(57)【要約】【課題】高画質と設定した場合にも最適な量子化ステップ幅を用いることによって、画質を維持しつつ圧縮効率を高めることができる画像処理装置および画像処理方法、および画像処理方法を記録した記録媒体を提供する。【解決手段】画像データを圧縮符号化する画像処理装置において、周波数変換を行う変換手段と、量子化処理を行う量子化手段と、量子化ステップを変更する変更手段と、量子化ステップ幅に制限値を設定する制限値設定手段とを有する。【選択図】　　　　図２
2004112712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数変換を行う変換手段と、
量子化処理を行う量子化手段と、
量子化ステップを変更する変更手段と、
量子化ステップ幅に制限値を設定する制限値設定手段とを有することを特徴とする画像データを圧縮符号化する画像処理装置。
【請求項２】
前記制限値は下限値であることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記画像データを出力する出力機の性能に応じて前記下限値を変化させることを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
【請求項４】
目標とする圧縮率に応じて前記下限値を変化させることを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
【請求項５】
周波数変換された画像データの係数である周波数変換係数ごとに異なる前記下限値を設定することを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記周波数変換係数を複数のグループに分け、同一グループには同一の下限値を設定することを特徴とする請求項５記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記下限値の設定を前記複数グループの一部にのみ適用することを特徴とする請求項６記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記画像データは複数のコンポーネントで構成されていて、コンポーネントごとに前記制限値を設定することを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
【請求項９】
複数のコンポーネントは輝度コンポーネントと色差コンポーネントで構成されていて、色差コンポーネントにのみ前記下限値を設定することを特徴とする請求項８記載の画像処理装置。
【請求項１０】
所定領域の画像の性質を判定する判定手段をさらに有し、前記判定手段により判定された結果に応じて前記下限値を設定することを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記判定手段は、画像の重要度を判定することを特徴とする請求項１０記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記判定手段は、入力画像の種類を判定することを特徴とする請求項１０記載の画像処理装置。
【請求項１３】
画像データの周波数変換を行う周波数変換工程と、
周波数変換された画像データに量子化処理を行う量子化工程と、
量子化処理をおこなわれた画像データの量子化ステップを変更する量子化ステップ変更工程と、
量子化ステップを変更された画像データの量子化ステップ幅に制限値を設定する制限値設定工程手段とを有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１４】
前記制限値を下限値とする下限値設定工程と、
前記画像データを出力する出力機の性能に応じて前記下限値を変化させる下限値変化工程と、
目標とする圧縮率に応じて前記下限値を変化させる下限値変化第二工程と、
周波数変換された画像データの係数である周波数変換係数ごとに異なる前記下限値を設定する下限値設定工程と、
前記周波数変換係数を複数のグループに分け、同一グループには同一の下限値を設定する同一グループ同一下限値設定工程と、
前記下限値の設定を前記複数グループの一部にのみ適用する下限値一部グループ適用工程と、
前記画像データは複数のコンポーネントで構成されていて、コンポーネントごとに前記制限値を設定するコンポーネント毎制限値設定工程と、
複数のコンポーネントは輝度コンポーネントと色差コンポーネントで構成されていて、色差コンポーネントにのみ前記下限値を設定する色差コンポーネント下限値設定工程と、
所定領域の画像の性質を判定する画像性質判定工程と、
この判定により判定された結果に応じて前記下限値を設定する判定結果下限値設定工程と、
画像の重要度を判定する画像重要度判定工程と、
入力画像の種類を判定する種類判定工程とをさらに有することを特徴とする請求項１３記載の画像処理方法。
【請求項１５】
請求項１３および１４記載の画像処理方法を実行することを特徴とするプログラム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の前記プログラムを記録し、コンピュータが読み取り可能なことを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アプリケーションプログラム、プリンタドライバなどのデバイスドライバ、その他カラー画像をあつかう機器におけるカラー画像データの圧縮符号化をおこなう画像処理装置およびその画像処理方法、および画像処理方法を記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特許文献１に記載の画像符号化装置では、それぞれの周波数分布情報に対し量子化ステップ値の最大値を複数個設定することで、量子化処理の影響の大きいブロックにより多くの符号量を割り当てることができ、これにより過度の画質劣化を抑制することができるとしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１１２８６０号公報
【０００４】
従来、一般に使用されているＪＰＥＧベースラインシステムとは、カラー画像に直交変換を用いた画像符号化であり、低周波数成分側からジグザグスキャンさせ、量子化テーブルにスケーリングファクタ値を乗じた量子化ステップ値を用いて線形量子化し、量子化値をＤＣ成分から順番に符号化していくという手順をとる。
【０００５】
上記量子化する際に用いる量子化テーブルはカラー画像の場合、各コンポーネント毎に切り替えて適切な量子化テーブルを用いることができる。この量子化テーブルは量子化テーブル内の各係数そのものを変えることにより、あるいは量子化の重み付けを行うスケーリングファクタ値を変えることにより、変更することができ、これによって、圧縮率を変化することができる。
【０００６】
従来、量子化テーブルを圧縮率に応じて、複数個持つことにより、すべての画質モードに圧縮効率を上げることと高画質に再現することの両方を同時に満たす方法がある。しかし、この方法では、量子化テーブルを保持するためのメモリの容量を多く必要とするという問題が生じる。
【０００７】
そこで、量子化テーブルは初期設定された１個あるいは輝度と色差の２個を用い、スケーリングファクタ値を変えることにより圧縮効率を上げることと高画質に再現することの両方を同時に満たす方法が要求される。
【０００８】
一般に量子化テーブルには、人間の視覚特性が低周波数成分には敏感である一方、高周波数成分には鈍感であることを考慮し、低周波数成分には小さい値が設定され、高周波数成分には大きい値が設定される。
【０００９】
また、スケーリングファクタ値は画質モード（例えば、低画質・標準画質・高画質など）に応じて初期設定するか、または、画像データを初めに１回スキャンし、符号量に基づいて変更される。
【００１０】
しかし、単一の量子化テーブルではスケーリングファクタ値を変化させるだけではすべての画質モードに圧縮効率を上げることと高画質に再現することの両方を同時に満たすことができない。
【００１１】
そのため、低画質（圧縮率が高い）と設定した場合、過度の画質劣化がおき、高画質（圧縮率が低い）と設定した場合、圧縮効率が悪いという問題が生じていた。
【００１２】
そこで、特許文献１に記載の画像符号化装置では、それぞれの周波数成分領域に応じて、量子化ステップ値の最大値を複数個設定することで、量子化処理による影響の大きいブロックにより多くの符号量を割り当てることができ、これにより圧縮効率を保ちつつ、過度の画質劣化を抑制することができるとしている。
【００１３】
特許文献１に記載の画像符号化装置での方法のように、高圧縮にした場合に生じる過度の画質劣化を抑制するための方法はよくある。しかし、低圧縮にした場合に生じる圧縮効率の低下を抑制するための量子化ステップ幅による制御方法に関しては提案されていなかった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、高画質と設定した場合にも最適な量子化ステップ幅を用いることによって、画質を維持しつつ圧縮効率を高めることができる画像処理装置および画像処理方法、および画像処理方法を記録した記録媒体を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、画像データを圧縮符号化する画像処理装置であって、周波数変換を行う変換手段と、量子化処理を行う量子化手段と、量子化ステップを変更する変更手段と、量子化ステップ幅に制限値を設定する制限値設定手段とを有することを特徴としている。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記制限値は下限値であることを特徴としている。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記画像データを出力する出力機の性能に応じて前記下限値を変化させることを特徴としている。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明において、目標とする圧縮率に応じて前記下限値を変化させることを特徴としている。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項２記載の発明において、周波数変換された画像データの係数である周波数変換係数ごとに異なる前記下限値を設定することを特徴としている。
【００２０】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記周波数変換係数を複数のグループに分け、同一グループには同一の下限値を設定することを特徴としている。
【００２１】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記下限値の設定を前記複数グループの一部にのみ適用することを特徴としている。
【００２２】
請求項８記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記画像データは複数のコンポーネントで構成されていて、コンポーネントごとに前記制限値を設定することを特徴としている。
【００２３】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、複数のコンポーネントは輝度コンポーネントと色差コンポーネントで構成されていて、色差コンポーネントにのみ前記下限値を設定することを特徴としている。
【００２４】
請求項１０記載の発明は、請求項２記載の発明において、所定領域の画像の性質を判定する判定手段をさらに有し、前記判定手段により判定された結果に応じて前記下限値を設定することを特徴としている。
【００２５】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の発明において、前記判定手段は、画像の重要度を判定することを特徴としている。
【００２６】
請求項１２記載の発明は、請求項１０記載の発明において、前記判定手段は、入力画像の種類を判定することを特徴としている。
【００２７】
請求項１３記載の発明は、画像処理方法において、画像データの周波数変換を行う周波数変換工程と、周波数変換された画像データに量子化処理を行う量子化工程と、量子化処理をおこなわれた画像データの量子化ステップを変更する量子化ステップ変更工程と、量子化ステップを変更された画像データの量子化ステップ幅に制限値を設定する制限値設定工程手段とを有することを特徴としている。
【００２８】
請求項１４記載の発明は、請求項１３記載の発明において、前記制限値を下限値とする下限値設定工程と、前記画像データを出力する出力機の性能に応じて前記下限値を変化させる下限値変化工程と、目標とする圧縮率に応じて前記下限値を変化させる下限値変化第二工程と、周波数変換された画像データの係数である周波数変換係数ごとに異なる前記下限値を設定する下限値設定工程と、前記周波数変換係数を複数のグループに分け、同一グループには同一の下限値を設定する同一グループ同一下限値設定工程と、前記下限値の設定を前記複数グループの一部にのみ適用する下限値一部グループ適用工程と、前記画像データは複数のコンポーネントで構成されていて、コンポーネントごとに前記制限値を設定するコンポーネント毎制限値設定工程と、複数のコンポーネントは輝度コンポーネントと色差コンポーネントで構成されていて、色差コンポーネントにのみ前記下限値を設定する色差コンポーネント下限値設定工程と、所定領域の画像の性質を判定する画像性質判定工程と、この判定により判定された結果に応じて前記下限値を設定する判定結果下限値設定工程と、画像の重要度を判定する画像重要度判定工程と、入力画像の種類を判定する種類判定工程とをさらに有することを特徴としている。
【００２９】
請求項１５記載の発明は、請求項１３および１４記載の画像処理方法を実行するプログラムであることを特徴としている。
【００３０】
請求項１６記載の発明は、請求項１５に記載の前記プログラムを記録し、コンピュータが読み取り可能な記録媒体であることを特徴としている。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照し、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の画像処理装置の実施形態の構成を示すブロック図である。図１に示すように、データバスを介して、ＨＤＤ１０、ＲＡＭ２０（ＰＣ内）、ＣＰＵ３０（ＰＣ内）、プリンタ４０が接続されている。オリジナル画像のプリントアウトに際し、ＰＣのＣＰＵ３０はプリンタ４０のＣＰＵ５０とデータパスを介して通信を行い、予め定められているプリンタ４０の性能に応じた画質モード（または圧縮率）に応じて画質レベル（圧縮率）を決定する。画像データは決定された画質レベル（圧縮率）に応じてＰＣにて圧縮され、圧縮後のデータがプリンタ４０に送信される。プリンタ４０への送信データ量が低減されるため、送信時間が短縮され、圧縮・伸張に要する時間を加味しても、高速なプリントが可能になる。ここで、ＰＣとはパーソナルコンピュータを言う。
【００３２】
次に、画像処理装置の動作について説明する。まず、▲１▼、ＨＤＤ１０上に記録されたオリジナル画像は、ＣＰＵ３０からの命令によってＲＡＭ２０上に読み込まれる。▲２▼、ＣＰＵ３０は、ＲＡＭ２０上の画像を読み込み、圧縮を行う。▲３▼、ＣＰＵ３０は、圧縮後のデータをＲＡＭ２０上の別の領域に書き込む。▲４▼、ＣＰＵ３０からの命令によって、圧縮後のデータがプリンタ４０内のＲＡＭ６０上に記録される。▲５▼、プリンタ４０内のＣＰＵ５０は、圧縮後のデータを読み込み、復号値を得、画像の伸張を行う。▲６▼、ＣＰＵ５０は、伸張後のデータをＲＡＭ６０上に書き込む。▲７▼、その後プリンタ４０は、伸張されたデータを所定の手順［変倍がかかる］でプリントアウトする。ここで、丸でかこまれた数字は図１における動作の順番をしめしている。
【００３３】
図２は、本発明の画像処理装置の第一実施形態の構成を示すブロック図である。図２を参照し、第一実施形態について説明する。ここで、画像データはＲＧＢ原色信号や輝度及び２種類の色差信号などで構成されている。
【００３４】
まず、画像データは予め設定された複数のブロックからなるブロックに分割し、そのブロックデータに対して直交変換を行う。
【００３５】
次に、直交変換された画像データは量子化器に入力される。ここで、直交変換としては、離散コサイン変換（ＤＣＴ）が一般的であるが、ＤＷＴやアダマール変換等他の変換を用いて良い。
【００３６】
次に、初期設定量子化ステップ幅を記憶してある量子化テーブルと画質モードによって設定されたスケーリングファクタ値とを乗算し、その乗算した量子化テーブルに制限値を用い、暫定量子化ステップ幅を求める。そして、変換された係数を求められた量子化ステップ幅によって除算することで、量子化を行う。
【００３７】
ここで、スケーリングファクタ値を計算するために、画像データを２回スキャンする場合もある。第１回目のスキャンでは、仮の符号量を算出し、その符号量に応じたスケーリングファクタ値を計算し、第２回目のスキャンでは算出されたスケーリングファクタ値を用いて実際の符号化を行うという方法もある。
【００３８】
最後に量子化変換係数をランレングスやハフマン符号等の可変長符号化方法または、固定長符号化方法により、可変長データまたは固定長データに変換し、量子化変換係数値に対応する可変長符号語または固定長符号語を圧縮データとして出力する。
【００３９】
図３は、本発明の画像処理装置の第二実施形態の構成を示すブロック図である。図３を参照し、第二実施形態について説明する。画像データはＲＧＢ原色信号や輝度及び２種類の色差信号などで構成されている。
【００４０】
まず、画像データは予め設定された複数のブロックからなるブロックに分割し、そのブロックデータに対して直交変換を行う。
【００４１】
次に、公知にあるように直交変換された画像データを用いて像域分離し、それぞれの領域ごとに設定された量子化テーブルを選択する。そして、画像データは量子化器に入力される。この公知の技術一例として、特開平９−２７９０４号公報に記載の「画像処理方法及びその装置」がある。
【００４２】
ここで、直交変換としては、離散コサイン変換（ＤＣＴ）が一般的であるが、他の変換を用いて良い。また、像域分離は、ブロックデータを用いることによって領域を判定してもよい。
【００４３】
次に初期設定量子化ステップ幅を記憶してある量子化テーブルと画質モードによって設定されたスケーリングファクタ値とを乗算し、その乗算した量子化テーブルに領域を判定して得られた制限値を用い、暫定量子化ステップ幅を求める。そして、変換された係数を求められた量子化ステップ幅によって除算することで、量子化を行う。
【００４４】
最後に量子化変換係数をランレングスやハフマン符号等の可変長符号化方法または、固定長符号化方法により、可変長データまたは固定長データに変換し、量子化変換係数値に対応する可変長符号語または固定長符号語を圧縮データとして出力する。
【００４５】
図４は、本発明の画像処理装置の第三実施形態の構成を示すブロック図である。図４を参照し、第三実施形態について説明する。画像データはＲＧＢ原色信号や輝度及び２種類の色差信号などで構成されている。
【００４６】
まず、画像データは予め設定された複数のブロックからなるブロックに分割し、そのブロックデータに対して直交変換を行う。ここで、直交変換としては、離散コサイン変換（ＤＣＴ）が一般的であるが、他の変換を用いて良い。
【００４７】
また、公知にあるように各領域の重要度を指定する選択領域情報を使用者が外部から自由に選択することによって、重要度の高い領域と重要度の低い領域に領域指定する。この公知の技術一例として、特開平６−１６４９４１号公報に記載の「画像データ符号化方法及び装置」がある。
そして、それぞれの領域ごとに予め設定された量子化テーブルを選択する。
【００４８】
次に初期設定量子化ステップ幅を記憶してある量子化テーブルと画質モードによって設定されたスケーリングファクタ値とを乗算し、その乗算した量子化テーブルに領域を判定して得られた制限値を用い、暫定量子化ステップ幅を求める。そして、変換された係数を求められた量子化ステップ幅によって除算することで、量子化を行う。
【００４９】
最後に量子化変換係数をランレングスやハフマン符号等の可変長符号化方法または、固定長符号化方法により、可変長データまたは固定長データに変換し、量子化変換係数値に対応する可変長符号語または固定長符号語を圧縮データとして出力する。
【００５０】
図１８は、本発明の画像処理装置の第一実施形態における符号化の動作を示すフローチャートである。図１８を参照し、本発明の画像処理装置の第一実施形態における動作を説明する。画像データをどのモードで圧縮するかを予め設定されたモード（例えば、低画質・標準画質・高画質など）より選択する。これらのモードは、ＰＣ画面上のメニュー等によりユーザに選択されたりプリンタの性能に応じて設定される。そして、画像データを選択したモードとして符号化する際、画像データは所定のブロック単位でＤＣＴ変換する。そして、その変換されたデータより予め設定された異なる量子化テーブルを用いて量子化する。
【００５１】
まず、画像データが輝度Ｙコンポーネントと色差Ｃｂ、Ｃｒコンポーネントで構成されている場合、それぞれのコンポーネントに対して、８×８画素ごとにブロック分割し（ステップＳ１８０１）、分割された８×８画素ブロックごとにＤＣＴ変換を行う（ステップＳ１８０２）。
【００５２】
次に、変換したデータをどういう画質モードで符号化するかによって、予め設定された量子化テーブルを選択する。すなわち、量子化テーブルにスケーリングファクタを乗じ、低周波数領域に下限値を設定した量子化テーブルを用いて量子化する（ステップＳ１８０３）。
【００５３】
ここで、例えば、図５、６にあるような輝度Ｙコンポーネントと色差Ｃｂ、Ｃｒコンポーネントの量子化テーブルに初期設定し、スケーリングファクタ値を高画質モード（低圧縮）で符号化する場合は１／２、低画質モード（高圧縮）で符号化する場合は１／１．５と設定したとする。なお、スケーリングファクタ値を出力器の性能が良い場合は１／２、出力器の性能が悪い場合は１／１．５のように、目標とする圧縮によらず、出力器の性能に応じた設定も可能である。
【００５４】
さて、高画質モードの輝度Ｙコンポーネントと色差Ｃｂ、Ｃｒコンポーネントの量子化テーブルとスケーリングファクタ値を乗じた暫定量子化テーブルはそれぞれ図７、８のようになる。また、低画質モードの輝度Ｙコンポーネントと色差Ｃｂ、Ｃｒコンポーネントの量子化テーブルとスケーリングファクタ値を乗じた暫定量子化テーブルはそれぞれ図９、１０のようになる。
【００５５】
また、周波数成分を例えば図１１と図１２に示すような２つのグループ（図１１は低周波数成分よりと図１２は高周波数成分より）に分割し、高画質モードには色差Ｃｂ、Ｃｒコンポーネントの図８に示した周波数成分に下限値を設定する。例えば、色差Ｃｂ、Ｃｒに下限値９と設定した場合、暫定量子化テーブルは図１３のようになる。
【００５６】
よって、高画質モードであると輝度Ｙは図７、色差Ｃｂ、Ｃｒは図１３、低画質モードであると輝度Ｙは図９、色差Ｃｂ、Ｃｒは図１０の量子化テーブルに基づいて量子化を行うことにする。量子化は変換されたデータを量子化テーブルの係数によって除算することによって実現される。
【００５７】
最後に量子化変換係数をブロック単位でランレングスやハフマン符号等の可変長符号化方法または、固定長符号化方法により、可変長データまたは固定長データに変換し（ステップＳ１８０４）、全画面終了（ステップＳ１８０５）した場合に、量子化変換係数値に対応する可変長符号語または固定長符号語を圧縮データとして出力する。
【００５８】
図１９は、本発明の画像処理装置の第二実施形態における文字領域と写真領域のような異なる画像領域の種類によって領域用の下限値を設定し符号化する動作を示すフローチャートである。図１９を参照し、本発明の画像処理装置の第二実施形態における動作を説明する。本実施形態では、画像データを高画質（低圧縮）モードとして符号化する。その際、画像データは所定のブロック単位でＤＣＴ変換し、その変換されたデータより像域分離を行い、領域ごとに予め設定された異なる量子化テーブルを用いて量子化する。
【００５９】
まず、画像データが輝度Ｙコンポーネントと色差Ｃｂ、Ｃｒコンポーネントで構成されている場合、それぞれのコンポーネントに対して、８×８画素ごとブロックに分割し（ステップＳ１９０１）、分割された８×８画素ブロックごとにＤＣＴ変換を行う（ステップＳ１９０２）。
【００６０】
次に、変換されたデータによって、公知である文字領域と写真領域に像域分離する。この公知の技術一例として、先に述べた特開平９−２７９０４号公報に記載の「画像処理方法及びその装置」がある。そして、それぞれの領域ごとに予め設定された量子化テーブルを選択する。
【００６１】
ここで、例えば、図５、６にあるように輝度Ｙコンポーネントと色差Ｃｂ、Ｃｒコンポーネントの量子化テーブルを初期設定したとする。また、画像劣化の目立ちやすい文字領域は低めに圧縮し、画像劣化の目立ちにくい写真領域は高めに圧縮するため、スケーリングファクタ値を文字領域の場合は１／２、写真領域の場合は１／１．５と設定したとする。
【００６２】
その場合、文字領域の輝度Ｙコンポーネントと色差Ｃｂ、Ｃｒコンポーネントの量子化テーブルとスケーリングファクタ値を乗じた暫定量子化テーブルはそれぞれ図７、８のようになる。また、写真領域の輝度Ｙコンポーネントと色差Ｃｂ、Ｃｒコンポーネントの量子化テーブルとスケーリングファクタ値を乗じた暫定量子化テーブルはそれぞれ図９、１０のようになる。
【００６３】
そして、周波数成分を図１１と図１２に示すような２つのグループ（図１１は低周波数成分グループと図１２は高周波数成分グループ）に分割し、色差Ｃｂ、Ｃｒコンポーネントの周波数成分にのみ下限値を設定する。さらに文字領域と写真領域のような異なる画像領域の種類によって（ステップＳ１９０３）、それぞれ異なる下限値が設定される（ステップＳ１９０４およびＳ１９０５）。
【００６４】
これは、文字領域は低く圧縮、写真領域は高く圧縮することによって、文字領域は低周波数成分の情報量がかなり大きくなるためである。
【００６５】
例えば、文字領域の色差Ｃｂ、Ｃｒコンポーネントに用いる下限値には９、写真領域の色差Ｃｂ、Ｃｒコンポーネントに用いる下限値には８のように、用いる下限値に文字領域より写真領域のほうを大きく予め設定したとする。その場合、下限値を設定したそれぞれの暫定テーブルは図１４と図１５のようになる。
【００６６】
よって、文字領域であると輝度Ｙは図７、色差Ｃｂ、Ｃｒは図１４、写真領域であると輝度Ｙは図９、色差Ｃｂ、Ｃｒは図１５の量子化テーブルに基づいて量子化を行うことにする（ステップＳ１９０６）。量子化は変換されたデータを量子化テーブルの係数によって除算することによって実現される。
【００６７】
最後に量子化変換係数をブロック単位でランレングスやハフマン符号等の可変長符号化方法または、固定長符号化方法により、可変長データまたは固定長データに変換し（ステップＳ１９０７）、全画面終了（ステップＳ１９０８）した場合に、量子化変換係数値に対応する可変長符号語または固定長符号語を圧縮データとして出力する。
【００６８】
図２０は、本発明の画像処理装置の第三実施形態における領域指定をおこない符号化する動作を示すフローチャートである。図２０を参照し、本発明の画像処理装置の第三実施形態における動作を説明する。本実施形態では、画像データを高画質（低圧縮）モードとして符号化する。その際、画像データは所定のブロック単位でＤＣＴ変換し、変換されたデータを、使用者が外部より領域指定し、その領域ごとに予め設定された異なる量子化テーブルを用いて量子化する。
【００６９】
まず、画像データが輝度Ｙコンポーネントと色差Ｃｂ、Ｃｒコンポーネントで構成されている場合、それぞれのコンポーネントに対して、８×８画素ごとブロックに分割し（ステップＳ２００１）、分割された８×８画素ブロックごとにＤＣＴ変換を行う（ステップＳ２００２）。
【００７０】
また、公知にあるように、使用者は外部から領域の重要度を重要度の高い領域と重要度の低い領域に領域指定する（ステップＳ２００３）。この公知の技術一例として、先に述べた特開平６−１６４９４１号公報に記載の「画像データ符号化方法及び装置」がある。そして、それぞれの領域ごとに予め設定された量子化テーブルを選択する。
【００７１】
ここで、例えば、図５、６にあるように輝度Ｙコンポーネントと色差Ｃｂ、Ｃｒコンポーネントの量子化テーブルを初期設定したとする。また、重要度の高い領域は低圧縮率にし、重要度の低い領域は高圧縮率にするため、低圧縮率のときは量子化ステップ幅を小さくし、高圧縮率のときは量子化ステップ幅を大きくする。例えば、スケーリングファクタ値を重要度の高い領域を符号化する場合は１／２、重要度の低い領域を符号化する場合は１／１．５と設定したとする。
【００７２】
その場合、重要度の高い領域の輝度Ｙコンポーネントと色差Ｃｂ、Ｃｒコンポーネントの量子化テーブルとスケーリングファクタ値を乗じた暫定量子化テーブルはそれぞれ図７、８のようになる。また、重要度の低い領域の輝度Ｙコンポーネントと色差Ｃｂ、Ｃｒコンポーネントの量子化テーブルとスケーリングファクタ値を乗じた暫定量子化テーブルはそれぞれ図９、１０のようになる。
【００７３】
そして、周波数成分を例えば図１１と図１２に示すような２つのグループ（図１１は低周波数成分よりと図１２は高周波数成分より）に分割し、色差Ｃｂ、Ｃｒコンポーネントの周波数成分に下限値を設定する。さらに重要度の高い領域と重要度の低い領域のような異なる重要度の領域に応じて、それぞれ異なる下限値を設定される（ステップＳ２００４およびＳ２００５）。
【００７４】
これは、重要度の高い領域は低圧縮率とし、重要度の低い領域は高圧縮率とするため、重要度の高い領域のほうが低周波数成分の情報量が大きくなるためである。
【００７５】
例えば、重要度の高い領域の色差Ｃｂ、Ｃｒコンポーネントに用いる下限値には９、重要度の低い領域の色差Ｃｂ、Ｃｒコンポーネントに用いる下限値には８のように、用いる下限値は重要度の高い領域より重要度の低い領域のほうを大きく設定したとする。その場合、下限値を設定したそれぞれの暫定テーブルは図１６と図１７のようになる。
【００７６】
よって、重要度の高い領域であると輝度Ｙは図７、色差Ｃｂ、Ｃｒは図１６、重要度の低い領域であると輝度Ｙは図９、色差Ｃｂ、Ｃｒは図１７の量子化テーブルに基づいて量子化を行う（ステップＳ２００６）。量子化は変換されたデータを量子化テーブルの係数によって除算することによって実現される。
【００７７】
最後に量子化変換係数をブロック単位でランレングスやハフマン符号等の可変長符号化方法または、固定長符号化方法により、可変長データまたは固定長データに変換し（ステップＳ２００７）、全画面終了（ステップＳ２００８）した場合に、量子化変換係数値に対応する可変長符号語または固定長符号語を圧縮データとして出力する。
【００７８】
以上、説明したように、本発明は、画像データを圧縮符号化する画像処理装置であって、周波数変換を行う変換手段と、量子化処理を行う量子化手段と、量子化ステップを変更する変更手段と、量子化ステップ幅に制限値を設定する制限値設定手段とを備えている。ここで、制限値を設定することで、画質と圧縮を両立させることができる。
【００７９】
一般に、符号化できる符号量が同じであると、高周波成分の情報は、より破棄の対象とされ（より量子化ステップ幅を荒くする）、低周波数成分の情報を残す対象（より量子化ステップ幅を細かくする）とする。これは、人間の視覚はローパスフィルタであるため、低周波数成分の情報は大きく画質に寄与するからである。
【００８０】
しかし、知覚できる範囲を越えてしまうと、多くの低周波数成分の情報を残したとしても、ほとんど画質に寄与しなくなるということがある。さらに、ＤＣＴ変換等の直交変換を行った場合、多くの画像において低周波数成分に数値が集中し、高周波数成分には小さな値が出現するため、低周波数成分の量子化ステップ幅を小さくするとそれだけ圧縮効率が低くなってしまうという問題が生じる。そのため、符号化する際、人間の知覚できない画質レベルでは、ある程度低周波数成分の量子化ステップ幅を抑制することで、最適な量子化ステップ幅を得ることができる。
【００８１】
よって、本発明において、制限値は下限値であるとしている。下限値を用いることで、量子化ステップ幅を制御でき、知覚できない画質レベルでの圧縮効率を高めることを目的とする。
【００８２】
以上で述べている「人間の知覚できない範囲」とはどういった場合であるかが問題となる。例えば、画質を客観評価するための評価指数として例えばＰＳＮＲがあり、一般にＰＳＮＲ値で約４０ｄＢまでが人間の画質劣化の知覚できる範囲とされていて、それ以上のＰＳＮＲ値になるとほとんど知覚できなくなる。
【００８３】
一方、各々の出力機には画質レベルがあり、高画質で出力する出力機の場合、画質劣化の知覚できない範囲となる。そのため、符号化する際、出力機の性能に応じ、下限値を設定することで、画質を維持しつつ、圧縮効率を高めることができる。
【００８４】
よって、本発明において、画像データを出力する出力機の性能に応じて前記下限値を変化させている。また、出力機の性能に応じることで、最適な量子化ステップ幅を得ることができ、画質を維持しつつ、圧縮効率を高めることができる。
【００８５】
また、他にも、目標とする圧縮率がかなり低くなった場合も、ほとんど画質劣化の知覚できない範囲となる。そのため、符号化する際、目標とする圧縮率に応じ、下限値を設定することで、最適な量子化ステップ幅を得ることができ、画質を維持しつつ、圧縮効率を高めることができる。
【００８６】
よって、本発明は、目標とする圧縮率に応じて前記下限値を変化させている。目標とする圧縮率に応じることで、最適な量子化ステップ幅を得ることができ、画質を維持しつつ、圧縮効率を高めることを目的とする。
【００８７】
人間の視覚特性によると、低周波数のものほど量子化ステップ幅を小さくする。そのため、それぞれの周波数成分の特性に対して、最適な量子化ステップ幅で量子化するには、周波数成分ごとに異なる量子化ステップ幅を用いる。
【００８８】
よって、本発明は、周波数変換された画像データの係数である周波数変換係数ごとに異なる前記下限値を設定している。また、周波数の特性に合わせて下限値を用いることで、より画質を維持しつつ、圧縮効率を高めることができる。
【００８９】
波数成分に制限値を設定する場合、同じような周波数成分ごとグループ化し、そのグループの周波数成分の特性に合った制限値を設定するほうが制御しやすく、構成を簡略化することができる。
【００９０】
よって、本発明は、前記周波数変換係数を複数のグループに分けている。複数のグループに分けることで、制御しやすく、構成を簡略化することができる。
【００９１】
画像が複数のコンポ−ネント（Ｒ、Ｇ、Ｂの３コンポ−ネントや、輝度Ｙ、色差Ｃｂ、色差Ｃｒの３コンポ−ネント等）からなる場合、上記視覚特性は、コンポ−ネント毎に異なることが知られている。例えば、色差Ｃｂ、Ｃｒコンポーネントは輝度Ｙコンポーネントに比べて、人間の目に知覚されにくい。そのため、一般的に色差Ｃｂ、Ｃｒコンポーネントは輝度Ｙコンポーネントに比べて、量子化ステップ幅を粗くする。
【００９２】
例えば、符号化する際、高画質モードのような目標とする圧縮率が低い場合は低画質モードのような目標とする圧縮率が高い場合に比べて、色差コンポーネントの量子化ステップ幅を細かくする。しかし、色差コンポーネントは知覚されくいため、符号化できる符号量が増えたとしても画質にはそれほど寄与しないのにもかかわらず、圧縮効率は悪くなる。
【００９３】
ここで、輝度Ｙコンポーネント、色差Ｃｂコンポーネント、色差Ｃｒコンポーネントとは、ＲＧＢの３コンポ−ネントを下記式で変換して得られる輝度と色差のコンポ−ネントのことであり、ＪＰＥＧで広く使用されている色変換である。
輝度Ｙコンポーネント　＝　０．２９Ｒ　＋　０．５８７Ｇ　＋　０．１１４Ｂ
色差Ｃｂコンポーネント　＝　０．５Ｒ−０．４１８７Ｇ−０．０１８１３Ｂ
色差Ｃｒコンポーネント　＝　−０．１６８７Ｒ−０．３３１３Ｇ＋０．５Ｂ
【００９４】
よって、本発明は、コンポーネントごとに制限値を設定している。コンポーネントの特性を考慮することにより、より画質を維持しつつ圧縮効率を高めることができる。
【００９５】
１画面中に異なる性質を持った画像または必要性の異なる画像が混在する場合がある。混在画像を対象とする場合、それぞれの画像の性質または必要性に合った量子化ステップ幅を用いて、量子化を行う必要がある。そのため、所定領域内の画像を識別し、画像の性質や必要性によって、量子化ステップ幅を小さくして高画質になるようにしたり、量子化ステップ幅を大きくしたりする。
【００９６】
よって、本発明は、所定領域の画像の性質を判定する判定手段を備え、この判定手段により判定された結果に応じて下限値を設定している。また、領域の性質を考慮に入れた量子化ステップ幅を用いることで、より画質を維持することができる。
【００９７】
例えば、従来では１画面中に重要度の高い領域から低い領域までが混在している場合がある。このような画像を対象とする場合、重要度の高い領域ほど、より高画質にしたいという要求がある。重要な領域の量子化ステップ幅を小さく、重要でない領域の量子化ステップ幅を大きくする。すなわち、重要度が高い領域ほど量子化ステップ幅を小さくしていた。
【００９８】
しかし、量子化ステップ幅をあまりに小さくすることによって、低周波数領域の情報が多くなりすぎ、圧縮効率が悪くなるという問題が生じる。そのため、重要度が高い領域のように量子化ステップ幅を小さくするような領域は、改善する必要がある。
【００９９】
よって、本発明は、判定手段が画像の重要度を判定している。また、領域の重要度の高い領域で画質を改善することができる。
【０１００】
また、例えば、１画面中に文字や線画等領域や写真領域または、自然画像領域やコンピュータグラフィックス領域が混在している場合がある。このような画像を対象とする場合、画質劣化が目立ちやすい領域の画質を良くしたいという要求がある。
【０１０１】
そのため、入力画像の種類によって、量子化ステップ幅を異ならせる必要がある。例えば、画質劣化が比較的目立ちにくい写真領域の量子化ステップ幅を大きく、画質劣化が比較的目立ちやすい文字や線画領域の量子化ステップ幅を小さくする。同様に、画質劣化が比較的目立ちにくい自然画像領域の量子化ステップ幅を大きくし、画質劣化が比較的目立ちやすいコンピュータグラフィックス領域の量子化を小さくするということが知られている。
【０１０２】
しかし、量子化ステップ幅をあまりに小さくすることによって、低周波数領域の情報が多くなりすぎ、圧縮効率が悪くなるという問題が生じる。
【０１０３】
よって、本発明は、この判定手段が入力画像の種類を判定している。また、入力画像の種類に応じた量子化ステップ幅を用いることで、より画質を維持することができる。
【０１０４】
また、本発明は、上記、説明した内容を　実行する画像処理方法を提案している。制限値を設定することで、画質と圧縮を両立させることができる。
【０１０５】
また、上記画像処理方法は、プログラムによって実行することができる。
【０１０６】
さらに、上記プログラムはコンピュータが読み取り可能な情報記録媒体に記録することができる。
【０１０７】
本発明の実施形態について、上記のように詳細に説明したが、上記の実施形態は本発明の好適な実施の例であり、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【０１０８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像処理装置の実施形態によれば、制限値を設定することで、画質と圧縮を両立させることができる。
【０１０９】
また、本発明の画像処理装置の実施形態によれば、下限値を用いることで、量子化ステップ幅を制御でき、知覚できない画質レベルでの圧縮効率を高めることができる。
【０１１０】
また、本発明の画像処理装置の実施形態によれば、出力機の性能に応じることで、最適な量子化ステップ幅を得ることができ、画質を維持しつつ、圧縮効率を高めることができる。
【０１１１】
また、本発明の画像処理装置の実施形態によれば、目標とする圧縮率に応じることで、最適な量子化ステップ幅を得ることができ、画質を維持しつつ、圧縮効率を高めることができる。
【０１１２】
また、本発明の画像処理装置の実施形態によれば、周波数の特性に合わせて下限値を用いることで、より画質を維持しつつ、圧縮効率を高めることができる。
【０１１３】
また、本発明の画像処理装置の実施形態によれば、複数のグループに分けることで、制御しやすく、構成を簡略化することができる。
【０１１４】
また、本発明の画像処理装置の実施形態によれば、複数グループの一部にのみ設定することで、制御しやすく、構成を簡略化することができる
【０１１５】
また、本発明の画像処理装置の実施形態によれば、コンポーネントの特性を考慮することにより、より画質を維持しつつ圧縮効率を高めることができる。
【０１１６】
また、本発明の画像処理装置の実施形態によれば、色差コンポーネントにのみ用いることで、より画質を維持しつつ圧縮効率を高めることができる。
【０１１７】
また、本発明の画像処理装置の実施形態によれば、領域の性質を考慮に入れた量子化ステップ幅を用いることで、より画質を維持することができる。
【０１１８】
また、本発明の画像処理装置の実施形態によれば、領域の重要度の高い領域で画質を改善することができる。
【０１１９】
また、本発明の画像処理装置の実施形態によれば、入力画像の種類に応じた量子化ステップ幅を用いることで、より画質を維持することができる。
【０１２０】
また、本発明の画像処理方法の実施形態によれば、制限値を設定することで、画質と圧縮を両立させることができる。
【０１２１】
また、本発明の実施形態によれば、画像処理方法を記録したコンピュータが読み取り可能な情報記録媒体においては、上記画像処理装置の各処理によって、画質を維持しつつ圧縮効率を高めることを可能にするシステムを提供することができる。
【０１２２】
また、本発明の実施形態によれば、画像処理方法を記録したコンピュータが読み取り可能な情報記録媒体のプログラムにおいては、上記画像処理装置の各処理によって、画質を維持しつつ圧縮効率を高めることを可能にするシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像処理装置の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の画像処理装置の第一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の画像処理装置の第二実施形態の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の画像処理装置の第三実施形態の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の画像処理装置において使用する輝度Ｙコンポーネントの量子化テーブルである。
【図６】本発明の画像処理装置において使用する色差Ｃｂ、Ｃｒ成分コンポーネントの量子化テーブルである。
【図７】本発明の画像処理装置において使用する低圧縮率領域における輝度Ｙコンポーネントの量子化テーブルである。
【図８】本発明の画像処理装置において使用する低圧縮率領域における色差Ｃｂ、Ｃｒ成分コンポーネントの量子化テーブルである。
【図９】本発明の画像処理装置において使用する高圧縮率領域における輝度Ｙコンポーネントの量子化テーブルである。
【図１０】本発明の画像処理装置において使用する高圧縮率領域における色差Ｃｂ、Ｃｒ成分コンポーネントの量子化テーブルである。
【図１１】本発明の画像処理装置における周波数成分を低周波数成分よりに周波数成分を分割した周波数成分分割図である。
【図１２】本発明の画像処理装置における周波数成分を高周波数成分よりに周波数成分を分割した周波数成分分割図である。
【図１３】本発明の画像処理装置において使用する下限値を設定した色差Ｃｂ、Ｃｒ成分コンポーネントの量子化テーブルである。
【図１４】本発明の画像処理装置において使用する文字領域における下限値を設定した色差Ｃｂ、Ｃｒ成分コンポーネントの量子化テーブルである。
【図１５】本発明の画像処理装置において使用する写真領域における下限値を設定した色差Ｃｂ、Ｃｒ成分コンポーネントの量子化テーブルである。
【図１６】本発明の画像処理装置において使用する重要度の高い領域における下限値を設定した色差Ｃｂ、Ｃｒ成分コンポーネントの量子化テーブルである。
【図１７】本発明の画像処理装置において使用する重要度の低い領域における下限値を設定した色差Ｃｂ、Ｃｒ成分コンポーネントの量子化テーブルである。
【図１８】本発明の画像処理装置の第一実施形態における符号化の動作を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の画像処理装置の第二実施形態における文字領域と写真領域のような異なる画像領域の種類によって領域用の下限値を設定し符号化する動作を示すフローチャートである。
【図２０】本発明の画像処理装置の第三実施形態における領域指定をおこない符号化する動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０　ＨＤＤ
２０　ＲＡＭ（ＰＣ内）
３０　ＣＰＵ（ＰＣ内）
４０　プリンタ
５０　ＣＰＵ（プリンタ内）
６０　ＲＡＭ（プリンタ内）
【図１】
2004112712.tif 000003
【図２】
2004112712.tif 000004
【図３】
2004112712.tif 000005
【図４】
2004112712.tif 000006
【図５】
2004112712.tif 000007
【図６】
2004112712.tif 000008
【図７】
2004112712.tif 000009
【図８】
2004112712.tif 000010
【図９】
2004112712.tif 000011
【図１０】
2004112712.tif 000012
【図１１】
2004112712.tif 000013
【図１２】
2004112712.tif 000014
【図１３】
2004112712.tif 000015
【図１４】
2004112712.tif 000016
【図１５】
2004112712.tif 000017
【図１６】
2004112712.tif 000018
【図１７】
2004112712.tif 000019
【図１８】
2004112712.tif 000020
【図１９】
2004112712.tif 000021
【図２０】
2004112712.tif 000022