(57)【要約】      （修正有）【課題】入力された画像の領域に含まれる画素の色の階調のダイナミックレンジを縮小することなくできるだけ保持し、色数を低減する。【解決手段】入力された画像の領域に含まれる画素について、色空間における各色成分の階調についてのダイナミックレンジを求め、各色成分のダイナミックレンジをそれぞれ分割することにより、各色成分のダイナミックレンジに対応した直方体を小さな直方体のブロックに分割し、それぞれのブロックに含まれる画素の各色成分の階調を当該ブロックの最も近い頂点の階調に置き換えることによって画像の領域の色数を低減する前処理を行い、前処理が行われた画素について、色空間上の距離が近いもの同士を集合にまとめてそれぞれの集合の代表色を決定することにより、画像の領域の色数を低減する本処理を行う。【選択図】図１５
2014053819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された画像の領域に含まれる画素について、色空間における各色成分の階調についてのダイナミックレンジを求め、
各色成分のダイナミックレンジを、Ｌ、Ｍ、またはＮ（Ｌ、Ｍ、Ｎは１以上の整数）の分割数にそれぞれ分割することにより、各色成分のダイナミックレンジに対応した直方体を小さな直方体のブロックに分割し、
それぞれの前記ブロックに含まれる画素の各色成分の階調を当該ブロックの最も近い頂点の階調に置き換えることによって前記画像の領域の色数を低減する前処理を行い、
前記前処理が行われた画素について、色空間上の距離が近いもの同士を集合にまとめてそれぞれの集合の代表色を決定することにより、前記画像の領域の色数を低減する本処理を行う、
ことを特徴とする画像圧縮処理方法。
【請求項２】
前記Ｌ、Ｍ、およびＮを、前記画像の領域に含まれる画素の各色成分の特徴に応じた異なる分割数とする、
請求項１記載の画像圧縮処理方法。
【請求項３】
前記色成分のいずれかが周波数成分を持つときに、その色成分についての分割数を周波数成分を持たない色成分よりも大きくする、
請求項１記載の画像圧縮処理方法。
【請求項４】
ダイナミックレンジが大きい色成分についての分割数をダイナミックレンジが小さい色成分よりも大きくする、
請求項１記載の画像圧縮処理方法。
【請求項５】
各色成分について、画素の色成分の階調の密度の高い部分領域では細かく分割し、密度の低い部分領域では粗く分割する、
請求項１記載の画像圧縮処理方法。
【請求項６】
前記入力された画像の領域に含まれる画素の色数が設定されたしきい値よりも小さいときは、前記前処理を行うことなく、前記入力された画像の領域に含まれる画素に対して前記本処理を行う、
請求項１ないし５のいずれかに記載の画像圧縮処理方法。
【請求項７】
入力された画像の領域に含まれる画素について、色空間における各色成分の階調についてのダイナミックレンジを求めるＤＲ算出手段と、
各色成分のダイナミックレンジを、Ｌ、Ｍ、またはＮ（Ｌ、Ｍ、Ｎは１以上の整数）の分割数にそれぞれ分割することにより、各色成分のダイナミックレンジに対応した直方体を小さな直方体のブロックに分割するブロック分割手段と、
それぞれの前記ブロックに含まれる画素の各色成分の階調を当該ブロックの最も近い頂点の階調に置き換えることによって前記画像の領域の色数を低減する処理を行う画素置換え処理手段と、
前記画素置換え処理手段による処理が行われた画素について、色空間上の距離が近いもの同士を集合にまとめてそれぞれの集合の代表色を決定することによって前記画像の領域の色数を低減する代表色決定手段と、
を有することを特徴とする画像圧縮処理装置。
【請求項８】
前記分割数であるＬ、Ｍ、およびＮを、前記画像の領域に含まれる画素の各色成分の特徴に応じて決定する分割数決定手段を有する、
請求項７記載の画像圧縮処理装置。
【請求項９】
前記入力された画像の領域に含まれる画素の色数と設定されたしきい値とを比較する比較手段と、
前記色数が前記しきい値よりも小さいときは、前記画素置換え処理手段による処理を行うことなく前記入力された画像の領域に含まれる画素に対して前記代表色決定手段による処理を行うように制御する圧縮制御手段と、
を有する請求項７または８記載の画像圧縮処理装置。
【請求項１０】
請求項７ないし９のいずれかに記載の画像圧縮処理装置を備えた画像形成装置。
【請求項１１】
入力された画像の領域に含まれる画素について、色空間における各色成分の階調についてのダイナミックレンジを求め、
各色成分のダイナミックレンジを、Ｌ、Ｍ、またはＮ（Ｌ、Ｍ、Ｎは１以上の整数）の分割数にそれぞれ分割することにより、各色成分のダイナミックレンジに対応した直方体を小さな直方体のブロックに分割し、
それぞれの前記ブロックに含まれる画素の各色成分の階調を当該ブロックの最も近い頂点の階調に置き換えることによって前記画像の領域の色数を低減する、
ことを特徴とする画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力された画像の領域を圧縮して色数を低減する画像圧縮処理方法および装置、およびそのような画像圧縮処理装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複合機またはＭＦＰ（Multi Function Peripherals）と呼称される多機能の画像形成装置が用いられている。画像形成装置においては、通常、スキャナーまたはネットワークなどを介して画像（画像データ）が入力される。入力された画像は、装置内部での処理のために、または保存のために、画像圧縮処理が加えられることが多い。
【０００３】
従来において、画像圧縮では、画像データ（以下、単に「画像」と記載することがある。）を複数のマトリクス状の領域に区画し、領域内の画素を代表色（近似色）で表すことによってその領域内の色数を減らし、データ量を低減する。
【０００４】
例えば、色空間上で小さな箱を置き、各箱の中に画像の画素の色を入れていき、最終的にＮ個の箱の中心点を代表色の値とする方法が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
また、入力画像を分割した各小領域ごとに、そこに含まれる画像データに基づいて階調数を減らし色数を減らす方法が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−４０３６４号公報
【特許文献２】特開２００２−３００４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上に述べた従来の画像圧縮処理方法では次の欠点がある。すなわち、特許文献１の方法では、各箱の中心点を代表色とするため、この処理によって元の画像の色の階調のダイナミックレンジが縮小してしまう。特に、色が多い網点原稿などにおいてはダイナミックレンジの縮小の影響が大きい。
【０００８】
例えば、その後の処理において、隣接する２つの領域で、ダイナミックレンジをさらに縮小する処理とダイナミックレンジを保持する処理との異なる処理が施された場合に、ダイナミックレンジをさらに縮小した領域においては本来の階調変化がほとんど存在しなくなり、２つの領域の間でギャップが発生し、これがテクスチャとしてユーザの目に認識されてしまうという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２の方法では、入力画像の特性によって階調数を変更するため、画像によって圧縮率が変動し、可変長圧縮となる。そのため、この圧縮処理方法をハードウェア化するのが困難であるという問題がある。
【００１０】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、入力された画像の領域に含まれる画素の色の階調のダイナミックレンジを縮小することなくできるだけ保持し、色数を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る一実施形態の方法によると、入力された画像の領域に含まれる画素について、色空間における各色成分の階調についてのダイナミックレンジを求め、各色成分のダイナミックレンジを、Ｌ、Ｍ、またはＮ（Ｌ、Ｍ、Ｎは１以上の整数）の分割数にそれぞれ分割することにより、各色成分のダイナミックレンジに対応した直方体を小さな直方体のブロックに分割し、それぞれの前記ブロックに含まれる画素の各色成分の階調を当該ブロックの最も近い頂点の階調に置き換えることによって前記画像の領域の色数を低減する前処理を行い、前記前処理が行われた画素について、色空間上の距離が近いもの同士を集合にまとめてそれぞれの集合の代表色を決定することにより、前記画像の領域の色数を低減する本処理を行う。
【００１２】
本発明に係る一実施形態の装置によると、入力された画像の領域に含まれる画素について、色空間における各色成分の階調についてのダイナミックレンジを求めるＤＲ算出手段と、各色成分のダイナミックレンジを、Ｌ、Ｍ、またはＮ（Ｌ、Ｍ、Ｎは１以上の整数）の分割数にそれぞれ分割することにより、各色成分のダイナミックレンジに対応した直方体を小さな直方体のブロックに分割するブロック分割手段と、それぞれの前記ブロックに含まれる画素の各色成分の階調を当該ブロックの最も近い頂点の階調に置き換えることによって前記画像の領域の色数を低減する処理を行う画素置換え処理手段と、前記画素置換え処理手段による処理が行われた画素について、色空間上の距離が近いもの同士を集合にまとめてそれぞれの集合の代表色を決定することによって前記画像の領域の色数を低減する代表色決定手段と、を有する。
【００１３】
なお、直方体、ブロック、頂点、分割などは、仮想的なものである。したがって、直方体をブロックに分割するとは、例えば、分割によって得られる仮想的なブロックの頂点の階調または座標などを求めることであり、必ずしも空間上における実際の分割や区画を行う必要はない。
【００１４】
また、代表色決定手段において、集合にまとめる方法、集合の代表色を決定する方法は、種々の方法を採用し得る。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、入力された画像の領域に含まれる画素の色の階調のダイナミックレンジを縮小することなくできるだけ保持し、色数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る一実施形態の画像形成装置の構成の例を示すブロック図である。
【図２】画像圧縮処理装置の構成の例を示すブロック図である。
【図３】入力画像と区画された領域の例を示す図である。
【図４】画像圧縮処理装置における画像圧縮処理を説明するための図である。
【図５】画像圧縮処理装置における前処理を説明するための図である。
【図６】前処理におけるＤＲ算出部の処理動作を説明するための図である。
【図７】前処理における画素置換え処理を説明するための図である。
【図８】前処理におけるブロック分割処理の例を説明するための図である。
【図９】前処理を行わない場合の本処理の例を示す図である。
【図１０】周波数成分に応じた分割方法の例を説明するための図である。
【図１１】ダイナミックレンジに応じた分割方法の例を説明するための図である。
【図１２】階調の密度に応じた分割方法の例を説明するための図である。
【図１３】色数がしきい値よりも小さいときの分割方法の例を説明するための図である。
【図１４】圧縮処理の概略の流れの例を示すフローチャートである。
【図１５】前処理の流れの例を示すフローチャートである。
【図１６】分割数決定処理の例を示すフローチャートである。
【図１７】ブロック分割処理の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
〔画像形成装置の全体の構成〕
図１には、本発明に係る一実施形態の画像形成装置１の概略の構成の例がブロック図として示されている。
【００１８】
図１において、画像形成装置１は、ＣＰＵ（ＭＰＵ）１０ａ、ＲＡＭ１０ｂ、ＲＯＭ１０ｃ、ハードディスク１０ｄ、制御用回路１０ｅ、操作パネル１０ｆ、通信インタフェース１０ｇ、エンジン（印刷装置）１０ｈ、およびスキャナ（画像読み取り装置）１０ｉなどによって構成される。
【００１９】
制御用回路１０ｅは、ハードディスク１０ｄ、操作パネル１０ｆ、通信インタフェース１０ｇ、エンジン１０ｈ、およびスキャナ１０ｉなどを制御するための回路である。
【００２０】
操作パネル１０ｆは、タッチパネル方式の表示パネルであって、ユーザに対してメッセージまたは指示を与えるための画面、ユーザが所望する処理の種類及び処理条件を入力するための画面などを表示する。また、ユーザは、操作パネル１０ｆの所定の位置に触れることによって画像形成装置１に対して指示を与えることができる。
【００２１】
通信インタフェース１０ｇは、通信回線を介してユーザ端末やパーソナルコンピュータなどと通信を行うための回路である。
【００２２】
スキャナ１０ｉは、いわゆるイメージスキャナであり、原稿から図形や写真等を読み取って、画像として画像形成装置１内のメモリに記憶させる装置である。
【００２３】
ＣＰＵ１０ａは、１個または複数個設けられ、画像形成装置１の全体的な制御および必要な処理を行う。
【００２４】
ＲＯＭ１０ｃおよびハードディスク１０ｄには、種々のプログラムおよびデータが記憶されており、それらは必要に応じてＲＡＭ１０ｂに読み出され、読み出されたプログラムがＣＰＵ１０ａによって実行される。
〔画像圧縮処理装置の概要〕
図２には、画像形成装置１に備えられた画像圧縮処理装置３の機能の構成の例が示されている。
【００２５】
画像圧縮処理装置３の機能は、画像形成装置１に備えられた画像処理機能の一部である。画像圧縮処理装置３においては、カラー画像について、データ量を低減するために圧縮処理（画像圧縮処理）が行われる。
【００２６】
画像圧縮処理装置３の圧縮処理は、固定長圧縮であり、前処理部ＭＳによる処理（前処理）と本処理部ＨＳにより処理（本処理）とが含まれる。前処理においては、領域ＥＲの画像について、そこに含まれる画素の色の階調のダイナミックレンジを縮小することなく、色特性を保持した上で、色数を低減する処理を行う。本処理においては、前処理が行われた領域ＥＲの画像について、そこに含まれる画素をまとめていくつかの集合を作り、各集合ごとに１色の代表色に置き換えることにより圧縮を行う。
【００２７】
圧縮処理において、カラー画像の各画素に対し、所定の色空間における色成分が抽出される。本実施形態では、色空間としてＲＧＢ空間を用い、色成分としてＲ，Ｇ，Ｂの各色成分を用いることとする。しかし、これに限らず、例えば、色空間としてＹＭＣ空間を用いてもよい。また、各色成分の階調数として、２５６階調の場合を例として説明する。しかし、これに限らず、例えば、１２８階調、６４階調などでもよい。
【００２８】
なお、画像圧縮処理装置３の機能は、圧縮処理のためのプログラムがＣＰＵ１０ａによって実行されることにより、また適当なハードウエア回路との組み合わせにより、実現することが可能である。
【００２９】
図２において、画像圧縮処理装置３には、区画処理部２１、圧縮制御部２２、比較部２３、ＤＲ算出部２４、分割数決定部２５、ブロック分割部２６、画素置換え部２７、画素集結部２８、および代表色決定部２９などが設けられる。
【００３０】
ＤＲ算出部２４、分割数決定部２５、ブロック分割部２６、および画素置換え部２７によって前処理部ＭＳが構成され、画素集結部２８および代表色決定部２９によって本処理部ＨＳが構成される。
【００３１】
画像圧縮処理装置３には、スキャナ１０ｉから出力された画像、または通信インタフェース１０ｇを介して入力された画像などが、必要に応じて予備処理などを施され、入力画像ＦＮ１として入力される。
【００３２】
図３には、入力画像ＦＮ１と区画された領域ＥＲの例が示されている。図４には、各領域ＥＲの画像ＦＥＲに対する圧縮処理の様子が、処理の流れに沿って示されている。前処理部ＭＳによって、図４（Ａ）の画像ＦＥＲから図４（Ｂ）の画像ＦＥＭに変換される。本処理部ＨＳによって、図４（Ｂ）の画像ＦＥＭから図４（Ｄ）の画像ＦＥＨに変換される。後で述べるように、画像ＦＥＲの色数ＮＥがしきい値Ｘよりも少ない場合には、前処理部ＭＳによる図４（Ａ）の画像ＦＥＲから図４（Ｂ）の画像ＦＥＭへの変換を行うことなく、図４（Ａ）の画像ＦＥＲに対して本処理部ＨＳによる処理が行われる。
〔入力画像の領域区画〕
図３を参照して、区画処理部２１は、入力画像ＦＮ１を、主走査方向および副走査方向に沿って、順次、マトリクス状の領域（ブロック）ＥＲに区画する。各領域ＥＲは、ｍ×ｎのマトリクス状に配置された複数の画素ＧＳから構成される。領域ＥＲのサイズは、例えば、８×８＝６４画素、または４×４＝１６画素などである。各領域ＥＲの画像ＦＥＲ、または各領域ＥＲに含まれる画素ＧＳを、「画像ＦＥＲ」と記載することがある。
【００３３】
領域ＥＲの画像ＦＥＲの色数ＮＥは、色の異なる画素ＧＳの個数である。全ての画素ＧＳの色が異なる場合には、色数ＮＥは画素ＧＳの個数に等しい。したがって、領域ＥＲが８×８＝６４画素である場合に、色数ＮＥの最大値は６４である。通常、小さな領域ＥＲにおいては画素ＧＳが同じ色となることが多いので、６４より小さくなることが多い。全ての画素ＧＳの色が同じである場合には、色数ＮＥは１である。
【００３４】
画素ＧＳの色は、その色成分であるＲ，Ｇ，Ｂの階調の組み合わせで表されるので、それら各色成分の階調が全て同じである場合に同じ色であるといえる。しかし、階調の微少な相違を許容して同じ色の範囲を広げることも可能である。
【００３５】
図４（Ａ）では、領域ＥＲに含まれる画素ＧＳが黒点で示され、それがＲＧＢ空間内に分布した様子が示されている。同じ色の画素ＧＳは同じ位置となるので、黒点の個数が色数ＮＥに等しい。各画素ＧＳを取り囲む直方体ＫＥは、後で説明するように画像ＦＥＲの各色成分のダイナミックレンジＤＲを示す。
【００３６】
さて、区画処理部２１によって区画された各領域ＥＲの画像ＦＥＲは、順次、圧縮制御部２２および比較部２３に入力される。
【００３７】
図２および図４を参照して、比較部２３において、画像ＦＥＲの各画素ＧＳの階調がチェックされ、色数ＮＥが求められる。色数ＮＥを求めるに当たり、例えば、異なる階調の画素ＧＳが入力されるごとに、カウンタをインクリメントする。カウンタのカウント値が色数ＮＥとなる。
【００３８】
比較部２３において、色数ＮＥとしきい値Ｘとが比較され、その結果が圧縮制御部２２に送られる。しきい値Ｘは、予め設定された値であり、例えば本処理部ＨＳにおける代表色の個数の最大値を考慮して設定される。その場合に、しきい値Ｘは、本処理部ＨＳにおける代表色の個数の最大値と同じか、またはそれに対して所定の値または所定の割合だけ大きい値とされる。
【００３９】
圧縮制御部２２は、入力された画像ＦＥＲに対し、その色数ＮＥに応じて圧縮処理の内容を変更するように制御する。つまり、色数ＮＥとしきい値Ｘとの大小に応じて、本処理部ＨＳによる本処理の前に前処理部ＭＳによる前処理を行うか、または前処理を行うことなく本処理のみを行うかが決定される。
【００４０】
すなわち、圧縮制御部２２は、色数ＮＥがしきい値Ｘよりも大きいときは、画像ＦＥＲに対して前処理部ＭＳによる処理を行った後、本処理部ＨＳによる処理を行うように制御する。また、色数ＮＥがしきい値Ｘよりも小さいときは、前処理部ＭＳによる処理を行うことなく、画像ＦＥＲに対して本処理部ＨＳの処理のみを行うように制御する。
【００４１】
その理由は、画像ＦＥＲの色数ＮＥが本処理部ＨＳにおける代表色の個数に近い場合には、前処理部ＭＳの処理によっては顕著な効果が得られないからである。
【００４２】
このようにすることによって、前処理部ＭＳによる処理に顕著な効果がない場合にはその処理が行われることなく、直接に本処理部ＨＳによる処理が行われ、処理時間の短縮が図られる。
〔前処理〕
次に、前処理部ＭＳによる前処理について説明する。
【００４３】
まず、ＤＲ算出部２４は、画像ＦＥＲについて、色空間における各色成分の階調についてのダイナミックレンジＤＲを求める。ダイナミックレンジＤＲは、各色成分の階調について、その最大値から最小値を引いた値として求められる。
【００４４】
図６において、画像ＦＥＲに対し、Ｂ（青）成分の画像ＦＥＲｂが抽出される例が示されている。抽出されたＢ成分の画像ＦＥＲｂについて、それぞれの画素の階調の最大値Ｍａｘと最小値Ｍｉｎが求められ、その差（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）がＢ成分のダイナミックレンジＤＲｂとして求められる。
【００４５】
例えば、画像ＦＥＲｂの階調の最大値Ｍａｘが２１０、最小値Ｍｉｎが３４であった場合に、ダイナミックレンジＤＲｂは１７６（＝２１０−３４）となる。
【００４６】
他の色成分であるＲ成分、Ｇ成分についても、同様にダイナミックレンジＤＲｒ、ＤＲｇが求められる。各色成分についてのダイナミックレンジＤＲｒ、ＤＲｇ、ＤＲｂが求まると、図５（Ａ）に示すように、それらの大きさに対応した長さの辺を持つ直方体ＫＥを定義することができる。
【００４７】
図５（Ａ）は、基本的には先に述べた図４（Ａ）と同じ内容であり、画像ＦＥＲを構成する画素ＧＳのＲＧＢ空間での分布が黒点で示されている。黒点の個数は画像ＦＥＲの色数ＮＥに等しい。図５（Ａ）には、さらに、直方体ＫＥの各辺の長さ、つまりダイナミックレンジＤＲｒ、ＤＲｇ、ＤＲｂが示されている。したがって、画像ＦＥＲの全ての画素ＧＳは、この直方体ＫＥの内部（直方体ＫＥの表面を含む）に包含される。
【００４８】
分割数決定部２５は、分割数であるＬ、Ｍ、およびＮ（Ｌ、Ｍ、Ｎは１以上の整数）を、領域ＥＲに含まれる画素の各色成分の特徴に応じて決定する。その分割数の決定方法は、種々の方法が採用される。
【００４９】
例えば、分割数決定部２５は、色成分のいずれかが周波数成分を持つときに、その色成分についての分割数を周波数成分を持たない色成分よりも大きくする。また、ダイナミックレンジＤＲが大きい色成分についての分割数をダイナミックレンジＤＲが小さい色成分よりも大きくする。
【００５０】
また、各色成分について、均等（等分）に分割することもあり、不均等に分割することもある。例えば、各色成分について、画素の色成分の階調の密度の高い部分領域では細かく分割し、密度の低い部分領域では粗く分割する。詳しくは後で説明する。
【００５１】
ブロック分割部２６は、各色成分のダイナミックレンジＤＲ内の階調（階調数）を、分割数決定部２５で決定されたＬ、Ｍ、またはＮの分割数にそれぞれ分割することにより、各色成分のダイナミックレンジＤＲに対応した直方体ＫＥを小さな直方体のブロックＢＫＥに分割する。
【００５２】
図５（Ｂ）においては、直方体ＫＥは、それぞれの辺が２等分され、８つのブロックＢＫＥに分割されている。つまり、この例では、分割数Ｌ、Ｍ、Ｎは、いずれも２であり、均等に分割されている。
【００５３】
直方体ＫＥ内の画素ＧＳは、８つのブロックＢＫＥのいずれかに含まれるように区分される。各ブロックＢＫＥは、同じサイズの直方体であり、それぞれ８つの頂点を持つ。隣り合うブロックＢＫＥの頂点は共通であるので、全体として２７の頂点ＴＴを持つこととなる。各頂点ＴＴは、ＲＧＢ空間内に存在するので、ＲＧＢの色成分についての階調を持っている。
【００５４】
図８には、分割数および分割方法の他の例が示されている。
【００５５】
図８（Ａ）において、分割数Ｌ、Ｍ、Ｎは、それぞれ、６、３、２であり、均等に分割されている。各ブロックＢＫＥは、同じサイズの直方体であり、それぞれ８つの頂点を持ち、全体として８４の頂点ＴＴを持つこととなる。
【００５６】
図８（Ｂ）において、分割数Ｌ、Ｍ、Ｎは、それぞれ、５、３、３であり、一部が不均等に分割されている。ブロックＢＫＥにはサイズの異なる直方体が含まれており、それぞれ８つの頂点を持ち、全体として９６の頂点ＴＴを持つこととなる。
【００５７】
画素置換え部２７は、各ブロックＢＫＥに含まれる画素ＧＳの各色成分の階調を、当該各ブロックＢＫＥの最も近い頂点ＴＴの階調に置き換えることによって、画像ＦＥＲの色数ＮＥを低減する処理を行う。
【００５８】
図７に示すように、各ブロックＢＫＥにおいて、それに含まれる全ての画素ＧＳは、それぞれ最も近い頂点ＴＴに移動する。各画素ＧＳの移動先の頂点ＴＴを決定するに当たっては、ここでは、画素ＧＳについて頂点ＴＴとの間の直線距離が最も小さい頂点ＴＴが選択される。そして、各画素ＧＳの階調は、移動先の頂点ＴＴの階調に置き換えられる。
【００５９】
つまり、画素置換え部２７の処理によって、図５（Ｂ）に示す画像ＦＥＲの画素ＧＳは、各ブロックＢＫＥのいずれかの頂点ＴＴのうち、各画素ＧＳに最も近い頂点ＴＴに移動することとなる。
【００６０】
その結果、図５（Ｃ）に示すように、各画素ＧＳはいずれかの頂点ＴＴに集約され、図５（Ｄ）に示すように、頂点ＴＴに集約された画素ＧＳからなる画像ＦＥＭに変換される。画素ＧＳが頂点ＴＴに集約されることにより、画像ＦＥＭの色数ＮＥＭは、画像ＦＥＲの色数ＮＥよりも減少することとなる。
【００６１】
なお、図５（Ｄ）に示す画像ＦＥＭは、図４（Ｂ）に示す画像ＦＥＭに対応する。
【００６２】
このようにして、前処理部ＭＳからは、色数ＮＥが色数ＮＥＭに低減された画像ＦＥＭが出力される。
【００６３】
図５に示す例では、元の画像ＦＥＲでの色数ＮＥの最大値は６４であったが、前処理部ＭＳから出力される画像ＦＥＭでの色数ＮＥの最大値は２７に減少する。
【００６４】
しかも、前処理部ＭＳにより画像ＦＥＲが画像ＦＥＭに変換される間において、直方体ＫＥのサイズには変更がない。つまり、元の画像ＦＥＲの画素ＧＳは各ブロックＢＫＥの頂点ＴＴに集約されるので、各色成分のダイナミックレンジＤＲは縮小することなく、元の画像ＦＥＲのダイナミックレンジＤＲが維持される。
【００６５】
つまり、元の画像ＦＥＲのダイナミックレンジＤＲは、画像ＦＥＲを構成する画素ＧＳの階調によって決められるので、直方体ＫＥの全ての外周面には少なくとも１つの画素ＧＳが存在する。直方体ＫＥの外周面に存在する画素ＧＳを頂点ＴＴに集約すると、それは、直方体ＫＥの外周面に存在するいずれかの頂点ＴＴに集約することとなるので、ダイナミックレンジＤＲで規定される直方体ＫＥは集約の前後で変化がない。したがって、ダイナミックレンジＤＲの縮小は全くない。
【００６６】
また、元の画像ＦＥＲの画素ＧＳはブロックＢＫＥの頂点ＴＴに移動するので、得られる画像ＦＥＭにおいては画素ＧＳの分布が偏在化するともいえる。
【００６７】
なお、上に述べたように、色数ＮＥがしきい値Ｘよりも小さいときは前処理を行うことなく、画像ＦＥＲに対して直接に本処理が行われる。この場合に、本処理部ＨＳに元の画像ＦＥＲが入力されるということは、前処理部ＭＳに入力される画像ＦＥＲをそのまま画像ＦＥＭとして本処理部ＨＳに出力することと、圧縮内容において同じである。したがって、前処理を行わないということは、分割数Ｌ、Ｍ、Ｎを、各色成分のダイナミックレンジＤＲｒ、ＤＲｇ、ＤＲｂ内の階調数に等しくすることと、圧縮内容において等価である。
〔本処理〕
次に、本処理部ＨＳにおける本処理について説明する。なお、本処理部ＨＳの構成および処理内容は、従来より公知の圧縮処理を用いることが可能であり、以下に説明する以外の種々のものとすることが可能である。
【００６８】
画素集結部２８は、前処理が行われた画像ＦＥＭの画素ＧＳについて、色空間上の距離が近いもの同士を集合にまとめる。
【００６９】
すなわち、図４（Ｂ）に示す画像ＦＥＭの画素ＧＳを、図４（Ｃ）に示すように集結し、画素ＧＳの集合ＹＧを生成する。図４（Ｃ）には、生成された８つの集合ＹＧが模式的に示されている。図４（Ｃ）において、より多くの画素ＧＳによる集合ＹＧは、そのサイズ（体積）がより大きくなるように示されている。
【００７０】
代表色決定部２９は、画素集結部２８で生成された各集合ＹＧの代表色を決定することによって、入力された画像ＦＥＭの色数を低減する。つまり、各集合ＹＧに対して１つの代表色が決定されるので、代表色決定部２９から出力される画像ＦＥＨは、集合ＹＧの個数と同じ色数ＮＥＨとなる。
【００７１】
なお、代表色を決定するに当たって、種々の方法、例えば、各集合ＹＧに含まれる画素ＧＳの各色成分の階調の平均値や再頻値を用いたり、集合ＹＧの中心位置に近い画素ＧＳの階調を用いたりすることが可能である。
【００７２】
ところで、画素集結部２８において集合ＹＧを生成する際に、入力される画像ＦＥＭの色数ＮＥＭが少ないほど、画素ＧＳの拡がりが小さくなるので、各集合ＹＧのサイズが小さくなり易い。したがって、画像ＦＥＭの色数ＮＥＭが少ないほど、代表色決定部２９で代表色を決定する際に、画像ＦＥＭに含まれる画素ＧＳの階調変化が小さくなり、ダイナミックレンジＤＲが維持され易くなる。
【００７３】
ここで、前処理を行わない場合、つまり画像ＦＥＲが本処理部ＨＳに入力され場合の処理について、図９を用いて説明する。
【００７４】
図９（Ａ）に示す画像ＦＥＲが画素集結部２８に入力されると、画素集結部２８は、図９（Ｂ）に示すように画素ＧＳを集結し、集合ＹＧを生成する。ここで生成される集合ＹＧは、画像ＦＥＲの画素ＧＳの分布が広範囲にわたるので、集合ＹＧのサイズが大きくなる。そのため、図９（Ｃ）に示すように代表色決定部２９が代表色を決定したときに、画像ＦＥＲに含まれる画素ＧＳの階調変化が大きくなり易い。そのため、ダイナミックレンジＤＲが縮小され易くなり、元の画像ＦＥＲのダイナミックレンジＤＲが維持されなくなる。
【００７５】
特に、画像ＦＥＲが網点画像である場合には、その色数ＮＥが多くなり、画素ＧＳの分布つまり階調の分布が広範囲にわたる。そのため、集合ＹＧのサイズが大きくなり易く、階調の変化が大きくなって画像全体としてダイナミックレンジＤＲが縮小し易い。
【００７６】
なお、上に述べたように、画像ＦＥＲの色数ＮＥが小さいとき、特に色数ＮＥがしきい値Ｘよりも小さいときは、その画像ＦＥＲに対して直接に本処理を行ってもダイナミックレンジＤＲの縮小はほとんどない。
【００７７】
なお、集合ＹＧの個数つまり出力される画像ＦＥＨの色数ＮＥＨのみが出力画像データ量に依存し、前処理による分割数は出力画像データに依存しないという特徴がある。
【００７８】
なお、圧縮制御部２２には、上に説明した他に、次に説明する機能がある。
〔周波数成分による分割数の修正〕
すなわち、図示は省略したが、圧縮制御部２２には、入力された画像ＦＥＲの周波数成分を解析する周波数解析部が設けられている。周波数解析部は、画像ＦＥＲの各色成分について、周波数成分があるか否か、周波数成分の大きさなどを解析する。
【００７９】
例えば、画像ＦＥＲが網点画像である場合は、周波数成分を持つことが多い。周波数成分は、ある１つの色成分において階調の大小が繰り返されたり、同じ色成分が断続的に出現する場合に生じる。
【００８０】
また、画像ＦＥＲの全ての画素ＧＳについて特定の色成分がない場合、およびある特定の色成分についてその階調が大から小へまたは小から大へ徐々に変化する場合は、周波数成分がないといえる。
【００８１】
圧縮制御部２２は、色成分に周波数成分があるかないかに応じて、分割数決定部２５に分割数Ｌ、Ｍ、Ｎを修正するように指令を出す。
【００８２】
例えば、図１０において、画像ＦＥＲの中のＲ成分には周波数成分があり、Ｇ成分は単調変化であるため周波数成分がなく、Ｂ成分は単一の階調のみを持つため周波数成分がない例が示されている。
【００８３】
この場合に、周波数成分を考慮しない場合には、各色成分の分割数Ｌ、Ｍ、Ｎは全て４である。周波数成分を考慮した場合には、Ｒ成分には周波数成分があるので、Ｒ成分の分割数Ｌを増大するように圧縮制御部２２から分割数決定部２５に指令が出され、Ｒ成分の分割数Ｌが増加されて７に修正されている。
【００８４】
これによって、圧縮処理における周波数成分のあるＲ成分についての階調の変化が少なくなり、画像ＦＥＲの再現性が向上する。
〔ダイナミックレンジによる処理内容の変更および分割数の修正〕
また、圧縮制御部２２では、ＤＲ算出部２４で算出されたダイナミックレンジＤＲについて、その大小を判断する。つまり、各色成分のダイナミックレンジＤＲをしきい値Ｙと比較し、ダイナミックレンジＤＲがしきい値Ｙよりも小さいときは、前処理を行うことなく、本処理のみを行うように制御する。
【００８５】
その理由は、ダイナミックレンジＤＲがしきい値Ｙよりも小さい場合には、その色成分における階調変化は非常に小さいため、本処理部ＨＳによる本処理のみを行ってもダイナミックレンジＤＲの縮小はほとんど発生しないからである。
【００８６】
また、各色成分のダイナミックレンジＤＲが色成分によって大きく異なる場合には、分割数Ｌ、Ｍ、Ｎを同じとした場合に、分割されたブロックＢＫＥの各辺の長さ、つまり色成分ごとの階調の変化が大きく異なってしまう。
【００８７】
その場合に、そのままであると、画素置換え部２７における画素置換え処理において、階調の変動値が各色成分によって大きく異なることとなり、画素の色味が大きく異なってカラーバランスが崩れる要因となることがある。
【００８８】
これを防ぐため、圧縮制御部２２は、色成分のダイナミックレンジＤＲに応じて、分割数決定部２５に分割数Ｌ、Ｍ、Ｎを変化させるように指令を出す。
【００８９】
つまり、分割数決定部２５において、各成分の分割後の階調同士の間隔が同じになるように、分割数Ｌ，Ｍ，Ｎを修正するように指令を出す。
【００９０】
例えば、図１１において、画像ＦＥＲの中のＲ成分がＧ成分に比べてダイナミックレンジＤＲが大きく、Ｇ成分がＢ成分に比べてダイナミックレンジＤＲが大きいので、分割数Ｌ、Ｍ、Ｎの大きさが、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の順となるように、それぞれ７、５、４と決定されている。
【００９１】
これによって、画素の色味が大きく異なってしまうことがなく、カラーバランスが良好に維持される。
〔階調分散による分割方法の修正〕
また、圧縮制御部２２では、各色成分の階調の分散（分布）に応じて、分割数決定部２５に分割数Ｌ、Ｍ、Ｎを修正するように指令を出す。
【００９２】
つまり、各色成分の階調は、各ダイナミックレンジＤＲ内において不均等に分布している場合がある。その場合に、階調の密度が低い部分領域は、階調の密度が高い部分領域のようには細かく分割する必要がない。また、階調の密度が高い部分領域に対しては、分割数を多くすることにより、画素置換え部２７における階調変動を小さく抑えることができる。
【００９３】
そのため、圧縮制御部２２において、各色成分の階調の分散値を算出し、極度に階調値が偏在化している場合には、均等に分割するのではなく、階調の密度が高い部分領域に対してはより細かく、階調の密度が低い部分領域に対してはより粗く、それぞれ分割を行うように分割数決定部２５に指令を出す。
【００９４】
例えば、図１２において、ある色成分の階調について、階調の高い部分領域において階調の密度が高いことが示されている。この場合に、高密度の部分領域については、分割数を増加し、低密度の部分領域については、分割数を減少する。
【００９５】
これによって、画素置換え部２７における階調変動を小さくすることができる。
〔色数によるによる処理内容の変更〕
圧縮制御部２２では、画像ＦＥＲにおける色数ＮＥに応じて前処理を省略する。
【００９６】
すなわち、上に述べたように、圧縮制御部２２は、色数ＮＥがしきい値Ｘよりも小さいときは、画像ＦＥＲに対して前処理を行うことなく本処理のみを行うように制御する。これによって処理時間の短縮が図られることがある。
【００９７】
例えば、図１３において、色数ＮＥが少ないので、各画素ＧＳの各色成分の階調をそのまま維持する。
【００９８】
すなわち、例えば、パーソナルコンピュータなどを用いて作成された文書や一旦コピーされた文書などは、その画像ＦＥＲの色数ＮＥが少ないことが多い。その場合に、本処理における集合ＹＧの結合が発生せず、可逆圧縮が可能となる場合がある。そのため、画像ＦＥＲの色数ＮＥがしきい値Ｘ以下である場合に、各色成分の階調を均等に１階調となるようにすることで、入力された画像ＦＥＲをそのまま出力する画像ＦＥＭとすることができる。この場合に、例えば、分割数Ｌ、Ｍ、Ｎを、ダイナミックレンジＤＲ内の階調数とすればよい。
【００９９】
なお、しきい値Ｘは、予めユーザが固定の値として設定することができる。また、ユーザがしきい値Ｘを種々変更して圧縮率を変えることも可能である。
〔フローチャートのよる説明〕
次に、画像圧縮処理装置３における圧縮処理の流れをフローチャートを用いて説明する。
【０１００】
図１４には圧縮処理の概略の流れの例が示されている。
【０１０１】
図１４において、前処理が必要か否かが判断され（＃１）、イエスであればステップ＃２で前処理が行われ、ノーであればステップ＃３の本処理にジャンプする。なお、前処理が必要か否かは、上に述べたように、画像ＦＥＲの色数ＮＥ、ダイナミックレンジＤＲの大きさなどによって判断される。また、上に述べたように、前処理を行わない場合であっても、画像ＦＥＲを前処理部ＭＳに入力して通過させてもよい。
【０１０２】
図１５には前処理の例が示されている。
【０１０３】
図１５において、各色成分のダイナミックレンジＤＲを求め（＃１１）、分割数決定の処理を行い（＃１２）、ブロック分割の処理を行う（＃１３）。そして、頂点ＴＴの階調値を算出する処理を行い（＃１４）、各画素ＧＳについて最も近い頂点ＴＴを探索する処理を行い（＃１５）、各画素ＧＳの階調を探索された頂点ＴＴの階調に置き換える処理を行う（＃１６）。
【０１０４】
図１６には分割数決定処理の例が示されている。
【０１０５】
図１６において、入力された画像ＦＥＲの各色成分について、色数ＮＥがカウントされ（＃２１）、カウントがしきい値Ｘ以上であるか否かが判断される（＃２２）。ステップ＃２２でノーの場合には、ステップ＃３０に進み、分割数をダイナミックレンジＤＲの階調と同じとして前処理を行わないようにする。
【０１０６】
ステップ＃２２でイエスの場合に、画像ＦＥＲの各色成分の周波数成分を解析する（＃２３）。周波数成分がない場合に（＃２４でノー）、ステップ＃３０に進む。周波数成分がある場合に（＃２４でイエス）、ステップ＃２５でダイナミックレンジＤＲを求める。ダイナミックレンジＤＲがしきい値Ｙ以上であるか否かが判断され（＃２６）、ノーの場合にはステップ＃３０に進む。
【０１０７】
ダイナミックレンジＤＲがしきい値Ｙ以上である場合に、階調の分散が計算され（＃２７）、それに基づいて分割数Ｌ、Ｍ、Ｎが決定される（＃２８、２９）。
【０１０８】
図１７にはブロック分割処理の例が示されている。
【０１０９】
図１７において、分割数（ここではＬ）とその色成分のダイナミックレンジＤＲが入力される（＃４１）。ダイナミックレンジＤＲを分割数Ｌで除す（＃４２）。変数ｎを１からＬまでとして、（ｎ・ＤＲ／Ｌ）が算出される（＃４３）。得られた各値を、各頂点ＴＴの階調値として設定する（＃４４）。
【０１１０】
つまり、このように、ブロック分割処理において、直方体ＫＥを実際に分割するのではなく、分割により得られるブロックＢＫＥの各頂点ＴＴの階調を求めることでよい。
【０１１１】
上に述べた実施形態の画像形成装置１によると、入力された入力画像ＦＮ１の領域ＥＲに含まれる画素ＧＳ、つまり画像ＦＥＲに含まれる画素ＧＳの色の階調のダイナミックレンジＤＲを縮小することなくできるだけ保持しつつ、色数を低減することができる。
【０１１２】
上に述べた実施形態において、前処理部ＭＳ、本処理部ＨＳ、圧縮制御部２２、画像圧縮処理装置３、または画像形成装置１の各部または全体の構成、回路、個数、処理内容、処理順序、処理タイミングなどは、本発明の主旨に沿って適宜変更することができる。
【符号の説明】
【０１１３】
１  画像形成装置
３  画像圧縮処理装置
２１  区画処理部
２２  圧縮制御部
２３  比較部
２４  ＤＲ算出部
２５  分割数決定部
２６  ブロック分割部
２７  画素置換え部
２８  画素集結部
２９  代表色決定部
ＭＳ  前処理部
ＨＳ  本処理部
ＤＲ  ダイナミックレンジ
Ｌ、Ｍ、Ｎ  分割数
ＫＥ  直方体
ＢＫＥ  ブロック
ＴＴ  頂点
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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