【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は画像データの符号化を行うデータ処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来では２値・多値化データを削減する方法としてＪＢＩＧ方式等のように算術符号を用いてロスレス圧縮を行い２値データを圧縮する方法が標準化され、一般的な技術となっている。

【０００３】又、２値、３値等に対するロッシー圧縮では、未だ有効な圧縮方法は考案されていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記ロスレス圧縮は、可変長符号化であって圧縮されたデータ量が固定ではない。 その為に圧縮データの伝送ではほとんどの場合は圧縮データ量やデータ伝送時間を削減できるが、一時的なデータ蓄積等では最悪の圧縮率を想定してバッファを用意せねばならず、生データ（非圧縮データ）量と同等のバッファ量が必要となり、圧縮のメリットが十分に生かせなかった。

【０００５】又、圧縮後のデータが一定となる固定長圧縮では、高い圧縮率を保ったロスレス方式では技術的に難しく、高い圧縮率と圧縮データ量の制御にはロッシー方式が技術的に考えられるが、２値、３値等の画像をロッシーにした時に画質劣化が激しく、有効なロッシー圧縮法は未だ提案されていない。

【０００６】以上の点に基づき本願発明は画質を考慮しつつ、効率良く符号データの符号量を制御することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するために本願発明の請求項１に記載のデータ処理装置によれば、符号データ量を一定値以下に制御するデータ処理装置であって、符号データ量を監視する監視手段と、該符号データ量に応じて、Ｍ値化データをＮ＜ＭなるＮ値化データに変換する変換手段と、該変換手段により変換されたＮ値化データを符号化する符号化手段とを有し、前記変換手段による変換は単純閾値とディザ閾値を選択的に用いることを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）本願発明は、画像データ量の制御の為にロスレス圧縮方式を用い、ロスレス圧縮する前処理として、２値・多値化されたデータ量の削減を行い結果として、前処理とロスレス圧縮をひとつの圧縮の系と見立てた時に、圧縮量を制御できるロッシー圧縮を実現するものである。

【０００９】上記ロッシー圧縮において、Ｍ値化データをＮ値化データに変換する処理（Ｍ＞Ｎ）を前処理とする事でデータがＮ／Ｍに圧縮される。 従って圧縮データ量をモニタしながら、圧縮データ量がバッファ許容量に対して多い場合に画素／ブロック／ライン等の所定の単位毎に前処理を施せば、全体のバッファ容量をオーバフローしなくなるのである。

【００１０】以下にＭ値からＮ値への変換を含む実施の形態を示す。

【００１１】図１は、以下の実施の形態の全体構成を示す図である。

【００１２】１は画像データをＭ値化するＭ値化部であって入力される各画素値に対し（Ｍ−１）個の閾値とデータの大小を比較し、Ｍ値化データを出力する。 Ｍ値（化）データは例えばＭ＝４ならば、０，１，２，３の出力レベルがあり、２ｂｉｔの出力となる。 この出力はＮ値変換部２でＮ値化される。 例えばＮ＝２ならば出力レベルは０，１であり、１ｂｉｔの出力となる。 本構成では切換判断部５により、Ｎ値変換部２を制御し、必要に応じた画素に対しＭ値データをＮ値データに変換し、
他はＭ値データのまま出力する。 この動作により全体データ量を削減した後にロスレス圧縮部３で圧縮がかけられ、バッファ部４からデータがオーバフロウする事が防がれる。 従ってデータ量監視部６は常にロスレス圧縮部３が発生するデータ量をモニタしている。 そして発生データ量と圧縮前のデータ量の比較より平均圧縮率を算出し、バッファ部４に対し必要な最低圧縮率より圧縮効率が悪い場合に入力データ量を減らす為に、切換判断部５
を通してＮ値変換部２にＮ値化命令の制御信号を送る。
切換判断部５は切換えをブロック毎又はライン毎に行う等の判断も行う。 バッファ部４に蓄積されたデータは用途に応じ画像伝送部８に送られたり、画像伸長部７に送られたりする。 画像伸長部では詳細な説明は省略するが、ロスレス圧縮部３と反対の原理で圧縮データ量とそれから発生する伸長データ量より、伸長データがＮ値化データであるか又はＭ値化データであるか判断しＮ値化データならばＭ値データに逆変換する。 例えば、Ｍ＝
４，Ｎ＝２ならばＮ値化データ０，１はＭ値化データ０
（００）、３（１１）に変換されれば良い。 なお（ ）
内は２進数２ビットの時の値を示す。 又、Ｎ値化データ、Ｍ値化データが混在するので、その切換信号を別のデータとして保持しても良い。 この場合には切換をライン毎やブロック毎、バンド幅毎に行えば切換情報量は少なくて済む。

【００１３】図１〔Ｂ〕はＮ値変換部２の内部の切換え処理の概略を示す構成であり、入力されたＭ値化データのうち一方は直接切換部１０に、もう一方はＮ値化部９
でＮ値データに変換された後で切換部１０に与えられ切換判断部５の制御信号により切換えられる。 切換部１０
は具体的には内部にレジスタを持ち、書き込みの最後端部にＭ又はＮ値データを書き込む。 Ｍ＝４，Ｎ＝２ならば２ビット又は１ビットのデータが書き込まれる。 その書き込み量が切換判断部５に同時に制御される事になる。 内部のレジスタ長いっぱいにデータの書き込みが行われるとデータは外部（ロスレス圧縮部３）に送出され、再び内部レジスタの先頭からデータの書き込みが行われる。

【００１４】図２はＮ値変換部２のＮ値化部９を実現する第１の例を示す。 Ｍ値化部１のデータは２（Ｎ）値化部１１に入力される。 Ｍ＝４ならばＭ値は０〜３のレベルをとるが、Ｎ値化閾値（Ｎ＝２）ｔｈが１〜３のうちいずれかに設定され入力が閾値ｔｈ以上の時に“１”それ以外の時が“０”の値が２値化結果として出力される。

【００１５】以上の様に単純閾値を用いる方法だけでなく、閾値ｔｈを入力のＭ値化の際に使われたディザ周期等の間隔ごとに切り換えても良いし、適当な周期で切り換えを行っても良い。 また単純閾値とディザ閾値を領域毎に切り換えて用いても良い。

【００１６】図７〔Ａ〕は２×２のマトリクスサイズ毎に閾値を変える事を示した図であり、各閾値は２進数で示してある。

【００１７】図３はＮ値変換部２のＮ値化部９を実現する第２の例を示す。

【００１８】第１の実施例と異なり２値化部１１の閾値は閾値マトリクス１２より与えられる（Ｎ＝２）。 閾値マトリクス１２は、ＲＡＭ又はＲＯＭ又はレジスタ等で構成できる。 Ｈ／Ｖ指示部１３により現在の処理画素の水平位置及び垂直位置が、閾値マトリクス１２に与えられ、対応する位置の閾値が読み出されて２値化部１１に与えられる。 従って、２値化部１１の閾値が処理位置に応じて変動する事で、入力のＭ値の値に更にディザ処理が与えられる事になる。

【００１９】補足説明するとＭ＝４，Ｎ＝２の時に図５
〔Ａ〕に示す３組のＭ値化ディザマトリクスで生成された４値データに対し、上述の第１の例で閾値レベルｔｈ
＝０１（２進）とすると、結局図６〔Ａ〕に示す２値化ディザマトリクスでＭ値前の原画像を２値化したのと同じ画像が２値化部１１より得られる。

【００２０】同様に第２の例では図５〔Ａ〕に示すＭ値化（Ｍ＝４）ディザマトリクスで生成された４値化データに対し、図６〔Ｂ〕なる閾値マトリクス１２を用いれば図６〔Ａ〕なるマトリクスでＮ値化（Ｎ＝２）した画像と同じ画像が得られるし、図６〔Ｄ〕なる閾値マトリクス１２を用いれば原画像を図６〔Ｃ〕なるＮ値化（Ｎ
＝２）した画像が得られる。 これら図６〔Ａ〕、〔Ｃ〕
の閾値はＭ値化閾値図５〔Ａ〕のレベル１〜３の中より選択される。

【００２１】従って第３の例としてＭ値化の際の（Ｍ−
１）組のディザマトリクスの中から最適なＮ値化閾値を選択し、Ｎ値化の際の閾値マトリクスの閾値を選択したＭ値化ディザマトリクスのレベルとすれば、自由な設計のＮ値化ディザ画像が得られる。

【００２２】逆にＮ値化の際のディザマトリクスを先に設計してＮ値ディザ画像の画質を決定してから、そのＮ
値化閾値をＭ値化閾値マトリクスのレベル１〜（Ｍ−
１）までに当てはめて、対応する１〜（Ｍ−１）のレベルをＮ値化マトリクスの閾値とし、Ｍ値化マトリクスの当てはめられなかった所に最適な閾値を当てはめてもよい。 図１２はそれを示す図で、まず原画像に対するＮ値化マトリクス（Ｎ＝３）を決定し、次に、Ｍ値化マトリクスで理想と思われる所に、Ｎ値化の閾値を当てはめる（太線枠以外）。 後で太線枠の部分に画像が最適になるように閾値を当てはめる。 そして、Ｍ値化画像に対するＮ値化マトリクス（Ｎ＝３）の閾値が、対応するＭ値化閾値のレベルとなるようにする。 又、太枠となるレベルは何に制限される事なく設定でき（Ｍ−Ｎ）個の任意のレベルで太枠部分が発生する。

【００２３】次に第４の例（Ｍ＝４，Ｎ＝２）について説明する。

【００２４】図５〔Ａ〕に示すＭ値化ディザマトリクスは画像の濃度により、図５〔Ｃ〕のようにＭ値化される。 一方図５〔Ｂ〕に示すＭ値化ディザマトリクスでは図５〔Ｄ〕に示すように濃淡再現が行われる。 低い濃度が左で、右へ行く程濃い濃度データに対するＭ値化結果となる。

【００２５】又、図５〔Ｃ〕〔Ｄ〕はレーザビームプリンタにおけるドットパルス幅の変調による多値（Ｍ＝
４）化を示す。

【００２６】図５〔Ａ〕〔Ｃ〕では１／３パルス、２／
３パルスの発生頻度が少なく安定した階調再現が可能であり、階調優先型ディザと仮に呼ぶ。

【００２７】又、図５〔Ｂ〕〔Ｄ〕では低濃度域で数多くドットが打たれるので、解像度優先型となる。

【００２８】第４の例ではＭ値ディザが階調優先型ディザに対してはＮ値化時に固定閾値又は図６〔Ｂ〕に示すような同一閾値のディザマトリクスを用い、前記解像度優先型のＭ値ディザでは図６〔Ｄ〕に示すような通常のディザを用いる事を特徴とする。 図１３は具体例で選択部５０がＭ値ディザの性質に応じて図６〔Ｂ〕〔Ｃ〕に示すような閾値を切換えるのである。 これにより解像度優先型Ｍ値ディザでもＮ値化（Ｎ＝２）後のデータが、
閾値のかたよりのないディザマトリクス（図６〔Ｃ〕）
で原画像をＮ値化したのと同じ画像が得られる。

【００２９】又、閾値マトリクス１２−２，１２−１共にディザマトリクス毎等で閾値マトリクスを別のマトリクスに切換えるとより多くの閾値を使ったＮ値化となり階調性が向上する。

【００３０】その切換え例を示したものが図７〔Ａ〕及び図７〔Ｂ〕である。

【００３１】次に第５の例について説明する。

【００３２】Ｍ値ディザのうち完全にドットの打たれていない所以外を完全な１ドットにし、１／（Ｍ−１）〜
（Ｍ−２）／（Ｍ−１）ドット、即ちＭ＝４の時１／
３，２／３を１ドットにしてしまい、それにより再現濃度が高くなってしまう分を１ドットの間引きで補正するのが第５の例である。 回路は図２、又は図３の回路を流用でき、最終段にドット間引き部を付加すればよい。 閾値マトリクスは図８〔Ａ〕に示すものを使う。 又、Ｍ＝
４の場合２ｂｉｔのＭ値信号の論理和を図８〔Ｂ〕の回路でとってＮ値化（Ｎ＝２）結果としてもよい。 この時のドットの間引き率としては、例えば階調優先型ディザでは図９〔Ａ〕に示すように、画像濃度幅ｄに対し閾値レベルｔ１，ｔ２，ｔ３のレベルが詰まっている為にａ
１，ｂ１の値が小さいので１／３，２／３ドットが打たれにくく間引きも少なくて済む。 実際にはある位置では（２／３×ａ２＋１／３×ｂ２）／ｄが濃度的に高く打たれ、各マトリクス位置の平均として（２／３×ａ＋１
／３×ｂ）／ｄが濃度的に高くなるので（ａは閾値ａ
１，ａ２，…の平均、ｂは閾値ｂ１，ｂ２，…の平均）、ｄ／（２／３×ａ＋１／３×ｂ）回（＝Ｐ）のドット出現に１回間引きを行えば良い。 従って間引き回路は図１４に示す様にｐ進カウンタ５１をドット出現毎にカウントｕｐさせ、オーバフローのキャリー“０”で論理積をアンド回路５２でとる事で実現できる。

【００３３】図９〔Ｂ〕は解像度優先の４（Ｍ）値化ディザの場合を示しａ１，ｂ２，ａ２，ｂ２等の値が大きく間引き率は大きくなりｐは小さな値となるのは容易に推測できる。

【００３４】図１０は図１４に示す間引き回路を用いない場合にプリンタに画像出力する直前で間引きに相当する補正を行うものである。

【００３５】画像伸長部７で伸長されたＮ値データは多階調変換ＬＵＴ２１で変換され、２５６階調の多階調プリンタ２２に出力されるが、通常、Ｍ値のデータは０〜
３の（２進で００〜１１）データが図１０〔Ｂ〕のように０〜２５５に変換され、Ｎ値（Ｎ＝２）のデータは０，１が０，２５５に変換される。

【００３６】これを間引き率にＮ値データの出力時には入力１に対し間引き率に合わせて

【００３７】

【外１】

【００３８】この操作により細線の消失等の劣化を防ぐ事が可能になり、解像度を保ち易くなる。

【００３９】次に第６の例について説明する。

【００４０】図４はＭ値データのＮ値化を実現する第６
の例である。

【００４１】２値化部１１に対し（Ｎ＝２）、２値化結果“０”ｏｒ“１”と２値化前のデータ“０”，１／
３，２／３，３／３（Ｍ＝４）との差分が誤差計算部１
６にて演算される。 これが２値化による濃度誤差である為、これが誤差蓄積部１７に与えられ、誤差蓄積部１７
の出力は加算部１４でＭ値データに加えられてから２値化部１１で２値化される。

【００４２】もし誤差蓄積部１７を素通し（スルー）にすれば誤差は隣接画素に拡散される事になる。 画像水平１ライン分の遅延を行えば垂直方向に１画素ずれた方向に誤差拡散する事になる。 また複数画素分に誤差を振り分ける事も可能で、通常誤差拡散法と呼ばれる２値化方法の回路構成が流用できる事は容易に推察できる。

【００４３】この時の閾値は閾値発生部１５より与えられる固定値であっても構わないしディザのように閾値を周期的に変えても構わない。

【００４４】次にＮ値化を行う第７の例を説明する。

【００４５】図１１〔Ａ〕はＮ値化（Ｎ＝２）を実現するもう１つの例である。 Ｍ値データは多値化部３１に入力される。 多値化部はＬ値の値に変換する部分であり、
Ｌ＞Ｍなる大小関係があり通常Ｌは５〜８ビット程度ある事が望まれる。

【００４６】多値化部３１で一旦多階調のデータに変換されたデータは再２値化部３２でＮ値化される（Ｎ＝
２）。 その時の閾値はディザ閾値発生部３３から供給される。

【００４７】図１１〔Ｂ〕は多値化部３１を実現する例で、Ｍ値化データはフィルタ演算部３４及び複数ラインバッファ３５に入力される複数ラインバッファ３５で垂直ライン方向及び水平ライン方向に位相をずらせたデータもフィルタ演算部３４に与えられ、フィルタ演算部３
４では注目画素とその周辺の数画素が、重み付けされた積和演算によるフィルタリングが行われＬ値なる多値化が行われる。

【００４８】図１１〔Ｃ〕は多値化部３１を実現する他の例である。 Ｍ値データは多値データ推定部３６により、原画像の多値データを推測する。 推測にはＭ値化に使われる閾値を使用する為にＭ値化のディザ制御のマトリクス位置を示すＨ／Ｖ指示部３１からの水平／垂直方向位置と、Ｍ値化の値が、閾値格納部３７に与えられる。 閾値格納部では、Ｍ値化閾値のレベル１〜レベルＭ
の値からＭ値化の値Ｒより、レベルＲの閾値及びレベル（Ｒ＋１）の閾値を多値データ推定部３６に送る。 ここでレベルＲのＲが０の時はレベルＲの閾値Ｒ＝０であり、Ｒ＝Ｍの時レベル（Ｒ＋１）の閾値はＬ（多値のＭ
ａｘ値）である。 即ち、Ｍ値化の値がＲの時は原画像のデータはレベルＲの閾値とレベル（Ｒ＋１）の閾値の間にある為である。 もし原画像中の各濃度の出現確率が等しいならば、レベルＲ及びレベル（Ｒ＋１）の各閾値の中間値が多値データ推定部３６の出力すべき解となる。
又、各濃度において出現確率が異なる場合は出現確率の比で重み付けを行って加重平均をとり、その値を多値データ推定部３６の出力とするようにしても構わないし、
特に推定値理論的に制限を設けず、実験や経験による最適値を設定する事も構わない。

【００４９】ところで本発明はＭ値化データをＮ値化データに変換する手法であって画像処理システム構成上原画より直接Ｎ値化データが得られる場合にはＭ値化データからＮ値化データを生成する必要のない事は言うまでもないが、原画データを保持できない場合やＭ値データとＮ値データを同時にバッファに蓄えて切換える事ができない場合や、圧縮器にリアルタイムに追従して動作しながらＭ値化とＮ値化を切換える事ができない場合に本願発明の効果が発揮される。

【００５０】又、本願発明はディザにとらわれる単純閾値による多値にも適用できる事は言うまでもない。

【００５１】

【発明の効果】以上説明した様に、本願発明によれば、
解像度を優先するべきか階調を優先するべきか等の画質を考慮しつつ、効率良く符号データの符号量を制御することができる。

【００５２】また、符号量制御の際に行った画像データの変換で発生するデータ誤差を制御するので画質の劣化を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の全体構成図。

【図２】Ｎ値化部９を実現する例を示す図。

【図３】Ｎ値化部９を実現する例を示す図。

【図４】Ｎ値化部９を実現する例を示す図。

【図５】Ｍ値化閾値例と画像出力例を示す図。

【図６】Ｎ値化閾値例を示す図。

【図７】閾値マトリクスの切換え例を示す図。

【図８】Ｎ値化例を示す図。

【図９】閾値分布説明図。

【図１０】出力補正例を示す図。

【図１１】Ｎ値化部９を実現する例を示す図。

【図１２】Ｎ値化用閾値自由設計法の例を示す図。

【図１３】Ｍ値化種別によるＮ値化法切換え例を示す図。

【図１４】Ｎ値化濃度レベル補正用のドット間引き回路を示す図。

【符号の説明】

１ Ｍ値化部 ２ Ｎ値変換部 ３ ロスレス圧縮部 ４ バッファ部 ５ 切換判断部 ６ データ量監視部 ７ 画像伸長部 ８ 画像伝送部