JP2557965B2 - Image coding method - Google Patents

Image coding method

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Description

【発明の詳細な説明】 (発明の属する技術分野) 本発明は、各画素がN個の色成分で表される画像を蓄
積,伝送するための符号化に関し、特に、相関を持つN
成分からなる画像を互いに無関係なN個の成分に変換す
ることによって、各成分を独立に符号化しても高能率に
符号化することのできる画像の符号化方式に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to encoding for storing and transmitting an image in which each pixel is represented by N color components, and in particular, N with correlation
The present invention relates to an image coding method capable of highly efficient coding even if each component is independently coded by converting an image made up of components into N unrelated components.

(従来の技術) 従来、相関の高い成分からなる画像の符号化方式には
例えば印刷用画像の符号化として、“適応的ベクトル量
子化を用いた印刷用画像の圧縮”会津,高木,1986年度
画像符号化シンポジウム、のようにシアン(C),マゼ
ンタ(M),イエロー(Y),ブラック(Bk)間の相関
を利用し、4×4のブロックをCMYBkの方向にも拡げ、1
6次元のブロックとしてベクトル量子化する技術であ
る。
(Prior Art) Conventionally, as an encoding method of an image composed of highly correlated components, for example, as an encoding of a printing image, "compression of a printing image using adaptive vector quantization", Aizu, Takagi, 1986 Using the correlation between cyan (C), magenta (M), yellow (Y), and black (Bk), as in the Image Coding Symposium, 4x4 blocks are expanded in the CMYBk direction as well.
This is a vector quantization technology as a 6-dimensional block.

ここで、ベクトル量子化とは、複数の画素を一括し、
ベクトルを構成し、そのベクトルがとり得るパターン
を、より少ないパターン数のベクトルに近似することに
より実施される。このベクトル量子化では、より少ない
パターンを示すインデックスを示すために必要なビット
数で、画像を近似でき、画像等では、近傍で似た画素が
発生しやすい特徴を利用して、パターン数を減少させて
いる。この従来の技術では、ベクトルをCMYBkにまたが
って設定することで、1つの色成分内だけでなく、色成
分間の相関も利用している。また、印刷画像には高品質
が要求されるため、近似するパターンをあまり小さくで
きない。近似パターンが多い場合には、近似するための
パターンの選択を実施するために、膨大な計算量が必要
となる。
Here, with vector quantization, a plurality of pixels are grouped together,
It is implemented by constructing a vector and approximating possible patterns of the vector to a vector having a smaller number of patterns. In this vector quantization, the image can be approximated by the number of bits required to show the index indicating a smaller number of patterns, and the number of patterns can be reduced by using the feature that similar pixels are likely to occur in the vicinity in images. I am letting you. In this conventional technique, a vector is set across CMYBk to utilize not only one color component but also correlation between color components. Further, since the print image is required to have high quality, the approximate pattern cannot be made too small. When there are many approximate patterns, a huge amount of calculation is required to select a pattern for approximation.

また、“印刷製版データの圧縮符号化に関する検討”
中嶋,安居院,他,1987年度画像符号化シンポジウム、
のようにCMYBkの内、CMYからYIQに変換してから、各成
分独立に、GBTC,PCS,DCT−VQ等の従来の符号化法を用い
る技術がある。
Also, "Study on compression coding of printing plate making data"
Nakajima, Yasuiin, et al., 1987 Image Coding Symposium,
As described above, there is a technique in which, after converting CMY to YIQ in CMYBk, each component is independently used by a conventional encoding method such as GBTC, PCS, DCT-VQ.

しかしながら、上述した前者の方法では、ベクトル量
子化という技術のためコードブックを作成するのに非常
に時間がかかるといった問題がある。この問題点は、要
求される画像品質によって、コードブックの量を減少さ
せるといったような解決手段があるが、印刷画像のよう
な特に高品質を要求されるような画像については適さな
い。
However, the former method described above has a problem that it takes a very long time to create a codebook due to a technique called vector quantization. This problem can be solved by reducing the amount of codebook depending on the required image quality, but it is not suitable for an image that requires particularly high quality such as a printed image.

また、後者の方法では、Bk成分との間の相関が残され
たままであるので、YIQ成分とBkを独立に符号化するの
は効率上問題があった。更にYIQ成分についても、3成
分が互いに無相関ならば、YIQ空間において無相関とな
る軸とYIQ軸とは一致し、両軸の間に開きは無いはずで
あるが、第4図に示すように、実際は画像によって両軸
との間には大きな開きがある。すなわち、3成分間の相
関が残留していることになり、各成分ごとに符号化する
には問題があった。
Also, in the latter method, since the correlation with the Bk component remains, there was a problem in efficiency in independently encoding the YIQ component and Bk. Furthermore, regarding the YIQ component, if the three components are uncorrelated with each other, the YIQ axis and the YIQ axis that are uncorrelated should coincide with each other, and there should be no gap between both axes, as shown in Fig. 4. In fact, depending on the image, there is a large gap between both axes. That is, the correlation between the three components remains, and there is a problem in encoding each component.

(発明の目的) 本発明は、前記問題点を解決するために成されたもの
で、成分間に相関があり、独立に符号化するには効率上
問題があるN個の成分を、画像ごとに、無相関な成分に
変換することで、N成分全てを独立に符号化して、効率
良く画像信号を符号化できることを目的とする。
(Object of the Invention) The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. N components, which have a correlation between components and have a problem in efficiency in independent encoding, are generated for each image. In addition, it is an object of the present invention to be able to efficiently code an image signal by independently coding all N components by converting them into uncorrelated components.

(発明の構成) (発明の特徴と従来技術との差異) 本発明は前記目的を達成するために、各画像の成分間
の共分散行列を求め、その固有ベクトルの方向に各成分
を投影することで、無相関な成分に変換し、その変換マ
トリクス復号のための付加情報とすることを最も主要な
特徴とする。
(Structure of the Invention) (Differences Between Features of the Invention and Prior Art) In order to achieve the above object, the present invention obtains a covariance matrix between components of each image and projects each component in the direction of its eigenvector. The most important feature is that it is converted into a non-correlated component and used as additional information for decoding the conversion matrix.

従来技術とは、本発明の複合化方式によれば、画像の
N個の成分を無相関な成分に変換することにより、各成
分を完全に独立に符号化することが可能となり、また、
この操作は、各画像ごとに行われるので、画像単位に最
も効果的な処理が可能となる点が異なる。
According to the composite method of the present invention, it is possible to code each component completely independently by converting the N components of the image into uncorrelated components, as compared with the conventional technique.
Since this operation is performed for each image, it differs in that the most effective processing can be performed for each image.

(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明
する。
(Example) Hereinafter, one example of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

尚、実施例を説明するための全図において、同一機能
を有するものは同一符号をつけ、その繰り返しの説明は
省略する。
In all the drawings for explaining the embodiments, those having the same functions are designated by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

第1図は、本発明のシアン(C),マゼンタ(M),
イエロー(Y),ブラック(Bk)から成る印刷用画像へ
応用した場合の符号化方式のシステム構成を示すブロッ
ク図を示している。
FIG. 1 shows cyan (C), magenta (M), and
The block diagram which shows the system configuration of the encoding system when applied to the image for printing which consists of yellow (Y) and black (Bk) is shown.

第1図において、1はカラースキャナ、2はCMYBk間
の共分散列算出部、3は前記共分散列の固有ベクトル算
出部で、固有ベクトルから成る変換マトリクスが出力さ
れる。4はCMYBk各成分を互いに無相関にする変換部、
5は前記変換マトリクスの逆変換マトリクス算出部、6
はDCT変換部、7は量子化部、8は記録処理部である。
In FIG. 1, 1 is a color scanner, 2 is a covariance sequence calculator between CMYBk, and 3 is an eigenvector calculator of the covariance sequence, which outputs a conversion matrix composed of eigenvectors. 4 is a conversion unit that makes the CMYBk components uncorrelated with each other,
5 is an inverse conversion matrix calculation unit for the conversion matrix, and 6
Is a DCT conversion unit, 7 is a quantization unit, and 8 is a recording processing unit.

本実施例の画像符号化方式は、カラースキャナ1から
入力された画像信号のCMYBk成分が共分散行列算出部2
に送られる。ここでは、まず、各成分の平均値が求めら
れ、その平均値と画素値との差分をC,M,Y,Bk間で積算
し、全画素数で除することによって4×4の共分散行列
が求められる。その共分散行列の固有ベクトルが固有ベ
クトル算出部3で、共分散行列を対角化することによっ
て計算される。
In the image coding method of the present embodiment, the CMYBk component of the image signal input from the color scanner 1 is the covariance matrix calculation unit 2
Sent to Here, first, the average value of each component is obtained, and the difference between the average value and the pixel value is integrated among C, M, Y, and Bk, and divided by the total number of pixels to obtain a 4 × 4 covariance. The matrix is required. The eigenvectors of the covariance matrix are calculated by the eigenvector calculator 3 by diagonalizing the covariance matrix.

カラースキャナ1からのCMYBk信号は固有ベクトル算
出部3で求められた固有ベクトルから成る変換マトリク
スでマトリクス演算されることで、互いに無相関な成分
K1,K2,K3,K4に無相関化変換部4で変換される。こうし
て得られた4枚の画像は、DCT変換部6で独立にDCT変換
され、更にその変換係数は、量子化部7の量子化器で量
子化される。一方、固有ベクトル算出部3で求められた
変換マトリクスは、逆行列算出部5でその逆行列が計算
され、復号の際の付加情報として、量子化部7で得られ
た、量子化された変換係数と共に、記録処理部8に渡さ
れ、符号化,記録される。
The CMYBk signals from the color scanner 1 are matrix-calculated by a conversion matrix composed of the eigenvectors obtained by the eigenvector calculation unit 3, so that components that are uncorrelated with each other are obtained.
It is converted into K1, K2, K3, K4 by the decorrelation conversion unit 4. The four images thus obtained are independently DCT-transformed by the DCT transform unit 6, and the transform coefficients are quantized by the quantizer of the quantizer 7. On the other hand, the inverse matrix of the transformation matrix obtained by the eigenvector calculating unit 3 is calculated by the inverse matrix calculating unit 5, and the quantized transform coefficient obtained by the quantizing unit 7 is added as additional information at the time of decoding. At the same time, it is passed to the recording processing unit 8, where it is encoded and recorded.

第2図は、本発明を印刷用画像の符号化に応用した別
の実施例のシステム構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a system configuration of another embodiment in which the present invention is applied to encoding a print image.

第2図において、9は固有値,固有ベクトル算出部、
10は正規化,サンプリング制御部、11は正規化部、12は
サブサンプリング部を示す。
In FIG. 2, 9 is an eigenvalue / eigenvector calculation unit,
Reference numeral 10 is a normalization / sampling control unit, 11 is a normalization unit, and 12 is a sub-sampling unit.

本実施例は、第1図に示す実施例に正規化部11および
サブサンプリング部12を付加したもので、無相関化変換
部4で互いに無相関になった4成分は、正規化,サブサ
ンプリング制御部10に入力され、固有値,固有ベクトル
算出部9で固有ベクトルと同時に求められた固有値をあ
る定められた値と比較することにより、正規化するか、
あるいはサブサンプリングするかが判断される。
In this embodiment, a normalization unit 11 and a sub-sampling unit 12 are added to the embodiment shown in FIG. 1, and the four components that are uncorrelated by the decorrelation conversion unit 4 are normalized and sub-sampled. Normalize by comparing the eigenvalue input to the control unit 10 and the eigenvalue obtained by the eigenvector and the eigenvector calculation unit 9 at the same time with a predetermined value.
Alternatively, it is determined whether to subsample.

ここで、正規化とは、操作の便宜上、データがある定
められた範囲内に収まるようにするためのものである。
正規化の判断がなされた成分は、正規化部11に入力さ
れ、固有値の平方根で正規化される。また、サブサンプ
リングの判断がなされた成分はサブサンプリング部12に
入力され、サブサンプリング後の折り返し雑音を抑制す
るために平滑化フィルタリングを施された後、横方向に
1/2にサブサンプリングされる。第2図の場合K1が正規
化、K2,K3,K4がサブサンプリングと判断された場合を示
している。
Here, the normalization is to make the data fall within a predetermined range for convenience of operation.
The component for which normalization is determined is input to the normalization unit 11 and normalized by the square root of the eigenvalue. Further, the component for which sub-sampling has been determined is input to the sub-sampling unit 12, is subjected to smoothing filtering to suppress aliasing noise after sub-sampling, and then, in the horizontal direction.
Subsampled to 1/2. In the case of FIG. 2, K1 is determined to be normalized, and K2, K3, and K4 are determined to be subsampling.

更に、正規化、或いはサブサンプリングされた成分
は、DCT変換部6で変換され、変換係数は、量子化部7
で量子化される。量子化された変換係数は、逆行列算出
部5から出力された、逆行列と、正規化部11から出力さ
れた正規化ファクターの付加情報と共に、記録処理部8
で、符号化,記録される。
Further, the normalized or sub-sampled component is transformed by the DCT transform unit 6, and the transform coefficient is transformed by the quantizer unit 7.
Is quantized by. The quantized transform coefficient is stored in the recording processing unit 8 together with the inverse matrix output from the inverse matrix calculating unit 5 and the normalization factor additional information output from the normalizing unit 11.
Then, it is encoded and recorded.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、N色成分は互
いに無相関な成分に変換されるので、各成分を独立に符
号化できる。また、この変換は画像ごとに行われるの
で、画像単位に最適な処理となり、高品質を重視される
印刷用画像の符号化に適したものである。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, N color components are converted into mutually uncorrelated components, so that each component can be encoded independently. Further, since this conversion is performed for each image, it is an optimum process for each image and is suitable for encoding a printing image in which high quality is important.

本発明の第2図に示す実施例に基づきシミュレーショ
ンを行った結果、第3図に示すように、CMY−YIQ変換に
よる手法に比べてS/Nが約1dB向上した。
As a result of performing a simulation based on the embodiment shown in FIG. 2 of the present invention, as shown in FIG. 3, the S / N was improved by about 1 dB as compared with the method by CMY-YIQ conversion.

上述した実施例において、CMYBkの4色成分からなる
印刷用画像の符号化方式について示したが、本発明は、
2色成分からなる画像やRGB等の3色成分からなる画
像、更に、C,M,Y,Bkの混色では彩度が低下するため新た
に特色を加えて5色以上にするといったような場合にも
適用可能である。
In the embodiment described above, the encoding method of the printing image composed of the four color components of CMYBk has been described.
In the case where the image is composed of two color components, the image is composed of three color components such as RGB, and the color saturation is reduced when C, M, Y, and Bk are mixed, a special color is newly added to make it five or more colors. It is also applicable to.

また、符号化法は、DCT変換法以外にも、ブロック・
トランケーション・コーディング(BTC)や、ベクトル
量子化法(VQ)、或いは、カルーネン・レーベ(KL)変
換等を用いても可能である。
In addition to the DCT transform method,
It is also possible to use truncation coding (BTC), vector quantization method (VQ), or Karhunen-Loeve (KL) transformation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図および第2図は、本発明を印刷用画像の符号化方
式に実施した場合の各システム構成を示すブロック図、
第3図は、第2図に示す実施例に基づくシミュレーショ
ンの結果を表した図、第4図は従来技術におけるYIQ空
間において、分布が無相関となる軸と、Y,I,Q軸が成す
角を示す図である。 1……カラースキャナ、2……共分散行列算出部、3…
…固有ベクトル算出部、4……無相関化変換部、5……
逆行列算出部、6……DCT変換部、7……量子化部、8
……記録処理部、9……固有値,固有ベクトル算出部、
10……正規化,サブサンプリング制御部、11……正規化
部、12……サブサンプリング部。
1 and 2 are block diagrams showing respective system configurations when the present invention is applied to a printing image encoding system,
FIG. 3 is a diagram showing the result of the simulation based on the embodiment shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a YIQ space in the prior art, in which the axis having a non-correlated distribution and the Y, I, Q axes are formed. It is a figure which shows a corner. 1 ... Color scanner, 2 ... Covariance matrix calculation unit, 3 ...
… Eigenvector calculation unit, 4 …… Decorrelation conversion unit, 5 ……
Inverse matrix calculation unit, 6 ... DCT conversion unit, 7 ... Quantization unit, 8
...... Recording processing unit, 9 ... Eigenvalue, eigenvector calculation unit,
10 …… Normalization / subsampling control unit, 11 …… Normalization unit, 12 …… Subsampling unit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】各画像がN個の色成分で表される画像の符
号化を行なう場合、各成分間の共分散行列を求める手段
と、N次元空間内で、該共分散行列の固有ベクトルの方
向を新たな座標軸として、各成分を表現し直すことによ
り、互いに無相関なN個の成分を得る手段と、N次元空
間内の座標変換のためのマトリクスを付加情報として、
得られたN個の互いに無相関なN個の成分をある定めら
れた符号化法により独立に符号化する手段とからなるこ
とを特長とする画像の符号化方式。
1. When encoding an image in which each image is represented by N color components, a means for obtaining a covariance matrix between the respective components and an eigenvector of the covariance matrix in the N-dimensional space By using the direction as a new coordinate axis and re-expressing each component, a means for obtaining N components that are uncorrelated with each other, and a matrix for coordinate conversion in an N-dimensional space as additional information,
An image coding system characterized by comprising means for independently coding the obtained N uncorrelated N components by a predetermined coding method.
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