Color Quantization and Image Analysis. Quantification Couleur et Analyse d'Image

Color Quantization and Image Analysis

Quantification Couleur et Analyse d'Image

Alain Tremeau Bernard Laget 

Laboratoire Traitementdu Signal et Instrumentation URA 842 Site GIAT Industries 3, rue Javelin Pagnon - BP 505 F-42007 Saint-Étienne cedex01

Page: 
1-29
|
Received: 
N/A
| |
Accepted: 
N/A
| | Citation

OPEN ACCESS

Abstract: 

The aim of this paper is to provide an up-to-date review of the numerous aspects and technics of color quantization used in image analysis. This synthesis is all the more necessary that this field of study is in high expansion . In this article, we also propose several criteria and study parameters linked to visual analysis in order to improve the existing color quantization methods or to define new more accurate methods. 

Résumé

L'objectif de cet article est de faire une synthèse sur les multiples aspects et techniques de quantification couleur développés en analyse d'image . Cette synthèse s'avère d'autant plus nécessaire que cette voix de recherche est en plein essor et que de multiples techniques peuvent être utilisées . Cet article propose également plusieurs critères et paramètres d'étude, fondés sur l'analyse visuelle, afin d'améliorer les méthodes de quantification couleur existantes ou de définir de nouvelles méthodes plus pertinentes. 

Keywords: 

Vectorial quantization, scalar quantization, color spaces, histogram analysis, color descriptors, color pre-quantization, uniform clustering, adaptative clustering, display, image processing.

Mots clés 

Couleur, quantification vectorielle, quantification scalaire, espaces couleur, analyse d'histogramme, couleurs représentatives, pré-quantification couleur, partitionnement uniforme, partitionnement adaptatif, visualisation, renforcement de la qualité image, traitement d'image.

1. Introduction
2. La Quantification Couleur
3. La Quantification Vectorielle
4. La Pré-Quantification
5. Quantification par Partition
6. Quantification et Visualisation
7. Minimisation Deserreurs de Quantification
8. Conclusion
Remerciements
  References

[1] R. Balasubramanian, J.P. Allebach, « A new approach to Palette selection for Color Images )), Journal of Imaging Technology, Vol. 17, N°6, Dec. 1991, pp. 284-297. 

[Ibis] R. Balasubramanian, J.P. Allebach, C.A. Bouman, « Color-image quantization with use of a fast binary splitting technique », J .Opt. Soc. Am. A, Vol. 11, N°11, Nov. 1994, pp. 2777-2786. 

[2] M. Celenk, « A color clustering technique for image segmentation », Computer Vision Graphics, and Image Processing, Vol . 52, 1990, pp. 145-170. 

[3] S.S. Dixit, « Quantization of color images for display/printing on limited color output devices », Comput. & Graphics, Vol. 15, N°4, 1991, pp. 561-567. 

[4] E Fletcher, « A SIMD parallel colour quantization algorithm >>, Computer & Graphics,Vol. 5, N°3, 1991, pp. 365-373. 

[5] R.S. Gentile, J.P. Allebach, E. Wallowit, « Quantization of color images based on uniform color spaces », Journal of Imaging Technology, Vol. 16, N° 1, Feb. 1990, pp. 12-21. 

[6] R. Gershon, « Aspects of Perception and Computation in Color Vision », Computer Vision Graphics and Image processing, Vol. 32, 1985, pp. 244277. 

[7] N. Goldberg, «Colour image quantization for high resolution graphics display », Image and Vision Computing, Vol. 9, N°, Oct. 1991, pp. 303312. 

[8] R Heckbert, « Color image quantization for frame buffer display >>, Computer Graphics, Vol. 16, N°3, July 1982, pp. 297-307. 

[9] J.F. Jarvis, C.N. Judice, W.H. Ninke, « A survey of techniques for the display of continuous tone pictures on Bilevel displays », Computer Graphics and Image Processing,Vol.4, 1976, pp. 13-40. 

[10] Y.W. Lim, S.U. Lee, « On the color image segmentation algorithm based on the thresholding and the fuzzy c-means techniques », Pattern recognition, Vol. 3, 1992, pp. 935-952. 

[11] Y. Linde, A. Buzo, R. Gray, « An algorithm for vector quantizer design », IEEETrans. Commun., Vol. COM-28, Not, Jan. 1980, pp. 84-95. 

[12] Q.T. Luong, « Lacouleuren vision par ordinateur : unerevue », Traitement du Signal, Vol. 8, Not, pp. 3-34. 

[13] D.L. Mac Adam, « Visual sensitivities to color differences in daylight », J . Opt. Sc.Am., Vol. 32, N°5, 1942, pp. 247-274. 

[14] D.L. Mac Adam, « Uniform color scales », J.Opt.Sc.Am.64,1974, pp. 16911702. 

[15] R. Ohlander, K. Price, D.R. Reddy, « Picture segmentation using a recursive region splitting method », Comput . Graphics Image Process. 8, 1978, pp. 3.13-333. 

[16] Y. Ohta, T. Kanade and T. Sakai, « Color Information for Region Segmentation », Computer Graphics And Image Processing, Vol. 13, 1980, pp. 222241. 

[17] M.T. Orchard, C.A. Bouman, « Color quantization of Images », IEEE Tranactions on signal processing,Vol. 39, N'12, Dec. 1991, pp. 2677-2690. 

[18] M.H. Savoji, R.E. Burge, « Note : on differents methods based on the Karhunen-Loeve Expansion and used in Image Analysis », Computer Vision Graphics and Image Processing, Vol. 29, 1985, pp. 259-269. 

[19] S. Tominoga, « Color classification of natural color images », COLOR research and application, Vol. 17, N°4, 1992, pp. 230-239.

[20] S.J. Wan, E Prusinkiewicz, S.K.M. Wong, « An algorithm for multidimensional data clustering »,ACM Transactions on Mathematical Software, Vol. 14, N°2, 1988, pp. 135-162. 

[21] S.J. Wan, E Prusinkiewicz, S.K.M. Wong, « Variance-Based color image quantization for frame buffer display », COLOR Research andApplications, Vol. 15, No.1, Feb. 1990, pp. 52-58. 

[22] T. Watanabe, « A fast algorithm for Color image quantization using only 256 Colors », Systems and Computers in Japan, Vol . 19, N'3, 1988, pp. 64-72. 

[23] W.D. Wright, « The sensitivity of the eye to small colour differences », Proc. Phys.Soc.,Vol. 53, Part 2, N°296, 1941, pp. 93-112. 

[24] X. Wit, « Color quantization by dynamic programming and principal analysis »,ACM Transactions on Graphics, Vol. 11,N°4, 1992, pp. 334-372. 

[25] G. Wyszecki and G.H. Fielder, « New color-matching ellipses », J . Opt. Sc. Am.,Vol. 61, N°9,Sept. 1971, pp. 1135-1152. 

[26] C.A. Bouman and M.T. Orchard, « Color image display with a limited palette size»,Proc.SPIEConference on Visual Communications and Image Processing,vol. 1199, 1989, pp. 522-533. 

[27] G. Braudaway, « A procedure for optimum choice of a small number of colors from a large color palette for color imaging », Electronic Imaging '86, Nov. 1986, pp. 75-79. 

[28] G. Brossier, «Grandes ou petites distances : deleurimportance respective en analyse des données », XXVème Journées de Statistique, 1993, session 24 [128]. 

[29] N. Chaddha, W.C. Tan, T.H.Y . Meng, « Color quantization of images based on human vision perception », ICASSP-94, IEEE Proceedings-I, Vol. 5, 1994, pp. 89-92. 

[30] Y.S. Feng, N.M Nasrabadi, « Dynamic address-vector quantization of RGB colour images », IEEE Proceedings-I,Vol. 138, N°4, 1991, pp. 225-231. 

[31] R.W . Floyd,L. Steinberg, « Anadaptativealgorithm for spatial gray scale », SID. 75, Int. Symp. Dig. Tech. Papers, Vol . 36, 1975. 

[32] J. Friedman, J. Bentley, R. Finkel, « An algorithm for finding best matches in logarithmic expected time », ACM Trans. Math. Software, Vol. 3, Sept. 1997, pp. 209-226. 

[33] G.Houle, E. Dubois, « Quantization of color images for display on graphics terminals », Proc. IEEE,Global Telecom. Conf., GLOBE-COM' 86, 1986, pp. 1138-1142. 

[34] R.C. Jain and W.K. Pratt, « Color image quantization », Natl. Telecomm. Conf. 1972 record, IEEE 72 : cho 60 1-5-NTSC (1972). 

[35] S. Karunasekera, N.G. Kingsbury, « A distortion measure for image artifacts based on human visual sensitivity », ICASSP-94, IEEE Proceedings I, Vol. 5, 1994, pp. 117-120. 

[36] D.E. Knuth, « Digital halftones by dot diffusion », ACM Transactions on Graphics,Vol. 6, N°4, 1987, pp. 245-273. 

[37] B.J. Kurz, « Optimal color quantization for color displays », Proc. IEEE, Conff on Computer Vision and Pattern Recognition, 1983, pp. 217-224. 

[38] IS. Liu, L.W. Chang, « Greedy tree growing for color image quantization », ICASSP-94, IEEE Proceedings-I, Vol . 5, 1994, pp. 97-100. 

[39] S.P. Lloyd, « Least squares quantization in PCM's », IEEE Trans., 1982, IT-28, pp. 129-137. 

[40] C.L. Novak, S.A. Shafer, « Anatomy of a color histogram », IEEE proceedings, Vol. 3, 1992, pp. 599-605. 

[41] A. Tremeau, M. Calonnier, B. Laget, « Évaluation of color quantization errors», SID EuroDisplay'93, 13th International Display Research Conference, VIQ-P5, 1993, pp. 423-426. 

[42] A. Tremeau, M. Calonnier, B. Laget, « Color quantization error in terms of perceived image quality », ICASSP-94, IEEE Proceedings-I,Vol.5, 1994, pp. 93-96. 

[43] A. Tremeau, M. Calonnier, B. Laget, « Color image understanding through a perceptual approach », Proceedings 6ECS 1993, ActaStereologica,Vol. 13, N° 1, 1994, pp. 191-196.

[44] A. Tremeau, B. Laget, «Recherchedel'information pertinente dans l'analyse de l'espace couleur : application àl'analyse d'image couleur »,XXVIème journéesde statistique, 1994, pp. 573-576. 

[45] A. Tremeau, B. Laget, «Analysis of local spatiocolor information in accordance with visual perception », IVth STERMAT'94, Poland october 1994, à paraitredansActaStereologica. 

[46] P.W.Wong, « Error diffusion with dynamically adjusted kernel », ICASSP94, IEEE Proceedings-I, Vol. 5, 1994, pp. 113-116. 

[47] A. Zaccarin, L. Bede, « A novel approach for coding color quantized images », IEEE Transactions on Image Processing, Vol. 2, N°4, 1993, pp. 442-453. 

[48] F. Bumbaca, « A real time colour computer vision system », M.A.Sc. thesis, University of Toronto, April 1985. 

[49] O. Faugeras, « Digital Color Image Processing and psychophysics within the framework of a human Visual model », Phd dissertation, University of Utah, June 1976. 

[50] R. Gershon, « The use of color in computational Vision »,Phd dissertation, University of Toronto, Department of Computer Science,1987. 

[51] A. Leger, « Introduction à la quantification vectorielle des images fixes », thèsede l'Université deRennesI, 1987. 

[52] I.A. Ocadiz Luna, « Analyse en composantes principales d'une image couleur», thèsede l'université deGrenoble, 1985. 

[53] R. Ohlander, « Analysis of Natural scenes », Ph. D. thesis, Department of Computer Science, Carnegie-Mellon University, 1975 . 

[54] A. Tremeau, « Contribution des modèlesde la perceptionvisuelleàl'analyse d'image couleur », thèsedel'Universitéde Saint-Étienne, Oct. 1993. 

[55] G.A. Agoston, Color theory and its application in Art and Design, vol. 19, second edition, 1987, Springer-Verlag. 

[56] M. Coster, J.L. Chermant,Précisd'analyse d'image, CNRS,Paris, 1985, 2nd ed. 

[57] E. Diday, J.Lemaire,J. Pouget, F. Testu,Éléments d'analysededonnées,Ed. DUNOD, 1982. 

[58] R. Hall,Illumination and color in Computer Generated Imagery, SpringerVerlag, Springer series in Optical sciences, 1988, New York.

[59] P. Kowaliski,Vision etmesure de la couleur, Masson, Paris, 1978, 2nd ed. 1990, F. Viénot et R. Sève. 

[60] M.D. Levine, Vision in Man and Machine, McGraw-Hill Book Company, 1985. 

[61] D.L. MacAdam, Color measurement, Theme and Variations, SpringerVerlag, Berlin, Heidelberg 1981 (2nd ed. 1985). 

[62] D. Marr, Vsion:a computational investigation into the human representation and processing of visual information, W.H. Freeman and Company, San Francisco, 1982. 

[63] D.F. Rogers,Procedural elements for Computer Graphics, 1985 McGrawHill, New York, French Ed. 1988 McGraw-Hill, Paris. 

[64] G. Wyszecki, and W.S. Stiles, Color science : Concept and Methods quantitative data and formulaes, Wiley, New York, 1967, 2nd ed 1982.