JP4708885B2 - 符号化装置、携帯端末装置及びそれらに用いる画素色情報符号化方法 - Google Patents

Description

本発明は符号化装置、携帯端末装置及びそれらに用いる画素色情報符号化方法に関し、特にモバイル機器の画像表示に関する。

近年、携帯電話機に代表されるモバイル機器においては、そのカラー画像の表示能力が液晶部の大型化や背面液晶の搭載等に伴って、大幅に向上している。その反面、モバイル機器の小型化やハードコストの関係上、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）と同等の表示能力を有していないケースが多い。

上記のモバイル機器においては、カラー画像の表示をよりよくするために、そのモバイル機器に搭載されるカラー液晶表示装置自体の改良を行う技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の技術では、液晶パネルの改良によって、バックライトの消費電力を低減し、反射モードでの輝度や発色性を高めている。

特開２００３−２２２８５３号公報

上述した従来のモバイル機器では、小型化やハードコストの低減を図るために、カラー画像の表示能力が制限されているため、写真やアニメ画等の画像を忠実に再現することができないという問題がある。特に、モバイル機器の背面液晶は、正面液晶に比べて、同時発色数が少ないため、ユーザが準備した画像を表示させた時に色褪せて見える等、意図しない色で表示される場合がある。尚、これらの問題は上記の特許文献１に記載の技術では解決できない。

そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、機器の小型化やハードコストの低減を図っても、写真やアニメ画等の画像を忠実に再現することができる符号化装置、携帯端末装置及びそれらに用いる画素色情報符号化方法を提供することにある。

本発明による符号化装置は、カラー表示が可能な液晶モジュールを含む携帯端末装置に用いられる符号化装置であって、
前記携帯端末装置への入力画像の全画素を３次元空間にプロットしてヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
前記ビストグラム作成手段で作成されたヒストグラムから色再現性の高い減色表示処理を実現するためのコードブックを作成するコードブック作成手段と、
前記コードブック作成手段で作成された前記コードブックを基に前記入力画像の全画素に対してベクトル量子化処理を行うベクトル量子化処理手段とを備え、
前記コードブック作成手段は、前記コードブックのコードベクトル数を決定するコードベクトル数決定手段と、そのコードベクトル数に基づいて前記ヒストグラム空間を複数のクラスタに分割するクラスタ分割手段と、前記クラスタ分割手段で分割された各クラスタ内でのＲＧＢ各パラメータの平均値を計算するパラメータ平均値計算手段と、その処理結果を基にベクトル間距離が最も近いベクトルを有するクラスタを統合するクラスタ統合手段と、前記ヒストグラム内のクラスタ数が前記コードベクトル数と同じになった時に前記複数のクラスタ各々のＲＧＢ値をコードベクトルとして設定するコードベクトル設定手段とを含んでいる。

本発明による携帯端末装置は、カラー表示が可能な液晶モジュールを含む携帯端末装置であって、
自装置への入力画像の全画素を３次元空間にプロットしてヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
前記ビストグラム作成手段で作成されたヒストグラムから色再現性の高い減色表示処理を実現するためのコードブックを作成するコードブック作成手段と、
前記コードブック作成手段で作成された前記コードブックを基に前記入力画像の全画素に対してベクトル量子化処理を行うベクトル量子化処理手段とを備え、
前記コードブック作成手段は、前記コードブックのコードベクトル数を決定するコードベクトル数決定手段と、そのコードベクトル数に基づいて前記ヒストグラム空間を複数のクラスタに分割するクラスタ分割手段と、前記クラスタ分割手段で分割された各クラスタ内でのＲＧＢ各パラメータの平均値を計算するパラメータ平均値計算手段と、その処理結果を基にベクトル間距離が最も近いベクトルを有するクラスタを統合するクラスタ統合手段と、前記ヒストグラム内のクラスタ数が前記コードベクトル数と同じになった時に前記複数のクラスタ各々のＲＧＢ値をコードベクトルとして設定するコードベクトル設定手段とを含んでいる。

本発明による画素色情報符号化方法は、カラー表示が可能な液晶モジュールを含む携帯端末装置に用いられる画素色情報符号化方法であって、
前記携帯端末装置が、前記携帯端末装置への入力画像の全画素を３次元空間にプロットしてヒストグラムを作成する第１の処理と、前記第１の処理で作成されたヒストグラムから色再現性の高い減色表示処理を実現するためのコードブックを作成する第２の処理と、前記第２の処理で作成された前記コードブックを基に前記入力画像の全画素に対してベクトル量子化処理を行う第３の処理とを実行し、
前記第２の処理が、前記コードブックのコードベクトル数を決定する処理と、そのコードベクトル数に基づいて前記ヒストグラム空間を複数のクラスタに分割する処理と、この分割された各クラスタ内でのＲＧＢ各パラメータの平均値を計算する処理と、その処理結果を基にベクトル間距離が最も近いベクトルを有するクラスタを統合する処理と、前記ヒストグラム内のクラスタ数が前記コードベクトル数と同じになった時に前記複数のクラスタ各々のＲＧＢ値をコードベクトルとして設定する処理とを含んでいる。

すなわち、本発明の符号化装置は、冗長性のあるデータを１つのコードで符号化することによって、色を再生する時に、画素データに格納されている番号でコードブック内のコードを指定するだけなので、画素データが２４ビットデータの色をＸビット長（Ｘ＝２４以下の任意の数）の画素データで表現することが可能となる。

また、本発明の符号化装置は、コードブックの作成にニューラルネットや学習系列を使用しないため、コードブックの作成処理を早く行うことが可能となり、その処理結果は入力ベクトル空間に依存しない。よって、本発明の符号化装置では、携帯電話機等の携帯端末装置に用いられることで、少ない色数で写真やアニメ画等の画像を忠実に再現することが可能となり、高性能の液晶でなくても、原画像の色を再現することが可能となる。

本発明は、以下に述べるような構成及び動作とすることで、機器の小型化やハードコストの低減を図っても、写真やアニメ画等の画像を忠実に再現することができるという効果が得られる。

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例による符号化装置の構成を示すブロック図である。図１において、本発明の一実施例による符号化装置は３Ｄヒストグラム作成部１と、コードブック作成部２と、ベクトル量子化処理部３とから構成されている。

コードブック作成部２はコードベクトル数決定部２１と、クラスタ分割部２２と、パラメータ平均値計算部２３と、クラスタ統合部２４と、コードベクトル設定部２５とから構成されている。

図２は本発明の一実施例による符号化装置の動作を示す図であり、図３は本発明の一実施例による符号化装置の動作を示すフローチャートであり、図４は図１のコードブック作成部２によるコードブック作成処理を示すフローチャートである。これら図１〜図４を参照して本発明の一実施例による符号化装置の動作について説明する。

本実施例では、２４ｂｉｔカラー画像である入力画像（処理対象画像）に対して、２４ｂｉｔデータの色合いを保持して１６ｂｉｔ長データで表現している。この１６ｂｉｔ長データで表現するための符号化手順について説明する。

入力画像の各画素の情報には、（ｒ，ｇ，ｂ）が格納されている。ここで、０≦ｒ≦２５５，０≦ｇ≦２５５，０≦ｂ≦２５５である。３Ｄヒストグラム作成部１はこの入力画像の全画素を３Ｄ（３次元）空間（２４ｂｉｔカラー空間）にプロットし、ヒストグラムを作成してコードブック作成部２に渡す（図３ステップＳ１）。

コードブック作成部２は３Ｄヒストグラム作成部１で作成されたヒストグラムからコードブックを作成する（図３ステップＳ２）。この場合、コードブック作成部２では、まず、コードベクトル数決定部２１がコードベクトル数［コードベクトル数：ｋ（０＜ｋ≦２²⁴）］を決定し（図４ステップＳ１１）、クラスタ分割部２２がそのコードベクトル数に基づいてヒストグラム空間をｋ×ｌ×ｍ個のクラスタに分割する（図４ステップＳ１２）。ここで、クラスタ分割部２２は入力ベクトル空間（ＲＧＢ）において、Ｒをｋ等分、Ｇをｌ等分、Ｂをｍ等分する（０＜ｋ≦２５５，０＜ｌ≦２５５，０＜ｍ≦２５５）。

パラメータ平均値計算部２３はクラスタ分割部２２で分割された各クラスタ内でのＲＧＢ各パラメータの平均値を計算する（図４ステップＳ１３）。その後に、クラスタ統合部２４はベクトル間距離が最も近いベクトルを有するクラスタを統合する（図４ステップＳ１４）。これによって、色１，色２，色３，・・・各々は２ｂｉｔカラー空間にプロットされるので、入力画像の各座標の色情報は、コードブック中で最もベクトル間距離が小さいコードベクトルに近似される。

コードベクトル設定部２５はヒストグラム内のクラスタ数がコードベクトルと同じになると（図４ステップＳ１５）、各クラスタのＲＧＢ値をコードベクトルとして設定し（図４ステップＳ１６）、その結果をコードブックとして出力する（図４ステップＳ１７）。ここで、コードブックは統合後の各色データが登録された系となる。

ベクトル量子化処理部３は、コードブック作成部２で作成されたコードブックを基に全画素に対してベクトル量子化処理を行い（図３ステップＳ３）、ベクトル量子化処理の結果を符号化結果として出力する（図３ステップＳ４）。これによって、入力画像の画素の色情報はコードベクトルナンバで出力されることとなる。

つまり、入力画像の画素の色情報は、コードブック中のどのコードベクトルの色に近いか、ベクトル計算で算出され、このベクトル計算の結果、コードベクトルの番号（コードベクトルナンバ）が画素情報として割り当てられる。上記の処理は入力画像の全画素に対して行われる。本実施例では、色つきのセルのみ量子化対象としている。

この場合、各画素の情報にはコードブックの番号ｇ（０≦ｇ≦ｘ，ｘは任意の整数）が格納されている。例えば、入力画像を２５６階調で表現したい場合には、量子化レベルは２５６となり、ｇ＝２５６となる。

入力画像を表示する際に、色を再生する場合には、各画素の情報に格納されている番号（コードベクトルナンバ）でコードブック内のコードを指定するだけでよい。例えば、２４ｂｉｔカラー画像である入力画像は、２４ｂｉｔデータの色合いを保持して１６ｂｉｔ長データで表現されることとなる。

このように、本実施例では、２４ビット長の画像データを任意のビット長のデータに圧縮することができる。また、本実施例では、冗長部（色変化量の小さい部分）を削減するため、情報量削減による視覚的変化は小さい。

さらに、本実施例では、画素単位で量子化処理を行うため、色情報再生時、ブロックノイズが発生しない。さらにまた、本実施例では、入力画像の色分布を保持しつつ、任意の色数で画像を表現することができ、色再現性の高い減色表示処理を実現することができる。よって、本実施例では、上記の符号化装置を搭載することで、機器の小型化やハードコストの低減を図っても、写真やアニメ画等の画像を忠実に再現することができる。

本発明の一実施例による符号化装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例による符号化装置の動作を示す図である。 本発明の一実施例による符号化装置の動作を示すフローチャートである。 図１のコードブック作成部２によるコードブック作成処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ３Ｄヒストグラム作成部
２ コードブック作成部
３ ベクトル量子化処理部
２１ コードベクトル数決定部
２２ クラスタ分割部
２３ パラメータ平均値計算部
２４ クラスタ統合部
２５ コードベクトル設定部

Claims (9)

1. カラー表示が可能な液晶モジュールを含む携帯端末装置に用いられる符号化装置であって、
   前記携帯端末装置への入力画像の全画素を３次元空間にプロットしてヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
   前記ビストグラム作成手段で作成されたヒストグラムから色再現性の高い減色表示処理を実現するためのコードブックを作成するコードブック作成手段と、
   前記コードブック作成手段で作成された前記コードブックを基に前記入力画像の全画素に対してベクトル量子化処理を行うベクトル量子化処理手段とを有し、
   前記コードブック作成手段は、前記コードブックのコードベクトル数を決定するコードベクトル数決定手段と、そのコードベクトル数に基づいて前記ヒストグラム空間を複数のクラスタに分割するクラスタ分割手段と、前記クラスタ分割手段で分割された各クラスタ内でのＲＧＢ各パラメータの平均値を計算するパラメータ平均値計算手段と、その処理結果を基にベクトル間距離が最も近いベクトルを有するクラスタを統合するクラスタ統合手段と、前記ヒストグラム内のクラスタ数が前記コードベクトル数と同じになった時に前記複数のクラスタ各々のＲＧＢ値をコードベクトルとして設定するコードベクトル設定手段とを含むことを特徴とする符号化装置。
2. 前記ビストグラム作成手段は、前記入力画像の全画素を２４ビットカラー空間にプロットして前記ヒストグラムを作成することを特徴とする請求項１記載の符号化装置。
3. 前記ベクトル量子化処理手段は、入力画像の画素の色情報を前記コードブック中のどのコードベクトルの色に近いか、ベクトル計算で算出し、このベクトル計算の結果、コードベクトルの番号を示すコードベクトルナンバを画素情報として割り当てることを特徴とする請求項１または請求項２記載の符号化装置。
4. カラー表示が可能な液晶モジュールを含む携帯端末装置であって、
   自装置への入力画像の全画素を３次元空間にプロットしてヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
   前記ビストグラム作成手段で作成されたヒストグラムから色再現性の高い減色表示処理を実現するためのコードブックを作成するコードブック作成手段と、
   前記コードブック作成手段で作成された前記コードブックを基に前記入力画像の全画素に対してベクトル量子化処理を行うベクトル量子化処理手段とを有し、
   前記コードブック作成手段は、前記コードブックのコードベクトル数を決定するコードベクトル数決定手段と、そのコードベクトル数に基づいて前記ヒストグラム空間を複数のクラスタに分割するクラスタ分割手段と、前記クラスタ分割手段で分割された各クラスタ内でのＲＧＢ各パラメータの平均値を計算するパラメータ平均値計算手段と、その処理結果を基にベクトル間距離が最も近いベクトルを有するクラスタを統合するクラスタ統合手段と、前記ヒストグラム内のクラスタ数が前記コードベクトル数と同じになった時に前記複数のクラスタ各々のＲＧＢ値をコードベクトルとして設定するコードベクトル設定手段とを含むことを特徴とする携帯端末装置。
5. 前記ビストグラム作成手段は、前記入力画像の全画素を２４ビットカラー空間にプロットして前記ヒストグラムを作成することを特徴とする請求項４記載の携帯端末装置。
6. 前記ベクトル量子化処理手段は、入力画像の画素の色情報を前記コードブック中のどのコードベクトルの色に近いか、ベクトル計算で算出し、このベクトル計算の結果、コードベクトルの番号を示すコードベクトルナンバを画素情報として割り当てることを特徴とする請求項４または請求項５記載の携帯端末装置。
7. カラー表示が可能な液晶モジュールを含む携帯端末装置に用いられる画素色情報符号化方法であって、
   前記携帯端末装置が、前記携帯端末装置への入力画像の全画素を３次元空間にプロットしてヒストグラムを作成する第１の処理と、前記第１の処理で作成されたヒストグラムから色再現性の高い減色表示処理を実現するためのコードブックを作成する第２の処理と、前記第２の処理で作成された前記コードブックを基に前記入力画像の全画素に対してベクトル量子化処理を行う第３の処理とを実行し、
   前記第２の処理が、前記コードブックのコードベクトル数を決定する処理と、そのコードベクトル数に基づいて前記ヒストグラム空間を複数のクラスタに分割する処理と、この分割された各クラスタ内でのＲＧＢ各パラメータの平均値を計算する処理と、その処理結果を基にベクトル間距離が最も近いベクトルを有するクラスタを統合する処理と、前記ヒストグラム内のクラスタ数が前記コードベクトル数と同じになった時に前記複数のクラスタ各々のＲＧＢ値をコードベクトルとして設定する処理とを含むことを特徴とする画素色情報符号化方法。
8. 前記第１の処理は、前記入力画像の全画素を２４ビットカラー空間にプロットして前記ヒストグラムを作成することを特徴とする請求項７記載の画素色情報符号化方法。
9. 前記第３の処理において、入力画像の画素の色情報を前記コードブック中のどのコードベクトルの色に近いか、ベクトル計算で算出し、このベクトル計算の結果、コードベクトルの番号を示すコードベクトルナンバを画素情報として割り当てることを特徴とする請求項７または請求項８記載の画素色情報符号化方法。

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