DE10046463A1 - Method for coding a colour image converts into binary image extracts while extracting the image outlines in these binary extracts and storing them as vectors that describe shapes. - Google Patents
Method for coding a colour image converts into binary image extracts while extracting the image outlines in these binary extracts and storing them as vectors that describe shapes.Info
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Codierung eines Farbbildes.The invention relates to a method for coding a color image.
Durch die DE 41 35 881 ist ein derartiges Verfahren bekannt geworden.Such a method has become known from DE 41 35 881.
Beschrieben wird ein Verfahren zur Extraktion von Konturen von Objekten, wobei ein von einem Aufnahmesystem, wie z. B. Videokamera, Ultraschall, Infrarot, Radiographie oder dergleichen geliefertes Bildsignal in ein binäres Signal transformiert wird, das auf einem Monitor das Objekt und den Hintergrund schwarz und weiß darstellt, wonach durch Schwarzweißprüfung der Bildpunkte in jeder Zeile die Kontur des Objektes durch Erkennen der die Konturkante des Objektes wiedergebenden Bildpunkte extrahiert und deren Koordinatenwerte weitergegeben werden, wobei bei der Schwarzweißprüfung der Bildpunkte zugleich jeder der die Konturkante des Objektes wiedergebende Bildpunkt mit mindestens einem benachbarten, ebenfalls die Konturkante des Objektes wiedergebenden Bildpunkt zur Ermittlung der Richtung des dazwischen verlaufenden Kantenabschnittes verknüpft wird und jeder Endpunkt des ermittelten Kantenabschnittes zugleich den Anfangspunkt des nachfolgenden Kantenabschnittes bildet.A method for extracting contours of objects is described, wherein one of a recording system such. B. video camera, ultrasound, Infrared, radiography or the like supplied image signal into a binary Signal is transformed, the object and the on a monitor Background represents black and white, after which by black and white check of the pixels in each line the contour of the object by recognizing the Contour edge of the object reproducing pixels extracted and their Coordinate values are passed on, with the black and white test the image points at the same time each that represent the contour edge of the object Pixel with at least one adjacent, also the contour edge of the Object rendering pixel to determine the direction of the intermediate edge section is linked and each End point of the edge section determined is also the start point of the subsequent edge section forms.
Am Empfangscomputer wird die reduzierte Datenfolge wieder in ein aus Flächen bestehendes digitales Bild zusammengesetzt. Durch die hohe Komprimierung ist es möglich, mehrere Bewegtbildfolgen parallel im Internet mit 64 Kbit/s zu übertragen. Die Auflösung der Farbbilder in Flächenbilder, läßt ein Vergleichen der einzelnen Flächen von zwei Bildern und damit eine Erkennung zu. At the receiving computer, the reduced data sequence is switched off again Composed of surfaces of existing digital image. Due to the high Compression makes it possible to have several moving picture sequences in parallel on the Internet to be transmitted at 64 Kbit / s. The resolution of the color images in area images lets a comparison of the individual areas of two pictures and thus one Detection too.
In einem weiteren Stand der Technik "Anwendungen VDI Fortschritt-Berichte, Reihe 20, Nr. 921993" wird ein modulares Konzept sowie eine Methodik zur wissensbasierten Erkennung komplexer Objekte CAQ beschrieben.In another state of the art "Applications VDI progress reports, Row 20, No. 921993 "is a modular concept and a methodology for knowledge-based detection of complex CAQ objects.
Nachteilig ist festzustellen, daß die bekannten Verfahren die digitalen Bilder unabhängig vom Bildinhalt bzw. der inhaltlichen Relevanz für den Betrachter komprimieren.It is disadvantageous to note that the known methods are the digital images regardless of the image content or the content relevance for the viewer compress.
Beispiele derartiger Komprimierungsverfahren sind das JPEG-Verfahren, das MPEG- sowie das Wavelet-Verfahren. Diese Komprimierungsverfahren lassen bei einer Internetübertragung mit 64 Kbit/s lediglich die Übertragung einer einzelnen Bewegtbildabfolge zu. Eine Erkennung bzw. der Vergleich von Bildinformationen ist nicht bzw. nur mit starken Einschränkungen möglich.Examples of such compression methods are the JPEG method, the MPEG and the Wavelet process. Let these compression methods with an Internet transmission with 64 Kbit / s only the transmission of one individual moving picture sequence. A detection or comparison of Image information is not possible or only possible with severe restrictions.
Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, den Stand der Technik dahingehend weiterzubilden, daß eine Verbesserung bei der Bewegtbildabfolge, insbesondere bei Übertragungen im Internet, gegeben ist.The aim of the subject matter of the invention is to state of the art to further develop that an improvement in the moving picture sequence, in particular for transmissions on the Internet.
Dieses Ziel wird erreicht durch ein Verfahren zur Codierung eines Farbbildes durch Umwandlung in binäre Bildauszüge, Extraktion der Bildkonturen in diesen Binärauszügen und Speicherung derselben als formbeschreibende Vektoren.This goal is achieved by a method for coding a color image through conversion into binary image extracts, extraction of the image contours in these Binary extracts and storage of the same as shape-describing vectors.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Advantageous developments of the subject matter of the invention See subclaims.
Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand erläutert:The subject matter of the invention is explained below:
Zur Umwandlung eines Farbbildes in binäre Bildauszüge können z. B. folgende
Verfahren angewandt werden:
To convert a color image into binary image excerpts, e.g. B. The following procedures are used:
- a) Erzeugung von separaten Binärbildern für jede im Bild enthaltene Farbe. Nach einer Farbreduktion auf z. B. 64 Farben entstehen somit 64 separate Binärauszüge.a) Generation of separate binary images for each color contained in the image. To a color reduction to e.g. B. 64 colors result in 64 separate binary separations.
- b) Erzeugung von Binärbildern durch geänderten logischen Aufbau des Bildspeichers. Hierzu werden alle niederwertigsten Bits der Farbbildpunkte in eine Bitmaske eingeordnet, alle zweitniederwertigsten in einer weiteren Bitmaske und so fort. Diese Organisation des Graphikspeichers nennt man planar bzw. bitplane orientiert. Somit werden z. B. bei 64 Farben (= 6 Bit Farbtiefe) 6 separate Bitmasken (Fig. 2-7) erzeugt (bei 256 Farben 8 Bitplanes). Zur Rekonstruktion der Farbe sind somit alle Bitplanes nötig. Diese Methode ist der Ersten vorzuziehen da sie, bei gleicher Anzahl Farben, weniger Binärauszüge erzeugt. Ein Nachteil dieser Methode ist ein stark verrauschter Bildeindruck in den niederwertigsten Binärauszügen durch in realem Bildmaterial häufig vorkommende, sanfte, Farbübergänge (z. B. durch Unschärfe). Diesen Umstand kann man mildern, indem man niederwertigere Binärbilder durch eine exklusiv-oder Operation mit ihren nächsten höherwertigeren Nachbarn ersetzt. Dies führt zu weniger Bitwechseln in Farbübergängen und kann vor einer Dekodierung (Fig. 9) durch eine ebensolche exklusiv-oder Verknüpfung zurückgewandelt werden.b) Generation of binary images by changing the logical structure of the image memory. For this purpose, all the least significant bits of the color image points are arranged in a bit mask, all second least significant bits in a further bit mask and so on. This organization of the graphics memory is called planar or bitplane oriented. Thus, e.g. B. with 64 colors (= 6 bit color depth) 6 separate bit masks ( Fig. 2-7) generated (with 256 colors 8 bit plans). All bitplanes are therefore required to reconstruct the color. This method is preferable to the first because it produces fewer binary separations with the same number of colors. A disadvantage of this method is a very noisy image impression in the least significant binary extracts due to smooth, often occurring color transitions (e.g. due to blurring) in real image material. This can be mitigated by replacing lower-order binary images with an exclusive or operation with their next higher-order neighbors. This leads to fewer bit changes in color transitions and can be converted back before decoding ( FIG. 9) by means of such an exclusive or link.
Die in Schritt 1 erzeugten Binärbilder werden einer Konturerkennung unterworfen. Ergebnis dieser Konturerkennung sind zu geschlossenen Polygonen gruppierte Bildkoordinaten (Siehe auch Deutsches Patent "Kantenextraktion", Nr. 41 35 881)The binary images generated in step 1 are subjected to a contour detection. The result of this contour recognition is grouped into closed polygons Image coordinates (see also German patent "Edge extraction", No. 41 35 881)
Die in Schritt 2 erzeugten Polygone werden mittels mathematischer Verfahren auf wenige, zur Reproduktion der Konturenform nötige, formbeschreibende Daten reduziert. The polygons generated in step 2 are based on mathematical methods Few, descriptive data necessary for the reproduction of the contour shape reduced.
Die in Schritt 3 erzeugten formbeschreibenden Daten können zusammen mit weiteren Angaben, wie z. B. Farbtabellen und Informationen zur Unterscheidung der zu reproduzierenden Binärbilder in einen gemeinsamen Datenstrom geleitet, und zur Übermittlung von Bilddaten genutzt werden.The form describing data generated in step 3 can be used together with further details, such as B. Color tables and information for differentiation the binary images to be reproduced are passed into a common data stream, and be used to transmit image data.
In der empfangenden Gegenstelle werden diese Polygone in ihre entsprechenden Binärbilder gezeichnet und danach aus diesen Binärbildern das darzustellende Farbbild rekonstruiert.In the receiving remote station, these polygons are converted into their corresponding ones Binary images are drawn and then the binary images to be displayed Reconstructed color image.
Die Übermittlung von formbeschreibenden Daten ermöglicht einerseits eine sehr starke Datenreduktion und andererseits eine computergestützte Erkennung von Bildinhalten durch z. B. ein adaptives Strukturerkennungssystem.The transmission of form-describing data on the one hand enables a very strong data reduction and on the other hand computer-aided detection of Image content by e.g. B. an adaptive structure recognition system.
Binärauszüge sind Bilder, deren Bildelemente (Pixel) nur zwei Zustände annehmen können (0 oder 1, an oder aus, bzw. weiß oder schwarz). Im Arbeitsspeicher eines Computers entspricht dies einem Bit pro Bildpunkt. In jedem Byte kann somit die Bildinformation für 8 Bildpunkte (1 Byte = 8 Bit) abgelegt werden.Binary extracts are images whose picture elements (pixels) only assume two states can (0 or 1, on or off, or white or black). In memory one Computers this corresponds to one bit per pixel. The Image information for 8 pixels (1 byte = 8 bits) can be stored.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in der Zeichnung dargestellt. In den 9 Figuren werden die erfindungsgemäßen Schritte abgebildet.The method according to the invention is shown in the drawing. In the 9th The steps according to the invention are depicted in figures.
Mit Fig. 1 wird ein Verfahren beschrieben, durch welches ein Farbbild durch Umwandlung in binäre Bildauszüge codiert wird, wobei durch Extraktion der Bildkonturen und deren Speicherung als formbeschreibende Vektoren eine spätere Rückwandlung (Fig. 9) in ein durch Koordinaten beschriebenes, aus Flächen zusammengesetztes Farbbild ermöglicht wird, das auch eine computergestützte Wiedererkennung gleicher Formen, Flächen und Volumina zuläßt. With Fig. 1, a method is described by which a color image is encoded by conversion into binary image separations, wherein by extraction of the image contours and storing them as shape descriptive vectors subsequent reconversion (Fig. 9) in a described by coordinates, composed of surfaces Color is enabled, which also allows computer-aided recognition of the same shapes, areas and volumes.
Gemäß Fig. 2 bis 7 wird das Farbbild gemäß Fig. 1 in mehrere schwarzweiße binäre Fläche umgewandelt.According to FIGS. 2 to 7, the color image according to FIG. 1 is converted into several black and white binary areas.
Gemäß Fig. 8 werden die erzeugten binären Bildauszüge einer Konturerkennung unterworfen und zu in geschlossenen Polygonen gruppierte Bildkoordinaten umgewandelt.According to FIG. 8, the generated binary image extracts are subjected to a contour recognition and converted into image coordinates grouped in closed polygons.
Gemäß Fig. 9 werden die gespeicherten Konturformen wieder zu einem aus Flächen bestehenden Farbbild (Fig. 1) zusammengesetzt.According to FIG. 9, the stored contour shapes are put together again to form a color image consisting of areas ( FIG. 1).
Die Bildelemente eines Farbbildes können je nach gewählter Farbtiefe mehrere Zustände annehmen. Zur digitalen Ablage von Farbbildern in einem Computerspeicher gibt es zahlreiche Möglichkeiten wie z. B. die gepackte (chunky) Methode und die Bitmasken (planare) Methode.Depending on the selected color depth, the picture elements of a color image can have several Accept states. For digital storage of color images in one Computer memory there are numerous options such. B. the packed (chunky) Method and the bitmask (planar) method.
Die gepackte Darstellung ist die momentan gebräuchlichste Methode. Hier werden (im Falle von 8 Bit Farbtiefe) pro Bildpunkt ein Byte (1 Byte = 8 Bit) belegt. Alle zur Darstellung eines Bildpunktes benötigten Farbinformationen sind in einer Speicherstelle gepackt.The packed representation is the most common method at the moment. Be here (in the case of 8 bit color depth) one byte (1 byte = 8 bit) is occupied per pixel. All for Representation of a pixel required color information is in one Storage location packed.
Die planare Methode organisiert den Graphikspeicher in mehreren "Bitplanes". Für jedes Bit eines zu beschreibenden Bildpunktes existiert eine zugehörige Bitplane. Im oben genannten Beispiel von 8 Bit Farbtiefe entspricht dies 8 Bitplanes. Der erste Bildpunkt in einem Bild wird somit repräsentiert durch die Kombination des ersten Bits der ersten Speicherstelle jeder Bitplane.The planar method organizes the graphics memory in several "bitplanes". For each bit of a pixel to be written there is an associated one Bitplane. In the above example of 8-bit color depth, this corresponds to 8 Bitplanes. The first pixel in an image is thus represented by the Combination of the first bit of the first memory location of each bitplane.
Zur Darstellung von Vollfarbbildern werden üblicherweise 24 Bit Farbtiefe verwendet. Die 24 Bit eines Farbbildes sind aufgeteilt in die 3 Farbkanäle Rot, Grün und Blau mit je 8 Bit Tiefe. Da aus Gründen der Verarbeitungsgeschwindigkeit nicht alle 24 Binärmasken verarbeitet werden können, kann eine reduzierte Farbdarstellung verwendet werden. 24-bit color depth is usually used to display full-color images used. The 24 bits of a color image are divided into the 3 color channels red, Green and blue, each 8 bits deep. Because for the sake of Processing speed not all 24 binary masks can be processed reduced color display can be used.
Im folgenden soll nun von der Verwendung von 2 Bit pro Farbkanal ausgegangenIn the following, the use of 2 bits per color channel is assumed
werden. Dies ermöglicht die Darstellung von 26 = 64 Farben. Eine einfache Farbreduzierung ist durch einfache Quantisierung des Farbraums möglich. Hierzu werden lediglich die 2 obersten Bits eines jeden Farbkanals genutzt. Dies führt jedoch zu Farbfehlern, da die Information über die exakte Farbnuance in den niedrigeren Bits liegt. Zum Ausgleich dieser Farbungenauigkeiten kann eine Farbtabelle verwendet werden. Als unterstützende Datenstruktur kann ein dreidimensionales Feld der Größe 4 × 4 × 4 mit je einem Eintrag für jeden der 3 Farbkanäle verwendet werden. Jede der drei Dimensionen repräsentiert einen Farbkanal und wird mit den 2 verwendeten Bits pro Kanal adressiert. Nun werden für jeden Eintrag dieses Würfels der Mittelwert aller in dieses Intervall gehörenden Bildfarben gebildet. Hierzu wird für jeden Bildpunkt die Farbe ermittelt, der Index zur Adressierung des dreidimensionalen Felds errechnet. Dies kann durch einfache Kombination der 3 × 2 Bits geschehen. Nun wird der Qriginalfarbwert auf den Eintrag im Würfel addiert und ein eintragsspezifischer Zähler um eins erhöht. Nach Abarbeitung des gesamten Bildes können nun die Farbeinträge im Würfel durch den eintragsspezifischen Zähler geteilt werden, um den Mittelwert zu erhalten. Der Würfel enthält danach die Farbtabelle. Diese Farbpalette ist nach Grundfarbtönen sortiert und die obersten 2 Bit sind durch die Position des Eintrags in der Palette vorgegeben.become. This enables the display of 2 6 = 64 colors. A simple color reduction is possible by simply quantizing the color space. For this, only the 2 top bits of each color channel are used. However, this leads to color errors, since the information about the exact shade is in the lower bits. A color table can be used to compensate for these color inaccuracies. A three-dimensional field of size 4 × 4 × 4 with one entry for each of the 3 color channels can be used as a supporting data structure. Each of the three dimensions represents a color channel and is addressed with the 2 bits used per channel. Now the average of all image colors belonging to this interval are formed for each entry of this cube. For this purpose, the color is determined for each pixel, and the index for addressing the three-dimensional field is calculated. This can be done by simply combining the 3 × 2 bits. Now the original color value is added to the entry in the cube and an entry-specific counter is increased by one. After processing the entire image, the color entries in the cube can now be divided by the entry-specific counter in order to obtain the average. The cube then contains the color table. This color palette is sorted by basic colors and the top 2 bits are specified by the position of the entry in the palette.
Claims (7)
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| US5621819A (en) * | 1994-04-22 | 1997-04-15 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Multidimensional multi-valued color image compression and decompression method |
-
2000
- 2000-09-19 DE DE10046463A patent/DE10046463A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5621819A (en) * | 1994-04-22 | 1997-04-15 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Multidimensional multi-valued color image compression and decompression method |
Non-Patent Citations (2)
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