JP3569998B2

JP3569998B2 - 画像処理装置

Info

Publication number: JP3569998B2
Application number: JP09371295A
Authority: JP
Inventors: 俊哉小山
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1995-04-19
Filing date: 1995-04-19
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2019-09-29
Also published as: JPH08286651A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、いわゆるパレット方式を採用するカラー画像表示装置、カラー画像出力装置等に用いて好適な画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー画像は一般的に、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の３成分によって表され、ディジタル化された画像、特に自然画像を原画像と同等に表示するには各成分８ビット程度必要とされている。すなわち１画素あたり２４ビットのメモリが必要とされ、１画面分では膨大な容量のメモリが必要となる。図６は、このような構成の表示装置を表しており、ディスプレイに画像を表示させる際には、画像メモリに記憶された各画素のＲ、Ｇ、Ｂ値が読み出され、各成分はＤ／Ａ変換器でアナログ変換された後、フルカラーディスプレイに表示させる。
【０００３】
一方、パーソナルコンピュータなどでは、限られた色数しか同時に表示できないカラーディスプレイ装置が用いられることも多い。図７は、このような構成の表示装置を表している。図において画像メモリに蓄えられた色情報が読み出されると、この色情報はカラーマップ（パレット）を介して、実際にディスプレイに表示されるＲ、Ｇ、Ｂ値に変換される。そして、変換された色情報の各成分はＤ／Ａ変換器でアナログ変換され、カラーディスプレイに表示される。例えば、この画像メモリを１画素あたり３ビットのメモリとすると、フルカラーを表示する物と比較して１／８のメモリ容量ですむ反面、８色しか同時に表示することはできない。この同時に表示することのできる限られた色のことを、一般に代表色あるいは限定色と呼ぶ。
【０００４】
従って、後者の装置を用いてフルカラー（１ドットあたり２４ビット）の原画像データを表示する場合は、予め２４ビットで表すことのできる色（約１６７７万色）を代表色に割当てる処理が必要となる。このとき最も画質劣化を少なくするためには、原画像の各画素の色に最も近い代表色を割当てる必要がある。
この処理の最も代表的かつ基本的なものとして、全探索法（徹底探索法）がある。これは、入力画像の１画素単位にすべての代表色との距離計算を行い、最も距離の近い代表色を割当てる方法である。
【０００５】
又その他の代表的な処理として、コンピュータ・グラフィックス第１６巻第３号（１９８２年７月）２９７〜３０７ページなどに示された局所区分探索法（ＬｏｃａｌｌｙＳｏｒｔｅｄＳｅａｒｃｈ）がある。これを図８を用いて説明する。
まず、原カラー画像を表現する色空間がＮ×Ｎ×Ｎのセル空間（部分空間）に分割され、各セル空間ごとにそのセル空間に近い代表色のリストが作成される。
【０００６】
次に、図８（同図においては便宜上、色空間を２次元平面で示す）において黒丸印で示す代表色のうち、あるセル空間Ｓ１の中心Ｃ１に最も近いもの（図示の例では代表色Ｐａ）と、そのセル空間Ｓ１の角のうちの上記の代表色Ｐａから最も遠いもの（図示の例では角Ｃｎ）との距離ｒが求められる。ここで、セル空間Ｓ１内およびセル空間Ｓ１から距離ｒ以内の代表色はセル空間Ｓ１の代表色リストに加えられるが、セル空間Ｓ１から距離ｒ以上離れた代表色はセル空間Ｓ１の代表色リストに加えないようにしておく。
【０００７】
すなわち、図８の場合、セル空間Ｓ１の代表色リストには、セル空間Ｓ１から距離ｒだけ離れた周辺Ｅ１の内側に位置する代表色Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ、Ｐｅ、Ｐｆ、Ｐｇのみが加られ、周辺Ｅ１の外側に位置する代表色Ｐｈ、Ｐｉなどは加えられない。このようにすることにより無駄な代表色をリストから外すことができる。すなわち、原画素を代表色に割当てる際には、まず原画素値がいずれのセル空間に属するかを調べ、次にその原画素値が属するセル空間の代表色リストにある代表色のうち原画素値に最も近い色を選択するとよい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、全探索法では入力画像の全ての画素に対して代表色の数の距離計算を必要とするため、計算量が膨大になるという問題がある。また局所区分探索法は、全探索法の計算量を減らす目的のために提案されたものであり確かに距離計算の回数は減るものの、リスト作成の処理が複雑でかつその計算量も少なくない。
また、その他に距離計算の回数を減らす目的のために考案された手法も幾つかあるが、それらの中には距離計算の回数は少なくなっているものの、必ずしも最も距離の近い代表色に割当てられるとは限らないものが多い。すなわち、このように代表色に割当てられた画像（限定色化画像）は最も距離の近い代表色に割当てられていないため、原画像に比べて大幅な画質の劣化を招く。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、僅かな計算量で各原画素に正確に代表色に割当てることのできる画像処理装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、第１の画像データを、複数の代表色によって構成される第２の画像データに変換する画像処理装置において、前記第１の画像データの画素と代表色との距離を算出し、前記第１の画像データの画素が所定の色空間中において前記代表色に対する所定の近傍範囲に含まれるか否かを判定する判定手段と、前記画素が何れかの代表色の近傍範囲に含まれる場合は、この代表色を前記第２の画像データの画素とする一方、前記画素が何れの代表色の近傍範囲にも含まれない場合は、各代表色と前記第１の画像データとの前記色空間における距離の最も小さい代表色を前記第２の画像データの画素とする変換手段とを具備し、前記近傍範囲は、ある画素が何れかの代表色の近傍範囲に含まれているときに該代表色が該画素に最も近接するように設定されていることを特徴とする画像処理装置を提供する。
また、本発明は、第１の画像データを、複数の代表色によって構成される第２の画像データに変換する画像処理装置において、前記各代表色を構成する成分を各代表色毎に合計してなる代表色成分和を記憶する成分和記憶手段と、前記代表色成分和のうち、前記第１の画像データの画素の成分和との差が最も小さいものを選択する成分和選択手段と、前記成分和選択手段で選択された代表色成分和に対応する代表色と前記第１の画像データの画素との距離に基づいて、代表色成分和の範囲を決定する範囲決定手段と、代表色成分和が前記範囲に属する代表色の中から、前記第１の画像データの画素との距離が最短であるものを選択し、選択した代表色を前記第２の画像データの画素とする変換手段とを具備することを特徴とする画像処理装置を提供する。
【００１０】
また、本発明は、ある画素が何れかの代表色の近傍範囲に含まれているときに該代表色が該画素に最も近接するように該近傍範囲を設定する近傍範囲設定過程と、第１の画像データの画素と代表色との距離を算出し、前記第１の画像データの画素が所定の色空間中において前記代表色に対する所定の近傍範囲に含まれるか否かを判定する判定過程と、前記画素が何れかの代表色の近傍範囲に含まれる場合は、この代表色を前記第２の画像データの画素とする一方、前記画素が何れの代表色の近傍範囲にも含まれない場合は、各代表色と前記第１の画像データとの前記色空間における距離の最も小さい代表色を第２の画像データの画素とする変換過程とからなる色変換方法を提供する。
また、本発明は、各代表色を構成する成分を各代表色毎に合計してなる代表色成分和を記憶する成分和記憶過程と、前記代表色成分和のうち、第１の画像データの画素の成分和との差が最も小さいものを選択する成分和選択過程と、前記成分和選択過程で選択された代表色成分和に対応する代表色と前記第１の画像データの画素との距離に基づいて、代表色成分和の範囲を決定する範囲決定過程と、代表色成分和が前記範囲に属する代表色の中から、前記第１の画像データの画素との距離が最短であるものを選択し、選択した代表色を第２の画像データの画素とする変換過程とからなる色変換方法を提供する。
【００１１】
【作用】
請求項１記載の構成にあっては、判定手段が、第１の画像データの画素と代表色との距離を算出し、前記第１の画像データの画素が所定の色空間中において前記代表色に対する所定の近傍範囲に含まれるか否かを判定する。ここで、前記近傍範囲は、ある画素が何れかの代表色の近傍範囲に含まれているときに該代表色が該画素に最も近接するように設定されている。そして、変換手段が、前記画素が何れかの代表色の近傍範囲に含まれる場合は、この代表色を第２の画像データの画素とする一方、前記画素が何れの代表色の近傍範囲にも含まれない場合は、各代表色と前記第１の画像データとの前記色空間における距離の最も小さい代表色を第２の画像データの画素とする。
【００１２】
また、請求項２記載の構成にあっては、成分和記憶手段は各代表色を構成する成分を各代表色毎に合計してなる代表色成分和を記憶する。また、成分和選択手段は、代表色成分和のうち、第１の画像データの画素の成分和との差が最も小さいものを選択する。次に、範囲決定手段は、成分和選択手段で選択された代表色成分和に対応する代表色と第１の画像データの画素との距離に基づいて、代表色成分和の範囲を決定する。そして、変換手段は、代表色成分和が該範囲に属する代表色の中から、第１の画像データの画素との距離が最短であるものを選択し、選択した代表色を第２の画像データの画素にする。
【００１３】
【実施例】
Ａ．第１実施例
Ａ−１．実施例の構成
本発明の第１実施例を図１を参照し説明する。
図において１Ｌ，１ａ，１ｂは画像メモリであり、原画像データが記憶される。原画像データはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間で表現されており、各成分Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊が画像メモリ１Ｌ，１ａ，１ｂに各々記憶される。画像メモリ１Ｌ，１ａ，１ｂにおいては、「１」画素に対して、各々「８」ビットのメモリ領域が割り当てられる。すなわち、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間内において各成分Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊の採り得る範囲（Ｌ^＊は０〜１００、ａ^＊およびｂ^＊は各々−１００〜１００）が各々「８」ビットで量子化され、その結果が画像メモリ１Ｌ，１ａ，１ｂに記憶される。
【００１４】
次に、２は代表色番号発生手段であり、代表色の代表色番号を順次発生させる。ここで、本実施例にあっては、代表色の数は「２^３＝８」であることとする。すなわち、代表色番号発生手段２は、「０」〜「７」の範囲の代表色番号ｉを順次発生させることになる。次に、３はカラーマップであり、これら代表色の各Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊成分の値を１成分あたり８ビットで出力する。カラーマップ３は、例えばＲＡＭまたはＲＯＭで構成されたルックアップテーブル（以下、ＬＵＴと称する）であり、これが代表色番号発生手段２からの代表色番号ｉ（ｉは「０」〜「７」）によりアクセスされる。
【００１５】
次に、４は距離演算手段であり、画像メモリ１Ｌ，１ａ，１ｂから入力されたＬ^＊，ａ^＊，ｂ^＊成分の原画像データと、カラーマップ３から入力された代表色データとの距離を計算する。ここで、距離演算手段４の詳細構成を図３を参照し説明する。図３において４１〜４３は減算器であり、画像メモリ１Ｌ，１ａ，１ｂから出力された原画像データの各成分と、代表色データの各成分との差を出力する。
【００１６】
４４〜４６は乗算器であり、減算器４１〜４３から出力された値を各々二乗して出力する。４７は加算器であり、乗算器４４〜４６から出力された値を合計して出力する。従って、加算器４７から出力される値は、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間内における原画像データと代表色データの距離の二乗値になる。上述したように、代表色番号発生手段２は「０」〜「７」の代表色番号を順次発生させるから、距離演算手段４からは原画像データと各代表色データとの距離の二乗値が順次出力される。ここで、代表色番号ｉの代表色データに対して出力される距離の二乗値を「Ｒ_Ｃｉ ^２」と表す。
【００１７】
次に、５は近傍判定手段であり、各二乗値Ｒ_Ｃｉ ^２に基づいて、原画像データは各代表色データの「近傍範囲」に属するか否かを判定する。ここで、「近傍範囲」について説明しておく。まず、各代表色データは、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間内である程度の距離を隔てて配置される。代表色番号ｉの代表色データに対して、他の「７」個の代表色データがなす距離のうち最小値を「２Ｒ_ｉ」とする。そして、代表色番号ｉの代表色データを中心とする半径Ｒ_ｉの球の内部を「近傍範囲」とする。すなわち、原画像データが何れかの代表色データの近傍範囲に属するのであれば、その代表色データは原画像データに最も近接するものに他ならない。
【００１８】
次に、近傍判定手段５の構成を図４を参照し説明する。図において２２は近傍距離出力ＬＵＴであり、代表色番号発生手段２を介して代表色番号ｉが供給されると、その代表色番号ｉに対応する半径Ｒ_ｉの二乗値を出力する。２３は比較器であり、距離演算手段４から出力された二乗値Ｒ_Ｃｉ ^２と半径Ｒ_ｉの二乗値とを比較し、前者が後者以下であれば“１”信号を出力し、それ以外の場合は“０”信号を出力する。すなわち、この出力信号は、原画像データが代表色番号ｉの近傍範囲に属するか否かの判定結果になる。
【００１９】
次に、６は最小距離判定手段であり、距離演算手段４から順次出力される二乗値Ｒ_Ｃｉ ^２のうち、最小のものに対応する代表色番号ｉｍｉｎを出力する。すなわち、最初にある原画像データについて「代表色番号ｉ＝０」に係る二乗値Ｒ_Ｃｉ ^２が供給されると、代表色番号ｉ（＝０）と該二乗値Ｒ_Ｃｉ ^２とが最小距離判定手段６に記憶される。次に、「代表色番号ｉ＝１」に係る二乗値Ｒ_Ｃｉ ^２が供給されると、現在記憶されている二乗値Ｒ_Ｃｉ ^２または新たに供給された二乗値Ｒ_Ｃｉ ^２のうち何れか小さい方と、小さい方に対応する代表色番号ｉとが記憶される。以後、同様に、代表色番号ｉがインクリメントされてゆくと、最後に最も小さい二乗値Ｒ_Ｃｉ ^２と、これに対応する代表色番号とが最小距離判定手段６に記憶されることになる。
【００２０】
次に、７は代表色選択手段であり、近傍判定手段５の判定結果と代表色番号、および、最小距離判定手段６からの代表色番号ｉｍｉｎが入力される。代表色選択手段７は、近傍判定手段５から近傍であるという結果すなわち“１”信号が入力された場合は、その時同時に入力される近傍判定手段５からの代表色番号を注目画素に対する代表色の代表色番号として採用し、画像メモリ８に出力する。
【００２１】
また、全ての代表色番号（本実施例では０番から７番）に対して近傍判定手段５から近傍でないという結果すなわち“０”信号が入力された場合は、最小距離判定手段６からの代表色番号ｉｍｉｎを注目画素に対する代表色の代表色番号として採用し、画像メモリ８に出力する。また、代表色選択手段７は、近傍判定手段５および最小距離判定手段６の出力結果に基づいて、他の種々の構成要素を制御する。その詳細は、実施例の動作とともに詳述する。
【００２２】
次に、９はカラーマップであり、画像メモリ８から供給された画像データ（代表色番号ｉ）によってアクセスされ、それぞれ８ビットのＬ^＊，ａ^＊，ｂ^＊成分の画像データを出力する。１０は色変換手段であり、入力された画像データを公知の技術を用いてそれぞれ８ビットＲＧＢ成分の画像データに変換し出力する。１１Ｒ，１１Ｇ，１１ＢはＤ／Ａ変換器であり、ＲＧＢ成分の画像データが供給されると、これを画像信号（アナログ信号）に変換し出力する。１２はＣＲＴディスプレイであり、供給された画像信号を表示する。
【００２３】
Ａ−２．実施例の動作
次に、本実施例の動作を説明する。最初に代表色選択手段７によって画像メモリ１Ｌ，１ａ，１ｂの各先頭アドレスがアクセスされ、代表色番号発生手段２が起動される。これにより、代表色番号発生手段２は、「０」〜「７」の範囲で代表色番号ｉをインクリメントしつつ出力する。従って、距離演算手段４からは、画像メモリ１Ｌ，１ａ，１ｂの先頭アドレスの画素と各代表色番号ｉとに対応する二乗値Ｒ_Ｃｉ ^２が順次出力される。
【００２４】
ここで、代表色番号ｉが「０」〜「７」の範囲で、近傍判定手段５の比較器２３から“１”信号が出力されると、代表色選択手段７はその時点における代表色番号ｉを画像メモリ８に書込み、画像メモリ１Ｌ，１ａ，１ｂの読み出しアドレスをインクリメントするとともに、代表色番号発生手段２をリセットする。
【００２５】
これにより、先頭から２番目のアドレスに係る画像データが画像メモリ１Ｌ，１ａ，１ｂから読み出され、距離演算手段４に供給される。また、代表色番号発生手段２にあっては、再び「０」〜「７」の範囲の代表色番号ｉが順次出力される。ここで、何れの代表色番号ｉに対しても比較器２３から“１”信号が出力されなかった場合は、代表色選択手段７は最小距離判定手段６から出力された代表色番号ｉｍｉｎを画像メモリ８に書込む。そして、代表色選択手段７は、再び画像メモリ１Ｌ，１ａ，１ｂの読み出しアドレスをインクリメントするとともに、代表色番号発生手段２をリセットする。
【００２６】
以後、画像メモリ１Ｌ，１ａ，１ｂの読み出しアドレスが最終アドレスに達するまで同様の動作が繰り返され、比較器２３が“１”信号を出力した時点の代表色番号ｉまたは最小距離判定手段６から出力された代表色番号ｉｍｉｎが画像メモリ８に順次書込まれてゆく。このようにして、原画像データの注目画素に対する代表色の代表色番号が決定されてゆく。そして、画像メモリ８に記憶され代表色番号ｉの集合から成る画像データは、カラーマップ９、色変換手段１０、Ｄ／Ａ変換器１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを介して画像信号に変換され、ＣＲＴディスプレイ１２に供給される。これにより、ＣＲＴディスプレイ１２においては、８色の代表色に割当てられたカラー画像が表示される。
【００２７】
Ａ−３．実施例の効果
このように、本実施例によれば、原画素に割当てる代表色を検索するにあたって、全ての代表色との距離計算を行わなくても割当てる代表色を確定することができる。例えば、代表色番号ｉが「２」である場合に比較器２３から“１”信号が出力されると、直ちに代表色番号発生手段２がリセットされるとともに、画像メモリ１Ｌ，１ａ，１ｂの読み出しアドレスがインクリメントされる。かかる場合には、「ｉ＝３〜７」の範囲における二乗値Ｒ_Ｃｉ ^２の計算が省略されることになり、画像データ全体としての所要演算量および処理時間をきわめて小とすることができる。
【００２８】
Ｂ．第２実施例
Ｂ−１．実施例の構成
次に、本発明の第２実施例を図２を参照し説明する。なお、図において図１，３の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２９】
図において１３は加算器であり、入力される画像データのＬ^＊，ａ^＊，ｂ^＊各成分を加算し、その和を成分和Ｗ_ｐとして出力する。１４は最近隣成分和選択手段であり、各代表色データのＬ^＊，ａ^＊，ｂ^＊成分の和（成分和Ｗ_ｉ）を代表色番号ｉに対応させて記憶する。そして、最近隣成分和選択手段１４においては、代表色データの成分和Ｗ_ｉ（ｉ＝０，１，…７）のうち、原画素データの成分和Ｗ_ｐに最も近いもの（以下、成分和Ｗ_ｍという）が検索される。
【００３０】
その詳細を図５を参照し説明する。まず、８個の代表色のＬ^＊，ａ^＊，ｂ^＊各成分が図５（Ａ）のようであった場合、あらかじめその各成分の和（Ｌ^＊＋ａ^＊＋ｂ^＊）を計算し（同図（Ｂ）参照）、成分和の低い順にソーティングした結果（同図（Ｃ）参照）が最近隣成分和選択手段１４に記憶される。
【００３１】
そして、例えば入力される原画素データが（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）＝（２１１、１６０、５４）であった場合、加算器１３によりその成分和が計算され、その成分和Ｌ^＊＋ａ^＊＋ｂ^＊＝４２５が最近隣成分和選択手段１４に入力される。最近隣成分和選択手段１４では、入力された成分和（＝４２５）に最も近い代表色の成分和が検索され（この例では「４１８」）、その代表色番号ｉ（この例では「２」）が出力される。
【００３２】
次に、１５はカラーマップであり、第１実施例におけるカラーマップ３と同様に構成され、代表色番号ｉに対応する代表色データのＬ^＊，ａ^＊，ｂ^＊各成分を出力する。すなわち、上記例にあっては、代表色番号「２」に対応して（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）＝（２３２，１５５，３１）が出力される。１６は距離演算手段であり、第１実施例における距離演算手段４と同様に構成されている。但し、距離演算手段１６の最終段には開平演算部（図示せず）が設けられている。
【００３３】
従って、距離演算手段１６は、成分和Ｗ_ｐに係る原画像データと、成分和Ｗ_ｍに係る代表色データとの距離（ユークリッド距離）Ｒ_ｍを出力する。すなわち、画像メモリ１Ｌ，１ａ，１ｂから入力される原画素のデータを（Ｌ_ｐ、ａ_ｐ、ｂ_ｐ）、カラーマップ１５から入力される代表色のデータを（Ｌ_１、ａ_１、ｂ_１）とすると、距離Ｒ_ｍは下式により表現される。
【００３４】
【数１】

【００３５】
上記例にあっては、（２１１，１６０，５４）と（２３２，１５５，３１）のユークリッド距離が計算され、その結果（＝３２）が出力される（計算の簡略化のため、小数点以下は切り上げられる）。次に、１７は乗算器であり、距離Ｒ_ｍに√３を乗算して出力する。上記例にあっては、「３２」と√３とが乗算され、その結果（＝５６）が出力される。
【００３６】
次に、１８は範囲内代表色選択手段であり、代表色番号ｉと成分和Ｗ_ｉとの対応関係（図５（Ｃ）参照）を記憶しており、「Ｗ_ｐ−√３Ｒ_ｍ」〜「Ｗ_ｐ＋√３Ｒ_ｍ」の範囲内の成分和Ｗ_ｉを有する代表色データを検索し、これら代表色データの代表色番号ｉを出力する。上記例にあっては、成分和Ｗ_ｐ（＝４２５）を中心として「±５６の範囲」、すなわち「３６９〜４８１」の範囲の成分和Ｗ_ｉを有する代表色データが検索される。図５（Ｃ）によれば、代表色番号ｉが「５」、「２」および「１」の場合に成分和Ｗ_ｉは上記範囲に含まれる。従って、範囲内代表色選択手段１８は、これら代表色番号「５」、「２」および「１」を順次出力する。
【００３７】
ここで、範囲内代表色選択手段１８でこれら代表色データを選択する理由は、選択された代表色データ（「Ｗ_ｐ−√３Ｒ_ｍ」〜「Ｗ_ｐ＋√３Ｒ_ｍ」の範囲内の成分和Ｗ_ｉを有する代表色データ）の集合は、原画像データに最も近い代表色データを必ず含むからである。なお、この点については、実施例の末尾の「備考」欄で証明する。
【００３８】
次に、１９はカラーマップであり、カラーマップ１５と同様に構成され、範囲内代表色選択手段１８から供給された代表色番号に対応する代表色データのＬ^＊，ａ^＊，ｂ^＊各成分を順次出力する。次に、２０は距離演算手段であり、距離演算手段１６と同様に構成されている。すなわち、距離演算手段２０は、原画像データと各代表色データとの距離Ｒ_Ｃｉを順次出力する。２１は最近隣代表色選択手段であり、第１実施例における最小距離判定手段６と同様に構成されている。
【００３９】
すなわち、最近隣代表色選択手段２１は、順次供給された距離Ｒ_Ｃｉのうちから最小のものを選択し、その最小の距離Ｒ_Ｃｉに係る代表色番号ｉを画像メモリ８に書込む。また、最近隣代表色選択手段２１は、その選択結果に基づいて他の種々の構成要素を制御する。その詳細は、実施例の動作とともに詳述する。
【００４０】
Ｂ−２．実施例の動作
次に、本実施例の動作を説明する。最初に最近隣代表色選択手段２１によって画像メモリ１Ｌ，１ａ，１ｂの各先頭アドレスがアクセスされ、加算器１３から原画素データの成分和Ｗ_ｐが出力される。次に、最近隣成分和選択手段１４においては、原画素データの成分和Ｗ_ｐに最も近い成分和Ｗ_ｍを有する代表色データの代表色番号が出力される。次に、カラーマップ１５においては、該代表色データのＬ^＊，ａ^＊，ｂ^＊各成分が読み出され、距離演算手段１６においては、成分和Ｗ_ｐに係る原画像データと、成分和Ｗ_ｍに係る代表色データとの距離Ｒ_ｍが出力され、乗算器１７からは値「√３Ｒ_ｍ」が出力される。
【００４１】
次に、範囲内代表色選択手段１８にあっては、「Ｗ_ｐ−√３Ｒ_ｍ」〜「Ｗ_ｐ＋√３Ｒ_ｍ」の範囲内の成分和Ｗ_ｉを有する代表色データが検索され、これら代表色データの代表色番号が出力される。上述した例にあっては、範囲内代表色選択手段１８から「５」，「２」，「１」という代表色番号が順次出力される。まず、代表色番号「５」が出力されると、カラーマップ１９から代表色番号「５」に対応するＬ^＊，ａ^＊，ｂ^＊の各成分データ（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）＝（１６，１１６，２５５）が出力される。
【００４２】
次に、距離演算手段２０においては、原画素データ（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）＝（２１１、１６０、５４）と上記代表色データとの距離Ｒ_Ｃｉが計算される。この場合は、距離Ｒ_Ｃｉは「２８４」になる。次に、最近隣代表色選択手段２１にあっては、範囲内代表色選択手段１８から出力された代表色番号「５」と、計算された距離Ｒ_Ｃｉ（＝２８４）とが記憶される。
【００４３】
次に、範囲内代表色選択手段１８から２番目の代表色番号「２」が出力されると、カラーマップ１９、距離演算手段２０を介して、代表色番号「２」に係る距離Ｒ_Ｃｉ（＝３２）が出力される。この値は、現在記憶されている距離Ｒ_Ｃｉ（＝２８４）よりも小さいから、最近隣代表色選択手段２１の記憶内容が更新される。すなわち、最近隣代表色選択手段２１には、代表色番号「２」と、これに係る距離Ｒ_Ｃｉ（＝３２）とが記憶される。
【００４４】
次に、範囲内代表色選択手段１８から３番目の代表色番号「１」が出力されると、カラーマップ１９、距離演算手段２０を介して、代表色番号「１」に係る距離Ｒ_Ｃｉ（＝６９）が出力される。この値は、現在記憶されている距離Ｒ_Ｃｉ（＝２８４）よりも大きいから、最近隣代表色選択手段２１の記憶内容が更新されない。結局、範囲内代表色選択手段１８から一連の代表色番号が出力された後、最近隣代表色選択手段２１には、代表色番号「２」と、これに係る距離Ｒ_Ｃｉ（＝３２）とが記憶されることになる。
【００４５】
最近隣代表色選択手段２１は、最後に残った代表色番号「２」を画像メモリ８に書込むとともに、読み出しアドレスをインクリメントして画像メモリ１Ｌ，１ａ，１ｂをアクセスする。これにより、原画像データの次の画素が画像メモリ１Ｌ，１ａ，１ｂから読み出される。このようにして、原画像データの注目画素に対する代表色の代表色番号が決定されてゆく。そして、画像メモリ８に記憶され代表色番号ｉの集合から成る画像データは、カラーマップ９、色変換手段１０、Ｄ／Ａ変換器１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを介して画像信号に変換され、ＣＲＴディスプレイ１２に供給される。これにより、ＣＲＴディスプレイ１２においては、８色の代表色に割当てられたカラー画像が表示される。
【００４６】
Ｂ−３．実施例の効果
このように、本実施例によれば、原画素に割当てる代表色を検索するにあたって、限られた代表色データと原画像データとの距離のみが計算される。すなわち、「Ｗ_ｐ−√３Ｒ_ｍ」〜「Ｗ_ｐ＋√３Ｒ_ｍ」の範囲外の成分和Ｗ_ｉを有する代表色データについては距離計算を省略することができ、画像データ全体としての所要演算量および処理時間をきわめて小とすることができる。
【００４７】
Ｃ．変形例
本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、第１実施例においては、代表色番号ｉの代表色データに対して、他の「７」個の代表色データがなす距離のうち最小値を「２Ｒ_ｉ」とし、代表色番号ｉの代表色データを中心とする半径Ｒ_ｉの球の内部を「近傍範囲」とした。しかし、近傍範囲は必ずしも第１実施例のように設定する必要はない。すなわち、ある代表色を強調したい場合（ある代表色への割当てを多くしたい場合）などは、その代表色の近傍距離を大きくし、他を小さくするなど、近傍距離は目的に応じて自由に設定してもよい。さらに、この近傍範囲は球形である必要も無い。
【００４８】
Ｄ．備考
（原画像データに最も近い代表色データは「Ｗ_ｐ−√３Ｒ_ｍ」〜「Ｗ_ｐ＋√３Ｒ_ｍ」の範囲内の成分和Ｗ_ｉを有する旨の証明）
原画素データをＰ_ｐ：（Ｌ_ｐ、ａ_ｐ、ｂ_ｐ）、その成分和をＷ_ｐ（＝Ｌ_ｐ＋ａ_ｐ＋ｂ_ｐ）、各代表色データをＰ_ｉ：（Ｌ_ｉ、ａ_ｉ、ｂ_ｉ）［ｉ＝０、１、…７］、各代表色の成分和をＷ_ｉ［ｉ＝０、１、…７］とする。また、代表色の成分和Ｗ_ｉの内、原画素データの成分和Ｗ_ｐに最も近い代表色の成分和をＷ_ｍ、その代表色をＰ_ｍ：（Ｌ_ｍ、ａ_ｍ、ｂ_ｍ）とする。
２色Ｐ_ｘとＰ_ｙの距離を△Ｐ_ｘＰ_ｙとすると、明らかに
【００４９】
【数２】

【００５０】
が成り立つ。言いかえると、色空間上で考えて、Ｐ_ｐを中心として半径△Ｐ_ｐＰ_ｍの球の内部あるいは表面に、Ｐ_ｐに距離が最も近い代表色が存在する。
上記球の内部あるいは表面上の任意の代表色をＰ_ｓ：（Ｌ_ｓ、ａ_ｓ、ｂ_ｓ）としたときに、下式が成立する。
【００５１】
【数３】

【００５２】
式（３）を最大にするＰ_ｓは、下式（４）、（５）が共に成立させるものである。
【数４】

【００５３】
【数５】

【００５４】
ここで、式（６）が成立するから、結局、式（３）を最大である場合は、Ｐ_ｓについて下式（７）が成立する。
【数６】

【００５５】
【数７】

【００５６】
従って、式（４）および（７）より、下式（８）が得られる。
【数８】

【００５７】
式（８）によれば、Ｗ_ｐを中心として±√３（△Ｐ_ｐＰ_ｍ）以内に、言いかえるとＷ_ｐー√３（△Ｐ_ｐＰ_ｍ）〜Ｗ_ｐ＋√３（△Ｐ_ｐＰ_ｍ）の範囲にＰ_ｐに最も距離の近い代表色が存在することになる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の構成によれば、第１の画像データの画素が何れかの代表色の近傍範囲に含まれる場合は、第２の画像データの画素は特定されるから、第２の画像データの画素を決定するためにさらに計算を行う必要がなくなる。また、請求項２記載の構成によれば、代表色成分和が所定範囲に属する代表色の中から、第２の画像データの画素が決定されるから、他の代表色について計算を行う必要がなくなる。従って、何れの構成によっても、僅かな計算量で第１の画像データの各画素に正確に代表色に割当てることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の画像処理装置のブロック図である。
【図２】本発明の第２実施例の画像処理装置のブロック図である。
【図３】距離演算手段４のブロック図である。
【図４】近傍判定手段５のブロック図である。
【図５】第２実施例の動作説明図である。
【図６】従来のフルカラー表示のカラー画像表示装置の一例を示すブロック図である。
【図７】従来の限定色表示のカラー画像表示装置の一例を示すブロック図である。
【図８】従来の局所区分探索法の説明図である。
【符号の説明】
５近傍判定手段（近傍範囲設定手段、判定手段）
６最小距離判定手段（変換手段）
１４最近隣成分和選択手段（成分和記憶手段、成分和選択手段）
１６距離演算手段（範囲決定手段）
１７乗算器（範囲決定手段）
２１最近隣代表色選択手段（変換手段）

Claims

第１の画像データを、複数の代表色によって構成される第２の画像データに変換する画像処理装置において、
前記第１の画像データの画素と代表色との距離を算出し、前記第１の画像データの画素が所定の色空間中において前記代表色に対する所定の近傍範囲に含まれるか否かを判定する判定手段と、
前記画素が何れかの代表色の近傍範囲に含まれる場合は、この代表色を前記第２の画像データの画素とする一方、前記画素が何れの代表色の近傍範囲にも含まれない場合は、各代表色と前記第１の画像データとの前記色空間における距離の最も小さい代表色を前記第２の画像データの画素とする変換手段と
を具備し、
前記近傍範囲は、ある画素が何れかの代表色の近傍範囲に含まれているときに該代表色が該画素に最も近接するように設定されている
ことを特徴とする画像処理装置。
第１の画像データを、複数の代表色によって構成される第２の画像データに変換する画像処理装置において、
前記各代表色を構成する成分を各代表色毎に合計してなる代表色成分和を記憶する成分和記憶手段と、
前記代表色成分和のうち、前記第１の画像データの画素の成分和との差が最も小さいものを選択する成分和選択手段と、
前記成分和選択手段で選択された代表色成分和に対応する代表色と前記第１の画像データの画素との距離に基づいて、代表色成分和の範囲を決定する範囲決定手段と、
代表色成分和が前記範囲に属する代表色の中から、前記第１の画像データの画素との距離が最短であるものを選択し、選択した代表色を前記第２の画像データの画素とする変換手段と
を具備することを特徴とする画像処理装置。
ある画素が何れかの代表色の近傍範囲に含まれているときに該代表色が該画素に最も近接するように該近傍範囲を設定する近傍範囲設定過程と、
第１の画像データの画素と代表色との距離を算出し、前記第１の画像データの画素が所定の色空間中において前記代表色に対する所定の近傍範囲に含まれるか否かを判定する判定過程と、
前記画素が何れかの代表色の近傍範囲に含まれる場合は、この代表色を第２の画像データの画素とする一方、前記画素が何れの代表色の近傍範囲にも含まれない場合は、各代表色と前記第１の画像データとの前記色空間における距離の最も小さい代表色を第２の画像データの画素とする変換過程と
からなる色変換方法。
各代表色を構成する成分を各代表色毎に合計してなる代表色成分和を記憶する成分和記憶過程と、
前記代表色成分和のうち、第１の画像データの画素の成分和との差が最も小さいものを選択する成分和選択過程と、
前記成分和選択過程で選択された代表色成分和に対応する代表色と前記第１の画像データの画素との距離に基づいて、代表色成分和の範囲を決定する範囲決定過程と、
代表色成分和が前記範囲に属する代表色の中から、前記第１の画像データの画素との距離が最短であるものを選択し、選択した代表色を第２の画像データの画素とする変換過程と
からなる色変換方法。