JP4275827B2 - デジタル画像データの処理方法及び処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的に画像処理に関し、更に詳細には、カラー原稿のデジタル表示を圧縮するための技法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
高解像度で走査された原稿は非常に大量の記憶空間を必要とする。データのボリュームを減少させ、これによりデータの記憶に関連する高コストを回避するために、データは、そのまま保存されるのではなく、ある形式のデータ圧縮を施されるのが典型的である。レンペル−ジブ（Lempel-Ziv、ＬＺ）のような「非損失性の（lossless）」圧縮法は、走査ピクセルマップにあまりよく作用しない（走査ピクセルマップに対して十分に性能を発揮しない）。JPEGのような「損失性の（lossy）」圧縮法は連続トーンのピクセルマップにかなりよく作用するが、テキストを含むページの部分にはあまりよく作用しない。画像データの圧縮を最適化するために、圧縮されているデータのタイプを認識できる技法が必要とされる。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＭＲＣフォーマットを用いて、カラー画像データをセグメント化し、次に圧縮することに関する。本発明のセグメント化の実施例は、データが後で圧縮されるべき方法に基づいて、原画像データを２つのプレーンに分離することに関する。圧縮の実施例は、セグメント化されたプレーン上のデータを適切な技法を用いて圧縮することに関する。圧縮されたプレーンは次に、最終的な出力画像を生成するために結合される。圧縮技法は、画像全体に対して１つのセレクタプレーンを有する（イメージワイズセグメンテーション）か、あるいはセパレーションごとに１つのセレクタプレーンを有する（セパレーションワイズセグメンテーション）であろう。
【０００４】
本発明の１つの実施例では、原稿のピクセルマップ表示を圧縮する方法が開示されており、方法は、原稿の第１画像データサブセットのためのカラー信号を含む第１画像プレーンを原稿のピクセルマップ表示から作成するステップと、原稿の第２画像データサブセットのための画像信号を含む第２画像プレーンを原稿のピクセルマップ表示から作成するステップと、原稿の圧縮ピクセルマップ表示を伸長する際に第１サブセット信号と第２サブセット信号との間で選択するセレクタプレーンを原稿のピクセルマップ表示から作成するステップと、セレクタマップに含まれるデータに基づいて第１画像プレーン及び第２画像プレーンを前処理するステップと、を含む。
【０００５】
本発明のもう１つの実施例では、原稿のピクセルマップ表示を処理するための装置が開示されており、原稿の第１画像データサブセットのためのカラー信号を含む第１画像プレーンを原稿のピクセルマップ表示から作成するための手段と、原稿の第２画像データサブセットのための画像信号を含む第２画像プレーンを原稿のピクセルマップ表示から作成するための手段と、原稿の圧縮ピクセルマップ表示を伸長する際に第１サブセット信号と第２サブセット信号との間で選択するセレクタプレーンを原稿のピクセルマップ表示から作成するための手段と、セレクタマップに含まれるデータに基づいて第１画像プレーン及び第２画像プレーンを前処理するための手段と、を含む。
【０００６】
本発明の更にもう１つの実施例では、原稿画像を圧縮するための方法ステップを実行するために装置機械によって実行可能な命令プログラムを実体的に具体化するプログラム記憶装置が開示される。方法ステップは、原稿の第１画像データサブセットのためのカラー信号を含む第１画像プレーンを原稿のピクセルマップ表示から作成するステップと、原稿の第２画像データサブセットのための画像信号を含む第２画像プレーンを原稿のピクセルマップ表示から作成するステップと、原稿の圧縮ピクセルマップ表示を伸長する際に第１サブセット信号と第２サブセット信号との間で選択するセレクタプレーンを原稿のピクセルマップ表示から作成するステップと、セレクタマップに含まれるデータに基づいて第１画像プレーン及び第２画像プレーンを前処理するステップと、を含む。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は複合画像に含まれる様々なタイプのデータを別々に処理するための方法及び装置に関する。本発明はミックスト（混合）ラスタコンテント（ＭＲＣ）技法で記述されるが、本発明が他の方法及び装置による使用に適合でき、従って、本発明がこの記述に限定されないことを当業者は認識するであろう。ここに記述される技法は、ファクシミリ装置及び画像記憶装置などのカラー原稿の記憶または送信に必要とされる様々な装置における使用に適する。カラー原稿の処理が好適だが、同様の画像処理概念がグレースケール白黒原稿に適用され、その結果、カラー原稿に関して記述される本発明の部分はグレースケール原稿にも同様に適用できることに注意すべきである。
【０００８】
カラー画像は、典型的には、「セパレーション」に分割されると記述される。プリンタやコンピュータモニタなどのカラー出力装置は、典型的には、独立した数個のカラーソースのみを用いてデータを出力する。これらのソースから得られる着色剤またはカラー信号は、次に、装置を用いて表現できる全色域を生成するために互いにブレンドされる。装置依存性プリンタの色空間では、シアン、マゼンタ、黄、及び黒は、カラープリンタで最もよく使用される個々の着色剤である。これらの着色剤セパレーションは、典型的には、ラベル（付き）Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫである。CIE L*a*b*などの多数の装置独立性の色空間も存在し、セパレーションは、明度、ラベルＬ*と、赤対緑の相対量、ラベルａ*と、黄対青の相対量、ラベルｂ*と、である。
【０００９】
ピクセルマップは、ページ上の不連続の各場所が、その場所における色を示す値、あるいはグレースケール原稿の場合には画像がどのくらい明るい又は暗いかを示す値、の光信号を放出する画素又は「ピクセル」を含むものである。当業者が認識するように、ほとんどのピクセルマップは不連続整数のセットから取られる値を有する。例えば、カラー原稿のためのピクセルマップでは、個々のセパレーションはデジタル値として表現されることが多く、０から２５５の範囲であることが多い。ここで、０は着色剤がない（即ち、ＣＭＹＫセパレーションが使用される場合）か、あるいは輝度−色光度セパレーションが使用される場合には範囲内の最低値を表す。
【００１０】
L*a*b*輝度−色光度の色空間では、０L*値は光が存在しない（即ち、その位置が完全に黒色である）ことを意味し、a*＝０は赤も緑も存在しないことを意味し、b*＝０はスポットが青でも黄でもないことを意味する。a*＝０及びb*＝０の両方は、スポットがグレー（黒と白の間のどこか）であることを意味する。整数空間で表現される場合、L*、a*及びb*は、典型的には、表示可能な値の範囲に合うようにスケーリング及び変換される。この場合には、a*＝b*＝０は実際にはその範囲の中間点でこれらの値で表現されるが、a*＝０は緑を表現するために使用され、b*＝０は青を表現するために使用される。
【００１１】
従って、２５５は、着色剤の最大量（ＣＭＹＫでは）、又は範囲の最高値（L*a*b*では、それぞれ、白、赤、及び黄の最高の明るさ）を表現する。グレースケールのピクセルマップでは、これは、典型的には、０（黒では）から２５５（可能な限り最も白いトーンでは）の範囲のピクセル値へ変換される。本発明の一般に好ましい実施例で重要なピクセルマップは、ラスタライズ又はＲＩＰ化された画像の表示である。即ち、典型的には、ポストスクリプトなどのペ−ジ記述言語によって表現される電子原稿をラスタ画像へ変換するためにラスタ画像処理装置（ＲＩＰ）を用いて作成される画像である。本発明は、「走査された」画像―デジタルスキャナを用いて物理媒体から反射された光をデジタル化することによって作成される画像の表示にも適用できる。ビットマップという用語は、ピクセルが１又は０の２つの値のうちの１つをとることができる２値ピクセルマップを意味するために使用される。
【００１２】
ここでＭＲＣフォーマットの更に詳細な説明のために図面を参照すると、カラー又はグレースケール原稿を表現するピクセルマップ１０は、好ましくは、図１に示されるように、３プレーンページフォーマットに分解される。原稿フォーマットは、典型的には、上位プレーン１２、下位プレーン１４、及びセレクタプレーン１６から構成される。上位プレーン１２及び下位プレーン１４は、原画像データを記述するピクセルを含む。原画像のピクセルは、そのうちの幾つかが上位プレーン１２に配置され、残りが下位プレーン１４に配置されるように、予め定義された基準に基づいて分離される。セレクタプレーン１６はオリジナルピクセルマップ１０のすべてのピクセルを追跡し、すべてのピクセルを上位プレーン１２又は下位プレーン１４のいずれかの上の正確なスポットにマッピングする。
【００１３】
上位及び下位プレーンは、典型的には、オリジナルピクセルマップ１０と同一のビット深さ及びカラー数で記憶されるが、解像度は低下し得る。セレクタプレーン１６はビットマップとして作成及び記憶される。「上位」及び「下位」という用語はデータが属するプレーンを記述するために使用されるが、本発明を特定の配列又は構成に制限するものではないことを認めることが重要である。更に、どちらのプレーンも実際には上面でも下面でもない（即ち、並んでいる）ように両方のプレーンが配置されることになる構成で、本発明を実行することも可能である。
【００１４】
処理の後、３つ全てのプレーンは、その中にあるデータのタイプに適した方法を用いて圧縮される。例えば、上位プレーン１２及び下位プレーン１４は、ＪＰＥＧ等の損失性圧縮技法や、あるいはレンペル−ジブ（即ち、ｇｚｉｐ）又はＣＣＩＴＴ−Ｇ４等の非損失性圧縮技法を用いて圧縮及び記憶できる。セレクタプレーン１６は、非損失性圧縮フォーマットを用いて圧縮及び記憶できる。カラー原稿の意図された使用に適切な他のフォーマットを用いてプレーンを圧縮及び記憶することは、当業者には明白であろう。例えば、カラーファクシミリ界では、使用される特定の圧縮フォーマットは、ファクシミリデータ送信のために承認されたフォーマット（ＭＭＲ、ＭＲ、ＭＨ、ＪＰＥＧ、ＪＢＩＧ等）のうちの１つでなければならないので、セレクタプレーン１６のためにグループ４（ＭＭＲ）が使用されるのが好ましいであろう。
【００１５】
ここで図２を参照して、本発明では、デジタル画像データは上記のようにＭＲＣ技法の間に処理される。カラーピクセルマップ１０は、重なった多数のセパレーションから構成される。ここで、個々のセパレーションはそれぞれ、デジタル画像に異なる波長範囲の光のスペクトルパワーを分配する。本発明の１つの実施例では、これらの個々のセパレーションは、ハードコピー出力印刷装置において、シアン１０２、マゼンタ１０４、黄１０６及び黒１０８の着色剤を供給する。本発明はプリンタがこれらの４つの着色剤を提供するような機構に関連して以下に説明されるが、当業者は他の実施例も可能であることを認めるであろう。例えばもう１つの実施例では、個々のセパレーションは、赤、緑、及び青色の光信号をビデオモニタの蛍光体から放出する。更にもう１つの実施例では、着色剤は、輝度並びに赤対緑及び黄対青の相対量を表現する信号に依存するように、ハードコピー出力印刷装置で供給される。更には、本発明はここでは４つの着色剤セパレーションを用いて説明されるが、当業者は、装置の制限によって、ピクセルマップ１０が分割されるセパレーションの数は変更され得ることを認めるであろう。普通の当業者によって等価あるいは容易に適合可能と認められるであろう代替物及びその他の物を全て包含することが意図される。
【００１６】
本発明は、まず、重なったセパレーションを個々の着色剤セパレーション１０２，１０４，１０６、及び１０８へ分割することを必要とする。例示のため、水平、垂直、及び対角ラインは、各セパレーションのための波長範囲（色）を表現する。ピクセルマップ１０は好ましくは走査画像を表すので、画像、従ってその中に含まれる各セパレーション１０２−１０８は、不連続位置でセパレーションに分散された光強度信号から構成される。さらに、光信号は、これらの不連続位置（「画素」、「ピクセル」又は「ペル」と称される）のそれぞれから、そのセパレーションの対応する位置で原画像から反射されている光の大きさを示す強度レベルで放出される。
【００１７】
ここで図３を参照して、本発明は、シアン着色剤セパレーション１０２の処理に関連して以下に記述されるであろう。プロセスはセパレーション１０４−１０８についても同一であり、記述はこれらのセパレーションにも同様に適用できる。典型的なＭＲＣ方式では、セパレーション１０２は２つのプレーンに区分される。本発明では、ピクセルがどのプレーンに配置されるかを決定するためのクライテリア（基準）は、ピクセルが最もよく圧縮される方法である。従って、セパレーション１０２は２つのプレーン、１つの非損失性プレーン２２４及び１つの損失性プレーン２２２へ分割される。更に詳細には、各セパレーションのピクセルは、適用されるべき圧縮のタイプに基づいて「損失性（損失のある）」又は「非損失性（損失のない）」として分類される。与えられたレベルの品質に対してより高い圧縮率で損失なしに圧縮される信号（ピクセル）は「非損失性」と呼ばれ、残りのピクセルは「損失性」と呼ばれる。
【００１８】
一般的に言って、損失性圧縮は、残っているデ−タのボリュームを実質的に減少させるプロセスである。データを減少させる能力のために、可能な限りいつも損失性圧縮技法を適用するのが望ましい。あいにく、このような大量のデータ減少の発生は、大量の画像形成情報が失われることも意味する。これは、画像形成の正確さが大幅に減少されることを意味することが多い。絵データは、典型的には損失性圧縮のあとも十分に残存するデータの１つのタイプである。
【００１９】
テキストや単一の光強度の信号で覆われたページの広域は、典型的には損失なしにより良く圧縮するデータのタイプである。強いエッジ―２つの一定の色の領域間の鮮明な切れ目―を含む領域は、損失性圧縮がなされた場合に受容できる画質を提供するためには非常に低い圧縮率を要求する。一定の色だけを含む―エッジが全くない―領域、又は滑らかなグラデーションのみを含む領域は、どちらの技法を用いても非常に良く圧縮し、アーティファクトなしに最大限の圧縮率を提供する。非損失性圧縮で達成可能な最も高い圧縮率は損失性圧縮技法よりも一般的に高いので、これらの領域で利用可能な高圧縮を活用するために、非損失性圧縮が好まれる。
【００２０】
損失性信号プレーン２２２は、損失性であると分類されたピクセルのために指定された場所である。残りのピクセルは非損失性信号プレーン２２４に指定される。セパレーション１０２を見ると、言い換えると、損失性プレーン２２２は、損失性圧縮が受容可能であり所望されることが決定されたピクセルを含むであろう。残りのピクセルは非損失性プレーン２２４に配置されるであろう。損失性プレーン２２２に配置されるピクセルは、セパレーション１０２で存在していた位置に直接対応するプレーン２２２上の位置に配置される。残りのピクセルは次に、右から左及び上から下に移動する連続的な順番で、プレーン２２４に配置される。
【００２１】
図４は本発明の１つの実施例で進行されるステップの連続的な順番を示すフローチャートを含む。ステップ３１０に示されるように、プロセスは、オリジナルピクセルマップ１０を個々のセパレーション１０２−１０８に分割することによって開始される。ステップ３２０に示されるように、各セパレーションは次に、２つのプレーンに区分される。上述したように、これらの２つのプレーンは、損失なしに最も良く圧縮されるピクセルを含むプレーン２２４と、損失のある圧縮がされるべきピクセルを含むプレーン２２２と、である。また、セレクタプレーン１６は、オリジナルプレーンマップ１０が区分されるときに各ピクセルの位置を追跡するために、ステップ３３０に示されるように生成される。プレーンは次に、ステップ３４０及び３５０に示されるように独立して圧縮される。
【００２２】
さて図５を参照して、オリジナルピクセルマップ１０の内容がブロック４０２に示され、文字ａ、ｃ、ｆ、ｉ、ｊ、ｋ、ｍ、及びｐで示される画像データが損失性の圧縮のあとも十分に残存するであろうと仮定する。これらの環境下ではデータは図面に示されるように損失性プレーンマップ２２２に配置されるであろう。残りの文字ｂ、ｄ、ｅ、ｇ、ｈ、ｌ、ｎ、及びｏは次にプレーン２２４に配置される。
【００２３】
図５を更に参照して、セパレーション１０２の区分は、セパレーション中の各場所毎に、そこに存在するピクセルが損失性プレーン２２２又は非損失性プレーン２２４のいずれに配置されたかをマッピングするセレクタプレーン１６を生成することによって実行される。この表示を提供するために、セレクタプレーンには２進値が配置される。図示されるように、ピクセルが非損失性プレーン２２４に指定された場所ではセレクタプレーン１６に０が配置され、信号が損失性プレーン２２２に配置された場所には１が配置される。プレーンがいったん作成されると、これらは適切な損失性又は非損失性圧縮技法を用いて圧縮される。本発明の好ましい実施例では、損失性プレーン２２２にはＪＰＥＧのＡＤＣＴ圧縮が適用され、非損失性プレーン２２４にはフリーウェア「ｇｚｉｐ」が適用される。ＪＰＥＧとしても知られる適応的離散コサイン変換圧縮の議論についてのＧ．ワラスの「ＪＰＥＧ静止画圧縮標準」（Communications of the ACM 34(4), pp.30-44, April 1991）を参照されたい。その内容はここに参照によって組み込まれる。
【００２４】
画像セクションのデータタイプの表示は、同一の光強度値を有する連続ピクセルの数を決定することによって得られることに注意すべきである。短いピクセルラン（同一の光強度を有する連続ピクセルが少ししかない）は、典型的には、絵データが処理されていることを示す。前にも述べたように、絵データは損失性圧縮を施されたときに十分に残存する。従って、少しの連続ピクセルだけが同じ値を有する場合、あるいは、光強度値が絶えず変化しているときには、処理されているピクセルは損失性プレーン２２２に指定される。これは明らかに、長いピクセルラン（同一の光強度値を有する幾つかの連続ピクセル）が後に残り、非損失性プレーン２２４に配置されるであろうことを意味する。更に、これは一般的に、長いピクセルランは損失なしに圧縮された場合に一般的に良く圧縮するので容認できる。
【００２５】
ここで図６を参照すると、本発明のセグメンテーション部分の好ましい実施例の詳細な説明がここに提供される。まず、光強度値が等しいセパレーション内の連続ピクセルの数が決定されなければならない。ここで、光強度値はほぼ等しい、即ちある所定の精度内で等しければ十分である。高コントラストデータ（ある高いしきい値よりも上、あるいはある低いしきい値よりも下の光強度値を有するデータ）は、損失性圧縮を施された場合にアーティファクトを示す傾向がある（前述したように非損失性圧縮がより高い圧縮率を提供する、一定の高い又は低い値を有する広域を除く）。短いランが識別された場合、ランの中のピクセルは、それらが高又は低コントラストピクセルでない限りは、損失性プレーン２２２に配置されるべき損失性ピクセルとしてセレクタプレーン１６に指定される。残りのピクセル（高又は低コントラストもしくは長いランの部分）は、非損失性プレーン２２４に配置されるべき非損失性ピクセルとして分類される。
【００２６】
本発明の１つの実施例では、ランについてほぼ一定であるデータは、ラン全体が平均値へ変化されるように修正され、次に損失なしに圧縮される。このようにして、一定の値の走査データは、損失性又は非損失性のどちらで圧縮するかの決定が行われる前に除去される走査ノイズを有する。光強度値がゆっくりと増大又は減少する長いデータランでは同様のスムージングが実行されるが、ただし、漸次的な値の増大又は減少を保存するような方法で実行される。
【００２７】
図面に示されるように、非損失性プレーンのピクセルは、損失性プレーン２２２のピクセルと同じ方法では配列されない。非損失性プレーン２２４のピクセルは、もしセパレーションプレーン１０２に残っていたとしたときの順序と同じ順序で処理されるように連続的にプレーン上に配置される。
【００２８】
長いピクセルランは、典型的には、同じ光強度値を有するピクセルを一行に少なくとも大体４個から８個有するものである。本発明の１つの実施例では、カラーゼログラフィトナー粒子を用いて生成された画像のシアンセパレーションは、ラン長さ（レングス）が６ピクセル、高コントラスト値が２５５、及び低コントラスト値が０を用いて圧縮された。これらのパラメータの結果、圧縮率は１０対１になった。非損失性プレーン２２４の代わりに損失性プレーン２２２へ送信されるデータ量に影響を与えるために、ランレングス及びコントラストのパラメータは変更されることができる。
【００２９】
セグメンテ−ションがいったん完了されると、セレクタプレーン１６は、損失性プレーン２２２及び非損失性プレーン２２４の両方のデータを圧縮するために使用される。まず損失性プレーン２２２を見ると、損失性データは典型的にはブロック指向性である。一般的に言って、損失性圧縮は、ブロックのデータを処理することによって実行される、つまり、ピクセルのグループ全体が同時に処理される。プレーン２２２の空いている空間（ピクセルが保持されなかった場所に対応する）は、圧縮の前に任意の値によって置き換えることができる。本発明は、損失性圧縮の効率を高くすることになるピクセル値でこれらの空間を満たすことによって非保持値は圧縮後に必要とされないという事実が利点である。
【００３０】
図５に戻って、本発明の１つの実施例では、損失性プレーン２２２の空間は、ラスタ走査の順序ですぐ前のピクセルに等しいピクセル値で満たされる。本発明のもう１つの実施例では、これらの空間は、ＤＣＴ補間カーネルを用いて、ブランク空間に対応するスポットにピクセルマップ１０に元々配置されていたピクセルを補間することによって満たされる。即ち、各ブランク空間は、ＤＣＴベースの補間によって予測される値を有するピクセルで置き換えられる。ブロックの損失性ピクセルは離散コサイン変換の展開式の多数の項と適合され、その数は残っている損失性ピクセルの数までで、それより大きくはない。これらの項が与えられると、補間はミッシング（欠けている）ピクセルに対応する位置で評価される。このようにして、新しい情報はブロック内に導入されず、これは続いてＤＣＴ変換を用いて符号化されなければならない。
【００３１】
最終画像が再構成される（伸長の一部として）際、画像は、逆離散コサイン変換を用いて形成されるであろう（ＪＰＥＧ圧縮であるとする）。即ち、ブロック内の位置（ｘ，ｙ）のピクセルは、次の式（１）のように計算されるであろう。
【００３２】
【数１】
【００３３】
ここで、Ｃ（０）＝１／２1/2、Ｃ（ξ＞０）＝１であり、Ｆ（ｕ，ｖ）は位置（ｕ，ｖ）における変換値を表す。それぞれの積（２）は単一のベーシス（基底）関数であり、ピクセルは、スケーリングされた基底関数の和として構成される。ここで、スケールは変換値によって与えられる。
【００３４】
【数２】
【００３５】
「ミッシング」ピクセルがないブロックでは、変換値は、逆変換されたときに元の値を与える唯一の値としてひとつだけ指定される。これらは、逆離散コサイン変換と同様の形式である順方向の離散コサイン変換を用いて容易に計算される。ミッシングピクセルがあるブロックでは、基底関数によって乗ぜられるべき６４の変換値は、制限があるときよりも大きい自由度を表す。特に、１つの値が欠けているときでさえ、逆変換されたときに残っているピクセルに正確な値を与える変換値の無限に多くのあり得る組み合わせが存在するが、各組み合わせは、ミッシングピクセルに異なる値を与えるであろう。
【００３６】
大部分は、ＪＰＥＧ圧縮は、変換されたブロック中の小さい無意味な値の存在から高い圧縮率を引き出す。特に、高周波数の値（即ち、ｕ＋ｖが大きい位置での値）は、開始するのに小さければ０になるように量子化される（これは、この形の損失性圧縮における損失の主な原因である）。ミッシングピクセルを余分な自由度という考えがあるかもしれないし、あるいは余分な自由度のことを変換領域における係数であるという考えがあるかもしれない。圧縮を改良するために、目的はこれらの余分な自由度を使用して圧縮率を最大にすることである。これは、余分な変換値を０にするように整理することによって達成される。
【００３７】
高周波数項がゼロのときＪＰＥＧが最良の圧縮を提供し、ｎ個のピクセルがブロックに残っているときにｎ個の周波数項だけが完全に特定されるとするならば、問題はどのｎ個の周波数項が使用されるべきかということである。１つの便利な選択は、増加するｕ＋ｖの順にすべての基底関数を使用することであり、ｕ，ｖの多数の値が同じｕ＋ｖを与えるところでは、奇数のｕ＋ｖに対しては増加するｖを使用し、偶数のｕ＋ｖに対しては増加するｕを使用する（これはＪＰＥＧ標準では良く知られたジグザグ順である）。
【００３８】
対（ｕ，ｖ）のあるセットＳに対して基底関数のセット、Ｂ＝｛Ｂu,v（ｘ，ｙ），（ｕ，ｖ）□Ｓ｝が与えられれば、問題は重みのセットを見つけることであり、これは基底関数の重み付きの和を形成するために使用されるときに、プレーン上に残るピクセルのための値を与えるであろう。次に、ミッシングピクセルは、その位置を同一の重み付きの和に置換することによって計算されるであろう。このようにして、実際の圧縮ステップ中に変換が計算されるとき、高次の項はゼロになり、低次の項は、逆変換されて、プレーン上に残るピクセルに元の値を与えるであろう。ミッシング値は誤りであろう。しかし、これらは後で損失性チャネルからの値によって置換されるであろう。
【００３９】
重みセットを見つける問題を解決するために、残っているピクセルの位置が順序付き対（ｘ，ｙ）のセットＰを形成することに注意する。いまＰの要素を便利な順に番号付けるので、Ｐの要素は単にｐiである。同様に、Ｓの順序付き対を番号づけるので、Ｓの要素はｓjである。Ｓの要素に対応する基底関数がＰの要素に対応する位置で評価され、従って指標付けされる場合、ポイントｐiの値は式（３）で与えられる。
【００４０】
【数３】
【００４１】
元の「ノンミッシング（欠けていない）」ピクセルをその位置の指標に従って番号付けると、（４）の制限を有する。
【００４２】
【数４】
【００４３】
これは標準形式であり、ノンミッシングピクセルの数が基底関数の数と同一であれば、あるいはそうでなければ標準最小二乗法を用いて、正確に解決されるであろう。
【００４４】
１つの特別な場合は記録する価値があり、最低次の基底関数だけが最小二乗解法で使用されるなら、解は、ＤＣ項がノンミッシングピクセルの平均と同じであることを保証する。同じ目的を達成する更に効率的な方法は、ミッシングピクセルのすべてを単に残りのピクセルの平均に設定することである。
【００４５】
続けて図５を参照すると、損失性プレーン２２２のために保持された値は、セレクタプレーン１６上に１でマークされた値である。図面に示されるように、ピクセルは、オリジナルピクセルマップ１０に配置されていた場所に直接対応する位置で損失性プレーンに配置されなければならない。これにより、セレクタプレーン１６に０でマークされた場所では、空の空間が損失性プレーン２２２に分配されたままである。プレーン２２４の非損失性圧縮されたピクセルが実際には最終出力画像に配置されるので、セレクタプレーン１６の０値は、損失性プレーン２２２の圧縮に関係する限りは役に立たない。その結果、これらの空の空間は、後で適用される損失性圧縮を最も容易にする値で満たされることができる。
【００４６】
更に図５を参照して、非損失性プレーン２２４の処理は、０でマークされた値が保持される点で同様である。なぜならこれらは、セレクタプレーン１６で非損失性ピクセルと指定されたものだからである。しかしながら、損失性データとは違って、非損失性圧縮は一般的にピクセル毎をベースに実行される。非損失性圧縮法の制限に依存して、非損失性プレーン２２４の空の空間も、最大の圧縮効率を可能にするピクセルで満たされることができる。幾つかの場合には、空の空間は単に削除されることができる。非損失性プレーン２２４は「プレーン」として記述されるが、実際には、連続データストリングとみなすことができる。
【００４７】
本発明の１つの実施例では、これらの空の空間は、普通のラスタ走査の順番ですぐ前にあるピクセルに等しいピクセル値で置き換えられるであろう。本発明のもう１つの実施例では、それぞれの空の空間は、それより前に処理されたもっとも一般的なピクセル値に等しいピクセル値で満たされるであろう。空の空間が削除されると、それらの位置はセレクタプレーン１６を用いて決定されるであろう。これは、非損失性プレーン２２４のピクセルが、オリジナルピクセルマップ１０での位置と直接物理的に一致する位置に配置される必要はないことを意味する。非損失性プレーン２２４上でピクセルが配置されなければならない位置についての唯一の基準は、それらが、必要な場合にセレクタプレーン１６を用いて選択できるように順序付けされなければならないことである。非損失性プレーン２２４上の満たされた空間は、非損失性圧縮の間にもっとも役に立つような方法で操作又は変更された値を有するピクセルで、満たされることができる。
【００４８】
上記のように、セグメンテーション及び圧縮はセパレーション毎に実行される。本発明のもう１つの実施例では、セグメンテーション及び圧縮は画像全体のすべてのセパレーション上で実行されるであろう。これらの環境下では、長いピクセルランと短いピクセルランとを識別するための基準は、すべてのセパレーションを一緒に包含する。すべてのセパレーションは、長いランでは一行の中の幾つかの数のピクセルについて一定でなければならない。更に、ピクセルが「高コントラスト」であるか「低コントラスト」であるかは、すべてのセパレーションが同一の規則を満たすことを必要とする。これらの要件以外は、方法を実行するステップは上記のままである。L*a*b*又は同様の―輝度−色光度ベースの色空間では、L*（明度）セパレーションのみに基づいてセグメンテーションを実行し、L*が規定するどんな方法でも、a*及びb*セパレーションがセグメント化されるようにすることも可能である。この近似によって発生するエラーは、誤って損失性で圧縮されるa*及びb*データの形になるであろう。これは、色彩のエッジに対する視覚の応答性が低いために、目に見えることはなさそうである。この近似のために損失なしに圧縮される色光度データはエラーを示さず、あまり高い圧縮率では圧縮しないであろう。
【００４９】
図２へ戻って、それぞれのプレーンのそれぞれがいったん生成されると、これらは、それぞれ、適切な圧縮技法を用いて圧縮される（ステップ１１２）。現在の好ましい実施例では、上位プレーン１２及び下位プレーン１４はＪＰＥＧを用いて圧縮されるが、セレクタプレーン１６は、ＣＣＩＴＴグループIV等の２次元技法や、あるいは米国特許第５，７７８，０９５号（１９９８年７月７日ディビスに発行、その内容はここに参照によって組み込まれる）に記載されるように走査記号を同値類へ分類する方法を用いて圧縮される。
【００５０】
要約すると、本発明はセレクタプレーンを用いて、各プレーン毎に、他のプレーンにより提供されることが指定されたピクセルを注意深く選択された値で置き換える。前に存在していたデータは完全に無視され、その後の圧縮中に発生されるであろうビットの数が最小限になるように、新しく選択される値が計算される。
【図面の簡単な説明】
【図１】複合画像が３つのＭＲＣ画像プレーンに分解される方法の例を説明する図である。
【図２】重なった多数のセパレーションを有する原稿の略図と、セパレーションが個々に表現される方法と、を含む図である。
【図３】画像データが２つのプレーンに分離された後の単一のセパレーションを示す図である。
【図４】本発明に従う画像処理を一般的に記述するフローチャートである。
【図５】ピクセルマップと、後で行われる圧縮の制限に基づいてデータが分離される方法と、を説明する図である。
【図６】本発明に従うセグメンテーションの１つの実施例の詳細な説明を含むフローチャートである。
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的に画像処理に関し、更に詳細には、カラー原稿のデジタル表示を圧縮するための技法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
高解像度で走査された原稿は非常に大量の記憶空間を必要とする。データのボリュームを減少させ、これによりデータの記憶に関連する高コストを回避するために、データは、そのまま保存されるのではなく、ある形式のデータ圧縮を施されるのが典型的である。レンペル−ジブ（Lempel-Ziv、ＬＺ）のような「非損失性の（lossless）」圧縮法は、走査ピクセルマップにあまりよく作用しない（走査ピクセルマップに対して十分に性能を発揮しない）。JPEGのような「損失性の（lossy）」圧縮法は連続トーンのピクセルマップにかなりよく作用するが、テキストを含むページの部分にはあまりよく作用しない。画像データの圧縮を最適化するために、圧縮されているデータのタイプを認識できる技法が必要とされる。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＭＲＣフォーマットを用いて、カラー画像データをセグメント化し、次に圧縮することに関する。本発明のセグメント化の実施例は、データが後で圧縮されるべき方法に基づいて、原画像データを２つのプレーンに分離することに関する。圧縮の実施例は、セグメント化されたプレーン上のデータを適切な技法を用いて圧縮することに関する。圧縮されたプレーンは次に、最終的な出力画像を生成するために結合される。圧縮技法は、画像全体に対して１つのセレクタプレーンを有する（イメージワイズセグメンテーション）か、あるいはセパレーションごとに１つのセレクタプレーンを有する（セパレーションワイズセグメンテーション）であろう。
【０００４】
本発明の１つの実施例では、原稿のピクセルマップ表示を圧縮する方法が開示されており、方法は、原稿の第１画像データサブセットのためのカラー信号を含む第１画像プレーンを原稿のピクセルマップ表示から作成するステップと、原稿の第２画像データサブセットのための画像信号を含む第２画像プレーンを原稿のピクセルマップ表示から作成するステップと、原稿の圧縮ピクセルマップ表示を伸長する際に第１サブセット信号と第２サブセット信号との間で選択するセレクタプレーンを原稿のピクセルマップ表示から作成するステップと、セレクタマップに含まれるデータに基づいて第１画像プレーン及び第２画像プレーンを前処理するステップと、を含む。
【０００５】
本発明のもう１つの実施例では、原稿のピクセルマップ表示を処理するための装置が開示されており、原稿の第１画像データサブセットのためのカラー信号を含む第１画像プレーンを原稿のピクセルマップ表示から作成するための手段と、原稿の第２画像データサブセットのための画像信号を含む第２画像プレーンを原稿のピクセルマップ表示から作成するための手段と、原稿の圧縮ピクセルマップ表示を伸長する際に第１サブセット信号と第２サブセット信号との間で選択するセレクタプレーンを原稿のピクセルマップ表示から作成するための手段と、セレクタマップに含まれるデータに基づいて第１画像プレーン及び第２画像プレーンを前処理するための手段と、を含む。
【０００６】
本発明の更にもう１つの実施例では、原稿画像を圧縮するための方法ステップを実行するために装置機械によって実行可能な命令プログラムを実体的に具体化するプログラム記憶装置が開示される。方法ステップは、原稿の第１画像データサブセットのためのカラー信号を含む第１画像プレーンを原稿のピクセルマップ表示から作成するステップと、原稿の第２画像データサブセットのための画像信号を含む第２画像プレーンを原稿のピクセルマップ表示から作成するステップと、原稿の圧縮ピクセルマップ表示を伸長する際に第１サブセット信号と第２サブセット信号との間で選択するセレクタプレーンを原稿のピクセルマップ表示から作成するステップと、セレクタマップに含まれるデータに基づいて第１画像プレーン及び第２画像プレーンを前処理するステップと、を含む。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は複合画像に含まれる様々なタイプのデータを別々に処理するための方法及び装置に関する。本発明はミックスト（混合）ラスタコンテント（ＭＲＣ）技法で記述されるが、本発明が他の方法及び装置による使用に適合でき、従って、本発明がこの記述に限定されないことを当業者は認識するであろう。ここに記述される技法は、ファクシミリ装置及び画像記憶装置などのカラー原稿の記憶または送信に必要とされる様々な装置における使用に適する。カラー原稿の処理が好適だが、同様の画像処理概念がグレースケール白黒原稿に適用され、その結果、カラー原稿に関して記述される本発明の部分はグレースケール原稿にも同様に適用できることに注意すべきである。
【０００８】
カラー画像は、典型的には、「セパレーション」に分割されると記述される。プリンタやコンピュータモニタなどのカラー出力装置は、典型的には、独立した数個のカラーソースのみを用いてデータを出力する。これらのソースから得られる着色剤またはカラー信号は、次に、装置を用いて表現できる全色域を生成するために互いにブレンドされる。装置依存性プリンタの色空間では、シアン、マゼンタ、黄、及び黒は、カラープリンタで最もよく使用される個々の着色剤である。これらの着色剤セパレーションは、典型的には、ラベル（付き）Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫである。CIE L*a*b*などの多数の装置独立性の色空間も存在し、セパレーションは、明度、ラベルＬ*と、赤対緑の相対量、ラベルａ*と、黄対青の相対量、ラベルｂ*と、である。
【０００９】
ピクセルマップは、ページ上の不連続の各場所が、その場所における色を示す値、あるいはグレースケール原稿の場合には画像がどのくらい明るい又は暗いかを示す値、の光信号を放出する画素又は「ピクセル」を含むものである。当業者が認識するように、ほとんどのピクセルマップは不連続整数のセットから取られる値を有する。例えば、カラー原稿のためのピクセルマップでは、個々のセパレーションはデジタル値として表現されることが多く、０から２５５の範囲であることが多い。ここで、０は着色剤がない（即ち、ＣＭＹＫセパレーションが使用される場合）か、あるいは輝度−色光度セパレーションが使用される場合には範囲内の最低値を表す。
【００１０】
L*a*b*輝度−色光度の色空間では、０L*値は光が存在しない（即ち、その位置が完全に黒色である）ことを意味し、a*＝０は赤も緑も存在しないことを意味し、b*＝０はスポットが青でも黄でもないことを意味する。a*＝０及びb*＝０の両方は、スポットがグレー（黒と白の間のどこか）であることを意味する。整数空間で表現される場合、L*、a*及びb*は、典型的には、表示可能な値の範囲に合うようにスケーリング及び変換される。この場合には、a*＝b*＝０は実際にはその範囲の中間点でこれらの値で表現されるが、a*＝０は緑を表現するために使用され、b*＝０は青を表現するために使用される。
【００１１】
従って、２５５は、着色剤の最大量（ＣＭＹＫでは）、又は範囲の最高値（L*a*b*では、それぞれ、白、赤、及び黄の最高の明るさ）を表現する。グレースケールのピクセルマップでは、これは、典型的には、０（黒では）から２５５（可能な限り最も白いトーンでは）の範囲のピクセル値へ変換される。本発明の一般に好ましい実施例で重要なピクセルマップは、ラスタライズ又はＲＩＰ化された画像の表示である。即ち、典型的には、ポストスクリプトなどのペ−ジ記述言語によって表現される電子原稿をラスタ画像へ変換するためにラスタ画像処理装置（ＲＩＰ）を用いて作成される画像である。本発明は、「走査された」画像―デジタルスキャナを用いて物理媒体から反射された光をデジタル化することによって作成される画像の表示にも適用できる。ビットマップという用語は、ピクセルが１又は０の２つの値のうちの１つをとることができる２値ピクセルマップを意味するために使用される。
【００１２】
ここでＭＲＣフォーマットの更に詳細な説明のために図面を参照すると、カラー又はグレースケール原稿を表現するピクセルマップ１０は、好ましくは、図１に示されるように、３プレーンページフォーマットに分解される。原稿フォーマットは、典型的には、上位プレーン１２、下位プレーン１４、及びセレクタプレーン１６から構成される。上位プレーン１２及び下位プレーン１４は、原画像データを記述するピクセルを含む。原画像のピクセルは、そのうちの幾つかが上位プレーン１２に配置され、残りが下位プレーン１４に配置されるように、予め定義された基準に基づいて分離される。セレクタプレーン１６はオリジナルピクセルマップ１０のすべてのピクセルを追跡し、すべてのピクセルを上位プレーン１２又は下位プレーン１４のいずれかの上の正確なスポットにマッピングする。
【００１３】
上位及び下位プレーンは、典型的には、オリジナルピクセルマップ１０と同一のビット深さ及びカラー数で記憶されるが、解像度は低下し得る。セレクタプレーン１６はビットマップとして作成及び記憶される。「上位」及び「下位」という用語はデータが属するプレーンを記述するために使用されるが、本発明を特定の配列又は構成に制限するものではないことを認めることが重要である。更に、どちらのプレーンも実際には上面でも下面でもない（即ち、並んでいる）ように両方のプレーンが配置されることになる構成で、本発明を実行することも可能である。
【００１４】
処理の後、３つ全てのプレーンは、その中にあるデータのタイプに適した方法を用いて圧縮される。例えば、上位プレーン１２及び下位プレーン１４は、ＪＰＥＧ等の損失性圧縮技法や、あるいはレンペル−ジブ（即ち、ｇｚｉｐ）又はＣＣＩＴＴ−Ｇ４等の非損失性圧縮技法を用いて圧縮及び記憶できる。セレクタプレーン１６は、非損失性圧縮フォーマットを用いて圧縮及び記憶できる。カラー原稿の意図された使用に適切な他のフォーマットを用いてプレーンを圧縮及び記憶することは、当業者には明白であろう。例えば、カラーファクシミリ界では、使用される特定の圧縮フォーマットは、ファクシミリデータ送信のために承認されたフォーマット（ＭＭＲ、ＭＲ、ＭＨ、ＪＰＥＧ、ＪＢＩＧ等）のうちの１つでなければならないので、セレクタプレーン１６のためにグループ４（ＭＭＲ）が使用されるのが好ましいであろう。
【００１５】
ここで図２を参照して、本発明では、デジタル画像データは上記のようにＭＲＣ技法の間に処理される。カラーピクセルマップ１０は、重なった多数のセパレーションから構成される。ここで、個々のセパレーションはそれぞれ、デジタル画像に異なる波長範囲の光のスペクトルパワーを分配する。本発明の１つの実施例では、これらの個々のセパレーションは、ハードコピー出力印刷装置において、シアン１０２、マゼンタ１０４、黄１０６及び黒１０８の着色剤を供給する。本発明はプリンタがこれらの４つの着色剤を提供するような機構に関連して以下に説明されるが、当業者は他の実施例も可能であることを認めるであろう。例えばもう１つの実施例では、個々のセパレーションは、赤、緑、及び青色の光信号をビデオモニタの蛍光体から放出する。更にもう１つの実施例では、着色剤は、輝度並びに赤対緑及び黄対青の相対量を表現する信号に依存するように、ハードコピー出力印刷装置で供給される。更には、本発明はここでは４つの着色剤セパレーションを用いて説明されるが、当業者は、装置の制限によって、ピクセルマップ１０が分割されるセパレーションの数は変更され得ることを認めるであろう。普通の当業者によって等価あるいは容易に適合可能と認められるであろう代替物及びその他の物を全て包含することが意図される。
【００１６】
本発明は、まず、重なったセパレーションを個々の着色剤セパレーション１０２，１０４，１０６、及び１０８へ分割することを必要とする。例示のため、水平、垂直、及び対角ラインは、各セパレーションのための波長範囲（色）を表現する。ピクセルマップ１０は好ましくは走査画像を表すので、画像、従ってその中に含まれる各セパレーション１０２−１０８は、不連続位置でセパレーションに分散された光強度信号から構成される。さらに、光信号は、これらの不連続位置（「画素」、「ピクセル」又は「ペル」と称される）のそれぞれから、そのセパレーションの対応する位置で原画像から反射されている光の大きさを示す強度レベルで放出される。
【００１７】
ここで図３を参照して、本発明は、シアン着色剤セパレーション１０２の処理に関連して以下に記述されるであろう。プロセスはセパレーション１０４−１０８についても同一であり、記述はこれらのセパレーションにも同様に適用できる。典型的なＭＲＣ方式では、セパレーション１０２は２つのプレーンに区分される。本発明では、ピクセルがどのプレーンに配置されるかを決定するためのクライテリア（基準）は、ピクセルが最もよく圧縮される方法である。従って、セパレーション１０２は２つのプレーン、１つの非損失性プレーン２２４及び１つの損失性プレーン２２２へ分割される。更に詳細には、各セパレーションのピクセルは、適用されるべき圧縮のタイプに基づいて「損失性（損失のある）」又は「非損失性（損失のない）」として分類される。与えられたレベルの品質に対してより高い圧縮率で損失なしに圧縮される信号（ピクセル）は「非損失性」と呼ばれ、残りのピクセルは「損失性」と呼ばれる。
【００１８】
一般的に言って、損失性圧縮は、残っているデ−タのボリュームを実質的に減少させるプロセスである。データを減少させる能力のために、可能な限りいつも損失性圧縮技法を適用するのが望ましい。あいにく、このような大量のデータ減少の発生は、大量の画像形成情報が失われることも意味する。これは、画像形成の正確さが大幅に減少されることを意味することが多い。絵データは、典型的には損失性圧縮のあとも十分に残存するデータの１つのタイプである。
【００１９】
テキストや単一の光強度の信号で覆われたページの広域は、典型的には損失なしにより良く圧縮するデータのタイプである。強いエッジ―２つの一定の色の領域間の鮮明な切れ目―を含む領域は、損失性圧縮がなされた場合に受容できる画質を提供するためには非常に低い圧縮率を要求する。一定の色だけを含む―エッジが全くない―領域、又は滑らかなグラデーションのみを含む領域は、どちらの技法を用いても非常に良く圧縮し、アーティファクトなしに最大限の圧縮率を提供する。非損失性圧縮で達成可能な最も高い圧縮率は損失性圧縮技法よりも一般的に高いので、これらの領域で利用可能な高圧縮を活用するために、非損失性圧縮が好まれる。
【００２０】
損失性信号プレーン２２２は、損失性であると分類されたピクセルのために指定された場所である。残りのピクセルは非損失性信号プレーン２２４に指定される。セパレーション１０２を見ると、言い換えると、損失性プレーン２２２は、損失性圧縮が受容可能であり所望されることが決定されたピクセルを含むであろう。残りのピクセルは非損失性プレーン２２４に配置されるであろう。損失性プレーン２２２に配置されるピクセルは、セパレーション１０２で存在していた位置に直接対応するプレーン２２２上の位置に配置される。残りのピクセルは次に、右から左及び上から下に移動する連続的な順番で、プレーン２２４に配置される。
【００２１】
図４は本発明の１つの実施例で進行されるステップの連続的な順番を示すフローチャートを含む。ステップ３１０に示されるように、プロセスは、オリジナルピクセルマップ１０を個々のセパレーション１０２−１０８に分割することによって開始される。ステップ３２０に示されるように、各セパレーションは次に、２つのプレーンに区分される。上述したように、これらの２つのプレーンは、損失なしに最も良く圧縮されるピクセルを含むプレーン２２４と、損失のある圧縮がされるべきピクセルを含むプレーン２２２と、である。また、セレクタプレーン１６は、オリジナルプレーンマップ１０が区分されるときに各ピクセルの位置を追跡するために、ステップ３３０に示されるように生成される。プレーンは次に、ステップ３４０及び３５０に示されるように独立して圧縮される。
【００２２】
さて図５を参照して、オリジナルピクセルマップ１０の内容がブロック４０２に示され、文字ａ、ｃ、ｆ、ｉ、ｊ、ｋ、ｍ、及びｐで示される画像データが損失性の圧縮のあとも十分に残存するであろうと仮定する。これらの環境下ではデータは図面に示されるように損失性プレーンマップ２２２に配置されるであろう。残りの文字ｂ、ｄ、ｅ、ｇ、ｈ、ｌ、ｎ、及びｏは次にプレーン２２４に配置される。
【００２３】
図５を更に参照して、セパレーション１０２の区分は、セパレーション中の各場所毎に、そこに存在するピクセルが損失性プレーン２２２又は非損失性プレーン２２４のいずれに配置されたかをマッピングするセレクタプレーン１６を生成することによって実行される。この表示を提供するために、セレクタプレーンには２進値が配置される。図示されるように、ピクセルが非損失性プレーン２２４に指定された場所ではセレクタプレーン１６に０が配置され、信号が損失性プレーン２２２に配置された場所には１が配置される。プレーンがいったん作成されると、これらは適切な損失性又は非損失性圧縮技法を用いて圧縮される。本発明の好ましい実施例では、損失性プレーン２２２にはＪＰＥＧのＡＤＣＴ圧縮が適用され、非損失性プレーン２２４にはフリーウェア「ｇｚｉｐ」が適用される。ＪＰＥＧとしても知られる適応的離散コサイン変換圧縮の議論についてのＧ．ワラスの「ＪＰＥＧ静止画圧縮標準」（Communications of the ACM 34(4), pp.30-44, April 1991）を参照されたい。その内容はここに参照によって組み込まれる。
【００２４】
画像セクションのデータタイプの表示は、同一の光強度値を有する連続ピクセルの数を決定することによって得られることに注意すべきである。短いピクセルラン（同一の光強度を有する連続ピクセルが少ししかない）は、典型的には、絵データが処理されていることを示す。前にも述べたように、絵データは損失性圧縮を施されたときに十分に残存する。従って、少しの連続ピクセルだけが同じ値を有する場合、あるいは、光強度値が絶えず変化しているときには、処理されているピクセルは損失性プレーン２２２に指定される。これは明らかに、長いピクセルラン（同一の光強度値を有する幾つかの連続ピクセル）が後に残り、非損失性プレーン２２４に配置されるであろうことを意味する。更に、これは一般的に、長いピクセルランは損失なしに圧縮された場合に一般的に良く圧縮するので容認できる。
【００２５】
ここで図６を参照すると、本発明のセグメンテーション部分の好ましい実施例の詳細な説明がここに提供される。まず、光強度値が等しいセパレーション内の連続ピクセルの数が決定されなければならない。ここで、光強度値はほぼ等しい、即ちある所定の精度内で等しければ十分である。高コントラストデータ（ある高いしきい値よりも上、あるいはある低いしきい値よりも下の光強度値を有するデータ）は、損失性圧縮を施された場合にアーティファクトを示す傾向がある（前述したように非損失性圧縮がより高い圧縮率を提供する、一定の高い又は低い値を有する広域を除く）。短いランが識別された場合、ランの中のピクセルは、それらが高又は低コントラストピクセルでない限りは、損失性プレーン２２２に配置されるべき損失性ピクセルとしてセレクタプレーン１６に指定される。残りのピクセル（高又は低コントラストもしくは長いランの部分）は、非損失性プレーン２２４に配置されるべき非損失性ピクセルとして分類される。
【００２６】
本発明の１つの実施例では、ランについてほぼ一定であるデータは、ラン全体が平均値へ変化されるように修正され、次に損失なしに圧縮される。このようにして、一定の値の走査データは、損失性又は非損失性のどちらで圧縮するかの決定が行われる前に除去される走査ノイズを有する。光強度値がゆっくりと増大又は減少する長いデータランでは同様のスムージングが実行されるが、ただし、漸次的な値の増大又は減少を保存するような方法で実行される。
【００２７】
図面に示されるように、非損失性プレーンのピクセルは、損失性プレーン２２２のピクセルと同じ方法では配列されない。非損失性プレーン２２４のピクセルは、もしセパレーションプレーン１０２に残っていたとしたときの順序と同じ順序で処理されるように連続的にプレーン上に配置される。
【００２８】
長いピクセルランは、典型的には、同じ光強度値を有するピクセルを一行に少なくとも大体４個から８個有するものである。本発明の１つの実施例では、カラーゼログラフィトナー粒子を用いて生成された画像のシアンセパレーションは、ラン長さ（レングス）が６ピクセル、高コントラスト値が２５５、及び低コントラスト値が０を用いて圧縮された。これらのパラメータの結果、圧縮率は１０対１になった。非損失性プレーン２２４の代わりに損失性プレーン２２２へ送信されるデータ量に影響を与えるために、ランレングス及びコントラストのパラメータは変更されることができる。
【００２９】
セグメンテ−ションがいったん完了されると、セレクタプレーン１６は、損失性プレーン２２２及び非損失性プレーン２２４の両方のデータを圧縮するために使用される。まず損失性プレーン２２２を見ると、損失性データは典型的にはブロック指向性である。一般的に言って、損失性圧縮は、ブロックのデータを処理することによって実行される、つまり、ピクセルのグループ全体が同時に処理される。プレーン２２２の空いている空間（ピクセルが保持されなかった場所に対応する）は、圧縮の前に任意の値によって置き換えることができる。本発明は、損失性圧縮の効率を高くすることになるピクセル値でこれらの空間を満たすことによって非保持値は圧縮後に必要とされないという事実が利点である。
【００３０】
図５に戻って、本発明の１つの実施例では、損失性プレーン２２２の空間は、ラスタ走査の順序ですぐ前のピクセルに等しいピクセル値で満たされる。本発明のもう１つの実施例では、これらの空間は、ＤＣＴ補間カーネルを用いて、ブランク空間に対応するスポットにピクセルマップ１０に元々配置されていたピクセルを補間することによって満たされる。即ち、各ブランク空間は、ＤＣＴベースの補間によって予測される値を有するピクセルで置き換えられる。ブロックの損失性ピクセルは離散コサイン変換の展開式の多数の項と適合され、その数は残っている損失性ピクセルの数までで、それより大きくはない。これらの項が与えられると、補間はミッシング（欠けている）ピクセルに対応する位置で評価される。このようにして、新しい情報はブロック内に導入されず、これは続いてＤＣＴ変換を用いて符号化されなければならない。
【００３１】
最終画像が再構成される（伸長の一部として）際、画像は、逆離散コサイン変換を用いて形成されるであろう（ＪＰＥＧ圧縮であるとする）。即ち、ブロック内の位置（ｘ，ｙ）のピクセルは、次の式（１）のように計算されるであろう。
【００３２】
【数１】
ここで、Ｃ（０）＝１／２1/2、Ｃ（ξ＞０）＝１であり、Ｆ（ｕ，ｖ）は位置（ｕ，ｖ）における変換値を表す。それぞれの積（２）は単一のベーシス（基底）関数であり、ピクセルは、スケーリングされた基底関数の和として構成される。ここで、スケールは変換値によって与えられる。
【００３４】
【数２】
「ミッシング」ピクセルがないブロックでは、変換値は、逆変換されたときに元の値を与える唯一の値としてひとつだけ指定される。これらは、逆離散コサイン変換と同様の形式である順方向の離散コサイン変換を用いて容易に計算される。ミッシングピクセルがあるブロックでは、基底関数によって乗ぜられるべき６４の変換値は、制限があるときよりも大きい自由度を表す。特に、１つの値が欠けているときでさえ、逆変換されたときに残っているピクセルに正確な値を与える変換値の無限に多くのあり得る組み合わせが存在するが、各組み合わせは、ミッシングピクセルに異なる値を与えるであろう。
【００３６】
大部分は、ＪＰＥＧ圧縮は、変換されたブロック中の小さい無意味な値の存在から高い圧縮率を引き出す。特に、高周波数の値（即ち、ｕ＋ｖが大きい位置での値）は、開始するのに小さければ０になるように量子化される（これは、この形の損失性圧縮における損失の主な原因である）。ミッシングピクセルを余分な自由度という考えがあるかもしれないし、あるいは余分な自由度のことを変換領域における係数であるという考えがあるかもしれない。圧縮を改良するために、目的はこれらの余分な自由度を使用して圧縮率を最大にすることである。これは、余分な変換値を０にするように整理することによって達成される。
【００３７】
高周波数項がゼロのときＪＰＥＧが最良の圧縮を提供し、ｎ個のピクセルがブロックに残っているときにｎ個の周波数項だけが完全に特定されるとするならば、問題はどのｎ個の周波数項が使用されるべきかということである。１つの便利な選択は、増加するｕ＋ｖの順にすべての基底関数を使用することであり、ｕ，ｖの多数の値が同じｕ＋ｖを与えるところでは、奇数のｕ＋ｖに対しては増加するｖを使用し、偶数のｕ＋ｖに対しては増加するｕを使用する（これはＪＰＥＧ標準では良く知られたジグザグ順である）。
【００３８】
対（ｕ，ｖ）のあるセットＳに対して基底関数のセット、Ｂ＝｛Ｂu,v（ｘ，ｙ），（ｕ，ｖ）□Ｓ｝が与えられれば、問題は重みのセットを見つけることであり、これは基底関数の重み付きの和を形成するために使用されるときに、プレーン上に残るピクセルのための値を与えるであろう。次に、ミッシングピクセルは、その位置を同一の重み付きの和に置換することによって計算されるであろう。このようにして、実際の圧縮ステップ中に変換が計算されるとき、高次の項はゼロになり、低次の項は、逆変換されて、プレーン上に残るピクセルに元の値を与えるであろう。ミッシング値は誤りであろう。しかし、これらは後で損失性チャネルからの値によって置換されるであろう。
【００３９】
重みセットを見つける問題を解決するために、残っているピクセルの位置が順序付き対（ｘ，ｙ）のセットＰを形成することに注意する。いまＰの要素を便利な順に番号付けるので、Ｐの要素は単にｐiである。同様に、Ｓの順序付き対を番号づけるので、Ｓの要素はｓjである。Ｓの要素に対応する基底関数がＰの要素に対応する位置で評価され、従って指標付けされる場合、ポイントｐiの値は式（３）で与えられる。
【００４０】
【数３】
元の「ノンミッシング（欠けていない）」ピクセルをその位置の指標に従って番号付けると、（４）の制限を有する。
【００４２】
【数４】
これは標準形式であり、ノンミッシングピクセルの数が基底関数の数と同一であれば、あるいはそうでなければ標準最小二乗法を用いて、正確に解決されるであろう。
【００４４】
１つの特別な場合は記録する価値があり、最低次の基底関数だけが最小二乗解法で使用されるなら、解は、ＤＣ項がノンミッシングピクセルの平均と同じであることを保証する。同じ目的を達成する更に効率的な方法は、ミッシングピクセルのすべてを単に残りのピクセルの平均に設定することである。
【００４５】
続けて図５を参照すると、損失性プレーン２２２のために保持された値は、セレクタプレーン１６上に１でマークされた値である。図面に示されるように、ピクセルは、オリジナルピクセルマップ１０に配置されていた場所に直接対応する位置で損失性プレーンに配置されなければならない。これにより、セレクタプレーン１６に０でマークされた場所では、空の空間が損失性プレーン２２２に分配されたままである。プレーン２２４の非損失性圧縮されたピクセルが実際には最終出力画像に配置されるので、セレクタプレーン１６の０値は、損失性プレーン２２２の圧縮に関係する限りは役に立たない。その結果、これらの空の空間は、後で適用される損失性圧縮を最も容易にする値で満たされることができる。
【００４６】
更に図５を参照して、非損失性プレーン２２４の処理は、０でマークされた値が保持される点で同様である。なぜならこれらは、セレクタプレーン１６で非損失性ピクセルと指定されたものだからである。しかしながら、損失性データとは違って、非損失性圧縮は一般的にピクセル毎をベースに実行される。非損失性圧縮法の制限に依存して、非損失性プレーン２２４の空の空間も、最大の圧縮効率を可能にするピクセルで満たされることができる。幾つかの場合には、空の空間は単に削除されることができる。非損失性プレーン２２４は「プレーン」として記述されるが、実際には、連続データストリングとみなすことができる。
【００４７】
本発明の１つの実施例では、これらの空の空間は、普通のラスタ走査の順番ですぐ前にあるピクセルに等しいピクセル値で置き換えられるであろう。本発明のもう１つの実施例では、それぞれの空の空間は、それより前に処理されたもっとも一般的なピクセル値に等しいピクセル値で満たされるであろう。空の空間が削除されると、それらの位置はセレクタプレーン１６を用いて決定されるであろう。これは、非損失性プレーン２２４のピクセルが、オリジナルピクセルマップ１０での位置と直接物理的に一致する位置に配置される必要はないことを意味する。非損失性プレーン２２４上でピクセルが配置されなければならない位置についての唯一の基準は、それらが、必要な場合にセレクタプレーン１６を用いて選択できるように順序付けされなければならないことである。非損失性プレーン２２４上の満たされた空間は、非損失性圧縮の間にもっとも役に立つような方法で操作又は変更された値を有するピクセルで、満たされることができる。
【００４８】
上記のように、セグメンテーション及び圧縮はセパレーション毎に実行される。本発明のもう１つの実施例では、セグメンテーション及び圧縮は画像全体のすべてのセパレーション上で実行されるであろう。これらの環境下では、長いピクセルランと短いピクセルランとを識別するための基準は、すべてのセパレーションを一緒に包含する。すべてのセパレーションは、長いランでは一行の中の幾つかの数のピクセルについて一定でなければならない。更に、ピクセルが「高コントラスト」であるか「低コントラスト」であるかは、すべてのセパレーションが同一の規則を満たすことを必要とする。これらの要件以外は、方法を実行するステップは上記のままである。L*a*b*又は同様の―輝度−色光度ベースの色空間では、L*（明度）セパレーションのみに基づいてセグメンテーションを実行し、L*が規定するどんな方法でも、a*及びb*セパレーションがセグメント化されるようにすることも可能である。この近似によって発生するエラーは、誤って損失性で圧縮されるa*及びb*データの形になるであろう。これは、色彩のエッジに対する視覚の応答性が低いために、目に見えることはなさそうである。この近似のために損失なしに圧縮される色光度データはエラーを示さず、あまり高い圧縮率では圧縮しないであろう。
【００４９】
図２へ戻って、それぞれのプレーンのそれぞれがいったん生成されると、これらは、それぞれ、適切な圧縮技法を用いて圧縮される（ステップ１１２）。現在の好ましい実施例では、上位プレーン１２及び下位プレーン１４はＪＰＥＧを用いて圧縮されるが、セレクタプレーン１６は、ＣＣＩＴＴグループIV等の２次元技法や、あるいは米国特許第５，７７８，０９５号（１９９８年７月７日ディビスに発行、その内容はここに参照によって組み込まれる）に記載されるように走査記号を同値類へ分類する方法を用いて圧縮される。
【００５０】
要約すると、本発明はセレクタプレーンを用いて、各プレーン毎に、他のプレーンにより提供されることが指定されたピクセルを注意深く選択された値で置き換える。前に存在していたデータは完全に無視され、その後の圧縮中に発生されるであろうビットの数が最小限になるように、新しく選択される値が計算される。
【図面の簡単な説明】
【図１】複合画像が３つのＭＲＣ画像プレーンに分解される方法の例を説明する図である。
【図２】重なった多数のセパレーションを有する原稿の略図と、セパレーションが個々に表現される方法と、を含む図である。
【図３】画像データが２つのプレーンに分離された後の単一のセパレーションを示す図である。
【図４】本発明に従う画像処理を一般的に記述するフローチャートである。
【図５】ピクセルマップと、後で行われる圧縮の制限に基づいてデータが分離される方法と、を説明する図である。
【図６】本発明に従うセグメンテーションの１つの実施例の詳細な説明を含むフローチャートである。
Claims (3)
- 多数の重なったセパレーションからなるデジタル画像データを処理する方法であって、
画像データをセパレーションに分割するステップであって、各セパレーションは不連続位置の光強度信号からなり、光強度信号のそれぞれは、不連続位置におけるセパレーション中の画像データの光強度の大きさを示す値を有する、ステップと、
非損失性信号プレーン及び損失性信号プレーンを作成することによって各セパレーションを区分するステップと、
各セパレーションの各不連続位置毎に、各セパレーションに配置されていた光強度信号が前記非損失性信号プレーン又は前記損失性信号プレーンのどちらに配置されたかを示すセレクタマップを生成するステップと、
前記非損失性信号プレーン及び前記損失性信号プレーンを非損失性圧縮方法又は損失性圧縮方法で別々に圧縮するステップと、
を含み、
略等しい光強度の値を有する光強度信号が所定数以上連続していると決定された連続光強度信号に対して、該連続光強度信号における光強度信号の光強度の値の平均値を求め、該連続光強度信号における光強度信号の光強度の値を該平均値に修正し、
前記光強度信号の光強度の値が平均値に修正された連続光強度信号を、前記非損失性圧縮方法で圧縮する、
ことを特徴とする、デジタル画像データの処理方法。 - 多数の重なったセパレーションからなるデジタル画像データを処理するための装置であって、
画像データをセパレーションに分割するための手段であって、各セパレーションは不連続位置の光強度信号からなり、光強度信号のそれぞれは、不連続位置におけるセパレーション中の画像データの光強度の大きさを示す値を有する、手段と、
非損失性信号プレーン及び損失性信号プレーンを作成することによって各セパレーションを区分するための手段と、
各セパレーションの各不連続位置毎に、各セパレーションに配置されていた光強度信号が前記非損失性信号プレーン又は前記損失性信号プレーンのどちらに配置されたかを示すセレクタマップを生成するための手段と、
前記非損失性信号プレーン及び前記損失性信号プレーンを非損失性圧縮方法又は損失性圧縮方法で別々に圧縮するための手段と、
を含み、
略等しい光強度の値を有する光強度信号が所定数以上連続していると決定された連続光強度信号に対して、該連続光強度信号における光強度信号の光強度の値の平均値を求め、該連続光強度信号における光強度信号の光強度の値を該平均値に修正し、
前記光強度信号の光強度の値が平均値に修正された連続光強度信号を、前記非損失性圧縮方法で圧縮する、
ことを特徴とする、デジタル画像データの処理装置。 - 多数の重なったセパレーションからなるデジタル画像データを処理するための装置であって、
画像データをセパレーションに分割するディバイダであって、各セパレーションは不連続位置の光強度信号からなり、光強度信号のそれぞれは、不連続位置におけるセパレーション中の画像データの光強度の大きさを示す値を有する、ディバイダと、
非損失性信号プレーン及び損失性信号プレーンを作成することによって各セパレーションを区分するパーティショナと、
各セパレーションの各不連続位置毎に、前にそこに配置された光強度信号が前記非損失性信号プレーン又は前記損失性信号プレーンのどちらに配置されたかを示すセレクタマップを生成するセレクタマップジェネレータと、
前記非損失性信号プレーン及び前記損失性信号プレーンを非損失性圧縮方法又は損失性圧縮方法で別々に圧縮する複数のデータコンプレッサと、
を含み、
略等しい光強度の値を有する光強度信号が所定数以上連続していると決定された連続光強度信号に対して、該連続光強度信号における光強度信号の光強度の値の平均値を求め、該連続光強度信号における光強度信号の光強度の値を該平均値に修正し、
前記光強度信号の光強度の値が平均値に修正された連続光強度信号を、前記非損失性圧縮方法で圧縮する、
ことを特徴とする、デジタル画像データの処理装置。
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