JP3733225B2 - 画像処理装置及び方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置及び方法に関し、より具体的には、ラスタ画像信号の画像品質を判定し、その判定結果に応じてラスタ画像信号を圧縮符号化及び／又は出力する画像処理装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イメージ・スキャナは、原稿を画像入力する手段として広く普及している。従来のイメージ・スキャナでは、一般的に、画素単位に輝度成分及び色成分を読み取る離散サンプリング化が実施されている。近年では、その読み取り解像度が、１２００ＤＰＩ（画素／インチ）程度にまで向上している。
【０００３】
また、画像情報を効率的に圧縮符号化する技術も開発され、実用化されている。例えば、静止画像の圧縮方式として、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）方式が標準化されている。ＪＰＥＧ方式は、可逆圧縮では１／２〜１／３程度に、非可逆圧縮では数十分の１程度にまで画像情報を圧縮可能であり、比較的画像品質が高い。ＪＰＥＧ方式の一般的な例としては、８画素×８画素の符号化ブロックの画像データを離散コサイン変換し、そのＤＣＴ変換係数を量子化テーブル及びスケール・ファクタに従って量子化し、可変長符号化する。量子化の際の量子化テーブルとスケール・ファクタは、変更可能であり、画像品質と圧縮率を決定する重要な因子である。
【０００４】
図１９は、画像の入力から出力までの一般的なシステムの概略構成ブロック図を示す。イメージ・スキャナ１１０は、原稿を離散サンプリングして読み取り、原稿画像の二次元ラスタ信号を出力する。スキャナ１１０から出力される画像信号は、画像メモリ１１２に一時記憶される。画像メモリ１１２に記憶される画像データは通常、圧縮符号化装置１１４により圧縮符号化されて記憶装置１１６に記憶され、及び／又は送受信装置１１８により伝送媒体を介して送受信される。圧縮符号化装置１２０が圧縮画像データを伸長し、画像データを復元し、画像メモリ１１２に格納する。印刷装置、複写機及び映像ディスプレイ装置などの画像出力装置１２２は、画像メモリ１１２に記憶される画像データをそれぞれの形式で出力する。
【０００５】
図２０は、圧縮符号化装置１１４の一般的な構成の概略構成ブロック図を示す。その機能の一部又は全部はソフトウエアにより実現できる。ブロック化回路１２４は、ラスタ画像データを、通常８画素×８画素からなるブロックに分割し、ブロック順に出力する。但し、カラー画像の場合、画像信号を輝度成分と色度成分に分解した後、しばしば色度の間引きが行われる。即ち、図２０の圧縮符号化の前に既に圧縮処理が施されている。輝度成分と間引きされた色度成分は、以降、復号されるまでお互いに影響することなく独立して同じように処理される。
【０００６】
離散コサイン変換（ＤＣＴ）回路１２６は、ブロック化回路１２４からのブロック毎の画像データを離散コサイン変換する。その変換結果はＤＣＴ係数と呼ばれる。量子化回路１２８は、量子化テーブル１３０及びスケール・ファクタ１３２を参照して、ＤＣＴ回路１２６の出力（ＤＣＴ係数）を量子化する。量子化テーブル１３０は、ブロックと同じ８×８の数値データからなり、基本的には、高周波ほど値が大きい傾向を有している。画像の高周波成分は目立たないからである。スケール・ファクタ１３２は、量子化テーブル１３０と共に圧縮率を変化させる固有値係数である。この量子化テーブル１３０とスケール・ファクタ１３２の積でＤＣＴ係数を除算することで、高周波成分を縮小化する。
【０００７】
量子化回路１２８による量子化によって高周波成分を縮小又は０とされたＤＣＴ係数は、その直流（ＤＣ）成分と交流（ＡＣ）成分とでは以降の処理が異なる。ＤＣ成分は、隣りのブロックとの相関が深いので、差分化回路１３４が、隣のブロックのＤＣ成分との差を算出する。即ち、０付近に近づけることで、後の符号化効率を高める。ＡＣ成分については、ジグザグ・スキャンして低周波成分から高周波成分へと向かう順序に並べる。
【０００８】
可変長符号化回路１３６が、差分化回路１３４から出力されるＤＣ差分値と、ジグザグスキャンにより順序化されたＡＣ成分をハフマン符号化及びランレングス符号化する。ハフマン符号化は、信号中の頻度の高い数値には短めの符号を、頻度の低い数値には長めの符号を付けることを基本とする圧縮方式である。ランレングス符号化は、同じ数値が符号として並んだ場合に、値とその個数に符号化する方法である。こうして圧縮された画像データが、一連のストリーム・データとして出力される。出力データは、量子化テーブル１３０及びスケール・ファクタ１３２の情報自体又はこの情報を特定するデータを含む。
【０００９】
図２１は、圧縮符号化装置１２０の概略構成ブロック図を示す。符号化の場合と同様に、その一部又は全部の機能はソフトウエアによっても実現できる。基本的に、図２０で示す圧縮符号化装置とは逆の行程をたどることになる。可変長復号化回路１３８は、入力する圧縮画像データのハフマン符号及びランレングス符号を復号化する。ＤＣ再生回路１４０は可変長復号化回路１３８から出力されるＤＣ差分値に隣のＤＣ成分を加算する。可変長復号化回路１３８から出力されるＡＣ成分は逆ジグザグスキャンにより二次元化され、ＤＣ再生回路１４０の出力と共に逆量子化回路１４２に印加される。
【００１０】
逆量子化回路１４２は、符号化の際に使用されたのと同じ量子化テーブル１４４とスケール・ファクタ１４６の積を使って、ＤＣ成分及び６３個のＡＣ成分を逆量子化し、逆ＤＣＴ回路１４８は逆量子化回路１４２の出力を逆ＤＣＴ変換する。そして、ラスタ回路１５０が逆ＤＣＴ回路１４８から出力されるブロック順の画像データを走査線順に変換して出力する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、イメージ・スキャナによって読み込まれる前の原稿画像は、電子写真方式、ドットインパクト方式、熱転写方式、インクジェット方式、オフセット印刷及び銀塩フィルム等、多岐にわたる画像出力方式によって出力又は形成されたものが用いられている。
【００１２】
イメージ・スキャナから出力される画像信号は、各種記述言語によるベクトル画像データとは異なり、二次元配列の画素情報の集合体でありラスタ画像と呼ばれる。ＤＴＰ（ＤｅｓｋＴｏｐ Ｐｕｂ１ｉｓｈｉｎｇ）作業等、コンピュータ内では画像データはしばしばベクトル・データとして扱うことができる。ベクトル画像は、図２２に示すように拡大してもぼけることのない画像である。
【００１３】
しかし、このベクトル画像も一旦、紙に印刷出力し、これを拡大すると、図２３に示すように、エッジ部分がだれて、一般にボケと呼ばれるような画像品質の低下が見られる。通常、紙等に出力された原稿を画像読み取りする場合、図２３に示すように、通紙方向（印刷の際の紙の通過方向）及び／又はこれに垂直な方向にボケが発生しやすい。図２３では、通紙方向（縦方向）にボケが大きく、通紙方向と垂直な方向（横方向）にはボケが少なくなっている。画像出力装置によっては、ボケの大小が縦方向と横方向で逆になる場合もある。
【００１４】
図２３におけるＡ１−Ａ２方向（縦方向）の画像濃度の変化を図２４に示し、図２３におけるＢ１−Ｂ２方向（横方向）の画像濃度の変化を図２５に示す。図２４及び図２５共に、横軸は各方向の位置を示し、縦軸はマイクロ濃度計により測定した濃度出力を示す。縦方向では、図２４に示すように、高濃度域のいわゆるダレと、低濃度域のいわゆる拡散が発生しており、結果として画像のボケが大きく、画像品質を低くしている。また、画像の周りには、時として急峻な濃度域を持つこともある。これは、インク又はトナーの飛び散り等によるノイズ成分が画像周りに形成されがちであるためである。これに対し、図２５に示すように、横方向、即ち、通紙方向に垂直な方向では、濃度変化が急峻であるので、高精細であるといえる。
【００１５】
このように、通紙方向とその垂直方向にみられる画像品質の異方性は、原稿画像を形成した画像出力装置に負うところが大きい。一般的に、画像出力装置が電子写真技術を使用した装置の場合、図２３に示すように、通紙方向に画像品質が劣化しやすい。周知のごとく、電子写真装置では、像担持体及び定着ローラ等、シリンダ形状した構成要素により画像が形成されるので、シリンダの長手方向よりも回動方向にトナー像のブレ、飛び散り及び尾引き等を発生し易いからである。また、インクジェット方式の画像形成装置の場合、インク・カートリッジの主走査方向における紙へのインクの染み込みが滲みボケを発生させる。その他の画像形成装置でも同様に、通紙方向とその垂直方向に画像品質が異なることが多い。但し、銀塩写真フィルムでは、このような異方性は比較的少ない。
【００１６】
このように、画像出力装置は必ずしも縦横方向に均一な画像品質を持っているわけではない。電子写真方式であれば、感光体、現像装置及び定着装置といった回動装置による画像のにじみを紙の挿通方向に自ずと有している。また、インクジェット方式でも、インクカートリッジの走査方向ににじみを発生しやすい。但し、銀塩フィルムは、縦横方向に比較的均一な画像品質を有している。
【００１７】
これら以外の画像出力装置でも、一般に紙を移動させながら画像を印刷する方式では、縦横方向で画像品質が異なる場合が多い。銀塩フイルムを除けば、通常、イメージ・スキャナの読み取り分解能に比べ、画像出力装置による出力画像の現実的な出力分解能は劣る傾向があり、とりわけ、縦横方向の内の画像品質の悪い方向では、イメージ・スキャナの分解能と比べ数段劣化していることが多い。このため、イメージ・スキャナによる画像入力と画像出力装置による印刷出力を繰り返すと、画像品質は低下し続けることになる。
【００１８】
一方、画像圧縮技術における圧縮率は、量子化テーブル及びスケール・ファクタにより変更できるが、従来、縦横の画像品質に合わせた最適化は行われていなかった。そのため、量子化テーブルによっては、必要な情報である周波数成分が縮小又は消去されたり、無用な情報である高周波成分を抱え込んで符号化してしまうといったバランスの悪い圧縮が行なわれることがあった。
【００１９】
本発明は、このような問題点を解決する画像処理装置及び方法を提示することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像処理装置は、入力画像の縦方向及び横方向の画像品質を判定する画像処理装置であって、当該入力画像の少なくとも１つの領域で周波数特性を算出する周波数特性算出手段と、当該周波数特性算出手段により算出された縦方向の周波数成分について第１の周波数ｆ０〜第２の周波数ｆ１の領域の周波数成分の和Ｓｖ、及び横方向の周波数成分について第１の周波数ｆ０〜第２の周波数ｆ１の領域の周波数成分の和Ｓｈを演算し、該和Ｓｖ及び和Ｓｈを比較する周波数比較手段と、当該周波数比較手段の比較結果に従い当該入力画像の縦横方向の画像品質を判定する判定手段とからなることを特徴とする。
本発明に係る画像処理方法は、入力画像の縦方向及び横方向の画像品質を判定する画像処理方法であって、当該入力画像の少なくとも１つの領域で周波数特性を算出する周波数特性算出ステップと、当該周波数特性算出ステップで算出された縦方向の周波数成分について第１の周波数ｆ０〜第２の周波数ｆ１の領域の周波数成分の和Ｓｖを演算すると共に、当該周波数特性算出ステップで算出された横方向の周波数成分について第１の周波数ｆ０〜第２の周波数ｆ１の領域の周波数成分の和Ｓｈを演算する演算ステップと、当該演算ステップで得られた当該和Ｓｖ及び和Ｓｈを比較する比較ステップと、当該比較ステップの比較結果に従い当該入力画像の縦横方向の画像品質を判定する判定ステップとからなることを特徴とする。
【００２１】
【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詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。図１に示す実施例を説明する前に、本実施例における画像品質判定の原理を簡単に説明する。
【００２３】
図２及び図３は、それぞれ、図２４及び図２５に示す濃度変化をフーリエ変換した結果を示す。横軸は周波数、縦軸は振幅である。図２及び図３の特性Ａは、図２３のＡ１−Ａ２間及びＢ１−Ｂ２間の濃度をフーリエ変換した結果を示す。フーリエ変換の対象となる画像が図２３に示すように１本の棒状になっていることから、周波数別にピークが生じている。ところが、一本の棒状の画像ではなく、多くの画像を含む所定範囲内での濃度をフーリエ変換し、規格化すると、特性Ｂに示すような変化になる。多くの画像を含むことで、画像内容によるピークは出現しなくなるが、他方で、高周波領域でのフーリエ係数が目立ってくる。前述したように、原稿画像に含まれる画像の飛び散り等により急峻なノイズ成分が現れることが、その原因である。このカーブの特性こそが、通紙方向とその垂直方向における画像品質を示すパラメータであり、図２に特性Ｂとして図示したように、周波数成分の中程度の領域のフーリエ係数が小さいと、画像品質が低いと判断してよいことがわかる。
【００２４】
そこで本実施例では、イメージ・スキャナにより取り込んだ画像信号の所定範囲をサンプリングし、その所定範囲内で縦横の画像品質を判定し、判定結果により符号化条件を制御する。
【００２５】
図１に示す実施例を説明する。イメージ・スキャナ１０から出力される原稿画像信号を画像メモリ１２に格納する。サンプリング装置１４は、画像メモリ１２に格納される画像信号の所定画像範囲をサンプリングし、ＦＦＴ用画像メモリ１６に供給する。本実施例では、サンプリング装置１４は、２×２インチの範囲で合計６ヶ所、サンプリングする。サンプリング数を増やすと処理時間がかかり、サンプリング数を減らすと画像品質を正確に判定できなくなるので、両方のトレードオフとして、このように決定した。原稿による画像情報の有無及び偏重具合を考慮して、６箇所のサンプリングを実施する。
【００２６】
イメージ・スキャナ１０の読み込み条件を、１２００画素／インチ、８ビット単色とすると、サンプリング装置１４は、２４００画素×２４００画素の範囲を６箇所分、２５６階調で抽出する。抽出された画像情報は、一旦、ＦＦＴ用画像メモリ１６に格納される。
【００２７】
ＦＦＴ変換装置１８は、ＦＦＴ用画像メモリ１６に格納される画像情報を高速フーリエ変換し、６つの周波数成分の和をＤＣ成分で規格化する。なお、ＦＦＴ変換装置１８には、詳細な説明は省略するが、サンプリング領域がモノトーン画像のように画像情報が極端に少ない領域である場合には、その領域のＦＦＴ変換結果を無視するシーケンスが組み込まれている。統計処理装置２０がＦＦＴ変換装置１８のフーリエ変換係数を統計処理して画像の縦横での品質を判定する。
【００２８】
図４は、サンプリング装置１４から統計処理装置２０までの部分の動作フローチャートを示す。前述したように、イメージ・スキャナ１０により取り込まれた画像から、２×２インチの領域を６箇所、サンプリングし、ＦＦＴ用画像メモリに格納する（Ｓ１）。
【００２９】
次に、６箇所の各画像を高速フーリエ変換する（Ｓ２）。画像の情報量が十分かどうか調査し（Ｓ３）、情報量が十分である領域のフーリ変換係数のみを重ね合わせる（Ｓ４）。モノトーン画像では、画像の品質を算出出来ないので、モノトーン画像部分は画像品質の判定に使用しない。
【００３０】
こうして得られたＦＦＴ係数の和を縦横方向について検討する。即ち、まず縦方向について、周波数ｆが第１の周波数ｆ０以上で第２の周波数ｆ１以下の領域のフーリエ変換係数の和を演算し、変数Ｓｖに代入する（Ｓ５）。Ｓｖが縦方向の品質を示す。同様に、横方向についても周波数ｆが第１の周波数ｆ０以上で第２の周波数ｆ１以下の領域のフーリエ係数の和を演算し、変数Ｓｈに代入する（Ｓ６）。Ｓｈは横方向の品質を示す。
【００３１】
本実施例では、ｆ０を１５０画素／インチ相当の周波数、ｆ１を４００画素／インチ相当の周波数としている。前述のように、イメージ・スキャナ１０の読み取り解像度が１２００画素／インチであるので、フーリエ変換後の最高周波数であるナイキスト周波数は、標本化周波数である１２００画素／インチの半分の６００画素／インチである。図２及び図３から、第１の周波数ｆ０はナイキスト周波数の１／２〜１／５倍程度が望ましく、第２の周波数ｆ１はナイキスト周波数の付近よりやや小さい方が良いことが分かる。換言すると、第１の周波数ｆ０をイメージ・スキャナ１０の読み取り解像度１２００画素／インチの１／４〜１／１０倍程度の周波数とし、第２の周波数ｆ１をイメージ・スキャナ１０の読み取り解像度１２００画素／インチの１／２未満の周波数とすることで、正確な品質を判定できる。
【００３２】
縦方向と横方向の品質係数Ｓｖ，ＳＨの差△Ｓ（＝Ｓｖ−Ｓｈ）を求め（Ｓ７）、ΔＳの正負により縦横のどちらが品質が高いかを判定する（Ｓ８）。即ち、△Ｓが正のとき、すなわち、縦方向の品質係数Ｓｖが横方向の品質係数Ｓｈよりも高い時、縦方向の画像品質が高く、横方向の品質が相対的に低いと判断する。逆に△Ｓが負の場合は、縦方向の画像品質が低く、横方向の画像品質が高いと判断する。
【００３３】
このように、本実施例では、比較的簡単な演算で縦方向と横方向の画像品質の良否を比較できる。
【００３４】
図４のＳ３の詳細なフローチャートを図５に示す。まず縦方向について、周波数ｆがｆ０以下の領域の係数の和を演算してＤ１とする（Ｓ１１）。Ｄ１を縦方向の画像情報係数と呼ぶ。同様に横方向についても、周波数ｆがｆ０以下の領域の係数の和を演算し、Ｄ２とする（Ｓ１２）。Ｄ２を横方向の画像情報係数と呼ぶ。そして縦横の画像情報係数Ｄ１，Ｄ２について、それぞれ所定量以上あるか否かを判断し（Ｓ１３，Ｓ１４）、共に所定量以上あれば、注目する画像領域は十分な情報量を具備すると判定し、Ｄ１、Ｄ２のいずれかでも所定量未満の場合には、十分な情報を具備しないと判定する（Ｓ１５）。
【００３５】
このようにして、イメージ・スキャナ１０の出力画像信号から、原稿の縦横の画像品質を判定できる。次に、この判定結果に従って符号化情報を適応的に制御して、イメージ・スキャナ１０の出力画像信号を圧縮符号化する部分の構成と動作を説明する。
【００３６】
ブロック化回路２２は、画像メモリ１２に記憶されるラスタ画像データを８画素×８画素からなるブロックに分割し、ブロック順に出力する。カラー画像の場合、画像信号を輝度成分と色度成分に分解した後、しばしば色度の間引きが行われるのは、従来例と同じである。輝度成分と間引きされた色度成分は、以降、復号されるまでお互いに影響することなく独立して同じように処理される。
【００３７】
離散コサイン変換（ＤＣＴ）回路２４は、ブロック化回路２２からのブロック毎の画像データを離散コサイン変換する。量子化回路２６は、量子化テーブル２８及びスケール・ファクタ３０を参照して、ＤＣＴ回路２４の出力（ＤＣＴ係数）を量子化する。本実施例では、量子化テーブル２８の各値は、画像品質の判定結果（統計処理回路２０の出力）に従って決定される。スケール・ファクタ３０は従来例と同様に決定される。量子化回路２６は、量子化テーブル２８とスケール・ファクタ３０の積でＤＣＴ係数を除算することで、ＤＣＴ係数を量子化する。
【００３８】
量子化回路２６による量子化によって高周波成分を縮小又は０とされたＤＣＴ係数は、そのＤＣ成分及びＡＣ成分に分離されて、差分回路３２及び可変長符号化回路３４により従来例と同様に処理される。
【００３９】
図６、図７及び図８は、量子化テーブル２８の例を示す。このように３種類の量子化テーブルを用意し、それらの１つを統計処理装置２０の判定結果により選択する。
【００４０】
図６は、縦方向と横方向の品質係数Ｓｖ，Ｓｈの差△Ｓが０を挟んでそれほど大きな値ではない場合、即ち、縦横の品質が大きくかけ離れていない場合の量子化テーブルを示す。図７は、△Ｓが−ａより小さい場合、即ち、縦方向の品質劣化が横方向よりもある程度大きい場合を示し、図８は、△Ｓがａより大きい場合、即ち、横方向の品質劣化が縦方向よりもある程度大きい場合を示す。
【００４１】
図６、図７及び図８において、テーブルの第１行のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈは横方向のテーブル位置を示し、第１列の１，２，３，４，５，６，７，８は縦方向のテーブル位置を示す。テーブルの要素は、便宜上、（横位置，縦位置）で表現する。（Ａ，１）、（Ｂ，１）、（Ｃ，１）、（Ｄ，１）、（Ｅ，１）、（Ｆ，１）、（Ｇ，１）、（Ｈ，１）、（Ａ，２）、（Ｂ，２）、（Ｃ，２）、・・・、（Ｆ，８）、（Ｇ，８）及び（Ｈ，８）の６４個の要素からなる。（Ａ，１）は、ＤＣＴ係数のＤＣ成分に対応するテーブル要素となる。横方向では、テーブルの右側、縦方向ではテーブルの下側ほど、ＤＣＴ係数のより高い周波数成分に対応するテーブル要素となる。
【００４２】
図６では、縦横方向の画像品質に差が少ないので、一般的な量子化テーブルを用いている。図６に示す量子化テーブルは、基本的には、高周波成分に対応する要素ほど値が大きくので、量子化により、高い周波数のＤＣＴ係数ほど、小さい値になる。値が小さくなると、後段のハフマン符号化及びランレングス符号化による圧縮効率が向上する。
【００４３】
図７に示す量子化テーブルでは、横方向における要素の値増加率に比べ、縦方向における各要素の値増加率が大きく、かつまた、縦方向のより高い周波数成分に対応する要素ほど、より大きな値に設定されている。縦方向の要素が大きく設定されているので、対応するＤＣＴ係数は横方向よりも小さくなるように量子化され、従って、ハフマン符号化及びランレングス符号化の圧縮効率を高くなる。もともと、縦方向の画像品質が横方向よりも悪い画像であるから、縦方向の圧縮効率を高めても支障無い。
【００４４】
図８に示す量子化テーブルでは、図７とは逆に、縦方向における各要素の値の増加率に比べ、横方向における各要素の値増加率が大きく、かつまた、横方向のより高い周波数成分に対応する要素ほど、より大きな値に設定されている。このような量子化テーブルを使用することにより、横方向の圧縮効率を高くすることができる。
【００４５】
図１に示す実施例では、スケール・ファクタ３０の値は一定として、量子化テーブル２８を画像品質の判定結果により調整又は変更しているが、逆に、量子化テーブル２８を１種類とし、画像品質の判定結果によりスケール・ファクタ３０を複数の一次元配列から選択するようにしても、同様の作用効果を得られることは明らかである。
【００４６】
本実施例の圧縮効率と画質を実際の画像で確認してみた。原稿画像は、ＤＴＰ作業で作成したベクトル画像を電子写真方式のプリンタで出力したＡ４サイズの画像である。顕微鏡等で原稿画像を拡大すると、通紙方向の画像劣化を確認できた。この原稿画像を、縦横共１２００ＤＰＩでイメージ・スキャナにより読み取った元画像は、約１３０ＭＢのデータ量であった。これを単一の量子化テーブルを持つ従来例では約１／２７に圧縮できたのに対し、本実施例では、図７又は図８に示す量子化テーブルを使用することにより約１／４５に圧縮できた。
【００４７】
このように圧縮した画像を伸長し、ＣＲＴディスプレイ上に表示して、画質を主観的に評価した。最終的に画像を評価するのは人であり、ＪＰＥＧ圧縮方式は、人の眼の周波数特性を利用している点で、むしろ好ましい評価方法である。ＣＲＴディスプレイ上で、倍率を変えずに確認すると、元画像、従来例の圧縮方法の画像及び本実施例の圧縮方法の画像間で有為な差が認められなかった。ＣＲＴディスプレイ上で５倍に拡大すると、元画像に比べ、従来例による画像及び本実施例による画像共に高周波成分が縮小される分、ややボケが認められたが、従来例と本実施例との間に有為な差は認められなかった。より高い倍率では、本実施例の画像の圧縮率が従来例よりも高いので、画像の劣化が従来例よりも顕著になると想像されるが、そもそも人が目視で、すなわち１倍で確認する分には何ら差が無いことが確認されたといえる。
【００４８】
量子化テーブルの全体的な値が図６より図７及び図８の方が大きいので、図７又は図８に示す量子化テーブルを使用したほうが図６に示す量子化テーブルを使用するよりも高い圧縮率を達成できることは容易に想像される。しかし本実施例では、８画素×８画素の１ブロックではなく、原稿画像の全体から原稿画像全体の縦横の画像品質を判別している。そして、本実施例では、縦横の画像品質から相対的に劣化している方向の画像品質は、より高い圧縮率でも、目視観察の範囲では、伸長後の画像の画像品質にほとんど影響しないことに着目している。図２及び図３に示したように、劣化した原稿画像には高周波成分が多く含まれている。この高周波成分の多くが画像劣化によるノイズであるので、むしろこれを保持しないことが、圧縮率の向上と同時に、伸長した画像の品質を高めることにもつながる。即ち、画質を高めることにつながる。
【００４９】
本実施例では、縦横の画像品質及びそれに対応する量子化テーブルを３種類用意したが、本発明は、３種類の量子化テーブルに限定されるものではなく、２種類又は４種類以上でも差し支えない。また、量子化テーブル２８の図６、図７及び図８に示す数値例に限定されるものではなく、あくまで縦横方向の画像品質に応じて縦横の量子化テーブルを調整したものであればよい。
【００５０】
更には、スケール・ファクタ３０を、縦横の画像品質の判定結果に応じて変更するようにしてもよい。例えば、量子化回路２６で実際に適用するスケール・ファクタを、変数Ｓに定数Ｃを乗算したものとする。そして、△Ｓ≦０のときＳ＝Ｓｈ、△Ｓ＞０のときＳ＝Ｓｖとする。定数Ｃは経験的に又は実験で定める。Ｓは、縦横方向の画像品質のうち、劣化していない方向の品質係数である。劣化していない方向の品質係数を用いることで、必要以上にスケール・ファクタを大きくすることがなく、従って、必要な情報を無くすほどに圧縮率を高めてしまうことが無い。縦横方向ともに画像が劣化している場合には、スケール・ファクタをある程度大きくすることが可能となり、量子化による圧縮効率が向上する。
【００５１】
縦横方向で画像品質の異なる２種類の原稿画像について実際に、本実施例の効果を確認してみた。表１に示すように、縦横共に劣化の少ない原稿画像に対しては、単一の量子化テーブルを使用する従来例、縦横の画像品質に従い図６、図７及び図８に示す量子化テーブルを選択する実施例、及び、スケール・ファクタを品質係数で変調する実施例のどれでも、約１／２２の圧縮率であったものが、縦横の何れか一方が他方よりも大きく劣化している原稿画像に対しては、それぞれ、約１／２７、約１／４５及び約１／４５の圧縮率であり、縦横共に劣化している原稿画像に対しては、それぞれ約１／３３、約１／５６、約１／５６であった。劣化が多くなるに従い圧縮率が上昇するのは、原稿画像が劣化するに従い、１ブロック内の高周波成分が少なくなるので、量子化後のＤＣＴ係数が０に近づきがちになるからである。
【００５２】
【表１】
【００５３】
画像品質の判定結果により適用する量子化テーブルを選択する実施例では、原稿画像の縦横方向のどちらかに劣化を生じている場合に、量子化テーブルを変更するので、この時のみ圧縮率が高まる。スケール・ファクタを品質係数で変調する実施例では、量子化後のデータが０に近づきやすくなるので、さらに圧縮率が高くなる。
【００５４】
次に、ジグザグスキャン時に、原稿画像の縦横方向の画像品質に応じた変調を施すことで、圧縮率を高める実施例を説明する。図９は、その実施例の圧縮符号化装置の概略構成ブロック図を示す。ジグザグスキャン時の処理以外は、図１に示す実施例と同じである。
【００５５】
ブロック化回路４０は、画像メモリ１２に記憶されるラスタ画像データを８画素×８画素からなるブロックに分割し、ブロック順に出力する。カラー画像の場合の処理は、図１の場合及び従来例と同じである。
【００５６】
ＤＣＴ回路４２は、ブロック化回路４０からのブロック毎の画像データを離散コサイン変換する。量子化回路４４は、量子化テーブル４６及びスケール・ファクタ４８を参照して、ＤＣＴ回路４２の出力（ＤＣＴ係数）を量子化する。量子化されたＤＣＴ係数のＤＣ成分は、差分回路５０に印加されて、隣のブロックのＤＣ成分との差に変換されて可変長符号化回路５４に供給される。ＡＣ成分については、ジグザグスキャン順序設定回路５２が、量子化されたＤＣＴ係数のジグザグ・スキャン順序を、縦横の画像品質（統計処理装置２０の出力）に従って設定し、量子化回路４４は、設定されたジグザグ・スキャン順序でＤＣＴ係数のＡＣ成分を可変長符号化回路５４に供給する。
【００５７】
図１０、図１１及び図１２は、本実施例で選択可能なジグザグ・スキャンのパターンを示す。図１０は、縦方向と横方向の品質係数Ｓｖ，Ｓｈの差△Ｓが−ａ以上でａ以下の場合、即ち、０を挟んでそれほど大きな値ではなく、縦横の品質が大きくかけ離れていない場合のジグザグスキャンの順序を示す。図１１は、△Ｓが−ａより小さく、従って縦方向の品質劣化が横方向よりも顕著である場合を示し、図１２は、△Ｓがａより大きく、従って、横方向の品質劣化が縦方向よりも顕著である場合をそれぞれ示している。図１０、図１１及び図１２で、（ａ）は、８行８列の行列要素の読み出し順序を１〜６３の数値で示し、同（ｂ）はスキャン・パターンの模式図を示す。
【００５８】
図１０、図１１及び図１２の（ａ）で左上の（Ａ，１）はＤＣ成分になるので、ジグザグ・スキャンの対象にはならない。先に説明したように、横方向では、この行列の右側ほど周波数が高くなり、縦方向では下側ほど周波数が高くなる。
【００５９】
図１０は、一般的に採用されるジグザグ・スキャンであり、基本的に縦横に偏重することなく、低周波成分から高周波成分に向かって順番に読み出すような順序になっている。量子化テーブル及びスケールファクタで除算されたＤＣＴ係数は、量子化テーブルの構成上、高周波成分が０になるか、又は０に近づくので、高周波側ほど０が並ぶことになる。このため、ジグザグスキャンの後半、すなわち行列の右下側では０が並ぶことになり、後のハフマン符号化及びランレングス符号化時において高効率な圧縮を期待できる。
【００６０】
縦方向の画像品質が所定量以上劣化している場合、図１１に示すスキャン・パターンを採用する。このパターンでは、比較的横方向を優先してジグザグ・スキャンする。このようにすると、縦方向の高周波成分の多くが０の場合に０の並びが続きやすくなり、ハフマン符号化及びランレングス符号化における圧縮率が向上する。
【００６１】
逆に横方向の画像品質が所定量以上劣化している場合には、図１２に示すスキャン・パターンを採用する。このスキャン・パターンでは、比較的縦方向を優先してジグザグ・スキャンする。このようにすると、横方向の高周波成分の多くが０の場合に０の並び続きやすくなり、ハフマン符号化及びランレングス符号化における圧縮率が向上する。
【００６２】
どのジグザグ・スキャンを採用したかを示す情報は、圧縮画像データを搬送するストリーム・データのヘッダ情報などに含めて、一緒に伝送される。
【００６３】
縦横の画像品質によりスケール・ファクタを変調する実施例、縦横の画像品質によりジグザグ・スキャンのパターンを調整する実施例、及びこれらを両方利用した実施例の、３種類の実施例を従来例と比較してみた。原稿画像は、ＤＴＰ作業で作成したベクトル画像を電子写真方式のプリンタで出力したＡ４サイズの画像である。顕微鏡等で原稿画像を拡大すると、通紙方向の画像劣化をしていることが確認できた。この原稿画像を縦横共１２００ＤＰＩで読み取った元画像は、画像メモリ上で約１３０ＭＢであった。これを、図１０のスキャン・パターンの従来例で圧縮したところ、１／２７に圧縮できた。縦横の画像品質によりスケール・ファクタを変調する実施例では約１／４５に圧縮でき、縦横の画像品質によりジグザグ・スキャンのパターンを調整する実施例では約１／３５に圧縮できた。縦横の画像品質によりスケール・ファクタとジグザグ・スキャン・パターンの両方を選択又は調整する実施例では、約１／５６に圧縮できた。
【００６４】
縦横の画像品質により量子化テーブルを選択する技術と組み合わせることも可能であり、そのようにすることで、より一層の圧縮率の改善を期待できる。
【００６５】
図１３は、二次元ラスタ画像を扱う画像処理装置に関する本発明の実施例の概略構成ブロック図を示す。図１と同じ構成要素には同じ符号を付してある。
【００６６】
イメージ・スキャナ１０により取り込んだ画像データを画像メモリ１２に格納し、サンプリング装置１４、ＦＦＴ用画像メモリ、ＦＦＴ変換装置及び周波数成分統計処理装置２０により、サンプリングした画像を高速フーリエ変換して縦横方向の画像品質を判定するのは、図１と同じである。
【００６７】
圧縮符号化装置６０は、例えば、図１のブロック化回路２２乃至可変長符号化回路３４からなり、縦横の画像品質に従って、画像メモリ１２の画像データを圧縮符号化する。圧縮された画像データは、記憶装置６２に記憶され、また、送受信装置６４におり遠隔地に送信される。圧縮符号化装置６６は、記憶装置６２又は送受信装置６４からの圧縮画像データを伸長して、画像メモリ１２に格納する。
【００６８】
画像メモリ１２に格納される画像データは、画像出力（表示及び印刷など）のために読み出され、エッジ処理装置６８を介して、又は、スムージング処理装置７０及びエッジ処理装置６８を介して画像出力装置７２に供給される。エッジ処理装置６８とスムージング処理装置７０は共に、縦横の画像品質の判定結果を参照して、エッジを処理し、スムージングする。画像出力装置７２は例えば、プリンタ、ＣＲＴディスプレイ及び液晶表示パネルなどである。
【００６９】
圧縮符号化装置６６により復元された画像データは、既に縦横の画像品質が考慮されているので、スムージング処理装置７０を経る必要が無く、従って、エッジ処理装置６８によるエッジ処理のみで画像出力装置７２に印加される。他方、イメージ・スキャナ１０から取り込まれただけの画像を画像出力する場合には、スムージング処理装置７０でその画像を一部変調した後、エッジ処理装置６８でエッジ処理して画像出力装置７２に供給する。
【００７０】
スムージング処理装置７０は、図１４に示すように、着目画素Ｍ（ｘ，ｙ）について畳み込み演算によるフィルタ処理を施す。ここで横方向をｘ軸、縦方向をｙ軸とし、縦横方向の位置を（ｘ，ｙ）で表現する。フィルタ処理は、一般にオペレータＰと呼ばれる一次元又は二次元の配列と着目画素Ｍ（ｘ，ｙ）及びその周辺の画素との間の畳み込み演算で実現される。変換後の画素値をｍ（ｘ，ｙ）とする。スムージング処理装置７０では、このオペレータＰを縦横の画像品質に従って変調する。
【００７１】
図１５は、スムージング処理装置７０のオペレータＰの例を示す。図１５（ａ）〜（ｃ）は縦方向のオペレータを示し、図１５（ｄ）〜（ｆ）は横方向のオペレータを示す。縦方向のオペレータは、画像品質Ｓｖによって変更され、横方向のオペレータは画像品質Ｓｈによって変更される。各オペレータの要素内の数値は、着目画素周辺の画素との畳み込み演算における重み係数である。オペレータの大きさによって、着目画素の隣り合う画素の数が変わり、スムージングの強さが変更される。
【００７２】
図１５（ａ）は、縦方向の画像品質Ｓｖが所定値ｂ１未満の場合、図１５（ｂ）は所定値ｂ１以上、所定値ｂ０未満の場合、図１５（ｃ）は所定値ｂ０以上の場合をそれぞれ示す。所定値ｂ１及びｂ０は、いうまでもなくｂ１＜ｂ０の関係があり、品質係数を割り振る閾値である。たとえば、縦方向の画像品質Ｓｖの値が小さい場合、即ち、縦方向の画像が著しく劣化しているような場合には、図１５（ａ）に示すような大きなオペレータが用いられ、強いスムージングが施される。逆に縦方向の画像品質Ｓｖの値が大きい場合、即ち、縦方向の画像の劣化が少ない場合には、図１５（ｃ）に示すように１つの要素しかなく、事実上スムージング処理は実行されない。
【００７３】
横方向についても同様であり、図１５（ｄ），（ｅ），（ｆ）に示すように３種類のオペレータが用意され、横方向の画像品質Ｓｈに応じて適用すべきオペレータＰを変更する。
【００７４】
縦横方向のオペレータによるスムージングは縦横それぞれについて個別に実行される。着目画素Ｍ（ｘ，ｙ）と変換画素ｍ（ｘ，ｙ）の関係は、次式で表現される。即ち、縦方向について、Ｓｖ＜ｂ１の場合、
ｍ（ｘ，ｙ）＝（Ｍ（ｘ，ｙ−２）×１＋Ｍ（ｘ，ｙ−１）×２＋Ｍ（ｘ，ｙ）×３＋Ｍ（ｘ，ｙ＋１）×２＋Ｍ（ｘ，ｙ＋２）×１）／９
ｂ１≦Ｓｖ＜ｂ０の場合、
ｍ（ｘ，ｙ）＝（Ｍ（ｘ，ｙ−１）×１＋Ｍ（ｘ，ｙ）×２＋Ｍ（ｘ，ｙ＋１）×１）／４
ｂ０＜Ｓ１の場合、
ｍ（ｘ，ｙ）＝Ｍ（ｘ，ｙ）
である。
【００７５】
横方向について、Ｓｈ＜ｂ１の場合、
ｍ（ｘ，ｙ）＝Ｍ（ｘ−２，ｙ）×１＋Ｍ（ｘ−１，ｙ）×２＋Ｍ（ｘ，ｙ）×３＋Ｍ（ｘ＋１，ｙ）×２＋Ｍ（ｘ＋２，ｙ）×１）／９
ｂ１≦Ｓ２＜ｂ０の場合、
ｍ（ｘ，ｙ）＝Ｍ（ｘ−１，ｙ）×１＋Ｍ（ｘ，ｙ）×２＋Ｍ（ｘ＋１，ｙ）×１）／４
ｂ０＜Ｓ２の場合、
ｍ（ｘ，ｙ）＝Ｍ（ｘ，ｙ）
である。
【００７６】
エッジ処理装置６８の機能を説明する。エッジ処理装置６８は、縦横の画像品質に従うフィルタ処理により高周波成分を変調する。図１６は、エッジ処理装置６８におけるオペレータの数値例を示す。図１６（ａ），（ｂ），（ｃ）は縦方向のオペレータ、図１６（ｄ），（ｅ），（ｆ）は横方向のオペレータをそｒてぞれ示す。縦方向のオペレータは、画像品質係数Ｓｖによって分けられ、横方向のオペレータは、画像品質係数Ｓｈによって分けられている。図１６で、各オペレータの要素内の数値は、着目画素周辺の画素との畳み込み演算に使用される重み係数である。オペレータの大きさによって、着目画素の隣り合う画素の数がかわり、エッジ処理の強さが変更される。
【００７７】
図１６（ａ）は、縦方向の画像品質Ｓｖが所定値ｂ１未満の場合、図１６（ｂ）は所定値ｂ１以上、所定値ｂ０未満の場合、図１６（ｃ）は、所定値ｂ０以上の場合をそれぞれ示す。例えば、縦方向の画像品質Ｓｖの値が小さい場合、即ち縦方向の画像品質が著しく劣化しているような場合には、図１６（ａ）に示すような大きなオペレータでエッジ処理が行なわれる。逆に縦方向の画像品質Ｓｖの値が大きい場合、即ち、縦方向の画像の劣化が少ない場合には、図１６（ｃ）に示すように１つの要素しかないオペレータ使用され、事実上エッジ処理は実行されない。
【００７８】
横方向についても同様であり、図１６（ｄ），（ｅ），（ｆ）に示すように３種類のオペレータが用意され、横方向の画像品質Ｓｈに応じて適用すべきオペレータＱを変更する。
【００７９】
縦横方向のオペレータによるエッジ処理は縦横それぞれについて個別に実行される。着目画素Ｎ（ｘ，ｙ）と変換画素ｎ（ｘ，ｙ）の関係は、次式で表現される。即ち、縦方向について、Ｓｖ＜ｂ１の場合、
ｎ（ｘ，ｙ）＝Ｎ（ｘ，ｙ−２）×（−２）十Ｎ（ｘ，ｙ−１）×１＋Ｎ（ｘ，ｙ）×３＋Ｎ（ｘ，ｙ＋１）×１＋Ｎ（ｘ，ｙ＋２）×（−２）
ｂ１≦Ｓｖ＜ｂ０の場合、
ｎ（ｘ，ｙ）＝Ｎ（ｘ，ｙ−１）Ｘ（−１）十Ｎ（ｘ，ｙ）×３＋Ｎ（ｘ，ｙ＋１）×（−１）
ｂ０＜Ｓｖの場合、
ｎ（ｘ，ｙ）＝Ｎ（ｘ，ｙ）
である。
【００８０】
横方向について、Ｓｈ＜ｂ１の場合、
ｎ（ｘ，ｙ）＝Ｎ（ｘ−２，ｙ）×（−２）十Ｎ（ｘ−１，ｙ）×１＋Ｎ（ｘ，ｙ）×３＋Ｎ（ｘ＋１，ｙ）×１＋Ｎ（ｘ＋２，ｙ）×（−２）
ｂ１≦Ｓｈ＜ｂ０の場合、
ｎ（ｘ，ｙ）＝（Ｎ（ｘ−１，ｙ）×（−１）十Ｎ（ｘ，ｙ）×３＋Ｎ（ｘ＋１，ｙ）×（−１）
ｂ０＜Ｓ２の場合、
ｎ（ｘ，ｙ）＝Ｎ（ｘ，ｙ）
である。
【００８１】
なお、エッジ処理による変換画素の値が８ビット表記よりオーバーしないように負の場合は０に、２５６以上の値になる場合は２５５にしていることはもちろんである。
【００８２】
装置７０，６８によるエッジ処理及びスムージング処理の効果を実際の画像で確認してみた。その結果を図１７に示す。スムージング処理１は、図１５（ｂ）又は（ｅ）に示すオペレータを使用したスムージング処理であり、エッジ処理１は、図１６（ｂ）又は同（ｅ）に示すオペレータを用いたエッジ処理である。同様にスムージング処理２は、図１５（ａ）又は同（ｄ）に示すオペレータを用いたスムージング処理で、エッジ処理２は図１６（ａ）又は同（ｄ）に示すオペレータを使用したエッジ処理である。図１７に示す表は、各処理における周波数別のフィルタ効果を示している。
【００８３】
本実施例では、１２００画素／インチで画像をサンプリングしているので、低周波領域を１５０画素／インチ以下、中周波領域を３００画素／インチ付近、高周波領域を６００画素／インチまでの領域としている。各領域でスムージング処理装置７０による縮小具合と、エッジ処理装置６８による拡大具合は図１７に示すような傾向を有している。画像劣化が中程度の場合、高周波領域の原稿画像はそもそも画像信号として有効ではなく、スムージング処理１で縮小している。その分、中周波数領域を中心にエッジを強調することで、見た目の画質を補償できる。また、画像劣化が著しい場合は、スムージング処理２により高周波領域の大部分が縮小する。画像劣化が著しい場合には、先に説明したように、画像の広範囲内で本来値が小さい傾向にあり、大きな値はその信憑性が疑われるからである。エッジ処理２によって低周波領域のエッジを強調して、見た目の画質を改善できる。
【００８４】
なお、図１３に示す実施例では、画像メモり１２に記憶される画像データが、圧縮符号化装置６６におり復元されたものである場合、既に圧縮行程で画像がスムージング処理され、かつ縦横方向の画像品質に応じた周波数領域毎の縮小も実施されているので、改めてスムージング処理装置７０によるスムージング処理を実行する必要性は少ない。従って、この場合は、エッジ処理装置６８によるエッジ処理のみで十分である。
【００８５】
図１８は、図１３に示す実施例におけるエッジ処理による画質（主観評価）の変化を示しており、イメージ・スキャナ１０の読み取り画像と、画像出力装置７２により紙に出力した画像との間で画質を評価したものである。ここでは、紙に出力した画像を改めて原稿画像としてイメージ・スキャナ１０で読み取り、画像出力装置７２で出力するということを繰り返したものも同時に表記した。実際の使用では、このように読み取りと出力を繰り返し行うことがしばしば起こり得るからである。画質は、１倍の肉眼観察と、出力紙上の画像を５倍ルーペで見る拡大観察の両方で評価した。
【００８６】
元々の原稿は、通常の印刷装置により紙に出力したもので、２０倍以上の顕微鏡等で確認すると、縦方向に画像品質が劣化しているものである。この原稿をイメージ・スキャナ１０で読み取り、画像形成装置７２により出力すると、肉眼による１倍の評価では、従来例でも本実施例でも、縦横方向とも画像の劣化を確認できなかった。しかし、ルーぺで５倍に拡大して観察すると、従来例では縦方向に画像の劣化が見られた。これは、元々の原稿が持っていた微少な画像劣化が画像形成装置７２による再出力で増幅したためと考えられる。これに対し、本実施例では、スムージング処理装置７０で縦方向の余分な劣化を一時的に削除し、かつエッジ処理装置６８により画像信号の濃度変動をシャープ化しているので、従来例に比べ劣化しづらく、既存の劣化も効果的に補償できる。
【００８７】
さらにイメージ・スキャナ１０による読み取りと画像形成装置７２による出力を５回繰り返すと、従来例では、肉眼による１倍観察でも縦方向の画像劣化が確認できるようになる。５倍に拡大すると明らかに劣化が著しいことがわかった。ところが本実施例では、肉眼の１倍観察でも劣化が少なく、５倍に拡大しても劣化が目立たずかつ縦横の劣化の差もほとんどない画像を得ることができた。
【００８８】
なお、スムージング処理装置７０及びエッジ処理装置６８で用いるオペレータの個数及び各係数の大きさは、スムージング処理とエッジ処理を画像品質に応じて適切に実行できるものならば、その個数及び各係数の大きさは、上記例に限定されない。
【００８９】
上記各実施例は、その一部又は全部をソフトウエア又はハードウエアで実現できることは明らかである。
【００９０】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれば、画像の縦横方向の画像品質を判定できる。この縦横方向の画像品質を考慮して画像情報を圧縮符号化することで、画質を実質的に低下させずに高い圧縮率を達成できる。例えば、縦横方向の画像品質に応じて量子化テーブル、スケール・ファクタ及び／又はジグザグスキャンの読み取り順序を変更する。
【００９１】
また、画像出力装置に出力する場合にも、スムージング及びエッジ処理等の前処理で縦横方向の画像品質に応じた処理を施すことにより、画像劣化を目立たせ無くすることができる。例えば、画像読み取りと画像出力を繰り返し行なっても、画像劣化が目立たないようにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】 図２４に示す濃度変化をフーリエ変換した結果である。
【図３】 図２５に示す濃度変化をフーリエ変換した結果である。
【図４】 サンプリング装置１４から統計処理装置２０までの部分の動作フローチャートである。
【図５】 図４のＳ３の詳細なフローチャートである。
【図６】 縦方向と横方向の品質係数Ｓｖ，Ｓｈの差△Ｓが０を挟んでそれほど大きな値ではない場合の量子化テーブル２８の一例である。
【図７】 縦方向の品質劣化が横方向よりもある程度大きい場合の量子化テーブル２８の一例である。
【図８】 横方向の品質劣化が縦方向よりもある程度大きい場合の量子化テーブルの一例である。
【図９】 ジグザグスキャン時に原稿画像の縦横方向の画像品質に応じた変調を施す圧縮符号化装置の概略構成ブロック図である。
【図１０】 縦方向と横方向の品質係数Ｓｖ，Ｓｈの差△Ｓが０を挟んでそれほど大きな値ではない場合のジグザグ・スキャンの順序を示す。
【図１１】 縦方向の品質劣化が横方向よりも顕著である場合のジグザグ・スキャンの順序を示す。
【図１２】 横方向の品質劣化が縦方向よりも顕著である場合のジグザグ・スキャンの順序を示す。
【図１３】 二次元ラスタ画像を扱う画像処理装置に関する本発明の実施例の概略構成ブロック図である。
【図１４】 スムージング処理装置７０の処理の説明図である。
【図１５】 スムージング処理装置７０のオペレータＰの例である。
【図１６】 エッジ処理装置６８におけるオペレータの数値例である。
【図１７】 装置７０，６８によるエッジ処理及びスムージング処理の効果の確認結果である。
【図１８】 図１３に示す実施例におけるエッジ処理による画質（主観評価）の変化である。
【図１９】 画像の入力から出力までの一般的なシステムの概略構成ブロック図である。
【図２０】 圧縮符号化装置１１４の概略構成ブロック図である。
【図２１】 圧縮符号化装置１２０の概略構成ブロック図である。
【図２２】 ベクトル画像の一例である。
【図２３】 印刷画像の一例の拡大図である。
【図２４】 図２３におけるＡ１−Ａ２方向（縦方向）の画像濃度の変化である。
【図２５】 図２３におけるＢ１−Ｂ２方向（横方向）の画像濃度の変化である。
【符号の説明】
１０：イメージ・スキャナ
１２：画像メモリ
１４：サンプリング装置
１６：ＦＦＴ用画像メモリ
１８：ＦＦＴ変換装置
２０：統計処理装置
２２：ブロック化回路
２４：離散コサイン変換（ＤＣＴ）回路
２６：量子化回路
２８：量子化テーブル
３０：スケール・ファクタ
３２：差分回路
３４：可変長符号化回路
４０：ブロック化回路
４２：ＤＣＴ回路
４４：量子化回路
４６：量子化テーブル
４８：スケール・ファクタ
５０：差分回路
５２：ジグザグ・スキャン順序設定回路
５４：可変長符号化回路
６０：圧縮符号化装置
６２：記憶装置
６４：送受信装置
６６：圧縮符号化装置
６８：エッジ処理装置
７０：スムージング処理装置
７２：画像出力装置
１１０：イメージ・スキャナ
１１２：画像メモリ
１１４：圧縮符号化装置
１１６：記憶装置
１１８：送受信装置
１２０：圧縮符号化装置
１２２：画像出力装置
１２４：ブロック化回路
１２６：離散コサイン変換（ＤＣＴ）回路
１２８：量子化回路
１３０：量子化テーブル
１３２：スケール・ファクタ
１３４：差分化回路
１３６：可変長符号化回路
１３８：可変長復号化回路
１４０：ＤＣ再生回路
１４２：逆量子化回路
１４２に印加される。
１４４：量子化テーブル
１４６：スケール・ファクタ
１４８：逆ＤＣＴ回路
１５０：ラスタ回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置及び方法に関し、より具体的には、ラスタ画像信号の画像品質を判定し、その判定結果に応じてラスタ画像信号を圧縮符号化及び／又は出力する画像処理装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イメージ・スキャナは、原稿を画像入力する手段として広く普及している。従来のイメージ・スキャナでは、一般的に、画素単位に輝度成分及び色成分を読み取る離散サンプリング化が実施されている。近年では、その読み取り解像度が、１２００ＤＰＩ（画素／インチ）程度にまで向上している。
【０００３】
また、画像情報を効率的に圧縮符号化する技術も開発され、実用化されている。例えば、静止画像の圧縮方式として、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）方式が標準化されている。ＪＰＥＧ方式は、可逆圧縮では１／２〜１／３程度に、非可逆圧縮では数十分の１程度にまで画像情報を圧縮可能であり、比較的画像品質が高い。ＪＰＥＧ方式の一般的な例としては、８画素×８画素の符号化ブロックの画像データを離散コサイン変換し、そのＤＣＴ変換係数を量子化テーブル及びスケール・ファクタに従って量子化し、可変長符号化する。量子化の際の量子化テーブルとスケール・ファクタは、変更可能であり、画像品質と圧縮率を決定する重要な因子である。
【０００４】
図１９は、画像の入力から出力までの一般的なシステムの概略構成ブロック図を示す。イメージ・スキャナ１１０は、原稿を離散サンプリングして読み取り、原稿画像の二次元ラスタ信号を出力する。スキャナ１１０から出力される画像信号は、画像メモリ１１２に一時記憶される。画像メモリ１１２に記憶される画像データは通常、圧縮符号化装置１１４により圧縮符号化されて記憶装置１１６に記憶され、及び／又は送受信装置１１８により伝送媒体を介して送受信される。圧縮符号化装置１２０が圧縮画像データを伸長し、画像データを復元し、画像メモリ１１２に格納する。印刷装置、複写機及び映像ディスプレイ装置などの画像出力装置１２２は、画像メモリ１１２に記憶される画像データをそれぞれの形式で出力する。
【０００５】
図２０は、圧縮符号化装置１１４の一般的な構成の概略構成ブロック図を示す。その機能の一部又は全部はソフトウエアにより実現できる。ブロック化回路１２４は、ラスタ画像データを、通常８画素×８画素からなるブロックに分割し、ブロック順に出力する。但し、カラー画像の場合、画像信号を輝度成分と色度成分に分解した後、しばしば色度の間引きが行われる。即ち、図２０の圧縮符号化の前に既に圧縮処理が施されている。輝度成分と間引きされた色度成分は、以降、復号されるまでお互いに影響することなく独立して同じように処理される。
【０００６】
離散コサイン変換（ＤＣＴ）回路１２６は、ブロック化回路１２４からのブロック毎の画像データを離散コサイン変換する。その変換結果はＤＣＴ係数と呼ばれる。量子化回路１２８は、量子化テーブル１３０及びスケール・ファクタ１３２を参照して、ＤＣＴ回路１２６の出力（ＤＣＴ係数）を量子化する。量子化テーブル１３０は、ブロックと同じ８×８の数値データからなり、基本的には、高周波ほど値が大きい傾向を有している。画像の高周波成分は目立たないからである。スケール・ファクタ１３２は、量子化テーブル１３０と共に圧縮率を変化させる固有値係数である。この量子化テーブル１３０とスケール・ファクタ１３２の積でＤＣＴ係数を除算することで、高周波成分を縮小化する。
【０００７】
量子化回路１２８による量子化によって高周波成分を縮小又は０とされたＤＣＴ係数は、その直流（ＤＣ）成分と交流（ＡＣ）成分とでは以降の処理が異なる。ＤＣ成分は、隣りのブロックとの相関が深いので、差分化回路１３４が、隣のブロックのＤＣ成分との差を算出する。即ち、０付近に近づけることで、後の符号化効率を高める。ＡＣ成分については、ジグザグ・スキャンして低周波成分から高周波成分へと向かう順序に並べる。
【０００８】
可変長符号化回路１３６が、差分化回路１３４から出力されるＤＣ差分値と、ジグザグスキャンにより順序化されたＡＣ成分をハフマン符号化及びランレングス符号化する。ハフマン符号化は、信号中の頻度の高い数値には短めの符号を、頻度の低い数値には長めの符号を付けることを基本とする圧縮方式である。ランレングス符号化は、同じ数値が符号として並んだ場合に、値とその個数に符号化する方法である。こうして圧縮された画像データが、一連のストリーム・データとして出力される。出力データは、量子化テーブル１３０及びスケール・ファクタ１３２の情報自体又はこの情報を特定するデータを含む。
【０００９】
図２１は、圧縮符号化装置１２０の概略構成ブロック図を示す。符号化の場合と同様に、その一部又は全部の機能はソフトウエアによっても実現できる。基本的に、図２０で示す圧縮符号化装置とは逆の行程をたどることになる。可変長復号化回路１３８は、入力する圧縮画像データのハフマン符号及びランレングス符号を復号化する。ＤＣ再生回路１４０は可変長復号化回路１３８から出力されるＤＣ差分値に隣のＤＣ成分を加算する。可変長復号化回路１３８から出力されるＡＣ成分は逆ジグザグスキャンにより二次元化され、ＤＣ再生回路１４０の出力と共に逆量子化回路１４２に印加される。
【００１０】
逆量子化回路１４２は、符号化の際に使用されたのと同じ量子化テーブル１４４とスケール・ファクタ１４６の積を使って、ＤＣ成分及び６３個のＡＣ成分を逆量子化し、逆ＤＣＴ回路１４８は逆量子化回路１４２の出力を逆ＤＣＴ変換する。そして、ラスタ回路１５０が逆ＤＣＴ回路１４８から出力されるブロック順の画像データを走査線順に変換して出力する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、イメージ・スキャナによって読み込まれる前の原稿画像は、電子写真方式、ドットインパクト方式、熱転写方式、インクジェット方式、オフセット印刷及び銀塩フィルム等、多岐にわたる画像出力方式によって出力又は形成されたものが用いられている。
【００１２】
イメージ・スキャナから出力される画像信号は、各種記述言語によるベクトル画像データとは異なり、二次元配列の画素情報の集合体でありラスタ画像と呼ばれる。ＤＴＰ（ＤｅｓｋＴｏｐ Ｐｕｂ１ｉｓｈｉｎｇ）作業等、コンピュータ内では画像データはしばしばベクトル・データとして扱うことができる。ベクトル画像は、図２２に示すように拡大してもぼけることのない画像である。
【００１３】
しかし、このベクトル画像も一旦、紙に印刷出力し、これを拡大すると、図２３に示すように、エッジ部分がだれて、一般にボケと呼ばれるような画像品質の低下が見られる。通常、紙等に出力された原稿を画像読み取りする場合、図２３に示すように、通紙方向（印刷の際の紙の通過方向）及び／又はこれに垂直な方向にボケが発生しやすい。図２３では、通紙方向（縦方向）にボケが大きく、通紙方向と垂直な方向（横方向）にはボケが少なくなっている。画像出力装置によっては、ボケの大小が縦方向と横方向で逆になる場合もある。
【００１４】
図２３におけるＡ１−Ａ２方向（縦方向）の画像濃度の変化を図２４に示し、図２３におけるＢ１−Ｂ２方向（横方向）の画像濃度の変化を図２５に示す。図２４及び図２５共に、横軸は各方向の位置を示し、縦軸はマイクロ濃度計により測定した濃度出力を示す。縦方向では、図２４に示すように、高濃度域のいわゆるダレと、低濃度域のいわゆる拡散が発生しており、結果として画像のボケが大きく、画像品質を低くしている。また、画像の周りには、時として急峻な濃度域を持つこともある。これは、インク又はトナーの飛び散り等によるノイズ成分が画像周りに形成されがちであるためである。これに対し、図２５に示すように、横方向、即ち、通紙方向に垂直な方向では、濃度変化が急峻であるので、高精細であるといえる。
【００１５】
このように、通紙方向とその垂直方向にみられる画像品質の異方性は、原稿画像を形成した画像出力装置に負うところが大きい。一般的に、画像出力装置が電子写真技術を使用した装置の場合、図２３に示すように、通紙方向に画像品質が劣化しやすい。周知のごとく、電子写真装置では、像担持体及び定着ローラ等、シリンダ形状した構成要素により画像が形成されるので、シリンダの長手方向よりも回動方向にトナー像のブレ、飛び散り及び尾引き等を発生し易いからである。また、インクジェット方式の画像形成装置の場合、インク・カートリッジの主走査方向における紙へのインクの染み込みが滲みボケを発生させる。その他の画像形成装置でも同様に、通紙方向とその垂直方向に画像品質が異なることが多い。但し、銀塩写真フィルムでは、このような異方性は比較的少ない。
【００１６】
このように、画像出力装置は必ずしも縦横方向に均一な画像品質を持っているわけではない。電子写真方式であれば、感光体、現像装置及び定着装置といった回動装置による画像のにじみを紙の挿通方向に自ずと有している。また、インクジェット方式でも、インクカートリッジの走査方向ににじみを発生しやすい。但し、銀塩フィルムは、縦横方向に比較的均一な画像品質を有している。
【００１７】
これら以外の画像出力装置でも、一般に紙を移動させながら画像を印刷する方式では、縦横方向で画像品質が異なる場合が多い。銀塩フイルムを除けば、通常、イメージ・スキャナの読み取り分解能に比べ、画像出力装置による出力画像の現実的な出力分解能は劣る傾向があり、とりわけ、縦横方向の内の画像品質の悪い方向では、イメージ・スキャナの分解能と比べ数段劣化していることが多い。このため、イメージ・スキャナによる画像入力と画像出力装置による印刷出力を繰り返すと、画像品質は低下し続けることになる。
【００１８】
一方、画像圧縮技術における圧縮率は、量子化テーブル及びスケール・ファクタにより変更できるが、従来、縦横の画像品質に合わせた最適化は行われていなかった。そのため、量子化テーブルによっては、必要な情報である周波数成分が縮小又は消去されたり、無用な情報である高周波成分を抱え込んで符号化してしまうといったバランスの悪い圧縮が行なわれることがあった。
【００１９】
本発明は、このような問題点を解決する画像処理装置及び方法を提示することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像処理装置は、入力画像の縦方向及び横方向の画像品質を判定する画像処理装置であって、当該入力画像の少なくとも１つの領域で周波数特性を算出する周波数特性算出手段と、当該周波数特性算出手段により算出された縦方向の周波数成分について第１の周波数ｆ０〜第２の周波数ｆ１の領域の周波数成分の和Ｓｖ、及び横方向の周波数成分について第１の周波数ｆ０〜第２の周波数ｆ１の領域の周波数成分の和Ｓｈを演算し、該和Ｓｖ及び和Ｓｈを比較する周波数比較手段と、当該周波数比較手段の比較結果に従い当該入力画像の縦横方向の画像品質を判定する判定手段とからなることを特徴とする。
本発明に係る画像処理方法は、入力画像の縦方向及び横方向の画像品質を判定する画像処理方法であって、当該入力画像の少なくとも１つの領域で周波数特性を算出する周波数特性算出ステップと、当該周波数特性算出ステップで算出された縦方向の周波数成分について第１の周波数ｆ０〜第２の周波数ｆ１の領域の周波数成分の和Ｓｖを演算すると共に、当該周波数特性算出ステップで算出された横方向の周波数成分について第１の周波数ｆ０〜第２の周波数ｆ１の領域の周波数成分の和Ｓｈを演算する演算ステップと、当該演算ステップで得られた当該和Ｓｖ及び和Ｓｈを比較する比較ステップと、当該比較ステップの比較結果に従い当該入力画像の縦横方向の画像品質を判定する判定ステップとからなることを特徴とする。
【００２１】
【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詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。図１に示す実施例を説明する前に、本実施例における画像品質判定の原理を簡単に説明する。
【００２３】
図２及び図３は、それぞれ、図２４及び図２５に示す濃度変化をフーリエ変換した結果を示す。横軸は周波数、縦軸は振幅である。図２及び図３の特性Ａは、図２３のＡ１−Ａ２間及びＢ１−Ｂ２間の濃度をフーリエ変換した結果を示す。フーリエ変換の対象となる画像が図２３に示すように１本の棒状になっていることから、周波数別にピークが生じている。ところが、一本の棒状の画像ではなく、多くの画像を含む所定範囲内での濃度をフーリエ変換し、規格化すると、特性Ｂに示すような変化になる。多くの画像を含むことで、画像内容によるピークは出現しなくなるが、他方で、高周波領域でのフーリエ係数が目立ってくる。前述したように、原稿画像に含まれる画像の飛び散り等により急峻なノイズ成分が現れることが、その原因である。このカーブの特性こそが、通紙方向とその垂直方向における画像品質を示すパラメータであり、図２に特性Ｂとして図示したように、周波数成分の中程度の領域のフーリエ係数が小さいと、画像品質が低いと判断してよいことがわかる。
【００２４】
そこで本実施例では、イメージ・スキャナにより取り込んだ画像信号の所定範囲をサンプリングし、その所定範囲内で縦横の画像品質を判定し、判定結果により符号化条件を制御する。
【００２５】
図１に示す実施例を説明する。イメージ・スキャナ１０から出力される原稿画像信号を画像メモリ１２に格納する。サンプリング装置１４は、画像メモリ１２に格納される画像信号の所定画像範囲をサンプリングし、ＦＦＴ用画像メモリ１６に供給する。本実施例では、サンプリング装置１４は、２×２インチの範囲で合計６ヶ所、サンプリングする。サンプリング数を増やすと処理時間がかかり、サンプリング数を減らすと画像品質を正確に判定できなくなるので、両方のトレードオフとして、このように決定した。原稿による画像情報の有無及び偏重具合を考慮して、６箇所のサンプリングを実施する。
【００２６】
イメージ・スキャナ１０の読み込み条件を、１２００画素／インチ、８ビット単色とすると、サンプリング装置１４は、２４００画素×２４００画素の範囲を６箇所分、２５６階調で抽出する。抽出された画像情報は、一旦、ＦＦＴ用画像メモリ１６に格納される。
【００２７】
ＦＦＴ変換装置１８は、ＦＦＴ用画像メモリ１６に格納される画像情報を高速フーリエ変換し、６つの周波数成分の和をＤＣ成分で規格化する。なお、ＦＦＴ変換装置１８には、詳細な説明は省略するが、サンプリング領域がモノトーン画像のように画像情報が極端に少ない領域である場合には、その領域のＦＦＴ変換結果を無視するシーケンスが組み込まれている。統計処理装置２０がＦＦＴ変換装置１８のフーリエ変換係数を統計処理して画像の縦横での品質を判定する。
【００２８】
図４は、サンプリング装置１４から統計処理装置２０までの部分の動作フローチャートを示す。前述したように、イメージ・スキャナ１０により取り込まれた画像から、２×２インチの領域を６箇所、サンプリングし、ＦＦＴ用画像メモリに格納する（Ｓ１）。
【００２９】
次に、６箇所の各画像を高速フーリエ変換する（Ｓ２）。画像の情報量が十分かどうか調査し（Ｓ３）、情報量が十分である領域のフーリ変換係数のみを重ね合わせる（Ｓ４）。モノトーン画像では、画像の品質を算出出来ないので、モノトーン画像部分は画像品質の判定に使用しない。
【００３０】
こうして得られたＦＦＴ係数の和を縦横方向について検討する。即ち、まず縦方向について、周波数ｆが第１の周波数ｆ０以上で第２の周波数ｆ１以下の領域のフーリエ変換係数の和を演算し、変数Ｓｖに代入する（Ｓ５）。Ｓｖが縦方向の品質を示す。同様に、横方向についても周波数ｆが第１の周波数ｆ０以上で第２の周波数ｆ１以下の領域のフーリエ係数の和を演算し、変数Ｓｈに代入する（Ｓ６）。Ｓｈは横方向の品質を示す。
【００３１】
本実施例では、ｆ０を１５０画素／インチ相当の周波数、ｆ１を４００画素／インチ相当の周波数としている。前述のように、イメージ・スキャナ１０の読み取り解像度が１２００画素／インチであるので、フーリエ変換後の最高周波数であるナイキスト周波数は、標本化周波数である１２００画素／インチの半分の６００画素／インチである。図２及び図３から、第１の周波数ｆ０はナイキスト周波数の１／２〜１／５倍程度が望ましく、第２の周波数ｆ１はナイキスト周波数の付近よりやや小さい方が良いことが分かる。換言すると、第１の周波数ｆ０をイメージ・スキャナ１０の読み取り解像度１２００画素／インチの１／４〜１／１０倍程度の周波数とし、第２の周波数ｆ１をイメージ・スキャナ１０の読み取り解像度１２００画素／インチの１／２未満の周波数とすることで、正確な品質を判定できる。
【００３２】
縦方向と横方向の品質係数Ｓｖ，ＳＨの差△Ｓ（＝Ｓｖ−Ｓｈ）を求め（Ｓ７）、ΔＳの正負により縦横のどちらが品質が高いかを判定する（Ｓ８）。即ち、△Ｓが正のとき、すなわち、縦方向の品質係数Ｓｖが横方向の品質係数Ｓｈよりも高い時、縦方向の画像品質が高く、横方向の品質が相対的に低いと判断する。逆に△Ｓが負の場合は、縦方向の画像品質が低く、横方向の画像品質が高いと判断する。
【００３３】
このように、本実施例では、比較的簡単な演算で縦方向と横方向の画像品質の良否を比較できる。
【００３４】
図４のＳ３の詳細なフローチャートを図５に示す。まず縦方向について、周波数ｆがｆ０以下の領域の係数の和を演算してＤ１とする（Ｓ１１）。Ｄ１を縦方向の画像情報係数と呼ぶ。同様に横方向についても、周波数ｆがｆ０以下の領域の係数の和を演算し、Ｄ２とする（Ｓ１２）。Ｄ２を横方向の画像情報係数と呼ぶ。そして縦横の画像情報係数Ｄ１，Ｄ２について、それぞれ所定量以上あるか否かを判断し（Ｓ１３，Ｓ１４）、共に所定量以上あれば、注目する画像領域は十分な情報量を具備すると判定し、Ｄ１、Ｄ２のいずれかでも所定量未満の場合には、十分な情報を具備しないと判定する（Ｓ１５）。
【００３５】
このようにして、イメージ・スキャナ１０の出力画像信号から、原稿の縦横の画像品質を判定できる。次に、この判定結果に従って符号化情報を適応的に制御して、イメージ・スキャナ１０の出力画像信号を圧縮符号化する部分の構成と動作を説明する。
【００３６】
ブロック化回路２２は、画像メモリ１２に記憶されるラスタ画像データを８画素×８画素からなるブロックに分割し、ブロック順に出力する。カラー画像の場合、画像信号を輝度成分と色度成分に分解した後、しばしば色度の間引きが行われるのは、従来例と同じである。輝度成分と間引きされた色度成分は、以降、復号されるまでお互いに影響することなく独立して同じように処理される。
【００３７】
離散コサイン変換（ＤＣＴ）回路２４は、ブロック化回路２２からのブロック毎の画像データを離散コサイン変換する。量子化回路２６は、量子化テーブル２８及びスケール・ファクタ３０を参照して、ＤＣＴ回路２４の出力（ＤＣＴ係数）を量子化する。本実施例では、量子化テーブル２８の各値は、画像品質の判定結果（統計処理回路２０の出力）に従って決定される。スケール・ファクタ３０は従来例と同様に決定される。量子化回路２６は、量子化テーブル２８とスケール・ファクタ３０の積でＤＣＴ係数を除算することで、ＤＣＴ係数を量子化する。
【００３８】
量子化回路２６による量子化によって高周波成分を縮小又は０とされたＤＣＴ係数は、そのＤＣ成分及びＡＣ成分に分離されて、差分回路３２及び可変長符号化回路３４により従来例と同様に処理される。
【００３９】
図６、図７及び図８は、量子化テーブル２８の例を示す。このように３種類の量子化テーブルを用意し、それらの１つを統計処理装置２０の判定結果により選択する。
【００４０】
図６は、縦方向と横方向の品質係数Ｓｖ，Ｓｈの差△Ｓが０を挟んでそれほど大きな値ではない場合、即ち、縦横の品質が大きくかけ離れていない場合の量子化テーブルを示す。図７は、△Ｓが−ａより小さい場合、即ち、縦方向の品質劣化が横方向よりもある程度大きい場合を示し、図８は、△Ｓがａより大きい場合、即ち、横方向の品質劣化が縦方向よりもある程度大きい場合を示す。
【００４１】
図６、図７及び図８において、テーブルの第１行のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈは横方向のテーブル位置を示し、第１列の１，２，３，４，５，６，７，８は縦方向のテーブル位置を示す。テーブルの要素は、便宜上、（横位置，縦位置）で表現する。（Ａ，１）、（Ｂ，１）、（Ｃ，１）、（Ｄ，１）、（Ｅ，１）、（Ｆ，１）、（Ｇ，１）、（Ｈ，１）、（Ａ，２）、（Ｂ，２）、（Ｃ，２）、・・・、（Ｆ，８）、（Ｇ，８）及び（Ｈ，８）の６４個の要素からなる。（Ａ，１）は、ＤＣＴ係数のＤＣ成分に対応するテーブル要素となる。横方向では、テーブルの右側、縦方向ではテーブルの下側ほど、ＤＣＴ係数のより高い周波数成分に対応するテーブル要素となる。
【００４２】
図６では、縦横方向の画像品質に差が少ないので、一般的な量子化テーブルを用いている。図６に示す量子化テーブルは、基本的には、高周波成分に対応する要素ほど値が大きくので、量子化により、高い周波数のＤＣＴ係数ほど、小さい値になる。値が小さくなると、後段のハフマン符号化及びランレングス符号化による圧縮効率が向上する。
【００４３】
図７に示す量子化テーブルでは、横方向における要素の値増加率に比べ、縦方向における各要素の値増加率が大きく、かつまた、縦方向のより高い周波数成分に対応する要素ほど、より大きな値に設定されている。縦方向の要素が大きく設定されているので、対応するＤＣＴ係数は横方向よりも小さくなるように量子化され、従って、ハフマン符号化及びランレングス符号化の圧縮効率を高くなる。もともと、縦方向の画像品質が横方向よりも悪い画像であるから、縦方向の圧縮効率を高めても支障無い。
【００４４】
図８に示す量子化テーブルでは、図７とは逆に、縦方向における各要素の値の増加率に比べ、横方向における各要素の値増加率が大きく、かつまた、横方向のより高い周波数成分に対応する要素ほど、より大きな値に設定されている。このような量子化テーブルを使用することにより、横方向の圧縮効率を高くすることができる。
【００４５】
図１に示す実施例では、スケール・ファクタ３０の値は一定として、量子化テーブル２８を画像品質の判定結果により調整又は変更しているが、逆に、量子化テーブル２８を１種類とし、画像品質の判定結果によりスケール・ファクタ３０を複数の一次元配列から選択するようにしても、同様の作用効果を得られることは明らかである。
【００４６】
本実施例の圧縮効率と画質を実際の画像で確認してみた。原稿画像は、ＤＴＰ作業で作成したベクトル画像を電子写真方式のプリンタで出力したＡ４サイズの画像である。顕微鏡等で原稿画像を拡大すると、通紙方向の画像劣化を確認できた。この原稿画像を、縦横共１２００ＤＰＩでイメージ・スキャナにより読み取った元画像は、約１３０ＭＢのデータ量であった。これを単一の量子化テーブルを持つ従来例では約１／２７に圧縮できたのに対し、本実施例では、図７又は図８に示す量子化テーブルを使用することにより約１／４５に圧縮できた。
【００４７】
このように圧縮した画像を伸長し、ＣＲＴディスプレイ上に表示して、画質を主観的に評価した。最終的に画像を評価するのは人であり、ＪＰＥＧ圧縮方式は、人の眼の周波数特性を利用している点で、むしろ好ましい評価方法である。ＣＲＴディスプレイ上で、倍率を変えずに確認すると、元画像、従来例の圧縮方法の画像及び本実施例の圧縮方法の画像間で有為な差が認められなかった。ＣＲＴディスプレイ上で５倍に拡大すると、元画像に比べ、従来例による画像及び本実施例による画像共に高周波成分が縮小される分、ややボケが認められたが、従来例と本実施例との間に有為な差は認められなかった。より高い倍率では、本実施例の画像の圧縮率が従来例よりも高いので、画像の劣化が従来例よりも顕著になると想像されるが、そもそも人が目視で、すなわち１倍で確認する分には何ら差が無いことが確認されたといえる。
【００４８】
量子化テーブルの全体的な値が図６より図７及び図８の方が大きいので、図７又は図８に示す量子化テーブルを使用したほうが図６に示す量子化テーブルを使用するよりも高い圧縮率を達成できることは容易に想像される。しかし本実施例では、８画素×８画素の１ブロックではなく、原稿画像の全体から原稿画像全体の縦横の画像品質を判別している。そして、本実施例では、縦横の画像品質から相対的に劣化している方向の画像品質は、より高い圧縮率でも、目視観察の範囲では、伸長後の画像の画像品質にほとんど影響しないことに着目している。図２及び図３に示したように、劣化した原稿画像には高周波成分が多く含まれている。この高周波成分の多くが画像劣化によるノイズであるので、むしろこれを保持しないことが、圧縮率の向上と同時に、伸長した画像の品質を高めることにもつながる。即ち、画質を高めることにつながる。
【００４９】
本実施例では、縦横の画像品質及びそれに対応する量子化テーブルを３種類用意したが、本発明は、３種類の量子化テーブルに限定されるものではなく、２種類又は４種類以上でも差し支えない。また、量子化テーブル２８の図６、図７及び図８に示す数値例に限定されるものではなく、あくまで縦横方向の画像品質に応じて縦横の量子化テーブルを調整したものであればよい。
【００５０】
更には、スケール・ファクタ３０を、縦横の画像品質の判定結果に応じて変更するようにしてもよい。例えば、量子化回路２６で実際に適用するスケール・ファクタを、変数Ｓに定数Ｃを乗算したものとする。そして、△Ｓ≦０のときＳ＝Ｓｈ、△Ｓ＞０のときＳ＝Ｓｖとする。定数Ｃは経験的に又は実験で定める。Ｓは、縦横方向の画像品質のうち、劣化していない方向の品質係数である。劣化していない方向の品質係数を用いることで、必要以上にスケール・ファクタを大きくすることがなく、従って、必要な情報を無くすほどに圧縮率を高めてしまうことが無い。縦横方向ともに画像が劣化している場合には、スケール・ファクタをある程度大きくすることが可能となり、量子化による圧縮効率が向上する。
【００５１】
縦横方向で画像品質の異なる２種類の原稿画像について実際に、本実施例の効果を確認してみた。表１に示すように、縦横共に劣化の少ない原稿画像に対しては、単一の量子化テーブルを使用する従来例、縦横の画像品質に従い図６、図７及び図８に示す量子化テーブルを選択する実施例、及び、スケール・ファクタを品質係数で変調する実施例のどれでも、約１／２２の圧縮率であったものが、縦横の何れか一方が他方よりも大きく劣化している原稿画像に対しては、それぞれ、約１／２７、約１／４５及び約１／４５の圧縮率であり、縦横共に劣化している原稿画像に対しては、それぞれ約１／３３、約１／５６、約１／５６であった。劣化が多くなるに従い圧縮率が上昇するのは、原稿画像が劣化するに従い、１ブロック内の高周波成分が少なくなるので、量子化後のＤＣＴ係数が０に近づきがちになるからである。
【００５２】
【表１】
画像品質の判定結果により適用する量子化テーブルを選択する実施例では、原稿画像の縦横方向のどちらかに劣化を生じている場合に、量子化テーブルを変更するので、この時のみ圧縮率が高まる。スケール・ファクタを品質係数で変調する実施例では、量子化後のデータが０に近づきやすくなるので、さらに圧縮率が高くなる。
【００５４】
次に、ジグザグスキャン時に、原稿画像の縦横方向の画像品質に応じた変調を施すことで、圧縮率を高める実施例を説明する。図９は、その実施例の圧縮符号化装置の概略構成ブロック図を示す。ジグザグスキャン時の処理以外は、図１に示す実施例と同じである。
【００５５】
ブロック化回路４０は、画像メモリ１２に記憶されるラスタ画像データを８画素×８画素からなるブロックに分割し、ブロック順に出力する。カラー画像の場合の処理は、図１の場合及び従来例と同じである。
【００５６】
ＤＣＴ回路４２は、ブロック化回路４０からのブロック毎の画像データを離散コサイン変換する。量子化回路４４は、量子化テーブル４６及びスケール・ファクタ４８を参照して、ＤＣＴ回路４２の出力（ＤＣＴ係数）を量子化する。量子化されたＤＣＴ係数のＤＣ成分は、差分回路５０に印加されて、隣のブロックのＤＣ成分との差に変換されて可変長符号化回路５４に供給される。ＡＣ成分については、ジグザグスキャン順序設定回路５２が、量子化されたＤＣＴ係数のジグザグ・スキャン順序を、縦横の画像品質（統計処理装置２０の出力）に従って設定し、量子化回路４４は、設定されたジグザグ・スキャン順序でＤＣＴ係数のＡＣ成分を可変長符号化回路５４に供給する。
【００５７】
図１０、図１１及び図１２は、本実施例で選択可能なジグザグ・スキャンのパターンを示す。図１０は、縦方向と横方向の品質係数Ｓｖ，Ｓｈの差△Ｓが−ａ以上でａ以下の場合、即ち、０を挟んでそれほど大きな値ではなく、縦横の品質が大きくかけ離れていない場合のジグザグスキャンの順序を示す。図１１は、△Ｓが−ａより小さく、従って縦方向の品質劣化が横方向よりも顕著である場合を示し、図１２は、△Ｓがａより大きく、従って、横方向の品質劣化が縦方向よりも顕著である場合をそれぞれ示している。図１０、図１１及び図１２で、（ａ）は、８行８列の行列要素の読み出し順序を１〜６３の数値で示し、同（ｂ）はスキャン・パターンの模式図を示す。
【００５８】
図１０、図１１及び図１２の（ａ）で左上の（Ａ，１）はＤＣ成分になるので、ジグザグ・スキャンの対象にはならない。先に説明したように、横方向では、この行列の右側ほど周波数が高くなり、縦方向では下側ほど周波数が高くなる。
【００５９】
図１０は、一般的に採用されるジグザグ・スキャンであり、基本的に縦横に偏重することなく、低周波成分から高周波成分に向かって順番に読み出すような順序になっている。量子化テーブル及びスケールファクタで除算されたＤＣＴ係数は、量子化テーブルの構成上、高周波成分が０になるか、又は０に近づくので、高周波側ほど０が並ぶことになる。このため、ジグザグスキャンの後半、すなわち行列の右下側では０が並ぶことになり、後のハフマン符号化及びランレングス符号化時において高効率な圧縮を期待できる。
【００６０】
縦方向の画像品質が所定量以上劣化している場合、図１１に示すスキャン・パターンを採用する。このパターンでは、比較的横方向を優先してジグザグ・スキャンする。このようにすると、縦方向の高周波成分の多くが０の場合に０の並びが続きやすくなり、ハフマン符号化及びランレングス符号化における圧縮率が向上する。
【００６１】
逆に横方向の画像品質が所定量以上劣化している場合には、図１２に示すスキャン・パターンを採用する。このスキャン・パターンでは、比較的縦方向を優先してジグザグ・スキャンする。このようにすると、横方向の高周波成分の多くが０の場合に０の並び続きやすくなり、ハフマン符号化及びランレングス符号化における圧縮率が向上する。
【００６２】
どのジグザグ・スキャンを採用したかを示す情報は、圧縮画像データを搬送するストリーム・データのヘッダ情報などに含めて、一緒に伝送される。
【００６３】
縦横の画像品質によりスケール・ファクタを変調する実施例、縦横の画像品質によりジグザグ・スキャンのパターンを調整する実施例、及びこれらを両方利用した実施例の、３種類の実施例を従来例と比較してみた。原稿画像は、ＤＴＰ作業で作成したベクトル画像を電子写真方式のプリンタで出力したＡ４サイズの画像である。顕微鏡等で原稿画像を拡大すると、通紙方向の画像劣化をしていることが確認できた。この原稿画像を縦横共１２００ＤＰＩで読み取った元画像は、画像メモリ上で約１３０ＭＢであった。これを、図１０のスキャン・パターンの従来例で圧縮したところ、１／２７に圧縮できた。縦横の画像品質によりスケール・ファクタを変調する実施例では約１／４５に圧縮でき、縦横の画像品質によりジグザグ・スキャンのパターンを調整する実施例では約１／３５に圧縮できた。縦横の画像品質によりスケール・ファクタとジグザグ・スキャン・パターンの両方を選択又は調整する実施例では、約１／５６に圧縮できた。
【００６４】
縦横の画像品質により量子化テーブルを選択する技術と組み合わせることも可能であり、そのようにすることで、より一層の圧縮率の改善を期待できる。
【００６５】
図１３は、二次元ラスタ画像を扱う画像処理装置に関する本発明の実施例の概略構成ブロック図を示す。図１と同じ構成要素には同じ符号を付してある。
【００６６】
イメージ・スキャナ１０により取り込んだ画像データを画像メモリ１２に格納し、サンプリング装置１４、ＦＦＴ用画像メモリ、ＦＦＴ変換装置及び周波数成分統計処理装置２０により、サンプリングした画像を高速フーリエ変換して縦横方向の画像品質を判定するのは、図１と同じである。
【００６７】
圧縮符号化装置６０は、例えば、図１のブロック化回路２２乃至可変長符号化回路３４からなり、縦横の画像品質に従って、画像メモリ１２の画像データを圧縮符号化する。圧縮された画像データは、記憶装置６２に記憶され、また、送受信装置６４におり遠隔地に送信される。圧縮符号化装置６６は、記憶装置６２又は送受信装置６４からの圧縮画像データを伸長して、画像メモリ１２に格納する。
【００６８】
画像メモリ１２に格納される画像データは、画像出力（表示及び印刷など）のために読み出され、エッジ処理装置６８を介して、又は、スムージング処理装置７０及びエッジ処理装置６８を介して画像出力装置７２に供給される。エッジ処理装置６８とスムージング処理装置７０は共に、縦横の画像品質の判定結果を参照して、エッジを処理し、スムージングする。画像出力装置７２は例えば、プリンタ、ＣＲＴディスプレイ及び液晶表示パネルなどである。
【００６９】
圧縮符号化装置６６により復元された画像データは、既に縦横の画像品質が考慮されているので、スムージング処理装置７０を経る必要が無く、従って、エッジ処理装置６８によるエッジ処理のみで画像出力装置７２に印加される。他方、イメージ・スキャナ１０から取り込まれただけの画像を画像出力する場合には、スムージング処理装置７０でその画像を一部変調した後、エッジ処理装置６８でエッジ処理して画像出力装置７２に供給する。
【００７０】
スムージング処理装置７０は、図１４に示すように、着目画素Ｍ（ｘ，ｙ）について畳み込み演算によるフィルタ処理を施す。ここで横方向をｘ軸、縦方向をｙ軸とし、縦横方向の位置を（ｘ，ｙ）で表現する。フィルタ処理は、一般にオペレータＰと呼ばれる一次元又は二次元の配列と着目画素Ｍ（ｘ，ｙ）及びその周辺の画素との間の畳み込み演算で実現される。変換後の画素値をｍ（ｘ，ｙ）とする。スムージング処理装置７０では、このオペレータＰを縦横の画像品質に従って変調する。
【００７１】
図１５は、スムージング処理装置７０のオペレータＰの例を示す。図１５（ａ）〜（ｃ）は縦方向のオペレータを示し、図１５（ｄ）〜（ｆ）は横方向のオペレータを示す。縦方向のオペレータは、画像品質Ｓｖによって変更され、横方向のオペレータは画像品質Ｓｈによって変更される。各オペレータの要素内の数値は、着目画素周辺の画素との畳み込み演算における重み係数である。オペレータの大きさによって、着目画素の隣り合う画素の数が変わり、スムージングの強さが変更される。
【００７２】
図１５（ａ）は、縦方向の画像品質Ｓｖが所定値ｂ１未満の場合、図１５（ｂ）は所定値ｂ１以上、所定値ｂ０未満の場合、図１５（ｃ）は所定値ｂ０以上の場合をそれぞれ示す。所定値ｂ１及びｂ０は、いうまでもなくｂ１＜ｂ０の関係があり、品質係数を割り振る閾値である。たとえば、縦方向の画像品質Ｓｖの値が小さい場合、即ち、縦方向の画像が著しく劣化しているような場合には、図１５（ａ）に示すような大きなオペレータが用いられ、強いスムージングが施される。逆に縦方向の画像品質Ｓｖの値が大きい場合、即ち、縦方向の画像の劣化が少ない場合には、図１５（ｃ）に示すように１つの要素しかなく、事実上スムージング処理は実行されない。
【００７３】
横方向についても同様であり、図１５（ｄ），（ｅ），（ｆ）に示すように３種類のオペレータが用意され、横方向の画像品質Ｓｈに応じて適用すべきオペレータＰを変更する。
【００７４】
縦横方向のオペレータによるスムージングは縦横それぞれについて個別に実行される。着目画素Ｍ（ｘ，ｙ）と変換画素ｍ（ｘ，ｙ）の関係は、次式で表現される。即ち、縦方向について、Ｓｖ＜ｂ１の場合、
ｍ（ｘ，ｙ）＝（Ｍ（ｘ，ｙ−２）×１＋Ｍ（ｘ，ｙ−１）×２＋Ｍ（ｘ，ｙ）×３＋Ｍ（ｘ，ｙ＋１）×２＋Ｍ（ｘ，ｙ＋２）×１）／９
ｂ１≦Ｓｖ＜ｂ０の場合、
ｍ（ｘ，ｙ）＝（Ｍ（ｘ，ｙ−１）×１＋Ｍ（ｘ，ｙ）×２＋Ｍ（ｘ，ｙ＋１）×１）／４
ｂ０＜Ｓ１の場合、
ｍ（ｘ，ｙ）＝Ｍ（ｘ，ｙ）
である。
【００７５】
横方向について、Ｓｈ＜ｂ１の場合、
ｍ（ｘ，ｙ）＝Ｍ（ｘ−２，ｙ）×１＋Ｍ（ｘ−１，ｙ）×２＋Ｍ（ｘ，ｙ）×３＋Ｍ（ｘ＋１，ｙ）×２＋Ｍ（ｘ＋２，ｙ）×１）／９
ｂ１≦Ｓ２＜ｂ０の場合、
ｍ（ｘ，ｙ）＝Ｍ（ｘ−１，ｙ）×１＋Ｍ（ｘ，ｙ）×２＋Ｍ（ｘ＋１，ｙ）×１）／４
ｂ０＜Ｓ２の場合、
ｍ（ｘ，ｙ）＝Ｍ（ｘ，ｙ）
である。
【００７６】
エッジ処理装置６８の機能を説明する。エッジ処理装置６８は、縦横の画像品質に従うフィルタ処理により高周波成分を変調する。図１６は、エッジ処理装置６８におけるオペレータの数値例を示す。図１６（ａ），（ｂ），（ｃ）は縦方向のオペレータ、図１６（ｄ），（ｅ），（ｆ）は横方向のオペレータをそｒてぞれ示す。縦方向のオペレータは、画像品質係数Ｓｖによって分けられ、横方向のオペレータは、画像品質係数Ｓｈによって分けられている。図１６で、各オペレータの要素内の数値は、着目画素周辺の画素との畳み込み演算に使用される重み係数である。オペレータの大きさによって、着目画素の隣り合う画素の数がかわり、エッジ処理の強さが変更される。
【００７７】
図１６（ａ）は、縦方向の画像品質Ｓｖが所定値ｂ１未満の場合、図１６（ｂ）は所定値ｂ１以上、所定値ｂ０未満の場合、図１６（ｃ）は、所定値ｂ０以上の場合をそれぞれ示す。例えば、縦方向の画像品質Ｓｖの値が小さい場合、即ち縦方向の画像品質が著しく劣化しているような場合には、図１６（ａ）に示すような大きなオペレータでエッジ処理が行なわれる。逆に縦方向の画像品質Ｓｖの値が大きい場合、即ち、縦方向の画像の劣化が少ない場合には、図１６（ｃ）に示すように１つの要素しかないオペレータ使用され、事実上エッジ処理は実行されない。
【００７８】
横方向についても同様であり、図１６（ｄ），（ｅ），（ｆ）に示すように３種類のオペレータが用意され、横方向の画像品質Ｓｈに応じて適用すべきオペレータＱを変更する。
【００７９】
縦横方向のオペレータによるエッジ処理は縦横それぞれについて個別に実行される。着目画素Ｎ（ｘ，ｙ）と変換画素ｎ（ｘ，ｙ）の関係は、次式で表現される。即ち、縦方向について、Ｓｖ＜ｂ１の場合、
ｎ（ｘ，ｙ）＝Ｎ（ｘ，ｙ−２）×（−２）十Ｎ（ｘ，ｙ−１）×１＋Ｎ（ｘ，ｙ）×３＋Ｎ（ｘ，ｙ＋１）×１＋Ｎ（ｘ，ｙ＋２）×（−２）
ｂ１≦Ｓｖ＜ｂ０の場合、
ｎ（ｘ，ｙ）＝Ｎ（ｘ，ｙ−１）Ｘ（−１）十Ｎ（ｘ，ｙ）×３＋Ｎ（ｘ，ｙ＋１）×（−１）
ｂ０＜Ｓｖの場合、
ｎ（ｘ，ｙ）＝Ｎ（ｘ，ｙ）
である。
【００８０】
横方向について、Ｓｈ＜ｂ１の場合、
ｎ（ｘ，ｙ）＝Ｎ（ｘ−２，ｙ）×（−２）十Ｎ（ｘ−１，ｙ）×１＋Ｎ（ｘ，ｙ）×３＋Ｎ（ｘ＋１，ｙ）×１＋Ｎ（ｘ＋２，ｙ）×（−２）
ｂ１≦Ｓｈ＜ｂ０の場合、
ｎ（ｘ，ｙ）＝（Ｎ（ｘ−１，ｙ）×（−１）十Ｎ（ｘ，ｙ）×３＋Ｎ（ｘ＋１，ｙ）×（−１）
ｂ０＜Ｓ２の場合、
ｎ（ｘ，ｙ）＝Ｎ（ｘ，ｙ）
である。
【００８１】
なお、エッジ処理による変換画素の値が８ビット表記よりオーバーしないように負の場合は０に、２５６以上の値になる場合は２５５にしていることはもちろんである。
【００８２】
装置７０，６８によるエッジ処理及びスムージング処理の効果を実際の画像で確認してみた。その結果を図１７に示す。スムージング処理１は、図１５（ｂ）又は（ｅ）に示すオペレータを使用したスムージング処理であり、エッジ処理１は、図１６（ｂ）又は同（ｅ）に示すオペレータを用いたエッジ処理である。同様にスムージング処理２は、図１５（ａ）又は同（ｄ）に示すオペレータを用いたスムージング処理で、エッジ処理２は図１６（ａ）又は同（ｄ）に示すオペレータを使用したエッジ処理である。図１７に示す表は、各処理における周波数別のフィルタ効果を示している。
【００８３】
本実施例では、１２００画素／インチで画像をサンプリングしているので、低周波領域を１５０画素／インチ以下、中周波領域を３００画素／インチ付近、高周波領域を６００画素／インチまでの領域としている。各領域でスムージング処理装置７０による縮小具合と、エッジ処理装置６８による拡大具合は図１７に示すような傾向を有している。画像劣化が中程度の場合、高周波領域の原稿画像はそもそも画像信号として有効ではなく、スムージング処理１で縮小している。その分、中周波数領域を中心にエッジを強調することで、見た目の画質を補償できる。また、画像劣化が著しい場合は、スムージング処理２により高周波領域の大部分が縮小する。画像劣化が著しい場合には、先に説明したように、画像の広範囲内で本来値が小さい傾向にあり、大きな値はその信憑性が疑われるからである。エッジ処理２によって低周波領域のエッジを強調して、見た目の画質を改善できる。
【００８４】
なお、図１３に示す実施例では、画像メモり１２に記憶される画像データが、圧縮符号化装置６６におり復元されたものである場合、既に圧縮行程で画像がスムージング処理され、かつ縦横方向の画像品質に応じた周波数領域毎の縮小も実施されているので、改めてスムージング処理装置７０によるスムージング処理を実行する必要性は少ない。従って、この場合は、エッジ処理装置６８によるエッジ処理のみで十分である。
【００８５】
図１８は、図１３に示す実施例におけるエッジ処理による画質（主観評価）の変化を示しており、イメージ・スキャナ１０の読み取り画像と、画像出力装置７２により紙に出力した画像との間で画質を評価したものである。ここでは、紙に出力した画像を改めて原稿画像としてイメージ・スキャナ１０で読み取り、画像出力装置７２で出力するということを繰り返したものも同時に表記した。実際の使用では、このように読み取りと出力を繰り返し行うことがしばしば起こり得るからである。画質は、１倍の肉眼観察と、出力紙上の画像を５倍ルーペで見る拡大観察の両方で評価した。
【００８６】
元々の原稿は、通常の印刷装置により紙に出力したもので、２０倍以上の顕微鏡等で確認すると、縦方向に画像品質が劣化しているものである。この原稿をイメージ・スキャナ１０で読み取り、画像形成装置７２により出力すると、肉眼による１倍の評価では、従来例でも本実施例でも、縦横方向とも画像の劣化を確認できなかった。しかし、ルーぺで５倍に拡大して観察すると、従来例では縦方向に画像の劣化が見られた。これは、元々の原稿が持っていた微少な画像劣化が画像形成装置７２による再出力で増幅したためと考えられる。これに対し、本実施例では、スムージング処理装置７０で縦方向の余分な劣化を一時的に削除し、かつエッジ処理装置６８により画像信号の濃度変動をシャープ化しているので、従来例に比べ劣化しづらく、既存の劣化も効果的に補償できる。
【００８７】
さらにイメージ・スキャナ１０による読み取りと画像形成装置７２による出力を５回繰り返すと、従来例では、肉眼による１倍観察でも縦方向の画像劣化が確認できるようになる。５倍に拡大すると明らかに劣化が著しいことがわかった。ところが本実施例では、肉眼の１倍観察でも劣化が少なく、５倍に拡大しても劣化が目立たずかつ縦横の劣化の差もほとんどない画像を得ることができた。
【００８８】
なお、スムージング処理装置７０及びエッジ処理装置６８で用いるオペレータの個数及び各係数の大きさは、スムージング処理とエッジ処理を画像品質に応じて適切に実行できるものならば、その個数及び各係数の大きさは、上記例に限定されない。
【００８９】
上記各実施例は、その一部又は全部をソフトウエア又はハードウエアで実現できることは明らかである。
【００９０】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれば、画像の縦横方向の画像品質を判定できる。この縦横方向の画像品質を考慮して画像情報を圧縮符号化することで、画質を実質的に低下させずに高い圧縮率を達成できる。例えば、縦横方向の画像品質に応じて量子化テーブル、スケール・ファクタ及び／又はジグザグスキャンの読み取り順序を変更する。
【００９１】
また、画像出力装置に出力する場合にも、スムージング及びエッジ処理等の前処理で縦横方向の画像品質に応じた処理を施すことにより、画像劣化を目立たせ無くすることができる。例えば、画像読み取りと画像出力を繰り返し行なっても、画像劣化が目立たないようにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】 図２４に示す濃度変化をフーリエ変換した結果である。
【図３】 図２５に示す濃度変化をフーリエ変換した結果である。
【図４】 サンプリング装置１４から統計処理装置２０までの部分の動作フローチャートである。
【図５】 図４のＳ３の詳細なフローチャートである。
【図６】 縦方向と横方向の品質係数Ｓｖ，Ｓｈの差△Ｓが０を挟んでそれほど大きな値ではない場合の量子化テーブル２８の一例である。
【図７】 縦方向の品質劣化が横方向よりもある程度大きい場合の量子化テーブル２８の一例である。
【図８】 横方向の品質劣化が縦方向よりもある程度大きい場合の量子化テーブルの一例である。
【図９】 ジグザグスキャン時に原稿画像の縦横方向の画像品質に応じた変調を施す圧縮符号化装置の概略構成ブロック図である。
【図１０】 縦方向と横方向の品質係数Ｓｖ，Ｓｈの差△Ｓが０を挟んでそれほど大きな値ではない場合のジグザグ・スキャンの順序を示す。
【図１１】 縦方向の品質劣化が横方向よりも顕著である場合のジグザグ・スキャンの順序を示す。
【図１２】 横方向の品質劣化が縦方向よりも顕著である場合のジグザグ・スキャンの順序を示す。
【図１３】 二次元ラスタ画像を扱う画像処理装置に関する本発明の実施例の概略構成ブロック図である。
【図１４】 スムージング処理装置７０の処理の説明図である。
【図１５】 スムージング処理装置７０のオペレータＰの例である。
【図１６】 エッジ処理装置６８におけるオペレータの数値例である。
【図１７】 装置７０，６８によるエッジ処理及びスムージング処理の効果の確認結果である。
【図１８】 図１３に示す実施例におけるエッジ処理による画質（主観評価）の変化である。
【図１９】 画像の入力から出力までの一般的なシステムの概略構成ブロック図である。
【図２０】 圧縮符号化装置１１４の概略構成ブロック図である。
【図２１】 圧縮符号化装置１２０の概略構成ブロック図である。
【図２２】 ベクトル画像の一例である。
【図２３】 印刷画像の一例の拡大図である。
【図２４】 図２３におけるＡ１−Ａ２方向（縦方向）の画像濃度の変化である。
【図２５】 図２３におけるＢ１−Ｂ２方向（横方向）の画像濃度の変化である。
【符号の説明】
１０：イメージ・スキャナ
１２：画像メモリ
１４：サンプリング装置
１６：ＦＦＴ用画像メモリ
１８：ＦＦＴ変換装置
２０：統計処理装置
２２：ブロック化回路
２４：離散コサイン変換（ＤＣＴ）回路
２６：量子化回路
２８：量子化テーブル
３０：スケール・ファクタ
３２：差分回路
３４：可変長符号化回路
４０：ブロック化回路
４２：ＤＣＴ回路
４４：量子化回路
４６：量子化テーブル
４８：スケール・ファクタ
５０：差分回路
５２：ジグザグ・スキャン順序設定回路
５４：可変長符号化回路
６０：圧縮符号化装置
６２：記憶装置
６４：送受信装置
６６：圧縮符号化装置
６８：エッジ処理装置
７０：スムージング処理装置
７２：画像出力装置
１１０：イメージ・スキャナ
１１２：画像メモリ
１１４：圧縮符号化装置
１１６：記憶装置
１１８：送受信装置
１２０：圧縮符号化装置
１２２：画像出力装置
１２４：ブロック化回路
１２６：離散コサイン変換（ＤＣＴ）回路
１２８：量子化回路
１３０：量子化テーブル
１３２：スケール・ファクタ
１３４：差分化回路
１３６：可変長符号化回路
１３８：可変長復号化回路
１４０：ＤＣ再生回路
１４２：逆量子化回路
１４２に印加される。
１４４：量子化テーブル
１４６：スケール・ファクタ
１４８：逆ＤＣＴ回路
１５０：ラスタ回路
Claims (11)
- 入力画像の縦方向及び横方向の画像品質を判定する画像処理装置であって、
当該入力画像の少なくとも１つの領域で周波数特性を算出する周波数特性算出手段と、
当該周波数特性算出手段により算出された縦方向の周波数成分について第１の周波数ｆ０〜第２の周波数ｆ１の領域の周波数成分の和Ｓｖ、及び横方向の周波数成分について第１の周波数ｆ０〜第２の周波数ｆ１の領域の周波数成分の和Ｓｈを演算し、該和Ｓｖ及び和Ｓｈを比較する周波数比較手段と、
当該周波数比較手段の比較結果に従い当該入力画像の縦横方向の画像品質を判定する判定手段
とからなることを特徴とする画像処理装置。 - 当該第１の周波数が当該入力画像の画像ソースの解像度の１／４乃至１／１０倍の周波数であり、当該第２の周波数が当該画像ソースの解像度の１／２未満の周波数である請求項１に記載の画像処理装置。
- 更に、当該判定手段の判定結果に応じた圧縮条件で、当該入力画像を圧縮符号化する圧縮符号化手段を具備する請求項１に記載の画像処理装置。
- 当該圧縮符号化手段が量子化手段を含み、当該量子化手段の量子化テーブルが、当該判定手段の判定結果に応じて選定される請求項３に記載の画像処理装置。
- 画像品質が低下している方向ほど当該量子化テーブルの値を大きくする請求項４に記載の画像処理装置。
- 当該圧縮符号化手段が量子化手段を含み、当該量子化手段のスケール・ファクタが、当該判定手段の判定結果に応じて選定される請求項３に記載の画像処理装置。
- 画像品質が高い方向の周波数成分に従って当該スケール・ファクタを決定する請求項６に記載の画像処理装置。
- 更に、当該判定手段の判定結果に応じた圧縮条件で、当該入力画像を圧縮符号化するＪＰＥＧ方式の圧縮符号化手段を具備し、当該判定手段の判定結果に応じてジグザグ・スキャンの順序を選定する請求項１に記載の画像処理装置。
- 画像品質の高い方向で、当該ジグザク・スキャンの順序を優先する請求項８に記載の画像処理装置。
- 更に、出力すべき画像の周波数成分を、当該判定手段の出力に従い増減する処理手段を具備する請求項１乃至９の何れか１項に記載の画像処理装置
- 入力画像の縦方向及び横方向の画像品質を判定する画像処理方法であって、
当該入力画像の少なくとも１つの領域で周波数特性を算出する周波数特性算出ステップと、
当該周波数特性算出ステップで算出された縦方向の周波数成分について第１の周波数ｆ０〜第２の周波数ｆ１の領域の周波数成分の和Ｓｖを演算すると共に、当該周波数特性算出ステップで算出された横方向の周波数成分について第１の周波数ｆ０〜第２の周波数ｆ１の領域の周波数成分の和Ｓｈを演算する演算ステップと、
当該演算ステップで得られた当該和Ｓｖ及び和Ｓｈを比較する比較ステップと、
当該比較ステップの比較結果に従い当該入力画像の縦横方向の画像品質を判定する判定 ステップ
とからなることを特徴とする画像処理方法。
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