JP2007173940A - 画像処理装置及び画像処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】ラスタデータの特定領域の解像度だけをその他の領域よりも意図的に下げた圧縮画像を取得して他者に伝送できるような仕組みを提供すること。
【解決手段】ラスタデータにＪＰＥＧ２０００符号化規格に従った処理を施すことによりそのラスタデータを圧縮符号化したエンベデット符号列を生成し圧縮画像データとして他の装置へ伝送する。また、ＪＰＥＧ２０００が採用する機能の１つであるＲＯＩを応用することにより、処理対象となるラスタデータのうち秘匿情報などを描画した特定領域の画質を任意のレベルで低下させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像処理装置に係り、特に、ラスタデータを圧縮符号化する画像処理装置に関する。

近年、ＪＰＥＧ２０００と呼ばれる新しい画像圧縮符号化規格が注目されるようになってきた。この符号化規格は、高ビットレートから低ビットレートまでの全てのビットレートにおいて高い圧縮特性を有する。また、復号するビットの量と再生される画像の品質が比例関係を満たす、いわゆるエンベデット符号化を採用している点が特徴的であり、その他にも、従来の圧縮符号化規格には採用されていなかった種々の仕組みを採用している（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００３−１５３２２８号公報

ところで、ラスタデータを圧縮符号化してその画像ファイルを他者に引き渡す際は、ラスタデータの一部の領域の解像度だけを他の領域よりも落としてその領域の描画内容の秘匿性を保ちたいことがある。
しかしながら、これまでの圧縮符号化規格においては、このような要請に応えるためにはリソース及びアルゴリズムの難解さが増大してしまっていた。
本発明は、このような背景の下に案出されたものであり、ＪＰＥＧ２０００に採用された機能の一部を応用することにより、ラスタデータの特定領域の解像度だけをその他の領域よりも意図的に下げた圧縮画像を取得して他者に伝送できるような仕組みを提供することを目的とする。

本発明の好適な態様である画像処理装置は、ラスタデータの特定領域とその他の領域とを異なる画質で圧縮符号化する画像処理装置であって、圧縮符号化の対象となるラスタデータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されたラスタデータから特定領域を指定すると共にその特定領域の画質レベルを指定する操作子と、前記ラスタデータの画素情報に所定の直交変換処理を施すことによって変換係数を取得する変換手段と、前記取得した変換係数を表す各ビット列を同じ桁に位置するビット毎にそれぞれ取り纏めることによって複数のビットプレーンに展開するビットモデリング手段と、前記展開された複数のビットプレーンの各々を成すビットのうち前記特定領域と抵触しない領域の画素情報から前記変換手段が取得した変換係数のビット列と対応するビットを、より上位の桁のビットが属するビットプレーンへとシフトさせるシフトアップ手段と、前記シフトアップ手段がビットをシフトさせた後、複数のビットプレーンのうち最も上位のビットプレーンからその下位の指定されたビットプレーンまでを順次エントロピー符号化することによってラスタデータの圧縮符号列を生成する符号化手段と、前記符号化手段にエントロピー符号化を行わせる最も下位のビットプレーンを前記操作子を介して指定された画質レベルに応じて切り換えるトランケーション手段とを備える。

この態様において、前記所定の直交変換処理は、ウェーブレット順変換処理であってもよい。

また、前記生成された圧縮符号列をネットワークを介して外部装置へ伝送する伝送手段を更に備えてもよい。

また、情報の表示手段と、前記記憶手段に記憶されたラスタデータを読み出し、読み出したラスタデータを画像として前記表示手段に表示させる表示制御手段とを備え、前記操作子は、前記表示手段に表示された画像から特定領域を指定するようにしてもよい。

また、前記操作子は、スタイラスペンであってもよい。

本発明の別の好適な態様である画像処理アルゴリズムは、前記画像処理装置からネットワークを介して伝送された圧縮符号列に所定のアルゴリズムに従った伸長処理を施すことによりラスタデータを復元する伸長装置とを備える。

本発明によるとラスタデータの特定領域の解像度だけをその他の領域よりも意図的に下げた圧縮画像を取得して他者に伝送することができる。

（発明の実施の形態）
本願発明の実施形態について説明する。
本実施形態は、以下の２つの特徴を有する。
１つ目の特徴は、ラスタデータにＪＰＥＧ２０００符号化規格に従った処理を施すことによりそのラスタデータを圧縮符号化したエンベデット符号列を生成し、圧縮画像データとして他の装置へ伝送するようにした点である。ここで、「エンベデット符号列」は、復号化するビットのビット量とその復号化により得られるラスタデータの画質との間に比例関係が成り立つような構造を成す符号列を意味する。
２つ目の特徴は、ＪＰＥＧ２０００が採用する機能の１つであるＲＯＩ（Region of Interest）を応用することにより、処理対象となるラスタデータのうち秘匿情報などを描画した特定領域の画質を任意のレベルで低下させると共にその他の領域は復号化するビットのビット量の如何にかかわらず一定レベルの画質が保証されるようなエンベデット符号列を生成するようにした点である。

図１は、本実施形態にかかる画像処理システムのハードウェア構成図である。図に示すように、このシステムは、第１の画像処理装置１０と第２の画像処理装置３０とをネットワークを介して接続してなる。第１の画像処理装置１０は、文書などのラスタデータを圧縮符号化して得た画像データを第２の画像処理装置３０へ伝送し、第２の画像処理装置３０はその画像データを伸長復号化して得たラスタデータを出力する。
第１の画像処理装置１０は、画像入力部１１、画像メモリ１２、表示部１３、表示制御部１４、特定領域指定操作部１５、レベル設定操作部１６、圧縮符号化部１７、ＲＯＩ制御部１８、トランケーション制御部１９、及び通信制御部２０を備える。

画像入力部１１は、例えば、スキャナであり、原稿を走査して得たラスタデータを自装置１０へ入力する。画像メモリ１２は、画像入力部１１から入力されるラスタデータを記憶するメモリである。
表示部１３は、例えば、コンピュータディスプレイであり、表示制御部１４による制御の下に、画像メモリ１２に記憶されたラスタデータを画像として表示する。

特定領域指定操作部１５は、例えば、スタイラスペンであり、表示部１３に表示された画像から、画質を意図的に低下させて圧縮符号化を行いたい領域である特定領域の外延を指定する。なお、第１の画像処理装置１０を利用するユーザは、図２に示すように、契約書の個人情報を記した領域などのように他者による閲覧を制限したい領域を特定領域として指定するなどするとよい。
レベル設定操作部１６は、例えば、キーボードであり、特定領域の画質レベルを指定する。なお、冒頭にも示したように、本実施形態は、特定領域の画質を任意のレベルで下げることが特徴であるので、このレベル設定部は、「−１」、「−２」、「−３」といったように、画質の低下の度合いを段階的に示す文字列によって画質レベルを指定する。

圧縮符号化部１７は、ウェーブレット順変換部１７ａ、量子化部１７ｂ、係数ビットモデリング部１７ｃ、エントロピー符号化部１７ｄ、レイヤ別パケット生成部１７ｅの各部を有する。
ウェーブレット順変換部１７ａは、垂直方向用のローパスフィルタ及びハイパスフィルタと水平査方向用のローパスフィルタ及びハイパスフィルタを組み合わせた４つのフィルタパスを内蔵しており、画像メモリ１２のラスタデータの各画素を表す信号である画像信号をこれらのフィルタパスにてフィルタリングすることによって４つの変換係数を取得する。そして、垂直方向用のローパスフィルタ及び水平方向用のローパスフィルタとを透過した画像信号をダウンサンプリングして再入力する処理を再帰的に繰り返していくことにより、サブバンドと呼ばれる周波数帯域毎の変換係数群を取得する。
図３は、フィルタパスへの入力を２回繰り返した時点で得られる変換係数を示す図である。図を参照すると、画像メモリ１２に記憶されたラスタデータが、垂直方向用と水平方向用のハイパスフィルタによる１度目のフィルタリングを経た１ＨＨ、垂直方向用のハイパスフィルタと水平方向用のローパスフィルタによる１度目のフィルタリングを経た１ＨＬ、垂直方向用のローパスフィルタと垂直方向用のハイパスフィルタによる１度目のフィルタリングを経た１ＬＨ、垂直方向用と水平方向用のハイパスフィルタによる２度目のフィルタリングを経た２ＨＨ、垂直方向用のハイパスフィルタと水平方向用のローパスフィルタによる２度目のフィルタリングを経た２ＨＬ、垂直方向用のローパスフィルタと垂直方向用のハイパスフィルタによる２度目のフィルタリングを経た２ＬＨ、及び垂直方向用のローパスフィルタと垂直方向用のローパスフィルタによる２度目のフィルタリングを経た２ＬＬの７つのサブバンドに分割されていることが分かる。フィルタへの画像信号の再入力を、３回、４回・・・と再帰的に繰り返していくことにより、その入力回数の３倍に１を加算した数のサブバンドの変換係数が得られることになる。

図１において、量子化部１７ｂは、ウェーブレット順変換部１７ａにより得られた変換係数を所定のステップサイズで除算することによって量子化する。
係数ビットモデリング部１７ｃは、量子化部１７ｂによる量子化を経た変換係数を２値化して得たビット列を同じ桁に位置するビット毎に取り纏めて複数のビットプレーンに展開した後、各ビットプレーンを形成するビットの関係を基にそれらの符号化手順を示す符号化パスを特定する。
図４は、ビットプレーンへの展開の様子を示す図である。この図は、「１０」、「１」、「３」、「７」の各変換係数を４つのビットプレーンに展開する様子を示している。図によると、「１０」の絶対値は「１０１０」、「１」の絶対値は「０００１」、「３」の絶対値は「００１１」、「７」の絶対値は「０１１１」の２値４桁のビット列に夫々変換されている。そして、これらのビット列を同じ桁のビット毎に取り纏めることにより、１桁目ビット、２桁目ビット、３桁目ビット、４桁目ビットを夫々取り纏めた４つの層のビットプレーンが形成される。なお、以降の説明においては、係数ビットモデリング部１７ｃにより形成される複数のビットプレーンのうち、各変換係数を２値化して得たビット列の最も上位の桁のビットから形成されるビットプレーンをＭＳＢ（Most significant bit plane）と称し、最も下位の桁のビットから形成されるビットプレーンをＬＳＢ（Least significant bit plane）と称する。

図１において、エントロピー符号化部１７ｄは、係数ビットモデリング部１７ｃが展開された各ビットプレーンをそれらについて同部１７ｃが特定した符号化パスに従って算術符号化していくことにより、エンベデッド符号列を生成する。この符号化は、ＭＳＢからＬＳＢに向けて順次行われ、後述するトランケーション制御部１９より指定された特定の桁のビットプレーンまで行った時点で終了となる。
レイヤ別パケット生成部１７ｅは、エントロピー符号化部１７ｄにより生成されたエンベデッド符号列をレイヤと呼ばれる単位にグループ化し、それらのレイヤの符号列をパケットと呼ばれるセグメント毎に取り纏めてヘッダを付することにより圧縮画像データを生成する。
通信制御部２０は、レイヤ別パケット生成部１７ｅにより生成された圧縮画像データを第２の画像処理装置３０に宛てて伝送する。

ＲＯＩ制御部１８は、ＪＰＥＧ２０００に採用されている機能の一つであるＲＯＩ機能を司る部位である。ここで、ＲＯＩ制御部１８は、係数ビットモデリング部１７ｃが生成した各ビットプレーンの一部のビットに対してMaxshift法と呼ばれる手法に従った操作を施すことにより、ある特定の画像領域（ＲＯＩ領域）だけを他の領域（背景領域）に対して相対的に高解像度化したり、或いはプログレッシブ伝送時により早く高画質に到達させる。
Maxshift 法について、図５を参照して説明する。図５（ａ）は、係数ビットモデリング部１７ｃにより取得された複数のビットプレーンの階層構造を示す図である。エントロピー符号化部１７ｄがＭＳＢからＬＳＢに向かって順次符号化を行うことは上述したところであるが、Maxshift 法では、図５（ｂ）に示すように、各ビットプレーンを成すビットのうちＲＯＩ領域の変換係数から得たビットを背景領域の変換係数から得たビットよりも上位のビットプレーンへシフトアップさせてから符号化させる。そして、本実施形態におけるＲＯＩ制御部１８は、このシフトアップを特定領域指定操作部１５を介した特定領域の指定と連動して行う。つまり、図５（ｃ）に示すように、特定領域と抵触しない領域の変換係数から得たビットを特定領域の変換係数から得たビットよりも上位のビットプレーンへシフトアップさせてからエントロピー符号化部１７ｄへ引き渡すのである。これにより、特定領域でない領域の符号化の優先度を特定領域よりも高めることができる。

図１において、トランケーション制御部１９は、エントロピー符号化部１７ｄによる算術符号化を終了させるビットプレーンをレベル設定操作部１６から指定された画質レベルに応じて切り替えることにより、特定領域の変換係数から得たビット列の圧縮レートを制御する。例えば、図６（ａ）に示すように、特定領域と抵触しない領域の変換係数から得たビットがシフトアップされた後、算術符号化を終了させるビットプレーンとしてＬＳＢを指定した場合、ＭＳＢから開始される符号化はＬＳＢまで完遂されるため、特定領域と特定領域でない領域に画質の差異はなくなる。これに対し、図６（ｂ）に示すように、算術符号化を終了させるビットプレーンとしてＬＳＢよりも上位のビットプレーを指定した場合、その下位のビットプレーンは算術符号化が行われず切り捨てられる。この結果、特定領域の画質が特定領域でない領域よりも低くなる。

図１において、第２の画像処理装置３０は、通信制御部３１、伸長復号化部３２、及び画像出力部３３を備える。通信制御部３１は、第１の画像処理装置１０からネットワークを介して伝送されてくる圧縮画像データを受信する。伸長復号化部３２は、圧縮画像データをＪＰＥＧ２０００規格の伸長復号化アルゴリズムに従って伸長復号化する。画像出力部３３は伸長復号化部３２が復元したビットマップを記録材に印字出力する。

以上説明した本実施形態では、他者による閲覧を制限したい領域を特定領域指定操作部１５から特定領域として指定すると、特定領域として指定されなかった領域がＲＯＩによって優先的に符号化される。よって、特定領域は画質を相対的に下げてぼやけさせる一方で特定領域でない領域はある一定レベルの画質が常に保証されるような圧縮符号化を行わせることができる。また、レベル設定操作部１６を用いて特定領域の画質レベルを指定すると、指定された画質レベルに応じ、特定領域の変換係数から得たビット列の符号化時に切り捨てるビットが特定される。よって、画質レベルを指定することにより、特定領域の画像をぼやけさせる程度を任意に調整することができる。更に、ラスタデータの圧縮復号化はＪＰＥＧ２０００にて採用されているＲＯＩをベースとして行っているので、圧縮画像データを受信して伸長復号化する第２の画像処理装置３０はＪＰＥＧ２０００規格に準拠した伸長復号化のための周知のアルゴリズムを実装してさえいればよく、新たな固有のアルゴリズムを実装させる必要がない。

（他の実施形態）
本願発明は、種々の変形実施が可能である。
上記実施形態においては、レベル設定操作部１６を通じて特定領域の画質レベルを段階的に指定するようになっていたが、「ぼやけさせる」と「はっきりさせる」といったように２者択一的な指定を行うこととしてもよい。
上記実施形態における特定領域指定部はスタイラスペンとして構成したが、これをマウスなどのポインティングデバイスとしてもよい。
上記実施形態を周知の課金システムと連動させた文書閲覧サービスを提供してもよい。この文書閲覧サービスにおいては、利用者たるユーザが所定の課金額を支払うまでは、重要な情報を記した領域を特定領域としてぼかした状態の圧縮画像データを提供する。そして、そのユーザが課金額を支払うと、特定領域をはっきりさせた圧縮画像データを提供する。

画像処理システムのハードウェア構成図である。 特定領域の指定の態様を示す図である。 ウェーブレット順変換の様子を示す図である。 ビットプレーンへの展開の様子を示す図である。 Maxshift 法を示す図である。 トランケーション制御を示す図である。

符号の説明

１０,３０…画像処理装置、１１…画像入力部、１２…画像メモリ、１３…表示部、１４…表示制御部、１５…特定領域指定操作部、１６…レベル設定操作部、１７…圧縮符号化部、１９…トランケーション制御部、３２…伸長復号化部、３３…画像出力部、２０，３１…通信制御部

Claims (6)

1. ラスタデータの特定領域とその他の領域とを異なる画質で圧縮符号化する画像処理装置であって、
   圧縮符号化の対象となるラスタデータを記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶されたラスタデータから特定領域を指定すると共にその特定領域の画質レベルを指定する操作子と、
   前記ラスタデータの画素情報に所定の直交変換処理を施すことによって変換係数を取得する変換手段と、
   前記取得した変換係数を表す各ビット列を同じ桁に位置するビット毎にそれぞれ取り纏めることによって複数のビットプレーンに展開するビットモデリング手段と、
   前記展開された複数のビットプレーンの各々を成すビットのうち前記特定領域と抵触しない領域の画素情報から前記変換手段が取得した変換係数のビット列と対応するビットを、より上位の桁のビットが属するビットプレーンへとシフトさせるシフトアップ手段と、
   前記シフトアップ手段がビットをシフトさせた後、複数のビットプレーンのうち最も上位のビットプレーンからその下位の指定されたビットプレーンまでを順次エントロピー符号化することによってラスタデータの圧縮符号列を生成する符号化手段と、
   前記符号化手段にエントロピー符号化を行わせる最も下位のビットプレーンを前記操作子を介して指定された画質レベルに応じて切り換えるトランケーション手段と
   を備えた画像処理装置。
2. 請求項１に記載の画像処理装置において、
   前記所定の直交変換処理は、ウェーブレット順変換処理である
   画像処理装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像処理装置において、
   前記生成された圧縮符号列をネットワークを介して外部装置へ伝送する伝送手段
   を更に備えた画像処理装置。
4. 請求項１乃至３に記載の画像処理装置において、
   情報の表示手段と、
   前記記憶手段に記憶されたラスタデータを読み出し、読み出したラスタデータを画像として前記表示手段に表示させる表示制御手段と
   を備え、
   前記操作子は、
   前記表示手段に表示された画像から特定領域を指定する
   画像処理装置。
5. 請求項１乃至４に記載の画像処理装置において、
   前記操作子は、
   スタイラスペンである
   画像処理装置。
6. 請求項１乃至５に記載の画像処理装置と
   前記画像処理装置からネットワークを介して伝送された圧縮符号列に所定のアルゴリズムに従った伸長処理を施すことによりラスタデータを復元する伸長装置と
   を備えた画像処理システム。

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