JPH11164150A

JPH11164150A - 画像処理装置

Info

Publication number: JPH11164150A
Application number: JP32621697A
Authority: JP
Inventors: Yukiko Yamazaki; 由希子山崎
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-11-27
Filing date: 1997-11-27
Publication date: 1999-06-18

Abstract

(57)【要約】【課題】現状のＧＢＴＣ符号化方式で圧縮した場合と
同じ符号量で、より高画質で、高速、かつ高圧縮率で画
像データを圧縮する。【解決手段】スキャナから読み込まれた画像データ
は、ビットマップデータに変換され、フレームメモリ
（第１の記憶部）１０１に格納される。ここで、１枚分
のビットマップデータが完成すると、このデータは像域
分離部１０２に転送される。像域分離部１０２では、前
記ビットマップに展開された画像データに基づいて階調
差の激しい領域と、そうでない領域とに分離する。いず
れかの領域に分離された各ブロックは、量子化部１０３
において、それぞれの領域に最適な量子化が行なわれ、
固定長に圧縮される。回転機能の場合、固定長に圧縮さ
れたデータをさらにエントロピ符号化部１０４で、算術
符号等による２次圧縮が行なわれる。その後、これらの
圧縮されたデータは記憶部１０５に一時保管される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像データを圧縮
する画像処理装置に関し、例えばデジタル複写機の画像
編集機能のようなデータを管理しやすい状態で圧縮する
必要のある各種装置に好適な画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばデジタル複写機では、回転機能や
編集機能を備えているが、この機能を実現するために画
像データの圧縮が行なわれている。この圧縮には固定長
符号化の１つであるＧＢＴＣ（Generalized Block Trun
cation Coding）符号化方式がよく用いられている。こ
の符号化方式は８ビット／ピクセルのデータを３／８
に固定長圧縮するもので、例えば、日本印刷学会誌にお
いて１９９０年１月９日に受理された「ハードコピー装
置に適した画像圧縮法」（岡賢一郎、他２名）において
も論じられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＧＢＴ
Ｃ符号化方式では、量子化方法によっては、網点画像等
においてひどいモアレが発生することが多々ある。ま
た、電子ソート機能を実現する場合、蓄積枚数を増やす
ために固定長圧縮データを更にエントロピー符号化する
場合、ＧＢＴＣ符号化方式により固定長圧縮されたデー
タは高圧縮することができないという問題点がある。

【０００４】画像データを圧縮する他の従来例として
は、特開平９−７４４８８号公報に示すように多値誤差
拡散法により固定長圧縮する方法が提案されているが、
この方法では処理負担が重いという問題点がある。

【０００５】本発明は上記従来の問題点に鑑み、現状の
ＧＢＴＣ符号化方式で圧縮した場合と同じ符号量で、よ
り高画質で、高速、かつ高圧縮率で画像データを圧縮す
ることができる画像処理装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の手段は上記目的を
達成するために、画像データを２×２画素のブロック単
位に分割するブロック分割手段と、前記ブロック内の階
調差によって複数種類の領域に分離する領域分離手段
と、分離された各領域を同じビット数に固定長で量子化
する量子化手段とを備え、前記像域分離手段は、入力さ
れた画像データの画素値から階調差の激しい第１の領域
と、そうでない第２の領域に分離することを特徴とす
る。

【０００７】第２の手段は、第１の手段において、前記
像域分離手段は、前記第１の領域を最初に分離し、その
後、第２の領域をサブバンド変換後の高周波係数を用い
てさらに分離することを特徴とする。

【０００８】第３の手段は、第１の手段において、前記
量子化手段は、前記第１の領域については、前記ブロッ
クの４画素のうち画素値の取り得る最大値または最小値
に近いデータはそれぞれ最大値または最小値に変換して
保存し、残りの画素は平均化するとともに、前記第２の
領域については、サブバンド変換後の高周波成分をベク
トル量子化することを特徴とする。

【０００９】第４の手段は、第２または第３の手段にお
いて、前記サブバンド変換するブロックに対しては、前
記量子化手段は、サブバンド変換後の低周波成分に対し
てグレーコードをかけることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００１１】〔第１の実施形態〕図１は本発明に係る画
像処理装置の一実施形態としてのデジタル画像形成装置
における圧縮器の信号処理の過程を示す機能ブロック図
である。ここでは、デジタル画像画像形成装置としてデ
ジタル複写機を想定し、さらに、そのデジタル複写機の
回転機能のための固定長圧縮を対象として説明する。

【００１２】この実施形態における圧縮器は、フレーム
メモリ１０１、ブロック分割部１０２、像域分離部１０
３、量子化部１０４、エントロピー符号化部１０５、お
よび記憶部１０６からなる。スキャナから読み込まれた
画像データは、ビットマップデータに変換され、フレー
ムメモリ（第１の記憶部）１０１に格納される。ここ
で、１枚分のビットマップデータが完成すると、このデ
ータはブロック分割部１０２で２×２の画素に分割され
像域分離部１０３に転送される。像域分離部１０３で
は、前記２×２画素に分割された画像データに基づいて
階調差の激しい領域と、そうでない領域とに分離する。
いずれかの領域に分離された各ブロックは、量子化部１
０４において、それぞれの領域に最適な量子化が行なわ
れ、固定長に圧縮される。回転機能の場合、固定長に圧
縮されたデータをさらにエントロピ符号化部１０５で、
算術符号等による２次圧縮が行なわれる。その後、これ
らの圧縮されたデータは記憶部１０６に一時保管され
る。

【００１３】像域分離部１０３では、ブロック分割部１
０２で例えば深さ８ビット（２５６階調）の画像データ
を２×２の画素ａ、ｂ、ｃ、ｄ（図５参照）より成るブ
ロック毎に分割する。そして、入力画像データ値が
「０」、「２５５」に近い値を持つブロックを抽出す
る。例えば図２でａ＝０、ｂ＝１００、ｃ＝２５１、ｄ
＝２００示すようなブロックがあった場合、ｃの「２５
１」は「２５５」に置き換えられ、その結果、ブロック
中に「０」と「２５５」が存在するため、「エッジ領
域」と判定される。また、図３に示すようなブロック
は、ａ＝２５、ｂ＝１００、ｃ＝１８０、ｄ＝２００で
あって、「０」も「２５５」も、あるいはこれらに近い
値も存在しないので「非エッジ領域」と判定される。

【００１４】量子化部１０４では、以下のようは処理が
実行される。なお、ここでは、固定長圧縮として８ビッ
トを３ビットに圧縮することを考える。したがって、４
画素まとめて固定長圧縮すると、８×４＝３２（ビット）を、３×４＝１２（ビット）にすることになる。

【００１５】まず、領域分離部１０３で「エッジ領域」
と判定されたブロックでは、図４に示すように、
「０」、「２５５」に近い±１０の範囲のデータ（ａ＝
０、ｃ＝２５１）は「０」または「２５５」に変換す
る。また、これら以外の中間濃度データはブロック中で
平均化する。例えば図４（ａ）において「０」、「２５
５」にならなかったｂ＝１００、ｄ＝２００のデータは
平均化され、「１５０」になる。そのときの固定長に圧
縮するビット表現は図４の（ｂ）に示すようになる。Ｍ
ＳＢ側から４ビットは中間濃度（グレー画素）、次の４
ビットは黒画素「０」、ＬＳＢ側４ビットは前述の平均
化したグレー濃度を４ビット線形量子化したものを示
す。ここでは、平均値が「１５０」（１００１０１１
０）であるので「１４４」（１００１００００）とな
り、「１００１」が入る。これにより計１２ビットの表
現になる。

【００１６】「エッジ領域」として判定されなかった
「非エッジ領域」では、まず、サブバンド変換される。
ここでは、サブバンド変換の１つとして、２×２のウェ
ーブレット変換が使用される。ウェーブレット変換（Ha
rr Wavelet変換）では、図５に示すように２×２のブロ
ックに分けられた画像データを１つの低周波成分ＬＬと
３つの高周波成分ＨＬ、ＬＨおよびＨＨに分解する。

【００１７】ＬＬ＝（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）／４ＨＬ＝（ａ−ｂ）／２＋（ｃ−ｄ）／２ＬＨ＝（ａ＋ｂ）／２−（ｃ＋ｄ）｝／２ＨＨ＝（ａ−ｂ）−（ｃ−ｄ）・・・（１）ここで、入力画像データが深さ８ビット（２５６階調）
の場合、ＬＬ成分は０から２５５までの値を取り得るの
で８ビット、ＨＬ、ＬＨ成分は−２５５から２５５まで
の値を取り得るので９ビット、ＨＨ成分は−５１０から
５１０までの値を取り得るので１０ビットとなる。

【００１８】そこで、図３の「非エッジ領域」の画像デ
ータに対して図５に示すようなウェーブレット変換を行
なうと、図６（ａ）に示すような係数（ＬＬ＝１２６、
ＨＬ＝−１２８、ＬＨ＝−４８、ＨＨ＝−５５）に変換
される。この場合のビット表現は、図６（ｂ）の右側に
示したＤ３のようになる。この図から分かるように「エ
ッジ領域」と同様に先頭４ビットをグレー画素の位置情
報とする。そのため、４つのすべての画素がグレー画素
なので、ＭＳＢ側４ビットは全て「１」となる。残りの
５ビットはウェーブレット係数のベクトル量子化とす
る。このうち上位４ビットに低周波成分のＬＬを４ビッ
ト量子化したものを入れる。ここでは、「１２６」（０
１１１１１１０）→「１１２」（０１１１００００）と
なる。下位４ビットは高周波成分である前記３成分（Ｌ
Ｈ，ＨＬ，ＨＨ）をベクトル化し、ベクトルコード０〜
１５までを入れる。ベクトルコードの決定方法は、前も
って用意されたテーブルの中から近いものを使用する。
この例を図に示す。すなわち、図７に示すような０〜１
５までのパターンを用意し、現在の係数の中で最も大き
い値を持つ係数を使って、この中から選ぶ。図６に示し
た係数では、ＨＬ＝−１２８が絶対値としていちばん大
きいので、ＨＬを用いて図７のベクトルコード６（０，
−１２８，０）が選ばれる。したがって、下位４ビット
には、「０１１０」が入る。

【００１９】以上のように本実施形態によれば、処理ブ
ロックが２×２なので作業用の入力ラインメモリは２ラ
イン分で済ますことができ、コストを安く抑えることが
できる。また、入力データの画素値から直接エッジを検
出して像域を分離するので、簡単に各領域に合った効率
のよい量子化が可能になる。

【００２０】〔第２の実施形態〕図８に第２の実施形態
に係るデジタル画像形成装置の圧縮器の信号処理の過程
を示す機能ブロック図を示す。

【００２１】この実施形態における圧縮器は、フレーム
メモリ８０１と、ブロック分割部８０２と、第１の像域
分離部８０３と、サブバンド変換部８０４と、第２の像
域分離部８０５と、量子化部８０６と、エントロピ符号
化部８０７と、記憶部８０８とから構成されている。こ
のように構成された第２の実施形態では、第１の実施形
態と同様にして入力され、ビットマップに展開された画
像データからブロック分割部８０２で切り出された２×
２のブロックの画像データが第１の像域分離部８０３へ
転送される。ここで、階調差の激しい領域がまず切り出
される。ここでは、この領域を「強エッジ領域」と呼
ぶ。そして、抽出されなかったブロックはサブバンド変
換部８０４でサブバンド変換され、低周波成分と高周波
成分が生成され、高周波成分により第２の像域分離部８
０５で、さらに２種類の領域に分離される。これら領域
種類が決定した各ブロックは量子化部８０６において、
それぞれの領域にそれぞれ最適な量子化が行なわれ、固
定長に圧縮される。そして、第１の実施形態と同様にエ
ントロピ符号化部８０７でさらに圧縮され、記憶部８０
８に送られる。

【００２２】この実施形態において、フレームメモリ８
０１、ブロック分割部８０２、第１の像域分離部８０
３、およびサブバンド変換部８０４は第１の実施形態と
同等に構成され、同様に動作する。そこで、第２の像域
分離部８０５について詳細に説明する。前記第１の像域
分離部８０３によって分離され、「非エッジ領域」とさ
れたブロックは、サブバンド変換部８０４で前述のサブ
バンド変換（ウェーブレット変換）を行い、低周波成分
と高周波成分が生成される。そして、このサブバンド変
換されたブロックは第２の像域分離部８０５で、分離パラメータ：｜ＬＨ｜＞３２または、｜ＨＬ｜＞３２または、｜ＨＨ｜＞３２・・・（２）のようなパラメータによってさらに分離され、この条件
に当てはまる場合、そのブロックは「エッジ領域」と判
断される。図９に示す図３と同様の画像データは、ウェ
ーブレット変換によって｜ＨＬ｜＝１２８＞３２となり、分離条件に当てはまる。よって「エッジ領域」
と判断される。また、図１０のブロックは、（２）式の
条件のいずれにも当てはまらないので「非エッジ領域」
と判断される。すなわち、第１の像域分離部１０３，８
０３で抽出された階調差が激しい領域「強エッジ領域」
と判定され、それ以外の領域に対して、第２の像域分離
部８０５において「エッジ領域」と「非エッジ領域」と
が判定される。

【００２３】分離されたそれぞれブロックの画像データ
はさらに量子化部８０６で量子化される。ここでは、
「強エッジ領域」は図４に示したものと同様に固定長圧
縮され、「エッジ領域」は図６に示したもとの同様に固
定長圧縮される。ただし、この実施形態では、「非エッ
ジ領域と区別するためにウェーブレットベクトル量子化
のＨに使用していた４ビットのうち下位２ビットが「０
０」となるコードは使用できない。そのため、図７に示
したベクトルコードの１６個全ては使用することができ
ず、１６−４＝１２個しか使用することはできない。そ
こで、ベクトルの内容は出現頻度などから絞って限定す
る。

【００２４】図１０に示した「非エッジ領域」のブロッ
クの係数のビット表現は図１１（ｂ）に示すようにな
る。ＭＳＢ４ビットは今まで同様にグレー画素の位置情
報を示す。ここでは、４ビット全て１となる。残りの８
ビットについては、最もエッジが弱いところなので、低
周波成分のみを使用する。そして、ＬＳＢ側２ビットを
「エッジ領域」と区別するために「０」を入れ、上位６
ビットでＬＬ成分を６ビット線形量子化したものをいれ
る。ここでは「１１３」（０１１１０００１）→「１１
２」（０１１１００００）になる。

【００２５】このように３つの領域に分離され、それぞ
れ異なった量子化が行なわれるが、復号側での見分け方
は、まず、先頭４ビットが全て「１」（１１１１ＸＸＸ
Ｘ）か否かで「強エッジ領域」であるかどうかが判断で
きる。「強エッジ領域」ではないと判断されたブロック
の下位８ビットのうち。ＬＳＢ側２ビットが「００」で
あった場合には、前述のように当該領域は、「非エッジ
領域」なので、残った領域が「エッジ領域」であること
が分かる。

【００２６】また、前述のようにして固定長に圧縮した
ものを、電子ソート機能等のために図８に示すようにエ
ントロピ符号化によって圧縮し、蓄積メモリに保存しよ
うとした場合、実行可能なソート枚数を増やすためにも
３／８に固定長圧縮されたものをさらに小さい容量に圧
縮することが望ましい。そこで、「エッジ領域」と「非
エッジ領域」はウェーブレット変換によって低周波成分
（ＬＬ）と高周波成分（Ｈ）のベクトルによって８ビッ
トで表現するが、各々のブロックの低周波成分（ＬＬ）
だけグレーコード化「０１００」（図１２）、「０１０
０００」（図１３）すると、エントロピ符号化する際、
グレーコード化しない場合に比べてさらに圧縮効率を高
めることができる。

【００２７】このように第２の実施形態によれば、入力
画像データをみて階調差の激しいブロックを抽出するこ
とにより、エッジのきつい部分を忠実に再現することが
可能となる。また、残りのブロックにおいても、周波数
分解の結果によって前記第１の実施形態よりもさらに数
種類の領域に分離することが可能となり、各領域にあっ
たより効率の良い量子化を行うことができる。

【００２８】また、階調差の激しい部分である「０」、
「２５５」に近いデータがほぼ劣化することなく保存さ
れるので、網点画像の量子化によるモアレを防ぐことが
可能になる。

【００２９】また、「強エッジ領域」以外の領域で高周
波成分をベクトル化することによって効率のよい量子化
を行うことができる。

【００３０】さらに、「強エッジ領域」以外の領域では
ウェーブレット変換によって低周波成分（ＬＬ）と高周
波成分（Ｈ）のベクトルによって８ビットで表現し、各
々のブロックの低周波成分（ＬＬ）だけグレーコード化
「０１００」、「０１００００」することにより、エン
トロピ符号化する際、グレーコード化しない場合に比べ
てさらに圧縮効率を高めることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、画像を２×２画素のブロック単位に分割してサブバン
ド変換を行うので、作業用のメモリは２ライン分です
む。

【００３２】入力データにより直接エッジを検出して
像域を分離するため、簡単に各領域に合った効率の良い
量子化が可能になる。

【００３３】請求項２記載の発明によれば、入力データを見て階調差の激しいブロックを検出する
ことにより、エッジのきつい部分を忠実に再現すること
が可能になる。

【００３４】残りのブロック部においても、周波数分
解の結果によりさらに数種類の領域に分離することがで
き、各領域に合った効率のよい量子化が可能になる。

【００３５】請求項３記載の発明によれば、第１の領域については、前記ブロックの４画素のうち
画素値の取り得る最大値または最小値に近いデータはそ
れぞれ最大値または最小値に変換して保存するので、こ
れらのデータがほぼ劣化することなく保存され、これに
よって網点画像の量子化によるモアレを防ぐことができ
る。

【００３６】残りの画素は平均化するとともに、第２
の領域についてはサブバンド変換後の高周波成分をベク
トル量子化するので、効率のよい量子化を行うことがで
きる。

【００３７】請求項４記載の発明によれば、エントトピ
符号化時の圧縮率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るデジタル画像形
成装置の圧縮器の信号処理過程を示す機能ブロック図で
ある。

【図２】図１の像域分離部で分離されたエッジ領域の画
像データの一例を示す説明図である。

【図３】図１の像域分離部で分離された非エッジ領域の
画像データの一例を示す説明図である。

【図４】図１の量子化部のエッジ領域における量子化の
説明図である。

【図５】サブバンド変換（Wavelet変換）の変換状態を
示す説明図である。

【図６】図１の量子化部における非エッジ領域の量子化
の説明図である。

【図７】図１の量子化部でサブバンド変換後の高周波成
分をベクトル量子化するときに使用するベクトルコード
テーブルを示す図である。

【図８】第２の実施形態に係るデジタル画像形成装置の
圧縮機の信号処理過程を示す機能ブロック図である。

【図９】図８の第２の像域分離部で分離されたエッジ領
域の画像データの一例を示す説明図である。

【図１０】図８の第２の像域分離部で分離された非エッ
ジ領域の画像データの一例を示す説明図である。

【図１１】図８の量子化部における非エッジ領域の量子
化の説明図である。

【図１２】図８の第２の像域分離部におけるエッジ領域
のグレーコード化処理を示す説明図である。

【図１３】図８の第２の像域分離部における非エッジ領
域のグレーコード化処理を示す説明図である。

【符号の説明】

１０１，８０１フレームメモリ１０２像域分離部１０３，８０５量子化部１０４，８０６エントロピ符号化部１０５，８０７記憶部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像データを２×２画素のブロック単位
に分割するブロック分割手段と、前記ブロック内の階調差によって複数種類の領域に分離
する領域分離手段と、分離された各領域を同じビット数に固定長で量子化する
量子化手段と、を備え、前記像域分離手段は、入力され
た画像データの画素値から階調差の激しい第１の領域
と、そうでない第２の領域に分離することを特徴とする
画像処理装置。
【請求項２】前記像域分離手段は、前記第１の領域を
最初に分離し、その後、第２の領域をサブバンド変換後
の高周波係数を用いてさらに分離することを特徴とする
請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】前記量子化手段は、前記第１の領域につ
いては、前記ブロックの４画素のうち画素値の取り得る
最大値または最小値に近いデータはそれぞれ最大値また
は最小値に変換して保存し、残りの画素は平均化すると
ともに、前記第２の領域については、サブバンド変換後
の高周波成分をベクトル量子化することを特徴とする請
求項１記載の画像処理装置。
【請求項４】前記サブバンド変換するブロックに対し
ては、前記量子化手段は、サブバンド変換後の低周波成
分に対してグレーコードをかけることを特徴とする請求
項２または３に記載の画像処理装置。