JPH11259636A

JPH11259636A - 画像変換方法

Info

Publication number: JPH11259636A
Application number: JP10062710A
Authority: JP
Inventors: Koichi Ejiri; 公一江尻; Katsushi Morimoto; 勝士森本
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-03-13
Filing date: 1998-03-13
Publication date: 1999-09-24

Abstract

(57)【要約】【課題】ＣＧ画像などの人工的画像のデータ圧縮に好
適な新規な画像変換方法を提供する。【解決手段】画像上の属性値が同一の画素の連結した
各領域に、他の領域と重複しない２ビットコード（00，
01，10，11）を割り当て、各領域内の画素を割り当てら
れた２ビットコードで表現した２ビットコード化データ
２０３と、各領域と１対１に対応させた属性値のデータ
との組を変換データとして生成する。領域数が少ないＣ
Ｇなどのカラー画像などで高い圧縮率が得られる。２ビ
ットコード化データ２０３には原画像の領域情報が直接
両可能な形で保存されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理に係り、
特に、各画素の属性値が３ビット以上で表現された画像
のデータ圧縮又はメモリ圧縮に有効な画像変換に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に画像データはデータサイズが大き
く、カラー画像では特にそうである。通常、カラースキ
ャナーは原稿をＲＧＢ各原色成分を８ビットの信号（１
画素あたり２４ビット）として読み取るので、読み取り
解像度が４００ｄｐｉの場合は、Ａ４判原稿の画像デー
タは４８ＭＢと非常に大きなサイズになり、それを処理
する場合には、作業領域を含めると必要なメモリ容量は
４８ＭＢの数倍にもなる。このような画像データは、保
存したり伝送したりする場合に、データ圧縮を施す必要
性が高い。

【０００３】従来から、画像データの圧縮手法として、
離散コサイン変換をベースとしたＪＰＥＧ、サブバンド
符号化、ウェーブレット変換など種々の方法が考案さ
れ、また実用化されている。これらの手法は、基本的に
画素の相関を利用してデータ圧縮を図るものであるが、
それぞれに一長一短がある。例えば、ＪＰＥＧは自然画
像には適しているが、人工的画像（ＣＧ画像がアニメー
ション画像など）では圧縮率が悪いなどと指摘されてい
る。また、一般に高い圧縮率を得ようとすると非可逆圧
縮になり、原画像の一部情報を復元できない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の画像圧縮手法とは全く異なった視点に立って、画像デ
ータを圧縮する新規な画像変換方法を提供することにあ
る。本発明のもう一つの目的は、ＣＧ画像のような人工
的画像を、損失を伴わずに高い圧縮率でデータ圧縮可能
な画像変換方法を提供することにある。本発明の他の目
的は、画像の領域情報が直接利用可能な形で保存された
圧縮データを得られる画像変換方法を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の骨子は、画像上の同一属性値を持つ画素が連
結した各領域に隣接した他の領域と重複しない２ビット
コードを割り当て、各領域内の各画素を割り当てられた
２ビットコードで表現したデータを生成するとともに、
各領域と１対１に対応させた属性値のデータを生成し、
画像を２ビットコード化データと属性値データの組に変
換することである。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例におけ
る処理の流れと関連データとを示すフローチャートであ
る。まず、ステップ１００において、処理対象の画像デ
ータ２００が入力される。次のステップ１０１におい
て、入力された画像データ２００に対する領域分割処理
が実行され、ラベリングデータ２０１と領域データ２０
２が作成される。次のステップ１０２において、ラベリ
ングデータ２０１と領域データ２０２を参照して２ビッ
トコード化データ２０３が作成される。最後に、ステッ
プ１０３において、領域データ２０２中の属性値データ
と２ビットコード化データ２０３の組が、画像データ２
０２の変換データとして出力される。

【０００７】図２に画像データ２００の一例を模式的に
示す。図２において、個々の格子が１つの画素に相当
し、各格子内に記載された文字「ア」〜「カ」は画素の
属性値を表し、同じ文字は同じ属性値を意味する。属性
値とは、濃度、輝度、色などの画素の持つ特性もしは性
質を表す値である。一例をあげれば、カラー画像の各画
素の属性値は、ＲＧＢ各原色成分につき８ビット、合計
２４ビットで表現される。一般的に、データ圧縮効果が
得られるのは、各画素の属性値が３ビット以上で表現さ
れた画像データに本発明が適用された場合である。

【０００８】ステップ１０１の領域分割処理において
は、画像データ２００上で同一の属性値を持つ画素の連
結（４連結）した領域を抽出し、各領域にＩＤ番号を付
与するとともに、各領域内の画素位置に同領域のＩＤ番
号と同じラベルを書き込んだラベリングデータ２０１を
作成する。図２に例示した画像データ２００に対するラ
ベリングデータ２０１を図３に示す。図３において、個
々の格子は画像データ２００の各画素に１対１に対応
し、格子内の数字はラベル（＝ＩＤ番号）である。図３
から理解されるように、同一属性値の領域は、画像デー
タ２００の左上から右下へ向かって順に抽出され、抽出
順にＩＤ番号が付けられている。このような領域分割
（ラベリング）処理は公知の手法によればよいので、詳
細な説明は割愛する。ただし、領域間の境界判定は４連
結で行う。

【０００９】また、ステップ１０１において、領域分割
処理と並行して領域データ２０２が作成される。図２の
画像データ２００に対する領域データ２０２の例を図４
に示す。この例は表形式で示されているが、データ形式
は任意でよい。図４において、「領域ＩＤ」フィールド
には各領域のＩＤ番号が設定され、「隣接領域ＩＤ」フ
ィールドには各領域に隣接する他の領域のＩＤ番号が設
定される。「属性値」フィールドには各領域の画素の属
性値が設定される。「属性値」フィールドの設定は、例
えば領域分割処理において新たな領域を検出した時点で
行われる。このようにすれば、画像データ２００に直接
ラベルを書き込むことによってラベリングデータ２０１
を作成することが可能である（この場合、領域分割処理
が完了した段階で画像データ２００そのものは失われる
が、各領域の属性値はラベリングデータ２０１中に保存
されるので支障はない）。あるいは、領域分割処理にお
いては「属性値」フィールドを空欄にしておき、ステッ
プ１０２の２ビットコード化処理において「属性値」フ
ィールドを設定するようにしてもよい。また、「２ビッ
トコード」フィールドは、領域分割処理の段階では空欄
のままであり、２ビットコード化処理において領域に割
り当てられた２ビットコードが設定される。

【００１０】ステップ１０２においては、領域分割処理
によって分割された各領域に、隣接する（４連結する）
他の領域と重複しない２ビットコード（00,01,10,11の
いずれか１つ）を割り当て、その２ビットコードを領域
内の各画素位置に書き込んだ２ビットコード化データ２
０３を作成する。どのような領域の位置関係でも領域数
がどのように多くても、ハーケンとアッペルにより証明
された「４色定理」によって、重複のない２ビットコー
ドの割り当てが可能である。各領域に２ビットコードが
割り当てられると、その２ビットコードが領域データ２
０２の対応した「２ビットコード」フィールドに設定さ
れる。図２に示す画像データ２００に対して作成される
２ビットコード化データ２０３の例を図５に示す。

【００１１】この２ビットコード化は例えば次のような
手順で行われる。まず、領域データ２０２（図４）の
「隣接領域ＩＤ」フィールドを参照し、各領域に、隣接
領域と重複しない２ビットコードを割り当てる。例え
ば、隣接領域数が多い領域を優先して２ビットコードの
割り当てを行い、途中で重複が避けられなくなった時に
は、前の段階に戻って２ビットコードの割り当てをし直
すという試行錯誤の手順によって、全ての領域に隣接領
域との重複のない２ビットコードを割り当てる。図２の
画像データ２００の場合、例えば図４に示すように各領
域に２ビットコードが割り当てられる。

【００１２】このようにして各領域への２ビットコード
の割り当てが終わると、２ビット化データ２０３の生成
を行う。これは例えば次のような手順によって実行され
る。ラベリングデータ２０１（図３）を左上からラスタ
走査し、未処理のラベルを探す。左上の画素位置Ａに未
処理のラベル０が見つかる。領域データ２０２のＩＤ＝
０の領域の「２ビットコード」フィールドに設定されて
いる２ビットコード「00」を、２ビットコード化データ
２０３のラベル０の領域に書き込む。なお、領域分割の
ステップ１０１で領域データ２０２の「属性値」フィー
ルドが設定されない場合には、この２ビットコード化の
段階で当該領域の属性値を画像データ２００から読み取
り、これを「属性値」フィールドに設定する。画素位置
Ａの次の画素位置からラベリングデータ２０１のラスタ
走査を再開し、未処理のラベルを探す。画素位置Ｂに未
処理のラベル１が見つかるので、領域データ２０２のＩ
Ｄ＝１の領域の「２ビットコード」フィールドに設定さ
れている２ビットコード「01」を、２ビットコード化デ
ータ２０３のラベル１の領域に書き込む。次に画素位置
Ｂの次の画素位置からラスタ走査を再開し、画素位置Ｃ
で未処理のラベル２が見つかるので、２ビットコード化
データ２０３のラベル２の領域に２ビットコード「11」
を書き込む。以下同様の手順を繰り返すことにより、図
５に示す２ビットコード化データ２０３が得られる。

【００１３】ステップ１０３においては、図２に示した
画像データ２００の場合、図５に示した２ビットコード
化データ２０３と、図４に示した領域データ２０２の
「属性値」フィールドに設定された属性値を領域ＩＤ番
号順に並べたもの、すなわち各領域と１対１に対応させ
た属性値のデータ２０４の組が、変換データとして出力
される。

【００１４】画像データの画素数をｎ、画素の属性値の
ビット数をＢ、領域数をＮとすると、変換データ中の２
ビットコード化データの総ビット数は２×ｎ、属性値デ
ータの総ビット数はＢ×Ｎであり、従って変換データの
総ビット数は２×ｎ＋Ｂ×Ｎとなる。元の画像データの総ビット数はＢ×ｎとなる。ＣＧ画像などの人工的なカラー画像において
は、Ｂ＝２４ビット、ｎ＝１０の６乗、Ｎ＜１０の４
乗、が代表的な値である。この場合、本発明によれば画
像データを約１／１２にデータ圧縮した変換データが得
られる。しかも、非損失である。元の画像データの属性
値のビット数がさらに大きければ、データ圧縮率はさら
に大きくなる。

【００１５】このように本発明によれば画像の非損失圧
縮が可能であるが、さらに、変換データ中の２ビットコ
ード化データに、原画像の領域情報が直接利用可能な形
で保存されているという利点もある。例えば、本発明に
よってカラー文書画像などをデータ圧縮した場合、圧縮
データから直接的に（原画像を復元することなしに）同
一色の文字線などの領域を認識することができ、そのよ
うな処理のためのメモリ領域及び時間を大幅に削減短縮
できる。

【００１６】本発明による変換データから元の画像デー
タを復元するには、上に述べた変換手順と逆の手順によ
ればよい。すなわち、例えば図５の２ビットコード化デ
ータ２０３を左上からラスタ走査する。最初の画素位置
Ａの２ビットコード「00」と、それに４連結する同じコ
ードを、属性値データ２０４の最初の属性値「ア」に変
換する。画素位置Ａの次の画素位置からラスタ走査を再
開し、未処理の画素位置Ｂの２ビットコード「01」を検
出すると、同コードと、それに４連結する同じコードを
属性値データ２０４の２番目の属性値「イ」に変換す
る。このような手順を繰り返すことにより、元の画像デ
ータ２００と全く同じ画像データを復元できる。

【００１７】なお、損失が許される場合には、画像の属
性値をより少ない階調数又は色数に量子化して領域数を
減らした後に、本発明を適用してもよく、このようにす
れば属性値が複雑に変化する画像でも高い圧縮率を達成
することができる。また、本発明はビットプレーン画像
に適用することも可能である。すなわち、属性値が複雑
に変化する画像でも、ビットプレーンに分割すれば、値
が頻繁に変化するのは下位のビットプレーンであり、上
位側のビットプレーンでは同じ値が連続する部分が多い
ので、上位側のビットプレーンを何枚かまとめて本発明
により圧縮し、下位側のビットプレーンを他の適当な方
法によって圧縮するという方法も効果的なデータ圧縮方
法である。

【００１８】また、本発明の画像変換方法は従来の他の
画像圧縮手法と組み合わせることも容易である。例え
ば、本発明による画像の変換データに従来の適当な符号
化方法を適用することにより、さらに情報量を削減する
ことができる。画像の離散コサイン変換データなどの変
換データに対し、本発明の画像変換を適用することも可
能である。

【００１９】以上に述べた本発明の画像変換処理は、専
用のハードウェアによって実現することも可能である
が、例えば図５に示すようなＣＰＵ３００、メモリ３０
１、入力インターフェイス３０２、出力インターフェイ
ス３０３、フロッピーディスクやＣＤ−ＲＯＭなどの情
報記録媒体３０５のドライブ３０４などをバス３０６で
接続したような一般的なコンピュータ上で、ソフトウエ
ア処理により実現することも可能である。この場合、図
１に示した各処理ステップ１００〜１０３の処理手順を
遂行させるための画像変換プログラム３１０が、例え
ば、それが記録された情報記録媒体３０５よりドライブ
３０４によって読み込まれてメモリ３０１にロードさ
れ、実行される。画像データ２００、ラベリングデータ
２０１、領域データ２０２、２ビットコード化データ２
０３の記憶域として、メモリ３０１の特定の領域が利用
される。変換すべき画像データ２００は、例えば入力イ
ンターフェイス３０２を介して外部のスキャナなどから
入力される。変換データは、例えば出力インターフェイ
ス３０３を介して外部の補助記憶装置やプリンタなどに
出力され、あるいはドライブ３０４を介してフロッピー
ディスクなどの情報記録媒体３０５に書き出される。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、請求項１
又は２記載の発明の画像変換方法は、従来の画像圧縮手
法とは全く異なった視点に立脚したものであり、損失の
ない画像データ圧縮が可能であり、特に、領域数が比較
的少ないＣＧ画像のような人工的画像に対しては、高圧
縮率の非損失圧縮が可能である。また、変換データ中の
２ビットコード化データには原画像の領域情報が直接利
用可能な形で保存されるため、例えばカラー文書画像な
どを変換した場合、変換データから直接的に（原画像を
復元することなしに）同一色の文字線などの領域を認識
することができ、そのような処理のためのメモリ領域及
び処理時間を大幅に削減短縮できる。さらに、この画像
変換方法による変換データは、極めて簡単な手順によっ
て原画像データを復元することができる。また、この画
像変換方法は従来の画像圧縮手法と組合せて適用するこ
とも容易である。また、請求項３記載の発明の情報記録
媒体によれば、一般的なコンピュータを利用して、上に
述べたような画像変換を容易に実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の処理フローと関連データを
示すフローチャートである。

【図２】入力される画像データの一例を模式的に示す図
である。

【図３】ラベリングデータの一例を示す図である。

【図４】領域データの一例を示す図である。

【図５】２ビットコード化データの一例を示す図であ
る。

【図６】コンピュータを利用してソフトウエア処理によ
り本発明を実施する例を示すブロック図である。

【符号の説明】

２００画像データ２０１ラベリングデータ２０２領域データ２０３２ビットコード化データ２０４属性値データ３００ＣＰＵ３０１メモリ３０２入力インターフェイス３０３出力インターフェイス３０４ドライブ３０５情報記録媒体３１０画像変換プログラム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像上の同一属性値を持つ画素が連結し
た各領域に隣接した他の領域と重複しない２ビットコー
ドを割り当て、各領域内の各画素を割り当てられた２ビ
ットコードで表現したデータと、各領域と１対１に対応
させた属性値のデータとの組に画像を変換することを特
徴とする画像変換方法。
【請求項２】各画素の属性値が３ビット以上で表現さ
れた画像の変換方法であって、画像を同一属性値を持つ
画素が連結した領域に分割するステップと、分割された
各領域内の画素を隣接した他の領域と重複しない２ビッ
トコードで表現したデータを生成するステップと、分割
された各領域と１対１に対応させた属性値のデータを生
成するステップとを有することを特徴とする画像変換方
法。
【請求項３】請求項２記載の画像変換方法の各ステッ
プの処理をコンピュータに実行させるためのプログラム
が記録されたことを特徴とする機械読み取り可能な情報
記録媒体。