(57)【要約】   【課題】  圧縮処理に伴って発生するモスキートノイズを簡易に極力低減させる画像圧縮装置を提供する。  【解決手段】  原画像データを空間座標から周波数座標に変換するとともに、所定の量子化テーブルに基づいて量子化することにより画像圧縮データを生成する画像圧縮手段１０を備えた画像圧縮装置であって、前記画像圧縮データを逆量子化するとともにその周波数座標を空間座標に変換することにより伸長画像データを生成する画像伸長手段１１と、前記原画像データ及び前記伸長画像データを二値化する二値化処理手段１２と、前記二値化処理手段１２によって二値化された各二値化画像データの分散値に基づいて前記画像圧縮手段１０による前記原画像データの圧縮率の適正を評価する圧縮率評価手段１３を備える。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原画像データを空間座標から周波数座標に変換するとともに、所定の量子化テーブルに基づいて量子化することにより画像圧縮データを生成する画像圧縮手段を備えた画像圧縮装置であって、前記画像圧縮データを逆量子化するとともにその周波数座標を空間座標に変換することにより伸長画像データを生成する画像伸長手段と、前記原画像データ及び前記伸長画像データを二値化する二値化処理手段と、前記二値化処理手段によって二値化された各二値化画像データの分散値に基づいて前記画像圧縮手段による前記原画像データの圧縮率の適正を評価する圧縮率評価手段を備えた画像圧縮装置。
【請求項２】
前記圧縮率評価手段による評価結果に基づいて前記量子化テーブルを調整する圧縮率調整手段を備えた請求項１に記載の画像圧縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原画像データを空間座標から周波数座標に変換するとともに、所定の量子化テーブルに基づいて量子化することにより画像圧縮データを生成する画像圧縮手段を備えた画像圧縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル複写機等の画像形成装置においては、原稿から読み取る原画像データの高精細化に伴い、そのデータ容量が増大し、データを記憶するためのメモリ容量を多く必要とする傾向にある。このため、前記画像形成装置は、読み取った原画像データを圧縮処理することで、そのデータ容量を小さくした画像圧縮データを生成する画像圧縮装置を備え、前記画像圧縮装置により生成した画像圧縮データをメモリに記憶させて、必要なときに、前記メモリに記憶させておいた画像圧縮データを伸長処理して用いることで、データを記憶するためのメモリ容量を確保している。
【０００３】
前記画像圧縮装置による画像圧縮処理は、主にＪＰＥＧ方式に代表されるように、原画像データを空間座標から周波数座標に変換（以下、「垂直変換」とも記す）するとともに、所定の量子化テーブルに基づいて量子化することで、原画像データの容量を圧縮した画像圧縮データを生成している。そして、前記画像圧縮データに対する伸長処理は、前記画像圧縮データを逆量子化するとともにその周波数座標を空間座標に変換するものである。
【０００４】
しかし、垂直変換した画像データに対して、前記量子化テーブルを粗く設定することで、その圧縮率を高くすると、それを伸長したときに、その伸長画像データでは、図８（ａ）に示すように、文字画像のように濃度が急激に変化するエッジの周囲に、蚊の大群がエッジにまとわりついているように見えるモスキートノイズが発生しやすい。
【０００５】
このため、従来技術においては、特許文献１に示すように、画像圧縮データを伸長処理する際に、エッジ領域の画像データを補正処理することで、モスキートノイズを除去する技術や、特許文献２に示すように、画像データからエッジ領域を検出する領域検出手段と、前記エッジ領域内の濃度差を減ずる濃度変換手段と、前記濃度変換手段によって濃度差を減じた前記エッジ領域の画像データについて離散コサイン変換を用いて画像圧縮を行う圧縮手段と、画像圧縮された画像データを伸張する伸張手段を備え、前記圧縮手段による画像圧縮時に、前記濃度変換手段により前記エッジ領域の画像データの濃度差を減じることで、モスキートノイズの発生自体を極力低減させる技術が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２９４０１８号公報
【特許文献２】特開２０００−３０８０５８号公法
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来技術においては、モスキートノイズの検出や除去が複雑化し、その処理に多くの時間を費やすことが問題となっていた。
【０００８】
本発明は、上述の従来欠点に鑑み、圧縮処理に伴って発生するモスキートノイズを簡易に極力低減させる画像圧縮装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明による画像圧縮装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、原画像データを空間座標から周波数座標に変換するとともに、所定の量子化テーブルに基づいて量子化することにより画像圧縮データを生成する画像圧縮手段を備えた画像圧縮装置であって、前記画像圧縮データを逆量子化するとともにその周波数座標を空間座標に変換することにより伸長画像データを生成する画像伸長手段と、前記原画像データ及び前記伸長画像データを二値化する二値化処理手段と、前記二値化処理手段によって二値化された各二値化画像データの分散値に基づいて前記画像圧縮手段による前記原画像データの圧縮率の適正を評価する圧縮率評価手段を備えた点にある。
【００１０】
本発明者らは、原画像データと、所定の圧縮率で前記原画像データを圧縮した圧縮画像データから生成した伸長画像データとを種々の条件下で比較した結果、前記原画像データを所定の二値化閾値Ｄｔｈで二値化した二値化原画像データと、前記伸長画像データを所定の二値化閾値Ｄｔｈで二値化した二値化伸長画像データとを比較することで、前記伸長画像データにおいて発生するモスキートノイズの相対的発生量を導出できることを見出した。
【００１１】
詳述すると、〔数１〕に従って導出される分散値Ｂ（標準偏差Ｂ）において、前記二値化原画像データにおける分散値Ｂｇと、前記二値化伸長画像データにおける分散値Ｂｓとを比較すると、前記伸長画像データにおいてモスキートノイズが発生していないときには、前記二値化原画像データにおける分散値Ｂｇと、前記二値化伸長画像データにおける分散値Ｂｓは等しくなるが、前記伸長画像データにおいてモスキートノイズが発生しているときには、前記二値化原画像データにおける分散値Ｂｇに比べ、前記二値化伸長画像データにおける分散値Ｂｓの方が大きな値を示す。
【００１２】
【数１】
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ｎ：画像データにおける画素の数
ｉ：画素番号
ｘ（ｉ）：二値化された各画素の値
【００１３】
具体的には、それぞれの二値化画像データが０と２５５に二値化されているとき、前記図８（ａ）に示した文字画像の例においては、前記二値化原画像データにおける分散値Ｂｇは１０６．５６であるのに対し、前記二値化伸長画像データにおける分散値Ｂｓは１１０．３５となり、その差は３．７９である。
【００１４】
一方、図８（ｂ）に例示するように、濃度が急激に変化する画像領域が少なく、よって、モスキートノイズの発生も少ない画像データにおいては、前記二値化原画像データにおける分散値Ｂｇは１２１．３２であるのに対し、前記二値化伸長画像データにおける分散値Ｂｓは１２０．９７となり、その差は０．３５である。
【００１５】
つまり、前記二値化原画像データにおける分散値Ｂｇと、前記二値化伸長画像データにおける分散値Ｂｓとを比較したとき、前記伸長画像データにおいてモスキートノイズが発生しているときには、前記伸長画像データにおいてモスキートノイズが発生していないときに比べ、その差において１０倍以上の違いを示すのである。
【００１６】
そして、本発明者らは、上述の構成とすることにより、前記二値化原画像データにおける分散値Ｂｇと、前記二値化伸長画像データにおける分散値Ｂｓとの差により明らかとなるモスキートノイズの相対的発生量を、前記原画像データの圧縮率の適正評価に応用できることを見出したのである。
【００１７】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記圧縮率評価手段による評価結果に基づいて前記量子化テーブルを調整する圧縮率調整手段を備えた点にあり、前記圧縮率調整手段が、例えば、前記二値化原画像データにおける分散値Ｂｇと、前記二値化伸長画像データにおける分散値Ｂｓとの差が小さくなるように、前記量子化テーブルを調整すれば、前記画像圧縮手段は、伸長処理後にモスキートノイズが発生しない画像圧縮データを簡易に生成することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明した通り、本発明によれば、圧縮処理に伴って発生するモスキートノイズを簡易に極力低減させる画像圧縮装置を提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の画像圧縮装置の実施の形態について説明する。本発明の画像圧縮装置は、例えば、主としてスキャナやデジタルカメラ等の画像入力装置に形成され、前記画像入力装置によって入力された原画像データを圧縮処理した圧縮画像データを生成するもので、単一または複数のＣＰＵや、その動作プログラムが格納されたＲＯＭ、ワーキングエリアに使用されるＲＡＭ等を備えて構成されている。
【００２０】
前記画像圧縮装置のブロック構成は、図１に示すように、入力されてくる原画像データを空間座標から周波数座標に変換するとともに、所定の量子化テーブルに基づいて量子化することにより画像圧縮データを生成する画像圧縮手段１０と、前記画像圧縮データを逆量子化するとともにその周波数座標を空間座標に変換することにより伸長画像データを生成する画像伸長手段１１と、前記原画像データ及び前記伸長画像データを二値化する二値化処理手段１２と、前記二値化処理手段１２によって二値化された各二値化画像データの分散値に基づいて前記画像圧縮手段１０による前記原画像データの圧縮率の適正を評価する圧縮率評価手段１３と、前記圧縮率評価手段１３による評価結果に基づいて前記量子化テーブルを調整する圧縮率調整手段１４を備えて構成されている。
【００２１】
前記画像圧縮装置の動作の概略は、図２に示すように、スキャナやデジタルカメラ等の画像入力装置から原画像データが入力されてくると（ＳＡ１）、前記圧縮率調整手段１４が詳細は後述の量子化テーブルを設定する（ＳＡ２）。
【００２２】
前記圧縮率調整手段１４により前記量子化テーブルが設定されると、前記画像圧縮手段１０が、前記設定された量子化テーブルに基づいて前記原画像データを前記量子化テーブルに応じた圧縮率の画像圧縮データに変換する圧縮処理を実行する（ＳＡ３）。
【００２３】
前記圧縮処理により前記画像圧縮データが生成されると、前記画像伸長手段１１が、前記画像圧縮データを伸長画像データに変換する伸長処理を実行する（ＳＡ４）。
【００２４】
前記伸長処理により前記伸長画像データが生成されると、前記二値化処理手段１２が、前記原画像データを二値化した二値化原画像データに変換するとともに、前記伸長画像データを二値化した二値化伸長画像データに変換する二値化処理を実行する（ＳＡ５）。
【００２５】
尚、前記原画像データと前記伸長画像データは、共通の二値化閾値Ｄｔｈを境として二値化される。
【００２６】
前記二値化処理により前記二値化原画像データ及び前記二値化伸長画像データが生成されると、前記圧縮率評価手段１３が、前記二値化原画像データ及び前記二値化伸長画像データに基づいて前記原画像データの圧縮率の適正を評価する（ＳＡ６）。
【００２７】
前記圧縮率評価手段１３により前記原画像データの圧縮率が適正であると評価されると（ＳＡ７）、当該画像圧縮装置は、前記画像圧縮手段１０により生成された画像圧縮データを、例えば、画像を形成出力する画像形成装置や、データを記憶するメモリ等、所定の出力装置へ出力する（ＳＡ８）。
【００２８】
一方、前記圧縮率評価手段１３により前記原画像データの圧縮率が適正でないと評価されると（ＳＡ７）、前記圧縮率調整手段１４が前記量子化テーブルを調整して（ＳＡ９）、前記ステップＳＡ２に戻る。
【００２９】
前記画像圧縮手段１０は、例えば、ＪＰＥＧ方式により、前記圧縮処理（前記ステップＳＡ３）を実行するもので、その詳細は、図３に示すように、前記圧縮率調整手段１４により前記量子化テーブルが設定されると（ＳＢ１）、前記原画像データを、例えば、８画素×８画素を１ブロックとした複数のブロックに分割する（ＳＢ２）。そして、前記ブロック毎に、例えば、離散コサイン変換を実施することで、前記原画像データを空間座標から周波数座標に変換する（ＳＢ３）。
【００３０】
更に、前記画像圧縮手段１０は、周波数変換した前記各ブロックのデータに対して、前記圧縮率調整手段１４によって設定された、図４（ａ）に示すような量子化テーブルに基づいて量子化を行うとともに（ＳＢ４）、図４（ｂ）に示すように、出現頻度の高いシンボル（量子化された変換係数）に短い符号を、逆に出現頻度の低いシンボルに長い符号を割り当てるハフマン符号化等のエントロピー符号化を行う（ＳＢ５）。
【００３１】
ここで、前記量子化テーブルにおけるステップサイズＳａ（ステップ幅Ｓａ）が大きく設定されているほど、前記原画像データから生成される画像圧縮データの圧縮率は高くなり、また、前記量子化テーブルにおけるステップサイズＳａ（ステップ幅Ｓａ）が小さく設定されているほど、前記原画像データから生成される画像圧縮データの圧縮率は低くなる。
【００３２】
つまり、前記画像圧縮手段１０は、上述のようにして、前記原画像データから前記量子化テーブルに応じた圧縮率の画像圧縮データを生成する。
【００３３】
前記画像伸長手段１１は、前記伸長処理（前記ステップＳＡ４）を実行するもので、その詳細は、図５に示すように、前記画像圧縮手段１０により前記画像圧縮データが生成されると（ＳＣ１）、前記画像圧縮データに対して、前記エントロピー符号化の逆変換であるエントロピー複号化を行うとともに（ＳＣ２）、前記量子化の逆変換である逆量子化を行い（ＳＣ３）、更に、前記離散コサイン変換の逆変換を行う（ＳＣ４）。
【００３４】
つまり、前記画像圧縮手段１０は、上述のようにして、前記画像圧縮データからその周波数座標を空間座標に変換した伸長画像データを生成する。
【００３５】
前記圧縮率評価手段１３は、前記原画像データの圧縮率の適正評価（前記ステップＳＡ７）を実行するもので、その詳細は、図６に示すように、前記二値化処理手段１２により前記二値化原画像データ及び前記二値化伸長画像データが生成されると（ＳＤ１）、前記〔数１〕に従って、前記二値化原画像データの分散値Ｂｇを導出するとともに（ＳＤ２）、前記二値化伸長画像データの分散値Ｂｓを導出し（ＳＤ３）、前記導出した互いの分散値Ｂｇ、Ｂｓを比較し、その差Ｂｇｓが所定の分散差分Ｂｔｈ未満であったときに（ＳＤ４）、前記圧縮率が適正であると判断する（ＳＤ５）。一方、その差が所定の分散差分Ｂｔｈ以上であったときに（ＳＤ４）、前記圧縮率が適正でないと判断する（ＳＤ６）。
【００３６】
前記圧縮率調整手段１４は、所定の量子化テーブルを設定するとともに、前記圧縮率評価手段１３により前記原画像データの圧縮率が適正でないと評価されたときに、前記圧縮率調整手段１４が前記量子化テーブルを調整して、前記量子化テーブルを再設定するものである。
【００３７】
詳述すると、前記圧縮率調整手段１４には、予め、前記ステップサイズＳａが異なる複数の量子化テーブルが記憶されている。
【００３８】
つまり、前記各量子化テーブルは、それぞれが前記原画像データをそれぞれ異なる圧縮率で圧縮処理する量子化テーブルとして記憶されている。
【００３９】
尚、前記各量子化テーブルは、前記圧縮率調整手段１４において、所定の量子化係数を代入することにより前記ステップサイズＳａを導出することが可能なステップサイズ導出関数が記憶され、前記ステップサイズ導出関数と前記量子化係数とに基づいて導出される構成となっていてもよい。
【００４０】
そして、前記圧縮率調整手段１４は、図７に示すように、スキャナやデジタルカメラ等の画像入力装置から原画像データが入力されてくると（ＳＥ１）、前記予め記憶されている複数の量子化テーブルから、最も圧縮率の高い量子化テーブル、つまり、前記ステップサイズＳａが最も大きい（粗い）量子化テーブル、または、予め、ユーザ等により任意に設定されている量子化テーブルを選択設定する（ＳＥ２）。
【００４１】
また、前記圧縮率調整手段１４は、上述したように、前記選択設定した量子化テーブルに対して、前記圧縮率評価手段１３により圧縮率が適正でないと判断されると（ＳＥ３）、前記選択設定された量子化テーブルにおけるステップサイズＳａよりも、そのステップサイズＳａが所定量だけ小さい（細かい）、つまり、圧縮率が所定量だけ小さい量子化テーブルに選択設定しなおす（ＳＥ４）。
【００４２】
尚、適正であると判断されると（ＳＥ５）、その処理を終了する。
【００４３】
つまり、前記画像圧縮装置は、初めに圧縮率の高くなる量子化テーブルを設定し、前記二値化原画像データにおける分散値Ｂｇと前記二値化伸長画像データにおける分散値Ｂｓとの差が前記所定の分散差分Ｂｔｈ以上であったときに、徐々に圧縮率が低くなるように前記量子化テーブルを再設定することで、その差分が前記所定の分散差分Ｂｔｈ未満となる量子化テーブルのうち、圧縮率が最大となる量子化テーブルによって前記原画像データを圧縮処理した圧縮画像データを出力する。
【００４４】
以下、別の実施形態について説明する。上述の実施形態では、前記二値化原画像データにおける分散値Ｂｇと前記二値化伸長画像データにおける分散値Ｂｓとの差が前記所定の分散差分Ｂｔｈ以上であったときに、前記圧縮率調整手段１４により、その差分が前記所定の分散差分Ｂｔｈ未満となるまで、前記量子化テーブルが再設定される構成について説明したが、前記二値化原画像データにおける分散値Ｂｇと前記二値化伸長画像データにおける分散値Ｂｓとの差が前記所定の分散差分Ｂｔｈ以上であったときに、ユーザ等に前記量子化テーブルの再設定を実行するか否かの確認を促す再設定確認手段と、前記再設定確認手段による確認に応じてユーザ等が前記量子化テーブルの再設定可否を入力可能な操作手段とを備え、前記操作手段を介して前記量子化テーブルの再設定が可とされたときに、前記圧縮率調整手段１４が前記量子化テーブルを再設定するとともに、前記量子化テーブルの再設定が否とされたときに、前記画像圧縮装置がその時点における画像圧縮データを出力する構成としてもよい。
【００４５】
尚、上述した実施形態は、本発明の一例に過ぎず、本発明の作用効果を奏する範囲において各ブロックの具体的構成等を適宜変更設計できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】画像圧縮装置のブロック構成の説明図
【図２】画像圧縮装置の動作を説明するためのフローチャート
【図３】圧縮処理を説明するためのフローチャート
【図４】（ａ）量子化テーブルの説明図、（ｂ）エントロピー符号化の説明図
【図５】伸長処理を説明するためのフローチャート
【図６】圧縮率の適正評価を説明するためのフローチャート
【図７】圧縮率調整手段の動作を説明するためのフローチャート
【図８】原画像データと伸長画像データの例であり、（ａ）は濃度が急激に変化する文字画像、（ｂ）は濃度が急激に変化する領域が少ない画像
【符号の説明】
【００４７】
１０：画像圧縮手段
１１：画像伸長手段
１２：二値化処理手段
１３：圧縮率評価手段
１４：圧縮率調整手段
【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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