JP3990045B2 - 情報処理方法、情報処理装置及び記録媒体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データの圧縮／伸長の分野に係り、特に、サンプリングによる２値画像の圧縮／伸長に関する。
【０００２】
なお、本明細書において、「ダウンサンプルド画素値」などは、ダウンサンプルリングの結果として生成された画素値などを意味し、同様に「アップサンプルド画素値」などは、アップサンプリングの結果として生成された画素値などを意味する。
【０００３】
【従来の技術】
データのダウンサンプリングとアップサンプリングは、当該技術分野において周知である。２値画像においては、多くの場合、ダウンサンプリングとは、画像データを水平、垂直両方向とも２分の１にサンプリングすることを指し、アップサンプリングとは、サブサンプルド画像を水平方向に２倍に拡大し、また、垂直方向に２倍に拡大することにより、画像を再構成することを指す。
【０００４】
様々なダウンサンプリング法が周知である。例えば、ある方法では、画像中の画素ブロックのダウンサンプルド画素値は、そのブロック内の全画素の中央値である。別の方法では、ブロックのサイズが典型的な４画素の場合、ブロック内の画素の値が合算されてから４で割り算される。もう一つの方法では、ブロック内の画素値の１つ、例えば左上コーナーの画素値がブロック内の全画素値の代表値として選ばれる。
【０００５】
最近の製品は、ダウンサンプリングとアップサンプリングの一方又は両方を実行する。例えば、Integrated Device Technology 社（カリフォルニア州、サンタ・クララ）から、ランレングス符号化及びLempel-Ziv符号化によってロッシー圧縮を実行する集積回路チップが発売されている。このロッシー圧縮では、圧縮のために単純なダウンサンプリング法を利用し、また、アップサンプリングのために平滑化付きのレプリケーション（replication）を利用する。
【０００６】
レプリケーションとは、同じダウンサンプルド値を水平方向及び垂直方向に繰り返し用いることによって原画像を再構成することを指す。平滑化付きのレプリケーションは、画素値を選ぶための根拠として、アップサンプリングしようとするダウンサンプルド値だけでなく、隣接画素値も考慮にいれる。
【０００７】
ＪＢＩＧ（ロスレス２値圧縮）標準は、水平線、垂直線、斜め線及びエッジを保存し、かつ、いくつかのパターンを保存するように２値画像を縮小する方法を明記している。例えば、ISO IS 11544(ITU-¶.82)を参照されたい。しかし、ＪＢＩＧ標準は、低解像度画像の利用と、圧縮データを利用してロスレスの高解像度データを再生することについて論じているのみである。
【０００８】
データを各方向（垂直方向及び垂直方向）に２分の１にダウンサンプリングすることによって明確に保証されるのは、画像の４分の１だけである。この保証は大変有益ではあるが、後に復元のためアップサンプリングを行って得られる画像品質が良好でないことがある。したがって、ダウンサンプルド画像又は他のデータセットのアップサンプリング結果の画像品質を向上させ、なおかつ、確実にビットレートを一定に維持できれば望ましいであろう。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、かかる要請に応えるため、改良されたアップサンプリングの手法と、それを利用した情報処理方法及び装置を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、２値画像に対し、１ブロックの画素値から１のダウンサンプルド画素値を生成するダウンサンプリング処理を行うことにより生成されたダウンサンプルド画像に対し、１のダウンサンプルド画素値に対応して１ブロックのアップサンプルド画素値を生成するアップサンプリング処理を行うことにより、前記ダウンサンプルド画像のアップサンプルド画像を生成する情報処理方法であって、
所定数のダウンサンプルド画素値をテンプレートとして、前記２値画像に対するダウンサンプリング処理の過程で取得された、各テンプレート・パターン値とそれに対応して最高頻度で出現した前記２値画像上の１ブロック内の画素値についての情報が、前記アップサンプリング処理で利用され、
前記アップサンプリング処理において、対象のダウンサンプリング画素値を含む所定数のダウンサンプルド画素値をテンプレートとして、テンプレート・パターン値と前記情報に基づいて前記対象のダウンサンプリング画素値に対応した１ブロック内のアップサンプルド画素値を生成することを特徴とする情報処理方法である。
【００１１】
この情報処理方法の具体的な態様については図６及び図７に関連して後述されるが、要約すれば次の通りである。２値画像上の１ブロック（２×２画素）を１のダウンサンプルド画素値にダウンサンプリングしたダウンサンプルド画像に対し、１のダウンサンプルド画素値に対応して１ブロック（２×２画素）のアップサンプルド画素値を生成するアップサンプリング処理を行う場合を想定する。この場合、例えば図７に示す９個のダウンサンプルド画素値（０〜８）をテンプレートとし、予め、２値画像のダウンサンプリング処理の過程で、テンプレート・パターン値（それら９個のダウンサンプルド画素値の２進数列に相当）と、それに対応した２値画像上の１ブロック内の画素値（図７中の？）についての統計をとることにより、各テンプレート・パターン値に対応して最高頻度で出現した２値画像上の１ブロック内の画素値についての情報が取得され、この情報がアップサンプリング処理で利用される。例えば図７中のダウンサンプルド画素値（４）を対象としたアップサンプリング処理の場合、ダウンサンプルド画素値（０〜８）のテンプレート・パターン値から、上記情報より当該テンプレート・パターン値に対応して最高頻度で出現した１ブロック内の画素値が分かるため、その画素値をそのまま対象のダウンサンプルド画素値（４）に対応した１ブロック内のアップサンプルド画素値（図７中の？）として用いることができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明に係る情報処理方法において、前記情報を取得するためのテンプレートに２値画像上の所定数の画素値が含まれ、アップサンプルド画素値を生成するためのテンプレートにアップサンプルド画像上の複数の生成済みアップサンプルド画素値が含まれることを特徴とする情報処理方法である。
このようなテンプレートが図８〜図１１に例示されている。図８の例では、前記情報を取得するためのテンプレートにはダウンサンプルド画素値（４〜９）に加え２値画像上の画素値（０〜３）が含まれ、アップサンプルド画素値を生成するためのテンプレートにはダウンサンプルド画素値（４〜９）に加えアップサンプルド画像上の生成済みアップサンプルド画素値（０〜３）も含まれる。なお、この例の場合、ダウンサンプリング処理の過程で、各テンプレート・パターン値に対応して最高頻度で出現した２値画像上の１ブロック内の？を記した画素値についての情報が予め取得され、これがアップサンプリング処理に利用されることになる。例えば図８中のダウンサンプルド画素値（５）を対象とした場合、テンプレート・パターン値から、上記情報より当該テンプレート・パターン値に対応して最高頻度で出現した？の画素値が分かるため、その画素値をそのまま、対象のダウンサンプルド画素値（５）に対応した１ブロック内のアップサンプルド画素値（図８中の？）として用いることができる。ブロック中の残りのアップサンプリング画素値についても、予め２値画像に対するダウンサンプリング処理の過程で適当なテンプレートを用いて取得された同様の情報を利用することにより決定できることは明らかである。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明に係る情報処理方法において、前記情報は、テンプレート・パターン値に対応付けられた複数のエントリーを持ち、各エントリーにそれに対応付けられたテンプレート・パターン値に対応した画素値が格納されたテーブルとして用意され、前記アップサンプリング処理において、テンプレート・パターン値に基づいて前記テーブルをアクセスし、前記テーブルより読み出された画素値をアップサンプルド画素値として用いることを特徴とする情報処理方法である。
【００１４】
請求項４記載の発明は、２値画像に対し、１ブロックの画素値から１のダウンサンプルド画素値を生成するダウンサンプリング処理を行うことにより生成されたダウンサンプルド画像に対し、１のダウンサンプルド画素値に対応して１ブロックのアップサンプルド画素値を生成するアップサンプリング処理を行うアップサンプリング処理手段を有し、前記ダウンサンプルド画像のアップサンプルド画像を生成する情報処理装置であって、
所定数のダウンサンプルド画素値をテンプレートとして、前記２値画像に対するダウンサンプリング処理の過程で取得された、各テンプレート・パターン値とそれに対応して最高頻度で出現した前記２値画像上の１ブロック内の画素値についての情報が、前記アップサンプリング処理手段に与えられ、
前記アップサンプリング処理手段において、アップサンプリング処理の対象のダウンサンプリング画素値を含む所定数のダウンサンプルド画素値をテンプレートとして、テンプレート・パターン値と前記情報に基づいて前記対象のダウンサンプリング画素値に対応した１ブロック内のアップサンプルド画素値を生成することを特徴とする情報処理装置である。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明に係る情報処理装置において、前記情報を取得するためのテンプレートに２値画像上の所定数の画素値が含まれ、アップサンプルド画素値を生成するためのテンプレートにアップサンプルド画像上の複数の生成済みアップサンプルド画素値が含まれることを特徴とする情報処理装置である。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の発明に係る情報処理装置において、前記情報は、テンプレート・パターン値に対応付けられた複数のエントリーを持ち、各エントリーにそれに対応付けられたテンプレート・パターン値に対応した画素値が格納されたテーブルとして前記アップサンプリング処理手段に与えられ、
前記アップサンプリング処理手段において、テンプレート・パターン値に基づいて前記テーブルをアクセスし、前記テーブルより読み出された画素値をアップサンプルド画素値として用いることを特徴とする情報処理装置である。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項１，２又は３記載の発明に係る情報処理方法をコンピュータに実行させるプログラムが記録されたコンピュータが読み取り可能な記録媒体である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、ダウンサンプルド画素値を受け取り、そのダウンサンプルド画素値のそれぞれをアップサンプリングするが、このアップサンプリング処理において、予め２値画像に対するダウンサンプリング処理の過程で取得された統計情報を利用して、アップサンプルド画素値ブロックを生成する。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、必要に応じ添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、テンプレートのサイズ、アドレスのサイズ、ビット数、コンテクストのために用いられる特定のビット等々、様々な具体例が示される。しかし、当業者には、そのような具体例によらずに本発明を実施し得ることが明らかになろう。他方、本発明をいたずらに難解にしないため、周知の構造及びデバイスはブロック図の形式で表し、詳しくは示さない。
【００２０】
以下の詳細説明には、コンピュータのメモリ内のデータビットに対する演算のアルゴリズム及び記号表現によって与えられる部分がある。このようなアルゴリズム記述及び表現は、データ処理技術分野の当業者によって、その研究の内容を他の当業者に対し最も効率的に伝えるために用いられる手段である。あるアルゴリズムがあり、それが概して、期待した結果に至る自己矛盾のないステップ系列だと考えられるとしよう。これらのステップは、物理量を物理的に処理する必要のあるものである。必ずという訳ではないが、これらの物理量は記憶、転送、結合、比較、その他処理が可能な電気的または磁気的信号の形をとるのが普通である。これらの信号をビット、値、要素、記号、文字、用語、数値等で表わすのが、主に慣用上の理由からであるが、便利な場合があることが分かっている。
【００２１】
しかしながら、このような用語や同様の用語は、適切な物理量と関係付けられるべきであり、また、これら物理量につけた便宜上のラベルに過ぎないということに留意すべきである。以下の説明から明らかなように、特に断わらない限り、「処理」「演算」「計算」「判定」「表示」等々の用語を用いて論じることは、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリの内部の物理的（電子的）な量として表現されたデータを処理して、コンピュータシステムのメモリまたはレジスタや同様の情報記憶装置、情報伝送装置あるいは表示装置の内部の同様に物理量として表現された他のデータへ変換する、コンピュータシステムあるいは同様の電子演算装置の作用及びプロセスを指すものである。
【００２２】
また以下に論じる如く、本発明は、本明細書で説明される操作を実行するための装置にも関係する。この装置は、所望の目的のために専用に作ってもよいし、あるいは、汎用コンピュータを内蔵プログラムにより選択的に駆動もしくは再構成したものでもよい。そのようなコンピュータ・プログラムは、コンピュータが読み取り可能などのような種類の記憶媒体に格納してもよい。例えば、それに限定されるものではないが、フロッピーディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスクなどの任意の種類のディスク、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気カード又は光カードなど、電子的命令の格納に適した、コンピュータのシステムバスに接続された任意種類の媒体でよい。本明細書に提示したアルゴリズムは、本質的に、どのような特定のコンピュータ、その他の装置とも関わりがない。様々な汎用マシンを、本明細書に述べたところに従ったプログラムに利用してもよいが、必要な方法ステップの実行用に、より特化した装置を作るほうが好都合であるかもしれない。これら多様なマシンに要求される構造は以下の説明より明らかになろう。さらに、いかなる特定のプログラミング言語とも関連付けることなく本発明を説明する。本明細書において述べるように、本発明の内容の実現に様々なプログラミング言語を使用し得ることが理解されよう。
【００２３】
本発明は、２値画像のサンプリングが可能である。２値画像とは各画素が１ビットで表現された画像であり、各ビットの値で画素が黒か白かを示す。ただし、本発明は、２値成分を持つ他の画像（例えば、カラー画像）にも適用可能であることに注意されたい。固定レート圧縮を可能にするため、２値画像をダウンサンプリングしてアップサンプリングする間に２値画像の圧縮を行ってもよい。換言すれば、ダウンサンプリングを行うことにより（その後にアップサンプリングが行われる）、そのデータの記憶に使用されるメモリが縮小されるであろう。というのは、そのメモリを、データが圧縮画像用に割り当てられたメモリ量をオーバーフローする時に対処できるほど大きくする必要がないためである。本発明は、ダウンサンプルド・データをアップサンプリングすることによって得られるデータの品質を向上させる。
【００２４】
図１に、本発明に係るシステムの概要を示す。図１において、入力データ１００は例えば２値画像であり、ダウンサンプリング装置１０１によってダウンサンプリングされる。一実施例では、ダウンサンプリング装置１０１によるダウンサンプリングには、後述の誤差拡散手法が用いられる。別の実施例では、ダウンサンプリング装置１０１によって行われるダウンサンプリングは、ＪＢＩＧダウンサンプリング手法である。ダウンサンプリングの結果として得られるダウンサンプルド画像は、通信路／記憶装置１０２へ送られる。このダウンサンプルド・データを、１つ又はそれ以上の圧縮手法を用いて、さらに圧縮してから通信路へ送り、あるいは記憶してもよい。
【００２５】
アップサンプリング装置１０３は、通信路／記憶装置１０２より受け取ったデータに対するアップサンプリングを行う。ダウンサンプルド・データが、さらに圧縮されてから通信路へ送られ又は記憶された場合には、データは伸長された後にアップサンプリング装置１０３に受け取られる。アップサンプリング装置１０３によって行われるアップサンプリングは、ダウンサンプルド画素だけに基づいた、あるいは、ダウンサンプルド画素とアップサンプルド画素の両方に基づいたテンプレート・アップサンプリングによって行われる。アップサンプリングの結果、復元データ１０４（例えば復元画像）が生成される。
【００２６】
なお、本発明の内容は、１次元（例えば、水平方向、垂直方向、斜め方向など）のサブサンプリングにも、複数次元（例えば、水平及び垂直の２方向）のサブサンプリングにも適用できることに注意されたい。
【００２７】
さらに、本発明は様々な形状を有する画素に対して適用できる。すなわち、本発明は正方形画素にしか適用できないわけではない。しかし、画素の形状はサンプリングの方向に影響を及ぼすことがある。
【００２８】
［ダウンサンプリング］
本明細書において明確に述べるダウンサンプリング手法はどれも、以下に述べるアップサンプリング手法のいずれと組み合わせて利用してもよいことに注意されたい。また、ここに述べない他のダウンサンプリング手法を、以下に述べるアップサンプリング手法と一緒に利用してもよいことに注意されたい。
【００２９】
［誤差拡散ダウンサンプリング］
４つの画素（水平方向２×垂直方向２）が１つの画素で表されるダウンサンプリングが可能である。この場合、誤差が生じることがある。４画素が全て白又は黒のときには、ダウンサンプルド画素で誤差なしに４画素を表すことができる。しかし、１つ又は２つの画素が異なるときには、１つ又は２つの画素の間違いが起こる。
【００３０】
ここに述べる誤差拡散ダウンサンプリングでは、この誤差を、現在画素の右隣り又は下隣りのダウンサンプルド画素へ送る。この誤差値は、それら画素に対するダウンサンプルド値の決定に利用される。例えば、誤差は右と下の両方のダウンサンプルド画素に送られる。
【００３１】
図２は、誤差拡散ダウンサンプリング法の一例を示す。このダウンサンプリング法は処理ロジックによって実行される。この処理ロジックは、ハードウェア（例えばハードワイヤド・ロジック）、ソフトウェア（例えばコンピュータシステム上で実行されるようなもの）、あるいは、その両方の組合せで実現してよい。
【００３２】
図２において、処理ロジックはまず、１群の入力２値画素データ値を受け取る（処理ブロック２０１）。次に、処理ロジックは、１つの画素ブロックに対し、それらの画素値と少なくとも１つの誤差値に基づき、誤差拡散則を適用する（処理ブロック２０２）。一例では、各画素ブロックは４画素（水平方向２×垂直方向２）から構成される。
【００３３】
処理ロジックは、他の画素ブロックの少なくとも１つの画素のダウンサンプリングを調整するため誤差値を伝搬させる（処理ブロック２０３）。一例では、この調整とは、画像中の当該画素値ブロックに対するダウンサンプルド画素値を選ぶ際に、誤差を利用することを意味する。
【００３４】
次に、処理ロジックは、ほかにまだデータブロックがあるか調べる（処理ブロック２０４）。ほかのデータブロックが残っているときには、処理ロジックは処理ブロック２０２に戻るが、そうでなければ処理を終了する。
【００３５】
例えば、１つ又はそれ以上の誤差値が生成される。これらの誤差値は同じであることも異なることもある。これら誤差値はそれぞれ、ダウンサンプリングしようとしている現在ブロックの右隣り又は下隣りのダウンサンプルド画素に送られる。別の例では、誤差値は、現在ブロックの右隣りのダウンサンプルド画素及び下隣りのダウンサンプルド画素に送られる。
【００３６】
誤差拡散則テーブルの一例を図１２に示す。なお、図１２に示した値は２進表現ではない。
【００３７】
図３は、図１２に示した誤差拡散則テーブルの使用法を示している。図３に、いくつかの画素値ブロック３０１〜３０６が示されているが、各ブロックは４画素からなる。ブロック３０１〜３０６のそれぞれに、その４画素の合計値が示されている。例えばブロック３０１では、その画素の合計値は１である。その前の誤差（左隣りのダウンサンプルド・ブロックから受け取った誤差）と上隣りの誤差（図示せず）の和が０であると仮定すると、ブロック３０１の出力値（ダウンサンプルド値）は０であり、右（次）への誤差値と下への誤差値はそれぞれ１と０である。ブロック３０２の場合、その画素の合計は２であり、前と上の誤差の和は１である。したがって、ブロック３０２の出力は１であり、右と下へ伝搬される誤差値はそれぞれ−１と０である。
【００３８】
【００３９】
また、画像の左上コーナーにある画素ブロックのように、データの先頭にある画素ブロックは、前の誤差値も上の誤差値も持たないことに注意されたい。すなわち、前の誤差、つまり右への誤差がない。このような場合、一例では、その誤差は０である。別の例では、その誤差値は他のある所定値とされる。これらの誤差値は同じで値である必要はない。同様に、一番上の行の他の画素ブロックについては、上からの誤差値は０（又は、他のある所定値）と仮定される。同様に、一番下の行の画素ブロックによって生成される誤差値は、他の画素ブロックのダウンサンプルド画素値の決定には利用されない。
【００４０】
図４は、ダウンサンプリング装置の一例を示す。図４において、画素値４１０〜４１３がダウンサンプリング装置４００の加算器４０１に入力される。加算器４０１は、それら画素値を合算し合計を出力する。この合計はテーブル４０２に入力される。テーブル４０２には、前の画素ブロック（左隣りの画素ブロック）のダウンサンプリング時と上の画素ブロックのダウンサンプリング時に生成された誤差も入力される。テーブル４０２は、これら入力を利用し、画素ブロックに対するダウンサンプルド画素を表す値４１６、並びに、図１３中の次への誤差と下への誤差をそれぞれ表す誤差値４１７と誤差値４１８を出力する。
【００４１】
図５は、上記誤差拡散則テーブルを利用するダウンサンプリング処理の一例を示す。図５において、処理ロジックは、まず画素データ値を合計し（処理ブロック５０１）、この画素データ値の合計と少なくとも１つの誤差値を利用してテーブルをアクセスし（処理ブロック５０２）、当該ブロックに対するダウンサンプルド値と、他のブロックのダウンサンプルド値の選択の調整のために伝搬される誤差値とを出力する（処理ブロック５０３）。
【００４２】
以上のような誤差拡散手法を利用すれば、原画像における黒画素と白画素の個数の割合が、ダウンサンプルド画像においてもそのまま維持されるという利点が得られる。すなわち、原画像に７０％の黒画素があるときには、ダウンサンプルド画像に７０％の黒画素がある。
【００４３】
なお、前記誤差拡散則テーブルは、規則の集合の形にしてもよく、それをソフトウエアでコード化してもよいし、ハードウェアで実現してもよい。このことは、本明細書において述べる他のテーブルについても同様である。
【００４４】
［ＪＢＩＧダウンサンプリング］
ＪＢＩＧ標準にはテンプレート・ベースのダウンサンプリング手法が記載されているが、これは各１ビットの４，０９６個のアドレスロケーションを持つルックアップテーブルのアクセスに１２ビット用いる。テンプレートのパターンとＬＵＴは、ＪＢＩＧに明記されている。ＪＢＩＧ標準に述べられているダウンサンプリングは、エッジのシャープさを保存し、個々の画素行を維持し、中間調濃度を再現する。
【００４５】
ＪＢＩＧダウンサンプリングを利用する場合の問題点の１つは、それがロッシーである（損失がある）ことである。ロスレス（非損失）を望む場合には、テーブルはそのまま利用してよいが、再構成のためにメークアップビットが必要とされ、さらに、それらも圧縮しなければならない（ダウンサンプリングの後で圧縮する場合）。メークアップビットを含めて圧縮した場合、得られる圧縮率はかなり悪化する。
【００４６】
［アップサンプリング］
本発明は、いくつかのアップサンプリング手法を提示する。これらのアップサンプリング手法には、ダウンサンプルド画素のみ利用するテンプレート・アップサンプリングと、ダウンサンプルド画素及びアップサンプルド画素を利用するテンプレート・アップサンプリングとが含まれる。これら手法はそれぞれ、単独で利用することも、本明細書で述べたダウンサンプリング手法又は従来技術のダウンサンプリング手法と組合せて利用することもできる。
【００４７】
［テンプレート・アップサンプリング（ダウンサンプルド画素のみ利用）］
本発明のダウンサンプルド画素だけを利用するテンプレート・アップサンプリングは、所定個数のダウンサンプルド画素値のテンプレート・パターン値に基づいた統計情報を利用して、ダウンサンプルド画素値のそれぞれをアップサンプリングし、１つの画素ブロックのアップサンプルド画素値を作成することができる。すなわち、本発明では、原画像及びダウンサンプルド画像によるテンプレートからテーブルが作られる。そして、このテーブルがアップサンプリングに利用される。図６は、この処理の説明のためのフローチャートである。
【００４８】
図６において、処理ロジックは、入力データをダウンサンプリングし（処理ブロック６０１）、ダウンサンプルド画素値の各テンプレート・パターン値及び入力データ中のブロックの対応画素値についての統計情報を生成し（処理ブロック６０２）、次に、この統計情報を利用してアップサンプルド画素値を生成する
（処理ブロック６０３）。
【００４９】
本発明のテーブルは一連のエントリーからなり、その各エントリーは特定のテンプレート・パターン値に基づいてアドレスされる。テンプレート・パターン値は、テーブルの各エントリーをアクセスするためのアドレスに変換できる。各エントリーをアクセスすると、アップサンプリングしようとしているダウンサンプルド画素値に関連した１ブロックの画素のための２値画素値が出力される。
【００５０】
テーブルを作成するため、各テンプレート・パターン値について統計量が累積される。すなわち、ダウンサンプリング中に、ある特定のテンプレート・パターン値が出現すると、そのテンプレート・パターン値の出現時に最高頻度で出現する（ダウンサンプリング前の）画素値の特定の４ビット・パターンが、アップサンプリング処理において当該テンプレート・パターン値が出現した時に用いられることになる２値画素値となる。例えば、あるテンプレート・パターン値に関し、ブロック中の原画素が該テンプレート・パターン値出現時の６０％で特定の４ビット・パターンを持っていたことを示す場合には、アップサンプリング処理において当該テンプレートが出現した時に当該４ビット・パターンが全てのアップサンプルド画素値として用いられる。
【００５１】
テンプレートの一例を図７に示す。なお、ここでは、９個のダウンサンプルド画素値で、疑問符（？）によって示された４ビットのアップサンプリングのためのテンプレートを記述している。アップサンプリングによって得られる画素値の相対的位置を明らかにするため、テンプレートに２ビット（ビット１０及びビット１１）を追加してもよい。例えば、ビット１０が０ならば、アップサンプリングにより得られる画素値は正方形（ブロック）の上部にあり、そうでなければ、その画素値は正方形（ブロック）の下部にある。同様に、ビット１１が０ならば画素値は正方形（ブロック）の左側にあり、そうでなければ画素値は正方形（ブロック）の右側にある。この２ビットをテンプレート・パターン値に追加し、統計情報を格納するための「コンテクスト」を生成してもよい。
【００５２】
ダウンサンプリング時に、ダウンサンプルド画素０〜８により表されるテンプレートに関する統計情報が保存される。例えば、ダウンサンプルド値０〜８のテンプレートが特定のパターンで出現する度に、ある指示情報によって、その４ビット（？）が何であったかを示すようにする。ダウンサンプリングの完了後、ダウンサンプルド値０〜８の各パターン毎に最高頻度で出現した４ビット（？）が記憶され、この情報がアップサンプリング時に使用されることになる。
【００５３】
このようにして、ダウンサンプルド画像における各テンプレート・パターン値及び原画像の対応した４画素値に関し、統計情報が生成される。ダウンサンプルド画像において、ある特定のテンプレート・パターン値について最も出現頻度の高い４画素値が、画像のアップサンプリングにおいて、その特定のテンプレート・パターン値が出現した時に用いられる４つのアップサンプルド画素値である。このことは、当然のことながら、統計情報（例えば、テーブル）が、ダウンサンプルド画像と一緒に、あるいは別々に、アップサンプリング装置へ通知されることを意味する。
【００５４】
ダウンサンプルド信号の特定のテンプレート・パターン値について、４画素値が４ビット画素値の別のパターンと同じ回数出現するタイブレークの場合には、どちらのパターンを使用すべきか決定するためタイブレーク方式を使用してもよい。
【００５５】
典型的なタイブレーク方式としては、原画像における最も多い画素値を使って決定する方式であろう。白が最も多い画素値であるときには、アップサンプリング時に白が用いられる。一方、黒のほうが原画像中に多いときには、アップサンプリング時に特定のテンプレート・パターン値として黒が用いられる。どちらの画素値のほうが多いかの判定は、局所的に行ってもよいし（当該領域について、どちらの画素値のほうが多いか判定する）、画像全体で行ってもよい（画像中で、どちらの画素値のほうが多いか判定する）。別のタイブレーク方式を利用してもよく、また、そのような方式は当業者には明かであろう。
【００５６】
他の実施例では、予め計算した１つ又は複数の統計テーブルが生成される。このテーブルは、所定数の画像を基にして設定される。例えば、百枚又は千枚の画像に基づいてテーブルが設定される。この場合、どのテーブルを使用すべきか指示するため、指示情報もしくは信号が用いられる。かかる指示情報もしくは信号は、データと一緒に、又はデータとは別に送られる。
【００５７】
テーブル生成時の作業域メモリとして、また、その後のテーブル記憶域として、余分なメモリが必要になる。例えば、１０ビットの「コンテクスト」（各テンプレート・パターン値は１０ビット）が用いられる時には４Ｋのメモリが必要となろう。このメモリは、各パターンが出現した時にダウンサンプルド画素値と置き換わる４画素値を記憶することになろう。
【００５８】
一実施例では、テーブルは独立した４つのメモリ部を用いて作られ、各画素値は分離される。例えば、５１２コンテクストの場合（９ビット・アドレスの場合）、左上の画素値がメモリロケーション０〜５１１に格納され、右上の画素値はメモリロケーション５１２〜１，０２３に格納され、以下同様に格納される。
【００５９】
［テンプレート・アップサンプリング（アップサンプルド画素及びダウンサンプルド画素を利用）］
他の実施例では、アップサンプルド画素がテンプレート中に因果的方法で取り込まれるであろう。統計情報は、ダウンサンプルド画素のみ用いられるテンプレート・アップサンプリングにおける前述の方法と同じ方法によって生成される。しかし、この場合には、テンプレート・パターン値にダウンサンプルド画素値と原画素値が含まれることになる。
【００６０】
テンプレートの例を図８乃至図１１に示す。図８に示す例では、６個のダウンサンプルド画素（４〜９）が、４個のアップサンプルド画素値（０〜３）と共に、テンプレートとして用いられる。なお、生成すべきアップサンプルド画素値は、利用される他のアップサンプルド画素値の全てのダウンサンプルド画素値と関連するわけではないことに注意されたい。アップサンプルド画素値１〜３は、別々の画素ブロック行にある。図９は、利用されるアップサンプルド画素値が全て、決定すべきアップサンプルド画素値のブロックのラスター走査行と同じラスター走査行にある場合を示す。図１０及び図１１はそれぞれ図８及び図９に示したテンプレートの変形例を示す。
【００６１】
以上の説明を読めば、当業者には本発明の多くの変形及び修正が明らかになるであろう。したがって、図示及び記述した個々の実施例はいずれも説明のためのものであって、決して限定的に受け取るべきでない。
【００６２】
【発明の効果】
以上に説明した如く、本発明によれば、ダウンサンプルド画像をアップサンプリングすることによって得られるアップサンプルド画像の品質を向上させることができる、等々の効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 データをダウンサンプリングしたのちアップサンプリングにより復元する、本発明に係るシステムの概略構成図である。
【図２】 ダウンサンプリング処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】 典型的な誤差拡散則テーブルの利用法を示す図である。
【図４】 ダウンサンプリング装置の一例を示すブロック図である。
【図５】 誤差拡散則テーブルを利用するダウンサンプリング処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】 本発明によるアップサンプリング処理の説明のためのフローチャートである。
【図７】 テンプレートの一例を示す図である。
【図８】 テンプレートの他の一例を示す図である。
【図９】 テンプレートの別の一例を示す図である。
【図１０】 テンプレートのもう一つの例を示す図である。
【図１１】 テンプレートの他の一例を示す図である。
【図１２】 誤差拡散則テーブルの一例を示す図である。
【符号化の説明】
１００ 入力データ
１０１ ダウンサンプリング装置
１０２ 通信路／記憶装置
１０３ アップサンプリング装置
１０４ 復元データ

Claims (7)

1. ２値画像に対し、１ブロックの画素値から１のダウンサンプルド画素値を生成するダウンサンプリング処理を行うことにより生成されたダウンサンプルド画像に対し、１のダウンサンプルド画素値に対応して１ブロックのアップサンプルド画素値を生成するアップサンプリング処理を行うことにより、前記ダウンサンプルド画像のアップサンプルド画像を生成する情報処理方法であって、
   所定数のダウンサンプルド画素値をテンプレートとして、前記２値画像に対するダウンサンプリング処理の過程で取得された、各テンプレート・パターン値とそれに対応して最高頻度で出現した前記２値画像上の１ブロック内の画素値についての情報が、前記アップサンプリング処理で利用され、
   前記アップサンプリング処理において、対象のダウンサンプリング画素値を含む所定数のダウンサンプルド画素値をテンプレートとして、テンプレート・パターン値と前記情報に基づいて前記対象のダウンサンプリング画素値に対応した１ブロック内のアップサンプルド画素値を生成することを特徴とする情報処理方法。
2. 前記情報を取得するためのテンプレートに２値画像上の所定数の画素値が含まれ、アップサンプルド画素値を生成するためのテンプレートにアップサンプルド画像上の複数の生成済みアップサンプルド画素値が含まれることを特徴とする請求項１記載の情報処理方法。
3. 前記情報は、テンプレート・パターン値に対応付けられた複数のエントリーを持ち、各エントリーにそれに対応付けられたテンプレート・パターン値に対応した画素値が格納されたテーブルとして用意され、
   前記アップサンプリング処理において、テンプレート・パターン値に基づいて前記テーブルをアクセスし、前記テーブルより読み出された画素値をアップサンプルド画素値として用いることを特徴とする請求項１又は２記載の情報処理方法。
4. ２値画像に対し、１ブロックの画素値から１のダウンサンプルド画素値を生成するダウンサンプリング処理を行うことにより生成されたダウンサンプルド画像に対し、１のダウンサンプルド画素値に対応して１ブロックのアップサンプルド画素値を生成するアップサンプリング処理を行うアップサンプリング処理手段を有し、前記ダウンサンプルド画像のアップサンプルド画像を生成する情報処理装置であって、
   所定数のダウンサンプルド画素値をテンプレートとして、前記２値画像に対するダウンサンプリング処理の過程で取得された、各テンプレート・パターン値とそれに対応して最高頻度で出現した前記２値画像上の１ブロック内の画素値についての情報が、前記アップサンプリング処理手段に与えられ、
   前記アップサンプリング処理手段において、アップサンプリング処理の対象のダウンサンプリング画素値を含む所定数のダウンサンプルド画素値をテンプレートとして、テンプレート・パターン値と前記情報に基づいて前記対象のダウンサンプリング画素値に対応した１ブロック内のアップサンプルド画素値を生成することを特徴とする情報処理装置。
5. 前記情報を取得するためのテンプレートに２値画像上の所定数の画素値が含まれ、アップサンプルド画素値を生成するためのテンプレートにアップサンプルド画像上の複数の生成済みアップサンプルド画素値が含まれることを特徴とする請求項４記載の情報処理装置。
6. 前記情報は、テンプレート・パターン値に対応付けられた複数のエントリーを持ち、各エントリーにそれに対応付けられたテンプレート・パターン値に対応した画素値が格納されたテーブルとして前記アップサンプリング処理手段に与えられ、
   前記アップサンプリング処理手段において、テンプレート・パターン値に基づいて前記テーブルをアクセスし、前記テーブルより読み出された画素値をアップサンプルド画素値として用いることを特徴とする請求項４又は５記載の情報処理装置。
7. 請求項１，２又は３記載の情報処理方法をコンピュータに実行させるプログラムが記録されたコンピュータが読み取り可能な記録媒体。

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