JPH0514737A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画質の劣化を抑えつつ、圧縮率を高める。 【構成】 入力画像を８×８画素のブロック毎にＤＣＴ
処理回路１３でＤＣＴ処理し、得られた変換係数から画
像判別回路１４によって、写真のような連続変化画像か
文字・図形等の２値的画像かを判別する。連続変化画像
と判別された領域については、解像度変換回路１５によ
って解像度を変換して１６×１６画素の領域を８×８画
素の１つのブロックとし、再度ＤＣＴ処理回路１３によ
ってＤＣＴ処理し変換係数３１を量子化回路１６に送
る。２値的画像と判別された領域については解像度変換
を行わずに変換係数３１を量子化回路１６に送る。変換
係数を量子化回路１６で量子化し、符号化回路１７で符
号化して圧縮データを得る。管理用データ作成回路１８
によって、圧縮データと画像の判別結果とを対応づけた
データを作成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多値画像やカラー静止
画像を圧縮、伸長する画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像情報が大いに利用されてお
り、画像処理の技術も進展している。この画像処理の一
つに、圧縮、伸長処理がある。従来より、多値画像ある
いはカラー静止画像を圧縮する方法として、離散コサイ
ン変換（以下、ＤＣＴと記す。）等の直交変換を用いる
方法がある。

【０００３】図９はＤＣＴ処理によって画像を圧縮する
従来の画像処理装置を示すブロック図である。この画像
処理装置は、入力画像５１の所定の画素数のブロック毎
にＤＣＴ処理を行う２次元ＤＣＴ処理回路５２と、この
２次元ＤＣＴ処理回路５２によって得られた変換係数を
量子化する量子化回路５３と、この量子化回路５３で量
子化されたデータを符号化する符号化回路５４とを備え
ている。この画像処理装置では、２次元ＤＣＴ処理回路
５２によって、画像を例えば８×８画素単位でブロック
化し、各ブロック毎にＤＣＴ処理を行う。そして、得ら
れた変換係数を、画像の高周波成分に対しては感度が低
く低周波成分に対しては感度が高いという人間の視覚特
性に基づいて、量子化回路５３によって量子化して、画
像の高周波成分に対応する係数をカットし、低周波成分
に対応する係数が残るようにする。そして、この量子化
されたデータを符号化回路５４によって符号化すること
で圧縮された画像データ５５を得る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の圧縮
方法では、８×８画素のブロック毎にＤＣＴ処理を行う
ため、より高い圧縮を行うには高周波成分に対応する変
換係数をさらにカットする必要がある。しかしながら、
このようにより高い圧縮を行った画像を伸長処理した場
合には、画質が劣化するという問題点がある。

【０００５】そこで本発明の目的は、画質の劣化を抑え
つつ、圧縮率を高めることのできる画像処理装置を提供
することにある。

【０００６】請求項１記載の発明の画像処理装置は、所
定の画素数のブロック毎に画像を直交変換する直交変換
手段と、入力画像の所定の大きさの領域毎に、その領域
内の画素の濃度分布の特徴を判別する画像判別手段と、
この画像判別手段の判別結果に応じて領域内の解像度を
切り換えて領域内の画素数を切り換え、ブロックに対応
させる入力画像の大きさを切り換える解像度切換手段
と、直交変換手段による直交変換によって得られる係数
を量子化する量子化手段と、量子化手段によって量子化
されたデータを符号化する符号化手段とを備えたもので
ある。

【０００７】この画像処理装置では、画像判別手段によ
って、入力画像の所定の大きさの領域毎にその領域内の
画素の濃度分布の特徴が判別され、この判別結果に応じ
て、解像度切換手段によって、領域内の解像度が切り換
えられて領域内の画素数が切り換えられる。そして、こ
の解像度が切り換えられた後の画像の所定の画素数のブ
ロック毎に、直交変換手段によって直交変換が行われ、
得られた係数は量子化手段によって量子化され、符号化
手段によって符号化される。

【０００８】請求項２記載の発明の画像処理装置は、入
力画像の所定の領域毎に、その領域内の画素の濃度の空
間的な変化が連続的であるか否かを判別する画像判別手
段と、この画像判別手段によって連続的であると判別さ
れた領域について、解像度を変換してその領域内の画素
数を減らす解像度変換手段と、画像判別手段によって連
続的でないと判別された領域については入力画像の所定
の画素数のブロック毎に画像を直交変換し、画像判別手
段によって連続的であると判別された領域については解
像度変換手段によって変換された後の画像の所定の画素
数のブロック毎に画像を直交変換する直交変換手段と、
この直交変換手段による直交変換によって得られる係数
を量子化する量子化手段と、量子化手段によって量子化
されたデータを符号化する符号化手段とを備えたもので
ある。

【０００９】この画像処理装置では、画像判別手段によ
って、入力画像の所定の大きさの領域毎にその領域内の
画素の濃度の空間的な変化が連続的であるか否かが判別
される。連続的であると判別された領域については、解
像度変換手段によって解像度が変換されその領域内の画
素数が減らされた後、所定の画素数のブロック毎に直交
変換手段によって直交変換が行われる。一方、連続的で
ないと判別された領域については入力画像の所定の画素
数のブロック毎に直交変換手段によって直交変換が行わ
れる。直交変換によって得られた係数は量子化手段によ
って量子化され、符号化手段によって符号化される。

【００１０】請求項３記載の発明の画像処理装置は、請
求項１または２記載の発明において、さらに、直交変換
手段が直交変換を行ったブロック毎に、量子化手段によ
って量子化されたデータと画像判別手段の判別結果とを
対応させる手段を備えたものである。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１ないし図８は本発明の一実施例に係
る。

【００１２】図１は本実施例の画像処理装置の構成を示
すブロック図である。本実施例の画像処理装置は、画像
入力手段としてのイメージスキャナ１１と、このイメー
ジスキャナ１１によって入力された画像を記憶する画像
メモリ１２とを備えている。画像メモリ１２には、２次
元ＤＣＴ処理回路１３と解像度変換回路１５とが接続さ
れ、この２次元ＤＣＴ処理回路１３および解像度変換回
路１５に、画像判別回路１４が接続されている。２次元
ＤＣＴ処理回路１３は、所定の画素数のブロック毎にＤ
ＣＴ処理を行うものである。画像判別回路１４は、入力
画像の所定の領域毎に、２次元ＤＣＴ処理回路１３で得
られた変換係数３１から画像の特徴量を計算し、その領
域が、写真のように画素の濃度が空間的に連続的に変化
している多値画像（以下、連続変化画像という。）であ
るか、文字・図形等のような２値的な画像（以下、２値
的画像という。）であるかを判別するものである。解像
度変換回路１５は、画像判別回路１４からの判別信号３
２に応じて、画像判別回路１４によって連続変化画像で
あると判別された領域について解像度を変換して画素数
を減らすものである。この解像度変換回路１５によって
解像度変換された画像３３は２次元ＤＣＴ処理回路１３
に入力され、ＤＣＴ処理が施される。２次元ＤＣＴ処理
回路１３は、画像判別回路１４からの判別信号３２に応
じて、２値的画像であると判別された領域については入
力画像の所定の画素数のブロック毎に直交変換した変換
係数３１を出力し、連続変化画像であると判別された領
域については解像度変換回路１５によって解像度変換さ
れた画像３３の所定の画素数のブロック毎に直交変換し
た変換係数３１を出力する。

【００１３】画像処理装置は、さらに、２次元ＤＣＴ処
理回路１３からの変換係数を量子化する量子化回路１６
と、この量子化回路１６によって量子化されたデータを
符号化して圧縮されたデータを出力する符号化回路１７
と、この符号化回路１７によって符号化された圧縮デー
タと画像判別回路１４の判別結果を示すヘッダデータと
を対応させた管理用データを作成する管理用データ作成
回路１８とを備えている。管理用データ作成回路１８に
よって作成された管理用データは、ハードディスク１９
に格納されたり、送信されたりする。

【００１４】また、以上のように構成された画像処理装
置によって圧縮された画像データを伸長する装置は、図
１に示すように、管理用データを圧縮データとヘッダデ
ータとに分離する管理用データ分離回路２１と、この管
理用データ分離回路２１によって分離された圧縮データ
を伸長する伸長回路２２と、管理用データ分離回路２１
によって分離されたヘッダデータに基づいて、解像度変
換が行われた領域について伸長回路２２の出力データに
対して補間処理を行う補間回路２３と、この補間回路２
３の出力画像を記憶する画像メモリ２４とを備えてい
る。伸長回路２２は、符号化された圧縮データを復号化
する回路と復号化されたデータを変換係数に復元する回
路とこの変換係数を逆ＤＣＴ処理して画素データを求め
る回路とを含む。

【００１５】次に、図２ないし図８を参照して本実施例
の画像処理装置の動作について説明する。

【００１６】図２は本実施例の画像処理装置の動作を示
すフローチャートである。画像処理装置は、まずステッ
プ（以下、Ｓと記す。）１０１で、イメージスキャナ１
１によって画像を入力し、画像メモリ１２に記憶する。
この画像は、例えば文字・図形等のような２値的な画像
領域と写真のような多値画像領域とが混在した多値画像
やカラー静止画像であり、ここでは１画素の濃度が８ビ
ットで表現された多値画像とする。

【００１７】次に、Ｓ１０２で、２次元ＤＣＴ処理回路
１３によって、画像メモリ１２に記憶された画像を８×
８画素のブロック毎にＤＣＴ処理する。図３は８×８画
素の１ブロックを示し、図中の数値は画素毎の濃度の例
を示す。また、図４はこのブロックをＤＣＴ処理して得
られた変換係数の例を示す。なお、図４中の数値は変換
係数を概念的に示すものであって、実際に処理された値
ではない。また、図４に示す変換係数は、ＤＣＴ処理し
て得られた変換係数の範囲が０〜２５５（８ビット）に
なるように正規化したものとして示している。

【００１８】次に、Ｓ１０３で、２次元ＤＣＴ処理回路
１３によって得られた８×８画素ブロックの変換係数を
画像判別回路１４に入力し、この変換係数から画像の特
徴量を計算する。次に、Ｓ１０４で、Ｓ１０３で求めた
特徴量から、８×８画素ブロックの画像が連続変化画像
か２値的画像かを判別する。ここで、特徴量は、例え
ば、所定の１つまたは複数の周波数範囲に対応する変換
係数の値を用いる。写真のような連続変化画像と文字・
図形等の２値的画像とでは、変換係数の値の分布（スペ
クトル）が異なる。従って、予め複数枚の連続変化画像
および２値的画像から統計的に連続変化画像および２値
的画像の標準的な特徴量を求めておき、この標準的な特
徴量と８×８画素ブロックの画像の特徴量とを比較する
ことによって、８×８画素ブロックの画像が連続変化画
像か２値的画像かを判別することができる。本実施例で
は、８×８画素ブロックの特徴量が、連続変化画像およ
び２値的画像の標準的な特徴量から決められたある値以
下であれば連続変化画像であると判断し、そうでなけれ
ば２値的画像あると判別する。

【００１９】なお、本実施例では、４つのブロックにつ
いて各ブロックの画像が連続変化画像か２値的画像かの
判別を行った後、その４つのブロックからなる領域が連
続変化画像か２値的画像かを判断し、その後の処理を異
ならせている。図５は、ＤＣＴ処理および特徴量計算を
行うブロックの順番を示している。この図に示す２×２
ブロックの領域４０について、４つの各ブロックが連続
変化画像か２値的画像かを判断し、そのうち例えば２つ
以上のブロックが連続変化画像と判断された場合には、
領域４０について連続変化画像と判断し、それ以外の場
合には、領域４０について２値的画像と判断する。

【００２０】Ｓ１０４において、領域４０について連続
変化画像であると判別された場合には、Ｓ１０５で、画
像判別回路１４からの判別信号３２に応じて、解像度変
換回路１５によって領域４０の解像度変換を行う。すな
わち、解像度変換回路１５は、画像メモリ１２から領域
４０内の各画素の濃度を読み出し、隣接する４つの画素
の濃度の平均を求め、これを新しい１つの画素の濃度と
する。これにより、１６×１６画素の領域４０は、８×
８画素の１つのブロックとなる。

【００２１】この解像度変換によって作られた新たなブ
ロックの画像３３は、Ｓ１０６で、２次元ＤＣＴ処理回
路１３に入力されてＤＣＴ処理が行われ、得られた変換
係数３１は量子化回路１６に送られる。

【００２２】一方、Ｓ１０４において、領域４０につい
て２値的画像であると判別された場合には、領域４０に
ついて解像度変換を行わず、各ブロックの変換係数３１
が２次元ＤＣＴ処理回路１３から量子化回路１６に送ら
れる。なお、２次元ＤＣＴ処理回路１３は、領域４０の
各ブロックの変換係数３１を一時的に保持するメモリを
有し、画像判別回路１４からの判別信号３２に応じて、
解像度変換を行わない場合にはメモリに保持されている
各ブロックの変換係数を出力し、解像度変換を行った場
合には解像度変換回路１５からの画像３３をＤＣＴ処理
した変換係数３１を出力する。

【００２３】量子化回路１６に送られた変換係数は、Ｓ
１０７で、量子化回路１６によって量子化される。この
量子化は、画像の高周波成分に対しては感度が低く低周
波成分に対しては感度が高いという人間の視覚特性に基
づいて、画像の高周波成分に対応する係数をカットし、
低周波成分に対応する係数が残るようにする。例えば、
低周波成分に対応する係数は８ビットで量子化し高周波
成分に対応する係数は４ビットで量子化するというよう
に低周波側と高周波側とでデータ長を変える。あるい
は、高周波側ほど実際の係数値を小さくして情報量を減
らしても良い。このような量子化によって情報量が減少
する。

【００２４】量子化回路１６によって量子化されたデー
タは、Ｓ１０８で、符号化回路１７によって符号化さ
れ、圧縮データとして管理用データ作成回路１８に入力
される。この符号化としては、「カラー静止画の符号化
の標準化委員会（ジョイント・フォトグラフィック・エ
キスパーツ・グループ）」で標準化された２次元ランレ
ングス符号化等を用いることができる。

【００２５】管理用データ作成回路１８は、Ｓ１０９
で、符号化回路１７からの圧縮データと画像判別回路１
４からの判別信号３２とを用いて管理用データを作成す
る。

【００２６】図６は管理用データの構造を示す説明図で
ある。この管理用データは、処理単位毎に圧縮データの
先頭にヘッダデータを付加した構造になっている。ヘッ
ダデータは、入力画像の８×８画素を１ブロックとして
圧縮処理を行ったか入力画像の１６×１６画素を１ブロ
ックとして圧縮処理を行ったかの情報を含む。８×８画
素を１ブロックとした場合には、ヘッダデータの後に入
力画像の８×８画素のブロックの圧縮データが来る。１
６×１６画素を１ブロックとした場合には、入力画像の
８×８画素のブロック４つを解像度変換して１つとした
ブロックの圧縮データが来る。

【００２７】図７は管理用データの構造の他の例を示す
説明図である。この管理用データは、１ページ分の圧縮
データの先頭に１つのヘッダデータを付加した構造にな
っている。２００×３００ブロックの画像の場合のヘッ
ダデータの構造を図８に示す。このヘッダデータは、入
力画像の８×８画素のブロック毎に１ビットのデータを
持つ。例えば、ブロックが連続変化画像であるならばそ
のブロックに対応するヘッダデータのビットを“１”と
し、２値的画像であるならばそのブロックに対応するヘ
ッダデータのビットを“０”とすれば、入力画像の８×
８画素のブロックが複数個まとめて処理されているのか
否かを区別することができる。図６ないし図８に示すよ
うにして圧縮データを管理することによって、伸長処理
において画像の復元を容易にすることができる。

【００２８】このように作成された管理用データを、Ｓ
１１０で、ハードディスク１９に格納したり、送信した
りして、終了する。

【００２９】圧縮データを伸長する場合には、図１に示
すように、管理用データ分離回路２１で、圧縮データと
ヘッダデータとを分離し、圧縮データは伸長回路２２に
て伸長処理を行って画素データを復元する。この画素デ
ータは補間回路２３に入力される。この補間回路２３
は、管理用データ分離回路２１によって分離されたヘッ
ダデータに基づいて、解像度変換が行われた領域につい
て伸長回路２２の出力データに対して補間処理を行い、
８×８画素のデータから１６×１６画素のデータを復元
する。補間処理としては公知の方法を用いることができ
るので説明を省略する。また、解像度変換が行われなか
った領域については、補間処理を行うことなく伸長回路
２２の出力データをそのまま出力する。補間回路２３の
出力データは、画像メモリ２４に格納され、ページ毎の
画像が復元される。

【００３０】以上説明したように本実施例によれば、８
×８画素を１ブロックとして、４ブロックの領域毎にそ
の領域が連続変化画像か２値的画像かを判別し、２値的
画像であると判別された領域については、解像度変換を
行わず、８×８画素の１ブロック毎にＤＣＴ処理を行
い、連続変化画像であると判別された領域については、
解像度を変換して１６×１６画素が８×８画素の１ブロ
ックになるように画素数を減らした後、ＤＣＴ処理を行
うようにしている。これは、写真のような連続変化画像
は解像度よりも階調性を保存できる処理が良く、文字や
図形等の２値的画像は階調性よりも解像度を保存できる
処理が良いということに基づいている。すなわち、連続
変化画像については解像度を粗くしても画質の劣化は少
ない。そこで、連続変化画像の領域についてのみ、解像
度を粗くして４ブロックをまとめて処理することによ
り、画質の劣化を抑えながら圧縮率を高めることができ
る。

【００３１】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
例えば、フーリエ変換、アダマール変換等の他の直交変
換を使用した圧縮処理を行う画像処理装置にも適用する
ことができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１または２記
載の発明によれば、所定の領域内の画素の濃度分布の特
徴に応じて領域内の解像度を切り換え、あるいは、画素
の濃度の空間的な変化が連続的であるか否かに応じて領
域内の解像度を切り換え、その後、所定の画素数のブロ
ック毎に画像を直交変換するようにしたので、画質の劣
化を抑えながら圧縮率を高めることができるという効果
がある。

【００３３】また、請求項３記載の発明によれば、直交
変換手段が直交変換を行ったブロック毎に、量子化され
たデータと画像の判別結果とを対応させるようにしたの
で、伸長処理が容易になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の画像処理装置の構成を示
すブロック図である。

【図２】 一実施例の画像処理装置の動作を示すフロー
チャートである。

【図３】 ８×８画素の１ブロックを示す説明図であ
る。

【図４】 図３のブロックをＤＣＴ処理して得られた変
換係数の例を示す説明図である。

【図５】 一実施例の画像処理装置においてＤＣＴ処理
および特徴量計算を行うブロックの順番を示す説明図で
ある。

【図６】 一実施例の画像処理装置における管理用デー
タの構造を示す説明図である。

【図７】 一実施例の画像処理装置における管理用デー
タの構造の他の例を示す説明図である。

【図８】 図７におけるヘッダデータの構造を示す説明
図である。

【図９】 従来の画像処理装置の構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１３…２次元ＤＣＴ処理回路、１４…画像判別回路、１
５…解像度変換回路、１６…量子化回路、１７…符号化
回路、１８…管理用データ作成回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の画素数のブロック毎に画像を直交
   変換する直交変換手段と、 入力画像の所定の大きさの領域毎に、その領域内の画素
   の濃度分布の特徴を判別する画像判別手段と、 この画像判別手段の判別結果に応じて前記領域内の解像
   度を切り換えて前記領域内の画素数を切り換え、前記ブ
   ロックに対応させる入力画像の大きさを切り換える解像
   度切換手段と、 前記直交変換手段による直交変換によって得られる係数
   を量子化する量子化手段と、 前記量子化手段によって量子化されたデータを符号化す
   る符号化手段とを具備することを特徴とする画像処理装
   置。
2. 【請求項２】 入力画像の所定の領域毎に、その領域内
   の画素の濃度の空間的な変化が連続的であるか否かを判
   別する画像判別手段と、 この画像判別手段によって連続的であると判別された領
   域について、解像度を変換してその領域内の画素数を減
   らす解像度変換手段と、 前記画像判別手段によって連続的でないと判別された領
   域については入力画像の所定の画素数のブロック毎に画
   像を直交変換し、前記画像判別手段によって連続的であ
   ると判別された領域については前記解像度変換手段によ
   って変換された後の画像の所定の画素数のブロック毎に
   画像を直交変換する直交変換手段と、この直交変換手段
   による直交変換によって得られる係数を量子化する量子
   化手段と、 前記量子化手段によって量子化されたデータを符号化す
   る符号化手段とを具備することを特徴とする画像処理装
   置。
3. 【請求項３】 前記直交変換手段が直交変換を行ったブ
   ロック毎に、前記量子化手段によって量子化されたデー
   タと前記画像判別手段の判別結果とを対応させる手段を
   備えたことを特徴とする請求項１または２記載の画像処
   理装置。