JP2716968B2 - カラー画像処理装置 - Google Patents

カラー画像処理装置

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はカラー画像処理装置に関し、特に3原色信号
に基づいてカラー画像を処理するカラー画像処理装置に
関する。 [従来の技術] 画像処理装置においては雑音の除去、エッジ強調等に
よる画質の改善がテーマになる。即ち、従来の白黒画像
処理装置においては画像のエツジ部ではよりコントラス
トが高くなるようにエツジ強調し、画像の平坦部では雑
音等を平滑化処理すること等により画質の改善を行つて
いた。そして、このような画像処理を行うには一般にエ
ツジ部と平坦部を区別するためのエツジ判定手段が必要
であり、このために従来の白黒画像処理については種々
のフイルタリング処理や統計的処理が提案されている。 一方、カラー画像処理装置においてもこの様な処理能
力が必要になりつつある。しかし、カラー画像は3原色
信号(R,G,B又はY,M,C等)で表わされるために、白黒画
像のように1つの信号のレベル差のみで、例えば輝度
差、濃度差又は明度差の信号のみでエツジ判定を行なう
ような従来方式は簡単に適用できない。即ち、一般に3
原色信号が表わされる色空間では色の定量的な把握が困
難であり、このために従来の白黒画像処理にあるような
エツジ判定を行なうための信号の所定のレベル差(閾
値)に相当するような量を簡単に定義できないためであ
る。 また、仮に従来の白黒画像のエツジ判定方法を3原色
信号(例えばR,G,B)の個々に対して別々に適用したと
しても、それによつて判定できるものはR,G,B信号の各
々についてのエツジ部/平坦部でしかなく、しかも、そ
れらの各レベル差はこのカラー画像の目的とする色エツ
ジ部において常に3つとも略同一に表われるとは限らな
いから、問題は一層複雑である。また、仮にこうして判
定した色エツジ部のエツジ強調をしようとしても、現実
には色の変化状態の把握が困難であるから、そのエツジ
強調操作はエツジと判定された1又は2の原色信号につ
いてのみ行うか、あるいは3つの原色信号について行う
かでは色として視覚的に異なる方向に強調が行なわれる
ことになり、画質が異なつてしまい、この決定には極め
て複雑な処理が要求される。 [発明が解決しようとする問題点] 本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて成された
ものであつて、その目的とする所は、カラー画像のエッ
ジを均等色空間上で検出することにより、視覚的に良好
な色エッジ検出が可能なカラー画像処理装置を提供する
ことにある。 [問題点を解決するための手段] 本発明のカラー画像処理装置は、上記目的を達成する
ために、3原色信号に基づきカラー画像を処理するカラ
ー画像処理装置において、前記3原色信号を知覚的に均
等な色空間の明度信号及び2つの色度信号に変換する色
変換手段と、前記色変換手段で変換した明度信号及び2
つの色度信号によりカラー画像のエッジを検出するエッ
ジ検出手段を備える。 [作用] かかる構成において、色変換手段は入力した3原色信
号、例えばR,G,Bを知覚的に均等な色空間の明度信号及
び2つの色度信号に変換する。例えば、この変換はCIEL
*a*b*色空間信号に変換することであり、あるいは
CIEL*u*v*色空間信号に変換することである。そし
て、エッジ検出手段は色変換手段で変換した色信号によ
りカラー画像のエッジを検出する。好ましくは、少なく
とも2つのカラー画素の明度信号及び2つの色度信号で
色空間上に各々特定される2点間の3次元的な距離に相
当する値の大小をもってカラー画像のエッジを検出す
る。 [実施例の説明] 以下、添付図面に従つて本発明の実施例を詳細に説明
する。 第1図は本発明に係る実施例のカラー画像処理装置の
ブロツク構成図である。図において、1は原稿のカラー
画像を読み取つて3原色のカラー画像データR,G,Bを出
力する画像入力装置、2は画像入力装置1からの3原色
カラー画像データR,G,Bを知覚的に均等な色空間、例え
ばCIE1976(L,a,b)色空間、に基づいた3次元
色信号データL,a,bに変換する色変換器、3は複
数画素(1画素ブロツク)についての各色信号データL
ij,a ij,b ijを一時的に記憶するバツフアメモリ、
4は当該画素ブロツクが視覚上の色エツジ(色相差、明
度差、彩度差を包含する色差のエツジ)を含むか否かを
判定する色エツジブロツク判定器、5は色エツジブロツ
ク判定器4からの色エツジ判定出力信号FLGの論理1/0レ
ベルに従つて色度を表わす色度(クロマテイクネス指
数)データa ij,b ijの流れを変えるデータセレク
タ、6は1画素ブロツクの明度を代表するような明度
(明度指数)データL ijを縮退符号化する符号器、7
は当該1画素ブロツク内の色度データa ij,b ijを平
滑化するブロツク平滑器、8はブロツク平滑器7の出力
の平滑化色度データを縮退符号化する符号
器、9は当該1画素ブロツク内の各色度データa ij,b
ijに基づいて当該1画素ブロツクの色を代表させるに
適当な2組の色度データ(a 1,b )及び(a 2,b
)を決定する色選択器、10は色選択器9からの色度
データ(a 1,b )及び(a 2,b )を夫々縮退
符号化する符号器、11は符号器6からの符号データC
1と、符号器8又は符号器10からの符号データC21又はC
22と、色エツジブロツク判定器4からの判定出力信号FL
Gを一時的に格納するバツフアメモリ、12はこれらの符
号化されたカラー画像全体の画像データCを記憶する画
像データメモリである。以上の前半は本実施例のカラー
画像処理装置のリーダ部分を構成している。 また、13は画像データメモリ12から画像データCを読
み出して一時的に記憶するバツフアメモリ、14は判定出
力信号FLGの論理1/0レベルに従つて符号データC2の流れ
を変えるデータセレクタ、15は明度の符号データC1を明
度データ ijに復号化する復号器、16は平滑化された
色度の符号データC2(C21)を平滑化色度データ に復号化する復号器、17は2組の色度データの符号デー
タC2(C22)を2組の色度データ( 1, )及び
2, )に復号化する復号器、18は復号化した
2組の色度データ( 1, )及び( 2,
)の何れを1画素ブロツクの色度データ ij,
ij)にするかを判定する色判定器、19は1画素ブロ
ツクについての明度データ ijと色度データ ij
ijが出そろうタイミングを採るために設けたバツ
フアメモリ、20は3次元色信号データ ij, ij,
ijを3原色カラー画像データ,,に逆変換する
色変換器、21は画像出力のためのタイミングを取るバツ
フアメモリ、22はカラー画像を形成する画像出力装置で
ある。以上の後半は本実施例のカラー画像処理装置のプ
リンタ部分を構成している。 かかる構成において、画像入力装置1で読み取つた3
原色カラー画像データR,G,Bは色変換器2によつて3次
元色信号データL,a,bに変換する。変換方法は以
下の通りである。 即ち、R0,G0,B0を基準白色の画像データとすると、CI
EのXYZ表示系に準ずる画像データX0,Y0,Z0は、 で求められる。 また、R,G,Bを画像入力装置1からの画像データとす
ると、CIEのXYZ表示系に準ずる画像データX,Y,Zは、 で求められる。但し、以上において[H]はXYZ表示系
への変換行列である。 また、これよりCIEの3次元色信号データL,a,b
は、 L=116(Y/Y01/3−16 a=500[(X/X01/3−(Y/Y01/3] b=200[(Y/Y01/3−(Z/Z01/3] 但し、Y/Y0>0.008856 で求められる。ここで、Lは明度を表わす画像データ
であり、a及びbは色度を表わす画像データであ
る。 尚、一般に画像入力装置1からの3原色カラー画像デ
ータR,G,Bは装置固有の意味を持つデータである場合が
多い。従つて、上記の変換行列[H]はその様な装置固
有の特性をも加味したものとしてCIEのXYZ表色系に準ず
る画像データに変換する行列である。特に、3原色カラ
ー画像データR,G,BがCIEのr,g,b表色系に準じたデータ
であるならば、変換行列[H]を決定するのは容易であ
る。しかし、何れにしても、本実施例装置の色変換器2
は、例えば1個又は2個以上のLOOK UP TABLEで構成し
得るので、上記の変換の関係、即ち、 L=f1(R,G,B) a=f2(R,G,B) b=f3(R,G,B) はROMテーブルのアドレスとデータの関係で容易に関係
付けられる。 この様にして1画素毎に順次変換された3次元色信号
データL,a,bはバツフアメモリ3に格納され、以
下、順次n×m(例えば4×4)の画素ブロツク単位で
処理される。尚、バツフアメモリ3は新たな画像データ
の書込動作と、既に記憶した画像データの読出動作とを
同時に行うために2段構成になつている。 明度データL ij(i,j=1,2,3,4)は符号器6によつ
て縮退符号化され、当該1画素ブロツクの明度データを
代表するような符号データC1に変換され、バツフアメモ
リ11に格納される。尚、符号器6の内部構成についての
説明は本発明の主眼でないので省略する。 色度データa ij,b ijは、当該1画素ブロツクが視
覚上の色エツジを含むか否かによつて異なる経路で符号
化が行なわれる。即ち、色エツジブロツク判定器4は後
述する方法で当該1画素ブロツクの色エツジの有無を判
定することにより、もし色エツジを含むなら、判定器4
はその判定出力信号FLGを論理“1"にセツトし、また色
エツジを含まないなら判定出力信号FLGを論理“0"にリ
セツトする。この判定出力信号FLGはバツフアメモリ11
に格納される一方、データセレクタ5にも制御信号とし
て入力される。データセレクタ5は判定出力信号FLGが
論理“1"にセツトされているときには色度データ
ij,b ijを色選択器9の側に送る様にスイツチ端子
S2を選択し、また判定出力信号FLGが論理“0"にリセツ
トされているときには色度データa ij,b ijをブロツ
ク平滑器7の側に送る様にスイツチ端子S1を選択する。
こうして、1画素ブロツク内の全ての色度データ
ij,b ijが送られるまではデータセレクタ5の選択
は切り替わらないものとし、色エツジブロツク判定器4
はこの間に次の1画素ブロツクのエツジ判定を行なうこ
とが可能である。 色エツジを含まない1画素ブロツクの処理はブロツク
平滑器7側の経路で行なわれる。即ち、ブロツク平滑器
7は、 に従つて色度データa ij,b ijを平滑化する。そして
符号器8は、 C21=f21) に従つて平滑化色度データを符号化する。こ
の符号器8も上色の関係を与えるような1個又は2個以
上のLOOK UP TABLEで構成できる。 色エツジを含む1画素ブロツクの処理は色選択器9側
の経路で行なわれる。即ち、色選択器9は色エツジを構
成している色度データの2組(a 1,b )及び(a
2,b )を選択し、符号器10はこれらを、 C22=f22(a 1,b 1,a 2,b ) に従つて符号化する。この符号器10も上式の関係を与え
る1個又は2個以上のLOOK UP TABLEでで構成できる。 尚、色度データとして2組を選択するようにしたが、
この限りではない。ビツト数、圧縮率及び画質等を考慮
すれば、何組でも選択はできる。また、符号化データC
21と符号化データC22を得る経路では処理時間が異なる
ことも考えられるから、これらの符号化データC21とC22
がぶつからないようにするために、例えばデータセレク
タ5がS1をセレクトしている場合は符号化データC22
出ない様に符号器10を制御し、S2をセレクトしている場
合は符号化データC21が出ない様に符号器8を制御す
る。しかし、こうしたデータセレクタ5が符号化処理の
前段にある必要はない。別の実施例としては、データセ
レクタ5を無くすことも、符号化処理の後段に付けるこ
とも可能である。また、この様にして符号化された各画
像データC1,C2,FLGはバツフアメモリ11に同時に入力さ
れるとは限らない。そこで、バツフアメモリ11でこれら
のデータを同期化し、該バツフアメモリ11の読出出力は
同期化かつ一体化された画像データCとして画像データ
メモリ12に記録される。こうして、以上の動作を1画素
ブロツク単位で繰り返すことにより、全画像データR,G,
Bが縮退符号化されて画像データメモリ12に記録され
る。 次に画像データメモリ12から全画像データの情報Cを
読み出し、復号し、可視像にして出力する動作を説明す
る。 画像データメモリ12から画像データCがバツフアメモ
リ13に読み出され、そのうちの1画素ブロツクを代表す
る明度データC1は符号器15によつて明度データ ij
復号化され、バツフアメモリ19に格納される。この復号
器15も本発明の主眼ではないが、符号器6と合わせて明
度データLのレベル情報と解像情報を保持できるよう
な可逆性の高い符号器と復号器である。一方、色度デー
タC2は、もし判定出力信号FLGが論理“1"にセツトされ
ていれば、これによつてデータセレクタ14がS2側に接続
され、復号器17に送られる。また判定出力信号FLGが論
理“0"にリセツトされていれば、これによつてデータセ
レクタ14がS1側に接続され、復号器16に送られる。 復号器16では色エツジを含まない画素ブロツクの色度
データC21に従つて復号化される。復号器16は上記式の関係を与え
る1個又は2個以上のLOOK UP TABLEで構成されてい
る。こうして、復号化された色度データ はこの画素ブロツクの全画素の色度データ ij,
ijとされる。即ち、 である。 また復号器17では色エツジを含む画素ブロツクの色度
データC22は、 =fa1(c21 =fb1(c22 =fa2(c22 =fb2(c22) に従つて復号化される。同様にして復号器17は前記式の
関係を与える1個又は2個以上のLOOK UP TABLEで構成
される。色判定器18は復号化された2組の色度データ
1, )及び( 2, )の何れを当該画
素ブロツクの各画素の色度データ ij, ij)にす
るかを1画素毎に判定し、判定結果の色度データ
ij, ijをバツフアメモリ19に格納する。 色判定器18による判定方法は本発明の主眼でないので
詳細は省略するが、いくつかの方法を簡単に述べる。 (1)判定のための情報をコードC2に付加しておき、そ
れに基づいて色判定する。 (2)明度データC1を復号化する際に判定のための情報
を作成しておき、それに基づいて色判定する。 (3)特定のパターンを前もつて設定しておく。 等である。 こうして、復号化された3次元色信号データ ij,
ij, ijは一画素づつ順次に色変換器20によつて
3原色カラー画像データ,,に変換され、その結
果がバツフアメモリ21に格納される。そして、画像出力
装置22とのタイミングをとつてバツフアメモリ21から3
原色カラー画像データ,,を読み出す。尚、色変
換器20は色変換器2の逆システムになつており、やはり
1個又は2個以上のLOOK UP TABLEで構成されている。 次に色エツジを判定する方式を説明する。 CIE1976(L)均等色空間においては、2
つの色の間の色素はこれらの座標点間の距離で表わせ
る。例えば、第2図の様に4×4の画素ブロツクを想定
した場合に、画素Pと画素Qの色空間座標を(L P,a
P,b ),(L Q,a Q,b )とするときは、そ
れらの間の色差は、 但し、 ΔL=L −L Δa=a −a Δb=b −b で与えられる。これは第3図の3次元(L
均等色空間における2点PQ間の距離を表わしたものにほ
かならない。 第4図は実施例の色エツジブロツク判定器4のブロツ
ク構成図である。図において、3は明度データL ij
び色度データa ij,b ijを一時的に格納するバツフア
メモリ、30〜35はラツチ、36〜38は減算器、39〜41はLO
OK UP TABLEで構成される2乗器、42は加算器、43は比
較器、44はバツフアメモリ3からのデータ読出を制御す
るアドレスコントローラである。 かかる構成において、まずアドレスコントローラ44は
内部レジスタHV,i,jの内容を各々0,1,1にセツトし、バ
ツフアメモリ3内のデータL 11,a 11,b 11を各々ラ
ツチ30,32,34に格納する。その際に、直前のラツチ30,3
2,34の内容は各々ラツチ31,33,35に送られる動作が伴な
う。次に、アドレスコントローラ44は内部レジスタjの
内容を2にセツトし、バツフアメモリ3内のデータL
12,a 12,b 12をバツフア30,32,34に格納する。同様に
して、その際に直前のラツチ30,32,34の内容L 11,a
11,b 11はラツチ31,33,35に送られる。これにより、減
算器36はラツチ30のデータL 12からラツチ31のデータ
11を引き、結果のΔL=L 12−L 11を2乗器
39に出力する。2乗器39はΔL*2=(L 12
11を演算してその結果を加算器42に出力する。
同様にして、Δa*2,Δb*2についてもΔa*2
(a 12−a 112,Δb*2=(b 12−b 11
が求められ、加算器42に加えられる。加算器42はΔL
*2とΔa*2とΔb*2の和、即ち、 ΔE2 =ΔL*2+Δa*2+Δb*2 =(L 12−L 11+(a 12−a 11 +(b 12−b 11 を求め、その結果を比較器43の一方の入力に出力する。
比較器43のもう一方の入力は閾値kである。エツジ判定
量を均等色空間における色差にしたことにより閾値kを
適当に設定することで容易にエツジ判定が行なえる。比
較器43はΔE2と閾値kを比較して、もしΔE2≧kならば
色エツジの画素ブロツクであると判定し、これによつて
判定出力信号FLGをセツトする。アドレスコントローラ4
4は判定出力信号FLGがセツトされると4×4画素ブロツ
クの色エツジ判定を終了し、次の4×4画素ブロツクの
色エツジ判定に移るべく内部レジスタHV,i,jの内容を再
セツトする。また、もしΔE2<kならば、アドレスコン
トローラ44の内部レジスタjの内容を3にセツトして、
上記演算を繰り返す。こうして第1行目の処理が終つた
ら、第2行目、第3行目、第4行目と処理を繰り返し、
それでもΔE2<kならば今度は垂直方向について比較す
べく内部レジスタVH,i,jの内容を変化させる方法を変え
て、まず画素11と画素21間の色エツジ判定を行う。同様
にしてこれを第1列目、第2列目、第3列目、第4列目
とを処理を繰り返す。以上、全部で24回の比較を行つて
もΔE2≧kを満足する画素の組合せがないなら、当該画
素ブロツクを平坦画素ブロツクとみなす。そしてこの間
中、判定出力信号FLGはリセツト状態になつていること
になる。尚、例えば画素14と画素21間の色差等のよう
に、行の変り目、列の変り目、又は隣りの画素ブロツク
への変り目のデータ間の色差は比較しない様にしてあ
る。 以上述べた如く、本実施例では1画素ブロツク内の互
いに隣接する画素間で色エツジを判定したが、アドレス
コントローラ44の制御を変えることで他の任意の画素の
組合せについても色エツジ判定は容易に行なえる。但
し、これを全組合せについて行なうと120通りと計算量
が多くなり、高速化に多少問題があるので本方式に注目
した。 また、2乗器39,40,41はLOOK UP TABLE方式で構成さ
れているが、閾値kの大きさを考慮すればLOOK UP TABL
E用のROMのアドレス及び出力データのビツト数を小さく
することは十分に可能である。 また、本実施例ではCIE1976(L)均等色
空間を採用したが、この限りではない。例えばCIE1976
(L)均等色空間等でも十分可能である。 また、本実施例ではカラー画像の符号化及び復号化の
装置で説明したが、この限りではない。例えば、カラー
画像の単なる平滑化とエツジ強調を行なうのみの装置に
も適用できる。 また、本実施例の色エツジブロツク判定器4において
は、バツフアメモリ3上のデータをアクセスしていた
が、1画素ブロツクのデータを全てバツフアメモリ3上
から切り出して色エツジブロツク判定器4内にバツフア
メモリを1ブロツク分以上持つことによつても可能であ
る。アドレス制御とタイミング制御上この方が独立性が
高く、便利な点がある。 また、閾値kは固定的である必要はなく、上位の制御
によつて自動的に可変にすることも可能である。 また、本実施例では色エツジブロツクの判定後に、L
の信号でデータ処理をしたが、この限りでは
ない。3原色カラー画像データに対しても処理を行うこ
とが可能である。 また、第4図の色エツジブロツク判定器4の構成にお
いて、各ラツチ、減算器、2乗器までの処理回路を1系
統設けただけで、時間分割処理でデータL
処理を行うことも可能である。 また、色エツジブロツク判定器4はハードウエア的に
だけでなく、ソフトウエア的にプログラム処理で実現す
ることも十分可能である。 [発明の効果] 以上述べた如く本発明によれば、カラー画像のエッジ
を均等色空間で検出することにより、視覚的に良好な色
エッジの判定ができ、それに基づく処理(エッジ強調,
平滑化等)を効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に係る実施例のカラー画像処理装置のブ
ロツク構成図、 第2図はサンプル色画像と画素ブロツクの関係を示す
図、 第3図はCIE1976(L)均等色空間における
画素P,Q間の色差の概念を示す図、 第4図は実施例の色エツジブロツク判定器4のブロツク
構成図である。 図中、4……色エツジブロツク判定器、2,20……色変換
器、43……比較器、44……アドレスコントローラであ
る。

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.3原色信号に基づきカラー画像を処理するカラー画
    像処理装置において、 前記3原色信号を知覚的に均等な色空間の明度信号及び
    2つの色度信号に変換する色変換手段と、 前記色変換手段で変換した明度信号及び2つの色度信号
    によりカラー画像のエッジを検出するエッジ検出手段を
    備えることを特徴とするカラー画像処理装置。 2.エッジ検出手段は少なくとも2つのカラー画素の明
    度信号及び2つの色度信号で色空間上に各々特定される
    2点間の3次元的な距離に相当する値の大小をもってカ
    ラー画像のエッジを検出することを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載のカラー画像処理装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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浅野、外1名、″色差信号を用いたカラー画像の認識、電子通信学会技術研究報告PRL85−23,昭和60年7月17日

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JPS63129477A (ja) 1988-06-01

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