(57)【要約】【課題】カラー画像情報の伝送、表示、蓄積等における情報量を大きく低減するカラー画像の圧縮符号化方法および復号化方法を提供する。【解決手段】カラーの原画像１を色分解して、色差成分を輝度成分に埋め込むルールを記述したキーファイル３に従って、色差成分を電子透かし機能付ＪＰＥＧエンコーダ２により輝度成分に電子透かしにより圧縮符号化する。得られた出力画像は、色差成分が隠されたモノクロＪＰＥＧ画像４となり、これを電子透かし解除機能付ＪＰＥＧデコーダ７に入力し、キーファイル３に特定されている電子透かし解除ルールに従って色差信号の電子透かしを解除すると、カラー画像８が復元される。【選択図】        図１
2008072254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー画像を圧縮符号化するカラー画像の圧縮符号化方法であって、原画像の色差成分を所定のルールに従って輝度成分に埋め込んで電子透かしにより圧縮符号化することを特徴とするカラー画像の圧縮符号化方法。
【請求項２】
色差成分の低周波成分を、輝度成分における色差成分の低周波成分と重ならない周波数成分の位置に埋め込むことを特徴とする請求項１に記載のカラー画像の圧縮符号化方法。
【請求項３】
色差成分の低周波成分を、輝度成分の高周波成分に埋め込むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカラー画像の圧縮符号化方法。
【請求項４】
色差成分の低周波成分を、輝度成分の中間周波成分に埋め込むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカラー画像の圧縮符号化方法。
【請求項５】
色差成分の低周波成分を輝度成分に埋め込んだ後、色差成分ブロックのすべての成分をゼロで埋めることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のカラー画像の圧縮符号化方法。
【請求項６】
カラー画像を圧縮符号化した信号を復号するカラー画像の復号化方法であって、原画像の色差成分を所定のルールにより輝度成分に埋め込んで電子透かしにより圧縮符号化された信号を受信し、前記所定のルールに従って前記電子透かしを解除することを特徴とするカラー画像の復号化方法。
【請求項７】
カラー画像を圧縮符号化するカラー画像の圧縮符号化装置であって、輝度信号を離散コサイン変換する第１のＤＣＴと、前記第１のＤＣＴの出力を量子化する第１の量子化器と、色差信号を離散コサイン変換する第２のＤＣＴと、前記第２のＤＣＴの出力を量子化する第２の量子化器と、前記第２の量子化器から出力される色差信号を前記第１の量子化器から出力される輝度成分に埋め込むルールを記載したキーファイルと、前記キーファイルに記載されたルールに従って前記色差信号を前記輝度成分に電子透かし処理する電子透かし処理装置と、前記電子透かし処理装置の出力を符号化する符号化器とを有することを特徴とするカラー画像の圧縮符号化装置。
【請求項８】
カラー画像を圧縮符号化した信号を復号するカラー画像の復号化装置であって、原画像の色差成分を電子透かしのルールにより輝度成分に埋め込んで圧縮符号化された信号を復号する復号化器と、前記電子透かしのルールを記載したキーファイルと、前記復号化器の出力を前記キーファイルに記載されたルールに従って前記電子透かしを解除する電子透かし解除装置と、前記電子透かし解除装置で解除された量子化されている輝度信号の量子化を解除する第１の逆量子化器と、前記第１の逆量子化器の出力を逆離散コサイン変換する第１の逆ＤＣＴと、前記電子透かし解除装置で解除された量子化されている色差信号の量子化を解除する第２の逆量子化器と、前記第２の逆量子化器の出力を逆離散コサイン変換する第２の逆ＤＣＴとを有することを特徴とするカラー画像の復号化装置。
【請求項９】
請求項１から請求項５のいずれかのカラー画像の圧縮符号化方法または請求項６のカラー画像の復号化方法におけるアルゴリズムを記録したことを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー静止画像またはカラー動画像などのカラー画像を圧縮符号化して出力するカラー画像の圧縮符号化方法、復号化方法、カラー画像の圧縮符号化装置および復号化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤなどの固体撮像素子で撮像されたカラー画像信号をディジタル信号に変換し、変換された画像を２次元直交変換などの変換方式によって圧縮および符号化して半導体メモリやハードディスクなどの画像記憶媒体に記録するデジタルカメラなどの画像処理装置が実用化されている。
このような画像処理装置では、カラー画像の伝送や蓄積を行う場合に、情報量の膨大化を抑えるために、カラー画像を圧縮符号化する処理がなされる。従来、画像圧縮方式としては、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｅｘｐｅｒｔ  Ｇｒｏｕｐ）方式に代表されるような、画像を複数画素毎のブロックに分割し、各ブロック単位で所定の変換を施したのち、量子化することにより圧縮する方式が一般的である。
たとえば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色信号からなるカラー画像を輝度信号と色差信号に変換し、輝度信号を２値に変換して輝度２値信号を生成し、色差信号を３値に変換して色差３値信号を生成し、これらの輝度２値信号と色差３値化信号とをそれぞれ符号化することにより、カラー画像のＲ、Ｇ、Ｂの各色信号間の相関を除去してから符号化を行うカラー画像符号化方法（特許文献１参照）や、輝度信号と色差信号とを符号化する際に、色差信号の絶対値から画像信号の彩度を検出し、検出した彩度に応じて量子化ステップ幅を制御するようにしたカラー画像符号化装置（特許文献２参照）などが提案されている。
【特許文献１】特開平５−３２８１４１号公報（たとえば、請求項１、（００１６）、（００２６）〜（００３０）および図１など）
【特許文献２】特開平７−１０７５１５号公報（たとえば、請求項１、（００１６）および図１など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、最近では携帯電話やノートパソコン、デジタルカメラなどのモバイル機器の普及に伴い、メモリカードのような小型で記憶容量が比較的小さいメモリ素子に大量の画像情報を記録するために、圧縮率の高い圧縮方法の要求が高まっている。特許文献１および特許文献２などにおける従来のカラー画像圧縮方法は、高効率の圧縮符号化を行うことができるが、輝度信号と色差信号とをそれぞれ独立に符号化しているので、カラー画像情報の伝送、表示、蓄積等における情報量の低減には限界がある。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決するもので、カラー画像情報の伝送、表示、蓄積等における情報量をいっそう低減して、小型で記憶容量が小さいメモリ素子においても大量のカラー画像を蓄積したり、少ない情報量でカラー画像情報を伝送、表示することができるカラー画像の圧縮符号化方法、復号化方法、カラー画像の圧縮符号化装置および復号化装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の本発明のカラー画像の圧縮符号化方法は、カラー画像を圧縮符号化するカラー画像の圧縮符号化方法であって、原画像の色差成分を所定のルールに従って輝度成分に埋め込んで電子透かしにより圧縮符号化することを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載のカラー画像の圧縮符号化方法において、色差成分の低周波成分を、輝度成分における色差成分の低周波成分と重ならない周波数成分の位置に埋め込むことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１または請求項２に記載のカラー画像の圧縮符号化方法において、色差成分の低周波成分を、輝度成分の高周波成分に埋め込むことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１または請求項２に記載のカラー画像の圧縮符号化方法において、色差成分の低周波成分を、輝度成分の中間周波成分に埋め込むことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のカラー画像の圧縮符号化方法において、色差成分の低周波成分を輝度成分に埋め込んだ後、色差成分ブロックのすべての成分をゼロで埋めることを特徴とする。
請求項６記載の本発明のカラー画像の復号化方法は、カラー画像を圧縮符号化した信号を復号するカラー画像の復号化方法であって、原画像の色差成分を所定のルールにより輝度成分に埋め込んで電子透かしにより圧縮符号化された信号を受信し、前記所定のルールに従って前記電子透かしを解除することを特徴とする。
請求項７記載の本発明のカラー画像の圧縮符号化装置は、カラー画像を圧縮符号化するカラー画像の圧縮符号化装置であって、輝度信号を離散コサイン変換する第１のＤＣＴと、前記第１のＤＣＴの出力を量子化する第１の量子化器と、色差信号を離散コサイン変換する第２のＤＣＴと、前記第２のＤＣＴの出力を量子化する第２の量子化器と、前記第２の量子化器から出力される色差信号を前記第１の量子化器から出力される輝度成分に埋め込むルールを記載したキーファイルと、前記キーファイルに記載されたルールに従って前記色差信号を前記輝度成分に電子透かし処理する電子透かし処理装置と、前記電子透かし処理装置の出力を符号化する符号化器とを有することを特徴とする。
請求項８記載の本発明のカラー画像の復号化装置は、カラー画像を圧縮符号化した信号を復号するカラー画像の復号化装置であって、
原画像の色差成分を電子透かしのルールにより輝度成分に埋め込んで圧縮符号化された信号を復号する復号化器と、前記電子透かしのルールを記載したキーファイルと、前記復号化器の出力を前記キーファイルに記載されたルールに従って前記電子透かしを解除する電子透かし解除装置と、前記電子透かし解除装置で解除された量子化されている輝度信号の量子化を解除する第１の逆量子化器と、前記第１の逆量子化器の出力を逆離散コサイン変換する第１の逆ＤＣＴと、前記電子透かし解除装置で解除された量子化されている色差信号の量子化を解除する第２の逆量子化器と、前記第２の逆量子化器の出力を逆離散コサイン変換する第２の逆ＤＣＴとを有することを特徴とする。
請求項９記載の本発明の記録媒体は、請求項１から請求項５のいずれかのカラー画像の圧縮符号化方法または請求項６のカラー画像の復号化方法におけるアルゴリズムを記録したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、カラー画像を圧縮符号化する際に、色差成分を輝度成分に電子透かしにより埋め込んでいるので、輝度信号と色差信号とをそれぞれ独立に符号化する必要がない。したがって、従来のＪＰＥＧなどの画像圧縮方式によるカラー画像の圧縮符号化方法に比較して、カラー画像情報の情報量をより一層低減させることができる。
また、小型で記憶容量が小さいメモリ素子などに記録、蓄積させた場合でも極めて大量のカラー画像を蓄積することができる。
また、きわめて少ない情報量でカラー画像情報を伝送、表示することができる。
また、色差成分を視覚上劣化のわかりにくい輝度成分の位置に埋め込むことにより、画像劣化の小さいカラー画像圧縮を行うことができる。
また、色差成分を輝度成分に電子透かしにより埋め込んでいるので、色差成分を認証情報として使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の第１の実施の形態によるカラー画像の圧縮符号化方法は、原画像の色差成分を所定のルールに従って輝度成分に埋め込んで電子透かしにより圧縮符号化するものである。本実施の形態によれば、輝度信号と色差信号とをそれぞれ独立に符号化する必要がない。したがって、従来のＪＰＥＧなどの画像圧縮方式によるカラー画像の圧縮符号化方法に比較して、カラー画像情報の情報量をより一層低減させることができる。また、小型で記憶容量が小さいメモリ素子などに記録、蓄積させた場合でも極めて大量のカラー画像を蓄積することができる。また、きわめて少ない情報量でカラー画像情報を伝送、表示することができる。また、色差成分を輝度成分に電子透かしにより埋め込んでいるので、色差成分を認証情報として使用することができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による圧縮符号化方法において、色差成分の低周波成分を、輝度成分における色差成分の低周波成分と重ならない周波数成分の位置に埋め込むものである。本実施の形態によれば、色差成分と輝度成分を確実に分離することができる。
本発明の第３の実施の形態は、第１または第２の実施の形態による圧縮符号化方法において、色差成分の低周波成分を、輝度成分の高周波成分に埋め込むものである。本実施の形態によれば、色差成分と輝度成分を確実に分離することができる。また、色差成分を視覚上劣化のわかりにくい輝度成分の高周波成分に埋め込んでいるので、画像劣化の小さいカラー画像圧縮を行うことができる。
本発明の第４の実施の形態は、第１または第２の実施の形態による圧縮符号化方法において、色差成分の低周波成分を、輝度成分の中間周波成分に埋め込むものである。本実施の形態によれば、色差成分と輝度成分を確実に分離することができる。また、色差成分を比較的視覚上劣化のわかりにくい輝度成分の中間周波成分に埋め込んでいるので、画像劣化の小さいカラー画像圧縮を行うことができる。
本発明の第５の実施の形態は、第１から第４の実施の形態による圧縮符号化方法において、色差成分の低周波成分を輝度成分に埋め込んだ後に、色差成分ブロックのすべての成分をゼロで埋めるものである。本実施の形態によれば、色差成分ブロックは不要となり、ＪＰＥＧとして使用されるブロックが４ブロックとなるので、２ブロック分の情報量が削減される。
本発明の第６の実施の形態によるカラー画像の復号化方法は、原画像の色差成分を所定のルールにより輝度成分に埋め込んで電子透かしにより圧縮符号化された信号を受信し、所定のルールに従って電子透かしを解除するものである。本実施の形態によれば、色差成分が隠されたモノクロ画像から確実にカラー画像を復元することができる。
本発明の第７の実施の形態によるカラー画像の圧縮符号化装置は、輝度信号および色差信号を各々独立に離散コサイン変換および量子化し、色差信号を輝度成分に埋め込むルールを記載したキーファイルを使用して当該ルールに従って色差信号を輝度成分に電子透かし処理して符号化するものである。本実施の形態によれば、従来のＪＰＥＧエンコーダなどの画像圧縮装置を少し改善するだけで、色差信号を輝度成分に埋め込んで電子透かし処理することができる。
本発明の第８の実施の形態によるカラー画像の復号化装置は、原画像の色差成分を電子透かしにより輝度成分に埋め込んで圧縮符号化された信号を復号し、電子透かしのルールに従って電子透かしを解除して輝度信号および色差信号を分離し、これらの輝度信号および色差信号の各々の量子化を解除し、逆離散コサイン変換するものである。本実施の形態によれば、従来のＪＰＥＧデコーダなどの画像復号化装置を少し改善するだけで、色差信号を輝度成分に埋め込んで電子透かしした信号を復号することができる。
本発明の第９の実施の形態による記録媒体は、第１から第５のカラー画像の圧縮符号化方法または第６のカラー画像の復号化方法におけるアルゴリズムを記録したものである。本実施の形態によれば、カラー画像の圧縮符号化装置や復号化装置などのハードウェアを使用せずに、記録媒体を各種のカラー画像処理装置の部品として使用したり、パーソナルコンピュータの入出力部に使用することにより、本発明のカラー画像の圧縮符号化方法および復号化方法を実施することができる。
【実施例】
【０００８】
以下、本発明の一実施例によるカラー画像の圧縮符号化方法および装置を図面に基づいて説明する。以下の実施例においては、本発明をＪＰＥＧ方式に適用した実施例について説明する。
図１は、本発明の実施例におけるカラー画像の圧縮符号化方法および復号化方法の原理を説明する概念図、図２は図１におけるカラー画像の圧縮符号化方法の動作を説明するフローチャートである。
原画像１から読み取られたカラー信号であるＲ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）信号は画像色変換されて輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ（＝Ｒ−Ｙ）、Ｃｂ（＝Ｂ−Ｙ）に変換される（ステップ１）。変換された輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂは、電子透かし機能付ＪＰＥＧエンコーダ２に供給される。電子透かし機能付ＪＰＥＧエンコーダ２においては、輝度信号Ｙを離散コサイン変換（以下ＤＣＴと略記する）した後（ステップ２）、量子化される（ステップ３）。同様に、色差信号Ｃｒ、ＣｂをＤＣＴした後（ステップ４）、量子化される（ステップ５）。ステップ３で量子化された輝度信号Ｙおよびステップ５で量子化された色差信号Ｃｒ、Ｃｂは、電子透かし機能付ＪＰＥＧエンコーダ２における電子透かし装置に供給され、キーファイル３に予め特定されている所定のルールに従って、たとえば、輝度信号Ｙの高周波成分に色差信号Ｃｒ、Ｃｂを電子透かしとして挿入する（ステップ６）。キーファイル３およびそれに特定されているルールの詳細は後述する。この結果、色差信号成分を輝度信号成分に電子透かし技法により埋め込んだ信号が得られ、この信号をエントロピー符号化して（ステップ７）、色差成分が隠されたモノクロＪＰＥＧ画像４としてエンコードされる。こうして、電子透かし機能付ＪＰＥＧエンコーダ２の出力からは、原画像１におけるカラー信号が隠されたモノクロ信号がＪＰＥＧ方式により圧縮されたモノクロＪＰＥＧ画像４として出力される（ステップ８）。
【０００９】
つぎに、キーファイル３およびそれに特定されているルールについて説明する。キーファイル３は、電子透かし処理によるエンコード時に、色差信号Ｃｒ、Ｃｂのどの周波数成分を輝度信号Ｙのどの周波数成分に埋め込むかを規定するルール、および、電子透かし解除処理によるデコード時に、どのように復元するかを規定するルールを記述するファイルである。
一般的なＪＰＥＧにおいては、ＤＣＴブロックが８×８サンプルとすると、図３（ｂ）に示すように、１６×１６サンプルのＹ信号はＹ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４の４つのＹ成分ブロックと、１つのＣｒ成分ブロックおよび１つのＣｂ成分ブロックに分解される。これらのそれぞれのブロックに対して図２で説明したＤＣＴおよび量子化が行われる。
図３（ｂ）における各サンプルの番号はＤＣＴ係数に対応する番号を示す。キーファイルの記述は、図３（ａ）のように、変換元番号と変換先番号を２列のＣＳＶ形式で記述する。すなわち、変換元番号の欄に埋め込みたいＣｒ、Ｃｂ成分に対応する位置番号を、変換先番号の欄に埋め込み先のＹ成分に対応する位置番号を記述してルール化される。
【００１０】
図４は、Ｃｒ、Ｃｂ成分の低周波成分を、Ｙ成分におけるＣｒ、Ｃｂ成分の低周波成分と重ならない周波数成分の位置である高周波成分の位置に埋め込む場合の実施例である。図４（ａ）に示すように、Ｃｂ成分の低周波成分はＹ１、Ｙ２ブロックの高周波成分に、Ｃｒ成分の低周波成分はＹ３、Ｙ４ブロックの高周波成分に埋め込むように変換元番号および変換先番号が記載されている。このルールにより、図４（ｂ）に示すようなＣｒ、Ｃｂ成分のＹ成分に埋め込みが行われる。Ｃｒ、Ｃｂ成分の低周波成分をＹ成分の高周波成分の位置に埋め込んだ後、ＣｒブロックのＣｒ成分およびＣｂブロックのＣｂ成分はすべてゼロで埋める処理が行われて捨てられる。したがって、ＪＰＥＧとして使用されるブロックは４ブロックとなるので、２ブロック分の情報量が削減される。
なお、輝度成分の高周波成分は人間の視覚上劣化がわかりにくいので、この実施例によれば、画像劣化の小さいカラー画像圧縮を行うことができる。
また、色差成分を輝度成分に電子透かしにより埋め込んでいるので、色差成分を認証情報として使用することもできる。
【００１１】
図５は、Ｃｒ、Ｃｂ成分の低周波成分を、Ｙ成分におけるＣｒ、Ｃｂ成分の低周波成分と重ならない周波数成分の位置である中間周波成分の位置に埋め込む場合の実施例である。図５（ａ）に示すように、Ｃｂ成分の低周波成分はＹ１、Ｙ２ブロックの中間周波成分に、Ｃｒ成分の低周波成分はＹ３、Ｙ４ブロックの中間周波成分に埋め込むように変換元番号および変換先番号が記載されている。このルールにより、図５（ｂ）に示すようなＣｒ、Ｃｂ成分のＹ成分に埋め込みが行われる。Ｃｒ、Ｃｂ成分の低周波成分をＹ成分の中間周波成分の位置に埋め込んだ後、ＣｒブロックのＣｒ成分およびＣｂブロックのＣｂ成分はすべてゼロで埋める処理が行われて捨てられる。本実施例においても、ＪＰＥＧとして使用されるブロックは４ブロックとなるので、２ブロック分の情報量が削減される。
本実施例においても、輝度成分の中間周波成分は人間の視覚上比較的劣化がわかりにくいので、画像劣化の比較的小さいカラー画像圧縮を行うことができる。
また、色差成分を輝度成分に電子透かしにより埋め込んでいるので、色差成分を認証情報として使用することもできる。
【００１２】
つぎに、図１におけるカラー画像の復号化方法を図６のフローチャートとともに説明する。
図６は、図１におけるカラー画像の復号化方法の動作を説明するフローチャートで、（ａ）は図２のステップ８で得られたモノクロＪＰＥＧ画像４を通常のＪＰＥＧデコーダ５で復号する場合のフローチャート、（ｂ）はモノクロＪＰＥＧ画像４を電子透かし解除機能付ＪＰＥＧデコーダ７で復号する場合のフローチャートである。
図６（ａ）において、モノクロＪＰＥＧ画像４を通常使用されているＪＰＥＧデコーダ５に入力して（ステップ１１）、ＪＰＥＧデコーダ５で復号化される（ステップ１２）。復号化された信号は逆量子化され（ステップ１３）、さらに逆離散コサイン変換されて（ステップ１４）、復元モノクロ画像６が復元される（ステップ１５）。すなわち、ステップ１２で復号化された信号は、電子透かしで埋め込まれている色差信号Ｃｒ、Ｃｂの電子透かし解除を行わないので、色差信号成分が復元されず、輝度信号Ｙのみが復元される。
前述したように、電子透かしにおいて、Ｃｒ、Ｃｂ成分をＹ成分に埋め込んだとき、Ｃｒ、Ｃｂ成分が埋め込まれた位置のＹ成分はＣｒ、Ｃｂ成分に置換されて当該位置の周波数成分は再生されないので、復元モノクロ画像６は輝度成分にノイズが含まれたグレースケールの画像となる。
【００１３】
一方、図６（ｂ）に示すように、本発明によるモノクロＪＰＥＧ画像４を電子透かし解除機能付ＪＰＥＧデコーダ７に入力すると（ステップ２１）、モノクロＪＰＥＧ画像４は、電子透かし解除機能付ＪＰＥＧデコーダ７で復号化される（ステップ２２）。このとき、輝度信号Ｙの復号とともに、キーファイル３に特定されている電子透かし解除ルールに従って電子透かしで埋め込まれている色差信号Ｃｒ、Ｃｂの電子透かし解除が行われる。したがって、ステップ２２で復号された信号はカラー信号となって出力される。このカラー信号は逆量子化され（ステップ２３）、さらに逆離散コサイン変換されて（ステップ２４）、復元カラー画像８が復元される（ステップ２５）。このように、電子透かし解除機能付ＪＰＥＧデコーダ７で復号化すると、カラー信号成分の電子透かしが復元され、輝度信号Ｙとともに色差信号Ｃｒ、Ｃｂも同時に復元されて、復元カラー画像８が出力される。
前述したように、電子透かしにおいて、Ｃｒ、Ｃｂ成分をＹ成分に埋め込んだとき、ＣｒブロックのＣｒ成分およびＣｂブロックのＣｂ成分はすべてゼロで埋める処理が行われて捨てられ、またＣｒ、Ｃｂ成分が埋め込まれた位置のＹ成分はＣｒ、Ｃｂ成分に置換されて当該位置の周波数成分は再生されないので、復元カラー画像８は原画像１と比較すると一部周波数成分が欠落したものとなる。しかし、欠落する周波数成分を視覚に影響の少ない成分に設定すれば、実用的にはなんら支障はない。
【００１４】
図７は、本発明に使用されるカラー画像の圧縮符号化装置の実施例におけるブロック図で、図１における電子透かし機能付ＪＰＥＧエンコーダ２部分に対応する。
原画像１から読み取られたカラー信号であるＲ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）信号は色変換装置１１により輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ（＝Ｒ−Ｙ）、Ｃｂ（＝Ｂ−Ｙ）に変換される。輝度信号Ｙは離散コサイン変換器（以下ＤＣＴと記す）１２で離散コサイン変換が行われる。図４に示すように、ＤＣＴブロックが８×８サンプルとすると１６×１６サンプルのＹ信号はＹ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４の４ブロックに分割される。一方、Ｃｒ信号およびＣｂ信号は、それぞれ、８×８サンプルのＣｒおよびＣｂの２ブロックとなり、Ｙ信号におけるＹ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４の４ブロックに対して、Ｃｒの１ブロックとＣｂの１ブロックとが対応する。量子化などの信号処理はこの組み合わせの単位で行われる。ＤＣＴ１２で離散コサイン変換された係数は量子化器１３に供給され量子化制御器（図示省略）から与えられるステップ幅で量子化されて、電子透かし処理装置１４に供給される。
一方、Ｃｒ信号およびＣｂ信号は、ＤＣＴ１５で離散コサイン変換が行われ、量子化器１６で量子化される。量子化されたＣｒ信号およびＣｂ信号は、キーファイル３を参照してキーファイル３で特定されたルールに従って電子透かし処理装置１４に供給される。
電子透かし処理装置１４では、キーファイル３で特定されたルールに従ってＹ信号の所定のブロックにおけるサンプル位置にＣｒ信号およびＣｂ信号を埋め込む。この結果、色差信号は輝度信号に電子透かしとして埋め込まれ、電子透かし処理装置１４からの出力は、暗号化された色差信号を含む４ブロックのＹ信号として出力される。電子透かし処理装置１４からの出力は、符号化器１８に供給され、エントロピー符号化などの符号化が行われて電子透かし付符号化信号を出力する。電子透かし付符号化信号は、色差信号に対応するＣｒの１ブロックとＣｂの１ブロック分の信号が圧縮されており、一見輝度信号のみの符号化信号として出力される。
【００１５】
図８は、本発明に使用されるカラー画像の復号化装置の実施例におけるブロック図で、図１における電子透かし解除機能付ＪＰＥＧデコーダ７部分に対応する。
図７のカラー画像の圧縮符号化装置における符号化器１８から出力された電子透かし付符号化信号は、復号化器２１に供給されて復号される。復号化された信号は電子透かし解除処理装置２２に供給され、キーファイル３で特定されたルールに従ってＹ信号に埋め込まれているＣｒ信号およびＣｂ信号の電子透かしを解除して、輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｒ、Ｃｂを復元する。電子透かしが復元された輝度信号Ｙは、逆量子化器２４で逆量子化され、さらに、逆ＤＣＴ２５により逆離散コサイン変換されて逆色変換器２６に供給される。同様に、電子透かしが復元された色差信号Ｃｒ、Ｃｂは、逆量子化器２７で逆量子化され、さらに、逆ＤＣＴ２８により逆離散コサイン変換されて逆色変換器２６に供給される。逆色変換器２６は、入力された輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｒ、ＣｂをＲ、Ｇ、Ｂの３原色カラー画像信号に変換する。
【００１６】
なお、図７および図８においては、本発明のカラー画像の圧縮符号化方法および復号化方法をカラー画像の圧縮符号化装置および復号化装置により実施する例を説明したが、本発明のカラー画像の圧縮符号化方法および復号化方法のアルゴリズムをプログラム化してＣＰＵなどの半導体チップやメモリ素子などの各種の記録媒体に蓄積することによっても実施することができる。
【００１７】
以上のように、本発明によれば、カラー画像を圧縮符号化する際に、色差成分を輝度成分に電子透かしにより埋め込んでいるので、輝度信号と色差信号とをそれぞれ独立に符号化する必要がない。したがって、従来のＪＰＥＧなどの画像圧縮方式によるカラー画像の圧縮符号化方法に比較して、カラー画像情報の情報量をより一層低減させることができる。また、小型で記憶容量が小さいメモリ素子に大量のカラー画像を蓄積することができ、少ない情報量でカラー画像情報を伝送、表示することができる。
また、色差成分を視覚上劣化のわかりにくい輝度成分の高周波、中間周波成分に埋め込むことにより、画像劣化の小さいカラー画像圧縮を行うことができる。
また、色差成分を輝度成分に電子透かしにより埋め込んでいるので、色差成分を認証情報として使用することができる。
なお、以上の説明においては、本発明をＪＰＥＧ方式を例に説明したがＭＬＰＥＧ、ＭＰＥＧ、ＤＶなどの各種の画像圧縮方式にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明のカラー画像の圧縮符号化方法、復号化方法、カラー画像の圧縮符号化装置および復号化装置は、ＪＰＥＧ、ＭＬＰＥＧ、ＭＰＥＧ、ＤＶなどの各種の画像圧縮方式の手法として適用することができる。たとえば、ＣＣＤなどの固体撮像素子で撮像されたカラー画像信号を圧縮、符号化して半導体メモリ、メモリカードやハードディスクなどの画像記憶媒体に記録、蓄積する画像処理装置に適用することにより、カラー画像を少ない情報量で記録、蓄積することができる。
また、携帯電話やノートパソコン、デジタルカメラなどのモバイル機器を利用してカラー画像を送受信する際のカラー画像圧縮に適用することにより、カラー画像情報の伝送、表示、蓄積等における情報量を大幅に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例におけるカラー画像の圧縮符号化方法および復号化方法の原理を説明する概念図
【図２】図１におけるカラー画像の圧縮符号化方法の動作を説明するフローチャート
【図３】本発明の実施例に使用されるキーファイルの概念を説明する図で、（ａ）は電子透かしのルールの記載例、（ｂ）はＣｒ、Ｃｂ成分の低周波成分を、Ｙ成分におけるＣｒ、Ｃｂ成分の低周波成分と重ならない周波数成分の位置である高周波成分の位置に埋め込む場合の一例
【図４】本発明の実施例に使用されるキーファイルの実施例を示す図で、（ａ）は色差成分の低周波成分を輝度成分の高周波成分の位置に埋め込む場合のルールの記載例、（ｂ）は（ａ）に記載されたルールを実行する場合のＤＣＴブロックの概念図
【図５】本発明の実施例に使用されるキーファイルの実施例を示す図で、（ａ）は色差成分の低周波成分を輝度成分の中間周波成分の位置に埋め込む場合のルールの記載例、（ｂ）は（ａ）に記載されたルールを実行する場合のＤＣＴブロックの概念図
【図６】図１におけるカラー画像の復号化方法の動作を説明するフローチャートで、（ａ）は通常のＪＰＥＧデコーダで復号する場合のフローチャート、（ｂ）は本発明による電子透かし解除機能付ＪＰＥＧデコーダで復号する場合のフローチャート
【図７】本発明に使用されるカラー画像の圧縮符号化装置の実施例におけるブロック図
【図８】本発明に使用されるカラー画像の復号化装置の実施例におけるブロック図
【符号の説明】
【００２０】
１  原画像
２  電子透かし機能付ＪＰＥＧエンコーダ
３  キーファイル
４  モノクロＪＰＥＧ画像
５  ＪＰＥＧデコーダ
６  復元モノクロ画像
７  電子透かし解除機能付ＪＰＥＧデコーダ
８  復元カラー画像
１１  色変換装置
１２、１５  ＤＣＴ
１３，１６  量子化器
１４  電子透かし処理装置
２１  復号化器
２２  電子透かし解除処理装置
２４、２７  逆量子化器
２５、２８  逆ＤＣＴ
２６  逆色変換器
【図１】
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【図２】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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