相補型同時最適化理論に基づく限定色画像拡大アルゴリズムの確立

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25540111
• Research Institution: Kyushu Institute of Information Sciences
• Principal Investigator: 麻生 隆史 九州情報大学, 経営情報学部, 教授 (20259683)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 車 炳王己 九州情報大学, 経営情報学部, 教授 (10310004) ; 田向 権 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 准教授 (90432955) ; 久保田 良輔 宇部工業高等専門学校, 制御情報工学科, 准教授 (50432745)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: ソフトコンピューティング / ファジィ推論 / 画像拡大 / 色量子化 / 限定色画像

Outline of Annual Research Achievements

電子ペーパーに代表される新しい表示デバイスの開発では，消費電力や応答速度を最重要視しているため，デバイスの性質上，使用できる色数がフルカラーのディスプレイに比べ著しく制限される．従って，このようなデバイスで表示される画像は限定色画像に制限される．限定色画像は，画像ごとに代表色が列挙されたパレットを持ち，パレットのインデックス値を各画素の値として持つ．限定色画像は，少ない情報量で高い画品質を保てるために，1990年代に広く研究されていたものの，液晶ディスプレイのフルカラー化と計算機の高性能化，並びにHP社のGIF特許問題に伴い，1990年代後半からはほとんど研究されてこなかった．しかし，近年，GIF特許期限が切れたことや，電子ペーパー等の新しい表示デバイスの登場があいまって，表示可能色数の少ない表示デバイスでの使用に耐えうる限定色画像が再び注目を集めている．限定色画像に関する従来研究は，多くの色を少数の代表色で表現するための色量子化法のみに焦点が当てられていた．これでは，表示サイズ（解像度）の異なる種々の端末への対応が不十分であり，サイズの異なるディスプレイでの表示を考えると限定色画像を品質劣化なく拡大する技術が必須となる．
本年度は，「指定された色数による適応的な色量子化」と「量子化された色情報による画像拡大」という一見異なる二つの最適化問題を検証するために，平成26年6月に韓国の釜慶大学校権教授（知的画像処理の専門家）の研究グループと情報交換を行い，有益な議論をすることができた．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度においては，電子ペーパー上で，画質を保ちつつ画像の解像度を実時間で自由に変更可能な「限定色画像向けの新しい画像拡大アルゴリズム」を開発し，具体的には，「指定された色数による適応的な色量子化」と「量子化された色情報による画像拡大」という一見異なる二つの最適化問題を相互に影響を及ぼし合う「相補型同時最適化問題」として統合し，その同時求解アルゴリズムを開発してきた．

Strategy for Future Research Activity

私たちがすでに公表している画像拡大手法に相補型同時最適化理論を組み込み，限定された色において高精度かつ高速なアルゴリズムの開発をシミュレーションし，その検証を行って来たが，さらに汎用性・利便性の高いアルゴリズムを開発していく．
良好な結果となる拡大アルゴリズムの開発に至ってはいないが，様々な見地からアイディアを出した結果，限定色において良好だと考えられる色量子化アルゴリズムが見出された．最適化変数とコスト関数の検証についてより詳細に検討する必要があり，より良好な結果が得られるアルゴリズムの検証を推進する．