JP4010452B2 - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル複写機（複合機＝ＭＦＰを含む）、プリンタ、スキャナ或いはパーソナルコンピュータ等の各種の画像処理装置及び画像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の画像処理装置で取り扱う文書画像データには種々のものがある。例えば、大半は白黒画像であるが、部分的にカラー画像等の白黒画像以外の画像がレイアウトされているような文書、或いは、逆の文書も多々ある。
【０００３】
また、高圧縮率にして高画質な画像の復元が可能な高精細画像圧縮伸長技術としてＪＰＥＧ２０００アルゴリズムによる画像圧縮符号化技術が注目されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２９７３０３公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＪＰＥＧ２０００アルゴリズムを利用すれば、幾つかの高能率符号化のための処理を含んでおり、基本的に、高効率、高圧縮率の圧縮符号化が可能であるが、それらの処理が対象画像の特性によっては必ずしも有効とは限らず、無駄な処理となって、却って、符号化効率を悪くし、高速処理化を妨げるケースもある。
【０００６】
即ち、ＪＰＥＧ２０００アルゴリズムによる圧縮符号化の特徴を考えた場合、その一つとして圧縮率を高めるためのビットプレーン符号化があり、本来的には２値データと同等に扱い得る白黒画像の場合であっても多値データで表現されている以上、通常通り、複数のビットプレーンの符号化を行う必要があり、結果的に無駄な符号化を行っているのと同じ意味になり、符号化効率が悪く、処理速度も遅くなってしまう不具合がある。
【０００７】
本発明の目的は、各種の文書画像データ等を圧縮符号化する上で、ＪＰＥＧ２０００アルゴリズムによる画像圧縮符号化技術を利用し、基本的に一つの符号手段で各種特性を持つ画像データに対して高能率に処理可能とし、かつ、その際のＪＰＥＧ２０００アルゴリズムの不都合を回避できるようにすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の画像処理装置は、文書画像データを、少なくともＤＣレベル変換処理、色空間変換処理、ウェーブレット変換処理、量子化処理及びエントロピー符号化処理という手順で、ＪＰＥＧ２０００アルゴリズムに従い圧縮符号化する圧縮符号化手段と、前記文書画像データ中に混在する白黒画像領域と白黒以外の画像領域とを分離して像域分離信号を出力する像域分離手段と、前記像域分離信号により白黒以外の画像領域として分離された領域に対しては、前記圧縮符号化手段で通常符号化モードとして、前記ＤＣレベル変換処理から全ての符号化処理を行い、前記像域分離信号により白黒画像領域として分離された領域に対しては、前記圧縮符号化手段で白黒符号化モードとして、前記ＤＣレベル変換処理後の正の値に１を加えた値を用い、かつ、前記ウェーブレット変換処理のウェーブレット分割レベルを０として、前記エントロピー符号化処理を行うように、前記圧縮符号化手段の処理内容を切り換える処理内容切換え手段とを有する。
【０００９】
従って、基本的に、ＪＰＥＧ２０００アルゴリズムに従い圧縮符号化する圧縮符号化手段を用いることで、白黒画像領域と白黒以外の画像領域との圧縮符号化処理について単一の符号手段で対応可能で構成が簡単で高能率な上に、この圧縮符号化手段による処理内容を文書画像データ中に混在する白黒画像領域と白黒以外の画像領域との像域分離信号に基づき切換えることにより、よりＪＰＥＧ２０００アルゴリズムの特徴を活かしてこのＪＰＥＧ２０００アルゴリズムの不都合を回避することが可能となる。また、適用機種が例えばパーソナルコンピュータ等にあっては、像域分離信号を外部から入力されるように構成してもよいが、適用機種が例えばデジタル複写機等の画像形成装置の場合には、自身が像域分離手段を備えることにより、自機単独で適正な画像圧縮符号化処理が可能となる。
【００１０】
ここで、ＪＰＥＧ２０００アルゴリズムによる圧縮符号化の特徴を考えた場合、その一つとして圧縮率を高めるためのビットプレーン符号化があり、本来的には２値データと同等に扱い得る白黒画像の場合であっても多値データで表現されている以上、通常通り、複数のビットプレーンの符号化を行う必要があり、結果的に無駄な符号化を行っているのと同じ意味になり、符号化効率が悪く、処理速度も遅くなってしまう不具合がある。この点、請求項１記載の発明では、白黒画像の場合には、ＤＣレベル変換処理結果に細工を施すことにより実質的に２値データと同様に扱えるようにし、２次元ウェーブレット変換処理や量子化処理を行わずに、エントロピー符号化処理のみを行わせることで、無駄な処理を省くことができ、処理の高速化、符号化効率を向上させることができる。即ち、白黒画像と判断されたときは、値を０：白（若しくは黒）、２５５：黒（８ビット画像の場合、若しくは、白）とし、ＤＣレベル変換後には、その値が−１２８と１２７になる。この正の値に１を加えると、−１２８と１２８になる。この値に対して、ウェーブレット分割レベル０のウェーブレット、即ち、ウェーブレット変換を行わずに、次の３コーディングパス（−ビットプレーンに３回のパス：ＪＰＥＧ２０００標準）を行うと、＋１２８と−１２８はともに、７ビット目だけが値がある（即ち、７ビット目が１で他の０から６ビット目と８ビット目以上は０）ものとなっている。これを符号化すると、符号化の対象が７ビット目だけとなるので、白黒混在画像の場合、符号化効率が上がる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像処理装置において、前記処理内容切換え手段は、前記文書画像データを複数に分割して符号化する或る小領域単位で通常符号化モードとするか白黒符号化モードとするか処理内容を動的に切換える。請求項３記載の発明は、前記或る小領域単位が、文書画像データが複数に分割されて符号化されるタイル単位であり、請求項４の発明は、前記或る小領域単位が、文書画像データが複数に分割走査されて符号化されるラスタライン単位である。
【００１２】
従って、通常符号化モードと白黒符号化モードとの切換えを、文書画像データを複数に分割して符号化する或る小領域、例えば、請求項３記載の発明のようにタイル、また、請求項４記載の発明のようにラスタラインを単位として行わせることで、請求項１記載の発明を文書画像データの状態に合わせて木目細かく実現できる。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項３記載の画像処理装置において、前記圧縮符号化手段は、圧縮符号化した符号データのメインヘッダ領域中に各タイル毎に適用した通常符号化モードと白黒符号化モードとの何れかの符号化モード情報を記述する。
【００１４】
従って、圧縮符号化した符号データのメインヘッダ領域中に各タイル毎に符号化モード情報が記述されるので、符号データの復号時にはこの符号化モード情報を参照することにより間違えることなく復号可能となる。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項４記載の画像処理装置において、前記圧縮符号化手段は、圧縮符号化した符号データのメインヘッダ領域中に適用した通常符号化モードと白黒符号化モードとの切換えラスタラインに関する符号化モード情報を記述する。
【００１６】
従って、圧縮符号化した符号データのメインヘッダ領域中に切換えラスタラインに関する符号化モード情報が記述されるので、符号データの復号時にはこの符号化モード情報を参照することにより間違えることなく復号可能となる。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項３記載の画像処理装置において、前記圧縮符号化手段は、圧縮符号化した各タイルの符号データ中にそのタイルに適用した通常符号化モードと白黒符号化モードとの何れかの符号化モード情報を記述する。
【００１８】
従って、圧縮符号化した各タイルの符号データ中にそのタイルに適用した符号化モード情報が記述されるので、符号データの復号時にはこの符号化モード情報を参照することにより間違えることなく復号可能となる。
【００１９】
請求項８記載の発明は、請求項４記載の画像処理装置において、前記圧縮符号化手段は、圧縮符号化した符号データ中に適用した通常符号化モードと白黒符号化モードとの切換えラスタラインに関する符号化モード情報を記述する。
【００２０】
従って、圧縮符号化した各タイルの符号データ中に切換えラスタラインに関する符号化モード情報が記述されるので、符号データの復号時にはこの符号化モード情報を参照することにより間違えることなく復号可能となる。
【００２１】
請求項９記載の発明は、白黒画像領域と白黒以外の画像領域とが混在する文書画像データを処理する画像処理方法であって、前記文書画像データを、少なくともＤＣレベル変換処理、色空間変換処理、ウェーブレット変換処理、量子化処理及びエントロピー符号化処理という手順で圧縮符号化する圧縮符号化ステップと、前記文書画像データ中に混在する白黒画像領域と白黒以外の画像領域とを分離して像域分離信号を出力する像域分離ステップと、前記像域分離信号により白黒以外の画像領域として分離された領域に対しては、前記圧縮符号化ステップで通常符号化モードとして、前記ＤＣレベル変換処理から全ての符号化処理を行い、前記像域分離信号により白黒画像領域として分離された領域に対しては、前記圧縮符号化ステップで白黒符号化モードとして、前記ＤＣレベル変換処理後の正の値に１を加えた値を用い、かつ、前記ウェーブレット変換処理のウェーブレット分割レベルを０として、前記エントロピー符号化処理を行うように、前記圧縮符号化ステップの処理内容を切り換える処理内容切換えステップとを有する。
【００２２】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の画像処理方法において、前記処理内容切換えステップは、前記文書画像データを複数に分割して符号化する或る小領域単位で通常符号化モードとするか白黒符号化モードとするか前記圧縮符号化ステップの処理内容を動的に切換える。
【００２３】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の画像処理方法において、前記或る小領域単位が、文書画像データが複数に分割されて符号化されるタイル単位である。
【００２４】
請求項１２記載の発明は、請求項１０記載の画像処理方法において、前記或る小領域単位が、文書画像データが複数に分割走査されて符号化されるラスタライン単位である。
【００２５】
請求項１３記載の発明は、請求項１１記載の画像処理方法において、前記圧縮符号化ステップは、圧縮符号化した符号データのメインヘッダ領域中に各タイル毎に適用した通常符号化モードと白黒符号化モードとの何れかの符号化モード情報を記述する。
【００２６】
請求項１４記載の発明は、請求項１２記載の画像処理方法において、前記圧縮符号化ステップは、圧縮符号化した符号データのメインヘッダ領域中に適用した通常符号化モードと白黒符号化モードとの切換えラスタラインに関する符号化モード情報を記述する。
【００２７】
請求項１５記載の発明は、請求項１１記載の画像処理方法において、前記圧縮符号化ステップは、圧縮符号化した各タイルの符号データ中にそのタイルに適用した通常符号化モードと白黒符号化モードとの何れかの符号化モード情報を記述する。
【００２８】
請求項１６記載の発明は、請求項１２記載の画像処理方法において、前記圧縮符号化ステップは、圧縮符号化した符号データ中に適用した通常符号化モードと白黒符号化モードとの切換えラスタラインに関する符号化モード情報を記述する。
【００２９】
従って、請求項９〜１６記載の発明では、請求項１〜８記載の発明と同様な作用を奏する。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
【００３１】
［ＪＰＥＧ２０００について概略説明］
本実施の形態は、ＪＰＥＧ２０００アルゴリズムを利用するものであり、まず、ＪＰＥＧ２０００について概略説明する。
【００３２】
図１は、ＪＰＥＧ２０００アルゴリズムの基本を説明するための機能ブロック図である。図１に示すように、ＪＰＥＧ２０００アルゴリズムは、色空間変換・逆変換部１０１、２次元ウェーブレット変換・逆変換部１０２、量子化・逆量子化部１０３、エントロピー符号化・復号化部１０４、タグ処理部１０５によって構成されている。以下、各部について説明する。
【００３３】
色空間変換・逆変換部１０１及び２次元ウェーブレット変換・逆変換部１０２について図２及び図３を参照しながら説明する。
【００３４】
図２は、カラー画像である原画像の分割された各コンポーネントの一例を示す模式図である。カラー画像は、一般に、図２に示すように、原画像の各コンポーネントＲ、Ｇ、Ｂ（１１１）が、例えばＲＧＢ原色系によって分離されている。そして、原画像の各コンポーネントＲ、Ｇ、Ｂは、さらに、矩形をした領域であるタイル１１２によって分割される。個々のタイル１１２、例えば、Ｒ００，Ｒ０１，…，Ｒ１５／Ｇ００，Ｇ０１，…，Ｇ１５／Ｂ００，Ｂ０１，…，Ｂ１５は、圧縮伸長プロセスを実行する際の基本単位を構成する。従って、圧縮伸長動作は、コンポーネントＲ、Ｇ、Ｂ（１１１）毎、そしてタイル１１２毎に、独立して行なわれる。
【００３５】
ここで、画像データの符号化時、各タイル１１２のデータは、図１に示す色空間変換・逆変換部１０１に入力され、色空間変換を施された後、２次元ウェーブレット変換・逆変換部１０２で２次元ウェーブレット変換（順変換）が適用されて周波数帯に空間分割される。
【００３６】
図３は、デコンポジションレベル数が３である場合の各デコンポジションレベルにおけるサブバンドを示す模式図である。２次元ウェーブレット変換・逆変換部１０２は、原画像のタイル分割によって得られたタイル原画像（０ＬＬ）（デコンポジションレベル０）に対して、２次元ウェーブレット変換を施し、デコンポジションレベル１に示すサブバンド（１ＬＬ，１ＨＬ，１ＬＨ，１ＨＨ）を分離する。そして、２次元ウェーブレット変換・逆変換部１０２は、引き続き、この階層における低周波成分１ＬＬに対して、２次元ウェーブレット変換を施し、デコンポジションレベル２に示すサブバンド（２ＬＬ，２ＨＬ，２ＬＨ，２ＨＨ）を分離する。２次元ウェーブレット変換・逆変換部１０２は、順次同様に、低周波成分２ＬＬに対しても、２次元ウェーブレット変換を施し、デコンポジションレベル３に示すサブバンド（３ＬＬ，３ＨＬ，３ＬＨ，３ＨＨ）を分離する。図３中、各デコンポジションレベルにおいて符号化の対象となるサブバンドはグレーで示されている。例えば、デコンポジションレベル数を３とした場合、グレーで示したサブバンド（３ＨＬ，３ＬＨ，３ＨＨ，２ＨＬ，２ＬＨ，２ＨＨ，１ＨＬ，１ＬＨ，１ＨＨ）が符号化対象となり、３ＬＬサブバンドは符号化されない。
【００３７】
次いで、量子化・逆量子化部１０３では、指定した符号化の順番で符号化の対象となるビットが定められた後、対象ビット周辺のビットからコンテキストが生成される。
【００３８】
図４は、プレシンクトを例示する模式図である。量子化の処理が終わったウェーブレット係数は、個々のサブバンド毎に、「プレシンクト」と呼ばれる重複しない矩形に分割される。これは、インプリメンテーションでメモリを効率的に使うために導入されたものである。図４に示すように、一つのプレシンクトは、空間的に一致した３つの矩形領域からなっている。さらに、個々のプレシンクトは、重複しない矩形の「コードブロック」に分けられる。これは、エントロピーコーディングを行う際の基本単位となる。
【００３９】
図５は、２次元ウェーブレット変換後の２次元ウェーブレット係数の値を「ビットプレーン」単位に分解し、画素或いはコードブロック毎に「ビットプレーン」に順位付けを行う処理の概要を示す模式図である。ウェーブレット変換後の係数値は、そのまま量子化し符号化することも可能であるが、ＪＰＥＧ２０００では符号化効率を上げるために、係数値を「ビットプレーン」単位に分解し、画素或いはコードブロック毎に「ビットプレーン」に順位付けを行うことができる。図５には、その手順を簡単に示した。この例は、原画像（３２×３２画素）を１６×１６画素のタイル４つで分割した場合の例であり、デコンポジションレベル１のプレシンクトとコードブロックとの大きさは、各々８×８画素と４×４画素としている。プレシンクトとコードブロックの番号とは、ラスター順に付けられる。タイル境界外に対する画素拡張にはミラーリング法を使い、可逆（５，３）フィルタでウェーブレット変換を行い、デコンポジションレベル１のウェーブレット係数値を求めている。
【００４０】
また、図５には、タイル０／プレシンクト３／コードブロック３について、代表的な「レイヤ」についての概念的な模式図も併せて示している。レイヤの構造は、ウェーブレット係数値を横方向（ビットプレーン方向）から見ると理解し易い。１つのレイヤは任意の数のビットプレーンから構成される。この例では、レイヤ０、１、２、３は、各々、１、３、１という３つのビットプレーンからなっている。そして、ＬＳＢに近いビットプレーンを含むレイヤ程、先に量子化の対象となり、逆に、ＭＳＢに近いレイヤは最後まで量子化されずに残ることになる。ＬＳＢに近いレイヤから破棄する方法はトランケーションと呼ばれ、量子化率を細かく制御することが可能である。
【００４１】
次いで、エントロピー符号化・復号化部１０４について図６を参照しながら説明する。図６は、符号化された画像データのコードストリームを例示する模式図である。エントロピー符号化・復号化部１０４（図１参照）では、コンテキストと対象ビットとから、確率推定によって各コンポーネントＲＧＢのタイル１１２に対する符号化を行う。こうして、原画像の全てのコンポーネントＲＧＢについて、タイル１１２単位で符号化処理が行われる。
【００４２】
次いで、タグ処理部１０５について説明する。タグ処理部１０５は、エントロピー符号化・復号化部１０４からの全符号化データを１本のコードストリームに結合するとともに、それにタグを付加する処理を行う。図６に、コードストリームの構造を簡単に示している。このようなコードストリームの先頭と各タイル１１２を構成する部分タイルの先頭には、ヘッダと呼ばれるタグ情報が付加され、その後に、各タイル１１２の符号化データが続く。そして、コードストリームの終端には、再びタグが置かれる。
【００４３】
一方、復号化時には、符号化時とは逆に、各コンポーネントＲＧＢの各タイル１１２のコードストリームから画像データを生成する。このような処理について、図１を用いて簡単に説明する。タグ処理部１０５は、外部より入力したコードストリームに付加されたタグ情報を解釈し、コードストリームを各コンポーネントＲＧＢの各タイル１１２のコードストリームに分解し、その各コンポーネントＲＧＢの各タイル１１２のコードストリーム毎に復号化処理を行う。この際、コードストリーム内のタグ情報に基づく順番で復号化の対象となるビットの位置が定められるとともに、量子化・逆量子化部１０３において、その対象ビット位置の周辺ビット（既に復号化を終えている）の並びからコンテキストを生成する。そして、エントロピー符号化・復号化部１０４では、そのコンテキストとコードストリームとから確率推定によって復号化を行なって対象ビットを生成し、それを対象ビットの位置に書き込む。このようにして復号化されたデータは、周波数帯域毎に空間分割されているため、これを２次元ウェーブレット変換・逆変換部１０２で２次元ウェーブレット逆変換を行うことにより、画像データ中の各コンポーネントＲＧＢにおける各タイル１１２が復元される。復元されたデータは、色空間変換・逆変換部１０１によって元の表色系のデータに変換される。
【００４４】
次に、ＪＰＥＧ２０００の符号フォーマット例を説明する。図７はＪＰＥＧ２０００の符号フォーマットを示す概略図である。当該符号フォーマットは、符号データの始まりを示すＳＯＣ（Ｓｔａｒｔ ｏｆ Ｃｏｄｅｓｔｒｅａｍ）マーカで始まり、その後に、符号化のパラメータや量子化のパラメータを記述したメインヘッダが続き、さらに、実際の符号データが続く構成である。実際の符号データは、ＳＯＴ（Ｓｔａｒｔ ｏｆ Ｔｉｌｅ−ｐａｒｔ）マーカで始まり、タイルヘッダ、ＳＯＤ（Ｓｔａｒｔ ｏｆ Ｄａｔａ）マーカ、タイルデータ（符号）で構成される。これら画像全体に相当する符号データの後に、符号の終了を示すＥＯＣ（Ｅｎｄ ｏｆ Ｃｏｄｅｓｔｒｅａｍ）マーカが付加される。
【００４５】
［デジタルフルカラー複写機の全体構成］
次に、本実施の形態の画像処理装置であるデジタルフルカラー複写機の構成例について、その概略構成を示す図８を参照して説明する。
【００４６】
このデジタルカラー複写機１は、データ蓄積機能を有するＭＦＰ＝複合機としても機能するもので、プリンタエンジンとして機能するカラープリンタであるプリンタ２と、プリンタ２の上部に設置された画像読取装置としてのカラーイメージスキャナであるスキャナ３とから構成されている。
【００４７】
プリンタ２は、スキャナ３で光学的に読取られた原稿の画像データや外部装置から送信された画像データ等に基づいて作像ユニット４で電子写真方式による画像形成を行い、この画像を給紙部５から用紙搬送部６で用紙搬送路７を経て搬送される記録媒体である用紙Ｐに転写し、画像が転写された用紙Ｐを搬送ベルト８で定着部９に搬送し、用紙Ｐの転写画像を定着部９で加熱加圧することにより定着して排紙トレイ１０に排紙する構造である。
【００４８】
作像ユニット４は、回転するドラム状の感光体１１の周囲に、感光体１１の表面を一様に帯電させる帯電部１２、一様帯電した感光体１１の表面に対する露光走査によって色毎の画像データに基づく静電潜像を感光体１１上に形成する露光部１３、シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｋ）のトナーを有して色毎の静電潜像に対応するトナーを付着させて可視像であるトナー像を形成するリボルバー方式のカラー現像部１４、順次色毎のトナー像を複数のローラに支持された中間転写ベルト１５上に転写させる中間転写部１６、中間転写ベルト１５上に転写されず感光体１１上に残留するトナーを掻き落す感光体クリーニング部１７、感光体１１上の電荷を除電する除電部１８等を配置することにより形成されており、さらに、中間転写ベルト１５上のトナー像を用紙Ｐ上に一括転写させる転写部１９、用紙Ｐ上に一括転写されず中間転写ベルト１５上に残留するトナーを掻き落すベルトクリーニング部２０を配置することにより形成されている。
【００４９】
次に、スキャナ３について説明する。スキャナ３は、スキャナ本体２１と、スキャナ本体２１の上部に設けられた原稿搬送部であるＡＤＦ（自動原稿搬送装置）２２とから構成されている。スキャナ本体２１の筐体２３の上面には、原稿固定モードでの原稿画像の読取時に原稿が載置される載置原稿用ガラス２４と、原稿搬送モードでの原稿画像の読取時に使用される搬送原稿用ガラス２５とが設けられている。ここで、原稿固定モードとは、載置原稿用ガラス２４上に載置された状態の原稿の画像を読取る動作モードであり、原稿搬送モードとは、ＡＤＦ２２により原稿を自動給紙し、自動給紙された原稿が搬送原稿用ガラス２５上を通過する際にその原稿の画像を読取る動作モードである。
【００５０】
また、筐体２３の内部であって載置原稿用ガラス２４に下方から対向する位置には、原稿に光を照射する露光手段としての照明ランプ（高輝度Ｘｅランプ）２６及びミラー２７を備える第一走行体２８が、載置原稿用ガラス２４に沿って副走査方向に移動自在に配置されている。第一走行体２８の反射光路には、２個のミラー２９，３０を備える第二走行体３１が、載置原稿用ガラス２４に沿って副走査方向に移動自在に配置されており、この第二走行体３１の反射光路には、レンズ３２を介してカラーラインセンサであるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）３３を搭載したＳＢＵ（Ｓｅｎｓｏｒ Ｂｏａｒｄ Ｕｎｉｔ）３４が位置している。なお、ＣＣＤ３３が光電変換素子として機能する。
【００５１】
副走査手段としての第一走行体２８と第二走行体３１とには、ステッピングモータ３５がプーリやワイヤなど（いずれも図示せず）により連結されており、第一走行体２８と第二走行体３１とは、図７中左側から右側へ２：１の速度比で同一の副走査方向に移動自在とされている。なお、本実施の形態のデジタルカラー複写機１は、変倍機能を備えるものであり、拡大／縮小変倍コピー時には、その変倍率に応じてステッピングモータ３５の速度を制御することにより、第一，第二走行体２８，３１の原稿に対する移動速度を変更させることにより、副走査方向の変倍処理がメカ的に行われる。主走査方向の変倍は後述するような電気的変倍処理により実行される。
【００５２】
このようなデジタルフルカラー複写機１は、複数のマイクロコンピュータで構成される制御系により制御される。図９は、これらの制御系のうち、画像処理に関わる制御系の電気的な接続を示す概略ブロック図である。この制御系は、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３及び操作パネル４４等が、バス４５で接続されている。ＣＰＵ４１は、各種演算を行い、画像処理等の処理を集中的に制御する。ＲＯＭ４２には、このＣＰＵ４１が実行する処理に関わる各種プログラムや固定データが格納されている。ＲＡＭ４３は、ＣＰＵ４１のワークエリアとなる。ＩＰＵ（Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４６は、各種画像処理に関わるハードウエアを備えている。記憶媒体となるＲＯＭ４２は、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを備えていて、ＲＯＭ４２内に格納されているプログラムはＣＰＵ４１の制御により、Ｉ／Ｏポート４７を介して外部装置（図示せず）からダウンロードされるプログラムに書換え可能である。即ち、本実施の形態では、ＲＯＭ４２に各種機能を実現するためのプログラムが格納されており、このＲＯＭ４２がプログラムを記憶した記憶媒体として機能している。
【００５３】
また、本実施の形態のデジタル複写機１は、図１を参照して説明したＪＰＥＧ２０００アルゴリズムの各機能ブロックを備え、前述のようなＪＰＥＧ２０００アルゴリズムにより画像データの圧縮符号化を行う。即ち、図１に示したような圧縮符号化手段及び復号化手段の機能は、ＩＰＵ４６によりハードウエアが行う処理により実行しても、ＲＯＭ４２に記憶されているプログラムに基づいてＣＰＵ４１が行う処理により実行してもよい。これにより、基本的には、スキャナ３で読取られ、ＩＰＵ４６で白シェーディング補正等の各種画像処理が施された複数枚の画像のデジタル画像データを、ＪＰＥＧ２０００アルゴリズムにより圧縮符号化して、各画像のコードストリームを生成する。即ち、画像を１又は複数の矩形領域（タイル）に分割し、この矩形領域毎に画素値を離散ウェーブレット変換して階層的に圧縮符号化することを基本とする。
【００５４】
［画像圧縮符号化処理］
図１中に示したＪＰＥＧ２０００アルゴリズムによる圧縮符号化手段を書き直すと、図１０のように示すことができる。即ち、ＤＣレベルシフト部（ＤＣレベル変換部）１０１ａ、カラー変換部１０１ｂ、ウェーブレット変換部１０２ａ、量子化部１０３ａ、係数モデリング部１０４ａ、算術符号化部１０４ｂ、符号順序制御部１０５ａをその処理順に並べることにより圧縮符号化手段１０６が構成されている。ここに、ＤＣレベルシフト部１０１ａ及びカラー変換部１０１ｂは色空間変換・逆変換部１０１中に属するもので、ＤＣレベルシフト部１０１ａは入力される画像信号がＲＧＢ信号値のような正の数である場合に所定の変換式を用いて各信号値から信号のダイナミックレンジの１／２を減算するレベルシフト処理を行い、カラー変換部１０１ｂではＲＧＢ画像を輝度色差系のＹＣｂＣｒ画像に変換することによりカラー画像の圧縮効率を高める処理を行う。ウェーブレット変換部１０２ａは２次元ウェーブレット変換・逆変換部１０２中に属し、前述したようなウェーブレット係数への変換処理を行う。量子化部１０３ａは量子化・逆量子化部１０３に属し、効率のよい圧縮を行うためにウェーブレット係数のダイナミックレンジを削減する処理を行う。この量子化処理の一例として、後述のエントロピー符号化がビットプレーンであることを利用して、完成した符号列の下位ビットプレーンを切り捨てることにより量子化するポスト量子化方式がある。
【００５５】
係数モデリング部１０４ａ及び算術符号化部１０４ｂはブロックベースのビットプレーン符号化を行うエントロピー符号化・復号化部１０４に属する。このうち、係数モデリング部１０４ａでは符号化対象となる多値ウェーブレット係数から２値算術符号化用のビットモデルを作成するものであり、この処理により符号化方法が決定される。算術符号化部１０４ｂにおける符号化方式には新しい２値画像符号方式であるＭＱ−Ｃｏｄｅｒと称される方式が用いられる。符号順序制御部１０５ａはタグ処理部１０５に含まれる。
【００５６】
このようなＪＰＥＧ２０００アルゴリズムに従った圧縮符号化手段１０６に加えて、本実施の形態では、処理対象として入力される文書画像データに関してそのデータ中に混在する白黒画像領域と白黒画像以外の画像領域とを分離して像域分離信号を出力する像域分離手段としての像域分離部１２１と、この像域分離部１２１から出力される像域分離信号に応じて圧縮符号化手段１０６中の処理を取捨選択してその圧縮符号化の処理内容を異ならせる処理内容切換え手段としてのセレクタ１２２とが設けられている。
【００５７】
像域分離部１２１としては、画像の特徴に合った最適な画像処理を行うために白黒画像領域と白黒画像以外の画像領域とを分離するもので、公知の像域分離に関する技術、例えば、対象となる文書画像データについて背景色を特定し、この背景色を用いてボトムアップ的に文書画像の領域識別結果を得る特許文献１に示されるような方式を利用すればよく、その詳細は省略する。なお、特許文献１の場合の画像領域の分離は、白黒画像以外の画像領域と白黒・白黒画像領域との分離であるが、白黒・白黒画像領域中からの白黒画像領域と白黒画像領域との識別は、白黒画像認識の下限レベル、上限レベルの設定を適宜行い、これらのレベル範囲内に属する場合に白黒画像領域と認識し、白黒画像領域を除外すればよい。
【００５８】
セレクタ１２２は、像域分離信号に応じて処理対象となる文書画像データの圧縮符号化手段１０６中の処理を取捨選択してその圧縮符号化の処理内容を異ならせるものであるが、特に、ＪＰＥＧ２０００アルゴリズム中、ＤＣレベル変換部１０１ａの処理、カラー変換部１０１ｂの処理、２次元ウェーブレット変換部１０２ａの処理、量子化部１０３ａの処理及び算術符号化部１０４ｂの処理を像域分離信号に応じた取捨選択の対象として、画像
データの特性に応じて圧縮符号化の処理内容を異ならせるものである。
【００５９】
例えば、像域分離信号により白黒以外の画像領域として分離された領域に対しては通常符号化モードとし圧縮符号化手段１０６による処理を全て有効とし、ＤＣレベル変換処理から全ての符号化処理を行わせる。一方、像域分離信号により白黒画像領域として分離された領域に対しては白黒符号化モードとし、ＤＣレベルシフト部１０１ａによるＤＣレベル変換後の値に正の値に１を加えた値を用い、かつ、ウェーブレット分割レベルを０として、エントロピー符号化処理を行わせる。即ち、カラー変換部１０１ｂの処理、２次元ウェーブレット変換部１０２ａの処理、量子化部１０３ａの処理及び算術符号化部１０４ｂの処理は省略するものとする。
【００６０】
より具体的に、白黒画像と判断されたときは、値を０：白（若しくは黒）、２５５：黒（８ビット画像の場合、若しくは、白）とし、ＤＣレベル変換後には、その値が−１２８と１２７になる。この正の値に１を加えると、−１２８と１２８（＝１０００００００）になる。この値に対して、ウェーブレット分割レベル０のウェーブレット、即ち、ウェーブレット変換を行わずに、次の３コーディングパス（−ビットプレーンに３回のパス：ＪＰＥＧ２０００標準）を行うと、＋１２８と−１２８はともに、７ビット目だけが値がある（即ち、７ビット目が１で他の０から６ビット目と８ビット目以上は０）ものとなっている。これを符号化すると、符号化の対象が７ビット目だけとなるので、白黒混在画像の場合、符号化効率が上がる。即ち、２値データと同様に取り扱える。さらに、このようなビットデータの符号化の後の算術符号化部１０４ｂによるビットプレーン符号化も行わない（必要ない）。このとき、ウェーブレット変換部１０２ａでの変換処理も省略しているので、ウェーブレット分割数を０とし、量子化なしの情報を後述のようにヘッダ中等に記述しておく。ちなみに、このような操作により、復号時には画素がとり得る値を超した値となるが（１２８×２＝１０００００００＝２５６）となるが、クリッピング処理が行われ、画素がとり得る最大値となり、元の白黒画像が復元される。
【００６１】
これらの像域分離部１２１やセレクタ１２２の機能も、ＲＯＭ４２に記憶されているプログラムに基づいてＣＰＵ４１が行う処理により実行してもよい。
【００６２】
一般に、ＪＰＥＧ２０００アルゴリズムによる圧縮符号化の特徴を考えた場合、その一つとして圧縮率を高めるための算術符号化部によるビットプレーン符号化があり、本来的には２値データと同等に扱い得る白黒画像の場合であっても多値データで表現されている以上、通常通り、複数のビットプレーンの符号化を行う必要があり、結果的に無駄な符号化を行っているのと同じ意味になり、符号化効率が悪く、処理速度も遅くなってしまう不具合がある。この点、本実施の形態によれば、白黒画像の場合にはＤＣレベル変換処理結果に細工を施すことにより実質的に２値データと同様に扱えるようにし、２次元ウェーブレット変換処理や量子化処理を行わず、かつ、ピットプレーン符号化を伴わないエントロピー符号化処理のみを行わせることで、無駄な処理を省くことができ、処理の高速化、符号化効率を向上させることができる。
【００６３】
［具体的処理例］
いま、図１１（ａ）に模式的に示すような白黒画像領域１３１と白黒画像以外の画像領域１３２とが混在する原稿１３３による文書画像データを処理対象とする場合の処理例を数例挙げて説明する。
【００６４】
まず、第１の例として、最も単純には、例えば、文書画像データ中に占める白黒画像領域１３１と白黒画像以外の画像領域１３２との比率に応じて当該文書画像データ全体に対して白黒符号化モードか通常符号化モードかの何れかのモードを適用するようにセレクタ１２２で切換えるように構成することができる。この場合の圧縮符号化処理方式としては、複数のタイルに分割してタイル単位で符号化するタイル方式であっても、ラスタライン毎に分割してラスタライン単位で符号化するラスタ方式であってもよい。
【００６５】
この場合、圧縮符号化手段１０６は、図１２に示すように、圧縮符号化した符号データのメインヘッダ領域中に適用したモードが通常符号化モードと白黒符号化モードとの何れであるかの符号化モード情報（白黒符号化モード時のウェーブレット分割数が０で量子化なしの情報を含む）を記述しておけば、当該符号データの復号時にはこの符号化モード情報を参照することにより間違えることなく復号可能となる。図１２の図示例は、タイル符号化方式であって（図１１（ｂ）参照）、白黒符号化モードを適用して文書画像データ全体を白黒符号化した例を示している。
【００６６】
次に、第２のより実際的な例としては、或る小領域単位＝タイル単位で処理モードを動的に切換えるようにしてもよい。例えば、図１１（ａ）に示すような文書画像データを図１１（ｂ）に示すように複数のタイルＡ１，Ａ２，…，Ｆ３，Ｆ４に分割し、そのタイル単位で圧縮符号化手段１０６による処理内容を白黒符号化モード用とするか通常符号化モード用とするかを切換えるようにしてもよい。
【００６７】
図１３はこの方式により圧縮符号化手段１０６により圧縮符号化処理された符号列の例を示し、図示例のように、そのメインヘッダ領域中に適用したモードが通常符号化モードと白黒符号化モードとの何れであるかの符号化モード情報をタイル毎に記述しておけば、当該符号データの復号時にはこの符号化モード情報を参照することにより間違えることなく復号可能となる。
【００６８】
もっとも、メインヘッダ領域中に記述する方式に限らず、図１４に示すように、圧縮符号化された各タイルの符号データ中（タイルヘッダ部）に個々に適用したモードが通常符号化モードと白黒符号化モードとの何れであるかの符号化モード情報を記述しておくようにしてもよい。この方式によっても、当該符号データの復号時にはこの符号化モード情報を参照することにより間違えることなく復号可能となる。
【００６９】
第３のより実際的な例としては、或る小領域単位＝ラスタライン単位で処理モードを動的に切換えるようにしてもよい。例えば、図１１（ａ）に示すような文書画像データを図１１（ｃ）に示すように複数のラスタラインｙ０，ｙ１，…に分割し、そのラスタライン単位で圧縮符号化手段１０６による処理内容を白黒符号化モード用とするか通常符号化モード用とするかを切換えるようにしてもよい。
【００７０】
図１５はこの方式により圧縮符号化手段１０６により圧縮符号化処理された符号列の例を示し、図示例のように、そのメインヘッダ領域中に適用したモードが通常符号化モードと白黒符号化モードとの何れであるかの符号化モード情報を、そのモードが変化するラスタラインによって記述しておけば、当該符号データの復号時にはこの符号化モード情報を参照することにより間違えることなく復号可能となる。図示例では、ラスタライン０から白黒符号化モードによる処理が行われ、ラスタラインｙ１で通常符号化モードに切換えられ、ラスタラインｙ３で白黒符号化モードに切換えられ、…、ことを示している。
【００７１】
もっとも、メインヘッダ領域中に記述する方式に限らず、図１６に示すように、圧縮符号化された符号データ中に個々に適用するモードが通常符号化モードと白黒符号化モードとで切換えられるラスタラインに関する情報を符号化モード情報として記述しておくようにしてもよい。この方式によっても、当該符号データの復号時にはこの符号化モード情報を参照することにより間違えることなく復号可能となる。
【００７２】
また、本実施の形態では、デジタル複写機が像域分離部１２１を備える構成として説明したが、自機でこれらを有しておらず外部信号として得られる構成でもよい。即ち、画像処理装置としての適用機種が例えばパーソナルコンピュータ等にあっては、像域分離信号を外部から入力されるように構成してもよいが、画像処理装置としての適用機種が例えば本実施の形態のようにデジタル複写機等の画像形成装置の場合には、自身が像域分離部１２１を備えることにより、自機単独で適正な画像圧縮符号化処理が可能となる。
【００７３】
【発明の効果】
本発明の画像処理装置及び画像処理方法によれば、以下のような効果が得られる。
（１） 基本的にＪＰＥＧ２０００アルゴリズムに従い圧縮符号化する圧縮符号化手段を用いることで、白黒画像領域と白黒画像以外の画像領域との圧縮符号化処理について単一の符号手段で対応可能で構成が簡単で高能率な上に、この圧縮符号化手段による処理内容を文書画像データ中に混在する白黒画像領域と白黒画像以外の画像領域との像域分離信号に基づき切換えるようにしたので、よりＪＰＥＧ２０００アルゴリズムの特徴を活かしてこのＪＰＥＧ２０００アルゴリズムの不都合を回避することが可能となる。
【００７４】
（２） 適用機種が例えばパーソナルコンピュータ等にあっては、像域分離信号を外部から入力されるように構成してもよいが、適用機種が例えばデジタル複写機等の画像形成装置の場合には、自身が像域分離手段を備えることにより、自機単独で適正な画像圧縮符号化処理を行わせることができる。
【００７５】
（３） 白黒画像の場合にはＤＣレベル変換処理結果に細工を施すことにより実質的に２値データと同様に扱えるようにし、２次元ウェーブレット変換処理や量子化処理を行わずに、エントロピー符号化処理のみを行わせるようにしたので、無駄な処理を省くことができ、処理の高速化、符号化効率を向上させることができる。
【００７６】
（４） 通常符号化モードと白黒符号化モードとの切換えを、文書画像データを複数に分割して符号化する或る小領域、例えば、タイルやラスタラインを単位として行わせるようにしたので、圧縮符号化処理を文書画像データの状態に合わせて木目細かく実現することができる。
【００７７】
（５） 圧縮符号化した符号データのメインヘッダ領域中に各タイル毎に符号化モード情報を記述するようにしたので、符号データの復号時にはこの符号化モード情報を参照することにより間違えることなく復号させることができる。
【００７８】
（６） 圧縮符号化した符号データのメインヘッダ領域中に切換えラスタラインに関する符号化モード情報を記述するようにしたので、符号データの復号時にはこの符号化モード情報を参照することにより間違えることなく復号させることができる。
【００７９】
（７） 、圧縮符号化した各タイルの符号データ中にそのタイルに適用した符号化モード情報を記述するようにしたので、符号データの復号時にはこの符号化モード情報を参照することにより間違えることなく復号させることができる。
【００８０】
（８） 圧縮符号化した各タイルの符号データ中に切換えラスタラインに関する符号化モード情報を記述するようにしたので、符号データの復号時にはこの符号化モード情報を参照することにより間違えることなく復号させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の前提となるＪＰＥＧ２０００方式の基本となるアルゴリズムを実現するシステムの機能ブロック図である。
【図２】原画像の各コンポーネントの分割された矩形領域を示す説明図である。
【図３】デコンポジションレベル数が３の場合の、各デコンポジションレベルにおけるサブバンドを示す説明図である。
【図４】プレシンクトを示す説明図である。
【図５】ビットプレーンに順位付けする手順の一例を示す説明図である。である。
【図６】符号化された画像データのコードストリームを例示する模式図である。
【図７】ＪＰＥＧ２０００の符号フォーマットを示す概略図である。
【図８】本発明の一実施の形態の画像処理装置としてのデジタルフルカラー複写機を示す概略構成図である。
【図９】その制御系を示す概略ブロック図である。
【図１０】特徴部分となる圧縮符号化処理部分を示すブロック図である。
【図１１】処理対象となる文書画像データ例等を示す説明図である。
【図１２】ページ単位の処理時の符号データ例を示す説明図である。
【図１３】タイル単位の処理時の符号データ例を示す説明図である。
【図１４】タイル単位の処理時の他の符号データ例を示す説明図である。
【図１５】ラスタライン単位の処理時の符号データ例を示す説明図である。
【図１６】ラスタライン単位の処理時の他の符号データ例を示す説明図である。
【符号の説明】
１２１ 像域分離手段
１２２ 処理内容切換え手段
１３１ 白黒画像領域
１３２ 白黒画像以外の画像領域

Claims (16)

1. 文書画像データを、少なくともＤＣレベル変換処理、色空間変換処理、ウェーブレット変換処理、量子化処理及びエントロピー符号化処理という手順で圧縮符号化する圧縮符号化手段と、
   前記文書画像データ中に混在する白黒画像領域と白黒以外の画像領域とを分離して像域分離信号を出力する像域分離手段と、
   前記像域分離信号により白黒以外の画像領域として分離された領域に対しては、前記圧縮符号化手段で通常符号化モードとして、前記ＤＣレベル変換処理から全ての符号化処理を行い、前記像域分離信号により白黒画像領域として分離された領域に対しては、前記圧縮符号化手段で白黒符号化モードとして、前記ＤＣレベル変換処理後の正の値に１を加えた値を用い、かつ、前記ウェーブレット変換処理のウェーブレット分割レベルを０として、前記エントロピー符号化処理を行うように、前記圧縮符号化手段の処理内容を切り換える処理内容切換え手段と、
   を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記処理内容切換え手段は、前記文書画像データを複数に分割して符号化する或る小領域単位で通常符号化モードとするか白黒符号化モードとするか前記圧縮符号化手段の処理内容を動的に切換えることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記或る小領域単位が、文書画像データが複数に分割されて符号化されるタイル単位であることを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
4. 前記或る小領域単位が、文書画像データが複数に分割走査されて符号化されるラスタライン単位であることを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
5. 前記圧縮符号化手段は、圧縮符号化した符号データのメインヘッダ領域中に各タイル毎に適用した通常符号化モードと白黒符号化モードとの何れかの符号化モード情報を記述することを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
6. 前記圧縮符号化手段は、圧縮符号化した符号データのメインヘッダ領域中に適用した通常符号化モードと白黒符号化モードとの切換えラスタラインに関する符号化モード情報を記述することを特徴とする請求項４記載の画像処理装置。
7. 前記圧縮符号化手段は、圧縮符号化した各タイルの符号データ中にそのタイルに適用した通常符号化モードと白黒符号化モードとの何れかの符号化モード情報を記述することを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
8. 前記圧縮符号化手段は、圧縮符号化した符号データ中に適用した通常符号化モードと白黒符号化モードとの切換えラスタラインに関する符号化モード情報を記述することを特徴とする請求項４記載の画像処理装置。
9. 白黒画像領域と白黒以外の画像領域とが混在する文書画像データを処理する画像処理方法であって、
   前記文書画像データを、少なくともＤＣレベル変換処理、色空間変換処理、ウェーブレット変換処理、量子化処理及びエントロピー符号化処理という手順で圧縮符号化する圧縮符号化ステップと、
   前記文書画像データ中に混在する白黒画像領域と白黒以外の画像領域とを分離して像域分離信号を出力する像域分離ステップと、
   前記像域分離信号により白黒以外の画像領域として分離された領域に対しては、前記圧縮符号化ステップで通常符号化モードとして、前記ＤＣレベル変換処理から全ての符号化処理を行い、前記像域分離信号により白黒画像領域として分離された領域に対しては、前記圧縮符号化ステップで白黒符号化モードとして、前記ＤＣレベル変換処理後の正の値に１を加えた値を用い、かつ、前記ウェーブレット変換処理のウェーブレット分割レベルを０として、前記エントロピー符号化処理を行うように、前記圧縮符号化ステップの処理内容を切り換える処理内容切換えステップと、
   を有することを特徴とする画像処理方法。
10. 前記処理内容切換えステップは、前記文書画像データを複数に分割して符号化する或る小領域単位で通常符号化モードとするか白黒符号化モードとするか前記圧縮符号化ステップの処理内容を動的に切換えることを特徴とする請求項９記載の画像処理方法。
11. 前記或る小領域単位が、文書画像データが複数に分割されて符号化されるタイル単位であることを特徴とする請求項１０記載の画像処理方法。
12. 前記或る小領域単位が、文書画像データが複数に分割走査されて符号化されるラスタライン単位であることを特徴とする請求項１０記載の画像処理方法。
13. 前記圧縮符号化ステップは、圧縮符号化した符号データのメインヘッダ領域中に各タイル毎に適用した通常符号化モードと白黒符号化モードとの何れかの符号化モード情報を記述することを特徴とする請求項１１記載の画像処理方法。
14. 前記圧縮符号化ステップは、圧縮符号化した符号データのメインヘッダ領域中に適用した通常符号化モードと白黒符号化モードとの切換えラスタラインに関する符号化モード情報を記述することを特徴とする請求項１２記載の画像処理方法。
15. 前記圧縮符号化ステップは、圧縮符号化した各タイルの符号データ中にそのタイルに適用した通常符号化モードと白黒符号化モードとの何れかの符号化モード情報を記述することを特徴とする請求項１１記載の画像処理方法。
16. 前記圧縮符号化ステップは、圧縮符号化した符号データ中に適用した通常符号化モードと白黒符号化モードとの切換えラスタラインに関する符号化モード情報を記述することを特徴とする請求項１２記載の画像処理方法。

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