JPH11289459A - 画像符号化方法 - Google Patents

画像符号化方法

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JPH11289459A
JPH11289459A JP8992898A JP8992898A JPH11289459A JP H11289459 A JPH11289459 A JP H11289459A JP 8992898 A JP8992898 A JP 8992898A JP 8992898 A JP8992898 A JP 8992898A JP H11289459 A JPH11289459 A JP H11289459A
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JP
Japan
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codebook
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Application number
JP8992898A
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English (en)
Inventor
Mutsuaki Noma
睦明 野間
Masaaki Kobayashi
正明 小林
Haruaki Shimoda
晴朗 下田
Akihiro Kono
昭宏 河野
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラー静止画像の性質に応じてコードブック
を生成することにより、効率的に代表ベクトルを生成
し、高画質に画像を符号化する画像符号化方法を提供す
ることを目的としている。 【解決手段】 画像データをブロック単位に分割し、各
ブロックごとに特徴量を求め、その特徴量によりコード
ブックの割り当て数を変えることにより、画像の特徴に
あったベクトル量子化による画像符号化が行えるため、
人間の視覚特性に合った高画質な画像符号化方法を得る
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は画像データを符号化
する方法、特にベクトル量子化による画像符号化方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、画像符号化方法は情報量の多
い画像を圧縮するための手法として用いられ、特に最近
では圧縮率の高い、高速高細精な圧縮方法への要求が高
まっている。このような画像圧縮の手法のひとつとして
ベクトル量子化を用いた符号化方法が提案されている。
【0003】以下に従来のベクトル量子化による画像符
号化方法について説明する。図4は一般的なベクトル量
子化による画像符号化器である。401はコードブック
と呼ばれる代表ベクトルを並べたテーブルであり、40
2は探索処理を行うベクトル量子化器であり、入力され
る画像ベクトルに対して最も近似した代表ベクトルをコ
ードブックの中から探索し、そのインデックスを出力す
る。図5はベクトル量子化における代表ベクトルの配置
例を表している。代表ベクトルは入力ベクトルとなる画
像ベクトルの分布範囲に均等に割り当てられる。画像ベ
クトルの分布領域のみに代表ベクトルを配置することに
より少ないコードで効率よく量子化できるためベクトル
量子化は高い圧縮率を実現している。歪みDの計算式の
例としては、 D = Σ (Xj − Cj)2 ここでXjは学習ベクトルのi番目の要素を表し、Cjは
コードブック代表ベクトルのi番目の要素を表してい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では、画素値の変化の激しい部分や非常に変化
のなだらかな部分もすべて等しく数学的な歪み値の範囲
内にあれば良いようなコードブックを生成することによ
り、人の視覚特性から見れば大まかに符号化してもいい
部分でも多くの代表ベクトルを割り当てており、効率的
な画像符号化が行われていなかった。例えば、画素値の
変化の激しい部分が多い画像では、なだらかな部分への
代表ベクトルの割り当て数が少なくなり、のっぺりとし
た画像になる等という問題点を有していた。
【0005】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、画像の性質に応じてコードブックを生成することに
より、効率的に代表ベクトルを生成し、高画質に画像を
符号化する画像符号化方法を提供することを目的として
いる。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、近接画素の変化の激しい部分や、無彩色の
部分を選別し、そのような部分に対しては、割り当てる
代表ベクトルの数を少なくすることで、画像に応じたコ
ードブックを作成し高画質に符号化することのできる画
像符号化方法が得られる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、画像データを複数の画素ごとにまとめてブロックに
分割するブロック化手段と、前記ブロック化手段により
分割されたブロックデータの特徴量を決定する特徴抽出
手段と、前記特徴抽出手段により抽出された特徴量毎に
前記ブロックデータを分類する分類手段と、前記分類手
段により分類されたブロックデータに割り当てる代表ベ
クトル数を決定するベクトル数割り当て手段と、前記割
り当てられたベクトル数のコードブックを生成するコー
ドブック生成手段と、前記ブロックデータを当該コード
ブック内の代表ベクトルの一つを選択してそのインデッ
クスを選択して符号化する符号化手段を持つことを特徴
とし、画像の特質により適合した画像符号化を行うこと
ができるという作用を有する。
【0008】請求項2に記載の発明は、画像データを複
数の画素ごとにまとめてブロックに分割するブロック化
手段と、前記ブロック化手段により分割されたブロック
データの特徴量を決定する特徴抽出手段と、前記特徴抽
出手段により抽出された特徴量毎に前記ブロックデータ
を分類する分類手段と、前記分類手段により分類された
ブロックデータに割り当てる代表ベクトル数を決定する
ベクトル数割り当て手段と、前記割り当てられたベクト
ル数のコードブックを生成するコードブック生成手段
と、前記ブロックデータを当該コードブック内の代表ベ
クトルの一つを選択してそのインデックスを選択して符
号化する符号化手段を持ち、上記特徴量の判定手段とし
て、画像データの輝度と色差系(YIQ,YUV,L*
**など)の色空間を用いることを特徴とする画像符
号化方法であり、画像の特質により適合した画像符号化
を行うことができるという作用を有する。
【0009】請求項3に記載の発明は、画像データを複
数の画素ごとにまとめてブロックに分割するブロック化
手段と、前記ブロック化手段により分割されたブロック
データの特徴量を決定する特徴抽出手段と、前記特徴抽
出手段により抽出された特徴量毎に前記ブロックデータ
を分類する分類手段と、前記分類手段により分類された
ブロックデータに割り当てる代表ベクトル数を決定する
ベクトル数割り当て手段と、前記割り当てられたベクト
ル数のコードブックを生成するコードブック生成手段
と、前記ブロックデータを当該コードブック内の代表ベ
クトルの一つを選択してそのインデックスを選択して符
号化する符号化手段を持ち、色空間はYIQ空間であ
り、特徴量の判定に際し、ブロック内のある画素A(Y
a,la,Qa)と他のある画素B(Yb,Ib,Q
b)に対し、|Ya − Yb| > α(αはある決めら
れた定数)で、ブロック内の全ての|I|,|Q| >
βかつ、 |Ia − Ib| > γ or |Qa − Qb| > γ の場合(エッジ部と呼ぶ)と、ブロック内の全ての|I
|,|Q| < βの場合(無彩色部と呼ぶ)と、それ以
外の部分に分類することを特徴とする画像符号化方法で
あり、画像の特質により適合した画像符号化を行うこと
ができるという作用を有する。
【0010】以下、本発明の実施の形態について説明す
る。図1は本発明の一実施の形態による符号化方法を実
現するための画像符号化装置の構成図を、図2は本発明
の一実施の形態による符号化方法のフローチャートを、
図3は本発明の一実施の形態による特徴量計算方法のフ
ローチャートを示している。
【0011】図1において、101はブロック化された
画像の特徴を抽出する画像特徴抽出部、102は符号化
の対象となる画像データをブロックに分割する画像ブロ
ック化部、103は符号化の原画像やブロック化画像デ
ータ等の画像データの格納メモリ、104はブロック化
画像データを特徴により分類する分類部、105は特徴
量により分類した画像ブロックごとに代表ベクトルの数
を割り当てるベクトル数割り当て部、106は画像の特
徴量に応じてLBGアルゴリズムによりコードブックを生
成するコードブック生成部、107は生成した各特徴量
に応じたコードブックをまとめて記憶するコードブック
格納部、108は画像データを生成したコードブックを
用いてベクトル量子化による符号化を行う符号化部を表
している。
【0012】以上のように構成された画像符号化装置に
ついて、以下その動作を図2のフローチャートを用いて
説明する。まず、ブロック化部102により画像格納部
103の画像データのブロック化を行い画像格納部10
2に格納される(S201)。ブロック化されたブロッ
クデータは特徴抽出部101によりそのブロックデータ
の特徴量を計算する(S203)。この特徴量をもとに
ブロックデータ分類部104において分類を行いかく種
別に応じたブロックデータのヒストグラムを作成して
(S204)、各特徴量をもったブロックデータの出現
頻度を求める。これら一連の処理を全てのブロックにつ
いて行う(S202)。この特徴量抽出部101で行う
特徴量計算方法および分類部104で行う分類方法につ
いては、図3を用いて後述する。この特徴量のヒストグ
ラムを用いて、代表ベクトル数割り当て部105により
ベクトル数の割り当てが行われる(S205)。以下、
全てのブロックに対しコードブック生成部106により
コードブックが作成され、コードブック格納部107に
格納される(S206)。まず、ブロックの種別毎に処
理を振り分ける(S207)。ここでは、3つの種類に
分類した場合の一実施の形態を示す。一つはエッジ部分
であり、輝度値の変化の激しいブロックや有彩色で色差
値の変化の激しいブロックを示す。この場合、コードブ
ック計算における収束ノルムの値を通常より大きく設定
し(S208)、コードブック数を少なく割り当てるよ
うにしてエッジ部分用のコードブックを作成する(S2
09)。人間の視覚特性として、輝度変化の激しい部分
では感度が落ちるため画質に与える影響を少なくできる
ためである。なお、このコードブック作成方法について
は従来方法として前述しているためここでは詳述しな
い。二つ目は、無彩色部分であり、これもエッジ部分と
同様に、コードブック計算における収束ノルムの値を通
常より大きく設定し(S212)、コードブック数を少
なく割り当てるようにして無彩色部分用のコードブック
を作成する(S213)。この部分でも人間の視覚特性
として、色差変化に対する人間の感度が落ちることによ
り画質への影響を無くしている。残りは一般的なノルム
値を設定し(S210)、一般用のコードブックを作成
する(S211)。以上、各ブロックの種別ごとに作成
したコードブックを一つのコードブックとしてまとめ
(S214)、このコードブックを用いて符号化部10
8により符号化処理を行う(S215)。
【0013】次に、本発明における、画像のブロック化
データの特徴量を抽出し分類する一実施の形態について
図3を用いて以下詳述する。まず、ブロック化された画
像データは輝度/色差空間に変換する。本実施の形態に
おける特徴量はブロック内画素間の輝度変化や色差変化
を用いるためである。ここではYIQへの変換を行う
(S301)。次に、輝度値の変化量の閾値α、有彩色
と無彩色の閾値β、有彩色における色差値の変化量の閾
値γ、エッジ部判定の閾値Nを設定し、輝度値の変化量
が閾値を超えた数のカウンタAを0に初期化する(S3
02)。全てのブロック内画素の輝度成分(Y成分)に
ついての変化量を測定する(S303)。変化量の測定
方法は、他の画素の輝度成分との差が閾値αを超えるか
どうかをチェックし(S304)、超える場合カウンタ
Aを1インクリメントする(S305)。このカウンタ
値Aの値が閾値Nを超えるかどうかをチェックし(S3
06)、超える場合エッジ部と判定する(S307)。
超えない場合、ブロック内にある全ての色差成分(Iお
よびQ成分)の絶対値が閾値βを超えているかどうかを
チェックする(S308)。これは無彩色か有彩色かの
チェックである。超えていれば、無彩色部分は存在しな
いこととなる。もし無彩色部分が存在すれば、ブロック
内にある全ての色差成分の絶対値が閾値βの範囲内にあ
るかどうかをチェックし(S313)すべてが無彩色か
どうかをチェックする。すべてが範囲内にあれば無彩色
部と判定する(S314)。そうでなければ一般部分と
判定する(S315)。ステップS308の判定ですべ
てが有彩色であれば、ブロック内の全てのI成分とQ成
分についてエッジ部の判定を行う(S309)。全ての
I成分についてブロック内の他のI成分との差が閾値γ
を超えるかどうかをチェックし(S311)、さらに全
てのQ成分についてブロック内の他のQ成分との差が閾
値γを超えるかどうかをチェックする(S312)。す
べてのI成分とQ成分についてステップS311とステ
ップS312の条件を満たせば、エッジ部と判定する
(S310)。
【0014】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、画像デー
タをブロック単位に分割し各ブロックごとに特徴量を求
め、その特徴量によりコードブックの割り当て数を変え
ることにより、画像の特徴にあったベクトル量子化によ
る画像符号化が行えるため、人間の視覚特性に合った高
画質な画像符号化方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による符号化方法を実現
するための画像符号化装置の構成図
【図2】本発明の一実施の形態による画像符号化方法の
フローチャート
【図3】本発明の一実施の形態による特徴量計算方法の
フローチャート
【図4】一般的なベクトル量子化による画像符号化器を
示す図
【図5】ベクトル量子化における代表ベクトルの配置を
示す図
【符号の説明】
101 画像特徴抽出部 102 画像ブロック化部 103 格納メモリ 104 分類部 105 ベクトル数割り当て部 106 コードブック生成部 107 コードブック格納部 108 符号化部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河野 昭宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画像データを複数の画素ごとにまとめてブ
    ロックに分割するブロック化手段と、前記ブロック化手
    段により分割されたブロックデータの特徴量を決定する
    特徴抽出手段と、前記特徴抽出手段により抽出された特
    徴量毎に前記ブロックデータを分類する分類手段と、前
    記分類手段により分類されたブロックデータに割り当て
    る代表ベクトル数を決定するベクトル数割り当て手段
    と、前記割り当てられたベクトル数のコードブックを生
    成するコードブック生成手段と、前記ブロックデータを
    当該コードブック内の代表ベクトルの一つを選択してそ
    のインデックスを選択して符号化する符号化手段を持つ
    ことを特徴とする画像符号化方法式。
  2. 【請求項2】上記特徴量の判定手段として、画像データ
    の輝度と色差系(YIQ,YUV,L***など)の
    色空間を用いることを特徴とする請求項1記載の画像符
    号化方法。
  3. 【請求項3】上記色空間はYIQ空間(0<=Y<25
    6,−128<=I,Q<128)であり、特徴量の判
    定に際し、ブロック内のある画素A(Ya,la,Q
    a)と他のある画素B(Yb,Ib,Qb)に対し、 |Ya − Yb| > α(αはある決められた定数)
    で、 ブロック内の全ての|I|,|Q| > βかつ、 |Ia − Ib| > γ or |Qa − Qb| > γ の場合(エッジ部と呼ぶ)と、 ブロック内の全ての|I|,|Q| < βの場合(無彩
    色部と呼ぶ)と、それ以外の部分に分類することを特徴
    とする請求項1記載の画像符号化方法。
JP8992898A 1998-04-02 1998-04-02 画像符号化方法 Pending JPH11289459A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003071687A1 (en) * 2002-02-20 2003-08-28 Tadahiro Ohmi Data processing device
JP2011193305A (ja) * 2010-03-16 2011-09-29 Yahoo Japan Corp データ処理装置、データ処理方法及びプログラム

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