JP2003274193A - 静止画像符号化方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 補間前の元画像の解像度に応じて圧縮率を制
御することができる静止画像符号化方式を提供するこ
と。 【構成】 画像データ入力手段と、画像補間手段と、領
域単位に元解像度を予測する予測手段と、輝度・色差変
換手段と、画像信号のサブサンプリング手段と、画像圧
縮手段と、画像復号手段と、後処理手段と、画像形成手
段と、を備え、元解像度が低解像度と予測されたとき
は、輝度・色差サブサンプリングの比率を高くし、元解
像度が高解像度と予測されたときは、輝度・色差サブサ
ンプリングの比率を低くすることにより、元解像度に応
じて圧縮率の調整を行う。ここで、輝度・色差成分でサ
ブサンプリング率を変える。又、バンド単位に元解像度
予測を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静止画像の符号化
方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からある画像の描画、圧縮・通信、
画像形成システムでは、画像（写真等）をプリントする
ときには、画像描画時の画像解像度を画像形成装置側の
解像度に合わせる方式が採られていた。

【０００３】身近な例としては、パーソナルコンピュー
タで、デジタルカメラの画像ファイルを用紙サイズに合
わせてインクジェットプリンタ等でプリントする場合で
ある。これは、画像形成装置側の簡略化のために用いら
れてきた方法である。

【０００４】図２はこのような従来方式の例である。

【０００５】２００は描画部であり、画像ファイルを読
み込む入力部２０４とプリントイメージを生成するため
の画像補間部２０５から成る。画像補間では、画像描画
時の画像解像度を画像形成装置側の解像度に合わせて画
像を描画する。

【０００６】２０１は画像通信のための画像圧縮部で、
描画されたプリントイメージを高速にプリンター側に転
送するために、できるだけ画像データを高圧縮するもの
である。

【０００７】以上の２００，２０１は、パーソナルコン
ピュータ側の処理である。又、２０２は圧縮データの復
号部であり、２０３は画像形成部である。２０２，２０
３はインクジェットプリンタ等の処理である。

【０００８】図３は写真イメージ、例えば４８０×６４
０のサイズの画像をＡ４用紙６００dpi のプリンタで出
力する場合は、約１０倍に拡大処理（４８００×６４０
０）を補間処理で行う必要がある。ここで使われる補間
方法としては、線形補間、バイキュービック補間等の公
知の技術が挙げられる。

【０００９】この問題に対応するため、例えば、特開２
００１−１１９５６８公報に示されている「画像処理装
置および画像処理方法」では、プリンタードライバの中
で、アプリケーションプログラムの中で補間（解像度変
換）された画像の元解像度を推定し、プリンターに転送
する前に、元解像度に見合った解像度に変換して、転送
データ量を削減する方式を開示している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複数の
解像度がページ内に混在する場合に対応できないこと、
又、文字・線画画像等、解像度の高いデータのまま送っ
た方が高品質であるので、元解像度まで解像度変換しな
い方が良い場合がある。

【００１１】又、解像度変換も、原信号で行うより、輝
度・色差変換して、輝度、色差独立に行った方が圧縮率
・画質の特性が良い場合があることが分かっている。

【００１２】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
で、その目的とする処は、補間前の元画像の解像度に応
じて圧縮率を制御することができる静止画像符号化方式
を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、画像データ入力手段と、画像補間手段
と、領域単位に元解像度を予測する予測手段と、輝度・
色差変換手段と、画像信号のサブサンプリング手段と、
画像圧縮手段と、画像復号手段と、後処理手段と、画像
形成手段と、を備え、元解像度が低解像度と予測された
ときは、輝度・色差サブサンプリングの比率を高くし、
元解像度が高解像度と予測されたときは、輝度・色差サ
ブサンプリングの比率を低くすることにより、元解像度
に応じて圧縮率の調整ができることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１５】図１は本発明の全体ブロック図である。

【００１６】１００は描画部であり、画像ファイルを読
み込む入力部１０４とプリントイメージを生成するため
の画像補間部１０５から成る。画像補間は、画像描画時
の画像解像度を画像形成装置側の解像度に合わせるため
である。

【００１７】１０１は通信のための画像圧縮部で、プリ
ントイメージを高速にプリンター側に転送するために、
画像データを圧縮するものである。１１１は元解像度予
測部で、画像補間により、「拡大された」画像データの
特徴量を調べることにより、おおよその拡大率を推定
し、圧縮の制御パラメータの切り替え情報１１２を出力
する。

【００１８】１０６はサブサンプリング部で、画像デー
タの劣化が目立たない程度に画素データを間引く処理を
行う。

【００１９】１０７は圧縮器で、サブサンプリングされ
たデータを圧縮するものであるが、切り替え情報１１２
により、圧縮パラメータを種々変えた圧縮を行う。例え
ば、元解像度が低解像度と予測された場合は、圧縮率を
高くするようなパラメータに切り替える。

【００２０】以上の１００，１０１は、パーソナルコン
ピュータ側の処理である。

【００２１】１０２は圧縮データの復号部である。１０
８は復号器であり、サイド情報として送られてくる切り
替え情報１１２に従ってアップサンプリング、復号パラ
メータ等を切り替える。

【００２２】１０９は後処理部であり、圧縮により生じ
た画像劣化の色の滲み等を補正する。１０３は画像形成
部は、カラーレーザープリンタやインクジェットプリン
ター等であり、出力解像度６００ｄｐｉ等でプリントさ
れる。

【００２３】以上の１０２，１０３はプリンタ側の処理
である。

【００２４】図４は元解像度予測部のブロック図であ
る。

【００２５】４０１はフィルター１で、高周波のバンド
パスフィルターの絶対値和の演算ブロックである。フィ
ルターの例として、−１，２，−１の１次元のラプラシ
アンフィルターを用いる。

【００２６】４０２はフィルター２で、低周波のバンド
パスフィルターの絶対値和の演算ブロックである。フィ
ルターの例として、−１，０，０，２，０，０，−１の
１次元のラプラシアンフィルターを用いる。

【００２７】４０３はフィルター４０１の出力でフィル
ター４０２の出力を除算して得られた結果で、元解像度
を推定する値として使う。

【００２８】４０４は、判定器であり、実験的に、この
値が小さい場合は、元解像度は、高解像度である可能性
が高く、一方、値が大きい場合は、元解像度は、低解像
であることが分かっている。

【００２９】図５はサブサンプリング部のブロック図で
ある。

【００３０】５００はＲＧＢ→ＹＣｂＣｒ変換部であ
り、以下の変換式で、輝度・色差Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒを演算
する。 Ｙ＝０．２９９＊Ｒ＋０．５８７＊Ｇ＋０．１１４＊Ｂ Ｃｂ＝（Ｂ−Ｙ）＊０．５６４ Ｃｒ＝（Ｒ−Ｙ）＊０．７１３ ５０１，５０２，５０３はサブサンプリング回路であ
る。例えば、サブサンプリングの方法として、フィルタ
の値の比率による場合分け（若しくは元解像度の予測）
をすると、 （１）（元解像度と同じ時）Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒサブサンプ
リング無し （２）（元解像度の１／２の時）、Ｙはサブサンプリン
グ無し、Ｃｂ，Ｃｒは、水平、垂直１／２のサブサンプ
リング （３）（元解像度の１／３の時）、Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒは水
平、垂直１／２サブサンプリング （４）（元解像度の１／４の時）、Ｙは水平、垂直１／
２サブサンプリング、Ｃｂ，Ｃｒは水平、垂直１／４の
サブサンプリング 等の処理を行う。

【００３１】元解像度は正確に求められる訳ではない
が、ここでは目安として説明に加えている。

【００３２】本発明で使われている圧縮方式は、ＩＳＯ
の国際標準化方式（ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４９５−１｜Ｉ
ＴＵ−ＴＴ．８２）に準じた方式である。この方式は、
周辺画素の状態（コンテクスト）により、予測符号化と
ランモード符号化を自動選択する方式である。

【００３３】又、予測符号化は、許容誤差ゼロの可逆符
号化とある程度の許容誤差を許す準可逆符号化をパラメ
ータMaxerrで切り替えることができるものである。

【００３４】図９は予測参照画素の説明である。

【００３５】符号化対象画素Ｘ、周囲画素ａ，ｂ，ｃ，
ｄ，の４画素を示している。

【００３６】以下の手順に従って着目画素の周囲画素値
の状態を表すコンテクストＣｔを生成し、３６５個の状
態に分ける。 （１）差分値を生成 ｄ１＝ｄ−ｂ、ｄ２＝ｂ−ｃ、ｄ３＝ｃ−ａ （２）各々９状態に量子化 Ｄ１＝quant(d1) 、Ｄ２＝quant(d2) 、Ｄ３＝quant(d
3) 但し、quant(d)は差分値ｄを−４〜４までの９値に量子
化 （３）コンテクスト番号Ｃｔを生成 Ｃｔ＝Ｄ１×８１＋Ｄ２×９＋Ｄ３ 但し、Ｃｔが負ならば反転 即ち、Ｐ（ｅ｜Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）＝Ｐ（−ｅ｜−Ｄ
１，−Ｄ２，−Ｄ３）とと考えて状態数を縮退する。

【００３７】図６は圧縮器の説明図である。

【００３８】６０１はコンテクスト生成器であり、ａ＝
ｂ＝ｃ＝ｄ（コンテクスト＝０）ならば、ランモードの
符号化が行われ、それ以外は予測符号化が行われる。

【００３９】予測符号化において、６０２の予測変換で
は （１）着目画素値ｘを周囲の画素値から予測し、予測値
ｐを生成 着目画素＊の周囲画素ａ，ｂ，ｃにより予測方式を自動
的に切り替える if ｃ≧min (a,b) ｐ＝max (a,b) if ｃ≦max(a,b) ｐ＝min (a,b) otherwise ｐ＝ａ＋ｂ＋ｃ 上式により、予測値ｐはａ，ｂ，ａ＋ｂ−ｃの何れかと
なる。 （２）コンテクスト毎に予測誤差の平均値を求め、０を
中心とした予測誤差分布となるように予測値を修正す
る。 （３）目画素の画素値x と修正予測値ｐ’から予測誤差
ｄを生成 （４）プラス・マイナスの両方向に減少する分布を持つ
予測誤差を片側に減少する分布に変換する。

【００４０】即ち、０．−１，１，−２，２，−３，
３，−４，４…という順序に並び替える。

【００４１】６０３のエントロピ符号化１では、Golomb
-Rice 符号若しくはハフマン符号等で符号化される。

【００４２】又、許容誤差を許す符号化は、許容誤差ma
xerrとすると、以下の予測誤差の範囲を制限する量子化
手法で行われる。

【００４３】擬似的なプログラムコードを示す。

【００４４】 Step量子化ステップ Predict 予測値 Intensity 入力データ Difference差分値 Max value 最大値（８ビットの場合は２５５） #define Quantize(predict, intensity, maxerr, step, difference) {\ step = maxerr<< 1 + 1 \ difference = intensity - predict; \ if (maxerr) {\ if (difference >0) difference = ((difference + maxerr) / step); \ else difference = ((difference-maxerr) / step); \ intensity = difference * step + predict;\ if(intensity < 0) intensity = 0;\ else if (intensity > Maxvalue) intensity = Maxvalue;\ }\ } ランモード符号化においては、６０４のRun-length変換
器では、ａ＝ｂ＝ｃ＝ｄの場合の予測一致の連続数（Ru
nlength ）を計数され、６０５のエントロピ符号化２
で、ラン長Ｎが符号化される。

【００４５】又、画像の端ではランを終端する。

【００４６】図７は後処理部のブロック図である。

【００４７】７０１，７０２，７０３はそれぞれＹ，Ｃ
ｂ，Ｃｒ信号に対するアップサンプリング部であり、サ
イド情報として送られてきた切り替え情報７１０に従っ
て画像形成部の解像度に戻される。

【００４８】又、７０４，７０５，７０６は画質劣化で
ある色の滲みを抑制するためのブロックである。

【００４９】Ｙ＜ＭＩＮ、Ｙ＞ＭＡＸ、Ｃｂ，Ｃｒ≒０
のときに、Ｃｂ，Ｃｒを０に置き換える。（ＭＩＮ，Ｍ
ＡＸは実験値である。） 即ち、Ｃｂ，Ｃｒが０に近い場合、劣化による振れは０
に補正する。

【００５０】又、７０７はＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換であ
り、以下の式が適用される。

【００５１】ｒ＝ｃｒ／０．７１３＋ｙ ｂ＝ｃｂ／０．５６４＋ｙ ｇ＝（ｙ−０．２９９＊ｒ−０．１１４＊ｂ）／０．５
８７ でＲＧＢ信号に戻される。

【００５２】図８はバンド分割例で、元解像度を予測す
る時に、例えば、５１２，１０２４ラインごとに予測す
る。これにより、処理ハードウェア、ソフトウェアの簡
素化と、複数の元解像度のデータが混在するようなプリ
ントイメージに対応することが可能となる。

【００５３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、画像データ入力手段と、画像補間手段と、領域
単位に元解像度を予測する予測手段と、輝度・色差変換
手段と、画像信号のサブサンプリング手段と、画像圧縮
手段と、画像復号手段と、後処理手段と、画像形成手段
と、を備え、元解像度が低解像度と予測されたときは、
輝度・色差サブサンプリングの比率を高くし、元解像度
が高解像度と予測されたときは、輝度・色差サブサンプ
リングの比率を低くするようにしたため、補間前の元画
像の解像度に応じて圧縮率を制御することができるとい
う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体ブロック図である。

【図２】従来例のブロック図である。

【図３】プリント例を示す図である。

【図４】元解像度予測方法のブロック図である。

【図５】サブサンプリング法のブロック図である。

【図６】圧縮器のブロック図である。

【図７】後処理部のブロック図である。

【図８】バンド処理の例を示す図である。

【図９】予測参照画素の説明図である。

【符号の説明】

１００ 描画部 １０１ 圧縮部 １０２ 復号部 １０３ プリント部 １０４ 入力部 １０５ 画像補間部 １０６ サブサンプリング部 １０７ 圧縮器 １０８ 復号器 １０９ 後処理部 １１０ 画像形成部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 11/04 Ｈ０４Ｎ 7/13 Ｚ ５Ｊ０６４ Ｆターム(参考） 2C187 AC07 AC08 DD03 DD09 5C057 AA07 BA14 DA03 DC01 DC11 EA02 EA07 EH01 EJ02 EL01 EM02 EM16 5C059 LB05 LB11 MA00 MA04 MA45 MD02 ME01 ME02 ME05 PP01 PP15 SS28 TA06 TA17 TB04 TB15 TC02 TC03 TC42 TD01 TD02 TD03 TD05 TD06 TD10 TD11 TD12 TD16 UA02 UA05 UA13 UA15 5C076 AA21 AA22 BA06 BB04 BB22 5C078 CA02 CA21 DA01 5J064 AA02 BA08 BA09 BB03 BC08 BC14 BD07

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像データ入力手段と、画像補間手段
   と、領域単位に元解像度を予測する予測手段と、輝度・
   色差変換手段と、画像信号のサブサンプリング手段と、
   画像圧縮手段と、画像復号手段と、後処理手段と、画像
   形成手段と、を備え、元解像度が低解像度と予測された
   ときは、輝度・色差サブサンプリングの比率を高くし、
   元解像度が高解像度と予測されたときは、輝度・色差サ
   ブサンプリングの比率を低くすることにより、元解像度
   に応じて圧縮率の調整ができることを特徴とする静止画
   像符号化方式。
2. 【請求項２】 輝度・色差成分でサブサンプリング率を
   変えることを特徴とする請求項１記載の静止画像符号化
   方式。
3. 【請求項３】 バンド単位に元解像度予測を行うことを
   特徴とする請求項１記載の静止画像符号化方式。