JPH01135266A - カラー画像データ変換方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分計］ 本発明はカラー画像データ変換方式、特に符号化された
カラー画像データに対して符号化及び復号化を行い、画
像の変換をするカラー画像データ変換方式に関するもの
である。

［従来の技術］ 従来より、画像の伝送若しくは蓄積の際に、その効率を
考慮して、符号化により冗長度を圧縮抑圧するのが一般
的である。白黒及び２値画像は勿論のこと、カラー画像
等も情報量が膨大となり、その符号化は必須となる。特
に、カラー画像の場合は情報量も多いから効率的な符号
化法の実現が望まれている。

又一方で、ファクシミリ、電子ファイル。

複写機等において、バッファメモリ等に伝送又は蓄積さ
れたデータに対して、構造変換、明度変換２色変換等を
行う必要がある場合がある。

この様な場合、符号化されたデータのままで変換する事
が効率的で望ましい。しかし、これまでの符号化法では
、符号化されたカラー画像データを直接変換する事はで
きなかった。

そこで、従来この様な必要性が生じた場合、ファクシミ
リ等においては、受は取り側から変換に関する情報を送
り側へ伝え、送り側は変換した上で再送するようにして
いた。従って、この場合は当然の事ながら多くの時間を
要し、相互通信の内容も複雑になるという欠点があった
。また、電子ファイル等においては、上記の手段が使え
ないため、符号化されたデータを一旦復号化し、復号し
たデータを変換するという手順を取らざるを得ない事に
よる処理の繰返しによる画質の劣化や、ワーキングメモ
リーが必要等による符号化データを取り扱う長所が生か
されていなかった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、上述従来例の欠点を除去するために提案され
たもので、その目的は符号化されたカラー画像データを
そのまま変換するようなカラー画像データ変換方式を提
案する点にある。

［問題点を解決するための手段］ 上記課題を達成するための本発明の構成は、画像情報に
対して直交変換を用い、符号化及び復号化を行う方式で
あって、 復号化の際の逆直交変換時に、符号化した際の直交行列
とは異なる直交行列を用いる。

［作用コ 上記構成において、復号化の際の逆直交変換時に、符号
化した際の直交行列とは異なる直交行列を用いることに
より、画像データの一要素をそのまま変換加工する。

［実施例］ 以下添付図面を参照しつつ本発明に係る実施例を詳細に
説明する。

〈実施例の原理〉 ＲＧＢ表色系によるカラー情報は、ＲＧＢ信号間の相関
が強いために、Ｊ　Ｇ、Ｂ夫々単独で圧縮符号化すると
欠落する情報が多くなるという性質を有する。そのため
、ＲＧＢ信号系は圧縮符号化には向かない。そこで、本
実施例では、ＲＧＢ３原色系のカラー画像データを信号
量相関のより少ない表色系に変換し、この新たな表色系
のカラー画像データを、小ブロックに切出す。そして、
第２図（ａ）に示した如く、このブロック毎に圧縮符号
化するものである。

第２図（ａ）中、Ｌはブロック内の明度に関する明度情
報を、Ｓはブロック内におけるエツジ等の構造に関する
構造情報を、Ｃはブロック内の色に関する色情報を表わ
す。このように、ＲＧＢ表色系のカラー画像データから
、明度情報、構造情報９色情報を抽出して符号化するこ
とにより、高能率の圧縮符号化が達成される。

更に、上記のように符号化処理されたカラー画像データ
を変換処理する場合、例えば、構造のみを変換する場合
は第２図（ｂ）のように構造情報部分のみを変換処理す
ればよく、明度のみを変換する場合は第３図のように明
度情報部分のみを変換処理すればよく、又、色変換する
場合は第４図のように色情報部分のみを変換すればよい
ことになり、前述した従来の欠点は解消する。

さて、信号量相関の少ない表色系として、以下説明する
実施例では、ＣＩＥ１９７６均等色空間のＬ”　ａ’　
ｂ”表色系を採用する。

＜ＲＧＢ−４Ｌ’　ａ’　ｂ”　への変換〉第５図（ａ
）〜（ｃ）は、対象画像におけるＲＧＢ系−＊Ｌ”ａ”
ｂ”系への変換及び４×４ブロツクの切り出しの様子を
示している。２０１は原稿であり、原稿２０１中には「
Ａ」の文字が描かれている。２０２はブロックであり、
原稿の隅から順に４×４サイズで切り出されて行く。

２０３は前記文字「Ａｊ上にかかったブロックの１つで
あり、エッヂ部が含まれた場合を示す。

第５図（ｂ）はブロック２０３のＲＧＢ別のカラー画像
データの分布を示し、特にブロック２０３の文字が赤文
字であった場合を示す。その場合のＲＧＢ３原色は、図
の様になり、Ｒにたけエツジが現われる。第５図（Ｃ）
は第５図（ｂ）に示したＲＧＢ信号をＬ”　ａ”　ｂ”
に変換した場合を示す。図中、Ｌ、−Ｌ、等はブロック
中のし”成分を示す。尚、添字中の、〜１等は便宜的に
１０〜１５を表わす。

ここで、ＲＧＢからＬＩＩ　ａ　ＩＩ　ｂ　”信号に変
換する変換式を以下に示す。

Ｘ＝Ｘ、Ｒ十Ｘ、Ｇ＋ＸｂＢ Ｙ＝ＹｒＲ＋Ｙ、Ｇ＋Ｙ、Ｂ Ｚ＝Ｚ、Ｒ＋Ｚ、Ｇ＋Ｚ、Ｂ 但し、Ｘ　ｒ、　Ｘ　ｇ　、　Ｘ　ｂ　、　Ｙ　、　、
　Ｙ　ｇ　、Ｙ　ｂ　、Ｚ　ｂ等は定数である。

これより、 Ｌ　”　＝　　１１６・（Ｙ　／　Ｙ　ｏ）　”３１６
ａ”　　＝　　５ｏｏ・（ｘ、’　Ｘｏ）”３−　　（
ｙ／ｙｏ）”３ｂ”　　＝　　２００−（Ｙ／ＹＯ）”
３−　　（Ｚ／２０ν／３但し、Ｘ　ｏ　、　Ｙ　ｏ　
、　Ｚ　ｏは基準白色光の値であり、Ｙ／Ｙｏ＞　　０
．００８８５６　とする。

〈Ｌ″の圧縮符号化〉 Ｌ″ａ″ｂ″系は信号量相関の少ない事は述べた。この
Ｌ’　ａ″ｂ１系から第２図に示したような符号化には
直交変換、特にＨａｄａｍａｒｄ変換。

離散的ＣＯＳ変換が適している。即ち、Ｌ″は明度情報
の他に構造情報も含んでいるから、上記直交変換を施せ
ば、Ｌ″から明度情報成分と構造情報成分か抽出される
。以下の実施例では、これらの直交変換のうち、２次の
Ｈａｄａｍａｒｄ変換を用いる。−殻内な２次Ｈａｄａ
ｍａｒｄ変換は、（Ｆ）　＝　（１／ｍ−ｎ　）”’（
Ｈ）（Ｌ）（ＨＴ）で表わされる。ここで、 （Ｌ）　　：　　ｍｘｎの元マトリクス（Ｈ）　　：　
　Ｈａｄａｍａｒｄマトリクス（ＨＴ）：　　　（Ｈ）
の転置行列 （Ｆ）：ｍｘｎの変換後のマトリクス である。

ここで、 として、（Ｌ）を前述のＬ”　ａ’　ｂ”系のＬ′とす
れば、（Ｆ）は（Ｌ）からＨａｄａｍａｒｄ変換して得
た、明度情報、構造情報抽出された画像データな表わこ
とになる。この場合、（１７ｍｎ）ｌ／２−４となる。

又、便宜上、（Ｌ）（Ｆ）をヘクトル表示で行なえば、
上式は、 Ｆ＋　　−（１／４）ΣＨＩＪＬＪ 但し、ｉ＝ｏ〜１５（即ち、。〜Ｆ）で、ＨＩＪは１６
　ｘ　１６　　Ｈａｄａｍａｒｄマトリクスを表わす。

従って、上式は となる。尚、Ｈａｄａｍａｒｄマトリクス中の＋は１を
、−は−１を表わす。

上式からも分かるようにＦ。はブロック内の平均明度、
即ち、ブロックの明度情報を表わす。

又、Ｆｏ以外のＦｌ　　（ｉ＝１〜Ｆ）によりブロック
に含まれるエツジ等の構造情報を表わす。

〈符号化回路の実施例〉 第１図は本発明に係る符号化の実施例を示している。３
０１は入力されたＲＧＢ信号をブロック切り出しの為に
一時蓄える４ラインのバッファである。即ち、−旦蓄え
られた４ライン分の信号を、４×４のサイズで読み出す
事により、ブロック切り出しを行う。３０２は、ＲＧＢ
→Ｌ”ａ”ｂ”変換を行う回路であり、先に示した変換
式に基づき変換される。その具体例を示したのが第６図
の回路であり、変換は第６図の４０１゜４０２．４０３
のルックアップテーブル方式により実現可能である。３
０３は、Ｌ”　ａ”　ｂ″変換部３０２からのＬ”出力
であり、第５図（Ｃ）に示したＬｌのブロックし。、Ｌ
ｌ、・・・、Ｌｒの順に出力される信号である。

第１図の３０４は直交変換部であり、直交変換としてＨ
ａｄａｍａｒｄ変換を行う場合の具体的回路を第７図に
示す。第７図において、４１０はマトリクス演算を行う
際の行方向のアドレスを発生するＨａｄａｍａｒｄマト
リクスアドレス発生器であり、上記マトリクス演算を行
うために、入力のしＩに同期してＨＩＪを出力する。４
１１等は人力ＬｌにＨａｄａｍａｒｄ行列の係数を乗算
して出力するルックアップテーブル（ＬＵＴ）であり、
上記マトリクス演算を行うために、Ｈａｄａｍａｒｄマ
トリクスアドレス発生器４１０が入力の１．＋　に同期
してルックアップテーブルをアドレスすると、ルックア
ップテーブルでは、Ｈａｄａｍａｒｄ係数が出力される
と共に、ＬＩ　と　Ｈａｄａｍａｒｄ係数の乗算が行わ
れる。

４１２は累積加算を行う加算器であり、例えば加算器４
１１では、Ｌｏ　＋Ｌ＋　＋Ｌ２＋・・・＋Ｌ。

が演算される。４１３は　１／４除算器である。

以下、４１５〜４１８は同様であり、計１６組存在する
。即ち、Ｆ＋毎に存在し、以下の様な演算が実行される
。

Ｆｏ＝　１７４（Ｌｏ＋Ｌ１＋Ｌ２＋・・・十ＬＦ）Ｆ
ｙ　＝　　１／４　（Ｌｏ　　　ＬＩ　　　Ｌ２　＋−
十ＬＦ　）第１図中、３０５はこの出の内のＦ。であり
、これは前述したようにブロックの明度を代表する係数
である。３０７はこれを量子化する量子化器で、Ｆｏの
１０ビツトを８ビツトに量子化し、Ｌ（明度情報）３０
８を出力する。

３０６はＦｏ以外のＦ　Ｉ””’　Ｆ　Ｆの係数であり
、これは前述したようにブロックに含まれるエツヂの構
造を代表する係数であり、量子化器３０９により１２ビ
ツトにコード化される。即ち、構造情報（Ｓ）として事
前に定めた４０９６種のパターンに丸められる事となる
。

第１図の３１１，３１２は各々Ｌ”　ａ’　ｂ”変換器
３０２の出力であるａｍ、ｂ＊の夫々についてブロック
平均をとる平均回路であり、加算器と除算器で構成され
る。３１３は、ａ″ｂ′″のブロック平均値をまとめて
量子化する量子化器であり、１２ビツトの色情報（Ｃ）
に量子化する。

尚、３０７，３０９，３１３のいずれの量子化器も通常
、ベクトル量子化器で構成されれば効率が良いことが知
られている。

第１図の３１５は、これまで説明した明度情報（Ｌ）３
０８．構造情報（Ｓ）３１０、色情報（Ｃ）３１４を一
つの符号にまとめるマルチプレクサである。３１６はこ
れの出力信号、即ち、第２図（ａ）に示した符号化コー
ドである。これが、伝送路又は蓄積器に送られる事にな
る。そして、このように符号化されたカラー画像データ
は高能率に圧縮されたものであると同時に、次に述べる
データ変換に対しても、データ変換が簡単になる等、そ
の特長を大いに発揮する。

〈データ変換＝復号化〉 第２図（ｂ）に関連して説明したとおり、第２図（ａ）
のように符号化されたカラー画像データは、各情報毎の
変換に好都合である。

本実施例では、構造情報変換の一つである画像の９０°
回転手法について述べる。この手法は、復号時に行うも
のである。

く復号時に行う９０°回転〉 第８図中、３２０は伝送路又は蓄積器、３２１はマルチ
プレクサ３１５と逆の作用を施すＤＭＵＸ（デマルチプ
レクサ）である。即ち、シリアルの明度情報１色情報、
構造情報等を、パラレルに変換する。３２２は、復号さ
れたデータＬ。′〜Ｌ、′に対して、逆直交変換である
逆アダマール変換を施す際のアダマール行列の要素を発
生するアダマール行列ジェネレータである。アダマール
行列ジェネレータ３２２に入力する３２３は、９０°回
転の有無を指示するものである。３３９は伝送路又は蓄
電器に設けられている最低１画面分のバッファメモリ部
のアドレス管理部である。

第８図の３２５は直交逆変換器であり、符号時に使用し
た第１図の直交変換器３０４と同じハードで構成可能な
ものである。又、３２６は構造情報（Ｓ）の復号用、３
２７はその出力、３２８．３２９は各々ａ”　ｂ”復号
用、３３０゜３３１．３３２は各々復号されたＬ′″ａ
＊　ｂ＋＋信号であり、３３３，３３５，３３７は各々
Ｙ（イエロー）９Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）復号の
為の復号ＬＵＴ、３３４，３３６，３３８は復号された
Ｙ、Ｍ、Ｃの出力ラインである。このようにして、構造
の変換が簡単に行われる。

以下に動作について説明する。

第９図は元データＸとアダマール変換後のデータＹの例
であり、第１０図（ａ）、（ｂ）はアダマール変換によ
る対称性の説明図である。

第１０図（ａ）のＸに対して、矢印の方向に回転したも
のが第１０図（ｂ）のＸである。一方、アダマール変換
後のデータＹの第１０図（ａ）と（ｂ）との関係はＡ′
軸に対して鏡像の関係にある。即ち、第２図（ｂ）の構
造情報について被変換情報とＡ′軸鏡像にある情報とを
置換することで、明度１色度を保存したまま画像の９０
゜回転が可能となる。

この様子を示しているのが第１１図である。

図中ａは元画像てあり第１０図（ａ）、（ｂ）で説明し
た処理により得られた画像がｂてあり、ａの鏡像となっ
ている。但し、図中矢印で示しているのは走査方向であ
り、伝送路又は蓄積器３２０へ書き込まれる方向とは異
なっている（書き込み時は水平方向）、これを操作する
のがバッファメモリアドレス管理部３３９である。

この様にして得られた鏡像に対して、プリンタへ出力す
る際のバッファメモリ（ラインメモリ又はページメモリ
）への書き込み、読み出し方向を逆にすることで、鏡像
を正しい位置の像に修正する。即ち、第１１図のＣに示
す矢印の方向に読み出された画像データを、プリンタで
はｄに示す矢印の方向に印字する。

次に、鏡像を作る具体的手法を説明する。この操作は逆
アダマール変換時に行うものであり、通常は次式で表さ
れる。

ここで、アダマール行列の行の順序を入れかえること、
第１０図（ａ）、（ｂ）で示した鏡像が得られる。

即ち、 となり、通常のアダマール行列では、 となるが、鏡像が得られる様に行を入れかえたアダマー
ル行列では、 となり、第１０図（ａ）、（ｂ）の通りである。

このようなアダマール行列を発生するのかアダマール行
列ジェネレータであり、ＲＯＭで簡単に構成可能である
。

〈変形例〉 以上説明してきた実施例では、Ｌ”　ａ”　ｂ”で示し
たが、Ｌ”　ｕ”　ｖ’　、又はＮＴＳＣ方式のＹＩＱ
、ＰＡＬ、又はＹＵＶ等でも対応可能である。

また、直交変換はＨａｄａｍａｒｄ変換で示したが、離
散的ＣＯＳ変換、又はスラント変換等でも可能である。

また量子化器はベクトル量子化と記したが、特に限定は
しない。尚、明度情報り、構造情報Ｓ１色情報Ｃのビッ
ト配分も、前述の実施例に示したものに限らない。

また人力信号はＲＧＢに限らず、センサによってはＹＧ
Ｃ等の入力も考えられる。

又、第１図中、ａ″ｂ″は平均値で代表するようにした
が、もつと詳細に保存しても良い。

更に、本実施例では、直交逆変換で構造変換を行う例を
示したが、第８図に示すように直交逆変換部３２５には
明度情報（Ｌ）も入力されており、明度情報の変換も可
能である。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれは、カラー画像データ
は明度、構造１色度各々を代表する要素に分離・符号化
され、符号化データのまま変換加工することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る符号化回路の構成図、 第２図（ａ）は本実施例の符号化により符号化されたカ
ラー画像データの構成を示す図、第２図（ｂ）は構造変
換において、データ加工する部分を示す図、 第３図、第４図はそれぞれ明度変換１色変換において、
データ加工する部分を示す図、第５図（ａ）は実施例中
のカラー画像データの一例を示す図、 第５図（ｂ）、（Ｃ）は夫々、カラー画像データのエツ
ジ部分をＲＧＢ又はＬ′″ａ”　ｂ’で表わしたときの
図、 第６図はＬ″ａ″ｂ″変換部の構成図、第７図は直交変
換部の構成図、 第８図は構造変換を行って復号化する回路図、第９図は
構造変換の一つ、９０°回転の様子を示す図、 第１０図（ａ）、（ｂ）はアダマール変換による対称性
の説明図、 第１１図は一連の処理を示す図である。 図中、３０２−・−Ｌ”　ａ’　ｂ”変換部、３０４　
・・・直交変換部、３０７，３０９，３１３・・・量子
化部、３１１・・・ａ″平均部、３１２・・・ｂ゛平均
部、３１５・・・ＭＵＸ、３２０・・・伝送路又は蓄積
器、３２１・・・ＤＭＵＸ、３２２・・・アダマール行
列ジェネレータ、３２５・・・直交逆変換部、３２６・
・・Ｙ復号ＬＵＴ、３２８−ａ”復号ＬＵＴ。 ３２９・・・ｂ１復号ＬＵＴ、３３３・・・Ｙ復号ＬＵ
Ｔ、３３５・・・Ｍ復号ＬＵＴ、３３７・・・Ｃ復号Ｌ
ＵＴ、３３９・・・バッファメモリ・アドレス管理部で
ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像情報に対して直交変換を用い、符号化及び復
   号化を行う方式において、 復号化の際の逆直交変換時に、符号化した際の直交行列
   とは異なる直交行列を用いることを特徴とするカラー画
   像データ変換方式。
2. （２）直交変換行列の行を入れかえる手段を備え、前記
   ２つの直交行列は被符号化情報と復号化情報が互いに鏡
   像関係になるように入れかえられている事を特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のカラー画像データ変換方式
   。