JPH05176174A - 画像データ圧縮方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 復元画像の画質劣化を抑制しつつ、かつ、圧
縮率を高める。 【構成】 圧縮画像データを伸長した伸長画像データに
基づいて画像を表示し（Ｓ４）、また、Ｓ／Ｎ比に基づ
いて求めた画像品質指標が所定のしきい値に達しない画
質劣化ブロックを画像内に明示する（Ｓ７）。この画質
劣化ブロックを含むように低画質領域を指定し（Ｓ
８）、指定された低画質領域について原画像データを伸
長画像データとの差分データを求め（Ｓ９）、その差分
データを圧縮画像データとともに保存する（Ｓ１０）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば印刷製版用の
画像データを圧縮する方法に関し、特に非可逆符号化に
よって多値画像データを圧縮する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】印刷製版用の画像データはデータ量が膨
大なため、画像データをそのまま記憶するには膨大なメ
モリ容量が必要となり、また、データ転送に多大の時間
を要する。そこで、画像データを符号化して画像データ
を圧縮することにより、そのデータ量を減少させる画像
データ圧縮方法が一般に利用されている。

【０００３】多値画像データの符号化方法としては、い
わゆるベクトル量子化や直交変換などの技術が用いられ
る。直交変換としては、ディスクリートコサイン変換
（以下、「ＤＣＴ変換」と呼ぶ）やアダマール変換が知
られている。これらの符号化方法は、高圧縮率で画像デ
ータを圧縮することが可能であるが、その反面、圧縮画
像データを復元して得られる画像データが圧縮前の画像
データと完全には一致しない、いわゆる非可逆の符号化
方法である。商業印刷用の多値画像データはそのデータ
量が膨大なので、非可逆符号化方法による圧縮の必要性
が特に高いものの一つである。

【０００４】ところで、商業印刷用の画像では、高い画
像品質（例えば、肌の滑らかさ、エッジのシャープさな
ど）が要求される。しかし、非可逆符号化方法で圧縮し
た画像データを復元して画像を再現すると、画像によっ
ては画質の劣化が肉眼で見える程度になってしまい、商
業印刷用の画像として利用できない場合がある。一般的
には、圧縮率が高いほど復元画像の画質の劣化が大きい
という傾向がある。

【０００５】復元画像の画質の劣化を抑えつつ圧縮率を
高める方法として、特開昭６２−５７３６７号公報に記
載された方法が知られている。この従来方法では、複数
段階の圧縮率を実現する複数の圧縮パラメータを準備
し、各圧縮率に対応する復元画像と原画像との誤差画像
を表示する。そして、複数の誤差画像から視覚的な判断
で１つの誤差画像を選択し、その誤差画像に対応する圧
縮パラメータを用いて原画像を圧縮するという方法であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般の画像
は画質劣化が目立たち易い部分と目立ち難い部分とを含
んでいることが多い。風景や人物などの部分は輪郭が明
瞭でないので画質劣化が目立ち難いが、文字の部分は輪
郭が明瞭なので画質劣化が目立ち易い。

【０００７】このような画像の画像データを従来の圧縮
方法で圧縮しようとすると、画質と圧縮率とのバランス
をとるのが難しいという問題がある。すなわち、画質劣
化が目立ち易い部分の画質が満足できるレベルになるよ
うに画像データを圧縮すると、圧縮率が低くなる。一
方、高い圧縮率で画像データを圧縮すると、画質劣化が
目立ち易い部分の画質が不十分なものとなってしまう。

【０００８】この発明は、従来技術における上述の課題
を解決するためになされたものであり、復元画像の画質
劣化を抑制しつつ、かつ、圧縮率を高めることのできる
画像データの圧縮方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、この発明による画像データ圧縮方法は、（ａ）処理
対象画像の原画像データを所定の大きさの画素ブロック
ごとに非可逆符号化で圧縮することによって、圧縮画像
データを生成する工程と、（ｂ）前記圧縮画像データを
伸長することによって、伸長画像データを生成する工程
と、（ｃ）前記原画像データと前記伸長画像データとを
比較することによって、前記伸長画像データによって表
わされる復元画像の画像品質を示す画像品質指標を、前
記画素ブロックごとに求める工程と、（ｄ）前記画素ブ
ロックごとに前記画像品質指標を所定のしきい値と比較
することによって、前記画像品質指標が前記しきい値に
達しない画素ブロックを画質劣化ブロックとして特定す
る工程と、（ｅ）前記画質劣化ブロックを明示しつつ前
記処理対象画像を表示する工程と、（ｆ）前記画質劣化
ブロックを含む画像領域を低画質領域として特定する工
程と、（ｇ）前記低画質領域について、前記原画像デー
タと前記伸長画像データとの差分を表わす差分データを
求めるとともに、当該差分データを前記圧縮画像データ
とともに保存する工程と、（ｈ）前記圧縮画像データを
伸長した伸長画像データと前記差分データとを加算する
ことによって、復元画像データを求める工程と、を備え
る。

【００１０】

【作用】低画質領域について、原画像データと伸長画像
データとの差分を表わす差分データを圧縮画像データと
ともに保存するので、画像の復元の際に、圧縮画像デー
タを伸長して伸長画像データを求めた後、この伸長画像
データと差分データとを加算することによって、低画質
領域の画像データが原画像データに近づき、この結果、
低画質領域の画質が向上する。この差分データは、低画
質領域のみについて保存するので、圧縮後の画像データ
のデータ量を過度に増大させることがない。

【００１１】

【実施例】図１は、この発明の一実施例を適用して画像
データの圧縮を行なう画像処理システムを示すブロック
図である。この画像処理システムは、画像入力装置１と
画像データ圧縮装置２とを備えている。画像入力装置１
は、例えば原稿の画像データを読み取る読取スキャナで
ある。

【００１２】画像データ圧縮装置２は、ＣＰＵ２１０
と、バスライン２２０とを備えており、バスライン２２
０には、メモリ２３１と、圧縮伸長処理部２３２と、差
分処理部２３３と、フレームメモリ２３５とが接続され
ている。差分処理部２３３にはさらに統計処理部２３４
が接続されており、フレームメモリ２３５にはＤ／Ａ変
換器２３６とＣＲＴ２３７とが順次接続されている。バ
スライン２２０には、さらに、画像入力装置１と接続さ
れるインタフェイス２４１と、他の外部装置との通信を
行なうための通信インタフェイス２４２と、大容量の画
像データを保存するための光磁気ディスク２４３と磁気
ディスク２４４とが接続されている。

【００１３】図２は、実施例の処理手順を示すフローチ
ャートである。また、図３は、実施例において処理の対
象となる画像を示す概念図である。図３に示すように、
この画像ＩＰは、人物と書籍と時計の画像部分を含んで
いる。

【００１４】図２のステップＳ１では、この画像ＩＰの
画像データ（以下、「原画像データ」と呼ぶ）が画像入
力装置１によって読み取られ、インタフェイス２４１を
介して画像データ圧縮装置２の光磁気ディスク２４３に
格納される。

【００１５】ステップＳ２では、圧縮伸長処理部２３２
が原画像データを圧縮し、圧縮画像データを作成する。
この際、オペレータは圧縮方法（アダマール変換、ＤＣ
Ｔ変換などの非可逆符号化方法）と、圧縮パラメータ
（量子化ステップ幅、符号化コード、保存する符号化係
数の数など）とをマウスやキーボード（図示せず）など
を用いて選択する。圧縮率は、圧縮パラメータによって
変化する。磁気ディスク２４４には、複数組の圧縮パラ
メータが予め格納されており、その中の１組がオペレー
タの指定に応じて磁気ディスク２４４から圧縮伸長処理
部２３２に転送される。なお、圧縮パラメータを直接選
択する変わりに、圧縮率のレベルを示す圧縮ランクをオ
ペレータが指定し、圧縮ランクに応じた圧縮パラメータ
が磁気ディスク２４４から読出されるようにしてもよ
い。

【００１６】直交変換やベクトル量子化による圧縮方法
を採用した場合には、画素ブロック（例えば８×８画素
のブロック）ごとに画像データが圧縮される。この実施
例では、直交変換の１つであるディスクリートコサイン
変換（以下、「ＤＣＴ変換」と呼ぶ）を用いて圧縮を行
なうこととする。

【００１７】ステップＳ３では、圧縮画像データが圧縮
伸長処理部２３２によって伸長（復元）されて伸長画像
データが作成される。伸長画像データは、フレームメモ
リ２３５に書き込まれる。

【００１８】ステップＳ４では、フレームメモリ２３５
に書き込まれた伸長画像データに基づいて、復元画像が
ＣＲＴ２３７に表示される。表示された復元画像は、図
３に示すような画像と同様の画像である。但し、この際
に、画像ＩＰの全体をＣＲＴ２３７に表示するために、
伸長画像データを間引きして縮小画像を生成し、この縮
小画像を表示してもよい。

【００１９】ステップＳ５では、ＣＲＴ２３７に表示さ
れた画像をオペレータが観察し、その画質が満足できる
程度のものであるか否かが判断される。画質が不十分な
場合には、ステップＳ６以下の処理が実行される。

【００２０】ステップＳ６では、差分処理部２３３と統
計処理部２３４とによって、画像ＩＰ内の画素ブロック
の中で、画質が所定のレベル以下の画素ブロックが以下
のようにして抽出される。差分処理部２３３は、原画像
データＤｏと伸長画像データＤｒとの差分（Ｄｏ−Ｄ
ｒ）を算出する機能を有している。また、統計処理部２
３４は、この差分（Ｄｏ−Ｄｒ）に基づいて、伸長画像
データＤｒの雑音成分（画像品質指標）を算出する機能
を有している。この実施例では、雑音成分を表わす指標
としてＳ／Ｎ比を用いる。Ｓ／Ｎ比は次式で定義され
る。 Ｓ／Ｎ＝２０・ｌｏｇ［Ｄmax ／（ＭＳＥ）＾０．５］ …（１） ここで、演算子「ｌｏｇ」は常用対数を表わし、演算子
「＾」はべき乗を表わす。また、Ｄmax は画像データが
取り得る最大の値であり、例えば８ビットの画像データ
に対してはＤmax ＝２５５である。ＭＳＥは平均２乗誤
差であり、次式で定義される。 ＭＳＥ＝ΣΣ［｛Ｄｏ（ｉ，ｊ）−Ｄｒ（ｉ，ｊ）｝＾２］／（Ｍ×Ｎ） …（２） ここで、Ｍは処理の対象となっている画像の垂直方向の
画素数、Ｎは水平方向の画素数である。また、ｉ，ｊは
それぞれ垂直方向と水平方向の画素座標であり、演算子
ΣΣは、ｉについて１からＭまで括弧内の値を累算する
とともに、ｊについても１からＮまで括弧内の値を累算
する演算を示している。

【００２１】画像データがイエロー（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｋ）の４色の
インクにそれぞれ対応する４つの画像データ成分で構成
されている場合には、統計処理部２３４は各色成分のＳ
／Ｎ比を算出するとともに、４色のＳ／Ｎ比の平均値Ａ
ｓｎ（ｄＢ）を算出する。

【００２２】統計処理部２３４は、下記の条件に従って
画質ランクを決定する。 画質ランク１：５０＜Ａｓｎ （ｄＢ） 画質ランク２：４５＜Ａｓｎ≦５０ （ｄＢ） 画質ランク３：４０＜Ａｓｎ≦４５ （ｄＢ） 画質ランク４：３５＜Ａｓｎ≦４０ （ｄＢ） 画質ランク５：３０＜Ａｓｎ≦３５ （ｄＢ） 画質ランク６： Ａｓｎ≦３０ （ｄＢ） なお、画質ランクと平均値Ａｓｎとの関係は統計処理部
２３４に予め登録されている。

【００２３】統計処理部２３４は、更に、所定の画質ラ
ンク（例えば画質ランク６）以下の画素ブロックを画質
劣化ブロックとして抽出する。そして、画質劣化ブロッ
クを塗りつぶすための画像データを作成する。この画像
データは、統計処理部２３４からフレームメモリ２３５
に供給される。

【００２４】ステップＳ７では、抽出された画質劣化ブ
ロックがＣＲＴ２３７上に明示される。図４は、ＣＲＴ
２３７に表示された画像の例を示す概念図である。画質
劣化ブロック（図中、斜線で示す）は、赤色や反転色な
どの目視しやすい色で明示されている。図４では、画素
ブロックの境界線も描かれているが、境界線を表示しな
くてもよい。図４の例では時計の文字盤部分と書籍の文
字部分の画質劣化が大きいので、これらの部分を含む画
素ブロックが画質劣化ブロックとして明示されている。

【００２５】このように、Ｓ／Ｎ比に基づいて画質を定
量的に評価し、画質のレベルが所定の値以下の画素ブロ
ックを明示するようにすれば、画質が劣化している領域
をオペレータが容易に認識できるという利点がある。さ
らに、オペレータの経験や技能に依存せず、客観的に画
質劣化領域を表示することができるという利点もある。

【００２６】ステップＳ８では、オペレータがマウス
（図示せず）を用いて、低画質領域を指定する。図５
は、オペレータが低画質領域を指定する様子を示す説明
図であり、ここでは端点Ｐ１、Ｐ２で規定される矩形に
よって時計の画像を含む第１の低画質領域Ｌ１が指定さ
れ、端点Ｐ３、Ｐ４で規定される矩形によって書籍の画
像を含む第２の低画質領域Ｌ２が指定されている。低画
質領域は、原画像データＤｏと伸長画像データＤｒとの
差分データ△Ｄを保存しておくべき領域である。

【００２７】ステップＳ９では、指定された低画質領域
を含む画素ブロックについて、差分処理部２３３が差分
データ△Ｄを算出する。画像データがＹＭＣＫの４色の
画像データ成分を含む場合には、各成分ごとに差分デー
タが算出される。この差分データ△Ｄは、さらに、圧縮
伸長処理部２３２においてハフマン符号化などの可逆符
号化あるいはＤＣＴ符号化などの非可逆符号化によって
圧縮される。なお、以下では圧縮された差分データを
「圧縮差分データ」と呼ぶ。

【００２８】ステップＳ１０、Ｓ１１では、ステップＳ
９までの処理によって作成された圧縮画像データと圧縮
差分データとに基づいて画像が復元される。すなわち、
まずステップＳ１０において、圧縮差分データが圧縮伸
長処理部２３２において伸長され、ステップＳ１１にお
いて伸長されて得られた差分データが伸長画像データに
加算される。そして、ステップＳ４に戻り、ステップＳ
１１で得られた画像データに基づいて復元された画像が
ＣＲＴ２３７に表示される。差分データ△Ｄは、指定さ
れた低画質領域を含む画素ブロックについて保存される
ので、差分データを伸長画像データに加算して得られた
画像データに基づいて画像を復元すると、低画質領域の
画質は改善されている。

【００２９】こうして、画像ＩＰ全体の画質が満足しう
るレベルに達するまでステップＳ４〜Ｓ１１が繰り返さ
れる。画像ＩＰ全体の画質が満足しうるレベルに達する
と、処理の終了がオペレータによって指定され、ステッ
プＳ５からステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２
では、圧縮画像データＤｃと圧縮差分データとが、画像
ＩＰを表わす１組の画像データ（以下、「差分付き圧縮
画像データ」と呼ぶ）として磁気ディスク２４４に保存
される。

【００３０】図６は、差分付き圧縮画像データのファイ
ル構造を示す説明図である。図５の画像に対する差分付
き圧縮画像データは、圧縮画像データＤｃを含む第１の
データファイルＦ１と、第１の低画質領域Ｌ１に対する
圧縮差分データを含む第２のデータファイルとＦ２、
と、第２の低画質領域Ｌ２に対する圧縮差分データを含
む第３のデータファイルＦ３とを有している。

【００３１】各データファイルのヘッダには、各種の属
性情報が書き込まれている。属性情報としては、そのデ
ータファイルに含まれるデータが圧縮画像データＤｃで
あるのか圧縮差分データであるのかを示すフラグ、画像
サイズを示すデータ、表色系（ＹＭＣＫ、ＲＧＢなど）
を示すデータ、差分データが適用される領域を示す座標
データなどがある。差分付き圧縮画像データは、これら
のデータファイルＦ１、Ｆ２、Ｆ３とともに、各データ
ファイルの先頭アドレスを記憶するデータ管理テーブル
ＤＭＴを含んでいる。

【００３２】差分付き圧縮画像データに基づいて画像を
復元する場合には、圧縮画像データＤｃを伸長するとと
もに、圧縮差分データを伸長して差分データを求め、こ
の差分データを伸長画像データに加算することによっ
て、復元画像を表わす画像データを作成する。こうすれ
ば、低画質領域においては差分データによって伸長画像
データが補正され、低画質領域における画質が向上す
る。

【００３３】以上のように、この実施例では、低画質領
域を含む画素ブロックに対して差分データを保存してお
き、この差分データと伸長画像データとに基づいて画像
を復元するので、圧縮画像データのみでは満足すべき画
質が得られない画像領域が生じた場合にも、その画像領
域の画質を向上させることが可能である。また、差分デ
ータは、低画質領域を含む画素ブロックに対してのみ作
成するので、画像データ全体のデータ量をあまり増加さ
せることなく画像全体の画質を満足し得るレベルにまで
高めることができる。

【００３４】なお、この発明は上記実施例に限られるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の
態様において実施することが可能であり、例えば次のよ
うな変形も可能である。

【００３５】（１）上記実施例では、画質劣化ブロック
について差分データ△Ｄを保存するだけでなく、オペレ
ータが指定した低画質領域Ｌ１，Ｌ２について差分デー
タ△Ｄを保存するようしていたが、画質劣化ブロックの
みについて差分データ△Ｄを保存するようにしてもよ
い。ただし、上記実施例のように、オペレータが指定し
た低画質領域について差分データ△Ｄを保存するように
すれば、差分データ△Ｄを用いて復元した復元画像内に
顕著な画質差を生じさせないようにすることができると
いう利点がある。例えば、同じ書籍の画像において文字
部分のみについて差分データ△Ｄを保存するようにする
と、復元画像において文字部分の画質が書籍の他の部分
の画質よりも高くなり、書籍内の文字部分と他の部分と
の境界部に顕著な画質差が生じてしまう可能性がある。
これに対し、上記実施例のように、低画質領域をオペレ
ータが指定すれば、このような不具合が生じるのを防止
することが可能である。

【００３６】（２）上記実施例では、差分データを符号
化して圧縮した後に保存していたが、差分データを圧縮
せずにそのまま保存してもよい。ただし、差分データを
圧縮して保存するようにすれば、差分付き圧縮画像デー
タのデータ量をさらに低減することができるという利点
がある。

【００３７】（３）上記実施例では、ＹＭＣＫの４色の
画像成分に関するそれぞれのＳ／Ｎ比の平均値Ａｓｎを
求めて画質を評価していたが、ＹＭＣＫの少なくとも１
つの画像成分のＳ／Ｎ比を平均した値を用いて画質を評
価するようにしてもよい。また、本発明は、ＹＭＣＫの
画像成分で構成された画像データに限らず、ＢＧＲ成分
や均等色空間成分で構成された画像データの圧縮にも適
用できる。また、１色の画像成分のみを含む画像データ
にも適用可能である。一般に、本発明は多値画像データ
の圧縮に適用することができる。

【００３８】（４）上記実施例では画像品質指標として
Ｓ／Ｎ比やその平均値Ａｓｎ、あるいは画質ランクを用
いていたが、その他の任意の画像品質指標を使用するこ
とも可能である。

【００３９】（５）上記実施例では、ＤＣＴ変換で画像
データを符号化することによって圧縮していたが、この
発明は、一般に非可逆符号化によって多値画像データを
圧縮する場合に適用できる。例えば、フーリエ変換、ア
ダマール変換などの直交変換符号化やベクトル量子化符
号化で圧縮する場合にも適用できる。

【００４０】（６）上記実施例では、オペレータが画質
劣化ブロックを含むように低画質領域を指定したが、画
質劣化ブロック以外の部分でもオペレータが画質が劣化
していると判断した場合には、その領域を低画質領域と
して指定してもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像デー
タ圧縮方法によれば、低画質領域について、原画像デー
タと伸長画像データとの差分を表わす差分データを圧縮
画像データとともに保存するので、画像の復元の際に、
圧縮画像データを伸長して伸長画像データを求めた後、
この伸長画像データと差分データとを加算することによ
って、低画質領域の画像データを原画像データに近づけ
ることができ、この結果、低画質領域の画質を向上させ
ることができる。この差分データは、低画質領域のみに
ついて保存するので、圧縮後の画像データのデータ量を
過度に増大させることがない。すなわち、本発明の画像
データ圧縮方法は、復元画像の画質劣化を抑制しつつ、
かつ、圧縮率を高めることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を適用して画像データの圧
縮を行なう画像処理システムを示すブロック図。

【図２】実施例の処理手順を示すフローチャート。

【図３】実施例において処理の対象となる画像を示す概
念図。

【図４】表示された画像の例を示す概念図。

【図５】オペレータが低画質領域を指定する様子を示す
説明図。

【図６】差分付き圧縮画像データのファイル構造を示す
説明図。

【符号の説明】

１ 画像入力装置 ２ 画像データ圧縮装置 ２１０ ＣＰＵ ２２０ バスライン ２３１ メモリ ２３２ 圧縮伸長処理部 ２３３ 差分処理部 ２３４ 統計処理部 ２３５ フレームメモリ ２３６ Ｄ／Ａ変換器 ２３７ ＣＲＴ ２４１ インタフェイス ２４２ 通信インタフェイス ２４３ 光磁気ディスク ２４４ 磁気ディスク Ｄｏ 原画像データ Ｄｃ 圧縮画像データ Ｄｒ 伸長画像データ ＤＭＴ データ管理テーブル ＩＰ 画像 Ｌ１，Ｌ２ 低画質領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多値画像データを非可逆符号化によって
   圧縮する方法であって、 （ａ）処理対象画像の原画像データを所定の大きさの画
   素ブロックごとに非可逆符号化で圧縮することによっ
   て、圧縮画像データを生成する工程と、 （ｂ）前記圧縮画像データを伸長することによって、伸
   長画像データを生成する工程と、 （ｃ）前記原画像データと前記伸長画像データとを比較
   することによって、前記伸長画像データによって表わさ
   れる復元画像の画像品質を示す画像品質指標を、前記画
   素ブロックごとに求める工程と、 （ｄ）前記画素ブロックごとに前記画像品質指標を所定
   のしきい値と比較することによって、前記画像品質指標
   が前記しきい値に達しない画素ブロックを画質劣化ブロ
   ックとして特定する工程と、 （ｅ）前記画質劣化ブロックを明示しつつ前記処理対象
   画像を表示する工程と、 （ｆ）前記画質劣化ブロックを含む画像領域を低画質領
   域として特定する工程と、 （ｇ）前記低画質領域について、前記原画像データと前
   記伸長画像データとの差分を表わす差分データを求める
   とともに、当該差分データを前記圧縮画像データととも
   に保存する工程と、 （ｈ）前記圧縮画像データを伸長した伸長画像データと
   前記差分データとを加算することによって、復元画像デ
   ータを求める工程と、 を備えることを特徴とする画像データ圧縮方法。