JP2006013751A - Image processing apparatus, image processing method, and its program - Google Patents
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Images
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- G06T3/00—Geometric image transformation in the plane of the image
- G06T3/40—Scaling the whole image or part thereof
- G06T3/403—Edge-driven scaling
Abstract
Description
本発明は、カラー画像の拡大処理を行う画像処理装置に関する。 The present invention relates to an image processing apparatus that performs enlargement processing of a color image.
例えば、特許文献1は、L情報については精細画素密度変換手段を用い、C1,C2情報については最近傍置換処理を用いる画像処理装置を開示する。また、特許文献2は、4:2:2フォーマットの場合に、輝度信号に対してキュービック補間を行い、クロマ信号に対して直線補間を行う画像信号処理装置を開示する。また、特許文献3は、Yデータは9個の画素によるラグランジュの補間式を、UVデータは4個の画素による線形補間式をそれぞれ用いて補間演算を行うディジタル撮像装置を開示する。
また、特許文献4は、Yプレーンについては曲面補間処理を行い、Uプレーンについては直線補間処理を行い、Vプレーンについては最近傍処理を行うカラーイメージ処理装置を開示する。また、特許文献5は、色成分や輝度成分ごとに、相似画像ブロックを検出するための所定条件を変更することができる画像処理装置を開示する。また、特許文献6は、輝度成分は二つ以上の補間方法で補間し、二つの色差成分は輝度成分の補間方法の種類以下の方法で補間する画像データ間引き・補間装置を開示する。
本発明は、上述した背景からなされたものであり、カラー画像を高速かつ高画質に拡大する画像処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made from the above-described background, and an object thereof is to provide an image processing apparatus that enlarges a color image at high speed and high image quality.
[画像処理装置]
上記目的を達成するために、本発明にかかる画像処理装置は、複数の色成分画像で構成されたカラー画像を拡大する画像処理装置であって、第1の拡大処理を適用して、画像を拡大する第1の拡大手段と、この第1の拡大処理よりも高速な拡大処理が可能な第2の拡大処理を適用して、画像を拡大する第2の拡大手段と、入力されたカラー画像のうち少なくとも1つの色成分画像を用いてサンプル画像を作成するサンプル作成手段と、前記サンプル作成手段により作成されたサンプル画像について、前記第1の拡大手段により拡大された画像と前記第2の拡大手段により拡大された画像との差分を算出する差分算出手段と、前記第2の拡大手段により拡大された前記カラー画像の色成分画像それぞれと、前記差分算出手段により算出された差分と、各色成分画像の階調変化量とに基づいて、入力されたカラー画像の拡大画像を生成する拡大画像生成手段とを有する。
[Image processing device]
In order to achieve the above object, an image processing apparatus according to the present invention is an image processing apparatus that enlarges a color image composed of a plurality of color component images, and applies the first enlargement process to obtain an image. Applying the first enlargement means for enlargement, the second enlargement means for enlarging the image by applying the second enlargement process capable of the enlargement process faster than the first enlargement process, and the input color image A sample creation unit that creates a sample image using at least one color component image, and an image enlarged by the first enlargement unit and the second enlargement for the sample image created by the sample creation unit Difference calculation means for calculating a difference from the image enlarged by the means, each color component image of the color image enlarged by the second enlargement means, and the difference calculated by the difference calculation means When, with on the basis of the gradation change amount of each color component image, and a enlarged image generating means for generating an enlarged image of the input color image.
好適には、各色成分画像の階調変化量に応じて、前記差分算出手段により算出された差分を分配値に分けて、それぞれの色成分画像に分配する差分分配手段をさらに有し、前記拡大画像生成手段は、前記第2の拡大手段により拡大された色成分画像それぞれと、前記差分分配手段によりそれぞれの色成分画像に分配された分配値とに基づいて、入力されたカラー画像の拡大画像を生成する。 Preferably, the image processing apparatus further includes difference distribution means for dividing the difference calculated by the difference calculation means into distribution values according to the gradation change amount of each color component image and distributing the distribution values to the respective color component images. The image generation means is an enlarged image of the input color image based on each of the color component images enlarged by the second enlargement means and the distribution values distributed to the respective color component images by the difference distribution means. Is generated.
好適には、入力されるカラー画像は、RGBの各色成分画像を含み、前記サンプル作成手段は、RGBの各色成分画像を用いて、サンプル画像を作成する。 Preferably, the input color image includes RGB color component images, and the sample creation means creates a sample image using the RGB color component images.
好適には、拡大処理を複数回繰り返して所望の拡大画像を得る場合に、それぞれの拡大処理に対して、前記第1の拡大手段のみによるカラー画像の拡大処理と、サンプル画像について算出された差分に基づくカラー画像の拡大処理とを切り替えて適用する制御手段をさらに有する。 Preferably, when a desired enlarged image is obtained by repeating the enlargement process a plurality of times, for each enlargement process, a color image enlargement process using only the first enlargement unit and a difference calculated for the sample image And a control means for switching and applying the color image enlargement processing based on the above.
好適には、前記第1の拡大処理は、前記第2の拡大処理よりも高画質な拡大画像を生成する。 Preferably, the first enlargement process generates an enlarged image with higher image quality than the second enlargement process.
[画像処理方法]
また、本発明にかかる画像処理方法は、複数の色成分画像で構成されたカラー画像を拡大する画像処理方法であって、少なくとも1つの色成分画像を用いてサンプル画像を作成し、第1の拡大処理を適用して、作成されたサンプル画像を拡大し、この第1の拡大処理よりも高速な拡大処理が可能な第2の拡大処理を適用して、このサンプル画像を拡大し、前記第1の拡大処理により拡大されたサンプル画像と前記第2の拡大処理により拡大されたサンプル画像との差分を算出し、各色成分画像の階調変化量に応じて、算出された差分をそれぞれの色成分画像に分配し、前記第2の拡大処理により拡大された色成分画像それぞれと、それぞれの色成分画像に分配された差分とに基づいて、入力されたカラー画像の拡大画像を生成する。
[Image processing method]
An image processing method according to the present invention is an image processing method for enlarging a color image composed of a plurality of color component images, and creates a sample image using at least one color component image, Applying the enlargement process to enlarge the created sample image, applying a second enlargement process capable of an enlargement process faster than the first enlargement process, enlarging the sample image, and The difference between the sample image enlarged by the first enlargement process and the sample image enlarged by the second enlargement process is calculated, and the calculated difference is set for each color according to the gradation change amount of each color component image. An enlarged image of the input color image is generated based on each of the color component images distributed to the component images and enlarged by the second enlargement processing and the difference distributed to each color component image.
好適には、拡大処理を複数回繰り返して所望の拡大画像を得る場合に、少なくとも最初の拡大処理において、前記第1の拡大処理のみを適用してカラー画像を拡大し、少なくとも最後の拡大処理において、前記サンプル画像について算出された差分に基づく拡大処理を適用してカラー画像を拡大する。 Preferably, when the enlargement process is repeated a plurality of times to obtain a desired enlarged image, at least in the first enlargement process, only the first enlargement process is applied to enlarge the color image, and at least in the last enlargement process The color image is enlarged by applying an enlargement process based on the difference calculated for the sample image.
[プログラム]
また、本発明にかかるプログラムは、複数の色成分画像で構成されたカラー画像を拡大する画像処理装置において、少なくとも1つの色成分画像を用いてサンプル画像を作成するステップと、第1の拡大処理を適用して、作成されたサンプル画像を拡大するステップと、この第1の拡大処理よりも高速な拡大処理が可能な第2の拡大処理を適用して、このサンプル画像を拡大するステップと、前記第1の拡大処理により拡大されたサンプル画像と前記第2の拡大処理により拡大されたサンプル画像との差分を算出するステップと、各色成分画像の階調変化量に応じて、算出された差分をそれぞれの色成分画像に分配するステップと、前記第2の拡大処理により拡大された色成分画像それぞれと、それぞれの色成分画像に分配された差分とに基づいて、入力されたカラー画像の拡大画像を生成するステップとを前記画像処理装置に実行させる。
[program]
The program according to the present invention includes a step of creating a sample image using at least one color component image in an image processing apparatus that enlarges a color image composed of a plurality of color component images, and a first enlargement process. Applying the step of enlarging the created sample image, applying a second enlargement process capable of an enlargement process faster than the first enlargement process, and enlarging the sample image; Calculating a difference between the sample image enlarged by the first enlargement process and the sample image enlarged by the second enlargement process, and the difference calculated according to the gradation change amount of each color component image Are distributed to each color component image, each of the color component images enlarged by the second enlargement process, and the difference distributed to each color component image. There are, and a step of generating an enlarged image of the input color image to the image processing apparatus.
本発明の画像処理装置によれば、カラー画像を高速かつ高画質に拡大することができる。 According to the image processing apparatus of the present invention, a color image can be enlarged at high speed and with high image quality.
[第1の実施形態]
まず、本発明の理解を助けるために、その背景及び概略を説明する。
画像の拡大(すなわち、解像度変換)を行う場合に、高画質拡大アルゴリズムを適用すると、高画質な拡大画像が得られる一方で、拡大処理の負荷が大きく処理速度が低下してしまう。例えば、画像拡大アルゴリズムには、最近傍法(Nearest Neighbor法)、線形補間法(Bilinear法)、3次畳み込み法(Cubic Convolution法)、及び、フラクタルの概念に基づくフラクタル拡大法などがある。最近傍法は、高速処理が可能な高速拡大アルゴリズムであるが、拡大画像の画質があまりよくない。また、フラクタル拡大法は、高画質な拡大画像を得ることができるが、拡大処理に時間がかかる。このような状況において、高画質な拡大画像を高速に得ることができる画像拡大アルゴリズムが望まれている。特に、拡大処理の対象が複数の色成分画像からなるカラー画像である場合には、複数の色成分画像それぞれが拡大される必要があるため、拡大処理の高速化(すなわち、処理負荷の低減)がより重要になる。
[First Embodiment]
First, in order to help understanding of the present invention, its background and outline will be described.
When an image enlargement (that is, resolution conversion) is performed and a high-quality enlargement algorithm is applied, a high-quality enlarged image can be obtained, but the load of enlargement processing is large and the processing speed is reduced. For example, the image enlargement algorithm includes a nearest neighbor method (Nearest Neighbor method), a linear interpolation method (Bilinear method), a cubic convolution method (Cubic Convolution method), and a fractal enlargement method based on the concept of fractals. The nearest neighbor method is a high-speed enlargement algorithm capable of high-speed processing, but the image quality of the enlarged image is not so good. Further, the fractal enlargement method can obtain a high-quality enlarged image, but the enlargement process takes time. Under such circumstances, an image enlargement algorithm that can obtain a high-quality enlarged image at high speed is desired. In particular, when the object of enlargement processing is a color image composed of a plurality of color component images, each of the plurality of color component images needs to be enlarged, so that the enlargement processing is accelerated (that is, the processing load is reduced). Becomes more important.
図1は、高画質な拡大画像を高速に得ることができる画像拡大アルゴリズムを説明する図であり、図1(A)は、一部の色成分画像についてのみ高画質拡大アルゴリズムを適用して全体として高速化する方法(特許文献3に相当)を示し、図1(B)は、高速拡大アルゴリズム及び高画質拡大アルゴリズムでそれぞれ拡大されたサンプル画像の差分に基づいてカラー画像を拡大する方法(本発明に相当)を示す。
図1(A)に示すように、カラー画像が、YUV色空間におけるY成分画像、U成分画像及びV成分画像で構成されている場合に、Y成分画像についてのみ高画質拡大アルゴリズム(例えば、フラクタル拡大法)を適用し、他のU成分画像及びV成分画像については高速拡大アルゴリズム(例えば、最近傍法)を適用して、全体としての処理速度を向上させる方法が考えられる。
この場合に、Y成分画像は高画質な拡大画像となり、U成分画像及びV成分画像は低画質な拡大画像となる。したがって、カラー画像として見た場合に、色差成分(U成分及びV成分)の階調変化が少ない領域では高画質となるが、輝度成分(Y成分)の階調変化が少なく、かつ、色差成分の階調変化が大きな領域(U成分画像又はV成分画像のエッジ部分)では、U成分画像及びV成分画像における画質劣化が顕在化する。これは、高速拡大アルゴリズムによる画質劣化がエッジ部分に発生しやすいという性質に起因する。換言すると、高速拡大アルゴリズムにより拡大された拡大画像と高画質拡大アルゴリズムにより拡大された拡大画像との相違は、エッジ部分に発生しやすく、顕在化する可能性が高い。
FIG. 1 is a diagram for explaining an image enlargement algorithm that can obtain a high-quality enlarged image at high speed. FIG. 1A shows the entire image obtained by applying the high-quality enlargement algorithm to only some color component images. FIG. 1B shows a method for enlarging a color image based on a difference between sample images enlarged by a high-speed enlargement algorithm and a high-quality enlargement algorithm (this book). Corresponding to the invention).
As shown in FIG. 1A, when a color image is composed of a Y component image, a U component image, and a V component image in the YUV color space, only a high-quality enlargement algorithm (for example, fractal) is used for the Y component image. An enlargement method is applied, and a fast enlargement algorithm (for example, nearest neighbor method) is applied to other U component images and V component images to improve the overall processing speed.
In this case, the Y component image becomes a high-quality enlarged image, and the U component image and the V component image become low-quality enlarged images. Therefore, when viewed as a color image, the image quality is high in a region where the gradation change of the color difference component (U component and V component) is small, but the gradation change of the luminance component (Y component) is small and the color difference component. In the region where the gradation change is large (the edge portion of the U component image or the V component image), the image quality deterioration in the U component image and the V component image becomes obvious. This is due to the property that image quality degradation due to the high-speed enlargement algorithm is likely to occur at the edge portion. In other words, the difference between the enlarged image enlarged by the high-speed enlargement algorithm and the enlarged image enlarged by the high-quality enlargement algorithm is likely to occur at the edge portion and is likely to be manifested.
そこで、本実施形態における画像処理装置2は、色成分画像それぞれの階調変化量に応じて、高速拡大アルゴリズムによる画質劣化を補正することにより、カラー画像の高速かつ高画質な拡大処理を実現する。
例えば、図1(B)に例示するように、画像処理装置2は、入力されたカラー画像の各色成分画像に基づいて1つの合成画像を作成し、作成された合成画像(サンプル画像)を高速拡大アルゴリズムと高画質拡大アルゴリズムとでそれぞれ拡大し、拡大されたサンプル画像の差分値を算出する。そして、画像処理装置2は、入力されたカラー画像の各色成分画像の階調変化量(エッジ量)に応じて、算出された差分値を補正量として分配し、分配された差分値を用いて、高速拡大アルゴリズムにより拡大された入力カラー画像の各色成分画像を補正して、高画質なカラー拡大画像を得る。
これにより、全ての色成分画像に対して高画質拡大アルゴリズムを適用した場合よりも拡大処理を高速化でき、かつ、十分な画質を実現することができる。
Therefore, the
For example, as illustrated in FIG. 1B, the
Thereby, it is possible to speed up the enlargement process as compared with the case where the high-quality enlargement algorithm is applied to all the color component images, and it is possible to realize sufficient image quality.
[ハードウェア構成]
次に、画像処理装置2のハードウェア構成を説明する。
図2は、本発明にかかる画像処理方法が適応される画像処理装置2のハードウェア構成を、制御装置20を中心に例示する図である。
図2に例示するように、画像処理装置2は、CPU202及びメモリ204などを含む制御装置20、通信装置22、HDD・CD装置などの記録装置24、並びに、LCD表示装置あるいはCRT表示装置及びキーボード・タッチパネルなどを含むユーザインターフェース装置(UI装置)26から構成される。
画像処理装置2は、例えば、画像拡大プログラム5(後述)がインストールされた汎用コンピュータであり、通信装置22又は記録装置24などを介してカラー画像の画像データを取得し、取得された画像データを出力解像度に応じて拡大する。例えば、画像処理装置2は、プリンタ装置10に対して画像データを出力する場合には、600dpi又は2400dpiなどの解像度に変換し、UI装置26に対して画像データを出力する場合には、75dpiなどの解像度に変換する。
[Hardware configuration]
Next, the hardware configuration of the
FIG. 2 is a diagram illustrating a hardware configuration of the
As illustrated in FIG. 2, the
The
[画像拡大プログラム]
図3は、制御装置20(図2)により実行され、本発明にかかる画像処理方法を実現する第1の画像拡大プログラム5の機能構成を例示する図である。
図3に例示するように、第1の画像拡大プログラム5は、記憶部500、サンプル作成部510、高速拡大部520、高画質拡大部530、差分算出部540、階調変化判定部550、差分分配部560、拡大画像生成部570及び制御部580を有する。
画像拡大プログラム5において、記憶部500は、メモリ204(図2)及び記録装置24(図2)を制御して、入力されたカラー画像の画像データを記憶する。また、記憶部500は、サンプル作成部510、高速拡大部520、高画質拡大部530、差分算出部540、階調変化判定部550、差分分配部560、拡大画像生成部570及び制御部580のワークエリアを確保する。
[Image enlargement program]
FIG. 3 is a diagram illustrating a functional configuration of the first
As illustrated in FIG. 3, the first
In the
サンプル作成部510は、入力されたカラー画像に含まれる色成分画像に基づいて、サンプル画像を作成する。例えば、サンプル作成部510は、複数の色成分画像の少なくとも1つを用いてサンプル画像を作成する。本実施形態におけるサンプル作成部510は、カラー画像を構成する全ての色成分画像を既定の合成割合で合成し、合成された1つの合成画像をサンプル画像として作成する。色成分画像の合成割合は、色成分画像がRGB又はCMYなど、3つ存在する場合には、それぞれ3分の1としてもよいし、「0.5」「0.25」及び「0.25」などのようにビットシフトのみで合成用の色成分画像を算出できる割合であってもよい。以下では、入力されたカラー画像の色成分がRGBである場合を具体例として説明する。R、G及びBの合成割合は、それぞれpR、pG及びpBとして表す。
なお、サンプル作成部510は、画像領域ごとに合成割合を変更してもよい。例えば、サンプル作成部510は、各画像領域に表示されるオブジェクトの種類に応じて合成割合を変更することにより、それぞれのオブジェクトで重要な色成分の画質劣化を優先的に抑制する。
The
Note that the
高速拡大部520(第2の拡大手段)及び高画質拡大部530(第1の拡大手段)は、共に画像を拡大する。高速拡大部520は、高画質拡大部530よりも高速に画像を拡大することができ、例えば、最近傍法を適用する。高画質拡大部530は、高速拡大部520よりも高画質に画像を拡大することができ、例えば、フラクタル拡大法を適用する。なお、高画質拡大部530は、高速拡大部520よりもエッジ再現性の高い拡大アルゴリズムを適用することが望ましい。
The high-speed enlargement unit 520 (second enlargement unit) and the high-quality enlargement unit 530 (first enlargement unit) both enlarge the image. The high-
差分算出部540は、高画質拡大アルゴリズムにより拡大されたサンプル画像と、高速拡大アルゴリズムにより拡大されたサンプル画像との差分を算出する。具体的には、差分算出部540は、高速拡大部520により拡大されたサンプル画像と、高画質拡大部530により拡大されたサンプル画像とを画素ごとに比較して、画素ごとの差分値difを算出する。
The
階調変化判定部550は、入力されたカラー画像に含まれる色成分画像それぞれについて、階調変化量を判定する。具体的には、階調変化判定部550は、それぞれの色成分画像において、注目画素とこの注目画素の周囲にある画素とを比較して、画素値の変化量を算出する。
例えば、階調変化判定部550は、以下の式により、R成分の階調変化量dif_Rを画素ごとに算出する。
dif_R = |fr(x,y)-fr(x+1,y)| + |fr(x,y)-fr(x,y+1)| + |fr(x,y)-fr(x-1,y)| + |fr(x,y)-fr(x,y-1)|
ここで、fr(x,y)は注目画素の画素値である。
階調変化判定部550は、同様に、G成分画像の階調変化量dif_Gと、B成分画像の階調変化量dif_Bとを画素ごとに算出する。
なお、本例では、注目画素と上下左右に隣接する4つの画素とを比較して階調変化量が算出されているが、これに限定されるものではなく、例えば、注目画素と周囲の8つの画素とを比較して階調変化量が算出されてもよい。
The gradation
For example, the tone
dif_R = | fr (x, y) -fr (x + 1, y) | + | fr (x, y) -fr (x, y + 1) | + | fr (x, y) -fr (x- 1, y) | + | fr (x, y) -fr (x, y-1) |
Here, fr (x, y) is the pixel value of the target pixel.
Similarly, the gradation
In this example, the gradation change amount is calculated by comparing the pixel of interest with four pixels that are vertically and horizontally adjacent. However, the present invention is not limited to this. For example, the pixel of interest and the surrounding 8 pixels are calculated. The gradation change amount may be calculated by comparing two pixels.
差分分配部560は、各色成分画像の階調変化量に応じて、差分算出部540により算出された差分値difを各色成分画像に分配する。具体的には、差分分配部560は、各色成分画像の階調変化量を画素ごとに比較して、差分算出部540により画素ごとに算出された差分値を、階調変化量の比率(RGB間の比率)に応じて画素ごとに分配する。より具体的には、差分分配部560は、階調変化量の比率と、サンプル画像における合成比率pR、pG、pBとに応じて、差分値difを各色成分画像に分配する。
例えば、差分分配部560は、以下の式により、R成分画像に分配される分配値vRを画素ごとに算出する。
vR = {(dif)* dif_R } / { pR * dif_R + pG * dif_G + pB * dif_B }
差分分配部560は、同様に、G成分画像の分配値vGと、B成分画像の分配値vBとを画素ごとに算出する。
The
For example, the
vR = {(dif) * dif_R} / {pR * dif_R + pG * dif_G + pB * dif_B}
Similarly, the
拡大画像生成部570は、高速拡大部520により拡大された各色成分画像と、差分分配部560により各色成分に分配された差分値とに基づいて、拡大されたカラー画像のデータを生成する。具体的には、拡大画像生成部570は、高速拡大部520により拡大されたR成分画像、G成分画像及びB成分画像に対して、差分分配部560により算出された分配値を加減算することにより、各色成分画像の画素値を補正して、高画質なカラー画像を構成する色構成分画像にする。
制御部580は、入力されたカラー画像が出力解像度に応じて拡大されるように、画像拡大プログラム5に含まれる各構成を制御する。
The enlarged
The
[全体動作]
次に、画像処理装置2による第1の画像拡大処理(S10)を説明する。
図4は、第1の画像拡大処理(S10)の全体動作を示すフローチャートである。なお、本例では、R成分画像、G成分画像及びB成分画像からなるカラー画像が入力される場合を具体例とする。また、本例では、高速拡大部520が3次畳み込み法を適用し、高画質拡大部530がフラクタル拡大法を適用する場合を具体例とする。
図4に示すように、ステップ100(S100)において、画像処理装置2は、出力すべきカラー画像(RGB)の画像データが入力され、出力先が指定されると、出力先の出力解像度に応じて拡大倍率を決定し、決定された拡大倍率まで拡大すべく画像拡大プログラム5(図3)に画像データを入力する。
画像拡大プログラム5において、入力されたカラー画像の各色成分画像(R成分画像、G成分画像及びB成分画像)は、記憶部500に格納される。
高速拡大部530は、3次畳み込み法を適用して、入力されたカラー画像の各色成分画像をそれぞれ拡大する。
[Overall operation]
Next, the first image enlargement process (S10) by the
FIG. 4 is a flowchart showing the overall operation of the first image enlargement process (S10). In this example, a case where a color image composed of an R component image, a G component image, and a B component image is input is taken as a specific example. Further, in this example, a specific example is a case where the high-
As shown in FIG. 4, in step 100 (S100), the
In the
The high-
ステップ105(S105)において、サンプル作成部510は、入力されたカラー画像(拡大前)の色成分画像を既定の合成割合(3分の1)で合成して、RGB合成画像を作成する。具体的には、サンプル作成部510は、画素ごとに、各色成分の画素値に合成割合を掛けて合算する。
In step 105 (S105), the
ステップ110(S110)において、高画質拡大部530は、フラクタル拡大法を適用して、サンプル作成部510により作成されたRGB合成画像を出力解像度まで拡大する。
ステップ115(S115)において、高速拡大部520は、3次畳み込み法を適用して、サンプル作成部510により作成されたRGB合成画像を出力解像度まで拡大する。
In step 110 (S110), the high image
In step 115 (S115), the high-
ステップ120(S120)において、差分算出部540は、高画質拡大部530により拡大されたRGB合成画像と、高速拡大部520により拡大されたRGB合成画像との差分値を、互いに対応する画素ごとに算出する。
In step 120 (S120), the
ステップ125(S125)において、階調変化判定部550は、入力されたカラー画像の各色成分画像について、階調変化量を画素ごとに算出する。
ステップ130(S130)において、差分分配部560は、階調変化判定部550により算出された階調変化量の比率と、RGB合成画像における合成割合とに応じて、差分算出部540により算出された差分値を振り分けて、R成分画像、G成分画像及びB成分画像の分配値を画素ごとに決定する。
In step 125 (S125), the gradation
In step 130 (S130), the
ステップ135(S135)において、拡大画像生成部570は、高速拡大部520によりそれぞれ拡大されたR成分画像、G成分画像及びB成分画像に対して、差分分配値560によりそれぞれ決定された分配値を加算又は減算する。
画像処理装置2は、拡大画像生成部570により分配値が加減算されたR成分画像、G成分画像及びB成分画像を出力先に転送して、拡大されたカラー画像を出力させる。
In step 135 (S135), the enlarged
The
なお、本例の高速拡大部520及び高画質拡大部530は、3次畳み込み法及びフラクタル拡大法を適用したが、これに限定されるものではなく、例えば、最近傍法とフラクタル拡大法との組合せ、又は、線形補間法とフラクタル拡大法との組合せなどであってもよい。特に、高画質な拡大画像が要求される場合には、高画質拡大部530は、特開2003−283811に開示されている局所コラージュによる拡大法を適用することが望ましい。この局所コラージュによる拡大法(特開2003−283811)は、フラクタル拡大法の適用に伴って生じるボケ、ジャギー及びブロック歪みなどの画質上の問題を総合的に解決するため、一般的なフラクタル拡大法よりも高画質な拡大画像を得ることができる。
Note that the high-
また、本例の画像処理装置2は、R成分画像、G成分画像及びB成分画像からなるカラー画像を拡大したが、拡大対象となる画像の色空間はこれに限定されるものではなく、例えば、YUV色空間、Lab色空間又はCMYK色空間であってもよい。
Further, the
以上説明したように、本実施形態における画像処理装置2は、色成分ごとに階調変化量を判定し、判定された階調変化量に応じて、高速拡大アルゴリズムで拡大された色成分画像を補正するため、エッジ部分で発生しやすい画質劣化を抑えつつ、高速にカラー画像を拡大することができる。
As described above, the
[変形例]
次に、高速拡大部520を要しない画像拡大方法を上記実施形態の変形例として説明する。
図5は、最近傍法による画像の拡大方法を説明する図である。
図5に示すように、最近傍法による出力画像の画素値Poutは、Poutの中心点を入力画像上に逆写像した点Prに最も近い入力画像上の画素値となり、具体的には入力画像の画素値Pinと横/縦方向の倍率(rx,ry)から以下の式で求められる。
Pout(X,Y)=Pin(floor((X+0.5)/rx),floor((Y+0.5)/ry))
なお、上記floor(a)は、aの小数以下を切り捨てた整数値を求める関数である。
この式のように処理を行うと、入力画像を倍率(rx,ry)で最近傍拡大処理した出力画像が生成される。
このように、最近傍法は、拡大後の注目画素を原画像上に逆射影した場合に、逆射影された点と最も近い画素の画素値を、そのまま拡大後の画素値として適用するものである。したがって、最近傍法により拡大された画像の画素値は、画像データを実際に拡大することなく、拡大後の画素の位置と、原画像とに基づいて算出することができる。これにより、最近傍法で拡大された画像全体をメモリに展開することなく、最近傍法で拡大された合成画像の画素値、及び、最近傍法で拡大された各色成分画像の画素値が算出できる。
そこで、上記実施形態の変形例として、高速拡大部520を逆射影算出部590に置換した画像処理装置2を説明する。
[Modification]
Next, an image enlargement method that does not require the high-
FIG. 5 is a diagram for explaining an image enlargement method by the nearest neighbor method.
As shown in FIG. 5, the pixel value Pout of the output image based on the nearest neighbor method is the pixel value on the input image closest to the point Pr obtained by inversely mapping the center point of Pout on the input image. From the pixel value Pin and the horizontal / vertical magnification (rx, ry).
Pout (X, Y) = Pin (floor ((X + 0.5) / rx), floor ((Y + 0.5) / ry))
The floor (a) is a function for obtaining an integer value obtained by rounding down the decimals of a.
When processing is performed as in this equation, an output image is generated by performing nearest neighbor enlargement processing on the input image at a magnification (rx, ry).
In this way, the nearest neighbor method applies the pixel value of the pixel closest to the back-projected point as the pixel value after enlargement when the pixel of interest after enlargement is back-projected on the original image. is there. Therefore, the pixel value of the image enlarged by the nearest neighbor method can be calculated based on the position of the enlarged pixel and the original image without actually enlarging the image data. This makes it possible to calculate the pixel value of the composite image enlarged by the nearest neighbor method and the pixel value of each color component image enlarged by the nearest neighbor method without developing the entire image enlarged by the nearest neighbor method in the memory. it can.
Therefore, as a modified example of the above-described embodiment, an
図6は、第2の画像拡大プログラム52の機能構成を説明する図である。なお、本図に示す各構成のうち、図3に示した構成と実質的に同一なものには同一の符号が付されている。
図6に示すように、第2の画像拡大プログラム52は、第1の画像拡大プログラム5の各構成のうち、高速拡大部520を逆射影算出部590に置換した構成をとる。
逆射影算出部590は、拡大後の画素の位置と、原画像とに基づいて、最近傍法により原画像が拡大された場合の画素値を算出する。具体的には、逆射影算出部590は、拡大後の画素の位置を拡大倍率に応じて逆射影した逆射影点の座標を算出し、算出された逆射影点と最も近い原画像上の画素(以下、逆射影画素)を特定し、特定された逆射影画素の画素値を読み出す。この場合に、差分算出部540は、逆射影算出部590により読み出された逆射影画素の画素値と、高画質拡大部530により拡大された画像の画素値とを比較して、差分値を算出する。また、拡大画像生成部570は、逆射影算出部590により読み出された逆射影画素の画素値と、差分分配部560により分配された分配値とに基づいて、各色構成分画像の画素値を算出する。
FIG. 6 is a diagram for explaining a functional configuration of the second image enlargement program 52. It should be noted that among the components shown in the figure, the same reference numerals are given to the components that are substantially the same as those shown in FIG.
As shown in FIG. 6, the second image enlargement program 52 has a configuration in which the high-
The reverse
図7は、第2の画像拡大処理(S12)を説明するフローチャートである。なお、本図に示す各処理ステップのうち、図4に示した処理ステップと実質的に同一なものには同一の符号が付されている。また、本例では、R成分画像、G成分画像及びB成分画像からなるカラー画像が入力される場合を具体例とする。
図7に示すように、まず、S105及びS110において、出力すべきカラー画像(RGB)の画像データが画像処理装置2に入力されると、サンプル作成部510は、入力されたカラー画像(拡大前)の色成分画像を既定の合成割合(3分の1)で混合して、RGB合成画像を作成し、高画質拡大部530は、高画質拡大アルゴリズム(例えばフラクタル拡大法)を適用して、サンプル作成部510により作成されたRGB合成画像を出力解像度まで拡大する。
FIG. 7 is a flowchart for explaining the second image enlargement process (S12). Note that among the processing steps shown in this figure, the same reference numerals are assigned to the processing steps that are substantially the same as those shown in FIG. In this example, a specific example is a case where a color image composed of an R component image, a G component image, and a B component image is input.
As shown in FIG. 7, first, in S105 and S110, when image data of a color image (RGB) to be output is input to the
ステップ140(S140)において、逆射影算出部590は、拡大後の画素の位置を、拡大倍率(出力解像度)に応じて逆射影して逆射影点の座標を算出し、算出された逆射影点と最も近いRGB合成画像上の逆射影画素を特定し、特定された逆射影画素の画素値をRGB合成画像から読み出す。
In step 140 (S140), the reverse
ステップ145(S145)において、差分算出部540は、高画質拡大部530により拡大されたRGB合成画像と、逆射影算出部590により読み出された画素値(逆射影画素の画素値)との差分値を、画素ごとに算出する。
In step 145 (S145), the
次に、S125及びS130において、階調変化判定部550は、入力されたカラー画像の各色成分画像について、階調変化量を画素ごとに算出し、差分分配部560は、階調変化判定部550により算出された階調変化量の比率と、RGB合成画像における合成割合とに応じて、差分算出部540により算出された差分値を振り分けて、R成分画像、G成分画像及びB成分画像の分配値を画素ごとに決定する。
Next, in S125 and S130, the gradation
ステップ150(S150)において、逆射影算出部590は、拡大後の画素の位置を、拡大倍率(出力解像度)に応じて逆射影して逆射影点の座標を算出し、算出された逆射影点と最も近い逆射影画素を拡大前の画像において特定し、特定された逆射影画素の画素値をR成分画像、G成分画像及びB成分画像からそれぞれ読み出す。
拡大画像生成部570は、逆射影算出部590によりR成分画像、G成分画像及びB成分画像から読み出された画素値に対して、差分分配値560によりそれぞれ決定された分配値を加算又は減算する。
画像処理装置2は、拡大画像生成部570により分配値が加減算されたR成分画像、G成分画像及びB成分画像を出力先に転送して、拡大されたカラー画像を出力させる。
In step 150 (S150), the inverse
The enlarged
The
以上説明したように、本変形例における画像処理装置2は、最近傍法で拡大された画像全体をメモリに展開することなく、最近傍法で拡大された合成画像の画素値、及び、最近傍法で拡大された各色成分画像の画素値が算出できる。
As described above, the
[第2の実施形態]
次に、第2の実施形態を説明する。
原画像を所望の出力解像度まで拡大する場合に、拡大処理を複数の段階に分けて所望の拡大画像を得る場合がある。例えば、原画像を主走査方向及び副走査方向に8倍拡大したい場合に、2倍に拡大する処理を3段階適用することにより8倍拡大を実現する。
このような場合に、第2の実施形態における画像処理装置2は、複数の段階からなる拡大処理において、前段の拡大処理では、画質を優先した画像拡大アルゴリズムを適用し、後段の拡大処理では、処理速度を優先した画像拡大アルゴリズムを適用する。具体的には、画像処理装置2は、n段階(n:2以上の自然数)で拡大処理が構成される場合に、最初から(n−1)段目までの拡大処理では、高画質拡大部530(図3)により全ての色成分画像を拡大し、最後のn段目の拡大処理では、差分値に基づく拡大処理(図4)を適用して拡大する。
これにより、画像処理装置2は、対象画像のサイズが小さく処理負荷が比較的小さな前段において、高画質拡大アルゴリズムを適用することにより、画質劣化をできるだけ抑え、対象画像のサイズが大きくなり処理負荷が大きな後段において、差分値に基づく拡大処理を適用して、画質劣化を抑えつつ、全体としての処理速度を向上させることができる。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described.
When enlarging an original image to a desired output resolution, the enlarging process may be divided into a plurality of stages to obtain a desired enlarged image. For example, when it is desired to enlarge the original image by 8 times in the main scanning direction and the sub-scanning direction, 8 times enlargement is realized by applying the process of enlarging to 2 times in three stages.
In such a case, the
As a result, the
図8は、多段階拡大処理(S20)を説明するフローチャートである。
図8に示すように、ステップ200(S200)において、画像拡大プログラム5における制御部580(図3)は、出力すべきカラー画像(RGB)の画像データが記憶部500に入力され、出力先が指定されると、入力された画像データの解像度と、出力先の出力解像度とに基づいて、拡大処理の段数を決定し、画像拡大プログラム5の各構成に対して拡大処理を開始するよう指示する。
FIG. 8 is a flowchart for explaining the multi-stage enlargement process (S20).
As shown in FIG. 8, in step 200 (S200), the control unit 580 (FIG. 3) in the
ステップ205(S205)において、制御部580は、次に行うべき拡大処理が最後段であるか否かを判断し、最後段の拡大処理である場合に、S10の処理に移行し、これ以外の場合に、S210の処理に移行する。
なお、S10では、図4を参照して説明した拡大処理により、差分値に基づく拡大処理が行われる。
In step 205 (S205), the
In S10, the enlargement process based on the difference value is performed by the enlargement process described with reference to FIG.
ステップ210(S210)において、制御部580は、高画質拡大部530に対して、各色成分画像の拡大処理を行うよう指示する。
高画質拡大部530は、制御部580の制御に応じて、高画質拡大アルゴリズム(例えばフラクタル拡大法)を適用して各色成分画像を拡大する。
In step 210 (S210), the
The high image
ステップ215(S215)において、制御部580は、決定した拡大処理の全段数が終了したか否かを判断し、全段数が終了した場合には、多段階拡大処理を終了して画像データを出力先に転送し、全段数が終了していない場合には、S205の処理に戻って拡大処理を繰り返す。
In step 215 (S215), the
以上説明したように、第2の実施形態における画像処理装置2は、多段階からなる拡大処理において、それぞれの段階に応じて、高画質拡大アルゴリズムを用いた拡大処理と、差分値に基づく拡大処理とを切り替えることにより、画質劣化を抑えつつ、全体の処理速度を向上させることができる。
As described above, the
なお、画像処理装置2は、高画質拡大アルゴリズムを用いた拡大処理及び差分値に基づく拡大処理に加えて、高速拡大アルゴリズムを用いた拡大処理を組み合わせてもよい。例えば、画像処理装置2は、n段階(nは3以上の自然数)からなる拡大処理を行う場合に、最前段から(n−2)段目までは、高画質拡大アルゴリズム(例えばフラクタル拡大法)を適用して拡大し、(n−1)段目では、差分値に基づく拡大処理(図4など)を行い、最後段であるn段目では、高速拡大アルゴリズム(例えば最近傍法)を適用して拡大する。この場合に、画像処理装置2は、既定の切替基準に基づいて、高画質拡大アルゴリズムを用いた拡大処理、差分値に基づく拡大処理、及び、高速拡大アルゴリズムを用いた拡大処理を切り替える。切替基準は、例えば、出力先の実際の解像度(以下、実解像度)である。プリンタなどで出力する場合に、スクリーンの影響などにより実際の解像度(実解像度)が、出力解像度よりも低い場合がある。そこで、画像処理装置2は、対象画像の解像度が実解像度となる直前で、差分値に基づく拡大処理を適用し、対象画像の解像度が実解像度以上となった後で、高速拡大アルゴリズムを用いた拡大処理を適用する。
Note that the
図9は、高画質拡大アルゴリズムを用いた拡大処理、差分値に基づく拡大処理、及び、高速拡大アルゴリズムを組み合わせた多段階拡大処理(S22)のフローチャートである。なお、本図に示す各処理ステップのうち、図8に示した処理ステップと実質的に同一なものには同一の符号が付されている。
図9に示すように、まず、S200において、制御部580(図3)は、出力すべきカラー画像(RGB)の画像データが記憶部500に入力され、出力先が指定されると、入力された画像データの解像度と、出力先の出力解像度とに基づいて、拡大処理の段数を決定し、画像拡大プログラム5の各構成に対して拡大処理を開始するよう指示する。
FIG. 9 is a flowchart of a multi-stage enlargement process (S22) combining an enlargement process using a high-quality enlargement algorithm, an enlargement process based on a difference value, and a high-speed enlargement algorithm. Note that among the processing steps shown in the figure, the same reference numerals are given to the processing steps substantially the same as those shown in FIG.
As shown in FIG. 9, first, in S200, the control unit 580 (FIG. 3) inputs color image (RGB) image data to be output when it is input to the storage unit 500 and an output destination is specified. Based on the resolution of the image data and the output resolution of the output destination, the number of stages of the enlargement process is determined, and each component of the
ステップ220(S220)において、制御部580は、対象画像の解像度が出力先の実解像度以上となる直前であるか否かを判断し、実解像度以上となる直前である場合に、S10の処理に移行し、これ以外場の場合に、S210の処理に移行する。
なお、S10では、図4を参照して説明した拡大処理により、差分値に基づく拡大処理が行われる。また、S210では、制御部580の指示に応じて、高画質拡大部530(図3)により各色成分画像が拡大される。
In step 220 (S220), the
In S10, the enlargement process based on the difference value is performed by the enlargement process described with reference to FIG. In S210, each color component image is enlarged by the high image quality enlargement unit 530 (FIG. 3) in response to an instruction from the
ステップ225(S225)において、制御部580は、対象画像の解像度が実解像度以上となったか否かを判断し、実解像度以上となった場合には、S230の処理に移行し、実解像度未満である場合には、S220の処理に戻って拡大処理を繰り返す。
ステップ230(S230)において、制御部580は、高速拡大部520(図3)に対して、各色成分画像の拡大処理を行うよう指示する。
高速拡大部520は、制御部580の制御に応じて、高速拡大アルゴリズム(例えば最近傍法)を適用して各色成分画像を拡大する。
これにより、画像処理装置2は、出力先の実際の解像度を加味して、画質劣化を抑えつつ、全体の処理速度を向上させることができる。
In step 225 (S225), the
In step 230 (S230), the
The high-
As a result, the
2・・・画像処理装置
5・・・画像拡大プログラム
500・・・記憶部
510・・・サンプル作成部
520・・・高速拡大部
530・・・高画質拡大部
540・・・差分算出部
550・・・階調変化判定部
560・・・差分分配部
570・・・拡大画像生成部
580・・・制御部
590・・・逆射影算出部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
第1の拡大処理を適用して、画像を拡大する第1の拡大手段と、
この第1の拡大処理よりも高速な拡大処理が可能な第2の拡大処理を適用して、画像を拡大する第2の拡大手段と、
入力されたカラー画像のうち少なくとも1つの色成分画像を用いてサンプル画像を作成するサンプル作成手段と、
前記サンプル作成手段により作成されたサンプル画像について、前記第1の拡大手段により拡大された画像と前記第2の拡大手段により拡大された画像との差分を算出する差分算出手段と、
前記第2の拡大手段により拡大された前記カラー画像の色成分画像それぞれと、前記差分算出手段により算出された差分と、各色成分画像の階調変化量とに基づいて、入力されたカラー画像の拡大画像を生成する拡大画像生成手段と
を有する画像処理装置。 An image processing apparatus for enlarging a color image composed of a plurality of color component images,
Applying a first enlargement process to enlarge an image;
Applying a second enlargement process capable of an enlargement process faster than the first enlargement process, and a second enlargement means for enlarging the image;
Sample creation means for creating a sample image using at least one color component image of the input color images;
For the sample image created by the sample creation means, a difference calculation means for calculating a difference between the image enlarged by the first enlargement means and the image enlarged by the second enlargement means;
Based on each of the color component images of the color image enlarged by the second enlargement unit, the difference calculated by the difference calculation unit, and the gradation change amount of each color component image, the input color image An image processing apparatus comprising: an enlarged image generating unit that generates an enlarged image.
をさらに有し、
前記拡大画像生成手段は、前記第2の拡大手段により拡大された色成分画像それぞれと、前記差分分配手段によりそれぞれの色成分画像に分配された分配値とに基づいて、入力されたカラー画像の拡大画像を生成する
請求項1に記載の画像処理装置。 A difference distribution unit that divides the difference calculated by the difference calculation unit into distribution values according to a gradation change amount of each color component image, and distributes the distribution value to each color component image;
The enlarged image generation unit is configured to output an input color image based on each color component image enlarged by the second enlargement unit and a distribution value distributed to each color component image by the difference distribution unit. The image processing apparatus according to claim 1, wherein an enlarged image is generated.
前記サンプル作成手段は、RGBの各色成分画像を用いて、サンプル画像を作成する
請求項1に記載の画像処理装置。 The input color image includes RGB color component images,
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the sample creation unit creates a sample image using each color component image of RGB.
をさらに有する請求項1に記載の画像処理装置。 When the enlargement process is repeated a plurality of times to obtain a desired enlargement image, for each enlargement process, a color image enlargement process using only the first enlargement means and a color image based on the difference calculated for the sample image The image processing apparatus according to claim 1, further comprising a control unit that switches and applies the enlargement process.
請求項1に記載の画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 1, wherein the first enlargement process generates an enlarged image with higher image quality than the second enlargement process.
少なくとも1つの色成分画像を用いてサンプル画像を作成し、
第1の拡大処理を適用して、作成されたサンプル画像を拡大し、
この第1の拡大処理よりも高速な拡大処理が可能な第2の拡大処理を適用して、このサンプル画像を拡大し、
前記第1の拡大処理により拡大されたサンプル画像と前記第2の拡大処理により拡大されたサンプル画像との差分を算出し、
各色成分画像の階調変化量に応じて、算出された差分をそれぞれの色成分画像に分配し、
前記第2の拡大処理により拡大された色成分画像それぞれと、それぞれの色成分画像に分配された差分とに基づいて、入力されたカラー画像の拡大画像を生成する
画像処理方法。 An image processing method for enlarging a color image composed of a plurality of color component images,
Create a sample image using at least one color component image,
Apply the first enlargement process to enlarge the created sample image,
Applying a second enlargement process capable of an enlargement process faster than the first enlargement process, the sample image is enlarged,
Calculating a difference between the sample image enlarged by the first enlargement process and the sample image enlarged by the second enlargement process;
In accordance with the gradation change amount of each color component image, the calculated difference is distributed to each color component image,
An image processing method for generating an enlarged image of an input color image based on each color component image enlarged by the second enlargement processing and a difference distributed to each color component image.
請求項6に記載の画像処理方法。 When obtaining a desired enlarged image by repeating the enlargement process a plurality of times, at least the first enlargement process applies only the first enlargement process to enlarge the color image, and at least the last enlargement process, the sample image The image processing method according to claim 6, wherein a color image is enlarged by applying an enlargement process based on the difference calculated for.
少なくとも1つの色成分画像を用いてサンプル画像を作成するステップと、
第1の拡大処理を適用して、作成されたサンプル画像を拡大するステップと、
この第1の拡大処理よりも高速な拡大処理が可能な第2の拡大処理を適用して、このサンプル画像を拡大するステップと、
前記第1の拡大処理により拡大されたサンプル画像と前記第2の拡大処理により拡大されたサンプル画像との差分を算出するステップと、
各色成分画像の階調変化量に応じて、算出された差分をそれぞれの色成分画像に分配するステップと、
前記第2の拡大処理により拡大された色成分画像それぞれと、それぞれの色成分画像に分配された差分とに基づいて、入力されたカラー画像の拡大画像を生成するステップと
を前記画像処理装置に実行させるプログラム。 In an image processing apparatus for enlarging a color image composed of a plurality of color component images,
Creating a sample image using at least one color component image;
Applying the first enlargement process to enlarge the created sample image;
Applying a second enlargement process capable of an enlargement process faster than the first enlargement process, and enlarging the sample image;
Calculating a difference between the sample image enlarged by the first enlargement process and the sample image enlarged by the second enlargement process;
Distributing the calculated difference to each color component image according to the gradation change amount of each color component image;
Generating an enlarged image of the input color image based on each of the color component images enlarged by the second enlargement processing and the difference distributed to each of the color component images; The program to be executed.
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US20100202711A1 (en) * | 2007-07-19 | 2010-08-12 | Sony Corporation | Image processing apparatus, image processing method, and program |
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2004
- 2004-06-24 JP JP2004186017A patent/JP2006013751A/en active Pending
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