JP2002027256A - 多様な圧縮率制約を受ける画質制御によるデジタル・ドキュメントの圧縮方法 - Google Patents
多様な圧縮率制約を受ける画質制御によるデジタル・ドキュメントの圧縮方法Info
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Abstract
イメージ圧縮法を提供する。 【解決手段】 複数の圧縮制約条件に従うように、細密
なグラニュラリティ(一般に8×8ピクセルのブロッ
ク)で行われるイメージ・データの圧縮、人為的可視成
分に関して最も耐性のあるブロックに、より強力な圧縮
技法を選択的に施す、圧縮が強まるインクリメンタル・
バイアスの管理、及び、イメージ圧縮の制御に用いられ
る可調整セグメンテーション及び圧縮パラメータを管理
する安定フィードバック・ループを得る。
Description
のデジタル・イメージ圧縮法に関する。
フォーマット・ドキュメントは、格納コストを節約し、
伝送チャネルによる伝送時間を短縮するため、圧縮され
る場合が多い。これらのドキュメントには、文字及び図
形のような、コンピュータによるレンダリングが施され
るドキュメント領域に対して極めて優れた圧縮を実現す
ることが可能な無損失の圧縮を施すことが可能である。
しかし、被走査イメージ・データを含むドキュメント領
域の圧縮はうまくゆかない。こうしたドキュメントに
は、連続したトーンの被走査ドキュメント領域にうまく
作用する、JPEGのような損失のある圧縮テクノロジ
ーを適用することが可能である。コンピュータでレンダ
リングされる対象によって生じるコントラストの強いエ
ッジに、この圧縮テクノロジー、及び、一般には、変換
コーディング・テクノロジーによって、画質の問題が生
じることになる。この問題の解決法は、ドキュメントに
さまざまな圧縮テクノロジーを適用して、画質及び圧縮
性を最適化することである。これによって、保証圧縮率
を実現するように、複数の圧縮テクノロジーを管理し、
制御するというより大きい難題が生じることになる。
スタ・データが、プリント・バッファに十分に納まるほ
ど圧縮されるまで、圧縮比が増すようにさまざまな圧縮
手順を試みることによって圧縮される、プリント・バッ
ファ最小限化法が開示されている。
た、ラスタ・イメージのデジタル・イメージ圧縮法を提
供することを主要な1つの課題とする。
タル・イメージ圧縮法では、イメージの選択部分にさま
ざまな圧縮法を利用して、圧縮及びセグメンテーション
・パラメータに動的調整を施し、画質と圧縮のトレード
オフを制御する。イメージは、ディスク、メモリ、及
び、I/Oシステムによって効率よく取り扱えるよう
に、単一データ・ストリームに符号化される。
・タイプの未知の組み合わせを含むドキュメントを受け
取るステップと、ドキュメントに必要な圧縮量を決定す
るステップと、ある局所圧縮制約条件または1組の局所
制約条件を満たすように選択された圧縮方法で前記ドキ
ュメントのいくつかの部分を圧縮するステップと、実際
の圧縮と前記局所圧縮制約条件を比較するステップと、
前記局所圧縮制約条件を満たすように、漸次強力になる
圧縮技法でドキュメントのいくつかの部分を繰り返し圧
縮するステップが含まれている、受け取ったドキュメン
トを圧縮する方法が得られる。この方法によれば、ドキ
ュメントの実際の圧縮とある大域圧縮制約条件または1
組の大域圧縮制約条件セットを比較し、前記大域圧縮条
件を満たすように、漸次強力になる圧縮技法で前記ドキ
ュメントを繰り返し圧縮することも可能になる。
データ・タイプの未知の組み合わせを含むドキュメント
を受け取るドキュメント入力と、損失のある圧縮及び損
失のない圧縮を施す複数のドキュメント圧縮システム
と、圧縮されたドキュメント情報と圧縮制約条件を比較
して、ドキュメントに加えられた圧縮量が圧縮制約要件
を満たすか否かを判定する圧縮比較装置と、前記複数の
ドキュメント圧縮装置の選択を制御して、圧縮制限要件
を満たすように、ドキュメントに施される圧縮率を高め
るフィードバック装置と、前記フィードバック装置に応
答して、ドキュメントの処理を繰り返し行う反復圧縮プ
ロセッサが含まれている圧縮システムが得られる。
ように、細密なグラニュラリティ(一般に8×8ピクセ
ルのブロック)で行われるイメージ・データの圧縮、人
為的可視成分に関して最も耐性のあるブロックに、より
強力な圧縮技法を選択的に施す、圧縮が強まるインクリ
メンタル・バイアスの管理、及び、イメージ圧縮の制御
に用いられる可調整セグメンテーション及び圧縮パラメ
ータを管理する安定フィードバック・ループをなす。こ
のシステムの構成要素には、セグメンタに対する適切な
フィードバック信号を確定するための、圧縮率情報の処
理と、これらのフィードバック信号に応答して、より圧
縮が強まるように漸次バイアスを増すことが可能なセグ
メンタが含まれている。
ージ、または、全ページ・イメージのある部分である。
イメージは、大域圧縮制約条件が繰り返し適用されるデ
ータ・セットである。
り返し適用される入力イメージの小間隔である。望まし
い実施態様の場合、ストリップは8走査線である。
る同じ一般的なタイプのデータ・セットである。例え
ば、損失のあるイメージ・チャネルには、複数の損失の
ある圧縮方法で圧縮されることになるストリップに関す
る全てのイメージ・データが含まれている。
方法が示されている。101において、ラスタ・ドキュ
メント作成アプリケーション100によって、走査線順
序付きラスタ・フォーマット・ドキュメントが生成され
る。ラスタ・ドキュメント作成アプリケーションは、ペ
ージ記述言語ドキュメントを、コンピュータまたはマイ
クロプロセッサ・ベースのドキュメント作成システムで
実行されるラスタ・フォーマットに変換するラスタ・エ
ディタまたはシステムとすることが可能である。走査線
ラスタ・データは、圧縮手段102に送られて、圧縮さ
れる。フィードバック装置103によって、圧縮制約条
件または要件が満たされるまで、より強力な圧縮処理を
施す反復方法が得られる。出力120における圧縮手段
102の出力は、圧縮データ・ファイルであり、圧縮フ
ォーマット記憶装置104に納められる。圧縮データ・
ファイルには、圧縮解除を可能にするため、圧縮方法に
関する情報が含まれている。ドキュメントの走査線ラス
タ・フォーマットを再生するため、圧縮解除手段105
は、122でドキュメントを受信し、圧縮手段102に
よって生成された圧縮データに処理を施す。位置106
における走査線ラスタ・データは、必要に応じて、さら
に処理を加えることが可能である。典型的なシステムの
場合、圧縮処理102は、ソフトウェアまたはハードウ
ェアによって実施することが可能であるが、一般には、
ソフトウェア処理を除外するわけではないが、コンピュ
ータ・システムに組み込まれたハードウェア・ボードに
よって、圧縮解除処理105が施される。
が示されている。もとのラスタ・イメージ(図1の入力
101で受信された)は、120に示すように複数の個
別に圧縮されたストリップの連結として圧縮される。こ
のデータ全体としての平均圧縮比は、圧縮制約条件ra
を満たさなければならない。122において、各圧縮ス
トリップには、1つ以上の圧縮パケットが含まれてい
る。イメージ・データ・タイプに従って、損失のある、
または、損失のない各イメージ・データ圧縮チャネル毎
に、圧縮パケットが存在する可能性がある。どの場合に
も、無損失の圧縮マップ・データ・パケットが存在する
ことになる(図3の304参照)。本明細書において用
いられる限りにおいて、マップ・データは、圧縮に関す
る情報を表しており、圧縮解除処理に用いられるイメー
ジ・データを含むことが可能である。
縮制約条件rmを満たさなければならない。120にお
いて、各パケットには、パケット・タイプ識別子及びサ
イズ・フィールドと、それに後続する圧縮データが含ま
れている。圧縮データは、圧縮制約条件rbを満たさな
ければならない。認識しておくべきは、連結リストのよ
うな、出力パケット・ストリームのフォーマットの変形
が許容されるということである。
にはいろんな理由がある。一般に、それらは、圧縮サブ
システムのデータ帯域幅及びバッファ・サイズに関する
ものである。可能性のある実施態様の1つにおいて、r
aは、圧縮解除データが必要とされる平均割合を、圧縮
データを納めたディスク・ドライブの帯域幅で割った比
率である。比率rmは、最大圧縮ストリップ・サイズに
制約を加えるものであり、圧縮解除ハードウェアのコン
ピュータ・システム・バスの帯域幅が決定要因となる。
比率rbは、ハードウェア・ボードの各圧縮解除チャネ
ルにおいて利用可能なFIFOバッファ空間のサイズを
表している。
は、出力101で受け取る走査線順序付きラスタ・フォ
ーマット・イメージである。入力データは、1回に1ス
トリップずつ処理される。各ストリップは、その局所ス
トリップ制約条件(rb及びrm)が満たされるまで、
反復処理を受ける。実施態様の1つでは、このプロセス
は、順次実施され、完了するまで続行してから、次のス
トリップの処理が実施される。しかし、他の処理順序も
可能である。イメージ全体が完了すると、圧縮データ集
合体を検査して、大域制約条件raが遵守されているか
否かが確認される。この検査に不合格になると、入力イ
メージに対して全プロセスが反復される。
って、損失のある領域と損失のない領域に分割する。本
発明は、その教示について、参考までに本明細書におい
て援用されている、2000年5月1日に提出された、
ZecK他による米国特許出願第09/562,143
号に記載された、イメージ・セグメンテーションを実施
する解析及び分類システムを改良したものである。
同じ入力データに反復して、漸次圧縮を強めることが可
能なパラメータ化セグメンテーションが可能になる。強
度を制御するパラメータは、本明細書では「スロット
ル」と呼ばれる。無損失スロットル310の値を増す
と、イメージ・ブロックが無損失チャネル305に割り
当てられる確率が低下する(すなわち、損失のあるチャ
ネルに割り当てられる確率が高くなる)。損失のないス
ロットルは、表1に示す代替しきい値セットのグループ
間からしきい値セットを選択することによって、200
0年5月1日に提出された、ZecK他による米国特許
出願第09/562,143号の「ビジー・ゾーン」を
修正する。このしきい値選択方式によって、各順次無損
失スロットル値毎に、可視人為的圧縮成分を生じる可能
性が最も少ないイメージ・ブロックが損失のあるチャネ
ルに分類されるブロックになるようにする、改良式セグ
メンタの選択性が得られる。損失のあるスロットル31
1の値を増すと、損失のあるチャネル内の所定のブロッ
クが、306において損失のあるより強力な圧縮方法に
割り当てられる確率が高くなる。損失のあるスロットル
の値が増す毎に、2000年5月1日に提出された、Z
ecK他による米国特許出願第09/562,143号
の分類ルックアップ・テーブルが、可視人為的成分に関
する耐性が最も高いイメージ・ブロックに関するより高
いQテーブルを備えた、JPEG圧縮を指定する1組の
新しいルックアップ・テーブルに置き換えられる。30
6に経路指定されるイメージ・データ302のブロック
には、306内の複数の損失のある圧縮のうちからどれ
を用いるべきかを指定する属性303が含まれている。
間引きスロットル312は、損失のないスロットル及び
損失のあるスロットルによって、所望の圧縮率が実現さ
れない場合の、最後の手段として用いられる。このスロ
ットルによって、入力データは、その複雑性を低減する
ように修正される。スロットル値によって、2×2、4
×4、または、8×8にピクセル・ブロックが、それら
の平均値に置き換えられる。認識しておくべきは、他の
イメージ・フィルタリング法を利用することも可能であ
るという点である。実際のところ、間引きが実施される
ことが滅多にないため、その単純性が望ましいというこ
とになる。
よるイメージの再アセンブルに必要なセグメンテーショ
ン・マップ301も生成する。マップ・データは、無損
失圧縮手段304において無損失圧縮が施される。パッ
ケージャ307は、現在のイメージ・ストリップに関す
る出力パケット・ストリーム313を生成する。この時
点において、出力パケット・ストリームが、出力201
のために規定された圧縮制約条件を満たすかについては
検証されていない。
満たされていることが確認されると、圧縮ストリップ・
データが出力201から放出され、イメージ入力データ
の次のストリップの処理が続行される。制約条件が満た
されない場合、スロットル・パラメータが調整され(3
09)、現在のストリップが再試行される。スロットル
調整方式は、本発明の特徴である。この方式の重要部分
は、スロットルによって得られるフィードバック・ルー
プが本質的に安定しているということである。無損失ス
ロットルには、無損失チャネルから損失チャネルへとデ
ータを転送する効果がある。損失スロットルによって、
個々のブロックにおいて、損失のあるチャネルの圧縮が
強まる傾向が増すが、スロットル調整処理については、
残りの図のフローチャートに関連して詳述するものとす
る。
及びrm)を強化するため、各ストリップのスロットル
に施される処理の概要であるフローチャートが示されて
いる。このフローチャートにおける3つの処理モジュー
ルのそれぞれに関する詳細が、次の3つの図に示されて
いる。
を強化するため、各ストリップのスロットルに施される
処理のフローチャートが示されている。
件を強化するため、各ストリップのスロットルに施され
る処理のフローチャートが示されている。このフローチ
ャートに記載されている処理が、rm制約条件を強化す
るため、図4において呼び出され、また、ra制約条件
を強化するため、図8の処理によっても呼び出される。
図6の圧縮制約条件rは、rmとraのどちらが適用さ
れるかに従って、異なる値をとる。rmの場合、rに用
いられる実際の値は、目標圧縮率rmよりも20%制限
が厳しくなる。同様に、raの場合、rに用いられる値
は、大域目標圧縮率raよりも20%制限が厳しくな
る。本明細書において用いられる限りにおいて、「制限
が厳しくなる」は、より強力な圧縮を必要とする傾向を
表している。後続の再圧縮候補パケット数を増すため、
20%のマージンが利用される。それらの目標をかろう
じて満たしたパケットは、他の不十分な圧縮ストリップ
に反復処理を加えて、極めて強力なスロットル・レベル
に達するようにしなければならない確率を低下させるた
め、より強力なスロットルで再圧縮される。その目標圧
縮率を20%以上超えるパケットだけが、そのままにし
て、現在の反復処理を受けることになる。認識しておく
べきは、20%のマージンは、経験に基づいて決定され
たものであり、変更を受けるということである。
を強化するため、各ストリップのスロットルに施される
オーバライド処理のフローチャートが示されている。こ
の処理は、損失のないパケット及び損失のあるパケット
が、それらのスロットルがインクリメントされない程度
には十分うまく圧縮されるが、ストリップが、圧縮マッ
プ・データのオーバヘッドのためにrm制約条件を満た
さないという場合に必要になる。
めに、各ストリップのスロットルに施される処理のフロ
ーチャートが示されている。局所圧縮制約条件を強化し
て、イメージ全体の初期圧縮が完了すると、圧縮データ
の集合体を検査して、大域制約条件raの遵守が確認さ
れる。この検査に不合格になると、大域制約条件が満た
されるまで、このフローチャートに従って、イメージ処
理が繰り返される。イメージの再処理を実施することに
なる場合、各ストリップに関するスロットルの再初期化
は行われないという点に留意されたい。全てのスロット
ルは、終了したところから再開し、大域目標が実現する
まで、さらにインクリメントされる。
たはワークステーション・ハードウェア・プラットフォ
ームに用いることが可能な移植性のソース・コードをも
たらす、オブジェクト指向ソフトウェア開発環境を利用
したソフトウェアにおいて、容易に実施することが可能
である。あるいはまた、開示のイメージ処理システム
は、標準的な論理回路を用いて、または、とりわけ、V
LSI設計を用いた単一チップにおいて、部分的または
完全にハードウェアで実施することも可能である。ソフ
トウェアまたはハードウェア、あるいは、その組み合わ
せのいずれを用いて実施されようと、このイメージ処理
システムは、システムの速度及び効率要件、さらには、
用いられている特定の機能、及び、特定のソフトウェア
またはハードウェア・システム、及び、特定のマイクロ
プロセッサまたはマイクロコンピュータ・システムに応
じてさまざまである。しかし、このイメージ処理システ
ムは、適用可能な技術の熟練者であれば、コンピュータ
技術の一般知識と共に、本明細書に記載の機能説明か
ら、あまり実験をしなくても、容易に開発することが可
能である。
である。
対する関係を示す図である。
ある。
ートである。
チャートである。
ローチャートである。
である。
Claims (3)
- 【請求項1】 受け取ったドキュメントを圧縮する方法
であって、 複数データ・タイプの未知の組み合わせを含むドキュメ
ントを受け取るステップと、 前記ドキュメントに必要な圧縮量を決定するステップ
と、 局所圧縮制約条件を満たすように選択された圧縮方法で
前記ドキュメントのいくつかの部分を圧縮するステップ
と、 実際の圧縮と前記局所圧縮制約条件を比較するステップ
と、 前記局所圧縮制約条件を満たすように、漸次強力になる
圧縮技法で前記ドキュメントのいくつかの部分を繰り返
し圧縮するステップと、 を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記ドキュメントの実際の圧縮と大域圧
縮制約を比較するステップと、 前記大域圧縮制約条件を満たすように、漸次強力になる
圧縮技法で前記ドキュメントを繰り返し圧縮するステッ
プと、 を含むことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 複数のデータ・タイプの未知の組み合わ
せを含むドキュメントを受け取るドキュメント入力を含
む圧縮システムであって、 損失のある圧縮及び損失のない圧縮を施す複数のドキュ
メント圧縮システムと、 圧縮されたドキュメント情報と圧縮制約条件を比較し
て、ドキュメントに加えられた圧縮量が圧縮制約要件を
満たすか否かを判定する圧縮比較装置と、 前記複数のドキュメント圧縮装置の選択を制御して、圧
縮制限要件を満たすように、ドキュメントに施される圧
縮率を高めるフィードバック装置と、 前記フィードバック装置に応答して、ドキュメントの処
理を繰り返し行う反復圧縮プロセッサと、 を含むことを特徴とする圧縮システム。
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