JPH0993440A - 多値画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像の種類に応じ、画質の良好な白黒多値画
像またはカラー多値画像を得ることができる多値画像処
理装置を提供することを目的としている。 【解決手段】 算術符号処理により符号化圧縮されたデ
ータから白黒多値画像を再生するときに、その画像種類
に応じた画像処理を適用するので、再生画像の画質を良
好にすることができるという効果を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１画素あたり複数
ビットからなる白黒多値画像から、同一ビット順位のビ
ットデータを画素毎に取り出してビットプレーンを形成
し、おのおののビットプレーンについて算術符号処理し
て形成された多値画像符号データに対し、上記算術符号
処理の逆処理である算術復号処理を適用し、原画像を再
生する多値画像処理装置、および、複数の色成分で、か
つ、１画素あたり複数ビットからなるカラー多値画像か
ら、各色成分について、同一ビット順位のビットデータ
を画素毎に取り出してビットプレーンを形成し、おのお
ののビットプレーンについて算術符号処理して形成され
たカラー多値画像符号データに対し、上記算術符号処理
の逆処理である算術復号処理を適用し、原画像を再生す
る多値画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、データ通信やデータ処理の多様化
に伴い、例えば、ファクシミリ装置などでやりとりした
り、あるいは、パーソナルコンピュータ装置で処理する
文書として、１画素あたり複数ビットからなる白黒多階
調画像、あるいは、複数の色成分からなるとともに１つ
の色成分が１画素あたり複数ビットからなるカラー多階
調画像を用いたいという要請がある。

【０００３】ここで、周知のように、画像データのデー
タ量は非常に大きいため、これをそのままの状態でデー
タ処理すると、例えば、蓄積するために必要な記憶装置
の容量が膨大になったり、データ処理に要する時間が過
大になったりするので、通常、画像データを符号化圧縮
してデータ量を削減した状態で、データ通信したり蓄積
している。とくに、白黒多階調画像やカラー多階調画像
は、１画素あたりのビット数が多いので、より高能率に
符号化圧縮できる符号化方式が要求されている。

【０００４】例えば、白黒多階調画像を符号化圧縮する
ときには、１画素あたり複数ビットデータをそのままの
状態で取り扱う符号化方式（いわゆるＪＰＥＧ方式）
と、白黒多階調画像で同一ビット順位のビットデータを
画素毎に取り出してビットプレーンを形成し、おのおの
のビットプレーン毎に二値符号化処理して、原画像を符
号化圧縮するいわゆるビットプレーン方式の符号化方式
の２種類がある。後者の符号化方式では、二値符号化処
理として、適宜な二値画像符号化方式、例えば、ＭＨ方
式、ＭＲ方式、ＭＭＲ方式、ＪＢＩＧ方式などが採用さ
れる。

【０００５】ここで、上述した前者の符号化方式では、
人間の視覚特性を利用して画質を損なわない程度に原画
の情報量を一部削減するいわゆるロッシー符号化方式で
あるため、再生画像における文字画像がぼやけたり、あ
るいは、符号化圧縮率を大きくすると再生画像の画質が
極端に悪くなるという事情があり、また、後者の符号化
方式では、白黒多階調画像を符号化圧縮するときの符号
化圧縮率が前者の符号化方式に比べて若干劣るという事
情がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、符号データ
を復号して再生画像を処理する場合、出力画像の特徴が
出力手段により適切にあらわされるようにするために、
出力手段の出力特性と、画像の種類に応じて、出力画像
を前処理することがなされることがある。

【０００７】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、画像の種類に応じ、画質の良好な白黒多値画
像またはカラー多値画像を得ることができる多値画像処
理装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、１画素あたり
複数ビットからなる白黒多値画像から、同一ビット順位
のビットデータを画素毎に取り出してビットプレーンを
形成し、おのおののビットプレーンについて算術符号処
理して形成された多値画像符号データに対し、上記算術
符号処理の逆処理である算術復号処理を適用し、原画像
を再生する多値画像処理装置において、おのおののビッ
トプレーンの符号データについて上記算術復号処理を適
用して元の二値画像データを形成する算術復号化処理手
段と、上記算術復号化処理手段の復号化処理時に判定し
た状態毎に、おのおのの状態でのシンボル出現確率を収
集して統計する状態確率統計手段と、上記状態確率統計
手段の統計結果に基づいて、処理対象の画像の種別を判
定する画像判定手段と、上記画像判定手段が判定した画
像の種別に基づき、全てのビットプレーンについて上記
算術復号化処理手段が形成して得た復号多値画像データ
を画像処理する画像処理手段を備えたものである。

【０００９】また、複数の色成分で、かつ、１画素あた
り複数ビットからなるカラー多値画像から、各色成分に
ついて、同一ビット順位のビットデータを画素毎に取り
出してビットプレーンを形成し、おのおののビットプレ
ーンについて算術符号処理して形成されたカラー多値画
像符号データに対し、上記算術符号処理の逆処理である
算術復号処理を適用し、原画像を再生する多値画像処理
装置において、おのおののビットプレーンの符号データ
について上記算術復号処理を適用して元の二値画像デー
タを形成する算術復号化処理手段と、上記算術復号化処
理手段の復号化処理時に判定した状態毎に、おのおのの
状態でのシンボル出現確率を収集して統計する状態確率
統計手段と、上記状態確率統計手段の統計結果に基づい
て、処理対象の画像の種別を判定する画像判定手段と、
上記画像判定手段が判定した画像の種別に基づき、全て
の色成分の全てのビットプレーンについて上記算術復号
化処理手段が形成して得た復号カラー多値画像データを
画像処理する画像処理手段を備えたものである。

【００１０】また、前記画像判定手段は、所定の上位ビ
ットのビットプレーンに対応した統計結果にあらわれる
文字画像の特徴に対応した所定の状態の劣勢シンボル出
現確率が所定値よりも小さくなっているときには、その
処理対象の画像が文字画像であると判定し、上記所定の
上位ビットのビットプレーンに対応した統計結果にあら
われる上記所定の状態の劣勢シンボル出現確率が所定値
以上になっているときには、その処理対象の画像が写真
画像であると判定するものである。

【００１１】また、前記画像判定手段は、最上位ビット
のビットプレーンに対応した統計結果にあらわれる文字
画像の特徴に対応した所定の状態の劣勢シンボル出現確
率が所定値よりも小さくなっているときには、その処理
対象の画像が文字画像であると判定し、最上位ビットの
ビットプレーンに対応した統計結果にあらわれる上記所
定の状態の劣勢シンボル出現確率が所定値以上になって
いるときには、その処理対象の画像が写真画像であると
判定するものである。

【００１２】また、前記画像判定手段は、最上位ビット
のビットプレーンに対応した統計結果にあらわれる劣勢
シンボルの出現確率がいずれかの状態に偏っているとき
には、その処理対象の画像が文字画像であると判定し、
最上位ビットのビットプレーンに対応した統計結果にあ
らわれる劣勢シンボルの出現確率がいずれの状態にも偏
っていないときには、その処理対象の画像が写真画像で
あると判定するものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施例を詳細に説明する。

【００１４】まず、本実施例で取り扱う符号化方式の基
本について説明する。

【００１５】本実施例では、白黒多値画像を符号化圧縮
するときには、同一ビット順位のビットデータを画素毎
に取り出してビットプレーンを形成し、おのおののビッ
トプレーン毎に二値符号化処理して、原画像を符号化圧
縮するいわゆるビットプレーン方式の符号化方式を採用
している。

【００１６】例えば、１画素あたり８ビットの多値画像
をビットプレーン方式で符号化するとき、図１に示すよ
うに、まず、８ビットの多値画像データから、その第８
ビット（ＭＳＢ）を取り出してビットプレーンＢＰ８を
形成し、第７ビットを取り出してビットプレーンＢＰ７
を形成し、以下、同様にして、第１ビット（ＬＳＢ）の
ビットプレーンＢＰ１まで形成する。

【００１７】このようにして形成した各ビットのビット
プレーンＢＰ８〜ＢＰ１は、二値画像データとして取り
扱うことができる。本実施例では、二値画像データを高
能率に圧縮する符号化方式として、いわゆるＪＢＩＧ方
式を用いる。

【００１８】ＪＢＩＧ方式の符号化方式では、画像をマ
ルコフモデルとみなし、その状態を認識した符号化を行
う。すなわち、モデルテンプレートを用いて、符号化対
象となっている注目画素の周囲の複数の参照画素を抽出
し、その抽出した複数の参照画素のビットパターン毎
に、注目画素の状態を予測し、その予測確率に基づい
て、ＱＭ−ｃｏｄｅｒ符号化処理を行うことで、二値画
像データを符号化圧縮する。

【００１９】ここで、ＱＭ−ｃｏｄｅｒ符号化方式の基
礎となっている算術符号について説明する。算術符号と
は、０以上１未満（［０，１））の数直線上の対応区間
（２進小数で［０．０…０，０．１…１））を各シンボ
ルの生起確率に応じて不等長に分割していき、対象シン
ボル系列を対応する部分区間に割り当て、再帰的に分割
を繰り返していくことにより得られた区間内に含まれる
点の座標を、少なくとも他の区間と区別できる２進小数
で表現してそのまま符号とするものである。

【００２０】例えば、符号化シンボル系列０１００を対
象とした二値算術符号化では、図２に示すような符号化
が行われる。

【００２１】同図において、例えば、第１シンボルの符
号化時には、全区間が０と１のシンボルの生起確率の比
にしたがってＡ（０）とＡ（１）に分割され、０の発生
により区間Ａ（０）が選択される。次に、第２シンボル
の符号化のさいには、その状態における両シンボルの生
起確率比によってＡ（０）がさらに分割され、発生シン
ボル系列に対応する区間としてＡ（０１）が選択され
る。このような分割と選択の処理のくり返しにより符号
化が進められる。

【００２２】この算術符号はいわゆる非ブロック符号で
あり、とくに、上述した予測符号化方式のように状態番
号（コンテクスト）に応じてシンボル（データの二値
（白黒）状態）の出現確率が変化する場合の符号化に適
しており、また、ＭＨ符号のようなランレングス符号に
比べて、符号器の規模や必要メモリ量などのハードウェ
アが小さくて済む、より高い効率が期待できる、およ
び、適用符号化が容易であるという利点がある。

【００２３】上述したＱＭ−ｃｏｄｅｒは、この算術符
号化をより少ないハードウェア資源を用いて実現し、か
つ、より高速な処理が可能なようにしたものである。な
お、通常は、画像データを直接算術符号化するのではな
く、予測符号化処理により画像データの各画素が劣勢シ
ンボルであるのか、あるいは、優勢シンボルであるのか
の判定を行なう前処理を行なう。ここで、劣勢シンボル
とは、そのときのコンテクストでの発生確率のより低い
シンボルをあらわし、優勢シンボルとは、そのときのコ
ンテクストでの発生確率のより高いシンボルをあらわ
す。したがって、劣勢シンボルあるいは優勢シンボルが
白画素または黒画素のいずれであるかは、そのコンテク
ストに応じて統計的に定められる。

【００２４】次に、ＱＭ−ｃｏｄｅｒの符号化／復号化
アルゴリズムについて説明する。

【００２５】符号化の初めでは、０以上１未満の数直線
を考える。この数直線の間隔をＡ、そのときのマルコフ
状態（初期状態では、状態０）に対応した劣勢シンボル
の発生確率をＱｅとすると、分割後の領域は、次式
（Ｉ）であらわされる。

【００２６】 ａ＝Ａ×（１−Ｑｅ） （ａ：優勢シンボルの領域の大きさ） ｂ＝Ａ×Ｑｅ （ｂ：劣勢シンボルの領域の大きさ） （Ｉ）

【００２７】ここで、最初のシンボルが０（優勢シンボ
ル）であった場合には、ａを新しいＡとして、１（劣勢
シンボル）であった場合には、ｂを新しいＡとしてさら
に分割を行なう。なお、符号化テーブルは、マルコフ状
態の状態番号と、確率Ｑｅとの関係、および、再正規化
処理発生時（後述）の状態推移のための情報などが組み
になって記憶されている。

【００２８】しかしながら、符号化時に乗算操作が行わ
れることは装置規模の面でも演算速度の面でも不利であ
る。また、無限長のシンボル系列を符号化するさい、小
さくなった領域を演算するためには無限長の演算用レジ
スタが必要となる。

【００２９】そこで、ＱＭ−ｃｏｄｅｒでは、分割後の
新しいＡが常に０．７５以上１．５未満の大きさになる
ように操作して、Ａを１に近似できるようにし、上述し
た式（Ｉ）を次式（ＩＩ）で近似する。

【００３０】 ａ＝Ａ−Ｑｅ ｂ＝Ｑｅ （ＩＩ）

【００３１】この近似に伴い、Ａの値が０．７５未満に
なったときには、Ａが０．７５以上１．５未満の値にな
るまでＡを左にビットシフトして拡大する再正規化処理
を行なう。この再正規化処理により、乗算を必要とする
演算を減算で実現できるとともに、有限長レジスタを用
いて演算を行なうことができる。また、再正規化処理を
行なうと、そのときのマルコフ状態と、処理対象のシン
ボルの優勢／劣勢の区別に応じて、次のマルコフ状態に
推移する。

【００３２】優勢シンボルの符号化処理は、例えば、図
３（ａ）に示すように行われ、また、劣勢シンボルの符
号化処理は、例えば、同図（ｂ）に示すように行われ
る。ここで、Ｃは符号をあらわし、その初期値は０であ
る。

【００３３】すなわち、優勢シンボルを符号化するとき
には、符号Ｃは変更せず（処理１０１）、領域Ａの値を
そのときのマルコフ状態に対応した確率Ｑｅだけ小さい
値に更新する（処理１０２）。このとき、領域Ａの値が
０．７５よりも小さいかどうかを調べて（判断１０
３）、判断１０３の結果がＹＥＳになるときには、領域
Ａの値および符号Ｃを再正規化処理するとともに状態推
移し（処理１０４）、１つの優勢シンボルの処理を終了
する。また、判断１０３の結果がＮＯになるときには、
処理１０４を行なわず、そのときのマルコフ状態を維持
する。

【００３４】また、劣勢シンボルを符号化するときに
は、符号Ｃの値を（Ａ−Ｑｅ）だけ増やして（処理２０
１）、領域Ａの値を確率Ｑｅの値に更新し（処理２０
２）、領域Ａと符号Ｃを再正規化処理するとともに状態
推移する（処理２０３）。

【００３５】このときに生成した符号Ｃは、領域のもっ
とも下の部分を示す２進小数値に一致する。また、再正
規化処理では、符号Ｃを領域Ａと同じ桁数左シフトして
拡大し、１を超えた部分の符号Ｃの値が、符号データと
して出力される。

【００３６】また、復号化処理の一例を図３（ｃ）に示
す。

【００３７】まず、符号Ｃが値（Ａ−Ｑｅ）よりも小さ
いかどうかを調べて（判断３０１）、判断３０１の結果
がＹＥＳになるときには、復号化対象となっている注目
画素を優勢シンボルとして判断し（処理３０２）、領域
Ａの値をそのときのマルコフ状態に対応した確率Ｑｅだ
け減じた値に更新する（処理３０３）。そして、更新し
た領域Ａの値が０．７５よりも小さくなったかどうかを
調べて（判断３０４）、判断３０４の結果がＹＥＳにな
るときには、領域Ａと符号Ｃを再正規化するとともにマ
ルコフ状態を推移して（処理３０５）、この１つのシン
ボルの復号化処理を終了する。また、判断３０４の結果
がＮＯになるときには、処理３０５を行なわず、そのと
きのマルコフ状態を維持する。

【００３８】また、判断３０１の結果がＮＯになるとき
には、注目画素を劣勢シンボルとして判断し（処理３０
６）、符号Ｃの値を（Ａ−Ｑｅ）だけ小さい値に更新す
るとともに（処理３０７）、領域Ａを確率Ｑｅの値に更
新し（処理３０８）、領域Ａと符号Ｃを再正規化すると
ともにマルコフ状態を推移して（処理３０９）、この１
つのシンボルの復号化処理を終了する。

【００３９】このようにして、ＱＭ−ｃｏｄｅｒの符号
化時では、優勢シンボルがあらわれたときには符号Ｃが
変化しないとともに、再正規化処理が行われる可能性が
少なく、また、劣勢シンボルがあらわれると即再正規化
処理が行われるとともに符号データが形成される。

【００４０】したがって、劣勢シンボルの出現頻度が小
さくなるように前処理である予測符号化処理を行なう
と、符号化効率が向上するとともに、処理速度も向上す
る。

【００４１】この予測符号化処理に用いる用いるテンプ
レートの一例を図４に示す。このテンプレートは、ＪＢ
ＩＧ方式で基本（デフォルト）として用いられるいわゆ
るＪＢＩＧデフォルト３ラインテンプレートである。こ
のテンプレートは、注目画素の周囲の１０画素を参照画
素として抽出するので、この場合、その参照画素のビッ
トパターンに応じて１０２４個の状態（コンテクスト）
が判定される。

【００４２】図５は、ＪＢＩＧ方式を適用して多値画像
データを符号化圧縮する多値符号化装置の一例を示して
いる。

【００４３】同図において、画像入力部１を介して、例
えば、８ビット幅の多値画像データＰＸが入力されて、
ビットプレーン展開部２に加えられる。ビットプレーン
展開部２は、多値画像データをビットプレーンに展開す
るものであり、おのおののビットプレーンのデータは、
ビットプレーンメモリ３に記憶される。

【００４４】データ参照部４は、符号化対象となってい
る注目画素のデータをビットプレーンメモリ３から読み
出し、注目画素データＤＸとして算術符号エンジン５に
出力するとともに、そのときの注目画素について所定の
テンプレートを適用し、複数の参照画素のデータをビッ
トプレーンメモリ３から読み出し、参照画素データＤＲ
として確率評価器６に出力する。

【００４５】確率評価器６は、入力した参照画素データ
ＤＲに基づいて、コンテクストを判定し、おのおののコ
ンテクストについて、劣勢シンボル（または優勢シンボ
ル）の確率推定値、および、劣勢シンボル（または優勢
シンボル）の種別を算術符号エンジン５に出力する。

【００４６】算術符号エンジン５は、入力した注目画素
データＤＸ、劣勢シンボル（または優勢シンボル）の確
率推定値、および、劣勢シンボル（または優勢シンボ
ル）の種別に基づいて、上述した符号化処理を実行し、
その結果得た符号データＣＸを符号作成部８に出力す
る。また、算術符号化エンジン５は、その符号化処理に
おいて再正規化処理が行われると、その旨を確率評価器
６に通知する。

【００４７】それにより、確率評価器６は、再正規化処
理の実行に同期して、コンテクストの遷移を行い、確率
評価状態を更新する。また、確率評価器６は、おのおの
のコンテクストについて、マルコフ状態値（確率推定値
インデックスの値；７ビット）と、そのときの優勢シン
ボルが白／黒のいずれかをあらわす１ビットの計８ビッ
トのデータを記憶している。

【００４８】この算術符号エンジン５と確率評価器６に
より、算術符号器７が構成されている。

【００４９】ここで、データ参照部４が用いるテンプレ
ートは、図４に示したと同じＪＢＩＧデフォルト３ライ
ンテンプレートを用いているので、注目画素Ｘについ
て、参照画素Ａ〜Ｊの１０個の参照画素が抽出され、そ
の抽出された参照画素の１０ビットのデータが、参照画
素データＤＲとして確率評価器６に出力される。

【００５０】また、この場合には、確率評価器６は、１
０２４個の各コンテクストについて、それぞれ８ビット
データ（確率推定値インデックスおよび優勢シンボルの
値）を記憶している。

【００５１】符号作成部８は、算術符号器７から加えら
れる符号データＣＸに対応した多値符号データＣＤを形
成するものであり、その多値符号データＣＤを次段装置
に出力する。

【００５２】ここで、符号作成部８が形成する多値符号
データＣＤの一例を図６に示す。

【００５３】多値符号データＣＤは、先頭に元の画像デ
ータＰＸのビット数に対応したビット精度情報（ｎ；こ
の場合は「８」）に続き、最上位ビットプレーンから下
位ビットプレーンに向かって各ビットプレーンに対応し
たビットプレーン符号データを順次配列したものであ
る。

【００５４】図７は、本発明の一実施例にかかり、多値
符号データＣＤを復号する多値復号処理装置の一例を示
している。

【００５５】同図において、データ入力部１０を介して
入力される多値符号データＣＤは、算術復号器１１の算
術復号エンジン１２に加えられており、この算術復号エ
ンジン１２から出力される復号された画像データＣＤｘ
は、ビットプレーンデータ作成部１３に加えられてい
る。

【００５６】ビットプレーンデータ作成部１３は、算術
復号器１１から加えられる画像データＣＤｘを、対応す
るビットプレーンのビットプレーンメモリ１４に記憶す
るとともに、データ参照部１５から指定された参照画素
データをビットプレーンメモリ１４から読み出して、デ
ータ参照部１５に出力するものである。

【００５７】データ参照部１５は、復号化対象となって
いる注目画素について所定のテンプレートを適用し、必
要な参照画素のアドレスをビットプレーンデータ作成部
１３に指定して、ビットプレーンデータ作成部１３より
参照画素データを受け取り、その受け取った参照画素デ
ータを、算術復号器１１の確率評価器１６に出力する。

【００５８】確率評価器１６は、入力した参照画素デー
タに基づいて、コンテクストを判定し、おのおののコン
テクストについて、劣勢シンボル（または優勢シンボ
ル）の確率推定値、および、劣勢シンボル（または優勢
シンボル）の種別を算術復号エンジン１２に出力すると
ともに、そのときに判定して得たコンテクストの状態番
号をあらわす状態番号データＤＣを状態確率統計部１７
に出力する。

【００５９】算術復号エンジン１２は、入力した注目画
素データ、劣勢シンボル（または優勢シンボル）の確率
推定値、および、劣勢シンボル（または優勢シンボル）
の種別に基づいて、上述した復号化処理を実行し、その
結果得た画像データＣＤｘをビットプレーンデータ作成
部１３に出力するとともに、そのときの注目画素が劣勢
シンボルであるか優勢シンボルであるかをあらわす画素
種別データＤＰを状態確率統計部１７に出力する。ま
た、算術復号エンジン１２は、その復号化処理において
再正規化処理が行われると、その旨を確率評価器１６に
通知する。

【００６０】それにより、確率評価器１６は、再正規化
処理の実行に同期して、コンテクストの遷移を行い、確
率評価状態を更新する。また、確率評価器１６は、おの
おののコンテクストについて、マルコフ状態値（確率推
定値インデックスの値；７ビット）と、そのときの優勢
シンボルが白／黒のいずれかをあらわす１ビットの計８
ビットのデータを記憶している。

【００６１】ここで、データ参照部１５は、図４に示し
たようなＪＢＩＧデフォルト３ラインテンプレートを用
いる。したがって、注目画素Ｘについて、参照画素Ａ〜
Ｊの１０個の参照画素が抽出され、その抽出された参照
画素の１０ビットのデータが、参照画素データとして確
率評価器１６に出力される。

【００６２】また、この場合には、確率評価器１６は、
１０２４個の各コンテクストについて、それぞれ８ビッ
トデータ（確率推定値インデックスおよび優勢シンボル
の値）を記憶している。

【００６３】また、状態確率統計部１７は、所定のビッ
トプレーン（例えば、最上位ビットプレーン）につい
て、各コンテクストについて劣勢シンボルと優勢シンボ
ルの出現回数を計数し、劣勢シンボルと優勢シンボルの
出現回数の総和を算出し、その総和の値で劣勢シンボル
の出現回数を割り算して、おのおののコンテクストにつ
いての劣勢シンボルの出現確率を算出するものであり、
その算出結果は、状態確率統計データＳＰとしてビット
プレーン毎に画像判定部１８に出力される。

【００６４】画像判定部１８は、状態確率統計部１７よ
り入力される状態確率統計データＳＰに基づき、復号し
て再生している画像が文字画像であるか写真画像である
かを判定するものであり、その判定結果は、画像判定デ
ータＫＰとして、連動する２つの切換器１９，２０に加
えられている。

【００６５】切換器１９は、ビットプレーンメモリ１４
の全ビットプレーンから同一画素位置の画像データをそ
れぞれ取り出してまとめ、多値画像データＸＰを形成す
るとともに、その多値画像データＸＰを、画像判定デー
タＫＰの値が写真画像をあらわしている場合には写真画
像処理部２１に出力し、画像判定データＫＰの値が文字
画像をあらわしている場合には文字画像処理部２２に出
力する。

【００６６】切換器２０は、画像判定データＫＰの値が
写真画像をあらわしている場合には写真画像処理部２１
の出力データを選択するとともに、画像判定データＫＰ
の値が文字画像をあらわしている場合には文字画像処理
部２２の出力データを選択し、その選択したデータを多
値画像データＸＰａとして、次段装置に出力する。

【００６７】ここで、写真画像処理部２１は、図８
（ｂ）に示すように、入力した原稿濃度に対して出力す
る画像濃度が線形の関係になるような画像処理（γ補正
処理）や、周囲画素を利用して注目画素の濃度を平滑化
するを行うものである。それにより、切換器１９，２０
により写真画像処理部２１が選択されているときには、
多値画像データＸＰは、写真画像処理部２１によりその
中間調状態が良好に表現される状態に変換された多値画
像データＸＰａとして出力され、その結果、写真画像の
再生画質が良好になる。

【００６８】また、文字画像処理部２２は、図８（ａ）
に示すように、入力した原稿画像に対して出力する画像
濃度が非線形の関係になり、文字画像に現れるエッジ部
分を強調する画像処理（γ補正処理）や、読取手段の画
素構造等が原因して文字画像のエッジ部に現れるギザギ
ザを解消するスムージング処理等を行うものである。そ
れにより、切換器１９，２０により文字画像処理部２２
が選択されているときには、多値画像データＸＰは、文
字画像処理部２２により文字画像の特徴が良好に表現さ
れる状態に変換された多値画像データＸＰａとして出力
され、その結果、文字画像の再生画質が良好になる。

【００６９】したがって、画像判定部１８により、処理
対象の多値画像データＸＰの画像が写真画像であると判
定されると、写真画像に対応した画像判定データＫＰが
出力され、このときには、切換器１９および切換器２０
は写真画像処理部２１を選択するので、ビットプレーン
メモリ１４より出力される多値画像データＸＰは、写真
画像処理部２１によって上述した画像処理が施され、切
換器２０を介して多値画像データＸＰａとして出力され
るので、写真画像の再生画質が良好になる。

【００７０】また、画像判定部１８により、処理対象の
多値画像データＸＰの画像が文字画像であると判定され
ると、文字画像に対応した画像判定データＫＰが出力さ
れ、このときには、切換器１９および切換器２０は文字
画像処理部２２を選択するので、ビットプレーンメモリ
１４より出力される多値画像データＸＰは、文字画像処
理部２２によって上述した画像処理が施され、切換器２
０を介して多値画像データＸＰａとして出力されるの
で、文字画像の再生画質が良好になる。

【００７１】このようにして、本実施例では、再生画像
が写真画像の場合、および、文字画像の場合で、それぞ
れ最適な画像処理が行われ、再生画像の種類にかかわら
ず、その画質が良好なものとなる。

【００７２】ところで、多値画像データに基づいて原画
像が文字画像であるか写真画像であるかを判定する方法
について、本発明者の実験によれば、文字画像において
は、文字部分と下地部分とに画像の内容が大きく分かれ
るため、それらをあらわす１つ以上の特定の状態番号に
ついて劣勢シンボルの出現確率が非常に小さくなること
が確認できている。ここで、特定の状態番号とは、縦線
または横線をあらわすビットパターンに対応した状態番
号である。

【００７３】したがって、その特定状態番号について劣
勢シンボルの出現確率の平均値を算出し、その平均値の
値が所定値よりも大きくなっている場合には原画像が文
字画像であると判断でき、その平均値の値が所定値以上
になっている場合には原画像が写真画像であると判断す
ることができる。

【００７４】図９は、かかる判定方法を適用する場合の
画像判定部１８の処理の他の例を示している。

【００７５】まず、状態確率統計部１７より出力される
１ビットプレーン分の状態確率統計データＳＰを入力し
（処理４０１）、上述した特定の各状態番号について劣
勢シンボルの出現確率を取り出して（処理４０２）、そ
の取り出した出現確率の平均値Ｐｍを算出し（処理４０
３）、その平均値Ｐｍの値が所定値ＫＡよりも大きいか
どうかを調べる（判断４０４）。

【００７６】判断４０４の結果がＹＥＳになるときに
は、このときの原画像が文字画像であると判定し（処理
４０５）、切換器１９，２０に文字画像処理部２２を選
択させる内容の画像判定データＫＰを出力する（処理４
０６）。

【００７７】また、判断４０４の結果がＮＯになるとき
には、このときの原画像が写真画像であると判定し（処
理４０７）、処理４０６に移行して、このときは切換器
１９，２０に写真画像処理部２１を選択させる内容の画
像判定データＫＰを出力する。

【００７８】このようにして、本実施例では、原画像の
画像種別に応じて、再生画像の画質を良好なものにする
ことができる。

【００７９】ところで、上述した実施例では、白黒画像
を多値画像データとして読み取ったときの多値画像デー
タを処理する場合について説明したが、本発明は、カラ
ー画像を多値画像データとして読み取った場合について
も同様にして適用することができる。

【００８０】図１０は、本発明のさらに他の実施例にか
かるカラー多値画像符号化装置の一例を示している。こ
の場合、符号化対象となっているカラー多階調画像は、
ＲＧＢ３原色の色成分をもち、おのおのの色成分につい
て１画素あたり８ビットのビット深度をもつものであ
る。なお、同図において図５と同一部分および相当する
部分には、同一符号または関連する符号を付している。

【００８１】同図において、カラー画像入力部２５を介
して入力された２４ビットのカラー多階調画像データＰ
Ｘｃは、色成分分解部２６に加えられている。色成分分
解部２６は、カラー多階調画像データＰＸｃを８ビット
のＲ成分のＲ多階調画像データＰＸｒ、８ビットのＧ成
分のＧ多階調画像データＰＸｇ、および、８ビットのＢ
成分のＢ多階調画像データＰＸｂに分解するものであ
り、Ｒ多階調画像データＰＸｒ、Ｇ多階調画像データＰ
Ｘｇ、および、Ｂ多階調画像データＰＸｂは、それぞれ
ビットプレーン展開部２ｒ，２ｇ，２ｂに加えられてい
る。

【００８２】ビットプレーン展開部２ｒは、Ｒ多値画像
データＰＸｒをビットプレーンに展開するものであり、
おのおののビットプレーンのデータは、ビットプレーン
メモリ３ｒに記憶される。

【００８３】ビットプレーン展開部２ｇは、Ｇ多値画像
データＰＸｇをビットプレーンに展開するものであり、
おのおののビットプレーンのデータは、ビットプレーン
メモリ３ｇに記憶される。

【００８４】ビットプレーン展開部２ｂは、Ｂ多値画像
データＰＸｂをビットプレーンに展開するものであり、
おのおののビットプレーンのデータは、ビットプレーン
メモリ３ｂに記憶される。

【００８５】データ参照部４ｒは、符号化対象となって
いる注目画素のデータをビットプレーンメモリ３ｒから
読み出し、注目画素データＤＸｒとして算術符号器９ｒ
の算術符号エンジン（図示略；図５参照）に出力すると
ともに、そのときの注目画素について所定のテンプレー
トを適用し、複数の参照画素のデータをビットプレーン
メモリ３ｒから読み出し、参照画素データＤＲｒとして
算術符号器９ｒの確率評価器（図示略；図５参照）に出
力する。

【００８６】データ参照部４ｇは、符号化対象となって
いる注目画素のデータをビットプレーンメモリ３ｇから
読み出し、注目画素データＤＸｇとして算術符号器９ｇ
の算術符号エンジン（図示略；図５参照）に出力すると
ともに、そのときの注目画素について所定のテンプレー
トを適用し、複数の参照画素のデータをビットプレーン
メモリ３ｇから読み出し、参照画素データＤＲｇとして
算術符号器９ｇの確率評価器（図示略；図５参照）に出
力する。

【００８７】データ参照部４ｂは、符号化対象となって
いる注目画素のデータをビットプレーンメモリ３ｂから
読み出し、注目画素データＤＸｂとして算術符号器９ｂ
の算術符号エンジン（図示略；図５参照）に出力すると
ともに、そのときの注目画素について所定のテンプレー
トを適用し、複数の参照画素のデータをビットプレーン
メモリ３ｂから読み出し、参照画素データＤＲｂとして
算術符号器９ｂの確率評価器（図示略；図５参照）に出
力する。

【００８８】ここで、データ参照部４ｒ，４ｇ，４ｂが
用いるテンプレートは、図４に示したと同じＪＢＩＧデ
フォルト３ラインテンプレートを用いているので、注目
画素Ｘについて、参照画素Ａ〜Ｊの１０個の参照画素が
抽出され、その抽出された参照画素の１０ビットのデー
タが、参照画素データＤＲｒ，ＤＲｇ，ＤＲｂとしてそ
れぞれ算術符号器９ｒ，９ｇ，９ｂに出力される。

【００８９】算術符号器９ｒは、入力される注目画素デ
ータＤＸｒおよび参照画素データＤＲｒに基づき、上述
した算術符号化処理を実行し、それによって得た符号デ
ータをＲ成分符号データＣＸｒとして符号作成部２７に
出力する。

【００９０】算術符号器９ｇは、入力される注目画素デ
ータＤＸｇおよび参照画素データＤＲｇに基づき、上述
した算術符号化処理を実行し、それによって得た符号デ
ータをＧ成分符号データＣＸｇとして符号作成部２７に
出力する。

【００９１】算術符号器９ｂは、入力される注目画素デ
ータＤＸｂおよび参照画素データＤＲｂに基づき、上述
した算術符号化処理を実行し、それによって得た符号デ
ータをＢ成分符号データＣＸｂとして符号作成部２７に
出力する。

【００９２】符号作成部２７は、算術符号器９ｒ，９
ｇ，９ｂから加えられる符号データＣＸｒ，ＣＸｇ，Ｃ
Ｘｂに対応したカラー多値符号データＣＤｃを形成する
ものであり、そのカラー多値符号データＣＤｃを次段装
置に出力する。

【００９３】ここで、符号作成部２２が形成するカラー
多値符号データＣＤｃの一例を図１１（ａ），（ｂ）に
示す。

【００９４】カラー多値符号データＣＤｃは、同図
（ａ）に示すように、先頭に元の画像データＰＸｃのビ
ット数に対応したビット精度情報（ｎ；この場合は
「８」）と、色成分数（この場合は「３」）をあらわす
ヘッダ情報に続き、各色成分の符号データを順次配置し
たものである。

【００９５】また、おのおのの色成分の符号データは、
同図（ｂ）に示すように、最上位ビットプレーンから下
位ビットプレーンに向かって各ビットプレーンに対応し
たビットプレーン符号データを順次配列したものであ
る。

【００９６】図１２は、カラー多値符号データＣＤｃを
復号化するカラー多値画像復号化装置の一例を示してい
る。

【００９７】同図において、カラー多値符号データＣＤ
ｃは、符号分配部３０に加えられ、符号分配部３０は、
カラー多値符号データＣＤｃに含まれるＲ成分の多値符
号データＣＤｒ、Ｇ成分の多値符号データＣＤｇ、およ
び、Ｂ成分の多値符号データＣＤｂを抽出して、おのお
のの多値符号データＣＤｒ，ＣＤｇ，ＣＤｇを、最上位
ビットプレーンから下位ビットプレーンに向かってビッ
トプレーン順序に算術復号器１１ｒ，１１ｇ，１１ｂに
それぞれ出力する。これらの算術復号器１１ｒ，１１
ｇ，１１ｂからそれぞれ出力される復号された画像デー
タＣＣｒ，ＣＣｇ，ＣＣｂは、ビットプレーンデータ作
成部１３ｒ，１３ｇ，１３ｂにそれぞれ加えられてい
る。

【００９８】ビットプレーンデータ作成部１３ｒ，１３
ｇ，１３ｂは、算術復号器１１ｒ，１１ｇ，１１ｂから
それぞれ加えられる画像データＣＣｒ，ＣＣｇ，ＣＣｂ
を、対応するビットプレーンのビットプレーンメモリ１
４ｒ，１４ｇ，１４ｂにそれぞれ記憶するとともに、デ
ータ参照部１５ｒ，１５ｇ，１５ｂからそれぞれ指定さ
れた参照画素データをおのおのビットプレーンメモリ１
４ｒ，１４ｇ，１４ｂから読み出して、データ参照部１
５ｒ，１５ｇ，１５ｂにそれぞれ出力するものである。

【００９９】データ参照部１５ｒ，１５ｇ，１５ｂは、
復号化対象となっている注目画素について所定のテンプ
レートを適用し、必要な参照画素のアドレスをビットプ
レーンデータ作成部１３ｒ，１３ｇ，１３ｂにそれぞれ
に指定して、ビットプレーンデータ作成部１３ｒ，１３
ｇ，１３ｂより参照画素データをそれぞれ受け取り、そ
の受け取った参照画素データを、算術復号器１１ｒ，１
１ｇ，１１ｂの確率評価器（図示略；図７参照）に出力
する。

【０１００】ここで、データ参照部１５は、図４に示し
たようなＪＢＩＧデフォルト３ラインテンプレートを用
いる。

【０１０１】算術復号器１１ｒにおいて、確率評価器
は、入力した参照画素データに基づいて、コンテクスト
を判定し、おのおののコンテクストについて、劣勢シン
ボル（または優勢シンボル）の確率推定値、および、劣
勢シンボル（または優勢シンボル）の種別を算術符号エ
ンジンに出力するとともに、そのときに判定して得たコ
ンテクストの状態番号をあらわす状態番号データＤＣを
状態確率統計部１７に出力する。

【０１０２】算術復号器１１ｒにおいて、算術復号エン
ジンは、入力した注目画素データ、劣勢シンボル（また
は優勢シンボル）の確率推定値、および、劣勢シンボル
（または優勢シンボル）の種別に基づいて、上述した復
号化処理を実行し、その結果得た画像データＣＣｒをビ
ットプレーンデータ作成部１３に出力するとともに、そ
のときの注目画素が劣勢シンボルであるか優勢シンボル
であるかをあらわす画素種別データＤＰを状態確率統計
部１７に出力する。また、算術復号エンジンは、その復
号化処理において再正規化処理が行われると、その旨を
確率評価器に通知する。

【０１０３】それにより、確率評価器は、再正規化処理
の実行に同期して、コンテクストの遷移を行い、確率評
価状態を更新する。また、確率評価器は、おのおののコ
ンテクストについて、マルコフ状態値（確率推定値イン
デックスの値；７ビット）と、そのときの優勢シンボル
が白／黒のいずれかをあらわす１ビットの計８ビットの
データを記憶している。

【０１０４】また、状態確率統計部１７は、所定のビッ
トプレーン（例えば、最上位ビットプレーン）につい
て、各コンテクストについて劣勢シンボルと優勢シンボ
ルの出現回数を計数し、劣勢シンボルと優勢シンボルの
出現回数の総和を算出し、その総和の値で劣勢シンボル
の出現回数を割り算して、おのおののコンテクストにつ
いての劣勢シンボルの出現確率を算出するものであり、
その算出結果は、状態確率統計データＳＰとしてビット
プレーン毎に画像判定部１８に出力される。

【０１０５】画像判定部１８は、状態確率統計部１７よ
り入力される状態確率統計データＳＰに基づき、復号し
て再生している画像が文字画像であるか写真画像である
かを判定するものであり、その判定結果は、画像判定デ
ータＫＰとして、連動する２つの切換器１９，２０に加
えられている。

【０１０６】画像データ合成部３１は、ビットプレーン
メモリ１４ｒに記憶されている第８ビットプレーン〜第
１ビットプレーンのビットプレーン画像データＣＣｒ、
ビットプレーンメモリ１４ｇに記憶されている第８ビッ
トプレーン〜第１ビットプレーンのビットプレーン画像
データＣＣｇ、および、ビットプレーンメモリ１４ｂに
記憶されている第８ビットプレーン〜第１ビットプレー
ンのビットプレーン画像データＣＣｂについて、順次各
色成分毎に各画素の画像データを抽出し、同一画素位置
の３つの色成分の８ビットのデータをまとめてカラー多
値画像データＸＣを形成するものであり、そのカラー多
値画像データＸＣは、切換器１９に加えられている。

【０１０７】切換器１９は、カラー多値画像データＣＸ
を、画像判定データＫＰの値が写真画像をあらわしてい
る場合には写真画像処理部２１に出力し、画像判定デー
タＫＰの値が文字画像をあらわしている場合には文字画
像処理部２２に出力する。

【０１０８】切換器２０は、画像判定データＫＰの値が
写真画像をあらわしている場合には写真画像処理部２１
の出力データを選択するとともに、画像判定データＫＰ
の値が文字画像をあらわしている場合には文字画像処理
部２２の出力データを選択し、その選択したデータを、
カラー多値画像データＣＸａとして、次段装置に出力す
る。

【０１０９】したがって、画像判定部１８により、処理
対象の多値画像データＸＰの画像が写真画像であると判
定されると、写真画像に対応した画像判定データＫＰが
出力され、このときには、切換器１９および切換器２０
は写真画像処理部２１を選択するので、画像データ合成
部３１より出力されるカラー多値画像データＸＣは、写
真画像処理部２１によって上述したような画像処理（γ
補正処理および平滑化処理等）が施され、切換器２０を
介してカラー多値画像データＸＰａとして出力されるの
で、写真画像の再生画質が良好になる。

【０１１０】また、画像判定部１８により処理対象の多
値画像データＸＰの画像が文字画像であると判定される
と、文字画像に対応した画像判定データＫＰが出力さ
れ、このときには、切換器１９および切換器２０は文字
画像処理部２２を選択するので、画像データ合成部３１
より出力されるカラー多値画像データＸＣは、文字画像
処理部２２によって上述した画像処理が施され、切換器
２０を介してカラー多値画像データＸＣａとして出力さ
れるので、文字画像の再生画質が良好になる。

【０１１１】この場合の画像判定部１８の判定処理は、
図９と同様の処理を適用することができる。

【０１１２】このようにして、本実施例では、原画像の
画像種別に応じて、カラー再生画像の画質を良好なもの
にすることができる。

【０１１３】なお、上述した実施例では、算術符号時に
ＪＢＩＧデフォルト３ラインテンプレートを用いて符号
化しているが、それ以外の適宜なテンプレート（例え
ば、浮動参照画素を画像内容によって最適な状態に移動
するアダプティブテンプレート等）を用いることができ
る。

【０１１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
算術符号処理により符号化圧縮されたデータから白黒多
値画像を再生するときに、その画像種類に応じた画像処
理を適用するので、再生画像の画質を良好にすることが
できるという効果を得る。

【０１１５】また、算術符号処理により符号化圧縮され
たデータからカラー多値画像を再生するときに、その画
像種類に応じた画像処理を適用するので、再生カラー画
像の画質を良好にすることができるという効果を得る。

【０１１６】また、算術復号処理するときに得られる劣
勢シンボル出現確率の統計情報に基づいて再生画像の種
類を判断しているので、確実に画像種類の判断を行うこ
とができ、例えば、写真画像に対して文字画像用の画像
処理を適用するなどの不都合を防止することができると
いう効果を得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】多値画像をビットプレーン方式で符号化すると
きの説明図。

【図２】符号化シンボル系列「０１００」を対象とした
２値算術符号化の一例を説明するための概略図。

【図３】ＱＭ−ｃｏｄｅｒ方式の符号化復号化処理の一
例を説明するためのフローチャート。

【図４】予測符号化処理に用いる用いるテンプレートの
一例を示した概略図。

【図５】本発明の一実施例にかかる多値符号化装置の一
例を示したブロック図。

【図６】多値符号データの一例を示した概略図。

【図７】符号化判定部の処理の一例を示したフローチャ
ート。

【図８】写真画像処理部および文字画像処理部の処理の
一部（γ補正）を説明するためのグラフ図。

【図９】多値復号化装置の一例を示したブロック図。

【図１０】本発明の他の実施例にかかるカラー多値画像
符号化装置の一例を示したブロック図。

【図１１】カラー多値符号データの一例を示した概略
図。

【図１２】カラー多値符号データを復号化するカラー多
値画像復号化装置の一例を示したブロック図。

【符号の説明】

１１，１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ 算術復号器 １２ 算術復号エンジン １３，１３ｒ，１３ｇ，１３ｂ ビットプレーンデータ
作成部 １４，１４ｒ，１４ｇ，１４ｂ ビットプレーンメモリ １５，１５ｒ，１５ｇ，１５ｂ データ参照部 １６ 確率評価器 １７ 状態確率統計部 １８ 画像判定部 １９，２０ 切換器 ２１ 写真画像処理部 ２２ 文字画像処理部 ３０ 符号分配部 ３１ 画像データ合成部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １画素あたり複数ビットからなる白黒多
   値画像から、同一ビット順位のビットデータを画素毎に
   取り出してビットプレーンを形成し、おのおののビット
   プレーンについて算術符号処理して形成された多値画像
   符号データに対し、上記算術符号処理の逆処理である算
   術復号処理を適用し、原画像を再生する多値画像処理装
   置において、 おのおののビットプレーンの符号データについて上記算
   術復号処理を適用して元の二値画像データを形成する算
   術復号化処理手段と、 上記算術復号化処理手段の復号化処理時に判定した状態
   毎に、おのおのの状態でのシンボル出現確率を収集して
   統計する状態確率統計手段と、 上記状態確率統計手段の統計結果に基づいて、処理対象
   の画像の種別を判定する画像判定手段と、 上記画像判定手段が判定した画像の種別に基づき、全て
   のビットプレーンについて上記算術復号化処理手段が形
   成して得た復号多値画像データを画像処理する画像処理
   手段を備えたことを特徴とする多値画像処理装置。
2. 【請求項２】 複数の色成分で、かつ、１画素あたり複
   数ビットからなるカラー多値画像から、各色成分につい
   て、同一ビット順位のビットデータを画素毎に取り出し
   てビットプレーンを形成し、おのおののビットプレーン
   について算術符号処理して形成されたカラー多値画像符
   号データに対し、上記算術符号処理の逆処理である算術
   復号処理を適用し、原画像を再生する多値画像処理装置
   において、 おのおののビットプレーンの符号データについて上記算
   術復号処理を適用して元の二値画像データを形成する算
   術復号化処理手段と、 上記算術復号化処理手段の復号化処理時に判定した状態
   毎に、おのおのの状態でのシンボル出現確率を収集して
   統計する状態確率統計手段と、 上記状態確率統計手段の統計結果に基づいて、処理対象
   の画像の種別を判定する画像判定手段と、 上記画像判定手段が判定した画像の種別に基づき、全て
   の色成分の全てのビットプレーンについて上記算術復号
   化処理手段が形成して得た復号カラー多値画像データを
   画像処理する画像処理手段を備えたことを特徴とする多
   値画像処理装置。
3. 【請求項３】 前記画像判定手段は、所定の上位ビット
   のビットプレーンに対応した統計結果にあらわれる文字
   画像の特徴に対応した所定の状態の劣勢シンボル出現確
   率が所定値よりも小さくなっているときには、その処理
   対象の画像が文字画像であると判定し、上記所定の上位
   ビットのビットプレーンに対応した統計結果にあらわれ
   る上記所定の状態の劣勢シンボル出現確率が所定値以上
   になっているときには、その処理対象の画像が写真画像
   であると判定することを特徴とする請求項１または請求
   項２記載の多値画像処理装置。
4. 【請求項４】 前記画像判定手段は、最上位ビットのビ
   ットプレーンに対応した統計結果にあらわれる文字画像
   の特徴に対応した所定の状態の劣勢シンボル出現確率が
   所定値よりも小さくなっているときには、その処理対象
   の画像が文字画像であると判定し、最上位ビットのビッ
   トプレーンに対応した統計結果にあらわれる上記所定の
   状態の劣勢シンボル出現確率が所定値以上になっている
   ときには、その処理対象の画像が写真画像であると判定
   することを特徴とする請求項１または請求項２記載の多
   値画像処理装置。
5. 【請求項５】 前記画像判定手段は、最上位ビットのビ
   ットプレーンに対応した統計結果にあらわれる劣勢シン
   ボルの出現確率がいずれかの状態に偏っているときに
   は、その処理対象の画像が文字画像であると判定し、最
   上位ビットのビットプレーンに対応した統計結果にあら
   われる劣勢シンボルの出現確率がいずれの状態にも偏っ
   ていないときには、その処理対象の画像が写真画像であ
   ると判定することを特徴とする請求項１または請求項２
   記載の多値画像処理装置。