JPH087553B2

JPH087553B2 - 色画像量子化方法及び装置

Info

Publication number: JPH087553B2
Application number: JP63269514A
Authority: JP
Inventors: 雅樹青野; 和敏杉本
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1988-10-27
Filing date: 1988-10-27
Publication date: 1996-01-29
Anticipated expiration: 2011-01-29
Also published as: US5049986A; EP0366309A3; JPH02116893A; EP0366309B1; DE68922959D1; EP0366309A2

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野本発明は、色画像量子化装置及び方法に関し、特に同
時表示色が限られたカラー表示装置に、同時表示色を超
える色数を有する画像を画質劣化させることなく表示す
る目的で、少ない記憶容量でもつて、かつ高速に色画像
を量子化する装置に係る。

B.従来の技術及びその問題点近年、色ルツクアツプ・テーブル（LUT）方式を採用
したカラー表示装置が一般化してきている。第12図は、
色LUT方式の概要を示す。この図において、もし、フレ
ーム・バツフアに、画像データの赤、緑、青成分の強度
を全て格納することができれば、色LUTは不必要とな
り、フレーム・バツフアから読み出したデータをそのま
まカラー表示装置のビデオ信号とすれば良い。しかし、
たとえば赤、緑、青成分の各々を８ビツトで表現したと
仮定すると、画像データの一画素に対して24ビツトも必
要となり、フレーム・バツフアの記憶容量が膨大で費用
も割高となる。

そのため、最近では、色LUTを利用して、フレーム・
バツフアの内容を色LUTの色インデツクスとして使用
し、その色インデツクスで示された色LUTの赤、緑、青
成分の各内容を読み出し、カラー表示装置のビデオ信号
としている。したがつて、フレーム・バツフアの画素デ
ータは、色LUTのエントリー数だけあれば充分となる。
たとえば、色LUTのエントリー数、すなわちカラー表示
装置の同時表示色数が256の場合、フレーム・バツフア
の画素データは、８ビツト（１バイト）で表現すること
ができる。

現在、色LUT方式カラー表示装置では、同時表示色数
が８色、16色、32色、256色などのものがある。このよ
うなカラー表示装置に、その表示装置の同時表示色数よ
りも充分に多い色数を有する色画像（たとえば、赤、
緑、青成分の強度を各々８ビツトで表現した色画像で
は、約1670万色を有する）を表示する場合に、極力画質
を劣化させることなく、最適な同時表示色を選定し、色
画像の原始色をこれら選定されら同時表示色に適切にマ
ツピングさせる技術が重要となる。この技術のことを色
画像の量子化という。

P.Heckbert“COLOR IMAGE QUANTLZATION FOR FRAME B
UFFER DISPLAY"ACM SIGGRAPH′82,297〜307頁,1982年、
７月に記載されるように、色画像の量子化の手法は、大
別すると一様にサンプリング法と適応型サンプリング法
とに分けられる。一様サンプリング法とは、色空間を等
分割し、分割された空間内にそれぞれ代表色を与えるこ
とで量子化するものである。利点はどんな画像に対して
も、一度分割された色空間の各代表色をルツクアツプテ
ーブルにロードしておけば二度三度とロードしなおす必
要がない点にある。欠点としては、色彩が色空間で等し
くばらつかず、部分的な偏倚のある入力画像では、画質
が著しく劣化してしまう点にある。ここで色空間とは、
RGB空間（Red,Green,Blue空間）、HLS空間（Hue,Lightn
ess,Saturation空間）、CYMB空間（Cyan,Yellow,Magent
a,Black空間）、Ｌ＊ｕ＊ｖ空間など様々なものを含
む。

J.Tajima“Uniform Color Scale Applications to Co
mputer Graphics,"COMPUTER VISION,GRAPHICS,AND IMAG
E PROCESSING vol.21,No.3,pp.305−325,1983年３月、
はＬ＊ｕ＊ｖ空間の中で一様サンプリングを開示してい
る。Ｌ＊ｕ＊ｖ空間とは、人間の感じる色差と空間中の
距離が対応するように作られた色空間で、均等色空間と
も呼ばれている。

一方、適応型サンプリング法とは、入力画像により、
ルツクアツプテーブルの内容を変更し、それを最もよく
表現できるように量子化する手法である。われわれの興
味は、この適応型サンプリング法の色画像の量子化法で
ある。これまで多くの適応型サンプリング法が提案され
てきたが、いずれも次の４つのステツプで量子化され
る。但し、一般性を失うことなく、入力画像はRGB空間
で定義されているものとする。

［ステツプ１］:RGB各ｎビツトで表現された入力画像
を、RGB各ｍビツト（一般にｍ＜＝ｎ）の空間でサンプ
リングし、ヒストグラムを作成する。

［ステツプ２］：ルツプアツプテーブルにロードすべき
色（ｋ個）を選択する。（一般に2^3m＞ｋ）［ステツプ３］：サンプリングされたRGBmビツトの空間
から、ルツクアツプテーブルへのマツピングを行なう。

［ステツプ４］：入力画像の各画素に対応するルツクア
ツプテーブルの色を割当てる。

これらのステツプのうち、画質を左右するのは、［ス
テツプ２］以降であるが、量子化そのもののキーとなる
のは、［ステツプ２］と［ステツプ３］である。つま
り、［ステツプ２］で代表色ｋ個を選び、［ステツプ
３］で残る色を、代表色ｋ個の中から“近い”色を探し
だし割当てるところまでで、量子化のよしあしが決ま
る。なお［ステツプ４］では多くの場合、量子化の誤差
を利用した誤差拡散法、あるいはデイザ法（ランダムノ
イズ法）を併用することが多い。

［ステツプ２］に関し、これまでの手法を列挙すると
以下のようになる、まず、P.Heckbert“COLOR IMAGE QU
ANTIZATION FOR FRAME BUFFER DISPLAY"ACM SIGGRAPH 1
982年７月ではPopularity Algorithmと、Median Cut Al
gorithmが開示されている。前者はヒストグラムを頻度
の多い順にソーテイングし、ｋ個の色をその上位より順
に代表色として選ぶ方法である。この手法は簡単である
反面、頻度がほぼ等しいような色が多く分布する場合
に、著しく画質が劣化するという大きな欠点を有する。

一方、後者はＲ、Ｇ、Ｂ各方向の最小値と最大値を計
算し、この中間値で空間を再帰的にスプリツトしていく
方法である。スプリツトする際、RGB各成分方向で、最
大値、最小値を求める分だけ余分な時間を費やし、ま
た、中間値を実数で与えると実数計算が入り、処理速度
が低下する。それを整数で与えた場合は、切捨にしても
四捨五入にしても誤差が入りこむ欠点を有する。

Y.Tozawaは、米国特許第4654720号の明細書にてPopul
ation Equalization Algorithmを開示している。これ
は、代表色ｋ個を色空間中での頻度ができるだけ等しく
なるような近傍空間を求めながら選定する方法がある。
この方法によれば、画質は優れるが、入力画像によつて
は、近傍空間のマージに多くの時間を費やすと共に、き
わめて、多くの作業域（ストーレツジ）を必要とする欠
点がある。

S.IwaiとS.Unoは、米国特許第4710806号の明細書にて
Fixed Area＋Chromaticity−Based Algorithmを開示し
ている。これは、カラールツクアツプテーブルの中に、
あらかじめ固定領域を設けておき、まずこれと同値なも
のをヒスとグラムから除去しておいてから、RGBの比
（色度）に基づくヒストグラムを生成し、そこに現れる
ピーク値によつて代表色を求めていく方法である。人間
の目が明度に敏感である特性を活かし、色度が一定で明
るさの変化する領域を中心とした色を選ぶ点に特徴があ
る。固定領域の有無は入力画像に依存するため、利点に
なることも欠点になることもある。しかし、角度用のヒ
ストグラム作成、ピークの検出といつた一連のプロセス
で、実数計算（特にarc cosineなどの角度計算）が入る
ため、処理速度がきわめて遅いという欠点がある。

一方、［ステツプ３］に関しては、残る色のうち、ヒ
ストグラムに１個以上のエントリのあるものは、近傍の
代表色を探す必要がある。Y.Tozawa手法では、これを距
離的に１近傍、２近傍、…と増やしながらマージしつつ
処理していく。その他の手法では、何らかの距離（たと
えばRGB空間でのユークリツド距離）のメジヤーを導入
することで、近傍の代表色を探すようになつている。通
常、この近傍を発見するための距離計算は、時間を費や
すプロセスである。

C.発明が解決しようとする問題点この発明は、従来の適応型サンプリング法におけるス
テツプ２およびステツプ３を共に高速に処理する手段を
提供する。その手段による量子化の処理時間および処理
に必要な記憶容量は、カラー表示装置の同時表示色の数
にのみ比例し、原画像に固有の色数および色の分布には
影響されない。また、その手段の実現に必要な記憶容量
は小さくて良いため、パーソナル・コンピュータ上でも
動作する。

D.問題点を解決するための手段本発明により色画像量子化方法及び装置は、基本とな
るａ種類の成分の各強度の諸段階を表現するために、n_i
（１≦ｉ≦ａ）ビツトを割り当てることにより得られたの色のうちからｋ個の表示色を選択し、上記の色のうちの任意の色が割り当てられた多数の画素から
なる原始画素を上記ｋ個の表示色を用いて表示するべく
色画像を量子化するために、次のようなステツプを実行
する。

（ａ）上記原始画像を入力して、上記ａ種類の成分の各
強度の諸段階を表現するためにm_i（m_i≦n_i）ビットを割
り当てることにより規定される色空間で、上記原始画像
をサンプリングし、ａ次元のヒストグラムを作成する。

該色空間を親色空間として、該色空間をＸ個の子色空
間に分割することを繰り返し、その際、分割により生成された子色空間の各々につい
て、該子色空間に含まれる色に割り当てられた画素の個
数を、上記ヒストグラムを参照して計算し、該計算結果
に分割レベルに応じた重みづけ係数を乗じて、子色空間
の空間支配数を計算する。

（ｃ）上記親色空間と上記子色空間の親子関係を記述す
る木構造のリストを用意し、色空間の分割が行われる度
に、新たに生成された色空間を登録して該リストを更新
する。

（ｄ）木構造リストの終端に位置する色空間を空間支配
数の大きさの順にｋ個選択して代表色空間とする。

（ｅ）上記ｋ個の代表色空間の各々について、該色空間
を代表する色を選択し、かつ該代表色にインデツクスを
付与する。

（ｆ）上記ｋ個の代表色空間内の代表色以外の色につい
ては、該空間の代表色に付されたインデツクスを付与
し、上記木構造リスト中の、上記代表色空間以外の色空間
中の色については、該色空間の近傍に位置する代表色空
間を発見し、該発見された代表色空間に付されたインデ
ツクスを付与する。

（ｇ）上記原始画像の各画素について、該画素に割り当
てられた色に付与されたインデツクスを求め、求まつた
インデツクスを記憶装置に格納する。

上記基本となるａ種類の成分は、典型的には赤、緑、
青といつた基本色である。しかしながら、本発明の適用
範囲は、色成分のみからなる画像に限られるわけではな
い。例えば、リモードセンシングの分野では、地表温度
等の成分を基本成分の中に含めてよい。そういう意味
で、本発明による量子化の対象となる画像は、正確には
多次元多値画像と呼ぶことができよう。しかし、以下で
は、便宜上画像と呼ぶことにする。

E.実施例 I.概要本発明は、多次元多値画像に対しても適用できるが、
ここでは赤、緑、青成分からなる色空間を例にとり、単
純色画像量子化装置として説明する。

本発明による色画像量子化装置の概要を第１図に示
す。本装置は、ヒストグラム生成装置、代表色選択装
置、近傍代表色マツピング装置、インデツクス画像生成
装置の大きく４種類の装置からなる。ここでは、表示し
ようとする原画像の赤、緑、青成分が各ｎビツトであ
り、色LUT方式の表示装置が赤、緑、青成分各ｍビツト
の色空間からｋ個の色（以後、代表色と呼ぶ）を選択
し、同時表示できるものとする。本装置では、大きく４
つのステツプにより色画像の量子化を行う。以下にその
処理手順を上記の各装置に関連させて説明する。

１）ステツプ1:ヒストグラムの生成ヒストグラムの生成装置では、表示しようとする原画
像を受けとり、その画像で使われている色の使用頻度を
求め、ヒストグラムを出力する。受けとる原画像は、赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）成分各ｎビツトで表現され
ており、出力するヒストグラムは、RGB各ｍビツト（ｎ
≧ｍ）である。第２図に出力するヒストグラム例を示し
第３図にヒストグラム生成装置の処理手段を示す。第３
図において、Ｎは原画像の画素数、Ｒ（ｉ）、Ｇ
（ｉ）、Ｂ（ｉ）は原画像のｉ番目の画素データ（RGB
各ｎビツト）、ｒ、ｇ、ｂはＲ（ｉ）、Ｇ（ｉ）、Ｂ
（ｉ）の各データの上位ｍビツトだけをとり出したデー
タ、Ｈ（ｒ、ｇ、ｂ）赤、緑、青成分各ｍビツトで表現
された色空間における要素（ｒ、ｇ、ｂ）についての使
用頻度（カウント数）を示す。ステツプ１が終了すると
ステツプ２が起動される。

２）ステツプ2:代表色の選択ステツプ２では、代表色選択装置により、赤、緑、青
成分各ｍビツトで表現された色空間に再帰的に８分割し
ていきながら、最終的にｋ個の分割された色空間を得
て、代表色を選択する。この時、分割された色空間内に
割り当てられている画素数（使用頻度）ができるだけ等
しくなるように再帰的に８分割する。

これを実現する手法として、分割色空間管理リストと
分割順位管理リストを導入している。代表色の選択手順
について述べる前に、分割色空間管理リストと分割順位
管理リストについて簡単に説明する。なお、いずれのリ
ストも記憶装置中に生成される。

２−１）分割色空間管理リストここでの実施例では赤、緑、青成分を有する３次元の
空間を扱うので、空間は８分割され、分割色空間管理リ
ストは、８分岐（オクト・トリー）構造となる。なお２
次元の場合は、このリストは４分岐（クオード・トリ
ー）構造、４次元の場合はこのリストは16分岐構造とな
る。

第４図に色空間と８分割され空間との対応関係を示
す。色画像量子化の処理が開始される時点では、赤、
緑、青成分のそれぞれ下限が０、上限が2^m−１の範囲の
値となる。最初にこの全体の色空間に対して８分割を行
う。簡便のため、この８つの分割された空間に、第４図
に示すような番号付けの慣例に従い、からまでの番
号を与える。これらは、それぞれの元の色空間に対して
子色空間（子オクタント）と呼ぶ。逆にこれらのから
までの子色空間に対して元の空間を親色空間（親オク
タント）と呼ぶ。

ここで、ある親色空間の赤、緑、青成分のそれぞれ下
限と上限を（Rmin,Rmax）、（Gmin,Gmax）、（Bmin,Bma
x）で表現するとき、その子色空間の上限と下限は、下
記の規則に従い自動的に決められる。

−子オクタント：（Rmin,（Rmin＋Rmax）/2），（Gmin,（Gmin＋Gmax）/
2），（Bmin,（Bmin＋Bmax）/2） −子オクタント：（（Rmin＋Rmax）/2,Rmax），（Gmin,（Gmin＋Gmax）/
2），（Bmin,（Bmin＋Bmax）/2） −子オクタント：（Rmin,（Rmin＋Rmax）/2），（Gmin＋Gmax）/2,Gma
x），（Bmin,（Bmin＋Bmax）/2） −子オクタント：（（Rmin＋Rmax）/2,Rmax），（（Gmin＋Gmax）/2,Gma
x），（Bmin,（Bmin＋Bmax）/2） −子オクタント：（Rmin,（Rmin＋Rmax/2），（Gmin,（Gmin＋Gmax）/
2），（（Bmin＋Bmax）/2,Bmax） −子オクタント：（（Rmin＋Rmax）/2,Rmax），（Gmin,（Gmin＋Gmax）/
2），（（Bmin＋Bmax）/2（Bmax） −子オクタント：（Rmin,（Rmin＋Rmax/2），（（Gmin＋Gmax）/2,Gma
x），（（Bmin＋Bmax）/2,Bmax） −子オクタント：（（Rmin＋Rmax）/2,Rmax），（（Gmin＋Gmax）/2,Gma
x），（（Bmin＋Bmax）/2,Bmax）それぞれの子色空間は、更に８分割の対象となる。分
割に伴い子色空間の下限と上限の差は、どんどん狭まつ
ていく。こうして、全体として第５図に示す階層構造が
できあがる。この階層構造を管理するリストが分割色空
間管理リストである。

分割色空間支配リストの各要素（ノード）は、各子色
空間を管理する情報として、階層構造の深さ（レベル）、子色空間の赤、緑、青成分の上限及び下限、空間支配数、カラー・ルツクアツプ・テーブル（LUT）の色インデ
ツクス、代表色の色（赤、緑、青）、親色空間へのポインター、８つの子色空間へのポインター、を持つている。

の階層構造レベルは、一番深い所でｍまでの値をと
る。レベルｍではにおける上限と下限の値は、一致す
る。これは、レベルｍではそれ以上空間が分割されない
ことを意味する。の空間支配数はステツプ１で求めた
ヒストグラムの使用頻度にの階層構造の深さ（レベ
ル）に応じて決められた重みづけ係数を乗じて求めるこ
とができる。第６図に、ｍ＝４の場合の重みづけ係数の
規則の１例を示す。のカラーLUTの色インデツクスお
よびの代表色の色は、ステツプ２あるいはステツプ３
で設定される。とのポインターは、親色空間が８つ
の子色空かに分割される時、第４図に示した番号付けの
規則に従い、親色空間と子色空間を接続するためのポイ
ンターと、逆に分割によつて生成された子色空間から親
色空間がすぐに参照できるようにするための逆ポインタ
ーである。なお、子色空間をもたない場合、のポイン
ターは全て空（NULL）である。また、の空間支配数が
０となる場合は、その色空間を管理するためにメモリを
割当てず、空（NULL）扱いとする。したがつて、の子
色空間へのポインターの中には、空（NULL）のものがあ
りうる。

２−２）分割順位管理リスト分割順位管理リストは、色空間を再帰的に８分割して
いく時にどの空間を次に８分割するかを決定するために
用いられる。

第７図に分割順位管理リストを示す。本リストの各要
素は、色空間を８分割した時に常に空間支配数が大い順
に並べかえられる。そのため、本リストの各要素（ノー
ド）には、分割色空間管理リスト中の対応する色空間要素（ノー
ド）へのポインター分割支配数が自分よりも少なく、かつ自分に最も近い
要素（ノード）へのポインター分割支配数が自分よりも大きく、かつ自分に最も近い
要素（ノード）へのポインターの３種のポインターを持つている。

２−３）代表色の選択手順第８図は色空間が分割されていく過程をわかりやすい
ように２次元的に示したものである。第８図の分割色空
間内の数字は、空間支配数の例を示す。

まず最初に、色空間が４分割され、４つの子色空間が
生成される。この時、前述の分割色空間管理リストが生
成されると同時に、第９図に示す分割順位管理リストが
生成され、要素が空間支配数の大きい順番で並べられる
（第８図および第９図のproc−１）。

次に、分割順位制御ポインター（CPTR）が示す、分割
順位管理リストの先頭にある、すなわち空間支配数の最
大の子色空間（Ａ）が分解対象として選択され、４分割
される。上記と同様に、分割色空間管理リストが更新さ
れると同時に、分割順位管理リストもその要素が空間支
配数の大きい順番に並べかえられて更新される（第８図
および第９図のproc−２）。このような４分割処理が、
分割色空間の数がｋ子（代表色の数）になるまで再帰的
に続けられる。

ｋが非常に大きな火事であるときには、分割順位管理
リストに登録された色空間の数がｋに達した時点で色空
間の分解を停止し、続いてステツプ３、ステツプ４に移
行しても差し支えない。

しかし、画質のより一層の向上を目指すため、以下で
は、色空間の分割及び分割色空間管理リストと分割順位
管理リストの更新をさらに繰り返す。

分割色空間の数がｋ個より多くなつた時、第10図に示
すように、順位が（ｋ＋１）以後の分割色空間は、分割
順位管理リストから削除される。

また、分割色空間の数がｋ個より多くなつた後は、分
割すべき子色空間は次のように選択される。まずCRTRが
示す分割順位管理リストの先頭にある子色空間（第10図
中のＰ）を４分割したと仮定した時、その４個の子色空
間の空間支配数の最大値が、現在の分割順位管理リスト
の末尾の子色空間（Ｒ）の空間支配数よりも大きい場
合、その分割順位管理リストの先頭にある色空間（Ｐ）
が４分割される。しかし、そうでない場合は、CPTRが２
番目の子色空間（Ｑ）に移動し、２番目の子色空間
（Ｑ）が分割対象として選択され４分割される。同様な
処理を繰り返し、CPTRがｋ番目の子色空間Ｒを指すよう
になつた時点で、ステツプ２の処理は完了する。

代表色選択装置は、このステツプ２において生成され
た最終の分割順位管理リストのｋ個の子色空間の各々に
含まれる色のなかから、代表色を求めると同時に、分割
色空間管理リストの中の対応するｋ個の子色空間（ノー
ド）に代表色の色インデツクスを設定する。また、代表
色とインデツクスの対応表である色ルツクアツプ・テー
ブル（LUT）を生成する（第11A図参照）。ヒストグラム
の対応するエントリにも、色インデツクスが設定され
る。

３）ステツプ3:近傍の代表色へのマツピング近傍代表色マツピング装置により、原画像の色にもつ
とも近い代表色を決定し、ステツプ１で生成したヒスト
グラムに代表色のインデツクスを設定する（第11B図参
照）。ステツプ３は、次の大きな２つのプロセスから成
る。

３−１）プロセス１生成された分割色空間管理リストの中の子供のポイン
タを持つ非終端の親色空間に対して、その子供の色空間
であつて代表色を持つもののうち、空間支配数が最大の
ものの代表色の色インデツクスをその親色空間の色イン
デツクスとして設定することを再帰的に行う。

３−２）プロセス２ステツプ１で生成したヒストグラムのエントリのう
ち、使用頻度数が非零で、かつ代表色として選ばれなか
つたものについて、マツプすべき近傍の代表色を次のよ
うに求める。

ａ）まず、兄弟色空間（親色空間が同じ子色空間同志）
の中で代表色として選ばれたものがあれば、その代表色
の色インデツクスを与える。

ｂ）もし、それがない場合、プロセス１で設定した親色
空間の代表色の色インデツクスを与える。

ｃ）このようにして、分割色空間管理リストの各ノー
ド、つまり各色空間に１つの色インデツクスが付与され
た。後は、ヒストグラム中の使用頻度が非零の各エント
リについて、分割色空間管理リストをトラバースするこ
とにより、該エントリの色が属する終端ノードを発見
し、該ノードに付与されているインデツクスを当該エン
トリにセツトすればよい。

４）ステツプ4:インデツクス画像生成インデツクス画像生成装置により、ステツプ３で生成
した代表色のインデツクスをともなうヒストグラムを参
照して原画像の各画素の色を代表色のインデツクスに置
換し、インデツクス画像（画素シーケンスをインデツク
ス・シーケンスとして表わしたもの）を生成する。

II.より具体的な実施例ここでは、前述の実施例のステツプ２の代表色選択装
置およびステツプ３の近傍代表色マツピング装置をより
詳細に説明する。なお、以下で述べるプロセツサは、専
用のハードウエアで構成されてもよいし、ソフトウエア
のルーチンとして構成されてもよい。

１）ステツプ2:代表色の選択第13図に代表色選択装置のより詳細な手順を示す。代
表色選択装置には６個のプロセツサがある。それぞれの
プロセツサの入力信号、出力信号、処理的順を示す。

プロセツサ２−１（分割子色空間の生成プロセツサ）プロセツサ２−１は、入力信号として、分割対象の分
割色空間データとヒストグラムを受け取り、出力信号と
して子色空間データを出力するプロセツサである。入力
信号及び出力信号の中身は、それぞれ下記のように与え
られる。

（入力信号）：分割対象の分割色空間をθ_inで表わす。

（１）θ_inのレベル（整数値データ）（２）θ_inのR_min、R_max（整数データ）（３）θ_inのG_min、G_max（整数データ）（４）θ_inのB_min、B_max（整数データ）（５）３次元ヒストグラムＨ（r,g,b）（整数値デー
タ）（出力信号）:j番目（１≦ｊ≦８）の子色空間をθ_out
（ｊ）で表わす。

ｊ＝１から８について以下のものが出力される。

（１）θ_out（ｊ）のレベル（２）θ_out（ｊ）のR_min、R_max （３）θ_out（ｊ）のG_min、G_max （４）θ_out（ｊ）のB_min、B_max （５）θ_out（ｊ）のヒストグラムのカウント数、つまり、色の使用頻度総数（整数値データ）プロセツ
サ２−１のCPUでは、次の演算が実行される。

（ｉ）θ_out（ｊ）のレベルの計算（ii）θ_out（ｊ）のR_min、R_max、G_min、G_max、B_min、B
_maxの計算（iii）θ_out（ｊ）の色の使用頻度総数計算（ｉ）の演算の手順を第14図に示す。

（ii）の演算の手順に使用する回路を第15図に示す。

簡便に入力信号列を順番に（i,j,k,SW）の４つの組で
示し、出力信号列を２つ組（（k,（ｉ＋ｊ）/2）または
（（ｉ＋ｊ）/2,k）で表わす。これらを用いると、（i
i）の全体的な演算プロセスは次のように与えられる。
（矢印の左側が出力列、右側が入力列を表わす。） θ_out（１）の（Rmin,Rmax）←（θ_inのRmin,θ_inのRma
x,θ_inのRmin,ON）（Gmin,Gmax）←θ_inのGmin,θ_inのGmax,θ_inのGmin,O
N）（Bmin,Bmax）←（θ_inのBmin,θ_inのBmax,θ_inのBmin,
ON） θ_out（２）の（Rmin,Rmax）←（θ_inのRmin,θ_inのRma
x,θ_inのRmax,OFF）（Gmin,Gmax）←θ_inのGmin,θ_inのGmax,θ_inのGmin,O
N）（Bmin,Bmax）←（θ_inのBmin,θ_inのBmax,θ_inのBmin,
ON） θ_out（３）の（Rmin,Rmax）←（θ_inのRmin,θ_inのRma
x,θ_inのRmin,ON）（Gmin,Gmax）←θ_inのGmin,θ_inのGmax,θ_inのGmax,OF
F）（Bmin,Bmax）←（θ_inのBmin,θ_inのBmax,θ_inのBmin,
ON） θ_out（４）の（Rmin,Rmax）←（θ_inのRmin,θ_inのRma
x,θ_inのRmax,OFF）（Gmin,Gmax）←θ_inのGmin,θ_inのGmax,θ_inのGmax,OF
F）（Bmin,Bmax）←（θ_inのBmin,θ_inのBmax,θ_inのBmin,
ON） θ_out（５）の（Rmin,Rmax）←（θ_inのRmin,θ_inのRma
x,θ_inのRmin,ON）（Gmin,Gmax）←θ_inのGmin,θ_inのGmax,θ_inのGmin,O
N）（Bmin,Bmax）←（θ_inのBmin,θ_inのBmax,θ_inのBmax,
OFF） θ_out（６）の（Rmin,Rmax）←（θ_inのRmin,θ_inのRma
x,θ_inのRmax,OFF）（Gmin,Gmax）←θ_inのGmin,θ_inのGmax,θ_inのGmin,O
N）（Bmin,Bmax）←（θ_inのBmin,θ_inのBmax,θ_inのBmax,
OFF） θ_out（７）の（Rmin,Rmax）←（θ_inのRmin,θ_inのRma
x,θ_inのRmin,ON）（Gmin,Gmax）←θ_inのGmin,θ_inのGmax,θ_inのGmax,OF
F）（Bmin,Bmax）←（θ_inのBmin,θ_inのBmax,θ_inのBmax,
OFF） θ_out（８）の（Rmin,Rmax）←（θ_inのRmin,θ_inのRma
x,θ_inのRmax,OFF）（Gmin,Gmax）←θ_inのGmin,θ_inのGmax,θ_inのGmax,OF
F）（Bmin,Bmax）←（θ_inのBmin,θ_inのBmax,θ_inのBmax,
OFF）（iii）の演算は（ii）の出力信号を用いて第16図に
示す手順で処理する。

プロセツサ２−２（分割順位管理リスト挿入ソートプ
ロセツサ）プロセツサ２−２は、入力信号として、挿入の対象と
なる分解色空間を受けとり、出力信号として分割色空間
を挿入した分割順位管理リストを生成する。

（入力信号）：挿入対象分割色空間をθ_inで表わす。

（１）θ_inのレベル（整数値データ）……（level_inで
表す）（２）θ_inの色の使用頻度総数（整数値データ）（３）θ_inのID（整数値データ）（４）ｍ（ヒストグラムのビツト数値のデータ）（５）N_in（分割順位管理リストのエントリ数：挿入
前）（出力信号）：（１）N_out（分割順位管理リストのエントリ数：挿入
後）（２）ID（ｉ）（リストのｉ番目（１≦ｉ≦N_out）の子
色空間のID:整数値データ）（３）VAL（ｉ）（リストのｉ番目の子色空間の空間支
配数）但し、VAL（ｉ）は、その値が大きい順にソートされ
た整数値データである。“空間支配数”とは次式で与え
られるものである。

支配数 ≡（その分割色空間に含まれる色の使用頻度の総数） ×（その分割色空間のレベルに応じた重みづけ係数）重みづけ係数は、RGB空間の各軸方向について、ｍビ
ツトの空間分割に対応するように、その分割色空間のレ
ベルに応じて（ｍ＋１−level）倍の重みづけを与え
る。つまり、その軸方向に完全にｍ等分された状態（ｍ
＝level）より何倍広い範囲を保有しているかを表わ
す。実際はRGB空間が３次元なので、重みづけ係数は、
（ｍ＋１−level）^３で定義される。

プロセツサ２−２の処理手順を第17図に示す。

プロセツサ２−３（分割順位管理リスト末尾エントリ
削除プロセツサ）プロセツサ２−３は、入力信号として、現在の分割順
位管理リストを受けとり、出力信号として、末尾のエン
トリの削除された分割順位管理リストを生成する。

（入力信号）：（１）N_in（分割順位管理リストのエントリ数：削除
前）（２）ID（ｉ）（リストのｉ番目（１≦ｉ≦N_in）の分
割色空間ID:整数値データ）（３）VAL（ｉ）（リストのｉ番目の分割色空間の空間
支配数）（出力信号）：（１）N_out（分解順位管理リストのエントリ数：削除
後）（２）ID（ｉ）（リストのｉ番目（１≦ｉ≦N_out）の分
割色空間ID:整数値データ）（３）VAL（ｉ）（リストのｉ番目の分割色空間の空間
支配数）プロセツサ２−４（分割順位指示プロセツサ）プロセツサ２−４は、入力信号として、分割順位制御
ポインタCRTRと分解順位管理リストを受けとり、出力信
号として分割色空間（オクタント）を生成する。

（入力信号）：（１）CPTR（分割順位制御ポインタ：整数値データ）（２）Ｎ（分解順位管理リストのエントリ数：整数値デ
ータ）（３）ID（ｉ）（リストのｉ番目（１≦ｉ≦Ｎ）の分割
色空間ID:整数値データ）（出力信号）：θ_outをID（CPTR）の分割色空間とす
る。

（１）θ_outのレベル（整数値データ）（２）θ_outのR_min、R_max（整数値データ）（３）θ_outのG_min、G_max（整数値データ）（４）θ_outのB_min、B_max（整数値データ）（５）θ_outの色の使用頻度総数（整数値データ）プロセツサ２−５（分割可能性判定プロセツサ）プロセツサ２−５は、入力信号として、分解対象候補
となる分割色空間、分割順位管理リスト及びヒストグラ
ムを受け取り、出力信号として、分割可能かどうかの判
定値を生成する。

（入力信号）：分割対象色空間をθ_inで表わす。

（１）θ_inのレベル（整数値データ）……（level_inで
表す）（２）θ_inの色の使用頻度総数（整数値データ）（３）ｍ（ヒストグラムのビツト数値のデータ）（４）Ｎ（分割順位管理リストのエントリ数・整数値デ
ータ）（５）ID（ｉ）（リストのｉ番目（１≦ｉ≦Ｎ）の分割
色空間ID:整数値データ）（６）VAL（ｉ）（リストのｉ番目の分割色空間の空間
支配数）（７）Ｈ（r,g,b）（3mビツトのヒストグラム値デー
タ）（出力信号）：（１）判定値（ONまたはOFF）処理の手順は第18図に示す。第18図に示すようにプロ
セツサ２−５はプロセツサ２−１を含む。

プロセツサ２−６（カラーLUT生成プロセツサ）プロセツサ２−６は、入力信号として分割順位管理リ
スト、分割色空間管理リスト及びヒストグラムを受けと
り、出力信号として色ルツクアツプ・テーブルと更新さ
れた分割色空間管理リストを生成する。

（入力信号）：θ_in（ｊ）をｊ番目の分割色空間とす
る。（１≦ｊ≦Ｍ）（１）Ｋ（分割順位管理リストのエントリ数：整数値デ
ータ）（２）ID（ｉ）（分割順位管理リストのｉ番目（１≦ｉ
≦Ｋ）の分割色空間ID:整数値データ）（３）Ｍ（分割色空間管理リストの分割色空間総数：整
数値データ）（４）θ_in（ｊ）のID（整数値データ）（５）Ｈ（r,g,b）（ヒストグラム：整数値データ）（６）θ_in（ｊ）のR_min,R_max,G_min,G_max,B_min,B
_max（整数値データ）（出力信号）：θ_out（ｊ）をｊ番目の分割色空間とす
る。（１≦ｉ≦Ｍ）（１）Ｒ（ｉ）（ｉ番目のインデツクス（１≦ｉ≦Ｋ）
の赤の値：整数値データ）（２）Ｇ（ｉ）（ｉ番目のインデツクスの緑の値：整数
値データ）（３）Ｂ（ｉ）（ｉ番目のインデツクスの青の値：整数
値データ）（４）θ_out（ｊ）のインデツクス値（整数値データ）ここで、分割色空間管理リストの分割色空間の総数を
Ｍで表わしたが、この数は、ヒストグラムＨ（r,g,b）
の非零なエントリ数をNeとしたとき、Ｋ≦Ｍ≦Neの関係
が常に成立する。

また、出力信号のθ_out（ｊ）（１≦ｊ≦Ｍ）のＭ個
の信号のうち、実際に値がセツトされるのは、このプロ
セツサでは、Ｋ個だけである。

プロツサ２−６の処理は、次の２つに大別できる。

（ｉ）分割順位管理リストをスキヤンし、対応する分割
色空間の色インデツクス値をテーブルにセツトする。

（ii）分割順位管理リストをスキヤンし、対応する色イ
ンデツクス値の色データ（r,g,b）をテーブルにセツト
する。

実際（ｉ）、（ii）は、同時に計算でき、その処理手
順フローを第19図および第20図に示す。

第20図の処理フローによれば、代表色空間の中に含ま
れる色の色データに、その色の使用頻度で重みづけをし
て得た平均値が代表色として求まる。もちろん、代表色
空間の中で使用頻度が最大の色を代表色として選んでも
よいが、画質を考慮すれば、第20図のような処理の方が
好ましい。

代表色が決まつた後、ヒストグラム中の対応するエン
トリに色インデツクスがセツトされる。

２）ステツプ3:近傍の代表色へのマツピング第21図に近傍代表色マツピング装置の処理手順を示
す。本装置には、２個のプロセツサがある。以下、それ
ぞれのプロセツサの入力信号、出力信号、処理手順を示
す。

プロセツサ３−１（親色空間に色インデツクスを付与
するプロセツサ）プロセツサ３−１は、入力信号として、分割色空間管
理リストを受けとり、その中の親色空間に対し、子色空
間のうち、空間支配数が最大のものの色インデツクスを
設定し、出力信号として更新された分割色空間管理リス
トを生成するプロセツサである。

（入力信号）：θ_inにより分割色空間管理リストのルー
トの分割色空間を表わすものとする。

（１）θ_inのインデツクス値（整数値データ）（２）θ_inのID（整数値データ）（３）θ_inの親色空間フラツグ（整数値データ）（４）θ_inの子色空間ID（整数値データ）（５）Ｍ（分割色空間の総数：整数値データ）（入力信号）：θ_out（ｊ）によりｊ番目の分割色空間
を表わすものとする。（１≦ｊ≦Ｍ）（１）θ_out（ｊ）のインデツクス値このプロセツサは、再帰的な処理により、きわめてシ
ンプルに記述できる。入力信号としては、初期値と分割
色空間管理リストのルートが分割色空間を与えるだけで
ある。以後は、第22図のような手順で処理される。ただ
し、分割色空間管理リストでは、プロセツサ２−６でセ
ツトされたインデツクス値（１〜Ｋの値）をもつ分割色
空間以外のインデツクス値は、大きな整数がセツトされ
ているものとする。なお、子供のうちの空間支配数最大
のものは、分割順位管理リストでは先頭に現われるた
め、インデツクス値が最小のものに対応する。

プロセツサ３−２（ヒストグラムの色インデツクス部
分生成）プロセツサ３−２は、入力信号としてNe個の非零エン
トリを有する色インデツクス付ヒストグラム（第11B
図）、ｋ個の色インデツクスを持つ色ルツクアツプ・テ
ーブル及び分割色空間管理リストを受けとり、出力信号
として更新された色インデツクス付ヒストグラムを生成
するプロセツサである。

（入力信号）：θ_inにより、分割色空間管理リストのル
ートの分割色空間を表わすものとする。

（１）Ｈ（r,g,b）（ヒストグラムの使用頻度部分：整
数値データ）（２）Ｉ（r,g,b）（ヒストグラムの色インデツクス部
分：整数値データ）（３）θ_inのインデツクス値（整数値データ）（４）θ_inのID（整数値データ）（５）θ_inの親色空間フラツグ（整数値データ）（６）θ_inの子色空間ID（整数値データ）（７）Ｍ（分割色空間の総数：整数値データ）（８）Ｒ（ｉ）,G（ｉ）,B（ｉ）（色ルツクアツプ・テ
ーブル：整数値データ）（９）Ｋ（与える色数：整数値データ）（出力信号）：（１）Ｉ（r,g,b）（色インデツクス付ヒストグラム
（色インデツクス部分）：整数値データ）プロセツサ３−２の処理手順を第23図に示す。同図に
おける近傍代表色の色インデツクス付与処理は、前述の
ように、色インデツクスの付与された分割色管理リスト
をトラバースすることにより行われる。

III.実施例原画像の画素数256、代表色数ｋ＝10、ヒストグラム
をとる色空間の赤、緑、青成分各ビツト数ｍ＝４を仮定
した場合のそれぞれのステツプの出力結果例を示す。

III−I.ステツプ１原画像よりヒストグラム（Ｒ、Ｇ、Ｂ各４ビツト）を
作成する（第24図）。

III−II.ステツプ２（１）ヒストグラムの非零のもののエントリ数（15）
が、ｋ（10）より大きいので、プロセツサ２−１により
８つの分割色空間に分割する。結果を第25図に示す。こ
のときの分割順位管理リストおよび分割色空間管理リス
トを第26図および第27図にそれぞれ示す。

（２）Ｎを分解順位管理リストの要素数とする。Ｎ＜ｋ
（Ｎ＝４、ｋ＝10）なので、分解処理対象の色空間とし
て、の色空間を選択する。そしてこれを８分割する。
但し−の記法は親がの分割色空間であり、かつ子
がの分割色空間であることを表すものとする。分割し
た結果を第28図に示す。

これらの子空間を、プロセツサ２−２により、挿入ソ
ートする。分割色空間は、レベルによる重みづけを色の
使用頻度総数に乗じた空間支配数の大きい順に並べる。
重みづけ係数は、第６図に示すルールで与える。

その結果、第29図に示す分割順位管理リストが得られ
る。（）内は、重みづけ係数を使用頻度合計に乗じた
値（空間支配数）である。

（３）Ｎ＜ｋ（Ｎ＝８、ｋ＝10）なので、分割処理の対
象分割色空間として、の分割色空間を選択し、８分割
する。その結果の分割順位管理リストを第30図に示す。

（４）まだＮ＜ｋ（Ｎ＝９、ｋ＝10）なので、分割処理
の対象分割色空間として、−の分割色空間を選択
し、８分割する。その結果の分割順位管理リストを第31
図に示す。

（５）Ｎ＝ｋになったので、以降は分解処理においてプ
ロセツサ２−５による分割可能性のチエツクが行われ
る。

CPTR≠ｋなので、分割処理の対象分割色空間として、
−の分割色空間を選択する。

分割可能性チエツク：−を分割したと仮定したと
き、子色空間のうちの使用頻度が最大のものは、−
−である。これに重みづけ係数を乗じた値は、８＊50
＝400で、これは分割順位管理リストの末尾のエントリ
の空間支配数（８）より大きい。よって実際に分割す
る。その時の分割順位管理リストを第32図に示す。

この時点でＮ＞ｋとなるので、Ｍ＝Ｎ−ｋ個だけ、分
割色空間を分割順位管理リストの末尾よりプロセツサ２
−３によって削除する。つまり−−のエントリを
削除する。

（６）CPTR≠ｋなので、分割処理の対象分割色空間とし
て、−の分割色空間を選択する。

分割可能性チエツク：−を分割したと仮定したと
き、子色空間のうち使用頻度最大のものは、−−
である。これに重みづけ係数を乗じた値は、８＊30＝24
0で、これは分割順位管理リストの末尾のエントリ値
（８）より大きい。よって実際に分割する。その時の分
解順位管理リストを第33図に示す。

この時点で、再びＮ＞ｋとなるので、Ｍ＝Ｎ−ｋ（＝
２）個だけ分割色空間を分割順位管理リストの末尾よ
り、プロセツサ２−３により削除する。

（７）全く同様の手順で、−、、−−、及
び−の分割色空間までを順次分割処理していくと、
分割順位管理リストは第34図のようになる。

ここまではCPTRは、常に先頭要素を指している。しか
し、次に−−の分割色空間を選択し、これの分割
可能性チエツクを行うと、仮想子色空間のうち、使用頻
度が最大のものは、−−−であるが、重みづけ
係数を乗じた値は50にしかならない。これは、分割順位
管理リストの末尾の値（54）より小さい。よって分割し
ない。かくしてCPTR←CPTR＋１となり、−−分割
色空間は、最初の出力対象として選定されたことを意味
する。

（８）CPTR（２）≠ｋなので、同様の分割処理を分割可
能性のチエツク付きで行おうとする。分割可能性チエツ
クにより、−−及び−−の各分割色空間
は、それ以上分割されないと判断され、CPTRは２回増分
され、４となる。

分割色空間−は、その仮想子色空間のうち、−
−の空間支配数が最大（160）なので、実際に分割
され、子色空間が分解順位管理リストに挿入ソートさ。
同じことが分割色空間−にもあてはまる。仮想子色
空間−−の空間支配数が160なので、空間−
は実際に分割されて分割順位管理リストに挿入ソートさ
れる。この時点で、CPTR以降のリストは、第35図に示す
ようになる。

（９）以後、CPTRの指す分割色空間は、いずれも分解可
能チエツクにてリジエクトされるため、CPTRだけがどん
どん増分され、分割順位管理リスト末尾の分割色空間
−まで進む。その結果、CPTR＝ｋとなる。最後に、プ
ロセツサ２−６により、分割順位管理リストの先頭から
順に、対応する分割色空間の代表色（r,g,b）に対し、
色インデツクスを与える。

III−III.ステツプ３この時点で第36図のような分割色空間管理リストが得
られている。

但し一重の円は、各分割色空間を表わし、上段が含ま
れる色の使用頻度総数、下段が色LUTの色インデツクス
を表わす。分割色空間管理リストに納められるのは、実
際には空間支配数であるが、ここでは便宜上、各空間に
含まれる色の使用頻度の総数を記すことにする。二重の
円で示されたのが、ステツプ２で求まった分割順位管理
リストに残って事前に色インデツクスを割りふられた分
割色空間である。

（１）ステツプ３の第１のプロセスは、第36図の分割色
空間管理リストの各非終端ノードに、その子分割色空間
の中の使用頻度、したがって空間支配数が最大のものを
再帰的に設定していくプロセスである。第37図は設定結
果を示す。

（２）ステツプ３の第２のプロセスは、第36図の分割色
空間管理リストの終端ノードで色インデツクスがまだ指
定されてないものに対して、近傍を探しつつ色インデッ
クスを設定するプロセスである。（距離計算はしな
い。）そのルールは、＜ａ＞兄弟分割色空間をまず探す。（近い順）＜ｂ＞兄弟が全くないか、あるいは兄弟があっても色イ
ンデツクスの設定されていないものである場合は、上記
第１のプロセスで設定された親色空間の色インデツクス
を探す。

この例では、〈ａ〉により、設定結果は第38図のよう
になる。

この時点ですべて色インデツクスが求まり＜ｂ＞に該
当する場合はない。

なお、〈ｂ〉のルールは、エラー対策用のルールであ
る。実際は−−の分割色空間のように、はじめは
兄弟（−−）にインデツクスが設定されていない
場合でも、第１のプロセスで色インデツクスが設定され
ているため、〈ｂ〉のルールを適用して親色空間（−
）を参照する必要はない。

この後、前述のように、ヒストグラムの非零エントリ
のうち、まだ色インデツクスが付与されていないものに
ついて、第36図ないし第38図のように決定された分割色
空間管理リストをトラバースすることにより色インデツ
クスを付与し、その色インデツクスをヒストグラムにセ
ツトする操作が行われる、 III−IV.ステツプ４原画像をスキヤンしながらそのr,g,b値（ステツプ１
でヒストグラムのエントリとした4bitの値）より、色イ
ンデツクス付ヒストグラムを参照し、該当するインデツ
クス値でインデツクス画像を作成する。

IV.その他以上、本発明を特定の実施例について説明した。しか
し、、本発明に関してはいくつも変形例を考えることが
できる。

例えば、前記実施例では、分割順位管理リストが更新
される度に、その要素を空間支配数の順に並べかえ、分
割順位制御ポインタ（CPTR）はリスト中のできるだけ先
頭の要素、つまり空間支配数が大きいものを指してい
る。しかしながら、必ずしも分割順位管理リストはソー
トされていなければならないわけではない。もっとも、
その場合には、CPTRの指す要素を決定する処理が複雑に
なる。

また、前記実施例では、ヒストグラムのエントリに対
応する色インデツクスのデータを納めるようにしたが、
色と色インデツクスの対応表はヒストグラムと別個に作
成してもよい。

また、前記実施例の手順に従って本発明を実施するに
しても、いくつかのステツプはその処理順序を前後させ
得ることは言うまでもない。例えば、ヒストグラムへの
色インデツクスのセツトは、すべてのエントリーについ
て、上記ステツプ３で行ってもよい。

分割対象となる色空間が３次元に限らないことは既に
述べた。前記実施例では各基本成分に等しいビツト数を
割り当てたけれども、ある基本成分の割当ビツト数が他
の基本成分の割当ビツト数と異なる色空間を分割対象と
してもよい。その場合は、当該基本成分の軸方向に関し
ては、１回の分割数を２と異なる数にセツトしてもよ
い。もちろん、前記実施例のような３次元立方体状の色
空間において、１回の分割数を意識的に８と異なる数に
セツトしてもよい。

F.効果本発明によれば、適応型サンプリング法を用いた色画
像量子化方法及び装置であって、処理時間が選択すべき
同時表示色の数によってほぼ決まり、原画像の色数及び
色分布に影響されることのない，高速の方法及び装置を
提供することができる。

代表色選択のために必要な計算はすべて整数演算で行
えること、及び近傍の代表色にマツピングするために距
離計算が不要であることは、色画像量子化の高速化に寄
与する。

データとして必要とされるものは、ヒストグラム、分
割色空間管理リスト、及び分割順位管理リストだけなの
で、記憶容量は小さくてよい。したがって、本発明はパ
ーソナル・コンピュータ上でも実現することができる。

また、分割レベルに応じた重みづけ係数を導入して色
空間の分割可能性を判定するようにしたので、原始画像
の色彩が色空間で等しくばらついておらず、局所的なピ
ークを多数持つ画像である場合に、色空間中で密度は低
いが広域的に分布する色群を代表する色（アクセントを
つける色であることが多い）の脱落を防止することがで
きる。したがって、量子化された画像の画質の劣化を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を略略的に示す全体構成図、第２図は、ステツプ１により生成したヒストグラムの説
明図、第３図は、ステツプ１のヒストグラム生成手順のフロー
チャート、第４図は、RGB空間と分割色空間の関係の説明図、第５図は、分割色空間管理リストの概念図、第６図は、空間支配数を求めるための重みづけ係数の説
明図、第７図は、分割順位管理リストの概念図、第８図は、色空間の分解過程を２次元的に表わした説明
図、第９図及び第10図は、分割順位管理リストの生成過程の
説明図、第11図は、色インデツクス付ヒストグラムと色ルツクア
ツプ・テーブルの説明図、第12図は、カラーLUT方式のカラー表示装置の概略図、第13図は、ステツプ２の処理手順の詳細図、第14図は、子色空間の階層構造レベル計算手順（プロセ
ツサ２−１）の説明図、第15図は、子色空間の占める色空間の範囲計算手順（プ
ロセツサ２−１）の説明図、第16図は、子色空間内の色の使用頻度（カウント数）の
計算手順（プロセツサ２−１）の説明図、第17図は、分割順位管理リスト挿入ソート手順（プロセ
ツサ２−２）の説明図、第18図は、分割可能性判定手順（プロセツサ２−５）の
説明図、第19図は、色ルツクアツプ・テーブルの色インデツクス
の説明手順（プロセツサ２−６）の説明図、第20図は、色ルツクアツプ・テーブルの色データ設定手
順（プロセツサ２−６）の説明図、第21図は、ステツプ３の処理手順の詳細図、第22図は、親色空間に色インデツクスを付与する手順
（プロセツサ３−１）の説明図、第23図は、色インデツクス付ヒストグラムの色インデツ
クス設定手順（プロセツサ３−２）の説明図、第24図は、ヒストグラムの１例を示す図、第25図及び第28図は、８分割後の分割色空間データ例の
説明図、第26図及び第29図ないし第35図は、分割順位管理リスト
の生成過程の説明図、第27図は、分割色空間管理リスト例の説明図、第36図ないし第38図は、最終的な分割色空間管理リスト
例の説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基本となるａ種類の成分の各強度の諸段階
を表現とするために、n₁（１≦ｉ≦ａ）ビットを割り当
てることにより得られたの色のうちからｋ個の表示色を選択し、上記の色のうちの任意の色が割り当てられた多数の画素から
なる原始画像を、上記ｋ個の表示色を用いて表示すべく
色画像を量子化する方法において、（ａ）上記原始画像を入力して、上記ａ種類の成分の各
強度の諸段階を表現するためにm_i（m_i≦n_i）ビットを割
り当てることにより規定される色空間で、上記原始画像
をサンプリングし、ａ次元のヒストグラムを作成し、（ｂ）上記色空間を親色空間として、該色空間をＸ個の
子色空間に分割することを繰り返し、その際、分割により生成された上記子色空間の各々につ
いて、該子色空間に含まれる色に割り当てられた画素の
個数を、上記ヒストグラムを参照して計算し、該計算結
果に分割レベルに応じた重みづけ係数を乗じて、上記各
子色空間の空間支配数を計算し、（ｃ）上記親色空間と上記子色空間の親子関係を記述す
る木構造のリストを用意し、色空間の分割が行われる度
に、新たに生成された色空間を登録して該リストを更新
し、（ｄ）木構造リストの終端に位置する色空間を空間支配
数の大きさの順にｋ個選択して代表色空間とし、（ｅ）上記ｋ個の代表色空間の各々について、該色空間
を代表する色を選択し、かつ該代表色にインデックスを
付与し、（ｆ）上記ｋ個の代表色空間内の代表色以外の色につい
ては、該空間の代表色に付されたインデックスを付与
し、上記木構造リスト中の、上記代表色空間以外の色空間中
の色については、該色空間の近傍に位置する代表色空間
を発見し、該発見された代表色空間に付されたインデッ
クスを付与し、（ｇ）上記原始画像の各画素について、該画素に割り当
てられた色に付与されたインデックスを求め、求まった
インデックスを記憶装置に格納することを特徴とする色画像量子化方法。
【請求項２】基本となるａ種類の成分の各強度を諸段階
を表現するために、n_i（１≦ｉ≦ａ）ビットを割り当て
ることにより得られたの色のうちからｋ個の表示色を選択し、上記の色のうちの任意の色が割り当てられた多数の画素かな
る原始画像を、上記ｋ個の表示色を用いて表示すべく色
画像を量子化する方法において、（ａ）上記原始画像を入力して、上記ａ種類の成分の各
強度の諸段階を表現するためにm_i（m_i≦n_i）ビットを割
り当てることにより規定される色空間で、上記原始画像
をサンプリングし、ａ次元のヒストグラムを作成し、（ｂ）上記色空間を親色空間として、該色空間をＸ個の
子色空間に分割することを繰り返し、その際、分割により生成された上記子色空間の各々につ
いて、該子色空間に含まれる色に割り当てられた画素の
個数を、上記ヒストグラムを参照して計算し、該計算結
果に分割レベルに応じた重みづけ係数を乗じて、上記各
子色空間の空間支配数を計算し、（ｃ）上記親色空間と上記子色空間の親子関係を記述す
る木構造のリストを用意し、色空間の分割が行われる度
に、新たに生成された色空間を登録して該リストを更新
し、（ｄ）上記リストが更新される度に、更新された木構造
のリストの終端に位置する色空間の空間支配数の大きさ
の順にｋ個まで選択し、（ｅ）上記空間支配数の大きさの順に、上記選択された
色空間の分割可能性を、該色空間の空間支配数に基づい
て判断し、分割不可能ならば該色空間をもって代表色空間に選定
し、分割可能ならば該色空間を分割対象として選択し、（ｆ）上記代表色空かの個数がｋ個に達した時点で色空
間の分割を停止し、（ｇ）上記ｋ個の代表色空間の各々について、該色空間
を代表する色を選択し、かつ該代表色にインデックスを
付与し、（ｈ）上記ｋ個の代表色空間内の代表色以外の色につい
ては、該空間の代表色に付されたインデックスを付与
し、上記木構造のリスト中の、上記代表色空間以外の色空間
中の色については、該色空間の近傍に位置する代表色空
間を発見し、該発見された代表色空間に付されたインデ
ックスを付与し、（ｉ）上記原始画像の各画素について、該画素に割り当
てられた色に付与されたインデックスを求め、求まった
インデックスを記憶装置に格納することを特徴とする色画像量子化方法。
【請求項３】基本となるａ種類の成分の各強度の諸段階
を表現するために、n_i（１≦ｉ≦ａ）ビットを割り当て
ることにより得られたの色のうちからｋ個の表示色を選択し、上記の色のうちの任意の色が割り当てられた多数の画素から
なる原始画像を、上記ｋ個の表示色を用いて表示すべく
色画像を量子化する装置において、（ａ）上記原始画像を入力して、上記ａ種類の成分の各
強度の諸段階を表現するためにm_i（m_i≦n_i）ビットを割
り当てることにより規定される色空間で、上記原始画像
をサンプリングし、ａ次元のヒストグラムを作成する手
段、（ｂ）（b1）分割対象の色空間が選択される度に、選択
された色空間を親色空間として該色空間を個の子色空
間に分割し、（b2）分割により生成された上記子色空間に識別子を付
し、（b3）上記子色空間と上記親色空間を対応づけるポイン
タ・データを生成し、（b4）上記子色空間に含まれる色に割り当てられた画素
の個数を、上記ヒストグラムを参照して計算し、計算結
果に分割レベルに応じた重みづけ係数を乗じて、子色空
間の空間支配数を計算する手段、（ｃ）上記（b3）の動作により得られたポインタ・デー
タに基づいて上記（b2）、（b4）の動作により得られた
データを管理する木構造の第１のリスト、（ｄ）色空間の分割が行われる度に、少なくとも空間支
配数が非零の子空間を上記第１のリストに登録する手
段、（ｅ）生成された色空間の識別子および空間支配数を登
録する色空間の第２のリスト、（ｆ）色空間の分割が行われる度に、分解された色空間
の第２リストへの登録を抹消するとともに、新たに生成
された色空間を上記第２のリストに登録する手段、（ｇ）第２のリストに登録された色空間の個数Ｎをカウ
ントし、Ｎがｋ越えた場合に、空間支配数が最小のもの
から順に（Ｎ−ｋ）個の色空間の登録を第２リストから
抹消する手段、（ｈ）上記第２のリストの更新が行われる度に、（h1）更新後の色空間リストに含まれる色空間のうち、
分割可能であって、かつ空間支配数が最大のものを分割
対象として選択し、（h2）上記カウントＮがｋに達している場合には、選択
された色空間を分割したならば得られるであろう子色空
間の空間支配数の最大値を計算し、該最大値を現在の第
２リスト中の色空間の空間支配数の最小値と比較し、該
比較に基づいて選択された色空間の分解可能性を判断
し、（h3）上記比較の結果該選択された色空間が分割不可能
と判断された場合、該色空間を分割対象として選択した
ことを取り消し、その後、上記第２リスト中の残りの分
解可能な色空間について上記（h1）、（h2）の動作を繰
り返す手段、（ｉ）上記第２リスト中の色空間すべてが分割不可能で
あると判断された場合に、色空間の分割を停止する手
段、（ｊ）色空間の分割停止後に、上記第２のリストに登録
されている色空間の各々について、該色空間を代表する
色を選択し、かつ該代表色にインデックスを付与する手
段、（ｋ）上記第２のリストに登録されている色空間中の色
については該空間の代表色に付されたインデックスを付
与し、上記第２のリストに登録されていない色空間中の色につ
いては上記第１のリストを走査して該色空間の近傍に位
置する上記第２リスト中の色空間を発見し、該発見され
た色空間の代表色に付されたインデックスを付与する手
段、（ｌ）上記原始画像の各画像について、該画像に割り当
てられた色に付与されたインデックスを求め、求まった
インデックスを記憶装置に格納する手段、を有する色画像量子化装置。
【請求項４】基本となるａ種類の成分の各強度の諸段階
を表現するために、ｎビットを割り当てることにより得
られた2^an個の色のうちの任意個の色が割り当てられた
多数の画素からなる原始画像を、上記2^an個の色のうち
からｋ個の表示色を選択し、選択された表示色でもって
表示するための色画像量子化装置において、（ａ）上記原始画像を入力して、上記ａ種類の成分の各
強度の諸段階を表示するためにｍ（ｍ≦ｎ）ビットを割
り当てることにより規定される色空間で、上記原始画像
をサンプリングし、ａ次元のヒストグラムを作成する手
段、（ｂ）（b1）ａ次元の色空間を親色空間として、該色空
間を規則的にＸ等分し、（b2）分割により生成された子色空間に識別子を付し、（b3）上記親色空間と上記子色空間を対応づけるポイン
タ・データを生成し、（b4）上記生成された子色空間に含まれる色に割り当て
られた原始画像の画素の個数を、上記ヒストグラムを参
照して計算し、該計算結果に分割レベルに応じた重みづ
け係数を乗じて、上記子色空間の空間支配数を計算する
手段、（ｃ）上記子色空間の空間支配数が平均化するように、
上記空間支配数の大きい子色空間をさらにＸ等分し、続
けて（b2）、（b3）、（b4）の動作を実行することを繰
り返す手段、（ｄ）上記（b3）の動作により得られたポインタ・デー
タに基づいて、上記（b2）、（b4）の動作により得られ
たデータを木構造により管理する分割色空間管理リス
ト、（ｅ）上記手段（ｂ）または手段（ｃ）による分割が行
われる度に、少なくとも空間支配数が非零の子色空間を
色空間要素として上記分割色空間管理リストに登録する
手段、（ｆ）上記手段（ｂ）または手段（ｃ）により分割され
た色空間の識別子および空間支配数を登録する色空間の
分割順位管理リスト、（ｇ）上記手段（ｂ）または手段（ｃ）により色空間が
分割される度に、新たに生成された色空間を上記分割順
位管理リストへ登録するとともに、該リスト中の色空間
要素を空間支配数が大きい順番にならびかえる手段、（ｈ）上記分解順位管理リストに登録された色空間要素
数Ｎが上記ｋ個を越えた場合に、空間支配数が最小の色
空間から順に（Ｎ−ｋ）個の色空間の登録を上記分割順
位管理リストから抹消する手段、（ｉ）上記分割順位管理リストの更新が行われる度に、（i1）更新後の分割順位管理リスト中、ｍ回より少ない
数の分割回数により生成された色空間であってかつ空間
支配数が最大であるものを、上記手段（ｃ）の分割動作
の対象となる色空間として選択し、あるいは、（i2）上記分割順位管理リストに登録された色空間要素
数Ｎがｋに達している場合は、空間支配数が大きい順番
に、分割対象候補の色空間を選択し、該分割対象候補の
色空間を仮想的にＸ等分して得られる子色空間の空間支
配数の最大値を計算し、該最大値を分割順位管理リスト
中の色空間の空間支配数の最小値と比較し、前者が後者
より大きければ該分割対象候補の色空間を上記手段
（ｃ）の分割動作の対象となる色空間として選択し、（i3）上記比較の結果前者が後者以下ならば、該分割対
象候補の色空間は分割不可能であると判断し、その後、
まだ分割対象候補に選択されていない上記分割順位管理
リスト中の色空間を対象として上記（i2）の動作を繰り
返す手段、（ｊ）上記分割順位管理リスト中のすべての色空間が上
記手段（ｉ）により分割不可能であると判断された場合
に色空間の分解を停止する手段、（ｋ）色空間の分割停止後に、上記分割順位管理リスト
に管理されている色空間の各々について、該色空間を代
表する色を選択し、かつ該代表色に色インデックスを付
与し、色ルックアップ・テーブルを生成する手段、（ｌ）上記手段（ｊ）により決定された色空間の代表色
の色インデックスを、上記分割色空間管理リスト上の対
応する色空間にも付与し、上記分割色空間管理リスト中
の子色空間を有する親色空間には、その子色空間のうち
で空間支配数が最大のものの色インデックスを付与する
ことを再帰的に行う手段、（ｍ）上記分割色空間管理リスト中の、まだ色インデッ
クスを付与されていない色空間について、木構造上該色
空間の近傍に位置する色インデックス付与済空間を求
め、その求まった近傍色空間に付与されている色インデ
ックスを、該色インデックス未付与色空間に付与する手
段、（ｎ）上記原始画像の各画素について、該画素に割り当
てらた色が、上記分割色空間管理リストのどの色空間に
属するかを求め、その求まった色空間に付与されている
色インデックスを表示用メモリに格納する手段、を有する色画像量子化装置。