JP3083336B2

JP3083336B2 - 画像処理装置およびその方法

Info

Publication number: JP3083336B2
Application number: JP03096692A
Authority: JP
Inventors: 信孝三宅; 忠義中山; 尚石川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-04-26
Filing date: 1991-04-26
Publication date: 2000-09-04
Anticipated expiration: 2015-09-04
Also published as: JPH04326672A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の画素からなるブ
ロックごとに符号化を行う画像処理装置およびその方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カラーフアクシミリ装置等の画像
符号化装置では、カラー画像中に含まれる黒文字や黒線
画と自然画像部分とを分離して、それぞれに対して異な
る符号化を施す方法が、本出願人により提案されてい
る。例えば、黒文字や黒線画には算術符号を用い、自然
画像部分には直交変換を用いた符号化を行なつて、全体
の画像情報の圧縮を実現させている。

【０００３】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、従
来の画像符号化装置において、例えばカラープリンタ等
の画像出力装置での画像の符号化を考えた場合、プリン
タ側に入力する画像情報としては、カラーイメージスキ
ヤナ等の画像入力装置から入力される階調を有する多値
情報（以下、イメージという）や、ホストコンピユータ
において作成したＣＧ（Computer Graphics ）画像、文
字等のフオント情報、ＣＡＤ（Computer AidedDesign
）等に用いられる線画情報等、様々な画像情報があ
る。

【０００４】近年ホストコンピユータの性能の向上に伴
い、ＤＴＰ（DeskTop Publishing）が盛んに行なわれ、
上述した様々な画像情報がホストコンピユータにおいて
合成、複合されてプリンタ側に送信される。その際、文
字・線画は、あらかじめ濃度値が判明しているわけでな
く、従来のように黒文字・黒線画の抽出のみでは完全な
文字・線画の分離はできない。

【０００５】そして、文字・線画等の分離ができずに、
イメージと同様に直交変換、量子化の圧縮を施した場
合、イメージ中の文字・線画は直交変換中の高域の成分
を多く含んでいるため、量子化時に高域成分が削られ、
画像情報を伸長したときに文字・線画部分のみならず、
文字・線画の周囲部分もリンギングが発生し、劣悪な画
像になるという問題がある。

【０００６】本発明は、上述の問題を解決するためのも
のであり、中間調の文字や画像が混在する画像を符号化
する際に、中間調画像部分に直交変換および量子化処理
を用いる効率のよい符号化を適用し、かつ、画質の劣化
を抑えた符号化を行うことを目的とする。具体的には、
高域成分が除去された直交変換後のデータを生成するこ
とで、上記直交変換および量子化処理を用いる符号化の
効率を向上するとともに、画質の劣化を抑えるために、
除去される高域成分に相当する画素群を別途符号化する
ことを目的とする。

【０００７】また、中間調の色文字や色画像が混在する
画像を符号化する際に、画質の劣化を抑えた効率のよい
符号化を行うことを目的とする。具体的には、複数の画
素値成分で構成される画像から、他の部分とは別に符号
化したい中間調の一色を分離して効率よく符号化するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために次の構成を備える。本発明にかかる画像処
理装置は、複数の画素からなるブロックごとに符号化を
行う画像処理装置であって、前記ブロックから所定画素
値を有する画素群を除去するために、前記所定画素値
と、それ以外の画素値を有する画素群の平均画素値との
差分が最大になるように前記所定画素値を決定する決定
手段と、決定された所定画素値に相当する画素を抽出し
符号化する第一の符号化手段と、抽出され符号化された
画素の画素値を前記平均画素値に置き換える置換手段
と、置換後のブロックを直交変換および量子化処理を用
いて符号化する第二の符号化手段とを有することを特徴
とする。

【０００９】また、複数の画素からなるブロックごとに
符号化を行う画像処理装置であって、前記ブロックから
所定画素値を有する画素群を分離するために、前記所定
画素値と、それ以外の画素値を有する画素群の平均画素
値との差分が最大になるように前記所定画素値を決定す
る決定手段と、前記決定手段により決定された所定画素
値を有する複数の画素について、他の画素値成分それぞ
れの値が同値か否かを判定する判定手段と、前記所定画
素値を有し、かつ、前記他の画素値成分それぞれの値が
同値を有すると判定された複数の画素を前記ブロックか
ら分離し符号化する第一の符号化手段と、分離され符号
化された画素の画素値を前記平均画素値に置き換える置
換手段と、置換後のブロックを直交変換および量子化処
理を用いて符号化する第二の符号化手段とを有すること
を特徴とする。

【００１０】本発明にかかる画像処理方法は、複数の画
素からなるブロックごとに符号化を行う画像処理方法で
あって、前記ブロックから所定画素値を有する画素群を
除去するために、前記所定画素値と、それ以外の画素値
を有する画素群の平均画素値との差分が最大になるよう
に前記所定画素値を決定し、決定された所定画素値に相
当する画素を抽出し符号化し、抽出され符号化された画
素の画素値を前記平均画素値に置き換え、置換後のブロ
ックを直交変換および量子化処理を用いて符号化するこ
とを特徴とする。また、複数の画素からなるブロックご
とに符号化を行う画像処理方法であって、前記ブロック
から所定画素値を有する画素群を分離するために、前記
所定画素値と、それ以外の画素値を有する画素群の平均
画素値との差分が最大になるように前記所定画素値を決
定し、決定された所定画素値を有する複数の画素につい
て、他の画素値成分それぞれの値が同値か否かを判定
し、前記所定画素値を有し、かつ、前記他の画素値成分
それぞれの値が同値を有すると判定された複数の画素を
前記ブロックから分離して符号化し、分離され符号化さ
れた画素の画素値を前記平均画素値に置き換え、置換後
のブロックを直交変換および量子化処理を用いて符号化
することを特徴とする。

【００１１】

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明に係る好
適な実施例を詳細に説明する。

【００１２】＜第１実施例＞図１は、本発明の第１の実
施例に係る画像出力装置のブロツク図である。ここで
は、画像出力装置としてプリンタ等を想定する。

【００１３】図１において、入力端子１０１（プリンタ
においては、Ｉ／Ｏに相当する）には、他の外部機器、
例えばホストコンピユータやイメージスキヤナ等の画像
入力装置が接続される。この入力端子１０１には、画像
入力装置により入力される写真等の自然画像情報のみな
らず、ホストコンピユータにより編集、加工されたり、
あるいは人工的に作成した文字・線画が自然画像上に合
成されたりした様々な画像が入力される。

【００１４】入力した画像情報は、数ライン分のライン
バツフアにより構成されるバツフア１０２に一時的に格
納される。尚、このバツフアには、後述するブロツクに
使用するライン数分以上の容量が必要となる。バツフア
１０２に格納された画像情報は、ブロツク化回路１０３
により各色ブロツク状に切り出される。このブロツク
は、後述するＤＣＴ（離散コサイン変換）等の直交変換
におけるブロツクの大きさと同一にした方が装置の構成
上好ましい。そこで、本実施例では、簡略化のため、４
×４のブロツクを例にして説明する。

【００１５】ブロツク状に切り出された４×４の画素群
に対して、抽出すべき濃度を決定するのが抽出濃度決定
部１０４である。従来、文字・線画等の抽出には、あら
かじめ文字・線画の濃度情報が判明しているため、ブロ
ツク内の画像を走査して適応する濃度の画素のみを抽出
している。例えば、０〜２５５を濃度とした場合、黒色
は“２５５”であるとしている。

【００１６】しかし、プリンタ側においては、文字・線
画の濃度情報が画像情報とは異なつた形で送信されてい
ないことを考慮すると、どの濃度の部分を抽出するかの
決定、即ち、抽出する濃度情報を決定するために、１
度、若しくは複数回、ブロツク内の画像を走査しなくて
はならない。そこで、抽出濃度を決定するためのアルゴ
リズムの一例を詳細に説明する。

【００１７】図２は、図１の抽出濃度決定部１０４の一
構成例を示す機能ブロツク図である。同図において、入
力端子２０１にはブロツク内の各画素を順に走査して得
られた濃度レベルを入力する。この濃度レベルは、ヒス
トグラム作成部２０２にて、入力画像情報について発生
した濃度レベルの頻度の格納、及びヒストグラムの作成
が行なわれる。本実施例の場合、上述のようにブロツク
内の走査画素は１６画素であるから、ブロツク内の濃度
レベルの種類も最大１６通りある。

【００１８】図３の（ａ）はブロツクの一例であり、図
３の（ｂ）は、それに基づいて作成したヒストグラムを
示す。ここで出現した濃度レベルは９種類であり、濃度
レベル“１０４”と“２２０”がそれぞれ頻度としては
最大で３画素分あることがわかる。

【００１９】また、濃度レベルカウンタ２０３では入力
した濃度レベルの総和を求める。本実施例ではブロツク
内の画素は１６画素であるから、１２ビツトのカウンタ
で十分である。そして、ヒストグラム作成部２０２、及
び濃度レベルカウンタ２０３からの１６画素分の処理結
果は、抽出濃度計算回路２０４に入力される。

【００２０】次に、この抽出濃度計算回路の詳細を説明
する。図４は、抽出濃度計算回路の詳細ブロツク図であ
る。図中の入力端子４０１，４０２には、図２のヒスト
グラム作成部２０２からの濃度値、及びその濃度レベル
の頻度を入力する。即ち、図３に示した９８〜２２０ま
での９種類の濃度レベルの濃度値と頻度値を逐次入力す
る。また、入力端子４０３には、図２の濃度レベルカウ
ンタ２０３にて求めた、ブロツク内の濃度レベルの総和
値を入力する。

【００２１】そして、乗算器４０４，除算器４０６，減
算器４０５，４０７，４０８、及びＡＢＳ（絶対値）回
路４０９にて、以下に示す計算を行ない、出力値ＯＵＴ
１、及びＯＵＴ２を得る。即ち、ＯＵＴ１＝｜Ｄ−｛Ｔ−（Ｄ×Ｍ）｝／（１６−Ｍ）｜ …（１）ＯＵＴ２＝｛Ｔ−（Ｄ×Ｍ）｝／（１６−Ｍ） …（２）ここで、Ｄ：濃度値Ｍ：頻度Ｔ：濃度レベルの総和値である。

【００２２】図５は、図３に示した各濃度、及び頻度等
をもとに図４の抽出濃度計算回路２０４にて算出した出
力値（ＯＵＴ１）を示す。但し、これらは、少数点以下
が四捨五入された値である。ここでの抽出濃度の決定
は、ＯＵＴ１の値が最大となる濃度レベル、即ち、“２
２０”に決定する。

【００２３】以上のように、図１に示した抽出濃度決定
部１０４においてブロツク内のどの値の画素を抽出する
かが決定された後は、抽出・分離部１０５において、該
当する画素の分離を行なう。

【００２４】本実施例では、上述の如くブロツク内での
抽出濃度は同一の値であるため、図６の（ａ）に示すよ
うに、抜き出した後の解像度情報をビツトマツプメモリ
１０６に格納する。また、抜き出した濃度レベル“２２
０”を階調メモリ１０７に格納する。

【００２５】抜き出した後のブロツク内の情報は、置換
部１０８により新たな値を置換・代入する。つまり、抜
き出した後の画素への置換・代入は、その後のＤＣＴ１
０９，Ｑ１１０が処理を行ない易いよう、圧縮率が向上
し、歪みが減少するような置換値を代入する。換言すれ
ば、人工的に作成した文字・線画等は、自然画等のイメ
ージ中に代入すると直交変換空間において高域に大きな
成分が発生するのみならず、エツジの大きさからＡＣ電
力が大きくなつてしまう。

【００２６】そこで、置換値は、抜き出した画素以外の
画素の平均値を選ぶのがＡＣ電力の減少に良い結果をも
たらす。この抜き出した画素以外の画素の平均値は、図
４のＯＵＴ２に相当する値である。

【００２７】結局、前述の抽出濃度決定部は、抽出濃度
の抜き出しをせずに直交変換を施したときのＡＣ電力の
総和（Ｐ₁ とする）と、抽出濃度を抜き出し、前述した
置換値を代入して直交変換を施したときのＡＣ電力の総
和（Ｐ₂ とする）の差（Ｐ₁−Ｐ₂ ）が最も減少するよ
うな評価パラメータにて抽出濃度を決定しているのに他
ならない。

【００２８】具体的に、図３の（ａ）を例にとり説明す
ると、濃度レベル“２２０”を選択した場合、レベルが
“２２０”以外の他の画素の平均値（ここでは、ＯＵＴ
２＝“１１０”になる）との差が最大となるため、図６
の（ｂ）に示すように、濃度レベル“１１０”をレベル
“２２０”が存在していた画素に置換代入する。つま
り、このような置換代入により、図３の（ａ）の状態で
直交変換した場合に比べて、ＡＣ電力の総和が全体で大
幅に減少するのに加え、高域の大きな成分のＡＣ電力も
減少する。

【００２９】置換部１０８にて置換されたイメージ情報
は、ＤＣＴ１０９にて離散コサイン変換が行なわれ、Ｑ
１１０にて量子化が行なわれる。量子化された情報は、
イメージメモリ１１１に格納される。また、復号化は、
イメージメモリ１１１に格納された情報をＱ^-1１１２に
て逆量子化し、ＩＤＣＴ１１３において伸長することで
実行される。

【００３０】合成部１１４では、ビツトマツプメモリ１
０６で“１”である画素に対しては、階調メモリ１０７
に格納した濃度レベルを合成し、また、“０”である画
素にはイメージメモリ１１１に格納した情報を合成し
て、出力端子１１５から出力する。

【００３１】以上説明したように、本実施例によれば、
自然画等のイメージ中に含まれるコンピユータ等で人工
的に発生させた文字・線画等を分離して、それぞれ異な
る符号化をする際に、文字・線画等の濃度情報がわから
なくても、画像情報から切り出したブロツク内で抽出、
分離すべき画素の濃度を決定し、それらの画素に対して
濃度の置換代入を行なうことで、文字・線画の抽出が可
能となつて符号化効率が向上し、また、抜き出した画素
の部分のみならず、それ以外の部分での画像劣化を抑制
できるという効果がある。

【００３２】特に、コンピユータ画像においては、ブロ
ツク内に含まれる文字・線画は色（階調データ）は、略
等しくなることが多いので、上述のような抽出方法が有
効である。

【００３３】＜第２実施例＞次に、本発明に係る第２の
実施例を説明する。図７は、第２の実施例に係るカラー
符号化装置の構成を示すブロツク図である。ここでは、
図１に示した第１の実施例に係る画像出力装置と同一構
成要素には同一符号を付し、それらの説明は省略する。

【００３４】図７において、入力端子７０１からは、
Ｒ，Ｇ，Ｂ各８ビツトの画像情報を画素順次で入力す
る。バツフア１０２は各色数ライン分のラインバツフア
を備えており、ブロツク化回路１０３にて各色について
ブロツク化が施され、その後、ＲＧＢ→ＹＵＶ変換部７
０２において、ＲＧＢからＹＵＶへの色座標の変換を行
なう。このＲＧＢからＹＵＶへの変換は、例えば、下記
式（３）に示すような変換係数を用いて、演算後のＹＵ
Ｖを小数部切り捨てにより８ビツトに納めるようにす
る。

【００３５】

【数３】本実施例のカラー符号化装置では、実空間中の同一位置
にＹ，Ｕ，Ｖの３ブロツクが生成されるが、ここでは最
初にＹのブロツクについて抽出濃度決定部１０４にて抽
出濃度の決定を行なう。尚、抽出濃度の決定アルゴリズ
ムは、上述の第１の実施例と同様のため、その説明は省
略する。

【００３６】Ｙのブロツクで抽出する濃度レベルが決定
すると、同値判定部７０３にて、その濃度レベルの指し
示す画素が、Ｕ，Ｖの２種類のブロツクでも同一の値を
とるか否かを判定（同値条件の判定）する。この判定に
ついて、図８に示したブロツクを例に説明する。

【００３７】図８の（ａ）のブロツクは、図３の（ａ）
と同様、画像情報からブロツク状に切り出した画素の濃
度レベルを示している。尚、ここでは、図８（ａ），
（ｂ），（ｃ）をそれぞれ実空間中の同一位置でのＹ，
Ｕ，Ｖのブロツクとする。図８（ａ）では、上述の図３
（ａ）に対する計算にて説明したように、“２２０”の
濃度レベルを抽出することになる。よつて、本実施例の
カラー符号化装置では、同値判定部７０３が、図８
（ｂ），（ｃ）に示したＵ，Ｖのブロツクの内、図８
（ａ）の“２２０”に相当するアドレスの画素、即ち、
Ｕのブロツクでは“３８”、Ｖのブロツクでは“６２”
が全て等しいか否かを判定する。言うまでもなく、図８
に示した例では、（ｂ），（ｃ）とも同値条件を満たし
ている。

【００３８】切り出したブロツク内で、所定の画素が上
記の同値条件を満たしていないと判定された場合は、抜
き出す部分が１色ではないと判断して抽出分離を施さな
い。しかし、同値判定にて同値条件が満たされていると
判定された場合は、抽出・分離部１０５において、該当
する画素の抽出分離を行なう。そして、抽出したＹ，
Ｕ，Ｖの３色分の色情報は、２４ビツト情報として階調
メモリ７０４に格納される。

【００３９】以上説明したように、第２の実施例によれ
ば、フルカラー中のイメージに対して各色について画像
情報から切り出したブロツク内で抽出、分離すべき画素
の濃度を決定し、それらの画素に対して濃度の置換代入
を行なうことで、フルカラーの画像情報中に合成された
色線画，色文字等の抽出が可能となり、同一色の保持、
効率的な符号化が実現できるという効果がある。

【００４０】尚、上記第２の実施例ではＹＵＶをもとに
説明したが、色成分はＹＵＶに限定されず、ＲＧＢにお
いても、また他の色成分でもよい。また、ＲＧＢからＹ
ＵＶへの色座標の変換は、演算以外にもＬＵＴ（ルツク
アツプテーブル）を用いて行なつてもよい。

【００４１】本発明は、例えばスキヤナ、インタフエー
ス、プリンタ等、複数の機器から構成されるシステムに
適用しても、複写機のように１つの機器から成る装置に
適用してもよい。また、本発明はシステム、あるいは装
置に、例えばフロツピーデイスク、ＩＣカード等に格納
されたプログラムを供給することによつて達成される場
合にも適用できることは言うまでもない。

【００４２】このように、本実施例によれば、多値画像
から分離すべき文字・線画の画素値がわからなくても、
切り出した所定ブロック内で分離すべき画素の画素値を
決定し、その画素値を有する画素を抽出し、抽出した画
素に対応する画素の画素値を他の画素の平均画素値に置
き換えることにより、文字・線画の分離を行う。従っ
て、本実施例によれば、中間調を含む文字・線画が合
成、複合された多値画像を符号化する際に、文字・線画
部の画質劣化を抑えるとともに、文字・線画部以外の効
率的な符号化を実現することができる。また、中間調の
黒文字・黒線画のみならず、フルカラー中の一色の文字
・線画の抽出も可能であり、上記と同様の効果を得るこ
とができる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項1および2の
発明によれば、中間調の文字や画像が混在する画像を符
号化する際に、中間調画像部分に直交変換および量子化
処理を用いる効率のよい符号化を適用し、かつ、画質の
劣化を抑えた符号化を行うことができる。具体的には、
所定画素値を有する画素群を除去するために、前記所定
画素値と、それ以外の画素値を有する画素群の平均画素
値との差分が最大になるように前記所定画素値を決定
し、前記所定画素値を有する画素群（エッジ成分）の画
素値を前記平均画素値に置き換えて、前記直交変換およ
び量子化処理を用いる符号化を施す。従って、直交変換
による高域成分の発生に最も大きな影響を与える画素群
を除去して、前記直交変換および量子化処理を用いる符
号化の符号化効率を向上することができる。加えて、除
去される高域成分に相当する画素群を別途符号化するの
で、画質の劣化を抑えることができる。また、請求項3
および4の発明によれば、中間調の色文字や色画像が混
在する画像を符号化する際に、画質の劣化を抑えた効率
のよい符号化を行うことができる。具体的には、複数の
画素値成分で構成される画像から、中間調の一色を分離
して、他の部分とは別に、効率よく符号化することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る画像出力装置のブ
ロツク図、

【図２】画像出力装置の抽出濃度決定部の一構成例を示
す機能ブロツク図、

【図３】切り出したブロツク、及びそれに基づいて作成
したヒストグラムを示す図、

【図４】抽出濃度計算回路の詳細ブロツク図、

【図５】濃度、及び頻度等をもとに抽出濃度計算回路に
て算出した出力値を示す図、

【図６】ビツトマツプメモリに格納した解像度情報、及
び置換代入後の画素を示す図、

【図７】第２の実施例に係るカラー符号化装置の構成を
示すブロツク図、

【図８】濃度レベルが示す画素の同値判定を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１０３ブロツク化回路１０４抽出濃度決定部１０５抽出・分離部１０８置換部２０２ヒストグラム作成部２０３濃度レベルカウンタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平３−104380（ＪＰ，Ａ) 特開平３−40663（ＪＰ，Ａ) 特開平１−112377（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/41 - 1/419

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の画素からなるブロックごとに符号
化を行う画像処理装置であって、前記ブロックから所定画素値を有する画素群を除去する
ために、前記所定画素値と、それ以外の画素値を有する
画素群の平均画素値との差分が最大になるように前記所
定画素値を決定する決定手段と、決定された所定画素値に相当する画素を抽出し符号化す
る第一の符号化手段と、抽出され符号化された画素の画素値を前記平均画素値に
置き換える置換手段と、置換後のブロックを直交変換および量子化処理を用いて
符号化する第二の符号化手段とを有することを特徴とす
る画像処理装置。
【請求項２】複数の画素からなるブロックごとに符号
化を行う画像処理方法であって、前記ブロックから所定画素値を有する画素群を除去する
ために、前記所定画素値と、それ以外の画素値を有する
画素群の平均画素値との差分が最大になるように前記所
定画素値を決定し、決定された所定画素値に相当する画素を抽出して符号化
し、抽出され符号化された画素の画素値を前記平均画素値に
置き換え、置換後のブロックを直交変換および量子化処理を用いて
符号化することを特徴とする画像処理方法。
【請求項３】複数の画素からなるブロックごとに符号
化を行う画像処理装置であって、前記ブロックから所定画素値を有する画素群を分離する
ために、前記所定画素値と、それ以外の画素値を有する
画素群の平均画素値との差分が最大になるように前記所
定画素値を決定する決定手段と、前記決定手段により決定された所定画素値を有する複数
の画素について、他の画素値成分それぞれの値が同値か
否かを判定する判定手段と、前記所定画素値を有し、かつ、前記他の画素値成分それ
ぞれの値が同値を有すると判定された複数の画素を前記
ブロックから分離し符号化する第一の符号化手段と、分離され符号化された画素の画素値を前記平均画素値に
置き換える置換手段と、置換後のブロックを直交変換および量子化処理を用いて
符号化する第二の符号化手段とを有することを特徴とす
る画像処理装置。
【請求項４】複数の画素からなるブロックごとに符号
化を行う画像処理方法であって、前記ブロックから所定画素値を有する画素群を分離する
ために、前記所定画素値と、それ以外の画素値を有する
画素群の平均画素値との差分が最大になるように前記所
定画素値を決定し、決定された所定画素値を有する複数の画素について、他
の画素値成分それぞれの値が同値か否かを判定し、前記所定画素値を有し、かつ、前記他の画素値成分それ
ぞれの値が同値を有すると判定された複数の画素を前記
ブロックから分離して符号化し、分離され符号化された画素の画素値を前記平均画素値に
置き換え、置換後のブロックを直交変換および量子化処理を用いて
符号化することを特徴とする画像処理方法。