JP3577455B2 - 画像処理方法、装置、および画像処理プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像処理方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像データを表示する装置では、フレームバッファという記憶手段に画像データを記憶し、その内容をブラウン管や液晶パネルなどの表示装置に表示していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術では、表示しようとする画像データそのものがフレームバッファに格納されているため、フレームバッファの内容をコピーすれば、容易に画像データの複製ができるという問題があった。
【０００４】
たとえば、コンピュータを用いて画像を表示しているとき、スクリーンダンプを行えば容易に画像データをコピーすることができる。
【０００５】
このため、たとえば、ネットワークを通じて画像データを流通させるときに、端末のコンピュータで画像の複製が容易にできてしまうため、画像データの著作権を保護するのが難しいという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、表示しようとする画像データの複製を困難にする画像処理方法、装置、および画像処理プログラムを記録した記録媒体を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理方法は、原画像データを２つ以上の相異なる画像データに、それらの平均が前記原画像データと同等となるように変換する変換ステップと、変換画像データを高速に順次切替えて表示する表示ステップを有する画像処理方法において、
前記変換ステップが、前記原画像データの原画素値Ｓにインデックスカラーの輝度値を割り当てたときの、前回の処理における誤差値ｅを前記原画素値Ｓに加算して画素値ｓを求め、画素値ｓと前記原画像データの画素値Ｓの変動値Ｄから画素値ｓ−Ｄとｓ＋Ｄを計算して、これらを変換画像データの対応する変換画素値Ｔ ₁ ，Ｔ ₂ とし、これら変換画素値Ｔ ₁ ，Ｔ ₂ をそれぞれ減色処理によってインデックスカラーに変換し、その画素値Ｑ ₁ ，Ｑ ₂ を求め、画素値Ｑ ₁ ，Ｑ ₂ の平均値と画素値ｓの差である誤差ｅを求め、誤差ｅを周囲の画素の誤差に重みをかけて加算することを含む。
本発明の他の画像処理方法は、現画像データを２つ以上の相異なる画像データに、それらの平均が前記原画像データと同等となるように変換する変換ステップと、変換画像データを高速に順次切替えて表示する表示ステップを有する画像処理方法において、
各画素毎に変動値の上限を格納したパターンＰ（ｘ，ｙ）を予め設定しておき、前記変換ステップは、前記原画像データの各画素（画素値Ｓ）についてパターンＰ（ｘ，ｙ）を越えないように変動値Ｄを計算し、画素値Ｓ−ＤとＳ＋Ｄを変換画像データの対応する画素の画素値とすることを含む。
【０００８】
したがって、変換画像データは表示部の残像と人間の視覚特性によりそれらが重なり合って、原画像と同じ１つの画像として知覚される。しかも、表示部に瞬間瞬間に表示された画像は原画像データを変換したものであるので、原画像データの複製が困難である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は本発明の第１の実施形態の画像表示装置のブロック図、図２はその動作を示すフローチャートである。
【００１１】
原画像記憶部１は原画像データを記憶する（ステップ１１）。原画像記憶部１としては、半導体、磁気ディスクなどの記憶手段を用いることができる。また、原画像記憶部１は、不正なアクセスができない保護された領域に配置するのが望ましい。
【００１２】
画像変換部２は原画像データをＮ（Ｎ≧２）個の画像データに、それらの平均が原画像データと同等になるように変換する（ステップ１２）。
【００１３】
変換画像記憶部３_１，３_２，…，３_Ｎは変換画像データを記憶する（ステップ１３）。変換画像記憶部３_１〜３_Ｎとしては半導体メモリ、磁気ディスクなどの記憶手段を用いることができる。また、変換画像記憶部３_１〜３_Ｎも不正なアクセスができないように保護された領域に配置するのが望ましい。
【００１４】
切替部４は、変換画像記憶部３_１〜３_Ｎに記憶されたＮ個の変換画像を高速に順次切り替えて、ブラウン管、液晶パネルなどの表示部５に表示する（ステップ１４）。なお、画像のちらつきを抑えるために、画像の切替えは、図３（１）に示すように、表示部５の走査線の垂直無表示期間ｔ_Ｖに行なうのが望ましく、切替え周期は短いにこしたことがない。切替え周期はフレーム周期（インタレース表示法のときはフィールド周期）ｔ_ｆが上限になるが、図３（２）に示すように、ｔ_ｆの倍数のこともありうる。
【００１５】
このように、複数の変換画像を高速に切り替えて表示することにより、表示部５の残像と人間の視覚特性により、それらが重なり合って、原画像と同じひとつの画像であると知覚される。
【００１６】
しかも、表示部５が表示画像データをフレームバッファに記憶している場合でも、そのフレームバッファには変換画像が記憶されているので、原画像データを復元するのが困難である。したがって、原画像データの複製を防ぐことができる。なお、複数の変換画像データを入手すれば、原画像データを復元することが容易になるので、ときどき変換画像を作成し直すのが望ましい。
【００１７】
次に、画像変換部３_１〜３_Ｎについて説明する。
【００１８】
原画像データで座標（ｘ，ｙ）の画素値をＳ（ｘ，ｙ）とするとき、Ｎ枚の変換画像を、ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の変換画像の同じ座標（ｘ，ｙ）の画素値Ｔ_ｉ（ｘ，ｙ）が、
【００１９】
【数１】

【００２０】
となるように、すなわち、平均が原画像と同じになるように作成する。
【００２１】
この変換画像を高速に切り替えて表示すると、互いに重なり合って、変換画像の平均画像が知覚される。したがって、見た目には原画像と変わらないように表示することができる。
【００２２】
次に、平均が原画像と等しい２つの変換画像の作成例について説明する。原画像データで座標（ｘ，ｙ）の画素値をＳ（ｘ，ｙ）とするとき、変動値Ｄを考え、ａ＝Ｓ（ｘ，ｙ）−Ｄ、ｂ＝Ｓ（ｘ，ｙ）＋Ｄを計算する。このとき、ａ，ｂが画素値の最小値と最大値を超えないように、変動値Ｄの値は、図４の斜線で示すようなＳ（ｘ，ｙ）に依存する範囲内である必要がある。なお、図４は、最小値＝０、最大値＝２５５の例である。Ｄの値は、この範囲内の値をランダムに選択するのが望ましい。
【００２３】
変換画像の画素値は、ａ，ｂのいずれかを割り当てる。つまり、Ｔ_１（ｘ，ｙ）＝ａ，Ｔ_２（ｘ，ｙ）＝ｂとするか、Ｔ_１（ｘ，ｙ）＝ｂ，Ｔ_２（ｘ，ｙ）＝ａとする。この割り当て方は、画素毎にランダムに変えてもよい。
【００２４】
さらに、図５のようなパターンを用意しておき、Ｄの値の上限を設定してもよい。パターンは画像データと同様の数値列であり、座標（ｘ，ｙ）の値をＰ（ｘ，ｙ）とすると、上の条件にくわえて、Ｄ＜Ｐ（ｘ，ｙ）となるようにＤを決める。図の例で斜線領域は最小画素値、白い領域は最大画素値を表しているとすると、斜線領域については原画像データがそのまま用いられ、白い領域のみ画素値が変換される。その結果、変換画像には、このパターンに従った模様が現れることになる。なお、パターン上の値は、最小画素値と最大画素値の中間の値を用いてもよい。
【００２５】
図６のフローチャートは、乱数とパターンを用いてＤの値や、Ｔ_１，Ｔ_２の割り当てをランダムに決定する例である。
【００２６】
まず、ステップ２１に画素値Ｓ（ｘ，ｙ）をｓに入れる。ステップ２２に、ｓが１２８より小さいかどうか判定する。小さければ、ステップ２３にｓの値をｒに代入し、小さくなければステップ２４に２５５−ｓの値をｒに代入する。ステップ２５に、ｒがＰ（ｘ，ｙ）より大きいかどうか判定する。大きければ、ステップ２６にＰ（ｘ，ｙ）をｒとする。ステップ２７に０≦Ｄ≦ｒの乱数Ｄを発生する。ステップ２８に、ｓ−Ｄをａ、ｓ＋Ｄをｂにそれぞれ代入する。ステップ２９に、Ｄがｒ／２より小さいかどうか判定する。小さければ、ステップ３０にａをＴ_１（ｘ，ｙ）に、ｂをＴ_２（ｘ，ｙ）に代入し、小さくなければステップ３１にｂをＴ_１（ｘ，ｙ）に、ａをＴ_２（ｘ，ｙ）に代入する。
【００２７】
図７は本発明の第２の実施形態の画像表示装置のブロック図である。本実施形態は原画像データが暗号化されている場合で、暗号化された原画像データを復号部６により復号して原画像記憶部１に記憶する。暗号の方法として、ＤＥＳや、ＦＥＡＬ、ＭＤ５、ＲＳＡなどの従来技術の暗号方法を用いることができる。また、画像スクランブル解除方法を用いてもよい。
【００２８】
次に、色数が限定されている表示部５に表示するために、減色処理を行いながら原画像データを変換する画像変換部２の例について図面を用いながら説明する。
【００２９】
まず、減色処理について説明する。図８に示すように、１画素を（赤Ｒ，緑Ｇ，青Ｂ）の３つの輝度値によって表すとき、各々の輝度値が０〜２５５の２５６階調の分解能があるとすると、２５６の３乗の約１，６００万色を表すことができる。この画像を、２５６色しか表示できない表示部５に表示するためには、色数を２５６色以下に減らす必要がある。これを減色処理という。このとき、参照表に基づき、原画素のＲＧＢの組にもっとも近いインデックス番号によって画像を表す方法をインデックスカラーという。この例では、ＲＧＢの輝度値をそれぞれ０，５１，１０２，１５３，２０４，２５５の６階調に量子化し、６の３乗の２１６色のインデックスを用意している。
【００３０】
図９に示すように、原画素値Ｓに対し、インデックスカラーの輝度値Ｑを割り当てると、誤差ｅが生じる。この誤差を無視すると、原画像の微妙な濃淡が失われて、のっぺりした画像になってしまう。そこで、誤差を周囲の画素に加算して拡散させると、複数の画素が網点のように組み合わさって、原画素値に似たように見える。これを、誤差拡散法によるディザという。誤差を周囲の画素に加算する方法として、図１０に示すように、注目画素を＊とすると、走査方向の次の画素に誤差の７／１６、次の走査線の画素に誤差の３／１６，５／１６、１／１６の重みをかけて、それぞれ加算する方法が知られている。
【００３１】
さて、前記の画像変換部２によって変換された複数の変換画像について、それぞれ独立に上記の誤差拡散法によるディザを施し、減色処理すると、減色処理した画像の平均画像は必ずしも原画像に近くなるとは限らない。そこで、図１１に示すように、変動値Ｄによって変換された画素値Ｔ_１，Ｔ_２をそれぞれ減色処理して得られたインデックスカラーの画素値Ｑ_１，Ｑ_２の平均画素値を考え、原画素値Ｓとの誤差ｅを計算する。そして誤差ｅを周囲の画素に拡散すれば、減色処理後の変換画像の平均と原画像が近くなる。
【００３２】
図１２に、図６のフローチャートに減色処理を追加した処理手順を示す。最初に、原画素値Ｓ（ｘ、ｙ）に前回の処理における誤差ｅ（ｘ、ｙ）を加算して、画素値ｓを求める（ステップ２１′）。次に、図５と同様にして、変動値Ｄを求めて、変換画素値Ｔ₁，Ｔ₂を求める（ステップ２２〜３１）。Ｔ₁，Ｔ₂をそれぞれ減色処理ｑによってインデックスカラーに変換し、その画素値を求めてＱ₁，Ｑ₂とする（ステップ３２）。Ｑ₁，Ｑ₂の平均値と画素値ｓとの差を誤差ｅとして求める（ステップ３３）。誤差ｅは、周囲の誤差ｅ（ｘ＋ｄｘ，ｙ＋ｄｙ）に重みｗをかけて加算する（ステップ３４）。このときの重みは図１０に示した通りである。
【００３３】
以上のように、変換画像の作成に減色を組み合わせることによって、減色処理後の変換画像の平均と原画像が近くなる。
【００３５】
図１３は第１の実施形態の画像処理装置をパソコン等のコンピュータを用いて実現する場合の構成図である。入力部４１は原画像データを入力するためのものである。記憶装置４２は原画像記憶部１と変換画像記憶部３₁〜３_Nに相当し、原画像データおよび変換画像データを記憶する。記憶装置４３はハードディスクである。表示装置４４は表示部５に相当し、変換画像データを表示する。記憶媒体４５は、フロッピィ・ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、ＤＶＤ等の記録媒体で、図２に示したステップ１１〜１４からなる画像処理プログラムを記憶している。データ処理装置４６は、ＣＰＵ、各種インタフェース等を含み、記録媒体４５から画像処理プログラムを記憶装置４３に読み込んで、これを実行する。
【００３６】
なお、図７の実施形態の画像処理装置も同様にしてパソコン等のコンピュータ上で実現することができる。
【００３７】
また、図１４に示すように、上記の画像処理プログラムを、サーバコンピュータ５１からクライアントコンピュータ５２に、ネットワーク５３を経由して伝送し、クライアントコンピュータ５２において実行することもできる。また、同じネットワーク５３を用いて、画像データやパターンデータを伝送してもよい。また、同じネットワーク５３を用いて暗号の復号に必要な情報を伝送してもよい。
【００３８】
なお、本発明は、その主旨を変えない範囲で様々に実施することができる。例えば、時間的に変動する複数の画像から構成される動画像を対象にして用いることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、表示する画像データの複製が困難であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の画像処理装置のブロック図である。
【図２】第１の実施形態の画像処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】切替部４における切替のタイミングの説明図である。
【図４】画素の変動値の範囲を説明する図である。
【図５】画素の変動値の範囲を設定するパターンの例を示す図である。
【図６】乱数とパターンを用い画像を変換する方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態の画像処理装置のブロック図である。
【図８】減色処理の説明図である。
【図９】減色後画素値の誤差を示す図である。
【図１０】誤差を周囲の画素に加算する方法の説明図である。
【図１１】減色処理後の変換画像の平均と原画像が近くなることの説明図である。
【図１２】図５の処理に減色処理を追加した処理を示すフローチャートである。
【図１３】第１の実施形態の画像処理装置をコンピュータ上で実施する場合の構成図である。
【図１４】画像処理プログラムをネットワークを介してサーバコンピュータからクライアントコンピュータへ転送する説明図である。
【符号の説明】
１ 原画像記憶部
２ 画像変換部
３₁〜３_N 変換画像記憶部
４ 切替部
５ 表示部
６ 復号部
１１〜１４，２１′，２１〜３４ ステップ
４１ 入力装置
４２，４３ 記憶装置
４４ 表示装置
４５ 記録媒体
４６ データ処理装置
５１ サーバコンピュータ
５２ クライアントコンピュータ
５３ ネットワーク

Claims (9)

1. 原画像データを２つ以上の相異なる画像データに、それらの平均が前記原画像データと同等となるように変換する変換ステップと、変換画像データを高速に順次切替えて表示する表示ステップを有する画像処理方法において、
   前記変換ステップが、
   前記原画像データの原画素値Ｓにインデックスカラーの輝度値を割り当てたときの、前回の処理における誤差値ｅを前記原画素値Ｓに加算して画素値ｓを求め、
   画素値ｓと前記原画像データの画素値Ｓの変動値Ｄから画素値ｓ−Ｄとｓ＋Ｄを計算して、これらを変換画像データの対応する変換画素値Ｔ ₁ ，Ｔ ₂ とし、
   これら変換画素値Ｔ ₁ ，Ｔ ₂ をそれぞれ減色処理によってインデックスカラーに変換し、その画素値Ｑ ₁ ，Ｑ ₂ を求め、
   画素値Ｑ ₁ ，Ｑ ₂ の平均値と画素値ｓの差である誤差ｅを求め、
   誤差ｅを周囲の画素の誤差に重みをかけて加算することを特徴とする画像処理方法。
2. 原画像データを２つ以上の相異なる画像データに、それらの平均が前記原画像データと同等となるように変換する変換ステップと、変換画像データを高速に順次切替えて表示する表示ステップを有する画像処理方法において、
   各画素毎に変動値の上限を格納したパターンＰ（ｘ，ｙ）を予め設定しておき、前記変換ステップは、前記原画像データの各画素（画素値Ｓ）についてパターンＰ（ｘ，ｙ）を越えないように変動値Ｄを計算し、画素値Ｓ−ＤとＳ＋Ｄを変換画像データの対応する画素の画素値とすることを特徴する画像処理方法。
3. 前記原画像データの画素毎に変動値Ｄの値域を制御するステップをさらに有する、請求項１または２記載の方法。
4. 暗号化された原画像データを復号する復号ステップを、前記変換ステップの前に有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 原画像データを２つ以上の相異なる画像に、これらの平均が前記原画像データと同等になるように変換する画像変換手段と、変換画像データを高速に順次切替えて表示部に表示する切替手段を有する画像処理装置において、
   前記画像変換手段は、前記原画像データの原画素値Ｓにインデックスカラーの輝度値を割り当てたときの、前回の処理における誤差値ｅを前記原画素値Ｓに加算して画素値ｓを求め、画素値ｓと前記原画像データの原画素値Ｓの変動値Ｄから画素値ｓ−Ｄとｓ＋Ｄを計算して、これらを変換画像データの対応する変換画素値Ｔ ₁ ，Ｔ ₂ とし、これら変換画素値Ｔ ₁ ，Ｔ ₂ をそれぞれ減色処理によってインデックスカラーに変換し、その画素値Ｑ ₁ ，Ｑ ₂ を求め、画素値Ｑ ₁ ，Ｑ ₂ の平均値と画素値ｓの差である誤差ｅを求め、誤差ｅを周囲の画素の誤差に重みをかけて加算することを特徴とする画像処理装置。
6. 原画像データを２つ以上の相異なる画像に、これらの平均が前記原画像データと同等になるように変換する画像変換手段と、変換画像データを高速に順次切替えて表示部に表示する切替手段を有する画像処理装置において、
   各画像毎に変動値の上限を格納したパターンＰ（ｘ，ｙ）を予め設定しておく手段をさらに有し、前記画像変換手段は前記画像データの各画素（画素値Ｓ）についてパターンＰ（ｘ，ｙ）を越えないように変動値Ｄを計算し、画像値Ｓ−ＤとＳ＋Ｄを変換画像データの対応する画素の画素値とすることを特徴とする画像処理装置。
7. 前記画像変換手段は、前記原画像の画素ごとに変動値Ｄの値域を制御する、請求項５または６に記載の装置。
8. 暗号化された原画像データを復号する復号手段をさらに有する、請求項５から７のいずれか１項に記載の装置。
9. 請求項１から４のいずれかに記載の方法をコンピュータに実行させるための画像処理プログラムを記録した記録媒体。

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