JP2002271794A - 圧縮画像のサンプリングを実行する画像処理装置 - Google Patents
圧縮画像のサンプリングを実行する画像処理装置Info
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Abstract
処理負担を軽減して、それの処理時間長を短縮できるよ
うにすることにある。 【解決手段】 サンプリング対象のJPEG画像に対
し、サンプリング対象のJPEG画像に対し、ハフマン
復号化(S16)、ランレングスハフマン復号化(S1
7)、及び逆量子化(S18)を行って、図2に示した
ような8×8成分の周波数成分ブロック21を、元の画
像の8×8画素ブロックの各々について得る。次に、8
×8画素ブロックの各々について、全64画素のうちど
の画素の画素値を得るかを決定する、つまり、画素値取
得対象の画素を選択する(S19)。そして、選択した
画素のみについて、逆DCT演算(S20)を行い、逆
DCT演算によって得られる画素の表色系YUVを所定
の表色系(例えば、RGB又はCMY)に色変換して
(S21)、色変換して得られる画素値から画像統計値
を取得する(S22)。
Description
画像が持つ所定種類の画像情報を取得するためのサンプ
リングを実行する画像処理装置の改良に関する。
前に、処理対象の画像が持つ特定の情報(例えば、画像
全体にわたる明度や彩度等の統計値、以下、「画像統計
値」と言う)を取得するためのサンプリング(以下、こ
れを「プリスキャン」と言う)を行う必要があるものが
ある。その1つに、フォトレタッチ処理の一種である自
動画像補正がある。自動画像補正では、プリスキャンで
取得した画像統計値、例えば、明度、彩度、及び輝度の
ヒストグラムやコントラスト等を基に、その本処理に
て、画像の明度、彩度、色バランス等を最適化する。
統計値を得るために、処理対象の画像を読み込む必要が
あるが、読み込んだ画像が、ビットマップ画像を圧縮し
た圧縮画像である場合は、圧縮画像を元のビットマップ
画像に完全に復元した後に、その元のビットマップ画像
に対してプリスキャンが行われる。すなわち、圧縮画像
を自動画像補正して表示するときは、圧縮画像を元のビ
ットマップ画像に完全に復元してから、プリスキャンし
て画像統計値を取得し、その後、本処理にして、再び圧
縮画像の復元を開始し、その復元の途中で、プリスキャ
ンで取得した画像統計値を基に、復元された画素に対し
て値の補正をした上で、補正されたビットマップ画像を
出力するという処理流れが実行される。つまり、圧縮画
像を自動画像補正するときには、圧縮画像を完全に復元
するための処理が、プリスキャン時と本処理時と合わせ
て2回行われる。
めの処理は、一般に、計算量が多く、装置にとって負担
となるものである。
ン方式(ISO/IEC10918-1)によって圧縮された画像
(以下、JPEG画像)である場合、周知のように、画
像圧縮のときにDCT(離散コサイン変換)演算が行わ
れ、JPEG画像を復元するときには、逆DCT演算が
行われる。DCT演算における計算量は膨大であり、そ
れと表裏一体の関係にある逆DCT演算における計算量
も膨大である。このため、JPEG画像を復元するため
の処理は、装置にとって負担が大きく時間がかかるもの
である。まして、JPEG画像を自動画像補正して表示
するとなると、上述したことからわかるように、JPE
G画像の復元を2回行う必要があるので、処理負担及び
処理時間長は倍である。この問題点は、例えば、デジタ
ルカメラで撮影した大サイズのJPEG画像を、プリン
タに取り込み、プリンタ内のCPUで処理する場合のよ
うに、比較的に低速のCPUで圧縮画像の復元を行うと
きに、特に大きいものとなる。
プリングして表示するための処理負担を軽減して、それ
の処理時間長を短縮できるようにすることにある。
う画像処理装置は、圧縮画像から元の画像が持つ所定種
類の画像情報を得るためのサンプリングを実行する画像
処理装置であって、元の画像が持つ全画素数より少ない
複数の画素であって、元の画像の処理対象領域の全体に
分散して配置されている複数の画素についてのみ、圧縮
画像のデータから画素値を計算する画素値計算手段と、
画素値計算手段からの複数の画素の画素値から上記画像
情報を取得する画像情報取得手段とを備える。
よれば、所定種類の画像情報(例えば、画像全体にわた
る明度や彩度等の統計値)を取得するとき、元の画像が
持つ全画素数より少ない複数の画素についてのみ、圧縮
画像のデータから画素値を計算する。これにより、元画
像が持つ全ての画素について画素値を計算する従来の装
置に比べて、画像情報を取得するための計算量が少なく
て済む。このため、圧縮画像をサンプリングして表示す
るための処理負担は軽減され、それの処理時間長は短縮
されるようになる。
画像から元の画像が持つ所定種類の画像情報を得るため
のサンプリングを実行する画像処理装置であって、元の
画像をk×k画素ブロックに分割したときの、各々のk
×k画素ブロックから代表的な画素を抽出し、抽出した
画素についてのみ、圧縮画像のデータから画素値を計算
する画素値計算手段と、画素値計算手段からの代表的な
画素の画素値から上記画像情報を取得する画像情報取得
手段とを備える。
よれば、所定種類の画像情報を取得するとき、元の画像
をk×k画素ブロックに分割したときの、各々のk×k
画素ブロックから抽出した代表的な画素についてのみ、
圧縮画像のデータから画素値を計算する。これにより、
元画像が持つ全ての画素について画素値を計算する従来
の装置に比べて、画像情報を取得するための計算量が少
なくて済む。このため、圧縮画像をサンプリングして表
示するための処理負担は軽減され、それの処理時間長は
短縮されるようになる。
では、圧縮画像が、JPEGベースライン方式によって
圧縮されたJPEG画像である場合、画素値計算手段
が、k×k画素ブロックに対応する周波数成分ブロック
のうち、直流成分のみを用いて、k×k画素ブロックの
代表的な画素の画素値を計算する。
理装置が持つ上記各手段の機能はコンピュータにより実
施することができるが、そのためのコンピュータプログ
ラムは、ディスク型ストレージ、半導体メモリ及び通信
ネットワークなどの各種媒体を通じてコンピュータにイ
ンストール又はロードすることができる。
ライン方式で圧縮されたJPEG画像である場合を例
に、本発明の一実施形態に係るサンプリング方法を説明
する。本実施形態のサンプリング方法は、例えばJPE
G画像に対する自動画像補正処理におけるプリスキャン
として使用されるものである。
方法でプリスキャンするが、そのプリスキャンによって
生じる作用効果を分かりやすくするため、まず、当業者
にとっては周知であるが、JPEGベースライン方式に
よる圧縮(符号化)の手順と復元(復号化)の手順を概
略的に説明する。
縮の概略手順を示し、図1(b)は、JPEG画像の復
元の概略手順を示す。
よる画像圧縮の概略手順は、まず、圧縮対象のビットマ
ップ画像の色空間(通常はRGB)をYUV(YCbC
r)に色変換し(ステップS1)、YUVで表した画像
(YUVビットマップ画像)を、所定サイズの画素ブロ
ック(例えば、N×N画素の正方形画素ブロック、以
下、画素ブロックは、最も標準的な8×8の画素値から
なるものとする)に分割する(S2)。次に、各画素ブ
ロックにDCT演算を施し(S3)、DCT演算によっ
て生じた周波数成分ブロック(係数ブロック)を変換係
数毎に異なる量子化ステップを用いて量子化する(量子
化ステップは、量子化テーブルとして予め用意されてい
る)(S4)。そして、各係数ブロックの量子化された
変換係数を、DC係数とAC係数に分け、AC係数に対
してはジグザグスキャンを施した後にランレングスハフ
マン符号化を行い(S5)、DC係数に対しては差分符
号化を施した後にハフマン符号化を行うことで(S
6)、JPEG画像が生成される(つまりJPEG方式
の画像圧縮が完了する)。
像圧縮の概略手順の逆である。
は、図1(b)に示すように、まず、JPEG画像のD
C(直流)成分に対してハフマン復号化を行い(S
7)、AC(交流)成分に対してランレングスハフマン
復号化を行う(S8)。これにより、量子化された8×
8の周波数成分ブロックが各々得られる。次に、各周波
数成分ブロックに対して、逆量子化(S9)と逆DCT
演算(S10)とを行って各周波数成分ブロックをYU
Vで表した画素ブロックにし、YUVで表された各画素
ブロックを合成して(S11)、YUVビットマップ画
像を形成する。そして、その画像の色空間YUVを元の
色空間(例えばRGB)に色変換することで(S1
2)、JPEG画像の復元が完了する。
ある。この手順では、逆DCT演算が最も処理負担が大
きく、処理に時間を要するものとなっている。下記の
(1)式は逆DCT演算の式を示す。
の周波数成分ブロック21における水平方向の周波数成
分(m=0〜7)を表し、nは、垂直方向の周波数成分
(n=0〜7)を表し、i、jは、その8×8周波数成
分ブロック21の逆DCT演算で得られる8×8画素の
画素ブロック内の個々の画素の水平方向位置(i=0〜
7)と垂直方向位置(j=0〜7)を表す。また、Cm
は、水平方向周波数成分がmのときの変換係数を表し、
Cnは、垂直方向周波数成分がnのときの変換係数を表
し、Smnは、8×8周波数成分ブロック21における
周波数成分(m,n)での周波数成分値を表す。また、
Bは、元のビットマップ画像が持つ各色データのビット
数に応じた定数を表し、Pijは、8×8周波数成分ブ
ロック21の逆DCT演算で得られる8×8画素の画素
ブロックにおける位置(i,j)での画素値を表す。
来は、既に述べたように、JPEG画像を完全に元のビ
ットマップ画像に復元してからプリスキャンを行う。す
なわち、従来は、JPEG画像をプリスキャンすると
き、1つの8×8画素ブロックについて言えば、全64
画素の画素値を得るべく(1)式の計算を64×64=
4096回行い、その計算を1画像を構成する多数のブ
ロックについて繰り返すので、全体の計算量は膨大であ
る。
画像全ての画素値を得なくても、画像統計値は取得でき
るものと考えられる。別の言い方をすれば、画像統計値
を取得するために、JPEG画像を完全に復元して膨大
な数の全ての画素値を得る必要は必ずしもなく、統計計
算に必要な或る程度の数の画素値が得られれば、自動画
像補正等の目的に必要十分な画像統計値は取得できるも
のと考えられる。具体的な例として、自動画像補正のプ
リスキャンの場合、元の画像のサイズに関係無しに、最
低600×600画素程度の画素の値が取得できれば良
いと考えられる。例えば、1200×1200画素又は
1800×1200画素のサイズを持つ画像から画像統
計値を取得するためには、縦横それぞれ1つ置きに画素
を取得して合計600×600画素又は900×600
画素のように、上述の最低の画素数以上の数の画素の値
が取得できれば良いと考えられる。
JPEG画像のプリスキャンを行う。
サンプリング方法の流れを示す。本実施形態に係るサン
プリング方法は、ソフトウェアを実行するコンピュー
タ、ASICのような純粋なハードウェア回路、又はそ
れらの組み合わせなど、ソフトとハードをどのように使
った構成でも実施することができる。
まず、サンプリング対象のJPEG画像に対し、ハフマ
ン復号化(S16)、ランレングスハフマン復号化(S
17)、及び逆量子化(S18)を行って、図2に示し
たような8×8成分の周波数成分ブロック21を、元の
画像の8×8画素ブロックの各々について得る。次に、
8×8画素ブロックの各々について、全64画素のうち
どの位置(i,j)の画素値を得るかを決定する、つま
り、画素値取得対象の画素位置(i,j)を選択する
(S19)。そして、選択した画素位置(i,j)の画
素のみについて、逆DCT演算(S20)を行い、逆D
CT演算によって得られた表色系YUVの画素値Pij
を所定の表色系(例えば、RGB又はCMY)に色変換
して(S21)、色変換して得られる画素値から画像統
計値を取得する(S22)。
元画像の8×8画素ブロックの各々について、画素値取
得対象の画素を8×8画素ブロックの全64画素の中か
ら選択し、選択した画素のみについて、逆DCT演算及
び色変換を施して画素値を得る。このため、JEPG画
像を元画像に完全に復元してサンプリングを行う従来の
方法に比べて、逆DCT演算及び色変換の計算回数を減
らすことができ、それにより、JPEG画像のサンプリ
ングにかかる装置の処理負担及び処理時間長を減らすこ
とができる。特に、逆DCT演算の計算回数を減らすこ
とができるのは、本効果の大きな要因である。
ては、種々の方法が考えられるが、以下、画素値8×8
画素ブロックの各々について、8×8画素のうち所定の
比率で画素を残すように間引き(以下、その比率を「間
引き率」と言う)、その間引きによって残された画素を
選択するという方法(以下、間引き選択方法)を例に、
本実施形態のサンプリング方法及びそれの具体的な効果
を説明する。なお、ここで言う「間引き率」とは、8×
8画素ブロックの画素を縦横どれだけの比率(割合)で
残すように画素を間引くかを表すものであり、間引き率
は、画像統計値を取得するための統計計算に必要な画素
数に応じて決定される。
計算に600×600画素が必要であるとき、元の画像
サイズが1200×1200画素であれば、間引き率
は、「縦横1/2(2分の1)」と決定され、また、元
の画像サイズが1800×1800画素であれば、間引
き率は、「縦横1/3(3分の1)」と決定される。
率が縦横1/2のときは、8×8画素ブロック31の8
×8画素のうち、縦横それぞれ1/2を乗じた4×4画
素、計16画素が例えば分散的に残るように、8×8画
素ブロック31の画素を間引く。具体的な例としては、
図4に示すように、本実施形態のサンプリング方法は、
縦方向(垂直方向)について、水平方向位置i=1、
3、5、7に属する画素を残すように(つまり等間隔に
画素を残すように)、他の水平方向位置i=0、2、
4、6に属する画素を全て間引く。同様に、横方向(水
平方向)について、垂直方向位置j=1、3、5、7に
属する画素を残すように(つまり等間隔に画素を残すよ
うに)、他の垂直方向位置i=0、2、4、6に属する
画素を全て間引く。
のときは、8×8画素ブロック31の全64画素のうち
16画素が分散的に残る。本実施形態に係るサンプリン
グ方法は、それら16画素のみについて画素値を算出す
るので、このときの逆DCT演算及び色変換の計算回数
は、従来に比べて、16画素/64画素(64画素分の
16画素)、つまり、1/4(4分の1)回に減る。こ
の記載からわかるように、間引き率を縦横1/2という
比較的大きな値にしても、本実施形態の効果が十分に得
られる。
元のビットマップ画像を2×2画素ブロックに分割し、
個々の2×2画素ブロックの中から代表的な1画素を抽
出したと言える。より一般的な言い方をすれば、間引き
率が「縦横1/k(k分の1)」のときは、元のビット
マップ画像をk×k画素ブロックに分割し、k×k画素
ブロックの中から代表的な1画素を抽出すると言える。
1)」とされた場合を例に説明する。
された場合は、図5に示すように、本実施形態のサンプ
リング方法は、8×8画素ブロック31の8×8画素の
うち、縦横それぞれ1/8を乗じた1×1画素、つまり
1つの画素だけ残るように、8×8画素ブロック31の
画素を間引く。具体的な例としては、図5に示すよう
に、本実施形態のサンプリング方法は、縦方向(垂直方
向)について、8列のうち或る1列に属する画素(例え
ば水平方向位置がi=0の画素)のみを残すように他の
7列に属する画素(つまり水平方向位置がi=1〜7の
画素)を全て間引く。同様に、横方向(水平方向)につ
いて、8列のうち或る1列に属する画素(例えば垂直方
向位置がj=0の画素)のみを残すように他の7列に属
する画素(つまり垂直方向位置がj=1〜7の画素)を
全て間引く。なお、このようにi=j=0の画素を残す
のは単なる一例であり、他の任意の位置の画素、例え
ば、8×8画素ブロック31の中央のi=j=3の画素
を残すようにしても良い。
合は、8×8画素ブロック31から画素が1つだけ残さ
れる。本実施形態では、その1つの画素のみについて画
素値が算出され、1画像を構成する多数の8×8画素ブ
ロック31における各々の1つの画素値から、画像統計
値を取得するための統計計算が行われる。これについ
て、別の言い方をすれば、間引きによって残された1画
素から得られる画素値を、8×8画素ブロック31全体
の代表的な画素値として、統計計算が行われる。この観
点からすれば、8×8画素ブロック31の代表的な画素
値として、特定の位置の画素値ではなく、8×8周波数
成分ブロックのDC成分のみを用いて、8×8画素ブロ
ック31の平均的な画素値を取得することができる。そ
うすると、逆DCT演算を全く行う必要なく、DC成分
の演算のみで、8×8画素ブロック31の代表的な画素
値を取得することができる。
参照して具体的に説明すると、先頭の周波数成分ブロッ
ク21AのDC成分の値DC[A]は、差分符号化され
た値ΔDC[A]に所定値0を加算することで復号し、
周波数成分ブロック21BのDC成分の値DC[B]
は、差分符号化されたΔDC[B]に、上記復号した直
前の周波数成分ブロック21AのDC[A]を加算して
復号し、周波数成分ブロック21CのDC成分の値DC
[C]は、差分符号化された値ΔDC[C]に、上記復
号した直前の周波数成分ブロック21BのDC[B]を
加算して復号する。
子化前の(つまりYUV表色系で表された)、8×8画
素ブロック全体の平均的な画素値を示す。従って、DC
成分を復号した後は、復号したDC成分に表される値に
対して、逆量子化を施し、逆DCT演算を一切行う必要
なく色変換処理を行って、所定の表色系(RGB又はC
MY)で表された画素値を得れば良い。
グ方法において間引き率を縦横1/8とした場合は、従
来と比べて、逆量子化及び色変換を行うための計算回数
は、1画素/64画素(64画素分の1画素)=1/6
4(64分の1)回と大幅に減らすことができ、更に、
最も大きな処理負担である逆DCT演算は、一度も行う
必要がない。ゆえに、本実施形態のサンプリング方法に
おいて、間引き率を縦横1/8とすれば、プリスキャン
を実行する装置の負担を大幅に軽くすることができ、以
って、プリスキャンに要する時間長を大幅に短縮するこ
とができるようになる。間引き率が縦横1/8となるの
は、上述した説明から言えば、例えば画像統計値を取得
するための統計計算に600×600画素が必要である
とき、元の画像サイズが縦横8倍の4800×4800
画素であるときであるが、元の画像サイズがそれ以上で
あって間引き率が縦横1/8より小さくて済む場合であ
っても、上記効果から、8×8画素ブロックあたりの間
引き率は縦横1/8として処理することができる。
が、これは本発明の説明のための例示であって、本発明
の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本
発明は、他の種々の形態でも実施することが可能であ
る。
像に対する自動画像補正処理におけるプリスキャンとし
て使用されるが、自動画像補正は、元画像の全ての領域
は勿論、ユーザが選択した一部の領域のみに対しても行
うことができる。
法は、JPEG画像に対する自動画像補正処理における
プリスキャンとして使用されるものであるが、本発明
は、それのみに限らず、プリスキャンを必要とする種々
の画像処理におけるプリスキャンとして使用できる。ま
た、本発明のサンプリング方法は、或る画像処理の本処
理前のプリスキャンとしてではなく、元画像の特定の情
報(例えば画像統計値)を得ることそれ自体を目的とし
た単独の処理として使用することもできる。
きは、8×8画素ブロックに画素が分散的に残るように
間引くが、必ずしも、分散的に残るように間引かなくて
も良い(例えば、8×8画素ブロックの或る一領域に属
する画素が偏重的に残るように間引いても良い(一例と
して、8×8画素ブロックの右半分の領域に属する全3
2画素が残るように左半分の領域に属する残り全32画
素を間引いても良い))。また、元画像を構成する個々
の8×8画素ブロック或るいは元画像全体から、ランダ
ムに、画素値取得対象の画素を選択し、選択した画素に
ついて画素値を求めるようにしても良い。
手順を示す図。(b)は、JPEG画像の復元の概略手
順を示す図。
流れを示す図。
1/2」としたときの間引きの様子を示す図。
1/8」としたときの間引きの様子を示す図。
分の符号化の流れを示す図。
Claims (6)
- 【請求項1】 圧縮画像から元の画像が持つ所定種類の
画像情報を得るためのサンプリングを実行する画像処理
装置であって、 前記元の画像が持つ全画素数より少ない複数の画素であ
って、前記元の画像の処理対象領域の全体に分散して配
置されている前記複数の画素についてのみ、前記圧縮画
像のデータから画素値を計算する画素値計算手段と、 前記画素値計算手段からの前記複数の画素の画素値から
前記画像情報を取得する画像情報取得手段とを備える画
像処理装置。 - 【請求項2】 圧縮画像から元の画像が持つ所定種類の
画像情報を得るためのサンプリングを実行する画像処理
装置であって、 前記元の画像をk×k画素ブロックに分割したときの、
各々の前記k×k画素ブロックから代表的な画素を抽出
し、前記抽出した画素についてのみ、前記圧縮画像のデ
ータから画素値を計算する画素値計算手段と、 前記画素値計算手段からの前記代表的な画素の画素値か
ら前記画像情報を取得する画像情報取得手段とを備える
画像処理装置。 - 【請求項3】 前記圧縮画像が、JPEGベースライン
方式によって圧縮されたJPEG画像である場合、 前記画素値計算手段が、前記k×k画素ブロックに対応
する周波数成分ブロックのうち、直流成分のみを用い
て、前記k×k画素ブロックの代表的な画素の画素値を
計算する請求項2記載の画像処理装置。 - 【請求項4】 圧縮画像から元の画像が持つ所定種類の
画像情報を得るためのサンプリングを実行するためのコ
ンピュータプログラムであって、 前記元の画像が持つ全画素数より少ない複数の画素であ
って、前記元の画像の処理対象領域の全体に分散して配
置されている前記複数の画素についてのみ、前記圧縮画
像のデータから画素値を計算するステップと、 前記画素値計算手段からの前記複数の画素の画素値から
前記画像情報を取得する画像情報取得ステップとを実行
するためのコンピュータプログラム。 - 【請求項5】 圧縮画像から元の画像が持つ所定種類の
画像情報を得るためのサンプリングを実行するためのコ
ンピュータプログラムであって、 前記元の画像をk×k画素ブロックに分割したときの、
各々の前記k×k画素ブロックから代表的な画素を抽出
し、前記抽出した画素についてのみ、前記圧縮画像のデ
ータから画素値を計算するステップと、 前記画素値計算手段からの前記代表的な画素の画素値か
ら前記画像情報を取得するステップとを実行するための
コンピュータプログラム。 - 【請求項6】 前記圧縮画像が、JPEGベースライン
方式によって圧縮されたJPEG画像である場合、 前記計算するステップが、前記k×k画素ブロックに対
応する周波数成分ブロックのうち、直流成分のみを用い
て、前記k×k画素ブロックの代表的な画素の画素値を
計算する請求項5記載のコンピュータプログラム。
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2001
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