(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パレット情報がレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）およびブルー（Ｂ）の色成分の輝度値の組み合わせから成る所定数の色データによって構成され、前記パレット情報に含まれる色データによって表される画素データから構成される画像データを圧縮する装置であって、
前記画素データと前記パレット情報を読み込むデータ読込み手段と、前記画素データに基づいて、非可逆符号化による圧縮処理を行い、圧縮画像データを生成する画像圧縮手段と、前記圧縮画像データと前記パレット情報を記録媒体に記録するデータ記録手段とを備えたことを特徴とする画像圧縮装置。
【請求項２】
前記画像データが静止画を示すデータであることを特徴とする請求項１に記載の画像圧縮装置。
【請求項３】
前記圧縮処理がＪＰＥＧアルゴリズムに準拠して行われ、前記パレット情報を構成する色データの数が、前記ＪＰＥＧアルゴリズムにおいて用いられるフルカラーの色データの数よりも少ないことを特徴とする請求項１に記載の画像圧縮装置。
【請求項４】
請求項１に記載された画像圧縮装置によって記録媒体に記録された圧縮画像データを読み出す画像読み出し手段と、
前記記録媒体から前記パレット情報を読み出す情報読み出し手段と、
前記圧縮画像データに伸張処理を施すことにより画素データを復元する画素データ復元手段と、
この画素データ復元手段によって得られた画素データを構成するＲ、ＧおよびＢの色成分に基づいて、この画素データに対応し、かつ前記パレット情報に含まれる色データを選択する色データ選択手段と
を備えたことを特徴とする画像伸張装置。
【請求項５】
前記画素データ復元手段が、
前記圧縮画像データに伸張処理を施すことにより輝度データと色差データを求め、これら輝度データと色差データに基づいて前記画素データを復元することを特徴とする請求項４に記載の画像伸張装置。
【請求項６】
前記色データ選択手段が、前記画素データ復元手段によって得られた画素データを構成するＲ、ＧおよびＢの色成分の輝度値と、前記パレット情報に含まれる色データを構成するＲ、ＧおよびＢ色成分の輝度値との差の自乗和に基づいて、前記パレット情報に含まれる色データを選択することを特徴とする請求項４に記載の画像伸張装置。
【請求項７】
前記色データ選択手段が、前記自乗和が最小になるように、前記色データを選択することを特徴とする請求項６に記載の画像伸張装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば静止画像をＪＰＥＧアルゴリズムに準拠して画像圧縮して記録媒体に記録する装置、および記録媒体から圧縮画像データを読み出すとともに伸張処理を施して静止画像を再生する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高解像度画像を符号化して通信伝送路を介して情報の授受を行う標準化アルゴリズムが、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Expert Group)から勧告されている。このＪＰＥＧから勧告されているアルゴリズム、すなわちＪＰＥＧアルゴリズムのベースライン・プロセスでは、大幅な情報圧縮を行うため、初めに２次元離散コサイン変換（２次元ＤＣＴ）によって原画像データを空間周波数軸上の成分に分解し、そして、その空間周波数軸上で表された各データを量子化テーブルを用いて量子化し、さらに量子化した各データを符号化する。このようにして圧縮された画像から原画像を復元するには、上述した逆の処理が行われる。すなわち、圧縮画像データは復号された後、量子化テーブルを用いて逆量子化され、２次元逆離散コサイン変換（２次元ＩＤＣＴ）を施される。
【０００３】
ＪＰＥＧアルゴリズムでは、カラー画像はフルカラーモードすなわち１６００万色を用いて圧縮・伸張処理され、したがってＪＰＥＧアルゴリズムは低解像度の表示系から高解像度の印刷系までの広範囲にわたる画像処理システムに適用可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
例えばパソコンにより生成された２５６色モードのカラー画像をＪＰＥＧアルゴリズムによって圧縮し、伸張して再び２５６色モードのカラー画像に変換する場合、フルカラーモードと２５６色モードにおける色の数の違いによって生じる複雑な処理が必要である。また、このような処理を行っても、ＪＰＥＧアルゴリズムによる画像圧縮では欠落する画像情報が存在するため、伸張処理によって得られた画像は圧縮前の原画像と比較して劣化している。
【０００５】
本発明は、画像圧縮において用いられる色よりも少ない数の色を用いたモードによって生成されたカラー画像を、複雑な処理を実行することなく圧縮あるいは伸張することができ、しかも圧縮・伸張処理によって生じる画像情報の劣化をできるだけ少なくすることが可能な画像圧縮装置および画像伸張装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像圧縮装置は、パレット情報がレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）およびブルー（Ｂ）の色成分の組み合わせから成る所定数の色データによって構成され、色データによって表される画素データから構成される画像データを圧縮する装置であって、画素データとパレット情報を読み込むデータ読込み手段と、画素データに基づいて圧縮処理を行い、圧縮画像データを生成する画像圧縮手段と、圧縮画像データとパレット情報を記録媒体に記録するデータ記録手段とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
画像データは例えば静止画を示すデータである。
圧縮処理は、例えばＪＰＥＧアルゴリズムに準拠して行われ、パレット情報を構成する色データの数は、ＪＰＥＧアルゴリズムにおいて用いられるフルカラーの色データの数よりも少ない。
【０００８】
本発明に係る画像伸張装置は、前記画像圧縮装置によって記録媒体に記録された圧縮画像データを読み出す画像読み出し手段と、記録媒体からパレット情報を読み出す情報読み出し手段と、圧縮画像データに伸張処理を施すことにより画素データを復元する画素データ復元手段と、この画素データ復元手段によって得られた画素データを構成するＲ、ＧおよびＢの色成分に基づいて、この画素データに対応し、かつパレット情報に含まれる色データを選択する色データ選択手段とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
画素データ復元手段は、好ましくは、圧縮画像データに伸張処理を施すことにより輝度データと色差データを求め、これら輝度データと色差データに基づいて画素データを復元する。
【００１０】
色データ選択手段は、好ましくは、画素データ復元手段によって得られた画素データを構成するＲ、ＧおよびＢの色成分の輝度値と、パレット情報に含まれる色データを構成するＲ、ＧおよびＢ色成分の輝度値との差の自乗和に基づいて、パレット情報に含まれる色データを選択する。色データ選択手段は例えば、自乗和が最小になるように、色データを選択する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は画像圧縮装置の概略構成を示す図である。
【００１２】
撮像光学系（図示せず）を介して得られた被写体像（静止画）は、色分解光学系によってレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）およびブルー（Ｂ）の画像に分解され、例えばＣＣＤから成る３枚の撮像素子（図示せず）に結像される。すなわち各撮像素子にはそれぞれＲ、ＧおよびＢの画像が形成される。これらＲ、ＧおよびＢの画像を示すデータは例えばパソコン（図示せず）において、画像処理プログラムに従って所定の処理を施され、１つの画像について例えば６４０×４００の画素データが生成される。画像処理プログラムでは、図２に示すようなＲ、ＧおよびＢの色成分の組み合わせから成る２５６個の色データによって構成されるパレット（使用色）情報ＭＣが用いられ、各画素データはこの２５６色モードに従って、いずれかの色データに割り当てられる。
【００１３】
このようにして生成された画素データは原画像データとして、パレット情報ＭＣとともに画像圧縮装置１０内に読み込まれ、信号処理部１１において、輝度データＹ、色差データＣｂ、Ｃｒに変換される。輝度データＹは、ＤＣＴ処理部１２において２次元ＤＣＴを施され、空間周波数毎にＤＣＴ係数に変換される。輝度データＹのＤＣＴ係数は量子化処理部１３において、量子化テーブルＱｙを用いて量子化され、量子化ＤＣＴ係数に変換される。輝度データＹの量子化ＤＣＴ係数は圧縮処理部１４において、ＪＰＥＧアルゴリズムに従って符号化（圧縮）され、圧縮画像データとして記録媒体Ｍの圧縮画像データ記録領域Ｍ１に記録される。
【００１４】
このＪＰＥＧアルゴリズムでは、輝度データＹと色差データＣｂ、Ｃｒはフルカラーモードを用いて圧縮処理される。すなわちＪＰＥＧアルゴリズムにおいて用いられるフルカラーの色データの数は、１６００万色であり、原画像データのパレット情報ＭＣを構成する色データの数よりも圧倒的に多い。
【００１５】
輝度データＹと同様に、色差データＣｂ、Ｃｒは、ＤＣＴ処理部１２においてＤＣＴ係数に変換された後、量子化処理部１５において量子化テーブルＱｃを用いて量子化され、量子化ＤＣＴ係数に変換される。色差データＣｂ、Ｃｒの量子化ＤＣＴ係数は圧縮処理部１４においてＪＰＥＧアルゴリズムに従って符号化（圧縮）され、圧縮画像データとして記録媒体Ｍの圧縮画像データ記録領域Ｍ１に記録される。
【００１６】
量子化処理部１３、１５において用いられる量子化テーブルＱｙ、Ｑｃは、例えばＪＰＥＧによって推奨されている所定の量子化係数から成る、デフォルトの量子化テーブルである。これらの量子化テーブルＱｙ、Ｑｃは記録媒体Ｍの第１のテーブル記録領域Ｍ２に記録される。
【００１７】
一方パレット（使用色）情報ＭＣは、原画像データが２５６色モードに従って生成されたことを示す２５６色モード情報ＭＩとともに、情報記述処理部１６において所定のフォーマットに従ったデータに変換され、記録媒体Ｍの情報記録領域Ｍ３に記録される。
【００１８】
図２はパレット情報ＭＣの一例を示している。このパレット情報ＭＣは２５６個の色データによって構成され、１つの画像について固有であり、パソコンにおいて画像処理プログラムにより生成される。図２の例において、^Index" は色データの番号を示し、“Ｒ”、“Ｇ”および“Ｂ”はそれぞれＲ成分、Ｇ成分およびＢ成分の輝度値を示す。各輝度値は０から２５５までの整数であり、数値が大きいほど輝度値が高いことを示す。例えば１番目の色データは、Ｒ成分の輝度値が６７、Ｇ成分の輝度値が６６、Ｂ成分の輝度値が３６であることを示している。
【００１９】
次に、ＤＣＴ処理部１２において実行される２次元ＤＣＴ、および量子化処理部１３、１５において実行される量子化について説明する。
【００２０】
輝度データＹと色差データＣｂ、Ｃｒは、１画面に関して複数のブロックに分割され、ブロック単位で処理される。なお各ブロックは８×８個の画素データから構成される。
【００２１】
図３は、一例として、８×８画素のブロックの画素値Ｐyxと、ＤＣＴ係数Ｆvuと、量子化ＤＣＴ係数Ｒvuと、輝度データＹを量子化するデフォルトの量子化テーブルＱｙとを示している。画素値Ｐyxにおいて、添字ｙは８×８画素のブロックの縦方向の位置を示し、上から０，１，２，．．．７である。添字ｘは８×８画素のブロックの横方向の位置を示し、左から０，１，２，．．．７である。添字ｖ，ｕは、６４個のＤＣＴ係数を８×８のマトリクスの形式で表示した時の縦方向と横方向の位置をそれぞれ示し、添字ｖは上から０，１，２，．．．７、添字ｕは左から０，１，２，．．．７である。
【００２２】
画素値Ｐyxは、２次元ＤＣＴによって、８×８＝６４個のＤＣＴ係数Ｆvuに変換される。２次元ＤＣＴは次の（１）式によって表される。
【数１】
0003732900.tif 000002
【００２３】
６４個のＤＣＴ係数Ｆvuのうち、位置（０，０）にあるＤＣＴ係数Ｆ00はＤＣ（直流）成分であり、残り６３個のＤＣＴ係数ＦvuはＡＣ（交流）成分である。ＡＣ成分は、係数Ｆ01若しくは係数Ｆ10から係数Ｆ77に向かって、より高い空間周波数成分が８×８画素ブロックの画像データ中にどのくらいあるかを示している。ＤＣ成分は８×８画素のブロック全体の画素値の平均値に対応している。すなわち、各ＤＣＴ係数Ｆvuはそれぞれ所定の空間周波数に対応している。
【００２４】
量子化テーブルＱｙは６４個の量子化係数Ｑvuから成る。量子化テーブルを用いてＤＣＴ係数Ｆvuを量子化する式は以下のように定義される。
Ｒvu＝round(Ｆvu／Ｑvu)   ｛０≦ u,v≦７｝
この式における roundは最も近い整数への近似を意味する。すなわち、ＤＣＴ係数Ｆvuと、これに対応する量子化係数Ｑvuとの割算と四捨五入によって、量子化ＤＣＴ係数Ｒvuが求められる。
【００２５】
このようにして求められた量子化ＤＣＴ係数Ｒvuはハフマン符号化を施されて記録媒体Ｍに記録される。ハフマン符号化は、従来公知であるので、詳細な説明は省略する。
【００２６】
図４は画像伸張装置２０の概略構成を示す図である。
記録媒体Ｍから読み出された輝度データＹと色差データＣｂ、Ｃｒの圧縮画像データは、伸張処理部２１において復号され、それぞれ量子化ＤＣＴ係数に変換される。この復号は、ハフマン符号化とは逆の作用であり、従来公知である。復号によって得られた量子化ＤＣＴ係数は、輝度データ用の逆量子化処理部２２または色差データ用の逆量子化処理部２３において、テーブル記録領域Ｍ２から読み出された量子化テーブルＱｙ、Ｑｃを用いて逆量子化され、ＤＣＴ係数に変換される。これらのＤＣＴ係数は、ＩＤＣＴ処理部２４において２次元ＤＣＴの逆変換（すなわち２次元ＩＤＣＴ）を施され、それぞれ輝度データＹ、色差データＣｂ、Ｃｒに変換される。
【００２７】
輝度データＹと色差データＣｂ、Ｃｒは信号処理部２５において、原画像データと同じ画素数（本実施形態では６４０×４００）の画素データに変換される。各画素データは、Ｒ、ＧおよびＢの色成分の組み合わせから成り、１６００万色のフルカラーの色データによって表され、この色データ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は通常、パソコンの画像処理プログラムにおいて用いられる２５６色モードのパレット情報ＭＣに含まれない。
【００２８】
そこで、この画素データは色修正処理部２６において、パレット情報ＭＣに含まれる色データ（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）に割り当てられる。このため、記録媒体Ｍから２５６色モード情報ＭＩとパレット情報ＭＣが読み出され、パレット情報ＭＣは画像モード読み取り処理部２７において、２５６色モード情報ＭＩに基づいて所定のフォーマットに変換され、色修正処理部２６に入力される。色修正処理部２６では、図５を参照して後述するように、画素データを構成するＲ、ＧおよびＢの色成分に基づいて、この画素データに対応し、かつパレット情報ＭＣに含まれる色データが選択される。このようにして選択された色データ（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）は、本画像伸張装置２０から出力され、例えばパソコンにおいて所定のフォーマットに変換され、ディスプレイ装置の画面上に表示される。
【００２９】
図５は、色修正処理部２６において実行される色データの選択処理のプログラムのフローチャートである。このプログラムは、信号処理部２５において復元された画像を構成する画素毎に実行され、例えば画素データの数が６４０×４００である場合、２５６０００回実行される。
【００３０】
ステップ１０１では、パレット情報ＭＣの色データの番号を示すカウンタｉが１にセットされる。ステップ１０２では、
Ｅ＝（ｒ〔ｉ〕−Ｒ)2＋（ｇ〔ｉ〕−Ｇ)2＋（ｂ〔ｉ〕−Ｂ)2      （２）
に従って、信号処理部２５によって得られた画素データを構成するＲ、ＧおよびＢの色成分の輝度値と、パレット情報ＭＣに含まれる色データを構成するＲ、ＧおよびＢ色成分の輝度値との差の自乗和Ｅが求められる。なお（２）式において、Ｒ、ＧおよびＢは、信号処理部２５から出力された画素データを構成するＲ、ＧおよびＢの色成分の輝度値を示し、ｒ〔ｉ〕、ｇ〔ｉ〕、ｂ〔ｉ〕は、パレット情報ＭＣに含まれるｉ番目の色データを構成するＲ、ＧおよびＢ色成分の輝度値を示す。
【００３１】
ステップ１０３ではカウンタｉが１であるか否かが判定される。初めてステップ１０３が実行されるとき、カウンタｉは１であるため、ステップ１０５が実行される。ステップ１０５では、最小値Ｅmin の初期値として、カウンタｉが１であるときにステップ１０２において求められた自乗和Ｅがセットされる。またステップ１０５では、このカウンタｉが選択された色データの番号Ｉndとしてセットされる。ステップ１０６では、カウンタｉが１だけインクリメントされる。ステップ１０７ではカウンタｉが２５６を越えているか否かが判定される。初めてステップ１０７が実行されるとき、カウンタｉは２５６以下であるので、ステップ１０２へ戻る。
【００３２】
再びステップ１０２が実行され、自乗和Ｅが求められる。次にステップ１０３では、カウンタｉが１ではないと判定されるため、ステップ１０４が実行され、ステップ１０２において求められた自乗和Ｅが最小値Ｅmin 以下であるか否かが判定される。この自乗和Ｅが最小値Ｅmin 以下である場合、ステップ１０５において自乗和Ｅが新たに最小値Ｅmin としてセットされるとともに、この自乗和Ｅに対応したカウンタｉが、選択された色データの番号Ｉndとしてセットされる。これに対し、ステップ１０２において求められた自乗和Ｅが最小値Ｅmin 以下でない場合、ステップ１０５はスキップされる。そしてステップ１０６、１０７が実行され、カウンタｉが２５６を越えるまで、ステップ１０２〜１０７のループが繰り返し実行される。
【００３３】
このような処理の間に、ステップ１０７においてカウンタｉが２５６を越えたと判定されると、ステップ１０８が実行され、パレット情報ＭＣを構成する色データの中から、自乗和Ｅが最小になるような色データ（ｒ〔Ｉnd〕，ｇ〔Ｉnd〕，ｂ〔Ｉnd〕）がその画素データに対応した色データ（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）として選択される。これにより、１つの画素データに関するこのプログラムの実行は終了する。
【００３４】
以上のように本実施形態では、例えばパソコンにより生成された２５６色モードのカラー画像をＪＰＥＧアルゴリズムによって圧縮するときに、圧縮画像データとともに２５６色モードのパレット情報ＭＣを記録媒体Ｍに記録している。したがって、圧縮画像データを伸張処理するときに、各画素データはパレット情報ＭＣに含まれる色データの中から最も近いものに割り当てられるので、圧縮処理における圧縮率が高くても画像の劣化を最小限に抑えることができ、また圧縮・伸張処理を繰り返しても、画像の劣化は少ない。
【００３５】
また本実施形態では、フルカラーモードの画素データに基づいて２５６色モードの色データに変換するとき、Ｒ、ＧおよびＢの色成分の差の自乗和Ｅが最小になるような色データを選択するだけでよいので、その処理は簡単である。
【００３６】
さらに、本実施形態の画像圧縮装置１０によって圧縮処理され記録媒体Ｍに記録された圧縮画像データは、ＪＰＥＧのフォーマット規格に準拠しているため、従来の画像伸張装置を用いて伸張しても、通常の伸張処理が実行され、原画像に近似した画像が復元される。
【００３７】
なお本発明は、原画像データを構成する画素データを表す色データの数（すなわちパレット情報に含まれる色データの数）が画像圧縮処理システムにおいて用いられるパレット情報に含まれる色データの数よりも少ない場合に適用でき、各色データの数は上述した実施形態のものに限定されない。
【００３８】
また画像圧縮の手法としては、ＪＰＥＧアルゴリズム以外の画像圧縮を採用してもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、画像圧縮において用いられる色よりも少ない数の色を用いたモードによって生成されたカラー画像を、複雑な処理を実行することなく圧縮あるいは伸張することができ、また圧縮・伸張処理によって生じる画像情報の劣化をできるだけ抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である画像圧縮装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】パレット情報の一例を示す図である。
【図３】画像データＰyx、ＤＣＴ係数Ｆvu、量子化ＤＣＴ係数Ｒvu、量子化テーブルＱvuの例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態である画像伸張装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】色修正処理のプログラムのフローチャートである。
【符号の説明】
１２  ＤＣＴ処理部
１３、１５  量子化処理部
２４  ＩＤＣＴ処理部
【図１】
0003732900.tif 000003
【図２】
0003732900.tif 000004
【図３】
0003732900.tif 000005
【図４】
0003732900.tif 000006
【図５】
0003732900.tif 000007