JPH08181867A - 画像データ圧縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 有限な記憶領域に画像データを格納する場
合、特に、原画像がデータ量が記憶領域よりも大きい場
合について、画質の劣化を最小限に抑えて圧縮する方法
を提供すること。 【構成】 圧縮すべき原画像Ａは、複数のブロックに分
割される。次に、各ブロックの画像的性質が調べられ、
各ブロックがその性質毎にそれぞれ異なる対象物Ｂ１，
Ｂ２，Ｂ３として識別される。各対象物Ｂ１，Ｂ２，Ｂ
３は、それぞれの画像的性質に適した異なる圧縮方法で
圧縮され圧縮データが生成される。この圧縮データは有
限に記憶領域Ｃに収められるが、記憶領域内に収まらな
い場合には、圧縮率を高めて再度圧縮動作が行なわれ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像データを圧縮する
装置に関し、特に、画像の劣化が少ない状態で高能率に
圧縮することができる画像データ圧縮装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、原稿の画像を読み取って得た
画像データは、そのデータ量が非常に多いので、画像デ
ータを伝送或いは蓄積する場合には、画像データを圧縮
することが一般に行なわれている。この画像データの圧
縮の際には、圧縮効率を高めようとすると画質が劣化
し、高画質を維持しようとすると圧縮効率を高めること
ができないという一般的な性質がある。

【０００３】そこで、画像データを圧縮するに際して、
画質を劣化させることなく圧縮効率を高めるために種々
の手法が採用されている。従来の画像データの圧縮装置
の一例について、特開平４−３４１０６７号公報に記載
の装置を参照して説明する。

【０００４】図１４は、従来技術における圧縮の手順を
示す概念図である。図１５は、画像データ（同図（ａ）
参照）を複数の画素から構成されるブロック（同図
（ｂ）参照）に分割していることを示している。図１６
は、画像データ（同図（ａ）参照）と、ブロック毎に対
象物（たとえば、注目すべき画像）と対象物でない部分
（たとえば、画像の背景）に分けられたテーブル（同図
（ｂ）参照）との関係を示している。

【０００５】以下に従来技術における処理手順を示す。

【０００６】〔１〕画像データから輪郭を抽出する。

【０００７】画像データＡ（図１５（ａ）参照）を複数
の画素から構成されるブロックＢ（図１５（ｂ）参照）
に分割し、そのブロック内に含まれる画素値からブロッ
ク毎の標準偏差を求める。この標準偏差を各ブロックに
対するテーブルに保存しておく。全てのブロックに対し
て標準偏差が求まったら、このテーブルを上方向からス
キャンし、そのブロックが或る閾値より大きい場合には
対象ブロックであると判断する。次に、下方向から同じ
処理を行なうことでこのライン上に存在する対象物を見
つけることができる。縦方向の処理が終了したら、横方
向に対して同じ処理を行なう。この上下左右方向の処理
によって対象物の選定が可能となる。図１６は、画像デ
ータ（同図（ａ）参照）とこの画像データから生成され
た対象物テーブル（同図（ｂ）参照）の関係を示してい
る。図１６に示す例においては、対象物の部分に「１」
が格納され、対象物でない部分「２」が格納されてい
る。この対象物テーブルに基づき、画像データを対象物
と対象物でない部分に分けることができる。

【０００８】〔２〕データの圧縮／送信 〔２〕で求めた対象物に対して、対象物と対象物でない
ものとで各々に適したブロックを圧縮していく。たとえ
ば、注目すべき画像である対象物は、画質の劣化の少な
い低圧縮率で圧縮を行い、背景等の重要度の低い部分で
ある対象物でない部分は、高圧縮率で圧縮を行なって圧
縮データを得る。この圧縮データとどの圧縮方法で圧縮
を行なったかを記述したテーブルを一緒にターゲットに
送信する。

【０００９】〔３〕データの伸長 ターゲットでは受信した圧縮データをテーブルに記述さ
れている圧縮方法に対応する伸長方法で復元し、復元画
像Ｄを得る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載の圧縮装置においては、画像の各ブロック内の
標準偏差が所定の閾値より大きいものと一律に対象物で
あると判断しているので、対象物のなかに更に別の対象
物と成りうるデータが存在している場合には、この別の
対象物に対して最適な圧縮方法が選択されるという保証
はない。このため、圧縮後のデータ量が一定値以下に収
まるように最初の対象物に対して考慮して最適な圧縮方
法を選択したような場合、別の対象物の画像が最初の対
象物より複雑であると、圧縮後のデータ量が予め設定し
た一定値を超えてしまう恐れがある。そのため、有限な
記憶領域にデータを圧縮して保存する場合などには、上
記公報に記載の圧縮方法を適用することができなかっ
た。

【００１１】或いは、充分記憶領域に余裕のある大容量
のメモリを用意する必要があるが、フルカラープリンタ
等においては、大量のメモリ量が必要となりコストアッ
プを招くという問題があった。

【００１２】そこで本発明は、有限な記憶領域に画像デ
ータを格納する場合、特に、原画像がデータ量が記憶領
域よりも大きい場合について、画質の劣化を最小限に抑
えて圧縮する方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、原画像を複数のブロックに分割するブロッ
ク分割手段と、各ブロックの画像的性質を調べて各ブロ
ックをその性質毎にそれぞれ異なる対象物として識別す
る対象物識別手段と、前記対象物ごとにそれぞれ異なる
圧縮方法で圧縮して圧縮データを得る圧縮手段と、前記
圧縮データを格納する記憶手段と、前記圧縮データが前
記記憶手段の記憶領域内に収まるか否かを判断する手段
と、前記記憶領域に圧縮データが収まらない場合には前
記圧縮手段における圧縮方法を変更する手段とを備えた
ことを特徴とする。

【００１４】

【作用】まず、圧縮すべき原画像は、複数のブロックに
分割される。次に、各ブロックの画像的性質が調べら
れ、各ブロックがその性質毎にそれぞれ異なる対象物と
して識別される。各対象物は、それぞれの画像的性質に
適した異なる圧縮方法で圧縮され圧縮データが生成され
る。この圧縮データは記憶手段に収められるが、記憶手
段の記憶領域内に収まらない場合には、圧縮率を高めて
再度圧縮動作が行なわれる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例に基づいて
本発明の特徴を具体的に説明する。

【００１６】図１は、本発明の画像データ圧縮装置にお
ける処理の手順を示す概念図である。原画像Ａを複数の
対象物Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３に分割し、各対象物内の各ブロ
ックをその対象物に適した圧縮方法で圧縮し、有限な記
憶領域Ｃに圧縮データを格納する。圧縮データが記憶領
域に格納されたら、転送／伸長することで画像Ｄを復元
する。なお、本実施例においては、対象物という用語
は、注目すべき画像であるか否に拘わらず、同様な画像
的性質を有する部分の集合を意味するものとする。

【００１７】図２は、本発明の画像データ圧縮装置の実
施例を示すブロック図である。１は、原画像を複数ブロ
ックに分割し、各ブロックの画像的性質に応じてそれぞ
れ異なる対象物として選定する対象物選定モジュールで
ある。２，３，４は、対象物選定モジュール１からの各
対象物に対して、それぞれに適した圧縮により圧縮して
圧縮データを生成する圧縮モジュールである。５は、圧
縮モジュール２，３，４により圧縮された圧縮データを
収める有限の記憶領域を有する記憶モジュールである。
６は、記憶モジュール５からの圧縮データを伸長して復
元画像を得る伸長モジュールである。７は、圧縮された
圧縮データが記憶領域に収まるか否かを判断する格納状
態判断モジュールである。

【００１８】図３は、本発明の画像データ圧縮装置にお
ける処理の手順を示すフローチャートである。以下、フ
ローチャートに基づいて説明する。

【００１９】〔ステップ１〕原画像を複数のブロックに
分割する。

【００２０】従来技術と同様に、原画像Ａを複数の画素
から構成するブロックに分割する。例えば、８×８の画
素からブロックを構成する。一般的なフルカラーの画像
データは、ＲＧＢ（赤，緑，青）やＹＭＣＫ（イエロ
ー，マゼンタ，シアン，黒）の点順次、線順次、面順次
の形式となっている。後の説明を単純化するため、画像
データは面順次とし、ブロックは各面（例えばＹＭＣＫ
の１面）を分割するものとする。

【００２１】〔ステップ２〕各ブロック内の画素値を求
める。

【００２２】各ブロック内に含まれる画素値の合計又は
標準偏差や平均値を求め、その値を一時的なテーブルに
格納する。このテーブルは、図４に示すような各ブロッ
クの順番に対応する２次元（ｍｘｎ）のテーブルであ
る。

【００２３】〔ステップ３〕画素値をグループ化する。

【００２４】画像のブロック内の画素値から図５に示す
ようなブロック毎のヒストグラムを作成する。図５にお
いて、横軸は画素値で、縦軸は個数である。このヒスト
グラムに基づいて対象物にラベルをつける。一般的に写
真等の画像データは、画素値が複数に分散する傾向があ
る。ブロックテーブルをあまり大きくすると圧縮する意
味がなくなるので、２の階乗の値でグループ化する。な
お、これ以降の説明では話を単純化するため値を８に
し、画素を８個のグループに分ける。グループ化する際
に、画素値に対する個数が１つしかないものに関しては
グループ化の対象から外す。分けられた８個のグループ
について、図５に示されるように、０〜７のラベルを付
ける。また図６に示すテーブルのように、以下に説明す
るステップ４での使用のために、ラベル０〜７に対する
画素値の範囲を書き込む。たとえば、ラベル０に対して
は最低画素値１００と最高画素値１５０を書き込む。

【００２５】〔ステップ４〕対象物の選定 最初は全てのブロックテーブル（図４参照）の値を、図
６のテーブルを参照しながらラベル０〜７で置き換え
る。この作業が終了したらステップ５に進む。ただし、
後述する圧縮処理後の記憶領域への収納状態の判定にお
いて、一度圧縮し終わったがデータが記憶領域に収まり
きれない場合（図３のステップ８からステップ４に戻っ
てくる場合）は、以下のステップを実行する。

【００２６】周囲のブロックから孤立したブロックを見
つけ、隣接したブロックの平均値によって置き換える。
これにより、各テーブルの各エントリに割り当てるビッ
ト数が少なくなり符号量が減少するので、ブロックテー
ブルのサイズを小さくすることが可能となる 孤立ブロックの値を隣接したブロックの平均値で置換す
る処理は、ブロックテーブル（図４参照）の左右方向に
テーブルをスキャンする（上下方向でも同じ）ことによ
り行なう。以下、図７を参照して置換する処理について
説明する。

【００２７】〔ステップ２１〕処理すべきラインを示す
ラインポインタを０に初期化する。このラインポインタ
が最後のラインまで進むと処理は終了する。図８（ａ）
は、ラインポインタを説明するための概念図である。図
８（ａ）の例は、５×６のブロックテーブルを示してお
り、０に初期化されたラインポインタで指示された１番
目のラインの各ブロックのラベルが１，２，２，２，１
であることを示している。

【００２８】〔ステップ２２〕処理すべきブロックを示
すブロックポインタを０に初期化する。このブロックポ
インタの値がブロック数−１まで進むとラインの処理は
終了する。図８（ｂ）は、ブロックポインタを説明する
ための概念図である。図８（ｂ）の例は、０に初期化さ
れたブロックポインタで指示された１番目のブロックの
ラベルが１であることを示している。なお、ここで言う
ブロック数とは１ライン内のブロック数である。

【００２９】〔ステップ２３〕ブロックボインタの示す
ブロック値とブロックポインタ＋１の示すブロック値を
比較する。同じならばステップ２４に進み、違う場合は
ステップ２８に進む。

【００３０】〔ステップ２４〕ブロックポインタを１だ
けインクリメントする。

【００３１】〔ステップ２５〕ブロックポインタがブロ
ック数−１でなければ、ステップ２３に戻る。ブロック
ポインタがブロック数−１であれば、すなわち、ライン
内の最後のブロックであれば、ステップ２６に進む。

【００３２】〔ステップ２６〕ラインポインタを１だけ
インクリメントする。

【００３３】〔ステップ２７〕インクリメントした結果
が最後のラインを越えていたら処理は終了する。そうで
なければステップ２２に戻る。

【００３４】〔ステップ２８〕ブロックポインタ＋１で
指示されるブロックの値が隣接するブロックの値と同じ
かどうか比較する。すなわち上下左右方向および斜め方
向のブロックと比較する。

【００３５】〔ステップ２９〕もしブロックポインタ＋
１で指示されるブロックの値が隣接するブロックの値と
同じでなければ、そのブロックは孤立したブロックとし
て判断し、ブロックポインタが示すブロック値で置き換
える。隣接するブロックに同じブロック値が１つでもあ
れば孤立したブロックとは判断せずステップ２４に戻
る。

【００３６】上記の処理（ステップ２１〜２９）を繰り
返すことで、対象物の選定（ラベル付け）を行なうとと
もに、孤立したブロックを除くことができる。また、対
象物の中に別の対象物が含まれる場合は、ブロックテー
ブルを検査すれば容易に判断できる。図９は、画像内の
孤立ブロックの除去の様子を示す説明図である。図９
（ａ）は原画像、同図（ｂ）は孤立ブロック除去前のブ
ロックテーブル、同図（ｂ）は孤立ブロック除去後のブ
ロックテーブルである。図９に示す例では、孤立して存
在していたラベル４のブロックがラベル３のブロックに
変更されている。

【００３７】〔ステップ５〕識別した対象物ごとに適し
た圧縮方法を判断する。

【００３８】対象物に適した圧縮方法は、対象物内に含
まれる全てのブロック内の画素値のヒストグラムを作成
することで判断する。ここでは特徴的に書いているが、
たとえば、図１０に示すように、ブロック内の各画素が
一つの画素値に集まっている場合には、文字等の２値画
像の可能性が高いのでランレングス圧縮に適していると
判断でき、図１１に示すようにブロック内の各画素が分
散している場合には、写真等の中間調画像の可能性が高
いのでＪＰＥＧ等の圧縮方法が適していると判断でき
る。この判断のもとにブロックに対して圧縮する。また
どのブロックをどの圧縮方法で圧縮したかを表すため
に、図１２に示すようなｍｘｎの圧縮テーブルに圧縮方
法を記述する。

【００３９】なお、上述したステップ１〜５の処理は、
対象物選定モジュール１により実行される。

【００４０】〔ステップ６〕圧縮データを有限な記憶領
域に格納する。

【００４１】原画像の先頭のブロックからステップ５で
の判断結果をもとにして、圧縮モジュール２，３，４に
よりブロックを圧縮する。圧縮したデータと圧縮テーブ
ルを記憶モジュール５の有限な記憶領域に格納する。ま
た圧縮方法によっては符号化テーブルや量子化テーブル
等も格納する。図１３は、記憶領域内のフォーマットの
一例を示す説明図である。圧縮データや符号化テーブ
ル、量子化テーブルは、原画像に依存しているため可変
であるが、ブロックテーブルは原画像に依存しないの
で、記憶領域の先頭に格納する。残りのスペースに圧縮
データや符号化テーブル、量子化テーブルを格納する
が、他に空いている領域がある場合は、そこに符号化テ
ーブルや量子化テーブルを作成し、最後に有眼な記憶領
域にコビーする。もし空いている領域が無い場合には有
限な記憶領域に直接作成する。

【００４２】〔ステップ７〕記憶鎮域に圧縮データが入
るか判断する。

【００４３】記憶領域が有限なため、圧縮データやテー
ブル等が格納しきれない場合が発生する。特に写真等の
ような複雑なイメージデータに関しては、このような記
憶領域の不足がしばしば起こりうる。記憶領域に圧縮デ
ータやテーブルが収まればステップ９に進むが、収まら
ない場合にステップ８に進む。記憶領域に所定のデータ
が収まるか否かの判断及び後述する圧縮方法の変更の指
示は、格納状態判断モジュール７が行なう。

【００４４】〔ステップ８〕圧縮率を変えて圧縮し直
す。

【００４５】格納すべきデータが、記憶領域からはみ出
した場合には、圧縮率を変えて各ブロックを圧縮し直
す。複数のグループに分けたブロックのうち、特にイメ
ージデータを多く含んでいるブロックについて圧縮率を
上げる方法で圧縮し直す。例えば、イメージデータに関
しては解像度を落として圧縮を行なう。解像度変換の技
術は周知であるので、ここでは詳細には説明しないが、
たとえば、単純に画像の画素を間引く方法等が考えられ
る。この解像度を落として圧縮することを、圧縮を担当
するモジュール２，３，４に指示する。

【００４６】これと並行して、ステップ３で行った手順
においてグループを８つに分けたことから、それを４つ
に分ける方法に変更する。ブロック数のグループ数を少
なくした場合には、ブロック間の標準偏差のばらつきが
なくなる。したがって、同じ方法の圧縮方法が適用可能
となり、グループ数を少なくすることにより圧縮率の向
上を期待できる。この場合にはステップ３の処理からや
り直す。なお、解像度を落とすことでデータが記憶領域
に入りきる場合には、このグループ数の変更の処理は不
要である。

【００４７】〔ステップ９〕データの転送 上述のようにして生成したデータを転送する前に、有限
な記憶領域全体を圧縮してデータ量が減る場合には有限
な記憶領域全体を圧縮してから転送する。記憶領域全体
を圧縮する場合には、伸長側のモジュール６が記憶領域
全体を圧縮しているかどうか判断できるように最初にフ
ラグを転送してから圧縮データを送信する。

【００４８】〔ステップ１０〕データの伸長 データを伸長するモジュールは、圧縮データのブロック
テーブルに沿って圧縮データを伸長していく。伸長は圧
縮と逆の処理を行なうことにより実現する。

【００４９】

【発明の効果】本発明においては、画像の性質に応じて
画像を複数の対象物に分割し、各対象物ごとにそれぞれ
適した圧縮方法を選択して記憶領域に収めると共に、記
憶領域に収まりきれない場合には、収まるまで圧縮方法
を変更するようにしたので、圧縮データを、予め決めら
れた一定記憶領域内に収めることができる。したがっ
て、大容量のメモリが不要となり、特に、３色或いは４
色分のメモリを必要とするフルカラープリンタの製造コ
ストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の画像データ圧縮装置における処理の
手順を示す概念図である。

【図２】 本発明の画像データ圧縮装置の実施例を示す
ブロック図である。

【図３】 本発明の画像データ圧縮装置における処理の
手順を示すフローチャートである。

【図４】 ブロックテーブルの説明図である。

【図５】 ブロック毎のヒストグラムを示すグラフであ
る。

【図６】 ラベルに対する画素値の範囲テーブルの説明
図である。

【図７】 対象物を判定するフローチャートである。

【図８】 ラインポインタとブロックポインタの概念図
である。

【図９】 孤立ブロックの変更の様子を示す説明図であ
る。

【図１０】 ランレングスによる圧縮に適したヒストグ
ラムを示すグラフである。

【図１１】 ＪＰＥＧによる圧縮に適したヒストグラム
を示すグラフである。

【図１２】 圧縮方法を記述したテーブルを示す説明図
である。

【図１３】 記憶領域内のフォーマットを示す説明図で
ある。

【図１４】 従来技術における圧縮の手順を示す概念図
である。

【図１５】 画像データを複数の画素から構成されるブ
ロックに分割していることを示す説明図である。

【図１６】 画像データと、ブロック毎に対象物と対象
物でない部分に分けられたテーブルとの関係を示してい
る。

【符号の説明】

１…対象物選定モジュール、２，３，４…圧縮モジュー
ル、５…記憶モジュール、６…伸長モジュール、７…格
納状態判断モジュール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 7/24

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原画像を複数のブロックに分割するブロ
   ック分割手段と、 各ブロックの画像的性質を調べて各ブロックをその性質
   毎にそれぞれ異なる対象物として識別する対象物識別手
   段と、 前記対象物ごとにそれぞれ異なる圧縮方法で圧縮して圧
   縮データを得る圧縮手段と、 前記圧縮データを格納する記憶手段と、 前記圧縮データが前記記憶手段の記憶領域内に収まるか
   否かを判断する手段と、 前記記憶領域に圧縮データが収まらない場合には前記圧
   縮手段における圧縮方法を変更する手段とを備えたこと
   を特徴とする画像データ圧縮装置。