JP2005117220A - Image processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像データのデータ処理に関わるものである。 The present invention relates to data processing of image data.
現在、R、 G、 B各色をそれぞれ8ビットで表現するRGB色空間は多くの画像処理装置において、広く使用されている。特に、規格化されたsRGB色空間は代表的であるが、それ以外に、デバイス固有のRGB値を表現する8ビットの色空間も一般的に使用されている。なお、以下説明の都合上、R、G、B各色をそれぞれ8ビットで表現するRGB色空間を、「8ビットRGB色空間」と呼ぶこととする。 Currently, an RGB color space that expresses each color of R, G, and B by 8 bits is widely used in many image processing apparatuses. In particular, the standardized sRGB color space is representative, but in addition to this, an 8-bit color space that represents device-specific RGB values is also generally used. For convenience of explanation, an RGB color space in which each color of R, G, and B is expressed by 8 bits is referred to as an “8-bit RGB color space”.
sRGB色空間が広く使用される一方、sRGBで表現できる範囲外の色を扱う要求や、8ビット以上の階調(ビット)精度を求める要求もあり、これらの要求を満たすために、sRGB色空間の色域を広げ、ビット精度を高めた拡張色空間として、scRGB色空間等の新たな色空間がいくつか提案されている。図2は、scRGB色空間のような拡張色空間を表した概念図で、図中、8ビットRGB色空間202(例えばsRGB)を含む形で、色域を広げた拡張色空間201(例えばscRGB)が定義される。scRGB色空間の場合、R、G、B各色はそれぞれ16ビットで表現され、sRGBに対するビット数の増加分を、色域の拡大と、階調(ビット)精度の向上の双方に利用している。なお、以下では、説明の都合上、このように、R、G、B各色をそれぞれ16ビットで表現するRGB色空間を「16ビットRGB色空間」と呼ぶこととする。 While the sRGB color space is widely used, there is also a request to handle colors outside the range that can be expressed by sRGB and a request to obtain gradation (bit) accuracy of 8 bits or more. In order to satisfy these requirements, the sRGB color space is used. Several new color spaces such as the scRGB color space have been proposed as an extended color space in which the color gamut is expanded and the bit accuracy is increased. FIG. 2 is a conceptual diagram showing an extended color space such as the scRGB color space. In the figure, an extended color space 201 (for example, scRGB) having an expanded color gamut including an 8-bit RGB color space 202 (for example, sRGB) is shown. ) Is defined. In the case of the scRGB color space, each color of R, G, and B is expressed by 16 bits, and the increase in the number of bits relative to sRGB is used for both the expansion of the color gamut and the improvement of the gradation (bit) accuracy. . In the following, for convenience of explanation, the RGB color space that expresses each of the R, G, and B colors with 16 bits is referred to as a “16-bit RGB color space”.
ここでは、画像処理装置の一例として、ダイレクト印刷機能つきのプリンタをとりあげ、その構成について、図3を用いて説明する。プリンタ303は、ディジタルカメラ等の画像入力装置301と、有線あるいは無線の通信路を経由して、プリンタの通信部304と接続され、プリンタで印刷する入力画像は、画像入力装置301からプリンタの通信部304に送られる。あるいは、画像の記録された不揮発性メモリ等の記録媒体302を、プリンタの記録媒体読取部305に接続することで、記録媒体302に記録されている入力画像を記録媒体読取部305で読取る。いずれかの方法でプリンタ303に入力された入力画像は、プリンタ画像処理部306で、プリンタエンジン307で印刷を行うのに適したデータに変換処理され、処理後の印刷データはプリンタエンジン307に送られる。プリンタエンジン307は入力された印刷データに従って、実際に紙308に印刷を行い、最終的なプリンタの出力が得られる。次に、プリンタ画像処理部306の内部について説明する。 Here, a printer with a direct printing function is taken as an example of the image processing apparatus, and its configuration will be described with reference to FIG. The printer 303 is connected to an image input device 301 such as a digital camera via a wired or wireless communication path and a printer communication unit 304. An input image to be printed by the printer is transmitted from the image input device 301 to the printer communication. Sent to the unit 304. Alternatively, the recording medium reading unit 305 reads an input image recorded on the recording medium 302 by connecting a recording medium 302 such as a nonvolatile memory in which an image is recorded to the recording medium reading unit 305 of the printer. The input image input to the printer 303 by either method is converted into data suitable for printing by the printer engine 307 by the printer image processing unit 306, and the processed print data is sent to the printer engine 307. It is done. The printer engine 307 actually prints on the paper 308 according to the input print data, and a final printer output is obtained. Next, the inside of the printer image processing unit 306 will be described.
図4は、現在、一般的に用いられているプリンタ画像処理部の概要を示した図であり、入力された画像は、最初に入力画像の色空間(入力色空間)での画像処理部402で処理された後、8ビットRGB色空間(例えばsRGB)に変換されてから、8ビットRGB色空間での画像処理部403に渡される。8ビットRGB色空間で画像処理された画像は、出力用の色空間(プリンタの場合、CMYK等)に変換された後、次の出力色空間での画像処理部404に渡され、プリンタエンジンに送るためのデータに変換処理される。各処理部の具体的な内容は、入力画像の種類や、印刷モード等の要因によって変わりうるが、代表的な例をあげると、入力画像がJPEGで入力色空間がYCbCrの場合、入力色空間での画像処理部402では、JPEG圧縮の展開、YCbCr色空間での色補正、画像サイズの変倍、8ビットRGB色空間への変換等の処理が行われる。次に、8ビットRGB色空間での画像処理部403では、RGB空間での色補正・色変換、画像サイズの変倍、出力色空間への変換等の処理が行われ、最後に、出力色空間での画像処理部404では、階調補正、ハーフトーン処理等の処理が行われる。
FIG. 4 is a diagram showing an outline of a printer image processing unit that is generally used at present. An input image is an
図5は、入力画像が拡張色空間に対応した場合の、プリンタ画像処理部の概要を示した図であり、図4の8ビットRGB色空間での画像処理403に代わって、16ビットRGB色空間での画像処理503が行われる。
FIG. 5 is a diagram showing an overview of the printer image processing unit when the input image corresponds to the extended color space. Instead of the
また、図6は、従来の色変換方式を利用した場合の概要を示した図であり、入力色空間での画像処理部602の出力である16ビットRGB色空間データは、部分色空間マッピング部603により、16ビットRGB色空間よりも狭い(8ビットRGB色空間よりは広い)部分色空間にマッピングされる。部分色空間にマッピングされたデータは、次に、部分色空間・出力色空間変換部604において、テーブル参照と補間演算により出力色空間に変換されて、その後の、出力色空間での画像処理部605に送られる。
図5のように、拡張色空間の画像に対して、16ビットRGB色空間での画像処理を行う場合、現在一般的な8ビットRGB色空間での処理と比較して、処理負荷が大きく増大してしまう。ビット精度・色域の拡大のため、データサイズが増大し、計算精度を増やさねばならない。また、テーブル参照を用いた処理の場合、色域の拡大によって、保持すべきテーブルのサイズが大きくなり、処理リソース・処理速度の両面で処理負荷が増大する。 As shown in FIG. 5, when image processing in the 16-bit RGB color space is performed on an image in the extended color space, the processing load is greatly increased as compared with the processing in the current general 8-bit RGB color space. Resulting in. Due to the expansion of bit accuracy and color gamut, the data size increases and the calculation accuracy must be increased. In the case of processing using table reference, the size of the table to be held increases due to the expansion of the color gamut, and the processing load increases in terms of both processing resources and processing speed.
一方、図6の方式の場合、16ビットRGB色空間よりも小さな部分色空間へのマッピングを行うことで、色域を制限し、図5の場合と比べて処理負荷を軽くすることが可能となる。しかし、部分色空間は8ビットRGB色空間より大きく、また、部分色空間へのマッピングのオーバーヘッドと部分色空間・出力色空間変換部のオーバーヘッドもあるため、図4に比べると、依然として処理負荷は重くなる。 On the other hand, in the case of the method of FIG. 6, by performing mapping to a partial color space smaller than the 16-bit RGB color space, it is possible to limit the color gamut and reduce the processing load compared to the case of FIG. Become. However, the partial color space is larger than the 8-bit RGB color space, and there is also an overhead of mapping to the partial color space and an overhead of the partial color space / output color space conversion unit. Become heavier.
そこで、本発明は、ディジタルカメラ等実際に画像入力装置から入力される入力データの大部分は8ビットRGB色空間の範囲に収まり、8ビットRGB色空間の外の範囲のデータの発生頻度は低いという傾向を利用することで、図4の8ビットRGB色空間での処理に対してはオーバーヘッドがあるものの、図5あるいは図6の方式よりは処理負荷の軽い画像処理装置を実現するものである。 Therefore, according to the present invention, most of input data actually input from an image input device such as a digital camera falls within the range of the 8-bit RGB color space, and the frequency of occurrence of data outside the 8-bit RGB color space is low. By utilizing this tendency, although there is an overhead for processing in the 8-bit RGB color space of FIG. 4, an image processing apparatus with a lighter processing load than the method of FIG. 5 or FIG. 6 is realized. .
本発明の画像処理装置は、前記課題を解決するため、次のような構成をとる。 In order to solve the above problems, the image processing apparatus of the present invention has the following configuration.
各色要素が8ビットより大きなビット数で表される色空間の画像データを処理する画像処理装置であって、入力された画像データが各色要素が8ビットで表される色空間の範囲に含まれるか否かを判定する色域判定手段と、前記色域判定手段により画像データが各色要素が8ビットで表される色空間の範囲に含まれると判定された場合に画像データを各色要素が8ビットで表される色空間のデータに変換するための色空間変換手段と、前記8ビット色空間変換手段により各色要素が8ビットで表される色空間に変換された画像データに対し各色要素が8ビットで表される色空間用の画像処理を行うための画像処理手段と、前記色域判定手段により画像データが各色要素が8ビットで表される色空間の範囲外と判定された場合に当該画像データを各色要素が8ビットより大きなビット数で表される色空間用の画像処理を行う画像処理手段をもつことを特徴とする。 An image processing apparatus that processes image data in a color space in which each color element is represented by a number of bits larger than 8 bits, and the input image data is included in a color space range in which each color element is represented by 8 bits. A color gamut determining unit that determines whether or not the image data is included in the range of a color space in which each color element is represented by 8 bits. Color space conversion means for converting into data of a color space represented by bits, and each color element for the image data converted into a color space represented by 8 bits by the 8-bit color space conversion means. An image processing means for performing image processing for a color space represented by 8 bits, and when the color gamut judging means determines that each color element is out of the range of the color space represented by 8 bits The image data Each color element is characterized by having an image processing means for performing image processing for a color space represented by the larger number of bits than 8 bits.
あるいは、各色要素が8ビットより大きなビット数で表される色空間の画像データを処理する画像処理方法であって、入力された画像データが各色要素が8ビットで表される色空間の範囲に含まれるか否かを判定する色域判定工程と、前記色域判定手段により画像データが各色要素が8ビットで表される色空間の範囲に含まれると判定された場合に画像データを各色要素が8ビットで表される色空間のデータに変換するための色空間変換工程と、前記8ビット色空間変換手段により各色要素が8ビットで表される色空間に変換された画像データに対し各色要素が8ビットで表される色空間用の画像処理を行うための画像処理工程と、前記色域判定手段により画像データが各色要素が8ビットで表される色空間の範囲外と判定された場合に当該画像データを各色要素が8ビットより大きなビット数で表される色空間用の画像処理を行う画像処理工程をもつことを特徴とする。 Alternatively, an image processing method for processing image data in a color space in which each color element is represented by a number of bits greater than 8 bits, wherein the input image data is within a color space range in which each color element is represented by 8 bits. A color gamut determining step for determining whether or not the image data is included; and, when the color gamut determining means determines that the image data is included in a color space range represented by 8 bits, A color space converting step for converting the data into data of a color space represented by 8 bits, and each color of the image data converted into a color space represented by 8 bits by the 8-bit color space conversion means An image processing step for performing image processing for a color space in which elements are represented by 8 bits, and the color gamut determining means determine that the image data is outside the color space range in which each color element is represented by 8 bits. In case It characterized by having an image processing step of performing image processing for color space of each color component is represented by a large number of bits than 8 bits image data.
本発明により、16ビットRGB色空間の画像処理を、8ビットRGB色空間の画像処理を行う場合と比較して、小さな処理負荷の増加で実行できる画像処理装置を実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize an image processing apparatus capable of executing image processing in a 16-bit RGB color space with a small increase in processing load as compared with the case of performing image processing in an 8-bit RGB color space.
本発明の画像処理装置の実施の形態を、図1、図7、図8を用いて説明する。 An embodiment of an image processing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本発明の画像処理装置の一例として、ダイレクト印刷機能をもったプリンタのプリンタ画像処理部101の構成を説明する図である。図において、入力画像データは、まず、入力色空間での画像処理部102に入力され、入力色空間上で行われる画像処理が行われた後、16ビットRGB色空間(例えばscRGB)に変換されて出力される。なお、入力色空間が16ビットRGB色空間である場合は、入力色空間での画像処理部では特に処理を行う必要が無い場合もありうる。16ビットRGB色空間に変換された画像データは、次に色域判定部103に入力され、ここで、その画像データが8ビットRGB色空間(例えばsRGB)の範囲にあるか否か判定される。判定結果に応じて、画像データが8ビットRGB色空間に含まれる場合、画像データは8ビットRGB変換部104に入力され、含まれない場合、画像データは16ビットRGB色空間での画像処理部106に入力される。画像データが8ビットRGB変換部104に入力されると、16ビットRGB色空間の画像データは簡単な変換によって8ビットRGB色空間での画像データに変換され、次に8ビットRGB色空間での画像処理部105に入力される。8ビットRGB色空間での画像処理部105は、現在一般的な8ビットRGB色空間用画像処理の実装(ハードウェア、ソフトウェア、あるいはハードウェア・ソフトウェアの協調動作)を活用できるため、効率的で高速な画像処理を実現できる。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a printer image processing unit 101 of a printer having a direct printing function as an example of the image processing apparatus of the present invention. In the figure, input image data is first input to the
一方、画像データが16ビットRGB色空間での画像処理部106に入力された場合、8ビットRGB色空間での画像処理に比べて負荷の重い実装になってしまう。しかし、ディジタルカメラ等一般的な画像入力装置から入力されてくる画像データについては、画像データが8ビットRGB色空間に含まれない頻度は低いため、16ビットRGB色空間での画像処理部106での処理が重く遅かったとしても、多くの画像データの処理は8ビットRGB色空間での画像処理部105で行われるため、全体としての処理負荷は、8ビットRGB色空間での処理に対して、小さなオーバーヘッドとなる。図6の場合と比較すると、図6では、全ての入力画像データが8ビットRGB色空間の処理より重い部分色空間・出力色空間変換部を通らねばならないが、本発明では、多くの画像データについて、従来どおりの8ビットRGB色空間での画像処理を適用できるため、相対的な処理負荷は軽くなる。なお、16ビットRGB色空間での画像処理部106に入力される画像データは、8ビットRGB色空間の範囲外であることが予めわかっているため、その事実を利用して、8ビットRGB色空間に対応するテーブルデータを除外したり、処理を簡略化する等、16ビットRGB色空間での画像処理の負荷を軽減することも可能である。 On the other hand, when image data is input to the image processing unit 106 in the 16-bit RGB color space, the load is heavy compared to the image processing in the 8-bit RGB color space. However, since image data input from a general image input device such as a digital camera is not frequently included in the 8-bit RGB color space, the image processing unit 106 in the 16-bit RGB color space has a low frequency. Even if the processing is heavy and slow, a large amount of image data is processed by the image processing unit 105 in the 8-bit RGB color space, so that the overall processing load is compared to the processing in the 8-bit RGB color space. , There will be a small overhead. Compared to the case of FIG. 6, in FIG. 6, all input image data must pass through a partial color space / output color space conversion unit that is heavier than the processing of the 8-bit RGB color space. Since the conventional image processing in the 8-bit RGB color space can be applied, the relative processing load is reduced. Note that the image data input to the image processing unit 106 in the 16-bit RGB color space is known in advance to be out of the range of the 8-bit RGB color space. It is also possible to reduce the load of image processing in the 16-bit RGB color space, such as excluding table data corresponding to the space or simplifying the processing.
最後に、8ビットRGB色空間での画像処理部105、16ビットRGB色空間での画像処理部106のいずれの場合も、出力は出力色空間(プリンタの場合、例えばCMYK)での画像データに変換され、出力色空間での画像処理部107で処理されて、最終的な出力データになる。 Finally, in both cases of the image processing unit 105 in the 8-bit RGB color space and the image processing unit 106 in the 16-bit RGB color space, the output is image data in the output color space (for example, CMYK in the case of a printer). The image data is converted and processed by the image processing unit 107 in the output color space, and becomes final output data.
なお、これらの各処理部の実装は、専用ハードウェア、ソフトウェア、あるいはハードウェアとソフトウェアの組み合わせ等、種々の実装がありうる。 Note that these processing units may be implemented in various ways such as dedicated hardware, software, or a combination of hardware and software.
次に、色域判定部103の処理について、図7を用いて説明する。図7において、R、 G、 Bは入力される16ビットRGB色空間の画像データのR、 G、 B各成分の値を示す。また、Rw、 Gw、 Bwは、8ビットRGB色空間の白に対応する16ビットRGB色空間におけるR、G、B各成分の値であり、Rk、 Gk、 Bkは、8ビットRGB色空間の黒に対応する16ビットRGB色空間におけるR、 G、 B各成分の値である。入力データは、まず、ステップ701において、Rの値を、Rw、 Rkの値と比較し、Rの値がRwとRkの間の範囲にある場合は、次のステップ702に進む。ない場合は、8ビットRGB色空間に含まれないことが判明するため、判定処理を終了し、16ビットRGB色空間での画像処理に進む。ステップ702に進んだ場合、Gの値を、Gw、 Gkの値と比較し、Gの値がGwとGkの間の範囲にある場合は、次のステップ703に進む。ない場合は、8ビットRGB色空間に含まれないことが判明するため、判定処理を終了し、16ビットRGB色空間での画像処理に進む。ステップ703に進んだ場合、Bの値を、Bw、 Bkの値と比較し、Bの値がBwとBkの間の範囲にある場合は、画像データが8ビットRGB色空間に含まれることが判明する。ない場合は、8ビットRGB色空間に含まれないことが判明し、16ビットRGB色空間での画像処理に進む。なお、ステップ701、702、703の順序は重要でなく、異なる順序でも、また、実装によっては同時に行うことも可能である。
Next, the processing of the color gamut determination unit 103 will be described with reference to FIG. In FIG. 7, R, G, and B indicate the values of R, G, and B components of the input 16-bit RGB color space image data. Rw, Gw, and Bw are values of R, G, and B components in the 16-bit RGB color space corresponding to white in the 8-bit RGB color space. Rk, Gk, and Bk are values in the 8-bit RGB color space. R, G, and B component values in the 16-bit RGB color space corresponding to black. First, in
さらに、8ビットRGB変換部104の処理について、図8を用いて説明する。図8において、入力される16ビットRGB色空間の画像データは、先に色域判定部103において8ビットRGB色空間に含まれると判定された画像データであるため、R、 G、 Bの値の範囲がある範囲内にあることがわかっている。そこで、その範囲内の値を取り出すのが、色域制限部802である。次に、16ビットRGB色空間用に拡張されているビット精度を8ビットRGB色空間にあわせるため、ビットの切り出し(切り捨て)あるいは丸め等の手法により、ビット精度変換部803で、ビット精度を落とす。ここで、ビット精度を8ビットRGB色空間と完全に揃えてしまうと、次の非線形特性変換部804の演算精度が落ちてしまうため、一旦、16ビットRGB色空間と8ビットRGB色空間の中間のビット精度に落として処理することも可能である。最後に、非線形特性変換部804において、16ビットRGB色空間と8ビットRGB色空間の非線形特性の違いを変換し、最終的に、8ビットRGB色空間の画像データを出力する。
Further, the processing of the 8-bit RGB conversion unit 104 will be described with reference to FIG. In FIG. 8, since the input 16-bit RGB color space image data is image data that has been previously determined to be included in the 8-bit RGB color space by the color gamut determination unit 103, the values of R, G, and B Is known to be within a certain range. Therefore, the color
一例として、16ビットRGB色空間がsRGB64、8ビットRGB色空間がsRGBの場合の変換のアルゴリズムは、特開2001−292331の発明の実施の形態・変形例7に示されており、図8の構成によってこのようなアルゴリズムを実装できる。 As an example, the conversion algorithm when the 16-bit RGB color space is sRGB64 and the 8-bit RGB color space is sRGB is shown in Embodiment / Modification 7 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-292331, and FIG. Such an algorithm can be implemented by configuration.
以上、ここでは説明を具体的に行うため、プリンタ画像処理を取り上げたが、画像処理の内容がプリンタ画像処理に限定されるわけではない。 In the above, printer image processing has been taken up for the sake of specific description. However, the content of the image processing is not limited to printer image processing.
101 プリンタ画像処理部
102 入力色空間での画像処理部
103 色域判定部
104 8ビットRGB変換部
105 8ビットRGB色空間での画像処理部
106 16ビットRGB色空間での画像処理部
107 出力色空間での画像処理部
201 拡張されたRGB色空間の範囲
202 8ビットRGB色空間の範囲
301 画像入力装置
302 記録媒体
303 プリンタ
304 通信部
305 記録媒体読取部
306 プリンタ画像処理部
307 プリンタエンジン
308 紙
401 プリンタ画像処理部
402 入力色空間での画像処理部
403 8ビットRGB色空間での画像処理部
404 出力色空間での画像処理部
501 プリンタ画像処理部
502 入力色空間での画像処理部
503 16ビットRGB色空間での画像処理部
504 出力色空間での画像処理部
601 プリンタ画像処理部
602 入力色空間での画像処理部
603 部分色空間マッピング部
604 部分色空間・出力色空間変換部
605 出力色空間での画像処理部
701 Rに関する判定処理
702 Gに関する判定処理
703 Bに関する判定処理
801 8ビットRGB変換部
802 色域制限部
803 ビット精度変換部
804 非線形特性変換部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Printer
Claims (8)
8. The image processing method according to claim 7, wherein the color space in which each color element is represented by 8 bits is an sRGB color space.
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