JP3302862B2 - カラー画像信号の圧縮方法、画像符号化復号化装置および画像処理システム - Google Patents

カラー画像信号の圧縮方法、画像符号化復号化装置および画像処理システム

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JP3302862B2 JP24143695A JP24143695A JP3302862B2 JP 3302862 B2 JP3302862 B2 JP 3302862B2 JP 24143695 A JP24143695 A JP 24143695A JP 24143695 A JP24143695 A JP 24143695A JP 3302862 B2 JP3302862 B2 JP 3302862B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、作成中または作成後の
画像データを圧縮して蓄積や伝送を行い、あるいは蓄積
されている圧縮データを伸長して表示あるいは印刷する
画像処理システムに係り、特に固定圧縮率によって処理
される画像信号の符号化、復号化方式に関する。
【0002】
【従来の技術】カラー画像は通常少なくとも、3種類の
多値レベルの色信号で表されるので、画像データが膨大
な量となる。この画像データを効率良く蓄積、あるいは
伝送するために、例えば、JPEG(Joint Photographi
c Expert Group)方式と呼ばれる圧縮処理技術が知られ
ている(国際標準ITU−TT.81勧告)。
【0003】しかし、この技術では絵柄などによって圧
縮率が変動するため、1画面の圧縮データを蓄積するた
めに必要なメモリ容量を予め見積もることができない。
このため、画像処理装置には最低の圧縮率を想定したメ
モリ容量を用意しなくてはならず、システムコスト上昇
の一因となっている。また、圧縮率が変動するため、信
号処理手順が複雑になる等の問題がある。
【0004】本発明者等は先に、特公平6−7688号
に記載のように、圧縮率を一定とするカラー画像情報の
符号化処理方法を提案している。すなわち、カラー画像
を表現する3つの原色の情報の符号化処理において、複
数の画素毎にブロック化し、このブロック内の画素を色
毎にその平均階調レベルをしきい値として2つのグルー
プに分け、グループ毎に各色の平均階調レベルを求め、
この平均階調レベルを用いて所定の近似色を定め、ブロ
ック内の各画素の色と各グループの近似色との色差をそ
れぞれ求め、画素毎に色差の小さいグループの近似色を
割当て、ブロック内の画情報を近似色を表わす色情報と
各画素の色の類別を表わす分類情報とに分離して、それ
ぞれを符号化処理する。この構成によれば、ブロック内
の画情報の符号データ長が一定となるので、処理中の圧
縮率は固定される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一般に、画像データ量
は膨大となるため、効率良く圧縮する方式は処理性やコ
スト低減の上からも重要である。しかし、画像の圧縮処
理は画質と圧縮率がトレードオフの関係にあることか
ら、ユーザの要求する画質と装置の具備する記憶容量の
関係をバランスさせ、構成を柔軟に選択できるシステム
が求められている。
【0006】本発明の第1の目的は、先に提案した従来
技術をさらに改良し、画質と圧縮率の関係を柔軟に選択
できる画像符号化復号化装置及び画像処理システムを提
供することにある。
【0007】本発明の第2の目的は、画像信号の走査順
序の異なる広範な画像システムに適用できる、画像符号
化復号化装置を提供することにある。
【0008】本発明の第3の目的は、走査順序が面順次
のカラー画像に対する効率のよい圧縮方法と、画像符号
化復号化装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記本発明第1の目的
は、カラー画像信号の複数の画素を1つのブロックとし
て圧縮、伸長する圧縮手段と伸長手段を備える画像符号
化復号化装置において、前記圧縮手段に、圧縮の対象と
なる画像信号を、水平方向及び垂直方向にI×J画素を
含むブロック毎に入力する画像ブロック入力手段と、前
記ブロック内を近似表現するために、ブロック内の色信
号より求めた統計値に基き、近似色数P(<I×J)分
の近似色信号を設定する近似色設定手段と、前記ブロッ
ク内の各画素を、前記近似色信号の何れに区分するか示
す選択信号を設定する選択信号設定手段を設け、さら
に、前記近似色信号と前記選択信号からなる圧縮データ
を記憶する蓄積手段と、前記圧縮手段と前記伸長手段に
上記のパラメータI、J及びPを設定するパラメータ設
定手段を設け、パラメータI、J、Pの設定値から一義
に定まる固定圧縮率によって、前記カラー画像信号の圧
縮および/または前記圧縮データの伸長を行うことによ
り達成される。
【0010】ここで、前記パラメータ設定手段は、パラ
メータI、J、Pの設定値と固定圧縮率を関係付けた複
数組のデータを備え、各組の固定圧縮率から一つを選択
して上記パラメータの設定が可能となるように構成し、
選択された固定圧縮率及びその組のパラメータI、J、
Pの設定値に基づいて圧縮、伸長することを特徴とす
る。
【0011】また、本発明の目的は、入力されるカラー
画像信号に対し、複数の画素を含むブロック単位に圧縮
伸長する画像符号化復号化装置と、システムのアプリケ
ーションプログラムに応じて前記画像符号化復号化装置
の動作を管理する制御装置を備える画像処理システムに
おいて、前記画像符号化復号化装置は、圧縮の対象とな
る画像信号を、水平方向及び垂直方向にI×J画素を含
むブロック毎に入力する画像ブロック入力手段と、前記
ブロック内を近似表現するために、ブロック内の色信号
より求めた統計値に基き、近似色数P(<I×J)の近
似色信号を設定する近似色設定手段と、前記ブロック内
の各画素を、前記近似色信号の何れに区分するか示す選
択信号を設定する選択信号設定手段と、前記近似色信号
と前記選択信号からなる圧縮データを記憶する蓄積手段
と、上記のパラメータI、J及びPを設定するパラメー
タ設定手段を設け、前記制御装置は、前記蓄積手段の記
憶容量に対し、パラメータI、J、Pの設定値の整合を
判定するパラメータ整合判定手段を設けることにより達
成される。
【0012】ここで、前記パラメータ整合判定手段は、
設定された固定圧縮率またはパラメータI、J、Pの設
定値から一義に定まる固定圧縮率を採用するとき、前記
記憶容量が不足すると判定した場合には、その不足容量
または実現可能な固定圧縮率を示すことを特徴とする。
【0013】本発明の第2の目的は、画像信号の複数の
画素を1つのブロックとして圧縮、伸長する圧縮手段と
伸長手段を備える画像符号化復号化装置において、前記
圧縮手段に、圧縮の対象となる画像信号を、水平方向及
び垂直方向にI×J画素を含むブロック毎に入力する画
像ブロック入力手段と、前記ブロック内を近似表現する
ために、ブロック内の色信号より求めた統計値に基き、
近似色数P(<I×J)分の近似色信号を設定する近似
色設定手段と、前記ブロック内の各画素を、前記近似色
信号の何れに区分するか示す選択信号を設定する選択信
号設定手段を設け、さらに、前記圧縮手段と前記伸長手
段に上記のパラメータI、J、P及び入力あるいは出力
する画像信号の走査順序を設定するパラメータ設定手段
と、前記近似色信号と前記選択信号からなる圧縮データ
を記憶する蓄積手段と、前記走査順序とパラメータI、
J、Pの設定値から一義に定まる固定圧縮率に基づき前
記蓄積手段に格納する圧縮データの格納位置を生成する
アドレス生成手段と、を設けたことにより達成される。
【0014】本発明の第3の目的は、複数の色信号を1
面あたり1色信号の面順次で入力するカラー画像信号
を、水平方向及び垂直方向にI×J画素を含むブロック
毎に圧縮する方式において、予め、入力する画像信号の
色信号数N分の色信号の入力順序と、近似色数Pを設定
し、第1面の画像信号の入力中は、該面で入力される1
つの色信号と、他の色信号に対して設定されるダミー信
号を基に、前記ブロック内で最大の振幅範囲をもつ色信
号の中間値をしきい値としてブロック内を2つに分け、
同様にして近似色数Pに達するまでグループ分けを重
ね、グループに属する画素の各色信号を平均化してブロ
ック毎にP個の近似色信号を設定し、このように設定さ
れた近似色をブロック毎に各面共通のメモリ領域に蓄積
し、第2面から第N−1面の画像信号の入力中は、該面
で入力される1つの色信号と、該面の入力以前に設定さ
れた近似色信号を伸長処理して再現した伸長色信号と、
該面の後に入力される色信号に対して設定されるダミー
信号を基に、上記と同様に処理してブロック毎にP個の
近似色信号を設定して、各ブロックのメモリ領域の近似
色を更新し、第N面の画像信号の入力中は、該面で入力
される1つの色信号と、該面の入力以前に設定された近
似色信号を伸長処理して再現したN−1の伸長色信号を
基に、上記と同様に処理してブロック毎にP個の近似色
信号を設定して、各ブロックのメモリ領域の近似色を更
新し、圧縮データとして蓄積することにより達成され
る。
【0015】
【作用】本発明の圧縮方式では、前記近似色信号と前記
選択信号からなる圧縮データは、設定されたパラメータ
I、J及びPによってブロック単位のデータ長が固定さ
れるので、これらパラメータと一義に定まる圧縮率も固
定となる。
【0016】本発明の構成によれば、パラメータI、J
及びPと圧縮率の複数の組を選択可能に用意し、パラメ
ータを設定すれば圧縮率が定まり、圧縮率を設定すれば
パラメータが定まる。従って、画質やメモリ容量を考慮
した所望の圧縮率を設定できる。
【0017】また、本発明の別の構成によれば、圧縮デ
ータ蓄積手段のメモリ容量と固定圧縮率との整合を判定
し、その結果を出力するので、メモリ容量に適応した圧
縮率を容易に設定できる。また、所望の圧縮率を確保す
るために必要なメモリ容量を予め見積もることができ、
システム構成が容易になる。
【0018】さらに、本発明の別の構成によれば、画像
信号の画素/線/面の走査順序を設定でき、前記固定圧
縮率と前記走査順序から前記蓄積手段に格納する圧縮デ
ータの格納位置を生成するアドレスを生成できるので、
走査順序が異なってもブロック単位の圧縮データの蓄積
が可能になり、広範な画像処理システムでの適用が容易
になる。
【0019】さらに、本発明の別の構成によれば、面順
次のカラー画像信号を補助信号を利用し、各面の入力に
同期して繰返し圧縮処理し、全面の入力後に圧縮データ
が完成されるように処理するので、各面の画像信号を一
時的に蓄える必要がなく、メモリ容量を大幅に削減でき
る。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0021】図2は、本発明の圧縮伸長方式を適用する
画像処理システムの構成を示す。システム全体の管理と
動作状態の監視を行うCPU101、そのプログラムメ
モリ102、ホスト計算機からのコマンドや画像データ
あるいは設定パラメータを受付けたり、CPU101か
らシステム異常などをホストに通知するホスト計算機I
/F103、非圧縮の画像データを格納する非圧縮デー
タメモリ104、外部からの画像データを受信する通信
回路105、画像データを圧縮処理して符号化データを
生成して圧縮データメモリに107に格納したり、符号
化データを読出して伸長し、画像データを復元する圧縮
伸長回路106、復元された画像信号の画質を調製する
画質処理回路108、画質処理回路108からの出力信
号をプリンタなどの出力装置に出力する出力装置I/F
109、パラメータ設定画面や圧縮率とメモリ容量の整
合判定結果の表示など、システムの機能設定や動作状態
を表示するパネル110などが、システムバス100に
よって接続されている。
【0022】この構成において、ホスト計算機I/F1
03から、ポストスクリプト(PostScript)などのペー
ジ記述言語に基づくコマンドを入力すると、CPU10
1がこのコマンドによる描画処理を実行して、画素毎の
画像データ(ビットマップデータ)が生成される。
【0023】出力装置I/F109に、例えばレーザー
ビームプリンタが接続される場合は、1ページの印字を
一定速度で実行しなければならない構造的な制約がある
ので、I/F109から出力される画像データは予め用
意されていなければならない。
【0024】このため、前述のようにコマンドによる画
像処理で画像データを生成する場合、あるいは、I/F
109や通信回路105を介して外部から画像データを
入力する場合、少なくとも1ページ分のデータをメモリ
に蓄積しておく必要がある。
【0025】例えば、A4サイズ、3色、256階調
(8ビット)のカラー画像を300dpiの解像度で表
わせば、約26MByteのデータ量となる。この大量
の画像データを少なくとも1ページ分蓄積するために、
圧縮伸長回路106を用いて圧縮データ(符号化デー
タ)に変換し、圧縮率分だけ減量して圧縮データメモリ
107に蓄積する。
【0026】また、レーザービームプリンタに画像デー
タを出力する場合は、プリンタの動作に同期して高速に
行う必要がある。このため、圧縮データメモリ107か
ら読出した圧縮データを圧縮伸長回路106を用いて画
像データに復元し、直接あるいはシステムバス100を
介して、画質処理回路108に出力し、ここで色変換、
レベル変換、2次元フィルタ等の画質の調整処理を実行
後に、出力装置I/F109を通して、データを滞留さ
せることなく出力する。
【0027】図1は、本発明の一実施例による画像符号
化復号化装置の基本構成を示す。符号化復号化装置1
は、ホスト計算機からI/F103を介してブロックサ
イズや近似色数を設定されるパラメータ設定手段10、
通信装置105あるいは画像メモリ104からの画像デ
ータをブロック単位に入力する画像ブロック入力手段1
5、設定パラメータに基づいて画像ブロックを圧縮処理
し、生成した符号データを蓄積手段40に格納する圧縮
手段20、符号データを読出して伸長処理し、画像デー
タを復元する伸長手段30から構成される。蓄積手段4
0はメモリモジュール基板を装抜して、所望のメモリ容
量を確保する。
【0028】圧縮データからの復元画像は一般に、圧縮
率が高いほど画質の劣化の程度が大きくい傾向にあり、
画質を保つためには低圧縮率を設定することが望まし
い。しかし、圧縮率が低下するとデータ量が増大するの
で、容量の大きい蓄積手段が必要になる。
【0029】本実施例では、画質とデータ量の相反する
性質に柔軟に対応できるように、符号化復号化装置は処
理可能な複数の圧縮率の中から、指定された一つの圧縮
率で処理するように構成される。圧縮率の設定は、それ
を決定するための所定パラメータをユーザが指定する。
【0030】圧縮率が定まると、画像データ量および蓄
積手段におけるフォーマットから、符号化データの総量
を算出できる。本実施例では、圧縮処理前に符号化デー
タの総量を求め、圧縮データメモリの記憶容量の過不足
関係を示し、圧縮率の再設定あるいはメモリ容量の変更
を可能にしている。
【0031】以下、本実施例を具体的に説明する。ま
ず、本実施例の圧縮方式を図3〜図5を用いて説明す
る。
【0032】図3は圧縮処理の方法を模式的に示す説明
図である。3種類(N=3)の色信号RGBで表される
画像データを、水平I×垂直J画素数のブロックに分割
し、ブロック内を近似色で表す手順を説明している。I
×J個の画素は、N次元の色空間上の点として分布す
る。
【0033】近似色は、これらの分布する点を代表する
形で設定する。すなわち、ブロック内の色信号の振幅
(または階調)を測定してその最大と最小の中間値を求
め、その値にしきい値を設定して、ブロック内画素を2
つのグループに分割する。そして、各グループに属する
各色毎に画素の振幅(または階調)の平均値を算出する
ことで、各グループの画素を代表する2つの近似色を設
定する。図3では、C1(R1,G1,B1)とC0
(R0,G0,B0)を近似色に設定している。
【0034】近似色の設定数P>2の場合は、グループ
をさらに分割し同様にしてP種類の近似色を設定する。
なお、しきい値の設定は、ブロック内の画素の振幅(ま
たは階調)の平均値によってもよい。
【0035】次に、ブロック内の各画素の色と各グルー
プの近似色との色差をそれぞれ求め、画素毎に色差の小
さいグループの近似色を割当て、ブロック内の画情報を
P種類の近似色信号C0〜Cp−1と各画素の色の類別
(x=0〜p−1)を表わす選択信号xに分離して符号
化し、圧縮データとして作成する。
【0036】このように、圧縮データは、パラメータで
指定された近似色数と同数となるグループの近似色信号
/ブロックと、各画素がどのグループに属し、どの近似
色によって代表されるかを示す選択信号によって示され
る。
【0037】図4は、上記原理に基づく圧縮、伸長処理
の一例を示す説明図である。この例では、画像ブロック
のブロックサイズI×J=4×4、色信号はRGBの3
色、近似色数P=2である。
【0038】原画の1ブロックは、3色×8ビット(1
色のデータ)×16画素=384ビットで表わされる。
一方、圧縮データの1ブロックは、近似色数P=2の場
合、近似色信号分(3色×8ビット×2)=48ビッ
ト、選択信号が16画素×1ビット(0/1)=16ビ
ットの合計64ビットで表わされる。このときの圧縮率
=64/384=1/6である。同様に、近似色数P=
4の場合、近似色信号分(3色×8ビット×4)=96
ビット、選択信号分(16×1ビット)=32ビットの
合計128ビットで、圧縮率=128/384=1/3
である。
【0039】ブロック内を2種類の近似色で表わした復
元画像は、原画に比べて若干の信号劣化を生じるが、画
像ブロックは微小な面積となるので、視覚的な画質劣化
は少ない。また、この例により、ブロックサイズと近似
色数のパラメータによって、圧縮率が決定されることが
分かる。
【0040】図5に、設定パラメータと圧縮率の関係を
示す。本装置に用意されている2つのブロックサイズ
(IJ=4×4,6×6)と、2の近似色数(P=2
色、4色)の中から、パラメータIJとPの全ての組合
せによって、圧縮率=1/6,1/3,1/10.3ま
たは1/5.14の何れかが選択できる。
【0041】本実施例のパラメータ設定手段10は、図
示のパラメータと圧縮率の一義的関係を定義したデータ
テーブルを備え、パラメータを設定して圧縮率を選択
し、または圧縮率を選択してパラメータを設定できるよ
うにしている。
【0042】図6は、本実施例による圧縮手段の構成を
示す。同図(a)は基本構成を示し、画像ブロック入力
手段15からの1ブロック画像データを記憶する画像バ
ッファ21、1ブロック画像データから統計値、例えば
最大値、最小値、平均値を求める統計値算出部22、統
計値から各色信号のしきい値を設定するしきい値設定部
23、しきい値を境にブロック画素をグループ分けし、
各グループについて色信号の平均値を算出し、パラメー
タ設定された近似色数の近似色信号を設定する近似色信
号設定部24、各画素の色信号と各グループの近似色を
比較する比較部26、画素を色差の小さい近似色のグル
ープに類別する選択信号設定部27から構成されてい
る。
【0043】しきい値設定部23で設定にするしきい値
は、統計値算出部22による最大値と最小値の中間値ま
たは平均値を使用する。しきい値に平均値を設定する場
合は、しきい値設定部23では統計値算出部22からの
平均値を単に、各色毎に設定するだけである。
【0044】図6(b)は、交替バッファを使用した圧
縮手段の構成を示す。画像バッファ21−1、21−2
及び統計値算出部22−1、22−2を並列配置し、切
替手段27−1、27−2によって、1ブロック画像デ
ータの入力の度にその入出力を切り替える。これによ
り、一方のブロックの圧縮処理中に、他方のブロックの
画像データ入力と統計値の算出ができ、実用的な処理速
度を達成できる。
【0045】図7は、本実施例による近似色信号の設定
方法を示している。
【0046】同図(a)は、色信号の種類が1つ(モノ
クロ)の場合で、ブロック内の色信号の最大値と最小値
から信号振幅範囲を測定する。この最大値と最小値から
中間値を算出し、しきい値とする。このしきい値を用い
てブロック内画素を2つのグループに分ける。各グルー
プに属する画素の信号振幅の平均値を算出し、この平均
値を各グループに属する画素の近似色信号として設定す
る。
【0047】同図(b)は、色信号の種類がRGBと複
数の場合で、ブロック内の各色信号の最大値と最小値か
ら信号振幅範囲を測定する。最大の振幅範囲をもつ色信
号を、しきい値による判定を行う信号として選択する
(図示の例ではR信号)。最大の振幅範囲をもつ色信号
から中間値を算出し、しきい値とする。図示のように、
このしきい値を用いて、ブロック内画素を2つのグルー
プに分ける。各グループに属する画素の平均値をR、
G、Bの各々について算出する。この平均値を各グルー
プに属する画素の各色の近似信号C0(R0,G0,B
0)、C1(R1,G1,B1)として設定する。
【0048】このように、P=2色の近似色数の場合
は、ブロック内画素を2つのグループに分割し、各グル
ープに属する画素の色信号を平均化することで、各グル
ープを代表する2つの近似色を設定することができる。
【0049】さらに、P=4色の近似色数の場合は、2
つに分割されたグループ内の画素について、再び各色信
号の振幅範囲を測定し、最大の振幅範囲をもつ色信号の
中間値をしきい値としてグループ分けを行い、4つのグ
ループの各々に属する画素の色信号を平均化すること
で、4の近似色を設定できる。
【0050】近似色信号の設定後、圧縮手段の比較部2
5は各画素の色信号と各グループの近似色の色差を比較
し、選択信号設定部26は画素毎に、色差の小さいグル
ープに類別する選択信号を設定する。色差は、色信号が
1種類の場合は画素のレベル(振幅)と近似色のレベル
(グループ内の平均値)の差となる。色信号が複数の場
合は、画素毎の色信号の平均値と近似色信号の平均値の
差となる。
【0051】以上の圧縮処理により、1ブロックの近似
色信号は8ビット/色、1画素の選択信号は1ビット
(2近似色)あるいは2ビット(4近似色)で表わさ
れ、ブロック毎の符号データとして蓄積手段2に蓄積さ
れる。ちなみに、16画素を含む1ブロックでRGB画
像信号の場合、近似色数P=2の場合は64ビット、P
=4の場合は128ビットのデータ量となる。
【0052】ところで、グループ分けのしきい値は、ブ
ロック内画素の色信号の最大振幅の中間値、あるいはブ
ロック内画素の色信号の振幅平均値を設定するが、視覚
レベルとの相違を考慮することが望ましい。
【0053】図8は、画像信号レベルと視覚特性レベル
の相関、いわゆるガンマ特性を示したものである。図示
のように、画像信号レベルで中間値を算出しても、視覚
的レベルの中間値からは片寄った設定になる場合が多
く、近似色の設定における画質劣化の一因となる。
【0054】そこで、しきい値設定部23に、画像信号
レベルと画像表示装置のもつ視覚特性レベルとの変換手
段を設け、信号レベルの最大値と最小値から視覚的レベ
ルにおける中間値を算出し、この結果を演算処理におけ
る信号レベルに変換してしきい値を設定する。これによ
り、視覚レベルに適応したしきい値の設定が可能にな
り、画質の劣化を防止できる。
【0055】このような本実施例の符号化復号化装置
は、ハードウェア、ソフトウェア、あるいは両者のハイ
ブリッドのいずれでも構成できる。
【0056】例えば、図2のように、アプリケーション
プログラムによって動作するCPU101を備えた画像
処理装置において、LSIチップによる符号化復号化回
路106を組み込む場合、そのデータの入出力、符号化
復号化の実行、異常処理等はCPU101によって管理
される。LSI106の動作は、CPUからのコマンド
などの発行により起動される。
【0057】LSI106の動作を規定するためのデー
タ(パラメータ)は、ホスト計算機などの入力手段から
I/F103を介して入力され、内部に用意したレジス
タに一時格納される。用意するレジスタには、圧縮率の
選択(複数の圧縮率と一組にされたIJ及びPの選
択)、画面サイズ、圧縮データの蓄積メモリの容量、そ
のアドレス領域、後述する信号入力順序などがある。
【0058】選択する圧縮率は、画像処理装置に用意さ
れる蓄積手段の容量に対応して可変設定される。画像処
理装置によってはメモリの拡張が可能で、その場合には
所望の圧縮率が選択できる。
【0059】このとき、CPU101は圧縮データメモ
リ107にアクセスして、蓄積可能なメモリ領域を測定
し、設定された圧縮率との整合を判定したり、実現可能
な圧縮率を算出し、パラメータとして自動設定すること
もできる。
【0060】この処理の場合、CPU101は符号化復
号化回路106を介してのみ圧縮データメモリ107に
アクセスできるように構成することもできる。すなわ
ち、CPUからメモリ107をリード/ライトする場合
は、符号化復号化回路106で伸長/圧縮したデータに
よって行う。これによれば、CPUは従来からのソフト
ウエアを変更することなく、圧縮データメモリにアクセ
スしてその容量を測定し、設定された圧縮率との整合を
判定することができる。この判定により、処理対象画像
データの蓄積可否パネル110に表示することもでき
る。
【0061】また、外部設定または内部設定されたパラ
メータに基づく、圧縮/伸長処理の動作の状況などを、
適宜CPUに対して通知するためのレジスタを、LSI
106内に用意することもできる。
【0062】次に、本発明の第二の実施例として色信号
入力順序、特に面順序の場合の圧縮処理方式を説明す
る。
【0063】信号処理の対象となるカラー画像信号がC
1、C2、C3の3色信号(例えば、RGB)で構成さ
れる場合に、色信号の入力順序として、 (a)1画素ごとにC1、C2、C3を繰り返す(画素
順次) (b)1ラインごとにC1、C2、C3を繰り返す(線
順次) (c)NラインごとにC1、C2、C3を繰り返す(N
ライン順次) (d)1ブロックごとにC1、C2、C3を繰り返す
(Jライン順次の変形) (e)1画面ごとにC1、C2、C3を繰り返す(面順
次) の各ケースがある。
【0064】図9に、上記(a)、(b)、(e)のケ
ースにおける色信号順序を示す。この(a)から(d)
までは、少なくともNライン分のメモリを用意すれば、
ブロック内の各画素についてC1、C2、C3の3色信
号が準備できるので、上述の第一の実施例で説明した圧
縮方法によって、問題なく処理できる。
【0065】一方、上記(e)の面順次信号のケースで
は、ブロック内の各画素についてC1、C2、C3の3
色信号を準備するには、少なくともC1とC2の2色の
2面分のメモリを用意し、C3の入力に従って2面分の
メモリを参照しながら上述の圧縮処理を実行することに
なる。
【0066】画像の色信号を面順次で入力する方式は、
たとえば投射式ディスプレイ装置などで実施されてい
る。そこで、この2面分のメモリを用いずに実現できる
面順次の圧縮処理方式を、第二の実施例によって説明す
る。
【0067】図10は、第二の実施例による画像符号化
復号化装置の基本構成と、面順次に応じたデータフロー
を示している。本実施例と第一の実施例(図1の画像符
号化復号化装置)の相違点は、新たにブロックラインメ
モリ50とダミー信号設定手段60を設けたことにあ
る。
【0068】ブロックラインメモリ50は、ライン単位
で入力する入力信号と、それに同期して入力される補助
信号、即ちダミー信号や伸長信号のバッファとして動作
する。1ブロックのデータをJラインの幅に渡って一時
蓄積するために、少なくとも垂直方向にJライン分のデ
ータを蓄積する容量を有している。
【0069】ダミー信号設定手段60は、第1面及び第
2面の圧縮処理の時点で、全ての色信号が揃っていない
不都合を補うために、たとえば一定レベル(固定信号)
のダミー信号を設定する。既に圧縮されて、蓄積手段4
0に蓄積されている色信号は、伸長手段30によって圧
縮データから当該色信号を伸長して利用する。
【0070】図11に、面順次信号の処理手順を示すタ
イムチャートを示す。入力信号は1面毎のRGB信号と
なるため、第1面のR信号の圧縮時にはGB信号が揃わ
ない。第2面のG信号の圧縮時には、R信号は圧縮済み
でありその伸長信号を利用できるが、B信号が揃わな
い。第3面のB信号の圧縮時には、RG信号を伸長信号
によって揃えることができる。そこで、各面で揃えるこ
とのできない色信号については、ダミー信号設定手段6
0によってダミー信号G’B’を設定する。
【0071】これによって、圧縮手段20はあたかも3
色信号が揃っているものと見做して、第一の実施例と同
様の圧縮処理を実行することができる。ダミー信号の振
幅は適当に設定した一定値でよい。但し、通常の色信号
の振幅よりは小さく設定され、ダミー信号がしきい値の
設定に直接、使用されることはない。ダミー信号には、
入力可能な色信号を他の入力できない色に流用するよう
にしてもよい。
【0072】なお、蓄積手段40の処理途中の圧縮デー
タは、次面の圧縮データによって更新され、第3面の圧
縮処理による符号化データが最終的に蓄積される。この
符号化データを圧縮時と同じパラメータによって伸長
し、近似色によって復元する伸長処理は、第一の実施例
による場合と同じである。
【0073】本実施例によれば、色信号の走査順序が面
順次の場合に、少ないメモリ容量で効率のよい圧縮処理
が可能になる。
【0074】次に、本発明の第三の実施例を説明する。
図12は、本実施例の符号化復号化装置の構成を示して
いる。パラメータ設定手段10、画像ブロック入力手段
15、圧縮手段20、伸長手段30及び圧縮データ蓄積
手段40は、図1の構成と同じである。
【0075】バッファメモリ50は、第二の実施例にお
けるブロックラインメモリと同等で、少なくともJライ
ン分の容量を有している。
【0076】走査順序設定手段70は、適用する画像処
理システの色信号順序、画素/線/面順次を設定され、
信号取り込み切替回路80を制御する。画素/線順次の
場合は、補助信号切替回路80のスイッチは全て開放さ
れる。画像ブロック入力手段15は、バッファ50から
1ブロック分のRGB信号を取り込んで、圧縮手段20
に出力する。
【0077】色信号の操作順序が面順次の場合は、走査
順序設定手段70の設定出力により、切替回路80のス
イッチ81、82が所定の順序で開/閉制御され、入力
面によって不足する色信号は、ダミー信号や伸長信号に
より補充され、見かけ上1ブロック分のRGB信号が揃
えられて圧縮処理される。
【0078】アドレス生成手段90は、走査順序に応じ
て圧縮データの蓄積アドレスを設定する。画素/線順次
の場合には、処理順にブロック単位でアドレスを歩進す
る。面順次の場合には、第1面の処理順にブロック単位
でアドレスを歩進し、第2面、第3面の処理時には、第
1面で生成されたブロック単位のアドレス設定が繰り返
される。
【0079】本実施例の符号化復号化装置によれば、画
像信号の画素/線/面の走査順序を設定でき、前記固定
圧縮率と前記走査順序から前記蓄積手段に格納する圧縮
データの格納位置を生成するアドレスを生成できるの
で、走査順序が異なってもブロック単位の圧縮データの
蓄積が可能になり、広範な画像処理システムでの適用が
容易になる。これにより、広範囲の画像処理システムへ
適用できる。
【0080】次に、第四の実施例による符号化復号化装
置を説明する。本実施例では、上記第一〜第三の実施例
と共通する圧縮データ蓄積手段の蓄積形式に基づいて、
蓄積中の圧縮画像データに対する部分的な書き換えを可
能にする。
【0081】図13は、本実施例による符号化装置のメ
モリ装置の構成を示している。本実施例においても、パ
ラメータ設定によって処理中の圧縮率は固定されている
ので、画像データに対する圧縮データの容量が固定し、
圧縮対象の画像ブロックに対する圧縮データの格納位置
は一意に定まる。
【0082】圧縮データ蓄積手段40に圧縮データを書
き込み/読出しするメモリ入出力手段120は、蓄積手
段40のメモリの先頭アドレスXと終端アドレスZの差
分で求まる領域内に対し、メモリ制御手段150からの
R/W信号、タイミング信号に制御されて、書き込み/
読出しを行う。メモリ入出力手段120は通常、CPU
101の機能として実現される。また、メモリ制御手段
150は通常、蓄積手段40に付帯されている。
【0083】いま、書き換えたい画像ブロックが、近似
色信号(図示の第1、第2近似色)と各画素の選択信号
からなる符号化データにより、蓄積手段40のアドレス
Yを先頭とする領域に、図示のように格納されているも
のとする。
【0084】この場合、書き換えたい画像ブロック位置
(I,J)と先頭アドレスYとの関係は、画像ブロック
位置(I,J)、圧縮率(ブロックサイズ、近似色
数)、画像サイズ(画像の縦横方向の画素数)、画像の
色数(例えば、RGBの3色)、蓄積手段40のメモリ
の先頭アドレスX及びメモリのデータ幅(例えば、8/
16/32ビット)から求まる。
【0085】簡単な例として、ブロックサイズ=4×
4、近似色数=2の場合(図4)には、ブロック当たり
64ビットの圧縮データが生成される。従って、各画像
ブロックの圧縮データは64ビット毎、メモリのデータ
幅が16ビットであれば4データ幅の間隔で蓄積され
る。
【0086】画像ブロック位置(I,J)を入力するア
ドレス生成手段90は、入力されたブロック位置が画像
サイズの基点(0,0)から何ブロック目に当たるか算
出し、上記の関係から書き換えブロックの先頭アドレス
Yを生成する。なお、入力画像の圧縮データを順次に書
き込む場合は、生成される圧縮データの容量の加算を繰
り返すことでアドレスを生成できる。
【0087】ただし、画像サイズがブロックサイズ倍数
に一致しない画像終端や、生成された圧縮データの容量
がデータ幅に一致しない場合等については、特別の処理
が必要になる。前者については、例えばブロック内の画
素データで埋まらない画素領域について、ダミー信号設
定手段60から仮想データを入力することで、他のブロ
ックと同様の圧縮伸長処理を実行する。後者について
は、例えば複数のブロックの圧縮データが同一アドレス
を持つ場合が生じるので、アドレスとともにデータ幅内
のビットアドレスを生成し、アドレス生成手段90で管
理する。
【0088】書き換えのために読出しするデータは、ブ
ロック単位である必要はなく、画素単位でもよい。その
場合のメモリアドレスの設定は、当該画素を含むブロッ
クの先頭アドレスYを算出し、読出した圧縮データから
該当する画素の信号を処理すればよい。
【0089】本実施例によれば圧縮率が固定しているの
で、画像データのブロック(I,J)と蓄積手段のメモ
リアドレスが一意に定まり、ブロック(I,J)から所
望のアドレスを生成して、圧縮データの部分的な書き換
えが簡単にでき、圧縮データで蓄積されている画像デー
タのメンテナンスやバージョンアップが容易になる。
【0090】また、書き換えのために読出しする装置
(通常はCPU)からは、圧縮データ蓄積手段が圧縮伸
長処理の有無に関わらないアドレス領域のデータメモリ
として見える。従って、画像処理を実行するプログラム
は、圧縮伸長処理との並行処理が可能であり、システム
の処理性が向上できる。そして、画像処理の結果から、
圧縮伸長処理による信号劣化の低減が求められる場合
は、メモリを追加して圧縮率を低く設定することにより
対処する。
【0091】以上、本発明について複数の実施例を詳細
に説明した。本発明の圧縮処理方式は、1画素が多値レ
ベルの信号で表される場合、特に効果が大きい。
【0092】
【発明の効果】本発明によれば、パラメータI、J及び
Pと圧縮率の複数の組を選択可能に用意し、パラメータ
と圧縮率を一義的な関係によって、どちらの側からも他
を設定できるように構成しているので、画質やメモリ容
量を考慮した所望の圧縮率を設定できる効果がある。
【0093】また、本発明によれば、圧縮データ蓄積手
段のメモリ容量と固定圧縮率との整合を判定し、その結
果を出力するので、メモリ容量に適応した圧縮率を容易
に設定できる。また、所望の圧縮率を確保するために必
要なメモリ容量を予め見積もることができ、システム構
成が容易になる効果がある。
【0094】さらに、本発明によれば、画像信号の画素
/線/面の走査順序を設定でき、前記固定圧縮率と前記
走査順序から前記蓄積手段に格納する圧縮データの格納
位置を生成するアドレスを生成できるので、走査順序が
異なってもブロック単位の圧縮データの蓄積が可能にな
り、広範な画像処理システムでの適用が容易になる。
【0095】さらに、本発明の画像信号の圧縮方式によ
れば、面順次のカラー画像信号を補助信号を利用し、各
面の入力に同期して繰返し圧縮処理し、全面の入力後に
圧縮データが完成されるように処理するので、各面の画
像信号を一時的に蓄える必要がなく、メモリ容量を大幅
に削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による画像符号化復号化装置
の構成図。
【図2】本発明の一実施例による画像処理システムの構
成図。
【図3】本発明の一実施例による圧縮方法を模式的に示
す説明図。
【図4】RGB信号による画像ブロックの圧縮処理の一
例を示す説明図。
【図5】圧縮率と設定パラメータの関係及び近似色信号
のフォーマットを示す説明図。
【図6】圧縮手段の構成を示す機能ブロック図。
【図7】近似色信号の設定方法を模式的に示す説明図。
【図8】ガンマ特性を用いたしきい値の設定を示す説明
図。
【図9】画像信号の画素/線/面順次の走査順序を模式
的に示す説明図。
【図10】面順次画像信号の画像符号化復号化装置の基
本構成と、データフローの遷移を示す説明図。
【図11】面順次信号の圧縮処理の処理手順を示すタイ
ムチャート。
【図12】本発明の他の実施例による画像符号化復号化
装置の構成図。
【図13】本発明の更に他の実施例による画像符号化復
号化装置のメモリ装置の構成図。
【符号の説明】
1…画像符号化復号化装置、10…パラメータ設定手
段、15…画像ブロック入力手段、20…圧縮手段、2
1…画像バッファ、22…統計値算出部、23…しきい
値設定部、24…近似色信号設定部、25…比較部、2
6…選択信号設定部、27…切替手段、30…伸長手
段、40…圧縮データ蓄積手段、50…ブロックライン
メモリ(バッファメモリ)、60…ダミー信号設定手
段、70…走査順序設定手段、80…補助信号切替回
路、90…アドレス生成手段、101…CPU、102
…プログラムメモリ、103…ホスト計算機I/F、1
04…非圧縮データメモリ、105…通信装置、106
…圧縮伸長回路、107…圧縮データメモリ、108…
画質処理回路、109…出力装置I/F、110…パネ
ル。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−56282(JP,A) 特開 平5−75868(JP,A) 特開 平4−88749(JP,A) 特開 昭60−87596(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 1/41 - 1/419

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力されるカラー画像信号に対し、複数
    の画素を含むブロック単位に圧縮伸長する画像符号化復
    号化装置と、前記画像符号化復号化装置の動作を管理す
    る制御装置を備える画像処理システムにおいて、 前記画像符号化復号化装置は、圧縮の対象となる画像信
    号を、水平方向及び垂直方向にI×J画素を含むブロッ
    ク毎に入力する画像ブロック入力手段と、前記ブロック
    内を近似表現するために、ブロック内の色信号より求め
    た統計値に基き、近似色数P(<I×J)の近似色信号
    を設定する近似色設定手段と、前記ブロック内の各画素
    を、前記近似色信号の何れに区分するか示す選択信号を
    設定する選択信号設定手段と、前記近似色信号と前記選
    択信号からなる圧縮データを記憶する蓄積手段と、上記
    のパラメータI、J及びPを設定するパラメータ設定手
    段を設け、 前記制御装置は、前記蓄積手段の記憶容量に対し、パラ
    メータI、J、Pの設定値と前記圧縮データの総量を決
    定できる圧縮率の複数の組を選択可能に用意し、前記パ
    ラメータと前記圧縮率との一義的な関係によって、前記
    パラメータと前記圧縮率のどちらの側からも他を設定で
    きるように構成されたパラメータ整合判定手段を設ける
    ことを特徴とする画像処理システム。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記パラメータ整合判定手段は、設定された圧縮率また
    はパラメータI、J、Pの設定値から一義に定まる固定
    圧縮率を採用するとき、前記記憶容量が不足すると判定
    した場合には、その不足容量または実現可能な固定圧縮
    率を示すことを特徴とする画像処理システム。
  3. 【請求項3】 請求項2において、 前記パラメータ整合判定手段は、前記蓄積手段における
    前記圧縮データの蓄積可能なメモリ領域を測定する手段
    を設けていることを特徴とする画像処理システム。
  4. 【請求項4】 請求項1、2または3において、 画像データや前記パラメータI、J、Pの設定値を入力
    する入力I/Fと、前記蓄積手段から読出された圧縮デ
    ータを伸長して復元した画像信号をプリンタや表示装置
    等に出力する出力I/Fと、前記パラメータや圧縮率の
    設定画面あるいは前記パラメータ整合判定手段の判定結
    果を示す表示装置を設けることを特徴とする画像処理シ
    ステム。
  5. 【請求項5】 複数の色信号を1面あたり1色信号の面
    順次で入力するカラー画像信号を、水平方向及び垂直方
    向にI×J画素を含むブロック毎に圧縮する方法におい
    て、 予め、入力する画像信号の色信号数N分の色信号の入力
    順序と、近似色数Pを設定し、 第1面の画像信号の入力中は、該面で入力される1つの
    色信号と、他の色信号に対して設定されるダミー信号を
    基に、前記ブロック内で最大の振幅範囲をもつ色信号の
    中間値をしきい値としてブロック内を2つに分け、同様
    にして近似色数Pに達するまでグループ分けを重ね、グ
    ループに属する画素の各色信号を平均化してブロック毎
    にP個の近似色信号を設定し、このように設定された近
    似色をブロック毎に各面共通のメモリ領域に蓄積し、 第2面から第N−1面の画像信号の入力中は、該面で入
    力される1つの色信号と、該面の入力以前に設定された
    近似色信号を伸長処理して再現した伸長色信号と、該面
    の後に入力される色信号に対して設定されるダミー信号
    を基に、上記と同様に処理してブロック毎にP個の近似
    色信号を設定して、各ブロックのメモリ領域の近似色を
    更新し、 第N面の画像信号の入力中は、該面で入力される1つの
    色信号と、該面の入力以前に設定された近似色信号を伸
    長処理して再現したN−1の伸長色信号を基に、上記と
    同様に処理してブロック毎にP個の近似色信号を設定し
    て、各ブロックのメモリ領域の近似色を更新し、圧縮デ
    ータとして蓄積することを特徴とするカラー画像信号の
    圧縮方法。
  6. 【請求項6】 請求項5において、 前記ダミー信号は、通常の色信号の振幅範囲より小さい
    一定レベルの信号を設定されることを特徴とするカラー
    画像信号の圧縮方法。
  7. 【請求項7】 複数の色信号を1面あたり1色信号の面
    順次で走査するカラー画像信号を入力し、複数の画素を
    含むブロック毎に圧縮、伸長する圧縮手段と伸長手段を
    備える画像符号化復号化装置において、 入力画像信号の色信号数N分の色信号入力順序及び近似
    色数Pを設定するパラメータ設定手段と、 各面の入力画像信号に含まれる1の色信号と、含まれな
    い他の色信号の各々を代替するN−1の補助信号を基
    に、水平方向及び垂直方向にI×J画素を含むブロック
    毎に入力する画像ブロック入力手段と、 前記ブロック内を近似表現するために、ブロック内の色
    信号と前記補助信号から求めた統計値に基き、近似色数
    P(<I×J)分の近似色信号を設定する近似色設定手
    段と、 前記ブロック内の各画素を、前記近似色信号の何れに区
    分するか示す選択信号を設定する選択信号設定手段と、 前記近似色信号と前記選択信号からなる圧縮データを記
    憶する蓄積手段と、 前記補助信号として、入力済みの色信号を含む処理途中
    の圧縮データから前記伸長手段を起動して伸長信号を生
    成し、未入力の色信号に対してはダミー信号を生成し、
    この伸長信号および/またはダミー信号を前記色信号入
    力順序に従って前記画像ブロック入力手段に出力する補
    助信号設定手段と、を設けたことを特徴とする画像符号
    化復号化装置。
  8. 【請求項8】 画像信号の複数の画素を1つのブロック
    として圧縮、伸長する圧縮手段と伸長手段を備える画像
    符号化復号化装置において、 前記圧縮手段に、圧縮の対象となる画像信号を、水平方
    向及び垂直方向にI×J画素を含むブロック毎に入力す
    る画像ブロック入力手段と、前記ブロック内を近似表現
    するために、ブロック内の色信号より求めた統計値に基
    き、近似色数P(<I×J)分の近似色信号を設定する
    近似色設定手段と、前記ブロック内の各画素を、前記近
    似色信号の何れに区分するか示す選択信号を設定する選
    択信号設定手段を設け、 さらに、前記圧縮手段と前記伸長手段に上記のパラメー
    タI、J、Pを設定するパラメータ設定手段と、前記画
    像ブロック入力手段に画素、線または面の走査順序を設
    定する走査順序設定手段と、前記近似色信号と前記選択
    信号からなる圧縮データを記憶する蓄積手段と、前記走
    査順序とパラメータI、J、Pの設定値から一義に定ま
    る固定圧縮率に基づき前記蓄積手段に格納する圧縮デー
    タの格納位置を生成するアドレス生成手段と、画像信号
    の走査順序が面順次の場合に、入力面よって不足する画
    像信号を補う補助信号を入力する補助信号切替手段を設
    けたことを特徴とする画像符号化復号化装置。
  9. 【請求項9】 画像信号の複数の画素を1つのブロック
    として圧縮、伸長する圧縮手段と伸長手段を備える画像
    符号化復号化装置において、 前記圧縮手段に、圧縮の対象となる画像信号を、水平方
    向及び垂直方向にI×J画素を含むブロック毎に入力す
    る画像ブロック入力手段と、前記ブロック内を近似表現
    するために、ブロック内の色信号より求めた統計値に基
    き、近似色数P(<I×J)分の近似色信号を設定する
    近似色設定手段と、前記ブロック内の各画素を、前記近
    似色信号の何れに区分するか示す選択信号を設定する選
    択信号設定手段を設け、 さらに、前記圧縮手段と前記伸長手段に上記のパラメー
    タI、J、Pを設定するパラメータ設定手段と、前記近
    似色信号と前記選択信号からなる圧縮データを記憶する
    蓄積手段と、該蓄積手段に圧縮データを書き込み/読出
    しするメモリ入出力手段と、パラメータI、J、Pの設
    定値から一義に定まる固定圧縮率に基づき前記蓄積手段
    に格納する圧縮データの格納位置を前記ブロック毎に独
    立して生成するアドレス生成手段を設けたことを特徴と
    する画像符号化復号化装置。
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