JPH04302273A - 画像処理方法及び装置及び画像伝送方法及び装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多値画像の画像処理方
法及び画像伝送方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多値画像の圧縮伸長技術として写真等の
画像をターゲットとしてＡＤＣＴ（適応型離散コサイン
変換）圧縮伸長方式が提案されようとしている。その圧
縮方式は３原色色信号をＹ、Ｃｒ、Ｃｂの３成分に変換
し、色度成分のＣｒ、Ｃｂ信号を場合によってはサブサ
ンプリングにより解像度を落とし、輝度成分であるＹ信
号はそのままの解像度で圧縮する。

【０００３】圧縮の第１段階ではまずＤＣＴ変換が行わ
れる。８×８画素のブロック成分はＤＣＴ変換により８
×８の周波数成分に変換される。次に第２段階として８
×８のサイズを有する量子化テーブルにより各ＤＣＴ演
算の結果が量子化される（除算される）。この結果ＤＣ
Ｔ結果は、直流成分、低周波成分を除きゼロとなるもの
が多くでる。第３段階として高周波成分で“ゼロ”の続
く数を利用してハフマンコード化を行う。従って、第２
段階で“ゼロ”が連続するほど圧縮効率が上昇する。実
際にＤＣＴ成分を１次元に並び換える場合には、図２に
示すような順にスキャンして１次元のデータ列にする。 これをジグザグスキャンと呼んでいる。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながらＡＤ
ＣＴ画像圧縮伸長方式においては、もともと写真等の中
間調画像のみをターゲットとして、圧縮率や画質、圧縮
アルゴリズム等が考えられており、カラーファクシミリ
等の伝送のアプリケーションに利用するためには、今だ
ＡＤＣＴ画像圧縮・伸長の特質が充分検討されておらず
特に、文字などが重視されるオフィス用、カラーファク
シミリや多値の圧縮画像データベース等では文字画像に
対し、ＡＤＣＴによる思わぬ画質劣化や、圧縮率の悪さ
につき当たるという欠点があった。

【０００５】かかる問題は、前述のＡＤＣＴ方式に限ら
ず他の方式、例えばベクトル量子化ＡＤＲＣ等において
も同様に発生する問題である。

【０００６】本発明は、かかる問題を解消して画質を向
上させた画像処理方法及び装置及び画像伝送方法及び装
置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本出願の第１の発明は、
与えられた画像データをサブサンプル処理し、所定の量
子化特性で量子化して符号化するに際して前記サブサン
プル処理に応じて前記量子化特性を制御することを特徴
とする。

【０００８】又本出願の第２の発明は、与えられた画像
データを所定の特性で量子化して符号化し、伝送するに
際して符号化されたデータを受信する側における出力解
像度に応じ、前記量子化特性を制御することを特徴とす
る。

【０００９】

【実施例】図１〔Ａ〕は、本発明を実現する具体的な一
実施例の構成を示すブロック図である。

【００１０】画像入力部１７は、スキャナやＳＶ等の画
像入力機器や画像データベースであり、画像入力部１７
より入力されたＲ、Ｇ、Ｂの３原色データは、色変換部
１により、Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂに変換される。Ｒ、Ｇ、Ｂか
らＹ、Ｃｒ、Ｃｂへの変換は以下のような１次変換マト
リクスにて行われる。

【００１１】

【外１】

【００１２】Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂは輝度成分、色度成分に相
当するものでＣｒ、Ｃｂ成分は色度成分であるために、
目の冗長度を考えると解像度を落としても差し支えない
と考えられている。従って、サブサンプリング部２にお
いて、サブサンプリングされ、解像度を落とされる場合
もある。

【００１３】その場合の解像度の比はＹ：Ｃｒ：Ｃｂ＝
４：２：２の場合や、Ｙ：Ｃｒ：Ｃｂ＝４：１：１の場
合がある。サブサンプリング部２でサブサンプリングさ
れたデータ又はサブサンプリングを行わない時のデータ
はＤＣＴ部４、５、６により８×８画素ブロック毎にＤ
ＣＴ変換され８×８のＤＣＴ係数を得る。従ってＤＣＴ
部４、５、６で入力部及び出力部には、入力画像データ
及びＤＣＴ係数を記憶する８×８サイズのメモリを有し
ている。

【００１４】図２は、ＤＣＴ部４、５、６に内蔵されて
いるＤＣＴ係数の記憶メモリからＤＣＴ係数を読み出す
順番、いわゆるジグザグスキャンと呼ばれる順序を示す
図であって、このジグザグスキャン順に読み出されたＤ
ＣＴ係数は量子化部７、８、９に供給されて量子化され
る。量子化の段階では、８×８のＤＣＴ係数に対応して
同様の８×８の量子化テーブル１４−ｍ，１５−ｍ，１
６−ｍ（１≦ｍ≦ｎなる自然数）が用意されていて、対
応する位置同士のデータにより量子化される。本実施例
における量子化とは、量子化テーブルの値で除算する事
である。また画像の伸長時には、量子化テーブルの値で
乗算する逆量子化が行われる。量子化マトリクスは各色
成分毎に量子化テーブルが用意されるのが望ましいが、
Ｃｒ、Ｃｂ成分に対する量子化テーブルを共通にして１
つにしたり、極端な場合は３成分に対して、１つの共通
な量子化テーブルを用いる事もよい。ただし、この場合
の３成分はＹ、Ｃｒ、Ｃｂよりも、Ｒ、Ｇ、Ｂ系や、Ｃ
、Ｍ、Ｙ系等の色空間データである事が望ましい。

【００１５】量子化部７、８、９の出力はそれぞれハフ
マン符号部１０、１１、１２で符号化される。ここでは
、量子化部の出力に“ゼロ”（０）が続く事を想定して
、ゼロのランレングスとその次に出現する値のコンビネ
ーションを符号化する。又即ち、ジグザグスキャンの第
１番目の項は、ＤＣＴ変換における直流成分（ＤＣ成分
）と言われ、基本的な動作としては８×８単位の前ブロ
ックの直流（ＤＣ）成分の量子化値と注目ブロックの直
流（ＤＣ）成分の量子化値との差分値がハフマン符号化
される。ハフマン符号部１０、１１、１２の出力はパラ
／シリ変換部１３で各色成分毎のデータをシリアルにブ
ロック順次に並べて圧縮データとして送出し、圧縮デー
タバッファ１９に、一旦記憶される。

【００１６】次に圧縮画像データが伸長される場合の動
作について簡単に触れる。本実施例における各部は前述
した処理とは逆の処理を行う。伸長の場合は全く逆にデ
ータが流れるだけである。圧縮データバッファ１９に記
憶されている圧縮画像データはパラ／シリ変換部１３に
読み出される。パラ／シリ変換部１３では各色成分毎に
データを分離してハフマン符号部１０、１１、１２にデ
ータを渡すと、ここで復号されたデータは量子化部７、
８、９で対応する量子化テーブル１４−ｍ，１５−ｍ，
１６−ｍの各位置の値と乗算され、逆量子化される。逆
量子化された値はＤＣＴ係数となり、ＤＣＴ部４、５、
６に送られる。ＤＣＴ変換部には、逆変換のための係数
がセットされる事により、全く同じ回路構成で逆変換が
行える。又、サブサンプリング部２では、サブサンプリ
ングを行われているデータに対し、データの繰り返し等
による拡大処理が行われる。又場合によっては補間等の
処理を受けて拡大処理される。そして最後に色変換部１
により、Ｒ、Ｇ、Ｂの色成分にもどされ、画像出力部１
８より出力される。画像出力部１８はＣＲＴやＬＢＰや
サーマルプリンタ等の画像出力機器であり、多値画像が
出力されたり、場合によって、ガンマ特性がかかったり
、２値化されて出力される。本実施例の要部について、
さらに詳細に説明する。

【００１７】図３は、前述したサブサンプリング部２で
処理される解像度の変換を示す図である。まず図３（１
）は、画像の各画素の水平方向ｊ、垂直方向ｉの位置を
添字として、その位置の画像濃度データをＰｉ，ｊとし
て示したもので、サブサンプリング部２でＹ：Ｃｒ：Ｃ
ｂ＝４：１：１に設定する場合は図３（２）に示すよう
に、水平、垂直方向の位置ｊ，ｉに対するサブサンプリ
ングの値Ｐ′をＰ′ｉ，ｊ＝Ｐ２ｉ，２ｊとする。又、
これは例えば

【００１８】

【外２】 としても構わない。いずれにしても、水平方向、垂直方
向共に解像度が半分に落とされる。

【００１９】サブサンプリング部２でＹ：Ｃｒ：Ｃｂ＝
４：２：２に設定する場合には、図３（３）に示すよう
に、水平方向位置ｊ，垂直方向の位置ｉに対してサブサ
ンプリングの値Ｐ′をＰ′ｉ，ｊ＝Ｐｉ，２ｊとする。 又、これは例えば

【００２０】

【外３】 としても構わないが、水平方向に対して、解像度が半分
に落とされる。

【００２１】従ってサブサンプリングが行われる場合に
は、サブサンプリング後に高周波数の画像となっても、
実際には、その１／２の低周波数の画像である。

【００２２】ところで本実施例においては、圧縮データ
バッファ１９に記憶された圧縮画像は、制御部２０によ
り読み出され画像送受信部２１より伝送路を介して、デ
ータ受信側に送られる。この時に送信側の制御部２３で
は、受信側に対し、サブサンプリング比率や、量子化テ
ーブル、ハフマン符号の割り付けテーブル、色変換部で
の変換係数に対する情報を前手順にて送信する。しかし
ながら、本実施例では、送信側の制御部２０が画像送受
信部２１を通して、前手順にて受信側のＣＲＴやＬＢＰ
等の出力機器の出力解像度の情報を得る。従って画像の
伝送側では、画像入力部１７における撮像管やスキャナ
やＳＶや画像データベース等の画像が実際に、いくつの
解像度（単位はｄｐｉ，ｐｅｌ／ｍｍ等）で出力される
かが判断でき、その解像度に最適な量子化テーブル１４
−ｍ，１５−ｍ，１６−ｍを使用して量子化を行う。量
子化テーブル１４−ｍ，１５−ｍ，１６−ｍはセットに
なっていてｍは１からｎ（自然数）の内いずれかの値を
とる。

【００２３】ｎは場合によっては、ｎ＝１であっても構
わない。ｎ＝１の場合には、制御部２０によって量子化
テーブル１１、２１、３１を画像毎に書き換えれば良い
。

【００２４】次に量子化テーブルの具体的な設定値につ
いての説明を行う。

【００２５】図６（１）は、標準的な解像度Ｒ及びＹ：
Ｃｒ：Ｃｂのサブサンプリング比が４：４：４（サブサ
ンプリングなし）の場合の８×８の量子化係数を示し、
８×８ブロック中の水平位置ｊ、垂直位置ｉに対してＡ
ｉ，ｊ（０≦ｉ、ｊ≦７）なる量子化係数が用意してあ
る。これは量子化テーブル１４−ｍ、１５−ｍ、１６−
ｍそれぞれ異なっても構わない。

【００２６】図６（２）は、受信側における出力機器が
別の解像度を有する場合や、サブサンプリング比を変え
た場合の水平位置ｊ、垂直位置ｉに対する量子化係数Ｂ
ｉ，ｊ（０≦ｉ、ｊ≦７）を示す。

【００２７】本実施例ではサブサンプリング部２でのサ
ンプリング比が、Ｙ：Ｃｒ：Ｃｂ＝４：２：２の場合は
図７−（１）に示すような量子化係数を用いる。これは
Ｂｉ，ｊ＝Ａｉ，ｊ／２（ただしｊ／２は小数点以下切
り上げ）なる量子化係数を用いる。

【００２８】又、サブサンプリング部２でのサブサンプ
リング比がＹ：Ｃｒ：Ｃｂ＝４：１：１の場合は、図７
（２）に示すような量子化係数を用いる。

【００２９】この場合は、Ｂｉ，ｊ＝Ａｉ／２，ｊ／２
（ｉ／２、ｊ／２は小数点以下切り上げ）なる量子化係
数を用いる。この理由は以下のようである。

【００３０】一般にＡｉ，ｊはｉ、ｊが大きくなる程Ａ
ｉ，ｊが大きくなる。Ａｉ，ｊが大きいと、量子化結果
が小さく、又は“０”となり圧縮効率が向上する。又、
ｉ、ｊが大きい程高周波画像なので、人間の目の特性を
考えると冗長度が有り、大きな量子化係数を割り当てて
も問題がない。

【００３１】ところがサブサンプリングにより画素数を
半分に落とされた画像では、ＤＣＴの計算上、高周波画
像であっても、実際にはその半分の低周波画像であるた
めに、本来の半分の周波数に当る量子化係数を用いなけ
ればならない。従ってＢｉｊ＝Ａｉ／２，ｊ／２（４：
１：１の場合）となる。

【００３２】このことから、この規則は必ずしも守る必
要はなく、サブサンプリングされた方向（水平、垂直）
に対して、通常（サブサンプリングなし）よりも低い量
子化係数を用いても良い事は容易に類推できる。

【００３３】他の実施例 以上の実施例の他の実施例について説明する。

【００３４】画像の受信側における出力機器の解像度を
Ｒ２とし、標準の解像度又は画像入力部１７の解像度を
Ｒとし、サブサンプリング比をＹ＝Ｃｒ：Ｃｂ＝４：Ｓ
：Ｓとした時に

【００３５】

【外４】

【００３６】これの意味する所は、標準の解像度Ｒに比
べて、出力側の解像度Ｒ２の方が小さい場合に出力画像
は解像度が小さい方が大きくなる。従って目に写る画像
は低周波に近づくために、量子化による画質劣化を防が
なくてはならない。従って

【００３７】

【外５】 は１より大きくなり、Ｂｉ，ｊは、より低周波側の量子
化係数

【００３８】

【外６】 が使われる。従ってＡｉ，ｊは低周波側の量子化係数の
方が値が小さいという傾向があることは言うまでもない
。

【００３９】又、

【００４０】

【外７】 という関係式に従わずとも、Ｒ／Ｒ２が１より大きい時
には各量子化係数値を低目に設定し、Ｒ／Ｒ２が１より
小さい時には、各量子化係数を高目に設定しても構わな
い。

【００４１】又、Ｓ１、Ｒ１が１以下であったりＳ２、
Ｒ１が１以下の場合に、

【００４２】

【外８】 のいずれか、又はそれぞれの値が７の値より大きい時は

【００４３】

【外９】 を７として

【００４４】

【外１０】 を求めれば良いし、Ｂｉ，ｊに適当な値を与えても良い
。

【００４５】さらに本実施例によれば、出力機器の解像
度が縦、横で異なっていても構わない。

【００４６】その場合は

【００４７】

【外１１】 なる関係式を用いても良い。

【００４８】本実施例の応用例について簡単に説明する
。

【００４９】図４は第１の実施例の変形例で色変換部１
でＹ、Ｃｒ、Ｃｂに変換された画像は画質判定部３０に
おいて、入力画像の画質の判定が行われ、サブサンプリ
ング部２０での適当なサブサンプリング比を決定する。 制御部２０は画質判定部３０の判定状態に応じてサブサ
ンプリング部２を制御し、前述実施例のようにそれに応
じた量子化テーブル１４−ｍ、１５−ｍ、１６−ｍが選
択される。

【００５０】画質判定部３０のおおまかな構成は図５に
示すようになっていて、入力されたＹ、Ｃｒ、Ｃｂ信号
はそれぞれエッジ検出部３１、３２、３３により、各画
素における輝度成分、色成分のエッジの大きさが抽出さ
れる。エッジ検出部３１、３２、３３の出力は、比較器
３４、３５、３６に入力され、ある閾値と比較され、エ
ッジ部か否かの判定がなされ、カウント部３７、３８、
３９では、エッジ部と判定された回数をカウントし、比
較器４０、４１、４２でカウント数が、規定の閾値をこ
えたかどうかの比較を行い、結果として、Ｙ、Ｃｒ、Ｃ
ｂそれぞれのエッジが画像中に多く含まれているか否か
の結果が得られて総合判断部４６に出力される。

【００５１】一方、Ｃｒ、Ｃｂの色度成分は比較部４３
において無彩色以外でしかもある程度の彩度を有してい
るかの比較が行われる。

【００５２】一般に無彩色時のＣｒ、Ｃｂの値を、ｒｗ
、ｂｗとすれば（ｒｗ、ｂｗ＝１２８）Ｃｒ≧ｒｗ＋α
またはＣｒ≦ｒｗ−αであって、かつ、Ｃｂ≧ｂｗ＋α
、Ｃｂ≦ｂｗ−α（αは正）であるか判定する。ここで
ある程度以上の彩度を有していると判定された場合には
、カウント部４４にて、カウントが行われる。比較器４
５では、カウント部４４の出力が一定以上カウントされ
たか否かある閾値と比較し、一定以上の場合は有彩色画
素が、画像中に多いという判定として総合判断部４６に
出力を行う。

【００５３】総合判断部４６では、比較器４０、４１、
４２、４５の結果より有彩色成分が少なく、かつ、Ｙの
エッジが多く、Ｃｒ、Ｃｂがエッジが少ない時にはサブ
サンプリング比Ｙ：Ｃｒ：Ｃｂ＝４：１：１という判断
を下す。

【００５４】又、有彩色成分が多く、Ｃｒ、Ｃｂのエッ
ジが少ない場合で、Ｙのエッジが多い時には、サブサン
プリング比Ｙ：Ｃｒ：Ｃｂ＝４：２：２又はＹ：Ｃｒ：
Ｃｂ＝４：１：１という判断を下す。

【００５５】又、Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂのエッジが全て多い場
合や、Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂのエッジが全て多くかつ有彩色が
多い場合には、サブサンプリング比としてＹ：Ｃｒ：Ｃ
ｂ＝４：４：４にする判定を下す。その他の状態では特
にサブサンプリング比を特定しない。

【００５６】以上のような判定基準は以下の理由に基づ
く。 （１）同じ圧縮率ならば４：１：１、４：２：２、４：
４：４の順に無彩色画像及びそのエッジ保存性に有利で
ある。 （２）有彩色画像のエッジの保存性は、同じ圧縮率なら
ば４：４：４、４：２：２、４：１：１の順に有利であ
る。 （３）色度成分が、空間にわたり、なだらかに遷移する
カラー中間調画像では、サブサンプリング比に対する影
響は少ない。従って無彩色（Ｙ）のエッジを保存するに
は、４：２：２や４：１：１が有利である。

【００５７】又本実施例における圧縮方式はＡＤＣＴ方
式に限らず他の方法例えばベクトル量子化であってもよ
いし、ＡＤＲＣ方式と呼ばれる方式であってもよい。

【００５８】以上のように本実施例によれば、画像の性
質に応じて、サブサンプリング比を決定するのみならず
、サブサンプリング比や画像を伸長して出力する出力機
器の解像度特性に対して、最適な量子化テーブルを使用
してＤＣＴ係数の量子化を行う事により、画像圧縮時に
おける劣化が、極力、目の冗長度の範囲内で行われ、画
像品質の劣化感を感じさせないという効果がある。

【００５９】上述の説明においては、圧縮方式としてＡ
ＤＣＴ方式を採り量子化方法として図６、図７に示す量
子化テーブルを用いる方法について説明したが、本発明
はかかる量子化テーブルに限らず単に単一の量子化のス
テップを決める場合でも同様に適用出来る。

【００６０】又本発明は前述のＡＤＣＴ方式に限らず他
の方法ＤＰＣＭ方式、ＡＤＲＣ方式、或いはベクトル量
子化等にも適用出来る。

【００６１】

【発明の効果】本発明に依れば、画質を向上させかつ圧
縮率を向上させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図。

【図２】ジグザグスキャンを示す図。

【図３】サブサンプリングを説明する図。

【図４】本発明の他の実施例の構成を示すブロック図。

【図５】画質判定部を示す図。

【図６】本実施例において用いられる量子化テーブルを
示す図である。

【図７】本実施例において用いられる量子化テーブルを
示す図である。

【符号の説明】

１　　色変換部 ２　　サブサンプリング部 ４、５、６　　ＤＣＴ変換部 ７、８、９　　量子化部 １０、１１、１２　　ハフマン符号部 １３　　パラ／シリ変換部 １４、１５、１６　　量子化テーブル １７　　画像入力部 １８　　画像出力部 １９　　圧縮データバッファ ２０　　制御部 ２１　　画像送受信部 ３０　　画質判定部 ３１、３２、３３　　エッジ検出部 ３４、３５、３６　　比較器 ３７、３８、３９　　カウント部 ４０、４１、４２　　比較器 ４３　　比較部 ４４　　カウント部 ４５　　比較器 ４６　　総合判断部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　与えられた画像データをサブサンプル
   処理し、所定の量子化特性で量子化して符号化するに際
   して前記サブサンプル処理に応じて前記量子化特性を制
   御することを特徴とする画像処理方法。
2. 【請求項２】　　与えられた画像データを所定の特性で
   量子化して符号化し、伝送するに際して符号化されたデ
   ータを受信する側における出力解像度に応じ、前記量子
   化特性を制御することを特徴とする画像伝送方法。
3. 【請求項３】　　前記出力解像度が低い程、量子化係数
   を小さく、又はより低周波用の量子化係数を使い、前記
   出力解像度が高い程、量子化係数を大きく、又は、より
   高周波用の量子化係数を用いる事を特徴とする請求項１
   記載及び請求項２記載の画像処理方法。
4. 【請求項４】　　前記出力解像度に関するデータは符号
   化データの伝送前に前手順で受信側から得ることを特徴
   とする請求項２記載の画像伝送方法。
5. 【請求項５】　　前記サブサンプル処理は与えられた画
   像データの特性に応じて自動的に決定されることを特徴
   とする請求項１記載の画像処理方法。
6. 【請求項６】　　前記画像の特性は、１画像中の無彩色
   が、有彩色の度合を示す特性であることを特徴とする請
   求項５の画像処理方法。