JPH02288585A

JPH02288585A - カラー画像の符号化方法

Info

Publication number: JPH02288585A
Application number: JP1109335A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Kodera; 宏曄小寺; Katsuhiro Kanamori; 克洋金森; Teruo Fumoto; 麓　照夫
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1990-11-28

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】産業上の利用分野本発明は、カラー画像情報の３色信号を単色信号のみに
より符号化圧縮して表示するカラー画像の符号化方法に
関するものである。

従来の技術従来の画像圧縮方法としては、例えば下記文献（１１，
（２１に示すように、濃淡画像に関しては、ＤＰＣＭ符
号化方法、アダマール変換や離散的コサイン変換などの
直交変換を用いたもの、差分ブロック符号化法やベクト
ル符号化法、ビットプレーン符号化法など、種々の方式
があり、これらは主として、画像情報の空間的な冗長性
の除去に注目した圧縮方法である。一方カラー情報に関
しては、輝度−色差分離符号化法や輝度変化の大なる部
分でのみ色信号の変化を伝送するプラトー符号化法、均
等知覚色空間での符号化法など、色情報の性質を利用し
た符号化法が開発されている。

文献（１）テレビジョン学会誌：論文特集”高能率符号
化技術とその応用”、第３９巻第１０号（１９８５，１
０）文献（２）小林、山車：”カラーファクシミリ信号の高
圧縮符号化方式”９画像電子学会誌。

第１５巻第４号、ＩＩＬ２２５（１９８６，１０）発明
が解決しようとする課題しかしながら、これら従来の符号化法の多くは。

色情報を３原色理論の立場から３つの独立した濃淡情報
として取扱っており、３色信号間の相関性については余
り考慮されていない。輝度・色差分離符号化方法にして
も、色差信号は輝度信号に比べて狭帯域でよいという視
覚の空間周波数特性は利用されているものの、３色信号
そのものの相関性には立入っていない。

このため、従来のカラー画像情報の符号化法は。

一般に符号化の手続きが複雑で、かつ画素の空間的な２
次元配列の冗長性に着目しているため、予測誤差が画像
の解像度劣化を招くなどの欠点があった０本発明はこれらの問題点を解決した簡便で効果的な新し
いカラー画像の符号化方法を提供するものである。

課題を解決するための手段本発明は、カラー画像をＭｘＮ画素を１ブロックとする
複数のブロックに分割し、各ブロック内の３色分解画素
値に対し、３色の内の１色を基準色に選び、他の２色の
画素値ｙおよび２を前記基準色の画素値Ｘの１次関数、
ｙ　＝　ａ　ｘ　十すおよびｚ　＝　ｃ　ｘ　＋　ｄに
より関数近似し、各ブロックをさらに少なくとも２分割
してなるサブブロック内の画素値の平均値を用いてその
係数値（ａ、ｂ）および（ｃ、ｄ）を算出し、前記基準
色については前記画素値Ｘを１画素毎に伝送し、他の２
色についてはｙおよび２０代わりに係数値（ａ、ｂ）お
よび（ｃ、ｄ）を各ブロック毎に１組ずつ伝送する。

作　　　用本発明は上記方法により、本来独立な変信であるはずの
３色信号が、実際の画像の部分領域に卦いては独立では
なく極めて相関性が強いという特性に注目して、３色の
うち１色を独立変数、他の２色を従属変数として扱うこ
とで、上記目的を達成するものである。

実施例以下、実施例をもとに、まず本発明の動作原理を説明す
る。

第２図は１本発明で利用する３色信号の相関特性の具体
例を掲げたもので、ある自然画像のカラー写真から抽出
された、人物像の顔、花、および果物のレモンなどの画
像を構成する部分領域についての、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）
、および青（Ｂ）のＲＧＢ３色分解色分解信号和互相関
係数の実測値である。各部分領域について、それぞれＲ
とＧ、。

ＧとＢの隣接チャネル間では９５％以上、またＲとＢの
両端チャネル間でも９０％前後の極めて強い相関が観測
されている。このような部分領域内での３色信号の相関
特性は、他の画像についても同様に観測されるところで
あり、たとえば特願昭６２−３００７１６号においては
、これを利用して、３色の内１色、たとえばＧ信号を基
準色に選び、他の２色のＲとＢ信号をＧ信号の関数とし
て従属的に表現する方法が記載されている。

ここでは、最も簡単な関数として、ＲとＢをそれぞれＧ
の１次式で表すものとすれば、ある部分領域において、
標本化された座標（ｉ、ｊ）におけるＲ、Ｇ、Ｂの画素
値をそれぞれ、Ｒｉｊ、Ｇｉｊ。

Ｂｉｊとするとき。

Ｒｉｊ′：ｒ　Ｉ　Ｇ　ｉ　ｊ　＋　ｒ　Ｏ−−−−（
１１ＢｉｊｙｂｌＧ’ｉｊ＋ｂＯ・・・・・・・・・・
・・（２）で近似する。

これにより、ＲＧＢ信号は全て基準色であるＧ１色で記
述されたことになり、伝送すべき情報は、基準色画像［
Ｇｉｊ］とパラメータ［ｒｌ、ｒｏコおよび［ｂｌ、ｂ
ｏコとなる。ここで、パラメータは１画素毎に伝送する
必要はなく１部分領域毎に送ればよいので、情報金の圧
縮が可能となる〇前記特願昭６２−３００７１６号によ
れば、画面をＭｘＮ画素（Ｍ、Ｎは正整数）毎のブロッ
クに分割し、各ブロックを部分領域として扱い、パラメ
ータは各ブロック毎に第（１）および第（２）式と原画
素値Ｒ１ｊおよびＢｉｊとの平均２乗誤差を最小とする
ように定める方法が記載されている。しかしながら、同
方法においては、パラメータの算出にはブロックの全画
素を用いた２乗誤差最小法の計算が必要とされるため、
伝送に先立つ符号化のための演算処理に時間を要する。

たとえは、ブロック内のＭｘＮ個の全ての赤画素Ｒｉｊ
に関して、第（１）式との平均２乗誤差２　　　　　　
　　　ＭＮ　　　会。

ｅｒ　　＝（１／ＭＮ）Ｄ　　Ｚ　（ＲｔＪ−Ｒｉｊ）
　　−（３１皿＝ＩＪ＝１を最小とする係数ベクトル［：ｒＯ，ｒｌコ　を求める
には、統計的な行列計算。

・・・・・・・・・（４）〔但し、−１は逆行列を表す。係数ベクトル［ｂＯ，ｂ
ｌコについては第（４）式のＲｉｊをＲｉｊに置き換え
ることにより同様に計算できる。〕を必要とする。

これに対して、本発明では関数を１次式に限定するとと
もに、パラメータの計算を簡略化して、より経済的な符
号化装置を実現せしめるもので、第１図にその一実施例
を示す。

第１因において、原画像１はまずパラメータ算出のため
に、所定の画素よりも粗い分解能で３色分解走査され、
それぞれＲ，Ｇ、Ｈの粗画像２゜３．４となる。ここで
粗画像は、ＭｘＮ画素でブロック分割した場合に、■ブ
ロック内に、少なくとも２個以上の粗画素を含むように
分解する。第３図はそのような粗分解画像を得るための
分解単位を例示したもので、ＭｘＮ画素からなるブロッ
クに対して、３１はブロック内に４個の粗画素を含むよ
うに、（Ｎ／２．Ｎ／２　）画素単位で粗分解した場合
を示す。同様に、３２および３３は（Ｎ／２．Ｎ）画素
単位および（Ｍ、Ｎ／２）画素単位で粗分解してそれぞ
れ１ブロック内に２個の粗画素を含ませた場合である。

次にＲ，Ｇ、Ｂの粗画像２，３．４から各ブロック毎に
第（４）式に相当する赤のパラメータ５　［ｒＯ。

ｒｌｌおよび青のパラメータ７　［ｂＯ，ｂｌｌの近似
解を導出する。

すなわち、赤のパラメータ５について言えば、ｒｏとｒ
ｌの２つの未知数を解くために、２つの連立１次方程式
を立てる必要があり、そのためには少なくとも２個以上
の粗画素データがあればよい。第（４）式を厳密に計算
するには、ブロック内の全ての所定の分解能での画素値
を必要とするが、本発明はこの計算を前記粗画素で代用
して計算量を減らすものである。第（４１式において、
所定の分解能での画素値ＧｉｊおよびＲｌｊに関して座
標（ｉ、ｊ）についての積算量を算出する計算過程が入
る点に注目する。そこで、この積算量に相当する項を、
粗画素の値で代用することにする。

したがって、各ブロック内でＲ，Ｇ、Ｂ、各２個の粗画
素値（Ｒｘ、　Ｒｙ）　＊　（Ｇ　Ｘ、　Ｇ　Ｙ　）　
Ｔ　（Ｂ　Ｘ。

Ｂｙ）を得たとすればｒｏ、ｒｌについては、第（１）
式に相当して次の連立１次方程式が成立つ。

Ｒｘ　＝　ｒ　Ｉ　Ｇｘ　＋　ｒ　Ｏ・−・−（ｓｌＲ
Ｖ　＝　ｒ　Ｉ　Ｇ　’Ｉ　＋　ｒ　Ｏ−−−・・−（
ｂ）すなわち、第（４）式の代わりにこれを解いてｒｏ
＝（ＲｘＧｙ−ＲｙＧｘ）／（Ｇｙ−Ｇｘ）−＝（７）
ｒ　１　＝　（Ｒｘ−Ｒ７）／（Ｇｘ−Ｇ’ｌ　）　　
　　　−・・（ａｔを得る。

ｂｏ、ｂｌにつ込ても同様に。

Ｂｘ＝ｂｌＧｘ＋ｂＯ−＝（９１Ｂｙ＝ｂｘＧｙ＋ｂＯ・・・・・・（ｎｌを解くことに
より、容易にｂＯ＝（ＢｘＧ）’−ＢｙＧｘ）／（Ｇｙ−Ｇｘ）・・
・・・・（１１ｂｌ＝（Ｂｘ−Ｂｙ）／（Ｇｘ−Ｇｙ）
　　　　・・・・・・（ｔ２）が得られる。

以上のＲ，Ｇ、　　Ｂ粗画像２，３．４における粗画素
を用いた係数パラメータの計算は第（４）式に比べては
るかに簡単であり、計算時間も大幅に短縮されることは
明瞭である。

そして、伝送の際には、基準色６については画素値Ｇｘ
、Ｇｙを１画素毎に伝送し、他の２色Ｒ１Ｂについては
Ｒｙ、ＲｙおよびＢｘ、Ｂｙの代わりに係数値（ＲＯ，
ｒｌ）および（ｂｏ、ｂｌ）を各ブロック毎に１組ずつ
送出する。

そして伝送先では、前記第（１）式、第（２）式により
、基準色再生画像９（Ｇｉｊ）とともに、再生画像８゜
１０　（Ｒｉｊ、　Ｂｉｊ　）を再現できる。

本実施例によれば、第（１１，第（２１式に示すように
。

ＲとＢをそれぞれＧの１次関数で近似するとき、パラメ
ータとしては、ｒｏ、ｒｌ、ｂｏ、ｂｌの４つが必要で
あり、これらを表すのにＧの画素６と同じビット数を割
当てるものとすれば、カラー情報はＱ＝　（１／３　）（１＋４／ＭＮ）　　　　　・・・
・・・（１３１に圧縮される。

Ｍ＝Ｎ＝８のときに、本実施例を用いた実験結果によれ
ば、第４図に掲げるような色再現誤差分布の再現画像が
得られている。画面全体での平均色差は、１９７６ＣＩ
ＥＬＵＶ均等知覚色空間において、△Ｅｕｖ’＞　６．
７であった。色差１０以下という数値は、例えば、カラ
ーハードコピー等への応用としては、十分に良好な色再
現性を与えるものであり、１次関数を用いても、本発明
は実用的な精度でフルカラーを再現できることが実証さ
れている。なおＭ＝Ｎ＝１６以上では、ブロック間での
再現色差による色境界が目立つようになり、画像品質の
劣化が問題となった。

したがって、ＩＩＩ像品質を要する用途には、Ｍ＝Ｎ＝
８程度が実用的であり、この場合、第（１３）式はＱ＞
Ｑ、３５２となり、はとんど１色分で３色フルカラー画
像を表現できることになる。しかも、上述のように、本
発明でのパラメータ計算は極めて簡単なため、従来の符
号化技術に見られる複雑な計算を要しない。

発明の効果以上のように本発明は、カラー画像情報の３色信号を単
色信号のみにより表現するとともに、その際に容易な近
似式を用いているため、簡単な構成で、大きな圧縮率を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカラー画像の符号化方法を説明する原
理図、第２図は画像の部分領域における３色信号の相関
を示す図、第３図は本発明の粗分解画像の分解概念図、
第４図は本発明を適用して得た再現画像の色差分布図で
ある。１・・・原画、２，３．４・・・粗画像、５，７・・・
パラメータ、６・・・密画像、８．１０・・・再生画像
、９・・・基準色画像。代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

カラー画像に対し、Ｍ×Ｎ画素を１ブロックとする複数
のブロックに分割し、各ブロック内の３色分解画素値に
対し、３色の内の１色を基準色に選び、他の２色の画素
値ｙおよびｚを前記基準色の画素値ｘの１次関数、ｙ＝
ａｘ＋ｂおよびｚ＝ｃｘ＋ｄにより関数近似し、各ブロ
ックをさらに少なくとも２分割してなるサブブロック内
の画素値の平均値を用いてその係数値（ａ，ｂ）および
（ｃ，ｄ）を算出し、前記基準色については前記画素値
ｘを１画素毎に伝送し、他の２色についてはｙおよびｚ
の代わりに係数値（ａ，ｂ）および（ｃ，ｄ）を各ブロ
ック毎に１組ずつ伝送することを特徴とするカラー画像
の符号化方法。