JP3808798B2

JP3808798B2 - 色信号拡張装置および色信号拡張方法

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Publication number: JP3808798B2
Application number: JP2002138397A
Authority: JP
Inventors: 美樹菅野; 正博内藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-05-14
Filing date: 2002-05-14
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2022-05-14
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、色信号拡張装置および方法にかかわるものであり、より詳しくは、画像データの色信号のデータ深さを拡張する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来の色信号拡張装置１００の構成を示す図である。色信号拡張装置１００は、入力ポート１０１、色信号処理部１０２、および表示装置１０３を備えている。
【０００３】
次に、図７を用いて動作を説明する。色信号拡張装置１００には、前段で量子化され、ディジタル信号となったＲＧＢ（赤、緑、青）の色信号が、入力ポート１０１から入力される。入力された色信号は、色信号処理部１０２で演算処理され、表示装置１０３に転送されて、画像として表示される。
【０００４】
色信号処理部１０２では、各色信号に対して加積算による画像の調整、加工などの所定の画像データ処理が行われる。さらに、表示装置１０３の表示能力に合わせてデータのビット深さを拡張する処理が行われる。なお、色信号処理部１０２は、ハードウェアあるいはソフトウェアのいずれで実現してもよい。
【０００５】
色信号拡張装置１００の前段、あるいは色信号処理部１０２で行われる画像データ処理は、ハードウェア規模やメモリ容量を削減するために、８の倍数のビット単位で行われることが一般的である。例えば、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝３：３：２ビット（計８ビット）、あるいはＲ：Ｇ：Ｂ＝５：６：５ビット（計１６ビット）など、所定の色に対応する情報を削減して、ビット長を短くすることが行われている。
【０００６】
ここでは、ビット長がＲ：Ｇ：Ｂ＝５：６：５ビットに短くされたデータ（Ｒ，Ｂの各色信号について１ビットずつ情報が削減された色信号）が、入力ポート１０１から入力される場合を例に説明する。また、表示装置１０３は、入力ポート１０１から入力される色信号よりも多い階調を表示する能力を有するもので、例えば、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝６：６：６ビットの表示能力があるものとする。
【０００７】
表示装置１０３が、ＲＧＢ各６ビットに対応することから、色信号処理部１０２は、所定の画像データ処理が行った後、Ｒ，Ｂの色信号に対して、データのビット深さを拡張した拡張画像データを生成し、表示装置１０３に転送する必要がある。従来より、このような拡張処理においては、Ｒ，Ｂの各色信号に対して、下位に付加値「０」を付加することにより、拡張画像データを生成する技術が提案されている。
【０００８】
図８は、画像データにおいて水平方向に並んだ画素（Ｘ０ないしＸ５）におけるＲ（赤）のデータ値を例示する図である。また、図９は、従来の手法により、図８に示す画素が、拡張処理された後のＲ（赤）のデータ値を示す図である。
【０００９】
色信号拡張装置１００の入力ポート１０１には、前述のように下位の１ビットが削減され、ビット長が短くされた画像データ（色信号）が入力される。そして、色信号処理部１０２は、当該画像データに対して一律に「０」を付加することによってデータのビット深さを拡張することから、例えば元々データ値が「１」＝000001であった画素Ｘ１のデータ値は５ビット化の段階で「０」＝00000となり、所定の画像処理後に色信号処理部１０２がこのビット列の最下位桁に「０」を付加することによって「０」＝000000となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような拡張処理がされた色信号を表示装置１０３に表示すると、画素Ｘ０，Ｘ１はともに赤色成分が同じ色で表示され、図９において点線で示すように、元々あった色の差が失われてしまう。一方、画素Ｘ１とＸ２とは赤色成分のデータ値の差が「２」となる色でそれぞれ表示され、図９において太線で示すように画素間の色の差が強調される。したがって、人がこのような画像を見た場合、画素間の色の差が強調された部分（画素Ｘ１とＸ２との間、あるいは画素Ｘ３とＸ４との間）には、擬似的な輪郭（以下、「疑似輪郭」と称す）が存在するように感じられる。
【００１１】
すなわち、従来の色信号拡張装置では、色信号の情報量が削減されている状況で、より多階調の色信号を表示できる表示装置を用いて画像を表示させる場合に、一律に付加値「０」を下位ビットに付加することで対応するために、擬似輪郭が目立ちやすいという問題点があった。
【００１２】
この発明は以上のような問題点を解決するためになされたもので、所定の色の情報が削減された画像データを拡張処理する場合であっても、擬似輪郭の発生を抑制する色信号拡張技術を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、色信号を拡張処理する装置であって、水平あるいは垂直方向に並んだ画素配列からなる画像データにおける色信号のデータ値の分布状態に基づいて、前記色信号のデータ値に付加するための付加値を決定する付加値決定手段と、前記付加値に応じた値を拡張部分に付与しつつ前記色信号のデータ深さを拡張した拡張色信号を生成する拡張手段とを備える。また、前記付加値決定手段が、前記色信号のデータ値が一定で水平あるいは垂直のいずれかの方向に並び連続した画素の集団として画素ブロックを検出する画素ブロック検出手段と、前記画素ブロックに隣接する画素と前記画素ブロックに含まれる画素とのそれぞれにおける前記色信号のデータ値の変化状態に応じて前記付加値を決定する隣接画素判定手段とを備える。
【００１５】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る色信号拡張装置であって、前記画素ブロック検出手段が、前記画素の集団に含まれる画素の数が所定の範囲内にあるもののみを、前記画素ブロックとして検出する。
【００１７】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る色信号拡張装置であって、前記画素ブロック検出手段が、前記画素の集団に含まれる画素の数が所定の上限閾値よりも小さいものを、前記画素ブロックとして検出する。
【００１８】
また、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明に係る色信号拡張装置であって、前記色信号の１ライン分を記憶する記憶手段が設けられており、前記付加値決定手段は、前記記憶手段中の１ライン分の前記色信号におけるデータ値の分布状態に基づいて前記付加値を決定し、前記拡張手段は、前記記憶手段に記憶させた１ライン分の前記色信号ごとに前記拡張色信号を順次に生成する時分割処理を行う。
【００１９】
また、請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの発明に係る色信号拡張装置であって、フルカラー画像信号中の複数の色成分信号がそれぞれ前記色信号として拡張対象とされ、前記拡張色信号は、各色成分信号について独立して生成される。
【００２０】
また、請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかの発明に係る色信号拡張装置であって、前記色信号の拡張がＭビット（Ｍは２以上の整数）の付加であり、前記付加値が、前記Ｍビットで表現可能な２のＭ乗の個数の値のいずれをも許容して選択される。
【００２１】
また、請求項７の発明は、色信号を拡張処理する方法であって、水平あるいは垂直方向に並んだ画素配列からなる画像データにおける色信号のデータ値の分布状態に基づいて、前記色信号のデータ値に付加するための付加値を決定する付加値決定工程と、前記付加値に応じた値を拡張部分に付与しつつ前記色信号のデータ深さを拡張した拡張色信号を生成する拡張工程とを有する。また、前記付加値決定工程が、前記色信号のデータ値が一定で水平あるいは垂直のいずれかの方向に並び連続した画素の集団として画素ブロックを検出する画素ブロック検出工程と、前記画素ブロックに隣接する画素と前記画素ブロックに含まれる画素とのそれぞれにおける前記色信号のデータ値の変化状態に応じて前記付加値を決定する隣接画素判定工程とを有する。
【００２３】
また、請求項８の発明は、請求項７の発明に係る色信号拡張方法であって、前記画素ブロック検出工程が、前記画素の集団に含まれる画素の数が所定の範囲内にあるもののみを、前記画素ブロックとして検出する。
【００２５】
また、請求項９の発明は、請求項８の発明に係る色信号拡張方法であって、前記画素ブロック検出工程が、前記画素の集団に含まれる画素の数が所定の上限閾値よりも小さいものを、前記画素ブロックとして検出する。
【００２６】
また、請求項１０の発明は、請求項７ないし９のいずれかの発明に係る色信号拡張方法であって、前記色信号の１ライン分を記憶する記憶工程を有し、前記付加値決定工程は、前記記憶工程により記憶される１ライン分の前記色信号におけるデータ値の分布状態に基づいて前記付加値を決定し、前記拡張工程は、前記記憶工程により記憶される１ライン分の前記色信号ごとに前記拡張色信号を順次に生成する時分割処理を行う。
【００２７】
また、請求項１１の発明は、請求項７ないし１０のいずれかの発明に係る色信号拡張方法であって、フルカラー画像信号中の複数の色成分信号がそれぞれ前記色信号として拡張対象とされ、前記拡張色信号は、各色成分信号について独立して生成される。
【００２８】
また、請求項１２の発明は、請求項７ないし１１のいずれかの発明に係る色信号拡張方法であって、前記色信号の拡張がＭビット（Ｍは２以上の整数）の付加であり、前記付加値が、前記Ｍビットで表現可能な２のＭ乗の個数の値のいずれをも許容して選択される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００３０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１での色信号拡張装置１のブロック図を示す図である。色信号拡張装置１は、ラインメモリ１１、メモリ制御部１２、および色信号拡張部１３を備える。なお、従来の色信号拡張装置１００と同様の機能を有する構成については、適宜、同じ符号を付して説明する。ただし、色信号拡張装置１の色信号処理部１０２は、所定の画像データ処理のみを行い、色信号の拡張処理は行わない。また、表示装置１０３は、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝６：６：６ビットの階調を表示する能力があるものを使用する。
【００３１】
ラインメモリ１１は、処理を行う画像の空間的な画素配列（水平、あるいは垂直方向）の１ライン分（以下、単に「１ライン分」と称す。）の長さと、色信号拡張処理後のビット深さ、つまり表示装置１０３の有する階調数に相当する色信号データのビット深さと同じデータ幅を持つものであり、色信号処理部１０２から出力される画像データや、表示装置１０３に出力する画像データ（拡張画像データ）などを一時的に記憶する機能を有する。
【００３２】
このように、拡張画像データの１ライン分のデータを記憶するラインメモリ１１を用いることにより、データ深さの拡張処理に必要なメモリ容量を最小限にすることができることから、色信号拡張装置１の構成を簡素化することができ、価格の低減を実現することができる。なお、拡張処理を実行するためには、さらに大容量のメモリを用いてもよい。その場合は、十分なメモリを使用することができることから、複雑な処理（時分割処理など）を行う必要がなく、制御動作を簡素化することができる。
【００３３】
メモリ制御部１２は、ラインメモリ１１への各種データの読み書きを制御する。
【００３４】
色信号拡張部１３は、データ分布検出部１４およびデータ深さ拡張部１５からなっている。
【００３５】
データ分布検出部１４は、ラインメモリ１１が保持している色信号データにおいて、所定の色信号のデータ値の分布状態に基づいて、所定の色信号のデータ値に付加するための付加値を決定する機能を有する。すなわち、データ分布検出部１４が、主に本発明における付加値決定手段に相当する。
【００３６】
また、データ分布検出部１４は、色信号のデータ値が実質的に一定で空間的に連続した画素の集団として画素ブロックを検出する機能と、画素ブロックに隣接する画素と当該画素ブロックに含まれる画素とのそれぞれにおける色信号のデータ値の変化状態に応じて前述の付加値を決定する機能とを有する。なお、これらの具体的な手法については後述する。
【００３７】
データ深さ拡張部１５は、データ分布検出部１４で決定された付加値に応じた値を拡張部分に付与しつつ色信号データのデータ深さを拡張した拡張画像データを生成する。すなわち、データ深さ拡張部１５が、主に本発明における拡張手段に相当する。
【００３８】
以上が本実施の形態における色信号拡張装置１の構成の説明である。
【００３９】
図２は、原画像データのうちのＲ（赤）のデータ値を例示する図である。ここで、原画像データとは、所定の色信号に対するデータ値が削減される前のデータである。図２において、横軸は１ライン分の色信号データにおける各画素の位置Ｘを示す。縦軸は各画素のＲのデータ値を示す。図２に示すように、原画像データでは、未だ１ビットの削減処理が行われていないため、Ｒについても６ビットで表現されている。なお、Ｘは、「０」ないし「ｎ（ｎは１ライン分の画素数）」の自然数である。また、範囲ＡないしＦは、それぞれデータ値が特徴的に分布している範囲を示しているが、詳細については図３において説明する。
【００４０】
図３は、図２に示す色信号データのデータ値を１ビット削減することにより、５ビットに削減した場合のデータ値を示す図である。図４は、図３に示す色信号データに従来と同様「０」を付加することにより、色信号データのデータ深さを拡張処理した場合のデータ値を示す図である。
【００４１】
範囲ＡないしＦは、データ値が削減された状態（図３に示す状態）において、
範囲Ａ：データ値がなだらかに増加している範囲、
範囲Ｂ：データ値が急激に変化している範囲、
範囲Ｃ：データ値がなだらかに減少している範囲、
範囲Ｄ：両側をデータ値が大きい画素に挟まれたデータ値が一定の範囲、
範囲Ｅ：データ値が等しい画素が多く連続している範囲、
範囲Ｆ：両側をデータ値が小さい画素に挟まれたデータ値が一定の範囲、
である。
【００４２】
前述のように、色信号拡張装置１の入力ポート１０１には、色信号処理部１０２での処理の高速化などの目的から、図２に示すような原画像データではなく、図３に示すような所定の色（例えば、赤色）に対するデータ値が削減された色信号データが入力される。このような色信号データに基づいて、従来の色信号拡張装置１００が拡張画像データを生成し、当該拡張画像データを表示装置１０３が表示すると、図４に示すように、範囲Ａや範囲Ｃなどの部分において疑似輪郭が発生する。
【００４３】
以下に、本実施の形態における色信号拡張装置１において、色信号データのデータ深さを拡張する処理動作を、図３に示す色信号データが入力される場合を例に説明する。すなわち、本実施の形態においては、Ｒ，Ｂに対応する情報が１ビット削減された画像データとして、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝５：６：５ビットの色信号データが入力されるものとする。
【００４４】
まず、入力ポート１０１に前述の色信号データが入力されると、色信号処理部１０２によってデータ加工（所定の画像データ処理）が行われる。次に、色信号処理部１０２から出力された色信号データは、メモリ制御部１２による書き込み制御により、１ライン分ごとにラインメモリ１１に書き込まれる。
【００４５】
１ライン分の色信号データがラインメモリ１１に書き込まれると、データ分布検出部１４が、当該１ライン分の色信号データについて、Ｒ，Ｂそれぞれのデータ値の画素単位での分布状態を検出し、当該分布状態に基づいて、データ値に付加するための付加値を決定する。
【００４６】
ここで、データ分布検出部１４による色信号のデータ値の分布状態の検出手法および付加値の決定手法について説明する。前述のように、疑似輪郭は色がなだらかに変化している画像部分に発生するため、データ分布検出部１４は、データ値の分布状態から、色がなだらかに変化している分布状態ＥＲとなっている画素を抽出（検出）する。
【００４７】
まず、１ライン分の色信号データから、Ｒ（赤色）のデータ値が実質的に一定で空間的に連続した画素集団Ｋiを検出するとともに、各画素集団Ｋiに含まれる画素数Ｎi（最小画素数は１）を求める。
【００４８】
具体的には、１ライン分の色信号データにおいて左端に位置する画素（Ｘ＝０）のＲのデータ値を取得しＶ０とする。右方向に各画素のＲのデータ値をＶ１として順次取得しつつ、Ｖ０とＶ１とが異なる値となるまで処理を繰り返す。
【００４９】
Ｖ０とＶ１とが異なる値となったら、そのときの画素（Ｘ＝ｋ（ｋ＝１ないしｎ））の前の画素（Ｘ＝ｋ−１）までの画素を１つの画素集団Ｋ1として分類し、画素集団Ｋ1に含まれる画素数Ｎ1（Ｎ1＝ｋ−０）を取得する。さらに、Ｖ１をあらたにＶ０とおいて、直前に検出された画素集団Ｋ1の右端の画素に隣接する画素（Ｘ＝ｋ）から同様に処理を繰り返す。
【００５０】
これにより、例えば、図３に示す例では、１ライン分（ｎ個）の画素が１４個の画素集団Ｋi（ｉ＝１ないし１４）のいずれかに含まれるように分類されるとともに、それぞれの画素集団Ｋiに含まれる画素数Ｎiが求まる。
【００５１】
次に、各画素集団Ｋiについて、画素数Ｎiを、下限閾値（下限画素数）Ｐおよび上限閾値（上限画素数）Ｑと比較することにより、画素数Ｎiが所定の範囲内（下限閾値Ｐ以上、かつ、上限閾値Ｑ以下）である画素集団Ｋiのみを、画素ブロックＢｋとして検出する。また、画素ブロックＢｋに分類されなかった画素集団Ｋiに含まれる画素は、赤色がなだらかに変化していない分布状態ＥＳとなっている画素として分類する。
【００５２】
これは、画素集団Ｋiに含まれる画素数Ｎiが所定の下限閾値Ｐ未満である場合は、Ｒのデータ値が一定となる画素が当該画素集団内であまり連続していないことを意味し、この範囲では赤色はなだらかに変化しているとは言えないからである。また、画素数Ｎiが所定の上限閾値Ｑより大きい場合とは、例えば、画面全体の赤色成分がほぼ一定である場合などが該当し、この場合も赤色がなだらかに変化しているとは言えないからである。
【００５３】
このように、色信号拡張装置１では、画素集団Ｋiに含まれる画素数Ｎiが所定の範囲内（下限閾値Ｐ以上、かつ、上限閾値Ｑ以下）である画素集団Ｋiのみを、画素ブロックＢｋとして検出することにより、色がなだらかに変化している画素を検出することができる。なお、下限閾値Ｐおよび上限閾値Ｑは、ｎ以下の任意の自然数から、予め基準となる値として設定されており、下限閾値Ｐは上限閾値Ｑよりも小さい値である。
【００５４】
これにより、図３に示す例では、範囲Ａに含まれる２つの画素集団Ｋ1，Ｋ2、範囲Ｃに含まれる３つの画素集団Ｋ8ないしＫ10、範囲Ｄに含まれる１つの画素集団Ｋ11、および範囲Ｆに含まれる１つの画素集団Ｋ13がそれぞれ画素ブロックＢｋとして検出される。また、範囲Ａの前に存在する画素集団Ｋ1に含まれる画素、範囲Ｂに含まれる４つの画素集団Ｋ4ないしＫ7（画素数Ｎ4ないしＮ7がすべて下限閾値Ｐ未満）に含まれる画素、範囲Ｅに含まれる１つの画素集団Ｋ12（画素数Ｎ12が上限閾値Ｑより大きい）に含まれる画素、および範囲Ｆの後に存在する画素集団Ｋ14に含まれる画素がそれぞれ分布状態ＥＳの画素として分類される。
【００５５】
さらに、検出した各画素ブロックＢｋの前後に存在する隣接する画素のうち、前（左）の画素のＲのデータ値から当該画素ブロックＢｋに含まれる画素のＲのデータ値を引くことにより差ＶＳを求め、後（右）の画素のＲのデータ値から当該画素ブロックＢｋに含まれる画素のＲのデータ値を引くことにより差ＶＥを求める。続いて、差ＶＳ，ＶＥのうちのいずれか一方の絶対値が所定の判定閾値Ｓ以下である画素ブロックＢｋを、分布状態ＥＲ（赤色がなだらかに変化している分布状態）として分類し、それ以外の画素ブロックＢｋに含まれる画素を分布状態ＥＳの画素と分類する。
【００５６】
これは、求めた差ＶＳ，ＶＥの絶対値は赤色の変化量（変化状態）に相当するため、それらのいずれか一方の絶対値が判定閾値Ｓ以下である場合には、当該画素ブロックＢｋにおいて色がなだらかに変化していると言えるからである。
【００５７】
これにより、色信号拡張装置１は、画素ブロックＢｋに隣接する画素と当該画素ブロックＢｋに含まれる画素とのそれぞれにおける色信号のデータ値の変化状態に応じて分布状態ＥＲの画素を検出することができることから、後述する処理において、各画素が分布状態ＥＲに含まれるか否かに応じて付加値を決定することができる。なお、判定閾値Ｓは「１」以上の正の値として予め設定されているものとする。
【００５８】
これにより、図３に示す例では、すべての画素ブロックＢｋが分布状態ＥＲに分類される。
【００５９】
ここまでの処理により、ラインメモリ１１に保持された色信号データは、Ｒのデータ値がなだらかに変化している分布状態ＥＲの画素（分布状態ＥＲに分類された画素ブロックＢｋに含まれる画素）のデータと、それ以外の分布状態ＥＳの画素のデータとに分類される。
【００６０】
次に、データ分布検出部１４は、求めた差ＶＳ，ＶＥの正負により、分布状態ＥＲに分類された画素ブロックＢｋを、
１）分布状態ＥＲ１（差ＶＳ，ＶＥがともに正）、
２）分布状態ＥＲ２（差ＶＳ，ＶＥがともに負）、
３）分布状態ＥＲ３（差ＶＳが正、差ＶＥが負）、
４）分布状態ＥＲ４（差ＶＳが負、差ＶＥが正）の４通りの分布状態に分類する。
【００６１】
これにより、図３に示す例では、分布状態ＥＲとして分類された画素ブロックＢｋ（画素数が所定の範囲内の画素集団Ｋi）のうち、範囲Ａに含まれる２つの画素集団Ｋ2，Ｋ3が分布状態ＥＲ１と、範囲Ｃに含まれる３つの画素集団Ｋ8ないしＫ10が分布状態ＥＲ２と、範囲Ｆに含まれる１つの画素集団Ｋ13が分布状態ＥＲ３と、範囲Ｄに含まれる１つの画素集団Ｋ11が分布状態ＥＲ４とそれぞれ分類される。
【００６２】
ここで、分布状態ＥＲ３は、データ値の分布が上に凸状態であり、分布状態ＥＲ３に分類された画素ブロックＢｋを前後に分けると、前部（左部分）は赤色がなだらかに増加している分布状態（分布状態ＥＲ１に分類可能）、後部（右部分）は赤色がなだらかに減少している分布状態（分布状態ＥＲ２に分類可能）であるとみなせる。
【００６３】
同様に、分布状態ＥＲ４は、データ値の分布が下に凸状態であり、分布状態ＥＲ４に分類された画素ブロックＢｋの前部は赤色がなだらかに減少している分布状態（分布状態ＥＲ２に分類可能）、後部は赤色がなだらかに減少している分布状態（分布状態ＥＲ１に分類可能）であるとみなせる。
【００６４】
したがって、分布状態ＥＲ３，ＥＲ４に分類された画素ブロックＢｋは、前後に分割して分布状態ＥＲ１，ＥＲ２にそれぞれ分類することができることから、結果として分布状態ＥＲの画素は、分布状態ＥＲ１またはＥＲ２のいずれかの画素として分類される。
【００６５】
さらに、データ分布検出部１４は、
１）分布状態ＥＲ１に分類された画素ブロックＢｋ（分布状態ＥＲ３またはＥＲ４に分類された画素ブロックＢｋにあっては、その前部または後部）を前部と後部とに分け、前部の画素を画素ブロックＢｋ１１、後部の画素を画素ブロックＢｋ１２と分類し、
２）分布状態ＥＲ２に分類された画素ブロックＢｋ（分布状態ＥＲ３またはＥＲ４に分類された画素ブロックＢｋにあっては、その後部または前部）を同じく前部と後部とに分け、前部の画素を画素ブロックＢｋ２１、後部の画素を画素ブロックＢｋ２２と分類する。
【００６６】
これにより、ラインメモリ１１に保持された１ライン分のすべての画素についてＲのデータ値の分布状態に基づく分類（分布状態の検出）が終了する。
【００６７】
次に、データ分布検出部１４は、画素ごとに検出した分布状態に基づいて、当該画素のＲのデータ値に付加するための付加値を決定する。
【００６８】
すなわち、
分布状態ＥＳ（赤色がなだらかに変化していない分布状態）の画素と、
画素ブロックＢｋ１１（赤色がなだらかに増加している分布状態の画素ブロックＢｋの前部）に含まれる画素と、
画素ブロックＢｋ２２（赤色がなだらかに減少している分布状態の画素ブロックＢｋの後部）に含まれる画素とのＲのデータ値に対しては、付加値を「０」と決定する。
【００６９】
また、
画素ブロックＢｋ１２（赤色がなだらかに増加している分布状態の画素ブロックＢｋの後部）に含まれる画素と、
画素ブロックＢｋ２１（赤色がなだらかに減少している分布状態の画素ブロックＢｋの前部）に含まれる画素とのＲのデータ値に対しては、付加値を「１」と決定する。
【００７０】
これにより、データ分布検出部１４が空間的な画素配列における色信号のデータ値の分布状態に基づいて、色信号のデータ値に付加するための付加値を決定することができる。
【００７１】
データ分布検出部１４によって、各画素のＲのデータ値に付加する付加値が決定されると、データ深さ拡張部１５が当該決定された付加値に応じた値を各画素のＲのデータ値の最下位ビット（拡張部分）に付加することによりＲのデータ深さを拡張したデータを生成する。
【００７２】
図５は、色信号拡張装置１が図３に示すデータ値を１ビット拡張処理した結果を示す図である。従来の色信号拡張装置１００による拡張処理では、図４に示すように、範囲Ａおよび範囲Ｃなどにおいて疑似輪郭が発生していたが、色信号拡張装置１により拡張処理を行った場合には、図５に示すように、データ値の変化がなだらかになっており、疑似輪郭の発生が抑制されている。また、図２に示す原画像データをより忠実に再現することができており、より自然な画像を再現することができることがわかる。
【００７３】
Ｒのデータ値の拡張処理が終了すると、Ｂのデータ値についても同様に拡張処理を行い、１ライン分の拡張画像データを生成する。
【００７４】
このように、フルカラー画像信号（色信号データ）中の複数の色成分信号がそれぞれ拡張対象とされ、拡張画像データが各色成分信号について独立して生成されることから、他の色成分の状態の影響を受けることなく、拡張画像データを生成することができる。なお、生成された拡張画像データは、メモリ制御部１２により、一旦、ラインメモリ１１に書き込まれた後、ラインメモリ１１から読み出され、表示装置１０３に入力されて、画像として表示される。
【００７５】
１ライン分の画像が表示されると、色信号処理部１０２から、さらに次の１ライン分の色信号データがラインメモリ１１に書き込まれ、前述と同様の処理が繰り返し行われる。
【００７６】
このように、色信号拡張装置１では、ラインメモリ１１に記憶させた１ライン分の色信号データごとに時分割処理を行うことにより、１フレーム分の色信号データが入力されてから拡張画像データの生成処理を開始する場合に比べて、処理速度の向上を図ることができる。
【００７７】
色信号拡張装置１は、１フレーム分の拡張画像データが生成され、表示装置１０３に表示されると拡張画像データを生成する処理を終了する。
【００７８】
以上のように、本実施の形態における色信号拡張装置１は、データ分布検出部１４が、空間的な画素配列における色信号のデータ値の分布状態に基づいて、当該色信号のデータ値に付加するための付加値を決定するとともに、データ深さ拡張部１５が、当該付加値に応じた値を拡張部分に付与しつつ当該色信号のデータ深さを拡張した拡張画像データを生成することにより、一律に所定の値を付加することにより色信号のデータ深さを拡張する場合に比べて疑似輪郭の発生を抑制することができる。
【００７９】
また、拡張処理を行う際に使用するメモリをラインメモリ１１とすることにより、データ深さの拡張処理に必要なメモリ容量を最小限にすることができることから、色信号拡張装置１の構成を簡素化することができ、価格の低減を実現することができる。
【００８０】
実施の形態２．
上記実施の形態では、データ値を１ビット拡張処理する場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、複数ビットの拡張処理にも適用することができる。すなわち、所定の色のデータ値について、入力ポート１０１に入力された色信号と表示装置１０３とのビット数の差がＭビット（Ｍは２以上）である場合は、例えば、一定のデータ値の画素が続く部分（分布状態ＥＲ１，ＥＲ２に分類される画素ブロックＢｋ）を、２のＭ乗で分割して、それぞれ付加するデータそのものに、傾斜をつけることができる。
【００８１】
図６は、このような原理に基づいて構成した本実施の形態における色信号拡張装置１により拡張処理されたデータを示す図である。図４では、Ｍ＝２の場合の例を示す。なお、本実施の形態における色信号拡張装置１は、上記実施の形態における色信号拡張装置１とほぼ同様の構成を有する。
【００８２】
図６では、なだらかにデータ値が増加している分布状態ＥＲ１の画素に対する処理例を示している。データ分布検出部１４は、上記実施の形態と同様の処理により分布状態ＥＲ１に分類される画素ブロックＢｋを検出し、当該画素ブロックＢｋを４（「２」の２乗）つの画素ブロックに分類する。さらに、４つに分類されたそれぞれの画素ブロックに含まれる画素のデータ値に付加する付加値を、前部から順に「０」，「１」，「２」，「３」と決定する。同様に分布状態ＥＲ２に分類される画素ブロックＢｋに含まれる画素に対しては、付加値を前部から順に「３」，「２」，「１」，「０」と決定する。また、分布状態ＥＳの画素に対しては付加値を「０」と決定する。そして、このようにして決定された付加値を２ビット表現（00,01,10,11または11,10,01,00）で当該色成分のデータ値の下位ビットとして付加する。
【００８３】
以上により、本実施の形態における色信号拡張装置１によっても上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、所定の色について、入力ポート１０１に入力される色信号データと表示装置１０３に入力する拡張画像データとのビット数の差が複数ビットである場合にも、疑似輪郭の発生を抑制することができる。
【００８４】
変形例３．
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【００８５】
例えば、上記実施の形態では、データ分布検出部１４が決定した付加値を、データ深さ拡張部１５がデータ値に付加することにより、拡張画像データを生成すると説明したが、一旦、「０」を付加することにより拡張画像データを生成し、当該拡張画像データに「０」または「１」を加算補正する処理を行ってから、表示装置１０３に表示させてもよい。また、その場合は、「０」または「−１」を加算するなどしてもよい。
【００８６】
また、データ分布検出部１４は、データ値が一定の画素集団として画素ブロックを検出することにより、データ値の分布状態の検出を行っているが、これに限られるものではない。例えば、データ値の変化の傾きからデータ値の分布状態を検出してもよい。すなわち、色がなだらかに変化している範囲を検出することができる手法であれば、どのような周知の数学的手法が用いられてもよい。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし１２に記載の発明では、水平あるいは垂直方向に並んだ画素配列からなる画像データにおける色信号のデータ値の分布状態に基づいて、色信号のデータ値に付加するための付加値を決定し、付加値に応じた値を拡張部分に付与しつつ色信号のデータ深さを拡張した拡張色信号を生成することにより、一律に所定の値を付加することにより拡張色信号を生成する場合に比べて疑似輪郭の発生を抑制することができる。
【００８９】
請求項３および９に記載の発明では、画素の集団に含まれる画素の数が所定の上限閾値よりも小さいものを、画素ブロックとして検出することにより、色がなだらかに変化している画素を検出することができる。
【００９０】
請求項４に記載の発明では、色信号の１ライン分を記憶する記憶手段が設けられており、付加値決定手段は、記憶手段中の１ライン分の色信号におけるデータ値の分布状態に基づいて付加値を決定し、拡張手段は、記憶手段に記憶させた１ライン分の色信号ごとに拡張色信号を順次に生成する時分割処理を行うことにより、必要最小限の記憶手段で拡張色信号を生成することができる。
【００９１】
請求項５および１１に記載の発明では、フルカラー画像信号中の複数の色成分信号がそれぞれ色信号として拡張対象とされ、拡張色信号は、各色成分信号について独立して生成されることにより、他の色成分の状態の影響を受けることなく、拡張色信号を生成することができる。
【００９２】
請求項６および１２に記載の発明では、色信号の拡張がＭビット（Ｍは２以上の整数）の付加であり、付加値が、Ｍビットで表現可能な２のＭ乗の個数の値のいずれをも許容して選択されることにより、Ｍビットが取りうる値をすべて使用することができることから、より疑似輪郭を抑制することができる。
【００９３】
請求項１０に記載の発明では、１ライン分の色信号ごとに拡張色信号を順次に生成する時分割処理を行うことにより、１フレーム分の色信号が入力されるまで処理を待つ必要がなく、処理速度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の色信号拡張装置のブロック図を示す図である。
【図２】原画像データのうちのＲ（赤）のデータ値を例示する図である。
【図３】図２に示す色信号データのデータ値を１ビット削減することにより、５ビットにした場合のデータ値を示す図である。
【図４】図３に示すデータ値に従来と同様「０」を付加することにより、データ深さを拡張処理した場合のデータ値を示す図である。
【図５】色信号拡張装置が図３に示すデータ値を１ビット拡張処理した結果を示す図である。
【図６】実施の形態２における色信号拡張装置により拡張処理されたデータを示す図である。
【図７】従来の色信号拡張装置の構成を示す図である。
【図８】画像データにおいて水平方向に並んだ６個の画素（Ｘ０ないしＸ５）におけるＲ（赤）のデータ値を例示する図である。
【図９】従来の色信号拡張装置により、図８に示す画素が、拡張処理された後のＲ（赤）のデータ値を示す図である。
【符号の説明】
１，１００色信号拡張装置、１０１入力ポート、１０２色信号処理部、１０３表示装置、１１ラインメモリ、１２メモリ制御部、１３色信号拡張部、１４データ分布検出部、１５データ深さ拡張部、Ｂｋ，Ｂｋ１１，Ｂｋ１２，Ｂｋ２１，Ｂｋ２２画素ブロック、ＥＲ，ＥＲ１，ＥＲ２，ＥＲ３，ＥＲ４，ＥＳ分布状態、Ｋ1ないしＫ14 画素集団、Ｐ下限閾値、Ｑ上限閾値。

Claims

色信号を拡張処理する装置であって、
水平あるいは垂直方向に並んだ画素配列からなる画像データにおける色信号のデータ値の分布状態に基づいて、前記色信号のデータ値に付加するための付加値を決定する付加値決定手段と、
前記付加値に応じた値を拡張部分に付与しつつ前記色信号のデータ深さを拡張した拡張色信号を生成する拡張手段と、
を備えており、
前記付加値決定手段が、
前記色信号のデータ値が一定で水平あるいは垂直のいずれかの方向に並び連続した画素の集団として画素ブロックを検出する画素ブロック検出手段と、
前記画素ブロックに隣接する画素と前記画素ブロックに含まれる画素とのそれぞれにおける前記色信号のデータ値の変化状態に応じて前記付加値を決定する隣接画素判定手段と、
を備えることを特徴とする色信号拡張装置。
請求項１に記載の色信号拡張装置であって、
前記画素ブロック検出手段が、
前記画素の集団に含まれる画素の数が所定の範囲内にあるもののみを、前記画素ブロックとして検出することを特徴とする色信号拡張装置。
請求項２に記載の色信号拡張装置であって、
前記画素ブロック検出手段が、
前記画素の集団に含まれる画素の数が所定の上限閾値よりも小さいものを、前記画素ブロックとして検出することを特徴とする色信号拡張装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の色信号拡張装置であって、
前記色信号の１ライン分を記憶する記憶手段が設けられており、
前記付加値決定手段は、前記記憶手段中の１ライン分の前記色信号におけるデータ値の分布状態に基づいて前記付加値を決定し、
前記拡張手段は、前記記憶手段に記憶させた１ライン分の前記色信号ごとに前記拡張色信号を順次に生成する時分割処理を行うことを特徴とする色信号拡張装置。
請求項１ないし４のいずれかに記載の色信号拡張装置であって、
フルカラー画像信号中の複数の色成分信号がそれぞれ前記色信号として拡張対象とされ、
前記拡張色信号は、各色成分信号について独立して生成されることを特徴とする色信号拡張装置。
請求項１ないし５のいずれかに記載の色信号拡張装置であって、
前記色信号の拡張がＭビット（Ｍは２以上の整数）の付加であり、
前記付加値が、前記Ｍビットで表現可能な２のＭ乗の個数の値のいずれをも許容して選択されることを特徴とする色信号拡張装置。
色信号を拡張処理する方法であって、
水平あるいは垂直方向に並んだ画素配列からなる画像データにおける色信号のデータ値の分布状態に基づいて、前記色信号のデータ値に付加するための付加値を決定する付加値決定工程と、
前記付加値に応じた値を拡張部分に付与しつつ前記色信号のデータ深さを拡張した拡張色信号を生成する拡張工程と、
を有し、
前記付加値決定工程が、
前記色信号のデータ値が一定で水平あるいは垂直のいずれかの方向に並び連続した画素の集団として画素ブロックを検出する画素ブロック検出工程と、
前記画素ブロックに隣接する画素と前記画素ブロックに含まれる画素とのそれぞれにおける前記色信号のデータ値の変化状態に応じて前記付加値を決定する隣接画素判定工程と、
を有することを特徴とする色信号拡張方法。
請求項７に記載の色信号拡張方法であって、
前記画素ブロック検出工程が、
前記画素の集団に含まれる画素の数が所定の範囲内にあるもののみを、前記画素ブロックとして検出することを特徴とする色信号拡張方法。
請求項８に記載の色信号拡張方法であって、
前記画素ブロック検出工程が、
前記画素の集団に含まれる画素の数が所定の上限閾値よりも小さいものを、前記画素ブロックとして検出することを特徴とする色信号拡張方法。
請求項７ないし９のいずれかに記載の色信号拡張方法であって、
前記色信号の１ライン分を記憶する記憶工程を有し、
前記付加値決定工程は、前記記憶工程により記憶される１ライン分の前記色信号におけるデータ値の分布状態に基づいて前記付加値を決定し、
前記拡張工程は、前記記憶工程により記憶される１ライン分の前記色信号ごとに前記拡張色信号を順次に生成する時分割処理を行うことを特徴とする色信号拡張方法。
請求項７ないし１０のいずれかに記載の色信号拡張方法であって、
フルカラー画像信号中の複数の色成分信号がそれぞれ前記色信号として拡張対象とされ、
前記拡張色信号は、各色成分信号について独立して生成されることを特徴とする色信号拡張方法。
請求項７ないし１１のいずれかに記載の色信号拡張方法であって、
前記色信号の拡張がＭビット（Ｍは２以上の整数）の付加であり、
前記付加値が、前記Ｍビットで表現可能な２のＭ乗の個数の値のいずれをも許容して選択されることを特徴とする色信号拡張方法。