JPH0746410A - カラー画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画質劣化を抑えてカラー画像データを符号化
する。 【構成】 色文字領域判別部２１では入力カラー画像デ
ータを１６×１６画素のブロックに分割し、各ブロック
が色文字を表している領域であるかどうかを調べる。サ
ブサンプリング比切替部２２では、その結果に従って、
カラー画像データを構成する各色成分ＹＣｒＣｂについ
て、各ブロックのサンプリング比率がＹ：Ｃｒ：Ｃｂ＝
４：２：２であるか、或は、Ｙ：Ｃｒ：Ｃｂ＝４：１：
１であるようにサンプリング比率を切り替える。そし
て、切り替えられたサンプリング比率に従ってサンプリ
ングを行い、その後、ＤＣＴ変換、線形量子化、エント
ロピー符号化を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラー画像処理装置に関
し、特に、カラー画像データを符号化して記憶できるカ
ラー画像処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりカラー静止画像に対する高能率
な圧縮符号化方式として知られているものに、現在国際
標準化が進められているＪＰＥＧ方式（画像電子学会誌
Vol.20, No.1, 1991, pp50〜58）がある。

【０００３】図６はＪＰＥＧ方式の処理手順の概要を示
したブロック図である。

【０００４】ＪＰＥＧ方式では、まず、入力画像データ
をサンプリングして、８×８画素のブロックに分割し、
各ブロックごとに２次元離散コサイン変換（以下、ＤＣ
Ｔという）を行う（図６の６２）。次に得られた８×８
のＤＣＴ変換係数に対して、量子化テーブル（８×８画
素）を用いて係数位置ごとに異なるステップサイズで線
形量子化する（図６の６３）。最後に量子化されたＤＣ
Ｔ変換係数のうち、ＤＣ係数は１つ前の同一色成分のブ
ロックのＤＣ係数との差分を取り、ハフマン符号化を行
い、またＡＣ係数は、まずジグザグスキャンを行い、１
次元に変換し、連続する“０”の係数の長さと“０”以
外の有効係数の組とでエントロピー符号化（２次元ハフ
マン符号化）を行い（図６の６４）、得られた符号を符
号化データとして出力する。

【０００５】さて、ここで、入力画像データが色空間
（Ａ，Ｂ，Ｃ）で構成されていると、この時、各色成分
の表現の仕方は、１通りである必要はなく、例えば、以
下に示すように各色成分の画素を表現することがある。

【０００６】（１）Ａ，Ｂ，Ｃ成分ともにＸ×Ｙ画素で
構成する場合 （サブサンプリングなし）、図７（ａ）〜図７（ｃ）を
参照。

【０００７】（２）Ａ成分はＸ×Ｙ画素で構成し、Ｂと
Ｃ成分は横方向に1/2 にサブサンプリングした（Ｘ/2）
×Ｙ画素で構成する場合 （サブサンプリング比；Ａ：Ｂ：Ｃ＝４：２：２）、図
８（ａ）〜図８（ｃ）を参照。

【０００８】（３）Ａ成分はＸ×Ｙ画素で構成し、Ｂと
Ｃ成分は横縦方向ともに1/2 にサブサンプリングした
（Ｘ/2）×（Ｙ/2）画素で構成する場合 （サブサンプル比；Ａ：Ｂ：Ｃ＝４：１：１）、図９
（ａ）〜図９（ｃ）を参照。

【０００９】そして、その内任意のサブサンプリング比
を用いてサブサンプリングを行ない（図６の６１）、そ
の後にＤＣＴ以下の処理を行なう場合がある。

【００１０】ここで、サブサンプリング比が４：２：２
のときは（図８（ａ）〜図８（ｃ）の場合）、Ａ成分４
ブロック，Ｂ成分２ブロック，Ｃ成分２ブロックが同一
画像領域に対応している。このようにサブサンプリング
を用いることで、例えば、Ｂ成分，Ｃ成分が視覚的にあ
まり影響を及ぼさないような色成分のときに、サブサン
プル比をＡ：Ｂ：Ｃ＝４：１：１にすることで、より効
果的な符号化を行なうことが可能となっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では、視覚特性を考慮しサブサンプリングを行ない符
号化すると画像全体としては効率のよい符号化が行なえ
るものの、部分的に見ると画質の劣化等何らかの悪影響
を及ぼしているような場合がある。

【００１２】例えば、入力画像データの色空間がＹＣｂ
Ｃｒで、サブサンプル比がＹ：Ｃｂ：Ｃｒ＝４：１：１
である場合、サブサンプリングされて符号化されたデー
タを復号化すると、黒文字部や自然画部に比べ色文字部
などの色情報が重要な部分で画質の劣化が目立ってしま
うことがあるという問題があった。

【００１３】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、サブサンプリングによる利点を行かしつつ画質劣化
の少ない効率的な符号化を行って画像圧縮が可能なカラ
ー画像処理装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のカラー画像処理装置は、以下のような構成か
らなる。即ち、カラー画像データを入力して符号化する
ことが可能なカラー画像処理装置であって、カラー画像
データを入力する入力手段と、前記入力手段によって入
力されたカラー画像データを複数のブロックに分割し、
前記複数のブロック各々が所定の色特性をもったブロッ
クであるかどうかを判別する判別手段と、前記判別手段
による判別結果に基づいて、前記複数のブロック各々に
ついて、前記複数のブロックに含まれる画素をサンプリ
ングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段に
よってサンプリングされた画素について符号化を行う第
１符号化手段とを有することを特徴とするカラー画像処
理装置を備える。

【００１５】

【作用】以上の構成により本発明は、カラー画像データ
の符号化の前に、入力されたカラー画像データを複数の
ブロックに分割して、そのブロック各々が所定の色特性
をもったブロックであるかどうかを調べ、その結果に基
づいて、そのブロックに含まれる画素をサンプリングす
るよう動作する。

【００１６】

【実施例】以下添付図面を参照して本発明の好適な実施
例を詳細に説明する。

【００１７】本実施例では入力画像データの色空間をＹ
ＣｂＣｒ、サブサンプリング比をＹ：Ｃｂ：Ｃｒ＝４：
１：１として、従来技術に従って符号化したとき、特に
色文字領域で劣化が目立ったような場合に、その画像劣
化を改善するような例について考える。

【００１８】図１は、本発明の代表的な実施例である画
像処理装置の全体構成の概要を示すブロック図である。

【００１９】図１において、１０は画像入力部であり、
ＣＣＤセンサを含むイメージスキヤナ等の画像読取装置
やホストコンピユータ、ＳＶカメラ、ビデオカメラ等の
外部機器のインタフエース等により構成される。画像入
力部１０から入力された画像データは、図２に示される
画像記憶部１１の入力端子１００に供給される。１２は
オペレータが画像データの出力先の指定等を行う操作
部、１３は出力制御部であり、前者は画像データの出力
先の選択、後者はメモリ読み出しの同期信号（画像出力
部とともにプリンタエンジン部を構成する出力制御部か
らのＩＴＯＰ信号などや、例えば、操作部からのマニュ
アルキー入力により或は画像出力部からの画像出力部
（プリンタ解像度）に応じた接続情報）の出力等を行
う。１２５は画像記憶部の出力端子、１２６は画像記憶
部１１の同期信号の入力端子をそれぞれ示している。１
４はデイスプレイ等の画像表示部、１５は公衆回線やＬ
ＡＮを介して画像データの送信を行う送信部、１６は例
えば感光体上にレーザビームを照射して潜像を形成し、
これを可視画像化するレーザビームプリンタ等の画像出
力部である。

【００２０】なお、画像出力部１６はインクジエツトプ
リンタや熱転写プリンタ、ドツトプリンタ等であつても
良い。

【００２１】図２は図１で示した画像記憶部１１の詳細
な構成を示すブロック図である。

【００２２】図２において、２１は入力端子１００に供
給された画像データをＤＣＴのブロック（８×８画素）
４つからなる１６×１６画素の領域に分割し、各領域が
色文字領域であるかどうかを判定する色文字領域判別
部、２２は色文字領域と判定された領域に対しては、サ
ブサンプル比を切替えてＹ：Ｃｂ：Ｃｒ＝４：２：２と
するサブサンプル比切替部、２３は８×８画素のブロッ
ク単位にＤＣＴを実行するＤＣＴ変換部、２４は線形量
子化部、２５は量子化されたＤＣＴ変換係数のＤＣ成
分，ＡＣ成分ごとにエントロピー符号化を行うエントロ
ピー符号化部、２６は１６×１６画素の領域が色文字領
域であるかの判定結果を算術符号を用いた２値の符号化
方式（例えばＭＭＲなど）を用いてエントロピー符号化
を行うエントロピー符号化部、２７は符号化データを格
納する画像メモリである。

【００２３】次に、図２のような構成をもつ画像記憶部
の動作について説明する。

【００２４】まず、入力端子１００に供給された画像デ
ータは色文字領域判別部１１において、上述のように１
６×１６画素の領域に分割され、各領域が色文字領域で
あるかどうかを判定される。

【００２５】その色文字領域の判定には、例えば、Ｙ成
分を２値化し（２値化閾値はヒストグラム等をみて適応
的に決められる）それを横方向にスキャンした時の白黒
反転回数がある閾値（Ｔ）より多く（文字部の判定）、
かつ、その領域のＣｂ，Ｃｒの値が何らかの色情報を持
っているような画素のある領域を色文字領域とする方法
や、文字部の判定にＹ成分のラプラシアンや微分フィル
タを用いる方法、また、図３に示すようにマニュアル入
力や何らかの前処理により予め色文字領域等の情報を与
える方法などがある。

【００２６】前述のいづれかの方法に従って、色文字領
域と判定された領域に対しては、サブサンプリング比切
替部２２において、サブサンプリング比を切替えて、
Ｙ：Ｃｂ：Ｃｒ＝４：２：２とし、図８（ａ）〜図８
（ｃ）に示したように、Ｙ成分４ブロック，Ｃｂ成分２
ブロック，Ｃｒ成分２ブロックに対して８×８画素のＤ
ＣＴを行ない、また、色文字領域と判定されなかった領
域に対しては、サブサンプリング比を４：１：１のまま
とし、図９（ａ）〜図９（ｃ）に示したように、Ｙ成分
４ブロック，Ｃｂ成分１ブロック，Ｃｒ成分１ブロック
に対して８×８画素のＤＣＴを行なう。

【００２７】このときのサンプリング方法は、例えば、
図４のように画素を単純に１つおきに抜き出してもいい
し、また、隣りあう２つの画素の平均を取ってもよい。

【００２８】以上のようにしてサブサンプリングされて
ＤＣＴが施され、ＤＣＴ変換係数が得られると、そのＤ
ＣＴ変換係数は従来技術に従って量子化テーブルを用い
量子化され、その量子化された値はＤＣ成分，ＡＣ成分
ごとにエントロピー符号化を行い最終的に符号化データ
１を得ることができる。

【００２９】また、色文字領域判別部２１は、１６×１
６画素の領域が色文字領域であるかの判定結果を、識別
情報ビット（例えば、その値が“１”であるなら色文字
領域を、“０”であるならその他の情報とする）として
出力する。この時、この識別情報ビットを、算術符号を
用いた２値の符号化方式（例えば、ＭＭＲなど）を用い
てエントロピー符号化を行い、符号化データ２として出
力する。これにより、識別情報ビットによる符号量の増
加を抑えることができる。

【００３０】このようにして生成された符号化データは
画像メモリ２７に格納される。

【００３１】従って本実施例によれば、入力された画像
データから色文字領域を判別し、色文字領域については
サブサンプル比を４：２：２に、その他の領域について
は４：１：１に適応的に切替えてサブサンプリングを
し、符号化処理をすることにより、色文字領域に対して
は色の表現に重要なＣｂ，Ｃｒの情報を多く与えること
ができるので、従来特に目立っていた色文字部の画質劣
化を抑えることができ、かつ効率的に符号化を行うこと
ができる。

【００３２】なお、本実施例では、入力画像データの色
空間にＹＣｂＣｒを用いたが、本発明はこれに限定され
るものではなく、例えば、ＲＧＢなどの他の色空間を用
いてもよい。また、サブサンプリング比を切替える領域
として色文字領域を用いたが、本発明はこれに限定され
るものではない。

【００３３】また、サブサンプリング比についても本実
施例では各色成分の比４：１：１をと４：２：２を切替
える例について説明したが本発明はこれに限定されるも
のではない。例えば、その比を４：４：４にしても良い
し、また他のサブサンプリング比を用いてもよい。

【００３４】また、サブサンプリング比を切替える領域
の大きさについても、本実施例ではＤＣＴのために分割
された８×８画素のブロック４個からなる１６×１６画
素の領域としたが本発明はこれに限定されるものではな
い。例えば、更に大きい領域や小さい領域を用いても問
題はない。もちろん、ＤＣＴのブロックの大きさとして
８×８画素を用いたがこの大きさに限定はなく、またこ
こでは、直交変換にＤＣＴを用いたが、他の直交変換、
例えばアダマール変換等を用いてもよい。

【００３５】

【他の実施例】本実施例では、色空間がＹＣｂＣｒで表
現された入力画像をモノクロ領域とカラー領域とに領域
を分割し、モノクロ領域に対してはカラーの情報を切り
捨ててしまい、つまりＹ成分のみを符号化し、カラー領
域に対しては例えばサブサンプリング比がＹ：Ｃｂ：Ｃ
ｒ＝４：２：２でサブサンプリングして符号化を行なう
例について説明する。

【００３６】図５は本実施例に従う画像記憶部１１の詳
細な構成を示すブロック図である。なお、図５に示す構
成において、前述の実施例と共通の装置構成要素には同
じ装置参照番号を付し、ここでの説明は省略する。

【００３７】図５において、５１は入力画像データを小
さな領域のブロックに分割し、そのブロックがカラー領
域であるか或はモノクロ領域であるかを判別するカラー
・モノクロ領域判別部、５２は与えられたサブサンプリ
ング比で各ブロックのデータをサンプリングするサブサ
ンプリング部である。

【００３８】本実施例では、まず、カラー・モノクロ領
域判別部５１が入力画像データをＤＣＴのブロック（８
×８画素）を横方向に２つ並べて構成した１６×８画素
の領域に分割し、この領域がモノクロ領域であるか、或
は、カラー領域であるかを判定する。この判定では、入
力画像データの各画素に関し、その画素がモノクロ画素
の場合、Ｃｂ，Ｃｒ成分の値はある一定値になるという
特性を考慮して、その一定値をとらない画素を持つ領域
をカラー領域として判別するという方法を用いる。

【００３９】また、前述の実施例で説明したように、マ
ニュアル入力や何らかの前処理により予めモノクロ，カ
ラー領域等の情報が与えるようにしてカラー・モノクロ
領域を判別することもできる。

【００４０】さてカラー・モノクロ領域判別部５１によ
ってカラー領域と判定されたブロックのデータはサブサ
ンプリング部５２に入力される。サブサンプリング部５
２では、入力データを、サブサンプリング比Ｙ：Ｃｂ：
Ｃｒ＝４：２：２でサブサンプリングを行ない、サブサ
ンプリングされたデータをＤＣＴ変換部２３に入力し
て、以下従来例と同様な符号化を実行する。

【００４１】これに対して、モノクロ領域と判定された
ブロックのデータは、Ｃｂ，Ｃｒ成分については符号化
せずにＹ成分のデータのみＤＣＴ変換部２３に入力し
て、従来例と同様の符号化を行なう。なお、Ｃｂ，Ｃｒ
成分については、Ｃｂ，Ｃｒの値がある一定値をとると
いうことが分かっているため、Ｃｂ，Ｃｒ成分は符号化
せず、その値を符号化データのヘッダ情報として画像メ
モリ２７に出力する。また、符号化、復号化を行なう装
置がその値を予め認識していれば特にその値を符号化デ
ータに付けなくても良い。

【００４２】また、カラー・モノクロ領域判別部５１
は、各ブロックがモノクロ領域であるかカラー領域であ
るかの判定結果を、識別情報ビット（例えば、その値が
“１”であるならモノクロ領域であることを、一方その
値が“０”であるならカラー領域であることを表す）と
してエントロピー符号化部２６に出力する。そして、エ
ントロピー符号化部２６でこれを前述の実施例と同様に
符号化し識別情報ビットによる符号量の増加を抑えて、
エントロピー符号化部２５から出力される符号化データ
に付け加えて画像メモリ２７に出力する。

【００４３】これにより、この符号化データの復号時に
識別情報ビットに基づいたモノクロ領域の処理、カラー
領域の処理を切替えることができるようになる。

【００４４】従って本実施例に従えば、モノクロ領域，
カラー領域を判別し、カラー領域に対しては従来どおり
の符号化処理を行ない、またモノクロ領域に対してはＹ
成分のみ同様の符号化を行ない、Ｃｂ，Ｃｒ成分につい
ては符号化を行なず、その値を直接ヘッダ情報として出
力する。この結果、モノクロ領域のＣｂ，Ｃｒ成分を符
号化するといったような冗長な符号化を行なわずに済
み、符号量を減少させることができる。

【００４５】なお本実施例ではモノクロ領域のＣｂ，Ｃ
ｒ成分を切り捨てていたが、本発明はこれに限定される
ものではない。例えば、前述の実施例ですでに説明した
ように、Ｙ成分に比べＣｂ，Ｃｒ成分を重要視しないよ
うなサブサンプリング比（例えば４：１：１）などを用
いることによっても符号化効率の向上が図ることができ
る。

【００４６】また、本発明は入力画像の色空間、直交変
換方式、直交変換におけるブロックサイズ、カラー・モ
ノクロ判定の領域サイズ等に関して、本実施例で述べた
例に限定されるものではないことは言うまでもない。

【００４７】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても良いし、１つの機器から成る装置
に適用しても良い。また、本発明はシステム或は装置に
プログラムを供給することによって達成される場合にも
適用できることは言うまでもない。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、入
力されたカラー画像データを複数のブロックに分割し
て、そのブロック各々が所定の色特性をもったブロック
であるかどうかを調べ、その結果に基づいて、そのブロ
ックに含まれる画素をサンプリングした後、符号化を行
うので、画像の色特性が考慮された、即ち、画質劣化の
少ない符号化データが得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表的な実施例である画像処理装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示した画像記憶部の詳細な構成を示すブ
ロック図である。

【図３】予め領域が構造化されている画像の例を示す図
である。

【図４】画像データを横方向に１／２の率でサンプリン
グする様子を示す図である。

【図５】他の実施例に従う画像記憶部の構成を示すブロ
ック図である。

【図６】従来の画像圧縮符号化方式を示す処理の構成図
である。

【図７】画像を表わす色空間のＡ，Ｂ，Ｃ成分ともサブ
サンプリングしない場合の画像ブロックを示す図であ
る。

【図８】サブサンプル比Ａ：Ｂ：Ｃ＝４：２：２でサブ
サンプリングする場合の画像ブロックを示す図である。

【図９】サブサンプル比Ａ：Ｂ：Ｃ＝４：１：１でサブ
サンプリングする場合の画像ブロックを示す図である。

【符号の説明】

１１ 画像記憶部 ２１ 色文字領域判別部 ２２ サブサンプリング切替部 ２３ ＤＣＴ変換部 ２４ 線形量子化部 ２５、２６ エントロピー符号化部 ２７ 画像メモリ部 ５１ カラー・モノクロ領域判別部 ５２ サブサンプリング部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カラー画像データを入力して符号化する
   ことが可能なカラー画像処理装置であって、 カラー画像データを入力する入力手段と、 前記入力手段によって入力されたカラー画像データを複
   数のブロックに分割し、前記複数のブロック各々が所定
   の色特性をもったブロックであるかどうかを判別する判
   別手段と、 前記判別手段による判別結果に基づいて、前記複数のブ
   ロック各々について、前記複数のブロックに含まれる画
   素をサンプリングするサンプリング手段と、 前記サンプリング手段によってサンプリングされた画素
   について符号化を行う第１符号化手段とを有することを
   特徴とするカラー画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記複数のブロック各々に関する前記判
   別手段による判別結果の情報を符号化する第２符号化手
   段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のカ
   ラー画像処理装置。
3. 【請求項３】 前記判別手段による判別結果に基づい
   て、カラー画像データを構成する特定の色成分のデータ
   についてのみ符号化を行うよう制御する制御手段をさら
   に有することを特徴とする請求項１に記載のカラー画像
   処理装置。