(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データを非可逆圧縮する非可逆圧縮装置において，
非可逆圧縮の圧縮率と非可逆圧縮された画像データの画質との関係を表す曲線を用いて，目標画質に対応する圧縮率を計算する計算手段，
前回の非可逆圧縮の圧縮率よりも，上記計算手段により計算された圧縮率が小さければ圧縮後のデータ量がもっとも少なくなる最高圧縮率が前回の非可逆圧縮率となるように上記曲線を更新し，前回の非可逆圧縮の圧縮率よりも上記計算手段により計算された圧縮率が大きければ圧縮後のデータ量がもっとも大きくなる最低圧縮率が前回の非可逆圧縮の圧縮率となるように上記曲線を更新する更新手段，
上記計算手段によって計算された圧縮率で画像データを非可逆圧縮するように上記非可逆圧縮装置を制御する非可逆圧縮制御手段，
上記非可逆圧縮制御手段による制御のもとに非可逆圧縮された画像データの画質を算出する画質算出手段，
上記非可逆圧縮制御手段による上記非可逆圧縮装置の制御に用いられた圧縮率と上記画質算出手段により算出された画質との関係を満足するように曲線を補正する曲線補正手段，ならびに
上記画質算出手段において算出された画質が目標画質となるまで，上記計算手段，上記更新手段，上記非可逆圧縮制御手段による制御，上記画質算出手段による画質の算出および上記曲線補正手段による曲線の補正を繰り返すように，上記非可逆圧縮制御手段，上記画質算出手段および上記曲線補正手段を制御する制御手段，
を備えた非可逆圧縮装置。
【請求項２】
所望の初期圧縮率で画像データを非可逆圧縮したときの画像データの画質と，その初期圧縮率との関係から上記曲線を生成する曲線生成手段をさらに備え，
上記計算手段は，
上記曲線生成手段によって生成された曲線から得られる，目標画質に対応する圧縮率を計算するものである，
請求項１に記載の非可逆圧縮装置。
【請求項３】
上記曲線生成手段は，
所望の初期圧縮率で画像データを非可逆圧縮したときの画像データの画質と，その初期圧縮率との関係，非可逆圧縮後の画像データの最高画質と，その最高画質のときの圧縮率との関係，および非可逆圧縮後の画像データの最低画質と，その最低画質のときの圧縮率との関係を満足する上記曲線を生成するものである，
請求項２に記載の非可逆圧縮装置。
【請求項４】
上記画質算出手段は，
上記非可逆圧縮制御手段による制御のもとに非可逆圧縮された画像データを復号する復号手段を備え，
上記復号手段によって復号された画像データと上記非可逆圧縮装置による非可逆圧縮前の画像データとを比較することにより画質を算出するものである，
請求項１から３のうち，いずれか一項に記載の非可逆圧縮装置。
【請求項５】
画像データを非可逆圧縮する非可逆圧縮装置の動作制御方法において，
計算手段が，非可逆圧縮の圧縮率と非可逆圧縮された画像データの画質との関係を表す曲線を用いて，目標画質に対応する圧縮率を計算し，
更新手段が，前回の非可逆圧縮の圧縮率よりも，上記計算手段により計算された圧縮率が小さければ圧縮後のデータ量がもっとも少なくなる最高圧縮率が前回の非可逆圧縮率となるように上記曲線を更新し，前回の非可逆圧縮の圧縮率よりも上記計算手段により計算された圧縮率が大きければ圧縮後のデータ量がもっとも大きくなる最低圧縮率が前回の非可逆圧縮の圧縮率となるように上記曲線を更新し，
非可逆圧縮制御手段が，上記計算手段によって計算された圧縮率で画像データを非可逆圧縮するように上記非可逆圧縮装置を制御し，
画質算出手段が，上記非可逆圧縮制御手段による制御のもとに非可逆圧縮された画像データの画質を算出し，
曲線補正手段が，上記非可逆圧縮制御手段による上記非可逆圧縮装置の制御に用いられた圧縮率と上記画質算出手段により算出された画質との関係を満足するように曲線を補正し，
制御手段が，上記画質算出手段において算出された画質が目標画質となるまで，上記計算手段，上記更新手段，上記非可逆圧縮制御手段による制御，上記画質算出手段による画質の算出および上記曲線補正手段による曲線の補正を繰り返すように，上記非可逆圧縮制御手段，上記画質算出手段および上記曲線補正手段を制御する，
非可逆圧縮装置の動作制御方法。
【請求項６】
画像データを非可逆圧縮する非可逆圧縮装置を制御するプログラムにおいて，
非可逆圧縮の圧縮率と非可逆圧縮された画像データの画質との関係を表す曲線を用いて，目標画質に対応する圧縮率を計算させ，
前回の非可逆圧縮の圧縮率よりも，計算された圧縮率が小さければ圧縮後のデータ量がもっとも少なくなる最高圧縮率が前回の非可逆圧縮率となるように上記曲線を更新し，前回の非可逆圧縮の圧縮率よりも，計算された圧縮率が大きければ圧縮後のデータ量がもっとも大きくなる最低圧縮率が前回の非可逆圧縮の圧縮率となるように上記曲線を更新させ，
計算された圧縮率で画像データを非可逆圧縮するように上記非可逆圧縮装置を制御させ，
上記制御のもとに非可逆圧縮された画像データの画質を算出させ，
上記非可逆圧縮装置の制御に用いられた圧縮率と算出された画質との関係を満足するように曲線を補正させ，
算出された画質が目標画質となるまで，上記計算，上記更新，上記非可逆圧縮装置の制御，上記画質の算出および上記曲線の補正を繰り返させるように非可逆圧縮装置のコンピュータを制御するコンピュータ読み取り可能なプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は，非可逆圧縮装置およびその動作制御方法ならびにその動作制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
非可逆圧縮では，多少のデータの欠落が許容されるが圧縮効率が高い。非可逆圧縮されたデータは，復号しても圧縮前のデータに完全には復元できない。非可逆圧縮された画像データについて所望の画質を得たい場合には，次のような処理が行われる。たとえば，オリジナルの画像を表わす画像データが非可逆圧縮され，非可逆圧縮された画像データが復号され，復号された画像データの画像劣化指数が所望の画質を表わすようになるまで，非可逆圧縮，復号および画像劣化指数の算出が繰り返される。
【０００３】
通信ネットークを介して接続される複数のクライアント装置と複数のサーバ間の中継を行う交換符号化プロキシにおいて，各クライアント装置に対して送信遅延許容内でいかに高画質の画像が送れるかという交換符号化の利点を増加させるものがある（特許文献１）。まず，ネットワーク特性が分析され，イメージ伝送時間の推定値が取得され，交換符号化するか否かが判断される。交換符号化が行われる場合には，出力画像サイズおよび品質対サイズのトレードオフが最適ポイントとなるような交換符号化のパラメータが，統計的手法で予測され，調整される。交換符号化のパラメータの選択に関するトレードオフもユーザが動的に変換できる。
【０００４】
また，復号画像が所定の画質を維持し，かつできるだけ高い圧縮率を実現するために，入力画像，入力機器，出力機器の状態などの物理量を計測して画質予測を行い，それらの物理量に適応した符号化パラメータで画質を制御するものもある（特許文献２）。
【０００５】
さらに，ファクシミリなどの画像撮影装置において画像劣化指標（SSIM:Structural SIMilarity）値を比較的正確に算出するものもある（特許文献３）。
【０００６】
また，複数の部分画像に対して適切な符号化パラメータ群を設定し符号化する符号化装置（特許文献４），操作性が良好で安価に製作できる符号化装置（特許文献５），安定した品質の復元画像を得るもの（特許文献６）などもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2000-222332号公報
【特許文献２】特開平10-75369号公報
【特許文献３】特開2010-206244号公報
【特許文献４】特開2006-60343号公報
【特許文献５】特開2000-175048号公報
【特許文献６】特開平5-176173号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
非可逆圧縮，復号および画像劣化指数の算出には時間がかかることが多いので，所望の画質を得るまでに時間がかかることが多い。また，特許文献１に記載のものでは，出力画像を所望の画質に収めることが困難である。特許文献２に記載のものでは，主観的な画像劣化指標値が利用されているために，客観的ではない。また，画質と劣化パラメータとの関係が更新されないので，効率良く画質制御ができないことがある。特許文献３に記載のものは，そもそも圧縮による画質劣化を測定するものではない。また，特許文献４から６に記載のものでも所望の画質を得るまでに時間がかかってしまう。
【０００９】
この発明は，比較的短い時間で所望の画質を得るようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は，画像データを非可逆圧縮する非可逆圧縮装置において，非可逆圧縮の圧縮率と非可逆圧縮された画像データの画質との関係を表す曲線から，所望の画質となるような圧縮率で画像データを非可逆圧縮するように上記非可逆圧縮装置を制御する非可逆圧縮制御手段，上記非可逆圧縮制御手段による制御のもとに非可逆圧縮された画像データの画質を算出する画質算出手段，上記非可逆圧縮制御手段による上記非可逆圧縮装置の制御に用いられる圧縮率と上記画質算出手段により算出された画質との関係を満足する（満たす，そのような関係を表わす，それらの圧縮率と画質とを通る）ように曲線を補正する曲線補正手段，ならびに上記画質算出手段において算出された画質が所望の画質となるまで，上記非可逆圧縮制御手段による制御，上記画質算出手段による画質の算出および上記曲線補正手段による曲線の補正を繰り返すように，上記非可逆圧縮制御手段，上記画質算出手段および上記曲線補正手段を制御する制御手段を備えていることを特徴とする。
【００１１】
この発明は，上記非可逆圧縮装置に適した動作制御方法も提供している。すなわち，この方法は，画像データを非可逆圧縮する非可逆圧縮装置の動作制御方法において，非可逆圧縮制御手段が，非可逆圧縮の圧縮率と非可逆圧縮された画像データの画質との関係を表す曲線から，所望の画質となるような圧縮率で画像データを非可逆圧縮するように上記非可逆圧縮装置を制御し，画質算出手段が，上記非可逆圧縮制御手段による制御のもとに非可逆圧縮された画像データの画質を算出し，曲線補正手段が，上記非可逆圧縮制御手段による上記非可逆圧縮装置の制御に用いられる圧縮率と上記画質算出手段により算出された画質との関係を満足するように曲線を補正し，制御手段が，上記画質算出手段において算出された画質が所望の画質となるまで，上記非可逆圧縮制御手段による制御，上記画質算出手段による画質の算出および上記曲線補正手段による曲線の補正を繰り返すように，上記非可逆圧縮制御手段，上記画質算出手段および上記曲線補正手段を制御するものである。
【００１２】
この発明は，上記非可逆圧縮装置の動作制御方法を実施するための非可逆圧縮装置のコンピュータが読み取り可能なプログラムも提供している。そのようなプログラムを格納した記録媒体を提供するようにしてもよい。
【００１３】
この発明によると，非可逆圧縮の圧縮率と非可逆圧縮された画像データの画質との関係を表す曲線から，所望の画質となるような圧縮率で画像データが非可逆圧縮され，非可逆圧縮された画像データの画質が算出される。非可逆圧縮に用いられた圧縮率と算出された画質との関係を満足するように曲線が補正される。算出された画質が所望の画質となるまで，このような非可逆圧縮，画質の算出および曲線の補正が繰り返される。非可逆圧縮の圧縮率と非可逆圧縮された画像データの画質との関係を表す曲線を用いて，所望の画質となるような圧縮率で画像データが非可逆圧縮されるので，比較的短い時間で非可逆圧縮後の画像データが所望の画質をもつようになる。また，非可逆圧縮の圧縮率と非可逆圧縮された画像データの画質との関係を表す曲線は補正されていくので，得られる画像データの画質は，所望の画質に近いものとなる。
【００１４】
所望の初期圧縮率で画像データを非可逆圧縮したときの画像データの画質と，その初期圧縮率との関係から上記曲線を生成する曲線生成手段をさらに備えてもよい。この場合，上記非可逆圧縮制御手段は，たとえば，上記曲線生成手段によって生成された曲線から所望の画質となるような圧縮率で画像データを非可逆圧縮するように上記非可逆圧縮装置を制御するものとなろう。
【００１５】
上記曲線生成手段は，たとえば，所望の初期圧縮率で画像データを非可逆圧縮したときの画像データの画質と，その初期圧縮率との関係，非可逆圧縮後の画像データの最高画質と，その最高画質のときの圧縮率との関係，および非可逆圧縮後の画像データの最低画質と，その最低画質のときの圧縮率との関係から上記曲線を生成するものである。
【００１６】
上記画質算出手段は，上記非可逆圧縮制御手段による制御のもとに非可逆圧縮された画像データを復号する復号手段を備えてもよい。その場合，上記復号手段によって復号された画像データと上記非可逆圧縮装置による非可逆圧縮前の画像データとを比較することにより画質を算出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】非可逆圧縮装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】画像劣化指標値の算出処理を示している。
【図３】非可逆圧縮装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】非可逆圧縮装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】圧縮率とSSIM値との関係を示している。
【図６】圧縮率とSSIM値との関係を示している。
【図７】圧縮率とSSIM値との関係を示している。
【図８】圧縮率とSSIM値との関係を示している。
【図９】圧縮率とSSIM値との関係を示している。
【図１０】（Ａ）および（Ｂ）は圧縮率とSSIM値との関係を示している。
【実施例】
【００１８】
図１は，この発明の実施例を示すもので，非可逆圧縮装置１の電気的構成を示すブロック図である。
【００１９】
この実施例による非可逆圧縮装置１は，所望の画質の画像データとなるように，画像データを非可逆圧縮するものである。
【００２０】
非可逆圧縮装置１の全体の動作はＣＰＵ２によって統括される。
【００２１】
後述する動作を制御するプログラムがCD-ROM（コンパクト・ディスク-リード・オンリ・メモリ）12に格納されている。CD-ROM12がCD-ROMドライブ11に装填されると，CD-ROM12に格納されている制御プログラムが読み取られる。読み取られた制御プログラムが非可逆圧縮装置１にインストールされる。もっとも，制御プログラムはCD-ROM12以外の他の記録媒体に格納されていてもよいし，非可逆圧縮装置１にプリ・インストールされていてもよい。また，非可逆圧縮装置１に通信装置が設けられている場合には，インターネットなどを介して制御プログラムが非可逆圧縮装置１に送信されて，その制御プログラムが非可逆圧縮装置１において受信されるようにしてもよい。
【００２２】
非可逆圧縮装置１には，所定のデータ等を記憶するＲＯＭ３，ＲＡＭ４，画像などを表示する表示装置５および指令等を入力するキーボード６が含まれている。また，非可逆圧縮装置１には，ハードディスク装置などの外部記憶装置７が接続されている。さらに，非可逆圧縮装置１には，インターフェイス８が含まれている。このインターフェイス８にスキャナ９，ディジタル・カメラ10およびCD-ROMドライブ11が接続されている。
【００２３】
非可逆圧縮する複数の画像を表わす画像データは外部記憶装置７に記憶されているが，それらの画像データがスキャナ９またはディジタル・カメラ10から読み取られるようにしてもよい。
【００２４】
図２は，画像劣化指標値の算出処理の方法を示している。
【００２５】
非可逆圧縮において画像劣化指標値を算出する場合，入力画像Ｉ１が与えられ，その入力画像Ｉ１を非可逆圧縮する際の圧縮率が与えられる。与えられた圧縮率で，入力画像Ｉ１が非可逆圧縮（符号化）される。すると，圧縮画像Ｉ２が得られる。得られた圧縮画像Ｉ２に対して画像伸長処理（復号）が行われることにより，復号画像Ｉ３が得られる。得られた復号画像Ｉ３と非可逆圧縮前の入力画像Ｉ１とから画像劣化指標値算出処理が行われることにより画像劣化指標値が算出される。
【００２６】
図３および図４は，非可逆圧縮装置１の処理手順を示すフローチャートである。
【００２７】
この実施例では，所望のSSIM値（SSIM値以外の画像劣化指標値でもよい。画質がわかれば良い。）となるように画像データを非可逆圧縮するものである。圧縮率とSSIM値との関係が二次曲線で近似できることに着目して，所望のSSIM値をもつ画像を得るための圧縮率が見つけられる。
【００２８】
後述する処理が複数枚数分の画像について行われる。
【００２９】
まず，非可逆圧縮する対象であるTIFF（Tagged Image File Format）画像が外部記憶装置７から読み取られる（図３ステップ21）。もちろん，非可逆圧縮する対象の画像はTIFF画像に限られないのはいうまでもない。読み取られたTIFF画像について，所与の初期圧縮率でJPEG（Joint Photographic Experts Group）2000にもとづく圧縮が行われる（図３ステップ22）。非可逆圧縮であれば，JPEG2000にもとづく圧縮でなくともよい。圧縮された画像について上述したように復号が行われ（図３ステップ23），SSIM値が算出される（図３ステップ24）。
【００３０】
図５は，圧縮率とSSIM値との関係を示すものである。
【００３１】
非可逆圧縮後の画像のSSIM値がOBとなるような非可逆圧縮を行いたいものとする。目標となるSSIM値OB近傍の範囲（ハッチングで示す）のSSIM値OBrは許容範囲とする。
【００３２】
所与の初期圧縮率を圧縮率Ｐ１とする。その初期圧縮率Ｐ１で，読み取られたTIFF画像についてJPEG2000にもとづく圧縮が行われ，上述のように圧縮された画像のSSIM値が算出される。算出されたSSIM値がＳ１であったとする。
【００３３】
図４を参照して，算出されたSSIM値が許容範囲内であったとする（ステップ25でＹＥＳ）。すると，その算出されたSSIM値が許容範囲内となったときの圧縮率が記憶される（ステップ31）。記憶された圧縮率が次の画像の初期圧縮率とされて再び図３ステップ21からの処理が繰り返される。圧縮された画像がファイルの生成，表示，外部記憶装置７への記憶などの出力が行われる（ステップ32）。
【００３４】
算出されたSSIM値が許容範囲内でなかったとする（ステップ25でＮＯ）。すると，圧縮率とSSIM値との関係を示す二次曲線が生成される（ステップ26）。
【００３５】
図６は，生成された二次曲線のＧ１の一例である。
【００３６】
上述のように（図５参照），所与の圧縮率Ｐ１と所与の圧縮率Ｐ１でTIFF画像についてJPEG2000にもとづく圧縮が行われたときのSSIM値Ｓ１との交点をＣ１とする。また，最高の圧縮率（所定範囲内で圧縮後のデータ量がもっとも少なくなるような圧縮率）をＰ２，その圧縮率Ｐ２を用いてJPEG2000にもとづく圧縮が行われたときのSSIM値をＳ２とし，それらの圧縮率Ｐ２とSSIM値Ｓ２との交点をＣ２とする。さらに，最低の圧縮率（所定範囲内で圧縮後のデータ量がもっとも多くなるような圧縮率）をＰ３，その圧縮率Ｐ３を用いてJPEG2000にもとづく圧縮が行われたときのSSIM値をＳ３とし，それらの圧縮率Ｐ３とSSIM値Ｓ３との交点をＣ３とする。このようにして得られた三つの交点Ｃ１，Ｃ２およびＣ３を通るような二次曲線Ｇ１が生成される。そのような二次曲線Ｇ１が圧縮率とSSIM値との関係を規定するものとされる。
【００３７】
二次曲線Ｇ１が生成されると，次に指定する圧縮率が計算される（図４ステップ27）。
【００３８】
図６を参照して，目標となるSSIM値OBに等しいSSIM値Ｓ４と生成された二次曲線Ｇ１との交点に対応する圧縮率Ｐ４が計算されて，その計算された圧縮率Ｐ４が次に指定する圧縮率とされる。このとき，図７に示すように，実測により得られた前回の圧縮率Ｐ１よりも，圧縮率Ｐ４が小さければ（Ｐ４＜Ｐ１），最高の圧縮率がＰ１に更新される。逆に，実測により得られた前回の圧縮率Ｐ１よりも，圧縮率Ｐ４が大きければ（Ｐ４＞Ｐ１），最低の圧縮率が前回の圧縮率Ｐ１に更新される。ここでは，最高の圧縮率が更新された二次曲線Ｇ２が得られるものとする
【００３９】
計算された圧縮率Ｐ４を用いてTIFF画像についてJPEG2000にもとづく圧縮が行われる（図４ステップ28）。圧縮された画像が復号され（図４ステップ29），SSIM値が算出される（図４ステップ30）。
【００４０】
図８を参照して，計算された圧縮率Ｐ４を用いて圧縮された画像のSSIM値がＳ５であったものとする。このSSIM値Ｓ５が許容範囲内ではないとすると（図４ステップ25でＮＯ），二次曲線Ｇ２が圧縮率Ｐ４とSSIM値Ｓ５との交点Ｃ４を通るように補正される（図４ステップ26）。補正された二次曲線Ｇ３が得られる。
【００４１】
図８を参照して，目標となるSSIM値OBに等しいSSIM値Ｓ６と補正された二次曲線Ｇ３との交点に対応する圧縮率Ｐ６が計算されて，上述したのと同様に，その計算された圧縮率Ｐ６が次に指定する圧縮率とされる。このとき，上述したのと同様に，実測により得られた前回の圧縮率Ｐ４よりも，圧縮率Ｐ６が小さければ（Ｐ６＜Ｐ４），最高の圧縮率がＰ４に更新される。逆に，図９に示すように，実測により得られた前回の圧縮率Ｐ４よりも，圧縮率Ｐ６が大きければ（Ｐ６＞Ｐ４），最低の圧縮率が前回の圧縮率Ｐ４に更新される。ここでは，最低の圧縮率が更新された二次曲線Ｇ４が得られるものとする。
【００４２】
計算された圧縮率Ｐ６を用いてTIFF画像についてJPEG2000にもとづく圧縮が行われる（図４ステップ28）。圧縮された画像が復号され（図４ステップ29），SSIM値が算出される（図４ステップ30）。
【００４３】
図10（Ａ）を参照して，計算された圧縮率Ｐ６を用いて圧縮された画像のSSIM値がＳ７であったものとする。このSSIM値Ｓ７が許容範囲内となると（図４ステップ25でＹＥＳ），上述のように，そのSSIM値Ｓ７が得られたときの圧縮率Ｐ６が次の画像の初期圧縮率に利用されるために記憶され，圧縮された画像が出力される（図４ステップ31，32）。
【００４４】
図10（Ｂ）を参照して，計算された圧縮率Ｐ６を用いて圧縮された画像のSSIM値がＳ８であったものとする。このSSIM値Ｓ８が許容範囲内でなければ（図４ステップ25でＮＯ），二次曲線Ｇ４が圧縮率Ｐ６とSSIM値Ｓ８との交点Ｃ５を通る二次曲線Ｇ５に補正されてSSIM値が許容範囲内となるまで上述の処理が繰り返される。
【００４５】
上述した実施例では，二次曲線を取り上げたが二次曲線に限らず対数曲線などを利用して指定する圧縮率を計算することもできる。また，上述の実施例では，初期圧縮率などを利用して最初の二次曲線を生成しているが，あらかじめ二次曲線を生成しておき，その二次曲線を利用して圧縮率を計算し，二次曲線を補正するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１  非可逆圧縮装置
２  ＣＰＵ
12  CD-ROM
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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