JP3062224B2 - 画像符号化方法 - Google Patents

画像符号化方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子ファイル等の画像記録装置における画
像符号化方法に関し、特に画像の種類に対応した最適な
符号化方法を選択するようにした画像符号化方法に関す
る。
〔従来技術〕
近年、マルチ・メディア化の進展に伴い、オフィス文
書の中にもカラー画像で表現された文書が増加しつつあ
る。このようなカラー文書画像は、従来のモノクロ2値
の文書に比べてそのデータ量が非常に多く、光ディスク
等の大容量の記憶媒体を用いてもカラー文書画像を蓄積
する際には、データ量を削減するために圧縮処理が必要
となる。
ところで、オフィス文書の場合には、依然として文字
領域が大半を占めており、カラー画像を含む文書データ
を圧縮処理する場合、2値画像とカラー画像の両方に適
した圧縮技術がまだ開発されていないため、従来は2値
画像領域とカラー画像領域を判別し、各領域に対してそ
れぞれ適した圧縮方法を用いることによって文書データ
を圧縮処理している。
例えば、特開平1−144778号公報に記載された技術で
は、複合画像に対する適応符号化方式として一枚の画像
を文字領域と写真領域に分割し、文字領域に対しては1
次元符号化(Modified Huffman符号化方式、MH)あるい
は2次元逐次処理符号化(Modified MR符号化方式、MM
R)等の可逆圧縮を行い、写真領域に対しては非可逆の
ブロック符号化を行っている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記した技術は、分割領域が文字領域
と写真領域のみであるために、写真領域であっても濃淡
画像とカラーの自然画像があるにも係らず、同じ符号化
を行っているため、濃淡画像とカラーの自然画像のそれ
ぞれに対し(能率的な符号化を行っていないという問題
があった。更に、文字領域についても、最近では黒文字
以外の色の文字で作成された文書が増加しており、上述
したようなMHあるいはMMR方式による符号化方式を変更
しなければならないという問題があった。
本発明の目的は、文書の画像領域を白黒文字領域、カ
ラー文字領域、白黒写真領域そしてカラー写真領域に分
類することにより、各領域に適した符号化を行う画像符
号化方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
前記目的を達成するために、本発明では、色情報を含
む文書画像を符号化する画像符号化方法において、文書
画像をモノクロ領域とカラー領域に分類し、該分類され
たそれぞれの領域を単色(2値)領域と多値領域に分類
し、4種類の領域に対してそれぞれ最適な符号化を行う
ようにした。モノクロ領域とカラー領域の判定は、前記
文書画像を構成する各ブロック毎にR、G、Bの各濃度
レベルを参照し、該レベルが略同レベルであるブロック
をモノクロ領域と判定することにより行い、前記ブロッ
ク中に1画素でも色画素が存在する場合は、該ブロック
をカラー領域と判定する。
また、モノクロ領域における単色(2値)領域と多値
領域の判定は、前記文書画像を構成する各ブロックの画
像データと該画像データを2値化した2値化画像データ
との誤差の分散がある閾値未満のブロックを単色(2
値)領域と判定し、ある閾値以上のブロックを多値領域
と判定することによって行われる。一方、カラー領域に
おける単色(2値)領域と多値領域の判定は、色空間に
おける画素分布中で画素数が多い2つの色空間の代表色
を用いて画像データを2値化し、該2値化されたブロッ
クの画像データと元のブロックの画像データとの誤差の
分散がある閾値未満のブロックを単色(2値)領域と判
定し、ある閾値以上のブロックを多値領域と判定するこ
とによって行われる。
さらに、前記各ブロックが前記4種類の領域の何れの
領域であるかを識別するための属性情報を、各ブロック
に付与し、該各ブロックのデータを記憶装置に格納する
とき、該属性情報をランレングス符号化したヘッダ情報
と該ヘッダ情報に続けたブロックデータとによって符号
列を構成した。
〔作 用〕
多階調の画像読み取り装置によって読み取られた画像
データから、ブロック単位でデータを切り出し、モノク
ロ/カラー判定部で、モノクロ領域かカラー領域かを判
定する。モノクロ領域はR、G、Bの濃度レベルがほぼ
等しいことからモノクロと判定する。ただし、1ブロッ
ク中にカラーと判定された画素が1つでもある場合には
カラー領域と判定する。モノクロ領域と判定されたブロ
ックデータに対してモノクロ化処理を行い、モノクロの
単色/多値の判定を行う。この判定は、モノクロ化され
たブロックデータをバッファメモリに格納すると同時
に、該データを単色化処理部で2値化し、該メモリに格
納されている元のブロックデータと、2値化されたデー
タとを誤差計算部で比較する。その誤差がある閾値より
大きい場合、モノクロ多値領域として判定し、ある閾値
より小さい場合、モノクロ2値領域として判定する。カ
ラー領域に対しても、色変換されたブロックデータをバ
ッファメモリに格納すると同時に、該データを単色処理
部で2値化し、バッファメモリに格納されている元のブ
ロックデータと、2値化された単色データとを誤差計算
部で比較し、著しく異なる場合にはカラー多値領域と
し、差が僅少である場合にはカラー2値領域と判定す
る。
このようにして分類された各領域を区別するため、そ
の属性(モノクロ単色、多値、カラー単色、多値)を各
ブロックデータに付与する。そして、属性情報をランレ
ングス符号化し、これを画像のヘッダ情報とする。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明
する。第1図は、本発明の符号化方法を実施するための
ブロック構成図である。1は一枚の画像を多階調の画像
読み取り装置によってデジタル入力したデータを保存し
ているフレームメモリ、2はフレームメモリ1から読み
出したブロックデータを書き込むブロックメモリ、3は
モノクロ/カラー判定部、4は判定部3からの判定信号
によって切り換え制御されるスイッチである。5はモノ
クロ領域と判定されたブロックデータに対してモノクロ
化処理を行うモノクロ化処理部、6はカラー領域に対し
て圧縮に適した色成分に変換する色変換部、7、8はそ
れぞれモノクロ、カラーにおける単色/多値の判定を行
う判定部で、ブロックデータを格納するバッファメモリ
71、81と、該データを2値化する単色化処理部72、82
と、バッファメモリに格納されている元のブロックデー
タと、2値化されたデータとを比較する誤差計算部73、
83によって構成されている。
以下、本発明の動作を詳細に説明すると、一枚の画像
が図示しない多階調のうえ画像読み取り装置に読み取ら
れ、読み取られた画像データはフレームメモリ1に書き
込まれる。このように本発明では、入力した時点では画
像の全領域が多階調で、しかもカラーのデータとして入
力され、また、1画素当たり、RGB入力で各色が256多階
調とする24ビットで構成されている。次いで、領域判定
をブロック単位で行うためにフレームメモリ1から読み
出したブロックデータをブロックメモリ2に書き込む。
この1ブロックのサイズは採用する符号化方式によって
異なるが、自然静止画像符号化方式の標準案であるADCT
(Adaptive Discrete Cosine Transformer、適用離散コ
サイン変換)を用いるならば8画素×8画素を1ブロッ
クするのが適当である。第2図は、フレームメモリ1を
ブロックデータサイズに分けた図である。
モノクロ/カラー判定部3では、モノクロ領域におい
てR、G、Bの濃度レベルがほぼ等しいことを用いるこ
とによってモノクロを判定する。ただし、1ブロック中
にカラーと判定された画素が1つでもある場合にはカラ
ー領域と判定する。判定部3からの判定信号によってス
イッチ4を切り換え、モノクロ化処理部5は、モノクロ
領域と判定されたブロックデータに対してモノクロ化処
理を行う。この処理はR、G、Bの3枚の濃度プレーン
を1つの濃度プレーンに変換することによってモノクロ
化する。第3図は、ブロックサイズ(8画素×8画素)
からなるR、G、Bの濃度プレーン31、32、33とモノク
ロ化された濃度プレーン34を示す。R、G、Bの同じ位
置の画素331、331、331(312、322、332)の濃度値はほ
ぼ等しいので3色の濃度値の平均を、濃度プレーン34の
各画素341、342の濃度値とする。これによりモノクロ領
域のデータ量は3分の1に圧縮される。
一方、カラー領域に対しては、色変換部6で圧縮に適
した色成分に変換する。すなわち、テレビジョン信号に
みられるようにRGBを線形変換したYUV(Yは輝度、U、
Vは色情報)に変換し、U、Vの画素数を間引くことに
よって(間引いても画質の劣化が目立たない)、RGBよ
りも高い圧縮率が得られる。
そして、モノクロ、カラーにおける単色/多値の判定
をそれぞれの判定部7、8で行う。モノクロの場合は以
下のようにして単色/多値の判定を行う。モノクロ化さ
れたブロックデータをバッファメモリ71に格納すると同
時に、該データを単色化処理部72で2値化し、バッファ
メモリ71に格納されている元のブロックデータと、2値
化されたんデータとを誤差計算部73で比較する。
第4図は、モノクロにおける単色/多値の判定を説明
するための図で、41はモノクロ化されバッファメモリ71
に格納された濃度プレーンであり、各画素の濃度値が例
えば図のようにa1=180,a2=129,a3=100,a4=20,a5=1
70,a6=140,a7=70,a8=15であったとする。42は濃度プ
レーン41を2値化処理したデータで、各画素aiの濃度値
がある閾値(例えば、値128)以上のとき値255に、それ
未満のとき値0に2値化処理するとプレーン42の各画素
の濃度値b1=255,b2=255,b3=0,b4=0,b5=255,b6=25
5,b7=0,b8=0となる。この結果aiとbiを比較するとそ
の誤差はある閾値より大きくなり、濃度プレーン41には
中間調が含まれていることが分かり、モノクロ多値領域
として判定される。
これに対して、黒文字領域あるいは背景の白領域で
は、濃度プレーン41の濃度は全て0に近い値(黒レベ
ル)か、あるいは255に近い値(白レベル)であるの
で、2値化処理された値との誤差はある閾値より極めて
小さくなり、モノクロ2値領域として判定される。
一方、カラー領域に対しても同様に色変換されたブロ
ックデータをバッファメモリ81に格納すると同時に、該
データを単色化処理部82で2値化し、バッファメモリ81
に格納されている元のブロックデータと、2値化された
単色データとを誤差計算部83で比較し、それが著しく異
なる場合(閾値以上)にはカラー多値領域とし、差が僅
少である場合(閾値未満)にはカラー2値領域と判定す
る。
カラー領域では、輝度成分だけの時のように簡単に2
値化の色を決定できないので、色空間における画素分布
を用いて決定する。即ち、Y、U、Vの色空間をN個の
空間に分割し、ブロックデータ内の64個の画素が、分割
された色空間にどのように分布しているかを求める。そ
して、分布が最も多い2つの色空間の代表色を2値化の
ための色とする。この2値化された色(第1、第2の
色)は次のようにして一方の色が選択される。Y、U、
V座標系において、ブロック内の各画素値と2値化され
た第1、第2の色の値との距離を求め、その距離が近い
方の色を選択することによってカラー領域の2値化が行
われる。
以下、これを具体的に説明すると、いま、YUV空間を
8個の部分空間に分けたとする。第5図は、YUV成分値
が0から255の範囲にあるYUV空間を8個の部分空間に分
けた図を示し、第6図は、各部分空間(空間番号0〜
7)の空間範囲を示す図である。
つぎに、各ブロック毎に64個の画素データを上記8個
の部分空間に振り分け、各部分空間毎の画素分布を調べ
る。例えば、色変換した結果が(Y=64,U=180,V=14
0)ならば、空間番号が3番の色空間の画素数を1カウ
ントする。このように64画素すべてを振り分けた結果、
第7図のような分布が得られたとする。この場合は、2
番と4番の色空間に含まれる画素数が最も多いので、こ
の2つの色空間の代表色を2値化の色の値とする。この
代表色は空間の分割数に応じて決めればよいが、単色か
2値かの判定をできるだけ精度良く行うためには、代表
色同志がYUV空間の座標上であまり接近していない方が
よい。従って、上記例の場合は、(Y=0,U=255,V=
0)(Y=255,U=0,V=0)の2つを2値化の色の値と
する。
次に、元のカラーデータをこの2つの値にマッピング
し、2値化を行う。つまり、YUVの座標空間におけるカ
ラーデータの画素値と2値化の値との距離を計算し、そ
の距離の近い方の色を選択することによってカラー領域
の2値化が行われる。
続いて、バッファメモリ81に格納されている元のブロ
ックデータと単色化処理部82で2値化された単色データ
とを誤差計算部83で比較し、誤差の分散が小さい場合に
は、色の分布が一点あるいは二点に集中しているような
分布状況であるので、単色領域であると判定する。他
方、誤差分散が大きい場合には、色が広く分布している
状況であるので、多値領域として処理する。このよう
に、色背景中に色文字が存在していても単色カラー領域
と判定され、それに適した符号化を行うことができる。
以下のようにしてカラーオフィス文書を4種類の領域
に判別することができるので、各領域に最適な符号化方
式を選択することができる。例えば、単色領域に対して
は、MMRによって符号化し、多値領域に対しては、ADCT
によって符号化する。
本発明では、更に各領域を区別するために0から3の
数でその属性(モノクロ単色、多値、カラー単色、多
値)を表すようにする。第8図(a)は、本発明によっ
て属性が付与された複数のブロックデータからなる一枚
の画像データを示し、第8図(b)は、各ブロックのデ
ータを記憶装置に格納するとき、ブロックデータ1から
ブロックデータ4までの属性情報(つまり、連続した同
一の属性情報0、0、0、0)をランレングス符号化し
(例えば、これを「04」にする)、これを画像のヘッダ
情報とし、続いて符号化データを記録したデータフォー
マットを示す。
第9図は、属性情報とアドレスによってヘッダファイ
ルを構成した本発明の他の実施例を示す。このような構
成によれば、ヘッダファイルを参照することによって例
えば文字領域(モノクロ単色)のみを表示することがで
き、また、ページめくりのような高速なサーチも可能に
なる。
〔発明の効果〕
以上、説明したように、本発明によれば、一枚の画像
領域を4種類の領域に分類しているので、各領域に最適
な符号化方式を選択することができ、この結果、従来の
ものに比べて、画像の圧縮率が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の符号化方法を実施するためのブロッ
ク構成図、第2図は、フレームメモリをブロックデータ
サイズに分けた図、第3図は、ブロックサイズ(8画素
×8画素)からなるR、G、Bの濃度プレーンとモノク
ロ化された濃度プレーンを示す図、第4図は、モノクロ
における単色/多値の判定を説明するための図、第5図
は、YUV成分値が0から255の範囲にあるYUV空間を8個
の部分空間に分けた図、第6図は、各部分空間(空間番
号0〜7)の空間範囲を示す図、第7図は、部分空間の
画素分布を示す図、第8図(a)は、本発明によって属
性が付与された複数のブロックデータからなる一枚の画
像データを示す図、第8図(b)は、画像のヘッダ情報
と符号化データを記録したデータフォーマットを示す
図、第9図は、属性情報とアドレスによってヘッダファ
イルを構成した本発明の他の実施例を示す図である。 1……フレームメモリ、2……ブロックメモリ、 3……モノクロ/カラー判定部、4……スイッチ、5…
…モノクロ化処理部、 6……色変換部、7……モノクロ単色/多値判定判定
部、 8……カラー単色/多値判定判定部、71、81……バッフ
ァメモリ、 72、82……単色化処理部、73、83……誤差計算部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 1/40 - 1/409 H04N 1/41 - 1/419 H04N 1/46 - 1/62 G06T 1/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】色情報を含む文書画像を多階調のカラー画
    像データとして入力し、該カラー画像データを符号化す
    る画像符号化方法であって、前記カラー画像データを所
    定の大きさのブロックに分割し、各ブロック毎にモノク
    ロ領域であるかカラー領域であるかを判定し、モノクロ
    領域であると判定されたブロックが2値領域であるか多
    値領域であるかをさらに判定し、カラー領域であると判
    定されたブロックが2値領域であるか多値領域であるか
    をさらに判定し、前記4種類の領域にそれぞれ最適な符
    号化方法を用いて、前記判定された各ブロックを符号化
    することを特徴とする画像符号化方法。
  2. 【請求項2】前記モノクロ領域とカラー領域の判定は、
    ブロックの各色成分の濃度レべルが略同レベルであるブ
    ロックをモノクロ領域と判定し、ブロック中に1画素で
    も色画素が存在するブロックをカラー領域と判定するこ
    とを特徴とする請求項1記載の画像符号化方法。
  3. 【請求項3】前記モノクロ領域における2値領域と多値
    領域の判定は、モノクロ領域と判定されたブロックの画
    像データと、該画像データを2値化した2値化画像デー
    タとを比較したときの誤差の分散が所定の閾値未満のブ
    ロックを2値領域と判定し、所定の閾値以上のブロック
    を多値領域と判定することを特徴とする請求項1記載の
    画像符号化方法。
  4. 【請求項4】前記カラー領域における2値領域と多値領
    域の判定は、カラー領域と判定されたブロックの画像デ
    ータと、該画像データを2値化した単色データとを比較
    したときの誤差の分散が所定の閾値未満のブロックを2
    値領域と判定し、所定の閾値以上のブロックを多値領域
    と判定することを特徴とする請求項1記載の画像符号化
    方法。
  5. 【請求項5】前記判定された各ブロックが前記4種類の
    領域の何れの領域であるかを識別するための属性情報
    を、前記カラー画像データを構成する各ブロックに付与
    し、同一の属性情報が付与された連続する複数のブロッ
    クを符号化するとき、前記複数ブロックに付与された同
    一の属性情報をランレングス符号化したヘッダ情報と、
    該ヘッダ情報に続けた、前記複数ブロックをそれぞれ符
    号化した符号化データによって構成したことを特徴とす
    る請求項1記載の画像符号化方法。
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