JP2833649B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、画像の回転処理を行う画像処理装置に関す
るものである。 ［従来の技術］ 従来より、画像の伝送若しくは蓄積の際に、その効率
を考慮して、符号化により冗長度を圧縮抑圧するのが一
般的である。白黒及び２値画像は勿論のこと、カラー画
像等も情報量が膨大となり、その符号化は必須となる。
特に、カラー画像の場合は情報量も多いから効率的な符
号化法の実現が望まれている。 又一方で、フアクシミリ，電子フアイル，複写機等に
おいて、バツフアメモリ等に伝送又は蓄積されたデータ
に対して、構造変換，明度変換，色変換等を行う必要が
ある場合がある。この様な場合、符号化されたデータの
ままで変換する事が効率的で望ましい。しかし、これま
での符号化法では、符号化されたカラー画像データを直
接変換する事はできなかつた。 そこで、従来この様な必要性が生じた場合、フアクシ
ミリ等においては、受け取り側から変換に関する情報を
送り側へ伝え、送り側は変換した上で再送するようにし
ていた。従つて、この場合は当然の事ながら多くの時間
を要し、相互通信の内容も複雑になるという欠点があつ
た。また、電子フアイル等においては、上記の手段が使
えないため、符号化されたデータを一旦復号化し、復号
したデータを変換するという手順を取らざるを得ない事
による処理の繰返しによる画質の劣化や、ワーキングメ
モリーが必要等による符号化データを取り扱う長所が生
かされていなかつた。 ［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、上述従来例の欠点を除去するために提案さ
れたもので、直交変換を用いて符号化された符号データ
によって表わされる画像に対して効率良く回転処理を行
うことを目的とする。 ［問題点を解決するための手段］ 上記課題を達成するための本発明の構成は、直交変換
により得られた直流成分と交流成分とをそれぞれ独立し
て符号化した符号データを入力する入力手段と、前記符
号データのうち、交流成分に対して変換処理を施すこと
により、前記符号データにより表される画像を回転する
変換手段とを有することを特徴とする。 ［作用］ かかる構成において、符号データの変換処理により画
像の回転を実現し、効率良く回転処理を行う。 ［実施例］ 以下添付図面を参照しつつ本発明に係る実施例を詳細
に説明する。 〈実施例の原理〉 RGB表色系によるカラー情報は、RGB信号間の相関が強
いために、R,G,B夫々単独で圧縮符号化すると欠落する
情報が多くなるという性質を有する。そのため、RGB信
号系は圧縮符号化には向かない。そこで、本実施例で
は、RGB3原色系のカラー画像データを信号間相関のより
少ない表色系に変換し、この新たな表色系のカラー画像
データを、小ブロツクに切出す。そして、第２図（ａ）
に示した如く、このブロツク毎に圧縮符号化するもので
ある。 第２図（ａ）中、Ｌはブロツク内の明度に関する明度
情報を、Ｓはブロツク内におけるエツジ等の構造に関す
る構造情報を、Ｃはブロツク内の色に関する色情報を表
わす。このように、RGB表色系のカラー画像データか
ら、明度情報，構造情報，色情報を抽出して符号化する
ことにより、高能率の圧縮符号化が達成される。 更に、上記のように符号化処理されたカラー画像デー
タを変換処理する場合、例えば、構造のみを変換する場
合は第２図（ｂ）のように構造情報部分のみを変換処理
すればよく、明度のみを変換する場合は第３図のように
明度情報部分のみを変換処理すればよく、又、色変換す
る場合は第４図のように色情報部分のみを変換すればよ
いことになり、前述した従来の欠点は解消する。 さて、信号関相関の少ない表色系として、以下説明す
る実施例では、CIE1976均等色空間のＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色
系を採用する。 〈RGB→Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊への変換〉 第５図（ａ）〜（ｃ）は、対象画像におけるRGB系→
Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊系への変換及び４×４ブロツクの切り出し
の様子を示している。201は原稿であり、原稿201中には
「Ａ」の文字が描かれている。202はブロツクであり、
原稿の隅から順に４×４サイズで切り出されて行く。20
3は前記文字「Ａ」上にかかつたブロツクの１つであ
り、エツヂ部が含まれた場合を示す。 第５図（ｂ）はブロツク203のRGB別のカラー画像デー
タの分布を示し、特にブロツク203の文字が赤文字であ
つた場合を示す。その場合のRGB3原色は、図の様にな
り、Ｒにだけエツジが現われる。第５図（ｃ）は第５図
（ｂ）に示したRGB信号をＬ^＊ａ^＊ｂ^＊に変換した場合
を示す。図中、L₀〜L_F等はブロツク中のＬ^＊成分を示
す。尚、添字中の_Ａ〜_Ｆ等は便宜的に10〜15を表わす。 ここで、RGBからＬ^＊ａ^＊ｂ^＊信号に変換する変換式
を以下に示す。 Ｘ＝X_rR＋X_gG＋X_bB Ｙ＝Y_rR＋Y_gG＋Y_bB Ｚ＝Z_rR＋Z_gG＋Z_bB 但し、X_r,X_g,X_b,Y_r,Y_g,Y_b,Z_b等は定数である。 これより、 Ｌ^＊＝116・（Y/Y₀）^1/3−16 ａ^＊＝500・（X/X₀）^1/3−（Y/Y₀）^1/3 ｂ^＊＝200・（Y/Y₀）^1/3−（Z/Z₀）^1/3 但し、X₀,Y₀,Z₀は基準白色光の値であり、 Y/Y₀＞0.008856とする。 〈Ｌ^＊の圧縮符号化〉 Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊系は信号間相関の少ない事は述べた。こ
のＬ^＊ａ^＊ｂ^＊系から第２図に示したような符号化には
直交変換、特にHadamard変換，離散的COS変換が適して
いる。即ち、Ｌ^＊は明度情報の他に構造情報も含んでい
るから、上記直交変換を施せば、Ｌ^＊から明度情報成分
と構造情報成分が抽出される。以下の実施例では、これ
らの直交変換のうち、２次のHadamard変換を用いる。一
般的な２次Hadamard変換は、 ｛Ｆ｝＝（1/m・ｎ）^1/2｛Ｈ｝｛Ｌ｝｛H^T｝ で表わされる。ここで、 ｛Ｌ｝： ｍ×ｎの元マトリクス ｛Ｈ｝： Hadamardマトリクス ｛H^T｝： ｛Ｈ｝の転置行列 ｛Ｆ｝： ｍ×ｎの変換後のマトリクスである。 ここで、として、｛Ｌ｝を前述のＬ^＊ａ^＊ｂ^＊系のＬ^＊とすれ
ば、｛Ｆ｝は｛Ｌ｝からHadamard変換して得た、明度情
報，構造情報抽出された画像データを表わことになる。
この場合、（1/mn）^1/2＝1/4となる。又、便宜上、
｛Ｌ｝｛Ｆ｝をベクトル表示で行なえば、上式は、 但し、ｉ＝０〜15（即ち、_０〜_Ｆ）で、H_ijは16×16H
adamardマトリクスを表わす。 従つて、上式は となる。尚、Hadamardマトリクス中の＋は１を、−は−
１を表わす。 上式からも分かるようにF₀はブロツク内の平均明度、
即ち、ブロツクの明度情報を表わす。又、F₀以外のF
_i（ｉ＝１〜Ｆ）によりブロツクに含まれるエツジ等の
構造情報を表わす。 〈符号化回路の実施例〉 第１図は本発明に係る符号化の実施例を示している。
301は入力されたRGB信号をブロツク切り出しの為に一時
蓄える４ラインのバツフアである。即ち、一旦蓄えられ
た４ライン分の信号を、４×４のサイズで読み出す事に
より、ブロツク切り出しを行う。302は、RGB→Ｌ^＊ａ^＊
ｂ^＊変換を行う回路であり、先に示した変換式に基づき
変換される。その具体例を示したのが第６図の回路であ
り、変換は第６図の401,402,403のルツクアツプテーブ
ル方式により実現可能である。303は、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊変
換部302からのＬ^＊出力であり、第５図（ｃ）に示した
Ｌ^＊のブロツクL₀,L₁,…,L_Fの順に出力される信号であ
る。 第１図の304は直交変換部であり、直交変換としてHad
amard変換を行う場合の具体的回路を第７図に示す。第
７図において、410はマトリクス演算を行う際の行方向
のアドレスを発生するHadamardマトリクスアドレス発生
器であり、上記マトリクス演算を行うために、入力のL_i
に同期してH_ijを出力する。411等は入力L_iにHadamard行
列の係数を乗算して出力するルツクアツプテーブル（LU
T）であり、上記マトリクス演算を行うために、Hadamar
dマトリクスアドレス発生器410が入力のL_iに同期してル
ツクアツプテーブルをアドレスすると、ルツクアツプテ
ーブルでは、Hadamard係数が出力されると共に、L_iとHa
damard係数の乗算が行われる。 412は累積加算を行う加算器であり、例えば加算器411
では、L₀＋L₁＋L₂＋…＋L_Fが演算される。413は1/4除算
器である。以下、415〜418は同様であり、計16組存在す
る。即ち、F_i毎に存在し、以下の様な演算が実行され
る。 第１図中、305はこの出の内のF₀であり、これは前述
したようにブロツクの明度を代表する係数である。307
はこれを量子化する量子化器で、F₀の10ビツトを８ビツ
トに量子化し、Ｌ（明度情報）308を出力する。 306はF₀以外のF₁〜F_Fの係数であり、これは前述した
ようにブロツクに含まれるエツヂの構造を代表する係数
であり、量子化器309により12ビツトにコード化され
る。即ち、構造情報（Ｓ）として事前に定めた4096種の
パターンに丸められる事となる。 第１図の311,312は各々Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊変換器302の出力
であるａ^＊,b^＊の夫々についてブロツク平均をとる平均
回路であり、加算器と除算器で構成される。313は、ａ
^＊ｂ^＊のブロツク平均値をまとめて量子化する量子化器
であり、12ビツトの色情報（Ｃ）に量子化する。尚、30
7,309,313のいずれの量子化器も通常、ベクトル量子化
器で構成されれば効率が良いことが知られている。 第１図の315は、これまで説明した明度情報（Ｌ）30
8,構造情報（Ｓ）310、色情報（Ｃ）314を一つの符号に
まとめるマルチプレクサである。316はこれの出力信
号、即ち、第２図（ａ）に示した符号化コードである。
これが、伝送路又は蓄積器に送られる事になる。そし
て、このように符号化されたカラー画像データは高能率
に圧縮されたものであると同時に、次に述べるデータ変
換に対しても、データ変換が簡単になる等、その特長を
大いに発揮する。 〈データ変換＝復号化〉 第２図（ｂ），第３図，第４図に関連して説明したよ
うに、第２図（ａ）のように符号化されたカラー画像デ
ータは、構造変換，明度変換又は色変換に好都合であ
る。先ず明度変換について説明する。 〈明度変換〉 第８図中、320は伝送路又は蓄積器、321はマルチプレ
クサ315と逆の作用を施すDMUXである。即ち、シリアル
の明度情報，構造情報等をパラレルに変換する。322は
明度変換を行う変換部、明度変換部322に入力する323
は、明度変換の度合を入力するもので、８ビツトの制御
量である。第10図に明度変換部322をルツクアツプテー
ブル（LUT）で構成した場合の回路例を示す。この明度
変換が行われると、ＬからＬ′となる。第11図は８ビツ
トの明度変換量323の一例であり、この場合のとり得る
値の範囲は０〜255である。全部で256段階の明るさに変
化でき、128が変化無しのデフオルト値である。 第８図の325は直交逆変換器であり、符号時に使用し
た第１図の直交変換器304と同じハードで構成可能なも
のである。又、326は構造情報（Ｓ）の復号用、327はそ
の出力、328,329は各々ａ^＊ｂ^＊復号用、330,331,332は
各々復号されたＬ^＊ａ^＊ｂ^＊信号であり、333,335,337
は各々Ｒ′,G′,B′復号の為の、334,336,338は復号さ
れたＲ′,G′,B′の出力ラインである。このようにし
て、明度の変換が簡単に行われる。 〈色変換〉 第11図は色情報（Ｃ）のデータ形式を表わしており、
色情報（Ｃ）は、ａ^＊−ｂ^＊空間で、色相（θ）と彩度
（ｈ）により表わされる。色相ｈと彩度θとの関係は第
12図（ａ）のごときである。第12図（ｃ）は、ａ^＊−ｂ
^＊空間上での分割の様子を示しており、501で示す様な
各格子点が、第１図の量子化回路313により代表色とし
て選択される。 第13図に、色変換を行つて復号化を行う変換復号化回
路の実施例を示す。第８図の明度変換を行う回路と異な
る部分は明度変換部322の代りに、色データ変換部100が
具備されていることである。どのように色データを変換
するかを指示する量は色変換量制御線101により色デー
タ変換部100に入力される。色変換された色情報はＣ′
となる。第14図に色データ変換部100をルツクアツプテ
ーブルにて構成した場合の回路例を示す。 次に色の変換方法であるが、第15図（ａ）（ｂ）に示
す様に行われる。尚、変換量データの内分けは８ビツト
の内、上位４ビツトで色相θを、下位４ビツトで彩度ｈ
の変化量を与える。 〈構造変換〉 第16図に構造変換の回路例を示す。尚、第８図，第13
図と同じ参照番号は同じ機能を果たすものである。第16
図中、320は伝送路又は蓄積器、321はマルチプレクサ31
5と逆の作用を施すDMUXである。即ち、シリアルの色情
報，明度情報，構造情報等をパラレルに変換する。200
は構造変換を行う構造変換部（以下Ｓデータ変換部）、
Ｓデータ変換部200に入力する223は、構造変換の有無を
入力するものである。 第17図にＳデータ変換部200をルツクアツプテーブル
（LUT）で構成した場合の回路例を示す。この構造変換
が行われるとＳからＳ′となる。339は、伝送路又は蓄
積器に設けられている最低１画面分のバツフアメモリ部
のアドレス管理部である。 以下に構造変換の例として、アダマール変換の特性を
利用した90゜回転の方法について説明する。第18図は90
゜回転の様子を示している。これについて第19図
（ａ），（ｂ），第20図により説明する。 第11図（ａ），（ｂ）は元データＸとアダマール変換
後のデータＹの例であり、第11図（ａ）のＸに対して矢
印方向に回転したものが、第11図（ｂ）のＸである。一
方、アダマール変換後のデータＹの（ａ）と（ｂ）との
関係は、Ａ′軸に対して鏡像の関係にある。即ち、第３
図（ａ）の構造情報について、非変換情報のＡ′軸鏡像
にあるデータの符号を変換情報として置き換えれば、画
像の90゜回転が可能になる。 この様子を示しているのが第20図である。図中、ａは
原画像であり、第19図（ａ），（ｂ）で説明した処理に
より得られた画像がｂであり、ａの鏡像となつている。
但し、図中矢印で示しているのは走査方向であり、伝送
路又は蓄積器320へ書き込まれる方向とは異なつている
（書き込みは水平方向へ）これを操作するのがバツフア
メモリ・アドレス管理部339である。この様にして得ら
れた鏡像に対して、プリンタへ出力する際のバツフアメ
モリ（ラインメモリ又はページメモリ）への書き込み読
み出し方向を逆にすることで、鏡像を正しい位置の像に
修正する。即ち、第20図のｃに示す矢印の方向に読み出
された画像データを、プリンタではｄに示す矢印の方向
に印字する。 第16図の325は直交逆変換器であり、符号時に使用し
た第１図の直交変換器304と同じハードで構成可能なも
のである。又、326は構造情報（Ｓ）の復号用、327はそ
の出力、328,329は各々ａ^＊ｂ^＊復号用、330,331,332は
各々復号されたＬ^＊ａ^＊ｂ^＊信号であり、333′,335′,
337′は各々Y,M,C復号の為の、334′,336′,338′は復
号されたＹ（イエロー）,M（マゼンタ）,C（シアン）の
出力ラインである。このようにして、構造の変換が簡単
に行われる。 〈変形例〉 以上説明してきた実施例では、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊で示した
が、Ｌ^＊ｕ^＊ｖ^＊、又はNTSC方式のYIQ、PAL、又はYUV
等でも対応可能である。 また、直交変換はHadamard変換で示したが、離散的CO
S変換、又はスラント変換等でも可能である。 また量子器はベクトル量子化と記したが、特に限定は
しない。尚、明度情報L,構造情報S,色情報Ｃのビツト配
分も、前述の実施例に示したものに限らない。 また入力信号はRGBに限らず、センサによつてはYGC等
の入力も考えられる。 又、第１図中、ａ^＊ｂ^＊は平均値で代表するようにし
たが、もつと詳細に保存しても良い。又、実施例中、Ｃ
（色情報）の表わし方は、色相＋彩度で示したが、この
限りではない。 本実施例では復号時に変換する例で示したが、第21図
に示す様に、復号する以前、即ち蓄積部で変換した後に
複合する方法、あるいは第22図に示した様に符号化後に
変換して蓄積、又は伝送部へと出力する方法もある。 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、符号データの
うち、交流成分に対して変換処理を施すことにより画像
の回転処理を行うので、実画像データに戻した後に回転
処理を行う場合に比べて、効率良く回転処理を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例に係る符号化回路の構成図、 第２図（ａ）は本実施例の符号化により符号化されたカ
ラー画像データの構成を示す図、 第２図（ｂ）は構造変換において、データ加工する部分
を示す図、 第３図，第４図はそれぞれ明度変換，色変換において、
データ加工する部分を示す図、 第５図（ａ）は実施例中のカラー画像データの一例を示
す図、 第５図（ｂ），（ｃ）は夫々、カラー画像データのエツ
ジ部分をRGB又はＬ^＊ａ^＊ｂ^＊で表わしたときの図、 第６図はＬ^＊ａ^＊ｂ^＊変換部の構成図、 第７図は直交変換部の構成図、 第８図，第９図は明度変換を行なつて復号化する回路
図、 第10図は明度変換の変換例を示す図、 第11図は色情報Ｃの構成を示す図、 第12図（ａ），（ｂ）は色情報のうち、色相θと彩度ｈ
との関係を示す図、 第13図，第14図は色変換を行なつて復号化する実施例の
回路図、 第15図（ａ），（ｂ）は色データ変換の変換例を示す図
である。 第16図，第17図は構造変換を行つて復号化する回路図、 第18図は構造変換の一つ、90゜回転の様子を示す図、 第19図（ａ），（ｂ）はアダマール変換による対称性の
説明図、 第20図は一連の処理を示す図、 第21図，第22図は構造変換の他の実施例である。 図中、100……色データ変換部、200……Ｓデータ変換
部、302……Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊変換部、304……直交変換部、
307,309,313……量子化部、311……ａ^＊平均部、312…
…ｂ^＊平均部、315……MUX、320……伝送路又は蓄積
器、321……DMUX、322……Ｌデータ変換部、325……直
交逆変換部、326……Ｙ復号LUT、328……ａ^＊復号LUT、
329……ｂ^＊復号LUT、333……Ｒ復号LUT、333′……Ｙ
復号LUT、335……Ｇ復号LUT、335′……Ｍ復号LUT、337
……Ｂ復号LUT、337′……Ｃ復号LUT、339……バツフア
メモリ・アドレス管理部である。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．直交変換により得られた直流成分と交流成分とをそ
   れぞれ独立して符号化した符号データを入力する入力手
   段と、 前記符号データのうち、交流成分に対して変換処理を施
   すことにより、前記符号データにより表される画像を回
   転する変換手段とを有することを特徴とする画像処理装
   置。