JP3792600B2 - カラー画像圧縮装置およびその方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー画像圧縮装置およびその方法に関し、特に、グラデーション系のパターンが処理単位ブロックをまたがって存在するような画像で、伝送コストまたは媒体コストを抑制しつつ、展開した画像のブロック境界にノイズが発生しないようにしたカラー画像圧縮装置およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホスト装置上に存在する画像データを、伝送路または媒体を介して他の表示装置で表示する場合、画像データをホスト側で圧縮し、表示装置上で展開することにより、伝送コスト（伝送時間等）または媒体コスト（メモリ領域等）を抑える方法がとられている。
このような場合における画像の圧縮方法として、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）方式などの、伝送後に予測点の補完ができない不可逆圧縮方式が使用されている。ＪＰＥＧ方式は、自然画などで人間の目で見たときの違和感を抑えた定評のある圧縮方式の一つである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、不可逆圧縮であるＪＰＥＧ方式を使用した圧縮方法では、伝送コストまたは媒体コストを抑制できるものの、グラデーション（図形）系のパターンが、処理単位ブロックをまたがって存在するような画像では、展開した画像のブロック境界にノイズが発生するという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記の事情にかんがみなされたもので、グラデーション系のパターンが処理単位ブロックをまたがって存在するような画像で、伝送コストまたは媒体コストを抑制しつつ、展開した画像のブロック境界にノイズが発生しないようにしたカラー画像圧縮装置およびその方法の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１記載の発明は、ホスト装置上に存在する画像データを、伝送路または媒体を介して他の表示装置で表示する場合に、前記画像データをホスト装置側で圧縮し、前記表示装置上で展開するようにしたカラー画像圧縮装置において、
前記画像データをＲ，Ｇ，Ｂの各プレーンに分割するＲＧＢプレーン分割手段（２１）と、
該ＲＧＢプレーン分割手段が分割した各プレーンにおける隣接データの一次差分を算出する一次差分算出手段（２２）と、
該一次差分算出手段が算出した一次差分の隣接データの二次差分を算出する二次差分算出手段（２３）と、
該二次差分算出手段が算出した隣接データの間に規則性があるかどうかを検出する規則性有無検出手段（２４）と、
該規則性有無検出手段が検出したデータにグラデーション系のカラー画像の規則性がある場合には、前記画像データをグラデーション系のカラー画像として可逆圧縮方式で圧縮し、前記検出したデータにグラデーション系のカラー画像の規則性がない場合には、前記画像データを不可逆圧縮方式で圧縮することを選択する圧縮方式選択手段（２５）と
を備え、
前記可逆圧縮方式を、グラデーション系のカラー画像をＲＧＢの各プレーンに分割し、各プレーンにおける要素のデータに対する一次差分を算出し、さらに、一次差分に対する二次差分を算出して、該二次差分が零でないときに、当該二次差分を用いて、各プレーンを可変長符号化し、さらに、前記二次差分が連続して零となるときに、当該零の連続数を用いて、各プレーンを可変長符号化するカラー画像圧縮方式とした構成としてある。
【０００６】
前記構成において、二次差分算出手段（２３）が一次差分の隣接データを算出すると、図１に示すように、第一と第二と第三のパターンでは、それぞれ規則性があるが、第四のパターンでは規則性がない。規則性有無検出手段（２４）は、前記規則性の有無を検出する。圧縮方式選択手段（２５）は、規則性がある場合には可逆圧縮方式を選択し、規則性がない場合には不可逆圧縮方式を選択する。
【０００７】
このようにすれば、規則性がある場合はグラデーション系用の可逆圧縮方式（例えば、後述の圧縮率の高い「カラー画像圧縮方式」）を採用するので、画像品質を劣化させずに、伝送コストまたは媒体コストを抑制することができる。
逆に、規則性がない場合は、圧縮率の高い不可逆圧縮方式（例えば、ＪＰＥＧ方式）を採用するので、画像品質が劣化することはない。
従って、画像データの全体を見ると、画像品質を高く維持しながら、伝送コストまたは媒体コストを、低く抑制することができる。
また、グラデーション系の画像を、差分方式を応用して可変長符号化することにより、圧縮率を改善するとともに画質品質の劣化を防止することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のカラー画像圧縮装置において、
前記規則性有無検出手段を、前記隣接データの二次差分が全て「０」であることを検出する構成としてある。
このようにすれば、図１の第一と第二のパターンに示すように、二次差分は全て「０」である。この場合は、「カラー画像圧縮方式」により二次差分の連続数をカウントし、そのカウント数を圧縮すればよいので、圧縮率を高めることが可能となり、伝送コストまたは媒体コストを抑制するという効果がある。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１記載のカラー画像圧縮装置において、
前記規則性有無検出手段は、前記隣接データの二次差分の絶対値が全て「１」以下であることを検出する構成としてある。
このようにすれば、例えば、図１の第三のパターンに示すように、二次差分は「１，−１，１」または「−１，１，−１」（即ち、絶対値が全て「１」以下）である。この場合は、「カラー画像圧縮方式」によりコードブックに基づいて二次差分を圧縮するので、圧縮率を高めることが可能となり、伝送コストまたは媒体コストを抑制するという効果がある。
【００１１】
請求項４記載の発明は、ホスト装置上に存在する画像データを、伝送路または媒体を介して他の表示装置で表示する場合に、前記画像データをホスト装置側で圧縮し、前記表示装置上で展開するようにしたカラー画像圧縮方法において、
前記画像データをＲ，Ｇ，Ｂの各プレーンに分割するステップと、
該分割した各プレーンにおける隣接データの一次差分を算出するステップと、
該算出した一次差分の隣接データの二次差分を算出するステップと、
該算出した隣接データの間に規則性があるかどうかを検出するステップと、
該検出したデータにグラデーション系のカラー画像の規則性がある場合には、前記画像データをグラデーション系のカラー画像として可逆圧縮方式で圧縮し、前記検出したデータにグラデーション系のカラー画像の規則性がない場合には、前記画像データを不可逆圧縮方式で圧縮するステップと
を有し、
前記可逆圧縮方式を、グラデーション系のカラー画像をＲＧＢの各プレーンに分割し、各プレーンにおける要素のデータに対する一次差分を算出し、さらに、一次差分に対する二次差分を算出して、該二次差分が零でないときに、当該二次差分を用いて、各プレーンを可変長符号化し、さらに、前記二次差分が連続して零となるときに、当該零の連続数を用いて、各プレーンを可変長符号化するカラー画像圧縮方式とした方法としてある。
【００１２】
このようにすれば、請求項１の場合と同様に、規則性がある場合はグラデーション系用の可逆圧縮方式（「カラー画像圧縮方式」）を採用するので、画像品質を劣化させずに、伝送コストまたは媒体コストを抑制することができる。
逆に、規則性がない場合は、圧縮率の高い不可逆圧縮方式（例えば、定評のあるＪＰＥＧ方式）を採用するので、画像品質が劣化することはない。
従って、画像データの全体を見ると、画像品質を高く維持しながら、伝送コストまたは媒体コストを、低く抑制することができる。
また、グラデーション系の画像を、差分方式を応用して可変長符号化することにより、圧縮率を改善するとともに画質品質の劣化を防止することができる。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項４記載のカラー画像圧縮方法において、
前記規則性の有無を検出するステップは、前記隣接データの二次差分が全て「０」であることを検出する。
このようにすれば、請求項２の場合と同様に、「カラー画像圧縮方式」により二次差分の連続数をカウントし、そのカウント数を圧縮すればよいので、圧縮率を高めることが可能となり、伝送コストまたは媒体コストを抑制するという効果がある。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項４記載のカラー画像圧縮方法において、
前記規則性の有無を検出するステップは、前記隣接データの二次差分の絶対値が全て「１」以下であることを検出する。
このようにすれば、請求項３の場合と同様に、「カラー画像圧縮方式」によりコードブックに基づいて二次差分を圧縮するので、圧縮率を高めることが可能となり、伝送コストまたは媒体コストを抑制するという効果がある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のカラー画像圧縮装置およびその方法を、図示の実施形態に基づいて説明する。
（１）本発明の概要説明
本実施形態の説明に先立ち、本発明の概要を説明する。
本発明は、ＪＰＥＧ方式などの不可逆圧縮方式と、グラデーション系に特化した可逆圧縮方式（例えば、後述の「カラー画像圧縮方式」）とを適切に選択することにより、前記問題点を解決するための、画像データのエリア（処理ブロック）毎に圧縮方式を選択する画像適用型圧縮方式である。
【００１６】
グラデーション系のカラー画像は、Ｒ，Ｇ，Ｂの要素に分けた場合、各要素で徐々に値が増減する特徴がある。そこで、まず画像をＲ，Ｇ，Ｂの各プレーンに分割し、分割した各プレーンに着目する。
図１に示すように、分割した各プレーンにおける隣接データとの一次差分、前回の一次差分と現状処理した二次差分を求める。
グラデーションのパターンとしては、図示のように、データが一つずつ増減していく第一のパターンと、データがＮ（自然数）ずつ増減していく第二のパターンと、データがＮとＮ＋１が規則的に切り替わって増減していく第三のパターンがある。
一方、通常の画像の場合には、第四のパターンのように、一次差分，二次差分ともに規則性は認められない。
【００１７】
本発明は、これらの特徴に着目し、以下のようなアルゴリズムで圧縮方式を選択する。
当該処理ブロックにおいて、各プレーンの当該二次差分の値が等しい場合には、二次差分の値が全て「０」なら、グラデーション系用の可逆圧縮方式（例えば、次に詳述する「カラー画像圧縮方式」）を採用する。
前記と同一条件で、当該処理ブロック内の隣接する二次差分に「１，−１，１」または「−１，１，−１」の並びがある場合（即ち、二次差分の絶対値の全てが「１」以下の場合）にも、前記グラデーション系の可逆圧縮方式を採用する。
ここに、前記二次差分が「０」である場合、および「１，−１，１」または「−１，１，−１」（即ち、二次差分の絶対値が「１」以下）の並びがある場合を、「規則性」があると称する。
前述以外の場合（「規則性」がない場合）には、不可逆圧縮方式（例えば、ＪＰＥＧ方式）を採用する。
【００１８】
（２）「カラー画像圧縮方式」の説明
「カラー画像圧縮方式」とは、たとえば、本願出願人が先に特願２００２−１００５５３として出願したカラー画像圧縮方法を好適に用いることができる。
従来技術のグラデーション系画像の圧縮方法は、一次差分値を圧縮したり、二次差分が零でない場合に、原画像のデータそのものを圧縮したりしているため、圧縮率を改善することができないといった問題があった。
特願２００２−１００５５３号にかかる「カラー画像圧縮方式」は、前記問題を解決すべくなされたものであり、グラデーション系の画像を、差分方式を応用して可変長符号化することにより、圧縮率を改善するとともに画質品質を劣化させないカラー画像圧縮方法である。
【００１９】
特願２００２−１００５５３号にかかる「カラー画像圧縮方式」の実施形態を説明する。
図４は、「カラー画像圧縮方式」の実施形態のフローチャート図、図５は、同実施形態で用いるコードブックであって、（ａ）はデータ圧縮のコードブック、（ｂ）はランレングス圧縮のコードブックである。図６は、「カラー画像圧縮方式」を実施する画像圧縮装置のブロック図である。
【００２０】
図４において、まず、グラデーション系のカラー画像をＲＧＢプレーンに分割する（ステップＳ５１）。
次に、分割したプレーンから画像のデータを取得する（ステップＳ５２）。このデータの取得では、画像の要素のなかから任意の１バイトを取得する。
次に、取得した画像データが、最初のバイト、すなわち、１バイト目か否かの判断を行う（ステップＳ５３）。
ここで、取得した画像データが１バイト目であるときは、この画像データに対しデータ圧縮を行う（ステップＳ５４）。
【００２１】
このデータ圧縮は、図５(ａ)に示すデータ圧縮のコードブックにもとづいて行われる。
同図において、データ圧縮のコードブックは、合計ビット数，識別コード，コードの長さ及びデータ値の範囲とからなっており、データ値の範囲の各区分けに対応して、合計ビット数，識別コード及びコードの長さがそれぞれ設定されている。
合計ビット数は、識別コードとデータ値の合計ビット数を示しており、圧縮するデータ値が零に近ければ近いほど小さなサイズに圧縮することができる。
また、コードの長さは、データ値を圧縮する際のデータビット数であり、識別コードは、そのコードの長さを示すデータに付加するビットデータである。
【００２２】
データ値の範囲は、データ値（−２５５から２５５までの整数）に応じて、（０），（−１，１），（−３、−２，２，３），（−７〜−４，４〜７），（−１５〜−８，８〜１５），（−３１〜−１６，１６〜３１），（−６３〜−３２，３２〜６３），（−１２７〜−６４，６４〜１２７）及び（−２５５〜−１２８，１２８〜２５５）の８つに区分けされている。
データ圧縮は、１バイト目の画像データの値に応じた“データ値の範囲”の識別コードと、コードの長さ分のビット数で表示した１バイト目のデータとを組み合わせて圧縮を行う。
【００２３】
たとえば、１バイト目のデータが「５」の場合、“データ値の範囲”から、識別コードは２進数で表すと「１１１１０」となる。
また、コードの長さは「３」であるため、１バイト目のデータ「５」は２進数で表すと「１０１」となる。
この「１１１１０」と「１０１」を組み合わせて「１１１１０１０１」という形で出力する。
【００２４】
次に、最後のデータかどうかを判断し（ステップＳ６６）、データが続いているときは、上記ステップＳ５２に戻り、次のデータを取得する。
そして、再びステップＳ５３において、取得したデータが１バイト目か否かの判断を行う。このデータは、２バイト目であるためステップＳ５５へ進み、２バイト目か否かの判断を行う（ステップＳ５５）。
ここで、取得したデータは２バイト目であるため、ステップＳ５６へ進み、１バイト目と２バイト目の一次差分を算出し、（ステップＳ５６）、続いて、算出した一次差分値を圧縮する（ステップＳ５７）。
なお、一次差分値の圧縮方法は、ステップＳ５４のデータ圧縮と同様に行う。
【００２５】
次に、最後のデータかどうかを判断し（ステップＳ６６）、データが続いているときは、上記ステップＳ５２に戻り、次のデータを取得する。
そして、３バイト目以降は、データ取得（ステップＳ５２）後、ステップＳ５３及びステップＳ５５を経由して、ステップＳ５８へ進む。
そして、前回取得したデータと今回取得したデータとの一次差分を求め（ステップＳ５８）、続いて、前回取得した一次差分と今回取得した一次差分との二次差分を求める（ステップＳ５９）。
【００２６】
次に、ステップＳ５９で求めた二次差分が零か否かを判断し（ステップＳ６０）、二次差分が零のとき、ランレングスカウントを１つ加算して（ステップＳ６１）、ステップＳ６６へ進む。
これに対し、二次差分が零以外のとき、ランレングスカウントが零か否かを判断（ステップＳ６２）する。
そして、ステップＳ６２において、ランレングスカウントが零のとき、ステップＳ６５に進み、次に、ステップＳ５９で求めた二次差分値を圧縮し（ステップＳ６５）、続いて、最後のデータかどうかを判断し（ステップＳ６６）、データが続いているときは、上記ステップＳ５２に戻り、次のデータを取得する。
なお、この二次差分値の圧縮方法は、ステップＳ５４のデータ圧縮と同様の方法で行う。
【００２７】
これに対し、ステップＳ６２において、ランレングスカウントが零でないとき、ランレングスカウントの圧縮（ステップＳ６３）を行う。
このランレングスカウントの圧縮は、図５（ｂ）に示すランレングス圧縮のコードブックにもとづいて行う。
同図（ｂ）において、ランレングス圧縮のコードブックは、合計ビット数，識別コード，コードの長さ及びデータ値の範囲とからなっており、データ値の範囲の各区分けに対応して、合計ビット数，識別コード及びコードの長さがそれぞれ設定されている。
なお、合計ビット数及びコードの長さは、上記合計ビット数及びコードの長さと同様としてある。
【００２８】
データ値の範囲は、データ値（１から２５５までの整数）に応じて、（１），（２，３），（４〜７），（８〜１５），（１６〜３１），（３２〜６３），（６４〜１２７）及び（１２８〜２５５）の８つに区分けされている。
ランレングス圧縮は、１バイト目のランレングスカウントの値に応じた“データ値の範囲”の識別コードと、コードの長さ分のビット数で表示したランレングスカウントのデータとを組み合わせて圧縮を行う。
たとえば、ランレングスカウントが「５」の場合は、“データ値の範囲”から、認識コードは、２進数で表すと「０１１１０」となる。
【００２９】
ランレングスカウントが「５」の場合は、２進数で表すと「１０１」になるが、通常の値とは異なり、ランレングスカウントの値には負の値が無いため、最上位ビットには必ず１が立つことになるため、解凍側で最上位ビットの１を付加する仕様とし、最上位ビットの１を省略し、「０１」と表す。
したがって、コードの長さは、「２」としてあり、１ビット分データを削減してある。
この「０１１１０」と「０１」を組み合わせて「０１１１００１」という形で出力する。
【００３０】
次に、ランレングスカウントを零に初期化（ステップＳ６４）し、ステップ６５に進み、ステップＳ５９で求めた二次差分値を圧縮し（ステップＳ６５）、続いて、最後のデータか否かを判断し（ステップＳ６６）、データが続いているときは、上記ステップＳ５２に戻り、次のデータを取得する。
ステップＳ６６において、最後のデータか否かをチェックし、最後のデータになるまでステップＳ５２に戻り、上記処理を繰り返す。
そして、最後のデータとなったとき、ステップＳ６７に進み、ステップＳ６２と同様にラングレンスカウントが零か否かを判断し（ステップＳ６７）、ラングレンスカウントが零のとき、処理を終了する。
【００３１】
これに対し、ステップＳ６７において、ラングレンスカウントが零でないとき、ステップＳ６３と同様にラングレンスカウントの圧縮を行い（ステップＳ６８）、続いて、ステップＳ６４と同様にラングレンスカウントを零に初期化し（ステップＳ６９）、処理を終了する。
【００３２】
次に、上記カラー画像圧縮方法を行う、画像圧縮装置について、図６を参照して説明する。
同図において、画像圧縮装置１００は、対象画像を入力するための入力装置１１０と、入力画像，出力圧縮データを記憶しておく記憶装置１４０と、プログラム制御により動作するデータ処理装置１３０とを備えている。
記憶装置１４０は、入力画像データバッファ領域１４１と出力データバッファ領域１４２とを備えており、入力及び出力データを一時的に記憶する。
また、データ処理装置１３０は、差分手段１３１と、ラングレンス加算手段１３２と、データ圧縮手段１３３とを備えており、入力された画像の圧縮処理を行い出力装置１２０に出力する。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態のカラー画像圧縮方法によれば、グラデーション系のカラー画像の特徴、すなわち、画像のデータの二次差分値が、ほぼ必ず零、１、−１であることを利用して、二次差分値として零が連続するとき、零の連続数自体をカウントしそのカウント数を圧縮しているので、圧縮率を大幅に向上させることができる。
また、零の連続数をラングレンスカウントにより圧縮しているので、零が多く連続するほど圧縮効率を向上させることができる。
【００３４】
また、画像の二次差分値が零以外の場合であっても、二次差分値を圧縮し原画像のデータを圧縮しないので、ほぼ必ず１又は−１を圧縮すればすむ。つまり、圧縮する値が零に近いほど合計ビット数を低減することができ、画像の圧縮効率を改善することができる。
たとえば、図１に示す第三のパターンを圧縮するには、一次差分を圧縮すると７４ビット必要なのに対し、二次差分を圧縮すると４２ビットあればよいことから、圧縮率を大幅に改善することができる。
【００３５】
また、各プレーンから最初に取得するデータを、データ値の範囲に区分けしたデータ圧縮のコードブックにもとづいて圧縮する方法としてあり、このようにすることにより、複雑な処理を行わなくても、データを容易に圧縮することができる。
さらに、上記コードブックにもとづいて、二次差分を圧縮する方法としてあり、このようにすることにより、グラデーション系のカラー画像の二次差分、すなわち、零，−１，１を容易にかつ効率良く圧縮することができる。
また、画像の二次差分が零でない場合であっても、二次差分値を圧縮し、この二次差分値から原画像のデータを再現するとよく、このようにすることにより、各プレーンを可逆的に可変長符号化することができ、画像品質が低下してしまうといった不具合を回避することができる。
【００３６】
なお、この「カラー画像圧縮方式」は、グラデーション系のカラー画像に限定するものではなく、画像のデータが連続的に増減する画像、すなわち、二次差分が零に近い値となる画像であれば、上述したような圧縮効果を得ることができることは勿論である。
【００３７】
以上説明したように、この「カラー画像圧縮方式」によれば、グラデーション画像において、二次差分の値を直接圧縮することにより、圧縮の合計ビット数を減らすことができ、画像の圧縮効率を大幅に改善することができる。
また、可逆的に再生できるように画像を圧縮することもできるので、圧縮による画像の劣化が無く、画像品質の低下を防止することもできる。
【００３８】
（３）本発明の実施形態
図２は、本実施形態のカラー画像圧縮装置のブロック図である。
図２に示すように、カラー画像圧縮装置ＫＡは、処理対象の画像データを入力する入力装置１０と、前記画像データの各種処理を行うプログラム制御のデータ処理装置２０と、各種データを記憶する記憶装置３０と、圧縮データを展開して出力する出力装置４０と、を備えている。
【００３９】
データ処理装置２０は、ＲＧＢプレーン分割手段２１と、一次差分算出手段２２と、二次差分算出手段２３と、規則性有無検出手段２４と、圧縮方式選択手段２５と、不可逆圧縮手段２６と、可逆圧縮手段２７とを備える。
ＲＧＢプレーン分割手段２１は、処理対象の画像データをＲ，Ｇ，Ｂの各プレーンに分割する。
一次差分算出手段２２は、ＲＧＢプレーン分割手段２１が分割した各プレーンにおける隣接データの一次差分を算出する（図１参照）。
二次差分算出手段２３は、一次差分算出手段２２が算出した一次差分の隣接データの二次差分を算出する。
【００４０】
規則性有無検出手段２４は、二次差分算出手段２３が算出した隣接データの間におけるグラデーション系のカラー画像の規則性の有無を検出する。
圧縮方式選択手段２５は、図１に示すように、規則性有無検出手段２４が検出したデータにグラデーション系のカラー画像の規則性がある場合（例えば、二次差分が全て「０」の場合）には、前記画像データを可逆圧縮方式で圧縮し、前記検出したデータにグラデーション系のカラー画像の規則性がない場合には、前記画像データを不可逆圧縮方式で圧縮することを選択する。
不可逆圧縮手段２６としては、圧縮率が高く（数十分の一）、また、圧縮率を任意に調整できるＪＰＥＧ方式を用いる。
可逆圧縮手段２７としては、前記「カラー画像圧縮方式」を用いる。
【００４１】
即ち、前記圧縮方式選択手段２５は、二次差分の検出データに「グラデーション系のカラー画像の規則性がある」場合は、グラデーション系に特化した圧縮率の高い可逆圧縮方式（「カラー画像圧縮方式」）を採用し、伝送コストまたは媒体コストを抑える。逆に、二次差分の検出データに「グラデーション系のカラー画像の規則性がない」場合は、圧縮率の高い不可逆圧縮方式（例えば、ＪＰＥＧ方式）を採用する。
このようにすれば、グラデーション系のカラー画像の規則性のあるデータと規則性のないデータの双方を含む画像データ（グラデーション系のデータ）の全体を見ると、圧縮率を高くしても画像品質を高く維持できるので、伝送コストまたは媒体コストを低く抑制することが可能となる。
【００４２】
記憶装置３０は、入力画像データを記憶する入力画像データバッファ領域３１と、出力圧縮データを記憶しておく出力圧縮データバッファ領域３２と、圧縮判定処理（後述）で使用する圧縮方式判定処理用ワーク領域３３とを備える。
出力装置４０は、データ処理装置２０で圧縮され、伝送されてきたデータを復号展開する圧縮データ展開手段４１を備えており、展開したデータを画面（表示装置）などに表示する。
【００４３】
次に本実施形態の動作を、図３に示すフローチャート図を参照しつつ説明する。
ここでは、Ｒ，Ｇ，Ｂの各データがそれぞれ１バイト（８ビット）からなる２４ビットカラー画像の処理を例に説明する。
あらかじめＲ，Ｇ，Ｂの各プレーンに分割した後、図３に示すフローチャート図に従った処理を行う。
【００４４】
図３において、count， seq_c等の用語は、それぞれ以下の意味を持つ。
count：各プレーン共通で処理対象のデータのバイト位置を示すカウンタ
seq_c：第三のパターンの検出用カウンタ
R[x]，G[x]，B[x] ：各プレーンのx番目のデータ
Diff1_R[x]，Diff1_G，[x]，Diff1_B[x] ：x番目の一次差分データの保持配列
Diff2_R[x]，Diff2_G，[x]，Diff2_B[x] ：x番目の二次差分データの保持配列
これらのデータは、記憶装置３０の圧縮方式判定処理用ワーク３３に確保される。
【００４５】
以下、図３に示すフローチャート図の処理順に説明する。
ステップＳ１：カウンタ（count，seq_c）を初期化する。
ステップＳ２：各プレーンの１バイト目と０バイト目のデータの一次差分を求め、Diff1_R[1]，Diff1_G[1]，Diff1_B[1]に保持し、countを１インクリメントする。
ステップＳ３：各プレーンのcount+1バイト目とcountバイト目の一次差分を求め、Diff1_R[count]，Diff1_G[count]，Diff1_B[count]に保持する。
ステップＳ４：各プレーンでcount番目とcount-１番目の２つの一次差分データから二次差分を求め、二次差分データ保持配列に保持する。
【００４６】
ステップＳ５：もし、各プレーンの二次差分が等しいならば（例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの二次差分が、全て「０」であれば）、ステップＳ６に進む。そうでなければ、ステップＳ１２に進みカウンタseq_cを初期化する。
ステップＳ６：もし、二次差分の絶対値が１より小さいならば、ステップＳ7に進む。そうでなければ、ステップＳ１２に進む。
ステップＳ７：もし、二次差分が「０」ならば、グラデーション系と判別し終了する(ステップＳ２０)。即ち、グラデーション系に特化した可逆圧縮を行って圧縮率を高め（例えば、「カラー画像圧縮方式」を用いる）、伝送コストまたは媒体コストを抑制する。そうでなければ、ステップＳ８に進む。
【００４７】
ステップＳ８：もし、第三のパターン検出用カウンタseq_cが０ならば、ステップＳ１０に進み該カウンタseq_cを１インクリメントする。そうでなければステップＳ９に進む。
ステップＳ９：一つ前の二次差分値との合計が０ならば（例えば、二次差分「１」＋「−１」＝０）、第三のパターンの検出処理を継続するためにステップＳ１０に進む。そうでなければ、ステップＳ１２に進む。
ステップＳ１０：第三のパターン検出用カウンタseq_cを１インクリメントし、ステップＳ１１に進む。
ステップＳ１１：もし、第三のパターン検出用カウンタseq_cが２以上なら、第三のパターンを検出したものとして終了する(ステップＳ２０)。そうでなければ、ステップＳ１３に進む。
【００４８】
ステップＳ１２：パターン検出用カウンタseq_cをリセットする。（０に初期化）
ステップＳ１３：バイト位置カウンタcountを１インクリメントする。
ステップＳ１４：もしバイト位置カウンタcountが処理ブロック長（この場合は２４ビット）を超えた場合は、第四のパターンと判断し、終了する(ステップＳ２１)。そうでなければ、処理継続のためステップＳ３に進む。
【００４９】
ステップＳ２１：グラデーションパターンを検出して終了する。可逆圧縮処理（例えば、「カラー画像圧縮方式」）へ進む。
ステップＳ２１：グラデーションパターンを検出せず終了する。不可逆圧縮処理（例えば、ＪＰＥＧ方式）へ進む。
以上のようにして、二次差分のグラデーション系のカラー画像としての規則性の有無に基づいて圧縮方式を選択した後、可逆圧縮方式または不可逆圧縮方式を実施することで、適切な品質を確保した圧縮処理が可能となる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、不可逆圧縮と可逆圧縮を適切に選択することにより、伝送コストまたは媒体コストを抑制しつつ、展開時の品質を確保したカラー画像圧縮が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】グラデーション系のカラー画像の各要素におけるデータが、四つの増減パターンを持つことを示す図である。
【図２】本発明の実施形態を適用するカラー画像圧縮装置のブロック図である。
【図３】本発明のカラー画像圧縮装置の処理を説明するフローチャート図である。
【図４】「カラー画像圧縮方式」のカラー画像圧縮方法を説明するフローチャート図である。
【図５】「カラー画像圧縮方式」の実施形態で用いるコードブックであって、（ａ）はデータ圧縮のコードブック、（ｂ）はランレングス圧縮のコードブックである。
【図６】「カラー画像圧縮方式」のカラー画像圧縮方法を実施する画像圧縮装置のブロック図である。
【符号の説明】
ＫＡ カラー画像圧縮装置
１０ 入力装置
２０ データ処理装置
２１ ＲＧＢプレーン分割手段
２２ 一次差分算出手段
２３ 二次差分算出手段
２４ 規則性有無検出手段
２５ 圧縮方式選択手段
２６ 不可逆圧縮手段
２７ 可逆圧縮手段
３０ 記憶装置
３１ 入力画像データバッファ領域
３２ 出力圧縮データバッファ領域
３３ 圧縮方式判定処理ワーク
４０ 出力装置
４１ 圧縮データ展開手段
１００ 「カラー画像圧縮方式」を実施する画像圧縮装置
１１０ 入力装置
１２０ 出力装置
１３０ データ処理装置
１３１ 差分手段
１３２ ランレングス加算手段
１３３ データ圧縮手段
１４０ 記憶装置
１４１ 入力圧縮データバッファ領域
１４２ 出力圧縮データバッファ領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー画像圧縮装置およびその方法に関し、特に、グラデーション系のパターンが処理単位ブロックをまたがって存在するような画像で、伝送コストまたは媒体コストを抑制しつつ、展開した画像のブロック境界にノイズが発生しないようにしたカラー画像圧縮装置およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホスト装置上に存在する画像データを、伝送路または媒体を介して他の表示装置で表示する場合、画像データをホスト側で圧縮し、表示装置上で展開することにより、伝送コスト（伝送時間等）または媒体コスト（メモリ領域等）を抑える方法がとられている。
このような場合における画像の圧縮方法として、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）方式などの、伝送後に予測点の補完ができない不可逆圧縮方式が使用されている。ＪＰＥＧ方式は、自然画などで人間の目で見たときの違和感を抑えた定評のある圧縮方式の一つである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、不可逆圧縮であるＪＰＥＧ方式を使用した圧縮方法では、伝送コストまたは媒体コストを抑制できるものの、グラデーション（図形）系のパターンが、処理単位ブロックをまたがって存在するような画像では、展開した画像のブロック境界にノイズが発生するという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記の事情にかんがみなされたもので、グラデーション系のパターンが処理単位ブロックをまたがって存在するような画像で、伝送コストまたは媒体コストを抑制しつつ、展開した画像のブロック境界にノイズが発生しないようにしたカラー画像圧縮装置およびその方法の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１記載の発明は、ホスト装置上に存在する画像データを、伝送路または媒体を介して他の表示装置で表示する場合に、前記画像データをホスト装置側で圧縮し、前記表示装置上で展開するようにしたカラー画像圧縮装置において、
前記画像データをＲ，Ｇ，Ｂの各プレーンに分割するＲＧＢプレーン分割手段（２１）と、
該ＲＧＢプレーン分割手段が分割した各プレーンにおける隣接データの一次差分を算出する一次差分算出手段（２２）と、
該一次差分算出手段が算出した一次差分の隣接データの二次差分を算出する二次差分算出手段（２３）と、
該二次差分算出手段が算出した隣接データの間に規則性があるかどうかを検出する規則性有無検出手段（２４）と、
該規則性有無検出手段が検出したデータにグラデーション系のカラー画像の規則性がある場合には、前記画像データをグラデーション系のカラー画像として可逆圧縮方式で圧縮し、前記検出したデータにグラデーション系のカラー画像の規則性がない場合には、前記画像データを不可逆圧縮方式で圧縮することを選択する圧縮方式選択手段（２５）と
を備え、
前記可逆圧縮方式を、グラデーション系のカラー画像をＲＧＢの各プレーンに分割し、各プレーンにおける要素のデータに対する一次差分を算出し、さらに、一次差分に対する二次差分を算出して、該二次差分が零でないときに、当該二次差分を用いて、各プレーンを可変長符号化し、さらに、前記二次差分が連続して零となるときに、当該零の連続数を用いて、各プレーンを可変長符号化するカラー画像圧縮方式とした構成としてある。
【０００６】
前記構成において、二次差分算出手段（２３）が一次差分の隣接データを算出すると、図１に示すように、第一と第二と第三のパターンでは、それぞれ規則性があるが、第四のパターンでは規則性がない。規則性有無検出手段（２４）は、前記規則性の有無を検出する。圧縮方式選択手段（２５）は、規則性がある場合には可逆圧縮方式を選択し、規則性がない場合には不可逆圧縮方式を選択する。
【０００７】
このようにすれば、規則性がある場合はグラデーション系用の可逆圧縮方式（例えば、後述の圧縮率の高い「カラー画像圧縮方式」）を採用するので、画像品質を劣化させずに、伝送コストまたは媒体コストを抑制することができる。
逆に、規則性がない場合は、圧縮率の高い不可逆圧縮方式（例えば、ＪＰＥＧ方式）を採用するので、画像品質が劣化することはない。
従って、画像データの全体を見ると、画像品質を高く維持しながら、伝送コストまたは媒体コストを、低く抑制することができる。
また、グラデーション系の画像を、差分方式を応用して可変長符号化することにより、圧縮率を改善するとともに画質品質の劣化を防止することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のカラー画像圧縮装置において、
前記規則性有無検出手段を、前記隣接データの二次差分が全て「０」であることを検出する構成としてある。
このようにすれば、図１の第一と第二のパターンに示すように、二次差分は全て「０」である。この場合は、「カラー画像圧縮方式」により二次差分の連続数をカウントし、そのカウント数を圧縮すればよいので、圧縮率を高めることが可能となり、伝送コストまたは媒体コストを抑制するという効果がある。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１記載のカラー画像圧縮装置において、
前記規則性有無検出手段は、前記隣接データの二次差分の絶対値が全て「１」以下であることを検出する構成としてある。
このようにすれば、例えば、図１の第三のパターンに示すように、二次差分は「１，−１，１」または「−１，１，−１」（即ち、絶対値が全て「１」以下）である。この場合は、「カラー画像圧縮方式」によりコードブックに基づいて二次差分を圧縮するので、圧縮率を高めることが可能となり、伝送コストまたは媒体コストを抑制するという効果がある。
【００１１】
請求項４記載の発明は、ホスト装置上に存在する画像データを、伝送路または媒体を介して他の表示装置で表示する場合に、前記画像データをホスト装置側で圧縮し、前記表示装置上で展開するようにしたカラー画像圧縮方法において、
前記画像データをＲ，Ｇ，Ｂの各プレーンに分割するステップと、
該分割した各プレーンにおける隣接データの一次差分を算出するステップと、
該算出した一次差分の隣接データの二次差分を算出するステップと、
該算出した隣接データの間に規則性があるかどうかを検出するステップと、
該検出したデータにグラデーション系のカラー画像の規則性がある場合には、前記画像データをグラデーション系のカラー画像として可逆圧縮方式で圧縮し、前記検出したデータにグラデーション系のカラー画像の規則性がない場合には、前記画像データを不可逆圧縮方式で圧縮するステップと
を有し、
前記可逆圧縮方式を、グラデーション系のカラー画像をＲＧＢの各プレーンに分割し、各プレーンにおける要素のデータに対する一次差分を算出し、さらに、一次差分に対する二次差分を算出して、該二次差分が零でないときに、当該二次差分を用いて、各プレーンを可変長符号化し、さらに、前記二次差分が連続して零となるときに、当該零の連続数を用いて、各プレーンを可変長符号化するカラー画像圧縮方式とした方法としてある。
【００１２】
このようにすれば、請求項１の場合と同様に、規則性がある場合はグラデーション系用の可逆圧縮方式（「カラー画像圧縮方式」）を採用するので、画像品質を劣化させずに、伝送コストまたは媒体コストを抑制することができる。
逆に、規則性がない場合は、圧縮率の高い不可逆圧縮方式（例えば、定評のあるＪＰＥＧ方式）を採用するので、画像品質が劣化することはない。
従って、画像データの全体を見ると、画像品質を高く維持しながら、伝送コストまたは媒体コストを、低く抑制することができる。
また、グラデーション系の画像を、差分方式を応用して可変長符号化することにより、圧縮率を改善するとともに画質品質の劣化を防止することができる。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項４記載のカラー画像圧縮方法において、
前記規則性の有無を検出するステップは、前記隣接データの二次差分が全て「０」であることを検出する。
このようにすれば、請求項２の場合と同様に、「カラー画像圧縮方式」により二次差分の連続数をカウントし、そのカウント数を圧縮すればよいので、圧縮率を高めることが可能となり、伝送コストまたは媒体コストを抑制するという効果がある。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項４記載のカラー画像圧縮方法において、
前記規則性の有無を検出するステップは、前記隣接データの二次差分の絶対値が全て「１」以下であることを検出する。
このようにすれば、請求項３の場合と同様に、「カラー画像圧縮方式」によりコードブックに基づいて二次差分を圧縮するので、圧縮率を高めることが可能となり、伝送コストまたは媒体コストを抑制するという効果がある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のカラー画像圧縮装置およびその方法を、図示の実施形態に基づいて説明する。
（１）本発明の概要説明
本実施形態の説明に先立ち、本発明の概要を説明する。
本発明は、ＪＰＥＧ方式などの不可逆圧縮方式と、グラデーション系に特化した可逆圧縮方式（例えば、後述の「カラー画像圧縮方式」）とを適切に選択することにより、前記問題点を解決するための、画像データのエリア（処理ブロック）毎に圧縮方式を選択する画像適用型圧縮方式である。
【００１６】
グラデーション系のカラー画像は、Ｒ，Ｇ，Ｂの要素に分けた場合、各要素で徐々に値が増減する特徴がある。そこで、まず画像をＲ，Ｇ，Ｂの各プレーンに分割し、分割した各プレーンに着目する。
図１に示すように、分割した各プレーンにおける隣接データとの一次差分、前回の一次差分と現状処理した二次差分を求める。
グラデーションのパターンとしては、図示のように、データが一つずつ増減していく第一のパターンと、データがＮ（自然数）ずつ増減していく第二のパターンと、データがＮとＮ＋１が規則的に切り替わって増減していく第三のパターンがある。
一方、通常の画像の場合には、第四のパターンのように、一次差分，二次差分ともに規則性は認められない。
【００１７】
本発明は、これらの特徴に着目し、以下のようなアルゴリズムで圧縮方式を選択する。
当該処理ブロックにおいて、各プレーンの当該二次差分の値が等しい場合には、二次差分の値が全て「０」なら、グラデーション系用の可逆圧縮方式（例えば、次に詳述する「カラー画像圧縮方式」）を採用する。
前記と同一条件で、当該処理ブロック内の隣接する二次差分に「１，−１，１」または「−１，１，−１」の並びがある場合（即ち、二次差分の絶対値の全てが「１」以下の場合）にも、前記グラデーション系の可逆圧縮方式を採用する。
ここに、前記二次差分が「０」である場合、および「１，−１，１」または「−１，１，−１」（即ち、二次差分の絶対値が「１」以下）の並びがある場合を、「規則性」があると称する。
前述以外の場合（「規則性」がない場合）には、不可逆圧縮方式（例えば、ＪＰＥＧ方式）を採用する。
【００１８】
（２）「カラー画像圧縮方式」の説明
「カラー画像圧縮方式」とは、たとえば、本願出願人が先に特願２００２−１００５５３として出願したカラー画像圧縮方法を好適に用いることができる。
従来技術のグラデーション系画像の圧縮方法は、一次差分値を圧縮したり、二次差分が零でない場合に、原画像のデータそのものを圧縮したりしているため、圧縮率を改善することができないといった問題があった。
特願２００２−１００５５３号にかかる「カラー画像圧縮方式」は、前記問題を解決すべくなされたものであり、グラデーション系の画像を、差分方式を応用して可変長符号化することにより、圧縮率を改善するとともに画質品質を劣化させないカラー画像圧縮方法である。
【００１９】
特願２００２−１００５５３号にかかる「カラー画像圧縮方式」の実施形態を説明する。
図４は、「カラー画像圧縮方式」の実施形態のフローチャート図、図５は、同実施形態で用いるコードブックであって、（ａ）はデータ圧縮のコードブック、（ｂ）はランレングス圧縮のコードブックである。図６は、「カラー画像圧縮方式」を実施する画像圧縮装置のブロック図である。
【００２０】
図４において、まず、グラデーション系のカラー画像をＲＧＢプレーンに分割する（ステップＳ５１）。
次に、分割したプレーンから画像のデータを取得する（ステップＳ５２）。このデータの取得では、画像の要素のなかから任意の１バイトを取得する。
次に、取得した画像データが、最初のバイト、すなわち、１バイト目か否かの判断を行う（ステップＳ５３）。
ここで、取得した画像データが１バイト目であるときは、この画像データに対しデータ圧縮を行う（ステップＳ５４）。
【００２１】
このデータ圧縮は、図５(ａ)に示すデータ圧縮のコードブックにもとづいて行われる。
同図において、データ圧縮のコードブックは、合計ビット数，識別コード，コードの長さ及びデータ値の範囲とからなっており、データ値の範囲の各区分けに対応して、合計ビット数，識別コード及びコードの長さがそれぞれ設定されている。
合計ビット数は、識別コードとデータ値の合計ビット数を示しており、圧縮するデータ値が零に近ければ近いほど小さなサイズに圧縮することができる。
また、コードの長さは、データ値を圧縮する際のデータビット数であり、識別コードは、そのコードの長さを示すデータに付加するビットデータである。
【００２２】
データ値の範囲は、データ値（−２５５から２５５までの整数）に応じて、（０），（−１，１），（−３、−２，２，３），（−７〜−４，４〜７），（−１５〜−８，８〜１５），（−３１〜−１６，１６〜３１），（−６３〜−３２，３２〜６３），（−１２７〜−６４，６４〜１２７）及び（−２５５〜−１２８，１２８〜２５５）の８つに区分けされている。
データ圧縮は、１バイト目の画像データの値に応じた“データ値の範囲”の識別コードと、コードの長さ分のビット数で表示した１バイト目のデータとを組み合わせて圧縮を行う。
【００２３】
たとえば、１バイト目のデータが「５」の場合、“データ値の範囲”から、識別コードは２進数で表すと「１１１１０」となる。
また、コードの長さは「３」であるため、１バイト目のデータ「５」は２進数で表すと「１０１」となる。
この「１１１１０」と「１０１」を組み合わせて「１１１１０１０１」という形で出力する。
【００２４】
次に、最後のデータかどうかを判断し（ステップＳ６６）、データが続いているときは、上記ステップＳ５２に戻り、次のデータを取得する。
そして、再びステップＳ５３において、取得したデータが１バイト目か否かの判断を行う。このデータは、２バイト目であるためステップＳ５５へ進み、２バイト目か否かの判断を行う（ステップＳ５５）。
ここで、取得したデータは２バイト目であるため、ステップＳ５６へ進み、１バイト目と２バイト目の一次差分を算出し、（ステップＳ５６）、続いて、算出した一次差分値を圧縮する（ステップＳ５７）。
なお、一次差分値の圧縮方法は、ステップＳ５４のデータ圧縮と同様に行う。
【００２５】
次に、最後のデータかどうかを判断し（ステップＳ６６）、データが続いているときは、上記ステップＳ５２に戻り、次のデータを取得する。
そして、３バイト目以降は、データ取得（ステップＳ５２）後、ステップＳ５３及びステップＳ５５を経由して、ステップＳ５８へ進む。
そして、前回取得したデータと今回取得したデータとの一次差分を求め（ステップＳ５８）、続いて、前回取得した一次差分と今回取得した一次差分との二次差分を求める（ステップＳ５９）。
【００２６】
次に、ステップＳ５９で求めた二次差分が零か否かを判断し（ステップＳ６０）、二次差分が零のとき、ランレングスカウントを１つ加算して（ステップＳ６１）、ステップＳ６６へ進む。
これに対し、二次差分が零以外のとき、ランレングスカウントが零か否かを判断（ステップＳ６２）する。
そして、ステップＳ６２において、ランレングスカウントが零のとき、ステップＳ６５に進み、次に、ステップＳ５９で求めた二次差分値を圧縮し（ステップＳ６５）、続いて、最後のデータかどうかを判断し（ステップＳ６６）、データが続いているときは、上記ステップＳ５２に戻り、次のデータを取得する。
なお、この二次差分値の圧縮方法は、ステップＳ５４のデータ圧縮と同様の方法で行う。
【００２７】
これに対し、ステップＳ６２において、ランレングスカウントが零でないとき、ランレングスカウントの圧縮（ステップＳ６３）を行う。
このランレングスカウントの圧縮は、図５（ｂ）に示すランレングス圧縮のコードブックにもとづいて行う。
同図（ｂ）において、ランレングス圧縮のコードブックは、合計ビット数，識別コード，コードの長さ及びデータ値の範囲とからなっており、データ値の範囲の各区分けに対応して、合計ビット数，識別コード及びコードの長さがそれぞれ設定されている。
なお、合計ビット数及びコードの長さは、上記合計ビット数及びコードの長さと同様としてある。
【００２８】
データ値の範囲は、データ値（１から２５５までの整数）に応じて、（１），（２，３），（４〜７），（８〜１５），（１６〜３１），（３２〜６３），（６４〜１２７）及び（１２８〜２５５）の８つに区分けされている。
ランレングス圧縮は、１バイト目のランレングスカウントの値に応じた“データ値の範囲”の識別コードと、コードの長さ分のビット数で表示したランレングスカウントのデータとを組み合わせて圧縮を行う。
たとえば、ランレングスカウントが「５」の場合は、“データ値の範囲”から、認識コードは、２進数で表すと「０１１１０」となる。
【００２９】
ランレングスカウントが「５」の場合は、２進数で表すと「１０１」になるが、通常の値とは異なり、ランレングスカウントの値には負の値が無いため、最上位ビットには必ず１が立つことになるため、解凍側で最上位ビットの１を付加する仕様とし、最上位ビットの１を省略し、「０１」と表す。
したがって、コードの長さは、「２」としてあり、１ビット分データを削減してある。
この「０１１１０」と「０１」を組み合わせて「０１１１００１」という形で出力する。
【００３０】
次に、ランレングスカウントを零に初期化（ステップＳ６４）し、ステップ６５に進み、ステップＳ５９で求めた二次差分値を圧縮し（ステップＳ６５）、続いて、最後のデータか否かを判断し（ステップＳ６６）、データが続いているときは、上記ステップＳ５２に戻り、次のデータを取得する。
ステップＳ６６において、最後のデータか否かをチェックし、最後のデータになるまでステップＳ５２に戻り、上記処理を繰り返す。
そして、最後のデータとなったとき、ステップＳ６７に進み、ステップＳ６２と同様にラングレンスカウントが零か否かを判断し（ステップＳ６７）、ラングレンスカウントが零のとき、処理を終了する。
【００３１】
これに対し、ステップＳ６７において、ラングレンスカウントが零でないとき、ステップＳ６３と同様にラングレンスカウントの圧縮を行い（ステップＳ６８）、続いて、ステップＳ６４と同様にラングレンスカウントを零に初期化し（ステップＳ６９）、処理を終了する。
【００３２】
次に、上記カラー画像圧縮方法を行う、画像圧縮装置について、図６を参照して説明する。
同図において、画像圧縮装置１００は、対象画像を入力するための入力装置１１０と、入力画像，出力圧縮データを記憶しておく記憶装置１４０と、プログラム制御により動作するデータ処理装置１３０とを備えている。
記憶装置１４０は、入力画像データバッファ領域１４１と出力データバッファ領域１４２とを備えており、入力及び出力データを一時的に記憶する。
また、データ処理装置１３０は、差分手段１３１と、ラングレンス加算手段１３２と、データ圧縮手段１３３とを備えており、入力された画像の圧縮処理を行い出力装置１２０に出力する。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態のカラー画像圧縮方法によれば、グラデーション系のカラー画像の特徴、すなわち、画像のデータの二次差分値が、ほぼ必ず零、１、−１であることを利用して、二次差分値として零が連続するとき、零の連続数自体をカウントしそのカウント数を圧縮しているので、圧縮率を大幅に向上させることができる。
また、零の連続数をラングレンスカウントにより圧縮しているので、零が多く連続するほど圧縮効率を向上させることができる。
【００３４】
また、画像の二次差分値が零以外の場合であっても、二次差分値を圧縮し原画像のデータを圧縮しないので、ほぼ必ず１又は−１を圧縮すればすむ。つまり、圧縮する値が零に近いほど合計ビット数を低減することができ、画像の圧縮効率を改善することができる。
たとえば、図１に示す第三のパターンを圧縮するには、一次差分を圧縮すると７４ビット必要なのに対し、二次差分を圧縮すると４２ビットあればよいことから、圧縮率を大幅に改善することができる。
【００３５】
また、各プレーンから最初に取得するデータを、データ値の範囲に区分けしたデータ圧縮のコードブックにもとづいて圧縮する方法としてあり、このようにすることにより、複雑な処理を行わなくても、データを容易に圧縮することができる。
さらに、上記コードブックにもとづいて、二次差分を圧縮する方法としてあり、このようにすることにより、グラデーション系のカラー画像の二次差分、すなわち、零，−１，１を容易にかつ効率良く圧縮することができる。
また、画像の二次差分が零でない場合であっても、二次差分値を圧縮し、この二次差分値から原画像のデータを再現するとよく、このようにすることにより、各プレーンを可逆的に可変長符号化することができ、画像品質が低下してしまうといった不具合を回避することができる。
【００３６】
なお、この「カラー画像圧縮方式」は、グラデーション系のカラー画像に限定するものではなく、画像のデータが連続的に増減する画像、すなわち、二次差分が零に近い値となる画像であれば、上述したような圧縮効果を得ることができることは勿論である。
【００３７】
以上説明したように、この「カラー画像圧縮方式」によれば、グラデーション画像において、二次差分の値を直接圧縮することにより、圧縮の合計ビット数を減らすことができ、画像の圧縮効率を大幅に改善することができる。
また、可逆的に再生できるように画像を圧縮することもできるので、圧縮による画像の劣化が無く、画像品質の低下を防止することもできる。
【００３８】
（３）本発明の実施形態
図２は、本実施形態のカラー画像圧縮装置のブロック図である。
図２に示すように、カラー画像圧縮装置ＫＡは、処理対象の画像データを入力する入力装置１０と、前記画像データの各種処理を行うプログラム制御のデータ処理装置２０と、各種データを記憶する記憶装置３０と、圧縮データを展開して出力する出力装置４０と、を備えている。
【００３９】
データ処理装置２０は、ＲＧＢプレーン分割手段２１と、一次差分算出手段２２と、二次差分算出手段２３と、規則性有無検出手段２４と、圧縮方式選択手段２５と、不可逆圧縮手段２６と、可逆圧縮手段２７とを備える。
ＲＧＢプレーン分割手段２１は、処理対象の画像データをＲ，Ｇ，Ｂの各プレーンに分割する。
一次差分算出手段２２は、ＲＧＢプレーン分割手段２１が分割した各プレーンにおける隣接データの一次差分を算出する（図１参照）。
二次差分算出手段２３は、一次差分算出手段２２が算出した一次差分の隣接データの二次差分を算出する。
【００４０】
規則性有無検出手段２４は、二次差分算出手段２３が算出した隣接データの間におけるグラデーション系のカラー画像の規則性の有無を検出する。
圧縮方式選択手段２５は、図１に示すように、規則性有無検出手段２４が検出したデータにグラデーション系のカラー画像の規則性がある場合（例えば、二次差分が全て「０」の場合）には、前記画像データを可逆圧縮方式で圧縮し、前記検出したデータにグラデーション系のカラー画像の規則性がない場合には、前記画像データを不可逆圧縮方式で圧縮することを選択する。
不可逆圧縮手段２６としては、圧縮率が高く（数十分の一）、また、圧縮率を任意に調整できるＪＰＥＧ方式を用いる。
可逆圧縮手段２７としては、前記「カラー画像圧縮方式」を用いる。
【００４１】
即ち、前記圧縮方式選択手段２５は、二次差分の検出データに「グラデーション系のカラー画像の規則性がある」場合は、グラデーション系に特化した圧縮率の高い可逆圧縮方式（「カラー画像圧縮方式」）を採用し、伝送コストまたは媒体コストを抑える。逆に、二次差分の検出データに「グラデーション系のカラー画像の規則性がない」場合は、圧縮率の高い不可逆圧縮方式（例えば、ＪＰＥＧ方式）を採用する。
このようにすれば、グラデーション系のカラー画像の規則性のあるデータと規則性のないデータの双方を含む画像データ（グラデーション系のデータ）の全体を見ると、圧縮率を高くしても画像品質を高く維持できるので、伝送コストまたは媒体コストを低く抑制することが可能となる。
【００４２】
記憶装置３０は、入力画像データを記憶する入力画像データバッファ領域３１と、出力圧縮データを記憶しておく出力圧縮データバッファ領域３２と、圧縮判定処理（後述）で使用する圧縮方式判定処理用ワーク領域３３とを備える。
出力装置４０は、データ処理装置２０で圧縮され、伝送されてきたデータを復号展開する圧縮データ展開手段４１を備えており、展開したデータを画面（表示装置）などに表示する。
【００４３】
次に本実施形態の動作を、図３に示すフローチャート図を参照しつつ説明する。
ここでは、Ｒ，Ｇ，Ｂの各データがそれぞれ１バイト（８ビット）からなる２４ビットカラー画像の処理を例に説明する。
あらかじめＲ，Ｇ，Ｂの各プレーンに分割した後、図３に示すフローチャート図に従った処理を行う。
【００４４】
図３において、count， seq_c等の用語は、それぞれ以下の意味を持つ。
count：各プレーン共通で処理対象のデータのバイト位置を示すカウンタ
seq_c：第三のパターンの検出用カウンタ
R[x]，G[x]，B[x] ：各プレーンのx番目のデータ
Diff1_R[x]，Diff1_G，[x]，Diff1_B[x] ：x番目の一次差分データの保持配列
Diff2_R[x]，Diff2_G，[x]，Diff2_B[x] ：x番目の二次差分データの保持配列
これらのデータは、記憶装置３０の圧縮方式判定処理用ワーク３３に確保される。
【００４５】
以下、図３に示すフローチャート図の処理順に説明する。
ステップＳ１：カウンタ（count，seq_c）を初期化する。
ステップＳ２：各プレーンの１バイト目と０バイト目のデータの一次差分を求め、Diff1_R[1]，Diff1_G[1]，Diff1_B[1]に保持し、countを１インクリメントする。
ステップＳ３：各プレーンのcount+1バイト目とcountバイト目の一次差分を求め、Diff1_R[count]，Diff1_G[count]，Diff1_B[count]に保持する。
ステップＳ４：各プレーンでcount番目とcount-１番目の２つの一次差分データから二次差分を求め、二次差分データ保持配列に保持する。
【００４６】
ステップＳ５：もし、各プレーンの二次差分が等しいならば（例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの二次差分が、全て「０」であれば）、ステップＳ６に進む。そうでなければ、ステップＳ１２に進みカウンタseq_cを初期化する。
ステップＳ６：もし、二次差分の絶対値が１より小さいならば、ステップＳ7に進む。そうでなければ、ステップＳ１２に進む。
ステップＳ７：もし、二次差分が「０」ならば、グラデーション系と判別し終了する(ステップＳ２０)。即ち、グラデーション系に特化した可逆圧縮を行って圧縮率を高め（例えば、「カラー画像圧縮方式」を用いる）、伝送コストまたは媒体コストを抑制する。そうでなければ、ステップＳ８に進む。
【００４７】
ステップＳ８：もし、第三のパターン検出用カウンタseq_cが０ならば、ステップＳ１０に進み該カウンタseq_cを１インクリメントする。そうでなければステップＳ９に進む。
ステップＳ９：一つ前の二次差分値との合計が０ならば（例えば、二次差分「１」＋「−１」＝０）、第三のパターンの検出処理を継続するためにステップＳ１０に進む。そうでなければ、ステップＳ１２に進む。
ステップＳ１０：第三のパターン検出用カウンタseq_cを１インクリメントし、ステップＳ１１に進む。
ステップＳ１１：もし、第三のパターン検出用カウンタseq_cが２以上なら、第三のパターンを検出したものとして終了する(ステップＳ２０)。そうでなければ、ステップＳ１３に進む。
【００４８】
ステップＳ１２：パターン検出用カウンタseq_cをリセットする。（０に初期化）
ステップＳ１３：バイト位置カウンタcountを１インクリメントする。
ステップＳ１４：もしバイト位置カウンタcountが処理ブロック長（この場合は２４ビット）を超えた場合は、第四のパターンと判断し、終了する(ステップＳ２１)。そうでなければ、処理継続のためステップＳ３に進む。
【００４９】
ステップＳ２１：グラデーションパターンを検出して終了する。可逆圧縮処理（例えば、「カラー画像圧縮方式」）へ進む。
ステップＳ２１：グラデーションパターンを検出せず終了する。不可逆圧縮処理（例えば、ＪＰＥＧ方式）へ進む。
以上のようにして、二次差分のグラデーション系のカラー画像としての規則性の有無に基づいて圧縮方式を選択した後、可逆圧縮方式または不可逆圧縮方式を実施することで、適切な品質を確保した圧縮処理が可能となる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、不可逆圧縮と可逆圧縮を適切に選択することにより、伝送コストまたは媒体コストを抑制しつつ、展開時の品質を確保したカラー画像圧縮が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】グラデーション系のカラー画像の各要素におけるデータが、四つの増減パターンを持つことを示す図である。
【図２】本発明の実施形態を適用するカラー画像圧縮装置のブロック図である。
【図３】本発明のカラー画像圧縮装置の処理を説明するフローチャート図である。
【図４】「カラー画像圧縮方式」のカラー画像圧縮方法を説明するフローチャート図である。
【図５】「カラー画像圧縮方式」の実施形態で用いるコードブックであって、（ａ）はデータ圧縮のコードブック、（ｂ）はランレングス圧縮のコードブックである。
【図６】「カラー画像圧縮方式」のカラー画像圧縮方法を実施する画像圧縮装置のブロック図である。
【符号の説明】
ＫＡ カラー画像圧縮装置
１０ 入力装置
２０ データ処理装置
２１ ＲＧＢプレーン分割手段
２２ 一次差分算出手段
２３ 二次差分算出手段
２４ 規則性有無検出手段
２５ 圧縮方式選択手段
２６ 不可逆圧縮手段
２７ 可逆圧縮手段
３０ 記憶装置
３１ 入力画像データバッファ領域
３２ 出力圧縮データバッファ領域
３３ 圧縮方式判定処理ワーク
４０ 出力装置
４１ 圧縮データ展開手段
１００ 「カラー画像圧縮方式」を実施する画像圧縮装置
１１０ 入力装置
１２０ 出力装置
１３０ データ処理装置
１３１ 差分手段
１３２ ランレングス加算手段
１３３ データ圧縮手段
１４０ 記憶装置
１４１ 入力圧縮データバッファ領域
１４２ 出力圧縮データバッファ領域
Claims (6)
- ホスト装置上に存在する画像データを、伝送路または媒体を介して他の表示装置で表示する場合に、前記画像データをホスト装置側で圧縮し、前記表示装置上で展開するようにしたカラー画像圧縮装置において、
前記画像データをＲ，Ｇ，Ｂの各プレーンに分割するＲＧＢプレーン分割手段と、
該ＲＧＢプレーン分割手段が分割した各プレーンにおける隣接データの一次差分を算出する一次差分算出手段と、
該一次差分算出手段が算出した一次差分の隣接データの二次差分を算出する二次差分算出手段と、
該二次差分算出手段が算出した隣接データの間に規則性があるかどうかを検出する規則性有無検出手段と、
該規則性有無検出手段が検出したデータにグラデーション系のカラー画像の規則性がある場合には、前記画像データをグラデーション系のカラー画像として可逆圧縮方式で圧縮し、前記検出したデータにグラデーション系のカラー画像の規則性がない場合には、前記画像データを不可逆圧縮方式で圧縮することを選択する圧縮方式選択手段と
を備え、
前記可逆圧縮方式を、グラデーション系のカラー画像をＲＧＢの各プレーンに分割し、各プレーンにおける要素のデータに対する一次差分を算出し、さらに、一次差分に対する二次差分を算出して、該二次差分が零でないときに、当該二次差分を用いて、各プレーンを可変長符号化し、さらに、前記二次差分が連続して零となるときに、当該零の連続数を用いて、各プレーンを可変長符号化するカラー画像圧縮方式としたことを特徴とするカラー画像圧縮装置。 - 請求項１記載のカラー画像圧縮装置において、
前記規則性有無検出手段は、前記隣接データの二次差分が全て「０」であることを検出する手段であることを特徴とするカラー画像圧縮装置。 - 請求項１記載のカラー画像圧縮装置において、
前記規則性有無検出手段は、前記隣接データの二次差分の絶対値が全て絶対値「１」以下であることを検出する手段であることを特徴とするカラー画像圧縮装置。 - ホスト装置上に存在する画像データを、伝送路または媒体を介して他の表示装置で表示する場合に、前記画像データをホスト装置側で圧縮し、前記表示装置上で展開するようにしたカラー画像圧縮方法において、
前記画像データをＲ，Ｇ，Ｂの各プレーンに分割するステップと、
該分割した各プレーンにおける隣接データの一次差分を算出するステップと、
該算出した一次差分の隣接データの二次差分を算出するステップと、
該算出した隣接データの間に規則性があるかどうかを検出するステップと、
該検出したデータにグラデーション系のカラー画像の規則性がある場合には、前記画像データをグラデーション系のカラー画像として可逆圧縮方式で圧縮し、前記検出したデータにグラデーション系のカラー画像の規則性がない場合には、前記画像データを不可逆圧縮方式で圧縮するステップと
を有し、
前記可逆圧縮方式を、グラデーション系のカラー画像をＲＧＢの各プレーンに分割し、各プレーンにおける要素のデータに対する一次差分を算出し、さらに、一次差分に対する二次差分を算出して、該二次差分が零でないときに、当該二次差分を用いて、各プレーンを可変長符号化し、さらに、前記二次差分が連続して零となるときに、当該零の連続数を用いて、各プレーンを可変長符号化するカラー画像圧縮方式としたことを特徴とするカラー画像圧縮方法。 - 請求項４記載のカラー画像圧縮方法において、
前記規則性の有無を検出するステップは、前記隣接データの二次差分が全て「０」であることを検出するステップであることを特徴とするカラー画像圧縮方法。 - 請求項４記載のカラー画像圧縮方法において、
前記規則性の有無を検出するステップは、前記隣接データの二次差分の絶対値が全て「１」以下であることを検出するステップであることを特徴とするカラー画像圧縮方法。
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