JPH10134167A - 局所色空間代表色リスト生成方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各局所色空間の代表色リストを、選択されう
る代表色のみで作成して、原画像の各画素の色に最も近
い色を選択する処理の高速化を可能とする。 【解決手段】 色空間分割部８は、ＲＧＢ色空間をＮ×
Ｎ×Ｎの局所色空間に分割し、各々の局所色空間に対応
する代表色リスト１３を初期化する。次に、最近色空間
領域計算部９は、限定された代表色１１全てに対してそ
の代表色が選択される可能性のあるＲＧＢ色空間の領域
をボロノイ図を用いて計算する。局所色空間特定部１０
は、計算された全領域に対しその領域を含む局所色空間
を特定し、対応する代表色リスト１３に当該領域の代表
色を追加する。以上の前処理後、色選択部１４は、入力
原画像を代表色１１のみで表される限定色画像に変換す
る処理を行う。この時、上記前処理により代表色リスト
１３に選択され得ない代表色が除かれるため、原画像を
限定色画像に変換する処理が高速化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フルカラーの画像
をなんらかの方法で与えた代表色だけで表される画像に
変換する処理の内、原画像の各画素の色に最も近い色を
選択する処理を高速化するための処理を最適化する方法
及びその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、原画像の各画素の色に最も近い色
を選択する処理を高速化するためには、ＲＧＢ（赤、
緑、青）色空間をＮ×Ｎ×Ｎの局所色空間に分割し、各
局所色空間ごとにその空間に近い順の代表色のリストを
作成しておき、原画像の各画素の色がどの局所色空間に
所属するかを求め、求められた局所色空間の代表色のリ
ストの中で最も近い色を選択することを行ってきた。

【０００３】図６は、上記従来の技術による局所色空間
に対する代表色のリストを作成する方法を模式的に表し
た図である。上記従来の技術では、各局所色空間の代表
色のリストを作成する際、図６に示すように、その局所
色空間（図例では実線Ａで示した正方形）の中心に最も
近い代表色１から局所色空間の最も遠い角までの距離ｒ
を求め、局所色空間の表面からｒ以上離れている代表色
（図例では実線Ｂで示した枠の外の代表色）はリストに
加えないようにすることで、その局所色空間に所属する
色の最近隣とはなり得ない代表色をリストから除外する
ことができ、リストの中で最も近い色を選択する処理を
高速化することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術を用い
た場合、各局所色空間の代表色のリストにはその局所色
空間に所属する色からは確実に選択されることのない余
分な代表色が含まれてしまうことがあり、処理の高速化
を妨げる原因になるという問題がある。例えば、図６の
例では、実線Ａで描かれた正方形が注目している局所色
空間を表すが、その局所色空間に所属する色からは代表
色１以外に斜線で表した領域の色から代表色２が最近隣
となるが、リストにはその他に代表色３、４、５という
余分な代表色が含まれてしまう。

【０００５】本発明の目的は、各局所色空間の代表色の
リストをその局所色空間から選択されうる代表色のみか
らなるリストとすることで、原画像の各画素の色に最も
近い色を選択する処理を高速化するための処理を最適化
するための方法及びその装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による局所色空間代表色リスト生成方法は、
画像を限定された代表色だけで表される画像に変換する
方法における色の選択処理を高速化するための処理方法
であって、ある代表色とその他の代表色の垂直二等分面
を計算する過程と、該計算された垂直二等分面の当該代
表色側に色空間を複数に分割した局所色空間の一部が含
まれているかどうかを判定する過程と、該判定に基づい
て各代表色から最も近い色空間領域を含む局所色空間群
を特定する過程と、該特定された局所色空間群の代表色
のリストに当該代表色を加える過程を有し、その局所色
空間に所属する色から最近隣となる可能性のある代表色
のみを含むリストを生成することを最も主要な特徴とす
る。

【０００７】上記した本発明による局所色空間代表色リ
スト生成方法にあっては、従来の技術ではできなかっ
た、ある局所色空間に所属する色からは確実に選択され
ることのない代表色をその局所色空間の代表色のリスト
から除外可能とすることによって、原画像の各画素が属
する局所色空間を特定してその局所色空間の代表色リス
トから各画素の色に最も近い色を選択する処理を更に高
速化することを可能にする。

【０００８】また、上記目的を達成するため、本発明に
よる局所色空間代表色リスト生成装置は、画像を限定さ
れた代表色だけで表される画像に変換する装置における
色の選択処理を高速化するための処理装置であって、原
画像を入力する手段と、色空間を複数の局所色空間に分
割する手段と、該原画像の各画素の色が該分割されたど
の局所色空間に所属するかを求める手段と、当該局所色
空間の代表色のリストの中で当該画素に最も近い色を選
択する手段と、該選択され限定された代表色だけで表さ
れた画像を出力する手段を備えた装置の前処理手段とし
て、ある代表色とその他の代表色の垂直二等分面を計算
する手段と、該計算された垂直二等分面の当該代表色側
に局所色空間の一部が含まれているかどうかを判定する
手段と、該判定に基づいて各代表色から最も近い色空間
領域を含む局所色空間群を特定する手段と、該特定され
た局所色空間群の代表色のリストに当該代表色を加える
手段とを有し、その局所色空間に所属する色から最近隣
となる可能性のある代表色のみを含むリストを生成する
ことを最も主要な特徴とする。

【０００９】上記した本発明による局所色空間代表色リ
スト生成装置にあっては、従来の技術ではできなかっ
た、ある局所色空間に所属する色からは確実に選択され
ることのない代表色をリストから除外可能とすることに
よって、原画像の各画素が属する局所色空間を特定して
その局所色空間の代表色リストから各画素の色に最も近
い色を選択する処理を更に高速化し、画像を限定された
代表色だけで表される画像に変換する装置を高速化し、
限定された色しか出力できない出力手段からも原画像に
近い画像を高速に出力することを可能にする。

【００１０】本発明による局所色空間代表色リスト生成
方法において、各代表色から最も近い色空間領域を含む
局所色空間群を特定する過程は、例えばＲＧＢ色空間を
Ｎ×Ｎ×Ｎに分割した局所色空間に対して、ある代表色
とその他の代表色の垂直二等分面を計算する過程を用い
て色空間を二分する平面を計算し、該計算された垂直二
等分面の当該代表色側に局所色空間の一部が含まれてい
るかどうかを判定する過程を用いて当該代表色側に含ま
れる局所色空間を選択することを繰り返すことによっ
て、実行時に各代表色が選択される可能性のある局所色
空間群を特定することができるようにしている。

【００１１】一方、該特定された局所色空間群の代表色
のリストに当該代表色を加える過程は、該特定された局
所色空間群の中の一つ一つの局所色空間に付随している
代表色のリストに当該代表色を加えることを繰り返すこ
とによって、変換前の画像中のある色が属する局所色空
間を計算すれば、該色から最近隣となる可能性のある代
表色のみを含む代表色のリストを得ることができるよう
にしている。

【００１２】従って、一つ一つの色の最近隣の代表色を
決定し保持するようなテーブルを生成または復元するよ
りも記憶量や計算時間を少なくすることができ、実行時
に計算するべき距離の計算も必要最小限に抑えることが
できるようになる。

【００１３】また、本発明による局所色空間代表色リス
ト生成装置おいて、各代表色から最も近い色空間領域を
含む局所色空間群を特定する手段は、例えばＲＧＢ色空
間をＮ×Ｎ×Ｎに分割する手段を用いて分割された局所
色空間に対して、ある代表色とその他の代表色の垂直二
等分面を計算する手段を用いて色空間を二分する平面を
計算し、該計算された垂直二等分面の当該代表色側に局
所色空間の一部が含まれているかどうかを判定する手段
を用いて当該代表色側に含まれる局所色空間を選択する
ことを繰り返すことによって、実行時に各代表色が選択
される可能性のある局所色空間群を特定している。

【００１４】一方、該特定された局所色空間群の代表色
のリストに当該代表色を加える手段は、該特定された局
所色空間群の中の一つ一つの局所色空間に付随している
代表色のリストに当該代表色を加えることを繰り返すこ
とによって、変換前の画像中のある色が属する局所色空
間を原画像の各画素の色がどの局所色空間に所属するか
を求める手段によって計算すれば、該色から最近隣とな
る可能性のある代表色のみを含む代表色のリストを得る
ことができるテーブルを作成している。

【００１５】従って、一つ一つの色の最近隣の代表色を
決定し保持するようなテーブルを生成または復元するよ
りも記憶量や計算時間を少なくすることができ、実行時
には、原画像の各画素の色がどの局所色空間に所属する
かを求める手段を用いて変換前の画像中にある色が属す
る局所色空間を求めることで、当該局所色空間の代表色
のリストの中で最も近い色を選択する手段における距離
の計算も必要最小限に抑えることができるようになる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
形態について説明する。

【００１７】フルカラーの画像をなんらかの方法で与え
た代表色だけで表される画像に変換する処理は、原画像
の一つ一つの画素に対して、現在注目している画素の色
にＲＧＢ（赤、緑、青）色空間におけるユークリッド距
離として最も近い代表色を探索し、現在注目している画
素をその代表色にすることを繰り返すことで実現され
る。

【００１８】原画像の各画素の色に最も近い色を選択す
る処理を高速化するためには、ＲＧＢ色空間をＮ×Ｎ×
Ｎの局所色空間に分割し、各局所色空間ごとにその空間
に所属する色から選択されうる代表色のリストを作成し
ておき、原画像の各画素の色がどの局所色空間に所属す
るかを各画素の色のＲＧＢ各々の成分をＮで割った商か
ら求め、求められた局所色空間の代表色のリストの中で
最も近い色を選択することを行う。

【００１９】図１、図２は、本発明による局所色空間代
表色リスト生成方法の一実施形態例を説明するための図
であって、図１は各代表色から最も近い色空間領域を表
す図、図２は各代表色から最も近い色空間領域を含む局
所色空間を特定してその局所色空間の代表色のリストに
当該代表色を加える処理の例を表した図である。

【００２０】本実施形態例では、各局所色空間の代表色
のリストを作成する際、図１に示すように、各代表色か
ら最も近い色空間領域を計算した後、図２に示すよう
に、計算された領域を含む局所色空間を特定して、その
局所色空間の代表色のリストに当該代表色を加える。

【００２１】図１のような図をボロノイ図と呼ぶ。ボロ
ノイ図とは、空間中に存在する点の中で各点から最も近
い空間を線や面などの超平面で区切った図で、図１は空
間が２次元の場合を表している。空間がＲＧＢ色空間の
ような３次元の時は、図１を３次元に拡張したような図
となるが、基本的には同様である。以下、ボロノイ図は
３次元であるとする。３次元のボロノイ図は各点間の垂
直二等分面を他の垂直二等分面とぶつかるまで延長する
ことで生成される。

【００２２】図２は、各代表色から最も近い色空間領域
を含む局所色空間を特定して、その局所色空間の代表色
のリストに当該代表色を加える処理の例を表している。
代表色１から最も近い色空間領域を含む局所色空間は７
つ存在するので、７つ全ての局所色空間の代表色のリス
トに代表色１を加える。例えば、図２の太線枠Ｃで囲っ
た局所色空間は、代表色１、２、４、６の４つの代表色
から最も近い色空間領域を含むので、当該局所色空間の
代表色のリスト７には代表色１、２、４、６の４つの代
表色が加えられる。

【００２３】図３は、原画像を限定された代表色のみで
表される限定色画像に変換する装置の前処理を行う装置
として、本発明の実施形態例に係る局所色空間代表色リ
スト生成装置を適用したときの構成を表すブロック図で
ある。図３において、８は色空間分割部、９は最近色空
間領域計算部、１０は局所色空間特定部、１１は限定さ
れた代表色、１２は局所色空間のリスト、１３は局所色
空間ごとの代表色リスト、１４は色選択部、１５は原画
像入力部、１６は限定色画像出力部、１７は上記代表色
１１、局所色空間のリスト１２、代表色リスト１３を格
納する情報格納部を表す。

【００２４】図３に示す色空間分割部８では、ＲＧＢ色
空間をＮ×Ｎ×Ｎの局所色空間に分割し、情報格納部内
の局所色空間リスト１２に格納し、それぞれの局所色空
間に対応する代表色リスト１３を初期化する。この代表
色リスト１３はｎ＝Ｎ×Ｎ×Ｎ個存在する。

【００２５】次に、最近色空間領域計算部９では、限定
された代表色１１全てに対して、その代表色が選択され
る可能性のあるＲＧＢ色空間の領域をボロノイ図を用い
て計算する。局所色空間特定部１０では、最近色空間領
域計算部９で計算されたすべての領域に対して、当該領
域を含む局所色空間を特定し、その局所色空間に対応す
る代表色リスト１３に当該領域の代表色を追加する。こ
の最近色空間領域計算部９と局所色空間特定部１０の処
理は、後述する逐次的な処理にまとめることもできる。

【００２６】また、色選択部１４では、原画像入力部１
５から入力された原画像を限定された代表色１１のみで
表される限定色画像に変換する処理を行う。この処理
は、局所色空間特定部１０の処理が終了してから実行さ
れるものであり、原画像の各画素の色がどの局所色空間
に所属するかを各画素の色のＲＧＢ各々の成分をＮで割
った商から求め、求められた局所色空間の代表色リスト
１３の中から最も近い色を選択することで実現される。
このとき、本発明の前処理によって代表色リスト１３に
選択されることのあり得ない代表色が含まれていないた
めに、従来の技術と比べて高速化が期待できる。

【００２７】このようにして生成された代表色リスト１
３は代表色が同じなら原画像によらず一定のものとなる
ので、代表色リスト１３を保存しておき、色選択部１４
が実行される前に復元することで、本発明の前処理に必
要な計算時間を実用上省くことも可能である。

【００２８】色選択部１４によって限定された代表色１
１のみで表されるように変換された画像は、限定色画像
出力部１６によって出力される。限定色画像出力部１６
としては、例えば、２５６色しか表示できないディスプ
レイ装置やプリンタ装置などが拳げられる。

【００２９】ここで、図４のフローチャートを参照し、
図２、図３のような処理の実現方法について詳細に説明
する。このフローチャートでは、図３の最近色空間領域
計算部９と局所色空間特定部１０の処理を逐次的な処理
として実現している。

【００３０】まず、ステップＳ１として全ての局所色空
間の代表色のリストを何も含まれていない状態にクリア
する。それぞれのリストは、例えば、図５に示すような
当該リストに含まれる代表色の数ｎと、当該リストに含
まれている代表色の番号がｎ個並んでいるような構造に
なっており、何も含まれていない状態にクリアするため
にはｎを０にセットすればよい。また、このリストに代
表色を追加するには、ｎを１増加させて代表色番号（ｎ
＋１）のエントリを追加すればよい。

【００３１】次に、ステップＳ２として、全ての代表色
ｃ（ｉ）に対して以下のステップＳ３からステップＳ６
の処理を繰り返す。

【００３２】ステップＳ３では、代表色ｃ（ｉ）から最
も近い色空間領域を含む局所色空間の集合Ｓ（ｉ）を全
ての局所色空間に初期化する。集合Ｓ（ｉ）は、例え
ば、局所色空間の全数Ｎ×Ｎ×Ｎ個分の領域を確保し、
１からＮ×Ｎ×Ｎまでの局所色空間の番号を格納した配
列であるとする。局所色空間の８つの頂点は該番号から
容易に計算することができる。

【００３３】その後、ステップＳ４として、ｃ（ｉ）以
外の代表色ｃ（ｊ）全てに対して以下のステップＳ５の
処理を繰り返す。

【００３４】ステップＳ５では、集合Ｓ（ｉ）に含まれ
る局所色空間の内、ｃ（ｉ）とｃ（ｊ）の間の垂直二等
分面よりｃ（ｉ）側に含まれる局所色空間を新たなＳ
（ｉ）とする処理を行う。ここで、ｃ（ｉ）とｃ（ｊ）
の間の垂直二等分面ｆ（ｒ，ｇ，ｂ）＝０は、ｃ（ｉ）
＝（ｒｉ，ｇｉ，ｂｉ）、ｃ（ｊ）＝（ｒｊ，ｇｊ，ｂ
ｊ）とすると、 ｆ（ｒ，ｇ，ｂ）＝（ｒｊ−ｒｉ）ｒ ＋（ｇｊ−ｇｉ）ｇ ＋（ｂｊ−ｂｉ）ｂ ＋１／２｛（ｒｉ＾２＋ｇｉ＾２＋ｂｉ＾２） −（ｒｊ＾２＋ｇｊ＾２＋ｂｊ＾２）｝ のように与えられる。但し、ｒｉ＾２はｒｉの２乗、ｇ
ｉ＾２はｇｉの２乗、ｂｉ＾２はｂｉの２乗、ｒｊ＾２
はｒｊの２乗、ｇｊ＾２はｇｊの２乗、ｂｊ＾２はｂｊ
の２乗を表す。垂直二等分面ｆ（ｒ，ｇ，ｂ）＝０のｃ
（ｉ）側は、ｆ（ｒ，ｇ，ｂ）≦０の色空間領域である
ので、ある一つの局所色空間がこの面よりｃ（ｉ）側に
含まれるかどうかは、該局所色空間を表す立方体の各頂
点がｆ（ｒ，ｇ，ｂ）≦０を満たすかどうかで判定す
る。

【００３５】ステップＳ４の処理によって、代表色ｃ
（ｉ）から最も近い色空間領域を含む局所色空間の集合
Ｓ（ｉ）が過不足無く求められる。

【００３６】最後に、ステップＳ６では、Ｓ（ｉ）に含
まれる局所色空間の代表色のリストに代表色ｃ（ｉ）を
追加する。

【００３７】以上のようにして、各局所色空間の代表色
のリストをその局所色空間に所属する色から最近隣とな
る可能性のある代表色のみからなるリストとすることが
可能となり、原画像の各画素の色に最も近い色を選択す
る処理を高速化するための前処理を限定された代表色の
セットに対して最適化することができる。例えば、ある
局所色空間に注目した場合、従来技術における選択範囲
の距離ｒ以内にｍ個の代表色が存在し、本発明で選択さ
れた代表色がｎ個であったならｍ／ｎ倍高速化できる。
図６の従来例と比較するなら、２．５倍高速化される。

【００３８】また、上記の実施形態例では、色選択部１
４で選択された代表色と原画像内の画素の色との差を計
算し、その差を周辺の画素（例えばこれから代表色を選
択しようとする方向の周辺の画素）に配分するという誤
差拡散法と併用することで、限定された色しか出力でき
ないディスプレイ装置やプリンタ装置などへの高品質な
出力を高速化することもできる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による局所
色空間代表色リスト生成方法によれば、各局所色空間の
代表色のリストに、その局所色空間に所属する色からは
確実に選択されることのない余分な代表色が含まれてし
まうことがないようにすることができ、その局所色空間
から選択されうる代表色のみからなる最適化されたリス
トを構成することができるようになる。このため、原画
像の各画素の色に最も近い色を選択する処理を高速化す
ることができるという効果が得られる。

【００４０】また、本発明による局所色空間代表色リス
ト生成装置によれば、限定された色しか出力できないよ
うなディスプレイ装置やプリンタ装置などへ、原画像を
限定された色に合わせて出力するための処理を、上記の
発明と同じ程度高速化することができるという効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態例を説明するための各代表
色から最も近い色空間領域を表すボロノイ図である。

【図２】本発明の実施形態例において、各代表色から最
も近い色空間領域を含む局所色空間を特定して、その局
所色空間の代表色のリストに当該代表色を加える処理の
例を表した図である。

【図３】本発明の実施形態例に係る局所色空間代表色リ
スト生成装置を、原画像を限定された代表色のみで表さ
れる限定色画像に変換する装置の前処理を行う装置とし
て適用したときの構成を表すブロック図である。

【図４】本発明の実施形態例における処理方法例を示す
フローチャートである。

【図５】本発明の実施形態例における局所色空間に対す
る代表色リストのデータ構造の例を表した図である。

【図６】従来技術による局所色空間に対する代表色のリ
ストを作成する方法を模式的に表した図である。

【符号の説明】

１〜６…ＲＧＢ色空間中の各代表色 ７…太枠の局所色空間に対する代表色のリスト ８…色空間分割部 ９…最近色空間領域計算部 １０…局所色空間特定部 １１…限定された代表色の格納部 １２…局所色空間のリスト １３…代表色リスト １４…色選択部 １５…原画像入力部 １６…限定色画像出力部 １７…情報格納部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 1/46 Ｚ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像を限定された代表色だけで表される
   画像に変換する方法における色の選択処理を高速化する
   ための処理方法であって、 ある代表色とその他の代表色の垂直二等分面を計算する
   過程と、 該計算された垂直二等分面の当該代表色側に色空間を複
   数に分割した局所色空間の一部が含まれているかどうか
   を判定する過程と、 該判定に基づいて各代表色から最も近い色空間領域を含
   む局所色空間群を特定する過程と、 該特定された局所色空間群のそれぞれの代表色のリスト
   に当該代表色を加える過程と、 を有することを特徴とする局所色空間代表色リスト生成
   方法。
2. 【請求項２】 画像を限定された代表色だけで表される
   画像に変換する装置における色の選択処理を高速化する
   ための処理装置であって、 原画像を入力する手段と、 色空間を複数の局所色空間に分割する手段と、 該原画像の各画素の色が該分割されたどの局所色空間に
   所属するかを求める手段と、 当該局所色空間の代表色のリストの中で当該画素に最も
   近い色を選択する手段と、 該選択され限定された代表色だけで表された画像を出力
   する手段と、からなる装置における前処理手段として、 ある代表色とその他の代表色の垂直二等分面を計算する
   手段と、 該計算された垂直二等分面の当該代表色側に局所色空間
   の一部が含まれているかどうかを判定する手段と、 該判定に基づいて各代表色から最も近い色空間領域を含
   む局所色空間群を特定する手段と、 該特定された局所色空間群の代表色のリストに当該代表
   色を加える手段と、 を有することを特徴とする局所色空間代表色リスト生成
   装置。