JP2005250967A - 画像処理システム - Google Patents

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Abstract

【課題】 LSIがメモリを含む必要を無くす画像処理システムを提供する。
【解決手段】 その各々が画像の処理を行う複数の画像処理部203、204、205、206及び207と、その各々が前記複数の画像処理部のうちの全部又は一部の各々に対応して設けられ、対応する画像処理部のためにメモリにアクセスするための第1次アクセス要求信号を出力する複数のアクセス部209−1乃至209−9と、前記複数のアクセス部からの第1次アクセス要求信号を調停して、該第1次アクセス要求信号及び該調停に基づき前記メモリにアクセスするための単一出所の第2次アクセス要求信号を出力する制御部210と、を備える。
【選択図】 図3

Description

本発明は、画像データを処理するための画像処理システムに関し、特に、複数の部分で画像処理を行う画像処理システムに関する。
従来の画像処理システムを図1を参照して説明する。
図1において、画像入力部901が入力した画像データについてシェーディング処理を行うシェーディング補正部902は1ライン分の補正係数を格納する内部メモリ903に接続されており、画像データが入力される度に内部メモリ903から逐次補正係数を読み出し、シェーディング補正を行う。
画像データについてシャープネス補正を行うシャープネス補正部905は、そのそれぞれが1ライン分の画像データを格納する4つの内部メモリ904−1乃至904−4に接続されており、画像データが入力される度に内部メモリ904−1乃至904−4から画像空間における上下左右の位置にある画像データを読み出し、5×5画素のフィルタを構成してシャープネス補正を行う。
二値化処理部906は、量子化誤差を格納する2ライン分の内部メモリ907−1及び907−2を有しており、画像データが入力される度に内部メモリ907−1及び907−2から前後の画素の量子化誤差を読み出し、5×3画素の誤差係数フィルタを構成して画像データに誤差を加算しつつ、二値化を行う。
なお、本発明に関連する先行技術文献としては、以下のものがある。
特開2001−325591号公報 特開昭63−052269号公報 特開平02−029834号公報 特開平08−096112号公報 特開平08−263628号公報
しかしながら、上記の従来の画像処理システムを1つのLSIに収めることとすると、そのLSIは、シェーディング補正部902、シャープネス補正部905及び二値化処理部906等の演算部のみならず、フィルタを構成するための内部メモリ903、904及び907も含む必要であるため、次のような課題が生ずる。
第1の課題は、カラー画像処理の場合は、必要とする内部メモリの量も多くなり、画像処理LSIの規模も大きくなってしまうことである。
第2の課題は、より精度の高い画像処理を行うために画素フィルタサイズを大きくすれば、必要とする内部メモリの量も多くなり、画像処理LSIの規模も大きくなってしまうことである。
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであり、LSIがメモリを含む必要を無くす画像処理システムを提供することを目的とする。
本発明によれば、その各々が画像の処理を行う複数の画像処理部と、その各々が前記複数の画像処理部のうちの全部又は一部の各々に対応して設けられ、対応する画像処理部のためにメモリにアクセスするための第1次アクセス要求信号を出力する複数のアクセス部と、前記複数のアクセス部からの第1次アクセス要求信号を調停して、該第1次アクセス要求信号及び該調停に基づき前記メモリにアクセスするための単一出所の第2次アクセス要求信号を出力する制御部と、を備えることを特徴とする画像処理システムが提供される。
本発明によれば、複数の画像処理部に関連したアクセス要求が単一出所の第2次アクセス要求信号として出力されるため、汎用メモリに接続することが可能となり、従って、画像処理システムの内部にメモリを含ませる必要が無くなる。従って、画像処理システムの回路規模を削減することが可能となる。
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
本発明は、コピー機やFAX機などの画像処理システムにおいて、画像処理に必要な画素参照メモリとしてLSI内部のメモリを用いるのではなく、汎用メモリを利用することにより、小規模なLSIで画像処理を行えることを特徴としている。ここで、汎用メモリとは、用途が限定されずに多目的に利用することができるメモリのことをいい、例えば、1又は複数のDRAM(Dynamic Random Access Memory)チップ、1又は複数のSRAM(Static Random Access Memory)チップ、1又は複数のMRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)チップ等のことである。
図2を参照すると、1つのLSI111は、画像入力部103、第1の画像処理部104−1乃至第Nの画像処理部104−N及び画像出力部105を備え、汎用メモリ101、画像読取部102及び印刷部106に接続されている。
原稿読取部102は、原稿を読み取り、画像入力部103は、画像データを汎用メモリ101に格納する。
第1の画像処理部104−1乃至第Nの画像処理部104−Nは、汎用メモリ101に格納されている画像データを読み込み、画像処理を行った後、処理結果を汎用メモリ101に格納する。
画像出力部105は、最終的な処理が施された画像データを汎用メモリ101から読み出す。印刷部106は、読み出された画像データを印刷する。
このようにして、本発明では、読み取られた画像データに対する画像処理を行う際に、画像処理に必要な参照メモリとしてLSI111の内部のメモリを用いずに、汎用メモリ101を利用しているため、LSI111の内部にメモリを必要としない。
図3を参照すると、本発明の一実施形態としての、コピー機の画像処理システムが示されている。
LSI211は、画像入力部203、シェーディング補正部204、シャープネス補正部205、二値化処理部206、画像出力部207、DMA(Direct Memory Access;ダイレクトメモリアクセス)部209−1乃至209−9及びDRAM制御部210を備え、DRAM201、画像読取部202及び印刷部208に接続されている。
DMA部209−1乃至209−9は、CPU(Central Processing Unit)を介さずに、画像データの入出力をDRAM201に対して行う機能を有する。すなわち、画像入力部203、シェーディング補正部204、シャープネス補正部205等の上位の部分からの要求に従って、アドレスとアクセスモード(書込み又は読出し)を伴ったDMA要求をDRAM制御部210に出力する。なお、各DMA部209とDRAM制御部210を結ぶ線をチャネルという。
DRAM制御部210は、DMA部209−1乃至209−9からの要求によりDRAM201に対してデータの入出力を行う。
DRAM201は、DRAM制御部210による制御に従って、画像データを格納する。
画像読取部202は、原稿を読み取り、読み取った画像データを画像入力部203に出力する。
画像入力部203は、読み取った画像データを、DMA部209−1及びDRAM制御部210を介して、DRAM201に書き込む。
シェーディング補正部204は、画像データを、DRAM制御部210及びDMA部209−2を介して、DRAM201から読み出し、補正係数を、DRAM制御部210及びDMA部209−3を介して、DRAM201から読み出し、読み出した補正係数を用いて、読み出した画像データに対してシェーディング補正を行い、シェーディング補正後の画像データを、DMA部209−4及びDRAM制御部210を介して、DRAM201に書き込む。
シャープネス処理部205は、シェーディング補正後の例えば5×5画素分の画像データを、DRAM制御部210及びDMA部209−5を介して、DRAM201から読み出し、読み出した画像データを用いて、エッジ強調等のシャープネス補正の処理を行い、シェーディング補正後の画像データを、二値化処理部206に出力する。
二値化処理部206は、シェーディング補正及びシャープネス補正がされた画像データを二値化する。二値化の際には、階調表現の為に誤差拡散法を用いる。誤差拡散法による二値化を行うために、現在の画素の量子化誤差を、DMA部209−7及びDRAM制御部210を介して、DRAM201に書き込み、他の画素の量子化誤差を、DRAM制御部210及びDMA部209−6を介して、DRAM201から読み出す。また、二値化処理部206は、二値化データを、DMA部209−8及びDRAM制御部210を介して、DRAM201に書き込む。
画像出力部207は、二値化データを、DRAM制御部210及びDMA部209−9を介して、DRAM201から読み出し、印刷部208に渡す。
印刷部208は、画像出力部207から渡された二値化データに基づいて、二値化された画像を印刷する。
図4は、シェーディング補正部204及びその周辺部を示す。図4を参照すると、シェーディング補正部204は、DMA部209−2から入力した補正前画像データに、DMA部209−3から入力した補正係数を掛けることにより得た補正後画像データをDMA部209−4に出力する。
図5は、シャープネス補正部205及びその周辺部を示す。図5を参照すると、シャープネス補正部205は、5×5画素フィルタ(FIR(Finite Impulse Response)空間フィルタ)205−1及び加算器205−2を備える。シャープネス補正部205は、DMA部209−5から入力した5×5画素分の画像データを5×5画素フィルタ205−1に通し、加算器205−2において5×5画素のうちの中心の画素の画像データに5×5画素フィルタ205−1の出力を加算することにより得た補正後データを二値化処理部206に出力する。
図6は、二値化処理部206及びその周辺部を示す。図6を参照すると、二値化処理部206は、5×3誤差フィルタ(FIR空間フィルタ)206−1、加算器206−2、二値化部206−3及び量子化誤差算出部206−4を備える。5×3誤差フィルタ206−1の最上行の中央の位置が現在画素に対応する。5×3誤差フィルタ206−1の係数のうちの最上行の左端から中央までの範囲の3つの係数の値はゼロである。二値化処理部206は、DMA部209−6から入力した5×3画素分の量子化誤差を5×3誤差フィルタ206−1に通し、加算器206−2において、5×3誤差のうちの最上行の中央にある誤差に対応する画素の画像データに5×3誤差フィルタ206−1の出力を加算することにより補正後データを得て、二値化部206−3において、補正後データを二値化し、二値化データをDMA部209−8に出力する。また、量子化誤差算出部206−4は、加算器206−2の出力データから二値化部206−3の出力データを引くことにより、量子化誤差を算出する。量子化誤差は、DMA部209−7に出力される。
なお、上記の説明では、コピーに必要な画像処理のうちの一部の処理についての記述を省略している。実際には他の画像処理、例えばγ補正やディザ処理、拡大、縮小、スクリーニング処理などが行われる。このような処理を行う部分も、必要に応じて、それに対応したDMA部209−i及びDRAM制御部210を介して、DRAM201に書き込んだり、DRAM201から読み出したりする。
次に、図7を参照して、画像処理システムの動作について説明する。
コピーを開始の操作が行われたならば、画像読取部202は、画像を読み取り、画像データを画像入力部203に供給する。画像入力部203は、入力された画像データを、DMA部209−1及びDRAM制御部210を介して、DRAM201に書き込む(符号301)。
シェーディング補正部204は、画像データを、DRAM制御部210及びDMA部209−2を介して、DRAM201から読み込むと同時に、補正係数データを、DRAM制御部210及びDMA部209−3を介して、DRAM201から読み込む。そして、シェーディング補正部204は、補正係数に基づいて、画像データに対してシェーディング補正を行い、シェーディング補正後の画像データを、DMA部209−4及びDRAM制御部210を介して、DRAM201に書き込む(符号302)。
シャープネス補正部205は、5×5画素分のシェーディング補正後の画像データを、DRAM制御部210及びDMA部209−5を介して、DRAM201から読み出し、読み出した画像データを用いて、シャープネス補正を行い、シャープネス補正後の画像データを、二値化処理部206に供給する(符号303)。
二値化処理部206は、5×3画素分の量子化誤差を、DRAM制御部210及びDMA部209−6を介して、DRAM201から読み出し、読み出した量子化誤差を用いて、シャープネス補正部205から受けた画像データを二値化する。そして、二値化処理部206は、二値化データを、DMA部209−8及びDRAM制御部210を介して、DRAM201に書き込み、現在の画素についての量子化誤差をDMA部209−7及びDRAM制御部210を介して、DRAM201に書き込む(符号304)。
画像出力部207は、二値化された画像データを、DRAM制御部210及びDMA部209−9を介して、DRAM201から読み出し、読み出した画像データを印刷部208に供給する。印刷部208は、画像出力部207から受けた画像データを元に、画像を印刷する(符号305)。
DRAM201として、SDRAM(Synchronous DRAM)を用いた場合、SDRAMの同一バンクへ連続アクセスを行うと、アクセス時間が長くなってしまう。そこで、DRAM制御部210は、同一バンクへの連続DMA要求の間に他のバンクへのDMA要求を挿入するように、DMA部209−1乃至209−9からのDMA要求を並び替えても良い。
また、例えば、シャープネス補正部205は、ある画素(画素1)のシャープネス補正を行う時にその画素(画素1)を中心とする5×5画素分の画像データを必要とし、その画素(画素1)に隣接する画素(画素2)のシャープネス補正を行う時にその画素(画素2)を中心とする5×5画素分の画像データを必要とする。従って、画素1に対して必要である画像データと画素2に対して必要である画像データは4×5画素分重複する。そこで、DRAM制御部210又はDMA部209−5に5×5画素分の画像データを格納できるキャッシュメモリを2バンク用意し、図8に示すように、第1のバンクと第2のバンクが交互に5×5画素分の画像データを10画素期間保持し、第1のバンクの保持期間と第2のバンクの保持期間を5画素期間ずらすようにすれば、5画素期間毎に5×5画素分の画像データをDRAM201から読み込むのみで、シャープネス補正部205は、シャープネス補正をすることができるようになる。
図9にDRAM制御部210の詳細な構成例を示す。図9を参照すると、DRAM制御部210は、帯域優先順位決定部210−1、効率優先順位決定部210−2、処理チャネル決定部210−3、第1のFIFO210−4、インターフェース部210−5、第2のFIFO210−6及び応答選択部210−7を備える。
帯域優先順位決定部210−1は、全てのDMA部209−1乃至209−9からのDMA要求に基づいて、帯域優先の順位決定を行い、順位決定により決定されたチャネルを推薦する第1のチャネル推薦信号を処理チャネル決定部210−3に出力する。
帯域優先の順位決定とは、次に説明するようなものである。すなわち、チャネル毎に予め帯域(例えば、10MHz)を決定しておき、その帯域に対応する最長のアクセスタイム(例えば、100n秒)を決定しておく。あるチャネルのDMA部209がDMA要求を出力してから処理チャネル部210−3がそのチャネルのそのDMA要求についての要求を出力するまでの時間がアクセスタイム以上になるかどうかを常に計測しており、もしそうであれば、そのチャネルについて第1のチャネル推薦信号を出力する。
効率優先順位決定部210−2は、全てのDMA部209−1乃至209−9からのDMA要求に基づいて、効率優先の順位決定を行い、順位決定により決定された順にチャネルを推薦する第2のチャネル推薦信号を処理チャネル決定部210−3に出力する。
効率優先の順位決定とは、次に説明するようなものである。すなわち、各チャネルには、ほぼ均等にSDRAMのバンクが割り当てられる。すなわち、例えば、SDRAMが第1バンクから第Mバンクを有するとすれば、第1チャネルには、第1バンクから第Mバンクまでが割り当てられ、第2チャネルにも第1バンクから第Mバンクまでが割り当てられ、以下同様に、各チャネルに、第1バンクから第Mバンクまでが割り当てられる。そして、各チャネルには、各バンク毎に必要な数のアドレスが割り当てられる。従って、あるチャネルがあるアドレスを指定してDMA要求を出すと、そのDMA要求に対応するバンクがわかる。
ここで、SDRAMは、同一バンクに対する連続アクセスに対しては、アクセス速度が遅く、バンクを変えながら行われるアクセス(バンクインターリーブによるアクセス)に対しては、アクセス速度が速い。また、SDRAMは、書込みと読出しを交互に行う場合よりも書込みを連続して行う場合及び読出しを連続して行う場合の方がアクセス速度が速い。そこで、効率優先順位決定部210−2は、バンクインターリーブによるアクセスが可能な限り頻繁に行われ、且つ、書込み又は読出しが可能な限り連続するように、DMA要求を調停する。
具体的には、処理チャネル決定部210−3から通知される前回のアクセス要求に係るバンク及びアクセスモードと、各DMA部からのDMA要求に含まれるアドレスを基に知ることができるそのDMA要求に係るバンク及びそのDMA要求に含まれるアクセスモードを基に、可能な限り、処理チャネル決定部210−3が前回出したアクセス要求に係るバンクとは異なったバンクに属するアドレスを伴い、処理チャネル決定部210−3が前回出したアクセス要求に係るアクセスモードとは異なったアクセスモードを伴うアクセス要求を処理チャネル決定部210−3が次回に出すように、チャネルを決定し、そのチャネルについてのチャネル識別情報を有する第2のチャネル推薦信号を出力する。
処理チャネル決定部210−3は、第1のチャネル推薦信号及び第2のチャネル推薦信号に基づいて、アクセス要求を実際にDRAM201に出力するチャネルを決定し、決定したチャネルに関して、アクセス要求を第1のFIFO210−4及び第2のFIFO210−6に出力する。
処理チャネル決定部210−3は、効率優先順位決定部210−2が出力する第2のチャネル推薦信号よりも帯域優先順位決定部210−1が出力する第1のチャネル推薦信号を優先して、処理チャネルを決定している。しかし、通常は、第1のチャネル推薦信号は出力されないので、効率優先で処理チャネルが決定される。ところが、効率優先で処理チャネルが決定されることが継続すると、何れかのチャネルについて、DMA部209がDMA要求を出力してから処理チャネル部210−3がそのチャネルのそのDMA要求についての要求を出力するまでの時間がアクセスタイム以上になる場合が生じる。この様な場合に、第1のチャネル推薦信号が出力され、帯域優先で処理チャネルが決定される。
第1のFIFO210−4は、アクセス要求をFIFO方式に従って待ち行列管理し、到着順に1つずつアクセス要求をインターフェース部210−5に出力する。
インターフェース部210−5は、アクセス要求に従って、データの書込み又はデータの読出しをDRAM201に対して行う。
第2のFIFO210−6は、処理チャネル決定部210−3から出力されたアクセス要求のうちのチャネル識別情報をFIFO方式に従って待ち行列管理し、到着順に1つずつ、チャネル識別情報を応答選択部210−7に出力する。また、第2のFIFO210−6は、インターフェース部210−5からの出力イネーブル信号がアクティブになった時にのみチャネル識別情報を出力するようにタイミング制御されるので、第2のFIFO210−6から出力されるチャネル識別情報とインターフェース部210−5から出力される読出しデータ等の応答とは同期して、応答選択部210−7に供給されることとなる。
応答選択部210−6は、チャネル識別情報に基づいて、正しいチャネルのDMA部に応答を返す。
なお、DMA要求にはアクセスモードが含まれており、DMA要求のうちの書込み要求には、チャネル識別情報、DRAMアドレス及びデータが含まれており、DMA要求のうちの読出し要求には、チャネル識別情報及びDRAMアドレスが含まれている。同様に、第1チャネル推薦信号及び第2チャネル推薦信号には、アクセスモードが含まれており、第1チャネル推薦信号及び第2チャネル推薦信号のうちの書込み要求に対応するものには、チャネル識別情報、DRAMアドレス及びデータが含まれており、第1チャネル推薦信号及び第2チャネル推薦信号のうちの読出し要求に対応するものには、チャネル識別情報及びDRAMアドレスが含まれている。更に、処理チャネル決定部210−3から出力されるアクセス要求には、アクセスモードが含まれており、処理チャネル決定部210−3から出力される要求のうちの書込み要求に対応するものには、チャネル識別情報、DRAMアドレス及びデータが含まれており、処理チャネル決定部210−3から出力される要求のうちの読出し要求に対応するものには、チャネル識別情報及びDRAMアドレスが含まれている。
図3の例では、DMA部209−1乃至209−9は、必要に応じて、画像入力部203、シェーディング補正部204等について設けられているが、一般には、全ての画像処理部がDRAM201からのデータ入力を必要とする場合には、全ての画像処理部に対して読出用DMA部209が設けられ、一部の画像処理部がDRAM201からのデータ入力を必要とする場合には、当該一部の画像処理部に対して読出用DMA部209が設けられ、全ての画像処理部がDRAM201へのデータ出力を必要とする場合には、全ての画像処理部に対して書込用DMA部209が設けられ、一部の画像処理部がDRAM201へのデータ出力を必要とする場合には、当該一部の画像処理部に対して書込用DMA部209が設けられる。また、1つのDMA部209が書込用DMA部と読出用DMA部を兼ねていても良い。
本発明は、汎用メモリを利用することにより、LSI内部に大規模なメモリを必要としない画像処理システムに利用することができる。
従来例による画像処理システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態により画像処理システムの第1の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態により画像処理システムの第2の構成例を示すブロック図である。 図3に示すシェーディング補正部及びその周辺部を示すブロック図である。 図3に示すシャープネス補正部及びその周辺部を示すブロック図である。 図3に示す二値化処理部及びその周辺部を示すブロック図である。 図3に示す画像処理システムの動作を説明するための図である。 図3に示すDRAM制御部が備えるキャッシュメモリを説明するための図である。 図3に示すDRAM制御部の構成例を示すブロック図である。
符号の説明
201 DRAM
202 画像読取部
203 画像入力部
204 シェーディング補正部
205 シャープネス補正部
206 二値化処理部
207 画像出力部
208 印刷部
209−1乃至209−9 DMA部
210 DRAM制御部

Claims (6)

  1. その各々が画像の処理を行う複数の画像処理部と、
    その各々が前記複数の画像処理部のうちの全部又は一部の各々に対応して設けられ、対応する画像処理部のためにメモリにアクセスするための第1次アクセス要求信号を出力する複数のアクセス部と、
    前記複数のアクセス部からの第1次アクセス要求信号を調停して、該第1次アクセス要求信号及び該調停に基づき前記メモリにアクセスするための単一出所の第2次アクセス要求信号を出力する制御部と、
    を備えることを特徴とする画像処理システム。
  2. 請求項1に記載の画像処理システムにおいて、
    各アクセス部は、前記第1次アクセス要求信号に対する応答を入力し、
    前記制御部は、前記第2次アクセス要求信号に対する前記メモリからの応答を基に、前記第1次アクセス要求信号に対する応答を前記アクセス部に返すことを特徴とする画像処理システム。
  3. 請求項1に記載の画像処理システムにおいて、
    各アクセス部は、書込み要求信号、読出し要求信号又はその両者を前記第1次アクセス要求信号として出力することを特徴とする画像処理システム。
  4. 請求項1に記載の画像処理システムにおいて、
    前記制御部は、キャッシュメモリを備えることを特徴とする画像処理システム。
  5. 請求項1に記載の画像処理システムにおいて、
    前記制御部は、
    前記第1次アクセス要求信号に基づいて、帯域優先の順位決定を行い、該決定に基づいた第1のチャネル推薦信号を出力する帯域優先順位決定部と、
    前記第1次アクセス要求信号に基づいて、効率優先の順位決定を行い、該決定に基づいた第2のチャネル推薦信号を出力する効率優先順位決定部と、
    前記第1のチャネル推薦信号及び前記第2のチャネル推薦信号に基づいて、前記第2次アクセス要求信号を生成する処理チャネル決定部と、
    を備えることを特徴とする画像処理システム。
  6. 請求項1乃至5に記載の画像処理システムを備えることを特徴とする半導体集積回路。
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