JPH1098620A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブロックの走査方向と直交する方向に強い相
関関係をもつ画像等においても、ブロック間の相関を圧
縮符号化に反映することができるとともに、ブロック全
体に分散しているノイズの影響を受け難く、符号化効率
を向上しつつ精細性を維持することが可能な画像処理装
置を提供する。 【解決手段】 図９において最上段の原画像を、粗いブ
ロック（２×２）で分割し、各ブロック内の平均二乗誤
差を求める。この平均二乗誤差が所定値を越える場合
は、徐々に細かいブロック（４×４），（８×８），…
…に分割してゆく。そして、最終的に得られたブロック
を各々一画素と看做して符号化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原稿の画像をスキ
ャナーにより読み取ってデジタル画像データに変換した
後、画像データを一旦蓄積して画像の記録を行うデジタ
ル複写機や、画像データの伝送を行うファクシミリ、あ
るいは画像データの通信や処理を行うパーソナルコンピ
ュータ等に使用される画像処理装置に関し、特にカラー
静止画像のデジタル画像データの情報論的な冗長度を圧
縮して符号化するのに適した画像処理装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のデジタル画像データの情
報論的な冗長度を圧縮して符号化する画像処理装置に関
しては、種々の方式のものが提案されているが、その一
つに画像データを所定数の画素を含むブロックに分割し
てブロックごとに符号化を行う所謂ブロックトランケー
ション符号化（Ｂｌｏｃｋ Ｔｒｕｎｃａｔｉｏｎ Ｃ
ｏｄｉｎｇ：ＢＴＣ）方式がある。一般にブロックごと
に符号化するＢＴＣ方式は、一つのブロック内の情報で
完結して符号化するものであるためブロック間の相関が
弱くなり、符号化効率を高めるためにブロックのサイズ
を大きく設定すると、ブロック間の相関を符号に十分反
映することができず、精細性を維持することが困難であ
った。

【０００３】そこで、ブロック間の相関を利用して符号
化効率を高めつつ精細性を維持することが可能な符号化
方式として、例えば、特開昭57−127363号公報に開示さ
れているブロックトランケーション符号化（ＤＢＴＣ）
方式が既に提案されている。このＤＢＴＣ型符号化方式
では、ブロック内の画素値がほぼ均一の場合はブロック
の平均画素値を唯一の画素値情報とし、全画素に平均画
素値を示す画素に相当する画素情報を与えて画素情報を
ランレングス（ＲＬ）符号化するとともに、注目ブロッ
クの画素値と直前のブロックの画素値が同一である場合
には、同一であることを示すフラグで符号化すること
で、符号化効率を高めつつ隣接するブロックの画素値を
考慮して精細性を維持している。

【０００４】また、特開昭59−44175 号公報に開示され
ているブロックランレングス（ＢＲＬ）符号化方式で
は、特定の画素情報を有するブロックをランレングス
（ＲＬ）符号化することで符号化効率を高めている。

【０００５】さらに、特開平4 −270473号公報に開示さ
れている符号化方法では、ブロックを一つの画素値で近
似するモード、一つの画素値で近似される複数のブロッ
クをブロックランレングス（ＢＲＬ）符号化するモー
ド、ブロックを二つの画素値で近似するモードおよびブ
ロックを四つ以上の画素値で近似するモードをそれぞれ
設けて、符号化効率と画質の向上を図っている。

【０００６】また、画像電子学会誌第23巻第１号(1994)
Ｐ3 〜10の「セグメンテーションに基づく画像符号化方
式と解像度変換への応用」に開示されている符号化方式
では、原画像と符号の誤差が所定値を越えた場合にブロ
ックを分割していくことで画質を維持するとともに、分
割後、相関の高い領域を統合してチェーン符号化するこ
とで符号化効率も確保している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭57−127363号公報及び特開昭59−44175 号公報、並
びに特開平4 −270473号公報に開示されたブロックラン
レングス（ＢＲＬ）による走査方向に留まったブロック
間の相関を利用する方式では、ブロックの走査方向と直
交する方向に強い相関関係をもつ画像等において、ブロ
ック間の相関を圧縮符号化に反映することができず、縦
方向の直線が不連続となったりして、精細性を維持する
ことができないという問題点を有している。

【０００８】また、上記画像電子学会誌第23巻第１号(1
994)Ｐ3 〜10の「セグメンテーションに基づく画像符号
化方式と解像度変換への応用」に開示されているよう
に、原画像と符号の誤差が所定値を越えた場合にブロッ
クを分割することで適応的にブロックサイズを変化させ
る方式の場合には、画質は向上するものの、比較的単純
な要素によって構成される例えば文字や罫線、あるいは
グラフなどの多い画像データを圧縮符号化する際にも、
ビットマップ等画素単位の情報を符号として持たなけれ
ばならないため、すべてを同一の画素値で近似させる場
合などごく一部の場合を除いて、ブロック当たりの情報
量を大きく減らすことは難しく、符号化効率をあまり高
くすることができないという問題点を有している。

【０００９】そこで、上記画像電子学会誌第23巻第１号
(1994)に開示された技術において、符号化効率を高める
ためにブロックサイズを大きく設定することも考えられ
る。しかし、このようにブロックサイズを大きく設定し
た場合には、原画像と符号の誤差が所定値を越えている
か否かの判別を行う誤差値の評価が問題となる。すなわ
ち、誤差値を評価する際に、その誤差値がブロック全体
に分散しているノイズによって生じた値なのか、限定さ
れた箇所に実際に存在する図形等の画像データによって
生じた値なのか、誤差値のみに基づいて区別することが
困難である。

【００１０】そのため、ブロック全体に分散しているノ
イズの影響を受けやすいばかりか、局所的に実際に存在
する図形等の画像の再現性が低下するという問題点を新
たに有している。また、相関の高いブロック領域を統合
してチェーン符号化する際に、ブロックサイズを大きく
設定するとその分だけ符号量も多くなるため、符号化効
率の大幅な向上は期待することができないという問題点
をも有している。

【００１１】そこで、本発明は、上記従来技術の問題点
を解決するためになされたものであり、その目的とする
ところは、ブロックの走査方向と直交する方向に強い相
関関係をもつ画像等においても、ブロック間の相関を圧
縮符号化に反映することができるとともに、ブロック全
体に分散しているノイズの影響を受け難く、符号化効率
を向上しつつ精細性を維持することが可能な画像処理装
置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１記載の構成にあっては、入力した画像データを
ブロックに分割し該ブロックごとに符号化を行う画像処
理装置であって、入力された画像データを所定数の画素
を含むブロックに分割する分割手段と、前記各ブロック
に含まれる画素データの統計情報を求める統計情報演算
手段と、前記統計情報演算手段によって求められた統計
情報に基づき、前記各ブロックは再分割して符号化を行
うべき第１のブロックであるか、再分割せずに符号化を
行うべき第２のブロックであるかを判定する判定手段
と、前記第１のブロックを、所定の条件を満たす小ブロ
ックに分割する再分割手段と、前記小ブロックおよび前
記第２のブロックについて代表値を求める代表値演算手
段と、これら代表値に対して符号化を行う符号化手段と
を有することを特徴とする。

【００１３】また、請求項２記載の構成にあっては、前
記再分割手段は、各小ブロックが前記所定の条件を満た
すようになるまで分割をくり返すものであり、前記符号
化手段は、前記統計情報または前記判定手段における判
定結果に基づいて、複数の符号化方式のうち何れかを適
用するものであることを特徴とする。

【００１４】さらに、請求項３記載の構成にあっては、
請求項２記載の画像処理装置において、前記再分割手段
は、一種類もしくは複数種類の所定の形状に前記第１の
ブロックまたは小ブロックを再分割し、または所定の数
の小ブロックに再分割することを特徴とする。

【００１５】さらに、請求項４記載の構成にあっては、
請求項３記載の画像処理装置において、前記適応的符号
化手段は、前記第１のブロックの大きさもしくは小ブロ
ックの大きさに応じて、選択可能な符号化手段の数およ
び種類が変更可能なことを特徴とする。 （作用）本発明による画像処理装置によれば、画素情報
に応じてブロックをブロックの相似形の小ブロックに再
分割し、得られた小ブロックを一つの画素として符号化
を行うことで、小ブロック間の相関を利用して効率的な
圧縮符号化を行うことでできる。

【００１６】換言すれば、本発明による画像処理装置は
ブロック内の画素情報に応じて解像度を変化させ、画像
を再現するのに十分かつ符号化効率を高められる解像度
で符号化することで、局所領域における画像の相関を符
号化に反映させていることになる。

【００１７】また、統合ブロックの形状を所定のものと
することで、タグを付加するだけでブロックの形状およ
び大きさを明示できるため、チェーン符号等でブロック
の形状を記述する必要がなくなり、符号量を減らすこと
が可能になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態について説明する。図１は本発明による画像処
理装置の一実施形態を示すブロック図であり、１は図示
しないスキャナーによって読み取られた原稿の原画像デ
ータ、２は原画像データ１を縦方向にｍ画素、横方向に
ｎ画素（例えば、ｍ×ｎ＝８×８＝６４画素）の所定の
大きさに分割したブロック、３は原画像データ１のうち
符号化を行う単位であるブロック２毎に順次分割された
画像データを一時記憶するバッファである。

【００１９】また、４は所定の大きさのブロック２及び
このブロック２を必要に応じて更に小さなブロックに分
割した小ブロックの代表値を演算する代表値演算器と、
ＢＴＣやＤＣＴ符号化方式等の一つ又は複数の符号化方
式を採用した符号化器とを含む符号化手段、５は前記原
画像データ１と前記符号化手段４によって得られた符号
の復号画像から所定の統計量を演算する統計量演算手段
である。

【００２０】６は前記統計量演算手段５によって得られ
た統計量に基いて、所定の大きさのブロック２の再分割
を行うか否かを選択する選択手段、７は前記選択手段６
によって再分割が選択された場合にブロック２を所定の
大きさに再分割する再分割手段、８は前記符号化手段４
によって符号化された画像データを蓄積及び伝送する蓄
積／伝送手段である。

【００２１】図２は上記の如く構成される本実施形態に
よる画像処理装置の更に具体的なハードウエアブロック
図を示すものである。

【００２２】図において、９は図示しないスキャナー等
によって読み取られ、入力された原稿の１ページ分の原
画像データ１を記憶するフレーム画像バッファ、１０は
一ブロック（例えば、ｍ×ｎ＝８×８＝６４画素）分の
画像データ２を一時記憶するブロック画像バッファ、１
１は符号化の対象を一ブロックそのままの大きさの画像
データ２とするか、この一ブロックを更に小さなブロッ
クに再分割した小ブロックとするかを後述する選択器１
６からの信号に基づいて切り換える選択スイッチであ
る。

【００２３】また、１２は符号化対象のブロックの画像
データをＢＴＣやＤＣＴ符号化方式等の対応する一種類
または複数種類の符号に変換したデータを出力する符号
化器、１３はブロックの再分割を行うブロック再分割
器、１４は一ブロック分の符号化された一種類または複
数種類の画像データ、及び符号化された画像データを復
号化した画像データを一時記憶しておく中間符号バッフ
ァである。

【００２４】１５は、前記符号化器１２から得られた一
種類または複数種類の符号化された画像データと原画像
データ２とを比較して所定の統計量を演算する統計量演
算器、１６は前記統計量演算器１５から得られた統計量
に基づいて前記符号化器１２から得られた一種類または
複数種類の符号化された画像データの中から適当な画像
データを選択する選択器、１７は一ブロック分の符号化
されたデータを一時記憶しておくブロック符号バッフ
ァ、１８は１ページ分の符号化された画像データを記憶
しておくフレーム符号バッファである。

【００２５】なお、本実施形態では、前記ブロック再分
割器１３によって分割される小ブロックの形状は、最初
に取り出されたブロック２の形状の相似形のみとするよ
うに設定されている。

【００２６】次に、図３の符号化フローチャートを参照
しながら、図２に示した本発明の一実施形態における画
像処理装置の動作について説明する。

【００２７】まず、上記画像処理装置では、図示しない
スキャナー等によって読み取られ、入力された原稿の１
ページ分の原画像データ１がフレーム画像バッファ９に
取り込まれて記憶される。次に、上記フレーム画像バッ
ファ９に記憶された原画像データ１をブロック毎に符号
化していくため、原稿の１ページ分の原画像データ１
を、図４に示すように、例えば８×８＝６４画素の一ブ
ロック分の画素データ２毎に分割し、当該分割された一
ブロック分の画素データ２をブロック画像バッファ１０
に取り込んで記憶する（ステップ１）。

【００２８】上記の如く原稿の１ページ分の原画像デー
タ１を一ブロック分の画素データ２毎に分割する際、原
稿の１ページ分の原画像データ１の縦方向及び横方向の
総画素数が一ブロックに相当する縦横の画素数で割り切
れない場合、つまり、縦方向及び横方向の最後の画素数
が所定のｍ又はｎ（例えば、ｍ＝ｎ＝８）に満たない場
合には、図５に示すように、予め決められた画素値の画
素を縦方向及び横方向の最後の画素に付加、もしくは原
画像データ１の縦方向あるいは横方向の最後の画素を所
定数だけ複写して、縦方向及び横方向の最後のブロック
の画素データ２を埋めることにより、１ページ分の原画
像データ１を余すところなく整数個のブロックに分割す
る。

【００２９】このようにして、上記フレーム画像バッフ
ァ９に記憶された１ページ分の原画像データ１のうち、
例えば、左上の一番目のブロックから右方向に順番に、
一ブロック分の画素データ２をブロック画像バッファ１
０に取り込んで一時記憶する（ステップ１）。次に、一
ブロック分の画素データ２をブロック画像バッファ１０
から読み出し、選択スイッチ１１を介して符号化器１２
によって一ブロック分の画素データ２を一つの画素値で
表すための代表値を求め、この一つのブロック分の画素
データ２は、前記代表値を画素値とする一つの画素と見
なされる（ステップ２）。

【００３０】ここで、前記一ブロック分の画素データ２
を表すための代表値としては、例えば、一ブロック分の
ｍ×ｎ個の全画素データの平均値、又は一ブロック内の
所定位置に位置する複数個の画素データの平均値、又は
一ブロックの中央に位置する１つの画素データ又は複数
個の画素データの平均値、又は一ブロック分のｍ×ｎ個
の全画素データを濃度順に並べた際のメディアン（中央
値）等が用いられる。

【００３１】さらに説明すると、前記一ブロック分の画
素データ２を表すための代表値として、例えば、一ブロ
ック分のｍ×ｎ個の全画素データの平均値を用いた場
合、この一ブロック分の全画素データの平均値ｐ₀ は、
ブロック内の各画素の濃度をそれぞれａ_ijとすると、ｐ
₀ ＝Σａ_ij／（ｍ×ｎ）で与えられる。

【００３２】いま、一ブロック分の画素データ２が図６
に示すようなものであるとすると、この画素データ２を
表すための代表値として平均値ｐ₀ を用いた場合、一ブ
ロック分の画素データ２は、平均値ｐ₀ の画素濃度を有
する一つの画素と見なされることになる。

【００３３】次に、符号化器１２によって前記ブロック
の符号、この場合では、図６に示すように、一ブロック
分の画素データ２を一つの画素値で表す代表値ｐ₀ と、
ブロックサイズを示すタグとが符号２０として生成され
（ステップ３）、この符号化された一ブロックの画素デ
ータ２は、中間符号バッファ１４に一時記憶される。

【００３４】一方、統計量演算器１５は、前記ブロック
画像バッファ１０に一時記憶された一ブロック分の原画
像データ２と、前記中間符号バッファ１４に一時記憶さ
れた符号化器１２によって得られた符号２０の復号画像
とから統計量、例えば平均二乗誤差が求められる（ステ
ップ４）。

【００３５】ここで、平均二乗誤差をＥとすると、この
平均二乗誤差Ｅは次式で与えられる。 Ｅ＝Σ（ａ_ij−ｐ₀ ）² なお、Σはｉについて１〜ｍまで、ｊについて１〜ｎま
でとるものとする。

【００３６】次に、前記統計量を基に、選択器１６によ
り前記ブロックを再分割するか否かを判定し（ステップ
５）、一ブロック分の原画像データ２と復号画像データ
とがほぼ同一と見なせる場合は、図６に示す符号２０を
ブロック符号バッファ１７に送り、ブロックを分割する
べきと判定された場合には、ブロック再分割器１３によ
って前記ブロックをブロックと相似形の小ブロック、例
えば縦横ともに１／２の大きさ（ｍ×ｎ＝８×８の場合
には、４×４のブロック）に再分割する（ステップ
６）。

【００３７】その際、前記選択器１６により前記ブロッ
クを再分割するか否かの判定は、例えば、統計量として
の平均二乗誤差Ｅが所定値以下であるか、所定値を越え
るか否かを判断することによって行われる。例えば、図
７や図８に示すように、一ブロック分の原画像データ２
内にノイズと見なせる画素がランダムにわずか存在する
場合には、これらの一ブロック分の原画像データ２は、
白色または所定の一色の一様な画素と見なされる。

【００３８】その後、前記小ブロックは、図９に示すよ
うに、符号化器１２によって代表値が求められ、前記代
表値を画素値とする一つの画素と捉えられる（ステップ
７）。そして、前記と同様にして、再分割された一ブロ
ック分の画素データを二つの画素値で表す代表値ｐ01及
びｐ02と、ブロックサイズを示すタグと、ブロックの分
割状態を示すビットマップとが符号２０として生成され
（ステップ３）、この符号化された一ブロックの画素デ
ータ２は、中間符号バッファ１４に一時記憶される。

【００３９】さらに、統計量演算器１５によって、前記
ブロック画像バッファ１０に一時記憶された分割後の一
ブロック分（４×４）の原画像データ２と、前記中間符
号バッファ１４に一時記憶された符号化器１２によって
得られた符号の復号画像とから統計量、例えば平均二乗
誤差が求められ（ステップ４）、選択器１６によって再
分割を行うか否かが選択される。

【００４０】ブロックを分割するべきと判定された場合
には、図９に示すように、ブロック再分割器１３によっ
て前記ブロックをブロックと相似形の小ブロック、例え
ば縦横ともに１／２の大きさ（２×２のブロック）に再
分割する（ステップ６）。

【００４１】ブロックを縦横ともに１／２に再分割した
場合には、２×２画素、正確には２×２個の画素と見な
された小ブロックにより構成されたブロックが次の符号
化の対象となってステップ３に戻り、符号化器１２によ
って、例えばＢＴＣによる符号化が行われ、二つの代表
値とビットマップからなる符号２０が得られる。なお、
原画像データの画素のサイズと小ブロックのサイズとが
等しい場合には、選択可能な符号化手段を増やし、例え
ばＤＣＴ符号化も候補に含め、統計量演算器１５によっ
て得られた統計量を基に符号化手段が選択される。

【００４２】上記の如くステップ３からステップ７を繰
り返し、一ブロック分の原画像データ２と復号画像デー
タとがほぼ同一と見なせる場合あるいは原画像データの
画素のサイズと小ブロックのサイズとが等しくなった
時、ブロックあるいは小ブロックの再分割を中止し、一
ブロック分の符号化を終える。そして、１ページ分の原
画像データ１の総てのブロックについて終了するまで、
以上の処理を繰り返す（ステップ８）。

【００４３】（変形例）なお、前記の実施形態では、画
像処理装置を符号化器や選択器等からなるハードウエア
によって構成した場合について説明したが、これに限定
されるものではなく、ソフトウエアによって構成しても
勿論良い。さらに、上記実施形態において、一連の処理
を終えて得られた符号に可逆圧縮符号化を掛けるように
構成しても良い。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明による画像処
理装置では、業務連絡用の文書など文字や罫線、グラフ
など比較的単純な要素によって構成される画像データ
を、画像の大域的な情報を失うことなく、各図形の概要
を保存したまま、極めて高い効率で圧縮符号化すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による画像処理装置の一実施形態を示
すブロック図である。

【図２】 上記実施形態による画像処理装置の更に具体
的な構成を示すハードウエアブロック図である。

【図３】 上記実施形態による画像処理装置の動作を示
すフローチャートである。

【図４】 一つのブロックを示す説明図である.

【図５】 一ページ分の原画像データを分割した状態を
示す説明図である。

【図６】 一ブロックの符号化状態を示す説明図であ
る。

【図７】 一ブロックの画像の一例を示す説明図であ
る。

【図８】 一ブロックの画像の一例を示す説明図であ
る。

【図９】 一ブロックの符号化状態を示す説明図であ
る。

【符号の説明】 １ 原画像データ ２ 分割したブロック ３ バッファ ４ 符号化手段 ５ 統計量演算手段 ６ 選択手段 ７ 再分割手段 ８ 蓄積／伝送手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力した画像データをブロックに分割し
   該ブロックごとに符号化を行う画像処理装置であって、 入力された画像データを所定数の画素を含むブロックに
   分割する分割手段と、 前記各ブロックに含まれる画素データの統計情報を求め
   る統計情報演算手段と、 前記統計情報演算手段によって求められた統計情報に基
   づき、前記各ブロックは再分割して符号化を行うべき第
   １のブロックであるか、再分割せずに符号化を行うべき
   第２のブロックであるかを判定する判定手段と、 前記第１のブロックを、所定の条件を満たす小ブロック
   に分割する再分割手段と、 前記小ブロックおよび前記第２のブロックについて代表
   値を求める代表値演算手段と、 これら代表値に対して符号化を行う符号化手段とを有す
   ることを特徴とする画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記再分割手段は、各小ブロックが前記
   所定の条件を満たすようになるまで分割をくり返すもの
   であり、 前記符号化手段は、前記統計情報または前記判定手段に
   おける判定結果に基づいて、複数の符号化方式のうち何
   れかを適用するものであることを特徴とする請求項１記
   載の画像処理装置。
3. 【請求項３】 前記再分割手段は、一種類もしくは複数
   種類の所定の形状に前記第１のブロックまたは小ブロッ
   クを再分割し、または所定の数の小ブロックに再分割す
   ることを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
4. 【請求項４】 前記符号化手段は、前記第１のブロック
   の大きさもしくは小ブロックの大きさに応じて、選択可
   能な符号化方式の数および種類が変更可能であることを
   特徴とする請求項３記載の画像処理装置。