JP3896230B2 - 画像符号化装置及び画像符号化方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の色成分で構成された画像データを圧縮符号化する機能を備えた画像符号化装置及び画像符号化方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、デジタル技術の進歩により、人間の視覚に訴える高精細のカラー画像を扱う機会が増えてきている。そのため、メモリ量の低減や伝送時間の短縮のために画像データを圧縮して扱う圧縮技術の進歩も著しい。例えば、C(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)、K(ブラック)の4色の版を作成し、これを重ね合せてフルカラーの画像を形成するデジタルカラー複写機の場合は、通常、画像データを保持する大量のメモリが使用されている。そのメモリコストを低減するため、データ圧縮を行なう画像符号化処理技術が使用されている。
このデータ圧縮の処理技術には、大きく分けると可逆圧縮と非可逆圧縮とに大別することができる。可逆圧縮は、圧縮後、復元しても完全に元と同じデータが得られる方式であり、非可逆圧縮とは完全に元と同じデータが得られないが、多少の歪を生じて復元される方式である。但し、圧縮率の性能においては、一般に非可逆圧縮の方式の方が勝っている。複写機のような画像形成装置では、多少の歪は許される場合が多いので、メモリ量の低減には圧縮率の性能において優れている非可逆圧縮が多く用いられる。
但し、非可逆圧縮では、画質と圧縮率とは相反する特性があるため、従来からいかに画質を落とさずに、圧縮率を向上させるかの工夫がなされてきた。例えば、特開平5−153354号公報では、画質的に重要なK版について、非可逆圧縮方式を取らないような工夫を開示している。また、特許第2698641号の特許公報では、CMY信号からK信号を予測することで、印刷用画像データを信号間相関のより低い形態に変換可能とし、圧縮効率を高めていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来例の特開平5−153354号公報では、K信号はCMY信号と独立に処理されており、例えば、非可逆圧縮によってCMY信号の値が全て減少する歪が生ずると、コントラストの落ちた画像になってしまう欠点を有していた。また、前述した従来例の特許第2698641号の特許公報では、K信号に対しては圧縮効率を高められるものの、CMY信号に対しては非可逆圧縮が行えず、全ての信号から見た場合の圧縮効率は決して高いとは言えなかった。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、簡単な構成で、画像のコントラストを保ちつつ、高い圧縮効率の得られる画像符号化装置及び画像符号化方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、複数の色成分信号で構成された画像データを圧縮符号化する画像符号化装置において、前記複数の色成分信号を第一グループと第二グループとに分類するグループ分類手段と、前記グループ分類手段で分類した第一グループの色成分信号と、第二グループの色成分信号とを圧縮符号化する圧縮符号化手段と、前記圧縮符号化手段により圧縮符号化した第一グループの色成分信号を復元する復元手段と、前記グループ分類手段によって第一グループに分類された色成分信号の値と前記復元手段により復元された第一グループの色成分信号の値との差分の絶対値である歪量と、差分の正負である極性と、を色成分信号毎に計測する歪量計測手段と、前記歪量計測手段により計測した極性の全てが正又は負である場合に、前記歪量計測手段により計測した全ての極性と逆の極性であり、且つ、計測した歪量のうち最小の値を補正量とする補正量算出手段と、を有し、前記圧縮符号化手段は、前記第二グループの色成分信号については、前記補正量算出手段により得た補正量で補正した前記第二グループの色成分信号を、圧縮符号化することを特徴とするものである。
請求項2記載の発明は、前記圧縮符号化手段の圧縮符号化処理がDCT処理である請求項1に記載の画像符号化装置を特徴とする。
請求項3記載の発明は、前記複数の色成分信号は、シアン色成分のC信号、マゼンダ色成分のM信号、イエロー色成分のY信号、黒色成分のK信号であり、前記グループ分類手段はC、M、Y信号のグループと、K信号のグループとに分類する請求項1又は2に記載の画像符号化装置を特徴とする
【0005】
また請求項記載の発明は、複数の色成分信号で構成された画像データを圧縮符号化する画像符号化方法において、複数の色成分信号を第一グループと第二グループとに分類し、分類した第一グループの色成分信号と、第二グループの色成分信号とを圧縮符号化した後、前記圧縮符号化した第一グループの色成分信号を復元し、前記第一グループに分類された色成分信号の値と復元された第一グループの色成分信号の値との差分の絶対値である歪量と、差分の正負である極性と、を色成分信号毎に計測し、計測した極性の全てが正又は負である場合に、計測した全ての極性と逆の極性であり、且つ、計測した歪量のうち最小の値を補正量として算出すると共に、前記第二グループの色成分信号については、前記算出した補正量で補正した前記第二グループの色成分信号を圧縮符号化することを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図1は、圧縮/伸張部を有するカラー複写機の主要部を示すブロック図である。
図1において、原稿をラインセンサーを用いて光学的に読み取り、読み取った結果のR(赤)、G(緑)、B(青)信号に対し、ガンマ調整部11によるガンマ調整を行なう。さらに、フィルタ部12によるフィルタ処理、CMY変換部13によるCMY色変換処理、下地除去/K生成部14による下地除去処理やブラック版生成処理、階調処理部15による階調処理等を順次画素ごとに行なうことによって、各色の画像を形成している。書き込み手段が一つしかないようなカラー複写機の場合には、CMYKの4色版は面順次に形成される。即ち、ある1色の版が形成されてから別の色版が形成され、順次4色版が形成され、それぞれが合わされて一つのカラー画像が形成されることになる。また、書き込み手段を四つ持っているようなカラー複写機の場合には、CMYKの4色版は殆ど同時に形成が可能である。但し、装置の構成上、4色版を完全に同時形成することは困難なので、通常、多少の時間をずらして4色版の形成が行なわれる。
また、図1の中のページメモリ部17は、CMYK信号を1ページ以上に渡って保持するメモリ部分である。これは、特に書き込み手段が一つしかないようなカラー複写機においてスキャン回数を1原稿に対し1回にすれば、電力低下や騒音の低減化、読み取り速度の高速化、及びスキャンごとの速度バラツキによる画質低下の防止等に対して有効であることから必要となる。また、このページメモリ部17に記憶されたCMYKの各信号を、多少の時間ずらせて読み出せば、書き込み手段を複数持っているカラー複写機に対する4色版形成の時間ずれも可能である。
【0009】
また、このページメモリ部17は、例えば、解像度600dpi、階調性32bits/pixel、用紙サイズA3の場合、メモリ容量として280MBとなる。そのため、ページメモリ部17には圧縮したデータを記憶させ、書き込みタイミングになって圧縮/伸張部16によるデータ伸張技術を適用することで元のデータか、または殆ど元のデータに近い形に復元して階調処理部15に伝達している。このように圧縮/伸張部16によるデータ圧縮およびデータ伸張技術を適用することで、ページメモリ部17のメモリ容量を低減させることができる。また、このデータ圧縮技術によるメモリ容量の低減には、復元して完全に元と同じデータが得られる可逆圧縮よりも、多少の歪を生じて元の形に近いデータが得られる非可逆圧縮の方が、一般に低減効果が大きい。また、復元時に歪量が大きくなれば、その分画質低下を起こすこともよく知られている。
【0010】
また、図2、図3は、本発明の画像符号化装置の主要部を示すブロック図である。図2において、非可逆圧縮を行なうような情報量削減手段である圧縮符号化部2に入力するCMYK信号は、一旦、グループ分類手段であるグループ分類部1に入力され、第一グループの色成分の画像データと第二グループの色成分の画像データとに分類される。ここではグループ分類部1によって、第一グループの色成分の画像データとしてCMY信号による画像データと、第二グループの色成分の画像データとしてK信号による画像データとに分類されている。グループ別に分類されたそれぞれの画像データは、圧縮符号化部2の所定の入力端に入力する。
また、圧縮符号化部2の第一グループ圧縮符号化回路2aでは、入力した第一グループのCMY信号に圧縮符号化処理を施す。また、歪量判定部2bでは、第一グループ圧縮符号化回路2aの圧縮符号化処理によって生じた第一グループの歪量の極性を判定し、第二グループ圧縮符号化回路2cによって第二グループのK信号に圧縮符号化処理を施して生ずる歪量の極性を、前記第一グループの歪量の極性と反対になるように作用させる。ここで、第一グループの歪量と第二グループの歪量のと極性を反対にするような歪量判定部2bの作用の仕方は、例えば、第一グループの歪量の極性の判定から、第二グループの歪量とが反対極性となるように第二グループ圧縮符号化回路2cに働きかけてもよいし、第二グループ圧縮符号化回路2cで処理するK信号を操作してもよい。
【0011】
また、図3は、グループ分類部1は、第一グループの色成分の画像データとしてK信号による画像データと、第二グループの色成分の画像データとしてCMY信号による画像データとに分類する。グループ別に分類されたそれぞれの画像データは、圧縮符号化部2の所定の入力端に入力する。圧縮符号化部2の第一グループ圧縮符号化回路2aでは、入力した第一グループのK信号に圧縮符号化処理を施す。また、歪量判定部2bでは、第一グループ圧縮符号化回路2aの圧縮符号化処理によって生じた第一グループの歪量の極性を判定し、第二グループ圧縮符号化回路2cによって第二グループのCMY信号に圧縮符号化処理を施して生ずる歪量の極性を、前記第一グループの歪量の極性と反対になるように作用させる。
また、図4は、図2に基く画像符号化装置をより詳細に示したブロック図の一例である。図において、グループ分類部1は、第一グループのCMY信号による画像データと、第二グループのK信号による画像データとに分類する。分類された各画像データは、圧縮符号化部2の所定の入力端に入力する。また、圧縮符号化部2の各圧縮符号化回路は、例えば、画像データを8×8画素のブロック単位にDCT(Discrete Cosine Transform)処理を施すDCT回路、前記DCT回路によって生成された変換係数を量子化する量子化回路、及び量子化結果をエントロピー符号化するエントロピー符号化回路等から構成されている。先ず初めに、第一グループのC信号がDCT回路2C1、量子化回路2C2及びエントロピー符号化回路2C3によって圧縮符号化処理されてページメモリ部17に記憶される。
【0012】
一方、DCT回路2C1及び量子化回路2C2によって圧縮処理された信号の一部は復元部5に戻され、逆量子化回路5C2及び逆DCT回路5C1によって元のC信号に近い形に復元処理されて、歪量計測手段である歪量計測部3に入力する。歪量計測部3では、圧縮符号化部2で処理する前のC信号と、復元部5によって復元処理されたC信号とから、歪量計測回路3C1によって歪量の大きさと極性を画素単位に計測する。計測された結果は補正量算出手段である補正量算出部4に伝えられる。以上の各処理をC信号、M信号、Y信号について行ない、計測された各信号の歪量の大きさと極性を補正量算出部4に伝える。
また、補正量算出部4では、先ずCMY信号の歪量の極性を調べる。3信号の歪量の極性の全てが正または負であった場合、3信号の歪量の絶対値の最小値を選択し、出力する。例えば、C信号の歪量ΔC=6、M信号の歪量ΔM=2、Y信号の歪量ΔY=5ならば、補正量算出部4の出力Δ補正=2となり、また、ΔC=−3、ΔM=−5、ΔY=−4ならば、補正量算出部4の出力Δ補正=−3となる。ここで得られた補正値をK信号補正量演算部6によってK信号から減算させる。この状態を示した一例を図6に示す。即ち、図6では、C信号を圧縮符号化処理した際に発生した歪量をΔC=−3とし、M信号を圧縮符号化処理した際に発生した歪量をΔM=−5とし、Y信号を圧縮符号化処理した際に発生した歪量をΔY=−4とした場合、圧縮符号化処理前のK信号に補正すべき補正量は、3信号の歪量の絶対値の最小値であるC信号の歪量ΔC=−3となり、K信号から減算した処置が施されている。このことは、補正量の極性を反対にした値が、K信号に加えられることと同じである。
【0013】
このように、CMY信号を圧縮符号化処理した際に発生した歪量の一部を、K信号に置き換えて視覚効果の得られる補正を行なっている。また、本発明の補正量算出部4では、3信号の歪量の極性に正、負が混じっている場合には、補正量算出部4の出力Δ補正=0としている。また、上記のΔC=−3、ΔM=−5、ΔY=−4の場合のようにCMY信号が全体的に減少傾向にあると、コントラストの低下した画像になってしまうが、K信号を3だけ増加させ圧縮符号化処理を施すことによって、画質劣化を低減することが可能である。
また、CMY信号が全体的に増加傾向となる場合には、コントラストの強調された画像になってしまうが、K信号を所定の値だけ減少させ圧縮符号化処理を施すことによって、コントラストの強調を抑制することが可能となる。また、K信号補正量演算部6によって補正値を減算させられたK信号も、DCT回路2K1、量子化回路2K2及びエントロピー符号化回路2K3によって圧縮符号化処理されるため、K信号にも新たな歪が発生する。しかし、圧縮符号化処理されるK信号が元のデータよりCMY信号の歪量に応じた分だけシフトしているので、確実にコントラストの補正がなされることは言うまでもない。
また、補正量算出部4の補正量の算出方法は、上述したものとは限らない。C信号の歪量ΔC、M信号の歪量ΔM、Y信号の歪量ΔYにおける絶対値の最大値や平均値を利用することも可能である。また、ΔC、ΔM、ΔYの絶対値の最大値や平均値に所定値を乗じた値を出力してもよい。また、乗じる所定値を変動させても構わない。
【0014】
また、図5は、図3に基く画像符号化装置をより詳細に示したブロック図の一例である。図において、グループ分類部1は、第一グループのK信号による画像データと、第二グループのCMY信号による画像データとに分類する。分類された各画像データは、圧縮符号化部2の所定の入力端に入力する。また、圧縮符号化部2の各圧縮符号化回路は、例えば、画像データを8×8画素のブロック単位にDCT(Discrete Cosine Transform)処理を施すDCT回路、前記DCT回路によって生成された変換係数を量子化する量子化回路、及び量子化結果をエントロピー符号化するエントロピー符号化回路等から構成されていることは図4の場合と同じである。
さらに、この場合には、初めに第一グループのK信号がDCT回路2K1、量子化回路2K2及びエントロピー符号化回路2K3によって圧縮符号化処理されてページメモリ部17に記憶される。また、DCT回路2K1及び量子化回路2K2によって処理された信号の一部は復元部5に戻され、逆量子化回路5K2及び逆DCT回路5K1によって元のK信号に近い形に復元処理されて、歪量計測部3に入力する。歪量計測部3では、処理する前のK信号と、復元部5によって復元処理されたK信号とから、歪量計測回路3K1によって歪量の大きさと極性を画素単位に計測する。計測された結果は補正量算出部4に伝えられる。
【0015】
また、補正量算出部4は、次に圧縮符号化処理する信号がC信号ならば、C信号補正量演算部7に歪量計測回路3K1によって得た歪量の大きさと極性を補正値として出力する。C信号補正量演算部7は、得られた補正値をC信号から減算させる。このようにして補正処理の行われたC信号は、圧縮符号化部2のDCT回路2C1、量子化回路2C2及びエントロピー符号化回路2C3によって圧縮符号化処理が行われ、ページメモリ部17に記憶される。同様にしてM信号補正量演算部8、Y信号補正量演算部9によって補正処理の行われたM信号、Y信号は、圧縮符号化部2によって圧縮符号化処理が行われ、次々にページメモリ部17に記憶される。ここで、補正量算出部4の出力は、上述したように歪量計測回路3K1によって得た歪量の大きさと極性を補正値として出力してもよいし、所定値を乗じた値で出力してもよい。
また、圧縮符号化部2の圧縮符号化処理を図4、図5ではブロック単位にDCT(Discrete Cosine Transform)処理を施すことで説明したが、DCT処理に限ったものではなく、アダマール変換等の他の直交変換、サブバンド変換、ウェーブレッド変換、またはBTC(Block Truncation Coding)等を用いてもよい。エントロピー符号化も、圧縮率の向上には効果的であるが、固定長圧縮を行なう場合には不要である。また、補正を受けた信号に対しては、圧縮符号化処理をしない場合もある。
また、実施形態の説明には、情報量削減手段として非可逆圧縮を行なうような圧縮符号化部2で説明したが、LSB側nビットの切り捨てやテーブルを用いたビット数削減等の単なる画素単位の量子化でも構わない。また、CMY信号に対し切り捨ての量子化、K信号に対し切り上げの量子化、またはその逆を行なうように構成されたものでもよい。
【0016】
【発明の効果】
以上のよう本発明によれば、複数の色成分信号を第一グループと第二グループとに分類し、分類した第一グループの色成分信号と、第二グループの色成分信号とを圧縮符号化した後、圧縮符号化した第一グループの色成分信号を復元し、第一グループに分類された色成分信号の値と復元された第一グループの色成分信号の値との差分の絶対値である歪量と、差分の正負である極性と、を色成分信号毎に計測し、計測した極性の全てが正又は負である場合に、計測した全ての極性と逆の極性であり、且つ、計測した歪量のうち最小の値を補正量として算出すると共に、前記第二グループの色成分信号については、算出した補正量で補正した第二グループの色成分信号を圧縮符号化することで、全体の画像のコントラストを保ちつつ、高い圧縮効率を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】圧縮/伸張部を有するカラー複写機の主要部を示すブロック図である。
【図2】第一グループの色成分の画像データをCMY信号とした本発明の画像符号化装置の主要部を示すブロック図である。
【図3】第一グループの色成分の画像データをK信号とした本発明の画像符号化装置の主要部を示すブロック図である。
【図4】上記図2の本発明の実施形態を示す画像符号化装置において、より詳細に示したブロック図である。
【図5】上記図3の本発明の実施形態を示す画像符号化装置において、より詳細に示したブロック図である。
【図6】第一グループのCMY信号による歪量に基いて第二グループのK信号を補正する様子を示した説明図である。
【符号の説明】
1 グループ分類部(グループ分類手段)
2 圧縮符号化部(情報量削減手段)
2a 第一グループ圧縮符号化回路
2b 歪量判定部
2c 第二グループ圧縮符号化回路
2C1、2M1、2Y1、2K1 DCT回路
2C2、2M2、2Y2、2K2 量子化回路
2C3、2M3、2Y3、2K3 エントロピー符号化回路
3 歪量計測部(歪量計測手段)
3C1、3M1、3Y1、3K1 歪量計測回路
4 補正量算出部(補正量算出手段)
5 復元部
5C1、5M1、5Y1、5K1 逆DCT回路
5C2、5M2、5Y2、5K2 逆量子化回路
6 K信号補正量演算部
7 C信号補正量演算部
8 M信号補正量演算部
9 Y信号補正量演算部
11 ガンマ調整部
12 フィルタ部
13 CMY変換部
14 下地除去/K生成部
15 階調処理部
16 圧縮/伸張部
17 ページメモリ部

Claims (4)

  1. 複数の色成分信号で構成された画像データを圧縮符号化する画像符号化装置において、
    前記複数の色成分信号を第一グループと第二グループとに分類するグループ分類手段と、
    前記グループ分類手段で分類した第一グループの色成分信号と、第二グループの色成分信号とを圧縮符号化する圧縮符号化手段と、
    前記圧縮符号化手段により圧縮符号化した第一グループの色成分信号を復元する復元手段と、
    前記グループ分類手段によって第一グループに分類された色成分信号の値と前記復元手段により復元された第一グループの色成分信号の値との差分の絶対値である歪量と、差分の正負である極性と、を色成分信号毎に計測する歪量計測手段と、
    前記歪量計測手段により計測した極性の全てが正又は負である場合に、前記歪量計測手段により計測した全ての極性と逆の極性であり、且つ、計測した歪量のうち最小の値を補正量とする補正量算出手段と、
    を有し、
    前記圧縮符号化手段は、前記第二グループの色成分信号については、前記補正量算出手段により得た補正量で補正した前記第二グループの色成分信号を、圧縮符号化することを特徴とする画像符号化装置。
  2. 前記圧縮符号化手段の圧縮符号化処理がDCT処理であることを特徴とする請求項1に記載の画像符号化装置。
  3. 前記複数の色成分信号は、シアン色成分のC信号、マゼンダ色成分のM信号、イエロー色成分のY信号、黒色成分のK信号であり、前記グループ分類手段はC、M、Y信号のグループと、K信号のグループとに分類することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像符号化装置。
  4. 複数の色成分信号で構成された画像データを圧縮符号化する画像符号化方法において、複数の色成分信号を第一グループと第二グループとに分類し、分類した第一グループの色成分信号と、第二グループの色成分信号とを圧縮符号化した後、前記圧縮符号化した第一グループの色成分信号を復元し、前記第一グループに分類された色成分信号の値と復元された第一グループの色成分信号の値との差分の絶対値である歪量と、差分の正負である極性と、を色成分信号毎に計測し、計測した極性の全てが正又は負である場合に、計測した全ての極性と逆の極性であり、且つ、計測した歪量のうち最小の値を補正量として算出すると共に、
    前記第二グループの色成分信号については、前記算出した補正量で補正した前記第二グループの色成分信号を圧縮符号化することを特徴とする画像符号化方法。
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