JPS5947913B2 - カラ−画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、カラー画像処理装置、特に２次元的に分布す
る画像信号を２次元的な小ブロックに分割して処理する
ことによつてカラー画像を効率よく符号化しおよび／ま
たは復号するカラー画像処理装置に関するものである。

従来のカラー画像の符号化法には主としてテレビジョン
信号の伝送を目的とした符号化法としてΔＰＣＭ方式や
ＤＰＣＭ方式等が知られている。

このうちΔＰＣＭ方式はテレビジョン信号を適当なクロ
ックたとえば９〜１０ＭＨｚ程度でサンプリングし、各
サンプリング点での信号レベルをその直前のサンプリン
グ点の信号レベルと比較し、その差分をＰＣＭ符号とし
て符号化する方式である。またＤＰＣＭ方式は各サンプ
リング点での信号レベルをその直前の画素およびその上
の走査線の真上の画素の値等を用いて予測しその予測値
と実際の信号レベルとの差分を符号化する方式である。
このような符号化方式ではテレビ１画面分の符号化を１
画面分の伝送時間３３ｍｓの間に行わねばならず処理も
単純なものに限られるとともに、１画面分の符号量もほ
・゛一定でなければならない。このため符号量は１画素
当り３〜４ビツト程度を必要とし、画像の高圧縮符化に
限度があつた。本発明は画像の符号化時間に関する制限
を緩和し画像の局所的性質を利用して画像処理技術を導
入することにより符号化し、画面当りの符号量を削減し
、情報蓄積や情報伝送などに利用することを目的として
いる。

第１図は本発明の符号化方式の原理を説明する図で、Ｐ
，，は対象とする画面上にとられた第ｉ行、第ｊ列目の
画素を表わす。

画素Ｐ，，の値を〔Ｐ，，〕で示すことにすると、一般
に画像は〔Ｐ，，〕の２次元分布によつて表現される。
そこで画像を符号化することは各画素の値〔Ｐ，，〕を
符号化することとなる。カラー画像の表示法には各種の
方式が考えられるが、普通画素を赤、緑、青（Ｒ，Ｇ，
Ｂ）の３原色に分解するあるいは輝度情報Ｙと色情報Ｉ
，Ｑの３成分に分解して表示することにより任意のカラ
ー画像が表現できることは良く知られている。本発明に
おいても画像はＲ，Ｇ，ＢあるいはＹ，Ｉ，Ｑの３成分
に分解し、各成分毎に１プレーンを割当て画像を３枚の
プレーンで表現する。第２図は画像の１枚のプレーンの
もつ２次元情報の本発明による符号化法を説明する説明
図を示す。図中１００はＲＧＢあるいはＹＩＱの３つの
成分に分解されたカラー画像に対応する１枚のプレーン
、１０１は１枚のプレーン１００をたとえば４×４．の
画素を単位として区切り切り出された１つの画像プロツ
クを表わす。本発明による符号化法ではｌ枚のプレーン
の符号化をこの画像プロツク１０１を単位として行う。
すなわち１つのプロツク１０１の中：：Ｈ２ｌ−膚＝：
リー：；。帥一゜調成分Ａｋ。

，ａｋ，および分解能成分子，，〜Ｒ，，，。，，ｆ，
を用いて符号化する。ここでこれらの値ＡｋＯ，ａｋｌ
，ｒ，，〜Ｒ，ｆ３，，．，，はで与えられる。

ここでＢｋ。はＢｋの画素のうち輝度値が閾値Ｔｋより
小さい画素Ｐ，，より．なるＢｋの部分集合、Ｂｋ，は
Ｂｋの画素のうち輝度値が閾値Ｔｋ以上である画素Ｐ，
，よりなるＢｋの部分集合、Ｍｋ。，ｍｋ，はそれぞれ
Ｂｋ。，Ｂｋ，の画素数を示す。ここでＡｋＯ，ａｋ，
を集合Ｂｋの階調成分と呼ぶ。このようにした場合画素
ブロツクＢｋ内の各画素は互に排他的なプロツクＢｋＯ
，Ｂｋｌの２種に分類できる。

そこでＢｋ内のたとえば１６個の画素のうちＢｋ。に属
する画素に゛０“、Ｂｋ，に属する画素に゛１”を割当
てる、このときこの゛０”゛１”パタンを画素Ｐ，，の
適当な順序たとえばＰ，，； ＰＩ，Ｈ； Ｐｌｊ．，
２Ｐｌｊ＋３；Ｐ１＋１，ｊ；Ｐ１＋１，ｊ＋１；Ｉ゜
゜゜゜゜； Ｐ１＋３，ｊ＋３の順序に並べたパタンＲ
ｌｊ； Ｒｌｊ＋１；゜゜゜゜゜゜； ｒ１＋３，ｊ＋
３をプロツクＢｋの分解能成分と呼ぶ。このようにする
と１つのプロツクＢｋの状態は階調成分Ａ。，ａ，と分
解能成分子１Ｊ，ｒ１，ｊ＋Ｖ゜ｅ゜゜丁ｌ＋３，Ｊ＋
３とで近似表現することができる。し力化このうち階調
成分Ａｋ。

，ａｋ，はプロックＢｋだけの値から求められているが
、その値はその隣接するプロツクＢｋ−，の階調成分と
も深い相関を有すると考えられる。そこで階調成分Ａｋ
。，ａｋ，の代りにその和成分Ａｋｍ、差成分Ａｋｄお
よびさらにＡｋｍのプロツク間の差Ｄｋｍを次のように
定義し；Ａｋｄ、およびＤｋｍによつてプロツクＢｋの
状態を表わす。このようにするとＡｋｄおよびＤｋｍの
値はＡｋ。

，ａｋ，に比べその値がｏ近傍に集中しＡｋ。，ａｋ，
をそのまま符号化するよりも少ないビツト数で符号化で
きる。すなわちカラー画像を３原色に分解し得た各々の
プレーンの状態は多数のプロツクＢｋに分割され、各プ
ロツクＢｋに対応して画像の階調成分はＡｋｄおよびＤ
ｋｍで、また分解能情報はたとえばプロツクの大きさが
４×４画素単位の場合ｒι，Ｒ．，ｆ，，・・・・・・
Ｒ，，，，，，．，，の情報で表現できる。この符号化
方式において１つのプロツクＢｋにおける階調成分Ａｋ
Ｏ，ち、 Ａｋｌの差が小さい場合、すなわ のときはこのプロツクの階調は（４）式で示す平均値Ａ
ｋＶだけで近似符号化が可能である。

この場合もプロツクＢｋの直前のプロツクの和成分との
差Ｄｋ．ｎは（４）式を利用して（５）式のように定義
できるこのように平均値を用いた場合には分解能成分を
符号化する必要のないことは明らかであろう。

上述した符号化方式では、プロツクＢｋ毎に符号化出力
としては階調情報としてのＡｋＯ，ａｋｌもしくはこれ
を変形したＤｋｍ，ａｋｄお・よび分解能情報としての
Ｒｉ，が出力されることになる。本符号化方式を用いる
と通常の自然画像を対象とした場合各プレーン当り１画
素当り約１ビツト程度で符号化が可能であり、３原色各
々をこの方式で符号化した場合３ピツト／画素以下で符
号化できる。本発明の符号化方式はこの原理を利用した
もので第３図は本発明の符号化装置の構成を示すプロツ
ク図である。

３００は対象とするカラー画像、３０１は画像入力部、
３０２は３原色分離部、３０３１，３０３２，３０３３
はそれぞれ３プレーンに分解された画像の１プレーン分
の信号をサンプリングしてデイジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換部、３０４１，３０４２，３０４３はそれぞれ
１プロツク分の画素情報を蓄えることのできるバツフア
メモリ、３０５１，３０５２，３０５３はそれぞれ３プ
レーンの信号符号化処理部、３０６は符号蓄積フアイル
部である。

次に第３図を用いて符号化装置の動作について説明する
。

まずカラー画像３００は画像入力部３０１によつて走査
され３原色分離部３０２へ送られる。この場合画像入力
部３０１は通常のカラーテレビカメラに相当するもので
、３管式カラーテレビカメラと同機構であり、目的とす
る３原色分解がＲＧ，Ｂの場合には３原色分離部３０２
は画像入力部３０１からの信号をそのまま出力として送
出すればよい。また３原色分解がＹ，Ｉ，Ｑの場合には
３原色分離部は通常カラーテレビカメラで行われている
マトリクス回路によつてＹ，Ｉ，Ｑに分解する。また画
像入力部３０１の走査方式は各プレーンを分割するプロ
ツクの形状に合せ４×４画素のプロツクの場合はそのプ
ロツク単位に走査できるような構成とする。また走査方
式が通常のカメラと同様のラスタ走査方式の場合は後で
述べるバツフアメモリ３０４でプロツクの大きさに対応
した複数本の走査線分のバツフアメモリ容量をもたせる
ことにより容易にプロツク単位の処理が行えることは明
らかであろう。次に、このようにして取り出され、３原
色に分離された信号は各プレーン毎にＡ／Ｄ変換部３０
３１，３０３２，３０３３によつてサンプリングされデ
イジタル信号に変換されてプロツク単位でバツフアメモ
リ３０４１，３０４２，３０４３へデイジタル輝度情報
として書込まれる。

この各プレーン毎の輝度情報は符号化処理部３０５１，
３０５２，３０５３によつて上述した符号化方式に従い
、（１）式および（２）式によつて各プロツク毎に差成
分Ａｋｄ、およびプロツク間の差Ｄｋ．ｎならびに分解
能成分子１３；・・・・・・；Ｒ，Ｘ３，，＋３に変換
される。この（１）式および（２）式の演算はプロツク
単位に演算処理されるが、この処理は既存のマイクロプ
ロセサ等を用いれば容易に実現できることは明らかであ
ろう。このようにしで符号化された情報は符号蓄積フア
イル部２０６へデイジタル符号として蓄えられる。なお
この符号化装置の構成図（第３図）においてバツフアメ
モリ３０４，〜３０４３、符号化処理部３０５，〜３０
５３は３系統それぞれ独立に構成した形で表現してある
がメモリの容量およびマイクロフ狛セサの能力に応じ必
ずしも独立に用意せずに１つのマイクロフ憎セサで時分
割的にも処理できることは明らかであろう。

第４図は上記の符号化装置で符号化され符号蓄積フアイ
ル３０６に蓄えられている符号を複号し表示画像信号を
得る復号位置の一構成例を示す。

図中、４００１，４００２，４００３は各プレーンに対
応した復号処理部、４０１１，４０１２，４０１３はフ
狛ツク単位あるいは１画面幅分のプロツク数に相当する
容量をもつたバツフアメモリ部、４０２はカラー信号合
成部、４０３はカラー画像表示部である。次に第４図を
用いて復号装置の動作について説明する。

前記の符号化装置によりプロツク単位に符号化され差成
分Ａｋｄ、プロツク間の差Ｄｋ．ｎ、ならびに分解能成
分子Ｉ，；・・・・・・；Ｒｉ＋３，，＋３として蓄え
られている符号を符号蓄積フアイル３０６から続み出し
、復合処理部４００，，４００，，４００，はそれぞれ
を（１）式、〜（５）式の逆演算を施すことにより各プ
レーン毎に輝度情報に復号しバツフアメモリ４０１，，
４０１，，４０１，に格納する。次に復合処理部４００
，〜４００，はプロツク単位で復号されたプレーン毎の
輝度情報をバツフアメモリ４０１，〜４０１，より走査
線単位に連続して読み出しカラー信号合成部４０２へ送
り出す。カラー信号合成部４０２はその符号化形式がＲ
，Ｇ，ＢあるいはＹ，Ｉ，Ｑであるかに応じ、かつ出力
モニタ信号形式がＲ，Ｇ，ＢであるかＮＴＳＣ方式であ
るか等に応じその間の信号の変換を行う回路で、この回
路は従来のＮＴＳＣエンコーダ等のテレビジヨン技術を
用いて容易に構成できる。なおこの復号装置においても
復号処理部４０１，〜４０１，は独立の３つのマイクロ
プロセサで構成する形式について説明したが、その構成
によつては１つのマイクロプロセサで構成できることは
明らかであろう。

なお上記説明において符号化した信号をフアイルするこ
とを示したが符号化した信号を直接伝送路を介して伝送
する伝送システムに適用できることは言ケまでもない。

以上説明したように本発明による符号化および復号化装
置は画像の局所的な相関性を用いて符号化しているため
高効率な符号化が可能であり、少ない符号量でカラー画
像の符号蓄積をしたり、あるいは伝送したりすることが
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により符号化方式の原理を説明する説明
図、第２図は画像の３原色分解された１枚のプレーンの
２次元情報の符号化法を説明する説明図、第３図は本発
明の符号化装置の一実施例構成を示すプロツク図、第４
図は本発明の復合化装置の一実施例構成を示すプロツク
図を示す。 １００・・・・・・画像の３原色分解された１枚のプレ
ーン、１０１・・・・・・画像のｌ単位プロツク、３０
０・・・・・・カラー画像、３０１・・・・・・画像入
力部、３０２・・・・・・３原色分離部、３０３，，３
０３，，３０３，・・・・・・Ａ／Ｄ変換部、３０４，
，３０４２，３０４３・・・・・・バツフアメモリ、３
０５，，３０５２，３０５３・・・・・・符号化処理部
、３０６・・・・・・蓄積フアイル部、４００，，４０
０．，４００，・・・・・・復合処理部、４０１，，４
０１，，４０１，・・・バツフアメモリ部、４０２・・
・・・・カラー信号合成部、４０３・・・・・・画像表
示装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ カラー画像信号を３原色成分に分解する３原色分離
   部、各成分毎に信号をサンプリングしてディジタル信号
   に変換するＡ／Ｄ変換部、該Ａ／Ｄ変換部によつて得ら
   れた各成分対応のディジタル画像信号を一時蓄積するバ
   ッファメモリ部および該バッファメモリに蓄積された２
   次元的分布をする各成分の画像信号をそれぞれ２次元的
   な小ブロックに分割して各ブロック毎に該ブロック内に
   属する各画素の輝度値の輝度平均値を求め、該輝度平均
   値を閾値とし前記ブロック内各画素について前記閾値よ
   り大きい輝度値をもつ画素の集合と前記閾値より小さい
   輝度値をもつ画素の集合とに分け、前記２つの集合の各
   々の平均輝度値に該当する階調成分を求める手段と、前
   記各画素が上記２つの集合のいずれに属するかを示す情
   報に該当する分解能成分を得る手段と、上記階調成分の
   和および差の値を求める手段と、さらに該ブロックに近
   接するブロックについての上記階調成分と同様の手段で
   求められる値の和と該ブロックの上記階調成分の和の値
   の差を求める手段によつて構成される符号化処理部をそ
   なえてなり、前記小ブロック内の画素を前記階調成分の
   和の値の前記小ブロック間での前記差情報ならびに前記
   階調成分の前記差情報および前記分解能成分を符号化出
   力とすることを特徴とするカラー画像処理装置。