JPH08202881A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像圧縮を行う上で圧縮率向上および画質劣
化抑制を図ることができる平滑化処理を行う画像処理装
置を提供すること。 【構成】 本発明の画像処理装置１は、入力される２次
元画像を所定単位のブロック領域に分割するブロック入
力回路６０ａ、６１ａと、このブロック領域内の各画像
データに基づく画像の特徴量を算出する特徴量算出回路
６０ｂ、６１ｂと、算出された特徴量に基づいてブロッ
ク領域での平滑化を行うか、ブロック入力回路６０ａ、
６１ａに対してそのブロック領域をさらに細かく分割さ
せるかの判定を行う判定回路６０ｃ、６１ｃと、所定の
ブロック領域で平滑化処理を行うブロック平均値置換回
路６０ｅ、６１ｅとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２次元画像に対する種
々の処理を行うに先立ち前処理としてその２次元画像を
平滑化処理するための画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】２次元画像データをハードディスクなど
の一定容量の記憶装置に蓄積する場合や、決められた伝
送量内でのデータ伝送を行う場合には、元の２次元画像
データに対して圧縮処理を施して、蓄積効率や伝送効率
の向上を図る画像処理が行われる。この圧縮処理の対象
となる２次元画像データとしては、コンピュータ等によ
り生成される画像（コンピュータグラフィックスによる
画像）と、スキャナ等の光学読み取り装置によって得ら
れる読み取り画像（スキャンインによる画像）とに大別
される。

【０００３】コンピュータグラフィックスによる画像で
は比較的均一値領域が多いため、可逆圧縮処理を施すこ
とで圧縮効率を高めるが、スキャンインによる画像では
光学読み取りスキャナ等の読み取りによる歪みやノイズ
によって画像の不均一化が生じ、可逆圧縮処理では圧縮
効率を高めることができない。そこで、人の視覚的冗長
度を抑制して圧縮率を向上させる非可逆圧縮処理を用い
ることでスキャンインによる画像に対しての圧縮効率を
高めることができるが、コンピュータグラフィックスに
よる画像に対してこのような非可逆圧縮処理を施すとグ
ラデーションでのブロック歪みや疑似輪郭等が発生した
り、微細な画像構造の欠落による画質劣化を伴うことに
なる。

【０００４】したがって、同一ページ内にコンピュータ
グラフィックスによる画像とスキャンインによる画像と
が混在している場合、例えばページ全面に対して可逆圧
縮処理を施すとスキャンインによる画像領域での圧縮率
低下が発生し、反対にページ全面に対して非可逆圧縮処
理を施すと全体の圧縮率は向上するもののコンピュータ
グラフィックスによる画像の画質劣化を招くことにな
る。

【０００５】そこで、このようなコンピュータグラフィ
ックスによる画像とスキャンインによる画像とが同一ペ
ージ内に混在するような２次元画像を適応的に圧縮する
という観点から、特開平４−９６５７６号公報に開示さ
れている画像伝送装置および画像伝送方法では、コンピ
ュータグラフィックスから成る画像領域とスキャンイン
から成る画像領域とを区別するための属性識別信号を設
け、この信号を参照することで可逆圧縮処理と非可逆圧
縮処理とを同一ページ内で切り換えるようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな圧縮処理においては異なる２つの圧縮方式による符
号が同一ページ内に混在する形となるため、符号データ
の取扱いや処理機構が煩雑になる。しかも、符号データ
とは別に属性識別信号を保存する必要があるので全体の
データ量の増加を招くという問題が生じる。例えば、４
００ｄｐｉ、Ａ３原稿分の属性識別信号は４Ｍバイトも
必要となる。また、属性識別信号は何らかの手段により
生成しなければならず、このような手段を備えることで
処理規模の増大を招くことになる。

【０００７】この属性識別信号を画像処理によって自動
的に生成する考えもあるが、画像の局所的性質のみでコ
ンピュータグラフィックスによる画像とスキャンインに
よる画像とを識別するのには限界があり、要求どうりの
識別結果を得るのが困難である。そこで、圧縮処理とし
て可逆圧縮処理のみを用い、前処理として平滑化を行う
ことで圧縮率を高める技術が特公平６−９０６１号公報
に開示されている。しかし、この平滑化処理では周辺の
数画素のみを参照して平滑化を行っているため、画像の
細部構造が失われやすく画像劣化を生じる場合が多い。
しかも、網点領域に対して十分な平滑化が行われないた
め、圧縮率の向上が困難となる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために成された画像処理装置である。すな
わち、本発明は、入力された２次元画像の各画像データ
における平滑化処理を行うための画像処理装置であっ
て、２次元画像を所定単位のブロック領域に分割するブ
ロック化手段と、このブロック領域内の各画像データに
基づく画像の特徴量を算出する特徴量算出手段と、算出
された特徴量に基づいてブロック領域での平滑化を行う
か、ブロック化手段に対してそのブロック領域をさらに
細かく分割させるかの判定を行うブロック判定手段と、
ブロック判定手段からの指示に応じて所定のブロック領
域で平滑化処理を行うブロック平滑化手段とを備える構
成となっている。

【０００９】

【作用】本発明では、２次元画像をブロック化手段によ
り所定単位のブロック領域に分割し、特徴量算出手段に
てそのブロック領域における特徴量を算出している。こ
の特徴量はブロック領域の平坦度を示すものであり、ブ
ロック判定手段によってそのブロック領域での平滑化を
行うか、そのブロック領域をさらに細かく分割させるか
の判定の基礎となるものである。つまり、この特徴量に
基づいて対象となるブロック領域がその単位で平滑化す
べきか否かを判定し、平滑化すべきでない場合にはその
ブロック領域をさらに細かく分割して同様な判定を行う
ことになる。これにより、種々の画像が混在している場
合であってもその画像の平坦度に応じた大きさでの平滑
化を行うことができるようになる。

【００１０】

【実施例】以下に、本発明における画像処理装置の実施
例を図に基づいて説明する。図１は本発明の一実施例に
おける画像処理装置の主要部を説明するブロック図、図
２はブロック領域分割を説明する図、図３は画像処理装
置の全体構成図である。先ず、画像処理装置の主要部を
説明するに先立ち、画像処理装置の全体構成を説明す
る。図２に示すように、この画像処理装置１は、スキャ
ナ等の光学読み取り装置から成る画像入力装置２と、ス
キャンインした２次元画像（以下、単にスキャンイン画
像と言う。）に対するＭＴＦ補正や階調補正等を行う画
像補正回路３と、コンピュータグラフィックス等から成
る画像（以下、単にＣＧ画像と言う。）を生成する画像
生成装置４と、スキャンイン画像とＣＧ画像との合成を
行う画像合成装置５とを備えている。

【００１１】さらに、画像処理装置１は、画像合成装置
５によって生成されるスキャンイン画像とＣＧ画像とが
混在した２次元画像に対して階層的なブロック平滑処理
を行う階層的ブロック平滑化回路６と、平滑化された２
次元画像に対して可逆圧縮伸長処理を行う可逆圧縮伸長
回路７と、ハードディスク等から成る画像蓄積装置８
と、可逆圧縮伸長回路７から得た画像データのＭＴＦ補
正や階調補正等を行う画像補正回路９と、補正後の画像
データを出力する画像出力装置１０とを備えた構成とな
っている。

【００１２】本実施例における画像処理装置１では、こ
のような構成のうちの階層的ブロック平滑化回路６に特
徴がある。すなわち、階層的ブロック平滑化回路６は、
図２に示すような階層的なブロック領域分割を２次元画
像に対して施し、所定単位に分割されたブロック領域で
の平滑化処理を行っている。階層的ブロック平滑化回路
６は、例えば２次元画像における画像データをＮ画素×
Ｍ画素から成るＮ×ＭブロックＢ１に分割したり、必要
な場合にはこのＮ×ＭブロックＢ１をさらにＮ／２×Ｍ
／２ブロックＢ２、Ｎ／３×Ｍ／３ブロックＢ３…Ｎ／
ｎ×Ｍ／ｎブロックＢｎに分割して平滑化処理を行う。

【００１３】次に、本実施例における画像処理装置１の
主要部である階層的ブロック平滑化回路６について詳し
く説明する。階層的ブロック平滑化回路６は、図１に示
すように、主として第０階層ブロック処理回路６０、第
１階層ブロック処理回路６１、第２階層ブロック処理回
路６２…を備えた構成となっている。また第０階層ブロ
ック処理回路６０は、Ｎ×Ｍブロック入力回路６０ａ、
特徴量算出回路６０ｂ、判定回路６０ｃ、選択回路６０
ｄ、ブロック平均値置換回路６０ｅを備えている。

【００１４】さらに、第１階層ブロック処理回路６１に
おいては、Ｎ／２×Ｍ／２ブロック入力回路６１ａ、特
徴量算出回路６１ｂ、判定回路６１ｃ、選択回路６１
ｄ、ブロック平均値置換回路６１ｅを備えた構成となっ
ており、図示しないが同様な回路が４個設けられてい
る。また、第２階層ブロック処理回路６２においては、
図示しないＮ／３×Ｍ／３ブロック処理回路を備え、同
様な回路が１６個設けられており、以下、図示しない第
ｎ階層ブロック処理回路まで同様な構成で各々（ｎ＋
１）² 個設けられた構成となっている。

【００１５】この階層的ブロック平滑化回路６（図３参
照）に入力された２次元画像は、先ずＮ×Ｌの帯状メモ
リに一時蓄積される。そして、この帯状メモリに蓄積さ
れた２次元画像はさらにＮ×Ｍブロック入力回路６０ａ
にてＮ×Ｍ画素から成るブロック（図２に示すＮ×Ｍブ
ロックＢ１参照）に分割される。例えば、４００ｄｐｉ
から成る画像の場合、Ｎ＝６４、Ｍ＝６４、Ｌ＝３４０
０とする。ブロック入力された画像は、先ず第０階層ブ
ロック処理回路６０の特徴量算出回路６０ｂに入力され
る。

【００１６】この特徴量算出回路６０ｂでは、入力され
たブロックの画像データに基づきその画像の平坦度を示
す量を算出している。判定回路６０ｃは、この特徴量算
出回路６０ｂからの出力である平坦度を示す量を受け
て、そのブロックにおける平滑化処理を行うか、または
そのブロックをさらに細かく分割するかの判定を行って
選択回路６０ｄへその信号を出力している。ブロック平
均値置換回路６０ｅは、選択回路６０ｄからの信号に基
づいて、ブロック内全画素データをブロック平均値に置
換することで平滑化処理を実現している。

【００１７】また、判定回路６０ｃにて、ブロックをさ
らに細かく分割すると判定された場合には、選択回路６
０ｄから第１階層ブロック処理回路６１へＮ×Ｍブロッ
クの画像データがそのまま出力される。このＮ／２×Ｍ
／２ブロック入力回路６１ａにてＮ×ＭブロックがＮ／
２×Ｍ／２ブロックすなわち４分割され、全てのＮ／２
×Ｍ／２ブロックに対して先と同様な判定が行われるこ
とになる。このため、第１階層ブロック処理回路６１
は、分割された全てのＮ／２×Ｍ／２ブロックの平坦度
判定を行うため、図１に示す回路が４個設けられること
になる。

【００１８】さらに、第１階層ブロック処理回路６１で
も平滑化を行わないと判定された場合には、第２階層ブ
ロック処理回路６２にＮ／２×Ｍ／２ブロックから成る
画像データがそのまま出力される。ここで、さらに細か
く分割（Ｎ／３×Ｍ／３ブロックに分割）され、全ての
Ｎ／３×Ｍ／３ブロックに対して同様な判定が行われ
る。このため、第１階層ブロック処理回路６１は図１に
示す回路が１６個設けられることになる。平滑化を行わ
ないと判定された場合には同様な分割をブロックサイズ
が２×２になるで繰り返して行う。なお、２×２ブロッ
クにおいても平滑化しないと判定された場合には、２×
２ブロックの画像データをそのまま出力する。そして、
最終的には、各階層ブロック処理回路から出力された画
像データをＮ×Ｍブロックで出力し、Ｎ×Ｌバンドでの
データ出力を行う。

【００１９】このように、本実施例における画像処理装
置１（図３参照）では、分割されたブロックにおける画
像の平坦度に応じて平滑化するか否かを判定し、平滑化
しない場合には、第０階層ブロック処理回路６０、第１
階層ブロック処理回路６１…第ｎ階層ブロック処理回路
（図示せず）まで階層的にブロック分割を行い、個々の
ブロックでの平滑化処理を施すようにしている。これに
よって、画像の平坦度に応じたブロックでの適応的な平
滑化処理が行えるようになる。なお、平滑化処理として
は、線形平滑化、非線形平滑化のいずれを用いてもよ
い。

【００２０】次に、ブロック領域を平滑化するか否かの
判定の基準となる特徴量算出と判定論理の説明を行う。
図４は特徴量算出および判定回路のブロック図である。
このブロック化回路１１は、図１に示す各階層ブロック
処理回路６０、６１、６２…の各ブロック入力回路６０
ａ、６１ａ…に対応している。また、エッジ量算出回路
１２および網点量算出回路１３は、図１に示す各特徴量
算出回路６０ｂ、６１ｂに対応し、エッジ領域判定回路
１４、網点領域判定回路１５、平坦領域判定回路１６お
よびブロック判定回路１７は図１に示す各判定回路６０
ｃ、６１ｃに対応している。

【００２１】例えば、ブロック化回路１１にてＮ×Ｍブ
ロックの分割を行い、このブロックで平滑化処理を行う
か否かの判定をする場合、先ず、エッジ量算出回路１２
にてそのブロックにおける画像データに基づいたエッジ
量の算出を行う。エッジ量は公知の２次微分を用いる
が、ノイズに対する耐性を向上させるためソーベルオペ
レータを用いても良い。

【００２２】ここで算出された１画素毎のエッジ量はエ
ッジ領域判定回路１４に入力される。ここでは各画素で
のエッジ量をＮ×Ｍブロック内全画素について加算し、
その総和が一定値以上であればこのブロックをエッジ領
域であると判定している。エッジ領域判定回路１４は、
対象となるブロックをエッジ領域であると判定した場合
に「１」を出力し、エッジ領域でないと判定した場合に
「０」を出力する。なお、第ｎ階層ブロック処理回路に
おいては、第０階層ブロック処理回路６０（図１参照）
にて算出された各画素毎のエッジ量を使用して、その階
層における複数のブロック領域での判定を行うようにす
る。

【００２３】次に、入力されたＮ×Ｍブロックにおける
画像データに基づき網点量の算出を行う。網点量を算出
するにはＮ×Ｍブロックにおける画像データを網点量算
出回路１３に入力し、以下に示す回路を用いて対象ブロ
ックが所定の網点を有するか否かの判定を行っている。
図５は網点算出および判定回路のブロック図である。こ
の回路は、５×５コンボリューション回路１５ａ、３×
３コンボリューション回路１５ｂ、減算器１５ｃ、比較
器１５ｄ、計数器１５ｅ、比較器１５ｆから構成されて
いる。また、図６はコンボリューションのウインドウを
示す図で、（ａ）は５×５のウインドウ、（ｂ）は３×
３のウインドウである。

【００２４】このような回路によってブロックにおける
網点の有無を判定するには、Ｎ×Ｍブロックのうちの５
×５画素の画像データを５×５コンボリューション回路
１５ａに入力し、図６（ａ）に示す５×５ウインドウに
示す各係数と、対応する画素の画像データとの積算およ
び加算を行いその結果を減算器１５ｃへ送る。一方、Ｎ
×Ｍブロックのうちの３×３画素の画像データを３×３
コンボリューション回路１５ｂに入力し、図６（ｂ）に
示す３×３ウインドウに示す各係数と、対応する画素の
画像データとの積算および加算を行いその結果を減算器
１５ｃへ送る。

【００２５】減算器１５ｃでは５×５コンボリューショ
ン回路１５ａからの出力と３×３コンボリューション回
路１５ｂからの出力との差分値（絶対値）を算出し、所
定のしきい値ｔｈ１との比較を行う。そして、この差分
値がしきい値ｔｈ１より大きい場合には「１」を、それ
以外の場合には「０」を計数器１５ｅに与える。つま
り、この差分値がある一定値以上の場合には網点画素候
補として判定し、この計数を対象ブロック内で順次行う
ようにする。計数器１５ｅによるカウント値は比較器１
５ｆに設定されたしきい値ｔｈ２と比較され、このカウ
ント値がしきい値ｔｈ２より大きい場合にＮ×Ｍブロッ
クが網点領域であると判定する。この場合には比較器１
５ｆから「１」を出力し、これ以外の場合には「０」を
出力する。

【００２６】なお、第ｎ階層ブロック処理回路において
は、第０階層ブロック処理回路６０（図１参照）におい
て算出された各画素毎の網点量を使用し、その階層にお
ける複数のブロック領域の判定を行うようにする。ま
た、ここで説明したコンボリューションのウインドウサ
イズは５×５および３×３に限定されず、一般的にはｎ
×ｍおよび（ｎ−ａ）×（ｍ−ａ）のウインドウサイズ
の組合せを用いればよい。さらに、網点量算出回路１３
（図１３参照）は一系統に限るものではなく、ウインド
ウサイズの組合せの異なる複数の回路を並列に設けて処
理してもよい。

【００２７】このようにして網点領域の判定が行われ、
図４に示すブロック判定回路１７へ「１」または「０」
のデータが送られることになる。次に、図４に示す平坦
領域判定回路１６では、Ｎ×Ｍブロックの画像データに
おける分散値を算出し、この分散値が一定値以下であれ
ば対象ブロックが平坦領域であると判定し、この場合に
「１」を出力する。反対に分散値が一定値よりも大きく
なる場合は対象ブロックが平坦領域でないと判定し、
「０」を出力する。

【００２８】ブロック判定回路１７では、先に説明した
エッジ領域判定回路１４、網点領域判定回路１５、平坦
領域判定回路１６からの３つの出力値に応じて対象ブロ
ックを平滑化するか否かの判定を行う。図７は、図４に
示すエッジ領域判定回路１４、網点領域判定回路１５、
平坦領域判定回路１６からの３つの出力値に応じたブロ
ック判定回路１７の判定結果を示す論理表である。

【００２９】すなわち、ブロック判定結果は、対象ブロ
ックがエッジ領域でなく（エッジ領域判定回路出力が
「０」）、かつ平坦領域である（平坦領域判定回路出力
が「１」）場合と、対象ブロックが網点領域である（網
点領域判定回路出力が「１」）場合とにおいてのみ平滑
化処理を行うことを示す値「１」を出力し、それ以外の
場合は平滑化処理を行わないで対象ブロックをさらに細
かく分割することを示す値「０」を出力する。

【００３０】つまり、対象ブロックがエッジ領域でなく
かつ平坦領域である場合は、ブロック内において階調差
が大きくないことを示しており、この単位のブロックで
平滑化処理を施しても画像劣化があまり生じないことに
なる。また、対象ブロックが網点領域である場合には、
この単位のブロックで平滑化処理を施すことで圧縮率を
向上させることが可能となる。一方、これら以外の場合
は対象ブロックがエッジ領域か平坦領域でない場合であ
り、この単位のブロックで平滑化処理を施しても圧縮率
の向上につながらない。そこで、さらなるブロックの分
割を行うようにする。

【００３１】図１に示す判定回路６０ｄ、６１ｄは、図
４に示すブロック判定回路１７からの出力値（図７に示
す論理表のブロック判定結果）を受けて、これが「１」
の場合にブロック平均値置換回路６０ｅ、６１ｅへ指示
を与える。そして、このブロック平均値置換回路６０
ｅ、６１ｅにて対象ブロックの画像データを平均値置換
する処理を行う。一方、図４に示すブロック判定回路１
７からの出力値が「０」であった場合、図１に示す判定
回路６０ｄ、６１ｄは対象ブロックの画像データをその
まま次の階層ブロック処理回路へ送る処理を行う。

【００３２】これによって、平滑化されなかったブロッ
クはさらに細かく分割され、その分割されたブロックに
おいて同様な処理を行うことになる。つまり、本実施例
における画像処理装置１では、２次元画像を階層的なブ
ロックに分割し、各ブロックの平坦度に応じて平滑化処
理を行うか否かの判定を行っている。このような平滑化
を行うことにより、スキャンイン画像とＣＧ画像とが同
一ページ内に混在している場合であっても画像の細部構
造を損なうことなくノイズ成分の除去することができ、
画質劣化をともなうことなく可逆圧縮処理における圧縮
率向上を図ることが可能となる。

【００３３】なお、本実施例における画像処理装置で適
応される可逆圧縮処理は、ＭＨ（Modified Huffman）符
号化、ＭＲ（Modified READ ）符号化、ＭＲ（Modified
MR）符号化、予測符号化、算術符号化、あるいはLempe
l-Zivのようないずれの符号化であってもよい。また、
本実施例ではＮ×ＭブロックとしてＮ＝Ｍの場合を示し
たがこれ以外であっても同様である。さらに、Ｎ×Ｍブ
ロックを順に４分割していく例を示したがこれは一例で
あり、４分割以外であっても同様である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の画像処理装
置によれば次のような効果がある。すなわち、本発明で
は入力される２次元画像に対して階層的ブロック分割を
行い、平坦度に応じた単位ブロックでの平滑化を行って
いるため、スキャンイン画像やＣＧ画像が混在する画像
であっても、両画像の細部構造を損なうことなく、ノイ
ズ成分の除去を行うことが可能となる。このため、両画
像に同じ可逆圧縮処理を施しても圧縮率の向上および高
画質化を図ることが可能となる。また、同一ページ内で
圧縮方式を切り換える必要がなくなるため、装置構成を
簡素化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施例の主要部を説明するブロック図であ
る。

【図２】 ブロック領域分割を説明する図である。

【図３】 画像処理装置の全体構成図である。

【図４】 特徴量算出および判定回路のブロック図であ
る。

【図５】 網点量算出および判定回路のブロック図であ
る。

【図６】 コンボリューションのウインドウを示す図
で、（ａ）は５×５、（ｂ）は３×３のウインドウであ
る。

【図７】 ブロック判定に使用される論理表である。

【符号の説明】 １ 画像処理装置 ２ 画像入力装置 ３ 画像補正回路 ４ 画像生成装置 ５ 画像合成装置 ６ 階層的ブロック
平滑化回路 ７ 可逆圧縮伸長回路 ８ 画像蓄積装置 １０ 画像出力装置 １２ エッジ量算出
回路 １３ 網点量算出回路 １４ エッジ領域判
定回路 １５ 網点領域判定回路 １６ 平坦領域判定
回路 １７ ブロック判定回路

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年５月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】 ブロック判定に使用される論理を示す図表で
ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された２次元画像の各画像データに
   おける平滑化処理を行うための画像処理装置であって、 前記２次元画像を所定単位のブロック領域に分割するブ
   ロック化手段と、 前記ブロック領域内の各画像データに基づく画像の特徴
   量を算出する特徴量算出手段と、 前記特徴量に基づいて前記ブロック領域での平滑化を行
   うか、前記ブロック化手段に対して該ブロック領域をさ
   らに細かく分割させるかの判定を行うブロック判定手段
   と、 前記ブロック判定手段からの指示に応じて所定のブロッ
   ク領域で平滑化処理を行うブロック平滑化手段とを備え
   ていることを特徴とする画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記ブロック判定手段は、前記特徴量と
   して前記ブロック領域の各画像データから求められるエ
   ッジ量および平坦度を示す量と、該ブロック領域の各画
   像データから求められる網点を示す量とに基づいて該ブ
   ロック領域での平滑化を行うか、前記ブロック化手段に
   対して該ブロック領域をさらに細かく分割させるかの判
   定を行うことを特徴とする請求項１記載の画像処理装
   置。