KR20020042816A

KR20020042816A - 화상압축방법

Info

Publication number: KR20020042816A
Application number: KR1020027002551A
Authority: KR
Inventors: 신도지로
Original assignee: 가부시키가이샤 세라템 테크놀로지
Priority date: 1999-08-27
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2002-06-07
Also published as: CN1387722A; CA2383053A1; WO2001017229A1; JP3829217B2; EP1251686A1; US7031514B1

Abstract

(개요)

단일 또는 복수의 컬러채널을 가지는 비트맵 디지털화상데이터를 컴퓨터의 처리능력이나 화질으로의 요구에 부용하여 설정되는 최적처리단위의 화상사이즈로 분할하고, 또한 그 단위화상데이터를 각각 각 컬러마다에 분할하여, 복수의 최소처리단위의 화상데이터호 한다. 최소처리단위의 화상데이터는 그 횡방향의 각 열에 대하여, 각 화소의 횡방향의 위치(X)와 휘도(Y)에 의하여 2차원 벡터화하고 또한 각 열의 시점과 종점과를 잇는 선분을 기준 벡터로서 휘도변화의 크기에 의해서 양자화하고, 더욱이 정형처리한 후, 그 종방향의 각 행에 대하여, 마찬가지로 종방향의 위치(Z)와 휘도(Y)에서 2차원 벡터화하여, 또한 상기 각 행의 시점과 종점을 잇는 선분을 기준 벡터로서 휘도변화의 크기에 의해 양자화하는 것에 의해, 각 화소가 가지는 휘도 정보의 유의성에 의거한 매트릭스구조의 압축화상데이터로 변환한다. 이 치소처리단위의 압축화상데이터를 더욱이 산술압축한 후, 전 컬러채널을 통합하여 최적처리단위의 압축화상데이터를 생성하여, 더욱이 그것들을 통합함으로서 원래의 화상전체의 압축화상데이터가 생성이 된다.

Description

화상압축방법{IMAGE COMPRESSING METHOD}

일반적으로 컬러화상의 컴퓨터 처리에는 RGB계나 CMY계 등의 컬러모델에 있어서 각 색성분 즉 각 컬러채널(컬러모델)의 휘도정보로 이루어진 디지털 화상데이터가 사용되어 왔다. 이 디지털 화상데이터는 1화소에 대하여, 예컨대 RGB의 각 색마다 그 휘도를 0 내지 255까지의 256단계의 값(256계조)으로 표현하는 1바이트(8비트)의 정보가 할당되어, 따라서 1화소마다 3바이트의 정보를 가진다. 이 때문에, 특히 고정밀하고 섬세한 컬러화상의 데이터량은 방대하며, 이것을 컴퓨터 처리하기위해서는 대용량의 메모리나 하드디스크 및 고속 CPU등의 하드웨어리소스, 고속의 데이터 전송을 가능하게 하는 통신기술뿐만 아니라, 화상데이터를 압축하는 기술이 필요했다.

종래에는 여러가지 데이터 압축방법이 제안되어 있으나, 압축한 화상을 복원할 때에 품질의 열화를 일으키는 경우가 있다. 예컨대, 화상데이터는 반드시 모두의 색을 사용하고 있지 않음으로, 미리 적당한 감색을 행함으로서, 화상의 원래의이미지가 손상됨이 없이 파일사이즈를 작게하는 방법이 있다. 이와 같은 감색을 수반하는 압축방법으로는, 근사한 색정보를 압축과정에서 통합하기 때문에, 색조변화의 연속성이 상실되어, 특히 가는선의 재현이 불명료하게 되는 경향이 있다. 또, 휘도정보를 색차정보로 변환하여 색정보를 유지하는 압축방법이 알려져 있다. 그러나 색정보는 유의한 정보량이 휘도정보의 약 1/4이하이며, 재현과정에 있어서 색조의 편향을 일으키는 경향이 있다.

또 일본국 특개평 10-32719호 공보에는 충분한 압축율 및 화상의 높은 재현품질을 목적으로서, 3원색의 휘도 정보로 이루어진 컬러 화상데이터를 하나의 휘도정보와 2개의 색차정보로부터 이루어진 컬러 모델데이터로 변환하여, 이것을 고품위로 재현가능한 방법으로 압축하는 화상압축방법 및 장치가 개시되어 있다. 이 고품위이고 재현가능한 압축처리기술로서, XY화상평면에 있어서 각 화소의 휘도분포를 Z축방향의 크기로 도시한 XZ평면에 있어서 휘도가 일정의 허용오차범위내에서 연속하여 변화하여 있다고 간주되는 1군의 수평방향 화소군을 1단위의 벡터로 표현하고, 또한 마찬가지로 YZ평면에 있어서, 휘도가 일정의 허용오차범위내에서 연속하여 변화하고 있다고 간주되는 1군의 수직방향화소군을 1단위의 벡터로 표현하고, 또한 마찬가지로 YZ평면에 있어서, 휘도가 일정의 허용 오차 범위내에서 연속하여 변화하고 있다고 간주되는 1군의 수직방향 화소군을 1단위의 벡터도 표현하는 소위 3차원 벡터 양자화가 채용되고 있다. 동공보의 화상압축방법은, 압축율을 종래 보다도 대폭으로 높게 할 수 있다고 하여도, 색차정보로 변환하여 압축하고 있음으로서, 화상데이터를 압축해동하여 신장시켰을 때 재현화상을 열화시킬 염려가 있다.

그래서 본 발명의 목적은 고정밀하고 섬세한 디지털 화상데이터에 대하여도 높은 압축효과를 실현하면서, 색조의 연속적 변화를 고도로 재현하고 그리고 그때에 가는선까지 명료하게 재현할 수가 있어, 그것에 의하여 인쇄의 화상원고에서의 사용에도 견딜 수 있는 고품질인 화상을 재현가능한 화상압축방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 예컨대 가색3원색(RGB) 또는 감색3원색(CMY)등의 풀컬러화상이나 백흑의 256계조 (그레이스케일) 화상등의 디지털 화상데이터를 압축하는 화상처리기술에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 화상압축방향의 적합한 실시예를 개략적으로 도시한 흐름도,

도 2는 화상데이터를 최적처리단위로 분할하는 도 1의 스텝 3의 과정을 도시한 흐름도,

도 3은 최적처리단위로 분할한 화상데이터를 벡터화하여 매트릭스 구조의 화상데이터를 생성하는 도 1의 스텝 4의 과정을 개략적으로 도시한 흐름도,

도 4는 화상데이터를 횡방향으로 벡터화하여 제1 계층데이터를 생성하는 과정을 도시한 흐름도,

도 5는 화상데이터를 횡방향으로 벡터화하여 제2 계층데이터를 생성하는 과정을 도시한 흐름도,

도 6은 화상데이터를 횡방향으로 벡터화하여 제3 계층데이터를 생성하는 과정을 도시한 흐름도,

도 7은 화상데이터를 횡방향으로 벡터화하여 제4 계층데이터를 생성하는 과정을 도시한 흐름도,

도 8은 횡방향으로 벡터화한 화상데이터를 정형처리 후에 종방향으로 벡터화하는 과정을 개략적으로 도시한 흐름도,

도 9는 횡방향 및 종방향으로 벡터화한 화상데이터를 후처리하여 본 발명의 VFZ화상파일을 생성하는 과정을 도시한 흐름도,

도 10은 생성한 본발명의 VFZ 화상파일을 재생하는 과정을 도시한 흐름도,

도 11은 화상데이터의 분할의 1예를 도시한 도면,

도 12는 도 11에서 분할한 화상데이터를 또한 R·G·B의 각 컬러채널로 분할하는 도면,

도 13A는 컬러채널 R의 횡방향 1열의 화상데이터를 도시한 도면,

도 13B는 휘도분포 즉 화소의 위치(시점으로부터의 길이)에 대한 휘도의 크기를 도시하고 그 벡터화의 개념을 설명하기 위한 선도,

도 14A는 벡터화에 의한 횡방향 1열의 화상데이터로부터 생성되는 제1 내지제4 계층데이터를 도시한 도면,

도 14B는 횡방향으로 벡터화한 앞열의 화상데이터를 정형처리한 상태를 도시한 도면,

도 15는 횡방향 및 종방향으로 벡터화한 화상데이터의 제1 내지 제4 계층데이터의 분포를 도시한 개념도,

도 16은 횡방향 및 종방향으로 벡터화한 화상데이터의 배열을 도시한 도면이다.

발명의 개시

본 발명에 의하면 단일 또는 복수의 컬러채널을 가지는 비트맵 디지털화상데이터를 그 횡방향의 각 열에 대하여 각 화소의 횡방향의 위치와 휘도로 2차원 벡터화하고 또한 상기 각 열의 시점과 종점을 있는 선분을 기준으로서 휘도변화의 크기에 의해 양자화하고,

횡방향으로 벡터화 및 양자화한 상기 화상데이터를, 그 종방향의 각 행에 대하여, 종방향의 위치와휘도로 2차원 벡터화하고, 또한 상기 각 행의 시점과 종점과를 있는 선분을 기준으로 하여 휘도변화의 크기에 의해 양자화함으로써,

각 화소가 가지는 휘도정보의 유의성에 의거한 매트릭스구조의 압축화상데이터에 변환하는 것을 특징으로 하는 화상압축방법이 제공된다.

이와 같이 화상데이터에 포함되는 각 화소의 휘도정보를 2차원 벡터화하고 또한 휘도변화의 크기에 의해 양자화함으로서 각 화소가 가지는 정보의 유의성의 정도에 의거하여 데이터를 계층화하여 재구성함으로서, 실질적으로 유의성이 없는 화소의 휘도정보는, 같은 벡터중에 흡수되는 것이 된다. 따라서 원래의 화상데이터에 포함되는 정보를 실질적으로 손실함이 없이, 그 데이터 양을 작게할 수 있으며, 특히 고정밀하고 섬세한 화상데이터의 압축에 적합한 가장 효율이 좋은 데이터 구조를 만들어낼 수가 있다.

어느 실시예에서는 원래의 비트맵 디지털화상데이터를 소정 사이즈의 단위 화상데이터로 분할하여, 분할된 각 단위 화상데이터에 대하여 각각 횡방향의 벡터화 및 양자화를 실행하고 또한 종방향의 벡터화 및 양자화를 실행하여 매트릭스구조의 단위 압축화상데이터에서 변환하여 최후에 각 단위 압축화상데이터를 통합할 수가 있다. 이것에 의하여 원화의 데이터량이 비교적 큰 경우에 있어서도 컴퓨터의 처리능력에서 요구되는 화질에 부응하여 효율이 좋게 처리될 수가 있다.

다른 실시예에서는 원래의 비트맵 디지털화상데이터를 각 컬러채널마다로 분할하고 분할한 각 컬러채널마다의 화상데이터를, 각각의 매트릭스 구조의 압축화상데이터로 변환한 후에, 하나의 압축화상데이터에 통합할 수가 있다. 이것에 의하여 예컨대 RGB계나 CMY계의 화상데이터는 처리단위를 1/3으로 작게할 수 있으므로 효율이 좋게 처리할 수가 있다.

또한, 앞서 원래의 비트맵 디지털화상데이터를 소정 사이즈의 단위화상데이터로 분할한 경우에도 그 각 단위화상데이터를 또한 각 컬러채널마다에 분할하여, 분할한 각 컬러채널마다의 단위화상데이터를, 각각의 매트릭스 구조의 단위압축화상데이터로 변환한 후에, 하나의 단위압축화상데이터에 통합함으로서, 보다 한층 효율이 좋은 압축처리가 가능하게 된다.

더욱이 본 발명에 의하면, 이와 같이 하여 생성한 매트릭스 구조의 압축화상데이터를, 더 산술 압축할 수가 있다. 이것에 의하여, 화상데이터를 비손실함으로서 보다 고도로 압축할 수가 있다.

어느 실시예에서는 횡방향 또는 종방향으로 양자화하는 과정이, 각 열 또는 각 행의 시점과 종점을 잇는 선분을 기준벡터로서, 그 구간에 있어서 정(正) 및/또는 부(負)의 최대 편차점을 계산하여, 시점 및 종점과 최대 편차점과에 있어서, 인접하는 각 2점을 잇는 선분을 새로운 기준벡터로서 그 구간에 있어서 새로운 정 및/또는 부의 최대 편차점을 계산하여, 이러한 최대 편차점을 계산하는 과정을 각 최대 편차점의 기준벡터에 관한 편차가 소망의 화상데이터로서의 유의성을 상실할 때까지 반복하여 실행함으로서, 각 최대 편차점의 크기에 의해 각 화소가 구분되고, 각각 비트수의 다른 복수의 계층데이터가 생성되는 과정으로부터 이루어진다.

예컨대 원래의 비트맵 디지털화상데이터가 8비트의 데이터인 경우에는 상기 복수의 계층데이터를 각각 8비트, 6비트, 4비트, 1비트의 데이터로 이루어진 제1 내지 제4 계층데이터에서 구성하는 것이 바람직하다.

발명을 실시하기 위한 최적의 형태

이하에 첨부도면을 참조하면서, 본 발명의 화상압축방법에 대하여, 그 적합한 실시예를 사용하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 방법을 사용하여, 폴컬러화상의 원고 즉 원화로부터 압축화상파일을 생성하는 과정을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 먼저 소망의 화상원고를 전자적으로 가공하여, 예컨대 RGB계나 CMY계와 같은 복수의 컬러채널, 또는 그레이 스케일만으로 표현되는 하나의 컬러채널을 가지는 비트맵 데이터로서의 화상데이터를 생성한다(스텝 S1). 통상 이와 같은 화상데이터는 이미지 스케너, 디지털카메라 등의 여러가지 공지수단을 사용하여, 임의의 입력해상도에서, 미리 설정된 예컨대 12비트, 8비트(1바이트), 1비트(2값) 등의 정보량의 휘도에서 생성된다. 화상데이터는 본 발명의 화상압축처리를 행하기 위해서 CD-R, MO디스크, DVD 등의 기록매체나 이서넷 등을 사용하여 네트워크를 통하여 온라인으로처리컴퓨터 또는 워크스테이션에 입력된다(스텝 S2).

상기 처리컴퓨터는 입력된 화상데이터를 먼저 처리하여 메모리에 기억시킨다(스텝 S3). 우선 도 2에 도시한 바와 같이, 화상데이터 전체를 메모리상에 전개한다(스텝 S21). 다음에, 화상데이터의 헤드라벨에 포함되는 정보를 해석하여, 화상전체의 사이즈(도트수), 컬러채널의 구성, 1화소에 할당되는 휘도정보량(비트수) 등을 확인한 후, 해석결과에 따라 미리 결정한 최적처리 단위의 화상사이즈로 분할하고, 분할한 각 단위화상데이터를 메모리상에 재구성한다(스텝 S22). 이 최적처리단상에 미리 일정한 화상사이즈로 설정할 수 있고, 또는 처리컴퓨터의 처리속도나 메모리 용량 등의 능력, 요구되는 화상품질과 같은 화상재생조건 등에 의하여 적당하게 선택할 수가 있다.

본 실시예에서는, 도 11에 도시한 바와 같이 해상도 1024×1024 도트의 RGB 컬러화상데이터를 압축처리한다. 최적처리단위를 256×256 도트로 하면, 도 11의 화상데이터는 종방향 및 횡방향으로 각각 4분할되어 전부 16개의 단위화상데이터로 재구성된다. 이 RGB단위화상데이터는, 각 화소가 R·G·B의 각 컬러채널에 대하여 각각 1바이트, 합계 3바이트의 정보량(휘도값)을 갖는다. 다음에 이 단위화상데이터를 도 12에 도시한 바와 같이 R·G·B의 각 컬러채널마다의 단위화상데이터에서 분할하여, 메모리상에 재구성한다(스텝 S23). 이 각 컬러채널의 단위화상데이터를 최소처리단위로서, 데이터의 압축처리를 행한다. 단일 컬러채널의 단위화상데이터는, 각 화소가 1바이트의 정보량(휘도값)을 가지며, 따라서 최소처리단위의 데이터량은, 원래의 화상데이터 전체를 처리하는 경우의 1024²×3²바이트에서, 256×256바이트까지 작게 된다.

다음에 각 최적처리단위에 대하여, 각각 단일 컬러채널마다에 그 단위화상데이터를 순차 벡터 분해처리하여, 매트릭스 구조로 변환한 화상데이터를 생성한다(스텝 S4). 도 3에 도시한 바와 같이, 우선, 각 컬러채널마다에 최소처리단위의 화상데이터를 횡방향으로 1열씩 순차로 벡터화하여, 각 화소의 휘도정보의 크기(비트수)에 의하여 구분되는 제1 내지 제4 계층데이터를 생성한다(스텝 S31).

횡방향의 벡터화에 대하여, 도 4 내지 도 7을 사용하여 상세하게 설명한다. 도 13A에 도시한 바와 같이, 최소처리단위의 화상데이터는 횡방향의 각 열이 연속하는 256개의 화소로 구성되어, 각 화소가 각각에 1바이트의 정보량으로 표현되는 휘도값을 가진다. 도 13B는 횡방향의 1열에 대하여, 가로축에 0 내지 255까지의 길이로 각 화소의 위치를 세로축에 동일하게 0 내지 255까지의 256계단에서 각 화소의 휘도값을 취함으로서, 가로 1열의 화소에 관한 휘도분포를 도시하고 있다. 본 발명에서는 이것의 길이 X와 휘도값 Y를 가지는 2차원 벡터로 치환하여 각 화소의 휘도정보를 표현함으로서, 휘도분포 및 휘도의 연속적 변화의 정보가 유지되도록 화상데이터의 벡터화를 행한다.

구체적으로는, 제1열의 최초의 화소를 시점 P1(x1=0, y1)으로 하고 또한 최후의 화소를 종점(P2)(x2=255, y2)로 하여, 이것을 잇는 선분을 마스터벡터 P1P2=[x2-x1, y2-y1]로 한다(스텝 S41). 다음에 시점과 종점과를 잇는 구간에 있어서 다른 화소에 대하여, 마스터벡터를 기준으로 하여 휘도의 편차를 계산하여, 정 및 부의 최대 편차를 취하는 점 D1(x11, y11), D2(x12, y12)를 결정한다(스텝 S42). 그리고, 인접하는 각 2점 (P1과 D1, D1과 D2, 및 D2와 P2)사이에서, 각각 마찬가지로 XY2 차원의 서브벡터 P1D1=[x11-x1, y11-y1], D1D2=[x12-x11, y12-y11] 및 D2P2=[x2-x12, y2-y12]를 생성한다(스텝 S43). 또, 편차가 마스터 벡터를 기준으로 정 또는 부의 한쪽만, 즉 최대편차를 취하는 점이 하나의 경우가 고려되나, 그 경우에도 마찬가지로 인접하는 각 2점간에서 그것을 잇는 선분으로부터 서브벡터를 생성한다.

이때, 최대편차점 D1 및 D2에 있어서 편차의 절대치가 각각 65이하인가, 즉 그 정보량이 6비트 이하인가를 결정한다(스텝 S44). 64이하가 아닌 즉 이보다 큰 경우, 이 점 D1 또는 D2는 시점과 종점에 대하여 휘도의 변화량이, 8비트로 표현되어야 하는 정보량을 가진 것이라고 평가된다.

반대로 64이하의 경우에는 이 점 D1 또는 D2는 시점 및 종점에 대하여 휘도의 변화량이, 6비트 또는 그 이하로 표현되어야 하는 정보량을 가진 것이라고 평가됨으로 시점과 종점의 구간에 있어서 제1 계층데이터의 생성과정을 종료하고, 다음의 제2 계층데이터의 생성과정으로 이행한다.

최대편차의 절대치가 64보다 큰 경우에는 이 점 D1 및/또는 D2를 포함한 인접하는 각 2점간에서 생성된 상기 서브벡터를 제1 계층데이터로서 메모리에 기억시킨다(스텝 S45). 이 서브벡터는, 각각에 8비트의 정보량을 가지는 x, y 2개의 양을 하나의 데이터로, 도 14A에 도시한 바와 같이 연속시켜 배열된다.

더우기, 인접하는 각 2점(P1과 D1, D1과 D2, 및 D2와 P2)를 잇는 각각의 구간에 있어서, 각 서브벡터를 기준으로서 휘도의 편차를 계산하여, 정 및 부의 최대 편차를 취하는 점(D11, D12, D21, D22, D31, D32)을 결정한다. 다음에 이 새로이 결정된 모두의 최대 편차점에 대하여 최초의 최대편차점(D1, D2)에 대하여 행한 각 스텝(S43∼S45)을 그 최대 편차의 절대값이 64 이하가 될때까지 반복실행한다.

즉, 새로운 최대편차점(D11, D12, D21, D22, D31, D32)와 이를 기준으로 한 서브벡터를 구성하는 각 2점에 있어서, 각각 인접하는 각 2점간에서 마찬가지로 xy2차원의 서브벡터, 예컨대(P1D11, D11D12, D12D1)등을 생성한다(스텝 S43). 그리고 최대편차의 절대값이 64이하인가를 결정하여(스텝 S44), 64이하이면, 이 구간에 대하여 제1 계층데이터의 생성과정을 종료하고, 다음의 제2 계층데이터의 생성과정으로 이행한다. 64보다 큰 경우에는 새로이 생성한 서브벡터를 마찬가지로 x, y 2개의 양으로 하여 제1 계층데이터에 추가한다. 이와 같이 하여, 도 14A에 도시된 제1 계층데이터가 메모리상에서 생성된다.

제2 계층데이터의 생성과정에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 계층데이터 생성과정의 스텝(S44)에서 최대편차가 64이하라고 판단된 점에 대하여, 기준벡터에 대한 최대편차의 절대값이 16이하인가를 결정한다(스텝 S51).

16이하가 아닌 즉 이보다 큰 경우, 이 점은, 기준의 서브벡터에 대하는 휘도의 변화량이 6비트로 표현되어야 하는 정보량을 가진다고 평가된다. 반대로 16이하의 경우, 이 점은 기준의 서브벡터에 대한 휘도의 변화량이 4비트 또는 그 이하에서 표현되어야 하는 정보량을 가진다고 평가됨으로서 제2 계층데이터의 생성과정을종료하여 다음의 제3 계층데이터의 생성과정을 이행한다.

최대 편차의 절대값이 16보다 큰 경우에는 제1 계층데이터 생성과정의 스텝(S43)에 있어서 그 점을 포함한 인접하는 각 2점사이에서 생성한 서브벡터를 제2 계층데이터로서 메모리에 기억시킨다(스텝 S52). 이 서브벡터는 각각에 6비트의 정보량을 가지는 x, y 2개의 양을 하나의 데이터로서 도 14A에 도시된 바와 같이 연속시켜서 배열된다. 더욱이 이 인접하는 각 2점을 잇는 각각의 구간에 있어서, 각 서브벡터를 기준으로 휘도의 편차를 계산하고 정 및 부의 최대 편차를 취하는 점을 결정한다. 다음에 새로이 결정한 모두의 최대 편차점과 그 기준이 되는 서브 벡터를 구성하는 각 2점과에 있어서, 각각 인접하는 각 2점사이에서 마찬가지로 xy 2차원의 서브벡터를 생성한다(스텝 S53). 그리고 이들의 새로운 최대 편차점에 대하여 최대편차의 절대치가 16이하인가를 결정하고(스텝 S51), 16보다 큰 경우에는, 새로이 생성한 서브벡터를 x, y 2개의 양을 제2 계층데이터에 추가한다.

각 스텝(S51 내지 S53)은 새로이 결정된 모두의 최대 편차점에 대하여, 그 최대편차의 절대값이 16이하로 될때까지 반복하여 실행한다. 16보다 크다고 판단된 서브벡터는, 제2 계층데이터로서 순차로 추가되어, 최종적으로 도 14A에 도시된 제2 계층데이터가 메모리상에 생성된다.

제3 계층데이터의 생성과정은 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 계층데이터의 생성과정과 마찬가지로 실행된다. 즉 제2 계층데이터 생성과정의 스텝(S51)에서 최대 편차가 16 이하라 판단된 각 점에 대하여, 그 기준벡터에 대한 최대 편차의 절대값이 4이하인가를 결정한다(스텝 S61). 4이하가 아닌 즉 이보다 큰 경우에는, 기준 서브벡터에 대한 휘도의 변화량이 4비트로 표현되어야 하는 정보량을 가진다고 평가되고, 반대로 4이하의 경우에는 기준 서브벡터에 대한 휘도의 변화량이, 2비트 또는 이 이하에서 표현되어야 하는 정보량을 가진다고 평가됨으로 제3 계층데이터의 생성과정을 종료하고, 다음의 제4 계층데이터의 생성과정으로 이행한다.

최대편차의 절대값이 4보다 큰 경우, 제2 계층데이터 생성과정의 스텝(S53)에 있어서 그 최대편차점을 포함하는 인접한 각 2점사이에서 생성된 서브벡터를 제3 계층데이터로서 메모리에 기억시킨다(스텝 S62). 이러한 서브벡터는 각각에 4비트의 정보량을 가지는 x, y 2개의 양을 하나의 데이터로서, 같은 도 14A에 도시된 바와 같이 연속시켜 배열된다. 또한 이와 같이 인접하는 각 2점을 잇는 각각의 구간에 있어서 각 서브벡터를 기준으로 휘도의 편차를 계산하여, 각각 정 및 부의 최대편차를 취하는 점을 결정한다.

다음에 새로이 결정한 모두의 최대 편차점과 그 기준으로 되는 서브벡터를 구성하는 각 2점에 있어서, 각각 인접하는 각 2점사이에서 마찬가지로 xy 2차원의 서브벡터를 생성한다(스텝 S63). 그리고 그 새로운 최대 편차점에 대하여 최대 편차의 절대값이 4이하인가를 결정하고(스텝 S61), 4보다 큰 경우에는, 새로이 생성한 서브벡터를 x, y 2개의 양으로서 제3 계층데이터에 추가한다.

각 스텝(S61∼S63)은 마찬가지로 새로이 결정되는 모두의 최대 편차점에 대하여, 그 최대 편차의 절대값이 4이하로 될 때까지 반복하여 실행한다. 4보다 크다고 판단된 서브벡터는, 제3 계층데이터로서 순차로 추가되어, 최종적으로는 도 14A에 도시된 제3 계층데이터가 메모리상에 생성된다.

제4 계층데이터의 생성과정에서는 도 7에 도시된 바와 같이 제3 계층데이터 생성과정의 스텝(S61)에서 최대편차가 4이하라고 판단된 각 점에 대하여, 기준 벡터에 대한 최대 편차의 절대값이 1 또는 0인가를 결정한다(스텝 S71). 1 또는 0 어느 경우에도, 이점은, 기준의 서브벡터에 대한 휘도의 변화량이, 1비트로 표현될 정보량을 가진다고 평가됨으로, 이점을 포함한 인접 2점간의 서브벡터는, 제4 계층데이터로서 메모리에 도 14A에 도시된 바와 같이 x, y 2개의 양을 사용하여 기억시킨다(스텝 S72).

최대 편차의 절대값이 1 또는 0 어느것도 아닌 경우, 이점은 기준의 서브벡터에 대한 휘도의 변화량이, 1비트 보다 큰 정보량을 가진다고 평가된다. 이 경우에는 더욱더 제3 계층데이터 생성과정의 스텝(S63)에 있어서 그 최대 편차점을 포함한 인접하는 각 2점사이에서 생성된 서브벡터를 기준으로 하여 휘도의 편차를 계산하고, 각각 정 및 부의 최대편차로 취할점을 결정한다(스텝 S73). 그리고 이 새로이 결정한 최대 편차점과 그 기준으로 되는 서브벡터를 구성하는 각 2점에 있어서, 각각 인접하는 각 2점간에서 마찬가지로 xy 2차원의 서브벡터를 생성하고(스텝 S74), 다시 그 최대편차의 절대값이 1 또는 0인가를 결정한다(스텝 S71).

이들의 스텝(S71, 73, 74)은 이와 같이하여 생성되는 모두의 최대편차점에 대하여, 그 기준의 서브벡터에 대한 휘도의 변화량이 1비트로 표현될 정보량을 가진다고 평가되어, 제4 계층데이터로서 메모리에 기억되기까지, 반복 실행된다. 이로 인해, 제3 계층데이터의 생성후에 남은 모든 점의 데이터는 각각 1비트로 표현되는 x, y 2개의 양을 가지는 벡터에서 변환하여 제4 계층데이터로 생성된다.

이와 같이, 최소처리단위의 화상데이터의 각 열에 대하여, 각 화소의 휘도변화를 벡터 분해처리하여, 그 크기에 의해 비트수의 다른 제1 내지 제4 계층데이터를 생성하고, 메모리상에 제1열에서 제256열까지 순차로 배열한다. 이때 각열의 선두부분에는 원래의 화상데이터의 시점(P1) 및 종점(P2)에 관한 정보, 즉 횡방향의 길이와 휘도값을 배치한다. 또 각 계층데이터간에는, 그 경계를 표시하는 데이터를 삽입한다.

최소처리단위의 화상데이터를 횡방향으로 벡터분해처리하고 또한 제1 내지 제4 계층데이터를 생성하는 상기 과정에서는, 최소처리단위로 분할한 화상데이터를 또한 각 열마다 독립되게 처리를 함으로서, 하나의 간추린 처리의 대상으로 되는 데이터의 사이즈는 작다. 또 이 데이터는 메모리의 어느 영역에 전개하여 처리된 후에 재구성하면 원래의 데이터는 불필요하게 됨으로, 그 메모리영역을 개방하여, 다음의 처리에 사용할 수가 있다. 이 때문에, 본 발명에서는 종래보다도 처리컴퓨터의 메모리를 유효하게 이용할 수가 있으며, 또한 이 처리능력에 의하여는, 상기한 횡방향의 각 열을 동시에 또는 어느 시간지연을 가지고 병행하여 처리할 수 있음으로, 처리속도가 대폭으로 향상한다. 또 비교적 능력의 낮은 처리컴퓨터라도 큰 사이즈의 화상데이터를 처리할 수가 있다.

당연하면서도, 제1 내지 제4 계층데이터의 데이터 길이는 각각의 각열마다 다르다. 그래서, 본 실시예에서는, 각각의 계층데이터에 대하여 모든 열중에서 가장 데이터 길이가 긴 것을 선택하여 또한 그것을 기준데이터 길이로 하여, 그것보다 데이터 길이가 짧은 경우에는, 각각 도 14B에 있어서 음영이 부가된 데이터 길이 부조영역에 「0」의 값을 넣는다. 이것에 대하여, 최소처리단위의 화상데이터는, 각 계층데이터가 각각 제1열로부터 제256열까지 동일한 데이터 길이가 되도록, 즉 종방향의 각행이 동일한 256개로 연속하는 데이터로 구성되도록 정형처리되어, 메모리상에 재편성된다(스텝 S32).

다음에, 횡방향으로 벡터화한 도 14B의 화상데이터를 종방향의 각행마다에 순차 벡터화한다(스텝 S33). 각행의 벡터화는 도 8에 도시된 과정에 따라서 상술한 횡방향의 벡터화와 마찬가지로 행하여져서 그것에 의해 각행에 대하여 제1 내지 제4 계층데이터를 생성한다. 우선 선두의 1행에 대하여 그 시점(Q1)(z1=0, y1)와 종점(Q2)(z2=255, y2)를 기준으로 하여 마스터 벡터 Q1Q2=[z2-z1, y2-y1]를 생성한다(스텝 S81).

다음에, 상기 시점 및 종점을 잇는 구간에 있어서 다른 화소에 대하여 마스터 벡터를 기준으로 하여 휘도의 편차를 계산하여, 정 및/또는 부의 최대 편차를 취하는 점 V1(z11, y11), V2(z12, y12)을 결정한다(스텝 S82). 그리고 인접하는 각 2점, (Q1과 V1, V1과 V2, 및 V2와 Q2)사이에서, 각각 마찬가지로 zy 2차원의 서브벡터 Q1V1=[z11-z1, y11-y1], V1V2=[z12-z11, y12-y11] 및, V2Q2=[z2-z12, y2-y12]를 생성한다(스텝 S83). 또한 여기서 (Q1, Q2, V1, V2)의 각점에 사용되는 (y1, y2, y11, y12)는 횡방향의 벡터화로 사용한 각점(P1, P2, D1, D2의 y1, y2, y11, y12)과는 다른 것이다.

횡방향의 벡터화에 있어서 도 4에 관련하여 상술한 과정과 마찬가지로, 최대편차점(V1 및 V2)에 있어서 편차의 절대값이 각각 64이하인가를 결정하고, 64보다큰 경우에는 각각 8비트의 정보량을 가지는 z, y의 2개의 양으로 나타내는 서브벡터를 제1 계층데이터로서 메모리에 기억시킨다. 그리고 다시 그 서브벡터를 기준으로서 새로운 정 및 부의 최대 편차점을 결정하여, 그 편차의 절대값이 64를 초과하고 있는 한, 그 서브벡터를 메모리에 추가하여 제1 계층데이터를 생성한다.

새로이 결정되는 모두의 최대 편차점에 대하여, 그 최대편차의 절대값이 64이하로 되면, 마찬가지로 제2 계층데이터의 생성과정으로 이행하여, 도 5에 관련하여 상술한 것과 마찬가지의 과정에 따라서 벡터화로 실행하고, 6비트의 정보량을 가지는 데이터만으로 구성되는 제2 계층데이터를 생성하여, 메모리에 기억시킨다. 다음에 도 6에 관련하여 상술한 것과 마찬가지로 벡터화를 실행하여 4비트의 정보량을 가지는 데이터만으로 구성되는 제3 계층데이터를 생성하여 메모리에 기억시킨후, 또한 도 7에 관련하여 상술한 것과 마찬가지의 벡터화 처리에 의해, 1비트의 데이터만으로 구성되는 제4 계층데이터를 생성하여, 마찬가지로 메모리에 기억시킨다(스텝 S84).

이 종방향의 벡터화에 있어서도, 횡방향의 벡터화에 관련하여 상술한 바와 같이, 제1 내지 제4 계층데이터를 생성하는 각 스텝이 사이즈가 작은 데이터에 대하여 각 행마다에 독립하여 행하여 짐으로, 재구성된 데이터의 원래의 메모리 영역을 순차로 개방하여 다음의 처리에 사용함으로서 메모리의 유효 이용이 도모되고 또한 각 행이 동시 또는 시간지연을 가진 병행처리에 의한 처리속도의 대폭 향상이 실현된다. 또 비교적 큰 사이즈의 화상데이터라도 비교적 능력이 낮은 처리컴퓨터에 의한 처리가 가능한다.

종방향으로 벡터 분해처리되는 화상데이터는 도 14B에 도시된 바와 같이 미리 시점 및 종점, 제1 내지 제4 계층데이터에 구분되어 있으므로, 시점 및 종점과 제1 계층데이터로부터는, 제1 내지 제4 계층데이터의 모두가 생성되는 것에 대하여, 제2 계층데이터로부터는 제2 내지 제4 계층데이터가, 제3 계층데이터로부터는 제3 및 제4 계층데이터가, 제4 계층데이터로부터는 제4 계층데이터만이 생성된다. 실제로 본원 발명자가 몇가지의 풀컬러 테스트 화상에 대하여 본 실시예의 화상압축처리를 실행한 바, 제1 내지 제4 계층데이터가, 대략 도 15에 도시된 영역인, 영역 b+c, 영역 d+e+f, 영역 g+h+i+j와 같은 일정한 비율로 되는 것이 확인되었다.

다음에 이것들의 데이터군(a∼j)을 도 16에 도시한 바와 같이 제1 내지 제4 계층데이터의 순으로 즉 비트수의 큰 순으로 나란이 하여 정형처리하여, 메모리상에 재구성한다(스텝 S85). 이것에 의해, 최소처리단위 즉 단일 컬러채널의 단위 화상데이터에서 소망의 매트릭스 구조를 가지는 압축화상데이터가 얻어진다(스텝 S4).

본 발명에 의하면, 각 화소의 휘도정보를 벡터화하여, 또한 그 유의성의 정도에 의거하여 데이터를 계층화하여 재구성함으로서, 실질적으로 유의성이 없는 화소의 휘도정보는 하나의 벡터중에 흡수될 수가 있다. 따라서 이와 같이 계층화할 뿐만으로, 원래의 파일에 포함되는 정보를 실질적으로 손실없이 데이터량을 작게할 수가 있어 특히 정보량이 많은 고정밀하고 섬세한 화상 데이터의 압축에 있어서, 가장 효율이 좋은 데이터 구조를 만들어 낼 수가 있다. 또 이와 같은 횡방향·종방향에 2차원 벡터화한 화상데이터를 계층화하여 재구성하는 처리는 일정의 비트수를기준으로 데이터를 구분하여 계층화함으로서 양자화라 칭할 수가 있다.

이 화상데이터를 종래기술로서 처리한다(스텝 S5). 압축처리는 제1 내지 제4 계층데이터의 각각에 대하여, 예컨대 공지의 런렝스 압축처리 및 허프먼 압축처리를 조합한 산술 압축을 사용하여 행한다. 이것에 의해 단일 컬러채널의 단위화상데이터에 대하여, 본 발명에 의한 압축데이터가 생성된다. 본 발명에 의하면 이와 같이 화상데이터가 계층화되어 있으므로 종래보다 산술압축의 효과가 높게 된다. 또한, 화상데이터의 계층화에 부가하여 산술압축을 행함으로서, 화상데이터가 비손실인데도, 불구하고 전체로서 높은 압축율로 압축할 수가 있다.

동일한 최적처리단위의 화상데이터를 구성하는 외의 다른 2개의 컬러채널에 대하여도, 마찬가지로 각각 벡터 분해처리하여 매트릭스 구조의 화상데이터로 변환하고 또한 압축처리하여 본 발명에 의한 압축 데이터를 생성한다.

다음에 스텝(S6)에 있어서 이와같이 별개로 생성된 3개의 컬러채널의 화상압축데이터를 하나로 통합하여 최적처리단위의 RGB 화상압축데이터를 생성하여, 메모리에 기억시킨다(스텝 S91). 16개 모두의 단위화상데이터에 대하여 화상압축데이터의 생성이 종료하면, 이를 1로 통합하여, 원래의 화상데이터 전체를 압축한 본발명의 VFZ 화상파일을 생성한다(스텝 S92). 이때에 VFZ 화상파일의 선두부분에는 파일의 사이즈 데이터 구조 등을 기술한 헤더 라벨을 삽입한다.

원래의 컬러 1화상을 재생하기 위해, VFZ 화상파일은 통상 네트워크를 통하여 온라인으로 또는 CD-R 등의 기록매체를 사용하여 처리컴퓨터로부터 재생용 컴퓨터 워크스테이션으로 출력된다(스텝 S7). 재생용 컴퓨터에는 출력해상도, 화상사이즈 등의 재생조건이 입력된다.

VFZ 화상파일이 해동되어, 상기 재생조건에 의거하여, 상술한 매트릭스 구조의 화상데이터가 생성된다. 화상데이터는 재생용컴퓨터로부터 소정의 디스플레이 장치 등의 화면에 직접 출력되어, 또는 서버의 기억장치 등에 격납되어, 또는 온라인으로 전송된다.

출력되는 화상데이터는 도 16에 관련하여 상술한 매트릭스 구조를 가짐으로, 앞서 출력되는 제1 계층데이터가 입력된 시점에서, 도면에는 화상전체가 표시되어, 제2계층 이하의 데이터가 입력됨에 따라서 보다 정밀하고 섬세한 화상이 표시되고, 최후에 모든 데이터가 입력되면, 원래의 고 정밀하고 섬세한 컬러화상이 재현된다.

상기 실시예에서는 RGB계의 화상데이터를 압축처리하는 경우에 대하여 설명하였으나 본 발명을 CMY계 및 다른 형식의 컬러화상, 또는 그레이 스케일화와 같은 단일의 컬러채널을 가지는 화상데이터에 대하여도 마찬가지로 적용할 수가 있다. 또 당업자에 명백한 바와 같이, 본 발명은 그 기술적 범위내에 있어서, 상술한 실시예에 여러가지의 변경·변형을 가하여 실시할 수가 있다.

Claims

단일 또는 복수의 컬러채널을 가지는 비트맵 디지탈화상데이터를 그 횡방향의 각열에 대하여, 각 화소의 횡방향의 위치와 휘도로 2차원 벡터화하고, 또한 상기 각열의 시점과 종점과를 잇는 선분을 기준으로 하여 휘도 변화의 크기에 의해서 양자화되고,

횡방향으로 벡터화 및 양자화한 상기 화상데이터를, 그 종방향의 각 행에 대하여, 종방향의 위치와 휘도로 2차원 벡터화하고, 또한 상기 각 행의 시점과 종점과를 잇는 선분을 기준으로 하여 휘도변화의 크기에 의해서 양자화함으로써,

각 화소가 가지는 휘도정보의 유의성에 의거한 매트릭스 구조의 압축화상데이터로 변환하는 것을 특징으로 하는 화상압축방법.
제 1 항에 있어서,

상기 비트맵 디지털화상데이터를 소정 사이즈의 단위화상데이터로 분할하고, 분할된 각 단위화상데이터에 대하여 각각 상기 횡방향의 벡터화 및 양자화를 실행하고, 또한 상기 종방향의 벡터화 및 양자화를 실행하여, 상기 매트릭스 구조의 단위 압축화상데이터로 변환하고,

상기 각 단위압축화상데이터를 통합하는 것을 특징으로 하는 화상압축방법.
제 1 항에 있어서,

상기 비트맵 디지탈화상데이터를 각 컬러채널마다로 분할하고, 분할한 각 컬러채널마다의 화상데이터를 각각 상기 매트릭스 구조의 압축화상데이터로 변환한 후에, 1개의 압축화상데이터에 통합하는 것을 특징으로 하는 화상압축방법.
제 2 항에 있어서,

분할한 상기 각 단위화상데이터를 또한 각 컬러채널마다로 분할하고, 분할한 각 컬러채널마다의 단위화상데이터를 각각 상기 매트릭스 구조의 단위 압축화상데이터로 변환한 후에, 1개의 단위 압축화상데이터에 통합하는 것을 특징으로 하는 화상압축방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 매트릭스 구조의 압축화상데이터를 산술압축하는 과정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 화상압축방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 횡방향 또는 종방향의 양자화가 상기 각열 또는 각행의 시점과 종점과를 잇는 선분을 기준벡터로 하여, 그 구간에 있어서 정 및/또는 부의 최대 편차점을 계산하고, 상기 시점 및 종점과 상기 최대 편차점과에 있어서, 인접하는 각 2점을 잇는 선분을 새로운 기준 벡터로 하여, 그 구간에 있어서 정 및/또는 부의 최대 편차점을 계산하고, 이 최대 편차점을 계산하는 과정을 상기 각 최대 편차점의 기준 벡터에 관한 편차가 소망의 화상데이터로서의 유의성을 상실하기까지 반복실행하고, 상기 각 최대편차점의 편차의 크기에 의해 각 화소를 구분하고, 각각 비트수의 다른 복수의 계층데이터를 생성하는 과정을 포함한 것을 특징으로 하는 화상압축방법.
제 6 항에 있어서,

상기 비트맵 디지털화상데이터가 8비트의 데이터인 경우에, 상기 복수의 계층데이터가 각각 8비트, 6비트, 4비트, 1비트의 데이터로 이루어진 제1 내지 제4 계층데이터인 것을 특징으로 하는 화상압축방법.