JP2008193263A - 画像処理方法、画像処理装置、画像処理プログラム、および、記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】表示画像を構成する全ての画素において、圧縮対象の画素の画像色データと比較対象の画素の画像色データとを比較した結果、画像色データを省略できる画素が全く存在しない場合であっても、圧縮後のデータの容量が元の画像データの容量と比較して大きくなることを防止することができる画像圧縮を実現する。
【解決手段】本発明の画像処理装置１は、圧縮対象の画素の画素データ内のＲＧＢデータと比較対象となる画素の画素データ内のＲＧＢデータとを比較した結果に基づいて、圧縮対象の画素の画素データのアトリビュートバイトＡ内に圧縮コードａ１を作成する圧縮コード作成部３１と、圧縮対象の画素の画素データ内のＲＧＢデータと比較対象となる画素の画素データ内のＲＧＢデータとが同じ場合には、該ＲＧＢデータを省略するデータ省略部３２とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタル画像を圧縮および伸張するための画像処理方法に関し、特に、複数の画像を重ねた合成画像を表示するときに使用される画像データの圧縮伸長に好適に利用されるものに関する。

画像データなどのファイルの圧縮を行う場合には、画像における画素ごとの差を利用したデータ圧縮が利用される。この画素ごとの差を利用した画像データの圧縮方式としては、同一色の連続数を利用するランレングス符号化が知られている。ランレングス符号化では、連続する同一の値を「色×回数」という列の長さ（ｒｕｎ−ｌｅｎｇｔｈ）の情報に置き換えることによって、データの圧縮が行われる。

具体的には、例えば画像の中に「白白白黒黒黒黒白黒黒」というデータがあった場合、「白３黒４白１黒２」というデータに変換される。ランレングス符号化は、単純な画像データほど効果的な圧縮が可能であり、可逆圧縮であるため完全にデータを再現できるというメリットを有している。ファクシミリなどでは、このランレングス符号化によるデータ圧縮方式が採用されている。

ランレングス符号化を利用した画像データの圧縮方法としては、例えば、特許文献１に記載されているものを挙げることができる。

また、非特許文献１には、画像における画素ごとの差を利用したその他の画像圧縮の技術が記載されている。
特開２００２−３３５４０４号公報（公開日：２００２年１１月２２日） 「ディジタル画像処理」、アズリール・ローゼンフェルド著、Ａｖｉｎａｓｈ Ｃ． Ｋａｋ著、長尾 真訳、近代科学社、１９７８年発行、１４１〜１４３頁

しかしながら、上記のように画素ごとの差をコード化する全ての画像データ圧縮方法では、各コードに割り当てられるコードの長さによって、長いコードを発生する差が画像データに多く存在すると、圧縮後のデータの容量が元の画像データの容量と比較して大きくなってしまうという問題（画像データの圧縮における破綻画像の問題）が発生する。

例えば、ランレングス符号化を用いた画像データの圧縮では、画像データが複雑化すると、多くの画素において隣接する画素間で同一の値が連続することが少なくなるため、画像の差を利用した圧縮が不可能となり、圧縮データの破綻が多く発生してしまう。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、複雑な画像データであっても、圧縮後のデータの容量が元の画像データの容量と比較して大きくなることを防止する画像データの圧縮を実現することを目的とする。

本発明にかかる画像処理方法は、上記の課題を解決するために、各画素の画素データごとに、該画素の属性を表す情報を格納するアトリビュート領域と、画像を構成する各色の階調値を表す画像色データを格納する画像色データ領域とを有する画像データの圧縮を行うための画像処理方法であって、圧縮対象の画素の画素データの上記アトリビュート領域に、当該画素の画素データと、比較対象となる画素の画素データとを比較し、各画像色データ同士が互いに同じであるか、または、互いに異なっているかという比較結果を圧縮コードとして付加するとともに、圧縮対象の画素の上記画像色データと比較対象となる画素の上記画像色データとが同じ場合には、該画像色データを省略することを特徴としている。

上記の方法によれば、画素データ内のデータの属性に関する情報を格納するために設けられた領域を圧縮コードの付加に利用して画像データの圧縮を行うため、圧縮コード分の容量が増加することなく、圧縮後の画像データに圧縮コードを付加することができる。これにより、表示画像を構成する全ての画素において、圧縮対象の画素の画像色データと比較対象の画素の画像色データとを比較した結果、画像色データを省略できる画素が全く存在しない場合（例えば、複雑な画像を表示するためのデータである場合）であっても、圧縮後のデータの容量が元の画像データの容量と比較して大きくなることを防止することができる。

なお、ここで属性とは、個々の画像データに関する固有の情報、特性のことであり、画素単位で画像を処理する演算機構において参照されるパラメータとして利用される。つまり、データの属性に関する情報とは、例えば、複数のプレーン（レイヤー）間で画素単位での演算を行う場合、重ね合わせの表示優先順位やαブレンドの重み係数、及び演算の種類などである。そして、上記の画像データには、各画素の画素データごとに、該画素の属性を表すためのアトリビュート領域が設けられている。上記アトリビュート領域は、複数の画像を重ね合わせて合成画像を表示するときのαブレンディングの係数などとして使用される。

上記の画像処理方法において、圧縮対象の画素の画素データ内の上記画像色データと比較対象となる画素の画素データ内の上記画像色データとを比較して、各色の画像色データにおける前半部分のみが同じである場合には、該前半部分のみを省略することが好ましい。

上記の方法によれば、各画像色データの後半部分のみが異なる場合に、画像色データが同じである前半部分を省略することで、画像データの圧縮率を向上させることができる。ここで、画像色データにおける前半部分とは、１つの画像色の階調値を表すビットデータのうちで上位側（先頭から所定ビットまで）に位置するビットデータを意味する。

上記の画像処理方法において、上記比較対象となる画素は、１枚の表示画像を表す画像データにおける、上記圧縮対象の画素の画素データの走査方向の直前に画素データが存在する画素であることが好ましい。

上記の方法によれば、静止画の画像データでは、走査方向の直前に存在する画素の画像色データは、圧縮対象の画素の画像色データと一致している場合が多いので、データの圧縮率を向上させることができる。ここで、走査方向の直前に画素データが存在する画素とは、複数の画素で構成される１枚の表示画像の各画素ごとに順次画素データの読み出しが行われる方向（すなわち、走査方向）において、圧縮対象の画素の直前にデータの読み出しが行われる画素のことを意味する。

上記の画像処理方法において、上記画像データは、動画の画像データであって、上記比較対象となる画素は、圧縮対象となる画像の直前に表示される画像において、上記圧縮対象の画素と同じ位置に存在する画素であることが好ましい。

上記の方法によれば、動画の画像データでは、時間的に隣接するフレーム間では、画像が類似しており、同じ位置の画素同士で見た場合、直前に表示される画素（すなわち、直前フレームの画素）の画像色データは、圧縮対象の画素の画像色データと一致している場合が多いので、圧縮率を高くすることができる。

また、本発明にかかる画像処理方法は、上記の課題を解決するために、各画素の画素データごとに、該画素の属性を表す情報を格納するアトリビュート領域と、画像を構成する各色の階調値を表す画像色データを格納する画像色データ領域とを有する画像データを圧縮処理した圧縮画像データの伸長を行うための画像処理方法であって、上記圧縮画像データは、圧縮対象の画素の画素データの上記アトリビュート領域内に、当該画素の画素データと比較対象となる画素の画素データとの比較結果を圧縮コードとして有しているとともに、圧縮対象の画素の上記画像色データと比較対象となる画素の上記画像色データとが同じ場合には、該画像色データが省略されているものであり、上記圧縮画像データの伸長処理において、各画素の画素データの中から上記圧縮コードを識別し、識別した圧縮コードに基づいて、省略された画像色データを元の画像色データに戻すことを特徴としている。

本発明のもう一つの画像処理方法は、上記の画像データの圧縮を行うための画像処理方法において圧縮処理された画像データの復元を行うための方法である。上記の方法によれば、上述した本発明の画像処理方法によって圧縮処理された画像データを元の状態に戻すことができる。

本発明にかかる画像処理装置は、上記の課題を解決するために、各画素の画素データごとに、該画素の属性を表す情報を格納するアトリビュート領域と、画像を構成する各色の階調値を表す画像色データを格納する画像色データ領域とを有する画像データの圧縮処理を行う画像処理装置であって、圧縮対象の画素の画素データ内の上記画像色データと、比較対象となる画素の画素データ内の画像色データとを比較した結果に基づいて、圧縮対象の画素の画素データの上記アトリビュート領域内に圧縮コードを作成する圧縮コード作成部と、圧縮対象の画素の画素データ内の上記画像色データと比較対象となる画素の画素データ内の上記画像色データとが同じ場合には、該画像色データを省略するデータ省略部とを備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、画素データ内のデータの属性に関する情報を格納するために設けられた領域を圧縮コードの付加に利用して画像データの圧縮を行うため、圧縮コード分の容量が増加することなく、圧縮後の画像データに圧縮コードを付加することができる。これにより、表示画像を構成する全ての画素において、圧縮対象の画素の画像色データと比較対象の画素の画像色データとを比較した結果、画像色データを省略できる画素が全く存在しない場合であっても、圧縮後のデータの容量が元の画像データの容量と比較して大きくなることを防止することができる。

上記の画像処理装置は、上記圧縮コードに基づいて画像データを復元する画像データ伸長部をさらに有しており、上記画像データ伸長部は、各画素の画素データの中から上記圧縮コードを識別する圧縮コード識別部と、識別した圧縮コードに基づいて、省略された画像色データを元の画像色データに戻す画像データ変更部とから構成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、圧縮処理された画像データを元の状態に戻すことができる。

また、本発明にかかる画像処理装置は、上記の課題を解決するために、各画素の画素データごとに、該画素の属性を表す情報を格納するアトリビュート領域と、画像を構成する各色の階調値を表す画像色データを格納する画像色データ領域とを有する画像データを圧縮処理した圧縮画像データの伸長を行う画像データ伸長部を有する画像処理装置であって、上記圧縮画像データは、圧縮対象の画素の画素データの上記アトリビュート領域内に、当該画素の画素データと比較対象となる画素の画素データとの比較結果が圧縮コードとして付加されているとともに、圧縮対象の画素の上記画像色データと比較対象となる画素の上記画像色データとが同じ場合には、該画像色データが省略されているものであり、上記画像データ伸長部は、各画素の画素データの中から上記圧縮コードを識別する圧縮コード識別部と、識別した圧縮コードに基づいて、省略された画像色データを元の画像色データに戻す画像データ変更部とから構成されていることを特徴としている。

本発明のもう一つの画像処理装置は、上記のように、上記の画像データの圧縮を行うための画像処理装置によって圧縮処理された画像データの復元を行うための装置である。上記の構成によれば、圧縮処理された画像データを元の状態に戻すことができる。

また、本発明にかかる画像処理プログラムは、上記の何れかの画像処理装置を動作させるための画像処理プログラムであって、コンピュータを、上記圧縮コード作成部および上記データ省略部、または、上記画像データ伸長部として機能させるためのものである。また、本発明にかかる記録媒体は、上記の画像処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

本発明の画像処理方法は、以上のように、圧縮対象の画素の画素データの上記アトリビュート領域に、当該画素の画素データと、比較対象となる画素の画素データとを比較し、各画像色データ同士が互いに同じであるか、または、互いに異なっているかという比較結果を圧縮コードとして付加するとともに、圧縮対象の画素の上記画像色データと比較対象となる画素の上記画像色データとが同じ場合には、該画像色データを省略するというものである。

また、本発明の画像処理装置は、以上のように、圧縮対象の画素の画素データ内の上記画像色データと、比較対象となる画素の画素データ内の画像色データとを比較した結果に基づいて、圧縮対象の画素の画素データの上記アトリビュート領域内に圧縮コードを作成する圧縮コード作成部と、圧縮対象の画素の画素データ内の上記画像色データと比較対象となる画素の画素データ内の上記画像色データとが同じ場合には、該画像色データを省略するデータ省略部とを備えている。

したがって、本発明によれば、画素データ内のアトリビュート領域を圧縮コードの付加に利用して画像データの圧縮を行うため、圧縮コード分の容量が増加することなく、圧縮後の画像データに圧縮コードを付加することができる。これにより、表示画像を構成する全ての画素において、圧縮対象の画素の画像色データと比較対象の画素の画像色データとを比較した結果、画像色データを省略できる画素が全く存在しない場合であっても、圧縮後のデータの容量が元の画像データの容量と比較して大きくなることを防止することができるという効果を奏する。

本実施の形態では、車載用のインパネに備えられた画像処理装置を例に挙げて、本発明における画像処理について説明する。なお、本発明はこれに限定されるものではない。

図１には、本実施の形態にかかる画像処理装置１の構成を示す。画像処理装置１は、装置の外部から取得した画像データまたは装置内で作成した画像データを画像合成ＬＳＩ１０内で画像処理した後、画像表示部である平面ディスプレイ１３に表示させるという機能を有している。特に、本実施の形態の画像処理装置１は、複数の画像を重ね合わせて合成画像を表示させることが可能である。

なお、本実施の形態にかかる画像処理装置１は、上記のような画像表示機能以外に、通常の画像処理装置が行う機能と同様の機能を備えているが、本実施の形態では、従来の画像処理装置と同様の機能についてはその説明を省略する。

図１に示すように、画像処理装置１は、画像合成ＬＳＩ１０、画像圧縮部１１、フラッシュメモリ書込み部１２、平面ディスプレイ１３、第１イメージセンサ１４、第２イメージセンサ１５、グラフィック描画部１６、ネットインターフェース（ＮＥＴ Ｉ／Ｆ）１７、マイクロプロセッサー１８、画像メモリ１９などを有している。

画像合成ＬＳＩ１０は、送信された画像データに画像処理を施し、合成画像を作成する。画像圧縮部１１（圧縮コード作成部、データ省略部）は、画像データの圧縮処理を行う。なお、画像圧縮部１１で圧縮処理された画像データは、後述のフラッシュメモリ書込み部１２を介して装置外のフラッシュメモリ２０に保存することもできるし、画像処理装置１のメモリ（図示せず）に格納することもできる。フラッシュメモリ２０は、ＵＳＢメモリなどとして実現される。

フラッシュメモリ書込み部１２は、圧縮した画像データをフラッシュメモリ２０に書込むためのものである。平面ディスプレイ１３は、画像などを表示させる表示部である。

第１イメージセンサ１４および第２イメージセンサ１５は、動画を撮影して、該動画に基づいてデジタル画像データを作成するものである。第１イメージセンサ１４および第２イメージセンサ１５は、左右のコーナーおよび後方確認を行うために車の各位置に備えられたＣＣＤカメラによって実現される。

グラフィック描画部１６は、静止画または動画の描画を行い、描画した画像に基づいて画像データを作成するものである。ネットインターフェース１７は、ＣＡＮ（車載用のローカルネットワーク）などの外部のネットワークと情報の送受信を行うものである。マイクロプロセッサー１８は、描画を要求する状況を、ネットインターフェース１７が受信した情報を通じて判断し、状況に応じた画像を描画したり、入力する画像を適切に組み合わせて必要とされる表示の合成などを指示するためのコマンドを作成する。また、マイクロプロセッサー１８は、フラッシュメモリ２０から読み出した静止画のデータを加工するためのコマンドを作成することもできる。画像メモリ１９は、画像合成ＬＳＩ１０で処理を施した合成表示用の画像データを一旦保存しておくものである。

続いて、画像合成ＬＳＩ１０のより詳細な構成について説明する。画像合成ＬＳＩ１０内には、複数の画像伸長部（画像データ伸長部）２１ａ・２１ｂ・・・、複数の描画エンジン２２ａ・２２ｂ・・・、画像バッファ（画像ＢＵＦ）２３、コマンドバッファ（ＣＢＵＦ）２４、画像合成部２５、メモリコントローラ２６などが設けられている。

画像伸長部２１ａ・２１ｂ・・・は、圧縮された画像データを伸長し、データの復元を行う。復元される画像データは、ＵＳＢを介して接続された装置外のフラッシュメモリ２０から取得することもできるし、画像処理装置１内の画像圧縮部１１において圧縮され、画像処理装置１内のメモリ（図示せず）に格納された画像データであってもよい。

描画エンジン２２ａ・２２ｂ・・・は、伸長した画像データをメモリコントローラ２６を介して画像メモリ１９に書込む。画像ＢＵＦ２３は、第１イメージセンサ１４、第２イメージセンサ１５、および、グラフィック描画部１６で作成された画像データを一旦格納しておくものである。コマンドバッファ２４は、マイクロプロセッサー１８で作成されたコマンドを一旦格納しておくものである。

上記のように、画像伸長部および描画エンジンは、それぞれ複数づつ設けられており、フラッシュメモリ２０などから読み出される複数の画像データ（例えば、構成画像用の画像データＡ’および画像データＢ’）を、それぞれ並列に処理することができる。

画像合成部２５は、画像メモリ１９に格納された複数枚の画像データを合成して、合成画像データを作成する。得られた合成画像データは、メモリコントローラ２６を介して画像メモリ１９に再び格納される。なお、ここでの画像合成では、画像データ内のアトリビュートバイト（アトリビュート領域）を利用して、αブレンディングなどの処理が行われる。

αブレンディングとは、デスクトップの画像にレイヤーと呼ばれる複数の画像を重ねて合成する場合、合成の比率などを調整することであたかもレイヤー画像が半透過のような見え方になるように、処理を行うことである。

具体例では合成演算として画像の各画素に対して、以下のような処理を行うことによって、合成画像を生成する。
α１×画像１＋α２×画像２＋α３×画像３→ 合成画像
（但し、α１＋α２＋α３＝１）
例えば、透過度５０％とする場合には、αブレンド値を０．５に設定する。

メモリコントローラ２６は、画像メモリ１９に格納された画像データ（合成画像データを含む）を読み出し、平面ディスプレイ１３に表示する。また、メモリコントローラ２６は、複数のメモリ要求を、時分割で調停処理する。

ここで、時分割での調停処理について、簡単に説明する。
複数の各画像バッファは、単一または複数のチップで構成されるメモリに格納されている。ＬＳＩ内部の画像復元、画像転送、及び画像演算を行う画像処理回路は、このメモリにアクセスするメモリーバスを共有している。

したがって、ある画像処理回路がメモリーバスを占有しているときは、他の画像処理回路はそのバスが開放されるまで待たされることになる。複数の画像処理回路がいつでも最適な状況でメモリを使用できるために、各演算処理回路のメモリ要求度に応じてバス使用スケジュールの割り振りを行うことを調停処理という。

具体的には、調停処理は、メモリ使用要求を受け付けるキューバッファ、及び待たせるための画像データＦＩＦＯ（ＦＩＲＳＴ ＩＮ ＦＩＲＳＴ ＯＵＴ）などによって実行され、要求度に応じて優先順位を決定する。要求度は、待たせるために使っているＦＩＦＯが空に近いものほど高くなる。ＦＩＦＯは、通常はメモリと画像演算処理回路との間に挿入する。

続いて、本実施の形態において圧縮伸長が行われる画像データの構造について説明する。図２には、画像データの各画素を構成する画素データの構造を模式的に示す。なお、図２は、１枚の表示画像を構成する任意の１画素の画素データの構造を模式的に示すものであり、１枚の表示画像の画像データは、図２に示す画素データが多数連なって構成されている。なお、ここでは、１画素の画素データが３２ビットである場合を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定はされない。

図２に示すように、１画素の画素データは、アトリビュートバイト（アトリビュート領域）Ａと、ＲＧＢの各色の階調値を表すＲＧＢデータが格納されたＲＧＢデータ領域（画像色データ領域）Ｂとに分けられる。なお、以下では、ＲＧＢデータ領域のことを、単にＲＧＢデータと称する。ＲＧＢデータＢは、赤色の階調値を表すＲバイトｂ１、緑色の階調値を表すＧバイトｂ２、青色の階調値を表すＢバイトｂ３から構成されている。ここで、各バイトは、８ビットの情報量単位を意味する。つまり、アトリビュートバイトＡ、Ｒバイトｂ１、Ｇバイトｂ２、Ｂバイトｂ３は、それぞれ最大で８ビットの情報量を含むことができ、Ｒバイト・Ｇバイト・Ｂバイトは、１階調から２５６階調までの各階調値をそれぞれ表すことができる。

アトリビュートバイトＡは、通常は、画素データの属性に関する情報を入れるために使用されるものである。特に本実施の形態では、複数の画像データを重ね合わせた表示が行われるため、αブレンディングの係数、あるは、画像表示におけるマスク（優先表示）など、複数画像を重ね合わせる場合に、立体感を出すための表示レイヤー優勢順位を決める情報を格納する場合に使用される。

しかし、このアトリビュートバイトＡは、８ビットを完全に使用する必要がない場合があり、通常は６ビットでも充分な機能を果たせるアプリケーションでは、余った２ビットを圧縮用に利用することが可能である。本発明では、上記のように、アトリビュートバイトＡ内で、本来のアトリビュート部分と圧縮コードとを区切って使っている。

つまり、本実施の形態の画素データでは、アトリビュートバイトＡは、圧縮コード用に割り当てられた上位２ビット（これを圧縮コードａ１とよぶ）と、αブレンディングの係数などとして使用される下位６ビット（これをデータ属性コードａ２とよぶ）とに分けられる。

なお、圧縮コードが必要になるのは画像データが圧縮されて蓄積されてから、蓄積された画像データが読み出され伸長される直前までであり、それ以外の場面（例えば画像を合成する場合など）では、アトリビュートバイトＡの８ビットをフルで利用することができる。

続いて、画像圧縮部１１のより具体的な構成について説明する。
画像圧縮部１１は、圧縮対象の画素の画素データ内のＲＧＢデータ（画像色データ領域）と比較対象となる画素の画素データ内のＲＧＢデータとの比較結果に基づいて、圧縮対象の画素の画素データのアトリビュートバイトＡ内に圧縮コードを作成する圧縮コード作成部３１、および、圧縮対象の画素の画素データ内のＲＧＢデータと比較対象となる画素の画素データ内のＲＧＢデータとが同じ場合には、該ＲＧＢデータを省略するデータ省略部３２で構成されている。

ここで、画像圧縮部１１で行われる画像データの圧縮処理について説明する。図３には、一画素の画素データが圧縮されるときのデータ構造の変化の一例を示す。図４には、本実施の形態の画像処理方法における圧縮コードの一例を示す。図５には、一画素の画素データについて画像圧縮処理を行う場合の処理の流れを示す。なお、ここでの画像圧縮処理は、静止画の画像データに関するものである。

まず、本実施の形態の画像圧縮処理に用いられる圧縮コードについて、図４を参照して説明する。

図４に示すように、本実施の形態で使用される圧縮コードは、２ビットデータで表した場合、「００」・「０１」・「１０」・「１１」の４種類である。そして、画像圧縮部１１内の圧縮コード作成部３１では、圧縮対象の画素のＲＧＢデータと直前の画素のＲＧＢデータとを比較した結果に基づいて、各画素の画素データに対して、アトリビュートバイトＡの上位２ビットに上記の何れかの圧縮コードを割り当てる。ここで、上記直前の画素とは、１枚の表示画像を表す一連の画像データの走査方向（ラスター方向）の直前に位置する画素（１枚の画像においては、圧縮対象の画素の左隣に位置する画素）を意味する。

また、２進数で示される圧縮コードを、１０進数に変換したものが“ＤＢＩＴ値”であり、符号で表したものが“Ｓｙｍｂｏｌ”である。上記の４種類の圧縮コード「００」・「０１」・「１０」・「１１」を、ＤＢＩＴ値およびＳｙｍｂｏｌで表したものを、それぞれ図４に示す。

そして、図４に示すように、直前の画素の上位１２ビットのＲＧＢデータ（すなわち、、ＲＧＢデータの上位各４ビット）と、圧縮対象の画素（現在の画素）の上位１２ビットのＲＧＢデータとが異なっている場合、ＤＢＩＴ値＝０となり、圧縮後の画素データとして、（圧縮コード“００”）＋（データ属性コード６ビット）＋（ＲＧＢデータ２４ビット）が出力される。

また、直前の画素の上位１２ビットのＲＧＢデータ（すなわち、直前の画素のＲＧＢデータの上位各４ビット）と、圧縮対象の画素（現在の画素）の上位１２ビットのＲＧＢデータとを比較して、上位１２ビットが直前の画素の上位１２ビットと一致し、下位１２ビット（すなわち、ＲＧＢデータの下位各４ビット）が直前の画素の下位１２ビットと異なる場合、ＤＢＩＴ値＝１となり、圧縮後の画素データとして、（圧縮コード“０１”）＋（データ属性コード６ビット）＋（ＲＧＢデータの下位１２ビット）が出力される。

また、直前の画素の上位１２ビットのＲＧＢデータ（すなわち、直前の画素のＲＧＢデータの上位各４ビット）と、圧縮対象の画素（現在の画素）の上位１２ビットのＲＧＢデータとを比較して、上位１２ビットおよび下位１２ビットがともに直前の画素の上位１２ビットおよび下位１２ビットと一致する場合、ＤＢＩＴ値＝２となり、圧縮後の画素データとして、（圧縮コード“１０”）＋（データ属性コード６ビット）が出力される。

また、圧縮対象の画素のＲＧＢデータが、直前の画素のＲＧＢデータと一致し、さらに、そのもう一つ前の画素（２つ前の画素）のＲＧＢデータとも一致する場合、ＤＢＩＴ値＝３となり、圧縮後の画素データとして、（圧縮コード“１１”）＋（データ属性コード６ビット）が出力される。このようにすることで、２画素分が一つの圧縮コードで表現される。つまり、２ＢＩＴのコードで２つの画素の圧縮結果を示すことができる。

次に、図５のフローチャートおよび図３に示すデータ構造を参照しながら、画像圧縮処理の流れを説明する。

画像圧縮部１１内の圧縮コード作成部３１では、入力された１枚の表示画像を表す画像データについて、各画素ごとに走査方向（ラスター方向）にしたがって、順次画像データの圧縮処理が行われる。

静止画像中の任意の一画素において画像圧縮処理を行う場合には、まず、圧縮コード作成部３１において、圧縮対象の画素の画素データ内のＲＧＢデータと、比較対処となる画素（ここでは、圧縮対象の画素に対して走査方向の直前に存在する画素）との間で、ＲＧＢデータの比較が行われる（ステップＳ１）。そして、ＲＧＢデータの上位各４ビットが完全に一致するか否かの判別が行われる（ステップＳ２）。このＳ２において、ＲＧＢデータの上位各４ビットが完全に一致しない場合（Ｓ２においてＮｏの場合）、圧縮コードは“００”（ＤＢＩＴ値＝０）となる（ステップＳ１１）。この場合、データ省略部３２では、画像データの圧縮は行われることなく、３２ビットデータが圧縮画像データとして出力される（ステップＳ７）。

一方、Ｓ２において、ＲＧＢデータの上位４ビットが完全に一致する場合（Ｓ２においてＹｅｓの場合）、続いて、ＲＧＢデータの下位各４ビットが完全に一致するか否かの判別が行われる（ステップＳ３）。このＳ３において、ＲＧＢデータの下位各４ビットが完全に一致しない場合（Ｓ３においてＮｏの場合）、圧縮コードは“０１”（ＤＢＩＴ値＝１）となる（ステップＳ２１）。この場合、データ省略部３２では、ＲＧＢデータの上位各４ビット（計１２ビット）が省略され（ステップＳ２２）、２０ビットのデータが圧縮画素データとして出力される（ステップＳ７）。図３（ａ）には、上位１２ビットのみが直前の画素と同じ場合における、直前の画素の画素データと、圧縮対象の画素の画素データとをそれぞれ示す。このとき、画像圧縮部１１からは、図３（ｂ）に示すような圧縮画像データが出力される。

また、Ｓ３において、ＲＧＢデータの下位各４ビットが完全に一致する場合（Ｓ３においてＹｅｓの場合）、続いて、既に圧縮処理が行われた比較対象の直前の画素のＤＢＩＴ値が「２」または「３」の何れかに該当するか否かの判別が行われる（ステップＳ４）。なお、このＳ４では、上記のような判別方法の代わりに、上記直前の画素のさらに一つ前の画素のＲＧＢデータと、圧縮対象の画素のＲＧＢデータとの比較を行い、ＲＧＢデータが完全に一致するか否かの判別を行ってもよい。

上記のＳ４において、直前の画素のＤＢＩＴ値が「２」または「３」の何れにも該当しない場合、すなわち、直前の画素のＤＢＩＴ値が「０」または「１」の場合（Ｓ４においてＮｏの場合）、圧縮コードは“１０”（ＤＢＩＴ値＝２）となる（ステップＳ３１）。この場合、データ省略部３２では、ＲＧＢデータ２４ビットが省略され（ステップＳ３２）、アトリビュートバイトＡのみからなる８ビットのデータが圧縮画像データとして出力される（ステップＳ７）。このとき、画像圧縮部１１からは、図３（ｃ）に示すような圧縮画像データが出力される。

上記のＳ４において、直前の画素のＤＢＩＴ値が「２」または「３」の何れかである場合（Ｓ４においてＹｅｓの場合）、圧縮コードは“１１”（ＤＢＩＴ値＝３）となる（ステップＳ５）。この場合、データ省略部３２では、ＲＧＢデータ２４ビットが省略され（ステップＳ６）、アトリビュートバイトＡのみからなる８ビットのデータが圧縮画像データとして出力される（ステップＳ７）。このとき、画像圧縮部１１からは、図３（ｄ）に示すような圧縮画像データが出力される。

なお、本実施の形態では、図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、アトリビュート領域の圧縮コードを除く下位６ビット（データ属性コード）については、圧縮対象外としている。しかし、本発明では、これに限定されず、アトリビュート領域の圧縮コードを除く下位のビットについても圧縮対象のデータとすることもできる。この場合、アトリビュート領域のデータについてもＲＧＢデータと同様に前後の画素で比較を行い、その結果も含めて圧縮コードを付し、アトリビュート領域も圧縮データの中に取り込めばよい。

以上のような手順で、一画素について画素データの圧縮処理が行われると、続いて、走査方向の次の画素について画素データの圧縮処理が行われる。圧縮処理された画像データは、フラッシュメモリ書込み部１２によって、装置外のフラッシュメモリ２０に格納することもできるし、画像処理装置１内のメモリ内に格納することもできる。

なお、２枚の画像データＡおよびＢを重ね合わせた合成画像を形成する場合、元画像データとしては、元画像データＡおよび元画像データＢという２つの表示画像を表す画像データが必要となる。このような合成画像の圧縮処理を行う場合には、各表示画像のデータ（元画像データＡ、元画像データＢ）について一画素ごとに順次画素データの圧縮処理が行われ、それぞれについて、圧縮画像データＡ’、圧縮画像データＢ’が作成される。

本実施の形態の画像圧縮処理では、画素データ内にはじめから存在するアトリビュートバイト内に圧縮コードを割り当てるため、１枚の表示画像を構成する全ての画素で圧縮コードが“００”（圧縮不能）となった場合であっても、圧縮処理後のデータの容量は、元の画像データの容量と同じとなる。そのため、複雑な画像データを圧縮処理する場合であっても、圧縮後のデータの容量が元の画像データの容量と比較して大きくなることを防止することができる。また、本実施の形態の画像圧縮処理では、圧縮対象となる画素の直前の２つの画素のデータを保持し、これを参照したり、圧縮対象の画素と比較したりすることによって、処理を行っている。そのため、ラインメモリや大きな演算器を必要とせず、小さなサイズの回路規模で処理を行うことができる。

続いて、上記のようにして圧縮処理された画像データを、画像合成ＬＳＩ１０内の画像伸長部２１ａ・２１ｂ・・・において復元（伸長）する方法について説明する。

図示はしていないが、各画像伸長部は、圧縮画像データの伸長処理を行うために、フラッシュメモリ２０などから取得した圧縮画像データについて、各画素の圧縮画像データの各画素データの中からＤＢＩＴ値を取り出すブロック（１）（圧縮コード識別部）と、取り出したＤＢＩＴの値に基づいて圧縮したデータを元に戻すブロック（２）（画像データ変更部）とによって構成されている。

図６には、画像合成ＬＳＩ１０内の画像伸長部２１ａ・２１ｂ・・・において行われる画像伸長処理の流れを示す。なお、本実施の形態における画像伸長処理においては、上位２ビットが常に“０”である総長３２ビットのレジスタを想定し、これを「ＰＢＵＦ」と呼ぶ。この「ＰＢＵＦ」とは、圧縮データから画素データを再生するための画素バッファとしての役割を果たすものである。つまり、ＰＢＵＦは、直前の画素データを基にデータが書き込まれるというレジスタの役割を果たす。

図６に示すように、圧縮画像データ中の任意の一画素において画像伸長処理を行う場合には、上記のブロック（１）において、圧縮対象の画素の画素データ内の圧縮コード（ＤＢＩＴ値）が抽出され（ステップＳ５１）、圧縮コードの判別が行われる。まず、ブロック（１）では、圧縮コードが“００”（ＤＢＩＴ値＝０）であるか否かの判別が行われる（ステップＳ５２）。このＳ５２において、圧縮コードが“００”であると判断された場合（Ｓ５２においてＹｅｓ）、上記のブロック（２）では、入力された圧縮画像データのＲＧＢデータをＰＢＵＦに設定し、画像データの伸長処理を行い（ステップＳ６１）、復元された画像データとしてＰＢＵＦを出力する（ステップＳ５６）。

一方、Ｓ５２において、圧縮コードが“００”ではないと判断されると（Ｓ５２においてＮｏ）、続いて、圧縮コードが“０１”（ＤＢＩＴ値＝１）であるか否かの判別が行われる（ステップＳ５３）。このＳ５３において、圧縮コードが“０１”であると判断された場合（Ｓ５３においてＹｅｓ）、現在伸長処理が行われている画素の直前の画素のＲＧＢデータの上位各４ビットを、ＰＢＵＦのＲＧＢデータの上位各４ビットに設定する（ステップＳ６２）。この設定が行われたＰＢＵＦを、復元された画像データとして出力する（ステップＳ５６）。

また、Ｓ５３において、圧縮コードが“０１”ではないと判断されると（Ｓ５３においてＮｏ）、続いて、圧縮コードが“１０”（ＤＢＩＴ値＝２）であるか否かの判別が行われる（ステップＳ５４）。このＳ５４において、圧縮コードが“１０”であると判断された場合（Ｓ５４においてＹｅｓ）、現在伸長処理が行われている画素の直前の画素のＲＧＢデータの各８ビット（計２４ビット）をＲＧＢデータとしてＰＢＵＦに設定する（ステップＳ６３）。この設定が行われたＰＢＵＦを、復元された画像データとして出力する（ステップＳ５６）。

さらに、Ｓ５４において、圧縮コードが“１０”ではないと判断されると（Ｓ５４においてＮｏ）、現在伸長処理が行われている画素の２つ前の画素のＲＧＢデータの各８ビット（計２４ビット）をＲＧＢデータとしてＰＢＵＦに設定する（ステップＳ６４）。この設定が行われたＰＢＵＦを、復元された画像データとして出力する（ステップＳ５６）。

以上のように、データの伸長を処理を行う上記のブロック（２）は、ＤＢＩＴ値に基づいて４種類の処理を行うことができる回路で構成されている。つまり、上記のブロック（２）は、ＤＢＩＴの値に基づいて、使用する伸長処理を選択するための回路と、ＤＢＩＴ値が“０”、“１”、“２”、“３”のそれぞれの場合に対応した処理（すなわち、ステップＳ６１〜Ｓ６４の各処理）でデータの伸長を行うデータ伸長回路で構成されている。

上述したような画像処理を行うことによって、画像処理装置１では、合成画像を表示するための画像データＡおよび画像データＢを、圧縮および伸長することができる。画像合成ＬＳＩ１０内の画像伸長部２１ａ・２１ｂ・・・で伸長処理の行われた画像データＡおよび画像データＢは、描画エンジン２２ａ・２２ｂ・・・によってメモリコントローラ２６を介して画像メモリ１９に書き込まれる。そして、画像メモリ１９に格納された画像データＡおよび画像データＢは、画像合成部２５によって合成され、合成画像データが作成される。得られた合成画像データは、メモリコントローラ２６を介して画像メモリ１９に再び格納されたり、平面ディスプレイ１３に表示されたりする。ここでの画像合成処理では、画像データ内のアトリビュートバイトＡを利用して、αブレンディングなどの処理が行われる。

なお、本実施の形態においては、１つの装置（画像処理装置１）内に画像圧縮部１１と画像伸長を行う画像合成ＬＳＩ１０とが備えられているものを例に挙げて説明したが、本発明は、このような構成に限定はされない。本発明の画像処理装置では、上述したような画像圧縮処理を少なくとも行える機能を有していればよい。また、ある画像処理装置で圧縮処理が行われた圧縮画像データを、フラッシュメモリなどを使用して、画像合成ＬＳＩを有する他の画像処理装置へ移し、この画像処理装置内において圧縮画像データの伸長処理を行ってもよい。

また、本実施の形態では、本発明にかかる画像処理を行う装置の一例として、車のインパネに備えられた画像処理装置１を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定はされず、ファクトリー・オートメーション（ＦＡ）におけるコントローラ、監視カメラなどに備えられた画像処理装置であってもよい。

本発明の画像処理のうち、特に画相圧縮処理を行う装置としては、元画像データが存在するメモリにアクセスして演算加工できる機能を有するものであれば、どのようなものであってもよいが、具体的には、ＣＰＵまたはデータ圧縮用のＬＳＩなどによって実現される。

また、本発明の画像処理のうち、特に画像伸長処理を行う装置としては、例えば、複数の静止画についてそれらを表示メモリに書込んで合成画像を生成する装置などが挙げられる。このような装置のより具体的な例としては、カーナビゲーションシステムに設けられた画像合成表示コントローラＬＳＩなどが挙げられる。この画像合成表示コントローラＬＳＩは、カーナビゲーションシステムの表示パネルに蓄積された情報を多元的に表示するためのものであり、フラッシュメモリやハードディスクなどに格納された圧縮画像データを伸長する回路が組み込まれている。

また、本実施の形態では、静止画像の圧縮処理および伸長処理について説明したが、本発明の画像処理は静止画像だけではなく動画像にも適用することができる。動画像の圧縮処理を行う場合には、時間的に前後の画像の相関性を利用した圧縮処理が行われる。つまり、圧縮データ量が時間方向に低減される。

実際に動画像について画像圧縮処理を行う場合には、圧縮対象となる画像の直前に表示される画像において、圧縮対象の画素と同じ位置に存在する画素のＲＧＢデータ（画像色データ）を、圧縮対象の画素のＲＧＢデータと比較する。そして、この比較結果に基づいて、例えば、上記したような４種類の圧縮コードをアトリビュートバイトの一部に割り当てるとともに、直前の画像の対応画素と一致したＲＧＢデータについてはデータを省略することにより、画像圧縮処理を行うことができる。また、圧縮処理された動画像のデータを伸長処理する場合には、上記の圧縮処理とは逆の処理を行えばよい。

このような動画像データの圧縮処理を行う場合には、画像圧縮部は、時間軸方向の比較回路と直前の画像を保持するための画像バッファを備えている。

なお、動画が、ＣＧのような人工的な動画ではなく、自然画像が入力されるＣＣＤなどから得られるものである場合、下位ビットがノイズや光の揺らぎで動いており、前後の画素が完全に連続一致することは稀である。そのため、完全一致ではなく、最下位の２ＢＩＴの相違は無視し、他の上位ＢＩＴが一致した場合は、同一のデータとするような柔軟な処理を行うことが好ましい。これによれば、データの圧縮効率を上げることができる。

本実施の形態の画像伸長処理では、伸長対象となる画素の直前の２つの画素のデータを保持し、これを参照することによって、データ伸長処理を行っている。そのため、ラインメモリや大きな演算器を必要とせず、小さなサイズの回路規模で処理を行うことができる。また、本実施の形態の画像伸長処理では、伸長する画像データを、例えば、奇数データおよび偶数ラインというデータ列に分割し、それぞれ別々の回路で並列に伸長することもできる。

最後に、図１に示した画像圧縮部１１内の各ブロックおよび画像伸長部２１ａ・２１ｂ・・・内の各ブロックは、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。

すなわち、画像圧縮部および画像伸長部は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである画像圧縮部および画像伸長部の制御プログラム（すなわち、画像処理プログラム）のプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記画像圧縮部および上記画像伸長部のそれぞれに供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。

上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。

また、上記画像圧縮部および上記画像伸長部を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を各々組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の画像処理方法を用いれば、複雑な画像のデータであっても、圧縮後の画像データの容量が元の画像データの容量と比較して大きくなることを防止することができる。本発明の画像処理方法は、特に、複数の画像を重ねた合成画像を表示するときに使用される画像データの圧縮伸長に好適に利用される。

本発明の一実施の形態にかかるパーソナルコンピュータの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態にかかる画素データの構造を示す模式図である。 本発明の画像処理方法における、画像データの圧縮の一例を示す模式図である。 本発明の画像処理方法における、圧縮コードの一例を示す表である。 本発明の画像処理方法における、画像圧縮処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の画像処理方法における、画像伸長処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 画像処理装置
１０ 画像合成ＬＳＩ
１１ 画像圧縮部
３１ 圧縮コード作成部
３２ データ省略部
２１ａ・２１ｂ 画像データ伸長部
ブロック（１） 圧縮コード識別部
ブロック（２） 画像データ変更部

Claims (10)

1. 各画素の画素データごとに、該画素の属性を表す情報を格納するアトリビュート領域と、画像を構成する各色の階調値を表す画像色データを格納する画像色データ領域とを有する画像データの圧縮を行うための画像処理方法であって、
   圧縮対象の画素の画素データの上記アトリビュート領域に、当該画素の画素データと、比較対象となる画素の画素データとを比較し、各画像色データ同士が互いに同じであるか、または、互いに異なっているかという比較結果を圧縮コードとして付加するとともに、
   圧縮対象の画素の上記画像色データと比較対象となる画素の上記画像色データとが同じ場合には、該画像色データを省略することを特徴とする画像処理方法。
2. 圧縮対象の画素の画素データ内の上記画像色データと比較対象となる画素の画素データ内の上記画像色データとを比較して、各色の画像色データにおける前半部分のみが同じである場合には、該前半部分のみを省略することを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
3. 上記比較対象となる画素は、１枚の表示画像を表す画像データにおける、上記圧縮対象の画素の画素データの走査方向の直前に画素データが存在する画素であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理方法。
4. 上記画像データは、動画の画像データであって、
   上記比較対象となる画素は、圧縮対象となる画像の直前に表示される画像において、上記圧縮対象の画素と同じ位置に存在する画素であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理方法。
5. 各画素の画素データごとに、該画素の属性を表す情報を格納するアトリビュート領域と、画像を構成する各色の階調値を表す画像色データを格納する画像色データ領域とを有する画像データを圧縮処理した圧縮画像データの伸長を行うための画像処理方法であって、
   上記圧縮画像データは、圧縮対象の画素の画素データの上記アトリビュート領域内に、当該画素の画素データと比較対象となる画素の画素データとの比較結果を圧縮コードとして有しているとともに、圧縮対象の画素の上記画像色データと比較対象となる画素の上記画像色データとが同じ場合には、該画像色データが省略されているものであり、
   上記圧縮画像データの伸長処理において、
   各画素の画素データの中から上記圧縮コードを識別し、
   識別した圧縮コードに基づいて、省略された画像色データを元の画像色データに戻すことを特徴とする画像処理方法。
6. 各画素の画素データごとに、該画素の属性を表す情報を格納するアトリビュート領域と、画像を構成する各色の階調値を表す画像色データを格納する画像色データ領域とを有する画像データの圧縮処理を行う画像処理装置であって、
   圧縮対象の画素の画素データ内の上記画像色データと、比較対象となる画素の画素データ内の画像色データとを比較した結果に基づいて、圧縮対象の画素の画素データの上記アトリビュート領域内に圧縮コードを作成する圧縮コード作成部と、
   圧縮対象の画素の画素データ内の上記画像色データと比較対象となる画素の画素データ内の上記画像色データとが同じ場合には、該画像色データを省略するデータ省略部とを備えていることを特徴とする画像処理装置。
7. 上記圧縮コードに基づいて画像データを復元する画像データ伸長部をさらに有しており、
   上記画像データ伸長部は、各画素の画素データの中から上記圧縮コードを識別する圧縮コード識別部と、
   識別した圧縮コードに基づいて、省略された画像色データを元の画像色データに戻す画像データ変更部とから構成されていることを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
8. 各画素の画素データごとに、該画素の属性を表す情報を格納するアトリビュート領域と、画像を構成する各色の階調値を表す画像色データを格納する画像色データ領域とを有する画像データを圧縮処理した圧縮画像データの伸長を行う画像データ伸長部を有する画像処理装置であって、
   上記圧縮画像データは、圧縮対象の画素の画素データの上記アトリビュート領域内に、当該画素の画素データと比較対象となる画素の画素データとの比較結果が圧縮コードとして付加されているとともに、圧縮対象の画素の上記画像色データと比較対象となる画素の上記画像色データとが同じ場合には、該画像色データが省略されているものであり、
   上記画像データ伸長部は、
   各画素の画素データの中から上記圧縮コードを識別する圧縮コード識別部と、
   識別した圧縮コードに基づいて、省略された画像色データを元の画像色データに戻す画像データ変更部とから構成されていることを特徴とする画像処理装置。
9. 請求項６〜８の何れか１項に記載の画像処理装置を動作させるための画像処理プログラムであって、
   コンピュータを、上記圧縮コード作成部および上記データ省略部、または、上記画像データ伸長部として機能させるための画像処理プログラム。
10. 請求項９に記載の画像処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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