JP5181916B2 - 画像処理装置、圧縮方法及び伸張方法 - Google Patents

画像処理装置、圧縮方法及び伸張方法 Download PDF

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Description

本発明は、画像処理装置、圧縮方法及び伸張方法に関する。
プリンタ等では、ラスタライズ処理によって描き出した画像データを一旦メモリに保存し、必要なときにメモリから順次読み出す構成となっている。コントローラでは、例えば600dpiの解像度で画像データを生成するが、印刷時には600dpiから1200dpiへと解像度変換を行って、解像度の高い印刷を行うことが可能である。
また、メモリに保存する際には、画像データに圧縮処理を施してデータ量を削減することが一般的である。従来、圧縮方式の一つとしてBTC(Block Truncation Coding)方式が開示されている(例えば、特許文献1参照)。これは、複数画素からなるブロック単位で符号化を行う方法である。
特開平11−164150号公報
一方、コントローラ側でも1200dpiと解像度の高い画像データを生成することが可能である。しかしながら、解像度を高くすれば、メモリの容量も増やさなければならず、コスト高につながる。メモリの容量はそのままに、1200dpiから600dpiへと解像度変換を行った後にメモリに保存することも考えられるが、単純に解像度変換を行っただけでは画質劣化が生じる場合がある。
文字や線画のエッジ部分については、圧縮処理や解像度変換を経ることにより元の解像度のときの画像を維持できず、鮮鋭性が失われることが分かっている。
特に、アンチエイリアス処理が施されたエッジ部分の鮮鋭性が失われると、スクリーン処理を行った際にスクリーンドットの間隔が広くなり、エッジ部分にジャギーが生じることがあるため、好ましくない。
本発明の課題は、アンチエイリアス処理された画像の画質劣化を抑えることである。
請求項1に記載の発明によれば、
圧縮する多値の画像とともに、当該画像がアンチエイリアス処理されたことを示す制御信号が入力されると、アンチエイリアス処理された画像用の圧縮処理に切り替え、当該画像のうちアンチエイリアス処理された領域を含む画像領域については、伸張後の画像のデータ値を2値とする量子化を行う画像圧縮変換部を備え
前記画像圧縮変換部は、前記アンチエイリアス処理された画像用の圧縮処理において、前記アンチエイリアス処理された領域を含む画像領域のうち、前記アンチエイリアス処理された画像領域については、1つの閾値を用いて2値に量子化する画像処理装置が提供される。
請求項2に記載の発明によれば、
前記画像圧縮変換部は、前記画像の量子化を行う際に、当該画像を量子化前より低解像度に解像度変換する請求項1に記載の画像処理装置が提供される。
請求項3に記載の発明によれば、
前記画像圧縮変換部は、前記アンチエイリアス処理された画像用の圧縮処理において、前記画像を一定領域毎に処理し、濃度差が第1閾値より大きい処理領域のうち、第2閾値より大きい画素が隣接する領域又は第2閾値より小さい画素が隣接する領域を、アンチエイリアス処理された画像領域として、当該画像領域について第2閾値を用いてBTC方式により量子化する請求項2に記載の画像処理装置が提供される。
請求項4に記載の発明によれば、
前記画像圧縮変換部は、前記アンチエイリアス処理された画像用の圧縮処理において、前記画像を一定領域毎に処理し、濃度差が第1閾値より大きい処理領域のうち、第2閾値より大きい画素と第2閾値より小さい画素とが隣接して混在する領域を、アンチエイリアス処理された領域を含む画像領域として、当該画像領域の各画素が持つデータ値を2値化した濃度パターンを作成し、この濃度パターンの分類に応じて量子化する請求項2又は3に記載の画像処理装置が提供される。
請求項5に記載の発明によれば、
前記画像圧縮変換部は、前記アンチエイリアス処理された画像用の圧縮処理において、前記画像を一定領域毎に処理し、濃度差が第1閾値より小さい処理領域については、第2閾値を含む複数の閾値を用いてBTC方式により量子化する請求項2〜4の何れか一項に記載の画像処理装置が提供される。
請求項6に記載の発明によれば、
前記画像圧縮変換部は、前記濃度差が第1閾値より小さい処理領域の各画素が持つデータ値を平均化した平均値に対し、前記複数の閾値を用いた量子化を行う請求項5に記載の画像処理装置が提供される。
請求項7に記載の発明によれば、
請求項3に記載の画像処理装置によって量子化された画像を復号し、伸張する画像伸張変換部を備え、
前記画像伸張変換部は、量子化前の元の画像において濃度差が第1閾値より大きい処理領域のうち、第2閾値より大きい画素が隣接する領域又は第2閾値より小さい画素が隣接する領域については、BTC方式による復号を行って2値の復号値を出力する画像処理装置が提供される。
請求項8に記載の発明によれば、
前記画像伸張変換部は、前記量子化前の元の画像において濃度差が第1閾値より大きい処理領域のうち、第2閾値より大きい画素が隣接する領域又は第2閾値より小さい画素が隣接する領域の復号を行うとともに、解像度変換を行って量子化前と同一の解像度とし、解像度変換後の当該領域の各画素に復号値を割り当てる請求項7に記載の画像処理装置が提供される。
請求項9に記載の発明によれば、
請求項4に記載の画像処理装置によって量子化された画像を復号し、伸張する画像伸張変換部を備え、
前記画像伸張変換部は、量子化前の元の画像において濃度差が第1閾値より大きい処理領域のうち、第2閾値より大きい画素と第2閾値より小さい画素とが隣接して混在する領域については、当該領域について量子化の際に作成された濃度パターンを予測し、予測された濃度パターンに対応する2値の復号値を、解像度変換後の当該領域の各画素に割り当てる画像処理装置が提供される。
請求項10に記載の発明によれば、
請求項5に記載の画像処理装置によって量子化された画像を復号し、伸張する画像伸張変換部を備え、
前記画像伸張変換部は、量子化前の元の画像において濃度差が第1閾値より小さい処理領域については、BTC方式により復号する画像処理装置が提供される。
請求項11に記載の発明によれば、
前記画像伸張変換部は、前記濃度差が第1閾値より小さい処理領域の復号を行うとともに、解像度変換を行って量子化前と同一の解像度とし、解像度変換後の当該処理領域の各画素に復号値を割り当てる請求項10に記載の画像処理装置が提供される。
請求項12に記載の発明によれば、
圧縮する多値の画像とともに、当該画像がアンチエイリアス処理されたことを示す制御信号が入力されると、アンチエイリアス処理された画像用の圧縮処理に切り替え、当該画像のうちアンチエイリアス処理された領域を含む画像領域については、伸張後の画像のデータ値を2値とする量子化を行い、
前記アンチエイリアス処理された画像用の圧縮処理において、前記アンチエイリアス処理された領域を含む画像領域のうち、前記アンチエイリアス処理された画像領域については、1つの閾値を用いて2値に量子化する圧縮方法が提供される。
請求項13に記載の発明によれば、
前記画像の量子化を行う際に、当該画像を量子化前より低解像度に解像度変換する請求項12に記載の圧縮方法が提供される。
請求項14に記載の発明によれば、
前記アンチエイリアス処理された画像用の圧縮処理において、前記画像を一定領域毎に処理し、濃度差が第1閾値より大きい処理領域のうち、第2閾値より大きい画素が隣接する領域又は第2閾値より小さい画素が隣接する領域を、アンチエイリアス処理された画像領域として、当該画像領域について第2閾値を用いてBTC方式により量子化する請求項13に記載の圧縮方法が提供される。
請求項15に記載の発明によれば、
前記アンチエイリアス処理された画像用の圧縮処理において、前記画像を一定領域毎に処理し、濃度差が第1閾値より大きい処理領域のうち、第2閾値より大きい画素と第2閾値より小さい画素とが隣接して混在する領域を、アンチエイリアス処理された領域を含む画像領域として、当該画像領域の各画素が持つデータ値を2値化した濃度パターンを作成し、この濃度パターンの分類に応じて量子化する請求項13又は14に記載の圧縮方法が提供される。
請求項16に記載の発明によれば、
前記アンチエイリアス処理された画像用の圧縮処理において、前記画像を一定領域毎に処理し、濃度差が第1閾値より小さい処理領域については、第2閾値を含む複数の閾値を用いてBTC方式により量子化する請求項13〜15の何れか一項に記載の圧縮方法が提供される。
請求項17に記載の発明によれば、
前記濃度差が第1閾値より小さい処理領域の各画素が持つデータ値を平均化した平均値に対し、前記複数の閾値を用いた量子化を行う請求項16に記載の圧縮方法が提供される。
請求項18に記載の発明によれば、
請求項14に記載の圧縮方法によって量子化された画像を復号し、伸張する伸張方法であって、
前記画像伸張変換部は、量子化前の元の画像において濃度差が第1閾値より大きい処理領域のうち、第2閾値より大きい画素が隣接する領域又は第2閾値より小さい画素が隣接する領域については、BTC方式による復号を行って2値の復号値を出力する伸張方法が提供される。
請求項19に記載の発明によれば、
前記量子化前の元の画像において濃度差が第1閾値より大きい処理領域のうち、第2閾値より大きい画素が隣接する領域又は第2閾値より小さい画素が隣接する領域の復号を行うとともに、解像度変換を行って量子化前と同一の解像度とし、解像度変換後の当該領域の各画素に復号値を割り当てる請求項18に記載の伸張方法が提供される。
請求項20に記載の発明によれば、
請求項15に記載の圧縮方法によって量子化された画像を復号し、伸張する伸張方法であって、
前記画像伸張変換部は、量子化前の元の画像において濃度差が第1閾値より大きい処理領域のうち、第2閾値より大きい画素と第2閾値より小さい画素とが隣接して混在する領域については、当該領域について量子化の際に作成された濃度パターンを予測し、予測された濃度パターンに対応する2値の復号値を、解像度変換後の当該領域の各画素に割り当てる伸張方法が提供される。
請求項21に記載の発明によれば、
請求項16に記載の圧縮方法によって量子化された画像を復号し、伸張する伸張方法であって、
前記画像伸張変換部は、量子化前の元の画像において濃度差が第1閾値より小さい処理領域については、BTC方式により復号する伸張方法が提供される。
請求項22に記載の発明によれば、
前記濃度差が第1閾値より小さい処理領域の復号を行うとともに、解像度変換を行って量子化前と同一の解像度とし、解像度変換後の当該処理領域の各画素に復号値を割り当てる請求項21に記載の伸張方法が提供される。
本発明によれば、アンチエイリアス処理された画像領域については、復号後のデータ値を2値とすることができる。これにより、アンチエイリアス処理されたエッジ部分がぼけたり、スクリーン処理されたときにジャギーが生じたりする等の画質劣化を抑えることができる。
本実施形態では、本発明をMFP(Multi Function Peripheral)に適用した例を説明する。MFPは、複写機能、プリント機能等の複数の機能を備えた複合型の画像形成装置である。
図1は、本実施形態に係るMFP100の機能的構成を示す図である。
MFP100は、外部PC(パーソナルコンピュータ)200と接続されており、当該外部PC200から送信されたPDL(Page Description Language)形式のデータから画像データを生成して画像処理した後、印刷を行うことができる。
図1に示すように、MFP100は、コントローラ20、画像処理部10、制御部11、読取部12、操作部13、表示部14、記憶部15、画像メモリ16、印刷装置17を備えて構成されている。
コントローラ20は、ラスタライズ処理により画素毎の画像データを生成する。
例えば、外部PC200において作成したドキュメントのデータがプリンタドライバソフトによってPDL形式に変換されて、コントローラ20に送信されるので、コントローラ20はラスタライズ処理によって画素毎の画像のデータを生成する。ラスタライズ処理では、PDLコマンドを解析し、描画すべき画像単位(これをオブジェクトという)毎にC(シアン)、M(マジェンタ)、Y(イエロー)、K(黒)の各色の画像のデータを生成する。つまり、描画するオブジェクトについて画素を割り当て、この割り当てた画素毎にデータ値を設定することにより生成する。
また、コントローラ20は、生成した画像データに必要に応じてアンチエイリアス処理を施す場合がある。例えば、テキストデータ等が入力された場合である。この場合、コントローラ20はアンチエイリアス処理が施されたことを示す制御信号を生成し、アンチエイリアス処理された画像に付帯して画像処理部10に出力する。
なお、本実施形態ではコントローラ20をMFP100内に内蔵する構成を説明したが、コントローラ20をMFP100外部に設ける構成であってもよい。
制御部11は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)等を備えて構成されており、記憶部15に記憶されている各種処理プログラムとの協働によって各種演算を行ったり、MFP100の各部を集中制御したりする。
読取部12は、光学系やCCD(Charge Coupled Device)を有するスキャナを備え、原稿を光走査して画像信号(アナログ信号)を生成する。生成された画像信号は、図示しない処理部において各種補正処理が施された後、デジタル変換されて画像処理部10に出力される。
操作部13は、オペレータの操作指示を入力するためのものであり、各種キーや表示部14と一体に構成されるタッチパネル等を備えて構成されている。操作部13は、操作に応じた操作信号を生成して制御部11に出力する。
表示部14は、制御部11の制御に従ってディスプレイ上に操作画面等を表示する。
記憶部15は、各種処理プログラムの他、処理に必要なパラメータや設定データ等を記憶している。
画像メモリ16は、画像のデータを記憶するためのメモリである。
印刷装置17は、画像処理部10から入力される印刷用の画像に基づいて印刷を行う。印刷用の画像とは、コントローラ20によって生成された画像に、画像処理部10が必要な画像処理を施して生成したものである。
印刷装置17は、電子写真方式による印刷を行い、例えば給紙部、露光部、現像部、定着部等からなる。印刷時には、画像のデータに基づいて露光部が感光ドラム上にレーザ光を照射して静電潜像を形成する。そして、現像部により現像してトナー像を形成すると、これを給紙部から給紙された用紙上に転写させ、定着部により用紙への定着を行う。
次に、図2を参照して画像処理部10について説明する。
コントローラ20から入力された画像は、一旦画像メモリ16に保存され、印刷指示があると画像メモリ16から読み出されて印刷装置17へと出力される。
画像処理部10は、画像を画像メモリ16に保存するにあたって、当該画像に圧縮処理を施すとともに低解像度への解像度変換を行う。一方、画像メモリ16から読み出された画像に対し、伸張処理を施すとともに、元の解像度へ戻す解像度変換を行う。その後、画像の回転、縮小拡大、濃度補正処理、スクリーン処理等の画像処理を施し、印刷用の画像を生成して印刷装置17に出力する。
図2は、圧縮処理又は伸張処理時に主に機能する構成部分である、画像圧縮変換部1、画像伸張変換部2を示す図である。画像圧縮変換部1、画像伸張変換部2は、画像の処理回路や画像のデータを保持するラインメモリ等から構成されている。
〈圧縮処理〉
図3を参照して、圧縮処理時の画像圧縮変換部1の処理の流れを説明する。ここでは、図4に示すようにCMYKの各色につき生成された、解像度1200dpi、1画素8bitのデータからなる元画像を、1画素4bitのデータに圧縮するとともに600dpiに解像度変換した処理画像を生成する例を説明する。なお、圧縮は8×8画素のブロック単位で行うので、図4では8×8画素(1200dpi)の元画像と、その領域に対応する4×4画素(600dpi)に対応する処理画像を示している。
図5に、図4の処理画像(600dpi、4bit、4×4画素)のデータ構成を示す。
図5に示すように、処理画像は1画素につき4bitのデータからなり、画像圧縮変換部1や画像伸張変換部2で用いられるラインメモリや画像メモリ16ではこの処理画像を保持するための領域が形成されることとなる。つまり、1画素1bitで4×4画素分のデータ層(プレーンという)が4つ形成されることとなる。
図5に示すように、0〜1bit目のデータ層では処理画像の2bitのデータ値BTC(bij)が保持される。この0〜1bit目のデータ層はBTCプレーンという。
2bit目のデータ層では、識別フラグの1bitのデータ値flag(bij)が保持される。識別フラグとは復号化の方法を識別するために用いられる識別データである。この2bit目のデータ層は識別プレーンという。
3bit目のデータ層では、元画像の8×8画素のブロックにおける最大値及び最小値(何れも8bit)を保持する。図5では、最大値をMax(k)、最小値をmin(k)(kはビット位置を示す。0≦k≦7)で示している。8bitのデータ値は、最大値、最小値のそれぞれに定められた2×4画素のうち、ビット位置によってkによって定められた位置に保持される。この3bit目のデータ層は差分プレーンという。
コントローラ20から処理する元画像が入力されると、図3に示すように画像圧縮変換部1は、当該画像とともにアンチエイリアス処理したことを示す制御信号が入力されたか否かを判断する(ステップE1)。画像のみ入力された場合(ステップE1;N)、画像圧縮変換部1は当該画像に対し標準縮退圧縮による圧縮処理を施す(ステップE2)。これに対し、画像とともにアンチエイリアス処理した制御信号が入力されている場合には(ステップE1;Y)、アンチエイリアス処理された画像用の圧縮処理である、2値化縮退圧縮による圧縮処理に切り替えて、入力された画像に圧縮処理を施す(ステップE3)。
先に、図6を参照して、標準縮退圧縮による圧縮処理について説明する。
図6に示すように、画像圧縮変換部1は入力された画像(1200dpi、8bit)から8×8画素のブロック単位で画像を抽出し、入力する(ステップS1)。そして、当該ブロック内の画素が持つデータ値のうち最大値Maxと最小値minを取得する(ステップS2)。画素が持つデータ値は印刷後の濃度値を示すので、Maxは8×8画素の中での最大濃度値、minは最小濃度値となる。
図4に示す例では、元画像(1200dpi、8bit)の8×8画素の各画素をaij(0≦i≦7、0≦j≦7)、処理画像(600dpi、4bit)の4×4画素の各画素をbij(0≦i≦3、0≦j≦3)で表している。以下、aij、bijの画素が持つデータ値をaij、bijで示す場合がある。元画像においてMaxはaijの中の最大値、minは最小値であり、元画像におけるMax、minは処理画像のMax、minでもある。
次いで、量子化を行うが、各画素が中間調領域の画素であるか、高解像度領域の画素であるかによって、異なる量子化の方法をとる。中間調領域とは、高解像度の維持が特に必要ない画像領域をいい、例えば中間調の濃度を持つ画像部分や、中間調でなくとも隣接画素間の濃度が同程度(濃度差が小さい)の画像部分等をいう。高解像度領域とは、高解像度の維持が必要な画像部分をいい、例えばオブジェクトのエッジ部分や細線構造、孤立点等の画像部分をいう。高解像度領域では階調よりも解像度が重要視されるのに対し、中間調領域では解像度よりも階調が重要視される。このように画像の特性によって求められる画質が異なるため、画像を高解像度領域と中間調領域に分け、それぞれ別の方法により量子化を行う。
そのため、画像圧縮変換部1は、元画像において中間調条件を満たすか、高解像度条件を満たすかを判断することにより、中間調領域の画素であるか、高解像度領域の画素であるかを判断する。判断は、8×8画素の元画像aijを2×2画素単位(処理画像の1画素bijにあたる)に小分けした小領域単位で行う。また、判断するにあたり下記式により表される閾値THa1〜THa3を算出して用いる。
THa1=min+(Max-min)×1/6
THa2=min+(Max-min)×3/6
THa3=min+(Max-min)×5/6
そして、2×2画素単位で下記の中間調条件(D11)〜(D14)の何れかを満たすかどうかを判断し、満たす場合には2×2画素のaijは中間調領域の画素であると判断する。
(D11)4つの画素aijのうち、THa1<aij≦THa3となる画素が1つでもある場合
(D12)4つの画素aijの全てが、aij≦THa1を満たす場合
(D13)4つの画素aijの全てが、aij>THa3を満たす場合
(D14)Max-min<T(0≦T≦255)を満たす場合
TはMaxとminの差、つまり8×8画素の領域内での濃度差が小さいかどうかを判断するため設定された閾値である。例えば、T=30等の値を設定することができる。
この中間調条件(D11)〜(D14)により、2×2画素のaijの領域において、中間調の濃度を有するか、濃度値が全て最大値或いは最小値付近であり、同程度の濃度を有するか又は濃度変化が小さいかを判断することができる。
一方、下記の高解像度条件(B1)を満たす場合、2×2画素のaijは高解像領域の画素であると判断する。
(B1)4つの画素aijにおいて、aij≦THa1を満たす画素と、aij>THa3を満たす画素が混在している場合
つまり、高解像度条件(B1)により、2×2画素のaijの領域において濃度変化が大きい高解像度領域かどうかを判断することができる。
処理の流れとしては、図6に示すようにまず(Max-min)<Tを満たすかどうかを判断し(ステップS3)、満たす場合には(ステップS3;Y)、上記中間調条件(D14)を満たすとして、中間調領域に応じた量子化を行う中間調条件処理に移行する(ステップS9)。(Max-min)<Tを満たさない場合であっても(ステップS3;N)、閾値THa1〜THa3を算出したうえで(ステップS4)、2×2画素のaijを処理対象とし(ステップS5)、上記中間調条件(D11)〜(D13)を満たすかどうかを判断する(ステップS6〜S8)。
例えば、図4の元画像のa00、a01、a10、a11に注目した場合、このa00、a01、a10、a11の何れか1つでもTHa1<aij≦THa3を満たす場合(ステップS6;Y)、a00、a01、a10、a11の全てがaij≦THa1を満たす場合(ステップS7;Y)、或いはa00、a01、a10、a11の全てがaij>THa3を満たす場合(ステップS8;Y)、上記中間調条件(D11)〜(D13)を満たすので、中間調条件処理に移行する(ステップS9)。
一方、中間調条件(D11)〜(D13)の何れも満たさない場合(ステップS6;N、S7;N、S8;N)、すなわち上記例でいえばa00、a01、a10、a11においてaij≦THa1を満たすものと、aij>THa3を満たすものが混在する場合には、高解像度条件(B1)を満たすとして、高解像度領域に応じた量子化を行う高解像度条件処理に移行する(ステップS10)。
図7を参照して、中間調条件処理を説明する。
図7に示すように、中間調条件を満たす2×2画素のaijについては、BTC方式による量子化を行う。まず、2×2画素のaijのデータ値を平均した平均値avr(bij)を算出する(ステップS91)。a00、a01、a10、a11の例でいえば、avr(b00)=1/4(a00+a01+a10+a11)である。次いで、閾値THa1、THa2、THa3を用いて8bitの平均値avr(bij)
を00、01、10、11の2bitのデータ値BTC(bij)に量子化する。量子化したデータ値BTC(bij)はBTCプレーンに保持させる(ステップS92)。
量子化は次の条件に従って行う。
min≦avr(bij)<THa1のとき、BTC(bij)=00
THa1≦avr(bij)<THa2のとき、BTC(bij)=01
THa2≦avr(bij)<THa3のとき、BTC(bij)=10
THa3≦avr(bij)≦Maxのとき、BTC(bij)=11
すなわち、図8に示すように、BTC圧縮方式により、Max、min、THa1〜THa3で定められる濃度範囲の何れに属するかによって4つのデータ値に量子化される。この2bitのデータ値BTC(bij)が処理画像の1画素bijのデータ値となる。
また、平均化した後、量子化することにより、量子化とともに解像度変換を行っている。
次いで、画像圧縮変換部1は、元画像の2×2画素のaijに対応する処理画像のbijの識別フラグのデータ値flag(bij)を、flag(bij)=0に設定する。そして、識別プレーン(図5参照)のbijに対応する位置に保持させる(ステップS93)。次いで、差分プレーン(図5参照)のbijに対応する位置に、Max又はminのデータ値のうちbijに対応するビット位置の1bitを保持させる(ステップS94)。
例えば、b00の画素については、識別プレーンのflag(b00)の位置に0のデータ値を保持させるとともに、差分プレーンのb00に対応する位置にminの7bit目のデータ値を保持させる。
以上の処理を終えると、図6のステップS11に移行する。
次に、図9を参照して高解像度条件処理を説明する。
高解像度条件処理では、画像圧縮変換部1は、2×2画素のaijのデータ値を用いて濃度パターンを作成し、当該濃度パターンに応じて量子化を行う。
図9に示すように、画像圧縮変換部1は高解像度条件を満たす2×2画素のaijのデータ値を下記条件に従って0、1の値に2値化し、濃度パターンを作成する(ステップS101)。
aij>THa3のとき、aij=1
aij≦THa1のとき、aij=0
高解像度条件を満たす場合、aij=1の画素は最大値Maxに近く、aij=0の画素は最小値minに近いため、2値化した0、1を各画素の位置に設定して作成したパターンは、2×2画素のaijの領域の濃度をパターン化した濃度パターンとなる。
次いで、画像圧縮変換部1は、作成した濃度パターンにより00、01、10、11の4つの2bitのデータ値BTC(bij)に量子化する(ステップS102)。具体的には、予め濃度パターン毎に00、01、10、11の量子化後のデータ値を割り当てておき、2×2画素のaijについて作成した濃度パターンに対応するデータ値に変換することにより、量子化する。
ここでは、図10に示すようにH0〜H3の4つのグループに濃度パターンを分類し、グループ毎に量子化後のデータ値00、01、10、11を割り当てた例を説明する。
図10に示すように、濃度パターンH0のグループは、2×2画素のaijのうち、aij=1を1つのみ含む場合であり、この場合はBTC(bij)=00に量子化する。
また、濃度パターンH1、H2のグループは、何れもaij=1を2つ含むパターンであるが、図10に示すようにaij=1がどの位置になるかによって濃度パターンH1、H2に分類される。濃度パターンH1に該当する場合はBTC(bij)=01に、濃度パターンH2に該当する場合はBTC(bij)=10に量子化する。
濃度パターンH3のグループは、aij=1を3つ含むパターンであり、BTC(bij)=11に量子化する。
復号化の際、量子化後のデータ値BTC(bij)から濃度パターンを予測するが、上記のように2×2画素の濃度が同じ(濃度パターンに含まれる0、1の数が同じ)となる濃度パターンを同一グループとして量子化することにより、予測を誤った場合でも2×2画素の小領域内では同一濃度で表すことができる。よって、誤差が生じたとして視覚的には画質劣化として現れにくいという効果がある。
なお、濃度ではなく、濃度パターンにおける0、1の並び位置等によって濃度パターンをグループ分類し、各グループに量子化後のデータ値を割り当てることとしてもよい。
以上のように量子化を行うと、画像圧縮変換部1は2×2画素のaijに対応するbijの識別フラグのデータ値flag(bij)を、flag(bij)=1に設定し、図5に示す識別プレーンに保持させる(ステップS103)。また、図5に示す差分プレーンのbijに対応する位置に、Max又はminの8bitのデータ値のうちbijに対応するビット位置の1bitを保持させる(ステップS104)。
以上の処理を終えると、図6のステップS11に移行する。
図6のステップS11の処理から説明を続ける。
ステップS11では、中間調条件処理又は高解像度条件処理を経て得た、4×4画素のbijの処理画像(600dpi、4bit)を画像メモリ16に出力する。
次いで、元画像の8×8画素のaijのブロック内全てについて中間調条件処理又は高解像度条件処理を終えたかどうかを判断する(ステップS12)。まだ処理途中である場合は(ステップS12;N)、ステップS5に戻り、8×8画素のaijのブロック内において、他の未処理の2×2画素のaijについてステップS1〜S12の処理を繰り返す。
一方、8×8画素のaijのブロック内全てについて処理を終えている場合(ステップS12;Y)、元画像の終端まで処理を終えたかどうかを判断し(ステップS13)、終えていない場合(ステップS13;N)、ステップS1の処理へ戻り、元画像において他の未処理の8×8画素のaijのブロックについてステップS1〜S13の処理を繰り返す。そして、元画像の終端まで処理を終えると(ステップS13;Y)、本処理を終了する。
次に、図11を参照して、2値化縮退圧縮による圧縮処理について説明する。
画像にアンチエイリアス処理が施されている場合、当該アンチエイリアス処理が施された画像領域は、文字等のエッジ部分であるにも拘わらず、中間調の濃度を持つ領域が含まれるため、上述の標準縮退圧縮による圧縮処理を適用すると中間調領域であると判断されて中間調条件処理により、平均化される場合が考えられる。この場合、エッジ部分の鮮鋭性が低下し、スクリーン処理等によってジャギーが生じることとなる。このような結果を回避するため、画像圧縮変換部1はアンチエイリアス処理が施されたことを示す制御信号が入力された場合、アンチエイリアス処理された画像用に後述の2値化縮退圧縮による圧縮処理に切り替える。
2値化縮退圧縮による圧縮処理では図11に示すように、画像圧縮変換部1はコントローラ20から入力された画像(1200dpi、8bit)から8×8画素のブロック単位で画像を抽出し、入力する(ステップT1)。そして、当該ブロック内の画素が持つデータ値のうち最大値Maxと最小値minを取得し(ステップT2)、このMax、minを用いて閾値THa1、THa2、THa3を算出する(ステップT3)。算出方法は、標準縮退圧縮で説明した方法と同一であるので、ここでは説明を省略する。
次いで、画像圧縮変換部1は8×8画素のaijを処理対象として量子化を行うが、下記の各条件を満たす領域についてはそれぞれ異なる量子化の方法をとる。
各条件について説明する。
8×8画素の処理領域について、下記の条件(D12)を満たす場合、当該処理領域については中間調領域に対する量子化方法と同様の方法で量子化する。
(D12)(Max-min)≦Tを満たす
閾値Tは、8×8画素のaijの領域について濃度差が小さいか大きいかを判断するための第1閾値である。閾値Tは適宜設定可能であり、例えばT=30等に設定することができる。
また、下記の条件(B2)を満たす場合、2×2画素の処理領域については高解像度領域に対する量子化方法と同様の方法で量子化する。
(B2)8×8画素の処理領域について(Max-min)>Tであり、かつ8×8画素のaijのうち2×2画素の4つの画素aijにおいて、aij≦THa1を満たす画素と、aij>THa1を満たす画素が混在している場合
また、下記の条件(C)を満たす場合には、2×2画素の処理領域を第2閾値である閾値THa1を用いてBTC方式により量子化する。
(C)8×8画素の処理領域について(Max-min)>Tであり、かつ8×8画素のaijのうち2×2画素の4つの画素aijの全てが、aij≦THa1又はaij>THa1の何れかである場合
条件(C)においては、第2閾値として他の閾値THa2や閾値THa3を用いることとしてもよい。条件(C)を満たす領域については、第2閾値を用いて2値に量子化し、伸張により量子化データ値をminかMaxの2値に復号するので、小さい閾値を用いた方が復号値Maxを出力しやすい設計とすることができる。文字等のエッジには細線も含まれ、細線についてエッジ部分でminに復号される画素が多いと、より細線化されて文字等の画像が欠損する場合があるので、このような場合を考慮すると、第2閾値としては小さい閾値を用いることが好ましい。
すなわち、条件(B2)及び条件(C)を満たす領域については、伸張後のデータ値が2値化されるように量子化を行う。アンチエイリアス処理は文字線画等のオブジェクトのエッジに施されるので、このようなエッジを含む画像領域は上記条件(B2)か、或いは上記条件(C)を満たすと考えられる。よって、上記条件(B2)を満たす領域又は上記条件(C)を満たす領域を、アンチエイリアス処理された領域を含む画像領域として、当該画像領域については伸張後のデータ値を2値とする量子化を行うことにより、エッジのボケやジャギー発生の防止を図る。
具体的に説明すると、8×8画素のaijの領域にエッジが含まれているとMax-minの濃度差が大きくなるので、これを閾値Tにより判断する。また、エッジ部分は基本的に隣接画素間の濃度差が比較的大きいと考えられ、アンチエイリアス処理されたエッジ部分では隣接する画素間の濃度差が小さいと考えられる。よって、8×8画素のうち2×2画素の処理領域に注目し、処理領域の中でも2×2画素の全ての濃度が閾値THa1より高濃度又は閾値THa1より低濃度である場合、つまり同程度の濃度の画素が隣接している領域についてはアンチエイリアス処理されたエッジ部分を含み、閾値THa1より高濃度の画素と、閾値THa1より低濃度の画素とが混在する場合にはエッジ部分を含む領域であると考えられるので、これら領域については伸張後のデータ値が2値となるように量子化を行う。
処理の流れとしては、図11に示すように(Max-min)>Tを満たすか否かを判断し(ステップT4)、満たさない、つまり(Max-min)≦Tである場合には(ステップT4;N)、当該8×8画素のaijについて中間調領域と同様に中間調条件処理を実行し、圧縮及び解像度変換を行う(ステップT5)。なお、中間調条件処理の内容は図7を参照して説明した標準縮退圧縮の場合と同様であるので、説明は省略する。
一方、(Max-min)>Tを満たす場合(ステップT4;Y)、2×2画素のaijの4画素全てについて、aij≦THa1又はaij>THa1を満たすかどうかを判断する(ステップT6)。満たす場合(ステップT6;Y)、当該2×2画素の処理領域を、アンチエイリアス処理された領域を含む画像領域とし、1つの閾値THa1のみを用いて2×2画素のaijをBTC方式により、00、11の2つの2bitのデータ値BTC(bij)に量子化する。具体的には、4画素全てがaij≦THa1を満たす場合にはこの4画素のaijに対応する1画素のbijのデータ値BTC(bij)を00とし、4画素全てがaij>THa1を満たす場合には11とする。これにより、量子化を行うとともに解像度変換を行っている。
つまり、図12に示すように、条件(D12)を満たす領域については中間調領域と同様にTHa1〜THa3の3つの閾値を用いて4値に量子化するのに対し、条件(C)を満たす領域については1つの閾値THa1を用いて2値に量子化する。量子化後のデータ値BTC(bij)はBTCプレーン(図5参照)のbijに対応する位置に保持させる(ステップT7)。
次に、画像圧縮変換部1は、識別フラグflag(bij)を中間調領域の場合と同様にflag(bij)=0に設定する。これは、識別フラグflag(bij)が量子化方法に応じた復号化方法を判別するために用いられ、条件(C)を満たす領域は中間調領域と同様にBTC方式による復号方法によって復号するからである。ここでは便宜上そのような構成としたが、条件(C)を満たす領域に固有の識別フラグflag(bij)のデータ値を設定し、そのデータ値に対応する復号方法をとる構成としてもよい。
設定した識別フラグflag(bij)のデータ値は、識別プレーン(図5参照)のbijに対応する位置に保持させる(ステップT8)。
次いで、画像圧縮変換部1は、差分プレーン(図5参照)のbijに対応する位置に、Max又はminのデータ値のうちbijに対応するビット位置の1bitを保持させる(ステップT9)。それが終了すると、ステップT11の処理へ移行する。
次に、ステップT6において、2×2画素のaijの4画素全てについてaij≦THa1又はaij>THa1を満たさない、つまりaij≦THa1とaij>THa1となる画素が混在する場合(ステップT6;N)について説明する。
この場合、条件(B2)を満たすので、画像圧縮変換部1は高解像度領域と同様に、条件(B2)を満たす2×2画素のaijについて高解像度条件処理を実行し、圧縮及び解像度変換を行う(ステップT10)。高解像度条件処理の内容は、図9を参照して説明した標準縮退圧縮の場合と同様であるので、説明は省略する。高解像度条件処理を終えた後は、ステップT11の処理に移行する。
ステップT11では、処理領域である8×8画素のaij全てについて処理を終えたか否かを判断する(ステップT11)。また処理途中である場合(ステップT11;N)、ステップT4に戻り、未処理領域についてステップT4〜T11の処理を繰り返す。
8×8画素のaij全てについて処理を終えている場合(ステップT11;Y)、元画像の終端まで処理を終えたかどうかを判断し(ステップT12)、終えていない場合(ステップT12;N)、ステップT1に戻り、未処理領域についてステップT1〜T12の処理を繰り返す。元画像の終端まで処理を終えた場合には(ステップT12;Y)、本処理を終了する。
〈伸張処理〉
次に、図13を参照して画像伸張変換部2の処理について説明する。
画像伸張変換部2は、図14に示すように画像メモリ16から入力された処理画像を復号し、1画素4bitを8bitのデータに変換して伸張する。伸張処理は圧縮時の処理単位である8×8画素(aij)に対応する4×4画素(bij)のブロック単位で行う。また、復号化の際、解像度を600dpiから1200dpiへと解像度変換する。
図13に示すように、まず4×4画素のbijの処理単位で処理画像を入力すると(ステップP1)、画像伸張変換部2は当該処理画像の差分プレーンからMax(k)、min(k)をそれぞれ取得し、ビット順に並べてMax、minのデータを復元する(ステップP2)。次いで、1画素毎に元画像の復号を行うため、4×4画素の処理領域内の1画素bijに注目する(ステップP3)。
画像伸張変換部2は注目画素であるbijに設定されている識別フラグflag(bij)を識別プレーンから取得し、flag(bij)=0であれば(ステップP4;Y)、中間調復号処理を実行する(ステップP5)。一方、flag(bij)=1であれば(ステップP4;N)、高解像度復号処理を実行する(ステップP6)。
最初に、中間調復号処理を図15を参照して説明する。
図15に示すように、画像伸張変換部2は復元したMax、minのデータを用いて、BTC伸張方式により2bitのBTC(bij)のデータを復号し、8bitのデータに伸張する(ステップP51)。復号の際、1画素bijを2×2画素のaijに分割して解像度変換を行い、各画素aijに伸張により得られた8bitのデータをそれぞれ割り当てる。つまり、復号後の2×2画素aijのデータ値は全て同一となる(ステップP52)。
例えば、b00の1画素をa00、a01、a10、a11の4画素に解像度変換する場合、次の条件に従って伸張を行う。
BTC(b00)=00のとき、a00=a01=a10=a11=min
BTC(b00)=01のとき、a00=a01=a10=a11=min+(Max-min)×1/3
BTC(b00)=10のとき、a00=a01=a10=a11=min+(Max-min)×2/3
BTC(b00)=11のとき、a00=a01=a10=a11=Max
すなわち、図16に示すように、Max、minにより定まる濃度範囲を均等に3分割した濃度値に復号化される。
すなわち、標準縮退圧縮において中間調条件(D11)〜(D14)を満たす領域、2値化縮退圧縮において条件(D12)を満たす領域については、複数の閾値THa1〜THa3を用いて4値に量子化されているので、復号値も4値となる。一方、2値化縮退圧縮において条件(C)を満たす領域については、1つの閾値THa1を用いて00又は11の2値に量子化されているので、得られる復号値はmin又はMaxの2値である。bijについて得られた復号値を解像度変換後の2×2画素の各aijに割り当てて復号すると、図13のステップP7の処理に移行する。
次に、高解像度復号処理について、図17及び図18を参照して説明する。
標準縮退圧縮において高解像度条件(B1)を満たす高解像度領域、2値化縮退圧縮において条件(B2)を満たす領域については、1と0の2値が配置された濃度パターンによって量子化を行っている。量子化の際、複数の濃度パターン毎に分類してBTC(bij)の値(00、01、10、11)を割り当てているので、これを元の8bitのデータに復号化するにあたっては、図19に示すようにBTC(bij)のデータ値によっていくつかの濃度パターンが考えられる。高解像度復号処理では、量子化の際に作成されたのはどのような濃度パターンであったかを予測しながら復号を行う。
濃度パターンの予測は、テンプレートを用いて行う。
図20は、BTC(bij)=00である場合に用いるテンプレートと、そのテンプレートを用いて予測される濃度パターンとの関係を示す図である。各テンプレートには識別番号(テンプレートの左上の数字)が付与されている。
各テンプレート上に定められているCは、Cの位置にある画素が中間調条件を満たし、かつCの画素と注目画素bijの濃度差|Cden-bijMax|が|Cden-bijMax|<Tcとなる場合に、テンプレートと一致したと判断することを示している。CdenはCの位置にある画素の量子化データ(2bit)を、図16に示した条件によって8bitのデータ値に復号したときの値である。つまり、Cの画素の量子化データがBTC(bij)=00であればCden=min、BTC(bij)=01であればCden=min+(Max-min)×1/3、BTC(Bij)=10であればCden=min+(Max-min)×2/3、BTC(bij)=11であればMaxである。bijMaxは注目画素bijが属する4×4画素の処理領域における最大濃度値Maxである。
また、各テンプレート上に定められているMは、Mの位置にある画素が、高解像度条件を満たし、かつMの位置にある画素と注目画素bijの濃度差|MMax-bijMax|が|MMax-bijMax|<TMとなる場合に、テンプレートと一致したと判断することを示している。MMaxはMの画素が属する4×4画素の処理領域における最大濃度値Maxである。Mの画素と注目画素bijとが同じ処理領域に属する場合にはMMax=bijMax=Maxとなるので、濃度差は0である。
なお、Tc、TMは濃度差が小さいかどうかを判断するための閾値であり、適宜設定することが可能であるが、例えばTc=30、TM=35等に設定することができる。Tc、TMは異なる値としてもよいし同じ値としてもよい。このTc、TMと比較することにより、濃度差が小さい、つまりC又はMの位置の画素と注目画素bijとが同程度の濃度となる濃度パターンを予測する。
同様に、図21及び図22は、BTC(bij)=01である場合に用いるテンプレートと、予測される濃度パターンとの関係を示す図であり、図23及び図24はBTC(bij)=10である場合に、図25はBTC(bij)=11である場合に用いるテンプレートと濃度パターンの関係を示す図である。
図21〜図25において、M1は、M1の位置にある画素が上記Mの条件を満たし、かつ濃度パターンH1に該当する場合にテンプレートと一致したと判断することを示している。つまり、M1の画素がBTC(bij)=01であることが条件となる。
M2は、M2の位置にある画素が上記Mの条件を満たし、かつ濃度パターンH2に該当する場合にテンプレート一致したと判断することを示している。つまり、M2の画素がBTC(bij)=10であることが条件となる。
Qは、Qの位置にある画素がC、M、M1、M2の何れの条件も満たさない場合に一致したと判断することを示している。
各テンプレートは、X1、X2、X3の3つのグループに分類されている。これは3段階に分けて予測を行うためである。
X1グループのテンプレートは、そのテンプレートで定められているC、M等の全ての条件を満たすことが当該テンプレートに一致したと判断する条件となる。一方、X2、X3のテンプレートは、全ての一致条件を満たすかどうかではなく、どの程度の一致条件を満たすか評価を行い、その評価結果によって一致したと判断する。例えばX2グループであれば、X2グループのテンプレート群全てについて一度照合を行い、各テンプレートにつき、C、M等の一致条件を満たす画素の個数を計数し、これを評価値とする。そして、求めた評価値が最大となるテンプレートと一致したと判断する。
これらテンプレートは、注目画素bijの濃度パターンを元画像に含まれるエッジの形状や細線構造等から予測するために用いられる。エッジ形状は注目画素bijの周辺画素の濃度パターンから特定できるので、テンプレートではエッジ形状をなすときの周辺画素の条件を、上述したCやM等の条件として定めているのである。
特にX1グループは、注目画素bijが高解像度の維持が必要な細線構造の画素である場合の濃度パターンを予測できるようにテンプレートを設計し、X2、X3のグループではX1よりも緩やかな条件として広くエッジ形状等を予測できるように設計している。
例えば、図26Aに示すように、a00〜a77の元画像に1ドット幅の斜線の画像が含まれる場合、標準縮退変換による圧縮処理ではa44、a45、a54、a55の4画素は高解像度条件(B1)を満たし、濃度パターンH1に該当するため、この4画素に対応する処理画像の画素b22はBTC(b22)=01に量子化されるはずである。そうすると、復号時には周辺画素のb13、b31(注目画素b22の右上、左下)の濃度パターンから、b22の画素は1ドット幅で、しかも画素b13、b31で形成されるドットに連結するようにドットが並んでおり、これらドットの濃度は同程度であると予測することができる。よって、このような濃度パターンを予測するためには、図26Aに示すように周辺画素においてM1の条件を定めたテンプレート8を準備すればよい。テンプレート8は、図22に示すBTC(bij))=01のときのテンプレート8である。
また、図26Bに示すように、ある濃度を持った画像のエッジが含まれている元画像の場合、このエッジ部分を構成するa44、a45、a54、a55は濃度パターンH1に該当する。復号時にこのようなエッジ形状における濃度パターンを予測するため、図26Bに示すようにa44、a45、a54、a55に対応する処理画像の画素b22の周辺画素においてCの条件を定めたテンプレート20を準備すればよい。テンプレート20(図21に示すBTC(bij)=01のときのテンプレート20である。)は、X2グループのテンプレートである。元画像において、注目画素b22の真上の画素に対応する(a24、a25、a34、a35)は高解像度条件(B1)を満たすため、テンプレート20ではb22の真上のCの条件を満たさないこととなるが、b22の左側3つの画素に対応する(a22、a32、a23、a33)、(a24、a34、a25、a35)、(a26、a36、a27、a37)はCの条件を満たすこととなる。評価値は高くなり、このテンプレート20と一致すると判断される可能性が大きくなるはずである。
なお、重み付け評価を行うため、X2、X3グループのテンプレートにおいて重み付け係数を設定することとしてもよい。例えば、図26Bに示す元画像の場合、注目画素b22の左側に位置する3つの画素全てがCの条件を満たせば、注目画素b22は2×2画素のうち左側の2画素が1の値を持つ濃度パターンである可能性が高い。よって、テンプレート20の注目画素b22の左側に位置する3つの画素に設定した一致条件Cについて、例えば2倍等の重み付け係数を設定しておき、この3つの画素位置においてCの条件を満たす場合には、その評価値を重み付け係数を乗じた値とすればよい。これにより、テンプレートとの一致率を調整することができる。
なお、図20〜図25に挙げたテンプレートは例示である。元画像に含まれると考えられるエッジ形状等に応じて適宜設計すればよい。
処理の流れとしては、図17に示すように画像伸張変換部2はBTC(bij)を参照し、BTC(bij)=00の場合(ステップP61;Y)、濃度パターンH0の予測処理に移行する(ステップP62)。同様に、BTC(bij)=01であれば(ステップP61;N、S62;Y)、濃度パターンH1の予測処理に移行し(ステップP64)、BTC(bij)=10であれば(ステップP61;N、P63;N、P65;Y)、濃度パターンH2の予測処理に移行する(ステップP66)。また、BTC(bij)=11であれば(ステップP61;N、P63;N、P65;N)、濃度パターンH3の予測処理に移行する(ステップP67)。
濃度パターンH0〜H3の予測処理は、用いるテンプレートが異なるだけでその処理内容は基本的に同じである。よって、ここでは代表として濃度パターンH0の予測処理を、図18を参照して説明する。
図18に示すように、画像伸張変換部2は注目する画素bijを中心としてX1グループのテンプレートのうちの1つと照合する。照合したテンプレートと一致すると判断した場合(ステップP621;Y)、一致したテンプレートに定められた、予測される濃度パターンに応じて注目画素bijの復号を行い、復号化した画像、つまり2×2画素のaijの画像を出力する(ステップP628)。
復号は、予測される濃度パターンにおける1のデータ値をMaxに、0のデータ値をminに置き換えて出力することにより行う。つまり、解像度変換後の2×2画素のaijに、予測された濃度パターンに対応する2値の復号値Max、minを割り当てて復号し、復号とともに解像度変換を行っている。圧縮処理において濃度パターンにパターン化する際、Maxに近いものを1、minに近いものを0に2値化しているので、1のデータ値を持つ画素aijをMaxに、0のデータ値をminに置き換えても、元の画像と同程度の濃度に復元できると考えられる。
例えば、BTC(bij)=00であり、一致したのがテンプレート1であった場合、図19に示すように予測される濃度パターンは、左上の画素が1、その他が0となる濃度パターンである。この濃度パターンにおいて、1の値をMax(8bit)に、0の値をmin(8bit)に置き換えた2×2画素のaijの画像を、復号した画像(1200dpi、8bit)として出力する。
照合したテンプレートと一致しない場合(ステップP621;N)、X1グループの全てのテンプレートとの照合を終えたかどうかを判断する(ステップP622)。全ての照合を終えていない場合には(ステップP622;N)、ステップP621の処理に戻り、Xグループの何れかのテンプレートと一致するまで、同じX1グループに属する他のテンプレートとの照合を繰り返す。
X1グループのテンプレートの全てと照合を行ったが、何れとも一致しなかった場合(ステップP622;Y)、X2グループに属する全てのテンプレートと照合を行い、評価値を算出する(ステップP623)。そして、各テンプレートについて算出された評価値のうち最大値が0を超えている場合(ステップP624;Y)、その評価値が最大値のテンプレートと一致したと判断する(ステップP627)。そして、一致したテンプレートに定められている、予測される濃度パターンによって注目画素bijの復号を行い、復号した画像aijを出力する(ステップP628)。
一方、X2グループのテンプレートで定められた条件は何れも満たさず、評価値の最大値が0であった場合(ステップP624;N)、X3グループに属する全てのテンプレートと照合を行い、評価値を算出する(ステップP625)。各テンプレートについての評価値の最大値が0を超えている場合(ステップP626;Y)、その評価値が最大となるテンプレートと一致したと判断し(ステップP627)、一致したテンプレートに定められている、予測される濃度パターンによって注目画素bijの復号を行って、復号した画像aijを出力する(ステップP628)。
X3グループについてもテンプレートで定められている条件は何れも満たさず、評価値の最大値が0であった場合(ステップP626;N)、2×2画素のaijにおいて1のデータ値を持つ画素部分が孤立点の画像を形成していることが考えられる。この場合、周辺画素を参照しても濃度パターンを予測するのは困難であるため、平均化パターンを用いた復号画像を構成し、出力する(ステップP629)。平均化パターンとは、図19に示すように2×2画素の各画素aijについて平均値を割り当てたものである。
例えば、濃度パターンH0の場合、2×2画素のaijの中で1の画素は1つである。つまり、4画素でMaxの濃度値を出力することとなる。よって、平均化パターンは2×2画素のaij全てに、平均値1/4Maxを割り当てたものとなる。同様に、濃度パターンH1、H2では4画素で2Max、濃度パターンH3では4画素で3Maxの濃度を出力するので、それぞれ平均値である1/2Max、3/4Maxの値が2×2画素のaijに割り当てられる。
以上のようにして、復号した2×2画素のaijの画像を出力すると、図13のステップP7の処理に移行する。
ステップP7では、処理画像の4×4画素のbijの処理領域内全てについて復号及び解像度変換の処理を終えたか否かを判断する(ステップP7)。まだ処理途中である場合はステップP3に戻り、4×4画素のbijの処理領域内で他の1画素bijについてステップP3〜P7の処理を繰り返す。
そして、4×4画素のbijの処理領域内全てについて復号及び解像度変換の処理を終えると(ステップP7;Y)、画像伸張変換部2は、4×4画素のbijの処理領域の各画素bijについて出力された8×8画素のaijの画像を出力する(ステップP8)。次いで、処理画像の終端まで処理を終えたかどうかを判断し(ステップP9)、終えていない場合(ステップP9;N)、ステップP1に戻って、処理画像の次の4×4画素のbijの処理領域についてステップP1〜P9の処理を繰り返す。処理画像の終端まで終えた場合(ステップP9;Y)、本処理を終了する。
図27及び図28に、標準縮退変換による圧縮及び伸張を行った例を示す。
図27は、「可逆」の文字(黒100%)の画像、斜線1(黒100%、1ドット幅の細線)の画像、斜線2(太線;マジェンタ100%、6ドット幅、細線;マジェンタ30%、2ドット幅)の画像に対し、標準縮退変換による圧縮、伸張を行った実施例1とともに、比較例1〜3を示している。
図28は、「g.」の文字(CMYKの4色)の画像、人の顔写真1(黄)の画像、顔写真2(CMYKの4色)の画像についての比較例1〜3と、標準縮退変換による圧縮を適用した実施例1とを示している。
比較例1〜3、実施例1における画像処理方法は以下の通りである。
比較例1:600dpi、8bitでラスタライズされた画像を、600dpiの1画素のデータ値を1200dpiの4画素にコピーして1200dpiとした。
比較例2:1200dpi、8bitでラスタライズされた画像を、平均を行って600dpiに解像度変換(1200dpiの4画素のデータ値を平均化した値を600dpiの1画素に割り当て)した後、元の1200dpiに解像度変換(単純に画素を4分割し、同値を割り当て)した。
比較例3:1200dpi、8bitでラスタライズした。この比較例3の画像の画質が目標とする画質となる。
実施例1:1200dpi、8bitでラスタライズされた画像を、上述した標準変換縮退の圧縮方法により600dpi、4bitに圧縮、解像度変換した後、上述した本実施形態に係る伸張方法により1200dpi、8bitに伸張、解像度変換した。
なお、図27、図28において実施例1の右に示すのは、実施例1に係る画像において、中間調領域、高解像度領域と判断された画像部分を分かりやすくするため、中間調領域と高解像度領域とで異なる模様を付してパターン化したものである。
図27、図28からも分かるように、単純に解像度変換を行う比較例2の方法では、圧縮や解像度変換の過程においてデータが失われるため、文字や線画のエッジ部分の再現性が乏しくなり、エッジの鮮鋭性に欠けている。その結果、文字については全体的にぼけた粗い画像になっている。
これに対し、実施例1では1ドット幅の細線であっても、若干細部において再現性に欠けるものの、1200dpi、8bitのラスタライズした比較例3における細線をほぼ正確に再現することに成功している。また、エッジ部分の再現性も高く、文字や線画の鮮鋭性は比較例3とほぼ同様である。
一方、図29は2値化縮退圧縮による圧縮及び伸張の適用例を示す図である。
ここでは、「W」と「k」の文字(黒100%)の画像に対し、上述した2値化縮退圧縮の圧縮及び伸張を適用した実施例2とともに、比較例4〜6を示している。実施例2、比較例4〜6の画像処理方法は以下の通りである。
実施例2:1200dpi、8bitでラスタライズされ、アンチエイリアス処理された画像を、上述した2値化変換縮退の圧縮方法により600dpi、4bitに圧縮、解像度変換した後、上述した本実施形態に係る伸張方法により1200dpi、8bitに伸張、解像度変換した。
比較例4:1200dpi、8bitでラスタライズされ、アンチエイリアス処理した。
比較例5:1200dpi、8bitでラスタライズされた画像を、アンチエイリアス処理は施さずに、上述した標準変換縮退の圧縮方法により600dpi、4bitに圧縮、解像度変換した後、上述した本実施形態に係る伸張方法により1200dpi、8bitに伸張、解像度変換した。
比較例6:1200dpi、8bitでラスタライズされ、アンチエイリアス処理された画像を、上述した標準変換縮退の圧縮方法により600dpi、4bitに圧縮、解像度変換した後、上述した本実施形態に係る伸張方法により1200dpi、8bitに伸張、解像度変換した。
図29の比較例6に示すように、アンチエイリアス処理された画像に標準縮退圧縮による圧縮、解像度変換を行うと、エッジ部分がぼけた粗い画像となる。比較例5と比較すると、同じ文字を再現するにしても、アンチエイリアス処理の有無によって伸張後の再現性に差異が生じることとなる。
一方、実施例2に示すようにアンチエイリアス処理された画像に、2値化縮退変換による圧縮、解像度変換を行うと、アンチエイリアス処理がされていない画像に標準縮退圧縮を適用した比較例5と同様の結果となる。このようにエッジ部分はアンチエイリアス処理されてない状態に再現することにより、スクリーン処理されたときの問題、例えばジャギーの問題を回避することができる。
このように、アンチエイリアス処理された画像領域で、標準縮退圧縮と2値化縮退圧縮とで差が生じるのは、エッジ部分に中間調の濃度を持つ画素が含まれるためである。
例えば、図30に示すような画像A1(min=0、Max=255)について考えてみる。画像A1はエッジ部分を含む8×8画素のaijの画像領域の一部を示す図である。各画素に示す数字はデータ値である。
画像A1がアンチエイリアス処理されたのが、画像A2である。画像A2では、アンチエイリアス処理によりエッジ部分に40や140の中間調のデータ値の画素が出現している。この画像A2に対し、2値化縮退圧縮による圧縮処理を行う場合、画像A2はmin=0、Max=255のデータ値からなるエッジ部分を含むことから8×8画素の処理領域において、(Max-min)>Tである。ここで、閾値THa1=43として2×2画素の処理領域(太線で囲った枠で示す)に注目すると、データ値が全て0の領域、0と40のみの領域、140と255のみの領域、全て255の領域の各領域は条件(C)を満たす。一方、データ値が40と140のみの領域は条件(B2)を満たす。その結果、条件(C)を満たす領域は閾値THa1=48により2値に量子化され、条件(B2)を満たす領域は2値化された濃度パターンによって量子化される。
伸張処理においては、条件(C)を満たす領域では、量子化データが00であれば2×2画素の全てがmin=0、量子化データが11であれば2×2画素の全てがMax=255に復号される。条件(B2)を満たす領域では濃度パターンの予測により2×2画素に対しmin又はMaxの2値が割り当てられて復号され、その結果画像A31が得られる。
一方、同じ画像A2において標準縮退圧縮を施す場合、閾値THa1=43、THa2=128、THa3=210とすると、図31に示すように全て中間調領域と判断される。2×2画素の処理領域の中で全てデータ値0の領域、0と40のみの領域は中間調条件(D12)を満たし、40と140のみの領域は中間調条件(D11)を満たし、全て255の領域は中間調条件(D14)を満たすからである。中間調領域についてはデータ値の平均値について3つの閾値THa1〜THa3により4値に量子化される。
伸張処理においては、中間調領域では4値に応じたデータ値に復号され、図31に示す画像A32が得られる。画像A32では2×2画素の処理領域単位で同じデータ値とされるため、エッジ部分に中間調の濃度を持つ領域が生じ、結果としてエッジ部分がボケてしまう。
以上のように、本実施形態によれば、圧縮する画像とともに、アンチエイリアス処理されたことを示す制御信号が入力されると、画像圧縮変換部1は標準縮退圧縮による圧縮処理から、アンチエイリアス処理された画像用に2値化縮退圧縮による圧縮処理に切り替える。2値化縮退圧縮では、条件(C)又は条件(B2)を満たす領域を、アンチエイリアス処理された領域を含む画像領域とし、当該画像領域についてはmin又はMaxの2値の復号値が得られるように量子化する。画像伸張変換部2では、条件(C)を満たす画像領域については、BTC方式によりmin又はMaxの何れかのデータ値に復号し、条件(B2)を満たす画像領域については元の画像のデータ値が2値化されて作成された濃度パターンの予測によってmin又はMaxの2値のデータに復号するので、アンチエイリアス処理された領域を含む画像領域については復号値を2値化することが可能となる。2値化によってエッジ部分がボケたり、スクリーン処理されたときにジャギーが生じたりする等の画質劣化を抑えることができる。
すなわち、画像を8×8画素の一定領域毎に処理し、濃度差(Max-min)が閾値Tより大きい処理領域については、2×2画素毎に処理し、Max、minから求めた1つの閾値THa1より大きい画素が隣接する2×2画素の領域、又は1つの閾値THa1以下となる画素が隣接する2×2画素の領域をアンチエイリアス処理された領域を含む画像領域とし、当該画像領域については1つの閾値THa1を用いてBTC方式により2値00、11に量子化する。復号時には画像伸張変換部2が2値の量子00、11に対応する復号値min、Maxを出力する。これにより、復号したとき上述のようにアンチエイリアス処理された領域を含む画像領域を2値とすることができる。
また、8×8画素の一定領域毎に処理し、濃度差(Max-min)が閾値Tより大きい処理領域のうち、Max、minから求めた閾値THa1より大きい画素と、閾値THa1以下となる画素とが隣接して混在する2×2画素の領域については、高解像度領域と同様に2×2画素のデータ値を2値化して濃度パターンを作成し、濃度パターンの分類に対応する量子化データ値に量子化する。復号時には、画像伸張変換部2が周辺画素の復号値から濃度パターンを予測し、当該濃度パターンに対応する2値の復号値を出力する。これにより、復号したとき上述のようにアンチエイリアス処理された領域を含む画像領域を2値とすることができる。
また、8×8画素の一定領域毎に処理し、濃度差(Max-min)が閾値Tより小さい処理領域を中間調領域と同様に量子化する。つまり、この8×8画素のデータ値を平均化した平均値と、Max、minから求めた3つの閾値THa1〜THa3を用いて、BTC方式により4値00、01、10、11に量子化する。復号時には、画像伸張変換部2が4値00、01、10、11に対応する復号値を出力する。これにより、階調性の維持を図ることができる。
また、画像圧縮変換部1は、量子化の際に画像を量子化前より低解像度に解像度変換し、復号時に画像伸張変換部2が元の解像度に解像度変換する。すなわち、条件(D12)、条件(C)を満たす領域については、2×2画素のaij全てが同じ量子化データ値に量子化され、復号時に1画素のbijから2×2画素のaijに解像度変換し、2×2画素のaijに同じ復号値を割り当てる。一方、条件(B2)を満たす領域については、元の画像の解像度と同じ解像度の濃度パターンの2値(0、1)に対応する復号値min、Maxが出力される。これにより、圧縮処理した画像を保存するためのメモリ容量を削減することができる。
また、画像圧縮変換部1は、アンチエイリアス処理されたことを示す制御信号が入力されない場合には、標準縮退圧縮による圧縮処理を適用する。標準縮退圧縮による圧縮処理では、8×8画素の一定領域毎に処理し、4つの中間調条件(D11)〜(D14)を満たす場合に中間調領域と判断して複数の閾値THa1〜THa3を用いて量子化を行う。また、高解像度条件(B1)を満たす場合には高解像度領域と判断して濃度パターンを用いた量子化を行う。これにより、中間調領域については階調性の維持を図り、高解像度領域については解像度の維持を図ることができる。
なお、上記実施形態は本発明の好適な一例であり、これに限定されない。
例えば、上記実施形態では各画素につき、復号の際に全ての画像領域について量子化前の高解像度に解像度変換していたが、中間調領域や条件(A2)、(C)を満たす領域の画素については、伸張時に元の高解像度に解像度変換せずに低解像度のまま復号することとしてもよい。
また、差分データは復号に用いることができるものであれば、Max、minに限定されない。例えば、中間値であるTHa2とminのデータ値を差分データとして保持し、このTHa2、minのデータ値から復号に必要な他のデータ値Max、THa1、THa3等を算出することとしてもよい。
また、上記実施形態では外部PC200から入力されたデータから生成した画像の例を挙げて圧縮伸張の処理方法を説明したが、読取部12で読み取られた画像をコントローラ20に入力し、同様に処理することとしてもよい。
また、MFP以外にも画像処理を行うコンピュータ装置において本発明を適用することが可能である。また、上述した圧縮及び伸張の処理をプログラム化し、当該プログラムを用いてソフトウェアによる画像処理を行うこととしてもよい。この場合、プログラムのコンピュータ読み取り可能な媒体としては、ROM、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリ、CD-ROM等の可搬型記録媒体を適用することが可能である。
また、本発明に係るプログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウエーブ(搬送波)も本発明に適用される。
本実施形態におけるMFPの機能的構成を示す図である。 図1の画像処理部のうち、圧縮、伸張の処理時に主に機能する構成部分を示す図である。 圧縮時の処理を示すフローチャートである。 圧縮処理前後の元画像と処理画像である。 処理画像のデータ構成である。 標準縮退圧縮による圧縮処理を示すフローチャートである。 中間調条件処理を示すフローチャートである。 標準縮退圧縮の圧縮処理において、中間調領域に適用される量子化の条件を示す図である。 高解像度条件処理を示すフローチャートである。 濃度パターンと量子化する量子との対応関係を示す図である。 2値化縮退圧縮による圧縮処理のフローチャートである。 2値化縮退圧縮の圧縮処理において、領域によって適用される量子化の条件を示す図である。 伸張処理を示すフローチャートである。 伸張処理前後の処理画像と元画像である。 中間調復号処理を示すフローチャートである。 伸張処理において、中間調領域、アンチエイリアス処理された画像領域に適用される復号化の条件を示す図である。 高解像度復号処理を示すフローチャートである。 濃度パターンH0の予測処理を示すフローチャートである。 予測される濃度パターンと復号条件を示す図である。 予測に用いるテンプレートと予測される濃度パターンとの対応関係を示す図である。 予測に用いるテンプレートと予測される濃度パターンとの対応関係を示す図である。 予測に用いるテンプレートと予測される濃度パターンとの対応関係を示す図である。 予測に用いるテンプレートと予測される濃度パターンとの対応関係を示す図である。 予測に用いるテンプレートと予測される濃度パターンとの対応関係を示す図である。 予測に用いるテンプレートと予測される濃度パターンとの対応関係を示す図である。 元画像と予測に用いるテンプレートとの関係を示す図である。 元画像と予測に用いるテンプレートとの関係を示す図である。 標準縮退圧縮による圧縮及び伸張の処理結果を示す図である。 標準縮退圧縮による圧縮及び伸張の処理結果を示す図である。 2値化縮退圧縮による圧縮及び伸張の処理結果を示す図である。 アンチエイリアス処理された画像に対する、2値化縮退圧縮による圧縮及び伸張の処理内容、処理結果を示す図である。 アンチエイリアス処理された画像に対する、標準縮退圧縮による圧縮及び伸張の処理内容、処理結果を示す図である。
符号の説明
100 MFP
10 画像処理部
1 画像圧縮変換部
2 画像伸張変換部
11 制御部
12 読取部
13 操作部
14 表示部
15 記憶部
16 画像メモリ
17 印刷装置

Claims (22)

  1. 圧縮する多値の画像とともに、当該画像がアンチエイリアス処理されたことを示す制御信号が入力されると、アンチエイリアス処理された画像用の圧縮処理に切り替え、当該画像のうちアンチエイリアス処理された領域を含む画像領域については、伸張後の画像のデータ値を2値とする量子化を行う画像圧縮変換部を備え
    前記画像圧縮変換部は、前記アンチエイリアス処理された画像用の圧縮処理において、前記アンチエイリアス処理された領域を含む画像領域のうち、前記アンチエイリアス処理された画像領域については、1つの閾値を用いて2値に量子化する画像処理装置。
  2. 前記画像圧縮変換部は、前記画像の量子化を行う際に、当該画像を量子化前より低解像度に解像度変換する請求項1に記載の画像処理装置。
  3. 前記画像圧縮変換部は、前記アンチエイリアス処理された画像用の圧縮処理において、前記画像を一定領域毎に処理し、濃度差が第1閾値より大きい処理領域のうち、第2閾値より大きい画素が隣接する領域又は第2閾値より小さい画素が隣接する領域を、アンチエイリアス処理された画像領域として、当該画像領域について第2閾値を用いてBTC方式により量子化する請求項2に記載の画像処理装置。
  4. 前記画像圧縮変換部は、前記アンチエイリアス処理された画像用の圧縮処理において、前記画像を一定領域毎に処理し、濃度差が第1閾値より大きい処理領域のうち、第2閾値より大きい画素と第2閾値より小さい画素とが隣接して混在する領域を、アンチエイリアス処理された領域を含む画像領域として、当該画像領域の各画素が持つデータ値を2値化した濃度パターンを作成し、この濃度パターンの分類に応じて量子化する請求項2又は3に記載の画像処理装置。
  5. 前記画像圧縮変換部は、前記アンチエイリアス処理された画像用の圧縮処理において、前記画像を一定領域毎に処理し、濃度差が第1閾値より小さい処理領域については、第2閾値を含む複数の閾値を用いてBTC方式により量子化する請求項2〜4の何れか一項に記載の画像処理装置。
  6. 前記画像圧縮変換部は、前記濃度差が第1閾値より小さい処理領域の各画素が持つデータ値を平均化した平均値に対し、前記複数の閾値を用いた量子化を行う請求項5に記載の画像処理装置。
  7. 請求項3に記載の画像処理装置によって量子化された画像を復号し、伸張する画像伸張変換部を備え、
    前記画像伸張変換部は、量子化前の元の画像において濃度差が第1閾値より大きい処理領域のうち、第2閾値より大きい画素が隣接する領域又は第2閾値より小さい画素が隣接する領域については、BTC方式による復号を行って2値の復号値を出力する画像処理装置。
  8. 前記画像伸張変換部は、前記量子化前の元の画像において濃度差が第1閾値より大きい処理領域のうち、第2閾値より大きい画素が隣接する領域又は第2閾値より小さい画素が隣接する領域の復号を行うとともに、解像度変換を行って量子化前と同一の解像度とし、解像度変換後の当該領域の各画素に復号値を割り当てる請求項7に記載の画像処理装置。
  9. 請求項4に記載の画像処理装置によって量子化された画像を復号し、伸張する画像伸張変換部を備え、
    前記画像伸張変換部は、量子化前の元の画像において濃度差が第1閾値より大きい処理領域のうち、第2閾値より大きい画素と第2閾値より小さい画素とが隣接して混在する領域については、当該領域について量子化の際に作成された濃度パターンを予測し、予測された濃度パターンに対応する2値の復号値を、解像度変換後の当該領域の各画素に割り当てる画像処理装置。
  10. 請求項5に記載の画像処理装置によって量子化された画像を復号し、伸張する画像伸張変換部を備え、
    前記画像伸張変換部は、量子化前の元の画像において濃度差が第1閾値より小さい処理領域については、BTC方式により復号する画像処理装置。
  11. 前記画像伸張変換部は、前記濃度差が第1閾値より小さい処理領域の復号を行うとともに、解像度変換を行って量子化前と同一の解像度とし、解像度変換後の当該処理領域の各画素に復号値を割り当てる請求項10に記載の画像処理装置。
  12. 圧縮する多値の画像とともに、当該画像がアンチエイリアス処理されたことを示す制御信号が入力されると、アンチエイリアス処理された画像用の圧縮処理に切り替え、当該画像のうちアンチエイリアス処理された領域を含む画像領域については、伸張後の画像のデータ値を2値とする量子化を行い、
    前記アンチエイリアス処理された画像用の圧縮処理において、前記アンチエイリアス処理された領域を含む画像領域のうち、前記アンチエイリアス処理された画像領域については、1つの閾値を用いて2値に量子化する圧縮方法。
  13. 前記画像の量子化を行う際に、当該画像を量子化前より低解像度に解像度変換する請求項12に記載の圧縮方法。
  14. 前記アンチエイリアス処理された画像用の圧縮処理において、前記画像を一定領域毎に処理し、濃度差が第1閾値より大きい処理領域のうち、第2閾値より大きい画素が隣接する領域又は第2閾値より小さい画素が隣接する領域を、アンチエイリアス処理された画像領域として、当該画像領域について第2閾値を用いてBTC方式により量子化する請求項13に記載の圧縮方法。
  15. 前記アンチエイリアス処理された画像用の圧縮処理において、前記画像を一定領域毎に処理し、濃度差が第1閾値より大きい処理領域のうち、第2閾値より大きい画素と第2閾値より小さい画素とが隣接して混在する領域を、アンチエイリアス処理された領域を含む画像領域として、当該画像領域の各画素が持つデータ値を2値化した濃度パターンを作成し、この濃度パターンの分類に応じて量子化する請求項13又は14に記載の圧縮方法。
  16. 前記アンチエイリアス処理された画像用の圧縮処理において、前記画像を一定領域毎に処理し、濃度差が第1閾値より小さい処理領域については、第2閾値を含む複数の閾値を用いてBTC方式により量子化する請求項13〜15の何れか一項に記載の圧縮方法。
  17. 前記濃度差が第1閾値より小さい処理領域の各画素が持つデータ値を平均化した平均値に対し、前記複数の閾値を用いた量子化を行う請求項16に記載の圧縮方法。
  18. 請求項14に記載の圧縮方法によって量子化された画像を復号し、伸張する伸張方法であって、
    前記画像伸張変換部は、量子化前の元の画像において濃度差が第1閾値より大きい処理領域のうち、第2閾値より大きい画素が隣接する領域又は第2閾値より小さい画素が隣接する領域については、BTC方式による復号を行って2値の復号値を出力する伸張方法。
  19. 前記量子化前の元の画像において濃度差が第1閾値より大きい処理領域のうち、第2閾値より大きい画素が隣接する領域又は第2閾値より小さい画素が隣接する領域の復号を行うとともに、解像度変換を行って量子化前と同一の解像度とし、解像度変換後の当該領域の各画素に復号値を割り当てる請求項18に記載の伸張方法。
  20. 請求項15に記載の圧縮方法によって量子化された画像を復号し、伸張する伸張方法であって、
    前記画像伸張変換部は、量子化前の元の画像において濃度差が第1閾値より大きい処理領域のうち、第2閾値より大きい画素と第2閾値より小さい画素とが隣接して混在する領域については、当該領域について量子化の際に作成された濃度パターンを予測し、予測された濃度パターンに対応する2値の復号値を、解像度変換後の当該領域の各画素に割り当てる伸張方法。
  21. 請求項16に記載の圧縮方法によって量子化された画像を復号し、伸張する伸張方法であって、
    前記画像伸張変換部は、量子化前の元の画像において濃度差が第1閾値より小さい処理領域については、BTC方式により復号する伸張方法。
  22. 前記濃度差が第1閾値より小さい処理領域の復号を行うとともに、解像度変換を行って量子化前と同一の解像度とし、解像度変換後の当該処理領域の各画素に復号値を割り当てる請求項21に記載の伸張方法。
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