(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
階調数削減処理により限定階調画像に変換することが予定されている多値画像を処理する画像処理装置において、
画像を入力する画像入力手段と、
所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾値参照手段と、
上記画像入力手段により入力した画像データに対して、上記閾値参照手段により参照した閾値データをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更手段と、
上記画素値変更手段で得られた変更画像データを出力する画像出力手段とを具備し、
上記画素値変更手段は上記閾値データを越えない範囲で、後段に接続される画像符号化装置での圧縮率が向上するように画素値を変更することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
上記画素値変更手段は上記入力画像データを予測する予測手段と、上記予測手段による予測結果と上記閾値データとに基づいて上記入力画像データを変更する画素値選択手段とを具備し、
上記画素値選択手段は上記閾値データを越えない範囲で、上記予測データが注目画素値と等しくなるよう注目画素値を変更することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
上記画素値変更手段は、上記画像データを予測する少なくとも２つ以上の予測手段と、上記複数の予測手段による予測結果と上記画像データの、連続する一致回数を計数するラン計数手段と、上記ラン計数手段で計数した一致ランデータをもとに上記画像データおよび上記予測結果から画素値を選択する選択手段とを具備し、
上記ラン計数手段は上記閾値データを越えない範囲で上記予測結果と上記画像データが一致とみなし、上記選択手段はもっとも長い一致ランを持つ予測結果を選択することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
上記画素値変更手段は上記変更画像データに加えて処理の中間データを出力し、続く画像符号化装置で上記中間データを利用できるようにすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項５】
上記中間データは上記画素値変更手段が具備する予測手段の予測結果であることを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
上記画像入力手段で入力された画像に対して、想定する出力機器の非線型性を補正する補正手段を具備し、
上記画素値変更手段は、上記補正手段の補正結果に対して画素値変更処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項７】
上記補正手段の補正処理は週、日などの一定期間毎に調整し直すことを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
上記補正手段の補正処理は出力の実効レンジに合わせて画素値レンジを狭くすることを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項９】
上記画像入力手段で入力された画像に対して、想定する出力機器の変動による補正を吸収するための保護域を設定する保護域参照手段を具備し、
上記画素値変更手段は上記保護域参照手段によって提示される保護域に対しては画素値変更処理を行わないようにすることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
階調数削減処理により限定階調画像に変換することが予定されている多値画像を処理する画像符号化装置において、
画像を入力する画像入力手段と、
所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾値参照手段と、
上記画像入力手段により入力した画像データに対して、上記閾値参照手段により参照した閾値データをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更手段と、
上記画素値変更手段で得られた変更画像データを符号化する画像符号化手段と、
上記画像符号化手段で得られる符号化データを出力する符号出力手段とを具備し、
上記画素値変更手段は上記閾値データを越えない範囲で、上記画像符号化手段における圧縮率が向上するように画素値を変更することを特徴とする画像符号化装置。
【請求項１１】
階調数削減処理により限定階調画像に変換することが予定されている多値画像を処理する画像符号化装置において、
画像を入力する画像入力手段と、
所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾値参照手段と、
上記画像入力手段により入力した画像データに対して、上記閾値参照手段により参照した閾値データをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更手段と、
上記画素値変更手段で得られた変更画像データを符号化する画像符号化手段と、
上記画像符号化手段で得られる符号化データを出力する符号出力手段とを具備し、
上記画像符号化手段は上記画素値変更手段が出力する変更画像データに加え、中間データを参照することで符号化処理の一部を省略できるようにすることを特徴とする画像符号化装置。
【請求項１２】
上記中間データは上記画素値変更手段が具備する予測手段の予測結果であることを特徴とする請求項１１に記載の画像符号化装置。
【請求項１３】
上記画像符号化は予測符号化であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の画像符号化装置および画像印刷装置。
【請求項１４】
上記画像符号化は上記予測結果と上記変更画像データとの誤差を算出する誤差算出手段と、上記誤差をエントロピー符号化する符号化手段とを具備することを特徴とする請求項１３に記載の画像符号化装置。
【請求項１５】
上記誤差算出手段における算出処理は、減算、クリッピング付きの減算、排他的論理和のいずれかであることを特徴とする請求項１４に記載の画像符号化装置。
【請求項１６】
上記符号化手段におけるエントロピー符号化処理は、Ｈｕｆｆｍａｎ符号化、算術符号化、ＬＺ符号化、ブロックソーティング符号化、Ｇｏｌｏｍｂ符号化のいずれかまたはその組み合わせであることを特徴とする請求項１４または１５に記載の画像符号化装置および画像印刷装置。
【請求項１７】
上記閾値参照手段で行う閾値参照処理は、上記画像入力手段と同期をとるか、または閾値参照結果をスキャン順にストリーム状にして出力することを特徴とする請求項１０〜１６のいずれかに記載の画像符号化装置。
【請求項１８】
上記画素値変更手段で行う画素値変更処理は、後で適用される符号化方式にあわせて処理を変更することを特徴とする請求項１０〜１７のいずれかに記載の画像符号化装置。
【請求項１９】
上記画素値変更手段で行う画素値変更処理は、ローバスフィルタによる高域成分除去、直前画素値での置き換え、所定の予測式による予測値での置き換え、既出現画素値での置き換え、連続する既出現画素値のパターンでの置き換え、既出現の周辺画素と注目画素の組み合わせによる置き換え、先読みした画素値での置き換え、先読みした画素が所定の予測式で予測できるようにする画素値での置き換え、先読みした画素値が連続する既出現画素値のパターンとなるような画素値への置き換え、先読みした画素値が既出現の周辺画素と注目画素の組み合わせになるような画素値への置き換え、のいずれかまたはそれらの組み合わせで行うことを特徴とする請求項１０〜１８のいずれかに記載の画像符号化装置。
【請求項２０】
上記画素値変更手段で行う画素値変更処理は、置き換え候補となる候補値と上記入力画像データの画素値が、上記閾値参照手段で参照する閾値で閾値処理した場合に同一の値になる場合は注目画素値を上記候補値で置き換え、そうでない場合はそのままにすることを特徴とする請求項１０〜１９のいずれかに記載の画像符号化装置。
【請求項２１】
上記画素値変更手段で行う画素値変更処理は、上記候補値で置き換えられないときには、上記閾値データを越えない範囲で最も上記候補値に近い値で置き換えることを特徴とする請求項１０〜２０のいずれかに記載の画像符号化装置。
【請求項２２】
上記画素値変更手段で行う画素値変更処理は、注目画素値を上記候補値で置き換えられないときでも、上記閾値処理の結果が許容範囲の誤差に収まる場合には注目画素値を上記候補値で置き換えることを特徴とする請求項１０〜２０のいずれかに記載の画像符号化装置。
【請求項２３】
画像を入力する画像入力手段と、
所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾値参照手段と、
上記画像入力手段により入力した画像データに対して、上記閾値参照手段により参照した閾値データをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更手段と、
上記画素値変更手段で得られた変更画像データを所定の方法で符号化する画像符号化手段と、
上記画像符号化手段で得られる符号データに対して上記画像符号化手段で行う符号化処理の逆変換である復号処理を行う画像復号手段と、
上記閾値参照手段により参照した閾値データをもとに上記画像復号手段の復号結果を限定階調化する限定階調化手段と、
上記限定階調化手段で得られる限定階調画像を印刷する画像印刷手段とを具備し、
上記画素値変更手段と上記限定階調化手段で参照する閾値は同一のものであることを特徴とする画像印刷装置。
【請求項２４】
上記閾値参照手段で行う閾値参照処理は、上記画像入力手段または上記画像復号手段と同期をとるか、または閾値参照結果をスキャン順にストリーム状にして出力することを特徴とする請求項２３に記載の画像印刷装置。
【請求項２５】
階調数削減処理により限定階調画像に変換することが予定されている多値画像を処理する画像処理装置において、
画像を入力する画像入力手段と、
所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾値参照手段と、
上記画像入力手段により入力した画像データに対して、上記閾値参照手段により参照した閾値データをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更手段と、
上記画素値変更手段で得られた変更画像データを出力する画像出力手段とを具備することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２６】
画像と閾値を入力し、上記画像の画素値が上記閾値を越えない範囲で、上記画像の画素値を想定する画像符号化の都合の良い画素値に変更し、上記変更結果を出力することを特徴とする画像処理方法。
【請求項２７】
画像と閾値を入力し、上記画像の画素値が上記閾値を越えない範囲での画素値変更を許容した画像符号化を行い、上記符号化結果を出力することを特徴とする画像符号化方法。
【請求項２８】
階調数削減処理により限定階調画像に変換することが予定されている多値画像を処理する画像処理方法において、
画像を入力する画像入力ステップと、
所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾値参照ステップと、
上記画像入力ステップにおいて入力した画像データに対して、上記閾値参照ステップにおいて参照した閾値データをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更ステップと、
上記画素値変更ステップで得られた変更画像データを出力する画像出力ステップとを具備し、
上記画素値変更ステップは上記閾値データを越えない範囲で、後段に接続される画像符号化装置での圧縮率が向上するように画素値を変更することを特徴とする画像処理方法。
【請求項２９】
階調数削減処理により限定階調画像に変換することが予定されている多値画像を処理する画像符号化方法において、
画像を入力する画像入力ステップと、
所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾値参照ステップと、
上記画像入力ステップにおいて入力した画像データに対して、上記閾値参照ステップにおいて参照した閾値データをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更ステップと、
上記画素値変更ステップで得られた変更画像データを符号化する画像符号化ステップと、
上記画像符号化ステップで得られる符号化データを出力する符号出力ステップとを具備し、
上記画素値変更ステップは上記閾値データを越えない範囲で、上記画像符号化ステップにおける圧縮率が向上するように画素値を変更することを特徴とする画像符号化方法。
【請求項３０】
階調数削減処理により限定階調画像に変換することが予定されている多値画像を処理する画像符号化方法において、
画像を入力する画像入力ステップと、
所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾値参照ステップと、
上記画像入力ステップにおいて入力した画像データに対して、上記閾値参照ステップにおいて参照した閾値データをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更ステップと、
上記画素値変更ステップにおいて得られた変更画像データを符号化する画像符号化ステップと、
上記画像符号化ステップにおいて得られる符号化データを出力する符号出力ステップとを具備し、
上記画像符号化ステップは上記画素値変更ステップにおいて出力される変更画像データに加え、中間データを参照することで符号化処理の一部を省略できるようにすることを特徴とする画像符号化方法。
【請求項３１】
画像を入力する画像入力ステップと、
所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾値参照ステップと、
上記画像入力ステップにおいて入力した画像データに対して、上記閾値参照ステップにおいて参照した閾値データをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更ステップと、
上記画素値変更ステップで得られた変更画像データを所定の方法で符号化する画像符号化ステップと、
上記画像符号化ステップで得られる符号データに対して上記画像符号化ステップで行う符号化処理の逆変換である復号処理を行う画像復号ステップと、
上記閾値参照ステップにおいて参照した閾値データをもとに上記画像復号ステップの復号結果を限定階調化する限定階調化ステップと、
上記限定階調化ステップで得られる限定階調画像を印刷する画像印刷ステップとを具備し、
上記画素値変更ステップで参照する閾値と上記限定階調化ステップで参照する閾値は同一のものであることを特徴とする画像印刷方法。
【請求項３２】
階調数削減処理により限定階調画像に変換することが予定されている多値画像を処理するためにコンピュータで実行される画像処理用コンピュータプログラムにおいて、
画像を入力する画像入力ステップと、
所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾値参照ステップと、
上記画像入力ステップにおいて入力した画像データに対して、上記閾値参照ステップにおいて参照した閾値データをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更ステップと、
上記画素値変更ステップで得られた変更画像データを出力する画像出力ステップとをコンピュータに実行させるために用いられ、
上記画素値変更ステップは上記閾値データを越えない範囲で、後段に接続される画像符号化装置での圧縮率が向上するように画素値を変更することを特徴とする画像処理用コンピュータプログラム。
【請求項３３】
階調数削減処理により限定階調画像に変換することが予定されている多値画像を処理するためにコンピュータで実行される画像符号化用コンピュータプログラムにおいて、
画像を入力する画像入力ステップと、
所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾値参照ステップと、
上記画像入力ステップにおいて入力した画像データに対して、上記閾値参照ステップにおいて参照した閾値データをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更ステップと、
上記画素値変更ステップで得られた変更画像データを符号化する画像符号化ステップと、
上記画像符号化ステップで得られる符号化データを出力する符号出力ステップとをコンピュータに実行させるために用いられ、
上記画素値変更ステップは上記閾値データを越えない範囲で、上記画像符号化ステップにおける圧縮率が向上するように画素値を変更することを特徴とする画像符号化用コンピュータプログラム。
【請求項３４】
階調数削減処理により限定階調画像に変換することが予定されている多値画像を処理するためにコンピュータで実行される画像符号化用コンピュータプログラムにおいて、
画像を入力する画像入力ステップと、
所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾値参照ステップと、
上記画像入力ステップにおいて入力した画像データに対して、上記閾値参照ステップにおいて参照した閾値データをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更ステップと、
上記画素値変更ステップにおいて得られた変更画像データを符号化する画像符号化ステップと、
上記画像符号化ステップにおいて得られる符号化データを出力する符号出力ステップとをコンピュータに実行させるために用いられ、
上記画像符号化ステップは上記画素値変更ステップにおいて出力される変更画像データに加え、中間データを参照することで符号化処理の一部を省略できるようにすることを特徴とする画像符号化用コンピュータプログラム。
【請求項３５】
画像を入力する画像入力ステップと、
所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾値参照ステップと、
上記画像入力ステップにおいて入力した画像データに対して、上記閾値参照ステップにおいて参照した閾値データをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更ステップと、
上記画素値変更ステップで得られた変更画像データを所定の方法で符号化する画像符号化ステップと、
上記画像符号化ステップで得られる符号データに対して上記画像符号化ステップで行う符号化処理の逆変換である復号処理を行う画像復号ステップと、
上記閾値参照ステップにおいて参照した閾値データをもとに上記画像復号ステップの復号結果を限定階調化する限定階調化ステップと、
上記限定階調化ステップで得られる限定階調画像を印刷する画像印刷ステップとをコンピュータに実行させるために用いられ、
上記画素値変更ステップで参照する閾値と上記限定階調化ステップで参照する閾値は同一のものであることを特徴とする画像印刷用コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像の圧縮技術に関するものであり、特に多値画像から閾値処理で生成した限定階調画像を圧縮する装置に関するものである。
【０００１】
【従来の技術】
主に出力デバイスなどの制限から、多値画像を２値画像に変換することがある。この変換を２値化と呼ぶが、２値化には画質を向上させるために組織的ディザ、ブルーノイズマスク、誤差拡散など、多くの技術がある。これらの技術のうち、組織的ディザやブルーノイズマスクのように画素位置毎に閾値を決め、対応する画素値と閾値の大小関係によって２値の０／１を決定するような処理を、以下では特に独立決定法による２値化と呼ぶ。また独立決定法による２値化では閾値のセットを行列で表現することが多いが、これを以下では閾値行列と呼ぶ。閾値行列は一般に矩形だが、方式によってその大きさは異なり、特にブルーノイズマスクでは百画素単位の閾値行列を採用することもある。
【０００２】
一般に２値化処理に入力される多値画素と出力する２値画素には、１対１または１対多の関係がある。１対多の場合には多値画素１つにつき複数の閾値が対応し、この閾値の個数分だけ２値画素を生成することになる。１対１の場合をディザ、１対多の場合を濃度パターンと分類することもできるようだが、ここではまとめてディザまたは２値化と呼ぶ。
【０００３】
ところで画像データは一般にデータ量が膨大になるので、通信、蓄積などを行う際には圧縮してデータ量を削減することが多い。圧縮を行うための符号化技術には、いくつもの手法が存在する。大別すれば、復号したときに入力を完全に再現する可逆方式と、何らかの損失を伴う非可逆方式がある。これらの圧縮手法を、以下では符号化と称する。
【０００４】
上述したような２値化画像用の符号化としては、ＪＢＩＧ（Ｊｏｉｎｔ  Ｂｉ−ｌｅｖｅｌ  Ｉｍａｇｅｓ  ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）で制定した符号化技術（以下、単にＪＢＩＧという）などが存在する。しかしＪＢＩＧでは符号化時に参照する画素の範囲を制限しているため、独立決定法による２値化において閾値行列を大きくとった場合、圧縮率が悪化するという問題がある。
【０００５】
以下、この問題を解決しようとする従来技術である特開平７−２３１３９０号公報を従来例として説明する。なお、以下では、これからちょうど符号化しようとする画素を注目画素と定義する。
【０００６】
従来例は２値化後の画像から多値画像を予測することにより、圧縮率を向上しようとする技術である。図１４は従来例の符号化装置の構成例である。この従来例の説明においては、本発明の説明の趣旨に沿うように用語を一部変更しているが、その本質に関わるものではない。図中、１０は画像入力部、１１はテンプレート部、１２は予測状態算出部、１３はマルコフ確率推定部、１４は算術符号構成部、４１は符号出力部、１１０は入力画像データ、１１１はテンプレート画像データ、１１２は予測状態データ、１１３は推定確率データ、１４０は符号データである。
【０００７】
図１４の各部について説明する。図１４の画像符号化装置は以下の構成よりなる。画像入力部１０は外部から２値画像を受け取り、入力画像データ１１０としてテンプレート部１１および算術符号構成部１４へ送出する。テンプレート部１１は注目画素から予め指定された位置関係にある画素値を、テンプレート画像データとして予測状態算出部１２へ送出する。予測状態算出部１２は注目画素の画素値を予測し、注目画素の閾値との距離を予測状態データ１１２として、マルコフ確率推定部１３へ送出する。マルコフ確率推定部１３は予測状態データ１１２によって条件付けされた確率推定を行い、推定確率データ１１３として算術符号構成部１４へ送出する。算術符号構成部１４は注目画素値を推定確率データ１１３に基づいて算術符号化し、符号データ１４０として符号出力部４０へ送出する。符号出力部４０は外部に符号データ１４０を出力する。
【０００８】
以上の構成に基づいた従来例の動作について説明する。図１５は従来例の画像符号化装置の動作を示すフローチャートである。以下、図１５を用いて従来例の動作について説明する。Ｓ１０では画像入力部１０において外部から画像を入力する。Ｓ５１ではテンプレート部１１において予め定められたテンプレートの切り出しを行う。Ｓ５２では予測状態算出部１２において予測状態の算出を行う。Ｓ５３ではマルコフ確率推定部１３においてマルコフ確率の推定を行う。Ｓ５４では算術符号構成部１４において、Ｓ１０で入力した画像に対してＳ５３で算出した推定確率を用いて算術符号化を行う。Ｓ４１では符号出力部４１においてＳ５４で生成した符号を外部に出力する。
【０００９】
以上の動作の中で、予測状態算出部１２における注目画素値の予測は、テンプレートの画素パターンとそれぞれに対応する閾値から算出する。具体的には注目画素の画素値と閾値の関係から予め画素値パターンを生成しておき、この画素値パターンと実際のテンプレートとして得られたパターンを比較し、もっとも近いパターンに対応する画素値を予測値とする。
【００１０】
次に従来例の問題点について述べる。従来例は閾値行列に基づいて注目画素値を推定するので、圧縮率が閾値行列の大きさに依存しづらくなる。しかしこの推定方法は周辺画素を利用するので、エッジなどの局所的かつ急峻な画素値変化に追従することができない。この結果、地図や文字文書などのエッジが多発する画像で圧縮率が悪化することが懸念される。
【００１１】
また従来例では１画素毎に予測状態の算出を行う必要がある。一般に２値の出力デバイスは、インクジェットプリンタや印刷機のごとく高解像度化する傾向があり、同じ紙サイズでも画素数が増大する。この増大した画素毎に予測状態を算出するのでは処理負荷が重くなりすぎ、少なくとも高速出力の用途では適用が難しい。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
以上で述べてきたように従来例の問題点として、（１）原理的に圧縮率の画像種別に対する依存性が懸念されること、（２）処理負荷が多大なことがあげられる。
【００１３】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたもので、独立決定法による限定階調化が予定されている多値画像を、小規模かつ簡単な構成で、効果的に圧縮する画像処理技術および画像符号化技術を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面によれば、上述の目的を達成するために、階調数削減処理により限定階調画像に変換することが予定されている多値画像を処理する画像処理装置において、画像を入力する画像入力手段と、所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾値参照手段と、上記画像入力手段により入力した画像データに対して、上記閾値参照手段により参照した閾値データをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更手段と、上記画素値変更手段で得られた変更画像データを出力する画像出力手段とを具備し、上記画素値変更手段は上記閾値データを越えない範囲で、後段に接続される画像符号化装置での圧縮率が向上するように画素値を変更することを特徴とするものである。
【００１５】
この構成においては、限定階調化（例えば２値化）を行う前に符号化を行うので自己相関性を失うことがなく、しかも、後段の限定階調化に支障が出ない範囲で符号化を最適化するように画素値を変更して、高い圧縮率を実現できる。
【００１６】
この場合、閾値データを越えない範囲で画素値が変更される。すなわち、閾値データが規定する閾値レベルをまたいで画素値が変更しないようにする。
【００１７】
本発明の第１の側面に従う画像処理装置において、上記画素値変更手段は上記入力画像データを予測する予測手段と、上記予測手段による予測結果と上記閾値データに基づいて、上記入力画像データを変更する画素値選択手段とを具備し、上記画素値選択手段は上記閾値データを越えない範囲で、上記予測データが注目画素値と等しくなるよう注目画素値を変更するようにしてもよい。
【００１８】
また、本発明の第１の側面に従う画像処理装置において、上記画素値変更手段は上記画像データを予測する少なくとも２つ以上の予測手段と、上記複数の予測手段による予測結果と上記画像データの、連続する一致回数を計数するラン計数手段と、上記ラン計数手段で計数した一致ランデータをもとに上記画像データおよび上記予測結果から画素値を選択する選択手段とを具備し、上記ラン計数手段は上記閾値データを越えない範囲で上記予測結果と上記画像データが一致とみなし、上記選択手段はもっとも長い一致ランを持つ予測結果を選択するようにしてもよい。
【００１９】
また、上述の画像処理装置において、上記画素値変更手段は上記変更画像データに加えて処理の中間データを出力し、続く画像符号化装置で上記中間データを利用できるようにするようにしてもよい。
【００２０】
また、上述の画像処理装置において、上記画像入力手段で入力された画像に対して、想定する出力機器の非線型性を補正する補正手段を設け、上記補正手段の補正結果に対して上記画素値変更手段は画素値変更処理を行うようにしてもよい。この場合に、トーン補正等を行う場合でも問題なく対処できる。トーン補正の前に画素値を変更すると画質劣化を招来する場合がある。
【００２１】
この構成において、上記補正手段の補正処理は週、日などの一定期間毎に調整し直すようにしてもよい。また、上記補正手段の補正処理は出力の実効レンジに合わせて画素値レンジを狭くするようにしてもよい。
【００２２】
また、上述の画像処理装置において、上記画像入力手段で入力された画像に対して、想定する出力機器の変動による補正を吸収するための保護域を設定する保護域参照手段を設け、上記画素値変更手段は上記保護域参照手段によって提示される保護域に対しては画素値変更処理を行わないようにしてもよい。この場合、後段でトーン補正を行っても、画質劣化を招来するような不適切な画素値変更を回避することができる。
【００２３】
また、本発明の第２の側面によれば、階調数削減処理により限定階調画像に変換することが予定されている多値画像を処理する画像処理装置において、画像を入力する画像入力手段と、所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾値参照手段と、上記画像入力手段により入力した画像データに対して、上記閾値参照手段により参照した閾値データをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更手段と、上記画素値変更手段で得られた変更画像データを出力する画像出力手段とを具備することを特徴とする。
【００２４】
この構成においては、例えば、予測符号化処理が最適になるように画素値を変更することができる。
【００２５】
また、本発明の第３の側面によれば、上述の目的を達成するために、階調数削減処理により限定階調画像に変換することが予定されている多値画像を処理する画像符号化装置において、画像を入力する画像入力手段と、所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾値参照手段と、上記画像入力手段により入力した画像データに対して、上記閾値参照手段により参照した閾値データをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更手段と、上記画素値変更手段で得られた変更画像データを符号化する画像符号化手段と、上記画像符号化手段で得られる符号化データを出力する符号出力手段とを具備し、上記画素値変更手段は上記閾値データを越えない範囲で、上記画像符号化手段における圧縮率が向上するように画素値を変更することを特徴とする。
【００２６】
この構成においても、限定階調化を行う前に符号化を行うので自己相関性を失うことがなく、しかも、後段の限定階調化に支障が出ない範囲で符号化を最適化するように画素値を変更して、高い圧縮率を実現できる。
【００２７】
また、本発明の第４の側面によれば、上述の目的を達成するために、階調数削減処理により限定階調画像に変換することが予定されている多値画像を処理する画像符号化装置において、画像を入力する画像入力手段と、所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾値参照手段と、上記画像入力手段により入力した画像データに対して、上記閾値参照手段により参照した閾値データをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更手段と、上記画素値変更手段で得られた変更画像データを符号化する画像符号化手段と、上記画像符号化手段で得られる符号化データを出力する符号出力手段とを具備し、上記画像符号化手段は上記画素値変更手段が出力する変更画像データに加え、中間データを参照することで符号化処理の一部を省略できるようにすることを特徴とするものである。
【００２８】
この構成においては、画素値変更に伴い得られる中間データを流用して符号化処理を簡略化できる。
【００２９】
上述の画像処理装置および画像符号化装置において、上記中間データは、例えば、上記画素値変更手段が具備する予測手段の予測結果である。
【００３０】
また、本発明の第５の側面によれば、画像印刷装置において、画像を入力する画像入力手段と、所定の２値以上の限定階調化用閾値データを参照する閾値参照手段と、上記画像入力手段により入力した画像データに対して、上記閾値参照手段により参照した閾値データをもとに所定の画素値変更処理を行う画素値変更手段と、上記画素値変更手段で得られた変更画像データを所定の方法で符号化する画像符号化手段と、上記画像符号化手段で得られる符号データに対して上記画像符号化手段で行う符号化処理の逆変換である復号処理を行う画像復号手段と、上記閾値参照手段により参照した閾値データをもとに上記画像復号手段の復号結果を限定階調化化する限定階調化手段と、上記限定階調化手段で得られる２値画像を印刷する画像印刷手段とを具備し、上記画素値変更手段と上記限定階調化手段で参照する閾値は同一のものであることを特徴とするものである。
【００３１】
この構成においても、限定階調化を行う前に符号化を行うので自己相関性を失うことがなく、しかも、後段の限定階調化に支障が出ない範囲で符号化を最適化するように画素値を変更して、高い圧縮率を実現できる。
【００３２】
上述の画像符号化装置または画像印刷装置において、上記画像符号化は、例えば、予測符号化である。
【００３３】
また、上述の画像符号化装置または画像印刷装置において、上記画像符号化は上記予測結果と上記変更画像データとの誤差を算出する誤差算出手段と、上記誤差をエントロピー符号化する符号化手段とを具備するものでよい。
【００３４】
また、上述の画像符号化装置または画像印刷装置において、上記誤差算出手段における算出処理は、例えば、減算、クリッピング付きの減算、排他的論理和のいずれかである。
【００３５】
また、上述の画像符号化装置または画像印刷装置において、上記符号化手段におけるエントロピー符号化処理は、例えば、Ｈｕｆｆｍａｎ符号化、算術符号化、ＬＺ符号化、ブロックソーティング符号化、Ｇｏｌｏｍｂ符号化のいずれかまたはその組み合わせである。
【００３６】
また、上述の画像処理装置、画像符号化装置または画像印刷装置において、上記閾値参照手段で行う閾値参照処理は、例えば、上記画像入力手段または上記画像復号手段と同期をとるか、または閾値参照結果をスキャン順にストリーム状にして出力するものである。
【００３７】
また、上述の画像処理装置、画像符号化装置または画像印刷装置において、上記画素値変更手段で行う画素値変更処理は、後で適用される符号化方式にあわせて処理を変更するものであってよい。
【００３８】
また、上述の画像処理装置、画像符号化装置または画像印刷装置において、上記画素値変更手段で行う画素値変更処理は、例えば、ローバスフィルタによる高域成分除去、直前画素値での置き換え、所定の予測式による予測値での置き換え、既出現画素値での置き換え、連続する既出現画素値のパターンでの置き換え、既出現の周辺画素と注目画素の組み合わせによる置き換え、先読みした画素値での置き換え、先読みした画素が所定の予測式で予測できるようにする画素値での置き換え、先読みした画素値が連続する既出現画素値のパターンとなるような画素値への置き換え、先読みした画素値が既出現の周辺画素と注目画素の組み合わせになるような画素値への置き換え、のいずれかまたはそれらの組み合わせで行う。
【００３９】
また、上述の画像処理装置、画像符号化装置または画像印刷装置において、上記画素値変更手段で行う画素値変更処理は、例えば、置き換え候補となる候補値と上記入力画像データの画素値が、上記閾値参照手段で参照する閾値で閾値処理した場合に同一の値になる場合は注目画素値を上記候補値で置き換え、そうでない場合はそのままにするものである。
【００４０】
また、上述の画像処理装置、画像符号化装置または画像印刷装置において、上記画素値変更手段で行う画素値変更処理は、例えば、上記候補値で置き換えられないときには、上記閾値データを越えない範囲で最も上記候補値に近い値で置き換えるものである。
【００４１】
また、上述の画像処理装置、画像符号化装置または画像印刷装置において、上記画素値変更手段で行う画素値変更処理は、例えば、注目画素値を上記候補値で置き換えられないときでも、上記閾値処理の結果が許容範囲の誤差に収まる場合には注目画素値を上記候補値で置き換えるものである。
【００４２】
なお、本発明の上述の側面および本発明の他の側面は、特許請求の範囲に記載され、以下、実施例を用いて詳細に説明される。
【００４３】
また、本発明は、装置またはシステムとして実現できるのみでなく、方法の形態でも実現可能であり、少なくともその一部をコンピュータプログラムとして実現できることももちろんである。
【００４４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例の具体的な説明の前に、本発明の基本的な原理について述べる。まず画像の一般的な性質を整理する。
【００４５】
一般に、独立決定法による２値化で生成した２値画像を、そのまま符号化するのは難しい。画像符号化で頻繁に利用する自己相関性が２値化によって失われるためである。特にブルーノイズマスクのような拡散系のスクリーンでこの傾向が顕著である。失われた自己相関性は何らかのかたちで本来の多値画像に戻さない限り、回復しない。従って２値画像を符号化する場合、原画の多値画像には自己相関性があっただろうにもかかわらず、自己相関性を利用することは難しい。
【００４６】
ただし２値化には圧縮率を向上する働きもある。まず階調数が減るので、もととなる画像データ量自体が小さくなる。また写真やスキャン画像のような、いわゆる自然画像に含まれるノイズ成分を抑制する効果もある。ただし拡散系のスクリーンは２値画像自体がノイズ的性質を持つので、この効果はあまりない。
【００４７】
従来例では２値化結果と閾値から原画の多値の画素値を推定することで、自己相関性を部分的にだが復元している。すなわち注目画素がテンプレート画素の推定値に近いことを仮定した画像符号化を適用することで、圧縮率の向上を図っている。この手法だと自己相関性を利用できる代わり、既に述べたような問題点が発生する。
【００４８】
次に本発明の原理を述べる。本発明では２値化を符号化復号処理の後段に置くことを前提とする。こうすると符号化処理を多値画像上で行うので、自己相関性を失うことはない。しかし、これだけだと上述した２値化の圧縮率向上効果を得ることができない。そこで２値化を前提とした画素値の量子化処理を符号化復号処理の前段で行う。
【００４９】
ここでいう画素値の量子化処理について説明する。２値画像が局所的に再現できる階調には当然限りがある。図３は多値１画素を２値４画素で表現する例の概念図である。ここでいう多値を８ｂｉｔとすると、入力１画素で２５６階調を表現できるのに対して、２値４画素ではすべて白からすべて黒まで５段階の階調しか表現することができない。図３では仮に対応する４つの閾値を３２，９６，１６０，２２４としたが、この閾値の中間（以下、閾値レンジという）で階調変化があったとしても、出力としては違いを認識できない。つまり独立決定法による２値化は多値（この場合は５値）の量子化処理だともいえる。上で述べた２値化が持つ圧縮率の向上効果は、この量子化の効果による。
【００５０】
そこで本発明ではこの量子化処理だけを符号化処理の前段に移動する。上の説明で明らかなように、あとで２値化することがわかっていれば、この量子化処理がどこにあろうと最終的な２値画像には影響がない。そこで本発明では符号化処理の前段において、上述の閾値レンジ内で画素値を符号化処理に都合の良いように変更することにより、２値化による圧縮率向上効果を実現する。
【００５１】
本発明では符号化に自己相関性を利用することができる上に、２値化による圧縮率向上効果を加えることができるので、高い圧縮率が期待できる。さらに各処理は多値画像の１画素毎に行うので、処理時間は入力解像度のみに依存する。これは処理負荷が軽いことを意味しており、高解像度かつ高速度の出力デバイスにも適用しやすい。
【００５２】
また、以上では簡単のため２値化に限定して説明してきたが、閾値処理結果を多値とする２値以上の限定階調化でも同じように本発明を適用することができる。図３では入力１画素に２値出力４画素の例を説明したが、これは入力１画素に５値出力１画素であっても閾値レンジとしてはまったく同じことになり、本発明をそのまま適用することができる。この例からも本発明が２値以上の限定階調化にわたって有効であることは明らかである。以下、説明を簡単にするために２値化と呼ぶが、２値以上への拡張も容易に可能である。
【００５３】
本発明の具体的な例については実施例において説明する。以下、本発明の実施例として、
【００５４】
（１）画像処理装置として実施する例
（２）一般的な予測符号化に適用する例
（３）一般的な予測符号化と融合する例
（４）特定の予測符号化に適用する例
（５）画像出力システムとして実施する例
（６）トーン調整の必要な画像出力装置と組み合わせて実施する例
の６つについて述べる。
【００５５】
［第１の実施例］
本発明の第１の実施例として、まず画素値を変更する部分だけを画像処理装置として独立に実施する例を述べる。以下、本発明の第１の実施例の具体的な説明を行う。
【００５６】
図１は第１の実施例における画像処理装置を示すブロック図である。図中、図１４と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。図中、２０は閾値参照部、３０は画素値変更部、４０は画像出力部、１２０は閾値データ、１３０は変更画像データである。
【００５７】
図１の各部について説明する。閾値参照部２０は本実施例の後段で行われる２値化で使用する閾値行列から、入力画像データ１１０の注目画素に対応する閾値を閾値データ１２０として画素値変更部３０へ送出する。画素値変更部３０は閾値データ１２０に基づき、予め定めれらた手法で入力画像データ１１０の注目画素値を変更し、変更画像データ１３０として画像出力部４０へ送出する。画像出力部４０は外部に対し、変更画像データ１３０の出力処理を行う。
【００５８】
以上の構成に基づいて本発明の第１の実施例の動作について説明する。図３は第１の実施例における画像処理動作を示すフローチャートである。図中、図１５と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。ただし若干異なる部分については説明を加える。
【００５９】
図３を用いて本発明の第１の実施例における画像処理を説明する。Ｓ２０で画素値変更処理を行う。Ｓ４０では画像出力部において、変更画像データ１３０の出力を行う。Ｓ５０では未処理部分があればＳ１０へ、すべて処理が完了すれば処理全体を終了する。
【００６０】
以上の動作の中で、閾値参照部２０における閾値データ１２０の生成について説明する。まず閾値参照部２０において参照すべき閾値行列は、本実施例で出力する変更画像データ１３０に最終的に施される２値化処理と一致している必要がある。
【００６１】
また閾値参照部２０では画像入力部１０における注目画素の画素位置から、最終的に施される２値化処理において注目画素に対応する閾値を選択する必要がある。これを実現するのに画像入力部１０と閾値参照部２０を直接同期させるようにしてもよいし、画像サイズから閾値参照部２０で閾値をスキャン順にストリーム状にして出力し、画素値変更部３０で同期をとるようにしてもよい。その他、どのような実装形態をとるにせよ、画素値変更部３０に入力する入力画素と参照閾値が、最終的な２値化時の組み合わせと一致すれば問題ない。図４は４ｘ３の閾値行列の例と、これを繰り返し適用する場合について、ストリーム状に展開した閾値データ１２０の例である。
【００６２】
次に画素値変更部３０における画素値変更処理について説明する。本処理の目的は上述した閾値レンジの範囲内で、後段の画像符号化に都合よいように画素値を変更することである。
【００６３】
閾値レンジについては既に説明したので、閾値レンジの例示のみ行う。例えば図３の２値化の場合、入力画素値が１２であれば、閾値と画素値が等しかったときの処理でバリエーションがあるが、例えば閾値レンジは０から３１となる。また入力画素値が８０であれば、例えば閾値レンジは３２から９５となる。
【００６４】
次に画像符号化に都合の良い画素値とは何かということについて説明する。一般に画像符号化は入力画像に対して仮定を行う。これをモデリングとか、ソースコーディングなどといい、画素値の連続性・局所性や周波数特性を仮定するのが一般的である。前出のＪＢＩＧは注目画素値が周辺画素値パターンに依存するというマルコフモデルを立てているし、画像符号化標準ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）では周波数特性の低域集中性を仮定している。また可逆の画像符号化標準であるＪＰＥＧ−ＬＳをはじめとするいわゆる予測符号化や、ランレングスコーダなどは画素値の連続性を利用する。
【００６５】
画像符号化の圧縮率を決める要因の１つは、それぞれの符号化方式が置く仮定に対する入力画像の適合性にある。例えば高周波成分の少ない写真画像はＪＰＥＧで圧縮しやすいが、逆に高周波成分の多い文字文書画像はＪＰＥＧでは圧縮しづらい。
【００６６】
そこで結論としては、画素値変更部３０における画素値変更処理は、後段に置く画像符号化が使う仮定に適合しやすくなるよう、画素値を変更すれば良い。ＪＰＥＧの例でいえば、例えばローパスフィルタなどで高周波成分を除去してやれば、圧縮率を向上することができる。もちろんこのとき、閾値レンジを外れるような画素値の変更を行ってはならない。従って、ローパスフィルタをかけた後に閾値レンジ内に強制的に戻すとか、閾値レンジを越えるようなときはフィルタの係数を調整するとか、何らかの方法で閾値レンジ内に収めることが必要である。
【００６７】
他の例では、例えばランレングスコーダを後段に使う場合は、閾値レンジ内であれば直前の画素値と同じ画素値に変更する。このとき逆に次の画素値を先読みして、その先の画素値にあわせるような変更をしても構わないし、これらを組み合わせてより高度な処理をしても構わない。また予測符号化の例では、ランレングスコーダの例のような処理も効果的だが、符号化で使用する予測処理がより正確な予測になるように画素値を変更しても良い。なお予測符号化の一例については別の実施例として説明する。
【００６８】
またＬＺのようにシンボルの反復性を利用する符号化を後段に使う場合は、より反復するシンボルが多くなり、かつ長く連続するように画素値を変更すれば良い。マルコフ符号化やブロックソーティング符号化が後段にくる場合は、周辺画素と注目画素の組み合わせが特定の組み合わせに集中するように画素値を調整すれば良い。この他いちいち説明しないが、どのような符号化を持ってくるにしても、基本的にはその符号化がおく仮定に沿うように処理を定義すれば良いのであり、それは符号化がきまれば容易に設定可能である。そしてこれらの処理によって、２値化がもたらす圧縮率向上効果と同程度の効果が多値画像上で実現できることになる。
【００６９】
以上で説明したように、本発明の第１の実施例によれば独立決定法による２値化画像の符号化における前処理として、ごく高速かつ軽い処理負荷で、自己相似性などの多値画像の性質と階調削減などの２値画像の性質とのいずれも画像に反映できるので、後段の符号化の圧縮率をより向上することができる。
【００７０】
［第２の実施例］
本発明の第２の実施例として、本発明を予測符号化に適用する画像処理装置の例について説明する。
【００７１】
以下、本発明の第２の実施例の具体的な説明を行う。図５は本発明の第２の実施例における画像処理装置を示すブロック図である。図中、図１４、図１と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。３０１は予測部、３０２は画素値選択部、３０３は予測画素値データである。
【００７２】
図５の各部について説明する。予測部３０１は入力画像データ１１０に対して、所定の予測処理を行い、その結果を予測画素値データ３０３として画素値選択部３０２へ送出する。画素値選択部３０２は入力画像データ１１０、予測画素値データ３０３、閾値データ１２０の各データを参照し、画素値を選択して出力画像データ１３０として画像出力部４０へ送出する。
【００７３】
次に本発明の第２の実施例の動作について説明する。図２および図６は第２の実施例における画像処理動作を示すフローチャートである。図中、図１５と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。ただし若干異なる部分については説明を加える。
【００７４】
以下、図２および図６を用いて本発明の第２の実施例の画像処理動作を説明する。図２については本発明の第１の実施例ですでに説明しているので説明を省略し、図２におけるＳ３０について図６を用いて説明する。Ｓ３１では予測部３０１において、予測処理を行う。Ｓ３２では入力画像データ１１０の注目画素値と予測画素値データ３０３が、閾値データ１２０で与えられる閾値において同一閾値レンジに収まっているかどうかを判定する。そしてその結果、収まっていればＳ３３へ、そうでなければＳ３４へ進む。Ｓ３３では画素値選択部３０２において予測値を選択する。Ｓ３４では画素値選択部３０２において入力画像データ１１０の注目画素値を選択する。
【００７５】
以上の動作の中で、予測部３０１における予測処理は、既に処理済の画素値から注目画素値を予測する処理であるが、詳細は予測符号化として公知の技術なのでこの説明を省略する。一例としてＪＰＥＧのＳｐａｔｉａｌ方式として制定されている可逆の予測符号化では、注目画素の直左画素をＡ、直上画素をＢ、左上画素をＣとした場合、以下の予測式のうちの１つを選択的に使用する。
【００７６】
【数１】
Ｘ＝Ａ      （１）
Ｘ＝Ｂ      （２）
Ｘ＝Ｃ      （３）
Ｘ＝Ａ＋Ｂ−Ｃ      （４）
Ｘ＝Ａ＋（（Ｂ−Ｃ）／２）      （５）
Ｘ＝Ｂ＋（（Ａ−Ｃ）／２）      （６）
Ｘ＝（Ａ＋Ｂ）／２      （７）
【００７７】
次に画素値選択部３０２における画素値選択処理について説明する。一般的な予測符号化では予測値と実際の注目画素値を比較し、その差分、いわゆる予測誤差をエントロピー符号化する。このとき後段のエントロピー符号化は、予測誤差の分布が０を中心とする上に凸の分布になることを想定して設計されていることが多い。つまり、予測誤差が０に近いほど、最終的な圧縮率を向上することができる。
【００７８】
従って圧縮率を高めるためには画像入力データ１１０の注目画素値を予測画素値データ３０３に近づければよい。このとき注目画素値と予測画素値が閾値データ１２０で定義される同一の閾値レンジに入っている場合に制限すれば、最終的な２値画像で画質劣化を生じなくすることができる。
【００７９】
ここでの目的は、注目画素値の閾値レンジを越えることなく、予測処理の誤差を小さくするように画素値を調整することである。従って上で説明した動作は、一例に過ぎないことは明らかである。以下にいくつか他の例を示す。
【００８０】
例えばＳ３４で入力画素値を選択する代わりに、予測値を注目画素値の閾値レンジでクリッピングしてもよい。こうすればＳ３３とＳ３４をまとめることができるので、Ｓ３２が必要なくなる。
【００８１】
また、Ｓ３２の判定を両隣もしくは近隣の閾値レンジまで広げても良い。この場合、画質劣化が避け得ないが、最小の画質劣化でより高い圧縮率を期待することができる。
【００８２】
また、図６の動作では予測値に近くなるように注目画素値を調整したが、逆に次の画素で予測値と画素値が近くなるように、注目画素値を調整しても良い。さらにこれを図６の動作と組み合わせ、Ｓ３４の代わりにいま述べたような調整をしても良い。もちろんこの逆にいま述べた調整を試みてから、Ｓ３２の動作を行っても良い。もちろん、このような組み合わせは以上で述べてきた各例の間で自由に構成することもできる。
【００８３】
このように本発明の第２の実施例においては多くのバリエーションが考えられるが、その各個は上述した動作原理から明らかに類推可能なので、ここでは説明を省略する。
【００８４】
以上で説明したように、本発明の第２の実施例によれば予測符号化前提とした上で、自己相似性などの多値画像の性質と階調削減などの２値画像の性質とのいずれも画像に反映できるので、後段の符号化の圧縮率をより向上することができる。
【００８５】
［実施例３］
本発明の第３の実施例として、第２の実施例同様の予測符号化により予測値と予測誤差と生成し、これら予測値と予測誤差とを符号化する画像符号化装置の例について説明する。
【００８６】
以下、本発明の第３の実施例の具体的な説明を行う。図７は本発明の第３の実施例における画像符号化装置を示すブロック図である。図中、図１４、図１、図５と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。ただし若干異なる部分については説明を追加する。４１１は誤差算出部、４１２は符号化部、４１３は予測誤差データである。
【００８７】
図５の各部について説明する。予測部３０１は予測画素値データ３０３を画素値選択部３０２とともに誤差算出部４１１へも送出する点で第１の実施例と異なる。誤差算出部４１１は変更画像データ１３０と予測画素値データ３０３から所定の方法で予測誤差を算出し、予測誤差データ４１３として符号化部４１２へ送出する。符号化部４１２は所定の方法で予測誤差データ４１３にエントロピー符号化を行い、符号データ１４０として符号出力部４１へ送出する。
【００８８】
次に本発明の第３の実施例の動作についてだが、これは符号化処理を除いて第２の実施例と同様であり、第２の実施例の動作説明から容易に類推可能であるので省略する。
【００８９】
以上の動作の中で、誤差算出部４１１における誤差算出処理は、予測符号化として一般に公知の技術なのでこの説明を省略する。前出のＪＰＥＧ  Ｓｐａｔｉａｌ方式をはじめとして、一般には実際の注目画素値から予測値を減算するが、バリエーションもありえる。例えば減算の順序が逆であってもいいし、画像の種別によっては排他的論理和をとったりしてもよい。
【００９０】
また、予測誤差値を画素値のレンジでクリッピングしてもよい。これについては若干説明を加える。いま画素値のレンジが［０，２５５］だったとする。ここで注目画素値が２０、予測値が３０だったとすると、予測誤差値は２０−３０＝−１０となる。ここでいうクリッピングとはこの場合、予測誤差値に２５６を加減算して［０，２５５］のレンジに収めることをいう。従って予測誤差−１０は−１０＋２５６＝２４６として算出される。これに対しては復号時に改めてクリッピングすることで、正値を得ることができる。つまり復号時には予測誤差２４６と予測値３０が知れるので、注目画素値は２４６＋３０＝２７６となるが、これをクリッピングすればもとの画素値２０が得られる。このようなクリッピングは符号シンボルを減少させる働きがあるので、結果的に圧縮率を向上することができる。
【００９１】
また、符号化部４１２における符号化処理は一般的なエントロピー符号化を指す。例えばＨｕｆｆｍａｎ符号化、算術符号化、ＬＺ符号化、ブロックソーティング符号化、Ｇｏｌｏｍｂ符号化などを始めとして多くの例がある。これらはすべて公知の技術なので説明は省略する。
【００９２】
本発明の第２の実施例では本発明の後段に独立した画像符号化装置を設けることを想定したので、画像符号化装置で改めて予測処理を行うことが必要となる。これに対して本発明の第３の実施例においては、画素値変更部３０において変更画像データ１３０とともに予測画素値データ３０３を出力するように構成したので、予測処理は予測部３０１だけで行うことができるようになる。
【００９３】
なお、以上は予測符号化を例にとって説明したが、本発明の第３の実施例の特徴は画素値変更部３０と後段の画像符号化との共通処理を共有化する点が特徴である。この点を生かせば、他の画像圧縮手法にも同じ方法が適用可能である。例えば変換符号化を仮定すれば、変換処理を共有すればよいし、またランレングス符号化を仮定すれば、ランのカウンタが共有可能である。これ以上例示はしないが、多くの符号化に本発明の第３の実施例の変形が適用可能なことは自明であって、本発明の第３の実施例が予測符号化に限定されることはない。
【００９４】
以上で説明したように、本発明の第３の実施例によれば、画素値変更と画像符号化と融合して実施することにより、本発明のより効率的な実施を行うことができる。
【００９５】
［第４の実施例］
本発明の第４の実施例として、本発明を特開２０００−３５０２１５号公報に開示された予測符号化に適用する例について説明する。この符号化は複数の予測部を備えることを特徴とし、特に人工的な画像の圧縮を効果的に行うことができる技術である。
【００９６】
以下、本発明の第４の実施例の具体的な説明を行う。図８は本発明の第４の実施例における画像処理装置を示すブロック図である。図中、図１４、図１、図５および図７と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。図中、３０４は第１予測部、３０６は第２予測部、３０６はラン計数部、３０７は選択部、３０８、３０９は予測画素値データ３１０はランデータである。
【００９７】
図８の各部について説明する。第１予測部３０４、第２予測部３０５はそれぞれ、入力画像データ１１０に対して所定の予測処理を行い、予測画素値データ３０８、３０９としてラン計数部３０６へへ送出する。ラン計数部３０６は入力画像データ１１０と閾値データ１２０をもとに、予測画素値データ３０８、３０９のそれぞれが注目画素値と同じ閾値レンジに入っているかを判定し、入っていればその連続回数を計数し、この計数結果をランデータ３１０として選択部３０７へ送出する。選択部３０７はランデータ１１０にもとづいて、入力画像データ１１０、予測画素値データ３０８、３０９のいずれかを変更画像データ１３０として画像出力部４０へ送出する。
【００９８】
次に本発明の第４の実施例の動作について説明する。図２および図９は第４の実施例における画像処理動作を示すフローチャートである。図中、図１５、図６と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。ただし若干異なる部分については説明を加える。
【００９９】
以下、図２および図９を用いて本発明の第４の実施例の画像処理動作を説明する。図２については本発明の第１の実施例ですでに説明しているので説明を省略し、図２におけるＳ３０について図９を用いて説明する。Ｓ３１１では第１予測部３０４および第２予測部３０５において、それぞれ所定の方法で注目画素値の予測を行う。Ｓ３２１ではラン計数部３０６において、予測画素値データ３０８が入力画像データ１１０と同じ閾値レンジに入っていればＳ３２２へ、そうでなければＳ３２３へ進む。Ｓ３２２ではラン計数部３０６において、第１予測部３０４のランを加算する。Ｓ３２３ではラン計数部３０６において、第１予測部３０４のランを終了する。Ｓ３２４ではラン計数部３０６において、予測画素値データ３０９が入力画像データ１１０と同じ閾値レンジに入っていればＳ３２５へ、そうでなければＳ３２６へ進む。Ｓ３２５ではラン計数部３０６において、第２予測部３０５のランを加算する。Ｓ３２６ではラン計数部３０６において、第２予測部３０５のランを終了する。Ｓ３２７ではラン計数部３０６において、加算中のランがなくなればＳ３２８へ、まだあればＳ３０を終了する。Ｓ３２８ではラン計数部３０６において、直前まで計数していたランがあればＳ３３１へ、そうでなければＳ３４へ進む。Ｓ３３１では選択部３３１において、最大ラン長を示した予測部の予測値列を変更画像データ１３０として送出する。Ｓ３２９ではラン計数部３０６において、全ての予測値が閾値レンジ外であればＳ３４へ、そうでなければＳ３３０へ進む。Ｓ３３０ではラン計数部３０６において、予測値が閾値レンジ内に入った予測部のランを１とし、それ以外の予測部のランを終了する。
【０１００】
以上の動作の中でＳ３１１における予測処理は特開２０００−３５０２１５にあるように、周辺画素値による予測が例としてあげられる。もちろん、例えば上述の（１）〜（７）式で示したような算出式によるものであってもよい。
【０１０１】
また、Ｓ３３１における予測値の出力では、ラン長分だけ該当する予測器の予測値を出力する。これは予測値の履歴をどこかにバッファリングしていても良いし、画像をラン長だけ遡って予測し直すような構成でも良い。
【０１０２】
また、以上の動作例は本発明の第２の実施例の動作説明同様、画素値の調整についての一例を示したに過ぎない。本発明の第２の実施例の動作の説明で例示したように多くのバリエーションがあるが、それらは上記の説明より類推可能なので、ここで改めて説明することはしない。
【０１０３】
また、本発明の第２の実施例と第３の実施例の関係と同様、この第４の実施例についても画像符号化装置と融合することで処理の簡易化を図ることができる。これについてはこれまでの説明から容易に類推可能なので、説明を省略する。
【０１０４】
特開２０００−３５０２１５号公報の技術は可逆符号化なので、情報量の多い自然画像の圧縮率が低下することがある。しかし自然画像については、本発明の動作原理でもある２値化による圧縮率向上が効果的に働く。結局、特開２０００−３５０２１５号公報の技術と本発明が相補的に働くので、画像種別を問わず高い圧縮率が期待できる。
【０１０５】
本発明の第４の実施例の効果を確認するために、模擬実験を行った結果を示す。図１０はこの結果である。この実験では入力１画素に対して４ｘ４個の拡散系の閾値を適用するような２値化を想定し、比較対照としてＪＢＩＧによる実験を行った。この結果から本発明の効果は明らかである。
【０１０６】
以上で説明したように、本発明の第４の実施例では複数の予測器を備えた画像符号化に適用するよう構成するので、画像種別によらず圧縮率が高くなるような画像を出力することができる。
【０１０７】
［第５の実施例］
本発明の第５の実施例として、本発明を画像出力システムとして実施する例について説明する。
【０１０８】
以下、第５の実施例の具体的な説明を行う。図１１は本発明の第５の実施例における画像印字装置のブロック図である。図中、図１４、図１、図５、図７および図８と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。ただし若干異なる部分については説明を追加する。４２は画像符号化部、４３は画像蓄積部、４４は画像復号部、５０は２値化部、６０は画像印刷部、１３１は２値画像データである。
【０１０９】
図１１の各部について説明する。閾値参照部２０は画素値変更部３０に加え、２値化部５０に対しても閾値データ１２０を送出する。画像符号化部４２は所定の方法で変更画像データ１３０を符号化し、符号データ１４０として画像蓄積部４３へ送出する。画像蓄積部４３は符号データ１４０を蓄積する。画像復号部４４は画像符号化部４２で行う符号化の逆処理である復号処理を符号データ１４０に対して行い、変更画像データ１３０として２値化部５０へ送出する。２値化部５０は閾値参照部２０から送出される閾値データ１２０に基づき、変更画像データ１３０を２値化し、２値画像データ１３１として画像印刷部６０へ送出する。画像印刷部は２値デバイスで２値画像データ１３１の印刷を行う。
【０１１０】
動作については他の実施例の説明などから明らかなので、説明を省略する。
【０１１１】
以上の動作において、閾値参照部２０が提供する閾値データ１２０は画素値変更部３０においては入力画像データ１１０に、また２値化部５０においては変更画像データ１３０に同期して、同じ画素には同じ閾値を適用するように動作する必要がある。参照するデータが同一であれば、見かけ上閾値参照部２０が別々に実装されていてもよい。
【０１１２】
また、本発明の第５の実施例はごく基本的な画像出力システムについて述べたものであって、高画質化や高機能化などのために、途中に別の処理が入っても構わない。
【０１１３】
また、本発明の第３の実施例のごとく、画素値変更部３０と画像符号化部４２の一部を共有しても構わない。さらにこれを画像復号部４４と共有することも可能である。これらについては他の説明から明らかなため、説明を省略する。
【０１１４】
また、画像蓄積部４３に代えて、あるいは、画像蓄積部４３とともに、通信媒体を配置するようにしてもよい。
【０１１５】
以上で説明したように、本発明の第５の実施例によれば本発明を適用した画像出力システムを構築でき、符号化時により効率的な符号を得ることが可能となる。
【０１１６】
［第６の実施例］
本発明の第６の実施例として、トーン制御の必要な出力機器と組み合わせて実施する例について説明する。
【０１１７】
まず本実施例の原理について説明する。出力機器の中にはデバイスの特性に依存したトーンの補正が必要なものがある。ここでいうデバイスの特性とは、いわゆるガンマ補正のようにデバイスの非線型性に関するものと、デバイスの状態変動に関するものがある。例えばゼログラフィプリンタなどではこの両方の特性を吸収するために、デバイスへの出力段でトーン補正をかけることが多い。
【０１１８】
このようなトーン補正はその性質上、一般にはデバイスの直前で行われる。一方、本発明の第５の実施例で見たように、本発明はその前段で実施されることが多い。この場合、本発明の適用上の問題が発生する。
【０１１９】
既に説明したように本発明では後段の２値化処理を仮定して画素値を変更するので、２値化結果としては可逆の圧縮が実現できた。しかし後段でトーン補正が入ると、後段で行われる２値化処理は本発明で仮定したものと異なってくる。例えば全ての画素値を＋２０するようなトーン補正が後段でかかるとすると、トーン補正後の閾値Ｔｈはトーン補正前の画素値でいうと（Ｔｈ−２０）に相当する。従って本発明の画素値変更処理ではこの変動を見越しておく必要がある。図１２はそのような状況の説明図である。
【０１２０】
画素値変更処理でこの変動を見越すための具体的な対策としては、本発明の入力段でトーン補正を行ってしまえば良い。このときの構成については後述する。このような構成をとることにより、デバイスの非線形性に起因する固定的なトーン補正は吸収することができる。
【０１２１】
しかしデバイスの状態変動の補正は動的であるため、入力段ではその補正自体が未知であり、上のような対策がとれないことがある。そのような変動の対策としては、２値化処理の閾値の前後に保護域を設けることで対処する。この保護域の画素値では画素値変更処理を無効にすることにより、変動を吸収できるようになる。
【０１２２】
具体的に説明しよう。例えば閾値をＴｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ３とし、Ｔｈ１＋２０＝Ｔｈ２，Ｔｈ２＋２０＝Ｔｈ３の関係があるものとする。本発明では画素値（Ｔｈ２−１）を（Ｔｈ１＋１）などに変更しても構わない。このとき画素値を＋３するようなトーン補正が必要となったとすると、画素値（Ｔｈ２−１）は（Ｔｈ２−１）＋３＝（Ｔｈ２＋２）となって閾値Ｔｈ２を越えるが、もしこれを（Ｔｈ１＋１）に画素値変更していたとすると（Ｔｈ１＋４）は閾値Ｔｈ２を越えることができない。これが本実施例で解決しようとしている点である。
【０１２３】
本実施例では例えば［ＴｈＮ−５，ＴｈＮ＋５］を保護域とする。ここでＮは１，２，３のいずれかである。画素値変更部３０はこの保護域内に入った画素値を変更しない。これにより、上の例でいえば（Ｔｈ２−１）は（Ｔｈ２−１）として保護されるので、トーン補正によって閾値Ｔｈ２を越えることが保証できる。この［ＴｈＮ−５，ＴｈＮ＋５］を保護域とする例では、±５のトーン補正であれば本発明による２値画像の可逆性を保証できる。
【０１２４】
以上で述べた２つの対策、すなわちトーン補正を入力段でかける対策と閾値前後に保護域を設ける対策は組み合わせて実施しても良い。このとき例えば日毎の補正は入力段のトーン補正で行い、ページ毎の補正は保護域で吸収するといったように組み合わせても良い。
【０１２５】
また説明では簡単のため保護域を［ＴｈＮ−５，ＴｈＮ＋５］というようにしたが、保護域は対称でなくても構わないし、また閾値毎に保護域のレンジが異なっていても構わない。
【０１２６】
また、入力段でトーン補正をかける場合、一般には実効のダイナミックレンジが低下する。それは例えば入力では異なるレベルを出力では同じレベルとすることで、非線型変換を実現するからである。このときいわゆるトーン補正だと、この狭まったレンジを［０，２５５］に分布させるが、本発明の場合は実効レベルのダイナミックレンジで表現するのがより好ましい。
【０１２７】
例えばトーン補正によって実効レベルが２５６から２４０に減少するとしよう。一般のトーン補正では値を２つ飛ばしなどにして［０，２５５］レンジに分布させる。しかし本発明ではこのレンジを［０，２３９］で表現することが好ましい。これにより理論的な情報量が減るので、圧縮効果を大きくすることができる。ただし後段で［０，２５５］レンジに膨らませるなど、デバイスに渡す前またはデバイス内でなんらかの補正処理が必要となる。
【０１２８】
図１３は以上説明した原理による、本発明の第６の実施例における画像処理装置を示すブロック図である。図中、図１と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。７０は固定補正部、７１は変同値参照部、１５０は補正画像データ、１５１は保護域データである。
【０１２９】
図１３の各部について説明する。固定補正部７０は後段のデバイスで必要となる、固定的なトーン補正を入力画像データ１１０に対して行い、補正画像データ１５０として画素値変更部３０へ送出する。保護域参照部７１は予め設定された保護域を保護域データ１５１として画素値変更部３０へ提示する。画素値変更部３０は閾値データ１２０に基づいて入力画像データ１１０の画素値を変更するが、この画素値が保護域データ１５０で提示された保護域に含まれる場合は変更を行わない。
【０１３０】
動作については他の実施例の説明などから明らかなので、説明を省略する。ここでは以上で説明した２つの対策を同時に実施した構成を例示したが、いずれかの対策を単独で行っても構わない。また、固定補正部７０や保護域参照部７１が、ＳＮＭＰ等により出力機器からトーン補正に関連する情報を受け取って固定的なトーン補正や保護域を更新するようにしてもよい。
【０１３１】
以上で説明したように、本発明の第６の実施例によればトーンの補正が必要なデバイスに対しても本発明を適用することが可能となる。
【０１３２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、限定階調化、特に２値化を前提とする画像を対象とした画像処理装置において、後段の圧縮率を向上するための画像処理を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例の画像処理装置を示す構成図である。
【図２】  本発明の第１の実施例の画像処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】  本発明の第１の実施例の画像処理装置における多値画像と２値画像の関係を説明する説明図である。
【図４】  本発明の第１の実施例の画像処理装置における閾値データを説明する説明図である。
【図５】  本発明の第２の実施例の画像処理装置の構成を示す構成図である。
【図６】  本発明の第２の実施例の画像処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】  本発明の第３の実施例の画像符号化装置の構成を示す構成図である。
【図８】  本発明の第４の実施例の画像処理装置の構成を示す構成図である。
【図９】  本発明の第４の実施例の画像処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】  本発明の第４の実施例の画像処理装置の実験結果の一例を示す図である。
【図１１】  本発明の第５の実施例の画像印刷装置の構成を示す構成図である。
【図１２】  本発明の画像処理の第6の実施例における閾値の変動について説明する説明図である。
【図１３】  本発明の画像処理の第6の実施例を示す構成図である。
【図１４】  従来例の画像符号化装置を示す構成図である。
【図１５】  従来例の画像符号化装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０            画像入力部
１１            テンプレート部
１２            予測状態算出部
１３            マルコフ確率推定部
１４            算術符号構成部
２０            閾値参照部
３０            画素値変更部
４０            画像出力部
４１            符号出力部
４２            画像符号化部
４３            画像蓄積部
４４            画像復号部
５０            ２値化部
６０            画像印刷部
７０            固定補正部
７１            変同値参照部
１１０            入力画像データ
１１１            テンプレート画像データ
１１２            予測状態データ
１１３            推定確率データ
１２０            閾値データ
１３０            変更画像データ
１３１            ２値画像データ
１４０            符号データ
１５０            補正画像データ
１５１            保護域データ
３０１            予測部
３０２            画素値選択部
３０３            予測画素値データ
３０４            第１予測部
３０６            第２予測部
３０６            ラン計数部
３０７            選択部
３０８、３０９            予測画素値データ
３１０            ランデータ
４１１            誤差算出部
４１２            符号化部
４１３            予測誤差データ
【図１】
0003966117.tif 000002
【図２】
0003966117.tif 000003
【図３】
0003966117.tif 000004
【図４】
0003966117.tif 000005
【図５】
0003966117.tif 000006
【図６】
0003966117.tif 000007
【図７】
0003966117.tif 000008
【図８】
0003966117.tif 000009
【図９】
0003966117.tif 000010
【図１０】
0003966117.tif 000011
【図１１】
0003966117.tif 000012
【図１２】
0003966117.tif 000013
【図１３】
0003966117.tif 000014
【図１４】
0003966117.tif 000015
【図１５】
0003966117.tif 000016