JP2003158635A - 画像処理装置、画像符号化装置および画像印刷装置ならびにそれらの方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 限定階調化が予定されている多値画像を、小
規模かつ簡単な構成で、効果的に圧縮する。 【解決手段】 画像入力部１０は、２値化が予定されて
いる多値の画像入力データ１１０を入力する。地下閾値
参照部２０は後段で行われる２値化で使用する閾値行列
から、入力画像データ１１０の注目画素に対応する閾値
を閾値データ１２０として画素値変更部３０へ送出す
る。画素値変更部３０は閾値データ１２０に基づき、予
め定めれらた手法で入力画像データ１１０の注目画素値
を変更し、変更画像データ１３０として画像出力部４０
へ送出する。画像出力部４０は外部に対し、変更画像デ
ータ１３０の出力処理を行う。画素値変更部３０は、閾
値レベルを跨がらない範囲で、後段の符号化に都合がよ
いように、元の画素値を変更する。後段の２値化に悪影
響を与えることなく、符号化効率を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は画像の圧縮技術に関
するものであり、特に多値画像から閾値処理で生成した
限定階調画像を圧縮する装置に関するものである。

【０００１】

【従来の技術】主に出力デバイスなどの制限から、多値
画像を２値画像に変換することがある。この変換を２値
化と呼ぶが、２値化には画質を向上させるために組織的
ディザ、ブルーノイズマスク、誤差拡散など、多くの技
術がある。これらの技術のうち、組織的ディザやブルー
ノイズマスクのように画素位置毎に閾値を決め、対応す
る画素値と閾値の大小関係によって２値の０／１を決定
するような処理を、以下では特に独立決定法による２値
化と呼ぶ。また独立決定法による２値化では閾値のセッ
トを行列で表現することが多いが、これを以下では閾値
行列と呼ぶ。閾値行列は一般に矩形だが、方式によって
その大きさは異なり、特にブルーノイズマスクでは百画
素単位の閾値行列を採用することもある。

【０００２】一般に２値化処理に入力される多値画素と
出力する２値画素には、１対１または１対多の関係があ
る。１対多の場合には多値画素１つにつき複数の閾値が
対応し、この閾値の個数分だけ２値画素を生成すること
になる。１対１の場合をディザ、１対多の場合を濃度パ
ターンと分類することもできるようだが、ここではまと
めてディザまたは２値化と呼ぶ。

【０００３】ところで画像データは一般にデータ量が膨
大になるので、通信、蓄積などを行う際には圧縮してデ
ータ量を削減することが多い。圧縮を行うための符号化
技術には、いくつもの手法が存在する。大別すれば、復
号したときに入力を完全に再現する可逆方式と、何らか
の損失を伴う非可逆方式がある。これらの圧縮手法を、
以下では符号化と称する。

【０００４】上述したような２値化画像用の符号化とし
ては、ＪＢＩＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｂｉ−ｌｅｖｅｌ Ｉｍ
ａｇｅｓ ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）で制定した符
号化技術（以下、単にＪＢＩＧという）などが存在す
る。しかしＪＢＩＧでは符号化時に参照する画素の範囲
を制限しているため、独立決定法による２値化において
閾値行列を大きくとった場合、圧縮率が悪化するという
問題がある。

【０００５】以下、この問題を解決しようとする従来技
術である特開平７−２３１３９０号公報を従来例として
説明する。なお、以下では、これからちょうど符号化し
ようとする画素を注目画素と定義する。

【０００６】従来例は２値化後の画像から多値画像を予
測することにより、圧縮率を向上しようとする技術であ
る。図１４は従来例の符号化装置の構成例である。この
従来例の説明においては、本発明の説明の趣旨に沿うよ
うに用語を一部変更しているが、その本質に関わるもの
ではない。図中、１０は画像入力部、１１はテンプレー
ト部、１２は予測状態算出部、１３はマルコフ確率推定
部、１４は算術符号構成部、４１は符号出力部、１１０
は入力画像データ、１１１はテンプレート画像データ、
１１２は予測状態データ、１１３は推定確率データ、１
４０は符号データである。

【０００７】図１４の各部について説明する。図１４の
画像符号化装置は以下の構成よりなる。画像入力部１０
は外部から２値画像を受け取り、入力画像データ１１０
としてテンプレート部１１および算術符号構成部１４へ
送出する。テンプレート部１１は注目画素から予め指定
された位置関係にある画素値を、テンプレート画像デー
タとして予測状態算出部１２へ送出する。予測状態算出
部１２は注目画素の画素値を予測し、注目画素の閾値と
の距離を予測状態データ１１２として、マルコフ確率推
定部１３へ送出する。マルコフ確率推定部１３は予測状
態データ１１２によって条件付けされた確率推定を行
い、推定確率データ１１３として算術符号構成部１４へ
送出する。算術符号構成部１４は注目画素値を推定確率
データ１１３に基づいて算術符号化し、符号データ１４
０として符号出力部４０へ送出する。符号出力部４０は
外部に符号データ１４０を出力する。

【０００８】以上の構成に基づいた従来例の動作につい
て説明する。図１５は従来例の画像符号化装置の動作を
示すフローチャートである。以下、図１５を用いて従来
例の動作について説明する。Ｓ１０では画像入力部１０
において外部から画像を入力する。Ｓ５１ではテンプレ
ート部１１において予め定められたテンプレートの切り
出しを行う。Ｓ５２では予測状態算出部１２において予
測状態の算出を行う。Ｓ５３ではマルコフ確率推定部１
３においてマルコフ確率の推定を行う。Ｓ５４では算術
符号構成部１４において、Ｓ１０で入力した画像に対し
てＳ５３で算出した推定確率を用いて算術符号化を行
う。Ｓ４１では符号出力部４１においてＳ５４で生成し
た符号を外部に出力する。

【０００９】以上の動作の中で、予測状態算出部１２に
おける注目画素値の予測は、テンプレートの画素パター
ンとそれぞれに対応する閾値から算出する。具体的には
注目画素の画素値と閾値の関係から予め画素値パターン
を生成しておき、この画素値パターンと実際のテンプレ
ートとして得られたパターンを比較し、もっとも近いパ
ターンに対応する画素値を予測値とする。

【００１０】次に従来例の問題点について述べる。従来
例は閾値行列に基づいて注目画素値を推定するので、圧
縮率が閾値行列の大きさに依存しづらくなる。しかしこ
の推定方法は周辺画素を利用するので、エッジなどの局
所的かつ急峻な画素値変化に追従することができない。
この結果、地図や文字文書などのエッジが多発する画像
で圧縮率が悪化することが懸念される。

【００１１】また従来例では１画素毎に予測状態の算出
を行う必要がある。一般に２値の出力デバイスは、イン
クジェットプリンタや印刷機のごとく高解像度化する傾
向があり、同じ紙サイズでも画素数が増大する。この増
大した画素毎に予測状態を算出するのでは処理負荷が重
くなりすぎ、少なくとも高速出力の用途では適用が難し
い。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上で述べてきたよう
に従来例の問題点として、（１）原理的に圧縮率の画像
種別に対する依存性が懸念されること、（２）処理負荷
が多大なことがあげられる。

【００１３】本発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
で、独立決定法による限定階調化が予定されている多値
画像を、小規模かつ簡単な構成で、効果的に圧縮する画
像処理技術および画像符号化技術を提供することを目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の側面によ
れば、上述の目的を達成するために、階調数削減処理に
より限定階調画像に変換することが予定されている多値
画像を処理する画像処理装置において、画像を入力する
画像入力手段と、所定の２値以上の限定階調化用閾値デ
ータを参照する閾値参照手段と、上記画像入力手段によ
り入力した画像データに対して、上記閾値参照手段によ
り参照した閾値データをもとに所定の画素値変更処理を
行う画素値変更手段と、上記画素値変更手段で得られた
変更画像データを出力する画像出力手段とを具備し、上
記画素値変更手段は上記閾値データを越えない範囲で、
後段に接続される画像符号化装置での圧縮率が向上する
ように画素値を変更することを特徴とするものである。

【００１５】この構成においては、限定階調化（例えば
２値化）を行う前に符号化を行うので自己相関性を失う
ことがなく、しかも、後段の限定階調化に支障が出ない
範囲で符号化を最適化するように画素値を変更して、高
い圧縮率を実現できる。

【００１６】この場合、閾値データを越えない範囲で画
素値が変更される。すなわち、閾値データが規定する閾
値レベルをまたいで画素値が変更しないようにする。

【００１７】本発明の第１の側面に従う画像処理装置に
おいて、上記画素値変更手段は上記入力画像データを予
測する予測手段と、上記予測手段による予測結果と上記
閾値データに基づいて、上記入力画像データを変更する
画素値選択手段とを具備し、上記画素値選択手段は上記
閾値データを越えない範囲で、上記予測データが注目画
素値と等しくなるよう注目画素値を変更するようにして
もよい。

【００１８】また、本発明の第１の側面に従う画像処理
装置において、上記画素値変更手段は上記画像データを
予測する少なくとも２つ以上の予測手段と、上記複数の
予測手段による予測結果と上記画像データの、連続する
一致回数を計数するラン計数手段と、上記ラン計数手段
で計数した一致ランデータをもとに上記画像データおよ
び上記予測結果から画素値を選択する選択手段とを具備
し、上記ラン計数手段は上記閾値データを越えない範囲
で上記予測結果と上記画像データが一致とみなし、上記
選択手段はもっとも長い一致ランを持つ予測結果を選択
するようにしてもよい。

【００１９】また、上述の画像処理装置において、上記
画素値変更手段は上記変更画像データに加えて処理の中
間データを出力し、続く画像符号化装置で上記中間デー
タを利用できるようにするようにしてもよい。

【００２０】また、上述の画像処理装置において、上記
画像入力手段で入力された画像に対して、想定する出力
機器の非線型性を補正する補正手段を設け、上記補正手
段の補正結果に対して上記画素値変更手段は画素値変更
処理を行うようにしてもよい。この場合に、トーン補正
等を行う場合でも問題なく対処できる。トーン補正の前
に画素値を変更すると画質劣化を招来する場合がある。

【００２１】この構成において、上記補正手段の補正処
理は週、日などの一定期間毎に調整し直すようにしても
よい。また、上記補正手段の補正処理は出力の実効レン
ジに合わせて画素値レンジを狭くするようにしてもよ
い。

【００２２】また、上述の画像処理装置において、上記
画像入力手段で入力された画像に対して、想定する出力
機器の変動による補正を吸収するための保護域を設定す
る保護域参照手段を設け、上記画素値変更手段は上記保
護域参照手段によって提示される保護域に対しては画素
値変更処理を行わないようにしてもよい。この場合、後
段でトーン補正を行っても、画質劣化を招来するような
不適切な画素値変更を回避することができる。

【００２３】また、本発明の第２の側面によれば、階調
数削減処理により限定階調画像に変換することが予定さ
れている多値画像を処理する画像処理装置において、画
像を入力する画像入力手段と、所定の２値以上の限定階
調化用閾値データを参照する閾値参照手段と、上記画像
入力手段により入力した画像データに対して、上記閾値
参照手段により参照した閾値データをもとに所定の画素
値変更処理を行う画素値変更手段と、上記画素値変更手
段で得られた変更画像データを出力する画像出力手段と
を具備することを特徴とする。

【００２４】この構成においては、例えば、予測符号化
処理が最適になるように画素値を変更することができ
る。

【００２５】また、本発明の第３の側面によれば、上述
の目的を達成するために、階調数削減処理により限定階
調画像に変換することが予定されている多値画像を処理
する画像符号化装置において、画像を入力する画像入力
手段と、所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参
照する閾値参照手段と、上記画像入力手段により入力し
た画像データに対して、上記閾値参照手段により参照し
た閾値データをもとに所定の画素値変更処理を行う画素
値変更手段と、上記画素値変更手段で得られた変更画像
データを符号化する画像符号化手段と、上記画像符号化
手段で得られる符号化データを出力する符号出力手段と
を具備し、上記画素値変更手段は上記閾値データを越え
ない範囲で、上記画像符号化手段における圧縮率が向上
するように画素値を変更することを特徴とする。

【００２６】この構成においても、限定階調化を行う前
に符号化を行うので自己相関性を失うことがなく、しか
も、後段の限定階調化に支障が出ない範囲で符号化を最
適化するように画素値を変更して、高い圧縮率を実現で
きる。

【００２７】また、本発明の第４の側面によれば、上述
の目的を達成するために、階調数削減処理により限定階
調画像に変換することが予定されている多値画像を処理
する画像符号化装置において、画像を入力する画像入力
手段と、所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参
照する閾値参照手段と、上記画像入力手段により入力し
た画像データに対して、上記閾値参照手段により参照し
た閾値データをもとに所定の画素値変更処理を行う画素
値変更手段と、上記画素値変更手段で得られた変更画像
データを符号化する画像符号化手段と、上記画像符号化
手段で得られる符号化データを出力する符号出力手段と
を具備し、上記画像符号化手段は上記画素値変更手段が
出力する変更画像データに加え、中間データを参照する
ことで符号化処理の一部を省略できるようにすることを
特徴とするものである。

【００２８】この構成においては、画素値変更に伴い得
られる中間データを流用して符号化処理を簡略化でき
る。

【００２９】上述の画像処理装置および画像符号化装置
において、上記中間データは、例えば、上記画素値変更
手段が具備する予測手段の予測結果である。

【００３０】また、本発明の第５の側面によれば、画像
印刷装置において、画像を入力する画像入力手段と、所
定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾値
参照手段と、上記画像入力手段により入力した画像デー
タに対して、上記閾値参照手段により参照した閾値デー
タをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更手段
と、上記画素値変更手段で得られた変更画像データを所
定の方法で符号化する画像符号化手段と、上記画像符号
化手段で得られる符号データに対して上記画像符号化手
段で行う符号化処理の逆変換である復号処理を行う画像
復号手段と、上記閾値参照手段により参照した閾値デー
タをもとに上記画像復号手段の復号結果を限定階調化化
する限定階調化手段と、上記限定階調化手段で得られる
２値画像を印刷する画像印刷手段とを具備し、上記画素
値変更手段と上記限定階調化手段で参照する閾値は同一
のものであることを特徴とするものである。

【００３１】この構成においても、限定階調化を行う前
に符号化を行うので自己相関性を失うことがなく、しか
も、後段の限定階調化に支障が出ない範囲で符号化を最
適化するように画素値を変更して、高い圧縮率を実現で
きる。

【００３２】上述の画像符号化装置または画像印刷装置
において、上記画像符号化は、例えば、予測符号化であ
る。

【００３３】また、上述の画像符号化装置または画像印
刷装置において、上記画像符号化は上記予測結果と上記
変更画像データとの誤差を算出する誤差算出手段と、上
記誤差をエントロピー符号化する符号化手段とを具備す
るものでよい。

【００３４】また、上述の画像符号化装置または画像印
刷装置において、上記誤差算出手段における算出処理
は、例えば、減算、クリッピング付きの減算、排他的論
理和のいずれかである。

【００３５】また、上述の画像符号化装置または画像印
刷装置において、上記符号化手段におけるエントロピー
符号化処理は、例えば、Ｈｕｆｆｍａｎ符号化、算術符
号化、ＬＺ符号化、ブロックソーティング符号化、Ｇｏ
ｌｏｍｂ符号化のいずれかまたはその組み合わせであ
る。

【００３６】また、上述の画像処理装置、画像符号化装
置または画像印刷装置において、上記閾値参照手段で行
う閾値参照処理は、例えば、上記画像入力手段または上
記画像復号手段と同期をとるか、または閾値参照結果を
スキャン順にストリーム状にして出力するものである。

【００３７】また、上述の画像処理装置、画像符号化装
置または画像印刷装置において、上記画素値変更手段で
行う画素値変更処理は、後で適用される符号化方式にあ
わせて処理を変更するものであってよい。

【００３８】また、上述の画像処理装置、画像符号化装
置または画像印刷装置において、上記画素値変更手段で
行う画素値変更処理は、例えば、ローバスフィルタによ
る高域成分除去、直前画素値での置き換え、所定の予測
式による予測値での置き換え、既出現画素値での置き換
え、連続する既出現画素値のパターンでの置き換え、既
出現の周辺画素と注目画素の組み合わせによる置き換
え、先読みした画素値での置き換え、先読みした画素が
所定の予測式で予測できるようにする画素値での置き換
え、先読みした画素値が連続する既出現画素値のパター
ンとなるような画素値への置き換え、先読みした画素値
が既出現の周辺画素と注目画素の組み合わせになるよう
な画素値への置き換え、のいずれかまたはそれらの組み
合わせで行う。

【００３９】また、上述の画像処理装置、画像符号化装
置または画像印刷装置において、上記画素値変更手段で
行う画素値変更処理は、例えば、置き換え候補となる候
補値と上記入力画像データの画素値が、上記閾値参照手
段で参照する閾値で閾値処理した場合に同一の値になる
場合は注目画素値を上記候補値で置き換え、そうでない
場合はそのままにするものである。

【００４０】また、上述の画像処理装置、画像符号化装
置または画像印刷装置において、上記画素値変更手段で
行う画素値変更処理は、例えば、上記候補値で置き換え
られないときには、上記閾値データを越えない範囲で最
も上記候補値に近い値で置き換えるものである。

【００４１】また、上述の画像処理装置、画像符号化装
置または画像印刷装置において、上記画素値変更手段で
行う画素値変更処理は、例えば、注目画素値を上記候補
値で置き換えられないときでも、上記閾値処理の結果が
許容範囲の誤差に収まる場合には注目画素値を上記候補
値で置き換えるものである。

【００４２】なお、本発明の上述の側面および本発明の
他の側面は、特許請求の範囲に記載され、以下、実施例
を用いて詳細に説明される。

【００４３】また、本発明は、装置またはシステムとし
て実現できるのみでなく、方法の形態でも実現可能であ
り、少なくともその一部をコンピュータプログラムとし
て実現できることももちろんである。

【００４４】

【発明の実施の形態】本発明の実施例の具体的な説明の
前に、本発明の基本的な原理について述べる。まず画像
の一般的な性質を整理する。

【００４５】一般に、独立決定法による２値化で生成し
た２値画像を、そのまま符号化するのは難しい。画像符
号化で頻繁に利用する自己相関性が２値化によって失わ
れるためである。特にブルーノイズマスクのような拡散
系のスクリーンでこの傾向が顕著である。失われた自己
相関性は何らかのかたちで本来の多値画像に戻さない限
り、回復しない。従って２値画像を符号化する場合、原
画の多値画像には自己相関性があっただろうにもかかわ
らず、自己相関性を利用することは難しい。

【００４６】ただし２値化には圧縮率を向上する働きも
ある。まず階調数が減るので、もととなる画像データ量
自体が小さくなる。また写真やスキャン画像のような、
いわゆる自然画像に含まれるノイズ成分を抑制する効果
もある。ただし拡散系のスクリーンは２値画像自体がノ
イズ的性質を持つので、この効果はあまりない。

【００４７】従来例では２値化結果と閾値から原画の多
値の画素値を推定することで、自己相関性を部分的にだ
が復元している。すなわち注目画素がテンプレート画素
の推定値に近いことを仮定した画像符号化を適用するこ
とで、圧縮率の向上を図っている。この手法だと自己相
関性を利用できる代わり、既に述べたような問題点が発
生する。

【００４８】次に本発明の原理を述べる。本発明では２
値化を符号化復号処理の後段に置くことを前提とする。
こうすると符号化処理を多値画像上で行うので、自己相
関性を失うことはない。しかし、これだけだと上述した
２値化の圧縮率向上効果を得ることができない。そこで
２値化を前提とした画素値の量子化処理を符号化復号処
理の前段で行う。

【００４９】ここでいう画素値の量子化処理について説
明する。２値画像が局所的に再現できる階調には当然限
りがある。図３は多値１画素を２値４画素で表現する例
の概念図である。ここでいう多値を８ｂｉｔとすると、
入力１画素で２５６階調を表現できるのに対して、２値
４画素ではすべて白からすべて黒まで５段階の階調しか
表現することができない。図３では仮に対応する４つの
閾値を３２，９６，１６０，２２４としたが、この閾値
の中間（以下、閾値レンジという）で階調変化があった
としても、出力としては違いを認識できない。つまり独
立決定法による２値化は多値（この場合は５値）の量子
化処理だともいえる。上で述べた２値化が持つ圧縮率の
向上効果は、この量子化の効果による。

【００５０】そこで本発明ではこの量子化処理だけを符
号化処理の前段に移動する。上の説明で明らかなよう
に、あとで２値化することがわかっていれば、この量子
化処理がどこにあろうと最終的な２値画像には影響がな
い。そこで本発明では符号化処理の前段において、上述
の閾値レンジ内で画素値を符号化処理に都合の良いよう
に変更することにより、２値化による圧縮率向上効果を
実現する。

【００５１】本発明では符号化に自己相関性を利用する
ことができる上に、２値化による圧縮率向上効果を加え
ることができるので、高い圧縮率が期待できる。さらに
各処理は多値画像の１画素毎に行うので、処理時間は入
力解像度のみに依存する。これは処理負荷が軽いことを
意味しており、高解像度かつ高速度の出力デバイスにも
適用しやすい。

【００５２】また、以上では簡単のため２値化に限定し
て説明してきたが、閾値処理結果を多値とする２値以上
の限定階調化でも同じように本発明を適用することがで
きる。図３では入力１画素に２値出力４画素の例を説明
したが、これは入力１画素に５値出力１画素であっても
閾値レンジとしてはまったく同じことになり、本発明を
そのまま適用することができる。この例からも本発明が
２値以上の限定階調化にわたって有効であることは明ら
かである。以下、説明を簡単にするために２値化と呼ぶ
が、２値以上への拡張も容易に可能である。

【００５３】本発明の具体的な例については実施例にお
いて説明する。以下、本発明の実施例として、

【００５４】（１）画像処理装置として実施する例 （２）一般的な予測符号化に適用する例 （３）一般的な予測符号化と融合する例 （４）特定の予測符号化に適用する例 （５）画像出力システムとして実施する例 （６）トーン調整の必要な画像出力装置と組み合わせて
実施する例 の６つについて述べる。

【００５５】［第１の実施例］本発明の第１の実施例と
して、まず画素値を変更する部分だけを画像処理装置と
して独立に実施する例を述べる。以下、本発明の第１の
実施例の具体的な説明を行う。

【００５６】図１は第１の実施例における画像処理装置
を示すブロック図である。図中、図１４と同様の部分に
は同一の符号を付して説明を省略する。図中、２０は閾
値参照部、３０は画素値変更部、４０は画像出力部、１
２０は閾値データ、１３０は変更画像データである。

【００５７】図１の各部について説明する。閾値参照部
２０は本実施例の後段で行われる２値化で使用する閾値
行列から、入力画像データ１１０の注目画素に対応する
閾値を閾値データ１２０として画素値変更部３０へ送出
する。画素値変更部３０は閾値データ１２０に基づき、
予め定めれらた手法で入力画像データ１１０の注目画素
値を変更し、変更画像データ１３０として画像出力部４
０へ送出する。画像出力部４０は外部に対し、変更画像
データ１３０の出力処理を行う。

【００５８】以上の構成に基づいて本発明の第１の実施
例の動作について説明する。図３は第１の実施例におけ
る画像処理動作を示すフローチャートである。図中、図
１５と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略す
る。ただし若干異なる部分については説明を加える。

【００５９】図３を用いて本発明の第１の実施例におけ
る画像処理を説明する。Ｓ２０で画素値変更処理を行
う。Ｓ４０では画像出力部において、変更画像データ１
３０の出力を行う。Ｓ５０では未処理部分があればＳ１
０へ、すべて処理が完了すれば処理全体を終了する。

【００６０】以上の動作の中で、閾値参照部２０におけ
る閾値データ１２０の生成について説明する。まず閾値
参照部２０において参照すべき閾値行列は、本実施例で
出力する変更画像データ１３０に最終的に施される２値
化処理と一致している必要がある。

【００６１】また閾値参照部２０では画像入力部１０に
おける注目画素の画素位置から、最終的に施される２値
化処理において注目画素に対応する閾値を選択する必要
がある。これを実現するのに画像入力部１０と閾値参照
部２０を直接同期させるようにしてもよいし、画像サイ
ズから閾値参照部２０で閾値をスキャン順にストリーム
状にして出力し、画素値変更部３０で同期をとるように
してもよい。その他、どのような実装形態をとるにせ
よ、画素値変更部３０に入力する入力画素と参照閾値
が、最終的な２値化時の組み合わせと一致すれば問題な
い。図４は４ｘ３の閾値行列の例と、これを繰り返し適
用する場合について、ストリーム状に展開した閾値デー
タ１２０の例である。

【００６２】次に画素値変更部３０における画素値変更
処理について説明する。本処理の目的は上述した閾値レ
ンジの範囲内で、後段の画像符号化に都合よいように画
素値を変更することである。

【００６３】閾値レンジについては既に説明したので、
閾値レンジの例示のみ行う。例えば図３の２値化の場
合、入力画素値が１２であれば、閾値と画素値が等しか
ったときの処理でバリエーションがあるが、例えば閾値
レンジは０から３１となる。また入力画素値が８０であ
れば、例えば閾値レンジは３２から９５となる。

【００６４】次に画像符号化に都合の良い画素値とは何
かということについて説明する。一般に画像符号化は入
力画像に対して仮定を行う。これをモデリングとか、ソ
ースコーディングなどといい、画素値の連続性・局所性
や周波数特性を仮定するのが一般的である。前出のＪＢ
ＩＧは注目画素値が周辺画素値パターンに依存するとい
うマルコフモデルを立てているし、画像符号化標準ＪＰ
ＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐ
ｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）では周波数特性の低域集中性を
仮定している。また可逆の画像符号化標準であるＪＰＥ
Ｇ−ＬＳをはじめとするいわゆる予測符号化や、ランレ
ングスコーダなどは画素値の連続性を利用する。

【００６５】画像符号化の圧縮率を決める要因の１つ
は、それぞれの符号化方式が置く仮定に対する入力画像
の適合性にある。例えば高周波成分の少ない写真画像は
ＪＰＥＧで圧縮しやすいが、逆に高周波成分の多い文字
文書画像はＪＰＥＧでは圧縮しづらい。

【００６６】そこで結論としては、画素値変更部３０に
おける画素値変更処理は、後段に置く画像符号化が使う
仮定に適合しやすくなるよう、画素値を変更すれば良
い。ＪＰＥＧの例でいえば、例えばローパスフィルタな
どで高周波成分を除去してやれば、圧縮率を向上するこ
とができる。もちろんこのとき、閾値レンジを外れるよ
うな画素値の変更を行ってはならない。従って、ローパ
スフィルタをかけた後に閾値レンジ内に強制的に戻すと
か、閾値レンジを越えるようなときはフィルタの係数を
調整するとか、何らかの方法で閾値レンジ内に収めるこ
とが必要である。

【００６７】他の例では、例えばランレングスコーダを
後段に使う場合は、閾値レンジ内であれば直前の画素値
と同じ画素値に変更する。このとき逆に次の画素値を先
読みして、その先の画素値にあわせるような変更をして
も構わないし、これらを組み合わせてより高度な処理を
しても構わない。また予測符号化の例では、ランレング
スコーダの例のような処理も効果的だが、符号化で使用
する予測処理がより正確な予測になるように画素値を変
更しても良い。なお予測符号化の一例については別の実
施例として説明する。

【００６８】またＬＺのようにシンボルの反復性を利用
する符号化を後段に使う場合は、より反復するシンボル
が多くなり、かつ長く連続するように画素値を変更すれ
ば良い。マルコフ符号化やブロックソーティング符号化
が後段にくる場合は、周辺画素と注目画素の組み合わせ
が特定の組み合わせに集中するように画素値を調整すれ
ば良い。この他いちいち説明しないが、どのような符号
化を持ってくるにしても、基本的にはその符号化がおく
仮定に沿うように処理を定義すれば良いのであり、それ
は符号化がきまれば容易に設定可能である。そしてこれ
らの処理によって、２値化がもたらす圧縮率向上効果と
同程度の効果が多値画像上で実現できることになる。

【００６９】以上で説明したように、本発明の第１の実
施例によれば独立決定法による２値化画像の符号化にお
ける前処理として、ごく高速かつ軽い処理負荷で、自己
相似性などの多値画像の性質と階調削減などの２値画像
の性質とのいずれも画像に反映できるので、後段の符号
化の圧縮率をより向上することができる。

【００７０】［第２の実施例］本発明の第２の実施例と
して、本発明を予測符号化に適用する画像処理装置の例
について説明する。

【００７１】以下、本発明の第２の実施例の具体的な説
明を行う。図５は本発明の第２の実施例における画像処
理装置を示すブロック図である。図中、図１４、図１と
同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。３
０１は予測部、３０２は画素値選択部、３０３は予測画
素値データである。

【００７２】図５の各部について説明する。予測部３０
１は入力画像データ１１０に対して、所定の予測処理を
行い、その結果を予測画素値データ３０３として画素値
選択部３０２へ送出する。画素値選択部３０２は入力画
像データ１１０、予測画素値データ３０３、閾値データ
１２０の各データを参照し、画素値を選択して出力画像
データ１３０として画像出力部４０へ送出する。

【００７３】次に本発明の第２の実施例の動作について
説明する。図２および図６は第２の実施例における画像
処理動作を示すフローチャートである。図中、図１５と
同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。た
だし若干異なる部分については説明を加える。

【００７４】以下、図２および図６を用いて本発明の第
２の実施例の画像処理動作を説明する。図２については
本発明の第１の実施例ですでに説明しているので説明を
省略し、図２におけるＳ３０について図６を用いて説明
する。Ｓ３１では予測部３０１において、予測処理を行
う。Ｓ３２では入力画像データ１１０の注目画素値と予
測画素値データ３０３が、閾値データ１２０で与えられ
る閾値において同一閾値レンジに収まっているかどうか
を判定する。そしてその結果、収まっていればＳ３３
へ、そうでなければＳ３４へ進む。Ｓ３３では画素値選
択部３０２において予測値を選択する。Ｓ３４では画素
値選択部３０２において入力画像データ１１０の注目画
素値を選択する。

【００７５】以上の動作の中で、予測部３０１における
予測処理は、既に処理済の画素値から注目画素値を予測
する処理であるが、詳細は予測符号化として公知の技術
なのでこの説明を省略する。一例としてＪＰＥＧのＳｐ
ａｔｉａｌ方式として制定されている可逆の予測符号化
では、注目画素の直左画素をＡ、直上画素をＢ、左上画
素をＣとした場合、以下の予測式のうちの１つを選択的
に使用する。

【００７６】

【数１】Ｘ＝Ａ （１） Ｘ＝Ｂ （２） Ｘ＝Ｃ （３） Ｘ＝Ａ＋Ｂ−Ｃ （４） Ｘ＝Ａ＋（（Ｂ−Ｃ）／２） （５） Ｘ＝Ｂ＋（（Ａ−Ｃ）／２） （６） Ｘ＝（Ａ＋Ｂ）／２ （７）

【００７７】次に画素値選択部３０２における画素値選
択処理について説明する。一般的な予測符号化では予測
値と実際の注目画素値を比較し、その差分、いわゆる予
測誤差をエントロピー符号化する。このとき後段のエン
トロピー符号化は、予測誤差の分布が０を中心とする上
に凸の分布になることを想定して設計されていることが
多い。つまり、予測誤差が０に近いほど、最終的な圧縮
率を向上することができる。

【００７８】従って圧縮率を高めるためには画像入力デ
ータ１１０の注目画素値を予測画素値データ３０３に近
づければよい。このとき注目画素値と予測画素値が閾値
データ１２０で定義される同一の閾値レンジに入ってい
る場合に制限すれば、最終的な２値画像で画質劣化を生
じなくすることができる。

【００７９】ここでの目的は、注目画素値の閾値レンジ
を越えることなく、予測処理の誤差を小さくするように
画素値を調整することである。従って上で説明した動作
は、一例に過ぎないことは明らかである。以下にいくつ
か他の例を示す。

【００８０】例えばＳ３４で入力画素値を選択する代わ
りに、予測値を注目画素値の閾値レンジでクリッピング
してもよい。こうすればＳ３３とＳ３４をまとめること
ができるので、Ｓ３２が必要なくなる。

【００８１】また、Ｓ３２の判定を両隣もしくは近隣の
閾値レンジまで広げても良い。この場合、画質劣化が避
け得ないが、最小の画質劣化でより高い圧縮率を期待す
ることができる。

【００８２】また、図６の動作では予測値に近くなるよ
うに注目画素値を調整したが、逆に次の画素で予測値と
画素値が近くなるように、注目画素値を調整しても良
い。さらにこれを図６の動作と組み合わせ、Ｓ３４の代
わりにいま述べたような調整をしても良い。もちろんこ
の逆にいま述べた調整を試みてから、Ｓ３２の動作を行
っても良い。もちろん、このような組み合わせは以上で
述べてきた各例の間で自由に構成することもできる。

【００８３】このように本発明の第２の実施例において
は多くのバリエーションが考えられるが、その各個は上
述した動作原理から明らかに類推可能なので、ここでは
説明を省略する。

【００８４】以上で説明したように、本発明の第２の実
施例によれば予測符号化前提とした上で、自己相似性な
どの多値画像の性質と階調削減などの２値画像の性質と
のいずれも画像に反映できるので、後段の符号化の圧縮
率をより向上することができる。

【００８５】［実施例３］本発明の第３の実施例とし
て、第２の実施例同様の予測符号化により予測値と予測
誤差と生成し、これら予測値と予測誤差とを符号化する
画像符号化装置の例について説明する。

【００８６】以下、本発明の第３の実施例の具体的な説
明を行う。図７は本発明の第３の実施例における画像符
号化装置を示すブロック図である。図中、図１４、図
１、図５と同様の部分には同一の符号を付して説明を省
略する。ただし若干異なる部分については説明を追加す
る。４１１は誤差算出部、４１２は符号化部、４１３は
予測誤差データである。

【００８７】図５の各部について説明する。予測部３０
１は予測画素値データ３０３を画素値選択部３０２とと
もに誤差算出部４１１へも送出する点で第１の実施例と
異なる。誤差算出部４１１は変更画像データ１３０と予
測画素値データ３０３から所定の方法で予測誤差を算出
し、予測誤差データ４１３として符号化部４１２へ送出
する。符号化部４１２は所定の方法で予測誤差データ４
１３にエントロピー符号化を行い、符号データ１４０と
して符号出力部４１へ送出する。

【００８８】次に本発明の第３の実施例の動作について
だが、これは符号化処理を除いて第２の実施例と同様で
あり、第２の実施例の動作説明から容易に類推可能であ
るので省略する。

【００８９】以上の動作の中で、誤差算出部４１１にお
ける誤差算出処理は、予測符号化として一般に公知の技
術なのでこの説明を省略する。前出のＪＰＥＧ Ｓｐａ
ｔｉａｌ方式をはじめとして、一般には実際の注目画素
値から予測値を減算するが、バリエーションもありえ
る。例えば減算の順序が逆であってもいいし、画像の種
別によっては排他的論理和をとったりしてもよい。

【００９０】また、予測誤差値を画素値のレンジでクリ
ッピングしてもよい。これについては若干説明を加え
る。いま画素値のレンジが［０，２５５］だったとす
る。ここで注目画素値が２０、予測値が３０だったとす
ると、予測誤差値は２０−３０＝−１０となる。ここで
いうクリッピングとはこの場合、予測誤差値に２５６を
加減算して［０，２５５］のレンジに収めることをい
う。従って予測誤差−１０は−１０＋２５６＝２４６と
して算出される。これに対しては復号時に改めてクリッ
ピングすることで、正値を得ることができる。つまり復
号時には予測誤差２４６と予測値３０が知れるので、注
目画素値は２４６＋３０＝２７６となるが、これをクリ
ッピングすればもとの画素値２０が得られる。このよう
なクリッピングは符号シンボルを減少させる働きがある
ので、結果的に圧縮率を向上することができる。

【００９１】また、符号化部４１２における符号化処理
は一般的なエントロピー符号化を指す。例えばＨｕｆｆ
ｍａｎ符号化、算術符号化、ＬＺ符号化、ブロックソー
ティング符号化、Ｇｏｌｏｍｂ符号化などを始めとして
多くの例がある。これらはすべて公知の技術なので説明
は省略する。

【００９２】本発明の第２の実施例では本発明の後段に
独立した画像符号化装置を設けることを想定したので、
画像符号化装置で改めて予測処理を行うことが必要とな
る。これに対して本発明の第３の実施例においては、画
素値変更部３０において変更画像データ１３０とともに
予測画素値データ３０３を出力するように構成したの
で、予測処理は予測部３０１だけで行うことができるよ
うになる。

【００９３】なお、以上は予測符号化を例にとって説明
したが、本発明の第３の実施例の特徴は画素値変更部３
０と後段の画像符号化との共通処理を共有化する点が特
徴である。この点を生かせば、他の画像圧縮手法にも同
じ方法が適用可能である。例えば変換符号化を仮定すれ
ば、変換処理を共有すればよいし、またランレングス符
号化を仮定すれば、ランのカウンタが共有可能である。
これ以上例示はしないが、多くの符号化に本発明の第３
の実施例の変形が適用可能なことは自明であって、本発
明の第３の実施例が予測符号化に限定されることはな
い。

【００９４】以上で説明したように、本発明の第３の実
施例によれば、画素値変更と画像符号化と融合して実施
することにより、本発明のより効率的な実施を行うこと
ができる。

【００９５】［第４の実施例］本発明の第４の実施例と
して、本発明を特開２０００−３５０２１５号公報に開
示された予測符号化に適用する例について説明する。こ
の符号化は複数の予測部を備えることを特徴とし、特に
人工的な画像の圧縮を効果的に行うことができる技術で
ある。

【００９６】以下、本発明の第４の実施例の具体的な説
明を行う。図８は本発明の第４の実施例における画像処
理装置を示すブロック図である。図中、図１４、図１、
図５および図７と同様の部分には同一の符号を付して説
明を省略する。図中、３０４は第１予測部、３０６は第
２予測部、３０６はラン計数部、３０７は選択部、３０
８、３０９は予測画素値データ３１０はランデータであ
る。

【００９７】図８の各部について説明する。第１予測部
３０４、第２予測部３０５はそれぞれ、入力画像データ
１１０に対して所定の予測処理を行い、予測画素値デー
タ３０８、３０９としてラン計数部３０６へへ送出す
る。ラン計数部３０６は入力画像データ１１０と閾値デ
ータ１２０をもとに、予測画素値データ３０８、３０９
のそれぞれが注目画素値と同じ閾値レンジに入っている
かを判定し、入っていればその連続回数を計数し、この
計数結果をランデータ３１０として選択部３０７へ送出
する。選択部３０７はランデータ１１０にもとづいて、
入力画像データ１１０、予測画素値データ３０８、３０
９のいずれかを変更画像データ１３０として画像出力部
４０へ送出する。

【００９８】次に本発明の第４の実施例の動作について
説明する。図２および図９は第４の実施例における画像
処理動作を示すフローチャートである。図中、図１５、
図６と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略す
る。ただし若干異なる部分については説明を加える。

【００９９】以下、図２および図９を用いて本発明の第
４の実施例の画像処理動作を説明する。図２については
本発明の第１の実施例ですでに説明しているので説明を
省略し、図２におけるＳ３０について図９を用いて説明
する。Ｓ３１１では第１予測部３０４および第２予測部
３０５において、それぞれ所定の方法で注目画素値の予
測を行う。Ｓ３２１ではラン計数部３０６において、予
測画素値データ３０８が入力画像データ１１０と同じ閾
値レンジに入っていればＳ３２２へ、そうでなければＳ
３２３へ進む。Ｓ３２２ではラン計数部３０６におい
て、第１予測部３０４のランを加算する。Ｓ３２３では
ラン計数部３０６において、第１予測部３０４のランを
終了する。Ｓ３２４ではラン計数部３０６において、予
測画素値データ３０９が入力画像データ１１０と同じ閾
値レンジに入っていればＳ３２５へ、そうでなければＳ
３２６へ進む。Ｓ３２５ではラン計数部３０６におい
て、第２予測部３０５のランを加算する。Ｓ３２６では
ラン計数部３０６において、第２予測部３０５のランを
終了する。Ｓ３２７ではラン計数部３０６において、加
算中のランがなくなればＳ３２８へ、まだあればＳ３０
を終了する。Ｓ３２８ではラン計数部３０６において、
直前まで計数していたランがあればＳ３３１へ、そうで
なければＳ３４へ進む。Ｓ３３１では選択部３３１にお
いて、最大ラン長を示した予測部の予測値列を変更画像
データ１３０として送出する。Ｓ３２９ではラン計数部
３０６において、全ての予測値が閾値レンジ外であれば
Ｓ３４へ、そうでなければＳ３３０へ進む。Ｓ３３０で
はラン計数部３０６において、予測値が閾値レンジ内に
入った予測部のランを１とし、それ以外の予測部のラン
を終了する。

【０１００】以上の動作の中でＳ３１１における予測処
理は特開２０００−３５０２１５にあるように、周辺画
素値による予測が例としてあげられる。もちろん、例え
ば上述の（１）〜（７）式で示したような算出式による
ものであってもよい。

【０１０１】また、Ｓ３３１における予測値の出力で
は、ラン長分だけ該当する予測器の予測値を出力する。
これは予測値の履歴をどこかにバッファリングしていて
も良いし、画像をラン長だけ遡って予測し直すような構
成でも良い。

【０１０２】また、以上の動作例は本発明の第２の実施
例の動作説明同様、画素値の調整についての一例を示し
たに過ぎない。本発明の第２の実施例の動作の説明で例
示したように多くのバリエーションがあるが、それらは
上記の説明より類推可能なので、ここで改めて説明する
ことはしない。

【０１０３】また、本発明の第２の実施例と第３の実施
例の関係と同様、この第４の実施例についても画像符号
化装置と融合することで処理の簡易化を図ることができ
る。これについてはこれまでの説明から容易に類推可能
なので、説明を省略する。

【０１０４】特開２０００−３５０２１５号公報の技術
は可逆符号化なので、情報量の多い自然画像の圧縮率が
低下することがある。しかし自然画像については、本発
明の動作原理でもある２値化による圧縮率向上が効果的
に働く。結局、特開２０００−３５０２１５号公報の技
術と本発明が相補的に働くので、画像種別を問わず高い
圧縮率が期待できる。

【０１０５】本発明の第４の実施例の効果を確認するた
めに、模擬実験を行った結果を示す。図１０はこの結果
である。この実験では入力１画素に対して４ｘ４個の拡
散系の閾値を適用するような２値化を想定し、比較対照
としてＪＢＩＧによる実験を行った。この結果から本発
明の効果は明らかである。

【０１０６】以上で説明したように、本発明の第４の実
施例では複数の予測器を備えた画像符号化に適用するよ
う構成するので、画像種別によらず圧縮率が高くなるよ
うな画像を出力することができる。

【０１０７】［第５の実施例］本発明の第５の実施例と
して、本発明を画像出力システムとして実施する例につ
いて説明する。

【０１０８】以下、第５の実施例の具体的な説明を行
う。図１１は本発明の第５の実施例における画像印字装
置のブロック図である。図中、図１４、図１、図５、図
７および図８と同様の部分には同一の符号を付して説明
を省略する。ただし若干異なる部分については説明を追
加する。４２は画像符号化部、４３は画像蓄積部、４４
は画像復号部、５０は２値化部、６０は画像印刷部、１
３１は２値画像データである。

【０１０９】図１１の各部について説明する。閾値参照
部２０は画素値変更部３０に加え、２値化部５０に対し
ても閾値データ１２０を送出する。画像符号化部４２は
所定の方法で変更画像データ１３０を符号化し、符号デ
ータ１４０として画像蓄積部４３へ送出する。画像蓄積
部４３は符号データ１４０を蓄積する。画像復号部４４
は画像符号化部４２で行う符号化の逆処理である復号処
理を符号データ１４０に対して行い、変更画像データ１
３０として２値化部５０へ送出する。２値化部５０は閾
値参照部２０から送出される閾値データ１２０に基づ
き、変更画像データ１３０を２値化し、２値画像データ
１３１として画像印刷部６０へ送出する。画像印刷部は
２値デバイスで２値画像データ１３１の印刷を行う。

【０１１０】動作については他の実施例の説明などから
明らかなので、説明を省略する。

【０１１１】以上の動作において、閾値参照部２０が提
供する閾値データ１２０は画素値変更部３０においては
入力画像データ１１０に、また２値化部５０においては
変更画像データ１３０に同期して、同じ画素には同じ閾
値を適用するように動作する必要がある。参照するデー
タが同一であれば、見かけ上閾値参照部２０が別々に実
装されていてもよい。

【０１１２】また、本発明の第５の実施例はごく基本的
な画像出力システムについて述べたものであって、高画
質化や高機能化などのために、途中に別の処理が入って
も構わない。

【０１１３】また、本発明の第３の実施例のごとく、画
素値変更部３０と画像符号化部４２の一部を共有しても
構わない。さらにこれを画像復号部４４と共有すること
も可能である。これらについては他の説明から明らかな
ため、説明を省略する。

【０１１４】また、画像蓄積部４３に代えて、あるい
は、画像蓄積部４３とともに、通信媒体を配置するよう
にしてもよい。

【０１１５】以上で説明したように、本発明の第５の実
施例によれば本発明を適用した画像出力システムを構築
でき、符号化時により効率的な符号を得ることが可能と
なる。

【０１１６】［第６の実施例］本発明の第６の実施例と
して、トーン制御の必要な出力機器と組み合わせて実施
する例について説明する。

【０１１７】まず本実施例の原理について説明する。出
力機器の中にはデバイスの特性に依存したトーンの補正
が必要なものがある。ここでいうデバイスの特性とは、
いわゆるガンマ補正のようにデバイスの非線型性に関す
るものと、デバイスの状態変動に関するものがある。例
えばゼログラフィプリンタなどではこの両方の特性を吸
収するために、デバイスへの出力段でトーン補正をかけ
ることが多い。

【０１１８】このようなトーン補正はその性質上、一般
にはデバイスの直前で行われる。一方、本発明の第５の
実施例で見たように、本発明はその前段で実施されるこ
とが多い。この場合、本発明の適用上の問題が発生す
る。

【０１１９】既に説明したように本発明では後段の２値
化処理を仮定して画素値を変更するので、２値化結果と
しては可逆の圧縮が実現できた。しかし後段でトーン補
正が入ると、後段で行われる２値化処理は本発明で仮定
したものと異なってくる。例えば全ての画素値を＋２０
するようなトーン補正が後段でかかるとすると、トーン
補正後の閾値Ｔｈはトーン補正前の画素値でいうと（Ｔ
ｈ−２０）に相当する。従って本発明の画素値変更処理
ではこの変動を見越しておく必要がある。図１２はその
ような状況の説明図である。

【０１２０】画素値変更処理でこの変動を見越すための
具体的な対策としては、本発明の入力段でトーン補正を
行ってしまえば良い。このときの構成については後述す
る。このような構成をとることにより、デバイスの非線
形性に起因する固定的なトーン補正は吸収することがで
きる。

【０１２１】しかしデバイスの状態変動の補正は動的で
あるため、入力段ではその補正自体が未知であり、上の
ような対策がとれないことがある。そのような変動の対
策としては、２値化処理の閾値の前後に保護域を設ける
ことで対処する。この保護域の画素値では画素値変更処
理を無効にすることにより、変動を吸収できるようにな
る。

【０１２２】具体的に説明しよう。例えば閾値をＴｈ
１，Ｔｈ２，Ｔｈ３とし、Ｔｈ１＋２０＝Ｔｈ２，Ｔｈ
２＋２０＝Ｔｈ３の関係があるものとする。本発明では
画素値（Ｔｈ２−１）を（Ｔｈ１＋１）などに変更して
も構わない。このとき画素値を＋３するようなトーン補
正が必要となったとすると、画素値（Ｔｈ２−１）は
（Ｔｈ２−１）＋３＝（Ｔｈ２＋２）となって閾値Ｔｈ
２を越えるが、もしこれを（Ｔｈ１＋１）に画素値変更
していたとすると（Ｔｈ１＋４）は閾値Ｔｈ２を越える
ことができない。これが本実施例で解決しようとしてい
る点である。

【０１２３】本実施例では例えば［ＴｈＮ−５，ＴｈＮ
＋５］を保護域とする。ここでＮは１，２，３のいずれ
かである。画素値変更部３０はこの保護域内に入った画
素値を変更しない。これにより、上の例でいえば（Ｔｈ
２−１）は（Ｔｈ２−１）として保護されるので、トー
ン補正によって閾値Ｔｈ２を越えることが保証できる。
この［ＴｈＮ−５，ＴｈＮ＋５］を保護域とする例で
は、±５のトーン補正であれば本発明による２値画像の
可逆性を保証できる。

【０１２４】以上で述べた２つの対策、すなわちトーン
補正を入力段でかける対策と閾値前後に保護域を設ける
対策は組み合わせて実施しても良い。このとき例えば日
毎の補正は入力段のトーン補正で行い、ページ毎の補正
は保護域で吸収するといったように組み合わせても良
い。

【０１２５】また説明では簡単のため保護域を［ＴｈＮ
−５，ＴｈＮ＋５］というようにしたが、保護域は対称
でなくても構わないし、また閾値毎に保護域のレンジが
異なっていても構わない。

【０１２６】また、入力段でトーン補正をかける場合、
一般には実効のダイナミックレンジが低下する。それは
例えば入力では異なるレベルを出力では同じレベルとす
ることで、非線型変換を実現するからである。このとき
いわゆるトーン補正だと、この狭まったレンジを［０，
２５５］に分布させるが、本発明の場合は実効レベルの
ダイナミックレンジで表現するのがより好ましい。

【０１２７】例えばトーン補正によって実効レベルが２
５６から２４０に減少するとしよう。一般のトーン補正
では値を２つ飛ばしなどにして［０，２５５］レンジに
分布させる。しかし本発明ではこのレンジを［０，２３
９］で表現することが好ましい。これにより理論的な情
報量が減るので、圧縮効果を大きくすることができる。
ただし後段で［０，２５５］レンジに膨らませるなど、
デバイスに渡す前またはデバイス内でなんらかの補正処
理が必要となる。

【０１２８】図１３は以上説明した原理による、本発明
の第６の実施例における画像処理装置を示すブロック図
である。図中、図１と同様の部分には同一の符号を付し
て説明を省略する。７０は固定補正部、７１は変同値参
照部、１５０は補正画像データ、１５１は保護域データ
である。

【０１２９】図１３の各部について説明する。固定補正
部７０は後段のデバイスで必要となる、固定的なトーン
補正を入力画像データ１１０に対して行い、補正画像デ
ータ１５０として画素値変更部３０へ送出する。保護域
参照部７１は予め設定された保護域を保護域データ１５
１として画素値変更部３０へ提示する。画素値変更部３
０は閾値データ１２０に基づいて入力画像データ１１０
の画素値を変更するが、この画素値が保護域データ１５
０で提示された保護域に含まれる場合は変更を行わな
い。

【０１３０】動作については他の実施例の説明などから
明らかなので、説明を省略する。ここでは以上で説明し
た２つの対策を同時に実施した構成を例示したが、いず
れかの対策を単独で行っても構わない。また、固定補正
部７０や保護域参照部７１が、ＳＮＭＰ等により出力機
器からトーン補正に関連する情報を受け取って固定的な
トーン補正や保護域を更新するようにしてもよい。

【０１３１】以上で説明したように、本発明の第６の実
施例によればトーンの補正が必要なデバイスに対しても
本発明を適用することが可能となる。

【０１３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、限定階調化、特に２値化を前提とする画像を
対象とした画像処理装置において、後段の圧縮率を向上
するための画像処理を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例の画像処理装置を示す
構成図である。

【図２】 本発明の第１の実施例の画像処理装置の動作
の一例を示すフローチャートである。

【図３】 本発明の第１の実施例の画像処理装置におけ
る多値画像と２値画像の関係を説明する説明図である。

【図４】 本発明の第１の実施例の画像処理装置におけ
る閾値データを説明する説明図である。

【図５】 本発明の第２の実施例の画像処理装置の構成
を示す構成図である。

【図６】 本発明の第２の実施例の画像処理装置の動作
の一例を示すフローチャートである。

【図７】 本発明の第３の実施例の画像符号化装置の構
成を示す構成図である。

【図８】 本発明の第４の実施例の画像処理装置の構成
を示す構成図である。

【図９】 本発明の第４の実施例の画像処理装置の動作
の一例を示すフローチャートである。

【図１０】 本発明の第４の実施例の画像処理装置の実
験結果の一例を示す図である。

【図１１】 本発明の第５の実施例の画像印刷装置の構
成を示す構成図である。

【図１２】 本発明の画像処理の第6の実施例における
閾値の変動について説明する説明図である。

【図１3】 本発明の画像処理の第6の実施例を示す構成
図である。

【図１４】 従来例の画像符号化装置を示す構成図であ
る。

【図１５】 従来例の画像符号化装置の動作の一例を示
すフローチャートである。

【符号の説明】

１０ 画像入力部 １１ テンプレート部 １２ 予測状態算出部 １３ マルコフ確率推定部 １４ 算術符号構成部 ２０ 閾値参照部 ３０ 画素値変更部 ４０ 画像出力部 ４１ 符号出力部 ４２ 画像符号化部 ４３ 画像蓄積部 ４４ 画像復号部 ５０ ２値化部 ６０ 画像印刷部 ７０ 固定補正部 ７１ 変同値参照部 １１０ 入力画像データ １１１ テンプレート画像データ １１２ 予測状態データ １１３ 推定確率データ １２０ 閾値データ １３０ 変更画像データ １３１ ２値画像データ １４０ 符号データ １５０ 補正画像データ １５１ 保護域データ ３０１ 予測部 ３０２ 画素値選択部 ３０３ 予測画素値データ ３０４ 第１予測部 ３０６ 第２予測部 ３０６ ラン計数部 ３０７ 選択部 ３０８、３０９ 予測画素値データ ３１０ ランデータ ４１１ 誤差算出部 ４１２ 符号化部 ４１３ 予測誤差データ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B057 CA08 CA16 CB08 CB16 CE11 CG01 CH01 CH11 5C077 MP01 PP15 PQ12 PQ22 RR06 RR21 5C078 AA04 BA32 CA01 CA25 CA31 DA01 DB06

Claims (35)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 階調数削減処理により限定階調画像に変
   換することが予定されている多値画像を処理する画像処
   理装置において、 画像を入力する画像入力手段と、 所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾
   値参照手段と、 上記画像入力手段により入力した画像データに対して、
   上記閾値参照手段により参照した閾値データをもとに所
   定の画素値変更処理を行う画素値変更手段と、 上記画素値変更手段で得られた変更画像データを出力す
   る画像出力手段とを具備し、 上記画素値変更手段は上記閾値データを越えない範囲
   で、後段に接続される画像符号化装置での圧縮率が向上
   するように画素値を変更することを特徴とする画像処理
   装置。
2. 【請求項２】 上記画素値変更手段は上記入力画像デー
   タを予測する予測手段と、上記予測手段による予測結果
   と上記閾値データとに基づいて上記入力画像データを変
   更する画素値選択手段とを具備し、 上記画素値選択手段は上記閾値データを越えない範囲
   で、上記予測データが注目画素値と等しくなるよう注目
   画素値を変更することを特徴とする請求項１に記載の画
   像処理装置。
3. 【請求項３】 上記画素値変更手段は、上記画像データ
   を予測する少なくとも２つ以上の予測手段と、上記複数
   の予測手段による予測結果と上記画像データの、連続す
   る一致回数を計数するラン計数手段と、上記ラン計数手
   段で計数した一致ランデータをもとに上記画像データお
   よび上記予測結果から画素値を選択する選択手段とを具
   備し、 上記ラン計数手段は上記閾値データを越えない範囲で上
   記予測結果と上記画像データが一致とみなし、上記選択
   手段はもっとも長い一致ランを持つ予測結果を選択する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
4. 【請求項４】 上記画素値変更手段は上記変更画像デー
   タに加えて処理の中間データを出力し、続く画像符号化
   装置で上記中間データを利用できるようにすることを特
   徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像処理装
   置。
5. 【請求項５】 上記中間データは上記画素値変更手段が
   具備する予測手段の予測結果であることを特徴とする請
   求項４に記載の画像処理装置。
6. 【請求項６】 上記画像入力手段で入力された画像に対
   して、想定する出力機器の非線型性を補正する補正手段
   を具備し、 上記画素値変更手段は、上記補正手段の補正結果に対し
   て画素値変更処理を行うことを特徴とする請求項１に記
   載の画像処理装置。
7. 【請求項７】 上記補正手段の補正処理は週、日などの
   一定期間毎に調整し直すことを特徴とする請求項６に記
   載の画像処理装置。
8. 【請求項８】 上記補正手段の補正処理は出力の実効レ
   ンジに合わせて画素値レンジを狭くすることを特徴とす
   る請求項６に記載の画像処理装置。
9. 【請求項９】 上記画像入力手段で入力された画像に対
   して、想定する出力機器の変動による補正を吸収するた
   めの保護域を設定する保護域参照手段を具備し、 上記画素値変更手段は上記保護域参照手段によって提示
   される保護域に対しては画素値変更処理を行わないよう
   にすることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装
   置。
10. 【請求項１０】 階調数削減処理により限定階調画像に
    変換することが予定されている多値画像を処理する画像
    符号化装置において、 画像を入力する画像入力手段と、 所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾
    値参照手段と、 上記画像入力手段により入力した画像データに対して、
    上記閾値参照手段により参照した閾値データをもとに所
    定の画素値変更処理を行う画素値変更手段と、 上記画素値変更手段で得られた変更画像データを符号化
    する画像符号化手段と、 上記画像符号化手段で得られる符号化データを出力する
    符号出力手段とを具備し、 上記画素値変更手段は上記閾値データを越えない範囲
    で、上記画像符号化手段における圧縮率が向上するよう
    に画素値を変更することを特徴とする画像符号化装置。
11. 【請求項１１】 階調数削減処理により限定階調画像に
    変換することが予定されている多値画像を処理する画像
    符号化装置において、 画像を入力する画像入力手段と、 所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾
    値参照手段と、 上記画像入力手段により入力した画像データに対して、
    上記閾値参照手段により参照した閾値データをもとに所
    定の画素値変更処理を行う画素値変更手段と、 上記画素値変更手段で得られた変更画像データを符号化
    する画像符号化手段と、 上記画像符号化手段で得られる符号化データを出力する
    符号出力手段とを具備し、 上記画像符号化手段は上記画素値変更手段が出力する変
    更画像データに加え、中間データを参照することで符号
    化処理の一部を省略できるようにすることを特徴とする
    画像符号化装置。
12. 【請求項１２】 上記中間データは上記画素値変更手段
    が具備する予測手段の予測結果であることを特徴とする
    請求項１１に記載の画像符号化装置。
13. 【請求項１３】 上記画像符号化は予測符号化であるこ
    とを特徴とする請求項１１または１２に記載の画像符号
    化装置および画像印刷装置。
14. 【請求項１４】 上記画像符号化は上記予測結果と上記
    変更画像データとの誤差を算出する誤差算出手段と、上
    記誤差をエントロピー符号化する符号化手段とを具備す
    ることを特徴とする請求項１３に記載の画像符号化装
    置。
15. 【請求項１５】 上記誤差算出手段における算出処理
    は、減算、クリッピング付きの減算、排他的論理和のい
    ずれかであることを特徴とする請求項１４に記載の画像
    符号化装置。
16. 【請求項１６】 上記符号化手段におけるエントロピー
    符号化処理は、Ｈｕｆｆｍａｎ符号化、算術符号化、Ｌ
    Ｚ符号化、ブロックソーティング符号化、Ｇｏｌｏｍｂ
    符号化のいずれかまたはその組み合わせであることを特
    徴とする請求項１４または１５に記載の画像符号化装置
    および画像印刷装置。
17. 【請求項１７】 上記閾値参照手段で行う閾値参照処理
    は、上記画像入力手段と同期をとるか、または閾値参照
    結果をスキャン順にストリーム状にして出力することを
    特徴とする請求項１０〜１６のいずれかに記載の画像符
    号化装置。
18. 【請求項１８】 上記画素値変更手段で行う画素値変更
    処理は、後で適用される符号化方式にあわせて処理を変
    更することを特徴とする請求項１０〜１７のいずれかに
    記載の画像符号化装置。
19. 【請求項１９】 上記画素値変更手段で行う画素値変更
    処理は、ローバスフィルタによる高域成分除去、直前画
    素値での置き換え、所定の予測式による予測値での置き
    換え、既出現画素値での置き換え、連続する既出現画素
    値のパターンでの置き換え、既出現の周辺画素と注目画
    素の組み合わせによる置き換え、先読みした画素値での
    置き換え、先読みした画素が所定の予測式で予測できる
    ようにする画素値での置き換え、先読みした画素値が連
    続する既出現画素値のパターンとなるような画素値への
    置き換え、先読みした画素値が既出現の周辺画素と注目
    画素の組み合わせになるような画素値への置き換え、の
    いずれかまたはそれらの組み合わせで行うことを特徴と
    する請求項１０〜１８のいずれかに記載の画像符号化装
    置。
20. 【請求項２０】 上記画素値変更手段で行う画素値変更
    処理は、置き換え候補となる候補値と上記入力画像デー
    タの画素値が、上記閾値参照手段で参照する閾値で閾値
    処理した場合に同一の値になる場合は注目画素値を上記
    候補値で置き換え、そうでない場合はそのままにするこ
    とを特徴とする請求項１０〜１９のいずれかに記載の画
    像符号化装置。
21. 【請求項２１】 上記画素値変更手段で行う画素値変更
    処理は、上記候補値で置き換えられないときには、上記
    閾値データを越えない範囲で最も上記候補値に近い値で
    置き換えることを特徴とする請求項１０〜２０のいずれ
    かに記載の画像符号化装置。
22. 【請求項２２】 上記画素値変更手段で行う画素値変更
    処理は、注目画素値を上記候補値で置き換えられないと
    きでも、上記閾値処理の結果が許容範囲の誤差に収まる
    場合には注目画素値を上記候補値で置き換えることを特
    徴とする請求項１０〜２０のいずれかに記載の画像符号
    化装置。
23. 【請求項２３】 画像を入力する画像入力手段と、 所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾
    値参照手段と、 上記画像入力手段により入力した画像データに対して、
    上記閾値参照手段により参照した閾値データをもとに所
    定の画素値変更処理を行う画素値変更手段と、 上記画素値変更手段で得られた変更画像データを所定の
    方法で符号化する画像符号化手段と、 上記画像符号化手段で得られる符号データに対して上記
    画像符号化手段で行う符号化処理の逆変換である復号処
    理を行う画像復号手段と、 上記閾値参照手段により参照した閾値データをもとに上
    記画像復号手段の復号結果を限定階調化する限定階調化
    手段と、 上記限定階調化手段で得られる限定階調画像を印刷する
    画像印刷手段とを具備し、 上記画素値変更手段と上記限定階調化手段で参照する閾
    値は同一のものであることを特徴とする画像印刷装置。
24. 【請求項２４】 上記閾値参照手段で行う閾値参照処理
    は、上記画像入力手段または上記画像復号手段と同期を
    とるか、または閾値参照結果をスキャン順にストリーム
    状にして出力することを特徴とする請求項２３に記載の
    画像印刷装置。
25. 【請求項２５】 階調数削減処理により限定階調画像に
    変換することが予定されている多値画像を処理する画像
    処理装置において、 画像を入力する画像入力手段と、 所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾
    値参照手段と、 上記画像入力手段により入力した画像データに対して、
    上記閾値参照手段により参照した閾値データをもとに所
    定の画素値変更処理を行う画素値変更手段と、 上記画素値変更手段で得られた変更画像データを出力す
    る画像出力手段とを具備することを特徴とする画像処理
    装置。
26. 【請求項２６】 画像と閾値を入力し、上記画像の画素
    値が上記閾値を越えない範囲で、上記画像の画素値を想
    定する画像符号化の都合の良い画素値に変更し、上記変
    更結果を出力することを特徴とする画像処理方法。
27. 【請求項２７】 画像と閾値を入力し、上記画像の画素
    値が上記閾値を越えない範囲での画素値変更を許容した
    画像符号化を行い、上記符号化結果を出力することを特
    徴とする画像符号化方法。
28. 【請求項２８】 階調数削減処理により限定階調画像に
    変換することが予定されている多値画像を処理する画像
    処理方法において、 画像を入力する画像入力ステップと、 所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾
    値参照ステップと、 上記画像入力ステップにおいて入力した画像データに対
    して、上記閾値参照ステップにおいて参照した閾値デー
    タをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更ステ
    ップと、 上記画素値変更ステップで得られた変更画像データを出
    力する画像出力ステップとを具備し、 上記画素値変更ステップは上記閾値データを越えない範
    囲で、後段に接続される画像符号化装置での圧縮率が向
    上するように画素値を変更することを特徴とする画像処
    理方法。
29. 【請求項２９】 階調数削減処理により限定階調画像に
    変換することが予定されている多値画像を処理する画像
    符号化方法において、 画像を入力する画像入力ステップと、 所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾
    値参照ステップと、 上記画像入力ステップにおいて入力した画像データに対
    して、上記閾値参照ステップにおいて参照した閾値デー
    タをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更ステ
    ップと、 上記画素値変更ステップで得られた変更画像データを符
    号化する画像符号化ステップと、 上記画像符号化ステップで得られる符号化データを出力
    する符号出力ステップとを具備し、 上記画素値変更ステップは上記閾値データを越えない範
    囲で、上記画像符号化ステップにおける圧縮率が向上す
    るように画素値を変更することを特徴とする画像符号化
    方法。
30. 【請求項３０】 階調数削減処理により限定階調画像に
    変換することが予定されている多値画像を処理する画像
    符号化方法において、 画像を入力する画像入力ステップと、 所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾
    値参照ステップと、 上記画像入力ステップにおいて入力した画像データに対
    して、上記閾値参照ステップにおいて参照した閾値デー
    タをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更ステ
    ップと、 上記画素値変更ステップにおいて得られた変更画像デー
    タを符号化する画像符号化ステップと、 上記画像符号化ステップにおいて得られる符号化データ
    を出力する符号出力ステップとを具備し、 上記画像符号化ステップは上記画素値変更ステップにお
    いて出力される変更画像データに加え、中間データを参
    照することで符号化処理の一部を省略できるようにする
    ことを特徴とする画像符号化方法。
31. 【請求項３１】 画像を入力する画像入力ステップと、 所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾
    値参照ステップと、 上記画像入力ステップにおいて入力した画像データに対
    して、上記閾値参照ステップにおいて参照した閾値デー
    タをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更ステ
    ップと、 上記画素値変更ステップで得られた変更画像データを所
    定の方法で符号化する画像符号化ステップと、 上記画像符号化ステップで得られる符号データに対して
    上記画像符号化ステップで行う符号化処理の逆変換であ
    る復号処理を行う画像復号ステップと、 上記閾値参照ステップにおいて参照した閾値データをも
    とに上記画像復号ステップの復号結果を限定階調化する
    限定階調化ステップと、 上記限定階調化ステップで得られる限定階調画像を印刷
    する画像印刷ステップとを具備し、 上記画素値変更ステップで参照する閾値と上記限定階調
    化ステップで参照する閾値は同一のものであることを特
    徴とする画像印刷方法。
32. 【請求項３２】 階調数削減処理により限定階調画像に
    変換することが予定されている多値画像を処理するため
    にコンピュータで実行される画像処理用コンピュータプ
    ログラムにおいて、 画像を入力する画像入力ステップと、 所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾
    値参照ステップと、 上記画像入力ステップにおいて入力した画像データに対
    して、上記閾値参照ステップにおいて参照した閾値デー
    タをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更ステ
    ップと、 上記画素値変更ステップで得られた変更画像データを出
    力する画像出力ステップとをコンピュータに実行させる
    ために用いられ、 上記画素値変更ステップは上記閾値データを越えない範
    囲で、後段に接続される画像符号化装置での圧縮率が向
    上するように画素値を変更することを特徴とする画像処
    理用コンピュータプログラム。
33. 【請求項３３】 階調数削減処理により限定階調画像に
    変換することが予定されている多値画像を処理するため
    にコンピュータで実行される画像符号化用コンピュータ
    プログラムにおいて、 画像を入力する画像入力ステップと、 所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾
    値参照ステップと、 上記画像入力ステップにおいて入力した画像データに対
    して、上記閾値参照ステップにおいて参照した閾値デー
    タをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更ステ
    ップと、 上記画素値変更ステップで得られた変更画像データを符
    号化する画像符号化ステップと、 上記画像符号化ステップで得られる符号化データを出力
    する符号出力ステップとをコンピュータに実行させるた
    めに用いられ、 上記画素値変更ステップは上記閾値データを越えない範
    囲で、上記画像符号化ステップにおける圧縮率が向上す
    るように画素値を変更することを特徴とする画像符号化
    用コンピュータプログラム。
34. 【請求項３４】 階調数削減処理により限定階調画像に
    変換することが予定されている多値画像を処理するため
    にコンピュータで実行される画像符号化用コンピュータ
    プログラムにおいて、 画像を入力する画像入力ステップと、 所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾
    値参照ステップと、 上記画像入力ステップにおいて入力した画像データに対
    して、上記閾値参照ステップにおいて参照した閾値デー
    タをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更ステ
    ップと、 上記画素値変更ステップにおいて得られた変更画像デー
    タを符号化する画像符号化ステップと、 上記画像符号化ステップにおいて得られる符号化データ
    を出力する符号出力ステップとをコンピュータに実行さ
    せるために用いられ、 上記画像符号化ステップは上記画素値変更ステップにお
    いて出力される変更画像データに加え、中間データを参
    照することで符号化処理の一部を省略できるようにする
    ことを特徴とする画像符号化用コンピュータプログラ
    ム。
35. 【請求項３５】 画像を入力する画像入力ステップと、 所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾
    値参照ステップと、 上記画像入力ステップにおいて入力した画像データに対
    して、上記閾値参照ステップにおいて参照した閾値デー
    タをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更ステ
    ップと、 上記画素値変更ステップで得られた変更画像データを所
    定の方法で符号化する画像符号化ステップと、 上記画像符号化ステップで得られる符号データに対して
    上記画像符号化ステップで行う符号化処理の逆変換であ
    る復号処理を行う画像復号ステップと、 上記閾値参照ステップにおいて参照した閾値データをも
    とに上記画像復号ステップの復号結果を限定階調化する
    限定階調化ステップと、 上記限定階調化ステップで得られる限定階調画像を印刷
    する画像印刷ステップとをコンピュータに実行させるた
    めに用いられ、 上記画素値変更ステップで参照する閾値と上記限定階調
    化ステップで参照する閾値は同一のものであることを特
    徴とする画像印刷用コンピュータプログラム。