(57)【要約】【課題】クロミナンス・チャンネルの空間的精度に対して、輝度チャンネルの空間精度を高く維持しつつ圧縮を行うこと。【解決手段】デジタル画像の輝度チャンネルのビット深度を切り捨て、該ビット深度で切り捨てを行った輝度チャンネルに対し可逆圧縮を行い、デジタル画像のクロミナンス・チャンネルに対し非可逆圧縮を行うことにより、デジタル画像の圧縮を行う。顕著な回復不可能な歪みを生成することなく、単純および複合文書画像の頑強な非可逆圧縮を行う。特に、複合カラー文書の適切な圧縮を、高圧縮率でかつテキストおよび非テキスト領域で大きく加工することなく達成する。さらに、たとえば、テキスト／非テキストまたは背景／特徴を識別し異なるアルゴリズムを使用して異なる特徴を処理するような分類に基づいて、画像を解析することなく圧縮を行う。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル画像を圧縮する方法であって、
前記デジタル画像の輝度チャンネルのビット深度を切り捨て、切り捨てを行った輝度チャンネルに対し可逆圧縮を行うことと、
前記デジタル画像のクロミナンス・チャンネルに対し非可逆圧縮を行うことと、
を含む方法。
【請求項２】
前記輝度チャンネルのビット深度を切り捨て、５ビットと７ビットとの間にする請求項１記載の方法。
【請求項３】
非可逆圧縮の前に前記クロミナンス・チャンネルをダウンサンプリングすることをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記輝度およびクロミナンス・チャンネルを圧縮する前に、前記デジタル画像に対しブリードスルー除去を行うことをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記ビット深度での切り捨てを行う前に、前記輝度チャンネルの雑音除去と鮮明化とを行うことをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記鮮明化を、可変コントラスト伸張によって行う請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記可逆圧縮で第１の圧縮データストリームを生成し、前記非可逆圧縮では第２および第３の圧縮データストリームを生成し、
前記第１、第２および第３のストリームを結合して単一ファイルにすることをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項８】
ファイルからデジタル画像を復元する方法であって、
前記ファイルから、圧縮されビット深度で切り捨てられた輝度情報による第１のストリームと、圧縮されたクロミナンス情報による第２および第３のストリームと、を抽出することと、
可逆規格を使用して前記第１のストリームから輝度チャンネルを復元することと、
非可逆規格を使用して前記第２および第３のストリームからクロミナンス・チャンネルを復元することと、を含む方法。
【請求項９】
圧縮中に前記クロミナンス情報がダウンサンプリングされた場合、前記復元されたクロミナンス・チャンネルを処理して色にじみアーティファクトを低減することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記色にじみアーティファクトを、前記輝度チャンネルの復元後に低減し、該復元された輝度チャンネルからの情報を使用して該色にじみアーティファクトを低減する請求項８記載の方法。
【請求項１１】
デジタル画像を圧縮する装置であって、
前記画像の輝度チャンネルのビット深度を切り捨て、前記ビット深度で切り捨てられたチャンネルに対して可逆圧縮を行うプロセッサを備える装置。
【請求項１２】
前記輝度チャンネルを前記ビット深度で切り捨て、５ビットと７ビットとの間にする請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記プロセッサはまた、前記デジタル画像のクロミナンス・チャンネルに対し非可逆圧縮を行う請求項１１記載の装置。
【請求項１４】
前記プロセッサは、非可逆圧縮の前に前記クロミナンス・チャンネルをダウンサンプリングする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記プロセッサは、圧縮を行う前に前記デジタル画像に対してブリードスルー除去を行う請求項１１記載の装置。
【請求項１６】
前記プロセッサは、前記ビット深度で切り捨てを行う前に、前記輝度チャンネルの雑音除去および鮮明化を行う請求項１１記載の装置。
【請求項１７】
前記鮮明化は、可変コントラスト伸張によって行われる請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
ファイルから画像を復元する装置であって、
該ファイルから、圧縮されビット深度で切り捨てが行われた輝度情報による第１のストリームと、圧縮されたクロミナンス情報による第２および第３のストリームと、を抽出し、可逆規格を使用して前記第１のストリームから輝度チャンネルを復元し、非可逆規格を使用して前記第２および第３のストリームからクロミナンス・チャンネルを復元するプロセッサを具備する装置。
【請求項１９】
前記プロセッサは、圧縮中に前記クロミナンス情報がダウンサンプリングされた場合に、前記復元されたクロミナンス・チャンネルを処理して色にじみアーティファクトを低減する請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
前記プロセッサは、前記輝度チャンネルの復元後に前記色にじみアーティファクトを低減し、該プロセッサは、該復元された輝度チャンネルからの情報を使用して該色にじみアーティファクトを低減する請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
コンピュータメモリと該メモリに格納されたプログラムとを備えたプロセッサのための製品であって、前記プログラムは、
デジタル画像の輝度チャンネルのビット深度を切り捨て、前記ビット深度で切り捨てられた輝度チャンネルを可逆圧縮アルゴリズムに従って圧縮し、該デジタル画像のクロミナンス・チャンネルを非可逆圧縮アルゴリズムに従って圧縮することによる画像圧縮と、
ビット深度で切り捨てられた圧縮輝度情報による第１のストリームと、圧縮クロミナンス情報による第２および第３のストリームとを抽出し、可逆規格を使用して前記第１のストリームから輝度チャンネルを復元し、非可逆規格を使用して該第２および第３のストリームからクロミナンス・チャンネルを復元することによる画像復元と、
のうちの少なくとも１つを実行時に行う製品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル画像に関する。より詳細には、本発明は、カラー文書画像の圧縮に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複合カラー文書は、テキスト、図形および写真領域（時にオーバレイする）、複雑な背景（たとえば、テキストボックス）、透かしおよび勾配を含む場合がある。たとえば、雑誌、定期刊行物および教科書は、通常、これらの特徴のうちの２つ以上を含む。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
雑誌のページを画像取込装置（たとえば、スキャナ）で取込み、結果としてのページのデジタル画像をコンピュータハードドライブに電子ファイルとして格納する場合がある。この電子ファイルは、幾分大型となる可能性がある。このため、デジタル画像を、格納するための空間がより少ないより小さいファイルに圧縮することが望ましい。
【０００４】
ＪＰＥＧ等の圧縮規格は、複合カラー文書の写真領域を圧縮するために適している。しかしながら、ＪＰＥＧ等の圧縮規格は、通常、テキスト領域を圧縮するのに適していない。
【０００５】
ＣＣＩＴＴ、Ｇ４およびＪＢＩＧ等の圧縮規格は、複合カラー文書の白黒テキスト領域を圧縮するのに適している。しかしながら、ＣＣＩＴＴ、Ｇ４およびＪＢＩＧ等の圧縮規格は、通常、写真領域を圧縮するためには適していない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によれば、デジタル画像の輝度チャンネルのビット深度を切り捨て、切り捨てを行った輝度チャンネルに対し可逆圧縮を行い、デジタル画像のクロミナンス・チャンネルに非可逆圧縮を行うことにより、デジタル画像の圧縮を行う。
【０００７】
本発明の他の態様および利点は、本発明の原理を実施例として例示する添付図面と考え合せて、以下の詳細な説明から明らかとなろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】
例示の目的で図面において示すように、本発明は、デジタル画像を圧縮する方法および装置において具体化される。顕著な回復不可能な歪みを生成することなく、単純および複合文書画像の頑強な非可逆圧縮を行う。特に、複合カラー文書の適切な圧縮を、高圧縮率でかつテキストおよび非テキスト領域で大きく加工することなく達成する。さらに、ハードな（ｈａｒｄ）分類（たとえば、テキスト／非テキストまたは背景／特徴を識別し異なるアルゴリズムを使用して異なる特徴を処理する）に基づいて画像を解析することなく、圧縮を行う。
【０００９】
標準非可逆および可逆圧縮エンジンを使用することができる。標準圧縮エンジンを使用することにより、新たな非可逆および可逆圧縮規格が現れる際に圧縮を改善することができる。
【００１０】
デジタル画像を圧縮する方法を示す図１を参照する。デジタル画像は、各々がｎビットワードで表される複数のピクセルから構成される。ＲＧＢ色空間を表す典型的な２４ビットワードでは、たとえば、８ビットが赤成分を表し、８ビットが緑成分を表し、８ビットが青成分を表す。
【００１１】
デジタル画像を、前処理してＹＣｂＣｒ色空間に変換する（ブロック１０２）。前処理を行うことにより、符号化するビットが多いが画像の知覚される視覚的品質に無関係な特徴を除去する。これらの特徴には、ランダム雑音（たとえば、ガウス雑音、「ごま塩（ｓａｌｔ ａｎｄ ｐｅｐｐｅｒ）」雑音）、ディザパターン（新聞、定期刊行物等からスキャンされた文書において多く見られる）、「ブリードスルー（ｂｌｅｅｄ−ｔｈｒｏｕｇｈ、にじみ）」アーティファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ、画像上不要な情報）、オフホワイト背景色等が含まれる。前処理を、ＲＧＢ色空間またはＹＣｂＣｒ色空間の画像に対して行うことができる。たとえば、ＲＧＢ色空間のデジタル画像に対してデスキューを行うことができ、ＹＣｂＣｒ空間のデジタル画像に対してブリードスルー除去を行うことができる。また、ブリードスルー除去は、明色を純白に変換することも可能であり、それにより背景雑音が除去される。任意には前処理をするのが好ましい。
【００１２】
輝度チャンネル（Ｙ）を、クロミナンス・チャンネル（ＣｂおよびＣｒ）とは別に処理する。輝度チャンネルに対し、エッジ保存雑音除去および鮮明化を施すことができる（ブロック１０４）。標準雑音除去および鮮明化技術を使用することができる。しかしながら、好ましい雑音除去および鮮明化技術は、本願と同一の譲受人による、２０００年９月２９日に出願された米国特許出願第０９／６７５，２７０号に開示されている。好ましい技術は、デジタル画像の圧縮率を向上させながら雑音除去および鮮明化を提供する。鮮明化は、可変コントラスト伸張によって行うことができるもので、本願と同一の譲受人による、２０００年９月２９日に出願された米国特許出願第０９／６７６，０１１号に開示されている。
【００１３】
輝度チャネルは、ビット深度で切り捨てを行う（ブロック１０６）。輝度チャンネルのビット深度を低減することにより、視覚的に重要でない情報を、視覚的アーティファクトが実質的に目立たないレベル（たとえば、輪郭の小さいアーティファクトはほとんど目立たない可能性がある）まで破棄する。通常、輝度チャンネルのビット深度を切り捨て、５ビットと７ビットとの間にすることができる。たとえば、８ビット輝度チャンネルの切り捨て、５ビットにすることができる。
【００１４】
切り捨てが行われた輝度チャンネルに対し、可逆圧縮を行う（ブロック１０８）。可逆圧縮を使用することにより、空間解像度が保存され、急峻なエッジの場所におけるいかなる歪みも回避される。ＪＢＩＧ、ＣＣＩＴまたはＧ４等の可逆圧縮規格を使用することができる。可逆圧縮の結果、第１の圧縮データストリームが得られる。
【００１５】
クロミナンス・チャンネルをダウンサンプリングすることができる（ブロック１１０）。ダウンサンプリングにより、クロミナンス・チャンネルの空間解像度が低減されるが、ビット深度は低減されない。各クロミナンス・チャンネルを、１／２にダウンサンプリングすることができる。１／２のダウンサンプリングを、２×２ブロックのピクセルを２×２ブロックにおける４ピクセルの中央値または平均を表す単一ピクセルに置換えることによって行うことができる。ダウンサンプリングは、任意であるが好ましい。しかしながら、ダウンサンプリングにより、復元画像における急峻なエッジに色にじみアーティファクトがもたらされる可能性がある（色にじみアーティファクトは、クロミナンス・チャンネルの復元に続いて低減する）。
【００１６】
クロミナンス・チャンネルに対し、非可逆圧縮を行う（ブロック１１２）。ＪＰＥＧまたはＪＰＥＧ−２０００等の非可逆圧縮規格を使用することができる。この種の圧縮は、平坦領域において色情報の精度をフルダイナミックレンジまで保持する。非可逆圧縮の品質設定は、復元されたデジタル画像に可視アーティファクトをもたらすことなく高圧縮を提供するには十分低い。非可逆圧縮からもたらされるのは、Ｃｂクロミナンス・チャンネルに対する第２の圧縮データストリームとＣｒクロミナンス・チャンネルに対する第３の圧縮データストリームとである。
【００１７】
第１、第２および第３のストリームを結合して、単一ファイルとする（ブロック１１４）。スキャンされた文書（ＯＣＲ等）から抽出された他のデータを、ファイルに追加することができる。ストリームと追加データとを、カスタムファイルフォーマットに格納することができる。たとえば、３つのストリームと追加データとを、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ Ｓｔｏｒａｇｅ（「ＭＳＳ」）等の複合ファイルの実施態様内に格納することができる。複合ファイルは、単一ファイル内にファイルシステムタイプ構造を含むことができる。ＭＳＳ言語では、フォルダは「ストレージ（Ｓｔｏｒａｇｅ）」と呼ばれ、ストレージ内のファイルは「ストリーム（Ｓｔｒｅａｍ）」と呼ばれる。複合ファイルは、単一ファイル内にファイルシステムタイプ構造を含むことができる。ファイルフォーマットは、「ハブ（Ｈｕｂ）」と呼ばれるルートレベルストリームと各ページに対する一続きのルートレベルストレージとを含むことができる。ハブストリームは、互換性のあるビューワにおいてデジタル画像を復元する命令を与える拡張マークアップ言語（「ＸＭＬ」）データを含むことができる。各ページストレージは、ページのテキストによるコンテンツとレイアウトとを記述するＸＭＬデータの「マップ（Ｍａｐ）」ストリームを、非テキストページ要素に関する情報とともに含むことができる。ページストレージは、任意に、非テキストデータの２進ストリームを含むことができる。圧縮された輝度およびクロミナンス情報を含む３つのストリームが、デジタル画像のサムネイルとともに画像ストレージに含めることができる。
【００１８】
図２は、ファイル中の圧縮された輝度およびクロミナンス情報からデジタル画像を復元する方法を示す。ファイルから第１および第２のデータストリームを抽出し（ブロック１５０）、第１のストリームから輝度チャンネルを復元し（ブロック１５２）、第２および第３のストリームからクロミナンス・チャンネルを復元する（ブロック１５４）。輝度チャンネルを、同じ可逆規格にしたがって復元し、クロミナンス・チャンネルを、同じ非可逆規格にしたがって復元する。
【００１９】
クロミナンス・チャンネルが圧縮中にダウンサンプリングされていた場合、復元したクロミナンス・チャンネルを元の解像度になるように補間する（ブロック１５６）。補間は、ピクセル複製（ｐｉｘｅｌ ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ）によって行うことができる。
【００２０】
また、クロミナンス・チャンネルが非可逆圧縮の前にダウンサンプリングされていた場合、フル解像度クロミナンス・チャンネルに対し色にじみアーティファクト低減も実行する（ブロック１５８）。好ましい色にじみアーティファクト低減技術は、本願の譲受人による、２０００年９月２９日に出願された米国特許出願第０９／６７６，８６６号に開示されている。好ましい色にじみ低減技術では、デジタル画像の少なくともいくつかのピクセルのクロミナンス情報が、輝度情報および色の範囲とにしたがって変更される。
【００２１】
圧縮中にダウンサンプリング（ブロック１１０）が行われなかった場合、画像復元中に補間（ブロック１５６）および色にじみアーティファクト低減（ブロック１５８）をスキップすることができる。
【００２２】
その後、復元した輝度およびクロミナンス（ＹＣｂＣｒ）チャンネルを表示することができる（ブロック１６０）。表示する前に、復元した輝度およびクロミナンス（ＹＣｂＣｒ）チャンネルを、ＲＧＢ色空間または元の解像度の何らかの他の色空間に変換することができる。
【００２３】
本発明によるシステムを示す図３を参照する。デジタル画像を、取込み装置２１２（たとえばスキャナ）によって生成することができる。取込み装置２１２は、通常ＲＧＢ色空間においてデジタル画像を生成する。
【００２４】
プロセッサ２１４は、メモリ２１６にデジタル画像を格納する。また、メモリ２１６は、実行時にプロセッサ２１４に対しデジタル画像を圧縮するように命令するプログラム２１８も格納する。デジタル画像を、図２に示す方法によって圧縮することができる。プロセッサ２１４およびメモリ２１６は、パーソナルコンピュータまたはワークステーションの一部であってよい。
【００２５】
圧縮からもたらされるファイルを、ネットワーク２２２（たとえば、インタネット）を介してサーバ２２０にアップロードすることができる。ウェブブラウザ２２４は、ファイルをサーバ２２０からダウンロードすることができる。ウェブブラウザは、ダウンロードされたファイルからデジタル画像を復元するプログラム２２６を利用する。デジタル画像を、図２に示す方法にしたがって復元することができる。
【００２６】
圧縮および伸張を、標準エンジン（たとえば、ＪＰＥＧ、ＪＢＩＧ）に関して説明した。しかしながら、圧縮および伸張エンジンはそのように限定されない。非標準圧縮および伸張エンジンを使用することができる。しかしながら、標準圧縮および伸張エンジンを使用することにより、新たな非可逆および可逆圧縮規格が現れる際に性能のアップグレードが可能となる。
【００２７】
圧縮および伸張を、デジタル画像を視覚的に顕著なチャンネル（たとえば、輝度チャンネルと赤および青クロミナンス・チャンネル）に分解し、輝度チャンネルおよびクロミナンス・チャンネルに対し異なる圧縮アルゴリズムを適用することに関して説明した。しかしながら、圧縮および伸張は、ＣｒおよびＣｂクロミナンス・チャンネルに限定されない。たとえば、デジタル画像を、Ｙｕｖ、ＬｕｖまたはＬａｂ色空間（Ｌは明度を表す）に分解することができる。
【００２８】
人間の視覚システムの特性を考えると、クロミナンス・チャンネルの空間的精度は落としても、輝度チャンネルの空間精度を高く維持することがより重要である。一方、動的精度（すなわち、有効ビットの数）は、輝度チャンネルよりクロミナンス・チャンネルにおいてより重要である。
【００２９】
本発明は、上に説明し例示した特定の実施形態に限定されず、冒頭の特許請求の範囲に従って解釈される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるデジタル画像を圧縮する方法の図。
【図２】本発明によるデジタル画像を復元する方法の図。
【図３】本発明によるシステムの図。
【符号の説明】
２１２  取込み装置
２１４  プロセッサ
２１６  メモリ
２１８  圧縮
２２４  ブラウザ
２２６  復元
２２２  ネットワーク
２２０  サーバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
2004523933.tif 000006
2004523933.tif 000007
2004523933.tif 000008
2004523933.tif 000009
2004523933.tif 000010
2004523933.tif 000011
2004523933.tif 000012
2004523933.tif 000013
2004523933.tif 000014
2004523933.tif 000015
2004523933.tif 000016
2004523933.tif 000017
2004523933.tif 000018
2004523933.tif 000019
2004523933.tif 000020
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004523933.tif 000021
2004523933.tif 000022
【国際調査報告】
2004523933.tif 000023
2004523933.tif 000024
2004523933.tif 000025