JP2509570B2

JP2509570B2 - 画像デ―タ記録装置

Info

Publication number: JP2509570B2
Application number: JP61151655A
Authority: JP
Inventors: 道隆本田
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-06-30
Filing date: 1986-06-30
Publication date: 1996-06-19
Anticipated expiration: 2011-06-19
Also published as: JPS639271A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、2^N×2^Nサイズの画像を記録媒体へ転送する
際の画像データ記録装置に関し、特に画像検索を迅速に
行うための改良に関する。

（従来の技術）従来より画像を記録し保存する必要があることは言う
までもないが、一旦保存した例えば医用画像を再現して
診断に供する場合、原画のサイズが大きければ大きい程
一枚の画像を転送して可視化するプロセスに時間を要
し、診断能を低下させていた。特に近年は一画素毎の階
調データも16ビット程度で構成されるため、一枚分の画
像を転送し可視化する時間が増大していた。

一方、この時間を短縮するために画像圧縮技術が考え
られているが、画像の情報量を全く損失することなく圧
縮，復元を行うにしても高々30％程度の圧縮にしかなら
ない。また、それ以上の圧縮を行う場合には画像の一部
が失われるのは避けられない。

（発明が解決しようとする問題点）上述したように、情報量を損わない画像の圧縮率は高
々30％にとどまり、画像を検索するのに必要な時間もそ
の程度にしか短縮できず、現状では画像検索を大幅に短
縮して診断能率を向上させることができなかった。

そこで、本発明の目的とするところは、いかなる画像
サイズのものであっても高速に画像検索を行うことがで
き、かつ、画像の有する情報を何ら損失することのない
画像データ記録装置を提供することにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明の画像データ記録装置は、2^N×2^N画素毎に所定
ビットの階調データを有する画像を記憶媒体に転送して
記録する画像データ記録装置において、前記画像を水
平、垂直にそれぞれ2ⁿ（ｎ＜Ｎ）分割した分割領域毎の
代表画素アドレスを、ｎを増加させる毎に発生するアド
レス発生手段と、このアドレス発生手段により発生され
た各代表画素アドレスに対応する前記階調データを順次
記録して全画素に関する階調データの記録を行う記録手
段とを具備することを特徴とするものである。

（作用）このような記録を行うことで、画像検索が非常に迅速
かつ簡易に行うことができる。即ち、画像表示の際に最
初の2^2k（ｋ＜Ｎ）のデータを読み出すことで、画像が
空間的に粗な状態ではあるが、読み出しデータが非常に
少ないため高速に画像の検索を行うことができる。尚、
画像の記録順は異なっているが、データ自体は損うこと
なく全データが記録してあるため、検索終了後に精度の
高い画像を得るためには下位ビット列をも含んだ全階調
データを全画素について読み出して表示すればよい。

（実施例）本実施例は、次の２つの骨子を前提にしている。

一枚の画像を記録するデータ数は、画素サイズが2^N
×2^Nの画像であれば、2^2N個のデータをどういう順番で
記録してもその記録の順番が分かっていれば全く完全に
再現できるはずである。

１画素を構成する階調データのビット列が分割され
て記録されていても、何ら差しつかえなく、最終的に全
ビット列が記録されれば画像を完全に再現することがで
きる。

このため、一画素を構成する階調データを所定数に分
割し、最上位ビットを含第１ビット列についてある順番
にしたがって記録を行い、第１ビット列についての全画
素の記録が終了した後に第１ビット列以降の下位ビット
列の階調データについて記録するようにしている。

また、各ビット列に記録の順番は、画像を水平、垂直
にそれぞれ2ⁿ（ｎ＜Ｎ）分割した分割領域毎に代表画素
アドレスを発生し、以降ｎを１づつ更新した2ⁿ⁺¹〜2^Nの
各分割毎に、過去に指定されたアドレスを除いた代表画
素アドレスを発生している。

即ち、ｎ＝１とすれば、先ず、原画を大きく水平２分
割、垂直２分割、合計４分割したときの代表ピクセルの
４点を選ぶ。次に原画を大きく水平４分割、垂直４分
割、計16分割したときの代表ピクセルで過去に記録して
いない残りの12点を選ぶ。以降、64分割、256分割、
…、2^2N分割し、各分割領域毎に代表ピクセルを選出
し、このうち過去に記録していないピクセルを選んで記
録を行う。

以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第２図に２次元アドレスを示しているが、これは従来
用いられているものと全く同様であり、単に水平アドレ
スを０〜2^N−1,垂直アドレスを０〜2^N−１のアドレスと
して割り付けたに過ぎない。これを基本的な画像のアド
レスとしたとき、本発明で与えられる外部記録装置への
順番の一部を第１図（ａ）〜第１図（ｃ）に示す。これ
は次の法則により順番が与えられる。

原画を大きく水平２分割，垂直２分割、合計４分割
したときの代表ピクセル（例えば左上隅点のピクセル）
の４点を選ぶ。

次に原画を大きく水平４分割，垂直４分割，計16分
割したときの代表ピクセルでで記録していない残り
の12点を選ぶ。

以下、水平2ⁿ（ｎ＝1,2,…Ｎ）、垂直2ⁿ（ｎ＝1,2,…
Ｎ）分割したときの代表ピクセルで過去のプロセスで記
録していない残りの点、｛2²ⁿ−2^2(n-1)｝点を選ぶ。

このようにして記録された画像データは第２図で示し
たアドレス記録で説明すれば第３図に示したような状態
で順番に書き込まれる。第３図は外部記録装置の１次元
メモリに書き込まれる順番と対応する第２図上の画像ア
ドレスの例を示す。

このようにして書き込まれたデータは、次の性質を持
っている。

データを最初から４ケ使って画像を構成すれば原画
を４ピクセル、つまり２×２ピクセル像で粗く構成した
ものになる。換言すれば2^N×2^N（＝2^2N）ピクセル像を1
/2^2(N-1)に圧縮したものとなっている。

データを最初から16ケ使って画像を構成すれば、原
画を16ピクセル、つまり４×４ピクセル像で粗く構成し
たものになる。

データを最初から2^2kケ使って画像を構成すれば、
原画を2^2kピクセル、つまり2^k×2^kピクセル像で構成し
たものになる。

ｋ＝^Nのときには全く原画像を損失なく再構成した
ものになる。

第３図の１次元データ列はディスクやMTなどの外部記
録様式を示しているが、画像を検索する際にはｋを小さ
く選び2^k×2^k個のデータだけを読み出して画像を構成す
ることができ、非常に高速な検索ができる。一方、検索
後、原画の精度に画像構成ピクセルを増加すべき際に
は、残りのデータを追加して画像を構成すればよく、こ
の場合には高精度の画像表示ができる。

さらに、前述の記録を行う際、ある一画素を構成する
階調データのビット列をいくつかに分割し、MSB（最上
位ビット）を含む分割データ（第１ビット列）をまず全
画素にわたって記録する。全画素についての第１ビット
列に関するデータの記録を終了すれば、残りの分割デー
タのうちの中での上位の第２ビット列について同様に記
録する。この記録を繰り返して全画素を構成する全ビッ
トデータを記録する。このように記録された記録装置か
ら最初の2^2k個のデータを取り出し、画像を構成すれ
ば、空間的にも粗く、また濃度的に対しても粗い画像が
構成され、表示されることになるが、検索用として充分
な精度を与えるようにｋの決定と階調データの分割数の
決定を行えば、高速に画像を検索することができ、より
一層の診断効率が与えられる。

尚、データ分割の方法としては、例えば16ビットで構
成された一画素を一般のD/Aコンバータのビット精度で
ある８ビットと８ビットに分割し、記録することなどが
考えられ。この場合は、上位８ビット（第１ビット列）
のみで構成される画像は大まかな画像の片鱗を与える
が、検索用画像としては十分の精度を与える場合も多
い。分割の例を第４図に示す。第４図のDMSB（上位の第
１ビット列データ）をまず最初に記録し、DLSB（下位の
第２ビット列データ）をDMSBの全画素記録後、全画素に
わたって記録する。

画像を精度よく表示する際には上位８ビットについて
全画素を構成した後さらに下位８ビットを読み込み両者
を16ビットデータとして再現し構成し表示すればよい。

〈画像記録，読み出しの際のアドレス発生回路〉外部記録装置にデータを書き込み、読み出しをする順
番は前述したが、２次元メモリには順番通りにアドレス
を与える必要があり、以下その方式について述べる。

2^N×2^Nサイズの画像の全ピクセルをアクセスするため
には、０から順にインクリメントしながら2^N×2^N−１に
なるまで順次繰り返して順番をまず与えることが必要で
ある。これは通常のカウンタ等で容易に実現できるが、
この順番を構成する各ビット（合計で２・^Nビットとな
る）を次のように分割して画像の水平，垂直アドレスを
作成する。

第５図（ａ）に示すように２・^NビットのうちのMSB
からLSBに向ってビット番号を、a_2N-1,a_2N-2，…，a₂,a
₁,a₀とする。

第５図（ｂ）に示すように、水平アドレスをa₀,a₂,
a₄，…，a_2N-2とする（但しa₀を水平アドレスMSBとす
る）。

第５図（ｃ）に示すように、垂直アドレスをa₁,a₃,
a₅，…，a_2N-1とする（但しa₁を垂直アドレスMSBとす
る）。

つまり、第５図（ａ）〜（ｃ）に示すように、カウン
タ出力の順番に対応して水平，垂直アドレスはあたかも
ビット逆順を１つおきに取り出して与えられる様式で出
力される。このようなアドレスを画像に順番に与えれ
ば、外部記録装置には前述のデータ記録順番で記録され
る。

第６図にアドレス発生回路の構成例を示す。

同図において、前述した記録方法により記録された画
像は、外部画像記録装置８内にある。そして、この外部
画像記録装置８の画像は、外部記録装置コントローラ10
の制御によって画像データバッファ７を介して画像メモ
リ６に書き込まれ、表示に供されることになる。

この画像メモリ６に画像を書き込むためのアドレス発
生回路の基本は２進カウンタ３である。このカウンタ３
の計数クロックは基本クロックジェネレータ１から与え
られ、画像メモリ６のアドレス更新のタイミングを与え
る。またこのカウンタ３のリセットコントロールは後述
の表示タイミングコントローラ２で画像表示切換えのタ
イミングに対応して与えられる。２進カウンタ３の出力
は第６図に示す如くMSB→LSBのビット逆順がとられさら
に１つおきに水平アドレスバッファ４−１及び垂直アド
レスバッファ４−２に送られる。外部記録装置８からの
読み出しの際にはセレクタ５で水平，垂直アドレスバッ
ファ４−1,4−２の出力が選択されて画像メモリ６に送
られる。この結果、画像メモリ６には前述した第５図
（ｂ），（ｃ）に示すようなアドレスが与えられること
になる。

このように、各分割領域毎に左上隅の代表アドレスを
発生させるのに、本実施例装置のように２進カウンタ３
のビット逆順を交互に取り出すことで容易に実現するこ
とができ、かつ何らの演算も要しないので構成が簡易で
あり、安価に実現することができる。尚、第５図（ｂ）
に示すアドレスを垂直アドレスとし、第５図（ｃ）に示
すアドレスを水平アドレスとして用いても、各分割領域
内での代表アドレスの指定順のみが異なるだけであり、
この場合にも同様に各分割領域毎に左上隅の代表アドレ
スを発生することができる。

前記画像メモリ６はデータバッファ７を介して外部記
録装置８とデータの転送を行うが、画像メモリ６の内容
を表示する際には、表示アドレス発生器９−１の出力を
セレクタ５で選択し、表示用の高速なアドレスを画像メ
モリ６に与え、画像メモリ６のデータ出力は表示装置９
に送られ、CRTなどに表示される。

〈外部記録装置からのデータ読み出し個数を与えるコン
トローラ〉前述のアドレス発生方式とデータ分割方式によって外
部記録装置に画像データを書き込み，読み出し時のデー
タ個数を2^k×2^k（ｋ＜Ｎ）とすることで、データ読み出
し個数すなわち読み出し時間を短縮して高速に検索用画
像を表示する際に、タイミングコントローラが必要とな
る。

このようなコントロールは第６図に示す表示タイミン
グコントローラ２で行われ、この表示タイミングコント
ローラ２の具体的構成例を第７図に示す。

同図において、ボリューム２−1,画像読み出し個数決
定回路２−２は、読み出し個数設定部を構成するもので
ある。

検索スピードを調節する前記ボリューム２−１の出力
信号は外部記録装置８からのデータ読み出し個数2^2k個
のｋを決定する。例えばボリューム２−１の出力信号が
大きければｋを大きく選び、検索画像の精度を向上させ
て表示させるように動作する。ボリューム出力信号によ
り、前記画像読み出し個数決定回路２−２でデータ読み
出し個数が決定されれば、外部記録装置８に記録された
画像の先頭から読み出しを開始するように、前記外部記
録コントローラ10より読み出し開始信号を送る。外部記
録装置８から読み出されたデータは与えられた個数だけ
前述の画像アドレスに従って画像メモリに書き込まれ
る。画像メモリ６への書き込みが終了すれば、その時点
から次に到達する表示装置の垂直同期信号（後述するビ
デオコントローラ２−３より出力される）から画像メモ
リ６の読み出しを表示用アドレスに従って開始する。

第７図の実施例にしたがって表示用コントロールをさ
らに詳しくを説明すると、オペレータが操作するこので
きるボリューム２−１の電圧は画像読み出し個数決定回
路２−２に送られ、電圧レベルに応じた画像の個数2^2k
を決定する。この個数は外部記録装置コントローラ10に
送られMTやディスク等の外部画像記録装置８の読み出し
個数を与える。外部記録装置８の読み出しの開始はビデ
オコントローラ２−３の出力するビデオ垂直同期信号Ｖ
−SYNCに従って決められるが、外部記録装置８から画像
メモリ６へのデータの転送が終了すれば外部記録装置コ
ントローラ10はビデオコントローラ２−３に終了信号EN
Dを送る。また、ビデオコントローラ２−３の出力する
ビデオ垂直同期信号Ｖ−SYNCをリセット信号とし、ピク
セル単位の表示クロックPIXCLKを計数クロックとする。

表示用アドレスカウンタ２−５の出力信号である表示
用画像水平アドレスHADR及び表示用垂直アドレスVADRが
画像メモリ６に与えられる。

第６図に示すセレクタ５は画像メモリに与えるアドレ
スが外部記録装置８との転送用のものかもしくは表示用
のものかを選択する動作を行うが、このセレクト信号は
ビデオコントローラ２−３に入力される転送終了信号EN
Dの次の垂直同期信号に同期して表示用アドレスを選択
するように出力される。表示装置９に１フレーム時間で
転送が終了すればさらに次の画像データを外部記録装置
８から読み出すべくセレクタ５のセレクト信号は外部記
録装置８の読み出しアドレスであるカウンタ３の出力ア
ドレスに選択を切り換える。アドレスカウンタ３のリセ
ット信号は垂直同期信号Ｖ−SYHCからリセット信号発生
器２−４で作成され、画像メモリの内容を表示装置９に
転送し尽した後画像メモリ６が空の状態になった後の直
後の垂直同期信号がそのために使用される。

尚、画像メモリ６を２枚用いてダブルバッファとして
有することにより、表示装置に対する転送時間（１フレ
ーム）を短縮できることは言うまでもないことであり、
この場合にはセレクタ５をディストリビュータに置換
し、外部記録装置８の読み出しアドレスと表示用アドレ
スを交互に２枚に与えることにより実施することができ
る。

また外部記録コントローラ10は、与えられた画像読み
出し個数を読み出した後直ちに次の画像の先頭になるま
で間のデータを読み飛ばす動作を行う。

〈欠損したデータを補う表示アドレス発生回路〉外部記録装置から順にデータを2^2k個（ｋ＜Ｎ）読み
出して画像を構成すれば、空間的には粗であるから、表
示装置９に通常持たれている表示メモリに格納するため
には空間的な補間回路を必要とする。例えば外部記録装
置８から64×64個のデータを呼んで画像を構成し、512
×512サイズの表示メモリに書き込むには、水平，垂直
方向とともに８倍拡大（補間）をする必要がある。

まず、簡単に補間する手段を説明する。

外部記録装置８から読み出した2^2k個のデータが格納
終了した後、前述の表示用タイミングコントローラ２か
ら出力される表示アドレスが画像メモリ６に与えられる
が、このアドレスは、モニタの操作信号に合せて水平2^k
個のアドレス、垂直2^k個のアドレスを順次出力する。し
かし、画像メモリ内の水平ライン上には０から2^N-k個毎
にしかデータを書き込んでいないため、従って水平アド
レスＮビットのうちMSBからｋ個だけ与え、残りのＮ−
ｋ個のビットはすべて‘0'に置換して画像メモリの実効
表示水平アドレスとすればよい。また垂直アドレスに対
しても同様である。

この実効アドレスを与えられれば画像上の画素で外部
記録装置８から読み込まれていない部分のデータ（欠損
データと以下称する）は、その近くの実際に読み込まれ
たデータに置換されることになる。厳密に表現すれば実
際に読み込まれた2^2k個のデータ値を繰り返し（それぞ
れ水平に2^N-k，垂直に2^N-k回ずつ）読み出して欠損デー
タを補うことになる。

第８図に実効表示アドレスの発生回路例を示す。

第８図記載の表示アドレス発生回路は第７図記載の表
示用アドレスカウンタ２−５のさらに詳細な構成を示し
たものである。水平アドレスカウンタ２−５−1,垂直ア
ドレスカウンタ２−５−２の出力はアドレスビットセレ
クタ（水平用２−５−3,垂直用２−５−４）に送られ、
それぞれ上記ｋビットが選択され、残りの下位Ｎ−ｋビ
ットは‘0'で置き換えられて画像に送られHADR,VADRと
なる。その選択信号BITSELは、第７図記載のビデオコン
トローラ２−３から受け取ってもよく、また画像読み出
し個数決定回路２−２から情報を受け取ってもよいが、
要は、現在画像メモリに書き込まれているデータ個数2
^2kを与えるｋが与えられればよいのである。

本実施例による補間は、データの実際上の演算を行う
ことなく単にアドレス操作たけで高速に表示装置にデー
タを転送できる特徴を有している。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、画像検索の際に
最初の2^2k個のデータを読み出すことによっていかなる
画像サイズのものであっても高速に画像検索を行うこと
ができ、かつ、画像の有する情報を何ら損失することの
ない画像データ記録装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｃ）は本実施例の画像記録方法におけ
るアドレス指定を説明するための概略説明図、第２図は
２次元画像の画素アドレスを示す概略説明図、第３図は
外部記録装置に書き込むためのアドレスの順番を示す概
略説明図、第４図は一画素を構成するデータビットを上
位ビット，下位ビットに２分割した例を示す概略説明
図、第５図（ａ）〜（ｃ）はカウンタ出力，水平，垂直
アドレスを示す概略説明図、第６図は実施例装置の全体
構成を示すブロック図、第７図は表示タイミングコント
ローラの詳細を説明するブロック図、第８図は表示用ア
ドレスカウンタの詳細を示すブロック図である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】2^N×2^N画素毎に所定ビットの階調データを
有する画像を記憶媒体に転送して記録する画像データ記
録装置において、前記画像を水平、垂直にそれぞれ2
ⁿ（ｎ＜Ｎ）分割した分割領域毎の代表画素アドレス
を、ｎを増加させる毎に発生するアドレス発生手段と、
このアドレス発生手段により発生された各代表画素アド
レスに対応する前記階調データを順次記録して全画素に
関する階調データの記録を行う記録手段とを具備するこ
とを特徴とする画像データ記録装置。
【請求項２】前記アドレス発生手段にて指定されたアド
レスのうち過去のｎの際にすでに指定されたアドレスを
除く重複アドレス除去手段をさらに具備することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の画像データ記録装
置。