JP4182480B2 - 符号化装置、符号化方法及びそのプログラム - Google Patents
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Description
上記目的を達成するために、本発明にかかる符号化装置は、複数のレイヤに振り分けられた画像要素のデータである画像データと、この画像データのいずれかのレイヤに含まれ、いずれのレイヤに含まれる画像要素を出力すべきであるかを指定する出力制御データである付加データとを、非可逆符号化処理により符号化する符号化手段と、前記画像データ又は前記付加データがとるべきデータの範囲に基づいて、前記非可逆符号化処理が施された後の付加データを評価する符号評価手段と、前記符号評価手段による評価結果に基づいて、前記符号化手段による非可逆符号化処理の内容を、前記非可逆符号化処理が施された後の付加データが、付加データに対して規定されたデータ範囲内となるように制御する符号化制御手段とを有し、前記符号化手段は、前記符号化制御手段による制御に応じて、少なくとも、前記付加データが含まれるレイヤを非可逆に符号化する。
また、本発明にかかる符号化方法は、複数のレイヤに振り分けられた画像要素のデータである画像データと、この画像データのいずれかのレイヤに含まれ、いずれのレイヤに含まれる画像要素を出力すべきであるかを指定する出力制御データである付加データとを符号化する符号化方法であって、前記画像データ又は前記付加データがとるべきデータの範囲に基づいて、非可逆符号化処理が施された後の付加データを評価し、前記付加データの評価結果に基づいて、前記非可逆符号化処理の内容を、前記非可逆符号化処理が施された後の付加データが、付加データに対して規定されたデータ範囲内となるように決定し、決定された非可逆符号化処理により、前記画像データ及び前記付加データを符号化する。
また、本発明にかかるプログラムは、複数のレイヤに振り分けられた画像要素のデータである画像データと、この画像データのいずれかのレイヤに含まれ、いずれのレイヤに含まれる画像要素を出力すべきであるかを指定する出力制御データである付加データとを符号化する符号化装置において、前記画像データ又は前記付加データがとるべきデータの範囲に基づいて、非可逆符号化処理が施された後の付加データを評価するステップと、前記付加データの評価結果に基づいて、前記非可逆符号化処理の内容を、前記非可逆符号化処理が施された後の付加データが、付加データに対して規定されたデータ範囲内となるように決定するステップと、決定された非可逆符号化処理により、前記画像データ及び前記付加データを符号化するステップとを前記符号化装置に実行させる。
まず、本発明の理解を助けるために、その背景を説明する。
画像ファイルには、画像データに加えて、付加的な情報を示す付加データが含まれる場合がある。例えば、画像データと画像データに付加された付加データとを含むデータファイルとしては、画像データを複数のレイヤから構成するものがある。
例えば、MRC(Mixed Raster Content)では背景レイヤ、前景レイヤ、選択レイヤをもち、選択レイヤは、上記付加データとして、背景レイヤと前景レイヤとのいずれが表示されるかを選択する。したがって、表示又はプリント出力される画像データは、選択レイヤに応じて背景レイヤと前景レイヤとが合成された画像データとなる。
また、選択レイヤの代わりに前景レイヤに含まれる画素のある値を透明色として規定し、透明色の値をもつ領域は背景レイヤ、透明色以外(非透明色)の値をもつ領域は前景レイヤを合成するようにしたものがある。
このように、付加データは、例えば、画像の出力を制御する出力制御データ(透明色データ、補正値指定データ、色指定データ又は出力サイズ指定データなど)であり、画像データ及び付加データを含む画像ファイルが非可逆符号化されると、データの値が一部で変化してしまう。特に、付加データが出力制御データである場合には、非可逆符号化によるデータの変化が画質劣化となってあらわれる場合がある。
以下、出力制御データの具体例として、透明色データについて説明する。
図1(A)に例示するように、画像ファイル800は、画像要素が割り当てられた前景レイヤ810及び背景レイヤ820を含む。これら前景レイヤ810及び背景レイヤ820は、互いに重なり合い、それぞれに割り当てられた画像要素を合成することにより1つの出力画像を形成する。その際、前景レイヤ810は、背景レイヤ820に割り当てられた画像要素の少なくとも一部を出力画像として出力するように指定する透明色エリア812を有する。この透明色エリア812は、透明色の画素が配列された領域(透明色データ)であり、プリンタ装置又はモニタなどの画像出力装置(不図示)に対して、この領域に対応する位置の背景レイヤ820上の画像要素を出力画像の一部とするよう指示する。
なお、透明色データと非透明色データとが混在する画像ファイルを符号化する場合に、透明色の画素に対しては可逆符号化処理を施し、非透明色の画素に対しては非可逆符号化処理を施すことにより、画質劣化を防止する方法も考えられるが、このように符号化方式を切り替えると、符号化方式を切り替えるための構成及び制御が複雑になるだけでなく、処理負荷が大きくなると共に、高い圧縮率を実現できない。また、非透明色の画素が非可逆符号化処理により透明色の画素に変化する可能性もあり、非可逆符号化処理による画質劣化を十分に緩和することができない。
図2は、本発明にかかる符号化装置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、符号化装置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、符号化装置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、本発明にかかる符号化方法を実現する符号化プログラム5の構成を例示する図である。
図3に示すように、符号化プログラム5は、データ取得部500、属性判定部510、非可逆符号化部520、符号制御部530及びデータ出力部540を有する。また、符号制御部530は、復号化部532及び誤差制御部534を含む。
符号化プログラム5は、例えば、プリンタドライバとして、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。
なお、非可逆符号化部520は、後に詳述する非可逆符号化方式を適用して高い圧縮率を実現するが、例えば、JPEG−baselineなどの画像の特性に適応した他の非可逆符号化方式を適用してもよい。すなわち、非可逆符号化部520は、人間の視覚特性や画像の特性などに応じて、高周波成分の除去又は近傍領域における画素値の均一化などを行い、高い圧縮率を実現する。この際に、非可逆符号化によるデータの変化が発生する。
誤差制御部534は、属性判定部510から入力された属性判定の結果に基づいて、符号化対象の画素が透明色の画素であるか非透明色の画素であるかを判定する。さらに、誤差制御部534は、復号化部532から入力された復号データが、判定された透明色データ又は非透明色データの範囲内(既定の許容範囲内)であるか否かを判定する。復号データが、判定された透明色データ又は非透明色データの範囲内である場合に、符号データの出力指示を非可逆符号化部520に対して出力し、判定された透明色データ又は非透明色データの範囲外である場合に、復号データと非可逆符号化前のデータとの差分を算出し、算出された差分に基づいて符号化パラメータを再設定し、非可逆符号化部520に対して再符号化を指示する。
図4に示すように、非可逆符号化部520は、非可逆な画素値変換処理を行うフィルタ処理部と、予測符号化により画像データを符号データに変換する予測符号化部とから構成される。
フィルタ処理部は、第1予測部521a、第2予測部521b、画素値変更処理部522及び誤差分配処理部523を有する。なお、本例では、2つの予測部521(第1予測部521a及び第2予測部521b)を有する形態を説明するが、予測部521は1つ以上あればよく、例えば、5つの予測部521により構成されてもよい。
画素値変更処理部522は、注目画素の画素値と予測値とを比較し、その差分が符号制御部530(図3)により設定された変更許容値より小さい場合には予測値を、予測符号化部に対して出力し、さらに、注目画素の画素値と予測値との差分(以下、誤差値)を誤差分配処理部523に対して出力する。一方、画素値変更処理部522は、注目画素の画素値と予測値との差分が変更許容値以上の場合には、注目画素の画素値をそのまま予測符号化部に対して出力し、誤差分配処理部523に対して0を出力する。すなわち、変更許容値は、注目画素について画素値の変更が許容される範囲を規定する数値である。これにより、フィルタ処理部は、符号制御部530により設定された変更許容値以上の誤差値を誤差分配しない。
誤差分配処理部523は、画素値変更処理部522から入力された誤差値に基づいて、誤差分配値を生成し、画像データに含まれる所定の画素の画素値にこれを加算する。誤差分配値は、例えば、重み行列を用いた誤差拡散法や平均誤差最小法に従って、誤差値に重み行列の値を掛け合わせて算出される。
第1予測部524a及び第2予測部524bは、フィルタ処理部における第1予測部521a及び第2予測部521bとほぼ同様に、それぞれ所定の手法で画像データに基づいて注目画素の画素値を予測し、予測値として選択部526に対して出力する。
予測誤差算出部525は、所定の手法で画像データに基づいて注目画素の画素値を予測し、その予測値を注目画素の実際の画素値から減算し、予測誤差値として選択部526に対して出力する。
選択部526は、画像データと予測値とを比較して注目画素における予測の一致/不一致を検出する。選択部526は、その結果、予測が的中した予測部524があればその識別番号を、いずれも的中しなかった場合は予測誤差値を、ラン計数部527及び符号生成部528に対して出力する。
符号生成部528は、ランデータ及び予測誤差値が同時に与えられた場合、まずランデータを符号化してから予測誤差値を符号化する。一方、符号生成部528は、識別番号又は予測誤差値のみが与えられた場合には、識別番号又は予測誤差値を符号化する。
なお、非可逆符号化部520がJPEGを適用して非可逆符号化処理を行う場合には、誤差制御部534は、非可逆符号化部520に対してスケーリング・ファクタを設定することにより、非可逆符号化処理の内容を制御する。
図5は、符号化装置2(符号化プログラム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、符号化の対象となる画像ファイルを取得し、取得された画像ファイルに含まれるデータを画素毎に入力データとして属性判定部510に対して出力する。属性判定部510は、データ取得部500から入力された入力データが透明色データであるか非透明色データであるかを判定し、入力データを非可逆符号化部520に対して出力し、入力データ及び判定結果(属性情報)を誤差制御部534に対して出力する。
ステップ110(S110)において、符号制御部530は、利用者からの入力などに応じて、フィードバック処理の繰返し上限を設定する。
ステップ120(S120)において、復号化部532は、非可逆符号化部520から入力された符号データを復号化し、復号データとして誤差制御部534に対して出力する。
まず、ステップ140(S140)のフィードバック処理について説明する。
図6に示すように、ステップ142(S142)において、誤差制御部534は、この画素に対してなされたフィードバック処理の回数と、繰返し上限とを比較して、フィードバック処理の回数が繰返し上限値を超えていないか判定する。符号化プログラム5は、フィードバック回数が繰返し上限値以下である場合に、S144の処理に移行し、フィードバック回数が繰返し上限値よりも大きい場合に、S150の処理に移行する。
ステップ146(S146)において、誤差制御部534(符号化制御手段)は、算出された差分に基づいて、復号データが透明色データの数値範囲内におさまるような符号化パラメータを生成し、生成された符号化パラメータを非可逆符号化部520に対して出力する。
ステップ148(S148)において、誤差制御部534は、フィードバック処理の繰返し回数を1つ加算して記憶する。
図7(A)に示すように、誤差制御部534は、復号データと入力データとの差分に対応する透明色画素に対する符号化パラメータFv(ΔV)を記憶しており、復号データと入力データとの差分に応じて、透明色の画素に対する符号化パラメータを非可逆符号化部520に対して設定する。本図で例示するように、符号化パラメータFv(ΔV)は、様々な傾きを有する一次関数として定義される。この傾きは、例えば、非可逆符号化方式の種類、符号化対象である画像要素の種類(写真画像、文字画像、線画など)、又は、符号化対象である付加データのデータ範囲などに応じて異なる。なお、本例の符号化パラメータFv(ΔV)は、実験的に求められた数値(差分vs符号化パラメータ)を一次関数で近似したものであるが、これに限定されるものではなく、曲線でフィッティングされた回帰曲線、又は、離散的な関数でフィッティングされたものであってもよい。
図7(B)に例示するように、誤差制御部534は、復号データと入力データとの差分に対応する非透明色画素に対する符号化パラメータGv(ΔV)を記憶しており、復号データと入力データとの差分に応じて、非透明色の画素に対する符号化パラメータを非可逆符号化部520に対して設定する。なお、非透明色画素に対する符号化パラメータGv(ΔV)は、透明画素に対する符号化パラメータFv(ΔV)と同様に算出されたものである。
また、符号化装置2は、画像ファイル全体に対して非可逆符号化処理を適用することができるので、高い圧縮率を実現することができる。
また、符号化装置2は、上記のように透明色データ(付加データ)が非可逆符号化処理により破壊されることを防止できるので、様々な非可逆符号化方式を適用できる。
図8は、変形例における符号化プログラム52の構成を示す図である。
図8に示すように、符号化プログラム52は、符号制御部530の中に、予備的な符号化処理を行う第1非可逆符号化部536を有し、この符号化制御部530の後段に、第2非可逆符号化部520を有する。なお、図7における各構成のうち、図3に示された構成と実質的に同一のものには同一の符号が付されている。
復号化部532は、第1非可逆符号化部536から入力された符号データを復号化し、誤差制御部534は、復号化部532により復号化された復号データに基づいて符号化パラメータを第1非可逆符号化部536に設定する。
第2非可逆符号化部520は、符号制御部530におけるフィードバック処理により決定された符号化パラメータに応じて、入力された画像データを非可逆に符号化し、符号データとしてデータ出力部540に対して出力する。
これにより、符号化パラメータを決定するための符号化処理の処理負荷を軽減することができる。
また、上記実施形態では、符号化装置2は、非可逆符号化部520により符号化処理が施された透明色データ及び非透明色データを復号化することにより、非可逆符号化が施された場合の透明色データ及び非透明色データを評価しているが、これに限定されるものではなく、例えば、非可逆符号化が施された透明色データ又は非透明色データに対応付けて、入力データと復号データとの差分(又は、適用すべき符号化パラメータ)を予め記憶しておき、非可逆符号化が施された透明色データ又は非透明色データに対応する差分(又は符号化パラメータ)を読み出してもよい。すなわち、符号化装置2は、非可逆符号化が施された透明色データ又は非透明色データを復号化することなくそのまま評価対象として評価してもよい。
5,52・・・符号化プログラム
500・・・データ取得部
510・・・属性判定部
520・・・非可逆符号化部(第2非可逆符号化部)
530・・・符号制御部
532・・・復号化部
534・・・誤差制御部
536・・・第1非可逆符号化部
540・・・データ出力部
800・・・画像ファイル
810・・・前景レイヤ
812・・・透明色エリア
820・・・背景レイヤ
Claims (8)
- 複数のレイヤに振り分けられた画像要素のデータである画像データと、この画像データのいずれかのレイヤに含まれ、いずれのレイヤに含まれる画像要素を出力すべきであるかを指定する出力制御データである付加データとを、非可逆符号化処理により符号化する符号化手段と、
前記画像データ又は前記付加データがとるべきデータの範囲に基づいて、前記非可逆符号化処理が施された後の付加データを評価する符号評価手段と、
前記符号評価手段による評価結果に基づいて、前記符号化手段による非可逆符号化処理の内容を、前記非可逆符号化処理が施された後の付加データが、付加データに対して規定されたデータ範囲内となるように制御する符号化制御手段とを有し、
前記符号化手段は、前記符号化制御手段による制御に応じて、少なくとも、前記付加データが含まれるレイヤを非可逆に符号化する符号化装置。 - 前記符号評価手段は、非可逆符号化処理が施された後の付加データがこの付加データに対して規定されたデータ範囲内であるか否かを判定し、
前記符号化制御手段は、前記非可逆符号化処理が施された後の付加データがこの付加データに対して規定されたデータ範囲内である場合に、この非可逆符号化処理の内容を変更せずに、付加データを符号化させ、非可逆符号化処理が施された後の付加データがこの付加データに対して規定されたデータ範囲外である場合に、非可逆符号化処理の内容を変更して付加データを符号化させる
請求項1に記載の符号化装置。 - いずれかのレイヤを構成するそれぞれの画素について、これらの画素が取りうる数値範囲の一部は、前記出力制御データに対して割り当てられ、前記数値範囲の他の一部は、前記画像データに対して割り当てられており、
前記レイヤから、前記出力制御データに対して割り当てられた数値範囲内の画素値を有する画素を出力制御画素として検出する制御画素検出手段
をさらに有し、
前記符号化制御手段は、少なくとも前記制御画素検出手段により検出された出力制御画素について、前記非可逆符号化処理が施された後の画素値が前記出力制御データに対して割り当てられた数値範囲におさまるように、前記符号化手段による非可逆符号化の内容を制御する
請求項1に記載の符号化装置。 - 前記符号評価手段は、
前記非可逆符号化処理により符号化された付加データを復号化する復号化手段と、
前記復号化手段により復号化された付加データの値と、この付加データに対して設定された許容範囲とを比較する比較手段と
を有し、
前記符号化制御手段は、前記比較手段による比較結果に基づいて、非可逆符号化処理及び復号化処理が施された後の付加データの値が前記許容範囲内となるように、前記符号化手段による非可逆符号化の内容を制御する
請求項1〜3のいずれかに記載の符号化装置。 - 前記符号化手段は、前記復号化手段により復号化された付加データの値が前記付加データに対して規定されたデータ範囲外である場合に、復号化された付加データと入力された付加データとの差分に応じて非可逆符号化処理を行う
請求項4に記載の符号化装置。 - 前記符号評価手段は、前記画像データ又は前記付加データがとるべきデータの範囲に基づいて、前記非可逆符号化処理が施された場合の画像データ及び付加データを評価し、
前記符号化制御手段は、前記画像データ及び前記付加データの評価結果に基づいて、前記符号化手段による非可逆符号化処理の内容を制御する
請求項1〜5のいずれかに記載の符号化装置。 - 複数のレイヤに振り分けられた画像要素のデータである画像データと、この画像データのいずれかのレイヤに含まれ、いずれのレイヤに含まれる画像要素を出力すべきであるかを指定する出力制御データである付加データとを符号化する符号化方法であって、
前記画像データ又は前記付加データがとるべきデータの範囲に基づいて、非可逆符号化処理が施された後の付加データを評価し、
前記付加データの評価結果に基づいて、前記非可逆符号化処理の内容を、前記非可逆符号化処理が施された後の付加データが、付加データに対して規定されたデータ範囲内となるように決定し、
決定された非可逆符号化処理により、前記画像データ及び前記付加データを符号化する
符号化方法。 - 複数のレイヤに振り分けられた画像要素のデータである画像データと、この画像データのいずれかのレイヤに含まれ、いずれのレイヤに含まれる画像要素を出力すべきであるかを指定する出力制御データである付加データとを符号化する符号化装置において、
前記画像データ又は前記付加データがとるべきデータの範囲に基づいて、非可逆符号化処理が施された後の付加データを評価するステップと、
前記付加データの評価結果に基づいて、前記非可逆符号化処理の内容を、前記非可逆符号化処理が施された後の付加データが、付加データに対して規定されたデータ範囲内となるように決定するステップと、
決定された非可逆符号化処理により、前記画像データ及び前記付加データを符号化するステップと
を前記符号化装置に実行させるプログラム。
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