JP2009005008A - 画像データ処理装置及び画像データ処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】マルチバンド画像の画質を大きく低下させることなく画像データの容量を減ずることを可能とする。
【解決手段】 N>4のマルチバンドの撮影が可能なNバンド撮影装置150から画像データ処理装置100にNバンド画像データが出力される。画像データ評価用情報提供部102は、入力されたNバンド画像データに基づき、評価用情報を判定部103に提供する。判定部103は、評価用情報に基づき、出力すべき画像データをNバンド画像データとするか、あるいはNバンド画像データよりバンド数が少ないMバンド画像データとするかを判定する。出力画像データ選択部104は、判定部103での判定結果に基づき、出力すべき画像データとしてNバンド画像データおよびMバンド画像データのうちのいずれかを画像データ記録部160に出力すべきデータとして選択する。
【選択図】図1
【解決手段】 N>4のマルチバンドの撮影が可能なNバンド撮影装置150から画像データ処理装置100にNバンド画像データが出力される。画像データ評価用情報提供部102は、入力されたNバンド画像データに基づき、評価用情報を判定部103に提供する。判定部103は、評価用情報に基づき、出力すべき画像データをNバンド画像データとするか、あるいはNバンド画像データよりバンド数が少ないMバンド画像データとするかを判定する。出力画像データ選択部104は、判定部103での判定結果に基づき、出力すべき画像データとしてNバンド画像データおよびMバンド画像データのうちのいずれかを画像データ記録部160に出力すべきデータとして選択する。
【選択図】図1
Description
本発明は、4以上の数のスペクトルバンドに分けて生成された画像データを入力して処理をするための画像データ処理装置及び画像処理方法に関する。
印刷されたカラー画像や、テレビ、モニタ表示装置等に表示される画像の色が、被写体を肉眼で観て認識される色に近づくようにする、すなわち実物に近い色再現をするための工夫が試みられている。従来は一般的にR(赤)、G(緑)、B(青)、あるいはYe(イエロー)、Cy(シアン)、Mg(マゼンタ)の3つの原色をベースとした画像の再現がなされてきたが、忠実な色の画像の再現をするための方法として、近年はマルチスペクトルカメラを用いて撮影して得られたマルチバンドの画像信号を、マルチバンドの画像信号を入力可能な表示装置に入力してマルチバンドの画像を表示する技術が開発されている。
上記の技術において、マルチスペクトルカメラは一例として、異なる透過波長帯域を有する例えば6種類のフィルタを有し、R(赤)、G(緑)、B(青)、Ye(イエロー)、Cy(シアン)、Mg(マゼンタ)のマルチバンド(ここでの例においては6バンド)の画像信号を生成可能である。以下、本明細書中では、3つの原色をベースとする画像を3バンド画像と称し、3バンド画像を生成する画像データを3バンド画像データと称する。また、4つ以上の原色によるものを、マルチバンド画像、マルチバンド画像データ等と称する。画像には静止画像及び動画像の双方を含む。
マルチバンド画像データによる映像表示のメリットとしては、表示される画像の色域拡大がある。すなわち、従来の3バンドRGBの表示装置では、表示装置のRGBそれぞれの発光体を単独で発光させた場合に対応する3つの色度点を色度図上にプロットしたときに、これらの3つの点で囲まれる三角形の領域がその表示装置で再現可能な色の範囲(色域)となる。適切にマルチバンド化することにより、各原色に対応する色度点を結んで形成される多角形の領域を上記の三角形よりも広くすることができ、従って色域を拡大することができるので、表示される画像の色忠実度を高めるとともに、より鮮やかに画像を再現したり、より細かい階調で画像を再現したりすることが可能となる。
また、マルチバンドによる画像表示技術の一つとして、撮影時に被写体を照明していた光(撮影照明光)のスペクトル情報、マルチスペクトルカメラの分光特性やガンマ特性等を同時に記録しておき、後処理によって被写体の推定分光反射率を求める技術がある。この推定分光反射率を用いて画像表示を行う技術として、いわゆるレンダリング照明による表示画像の色再現技術が知られている。
レンダリング照明による表示画像の色再現技術の一例としては、従来から行われているような、撮影照明光で照明された被写体の画像を単に表示するのではなく、表示装置と、当該の表示装置に表示される画像を観察する観察者とを照明する光である観察照明光で照らされた環境に被写体が存在していた場合にどのように見えるかをシミュレートして表示する技術がある。この技術では、測定して得られた観察照明光のスペクトルを、上述した被写体の推定分光反射率に乗算して、被写体の表面で反射された光の分光特性(本明細書ではこれを反射スペクトルと称する)をシミュレートして表示する。このようにして表示された画像を観察者が観ると、被写体があたかも観察者の目の前に存在していて観察照明光で照明されているかのような、非常にリアルなものと感じることができる。
マルチバンドの技術を用いることにより、上述したように表示される画像の色の忠実度を増し、リアリティを高めることが可能となる一方で、高精細化及びマルチバンド化に伴ってデータ容量が増し、そのデータを送受する際にはより大きな回線容量が必要となる。また、光ディスク等の媒体に記録する場合においても、データ容量が増すことによって十分な記録時間が確保できなくなる場合がある。
本発明は上記の問題に鑑みなされたもので、マルチバンド画像の画質を大きく低下させることなく画像データの容量を効果的に減ずることが可能な画像データの処理技術を提供することを目的とする。
(1) 本発明の第1の態様は、4色以上の多原色からなる多バンド画像データを処理する画像データ処理装置に適用され、この画像データ処理装置は、
入力された多バンド画像データに基づき、評価用情報を提供する画像データ評価用情報提供部と、
前記評価用情報に基づき、出力すべき画像データを前記多バンド画像データとするか、あるいは前記多バンド画像データよりバンド数が少ないバンド数減少画像データとするかを判定する判定部と、
前記判定部による判定結果に基づき、前記多バンド画像データおよび前記バンド数減少画像データのうちいずれかを出力すべき画像データとして選択する画像データ選択部と
を有することにより上述した課題を解決する。
(2) 本発明の第2の態様は、4色以上の多原色からなる多バンド画像データを処理する画像データ処理方法に適用され、この画像データ処理方法が、
入力された多バンド画像データに基づき、評価用情報を提供することと、
前記評価用情報に基づき、出力すべき画像データを前記多バンド画像データとするか、あるいは前記多バンド画像データよりバンド数が少ないバンド数減少画像データとするかを判定することと、
前記判定することにおける判定結果に基づき、前記多バンド画像データおよび前記バンド数減少画像データのうちいずれかを出力すべき画像データとして選択することと
を有することを特徴とする。
入力された多バンド画像データに基づき、評価用情報を提供する画像データ評価用情報提供部と、
前記評価用情報に基づき、出力すべき画像データを前記多バンド画像データとするか、あるいは前記多バンド画像データよりバンド数が少ないバンド数減少画像データとするかを判定する判定部と、
前記判定部による判定結果に基づき、前記多バンド画像データおよび前記バンド数減少画像データのうちいずれかを出力すべき画像データとして選択する画像データ選択部と
を有することにより上述した課題を解決する。
(2) 本発明の第2の態様は、4色以上の多原色からなる多バンド画像データを処理する画像データ処理方法に適用され、この画像データ処理方法が、
入力された多バンド画像データに基づき、評価用情報を提供することと、
前記評価用情報に基づき、出力すべき画像データを前記多バンド画像データとするか、あるいは前記多バンド画像データよりバンド数が少ないバンド数減少画像データとするかを判定することと、
前記判定することにおける判定結果に基づき、前記多バンド画像データおよび前記バンド数減少画像データのうちいずれかを出力すべき画像データとして選択することと
を有することを特徴とする。
本発明によれば、4色以上の多原色からなる多バンド画像データを処理する画像データ処理装置が、入力された多バンド画像データに基づく評価用情報をもとに、出力すべき画像データを多バンド画像データとするか、あるいは多バンド画像データよりバンド数が少ないバンド数減少画像データとするかを判定し、この判定結果に基づいて、多バンド画像データおよびバンド数減少画像データのうち、いずれかを出力すべき画像データとして選択する構成を有することにより、例えば画像データのバンド数を減じることによる画質劣化の程度が少ない部分のみバンド数減少画像データを出力することが可能となり、画質の維持とデータ容量低減との両立が可能となる。
図1は、本発明の実施の形態に係る画像データ処理装置100の概略的構成を説明するブロック図である。本実施の形態において、画像データ処理装置100にはNバンド撮影装置150及び画像データ記録部160が接続されるものとして説明する。Nバンド撮影装置150は、動画撮影装置とすることも静止画撮影装置とすることもできるが、以下では動画撮影装置であるものとして説明する。Nバンド撮影装置150は、単板式あるいは多板式の撮像素子上に配列された多数の受光部上にN色のカラーフィルタが適宜の配列パターンで配置されたものとすることができる。あるいは、互いに異なる透過波長帯域を有するN色のカラーフィルタが、円周上あるいは直線上に配置され、これらのカラーフィルタを順次切り替えながら、あるいは電気的に透過波長帯域を切り替え可能に構成される液晶フィルタの特性を切り替えながらモノクロ撮像素子で撮像してNバンドのマルチバンド画像データを出力可能な構成のものとすることができる。画像データ記録部160は、ハードディスクドライブ、半導体メモリ、磁気テープ、光ディスク、光磁気ディスク等を記録媒体として用いるものとすることができる。
画像データ処理装置100は、他の機器から独立したセットトップボックスやコンピュータ等の装置として実施とすることも、Nバンド撮影装置150や画像データ記録部に内蔵されたものとすることも可能である。また、撮影装置と記録装置とが一体に構成されたムービーカメラやディジタルスチルカメラ内に画像データ処理装置100を内蔵することもできる。画像データ処理装置100はさらに、Nバンド撮影装置150のみならず、スキャナ等の画像入力機器や、Nバンドのマルチバンド画像データを出力可能な機器から出力される画像データ、コンピュータから出力されるCG画像、あるいはLAN、WAN等のネットワークや、地上波ディジタル放送やBS放送、あるいは有線放送等を介して得られる画像データに対して処理をする装置、あるいは処理をして記録する装置としても実施することも可能である。
画像データ処理装置100は、画像データ評価用情報提供部102と、判定部103と、出力画像データ選択部104とを有する。画像データ評価用情報提供部102は、入力されるマルチバンド画像データ(本実施の形態においてはマルチバンド画像データがNバンドのマルチバンド画像データである例について説明し、Nは4以上の任意の整数である)からMバンド(MはNよりも小さく、3以上の整数である)の画像データを抽出し、Mバンド画像データによる画像及びNバンドのマルチバンド画像データによる画像のうちの少なくともいずれかの画像に対して後で詳述する評価をし、評価結果を判定部103に出力する。判定部103は、画像データ評価用情報提供部102から出力される評価結果に基づいて、画像データ処理装置100から出力する画像データをNバンドのマルチバンド画像データとして出力するか、あるいはバンド数を減じたMバンド画像データとして出力するかを判定し、判定結果を出力画像データ選択部104に出力する。出力画像データ選択部104は、判定部103より出力された判定結果に基づき、画像データ評価用情報提供部102から入力可能なNバンドのマルチバンド画像データ及びMバンド画像データのうちいずれかを選択して画像データ記録部160に出力する。
画像データ評価用情報提供部102は、以下に説明するように、画像データのバンド数を減じたときに画質が劣化して見える程度を評価するものである。以下では図を参照しながらいくつかの例について説明する。
図2は、画像データ評価用情報提供部102Aが、3バンドのRGB画像データから輝度値Yを求める実施形態を説明するブロック図である。図2において、図1に示されるものと同様の構成要素には同じ符号を付してその説明を省略するとともに図1との差異を中心に説明をする。図2に示す画像データ処理装置100Aに接続されるNバンド撮影装置150Aは、R(赤)、G(緑)、B(青、)Ye(イエロー)、Cy(シアン)、Mg(マゼンタ)の6バンドのマルチバンド画像データが出力可能なものとして以下の説明をする。画像データ評価用情報提供部102Aは、画像データ選択部201と画像評価部202とを有する。画像データ選択部201に入力された6バンドのマルチバンド画像データのうち、RGBの3バンド画像データが画像評価部202に入力される。画像評価部202は、入力されたRGBの3バンド画像データをもとに、各画素ごとに輝度値Y(本発明に適したものとしては三刺激値XYZのうちのY値)を求め、求められたそれらの輝度値Yの平均値Y_aveを求める。各画素のR、G、B各色に対応する画像データをそれぞれR、G、Bとしたときに、輝度値Yは一例として以下の式で算出することが可能である。
Y = 0.29891×R + 0.58661×G + 0.11448×B
上記のR、G、B各値に乗じられる係数は、撮像素子やフィルタの分光特性の違いなどに応じて適宜変更が可能である。また、輝度値Yの平均値Y_aveを算出する際には、3バンドRGB画像データのすべての画素について輝度値Yを求め、それらの平均値を求めてもよいし、一部の画素について輝度値Yを求め、それらの平均値を求めてもよい。
Y = 0.29891×R + 0.58661×G + 0.11448×B
上記のR、G、B各値に乗じられる係数は、撮像素子やフィルタの分光特性の違いなどに応じて適宜変更が可能である。また、輝度値Yの平均値Y_aveを算出する際には、3バンドRGB画像データのすべての画素について輝度値Yを求め、それらの平均値を求めてもよいし、一部の画素について輝度値Yを求め、それらの平均値を求めてもよい。
一部の画素に対応する画素データから輝度値Yの平均値Y_aveを求める場合、画像の中央部分における所定エリア内の複数画素の画素データを用いることができる。これについて図5を参照して説明する。図5は、1フレーム分の6バンドのマルチバンド画像データが、それぞれ横方向の画素数がImax+1、縦方向の画素数がJmax+1の、R画像、G画像、B画像、Ye画像、Cy画像、Mg画像の各画像データで構成される様子を概念的に示している。図5で、画素位置(X1,Y1)から画素位置(X2,Y2)までのハッチングを施した矩形状の領域が上述した所定エリアに相当する。なお、図5においては左上隅の画素位置を(0,0)と定めている。また、図5ではR画像上の所定エリアのみが示されている。この所定エリアの位置及び広さは任意に定めることが可能であるが、図5においては所定エリアが第X1列から第X2列、第Y1行から第Y2行の範囲にあるものとして示されている。この例においては、所定エリア内にはそれぞれ{(X2−X1+1)×(Y2−Y1+1)}画素分のR成分画素データ、G成分画素データ、B成分画素データ、Ye成分画素データ、Cy成分画素データ、Mg成分画素データが存在する。図5に示されるR(i,j)は左上の原点(0,0)を基準として列方向(X方向)に第i+1番目、行方向(Y方向)に第j+1番目に位置する画素のR成分画素データを示している。以下の説明においては、その他の色成分の画素データについてもR成分画素データと同様の表現方法を用いてG(i,j)、B(i,j)、Ye(i,j)、Cy(i,j)、Mg(i,j)と表現する。この表現を用いると、画素位置(i,j)における輝度値Y(i,j)は以下の式で算出することができる。
Y(i,j)=0.29891×R(i,j)+0.58661×G(i,j)
+0.11448×B(i,j)
図5に示す例においては、画像のほぼ中央にある一つの部分を所定エリアとするものが示されているが、画像内に複数の部分的なエリアを設定し、複数の部分的なエリアごとに輝度値Yの平均値を求め、それぞれのエリアにおける平均値をさらに単純平均あるいは加重平均等の処理をして輝度値Yの平均値Y_aveを求めてもよい。さらに、上記のように隣接しあう複数の画素がまとまっている所定エリアを定めるのではなく、サンプリング対象画素として予め定められた、離散的に画面内に存在する複数の特定画素それぞれに対応する画素データから輝度値Yの平均値Y_aveを求めることも可能である。
Y(i,j)=0.29891×R(i,j)+0.58661×G(i,j)
+0.11448×B(i,j)
図5に示す例においては、画像のほぼ中央にある一つの部分を所定エリアとするものが示されているが、画像内に複数の部分的なエリアを設定し、複数の部分的なエリアごとに輝度値Yの平均値を求め、それぞれのエリアにおける平均値をさらに単純平均あるいは加重平均等の処理をして輝度値Yの平均値Y_aveを求めてもよい。さらに、上記のように隣接しあう複数の画素がまとまっている所定エリアを定めるのではなく、サンプリング対象画素として予め定められた、離散的に画面内に存在する複数の特定画素それぞれに対応する画素データから輝度値Yの平均値Y_aveを求めることも可能である。
図3は、図2に示す画像データ処理装置100Aで実行される画像処理の手順を説明するフローチャートである。図3に示される手順は、ハードウェアによって実施することもソフトウェアによって実施することも可能である。S301において画像データ処理装置100Aは、R、G、B、Ye、Cy、Mgの6バンドのマルチバンド画像データをNバンド撮影装置150Aから入力する。画像データ処理装置100AはS302において、先に説明したように所定エリア内の複数画素のRGB値(R、G、B各色の画素値)から輝度値Yの平均値Y_aveを求める。続くS303において画像データ処理装置100Aは、輝度値Yの平均値Y_aveが所定の閾値を上回っているかどうかを判定する。輝度値Yの平均値Y_aveが所定の閾値を上回っていると判定されると画像データ処理装置100AはS304でR、G、B、Ye、Cy、Mgの6バンドのマルチバンド画像データを画像データ記録部160に出力する処理を行い、S301の処理に戻る。輝度値Yの平均値Y_aveが所定の閾値を上回らないとS303で判定された場合、画像データ処理装置100AはS305に分岐してR、G、Bの3バンド画像データを画像データ記録部160に出力する処理を行い、S301に戻る。なお、上記の閾値は、ユーザが、できるだけ高画質で画像データを記録するか、データ容量を少なめとするか等の判断に基づいて適宜設定可能に構成することができる。
図3を参照して説明した、画像データ処理装置100Aで行われる画像処理の手順においては、以上に説明したように輝度値Yの平均値Y_aveが所定の閾値を上回っている場合、すなわちR、G、Bの3バンド画像データによる画像が比較的明るいと判定される場合にS304で6バンドの画像データを画像データ記録部160に出力する。これは、画像が明るいということは広い色域の画像データを含みうる、という判断による。そして、画像が明るいと判定される場合には6バンドのマルチバンド画像データを画像データ記録部に出力することにより、画像の色域を確保する。一方、画像が暗いと判断される場合には3バンド画像データを画像データ記録部160に出力することにより、観察者が色域の減少(画質の低下)を感じにくいシーンに対応する画像データの容量を減じることが可能となる。
ここで画像データ処理装置100Aから画像データ記録装部160に出力される画像データのデータフォーマットの一例を、図4を参照して説明する。なお、以下で説明するフォーマットのデータの作成は、出力画像データ選択部104で行ってもよいし、画像データ出力部を別に設けて、この画像データ出力部で上記データの作成を行っても良い。画像データ記録部160に出力される画像データは、ヘッダ情報と、それに続いて6バンドのマルチバンド画像データあるいは3バンドRGB画像データが記録される。これらのR、G、B、あるいはR、G、B、Ye、Cy、Mg各色の画像データは面順次、あるいは点順次で記録することができる。
画像データが面順次で記録される場合について説明すると、6バンドのマルチバンド画像データが記録される際にはヘッダ情報に続いて先ずRGBの画像データが一つのブロックとして記録され、続いてYe、Cy、Mgの画像データがもう一つのブロックとして記録される。3バンドRGB画像データが記録される際にはヘッダ情報に続いてRGBの画像データが一つのブロックとして記録される。このとき、各ヘッダ情報には、これらのヘッダ情報に続く画像データが3バンドRGB画像データであるのか、6バンドのマルチバンド画像データであるのかを識別するための情報が他のタグ情報とともに記録される。
画像データが点順次で記録される場合について説明すると、6バンドのマルチバンド画像データが記録される際にはヘッダ情報に続いて先ずRGBの点順次画像データが一つのブロックとして記録され、続いてYe、Cy、Mgの点順次画像データがもう一つのブロックとして記録される。3バンドRGB画像データが記録される際にはヘッダ情報に続いてRGBの点順次画像データが一つのブロックとして記録される。また、面順次で画像データが記録される場合と同様に、各ヘッダ情報には、これらのヘッダ情報に続く画像データが3バンドRGB画像データであるのか、6バンドのマルチバンド画像データであるのかを識別するための情報が他のタグ情報とともに記録される。
上記のように、6バンドのマルチバンド画像データが記録される際に3バンドRGB画像データと、3バンドRGB画像データ以外の画像データとを区別して記録することにより、画像データ記録部160に記録される6バンドのマルチバンド画像データ及び3バンドRGB画像データが混在して構成される画像データに基づく画像をRGB表示のみが可能なモニタ装置(不図示)に表示する場合であっても、3バンドRGB画像データのみを容易に弁別して3バンドRGB画像データに基づく画像信号をモニタ装置に出力することが可能となる。また、従来の3バンドによる画像データ処理システムとのデータ互換性を最大限に確保することが可能となる。なお、本実施の形態においては、3バンドRGB画像データ又は6バンドのマルチバンド画像が選択的に出力される場合を例に説明しているため、図4に示されるデータフォーマットも6バンドの画像データが出力される場合及び3バンドの画像データが出力される場合のみが示されているが、本発明はこれらの実施の形態で示されるバンド数の組み合わせの例に限定されるものではない。また、6バンドの画像データが出力される場合のデータフォーマットの例として、図4ではヘッダ情報に続いてRGB画像データが割り当てられ、続く部分に残りのYeCyMg画像データが割り当てられる例が示されているが、ヘッダ情報に続いてYeCyMg画像データが割り当てられ、続く部分にRGB画像データが割り当てられるものであってもよい。
画像データ処理装置100Aに入力される画像データが撮影装置等から入力される、いわゆるライブ画像データではなく、記録装置等に一度記録された画像データである場合には、画像データ処理装置100Aは以下のようなヘッダ情報を記録することも可能である。すなわち、画像データ処理装置100Aは入力される画像データすべてを予め評価しておくことにより、画像データ記録部160に出力される画像データ中で6バンドのマルチバンド画像データが何フレーム分続き、その後3バンドRGB画像データが何フレーム分続き、さらにその後に6バンドのマルチバンド画像データが何フレーム分続くか …、と云うことを事前に知ることが可能となる。従って、ヘッダ情報中に、当該ヘッダ情報に続いて記録される画像データが6バンドのものか3バンドのものか、それが何フレーム続くかと云う情報を他のタグ情報と共に記録することができる。その場合、ヘッダ情報は図4に示されるもののように、1フレーム分のデータに一つづつ付加するのではなく、一連の6バンドのマルチバンド画像データ、一連の3バンドRGB画像データそれぞれの先頭部分のみに付加することでトータルのデータ容量を減じることが可能となる。
図6は、画像データ評価用情報提供部102Bが、3バンドRGB画像データ及び6バンドのマルチバンド画像データのそれぞれからCIE L* a* b*表色系における色度値a*及びb*を求める実施形態を説明するブロック図である。図6において、図1あるいは図2に示されるものと同様の構成要素には同じ符号を付してその説明を省略するとともに図1あるいは図2との差異を中心に説明をする。図6に示す画像データ処理装置100Bにおいて、画像データ評価用情報提供部102Bは、画像データ選択部201と画像評価部501とを有する。画像データ選択部201に入力された6バンドのマルチバンド画像データのうち、RGBの3バンド画像データ及びYeCyMgの3バンド画像データが画像評価部501に入力される。画像評価部501は、入力されたRGBの3バンド画像データ及びYeCyMgの3バンド画像データに含まれる各色の画素データR(i,j)、G(i,j)、B(i,j)、Ye(i,j)、Cy(i,j)、Mg(i,j)をもとに、各画素位置(i,j)に対応する色度値a*(i,j)、b*(i,j)を求める。このとき画像評価部501は以下に示す式(2)、式(3)及び式(4)を用いて3バンドRGB画像データから色度値a*(i,j)、b*(i,j)(以下、これを3バンド色度値a*、b*と称する)を求め、式(1)、式(3)及び式(4)を用いてRGBYeCyMg6バンドのマルチバンド画像データから色度値a*(i,j)、b*(i,j)(以下、これを6バンド色度値a*、b*と称する)を求める。
上記の各式において、X(i,j)、Y(i,j)、Z(i,j)は、画素位置(i,j)における画素データより求めたXYZ表色系の値であり、M11、M12、…、M35、M36は予め定められた定数である。さらに、X10、Y10、Z10は、CIEが1964年に推奨した、10度視野XYZ表色系における標準白色の反射による三刺激値である。なお、以上に示した式は一例であって、ルックアップテーブル等を用いてa*(i,j)及びb*(i,j)を求めることも可能である。
上記の各式において、X(i,j)、Y(i,j)、Z(i,j)は、画素位置(i,j)における画素データより求めたXYZ表色系の値であり、M11、M12、…、M35、M36は予め定められた定数である。さらに、X10、Y10、Z10は、CIEが1964年に推奨した、10度視野XYZ表色系における標準白色の反射による三刺激値である。なお、以上に示した式は一例であって、ルックアップテーブル等を用いてa*(i,j)及びb*(i,j)を求めることも可能である。
上述した3バンド色度値a*、b*及び6バンド色度値a*、b*は、図5を参照して先に説明したように画像の所定エリア内にある画素それぞれについて求められる。
画像評価部501は、以上のようにして求めた3バンド色度値a*(i,j)及び6バンド色度値a*(i,j)を判定部103Bに出力する。判定部103Bでは、入力した3バンド色度値a*(i,j)及び6バンド色度値a*(i,j)に基づき、後述する方法によって、出力画像データを3バンドRGB画像データとするか6バンドのマルチバンド画像データとするかを判定し、判定結果を出力画像データ選択部104Aに出力する。
図7は、図6に示す画像データ処理装置100Bで実行される画像処理の手順を説明するフローチャートである。図7に示される手順は、ハードウェアによって実施することもソフトウェアによって実施することも可能である。S701において画像データ処理装置100Bは、R、G、B、Ye、Cy、Mgの6バンドのマルチバンド画像データをNバンド撮影装置150Aから入力する。画像データ処理装置100BはS702において、6バンドのマルチバンド画像データ中から1フレーム分の3バンドRGB画像データを抽出し、続くS703において画像の所定エリア内に存在するRGB各画素のデータをもとに3バンド色度値a1*(i,j)、b1*(i,j)をすべて算出する。S704において画像データ処理装置100Bは、6バンドのマルチバンド画像データ中から1フレーム分のRGBYeCyMg6バンドのマルチバンド画像データを抽出し、続くS705において画像の所定エリア内に存在するRGBYeCyMg各画素のデータをもとに6バンド色度値a2*(i,j)、b2*(i,j)をすべて算出する。
S706において画像データ処理装置100Bは、所定エリア内の各位置の画素ごとに6バンド色度値a2*(i,j)と3バンド色度値a1*(i,j)との差の絶対値を算出してそれらの総和Δaを求め、その総和Δaが所定の閾値Aを越すかどうかを判定する。S706での判定が肯定された場合の分岐先であるS707において画像データ処理装置100Bは、所定エリア内の各位置の画素ごとに6バンド色度値b2*(i,j)と3バンド色度値b1*(i,j)との差の絶対値を算出してそれらの総和Δbを求め、その総和Δbが所定の閾値Bを越すかどうかを判定する。S707での判定が肯定されると画像データ処理装置100BはS708に進み、1フレーム分の6バンドのマルチバンド画像データを画像データ記録部160に出力した後にS701に戻る。
S706及びS707での判定が否定された場合の分岐先であるS709において画像データ処理装置100Bは1フレーム分の3バンドRGB画像データを画像データ記録部160に出力した後にS701に戻る。画像データ記録部160に出力される画像データのフォーマットに関しては、図4を参照して先に説明したのと同様のものとすることが可能である。
ここでS706及びS707での判定について説明すると、上述した総和Δa、Δbは、6バンドのマルチバンド画像データで再現される色域の広さと3バンドRGB画像データで再現される色域の広さとの差を知るための指標と考えることができる。すなわち、L*a*b*表色系の色空間において、a*−b*平面上に3バンド色度値a1*(i,j)、b1*(i,j)及び6バンド色度値a2*(i,j)、b2*(i,j)をプロットしてそれらの分布範囲を比較した場合に、6バンド色度値a2*(i,j)、b2*(i,j)の方がa*−b*平面上の広い範囲にわたって分布する、すなわち広い色域を有すると考えることができる。画面内の同じ画素位置で上述したように3バンド色度値a1*(i,j)、b1*(i,j)及び6バンド色度値a2*(i,j)、b2*(i,j)を求め、a1*(i,j)とa2*(i,j)との差の絶対値の総和Δaを、そしてb1*(i,j)とb2*(i,j)との差の絶対値の総和Δbを求めたときに、総和Δa及びΔbが所定の閾値を越す、ということは、6バンドのマルチバンド画像データで再現される画像の色域が3バンドRGB画像データで再現される画像の色域よりも相当広い、ということである。すなわち、ある6バンドのマルチバンドの画像データがあって、その画像データから求められる上記の総和Δa及びΔbが所定の閾値を越す、ということは、6バンドのマルチバンド画像データで再現される画像は3バンドRGB画像データで再現される画像よりも相当広い色域を有しているので、6バンドのマルチバンド画像データによる画像の再現が望ましい、ということである。逆に、彩度の低い被写体を撮影した画像データでは、上述したΔa及びΔbが比較的小さくなることが予想される。そのような場合には、RGB画像データによって画像を再現しても画質の低下は目立たないので、3バンドRGB画像データを画像データ記録部160に出力することにより、効果的に画像データの容量を減ずることが可能となる。上記の閾値は、ユーザが、できるだけ高画質で画像データを記録するか、データ容量を少なめとするか等の判断に基づいて適宜設定可能に構成することができる。
なお、上述したΔa及びΔbを求める処理をする際に、画像データ中の全画素に対応する画素データから3バンド色度値a1*(i,j)、b1*(i,j)及び6バンド色度値a2*(i,j)、b2*(i,j)を求めるものであってもよいし、あるいは先に説明したように画像のほぼ中央にある一つの部分を所定エリアとし、その所定エリア中の画素に対応するデータを用いて上記の処理をしてもよい。すなわち、画像処理能力に余裕がある場合には画像データ中の全画素に対応する画素データから3バンド色度値a1*(i,j)、b1*(i,j)及び6バンド色度値a2*(i,j)、b2*(i,j)を求めることが可能である。逆に画像処理能力に余裕が無い場合には、画像データ中の一部のエリアをサンプリングして、サンプリングしたエリア内の画像に対応するデータを用いて上記の処理をすることにより、画像処理の負荷を軽減することが可能となる。さらに、上記のように画像のほぼ中央にある一つの部分をサンプリングエリアとすることも、画像内に複数の部分的なエリアをサンプリングエリアとして設定し、複数の部分的なエリアごとに上記の処理をすることも可能である。加えて、サンプリングの対象を、あるエリア内の画素の集まりとするのではなく、画面内に離散的に存在する複数の特定画素をサンプリング対象とし、このサンプリング対象に対応する画像データを用いて上記の処理をすることも可能である。また、a*、b*の色度値に加えてL*の色度値も求め、L*、a*、b*から上述したΔa及びΔbを求める処理を行ってもよい。
図8は、画像データ評価用情報提供部102Cが3バンドRGB画像データを用いて、ある時刻tにおける画像データ(フレームデータ)が、その直前(時刻tよりも前且つ直近)の時刻t−1における画像データ(フレームデータ)に比してどの程度変化しているかを求める実施形態を説明するブロック図である。図8において、図1、図2あるいは図6に示されるものと同様の構成要素には同じ符号を付してその説明を省略するとともに図1、図2あるいは図6との差異を中心に説明をする。図8に示す画像データ処理装置100Cにおいて、画像データ評価用情報提供部102Cは、画像データ選択部201と画像評価部701とを有する。画像データ選択部201に入力された6バンドのマルチバンド画像データのうち、3バンドRGB画像データ(フレームデータ)が画像評価部701に入力される。画像評価部701は、直前に入力された3バンドRGB画像データを保持しており、最新の3バンドRGB画像データと直前の3バンドRGB画像データとから以下に説明するように画像データの変化量を求める。ここで、最新の(最後に入力された)3バンドRGB画像データ中の画素(i,j)に対応する画素データをRt(i,j)、Gt(i,j)、Bt(i,j)と称し、直前に入力された3バンドRGB画像データ中の画素(i,j)に対応する画素データをRt−1(i,j)、Gt−1(i,j)、Bt−1(i,j)と称する。
画像評価部701は、最新の3バンドRGB画像データと直前に入力された3バンドRGB画像データとの差の絶対値を同じ画素位置の同じ色の画素ごとに計算し、それらの合計ΔMを求める。ΔMの算出にあたっては、以下の式(5)に示される内容の処理を行う。
画像評価部701は、以上のようにして時間的に連続した二つのフレームの画像から画像の変化量の指標である変化指標ΔMを求め、求めた変化指標ΔMを判定部103Cに出力する。判定部103Cでは、入力した変化指標ΔMに基づき、後述する方法によって、出力画像データを3バンドRGB画像データとするか6バンドのマルチバンド画像データとするかを判定し、判定結果を出力画像データ選択部104Aに出力する。なお、上記ΔMは3バンドRGB画像データから求めるものとして説明したが、これは処理に要する時間を短縮する上で効果的である。しかしながら、画像処理装置100Cの処理能力が十分に高ければ、6バンドのマルチバンド画像データからΔMを求めるようにしてもよい。
画像評価部701は、以上のようにして時間的に連続した二つのフレームの画像から画像の変化量の指標である変化指標ΔMを求め、求めた変化指標ΔMを判定部103Cに出力する。判定部103Cでは、入力した変化指標ΔMに基づき、後述する方法によって、出力画像データを3バンドRGB画像データとするか6バンドのマルチバンド画像データとするかを判定し、判定結果を出力画像データ選択部104Aに出力する。なお、上記ΔMは3バンドRGB画像データから求めるものとして説明したが、これは処理に要する時間を短縮する上で効果的である。しかしながら、画像処理装置100Cの処理能力が十分に高ければ、6バンドのマルチバンド画像データからΔMを求めるようにしてもよい。
図9は、図8に示す画像データ処理装置100Cで実行される画像処理の手順を説明するフローチャートである。図9に示される手順は、ハードウェアによって実施することもソフトウェアによって実施することも可能である。S901において画像データ処理装置100Cは、R、G、B、Ye、Cy、Mgの6バンドのマルチバンド画像データをNバンド撮影装置150Aから入力する。画像データ処理装置100CはS902において、6バンドのマルチバンド画像データ中から3バンドRGB画像データを抽出し、さらにその画像データ中の所定エリア内の画素データを最新のフレームデータとして抽出する。S903において画像データ処理装置100Cは、S902で抽出された最新のフレームデータ及び一つ前の時点で抽出されて記憶されているフレームデータ中の画素データから、対応する画素位置(i,j)の同じ色の画素データごとに差の絶対値を算出し、それらを合計して変化指標ΔMを求める。S904において画像データ処理装置100Cは、記憶するフレームデータを最新のものに更新し、続くS905で変化指標ΔMが所定の閾値を越すかどうかを判定する。S905での判定が肯定された場合の分岐先であるS906において画像データ処理装置100Cは、1フレーム分の3バンドRGB画像データを画像データ記録部160に出力した後にS701に戻る。
S905での判定が否定された場合の分岐先であるS907において画像データ処理装置100Cは1フレーム分の6バンドのマルチバンド画像データを画像データ記録部160に出力した後にS701に戻る。画像データ記録部160に出力される画像データのフォーマットに関しては、図4を参照して先に説明したのと同様のものとすることが可能である。
ここでS903で求められる変化指標ΔM及びS905で行われる判定について説明する。時間的に連続する二つのフレームデータ間における同じ画素位置のRGB各画素値の変化が大きい、という状況を考えると、それは連続する二つのフレーム間で画像が大きく変化しているからと考えることができる。画像が大きく変化している、という状況としては、撮影時にカメラがパン、ズームイン、あるいはズームアウトされていたり、画面中の大半を占める被写体像が画面中で比較的高速に動いていたりする場合が考えられる。あるいは、比較的高いコントラスト且つ比較的高い空間周波数を有する像の場合には、画面中の被写体像が比較的ゆっくり動いていても変化指標Mは大きくなることが想定される。
上述したいずれの状況においても、表示される画像の変化は比較的大きく、3バンドRGB画像データによる画像の表示をしても画質の劣化が目立ちにくい。従って、上記の変化指標ΔMが所定の閾値よりも大きい場合には3バンドRGB画像データを画像データ記録部160に出力することにより、効果的に画像データの容量を減ずることが可能となる。逆に、変化指標ΔMが所定の閾値よりも小さい場合、画面の動きが比較的ゆるやかで、3バンドRGB画像データによる画像の表示をすると画質の劣化が目立ちやすい可能性がある。そのような状況においては、色再現性を重視して6バンドのマルチバンド画像データを画像データ記録部160に出力することにより高画質を維持することができる。上記の閾値は、ユーザが、できるだけ高画質で画像データを記録するか、データ容量を少なめとするか等の判断に基づいて適宜設定可能に構成することができる。
なお、上述したS902及びS903での処理をする際に、画像データ中の全画素に対応する画素データから変化指標ΔMを求めるものであってもよいし、あるいは先に説明したように画像のほぼ中央にある一つの部分を所定エリアとし、その所定エリア中の画素に対応するデータを用いて上記の処理をしてもよい。さらに、画像内に複数の部分的なエリアを設定し、複数の部分的なエリアごとに上記の処理をすることも、サンプリング対象画素として予め定められた、離散的に画面内に存在する複数の特定画素に対応する画像データを用いて上記の処理をすることも可能である。
また、以上ではある注目される画素の画素データの単位時間あたりの変化量で画像の変化を推定する例について説明したが、いわゆるモーションベクトル(動きベクトル、モーションベクターとも称される)を求めて、そのモーションベクトルの大きさから画像の変化を推定することも可能である。モーションベクトルを求める技術に関してはMPEGによる画像圧縮の技術の中で広く知られているのでここでは割愛する。
以上では、入力される画像データは画像データ処理装置100、100A、100B、又は100Cによって自動的に分類、評価、判定がなされ、画像データ記録部160に出力される画像データとして3バンドRGB画像データ及び6バンドのマルチバンド画像データのうちのいずれかが選択される例について説明した。これに対して図10は、観察者が3バンドRGB画像データ及び6バンドのマルチバンド画像データのうち、どちらで記録するかを決定することが可能に構成される例を示したものである。
図10において、図1、図2、図6あるいは図8に示されるものと同様の構成要素には同じ符号を付してその説明を省略するとともに図1、図2、図6あるいは図8との差異を中心に説明をする。図10に示す画像データ処理装置100Dにおいて、画像データ評価用情報提供部102Dには、モニタ装置1001及び1002が接続される。これらのモニタ装置1001及び1002は、画像データ処理装置100Dの内部に設置されるものであっても、外部に設置されるものであってもよい。モニタ装置1001はRGB画像を表示可能な装置であり、モニタ装置1002はNバンドのマルチバンド画像が表示可能な装置である。これらのモニタ装置1001及び1002を、Nバンドのマルチバンド画像を表示可能なモニタ装置1台に置き換えて、一つの表示画面を分割するようにして3バンドRGB画像及びNバンドのマルチバンド画像を並べて表示してもよい。あるいは、Nバンドのマルチバンド画像を表示可能なモニタ装置の表示画面上に3バンドRGB画像及びNバンドのマルチバンド画像を交互に表示してもよい。以下では図10に示されるように二つのモニタ装置1001及び1002を有するものとして説明をする。
図10において、画像データ選択部201Aは、Nバンド撮影装置150Aから入力される6バンドのマルチバンド画像データを選択して3バンドRGB画像データをモニタ装置1001に出力し、6バンドのマルチバンド画像データをモニタ装置1002に出力する。観察者(ユーザ)は、モニタ装置1001に表示される3バンドRGB画像と、モニタ装置1002に表示されるNバンドのマルチバンド画像とを見比べ、表示される二つの画像の間で大きな画質の差が存在しないようであれば画像データ記録部160に出力する画像データとして3バンドRGB画像データを選択することができる。逆に、Nバンドのマルチバンド画像が3バンドRGB画像に比して優れているようであれば、画像データ記録部160に出力する画像データとしてNバンドのマルチバンド画像データを選択することができる。上述のようにして表示される画像の比較結果に基づき、ユーザがリモートコントロール装置や、画像データ処理装置100Dに備えられるスイッチ等の操作部1003を操作して出力画像データ選択部104から画像データ記録部160に出力する画像データの種類を設定することが可能に画像データ処理装置100Dは構成される。判定部103Dは、上述したユーザの設定に基づき、画像データ処理装置100Dから出力する画像データをNバンドのマルチバンド画像データとして出力するか、あるいはバンド数を減じた3バンドRGB画像データとして出力するかを判定し、判定結果を出力画像データ選択部104Bに出力する。出力画像データ選択部104Bは、判定部103Dより出力された判定結果に基づき、画像データ評価用情報提供部102Dから入力可能なNバンドのマルチバンド画像データ及び3バンドRGB画像データのうちいずれかを選択して画像データ記録部160に出力する。
以上の実施の形態の説明において、Nバンドのマルチバンド画像がR、G、B、Ye、Cy、Mgの6バンドマルチバンド画像である例について説明したが本発明はこの例に限定されるものではなく、バンド数は4以上の任意の整数とし、各バンドの帯域も任意に設定可能である。また、バンド数を減じた画像データとして3バンドRGB画像を画像データ記録部160に出力する例について説明したが、Nバンドのマルチバンド画像をMバンドの画像(MはNより小さく、3以上の整数)として画像データ記録部160に出力することによってもデータ量の低減を図ることができる。このとき、入力される画像データの内容に応じて、バンド数を減じた画像データを出力する際のバンド数を可変に構成することも可能である。例えば、Nバンド撮影装置150が16バンドのマルチバンド画像データを出力可能であるとして、画像データ記録部160に出力する画像データのバンド数は、画像データ評価用データの大きさ等に応じてあるときは16バンド、あるときは3バンド、またあるときには8バンド、というように時々刻々と変化させて、後で再生される画像の画質の維持とデータ容量の低減とを両立可能とすることも可能である。あるいは、バンド数を減少させて画像データを出力する際のバンド数をユーザが適宜設定可能に構成されていてもよい。このとき、画像データ記録部160に出力される画像データは先に図4を参照して説明したようなデータフォーマットを有しており、ヘッダ情報中に画像データのバンド数や、画像データを構成する各バンドの帯域等を記録することが可能である。従って、当該の画像データに基づいて画像の再生を行う機器の側でヘッダ情報を解読することにより、ヘッダ情報に続く画像データがどのようなバンドの構成のものであるかを知ることができ、画像再生・表示のための処理を容易に行うとともに最適化された表示を行うことが可能となる。
本発明に係る画像データ処理の技術は、入力された画像データを処理して記録媒体に記録する装置、画像データを記録・再生するためのレコーダ、有線及び無線の放送局から加入者に向けて送り出す前の画像データに処理をする装置、映画ソフトが記録される再生専用の光ディスク等を量産する際に、原盤を製作する際に用いられる画像データ(信号)を生成するための装置等に応用することが可能である。
100、100A、100B、100C、100D … 画像データ処理装置
102、102A、102B、102C、102D … 画像データ評価用情報提供部
103、103A、103B、103C、103D … 判定部
104、104A、104B、104C … 記憶画像選択部
150、150A … Nバンド撮影装置
160 … 画像データ記録部
201、201A … 画像データ選択部
202、501、701 … 画像評価部
1001、1002 … モニタ装置
1003 … 操作部
102、102A、102B、102C、102D … 画像データ評価用情報提供部
103、103A、103B、103C、103D … 判定部
104、104A、104B、104C … 記憶画像選択部
150、150A … Nバンド撮影装置
160 … 画像データ記録部
201、201A … 画像データ選択部
202、501、701 … 画像評価部
1001、1002 … モニタ装置
1003 … 操作部
Claims (12)
- 4色以上の多原色からなる多バンド画像データを処理する画像データ処理装置であって、
入力された多バンド画像データに基づき、評価用情報を提供する画像データ評価用情報提供部と、
前記評価用情報に基づき、出力すべき画像データを前記多バンド画像データとするか、あるいは前記多バンド画像データよりバンド数が少ないバンド数減少画像データとするかを判定する判定部と、
前記判定部による判定結果に基づき、前記多バンド画像データおよび前記バンド数減少画像データのうちいずれかを出力すべき画像データとして選択する画像データ選択部と
を有することを特徴とする画像データ処理装置。 - 前記画像データ評価用情報提供部は、前記評価用情報として前記多バンド画像データに基づき生成される輝度値を提供することを特徴とする請求項1に記載の画像データ処理装置。
- 前記画像データ評価用情報提供部は、前記評価用情報として、前記多バンド画像データに基づき生成されるCIE−L*a*b*表色系の色度値を提供することを特徴とする請求項1に記載の画像データ処理装置。
- 前記画像データ評価用情報提供部は、前記評価用情報として、あるタイミングにおける前記多バンド画像データと、それより以前のタイミングにおける前記多バンド画像データとに基づき生成される、同じ位置の画素に対応する画素データの変化量から単位時間あたりの画素データの変化量を提供することを特徴とする請求項1に記載の画像データ処理装置。
- 前記画像データ評価用情報提供部は、入力された前記多バンド画像データ及び前記バンド数減少画像データに基づく画像を同時又は交互に表示して提供し、
前記判定部は、前記多バンド画像データに基づいて表示される画像及び前記バンド数減少画像データに基づいて表示される画像のうち、ユーザが選択した方の画像に対応する画像データが出力すべき画像データであると判定するように構成されることを特徴とする請求項1に記載の画像データ処理装置。 - 前記画像データ選択部で選択された画像データを出力する画像データ出力部をさらに有し、
前記画像データ出力部は、前記画像データ出力部から出力される画像データが前記多バンド画像データである場合に、当該の画像データを二つの部分に分割し、一方の部分には前記バンド数減少画像データに相当する画像データを割り当て、他方の部分に、前記多バンド画像データ中の残りの画像データを割り当てたデータフォーマットとして前記画像データを出力するように構成される
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載の画像データ処理装置。 - 4色以上の多原色からなる多バンド画像データを処理する画像データ処理方法であって、
入力された多バンド画像データに基づき、評価用情報を提供することと、
前記評価用情報に基づき、出力すべき画像データを前記多バンド画像データとするか、あるいは前記多バンド画像データよりバンド数が少ないバンド数減少画像データとするかを判定することと、
前記判定することにおける判定結果に基づき、前記多バンド画像データおよび前記バンド数減少画像データのうちいずれかを出力すべき画像データとして選択することと
を有することを特徴とする画像データ処理方法。 - 前記評価用情報を提供することは、前記評価用情報として前記多バンド画像データに基づき生成される輝度値を提供することを特徴とする請求項7に記載の画像データ処理方法。
- 前記評価用情報を提供することは、前記評価用情報として、前記多バンド画像データに基づき生成されるCIE−L*a*b*表色系の色度値を提供することを特徴とする請求項7に記載の画像データ処理方法。
- 前記評価用情報を提供することは、前記評価用情報として、あるタイミングにおける前記多バンド画像データと、それより以前のタイミングにおける前記多バンド画像データとに基づき生成される、同じ位置の画素に対応する画素データの変化量から単位時間あたりの画素データの変化量を提供することを特徴とする請求項7に記載の画像データ処理方法。
- 前記評価用情報を提供することは、入力された前記多バンド画像データ及び前記バンド数減少画像データに基づく画像を同時又は交互に表示することを含み、
前記判定することは、前記多バンド画像データに基づいて表示される画像及び前記バンド数減少画像データに基づいて表示される画像のうち、ユーザが選択した方の画像に対応する画像データが出力すべき画像データであると判定することを含むことを特徴とする請求項7に記載の画像データ処理方法。 - 出力するべき画像データとして選択された画像データをフォーマットすることをさらに有し、
前記選択された画像データをフォーマットすることは、出力すべき画像データとして前記多バンド画像データが選択された場合に、当該の画像データを二つの部分に分割し、一方の部分には前記バンド数減少画像データに相当する画像データを割り当て、他方の部分に、前記多バンド画像データ中の残りのデータを割り当てたデータフォーマットとして前記画像データを出力することを含む
ことを特徴とする請求項7から11のいずれか一つに記載の画像データ処理方法。
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