JPH05347708A

JPH05347708A - 画像変換装置

Info

Publication number: JPH05347708A
Application number: JP15382792A
Authority: JP
Inventors: Shigeaki Sumiya; 繁明角谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1992-06-12
Filing date: 1992-06-12
Publication date: 1993-12-27

Abstract

(57)【要約】【目的】濃度分布調査のためにわざわざ復号化作業を
行う無駄を減らしつつ、高効率な濃度分布調査および濃
度変換が実現できる画像変換装置を提供する。【構成】周波数データ中の低周波数成分であるＤＣ成
分１０７を対象として、濃度分布調査部１０２が濃度分
布を調査し、その濃度分布調査結果１０８をもとに濃度
変換量決定部１０３が濃度変換量を決定する。濃度変換
部１０５は、濃度変換量決定部１０３の決定結果に従っ
て、ＤＣ成分１０７を濃度変換する。復号化部１０５
は、ＡＣデータ１１１および濃度変換ＤＣ成分データ１
１０から、復号化データ１１２を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、離散的コサイン変換
（以下ＤＣＴまたはＤＣＴ変換とする）等の手法によっ
て周波数データに変換された階調画像データを、復号化
するとともに、出力対象装置に適するように濃度分布変
換する画像変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】階調画像データを出力機器に出力する際
には、画質向上のための濃度変換が広く行われている。

【０００３】例えば、「画像処理ハンドブック」（株式
会社昭晃堂発行）の「１１画像処理の手法（１）前
処理」の章では、原画像の濃度ヒストグラムを調べ、画
像濃度データｚを

【０００４】

【数１】

【０００５】によってｚ’に濃度変換する例が述べられ
ている。この変換により、例えば原画像データがａから
ｂの濃度範囲にあった場合、それがｚ1 からｚk の濃
度範囲のデータになるように変換される。ａ、ｂ、ｚ
1、ｚk の値は、原画像の濃度ヒストグラム、出力装置
の特性等を考慮して、適当な値に決定される。また別の
例としては、図３に示すように、濃度ヒストグラムが平
坦化するような濃度変換を行い、コントラストを強調す
る例等が示されている。

【０００６】また、特開昭６０−１９９２８６号の例で
は、レッド（以下Ｒ）、グリーン（以下Ｇ）、ブルー
（以下Ｂ）の３色成分からなるカラー画像データを扱う
場合に、全色、全画素のついて濃度調査するのではな
く、グリーン成分の一部の画素についてのみ濃度調査
し、それを全体の濃度分布調査の代用とする手法が用い
られている。具体的には、まず０から２５５の値をとる
レッド（以下Ｒ）、グリーン（以下Ｇ）、ブルー（以下
Ｂ）の入力カラー画像データのなかから、Ｇデータにつ
いて、全画素ではなく、１０画素に１画素の割合でサン
プリング調査して求めた輝度分布を全画素の輝度分布の
代わりに用い、累積輝度分布の値が全体の１％のポイン
トをダークポイント（再現される濃度の最高値）ＤＰ、
９９％のポイントをハイライトポイント（再現される濃
度の最低値）ＨＰとし、例えばレッドデータを変換する
場合には、レッドデータをＲ、シアンデータをＣとし
て、

【０００７】

【数２】

【０００８】によって、ＲからＣへの変換、ガンマ補
正、正規化を同時に行う例が述べられている。

【０００９】以上にのべた例ではいずれも、適切な濃度
変換を行うためには、事前の濃度分布調査が必要であ
る。

【００１０】一方、階調画像データは膨大なデータ容量
となるため、圧縮手段により、データ容量を低減した圧
縮画像データを扱う機会が増えている。特に最近、ＤＣ
Ｔなどを用いて空間データを周波数データに変換したの
ちに、データ圧縮する技術が、高画質と高圧縮率を両立
する技術として注目されている。例えば、ＪＰＥＧ（Ｊ
ｏｉｎｔＰｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃＥｘｐｅｒｔ
Ｇｒｏｕｐ）規格の例では、８×８画素を１ブロックと
し、１）２次元ＤＣＴ２）ＤＣＴ係数の適当な精度への量子化３）量子化されたＤＣＴ係数のハフマン符号化以上のような手順により、画質劣化が少なく高効率な圧
縮を行っている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】先に示した従来技術で
は、適切な濃度変換を行うためには、濃度変換を行う前
に、画像全体または、画像データの一部について、濃度
または輝度等の分布の事前調査を行う必要があった。特
開昭６０−１９９２８６号の例では、調査結果をヒスト
グラムや累積度数分布の形にせずとも、ハイライトポイ
ントやダークポイントを直接調べるための方法が述べら
れているが、これらの工程も本発明でいうところの「濃
度分布の事前調査」の一種である。

【００１２】しかしながら、ＪＰＥＧ等の複雑な手法で
画像圧縮されたデータを入力データとする場合、以上の
ような濃度分布の事前調査をおこなうためには、事前調
査のためにも圧縮画像の復号化作業をおこなわなければ
ならない、という問題点が生じる。復号化された画像デ
ータは何十倍もの容量となるのが普通で、事前調査時に
復号化した画像データをすべて記憶しておいて、濃度変
換時に再度それを用いるということは、多くの場合、メ
モリ容量の点で困難である。このため、濃度分布調査時
に一度復号化作業を行っているにもかかわらず、濃度変
換時にも、複雑で時間がかかる復号化作業を再度繰り返
さざるおえず、作業時間、工数が増大するという問題点
があった。

【００１３】また、特開昭６０−１９９２８６号の例の
ように、全画像データについて濃度分布調査をおこなう
のではなく、何％かのデータをサンプリングして調査す
る手法を、ＪＰＥＧ等の圧縮画像データに対して適応す
るケースでは、別の問題点も生じる。例えば、８×８画
素を１ブロックとしてデータ圧縮されている中から１画
素分だけサンプリングしたい場合、サンプリングの際に
も復号化作業が必要となるが、その１画素だけを復号化
する場合でも、８×８＝６４個のＤＣＴデータすべてを
参照して復号化演算処理をしなければならないため、サ
ンプル数を減らした割りには効率が上がらない。

【００１４】また、従来の手法では、濃度変換処理は各
画素毎に行うため、画素数の多い画像データを扱う場合
には、処理量が非常に多くなるという問題点もあった。

【００１５】そこで本発明の目的は、以上のような問題
点を解決するもので、画像データを周波数データの形で
受け取る場合に、２度も復号化作業を行う無駄を減らし
つつ、高効率で適切な濃度分布調査をおこない、的確な
濃度変換が実現でき、しかも濃度変換処理量を大幅に低
減する、画像変換装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の画像変換装置
は、階調画像データを空間周波数成分に変換した周波数
データを入力画像データとする装置であって、前記周波
数データ中の低周波数成分を対象として濃度分布を調査
する濃度分布調査部と、前記濃度分布調査部の調査結果
をもとに濃度変換量を決定する濃度変換量決定部と、前
記低周波成分を前記濃度変換量決定部の決定結果に従っ
て濃度変換し濃度変換低周波成分を得る濃度変換部と、
前記周波数データにおける前記低周波成分を前記濃度変
換低周波成分に置き換えた濃度変換周波数データをもと
に復号化して濃度補正画像データを得る復号化部からな
ることを特徴とする。

【００１７】

【実施例】まず、直交変換による画像データ符号化の原
理について簡単に説明しておく。直交変換による変換符
号化は、標本値を相互に直交する座標系に変換すること
によって、標本値間の相関を除去し、効率的な符号化を
実現するものである。また、周波数成分への変換を行
い、パワーが集中し、かつ視覚特性的にも影響力の大き
い低周波成分に多くのビット数を割り当てて、高周波成
分は少ないビット数で量子化することにより、データ圧
縮性を高める。画像を周波数成分に変換する直交変換に
はアダマール変換や、ＤＣＴ等がある。

【００１８】次に、ＤＣＴとその逆変換について、８×
８画素を１ブロックとして符号化する場合の例を、図４
に基づいて説明しておく。原画像データを８×８画素ず
つのブロックに分け、ブロック単位で変換する。各画素
を１ブロック内での相対位置によって、左上の画素を原
点のゼロ番目のデータとして、右方向にｉ番目、下方向
にｊ番目の画素のデータを、ｆ(ｉ，ｊ) （0≦i＜8，0≦j＜8， i，j は整数）のように表わすとする。左上角の原点データはｆ(０、
０)、右下角のデータはｆ(７、７)となる。この時ＤＣ
Ｔ変換されたデータＦ(ｕ，ｖ) （0≦u＜8，0≦v＜8， u，v は整数）は、

【００１９】

【数３】

【００２０】の様になる。

【００２１】Ｆ(０、０)は、画像ブロックの平均データ
に対応する値を表わし、直流成分の意味でＤＣ係数と呼
ばれる。式３の場合は、実際にはブロック内データの平
均値の８倍となる。他の６３要素は、交流成分を表わ
し、ＡＣ係数とも呼ばれる。式３のｕ，ｖの値が大きい
ほど、高周波の成分となる。データ圧縮を行う場合に
は、自然画においては高周波成分ほど値が小さく、かつ
人間の目にも認識されにくくなることを利用し、高周波
成分の下位ビットを切り捨てて少ないビット数で量子化
する。

【００２２】また、Ｆからｆを求める逆離散コサイン変
換（ＩＤＣＴ）は、

【００２３】

【数４】

【００２４】となる。ただし、式４中のｃ(ｕ)，ｃ(ｖ)
の定義は、式３の場合と同様である。では、以下に、本
発明の画像変換装置の実施例を図に基づいて説明する。
図１は、直交変換としてＤＣＴを用いて、８×８画素を
１ブロックとして符号化された画像データを扱う場合の
本発明の１実施例を示す図である。

【００２５】データ入力部１０１には、直交変換として
ＤＣＴを用いて周波数データに変換された、ＤＣＴ画像
データ１０６が入力される。ＤＣＴ画像データ１０６は
磁気ディスク記憶装置内のファイルや通信回線から直接
得られる場合もあるし、ＪＰＥＧ規格等によって圧縮さ
れたデータの復号化過程で得られる場合もある。データ
入力部１０１は、最初の濃度分布調査工程では、ＤＣＴ
画像データ１０６から、低周波成分として、ＤＣ成分デ
ータ１０７のみを選択し、濃度分布調査部１０２に出力
する。式３では、ＤＣ成分Ｆ(０、０)はブロック内デー
タの平均値の８倍の値になるが、本実施例では、ＤＣ成
分は、原画像データと同じ８ビット、２５６階調に量子
化して出力されるものとする。

【００２６】次に、濃度分布調査部１０２は、ＤＣ成分
データ１０７を対象に、濃度分布調査をおこなう。濃度
分布調査部１０２の詳細については、図２を用いて説明
する。本実施例では、濃度分布調査工程の簡略化のため
に、ＤＣ成分値の分布を、６４区間に分割する。そのた
め、濃度分布調査部１０２は、カウンタ０からカウンタ
６３までの６４個のカウンタ２０２とカウンタ制御部２
０１を持つ。カウンタ制御部２０１は、調査開始前に全
てのカウンタの初期値をゼロにしておく。次に、カウン
タ制御部２０１はＤＣ成分データ１０７の値を読み込
み、その値がｎ×４以上、ｎ×４＋３以下（ｎは０以上
６３以下の整数）の時はカウンタｎの値を１増やす、
というカウント動作を行う。このカウント動作を全ＤＣ
成分データ１０７に対して行うことで、ｎ番目のカウン
タの値が、ＤＣ成分のレベルがｎ×４以上ｎ×４＋
３以下範囲のデータ数を示すようになる。これによ
り、カウンタ２０１内に、下位２ビットを無視して濃度
を６４のエリアに区切った場合の、ＤＣ成分データ１０
７の分布データが得られ、濃度調査結果１０８として、
濃度変換量決定部１０３に出力される。

【００２７】濃度変換量決定部１０３は、濃度分布調査
部１０２から得られた濃度分布調査結果を基に、ＤＣ成
分の最適な濃度変換量を決定する。

【００２８】濃度分布調査結果をもとに、適切な濃度変
換量を決めるには、多くの手法があるが、本実施例で
は、特開昭６０−１９９２８６号の例のように、高濃度
側から数えた累積輝度分布の値が、全体の１％のポイン
トをダークポイント：ＤＰ、９９％のポイントをハイラ
イトポイント：ＨＰとしてその値をもとめ、それを［従
来の技術］で説明した式１に応用することとする。すな
わち、式１でｂ＝ＤＰ、ａ＝ＨＰ、ｚk＝２５５、ｚ1＝０のように定数を割り当て、濃度変換式式５を決定す
る。

【００２９】

【数５】

【００３０】ただしｚ’＜０の場合にはｚ’＝０、ｚ’＞２５５
の場合にはｚ’＝２５５として、変換結果が８ビットの範囲を越えないようにす
る。

【００３１】次に、復号化部１０５は、ＤＣＴ画像デー
タのＤＣ成分として濃度変換ＤＣデータ１１０を、ＡＣ
成分としてＡＣ成分データ１１１を用い、先に説明した
ようなＩＤＣＴ処理によって、周波数データを、空間画
像データに変換した復号化データ１１２を出力する。

【００３２】以上の実施例において、濃度変換量決定部
１０３や濃度変換部１０４等における各種の演算処理
は、コンピュータの中央処理装置がソフトウェア演算に
よって行ってもよいし、電子回路による乗算器や加算器
を組み合わせる等の手段で構成した、ハードウェアによ
る演算器を用いてもよい。

【００３３】以上の実施例では、式５のような濃度変換
式に基づく濃度変換を行ったが、出力装置が特定の入出
力特性を持つ場合に、それを補正するような濃度変換処
理を同時に行ってもよい。例えば、特開昭６０−１９９
２８６号での例を示した式２のように、式中に log を
導入して、出力装置に応じたガンマ補正を同時に行って
もよい。

【００３４】また、特開昭６０−１９９２８６号の例の
ように、濃度分布調査部と濃度変換量決定部が一体化し
ていて、分布調査と変換量決定を同時に行うような構成
でもよい。

【００３５】また、以上の実施例では、ＤＣデータは８
ビットの精度で扱い、濃度分布調査は６ビットの精度で
行ったが、これらは任意の精度で行ってよい。また、濃
度変換等の前後で、精度や使用ビット数変化してもよ
い。

【００３６】また、濃度変換量は必ずしも特定の式で示
される必要はない。例えば、図３に示したような濃度分
布ヒストグラム平坦化処理を用いて、濃度分布調査部で
得られたＤＣ成分の分布ヒストグラムを平坦化する、濃
度変換テーブルを求め、その変換テーブルを用いて、Ｄ
Ｃ成分データの濃度変換を行ってもよい。

【００３７】また、濃度分布調査部は、必ずしも全ＤＣ
データを調査する必要はなく、特開昭６０−１９９２８
６号の例のように、適当な方法でサンプリングしたデー
タのみについて調査してもよい。

【００３８】また、以上の実施例では、「濃度」という
言葉を用いたが、これは輝度や明度等、画像の明るさま
たは暗さを示す他のパラメータを対象にしてもよい。

【００３９】以上の実施例は、単色画像での濃度変換の
例であったが、もちろんレッド、グリーン、ブルー等の
複数の色成分データからなるカラー画像に対して本発明
を適応してもよい。その場合、各色成分ごとに、独立し
て本発明の濃度変換を実施してもよいし、特開昭６０−
１９９２８６号の例のように、このうちの一色成分のみ
を対象に濃度分布調査をおこない、その結果決定した濃
度変換量を、すべての色成分に対して適応してもよい。
また、レッド、ブルー、グリーンのＤＣ成分データを、
演算処理によってモノクロ輝度データに変換し、その輝
度データを対象に濃度分布調査を行う等してもよい。

【００４０】また、以上の実施例では、８×８画素を１
ブロックとして、直交変換された画像データの例につい
て述べたが、１ブロックの画素サイズは４×４、１６×
１６等、任意の数でよい。また、１０×１０等、２のべ
き乗以外の数でもよい。

【００４１】以上のように、本発明では、原画像の濃度
分布を直接調査する代わりに、ＤＣＴ画像におけるＤＣ
成分等の、低周波成分を対象に、濃度分布調査を行って
おり、そのために、調査対象のデータ量が大幅に少なく
なっている。図１の実施例のように、８×８画素を１ブ
ロックとした場合には、ＤＣ成分データ数は原画像デー
タ数の１／６４になる。先に述べたように、ＤＣ成分は
ブロック内データの平均値に対応する値である。画像デ
ータとして自然画を扱う場合には、一般にＡＣ成分量は
それほど多くないので、ＤＣ成分のみを対象としたこと
による問題はあまり生じない。

【００４２】また同様に、本発明では、濃度変換処理も
全画像データに行わず、ＤＣ成分等の低周波成分のみに
行い、処理量を大幅に減少させている。ＤＣ成分値を増
減させると、ブロック内の全データが、等量だけ変化す
る。例えば、式４を用いてＤＣＴデータを復号化する場
合は、ＤＣ成分Ｆ(０、０)をある値Ｘ変化させるのは、
復号化後の全データを一律にＸ／８だけ変化させるのと
等価となる。これは、復号化後の画素データ１つ１つに
応じた濃度補正は行っていないことを示しているが、こ
れもＡＣ成分の少ない自然画を対象とする場合には大き
な問題にならず、処理量低減のメリットの方がはるかに
大きい。

【００４３】

【発明の効果】そこで本発明の目的は、以上のような問
題点を解決するもので、画像データを周波数データの形
で受け取る場合に、２度も復号化作業を行う無駄を減ら
しつつ、高効率で適切な濃度分布調査をおこない、的確
な濃度変換が実現でき、しかも濃度変換処理量を大幅に
低減する、画像変換装置を提供することにある。

【００４４】以上にのべたように、本発明の画像変換装
置は、濃度分布調査部が、周波数データ中の低周波成分
を対象に濃度分布調査を行うよう構成したため、濃度分
布の事前調査のために、わざわざ画像の復号化作業をお
こなう必要がない上に、調査対象データ数を大幅に減ら
すことができる。このため、ＪＰＥＧ等の圧縮画像に濃
度補正を施す場合に、濃度変換量を決定するための工程
を大幅に減らすことができる。

【００４５】また濃度変換部も、同じく低周波成分のみ
を対象に濃度変換を行うよう構成したため、濃度変換処
理量も大幅に減らせる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図。

【図２】本発明の濃度分布調査部の一実施例を示す図。

【図３】濃度変換手法の一例を示す図。

【図４】ＤＣＴ変換を示す図。

【符号の説明】

１０２濃度分布調査部１０３濃度変換量決定部１０４濃度変換部１０５復号化部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】階調画像データを空間周波数成分に変換
した、周波数データを、入力画像データとする装置であ
って、前記周波数データ中の低周波数成分を対象として、濃度
分布を調査する濃度分布調査部と、前記濃度分布調査部の調査結果をもとに濃度変換量を決
定する濃度変換量決定部と、前記低周波成分を前記濃度変換量決定部の決定結果に従
って濃度変換し濃度変換低周波成分を得る濃度変換部
と、前記周波数データにおける前記低周波成分を前記濃度変
換低周波成分に置き換えた濃度変換周波数データをもと
に復号化して濃度補正画像データを得る復号化部からな
ることを特徴とする画像変換装置。
【請求項２】請求項１記載の周波数データが階調画像
データを直交変換したデータであることを特徴とする画
像変換装置。
【請求項３】請求項１記載の周波数データが階調画像
データを離散的コサイン変換したデータであることを特
徴とする画像変換装置。