JPS62180673A - カラ−階調画像圧縮方式 - 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】 〔概要〕 本発明は、μツク・アップ・テープ／Ｌ／（以下、ＬＵ
Ｔと略す）を用いる限定された色数のカラー階調画像に
おいて、データ圧縮を行なうため、ＬＵＴの各色ごとに
これと色が近い順に所定の複数色の色番号を並べた表を
作成し、前記予測を行ない注目画素の色番号が前記表に
ある場合は、そのインデックスを符号化し、そうでなけ
れば、前記表にないことを示すフラグ符号と、注目画素
の色番号とを符号化するようにすることによシ、画像信
号の圧縮の効率化を図ったものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、ＬＵＴを用いる限定された色数のカラー階調
画像のデータ圧縮に関する。

カラー階調画像は各画素がＲ（Ｒｅｄ）　、　Ｇ（Ｇｒ
ｅｅｎ）　。

Ｂ（Ｂｌｕθ）の８刺激値で表わされ、現在、ＲＧＢ各
Ｂ　ｂｉｔの長さが多く使用されている。これで、画素
当り約１６００万色を表示することができる。

しかし、各画素ＲＧ　Ｂ　８　Ｎ）１ｔづつもっと、デ
ータ量が大きくなるので、安価なカラーダイスプレイ装
置では、Ｔ、ＵＴを用いる方式がとられている。

この方法は、第５図に示すようにフレーム・バッフトメ
モリ上の各画素の色を色番号で表わし、その色番号をＬ
ＵＴ内の実際の色に対応させて表示するものである。色
番号をＢ　ｂｉｔにとることによ、９．１６００万色の
中から２５６色を同時に表示することができる。本図に
おいて、１はルックアップテープ／Ｌ’、　２はフレー
ム・バッファ・メモリ、８．４．５はＤＡコンバータ、
６はカラーＣＲＴである。

各色８ｂｉ、ｔのり、ＵＴを用いることにより、ＲＧＢ
　各８　ｂ：ｌｔのカラー階調画像のゲータ量は１／８
に縮小されるが、まだ容量が大きいのでデータ圧縮が必
要となる。例えば、１画面が５１２Ｘ５１２画素のとき
、ＬＵＴを用いる方式でも、画像１枚当シのデータ量は
、２６２ＫＢにもなる。

〔従来の技術〕 Ｌ　’［Ｊ　Ｔを用いるとき、色番号の画像のデータ圧
縮については、別に本願発明者により［カラー階調画像
圧Ｗ４方式」が提案されている。この方式は、色番号・
画像のゲータ圧縮に予測順位符号化方式を用いる。この
方式では、伝送が必要となる大容量の予測関数のテ゛−
タ量を縮小するため、高順位の画像ゲータのみ予測順位
符号化し、高順位でない画像データは生データを符号化
するようにしていた。これは、予測関数は画像ごとに異
なるので、送信側と受信側で同一の予測関数が必要とな
るため、縮小した予測関数を伝送するようにしたもので
ある。

第６図に、上述した技術のデータ圧縮回路及び復元回路
のブロック図を示す。第６図（ａ）のデータ圧縮回路に
おいて、まず、予測関数作成回路１０２テ、一度フレー
ム・バッファ・メモリ１００内の画像データを読んで、
予測関数を作成する。そして、この予測関数のうち高順
位の部分のみ予測器１０８にロードするとともに、入力
選択手段１０５を通して受信側へ送る。次に、予測器１
０８がフレーム・バッファ・メモリ１００内の画像デー
タを再度読んで予測し、もし画像データが高順位のとき
は、−Ｓ−号蕎１０４で、その順位を符号化する。

また、もし、画像データが高順位でないときは、その旨
を示すフラグ符号を符号器１０４で符号化するとともに
生データ１を加え、入力選択手段１０５を通して受信側
に伝送する。また、ＬＵＴのデ°−夕も入力選択手段１
０５を切替えて伝送する。

一方、第６図（至）のデータ復元回路においては、まず
、受信した高順位の部分の予測関数を出力選択手段２０
１を切替えて、逆子側型３０８にロードする。次に、受
信した圧縮符号は出力選択手段２０１を通じて、復号器
２０２に、加える。そして、もし、復号した結果、その
画像テ°−夕が高順位なら逆子側型２０８で、この順位
を元の色番号に直す。もし、また復号結果、高順位でな
い旨を示すフラグ符号なら、次に続くデータ９を生デー
タとみなす。再生した色番号はフレーム・バッフ１、メ
モリ２０５に書込む。また、次いで受信したＬＵＴのテ
゛−夕は、出力選択手段２０１を切替えてＬＵＴ　２０
６に書込む。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、この技術のデータ圧縮の方法で′は、予
測関数を作成する過程で、フレーム・バッファ・メモリ
内の画像を読出す必要があシ、時間がかかる。また、画
像復元のためのデータとして、圧縮符号以外に予測関数
のデータも画像ごとに配憶しておく必要があるといった
欠点がある。これは、例えば画像データベースなどで数
千〜数万枚の画像情報を蓄積するとき、予測関数だけで
も、数ＭＢ〜数１０ＭＢのデータ量が余分に必要となる
ことになる。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明のデータ圧縮回路と復元回路のブロック
図である。圧縮回路は、予測関数作成器１０２、予測器
１０８、符号器１０４、ＬＵＴからのデータ４及び圧縮
符号８と色番号１とを入力・選択出力する手段１０５か
らなる。復元回路は、予測関数作成器２０２、復号器２
ｏ８、逆子側型２０４、逆子側型の出方１ｏと圧縮符号
８を入ヵし選択出力する手段２０５、受信データ７をＬ
ＵＴへのデ°−夕１１及び圧縮符号８へと出力を選択す
る手段２０１からなる。

〔作　用〕

色番号・画像のデータ圧縮に、画像テ゛−夕から予測関
数を作成して、予測順位符号化する方式を用いると、復
元には予測関数のデータが別に必要になる。この欠点を
解決するため、本発明では、ＬＵＴから予測関数を作成
することによシ、復元時に予測関数のデータを受信する
必要をなくすようにしたものでおる。予測順位符号化は
、従来同様、高順位の画像データについてのみ行ない、
高順位でない画像データは生データを符号化する。

〔実施例〕

次に、第１図の圧縮・復元回路の動作について説明する
。

第１図（ａ）の圧縮回路においては、まず、予測関数作
成器１０２はＬＵＴ　１０１のデータを読込んで、各色
番号ごとに所定の色の距離Ｒ度にもとづいて、これと最
も近い色の色番号を複数個計算で求める。そして、各色
番号について求めた、これと近い色番号を近い順に並べ
てから、予測器１０８にロードする（このデータを予測
関数と呼ぶ）。

次に、圧縮符号の送信に先立って、Ｌ’ＵＴＩＯＩのデ
ータを入力選択手段１０５を切替えて出力・送信スる。

それから、フレーム・バッファ・メモリ１００の色番号
・画像を読出し、予測器１０Ｂに加える。そして、もし
、画像データは予測器１０Ｂ中の予測関数にある色番号
なら、この近さのインデックスを符号器１０４で符号化
する。また、もし、画像データが予測器１０Ｂ中の予測
関数にない色番号なら、この旨を示すフラグ符号を符号
器１０４で符号化するのに続けて、色番号の生データを
入力選択手段１０５を通して出力送信する。

第１図（至）の復元回路においては、まず、受信テ゛−
タとしてＬＵＴのデータを受信し、出力選択手段２０１
を切替え、ＬＵＴ　２０７に書込む。これと同時に予測
関数作成器２０２でＬＵＴのデータを読込んで、圧縮回
路の場合と同様に予測関数を作成し、逆子側器２０４に
ロードする。次に、受信した圧縮符号を出力選択手段２
０１を切替えて復号器２０８に加える。もし、復号器で
復号した結果、符号が色の近さを示すインデックスなら
、これを逆子側器２０４に加え色番号を復元する。

また、もし、復号した信号が前記フラグ符号なら、選択
出力手段２０５を切替え、続く圧縮符号を生データとみ
て、そのまま出力する。復元した色番号ハ、フレーム−
バッフ１・メモリ２０６に書込まれる。

〔実施例〕

第２図は、実施例の圧縮回路の詳細図である。

次に、予測関数の作成と符号化の手順について詳細に述
べる。

予測関数作成器１０２のＣＰＵ１０２−２はＬＵＴｌｏ
ｌよシのシリアルデータを入カシフＹレジスタ１０２−
１で直並列変換して取込む。ＬＵＴ　１０１で、例えば
、４５６色用いるとすれば、ＲＧＢ各８ビットとして、
ＬＵＴのデータは７６８パイＦ分になる。ＣＰＵ１０２
−２では、取込んだ各色番号の色につき、これと最も色
が近い色番号を所定の個数分求める。色の近さは、色間
の距離を定義することによシ測ることができる。色番号
をＲＧＢを８成分とするベクトルとして、Ｎｉ、＝（Ｒ
ｉＧｉ。

Ｂｘ）で表わすと、色番号Ｎ１とＮｊの色間距離Ｄ１ｊ
には、次の尺度を用いることができる。ただし、１１・
１１の記号はノルムを表わす。

←）　２乗誤差　Ｄ１ｊ＝ｌｌＮ１−Ｎｊｌｌ＝（Ｒ１
−Ｒｊ）　＋（Ｇｉ−Ｇｊ）２＋（Ｂｉ−Ｂｊ）２ （ｂ）絶対値Ｄｌｊ＝ｌｌＮｌ−Ｎｊ　１ｌ＝ｌＲ１−
Ｒｊ　ｌ＋Ｉ　Ｇ１−Ｇｊ　ｌ　＋　ｌ　Ｂ１．−Ｂｊ
　１色間距離として、２乗誤差の方が通常正確であるが
、計算量が多くなるので、高速化が必要な場合は、絶対
値尺度を用いる。色間距離が定義されれば、色の長さＬ
も次のように定義できる。

（ホ）　２乗誤差のとき　Ｌ：ｌ　＝　Ｉｆ　Ｎｉ　Ｉ
Ｉ　＝Ｈｘ２　＋　Ｂｉ２＋（）１．２（至）絶対値の
とき　　Ｌｉ＝ｌｌＮ１１１＝ｌＲｉｌ＋１Ｂｉ−１＋
＋０１　＋　＝Ｒ１十Ｂ１　＋０１゜ 各色番号について、これと最も色番号を求めるとき、１
つの色番号ごとに他の２５５色全部と比較する総当シ法
がある。総当シ法では２５６Ｘ２５６＝６４に回の色間
距離の計算と比較の探索が必要となる。そこで、探索回
数を減らすには、次に述べる方法を用いることができる
。第８図にこの方法の概念図として示す。

まず、各色番号について色の長さを計算して、色番号を
色の長さの順に並べた表を作成する。そして、この表を
用いて各色番号について、その色番号に近い長さをもつ
色番号から順に探索する。

注目色番号Ｎｋ（ｋ＝Ｑ、１．・・・、　２５５　＞　
　に最も近い色をｐ個求めるものとすると、色の長さが
近い順に探索し、まず、近い色番号のｐ個の候補Ｎｌｘ
＋Ｎｇ、・・・、Ｎａｐを求める。そして、次からはこ
の探索に次の検査を並用する。すなわち、注目色番号Ｎ
ｋと、比較色番号Ｎ）との色の長さの差分△Ｌ１（１）
　＝　＋　Ｌｋ−ＬｊＩを計算し、上記候補のうち最大
の色間距離Ｄｍ＝ｍａｘ（Ｄｋ［１，Ｄｋ１２．　・・
・ＤＪｐ）が、Ｄｍ〈△Ｌ４ｊの条件を満足するかどう
か検査する。もし、この条件を満足すれば、ｐ個の候補
は、注目色番号に最も近い色番号となシ、探索を終了す
る。また、もし、この条件を満足しなければ、探索を続
行する。この方法は、第８図のＲＧＢ空間で考えると、
色番号はこの色間上のペクトμとなシ、同じ色の長さを
もつペクトｐはＲＧＢ空間上の１７４の球上にのること
になる。このため、１／４球の半径の差分△Ｌｇが、候
補の最大色間距離Ｄｍよシ大きくなれば、色の長さ順に
探索しているので、残シのベク）／１／の色間距離は、
すべて△Ｌ１ｊよシ大きくなシ、Ｄｍよシ大きいことに
なる。この方法を用いれば、探索回数が総当シ法のｌ／
１０程度になると期待できる。

さて、以上のようにして求めた各色番号に近い色番号を
、ＣＰＵ１０２−２は色番号（００）ｘに対するものか
ら（ＦＦ）ｘに対するものまで近い順にｐ＠づつ、出力
レジスタ１０２−８を介して、予測器１０８のＲＡＭ１
０８−８に書込む。以下では、ｐを８個として話を進め
る。

上記の予測関数を用いた予測符号化について説明する。

上記で求められた予測関数は、注目色番号に対してこれ
と最も近い色の色番号を選ぶものである。色間には相関
があることから、この予測関数を用いて、準最適ではあ
るが従来技術の方法と同様に予測順位符号化を行なうこ
とができる。

フレーム・バッファ・メモリ１００よシ、入カシた画像
の色番号はシフトレジスタ１１０にセットされ、これと
ともに元シフトレジヌタ１１０にあった内容は、レジス
タ１０　Ｂ−１に移される。シフトレジスタ１１０とレ
ジスタ１０Ｂ−１の内容ハ、それぞれ注目画素と前値参
照画素の色番号となる。

レジスタ１０Ｂ−１の内容はＲＡＭ１０Ｂ−８に上位０
Ｒｅａｄアドレスとして加えられるとともに、３ビツト
カウンタ１０８−２からその計数値が下位のＲｅ８Ａア
トＶヌとして加えられる。そして、ＲＡＭ１０Ｂ−８か
ら読出された値とシフトレジスタ１１０の内容とが一致
検出回路１０８−４に加えられ、一致するかどうかが検
査される。もし、一致しなけレバカウンタ１０Ｂ−２は
＋１され、カウンタ１０８　　。

−２の内容が７にナルまで、再度ＲＡＭ　１０　Ｂ−８
から読出された値が検査される。

すなわち、この操作によシ、ある参照画素に対して、こ
れに近い色の色番号の順に一致するが否かをチェックす
ることになる。もし、−数構出回路１０Ｂ−４で一致を
検出すれば、判定回路１０８−５は、可変長符号のＲＯ
Ｍ１０４−１から、カウンタ１０８−２に対応した順位
の符号と符号長とを読出し、それぞれシフトレジスタ１
０４−２とカウンタ１０４−８にセットする。次にシフ
トレジスタ１０４−２は、カウンタ１０４−８がダウン
カウントして０になるまでシフトして、マルチプレクサ
１０５を通して圧縮符号を出力する。また、判定回路１
０Ｂ−５において、カウンタ１０　Ｂ−２が７（第８順
位）になっても−数構出回路１０Ｂ−４で一致を検出で
きないときは、可変長符号ＲＯＭ１０４−１から、第９
順位以上であることを示す符号と符号長を読出して、シ
フトレジスタ１０４−２とカウンタ１０４−８にセット
する。そして、この符号は同様にマルチプレクサ１０５
を通して出力されるとともに、こｐ符号に続けてシフト
レジヌタ１１０中の注目画素の色番号がシフトして読出
され、マルチプレクサ１０５を通して出力される。ここ
の例のように、第８順位までを予測順位符号化する場合
は、第１表に示す可変長符号を使えばよい。

第１表　可変長符号の例 （注）“苦”は注目画素の色番号を示す。

第４図は、実施例の復元回路の詳細図である。

次に復号化の手順を詳細に述べる。

まず、復号化に先立って、復元回路でも圧縮回路で用い
たのと同様の予測関数を作成する。予測関数作成器２０
２は圧縮回路の予測関数作成回路１０２と同じものであ
る。まず、ＬＵＴのデ゛−タを受信し、テ゛マｐチプＶ
クサ２０１−１を切替えて、ＬＵＴ　２０７に書込む。

これと同時に、このＬＵＴのシリアルデータは入力シフ
トレジスタ２０２−１で０ＰＵ２０２−２に取込まれる
。Ｃ！ＰＵ２０２−２は圧縮回路の予測関数作成器１０
２と同様の方法で予測関数を作成し、出力レジスタ２０
２−８を介して逆子側器２０４のＲＡＭ２０４−２に書
込む。

次に圧縮符号を受信したときは、デマμチプレクサ２０
１−１　’（＋−切替えてシフトレジスタ２０１−２に
順次、シフトして格納される。復号器２０３のシフトレ
ジスタ２０８−１とカウンタ２０Ｂ−２Ｕ最初クリアさ
れておシ、シフトレジスタ２０Ｂ−１ｉ１．、シフトレ
ジスタ２０１−２とシリアルに接続してシフトされ、１
ピツトシフＦするごとにシフト数がカウンタ２０Ｂ−２
で計数される。復号化用ＲＯＭ２０Ｂ−８は、シフトレ
ジスタ２０Ｂ−１とカウンタ２０Ｂ−２の内容をアドレ
スに入力する。そして、これらの内容をそれぞれ符号と
符号長とみて、該当する符号が実際に見つかったときは
、その符号が順位に対応するものなら、この順位を逆子
側器２０４のレジスタ２０４−１にセットする。レジス
り２０４−１の内容はＲＡＭ２０４−２の下位Ｒｅａｄ
アドレスに加えられるとともに、レジスタ２０６から参
照画素・色番号が上位Ｒｅａｄアドレスとして加えられ
る。ＲＡＭ２０４−２からは、この参照画素・色番号と
注目画素・順位に対応する注目画素・色番号が読出され
、マルチプレクサ２０５を通してレジスタ２０６にセッ
トされる。また、もし、前述の復号した符号が高順位で
ないことを示すフラグ符号ならば、復号化ＲＯＭ２０Ｂ
−８は、マルチプレクサ２０５を切替え、シフトレジス
タ２０１−２の内容を注目画素・色番号として、レジス
タ２０６にセットする。レジスタ２０６の復元した色番
号は順次フレーム・バッファ・メモリに書込まれる。本
発明の圧縮・復元回路でも従来技術の回路と同様に変形
例が考えられる。

上述した圧縮・復元回路は、伝送するため予測関数のデ
ータと圧縮符号をシリアルのデータに直した。圧縮符号
をメモリに蓄積するときは、特に第２表のように４ビッ
ト単位の多段固定長符号を用いることによシ、可変長符
号化処理を省略することができ、高速処理を実現するこ
とができる。

第２表では、第１５順位まで予測順位符号化するように
してお）、第１６順位以上は生テ°−夕を符号化する。

第２表　多段固定長符号の例 （注）“黄”は注目画素の色番号を示す。

実施例の第２図の圧縮回路では、予測器１０ＢのＲＡＭ
１０Ｂ−８の容量を節約するため、注目画素・色番号を
色の近い方から順に予測値とマツチングをとるようにし
た。これは、高速処理を行なう場合、６４にワードのＲ
ＡＭ１０８−８をもち、アドレスに参照画素と注目画素
の色番号を入力して、順位または、高順位でない旨の情
報を読出すようにすることで、１回のＲＡＭアクセスで
実行することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、予測関数のテ°−夕を送信側に伝送す
る必要がなく、しかも予測関数を送信側・受信号で高速
で作成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示す実施例、第２図は圧縮回路
の詳細図、第８図は予測関数の作成に用いる、最近色番
号の計算法を説明する図、第４図は復元回路の詳細図、
第５図は産業上の利用分野を説明する図、第６図は従来
技術による圧縮・復元回路の例である。 図において、１０２は予測関数作成器、１０８は予測器
、１０４は符号器、１０５は入力選択手段である←。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 フレームバッファメモリの各画素の色を色番号で表示し
   、該色番号を実際の色に対応させて表示するカラー階調
   画像圧縮方式において、 各色番号のうち、所定の色間の距離尺度に近い複数個の
   色番号を近い順に並べた予測関数を作成する手段と、 該予測関数を用いて、画像信号の所定の高順位部のみ予
   測する手段と、 高順位でない画像信号を予測順位とともに符号化する手
   段と、 高順位のときとそうでないときとで前記符号化された信
   号を選択して出力する手段を備えることを特徴とするカ
   ラー階調画像圧縮方式。