JPH0423869B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この発明はカラースキヤナ等の画像走査記録装
置のようにカラー原画を走査して得たデイジタル
画像信号を圧縮する方法に関する。

(ロ) 従来技術 カラー濃淡画像は一般に豊富な階調表現が要求
され、デイジタル化された場合においても光の三
原色である赤（Ｒ），緑(G)，青(B)の各色もしくは
シアン(C)、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラ
ツク(K)の各インキ色にそれぞれ約200階調以上
（８ビツト）の表現能力が必要であると言われて
いる。

このようにカラー濃淡画像においては、１画素
あたりに必要なビツト数が多いため、例えばその
走査領域すべてにわたつて走査領域内の画素を各
分解色毎にメモリ装置に記録すると、該メモリ装
置のメモリ容量は膨大なものとなる。そこで総メ
モリ容量をできるだけ節約するために、カラー濃
淡画像では画像信号作成時のサンプリングピツチ
を人間の視覚にあわせて、不自然に感じないギリ
ギリのところまで大きく（粗く）している。した
がつて、各隣接画素間の相関性は極めて高いもの
とはいえず、例えば色分解されたＲ，Ｇ，Ｂもし
くはＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋの各色版画像ごとに画像信号
の圧縮を施したとしても，当該画像を再生した時
に大きな不具合を感じさせないでその圧縮率を高
めることは通常困難である。

かかる問題点に立脚し、メモリ容量を大幅に低
減して視覚上の品質も損うことがほとんどないカ
ラー画像の記録方法が特開昭55−22708（特願昭53
−94507）として本出願人によつて提案されてい
る。この方法は、人間の視覚が微小部分における
明暗の変化に対しては、非常に敏感な識別能力を
有する反面，微小部分における色彩の変化に対し
ては明暗の変化に対する程敏感な識別能力を持ち
合わせていないことを利用してカラー画像の二次
元圧縮及び再生を行なうようにしたものである。

すなわち色分解された各色画像信号のうち少な
くとも１つ（一般には、明度を代表する値）を残
して、各画素における他のデイジタル画像信号を
所定の関係をもつて省略し、メモリ装置に記憶す
る圧縮方法及び再生方法に関するものである。以
下前記特開昭55−22708でも言及したＣ，Ｍ，Ｙ，
Ｋ各色版信号を圧縮する場合の１例について説明
する。第１図は、Ｃ，Ｍ，Ｙ，K4色版信号のう
ち、比較的人間の明視の感度に近いものとしてＭ
色版信号を明度値に代用し、他のＣ，Ｙ，Ｋ色版
信号については、圧縮単位領域２×２画素のうち
の代表画素にのみ持たせ，それ以外の画素では
Ｃ，Ｙ，Ｋ各色版信号を省略して、明度値に相当
するＭ色版信号のみを全画素に持たせた場合の模
式図である。

この場合の明度値に相当するＭ色版信号は代表
画素でもその他の画素でも８ビツトの情報を持つ
とされている。

また、この場合代表画素以外の画素で省略され
たＣ，Ｙ，Ｋ色版信号を再生するための計算式
は、添字（00）、（01）、（10）、（11）がそれぞれ代
表画素との位置関係を示すものとすれば、例えば
（01）の画素位置については、 C₀₁＝C₀₀＋M₀₁−M₀₀ M₀₁＝M₀₁＝M₀₀＋M₀₁−M₀₀ Y₀₁＝Y₀₀＋M₀₁−M₀₀ K₀₁＝K₀₀＋M₀₁−M₀₀ として求めることができる。このような再生法で
は、色彩の変化に対しては、圧縮単位領域ごとに
しか対応できないが、上記の４式に共通なM₀₁−
M₀₀は両画素位置の明度差なので、明度の変化に
は最小画素単位ごとに対応できる利点がある。

なお、上記式においてはC₀₁，Y₀₁，K₀₁を計算
するに際して、代表画素のC₀₀，Y₀₀，K₀₀を代用
する場合を示したが、前記特開昭55−2708にも記
載した如く、求めたい画素近傍４隅の代表画素の
値に基づいて補間値を求め、該補間値により代用
して良いことは勿論である。しかしながら、かか
る点は本発明の要旨ではないため詳細な説明は省
略する。

この方法によれば、色彩情報は各圧縮単位領域
の代表画素についてのみ持たせ、他の画素では省
略することにより大幅にメモリ容量を節約するこ
とができる。具体的には、圧縮単位領域２×２画
素について８ビツトの情報をもつＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋ
すべて記憶するときは２×２画素×４色＝16バイ
トのメモリ容量が必要であるが、Ｃ，Ｙ，Ｋの画
像信号を代表画素以外で省略することにより２×
２画素×明度値＋３色＝７バイトのメモリ容量で
済むことになる。

しかし、この方法でもＣ，Ｙ，Ｋ版の画像信号
は上記例についてみれば４分の１（３×３画素を
圧縮単位領域とする場合は９分の１）に省略され
るものの、明度を担うＭ版の画像信号はあいかわ
らず全画素詳細に持つため、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ版の
画像信号全体としての圧縮率は今一つ不充分であ
つた。

(ハ) 本発明の目的 この発明は、上記特開昭55−22708に開示した
「カラー画像の記録方法」において、大幅にメモ
リ容量の低減を図れるにもかかわらず、明度値は
全画素で詳細に持つ必要があるため、全体として
の圧縮率が不充分である難点をさらに改善するた
めになされたものであり、再生されたカラー複製
画像に不具合を感じさせないことを保障した上
で、圧縮単位領域内の明度を担う信号の画素当り
の平均ビツト数を削減しうる画像信号の圧縮方法
の提供を目的とする。

(ニ) 本発明の構成 この発明に係る画像信号の圧縮方法は、色分解
された画像信号について、明度を担う信号（以下
明度値と言う）は省略せず、他の信号は所定の関
係をもつて省略する圧縮方法を前提として構成さ
れるものであり、サンプリングピツチを人間の視
覚にあわせて不自然に感じないギリギリのところ
まで大きくしているとは言え、圧縮単位領域内の
複数の画素における各明度値には相互に相関性
（冗長性）が強く残つていることに着目し、この
明度値に画素当りの平均ビツト数を低減するため
の符号化を施し、具体的に言えば、圧縮単位領域
の代表画素以外の画素における明度値を、その圧
縮単位領域の代表画素の明度値との差に基づいて
非線形量子化を行なうことにより符号化し、圧縮
した画像信号とすることを要旨とするものであ
る。

すなわち、隣接する画素間では急激な明度の変
化はなく、仮りに急激な変化があつた場合でも圧
縮前の画像と圧縮再生後の画像とは厳密な同一性
が要求されないとして、圧縮単位領域内の明度値
に割当てられた総ビツト数を削減するようにした
ものである。

(ホ) 実施例 以下図面に基づいてこの発明に係る画像信号の
圧縮方法の実施例について説明する。この発明は
上記したように、圧縮を施す単位領域内の複数の
明度値相互間の冗長性に着目して、明度値につい
ても圧縮を行なうようにしたもので、第２図はこ
の発明に係る方法に基づいて圧縮された画像信号
の状態を模式的に示したものである。同図におい
て、各圧縮単位領域における代表画素のＣ，Ｍ，
Ｙ，Ｋについては第１図に示すと同様従来方法と
同じである。また、第１図と同様、添字（00）、
（01）、（10）、（11）がそれぞれ代表画素との位置
関係を示し、代表画素以外では各画素の明度値と
代表画素の明度値との差をとり、これに非線形な
量子化特性を与えて圧縮するようにしたものであ
る。すなわち、m₀₁＝M₀₁−M₀₀、m₁₀＝M₁₀−
M₀₀、m₁₁＝M₁₁−M₀₀として各画素についてまず
差分信号をとる。これらは予測誤差にあたるもの
であり、M₀₀，M₀₁，M₁₀，M₁₁間に冗長性があ
れば、m₀₁，m₁₀，m₁₁は極端に小さい値をとるこ
とが多い。そこでこれらm₀₁，m₁₀，m₁₁の予測誤
差に対して非線形量子化を施したm′₀₁，m′₁₀，
m′₁₁の形に圧縮している。

なお、このような場合可変長の符号化方式をと
ることも多いが、ここでは原画像に対して任意位
置からの切り出しを大変重要な要素と考えている
ので、固定長の符号化を例にとつて説明する。

第３図は、非線形量子化のための変換特性を示
す図であり、予測誤差信号m₀₁，m₁₀，m₁₁が０に
近いときはきめ細かく、０から離れるに従つて粗
い段差で代表値m′₀₁，m′₁₀，m′₁₁を準備するもの
である。このとき代表値のステツプ合計は全体階
調値よりはるかに少なく、それだけビツト数が削
減できることになる。

このような非線形の量子化が採用された場合の
再生について第４図に基づいて説明する。図中ゆ
るやかな階調変化をしている部分Ａでは、予測誤
差が小さいため準備される代表値もきめ細かく正
確な再現ができる。一方急激に階調が変化してい
る部分Ｂでは予測誤差が大きくなるため、もより
の代表値とのズレが大きくなる場合があり、その
ときには再生された複製画像は原画像と多少違つ
たものになる。また、予測誤差が大きくなりすぎ
ると、代表値が準備されていない場合があり、そ
のときのズレは一層大きくなる。しかし、第３図
に示す非線形量子化特性の図では、代表値m′₀₁と
m′₁₀を５ビツト（32レベル）、代表値m′₁₁を６ビ
ツト（64レベル）程度としており、この時m′₀₁，
m′₁₀では予測誤差の絶対値が極端に大きいときは
代表値が一定の値で打ち切りとなるが、圧縮単位
領域における（11）位置に比べて、（01），（10）
位置は代表画素の位置（0.0）に近いため、まず
そのようなことは生じない。

したがつて、代表画素以外の明度値M₀₁，
M₁₀，M₁₁を圧縮しない形では、それぞれ各８ビ
ツト要し総ビツト数３バイト必要になるのが、こ
の符号化によりm′₀₁（５ビツト）、m′₁₀（５ビツ
ト）、m′₁₁（６ビツト）に圧縮され２バイトで済ま
すことができる。

なお、上記した実施例では、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの
４色版信号の場合について記載したが、本発明に
係る方法はかかる色版信号に限定されるものでは
なく、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色分解信号にも適用でき、
かかる場合には明度を担う信号としてはＧ色分解
信号が使用される。

また、上記した実施例においては、圧縮単位領
域を２×２画素の場合について記載したが、３×
３画素、４×４画素…にしても良いことは勿論で
ある。

第５図は、本発明に係る方法を、例えばレイア
ウトスキヤナシステムに適用した場合のブロツク
図であり、ここでは原画走査部１と記録部２が分
離されたタイプのシステムが示されている 同図中の原画走査部１は、原画シリンダ３と、
該原画シリンダ３を主走査方向に回転させるため
のモータ４と、当該原画シリンダ３の回転角度を
検出するための回転角度エンコーダ５と、当該原
画シリンダ３の１回転を検出するための１回転エ
ンコーダ６と、原画シリンダ３に装着されたカラ
ー原画を走査する走査ヘツド７と、該走査ヘツド
７を副走査方向へ移動させるための送りネジ８
と、該送りネジ８を回転駆動するための送りモー
タ９とを備えている。

一方、記録部２も原画走査部１と同様の構成で
あつて、記録シリンダ１０と、該記録シリンダ１
０を主走査方向に回転させるためのモータ１１
と、当該記録シリンダ１０の回転角度を検出する
ための回転角度エンコーダ１２と、当該記録シリ
ンダ１０の１回転を検出するための１回転エンコ
ーダ１３と、記録シリンダ１０に装着されたフイ
ルム等に複製画像を記録するための記録ヘツド１
４と、該記録ヘツド１４を副走査方向へ移動する
ための送りネジ１５と、該送りネジ１５を回転駆
動するための送りモータ１６とを備えている。

走査ヘツド７には色分解装置１７が装備されて
おり、該色分解装置１７は、カラー原画を走査し
て得られる画像信号を、例えば赤（Ｒ）、緑(G)、
青(B)の３色分解信号およびアン′シヤープ信号
（Ｕ）として出力する。該色分解装置１７からの
３色分解信号およびアンシヤープ信号（Ｕ）は、
次に公知のカラースキヤナに使用されている色調
演算回路１８に入力され、対数変換、色修正階調
補正、デイテール強調、（倍率変換）等必要な処
理がなされた後、カラー原画の色調を印刷物で表
現するための各色インキ量に対応するシアン(C)、
マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラツク(K)の４
色刷信号として出力される。一方、タイミングパ
ルス発生回路２６は、回転角度エンコーダ５およ
び１回転エンコーダ６からのパルス信号に基づい
て、主走査方向のサンプリング画素に相当するタ
イミングパルス（P₁）と１回転パルス（P₂）を
それぞれ発生している。

今、最初の走査線に相当するＭ版信号が色調演
算回路１８から出力されると、主走査画素ピツチ
に相当するタイミングパルスP₁に応じてＡ／Ｄ
変換器１９によりデジタル化された後、スイツチ
２１を介してバツフアメモリ（FIFO）２２に順
次書込まれる。

一方、色調演算回路１８から出力されるＣ，
Ｙ，Ｋ版信号は、Ｍ版信号の場合の２倍の周期で
Ａ／Ｄ変換器２０によつてデジタル化され、後段
のマルチプレクサー２４に入力されるが、Ｍ版信
号がバツフアメモリ２２に書込まれている間、１
回転パルスP₂によりマルチプレクサー２４が作
動しないように制御されているため、当該走査線
１本分に相当するＣ，Ｙ，Ｋ版信号は捨てられる
ことになる。

次に、２本目の走査線に対応するＭ版信号が色
調演算回路１８からＡ／Ｄ変換器１９を介して出
力されると、スイツチ２１が１回転パルスP₂に
より切換つているため、Ｍ版信号は後述する圧縮
回路２３に直接入力される。この時、バツフアメ
モリ２２に書込まれている１本前の走査線のＭ版
信号は、書込まれた順に、しかも現在、圧縮回路
２３に入力されているＭ版信号と同期して当該圧
縮回路２３に入力されることになり、両走査線の
副走査方向に隣接する一対の画素に相当するＭ版
信号が対になつて圧縮回路２３に入力される。こ
の圧縮回路２３では前記した圧縮単位領域に相当
する、例えば２×２画素のＭ版信号が揃うたびに
非線型量子化を利用して符号化を行い、圧縮され
た画像信号ｍとしてマルチプレクサー２４に入力
される。

一方、Ｃ，Ｙ，Ｋ版信号は、走査画素ピツチの
２倍の周期でマルチプレクサー２４に入力されて
いるため、該マルチプレクサー２４からは圧縮単
位領域ごとにひとまとめにされた画像信号が
M₀₀，m′₀₁，m′₁₀，m′₁₁，C₀₀，Y₀₀，K₀₀、のセ
ツトとして出力され、順次バツフアメモリ２５を
介して磁気デイスク等の画像メモリ２９に書込ま
れる。

第６図は、前記した非線型量子化により画像信
号を圧縮する場合の１実施例を示すブロツク図で
ある。

今、バツフアメモリ２２およびＡ／Ｄ変換器１
９からスイツチ２１を介して圧縮回路２３に並列
入力されたＭ版信号は、それぞれデータセレクタ
４０₁および４０₂に入力され、これらデータセレ
クタ４０₁および４０₂からは、各圧縮単位領域の
Ｍ版信号M₀₀，M₀₁，M₁₀，M₁₁が並列的に出力
される。かかるＭ版信号は、次に加算器４１₁，
４１₂，４１₃にそれぞれ入力され、予測誤差信号
値（M₁₁−M₀₀）、（M₁₀−M₀₀）（M₀₁−M₀₀）が
演算される。この時、データセレクタ４０₁，４
０₂はそれぞれ走査画素ピツチに応じたタイミン
グで切換えられるため各Ｍ版信号M₀₀，M₀₁，
M₁₀，M₁₁は全て同時に出力されないが、それに
よる不都合は、サンプルホールド回路もしくは遅
延素子を図示したデータセレクタ４０₁，４０₂に
適宜付設しておくことにより解消し得る。

加算器４１₁，４１₂，４１₃から出力される予
測誤差信号値（M₁₁−M₀₀）、（M₁₀−M₀₀）、（M₀₁
−M₀₀）は、次にそれぞれテーブルメモリ４２₁，
４２₂，４２₃にアドレス信号として入力され、各
テーブルメモリ４２₁，４２₂，４２₃からは、第
３図で説明した如き代表値m′₁₁，m′₁₀，m′₀₁が出
力される。

これらの代表値は、前記した如くm′₁₁は６ビツ
ト、m′₀₁，m′₁₀はそれぞれ５ビツトで表現されて
いるもので、これら代表値m′₁₁，m′₁₀，m′₀₁とサ
ンプルホールド回路４３からのM₀₀（＝８ビツト）
とは、次にマルチプレクサ４４に入力され、該マ
ルチプレクサ４４からは圧縮単位領域のピツチに
相当するタイミングで、合計24ビツト（＝３バイ
ト）の圧縮された画像信号ｍが出力される。

以上のようにして圧縮単位領域ごとに圧縮さ
れ、画像メモリ２７に書込まれた複数の原画の画
像信号は、次に図示を省略した編集装置によつて
当該画像メモリ２７上もしくは別の画像メモリ上
でレイアウト指定に基づいて各絵柄ごとに出力位
置に応じた画像データの再配置等が行なわれる。

かかる如くして編集済みの画像データが書込ま
れた画像メモリ２７を出力側にセツトし、所定の
複製画像の記録が開始される。

すなわち、画像メモリ２７′からバツフアメモ
リ３０を介して読出された圧縮単位領域ごとの画
像信号は、マルチプレクサ３１によりＣ，Ｙ，Ｋ
版信号と圧縮された画像信号にふり分けられ、
Ｃ，Ｙ，Ｋ版信号は直接分解版演算回路３３に、
圧縮された画像信号ｍは後述する再生装置３２を
介して分解版演算回路３３に入力される。この分
解版演算回路３３では、圧縮単位領域を構成する
各画素にそれぞれC.M.Y.Kの４色信号が割りふ
られ、走査画素ピツチに相当するタイミングで、
例えば走査線２本分に相当する４色版信号が並列
的にバツフアメモリ３４に入力される。バツフア
メモリ３４は少なくとも２本のラインメモリ
（FIFO）で構成され記録すべき走査線に対応する
画素の４色版信号はそのまま出力制御回路３５に
出力され、次に記録すべき走査線に対応する画素
の４色版信号はいつたんバツフアメモリ３４に書
込まれるようになつている。第７図は、前記した
第６図に対応する再生装置３２の実施例を示すも
ので、以下に簡単に説明する。

第７図において、24ビツト（３バイト）に圧縮
された画像信号ｍが入力されると、データセレク
タ５０によりM₀₀信号と前記代表値に相当する
m′₁₁，m′₁₀，m′₀₁の各信号にふりわけられ、次に
m′₁₁，m′₁₀，m′₀₁の各信号はそれぞれアドレス信
号としてテーブルメモリ５１₁，５１₂，５１₃に
入力される。これらテーブルメモリ５１₁，５１
_２，５１₃からはそれぞれm′₁₁，m′₁₀，m′₀₁に対応
する予測誤差信号（M₁₁−M₀₀）、（M₁₀−M₀₀）、
（M₀₁−M₀₀）が出力され、次段の加算器５２₁，
５２₂，５２₃において、それぞれM₀₀信号と加算
され、M₁₁，M₁₀，M₀₁，M₀₀に相当する信号値
が出力される。

(ヘ) 効果 この発明に係る画像信号の圧縮方法は、従来方
法においては、カラー画像の全画素で詳細に持た
せていた明度を担う画像信号について、実用に耐
えうる画質を保障した上で圧縮し、明度を担う信
号量をさらに低減できるため、画像信号全体とし
ての圧縮率をより一層高めることができる。

また、この発明に係る画像信号の圧縮方法で
は、各圧縮単位領域において、代表画素について
は明度値の符号化を行なわずに、代表画素以外の
画素についてだけ符号化するようにしているの
で、圧縮された画像信号を用いて画像処理を行な
うに際し、オリジナル画像の全画素のうちの一部
を間引いて特定の画素のみをもつてモニター上に
画像表示する場合に、代表画素だけをそのまま特
定の画素として用いてモニター上にモニター画像
を直ちに表示することができ、符号化された明度
値を復号したりする必要が無いため、好都合であ
る。このように、この発明の方法によると、取扱
い易い圧縮画像信号を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の画像信号圧縮方法を説明するた
めの模式図、第２図はこの発明の実施例である予
測符号化方法を適用した画像信号の圧縮方法を説
明するための模式図、第３図は予測誤差信号をと
り、非線形量子化を施すための変換特性の１例を
示す図、第４図は第３図に示す如き変換特性を使
用して画像を再生する場合を説明するための図、
第５図は本発明に係る圧縮方法を実施するための
１例を示すブロツク図、第６図は非線型量子化に
よる圧縮回路の１実施例、第７図は第６図に対応
するに対応する再生回路の各実施例を示す。 C₀₀，M₀₀，Y₀₀，K₀₀……圧縮単位領域内の代
表画素における各色版信号、M₀₁，M₁₀，M₁₁…
…Ｍ版信号を明度を担う信号とした場合の、圧縮
単位領域内の代表画素以外の画素での明度値、
m′₀₁，m′₁₀，m′₁₁……予測符号化によりＭ版信号
を圧縮した場合の各画素の位置における明度値。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の画素から成る圧縮単位領域を設定し、
   該圧縮単位領域の代表画素には、カラー画像を再
   生する際に必要な色彩信号に対応する複数の画像
   信号全てをもたせ、当該圧縮単位領域の代表画素
   以外の各画素には、前記複数の画像信号のうちの
   明度信号に対応する画像信号のみをもたせること
   により、カラー画像を走査して得られる画像信号
   全体のビツト数を低減するようにする画像信号の
   圧縮方法において、各圧縮単位領域の代表画素以
   外の画素にもたせるべき明度信号に対応する画像
   信号の値を、当該圧縮単位領域の代表画素の明度
   信号に対応する画像信号との差に基づいて非線形
   量子化を行なうことにより、符号化することを特
   徴とする画像信号の圧縮方法。