JPH0716230B2 - カラー画像データ圧縮装置 - Google Patents

カラー画像データ圧縮装置

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JPH0716230B2
JPH0716230B2 JP61220026A JP22002686A JPH0716230B2 JP H0716230 B2 JPH0716230 B2 JP H0716230B2 JP 61220026 A JP61220026 A JP 61220026A JP 22002686 A JP22002686 A JP 22002686A JP H0716230 B2 JPH0716230 B2 JP H0716230B2
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【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は、カラー画像データを圧縮する方式において、
画像信号を輝度信号と2つの色成分信号に分離した後、
色成分信号の符号量を抑え、かつ高品位な画質を得るた
めに、輝度信号を複数の画素のブロックごとに少数の代
表階調で近似的に表現することにより符号化(ブロック
符号化)するとき、ブロック内の各代表階調に所属する
画素グループごとに色成分信号を平均階調して、色成分
信号の少数の代表色を求め、ブロックの画情報を近似表
現するようにしたものである。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、カラー多値中間調画像データの高能率な圧縮
方式に関する。
カラー画像はデータ量が大きく数MB〜数10MBになるた
め、データ圧縮方式には復元したときの画像を高品位に
保ったままで、高圧縮率を得ることが必要とされる。
〔従来の技術〕
濃淡画像の高能率な圧縮方式としてブロック符号化方式
がある。
ブロック符号化方式は、画像を一辺N画素なる正方領域
(ブロック)に分割し、ブロック内の各画素の階調を2
つの階調で代表させるものである。
2つの階調としては、ブロック全体の平均階調(P0)よ
り淡い画素のグループと濃い画素のグループの平均階調
(P1,P2)をそれぞれ用いる。ブロック内の画素がどち
らのグループに属するかは、画素ごとに“0"か“1"かを
対応させることで識別する(Φij)。各画素のオリジナ
ルな階調をΧijとすると、P0,P1,P2,Φijは次式で与え
られる。
ただし、 ブロック符号化において圧縮率を、さらに高めるために
は差分ブロック符号化という方式が用いられる。
差分ブロック符号化方式では、符号化のパラメータとし
て、画信号のもつ最大階調レベル数よりも小さな整数n
とブロック内の画素数よりも小さな整数mを考える。そ
して、N1≦mならばP2、N2≦mならばP1、|P1-P2|≦n
ならばP0をブロック全体を代表させる階調とする。この
とき、Φijは分解能情報、ブロックを代表させる階調は
階調情報と呼ばれる。
分解能情報は2値信号であり、ランレングス符号化やMR
符号化がなされる。また階調情報は同じ値をもつブロッ
クの連続する長さが符号化されたり、隣接ブロックの階
調情報との差分を符号化する。
さて、カラー画像にブロック符号化を適用した例が、次
の文献に掲載されている。
(1)小林,山本:“カラーファクシミリ信号の符号
化",画像電子学会研究会 予稿83-05-06(1984) (2)M.Lema,R.Mitchell:“Absolute Moment Block Tr
uncation Coding and Its Application to Color Image
s,"IEEE Trans.on Commu.,Vol.COM-32,No.10,p.1148-11
57(1984) この文献(1),(2)の方法(以下(1)の方法,
(2)の方法と呼ぶ)を、それぞれ第4図(a),
(b)に示す。
これらの方法では、RGBカラー画像信号を輝度成分
(Y)と色差成分(I,Q)の3成分に分離した後、デー
タ圧縮する。
(1)の方式では、第4図(a)に示すように、入力し
たRGB信号を変換器20でYIQ変換Lを施した後、Y信号の
み符号器(BTC:BLock Trunction Coding)21で4×4画
素をブロックとしてブロック符号化する。色情報は視覚
特性からみて明度情報より小さいので、I,Q信号は平均
化回路22,23で4×4画素ごとの平均値をとり、この平
均値を符号器(RLC:Run Length Coding)24,25で符号化
している。
画素の復元は逆にY信号をブロック符号化の復号器26で
復元する。I,Q信号は復号器27,28で復号した後、拡大回
路29,30で4×4画素ごとに復号した平均階調を用い
る。復元されたY′I′Q′信号は変換器31でYIQ逆変
換L-1され、RGB信号に再生され、 として出力される。
(2)の方式では、第4図(b)に示すように、入力し
たRGB信号に、(1)方式と同様にYIQ変換Lを施した
後、Y信号に4×4画素のブロック符号化を行う。I,Q
信号はそれぞれ平均回路40,41により、2×2画素と4
×4画素ごとの平均値をとる。この平均値を符号器31,3
2により、4×4個ごとにブロック符号化する。
画素の復元は、Y信号は(1)方式と同様に復元する。
I,Q信号は復号器43,44を用いて復元した後、補間回路4
5,46により、求めた2×2画素,4×4画素の平均値を補
間して、I,Q信号としてそれぞれ2×2画素,4×4
画素の値を作成する。復元されたY″IQ信号は、
変換器31によりRGB信号変換され、 として出力される。
さらに、ブロック符号化とは別に、色信号の高能率なデ
ータ圧縮方式として従来技術にプラトー符号化方式があ
る〔J.O.Limb,C.B.Rubinstein:“Plateau Coding of th
e Chrominance Component of Color Picture Signal,"I
EEE Trans.on Commu.,Vol.COM-22,No.6(1974)〕。
この方法の原理を第5図に示す。この方法は、画像中の
色の変化はほとんどの場合、明度の変化を伴うという性
質を利用する。輝度信号Yの変化を検出し、変化点で色
信号を変化させたものである。この方法では、色信号は
輝度信号の変化点で発生するだけとなり、しかも、この
変化点の位置情報は輝度信号を復元すれば検出できるの
で、色信号の変化位置の情報が不用となり符号量を大き
く削減することができる。
第6図にプラトー符号化方式のブロック図を示す。
第6図(a)の送信側では、Y信号を符号器200によ
り、DPCM符号化方式等でデータ圧縮するとともに、圧縮
データを復元器201で復元し、変化検出回路202により復
元したY信号中の変化位置を検出する。平均化回路は20
3,204は2つの色信号C1,C2について、前回の変化位置か
ら現在の変化位置までの平均値を求め、これらの値を符
号器205,206で符号化する。
マルチプレクサ207は、Y信号およびC1,C2信号の平均値
を切換えながら出力する。
第6図(b)の受信側では、Y信号を復号するととも
に、Y信号の変化を検出し、変化位置ごとに色信号C1,C
2を復号して、色成分を変化させる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来技術において、(1)の方法では、色信号I,Qに双
方とも4×4画素ごと平均値を用いるため、色相の変化
が4×4画素単位になり、精細な画像では輪郭部分で色
のにじみが生じる欠点があった。
(2)の方法では、Q信号に比べ視覚的に情報量の大き
いI信号を、2×2画素ごとに平均値をとるため上記の
欠点は軽減される。しかし、符号化すべきI信号のデー
タ量が(1)の方法に比べて4倍になるので、符号量を
抑えるため、I信号にも高能率な符号化方式を適用する
必要があり、符号器が大きくなる欠点があった。
色信号の符号化方式としてのプラトー符号化について
は、1ライン単位の符号化方式であるので、複数画素単
位の符号化方式ほど圧縮率はとれないという欠点があっ
た。また、輝度の変化に対して敏感であるため、エッジ
部分でギザギザが生じるという欠点もあった。
〔問題点を解決するための手段〕
第1図は、本発明のカラー画像データ圧縮方式を用いた
回路の原理ブロック図である。図中、1は入力されるRG
Bカラー画像信号、100はYIQ変換回路、101はブロック符
号化の符号器、102は判定回路、103は画素を選択して平
均する回路、105は階調の符号器、107はブロック符号化
の復号器、108は判定回路、109は階調の復号器、111は
階調の分配器、113はYIQ逆変換回路、13は復元したRGB
信号の出力である。
〔作用〕
本発明は、プラトー符号化における色の変化はほとんど
の場合、輝度の変化を伴うという性質を利用し、階調情
報の階調差が所定の閾値より大きいとき、ブロックごと
にY信号の分解情報を用い、色信号をグループ分けして
グループの平均階調で近似するようにしたものである。
〔実施例〕
まず、本発明のカラー画像データ圧縮方式の原理を第1
図を用いて説明する。
第1図の送信側においては、YIQ変換回路100は入力した
RGB画像信号1をYIQ変換し、ブロック符号化のブロック
符号器101は、Y信号をブロック符号化し、圧縮符号8
を出力するとともに中間結果である階調情報および分解
能情報6を出力する。
判定回路102は、これらの情報6を入力し、階調情報の
階調差が所定の閾値以上なら、選択平均回路103を信号
7で制御して、分解能情報のグループごとにI信号のグ
ループ平均階調を求める。そして、もし階調情報の階調
差がその閾値より小さいければ、選択平均化回路103で
I信号のブロック平均階調を求める。次にQ信号につい
てもブロック平均階調を求め、I,Q信号とも求めた階調
をそれぞれ符号器105,106により符号化し、圧縮符号9,1
0を出力する。
次に、受信側においてはブロック符号化の復号器107は
Y信号の圧縮符号8を入力し、Y信号を復元するととも
に復元の中間結果である階調情報および分解能情報11を
出力する。また、I,Q信号の階調の復号器109,110は、そ
れぞれI,Q信号の平均階調を復元する。判定回路108は、
前記判定回路102と同様の回路であり、入力した階調情
報の階調差が所定の閾値以上なら、制御信号12により階
調分配回路111を制御し、復元したI信号のグループ平
均階調を分解能情報に従ってブロック内に分配する。ま
た、もしこの階調差が所定の閾値以下なら、復元したI
信号のブロック平均階調をブロック内の全画素に割りつ
ける。
分配回路112は復元したQ信号のブロック平均階調をブ
ロック内の全画素に割りつける。YIQ逆変換回路113は復
元したYIQ信号を入力し、RGB信号に変換し出力する。
次に、符号化部の具体的な実施例を第2図を用いて詳細
に説明する。
第2図において、ブロック符号化の符号器101が4×4
画素ごとにブロック符号化する場合、階調/分解能情報
抽出回路101-1はY信号より階調情報Y1,Y2(前記P1,P2
に相当)および分解能情報Φijを出力する。
判定回路102はこれらの情報を入力し、まず階調情報の
階調差|Y1-Y2|が所定の閾値T以上なら信号102-10を
“1"にし、AND回路102-2に加える。AND回路102-2のもう
一方の入力には分解能情報Φijが1画素ずつ順に加えら
れ、信号102-10が“1"であるので、分解能情報がそのま
ま出力される。
平均化回路103-2は分解能情報の制御信号7−2が入力
されるのと同期した画素(同期信号は図示せず)のI信
号を入力し、制御信号7−2が“1"の画素のみ累算して
平均値を出力する。平均化回路103-1も平均化回路103-2
と同じ回路であり、制御信号7−1は分解能情報の制御
信号7−2がNOT回路102-3で反転されたものであるか
ら、平均化回路103-1および平均化回路103-2により、2
つの画素グループのI信号の平均階調が求められ出力さ
れる。
また、階調情報の階調差が前記閾値Tより小なら、閾値
回路102-1は“0"を出力し、AND回路102は、この結果常
に“0"を出力するため、平均化回路103-1のみが動作し
て、ブロック平均階調を求め出力する。
復元部については、第1図に示す判定回路108は符号化
部の判定回路102と同じ回路であり、また階調分配回路1
11は容易に推定できるので、説明を省略する。
第3図にYIQ信号を復元したときの従来技術と本発明と
の比較図を示す。
Y信号の分解能情報が例えば図中(a)のようであった
場合、Y信号の階調成分をY1,Y2とするとY信号のブロ
ック情報は(b)のようになる。IQ信号については、Q
信号は各方法とも(f)のように4×4画素の平均値Q0
となる。I信号は(1)の方法では(c)のように4×
4画素の平均値I0となる。(2)の方法では、2×2画
素ごとの平均値I1,I2,I3,I4となり(d)のようにな
る。本発明では(e)のようにY信号の分解能成分と同
様の配置となり、2つのグループの平均階調I1,I2に割
りつけられる。
本発明の一変形例として、本願出願人はブロック符号化
において、3階調以上を用いてブロックを表現する方法
をすでに出願(特願昭61-181298)しているが、この方
法についても、本発明によればY信号の3階調以上の分
解情報によりI信号をグループ分けすることができ、本
発明を同様に適用することができる。
また、第1図の原理図、第2図の実施例ではYIQ信号に
適用する場合について述べたが、YUV信号についても、
U,V信号は同等な情報量を持つので、本発明によりY信
号の分解能情報に従ってU,V信号を同様にグループ分け
し、平均階調を求めることができる。
〔発明の効果〕
本発明のカラー画像のデータ圧縮方式によれば、色成分
信号の平均階調が輝度信号に応じて割り当てられるの
で、色成分信号の階調数が少なくとれ、符号量を抑えら
れるとともに、復元画像において輪郭部に色のにじみの
ない高品位の画質が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理を説明する図、 第2図は本発明の実施例としての符号化部のブロック
図、 第3図はYIQ信号を復元したときの従来技術と本発明と
を比較した図、 第4図はカラー画像のデータ圧縮にブロック符号化を適
用した従来技術を説明する図、 第5,6図は色成分信号を符号化する他の従来技術の原理
図と符号器,復号器のブロック図である。 図において、 1は入力されるRGBカラー画像、100はYIQ変換回路、101
はブロック符号化の符号器、102は判定回路、103は選択
平均化回路、104は4×4平均化回路、105,106は階調の
符号器、107はブロック符号化の復号器、108は判定回
路、109,110は階調復号器、111は階調分配器、112は4
×4分配回路、113はYIQ逆変換回路、13は復元したRGB
信号である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】輝度信号と2つの色成分信号とに分離され
    たカラー画像信号を圧縮する装置において、 輝度信号を複数画素のブロックごとに、ブロック内の画
    素を少数の代表階調グループに分け、該代表階調グルー
    プ内の画素を代表階調で代表させ、符号化する手段と、 ブロックごとの該少数の代表階調の階調差が大なる場
    合、前記符号化手段のブロック内画素の該代表階調グル
    ープへの所属の情報を制御信号として出力し、階調差が
    小なる場合、ブロック内を1つの階調グループとする制
    御信号を出力する手段と、 該制御信号を受け、輝度信号の該代表階調グループごと
    に色成分信号を平均化して、グループ平均階調を求める
    手段と、 色成分信号の該グループ平均階調を符号化する手段、 をと備えてカラー画像を圧縮することを特徴とするカラ
    ー画像データ圧縮装置。
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