DE69310405T2 - Verfahren zur Komprimierung von Farbbilddaten - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Quantisieren eines Farbbildes.
• Aus IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 32, Nr. 3B, "Color Graphics Picture Segmentation" ist ein Verfahren bekannt, durch das ein Bild in N Bereiche unterteilt wird, die jeweils durch eine von n unterschiedlichen Farben gekennzeichnet sind, die in den Bildelementen des Originalbildes am häufigsten vorkommt. Gemäß dem beschriebenen Ablauf wird jede Farbkomponente jedes Pixels durch einen 8bit-Kode ausgedrückt. Um eine zu komplexe Verwirklichung zu vermeiden, werden nur die zwei Bit höchster Ordnung jedes Farbkomponenten-Kodes in Betracht gezogen. Das bedeutet, daß die 256 zulässigen Werte jeder Farbkomponente nicht einzeln, sondern als Mitglieder von vier möglichen Gruppen in Betracht gezogen werden. Bei Berücksichtigung aller drei Farbkomponenten ist dann die Gesamtzahl der zulässigen Kombinationen von Farbkomponenten-Werten 64. So kann ein Bild, das original aus Pixeln mit drei 8Bit-Farbkomponenten rot, grün und blau besteht, zu einem Bild komprimiert werden, das 64 unterschiedliche Farben oder weniger besitzt.
• In JP-A-2170192 wird vorgeschlagen, bei einem ersten Farbkomprimierungsmittel die Bit niedrigster Ordnung der Helligkeitsdaten R, G und B des Originalbildes nicht zu beachten, die Daten weiter zu komprimieren und in einem Speicher 13 zu speichern. Eine Wandlungseinheit wandelt das komprimierte Bild in engstens repräsentative Farbdaten, die als die endgültig komprimierten Daten in einem Speicher gespeichert werden.
• Aus JP-A-1198866 ist es bekannt, ein Histogramm der Farbe eines Eingabebildes zu erzeugen, daraus die in dem Bild am öftesten vorkommenden Farben zu bestimmen und das Bild in ein Bild zu wandeln, das nur diese am öftesten vorkommenden Farben umfaßt.
• Es ist notwendig, die Farbe jedes Pixels in einem Bild zu einem Komprimierungsverfahren für Farbbilddaten in eine vorgegebene geringere Anzahl von Farben aufzuteilen. In diesem Fall werden die wechselseitigen Ähnlichkeiten der Farben vorher qualifiziert und auf die jeweils ähnlichsten Farben verteilt, jedoch wird kein Maß für die Ähnlichkeiten festgelegt. Wenn beispielsweise der Farbabstand durch den Euklid-Abstand definiert wird, wird der Rechenaufwand groß. Wenn der Farbabstand durch den Hamming-Abstand definiert wird, wird der Fehler größer als der beim Euklid-Abstand.
• Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Quantisieren eines Farbbildes zu schaffen. Dieses Ziel wird erreicht durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
• Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben.
• Fig. 1 ist ein Flußdiagramm, das eine Ausführung dieser Erfindung zeigt.
• Fig. 2 ist eine Konzeptdarstellung zur Klassifizierung von Farben.
• Fig. 3 ist eine Konzeptdarstellung, um den repräsentativen Kode in jeder Gruppe zu zeigen.
• Im folgenden wird eine Ausführung eines Komprimierungsverfahrens für Farbbilddaten gemäß dieser Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erklärt. RGB-Werte eines Pixeis werden dargestellt durch R, G und B, und dann wird jeder Wert in die unteren k Bits R1, G1, B1 und die höheren Bits Ru, Gu, Bu unterteilt. Als Ergebnis werden R, G und B so dargestellt, wie hierunter zu sehen:
• R = Ru x 2k + R1
• G = Gu x 2k + G1
• B = Bu x 2k + B1.
• Ein repräsentativer Kode C wird entsprechend den höheren Bits Ru, Gu und BU in RGB definiert und die Farben werden zu Gruppen klassifiziert. Wenn die Bitzahl in Ru, Gu und Bu beispielsweise m Bits beträgt, ist es möglich, Ru, Gu und Bu miteinander in Folge zu verbinden, um einen repräsentativen Kode zu schaffen, der gegeben ist durch:
• C = Ru x 22m + Gu x 2m + Bu.
• Die Zahl der repräsentativen Kodes, die zum Ändern der Reihenfolge verfügbar sind, beträgt 23m, wie hierunter dargestellt, und der k-te repräsentative Kode ist Ck.
• N = 23m.
• Es werde angenommen, daß die Bitzahl der unteren Bits R1, G1 und B1 n ist, dann repräsentiert ein repräsentativer Kode Ck 23n Farben. Die durch einen repräsentativen Kode angesprochenen Farben unterscheiden sich nur durch die unteren n Bits, und der Farbabstand (Hamming-Abstand) wird dann durch 3 x 2n-1 dargestellt. Die Einteilung entsprechend einem repräsentativen Kode Ck umfaßt Farben mit gegenseitig kurzem Farbabstand.
• Jede Gruppe wählt eine Farbe, die diese Gruppe repräsentiert. Es sei angenommen, daß die Farben und die Anzahl von Pixeln in dem repräsentativen Kode Ck wie folgt sind:
• Farbe : Cki
• Pixelzahl : P nki
• i = 1 - 23n.
• Dann wird die repräsentative Farbe Crepk, welche den Fehler mit den kleinsten Quadrate der Farbe ergibt, durch die nachfolgende Formel gezeigt:
• Crepk = (ΣCki Pnki)/(Σpnki)
• Um die Rechnung zu vereinfachen, wird wie untenstehend angenommen:
• Durch Arbeiten mit Crepk wird die Berechnung vereinfacht und der Fehler ist sehr klein. Der Fehler ε ist am größten, wenn alle Farben von Cki bis Ck23n in der Anordnung von Farben gleich sind. Das wird durch die folgende Formel ausgedrückt:
• Für das Auswerten der Farbe durch den Farbabstand des Fehlers und Errechnen des Fehlers des Farbabstandes gilt die nachstehende Formel:
• Komprimierung von Farbdaten (Quantisierung) kann leicht mit dieser guten Näherung errechnet werden.
• Fig. 1 ist ein Flußdiagrainm, das den beschriebenen Vorgang zeigt. Schritt 1 erzeugt ein Histogramm entsprechend den Farbkodes (Fig. 2), Schritt 2, Schritt 3, Schritt 8 und Schritt 9 errechnen die Farbe in der Maximalzahl der Pixel jeder Gruppe Ck, Schritt 4, Schritt 5, Schritt 6 und Schritt 7 wandeln die Farbe in jeder Gruppe in die Farbe der Maximalzahl von Pixeln (repräsentative Farbe).
• Ein Bit von den unteren Bits n gilt für jeden Wert und erreicht ein gutes Ergebnis, das durch ein einfaches Modell erzielt wird, bei dem die Anzahl von Farben in jeder Gruppe acht ist, wenn n = 1.
• In diesem Fall beträgt der Fehler bei zwei Farben einer Gruppe maximal drei oder vier, und der Fehler des Farbabstands beträgt zwei.
• Gemäß dieser vorstehend beschriebenen Erfindung können die Daten eines Originalbildes mit guter Annäherung komprimiert werden, und dabei wird sehr wirksam das Bild bewahrt. Die Datenkomprimierung entfernt auch Rauschen aus dem Originalbild in Anpassung des Farbbildes, abstrahiert nur angemessene Anpaßdaten, und es ist eine genauere Erkennung möglich. Die Hauptelemente werden erhalten und andere Elemente werden in die Nachbarfarbe gewandelt, und originale Farbelemente können bewahrt werden.

Claims (1)

1. Verfahren zum Quantisieren eines Farbbildes, wobei jeder Pixel des Farbbildes durch (m+n)-Bit-Komponentendaten für jede der Farben Rot, Blau und Grün repräsentiert wird, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

Definieren der oberen m-Bit jeder Komponentenfarbe Rot, Grün und Blau als Farbdaten für jeden Pixel,

Definieren repräsentativer Farbcodes durch Aneinanderreihen der oberen m-Bit jeder Komponentenfarbe Rot, Grün und Blau für jedes Pixel,

Definieren von Unterfarbcodes durch Aneinanderreihen der unteren n-Bit jeder Komponentenfarbe Rot, Grün und Blau für jedes Pixel,

Bestimmen für jede Gruppe von Pixel, die aus Pixel mit gleichem repräsentativen Farbcode bestehen, welcher Unterfarbcode am häufigsten innerhalb der entsprechenden Gruppe vorkommt und

Zuweisen gemeinsamer Farbdaten an alle Pixel einer Gruppe, entsprechend den ursprünglichen (m+n)-Bitkomponentendaten derjenigen Pixel, für die festgestellt wurde, daß sie den am häufigsten vorkommenden Unterfarbcode aufweisen.