JP3984817B2 - 画像処理装置およびその方法、媒体、プログラム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データの符号化及びその復号化に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、カラー静止画像の圧縮方式には、離散コサイン変換を利用したJPEG方式や、Wavelet変換を利用した方式が多く使われてきた。そしてこの種の符号化方式は、符号化対象となる画像の種類や、符号化対象となる画像の読み込み手法によらず、画像全体に対して均一に所定の符号化処理を施すことで、画像データの符号化および復号化を実現している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、一般的に、符号化対象が写真などの自然画像は、符号化を施しても比較的画質の劣化は目立ちにくいのに対して、文字やコンピュータグラフィックス、細線、印刷網点などの非自然画像は、符号化を施したときの画質の劣化が目立ちやすいという性質を持つ。
【0004】
このため、写真などの自然画像と文字などの非自然画像とが合成された合成画像について符号化しようとした場合、画質の劣化の大きい画像にあわせて画像全体を均一に符号化したのでは十分な圧縮率が得られず、また、圧縮効率をあげて画像全体を均一に符号化したのでは、画質の劣化が著しい部分が生じてしまうという問題がある。
【0005】
さらに符号化対象となる画像をスキャナ等の画像入力装置で読み込む際、読み込み手法が連続スキャンの場合、所望の圧縮結果が得られない時でも、基本的に再スキャンができないという問題がある。すなわち、再スキャンを行おうとすると、連続スキャンで読み込まれた画像のうち、所望の圧縮結果が得られなかった画像に対応する原稿を取り出し、再スキャンさせるといった仕組みをスキャナに付加する必要があり、現実的でない。このため、極力再スキャンを回避できる柔軟な符号化処理が望まれている。
【0006】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、自然画像と非自然画像とを合成してなる合成画像を、圧縮後の画質の劣化を抑えつつ、高い圧縮効率で符号化・復号化することができ、かつ連続スキャンに対応した符号化・復号化処理が可能な画像処理装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、例えば本発明の画像処理装置は以下の構成を備える。すなわち、
画像データを入力する入力手段と、
前記入力手段から入力された画像データを構成する複数の領域のそれぞれについて、画像の種類を判定する第一判定手段と、
前記入力手段から入力された画像データが、連続スキャンにより入力されたか単スキャンにより入力されたかを判定する第二判定手段と、
前記第一判定手段と前記第二判定手段による判定結果に基づいて前記各領域の圧縮に使用する符号化手法を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された符号化手法を用いて前記各領域を圧縮する圧縮手段と、を備え、
前記選択手段は、
前記画像の種類が第1の種類である場合は、前記画像データが連続スキャンにより入力されたか否かに関わらず、第1の符号化手法を選択し、
前記画像の種類が第2の種類であり、かつ前記画像データが単スキャンにより入力された場合は、第2の符号化手法を選択し、
前記画像の種類が第2の種類であり、かつ前記画像データ連続スキャンにより入力された場合は、第3の符号化手法を選択し、
前記第1の符号化手法は、前記第2及び第3の符号化手法よりも圧縮率が高く、前記第3の符号化手法は、前記第2の符号化手法よりも圧縮率が高いことを特徴とする。
【0008】
また、本発明の画像処理方法は以下の構成を備える。すなわち、
画像データを入力する入力工程と、
前記入力工程において入力された画像データを構成する複数の領域のそれぞれについて、画像の種類を判定する第一判定工程と、
前記入力工程において入力された画像データが、連続スキャンにより入力されたか単スキャンにより入力されたかを判定する第二判定工程と、
前記第一判定工程と前記第二判定工程による判定結果に基づいて前記各領域の圧縮に使用する符号化手法を選択する選択工程と、
前記選択工程により選択された符号化手法を用いて前記各領域を圧縮する圧縮工程と、を備え、
前記選択工程は、
前記画像の種類が第1の種類である場合は、前記画像データが連続スキャンにより入力されたか否かに関わらず、第1の符号化手法を選択し、
前記画像の種類が第2の種類であり、かつ前記画像データが単スキャンにより入力された場合は、第2の符号化手法を選択し、
前記画像の種類が第2の種類であり、かつ前記画像データが連続スキャンにより入力された場合は、第3の符号化手法を選択し、
前記第1の符号化手法は、前記第2及び第3の符号化手法よりも圧縮率が高く、前記第3の符号化手法は、前記第2の符号化手法よりも圧縮率が高いことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、必要に応じて添付図面を参照しながら本発明に係る実施形態を詳細に説明する。
【0010】
<第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態にかかる画像処理装置を備える画像処理システム全体の構成および動作概要を第14図を用いて説明する。
1.画像処理システムの全体構成および画像処理装置の動作概要
第14図は本発明の第1の実施形態にかかる画像処理装置を備える画像処理システムの全体構成を示す図で、1401は画像入力装置、1402は画像処理装置、1403は画像出力装置である。画像処理装置1402は、さらに画像データ入力部1404、画像符号化部1405、画像データ保存部1406、画像復号化部1407、画像データ出力部1408を備える。
【0011】
画像入力装置である原稿読み取り装置(単スキャン、詳細は後述)あるいは、自動原稿送り装置を備える原稿読み取り装置(連続スキャン、詳細は後述)により生成された画像データは、画像データ入力部1404を介して画像符号化部1405に入力される。画像符号化部1405では画像データが複数のタイル(領域)に分割され、各々のタイルについて、文字属性のタイルであるか写真属性のタイルであるかが判定される。かかる判定結果と、上述の画像入力装置が単スキャンであるか連続スキャンであるかを示すスキャン手法に関する識別情報(不図示)とに基づいて、文字属性のタイルに用いる第1の符号化手法と、写真属性のタイルに用いる第2の符号化手法とが選択される。選択された符号化手法によりタイルが順次圧縮されるとともに、符号化にあたりどのような符号化手法を用いたかを示す情報もタイルごとに順次圧縮される。符号化された画像データの構造は、ヘッダ部に符号化手法を示す情報が配置され、その後ろにタイルを圧縮して得られた画像符号化データが配置され、画像データ保存部1406に格納される。
【0012】
一方、画像データ保存部1406に格納された圧縮データは必要に応じて画像復号化部1407に送信され、画像復号化部1407では、ヘッダ部における符号化手法を示す情報に基づいて復号化され、画像データ出力部1408を介して画像出力装置1403に出力される。
【0013】
次に、本実施形態にかかる画像処理装置を備える画像処理システムの各構成装置および各構成装置の機能について詳細を説明する。
【0014】
2.画像入力装置
画像入力装置1401は、画像処理装置1402に対して画像データを提供する装置であり、上述のように、原稿読み取り装置(スキャナ)の他にも、画像データが記録された記録媒体(CD、FD、MO等)の読み込みが可能な外部機器、ネットワークに接続し画像データの受信が可能な通信装置などが考えられる。また、提供される画像データのデータ形式としては、いわゆるビットマップなどの画像データと、ページ記述言語(PDL)で記載された画像データ等が挙げられる。
【0015】
本実施形態においては、画像入力装置1401として原稿読み取り装置を用いた場合について述べる。なお、原稿読み取り装置には、単スキャン方式によるものと、連続スキャン方式によるものとがあり、方式の違いにより後述する画像処理装置1402における処理が異なってくるため、以下に両方式の装置構成について述べることとする。
(1)単スキャン方式の原稿読み取り装置
第11図は単スキャン方式の原稿読み取り装置であるマルチファンクションデジタル画像入出力装置(以下、MFP)の一例を示すもので、カラー機の構成を側断面図として図示している。
【0016】
第11図におけるMFP1100は、原稿画像を読み取るイメージリーダ部1101(画像入力部)と、イメージリーダ部1101で読み取った画像データを再現するプリンタ部1102(画像出力部)とに大きく分けられる。また、ここでは、自動原稿送り装置を載せていない構成を示している(すなわち、単スキャンの構成である)。自動原稿送り装置に関しては、第12図で説明する。
【0017】
イメージリーダ部1101は、ここでは400dpi(dots/inch)の解像度で原稿を読み取り、デジタル信号処理を行う。プリンタ部1102は、イメージリーダ部1101によつて読み取られた原稿画像に対応した画像を指定用紙にフルカラープリント出力する。
【0018】
イメージリーダ部1101において、原稿台ガラス1103上の原稿1104は、ランプ1105により照射される。反射した光はミラー1106、1107、1108に導かれ、レンズ1109によつて、集光され、電気信号に変換する3ラインセンサ(以下、CCD)1110上に像を結ぶ。CCD1110からの電気信号はフルカラー情報レツド(R)、グリーン(G)、ブルー(B)成分(すなわち画像信号)として信号処理部1111に送られる。なお、1105、1106を固定しているキヤリツジは速度vで、1107、1108は速度1/2vでラインセンサの電気的走査(主走査)方向に対して垂直方向に機械的に動くことによつて、原稿全面を走査(副走査)する。
【0019】
信号処理部1111においては、CCD1110より送られた画像信号を電気的に処理し、第1図において後述する画像処理を施した後、マゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)、ブラツク(Bk)の各成分に分解する。
【0020】
信号処理部1111においてM、C、Y、Bkの各成分に分解された各画像信号は、画像データとして外部出力することが可能である。また、印刷することも可能で、参考までに以下に印刷排紙されるまでの手順について記載する。すなわち、信号処理部1111において分解された各画像信号は、レーザドライバ1112に送られる。レーザドライバ1112では、送られてきた各画像信号に応じ、半導体レーザ1113を変調駆動する。半導体レーザ1113より照射されたレーザ光は、ポリゴンミラー1114、f−θレンズ1115、ミラー1116を介し、感光ドラム1117上を走査する。
【0021】
1118は回転現像器であり、マゼンタ現像部1119、シアン現像部1120、イエロー現像部1121、ブラツク現像部1122により構成され、4つの現像部が交互に感光ドラム1117に接し、感光ドラム上に形成された潜像現像をトナーで現像する。1123は転写ドラムであり、用紙カセツト1124または1125より供給された用紙はこの転写ドラム1123に巻き付けられ、感光ドラム上に現像された像が用紙に転写される。
【0022】
この様にして、M、C、Y、Bkの4色が順次転写された後に、用紙は定着ユニツト1126を通過し、トナーが用紙に定着した後に排紙される。
(2)連続スキャン方式の原稿読み取り装置
(a)自動原稿送り装置の構成
第12図は原稿読み取り装置であるマルチファンクションデジタル画像入力装置(MFP)とともに使用することで連続スキャンが可能となる自動原稿送り装置に関する断面図である。
【0023】
自動原稿送り装置(ADF)は、MFP1100のイメージリーダ部1101上に設置され、原稿台ガラス1103上の原稿を読み取り終わると、次の原稿を原稿台ガラス1103上にセットすると共に、読み取り済みの原稿を原稿台ガラス1103上から移動し、排紙部まで来たところで排紙駆動系により、排紙を行うよう構成され、複数枚の原稿を連続して読み取る、いわゆる"流し読み"(連続スキャン)を行うことができる。
【0024】
ADF1200には、原稿束1201をセットする原稿積載台1202が装備されている。1101はMFP1100のイメージリーダ部1101を示し、1103、1105も、各々MFP1100のイメージリーダ部1101内の原稿台ガラス1103、ランプ1105を示している。
【0025】
また、原稿積載台1202には、給送手段の一部が配され、また原稿搬送長手方向に原稿検知センサ1203、第1原稿サイズ検知センサ1204、第2原稿サイズ検知センサ1205、第3原稿サイズ検知センサ1206が配設されている。
【0026】
この給送手段は、搬送ローラ1207、分離ローラ1208、不図示の分離・搬送モータ、レジストローラ1209、排紙ローラ1210、レジストセンサ1211、排紙センサ1212、シャッタ1213、ウエイト1214から構成されている。ここで、不図示のシャッタソレノイドを引くことにより、シャッタ1213を引上げてウエイト1214を下ろす。そして、搬送ローラ1207と分離ローラ1208とを不図示の前記分離・搬送モータにより正転させ、原稿載置台1202上の原稿束1201の最下部から原稿を1枚ずつ分離する。
【0027】
原稿束1201より分離されシートバスaにある原稿は、レジストローラ1209によりシートバスbに搬送され、露光・読み取り位置を通過する。露光・読み取り位置では、搬送された状態のまま原稿の読み取りを行う。原稿は露光・読み取り位置通過後、シートバスcを通り、排紙ローラ1210により排紙トレイ1215上に排出される。1216はシート検知センサであり、排紙トレイ1215上の用紙の有無を検知する。
【0028】
(b)自動原稿送り装置の動作シーケンス
第13図は自動原稿送り装置ADF1200の動作シーケンスを示すフローチャートである。
【0029】
ステップS1301では原稿搬送開始状態にあるか否かを監視する。原稿搬送開始状態であるか否かは、MFP1100より原稿束1201の1枚目の原稿が送られたことを示す原稿搬送開始信号を受信したか否かにより判断する。
【0030】
ステップS1301で、原稿搬送開始状態であると判断された場合には、ステップS1302において原稿の分離動作を開始する。具体的には、第12図におけるシャッタ1213を上げ、ウエイト1214を下ろし、分離・搬送モータを正転させ(ステップS1302)、搬送ローラ1207と分離ローラ1208とを駆動する。この時、レジストローラ1209と排紙ローラ1210は駆動しない。次に、レジストセンサ1211からの信号により、分離済原稿の先端をレジストセンサ1211が検知したか否かを判断し(ステップS1303)、分離済原稿の先端を検知したと判断したら、ステップS1304においてタイマをスタートさせる。タイマは分離・搬送モータの駆動を停止するためのもので、原稿がレジストローラ1209に突き当てられるタイミングで、タイムアップするよう設定されている。これにより原稿の斜行を取り除くことができる。
【0031】
スタートしたタイマは、ステップS1305で終了したか否かを監視し、終了した場合には、分離・搬送モータを停止し、分離動作が終了する(ステップS1306)。
【0032】
次に、分離・搬送モータの回転方向を逆転して、搬送ローラ1207と分離ローラ1208との駆動を切放するとともに、レジストローラ1209と排紙ローラ1210とを駆動し、レジストローラ1209に突き当てられた状態の原稿の搬送を開始する(ステップS1307)。原稿は、本体の光学系固定位置上を搬送されながら読み取り動作が行われ、レジストセンサ1211からの信号により、原稿後端をレジストセンサ1211が検知したか否かを判断し(ステップS1308)、検知したと判断したら、原稿後端が読み取り位置を通過したところでモータを停止するようタイマをスタートする(ステップS1309)。タイマがタイムアップすると(ステップS1310)、分離・搬送モータを停止し(ステップS1311)、読み取り動作が終了する。
【0033】
ここで、原稿検知センサ1203からの信号により、次の原稿が有るか否かを判断する(ステップS1312)。次の原稿が有ると判断したら、ステップS1302に戻り、次の読み取り原稿を上記同様のステップでステップS1306まで行う。この間、レジストローラ1209と排紙ローラ1210とは駆動されていないため、読み取り済原稿は、読み取り位置に後端がある状態で保持されている。
【0034】
次に、ステップS1307に進み、ステップS1311まで行うと、分離・搬送モータが逆転し、レジストローラ1209と排紙ローラ1210とを駆動して、次の原稿の読み取り動作を行うと同時に、読み取り済原稿を排紙トレイ1215上に排出する。ステップS1312において、原稿検知センサ1203が次の原稿が無いと判断した場合、読み取り済の原稿が原稿束1201の最終紙であると判断するため、次の原稿の分離動作を行わずにステップS1313に進み、分離・搬送モータを逆転し、排紙ローラ1210を駆動して最終紙の排紙動作を開始する。
【0035】
動作開始時には、構成上、原稿は、排紙ローラ1210にニップされていることから排紙ローラ1210付近に配置された排紙センサ1212は原稿を検知しているので、ステップS1314で排紙センサ1212が原稿後端の検知を行い、後端を検知したならば、原稿後端が排紙ローラ1210を抜けるまでの間モータ駆動した後、分離・搬送モータを停止する(ステップS1315)。
【0036】
以上の構成および動作シーケンスにより原稿が連続的に送られ、MFPにより連続スキャンされる。
【0037】
3.画像処理装置
次に、本発明の第1の実施形態にかかる画像処理装置について説明する。
【0038】
第1図は、本発明の第1の実施形態にかかる画像処理装置についての機能ブロックの一例を示す図で、上述のように、画像データ入力部1404、画像符号化部1405、画像データ保存部1406、画像復号化部1407、画像データ出力部1408とに大別でき、それぞれ、ブロックで図示した機能を備える。
【0039】
(1)画像データ入力部1404
画像データ入力部1404は、イメージスキャナ部130とページ記述言語レンダリング部140とを備え、上述の画像入力装置1401からの異なる種類の画像データのデータ形式に対応している。イメージスキャナ部130、ページ記述言語レンダリング部140ともに、入力された画像データに基づいて、画像符号化部1405に対して画像データと属性フラグの出力を行う。
【0040】
イメージスキャナ部130は、画像入力装置1401からのデータがビットマップ等の画像データであった場合に処理を実行し、入力された画像データを像域分離処理することで属性フラグを生成する。
【0041】
ここで、像域分離処理とは、読み取られた画素が文字属性であるか写真属性であるかを判定するものであり、例えば原稿画像中の黒文字部を構成する画素が存在すると、この画素の属性フラグを"1"として出力し、黒文字部でなければ"0"の如く出力する。以下に第4図、第5図により、像域分離処理に関してさらに詳細に説明する。
【0042】
第4a図は、後にも説明するが、写真領域と文字領域が混在している原稿画像の例であり、ページ全体の構成を示している。ひとつのページ400内に文字領域410、網点印刷写真領域(以下、写真領域)420が混在している様子を示している。
【0043】
ここでイメージスキャナ部130はこの原稿画像を画像入力装置1401を用いてカラーのCCDセンサによって走査させ、画素ごとのカラーデジタル信号(R、G、B)として読み取る。読み取られたRGB信号は画像の領域ごとの属性によって決まる特徴を持っている。各領域においてCCDセンサが読み取る信号値(R、G、B)のうちのG信号をCCDの並び方向にプロットしたものの一例を第5図の500に示す。横軸がCCDの画素位置を示し、縦軸が信号値を表し、縦軸の上部が白、下部が黒を示している。
【0044】
第5図で510、520はそれぞれ第4図の410、420の領域を読み取った場合に特徴的に現れる特性の一例を示している。
【0045】
各領域ごとの特徴を説明すると、510は文字領域410の特性を示すものであり、白地に黒い文字が書かれているので、その信号値のプロットは白地部511から文字部512にかけて急激に読み取り信号値が変化するような特性となる。
【0046】
520は網点画像である写真領域420の特性を示すものであり、白地521とその上に印刷された網点522との繰り返しとなるので信号値のプロットしたものは図で示したように白と黒が高い頻度で繰り返す特性となる。
【0047】
読みとられた画素が文字属性であるか写真属性であるかを判定するためには、上で説明したような領域ごとの特徴を読みとり、信号値から検出して判定するようにすればよい。そのためには注目画素近傍での画像データの変化量あるいは変化量の一定区間内の積算値、周辺画素の輝度値(白地か色のついた背景か)、一定区間内の画像データの白から黒への変化の回数、など周知の手法を用いた特徴量抽出手法を用い、それに基づいた周知の属性判別手法を用いることができる。
【0048】
像域分離処理をした結果、例えば原稿画像中の黒文字部を構成する画素が存在すると、この画素の属性フラグを"1"として出力し、黒文字部でなければ"0"の如く出力する。第4b図は像域分離処理した結果、文字領域と判断された領域における文字属性フラグを示すものであり、図中の黒で表す画素が文字属性を持つ画素であり文字属性フラグ=1が生成され、それ以外の写真領域は、文字属性フラグ=0(図では白い部分)となっている。
【0049】
このようにして、イメージスキャナ部130から画像データ131とともに属性フラグ132が画像符号化部1405に対して出力される。
【0050】
一方、ページ記述言語(PDL)レンダリング部140は、画像入力装置1401からの画像データがページ記述言語であった場合に処理を実行する。すなわち、PDLレンダリング部140ではPDLコマンドを解釈して画像データを生成する。このときコマンドの種別を示す情報を参照して、イメージスキャナ部130と同じように黒文字画素を識別し、属性フラグデータを生成する。そして、画像データ141と属性フラグデータ142が画像符号化部1405に入力される。
【0051】
なお、属性フラグデータ132、142においては、黒文字を示すものに限定されるわけではない。例えば、色文字領域、網点領域、ベクターグラフィックス領域など各種属性を示す多ビットの情報を属性フラグデータとして用いることもできる。
【0052】
(2)画像符号化部、画像データ保存部、画像復号化部
画像符号化部1405および画像復号化部1407は、画像データ入力部1404により入力された画像データ(131または141)および属性フラグ(132または142)に基づいて、画像の符号化および復号化を行う。また、画像データ保存部1406は、画像符号化部1405において符号化された画像データを保存する。
【0053】
100は画像入力系を切り替えるセレクタ、101は圧縮用ブロックラインバッファ、102は属性フラグデータ符号化部、103は画像データ符号化部、104は圧縮メモリ、105は大容量な外部記憶装置(HDD)、106は圧縮メモリ、107は属性フラグデータ復号化部、108は画像データ復号化部、109は展開用ブロックバッファである。また110は、上述した画像出力装置1403とのI/Fとして機能するプリンタ部である。以下、各々の機能ブロック(100乃至110)について、第6図に示す処理フロー(画像データの符号化に関する処理フロー)と併せて説明する。
【0054】
制御手段(不図示)から、画像データの入力指示がされると(ステップS600)、画像データ入力部1404は画像データの入力を実行する(ステップS601)。セレクタ100は、用途に応じて、画像データ入力部1404を切り替えることができる。また、セレクタ100は、画像データの入力とともに、画像データ入力部1404より上述の属性フラグ132(または142)を受け取る。
【0055】
圧縮ブロックラインバッファ101では、画像データを複数のタイルに分割する。その後、タイルごとの画像データは画像データ符号化部103に入力される。また、画素ごとの属性フラグデータは、符号属性判定部120と属性フラグデータ符号化部102に入力され、像域ごとの属性フラグが生成される(ステップS602)。
【0056】
ここでは説明の便宜上、タイルの大きさをM画素xN画素とする(M、Nは自然数)。離散コサイン変換符号化(JPEG)を用いたカラー情報の符号化と、ランレングス符号化を用いた属性フラグデータの符号化は、タイルごとに、すなわちMxN画素ごとに施される。
【0057】
ただし、符号化手法として離散コサイン変換符号化を適用する場合には、M、Nはウィンドウサイズの倍数でなければならない。この実施形態において、圧縮のためのウィンドウサイズを8x8画素とし、M=N=32とすれば、32x32画素からなるタイルの中をさらに16個の8x8画素に分割して8x8画素単位でJPEG圧縮を行うことになる。以後、M=N=32として説明するが、もちろん、本発明はその値に限定されるわけではない。
【0058】
また、ここでは、符号化手法の例として、離散コサイン変換符号化、ランレングス符号化を示すが、これに限定するものではなく、他の符号化手法によるものでも良い。
【0059】
さて、符号属性判定部120では、圧縮用ブロックラインバッファ101から入力された32x32画素の属性フラグデータが文字属性であるか否かを統計処理により判定する(ステップS603)。なお、属性フラグデータは、各画素ごとにつけられるものである。本実施形態では、さらに、タイルごとの属性フラグデータを決定する。なぜなら、本実施形態では、タイルを単位として符号化を施すからである。そこで、文字属性と判定された画素が、一のタイルあたりいくつ含まれているかをカウントする(ステップS604、ステップS605)。一のタイルに含まれる文字属性の画素の数iが所定のしきい値jをこえるなら、当該タイルを文字属性のタイルとして判定する(ステップS606)。これを画像全体について繰り返し、文字属性のタイルなのか、写真属性のタイルなのかを、タイルごとに決定する(ステップS607、ステップS608)。続いて、画像入力装置1401における画像の入力手法が単スキャンであるのか連続スキャンで読み込まれているものなのかを、図示しないCPUなどの制御手段から情報を受け取る(ステップS609−1、ステップS609−2)。
【0060】
ここで単スキャンなのか、連続スキャンであるかの判定は、上述のイメージリーダ部1101に相当する単スキャン、すなわち、ADF1200が装着されていないイメージリーダで原稿を読み取る場合、または、ADF1200が装着されているMFP1100でも、ADF1200を使用せずに原稿台ガラス803上に直接原稿を置いてスキャンする場合を単スキャンと定義し、ADF1200を使用して段階で、その枚数によらずに連続スキャンと定義しても良い。
【0061】
さらにはADF1200使用時に、スキャン開始を行う前に、何枚の原稿束なのかを数えるような動作を行う構成としても良い。すなわち第13図の一連のステップを行うことで、実際にスキャンにより原稿を取り込む前に、何枚の原稿束であるのかカウントするのである。この枚数が所定の数値以上の場合には連続スキャンと定義し、以下の場合に単スキャンと定義する。この所定の数値は、圧縮メモリ104、外部記憶装置105の記憶媒体の容量によって可変しても良く、例えば、記憶容量が、A3サイズ10枚分の容量を持っている場合には、A3サイズ10枚連続スキャンまでは単スキャン、それ以上は連続スキャンと定義しても良い。
【0062】
符号量子化マトリクス選択部121では、ステップS607乃至ステップS609−2の結果に基づいて符号化を行う量子化マトリクスを選択し、量子化マトリクスの選択信号を画像データ符号化部103に送出する(ステップS610、ステップS611)。量子化係数(量子化マトリクス)の具体的な選択方法は後述する。
【0063】
画像データ符号化部103では、選択された量子化マトリックスを用いて、1のタイルに含まれる16個の8x8画素ウィンドウに対し周知のDCT変換を用いて量子化し、画像符号化データを生成する(ステップS612)。一方、属性フラグ符号化部102は、一のタイルに含まれる画素の属性フラグデータを符号化して属性フラグ符号化データを生成する。
【0064】
このようにして、属性フラグデータ符号化部102、画像データ符号化部103で生成された符号化データ(画像符号化データ、属性フラグ符号化データ)は、圧縮メモリ104を経由してハードディスク105に圧縮画像データとして記憶される。
【0065】
記憶された圧縮画像データをプリンタ部110を介して出力する際は、ハードディスク105に記憶されている圧縮画像データを読み出し、以下の手順で復号化して出力する。
【0066】
まず属性フラグデータ復号化部107は、圧縮して記憶された属性フラグ符号化データのMxN画素分のデータを読み出して復号する。復号属性判定部122は、属性フラグ符号化データの復号結果に基づいて属性の判定処理を行う。このときの判定処理は、第6図のステップS603からステップS611の処理と同様であるので説明を割愛する。
【0067】
この判定結果に基づいて、復号量子化マトリクス選択部123は、復号に使用する復号化係数(本実施形態では逆量子化マトリクス)を選択する。このようにして選択された復号化係数を用いて、画像データ復号化部108は、タイルごとに画像データを復号し、その結果を展開用ブロックラインバッファ109に出力する。
【0068】
復号属性判定部122は、符号属性判定部120と同様の処理でよい。なぜなら、属性フラグデータはデータの劣化しないランレングス符号化のような可逆圧縮方式で圧縮されているので、同一タイルに対する符号化時と復号化時の判定結果は全く等しくなるからである。従って、タイルごとに異なる量子化係数で量子化されていても復号時にはそれぞれに適した逆量子化係数が設定されるので、正しい復号画像データが得られることになる。
【0069】
ところで、画像符号化部1405において、画素ごとの属性フラグデータに代えて、タイルごとの属性フラグデータを符号化した場合には、復号属性判定部122は不要である。なぜなら、タイルごとの属性フラグデータは、復号属性判定部122で求めようとするデータそのものであるからである。このときの詳細説明は第2の実施形態で行う。
【0070】
第2図(A)は、画像データ符号化部103における符号化処理の詳細ブロック図である。同図において、200は、圧縮用ブロックラインバッファ101において、複数のタイルに分割されたタイルごとの画像データで、カラー信号の場合は、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色、256階調の信号である。
【0071】
201は色変換器で、RGB信号を輝度色差信号(YCbCr)に変換する。202は離散コサイン変換器(DCT器)で、輝度色差信号のそれぞれを8x8画素単位で空間周波数変換(DCT変換)を行う。203は量子化器で、設定された量子化マトリクスを用いてDCT係数を量子化することにより、データ量を削減する。204は可変長符号化器(VLC器)で量子化値をハフマン符号化処理でデータをさらに削減する。
【0072】
第2図(B)は、画像データ復号化部108における復号化処理の詳細ブロック図である。同図において206は可変長復号器(VLD器)でハフマンデコードをする。207は逆量子化器で、設定された逆量子化マトリクスを用いてDCT係数値に戻す。208はIDCT器で、DCT逆変換を行い、輝度色差信号に戻す。209は色変換器で、輝度色差信号をRGB信号に戻す。210は復号処理の結果外部に出力されるカラー画像信号である。
【0073】
第3図は、属性フラグデータ符号化部102の詳細ブロック図である。同図において、判定部300では入力される属性フラグデータの前画素の値と現画素の値とが同じかを判定し、同じ場合はRLコード生成部301に、違う場合はLTコード生成部302にデータを送るように切り替える。
【0074】
RLコード生成部301では、前画素データと同じ場合の回数を違うデータが出てくるまでカウントし、最後に、繰返したデータを出力する。
【0075】
LTコード生成部302では、データが前画素と異なる場合の数をカウントして、カウント数に対応する符号語と、実際データの最小構成ビット数をカウント数分だけ出力する。
【0076】
合成部303では、RLコード生成部301の出力データとLTコード生成部302の出力データを合成してコード304(属性フラグ符号化データ)として出力する。
【0077】
ここで、属性フラグデータによる符号属性判定部120、復号属性判定部122、符号量子化マトリクス選択部121、復号量子化マトリクス選択部123の量子化マトリクスの切り替え方法について説明する。
【0078】
第4a図は写真領域と文字領域が混在している原稿画像の例であり、ページ全体の構成を示している。
【0079】
第4b図はこの原稿画像に対して生成された属性フラグデータであり、ここでは文字領域のみが抽出されているところを示している。
【0080】
第4c図は原稿画像全体をMxN画素(本実施形態では)32画素x32画素のタイル状に分割している様子を示す図である。各32x32画素領域ごとに量子化マトリクスを設定できるようになっている。
【0081】
第4d図は第4b図の属性フラグデータを参照して、文字属性が存在するタイルと存在しないタイルとに分割した例である。図中斜線をほどこしたタイルが文字を含まないタイルとして識別されたことになる。
【0082】
ここでタイル中に文字が含まれるか否かの判定を行うわけであるが、32x32画素のタイル内に1画素でも文字属性フラグが含まれていたら文字を含む、と判定することもできるが、あるいは文字属性を持つ属性フラグデータの画素数をタイル内でカウントし所定のしきい値を越えた場合だけ文字を含むタイルである、という判定をすることもできる。
【0083】
第4d図のように識別されたら、符号量子化マトリクス選択部121および復号量子化マトリクス選択部123において、入力されたデータが単スキャンであるのか、連続スキャンであるのかに応じて、また、タイルが文字属性のタイルであるのか、写真属性のタイルであるのかに応じて、文字属性のタイルに適応する量子化マトリクスおよび、文字を含まない写真属性のタイルに適応する量子化マトリクスを図2で示した量子化部203および逆量子化部207に記憶されている量子化マトリクスから選択し、画像データの符号化および復号化を行う。つまり、入力される画像データのスキャン形態(スキャン手法識別情報)に応じて、さらには画像中の文字領域、写真領域毎に応じて、その都度、自動的に量子化マトリクスを可変させ、符号化および復号化を行う。
【0084】
写真領域は、文字領域と比較して、圧縮による画質劣化が目立ちにくいため、写真領域用の量子化ステップにおいては粗くとることができるため、圧縮率を高く、すなわち元の画像に対して記憶容量を大幅に減少させることができる。
【0085】
また、単スキャン時には、符号化器102、103で生成された符号化データが、圧縮メモリ104およびハードディスク105の容量を超えた場合には、圧縮画像エラーとして、再スキャンを行い、さらに高圧縮率の圧縮テーブルを用いて圧縮を行い、圧縮メモリ104およびハードディスク105の容量内におさめるような処理を行うことが出来るが、連続スキャン時には、連続的に原稿を読み取るため、基本的には再スキャンを行うことはできない。したがって、再スキャンを行うとすれば、読み込み済みの原稿を戻すような仕組みをADF900に入れ込む必要が発生するが、この方法ではコストアップはまぬがれない。そこで、単スキャン、連続スキャンによって、各領域毎の量子化マトリクスを以下のように可変させ、再スキャンを回避する。
【0086】
ここで説明を簡単にするため、写真領域用の量子化マトリクスを固定して考える。この写真用量子化マトリクスの一例を8x8のDCT係数に対する量子化マトリクスとしてT1に示す。
【0087】
【数1】
次に単スキャン時の、文字領域の量子化マトリクスは、T2で示したような量子化マトリクスとする。
【0088】
【数2】
DCT係数は通常マトリクスの左上がDC成分に対する量子化ステップとなっており右もしくは下へ行くほど高周波成分に対する量子化ステップを表している。また、数値が小さいほど量子化ステップが小さい、すなわち元の画像の情報を保存していることを意味する。T2はT1にくらべ右もしくは下へ行くほど数値が小さくなるように設定してある。すなわち写真用量子化マトリクスに対して、文字用量子化マトリクスは、圧縮率は低くなるものの、高周波成分の情報を保存するようにすることで、文字画像の圧縮による劣化を減少させることができる。
【0089】
ところが、T1、T2の設定では、画質的には高画質ではあるものの、トータルの圧縮率でみた場合には、高い圧縮率は見込めない。単スキャンと比較して再スキャンすることが現実的に難しい連続スキャンの場合には、非常にリスクの高い設定となる。そこで連続スキャン時には、文字領域に対する量子化マトリクスは、T3で示したようになる。
【0090】
【数3】
T2と比較して、高周波数成分の情報を落とすことで、圧縮率の高い量子化マトリクスとする。これにより、全体画像トータルでの圧縮率を高圧縮率にすることができる。
【0091】
ここで示したT1、T2、T3の量子化マトリクスは一例にすぎない。また、T3では圧縮率を上げるために高周波成分を落とすことで対応したが、高周波成分、低周波成分のバランスを考え、任意に変更可能である。
【0092】
また、ここではT1、T2、T3と3つの量子化マトリクスを記載したが、さらに多くの量子化マトリクスを用意しても良い。また、写真領域用の量子化マトリクスを固定して説明したが、写真用量子化マトリクスにおいても、文字・写真領域の割合に応じて選択できることは言うまでもない。
【0093】
圧縮画像データを復号する場合は、まず圧縮された属性フラグ符号化データを復号し、上述と同様にタイル内の文字属性の画素数をカウントし文字領域か否かの判定を行う。そして、その判定結果および単スキャンか連続スキャンかの結果から、上記T1およびT2、T3に対応する逆量子化マトリクスを設定して復号を行う。
【0094】
以上において量子化マトリクスT1、T2、T3およびそれらに対応する逆量子化マトリクスは第2図(A)、(B)で示した量子化器203および逆量子化器207にあらかじめ記憶されており、画像データの属性および単スキャンか連続スキャンかの条件に従って選択的に使用し、タイル単位で切り替える。この結果、再スキャンを回避でき、ADF900に再スキャン時の仕組みを入れ込む必要がなくなる。
【0095】
<第2の実施形態>
第1の実施形態では、量子化マトリクスの設定、逆量子化マトリクスの設定を、画素ごとの属性フラグデータを参照しながら切り替える構成であった。すなわち、第1の実施形態では、圧縮された画像データを復号する場合、まず画素ごとの属性フラグ符号化データを復号し、これを一のタイルにわたって統計処理しなければならなかった。換言すれば、統計処理のためのカウントブロックを符号化側と復号化側の双方に備える必要があった。
【0096】
さらには、符号化側と復号化側に、入力手法の形態が単スキャンであるのか連続スキャンであるのかも処理する必要があった。
【0097】
そこで、第2の実施形態では量子化部でT1、T2、T3のいずれの量子化マトリクスを使用したかを示すコード情報tnを圧縮画像データのタイルごとのヘッダ部に記憶させるように構成する。
【0098】
第7図に本実施形態にかかる画像処理装置の構成を示す。量子化マトリクスの選択をするまでは、第1の実施形態と同様の処理を行う。符号量子化マトリクス選択部121は、量子化マトリクスTn(n=1、2、3、…)を選択すると、選択された量子化マトリクスTnのコード情報tn(n=1、2、3、…)を圧縮メモリに出力する。このコード情報tnは、量子化マトリクスTnの識別情報である。
【0099】
第9図は、圧縮された画像データと属性フラグデータを圧縮メモリ(104、106)に記憶するときのデータ構造を示す概念図である。データの先頭から順にスキャン手法識別情報、すなわち単スキャンか連続スキャンかを識別する情報がここに格納される。次に第1のタイルのヘッダ情報、DCT符号化された画像データ、ランレングス符号化された属性フラグデータ、が格納され、同じ構成で第2のタイル、第3のタイル…と連続してデータが書き込まれ、1ページ全体に含まれる最後のタイルまでの情報が書き込まれる。なお、ランレングス符号化された属性フラグ情報は、フッダの位置に配置されているが、ヘッダの位置に配置されてもよい。各タイルのヘッダ情報には圧縮データのデータサイズやタイルの番号などが記録されるが、同時に画像データの量子化マトリクスとしてT1を使用したかT2、T3を使用したかのコード情報tnも記録される。
【0100】
第2の実施形態については、この第9図のスキャン手法識別情報、属性フラグデータは不要である。それは、符号化して記録されたデータを復号する際には、このヘッダ情報を参照してT1、T2、T3かの情報を読み取り、それぞれに見合った逆量子化マトリクスを選択して逆量子化を実行すればよいということになるからである。
【0101】
第8図に復号量子化マトリクス選択部123の構成例を示す。まず、復号側で復号処理が起動されると、コード情報抽出部1231は、圧縮メモリに蓄えられているヘッダ情報からコード情報tnを読み出し、量子化マトリクス読み出し部1232に出力する。量子化マトリクス読み出し部1232は、コード情報tnに対応する逆量子化マトリクスTn-1を記憶装置1233から読み出し、画像データ復号化部108に出力する。
【0102】
なお、量子化マトリクスのコード以外のものを用いてもよい。例えば、領域ごとの属性情報であってもよい。
また、本実施形態では、符号化したタイルのデータとヘッダとが交互に配置されているが、他のデータ構造であってもよい。例えば、すべてのタイルのヘッダを一箇所にまとめて配置してもよい。また、2つの圧縮されたタイルの前に、対応する2つのヘッダをまとめて配置するようにしてもよい。要するに、各タイルがどのような符号化手法により符号化されているかを推定できるのであれば、どのようなデータ構造であっても構わないのである。
【0103】
さらには、スキャン手法識別情報を各パケットヘッダ内に入れ込む構成としても構わない。
【0104】
本実施形態では、圧縮された画像データを復号化する際には、このヘッダ部のみを参照して逆量子化マトリクスを切り替えることが可能になるので複号時に画素ごとの属性フラグデータを参照する必要がなくなるメリットがある。
【0105】
そのため、符号化側では、属性フラグデータ符号化部102は不要となる。一方、復号化側では、属性フラグデータ復号化部107と属性フラグデータの復号属性判定部122は不要とある。そのため、第1の実施形態よりも簡易な構成を用いて本発明を実施できる。
【0106】
<第3の実施形態>
第3の実施形態では、第1の実施形態で説明した第1図において、本願記載の画像処理装置を所定のネットワークと接続した場合の構成を第10図にて説明する。
【0107】
第10図において1001はLANインタフェースであり、ネットワーク網1002と接続を可能とするインタフェース部である。
【0108】
圧縮画像データを記憶する外部記憶装置105に記憶された圧縮画像データは、LANインタフェース1001を介して、ネットワーク網1002上に接続されたホストコンピュータ1003、画像サーバ1004、画像入力出力装置1005などにネットワーク送信が可能である。
【0109】
また、ネットワーク網1002上に接続されたホストコンピュータ1003、画像サーバ1004、画像入力出力装置1005などから圧縮画像データをネットワーク受信し、外部記憶装置1005に記憶することも可能である。
【0110】
LANインタフェース1001は、圧縮用ブロックラインバッファ101、109もしくは圧縮メモリ104、106など、HDD105以外の部分と接続することも可能である。しかし、ネットワーク上の負荷を考慮した場合、圧縮画像の送受信の方が効率が良いため、HDD105と接続するのが望ましいと考えられる。
【0111】
またここでは図示しないが、属性フラグデータを必要としない符号化、復号化を行うための例えば、JPEG符号化部、JPEG復号化部を設ける構成とし属性フラグデータを使用しない機器との送受信時に使用する構成としても良い。
【0112】
さらに、電話線を利用したファクシミリのような画像送受信機器に接続し、画像転送を行う構成としても良いし、無線などを利用して、他の画像入出力装置、イメージサーバ、ホストコンピュータなどと接続し、画像を送受信できる構成としても良い。
【0113】
【他の実施形態】
上述の実施形態では、第11図に示すような一体型の画像処理装置について説明してきたが、本発明は、複数の機器(例えばホストコンピュータ、インタフェース機器、リーダ、プリンタなど)から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置(例えば、複写機、ファクシミリ装置など)に適用してもよい。
【0114】
また、本発明の符号化方法と復号化方法はエンコードソフトやデコードソフトとして頒布することも可能である。そのため、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体(または記録媒体)を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【0115】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【0116】
本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明した第6図に示すフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、自然画像と非自然画像とを合成してなる合成画像を、圧縮後の画質の劣化を抑えつつ、高い圧縮効率で符号化・復号化することができ、かつ連続スキャンに対応した符号化・復号化処理が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態にかかる画像処理装置についての機能ブロックの一例を示す図である。
【図2】本発明の第1の実施形態にかかる画像処理装置における画像データ符号化部および画像データ復号化部の詳細を示す図である。
【図3】本発明の第1の実施形態にかかる画像処理装置における属性フラグ符号化部の詳細を示すブロック図である。
【図4a】写真領域と文字領域が混在している原稿画像の一例を示す図である。
【図4b】本発明の第1の実施形態にかかる画像処理装置により像域分離処理した結果、文字領域と判断された領域における文字属性フラグを示す図である。
【図4c】本発明の第1の実施形態にかかる画像処理装置により原稿画像全体を32画素x32画素のタイル状に分割している様子を示す図である。
【図4d】本発明の第1の実施形態にかかる画像処理装置により、文字属性が存在するタイルと存在しないタイルとに分割した例を示す図である。
【図5】本発明の第1の実施形態にかかる画像処理装置に入力した画像データの一例を示す図である。
【図6】本発明の第1の実施形態にかかる画像処理装置における処理を示すフローチャートである。
【図7】本発明の第2の実施形態にかかる画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図8】本発明の第2の実施形態にかかる画像処理装置における復号量子化マトリクス選択部の構成を示すブロック図である。
【図9】本発明の第2の実施形態にかかる画像処理装置におけるデータ構造を示す概念図である。
【図10】本発明の第3の実施形態にかかる画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図11】本発明の第1の実施形態にかかる画像入力装置の構成を示す側断面図である。
【図12】本発明の第1の実施形態にかかる自動原稿送り装置の構成を示す側断面図である。
【図13】本発明の第1の実施形態にかかる自動原稿送り装置の動作シーケンスを示すフローチャートである。
【図14】本発明の第1の実施形態にかかる画像処理システムの全体構成を示す図である。
Claims (6)
- 画像データを入力する入力手段と、
前記入力手段から入力された画像データを構成する複数の領域のそれぞれについて、画像の種類を判定する第一判定手段と、
前記入力手段から入力された画像データが、連続スキャンにより入力されたか単スキャンにより入力されたかを判定する第二判定手段と、
前記第一判定手段と前記第二判定手段による判定結果に基づいて前記各領域の圧縮に使用する符号化手法を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された符号化手法を用いて前記各領域を圧縮する圧縮手段と、を備え、
前記選択手段は、
前記画像の種類が第1の種類である場合は、前記画像データが連続スキャンにより入力されたか否かに関わらず、第1の符号化手法を選択し、
前記画像の種類が第2の種類であり、かつ前記画像データが単スキャンにより入力された場合は、第2の符号化手法を選択し、
前記画像の種類が第2の種類であり、かつ前記画像データ連続スキャンにより入力された場合は、第3の符号化手法を選択し、
前記第1の符号化手法は、前記第2及び第3の符号化手法よりも圧縮率が高く、前記第3の符号化手法は、前記第2の符号化手法よりも圧縮率が高いことを特徴とする画像処理装置。 - 画像データを入力する入力工程と、
前記入力工程において入力された画像データを構成する複数の領域のそれぞれについて、画像の種類を判定する第一判定工程と、
前記入力工程において入力された画像データが、連続スキャンにより入力されたか単スキャンにより入力されたかを判定する第二判定工程と、
前記第一判定工程と前記第二判定工程による判定結果に基づいて前記各領域の圧縮に使用する符号化手法を選択する選択工程と、
前記選択工程により選択された符号化手法を用いて前記各領域を圧縮する圧縮工程と、を備え、
前記選択工程は、
前記画像の種類が第1の種類である場合は、前記画像データが連続スキャンにより入力されたか否かに関わらず、第1の符号化手法を選択し、
前記画像の種類が第2の種類であり、かつ前記画像データが単スキャンにより入力された場合は、第2の符号化手法を選択し、
前記画像の種類が第2の種類であり、かつ前記画像データが連続スキャンにより入力された場合は、第3の符号化手法を選択し、
前記第1の符号化手法は、前記第2及び第3の符号化手法よりも圧縮率が高く、前記第3の符号化手法は、前記第2の符号化手法よりも圧縮率が高いことを特徴とする画像処理方法。 - 前記第二判定工程は、前記入力工程において自動原稿送り装置を使用して原稿を読み取ることにより前記画像データが入力された場合に、該画像データは連続スキャンにより入力されたと判定し、前記入力工程において前記自動原稿送り装置を使用せずに原稿台上の原稿を読み取ることにより前記画像データが入力された場合に、該画像データは単スキャンにより入力されたと判定することを特徴とする請求項2に記載の画像処理方法。
- 前記第二判定工程は、連続して入力された画像データの数によって判定を行うことを特徴とする請求項2に記載の画像処理方法。
- 請求項2に記載の画像処理方法をコンピュータによって実行するための制御プログラムを格納した記憶媒体。
- 請求項2に記載の画像処理方法をコンピュータによって実行するための制御プログラム。
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