JP3440974B2

JP3440974B2 - ブロック符号化方法及びその装置

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Publication number: JP3440974B2
Application number: JP22770796A
Authority: JP
Inventors: 熱河松浦
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
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Filing date: 1996-08-09
Publication date: 2003-08-25
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Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル複写装
置、ファクシミリ装置、スキャニング装置、画像ファイ
リング装置、デジタルカメラ等に使用される符号化方法
に係り、詳しくは、画像ファイ鈴号複写機、ファクシミ
リ等の画像形成装置に係り、詳しくは、ブロック単位に
画像データを分割し、各ブロック内の最大値と最小値と
の間で前記ブロック内に含まれる各画素を量子化するブ
ロック符号化方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ファクシミリ装置やデジタル複写
機等の画像データを取り扱う装置においては、画像デー
タを記憶するためのメモリ容量を少なくしたり、データ
の転送時間を短縮したりすることを目的として、画像デ
ータを符号化してデータ量を圧縮するための符号化方法
が用いられることがあった。その符号化方法の１つに、
ブロック符号化方法（ＢＴＣ：ＢｒｏｃｋＴｒｕｎｃ
ａｔｉｏｎＣｏｄｉｎｇ）がある。このブロック符号
化方法は、原画像データを一定の大きさのブロックに分
割し（以下、このようにして分割されたブロックを「Ｂ
ＴＣブロック」という。）、各画素をＢＴＣブロック内
の最大値と最小値との間で所定の量子化ビット数にて量
子化する符号化方法である。この方法で符号化した場合
には、原画像データは、各ＢＴＣブロックごとに、最大
値、最小値、及び、該ブロック内に属する各画素の量子
化された値からなる符号となる。上述の通り、上記の最
大値及び最小値は、各ブロックごとに発生するものであ
るところ、ＢＴＣブロックのサイズが大きくなればなる
ほど、画像情報にしめるブロック数が減少するから、ビ
ット数の大きい最大値及び最小値が、符号化後の符号に
しめる割合が減る。従って、画像データの圧縮率を高め
るためには、前記ブロックサイズは、大きい方が良い。
圧縮率を向上させる別のアプローチは、各画素の量子化
ビット数自体を小さくすることである。この観点から理
想とされるのは、量子化ビット数を１ビットにすること
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ブロック符号化方法において、単にブロックサイズを大
きくしたり、単に量子化ビット数を１ビットにしたりす
ると、圧縮率は向上するものの、符号を復号して画像を
形成した場合に、ブロックとブロックとの境界部分に階
調差が生じ、この階調差によって該境界部分が目につい
てしまうという、いわゆるブロックノイズが発生するこ
ととなっていた。

【０００４】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは、画像情報をブロック
に分割して符号化する符号化方法において、ブロックノ
イズによる画像劣化を少なくしつつ、圧縮率を向上する
符号化方法及びその装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１乃至３のブロック符号化方法は、ブロッ
ク単位に画像データを分割し、各ブロック内の最大値と
最小値との間で前記ブロック内に含まれる各画素を量子
化するブロック符号化方法において、画素を量子化した
ときに生ずる量子化誤差を前記画素の周囲の画素に振り
分けるものである。これによれば、各画素において生ず
る量子化誤差に相当する分の画像濃度が、その全てでは
ないが、周辺画素によって順次保存されることとなり、
画素の集合としてみれば、上記画像データで構成される
原画像の濃度に近い画像濃度を再現することができ、ブ
ロック全体の階調性を向上をすることができる。この結
果、隣接するブロックのいずれもが原画像の濃度に近づ
くこととなる。よって、ブロックの大きさを従来以上に
拡大しても、ブロックノイズの発生を抑制することがで
きる。ここで、量子化誤差を順次周辺画素に振り分けて
ゆくと、ブロック内の外延近傍にある画素の量子化誤差
は、当該ブロックを越えて隣接したブロックの画素にも
振り分けられることとなる。この場合には、上記隣接ブ
ロックの画素に正の量子化誤差が加えられて、本来の上
記隣接ブロック内における本来の最大値を越えてしまっ
たり、逆に負の量子化誤差が加えられて、本来の最小値
を下回ったりする場合が生ずる。すると、上記隣接ブロ
ック内の画素の量子化を行う場合の基準となる最大値ま
たは最小値が、本来の画像データの最大値又最小値から
変化してしまい、その結果、適正な符号化が行われずブ
ロックノイズが発生してしまうことがある。そこで、請
求項１のブロック符号化方法においては、前記量子化誤
差の振り分け先がブロックを越えて生じた場合であっ
て、前記量子化誤差の振り分けの結果、前記ブロックに
隣接したブロック内の最大値又は最小値を変化させるこ
ととなるときには、変化前の最大値及び最小値を用い
て、前記隣接したブロックでの量子化を行う。また、請
求項２のブロック符号化方法においては、前記量子化誤
差の振り分け先を、同一ブロック内にのみ行う。これに
よって、請求項１又は請求項３のブロック符号化方法に
おいては、隣接ブロックの本来的な最大値及び最小値を
変化させることがない。またここで、最大値と最小値の
間で各画素の量子化を行うが、最大値と最小値の差が大
きくても小さくても一律の量子化ビット数で量子化を行
うことになる。しかし、最大値と最小値との差が小さい
場合は、量子化ビット数を小さくしても、量子化誤差が
大きくならない。そこで、請求項３のブロック符号化方
法は、前記ブロック内の最大値と最小値との差が、予め
定められた閾値以上である場合には第１の量子化ビット
数にて画素の量子化を行い、前記閾値未満である場合に
は前記第１の量子化ビット数より小さな第２の量子化ビ
ット数にて画素の量子化を行うことを特徴とするもので
ある。これによって、請求項３のブロック符号化方法に
おいては、ブロックの最大値と最小値との差が予め定め
られた閾値より小さい場合には、量子化誤差を大きくす
ることなく、量子化ビット数を小さくすることができ
る。そして、請求項４のブロック符号化装置は、ブロッ
ク単位に画像データを分割し、各ブロック内の最大値と
最小値との間で前記ブロック内に含まれる各画素を量子
化するブロック符号化装置において、画素を量子化した
ときに生ずる量子化誤差を前記画素の周囲の画素に振り
分けるとともに、前記量子化誤差の振り分け先がブロッ
クを越えて生じた場合であって、前記量子化誤差の振り
分けの結果、前記ブロックに隣接したブロック内の最大
値又は最小値を変化させることとなるときには、変化前
の最大値及び最小値を用いて、前記隣接したブロックで
の量子化を行うことを特徴とするものである。また、請
求項５のブロック符号化装置は、ブロック単位に画像デ
ータを分割し、各ブロック内の最大値と最小値との間で
前記ブロック内に含まれる各画素を量子化するブロック
符号化装置において、画素を量子化したときに生ずる量
子化誤差を同一ブロック内についてのみ前記画素の周囲
の画素に振り分けることを特徴とすることを特徴とする
ものである。また、請求項６のブロック符号化装置は、
請求項４又は５の符号化装置において、請求項４又は５
のブロック符号化装置において、前記ブロック内の最大
値と最小値との差が、予め定められた閾値以上である場
合には第１の量子化ビット数にて画素の量子化を行い、
前記最大値と最小値との差が前記閾値未満である場合に
は前記第１の量子化ビット数より小さな第２の量子化ビ
ット数にて画素の量子化を行うことを特徴とするもので
ある。

【０００６】

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を画像形成装置であ
るデジタル複写機（以下、「複写機」という。）に適用
した第１の実施形態について説明する。まず、複写機１
の概略構成図である図１０を用いて、本実施形態にかか
る複写機の構成、動作につき説明する。本実施形態にお
ける複写機１は、大きくは、画像読み取り手段としての
スキャナ２と画像出力手段としてのプリンタ３とからな
る。上記スキャナ２は、原稿画像を光学的に読み取るた
めのものであり、原稿載置台としてのコンタクトガラス
４、露光ランプ５、反射ミラー８、結像レンズ７、及び
ＣＣＤイメージセンサ６等からなる。上記露光ランプ５
としては、ハロゲンランプが使用されるのが一般的であ
る。このスキャナ２による原稿画像の読み取りは次のよ
うにして行われる。

【００１５】上記コンタクトガラス４上に載置された原
稿を露光ランプ５によって光照射し、原稿からの反射光
を反射ミラー８等により結像レンズ７に導く。この結像
レンズ７にて上記反射光をＣＣＤイメージセンサ６上に
結像させる。該ＣＣＤイメージセンサ６は、上記反射光
を原稿画像に対応したデジタル電気信号に変換する。こ
のＣＣＤイメージセン６は、フルカラーイメージセンサ
であり、与えられ光信号を、例えば、Ｒ（レッド）、Ｇ
（グリーン）及びＢ（ブルー）の各色に色分解し、各色
８ビット２５６階調のデジタル電気信号を出力する。ま
た、上記ＣＣＤイメージセンサ６は、図面に対して垂直
方向（この方向を主走査方向ともいう。）に列状に配置
されている。上記ＣＣＤイメージセンサ６の出力である
デジタル電気信号は、後述する画像処理部にて、色変換
処理等の画像処理がなされ、シアン（Ｃｙａｎ：以下、
Ｃという）、マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ：以下、Ｍと
いう）、イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ：以下、Ｙという）及
び黒（以下、Ｋという）のカラー画像データとなる。上
記カラー画像データを、次に述べるプリンタ３にて、
Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋのトナーにより顕像化を行い、得られた
トナー像を重ねあわせてフルカラーの画像を形成する。

【００１６】上記プリンタ３の略中央部には、像担持体
としての感光体２１が配置されている。該感光体２１
は、有機感光体（ＯＰＣ）ドラムであり、その外径は、
１２０ｍｍ程度である。上記感光体の周囲には、感光体
表面を一様に帯電する帯電装置１１、Ｋ現像ユニット１
２、Ｃ現像ユニット１３、Ｍ現像ユニット１４、Ｙ現像
ユニット１６、中間転写ベルト１９、及びクリーニング
装置１０等が配置されている。また、上記感光体２１の
上方であって、上記スキャナ２の下方には、前述したカ
ラー画像データに基づいて光ビームを発生して、一様帯
電された上記感光体２１表面を光走査するレーザ光学系
９が設けられている。このレーザ光学系９は、光ビーム
を発生するレーザダイオード、該光ビームを偏向するポ
リゴンミラー等からなる。

【００１７】かかる構成によって行われるプリンタ２に
おける画像形成動作を、Ｋ画像データに基づく場合を例
にして説明すれば次のとおりである。上記レーザ光学系
９からのＫ画像データに基づく光ビームにより感光体２
１表面上に形成された潜像は、これに対応するＫ現像ユ
ニット１２によって現像され、Ｋトナー像となる。この
トナー像は、上記中間転写ベルト１９に転写される。以
下、この感光体２１から中間転写ベルト１９へのトナー
像の転写をベルト転写という。以上のような、潜像の形
成、現像、及びベルト転写という一連の動作が、ＣＭＹ
Ｋの４色について行われ、中間転写ベルト１９上には４
色重ねトナー像が形成される。この４色重ねトナー像
を、給紙ユニット２２から給送されてきた記録媒体、例
えば記録紙上に、転写バイアスローラ２３によって一括
して転写する。

【００１８】上記４色重ねトナー像が形成された記録媒
体は、搬送ベルト１６によって定着装置１７に搬送され
る。上記定着装置１７は、加熱及び加圧によって４色重
ねのトナー像を溶融し、記録媒体上に定着する。定着が
完了した記録媒体は、排紙トレイ２４上に、排出され
る。一方、感光体２１の表面に残留したトナーは、クリ
ーニング装置１０によって回収され、感光体２１表面の
クリーニングが行われる。クリーニング後の感光体２１
表面は、除電装置によって除電される。また、４色重ね
画像を中間転写ベルト１９から記録媒体上に転写した後
に、上記中間転写ベルト１９上に残留したトナーは、ベ
ルトクリーニング装置２０によって回収され、中間転写
ベルト１９表面のクリーニングが行われる。

【００１９】次に、図１１に基づいて複写機１の画像処
理部３０について説明する。図１１は画像処理部３０の
概略構成を示すブロック図である。スキャナ２からの
Ｒ、Ｇ、及びＢの３色に色分解されたデジタル信号は、
ラインメモリ３１を介して、シェーディング補正回路１
０２に入力される。上記ラインメモリは、主として、後
述する画像データの符号化のために設けられているもの
である。上記シェーディング補正回路３２は、ＣＣＤイ
メージセンサ６の各素子の特性のばらつきや露光ランプ
５の照度むら等による影響を補正するためのものであ
る。シェディング補正回路３２からの出力はＲＧＢγ補
正回路３３に入力される。このＲＧＢγ補正回路３３に
よって、スキャナ２からのデジタル信号を反射率データ
から明度データに変換する。

【００２０】ＲＧＢγ補正回路３３の出力は、画像分離
回路３４及びＭＴＦ（ＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＴｒａｎ
ｓｆｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎ）補正回路３５に入力され
る。上記画像分離回路３４は、原稿画像における文字部
と絵柄部との判定及び原稿画像における有彩色と無彩色
との判定を行い、その結果を出力する。この画像分離回
路３４の出力は、後述するＭＴＦ補正回路３５、色変換
−ＵＣＲ処理回路３７、変倍回路３８、画像加工回路３
９、ＭＴＦフィルタ４０、γ補正回路４１、符号化装置
４２、画像メモリ４３、及び、復号装置４４に入力さ
れ、各回路等における処理に利用される。

【００２１】上記ＭＴＦ補正回路３５は、スキャナ２等
の入力系の周波数特性を補正するものであり、特に高周
波領域における周波数特性の劣化を補正する。上記ＭＴ
Ｆ補正が終了した信号は、色相判定回路３６及び色変換
−ＵＣＲ処理回路３７に入力される。上記色相判定回路
３６は、ＭＴＦ補正回路３５からの出力信号が、Ｒ、
Ｇ、Ｂ、Ｃ、Ｍ、又はＹのいずれの色相の信号であるの
かを判定して、上記色変換−ＵＣＲ処理回路３７で色変
換のために使用される色変換係数を選択する。上記色変
換−ＵＣＲ処理回路３７は、色変換部とＵＣＲ（Ｕｎｄ
ｅｒＣｏｌｏｒＲｅｍｏｖａｌ）処理部とからなる。
該色変換部は、スキャナ等の入力系の色分解特性とプリ
ンタで使用される色剤（色トナー）の分光特性の違いを
補正して、忠実な色再現に必要なＹ、Ｍ及びＣそれぞれ
の色材の量を計算する部分である。

【００２２】上記ＵＣＲ処理部は、Ｙ、Ｍ及びＣの３色
が重なる部分（共通濃度部分）を、Ｋに置き換えるため
のＵＣＲ処理を行う。これは、Ｃ、Ｍ及びＹの３色を重
ねると、理論的には黒になるはずであるが、実際は完全
な黒とならず若干グレーバランスがくずれて再現される
ことを防止するためである。

【００２３】上記色変換−ＵＣＲ処理回路３７の出力
は、変倍回路３８に入力される。この変倍回路３８は、
画像の縦横変倍を行う回路である。変倍回路３８の出力
は、画像加工回路３９に入力される。この画像加工回路
３９は、画像のリピート処理等の特定の画像加工を行う
回路である。この画像加工回路３９からの出力は、ＭＴ
Ｆフィルタ４０に入力される。該ＭＴＦフィルタ４０
は、使用者の好みに応じて、画像の解像度を優先させる
ためのエッジ強調処理や、画像の階調性を優先させるた
めの平滑化処理等の入力された信号の周波数特性を変更
する処理を行う。

【００２４】ＭＴＦフィルタ４０の出力信号は、入力画
像信号としてγ補正回路４１に入力される。このγ補正
回路４１は、γ補正（γ変換ともいう）を行う回路であ
る。具体的には、プリンタ３の特性に応じて、画像信号
変換テーブルを用いることによって、上記入力画像信号
をプリンタ２での画像形成に供する画像データに変換す
るための回路である。

【００２５】このようにして、スキャナ２からのデジタ
ル信号は、シェーディング補正からγ補正回路１１０ま
での一連の画像処理によって、画像データとなる。上記
画像データは、通常であれば、そのままプリンタ２に送
られるが、本実施形態においては、上記画像データを符
号化装置４２によってデータ圧縮し、画像メモリに記憶
することが可能であり、この記憶された符号を復号装置
４４で複合し、複合した画像データに基づいて、プリン
タ３における画像形成を行うことも可能である。この点
については、後に詳述する。

【００２６】以上の様な画像処理部３０を構成する各回
路の制御を行うために、ＲＯＭ４７、ＲＡＭ４６及びＣ
ＰＵ４５が、バスライン４９によって接続されている。
また、上記ＣＰＵ４５は、シリアルインターフェースを
介して複写機１のメイン制御部４８に接続されている。
これにより、複写機１の操作部から入力され、メイン制
御部４８が受け取った使用者の指示を、コマンドとし
て、ＣＰＵ４５に送信することができる。

【００２７】プリンタ３に送られた画像データは、前述
したレーザ光学系９におけるレーザダイオードの発光を
制御するためのレーザ変調回路５０に入力される。上記
レーザ変調回路５０について図１２に基づいて説明す
る。図１２は、レーザ変調回路５０の回路ブロック図で
ある。入力される画像データは、１画素８ビットからな
る。この画像データは、ルックアップテーブル５１を使
用してガンマ変換された後、パルス幅変調回路５２に入
力される。このパルス幅変調回路５２は、８ビットの画
像データのうちの上位３ビットの信号に基づいてパルス
幅を決定する。このパルス幅は、３ビットの信号で表現
できる８の状態（８値）のうちから選択される。パルス
幅が決定されると、パルス幅変調回路５２の後段に設け
られたパワー変調回路５３によって、パワー変調、即ち
発光強度（発光量）の変調が行われる。このパワー変調
回路５３によるパワー変調は、上記画像データの下位５
ビットの信号に基づいて行われ、５ビットの信号で表現
できる３２の状態（３２値）のなかから１つの状態が選
択される。

【００２８】こうして、パルス幅変調及びパワー変調を
経た後の画像データに基づいて、レーザダイオード５４
が発光する。このレーザダイオード５４の発光強度を、
フォトディテクタ５５によってモニターし、該フォトデ
ィテクタ５５の出力をパワー変調回路５３にフィードバ
ックすることによって、１画素ごとの発光強度の補正を
行う。

【００２９】次に、図１及び図２に基づいて、第１の実
施形態にかかる符号化装置の構成及び動作について説明
する。図１は第１の実施形態にかかる符号化装置４２の
構成ブロック図であり、図２は、第１の実施形態にかか
る符号化装置４２で行われる符号化の処理動作を示すフ
ローチャートである。（以下、余白）

【００３０】図１に示すように、本実施形態にかかる符
号化装置４２は、画像データをＢＴＣブロックに分割す
るブロック化器１０１、該ＢＴＣブロック分の画像デー
タを一時的に記憶するｎ×ｍバッファ１０２、ＢＴＣブ
ロック中に存在する画素の最大値及び最小値を検出する
最大値・最小値検出器１０３、最大値及び最小値を符号
化する最大値・最小値エントロピー符号化器１０４、最
大値及び最小値を記憶する最大値・最小値記憶部１０
５、上記最大値及び最小値に従って画素ごとの量子化を
行う量子化器１０６、量子化値を符号化する量子化値エ
ントロピー符号化器１０７、量子化のの際に生ずる量子
化誤差を記憶する量子化誤差記憶部１１０、量子化誤差
を拡散するために使用される拡散マトリクスを記憶する
拡散マトリクス記憶部１１１、量子化誤差と拡散マトリ
クスとに基づいて、各画素に拡散する（振り分ける）誤
差を演算する量子化誤差拡散部１０９、及び、量子化誤
差拡散部１０９での演算結果に基づいて各画素に量子化
誤差を加算する加算器１０８からなる。このうち、量子
化誤差記憶部１１０、拡散マトリクス記憶部１１１、量
子化誤差拡散部１０９、及び加算器１０８を設けている
点が、本実施形態にかかる符号化装置４２特徴部であっ
て、その他の点は、従来のブロック符号化装置と同様の
構成となっている。

【００３１】かかる構成を有する第１の実施形態の符号
化装置において、図２に示すような処理動作によって、
画像データの符号化を行う。以下、図２を参照して説明
する。まず、スキャナ２から１画素８ビットで２５６階
調からなる画像情報を、ラインメモリ３１に読み込む
（ステップ２０１）。この画像情報は、前述したよう
に、シェーディング補正からγ補正までの各処理が行わ
れ、画像データとして符号化装置４２に入力される。こ
の画像データを符号化装置４２の上記ブロック化器１０
１にてｎ×ｍ画素のＢＴＣブロックに分割する（ステッ
プ２０２）。

【００３２】ここで、上記ＢＴＣブロックは、図９に示
したように、スキャナの主走査方向に伸びるラインを行
とし、上記主走査方向に直交する副走査方向に伸びるラ
インを列とした場合にｎ行×ｍ列（ｎ及びｍは、１以上
の正の整数）からなるブロックである。従って主走査方
向に連続するｍ画素と、副走査方向に連続するｎ画素か
らなるｎ画素×ｍ画素のブロックとして構成される。こ
のようなＢＴＣブロックへの分割を行うために、上記ラ
インメモリ３１は、すくなくともｎ行分の画像データを
記憶できることが必要である。上記ＢＴＣブロックの構
成自体については、従来のブロック符号化方法と何等変
わるところはない。図２に戻って説明を続ける。

【００３３】上記ステップ２０２で、ＢＴＣブロックに
分割された画像データは、ブロック単位で、ｎ×ｍバッ
ファ１０２に記憶される。記憶された画像データを、最
大値・最小値検出器１０３にて読み出し、上記ＢＴＣブ
ロック内に存在する画素の濃度のうち最大の値（最大
値）と最小の値（最小値）とを検出し（ステップ２０
３）、検出した最大値及び最小値を最大値・最小値記憶
部１０５に記憶するとともに、最大値・最小値エントロ
ピー符号化器１０４にて符号化する。一方、量子化器１
０６にて上記最大値・最小値記憶部１０５に記憶された
最大値と最小値とに基づいて、ｎ×ｍバッファ１０２に
記憶されているＢＴＣブロック内に存在する各画素を、
図６にて例示したＢＴＣブロックの図中左上の画素から
順次量子化する（ステップ２０４）。

【００３４】この量子化は、上記最大値と最小値との間
で、予め定められた量子化ビット数にて行うものであ
る。例えば、量子化ビット数を２ビットとする場合に
は、最小値を００、最大値を１１とし、ＢＴＣブロック
内の各画素の画像データを、いわば四捨五入のようにし
て００、０１、１０及び１１という４段階のいずれかに
適合させる。上記量子化器１０６の出力である量子化値
は量子化値エントロピー符号化器１０７に送られ、符号
化される。また、上記量子化器１０６は、各画素の量子
化によって生ずる量子化誤差を、量子化と同時に、量子
化誤差記憶部１１０に送り記憶させる。

【００３５】量子化誤差拡散部１０９は、上記量子化誤
差記憶部１１０に記憶された量子化誤差を、拡散マトリ
クス記憶部１１１に記憶された拡散マトリクスを使用し
て、上記量子化誤差をいずれの画素にどの程度振り分け
るかを演算によって求め、その結果を加算器１０８に送
る。そして、この加算器によって、量子化誤差を生じた
注目画素の周囲の画素へ、上記量子化画素の振り分けが
行われる（ステップ２０５）。

【００３６】ここで、上記拡散マトリクスとは、例え
ば、図８に例示したようなマトリクスをいう。図示の例
では、注目画素（＊）を量子化することによって生じた
量子化誤差を、図に向かって、注目画素の右、下、右斜
め下にそれぞれ隣接している周囲の画素に振り分ける場
合のマトリクスを示している。図中の「０．４」、
「０．３」、「０．３」の数字は、マトリクス係数であ
って、その合計は、１．０となる。これによって、上記
右の画素には、量子化誤差×０．４の誤差、上記下の画
素には、量子化誤差×０．３の誤差、上記右斜め下の画
素には、量子化誤差×０．３の誤差がそれぞれ振り分け
られる。尚、量子化誤差の振り分け先の対象画素は、必
ずしも上述のような３つの画素でなくてもよい。振り分
け先の対象画素を変えた場合には、それに従って、上記
拡散マトリクスも変わることとなる。

【００３７】以上のステップ２０４及びステップ２０５
の処理をＢＴＣブロック内のすべての画素について繰り
返し行う（ステップ２０６）。また、上記ステップ２０
３からステップ２０６までの処理をラインメモリに記憶
された全ての画像データに対して行う（ステップ２０
７）。そして、上記ステップ２０１からステップ２０７
までの処理を画像データ全ラインについて行い（ステッ
プ２０８）、符号化が完了する。

【００３８】次に、図３及び図４に基づいて、第２の実
施形態にかかる符号化装置の構成及び処理動作について
説明する。図３は第２の実施形態にかかる符号化装置４
２の構成ブロック図であり、図４は、第２の実施形態に
かかる符号化装置４２で行われる符号化の処理動作を示
すフローチャートである。図３に示すように、第２の実
施形態にかかかる符号化装置４２は、上述した第１の実
施形態にかかる符号化装置４２とほぼ同様の構成を有す
るが、新たに量子化ビット配分器１１２を設けている点
で相違し、これに伴い、量子化器１０６によって行われ
る量子化の処理も、第１の実施形態と異なるものとなっ
ている。

【００３９】第２の実施形態の符号化装置においては、
図４に示すような処理動作によって、画像データの符号
化が行われる。以下、第１の実施形態との相違点を中心
に、図４を参照して説明する。まず、スキャナ２から１
画素８ビットで２５６階調からなる画像情報を、ライン
メモリ３１に読み込む（ステップ４０１）。この画像情
報は、前述したように、シェーディング補正からγ補正
までの各処理が行われ、画像データとして符号化装置４
２に入力される。この画像データを符号化装置４２の上
記ブロック化器１０１にてｎ×ｍ画素のＢＴＣブロック
に分割する（ステップ４０２）。

【００４０】上記ステップ４０２で、ＢＴＣブロックに
分割された画像データは、ブロック単位で、ｎ×ｍバッ
ファ１０２に記憶される。記憶された画像データを、最
大値・最小値検出器１０３にて読み出し、上記ＢＴＣブ
ロック内に存在する画素の濃度のうち最大の値（最大
値）と最小の値（最小値）とを検出し（ステップ４０
３）、検出した最大値及び最小値を最大値・最小値記憶
部１０５に記憶するとともに、最大値・最小値エントロ
ピー符号化器１０４にて符号化する。一方、量子化器１
０６にて上記最大値・最小値記憶部１０５に記憶された
最大値と最小値とに基づいて、ｎ×ｍバッファ１０２に
記憶されているＢＴＣブロック内に存在する各画素を、
順次量子化する。

【００４１】第２の実施形態が第１の実施形態に比較し
て最も特徴的なのは、この量子化の処理動作である。第
２の実施形態にかかる量子化器１０６は、量子化にあた
り、上記最大値・最小値記憶部１０５に記憶された最大
値と最小値との差を求め、求めた差が、予め定められた
閾値に比較して、大きいか、それとも小さいかを判定す
る。この判定の結果、上記「差」が、上記閾値以上であ
る場合には、量子化ビット数をｓビットとして量子化を
行い、上記「差」が、上記閾値未満である場合には、上
記ｓビットよりも値の小さな量子化ビット数としてｔビ
ットを選択して、このｔビットによる量子化を行う（ス
テップ４０４、ステップ４０５）。

【００４２】上記「ｓ」及び「ｔ」は、量子化ビット配
分器１１２に、上記閾値との関係で予め設定されている
ものであり、量子化器１０６は、上記「差」と閾値の判
定結果に応じて、上記量子化ビット配分器１１２に設定
されている「ｓ」又は「ｔ」を読み出すことによって、
いずれの量子化ビットで上述の量子化を行うかを決定す
る。ここで、上記閾値は、画像形成装置の特性に応じて
適宜選択することが可能である。

【００４３】上記量子化器１０６の出力である量子化値
は量子化値エントロピー符号化器１０７に送られ、符号
化される。また、上記量子化器１０６は、各画素の量子
化によって生ずる量子化誤差を、量子化と同時に、量子
化誤差記憶部１１０に送り記憶させる。量子化誤差拡散
部１０９は、上記量子化誤差記憶部１１０に記憶された
量子化誤差を、拡散マトリクス記憶部１１１に記憶され
た拡散マトリクスを使用して、上記量子化誤差をいずれ
の画素にどの程度振り分けるかを演算によって求め、そ
の結果を加算器１０８に送る。そして、この加算器によ
って、量子化誤差を生じた注目画素の周囲の画素へ、上
記量子化画素の振り分けが行われる（ステップ４０
６）。

【００４４】以上のステップ４０５及びステップ４０６
の処理をＢＴＣブロック内のすべての画素について繰り
返し行う（ステップ４０７）。また、上記ステップ４０
３からステップ４０７までの処理をラインメモリに記憶
された全ての画像データに対して行う（ステップ４０
８）。そして、上記ステップ４０１からステップ４０８
までの処理を画像データ全ラインについて行い（ステッ
プ２０９）、第２の実施形態における符号化が完了す
る。

【００４５】上述のように第２の実施形態においては、
各ブロックの最大値と最小値との差に応じて、量子化ビ
ット数を変化させているが、上記最大値及び最小値の
「差」は、結局、ブロック内の画像濃度の変化が緩慢で
あるか急峻であるかによって異なるものである。従っ
て、第２の実施形態によれば、画像の濃度変化が緩慢な
部分（例えば中間調部分）については、量子化ビット数
を減らすことによって、符号化の圧縮効率を向上させる
ことができる。

【００４６】次に、図５及び図６に基づいて、第３の実
施形態にかかる符号化装置の構成及び処理動作について
説明する。図５は第３の実施形態にかかる符号化装置４
２の構成ブロック図であり、図６は、第３の実施形態に
かかる符号化装置４２で行われる符号化の処理動作にお
ける特徴部を示すフローチャートである。第３の実施形
態についても、内容理解の容易のため、第１の実施形態
との比較において説明する。

【００４７】図５に示すように、第３の実施形態にかか
る符号化装置４２は、上述した第１の実施形態にかかる
符号化装置４２とほぼ同様の構成を有するが、新たに周
辺ブロック用バッファ１１３、周辺ブロック最大値・最
小値検出器１１４を設けている点で相違する。そして、
かかる構成の相違を前提として、第３の実施形態におけ
る処理動作が第１の実施形態における処理動作と大きく
異なるのは、量子化誤差の拡散の仕方である。以下、こ
の第３実施形態における特徴的な処理動作につき、図６
のフローチャートを参照して説明する。

【００４８】画像情報のラインメモリ３１への読み込
み、ｎ×ｍ画素のＢＴＣブロックへの分割、ｎ×ｍバッ
ファ１０２への記憶、並びに、上記ｎ×ｍバッファ１０
２に記憶されたＢＴＣブロックの最大値及び最小値の検
出までは、上述した図２のステップ２０１、ステップ２
０２、及びステップ２０３と同様である。図６のフロー
チャートには、上記ステップ２０３に相当する「注目ブ
ロック内の最大値及び最小値の検出」のステップ（ステ
ップ６０１）から記載している。ここで、「注目ブロッ
ク」とは、現在の符号化の対象となっているＢＴＣブロ
ックを意味する。

【００４９】第３の実施形態においては、ｎ×ｍバッフ
ァ１０２に記憶された注目ブロック内の最大値及び最小
値の検出（ステップ６０１）と並行して、上記注目ブロ
ックに隣接し、量子化誤差を振り分けることとなる画素
が存在する周辺ブロック内の画素の濃度のうち最大値と
最小値とを検出する（ステップ６０２）。このために、
ブロック化器１０１からの周辺ブロックの画像データ
は、周辺ブロック用バッファに記憶される。また、上記
周辺ブロックの最大値及び最小値の検出は、周辺ブロッ
ク用最大値・最小値検出器１１４にて検出される。上記
注目ブロックの最大値及び最小値、並びに、上記周辺ブ
ロックの最大値及び最小値は、いずれも、最大値・最小
値記憶部１０５に記憶される。また、上記ステップ６０
１で検出された注目ブロックの最大値及び最小値は、上
記記憶に並行してｍ最大値・最小値エントロピー符号化
器１０４にて符号化される。

【００５０】一方、量子化器１０６にて上記注目ブロッ
クの最大値・最小値記憶部１０５に記憶された最大値と
最小値とに基づいて、ｎ×ｍバッファ１０２に記憶され
ている注目ブロック内に存在する各画素を、順次量子化
する（ステップ６０３）。この量子化において、量子化
器１０６は、量子化誤差を計算し（ステップ６０４）、
量子化誤差記憶部６０４に記憶する。

【００５１】この量子化誤差記憶部６０４に記憶された
量子化誤差は、第１の実施形態同様、量子化の対象とな
っている周辺画素に振り分けられるが、この際、量子化
誤差拡散部１０９は、量子化誤差の振り分け先の対象画
素が、同じ注目ブロック内のものであるか否かを判定す
る（ステップ６０５）。そして、注目ブロック内である
場合には、そのまま、第１の実施形態同様に、誤差の振
り分けを行う（ステップ６０６）。

【００５２】ステップ６０５の判定にて、量子化誤差の
振り分け先が、周辺ブロックの画素である場合には、振
り分けるべき誤差を加算した後の当該画素の濃度（Ｐ）
を、上記最大値・最小値記憶部１０５に記憶されている
上記周辺ブロックの最大値（ｍａｘ０Ｘ）及び最小値
（ｍｉｎ０Ｘ）と比較する（ステップ６０７）。この結
果、上記濃度Ｐが、上記最小値（ｍｉｎ０Ｘ）より大き
く、上記最大値（ｍａｘ０Ｘ）より小さい場合は、その
まま誤差を振り分ける（ステップ６０９）。一方上記濃
度Ｐが最大値（ｍａｘ０Ｘ）以上である場合は、上記濃
度Ｐを上記最大値（ｍａｘ０Ｘ）に置き換え、上記濃度
Ｐが、上記最小値（ｍｉｎ０Ｘ）以下である場合には、
上記濃度Ｐを最小値（ｍｉｎ０Ｘ）に置き換える（ステ
ップ６０８）。以上の処理によって、１画素分の符号化
が完了する（ステップ６１０）。この１画素分の処理を
注目ブロック内のすべての画素について繰り返し行い
（ステップ６１１）、１つのブロックの符号化が完了す
る。以上の処理を、スキャナ２からの全ての画像データ
について行う点は、第１の実施形態と同様である。

【００５３】このように、第３の実施形態においては、
量子化誤差の振り分けに伴う各ＢＴＣブロックの最大値
及び最小値の変化を防止することができるという点に最
大の特徴がある。かかる点に着目した、各ＢＴＣブロッ
クの最大値及び最小値の変化を防止するための他の変形
例について、図７に基づいて説明する。図７は、上記変
形例の処理動作を示すフローチャートである。

【００５４】この変形例においては、量子化誤差の振り
分けを、上記注目ブロック内に限定している点に特徴が
あり、量子化誤差を周辺ブロックにまで振り分けること
をせずに、周辺ブロックの本来の最大値及び最小値を、
変化させる事態を生じさせない。具体的には、量子化誤
差拡散部１０９にて、誤差の振り分け先が現在量子化の
対象となっていいる注目画素と同じブロック内の画素か
否か判定し（ステップ７０４）、同じブロック内であれ
ば、そのまま量子化誤差の振り分けを行い（ステップ７
０５）、同じブロック内でなければ、量子化誤差の振り
分けは行わない（ステップ７０６）。これによって、１
画素分の符号化を終了する（ステップ７０７）。この１
画素分の処理を注目ブロック内のすべての画素について
繰り返し行い（ステップ７０８）、１つのブロックの符
号化が完了する。以上の処理を、スキャナ２からの全て
の画像データについて行う点は、図６を用いて説明した
上記例と同様である。

【００５５】尚、上記変形例においては、周辺ブロック
の最大値及び最小値を検出する必要がないため、必然的
に、周辺ブロック用バッファ１１３及び周辺ブロック最
大値・最小値検出器１１４は不要となる。従って、上記
変形例の処理動作を実行するための符号化装置４２は、
図１を用いて説明した第１の実施形態にかかる符号化装
置４２と同様の構成となる。

【００５６】ここまで、種々の実施形態にかかる符号化
装置４２について説明してきた。本件にかかる複写機１
では、上述のごとき符号化装置４２で符号化した後の画
像データを、画像メモリ４３に記憶するようにしている
ので、符号化せずに記憶する場合に比較し、画像メモリ
４３の容量を格段に減らすことができ、複写機１全体の
コストダウンを図ることを可能としている。

【００５７】上記画像メモリ４３に記憶されている符号
化された画像データが、その後、復号装置４４によって
複合され、プリンタ３に送られる点は、上述したとおり
である。ここで、復号装置４３は、各ＢＴＣブロックご
とに、まず、最大値と最小値を復号し、次いで量子化さ
れていた各画素についての量子化値を復号する。これに
よって、符号化前の階調からなる画像データにする。
尚、上記復号装置については、ブロック符号化によって
符号化された画像データを複合するために用いられてい
た従来の復号装置と何等変わるところはないので、その
詳細説明は、省略する。

【００５８】以上、本発明をデジタル複写機に適用した
実施形態について説明してきたが、本発明は、これに限
らず、ファクシミリ装置や画像ファイリング装置などに
広く適用できるものである。特に、ファクシミリ装置に
本発明を適用した場合は、圧縮率の向上により、転送時
間の短縮化を図ることができるという、画像メモリ等の
記憶容量の低減以外の効果も生ずる。

【００５９】

【発明の効果】請求項１乃至３のブロック符号化方法又
は請求項４乃至６のブロック符号化装置によれば、ブロ
ックの大きさを従来以上に拡大しても、ブロックノイズ
の発生を抑制することができるので、画像劣化を防止し
つつ、圧縮率を向上することが可能となる。特に、請求
項１若しくは請求項２のブロック符号化方法又は請求項
３若しくは請求項４のブロック符号化装置によれば、量
子化の基準となる最大値及び最小値を変化させることが
ないので、上記最大値又は最小値の変化によって生ずる
ブロックノイズを防止することが可能となるという優れ
た効果を有する。また、特に、請求項３のブロック符号
化方法又は請求項６のブック符号化装置によれば、量子
化誤差を大きくすることなく、量子化ビット数を小さく
することができるので、画像の劣化を防止しつつ、請求
項１のブロック符号化方法に比較し、より圧縮率を向上
させることが可能となる。

【００６０】

【００６１】

【００６２】尚、入力される画像情報の濃度勾配に応じ
て、特性の異なる複数の符号化器を適宜切り換えて、ブ
ロック符号化を行うものが知られている（特開平５−５
６２８２号）。また、原画像の各画素ごとの量子化誤差
が存在しないブロックに対しては、１ビットの符号を割
り当てるようにしたものが知られている（特開平２−２
１４２６３号）。しかし、これらには、量子化誤差を周
辺画素に振り分ける点については、何等開示されていな
い。さらに、いずれも、符号化アルゴリズムが複雑であ
り、ソフトウェア及びハードウエアへかなりの負担をか
けることが予想される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態にかかる符号化装置の構成ブロ
ック図。

【図２】第１の実施形態にかかる符号化装置で行われる
符号化の処理動作を示すフローチャート。

【図３】第２の実施形態にかかる符号化装置の構成ブロ
ック図。

【図４】第２の実施形態にかかる符号化装置で行われる
符号化の処理動作を示すフローチャート。

【図５】第３の実施形態にかかる符号化装置の構成ブロ
ック図。

【図６】第３の実施形態にかかる符号化装置で行われる
符号化の処理動作における特徴部を示すフローチャー
ト。

【図７】各ＢＴＣブロックの最大値最小値の変化を防止
するための変形例の処理動作を示すフローチャート。

【図８】拡散マトリクスの説明図。

【図９】ＢＴＣブロックの説明図。

【図１０】複写機の概略構成図。

【図１１】画像処理部の概略構成を示すブロック図。

【図１２】レーザ変調回路の回路ブロック図。

【符号の説明】

１複写機２スキャナ３プリンタ４コンタクトガラス５露光ランプ６ＣＣＤイメージセンサ７結像レンズ８反射ミラー９レーザ光学系１０クリーニング装置１１帯電装置１２Ｋ現像ユニット１３Ｃ現像ユニット１４Ｍ現像ユニット１５Ｙ現像ユニット１６搬送ベルト１７定着装置１９中間転写ベルト２０ベルトクリーニング装置２１感光体２２給紙ユニット２３転写バイアスローラ２４排紙トレイ３０画像処理部３１ラインメモリ３２シェーディング補正回路３３ＲＧＢガンマ補正回路３４画像分離３５ＭＴＦ補正回路３６色相判定部３７色変換−ＵＣＲ処理回路３８変倍回路３９画像加工回路４０ＭＴＦフィルタ４１ガンマ補正回路４２符号化装置４３画像メモリ４４復号装置４５ＣＰＵ４６ＲＡＭ４７ＲＯＭ４８メイン制御部４９バスライン５０レーザ変調回路５１ルックアップテーブル５２パルス幅変調回路５３パワー変調回路５４レーザダイオード５５フォトディテクタ１０１ブロック化器１０２ｎ×ｍバッファ１０３最大値・最小値検出器１０４最大値・最小値エントロピー符号化器１０５最大値・最小値記憶部１０６量子化器１０７量子化値エントロピー符号化器１０８加算器１０９量子化誤差拡散部１１０量子化誤差記憶部１１１拡散マトリクス記憶部１１２量子化ビット配分器１１３周辺ブロック用バッファ１１４周辺ブロック用最大値・最小値検出器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ブロック単位に画像データを分割し、各ブ
ロック内の最大値と最小値との間で前記ブロック内に含
まれる各画素を量子化するブロック符号化方法におい
て、画素を量子化したときに生ずる量子化誤差を前記画素の
周囲の画素に振り分けるとともに、前記量子化誤差の振
り分け先がブロックを越えて生じた場合であって、前記
量子化誤差の振り分けの結果、前記ブロックに隣接した
ブロック内の最大値又は最小値を変化させることとなる
ときには、変化前の最大値及び最小値を用いて、前記隣
接したブロックでの量子化を行うことを特徴とするブロ
ック符号化方法。
【請求項２】ブロック単位に画像データを分割し、各ブ
ロック内の最大値と最小値との間で前記ブロック内に含
まれる各画素を量子化するブロック符号化方法におい
て、画素を量子化したときに生ずる量子化誤差を同一ブロッ
ク内についてのみ前記画素の周囲の画素に振り分けるこ
とを特徴とするブロック符号化方法。
【請求項３】請求項１又は２のブロック符号化方法にお
いて、前記ブロック内の最大値と最小値との差が、予め定めら
れた閾値以上である場合には第１の量子化ビット数にて
画素の量子化を行い、前記最大値と最小値との差が前記
閾値未満である場合には前記第１の量子化ビット数より
小さな第２の量子化ビット数にて画素の量子化を行うこ
とを特徴とするブロック符号化方法。
【請求項４】ブロック単位に画像データを分割し、各ブ
ロック内の最大値と最小値との間で前記ブロック内に含
まれる各画素を量子化するブロック符号化装置におい
て、画素を量子化したときに生ずる量子化誤差を前記画素の
周囲の画素に振り分けるとともに、前記量子化誤差の振
り分け先がブロックを越えて生じた場合であって、前記
量子化誤差の振り分けの結果、前記ブロックに隣接した
ブロック内の最大値又は最小値を変化させることとなる
ときには、変化前の最大値及び最小値を用いて、前記隣
接したブロックでの量子化を行うことを特徴とするブロ
ック符号化装置。
【請求項５】ブロック単位に画像データを分割し、各ブ
ロック内の最大値と最小値との間で前記ブロック内に含
まれる各画素を量子化するブロック符号化装置におい
て、画素を量子化したときに生ずる量子化誤差を同一ブロッ
ク内についてのみ前記画素の周囲の画素に振り分けるこ
とを特徴とするブロック符号化装置。
【請求項６】請求項４又は５のブロック符号化装置にお
いて、前記ブロック内の最大値と最小値との差が、予め定めら
れた閾値以上である場合には第１の量子化ビット数にて
画素の量子化を行い、前記最大値と最小値との差が前記
閾値未満である場合には前記第１の量子化ビット数より
小さな第２の量子化ビット数にて画素の量子化を行うこ
とを特徴とするブロック符号化装置。