JP4176114B2 - 画像圧縮装置およびそれを備えた画像読取装置、画像圧縮装置を備えた画像処理装置並びにそれを備えた画像形成装置、画像圧縮処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像データの原稿種別に応じて適切なＪＰＥＧ圧縮処理を行うことにより、良好な画質の維持と圧縮率の向上を両立させるための画像圧縮装置およびそれを備えた画像読取装置、画像圧縮装置を備えた画像処理装置並びにそれを備えた画像形成装置、画像圧縮処理方法、コンピュータプログラム及び記録媒体に関するものである。

近年のデジタル複合機（ＭＦＰ）には画像データをハードディスクへファイリングする機能やＳｃａｎ−ｔｏ−Ｅｍａｉｌといったイメージ送信機能などが搭載されている。このような機器では、画像データを保存あるいは送信する際に画像データに対する圧縮処理が実施されており、その方式としてはおもにＪＰＥＧ圧縮方式が広く用いられている。

標準的なＪＰＥＧ圧縮方式においては、量子化テーブル、サンプリング比など、いくつかのパラメータを設定することが可能である。これらのパラメータは圧縮画像の画質と圧縮率とのトレードオフを担うものであり、例えば画質重視、圧縮率重視、もしくは両者を平均的に保つことを重視した設定というように目的や嗜好に応じて調整することが可能である。これを踏まえた上で更には文字画像に適した設定、網点画像に適した設定、もしくは両者の混在画像に適した設定というように画像の種別に応じて最適なパラメータを設定することが望ましい。

しかしながら、一般的に、圧縮用パラメータは対象画像の種別によらず一律に設定されていることが多く、機器に予め記憶されている固定値や、使用者が手動で任意に指定した値が適用されている場合が多い。
画像の種類を判別して圧縮用パラメータを選択的に切替え適用する手法として、次のような技術が開示されている。
特許文献１には、８ライン単位で画像の種類を判定しその結果に応じて量子化テーブルを選択する例が記載されている。詳しくは、対象画像を８ライン単位に像域判定し、その判定結果（文字または写真）に応じて予め用意された複数の量子化テーブルの中からひとつを選択し、その量子化テーブルを用いて該８ラインの画像データをＪＰＥＧ符号化する。そして符号化データのライン毎に像域判定情報（すなわち符号化テーブル情報）を付加した形式で符号化データを送信する。この形式の符号化データを受信した際は、符号化データに含まれている像域判定情報を検知し、符号化時に用いられた量子化テーブルと同じものを選択して復号化し、８ライン毎の伸張された画像データに復元する。

また、特許文献２には、８×８画素（ＤＣＴ処理のブロック単位）毎に画像の種類を認識しその結果に応じて量子化テーブルを選択する例が記載されている。詳しくは、８×８画素ブロックの画像データの階調数が２から任意の数の場合に該ブロックを文字・単純画像であると認識し、文字・単純画像であると認識した場合は高周波成分を削除しないような量子化テーブルに変更しＪＰＥＧ符号化を行う。そしてここではＪＰＥＧ符号化データにブロック毎の認識フラグを付加した形式のデータを圧縮データとして扱う。圧縮データを復元する際は、付加されている認識フラグを参照し、符号化時と同様に量子化テーブルを変更して復号化する。
特開２００２−２４７３７３号公報 特開２０００−３５００３７号公報

これらの手法の問題点として、まず、圧縮後のデータの形式が標準のＪＰＥＧファイル形式に準拠していないことが挙げられる。いずれの手法においても、画像の符号化データに加えて画像種別の認識情報が付加された独自の形式のものを圧縮後のデータとして扱っている。このような独自のファイル形式をとる場合、データを復号する側・受信側でもその形式を扱えるよう対応していなければ画像データの復元は不可能である。つまり標準のＪＰＥＧ伸張アルゴリズム（回路、プログラムなど）ではこれらの独自のデータ形式を解読できないため、復号側にはそれぞれの独自形式のデータを解読できるような専用の伸張回路やプログラムなどが必要不可欠となる。

また、いずれの手法もブロック毎もしくはライン毎に認識情報を付加しているため、その分、圧縮後のデータサイズが大きくなり圧縮率の向上が図れないという問題がある。圧縮用パラメータについては量子化テーブルの切り替えしか実施しておらず、画像の種別に応じた圧縮率の向上は十分に行われていない。

さらに、いずれの手法も圧縮アルゴリズムが標準のＪＰＥＧに準拠していないため汎用性に欠けていることも課題である。すなわち、ブロック毎もしくは８ライン毎に量子化テーブルを切替える機構や、認識情報を付加した独自形式のデータを作る機構など、標準のＪＰＥＧ圧縮アルゴリズムには無い機構が設けられていることや、８ライン単位あるいは８×８のブロック単位での領域（像域）識別信号を必要とするため、汎用的なＪＰＥＧ圧縮回路やプログラムなどが使用できず、それぞれの手法のための特別な圧縮回路やプログラムを設計・構築する必要がある。

第１の技術手段は、入力された原稿画像データをＪＰＥＧ圧縮手段により圧縮してＪＰＥＧコードを出力する画像圧縮装置において、前記原稿画像データに対して、原稿１ページの中に文字領域が占める割合を示す原稿判別信号を下記式１により算出する原稿種判別手段と、
原稿判別信号＝（文字画素のカウント値÷総画素数）×１００[式１]
総画素数＝文字画素のカウント値＋網点画素のカウント値＋その他の画素のカウント値
前記原稿判別信号に応じてＪＰＥＧ圧縮用のパラメータを設定するパラメータ設定手段とを有し、前記パラメータ設定手段は、少なくとも前記原稿判別信号に基づいてＪＰＧ圧縮用の量子化テーブルにおけるＡＣ成分の値を設定するパラメータを下記式２により算出し、
ＡＣ成分（ｉ,ｊ）＝デフォルト値（ｉ,ｊ）×（原稿判別信号×α＋β）［式２］
（ｉ,ｊ）は量子化テーブル内の位置を示す座標
デフォルト値は任意の量子化テーブル
α、βは任意の実数値で、α＜０、β＞０
前記ＪＰＥＧ圧縮手段は、前記パラメータ設定手段により算出されたパラメータを設定してＪＰＥＧ圧縮処理を行うことを特徴としたものである。

第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記パラメータ設定手段は、さらに、前記原稿判別信号が文字領域の割合が高い原稿であることを示している場合はサンプリング比に４：１：１を選択し、文字領域の割合が低い原稿であることを示している場合はサンプリング比に４：４：４を選択し、文字とそれ以外の領域が混在している原稿であることを示している場合はサンプリング比に４：２：２を選択して、それぞれ切替えるためのパラメータを設定することを特徴としたものである。

第３の技術手段は、第１の技術手段において、前記パラメータ設定手段は、原稿判別信号が文字領域の割合が低い原稿であることを示している場合は量子化テーブルにおけるＤＣ成分の値を１に設定するパラメータを設定することを特徴としたものである。

第４の技術手段は、原稿を読取る読取手段を備える画像読取装置であって、
請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像圧縮装置を備えることを特徴としたものである。

第５の技術手段は、第１〜３のいずれか１つに記載の技術手段である画像圧縮装置と、前記画像圧縮装置から出力されたＪＰＥＧコードを保存する保存手段と、前記保存手段に保存されたＪＰＥＧコードを読出して復号化し画像データに伸張するＪＰＥＧ伸張手段と、前記伸張手段により伸張された画像データに対して画像処理を行う後段画像処理手段と、を有する画像処理装置であることを特徴としたものである。
第６の技術手段は、第５の技術手段備える画像形成装置であることを特徴としたものである。

第７の技術手段は、入力された原稿画像データをＪＰＥＧ圧縮手段によりデータ圧縮してＪＰＥＧコードを出力する画像圧縮処理方法において、前記原稿画像データに対して、原稿１ページの中に文字領域が占める割合を示す原稿判別信号を下記式１により算出する原稿種判別工程と、
原稿判別信号＝（文字画素のカウント値÷総画素数）×１００[式１]
総画素数＝文字画素のカウント値＋網点画素のカウント値＋その他の画素のカウント値
前記原稿判別信号に応じてＪＰＥＧ圧縮用のパラメータを設定するする工程と、前記パラメータを設定する工程は、少なくとも前記原稿判別信号に基づいてＪＰＧ圧縮用の量子化テーブルにおけるＡＣ成分の値を設定するパラメータを下記式２により算出し、
ＡＣ成分（ｉ,ｊ）＝デフォルト値（ｉ,ｊ）×（原稿判別信号×α＋β）［式２］
（ｉ,ｊ）は量子化テーブル内の位置を示す座標
デフォルト値は任意の量子化テーブル
α、βは任意の実数値で、α＜０、β＞０
前記２式により算出されたパラメータを用いてＪＰＥＧ圧縮処理を行う工程とを有することを特徴としたものである。

第８の技術手段は、第７の技術手段において、前記パラメータを設定する工程は、さらに、前記原稿判別信号が文字領域の割合が高い原稿であることを示している場合はサンプリング比に４：１：１を選択し、文字領域の割合が低い原稿であることを示している場合はサンプリング比に４：４：４を選択し、文字とそれ以外の領域が混在している原稿であることを示している場合はサンプリング比に４：２：２を選択して、それぞれ切替えるためのパラメータを設定する工程を含むことを特徴としたものである。

第９の技術手段は、第７の技術手段において、前記パラメータを設定する工程は、原稿判別信号が文字領域の割合が低い原稿であることを示している場合は量子化テーブルにおけるＤＣ成分の値を１に設定するパラメータを設定する工程を含むことを特徴としたものである。

第１０の技術手段は、第７〜９のいずれか１つの技術手段における画像圧縮処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであることを特徴としたものである。

本発明は、上記の技術手段を備えることにより以下のような効果がある。
（１）画像データの原稿種別に応じてＪＰＥＧ圧縮用パラメータを適切に切替えることにより、良好な画質の維持と圧縮率の向上との両立を実現させることができる。
（２）原稿種に応じて量子化テーブルとサンプリング比の両方の値を適切に設定することにより、ＪＰＥＧ圧縮処理の際に画像の特性に応じた最適な情報の保存／削除を行うことが可能なため、画質の維持と圧縮率の向上との両立を図ることができる。
（３）量子化テーブルの値を選択的に切替える場合に比べて極端に値が変化してしまうことがなく、原稿判別信号に応じて滑らかに値を変化させることがでる。したがって、原稿種に応じたより最適なパラメータを設定することが可能となる。
（４）文字周辺に発生するモスキートノイズを抑制し判読性を向上させることができる。細かな文字の情報を欠落させることなく良好に再現しながら、圧縮率を大幅に向上させることが可能である。
（５）画像に含まれるノイズを除去することができる。写真や網点の色情報を欠落させることなく忠実に再現しながら、圧縮率を大幅に向上させることが可能である。
（６）細かな文字の欠落を抑制しつつ、その他の領域のノイズを適度に除去することができる。写真や網点の色味を大幅に劣化させることなく良好に再現することができる。さらに、適度に圧縮率を向上させることができる。
（７）写真や網点にブロックノイズが発生することにより画質が劣化するのを防ぐことができる。
（８）原稿の種別に応じてＪＰＥＧ圧縮用のパラメータを適切に切替えることにより、良好な画質の維持と圧縮率の向上とを両立させた画像読取装置が実現できる。
（９）画像データの原稿種別に応じてＪＰＥＧ圧縮用パラメータが適切に切替えられるため、伸張後に何らかの画像処理を施しても、ＪＰＥＧ圧縮による画質劣化の少ない良好な画像を得ることができる。また、原稿種別に応じて適切に圧縮率が向上されるため、ハードディスクなどに保存するデータの容量が削減され、さらにハードディスクへのデータ書込みや読出しに要する伝送時間も短縮することができる。
（１０）ＪＰＥＧ圧縮による画質劣化の少ない良好な画像を再現することができる。
（１１）パーソナルコンピュータ等の汎用のコンピュータにＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体を介して、あるいはネットワークからのダウンロードによりプログラムを読み込ませて、入力画像に対して原稿種別に応じた最適なＪＰＥＧ圧縮処理を施し、良好な画質の維持と圧縮率の向上とを両立させたＪＰＥＧコードを出力することができる。また、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などでソフト処理を行うデジタル複写機や複合機に対しても同様に、フラッシュメモリや書き換え可能な記録媒体にプログラムを読み込ませて、入力画像に対して原稿種別に応じた最適なＪＰＥＧ圧縮処理を施し、良好な画質の維持と圧縮率の向上とを両立させたＪＰＥＧコードを出力することができる。
（１２）ユーザー自身が各種パラメータを任意に変更できるため、ユーザーの嗜好に応じた処理が実現できる。

以下、図面を参照し、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
（実施の形態１）
［画像圧縮装置およびそれを備えた画像読取装置］
図１は、本発明に係る一実施形態としてのデジタルカラー画像読取装置（デジタルスキャナ）のブロック構成図である。画像読取装置１０は、画像入力装置１、画像圧縮装置２、インターフェイス３を含んで構成される。
画像入力装置１はＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）ラインセンサを利用して、原稿から反射してきた光をＲ、Ｇ、Ｂ（Ｒ：赤・Ｇ：緑・Ｂ：青）に色分解された電気信号に変換する。ラインセンサにより変換されたカラー画像信号（ＲＧＢアナログ信号）は、画像圧縮装置２のＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換部２１にてデジタル信号に変換され、シェーディング補正部２２にて画像入力装置１の照明系、結像系、撮像系で生じる各種の歪みが取り除かれたのち、入力処理部２３にてＲＧＢ信号のそれぞれに対してγを補正する処理などが施される。

その後、ＲＧＢ信号はＪＰＥＧ圧縮部２６および原稿判別部２４に引き渡される。
原稿判別部２４においては、入力画像がどのような原稿種に属するのか判定が下され、ページ単位に原稿判別信号が出力される。その後、パラメータ設定部２５では原稿判別信号に応じた最適な圧縮用パラメータ（量子化テーブルおよびサンプリング比）が算出され、ＪＰＥＧ圧縮部２６に設定される。

一方、ＪＰＥＧ圧縮部２６においては、パラメータ設定部２５から引き渡されたパラメータを用いてＲＧＢ画像データを符号化する処理が施される。そしてページ単位にヘッダー情報が生成され、符号化データと合わせてＪＰＥＧコードとして出力される。なお、ここでの符号化処理には標準的に定められたＪＰＥＧ圧縮アルゴリズムが用いられ、付加されるヘッダー情報は標準的に定められたデータ形式のものである。ここで、標準的なヘッダー情報とは、画像の幅や高さ、量子化テーブル、ハフマン符号化テーブル、サンプリング比などが規定のマーカー記号で区分けされて順に記述されているものをいう。

このように原稿種に応じた最適な圧縮処理が行われることで得られたＪＰＥＧコードは、インターフェイス３を介してネットワークに接続されているパーソナルコンピュータやさらにはインターネットに接続されているメールサーバなどにメールとして転送される。

＜原稿判別部＞
図２に原稿判別部２４の構成を示す。原稿判別部２４は、特徴量算出部２４Ａ、領域判定部２４Ｂ、計数部２４Ｃ、原稿種判定部２４Ｄから成る。特徴量算出部２４Ａは画像データが１ラインごとに順次走査入力されると所定の画素数（以下、「Ｚ画素」と記す。例えば、１００画素。）毎に２種類の特徴量を算出する。領域判定部２４Ｂはそれら２種類の特徴量に基づきＺ画素部分が文字、網点、その他のいずれの領域に属するのか判定を行う。領域判定結果は順次、計数部２４Ｃに引き渡され、各領域判定結果の累積がカウントされる。そして原稿種判定部２４Ｄは、１ページ分の画像走査が終了した時点における各領域判定結果のカウント値を基に原稿種を判別し、原稿判別信号を出力する。
特徴量算出部２４Ａは、次の第１の特徴量および第２の特徴量を算出する。

図３に、Ｚ画素部分のライン画像データ（図３（Ａ））に対する各種領域の濃度変化の例と第１の特徴量算出の様子を示す。まず、隣接画素間の濃度差が所定しきい値ＴＨａ（例えば、画像データが２５６階調で表されている場合、３０。この値を任意に変更できるようにしておいても良い。）以上あり、かつ低濃度から高濃度へ変化する部分を「立上り」、逆に高濃度から低濃度へ変化する部分を「立下り」として検出する。そして、Ｚ画素部分における「立上り」と「立下り」の個数を第１の特徴量として算出する。網点や文字などの領域は局所領域内で濃度が大きく変化する回数が多く（図３（Ｂ），図３（Ｃ））、写真（連続階調）や下地などの領域はその回数が少ない（図３（Ｄ），（E））。よってそのことから、第１の特徴量がある程度大きい場合は網点領域または文字領域であると判定することができる。

図４および図５は、第２の特徴量算出の様子を示したもので、「立上り」から「立下り」までの画素数を「立上り−立下り」連続数として求め、更にその差を順次求めていく。そして連続数の差の平均値を平均値Ａとする。一方、「立下り−立上り」についても同様の値を求め平均値Ｂとする。Ｚ画素部分における平均値Ａと平均値Ｂの和を第２の特徴量として算出する。図４の例では、平均値Ａおよび平均値Ｂは、共に「１」になるので第２の特徴量は「２」となる。図４に示すように網点領域は周期性を持つことから、連続数の差が小さいといえる。それに比べて、図５に示すように、文字領域は連続数の差が大きくなる傾向がある。図５の例では、平均値Ａは「１」、平均値Ｂは「２.５」になるので第２の特徴量は「３.５」ということになる。よってそのことから、第２の特徴量がある程度大きい場合は文字領域、小さい場合は網点領域と判定することができる。

領域判定部２４Ｂは、まず第１の特徴量が所定しきい値ＴＨｂ以上なら網点または文字領域と判定し、更に第２の特徴量が所定しきい値ＴＨｃ以上なら文字領域、そうでなければ網点領域と判定する。それ以外の領域についてはその他領域（写真や下地など）と判定する。
上記しきい値ＴＨｂは、種々の画像サンプルを基に、第１の特徴量より適切に網点、または、文字領域を判別できる値を設定すれば良い。しきい値ＴＨｃも同様に、第２の特徴量より文字領域と網点領域を識別できる値を設定すれば良い。例えば、解像度が６００ｄｐｉで、１ラインごとに順次走査入力される画素数Ｚが１００画素のとき、ＴＨｂ＝５、ＴＨｃ＝３に設定する。これらのしきい値ＴＨｂ、ＴＨｃは固定された値であるが任意に変更するようにしておいても良い。また、原稿を読み取るスキャナの解像度を変更した場合、あるいは、２種類の特徴量を算出する画素数（Ｚの値）を変更した場合、第１の特徴量が変わりうるので、これらのパラメータに応じてしきい値ＴＨｂを定めてテーブルに格納しておき、上記パラメータが変更されたとき、このテーブルを参照してしきい値ＴＨｂを設定するようにしても良い。
計数部２４ＣはＺ画素毎に判定される領域判定結果を、文字、網点、その他の領域についてそれぞれ累積カウントし、文字カウント値、網点カウント値、その他カウント値として原稿種判定部２４Ｄに引き渡す。

原稿種判定部２４Ｄは、１ページ分の画像走査が終了した時点で式１によって算出される値を原稿判別信号として出力する。式１は原稿画像１ページの中に文字領域が占める割合を示している。
原稿判別信号＝（文字カウント値÷総画素数）×１００［式１］
ただし、
総画素数＝文字カウント値＋網点カウント値＋その他カウント値

＜ＪＰＥＧ圧縮部＞
図６はＪＰＥＧ圧縮部の構成を示す図である。以下にその詳細を説明する。なお、ここで施される処理はすべて標準的に定められたＪＰＥＧ圧縮アルゴリズムに基づくものである。
まず、入力処理部２３（図１）から引き渡されたＲＧＢ信号はＲＧＢｔｏＹＣｂＣｒ変換部２６Ａにて輝度情報を表すＹ信号と色相情報を表すＣｂ、Ｃｒ信号に変換される。次にＹＣｂＣｒ信号はサンプリング部２６Ｂに引き渡され、所定のサンプリング比に応じて色相信号の画素情報を間引く処理が施される。サンプリング比は間引きのレベルに応じて３種類の中からひとつを指定することができる。本実施例においては、後述するパラメータ設定部２５から引き渡されたサンプリング比を用いて処理を行う。

図７はサンプリング比とそれに対する色相信号の画素の間引き方を示した図である。サンプリング比４：４：４が指定された場合は、輝度信号４ブロック（８×８画素を１ブロックとして２×２ブロック）に対して色相信号も同様に４ブロック分の画素情報が用いられる。４：２：２が指定された場合は、色相信号を縦方向に１画素おきに間引いた２ブロック分の画素情報（斜線部）のみが用いられる。４：１：１が指定された場合は、色相信号を縦横ともに１画素おきに間引いた１ブロック分の画素情報（斜線部）のみが用いられる。

サンプリング部２６Ｂから出力されたＹＣｂＣｒ信号はＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）変換部２６Ｃに入力され、ブロック単位にＤＣＴ変換が施されて６４段階の周波数成分に分解される。なお、ブロックの左上隅のデータがＤＣ（直流）成分、残りの６３個のデータがＡＣ（交流）成分である。
周波数成分に分解されたＹＣｂＣｒ信号は量子化部２６Ｄに入力され、所定の量子化テーブルを用いてブロック単位に量子化処理が施される。なお、量子化テーブルは輝度信号用と色相信号用との２種類のテーブルを指定することができ、各テーブルは６４個の整数値で表される。本実施形態においては、後述するパラメータ設定部２５から引き渡された量子化テーブル（ＡＣ成分およびＤＣ成分それぞれに対する値）を用いて処理を行う。

量子化されたＹＣｂＣｒ信号はハフマン符号化部２６Ｅに入力され、一列に並べ直されたのち、所定のハフマン符号テーブルに基づいて符号化処理が施される。本実施形態においては、符号テーブルの値は特に制限するものではなく、一般的に広く用いられている値を用いるものとする。
ハフマン符号化部２６Ｅから出力された符号データはヘッダー情報生成部２６Ｆに入力される。ここではページ単位にヘッダー情報が生成され、符号データの先頭にヘッダー情報が付加されることにより、ＪＰＥＧ画像の規格に準拠した形式のＪＰＥＧコードが出力される。なお、ヘッダー情報には画像の幅や高さ、圧縮時に用いた量子化テーブル、ハフマン符号化テーブル、サンプリング比などの情報が規定のマーカー記号で区分けされ記述される。

＜パラメータ設定部＞
パラメータ設定部２５では、原稿判別部２４から引き渡された原稿判別信号に基づいて最適なＪＰＥＧ圧縮用パラメータが算出される。
図８は、原稿判別信号とそれに応じて出力されるサンプリング比、および量子化テーブル（ＡＣ成分とＤＣ成分）の一例を示す表である。また、図９は表中に用いられている量子化テーブルのＡＣ成分の値の例を示す図である。

原稿判別信号が８０〜１００の場合、すなわち文字領域の割合が非常に多い原稿の場合は、文字の判読性を重視するようなパラメータが出力される。具体的には、量子化テーブルのＡＣ成分には低周波域から高周波域に渡り全般に小さな値（例：図９のセットＡ）が設定されることにより、ＪＰＥＧ圧縮処理の過程で高周波成分が除去されてしまう現象を回避することができる。したがって、細かな文字の情報を欠落させることなく良好に再現することが可能である。量子化テーブルのＤＣ成分には比較的小さめの値が設定されることにより、文字の輪郭周辺や文字内部にモスキートノイズが発生する現象を抑制することができる。したがって、あらゆる大きさの文字の判読性を保つことが可能である。サンプリング比には色相信号を粗く間引くような値が設定されることにより、圧縮率の向上を図ることができる。前述のように量子化テーブルには解像度重視の設定がなされるため圧縮率が悪くなる傾向にあるが、文字画像に関しては網点やその他の写真ほど色の再現性を重視しなくてもよいため、サンプリング比を粗くすることにより圧縮率を大幅に向上させることが可能である。

原稿判別信号が０〜９の場合、すなわち文字以外の領域の割合が非常に多い原稿の場合は、連続階調の写真や網点領域（印刷写真）の再現性を重視するようなパラメータが出力される。具体的には、量子化テーブルのＡＣ成分には特に高周波域に大きな値（例：図９のセットＣ）が設定されることにより、ＪＰＥＧ圧縮処理の過程で高周波成分が大幅に除去され圧縮率を向上させることができる。さらに、写真または下地画像に紛れたノイズおよび網点画像を構成する高周波なドット（濃度変動）が平滑化されるため、それらの画像を滑らかに再現することが可能である。量子化テーブルのＤＣ成分には非常に小さい値が設定されることにより、網点、写真、下地画像にブロックノイズが発生する現象を抑制することができる。したがって、それらの画像の再現性を向上させることが可能である。サンプリング比には色相信号を間引かないような値が設定されることにより、写真画像や網点画像の色味を忠実に再現することがきる。

原稿判別信号が１０〜７９の場合、すなわち文字領域とそれ以外の領域とが混在する原稿の場合は、文字の判読性および写真や網点領域の再現性をいずれも保つようなパラメータが出力される。具体的には、量子化テーブルのＡＣ成分には低周波域から高周波域に渡り全般に前述の２例の中間的な値（例：図９のセットＢ）が設定されることにより、ＪＰＥＧ圧縮処理の過程で高周波成分がほどよく除去され、適度に圧縮率を向上させることができる。また、細かな文字の欠落を抑制しつつ、その他の領域のノイズを適度に除去することができるため、画質を平均的に良好に再現することが可能である。量子化テーブルのＤＣ成分にはやや大きめの値が設定されることにより、適度に圧縮率を向上させることができる。サンプリング比には色相信号をやや間引くような値が設定されることにより、写真画像や網点画像の色味は大幅に劣化させることなく、適度に圧縮率を向上させることができる。

ここでは原稿判別信号を３段階に分けてパラメータを選択しているが、より多くもしくは少なく段階を分けてもかまわない。なお、ＡＣ成分の各セットは、予めメモリ等に記憶された値、もしくはユーザーの操作により任意に設定された値である。
また別の例として、量子化テーブルのＡＣ成分を簡単な演算式により算出する例を挙げる。式２は、原稿判別信号に応じてＡＣ成分の各値を線形演算により算出する式である。
ＡＣ成分（ｉ，ｊ）＝デフォルト値（ｉ，ｊ）×（原稿判別信号×α＋β）［式２］
ただし、
ｉ，ｊは量子化テーブル内の位置を示す座標
デフォルト値は任意の量子化テーブル、α、βは任意の実数値、α＜０、かつβ＞０
例：デフォルト値＝セットＢ，α＝−１０／６、β＝１１／６

これによれば、前記の例のように段階分けの境目で極端に値が変化してしまうことがなく、文字領域の比率に応じて滑らかに量子化テーブルを変化させることがでる。したがって、原稿種に応じたより最適なパラメータを設定することが可能となる。
以上のように、画像データの原稿種別に応じてＪＰＥＧ圧縮用パラメータを適切に切替えることにより、良好な画質の維持と圧縮率の向上との両立を実現させることができる。

係数α、β、およびデフォルト値は通常は固定にしておくが、システム環境などに応じて変更することでより適切な処理が可能となる。例えば、スキャナの解像度が低い場合、αの絶対値を大きくすることで文字の劣化を抑えることができる。
また、画質とファイルの容量を考慮して、あるいは、文字と網点領域、連続階調領域が混在する場合にどちらを優先するかなどでα、βの値を決めるようにしてもよい。

（実施の形態２）
［画像形成装置］
図１０は、本発明に係る第２の実施形態としてのデジタルカラー画像形成装置（デジタル複写機、複合機）のブロック構成図を示したものである。
画像形成装置１００は、上述した画像入力装置１、画像圧縮装置２に加え、送受信部／ハードディスク４、制御部５、後段画像処理装置６、画像出力装置７および通信部８を含んで構成される。
画像圧縮装置２のＪＰＥＧ圧縮部２６から出力されたＪＰＥＧコードは、送受信部／ハードディスク４に引き渡される。そして一旦ハードディスク４１に保存され、ファイリングデータとして管理される。コピー出力動作やプリント出力動作が指示された場合は、制御部５からの制御信号によってハードディスクからＪＰＥＧコードが引き出され、後段画像処理装置６のＪＰＥＧ伸張部６１に引き渡される。

一方、Ｓｃａｎ−ｔｏ−Ｅｍａｉｌ機能などのイメージ送信動作の場合はハードディスク４１からＪＰＥＧコードが引き出され、送受信部４２から通信部８に送られ、ネットワークや通信線を介して外部接続装置や通信回線に向けて圧縮画像データが転送される。
なお、ファイリングデータの管理やデータの引渡しの動作制御については制御部５が行うものとする。

ＪＰＥＧ伸張部６１では、ＪＰＥＧコードのヘッダー情報を解読して符号コードを復号化する処理などが施され、ＲＧＢ信号の画像データに伸張される。なお、ここで施される処理はすべて標準的に定められたＪＰＥＧ伸張アルゴリズムに基づくものである。

色補正部６２では、ＲＧＢ信号の補色であるＣＭＹ（Ｃ：シアン・Ｍ：マゼンタ・Ｙ：イエロー）信号が生成されると共に色再現性を高める処理が施される。そして黒生成／下色除去部６３にてＣＭＹＫ（Ｋ：黒）４色信号に変換されたのち、空間フィルタ部６４にてＣＭＹＫ信号に対して強調処理や平滑化処理がなされ、中間調生成部６５にて画像を出力するための階調再現処理がなされる。

一方、領域分離部６６においては、入力画像データの各画素がどのような種類の領域に属するか、たとえば黒文字、色文字、網点などいずれの領域に属する画素であるのか判定を下す処理が施される。領域分離部６６より出力された領域分離信号はそれぞれ黒生成／下色除去部６３、空間フィルタ部６４、中間調生成部６５に引き渡され、各種領域に応じた適切な処理の切替えが行われる。

そして、中間調処理部６５から出力されたＣＭＹＫ信号は画像出力装置７に引き渡され、最終的な出力画像が形成される。なお、画像出力装置は電子写真方式プリンタやインクジェット方式プリンタ等の画像を再現する装置であり、液晶ディスプレイ等の画像表示装置であっても構わない。

この構成によれば、画像データの原稿種別に応じてＪＰＥＧ圧縮用パラメータが適切に切替えられるため、画像出力装置から最終的に出力される画像についてもＪＰＥＧ圧縮による画質劣化の少ない良好な画質を実現できる。また、原稿種別に応じて適切に圧縮率が向上されるため、ハードディスクのデータ容量が削減され、さらに外部へのデータ送信時間の短縮、およびハードディスクへのデータ書込みや読出しなど装置内部のデータ伝送時間、画像処理時間をも短縮することが可能となる。

（実施の形態３）
本発明の別の適用例として、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体に、本画像処理方法（画像圧縮処理方法）を記録する構成とすることもできる。これによると、本画像処理を行うプログラムを記録した記録媒体を持ち運び自在に提供することができる。

なお、この記録媒体としては、コンピュータで処理が行われるために図示していないメモリ、例えばＲＯＭのようなものそのものがプログラムメディアであっても良いし、また、図示していないが外部記憶装置としてプログラム読み取り装置が設けられ、そこに記録媒体を挿入することで読み取り可能なプログラムメディアであっても良い。

いずれの場合においても、格納されているプログラムはマイクロプロセッサがアクセスして実行させる構成であっても良いし、あるいは、いずれの場合もプログラムを読み出し、読み出されたプログラムは、コンピュータの図示されていないプログラム記憶エリアにダウンロードされて、そのプログラムが実行される方式であってもよい。このダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納されているものとする。

上記プログラムメディアは、本体と分離可能に構成される記録媒体であり、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスクやハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ等の光ディスクのディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ等による半導体メモリを含めた固定的にプログラムを担持する媒体であっても良い。

また、インターネットを含む通信ネットワークを接続可能なシステム構成を持つことで、通信ネットワークからプログラムをダウンロードするように流動的にプログラムを担持する媒体であっても良い。なお、このように通信ネットワークからプログラムをダウンロードする場合には、そのダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納しておくか、あるいは別な記録媒体からインストールされるものであっても良い。

上記記録媒体は、デジタルカラー画像形成装置や図１１に示すコンピュータシステムに備えられるプログラム読取装置により読み取られることで上述した画像処理方法が実行される。特に、後者の場合、本画像処理方法をユーザーの好みに応じて用いることが可能となる。

コンピュータシステムは、フラットベッドスキャナ・フィルムスキャナ・デジタルカメラなどの画像入力装置、所定のプログラムがロードされることにより上記画像処理方法など様々な処理が行われるコンピュータ、コンピュータの処理結果を表示するＣＲＴディスプレイ・液晶ディスプレイなどの画像表示装置およびコンピュータの処理結果を紙などに出力するプリンタより構成される。さらには、ネットワークを介してサーバーなどに接続するための通信手段としてのモデムなどが備えられる。

本画像処理方法をこのコンピュータシステムで実行する場合、各部のしきい値の設定を任意に変更することが容易になり、また、画像表示装置に示される結果に応じて改めて設定し直すなどユーザーの好みに応じた処理が可能となる。しきい値の変更を行うには、キーボードやマウスを用いて直接数値を入力する、もしくは、しきい値を表すシンボルをドラッグすることにより設定される。

図１２は本発明に係る画像圧縮処理の流れを示すフローチャートである。以下、各ステップについて説明する。
まず、ステップＳ１で画像データを入力し必要に応じて画像処理に適した信号に変換するための前処理を施し、ステップＳ２でページ単位に画像の種類を判別し原稿判別信号を算出する。
ステップＳ３では、ステップＳ２で算出された原稿判別信号に応じてＪＰＥＧ圧縮用のパラメータ（サンプリング比、量子化テーブルのＡＣ成分およびＤＣ成分）を算出する。ステップＳ４では、ステップＳ３で算出されたパラメータを用いて画像データに対してＪＰＥＧ圧縮処理を施し、ページ単位にヘッダー情報を付加しＪＰＥＧコードを生成し、ステップＳ５でＪＰＥＧコードを出力する。

本発明に係る一実施例としてのデジタルカラー画像読取装置（デジタルスキャナ）のブロック構成図である。 原稿判別部２４の構成を示す図である。 ライン画像データ（ｚ画素）に対する各種領域の濃度変化の例と第１の特徴量算出の様子を示す図である。 網点領域の場合の第２の特徴量算出の様子を示す図である。 文字領域の場合の第２の特徴量算出の様子を示す図である。 ＪＰＥＧ圧縮部２６の構成を示す図である。 サンプリング比とそれに対する色相信号の画素の間引き方を示した図である。 原稿判別信号とそれに応じて出力される圧縮用パラメータの例を示す図である。 量子化テーブルのＡＣ成分の例を示す図である。 本発明に係る第２の実施形態としてのデジタルカラー画像形成装置のブロック構成図である。 本発明に係る画像圧縮処理をコンピュータシステムにおいて実行する場合のシステム構成を示す図である。 本発明に係る画像圧縮処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１…画像入力装置、２…画像圧縮装置、３…インターフェイス、４…送受信部／ハードディスク、５…制御部、６…後段画像処理装置、７…画像出力装置、１０…画像読取装置、１００…画像形成装置。

Claims (10)

1. 入力された原稿画像データをＪＰＥＧ圧縮手段により圧縮してＪＰＥＧコードを出力する画像圧縮装置において、
   前記原稿画像データに対して、原稿１ページの中に文字領域が占める割合を示す原稿判別信号を下記式１により算出する原稿種判別手段と、
   原稿判別信号＝（文字画素のカウント値÷総画素数）×１００[式１]
   総画素数＝文字画素のカウント値＋網点画素のカウント値＋その他の画素のカウント値
   前記原稿判別信号に応じてＪＰＥＧ圧縮用のパラメータを設定するパラメータ設定手段とを有し、
   前記パラメータ設定手段は、少なくとも前記原稿判別信号に基づいてＪＰＧ圧縮用の量子化テーブルにおけるＡＣ成分の値を設定するパラメータを下記式２により算出し、
   ＡＣ成分（ｉ,ｊ）＝デフォルト値（ｉ,ｊ）×（原稿判別信号×α＋β）［式２］
   （ｉ,ｊ）は量子化テーブル内の位置を示す座標
   デフォルト値は任意の量子化テーブル
   α、βは任意の実数値で、α＜０、β＞０
   前記ＪＰＥＧ圧縮手段は、前記パラメータ設定手段により算出されたパラメータを設定してＪＰＥＧ圧縮処理を行うことを特徴とする画像圧縮装置。
2. 前記パラメータ設定手段は、さらに、前記原稿判別信号が文字領域の割合が高い原稿であることを示している場合はサンプリング比に４：１：１を選択し、文字領域の割合が低い原稿であることを示している場合はサンプリング比に４：４：４を選択し、文字とそれ以外の領域が混在している原稿であることを示している場合はサンプリング比に４：２：２を選択して、それぞれ切替えるためのパラメータを設定することを特徴とする請求項１に記載の画像圧縮装置。
3. 前記パラメータ設定手段は、原稿判別信号が文字領域の割合が低い原稿であることを示している場合は量子化テーブルにおけるＤＣ成分の値を１に設定するパラメータを設定することを特徴とする請求項１に記載の画像圧縮装置。
4. 原稿を読取る読取手段を備える画像読取装置であって、
   請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像圧縮装置を備えることを特徴とする画像読取装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像圧縮装置と、
   前記画像圧縮装置から出力されたＪＰＥＧコードを保存する保存手段と、
   前記保存手段に保存されたＪＰＥＧコードを読出して復号化し画像データに伸張するＪＰＥＧ伸張手段と、
   前記伸張手段により伸張された画像データに対して画像処理を行う後段画像処理手段と、
   を有することを特徴とする画像処理装置。
6. 請求項５に記載の画像処理装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
7. 入力された原稿画像データをＪＰＥＧ圧縮手段によりデータ圧縮してＪＰＥＧコードを出力する画像圧縮処理方法において、
   前記原稿画像データに対して、原稿１ページの中に文字領域が占める割合を示す原稿判別信号を下記式１により算出する原稿種判別工程と、
   原稿判別信号＝（文字画素のカウント値÷総画素数）×１００[式１]
   総画素数＝文字画素のカウント値＋網点画素のカウント値＋その他の画素のカウント値
   前記原稿判別信号に応じてＪＰＥＧ圧縮用のパラメータを設定するする工程と、
   前記パラメータを設定する工程は、少なくとも前記原稿判別信号に基づいてＪＰＧ圧縮用の量子化テーブルにおけるＡＣ成分の値を設定するパラメータを下記式２により算出し、
   ＡＣ成分（ｉ,ｊ）＝デフォルト値（ｉ,ｊ）×（原稿判別信号×α＋β）［式２］
   （ｉ,ｊ）は量子化テーブル内の位置を示す座標
   デフォルト値は任意の量子化テーブル
   α、βは任意の実数値で、α＜０、β＞０
   前記２式により算出されたパラメータを用いてＪＰＥＧ圧縮処理を行う工程とを有することを特徴とする画像圧縮処理方法。
8. 前記パラメータを設定する工程は、さらに、前記原稿判別信号が文字領域の割合が高い原稿であることを示している場合はサンプリング比に４：１：１を選択し、文字領域の割合が低い原稿であることを示している場合はサンプリング比に４：４：４を選択し、文字とそれ以外の領域が混在している原稿であることを示している場合はサンプリング比に４：２：２を選択し、それぞれ切替えためのパラメータを設定する工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の画像圧縮処理方法。
9. 前記パラメータを設定する工程は、原稿判別信号が文字領域の割合が低い原稿であることを示している場合は量子化テーブルにおけるＤＣ成分の値を１に設定するパラメータを設定する工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の画像圧縮処理方法。
10. 請求項７〜９のいずれか１つに記載の画像圧縮処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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