JPH04324758A - 画像処理方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラー多値画像を効率良
く圧縮するための画像処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】多値画像の圧縮伸長技術として写真等の
画像をターゲットとしてＡＤＣＴ（適応型離散コサイン
変換）圧縮伸長方式が提案されようとしている。その圧
縮方式は３原色色信号をＹ，Ｃｒ，Ｃｂの３成分に変換
し、色度成分のＣｒ，Ｃｂ信号を場合によってはサブサ
ンプリングにより解像度を落とし、輝度成分であるＹ信
号はそのままの解像度で圧縮する。

【０００３】圧縮の第１段階ではまずＤＣＴ変換が行わ
れる。例えば８×８画素のブロック成分はＤＣＴ変換に
より８×８の周波数成分に変換される。次に第２段階と
して８×８のサイズを有する量子化テーブルにより各Ｄ
ＣＴ演算の結果が量子化される（除算される）。この結
果ＤＣＴ結果は直流成分、低周波成分を除きゼロとなる
ものが多くでる。第３段階として高周波成分で“ゼロ”
の続く数を利用してハフマンコード化を行う。従って第
２段階で“ゼロ”が連続するほど圧縮効率が上昇する。 実際にＤＣＴ成分を１次元に並び換える場合には図２に
示すような順にスキャンして１次元のデータ列にする。 これをジグザグスキャンと呼んでいる。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】ところが従来の圧
縮方法では連続階調画像に対しては、効率良く、劣化も
少なく圧縮するものの文字画像に対してはエッジ部分を
忠実に圧縮できず、伸長の際に大きく劣化を生じてしま
うという欠点があった。

【０００５】又、Ｙ信号とＣｒ，Ｃｂ信号ではＤＣＴの
量子化テーブルを変える事が多くＣｒ，Ｃｂ信号につい
てはＹ信号より通常、高周波成分の劣化が激しい設定と
される。従ってサブサンプリングとの相乗効果により、
白黒文字よりカラー文字の方がより大きな劣化が生じる
。又、カラー文字だけについて言えば、色の種類により
劣化の度合いが異なり、すべての色文字に対して、同等
の効率で圧縮されず非常に不都合である。特に全ての色
文字を判読可能にするためには、一番劣化のはげしい色
文字のエッジを保存するために圧縮効率が極端に下って
しまうという欠点がある。

【０００６】本発明はかかる点に鑑みて圧縮率を向上さ
せてかつ画像の再現性を向上させた画像処理方法を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の目的を達
成するため３次元色空間の２つの次元の各要素の組み合
せに対し、残りの次元の空間範囲を広げる変換を行って
から画像圧縮を行うことを特徴とする。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の方法を実施した具体的な一実
施例の構成を示すブロック図である。先ず本実施例の装
置に入力されたＲ，Ｇ，Ｂの３原色データは、色変換部
１によりＹ，Ｃｒ，Ｃｂに変換される。ＲＧＢからＹ，
Ｃｒ，Ｃｂへの変換は、以下のような１次変換マトリク
スにて行われる。

【０００９】

【外１】 Ｙ，Ｃｒ，Ｃｂは輝度成分、色度成分に相当するもので
Ｃｒ，Ｃｂ成分は色度成分であるために目の冗長度を考
えると解像度を落としても差し支えない。従ってサブサ
ンプリング部２において、サブサンプリングされ、解像
度を落とされる場合もある。

【００１０】その場合の解像度の比はＹ：Ｃｒ：Ｃｂ＝
４：２：２の場合やＹ：Ｃｒ：Ｃｂ＝４：１：１の場合
がある。サブサンプリング部２でサブサンプリングされ
たデータ又はサブサンプリングを行わない時のデータは
空間変換部３に入力される。空間変換部３については後
で詳述するが、Ｙ：Ｃｒ：Ｃｂ以外の色空間に変換する
のではなく、Ｙ，Ｃｒ，Ｃｂ空間内での空間位置の補正
を行い、画像劣化に強くするものである。このような空
間変換部３の出力Ｙ，Ｃｒ，ＣｂはＤＣＴ部４，５，６
により８×８画素ブロック毎にＤＣＴ変換され８×８“
のＤＣＴ係数を得る。従ってＤＣＴ部４、５、６で入力
部及び出力部には、入力画像データ及びＤＣＴ係数を記
憶する８×８サイズのメモリを有している。図２はＤＣ
Ｔ部４，５，６に内蔵されているＤＣＴ係数の記憶メモ
リからＤＣＴ係数を読み出す順番を示すジグザグスキャ
ンであって、このジグザグスキャン順に読み出されたＤ
ＣＴ係数は量子化部７，８，９に供給されて量子化され
る。量子化の段階では８×８のＤＣＴ係数に対応して同
様の８×８の量子化テーブル１４，１５，１６が用意さ
れていて、対応する位置同士のデータにより量子化され
る。量子化とは量子化テーブルの値で除算する事である
。また画像の伸長時には量子化テーブルの値で乗算する
逆量子化が行われる。量子化マトリクスは各色成分毎に
量子化テーブルが用意されるのが望ましいが、Ｃｒ，Ｃ
ｂ成分に対する量子化テーブルを共通にして１つにした
り、極端な場合は３成分に対して１つの共通な量子化テ
ーブルを用いる事もよい。ただしこの場合の３成分はＹ
，Ｃｒ，ＣｂよりもＲ，Ｇ，Ｂ系やＣ，Ｍ，Ｙ系等の色
空間データである事が望ましい。量子化部７，８，９の
出力はそれぞれハフマン符号部１０，１１，１２で符号
化される。ここでは量子化部の出力に“ゼロ”（０）が
続く事を想定してゼロのランレングスとその次に出現す
る値のコンビネーションを符号化する。又、ジグザグス
キャンの第１番目の項はＤＣＴ変換における直流成分と
言われ、８×８単位の前ブロックの直流成分の量子化値
と注目ブロックの直流成分の量子化値との差分値がハフ
マン符号化される。ハフマン符号部１０，１１，１２の
出力はパラ／シリ変換部１３では各色成分毎のデータを
シリアルにブロック順次に並べて圧縮データとして送出
される。

【００１１】次に圧縮画像データが伸長される場合の動
作について簡単に触れる。伸長の場合は全く逆にデータ
が流れるだけである。パラ／シリ変換部１３では各色成
分毎にデータを分離してハフマン符号部１０，１１，１
２にデータを渡すと、ここで復号されたデータは量子化
部７，８，９で対応する量子化テーブル１４，１５，１
６の各位置の値と乗算され、逆量子化される。逆量子化
された値はＤＣＴ係数となりＤＣＴ部４，５，６に送ら
れる。ＤＣＴ変換部には逆変換のための係数がセットさ
れる事により、全く同じ回路構成で逆変換が行える。そ
の値は空間変換部３で逆変換される。又、サブサンプリ
ング部２ではサブサンプリングを行われているデータに
対し、データの繰り返し等による拡大処理が行われる。 そして最後に色変換部１によりＲ，Ｇ，Ｂの色成分にも
どされる。

【００１２】本実施例の特徴とする部分について、さら
に詳細に説明する。

【００１３】図３〔Ａ〕は空間変換部３を実現する一実
施例である。入力されたＣｒ，Ｃｂ信号はまず上限値テ
ーブル２１、下限値テーブル２２のアドレスとして入力
される。このテーブルでは各Ｃｒ，Ｃｂの値をセットと
した時に色空間上で存在するＹの上限値ＹＵＰ及び下限
値ＹＬＯＷが書き込まれていて、それが読み出される。 これに図３〔Ｂ〕−（１）にも示すものである。

【００１４】減算器２３では上限値ＹＵＰから下限値Ｙ
ＬＯＷが減算され、ｆ＝ＹＵＰ−ＹＬＯＷが求められる
。又、減算器２４では輝度信号Ｙから下限値ＹＬＯＷが
減算されｇ＝Ｙ−ＹＬＯＷなる値が得られる。ｆとｇ及
びＹＵＰ，Ｙ，ＹＬＯＷの関係は図３〔Ｂ〕−（１）に
示す通りである。 ｆ及びｇは除算器２５に入力されｇ／ｆの計算が行われ
る。従って図３〔Ｂ〕−（２）に示すようにＹＬＯＷ，
ＹＵＰをＹＬＯＷが基準となるように示すとＹＬＯＷと
ＹＵＰ間の距離を１．０（ｆ／ｆ）とした時のｇ／ｆの
位置が決まる。レンジテーブル２６は通常８ｂｉｔフル
レンジの２５５に設定されていてｇ／ｆが通常０≦ｇ／
ｆ≦１．０なのを０≦ｇ／ｆＲ≦２５５（Ｒ＝２５５）
とする操作が乗算器Ｒより行われＹＬＯＷからＹＵＰま
での全てのデータが０から２５５に割り当てられる。こ
のレンジを示すＲの値は、各Ｃｒ，Ｃｂ毎に自由に設定
する事が可能である。

【００１５】その状態を示すのが図３〔Ｂ〕−（３）で
ある。

【００１６】乗算器２８の出力は次に加算器２９に入力
され、シフトテーブル２７の出力と加算されるシフトテ
ーブルも又Ｃｒ，Ｃｂの各成分の組合せに対して自由に
設定が可能になっている。今回の例ではシフト量Ｓ＝０
とする。仮にシフト量Ｓのシフトを行うならば最終的に
得られる輝度成分の変換データＹｔは

【００１７】

【外２】 となって得られる。今、ここでＲ＝２５５，Ｓ＝０と設
定すれば、Ｙｔは輝度レンジ目一杯振れる可能性が生じ
るために、同色相で明るさだけが異なるような色が入り
混じっていても輝度成分による画質劣化を最小限にくい
止める事が可能である。

【００１８】次に空間変換部３における逆変換について
簡単に説明する。

【００１９】図３〔Ａ〕は逆変換に対しても同一回路で
動作可能となっている。その場合は加算器２９は減算器
としてはたらき入力のＹｔにシフトテーブル２７の出力
Ｓに対してＹｔ−Ｓ＝ｇ／Ｒの演算を行う。又はシフト
テーブル２７の出力が−Ｓとなり加算器として働らいて
もよい。その出力は乗算器２８に与えられ、レンジテー
ブル２６の出力Ｒにより除算を行いｇ／ｆを出力する。 これはレンジテーブル２６より１／Ｒを出力し乗算器２
８で乗算しても良い。次に乗算器２８の出力ｇ／ｆは除
算器２５で乗算が行われる。この時の乗算係数は減算器
２３の出力であるｆが乗じられる。従ってｇ＝ｇ／ｆ×
ｆが得られて減算器２４に入力される。減算器２４では
ｇに下限値テーブル２２のＹＬＯＷが加算されて、Ｙ＝
ｇ＋ＹＬＯＷが得られてサブサンプリング部２に逆変換
されたＹ成分が与えられる。減算器２４で減算を行う場
合は下限値テーブル２２から−ＹＬＯＷが与えられれば
良い。

【００２０】本実施例において画像の圧縮と伸長が別の
装置で行われる場合は、画像の圧縮側の装置から伸長側
の装置に対して画像の圧縮のデータの他に本実施例で示
した上限値テーブルや下限値テーブルを一緒に伝送する
。もしこれらのテーブルが８×８のブロック毎に異なる
場合は、あらかじめ各テーブルの内容と認識コードを送
り、画像圧縮データと共に各ブロックに対する認識コー
ドを送ればデータ量の削減ができる。又認識コードを圧
縮して伝送しても良い。

【００２１】（他の実施例）以上の実施例においてレン
ジテーブル２６、シフトテーブル２７は画像毎に設定し
ても構わない。

【００２２】又、実施例中、例えば白色（Ｃｒ＝１２８
、Ｃｂ＝１２８）におけるＲ＝２５５、Ｓ＝０の設定を
行い、黄色（Ｃｒ＝１４６、Ｃｂ＝５６）におけるＲを
Ｒ＝１２８、Ｓ＝０と設定するれ、８×８ブロック内に
白色の背景に黄色の文字が混ざっていても白色のＹｔが
２５５付近で黄色のＹｔが０〜１２８程度となり、Ｙｔ
成分が大きく変動し、ＤＣＴ変換と、それに供う量子化
により、大きく画質劣化する事はなくなる。逆に黒い背
景に青色の文字の場合には白色（黒色もＣｒ，Ｃｂは同
じ）はそのまま上記の設定で青色におけるＳ＝１２８、
Ｒ＝１２８とすれば、画質劣化が防げる。又、このよう
なレンジテーブル、シフトテーブルを８×８ブロック毎
に切換えても良い。しかしこの場合はテーブル内容を伸
長器側に伝えるためにデータ量が増えてしまうという欠
点がある。その欠点を避けるためには、テーブルをいく
つかの特定の数に限定し、そのテーブルの認識コードの
みを各ブロック毎に決定しこれを何らかの方法で圧縮し
て画像伸長側に引き渡せば良い。

【００２３】ところで、レンジテーブル、シフトテーブ
ルは各Ｃｒ，Ｃｂ毎に異なる値を設定するわけであるが
、実際にはＣｒ，Ｃｂで決定される色度座標（Ｃｒ，Ｃ
ｂ）におけるテーブル値Ｒ（Ｃｒ，Ｃｂ）、Ｓ（Ｃｒ，
Ｃｂ）は、Ｃｒ，Ｃｂ座標が隣接するもの同士はなるべ
くＲ，Ｓの値が近い方がよくＲやＳはＣｒ，Ｃｂの変化
に対して連続性を保つ事が好ましい。その理由は、量子
化部での誤差のために、逆量子化でＣｒ，Ｃｂの値が変
化しても、伸長時のＹｔ成分からＹ成分への逆変換に対
する影響が非常に小さくなるためである。

【００２４】以上の実施例によれば、色空間における３
次元座標での２つの次元を決めた時に画像中に現われる
残りの１次元の範囲の上限、下限を求め、その上限から
下限までをダイナミックレンジ目一杯に対応させる事に
よりＤＣＴ変換とそれに引き続く量子化の際の誤差を小
さくさせる画質劣化を防ぐ事が可能となるのである。

【００２５】さらに本発明においては前述に限らず前述
した画像中に現われる上限下限ではなく、８×８のブロ
ック中において、２次元成分における残り１次元のとり
得る値の範囲を決定する事により圧縮の劣化を防ぐ事が
可能である。例えば、背景が白色であって、その上に黄
色の文字等がある場合に、一番情報保存力が高いＹ成分
（明るさ成分）はほとんど変化しない。従ってこのＹ成
分の劣化防止のために白色（Ｃｒ＝１２８，Ｃｂ＝１２
８）における輝度レンジＹＷを０〜２５５と定義し、黄
色（Ｃｒ＝１４６、Ｃｂ＝５６）における輝度レンジＹ
ｙｅを０〜１２８と定義すれば、黄色は輝度が通常最高
値に近くＹｙｅ＝１００程度となり８×８ブロック内で
はＹ成分が１００程度から２５５程度まで大きく変化し
、ＤＣＴの交流成分の劣化は生じにくくなるのである。

【００２６】以上のように本実施例によれば、圧縮時に
おける３原色色空間をひずませるような空間変換の手段
を設けた事により同色相同士の画像の輝度の変化を忠実
に保存するような圧縮伸長や白色に黄色文字といった輝
度成分に変化が少ない画像に対しても変化をつけて画像
圧縮伸長にともなう画質劣化を防ぐ事が可能となる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明した様に本発明に依れば圧縮率
を向上させても良好な画像を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図。

【図２】ジグザグスキャンを示す図。

【図３】空間変換部を示す図。

【符号の説明】

１　　色変換部 ２　　サブサンプリング部 ３　　空間変換部 ４、５、６　　ＤＣＴ部 ７、８、９　　量子化部 １０、１１、１２　　ハフマン符号部 １３　　シリ／パラ変換部 １４、１５、１６　　量子化テーブル ２１　　上限値テーブル ２２　　下限値テーブル ２３、２４　　減算器 ２５　　除算器 ２６　　レンジテーブル ２７　　シフトテーブル ２８　　乗算器 ２９　　加算器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　３次元色空間の２つの次元の各要素の
   組み合せに対し、残りの次元の空間範囲を広げる変換を
   行ってから画像圧縮を行うことを特徴とする画像処理方
   法。
2. 【請求項２】　　２つの次元は色度に関する次元であっ
   て残りの１つの次元は輝度に関する次元である事を特徴
   とする画像処理方法。
3. 【請求項３】　　３次元色空間の２つの次元の各要素の
   組合せに対し、残りの次元の空間範囲を所定の方向にシ
   フトする変換を行った後に圧縮することを特徴とする画
   像処理方法。
4. 【請求項４】　　２次元は色度に関し、残りの次元は輝
   度に関する次元である事を特徴とする請求項３の画像処
   理方法。
5. 【請求項５】　　前記変換に関する情報を画像圧縮デー
   タと共に伝送する事を特徴とする請求項４の画像処理方
   法。