JP5321364B2 - 画像処理装置、画像処理方法、プログラム - Google Patents
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Description
・絵柄領域(文字以外の領域)から構成される背景画像
・文字領域か非文字領域かを示すマスク画像
・文字領域の色を情報としてもつ前景画像
から構成されている。
まず、本実施形態の概略について説明する。本実施形態の画像処理装置は、JPEG、JPEG2000、JPEGXR、MPEG等のブロック単位で画像データを圧縮する圧縮形式において、高周波成分が強いブロックでは、高周波成分の情報を削除することなく別に保持することで、ファイルサイズの増加を抑制して文字の色混じりを防止する。
図4は、JPEG符号化の流れを示す図の一例である。図4に示すように、JPEGによる符号化は、DCT(Discrete Cosine Transform)、量子化、ハフマン符号化というステップを有し、画像処理装置はこれらステップを経て画像データを圧縮する。
X:元画像の画像信号(ブロック)の行列
H:離散コサイン変換行列
C:2次元DCT
Ht:Hの転置行列
また、復元は、以下の式で表される
X=HtCH …(2)
X:2次元IDCT
次に、本実施形態を適用したJPEG符号化について説明する。なお、JPEGでは、ハフマン符号化も圧縮手段の一部であるが、本実施形態ではハフマン符号化に触れないので、以降の説明では省略する。
図6を用いて、高周波成分が強いブロックのJPEG符号化について説明する。高周波成分の強いブロックに対し、本実施形態ではDCT変換結果をC1(2次元DCT)とC2(2次元DCT)に分けて出力する。それぞれのDCT変換結果C1,C2は、別の量子化テーブル1,2で量子化され、別の画像情報として出力されることとなる。例えば、C1、C2は、次のようになる。
C1:前景画像の2次元DCT変換
C2:有用な高周波成分から構成される画像の2次元DCT変換
上記C1とC2を用いて、元画像は以下の式で復元が可能である。また、図7は、復元時の模式図の一例を示す。すなわち、画像データに付属された量子化テーブルからDCT結果を導出し、IDCTで元画像を復元する。
図8を用いて、高周波成分が弱いブロックのJPEG符号化について説明する。本実施形態では、高周波成分の弱いブロックに対し、DCT変換結果を分けて出力しない。
このため復元は、以下の式で表される。
X=XtC3H
C3:前景画像の2次元DCT変換
DCT変換結果を低周波成分と高周波成分とに分けるか否かは、元画像をブロックごとに周波数領域に変換した後に、高周波領域が強いブロックであるか否かを所定の値と比較することで判断する。高周波成分が強いと判断された場合、DCT変換後のブロックを二つに分けて、圧縮率を調整する量子化テーブルを、別々にして量子化を行う。この二つのDCT変換結果は、別々の画像情報として出力されることとなる。
(1)1つ目のバリエーションとしては、前景画像の高周波成分を高周波前景画像として出力し、前景画像の低周波成分を前景画像として出力する態様である。ここで、高周波前景画像とは、前景画像の高周波成分のみを画像化したもの(C2)である。
(2)2つ目のバリエーションとしては、前景画像の高周波成分を背景画像として出力し、前景画像の低周波成分を前景画像として出力する態様である。
図9は、1ブロックのDCT変換結果から低周波成分と高周波成分に分けられた画像データの一例を示す図である。図9の左側のブロックは、1ブロックのDCT変換結果を表し、右下に行くにつれ高周波成分となり、左上に行くにつれ低周波成分となるように表現するものとする。
図10、11は、図9の2つのDCT変換結果から画像データを復元する際における、各画像の対応例を示す図である。図10は高周波成分が強いブロックを、図11は高周波成分が弱いブロックを、それぞれ示す。いずれの場合も、マスク画像が「1」の前景画像と高周波前景画像を足したものを、復元時の画素値とすることができる。こうすることで、高周波成分が強いブロックは図10のように、前景画像と高周波前景画像との和になり、高周波成分が弱いブロックは、図11のように、前景画像と高周波前景画像との和をとっても、前景画像だけから復元される。
図13は、本実施形態に係るデジタル式のカラー画像処理装置100の概略構成を示したブロック図である。カラー画像処理装置100が複写機として動作する場合、スキャナ12は原稿11から画像データを読み取り、当該画像データ(アナログ信号)をデジタルデータに変換して出力する。スキャナ補正部13は、後で述べるように、スキャナ12で読み取った画像データ(デジタルデータ)について、画像領域を文字・線画や写真などに分類したり、原稿画像のRGBデータをフィルタ処理などの画像処理を施す。圧縮処理部14は、スキャナ補正後のRGB各8bit画像データとエッジ文字領域信号(1bit)、色領域信号(1bit)を圧縮処理して、汎用バスにデータを送出する。圧縮後の画像データは汎用バスを通って、コントローラ20に送られる。コントローラ20は図示しない半導体メモリを持ち、送られたデータを蓄積するようになっている。蓄積データには、書誌情報として画像サイズや読み取った原稿11の種類も記録される。
図14は、本実施例のカラー画像処理装置100のブロック図の一例を示す。例えば、スキャナ12から画像データがコントローラ20に入力される。コントローラ20の図示しない分離部によって、背景画像、前景画像の二つの画像が生成される。また、コントローラ20は文字領域を認識してマスク画像を生成する。
Tij=√(2/N)・ki・cos{(i−1)(j−1/2)/N}・π}
ただし、ki=1/√2(i=0) or 1(iが0以外)
実際には、Tijから離散コサイン変換行列Xを求めておくことで、式(1)でDCT変換することができる。図示するように、前景ブロックのDCT変換結果は高周波判断手段32に送出され、背景ブロックのDCT変換結果は圧縮手段34に送出される。
図15は、高周波成分が強く含まれるか否かの判断を模式的に説明する図の一例を示す。
DCT変換により、8×8画素の画素値は、左上ほど低周波で右下ほど高周波の周波数領域に変換される。そこで、図示するように、左上から所定領域を低周波領域に、残りを高周波領域に区分する。低周波領域は例えば2×2〜7×7等の領域であり、縦横の比が異なっていてもよい。
図14に戻り、高周波成分出力手段33は、フラグResの値に基づき前景ブロックを、そのまま前景ブロックとして、又は、高周波前景ブロックとして、圧縮手段34に出力する。
図17は、高周波成分出力手段33による前景ブロックの出力手順を示すフローチャート図の一例である。
図14に戻り、圧縮手段34は、前景ブロックと高周波前景ブロックとで異なる量子化テーブルを適用して量子化する。また、圧縮手段34は、背景ブロックを量子化する。
図19は、本実施例のカラー画像処理装置100のブロック図の一例である。図19において図14と同一部には同一の符号を付しその説明は省略する。上述したように、前景画像に高周波成分が多く含まれている場合、本実施例のカラー画像処理装置100は、前景画像の高周波成分を背景ブロックとして出力する。
ここで、本実施例のように背景ブロックとして出力することと、実施例1のように高周波前景ブロックとして出力することの効果の違いを説明する。上述したように、一般的な画像圧縮では背景画像の方が前景画像よりも高い解像度に設定されている。そのため、前景ブロックを背景ブロックとして出力すると、より高周波領域の解像力が高くなる。
(S1)判定手段37は、解像度の変換後のブロックに対応した解像度の変換前の複数のブロック内の値の平均値を算出する。図21では、元の前景画像を50%にしたので、解像度の変換前のブロックは4つになっている。判定手段37はこの4つのブロック毎に値(画素値)の平均値を算出する。
閾値1よりも「最大値−最小値」が大きい場合、ステップS3に進む。これは、4つのブロックの画素値の変化が大きくない場合、高解像度に前景ブロックを保存する必要はないからである。したがってこの場合、判定手段37は、高周波成分が強い前景ブロックを、高周波前景ブロックとして出力すると判断する。逆に、閾値1よりも「最大値−最小値」が大きい場合、判定手段37は、背景ブロックとして出力することに意味があると仮判断する。
図22は、本実施例のカラー画像処理装置100のブロック図の一例である。図22において図19と同一部には同一の符号を付しその説明は省略する。
高周波成分出力手段33は、変数Maxが画素値より小さいか否かを判定し(S220)、変数Maxが画素値より小さい場合に、変数Maxに画素値を設定する(S230)。こうすることで、変数Maxには、周波数変換前の全ての要素のうち、最も大きい画素値が設定される。
本実施例によれば、高周波前景画像が含まれる領域でのみ高周波前景画像を生成すするので、出力される画像データのファイルサイズを削減することができる。
13 スキャナ補正部
14 圧縮処理部
15 HDD
17 プロッタ
18 プリンタ補正部
19 伸張処理部
20 コントローラ
21 NIC
22 PC
23 プログラム
24 記憶媒体I/F
25 記憶媒体
100 カラー画像処理装置
Claims (6)
- 入力された画像データから、文字領域の色画像データと、文字領域以外の文字以外画像データを分離して、画像データを圧縮する画像処理装置において、
前記色画像データ、及び、前記文字以外画像データを、ブロック単位で周波数領域に変換する周波数変換手段と、
周波数変換された前記色画像データの各ブロックについて、高周波成分情報が第1閾値より強いか否かを判定する高周波判定手段と、
前記高周波判定手段によって高周波成分情報が第1閾値より強いと判定されたブロックを、低周波成分と高周波成分に分ける高周波成分出力手段と、
低周波成分のブロックと高周波成分のブロックをそれぞれ別々に圧縮すると共に、前記文字以外画像データを圧縮する圧縮手段と、
圧縮された、低周波成分と高周波成分の前記色画像データ及び前記文字以外画像データを含むファイルを出力する出力画像生成手段と、を有し、
前記高周波判定手段は、前記色画像データの色の混在情報が第2閾値以上か否かを判定し、
前記混在情報が第2閾値以上の場合、前記高周波成分出力手段は、高周波成分情報が第1閾値より強くなくても、ブロックを低周波成分と高周波成分に分ける、
ことを特徴とする画像処理装置。 - 入力された画像データから、文字領域の色画像データと、文字領域以外の文字以外画像データを分離して、画像データを圧縮する画像処理装置において、
前記色画像データ、及び、前記文字以外画像データを、ブロック単位で周波数領域に変換する周波数変換手段と、
周波数変換された前記色画像データの各ブロックについて、高周波成分情報が第1閾値より強いか否かを判定する高周波判定手段と、
前記高周波判定手段によって高周波成分情報が第1閾値より強いと判定されたブロックを、低周波成分と高周波成分に分ける高周波成分出力手段と、
低周波成分のブロックと高周波成分のブロックをそれぞれ別々に圧縮すると共に、前記文字以外画像データを圧縮する圧縮手段と、
圧縮された、低周波成分と高周波成分の前記色画像データ及び前記文字以外画像データを含むファイルを出力する出力画像生成手段と、
高周波成分情報が第1閾値より強いと判定されたブロックを最小限に含む画像データの最小領域を抽出する最小領域抽出手段と、を有し、
前記出力画像生成手段は、入力された画像データのうち、前記最小領域内の高周波成分だけを前記色画像データをファイルに含める、
ことを特徴とする画像処理装置。 - 入力された画像データから、文字領域の色画像データと、文字領域以外の文字以外画像データを分離して、画像データを圧縮する画像処理装置において、
前記色画像データ、及び、前記文字以外画像データを、ブロック単位で周波数領域に変換する周波数変換手段と、
周波数変換された前記色画像データの各ブロックについて、高周波成分情報が第1閾値より強いか否かを判定する高周波判定手段と、
前記高周波判定手段によって高周波成分情報が第1閾値より強いと判定されたブロックを、低周波成分と高周波成分に分ける高周波成分出力手段と、
低周波成分のブロックと高周波成分のブロックをそれぞれ別々に圧縮すると共に、前記文字以外画像データを圧縮する圧縮手段と、
圧縮された、低周波成分と高周波成分の前記色画像データ及び前記文字以外画像データを含むファイルを出力する出力画像生成手段と、
高周波成分情報が第1閾値より強いと判定したブロックを分離せず、かつ、複数の該ブロックを統合しない、最も大きな低解像度ブロックに前記色画像データを再構成するブロック生成手段と、を有し、
前記圧縮手段は、前記低解像度ブロック毎に高周波成分を圧縮する、
ことを特徴とする画像処理装置。 - 前記色画像データよりも前記文字以外画像データの方が、解像度が高い場合、
前記圧縮手段は、ブロックの高周波成分を、前記文字以外画像データとして圧縮する、
ことを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。 - 入力された画像データから、文字領域の色画像データと、文字領域以外の文字以外画像データを分離して、画像データを圧縮する画像処理方法において、
周波数変換手段が、前記色画像データ、及び、前記文字以外画像データを、ブロック単位で周波数領域に変換するステップと、
高周波判定手段が、周波数変換された前記色画像データの各ブロックについて、高周波成分情報が第1閾値より強いか否かを判定するステップと、
高周波成分出力手段が、前記高周波判定手段によって高周波成分情報が第1閾値より強いと判定されたブロックを、低周波成分と高周波成分に分けるステップと、
圧縮手段が、低周波成分のブロックと高周波成分のブロックをそれぞれ別々に圧縮すると共に、前記文字以外画像データを圧縮するステップと、
出力画像生成手段が、圧縮された、低周波成分と高周波成分の前記色画像データ及び前記文字以外画像データを含むファイルを出力するステップと、
前記高周波判定手段が、前記色画像データの色の混在情報が第2閾値以上か否かを判定するステップと、
前記混在情報が第2閾値以上の場合、前記高周波成分出力手段が、高周波成分情報が第1閾値より強くなくても、ブロックを低周波成分と高周波成分に分けるステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法。 - コンピュータに、
色画像データ、及び、文字以外画像データが分離された画像データを入力するステップと、
前記色画像データ、及び、前記文字以外画像データをブロック単位で周波数領域に変換するステップと、
周波数変換された前記色画像データの各ブロックについて、高周波成分情報が第1閾値より強いか否かを判定する高周波判定ステップと、
前記高周波判定ステップによって高周波成分情報が第1閾値より強いと判定されたブロックを、低周波成分と高周波成分に分けるステップと、
低周波成分のブロックと高周波成分のブロックをそれぞれ別々に圧縮すると共に、前記文字以外画像データを圧縮するステップと、
圧縮された、低周波成分と高周波成分の前記色画像データ及び前記文字以外画像データを含むファイルを出力するステップと、
前記色画像データの色の混在情報が第2閾値以上か否かを判定するステップと、
前記混在情報が第2閾値以上の場合、高周波成分情報が第1閾値より強くなくても、ブロックを低周波成分と高周波成分に分けるステップと、
を実行させることを特徴とするプログラム。
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