JPH0417465A

JPH0417465A - 画像処理方式

Info

Publication number: JPH0417465A
Application number: JP2120087A
Authority: JP
Inventors: Susumu Imai; 奨今井
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 1990-05-11
Filing date: 1990-05-11
Publication date: 1992-01-22

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、画像処理方式に係り、さらに詳しくは、画像
情報を伝送あるいは記録する際に必要な信号の圧縮方式
、及び圧縮データより再生画像を復号するデータ復号方
式に関する。

［従来の技術］画像情報、特にカラー画像は、膨大なデータ量を有す−
るから、効率的なデータ伝送あるいはデータ記録を実現
するためには、圧縮率が大きなデータ圧縮方式を必要と
する。

従来より、かかるデータ圧縮方式としては、例λば特開
昭６３−１５８９７１号公報に示されているように、輝
度信号と複数の色差信号をライン間の予測残差のライン
内の２次の予測残差を可変標本密度やＤＰＣＭなどの量
子化手法によって圧縮する方式が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］然るに、前記した従来の方式は、圧縮率を高めると偽輪
郭を生じるなどして画像の劣化が目立つようになるため
、圧縮率を高めることが難しい。

本発明は、かかる従来技術の課題を解決するためになさ
れたものであって、圧縮率が高く、かつ画質の劣化が少
ない再生画像を得るに適した画像処理方式を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明は、前記の目的を達成するため、原画像に対応す
るディジタル画像情報の輝度成分及び色差成分を圧縮し
て圧縮データを得る画像処理方式において、輝度成分を
色差成分に比較して低い圧縮率でベクトル量子化し、色
差成分を輝度成分に比較して高い圧縮率でベクトル量子
化する構成とした。

また、前記の方式で圧縮された圧縮データより復号デー
タを得る画像処理方式において、原画像の輝度成分を圧
縮する際に用いた輝度成分用ベクトル量子化器の量子化
特性に対応して作製されたコードブックにより輝度成分
の圧縮データをベクトル逆量子化し、原画像の色差成分
を圧縮する際に用いた色差成分用ベクトル量子化器の量
子化特性に対応して作製されたコードブックにより色差
成分の圧縮データをベクトル逆量子化する構成とした。

〔作用］人間の視覚は、輝度の変化に敏感であるのに対し、色差
の変化に鈍いという特性を有する。したがって、カラー
画像を表すディジタルデータのうち、色差成分を輝度成
分よりも高い圧縮率で圧縮しても劣化の少ない再生画像
を得ることができ、データの圧縮率を高めつつ、劣化の
少ない再生画像を得ることができる。

また、ベクトル量子化は、次元数を充分に大きくとるこ
とによって漸近的に理論限界の符号化効率を達成するこ
とができる量子化手法であるところから、この量子化手
法を適用することによって、従来技術に示したようなス
カラー量子化手法を用いる場合に比べて、より高い圧縮
率を実現するこなお、ベクトル量子化については、安田
端彦・監修「画像伝送における効能率符号化技術」、ト
リケッブスシルバーシリーズ、Ｎ００９．２２５頁〜２
３０頁に詳しく記載されている。

［実施例］第１図は、第１実施例に係る画像圧縮装置のブロック図
であって、ＲＧＢ−Ｙ　ＩＱ変換部１と、Ｙ用ヘクトル
構成部２と、■用ベクトル構成部３と、Ｑ用ベクトル構
成部４と、Ｙ用ベクトル量子化器５と、■用ベクトル量
子化器６と、Ｑ用ベクトル量子化器７と、符号化部８と
から主に構成されている。

ＲＧＢ−Ｙ　Ｉ　Ｑ変換部１は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、
Ｂ（青）成分からなるカラー画像のディジタル信号を、
マトリクス変換により輝度成分Ｙと色差成分１、Ｑとに
変換する。Ｒ，Ｇ、Ｂ成分から輝度成分Ｙと色差成分Ｉ
、Ｑを得るマトリクスは、人間の視覚特性から求められ
るものであって、例えば下記の第１式などを用いること
ができる。

とができる。

・・・・　（１）Ｙ用ベクトル構成部２は、ＲＧＢ−Ｙ　Ｉ　Ｑ変換部ｌ
によって得られたＹ成分信号をブロック化し、各ブロッ
クの代表値を出力ベクトルとして出力する。各ブロック
の代表値は、入力ベクトルと出力ベクトルとの歪が最も
小さくなる値が選ばれる。

同様に、１用ベクトル構成部３は、ＲＧＢ−Ｙ　ＩＱ変
換部ｌによって得られた１成分信号を゛ブロック化し、
各ブロックの代表値を出力ベクトルとして出力する。ま
た、Ｑ用ベクトル構成部４は、ＲＧＢ−Ｙ　ＩＱ変換部
ｌによって得られたＱ成分信号をブロック化し、各ブロ
ックの代表値を出力ベクトルとして出力する。

Ｙ用ベクトル量子化器５は、Ｙ用ベクトル構成部２にて
構成されたＹ成分ベクトルをベクトル量子化し、Ｙ成分
圧縮データを出力する。Ｉ用ベクトル量子化器６は、■
用ベクトル構成部３にて構成されたＩ成分ベクトルをベ
クトル量子化し、Ｉ成分圧縮データを出力する。Ｑ用ベ
クトル量子化器７は、Ｑ用ベクトル構成部４にて構成さ
れたＱ成分ベクトルをベクトル量子化し、Ｑ成分圧縮デ
ータを出力する。

上述したように、人間の視覚は、輝度の変化に敏感であ
るのに対し、色差の変化に鈍いという特性を有するので
、色差成分を輝度成分よりも高い圧縮率で圧縮しても劣
化の少ない再生画像を得ることができる。このため、前
記■用ベクトル量子化器６及びＱ用ベクトル量子化器７
は、Ｙ用ベクトル量子化器５に比べて高い圧縮率をもつ
ように量子化特性が設定される。

符号化部８は、各ベクトル量子化器５，６．７で得られ
たデータを符号化し、出力する。

次に、第１図の画像圧縮装置にて生成された圧縮データ
の復号方式について説明する。

第２図は、画像再生装置のブロック図であって、ＹＩＱ
判定判定部上Ｙ用ベクトル逆量子化器１０と、■用ベク
トル逆量子化器１１と、Ｑ用ベクトル逆量子化器１２と
、ＹＩＱ−ＲＧＢ変換部１３とから主に構成されている
。

ＹＩＱ判定判定部上上述した画像圧縮装置にて生成され
た圧縮データよりＹ成分圧縮データ、■成分圧縮データ
、Ｑ成分圧縮データを弁別する。

Ｙ用ベクトル逆量子化器１０は、ＹＩＱ判定判定部上っ
て弁別されたＹ成分圧縮データを入力し、Ｙ成分信号を
復号する。同様に、■用ベクトル逆量子化器１１は、Ｙ
ＩＱ判定判定部上って弁別された■成分圧縮データを入
力して■成分信号を復号し、Ｑ用ベクトル逆量子化器１
２は、ＹＩＱ判定判定部上って弁別されたＱ成分圧縮デ
ータを入力してＱ成分信号を復号する。

Ｙ用ベクトル逆量子化器１０、■用ベクトル逆量子化器
１１、Ｑ用ベクトル逆量子化器１２は、原画像に対応す
るディジタル画像情報を圧縮する際に用いられたＹ用ベ
クトル量子化器５、Ｉ用ベクトル量子化器６、Ｑ用ベク
トル量子化器７の量子化特性に対応して作製されたコー
ドブックにより各成分の圧縮データをベクトル逆量子化
する。

上述したように、■用ベクトル量子化器６及びＱ用ベク
トル量子化器７は、Ｙ用ベクトル量子化器５よりも圧縮
率の高い量子化特性をもつように設定されるので、これ
に対応した逆量子化を、Ｙ用ベクトル逆量子化器１０、
■用ベクトル逆量子化器ｌｌ、及びＱ用ベクトル逆量子
化器１２により実現する。

Ｙ　Ｉ　Ｑ−ＲＧＢ変換部１３は、Ｙ用ベクトル逆量子
化器１０．１用ベクトル逆量子化器１１、Ｑ用ベクトル
逆量子化器１２から出力されたＹ成分信号１４、■成分
信号１５、Ｑ成分信号１６にマトリクス変換を施し、復
号データのＲ，Ｇ、Ｂ成分を得る。

Ｙ　ＩＱ−ＲＧＢ変換部１３による変換は、第２式にし
たがって行われる。

・・・・・・　（２）前記実施例の画像処理装置は、人間の視覚が、輝度の変
化に敏感であるのに対して色差の変化に鈍いという特性
を有することに着目し、カラー画像に対応するディジタ
ル画像情報のうちの色差成分１．Ｑを輝度成分Ｙよりも
高い圧縮率で圧縮するようにしたので、データの圧縮率
を高めつつ、劣化の少ない再生画像を得ることができる
。

また、ディジタル画像情報の圧縮手法としてベクトル量
子化法を用いたので、従来技術に示したようなスカラー
量子化手法を用いる場合に比べてより高い圧縮率を実現
することができる。

次に、本発明の第２実施例を、第３図〜第５図により説
明する。本発明の第２実施例は、輝度成分をベクトル量
子化するに当って、原画像に対応するディジタル画像情
報の輝度成分から輪郭線及び稜線よりなるエツジ部の抽
出を行い、得られたエツジ画像をエツジ密度が稠密な部
分と稠密でない部分とに分け、エツジ密度が稠密な部分
を稠密でない部分に比較して低い圧縮率でベクトル量子
化し、エツジ密度が稠密でない部分を稠密な部分に比較
して高い圧縮率でベクトル量子化することを特徴とする
。

第３図は、本例に係る画像圧縮装置のブロック図であっ
て、輝度成分Ｙの圧縮部が、エツジ抽出部２１と、エツ
ジ密度判定部２２と、ベクトル構成部２３と、第１のベ
クトル量子化器２４と、第２のベクトル量子化器２５と
、符号化部２６とから主に構成されている。なお、−色
差成分Ｉ、Ｑの圧縮部については、第１図に示したもの
が用いられるので、図が複雑化するのを避けるため、図
示を省略する。

エツジ抽出部２１としては、例えばラプラシアンフィル
タなどを用いることができる。エツジ抽出部２１として
ラプラシアンフィルタを用いた場合には、ディジタル画
像情報の輝度成分の２次微分がＯとなる点を抽出するこ
とによって、エツジすなわち画像の輪郭線及び稜線より
なる部分を抽出する等の手段をとることができる。

エツジ密度判定部２２は、エツジ抽出部２１で得られた
エツジの稠密度を判定し、エツジが稠密な領域と稠密で
ない領域とに分割する。エツジ密度は、固定サイズ領域
中のエツジ画素数を数えることによって得ることができ
る。

第１のベクトル量子化器２４及び第２のベクトル量子化
器２５のうち、いずれか一方は他方に比べて圧縮率の高
い量子化特性をもつように設定される。各ベクトル量子
化器２４．２５は、例えばＬＢＧ法（Ｌｉｎｄｅ−Ｂｕ
ｚｏ−Ｇｒａｙの方法）などのコードブックの設計手法
を用いて、コードブックを作成する。

Ｙ用ベクトル構成部２３は、ＲＧＢ−Ｙ　Ｉ　Ｑ変換回
路ｌ　（第３図には図示せず）によって得られたＹ成分
信号をブロック化し、各ブロックの代表値を出力ベクト
ルとして出力する。そして、エツジ密度判定部２２にて
判定されたエツジの稠密度に応じて適用するベクトル量
子化器を切り替え、エツジ密度が稠密な領域の出力ベク
トルについては、低い圧縮率をもつように量子化特性が
設定された一方のベクトル量子化器にてベクトル量子化
を行い、エツジ密度が稠密でない領域の出力ベクトルに
ついては、高い圧縮率をもつように量子化特性が設定さ
れた他方のベクトル量子化器にてベクトル量子化を行う
。

符号化部２６は、ベクトル量子化器２４．２５にて得ら
れた値を用いて、第４図に示すベクトル判別符号を作成
する。

次に、本実施例に係る圧縮データの復号方式について説
明する。

第５図は、圧縮データを復号して再生画像を得る画像再
生装置のブロック図であって、領域判定部３１と、第１
のコードブック３２と、第２のコードブック３３と、領
域統合部３４とから主に構成されている。なお、色差成
分Ｉ、Ｑの復号部については、第１図に示したものが用
いられるので、図の複雑化を避けるため、図示を省略す
る。

領域判定部３１は、圧縮データ内のエツジ稠密領域情報
を用いて、各領域ごとにその圧縮データをベクトル逆量
子化するに好適なコードブック３２または３３を選択す
る。

第１のコードブック３２は第１のベクトル量子化器２４
の量子化特性に、また第２のコードブッり３３は第２の
ベクトル量子化器２５の量子化特性に対応してそれぞれ
作成されており、ベクトル量子化器２４または２５にて
ベクトル量子化された圧縮データを選択的にベクトル逆
量子化する。

領域統合部３４は、領域判定部３１にて得られた情報を
指標として、第１のコードブック３２及び第２のコード
ブック３３にてベクトル逆量子化されたデータを統合し
、Ｙ成分に関する復号データを得る。

前記実施例の画像処理方式は、原画像の輝度成分Ｙを圧
縮する際に、原画像に対応するディジタル画像情報の輝
度成分から輪郭線及び稜線よりなるエツジ部の抽出を行
い、得られたエツジ画像をエツジ密度が稠密な部分と稠
密でない部分とに分け、エツジ密度が稠密な部分を稠密
でない部分に比較して低い圧縮率でベクトル量子化し、
エツジ密度が稠密でない部分を稠密な部分に比較して高
い圧縮率でベクトル量子化するようにしたので、人間の
視覚特性によりマツチした画像圧縮を行うことができる
。

なお、前記実施例においては、第（１）式にしたかって
Ｒ，Ｇ、Ｂ成分をＹ、Ｉ、Ｑ成分に変換し、また第（２
）式にしたがってＹ、Ｉ、Ｑ成分をＲ２Ｏ，Ｂ成分に変
換したが、他のマトリクスにしたがった変換を行うこと
もできる。

また、前記実施例においては、色差成分としてＩ成分及
びＱ成分を用いたが、（Ｒ−Ｙ）、（ＧＹ）、（Ｂ−Ｙ
）など他の色差成分を用いることもできる。

［発明の効果〕以上説明したように、本発明によると、人間の視覚が、
輝度の変化に敏感であるのに対して色差の変化に鈍いと
いう特性を有することに着目し、カラー画像に対応する
ディジタル画像情報のうちの色差成分を輝度成分よりも
高い圧縮率で圧縮するようにしたので、データの圧縮率
を高めつつ、劣化の少ない再生画像を得ることができる
。

また、ディジタル画像情報の圧縮手法としてベクトル量
子化手法を用いたので、従来技術に示したようなスカラ
ー量子化手法を用いる場合に比べてより高い圧縮率を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例に係る画像圧縮装置のブロック図、
第２図は第１実施例に係る画像再生装置のブロック図、
第３図は第２実施例に係る画像圧縮装置のブロック図、
第４図は符号化部で作成されるベクトル判別符号の説明
図、第５図は第２実施例に係る画像再生装置のブロック
図である。１・・・・・・ＲＧＢ−ＹＩＱ変換部、２・・・・・Ｙ
用ベクトル構成部、３・・・・・・Ｉ用ベクトル構成部
、４・・・・・・Ｑ用ベクトル構成部、５・・・・・・
Ｙ用ベクトル量子化器、６・・・・・・■用ベクトル量
子化器、７・・・・・・Ｑ用ベクトル量子化器、８・・
・・・・符号化部、９・・・・・・ＹＩＱ判定部、１０
・・・・・・Ｙ用ベクトル逆量子化器、１１・・・・・
・１用ベクトル逆量子化器、１２・・・・・Ｑ用ベクト
ル逆量子化器、】３・・・・・・ＹＩＱ−ＲＧＢ変換部
、１４・・・・・・Ｙ成分信号、１５・・・・・副成分
信号、１６・・・・・・Ｑ成分信号、２１・・・・・・
エツジ抽出部、２２・・・・・・エツジ密度判定部、２
３・・・・・・ベクトル構成部、２４・・・・・・第１
のベクトル量子化器、２５・・・・・・第２のベクトル
量子化器、２６・・・・・・符号化部、３１・・・・・
領域判定部、３２・・・・第１のコードブック、３３・
・・・・第２のコードブック、３４・・・領域統合部。第図第２図Ｏ１３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）原画像に対応するディジタル画像情報の輝度成分
及び色差成分を圧縮して圧縮データを得る画像処理方式
において、輝度成分を色差成分に比較して低い圧縮率で
ベクトル量子化し、色差成分を輝度成分に比較して高い
圧縮率でベクトル量子化することを特徴とする画像処理
方式。
（２）請求項１記載において、輝度成分をベクトル量子
化するに当って、前記原画像に対応するディジタル画像
情報の輝度成分から輪郭線及び稜線よりなるエッジ部の
抽出を行い、得られたエッジ画像をエッジ密度が稠密な
部分と稠密でない部分とに分け、エッジ密度が稠密な部
分を稠密でない部分に比較して低い圧縮率でベクトル量
子化し、エッジ密度が稠密でない部分を稠密な部分に比
較して高い圧縮率でベクトル量子化することを特徴とす
る画像処理方式。
（３）輝度成分を色差成分に比較して低い圧縮率でベク
トル量子化し、色差成分を輝度成分に比較して高い圧縮
率でベクトル量子化することによって得られた圧縮デー
タより復号データを得る画像処理方式において、原画像
の輝度成分を圧縮する際に用いた輝度成分用ベクトル量
子化器の量子化特性に対応して作製されたコードブック
により輝度成分の圧縮データをベクトル逆量子化し、原
画像の色差成分を圧縮する際に用いた色差成分用ベクト
ル量子化器の量子化特性に対応して作製されたコードブ
ックにより色差成分の圧縮データをベクトル逆量子化す
ることを特徴とする画像処理方式。
（４）請求項３記載において、輝度成分の圧縮データを
ベクトル逆量子化する際、輝度成分の圧縮データよりエ
ッジ密度が稠密な部分と稠密でない部分とを判定し、エ
ッジ密度に応じて最適なコードブックを選択するように
したことを特徴とする画像処理方式。
（５）請求項１ないし４記載において、前記色差成分と
してＩ成分及びＱ成分を用いることを特徴とする画像処
理方式。