DE3537118A1

DE3537118A1 - Method for the redundancy-reducing encoding of images

Info

Publication number: DE3537118A1
Application number: DE19853537118
Authority: DE
Inventors: D Prof Dr Meyer-Ebrecht
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1985-10-18
Filing date: 1985-10-18
Publication date: 1987-04-23

Abstract

From the images to be encoded, the equidensity lines are first formed, that is to say the lines which represent the boundaries between image areas of pixels having in each case the same grey scale value. These lines, which represent closed curves, are then preferably converted into Fourier descriptors in familiar manner. This results in a very great reduction in the amount of data for the description of an image.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum redundanz vermindernden Kodieren von Bildern aus Bildpunkten mit mindestens zwei unterschiedlichen Grauwerten durch Ermittlung von kodierten Werten, die das Bild daten komprimiert darstellen.The invention relates to a method for redundancy reducing coding of images from pixels with at least two different gray values Determination of coded values that data the image represent compressed.

Es ist häufig erforderlich, daß Bilder übertragen und/oder gespeichert werden sollen. Dafür werden die Bilder üblicherweise zunächst in eine zweidimensionale Matrix einzelner Bildpunkte zerlegt, deren Grau- und/oder Farb werte insbesondere für die Speicherung binär kodiert werden können. Auf diese Weise entstehen sehr große Daten mengen, denn für ein Bild von Fernsehqualität sind allein 2 bis 4 MBit erforderlich. Diese Datenmenge entspricht jedoch fast nie dem tatsächlichen Informationsgehalt des Bildes, der oft um Größenordnungen darunter liegt.It is often necessary for images to be transferred and / or should be saved. For that the pictures usually first in a two-dimensional matrix disassembled individual pixels, their gray and / or color values are binary coded especially for storage can be. This creates very large data quantities, because for a picture of television quality are alone 2 to 4 Mbit required. This amount of data corresponds however almost never the actual information content of the Image that is often orders of magnitude below.

Es wurden bereits eine Anzahl von Verfahren zur Reduktion der Daten für die Speicherung oder Übertragung von Bildern entwickelt. Besonders wirksam sind dabei Differenz kodierungen oder Transformationskodierungen. Auch diese ergeben jedoch häufig eine unnötig große Datenmenge, die größer ist als für die Darstellung des Bildes erforder lich, und es wird dabei oft auch zu wenig die tatsächliche Struktur des zu kodierenden Bildes berücksichtigt.A number of reduction methods have already been implemented the data for storing or transferring images developed. Differences are particularly effective encodings or transformation encodings. This too however, often result in an unnecessarily large amount of data, the is larger than required to display the image Lich, and the actual is often too little Structure of the image to be encoded is taken into account.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum redundanz vermindernden Kodieren von Bildern anzugeben, mit dem eine besonders hohe Datenkompression erzielbar ist. The object of the invention is a method for redundancy to indicate reducing coding of images with the one particularly high data compression can be achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Grenzen zwischen Bildbereichen aus Bildpunkten mit jeweils gleichem Grauwert als Linien (Äquidensiten) bestimmt werden,
daß die Linien in an sich bekannter Weise in Koeffi zienten, insbesondere Fourier-Koeffizienten, umgesetzt werden, und
daß aus den Koeffizienten die kodierten Werte bestimmt werden.This object is achieved according to the invention in that the boundaries between image areas are determined from image points with the same gray value as lines (equidensites),
that the lines are converted into coefficients, in particular Fourier coefficients, in a manner known per se, and
that the coded values are determined from the coefficients.

Das zu kodierende Bild wird also in ein sogenanntes Äquidensitenbild zerlegt. Dieses beschreibt den Bildinhalt eindeutig und vollständig, wenn jeder Übergang von einem Grauwert zu einem anderen bei benachbarten Bildpunkten einen Punkt einer Äquidensite ergibt. Jeder Bildpunkt des Bildes läßt sich dann aus dem Äquidensitenbild rekon struieren. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch auf farbige Bilder anwenden, wobei die Äquidensiten dann die Grenzen zwischen Bildbereichen gleichen Farbtons und gleicher Helligkeit bilden.The image to be encoded is therefore a so-called Decomposed equidensite picture. This describes the image content clear and complete when every transition from one Gray value to another at neighboring pixels gives a point on an equid site. Each pixel of the The picture can then be reconstructed from the equidensite picture structure. The method according to the invention can also be used apply to colored images, the equidensites then the boundaries between image areas of the same hue and form the same brightness.

Bei Bildern mit geringem Texturgehalt läßt sich der relevante Bildinhalt auch schon aus einem Äquidensitenbild mit Äqudensiten größeren Abstandes, die also zwischen Bildbereichen liegen, deren Grauwerte um mehrere Stufen unterschiedlich sind, durch Interpolation rekonstruieren. Um bei solchen Bildern eine weitere Datenkompression zu erreichen, ist es zweckmäßig, daß nur von einem Teil der Linien die Koeffizienten bestimmt werden und bei der Rekonstruktion des Bildes die anderen Linien durch Inter polation bestimmt werden. Dies ist allgemein einfacher, als eine Äquidensite zu konstruieren, die in der Mitte zwischen den Grenzen von zwei Bildbereichen liegt, die sich um mehrere Graustufen voneinander unterscheiden. For images with low texture content, the relevant image content even from an equidensite image with equidensites of greater distance, that is between Image areas are located, their gray values by several levels are reconstructed by interpolation. To further compress data on such images achieve, it is appropriate that only part of the Lines the coefficients are determined and at the Reconstruction of the picture the other lines by Inter polation can be determined. This is generally easier to construct as an equid site in the middle lies between the boundaries of two image areas, the differ from each other by several shades of gray.

Äquidensiten sind in jedem Fall geschlossene Linien, und derartige geschlossene Linien können durch Koeffizienten, insbesonderen durch Fourier-Deskriptoren dargestellt werden, wie in der Zeitschrift "IEEE Transactions on Computers", Vol. C-21, No. 3, March 1972, Seiten 269-281 beschrieben ist. Äquidensiten von Bildern mit geringem Texturgehalt haben eine einfache, glatte Form. Diese können durch eine sehr geringe Anzahl von Deskriptoren beschrieben werden, deren Datenmenge weit unter der Daten menge für die Darstellung von Koordinatenpaaren bei koordinatenweiser Beschreibung der Äquidensiten liegt. Darin liegt ein weiterer wesentlicher Faktor der Daten reduktion. Die kodierten Werte können auch die Koeffi zienten bzw. Deskriptoren selbst sein.In any case, equidensites are closed lines, and such closed lines can be determined by coefficients, represented in particular by Fourier descriptors as described in the journal "IEEE Transactions on Computers ", vol. C-21, No. 3, March 1972, pages 269-281 is described. Equidensites of images with little Texture content has a simple, smooth shape. These can by a very small number of descriptors be described, the amount of data far below the data quantity for the display of coordinate pairs coordinate description of the equidensites. This is another important factor in the data reduction. The coded values can also be the Koeffi clients or descriptors themselves.

Detailreiche und texturreiche Bilder führen zu komplexeren Äquidensitenformen und damit zu einer größeren Anzahl einzelner Densiten, zum Teil von sehr geringem Umfang. Diese komplexeren Äquidensitenformen ergeben eine größere Anzahl von Koeffizienten, d.h. Fourier-Deskriptoren. Um bei derartigen Bildern eine wesentliche Datenreduktion zu erreichen, ist eine Weiterbildung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Koeffizienten höherer Ordnung vernachlässigt werden. Auf diese Weise wird das Bild von möglicherweise irrelevanter Textur- oder Detailinformation befreit und eine weitere Reduktion irrelevanter Daten erreicht.Detailed and texture-rich images lead to more complex ones Equidensite forms and thus to a larger number individual densities, some of them very small. These more complex equidensite forms result in a larger one Number of coefficients, i.e. Fourier descriptors. Around with such images a significant data reduction achieve is a further development of the invention characterized in that the higher order coefficients be ignored. In this way the image of possibly irrelevant texture or detail information free and a further reduction of irrelevant data reached.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß es von sich aus adaptiv ist, denn Bilder mit wenig Detail und/oder Texturanteil liefern von vornherein eine geringe Anzahl einzelner Äquidensiten, so daß dadurch bereits eine Datenmenge entsteht, die vom Bildinhalt abhängig ist. Bei der Ermittlung der Koeffizienten bzw. Fourier-Deskriptoren kann dann sehr einfach festgestellt werden, welche Daten menge zur Beschreibung der Äquidensiten notwendig ist, indem alle Fourier-Deskriptoren, die unter einer bestimmten Schwelle liegen, abgeschnitten werden. Durch die Unterdrückung der Fourier-Deskriptoren höherer Ordnung und/oder unterhalb eines bestimmten Schwellwertes und/oder Äquidensiten geringeren Umfangs wird bei der Rekon struktion eine Bildfilterung erreicht. Insgesamt wird durch diese Maßnahmen eine sehr hohe Datenkompression bei der Kodierung von Bildern erreicht.The inventive method has the advantage that it is adaptive because pictures with little detail and / or texture portion provide a small amount from the start Number of individual equidensites, so that already one Amount of data is created that depends on the image content. At the determination of the coefficients or Fourier descriptors it can then be determined very easily which data amount to describe the equidensites is necessary by putting all Fourier descriptors under one certain threshold, be cut off. By the suppression of the higher order Fourier descriptors and / or below a certain threshold value and / or Smaller equidensites will be used in the recon image filtering achieved. Overall will through these measures a very high data compression encoding of images.

Claims

1. A method for the redundancy-reducing coding of images from pixels with at least two different gray values by determining coded values that represent the image in a data-compressed manner, characterized in that the boundaries between image areas are determined from pixels with the same gray value as lines (equidensites) ,
that the lines are converted into coefficients, in particular Fourier coefficients, in a manner known per se, and
that the coded values are determined from the coefficients.

2. The method according to claim 1, characterized in that only part of the lines the coefficients are determined and at the recon struction of the picture the other lines by inter polation can be determined.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the coefficients are higher Order be neglected.