JP2008136242A - Method for reversibly transforming data format, image processing apparatus, program for reversibly transforming data format, and storage medium - Google Patents

Method for reversibly transforming data format, image processing apparatus, program for reversibly transforming data format, and storage medium Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To attain completely restorable invertible transform in mutually direct-and inverse-transforming data between unit systems different in resolution levels, particularly, different in color spaces. <P>SOLUTION: In a method for inversibly transforming a data format, a forward transformation and a backward transformation are reciprocally conducted for data between unit systems having different resolution levels, and in the forward transformation and the backward transformation, a first unit system having a lower resolution level is used as a common unit system and an inversible data conversion is conducted by an integer operation for data in the first unit system having the lower resolution level and data in a second unit system having a higher resolution level than the first unit system. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、画像データの変換処理、特に色空間を利用する可逆/非可逆圧縮・伸長システムなどにおける色空間変換処理等を扱うデータ形式可逆変換方法、画像処理装置、データ形式可逆変換用プログラム及び記憶媒体に関する。   The present invention relates to a data format reversible conversion method, an image processing apparatus, a data format reversible conversion program, and the like, which handle image data conversion processing, particularly color space conversion processing in a reversible / irreversible compression / decompression system using a color space. The present invention relates to a storage medium.

色空間は、3次元又はより高次元のベクトル空間内の一つの領域である。何らかの基底、例えば3つの1次独立な3次元ベクトルで色座標系を定義する。一般に利用されている色座標系は、R(赤),G(緑)及びB(青)を各々の中心波長によって定義したものである。或る3次元色座標系が与えられたとき、それ以外の3次元線形色座標系を可逆な(正則の)3×3行列によって表現できる。   A color space is a region in a three-dimensional or higher dimensional vector space. A color coordinate system is defined by some basis, for example, three primary independent three-dimensional vectors. A commonly used color coordinate system is defined by R (red), G (green) and B (blue) defined by their center wavelengths. When a certain three-dimensional color coordinate system is given, other three-dimensional linear color coordinate systems can be represented by a reversible (regular) 3 × 3 matrix.

ところで、様々な理由で様々な色座標系(色空間)が定義されている。例えば、データをモニタに表示する場合、殆どのデジタルカラー画像は、R,G,B座標系を用い、例えば8ビット/座標の固定レンジとするのが好都合である。色の非相関性を要求する用途、例えば圧縮の場合には、R,G,Bは最適というにはほど遠く、Y,I,Qのような他の色座標の方が適している。他の色座標としては、YUVとYCrCbもある。これらの反対色座標系は全て輝度とクロミナンスの分離、即ち、関連した明るさにおいて、特性又は色の見え方の変化と同一輝度でのクロミナンスの変化の見え方の分離を良くしようとしている。   By the way, various color coordinate systems (color spaces) are defined for various reasons. For example, when displaying data on a monitor, most digital color images use an R, G, B coordinate system, for example, a fixed range of, for example, 8 bits / coordinate. For applications that require color decorrelation, such as compression, R, G, B are far from optimal and other color coordinates such as Y, I, Q are more appropriate. Other color coordinates include YUV and YCrCb. All of these opposite color coordinate systems seek to improve the separation of luminance and chrominance, ie the separation of the appearance of chrominance changes at the same luminance as the change in characteristics or color appearance in the associated brightness.

また、印刷向け画像については、時にはCMY(シアン、マゼンタ、イエロー)のような減法混色系が用いられ、用途によっては、CMYK(シアン、マゼンタ、イエロー、黒)のような超完備の4次元色空間が用いられる。   For images for printing, a subtractive color mixing system such as CMY (cyan, magenta, yellow) is sometimes used. Depending on the application, a super-complete four-dimensional color such as CMYK (cyan, magenta, yellow, black) is used. Space is used.

ところで、データ圧縮は、大量のデータの記憶及び伝送のために極めて有用な手段である。例えば、文書のファクシミリ送信のような画像伝送に要する時間は、圧縮を利用して、その画像の再生に必要なビット数を減らすと、著しく短縮される。   By the way, data compression is a very useful means for storing and transmitting a large amount of data. For example, the time required for image transmission such as facsimile transmission of a document is significantly shortened by using compression to reduce the number of bits necessary for reproducing the image.

従来より、多くの様々なデータ圧縮手法が存在している。圧縮手法は、おおまかに分類すると2つのカテゴリー、つまり、非可逆符号化と可逆符号化とに分けることができる。非可逆符号化とは、情報の損失が生じ、従って元のデータの完全な再現が保証されない符号化のことである。非可逆圧縮の目標とするところは、元のデータから変わったとしても、その変化が不快であったり目立ったりしないようにすることである。可逆圧縮では、情報は全て保存され、データは完全に復元可能な方法で圧縮される。   Conventionally, many different data compression methods exist. The compression methods can be roughly classified into two categories, namely lossy encoding and lossless encoding. Lossy coding is coding in which loss of information occurs and thus complete reproduction of the original data is not guaranteed. The goal of lossy compression is to keep the change from becoming uncomfortable or noticeable even if it changes from the original data. In lossless compression, all information is stored and the data is compressed in a fully recoverable manner.

可逆圧縮では、入力したシンボル若しくは輝度データが出力符号語に変換される。入力としては、画像データ、音声データ、1次元データ(例えば、時間的に変化するデータ)、2次元データ(例えば、2つの空間軸方向に変化するデータ)、或いは多次元/多スペクトルのデータがある。圧縮がうまくいけば、その符号語は、入力シンボル(又は輝度データ)の数より少ないビット数で表現される。可逆符号化法には、辞書符号化方式(例えば、Lempel−Ziv方式)、ランレングス符号化方式、算術符号化方式、エントロピー符号化方式がある。可逆画像圧縮の場合、圧縮の基本は予測又は文脈と符号化である。ファクシミリ圧縮用のJBIG標準と、連続階調画像用のDPCM(差分パルス符号変調−JPEG標準のオプション)は画像用の可逆圧縮の例である。非可逆圧縮では、入力シンボル又は輝度データは、量子化された後に出力符号語へ変換される。量子化する目的は、データの重要な特徴量を保存する一方で、重要度の小さいデータを除去することである。非可逆圧縮システムは、量子化に先立ち、エネルギー集中をするため変換を利用することが多い。ベースラインJPEGは画像データ用の非可逆符号化法の一例である。   In lossless compression, input symbols or luminance data are converted into output codewords. Examples of input include image data, audio data, one-dimensional data (for example, data that changes over time), two-dimensional data (for example, data that changes in two spatial axis directions), or multidimensional / multispectral data. is there. If compression is successful, the codeword is represented with a smaller number of bits than the number of input symbols (or luminance data). The lossless encoding method includes a dictionary encoding method (for example, Lempel-Ziv method), a run length encoding method, an arithmetic encoding method, and an entropy encoding method. In the case of lossless image compression, the basis of compression is prediction or context and coding. The JBIG standard for facsimile compression and DPCM for continuous tone images (differential pulse code modulation—an option of the JPEG standard) are examples of lossless compression for images. In lossy compression, input symbols or luminance data are quantized and then converted to output codewords. The purpose of quantization is to remove data of low importance while preserving important features of the data. Lossy compression systems often use transformations to concentrate energy prior to quantization. Baseline JPEG is an example of a lossy encoding method for image data.

従来より、非可逆圧縮のために色座標間変換が量子化とともに利用されてきた。可逆システムや可逆/非可逆システムの或るものでは、主たる必要条件は変換の可逆性と効率である。他の可逆/非可逆システムでは、可逆変換の効率の他に、色の非相関も一つのファクターであり、例えば、3×3行列は非可逆圧縮にしか使えない。なぜなら、その成分が非整数であるので、非相関を要求される場合には、圧縮と伸長を繰返す間に誤差が加わるからである。   Conventionally, conversion between color coordinates has been used together with quantization for lossy compression. In some reversible and reversible / irreversible systems, the main requirement is the reversibility and efficiency of the conversion. In other reversible / irreversible systems, in addition to the efficiency of reversible conversion, color decorrelation is also a factor, and for example, a 3 × 3 matrix can only be used for lossy compression. This is because the component is a non-integer, so that an error is added between compression and decompression when non-correlation is required.

色空間変換を行う時に、計算精度の問題が起こる。例えば、8ビットが入力される場合、必要な変換空間は通常10ビット又は11ビットであり、内部計算にはさらに高い精度が必要であり、それでやっと安定な色空間を得られる。十分な精度で、或る処理を繰返し適用し、画像をRGB色空間から変換して圧縮し、次に伸長してRGBに戻すと、その結果は誤差が累積したものであるため、元の色と最終的な色とが一致しないことがある。これは、色ずれと呼ばれ、色空間が不安定であることから生じるものである。   When performing color space conversion, a problem of calculation accuracy occurs. For example, when 8 bits are input, the necessary conversion space is usually 10 bits or 11 bits, and higher accuracy is required for the internal calculation, so that finally a stable color space can be obtained. Applying a process repeatedly with sufficient accuracy, converting the image from the RGB color space, compressing it, then decompressing it back to RGB, the result is a cumulative error, so the original color And the final color may not match. This is called color misregistration and is caused by the unstable color space.

このようなことから、予測可能な精度の整数演算により可逆な色空間変換を可能にした提案例がある(例えば、特許文献1,2参照)。   For this reason, there is a proposal example in which reversible color space conversion is possible by integer arithmetic with predictable accuracy (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

また、JPEGフォーマットで圧縮された画像を伸長した後、高速且つ低コストでフルカラー画像に変換することができる色変換処理方法として、入力カラー画像を明るさ成分とクロミナンス成分とに分離し、クロミナンス成分を用いて、明るさ成分を入力として出力色空間値を出力とする色変換数を求め、明るさ成分を色変換関数に適用して色変換することにより、ある所定の色空間の入力色を別の色空間の出力色に変換できるようにした提案例がある(例えば、特許文献3参照)。
特開平9−6952号公報 特開平11−219428号公報 特開2000−175061公報
In addition, as a color conversion processing method that can convert an image compressed in JPEG format into a full color image at high speed and low cost, the input color image is separated into a brightness component and a chrominance component, and the chrominance component Is used to calculate the number of color conversions with the brightness component as input and the output color space value as output, and by applying the brightness component to the color conversion function and performing color conversion, the input color in a predetermined color space is obtained. There is a proposal example that can be converted into an output color of another color space (for example, see Patent Document 3).
JP-A-9-6952 Japanese Patent Laid-Open No. 11-219428 JP 2000-175061 A

特許文献1,2の場合、整数演算による可逆な色変換であり、変換と逆変換とを繰返しても誤差は累積しないが、予測可能な精度で可逆な色変換を行うものであって、簡易的なデータ変換に留まるものである。   In the case of Patent Documents 1 and 2, reversible color conversion by integer arithmetic is performed, and even if conversion and reverse conversion are repeated, no error is accumulated, but reversible color conversion is performed with predictable accuracy. Data conversion.

また、特許文献3の場合、高速に色変換処理を行うことができ、かつ、演算量が少ない低コストな色変換処理を実現できるが、変換精度を上げるものではない。   In Patent Document 3, color conversion processing can be performed at high speed and low-cost color conversion processing with a small amount of computation can be realized, but the conversion accuracy is not increased.

つまり、JPEGやJPEG2000においては、前述のように圧縮処理する対象の画像をYCbCr(Y:輝度,Cb:B系色差,Cr:R系色差)データで扱い、また、画面表示や印刷展開処理においては、RGBやYMC(或いは、YMCK)で扱うことが多く、両者の互換性を取ることが大きい課題となっている。特に、改ざん防止用の電子透かしや暗号としての電子透かしを埋め込む場合に、両者のデータ変換を行っても、消滅しないことが必要であり、画像データ変換の互換性を保つことが、解決の鍵を握っている。特に、可逆圧縮符号化・伸長が可能なJPEG2000においても、色空間の変換であるRGB・YCbCr色変換は非可逆な色変換とされており、特許文献1,2のような簡易なデータ変換ではない根本的な色変換が画質保証のために必要不可欠となっている。   That is, in JPEG and JPEG2000, as described above, the image to be compressed is treated with YCbCr (Y: luminance, Cb: B system color difference, Cr: R system color difference) data, and in screen display and print development processing. Are often handled by RGB and YMC (or YMCK), and compatibility between the two is a major issue. In particular, when embedding a digital watermark for preventing tampering or a digital watermark as a cipher, it is necessary that both data conversions do not disappear, and maintaining the compatibility of image data conversion is the key to the solution. Holding. In particular, even in JPEG2000 capable of lossless compression encoding / decompression, RGB / YCbCr color conversion, which is color space conversion, is considered as irreversible color conversion. No fundamental color conversion is indispensable for image quality assurance.

また、このような色空間の変換だけでなく、画像データの長さに関しても変換の問題が生ずる場合がある。例えば、パソコンではデータをmm単位系で扱うのに対して、プリンタではデータをインチ単位系で扱うことが多く、両データ間の変換処理において可逆性がなくずれたままであると、ページ位置がずれてしまうようなことも生ずる。   In addition to such color space conversion, there may be a problem of conversion regarding the length of image data. For example, while PCs handle data in mm units, printers often handle data in inches. If the conversion between the two data is not reversible, the page position will shift. It may happen.

本発明の目的は、分解能レベルが異なる単位系間、特に色空間の異なる単位系間でデータを相互に順変換、逆変換する際に完全復元可能な可逆変換を実現することである。   An object of the present invention is to realize a reversible conversion that can be completely restored when data is forward-converted and reverse-converted between unit systems having different resolution levels, particularly between unit systems having different color spaces.

本発明の目的は、非可逆な色変換とされているJPEG2000の色変換を可逆に改善することである。   An object of the present invention is to reversibly improve JPEG2000 color conversion, which is irreversible color conversion.

請求項1記載の発明のデータ形式可逆変換方法は、分解能レベルが異なる単位系間でデータを相互に順変換及び逆変換するデータ形式可逆変換方法であって、順変換及び逆変換に際して分解能レベルの低い第一の単位系を共通単位系に用いて、分解能レベルの低い該第一の単位系のデータと、該第一の単位系より分解能レベルの高い第二の単位系のデータとの間で、該第一の単位系の第一のデータから該第二の単位系の第二のデータへの逆変換後に該第二のデータから該第一の単位系の第三のデータへの順変換を行う際に、該第一のデータと該第三のデータとが一致するように小数点以下四捨五入の整数演算により可逆なデータ変換を行うようにした。   The data format reversible conversion method according to the first aspect of the present invention is a data format reversible conversion method for performing forward conversion and reverse conversion of data between unit systems having different resolution levels. Using a low first unit system as a common unit system, between the data of the first unit system having a low resolution level and the data of the second unit system having a higher resolution level than the first unit system Forward conversion from the second data to the third data of the first unit system after reverse conversion from the first data of the first unit system to the second data of the second unit system When performing the above, reversible data conversion is performed by integer arithmetic rounded off to the nearest decimal point so that the first data and the third data match.

請求項2記載の発明は、前記第一の単位系はインチ系単位を用いるBMUの単位系であって、前記第二の単位系はメートル系単位を用いる1/100mmで示される単位系であり、前記第一の単位系を共通単位系に用いて、前記第二の単位系との間で、前記第一の単位系の第一のデータをβ系データ及び前記第二の単位系の第二のデータをα系データと表した場合、前記β系データから前記α系データへの前記逆変換と、該α系データから該β系データへの前記順変換とが、   According to a second aspect of the present invention, the first unit system is a BMU unit system using inch system units, and the second unit system is a unit system represented by 1/100 mm using metric system units. , Using the first unit system as a common unit system, the first data of the first unit system is the β system data and the second unit system of the second unit system When the second data is expressed as α-system data, the inverse conversion from the β-system data to the α-system data and the forward conversion from the α-system data to the β-system data are:

Figure 2008136242
の関係で結ばれるようにした整数演算により、前記第一のデータとしてのβ系データと逆変換後に順変換して得られた前記第三のデータとしてのβ系データとが一致するように前記整数演算により可逆変換を行わせるようにした。
Figure 2008136242
By the integer operation connected in the relationship, the β data as the first data and the β data as the third data obtained by forward conversion after inverse transformation are matched with each other. Added reversible conversion by integer arithmetic.

請求項3記載の発明は、前記整数演算は、   According to a third aspect of the present invention, the integer operation is:

Figure 2008136242
による2のべき乗演算を用いて可逆なデータ変換を行うようにした。
Figure 2008136242
Reversible data conversion is performed using power-of-two operation by 2.

請求項4記載の発明は、前記2のべき乗演算をビットシフトで演算させるようにした   According to a fourth aspect of the present invention, the power of 2 is calculated by bit shift.

Figure 2008136242
によって可逆なデータ変換を行うようにした。
Figure 2008136242
According to the reversible data conversion.

請求項5記載の発明は、分解能レベルが異なる単位系間でデータを相互に順変換及び逆変換するデータ形式可逆変換方法であって、
順変換及び逆変換に際して分解能レベルの低い第一の単位系を共通単位系に用いて、分解能レベルの低い該第一の単位系のデータと、該第一の単位系より分解能レベルの高い第二の単位系のデータとの間で、該第一の単位系の第一のデータから該第二の単位系の第二のデータへの逆変換を小数点以下四捨五入の整数演算により行った後に該第二のデータから該第一の単位系の第三のデータへの順変換を小数点以下五捨六入の整数演算により行うことによって、該第一のデータと該第三のデータとが一致する可逆なデータ変換を行うようにした。
The invention according to claim 5 is a data format reversible conversion method for performing forward conversion and reverse conversion of data between unit systems having different resolution levels.
Using the first unit system having a low resolution level for the forward conversion and the reverse conversion as a common unit system, the data of the first unit system having a low resolution level and the second having a resolution level higher than that of the first unit system Inverse conversion from the first data of the first unit system to the second data of the second unit system is performed by integer arithmetic rounded to the nearest decimal point. By performing forward conversion from the second data to the third data of the first unit system by an integer operation with the decimal point rounded off, the first data and the third data match each other. Data conversion was performed.

請求項6記載の発明は、前記第一の単位系はインチ系単位を用いるBMUの単位系であって、前記第二の単位系はメートル系単位を用いる1/100mmで示される単位系であり、
前記第一の単位系を共通単位系に用いて、前記第二の単位系との間で、前記第一の単位系の第一のデータをβ系データ及び前記第二の単位系の第二のデータをα系データと表した場合、
前記β系データから前記α系データへの前記逆変換と、該α系データから該β系データへの前記順変換とが、
According to a sixth aspect of the present invention, the first unit system is a BMU unit system using inch units, and the second unit system is a unit system indicated by 1/100 mm using metric units. ,
Using the first unit system as a common unit system, the first data of the first unit system is the β system data and the second of the second unit system with the second unit system. When the data is expressed as α data,
The inverse transformation from the β-system data to the α-system data and the forward transformation from the α-system data to the β-system data,

Figure 2008136242
の関係で結ばれるようにした整数演算により、前記第一のデータとしてのβ系データと逆変換後に順変換して得られた前記第三のデータとしてのβ系データとが一致するように前記整数演算により可逆変換を行わせるようにした。
Figure 2008136242
By the integer operation connected in the relationship, the β data as the first data and the β data as the third data obtained by forward conversion after inverse transformation are matched with each other. Added reversible conversion by integer arithmetic.

従って、順変換及び逆変換に際して分解能レベルの低い方の単位系を共通単位系に用いて分解能レベルの異なる単位系間のデータの整数演算によりデータ変換を行わせることにより、分解能レベルの高い方の単位系は十分に対応できるため、完全に復元可能な可逆変換を実現できる。   Therefore, in the case of forward conversion and reverse conversion, the unit system with the lower resolution level is used as the common unit system, and the data conversion is performed by integer calculation of the data between the unit systems with different resolution levels. Since the unit system can cope sufficiently, a reversible transformation that can be completely restored can be realized.

上記課題を解決するための手段として、本発明は、上記データ形式可逆変換方法での処理を実現する画像処理装置、上記データ形式可逆変換方法での処理を記憶したコンピュータ実行可能なプログラム及び該プログラムを記憶した記憶媒体とすることもできる。ここに、当該画像処理装置は、デジタルカメラ、デジタル複写機、MFP(複合機)等のような単独機に限らず、サーバ・クライアントシステム等のシステム構成のものも含む。   As means for solving the above-described problems, the present invention provides an image processing apparatus that realizes processing by the data format reversible conversion method, a computer-executable program storing processing by the data format reversible conversion method, and the program Can also be used as a storage medium. Here, the image processing apparatus is not limited to a single machine such as a digital camera, a digital copying machine, and an MFP (multifunction machine), but also includes a system configuration such as a server / client system.

本発明によれば、順変換及び逆変換に際して分解能レベルの低い方の単位系を共通単位系に用いて分解能レベルの異なる単位系間のデータの整数演算によりデータ変換を行わせるようにしたので、分解能レベルの高い方の単位系は十分に対応できるため、完全に復元可能な可逆変換を実現することができる。   According to the present invention, since the unit system having the lower resolution level is used as the common unit system in the forward conversion and the reverse conversion, the data conversion is performed by the integer operation of the data between the unit systems having different resolution levels. Since the unit system with the higher resolution level can sufficiently cope with it, a reversible transformation that can be completely restored can be realized.

特に、色空間RGBなる単位系と色空間YCbCrなる単位系との間のアナログY,Cb,Cr信号の量子化によるデジタル色変換に関して、分解能の低い色空間YCbCrなる単位系を共通単位系に用いるようにしたので、分解能レベルの高い方の色空間RGBなる単位系は十分に対応できるため、完全に復元可能な色空間の可逆変換を実現することができる。   In particular, regarding digital color conversion by quantization of analog Y, Cb, and Cr signals between a unit system of color space RGB and a unit system of color space YCbCr, a unit system of low-resolution color space YCbCr is used as a common unit system. Since the unit system of the color space RGB having the higher resolution level can sufficiently cope with the above, it is possible to realize reversible conversion of the color space that can be completely restored.

また、所定の色変換関数により、完全に復元可能な色空間の可逆変換を実現することができる。   In addition, a reversible conversion of a color space that can be completely restored can be realized by a predetermined color conversion function.

更に、色空間YMCなる印刷系の単位系を対象とする場合も、完全に復元可能な色空間の可逆変換を実現することができる。   Further, even when a printing unit system of the color space YMC is targeted, reversible conversion of the color space that can be completely restored can be realized.

特に、色空間RGBなる単位系と色空間YCbCrなる単位系との間のアナログビデオ信号をデジタルデータに変換するデータ形式を規定した国際規格による色変換に関して、分解能の低い色空間YCbCrなる単位系を共通単位系に用いるようにしたので、分解能レベルの高い方の色空間RGBなる単位系は十分に対応できるため、完全に復元可能な色空間の可逆変換を実現することができる。   In particular, regarding color conversion according to an international standard that defines a data format for converting an analog video signal between a unit system of color space RGB and a unit system of color space YCbCr into digital data, a unit system of low-resolution color space YCbCr is used. Since it is used for the common unit system, the unit system of the color space RGB having the higher resolution level can sufficiently cope with it, so that it is possible to realize a reversible conversion of the color space that can be completely restored.

特に、色空間RGBなる単位系と色空間YCbCrなる単位系との間の輝度及び色差を基調とするオリジナル色の色変換に関して、分解能の低い色空間YCbCrなる単位系を共通単位系に用いるようにしたので、分解能レベルの高い方の色空間RGBなる単位系は十分に対応できるため、完全に復元可能な色空間の可逆変換を実現することができる。   In particular, for color conversion of the original color based on luminance and color difference between the unit system of color space RGB and the unit system of color space YCbCr, the unit system of low-resolution color space YCbCr is used as the common unit system. Therefore, since the unit system of the color space RGB having the higher resolution level can sufficiently cope with it, the reversible conversion of the color space that can be completely restored can be realized.

また、R(o)G(o)B(o)データ及びY(o)Cb(o)Cr(o)データの使用範囲について無制限であると色変換関数の範囲を超えてしまい完全に復元できない場合が生じ得るが、その最大値及び最小値を規制する制限を課すようにしたので、完全に復元する互換変換を行わせることができる。   In addition, if the usage range of R (o) G (o) B (o) data and Y (o) Cb (o) Cr (o) data is unlimited, the range of the color conversion function is exceeded and cannot be completely restored. Although a case may occur, a restriction that restricts the maximum value and the minimum value is imposed, so that compatible conversion that completely restores can be performed.

特に、パソコンとプリンタとの間におけるようなインチ系単位を用いるBMU系データとメートル系単位を用いる1/100mm系データとの長さ変換に関して、分解能の低いBMU系を共通単位系に用いるようにしたので、分解能レベルの高い方の1/100mm系は十分に対応できるため、完全に復元可能な長さデータの可逆変換を実現することができる。   In particular, regarding the length conversion between BMU data using an inch system unit and 1/100 mm system data using a metric unit between a personal computer and a printer, a BMU system having a low resolution is used as a common unit system. Therefore, since the 1/100 mm system having the higher resolution level can sufficiently cope with it, it is possible to realize reversible conversion of length data that can be completely restored.

本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は、カラーテレビ放送、デジタルビデオ、デジタルカメラ、デジタル複写機、MFP(複合機)、パソコンにおける各種画像処理アプリケーションソフト、プリンタ、スキャナ等の各種画像処理システム、画像処理機器等に適用可能であるが、本発明をいたずらに難解にしないため、これらの各種画像処理システム、画像処理機器等に関する説明、図示は必要最小限に留めるものとする。また、本発明によるデータ形式可逆変換方法は、これらの各種画像処理システム又は画像処理機器が備えるコンピュータにより実行されるプログラムや、当該プログラムが格納されてコンピュータにより読取り可能な各種記憶媒体によっても実現可能であるのはもちろんである。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is applied to color television broadcasting, digital video, digital cameras, digital copying machines, MFPs (multifunction peripherals), various image processing application software in personal computers, various image processing systems such as printers and scanners, image processing devices, and the like. Although possible, in order not to make the present invention unnecessarily difficult, explanations and illustrations regarding these various image processing systems, image processing devices, etc. shall be kept to the minimum necessary. In addition, the data format reversible conversion method according to the present invention can be realized by a program executed by a computer included in these various image processing systems or image processing devices, and various storage media in which the program is stored and readable by the computer. Of course.

[システム構成例]
本発明は、その一例として、画像処理装置(各種画像処理システム又は画像処理機器)が備える符号化部と復号化部を持つ圧縮・伸長システムに組込むことができる。このようなシステム構成例を図1に示す。符号化部1は入力データを符号化して圧縮データを生成する働きをし、復号化部2は符号化されたデータを復号化して元の入力データの復元データを生成する働きをする。符号化部1においては、圧縮5に先立ち、或る色座標系1から別の色座標系2への色空間変換4が行われる。同様に、復号化部2では、伸長6の後で再び色座標系2から色座標系1への色空間変換7が行われる。
[System configuration example]
As an example, the present invention can be incorporated into a compression / decompression system having an encoding unit and a decoding unit included in an image processing apparatus (various image processing systems or image processing devices). An example of such a system configuration is shown in FIG. The encoding unit 1 functions to generate the compressed data by encoding the input data, and the decoding unit 2 functions to generate the restored data of the original input data by decoding the encoded data. In the encoding unit 1, prior to compression 5, color space conversion 4 from one color coordinate system 1 to another color coordinate system 2 is performed. Similarly, in the decoding unit 2, after the decompression 6, the color space conversion 7 from the color coordinate system 2 to the color coordinate system 1 is performed again.

この圧縮・伸長システムに対する入力データは、画像(静止画又は動画)、グラフィックスデータ等、色々なデータ形式のものでよい。一例では、入力データはデジタル信号データであるが、デジタル化されたアナログデータや、その他の形式のものも可能である。そのデータのソースは、符号化部1及び/又は復号化部2用のメモリ又は通信路9であることもある。このようなシステムは、可逆圧縮/伸長システムとすることも、非可逆圧縮/伸長を行うように構成することもできる。   Input data to the compression / decompression system may be in various data formats such as images (still images or moving images), graphics data, and the like. In one example, the input data is digital signal data, but it can also be digitized analog data or other forms. The source of the data may be a memory or a communication path 9 for the encoding unit 1 and / or the decoding unit 2. Such a system can be a reversible compression / decompression system or can be configured to perform lossy compression / decompression.

また、前述のように、符号化部及び/又は復号化部の構成要素は、ハードウエアで実現しても、ソフトウエアによって実現しても、両者の組合せによって実現してもよい。色空間変換4,7がデータ形式可逆変換手段又はその機能として、以下のように実行される。   As described above, the components of the encoding unit and / or the decoding unit may be realized by hardware, software, or a combination of both. The color space conversions 4 and 7 are executed as follows as the data format reversible conversion means or its function.

[アナログ型互換色変換への適用例]
本発明の実施の形態の一つとして、アナログY,Cb,Cr信号(Y:輝度、Cb:B系色差、Cr:R系色差)の量子化によるデジタル色変換への適用例を説明する。本実施の形態では、色空間RGBなる単位系と色空間YCbCrなる単位系との間のアナログY,Cb,Cr信号の量子化によるデジタル色変換に関して、分解能の低い色空間YCbCrなる単位系を共通単位系に用いて色空間RGBなる単位系との整数演算による互換性を保つようにしたものである。即ち、色空間YCbCrなる単位系を共通単位系に用いて、色空間RGBなる表示系の単位系との間で、
YCbCrデータ→RGBデータ→Y'Cb'Cr'データ
なる逆変換及び順変換のデータ変換を順次行う際に、Y=Y',Cb=Cb',Cr=Cr'を満たすように整数演算により可逆なデータ変換を行わせるものであり、このようなYCbCrデータ→RGBデータ→Y'Cb'Cr'データなる逆変換及び順変換のデータ変換を行う上で、RGBデータ→Y'Cb'Cr'データ側の順変換を行う色変換関数と、YCbCrデータ→RGBデータ側の逆変換を行う色変換関数とを見出したものである。なお、本実施の形態で用いる色空間RGBの各成分値R,G,Bは各々独立して2〜253の値(8ビット)を取り得るものとする。
[Example of application to analog compatible color conversion]
As one embodiment of the present invention, an application example to digital color conversion by quantization of analog Y, Cb, and Cr signals (Y: luminance, Cb: B system color difference, Cr: R system color difference) will be described. In the present embodiment, a unit system of low-resolution color space YCbCr is commonly used for digital color conversion by quantization of analog Y, Cb, and Cr signals between a unit system of color space RGB and a unit system of color space YCbCr. The unit system is used to maintain compatibility with the unit system of the color space RGB by integer arithmetic. That is, the unit system of the color space YCbCr is used as the common unit system, and the unit system of the display system of the color space RGB is
YCbCr data → RGB data → Y'Cb'Cr 'data When performing reverse conversion and forward conversion data conversion sequentially, reversible by integer arithmetic so that Y = Y', Cb = Cb ', Cr = Cr' is satisfied. RGB data → Y′Cb′Cr ′ data in performing reverse conversion and forward conversion data conversion such as YCbCr data → RGB data → Y′Cb′Cr ′ data. Are a color conversion function that performs forward conversion on the side and a color conversion function that performs reverse conversion on the YCbCr data → RGB data side. Note that the component values R, G, and B of the color space RGB used in the present embodiment can independently take values of 2 to 253 (8 bits).

まず、RGBデータ→YCbCrデータ変換としては、カラーテレビ放送等で規定されているアナログビデオ信号をデジタルデータに変換する際のデータ形式を規定した国際規格であるITU−R BT.601に記載されているアナログY,Cb,Cr信号の量子化によるデジタル色変換式への適用例とする。このデジタル色変換式に関して、従来は、   First, as RGB data → YCbCr data conversion, ITU-R BT., Which is an international standard that defines a data format for converting an analog video signal defined in color television broadcasting or the like into digital data. An example of application to a digital color conversion equation based on quantization of analog Y, Cb, and Cr signals described in 601. Regarding this digital color conversion formula,

Figure 2008136242
で示す実数演算による変換処理が用いられていた。しかしながら、コンピュータで数9を演算処理した場合、四則演算によるオーバーフローによって誤差が生じてしまう。これに対して、本実施の形態では、RGBデータ→YCbCrデータ変換に関しては、数9に代えて、
Figure 2008136242
The conversion process by the real number calculation shown in FIG. However, when Equation 9 is arithmetically processed by a computer, an error occurs due to overflow caused by four arithmetic operations. On the other hand, in this embodiment, regarding the RGB data → YCbCr data conversion, instead of Equation 9,

Figure 2008136242
で示す色変換関数の整数演算により行わせるものである。
Figure 2008136242
The color conversion function shown in FIG.

数10では、オーバーフローが起きなければ誤差が生じない加算及び乗算処理をなるべく最初に行うようにし、オーバーフローを発生し易く、また、誤差を生じ易い除算処理をなるべく最後に行うように工夫してある。また、分母の半分を加算した後に小数部切捨てる演算処理を実行することによって四捨五入をしている。   In Equation 10, addition and multiplication processing that does not cause an error if overflow does not occur is performed first, and division processing that is likely to generate overflow and also causes error is performed last. . In addition, rounding is performed by executing an arithmetic process of adding half of the denominator and rounding down the fractional part.

つまり、数10のYデータ変換式において、分母の1/2を示す255×1000/2を分子に加算した後、分母の255×1000で割り算し、小数部切捨てを行う。数10のCb及びCrデータ変換式では、分母の1/2を示す255×1000×1000/2を分子に加算した後、分子での演算結果を分母の255×1000×1000で割り算し、小数部切捨てを行う。   That is, in the Y data conversion formula of Formula 10, 255 × 1000/2 indicating 1/2 of the denominator is added to the numerator, and then divided by 255 × 1000 of the denominator, and the fractional part is rounded down. In the Cb and Cr data conversion formula of Formula 10, 255 × 1000 × 1000/2 indicating 1/2 of the denominator is added to the numerator, and then the operation result in the numerator is divided by 255 × 1000 × 1000 of the denominator. Truncate part.

このような数10による演算処理では、整数で演算処理をすることができ、かつ、演算結果を整数で取得することが可能となる。   In the arithmetic processing according to Equation 10, arithmetic processing can be performed with an integer, and the arithmetic result can be acquired with an integer.

一方、YCbCrデータ←RGBデータ変換としても、国際規格ITU−R BT.601に記載されているアナログY,Cb,Cr信号の量子化によるデジタル色変換式への適用例とする。このデジタル色変換式に関して、従来は、   On the other hand, YCbCr data ← RGB data conversion can also be performed using international standard ITU-R BT. An example of application to a digital color conversion equation based on quantization of analog Y, Cb, and Cr signals described in 601. Regarding this digital color conversion formula,

Figure 2008136242
で示す実数演算による変換処理が用いられていた。しかしながら、コンピュータで数11を演算処理した場合、四則演算によるオーバーフローによって誤差が生じてしまう。これに対して、本実施の形態では、YCbCrデータ←RGBデータ変換に関しては、数11に代えて、
Figure 2008136242
The conversion process by the real number calculation shown in FIG. However, when Formula 11 is arithmetically processed by a computer, an error occurs due to overflow caused by four arithmetic operations. On the other hand, in the present embodiment, YCbCr data ← RGB data conversion, instead of Equation 11,

Figure 2008136242
数12では、オーバーフローが起きなければ誤差が生じない加算及び乗算処理をなるべく最初に行うようにし、オーバーフローを発生し易く、また、誤差を生じ易い除算処理をなるべく最後に行うように工夫してある。また、分母の半分を加算した後に小数部切捨てる演算処理を実行することによって四捨五入をしている。
Figure 2008136242
In equation (12), the addition and multiplication processes that do not cause an error if overflow does not occur are performed first, and the division process that easily generates an overflow and also generates errors is performed as much as possible. . In addition, rounding is performed by executing an arithmetic process of adding half of the denominator and rounding down the fractional part.

つまり、数12のRデータ変換式において、分母の1/2を示す713×224×219/2を分子に加算した後、分子での演算結果を分母の713×224×219で割り算し、小数部切捨てを行う。数12のGデータ変換式では、分母の1/2を示す219×713×224×587×564/2分子に加算した後、分子での演算結果を分母の219×713×224×587×564で割り算し、小数部切捨てを行う。数12のBデータ変換式では、分母の1/2を示す564×224×219/2分子に加算した後、分子での演算結果を分母の564×224×219で割り算し、小数部切捨てを行う。   That is, after adding 713 × 224 × 219/2 indicating 1/2 of the denominator to the numerator in the R data conversion formula of Formula 12, the result of operation in the numerator is divided by 713 × 224 × 219 of the denominator, Truncate part. In the G data conversion formula of Formula 12, after adding to 219 × 713 × 224 × 587 × 564/2 numerator indicating 1/2 of the denominator, the calculation result in the numerator is 219 × 713 × 224 × 587 × 564. Divide by and round down the fractional part. In the B data conversion formula of Formula 12, after adding to 564 × 224 × 219/2 numerator indicating 1/2 of the denominator, the operation result in the numerator is divided by 564 × 224 × 219 of the denominator, and the fractional part is rounded down. Do.

このような数12による演算処理では、整数で演算処理をすることができ、かつ、演算結果を整数で取得することが可能となる。   In the arithmetic processing according to Equation 12, arithmetic processing can be performed with an integer, and the arithmetic result can be acquired with an integer.

従って、色空間YCbCrを共通単位系として用いて、YCbCrデータ→RGBデータ→Y'Cb'Cr'データなる逆変換及び順変換のデータ変換に関して、YCbCrデータ→RGBデータ側の逆変換を数10の色変換関数を用いて行い、RGBデータ→Y'Cb'Cr'データ側の順変換を数12の色変換関数を用いて行った結果を示すと表1に示すようになる。   Therefore, using the color space YCbCr as a common unit system, YCbCr data → RGB data side inverse conversion and YCbCr data → RGB data → Y′Cb′Cr ′ data, the inverse conversion on the YCbCr data → RGB data side Table 1 shows the result of performing the forward conversion on the RGB data → Y′Cb′Cr ′ data side using the color conversion function using the color conversion function.

Figure 2008136242
この表1に示す色変換結果によれば、Y=Y',Cb=Cb',Cr=Cr'が維持され、色変換に関するデータ互換性(可逆性)が保証されることが判る。
Figure 2008136242
According to the color conversion results shown in Table 1, it can be seen that Y = Y ′, Cb = Cb ′, and Cr = Cr ′ are maintained, and data compatibility (reversibility) regarding color conversion is guaranteed.

[印刷系の色空間YMC系への適用例]
上述の説明では、色空間RGBなる表示系の単位系への適用例として説明したが、色空間YMCなる印刷系の単位系へも同様に適用することができる。この場合、数10、数12におけるY,M,CをY=MAX−B,M=MAX−G,C=MAX−Rに置換えた整数演算を行わせるようにすればよい。ここで、MAXは、分解能レベルの最大値を示す。例えば、256階調であればMAX=256となる。
[Examples of application to printing color space YMC]
In the above description, the application example to the unit system of the display system of the color space RGB has been described, but the present invention can be similarly applied to the unit system of the printing system of the color space YMC. In this case, an integer operation may be performed by replacing Y, M, and C in Equations 10 and 12 with Y = MAX-B, M = MAX-G, and C = MAX-R. Here, MAX indicates the maximum resolution level. For example, with 256 gradations, MAX = 256.

[デジタル型互換色変換への適用例]
本発明の実施の形態の他の一つとして、国際規格ITU−R BT.601に記載されている色変換式への適用例を説明する。本実施の形態でも、色空間YCbCrなる単位系を共通単位系に用いて、色空間RGBなる表示系の単位系との間で、
YCbCrデータ→R(d)G(d)B(d)データ→Y'Cb'Cr'データ
なる逆変換及び順変換のデータ変換を行う際に、Y=Y',Cb=Cb',Cr=Cr'を満たすように整数演算により可逆なデータ変換を行わせるものであり、このようなYCbCrデータ→R(d)G(d)B(d)データ→Y'Cb'Cr'データなるデータ変換に関して、R(d)G(d)B(d)データ→YCbCrデータ変換を行う色変換関数と、YCbCrデータ←R(d)G(d)B(d)データなる順変換を行う色変換関数と、R(d)G(d)B(d)データ→Y'Cb'Cr'データなる逆変換を行う色変換関数とを見出したものである。
[Example of application to digital compatible color conversion]
As another embodiment of the present invention, an international standard ITU-R BT. An example of application to the color conversion formula described in 601 will be described. Also in this embodiment, the unit system of the color space YCbCr is used as the common unit system, and the unit system of the display system of the color space RGB is
YCbCr data → R (d) G (d) B (d) data → Y′Cb′Cr ′ data Y = Y ′, Cb = Cb ′, Cr = In order to satisfy Cr ′, reversible data conversion is performed by integer arithmetic, and such YCbCr data → R (d) G (d) B (d) data → Y′Cb′Cr ′ data , R (d) G (d) B (d) data → color conversion function for performing YCbCr data conversion and color conversion function for performing forward conversion of YCbCr data ← R (d) G (d) B (d) data And a color conversion function for performing an inverse conversion of R (d) G (d) B (d) data → Y′Cb′Cr ′ data.

まず、対象とする元の色変換式は、国際規格ITU−R BT.601に記載されている色変換式とする。この色変換式に関して、従来は、
a.アナログRGB(R(a),G(a),B(a))信号から量子化デジタル(R(d),G(d),B(d))への変換式
ただし、0≦R(a)≦256,0≦G(a)≦256,0≦B(a)≦256
First, the original original color conversion formula is the international standard ITU-R BT. The color conversion formula described in 601 is used. Regarding this color conversion formula,
a. Conversion formula from analog RGB (R (a), G (a), B (a)) signal to quantized digital (R (d), G (d), B (d)) where 0 ≦ R (a ) ≦ 256, 0 ≦ G (a) ≦ 256, 0 ≦ B (a) ≦ 256

Figure 2008136242
b.デジタルRGB信号からデジタルY,Cb,Cr信号への変換式
Figure 2008136242
b. Conversion formula from digital RGB signal to digital Y, Cb, Cr signal

Figure 2008136242
なる演算による変換処理が用いられていた。これに対して、本実施の形態では、
R(a)G(a)B(a)→YCbCr変換に関しては、
Figure 2008136242
A conversion process using the following calculation was used. In contrast, in the present embodiment,
Regarding R (a) G (a) B (a) → YCbCr conversion,

Figure 2008136242
で示す色変換関数の演算により行い、YCbCr→R(d)G(d)B(d)変換に関しては、
Figure 2008136242
For the YCbCr → R (d) G (d) B (d) conversion,

Figure 2008136242
で示す色変換関数の整数演算により行い、R(d)G(d)B(d)→Y'Cb'Cr'変換に関しては、
Figure 2008136242
The R (d) G (d) B (d) → Y′Cb′Cr ′ conversion is performed by integer calculation of the color conversion function indicated by

Figure 2008136242
で示す色変換関数の整数演算により行わせるものである。
Figure 2008136242
The color conversion function shown in FIG.

従って、色空間YCbCrを共通単位系として用いて、YCbCrデータ→R(d)G(d)B(d)データ→Y'Cb'Cr'データなる逆変換及び順変換のデータ変換に関して、R(a)G(a)B(a)→YCbCr変換を数15の色変換関数を用いて行い、YCbCr→R(d)G(d)B(d)変換を数16の色変換関数を用いて行い、R(d)G(d)B(d)→Y'Cb'Cr'変換を数17の色変換関数を用いて行った結果を示すと表2に示すようになる。   Therefore, using the color space YCbCr as a common unit system, with respect to the reverse conversion and forward conversion of YCbCr data → R (d) G (d) B (d) data → Y′Cb′Cr ′ data, R ( a) G (a) B (a) → YCbCr conversion is performed using the color conversion function of Formula 15, and YCbCr → R (d) G (d) B (d) conversion is performed using the color conversion function of Formula 16. Table 2 shows the result of performing the R (d) G (d) B (d) → Y′Cb′Cr ′ conversion using the color conversion function of Equation 17.

Figure 2008136242
この表2に示す色変換結果によれば、YCbCrが復元、即ち、Y=Y',Cb=Cb',Cr=Cr'が維持され、色変換に関するデータ互換性(可逆性)が保証されることが判る。
Figure 2008136242
According to the color conversion results shown in Table 2, YCbCr is restored, that is, Y = Y ′, Cb = Cb ′, and Cr = Cr ′ are maintained, and data compatibility (reversibility) regarding color conversion is guaranteed. I understand that.

[輝度及び色差を基調にしたオリジナル色変換式;JPEG2000への適用例]
JPEG2000アルゴリズムではRGBデータを輝度及び色差を基調にしたYCbCRデータに変換し、又は、逆変換する色空間変換処理を行うようにしているが、この処理は従来技術でも説明したように非可逆な色変換とされている。
[Original color conversion formula based on luminance and color difference; application example to JPEG2000]
In the JPEG2000 algorithm, RGB data is converted into YCbCR data based on luminance and color difference, or color space conversion processing for reverse conversion is performed, but this processing is irreversible color as described in the prior art. It has been converted.

A.即ち、従来JPEG2000アルゴリズムで行われている色変換式としては、
a.RGB信号(R(o),G(o),B(o)信号からYCbCr信号(Y(o),Cb,(o)Cr(o))への変換
この順変換には、
A. In other words, as a color conversion formula conventionally performed by the JPEG2000 algorithm,
a. Conversion from RGB signal (R (o), G (o), B (o) signal to YCbCr signal (Y (o), Cb, (o) Cr (o))

Figure 2008136242
なる変換式が用いられている。この式中のAは行列であって、
Figure 2008136242
The following conversion formula is used. A in this equation is a matrix,

Figure 2008136242
で示される。なお、x:Redの加重係数、y:Blueの加重係数、1−x−y:Greenの加重係数である(ただし、0≦x<1,0≦y<1,かつ、x+y<1)。
Figure 2008136242
Indicated by Note that x: Red weighting factor, y: Blue weighting factor, and 1-xy: Green weighting factor (where 0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, and x + y <1).

b.YCbCr信号(Y(o),Cb,(o)Cr(o))からRGB信号(R(o),G(o),B(o))への変換
この逆変換には、
b. Conversion from YCbCr signal (Y (o), Cb, (o) Cr (o)) to RGB signal (R (o), G (o), B (o))

Figure 2008136242
なる変換式が用いられている。この式中のAは行列であって、数19中に示した通りである。
Figure 2008136242
The following conversion formula is used. A in this equation is a matrix, as shown in Equation 19.

ここに、数19に示した変換行列Aの具体例としては、x=299/1000=Redの加重係数、y=114/1000=Blueの加重係数、1−x−y=587/1000=Greenの加重係数とした場合、   Here, specific examples of the transformation matrix A shown in Equation 19 include x = 299/1000 = Red weighting factor, y = 114/1000 = Blue weighting factor, 1-xy = 587/1000 = Green If the weighting factor is

Figure 2008136242
で示される。以上が、JPEG2000アルゴリズムにおいて、非可逆な色変換として使用されている変換行列式である。
Figure 2008136242
Indicated by The above is a transformation determinant used as irreversible color transformation in the JPEG2000 algorithm.

B.これに対して、本実施の形態では、JPEG2000アルゴリズムによる色変換に関しても、前述の実施の形態の場合と同様に、整数値による互換変換を可能にするものであり、全変数及び全係数を整数による演算により求め、演算結果も整数とするものである。   B. On the other hand, in the present embodiment, also for color conversion by the JPEG2000 algorithm, as in the case of the above-described embodiment, compatible conversion by integer values is enabled, and all variables and coefficients are converted to integers. The calculation result is also an integer.

x:Redの加重係数、y:Blueの加重係数、1−x−y:Greenの加重係数を、x=x/D,y=y/Dで表すと(ただし、x,y,Dは全て整数であり、添字Mは単に変数名の一部で、例えば、"x"と"x"とを区別するためのもの)、前述した数19に関するx,yの制限により、 x: Red weighting factor, y: Blue weighting factor, 1-xy: Green weighting factor is expressed as x = x M / D, y = y M / D (where x M , y M , D are all integers, and the subscript M is just a part of the variable name (for example, for distinguishing between “x” and “x M ”).

Figure 2008136242
となる。
Figure 2008136242
It becomes.

本実施の形態では、このような行列式に関する係数を用いて、以下のような色変換処理を行わせるものである。なお、R(o),G(o),B(o),Y(o),Cb(o),Cr(o)の"(o)"は、本実施の形態の変換データが「輝度及び色差を基調にしたオリジナル色」を表す意図から、前述したような他の変換式で使用する一般的なR,G,B,Y,Cb,Crなどの変数名と区別するために付加した表現方法であって、単に変数名の一部である。   In the present embodiment, the following color conversion processing is performed using the coefficients related to such determinants. Note that “(o)” of R (o), G (o), B (o), Y (o), Cb (o), and Cr (o) is “brightness and luminance”. An expression added to distinguish it from general variable names such as R, G, B, Y, Cb, and Cr used in other conversion formulas as described above, from the intention of representing "original color based on color difference". Method, just part of the variable name.

a.RGB信号(R(o),G(o),B(o)信号からYCbCr信号(Y(o),Cb,(o)Cr(o))への変換
この順変換には、
a. Conversion from RGB signal (R (o), G (o), B (o) signal to YCbCr signal (Y (o), Cb, (o) Cr (o))

Figure 2008136242
で示す色変換関数の整数演算により行う。
Figure 2008136242
It is performed by integer calculation of the color conversion function indicated by.

MAXRGBは、階調数(整数)を表し、変換処理による後述の復元互換を実現するための入力R(o),G(o),B(o)に関する第1の制限を除けば、 MAX RGB represents the number of gradations (integer), except for the first limitation on inputs R (o), G (o), and B (o) for realizing restoration compatibility described later by conversion processing.

Figure 2008136242
なる関係となる。
Figure 2008136242
It becomes a relationship.

例えば、JPEG2000アルゴリズムに合わせて、x=299/1000=Redの加重係数、y=114/1000=Blueの加重係数、1−x−y=587/1000=Greenの加重係数、MAXRGB=256階調とすると、RGB信号(R(o),G(o),B(o)信号→YCbCr信号(Y(o),Cb,(o)Cr(o))変換に関する数13は、 For example, in accordance with the JPEG2000 algorithm, x = 299/1000 = Red weighting factor, y = 114/1000 = Blue weighting factor, 1-xy = 587/1000 = Green weighting factor, MAX RGB = 256 floors As a key, RGB signal (R (o), G (o), B (o) signal → YCbCr signal (Y (o), Cb, (o) Cr (o))) Expression 13

Figure 2008136242
で示す色変換関数に書換えることができる。
Figure 2008136242
It can be rewritten to the color conversion function indicated by.

この変換式と、後述の数32に示す変換式とを組合せることにより、JPEG2000アルゴリズムにおいては非可逆な色変換方式とされていた色変換式を可逆な色変換式に改善できる。   By combining this conversion formula and the conversion formula shown in Equation 32, which will be described later, the color conversion formula, which was an irreversible color conversion scheme in the JPEG2000 algorithm, can be improved to a reversible color conversion formula.

また、数25の色変換関数にビットシフトを適用することにより、演算速度をより速くすることができる。例えば、RGBの階調数は256で、その使用範囲は0〜255であるので、最大階調値としてMAX_KAICHO=255とし、2のべき乗の指数としてbitSHIFT=12(ビットシフト数)(=4096)とし、ビットシフトによるR(0)、G(0)、B(0)を夫々iR0RS、iG0RS、iB0RSとし、ビットシフトによるY(0)、Cb(0)、Cr(0)を夫々iY0RS、iCbRS、iCrRSとし、この変更をC言語で記述すると、   Further, by applying a bit shift to the color conversion function of Formula 25, the calculation speed can be further increased. For example, since the number of gradations of RGB is 256 and the range of use is 0 to 255, MAX_KAICHO = 255 as the maximum gradation value, bitSHIFT = 12 (bit shift number) (= 4096) as an exponent of the power of 2 R (0), G (0), and B (0) by bit shift are iR0RS, iG0RS, and iB0RS, respectively, and Y (0), Cb (0), and Cr (0) by bit shift are iY0RS and iCbRS, respectively. , ICrRS, and describing this change in C,

Figure 2008136242
のように記述でき、これらの記述を簡潔にすると、
Figure 2008136242
If these descriptions are simplified,

Figure 2008136242
更に、数57は、
Figure 2008136242
Furthermore, Equation 57

Figure 2008136242
のように簡潔に記述できる。
Figure 2008136242
It can be described briefly as follows.

また、数58を2のべき乗で示すと、   In addition, when Expression 58 is expressed as a power of 2, when

Figure 2008136242
のように表現される。
Figure 2008136242
It is expressed as

ところで、このような色変換に関して、復元互換を実現するためには入力R(o)G(o)B(o)データの使用範囲を制限する必要がある。即ち、復元互換を実現するために、数23において新たに入力するデータR(o)G(o)B(o)データの制限範囲は、   By the way, regarding such color conversion, it is necessary to limit the use range of input R (o) G (o) B (o) data in order to realize restoration compatibility. That is, in order to realize restoration compatibility, the limit range of data R (o) G (o) B (o) data newly input in Equation 23 is

Figure 2008136242
であり、境界値を超えるものは境界値の値に変更することが必要である。この範囲を超えて入力すると、後述の数32の変換式によって逆変換した場合に、上述の数23の条件範囲を超えることがあり、その時は、詰まるところ、Y(o)Cb(o)Cr(o)が復元できない状態に陥るからである。
Figure 2008136242
It is necessary to change the value exceeding the boundary value to the value of the boundary value. If the input exceeds this range, it may exceed the condition range of the above-mentioned equation 23 when it is inversely converted by the conversion equation of the later-described equation 32. At that time, Y (o) Cb (o) Cr This is because (o) falls into a state where it cannot be restored.

また、元のY(o)Cb(o)Cr(o)を復元する場合の入力データR(o)G(o)B(o)の制限範囲としては、以下の数32の変換式によって、既に作られていたR(o)G(o)B(o)を使用し、単にY(o)Cb(o)Cr(o)を復元する場合には、特別な制限は無く、下記の数31の変換式によって作られていたR(o)G(o)B(o)をそのまま(加工しないで)上述の変換式の入力データに使用すると、復元したY(o)Cb(o)Cr(o)が得られる。   In addition, as a limited range of the input data R (o) G (o) B (o) when restoring the original Y (o) Cb (o) Cr (o), When R (o) G (o) B (o) that has already been created is used and Y (o) Cb (o) Cr (o) is simply restored, there is no special limitation, and the following numbers If R (o) G (o) B (o) created by 31 conversion formulas is used as it is (without processing) as input data for the above conversion formulas, the restored Y (o) Cb (o) Cr (O) is obtained.

b.Y(o)Cb(o)Cr(o)からR(o)G(o)B(o)の整数値への互換変換
この逆変換には、
b. Compatible conversion from Y (o) Cb (o) Cr (o) to an integer value of R (o) G (o) B (o)

Figure 2008136242
で示す色変換関数の整数演算により行う。
Figure 2008136242
It is performed by integer calculation of the color conversion function indicated by.

例えば、数25の場合と同様に、JPEG2000アルゴリズムに合わせて、x=299/1000=Redの加重係数、y=114/1000=Blueの加重係数、1−x−y=587/1000=Greenの加重係数、MAXRGB=256階調とすると、Y(o)Cb(o)Cr(o)→R(o)G(o)B(o)変換に関する数31は、 For example, as in the case of Equation 25, x = 299/1000 = Red weighting factor, y = 114/1000 = Blue weighting factor, 1-xy = 587/1000 = Green according to the JPEG2000 algorithm. Assuming that the weighting coefficient, MAX RGB = 256 gradations, Equation 31 relating to Y (o) Cb (o) Cr (o) → R (o) G (o) B (o) conversion is

Figure 2008136242
で示す色変換関数に書換えることができる。
Figure 2008136242
It can be rewritten to the color conversion function indicated by.

また、数32の色変換関数にビットシフトを適用することにより、演算速度をより速くすることができる。例えば、RGBの階調数は256で、その使用範囲は0〜255であるので、最大階調値としてMAX_KAICHO=255とし、2のべき乗の指数としてbitSHIFT=12(ビットシフト数)(=4096)とし、ビットシフトによるR(0)、G(0)、B(0)を夫々iR0RS、iG0RS、iB0RSとし、ビットシフトによるY(0)、Cb(0)、Cr(0)を夫々iY0S、iCbS、iCrSとし、この変更をC言語で記述すると、   Further, by applying a bit shift to the color conversion function of Equation 32, the calculation speed can be further increased. For example, since the number of gradations of RGB is 256 and the range of use is 0 to 255, MAX_KAICHO = 255 as the maximum gradation value, bitSHIFT = 12 (bit shift number) (= 4096) as an exponent of the power of 2 R (0), G (0), and B (0) by bit shift are iR0RS, iG0RS, and iB0RS, respectively, and Y (0), Cb (0), and Cr (0) by bit shift are iY0S and iCbS, respectively. , ICrS, and describing this change in C,

Figure 2008136242
のように記述でき、これらの記述を簡潔にすると、
Figure 2008136242
If these descriptions are simplified,

Figure 2008136242
iR0RS=((((257 + (iY0S<<1)) << 11) + 5743*iCrS) >> 12) - 128;
更に、数34は、
Figure 2008136242
iR0RS = ((((257 + (iY0S << 1)) << 11) + 5743 * iCrS) >>12)-128;
Furthermore, the number 34 is

Figure 2008136242
のように簡潔に記述できる。
Figure 2008136242
It can be described briefly as follows.

また、数35を2のべき乗で示すと、   In addition, when Expression 35 is expressed as a power of 2,

Figure 2008136242
のように表現される。
Figure 2008136242
It is expressed as

種々の上記演算による復元互換を実現するためには、入力Y(o)Cb(o)Cr(o)データの使用範囲を制限する必要がある。まず、この変換式に使用する入力データY(o)Cb(o)Cr(o)は、元々、前述の数23の変換式によって作られたY(o)Cb(o)Cr(o)であることを前提とする。数23の変換式によって作られたY(o)Cb(o)Cr(o)に対し、画像修飾や電子透かしなどの編集処理を加えたY(o)"Cb(o)"Cr(o)"を互換変換対象データとして有効にするためには、元の値に対する最大変位差を元に、予め数23の変換式によって作られるY(o)Cb(o)Cr(o)の元になるR(o)G(o)B(o)データを境界値から許容範囲の内側への境界値変更を行っておけば良い。   In order to realize restoration compatibility by various operations described above, it is necessary to limit the use range of input Y (o) Cb (o) Cr (o) data. First, the input data Y (o) Cb (o) Cr (o) used for this conversion equation is Y (o) Cb (o) Cr (o) originally created by the conversion equation of Equation 23 described above. It is assumed that there is. Y (o) "Cb (o)" Cr (o) obtained by adding editing processing such as image modification and digital watermarking to Y (o) Cb (o) Cr (o) created by the conversion equation of Equation 23 In order to make "" as compatible conversion target data, it becomes a source of Y (o) Cb (o) Cr (o) created in advance by the conversion equation of Formula 23 based on the maximum displacement difference with respect to the original value. The R (o) G (o) B (o) data may be changed from the boundary value to the inside of the allowable range.

ここに、画像修飾によって、画像データが境界値を超えないように、画像修飾する前に、境界値を許容範囲の内側に変更するものについて説明する。R(o)G(o)B(o)データに対するY(o),Cb(o),Cr(o)の各々の変位値ΔY,ΔCb,ΔCrの影響度は、以下の比率
ΔR:ΔY:ΔCr =1:1:(2(D−X)/D)
ΔG:ΔY:ΔCr:ΔCb=1:1:(2x(D−x)/((D−x−y)*D)):
(2y(D−y)/((D−x−y)*D))
ΔB:ΔY :ΔCb=1:1:(2(D−y)/D)
で示される。例えば、D=1000,x=299,y=114とすると、
ΔR:ΔY:ΔCr ≒1:1:1.40
ΔG:ΔY:ΔCr:ΔCb≒1:1:0.71:0.34
ΔB:ΔY :ΔCb≒1:1 :1.77
ある。例えば、Gデータに対して、ΔY=1,ΔCb=1,ΔCr=1ずつの変化は、2.05(=1+0.34+0.71)の変位となって影響する。そこで、編集処理を開始する前に(MAXRGK=256階調の場合)、4≦G≦251にGの許容範囲を変更しておけば、新たに変位が加わっても本来の許容範囲1≦G≦254を超えないように設定できる。
Here, a description will be given of changing the boundary value to the inside of the allowable range before image modification so that the image data does not exceed the boundary value by image modification. The degree of influence of each displacement value ΔY, ΔCb, ΔCr of Y (o), Cb (o), Cr (o) on R (o) G (o) B (o) data is as follows: ΔR: ΔY: ΔCr = 1: 1: (2 (D−X M ) / D)
ΔG: ΔY: ΔCr: ΔCb = 1: 1: (2x M (D-x M) / ((D-x M -y M) * D)):
(2y M (D-y M ) / ((D-x M -y M) * D))
ΔB: ΔY: ΔCb = 1: 1: (2 (D−Y M ) / D)
Indicated by For example, if D = 1000, x M = 299, y M = 114,
ΔR: ΔY: ΔCr ≈ 1: 1: 1.40
ΔG: ΔY: ΔCr: ΔCb≈1: 1: 0.71: 0.34
ΔB: ΔY: ΔCb≈1: 1: 1.77
is there. For example, changes of ΔY = 1, ΔCb = 1, and ΔCr = 1 on the G data are affected by a displacement of 2.05 (= 1 + 0.34 + 0.71). Therefore, if the allowable range of G is changed to 4 ≦ G ≦ 251 before the editing process is started (in the case of MAX RGK = 256 gradations), the original allowable range 1 ≦ when the displacement is newly added. It can be set so as not to exceed G ≦ 254.

以上の境界値変更を行ったR(o)G(o)B(o)を使用して、数23の変換式によって、Y(o),Cb(o),Cr(o)を算出する。算出されたY(o),Cb(o),Cr(o)に許容範囲内の変位を加えて数31の変換式でRGB変換しても、許容範囲の変位を加えたY(o),Cb(o,Cr(o)データが復元できる。   Using R (o) G (o) B (o) having undergone the above boundary value change, Y (o), Cb (o), Cr (o) are calculated according to the conversion equation of Equation 23. Y (o), Cb (o), Cr (o) calculated by adding the displacement within the allowable range and performing RGB conversion using the conversion equation of Formula 31, the Y (o), Cb (o, Cr (o) data can be restored.

これらの変換を(Y(o)Cb(o)Cr(o)→R(o)G(o)B(o)→Y(o)'Cb(o)'Cr(o)')と連結することによって、Y(o)Cb(o)Cr(o)が復元する。即ち、Y(o)'Cb(o)'Cr(o)'=Y(o)Cb(o)Cr(o)となる。   These transformations are linked with (Y (o) Cb (o) Cr (o) → R (o) G (o) B (o) → Y (o) ′ Cb (o) ′ Cr (o) ′). As a result, Y (o) Cb (o) Cr (o) is restored. That is, Y (o) ′ Cb (o) ′ Cr (o) ′ = Y (o) Cb (o) Cr (o).

いま、具体的に、x=299,y=114,D=1000,MAXRGB=256階調とした場合、次のように変換される。即ち、
(1) Y(o)Cb(o)Cr(o)生成する元のRGBの許容範囲:数23の変換式の入力
1≦R(o)≦254,1≦G(o)≦254,1≦B(o)≦254
(2) 上記(1)によって生成するY(o)Cb(o)Cr(o)の変換結果範囲:数31の変換式の入力
1≦Y(o)≦254,−126≦Cb(o)≦127,
−126≦Cr(o)≦127
(3) 上記(2)の数31の変換式によって生成するRGBの変換結果範囲:数23の変換式の入力
0≦R(o)≦255,0≦G(o)≦255,0≦B(o)≦255
(4) 上記(3)の数23の変換式によって復元するY(o)Cb(o)Cr(o)の変換結果範囲:
1≦Y(o)≦254,−126≦Cb(o)≦127,
−126≦Cr(o)≦127
となる。
Specifically, when x M = 299, y M = 114, D = 1000, and MAX RGB = 256 gradations, the conversion is performed as follows. That is,
(1) Y (o) Cb (o) Cr (o) Tolerable range of original RGB to be generated: Input of conversion formula of Expression 23 1 ≦ R (o) ≦ 254, 1 ≦ G (o) ≦ 254,1 ≦ B (o) ≦ 254
(2) Conversion result range of Y (o) Cb (o) Cr (o) generated by the above (1): Input of conversion formula of Equation 31 1 ≦ Y (o) ≦ 254, −126 ≦ Cb (o) ≦ 127,
−126 ≦ Cr (o) ≦ 127
(3) R, G, and B conversion result range generated by equation (31) in equation (2): Input of equation (23) 0 ≦ R (o) ≦ 255, 0 ≦ G (o) ≦ 255, 0 ≦ B (O) ≦ 255
(4) Conversion result range of Y (o) Cb (o) Cr (o) restored by the conversion formula of Equation 23 in (3) above:
1 ≦ Y (o) ≦ 254, −126 ≦ Cb (o) ≦ 127,
−126 ≦ Cr (o) ≦ 127
It becomes.

このような色変換関数を用いて行った結果を示すと表3に示すようになる。   Table 3 shows the results obtained using such a color conversion function.

Figure 2008136242
この表3に示す色変換結果によれば、YCbCrが復元、即ち、Y=Y',Cb=Cb',Cr=Cr'が維持され、色変換に関するデータ互換性(可逆性)が保証されることが判る。
Figure 2008136242
According to the color conversion results shown in Table 3, YCbCr is restored, that is, Y = Y ′, Cb = Cb ′, and Cr = Cr ′ are maintained, and data compatibility (reversibility) regarding color conversion is guaranteed. I understand that.

この結果、例えば図2に略図的に示すJPEG2000アルゴリズム中で一般に非可逆変換処理として位置付けられている色変換も、本実施の形態の適用により、可逆色変換に変更することができる。図2は、図1の場合と同様に圧縮・伸長システム例を示しており、圧縮系では、色空間最小誤差順変換によりRGB→YCbCrの色変換を行った後、ウェーブレット変換、エントロピー符号化等の可逆圧縮処理を行い、符号化されたデータをメモリ又は外部記憶装置に保存し、或いは、インターネット等の通信路を介して配信する。伸長系では、メモリ等から読み出され、或いは、通信路を介して供給される圧縮された符号データを逆の手順で可逆伸長し、色空間最小誤差逆変換によりYCbCr→RGBの色変換を行い、画像データとして復元する。   As a result, for example, the color conversion generally positioned as the irreversible conversion process in the JPEG2000 algorithm schematically shown in FIG. 2 can be changed to the reversible color conversion by applying this embodiment. FIG. 2 shows an example of a compression / decompression system similar to the case of FIG. 1. In the compression system, after performing RGB → YCbCr color conversion by color space minimum error forward conversion, wavelet conversion, entropy encoding, etc. The encoded data is stored in a memory or an external storage device or distributed via a communication channel such as the Internet. In the decompression system, the compressed code data read from the memory or the like or supplied via the communication channel is reversibly decompressed in the reverse procedure, and YCbCr → RGB color conversion is performed by color space minimum error inverse transform. Restore as image data.

これらの色空間誤差最小順変換、逆変換に前述した本実施の形態の色変換を適用することにより、可逆変換が可能となるものである。これにより、JPEG2000の可逆変換につき、色変換も完全に可逆変換可能となるため、画質保証が磐石のものとなる。アナログ型互換色変換アルゴリズム、及びデジタル型互換色変換アルゴリズムについても同様である。   By applying the color conversion of this embodiment described above to these color space error minimum forward conversion and reverse conversion, reversible conversion becomes possible. As a result, for JPEG2000 reversible conversion, color conversion can also be completely reversible, so image quality is guaranteed. The same applies to the analog compatible color conversion algorithm and the digital compatible color conversion algorithm.

いま、可逆色変換を必要とする用途例を、JPEG2000アルゴリズム中で、改ざんなどの編集処理が加わった場合への適用例として変換手順を図3に示す模式図を参照して説明する。   Now, an application example that requires reversible color conversion will be described with reference to the schematic diagram shown in FIG. 3 as an application example when an editing process such as tampering is added in the JPEG2000 algorithm.

(1) まず、RGB基データから、4:2:2YCbCr→RGB→4:2:2の完全復元YCbCrデータ変換の仕組みを実現する、RGB基データから、4:2:2YCbCrを生成する手順について説明する。   (1) First, a procedure for generating 4: 2: 2YCbCr from RGB base data to realize a mechanism of 4: 2: 2YCbCr → RGB → 4: 2: 2 complete restoration YCbCr data conversion from RGB base data explain.

いま、RGB基データとして互いに近傍の2画素をR0G0B0,R1G1B1とすると、R=(R0+R1)/2,G=(G0+G1)/2,B=(B0+B1)/2を基に、数12の色変換関数を用いてCb,Crを算出する。Y0,Y1は、各々R0G0B0,R1G1B1を使用して数12の色変換関数により算出する。   Assuming that two neighboring pixels as RGB base data are R0G0B0 and R1G1B1, color conversion of several 12 based on R = (R0 + R1) / 2, G = (G0 + G1) / 2, and B = (B0 + B1) / 2 Cb and Cr are calculated using the function. Y0 and Y1 are calculated by the color conversion function of Formula 12 using R0G0B0 and R1G1B1, respectively.

次に、以上で算出したY0,Y1,Cb,Crから、逆変換してR0G0B0,R1G1B1を再度算出する。再度算出したR0G0B0,R1G1B1の各々に、0以上かつ255以下でないものがあれば、Y0,Y1を上記R,G,B(R0G0B0,R1G1B1の各々の平均値)を基に算出し直す。   Next, R0G0B0 and R1G1B1 are calculated again by performing inverse transformation from the above calculated Y0, Y1, Cb, and Cr. If any of R0G0B0 and R1G1B1 calculated again is not less than 0 and not less than 255, Y0 and Y1 are recalculated based on the above R, G and B (average values of R0G0B0 and R1G1B1).

(2) 次に、入力(任意)の4:2:2YCbCr基データ→RGB→4:2:2の完全復元YCbCrデータ変換の仕組みを実現する、入力の4:2:2YCbCr基データを変更する手順について説明する。   (2) Next, change the input 4: 2: 2YCbCr base data to realize the mechanism of the input (arbitrary) 4: 2: 2YCbCr base data → RGB → 4: 2: 2 complete restoration YCbCr data conversion. The procedure will be described.

RGBは、0≦R,G,B≦255の範囲の中をR,G,B独立に任意の値を取り得る。しかし、YCbCrデータは、16≦Y≦235,16≦Cb≦240,16≦Cr≦240の制限だけでなく、Y,Cb,CrからR,G,Bを算出時に、0≦R,G,B≦255の範囲に入る変換結果でないと有効でないという条件が加わる。そのため、最初に、入力の4:2:2YCbCr基データに、数16で示す色変換関数によるYCbCr→RGB変換式を使用して、上述(1)のRGB基データR0G0B0,R1G1B1を算出し、その際に、境界値(0,255)を超えるものは、境界値の値に変更する。   RGB can take an arbitrary value independently of R, G, B within the range of 0 ≦ R, G, B ≦ 255. However, the YCbCr data is not only limited to 16 ≦ Y ≦ 235, 16 ≦ Cb ≦ 240, 16 ≦ Cr ≦ 240, but also when calculating R, G, B from Y, Cb, Cr, 0 ≦ R, G, A condition that it is not effective unless the conversion result falls within the range of B ≦ 255 is added. Therefore, first, the RGB base data R0G0B0 and R1G1B1 of the above (1) are calculated by using the YCbCr → RGB conversion formula based on the color conversion function shown in Equation 16 for the input 4: 2: 2 YCbCr base data. In this case, the value exceeding the boundary value (0, 255) is changed to the value of the boundary value.

これにより、R0G0B0,R1G1B1が境界値を超えない値となるので、このR0G0B0,R1G1B1を上記(1)の方法に適用して算出する4:2:2YCbCrが、完全復元できるYCbCrになる。図3中に記述する色変換に安定な値とは、色変換した値をさらに逆変換すると元の値が復元する可逆性を持つ値のことをいう。   As a result, R0G0B0 and R1G1B1 become values that do not exceed the boundary value, and 4: 2: 2YCbCr calculated by applying the R0G0B0 and R1G1B1 to the method (1) becomes YCbCr that can be completely restored. The value stable for color conversion described in FIG. 3 means a value having reversibility that restores the original value when the color-converted value is further inversely converted.

(3) 次に、編集(画像修飾や電子透かしなど)処理を加えた4:2:2YCbCr基データ→RGB→4:2:2の完全復元YCbCrデータ変換を保証する方法について説明する。   (3) Next, a method for guaranteeing the 4: 2: 2YCbCr base data → RGB → 4: 2: 2 complete restoration YCbCr data conversion with editing (image modification, digital watermarking, etc.) will be described.

編集処理を加える前の4:2:2YCbCr基データに、数12のYCbCr→RGB変換式を使用して、上記(1)のRGB基データR0G0B0,R1G1B1を算出する。境界値を超えるものは、境界値の値に変更する。その際、編集処理(画像修飾)による画像値への影響を考慮する。元の値に対する最大変位差を基に、R0G0B0,R1G1B1データの境界値から許容範囲の内側への境界値変更を行う。   The RGB base data R0G0B0 and R1G1B1 of the above (1) are calculated by using the YCbCr → RGB conversion formula (12) for the 4: 2: 2 YCbCr base data before the editing process is applied. Anything exceeding the boundary value is changed to the boundary value. At that time, the influence on the image value by the editing process (image modification) is taken into consideration. Based on the maximum displacement difference with respect to the original value, the boundary value is changed from the boundary value of the R0G0B0 and R1G1B1 data to the inside of the allowable range.

ここに、画像修飾によって、画像データが境界値を超えないように、画像修飾する前に、境界値を許容範囲の内側に変更するものについて説明する。R0G0B0,R1G1B1データに対するY,Cb,Crの各々の変位値ΔY,ΔCb,ΔCrの影響度は、
ΔR:ΔY:ΔCr ≒1:1.17:1.60
ΔG:ΔY:ΔCr:ΔCb≒1:1.17:0.82:0.40
ΔB:ΔY :ΔCb≒1:1.17 :2.02
なる比率である。例えば、Gデータに対して、ΔY=1,ΔCb=1,ΔCr=1ずつの変化は、2.39(=1.17+0.82+0.40)の変位となって影響する。そこで、編集処理を開始する前に、3≦G≦252にGの許容範囲を変更しておけば、新たに変位が加わっても本来の許容範囲0≦G≦255を超えないように設定できる。
Here, a description will be given of changing the boundary value to the inside of the allowable range before image modification so that the image data does not exceed the boundary value by image modification. The influences of the displacement values ΔY, ΔCb, ΔCr of Y, Cb, Cr on the R0G0B0, R1G1B1 data are as follows:
ΔR: ΔY: ΔCr ≈ 1: 1.17: 1.60
ΔG: ΔY: ΔCr: ΔCb≈1: 1.17: 0.82: 0.40
ΔB: ΔY: ΔCb≈1: 1.17: 2.02
It is a ratio. For example, for the G data, changes of ΔY = 1, ΔCb = 1, and ΔCr = 1 each have a displacement of 2.39 (= 1.17 + 0.82 + 0.40). Therefore, if the G allowable range is changed to 3 ≦ G ≦ 252 before the editing process is started, the original allowable range 0 ≦ G ≦ 255 can be set even if a new displacement is added. .

以上の境界値変更を行ったR0G0B0,R1G1B1を使用して、上記(1)の方法で、4:2:2のYCbCrを算出する。算出された4:2:2のYCbCrに許容範囲の変位を加えてRGB変換しても、許容範囲の変位を加えた4:2:2のYCbCrデータが復元できる。   4: 2: 2 YCbCr is calculated by the method (1) above using R0G0B0 and R1G1B1 that have undergone the above boundary value changes. Even if the calculated 4: 2: 2 YCbCr is subjected to RGB conversion by adding an allowable range of displacement, 4: 2: 2 YCbCr data to which the allowable range of displacement is added can be restored.

[ビットシフト使用時の可逆色変換]
次に、ビットシフト使用時の可逆色変換(YCbCr→RGB→YCbCr)について考察する。ここで、原画像RGB→YCbCr→RGB→Y'Cb'Cr'→R'G'B'へ変換していく過程を考察するものとする。
[Reversible color conversion when using bit shift]
Next, reversible color conversion (YCbCr → RGB → YCbCr) when using bit shift will be considered. Here, the process of converting the original image RGB → YCbCr → RGB → Y′Cb′Cr ′ → R′G′B ′ will be considered.

YCbCr(iY0S,iCbS,iCrS)=Y'Cb'Cr'(iY0RS,iCbRS,iCrRS)、すなわち、iY0S=iY0RS,iCbS=iCbRS,iCrS=iCrRS となるようにする。また、この場合、RGB=R'G'B'でもある。   YCbCr (iY0S, iCbS, iCrS) = Y′Cb′Cr ′ (iY0RS, iCbRS, iCrRS), that is, iY0S = iY0RS, iCbS = iCbRS, iCrS = iCrRS. In this case, RGB = R′G′B ′.

0≦R、G、B≦255の範囲の原画像RGBは、YCbCr変換によって、0≦Y≦255,−128≦Cb≦128,−128≦Cr≦128の範囲で変換され、RGB変換によって、−1≦R,G,B≦256の範囲で変換され、Y'Cb'Cr' 変換によって、0≦Y'≦255,−128≦Cb'≦128,−128≦Cr'≦128の範囲に変換されることとなる。   The original image RGB in the range of 0 ≦ R, G, B ≦ 255 is converted in the range of 0 ≦ Y ≦ 255, −128 ≦ Cb ≦ 128, −128 ≦ Cr ≦ 128 by YCbCr conversion, and by RGB conversion, -1 ≦ R, G, B ≦ 256, converted to Y′Cb′Cr ′, and converted to 0 ≦ Y ′ ≦ 255, −128 ≦ Cb ′ ≦ 128, −128 ≦ Cr ′ ≦ 128. Will be converted.

一方、8ビット/色で表現できる有効色としての規定範囲は、
RGB系では、
0≦R≦255、0≦G≦255、0≦B≦255
であって、YCbCr系では、
0≦Y≦255、−128≦Cb≦+127、−128≦Cr≦+127
である。
On the other hand, the specified range as an effective color that can be expressed in 8 bits / color is
In the RGB system,
0 ≦ R ≦ 255, 0 ≦ G ≦ 255, 0 ≦ B ≦ 255
In the YCbCr system,
0 ≦ Y ≦ 255, −128 ≦ Cb ≦ + 127, −128 ≦ Cr ≦ + 127
It is.

これら規定範囲内で可逆変換できる有効なデータ範囲は、原画像RGBでは1≦R、G、B≦254の範囲であり、YCbCr変換では、1≦Y≦254,−126≦Cb≦127,−126≦Cr≦127の範囲であり、RGB変換では、0≦R,G,B≦255の範囲であり、Y'Cb'Cr' 変換では、1≦Y'≦254,−126≦Cb'≦127,−126≦Cr'≦127の範囲である。   The effective data range that can be reversibly converted within these specified ranges is 1 ≦ R, G, B ≦ 254 in the original image RGB, and 1 ≦ Y ≦ 254, −126 ≦ Cb ≦ 127, − in the YCbCr conversion. In the range of 126 ≦ Cr ≦ 127, in the RGB conversion, the range of 0 ≦ R, G, B ≦ 255, and in the Y′Cb′Cr ′ conversion, 1 ≦ Y ′ ≦ 254, −126 ≦ Cb ′ ≦ 127, −126 ≦ Cr ′ ≦ 127.

つまり、1≦R、G、B≦254の範囲のRGB原画像は全て規定範囲内の変換が可能であるため可逆変換を行うことができる。   That is, since all RGB original images in the range of 1 ≦ R, G, and B ≦ 254 can be converted within the specified range, reversible conversion can be performed.

しかし、原画像RGBが、R又はG又はB=0 又は R又はG又はB=255 の時は、原画像RGB→YCbCr→RGB→Y'Cb'Cr'→R'G'B'変換に於いて、YCbCr,RGBがそれぞれ規定範囲を超える場合がある。例えば、Cb=128となる1ケース,又はCr=128となる1ケース、及び、R,G,B=(−1)又は256となる多ケースである。   However, when the original image RGB is R or G or B = 0 or R or G or B = 255, the original image RGB → YCbCr → RGB → Y′Cb′Cr ′ → R′G′B ′ YCbCr, RGB may exceed the specified range. For example, there are one case where Cb = 128, one case where Cr = 128, and many cases where R, G, B = (− 1) or 256.

そこで、変換結果が規定値の範囲内となるように、原画像RGBをそれぞれ1〜254の値に変更してからRGB→YCbCr変換する。例えば、所定の値に変換するための変換テーブルを予め用意しておくことが考えられる。   Therefore, RGB → YCbCr conversion is performed after changing the original image RGB to values of 1 to 254 so that the conversion result is within the range of the specified value. For example, it is conceivable to prepare in advance a conversion table for conversion to a predetermined value.

次に、変換テーブルを保持するための容量について、変換過程における境界値で、以下A状態、B状態、及び、C状態について考察する。   Next, regarding the capacity for holding the conversion table, the A state, the B state, and the C state will be considered below with reference to boundary values in the conversion process.

・A状態
原画像RGB→YCbCr変換時のYCbCrの境界部(Y<0 or 254≦Y,Cb≦−127 or 127<Cb,Cr≦−127 or 127<Cr)に注目し、規定範囲を超えて無効データになるケースを考察すると、
-State A Focusing on the boundary of YCbCr (Y <0 or 254 ≦ Y, Cb ≦ −127 or 127 <Cb, Cr ≦ −127 or 127 <Cr) when converting the original image RGB → YCbCr, and exceeding the specified range When considering the case of invalid data,

Figure 2008136242
となる。
Figure 2008136242
It becomes.

・B状態
YCbCr→RGB変換のみを行い(補正処理を行なわない)、上記同様に、RGBの境界部に注目し、規定範囲を超えて無効データになるケースを考察すると、
R < 0:11,783件/(256×256×256)色≒0.07%
R > 255:11,883件/(256×256×256)色≒0.07%
G < 0: 6,171件/(256×256×256)色≒0.04%
G > 255: 6,117件/(256×256×256)色≒0.04%
B < 0:14,408件/(256×256×256)色≒0.09%
B > 255:14,529件/(256×256×256)色≒0.09%
となり、合計64,891件/(256×256×256)色≒0.39%が無効データとなることが分かった。
-B state Only YCbCr → RGB conversion is performed (correction processing is not performed), and in the same way as above, paying attention to the boundary between RGB and considering the case of invalid data exceeding the specified range,
R <0: 11,783 cases / (256 x 256 x 256) color ≒ 0.07%
R> 255: 11,883 / (256 × 256 × 256) color ≒ 0.07%
G <0: 6,171 cases / (256 x 256 x 256) Color ≒ 0.04%
G> 255: 6,117 cases / (256 × 256 × 256) color ≒ 0.04%
B <0: 14,408 cases / (256 x 256 x 256) Color ≒ 0.09%
B> 255: 14,529 / (256 × 256 × 256) color ≒ 0.09%
It was found that a total of 64,891 cases / (256 × 256 × 256) colors≈0.39% became invalid data.

・C状態
YCbCr→RGB変換時に補正処理を行い、上記同様に、RGBの境界部に注目し、規定範囲を超えて無効データになるケース、及び、そのようなケースにおける対処(変更)方法を考察した。その結果を表4に示す。
・ C state When YCbCr → RGB conversion is performed and correction processing is performed, paying attention to the boundary between RGB and invalid data exceeding the specified range, and a countermeasure (change) method in such a case are considered. did. The results are shown in Table 4.

Figure 2008136242
表4に示されるように、C状態では、合計8、031件が無効データとなることが分かった。
Figure 2008136242
As shown in Table 4, it was found that a total of 8,031 cases became invalid data in the C state.

ビットシフトによる数28及び数34によって規定範囲内で可逆変換できないデータに対し、例外処理として変換テーブルを使用する場合、上記B状態(64,891件)に適用するよりも、上記C状態(8、031件)に適用する方が、メモリ領域を1/8に縮小することができるため、より効率的であることが分かる。   When the conversion table is used as an exception process for data that cannot be reversibly converted within the specified range by Equation 28 and Equation 34 by bit shift, the C state (8) is applied rather than the B state (64,891 cases). , 031) is more efficient since the memory area can be reduced to 1/8.

このように、上記C状態(8、031件)に変換テーブルを適用することによって、表3に示す例1から例5を含む1600万色について可逆変換が実現できる。   In this way, by applying the conversion table to the C state (8, 031 cases), reversible conversion can be realized for 16 million colors including Example 1 to Example 5 shown in Table 3.

[具体例]
数10,数12等を用いるアナログ型色変換の場合のRGB基データに対して0〜255中の任意の値を代入した場合(ここでは、R=104,G=112,B=134)の変換結果を図4に模式的に示す。Y=Y',Cb=Cb',Cr=Cr'となるように復元されているのが判る。
[Concrete example]
When an arbitrary value from 0 to 255 is substituted for RGB basic data in the case of analog color conversion using Equation 10, Equation 12, etc. (here, R = 104, G = 112, B = 134) The conversion result is schematically shown in FIG. It can be seen that the reconstruction is performed so that Y = Y ′, Cb = Cb ′, and Cr = Cr ′.

数15〜数17等を用いるITU−R BT.601利用のデジタル型色変換の場合のRGB基データに対して0〜255中の任意の値を代入した場合(ここでは、R=104,G=112,B=134)の変換結果を図5に模式的に示す。Y=Y',Cb=Cb',Cr=Cr'、R'=R',G'=G',B'=B'となるように復元されているのが判る。   An ITU-R BT. FIG. 5 shows the conversion result when an arbitrary value from 0 to 255 is substituted for RGB basic data in the case of digital color conversion using 601 (here, R = 104, G = 112, B = 134). Is shown schematically. It can be seen that the reconstruction is performed so that Y = Y ′, Cb = Cb ′, Cr = Cr ′, R ′ = R ′, G ′ = G ′, and B ′ = B ′.

数25,数31等を用いるJPEG2000適用の可逆色変換例について、RGB基データに対して1〜254中の任意の値を代入した場合(ここでは、R=1,G=254,B=254)の変換結果を従来の非可逆変換例を比較情報として合わせて図6に模式的に示す。従来の非可逆変換例が非復元状態となっているのに対して、本実施の形態方式の場合、Y=Y',Cb=Cb',Cr=Cr'、R'=R',G'=G',B'=B'となるように復元されているのが判る。   In a reversible color conversion example using JPEG2000 using Equation 25, Equation 31, etc., when an arbitrary value from 1 to 254 is substituted for RGB basic data (here, R = 1, G = 254, B = 254) 6) is schematically shown in FIG. 6 together with a conventional irreversible conversion example as comparison information. Whereas the conventional irreversible conversion example is in a non-restoration state, in the case of the present embodiment, Y = Y ′, Cb = Cb ′, Cr = Cr ′, R ′ = R ′, G ′. It can be seen that the data is restored so that = G ′ and B ′ = B ′.

[変形例]
上述の説明では、色変換のみに着目したが、一般論としては、分解能レベルが異なる単位系間でデータを相互に順変換、逆変換する変換方法であって、順変換及び逆変換に際して分解能レベルの低い方の単位系を共通単位系に用いて、分解能レベルの低い方の単位系のデータと分解能レベルの高い方の単位系のデータとの整数演算により可逆なデータ変換を行う場合にも同様に適用できる。
[Modification]
In the above description, only the color conversion is focused. However, as a general theory, this is a conversion method that performs forward conversion and reverse conversion of data between unit systems having different resolution levels. The same applies to the case where the lower unit system is used as a common unit system and reversible data conversion is performed by integer arithmetic between the data of the unit system with the lower resolution level and the data of the unit system with the higher resolution level. Applicable to.

そこで、分解能の低い方の単位系→高い方の単位系→低い方の単位系の連続変換によって完全復元可能なことについて以下に証明する。   Therefore, it will be proved below that it can be completely restored by continuous conversion of the lower resolution unit system → the higher unit system → the lower unit system.

一般に、2つの分解能α,β(ただし、α>β>0とする。例えば、mm←→BMU変換の場合、1インチを、α=2540:1/100mmの単位,β=1200BMUで表現する単位系等)があって、一旦、β単位系からα単位系に変換し、その変換後のデータを使って、更にβ単位系に変換し戻す場合、変換式が、   In general, two resolutions α and β (where α> β> 0. For example, in the case of mm ← → BMU conversion, 1 inch is expressed in units of α = 2540: 1/100 mm and β = 1200 BMU. System), once converted from β unit system to α unit system, and converted back to β unit system using the converted data, the conversion formula is

Figure 2008136242
の関係で結ばれている場合には、
α×(β系データ)/β−0.5 ……小数点以下の数も含む:有理数
< β→α変換関数(引数:β系データ)……上記定義より整数である
≦ α×(β系データ)/β+0.5 ……小数点以下の数も含む:有理数
< α×(β系データ+1)/β−0.5……小数点以下の数も含む:有理数
< β→α変換関数(引数:β系データ+1)……上記定義より整数である
≦ α×(β系データ+1)/β+0.5……小数点以下の数も含む:有理数
であることから、
β→α変換関数(引数:β系データ+1)−β→α変換関数(引数:β系データ)> α/β−1 > 0であるので、元のβ系の隣り合うデータ(+1又は−1した整数と元の整数)をα系に変換したもの同士は、重なることが無く、また(β系データ)−1
< (β系データ)−0.5×β/α−0.5
< β×β→α変換関数(引数:β系データ)/α−0.5
< α→β変換関数(引数:β→α変換関数(引数:β系データ))
≦ β×β→α変換関数(引数:β系データ)/α+0.5
≦ (β系データ)+0.5×β/α+0.5
< (β系データ)+1
である。
Figure 2008136242
If you are tied in a relationship
α × (β system data) /β−0.5 …… Including numbers after the decimal point: rational number <β → α conversion function (argument: β system data) …… It is an integer from the above definition ≦ α × (β system Data) /β+0.5 ... includes numbers after the decimal point: rational number <α × (β system data + 1) /β-0.5……includes numbers after the decimal point: rational number <β → α conversion function (argument: β system data +1) …… It is an integer from the above definition ≦ α × (β system data + 1) /β+0.5……Includes numbers after the decimal point:
β → α conversion function (argument: β system data + 1) −β → α conversion function (argument: β system data)> α / β−1> 0, so the adjacent data of the original β system (+1 or − (Integer integer and original integer) converted to α system do not overlap each other, and (β system data) -1
<(Β data) -0.5 × β / α-0.5
<Β × β → α conversion function (argument: β system data) /α-0.5
<Α → β conversion function (argument: β → α conversion function (argument: β system data))
≦ β × β → α conversion function (argument: β system data) /α+0.5
≦ (β data) + 0.5 × β / α + 0.5
<(Β data) + 1
It is.

要するに、整数値を表すα→β変換関数(引数:β→α変換関数(引数:β系データ))=(β系データ)となるので、元のベータ系データが完全に復元される。   In short, since α → β conversion function (argument: β → α conversion function (argument: β system data)) = (β system data) representing an integer value, the original beta system data is completely restored.

結局、BMUなる単位系を共通単位系に用いて、1/100mmなる単位系との間で、
BMUデータ→1/100mmデータ→BMUデータ
なるデータ変換を行う際に、BMUデータ同士が一致するように整数演算により可逆変換を行わせるわけであるが、
After all, using the unit system BMU as the common unit system, with the unit system 1/100 mm,
When performing the data conversion of BMU data → 1/100 mm data → BMU data, reversible conversion is performed by integer arithmetic so that the BMU data match each other.

Figure 2008136242
なる整数演算により行わせればよいものである。
Figure 2008136242
What is necessary is just to perform by the integer calculation.

数39の2のべき乗演算をビットシフトに変更することによって、演算速度より速くすることができる。   By changing the power-of-two operation of Equation 39 to bit shift, the operation speed can be made faster.

Figure 2008136242
数40において、下線の部分は、固定値であるので、予め計算しておくことにより、更に高速に演算処理を行うことができる。また、ビットシフト数(bitSHIFT)=12の場合、0≦(BMU系データ)≦2400の範囲で誤差なく変換できる。
Figure 2008136242
In the equation 40, the underlined portion is a fixed value, so that the calculation process can be performed at a higher speed by calculating in advance. When the bit shift number (bitSHIFT) = 12, conversion can be performed without error in the range of 0 ≦ (BMU system data) ≦ 2400.

従って、特にパソコンとプリンタとの間におけるようなインチ系単位(インチ、ヤード、フィート等)を用いるBMU系データとメートル系単位を用いる1/100mm系データとの長さ変換に関しても、分解能の低いBMU系を共通単位系に用いることにより、分解能レベルの高い方の1/100mm系は十分に対応できるため、完全に復元可能な長さデータの可逆変換を実現できる。   Therefore, the resolution is also low especially for length conversion between BMU data using inch system units (inch, yards, feet, etc.) and 1/100 mm system data using metric system units between a personal computer and a printer. By using the BMU system as a common unit system, the higher resolution level 1/100 mm system can sufficiently cope with it, so that reversible conversion of length data that can be completely restored can be realized.

このような変換関数を用いて行った結果を示すと表5に示すようになる。   Table 5 shows the results obtained using such a conversion function.

Figure 2008136242
この表5に示す色変換結果によれば、BMU系データが復元され、長さ変換に関するデータ互換性(可逆性)が保証されることが判る。
Figure 2008136242
According to the color conversion results shown in Table 5, it can be seen that BMU data is restored and data compatibility (reversibility) regarding length conversion is guaranteed.

以下に、可逆性を更に保証する色変換(YCbCr→RGB→YCbCr)方法について説明する。   In the following, a color conversion (YCbCr → RGB → YCbCr) method for further ensuring reversibility will be described.

〔可逆性を更に保証する色変換(YCbCr→RGB→YCbCr)方法〕
(1)準備
(1−A)小数以下切捨て処理の表現方法
通常のコンピュータの正の固定小数点データ同士による割り算は、小数点以下切捨て処理を行うこととなる。これを数学上は、ガウス記号で実数Aを括る表現を使用して、実数Aの小数部切捨て結果として表す。従って、コンピュータの固定小数点同士による割り算結果は、modulo(割り算の剰余値を示し、"mod"と略す)で表現すると、以下に示す等式となる。
[Color conversion (YCbCr → RGB → YCbCr) method to further ensure reversibility]
(1) Preparation (1-A) Representation method of rounding down to the next decimal point Division by normal fixed-point data of a normal computer is to perform the rounding down processing for the decimal point. In mathematics, this is expressed as a result of rounding off the decimal part of the real number A using an expression in which the real number A is enclosed by a Gaussian symbol. Accordingly, the division result of the fixed points of the computer is expressed by the following equation when expressed in modulo (representing the remainder of the division, abbreviated as “mod”).

Figure 2008136242
数41にて、コンピュータによる固定小数点データVをUで割った結果が表現される。
(1−B)小数以下四捨五入処理の表現方法
上記(1−A)と同様に、コンピュータの正の固定小数点データ同士による割り算(Y/X)結果における、小数部四捨五入による結果以下に示す等式となる。
Figure 2008136242
In Formula 41, the result of dividing the fixed-point data V by the computer by U is expressed.
(1-B) Representation method for rounding to the nearest decimal point Similar to (1-A) above, the result obtained by rounding off the fractional part in the result of division (Y / X) by the positive fixed-point data of the computer. It becomes.

Figure 2008136242
(1−C)小数以下五捨六入処理の表現方法
更に、数42において、コンピュータの正の固定小数点データ同士による割り算(Z/W)結果における、小数部五捨六入による結果以下に示す等式となる。
Figure 2008136242
(1-C) Representation method of rounding and rounding off of decimal point Furthermore, in the formula 42, the result of rounding off the decimal part in the division (Z / W) result between the positive fixed-point data of the computer is shown below. It becomes an equation.

Figure 2008136242
上記(1−A)、(1−B)、及び、(1−C)での説明に基づいて、可逆性を更に保証する色変換の方法について以下に説明する。つまり、片方の変換を小数以下四捨五入で変換し、その逆方向の変換を小数以下五捨六入で変換することによって、可逆性を完全に保証できることを示すものである。
(2)低い分解能→高い分解能→低い分解能の連続変換によって完全復元を可能にする方法
2つの分解能α、βとし、β単位系からα単位系に変換し、その変換後のデータを使って、更にβ単位系に変換し戻すこととする。ただし、α>β>0とする。この場合、mm←→BMU変換の場合、1inchを、分解能α=2540:1/100mmの単位、又は、分解能β=1200BMUの単位で表現するものとする。
Figure 2008136242
Based on the description in (1-A), (1-B), and (1-C) above, a color conversion method that further guarantees reversibility will be described below. That is, it is shown that reversibility can be completely guaranteed by converting one of the conversions by rounding off the decimals and converting the conversion in the opposite direction by rounding off the decimals.
(2) Method to enable complete restoration by continuous conversion of low resolution → high resolution → low resolution. Two resolutions α and β are converted from β unit system to α unit system, and the converted data is used. Furthermore, it is supposed to convert back to the β unit system. However, α>β> 0. In this case, in the case of mm ← → BMU conversion, 1 inch is expressed in units of resolution α = 2540: 1/100 mm or in units of resolution β = 1200 BMU.

Figure 2008136242
の関係で結ばれている場合には、
Figure 2008136242
If you are tied in a relationship

Figure 2008136242
とすると、
Figure 2008136242
Then,

Figure 2008136242
であるので、演算の内容から結果は整数であることより、F(α、β)となる。
Figure 2008136242
Therefore, the result is F (α, β) because the result is an integer from the content of the calculation.

つまり、整数値を表すα→β変換関数(引数:β→α変換関数(引数:β系データ))=(β系データ)となるので、元のβ系データが完全に復元され、かつ、α=βであっても完全に復元することが保証できる。
(3)可逆性を保証する(盤石な)色変換の方法
(3−A)再表示を可能とする色変換式(有理式による性格な等式)
上記〔輝度及び色差を基調にしたオリジナル色変換式;JPEG2000への適用例〕に基づき、元の色変換式は有理数による正確な等式で示すことができる。
That is, since α → β conversion function (argument: β → α conversion function (argument: β system data)) = (β system data) representing an integer value, the original β system data is completely restored, and Even if α = β, complete restoration can be guaranteed.
(3) A color conversion method that guarantees reversibility (3-A) A color conversion formula that enables re-display (a personality equation based on a rational formula)
Based on the above [Original Color Conversion Formula Based on Luminance and Color Difference; Application Example to JPEG2000], the original color conversion formula can be expressed by an accurate equation using rational numbers.

YCbCr→RGB→YCbCr変換式は、   YCbCr → RGB → YCbCr conversion formula is

Figure 2008136242
数47において、Aは行列であり詳しくは、
Figure 2008136242
In Equation 47, A is a matrix.

Figure 2008136242
のように表現される。従って、可逆性が保証される。
(3−B)整数(固定小数点演算)による色変換式
(a)小数以下五捨六入を適用したYCbCr→RGB変換
上記(3−A)にて示される数47及び数48に基づいて、上記(1−C)にて示される数45を適用することによって、RGBは、YCbCrによって次のように表される。
Figure 2008136242
It is expressed as Therefore, reversibility is guaranteed.
(3-B) Color conversion formula by integer (fixed-point arithmetic) (a) YCbCr → RGB conversion using rounding to the nearest decimal number Based on Equations 47 and 48 shown in (3-A) above, By applying the number 45 shown in (1-C) above, RGB is represented by YCbCr as follows.

Figure 2008136242
(b)小数以下四捨五入を適用したYCbCr→RGB変換
上記(3−A)にて示される数47及び数48に基づいて、上記(1−B)にて示される数42を適用し、更に、数49を代入することによって、RGBは、YCbCrによって次のように表される。以下の数式において、Xmod(x)=0〜(x−1)、即ち、最小値が0(ゼロ)であって、最大値が(x−1)であるので、mod演算を"0〜(x−1)"で表現している。
Figure 2008136242
(B) YCbCr → RGB conversion with rounding to the nearest decimal number Based on the number 47 and the number 48 shown in the above (3-A), the number 42 shown in the above (1-B) is applied. By substituting Equation 49, RGB is represented by YCbCr as follows: In the following mathematical formula, Xmod (x) = 0 to (x−1), that is, the minimum value is 0 (zero) and the maximum value is (x−1). x-1) ".

Figure 2008136242
とすると、
Figure 2008136242
Then,

Figure 2008136242
であるが、Y'は整数であるので、Zは0(ゼロ)になる。従って、Y=Y'が導き出される。同様に、
Figure 2008136242
However, since Y ′ is an integer, Z y becomes 0 (zero). Therefore, Y = Y ′ is derived. Similarly,

Figure 2008136242
とすると、
Figure 2008136242
Then,

Figure 2008136242
であるが、Cb'は整数であるので、Zは0(ゼロ)になる。従って、Cb=Cb'が導き出される。また、
Figure 2008136242
Although, Cb 'is because an integer, Z b is 0 (zero). Therefore, Cb = Cb ′ is derived. Also,

Figure 2008136242
とすると、
Figure 2008136242
Then,

Figure 2008136242
であるが、Cr'は整数であるので、Zは0(ゼロ)になる。従って、Cr=Cr'が導き出される。
Figure 2008136242
Although, Cr 'because an integer, Z r is 0 (zero). Therefore, Cr = Cr ′ is derived.

このような色変換は、256階調以上の画像データに対しても可逆性を保証するものである。   Such color conversion guarantees reversibility even for image data of 256 gradations or more.

本発明の一実施の形態を示す概略システム構成図である。1 is a schematic system configuration diagram showing an embodiment of the present invention. JPEG2000色変換への適用例を示す概略的な模式図である。It is a schematic model diagram which shows the example of application to JPEG2000 color conversion. 可逆色変換を必要とする用途への適用例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of application to the use which requires reversible color conversion. アナログ型色変換の結果例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of a result of analog type color conversion. デジタル型色変換の結果例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of a result of digital type | mold color conversion. JPEG2000に適用した色変換の結果例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of a result of the color conversion applied to JPEG2000.

符号の説明Explanation of symbols

1 符号化部
2 復号化部
4 色空間変換(色座標系1→2)
5 圧縮
6 伸張
7 色空間変換(色座標系2→1)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Encoding part 2 Decoding part 4 Color space conversion (color coordinate system 1-> 2)
5 Compression 6 Expansion 7 Color space conversion (Color coordinate system 2 → 1)

Claims (8)

分解能レベルが異なる単位系間でデータを相互に順変換及び逆変換するデータ形式可逆変換方法であって、
順変換及び逆変換に際して分解能レベルの低い第一の単位系を共通単位系に用いて、分解能レベルの低い該第一の単位系のデータと、該第一の単位系より分解能レベルの高い第二の単位系のデータとの間で、該第一の単位系の第一のデータから該第二の単位系の第二のデータへの逆変換後に該第二のデータから該第一の単位系の第三のデータへの順変換を行う際に、該第一のデータと該第三のデータとが一致するように小数点以下四捨五入の整数演算により可逆なデータ変換を行うようにしたことを特徴とするデータ形式可逆変換方法。
A data format reversible conversion method for forward conversion and reverse conversion of data between unit systems having different resolution levels,
Using the first unit system having a low resolution level for the forward conversion and the reverse conversion as a common unit system, the data of the first unit system having a low resolution level and the second having a resolution level higher than that of the first unit system Between the first data of the first unit system and the second data of the second unit system, after the inverse conversion from the first data of the first unit system to the second data of the second unit system When performing the forward conversion to the third data, reversible data conversion is performed by rounding off the decimal point so that the first data and the third data match. Data format reversible conversion method.
前記第一の単位系はインチ系単位を用いるBMUの単位系であって、前記第二の単位系はメートル系単位を用いる1/100mmで示される単位系であり、
前記第一の単位系を共通単位系に用いて、前記第二の単位系との間で、前記第一の単位系の第一のデータをβ系データ及び前記第二の単位系の第二のデータをα系データと表した場合、
前記β系データから前記α系データへの前記逆変換と、該α系データから該β系データへの前記順変換とが、
Figure 2008136242
の関係で結ばれるようにした整数演算により、前記第一のデータとしてのβ系データと逆変換後に順変換して得られた前記第三のデータとしてのβ系データとが一致するように前記整数演算により可逆変換を行わせるようにしたことを特徴とする請求項1記載のデータ形式可逆変換方法。
The first unit system is a BMU unit system using inch units, and the second unit system is a unit system indicated by 1/100 mm using metric units,
Using the first unit system as a common unit system, the first data of the first unit system is the β system data and the second of the second unit system with the second unit system. When the data is expressed as α data,
The inverse transformation from the β-system data to the α-system data and the forward transformation from the α-system data to the β-system data,
Figure 2008136242
By the integer operation connected in the relationship, the β data as the first data and the β data as the third data obtained by forward conversion after inverse transformation are matched with each other. 2. The data format reversible conversion method according to claim 1, wherein reversible conversion is performed by integer arithmetic.
前記整数演算は、
Figure 2008136242
による2のべき乗演算を用いて可逆なデータ変換を行うようにしたことを特徴とする請求項2記載のデータ形式可逆変換方法。
The integer arithmetic is
Figure 2008136242
3. The reversible data format conversion method according to claim 2, wherein reversible data conversion is performed using a power-of-two operation of 2.
前記2のべき乗演算をビットシフトで演算させるようにした
Figure 2008136242
によって可逆なデータ変換を行うようにしたことを特徴とする請求項3記載のデータ形式可逆変換方法。
The power of 2 is calculated by bit shift
Figure 2008136242
4. The reversible data format conversion method according to claim 3, wherein reversible data conversion is performed by the method.
分解能レベルが異なる単位系間でデータを相互に順変換及び逆変換するデータ形式可逆変換方法であって、
順変換及び逆変換に際して分解能レベルの低い第一の単位系を共通単位系に用いて、分解能レベルの低い該第一の単位系のデータと、該第一の単位系より分解能レベルの高い第二の単位系のデータとの間で、該第一の単位系の第一のデータから該第二の単位系の第二のデータへの逆変換を小数点以下四捨五入の整数演算により行った後に該第二のデータから該第一の単位系の第三のデータへの順変換を小数点以下五捨六入の整数演算により行うことによって、該第一のデータと該第三のデータとが一致する可逆なデータ変換を行うようにしたことを特徴とするデータ形式可逆変換方法。
A data format reversible conversion method for forward conversion and reverse conversion of data between unit systems having different resolution levels,
Using the first unit system having a low resolution level for the forward conversion and the reverse conversion as a common unit system, the data of the first unit system having a low resolution level and the second having a resolution level higher than that of the first unit system Inverse conversion from the first data of the first unit system to the second data of the second unit system is performed by integer arithmetic rounded to the nearest decimal point. By performing forward conversion from the second data to the third data of the first unit system by an integer operation with the decimal point rounded off, the first data and the third data match each other. A data format reversible conversion method characterized by carrying out various data conversions.
前記第一の単位系はインチ系単位を用いるBMUの単位系であって、前記第二の単位系はメートル系単位を用いる1/100mmで示される単位系であり、
前記第一の単位系を共通単位系に用いて、前記第二の単位系との間で、前記第一の単位系の第一のデータをβ系データ及び前記第二の単位系の第二のデータをα系データと表した場合、
前記β系データから前記α系データへの前記逆変換と、該α系データから該β系データへの前記順変換とが、
Figure 2008136242
の関係で結ばれるようにした整数演算により、前記第一のデータとしてのβ系データと逆変換後に順変換して得られた前記第三のデータとしてのβ系データとが一致するように前記整数演算により可逆変換を行わせるようにしたことを特徴とする請求項5記載のデータ形式可逆変換方法。
The first unit system is a BMU unit system using inch units, and the second unit system is a unit system indicated by 1/100 mm using metric units,
Using the first unit system as a common unit system, the first data of the first unit system is the β system data and the second of the second unit system with the second unit system. When the data is expressed as α data,
The inverse transformation from the β-system data to the α-system data and the forward transformation from the α-system data to the β-system data,
Figure 2008136242
By the integer operation connected in the relationship, the β data as the first data and the β data as the third data obtained by forward conversion after inverse transformation are matched with each other. 6. The data format reversible conversion method according to claim 5, wherein reversible conversion is performed by integer arithmetic.
分解能レベルが異なる単位系間でデータを相互に順変換及び逆変換するデータ形式可逆変換手段を備えたデータ形式化逆変換装置であって、
順変換及び逆変換に際して分解能レベルの低い第一の単位系を共通単位系に用いて、分解能レベルの低い該第一の単位系のデータと、該第一の単位系より分解能レベルの高い第二の単位系のデータとの間で、該第一の単位系の第一のデータから該第二の単位系の第二のデータへの逆変換後に該第二のデータから該第一の単位系の第三のデータへの順変換を行う際に、該第一のデータと該第三のデータとが一致するように小数点以下四捨五入の整数演算により可逆なデータ変換を行うようにしたことを特徴とするデータ形式可逆変換装置。
A data format conversion inverse conversion device comprising a data format reversible conversion means for performing forward conversion and reverse conversion of data between unit systems having different resolution levels,
Using the first unit system having a low resolution level for the forward conversion and the reverse conversion as a common unit system, the data of the first unit system having a low resolution level and the second having a resolution level higher than that of the first unit system Between the first data of the first unit system and the second data of the second unit system, after the inverse conversion from the first data of the first unit system to the second data of the second unit system When performing the forward conversion to the third data, reversible data conversion is performed by rounding off the decimal point so that the first data and the third data match. Data format reversible conversion device.
分解能レベルが異なる単位系間でデータを相互に順変換及び逆変換するデータ形式可逆変換手段を備えたデータ形式化逆変換装置であって、
順変換及び逆変換に際して分解能レベルの低い第一の単位系を共通単位系に用いて、分解能レベルの低い該第一の単位系のデータと、該第一の単位系より分解能レベルの高い第二の単位系のデータとの間で、該第一の単位系の第一のデータから該第二の単位系の第二のデータへの逆変換を小数点以下四捨五入の整数演算により行った後に該第二のデータから該第一の単位系の第三のデータへの順変換を小数点以下五捨六入の整数演算により行うことによって、該第一のデータと該第三のデータとが一致する可逆なデータ変換を行うようにしたことを特徴とするデータ形式可逆変換装置。
A data format conversion inverse conversion device comprising a data format reversible conversion means for performing forward conversion and reverse conversion of data between unit systems having different resolution levels,
Using the first unit system having a low resolution level for the forward conversion and the reverse conversion as a common unit system, the data of the first unit system having a low resolution level and the second having a resolution level higher than that of the first unit system Inverse conversion from the first data of the first unit system to the second data of the second unit system is performed by integer arithmetic rounded to the nearest decimal point. By performing forward conversion from the second data to the third data of the first unit system by an integer operation with the decimal point rounded off, the first data and the third data match each other. A data format reversible conversion device characterized in that a simple data conversion is performed.
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