JPH0334677A

JPH0334677A - 画像縮小方法

Info

Publication number: JPH0334677A
Application number: JP1167033A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Yoshida; 正吉田; Toshiaki Endo; 俊明遠藤; Naoto Kawamura; 尚登河村; Hisaharu Kato; 久晴加藤
Original assignee: Canon Inc; Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: Canon Inc; KDDI Corp
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1989-06-30
Publication date: 1991-02-14
Anticipated expiration: 2013-08-20
Also published as: US5159468A; JP2787832B2; AU5234290A; EP0415513A3; CA2013232A1; DE69031060D1; DE69031060T2; EP0415513A2; AU626161B2; EP0415513B1; CA2013232C

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は２値画像を縮小する画像縮小方式に関するもの
である。

［従来の技術］従来の静止画像通信装置の代表的な例であるファクシミ
リ装置においては、画像をシーケンシャルに順次ラスク
方向に走査し、符号化伝送していく方式がとられている
。この方式では、画像の全体像を把握するには全画像の
符号化データを伝送する必要があるため、伝送時間が長
くかかり画像データベースサービス・ビデオテックス等
の画像通信サービスへの適応は困難であった。

そこで、画像の全体像を迅速に把握するために階層的符
号化が考えられている。第１０図（ａ）に従来の階層的
符号化例を示す。

ｌ旧〜１０４はそれぞれｌ、ｌ／２　、１／４　、１／
８の縮小画像を格納するためのフレームメモリ、１０５
〜１０７はそれぞれ１／２　、１／４　、　ｌ／８の縮
小部１像を生成する縮小部、１０８〜１１１はそれぞ右
１／８　、１／４　、１／２　、　１の縮小画像を符号
化するエンコーダである。

縮小部１０５はフレームメモリ１０１からの画像を主走
査、副走査方向共に１７２にサブサンブリンクする等の
手法により縮小してｌ／２サイズの画像を生成し、フレ
ームメモリ１０２に格納する。更に１／２サイズの画像
を縮小部１０６により縮小しχ１／４サイズの画像を作
りフレームメモリ１０３に村納し、同様に縮小部１０７
によりｌ／８サイズの低部像画像を作成し、フレームメ
モリ１０４に格紳する。

そして、低解像のものから順次符号伝送するごとにより
、大まかな全体画像が迅速に把握できるようになってい
る。第１０図（ａ）の例では画像を主走査、副走査方向
とも、１／２　、　ｌ／４　、１／８に縮小し、符号化
は１／８　、１／４　、１／２　、　１　（原寸画像）
の順に行い、この順で伝送する例である。

１７８画像の符号化にはフレームメモリ１０４に格納さ
れた１０８画像を順次スキャンし、エンコーダ１０８に
より符号化する注目画素と、周囲画素を参照して算術符
号化等のエントロピーコーディングを行う、ｌ／４画像
については、フレームメモリ１０３からの注目画素の周
囲画素と、フレームメモリ１０４からのｌ／８画像の周
囲画素を参照することによりエンコーダ１０９にて符号
化を行い符号化効率を上げている。同様にフレームメモ
リ１０２のｌ／２画像についてはフレームメモリ１０３
のｌ／４画像を、フレームメモリ１０１の原寸画像はフ
レームメモリ１０２の１／２画像を参照してエンコーダ
１１０　、１１１にて夫々符号化を行う。

また、静止画像通信装置以外においても２値画像の縮小
は行われている。たとえば出力解像度が異るプリンタに
同じ画像データベースから画像を出力する場合である。

　４００ｄｐｉで読みとった２値画像を３００ｄｐｉあ
るいは２００ｄｐｉのプリンタに出力する場合はそれぞ
れたて方向、よこ方向とも３／４゜１／２に画像を縮小
する必要がある。

従来このような縮小を行う場合には画素を一定間隔に間
引くサブサンプリング、或いは、ローパスフィルタをか
けた後再２値化しサブサンプリングする方式がとられて
いる。

［発明が解決しようとしている課題］階層的符号化方式においては、前述の様に縮小画像を低
解像度順に順次符号伝送することにより全体画像の早期
伝送が可能である。したがって縮小された低解像画像に
は全体画像の把握が容易となるように情報を残しておく
必要がある。

このような縮小を従来方式で行うと情報が失われてしま
う欠点があった。第１０図（ｂ）は原画像（１）の×印
の画素をサブサンプリングし、たて、よこ方向１／２に
縮小画像（２）を得る例である。

サブサンプリングのみの場合、同図のように１木のライ
ンＬがサンプリング点（図中×印）の中間にある場合、
このラインは縮小により消失する。このような欠点を解
消するためにフィルタリングを行った後サブサンプリン
グする方式が考えられている。その例を第１０図（ｃ）
に示す、第１０図（ｃ）で×印はサンプリング点である
。第１０図（Ｃ）の例ではサブサンプリングを行う前に
第１０図（ｃ）の（３）のような係数をもつ３×３のロ
ーパスフィルタをかけ、フィルタ出力の２値化を行う、
たとえばフィルタ出力が８以上の場合は１．８未満の場
合は０と２値化定義できる。しかしながらフィルタリン
グを用いる方式においても、第１０図（Ｃ）の例で原画
中のたて１本線Ｌ２がサブサンプリングの間にあるとき
はラインが消失する欠点が改良されない。

従って、縮小を何回もくり返すシス゛テムにおいては１
画素中のラインを保存しなくては、低解像画像において
、最終的にはラインが消えてしまう、そこでサンプリン
グ点にかかわらず１画素ラインのような細線を保存する
必要がある。

また、デイザ画像等の２値の疑似中間調画像において、
このような縮小を行うと、サンプリング点により濃度情
報が失われてしまう欠点があった。特に低濃度あるいは
高濃度において、疑似中間調によるドツトが離散点在し
ている場合、中間調が急に失われたり、濃度の逆転が発
生ずる問題があった。

［課題を解決するための手段］本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、線画等にお
ける細線の消失やデイザ画像における濃度や情報の欠落
を防止して２値画像を縮小することを目的とし、詳しく
は２値画像を縮小する画像縮小方式において、縮小処理
を行う注目画素を含む複数の周辺画素と、既に縮小した
画素のうち、少なくとも決定する縮小画素の前の縮小画
素及び前ライン上にある該注目画素の真上に位置する縮
小画素及びその前の縮小画素を参照画素としてフィルタ
演算に用いることにより縮小画素値を決定することを特
徴とする画像縮小方式を提供するものである。

［実施例］第１図は本発明を適用した２値画像縮小装置の構成を示
している０本実施例ではたて、よこ共に１／２に縮小す
る例を示す、ｌは縮小すべき２値画像を格納するための
フレームメモリである。２値画像は例えば、イメージリ
ーダー等から入力Ｉを介してフレームメモリｌに入力さ
れている。

フレームメモリｌに格納された画像はフィルタ演算部２
ヘラスタ毎に入力される。また、すでに縮小した画素が
フィードバックライン７１を通じてフィルタ演算部２へ
入力される。フィルタ演算部２では縮小処理を行おうと
する注目画素と周辺の画素とさらにすでに縮小した２値
画素の間で画素間演算が行われる。

第２図にフィルタ演算部２で行われるフィルタ演算に用
いる演算画素を示す。（ａ）は縮小処理を行う注目画素
Ｘ口（ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１．Ｎ　；ＭＮは横・縦方向の
画像サイズ）と周辺画素であり、注目画素ＸＩＪを中心
とした３Ｘ３画素である。（ｂ）はすでに縮小処理を施
した画素Ａ、Ｂ、Ｃと、これから決定しようとする縮小
画＾素ＹＩＪの位置関係を示す。

第２図（ｂ）において、Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ、これか
ら決定しようとする縮小画素ＹＩＪ（演算結果ＹＩＪを
２値化したもの）の前の縮小画素。

前ラインの縮小画素の同位置の縮小画素及びその前の縮
小画素である。フィルタ演算は次のように行われる。フ
ィルタ出力を１口とすると、ＹＩＪ−４Ｘ　Ｘｔ、Ｊ　
４２（Ｘｌ、　ｊ−ｒ”Ｘｔ−ｔ、　ｊ”Ｘｉ＊ｔ、　
Ｊ＋Ｘｉ、　ｊ＋＋）”　（Ｘｌ−＋、　」−＋”Ｘｓ
＋＋、　Ｊ−１＋Ｘｉ−１，ｊ−１＋Ｘｉ−１，　ｊ＊
＋）−３（＾◆Ｂ）　−Ｃ・・・（１）すなわち、第３図のごとく、注目画素周辺には同図（ａ
）の係数が、また、すでにフィルタ処理を行った縮小画
素には同図（ｂ）の係数が与えられた再帰形フィルタの
構成となっている。第３図（ａ）の注目画素（Ｘ　ＩＪ
）を中心として係数値が回転対称であるため、周辺画素
値を均等に演算することができる。また、・第３図（ｂ
）の如く、フィルタ演算を行い２値化後サブサンプリン
グされた画素のうち、左（直前）と上（１ライン前）と
左上（１ライン前の画素の直前）の画素を再帰部の係数
として演算することにより、たて。

よこ、ななめ方向の細線の保存性を向上させることがで
きる。また、再帰部の係数が対称にフィードバックされ
ているため、１画素おきのライン、例えば市松模様等の
周期パターンの形を保存して縮小することができる。

第４図はサブサンプリング点＊を中心とする非縮小画素
とすでに縮小した画素Ａ、Ｂ、Ｃの関係を示したもので
ある。

第３図のフィルタ係数から明らかなように、縮小結果画
素ＹＩＪと最も相関の強い非縮小画素は太線で囲まれた
３Ｘ３画素であり、すべての縮小画素は図の様に方向に
かたよりのないものとなっている。

尚、第２図及び第３図示の例ではフィルタ演算に用いる
縮小画像としてフィルタ演算により決定する縮小画素の
前の縮小画素、前ライン上にある注目画素の真上に位置
する縮小画素及びその前の縮小画素を用いたが、この３
つの縮小画素に限るものではなく、例えば、これら縮小
画素に更に決定する縮小画素の２つ前の縮小画素や２つ
前のライン上にある注目画素の真上に位置する縮小画素
等を加えた４以上の縮小画素をフィルタ演算に用いても
よい、これによると、縮小画像に原画像の特徴を更に良
好に保存できるが、フィルタ演算部の規模が大きくなる
。

フィルタ演算部２において（１）式によって演算された
値ＹＩＪ（多値データ）は、フィルタ演算部２から比較
器４へ入力される。比較器４では次のようにＹＩＪの２
値化を行う、即ち、ＹＩＪをＹｉＪの２値化後の値とす
るとＹｉｊ≧Ｔ　なら　ＹＩＪ＝１ＹＩＪ＜Ｔ　　なら　ＹＩＪ＝０のように２値化する。

この２値化方式による入力データに対する１、０の出現
確率を等確率（０，５）とすると、フィルタ演算出力の
期待値は４．５である。従って、Ｔ＝５とすると、入力
データパターンに対し、１．０シンメトリツクなパター
ンの２値化出力も１．０シンメトリツクなものとなる。

尚、本実施例ではＴ＝５とするが、このＴの値を変化さ
せると２値出力つまり画質が変化する。つまり、Ｔの値
を上げていくと出力Ｏとなる割合が多くなり、下げてい
くと出力１となる割合が多くなる。

従って、１を黒、Ｏを白とすると、前者はネガ画像、後
者はポジ画像に特に有効である。

比較器４で２値化されたデータはセレクタ部５で選択さ
れ、サブサンプリング部６に入力される。第５図はサブ
サンプリング部６のサンプリング位置を示したものであ
る。主走査方向（よこ方向）、副走査方向（たて方向）
に１つおきのタイミングで図の斜線で示したデータをサ
ンプルすることにより、たて、よこ共１／２サイズ（面
積比でｌ／４）のサブサンプリング画像を形成すること
ができる。このサブサンプリング比を変化させることに
より縮小率を変えることも可能である。

サンプリング部６でサブサンプリングされた縮小画像は
ラスク毎社順次フレームメモリ７へ格納される。フレー
ムメモリ７からはすでに縮小されて格納済の画素データ
をフィルタ演算部２＆ニライン７１を通じて送り、再帰
成分としてフィルタ演算部２ではフィルタ演算を行って
いる。

次に例外処理部３について説明する０以上述べた方法に
より縮小画像を生成する方式においても、細線等の保存
がされない場合がある。第６図及び第７図にその例を示
す、それぞれの図は第２図の各画素に対応し、小さい３
×３画素は非線小画素Ｍｌに、大きい３画素は既に縮小
した縮小画素Ｒ１に対応する。また閣１口はそれぞれ黒
画素、白画素、凶はＤｏｎ’ｔ　ｃａｒｅの画素である
。

第６図はサブサンプリング点が３×３の非線小画素Ｍｌ
の中央である場合に１画素ラインが縮小（より消失する
例である。また、画像のエツジ等においても同様な消失
が生ずる。第６図の例では縮小画素ＲＩがどんな場合で
もフィルタ演算値は４以下となり、白画素に縮小される
。

第７図はデイザ画像等の疑似中間調を縮小する際の問題
点を説明する。疑似中間調画像は黒画素に周期性がある
ためサンプリング点との位置関係により中間調濃度が著
しく変化したり画像が消失したりする問題が生じる。第
７図（ａ）、（ｂ）（Ｃ）、（ｄ）で縮小画素Ｒ１の３
画素がすべて白画素の場合、フィルタ演算値はすべて４
以下であり白画素に縮小される。しかし、これらの場合
、中間調画像の孤立点である可能性が高く黒画像に縮小
しなければ前述の問題が発生する。

そこで、第１図の如く例外処理部３を設け、フィルタ演
算処理とサブサンプリングによる縮小処理とは別に例外
処理を施すことにより、細線。

エツジ、孤立点等の情報を保存する。

例外処理部３には、フィルタ演算部２と同様にフレーム
メモリｌから縮小しようとする画像信号がラスク毎に順
次入力されている。ここではフィルタ演算部２で参照す
る３×３画素と同画素を同タイミングで参照する。また
、フレームメモリ７に格納されている既に縮小処理を施
した画素（第２図Ａ、Ｂ、Ｃ）もライン７１を通じて例
外処理部３へ入力される。すなわち、フィルタ演算部２
と例外処理部３は完全に並列な処理を行っている。

例外処理部３へ入力された非線小画素３×３画素と縮小
画素３画素が第６図又は第７図のようなパターンの場合
はフィルタ演算後に比較器４で２値化した結果は縮小画
素としては好ましくない。

そこで、これらの場合、例外パターンとしてライン３１
へ縮小結果（白画素“Ｏ”又は黒画素“１”）を出力す
ると同時に例外であることを示す信号“１”　（例外で
ない場合はＯ”）をライン３２へ出力する。ライン３１
．３２はセレクタ部５に入力されており、ライン３２が
“Ｏ“の場合は例外パターンでなく比較器４からの信号
を選択する。逆にライン３２が“ｌ”の場合、例外パタ
ーンであり、例外処理部３の結果、すなわちライン３１
を選択するようになっている。

セレクタ部６で選択された画素信号は前述の様にサブサ
ンプリング部６でサブサンプルされた後、縮小画像とし
てフレームメモリ７へ格納される。

以上量したように、すでに縮小した画素をフィードバッ
ク係数とする再帰型フィルタ演算部２と演算結果を２値
化する比較器４を備えあので、細線周期パターン等の保
存性の良い縮小画像を生成することができる。更に、フ
ィルタ演算を補正する例外処理部３を備えることにより
細線。

エツジ、疑似中間調画像等の保存性を一層向上させるこ
とができる。

［第２実施例］第８図は第１図に示した縮小装置を階層的符号化に応用
した場合のブロック図である。

１５．１７．１９はフレームメモリ、１６゜１８は第１
図示の構成の縮小回路、２０，２２゜２４は参照画素決
定回路、２１，２３．２５は符号器である。

まず、２値画像信号の原画データ■は、フレームメモリ
１５に記憶される０次にフレームメモリ１５の原画デー
タは縮小回路１６により縮小され、フレームメモリ１７
に記憶される。このときに縮小回路１６はフレームメモ
リ１５の原画データとすでにフレームメモリ１７に記憶
されている縮小データを用い、前述した（１）式のフィ
ルタ演算を行って縮小動作する。そして、フレームメモ
リ１７に記憶される信号は原画の１／２に縮小されたも
のとなっている。同様に、フレームメモリ１７から読み
出された信号はフレームメモリ１９からの縮小データを
考慮して縮小回路１８によって原画の１７４の画像に縮
小され、フレームメモリ１９に記憶される。

参照画素決定回路２０．２２．２４はそれぞれフレーム
メモリ１９，１７．１５に記憶されている画像データの
サイズ（画素数）を検出し、例えば算術符号による符号
化に最適な参照画素数、及び参照画素位置を設定する。

符号器２１では参照画素決定回路２０により設定された
参照画素を用いてフレームメモリ１９に記憶された１／
４の画像信号が符号化され、第１段階の信号２６として
出力される。同様に符号器２３．２５ではそれぞれ参照
画素決定回路２２゜２４より設定された参照画素を用い
てそれぞれフレームメモリ１７．１５に記憶された１／
２の画像及び原画像信号が符号化され、それぞれ第２段
階の信号１０８、第３段階の信号１０９として出力され
る。

このように第１段階から第３段階までの画像データを解
像度の低い画像データから順に符号化伝送することによ
り、画像の全体像をいち早く識別し、もし、そのデータ
が不要の場合には、以後の伝送を停止させることが可能
となる。これにより効率のよい画像通信サービスが可能
となる。

また、ここでは第３段階までしか述べなかったが、任意
の段階に容易に拡張する事が可能である事は言うまでも
ない。

第８図示の符号器２１，２３．２５は、それぞれ参照画
素決定回路２０，２２．２４で得られた参照画素から注
目画素の値を予測符号化を行う算術符号等のエントロピ
ー符号化により構成できる。算術符号については一般的
に知られているので説明は省略する。

以上述べたように第１図示の縮小装置を段階的符号化に
応用することにより、画質劣化の少ないプログレッシブ
な画像符号化を行うことができる。

［第３実施例］第９図は第１図示の縮小装置を画像入出力装置に用いた
場合のブロック図である。即ち、画像入力装置の解像度
より出力装置の解像度が低い場合の解像度変換に適応し
たものである。

９１は画像入力装置で、画像読取装置あるいは画像受信
端末、９２は第１図示の縮小回路、９３は画像出力プリ
ンタあるいは画像送信端末である。たとえば、画像入力
装置９１により入力された画像が４００ｄｐｉで画像出
力装置９３により出力する画像が２００ｄｐｉの場合、
第１図示の構成におけるｌ／２縮小を行うことにより、
画質劣化の少ない縮小画像な生成するここができる。他
の解像度あるいは他の縮小率においても縮小動作を繰返
すことにより、又はサブサンプルの間隔を異ならせる等
により適応できる。また画像入出力装置の代わりに画像
データベース等を格納しであるディスク等の間の画像縮
小にも適応できる。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば従来の２値画像縮小
では縮小峙消失していた画像のエツジ。

細線あるいはデイザ画像等疑似中間調画像の情報を縮小
画像においても保存することができる。更に本発明を階
層的符号化に応用することにより情報保存性の良い低解
像画像を得ることができ、全体画像の早期伝送がより効
果的に行える。また出力装置の解像度が入力装置のそれ
よりも低い場合、本発明の縮小を行えば劣化の少にい縮
小画像を得るこヒができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した２値画像縮小装置の構成を示
すブロック図、第２図の（ａ）、（ｂ）はフィルタ演算画素を示す図、第３図の（ａ）、（ｂ）はフィルタ演算係数を示す図、第４図はサブサンプリング位置と縮小画素の位置関係を
示す図、第５図はサブサンプリングの位置を示す図、第６図の（
ａ）、（ｂ）はフィルタ演算のみの縮小時に８５！＃が
消失する例を示す図、第７図の（ａ）乃至（ｅ）はフィ
ルタ演算のみの縮小時にデイザ画像等の孤立点が消失す
る例を示す図、第８図は本発明を階層的符号化に適用した場合のブロッ
ク図、第９図は本発明を入出力装置に適用した場合のブロック
図、第１０図（ａ）は従来の階層的符号化を示すブロック図
、第１０図（ｂ）の（１）、（２）は従来のサブサンプリ
ングによる縮小例を示す図、第１０図（Ｃ）の（１）乃至（３）は従来のローパスフ
ィルタとサブサンプリングによる縮小例を示す図である
。１．７・・・フレームメモリ、２・・・フィルタ演算部
、３・・・例外ｌＡ埋部、４・・・比較器、５・・・セ
レクタ部である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）２値画像を縮小する画像縮小方式において、縮小
処理を行う注目画素を含む複数の周辺画素と、すでに縮
小した画素のうち、少なくとも決定する縮小画素の前の
縮小画素及び前ライン上にある該注目画素の真上に位置
する縮小画素及びその前の縮小画素を参照画素としてフ
ィルタ演算に用いることにより縮小画素を決定すること
を特徴とする画像縮小方式。
（２）特許請求の範囲第（１）項において、決定する縮
小画素の前の縮小画素及び前ライン上にある該注目画素
の真上に位置する縮小画素及びその前の縮小画素のフィ
ルタ演算時の係数を負とし、且つ、決定する縮小画素の
前の縮小画素及び前ライン上にある該注目画素の真上に
位置する縮小画素のフィルタ演算時の係数は同一とする
ことを特徴とする画像縮小方式。
（３）特許請求の範囲第（１）項において、縮小処理を
行う注目画素をＸ＿ｉ＿，＿ｊ、決定する縮小画素をＹ
＿ｌ＿，＿ｍとすると、フィルタ演算値ＳＵＭは、ＳＵ
Ｍ＝４×Ｘ＿ｉ＿，＿ｊ＋２（Ｘ＿ｉ＿，＿ｊ＿−＿１
＋Ｘ＿ｉ＿−＿１＿，＿ｊ＋Ｘ＿ｉ＿＋＿１＿，＿ｊＸ
＿ｉ＿，＿ｊ＿＋＿１）＋（Ｘ＿ｉ＿−＿１＿，＿ｊ＿
−＿１＋Ｘ＿ｉ＿＋＿１，＿ｊ＿−＿１＋Ｘ＿ｉ＿−＿
１＿，＿ｊ＿＋＿１＋Ｘ＿ｉ＿＋＿１＿，＿ｊ＿＋＿１
）−３×（Ｙ＿ｌ＿，＿ｍ＿−＿１＋Ｙ＿ｌ＿−＿１＿
，＿ｍ）−Ｙ＿ｌ＿−＿１＿，＿ｍ＿−＿１であり、こ
のフィルタ演算値ＳＵＭが閾値Ｔ以上のときＹ＿ｌ＿，
＿ｍを１とし、そうでないときＹ＿ｌ＿，＿ｍを０とす
ることを特徴とする画像縮小方式。
（４）特許請求の範囲第（１）項において、フィルタ演
算に参照する画素が特定パターンに含まれる画素のとき
、２値結果を補正する例外処理を設けることを特徴とす
る画像縮小方式。