JPH06121175A - 画像処理装置 - Google Patents

画像処理装置

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JPH06121175A
JPH06121175A JP29096492A JP29096492A JPH06121175A JP H06121175 A JPH06121175 A JP H06121175A JP 29096492 A JP29096492 A JP 29096492A JP 29096492 A JP29096492 A JP 29096492A JP H06121175 A JPH06121175 A JP H06121175A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来より高い画品質を保ちながら、高度の圧
縮を行う。 【構成】 入力画像をＮ１×Ｎ２（Ｎ１、Ｎ２は正整
数）画素のブロックに分割するブロック化部１３と、前
記各ブロックが、ブロック内に濃度変化のほとんどない
平坦部、２値的な濃度分布を持つ準平坦部、濃度変化の
激しいエッジ部のいずれの属性を有するかを判定するブ
ロック属性判定部１５１と、前記平坦部のブロックを符
号化する１階調ブロック近似符号化部１５２と、前記準
平坦部のブロックを符号化する２階調ブロック近似符号
化部１５３と、前記エッジ部に該当するブロック内の各
画素を予測符号化する予測符号化部１５４と、前記ブロ
ック属性判定部により判定されたブロック属性を符号化
する符号化部１５５と、前記各符号化部により得られた
符号を組み合わせて出力する符号組立部１５６とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、画像情報を効率的に圧
縮する画像処理装置に関し、特に多値文字画像の高能率
符号化を行う画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】画像は直感的に全体を把握することので
きる情報であり、画像を用いたコミュニケーションは情
報伝達機能の極めて優れた手段として、広く一般に普及
している。しかしながら、画像情報は一般に情報量が極
めて多いため、これを原画像情報の形のままで通信網を
通して遠隔地へ伝送したり各種電子媒体に蓄積するとコ
ストおよび処理時間が大きな制約となってしまう。この
ために画像情報を効率的に圧縮し、伝送または蓄積する
ための高能率符号化方式が必要になってくる。高能率符
号化方式としては、予測符号化方式、ブロック符号化方
式（ＢＴＣ：Ｂｌｏｃｋ Ｔｒｕｎｃａｔｉｏｎ Ｃｏ
ｄｉｎｇ）、直行変換符号化方式、ベクトル量子化方
式、エントロピー符号化方式などが知られている。この
ように様々な高能率符号化方式が提案されているが、対
象とする文書画像の性質によりそれぞれ一長一短があ
り、文字、線画、中間調画像などが混在する文書の画像
を符号化するには十分ではなかった。本発明者らは、上
記問題点を解決するために画像情報を高い画品質を保持
し、しかも高度に圧縮することができ、処理時間も短い
符号化／復号を行うことのできる画像処理装置を先に提
案した（特開平４−１４４４８５号公報）。これは、入
力画像を文字領域と中間調領域に分離し、文字領域はブ
ロックに分割し、文字領域の統計的性質に適した符号化
方式により各ブロックの符号化を行い、他方、中間調領
域は中間調領域の統計的性質に適合した符号化方式によ
り符号化を行うものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、本発明者ら
が先に提案した前記技術において、文字領域の符号化技
術をさらに改良し、画像品質、圧縮率、処理時間等を一
層向上させることを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、入力画像をＮ
１×Ｎ２（Ｎ１、Ｎ２は正整数）画素のブロックに分割
するブロック化手段（図１の１３）と、前記ブロック化
手段により得られた各ブロックが、ブロック内に濃度変
化のほとんどない平坦部、２値的な濃度分布を持つ準平
坦部、濃度変化の激しいエッジ部のいずれの属性を有す
るかを判定するブロック属性判定手段（図１の１５１）
と、前記平坦部のブロックを１階調ブロック近似符号化
する第１の符号化手段（図１の１５２）と、前記準平坦
部のブロックを２階調ブロック近似符号化する第２の符
号化手段（図１の１５３）と、前記エッジ部に該当する
ブロック内の各画素を予測符号化する第３の符号化手段
（図１の１５４）と、前記ブロック属性判定手段により
判定されたブロック属性を符号化する第４の符号化手段
（図１の１５５）と、前記第１、第２、第３および第４
の符号化手段により得られた符号を組み合わせて出力す
る符号組立手段（図１の１５６）とを有することを特徴
とする画像処理装置である。
【０００５】また、本発明の一態様によれば、前記第３
の符号化手段は、エッジの方向を検出し、検出した方向
に応じて予測に用いる画素を選択して適応予測符号化を
行うことを特徴とする。
【０００６】また、本発明の他の態様によれば、前記第
４の符号化手段は、３値であるブロック属性情報の変化
を監視し、その変化を２値情報で表すことにより、３値
のブロック属性情報を２値情報に変換する手段（図７の
７２）と、その２値の情報を圧縮符号化する手段（図７
の７３）とを有する。
【０００７】
【作用】入力画像をブロック化手段によりＮ１×Ｎ２の
画素からなるブロックに分割し、ブロック属性判定手段
により各ブロックが平坦部、準平坦部、エッジ部
のいずれのブロック属性に該当するかを判定する。各ブ
ロックの符号化においては、それぞれの属性に適した符
号化方式を用いる。平坦部のブロックは濃度変化がほと
んどないので第１の符号化手段により１階調ブロック近
似符号化を行う。準平坦部のブロックは、第２の符号化
手段により２階調ブロック近似符号化を行う。エッジ部
のブロックは、第３の符号化手段により各画素の濃度を
予測符号化する。復号する際の復号方式を指示するため
の情報として、ブロック属性情報を第４の符号化手段に
より符号化する。これらの符号化された情報は、符号組
立手段により組み立てられ出力される。本発明によれ
ば、入力画像をブロックに分割し、局所的な濃度分布に
着目して３種類の符号化方式を適応的に選択するように
したので、従来より高い画品質を保ちながら、高度の圧
縮を行うことができる。
【０００８】また、エッジ部のブロックの予測符号化に
おいては、エッジの方向を検出して、予測画素を決定す
るようにすることにより、予測精度を高くし、予測誤差
を小さくすることができる。
【０００９】また、ブロック属性情報の符号化におい
て、３値であるブロック属性情報を、２値で表す情報に
変換し、２値画像に対する圧縮符号化方式を適用するよ
うにすることにより、ブロック属性情報の高度の圧縮が
可能となる。
【００１０】
【実施例】第２図は本発明をデジタル複写機に適用した
画像処理装置の概略の構成を示すもので、イメージスキ
ャナ等の画像入力部２１、画像の変換や編集その他の画
像の処理を行う画像処理部２２と、プリンタ等の画像出
力部２３と、画像を圧縮して効能率符号化を行い、ある
いはその逆の処理による復号を行う符号化／復号部（Ｃ
ＯＤＥＣ）２４と、符号化された画像を記憶する記憶部
２５とからなっている。
【００１１】第１図は符号化を行う部分の構成を示すも
ので、入力画像を文字・図形等からなる文字領域と写真
等の中間調領域との二つに分類する領域分類部１１と、
この領域分類部１１の分類の結果、中間調領域に分類さ
れた領域に対し符号化する中間調領域符号化部１２と、
入力画像をＮ１×Ｎ２（Ｎ１、Ｎ２は正整数）画素のブ
ロックに分割するブロック化部１３と、ブロック化部１
３により切り出された文字領域のブロックを記憶するブ
ロックメモリ１４と、文字領域に分類された領域に対し
符号化する文字領域符号化部１５とを備えている。領域
分類部１１とブロック化部１２は第２図の画像処理部２
２の機能に属し、文字領域符号化部１３と中間調領域符
号化部１４は第２図の符号化／復号部２４の機能に属し
ている。画像入力部２１によって入力された文書画像は
領域分類部１１により、文章、グラフ、線図等からなる
文字領域と、網点やディザを用いて濃淡を表す図および
写真等を含む中間調領域に分離する。その分離は画像の
性質を利用して自動的に行っても、あるいはオペレータ
が指示するようにしてもよい。ブロック化部１３は、文
字領域をＮ１×Ｎ２画素のブロックに分割するが、本実
施例では４×４画素ブロックとした。各ブロックは文字
領域符号化部１３により高能率符号化され、記憶部２５
により記憶される。
【００１２】ここで、文字領域符号化部１５について詳
細に説明する。文字領域符号化部１５は、ブロック内の
画像の濃度変化を調べ、そのブロックの濃度分布を調べ
て属性を判定しラベル付けをするブロック属性判定部１
５１と、ブロック属性判定部１５１の判定の結果、その
ブロックが濃度変化が非常に平坦な部分（ラベル〔平
坦部〕）に属するとき、そのブロックの符号化に用いる
１階調ブロック近似符号化部（１階調ＢＴＣ）１５２
と、そのブロックが濃度変化の比較的緩やかな部分（ラ
ベル〔準平坦部〕）に属するとき、そのブロックの符
号化に用いる２階調ブロック近似符号化部（２階調ＢＴ
Ｃ）１５３と、そのブロックが濃度変化の激しい部分
（ラベル〔エッジ部〕）に属するとき、予測符号化す
る予測符号化部１５４と、ブロック属性判定部１５１に
より得られたブロック属性情報（ラベル）を符号化する
３値拡張ＭＭＲ符号化部１５５と、符号を組み立てる符
号組立部３５６からなっている。
【００１３】次に、以上のように構成された文字領域符
号化部１５の動作について説明する。ブロックメモリ１
２に記憶された文字領域のブロックは、ブロック属性判
定部１５１によりブロック属性（ラベル）の判定を行
う。図３はブロック属性判定部１５１の処理の概略のフ
ローを示す図である。まず、ブロック内の画素の最も大
きな濃度を有する画素の濃度値と、最も小さな濃度を有
する画素の濃度値を求め、その差（最大濃度差）を算出
する（ステップ３０１）。算出した最大濃度差があらか
じめ定めた閾値よりも小さいか否かを調べる（ステップ
３０２）。最大濃度差が閾値よりも小さいときは、その
ブロックの属性は平坦部であると判定し、ラベルを対
応させる。ブロック内の最大濃度差が閾値よりも大きか
ったときは、ブロック内の濃度の平均値を算出する（ス
テップ３０４）。その算出した平均値を閾値としてブロ
ック内の各画素の濃度が閾値を越えるか否かにより、各
画素を高濃度部と低濃度部の２つに分類する（ステップ
３０５）。次に、高濃度部および低濃度部のそれぞれの
最大濃度差を算出する（ステップ３０６、３０７）。す
なわち、高濃度部に属する画素の濃度のうち最も濃度の
高い画素の濃度値と最も濃度の低い画素の濃度値の差を
求めると共に、低濃度部に属する画素の濃度のうち最も
濃度の高い画素の濃度値と最も濃度の低い画素の濃度値
の差を求める。得られた最大濃度差が高濃度部と低濃度
部が共に閾値以下であるか否かをチェックする（ステッ
プ３０８）。最大濃度差が高濃度部と低濃度部が共に閾
値以下であるときには、準平坦部であると判定し、その
ブロックにラベルを対応させる（ステップ３０９）。
また、前記チェックの結果、高濃度部と低濃度部のいず
れか一方または双方において、最大濃度差が閾値を越え
るときにはエッジ部であると判定し、そのブロックにラ
ベルを対応させる（ステップ３１０）。
【００１４】ブロック属性判定部１５１で、ブロックが
ラベルと判定されたときは、そのブロックは濃度変化
が緩やかで平坦な部分である。この統計的性質からブロ
ック内を１階調で近似する。そのため１階調ブロック近
似符号化部１５２を用い、ブロック内の平均濃度値をブ
ロックの階調とする。その符号化においては、本実施例
では、このブロックに隣接する８画素の中央値を予測値
として予測誤差を求め、その差分を１５段階に非線形量
子化し、符号化する。図４はその非線形量子化に用いる
量子化テーブルの一例を示すものである。
【００１５】ブロック属性判定部１５１で、ブロックが
ラベルと判定されたときは、そのブロックは濃度変化
が平坦ではないが緩やかな準平坦部であるので２階調ブ
ロック近似符号化部１５３により符号化を行う。この符
号化においては、２つの濃度代表値からなる階調情報Ｘ
０，Ｘ１と、各画素がどちらの代表値で近似されるのか
を示す分解能情報ＳIJを求める。なお、分解能情報は、
ブロック属性の判定の際に用いた情報を利用することが
できる。即ち、図３のステップ３０５で得られた情報を
２値化する（ステップ３１１）ことによって準平坦部の
分解能情報が得られる。
【００１６】１） 分解能情報の符号化 準平坦部は、２値的な濃度分布の領域であり、主に濃度
変化の裾や、急峻なエッジを表している。従って、分解
能情報は縦、横、斜めの文字ストロークに沿う場合が多
く、市松状の分布などは非常に少ない。これは、ブロッ
クをラスターで区切った場合、各ラスター間に依存関係
があることを示している。本実施例では、単純マルコフ
過程を利用した確率表から可変長符号を発生させ、ラス
ターごとに符号化を行う。
【００１７】２） 階調情報（濃度情報）の符号化 階調情報Ｘ０，Ｘ１は、高濃度領域および低濃度領域の
それぞれの画素群の平均濃度値とする。その符号化にお
いては、本実施例では、この各領域に隣接する画素の中
央値を予測値として予測誤差を求め、ハフマン符号化を
行う。この符号化のコードはメイクアップコード１９種
類、ターミネートコード２７種類で構成し、−２５６〜
２５６のデータを表現できるようにした。
【００１８】ブロック属性判定部１５１で、ブロックが
ラベルの属性であると判定されたときは、そのブロッ
クは濃度変化が激しいエッジ部である。このエッジ部
は、予測符号化部１５４を用いて、画素毎の予測符号化
と１５段階の量子化により符号化を行う。なお、予測符
号化部１５４は、図５（ｂ）に示すように、予測部５
１、１５段階の量子化部５２および局部復号部５３から
なる。この符号化においては、予測部５１により文字の
エッジ部を検出し予測を行う。エッジの検出では、図５
（ａ）に示すように注目画素をＰとし、その周囲に参照
画素Ａ〜Ｃの３点を設定する。次に、ＡＢ間、ＡＣ間の
濃度差を求め、各差分の絶対値｜Ａ−Ｂ｜、｜Ａ−Ｃ｜
を比較し、変化の大きな側の間にエッジがあるものとみ
なし、Ｐが含まれる側の画素ＢまたはＣの濃度値を予測
値とする。すなわち、｜Ａ−Ｂ｜＞｜Ａ−Ｃ｜のとき画
素Ｂの濃度値を予測値とし、｜Ａ−Ｂ｜＜｜Ａ−Ｃ｜の
とき画素Ｃの濃度値を予測値とする。そして、注目画素
の濃度値と予測値との差を求め予測誤差を量子化部５２
へ出力する。量子化部５２は、予測誤差の値を、図４に
例示すような量子化テーブルにより１５段階の量子化を
行って符号化する。量子化誤差を含む予測誤差信号から
局部復号を行い、これを参照画素Ａ，Ｂ，Ｃに適用すれ
ば復号の際にも同様の判定を行うことができる。これに
より、Ｂ，Ｃの何れを予測値に用いたかを復号側に通知
する必要がなくなる。この予測符号化では、エッジの検
出を行い予測値を決定するので、予測精度が高くなり、
また、誤差に関しては半減させることができる。
【００１９】ブロック属性判定部１５１で判定したブロ
ック属性情報はＭＭＲ符号化を３値に拡張した符号化方
式（３値ＭＭＲ符号化）により符号化する。具体的に
は、３値の場合、変化後に現在と同じブロック属性が存
在することはあり得ない。そこで、残る２つのブロック
属性に規則を設け１ビットの変化情報を変化点に与える
ことで変化後の属性を表現する。図６はその規則を示す
ものであり、あるブロック属性から他の２つのブロック
属性のいずれに変化したかを２進数の１と０に割当てて
いる。図７は、この３値ＭＭＲ符号化のための構成を示
すものであり、変化点のブロック属性情報を記憶するラ
ッチ部７１と、ラッチ部７１の内容と入力されたブロッ
ク属性情報とに基づいてブロック属性の変化を検出し１
ビットで符号化する変化検出部７２と、その変化検出部
の出力をＭＭＲ符号化するＭＭＲ符号化部７３からな
る。変化検出部７２は、ラッチ部７１の内容と入力され
たブロック属性情報とを比較し、異なるとき（変化があ
ったとき）にはいずれの方向の変化であるかを１ビット
の状態変化表示情報として、符号化する。ＭＭＲ符号化
部７３は、例えば、ラベル（平坦部）ＭＭＲ符号化の
白ラン符号を割当て、ラベル（順平坦部）とラベル
（エッジ部）に黒ラン符号を割当て、その２値で表した
ブロック属性情報をＭＭＲ符号化方式で符号化する。こ
れに上記状態変化表示情報を２値符号化データの先頭に
付与して、復号側へ３値状態を通知する。図８に符号化
動作例を示す。
【００２０】符号組立部１５６は、３値拡張ＭＭＲ符号
化部１５５の出力するブロック属性の符号化情報、１階
調ブロック近似符号化部１５２の出力する平坦部ブロッ
クの１階調の符号化情報、２階調ブロック近似符号化部
１５３の出力する準平坦ぶブロックの２階調の符号化情
報、予測符号化部１５４の出力するブロックの各画素の
濃度の予測符号化情報を、画像情報の位置、大きさ等を
示すヘッダーを付けて出力する。以上のようにして符号
化された文字画像は記憶部２５に記憶される。
【００２１】次に、中間調領域符号化部１２は、中間調
領域の統計的な性質に適した任意の符号化方式を用いる
ことができる。その一例として、本発明者らが先に提案
した特開平４−１４４４８５号公報に開示されている符
号化方式があるが、公知であるので、ここでは説明を省
略する。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、入力画像をブロックに
分割し、局所的な濃度分布に着目して３種類の符号化方
式を適応的に選択するようにしたので、従来より高い画
品質を保ちながら、高度の圧縮を行うことができる。
【００２３】また、エッジ部のブロックの予測符号化に
おいて、エッジの方向を検出して、予測画素を決定する
ようにすることにより、予測精度を高くし、予測誤差を
小さくすることができる。
【００２４】また、ブロック属性情報の符号化におい
て、３値であるブロック属性情報を、２値で表す情報に
変換し、２値画像に対する圧縮符号化方式を適用するよ
うにすることにより、ブロック属性情報の高度の圧縮が
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例における符号化部の構成を示す図
【図２】実施例の装置の全体の概略図
【図３】ブロック属性判定部の処理の流れを示す図
【図４】量子化テーブルの一例を示す図
【図５】（ａ）は本実施例におけるエッジ検出を説明す
るための図、（ｂ）は予測符号化部の構成を示す図
【図６】３値拡張ＭＭＲの規則を説明するための図
【図７】３値拡張ＭＭＲ符号化部の構成を示す図
【図８】３値拡張ＭＭＲ符号化動作例を説明するための
図
【符号の説明】
１１…領域分類部、１２…中間調領域符号化部、１３…
ブロック化部、１４…ブロックメモリ、１５…文字領域
符号化部、１５１…ブロック属性判定部、１５２…１階
調近似符号化部、１５３…２階調ブロック近似符号化
部、１５４…予測符号化部、１５５…３値拡張ＭＭＲ符
号化部、１５６…符号組立部。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力画像をＮ１×Ｎ２（Ｎ１、Ｎ２は正
    整数）画素のブロックに分割するブロック化手段と、 前記ブロック化手段により得られた各ブロックが、ブロ
    ック内に濃度変化のほとんどない平坦部、２値的な濃度
    分布を持つ準平坦部、濃度変化の激しいエッジ部のいず
    れの属性を持つかを判定するブロック属性判定手段と、 前記平坦部のブロックを１階調ブロック近似符号化する
    第１の符号化手段と、 前記準平坦部のブロックを２階調ブロック近似符号化す
    る第２の符号化手段と、 前記エッジ部に該当するブロック内の各画素を予測符号
    化する第３の符号化手段と、 前記ブロック属性判定手段により判定されたブロック属
    性を符号化する第４の符号化手段と、 前記第１、第２、第３および第４の符号化手段により得
    られた符号を組み合わせて出力する符号組立手段とを有
    することを特徴とする画像処理装置。
  2. 【請求項２】 前記第３の符号化手段は、エッジの方向
    を検出し、検出した方向に応じて予測に用いる画素を選
    択して適応予測符号化を行うことを特徴とする請求項１
    記載の画像処理装置。
  3. 【請求項３】 前記第４の符号化手段は、３値であるブ
    ロック属性情報の変化を監視し、その変化を２値情報で
    表すことにより、３値のブロック属性情報を２値情報に
    変換する手段と、その２値の情報を圧縮符号化する手段
    とからなることを特徴とする請求項１記載の画像処理装
    置。
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