WO2020160991A1 - Method and arrangement for selecting a color model conversion for an image compression - Google Patents

Method and arrangement for selecting a color model conversion for an image compression Download PDF

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WO2020160991A1
WO2020160991A1 PCT/EP2020/052255 EP2020052255W WO2020160991A1 WO 2020160991 A1 WO2020160991 A1 WO 2020160991A1 EP 2020052255 W EP2020052255 W EP 2020052255W WO 2020160991 A1 WO2020160991 A1 WO 2020160991A1
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color model
image
color
area
compression
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Application number
PCT/EP2020/052255
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Inventor
Anko BÖRNER
Muhammad Asif Ali Rajput
Original Assignee
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/85Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using pre-processing or post-processing specially adapted for video compression
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/169Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding
    • H04N19/186Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being a colour or a chrominance component
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N1/00Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/46Colour picture communication systems
    • H04N1/64Systems for the transmission or the storage of the colour picture signal; Details therefor, e.g. coding or decoding means therefor
    • H04N1/646Transmitting or storing colour television type signals, e.g. PAL, Lab; Their conversion into additive or subtractive colour signals or vice versa therefor

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for selecting a
  • color model conversion also called color space conversion.
  • an output color model of an image which is typically an RGB color model, is transformed into another color model in order to reduce information contained and / or correlating multiple times in the output color model. This allows the file size to be reduced without any loss of information.
  • YUV color model Information from the original color model is converted and thus transformed, is a YUV color model.
  • Y is the brightness (or luminance) and U and V are each color components.
  • a basic idea of the invention provides that at least one color model conversion is applied to at least one partial area of an image or an image file in order to select a suitable color model conversion based thereon.
  • Color model conversion can be selected, for example a desired
  • a method for selecting a color model conversion for (digital) image compression is proposed with: a) selecting at least one partial image area from an overall image, the partial image area having an output color model;
  • Output color model has different color model
  • step c) Selecting a color model based on the results from step b) as the color model to be used for the compression of the overall image.
  • Compression or image compression can generally be understood here to mean the generation of an image file which has a reduced file size (i.e. requires a small amount of storage space) compared to an output image file.
  • the partial image area can have a reduced size compared to the overall image.
  • the overall image can be divided into any number of image sub-areas (tiles) or, in concrete terms, an image sub-area should typically take up between 0.1% and 5% of the area (and / or the number of pixels) of the overall image. This serves to a) minimize the computational effort and b) that relevant information is included.
  • An image sub-area can comprise a contiguous set of pixels or a contiguous area of the overall image. In the case of a plurality of partial image areas, these are preferably defined to be the same size and can also adjoin one another and in particular completely cover the overall image.
  • the color model conversions can be carried out using standards known per se, for example using so-called RCT (software) modules (Reversible Color Transform). Examples of color models from which or into which a corresponding RCT (software) modules (Reversible Color Transform). Examples of color models from which or into which a corresponding RCT (software) modules (Reversible Color Transform). Examples of color models from which or into which a corresponding RCT (software) modules (Reversible Color Transform). Examples of color models from which or into which a corresponding
  • any combination and any conversion between at least two of these color models can be provided.
  • a color model conversion is carried out and, for example, a compression ratio that can be obtained with this is compared with a compression ratio that can be achieved on the basis of the output color model.
  • at least two color model conversions can also be carried out.
  • General is it is preferred if at least two different color models are checked with regard to the image compression that can be achieved in each case and, for example, compared (for example an initial color model and a converted color model or two converted color models).
  • step b) can in particular be defined as the compression ratio that can be achieved on the basis of the color models.
  • complete image compressions can be carried out in each case in step b) on the basis of the various color models (for example, the starting color model and converted color model) and then based on the results (for example on the
  • one of the color model conversions (or a color model) is selected, which (or that) was actually also checked in step b).
  • one of the color model conversions used in step b) can be selected as the color model conversion for the overall image in step c).
  • the standard color model conversion itself does not have to be used or carried out in step b), but this is also possible.
  • the invention relates generally to digital image compressions and in particular can be carried out by means of digital image files or can be applied to such image files. All procedural steps can therefore be carried out with one
  • Computing unit for example a microprocessor
  • Computing unit are carried out, for example by executing associated program instructions on the computing unit.
  • the method can be carried out by means of a computer program product or defined by such, wherein the computer program product, when executed on the computing unit, can cause the latter to carry out or provide the steps, measures and functions described herein.
  • a compression of the partial image area is performed on the basis of a respective color model conversion and / or with performed at least two different color models.
  • the partial image area is completely compressed (for example by means of a conventional standard such as the JPEG-LS standard), with a color model conversion being taken as a typically initial step.
  • a conventional standard such as the JPEG-LS standard
  • At least two compressions of the at least one image sub-area are carried out, each with a different color model and in particular on the basis of an optional plurality of color model conversions from step b).
  • an achieved compression ratio is determined for each compression (from step b)).
  • Compression ratio can be defined as a ratio of the image size (or image file size) before and after the compression was performed (or vice versa). However, a difference in these sizes could also be considered, or a different one that enables the image files to be compared before and after compression
  • the larger than average compression ratio is the larger compression ratio (i.e. the one that allows a more significant file size reduction).
  • the largest or maximum compression ratio is always an above-average compression ratio and can therefore be selected according to the invention (i.e. the color model with which the largest can be selected can be selected
  • a further development of the method and the arrangement provides that a sub-area of the overall image is selected as the partial image area:
  • Average value are required, which is optional but also possible. Instead, maximum or minimum values can also be considered, which always
  • “Below average” in the present context can relate to other partial image areas of the overall image or of a reference image (in the sense of a typical comparison image) and / or reference state, which are initially examined or preselected, for example in or before step a). Then from these
  • Selection can be made and in particular those sub-areas with the corresponding above and below average properties are selected and in particular those in which the corresponding properties are maximally or minimally pronounced.
  • a variable which is explained below, can be determined which shows a value distribution of at least one of the
  • Sharp features can generally be referred to as features in which there is a significant local transition between image properties of adjacent image areas and in particular pixels. This can involve significant changes in gray values or general values of a respective color component. In other words, sharp features can be formed by significant local deviations between neighboring pixels or pixel areas with regard to their pixel values (in particular per color component). Examples of sharp features are points
  • edges one-dimensional or corners that can be formed by at least two edges that run at an angle to one another.
  • a deviation of, for example, at least 5% or at least 10% or also at least 25% can be defined as a significant deviation, it also being possible for this deviation to be adjustable by a user.
  • a plurality of partial image areas are selected and combined to form a partial image. This partial image can then be used to select a small color model and, in particular, be used as the basis for step b).
  • image sub-areas of the overall image can be selected, which do not necessarily have to be positioned adjacent to one another, and these can be combined to form a new partial image (for example by defining a corresponding new image file in which the selected image sub-areas are adjacent to one another).
  • the at least one color model conversion can then be applied to this partial image, which is synonymous with this color model conversion being applied to at least one partial image area and, more precisely, to the plurality of
  • Sub-image areas contained in the sub-image is applied.
  • Image subareas for selection of a preferred color model comprise a compression of the partial image contained in the image subareas or can be achieved by such a compression.
  • Forming or, in other words, assembling or creating a partial image has the advantage that the informative value of the results is increased, since several areas may also be selected from different areas of the overall image
  • Sub-areas of the image can be viewed simultaneously. It can therefore with a higher
  • Color model conversion is actually suitable for the overall picture, as if only a single and possibly non-representative part of the picture were considered.
  • the selection of the partial image areas that are combined to form the partial image can take place in accordance with any of the criteria outlined herein and in particular by means of the aforementioned consideration of correlating color components, edges and / or sharp features.
  • the present invention can also be applied to black-and-white or gray-scale images.
  • the present invention can also be applied to black-and-white or gray-scale images.
  • Color component can be understood as a corresponding gray value.
  • a plurality of color components cannot be present in this case.
  • a variable distributed variable which describes a distribution of the values of at least one color component of this partial image area.
  • the distribution can be a statistical distribution.
  • the values of the color component can be pixel values.
  • the distribution can be a frequency distribution of pixel values of the color component that are present within the image area, and the size can describe this frequency distribution.
  • Color components are described, for example if the same size is determined for each color component and a comparison of these sizes is carried out.
  • the size can be a standard deviation of the corresponding distribution for the at least one color component.
  • a scatter or bandwidth would come into consideration, i.e. the difference between a maximum and a minimum value of the color component.
  • an average value is formed from the corresponding plurality of variables, and in particular an average
  • Standard deviation for all color components in the image sub-area The lower the standard deviation of a color component and / or a correspondingly formed average value for all color components, the more uniform the image and the more clearly correlate any multiple color components in the partial image area.
  • small standard deviations and / or average values may be preferred since the corresponding image areas can be compressed more reliably or enable greater informative value with regard to the compression that can be achieved for the overall image.
  • a further development provides that for selection in step a) a plurality of
  • Sub-image areas is checked at least partially in parallel with regard to at least one predetermined property.
  • the predetermined property can be any of the properties mentioned herein, for example the correlation of color components, the presence of edges and / or the extent of sharp features in a partial image area. Due to the partially parallel processing or
  • the parallel processing can for example be made possible by means of a computing unit (for example a microprocessor) which is suitable for this and / or on which a parallel processing, e.g. is possible by means of threads running in parallel.
  • a computing unit for example a microprocessor
  • a sequence of several color model conversions to be carried out in step b) is specified in advance, this sequence being able to determine the sequence according to which the
  • Color model conversions are to be carried out (i.e. which color model conversion is to be carried out first, which second, which third, etc.).
  • step b) is ended (for example canceled) and this color model conversion is used in step c).
  • the invention also relates to an arrangement for image compression, comprising at least one computing unit which is set up to carry out the following (for example starting from an image file defining the overall image):
  • Output color model has different color model
  • step c) Selecting a color model based on the results from step b) as the color model to be used for the compression of the overall image.
  • the arrangement can be a conventional PC and the
  • the computing unit can be a microprocessor or a computer processor. In general, the arrangement and / or the computing unit can be operated digitally.
  • the arrangement can comprise any further development and any further feature in order to achieve all of the above and below steps, operating states and
  • the arrangement can be set up to carry out a method in accordance with any of the above and below aspects.
  • Fig. 2 is a schematic flow chart together with the individual
  • FIG. 1 an arrangement 10 according to an embodiment of the invention is shown schematically.
  • the arrangement 10 comprises a computing unit 12 in the form of a computer processor, which has access to a memory device 14 of the arrangement 10.
  • the computing unit 12 and the storage device 14 are shown in a structurally integrated manner in FIG.
  • the computing unit 12 is generally set up to carry out all of the method steps described herein. For this purpose, it executes program instructions stored in software modules or defined by the software modules. These program instructions and software modules are indicated schematically in FIG. 1.
  • a first software module 1, which performs image compression, and a second software module 2, which performs image decompression, can be seen in detail.
  • Software module 1 receives an output image or overall image 16 as an input variable, e.g. in TIFF format.
  • the image information of this image (e.g. in the form of individual pixel values of this image 16 and in particular of pixel values per color component) are then fed to a first function group 3 of the software module 1.
  • a selection function block 4 at least one suitable
  • Partial image area 20 (see FIG. 2) is selected from the overall image 16 made available.
  • This at least one partial image area 20 is then fed to a color model function block 5.
  • the color model function block 5 outputs a color model to be used and / or a color model conversion required to achieve this color model as an output variable.
  • These serve as an input variable for a color model conversion module 6 (RCT module) known per se, which is an initial stage and, according to the illustration shown, a preparatory stage for an image compression function 7.
  • RCT module color model conversion module
  • the latter contains instructions for performing a JPEG-LS image compression, the image having already undergone a color model conversion due to the color model conversion module 6.
  • the output variable of the software module 1 is thus a compressed one
  • Image file 8 which is stored on the storage device 14.
  • this image file 8 can be decompressed by means of the further software module 2 by reversing the compression steps according to the decompression function 7 * and then converting or re-converting the color model according to the module 6 *.
  • the output variable of software module 2 is again obtained
  • FIG. 2 shows a flow diagram of a method according to the invention that can be carried out with the arrangement 10 from FIG. 1.
  • the steps shown including the associated functional representations relate in particular to the selection function 4 from FIG. 1. More precisely, FIG. 2 shows the criteria and form according to which partial image areas 20 are selected, which can then be converted by applying color model conversion to get based on it
  • a plurality of partial image areas 20 are generated from at least one overall image 16, which is an initial image. These can also be referred to as picture tiles.
  • the partial image areas 20 are each of the same size and completely cover the overall image 16.
  • a corresponding perspective illustration in FIG. 2 indicates that the method can also be applied to a plurality of overall images 16 and that the individual intermediate results can result correspondingly for each overall image 16.
  • the overall image 16 is a colored RGB image or has as
  • Color model has an RGB color model and thus contains the three color components (or color channels) red (R), green (G) and blue (B).
  • step S2 for each image sub-area 20 and for each contained therein
  • Color component determines a size that is a statistical distribution of this
  • Color component within the image sub-area 20 describes, in particular a
  • the standard deviation in a partial image area 20 is determined for each corresponding color component.
  • the standard deviation is given as d and is calculated according to the formula block 21 shown in FIG. I is an index for the individual image sub-areas, n the number of generated image sub-areas 20, x a value (pixel value) of the currently considered color component and m a mean value (more precisely average value or arithmetic mean) of the pixel values of this color component in a respective image area 20.
  • step S2 the standard deviation d is determined for each color component (in this case, for example, R) and for each image area 20 (0... N). These are then offset to form a total value S per image area 20 (0... N), specifically with the further, not separately shown standard deviations d for the others
  • step S2 Color components green (G) and blue (B).
  • the function block 22 is shown as an example for step S2, in which the corresponding arithmetic mean
  • the associated image area 20 is irregular or has color components R, G, B that differ greatly from one another and / or are unevenly distributed. If, on the other hand, the size S has a small amount, the image area 20 is comparatively uniform with regard to the distribution of color components. In addition, the correlate
  • the average value S of the standard deviations d enables such possible correlations between the color components to be taken into account (the lower the average value S, the lower the correlation).
  • step S2 All of the operations explained in step S2 and in particular the determination of the respective standard deviations can be carried out in parallel to at least one further operation.
  • the standard deviations and also the average standard deviation S for a respective partial image area 20 can be determined in parallel for a plurality of partial image areas 20. This shortens the total time required to carry out step S2.
  • step S3 there is then the associated sub-area 20 for each image
  • a Gaussian filter or another soft-character filter can then be applied, namely generally to the information or pixel values of the image subareas and / or to a standard deviation image file explained below.
  • an image file can be generated by adding the respective associated average at the positions corresponding to the image areas 20
  • Standard deviations S can then be applied using the soft-focus filter. As a result, high and low values of the variable S that are isolated in relation to their neighborhood are compensated or these (local) deviations are reduced.
  • Generating an image file from the values of the size S has the advantage that this image file can be processed reliably and with little effort using existing soft-character algorithms. In particular, existing soft-character algorithms can be used, since from their point of view this is a common image file.
  • Filtered average standard deviations S * per image area 20 are obtained as the result. These can then be sorted according to their size, for example from small to large. Those values S * or the associated image areas 20 which have the lowest S * value can then be selected from a corresponding dated list. For example, the two, three or four image areas 20 with the lowest S * values can be selected.
  • step S4 A corresponding selection is shown in step S4 by highlighting two image areas mo and m, the size of which is only to be understood schematically. It can be seen that these image areas mo and rri are not interrelated, since the selection takes place purely on the basis of the S * values (or only the unfiltered S values if the optional step S3 is not carried out). According to step S5, however, these image areas mo and m can be combined to form a new image or partial image 30 (and / or a partial image file)
  • this partial image 30 can be converted in a subsequent step by means of common color model conversions and
  • Compression algorithms can be edited.
  • step S5 The use of the composite partial image 30 newly created in step S5 to examine which color model conversion is suitable is not shown by means of a separate figure.
  • This partial image 30 is used in function block 5 from FIG. 1 in order to carry out iterative color model conversions and subsequent complete compressions of this partial image 30.
  • iterative refers to the fact that at least one color model conversion is initially only applied to the partial image 30 and not directly not to the overall image 16, in order to initially assess its suitability for overall image compression.
  • the partial image 30 can be used instead of the original image 16 there and according to the straight arrow and without going through the
  • Function group 3 in block 6 can be converted using a first color model conversion and then compressed using block 7. Subsequently, the partial image 30 (or a copy thereof) can according to the straight arrow and without going through the
  • Function group 3 can be converted in block 6 with a second color model conversion and then compressed using block 7. The each received
  • Compression ratios can then be compared by computing unit 12.
  • Source color model is compressed
  • the overall image 16 can be without
  • Color model conversion can be compressed. If, on the other hand, the ORCT color model is selected to compress the overall image, a color model conversion into the corresponding ORCT color model then initially takes place in the overall image 16.
  • an image compression based on the original color model i.e. without color model conversion
  • the color model that enables the greatest compression ratio can then be used as the color model for the
  • Overall image 16 can be selected and the overall image 16 can be compressed using the selected color model conversion.
  • sequence of the color model conversions to be carried out is predetermined and that these are carried out successively one after the other.
  • RGB output color model
  • Compression ratio compared to a desired compression ratio. If the desired compression ratio is not achieved, a color model is converted into the ORCT color model and the compression ratio is compared again with the desired compression ratio, etc. As soon as the desired compression ratio is not achieved, a color model is converted into the ORCT color model and the compression ratio is compared again with the desired compression ratio, etc. As soon as the desired compression ratio is not achieved, a color model is converted into the ORCT color model and the compression ratio is compared again with the desired compression ratio, etc. As soon as the desired compression ratio is not achieved.
  • Compression ratio is reached or exceeded, that color model is selected with which this result was achieved.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for selecting a color model conversion for an image compression, comprising: a) selecting at least one partial image region (20) from an overall image (16), wherein the partial image region (20) has an initial color model; b) applying at least one color model conversion to the at least one partial image region (20), such that the partial image region (20) has at least one color model which is different from the initial color model; and c) selecting a color model on the basis of the results from step b) as the color model to be used for the compression of the overall image (16). Furthermore, the invention relates to an arrangement (10) for the image compression.

Description

Verfahren und Anordnung zum Auswählen einer Farbmodellumrechnung für eine Method and arrangement for selecting a color model conversion for a
Bildkompression Image compression
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Auswählen einer The invention relates to a method and an arrangement for selecting a
Farbmodellumrechnung für eine Bildkompression. Color model conversion for image compression.
Die Kompression digitaler Bilder bzw. digitaler Bilddateien ist zwecks Dateigrößenreduktion weit verbreitet. Es existieren verschiedene Standards, wie beispielsweise der JPEG- Standard sowie die darauf aufbauenden JPEG2000 und JPEG-LS Standards. Derartige Standards definieren jeweils ein Vorgehen zur Kompression und Dekompression von Bilddateien, insbesondere im Form einer Abfolge durchzuführender Schritte. Die Schritte können Umrechnungen und Transformationen der in einer Bilddatei enthaltenen The compression of digital images or digital image files is widespread for the purpose of file size reduction. There are various standards, such as the JPEG standard and the JPEG2000 and JPEG-LS standards based on it. Such standards each define a procedure for the compression and decompression of image files, in particular in the form of a sequence of steps to be carried out. The steps can be conversions and transformations contained in an image file
Bildinformationen umfassen. Include image information.
Ein verbreiteter Schritt, insbesondere im Kontext von JPEG-basierten Kompressionen, ist eine sogenannte Farbmodellumrechnung, auch Farbraumumrechnung genannt. Dabei wird ein Ausgangsfarbmodell eines Bildes, das typischerweise ein RGB-Farbmodell ist, in ein anderes Farbmodell transformiert, um in dem Ausgangsfarbmodell mehrfach enthaltene und/oder korrelierende Informationen zu reduzieren. Hierdurch kann die Dateigröße ohne Informationsverlust reduziert werden. A common step, especially in the context of JPEG-based compression, is a so-called color model conversion, also called color space conversion. In this case, an output color model of an image, which is typically an RGB color model, is transformed into another color model in order to reduce information contained and / or correlating multiple times in the output color model. This allows the file size to be reduced without any loss of information.
Anders ausgedrückt soll hierdurch eine Korrelation von farbkomponentenspezifischen Informationen, wie im RGB-Farbmodell für die einzelnen Farbkomponenten R, G und B oftmals der Fall, reduziert werden bzw. nicht mehr oder zumindest weniger stark zur Dateigröße beitragen. Ein typisches Beispiel eines neuen Farbmodells, in das die In other words, a correlation of color component-specific information, as is often the case in the RGB color model for the individual color components R, G and B, is intended to be reduced or not contribute more or at least less strongly to the file size. A typical example of a new color model that the
Informationen des Ausgangsfarbmodells umgerechnet und somit transformiert werden, ist ein YUV-Farbmodell. Dabei ist Y die Helligkeit (bzw. Luminanz) und U und V sind jeweils Farbanteile. Information from the original color model is converted and thus transformed, is a YUV color model. Y is the brightness (or luminance) and U and V are each color components.
Ein wichtiges Kriterium für Bildkompressionen ist die erforderliche Kompressionsdauer. Diese hängt zumindest anteilig von der ausgewählten Farbmodellumrechnung ab. Es wurden deshalb Ansätze vorgeschlagen, um geeignete und insbesondere schnelle Farbmodellumrechnungen anhand des Ausgangsfarbmodells zu ermitteln. Es wurde beispielsweise festgestellt, dass für Bilder, die ähnliche Eigenschaften zum Beispiel hinsichtlich deren Farbbalance oder deren (RGB-) Histogramm aufweisen (Helligkeitsverteilung der einzelnen RGB-Farbkomponenten), gleichartige Farbmodellumrechnungen geeignet sind (Starosloski, R.: New simple and efficient color space transformations for losless image compression. Journal of Visual Communication and Image Representation, 25(5): 1056-1063, 2014). Derartige Vergleiche zu An important criterion for image compression is the required compression time. This depends at least in part on the selected color model conversion. Approaches have therefore been proposed in order to determine suitable and, in particular, rapid color model conversions on the basis of the initial color model. It was found, for example, that for images that have similar properties, for example with regard to their color balance or their (RGB) histogram (Brightness distribution of the individual RGB color components), similar color model conversions are suitable (Starosloski, R .: New simple and efficient color space transformations for losless image compression. Journal of Visual Communication and Image Representation, 25 (5): 1056-1063, 2014) . Such comparisons to
Eigenschaften anderer Bilder in Echtzeit durchzuführen hat sich jedoch als nicht praktikabel erwiesen. Ebenso existieren Ansätze zum Berechnen einer optimalen However, performing properties of other images in real time has not proven practical. There are also approaches for calculating an optimal
Farbmodellumrechnung, die jedoch ebenfalls nicht praxistauglich sind (Kamisetty Raman Rao, Patrick C Yip: The transform and data compression handbook, volume 1. CRC press, 2000). Color model conversion, which, however, is also not practical (Kamisetty Raman Rao, Patrick C Yip: The transform and data compression handbook, volume 1. CRC press, 2000).
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Kompression digitaler Bilddateien zu verbessern und insbesondere zu beschleunigen. It is an object of the present invention to improve and, in particular, accelerate the compression of digital image files.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Anordnung gemäß den beigefügten unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Ferner versteht es sich, dass die in der einleitenden This object is achieved by a method and an arrangement according to the attached independent claims. Advantageous further developments are given in the dependent claims. Furthermore, it is understood that the introductory
Beschreibung erwähnten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination auch bei der vorliegend offenbarten Lösung vorgesehen sein können, sofern nicht anders angegeben oder ersichtlich. Features mentioned in the description can also be provided individually or in any combination in the presently disclosed solution, unless otherwise stated or evident.
Ein Grundgedanke der Erfindung sieht vor, dass auf wenigstens einen Teilbereich eines Bildes bzw. einer Bilddatei wenigstens eine Farbmodellumrechnung angewandt wird, um darauf basierend eine geeignete Farbmodellumrechnung auszuwählen. A basic idea of the invention provides that at least one color model conversion is applied to at least one partial area of an image or an image file in order to select a suitable color model conversion based thereon.
Dadurch, dass die Teilbereiche eine geringere Größe als das Gesamtbild aufweisen, kann eine derartige Vorab-Anwendung von Farbmodellumrechnungen vergleichsweise schnell erfolgen. Somit kann mit einer geringen erforderlichen Zeitdauer eine Because the partial areas are smaller than the overall image, such a prior application of color model conversions can take place comparatively quickly. Thus, with a short time required, a
Farbmodellumrechnung ausgewählt werden, die beispielsweise ein gewünschtes Color model conversion can be selected, for example a desired
Kompressionsverhältnis ermöglicht, ohne dass aber die Berechnungszeit zur vollständigen Bildkompression (insbesondere ein sogenannter Berechnungs-Overhead) unnötig erhöht wird. Compression ratio made possible without, however, the calculation time for complete image compression (in particular a so-called calculation overhead) being unnecessarily increased.
Im Detail wird ein Verfahren zum Auswählen einer Farbmodellumrechnung für eine (digitale) Bildkompression vorgeschlagen mit: a) Auswählen von wenigstens einem Bildteilbereich aus einem Gesamtbild, wobei der Bildteilbereich ein Ausgangsfarbmodell aufweist; In detail, a method for selecting a color model conversion for (digital) image compression is proposed with: a) selecting at least one partial image area from an overall image, the partial image area having an output color model;
b) Anwenden von wenigstens einer Farbmodellumrechnung auf den wenigstens einen Bildteilbereich, sodass der Bildteilbereich wenigstens ein von dem b) Applying at least one color model conversion to the at least one image sub-area, so that the image sub-area is at least one of the
Ausgangsfarbmodell verschiedenes Farbmodell aufweist; und Output color model has different color model; and
c) Auswählen eines Farbmodells basierend auf den Resultaten aus Schritt b) als für die Kompression des Gesamtbilds zu verwendendes Farbmodell. c) Selecting a color model based on the results from step b) as the color model to be used for the compression of the overall image.
Unter einer Kompression bzw. Bildkompression kann hierin allgemein das Erzeugen einer Bilddatei verstanden werden, die im Vergleich zu einer Ausgangs-Bilddatei eine reduzierte Dateigröße aufweist (d. h. einen geringen Speicherplatz benötigt). Beispiele für Compression or image compression can generally be understood here to mean the generation of an image file which has a reduced file size (i.e. requires a small amount of storage space) compared to an output image file. examples for
Bildkompressionsstandards, die auch bei der vorliegenden Lösung eingesetzt werden können, wurden vorstehend genannt (insbesondere JPEG-LS Standard). Image compression standards that can also be used in the present solution have been mentioned above (in particular the JPEG-LS standard).
Der Bildteilbereich kann gegenüber dem Gesamtbild eine reduzierte Größe aufweisen. Beispielsweise kann das Gesamtbild in beliebig viele Bildteilbereiche (Kacheln) eingeteilt werden oder, konkret ausgedrückt, ein Bildteilbereich soll typischerweise zwischen 0.1 % und 5 % der Fläche (und/oder der Pixelanzahl) des Gesamtbildes einnehmen. Dies dient dazu um a) den Rechenaufwand zu minimieren und b) dass relevante Informationen enthalten sind. Ein Bildteilbereich kann eine zusammenhängende Menge von Pixeln bzw. eine zusammenhängende Fläche des Gesamtbildes umfassen. Im Falle einer Mehrzahl von Bildteilbereichen sind diese vorzugsweise gleichgroß definiert und können auch aneinander angrenzen und insbesondere das Gesamtbild vollständig abdecken. The partial image area can have a reduced size compared to the overall image. For example, the overall image can be divided into any number of image sub-areas (tiles) or, in concrete terms, an image sub-area should typically take up between 0.1% and 5% of the area (and / or the number of pixels) of the overall image. This serves to a) minimize the computational effort and b) that relevant information is included. An image sub-area can comprise a contiguous set of pixels or a contiguous area of the overall image. In the case of a plurality of partial image areas, these are preferably defined to be the same size and can also adjoin one another and in particular completely cover the overall image.
Die Farbmodellumrechnungen können mittels an sich bekannter Standards durchgeführt werden, beispielsweise mittels sogenannter RCT-(Software)-Modulen (Reversible Color Transform). Beispiele für Farbmodelle, aus denen bzw. in die eine entsprechende The color model conversions can be carried out using standards known per se, for example using so-called RCT (software) modules (Reversible Color Transform). Examples of color models from which or into which a corresponding
Umrechnung erfolgen kann, sind in der Tabelle der beigefügten Fig. 3 gezeigt. Conversion can take place are shown in the table of the attached FIG. 3.
Erfindungsgemäß kann jede beliebige Kombination und jede beliebige Umrechnung zwischen wenigstens zwei dieser Farbmodelle vorgesehen sein. According to the invention, any combination and any conversion between at least two of these color models can be provided.
Es kann vorgesehen sein, dass lediglich eine Farbmodellumrechnung ausgeführt wird und zum Beispiel ein hiermit erziehbares Kompressionsverhältnis mit einem auf Basis des Ausgangsfarbmodells erzielbaren Kompressionsverhältnis verglichen wird. Es können aber auch wenigstens zwei Farbmodellumrechnungen ausgeführt werden. Allgemein ist es bevorzugt, wenn wenigstens zwei verschiedene Farbmodelle hinsichtlich der hiermit jeweils erzielbaren Bildkompression überprüft und z.B. verglichen werden (zum Beispiel ein Ausgangsfarbmodell und ein umgerechnetes Farbmodell oder zwei umgerechnete Farbmodelle). It can be provided that only a color model conversion is carried out and, for example, a compression ratio that can be obtained with this is compared with a compression ratio that can be achieved on the basis of the output color model. However, at least two color model conversions can also be carried out. General is it is preferred if at least two different color models are checked with regard to the image compression that can be achieved in each case and, for example, compared (for example an initial color model and a converted color model or two converted color models).
Das Resultat von Schritt b) kann insbesondere als auf Basis der Farbmodelle erzielbares Kompressionsverhältnis definiert sein. Anders ausgedrückt können in Schritt b) auf Basis der verschiedenen Farbmodelle (zum Beispiel Ausgangsfarbmodell und umgerechnetes Farbmodell) jeweils komplette Bildkompressionen durchgeführt werden und anschließend kann basierend auf den Resultaten (zum Beispiel auf den erzielten The result of step b) can in particular be defined as the compression ratio that can be achieved on the basis of the color models. In other words, complete image compressions can be carried out in each case in step b) on the basis of the various color models (for example, the starting color model and converted color model) and then based on the results (for example on the
Kompressionsverhältnissen) dieser Bildkompressionen eine Auswahl stattfinden. Compression ratios) of these image compressions.
Allgemein ist bevorzugt, wenn eine der Farbmodellumrechnungen (bzw. ein Farbmodell) ausgewählt wird, die (bzw. das) tatsächlich auch in Schritt b) überprüft wurde. Anders ausgedrückt kann eine der in Schritt b) angewandten Farbmodellumrechnungen als Farbmodellumrechnung für das Gesamtbild in Schritt c) ausgewählt werden. Es ist aber auch denkbar, eine Farbmodellumrechnung als Standardumrechnung vorzugeben und nur dann, wenn eine der Farbmodellumrechnungen aus Schritt b) ein besseres Resultat liefert (zum Beispiel ein Kompressionsverhältnis oberhalb eines Referenzschwellenwerts), diese anstelle der Standard-Farbmodellumrechnung zu verwenden. Dabei muss die Standard- Farbmodellumrechnung selbst in Schritt b) nicht angewandt bzw. durchgeführt werden, was aber ebenso möglich ist. In general, it is preferred if one of the color model conversions (or a color model) is selected, which (or that) was actually also checked in step b). In other words, one of the color model conversions used in step b) can be selected as the color model conversion for the overall image in step c). However, it is also conceivable to specify a color model conversion as the standard conversion and only if one of the color model conversions from step b) delivers a better result (for example a compression ratio above a reference threshold value) to use this instead of the standard color model conversion. The standard color model conversion itself does not have to be used or carried out in step b), but this is also possible.
Es versteht sich, dass sich die Erfindung allgemein auf digitale Bildkompressionen bezieht und insbesondere mittels digitaler Bilddateien durchgeführt bzw. auf derartige Bilddateien angewandt werden kann. Sämtliche Verfahrensschritte können deshalb mit einer It goes without saying that the invention relates generally to digital image compressions and in particular can be carried out by means of digital image files or can be applied to such image files. All procedural steps can therefore be carried out with one
Recheneinheit (zum Beispiel einem Mikroprozessor) durchgeführt werden, beispielsweise durch Ausführen dazugehöriger Programmanweisungen auf der Recheneinheit. Computing unit (for example a microprocessor) are carried out, for example by executing associated program instructions on the computing unit.
Insbesondere kann das Verfahren mittels eines Computerprogrammproduktes ausgeführt bzw. durch ein solches definiert sein, wobei das Computerprogrammprodukt bei Ausführen auf der Recheneinheit letztere dazu veranlassen kann, die hierin beschriebenen Schritte, Maßnahmen und Funktionen auszuführen bzw. bereitzustellen. In particular, the method can be carried out by means of a computer program product or defined by such, wherein the computer program product, when executed on the computing unit, can cause the latter to carry out or provide the steps, measures and functions described herein.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens und der Anordnung wird eine Kompression des Bildteilbereichs auf Basis einer jeweiligen Farbmodellumrechnung und/oder mit wenigstens zwei verschiedenen Farbmodellen durchgeführt. Anders ausgedrückt wird der Bildteilbereich vollständig komprimiert (beispielsweise mittels eines herkömmlichen Standards wie dem JPEG-LS Standard), wobei eine Farbmodellumrechnung als ein typischerweise initialer Schritt zugrunde gelegt wird. Wie nachstehend erläutert, können aber auch mehrere ausgewählte Bildteilbereiche zu einem neuen Teilbild According to a development of the method and the arrangement, a compression of the partial image area is performed on the basis of a respective color model conversion and / or with performed at least two different color models. In other words, the partial image area is completely compressed (for example by means of a conventional standard such as the JPEG-LS standard), with a color model conversion being taken as a typically initial step. As explained below, however, several selected partial image areas can also form a new partial image
zusammengesetzt und dieses Teilbild komprimiert werden, was aber dennoch eine Kompression des im Teilbild enthaltenen Bildteilbereichs umfasst. put together and this partial image compressed, which nevertheless includes a compression of the partial image contained in the partial image.
Zusammengefasst werden bei dieser Weiterbildung wenigstens zwei Kompressionen des wenigstens einen Bildteilbereichs mit jeweils verschiedenen Farbmodell und insbesondere ausgehend von einer optionalen Mehrzahl von Farbmodellumrechnungen aus Schritt b) durchgeführt. In summary, in this development, at least two compressions of the at least one image sub-area are carried out, each with a different color model and in particular on the basis of an optional plurality of color model conversions from step b).
In diesem Zusammenhang kann ferner vorgesehen sein, dass für jede Kompression (aus Schritt b)) ein erzieltes Kompressionsverhältnis bestimmt wird. Das In this context, it can also be provided that an achieved compression ratio is determined for each compression (from step b)). The
Kompressionsverhältnis kann als ein Verhältnis der Bildgröße (bzw. Bilddateigröße) vor und nach dem Durchführen der Kompression (oder umgekehrt) definiert werden. Es könnte auch aber eine Differenz dieser Größen betrachtet werden oder eine andere, einen Vergleich der Bilddateien vor und nach der Kompression ermöglichende und Compression ratio can be defined as a ratio of the image size (or image file size) before and after the compression was performed (or vice versa). However, a difference in these sizes could also be considered, or a different one that enables the image files to be compared before and after compression
insbesondere quantifizierende Größe. especially quantifying quantity.
Ferner kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass in Schritt c) dasjenige Farbmodell ausgewählt wird, mit der sich ein überdurchschnittlich großes In addition, it can be provided in this context that that color model is selected in step c) with which an above-average
Kompressionsverhältnis erzielen lässt. Im Fall von lediglich zwei Farbmodellen ist das überdurchschnittlich große Kompressionsverhältnis das größere Kompressionsverhältnis (d.h. dasjenige, das eine deutlichere Dateigrößenreduktion ermöglicht). Allgemein ist das größte bzw. maximale Kompressionsverhältnis stets ein überdurchschnittlich großes Kompressionsverhältnis und kann daher erfindungsgemäß ausgewählt werden (d.h. es kann dasjenige Farbmodell ausgewählt werden, mit der sich das größte Can achieve compression ratio. In the case of only two color models, the larger than average compression ratio is the larger compression ratio (i.e. the one that allows a more significant file size reduction). In general, the largest or maximum compression ratio is always an above-average compression ratio and can therefore be selected according to the invention (i.e. the color model with which the largest can be selected can be selected
Kompressionsverhältnis erzielen lässt). Compression ratio).
Es ist also nicht zwingend erforderlich, im Rahmen des Verfahrens tatsächlich ein durchschnittliches Kompressionsverhältnis zu ermitteln bzw. Vergleiche der einzelnen Kompressionsverhältnisse zu diesem Kompressionsverhältnis durchzuführen. Stattdessen kann stets das maximale Kompressionsverhältnis betrachtet werden, dass sozusagen automatisch überdurchschnittlich ist, oder es kann eine Anzahl von erzielbaren großen Kompressionsverhältnissen betrachtet werden (zum Beispiel die drei größten), wenn die entsprechende Anzahl größer als die Hälfte der insgesamt betrachteten Farbmodelle ist. It is therefore not absolutely necessary to actually determine an average compression ratio within the scope of the method or to carry out comparisons of the individual compression ratios with this compression ratio. Instead, the maximum compression ratio can always be considered, so to speak is automatically above average, or a number of achievable high compression ratios can be considered (for example the three largest) if the corresponding number is greater than half of the total color models considered.
Die vorstehenden Aspekte, welche eine Kompression des Bildteilbereichs und optional ein Ermitteln von dabei erzielbaren Kompressionsverhältnissen vorsehen, haben den Vorteil, dass auf verfügbare Algorithmen zurückgegriffen werden kann und sich das hierin geschilderte Verfahren aufwandsarm und zuverlässig implementieren lässt. Allgemein kann hierüber auch eine zuverlässige Aussage darüber getroffen werden, welches Farbmodell tatsächlich für die Kompression des Gesamtbilds geeignet ist. The above aspects, which provide for a compression of the partial image area and optionally a determination of the compression ratios that can be achieved, have the advantage that available algorithms can be used and the method described here can be implemented reliably and with little effort. In general, a reliable statement can also be made about which color model is actually suitable for compressing the overall image.
Eine Weiterbildung des Verfahrens und der Anordnung sieht vor, dass als Bildteilbereich ein Teilbereich des Gesamtbildes ausgewählt wird: A further development of the method and the arrangement provides that a sub-area of the overall image is selected as the partial image area:
dessen Farbkomponenten überdurchschnittlich korrelieren; und/oder whose color components correlate above average; and or
der unterdurchschnittlich viele Kanten aufweist; und/oder which has a below average number of edges; and or
der unterdurchschnittlich viele scharfe Merkmale aufweist; und/oder which has a below average number of sharp features; and or
der überdurchschnittlich glatt (z.B. im Sinne einer geringen Varianz der Farbwerte) in mindestens einem Farbkanal ist which is above average smooth (e.g. in terms of a low variance of the color values) in at least one color channel
Erneut ist darauf hinzuweisen, dass erfindungsgemäß kein entsprechender Durchschnitt tatsächlich berechnet werden muss und/oder Vergleiche zu einem derartigen It should again be pointed out that according to the invention no corresponding average actually has to be calculated and / or comparisons to such an average
Durchschnittswert erforderlich sind, was optional aber ebenso möglich ist. Stattdessen können auch Maximal- oder Minimalwerte betrachtet werden, welche stets Average value are required, which is optional but also possible. Instead, maximum or minimum values can also be considered, which always
überdurchschnittliche bzw. unterdurchschnittliche Werte sind. Gleiches gilt, wenn eine vorbestimmte Anzahl der größten oder kleinsten Werte ausgewählt wird (zum Beispiel aus einer nach Größe sortierten Liste) und diese Anzahl kleiner als die Hälfte der insgesamt vorliegenden Werte ist. are above-average or below-average values. The same applies if a predetermined number of the largest or smallest values is selected (for example from a list sorted by size) and this number is less than half of the total available values.
Andererseits versteht es sich, dass sich die Begriffe„überdurchschnittlich“ und On the other hand, it goes without saying that the terms “above average” and
„unterdurchschnittlich“ im vorliegenden Zusammenhang auf andere Bildteilbereiche des Gesamtbildes oder eines Referenzbildes (im Sinne eines typischen Vergleichsbildes) und/oder Referenzzustandes beziehen können, die zunächst beispielsweise in oder vor Schritt a) untersucht bzw. vorausgewählt werden. Anschließend kann aus diesen “Below average” in the present context can relate to other partial image areas of the overall image or of a reference image (in the sense of a typical comparison image) and / or reference state, which are initially examined or preselected, for example in or before step a). Then from these
Teilbereichen und durch Ermitteln der oben genannten Eigenschaften eine weitere Subareas and by determining the properties mentioned above another
Auswahl getroffen werden und können insbesondere diejenigen Teilbereiche mit den entsprechenden über- und unterdurchschnittlichen Eigenschaften ausgewählt werden und insbesondere diejenigen, bei denen die entsprechenden Eigenschaften maximal oder minimal ausgeprägt sind. Selection can be made and in particular those sub-areas with the corresponding above and below average properties are selected and in particular those in which the corresponding properties are maximally or minimally pronounced.
Durch Auswählen entsprechender Bildteilbereiche kann erzielt werden, dass die By selecting appropriate partial image areas it can be achieved that the
Farbmodellumrechnungen und insbesondere eine darauf basierend (optional) Color model conversions and especially one based on them (optional)
durchgeführte vollständige Kompression des Bildteilbereichs zuverlässig und optimal (im Sinne eines Kompressionsverhältnisses) gelingt und insbesondere mit einer kurzen Berechnungsdauer gelingt. Es wird also vermieden, dass durch die anfängliche Auswahl einer geeigneten Farbmodellumrechnung die insgesamt anfallende Berechnungszeit bzw. der mit dieser Auswahl einhergehende Berechnungs-Overhead deutlich erhöht wird. Stattdessen werden Bildteilbereiche ausgewählt, die ein bevorzugtes Complete compression of the partial image area carried out reliably and optimally (in the sense of a compression ratio) succeeds and succeeds in particular with a short calculation time. It is therefore avoided that the initial selection of a suitable color model conversion significantly increases the total calculation time or the calculation overhead associated with this selection. Instead, partial areas of the image are selected that have a preferred
Kompressionsverhalten ermöglichen und zudem eine hohe Aussagekraft für das Enable compression behavior and also provide a high level of significance for the
Kompressionsverhalten des Gesamtbildes basierend auf dem entsprechend Farbmodell besitzen. Have the compression behavior of the overall image based on the corresponding color model.
Um eine Korrelation von Farbkomponenten zu ermitteln, kann eine nachstehend erläuterte Größe ermittelt werden, die eine Werteverteilung wenigstens einer der In order to determine a correlation of color components, a variable, which is explained below, can be determined which shows a value distribution of at least one of the
Farbkomponenten beschreibt. Dies betrifft insbesondere die nachstehend erläuterte Standardabweichung. Describes color components. This applies in particular to the standard deviation explained below.
Als scharfe Merkmale können allgemein Merkmale bezeichnet werden, bei denen ein signifikanter lokaler Übergang zwischen Bildeigenschaften benachbarter Bildbereiche und insbesondere Pixel vorliegt. Hierbei kann es sich um signifikante Veränderungen von Grauwerten oder allgemeinen Werten einer jeweiligen Farbkomponente handeln. Anders ausgedrückt können scharfe Merkmale durch signifikante lokale Abweichungen zwischen benachbarten Pixeln oder Pixelbereichen hinsichtlich deren Pixelwerte (insbesondere je Farbkomponente) gebildet werden. Beispiele für scharfe Merkmale sind Punkte Sharp features can generally be referred to as features in which there is a significant local transition between image properties of adjacent image areas and in particular pixels. This can involve significant changes in gray values or general values of a respective color component. In other words, sharp features can be formed by significant local deviations between neighboring pixels or pixel areas with regard to their pixel values (in particular per color component). Examples of sharp features are points
(nulldimensional), Kanten (eindimensional) oder Ecken, die durch wenigstens zwei in einem Winkel zueinander verlaufenden Kanten gebildet werden können. Als eine signifikante Abweichung kann eine Abweichung von z.B. wenigstens 5 % oder wenigstens 10 % oder auch wenigstens 25 % definiert sein, wobei diese Abweichung auch von einem Benutzer einstellbar sein kann. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens und der Anordnung wird eine Mehrzahl von Bildteilbereichen ausgewählt und zu einem Teilbild zusammengesetzt. Dieses Teilbild kann dann zur Auswahl eines kleinen Farbmodells verwendet werden und insbesondere Schritt b) zugrunde gelegt werden. Anders ausgedrückt können also mehrere Bildteilbereiche des Gesamtbildes ausgewählt werden, die auch nicht zwingend benachbart zueinander positioniert sein müssen, und diese können zu einem neuen Teilbild zusammengesetzt werden (beispielsweise durch Definieren einer entsprechenden neuen Bilddatei, in der die ausgewählten Bildteilbereiche benachbart zueinander sind). (zero-dimensional), edges (one-dimensional) or corners that can be formed by at least two edges that run at an angle to one another. A deviation of, for example, at least 5% or at least 10% or also at least 25% can be defined as a significant deviation, it also being possible for this deviation to be adjustable by a user. According to one embodiment of the method and the arrangement, a plurality of partial image areas are selected and combined to form a partial image. This partial image can then be used to select a small color model and, in particular, be used as the basis for step b). In other words, several image sub-areas of the overall image can be selected, which do not necessarily have to be positioned adjacent to one another, and these can be combined to form a new partial image (for example by defining a corresponding new image file in which the selected image sub-areas are adjacent to one another).
Auf dieses Teilbild kann dann die wenigstens eine Farbmodellumrechnung angewandt werden, was gleichbedeutend damit ist, dass diese Farbmodellumrechnung auf wenigstens einen Bildteilbereich und genauer gesagt auf die Mehrzahl von The at least one color model conversion can then be applied to this partial image, which is synonymous with this color model conversion being applied to at least one partial image area and, more precisely, to the plurality of
Bildteilbereichen, die in dem Teilbild enthalten sind, angewandt wird. Sub-image areas contained in the sub-image is applied.
Es versteht sich, dass dann auch vorstehend erläuterte Kompressionen des It goes without saying that the compressions of the
Bildteilbereichs zur Auswahl eines bevorzugten Farbmodells eine Kompression des den Bildteilbereiche enthaltenen Teilbildes umfassen bzw. durch eine solche erzielt werden können. Image subareas for selection of a preferred color model comprise a compression of the partial image contained in the image subareas or can be achieved by such a compression.
Das Formieren oder, anders ausgedrückt, Zusammensetzen bzw. Bilden eines Teilbildes hat den Vorteil, dass die Aussagekraft der Resultate erhöht wird, da mehrere unter Umständen auch aus verschiedenen Bereichen des Gesamtbildes gewählte Forming or, in other words, assembling or creating a partial image has the advantage that the informative value of the results is increased, since several areas may also be selected from different areas of the overall image
Bildteilbereiche gleichzeitig betrachtet werden. Es kann daher mit einer höheren Sub-areas of the image can be viewed simultaneously. It can therefore with a higher
Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, dass eine ermittelte Probability to be assumed that a determined
Farbmodellumrechnung tatsächlich für das Gesamtbild geeignet ist, als wenn lediglich ein einzelner und womöglich nicht repräsentativer Bildteilbereich betrachtet werden würde. Color model conversion is actually suitable for the overall picture, as if only a single and possibly non-representative part of the picture were considered.
Allgemein kann das Auswählen der Bildteilbereiche, die zu dem Teilbild zusammengesetzt werden, gemäß jeglicher der hierin geschilderten Kriterien erfolgen und insbesondere mittels der vorstehend erwähnten Betrachtung von korrelierenden Farbkomponenten, Kanten und/oder scharfen Merkmalen. In general, the selection of the partial image areas that are combined to form the partial image can take place in accordance with any of the criteria outlined herein and in particular by means of the aforementioned consideration of correlating color components, edges and / or sharp features.
Allgemein versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung auch auf Schwarz-Weiß- bzw. Grauwert-Bilder angewandt werden kann. In diesem Fall kann unter einer In general, it goes without saying that the present invention can also be applied to black-and-white or gray-scale images. In this case, under a
Farbkomponente ein entsprechender Grauwert verstanden werden. Zudem kann in diesem Fall keine Mehrzahl von Farbkomponenten vorhanden sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens und der Anordnung wird zum Auswählen des Bildteilbereichs (in Schritt a)) eine Größe (Verteilungsgröße) ermittelt, die eine Verteilung der Werte von wenigstens einer Farbkomponente dieses Bildteilbereichs beschreibt. Color component can be understood as a corresponding gray value. In addition, a plurality of color components cannot be present in this case. According to a further embodiment of the method and the arrangement, to select the partial image area (in step a)), a variable (distribution variable) is determined which describes a distribution of the values of at least one color component of this partial image area.
Bei der Verteilung kann es sich um eine statistische Verteilung handeln. Die Werte der Farbkomponente können Pixelwerte sein. Die Verteilung kann eine Häufigkeitsverteilung von Pixelwerten der Farbkomponente sein, die innerhalb des Bildbereiches vorliegen, und die Größe kann diese Häufigkeitsverteilung beschreiben. The distribution can be a statistical distribution. The values of the color component can be pixel values. The distribution can be a frequency distribution of pixel values of the color component that are present within the image area, and the size can describe this frequency distribution.
Insbesondere kann mittels der Größe die vorstehend erläuterte Korrelation von In particular, the above-explained correlation of
Farbkomponenten beschrieben werden, beispielsweise wenn für jede Farbkomponente die gleiche Größe ermittelt wird und ein Vergleich dieser Größen durchgeführt wird. Color components are described, for example if the same size is determined for each color component and a comparison of these sizes is carried out.
Als Beispiel kann die Größe eine Standardabweichung der entsprechenden Verteilung für die wenigstens eine Farbkomponente sein. Alternativ käme eine Streu- oder Bandbreite in Betracht, also die Differenz zwischen einem maximalen und einem minimalen Wert der Farbkomponente. As an example, the size can be a standard deviation of the corresponding distribution for the at least one color component. Alternatively, a scatter or bandwidth would come into consideration, i.e. the difference between a maximum and a minimum value of the color component.
Wenn derartige Größen für eine Mehrzahl von Farbkomponenten und insbesondere für sämtliche Farbkomponenten bestimmt werden, können diese miteinander verrechnet werden, um einen Gesamtkennwert zu ermitteln. Insbesondere kann dieser If such variables are determined for a plurality of color components and in particular for all color components, these can be offset against one another in order to determine an overall characteristic value. In particular, this
Gesamtkennwert die vorstehend erwähnte Korrelation der Farbkomponenten Overall characteristic the above-mentioned correlation of the color components
beschreiben. Gemäß einer Variante wird ein Durchschnittswert aus der entsprechenden Mehrzahl von Größen gebildet und insbesondere eine durchschnittliche describe. According to one variant, an average value is formed from the corresponding plurality of variables, and in particular an average
Standardabweichung für sämtliche Farbkomponenten im Bildteilbereich. Je geringer die Standardabweichung einer Farbkomponente und/oder ein entsprechend gebildeter Durchschnittswert für sämtliche Farbkomponenten ist, desto gleichmäßiger ist das Bild und desto deutlicher Korrelieren etwaige mehrere Farbkomponenten im Bildteilbereich miteinander. Standard deviation for all color components in the image sub-area. The lower the standard deviation of a color component and / or a correspondingly formed average value for all color components, the more uniform the image and the more clearly correlate any multiple color components in the partial image area.
Wie nachstehend im Kontext des (aber nicht beschränkt auf das) Ausführungsbeispiel(s) erläutert, können geringe Standardabweichungen und/oder Durchschnittswerte bevorzugt sein, da entsprechende Bildbereiche zuverlässiger komprimierbar sind bzw. eine höhere Aussagekraft hinsichtlich der für das Gesamtbild erzielbaren Kompression ermöglichen. As explained below in the context of (but not limited to) the exemplary embodiment (s), small standard deviations and / or average values may be preferred since the corresponding image areas can be compressed more reliably or enable greater informative value with regard to the compression that can be achieved for the overall image.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass zur Auswahl in Schritt a) eine Mehrzahl von A further development provides that for selection in step a) a plurality of
Bildteilbereichen zumindest teilweise parallel hinsichtlich wenigstens einer vorbestimmten Eigenschaft überprüft wird. Bei der vorbestimmten Eigenschaft kann es sich um jegliche der hierin erwähnten Eigenschaften handeln, beispielsweise um die Korrelation von Farbkomponenten, das Vorhandensein von Kanten und/oder das Ausmaß von scharfen Merkmalen in einem Bildteilbereich. Durch die teilweise parallele Abarbeitung bzw. Sub-image areas is checked at least partially in parallel with regard to at least one predetermined property. The predetermined property can be any of the properties mentioned herein, for example the correlation of color components, the presence of edges and / or the extent of sharp features in a partial image area. Due to the partially parallel processing or
Überprüfung kann der Zeitaufwand reduziert werden, der zur Auswahl eines oder mehrerer geeigneter Bildteilbereiche erforderlich ist. Die parallele Abarbeitung kann beispielsweise mittels einer Recheneinheit (zum Beispiel einem Mikroprozessor) ermöglicht werden, die hierfür geeignet ist und/oder auf der eine parallele Abarbeitung z.B. mittels parallel ausgeführter Threads möglich ist. Verification, the time required to select one or more suitable partial image areas can be reduced. The parallel processing can for example be made possible by means of a computing unit (for example a microprocessor) which is suitable for this and / or on which a parallel processing, e.g. is possible by means of threads running in parallel.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens und der Anordnung ist eine Reihenfolge mehrerer in Schritt b) durchzuführender Farbmodellumrechnungen vorab festgelegt, wobei diese Reihenfolge die Abfolge festlegen kann, gemäß derer die According to a further embodiment of the method and the arrangement, a sequence of several color model conversions to be carried out in step b) is specified in advance, this sequence being able to determine the sequence according to which the
Farbmodellumrechnungen durchzuführen sind (d.h. welche Farbmodellumrechnung zuerst, welche als zweites, welche als drittes usw. durchzuführen ist). Vorzugsweise ist dabei ferner vorgesehen, dass dann, wenn sich mit einer Farbmodellumrechnung ein gewünschtes Kompressionsverhältnis erzielen lässt, Schritt b) beendet (zum Beispiel abgebrochen) und diese Farbmodellumrechnung in Schritt c) verwendet wird. Color model conversions are to be carried out (i.e. which color model conversion is to be carried out first, which second, which third, etc.). Preferably, it is further provided that when a desired compression ratio can be achieved with a color model conversion, step b) is ended (for example canceled) and this color model conversion is used in step c).
Insbesondere kann also nach einer jeden Farbmodellumrechnung das In particular, after each color model conversion, the
Kompressionsverhältnis bestimmt und dieses mit einem vorbestimmten Sollwert Determined compression ratio and this with a predetermined target value
(gewünschtes Kompressionsverhältnis) verglichen werden. Wird dieses gewünschte Kompressionsverhältnis erreicht oder auch überschritten, kann auf das Abarbeiten der festgelegten Reihenfolge verzichtet und Schritt b) abgebrochen werden. Bildlich gesprochen kann dann nämlich davon ausgegangen werden, dass eine ausreichend geeignete Farbmodellumrechnung bereits ermittelt wurde und in Kauf genommen werden, dass eine eventuell sogar noch bessere Farbmodellumrechnung aufgrund des Abbruches von Schritt b) nicht noch zusätzlich überprüft wird. Dies ist zum Beispiel dann vorteilhaft, wenn ein gewünschtes Mindestmaß der Kompressionsdauer eingehalten werden soll, diese nicht aber notwendigerweise minimiert werden muss. Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung für die Bildkompression, umfassend wenigstens eine Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist (zum Beispiel ausgehend von einer das Gesamtbild definierenden Bilddatei) folgendes auszuführen: (desired compression ratio) can be compared. If this desired compression ratio is reached or exceeded, the processing of the specified sequence can be dispensed with and step b) can be terminated. Figuratively speaking, it can then be assumed that a sufficiently suitable color model conversion has already been determined and it is accepted that a possibly even better color model conversion due to the abortion of step b) is not additionally checked. This is advantageous, for example, when a desired minimum compression duration is to be maintained, but it does not necessarily have to be minimized. The invention also relates to an arrangement for image compression, comprising at least one computing unit which is set up to carry out the following (for example starting from an image file defining the overall image):
a) Auswählen von wenigstens einem Bildteilbereich aus einem Gesamtbild, wobei der Bildteilbereich ein Ausgangsfarbmodell aufweist; a) selecting at least one partial image area from an overall image, the partial image area having an output color model;
b) Anwenden von wenigstens einer Farbmodellumrechnung auf den wenigstens einen Bildteilbereich, sodass der Bildteilbereich wenigstens ein von dem b) Applying at least one color model conversion to the at least one image sub-area, so that the image sub-area is at least one of the
Ausgangsfarbmodell verschiedenes Farbmodell aufweist; und Output color model has different color model; and
c) Auswählen eines Farbmodells basierend auf den Resultaten aus Schritt b) als für die Kompression des Gesamtbilds zu verwendendes Farbmodell. c) Selecting a color model based on the results from step b) as the color model to be used for the compression of the overall image.
Bei der Anordnung kann es sich um einen herkömmlichen PC handeln und die The arrangement can be a conventional PC and the
Recheneinheit kann ein Mikro- bzw. Computerprozessor sein. Allgemein kann die Anordnung und/oder die Recheneinheit digital betreibbar sein. The computing unit can be a microprocessor or a computer processor. In general, the arrangement and / or the computing unit can be operated digitally.
Die Anordnung kann jegliche Weiterbildung und jegliches weitere Merkmal umfassen, um sämtliche der vorstehenden und nachstehenden Schritte, Betriebszustände und The arrangement can comprise any further development and any further feature in order to achieve all of the above and below steps, operating states and
Funktionen bereitzustellen oder auszuführen. Insbesondere kann die Anordnung dazu eingerichtet sein, ein Verfahren gemäß jeglichen der vorstehenden und nachstehenden Aspekte auszuführen. To provide or execute functions. In particular, the arrangement can be set up to carry out a method in accordance with any of the above and below aspects.
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten schematischen Figuren erläutert. In ihrer Art und/oder Funktion übereinstimmende Merkmale können dabei figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Es stellen dar: In the following, an embodiment of the invention will be explained with reference to the attached schematic figures. Features that match in terms of their type and / or function can be provided with the same reference symbols across the figures. They represent:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der einzelnen Komponenten und 1 shows a schematic representation of the individual components and
Softwaremodule bzw. -funktionen, die mit einer beispielhaften erfindungsgemäßen Anordnung bereitgestelltwerden; Software modules or functions provided with an exemplary arrangement according to the invention;
Fig. 2 ein schematisches Ablaufschema samt mit den einzelnen Fig. 2 is a schematic flow chart together with the individual
Verfahrensschritten einhergehenden funktionellen Darstellungen eines erfindungsgemäßen Verfahrens, das mit der Anordnung aus Fig. 1 ausführbar ist; und Fig. 3 eine Übersicht über erfindungsgemäß verwendbare Farbmodelle und Farbmodellumrechnungen. Functional representations of a method according to the invention, associated with method steps, which can be carried out with the arrangement from FIG. 1; and 3 shows an overview of color models and color model conversions that can be used according to the invention.
In Fig. 1 ist eine Anordnung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch gezeigt. Die Anordnung 10 umfasst eine Recheneinheit 12 in Form eines Computerprozessors, die Zugriff auf eine Speichereinrichtung 14 der Anordnung 10 hat. Die Recheneinheit 12 und die Speichereinrichtung 14 sind in Figur 1 baulich integriert dargestellt. Die Recheneinheit 12 ist allgemein dazu eingerichtet, sämtliche hierin geschilderten Verfahrensschritte durchzuführen. Hierfür führt sie in Softwaremodulen hinterlegte bzw. durch die Softwaremodule definierte Programmanweisungen aus. Diese Programmanweisungen und Softwaremodule sind in Fig. 1 schematisch angedeutet. In Fig. 1, an arrangement 10 according to an embodiment of the invention is shown schematically. The arrangement 10 comprises a computing unit 12 in the form of a computer processor, which has access to a memory device 14 of the arrangement 10. The computing unit 12 and the storage device 14 are shown in a structurally integrated manner in FIG. The computing unit 12 is generally set up to carry out all of the method steps described herein. For this purpose, it executes program instructions stored in software modules or defined by the software modules. These program instructions and software modules are indicated schematically in FIG. 1.
Im Detail erkennt man ein erstes Softwaremodul 1 , das eine Bildkompression durchführt, und ein zweites Softwaremodul 2, das eine Bilddekompression durchführt. Das A first software module 1, which performs image compression, and a second software module 2, which performs image decompression, can be seen in detail. The
Softwaremodul 1 erhält als Eingangsgröße ein Ausgangsbild bzw. Gesamtbild 16, z.B. im TIFF-Format. Die Bildinformationen dieses Bildes (z.B. in Form von einzelnen Pixelwerten dieses Bildes 16 und insbesondere von Pixelwerten je Farbkomponente) werden anschließend einer ersten Funktionsgruppe 3 des Softwaremoduls 1 zugeführt. Dort wird mittels eines Auswahl-Funktionsblocks 4 zunächst wenigstens ein geeigneter Software module 1 receives an output image or overall image 16 as an input variable, e.g. in TIFF format. The image information of this image (e.g. in the form of individual pixel values of this image 16 and in particular of pixel values per color component) are then fed to a first function group 3 of the software module 1. There, by means of a selection function block 4, at least one suitable
Bildteilbereich 20 (siehe Figur 2) aus dem zur Verfügung gestellten Gesamtbild 16 ausgewählt. Partial image area 20 (see FIG. 2) is selected from the overall image 16 made available.
Anschließend wird dieser wenigstens eine Bildteilbereich 20 einem Farbmodell- Funktionsblock 5 zugeführt. Der Farbmodell-Funktionsblock 5 gibt als Ausgangsgröße ein anzuwendendes Farbmodell und/oder eine zum Erzielen dieses Farbmodells erforderliche Farbmodellumrechnung aus. Diese dienen als Eingangsgröße für ein an sich bekanntes Farbmodellumrechnungsmodul 6 (RCT-Modul), das eine initiale Stufe und gemäß der gezeigten Darstellung vorbereitende Stufe für eine Bildkompressionsfunktion 7 ist. This at least one partial image area 20 is then fed to a color model function block 5. The color model function block 5 outputs a color model to be used and / or a color model conversion required to achieve this color model as an output variable. These serve as an input variable for a color model conversion module 6 (RCT module) known per se, which is an initial stage and, according to the illustration shown, a preparatory stage for an image compression function 7.
Letztere enthält in dem gezeigten Fall Vorschriften zum Durchführen einer JPEG-LS Bildkompression, wobei das Bild aufgrund des Farbmodellumrechnungsmoduls 6 bereits eine Farbmodellumrechnung erfahren hat. In the case shown, the latter contains instructions for performing a JPEG-LS image compression, the image having already undergone a color model conversion due to the color model conversion module 6.
Als Ausgangsgröße des Softwaremoduls 1 erhält man somit eine komprimierte The output variable of the software module 1 is thus a compressed one
Bilddatei 8, die auf der Speichereinrichtung 14 gespeichert wird. Zur Dekompression kann diese Bilddatei 8 mittels des weiteren Softwaremoduls 2 durch umgekehrtes Durchführen der Kompressionsschritte gemäß der Dekompressionsfunktion 7* und anschließendes Rückumwandeln bzw. -umrechnen des Farbmodells gemäß dem Modul 6* dekomprimiert werden. Somit erhält man als Ausgangsgröße der Softwaremoduls 2 wieder das Image file 8 which is stored on the storage device 14. For decompression can this image file 8 can be decompressed by means of the further software module 2 by reversing the compression steps according to the decompression function 7 * and then converting or re-converting the color model according to the module 6 *. Thus, the output variable of software module 2 is again obtained
Gesamtbild 16. Die direkte Verbindung der Merkmale 16 und 6 sowie auch 8 und 6* soll allgemein zum Ausdruck bringen, dass eine ausgewählte Farbtransformation auf das gesamte Bild angewandt werden soll. Overall image 16. The direct connection of features 16 and 6 and also 8 and 6 * is intended to generally express that a selected color transformation is to be applied to the entire image.
In Fig. 2 ist ein Ablaufschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt, das mit der Anordnung 10 aus Fig. 1 ausführbar ist. Die dargestellten Schritte samt dazugehöriger funktioneller Darstellungen betreffen insbesondere die Auswahl-Funktion 4 aus Fig. 1. Genauer gesagt wird in Fig. 2 gezeigt, nach welchen Kriterien und in welcher Form Bildteilbereiche 20 ausgewählt werden, die dann anschließend durch Anwenden von Farbmodellumrechnung umgerechnet werden können, um darauf basierend ein FIG. 2 shows a flow diagram of a method according to the invention that can be carried out with the arrangement 10 from FIG. 1. The steps shown including the associated functional representations relate in particular to the selection function 4 from FIG. 1. More precisely, FIG. 2 shows the criteria and form according to which partial image areas 20 are selected, which can then be converted by applying color model conversion to get based on it
Farbmodell für das Gesamtbild 16 zu ermitteln. To determine the color model for the overall image 16.
In einem Schritt S1 wird aus wenigstens einem Gesamtbild 16, das ein Ausgangsbild ist, eine Vielzahl von Bildteilbereichen 20 erzeugt. Diese können auch als Bildkacheln bezeichnet werden. In dem gezeigten Beispiel sind die Bildteilbereiche 20 jeweils gleich groß und decken das Gesamtbild 16 vollständig ab. Insbesondere in den Schritten S1 und S2 ist in Fig. 2 durch eine entsprechende perspektivische Darstellung angedeutet, dass das Verfahren auch auf eine Mehrzahl von Gesamtbildern 16 anwendbar ist und sich die einzelnen Zwischenergebnisse entsprechend je Gesamtbild 16 ergeben können. In a step S1, a plurality of partial image areas 20 are generated from at least one overall image 16, which is an initial image. These can also be referred to as picture tiles. In the example shown, the partial image areas 20 are each of the same size and completely cover the overall image 16. In particular in steps S1 and S2, a corresponding perspective illustration in FIG. 2 indicates that the method can also be applied to a plurality of overall images 16 and that the individual intermediate results can result correspondingly for each overall image 16.
In dem gezeigten Fall ist das Gesamtbild 16 ein farbiges RGB-Bild bzw. weist als In the case shown, the overall image 16 is a colored RGB image or has as
Farbmodell ein RGB-Farbmodell auf und enthält somit die drei Farbkomponenten (bzw. Farbkanäle) Rot (R), Grün (G) und Blau (B). Color model has an RGB color model and thus contains the three color components (or color channels) red (R), green (G) and blue (B).
Im Schritt S2 wird für jeden Bildteilbereich 20 und für jede darin enthaltene In step S2, for each image sub-area 20 and for each contained therein
Farbkomponente eine Größe bestimmt, die eine statistische Verteilung dieser Color component determines a size that is a statistical distribution of this
Farbkomponente innerhalb des Bildteilbereichs 20 beschreibt, insbesondere eine Color component within the image sub-area 20 describes, in particular a
(Häufigkeits-) Verteilung von Pixelwerten für die Farbkomponente. Genauer gesagt wird für jede entsprechende Farbkomponente die Standardabweichung in einem Bildteilbereich 20 bestimmt. Die Standardabweichung ist dabei als d angegeben und wird gemäß dem in Fig. 2 gezeigten Formelblock 21 berechnet. Dabei ist i ein Index für die einzelnen Bildteilbereiche, n die Anzahl der erzeugten Bildteilbereiche 20, x ein Wert (Pixelwert) der aktuell betrachteten Farbkomponente und m ein Mittelwert (genauer gesagt Durchschnittswert bzw. arithmetisches Mittel) der Pixelwerte dieser Farbkomponente in einem jeweiligen Bildbereich 20. (Frequency) distribution of pixel values for the color component. More precisely, the standard deviation in a partial image area 20 is determined for each corresponding color component. The standard deviation is given as d and is calculated according to the formula block 21 shown in FIG. I is an index for the individual image sub-areas, n the number of generated image sub-areas 20, x a value (pixel value) of the currently considered color component and m a mean value (more precisely average value or arithmetic mean) of the pixel values of this color component in a respective image area 20.
In Fig. 2 ist zum Schritt S2 dargestellt, dass die Standardabweichung d je Farbkomponente (in diesem Fall beispielhaft R) und je Bildbereich 20 (0...n) ermittelt wird. Diese werden dann zu einem Gesamtwert S je Bildbereich 20 (0...n) verrechnet, und zwar mit den weiteren, nicht gesondert dargestellten Standardabweichungen d für die weiteren In FIG. 2 it is shown for step S2 that the standard deviation d is determined for each color component (in this case, for example, R) and for each image area 20 (0... N). These are then offset to form a total value S per image area 20 (0... N), specifically with the further, not separately shown standard deviations d for the others
Farbkomponenten Grün (G) und Blau (B). Hierfür ist zum Schritt S2 beispielhaft der Funktionsblock 22 gezeigt, in dem als arithmetisches Mittel die entsprechende Color components green (G) and blue (B). For this purpose, the function block 22 is shown as an example for step S2, in which the corresponding arithmetic mean
durchschnittliche Standardabweichung S je Bildbereich 20 (i = 0...n) berechnet wird. Diese durchschnittliche Standardabweichung S bildet die schlussendlich erhaltene Größe (Verteilungsgröße), anhand derer die Verteilung der Farbkomponenten innerhalb eines jeweiligen Bildbereichs 20 beschrieben wird. average standard deviation S per image area 20 (i = 0 ... n) is calculated. This average standard deviation S forms the size finally obtained (distribution size), on the basis of which the distribution of the color components within a respective image area 20 is described.
Weist die durchschnittliche Standardabweichung S einen hohen Betrag auf, ist der dazugehörige Bildbereich 20 unregelmäßig bzw. weist stark voneinander abweichende und/oder ungleichmäßig verteilte Farbkomponenten R, G, B auf. Weist die Größe S hingegen einen geringen Betrag auf, ist der Bildbereich 20 hinsichtlich der Verteilung von Farbkomponenten vergleichsweise gleichmäßig. Zusätzlich korrelieren die If the average standard deviation S has a high amount, the associated image area 20 is irregular or has color components R, G, B that differ greatly from one another and / or are unevenly distributed. If, on the other hand, the size S has a small amount, the image area 20 is comparatively uniform with regard to the distribution of color components. In addition, the correlate
Farbkomponenten dann stärker miteinander. Das schlussendlich Bilden eines Color components then stronger together. Eventually forming one
Durchschnittswerts S der Standardabweichungen d ermöglicht das Berücksichtigen derartiger etwaiger Korrelationen zwischen den Farbkomponenten (je geringer der Durchschnittswert S, desto geringer die Korrelation). The average value S of the standard deviations d enables such possible correlations between the color components to be taken into account (the lower the average value S, the lower the correlation).
Allgemein werden bei dem gezeigten Beispiel geringe Beträge der durchschnittlichen Standardabweichung S bevorzugt, da sich entsprechend gleichmäßige Bildteilbereiche leichter mit dem Funktionsblock 5 aus Fig. 1 komprimieren lassen und somit eine geringere Zeitdauer zur Auswahl einer geeigneten Farbmodellumrechnung bzw. eines geeigneten Farbmodells erforderlich ist. Zudem hat sich gezeigt, dass In general, in the example shown, small amounts of the average standard deviation S are preferred, since correspondingly uniform partial image areas can be compressed more easily with the function block 5 from FIG. It has also been shown that
Farbmodellumrechnungen, die basierend auf Kompressionen derartiger gleichmäßiger Bildbereiche durchgeführt wurden, eine höhere Übertragbarkeit auf andere Color model conversions, which were carried out based on compressions of such uniform image areas, allow greater transferability to others
Bildteilbereiche aufweisen bzw. mit einer höheren Wahrscheinlichkeit eine bevorzugte Kompression für das Gesamtbild erreichen. Zudem können verbreitete Kompressionsstandards und insbesondere JPEG-basierte Standards überdurchschnittlich starke Kompressionen in Bildbereichen erzeugen, die gleichmäßige Eigenschaften aufweisen. Entsprechend können Bildteilbereiche 20, die eine hohe Anzahl von Details und damit einhergehende Unregelmäßigkeiten aufweisen, wie zum Beispiel niedrige Korrelationen, nicht repräsentativ für eine auf Basis einer bestimmten Farbmodellumrechnung tatsächlich erzielbare Kompressionsfähigkeit des Gesamtbilds sein. Have partial image areas or achieve a preferred compression for the overall image with a higher probability. In addition, common compression standards and in particular JPEG-based standards can produce above-average compressions in image areas that have uniform properties. Correspondingly, partial image areas 20 that have a high number of details and associated irregularities, such as low correlations, cannot be representative of a compressibility of the overall image that can actually be achieved on the basis of a specific color model conversion.
Schließlich versteht es sich, dass mit den betrachteten Standardabweichungen d insbesondere das Vorliegen von Kanten oder allgemein scharfen Merkmalen innerhalb von Bildteilbereichen 20 zumindest mittelbar erfasst werden können. Je höher die Anzahl scharfer Merkmale, desto höher die Standardabweichung d der einzelnen Finally, it goes without saying that with the standard deviations d considered, in particular the presence of edges or generally sharp features within partial image areas 20 can be detected at least indirectly. The higher the number of sharp features, the higher the standard deviation d of the individual
Farbkomponenten. Somit kann mittels der Standardabweichungen d auf die Color components. Thus, by means of the standard deviations d, the
Gleichmäßigkeit der Bildteilbereiche 20 geschlossen werden. Uniformity of the partial image areas 20 are closed.
Sämtliche der in Schritt S2 erläuterten Operationen und insbesondere das Ermitteln jeweiliger Standardabweichungen kann dabei parallel zu wenigstens einer weiteren Operation durchgeführt werden. Insbesondere können die Standardabweichungen und auch die durchschnittliche Standardabweichung S für einen jeweiligen Bildteilbereich 20 parallel für eine Mehrzahl von Bildteilbereichen 20 bestimmt werden. Dies verkürzt die zum Ausführen von Schritt S2 erforderliche Gesamtzeitdauer. All of the operations explained in step S2 and in particular the determination of the respective standard deviations can be carried out in parallel to at least one further operation. In particular, the standard deviations and also the average standard deviation S for a respective partial image area 20 can be determined in parallel for a plurality of partial image areas 20. This shortens the total time required to carry out step S2.
Im rein optionalen Schritt S3 liegt dann je Bildteilbereich 20 die dazugehörige In the purely optional step S3, there is then the associated sub-area 20 for each image
durchschnittliche Standardabweichung S vor. Im Rahmen von Schritt S3 kann dann ein Gauß-Filter oder ein anderer Weichzeichenfilter angewandt werden und zwar allgemein auf die Informationen bzw. Pixelwerte der Bildteilbereiche und/oder auf eine nachstehend erläuterte Standardabweichungs-Bilddatei. mean standard deviation S. In the context of step S3, a Gaussian filter or another soft-character filter can then be applied, namely generally to the information or pixel values of the image subareas and / or to a standard deviation image file explained below.
Genauer gesagt kann eine Bilddatei erzeugt werden, indem an den zu den Bildbereichen 20 korrespondierenden Positionen die jeweils dazugehörigen durchschnittlichen More precisely, an image file can be generated by adding the respective associated average at the positions corresponding to the image areas 20
Standardabweichungen S eingetragen sind. Auf diese durchschnittlichen Standard deviations S are entered. On this average
Standardabweichungen S kann dann der Weichzeichenfilter angewandt werden. Dies hat zur Folge, dass bezogen auf ihre Nachbarschaft isoliert vorliegende hohe und niedrige Werte der Größe S kompensiert bzw. diese (lokalen) Abweichungen reduziert werden. Das Erzeugen einer Bilddatei aus den Werten der Größe S bietet den Vorteil, dass diese Bilddatei mit bestehenden Weichzeichen-Algorithmen aufwandsarm und zuverlässig bearbeitet werden kann. Insbesondere können bereits vorhandene Weichzeichen- Algorithmen angewandt werden, da es sich aus deren Sicht um eine übliche Bilddatei handelt. Standard deviations S can then be applied using the soft-focus filter. As a result, high and low values of the variable S that are isolated in relation to their neighborhood are compensated or these (local) deviations are reduced. Generating an image file from the values of the size S has the advantage that this image file can be processed reliably and with little effort using existing soft-character algorithms. In particular, existing soft-character algorithms can be used, since from their point of view this is a common image file.
Als Resultat werden gefilterte durchschnittliche Standardabweichungen S* je Bildbereich 20 erhalten. Diese können dann nach ihrer Größe sortiert werden, beispielsweise von klein nach groß. Aus einer entsprechenden datierten Liste können dann diejenigen Werte S* bzw. die dazugehörigen Bildbereiche 20 ausgewählt werden, welche den geringsten S*-Wert aufweisen. Beispielsweise können die zwei, drei oder vier Bildbereiche 20 mit den geringsten S*-Werten ausgewählt werden. Filtered average standard deviations S * per image area 20 are obtained as the result. These can then be sorted according to their size, for example from small to large. Those values S * or the associated image areas 20 which have the lowest S * value can then be selected from a corresponding dated list. For example, the two, three or four image areas 20 with the lowest S * values can be selected.
Eine entsprechende Auswahl ist in Schritt S4 durch Hervorheben zweier Bildbereiche mo und m gezeigt, deren Größe lediglich schematisch zu verstehen ist. Man erkennt, dass diese Bildbereiche mo und rri nicht Zusammenhängen, da die Auswahl rein anhand der S*-Werte stattfindet (oder auch lediglich der ungefilterten S-Werte, falls der optionale Schritt S3 nicht durchgeführt wird). Gemäß Schritt S5 können diese Bildbereiche mo und m aber zu einem neuen Bild bzw. Teilbild 30 (und/oder einer Teilbilddatei) A corresponding selection is shown in step S4 by highlighting two image areas mo and m, the size of which is only to be understood schematically. It can be seen that these image areas mo and rri are not interrelated, since the selection takes place purely on the basis of the S * values (or only the unfiltered S values if the optional step S3 is not carried out). According to step S5, however, these image areas mo and m can be combined to form a new image or partial image 30 (and / or a partial image file)
zusammengesetzt werden, was zum Beispiel durch gemeinsames Abspeichern in einer Bilddatei erreicht werden kann und ohne, dass eine tatsächlich visuelle dargestellte oder darstellbare Datei erzeugt werden muss. Dies hat den Vorteil, dass dieses Teilbild 30 in einem nachstehenden Schritt mittels gängiger Farbmodellumrechnungen und can be put together, which can be achieved, for example, by storing them together in an image file and without having to generate an actually visually represented or representable file. This has the advantage that this partial image 30 can be converted in a subsequent step by means of common color model conversions and
Kompressionsalgorithmen bearbeitet werden kann. Compression algorithms can be edited.
Das Verwenden des in Schritt S5 neu erstellten zusammengesetzten Teilbildes 30 zum Untersuchen, welche Farbmodellumrechnung geeignet ist, ist nicht mittels einer gesonderten Figur dargestellt. Dieses Teilbild 30 wird in dem Funktionsblock 5 aus Fig. 1 verwendet, um iterative Farbmodellumrechnungen sowie anschließende vollständige Kompressionen dieses Teilbildes 30 durchzuführen. Der Begriff„iterativ“ bezieht sich dabei darauf, dass wenigstens eine Farbmodellumrechnung zunächst lediglich auf das Teilbild 30 und nicht unmittelbar nicht auf das Gesamtbild 16 angewandt wird, um dessen Eignung für eine Gesamtbild-Kompression zunächst abzuschätzen. Mit Bezug auf Figur 1 kann das Teilbild 30 anstelle des dortigen Ausgangsbilds 16 verwendet werden und gemäß dem geradlinigen Pfeil und ohne Durchlaufen der The use of the composite partial image 30 newly created in step S5 to examine which color model conversion is suitable is not shown by means of a separate figure. This partial image 30 is used in function block 5 from FIG. 1 in order to carry out iterative color model conversions and subsequent complete compressions of this partial image 30. The term “iterative” refers to the fact that at least one color model conversion is initially only applied to the partial image 30 and not directly not to the overall image 16, in order to initially assess its suitability for overall image compression. With reference to FIG. 1, the partial image 30 can be used instead of the original image 16 there and according to the straight arrow and without going through the
Funktionsgruppe 3 im Block 6 mittels einer ersten Farbmodellumrechnung umgerechnet und dann mittels Block 7 komprimiert werden. Anschließend kann das Teilbild 30 (bzw. eine Kopie hiervon) gemäß dem geradlinigen Pfeil und ohne Durchlaufen der Function group 3 in block 6 can be converted using a first color model conversion and then compressed using block 7. Subsequently, the partial image 30 (or a copy thereof) can according to the straight arrow and without going through the
Funktionsgruppe 3 im Block 6 mit einer zweiten Farbmodellumrechnung umgerechnet und dann mittels Block 7 komprimiert werden. Die dabei jeweils erhaltenen Function group 3 can be converted in block 6 with a second color model conversion and then compressed using block 7. The each received
Kompressionsverhältnisse können dann von der Recheneinheit 12 verglichen werden. Compression ratios can then be compared by computing unit 12.
Allgemein besteht zunächst die Möglichkeit, lediglich eine einzige Farbmodellumrechnung samt Bildkompression durchzuführen und zu ermitteln, ob diese zu einem besseren Kompressionsverhältnis führt, als wenn keine Farbmodellumrechnung durchgeführt wird (d.h. als wenn das Gesamtbild oder Teilbild 30 lediglich basierend auf seinem In general, it is initially possible to carry out only a single color model conversion including image compression and to determine whether this leads to a better compression ratio than if no color model conversion is carried out (i.e. than if the entire image or partial image 30 is only based on its
Ausgangsfarbmodell komprimiert wird). Source color model is compressed).
Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass das Ausgangs-Gesamtbild 16 typischerweise in einem RGB-Farbmodell vorliegen wird, was in einer Vielzahl von Fällen bereits eine zufriedenstellende Kompression ermöglicht. Hingegen wurde erfindungsgemäß erkannt, dass das Farbmodell ORCT für bestimmte Fälle vorteilhaft sein kann, beispielsweise für gleichmäßige natürliche Bildaufnahmen. Es kann deshalb vorgesehen sein, dass eine Farbmodellumrechnung von RGB zu ORCT die einzige Farbmodellumrechnung des Teilbilds 30 ist, die durchgeführt wird. Anschließend kann hiermit (d. h. auf Basis des ORCT-Farbmodells) auch eine Bildkompression des Teilbilds 30 durchgeführt werden. In einem darauffolgenden Schritt werden dann die auf Basis des entsprechenden ORCT- und RGB-Farbmodells erzielbaren Kompressionsverhältnisse miteinander verglichen und dasjenige für die Kompression des Gesamtbildes 16 ausgewählt, welches ein höheres Kompressionsverhältnis ermöglicht. This is based on the idea that the overall output image 16 will typically be present in an RGB color model, which in a large number of cases already enables a satisfactory compression. In contrast, it was recognized according to the invention that the ORCT color model can be advantageous for certain cases, for example for uniform natural image recordings. It can therefore be provided that a color model conversion from RGB to ORCT is the only color model conversion of partial image 30 that is carried out. Subsequently, image compression of the partial image 30 can also be carried out with this (i.e. on the basis of the ORCT color model). In a subsequent step, the compression ratios that can be achieved on the basis of the corresponding ORCT and RGB color model are compared with one another and that for the compression of the overall image 16 is selected which enables a higher compression ratio.
Handelt es sich hierbei um das RGB-Farbmodell, kann das Gesamtbild 16 ohne If this is the RGB color model, the overall image 16 can be without
Farbmodellumrechnung komprimiert werden. Wird zur Kompression des Gesamtbilds hingegen das ORCT-Farbmodell ausgewählt, findet dann bei dem Gesamtbild 16 zunächst eine Farbmodellumrechnung in das entsprechende ORCT-Farbmodell statt. Color model conversion can be compressed. If, on the other hand, the ORCT color model is selected to compress the overall image, a color model conversion into the corresponding ORCT color model then initially takes place in the overall image 16.
Zur Umrechnung zwischen RGB und ORCT wird auf die beigefügte Tabelle 3 verwiesen, in der auch zahlreiche andere Farbmodelle genannt sind, sowie deren Umrechnungen bei der Kompression (Vorwärtsumrechnung), die erfindungsgemäß iterativ durchgeführt werden können. Der Vollständigkeit halber sind auch die jeweils durchzuführenden Rückwärts-Umrechnungen angegeben, die bei einer Dekompression des Bildes durchzuführen wären. For the conversion between RGB and ORCT, reference is made to the attached table 3, in which numerous other color models are named, as well as their conversions at the compression (forward conversion), which according to the invention can be carried out iteratively. For the sake of completeness, the backward conversions to be carried out are also given, which would have to be carried out when the image was decompressed.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Farbmodellumrechnungen in andere Farbmodelle als das Ausgangsfarbmodell samt dazugehöriger Bildkompression und anschließender Betrachtung der erzielbaren Kompressionsverhältnisse stattfinden. Erneut kann optional auch eine Bildkompression auf Basis des Ausgangsfarbmodells (also ohne Farbmodellumrechnung) durchgeführt werden. Dasjenige Farbmodell, dass das größte Kompressionsverhältnis ermöglicht, kann dann als Farbmodell für das Alternatively, provision can be made for at least two color model conversions to take place in color models other than the initial color model, including the associated image compression and subsequent consideration of the compression ratios that can be achieved. Again, an image compression based on the original color model (i.e. without color model conversion) can optionally be carried out. The color model that enables the greatest compression ratio can then be used as the color model for the
Gesamtbild 16 ausgewählt werden und das Gesamtbild 16 kann unter Anwendung der ausgewählten Farbmodellumrechnung komprimiert werden. Overall image 16 can be selected and the overall image 16 can be compressed using the selected color model conversion.
In diesem Fall kann ferner vorgesehen sein, dass die Reihenfolge der durchzuführenden Farbmodellumrechnungen, wie beispielsweise in der Tabelle aus Fig. 3 von oben nach unten definiert, vorgegeben ist und diese sukzessive nacheinander durchgeführt werden. In this case it can also be provided that the sequence of the color model conversions to be carried out, as defined, for example, in the table from FIG. 3 from top to bottom, is predetermined and that these are carried out successively one after the other.
Insbesondere kann (optional) zunächst eine Kompression ohne Farbmodellumrechnung basierend auf dem Ausgangsfarbmodell (RGB) durchgeführt und das In particular, a compression without color model conversion based on the output color model (RGB) can (optionally) first be carried out and that
Kompressionsverhältnis mit einem gewünschten Kompressionsverhältnis verglichen. Wird das gewünschte Kompressionsverhältnis nicht erreicht, wird eine Farbmodellumrechnung in das Farbmodell ORCT durchgeführt und das Kompressionsverhältnis erneut mit dem gewünschten Kompressionsverhältnis verglichen usw. Sobald das gewünschte Compression ratio compared to a desired compression ratio. If the desired compression ratio is not achieved, a color model is converted into the ORCT color model and the compression ratio is compared again with the desired compression ratio, etc. As soon as the desired
Kompressionsverhältnis erreicht oder überschritten ist, wird dasjenige Farbmodell gewählt, mit dem dieses Ergebnis erzielt wurde. Compression ratio is reached or exceeded, that color model is selected with which this result was achieved.
Es ist aber ebenso möglich, sämtliche oder auch mehr oder weniger Farbmodelle anzuwenden, als wie in Fig. 3 gezeigt. Es könnte auch eine vorgegebene Mindestanzahl entsprechender Farbmodelle angewandt werden und aus der Gesamtheit der hiermit erzielten Kompressionsverhältnisse dann ein geeignetes Farbmodell ausgewählt werden, insbesondere dasjenige, welches das größte Kompressionsverhältnis ermöglicht. However, it is also possible to use all or more or fewer color models than is shown in FIG. 3. A predetermined minimum number of corresponding color models could also be used and a suitable color model could then be selected from the totality of the compression ratios achieved therewith, in particular the one which enables the greatest compression ratio.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zum Auswählen einer Farbmodellumrechnung für eine Bildkompression nach dem JPEG-LS Standard, mit: 1. Procedure for selecting a color model conversion for image compression according to the JPEG-LS standard, with:
a) Auswählen von wenigstens einem Bildteilbereich (20) aus einem Gesamtbild (16), wobei der Bildteilbereich (20) eine gegenüber dem Gesamtbild reduzierte Größe und ein Ausgangsfarbmodell aufweist; a) selecting at least one partial image area (20) from an overall image (16), the partial image area (20) having a size reduced compared to the overall image and an output color model;
b) Anwenden von wenigstens einer Farbmodellumrechnung auf den wenigstens einen Bildteilbereich (20), sodass der Bildteilbereich (20) wenigstens ein von dem b) applying at least one color model conversion to the at least one image sub-area (20), so that the image sub-area (20) is at least one of the
Ausgangsfarbmodell verschiedenes Farbmodell aufweist; und Output color model has different color model; and
c) Auswählen eines Farbmodells basierend auf den Resultaten aus Schritt b) als für die Kompression des Gesamtbilds (16) zu verwendendes Farbmodell. c) Selecting a color model based on the results from step b) as the color model to be used for compressing the overall image (16).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , 2. The method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Kompression des wenigstens einen Bildteilbereichs (20) mit wenigstens zwei verschiedenen Farbmodellen durchgeführt wird. characterized in that the at least one partial image area (20) is compressed with at least two different color models.
3. Verfahren nach Anspruch 2, 3. The method according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet, dass für jede Kompression ein erzieltes characterized in that for each compression a achieved
Kompressionsverhältnis bestimmt wird. Compression ratio is determined.
4. Verfahren nach Anspruch 3, 4. The method according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) dasjenige Farbmodell ausgewählt wird, mit dem ein überdurchschnittlich großes Kompressionsverhältnis erzielbar ist. characterized in that in step c) that color model is selected with which an above-average compression ratio can be achieved.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, 5. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass als Bildteilbereich (20) ein Teilbereich des Gesamtbildes (16) ausgewählt wird: characterized in that a partial area of the overall image (16) is selected as the partial image area (20):
dessen Farbkomponenten überdurchschnittlich korrelieren; und/oder whose color components correlate above average; and or
der unterdurchschnittlich viele Kanten aufweist; und/oder which has a below average number of edges; and or
der unterdurchschnittlich viele scharfe Merkmale aufweist; und/oder which has a below average number of sharp features; and or
der überdurchschnittlich glatt in mindestens einem Farbkanal ist. that is above average smooth in at least one color channel.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, 6. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass zum Auswählen des Bildteilbereichs (20) eine Größe (S) ermittelt wird, die eine Verteilung der Werte von wenigstens einer Farbkomponente dieses Bildteilbereichs (20) beschreibt. characterized in that, in order to select the partial image area (20), a variable (S) is determined which describes a distribution of the values of at least one color component of this partial image area (20).
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, 7. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Bildteilbereichen (20) ausgewählt und zu einem Teilbild (30) zusammengesetzt wird, das Schritt b) zugrunde gelegt wird. characterized in that a plurality of partial image areas (20) is selected and combined to form a partial image (30) on which step b) is based.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, 8. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswahl in Schritt a) eine Mehrzahl von characterized in that for the selection in step a) a plurality of
Bildteilbereichen (20) zumindest teilweise parallel hinsichtlich wenigstens einer vorbestimmten Eigenschaft überprüft wird. Image subregions (20) is checked at least partially in parallel with regard to at least one predetermined property.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, 9. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Reihenfolge mehrerer in Schritt b) characterized in that a sequence of several in step b)
durchzuführender Farbmodellumrechnungen vorab festgelegt ist und insbesondere wobei dann, wenn sich mit einer Farbmodellumrechnung ein gewünschtes color model conversions to be carried out is specified in advance and, in particular, if a color model conversion is desired
Kompressionsverhältnis erzielen lässt, Schritt b) beendet und diese Can achieve compression ratio, step b) finished and this
Farbmodellumrechnungen in Schritt c) ausgewählt wird. Color model conversions in step c) is selected.
10. Anordnung zum Auswählen einer Farbmodellumrechnung für eine Bildkompression nach dem JPEG-LS Standard, 10. Arrangement for selecting a color model conversion for image compression according to the JPEG-LS standard,
umfassend wenigstens eine Recheneinheit die dazu eingerichtet ist, folgendes auszuführen: comprising at least one processing unit which is set up to carry out the following:
a) Auswählen von wenigstens einem Bildteilbereich (20) aus einem Gesamtbild (16), wobei der Bildteilbereich (20) eine gegenüber dem Gesamtbild reduzierte Größe und ein Ausgangsfarbmodell aufweist; a) selecting at least one partial image area (20) from an overall image (16), the partial image area (20) having a size reduced compared to the overall image and an output color model;
b) Anwenden von wenigstens einer Farbmodellumrechnung auf den wenigstens einen Bildteilbereich (20), sodass der Bildteilbereich (20) wenigstens ein von dem Ausgangsfarbmodell verschiedenes Farbmodell aufweist; und b) applying at least one color model conversion to the at least one image sub-area (20), so that the image sub-area (20) has at least one color model that is different from the initial color model; and
c) Auswählen eines Farbmodells basierend auf den Resultaten aus Schritt b) als für die Kompression des Gesamtbilds (16) zu verwendendes Farbmodell. c) Selecting a color model based on the results from step b) as the color model to be used for compressing the overall image (16).
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