領域の情報とする。

ステップS1414では、第１領域の画素値と第２領域の画素値を比較する。異なる場合はステップS1415に進み、同一であればステップS1416に進む。

ステップS1415では、第１領域の画素値、および、連続画素数を出力し、これまでの第２領域を以後の第１領域としてステップS1412へと戻る。

ステップS1416では、第２領域の画素連続数を第１領域の画素連続数に加算し、ステップS1412へと戻る。

ステップS1417では、第１領域の画素値、および、連続画素数を出力し処理を終了する。

以上が処理方法の概要であるが、S1415、もしくは、S1417における画素値および連続画素数からなる２次圧縮結果を記憶もしくは記録する際には、更なるデータ量削減のためエントロピー符号化などの方法で符号化することが望ましい。

図１は第１の実施形態の構成を示すブロック図である。

第１圧縮部101は、上記画素列において注目画素とその直前の画素とを比較し、両者のRGBの全成分が等しくなる画素の連続数、および、その画素値を求めるためのものである。

バッファ102は、第１圧縮部101と色変換部103の処理速度の差を吸収するためのものである。第１圧縮部101の出力は同一画素値の連続数の大小に依存するため一定とならないためである。

色変換部103は、第１圧縮部101で求めたRGB画素値に対して出力色空間であるCMYKへの変換処理により、色変換画像データを得るためのものである。

色分離部104は、第１圧縮部101によって求めた連続数と、色変換部103によって求めたCMYKの各色成分量との組み合わせにより、色成分別画像データを得るためのものである。

第２圧縮部105ないし108は、色分離部104によって求めた各色の色成分別画像データに対して、色成分単位の再圧縮処理により、各色成分に対応した２次圧縮画像データを得るためのものである。

第１圧縮部101について以下に説明する。

注目画素302の画素値は(255,255,255)であり、直前の画素301の画素値(255,255,255)と等しい。次の注目画素303の画素値もまた(255,255,255)であり、直前の画素302の画素値(255,255,255)と等しい。さらに次の画素304の画素値は(0,0,0)であり直前の画素303の画素値(255,255,255)と異なる。よって、同一画素値の連続は画素301,302,303であることが検出できる。

以下同様に、図3の画素列から図４の１次圧縮データが得られる。

以上のように第１圧縮部101によって、入力画素列は、同一画素値が連続する領域をまとめた、画素値の変化毎に1要素となる表現形式に変換することができる。

上記方法では、たとえば、すべての画素が異なる画素値である場合には、ランレングス情報の分だけデータ量が増加してしまう。特開2004-274554号公報で提案されているように、画素値に差があっても、その差が微小である場合には同一とみなすことで、上記データ量増加の問題を回避することも可能である。

色変換部103は、バッファ102より画素値およびランレングス値を取り出し、ランレングス値を保存したまま、画素値に対して所定の色変換処理を行い、入力画素値を出力色空間における成分量に置換する。

色変換部103における色変換方法は、処理の履歴に依存せずに出力色を求める色変換方法である。たとえば、入力色空間のうち、所定の格子点に対応する出力色を格納したテーブルを利用し、近傍の格子点に対応する出力色による補間処理で任意の入力色に対する色変換を実現する方法である。

上記色変換部103によって、たとえば、(R,G,B) = (0,0,0) が (C,M,Y,K) = (0,0,0,255), (85,85,85)が(0,0,0,170), (255,255,255)が(0,0,0,0)に変換されるとすると、図４の１次圧縮結果と上記色変換処理によって図５の色変換画像データが得られる。

以上のように、色変換部103により、出力色空間における成分量で表現された色変換画像データが得られる。これは、入力画素列の個々の画素に対して色変換部103による変換処理を行い、その結果に対して1次圧縮部101に準じた方法で処理した場合と同一の結果である。

色分離部104は、点順次の色変換画像データを色成分毎に分離し、面順次の色成分別画像データに変換するためのものである。

色分離部104は、色変換部103による色変換画像データのうち、ランレングス値を複製し各色成分毎に成分量とランレングス値の組として、出力色別に設けられた第2圧縮部105ないし108への入力とするためのものである。

図６は図５の色変換画像データから得られる色成分別画像データである。

上記色成分別画像データでは、ある色成分（たとえばＣ）について同一の画素値0が連続する場合であっても、対応する入力ＲＧＢ値の少なくとも1成分が異なる場合には一組の画素値、ランレングスにはならず、二組に分かれている、
第2圧縮部105ないし108は、色変換後のある色成分に注目して、上記のように同一の画素値の連続がある場合に、それらを連結するためのものである。

第１圧縮部101は、入力色空間におけるRGBの３次元ベクトル量が比較対象と一致するか否かの判定を行っていたのに対して、第２圧縮部105ないし108は、出力であるCMYK色空間４次元ベクトル量のうち、１つの色成分だけに注目して再圧縮を行うものである。

上記再圧縮処理の結果、図６の色成分別画像データから図７の2次圧縮結果のようにデータ量の削減が可能となる。

また、別の画像データに対して適用した例を図８に示す。入力画素列は緑(0,255,0)から赤(255,0,0)へ順に変化している。画素毎に色が変化しているため、図示した範囲では１次圧縮の効果は得られていない。

しかしながら、色変換の結果は、Ｃ成分については画素列のうち後半、および、Ｍ成分については画素列のうち前半では０の連続となり、また、Ｙ成分、および、Ｋ成分には変化がない。このため図のように２次圧縮が可能となっている。

以上のように、色変換処理結果を面順次データに変換した後、色成分別に再圧縮を行うことによって、印刷に適した圧縮符号化が可能となる。

また、図１における第１圧縮部101は必須ではなく、１次圧縮を画像形成時に併せて行う構成も可能である。すなわち、１次圧縮済み画像データの入力に対して色変換処理、面順次への変換、ならびに、２次圧縮処理を行うという構成である。

符号化データを復号処理することなく圧縮率の向上を図るという点では特開2004-274554号公報と類似している。しかしながら、本発明の再圧縮は無損失での再圧縮が可能である点が異なる。

本実施形態では、同一色からなる領域の形状を示すために、２値画像の符号化方法を利用する。すなわち、各画素が注目の画素値と同一である（１）か、否（０）かの情報を２値画像データとみなして圧縮符号化を行うものである。

図９は、本実施形態を説明する図である。

入力画像メモリ901には処理対象の画像データが格納されている。

サンプリング部902は、入力画像メモリ901よりヒストグラム推定部903において参照する画素を抽出するためのものである。

ヒストグラム推定部903は、入力画像を構成する各画素で多く出現する色を選択するため、サンプリング部902によって抽出された画素より、画像全体についての画素色別のヒストグラムを推定する。そして、一定以上の出現頻度が予想される画素値、もしくは、出現頻度の予想順位が所定以上となった画素値を選択するためのものである。

領域分割部904は、ヒストグラム推定部903によって選択されたそれぞれの画素値について、画素値別に領域の形状を示す２値画像データを生成するためのものである。領域分割部904は、入力画像メモリ901内の各画素について、選択された画素値と一致するか否かを比較することにより、上記２値画像データを得る。

たとえば、図１０の例のでは、（255,255,255）、および(0,0,0)の頻度が高い。よって、色（255,255,255）に対応する領域の２値データ'11100110...'、および、色（0,0,0）に対応する領域の２値データ'00011001...'が得られる。画素位置が連続していない場合にも１領域とすることが可能であるため、文字色と背景色とで頻繁に色が変わる場合には第1の実施形態よりも効果的である。

第１圧縮部905は１次圧縮を行うためのものである。第１圧縮部905は、領域分割部904によって得られた形状の情報を２値画像の圧縮符号化方法を用いて符号化し、色の情報および２値画像の圧縮符号量を示すヘッダ情報を付加する。２値画像データの圧縮符号化方法の一例として、ファクシミリで用いられているITU-T T.4の符号があり、本実施形態にも適用可能である。本実施形態では２値画像データの圧縮符号化方法の詳細については省略する。

残差符号化部906は、入力画像メモリ901内の各画素について、第１実施形態と同様に符号化を行う。ただし、ヒストグラム推定部903によって選択された色のいずれかと一致し、第１圧縮部905によって符号化されるべき画素については、その色を(R,G,B)=(255,255,255)の白色（空白）とみなして処理する。

以上のようにすると、第１圧縮部905による符号と、残差符号化部906による符号とから入力画像メモリ901内の原画像を復元することが可能になる。

色変換部907は、第１圧縮部905による符号と、残差符号化部906による符号のそれぞれに含まれる色情報を、出力色空間における表現に変換するためのものである。第１圧縮部905による符号、および、残差符号化部906による符号は、色変換部907によってそれぞれに含まれる色情報が置換された後、１次圧縮結果として１次圧縮画像メモリ908に格納される。

たとえば、図１０の１次圧縮データに対して、図１１の色変換結果が得られる。

１次圧縮画像メモリ908は第２圧縮部909における処理のため、圧縮された画像データを一時的に保持しておくためのものである。

第２圧縮部909は、出力色空間の色成分別に、以下の手順で２次圧縮を行う。

色変換画像データのうち、注目する成分量が０（空白）である領域は残差データを参照することとすれば符号化を要しない。それらの領域については、残差符号化部906によって空白として扱われているため、その値を利用することが可能である。

第２圧縮部909は、色変換画像圧縮データのうち、成分量が０（空白）以外である領域それぞれについて、他の２値化画像によって示される領域における成分量と比較する。２つの領域の成分量が同一であれば、それらの２値画像データを加算により合成することで、ひとつに結合することができる。

第２圧縮部909はまた、色変換画像残差データについては第１実施形態と同様に再圧縮を行う。

第２圧縮部909によって、図１１の色変換結果に対して図１2の再圧縮結果を得ることができる。図１２より明らかなように、画像データのうち大部分を占めるであろう、出現頻度の高い画素値、および、空白の領域が残差データでは値０となる。このため、残差データのうち大部分の領域は値が０となる。また、出現頻度の高い画素値については、第１実施形態では複数の領域に分割されてしまうような場合でも、ひとつの形状データにまとめることが可能となる。よって、より高い圧縮効果が期待できる。

２次圧縮データからは、形状を示す２値画像データが１である画素は当該２次圧縮データの成分量とし、０である画素は画素値０として復元画像データを得ることができる。

２次圧縮残差データからは、第１の実施形態と同様に復元残差データを得ることができる。

上記復元画像データ、および、復元残差データについて、対応する画素値を加算することで色変換処理後の画像データを得ることが可能である。

本発明の画像処理装置主要部の構成を示す図。 入力画像データの図。 入力画素列の図。 １次圧縮データの図。 色変換画像データの説明図。 色成分別画像データの説明図。 2次圧縮画像データの説明図。 別の入力画像への適用例の説明図。 第２実施形態の構成を示す図。 １次圧縮データおよび残差データを示す図。 色変換画像データおよび色変換残差データを示す図。 色成分別画像データおよび色成分別残差データを示す図。 第３実施形態の画像処理方法を示す図。 プリンタ画像処理の例を示す図。

符号の説明

101 第１圧縮部
102 バッファ
103 色変換部
104 色分離部
105 第２圧縮部（Ｃ）
106 第２圧縮部（Ｍ）
107 第２圧縮部（Ｙ）
108 第２圧縮部（Ｋ）
901 画像メモリ
902 サンプリング部
903 ヒストグラム推定部
904 領域分割部
905 第１圧縮部
906 残差符号化部
907 色変換部
908 １次圧縮画像メモリ
909 第２圧縮部
910 ２次圧縮画像メモリ
1301 画像構成工程
1302 色補正工程
1303 色分解工程
1304 量子化工程
1305 印刷工程

Claims (10)

1. 入力画像データのうち同一色からなる領域について、その形状および色の情報によって構成される１次圧縮データを得るための１次圧縮手段と、前記１次圧縮データのうち、色情報を出力色空間における各色の成分量に置換することによって色変換画像データを得るための色変換手段と、前記色変換画像データを出力色空間の色別に分離して色成分別画像データを得るための分離手段と、前記色成分別画像データに対して再圧縮を行う２次圧縮手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 画像データの同一色からなる領域の形状、および、前記領域の色情報によって構成される１次圧縮データの入力に対して、前記色情報を出力色空間における各色の成分量に置換することによって色変換画像データを得るための色変換手段と、前記色変換画像データを出力色空間の色別に分離して色成分別画像データを得るための分離手段と、前記色成分別画像データに対して再圧縮を行う２次圧縮手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
3. 前記１次圧縮手段は所定の順序で入力画像を走査し、同一画素値の連続数であるランレングスを形状の情報とすることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
4. 前記２次圧縮手段は、前記色成分別画像データのうち注目色において連続する２以上の領域における成分量が同一である場合に、前記領域の連結により再圧縮を行うことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像処理装置。
5. 入力画像データのうち同一色からなる領域について、その形状および色の情報によって構成される１次圧縮データを得るための１次圧縮工程と、前記１次圧縮データのうち色情報を出力色空間における各色の成分量に置換した色変換画像データを得るための色変換工程と、色変換画像データを出力色空間の色別に分離して色成分別画像データを得るための分離工程と、色成分別画像データに対して再圧縮を行う２次圧縮工程とを備えることを特徴とする画像処理方法。
6. 画像データの同一色からなる領域の形状、および、前記領域の色情報によって構成される１次圧縮データの入力に対して、前記色情報を出力色空間における各色の成分量に置換することによって色変換画像データを得るための色変換工程と、前記色変換画像データを出力色空間の色別に分離して色成分別画像データを得るための分離工程と、前記色成分別画像データに対して再圧縮を行う２次圧縮工程とを備えることを特徴とする画像処理方法。
7. 前記１次圧縮工程は所定の順序で入力画像を走査し、同一画素値の連続数であるランレングスを形状の情報とすることを特徴とする請求項５に記載の画像処理方法。
8. 前記２次圧縮工程は、前記色成分別画像データのうち注目色において連続する２以上の領域における成分量が同一である場合に、前記領域の連結により再圧縮を行うことを特徴とする請求項５〜請求項７に記載の画像処理方法。
9. 請求項５〜請求項８のいずれかに記載の画像処理方法をコンピュータにより実行させるための画像処理プログラムであって、前記画像処理プログラムのプログラムコードはコンピュータにより読み出し可能なことを特徴とする画像処理プログラム。
10. 請求項９に記載の画像処理プログラムをコンピュータで読取り可能な形で記憶した記憶媒体。

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