JP4699654B2 - 画像圧縮装置及び画像圧縮方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原稿のディジタル画像データの圧縮符号化を行う画像圧縮装置及び画像圧縮方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、スキャナやディジタルスチルカメラ等で読み取った原稿のディジタル画像データを所定の画素マトリクスで成るブロックに分割し、分割後の各ブロックの画像データに対して圧縮符号化処理を施し、圧縮符号化後の画像データを記憶装置等に出力するタイプの画像圧縮装置が提案されている。
【０００３】
上記タイプの画像圧縮装置としては、いわゆる最大最小値近似法を採用するものが知られている。当該最大最小値近似法では、４×４画素を１ブロックとして取り扱う。まず、１ブロックを、例えば、２×２画素マトリクスのサブブロック４つに分割し、例えば、ウェーブレット変換を用いてサブブロック内のエッジ成分の有無について判断する。エッジ成分を有すると判断された全てのサブブロックの画素の画像データの最大値及び最小値を特定する。特定した画像データの最大値と最小値の中間値をしきい値Ｔｈとして、４×４画素のブロック内の当該しきい値Ｔｈ以上の値の画像データの画素に”１”の符号データを割り当てると共に、これらの画素の画像データの平均値Ａを求める。他方、当該しきい値Ｔｈより小さな値の画像データの画素に”０”の符号データを割り当てると共に、これらの画素の画像データの平均値Ｂを求める。各画素に割り当てられた各１ビットの符号データ、平均値Ａ、平均値Ｂを含むデータを圧縮符号データとして出力する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記最大最小平均値近似法では、ブロック内の各画素の画像データの分布情報、特に、エッジを有している場合の情報が消失してしまい、原画像の再現性が悪いといった問題を有していた。
【０００５】
そこで、本発明は、特にブロック内にエッジを有している場合の再現性を改善する画像圧縮装置及び画像圧縮方法を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の画像圧縮装置は、画像データを所定の画素マトリクスのブロックに分割し、ブロック単位で圧縮符号化を行う画像圧縮装置において、
上記ブロックを複数のサブブロックに分割し、各サブブロックについてエッジ成分の有無を判定するエッジ判定手段と、
上記エッジ判定手段によりエッジ成分があると判定された全サブブロックの画素の画像データの平均値を求め、当該求めた平均値を上記符号化手段のしきい値として出力する全画素平均値算出手段と、
前記ブロック内の画像データと前記全画素平均値算出手段より出力されるしきい値とを比較し、当該しきい値Ｔｈ以上の画像データを持つ画素に対して符号”１”を出力すると共に、しきい値Ｔｈに満たない画像データを持つ画素に対して符号”０”を出力する２値化手段を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の第２の画像圧縮装置は、上記エッジ判定手段が、サブブロック内の画像データに対してウェーブレット変換を行い、当該変換により得られるウェーブレット係数の値に基づいてエッジ成分の有無を判断することを特徴とする。
【０００８】
本発明の第３の画像圧縮装置は、
上記符号化手段により”１”の符号データの割り当てられた画素の画像データの平均値Ａと、”０”の符号データの割り当てられた画素の画像データの平均値Ｂを求める平均値Ａ，Ｂ算出手段と、
上記符号化手段により２値化された各画素の符号データと、上記平均値Ａ，Ｂ算出手段により算出された平均値Ａ及び平均値Ｂのデータを含む圧縮符号データを出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第４の画像圧縮装置は、
各ブロックの画像データを、走査ラインに沿って複数のラインブロックに分割して上記符号化手段に供給する手段と、
上記ラインブロック間の画像データの平均値のばらつきに基づいて、各ラインブロックについての符号データ、平均値Ａ及び平均値Ｂを補正して、上記所定の画素マトリクスのブロックの符号データ、平均値Ａ、平均値Ｂを特定する圧縮符号データ補正手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第１の画像圧縮方法は、
画像データを所定の画素マトリクスのブロックに分割し、ブロック単位で圧縮符号化を行う画像圧縮方法において、
ブロックを複数のサブブロックに分割し、各サブブロックについてエッジ成分の有無を判定するエッジ判定工程と、
上記エッジ判定工程によりエッジ成分があると判定された全サブブロックの画素の画像データの平均値を求め、当該求めた平均値を上記符号化工程のしきい値として出力する全画素平均値算出工程と、
前記ブロック内の画像データと前記全画素平均値算出手段より出力されるしきい値とを比較し、当該しきい値Ｔｈ以上の画像データを持つ画素に対して符号”１”を出力すると共に、しきい値Ｔｈに満たない画像データを持つ画素に対して符号”０”を出力する２値化工程を含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の第２の画像圧縮方法は、
上記エッジ判定工程は、サブブロック内の画像データに対してウェーブレット変換を行い、当該変換により得られるウェーブレット係数の値に基づいてエッジ成分の有無を判断することを特徴とする。
【００１２】
本発明の第３の画像圧縮方法は、
上記符号化工程において”１”の符号データの割り当てられた画素の画像データの平均値Ａと、”０”の符号データの割り当てられた画素の画像データの平均値Ｂを求める平均値Ａ，Ｂ算出工程と、
上記符号化工程により２値化された各画素の符号データと、上記平均値Ａ，Ｂ算出工程により算出された平均値Ａ及び平均値Ｂのデータを含む圧縮符号データを出力する出力工程とを含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第４の画像圧縮方法は、
各ブロックの画像データを、走査ラインに沿って複数のラインブロックに分割して上記符号化工程に供給する手段と、
上記ラインブロック間の画像データの平均値のばらつきに基づいて、各ラインブロックについての符号データ、平均値Ａ及び平均値Ｂを補正して、上記所定の画素マトリクスのブロックの符号データ、平均値Ａ、平均値Ｂを特定する圧縮符号データ補正工程とを備えることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（１）発明の概要
本発明の画像圧縮装置及び画像圧縮方法は、画像データを所定の画素マトリクスで成るブロックに分割し、当該ブロック単位で符号化を行う際に、ブロック内の全画素の画像データの平均値をしきい値Ｔｈとして、当該しきい値Ｔｈ以上の画像データ値の画素に”１”の符号データを割り当てると共に、これらの画素の画像データの平均値Ａを求める。他方、当該しきい値Ｔｈより小さな値の画像データの画素に”０”の符号データを割り当てると共に、これらの画素の画像データの平均値Ｂを求める。これにより、圧縮符号化したデータから再現される原稿画像の質を向上する。
以下、上記特徴を具備する本発明の画像圧縮装置及び画像圧縮方法の実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
（２）第１実施形態
(2-1)第１実施例に係る画像圧縮装置の構成及び動作
図１は、４×４画素を１ブロックとして画像データの圧縮符号化を行う画像圧縮装置１の構成を示す図である。また、図２〜図６は、画像圧縮装置１の各部の構成を示す図である。画像圧縮装置１に入力される第１ラインの画像データはＦＩＦＯ２に格納され、第２ラインの画像データはＦＩＦＯ３に格納され、第３ラインの画像データはＦＩＦＯ４に格納される。当該第１乃至第３ラインの画像データの格納後、第４ラインの画像データの入力に同期してＦＩＦＯ２，３，４はデータの出力を開始する。この結果、４×４レジスタ５に４ライン分の画像データがパラレルに入力される。当該レジスタ５は、パラレルに入力される４ライン分の画像データを４×４画素単位で２×２ウェーブレット変換器６、平均値算出器８、及び、平均値／画素値符号化器９に出力する。
【００１８】
２×２ウェーブレット変換器６は、４×４画素単位で構成される１ブロックを２×２画素単位で構成される４つのサブブロックに分割し、各サブブロックの画像データに対して２×２ウェーブレット変換を施し、当該変換処理により得られるウェーブレット係数をエッジ検出器７に出力する。
【００１９】
図２は、エッジ検出器７の構成を示す図である。２×２ウェーブレット変換により得られる２×２ウェーブレット係数は、レジスタ２０に順に格納される。レジスタ２０は、”ＨＨ”領域のウェーブレット係数（周知のように、水平及び垂直方向に高域フィルタをかけた信号であり、斜め方向のエッジ成分が現れる係数である。）を比較器２１に出力する。比較器２１は、”ＨＨ”のウェーブレット係数がしきい値Ｅｔｈ以上の場合、当該ブロック内にエッジ成分が有ると判断してエッジ有り”１”の判定信号Ｅを、しきい値Ｅｔｈに満たない場合にはエッジ無しと判断してエッジ無し”０”の判定信号Ｅを平均値算出器８及び圧縮符号データ形成器１１に出力する。
【００２０】
再び図１を参照する。平均値算出器８は、レジスタ５から出力される１ブロック、即ち、４×４画素の画像データの平均値Ａｖｅを求め、求めた平均値Ａｖｅをしきい値Ｔｈとして符号化器９に出力すると共に、平均値／画素値比較器１０に出力する。なお、４×４画素の画像データの平均値Ａｖｅを求める際、エッジを持たないべた画像のサブブロックの画像データは、全て”０”であるとして取り扱い、エッジ有りのサブブロックだけの画像データの平均値を全体の平均値Ａｖｅとして求め、求めた平均値Ａｖｅをしきい値Ｔｈとして符号化器９及び平均値／画素値比較器１０に出力する。当該平均値算出器８の構成については後に図３を用いて説明する。
【００２１】
符号化器９は、４×４画素の各画像データと上記しきい値Ｔｈ（平均値Ａｖｅ）と比較し、当該しきい値Ｔｈ以上の値の画像データの画素に”１”の符号データを割り当てて圧縮符号データ形成器１１に出力すると共に、しきい値Ｔｈに満たない値の画像データに”０”の符号データを割り当てて圧縮符号データ形成器１１に出力する。当該符号化器９の構成は、後に図４を用いて説明する。
【００２２】
平均値／画素値比較器１０は、４×４画素の各画像データと上記しきい値Ｔｈと比較し、しきい値Ｔｈ以上の値の画像データの平均値Ａを求めると共に、しきい値Ｔｈに満たない値の画像データの平均値Ｂを求め、これら平均値Ａ及び平均値Ｂを圧縮符号データ形成器１１に出力する。当該平均値／画素値比較器１０の構成は、後に図５を用いて説明する。
【００２３】
圧縮符号データ形成器１１は、４×４画素の１ブロックに割り当てられた”１”又は”０”の符号、平均値Ａ、平均値Ｂ、サブブロック４つ分のエッジの有無を表す判定信号Ｅ（サブブロック４つ×各１ビットの判定信号Ｅ）より成る１組のシリアルデータを形成し、当該データを圧縮符号データとして外部に出力する。当該圧縮符号データ形成器１１の構成は、後に図６を用いて説明する。
【００２４】
(2-2)平均値算出器の構成
図３は、上記平均値算出器８の構成を示す図である。セレクタ２２は、エッジ検出器７より出力されるエッジ判定信号Ｅの値が”１”の場合、即ち、ウェーブレット変換を施した２×２画素のサブブロックにエッジ成分が含まれている場合、第１入力端子に入力される当該サブブロックの画像データを選択して２入力加算器２３の第１入力端子に出力する。他方、セレクタ２２は、エッジ判定信号Ｅの値が”０”の場合、当該サブブロックについては、画像データの代わりに第２入力端子に入力される”０”のデータを加算器２３の第１入力端子に出力する。
【００２５】
加算器２３、セレクタ２４及び２bitカウンタ２５は、２×２画素の画像データの合計を求める累算器として機能する。加算器２３は、第１入力端子に入力されるセレクタ２２からのデータと、次段のセレクタ２４から第２入力端子にフィードバックされるデータとの合計を求め、求めた合計をセレクタ２４に出力する。
【００２６】
セレクタ２４は、２×２画素分の画像データのシリアル入力に同期してカウントアップを行う２bitカウンタ２５の出力が”１１”から”００”に桁上がり（オーバーフロー）するまで、加算器２３から出力されるデータを当該加算器２３の第２入力端子にフィードバックする。セレクタ２４は、上記２bitカウンタ２５の出力が”１１”から”００”に桁上がりする場合、即ち、加算器２３において２×２画素の画像データの合計が求められた場合に、当該合計値を表すデータを除算器２６に出力する。
【００２７】
除算器２６では、入力された２×２画素の画像データの合計値を４で除算して平均値を求め、当該求めた平均値を２入力加算器２７の第１入力端子に出力する。なお、エッジ成分が無いと判断された２×２画素のブロックは、全ての画像データが”０”に置き換えられるため、平均値も”０”である。
【００２８】
加算器２７、セレクタ２８及び２bitカウンタ２５は、４×４画素のブロックを構成する４つのサブブロックの平均値の合計を求める累算器として機能する。加算器２７は、第１入力端子に入力される２×２画素の平均値と、第２入力端子にセレクタ２８からフィードバックされるデータとの合計を求め、求めた合計をセレクタ２８に出力する。セレクタ２８は、上記２bitカウンタ２５の出力が”１１”から”００”に桁上がり（オーバーフロー）する場合を除いて、加算器２７から入力されるデータを当該加算器２７の第２入力端子にフィードバックする。セレクタ２８は、上記２bitカウンタ２５の出力が”１１”から”００”に桁上がりする場合、即ち、加算器２７においてサブブロック４つ分の画像データの平均値の合計が求められた場合、当該合計値を表すデータを除算器２９に出力する。
【００２９】
カウンタ３０は、合計４つのサブブロックの内、エッジ成分を有していると判断されたサブブロックの数、即ち、エッジ判定信号Ｅが”１”であるサブブロックの数をカウントする。除算器２９は、上記エッジ成分を有するサブブロックの平均値の合計を、上記カウンタ３０のカウント値で割り算する。これにより、１ブロック（４×４画素）全体の平均値Ａｖｅが算出される。上記求められた平均値Ａｖｅは、しきい値Ｔｈとして符号化器９及び平均値／画素値比較器１０に出力される。
【００３０】
(2-3)比較器の構成
図４は、符号化器９の構成を示す図である。符号化器９は、いわゆる比較器であり、ブロック内の４×４画素の画像データと上記平均値算出器８より出力されるしきい値Ｔｈとを比較し、当該しきい値Ｔｈ以上の画像データを持つ画素に対して符号”１”を出力すると共に、しきい値Ｔｈに満たない画像データを持つ画素に対して符号”０”を出力する。
【００３１】
(2-4)平均値／画素値比較器の構成
図５は、平均値／画素値比較器１０の構成を示す図である。比較器３３、ＡＮＤゲート３４及びＡＮＤゲート３９は、４×４画素の画像データと平均値算出器８より出力されるしきい値Ｔｈと比較して、しきい値以上の画像データと、しきい値Ｔｈに満たない値の画像データを選別する機能を果たす。４×４レジスタ５からの４×４画素単位の画像データは、まず、比較器３３に入力される。比較器３３では、上記平均値算出器８より入力されるしきい値Ｔｈ（平均値Ａｖｅ）と画像データとの比較を行い、画像データ値がしきい値Ｔｈ以上の場合には”１”を出力し、画像データ値がしきい値Ｔｈに満たない場合には”０”を出力する。
【００３２】
当該比較器３３の出力は、ＡＮＤゲート３４にそのまま印加されると共に、ＡＮＤゲート３９に反転して印加される。ＡＮＤゲート３４，３９の残りの信号入力端子には、それぞれ画像データが入力される。ＡＮＤゲート３４は、画像データがしきい値Ｔｈ以上の場合に画像データを次段の加算器３５に出力し、ＡＮＤゲート３９は、画像データがしきい値Ｔｈに満たない場合に、画像データを次段の加算器４０に出力する。
【００３３】
各ＡＮＤゲート３４，３９の後段には、入力される画像データの４×４画素分の累計を求め、求めた累計値を１６で除算して平均値Ａ，Ｂを求める回路が設けられている。平均値Ａを求める回路と平均値Ｂを求める回路は同じ構成であるので、以下、ＡＮＤゲート３４の後段に設ける平均値Ａを求める回路についてのみ説明する。ＡＮＤゲート３９の後段に設ける平均値Ｂを求める回路については、以下の説明文中に対応する参照番号を括弧書きするにとどめる。
【００３４】
加算器３５（４０）、セレクタ３６（４０）及び４bitカウンタ３７は、ＡＮＤゲート３４（３９）から出力される４×４画素分の画像データの合計を求める累算器として機能する。ＡＮＤゲート３４（３９）の出力は、２入力加算器３５（４０）の第１信号入力端子に入力される。加算器３５（４０）の残りの第２信号入力端子には、次段のセレクタ３６（４１）よりフィードバックされてくる累計値のデータが印加される。セレクタ３６（４１）は４bitカウンタ３７が”１１１１”から”００００”へと桁あふれを起こすまでの間、加算器３５（４０）の出力を当該加算器３５（４０）の第２信号入力端子にフィードバックする。セレクタ３６（４１）は、４bitカウンタ３７の桁あふれに伴い、加算器３５（４０）の出力を次段の除算器３８（４２）に出力する。除算器３８（４２）は、入力された４×４画素分の累計値を１６で除算し、除算結果を平均値Ａ（平均値Ｂ）として出力する。
【００３５】
(2-5)符号化器の構成
図６は、圧縮符号データ形成器１１の構成の一例を示すものである。圧縮符号データ形成器１１は、平均値Ａ（８ビット）、平均値Ｂ（８ビット）、符号データ（１６ビット）、及び、４つのサブブロック分のエッジ判定信号Ｅ（４×１ビット）の合計３６ビットのデータを格納するレジスタ４３で成る。レジスタ４３は、上記各々のデータの格納の完了と共に、これらのデータを合計３６ビットの圧縮符号データとしてシリアルに出力する。
【００３６】
なお、上記画像圧縮装置１における各機能部の一部又は全部を、ソフトウェア処理によって実現することとしても良い。
【００３７】
(2-6)効果の説明
圧縮符号装置１では、従来の最大最小平均値近似法のように４×４画素の内、エッジ成分を有する所定領域の画像データの最大値及び最小値の平均値（以下、最大最小平均値という）をしきい値Ｔｈとするのではなく、４×４画素の内、エッジ成分を有する所定領域の全画素の画像データの平均値（以下、全画素平均値という）Ａｖｅをしきい値Ｔｈとすることを特徴とする。これにより、以下の効果が得られる。
【００３８】
図７は、処理対象の原稿画像の画素データの値の分布を示すグラフである。従来の最大最小平均値近似法において用いる最大最小平均値をしきい値Ｔｈとする場合、殆どの画素が”０”と判断されてしまうことがわかる。この場合、再現画像が大きく劣化することになる。これに対して、圧縮符号装置１で採用するように、全画素平均値Ａｖｅをしきい値Ｔｈとする場合、画像データの分布に応じた”１”、”０”の判定が行われることが解る。これにより良好な再現画像を得ることができる。
【００３９】
引き続き、しきい値Ｔｈの値として１ブロック（４×４画素）の内、エッジ成分を有する所定領域の全画素の画像データの平均値Ａｖｅを採用することの客観的な視覚効果について考える。上述したように、原画像は、全画素の画像データの平均値付近における階調がもっとも強くなる。
【００４０】
図８は、所定の濃度の原画像に対して、処理ブロック内の全画素平均値Ａｖｅをしきい値Ｔｈとした場合の再現画像と、処理ブロック内の最大最小平均値をしきい値Ｔｈとした場合の再現画像のトーン（濃度、階調）の違いを視覚的に表した図であり、（ａ）に比較参照する原稿画像の一部を示す。
【００４１】
図８の（ｂ）は、上記全画素平均値Ａｖｅをしきい値Ｔｈとした場合の再現画像の内、上記（ａ）に対応する箇所の画像を示し、（ｃ）は、上記最大最小平均値をしきい値Ｔｈとした場合の再現画像の内、上記（ａ）に対応する箇所の画像を示す。（ｂ）及び（ｃ）に示す図を比較すれば解るように、最大最小平均値をしきい値Ｔｈとする場合、本来の階調よりも低く再現されてしまう。
【００４２】
処理ブロック内の画像データの平均値をしきい値として量子化するということは、高調波成分（ノイズ）を除去する平滑化処理を行うことと同じであり、最大最小値をしきい値Ｔｈとして用いて量子化する場合に比べて、全画素平均値Ａｖｅをしきい値Ｔｈとして２値化した場合のほうが、より効果的に高調波成分を除去することができ、滑らかな再現画像を得ることができる。
【００４３】
図９の（ａ）は、最大最小平均値をしきい値Ｔｈとして量子化を行った場合に得られる再現画像の一部を示すものであり、（ｂ）は、全画素平均値Ａｖｅをしきい値Ｔｈとして符号化した圧縮符号データから得られる再現画像の一部を示すものである。図示するように、画像内に点在するドットノイズは、全画素平均値Ａｖｅをしきい値Ｔｈとして用いた場合の再現画像の方が効果的に取り除かれていることが解る。
【００４４】
（３）第２実施形態
(3-1)第２実施形態に係る画像圧縮装置の構成及び動作
上記第１実施形態の画像圧縮装置１では、４×４画素で成るブロックを処理単位としているため、３ライン分のＦＩＦＯ２，３，４を備えることが必要であった。例えば、１画素が８ビットの画像データで表される多値階調画像であって、サイズがＡ４で画素密度が６００ｄｐｉの原稿を処理する場合を想定すると、１ライン当たり、８ｂｉｔ×８Ｋｗｏｒｄの大きなサイズのＦＩＦＯが必要になる。これは、画像圧縮装置のコストを引き上げる原因となる。
【００４５】
そこで、第２実施形態の画像圧縮装置５０では、ウェーブレット変換器６が２×２画素単位で処理することに着目し、４×４画素の画像データで成るブロックを、走査ラインに沿って２つのラインブロック（以下、ハーフブロックという）に分割して符号化処理を行う。より詳しくは、先ず、第１及び第２ライン分の画像データを読み込み、２×４画素のハーフブロック単位で符号化処理を行った後、第３及び第４ライン目の２×４画素の画像データの処理を、先に読み込んだ２ライン分の画像データの処理結果を利用しながら行う。これにより、圧縮処理に必要なＦＩＦＯを１つに減らして装置全体のコストを低減する。
【００４６】
図１０は、第２実施形態に係る画像圧縮装置５０の構成を示す図である。また、図１１〜図１５は、画像圧縮装置５０の各機能部の構成を示す図である。実施の形態１に係る画像圧縮装置１と同じ構成物には同じ参照番号を付してここでの重複した説明は省く。まず、第１ラインの原稿の画像データがＦＩＦＯ５１に入力される。第１ラインの画像データの格納後、第２ラインの画像データの入力に伴い、ＦＩＦＯ５１は画像データの出力を開始する。これにより、２×４レジスタ５２に２ライン分の画像データがパラレルに格納される。当該２×４レジスタ５２は、パラレルに入力される２ライン分の画像データを２×４画素のハーフブロック単位で２×２ウェーブレット変換器６、全画素平均値算出器５３、符号化器９、及び、平均値Ａ，Ｂ算出器５４に出力する。
【００４７】
エッジ検出器７は、２×２ウェーブレット変換器６の出力に基づいて当該２×２画素にエッジ成分が含まれているか否かについて判断し、エッジ成分有りの場合には”１”、エッジ成分無しの場合には”０”のエッジ判定信号Ｅを、全画素平均値算出器５３及び中間値保存メモリ５５に出力する。
【００４８】
全画素平均値算出器５３は、２×４画素のハーフブロックの画像データの平均値Ａｖｅを求め、求めた平均値Ａｖｅを符号化器９及び圧縮符号データ補正器５６に出力する。より詳しくは、２×４画素の内、エッジ検出器７によりエッジ有りと判定された（エッジ判定信号Ｅが”１”）サブブロックの画像データの平均値Ａｖｅを求める。なお、第３及び第４ライン目の画像データを処理する際には、第３，第４ラインの２×４画素のハーフブロックの画像データの平均値Ａｖｅと、後に説明する第１，第２ライン平均値算出器により算出される第１，第２ラインの２×４画素のハーフブロックの画像データの平均値Ａｖｅ１の平均を求め、求めた平均値を４×４画素のブロックの画像データの平均値Ａｖｅ２として中間値保存メモリ５５に出力する。当該全画素平均値算出器５３の構成については、後に図１１を用いて説明する。
【００４９】
平均値Ａ，Ｂ算出器５４は、ブロック内の２×４画素の内、符号化器９により”１”の符号の付された画素の画像データの平均値Ａ、及び、符号化器９により”０”の符号の付された画素の画像データの平均値Ｂを算出して中間値保存メモリ５５に出力する。当該平均値Ａ，Ｂ算出器５４の構成については、後に図１２を用いて説明する。
【００５０】
中間値保存メモリ５５は、第１，第２ラインに並ぶ全ハーフブロックについての圧縮符号データを格納する。当該圧縮符号データは、平均値Ａ（８ビット）、平均値Ｂ（８ビット）、符号データ（８ビット）及びサブブロック２つ分のエッジ判定信号Ｅ（２ビット）から成る。引き続き行われる第３，第４ラインの２×４画素のハーフブロックについての圧縮符号化処理の実行に伴い、処理中のハーブブロックの圧縮符号データを圧縮符号データ補正器５６に出力すると共に、処理中のハーフブロックの上側に対応する第１，第２ラインのハーフブロックについての圧縮符号データを上記圧縮符号データ補正器５６及び第１，第２ライン平均値算出器５７に出力する。当該中間値保存メモリ５５の構成については、後に図１３を用いて説明する。
【００５１】
圧縮符号データ補正器５６は、中間値保存メモリ５５に格納されている第１，第２ラインの２×４画素のハーフブロックについての圧縮符号データと、対応する第３，第４ラインの２×４画素のハーフブロックについての圧縮符号データから４×４画素の（フル）ブロックについての圧縮符号データを形成し、圧縮符号データ形成器１１に出力する。当該４×４画素のブロックの圧縮符号データは、平均値Ａ（８ビット）、平均値Ｂ（８ビット）、４×４画素分の符号データ（１６ビット）、サブブロック４つ分のエッジ判定信号Ｅ（４ビット）で成る。
【００５２】
より具体的には、第３，第４ラインのハーフブロックの画像データの平均値Ａｖｅ２の値が、対応する第１，第２ラインのハーフブロックの内、”１”の符号が割り当てられた画素の画像データの平均値Ａ１に満たないが、”０”の符号の割り当てられた画素の画像データの平均値Ｂ１以上である場合には、中間値メモリ５６より出力された第１，第２ラインのハーフブロックの圧縮符号データに含まれる符号データ及びエッジ判定信号Ｅと、対応する第３，第４ラインのハーフブロックの圧縮符号データに含まれる符号データ、平均値Ａ２、平均値Ｂ２及びエッジ判定信号Ｅとを、４×４画素で成る（フル）ブロックの圧縮符号データとして圧縮符号データ形成器１１に出力する。
【００５３】
他方、上記平均値Ａｖｅ２が上記平均値Ａ１以上の場合、第１，第２ラインのハーフブロックの圧縮符号データに含まれる符号データを全て”０”に置き換えて上記圧縮符号データ形成器１１に出力する。
【００５４】
また、上記Ａｖｅ２が上記平均値Ｂ１に満たない場合、第３，第４ラインのハーフブロックの圧縮符号データに含まれている符号データを全て”０”に置き換えると共に、平均値Ａ２，Ｂ２の代わりに平均値Ａ１，Ｂ１を圧縮符号データ形成器１１に出力する。当該圧縮符号データ補正器５６の構成については、後に図１４を参照しつつ説明する。
【００５５】
第１，第２ライン平均値算出器５７は、第１，第２ラインの全ハーフブロックについての圧縮符号化処理の完了後、引き続き行う第３，第４ラインの２×４画素のハーフブロックについての圧縮符号処理の実行に伴い、中間値保存メモリ５５より出力される第１，第２ラインの２×４画素のハーフブロックについての圧縮符号データ（平均値Ａ１、平均値Ｂ１、符号データ、エッジ判定信号Ｅ）から当該２×４画素のハーフブロックの画像データの平均値Ａｖｅ１を求め、求めた平均値Ａｖｅ１を上述した平均値算出器５３に出力する。当該第１，第２ライン平均値算出器５７の構成については、後に図１５を用いて説明する。
【００５６】
圧縮符号データ形成器１１は、圧縮符号データ補正器５６より出力される４×４画素の（フル）ブロックの圧縮符号データを所定の順序に並べなおし、平均値Ａ１又はＡ２（８ビット）、平均値Ｂ１又はＢ２（８ビット）、符号データ（１６ビット）、エッジ判定信号Ｅ（４ビット）の合計３６ビットで成るデータを圧縮符号データとして出力する。
【００５７】
(3-2)全画素平均値算出器
図１１は、全画素平均値算出器５３の構成を示す図である。セレクタ６０は、エッジ検出器７より出力されるエッジ判定信号Ｅの値が”１”の場合、即ち、ウェーブレット変換を施した２×２画素のサブブロックにエッジ成分が含まれている場合、第１入力端子に入力される当該サブブロックの画像データを選択して２入力加算器６１の第１入力端子に出力する。他方、セレクタ６０は、エッジ判定信号Ｅの値が“０”の場合、当該サブブロックについては、画像データの代わりに第２入力端子に入力される”０”のデータを加算器６１の第１入力端子に出力する。
【００５８】
加算器６１、セレクタ６２及び２bitカウンタ６３は、２×２画素のサブブロックの画像データの合計を求める累算器として機能する。加算器６１は、第１入力端子に入力されるセレクタ６０からのデータと、次段のセレクタ６２から第２入力端子にフィードバックされるデータとの合計を求め、求めた合計をセレクタ６２に出力する。セレクタ６２は、２×２画素分の画像データのシリアル入力に同期してカウントアップを行う２bitカウンタ６３の出力が”１１”から”００”に桁上がり（オーバーフロー）するまで、加算器６１から出力されるデータを当該加算器６１の第２入力端子にフィードバックする。セレクタ６２は、上記２bitカウンタ６３の出力が”１１”から”００”に桁上がりする場合、即ち、加算器６１において２×２画素の画像データの合計が求められた場合に、当該合計値を表すデータを除算器６４に出力する。
【００５９】
除算器６４では、入力された２×２画素の画像データの合計値を４で割り、平均値を求め、当該求めた平均値を２入力加算器６５の第１入力端子に出力する。なお、エッジ成分がないと判断された２×２画素のサブブロックは、全て画像データが”０”に置き換えられているため、平均値も”０”である。
【００６０】
加算器６５、セレクタ６６及び１bitカウンタ６７は、２×４画素のハーフブロック内に並ぶ２つのサブブロックの各画像データの平均値の合計を求める累算器として機能する。加算器６５は、第１入力端子に入力される２×２画素の平均値と、第２入力端子にセレクタ６６からフィードバックされるデータとの合計を求め、求めた合計のデータを当該セレクタ６６に出力する。セレクタ６６は、１bitカウンタ６７が”１”から”０”に桁上がり（オーバーフロー）する場合を除いて、加算器６５から入力されるデータを当該加算器６５の第２入力端子にフィードバックする。セレクタ６５は、上記１bitカウンタ６７が”１”から”０”に桁上がりする場合、即ち、加算器６５においてサブブロック２つ分の画像データの平均値の合計が求められた場合、当該合計値を示すデータを除算器６８に出力する。
【００６１】
”１”カウンタ６９は、合計２つのサブブロックの内、エッジ成分を有していると判断されたサブブロックの数、即ち、エッジ判定信号Ｅが”１”であるサブブロックの数をカウントする。除算器６８は、上記エッジ成分を有するサブブロックの平均値の合計を、上記カウンタ６９のカウント値で割り算する。これにより、１ブロック（２×４画素）全体の平均値Ａｖｅが算出される。当該平均値Ａｖｅは、除算器７０の第１入力端子、及び、セレクタ７１の第１入力端子に入力される。
【００６２】
除算器７０は、第３，第４ラインの２×４画素のハーフブロックを圧縮符号化する際に必要となる機器であり、当該圧縮符号化処理の実行時に、第１，第２ライン平均値算出器５７より出力される対応する第１，第２ラインの２×４画素のハーフブロックの画像データの平均値Ａｖｅ１と上記除算器６８の出力する平均値Ａｖｅの平均をＡｖｅ２として次段のセレクタ７１の第２入力端子に出力する。
【００６３】
セレクタ７１は、２bitラインカウンタ７２の上位ビットが“０”の場合、即ち第１，第２ラインの処理中である場合、除算器６８が第１入力端子に入力する平均値Ａｖｅ（上記平均値Ａｖｅ１に相当する）を外部に出力する。他方、２bitラインカウンタ７２の上位ビットが“１”の場合、即ち、第３，第４ラインの処理中である場合、除算器７０が第２入力端子に入力する平均値Ａｖｅ２を出力する。
【００６４】
(3-3)平均値Ａ，Ｂ算出器
図１２は、平均値Ａ，Ｂ算出器５４の構成を示す図である。２入力ＡＮＤゲート７５には、符号データと画像データが入力される。一方、２入力ＡＮＤゲート８０には、符号データがインバータを介して入力されると共に、画像データが入力される。当該構成において、ＡＮＤゲート７５は、符号データが“１”の場合に、画像データを通過させ、ＡＮＤゲート８０は、符号データが“０”の場合に、画像データを通過させる。
【００６５】
各ＡＮＤゲート７５，８０の後段には、入力される画像データの４×４画素分の累計を求め、求めた累計値を８で除算して平均値Ａ，Ｂを求める回路が設けられている。これらの回路は同じ構成であるので、以下、ＡＮＤゲート７５の後段に設ける回路についてのみ説明し、ＡＮＤゲート８０の後段の回路については、以下の説明文中に対応する参照番号を括弧書きするに留める。ＡＮＤゲート７５（８０）の出力は、２入力加算器７６（８１）の第１信号入力端子に入力される。加算器７６（８１）の残りの第２信号入力端子には、次段のセレクタ７７（８２）よりフィードバックされてくる累計値のデータが印加される。セレクタ７７（８２）は３bitカウンタ７８が”１１１”から”０００”へと桁あふれを起こすまでの間、加算器７６（８１）の出力を当該加算器７６（８１）の第２信号入力端子にフィードバックする。セレクタ７７（８２）は、３bitカウンタ７８の上記桁あふれに伴い、加算器７６（８１）の出力を次段の除算器７９（８３）に出力する。除算器７９（８３）では、入力された４×４画素分の累計値を８で除算し、除算結果を平均値Ａ（平均値Ｂ）として出力する。
【００６６】
(3-4)中間値保存メモリ
図１３は、中間値保存メモリ５５の構成を示す図である。中間値保存メモリ５５は、第１，第２ラインに並ぶ全ての２×４画素のハーフブロックについての圧縮符号データを格納するＦＩＦＯ群８４で構成される。ＦＩＦＯ群８４は、第３，第４ラインの２×４画素のハーフブロックについての圧縮符号処理の開始と共に、処理中のブロックの圧縮符号データを圧縮符号データ補正器５６に出力すると共に、処理中のブロックの上側に対応する第１，第２ラインのハーフブロックについての圧縮符号データを上記圧縮符号データ補正器５６及び第１，第２ライン平均値算出器５７に出力する。
【００６７】
(3-5)圧縮符号データ補正器
図１４は、圧縮符号データ補正器５６の構成を示す図である。上述するように、圧縮符号データ補正器５６には、中間値保存メモリ５５から、第１，第２ラインの２×４画素のハーフブロックについての圧縮符号データ（平均値Ａ１、平均値ｂ１、符号データ（以下、第１符号データという）及びエッジ判定信号Ｅで成る）、対応する第３，第４ラインの２×４画素のハーフブロックについての圧縮符号データ（平均値Ａ２、平均値Ｂ２、符号データ（以下、第２符号データという）及びエッジ判定信号Ｅで成る）、及び、処理中の第３，第４ラインの２×４ブロックの画像データの平均値Ａｖｅ２が入力される。
【００６８】
比較器１０１では、平均値Ａ１と平均値Ａｖｅ２との比較が行われる。比較器１０１は、平均値Ａ１が平均値Ａｖｅ２よりも大きい場合に”１”の結果信号を出力し、平均値Ａ１が平均値Ａｖｅ２以下の場合に”０”の結果信号を出力する。比較器１０３では、平均値Ａｖｅ２と平均値Ｂ１との比較が行われる。比較器１０３は、平均値Ａｖｅ２が平均値Ｂ１よりも大きい場合に”１”の結果信号を出力し、平均値Ａｖｅ２が平均値Ｂ１以下の場合に”０”の結果信号を出力する。
【００６９】
２入力ＯＲゲート１０４の一方の信号入力端子には、上記比較器１０１の結果信号が入力され、残りの信号入力端子には、比較器１０３の結果信号の反転信号が入力される。ＯＲゲート１０４は、平均値Ａｖｅ２の値が平均値Ａ１よりも大きい場合にのみ”０”を出力する。ＯＲゲート１０４の出力は、一方の信号入力端子に第１符号データが印加されるＡＮＤゲート１０６の残りの信号入力端子に印加される。ＡＮＤゲート１０６からは、平均値Ａｖｅ２の値が平均値Ａ１に満たない場合には、第１符号データをそのまま圧縮符号データ形成器１１に出力し、平均値Ａｖｅ２の値が平均値Ａ１以上の値の場合には、第１符号データを全て”０”に補正して圧縮符号データ形成器１１に出力する。
【００７０】
２入力ＯＲゲート１０５の一方の信号入力端子には、比較器１０１の結果信号の反転信号が入力され、残りの信号入力端子には、比較器１０３の結果信号が入力される。ＯＲゲート１０５は、平均値Ａｖｅ２の値が平均値Ｂ１に満たない場合にのみ”０”を出力する。ＯＲゲート１０５の出力は、一方の信号入力端子に第２符号データが印加されるＡＮＤゲート１０７の残りの信号入力端子に印加される。ＡＮＤゲート１０７は、平均値Ａｖｅ２の値が平均値Ｂ１以上の場合、第２符号データをそのまま圧縮符号データ形成器１１に出力し、平均値Ａｖｅ２の値が平均値Ｂ１に満たない場合、第２符号データを全て”０”に補正して圧縮符号データ形成器１１に出力する。
【００７１】
平均値Ａ１及び平均値Ｂ１、並びに、平均値Ａ２及び平均値Ｂ２のデータは、各々セレクタ１０８に入力される。セレクタ１０８は、選択信号として上記ＯＲゲート１０５の出力を用い、当該ＯＲゲート１０５の出力が”１”の場合、即ち、平均値Ａｖｅ２の値が、平均値Ｂ１以上である場合には、平均値Ａ２及び平均値Ｂ２を選択し、これを出力する。他方、ＯＲゲート１０５の出力が“０”の場合、即ち、平均値Ａｖｅ２の値が、平均値Ｂ１に満たない場合には、平均値Ａ１及びＢ１を選択し、これを出力する。
【００７２】
圧縮符号データ補正器５６に入力されるエッジ判定信号Ｅは、そのまま圧縮符号データ形成器１１に出力される。
【００７３】
(3-6)第１，第２ライン平均値算出器
図１５は、第１，第２ライン平均値算出器５７の構成を示す図である。ＡＮＤゲート８５には、中間値保存メモリ５５から出力された符号データ及び平均値Ａ１が入力される。ＡＮＤゲート８５は、符号データが”１”の場合に、平均値Ａ１をそのまま出力する。
【００７４】
一方、ＡＮＤゲート８６には、中間値保存メモリ５５から出力された符号データがインバータにより反転された後に入力されると共に、平均値Ｂ１が入力される。ＡＮＤゲート８６は、符号データが”０”の場合に、平均値Ｂ１をそのまま出力する。
【００７５】
ＡＮＤゲート８５，８６より出力された平均値Ａ１及び平均値Ｂ１は、累算器８７において１サブブロック分、即ち、２×２画素分だけ累算される。累算器８７による４画素分の累算値は、除算器８８において４で割り算され、当該サブブロックについての平均値が求められる。なお、上記累算器８７は、例えば、図１１において説明した全画素平均値算出器５３の加算器６１、セレクタ６２、及び、２bitカウンタ６３で構成される累算器と同じである。
【００７６】
２入力ＡＮＤゲート８９の第１入力端子には、上記除算器８８より出力されるサブブロックの平均値が印加され、第２入力端子には、エッジ判定信号Ｅが入力される。ＡＮＤゲート８９は、エッジ判定信号Ｅの値が”１”、即ち、エッジ成分を有すると判定されたサブブロックについての平均値のみを次段の加算器９０に出力する。
【００７７】
加算器９０、セレクタ９１及び１bitカウンタ９２は、２×４画素のハーフブロック内の２つのサブブロックの平均値の合計を求める累算器として機能する。加算器９０は、第１入力端子に入力されるサブブロックの画像データの平均値と、セレクタ９１から第２入力端子にフィードバックされてくる当該加算器９０の出力との合計を求め、求めた合計をセレクタ９１に出力する。セレクタ９１は、１bitカウンタ９４が”１”から”０”に桁あふれする場合を除いて、加算器９０から出力されるデータを当該加算器９０の第２入力端子にフィードバックする。セレクタ９１は、１bitカウンタ９２が”１”から”０”に桁あふれを起こした場合に、加算器９０の出力を除算器９３に出力する。
【００７８】
”１”カウンタ９４は、２×４画素のハーフブロックの備える２つのサブブロックの内、エッジ成分を有していると判断されたサブブロックの数、即ち、エッジ判定信号Ｅが”１”であるサブブロックの数をカウントする。除算器９３は、上記エッジ成分を有するサブブロックの平均値の合計を、上記カウンタ９４のカウント値で割り算する。これにより、ハーフブロック（２×４画素）全体の平均値Ａｖｅ１が算出される。
【００７９】
上記求められた平均値Ａｖｅ１は、２入力ＡＮＤゲート９５の一方の信号入力端子に入力される。ＡＮＤゲート９５の残りの信号入力端子には、２bitラインカウンタ９６の上位ビットのデータが入力されている。ＡＮＤゲート９５は、２bitラインカウンタ９６の上位ビットが”０”から”１”に変わるのを待ってから、即ち、第３，第４ラインの画像データの圧縮符号処理の開始を待ってから、上記平均値Ａｖｅ１を全画素平均値算出器５３に出力する。
【００８０】
なお、上記画像圧縮装置５０における各機能部の一部又は全部を、ソフトウェア処理によって実現することとしても良い。
【００８１】
【発明の効果】
本発明の第１の画像圧縮装置又は画像圧縮方法は、従来の最大最小平均値近似法のように４×４画素の画像データの最大値及び最小値の平均値（以下、最大最小平均値という）をしきい値Ｔｈとするのではなく、４×４画素の全体の画像データの平均値（以下、全画素平均値という）Ａｖｅをしきい値Ｔｈとすることを特徴とする。これにより、特にエッジ成分を有する画像の再現性を向上することができる。
【００８２】
本発明の第２の画像圧縮装置又は画像圧縮方法は、上記何れかの画像圧縮装置又は画像圧縮方法において、エッジ判定手段によりエッジ成分を有すると判断されたサブブロックの画像データに基づいて２値化を行うしきい値を定める。これにより、エッジ成分を有する画像の良好な再現性を確保しながら、効果的な画像データの圧縮を行うことができる。
【００８３】
本発明の第３の画像圧縮装置又は画像圧縮方法は、上記第２の画像圧縮装置又は画像圧縮方法において、ウェーブレット変換を利用してエッジ成分の判定を行うエッジ判定手段によりエッジ成分を有すると判断されたサブブロックの画像データに基づいて２値かを行うしきい値を定める。これにより、エッジ成分を有する画像の良好な再現性を確保しながら、効果的な画像データの圧縮を行うことができる。
【００８４】
本発明の第４の画像圧縮装置又は画像圧縮方法は、上記何れかの画像圧縮装置又は画像圧縮方法において符号化手段により符号化されたデータと、しきい値よりも大きな値の画像データの平均値Ａ、しきい値よりも小さな値の画像データの平均値Ｂを含むデータを圧縮符号データとして出力する。これにより、特にエッジ成分を有する画像の良好な再現性を確保しながら、効果的な画像データの圧縮を行うことができる。
【００８５】
本発明の第５の画像圧縮装置又は画像圧縮方法は、上記第１乃至第３の何れかの画像圧縮装置又は画像圧縮方法において、処理単位としているブロックを更にライン方向に沿って分割し、分割したラインブロックについて符号化を行い、符号化後のデータ、平均値Ａ及び平均値Ｂを、隣接するラインブロック間の画像データの平均値のばらつきに基づいて補正して元の所定の画素マトリクスのブロックの圧縮符号データを形成する。これにより、エッジ成分を有する画像の良好な再現性を確保しながら、処理ブロック分のラインバッファとして用意する例えばＦＩＦＯなどの回路素子の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態に係る画像圧縮装置の構成を示す図である。
【図２】 エッジ検出器の構成を示す図である。
【図３】 平均値算出器の構成を示す図である。
【図４】 符号化器の構成を示す図である。
【図５】 平均値／画素値比較器の構成を示す図である。
【図６】 圧縮符号データ形成期の構成を示す図である。
【図７】 処理対象の原稿画像の画像データの分布を示すグラフである。
【図８】 本実施形態の画像圧縮装置による再現画像と、従来の方式による再現画像を比較対照するための図である。
【図９】 本実施形態の画像圧縮装置による再現画像と、従来の方式に織る再現画像を比較対照するための図である。
【図１０】 第２実施例に係る画像圧縮装置の構成を示す図である。
【図１１】 全画素平均値算出器の構成を示す図である。
【図１２】 平均値Ａ，Ｂ算出器の構成を示す図である。
【図１３】 中間値保存メモリの構成を示す図である。
【図１４】 圧縮符号データ補正器の構成を示す図である。
【図１５】 第１，第２ライン平均値算出器の構成を示す図である。
【符号の説明】
１，５０ 画像圧縮装置、２，３，４，５１ ＦＩＦＯ、５ ４×４レジスタ、６ ２×２ウェーブレット変換器、７ エッジ検出器、８平均値算出器、９ 符号化器、１０ 平均値／画素値符号化器、１１ 圧縮符号データ形成器、５２ ２×４レジスタ、５３ 全画素平均値算出器、５４ 平均値Ａ，Ｂ算出器、５５ 中間値保存メモリ、５６ 圧縮符号データ補正器、５７ 第１，第２ライン平均値算出器。
【発明の属する技術分野】
本発明は、原稿のディジタル画像データの圧縮符号化を行う画像圧縮装置及び画像圧縮方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、スキャナやディジタルスチルカメラ等で読み取った原稿のディジタル画像データを所定の画素マトリクスで成るブロックに分割し、分割後の各ブロックの画像データに対して圧縮符号化処理を施し、圧縮符号化後の画像データを記憶装置等に出力するタイプの画像圧縮装置が提案されている。
【０００３】
上記タイプの画像圧縮装置としては、いわゆる最大最小値近似法を採用するものが知られている。当該最大最小値近似法では、４×４画素を１ブロックとして取り扱う。まず、１ブロックを、例えば、２×２画素マトリクスのサブブロック４つに分割し、例えば、ウェーブレット変換を用いてサブブロック内のエッジ成分の有無について判断する。エッジ成分を有すると判断された全てのサブブロックの画素の画像データの最大値及び最小値を特定する。特定した画像データの最大値と最小値の中間値をしきい値Ｔｈとして、４×４画素のブロック内の当該しきい値Ｔｈ以上の値の画像データの画素に”１”の符号データを割り当てると共に、これらの画素の画像データの平均値Ａを求める。他方、当該しきい値Ｔｈより小さな値の画像データの画素に”０”の符号データを割り当てると共に、これらの画素の画像データの平均値Ｂを求める。各画素に割り当てられた各１ビットの符号データ、平均値Ａ、平均値Ｂを含むデータを圧縮符号データとして出力する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記最大最小平均値近似法では、ブロック内の各画素の画像データの分布情報、特に、エッジを有している場合の情報が消失してしまい、原画像の再現性が悪いといった問題を有していた。
【０００５】
そこで、本発明は、特にブロック内にエッジを有している場合の再現性を改善する画像圧縮装置及び画像圧縮方法を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の画像圧縮装置は、画像データを所定の画素マトリクスのブロックに分割し、ブロック単位で圧縮符号化を行う画像圧縮装置において、
上記ブロックを複数のサブブロックに分割し、各サブブロックについてエッジ成分の有無を判定するエッジ判定手段と、
上記エッジ判定手段によりエッジ成分があると判定された全サブブロックの画素の画像データの平均値を求め、当該求めた平均値を上記符号化手段のしきい値として出力する全画素平均値算出手段と、
前記ブロック内の画像データと前記全画素平均値算出手段より出力されるしきい値とを比較し、当該しきい値Ｔｈ以上の画像データを持つ画素に対して符号”１”を出力すると共に、しきい値Ｔｈに満たない画像データを持つ画素に対して符号”０”を出力する２値化手段を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の第２の画像圧縮装置は、上記エッジ判定手段が、サブブロック内の画像データに対してウェーブレット変換を行い、当該変換により得られるウェーブレット係数の値に基づいてエッジ成分の有無を判断することを特徴とする。
【０００８】
本発明の第３の画像圧縮装置は、
上記符号化手段により”１”の符号データの割り当てられた画素の画像データの平均値Ａと、”０”の符号データの割り当てられた画素の画像データの平均値Ｂを求める平均値Ａ，Ｂ算出手段と、
上記符号化手段により２値化された各画素の符号データと、上記平均値Ａ，Ｂ算出手段により算出された平均値Ａ及び平均値Ｂのデータを含む圧縮符号データを出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第４の画像圧縮装置は、
各ブロックの画像データを、走査ラインに沿って複数のラインブロックに分割して上記符号化手段に供給する手段と、
上記ラインブロック間の画像データの平均値のばらつきに基づいて、各ラインブロックについての符号データ、平均値Ａ及び平均値Ｂを補正して、上記所定の画素マトリクスのブロックの符号データ、平均値Ａ、平均値Ｂを特定する圧縮符号データ補正手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第１の画像圧縮方法は、
画像データを所定の画素マトリクスのブロックに分割し、ブロック単位で圧縮符号化を行う画像圧縮方法において、
ブロックを複数のサブブロックに分割し、各サブブロックについてエッジ成分の有無を判定するエッジ判定工程と、
上記エッジ判定工程によりエッジ成分があると判定された全サブブロックの画素の画像データの平均値を求め、当該求めた平均値を上記符号化工程のしきい値として出力する全画素平均値算出工程と、
前記ブロック内の画像データと前記全画素平均値算出手段より出力されるしきい値とを比較し、当該しきい値Ｔｈ以上の画像データを持つ画素に対して符号”１”を出力すると共に、しきい値Ｔｈに満たない画像データを持つ画素に対して符号”０”を出力する２値化工程を含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の第２の画像圧縮方法は、
上記エッジ判定工程は、サブブロック内の画像データに対してウェーブレット変換を行い、当該変換により得られるウェーブレット係数の値に基づいてエッジ成分の有無を判断することを特徴とする。
【００１２】
本発明の第３の画像圧縮方法は、
上記符号化工程において”１”の符号データの割り当てられた画素の画像データの平均値Ａと、”０”の符号データの割り当てられた画素の画像データの平均値Ｂを求める平均値Ａ，Ｂ算出工程と、
上記符号化工程により２値化された各画素の符号データと、上記平均値Ａ，Ｂ算出工程により算出された平均値Ａ及び平均値Ｂのデータを含む圧縮符号データを出力する出力工程とを含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第４の画像圧縮方法は、
各ブロックの画像データを、走査ラインに沿って複数のラインブロックに分割して上記符号化工程に供給する手段と、
上記ラインブロック間の画像データの平均値のばらつきに基づいて、各ラインブロックについての符号データ、平均値Ａ及び平均値Ｂを補正して、上記所定の画素マトリクスのブロックの符号データ、平均値Ａ、平均値Ｂを特定する圧縮符号データ補正工程とを備えることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（１）発明の概要
本発明の画像圧縮装置及び画像圧縮方法は、画像データを所定の画素マトリクスで成るブロックに分割し、当該ブロック単位で符号化を行う際に、ブロック内の全画素の画像データの平均値をしきい値Ｔｈとして、当該しきい値Ｔｈ以上の画像データ値の画素に”１”の符号データを割り当てると共に、これらの画素の画像データの平均値Ａを求める。他方、当該しきい値Ｔｈより小さな値の画像データの画素に”０”の符号データを割り当てると共に、これらの画素の画像データの平均値Ｂを求める。これにより、圧縮符号化したデータから再現される原稿画像の質を向上する。
以下、上記特徴を具備する本発明の画像圧縮装置及び画像圧縮方法の実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
（２）第１実施形態
(2-1)第１実施例に係る画像圧縮装置の構成及び動作
図１は、４×４画素を１ブロックとして画像データの圧縮符号化を行う画像圧縮装置１の構成を示す図である。また、図２〜図６は、画像圧縮装置１の各部の構成を示す図である。画像圧縮装置１に入力される第１ラインの画像データはＦＩＦＯ２に格納され、第２ラインの画像データはＦＩＦＯ３に格納され、第３ラインの画像データはＦＩＦＯ４に格納される。当該第１乃至第３ラインの画像データの格納後、第４ラインの画像データの入力に同期してＦＩＦＯ２，３，４はデータの出力を開始する。この結果、４×４レジスタ５に４ライン分の画像データがパラレルに入力される。当該レジスタ５は、パラレルに入力される４ライン分の画像データを４×４画素単位で２×２ウェーブレット変換器６、平均値算出器８、及び、平均値／画素値符号化器９に出力する。
【００１８】
２×２ウェーブレット変換器６は、４×４画素単位で構成される１ブロックを２×２画素単位で構成される４つのサブブロックに分割し、各サブブロックの画像データに対して２×２ウェーブレット変換を施し、当該変換処理により得られるウェーブレット係数をエッジ検出器７に出力する。
【００１９】
図２は、エッジ検出器７の構成を示す図である。２×２ウェーブレット変換により得られる２×２ウェーブレット係数は、レジスタ２０に順に格納される。レジスタ２０は、”ＨＨ”領域のウェーブレット係数（周知のように、水平及び垂直方向に高域フィルタをかけた信号であり、斜め方向のエッジ成分が現れる係数である。）を比較器２１に出力する。比較器２１は、”ＨＨ”のウェーブレット係数がしきい値Ｅｔｈ以上の場合、当該ブロック内にエッジ成分が有ると判断してエッジ有り”１”の判定信号Ｅを、しきい値Ｅｔｈに満たない場合にはエッジ無しと判断してエッジ無し”０”の判定信号Ｅを平均値算出器８及び圧縮符号データ形成器１１に出力する。
【００２０】
再び図１を参照する。平均値算出器８は、レジスタ５から出力される１ブロック、即ち、４×４画素の画像データの平均値Ａｖｅを求め、求めた平均値Ａｖｅをしきい値Ｔｈとして符号化器９に出力すると共に、平均値／画素値比較器１０に出力する。なお、４×４画素の画像データの平均値Ａｖｅを求める際、エッジを持たないべた画像のサブブロックの画像データは、全て”０”であるとして取り扱い、エッジ有りのサブブロックだけの画像データの平均値を全体の平均値Ａｖｅとして求め、求めた平均値Ａｖｅをしきい値Ｔｈとして符号化器９及び平均値／画素値比較器１０に出力する。当該平均値算出器８の構成については後に図３を用いて説明する。
【００２１】
符号化器９は、４×４画素の各画像データと上記しきい値Ｔｈ（平均値Ａｖｅ）と比較し、当該しきい値Ｔｈ以上の値の画像データの画素に”１”の符号データを割り当てて圧縮符号データ形成器１１に出力すると共に、しきい値Ｔｈに満たない値の画像データに”０”の符号データを割り当てて圧縮符号データ形成器１１に出力する。当該符号化器９の構成は、後に図４を用いて説明する。
【００２２】
平均値／画素値比較器１０は、４×４画素の各画像データと上記しきい値Ｔｈと比較し、しきい値Ｔｈ以上の値の画像データの平均値Ａを求めると共に、しきい値Ｔｈに満たない値の画像データの平均値Ｂを求め、これら平均値Ａ及び平均値Ｂを圧縮符号データ形成器１１に出力する。当該平均値／画素値比較器１０の構成は、後に図５を用いて説明する。
【００２３】
圧縮符号データ形成器１１は、４×４画素の１ブロックに割り当てられた”１”又は”０”の符号、平均値Ａ、平均値Ｂ、サブブロック４つ分のエッジの有無を表す判定信号Ｅ（サブブロック４つ×各１ビットの判定信号Ｅ）より成る１組のシリアルデータを形成し、当該データを圧縮符号データとして外部に出力する。当該圧縮符号データ形成器１１の構成は、後に図６を用いて説明する。
【００２４】
(2-2)平均値算出器の構成
図３は、上記平均値算出器８の構成を示す図である。セレクタ２２は、エッジ検出器７より出力されるエッジ判定信号Ｅの値が”１”の場合、即ち、ウェーブレット変換を施した２×２画素のサブブロックにエッジ成分が含まれている場合、第１入力端子に入力される当該サブブロックの画像データを選択して２入力加算器２３の第１入力端子に出力する。他方、セレクタ２２は、エッジ判定信号Ｅの値が”０”の場合、当該サブブロックについては、画像データの代わりに第２入力端子に入力される”０”のデータを加算器２３の第１入力端子に出力する。
【００２５】
加算器２３、セレクタ２４及び２bitカウンタ２５は、２×２画素の画像データの合計を求める累算器として機能する。加算器２３は、第１入力端子に入力されるセレクタ２２からのデータと、次段のセレクタ２４から第２入力端子にフィードバックされるデータとの合計を求め、求めた合計をセレクタ２４に出力する。
【００２６】
セレクタ２４は、２×２画素分の画像データのシリアル入力に同期してカウントアップを行う２bitカウンタ２５の出力が”１１”から”００”に桁上がり（オーバーフロー）するまで、加算器２３から出力されるデータを当該加算器２３の第２入力端子にフィードバックする。セレクタ２４は、上記２bitカウンタ２５の出力が”１１”から”００”に桁上がりする場合、即ち、加算器２３において２×２画素の画像データの合計が求められた場合に、当該合計値を表すデータを除算器２６に出力する。
【００２７】
除算器２６では、入力された２×２画素の画像データの合計値を４で除算して平均値を求め、当該求めた平均値を２入力加算器２７の第１入力端子に出力する。なお、エッジ成分が無いと判断された２×２画素のブロックは、全ての画像データが”０”に置き換えられるため、平均値も”０”である。
【００２８】
加算器２７、セレクタ２８及び２bitカウンタ２５は、４×４画素のブロックを構成する４つのサブブロックの平均値の合計を求める累算器として機能する。加算器２７は、第１入力端子に入力される２×２画素の平均値と、第２入力端子にセレクタ２８からフィードバックされるデータとの合計を求め、求めた合計をセレクタ２８に出力する。セレクタ２８は、上記２bitカウンタ２５の出力が”１１”から”００”に桁上がり（オーバーフロー）する場合を除いて、加算器２７から入力されるデータを当該加算器２７の第２入力端子にフィードバックする。セレクタ２８は、上記２bitカウンタ２５の出力が”１１”から”００”に桁上がりする場合、即ち、加算器２７においてサブブロック４つ分の画像データの平均値の合計が求められた場合、当該合計値を表すデータを除算器２９に出力する。
【００２９】
カウンタ３０は、合計４つのサブブロックの内、エッジ成分を有していると判断されたサブブロックの数、即ち、エッジ判定信号Ｅが”１”であるサブブロックの数をカウントする。除算器２９は、上記エッジ成分を有するサブブロックの平均値の合計を、上記カウンタ３０のカウント値で割り算する。これにより、１ブロック（４×４画素）全体の平均値Ａｖｅが算出される。上記求められた平均値Ａｖｅは、しきい値Ｔｈとして符号化器９及び平均値／画素値比較器１０に出力される。
【００３０】
(2-3)比較器の構成
図４は、符号化器９の構成を示す図である。符号化器９は、いわゆる比較器であり、ブロック内の４×４画素の画像データと上記平均値算出器８より出力されるしきい値Ｔｈとを比較し、当該しきい値Ｔｈ以上の画像データを持つ画素に対して符号”１”を出力すると共に、しきい値Ｔｈに満たない画像データを持つ画素に対して符号”０”を出力する。
【００３１】
(2-4)平均値／画素値比較器の構成
図５は、平均値／画素値比較器１０の構成を示す図である。比較器３３、ＡＮＤゲート３４及びＡＮＤゲート３９は、４×４画素の画像データと平均値算出器８より出力されるしきい値Ｔｈと比較して、しきい値以上の画像データと、しきい値Ｔｈに満たない値の画像データを選別する機能を果たす。４×４レジスタ５からの４×４画素単位の画像データは、まず、比較器３３に入力される。比較器３３では、上記平均値算出器８より入力されるしきい値Ｔｈ（平均値Ａｖｅ）と画像データとの比較を行い、画像データ値がしきい値Ｔｈ以上の場合には”１”を出力し、画像データ値がしきい値Ｔｈに満たない場合には”０”を出力する。
【００３２】
当該比較器３３の出力は、ＡＮＤゲート３４にそのまま印加されると共に、ＡＮＤゲート３９に反転して印加される。ＡＮＤゲート３４，３９の残りの信号入力端子には、それぞれ画像データが入力される。ＡＮＤゲート３４は、画像データがしきい値Ｔｈ以上の場合に画像データを次段の加算器３５に出力し、ＡＮＤゲート３９は、画像データがしきい値Ｔｈに満たない場合に、画像データを次段の加算器４０に出力する。
【００３３】
各ＡＮＤゲート３４，３９の後段には、入力される画像データの４×４画素分の累計を求め、求めた累計値を１６で除算して平均値Ａ，Ｂを求める回路が設けられている。平均値Ａを求める回路と平均値Ｂを求める回路は同じ構成であるので、以下、ＡＮＤゲート３４の後段に設ける平均値Ａを求める回路についてのみ説明する。ＡＮＤゲート３９の後段に設ける平均値Ｂを求める回路については、以下の説明文中に対応する参照番号を括弧書きするにとどめる。
【００３４】
加算器３５（４０）、セレクタ３６（４０）及び４bitカウンタ３７は、ＡＮＤゲート３４（３９）から出力される４×４画素分の画像データの合計を求める累算器として機能する。ＡＮＤゲート３４（３９）の出力は、２入力加算器３５（４０）の第１信号入力端子に入力される。加算器３５（４０）の残りの第２信号入力端子には、次段のセレクタ３６（４１）よりフィードバックされてくる累計値のデータが印加される。セレクタ３６（４１）は４bitカウンタ３７が”１１１１”から”００００”へと桁あふれを起こすまでの間、加算器３５（４０）の出力を当該加算器３５（４０）の第２信号入力端子にフィードバックする。セレクタ３６（４１）は、４bitカウンタ３７の桁あふれに伴い、加算器３５（４０）の出力を次段の除算器３８（４２）に出力する。除算器３８（４２）は、入力された４×４画素分の累計値を１６で除算し、除算結果を平均値Ａ（平均値Ｂ）として出力する。
【００３５】
(2-5)符号化器の構成
図６は、圧縮符号データ形成器１１の構成の一例を示すものである。圧縮符号データ形成器１１は、平均値Ａ（８ビット）、平均値Ｂ（８ビット）、符号データ（１６ビット）、及び、４つのサブブロック分のエッジ判定信号Ｅ（４×１ビット）の合計３６ビットのデータを格納するレジスタ４３で成る。レジスタ４３は、上記各々のデータの格納の完了と共に、これらのデータを合計３６ビットの圧縮符号データとしてシリアルに出力する。
【００３６】
なお、上記画像圧縮装置１における各機能部の一部又は全部を、ソフトウェア処理によって実現することとしても良い。
【００３７】
(2-6)効果の説明
圧縮符号装置１では、従来の最大最小平均値近似法のように４×４画素の内、エッジ成分を有する所定領域の画像データの最大値及び最小値の平均値（以下、最大最小平均値という）をしきい値Ｔｈとするのではなく、４×４画素の内、エッジ成分を有する所定領域の全画素の画像データの平均値（以下、全画素平均値という）Ａｖｅをしきい値Ｔｈとすることを特徴とする。これにより、以下の効果が得られる。
【００３８】
図７は、処理対象の原稿画像の画素データの値の分布を示すグラフである。従来の最大最小平均値近似法において用いる最大最小平均値をしきい値Ｔｈとする場合、殆どの画素が”０”と判断されてしまうことがわかる。この場合、再現画像が大きく劣化することになる。これに対して、圧縮符号装置１で採用するように、全画素平均値Ａｖｅをしきい値Ｔｈとする場合、画像データの分布に応じた”１”、”０”の判定が行われることが解る。これにより良好な再現画像を得ることができる。
【００３９】
引き続き、しきい値Ｔｈの値として１ブロック（４×４画素）の内、エッジ成分を有する所定領域の全画素の画像データの平均値Ａｖｅを採用することの客観的な視覚効果について考える。上述したように、原画像は、全画素の画像データの平均値付近における階調がもっとも強くなる。
【００４０】
図８は、所定の濃度の原画像に対して、処理ブロック内の全画素平均値Ａｖｅをしきい値Ｔｈとした場合の再現画像と、処理ブロック内の最大最小平均値をしきい値Ｔｈとした場合の再現画像のトーン（濃度、階調）の違いを視覚的に表した図であり、（ａ）に比較参照する原稿画像の一部を示す。
【００４１】
図８の（ｂ）は、上記全画素平均値Ａｖｅをしきい値Ｔｈとした場合の再現画像の内、上記（ａ）に対応する箇所の画像を示し、（ｃ）は、上記最大最小平均値をしきい値Ｔｈとした場合の再現画像の内、上記（ａ）に対応する箇所の画像を示す。（ｂ）及び（ｃ）に示す図を比較すれば解るように、最大最小平均値をしきい値Ｔｈとする場合、本来の階調よりも低く再現されてしまう。
【００４２】
処理ブロック内の画像データの平均値をしきい値として量子化するということは、高調波成分（ノイズ）を除去する平滑化処理を行うことと同じであり、最大最小値をしきい値Ｔｈとして用いて量子化する場合に比べて、全画素平均値Ａｖｅをしきい値Ｔｈとして２値化した場合のほうが、より効果的に高調波成分を除去することができ、滑らかな再現画像を得ることができる。
【００４３】
図９の（ａ）は、最大最小平均値をしきい値Ｔｈとして量子化を行った場合に得られる再現画像の一部を示すものであり、（ｂ）は、全画素平均値Ａｖｅをしきい値Ｔｈとして符号化した圧縮符号データから得られる再現画像の一部を示すものである。図示するように、画像内に点在するドットノイズは、全画素平均値Ａｖｅをしきい値Ｔｈとして用いた場合の再現画像の方が効果的に取り除かれていることが解る。
【００４４】
（３）第２実施形態
(3-1)第２実施形態に係る画像圧縮装置の構成及び動作
上記第１実施形態の画像圧縮装置１では、４×４画素で成るブロックを処理単位としているため、３ライン分のＦＩＦＯ２，３，４を備えることが必要であった。例えば、１画素が８ビットの画像データで表される多値階調画像であって、サイズがＡ４で画素密度が６００ｄｐｉの原稿を処理する場合を想定すると、１ライン当たり、８ｂｉｔ×８Ｋｗｏｒｄの大きなサイズのＦＩＦＯが必要になる。これは、画像圧縮装置のコストを引き上げる原因となる。
【００４５】
そこで、第２実施形態の画像圧縮装置５０では、ウェーブレット変換器６が２×２画素単位で処理することに着目し、４×４画素の画像データで成るブロックを、走査ラインに沿って２つのラインブロック（以下、ハーフブロックという）に分割して符号化処理を行う。より詳しくは、先ず、第１及び第２ライン分の画像データを読み込み、２×４画素のハーフブロック単位で符号化処理を行った後、第３及び第４ライン目の２×４画素の画像データの処理を、先に読み込んだ２ライン分の画像データの処理結果を利用しながら行う。これにより、圧縮処理に必要なＦＩＦＯを１つに減らして装置全体のコストを低減する。
【００４６】
図１０は、第２実施形態に係る画像圧縮装置５０の構成を示す図である。また、図１１〜図１５は、画像圧縮装置５０の各機能部の構成を示す図である。実施の形態１に係る画像圧縮装置１と同じ構成物には同じ参照番号を付してここでの重複した説明は省く。まず、第１ラインの原稿の画像データがＦＩＦＯ５１に入力される。第１ラインの画像データの格納後、第２ラインの画像データの入力に伴い、ＦＩＦＯ５１は画像データの出力を開始する。これにより、２×４レジスタ５２に２ライン分の画像データがパラレルに格納される。当該２×４レジスタ５２は、パラレルに入力される２ライン分の画像データを２×４画素のハーフブロック単位で２×２ウェーブレット変換器６、全画素平均値算出器５３、符号化器９、及び、平均値Ａ，Ｂ算出器５４に出力する。
【００４７】
エッジ検出器７は、２×２ウェーブレット変換器６の出力に基づいて当該２×２画素にエッジ成分が含まれているか否かについて判断し、エッジ成分有りの場合には”１”、エッジ成分無しの場合には”０”のエッジ判定信号Ｅを、全画素平均値算出器５３及び中間値保存メモリ５５に出力する。
【００４８】
全画素平均値算出器５３は、２×４画素のハーフブロックの画像データの平均値Ａｖｅを求め、求めた平均値Ａｖｅを符号化器９及び圧縮符号データ補正器５６に出力する。より詳しくは、２×４画素の内、エッジ検出器７によりエッジ有りと判定された（エッジ判定信号Ｅが”１”）サブブロックの画像データの平均値Ａｖｅを求める。なお、第３及び第４ライン目の画像データを処理する際には、第３，第４ラインの２×４画素のハーフブロックの画像データの平均値Ａｖｅと、後に説明する第１，第２ライン平均値算出器により算出される第１，第２ラインの２×４画素のハーフブロックの画像データの平均値Ａｖｅ１の平均を求め、求めた平均値を４×４画素のブロックの画像データの平均値Ａｖｅ２として中間値保存メモリ５５に出力する。当該全画素平均値算出器５３の構成については、後に図１１を用いて説明する。
【００４９】
平均値Ａ，Ｂ算出器５４は、ブロック内の２×４画素の内、符号化器９により”１”の符号の付された画素の画像データの平均値Ａ、及び、符号化器９により”０”の符号の付された画素の画像データの平均値Ｂを算出して中間値保存メモリ５５に出力する。当該平均値Ａ，Ｂ算出器５４の構成については、後に図１２を用いて説明する。
【００５０】
中間値保存メモリ５５は、第１，第２ラインに並ぶ全ハーフブロックについての圧縮符号データを格納する。当該圧縮符号データは、平均値Ａ（８ビット）、平均値Ｂ（８ビット）、符号データ（８ビット）及びサブブロック２つ分のエッジ判定信号Ｅ（２ビット）から成る。引き続き行われる第３，第４ラインの２×４画素のハーフブロックについての圧縮符号化処理の実行に伴い、処理中のハーブブロックの圧縮符号データを圧縮符号データ補正器５６に出力すると共に、処理中のハーフブロックの上側に対応する第１，第２ラインのハーフブロックについての圧縮符号データを上記圧縮符号データ補正器５６及び第１，第２ライン平均値算出器５７に出力する。当該中間値保存メモリ５５の構成については、後に図１３を用いて説明する。
【００５１】
圧縮符号データ補正器５６は、中間値保存メモリ５５に格納されている第１，第２ラインの２×４画素のハーフブロックについての圧縮符号データと、対応する第３，第４ラインの２×４画素のハーフブロックについての圧縮符号データから４×４画素の（フル）ブロックについての圧縮符号データを形成し、圧縮符号データ形成器１１に出力する。当該４×４画素のブロックの圧縮符号データは、平均値Ａ（８ビット）、平均値Ｂ（８ビット）、４×４画素分の符号データ（１６ビット）、サブブロック４つ分のエッジ判定信号Ｅ（４ビット）で成る。
【００５２】
より具体的には、第３，第４ラインのハーフブロックの画像データの平均値Ａｖｅ２の値が、対応する第１，第２ラインのハーフブロックの内、”１”の符号が割り当てられた画素の画像データの平均値Ａ１に満たないが、”０”の符号の割り当てられた画素の画像データの平均値Ｂ１以上である場合には、中間値メモリ５６より出力された第１，第２ラインのハーフブロックの圧縮符号データに含まれる符号データ及びエッジ判定信号Ｅと、対応する第３，第４ラインのハーフブロックの圧縮符号データに含まれる符号データ、平均値Ａ２、平均値Ｂ２及びエッジ判定信号Ｅとを、４×４画素で成る（フル）ブロックの圧縮符号データとして圧縮符号データ形成器１１に出力する。
【００５３】
他方、上記平均値Ａｖｅ２が上記平均値Ａ１以上の場合、第１，第２ラインのハーフブロックの圧縮符号データに含まれる符号データを全て”０”に置き換えて上記圧縮符号データ形成器１１に出力する。
【００５４】
また、上記Ａｖｅ２が上記平均値Ｂ１に満たない場合、第３，第４ラインのハーフブロックの圧縮符号データに含まれている符号データを全て”０”に置き換えると共に、平均値Ａ２，Ｂ２の代わりに平均値Ａ１，Ｂ１を圧縮符号データ形成器１１に出力する。当該圧縮符号データ補正器５６の構成については、後に図１４を参照しつつ説明する。
【００５５】
第１，第２ライン平均値算出器５７は、第１，第２ラインの全ハーフブロックについての圧縮符号化処理の完了後、引き続き行う第３，第４ラインの２×４画素のハーフブロックについての圧縮符号処理の実行に伴い、中間値保存メモリ５５より出力される第１，第２ラインの２×４画素のハーフブロックについての圧縮符号データ（平均値Ａ１、平均値Ｂ１、符号データ、エッジ判定信号Ｅ）から当該２×４画素のハーフブロックの画像データの平均値Ａｖｅ１を求め、求めた平均値Ａｖｅ１を上述した平均値算出器５３に出力する。当該第１，第２ライン平均値算出器５７の構成については、後に図１５を用いて説明する。
【００５６】
圧縮符号データ形成器１１は、圧縮符号データ補正器５６より出力される４×４画素の（フル）ブロックの圧縮符号データを所定の順序に並べなおし、平均値Ａ１又はＡ２（８ビット）、平均値Ｂ１又はＢ２（８ビット）、符号データ（１６ビット）、エッジ判定信号Ｅ（４ビット）の合計３６ビットで成るデータを圧縮符号データとして出力する。
【００５７】
(3-2)全画素平均値算出器
図１１は、全画素平均値算出器５３の構成を示す図である。セレクタ６０は、エッジ検出器７より出力されるエッジ判定信号Ｅの値が”１”の場合、即ち、ウェーブレット変換を施した２×２画素のサブブロックにエッジ成分が含まれている場合、第１入力端子に入力される当該サブブロックの画像データを選択して２入力加算器６１の第１入力端子に出力する。他方、セレクタ６０は、エッジ判定信号Ｅの値が“０”の場合、当該サブブロックについては、画像データの代わりに第２入力端子に入力される”０”のデータを加算器６１の第１入力端子に出力する。
【００５８】
加算器６１、セレクタ６２及び２bitカウンタ６３は、２×２画素のサブブロックの画像データの合計を求める累算器として機能する。加算器６１は、第１入力端子に入力されるセレクタ６０からのデータと、次段のセレクタ６２から第２入力端子にフィードバックされるデータとの合計を求め、求めた合計をセレクタ６２に出力する。セレクタ６２は、２×２画素分の画像データのシリアル入力に同期してカウントアップを行う２bitカウンタ６３の出力が”１１”から”００”に桁上がり（オーバーフロー）するまで、加算器６１から出力されるデータを当該加算器６１の第２入力端子にフィードバックする。セレクタ６２は、上記２bitカウンタ６３の出力が”１１”から”００”に桁上がりする場合、即ち、加算器６１において２×２画素の画像データの合計が求められた場合に、当該合計値を表すデータを除算器６４に出力する。
【００５９】
除算器６４では、入力された２×２画素の画像データの合計値を４で割り、平均値を求め、当該求めた平均値を２入力加算器６５の第１入力端子に出力する。なお、エッジ成分がないと判断された２×２画素のサブブロックは、全て画像データが”０”に置き換えられているため、平均値も”０”である。
【００６０】
加算器６５、セレクタ６６及び１bitカウンタ６７は、２×４画素のハーフブロック内に並ぶ２つのサブブロックの各画像データの平均値の合計を求める累算器として機能する。加算器６５は、第１入力端子に入力される２×２画素の平均値と、第２入力端子にセレクタ６６からフィードバックされるデータとの合計を求め、求めた合計のデータを当該セレクタ６６に出力する。セレクタ６６は、１bitカウンタ６７が”１”から”０”に桁上がり（オーバーフロー）する場合を除いて、加算器６５から入力されるデータを当該加算器６５の第２入力端子にフィードバックする。セレクタ６５は、上記１bitカウンタ６７が”１”から”０”に桁上がりする場合、即ち、加算器６５においてサブブロック２つ分の画像データの平均値の合計が求められた場合、当該合計値を示すデータを除算器６８に出力する。
【００６１】
”１”カウンタ６９は、合計２つのサブブロックの内、エッジ成分を有していると判断されたサブブロックの数、即ち、エッジ判定信号Ｅが”１”であるサブブロックの数をカウントする。除算器６８は、上記エッジ成分を有するサブブロックの平均値の合計を、上記カウンタ６９のカウント値で割り算する。これにより、１ブロック（２×４画素）全体の平均値Ａｖｅが算出される。当該平均値Ａｖｅは、除算器７０の第１入力端子、及び、セレクタ７１の第１入力端子に入力される。
【００６２】
除算器７０は、第３，第４ラインの２×４画素のハーフブロックを圧縮符号化する際に必要となる機器であり、当該圧縮符号化処理の実行時に、第１，第２ライン平均値算出器５７より出力される対応する第１，第２ラインの２×４画素のハーフブロックの画像データの平均値Ａｖｅ１と上記除算器６８の出力する平均値Ａｖｅの平均をＡｖｅ２として次段のセレクタ７１の第２入力端子に出力する。
【００６３】
セレクタ７１は、２bitラインカウンタ７２の上位ビットが“０”の場合、即ち第１，第２ラインの処理中である場合、除算器６８が第１入力端子に入力する平均値Ａｖｅ（上記平均値Ａｖｅ１に相当する）を外部に出力する。他方、２bitラインカウンタ７２の上位ビットが“１”の場合、即ち、第３，第４ラインの処理中である場合、除算器７０が第２入力端子に入力する平均値Ａｖｅ２を出力する。
【００６４】
(3-3)平均値Ａ，Ｂ算出器
図１２は、平均値Ａ，Ｂ算出器５４の構成を示す図である。２入力ＡＮＤゲート７５には、符号データと画像データが入力される。一方、２入力ＡＮＤゲート８０には、符号データがインバータを介して入力されると共に、画像データが入力される。当該構成において、ＡＮＤゲート７５は、符号データが“１”の場合に、画像データを通過させ、ＡＮＤゲート８０は、符号データが“０”の場合に、画像データを通過させる。
【００６５】
各ＡＮＤゲート７５，８０の後段には、入力される画像データの４×４画素分の累計を求め、求めた累計値を８で除算して平均値Ａ，Ｂを求める回路が設けられている。これらの回路は同じ構成であるので、以下、ＡＮＤゲート７５の後段に設ける回路についてのみ説明し、ＡＮＤゲート８０の後段の回路については、以下の説明文中に対応する参照番号を括弧書きするに留める。ＡＮＤゲート７５（８０）の出力は、２入力加算器７６（８１）の第１信号入力端子に入力される。加算器７６（８１）の残りの第２信号入力端子には、次段のセレクタ７７（８２）よりフィードバックされてくる累計値のデータが印加される。セレクタ７７（８２）は３bitカウンタ７８が”１１１”から”０００”へと桁あふれを起こすまでの間、加算器７６（８１）の出力を当該加算器７６（８１）の第２信号入力端子にフィードバックする。セレクタ７７（８２）は、３bitカウンタ７８の上記桁あふれに伴い、加算器７６（８１）の出力を次段の除算器７９（８３）に出力する。除算器７９（８３）では、入力された４×４画素分の累計値を８で除算し、除算結果を平均値Ａ（平均値Ｂ）として出力する。
【００６６】
(3-4)中間値保存メモリ
図１３は、中間値保存メモリ５５の構成を示す図である。中間値保存メモリ５５は、第１，第２ラインに並ぶ全ての２×４画素のハーフブロックについての圧縮符号データを格納するＦＩＦＯ群８４で構成される。ＦＩＦＯ群８４は、第３，第４ラインの２×４画素のハーフブロックについての圧縮符号処理の開始と共に、処理中のブロックの圧縮符号データを圧縮符号データ補正器５６に出力すると共に、処理中のブロックの上側に対応する第１，第２ラインのハーフブロックについての圧縮符号データを上記圧縮符号データ補正器５６及び第１，第２ライン平均値算出器５７に出力する。
【００６７】
(3-5)圧縮符号データ補正器
図１４は、圧縮符号データ補正器５６の構成を示す図である。上述するように、圧縮符号データ補正器５６には、中間値保存メモリ５５から、第１，第２ラインの２×４画素のハーフブロックについての圧縮符号データ（平均値Ａ１、平均値ｂ１、符号データ（以下、第１符号データという）及びエッジ判定信号Ｅで成る）、対応する第３，第４ラインの２×４画素のハーフブロックについての圧縮符号データ（平均値Ａ２、平均値Ｂ２、符号データ（以下、第２符号データという）及びエッジ判定信号Ｅで成る）、及び、処理中の第３，第４ラインの２×４ブロックの画像データの平均値Ａｖｅ２が入力される。
【００６８】
比較器１０１では、平均値Ａ１と平均値Ａｖｅ２との比較が行われる。比較器１０１は、平均値Ａ１が平均値Ａｖｅ２よりも大きい場合に”１”の結果信号を出力し、平均値Ａ１が平均値Ａｖｅ２以下の場合に”０”の結果信号を出力する。比較器１０３では、平均値Ａｖｅ２と平均値Ｂ１との比較が行われる。比較器１０３は、平均値Ａｖｅ２が平均値Ｂ１よりも大きい場合に”１”の結果信号を出力し、平均値Ａｖｅ２が平均値Ｂ１以下の場合に”０”の結果信号を出力する。
【００６９】
２入力ＯＲゲート１０４の一方の信号入力端子には、上記比較器１０１の結果信号が入力され、残りの信号入力端子には、比較器１０３の結果信号の反転信号が入力される。ＯＲゲート１０４は、平均値Ａｖｅ２の値が平均値Ａ１よりも大きい場合にのみ”０”を出力する。ＯＲゲート１０４の出力は、一方の信号入力端子に第１符号データが印加されるＡＮＤゲート１０６の残りの信号入力端子に印加される。ＡＮＤゲート１０６からは、平均値Ａｖｅ２の値が平均値Ａ１に満たない場合には、第１符号データをそのまま圧縮符号データ形成器１１に出力し、平均値Ａｖｅ２の値が平均値Ａ１以上の値の場合には、第１符号データを全て”０”に補正して圧縮符号データ形成器１１に出力する。
【００７０】
２入力ＯＲゲート１０５の一方の信号入力端子には、比較器１０１の結果信号の反転信号が入力され、残りの信号入力端子には、比較器１０３の結果信号が入力される。ＯＲゲート１０５は、平均値Ａｖｅ２の値が平均値Ｂ１に満たない場合にのみ”０”を出力する。ＯＲゲート１０５の出力は、一方の信号入力端子に第２符号データが印加されるＡＮＤゲート１０７の残りの信号入力端子に印加される。ＡＮＤゲート１０７は、平均値Ａｖｅ２の値が平均値Ｂ１以上の場合、第２符号データをそのまま圧縮符号データ形成器１１に出力し、平均値Ａｖｅ２の値が平均値Ｂ１に満たない場合、第２符号データを全て”０”に補正して圧縮符号データ形成器１１に出力する。
【００７１】
平均値Ａ１及び平均値Ｂ１、並びに、平均値Ａ２及び平均値Ｂ２のデータは、各々セレクタ１０８に入力される。セレクタ１０８は、選択信号として上記ＯＲゲート１０５の出力を用い、当該ＯＲゲート１０５の出力が”１”の場合、即ち、平均値Ａｖｅ２の値が、平均値Ｂ１以上である場合には、平均値Ａ２及び平均値Ｂ２を選択し、これを出力する。他方、ＯＲゲート１０５の出力が“０”の場合、即ち、平均値Ａｖｅ２の値が、平均値Ｂ１に満たない場合には、平均値Ａ１及びＢ１を選択し、これを出力する。
【００７２】
圧縮符号データ補正器５６に入力されるエッジ判定信号Ｅは、そのまま圧縮符号データ形成器１１に出力される。
【００７３】
(3-6)第１，第２ライン平均値算出器
図１５は、第１，第２ライン平均値算出器５７の構成を示す図である。ＡＮＤゲート８５には、中間値保存メモリ５５から出力された符号データ及び平均値Ａ１が入力される。ＡＮＤゲート８５は、符号データが”１”の場合に、平均値Ａ１をそのまま出力する。
【００７４】
一方、ＡＮＤゲート８６には、中間値保存メモリ５５から出力された符号データがインバータにより反転された後に入力されると共に、平均値Ｂ１が入力される。ＡＮＤゲート８６は、符号データが”０”の場合に、平均値Ｂ１をそのまま出力する。
【００７５】
ＡＮＤゲート８５，８６より出力された平均値Ａ１及び平均値Ｂ１は、累算器８７において１サブブロック分、即ち、２×２画素分だけ累算される。累算器８７による４画素分の累算値は、除算器８８において４で割り算され、当該サブブロックについての平均値が求められる。なお、上記累算器８７は、例えば、図１１において説明した全画素平均値算出器５３の加算器６１、セレクタ６２、及び、２bitカウンタ６３で構成される累算器と同じである。
【００７６】
２入力ＡＮＤゲート８９の第１入力端子には、上記除算器８８より出力されるサブブロックの平均値が印加され、第２入力端子には、エッジ判定信号Ｅが入力される。ＡＮＤゲート８９は、エッジ判定信号Ｅの値が”１”、即ち、エッジ成分を有すると判定されたサブブロックについての平均値のみを次段の加算器９０に出力する。
【００７７】
加算器９０、セレクタ９１及び１bitカウンタ９２は、２×４画素のハーフブロック内の２つのサブブロックの平均値の合計を求める累算器として機能する。加算器９０は、第１入力端子に入力されるサブブロックの画像データの平均値と、セレクタ９１から第２入力端子にフィードバックされてくる当該加算器９０の出力との合計を求め、求めた合計をセレクタ９１に出力する。セレクタ９１は、１bitカウンタ９４が”１”から”０”に桁あふれする場合を除いて、加算器９０から出力されるデータを当該加算器９０の第２入力端子にフィードバックする。セレクタ９１は、１bitカウンタ９２が”１”から”０”に桁あふれを起こした場合に、加算器９０の出力を除算器９３に出力する。
【００７８】
”１”カウンタ９４は、２×４画素のハーフブロックの備える２つのサブブロックの内、エッジ成分を有していると判断されたサブブロックの数、即ち、エッジ判定信号Ｅが”１”であるサブブロックの数をカウントする。除算器９３は、上記エッジ成分を有するサブブロックの平均値の合計を、上記カウンタ９４のカウント値で割り算する。これにより、ハーフブロック（２×４画素）全体の平均値Ａｖｅ１が算出される。
【００７９】
上記求められた平均値Ａｖｅ１は、２入力ＡＮＤゲート９５の一方の信号入力端子に入力される。ＡＮＤゲート９５の残りの信号入力端子には、２bitラインカウンタ９６の上位ビットのデータが入力されている。ＡＮＤゲート９５は、２bitラインカウンタ９６の上位ビットが”０”から”１”に変わるのを待ってから、即ち、第３，第４ラインの画像データの圧縮符号処理の開始を待ってから、上記平均値Ａｖｅ１を全画素平均値算出器５３に出力する。
【００８０】
なお、上記画像圧縮装置５０における各機能部の一部又は全部を、ソフトウェア処理によって実現することとしても良い。
【００８１】
【発明の効果】
本発明の第１の画像圧縮装置又は画像圧縮方法は、従来の最大最小平均値近似法のように４×４画素の画像データの最大値及び最小値の平均値（以下、最大最小平均値という）をしきい値Ｔｈとするのではなく、４×４画素の全体の画像データの平均値（以下、全画素平均値という）Ａｖｅをしきい値Ｔｈとすることを特徴とする。これにより、特にエッジ成分を有する画像の再現性を向上することができる。
【００８２】
本発明の第２の画像圧縮装置又は画像圧縮方法は、上記何れかの画像圧縮装置又は画像圧縮方法において、エッジ判定手段によりエッジ成分を有すると判断されたサブブロックの画像データに基づいて２値化を行うしきい値を定める。これにより、エッジ成分を有する画像の良好な再現性を確保しながら、効果的な画像データの圧縮を行うことができる。
【００８３】
本発明の第３の画像圧縮装置又は画像圧縮方法は、上記第２の画像圧縮装置又は画像圧縮方法において、ウェーブレット変換を利用してエッジ成分の判定を行うエッジ判定手段によりエッジ成分を有すると判断されたサブブロックの画像データに基づいて２値かを行うしきい値を定める。これにより、エッジ成分を有する画像の良好な再現性を確保しながら、効果的な画像データの圧縮を行うことができる。
【００８４】
本発明の第４の画像圧縮装置又は画像圧縮方法は、上記何れかの画像圧縮装置又は画像圧縮方法において符号化手段により符号化されたデータと、しきい値よりも大きな値の画像データの平均値Ａ、しきい値よりも小さな値の画像データの平均値Ｂを含むデータを圧縮符号データとして出力する。これにより、特にエッジ成分を有する画像の良好な再現性を確保しながら、効果的な画像データの圧縮を行うことができる。
【００８５】
本発明の第５の画像圧縮装置又は画像圧縮方法は、上記第１乃至第３の何れかの画像圧縮装置又は画像圧縮方法において、処理単位としているブロックを更にライン方向に沿って分割し、分割したラインブロックについて符号化を行い、符号化後のデータ、平均値Ａ及び平均値Ｂを、隣接するラインブロック間の画像データの平均値のばらつきに基づいて補正して元の所定の画素マトリクスのブロックの圧縮符号データを形成する。これにより、エッジ成分を有する画像の良好な再現性を確保しながら、処理ブロック分のラインバッファとして用意する例えばＦＩＦＯなどの回路素子の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態に係る画像圧縮装置の構成を示す図である。
【図２】 エッジ検出器の構成を示す図である。
【図３】 平均値算出器の構成を示す図である。
【図４】 符号化器の構成を示す図である。
【図５】 平均値／画素値比較器の構成を示す図である。
【図６】 圧縮符号データ形成期の構成を示す図である。
【図７】 処理対象の原稿画像の画像データの分布を示すグラフである。
【図８】 本実施形態の画像圧縮装置による再現画像と、従来の方式による再現画像を比較対照するための図である。
【図９】 本実施形態の画像圧縮装置による再現画像と、従来の方式に織る再現画像を比較対照するための図である。
【図１０】 第２実施例に係る画像圧縮装置の構成を示す図である。
【図１１】 全画素平均値算出器の構成を示す図である。
【図１２】 平均値Ａ，Ｂ算出器の構成を示す図である。
【図１３】 中間値保存メモリの構成を示す図である。
【図１４】 圧縮符号データ補正器の構成を示す図である。
【図１５】 第１，第２ライン平均値算出器の構成を示す図である。
【符号の説明】
１，５０ 画像圧縮装置、２，３，４，５１ ＦＩＦＯ、５ ４×４レジスタ、６ ２×２ウェーブレット変換器、７ エッジ検出器、８平均値算出器、９ 符号化器、１０ 平均値／画素値符号化器、１１ 圧縮符号データ形成器、５２ ２×４レジスタ、５３ 全画素平均値算出器、５４ 平均値Ａ，Ｂ算出器、５５ 中間値保存メモリ、５６ 圧縮符号データ補正器、５７ 第１，第２ライン平均値算出器。
Claims (8)
- 画像データを所定の画素マトリクスのブロックに分割し、ブロック単位で圧縮符号化を行う画像圧縮装置において、
上記ブロックを複数のサブブロックに分割し、各サブブロックについてエッジ成分の有無を判定するエッジ判定手段と、
上記エッジ判定手段によりエッジ成分があると判定された全サブブロックの画素の画像データの平均値を求め、当該求めた平均値を上記符号化手段のしきい値として出力する全画素平均値算出手段と、
前記ブロック内の画像データと前記全画素平均値算出手段より出力されるしきい値とを比較し、当該しきい値Ｔｈ以上の画像データを持つ画素に対して符号”１”を出力すると共に、しきい値Ｔｈに満たない画像データを持つ画素に対して符号”０”を出力する２値化手段を有することを特徴とする画像圧縮装置。 - 請求項１に記載の画像圧縮装置において、
上記エッジ判定手段は、サブブロック内の画像データに対してウェーブレット変換を行い、当該変換により得られるウェーブレット係数の値に基づいてエッジ成分の有無を判断することを特徴とする画像圧縮装置。 - 請求項１乃至請求項２の何れかに記載の画像圧縮装置において、
上記符号化手段により”１”の符号データの割り当てられた画素の画像データの平均値Ａと、”０”の符号データの割り当てられた画素の画像データの平均値Ｂを求める平均値Ａ，Ｂ算出手段と、
上記符号化手段により２値化された各画素の符号データと、上記平均値Ａ，Ｂ算出手段により算出された平均値Ａ及び平均値Ｂのデータを含む圧縮符号データを出力する出力手段とを備えることを特徴とする画像圧縮装置。 - 請求項１乃至請求項２の何れかに記載の画像圧縮装置において、
各ブロックの画像データを、走査ラインに沿って複数のラインブロックに分割して上記符号化手段に供給する手段と、
上記ラインブロック間の画像データの平均値のばらつきに基づいて、各ラインブロックについての符号データ、平均値Ａ及び平均値Ｂを補正して、上記所定の画素マトリクスのブロックの符号データ、平均値Ａ、平均値Ｂを特定する圧縮符号データ補正手段とを備えることを特徴とする画像圧縮装置。 - 画像データを所定の画素マトリクスのブロックに分割し、ブロック単位で圧縮符号化を行う画像圧縮方法において、
ブロックを複数のサブブロックに分割し、各サブブロックについてエッジ成分の有無を判定するエッジ判定工程と、
上記エッジ判定工程によりエッジ成分があると判定された全サブブロックの画素の画像データの平均値を求め、当該求めた平均値を上記符号化工程のしきい値として出力する全画素平均値算出工程と、
前記ブロック内の画像データと前記全画素平均値算出手段より出力されるしきい値とを比較し、当該しきい値Ｔｈ以上の画像データを持つ画素に対して符号”１”を出力すると共に、しきい値Ｔｈに満たない画像データを持つ画素に対して符号”０”を出力する２値化工程を含むことを特徴とする画像圧縮方法。 - 請求項５に記載の画像圧縮方法において、
上記エッジ判定工程は、サブブロック内の画像データに対してウェーブレット変換を行い、当該変換により得られるウェーブレット係数の値に基づいてエッジ成分の有無を判断することを特徴とする画像圧縮方法。 - 請求項５乃至請求項６の何れかに記載の画像圧縮方法において、
上記符号化工程において”１”の符号データの割り当てられた画素の画像データの平均値Ａと、”０”の符号データの割り当てられた画素の画像データの平均値Ｂを求める平均値Ａ，Ｂ算出工程と、
上記符号化工程により２値化された各画素の符号データと、上記平均値Ａ，Ｂ算出工程により算出された平均値Ａ及び平均値Ｂのデータを含む圧縮符号データを出力する出力工程とを含むことを特徴とする画像圧縮方法。 - 請求項５乃至請求項６の何れかに記載の画像圧縮方法において、
各ブロックの画像データを、走査ラインに沿って複数のラインブロックに分割して上記符号化工程に供給する手段と、
上記ラインブロック間の画像データの平均値のばらつきに基づいて、各ラインブロックについての符号データ、平均値Ａ及び平均値Ｂを補正して、上記所定の画素マトリクスのブロックの符号データ、平均値Ａ、平均値Ｂを特定する圧縮符号データ補正工程とを備えることを特徴とする画像圧縮方法。
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