JP3683359B2 - 画像処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル画像データを圧縮、伸長する画像処理装置に関し、例えばプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置、スキャナ、画像ファイリング装置、デジタルカメラ、デジタルビデオレコーダ、CD−ROMやフロッピディスク等の画像記録装置に好適な画像処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の画像圧縮技術としては、画像データを水平周波数方向と垂直周波数方向に複数のブロックに分割すると共に低域周波数のブロックほど細かくするHarr Wavelet変換が知られ、このWavelet 変換は最近、自然階調の画像を効果的に圧縮する方法として注目されている。なお、他の従来例としては、例えば特開平2−222386号公報に示すようにDCT(離散コサイン変換)前の画像データから輪郭成分を検出し、輪郭成分が存在するブロックには情報量を多く割り当てる方法が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Wavelet 変換は、自然階調の画像を効果的に圧縮することができるが、その反面、テキストデータ等のように単純な2値画像に対してはDCTに比べて圧縮率が悪いという欠点が指摘されている。したがって、プリンタによりデータをプリントアウトする場合には、そのデータは一般的に2値の文字データが多いので、Wavelet 変換を用いると高い圧縮率はあまり得られないという問題点がある。
【0004】
また、この問題点を解決するために、使用者が文字原稿か写真原稿か応じて圧縮方法を切り替える方法が考えられるが、この場合には使用者の負担が増加するという問題点が発生し、また、文字と写真が混在する原稿に対しては良好な画質が得られないという問題点が発生する。更に、原稿上の文字領域と自然階調領域を自動的に判別して異なる処理を行う方法が考えられ、これについては、種々の方法が提案されているが、処理が複雑なものが多く、回路構成が複雑になるという問題点がある。
【0005】
本発明は上記従来の問題点に鑑み、使用者に負担をかけることなく自動的に且つ安価な構成で高い圧縮率と良好な画質の両方を実現することができる画像処理装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
第1の手段は上記目的を達成するために、画像データを所定の領域単位でブロックに分割する分割手段と、前記ブロック毎に画像データを複数の高周波成分の係数(HH,HL,LH)と低周波成分の係数(LL)とからなるWavelet変換係数に変換するWavelet 変換手段と、αを最高階調値としたとき、|LH|又は|HL|がαの場合、|HH|が2αの場合、|LH|及び|HL|がα/2以上、かつ、|HH|がα以上の場合のいずれかの場合に当該ブロックは2値領域のエッジ部分と判断し、そうでない場合に当該ブロックは自然画像部分と判断する判断手段と、前記判断手段により2値領域のエッジ部分と判断されたブロックについては当該ブロックの画素値を選択し、自然画像部分と判断されたブロックについては前記Wavelet変換手段により得られる前記Wavelet変換係数を選択する選択手段とを備えたことを特徴とする。
第2の手段は、第1の手段に係る画像処理装置により処理されたWavelet変換係数を復号化する画像処理装置であって、前記Wavelet変換係数を逆Wavelet変換することでブロック内の各画素値を得る逆Wavelet変換手段と、前記Wavelet変換係数中の高周波成分の係数(HH,HL,LH)が、αを最高階調値としたとき、|LH|又は|HL|がαの場合、|HH|が2αの場合、|LH|及び|HL|がα/2以上、かつ、|HH|がα以上の場合のいずれかの場合に当該ブロックは2値領域のエッジ部分と判断し、そうでない場合に当該ブロックは自然画像部分と判断する判断手段と、前記判断手段により2値領域のエッジ部分と判断されたブロックについては前記Wavelet変換係数の各係数を当該ブロック内の各画素の値に対応させることで得られる各画素値を選択し、自然画像部分と判断されたブロックについては前記Wavelet変換係数を前記逆Wavelet変換手段により逆Wavelet変換することで得た各画素値を選択する選択手段とを備えたことを特徴とする。
第3の手段は、画像データを所定の領域単位でブロックに分割する分割手段と、前記ブロック毎に画像データを複数の高周波成分の係数(HH,HL,LH)と低周波成分の係数(LL)とからなる Wavelet 変換係数に変換する Wavelet 変換手段と、高周波成分の係数(HH,HL,LH)が、αを最高階調値としたとき、|LH|又は|HL|がαの場合、|HH|が2αの場合、|LH|及び|HL|がα/2以上、かつ、|HH|がα以上の場合、又は、LLが最大値の場合、のいずれかの場合に当該ブロックは白地以外の2値領域部分と判断し、そうでない場合に当該ブロックは自然画像部分と判断する判断手段と、前記判断手段により白地以外の2値領域部分と判断されたブロックについては当該ブロックの画素値を選択し、自然画像部分と判断されたブロックについては前記 Wavelet 変換手段により得た前記 Wavelet 変換係数を選択する選択手段とを備えたことを特徴とする。
【0007】
第4の手段は、第3の手段に係る画像処理装置により処理された Wavelet 変換係数を復号化する画像処理装置であって、各ブロックの前記 Wavelet 変換係数を逆 Wavelet 変換することで該ブロック内の各画素値を得る逆 Wavelet 変換手段と、前記ブロックの前記 Wavelet 変換係数中の高周波成分の係数(HH,HL,LH)が、αを最高階調値としたとき、|LH|又は|HL|がαの場合、|HH|が2αの場合、|LH|及び|HL|がα/2以上、かつ、|HH|がα以上の場合、又は、LLがαの場合、のいずれかの場合に当該ブロックは白地以外の2値領域部分と判断し、そうでない場合には当該ブロックは自然画像部分と判断する判断手段と、前記判断手段の判断結果に基づいて、白値以外の2値領域部分と判断されたブロックについては前記 Wavelet 変換係数の各係数を当該ブロック内の各画素の値に対応させることで得られる各画素値を選択し、自然画像部分と判断されたブロックについては前記 Wavelet 変換係数を前記逆 Wavelet 変換手段により逆 Wavelet 変換することで得た各画素値を選択する選択手段とを備えたことを特徴とする。
第5の手段は、画像データを所定の領域単位でブロック毎に分割する分割手段と、前記ブロック毎に画像データを複数の高周波成分の係数と低周波成分の係数とからなる Wavelet 変換係数に変換する Wavelet 変換手段と、前記ブロック内の全画素が最小値又は最大値である場合、当該ブロックは2値領域部分と判断し、前記ブロック内のいずれかの画素が最小値又は最大値でない場合、当該ブロックは自然画像部分と判断する判断手段と、前記判断手段により2値領域部分と判断されたブロックについては、当該ブロックの画素値を選択し、自然画像部分と判断されたブロックについては前記 Wavelet 変換手段により得た前記 Wavelet 変換係数を選択する選択手段とを備えたことを特徴とする。
第6の手段は、第5の手段に係る画像処理装置により処理された Wavelet 変換係数を復号化する画像処理装置であって、各ブロックの前記 Wavelet 変換係数を逆 Wavelet 変換することで当該ブロック内の各画素値を得る逆 Wavelet 変換手段と、前記ブロックの前記 Wavelet 変換係数の全係数が最小値又は最大値である場合、当該ブロックは2値領域部分と判断し、前記ブロックの前記 Wavelet 変換係数の各係数のいずれか1つ以上の係数が最小値又は最大値でない場合、当該ブロックは自然画像部分と判断する判断手段と、前記判断手段により2値領域部分と判断されたブロックについては前記 Wavelet 変換係数の各係数を当該ブロック内の各画素の値に対応させることで得られる各画素値を選択し、自然画像部分と判断されたブロックについては前記 Wavelet 変換係数を前記逆 Wavelet 変換手段により逆 Wavelet 変換することで得た各画素値を選択する選択手段とを備えたことを特徴とする。
【0008】
第7の手段は、第1、第4、第7のいずれかの手段に係る画像処理装置において、前記選択手段により選択された各係数の絶対値をバイナリコードで表した場合に、前記バイナリコードの最も大きな桁に存在する「1」の後に前記係数の正負を表すビットを付加するサインビット付加手段と、前記サインビット付加手段によりサインビットが付加されたバイナリコードをグレーコード化するグレーコード化手段とをさらに備えたことを特徴とする。
第8の手段は、第7の手段に係る画像処理装置において、エントロピー符号化手段をさらに備えたことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明に係る画像処理装置の一実施形態の画像符号化装置を示すブロック図、図2は本発明に係る画像処理装置の一実施形態の画像復号化装置を示すブロック図、図3は入力画素とWavelet 変換係数を示す説明図、図4は2値画像ブロックのWavelet 変換係数を示す説明図、図5は図1の画像符号化装置と図2の画像復号化装置の「自然画像部分」の処理例を示す説明図、図6は図1の画像符号化装置と図2の画像復号化装置の「2値画像のエッジ部分」の処理例を示す説明図である。
【0014】
本実施形態は一例としてプリンタに適用した場合を示し、図1に示す画像符号化装置は、2×2画素のバッファ301、Wavelet 変換部302、領域判別部303、選択部304、符号割り付け部305、グレーコード変換部306及びエントロピー符号化部307を有し、図2に示す画像復号化装置はエントロピー符号化復号化部401、グレーコード逆変換部402、逆Wavelet 変換部403、領域判断部404、選択部405、符号割り付け解除部406及びラインメモリ407を有する。
【0015】
図1において、ホストコンピュータ等から送られてきた画像データは、先ず、不図示の2ラインメモリに読み込まれ、次いで2×2画素のバッファ301では図3(a)に示すように2×2の画素a、b、c、d毎のブロックに分割され、Wavelet 変換部302と選択部304に印加される。Wavelet 変換部302では図3(b)に示すようにこの1ブロックが以下のように1つの低周波成分LLと3つの高周波成分LH、HL、HHに分解される。
【0016】
LL={(a+b)/2+(c+d)/2}/2
LH={(a−b)+(c−d)}/2
HL={(a+b)−(c+d)}/2
HH=(a−b)−(c−d)
ここで、広義の2値領域部分(以下、「2値領域部分等」)は、「2値領域のエッジ部分」と、「2値領域(白以外)部分」と狭義の2値領域部分(以下、「2値領域部分」)に分類することができる。「2値領域のエッジ部分」とはWavelet 変換のために画像をブロックに分割した場合にブロック内の画素値が最小値と最大値のみで構成され、且つ最小値と最大値の両方を含む部分である。「2値領域(白以外)部分」とは同様にブロックに分割した場合にブロック内の画素値が全て最小値である場合を除く2値領域部分である。「2値領域部分」とは同様にブロックに分割した場合にブロック内の画素値が最小値と最大値のみから成る2値領域部分である。
【0017】
また、8ビット(256階調)の入力画像データを2×2画素毎の各ブロックに分割する場合、「2値領域部分」のブロックとは、2×2の各画素値が「0」と「255」のみで構成されているブロックであり、また、「2値領域のエッジ部」のブロックとは2×2画素の内、1つ、2つ又は3つ画素の値が「255」であり、残りが「0」であるブロックである。したがって、8ビットデータをWavelet 変換すると、LL成分は「0」から「255」、LH及びHL成分は「−255」から「255」、HH成分は「−510」から「510」までの値を取り得る。
【0018】
図4はその一例を示している。図4(b)〜(f)から明らかなように、2値領域のエッジ部をWavelet 変換すると、高周波成分の係数LH、HL、HHの絶対値は大きな値となる。また、図4(a)、(g)に示すように2値領域ではLL、LH、HL、HHの4つの成分の全てが「0」であるか、または少なくとも1つの成分の絶対値は大きな値となる。逆に、自然階調領域では、Wavelet 変換係数LH、HL、HHの絶対値は2値領域のそれより大きな値とならない。
【0019】
そこで、本発明では、領域判別部303はこの2値領域と自然階調領域をWavelet 変換した場合の係数の特性を利用して「2値領域等」と自然階調領域を判別する。また、この第1の実施形態では、Wavelet 変換係数LH、HL、HHが例えば次の条件Aを満たした場合にそのブロックを「2値領域のエッジ部」とみなす。
【0020】
<条件A>
▲1▼|LH|、|HL|が「255」以上の場合
▲2▼|HH|が「510」以上の場合
▲3▼|LH|、|HL|が「127」以上、且つ|HH|が「255」以上の場合
そして、選択部304では領域判別部303の判別結果に基づいて、「2値領域のエッジ」のブロックではWavelet 変換部302により変換されていない画素値a〜dをそのまま選択し、他のブロックではWavelet 変換された係数LL、LH、HL、HHを選択する。この場合、画素値aとWavelet 変換係数LLに、画素値bをWavelet 変換係数LHに、画素値cをWavelet 変換係数HLに、画素値dをWavelet 変換係数HHに対応させ、2値画像の画素値をWavelet 変換係数として伝送する。また、選択部304では領域判別部303の判別結果に基づいて「2値領域のエッジ」であるブロックでは、画素値a〜dのいずれかが「255」のとき
a,b,c=255
d=511
とし、残りa〜dは「0」とする。このとき、aのみが「255」の場合には全ての係数a〜dを「255」とする。その理由は、aのみが「255」である場合、対応する高周波成分の係数LH、HL、HHは全て「0」となるので、復号側でそのブロックが「2値領域のエッジ」のブロックと認識できないからである。
【0021】
続く符号割り付け部305は選択部304の出力データの絶対値をバイナリコードで表して正負のビットを付加し、続くグレーコード変換部306は後段のエントロピー符号化部307が効率的に圧縮して高い圧縮率を実現できるように、符号割り付け部305により割り付けられたバイナリコードをグレーコード化する。エントロピー符号化部307はこのグレーコードをエントロピー符号化し、ページメモリに格納する。
【0022】
ページメモリに格納されたデータは読み出されて図2に示すエントロピー符号化復号化部401に印加される。エントロピー符号化復号化部401はエントロピー符号化部307によりエントロピー符号化されたデータを復号化し、続くグレーコード逆変換部402はグレーコード変換部306によりグレーコード化された符号をバイナリコードに逆変換し、逆Wavelet 変換部403と、領域判断部404と選択部405に印加する。
【0023】
逆Wavelet 変換部403はこのバイナリコードに基づいて、Wavelet 変換部302により変換された係数LL、LH、HL、HHを画素a、b、c、dに逆変換し、また、領域判断部404は領域判別部303と同様に、Wavelet 変換部302により変換された係数LL(=a)、LH(=b)、HL(=c)、HH(=d)と条件Aに基づいて「2値領域のエッジ」のブロックか否かを判断する。
【0024】
選択部405は領域判断部404により「2値領域のエッジ」と判断されないブロックでは逆Wavelet 変換部403により逆変換されたデータを選択し、他方、「2値領域のエッジ」と判別されたブロックでは逆Wavelet 変換部403により逆変換されないデータを選択する。選択部405により選択されたデータの符号は符号割り付け解除部406に印加され、前述したように符号割り付け部305により割り付けられた符号が解除される。次いで、ラインメモリ407により2ライン分蓄えられた後に書き込み系に送られ、プリントアウトされる。
【0025】
次に、図5を参照してそれぞれ画像符号化装置と画像復号化装置の「自然画像部分」の処理の具体例を説明する。図5において、原画像データ501として例えば
a=80
b=200
c=140
d=240
の「自然画像」が入力すると、Wavelet 変換部302により
LL=165
LH=−110
HL=−50
HH=−20
の係数データ502に変換される。
【0026】
この例では、条件Aを満たさないのでこのブロックは領域判断部303により「2値領域のエッジ」ブロックと判断されない。この場合、係数データ502が選択部304により選択され、符号割り付け部305により
LL=10100101
LH=110010010
HL=111001110
HH=1111101100
のバイナリコード503が割り付けられる。
【0027】
次いでグレーコード変換部306により
LL=11110111
LH=101011011
HL=100101001
HH=1000011010
のグレーコード504に変換され、エントロピー符号化部307を介してページメモリに送られる。
【0028】
復号装置では、ページメモリからエントロピー符号化復号化部401を介して入力したグレーコード504がグレーコード逆変換部402によりバイナリコード503に逆変換される。この場合、バイナリコード503は条件Aを満たさないので領域判断部404により「2値領域のエッジ」ブロックと判断されず、その結果、逆Wavelet 変換部403により係数データ502から逆変換されたデータ501が選択され、次いで符号割り付け解除部406により符号解除が行われた後にラインメモリ407に出力される。
【0029】
次に図6を参照して「2値領域のエッジ部分」の処理例を説明する。原画像データ511として例えば
a=0
b=255
c=0
d=255
「2値画像のエッジ」のブロックが入力すると、Wavelet 変換部302により
LL=127
LH=−255
HL=0
HH=0
の係数データ512に変換される。
【0030】
この例では、▲1▼|LH|が「255」以上であるので条件Aを満たし、「2値画像のエッジ」と判断されて原画像データa〜dが選択され、また、LHの絶対値が「255」以上であるので原データ511のd=255がd=512に置き換えられる。次いでこのデータは以下のようなバイナリコード513
a=00000000
b=011111111
c=000000000
d=0111111111
に変換され、次いで以下のようなグレーコード514
a=00000000
b=010000000
c=000000000
d=0100000000
に変換される。
【0031】
復号装置では逆変換されたバイナリコード513に基づいて条件Aを満たすか否かが判断される。この場合、
▲1▼|LH|=|b|=255が以上であるので条件Aを満たし、「2値領域のエッジ」のブロックと判断される。この場合、逆Wavelet 変換部403により逆変換されていないデータ511aが選択されると共にデータ511aのd=511がd=255に置き換えられ、原データ511が復元される。
【0032】
ここで、aのみが255であって残りb〜dが「0」の場合、符号化装置の符号割り付け部305ではa=b=c=d=255に置き換えられる。また、復号化装置の符号割り付け解除部406ではa=b=c=d=255の場合、a=255、b=c=d=0に置き換えられる。
【0033】
次に図7〜図10を参照して第2の実施形態について説明する。図7は本発明に係る画像処理装置の第2の実施形態の画像符号化装置を示すブロック図、図8は本発明に係る画像処理装置の第2の実施形態の画像復号化装置を示すブロック図、図9は図7の画像符号化装置と図8の画像復号化装置の「自然画像部分」の処理例を示す説明図、図10は図7の画像符号化装置と図8の画像復号化装置の「2値領域(白地以外)部分」の処理例を示す説明図である。
【0034】
図8に示す画像符号化装置では、ホストコンピュータ等から送られてきた画像データは、先ず、不図示の2ラインメモリに読み込まれ、次いで2×2画素のバッファ301では図3(a)に示すように2×2の画素a、b、c、d毎のブロックに分割され、Wavelet 変換部302と選択部304に印加される。Wavelet 変換部302では図3(b)に示すようにこの1ブロックが以下のように1つの低周波成分LLと3つの高周波成分LH、HL、HHに分解され、領域判別部303aと選択部304に印加される。
【0035】
そして、この第2の実施形態の領域判別部303aと復号化側の領域判断部404aでは、以下に示すような条件Bを満たした場合にそのブロックを「2値領域(白地以外)部分」とみなす。また、復号化側の領域判断部404aは第1の実施形態と同様に、LL=a、LH=b、HL=c、HH=dのように対応させて判断する。
【0036】
<条件B>
▲1▼|LH|、|HL|が「255」以上の場合
▲2▼|HH|が「510」以上の場合
▲3▼|LH|、|HL|が「127」以上、且つ|HH|が「255」以上の場合
▲4▼LL=255の場合
次いで、第1の実施形態と同様に、領域判別部303aの判別結果に基づいて「2値領域(白地以外)」のブロックではWavelet 変換部302により変換されていない画素値a〜dを選択し、他のブロックではWavelet 変換された係数LL、LH、HL、HHを選択する。また、選択部304では領域判別部303の判別結果に基づいて「2値領域(白地以外)」であるブロックでは、HH=255の場合にはd=511に置き換える。
【0037】
次いで第1の実施形態と同様に、選択部304により選択、及び置き換えられたデータは符号割り付け部305、グレーコード変換部306、エントロピー符号化部307を介してページメモリ307に格納される。また、復号装置ではページメモリ307から読み出されたデータがエントロピー符号化復号化部401、グレーコード逆変換部402、符号割り付け解除部406aを介して逆Wavelet 変換部403と、領域判断部404aと選択部405に印加され、また、選択部405により選択されたデータが書き込み系に送られる。領域判断部404aは<条件B>に基づいて「2値領域(白地以外)」のブロックか否かを判断し、また、「2値領域(白地以外)」のブロックと判断した場合であってd=512のときにはd=255に置き換える。
【0038】
図9を参照して「自然画像」の処理例を説明する。原画像データ501として例えば
a=80
b=200
c=140
d=240
が入力すると、Wavelet 変換部302により
LL=165
LH=−110
HL=−50
HH=−20
の係数データ502に変換される。この例では、条件Bを満たさないのでこのブロックは領域判断部303aにより「2値領域(白地以外)」のブロックと判断されない。以下の処理は図6に示す場合とほぼ同一であるので説明を省略する。
【0039】
次に図10を参照して「2値領域(白地以外)」の処理例を説明する。原画像データ811として例えば
a=255
b=255
c=255
d=255
が入力すると、Wavelet 変換部302により
LL=255
LH=0
HL=0
HH=0
の係数データ812に変換される。
【0040】
この例では、▲4▼LL=255であるので条件Bを満たし、このブロックは領域判断部303aにより「2値領域(白地以外)」のブロックと判断されて原画像データa〜dが選択され、また、HH=255であるのでd=512に置き換えられる。次いで以下のような割り付け符号813
a=11111111
b=011111111
c=011111111
d=0111111111
に変換される。
【0041】
次いで以下のようなグレーコード814
a=10000000
b=010000000
c=010000000
d=0100000000
に変換される。
【0042】
復号装置では、グレーコード逆変換部402によりグレーコード814が割り付け符号813に逆変換され、次いで符号割り付け解除部406aにより割り付け符号813が解除され、次いで領域判断部404aにより条件Bを満たすか否かが判断される。この場合、|LH|、|HL|、|HH|が「255」以上であるので「2値領域(白地以外)」ブロックと判断されて原画像データa〜dが選択される。また、この場合、HH=255であるのでd=511に置き換えられ、ラインメモリ407に出力される。
【0043】
次に図11〜図14を参照して第3の実施形態について説明する。図11は本発明に係る画像処理装置の第3の実施形態の画像符号化装置を示すブロック図、図12は本発明に係る画像処理装置の第3の実施形態の画像復号化装置を示すブロック図、図13は図11の画像符号化装置と図12の画像復号化装置の「自然画像」の処理例を示す説明図、図14は図11の画像符号化装置と図12の画像復号化装置の「2値領域」の処理例を示す説明図である。
【0044】
図11に示す画像符号化装置では、ホストコンピュータ等から送られてきた画像データは、先ず、不図示の2ラインメモリに読み込まれ、次いで2×2画素のバッファ301では図3(a)に示すように2×2の画素a、b、c、d毎のブロックに分割される。そして、この第3の実施形態の領域判断部303bでは、ブロック内の画素a、b、c、dが全て「0」か又は「255」である場合に「「2値領域」と判断する。また、復号装置の領域判断部404bでは、LL=aが「0」か又は「255」、且つ|LH|=b、|HL|=cが「0」か又は「255」、且つ|HH|=dが「0」か又は「511」である場合に「2値領域」と判断する(条件C)。
【0045】
「2値領域」と判断すると、画素置き換え部308によりd=255のときにd=512に置き換えられる。他方、「2値領域」と判断しない場合には画素a、b、c、dがWavelet 変換部302により係数LL、LH、HL、HHに変換される。そして、画素置き換え部308又はWavelet 変換部302の出力データが符号割り付け部304、グレーコード変換部306、エントロピー符号化部307を介してページメモリに格納される。
【0046】
図12に示す復号化装置では、エントロピー符号化復号化部401、グレーコード逆変換部402、符号割り付け解除部406を経たデータが逆Wavelet 変換部403と、領域判断部404bと選択部405に印加される。領域判断部404bにより条件Cに基づいて「2値領域」か否かが判断され、判断結果に基づいて逆Wavelet 変換されないデータ又は変換されたデータが選択部405により選択される。また、「2値領域」と判断された場合、画素値置き換え解除部408によりd=511のときにはd=255に解除された後、ラインメモリ407を介して書き込み系に送られる。
【0047】
次に図13を参照して「自然画像」の処理例を説明する。原画像データ501として例えば
a=80
b=200
c=140
d=240
の「自然画像」が入力すると、「0」、「255」でない画素値が存在するのでWavelet 変換し、第1、第2の実施形態と同様に処理する。また、復号化装置では条件Cを満足しないので、逆Wavelet 変換されたデータが選択される。
【0048】
これに対し、図14に示す「2値領域」の処理例では、原画像データ1111として
a=255
b=255
c=255
d=255
の「2値領域」のブロックが入力すると、画素値a〜dが全て「0」か「255」であり、また、d=255であるのでd=511に置き換えて画素値a〜dを同様に処理する。また、復号化装置では条件Cを満足し、また、d=511であるのでd=255に置き換えて画素値a〜dを出力する。
【0049】
次に、図15を参照して符号割り付け部305の他の割り付け処理を説明する。符号割り付け部305は選択部304の出力データの絶対値を先ず8ビットのバイナリコードで表し、次いで図15に示すようにデータの正を「0」、負を「1」のサインプレーンで表すために係数LH(=b)、HL(=c)、HH(=d)の8ビットデータの最も大きな桁に存在する「1」の直後にサインプレーン「0」、「1」を付加して9ビットデータとする。
【0050】
続くグレーコード変換部306は後段のエントロピー符号化部307が効率的に圧縮して高い圧縮率を実現できるように、符号選択部305により割り付けられた2進符号をグレーコード化する。その理由は、符号割り付け部305の処理により、絶対値が小さい係数は、負であってもMSB側に「0」ビットが並ぶからである。
【0051】
また、「2値領域のエッジ」と判断されたブロックについては、「0」以外の画素値を表すデータとして係数LLに関しては、画素値が取り得る最大値(8ビットの場合には「255」=11111111)を割り付け、係数LH、HL、HHに関しては、画素値が取り得る最小値「−255」=111111111)を割り付ければ、グレーコード変換により最もMSB側のビットのみが「1」であり、それ以外のビットは「0」となる(=100000000)ので、最もMSB側のビットプレーン以外は、画素値が全て「0」のプレーンとなり、したがって、2値画像を効率的に圧縮することができる。
【0052】
図16、図17は上記の符号割り付け処理を第2の実施形態(条件Bにより「2値領域(白以外)」を判定)に適用した処理を示している。図16に示す「自然画像部分」の処理例では、例えば原画像データ1301として、
a=200
b=204
c=196
d=200
の「自然画像部分」が入力すると、Wavelet 変換部302により
LL=200
LH=−4
HL=4
HH=0
の係数データ1303に変換される。
【0053】
このデータ1303は条件Bを満たさないので、「2値領域(白地以外)部分」でないと判断される。このデータ1303を符号割り付け部305によりLLを単に8ビットの2進表現とし、他の係数を前述した割り付けを行うと、割り付け符号1303は
LL=11001110
LH=000001100
HL=000001000
HH=0000000000
となり、負のLH成分もMSB側に「0」が多くなるので、単に8ビットの2進表現と比べてエントロピー符号化の際の圧縮率が向上する。
【0054】
なお、この割り付け符号1303は以下に示すようなグレーコード1304
LL=10101001
LH=000001010
HL=000001100
HH=0000000000
に符号化され、次いでエントロピー符号化される。また、同様に復号装置では、条件Bを満たさないので、係数データ1302が逆Wavelet 変換される。
【0055】
次に、図17を参照して「2値領域(白地以外)」ブロックの処理を説明する。原画像データ1311として
a=0
b=255
c=0
d=255
をWavelet 変換すると、次のようなデータ1312となる。
【0056】
LL=127
LH=−255
HL=0
HH=0
この場合、LH成分の絶対値が「255」以上であって条件Bを満たすので、「2値領域(白地以外)」ブロックと判断され、画素値a〜dが選択される。また、LH(b)=HL(c)=−255、HH(d)=−511に置き換えられる。そして、割り付けを行うと、割り付け符号1313は
LL=00000000
LH=111111111
HL=000000000
HH=1111111111
となる。
【0057】
次いでグレーコード1314は
LL=00000000
LH=100000000
HL=000000000
HH=1000000000
となり、このデータ1314がエントロピー符号化部307に送られる。このデータ1314を参照すると、最もMSB側がプレーンのみが画素情報を表し、他のプレーンは全て「0」であるので、2値画像を効率的に圧縮されることが判る。
【0058】
復号化装置において、グレーコードと符号割り付けの逆変換を行うと、LH成分の絶対値が「255」以上であるので、「2値領域(白地以外)」ブロックと判断され、逆Wavelet 変換されないデータが選択される。この場合、d=511はd=255に置き換えられる。
【0059】
以上説明したように本発明によれば、前述のように構成されているので、使用者に負担をかけることなく自動的に且つ安価な構成で高い圧縮率と良好な画質の両方を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像処理装置の一実施形態の画像符号化装置を示すブロック図である。
【図2】本発明に係る画像処理装置の一実施形態の画像復号化装置を示すブロック図である。
【図3】入力画素とWavelet 変換係数を示す説明図である。
【図4】2値画像ブロックのWavelet 変換係数を示す説明図である。
【図5】図1の画像符号化装置と図2の画像復号化装置の「自然画像部分」の処理例を示す説明図である。
【図6】図1の画像符号化装置と図2の画像復号化装置の「2値画像のエッジ部分」の処理例を示す説明図である。
【図7】本発明に係る画像処理装置の第2の実施形態の画像符号化装置を示すブロック図である。
【図8】本発明に係る画像処理装置の第2の実施形態の画像復号化装置を示すブロック図である。
【図9】図7の画像符号化装置と図8の画像復号化装置の「自然画像部分」の処理例を示す説明図である。
【図10】図7の画像符号化装置と図8の画像復号化装置の「2値領域(白地以外)部分」の処理例を示す説明図である。
【図11】本発明に係る画像処理装置の第3の実施形態の画像符号化装置を示すブロック図である。
【図12】本発明に係る画像処理装置の第3の実施形態の画像復号化装置を示すブロック図である。
【図13】図11の画像符号化装置と図12の画像復号化装置の「自然画像」の処理例を示す説明図である。
【図14】図11の画像符号化装置と図12の画像復号化装置の「2値領域」の処理例を示す説明図である。
【図15】他の符号割り付け処理を示す説明図である。
【図16】図15に示す符号割り付け処理を用いた場合の図7の画像符号化装置と図8の画像復号化装置の「自然画像部分」の処理例を示す説明図である。
【図17】図15に示す符号割り付け処理を用いた場合の図7の画像符号化装置と図8の画像復号化装置の「2値領域(白地以外)部分」の処理例を示す説明図である。
【符号の説明】
301 バッファ
302 Wavelet 変換部
303,303a,303b,404,404a,404b 領域判別部
304,405 選択部
305 符号割り付け部
306 グレーコード変換部
307 エントロピー符号化部
308 画素置き換え部
401 エントロピー符号化復号化部
402 グレーコード逆変換部
403 逆Wavelet 変換部
406 符号割り付け部解除
408 画素置き換え解除部
Claims (8)
- 画像データを所定の領域単位でブロックに分割する分割手段と、
前記ブロック毎に画像データを複数の高周波成分の係数(HH,HL,LH)と低周波成分の係数(LL)とからなるWavelet変換係数に変換するWavelet 変換手段と、
αを最高階調値としたとき、|LH|又は|HL|がαの場合、|HH|が2αの場合、|LH|及び|HL|がα/2以上、かつ、|HH|がα以上の場合のいずれかの場合に当該ブロックは2値領域のエッジ部分と判断し、そうでない場合に当該ブロックは自然画像部分と判断する判断手段と、
前記判断手段により2値領域のエッジ部分と判断されたブロックについては当該ブロックの画素値を選択し、自然画像部分と判断されたブロックについては前記Wavelet変換手段により得られる前記Wavelet変換係数を選択する選択手段と、
を備えた画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置により処理されたWavelet変換係数を復号化する画像処理装置であって、
前記Wavelet変換係数を逆Wavelet変換することでブロック内の各画素値を得る逆Wavelet変換手段と、
前記Wavelet変換係数中の高周波成分の係数(HH,HL,LH)が、αを最高階調値としたとき、|LH|又は|HL|がαの場合、|HH|が2αの場合、|LH|及び|HL|がα/2以上、かつ、|HH|がα以上の場合のいずれかの場合に当該ブロックは2値領域のエッジ部分と判断し、そうでない場合に当該ブロックは自然画像部分と判断する判断手段と、
前記判断手段により2値領域のエッジ部分と判断されたブロックについては前記Wavelet変換係数の各係数を当該ブロック内の各画素の値に対応させることで得られる各画素値を選択し、自然画像部分と判断されたブロックについては前記Wavelet変換係数を前記逆Wavelet変換手段により逆Wavelet変換することで得た各画素値を選択する選択手段と、
を備えた画像処理装置。 - 画像データを所定の領域単位でブロックに分割する分割手段と、
前記ブロック毎に画像データを複数の高周波成分の係数(HH,HL,LH)と低周波成分の係数(LL)とからなる Wavelet 変換係数に変換する Wavelet 変換手段と、
高周波成分の係数(HH,HL,LH)が、αを最高階調値としたとき、|LH|又は|HL|がαの場合、|HH|が2αの場合、|LH|及び|HL|がα/2以上、かつ、|HH|がα以上の場合、又は、LLが最大値の場合、のいずれかの場合に当該ブロックは白地以外の2値領域部分と判断し、そうでない場合に当該ブロックは自然画像部分と判断する判断手段と、
前記判断手段により白地以外の2値領域部分と判断されたブロックについては当該ブロックの画素値を選択し、自然画像部分と判断されたブロックについては前記 Wavelet 変換手段により得た前記 Wavelet 変換係数を選択する選択手段と、
を備えた画像処理装置。 - 請求項3に記載の画像処理装置により処理された Wavelet 変換係数を復号化する画像処理装置であって、
各ブロックの前記 Wavelet 変換係数を逆 Wavelet 変換することで該ブロック内の各画素値を得る逆 Wavelet 変換手段と、
前記ブロックの前記 Wavelet 変換係数中の高周波成分の係数(HH,HL,LH)が、αを最高階調値としたとき、|LH|又は|HL|がαの場合、|HH|が2αの場合、|LH|及び|HL|がα/2以上、かつ、|HH|がα以上の場合、又は、LLがαの場合、のいずれかの場合に当該ブロックは白地以外の2値領域部分と判断し、そうでない場合には当該ブロックは自然画像部分と判断する判断手段と、
前記判断手段の判断結果に基づいて、白値以外の2値領域部分と判断されたブロックについては前記 Wavelet 変換係数の各係数を当該ブロック内の各画素の値に対応させることで得られる各画素値を選択し、自然画像部分と判断されたブロックについては前記 Wavele t 変換係数を前記逆 Wavelet 変換手段により逆 Wavelet 変換することで得た各画素値を選択する選択手段と、
を備えた画像処理装置。 - 画像データを所定の領域単位でブロック毎に分割する分割手段と、
前記ブロック毎に画像データを複数の高周波成分の係数と低周波成分の係数とからなる Wavelet 変換係数に変換する Wavelet 変換手段と、
前記ブロック内の全画素が最小値又は最大値である場合、当該ブロックは2値領域部分と判断し、前記ブロック内のいずれかの画素が最小値又は最大値でない場合、当該ブロックは自然画像部分と判断する判断手段と、
前記判断手段により2値領域部分と判断されたブロックについては、当該ブロックの画素値を選択し、自然画像部分と判断されたブロックについては前記 Wavelet 変換手段により得た前記 Wavelet 変換係数を選択する選択手段と、
を備えた画像処理装置。 - 請求項5に記載の画像処理装置により処理された Wavelet 変換係数を復号化する画像処理装置であって、
各ブロックの前記 Wavelet 変換係数を逆 Wavelet 変換することで当該ブロック内の各画素値を得る逆 Wavelet 変換手段と、
前記ブロックの前記 Wavelet 変換係数の全係数が最小値又は最大値である場合、当該ブロックは2値領域部分と判断し、前記ブロックの前記 Wavelet 変換係数の各係数のいずれか1つ以上の係数が最小値又は最大値でない場合、当該ブロックは自然画像部分と判断する判断手段と、
前記判断手段により2値領域部分と判断されたブロックについては前記 Wavelet 変換係数の各係数を当該ブロック内の各画素の値に対応させることで得られる各画素値を選択し、自然画像部分と判断されたブロックについては前記 Wavelet 変換係数を前記逆 Wavelet 変換手段により逆 Wavelet 変換することで得た各画素値を選択する選択手段と、
を備えた画像処理装置。 - 請求項1、4、7のいずれかに記載の画像処理装置において、
前記選択手段により選択された各係数の絶対値をバイナリコードで表した場合に、前記バイナリコードの最も大きな桁に存在する「1」の後に前記係数の正負を表すビットを付加するサインビット付加手段と、
前記サインビット付加手段によりサインビットが付加されたバイナリコードをグレーコード化するグレーコード化手段と、
をさらに備えたことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項7に記載の画像処理装置において、エントロピー符号化手段をさらに備えたことを特徴とする画像処理装置。
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