JP2009206563A - Image signal processing apparatus, and image signal processing program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デジタル画像のビット数を縮退する画像信号処理装置および画像信号処理プログラムに関する。 The present invention relates to an image signal processing device and an image signal processing program for reducing the number of bits of a digital image.
デジタル画像信号処理では、その画像の階調を有限なビット数で表現するため、グラデーション領域やCG(Computer Graphics)画像などにおいて、急激な明るさの変化を実際以上に大きく感じてしまい、階調が段階的に変化して境界線が線や縞に見えてしまうマッハバンド効果が発生する。このマッハバンド効果は、デジタル画像信号の分解能に満たない端数が単純に切り捨てまたは四捨五入されるとき、例えば、A/D(Analog to Digital)変換の際やデジタル信号処理のビット数を縮退する過程において発生する。 In digital image signal processing, the gradation of the image is expressed by a finite number of bits, so in a gradation area or a CG (Computer Graphics) image, a sudden brightness change is felt to be greater than actual, and the gradation Mach band effect occurs in which the boundary line appears to be a line or stripe by changing stepwise. This Mach band effect is used when fractions less than the resolution of a digital image signal are simply rounded down or rounded off, for example, during A / D (Analog to Digital) conversion or in the process of reducing the number of bits in digital signal processing. appear.
このうち後者にあたる、デジタル信号処理のビット数を縮退する際に発生するマッハバンド効果を抑制する研究が従来から行われている。例えば、特許文献1に記載のカラーシェーディング方法では、上位ビットと下位ビットからなる輝度データの下位ビットに乱数を加算して得た輝度データの上位ビットを用いて乱数補間する技術が開示されている。かかる技術では少ないメモリでマッハバンド効果を抑制することができる。
上述した従来の画像信号処理装置では、ビット縮退時に発生するマッハバンド効果を抑制することは可能であるが、原画像信号に既にマッハバンド効果が生じている場合、例えば、下位ビット全てが「0」や「1」に固定されている場合や「10」と「01」等数点の所定値に偏っている場合には、そのマッハバンド効果を抑制することができなかった。 In the conventional image signal processing apparatus described above, it is possible to suppress the Mach band effect that occurs at the time of bit degeneration, but when the Mach band effect has already occurred in the original image signal, for example, all the lower bits are set to “0”. ”Or“ 1 ”, or when it is biased to a predetermined value such as“ 10 ”and“ 01 ”, the Mach band effect could not be suppressed.
また、上述した従来の画像信号処理装置では、マッハバンド効果を抑制する範囲が下位ビット分に限られるため、そのビット数によってはマッハバンド効果を解消しきれず、線や縞を十分に取り切れない場合が生じ得る。 Further, in the conventional image signal processing apparatus described above, since the range for suppressing the Mach band effect is limited to the lower bits, the Mach band effect cannot be completely eliminated depending on the number of bits, and lines and stripes cannot be sufficiently removed. Cases can arise.
本発明は、このような課題に鑑み、分解能が低い階調データの出現頻度を調整することで見かけ上の階調データの分解能を上げマッハバンド効果を有効に抑制することが可能な、画像信号処理装置および画像信号処理プログラムを提供することを目的としている。 In view of such a problem, the present invention provides an image signal capable of effectively suppressing the Mach band effect by increasing the apparent resolution of gradation data by adjusting the appearance frequency of gradation data having a low resolution. An object of the present invention is to provide a processing device and an image signal processing program.
上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、デジタル画像信号の階調データのビット数を(M+N)ビットからMビットに縮退する画像信号処理装置において、当該画像信号処理装置に入力された(M+N)ビットの階調データに、下位Nビットを平滑化するフィルタ処理を施すフィルタ処理部と、Nビットの乱数を生成する乱数生成部と、フィルタ処理が施された(M+N)ビットの階調データの下位Nビットに乱数生成部で生成したNビットの乱数を加算する乱数加算部と、加算された(M+N)ビットの階調データの下位Nビットを切り捨ててMビットの階調データを生成する切り捨て部と、を備えることを特徴とする。ただし、M、Nおよび後述するLは1以上の整数である。 In order to solve the above-described problems, a typical configuration of the present invention is an image signal processing device that reduces the number of bits of gradation data of a digital image signal from (M + N) bits to M bits. The input (M + N) -bit gradation data is subjected to a filtering process that performs a filtering process for smoothing the lower N bits, a random number generating part that generates an N-bit random number, and a filtering process (M + N). A random number addition unit for adding the N-bit random number generated by the random number generation unit to the lower N bits of the bit gradation data, and truncating the lower N bits of the added (M + N) -bit gradation data, And a truncation unit for generating key data. However, M, N and L described later are integers of 1 or more.
かかるフィルタ処理部により、端数となる下位Nビットにも適切な数値が設定され、グラデーションを形成する領域において離散データを補間する。また、そのように適切な数値が設定された下位Nビットに乱数を加算することで、下位Nビットの値を上位Mビットへの切り上げの出現頻度に置き換えることができ、縮退された階調データはMビットであるが、その出現頻度(密度)によってMビットの分解能より細かい階調を表現することができ、マッハバンド効果を有効に抑制することが可能となる。 By such a filter processing unit, an appropriate numerical value is also set for the lower N bits as a fraction, and discrete data is interpolated in a region where gradation is formed. In addition, by adding a random number to the lower N bits set with such an appropriate numerical value, the value of the lower N bits can be replaced with the appearance frequency of rounding up to the upper M bits, and degenerated gradation data Is M bits, but the appearance frequency (density) can express a gradation finer than the resolution of M bits, and the Mach band effect can be effectively suppressed.
さらに、原画像信号に既にマッハバンド効果が生じている、下位Nビット全てが「0」や「1」に固定されている場合や「10」と「01」等数点の所定値に偏っている場合であっても、フィルタ処理部のフィルタ処理によってその偏りを均すことができるので、マッハバンド効果の抑制を有効化することが可能となる。 Furthermore, when the Mach band effect has already occurred in the original image signal, all the lower N bits are fixed to “0” or “1”, or biased toward a predetermined value such as “10” and “01”. Even in such a case, since the bias can be leveled by the filter processing of the filter processing unit, the suppression of the Mach band effect can be validated.
本発明の画像信号処理装置の他の代表的な構成は、デジタル画像信号の階調データを下位Lビット分拡張して(M+N)ビットの階調データを生成する下位拡張部と、拡張された(M+N)ビットの階調データに、下位Nビットを平滑化するフィルタ処理を施すフィルタ処理部と、Nビットの乱数を生成する乱数生成部と、フィルタ処理が施された(M+N)ビットの階調データの下位Nビットに乱数生成部で生成したNビットの乱数を加算する乱数加算部と、加算された(M+N)ビットの階調データの下位Nビットを切り捨ててMビットの階調データを生成する切り捨て部と、を備えることを特徴とする。 Another representative configuration of the image signal processing apparatus of the present invention is extended with a lower extension unit that generates gradation data of (M + N) bits by extending gradation data of a digital image signal by lower L bits. (M + N) bit gradation data, a filter processing unit that performs a filtering process for smoothing the lower N bits, a random number generation unit that generates an N-bit random number, and a (M + N) -bit scale that has been subjected to the filtering process A random number addition unit that adds the N-bit random number generated by the random number generation unit to the lower N bits of the tone data, and the lower N bits of the added (M + N) -bit gradation data are rounded down to obtain M-bit gradation data. And a truncation unit to be generated.
ここでは、画像信号処理装置に入力された階調データ(以下、単に原階調データという。)をLビット拡張した(M+N)ビットの階調データをフィルタ処理および乱数加算し、最終的にMビットの階調データを取得する。即ち、階調データのビット数は(M+N−L)からL拡張して(M+N)、N縮退してMへと変化する。かかる構成により、縮退前のビット数(M+N−L)と、縮退後のビット数Mを自由に選択することができる。また、縮退後のMビット階調データの出現頻度による実質的な分解能は、画素数の制限を無視すると、拡張されたLビットに応じて高くなる。従って、このようなLビットの拡張によりマッハバンド効果をより有効に抑制することが可能となり、グラデーションやCG画像のさらなる高画質化を図ることができる。 Here, the gradation data (M + N) bits obtained by extending L gradation data (hereinafter simply referred to as original gradation data) input to the image signal processing apparatus are filtered and random number added, and finally M Get bit gradation data. That is, the number of bits of the gradation data is expanded from (M + N−L) to L (M + N), degenerated N, and changes to M. With this configuration, the number of bits before degeneration (M + N−L) and the number of bits M after degeneration can be freely selected. In addition, the substantial resolution due to the appearance frequency of the M-bit gradation data after degeneration increases in accordance with the expanded L bits if the limitation on the number of pixels is ignored. Therefore, it is possible to more effectively suppress the Mach band effect by such an extension of L bits, and it is possible to further improve the image quality of gradation and CG images.
本発明の画像信号処理プログラムの代表的な構成は、コンピュータを、デジタル画像信号の(M+N)ビットの階調データに、下位Nビットを平滑化するフィルタ処理を施すフィルタ処理部と、Nビットの乱数を生成する乱数生成部と、フィルタ処理が施された(M+N)ビットの階調データの下位Nビットに乱数生成部で生成したNビットの乱数を加算する乱数加算部と、加算された(M+N)ビットの階調データの下位Nビットを切り捨ててMビットの階調データを生成する切り捨て部、として機能させることを特徴とする。 A typical configuration of the image signal processing program according to the present invention includes a filter processing unit that performs a filter process for smoothing lower N bits on (M + N) bit gradation data of a digital image signal, and an N-bit image processing program. A random number generation unit that generates a random number, a random number addition unit that adds the N-bit random number generated by the random number generation unit to the lower N bits of the (M + N) -bit gradation data that has been subjected to the filtering process, are added ( It is characterized by functioning as a truncation unit that generates M-bit gradation data by truncating the lower N bits of (M + N) -bit gradation data.
本発明の画像信号処理プログラムの他の代表的な構成は、コンピュータを、デジタル画像信号の階調データを下位Lビット分拡張して(M+N)ビットの階調データを生成する下位拡張部と、拡張された(M+N)ビットの階調データに、下位Nビットを平滑化するフィルタ処理を施すフィルタ処理部と、Nビットの乱数を生成する乱数生成部と、フィルタ処理が施された(M+N)ビットの階調データの下位Nビットに乱数生成部で生成したNビットの乱数を加算する乱数加算部と、加算された(M+N)ビットの階調データの下位Nビットを切り捨ててMビットの階調データを生成する切り捨て部、として機能させることを特徴とする。 Another typical configuration of the image signal processing program of the present invention includes: a computer, a lower extension unit that generates gradation data of (M + N) bits by extending gradation data of a digital image signal by lower L bits; The expanded (M + N) -bit gradation data is subjected to a filtering process for performing a filtering process for smoothing the lower N bits, a random number generating part for generating an N-bit random number, and a filtering process (M + N). A random number addition unit for adding the N-bit random number generated by the random number generation unit to the lower N bits of the bit gradation data, and truncating the lower N bits of the added (M + N) -bit gradation data, It is made to function as a truncation part which produces | generates key data.
上述した画像信号処理装置おける技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該画像信号処理プログラムにも適用可能である。 The components corresponding to the technical idea of the image signal processing apparatus described above and the description thereof can also be applied to the image signal processing program.
以上説明したように本発明によれば、分解能が低い階調データの出現頻度を調整することで見かけ上の階調データの分解能を上げマッハバンド効果を有効に抑制することが可能となる。その結果、グラデーションやCG画像をさらに高画質化することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to increase the apparent resolution of gradation data by adjusting the appearance frequency of gradation data having a low resolution, and to effectively suppress the Mach band effect. As a result, the gradation and CG image can be further improved in image quality.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiment are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
デジタル画像信号における12ビットや10ビットといった階調データを、そのデジタル画像を再生する装置で利用可能な8ビットの階調データに落とし込む場合、上位8ビットを維持したまま下位ビットを削除するビットの縮退が行われる。ここで、下位2ビットを単純に切り捨てまたは四捨五入すると階調が段階的に変化して境界線が線や縞に見えてしまうマッハバンド効果が生じる。本実施形態では、グラデーション領域等において階調の境界線が線や縞として視認されてしまうこのようなマッハバンド効果を有効に抑制する画像信号処理装置および画像信号処理プログラムを提供する。 When dropping gradation data such as 12 bits or 10 bits in a digital image signal into 8-bit gradation data that can be used by a device that reproduces the digital image, the lower bits are deleted while maintaining the upper 8 bits. Degeneration is performed. Here, when the lower 2 bits are simply rounded off or rounded off, the gradation changes stepwise and a Mach band effect is generated in which the boundary line appears as a line or stripe. The present embodiment provides an image signal processing device and an image signal processing program that effectively suppress such a Mach band effect in which a gradation boundary line is visually recognized as a line or a stripe in a gradation region or the like.
(画像信号処理装置100)
図1は、画像信号処理装置100の概略的な構成を示した機能ブロック図である。画像信号処理装置100は、フィルタ処理部110と、乱数生成部112と、乱数加算部114と、クリッピング部116と、切り捨て部118と、下位拡張部120とを含んで構成され、デジタル画像信号の階調データのビット数を(M+N)ビットからMビットに縮退する。このような各構成要素は、CPU(Central Processing Unit)やDSP(Digital Signal Processor)等のプロセッサによってソフトウェア的に動作してもよいし、それぞれ単独の集積回路によってハードウェア的に動作してもよい。
(Image signal processing apparatus 100)
FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the image
フィルタ処理部110は、入力された(M+N)ビットの階調データの下位Nビットに影響を与える程度(上位Mビットに影響を与えない)のフィルタ処理を行い、下位Nビットを適切な数値に変化(平滑化、緩斜化)させる。かかるフィルタ処理部110のフィルタとして、高周波成分を除去する空間LPF(Low Pass Filter)を用いることができる。ここでLPFの理論、次数、方式(FIR(Finite Impluse Response)、IIR(Infinite Impulse Response))は問われず、既存の様々なアルゴリズムを用いることができる。本実施形態では、典型的に、特定の画素を中心とする周囲横7×縦5の画素のそれぞれの階調データに重み付けを行い、階調データを平均化した値を上記特定の画素の階調データとするボックスフィルタを用いる。
The
かかるフィルタ処理部110により、Mビットへの縮退時に切り捨てられる端数(下位Nビット)にも適切な数値が設定される。
The
図2は、グラデーション領域におけるフィルタ処理部110の動作を示した説明図である。例えば、階調データの実際の画像(アナログ量)が破線150で示す値であった場合に、その階調を示す(M+N)ビットデータ(ここでは、10ビットデータ)が実線152で表されているとする。この10ビットデータは10ビットの分解能を有しているにも拘わらず、下位Nビット(ここでは2ビット)が0に固定され、階調データは、図2(a)に示すように、領域154において「0000110000(2進数)」、領域156において「0000110100(2進数)」となる。ここで当該フィルタ処理部110によるフィルタ処理を施すと、下位2ビット158にもグラデーションに沿った適切な数値が設定され、図2(b)に示すように、隣接する画素間における階調データのスムーズな移行を実現することができる。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operation of the
乱数生成部112は、Nビットの乱数を生成する。例えば、(M+N)が10であるのに対してNが2であった場合、生成する乱数は、上位8(M)ビットが全て0となり、かつ下位2(N)ビットがランダム値「00」「01」「10」「11」(2進数)となる。
The
図3は、乱数生成部112で生成される乱数の一覧を示した説明図である。乱数の種類はビット数Nに応じて決まる。従って、Nが2の場合、乱数の種類は22=4となる。乱数生成部112は、かかる4つの乱数を均等な出現確率(25%)で生成し、後述する乱数加算部114に伝達する。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a list of random numbers generated by the random
乱数加算部114は、フィルタ処理が施された(M+N)ビットの階調データの下位Nビットに乱数生成部112で生成したNビットの乱数を加算する。
The random
図4は、乱数加算部114の動作を示した説明図である。乱数加算部114は、フィルタ処理部110から伝送された10ビットの階調データの下位2ビットに、乱数生成部112で生成された2ビットの乱数を加算している。図4では、理解を容易にするため乱数が加算される前の階調データ(以下、単に階調元データという。)の上位8ビットを「00001100」に固定して説明する。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the operation of the
例えば、階調元データが「0000110000」であった場合、いずれの乱数を加算したとしても上位8ビットへの切り上げは行われず、多数の階調元データを当該乱数加算部114に通したとしたとしても加算後の階調データの上位8ビットが変更することはない。これに対して、階調元データが「0000110001」であった場合、乱数「11」を加算した場合のみ上位8ビットへの切り上げが生じる。これは、多数の階調元データを乱数加算部114に通した場合に、25%の出現頻度で上位8ビットが「00001101」になることを示している。同様にして、階調元データが「0000110010」であった場合、50%の確率で上位8ビットへの切り上げが生じ、階調元データが「0000110011」であった場合、75%の確率で上位8ビットへの切り上げが生じる。
For example, when the gradation original data is “0000110000”, any random number added is not rounded up to the upper 8 bits, and a large number of gradation original data is passed through the random
換言すれば、フィルタ処理部110により適切な数値が設定された(分解能が上がった)下位2ビットに、乱数加算部114が2ビットの乱数を加算することで、下位2ビットの値を上位8ビットへの切り上げの出現頻度に置き換えることができ、上位8ビットのみを注視すると、多数の階調データのその出現頻度(密度)によって分解能より細かい階調を表現することができ、見かけ上の分解能が高くなる。こうしてマッハバンド効果を有効に抑制することが可能となる。
In other words, the
図5は、乱数加算部114の動作を画像的に表現した説明図である。ここでは、理解を容易にするため、上位8ビットのうちの最下位ビットと下位2ビットとの3ビットのみを用いて説明する。上位8ビットの最下位のみが1ビット相異する図5(a)の2つの領域160、162の下位2ビットがいずれも「0」で埋められ、その領域160、162が「000」と「100」で表されるとする。このとき、フィルタ処理部110がフィルタ処理を実行することによって、領域160の「000」は、図5(b)に示すように、4つの領域170、172、174、176における「000」「001」「010」「011」に分けられる。図5(b)では、図5(a)と比べて下位2ビット分、分解能が上がっているのが理解できる。しかし、最終的には上位8ビットに縮退され、下位2ビットは切り捨てられるので、フィルタ処理によって見かけ上の分解能が上がっても、そのまま上位8ビットに縮退されると、その下位2ビットの階調を有効に表現することができない。
FIG. 5 is an explanatory diagram representing the operation of the random
ここで、乱数加算部114による乱数の加算が行われると、実際の画像が「000」と「100」とが混在した状態で表現され、図5(c)に示すようにその出現頻度に応じて、見かけ上のグラデーションを表現することができる。かかる出現頻度による見かけ上のグラデーションは、上位8ビットのみによって表されているものの、人の視覚を通じて、下位2ビット分、分解能を上げた場合の階調の違いによる真のグラデーションと等しくなる。
Here, when random number addition is performed by the random
また、図2(a)に示したような、原画像信号に既にマッハバンド効果が生じている、下位2ビット全てが「0」や「1」に固定されている場合や「10」と「01」等数点の所定値に偏っている場合であっても、フィルタ処理部110のフィルタ処理によってその偏りを均すことができるので、マッハバンド効果の抑制を有効化することが可能となる。
Also, as shown in FIG. 2A, when the Mach band effect has already occurred in the original image signal, all the lower 2 bits are fixed to “0” or “1”, or “10” and “ Even if it is biased to a predetermined value of “01” equal number of points, the bias can be leveled by the filter processing of the
クリッピング部116は、当該画像信号処理装置100の階調データに上限値が設けられる場合、加算された(M+N)ビットの階調データがその上限値を超えるようであれば強制的に上限値に変更する。本実施形態では、階調元データの上位Mビットに1加算する頻度によって階調を表している。これは、入力される階調データの数値が増加することを示している。そして、その階調元データの上位Mビットが上限値を指している場合、その階調元データに1を加算すると上限値を超えてしまい、さらに、上限値が2M−1である場合データがオーバフローを起こしてしまう。例えば、階調元データの上位8ビットが「11111111」であった場合に乱数を加算することで切り上げが生じたとしても、このようなクリッピング部116によって、オーバフローは抑制され、階調データは「11111111」を維持する。かかる構成により、当該画像信号処理装置100のオーバフローによるビット反転等の障害を防止することが可能となる。
When an upper limit value is provided for the gradation data of the image
切り捨て部118は、クリッピングされた(M+N)ビットの階調データの下位Nビットを切り捨ててMビットの階調データを生成する。上述したように、乱数加算部114が下位Nビットに埋もれたデータを出現頻度として上位Mビットに反映しているので、乱数を加算し終えた下位Nビットは不要となる。従って、切り捨て部118は、その不要となった下位Nビットを切り捨てる。
The
下位拡張部120は、フィルタ処理を施す前に下位ビットの拡張を行う場合に、階調データを下位Lビット分拡張して(M+N)ビットの階調データを生成し、その階調データをフィルタ処理部110に伝送する。このとき拡張したLビットには「0」または「1」を埋めてもよいし、所定の数値を入れてもよい。ここでは、原階調データをLビット拡張した(M+N)ビットの階調データをフィルタ処理および乱数加算し、最終的にMビットの階調データを取得する。かかる構成により、縮退前のビット数(M+N−L)と、縮退後のビット数Mを自由に選択することができる。例えば、10ビットの階調データを12ビットに拡張しフィルタ処理および乱数加算後8ビットに縮退したり、8ビットの階調データを10ビットに拡張し8ビットに戻したり、8ビットの階調データを一旦12ビットに拡張し10ビットに変更したりすることが可能となる。
The
また、縮退後のMビット階調データの出現頻度による実質的な(見た目上の)分解能は、画素数の制限を無視すると、拡張されたLビットに応じて(2Lに比例して)高くなる。従って、このようなLビットの拡張によりマッハバンド効果をより有効に抑制することが可能となり、グラデーションやCG画像のさらなる高画質化を図ることができる。 Further, the substantial (apparent) resolution due to the appearance frequency of the M-bit gradation data after degeneration is high according to the expanded L bits (in proportion to 2 L ), if the limitation on the number of pixels is ignored. Become. Therefore, it is possible to more effectively suppress the Mach band effect by such an extension of L bits, and it is possible to further improve the image quality of gradation and CG images.
(画像信号処理プログラム)
次に、コンピュータを上述した画像信号処理装置100として機能させる画像信号処理プログラムについて具体例を挙げて詳述する。
(Image signal processing program)
Next, an image signal processing program that causes a computer to function as the above-described image
図6は、画像信号処理プログラムの処理を示したフローチャートである。ここでは、10ビットの階調データを12ビットに拡張し、最終的に8ビットに縮退する例を挙げている。 FIG. 6 is a flowchart showing the processing of the image signal processing program. Here, an example is given in which 10-bit gradation data is expanded to 12 bits and finally degenerated to 8 bits.
まず、下位拡張部120は、10ビットの階調データの下位2ビットを拡張して12ビットの階調データを生成する(S200)。このとき拡張した2ビットには「0」を埋める。続いてフィルタ処理部110は、入力された12ビットの階調データを、高周波成分を除去するLPFを用いてフィルタ処理し(S202)、下位4ビットを適切な数値に平滑化する。こうして下位4ビットの端数にも適切な数値が設定される。
First, the
次に、乱数生成部112は、下位4ビット分の乱数、即ち16通りの乱数を生成し(S204)、乱数加算部114は、フィルタ処理(S202)が施された12ビットの階調データの下位4ビットに乱数生成部112で生成された4ビットの乱数を加算する(S206)。
Next, the random
図7は、このような乱数加算部114の動作の一例を示した説明図である。ここでは、フィルタ処理された12ビットの階調データ「010110011001」に「0000」〜「1111」の16通りの乱数を加算しているので、切り上がる出現頻度は56.25%となる。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of the operation of such a random
クリッピング部116は、乱数加算部114から出力された12ビットの階調データをクリッピングし(S208)、切り捨て部118が、クリッピングされた12ビットの階調データの下位4ビットを切り捨てて最終的な8ビットの階調データを生成する(S210)。
The
こうして乱数加算部114に入力された「010110011001」の階調データの56.25%は「01011010」となり、残りの43.75%が「01011001」となる。これは、下位4ビットが表す補間値を上位8ビットへの切り上げの出現頻度に置き換えることであり、この出現頻度によって見かけ上の分解能が向上することとなる。かかる見かけ上の分解能は、上位8ビットに加えてさらに4ビットあることとなる。
Thus, 56.25% of the gradation data “010110011001” input to the
図8は、当該画像信号処理プログラムによる画像変化の実施例を示した説明図である。ここでは、図8(a)に示すようなマッハバンド効果を含む10ビットの階調データを本実施形態の画像信号処理プログラムによって8ビットに縮退している。かかる縮退後の図8(b)を参照すると、乱数を用いることにより均等な出現頻度でグラデーションを形成でき、マッハバンド効果が著しく抑制されているのが理解できる。 FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of image change by the image signal processing program. Here, 10-bit gradation data including the Mach band effect as shown in FIG. 8A is reduced to 8 bits by the image signal processing program of this embodiment. Referring to FIG. 8B after the degeneration, it can be understood that gradation can be formed with an even appearance frequency by using random numbers, and the Mach band effect is remarkably suppressed.
このように、本実施形態では、(M+N−L)ビットの原画像信号を(M+N)ビットに拡張し、(M+N)ビットの階調でフィルタ処理した後、フィルタ処理後の階調データの下位(N)ビットに基づいて決定される出現頻度に応じてMビットに縮退処理を施すことで、ビット縮退時に発生するマッハバンド効果のみならず、原画像信号に存在するマッハバンド効果も抑制することが可能となる。その結果、グラデーションやCG画像も高画質化することができる。 As described above, in the present embodiment, the original image signal of (M + N−L) bits is expanded to (M + N) bits and filtered with a gradation of (M + N) bits, and then the lower order of the gradation data after the filtering process. (N) By performing degeneration processing on M bits according to the appearance frequency determined based on bits, not only the Mach band effect that occurs during bit degeneration, but also the Mach band effect that exists in the original image signal is suppressed. Is possible. As a result, the gradation and CG image can also be improved in image quality.
なお、上述した画像信号処理プログラムは、記録媒体から読みとられてコンピュータに取り込まれてもよいし、通信ネットワークを介して伝送されてコンピュータに取り込まれてもよい。 The image signal processing program described above may be read from a recording medium and loaded into a computer, or may be transmitted via a communication network and loaded into a computer.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
例えば、上述した実施形態においては、階調データに乱数を加算する構成を述べているが、かかる部分を減算によって遂行可能であることは言うまでもない。この場合、クリッピング部116は、下限をクリッピングすることになる。
For example, in the above-described embodiment, a configuration is described in which random numbers are added to gradation data, but it goes without saying that such a portion can be performed by subtraction. In this case, the
また、上述した階調データは、特に動画か静止画に限るものではなく、デジタル画像信号を用いる様々な局面において利用可能である。 The gradation data described above is not limited to a moving image or a still image, and can be used in various aspects using a digital image signal.
なお、本明細書の画像信号処理プログラムの処理として挙げた各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理(例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理)も含むとしてもよい。 Note that the steps listed as the processing of the image signal processing program of the present specification do not necessarily have to be processed in time series in the order described in the flowchart, and are executed in parallel or individually (for example, Parallel processing or object processing) may also be included.
本発明は、デジタル画像の画像信号処理装置及び画像信号処理プログラムに関する。 The present invention relates to an image signal processing apparatus and an image signal processing program for digital images.
100 …画像信号処理装置
110 …フィルタ処理部
112 …乱数生成部
114 …乱数加算部
116 …クリッピング部
118 …切り捨て部
120 …下位拡張部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
当該画像信号処理装置に入力された(M+N)ビットの階調データに、下位Nビットを平滑化するフィルタ処理を施すフィルタ処理部と、
Nビットの乱数を生成する乱数生成部と、
前記フィルタ処理が施された(M+N)ビットの階調データの下位Nビットに前記乱数生成部で生成したNビットの乱数を加算する乱数加算部と、
前記加算された(M+N)ビットの階調データの下位Nビットを切り捨ててMビットの階調データを生成する切り捨て部と、
を備えることを特徴とする画像信号処理装置。 In an image signal processing apparatus that reduces the number of bits of gradation data of a digital image signal from (M + N) bits to M bits,
A filter processing unit that performs a filter process for smoothing lower N bits on (M + N) -bit gradation data input to the image signal processing apparatus;
A random number generator for generating an N-bit random number;
A random number addition unit for adding the N-bit random number generated by the random number generation unit to the lower N bits of the (M + N) -bit gradation data subjected to the filtering process;
A truncation unit that truncates the lower N bits of the added (M + N) -bit gradation data to generate M-bit gradation data;
An image signal processing apparatus comprising:
前記拡張された(M+N)ビットの階調データに、下位Nビットを平滑化するフィルタ処理を施すフィルタ処理部と、
Nビットの乱数を生成する乱数生成部と、
前記フィルタ処理が施された(M+N)ビットの階調データの下位Nビットに前記乱数生成部で生成したNビットの乱数を加算する乱数加算部と、
前記加算された(M+N)ビットの階調データの下位Nビットを切り捨ててMビットの階調データを生成する切り捨て部と、
を備えることを特徴とする画像信号処理装置。 A low-order extension unit that extends gradation data of a digital image signal by lower L bits to generate (M + N) -bit gradation data;
A filter processing unit that applies a filter process to smooth the lower N bits to the expanded (M + N) -bit gradation data;
A random number generator for generating an N-bit random number;
A random number addition unit for adding the N-bit random number generated by the random number generation unit to the lower N bits of the (M + N) -bit gradation data subjected to the filtering process;
A truncation unit that truncates the lower N bits of the added (M + N) -bit gradation data to generate M-bit gradation data;
An image signal processing apparatus comprising:
デジタル画像信号の(M+N)ビットの階調データに、下位Nビットを平滑化するフィルタ処理を施すフィルタ処理部と、
Nビットの乱数を生成する乱数生成部と、
前記フィルタ処理が施された(M+N)ビットの階調データの下位Nビットに前記乱数生成部で生成したNビットの乱数を加算する乱数加算部と、
前記加算された(M+N)ビットの階調データの下位Nビットを切り捨ててMビットの階調データを生成する切り捨て部、
として機能させることを特徴とする画像信号処理プログラム。 Computer
A filter processing unit that performs a filter process for smoothing lower N bits on (M + N) -bit gradation data of a digital image signal;
A random number generator for generating an N-bit random number;
A random number addition unit for adding the N-bit random number generated by the random number generation unit to the lower N bits of the (M + N) -bit gradation data subjected to the filtering process;
A truncation unit that truncates the lower N bits of the added (M + N) -bit gradation data to generate M-bit gradation data;
An image signal processing program which is made to function as:
デジタル画像信号の階調データを下位Lビット分拡張して(M+N)ビットの階調データを生成する下位拡張部と、
前記拡張された(M+N)ビットの階調データに、下位Nビットを平滑化するフィルタ処理を施すフィルタ処理部と、
Nビットの乱数を生成する乱数生成部と、
前記フィルタ処理が施された(M+N)ビットの階調データの下位Nビットに前記乱数生成部で生成したNビットの乱数を加算する乱数加算部と、
前記加算された(M+N)ビットの階調データの下位Nビットを切り捨ててMビットの階調データを生成する切り捨て部、
として機能させることを特徴とする画像信号処理プログラム。
Computer
A low-order extension unit that extends gradation data of a digital image signal by lower L bits to generate (M + N) -bit gradation data;
A filter processing unit that applies a filter process to smooth the lower N bits to the expanded (M + N) -bit gradation data;
A random number generator for generating an N-bit random number;
A random number addition unit for adding the N-bit random number generated by the random number generation unit to the lower N bits of the (M + N) -bit gradation data subjected to the filtering process;
A truncation unit that truncates the lower N bits of the added (M + N) -bit gradation data to generate M-bit gradation data;
An image signal processing program which is made to function as:
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