JPH1141625A - カラー動画像データ圧縮方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラー動画像データの色圧縮処理の処理負荷
の軽減及びデータ圧縮効率の向上を図る。 【解決手段】 カラー動画像データを構成するフレーム
列２を一定フレーム数を含んだフレームグループ２０に
区切る。フレームグループ２０の先頭フレームデータ２
２に対して色圧縮処理を行い、色パレット情報２４を生
成する。フレームグループ２０内の各フレームはこの先
頭フレームから生成された色パレット情報２４に基づい
てパレッタイズされる。色パレット情報２４は、先頭フ
レームデータ２２にのみ格納される。動画像再生時に
は、先頭フレームデータ２２から取り出された色パレッ
ト情報２４がメモリ上に置かれ、これを参照しながら同
一フレームグループ２０内の後続フレームのパレットイ
ンデックスからＲＧＢ値への復元処理が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー動画像デー
タのデータ圧縮方法に関し、特に、画像に含まれる色数
を限定する色圧縮（パレッタイズ処理）によるデータ圧
縮処理の効率向上に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー動画像データの表す方法として、
輝度値（Ｙ）と２つの色差信号（Ｕ、Ｖ）とを用いた表
現形式（ＹＵＶ形式と称する。）や、３原色を用いて表
すＲＧＢ（Red/Green/Blue）形式やＣＭＹ（Cyan/Magen
ta/Yellow）形式がある。

【０００３】従来、カラー動画像データの伝送にはＹＵ
Ｖ形式がよく用いられる。例えばＭＰＥＧ圧縮といった
技術による動画像データの圧縮はこのＹＵＶ形式のデー
タに対して行われ、その圧縮されたＹＵＶ形式のデータ
によりデータ伝送や蓄積が行われる。

【０００４】一方、カラー動画像を取り扱うシステムの
入力部、例えばイメージセンサの出力信号や、システム
の出力部、例えばディスプレイ装置等の表示・印刷とい
った出力装置は一般にＲＧＢ形式やＣＭＹ形式が採用さ
れることが多い。そのため、１つの動画像システムの中
でＲＧＢ形式／ＣＭＹ方式とＹＵＶ方式という異なる形
式のデータが用いられることも多い。

【０００５】さて、画像を構成する色数については、例
えばＲＧＢ形式では、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれに８ビットの
階調を与えると約１６７０万色の表現が可能である。し
かし表現できる色数に応じてデータ量も多くなり、記
憶、表示、伝送といった処理の負荷が増大する。

【０００６】また、システムの構成装置の中には、取り
扱える色数に制限があるデバイスもある。例えば、カラ
ーディスプレイ装置が同時に取り扱える色数は２５６色
を基準とされることが多い。

【０００７】そのため、ＲＧＢ、ＣＭＹ形式のデータに
対しては、色数を限定する減色処理を行って色圧縮する
ことがある。この色圧縮によれば、色数限定により選択
された色のＲＧＢ値とそれらＲＧＢ値を識別するコード
等の情報との対応関係を表すテーブルが用意され、この
テーブルを用いて、画像を構成する各画素の画素値がＲ
ＧＢ値から識別コードに変換される。例えば、色数を２
５６色に限定する場合には、識別コードは８ビットのバ
イナリで表すことができ、データ量が圧縮される。この
変換に用いられる上記テーブルはカラーパレットと呼ば
れ、上記減色処理は、パレッタイズとも呼ばれる。

【０００８】従来より行われている色圧縮によれば、例
えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの３軸で定義される３次元のＲＧＢ空
間におけるフレーム構成画素の分布領域が、限定色の個
数に等しい数のブロック、例えば２５６のブロックに分
割される。そして、同一のブロック内に包含される画素
に対しては、同一のブロックの識別番号を付与する。各
識別番号に対しては、カラーパレットにより、例えば対
応するブロックの中心点に対応する色が対応づけられ
る。すなわち、同一のブロックに属する画素は、すべて
同一の色で表示等が行われる。この処理により厳密な色
は再現されないことになるが、ある程度の色数、例えば
２５６色程度の色数とすれば、人間の視覚特性によりカ
ラー画像の自然さはそれほど失われない。

【０００９】この処理により各フレームデータには、カ
ラーパレットの情報が付加されるその分、データ量が増
加する。しかし、各画素の色データがブロックの識別番
号に置き換えられることにより上述したようにデータ量
は減少するので、一般には各フレームのデータ量は全体
として圧縮される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の色圧縮処理はフ
レーム単位に行われるため、その処理時間が大きくなる
という問題点があった。つまり、色圧縮を行う処理装置
の処理負荷が増大し、処理速度が低下するという問題点
があった。

【００１１】また、各フレームデータにカラーパレット
情報が付加され、データ圧縮率が低下するという問題点
があった。

【００１２】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたもので、処理負荷が軽減され、データ圧縮率が向上
した色圧縮によるカラー動画像データ圧縮方法を提供す
ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る第１のカラ
ー動画像データ圧縮方法は、原動画像を構成するフレー
ムの列を複数のフレームグループに区切り、所定の前記
色圧縮の手続に基づいて前記各フレームグループ毎に１
つの前記色パレット情報を生成し、前記各フレームグル
ープに含まれる前記各フレームは当該フレームグループ
に対応する前記色パレット情報に基づいて前記インデッ
クス化を行われるというものである。

【００１４】本発明に係る第２のカラー動画像データ圧
縮方法は、蓄積された原動画像データに適用されるもの
であって、前記色圧縮が前記各フレームグループに含ま
れる前記原動画像データをひとまとまりの対象として行
われ、当該フレームグループに対応する前記色パレット
情報が生成されるというものである。

【００１５】本発明の好適な態様は、前記フレームグル
ープに含まれる複数の前記フレームを２次元的に配列し
て得られる仮想的な１つの画像を対象として前記色圧縮
が行われ、当該フレームグループに対応する前記色パレ
ット情報が生成されるというものである。

【００１６】本発明に係る第３のカラー動画像データ圧
縮方法は、リアルタイムで得られる原動画像データに適
用されるものであって、前記色圧縮が前記各フレームグ
ループに含まれる先頭の前記フレームを対象として行わ
れ、当該フレームグループに対応する前記色パレット情
報が生成されるというものである。

【００１７】本発明に係る第４のカラー動画像データ圧
縮方法は、リアルタイムで得られる原動画像データに適
用されるものであって、前記色パレット情報に基づい
て、前記各インデックス毎にこれに対応する前記選択色
データを包含する割当色データ範囲を定め、前記インデ
ックス化は、前記各画素の色データが包含される前記割
当色データ範囲を選択するステップと、選択された当該
割当色データ範囲に対応する前記インデックスにより、
当該画素の色データを置き換えるステップとを含んで行
われるというものである。

【００１８】本発明の好適な態様の一つは、前記割当色
データ範囲が、前記インデックスを介して当該割当色デ
ータ範囲に対応付けられる前記選択色データと所定上位
桁数が同一となる数値の最大値と最小値とに基づいてそ
の上限・下限が定義される範囲であるものである。

【００１９】本発明に係る第５のカラー動画像データ圧
縮方法は、上記第１、第２の方法において、前記各フレ
ームグループの前記色パレット情報が当該フレームグル
ープに含まれる１つの前記フレームに対応したフレーム
データのみに内蔵されるというものである。

【００２０】本発明に係る第６のカラー動画像データ圧
縮方法は、上記第１から第４までの方法において、前記
各フレームグループの前記色パレット情報が当該フレー
ムグループに含まれる先頭の前記フレームに対応した前
記フレームデータに内蔵されるというものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００２２】［実施の形態１］図１は、蓄積されたカラ
ー動画像データに適用される本発明の第１の実施の形態
である色圧縮の方法を説明するための模式図である。

【００２３】ここで処理される蓄積されたカラー動画像
データは、例えば磁気ディスク等の記憶装置にすでに格
納されている動画像データである。すなわち、色圧縮処
理の対象となる各時刻の画像データであるフレーム列２
は、基本的には処理開始時にすでに得られている。そし
て、色圧縮処理は、基本的に中央演算装置（ＣＰＵ：Ce
ntral Processing Unit）を含んだ計算機により行われ
る。簡単には、例えば小型汎用計算機等を用いることが
でき、また色圧縮専用の処理装置を構成して、処理の高
速化を図ることも可能である。

【００２４】そのような処理装置は、本実施形態の処理
では、記憶装置に例えば時刻順に格納されたフレームデ
ータの列であるフレーム列２の先頭から順にフレームデ
ータをｍ・ｎ枚ずつ読み出して処理を行う。つまり、フ
レーム列２はそれぞれｍ・ｎ枚のフレームにより構成さ
れる複数のフレームグループに区切られ、各フレームグ
ループ毎に処理されることになる。ｍ及びｎは処理装置
にあらかじめ設定された既定値としてもよいし、操作者
が処理装置に設定、変更できるパラメータとしてもよ
い。

【００２５】またはこれによりそれぞれ時間軸方向に連
続したｍ・ｎ枚のフレームを含んだ複数のフレームグル
ープ３が形成される。各フレームグループ３に含まれる
ｍ・ｎ枚のフレームは横方向にｍ枚、縦方向にｎ枚配置
された仮想的な１つの画像４として扱われる。なお、図
にはｍ＝３、ｎ＝３の場合の画像４が示されている。

【００２６】一般に色圧縮のアルゴリズムは、フレーム
データを２次元の配列データとして取り扱うように設計
される。つまり、１つのフレーム内の画素が横ｊ個、縦
ｋ個の２次元配列である場合、処理装置内、具体的には
メモリ上にはｊ×ｋの２次元配列領域が定義される。

【００２７】本実施形態では、そのような１フレームに
対する色圧縮処理のアルゴリズムをそのまま用いること
ができる。すなわち、通常のフレームが上述のように横
ｊ画素×縦ｋ画素の画素の２次元配列である場合、本実
施形態では、上記１つのフレームグループを、横ｍｊ画
素×縦ｎｋ画素の２次元配列である１つの画像とみな
す。そして、従来より用いられる色圧縮アルゴリズムに
おけるｊ、ｋをそれぞれｍｊ、ｎｋに置き換えて、ｍｊ
画素×ｎｋ画素の２次元配列である仮想的な１フレーム
に対して色圧縮処理を行い、パレッタイズされた仮想的
な拡大された画像６が生成される。

【００２８】色圧縮処理は色数をＮ_Cに限定するもので
あるとする。処理装置は従来のアルゴリズムに基づい
て、カラーパレット（色パレット情報８）を生成する。
このカラーパレットがＮ_C通りのＲＧＢ値とそれらをそ
れぞれ区別する識別コードであるパレットインデックス
を格納する点は、従来と同様である。但し、本実施形態
では、色圧縮処理は１枚のフレームではなく時間的に連
続するｍ・ｎ枚のフレームを処理対象とする点で従来の
色圧縮処理と相違する。つまり、カラーパレットに格納
される色は、連続するｍ・ｎ枚のフレーム内全体での色
分布に基づいて選択される。連続するフレームそれぞれ
の色分布は、それらフレームにより表示される動画像が
途中でシーンチェンジ等により急激に変化するような例
外を除けば、通常は相互に相関を有している。そのた
め、処理対象とされる動画像の連続枚数（ｍ・ｎ）の増
加に比べて色分布の範囲の拡大は小さい。よって、上述
したような例外を含まない限り、一括して処理する動画
像枚数を多くしても、色表現の自然さの劣化は抑制され
る。

【００２９】一方、複数枚数の処理を一括して行うこと
による処理効率の向上により、色圧縮処理に要する時間
処理は、ｍ・ｎ枚を個別に処理する場合に要する時間の
ｍ・ｎ倍より低減される。具体的には、ｍ・ｎ枚の画像
に関し、従来方法ではｍ・ｎ回必要であった減色処理を
共通の１回の処理で行うので、（ｍ・ｎ−１）回の減色
処理を省略することができる。

【００３０】また、処理対象となるデータは配列データ
である。この配列は一般には画像に対応した２次元配列
であることが多いが、１次元配列に展開した形で取り扱
うこともできる。これら配列データを高速に処理するに
は、ベクトルプロセッサを用いてパイプライン方式で並
列処理するのが効果的である。この際、一般に配列サイ
ズが大きいほど並列化による処理効率の向上が高くな
る。つまり、ベクトル演算処理を行う場合、時系列的な
連続する画像データを仮想的に拡大された画像データと
して取り扱う本方式の処理では、一層の高速化が図られ
る。

【００３１】パレッタイズされた仮想的な拡大された画
像６の各画素の画素値は、従来同様の方法に従ってＲＧ
Ｂ値からパレットのＮ_C種類の色に対応するパレットイ
ンデックスに変換されている。この拡大された画像６
は、時間的に連続するフレーム列２を空間的に拡大した
画像４に対応したものであり、これを再び時間的に連続
したｍ・ｎ枚のフレームであるフレームグループ１０に
変換する。順次生成されるフレームグループ１０の並び
により色圧縮処理後のフレーム列が構成される。

【００３２】上述のような色圧縮方法によれば、生成さ
れた色パレット情報８は、その色圧縮処理の単位とされ
たフレームグループ１０に含まれる各フレームに共通で
ある。本方式では、フレーム列２のフレームグループ毎
に生成された色パレット情報８を対応するフレームグル
ープ１０の先頭フレームのデータに付加する。この先頭
フレームは、色パレット情報８を内蔵しそれ自身のデー
タのみでカラー画像を再現できる。この点でこの先頭フ
レームはＭＰＥＧ方式のＩピクチャに類似しているの
で、ここではこのフレームをＩピクチャと称することと
する。一方、フレームグループ１０中において色パレッ
ト情報８を内蔵しない他のフレームは、先頭フレームの
色パレット情報８を参照しないと、カラー画像を再現で
きない。このように自身のデータだけでは画像を再生で
きない点で、先頭フレーム以外のフレームはＭＰＥＧ方
式のＰピクチャに類似しているので、ここではフレーム
グループ１０中の先頭フレーム以外の各フレームをＰピ
クチャと称することとする。

【００３３】従来は、各フレームが色パレット情報８と
パレットインデックスとを格納されたＩピクチャであっ
た。しかし、本方式では、フレームグループ１０の先頭
フレームのみＩピクチャであり、大部分を占める他のフ
レームはＰピクチャである。すなわち、大半のフレーム
はパレットインデックスは含むが色パレット情報８は保
持していない。これにより、色圧縮されたフレーム列全
体のデータ量が削減される。

【００３４】なお、フレーム列２のフレームをグルーピ
ングする際、例えば、フレーム列２の最後において想定
されるように、１つのフレームグループを構成するｍ・
ｎ枚だけのフレームが集まらない場合が考えられる。こ
の場合には、集められたｍ・ｎ枚未満のフレームのうち
同じもの、例えば時系列上で最後のフレームを繰り返し
て使用し、上記ｍ×ｎの拡大された画像を構成する。若
しくは、集められたｍ・ｎ枚未満のフレームに含まれる
であろう特定の色が推定される場合には、その特定の色
で、拡大画像の不足分のフレームに相当する部分を埋め
てもよい。

【００３５】処理装置は、このように生成されたフレー
ムデータの列から動画像を再生する際には、フレームグ
ループ１０の先頭フレームから色パレット情報８を取得
してこれをメモリ上に保持する。そして、同一のフレー
ムグループ１０に属するフレームに対しては、そのメモ
リ上の色パレット情報８を用いて、パレットインデック
スをキーにして色パレット情報８を検索し、各画素のＲ
ＧＢ値を再現する。

【００３６】ここでは、フレームグループ１０の先頭の
フレームをＩピクチャとした。これは、上述のように動
画像再生時にフレーム列を時系列に沿って処理できる利
点があるためである。しかし、これまで説明したような
蓄積された動画像データに関しては、あるフレームの再
生処理において、その後続のフレームデータを参照する
ことは可能である。よって、Ｉピクチャをフレームグル
ープ１０の先頭以外のフレームに設定することも可能で
ある。

【００３７】［実施の形態２］図２は、本発明の第２の
実施の形態であって、リアルタイムで得られるカラー動
画像データに適用される色圧縮の方法を説明するための
模式図である。

【００３８】ここで処理されるリアルタイムで得られる
カラー動画像データは、例えばビデオカメラ等の撮像装
置から刻々と得られる動画像データである。すなわち、
あるフレームの色圧縮処理を行う際には、基本的にはそ
の後続のフレームは得られていない。

【００３９】なお、本方式の色圧縮処理も上記実施の形
態同様、ＣＰＵを含んだ計算機によりプログラム処理と
して実現される。

【００４０】この場合もフレーム列２は複数のフレーム
グループ２０に区切られ、これを単位として処理が行わ
れる。但し、上述したように、あるフレームグループ２
０の処理の開始時には、当該フレームグループ２０の全
部のフレームデータは得られてはいない。フレームグル
ープを構成するフレーム数Ｎ_Fは、処理対象の動画像の
性質に応じて外部から設定する。例えば、フレーム間で
の画像の変化が大きい、または動きが激しい動画像デー
タに対しては、少ないフレーム数でフレームグループを
構成し、逆にフレーム間での画像の変化が小さい、また
は動きが少ない動画像データに対しては、フレームグル
ープを多くのフレームにより構成することができる。

【００４１】処理装置は、フレームグループ２０の先頭
フレームデータ２２を得ると、その先頭フレームデータ
２２に対して従来同様の色圧縮処理を行い、色数Ｎ_Cの
色パレット情報２４と、当該フレームのパレットインデ
ックスとが生成される。この色圧縮処理により先頭フレ
ームデータ２２は、色パレット情報２４とパレットイン
デックスとを含んだフレームデータに変換される。この
先頭フレームデータ２２に対応した変換後のフレームデ
ータは上記実施の形態で述べたＩピクチャ２６となる。

【００４２】同一のフレームグループ２０に属する他の
フレームデータ、すなわち先頭フレームデータ２２に続
いて得られる（Ｎ_F−１）枚のフレームデータは、別途
色圧縮処理を行われることなく、先頭フレームデータ２
２から生成された色パレット情報２４に基づいてパレッ
タイズを行われる。

【００４３】このパレッタイズでは、色パレット情報２
４に登録されたＲＧＢ値のうち最も処理対象である画素
のＲＧＢ値に近いものが検索され、それに対応するパレ
ットインデックスが当該画素に割り当てられる。この割
り当てをここではカラーマッチングと称する。

【００４４】ここでこのカラーマッチングの一例を説明
する。処理対象である画素のＲ、Ｇ、Ｂの各値をＩ_R、
Ｉ_G、Ｉ_Bとし、色パレット情報２４に登録されたＲ、
Ｇ、Ｂの各値をＰ_R(i)、Ｐ_G(i)、Ｐ_B(i)とする。ここで
ｉはパレットインデックスでありＮ_C種類ある。カラー
マッチングでは、次の（１）〜（３）式で表される条件
を満たすパレットインデックスｉが色パレット情報２４
から探索され、当該画素に割り当てられる。

【００４５】 ｜Ｉ_R−Ｐ_R(i)｜≦ε_R ………（１） ｜Ｉ_G−Ｐ_G(i)｜≦ε_G ………（２） ｜Ｉ_B−Ｐ_B(i)｜≦ε_B ………（３） ここでε_R、ε_G、ε_Bは外部から設定されるパラメータ
であり、パレッタイズにおけるＲ、Ｇ、Ｂ各値の許容誤
差量に対応するものである。また、ε_R、ε_G、ε_Bは、
各パレットインデックスに割り当てられるＲＧＢ値
Ｉ_R、Ｉ_G、Ｉ_Bの分布幅である。

【００４６】もし、これらの条件をすべて満たすパレッ
トインデックスが見つからなかった場合には、例えば誤
差量を最小にするような、その一例としては誤差量の二
乗和｛（Ｉ_R−Ｐ_R(i)）²＋（Ｉ_G−Ｐ_G(i)）²＋（Ｉ_B−
Ｐ_B(i)）²｝を最小とするようなパレットインデックス
が探索され、割り当てられる。

【００４７】フレームグループ２０は、上述したような
動画像の性質に応じて定められるため、同一のフレーム
グループ２０に属するフレーム間では色分布の相関が強
い。つまり、Ｉ_R、Ｉ_G、Ｉ_Bの分布幅であるε_R、ε_G、
ε_Bを小さく設定しても、（１）〜（３）式の条件を満
たすパレットインデックスが存在する確率が高い。これ
は、上述したように色圧縮処理をフレームグループ２０
の先頭フレームに対する処理で代表させても、細やかな
色階調が維持されるということであり、色表現の自然さ
の劣化が抑制されるということである。

【００４８】このカラーマッチングにより、フレームグ
ループ２０に対応して生成されるＩピクチャ２６に続く
（Ｎ_F−１）枚のフレームデータが生成される。これら
はそれぞれ上記実施の形態で述べたＰピクチャ２８であ
る。このようにフレーム列２は、１枚のＩピクチャとそ
れに続く（Ｎ_F−１）枚のＰピクチャで構成されるフレ
ームグループ３０が複数繰り返し並んだフレーム列に変
換される。

【００４９】以上述べた色圧縮方法によれば、従来各フ
レーム毎に行っていた減色処理をＮ_F枚のフレームにつ
き１回に減少することができるので、計算機の処理負荷
を軽減できるとともに、処理時間が短縮され高速化な色
圧縮処理が実現される。また、色パレット情報２４は、
Ｎ_F枚につき１枚生成されるＩピクチャ２６にしか保持
されない。これにより本方式の色圧縮によるデータ圧縮
方法は、各フレームに色パレット情報を保持する従来の
色圧縮によるデータ圧縮方法に比べて、処理により生成
されたフレームグループ３０全体のデータ量が削減さ
れ、一層の高いデータ圧縮効率が実現される。

【００５０】ちなみに、生成されたフレームグループ３
０から動画像を再生する方法は、上記実施の形態と同様
であるので説明を省略する。

【００５１】［実施の形態３］図３は、本発明の第３の
実施の形態であって、リアルタイムで得られるカラー動
画像データに適用されるもう一つの色圧縮の方法を説明
するための模式図である。

【００５２】上記第２の実施の形態は、フレームグルー
プに含まれるフレーム数を、外部からは設定可能である
が色圧縮処理中は一定に保たれるパラメータにより定め
た。これに対して、以下説明する第３の実施の形態は、
フレームグループに含まれるフレーム数を処理対象の動
画像に応じて変化させることを一つの特徴として有する
方法である。また、本実施の形態では、カラーマッチン
グの別の形態が採用されている。

【００５３】まず、図３において、フレーム列２の先頭
から順にいくつかのフレームがまとめられてフレームグ
ループが構成される。あるフレームグループの先頭フレ
ームから何枚のフレームがフレームグループとされるか
は、当該先頭フレームのデータ入力時には未定である。
いかにして、先頭フレームが決定されるか、すなわちフ
レーム列２がどこで区切られフレームグループが定義さ
れるかについては後述する。

【００５４】本方式では、まず先頭フレーム４０のデー
タに対して色圧縮処理が行われる。この時の減色処理は
従来と同様の方法により行われ、これにより選択された
Ｎ_C色のＲＧＢ値である選択色データ（パレットデー
タ）とそれを識別するパレットインデックスとが互いに
対応付けられた形で色パレット情報４２に格納される。
本方法では、基本的には第２の実施の形態と同様、この
先頭フレーム４０のデータから得られた色パレット情報
４２に基づいて、先頭フレーム４０に続くフレームのパ
レッタイズが行われる。これを可能とするのは、上記実
施の形態で述べたように、連続する動画像フレーム間で
それらの色分布が互いに強相関を有するからである。

【００５５】しかし、相関があっても、フレーム間で多
少の色分布の揺らぎは生じうる。この揺らぎに対応でき
るように、パレットデータを包含しその曖昧範囲を表す
割当色データ範囲を定義する。そして、この割当色デー
タ範囲とパレットインデックスとを対応関係を格納した
パレット辞書４４を設定する。図４は、パレット辞書の
形式の一例を示す模式図である。図示する例では、割当
色データ範囲は色パレット情報４２と一体のテーブルと
して格納される。つまり、各パレットインデックスに、
パレットデータと割当色データ範囲とが対応付けられて
格納される。

【００５６】なお、色パレット情報４２と割当色データ
範囲とを別のテーブルとして保持することも可能であ
る。その場合、パレットインデックスとパレットデータ
を格納するテーブルとパレットインデックスと割当色デ
ータ範囲を格納するテーブルとの２つが設けられる。

【００５７】本実施の形態で示す割当色データ範囲は、
パレットデータの８ビットバイナリ表現の例えば上位５
ビットが同一となる数値の最大値と最小値とによってそ
れぞれ上限・下限が定義される範囲である。その範囲幅
は、下位３ビットで表現可能な数値範囲の大きさ“８”
である。

【００５８】パレット辞書には、この共通桁である上位
５ビットの情報が格納されれば十分である。ただし、本
処理装置では、計算機でのデータ処理の容易さを考慮し
て、割当色データ範囲の揺らぎ幅に相当する下位３ビッ
トの領域もメモリ上に確保される。つまり、割当色デー
タ範囲は、ここではＲ、Ｇ、Ｂそれぞれ５ビットのデー
タではなく、８ビットのデータとして保持される。但
し、下位３ビットは、カラーマッピング処理において無
視されるので、どのようなビットパターンが格納されて
いても構わない。よって簡単には、下位３ビットは、す
べて“０”若しくは“１”としてもよいし、割当色デー
タ範囲のデータ８ビットにパレットデータそのものを格
納してもよい。なお、無視される下位ビット数は３ビッ
トである必要はなく、許容する揺らぎ幅に応じて増減さ
れる。

【００５９】このように下位数ビットを無視するという
方法による割当色データ範囲の定義は、必ずしもその範
囲の中心にパレットデータの値が位置しない。つまりパ
レットデータ値からの距離は、割当色データ範囲の下限
までと上限までとで一般に異なる。そのため、この割当
色データ範囲は、パレットデータのフレーム間での揺ら
ぎを、先頭フレームのパレットデータを中心として上下
対象に吸収するわけではない。しかし、ここではそこま
での正確さは特に要求されず、またこのようなやり方は
計算機のデータ処理命令レベルでの操作により実現する
ことが容易であり、処理速度を格段に速くすることがで
きるメリットがある。

【００６０】カラーマッチングは、対象画素の画素値
が、どの割当色データ範囲に属するかに基づいて行われ
る。ここで、パレットインデックスｉに対応する割当色
データ範囲の上限・下限をそれぞれ記号ｒ_mH(i)、ｒ
_mL(i)で表す。ｍは色種別Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれかであ
る。これらの記号を用いれば、カラーマッチングは、基
本的には次の（４）〜（６）式を同時に満たすパレット
インデックスｉを選択することに相当する。

【００６１】 ｒ_RL(i)≦Ｉ_R≦ｒ_RH(i) ………（４） ｒ_GL(i)≦Ｉ_G≦ｒ_GH(i) ………（５） ｒ_BL(i)≦Ｉ_B≦ｒ_BH(i) ………（６） もし、これらの条件をすべて満たすパレットインデック
スが見つからなかった場合には、例えば誤差量（色偏
差）を最小にするような、その一例としては色偏差の二
乗和｛（Ｉ_R−Ｐ_R(i)）²＋（Ｉ_G−Ｐ_G(i)）²＋（Ｉ_B−
Ｐ_B(i)）²｝を最小とするようなパレットインデックス
が探索され、割り当てられる。

【００６２】次に、先頭フレームの決定方法について述
べる。ある先頭フレームのデータから生成されたパレッ
ト辞書に基づいて上述のようにカラーマッチングが行わ
れる。このとき、各画素の色偏差に基づいて、次式で表
されるフレーム内色偏差εσ、最大色偏差ε_maxが求め
られる。なお、（７）式の総和は、フレーム内の各画素
についての和であり、また、（８）式の右辺の“ｍａ
ｘ”はフレーム内での色偏差の和の最大値を採ることを
意味する。

【００６３】 εσ＝Σ（｜Ｉ_R−Ｐ_R(i)｜＋｜Ｉ_G−Ｐ_G(i)｜＋｜Ｉ_B−Ｐ_B(i)｜） ………（７） ε_max＝max（｜Ｉ_R−Ｐ_R(i)｜＋｜Ｉ_G−Ｐ_G(i)｜＋｜Ｉ_B−Ｐ_B(i)｜） ………（８） また、（７）、（８）式のそれぞれ右辺の括弧内を色偏
差の二乗和｛（Ｉ_R−Ｐ_R(i)）²＋（Ｉ_G−Ｐ_G(i)）²＋
（Ｉ_B−Ｐ_B(i)）²｝としてεσ、ε_maxを求めてもよ
い。

【００６４】このように求められたεσは処理対象フレ
ームと先頭フレームとの全体的な画素値のずれの大小を
表す。この値が大きい場合には、当該フレームにて動画
像のシーンチェンジなどが起きた可能性が高い。一方、
ε_maxは、フレーム内の局所的なずれを表す。これは例
えば、スポット光が当てられたフレームなどで大きな値
となる可能性がある。例えば、そのような場合において
は、（４）〜（６）に基づいてではなく、色偏差の二乗
和を最小とするという例外的な処理によりパレットイン
デックスが定められる画素が多いと考えられる。

【００６５】ある先頭フレームのフレームグループに属
するものとして処理されているフレームについてこれら
εσ、ε_maxが大きいことは、先頭フレームのデータに
基づいて生成された色パレット情報４２を用いたカラー
マッチングの精度がそのフレームに関して不十分である
ことを推察させるものである。そこで、本方式では、ε
σ、ε_maxそれぞれの許容される上限値をパラメータと
して設定し、そしてεσ、ε_maxの両方がそれぞれの上
限値を超えたフレームが、新たな先頭フレームと定義し
直される。つまり、フレーム列２は、このフレームの前
のフレームまでが先行するフレームグループであり、当
該フレーム以降が新たなフレームグループとなる。この
ようにして、フレームグループはそれに含まれるフレー
ム数を動的に設定される。

【００６６】新たに先頭フレームとされたフレームにつ
いては、そのデータを用いて上述したように色パレット
情報４２、パレット辞書４４を生成する処理が行われ
る。

【００６７】なお、ここでは、新たな先頭フレームを決
定するのに、εσ、ε_maxの両方がそれぞれの上限値を
超えることを条件としたが、代わりにεσ、ε_maxのい
ずれか一方が上限値を超えるという条件を採用してもよ
い。

【００６８】色圧縮処理後のフレームグループの先頭フ
レームは上述したＩピクチャ２６であり、これには色パ
レット情報４２と当該フレームのパレットインデックス
情報との両方が格納される。また、フレームグループに
属する他のフレームはＰピクチャ２８であり、そのフレ
ームのパレットインデックス情報のみ格納される。

【００６９】Ｉ、Ｐピクチャデータは互いを区別するた
めデータ構造や情報を有する。そして再生時には、Ｐピ
クチャであるフレームは当該フレームが属するフレーム
グループの先頭に位置するＩピクチャに格納された色パ
レット情報４２を参照して、パレットインデックスから
ＲＧＢ値への復元が行われる。つまり、フレームがＩピ
クチャであると識別された場合には、そのフレームデー
タ中から色パレット情報４２が取り出され、処理装置の
メモリ上に保持される。Ｉピクチャはその自身の色パレ
ット情報４２に基づいて各画素のＲＧＢ値の復元が順次
行われ、それがフレームバッファに蓄積される。そし
て、１枚のフレームの処理が完了すると、フレームバッ
ファからディスプレイ装置にデータが出力され画像が表
示される。一方、再生フレームがＰピクチャであると認
識された場合には、メモリ上に保持された色パレット情
報４２を用いて各画素のＲＧＢ値が決定され、フレーム
バッファに蓄積される。以下、Ｉピクチャと同様にして
画像表示が行われる。

【００７０】以上述べた色圧縮方法によれば、従来各フ
レーム毎に行っていた減色処理をフレームグループ毎に
１回に減少することができるので、計算機の処理負荷を
軽減できるとともに、処理時間が短縮され高速化な色圧
縮処理が実現される。また、色パレット情報４２は、フ
レームグループ毎に１枚生成されるＩピクチャ２６にし
か保持されない。これにより本方式の色圧縮によるデー
タ圧縮方法は、各フレームに色パレット情報を保持する
従来の色圧縮によるデータ圧縮方法に比べて、処理によ
り生成されたフレーム列全体のデータ量が削減され、一
層の高いデータ圧縮効率が実現される。

【００７１】ちなみに、ここで説明した方式はビデオカ
メラから出力されるＲ、Ｇ、Ｂそれぞれ８ビット、合計
２４ビットで出力する動画像信号に対してそのまま適用
されるものであるが、データのビット数は必要に応じて
任意に変えた形態が可能である。

【００７２】なお、現在の計算機は、３２ビット（＝４
バイト）を１ワードという基本的な単位として取り扱っ
て処理を行うものが多い。そこで、上記２４ビット、す
なわち３バイトの動画像データに例えばダミーの１バイ
トを付加してＲＧＢ値全体を１ワードとして、上述した
パレット辞書を探索して行うカラーマッチング処理を行
うこととすれば、処理を行うプログラムの実行命令数を
減少させることができ、一層の処理の高速化を図ること
ができる。例えば、ＶＬＩＷ（Very Long Instruction
Word )タイプのＣＰＵを使用してＲＧＢの２４ビット
（３バイト）にダミーの１バイトを加えた１ワードでカ
ラーマッピング処理を行うことによってさらに処理の高
速化を図ることができる。

【００７３】

【発明の効果】本発明のカラー動画像データ圧縮方法に
よれば、フレーム列がフレームグループに区切られ、各
フレームグループ毎に１つの色パレット情報が生成され
る。そして、フレームグループに属するフレームはすべ
てその１つの色パレット情報に基づいてインデックス化
を行われる。よってカラー動画像データは、フレームグ
ループ毎にしか色パレット情報の生成を行われないの
で、処理負荷が軽減され、処理の高速化が図られるとい
う効果が得られる。

【００７４】蓄積された動画像データに適用される本発
明のカラー動画像データ圧縮方法によれば、色圧縮処理
がフレームグループに含まれる動画像データをひとまと
まりの対象として行われる。これにより、フレームグル
ープに含まれる全フレームのデータに基づいてそれらに
共通の１つの色パレット情報が生成されるので、当該フ
レームグループ内の各フレームについて精度のよいパレ
ッタイズが行われるという効果が得られる。

【００７５】蓄積された動画像データに適用される本発
明のカラー動画像データ圧縮方法によれば、フレームグ
ループに含まれる複数のフレームを２次元的に配列して
得られる仮想的な１つの画像を対象として前記色圧縮が
行われる。これにより、従来１つのフレームに適用して
いた色圧縮処理を、その処理対象となる画像サイズを変
更するだけで使用することができ処理が簡単に実現でき
るという効果が得られる。画像データである配列データ
のサイズが大きくなることで、処理の効率化、高速化が
図られるという効果が得られる。

【００７６】リアルタイムで得られる動画像データに適
用される本発明のカラー動画像データ圧縮方法によれ
ば、色圧縮が各フレームグループに含まれる先頭の前記
フレームを対象として行われる。これにより、リアルタ
イムで得られる動画像データのうち未だ得られていない
フレームの入力を待つことなく、まさに入力されたフレ
ームから順次、色圧縮処理することができる。つまり、
処理をデータの時系列的流れに従って処理できるので、
処理が簡単であるという効果が得られ、さらにこれによ
り処理を行うためにフレームの蓄積を行う必要がないの
で、処理を実行する計算機のメモリや記憶装置等のリソ
ースの所要量を抑制できるという効果も得られる。

【００７７】リアルタイムで得られる動画像データに適
用される本発明のカラー動画像データ圧縮方法によれ
ば、色パレット情報に基づいて各インデックス毎にこれ
に対応する選択色データを包含する割当色データ範囲を
定め、インデックス化は各画素の色データが包含される
割当色データ範囲を選択するステップと、選択された割
当色データ範囲に対応するインデックスにより画素の色
データを置き換えるステップとを含んで行われる。これ
により、動画像データのフレーム間での強い相関の下で
も生じるフレームデータの揺らぎに強い色圧縮処理によ
る動画像データ圧縮が実現される効果がある。

【００７８】リアルタイムで得られる動画像データに適
用される本発明のカラー動画像データ圧縮方法によれ
ば、割当色データ範囲が、それに対応付けられる選択色
データと所定上位桁数が同一となる数値の最大値と最小
値とに基づいてその上限・下限を定義される。これによ
り、計算機を用いた処理が容易となり、特に実行命令数
が抑制され処理速度が向上する効果が得られる。

【００７９】本発明に係るカラー動画像データ圧縮方法
によれば、各フレームグループの色パレット情報がフレ
ームグループに含まれる１つのフレームに対応したフレ
ームデータのみに内蔵される。これにより、圧縮された
カラー動画像データは、フレームグループ毎に１つしか
色パレット情報を有さないので、データ圧縮率が向上す
るという効果が得られる。

【００８０】本発明に係るカラー動画像データ圧縮方法
によれば、各フレームグループの色パレット情報がフレ
ームグループに含まれる先頭のフレームに対応したフレ
ームデータに内蔵される。これにより、生成された圧縮
動画像データをその先頭からリアルタイムで再生するこ
とができる。つまり、処理をデータの時系列的流れに従
って処理できるので、処理が簡単であるという効果が得
られ、さらにこれによりデータを蓄積する必要が生じな
いので、処理を実行する計算機のメモリや記憶装置等の
リソースの所要量を抑制できるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 蓄積されたカラー動画像データに適用される
本発明の第１の実施の形態である色圧縮の方法を説明す
るための模式図である。

【図２】 本発明の第２の実施の形態であって、リアル
タイムで得られるカラー動画像データに適用される色圧
縮の方法を説明するための模式図である。

【図３】 本発明の第３の実施の形態であって、リアル
タイムで得られるカラー動画像データに適用されるもう
一つの色圧縮の方法を説明するための模式図である。

【図４】 パレット辞書の形式の一例を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

２ フレーム列、４，６ 画像、８，２４，４２ 色パ
レット情報、３，１０，２０，３０ フレームグルー
プ、２２ 先頭フレームデータ、２６ Ｉピクチャ、２
８ Ｐピクチャ、４０ 先頭フレーム、４４ パレット
辞書。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カラーの原動画像データに対し色数を限
   定する色圧縮を行いデータ圧縮された圧縮動画像データ
   を生成する方法であって、前記圧縮動画像データは、色
   圧縮により選択された色を表す選択色データと当該選択
   色データを区別するインデックスとの対応関係を定義す
   る色パレット情報を含み、各画素の色データを前記イン
   デックスで置き換えるインデックス化によりデータ量を
   圧縮されるカラー動画像データ圧縮方法において、 原動画像を構成するフレームの列を複数のフレームグル
   ープに区切り、 所定の前記色圧縮の手続に基づいて、前記各フレームグ
   ループ毎に１つの前記色パレット情報を生成し、 前記各フレームグループに含まれる前記各フレームは、
   当該フレームグループに対応する前記色パレット情報に
   基づいて前記インデックス化を行われること、 を特徴とするカラー動画像データ圧縮方法。
2. 【請求項２】 蓄積された前記原動画像データに適用さ
   れる請求項１記載のカラー動画像データ圧縮方法におい
   て、 前記色圧縮は、前記各フレームグループに含まれる前記
   原動画像データをひとまとまりの対象として行われ、当
   該フレームグループに対応する前記色パレット情報が生
   成されることを特徴とするカラー動画像データ圧縮方
   法。
3. 【請求項３】 前記フレームグループに含まれる複数の
   前記フレームを２次元的に配列して得られる仮想的な１
   つの画像を対象として前記色圧縮が行われ、当該フレー
   ムグループに対応する前記色パレット情報が生成される
   ことを特徴とする請求項２記載のカラー動画像データ圧
   縮方法。
4. 【請求項４】 リアルタイムで得られる前記原動画像デ
   ータに適用される請求項１記載のカラー動画像データ圧
   縮方法において、 前記色圧縮は、前記各フレームグループに含まれる先頭
   の前記フレームを対象として行われ、当該フレームグル
   ープに対応する前記色パレット情報が生成されることを
   特徴とするカラー動画像データ圧縮方法。
5. 【請求項５】 前記色パレット情報に基づいて、前記各
   インデックス毎にこれに対応する前記選択色データを包
   含する割当色データ範囲を定め、 前記インデックス化は、 前記各画素の色データが包含される前記割当色データ範
   囲を選択するステップと、 選択された当該割当色データ範囲に対応する前記インデ
   ックスにより、当該画素の色データを置き換えるステッ
   プと、 を含んで行われることを特徴とする請求項４記載のカラ
   ー動画像データ圧縮方法。
6. 【請求項６】 前記割当色データ範囲は、前記インデッ
   クスを介して当該割当色データ範囲に対応付けられる前
   記選択色データと所定上位桁数が同一となる数値の最大
   値と最小値とに基づいてその上限・下限が定義される範
   囲であること、 を特徴とする請求項５記載のカラー動画像データ圧縮方
   法。
7. 【請求項７】 前記各フレームグループの前記色パレッ
   ト情報は、当該フレームグループに含まれる１つの前記
   フレームに対応したフレームデータのみに内蔵されるこ
   とを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに
   記載のカラー動画像データ圧縮方法。
8. 【請求項８】 前記各フレームグループの前記色パレッ
   ト情報は、当該フレームグループに含まれる先頭の前記
   フレームに対応した前記フレームデータに内蔵されるこ
   とを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに
   記載のカラー動画像データ圧縮方法。