JP2003008865A - 画像処理装置及びその制御方法及びコンピュータプログラム及び記憶媒体 - Google Patents

画像処理装置及びその制御方法及びコンピュータプログラム及び記憶媒体

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JP2003008865A
JP2003008865A JP2001184126A JP2001184126A JP2003008865A JP 2003008865 A JP2003008865 A JP 2003008865A JP 2001184126 A JP2001184126 A JP 2001184126A JP 2001184126 A JP2001184126 A JP 2001184126A JP 2003008865 A JP2003008865 A JP 2003008865A
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Shingo Tatsumi
晋吾 辰巳
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 輝度成分と色差成分とのサンプリングレート
が異なる形式のブロック群で構成される画像に対し、単
純な構成或いは処理で、良好な出力画像を生成する。 【解決手段】 JPEG形式のデータを解凍し(1)、
そのブロック単位のYUV信号を得る。色差成分である
U,Vデータについては、輝度成分Yよりもサンプリン
グレートが低いので、その違いを吸収するべく、U,V
成分については線形補間する。但し、1つのブロック内
で線形補間を完了させるため、ブロック端のU,V成分
のデータについては繰り返し用いることで補間する
(5)。この補間を行った後は、RGBへ変換し
(3)、プリント用データ処理(4)を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は画像処理装置及びそ
の制御方法及びコンピュータプログラム及び記憶媒体に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年プリンタ装置の解像度が飛躍的に向
上し、画像(特に、カラー画像)を印刷する用途が増え
てきた。特に、画像入力装置の近年のめざましい発展に
より益々上記用途が増えている。例えば、いわゆるデジ
タルカメラ等の電子カメラで撮影した自然画像を、各個
人が銀塩写真並みの画質で印刷することが可能になって
きている。
【0003】電子カメラで撮影された画像データは、周
知の様にカメラで種々の加工を施された後、JPEG画
像に変換され、電子記録メディアに記録される。この時
のJPEG画像の信号形態は、圧縮効率、電子カメラ内
部での信号処理等の都合でYUV形式で圧縮される。
【0004】また、近年、電子カメラの事実上の標準圧
縮規格と成っているExif(日本電子工業振興協会
(JEIDA)が規格化したデジタルカメラ用のファイルフ
ォーマットで、JPEGの一種)では、信号形態は、Y
UVと規定されている。
【0005】この時、各コンポーネントのサンプリング
(以降、MCUmodeと呼ぶ)は、 2:1:1、4:1:1、4:2:0 で構成されている。即ち、色差信号UVの空間サンプリ
ングレートは、輝度信号Yに対して各々1/2、1/
4、1/4に成っている。
【0006】ここで、従来のブロック図を図3に示し簡
単に説明する。JPEGデータは、JPEG解凍器1に
入力され、圧縮データを解凍しYUVデータとして出力
される。Y、U、Vの各データは、それぞれの出力タイ
ミングずれを吸収する為、一旦、YUVバッファ2に格
納される。YUVバッファのデータは、各信号成分の時
間軸を補正して読み出されYUVRGB変換器3に送ら
れる、YUVRGB変換器3は、必要な変換処理を施
し、プリント用データ処理器4に送られ、印刷する為に
必要な処理(例えば、γ変換、加法混色→減法混色変
換、誤差拡散等々)を施してプリントされる。
【0007】上記YUVRGB変換器3では、上述した
サンプリングレートの違いを補間しながらRGBへの変
換(線形マトリックス変換)を行っている。
【0008】サンプリングレートの補間を分かり易く説
明する為、JPEG圧縮前のコンポーネントと解凍後の
コンポーネントとの関係を図4で少し詳しく説明する。
なお、ここでは説明を簡便なものとするため、 MCUmode=2:1:1 について説明する。
【0009】また、JPEGでは、最小単位ブロック毎
に処理がおこなわれるので、MCUmode=2:1:1時の最
小ブロックについて説明する。即ち、Yは2ブロック、
UVは各1ブロックについて、図4(a)で説明する。
【0010】解凍されたJPEG画像は、圧縮時のデー
タ生成順に従って、Y成分を2ブロック、U成分を1ブ
ロック、V成分を1ブロックの順で出力される。即ち、
Y成分は、1Y1画素、1Y2画素・・・1Y64画素と、2Y1画
素、2Y2画素・・・2Y64画素のデータとなる。また、U
成分は、U1画素、U2画素・・・U64画素のデータ、そし
て、V成分は、V1画素、V2画素・・・V64画素のデータ
の順で出力される。
【0011】ここで、UVのデータとYのデータとの空
間的な位置関係は、これも、圧縮される時の位置関係の
逆に補間される。圧縮時は、Yのデータの位置は、オリ
ジナルそのままで圧縮されるが、UVのデータは、水平
方向2画素分のデータを1画素として、即ち、UV各々
水平2画素のデータの平均値を代表値として、水平方向
1/2にデータを圧縮(間引き)して、JPEG圧縮し
ている。この時、間引きを行う時に折り返しが発生しな
い様に、UV信号の水平方向の信号帯域をナイキスト周
波数以下に制限されている(ローパスフィルタ)。
【0012】従って、解凍時には、UVデータは、図4
(b)の様に、水平方向に2画素分同じデータを使用し
て、Yデータとのマトリックス演算を行い、RGB信号
に復元される。
【0013】例えば、1Y1に対応する画素、1Y2に対応す
る画素について簡単に説明する。UV信号には、圧縮時
に、8ビット正の整数にする為にオフセット値128が
加算されて居るので、最初にUV信号からオフセット値
128を減算したCb、Cr信号を生成する。
【0014】Cb1=U1−128 Cr1=V1−128 次に、Cb、Cr信号とY信号から、マトリックス演算
に依ってRGB信号を生成する。
【0015】この時の1Y1画素、1Y2に対応する、RGB
信号を各々、1R1、1G1、1B1、1R2、1G2、1B2とすると、 1R1=1Y1 + a×Cr1 1G1=1Y1 + b×Cr1 + c×Cb1 1B1=1Y1 + c×Cb1 又、 1R2=1Y2 + a×Cr1 1G2=1Y2 + b×Cr1 + c×Cb1 1B2=1Y2 + c×Cb1 となる。
【0016】ここで、a,b,c,dはマトリックス係
数で、例えば、次の様な値が推奨されている。
【0017】a=1.402、b=0.7139、c=
0.3441、d=1.7718 この様にして、JPEG解凍されたYUV信号から、R
GB信号を生成して、その後必要な処理を施して印刷す
るのである。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
様な復元処理では、次の様な問題が有る。即ち、UV信
号の復元には、間引かれた逆変換を施す為、UVの間引
き対象と成っているYに対してUVの信号は、同じ信号
を使用している。そのため、有彩色の画像データで、特
に色の変わり目で、色の変化する箇所(エッジ)にギザ
ギザが発生すると言う問題である。
【0019】これをとり除く為には、例えばRGB画像
で、スムージング処理を行う等の処理が行うことが考え
られるが、各色のデータバッファが必要に成る等回路規
模が大きくならざるをえない。
【0020】本発明は、かかる問題点に鑑みなされたも
のであり、輝度成分と色差成分とのサンプリングレート
が異なる形式のブロック群で構成される画像に対し、単
純な構成或いは処理で、良好な出力画像を生成する画像
処理装置及びその制御方法及びコンピュータプログラム
及び記憶媒体を提供しようとするものである。
【0021】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、例えば本発明の画像処理装置は以下に示す構成を備
える。すなわち、1ブロックが輝度成分データと色差成
分データで構成され、且つ色差成分データのサンプリン
グレートが輝度成分データよりも低くなっている、複数
のブロックで構成される画像を入力し、出力画像を生成
する画像処理装置であって、前記輝度成分と前記色差成
分のサンプリングレートの差に応じて、色差成分データ
を補間する補間手段と、該補間手段による補間済み色差
成分データと、前記輝度成分データに基づいて出力画像
を生成する出力画像生成手段とを備える。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明に
係る実施形態を詳細に説明する。
【0023】図1は実施形態における画像処理装置のブ
ロック構成図を示している。同図と図3との相違する点
は、ブロック内UV線形補間器5が付加されている点で
あり、他の構成要素については実質的に同じ動作をする
ものとして、その説明は省略する。なお、実施形態で
も、その説明を簡略化するため、MCUmode=2:1:1に
ついて説明する。
【0024】ブロック内UV線形補間器5は、水平方向
の補間データとしてブロック内の線形補間したデータを
使用する様に構成されている。この時の補間データの様
子を図2に示す。
【0025】ブロック内部の補間データは、UV信号に
対応する2つのY信号に対応した2つのUV信号の内、
1つはオリジナルのUV信号を用い、残りの信号は、次
のUV信号との間で補間演算した値を用いる。また、ブ
ロックの端のデータについては、ブロック端を越える信
号がないので、線形補間しないで従来と同じ様に構成す
る。
【0026】また、補間演算の為のバッファ量を減らす
為、UV信号の状態(Cb、Crに変換されていない状
態)で補間演算をする例をしめしている。
【0027】ここで、1Y1画素、1Y2画素に対応する、Cb
CR信号を各々1Cb1、1Cr1及び1Cb2、1Cr2とし、RGB信
号を1R1、1G1、1B1、1R2、1G2、1B2とする。
【0028】CbCr信号は、以下の様に補間演算との組み
合わせで、ブロック内で完結する様に生成される。
【0029】1Cb1=U1−128 1Cr1=V1−128 1Cb2=(U1+U2)/2 −128 1Cr2=(V1+V2)/2 −128 1Cb3=U2−128 1Cr3=V2−128 1Cb4=(U2+U3)/2 −128 1Cr4=(V3+V3)/2 −128 : : 2Cb7=U8−128 2Cr7=V8−128 2Cb8=U8−128 ;ブロック端であるので、線形補間無し 2Cr8=V8−128 ;ブロック端であるので、線形補間無し ここで、補間演算の為の回路構成方法は周知であるが念
の為記しておくと、ソフト処理の場合は、そのまま上記
演算を行えば良く、ハード処理の場合の加算後の除算処
理(例:(U1+U2)/2)は、U1とU2とを加算した後、1
ビット下位にシフトすることで簡単に構成できる)。
【0030】この時、128のオフセットを減算する前の
UV信号で補間演算する事は、128のオフセットを減算
してからのCbCrデータでの補間演算と明らかに等価であ
るが、簡単に次式で説明しておく。
【0031】即ち、CbCrを生成する時は、オリジナルの
CbCrを各々Cb0、Cr0とすると128オフセットを下記の様
に加算する。
【0032】U=Cb0+128 V=Cr0+128 従って、Cb、Crを生成する時は、 Cb=U−128=(Cb0+128)−128 Cr=V−128=(Cr0+128)−128 補間演算でCbCrを求める場合は、補間演算をするオリジ
ナルのCbCrを各々、Cb01、Cb02、Cr01、Cr02とし、オリ
ジナルの補間データをCb012(Cb01とCb02との補間デー
タ)、Cr012(Cr01とCr02との補間データ)とし、対応
するUVデータを各々、U1、U2、V1、V2、U12、V12、更
に、UVデータから復元 された対応するCbCr信号を各々
Cb1、Cb2、Cr1、Cr2、Cb12、Cr12とすると、オリジナル
データでは、 Cb012=(Cb01+Cb02)/2 Cr012=(Cr01+Cr02)/2 一方、UV信号での補間データは、UV信号は下記の様
になるので、 U1=Cb01+128 U2=Cb02+128 V1=Cr01+128 V2=Cr02+128 Cb12 =(U1+U2)/2−128 ={(Cb01+128)+(Cb02+128)}/2 −128 ={(Cb01+Cb02)/2+128}−128 =(Cb01+Cb02)/2 同様に Cr12 =(Cr01+Cr02)/2 となり、UVの状態でオフセット演算を行っても良い。
【0033】また、RGB信号は、以下の様に従来と同じ
線形演算式に従って、生成される 1R1=1Y1 + a×1Cr1 1G1=1Y1 + b×1Cr1 + c×1Cb1 1B1=1Y1 + d×1Cb1 1R2=1Y2 + a×1Cr2 1G2=1Y2 + b×1Cr2 + c×1Cb2 1B2=1Y2 + d×1Cb2 : : この様に、ブロック内でUVに補間演算を用いると、有
彩色の色の変わり目のぎざぎざは、線形補間演算に依っ
て軽減されることになる。
【0034】また、ブロックの端のデータは、線形補間
演算を行っていないが、少なくとも従来と同程度の画像
が得られる。従って、全体としては、より改善された、
良好な画像となる。しかも、ブロック毎に処理が完結す
るので、ハードウェア出行う場合には、その回路規模は
小さくなるし、ソフトウェアで実現する場合にもブロッ
クに着目すれば良いので、処理を単純化させることがで
きる。
【0035】更に、補間処理がブロック内で完結してい
る為、新たにバッファメモリ等ハードウエアー資源を追
加する事無く、演算回路の追加のみで、より改善された
良好な画像が得られる。
【0036】上述の例は、MCUmode=2:1:1につい
て、説明したが、他のMCUmodeについても同様に構成出
来る。上記構成は、簡単であるが、UV信号での補間式
の一例を付記しておく。
【0037】MCUmode=4:1:1の場合について以下に
示す。
【0038】このmodeでは、Y信号のブロックとUV信
号のブロックの関係は、水平方向にY信号4ブロックに
対して、UV信号各1ブロックであり、補間式は下記の
様に構成できる。
【0039】1Y1画素、1Y2画素、1Y3画素、1Y4画素に対
応する各CbCr信号を1Cb1、1Cb2、1Cb3、1Cb4、1Cr1、1C
r2、1Cr3、1Cr4とすると、 1Cb1= U1−128 1Cr1=V1−128 1Cb2=(3×U1+1×U2)/4 −128 1Cr2=(3×V1+1×V2)/4 −128 1Cb3= (U1+U2)/2 −128 1Cr3=(V1+V2)/2 −128 1Cb4= (1×U1+3×U2)/4 −128 1Cr4=(1×V1+3×V2)/4 −128 となる。
【0040】ここで、演算回路について説明すると次の
ようになる。
【0041】先ず、ソフト処理の場合は、そのまま上記
演算を行えば良く、ハード処理の場合でも、上記処理を
そのまま行っても良いし、また、3倍の乗算器の回路規
模を削減する場合には、3倍を(2倍+1倍)に分割し
て、2倍はビットシフトし残りと加算した後4での除算
(即ち、2bitシフト)で構成すれば簡単に構成出来
る。
【0042】MCUmode4:2:0の場合は、Y信号のブロ
ックとUV信号のブロックの関係は、水平方向、垂直方
向各2ブロックづつ計4ブロックのY信号に対して、U
V信号各1ブロックであり、補間演算の方法は、水平は
MUCmode=2:1:1と同様であり、また垂直方向は、水
平方向の演算を垂直方向に置き直しただけであるので説
明を省く。
【0043】また、このmodeの時は、より簡便に処理す
る為、水平・垂直共補間しないで、片方のみの補間だけ
でも、改善効果は得られる。
【0044】例えば、水平方向のみの補間にすれば、MC
Umode2:1:1と同様な構成となるので、構成がより
簡単になる。
【0045】<装置構成>実施形態における動作処理
は、上記の通りであるが、上記処理をプリンタに適用
し、その処理をプリンタ内部のプロセッサ(CPU)が
実行するプログラムで実現させる例を以下に説明する。
【0046】図5は主としてプリンタ内部の詳細を示す
システムブロック図である。
【0047】100は印刷データ発生源の1つであるホ
ストコンピュータであり、200が実施形態におけるプ
リンタである。
【0048】プリンタ200には、その装置全体の制御
を司るCPU201、CPU201の動作処理手順やフ
ォントデータを格納しているROM202、CPU20
1のワークエリアや印刷すべきイメージデータを展開す
るために使用するRAM203を始め以下の構成を備え
る。
【0049】204はホストコンピュータ100との通
信を行うインタフェースであり、205は、各種設定を
行うためのスイッチ及び簡単なメッセージ等を表示する
走査パネルである。206は、例えばデジタルカメラで
撮像され記憶された記憶媒体が着脱自在なメモリカード
インタフェースであり、この記憶媒体が印刷データ発生
源としても機能する。207はプリンタエンジン208
に実際の印刷すべきデータを出力する、エンジンインタ
フェースである。プリンタエンジン208としては、如
何なるものでも良いが、ここではレーザビームとする。
【0050】インタフェース204を介して印刷する場
合の処理は公知の手順であるので、その説明は省略し、
デジタルカメラから取り出したメモリカードをメモリカ
ードインタフェース206に接続した際のCPU201
の動作について以下に説明する。但し、MCUmodee=2:
1:1とした場合について説明する。
【0051】図6は、メモリカードインタフェース20
6にデジタルカメラ(不図示)で撮像し記憶された記憶
媒体を接続し、操作パネル205より印刷指示を行った
際の動作処理を示している。
【0052】先ず、ステップS1で、メモリカードイン
タフェース206から所定量を読みだし、復号化してY
UV(MCUmodee=2:1:1)のデータを読込む。デー
タエンドではないと判断した場合(ステップS2)に
は、ステップS3に進み、U,V成分それぞれについて
線形補間を行う。但し、ブロック端については、線形補
間ではなく、同じデータを連続させることで、データの
個数をY成分の個数に合わせる。
【0053】以下、データエンドと判断されるまで、ス
テップS1乃至3を繰り返す。データエンドと判断され
た場合、処理はステップS4に進み、Y成分及びU,V
成分をRGBデータに変換する。この後、ステップS5
に進み、LOG変換を用いて記録色成分であるYMCデ
ータを生成する。この後、黒成分Kを生成するため、公
知のUCR(Under Color Removal)処理を行い、ステッ
プS7でエンジンインタフェース207を介し、所定の
タイミングに合わせてデータを出力することで印刷処理
する。
【0054】なお、上記処理は、1枚の画像の印刷の例
を示したが、複数印刷する場合には、その枚数分だけ上
記処理を繰り返せば良い。
【0055】また、上記例では、プリンタに適用した例
を説明したが、ホストコンピュータ100側におけるコ
ンピュータプログラム(アプリケーションプログラム、
プリンタドライバプログラム等)に適用させてもよい。
この場合、そのプログラム内で、上記ステップS1−S
6を行い、ステップS7で印刷装置200への出力処理
を行えば良い。
【0056】従って、本発明は、コンピュータ上で動作
するプログラムもその範疇に含まれるものである。コン
ピュータにプログラムを組み込む場合には、通常、フロ
ッピー(登録商標)ディスクやCDROM等の記憶媒体
をコンピュータにセットして、コピー或いは、インスト
ールすることになるが、その記憶媒体内に上記実施形態
で説明した処理を実現するプログラムを格納している限
りは、その記憶媒体も本発明の範疇にあるものである。
【0057】以上説明したように本実施形態によれば、
JPEG解凍の基本ブロック単位で、線形補間演算を行
うブロック内UV線形補間器を設ける事により、コンポ
ーネントの構成比1:1:1以外で圧縮した有彩色画像
を再生した場合でも、色が急激に変化する画像でも色の
「ぎざぎざ」を軽減出来、かつ安価に良好な画像を得る
事が出来る様になる。
【0058】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、輝
度成分と色差成分とのサンプリングレートが異なる形式
のブロック群で構成される画像に対し、単純な構成或い
は処理で、良好な出力画像を生成することが可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態における装置の機能ブロック構成図で
ある。
【図2】実施形態における線形補間の処理内容を説明す
るための図である。
【図3】従来の装置の機能ブロック構成図である。
【図4】従来の処理内容を説明するための図である。
【図5】実施形態をプリンタ装置に適用した場合のブロ
ック構成図である。
【図6】プリンタの動作処理手順を示すフローチャート
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 1/60 H04N 1/46 Z 5C077 9/64 9/79 H 5C079 9/79 B41J 3/00 B Fターム(参考) 2C262 AC08 BA02 BA16 BA17 BC03 BC15 DA17 EA04 5B057 AA20 BA02 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB08 CB12 CB16 CC01 CD06 CE18 5C055 AA06 BA08 HA00 HA18 5C066 AA05 AA11 CA05 GA01 GA02 GA31 KP05 5C076 AA21 BA06 BB04 5C077 LL19 MP08 PP32 PP34 PP37 PP47 PQ12 PQ23 RR21 TT02 5C079 HB01 HB04 LA26 LB02 MA04 MA11 NA03 PA02

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1ブロックが輝度成分データと色差成分
    データで構成され、且つ色差成分データのサンプリング
    レートが輝度成分データよりも低くなっている、複数の
    ブロックで構成される画像を入力し、出力画像を生成す
    る画像処理装置であって、 前記輝度成分と前記色差成分のサンプリングレートの差
    に応じて、色差成分データを補間する補間手段と、 該補間手段による補間済み色差成分データと、前記輝度
    成分データに基づいて出力画像を生成する出力画像生成
    手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
  2. 【請求項2】 前記補間手段は、ブロック端の色差成分
    データについては、サンプリングレートに応じた数だけ
    当該色差成分データを繰り返すことで補間し、ブロック
    内については線形補間することを特徴とする請求項第1
    項に記載の画像処理装置。
  3. 【請求項3】 前記出力画像生成手段は、補間済み色差
    成分データと輝度成分データをRGBデータに変換し、
    当該RGBデータを印刷出力色成分に変換することを特
    徴とする請求項第1項又は第2項のいずれか1つに記載
    の画像処理装置。
  4. 【請求項4】 更に、前記出力画像生成手段で生成され
    た印刷出力色成分データに基づいて、記録媒体上に印刷
    する印刷手段を備えることを特徴とする請求項第3項に
    記載の画像処理装置。
  5. 【請求項5】 入力する画像はJPEG画像であること
    を特徴とする請求項第1項乃至第4項のいずれか1項に
    記載の画像処理装置。
  6. 【請求項6】 1ブロックが輝度成分データと色差成分
    データで構成され、且つ色差成分データのサンプリング
    レートが輝度成分データよりも低くなっている、複数の
    ブロックで構成される画像を入力し、出力画像を生成す
    る画像処理装置の制御方法であって、 前記輝度成分と前記色差成分のサンプリングレートの差
    に応じて、色差成分データを補間する補間工程と、 該補間工程による補間済み色差成分データと、前記輝度
    成分データに基づいて出力画像を生成する出力画像生成
    工程とを備えることを特徴とする画像処理装置の制御方
    法。
  7. 【請求項7】 1ブロックが輝度成分データと色差成分
    データで構成され、且つ色差成分データのサンプリング
    レートが輝度成分データよりも低くなっている、複数の
    ブロックで構成される画像を入力し、出力画像を生成す
    る画像処理装置用のコンピュータプログラムであって、 前記輝度成分と前記色差成分のサンプリングレートの差
    に応じて、色差成分データを補間する補間工程のプログ
    ラムコードと、 該補間工程による補間済み色差成分データと、前記輝度
    成分データに基づいて出力画像を生成する出力画像生成
    工程のプログラムコードとを備えることを特徴とするコ
    ンピュータプログラム。
  8. 【請求項8】 請求項第7項に記載のコンピュータプロ
    グラムを格納することを特徴とする記憶媒体。
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