JP2007166134A - 非可逆圧縮画像における無効データ領域表示抑制方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
非圧縮の状態で無効データ領域を持つような画像データを、非可逆圧縮した場合でも、圧縮ノイズが目立たないようにすることができる無効データ領域表示抑制方法を提供することを目的とする。
【解決手段】
有効データ領域と無効データ領域を有する画像を非可逆圧縮し、該画像を表示する非可逆圧縮画像における無効データ領域表示抑制方法において、まず有効データ領域と無効データ領域を有する画像に対して、有効データ領域を不透明とし無効データ領域を透明とするバンド情報を付与する。その後、前記バンド情報を付与した画像を非可逆圧縮する。前記非可逆圧縮後の画像を、前記バンド情報を不透明度として利用して、表示する。前記バンド情報を不透明度として利用することにより、無効データ領域の表示を抑制することができ、これにより非可逆圧縮した場合でも圧縮ノイズが目立たないようにすることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、無効データ領域を含む画像を非可逆圧縮したものを表示する際に、無効データ領域の表示を抑制する方法に関する。

従来より、画像データのデータ形式としては種々の形式が用いられている。これらは、大きく分けると可逆圧縮方式の形式と非可逆圧縮方式の形式に分けられる。可逆圧縮方式とは、圧縮前のデータと圧縮・展開の処理を経たデータとが完全に等しくなる方式である。非可逆圧縮方式とは、圧縮前のデータと圧縮・展開の処理を経たデータとが完全には一致しない方式である。例えば、PNG形式やGIF形式などは可逆圧縮、ECW形式やJPEG 2000形式などは非可逆圧縮である。

PNG形式やGIF形式などの可逆圧縮方式のデータ形式では、画像中の無効データ領域を表示しないための技術として、特定のピクセル値を無効データピクセル値（透過ピクセル値）として指定する方法が知られている。例えば、PNG形式やGIF形式では、カラーパレット中の特定色を透過色として指定することができ、これらの画像を表示するソフトウェアの多くは、指定された透過色を持つピクセルを表示しない（すなわち、その位置は背景のピクセルが表示される）。

写真などの画像を保存する場合、可逆圧縮方式であるPNG形式やGIF形式よりも、可逆性はないが圧縮率の高いECW形式やJPEG 2000形式がより適している場合が多い。これらの圧縮形式においては、元のピクセル値を多少変化させる（＝非可逆とする）ことにより、高い圧縮率を実現している。ただし、圧縮されたデータを展開して表示するときには、上述したピクセル値の変化量が圧縮ノイズとして画像に現れる。このような非可逆圧縮アルゴリズムは、圧縮率を高めつつも、この圧縮ノイズをできるかぎり抑えるよう設計されている。例えば、ピクセル値の変化量がある値以内となることを保証するアルゴリズムも存在する。圧縮アルゴリズムに関しては、例えば、下記非特許文献１などに詳しく説明されている。
「新編画像解析ハンドブック（東京大学出版会、高木幹雄・下田陽久監修）」の機能編第Ｉ部７章の「画像のデータ圧縮」

上述したように可逆圧縮方式の画像データ形式では透過色を指定できるものがある。しかし、非可逆圧縮方式の画像データ形式では、通常、透過ピクセルはサポートされておらず、また、仮に特定ピクセル値を透過ピクセルとして扱ったとしても、本来は透過ピクセル値を持つはずのピクセルが圧縮ノイズにより非透過ピクセルとなるものが多く、期待した表示がなされないという問題がある。

図６は、従来の方法における無効データ領域に対する圧縮ノイズの影響を示す図である。非圧縮画像601は、無効データ領域611と有効データ領域612からなるものとする。黒く塗りつぶしてある領域が無効データ領域611であり、この領域のピクセルは予め透過ピクセル値としてある。このような非圧縮画像601を非可逆圧縮して圧縮画像とし、画像表示ソフトウェアで表示する。この画像表示ソフトウェアは、透過ピクセル値のピクセルは無効データ領域として表示しない機能を持つものである。602はそのような圧縮画像の表示例を示す。非圧縮画像の状態で透過ピクセル値を持つピクセルであっても、非可逆圧縮により透過ピクセル値以外の値に変化することがあるので、その部分に圧縮ノイズ623が生じている。

図７は、圧縮ノイズにより透過ピクセルが非透過ピクセルになる様子を示す。701は非圧縮の状態を示し、横軸はピクセル位置、縦軸はそのピクセルが透過ピクセルか非透過ピクセルかを示す。例えば、透過ピクセル値がR=0, G=0, B=0であるとすると、この値をとるピクセルは透過711となる。これ以外の値をとるピクセルは非透過712である。このような非圧縮の画像を非可逆圧縮した状態を702に示す。上述の透過ピクセル値のRGBの値に対し、圧縮ノイズ723によりピクセル値がR=1, G=0, B=0になっただけで透過されなくなる。換言すれば、透過ピクセル値と等しければ非表示、等しくなければ表示、という二値的な判定であるため、圧縮ノイズにより透過ピクセルのピクセル値が１でも変化した場合には非透過ピクセルと判定され、表示の上でもノイズの影響を直接被ることになる。

本発明の目的は、非圧縮の状態で無効データ領域を持つような画像データを、非可逆圧縮した場合でも、圧縮ノイズが目立たないようにすることができる無効データ領域表示抑制方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、コンピュータを用いて、有効データ領域と無効データ領域を有する画像を非可逆圧縮し、該非可逆圧縮した画像を表示する非可逆圧縮画像における無効データ領域表示抑制方法であって、コンピュータが備えるαバンド付与処理手段が、有効データ領域と無効データ領域を有する画像に対して、有効データ領域を不透明とし無効データ領域を透明とするバンド情報を付与するステップと、コンピュータが備える画像圧縮処理手段が、前記バンド情報を付与した画像を非可逆圧縮するステップと、コンピュータが備える画像表示処理手段が、前記非可逆圧縮後の画像を、前記バンド情報を不透明度として利用して表示するステップとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、無効データ領域を識別するためのバンド情報をαバンドとして画像に挿入し、非可逆圧縮後の画像を表示する際にはこのバンド情報を不透明度として利用することにより、無効データ領域の表示を抑制することができ、これにより非可逆圧縮した場合でも圧縮ノイズが目立たないようにすることができる。本発明は、衛星画像や航空写真を地図上に表示する際に有効である。

以下、本発明を実施する場合の一形態例を具体的に説明する。

図１に、本発明に係る方法を実現するシステムの一形態例を示す。本システムは、記憶装置101、中央処理装置102、および表示装置103を備える。記憶装置101は、画像ファイルを格納する。中央処理装置102は、αバンド付与処理部102、画像圧縮処理部122、および画像表示処理部123を備える。表示装置103は、画像表示処理部123の指示に応じて画像を表示するディスプレイである。このような本実施形態のシステムは、コンピュータで所定のソフトウェアを実行することにより実現されるものである。

中央処理装置102は、画像準備処理と画像表示処理を行う。まず画像準備処理では、記憶装置101上の非圧縮画像ファイルに対して、中央処理装置102のαバンド付与処理部121にてαバンド付与を行い、さらに画像圧縮処理部122にて画像圧縮（非可逆圧縮）を行う。圧縮した画像データは記憶装置101に格納しておく。その後、画像表示処理部123により画像表示処理を行って、上記圧縮した画像データを表示する。この画像表示処理においては、記憶装置101上の圧縮した画像データを読み込み、中央処理装置102の画像表示処理部123にてαバンドを利用した透明度処理を行って表示装置103へ出力するものとする。αバンドとは、例えばJava（登録商標）SDKのColorクラス（http://java.sun.com/j2se/1.4/ja/docs/ja/api/java/awt/Color.html）の属性としても定義されているように既知で一般的な技術であり、描画時には、該当ピクセルを描画する際にこのαバンドの値に従って、
・αバンドの値が0のときは透明（＝非表示）
・αバンドの値が0から増加するにつれて、連続的に半透明（徐々に不透明度が増加）
・αバンドの値が255のときは不透明
という描画を行うものである。

図２に、図１のシステムにおける処理の流れの概要を示す。201は圧縮前のｎバンド（例えばRGBで表現されていれば３バンドである。赤外線などの周波数帯のバンドが付与されていればさらに多くのバンド数になる場合もある。）の画像である。この非圧縮画像201は無効データ領域と有効データ領域を持つものとする。図１のαバンド付与処理部121は、この非圧縮画像201に対して、まず、有効データ領域222において値255、無効データ領域223において値0のピクセル値を持つバンド221（αバンド）を付与した画像202を作成する。図１の画像圧縮処理部122は、この画像202を非可逆圧縮する。非可逆圧縮により、圧縮画像203のαバンド231には圧縮ノイズ233が混入している。

図１の画像表示処理部123は、この圧縮画像203を表示する。この表示の際には、圧縮画像203に付与されているαバンド231のピクセル値を不透明度として利用して表示する。これにより、表示例204に示されているように、圧縮ノイズがほとんど目立たないように画像を表示することができる。表示例204において、241は画像の全体の領域、242は画像の有効データ領域、243は非表示となる無効データ領域、244は背景を示す。

上述したαバンドを不透明度として利用することにより圧縮ノイズが目立たないように表示できることの原理を説明する。図３は、圧縮ノイズの影響を説明するための図であり、横軸はピクセル位置、縦軸はそのピクセルのαバンドのピクセル値を示す。301は非圧縮画像202の段階のαバンドのピクセル値を示す。この段階では、αバンドのピクセル値が0と255の何れかの値を取るので、無効データ領域と有効データ領域とを明確に分けることができる。302は、非圧縮画像202を非可逆圧縮して圧縮画像203とした段階のαバンドのピクセル値を示す。この段階では、圧縮ノイズ321が混入するが、これが目立つことはない。これは、透過ピクセルか否かという二値的な判定の代わりに、不透明度という連続的な値を用いることによるものである。不透明度値を格納するαバンドも当然圧縮ノイズの影響を受けて321に示すように0以外の値や255以外の値になるが、その取り得る値が連続的であるため、表示上はほとんど目立たないものとなる。

図４に、図１の画像表示処理部123によるピクセルの描画処理のフローを示す。描画対象ピクセル位置に対して、まず現在描画されている背景画像のピクセル値P0を取得し（ステップ401）、その上に描画する画像のピクセル値P1を取得し（ステップ402）、さらにそのαバンド値αを取得する（ステップ403）。次に、P0に255-α、P1にαで重み付けして平均を取った値Q=((255-α)P0+αP1)/255を算出する（ステップ404）。算出した値を、対象位置のピクセル値として設定する（ステップ405）。

ステップ404での重み付け平均計算としては、各バンドに対して計算する方法の他に、HSB空間に変換して計算する方法などを適用してもよい。ここで、透過ピクセルのαバンド値0にノイズδが混入してαバンド値がδとなったとしても、Q=((255-δ)P0+δP1)/255≒P0となって、ほぼ透過状態として表示される。逆に、非透過ピクセルのαバンド値255にノイズδが混入してαバンド値が255-δとなったとしても、Q=(δP0+(255-δ)P1 )/255≒P1となって、ほぼ非透過状態として表示される。従って、圧縮ノイズが目立つことはない。

本発明は、衛星画像や航空写真を地図上に表示する際などに適用して好適である。通常のスナップ写真では写真の一部に無効データ領域が含まれることは稀だが、衛星画像や航空写真の場合は、地図座標への幾何補正を行うと、撮影時のセンサ座標と地図座標のずれにより、無効データ領域が生じる。図５はそのような例を示す。撮影画像501はセンサ座標で表現されており、これを地図座標へと幾何補正している。幾何補整後の画像502は、有効データ領域521と無効データ領域522を持つものになる。この場合、本発明の方法により、圧縮ノイズが目立たないように非可逆圧縮方式の画像データ形式にすることができる。

本発明に係る方法を実現するシステムの一形態例を示す図 本実施形態のシステムにおける処理の流れの概要を示す図 圧縮ノイズの影響を説明するための図 画像表示処理部によるピクセルの描画処理の流れを示す図 衛星画像や航空写真における幾何補正後の無効データ領域を示す図 従来の方法における無効データ領域に対する圧縮ノイズの影響を示す図 従来の方法における圧縮ノイズの影響を示す図

符号の説明

101…記憶装置、102…中央処理装置、103…表示装置、121…αバンド付与処理部、122…画像圧縮処理部、123…画像表示処理部、201…元画像、202…αバンド付与画像、203…非可逆圧縮後画像、221…αバンド、231…非可逆圧縮後αバンド、204…画像表示イメージ。

Claims (1)

1. コンピュータを用いて、有効データ領域と無効データ領域を有する画像を非可逆圧縮し、該非可逆圧縮した画像を表示する非可逆圧縮画像における無効データ領域表示抑制方法であって、
   コンピュータが備えるαバンド付与処理手段が、有効データ領域と無効データ領域を有する画像に対して、有効データ領域を不透明とし無効データ領域を透明とするバンド情報を付与するステップと、
   コンピュータが備える画像圧縮処理手段が、前記バンド情報を付与した画像を非可逆圧縮するステップと、
   コンピュータが備える画像表示処理手段が、前記非可逆圧縮後の画像を、前記バンド情報を不透明度として利用して表示するステップと
   を備えることを特徴とする非可逆圧縮画像における無効データ領域表示抑制方法。

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