JP3817130B2 - 画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー画像を処理する画像処理技術に関し、特に、パックされたカラーデータを簡単な構成で高速に処理することが可能な画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムを記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置が広く普及しており、ほとんどの情報処理装置においてカラー画像を表示することが可能なＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイや液晶ディスプレイが搭載されている。
【０００３】
一般に、カラー画像は、ＲＧＢ（Red, Green, Blue）、ＣＭＹ（Cyan, Magenta, Yellow）、ＣＭＹＫ（Cyan, Magenta, Yellow, Black）、ＹＵＶ、ＨＳＩなどのように複数の色成分の集まりとして扱われる。画像データは、各色成分が所定のビット数単位でパックされ、パックされたデータの集まりとして表現される。このような画像データを処理する場合、先ず、パックされたカラーデータが色成分に分解され、分解された色成分のそれぞれに対して個別の演算が行なわれる。
【０００４】
また、近年、マルチメディア技術が盛んに研究されており、画像や音声などを高速に処理するために、単一の命令で複数のデータを演算することができるＭＭＸ（米インテル社が開発したマルチメディア拡張機能）などのＳＩＭＤ（Single Instruction/Multiple Data）命令を備えたＣＰＵ（Central Processing Unit）も開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の画像処理において、カラー画像の画素の補間処理等の色成分に依存しない処理を行なう場合であっても、カラーデータを各色成分に分解した後、それらの色成分に対して同様の演算を行なう必要があった。したがって、ソフトウェアで処理する場合にはＣＰＵの処理量が増大し、ハードウェアで処理する場合には演算回路が増加するという問題点があった。特に、パックされたカラーデータの各色成分が８ビットの倍数でない場合には、各色成分を抽出するためにシフト演算やマスク処理を行なう必要があり、処理が複雑になるという問題点があった。
【０００６】
また、安価なＣＰＵや古い世代のＣＰＵはＳＩＭＤ命令を備えていないので、カラー画像処理を高速に行なうことができないという問題点もあった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、第１の目的は、カラーデータを高速に演算処理することが可能な画像処理装置、画像処理方法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である。
【０００８】
第２の目的は、高度な命令を装備していない安価なＣＰＵであっても高速に演算処理が行なえる画像処理装置、画像処理方法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である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のある局面に従えば、３つの色成分がパックされたカラーデータを処理する画像処理装置であって、３つの色成分を格納するための格納手段と、格納手段に連続して格納される３つの色成分のうち中央の色成分のみを格納手段の上位ビットに移動するための色成分移動手段と、色成分移動手段によって移動された後のカラーデータに対して演算処理を行なうための色成分演算手段と、色成分演算手段によって演算処理された後のカラーデータのうち、色成分移動手段によって移動された色成分を元の位置に戻すためのカラーデータ復元手段とを含み、色成分移動手段は、各色成分の上位に演算処理に応じた桁あふれ領域を持つよう、３つの色成分のうち中央の色成分のみを所定のビット数上位に移動させることを特徴とする。
【００１０】
色成分移動手段は、各色成分の上位に演算処理に応じた桁あふれ領域を持つよう、３つの色成分のうち中央の色成分のみを所定のビット数上位に移動させるので、カラーデータを一括して演算処理することができ、演算処理を高速化することが可能となる。
【００１２】
好ましくは、色成分は、Ｒ、ＧおよびＢの３成分によって構成される。
色成分がＲＧＢによって構成されるので、ＲＧＢに対応している多くの情報処理装置に適用することが可能となる。
【００１３】
本発明の別の局面に従えば、３つの色成分がパックされたカラーデータを処理する画像処理装置であって、３つの色成分を格納するための第１の格納手段と、第１の格納手段に連続して格納される３つの色成分のうち、中央の色成分のみを第２の格納手段に格納して分離するための色成分分離手段と、色成分分離手段によって分離された後のカラーデータに対して演算処理を行なうための色成分演算手段と、色成分演算手段によって演算処理された後のカラーデータのうち、色成分分離手段によって分離された色成分を元の位置に戻すためのカラーデータ復元手段とを含む。
【００１４】
色成分分離手段は、３つの色成分のうち、中央の色成分のみを第２の格納手段に格納して分離するので、分離された後のカラーデータを一括して演算処理することができ、演算処理を高速化することが可能となる。
【００１５】
好ましくは、色成分は、Ｒ、ＧおよびＢの３成分によって構成される。
色成分がＲＧＢによって構成されるので、ＲＧＢに対応している多くの情報処理装置に適用することが可能となる。
【００１８】
さらに好ましくは、色成分演算手段は、各色成分の最小ビット数をｎビットとすると、補間の精度がｎ／２ビット以下となるように線形補間を行なう。
【００１９】
したがって、桁あふれによって色成分に他の色成分が上書きされることを防止できる。
【００２０】
本発明のさらに別の局面に従えば、３つの色成分がパックされたカラーデータを処理する画像処理方法であって、格納手段に連続して格納される３つの色成分のうち中央の色成分のみを格納手段の上位ビットに移動するステップと、移動された後のカラーデータに対して演算処理を行なうステップと、演算処理された後のカラーデータのうち、移動された色成分を元の位置に戻すステップとを含み、移動するステップは、各色成分の上位に演算処理に応じた桁あふれ領域を持つよう、３つの色成分のうち中央の色成分のみを所定のビット数上位に移動させるステップを含む。
【００２１】
各色成分の上位に演算処理に応じた桁あふれ領域を持つよう、３つの色成分のうち中央の色成分のみを所定のビット数上位に移動させるので、カラーデータを一括して演算処理することができ、演算処理を高速化することが可能となる。
【００２２】
本発明のさらに別の局面に従えば、３つの色成分がパックされたカラーデータを処理する画像処理方法であって、第１の格納手段に連続して格納される３つの色成分のうち、中央の色成分のみを第２の格納手段に格納して分離するステップと、分離された後のカラーデータに対して演算処理を行なうステップと、演算処理された後のカラーデータのうち、分離された色成分を元の位置に戻すステップとを含む。
【００２３】
３つの色成分のうち、中央の色成分のみを第２の格納手段に格納して分離するので、分離された後のカラーデータを一括して演算処理することができ、演算処理を高速化することが可能となる。
【００２４】
本発明のさらに別の局面に従えば、複数の色成分がパックされたカラーデータを処理する画像処理方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読取可能な記録媒体であって、画像処理方法は、格納手段に連続して格納される３つの色成分のうち中央の色成分のみを格納手段の上位ビットに移動するステップと、移動された後のカラーデータに対して演算処理を行なうステップと、演算処理された後のカラーデータのうち、移動された色成分を元の位置に戻すステップとを含み、移動するステップは、各色成分の上位に演算処理に応じた桁あふれ領域を持つよう、３つの色成分のうち中央の色成分のみを所定のビット数上位に移動させるステップを含む。
【００２５】
各色成分の上位に演算処理に応じた桁あふれ領域を持つよう、３つの色成分のうち中央の色成分のみを所定のビット数上位に移動させるので、カラーデータを一括して演算処理することができ、演算処理を高速化することが可能となる。
【００２６】
本発明のさらに別の局面に従えば、複数の色成分がパックされたカラーデータを処理する画像処理方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読取可能な記録媒体であって、画像処理方法は、第１の格納手段に連続して格納される３つの色成分のうち、中央の色成分のみを第２の格納手段に格納して分離するステップと、分離された後のカラーデータに対して演算処理を行なうステップと、演算処理された後のカラーデータのうち、分離された色成分を元の位置に戻すステップとを含む。
【００２７】
３つの色成分のうち、中央の色成分のみを第２の格納手段に格納して分離するので、分離された後のカラーデータを一括して演算処理することができ、演算処理を高速化することが可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における画像処理装置の概略構成を示すブロック図である。この画像処理装置は、コンピュータ本体１、グラフィックディスプレイ装置２、ＦＤ（Floppy Disk）４が装着されるＦＤドライブ３、キーボード５、マウス６、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）８が装着されるＣＤ−ＲＯＭ装置７、およびネットワーク通信装置９を含む。画像処理プログラムは、ＦＤ４またはＣＤ−ＲＯＭ８等の記憶媒体によって供給される。画像処理プログラムはコンピュータ本体１によって実行され、カラーデータに対する処理が行われる。また、画像処理プログラムは他のコンピュータより通信回線を経由し、コンピュータ本体１に供給されてもよい。
【００２９】
また、コンピュータ本体１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０、ＲＯＭ（Read Only Memory)１１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２およびハードディスク１３を含む。ＣＰＵ１０は、グラフィックディスプレイ装置２、磁気テープ装置３、キーボード５、マウス６、ＣＤ−ＲＯＭ装置７、ネットワーク通信装置９、ＲＯＭ１１、ＲＡＭ１２またはハードディスク１３との間でデータを入出力しながら処理を行なう。ＦＤ４またはＣＤ−ＲＯＭ８に記録された画像処理プログラムは、ＣＰＵ１０によりＦＤドライブ３またはＣＤ−ＲＯＭ装置７を介して一旦ハードディスク１３に格納される。ＣＰＵ１０は、ハードディスク１３から適宜画像処理プログラムをＲＡＭ１２にロードして実行することによって、ＲＡＭ１２に記憶されたカラーデータに対する処理を実行する。
【００３０】
図２は、画像処理装置によって処理されるカラーデータを説明するための図である。カラーデータは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）で構成され、各画素のカラーデータが順にＲＡＭ１２に記憶されている。図２に示すように、太線で囲った（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の組が１画素に相当している。本実施の形態においては、１画素の色成分のビット数を１６ビットとして説明するが、２４ビット、３２ビット等の場合にも本発明を適用できることは言うまでもない。
【００３１】
また、本実施の形態において、ＲＡＭ１２に記憶される（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、図２に示す並びとして説明するが、ＣＰＵのエンディアンが異なる場合にはこの並びが逆になったりする。しかし、この場合においても本発明を適用することが可能である。
【００３２】
図３は、本実施の形態における画像処理装置の機能的構成を示すブロック図である。この画像処理装置は、カラーデータが格納されるレジスタ２１と、レジスタ２１に格納されたカラーデータのＧ成分を上位ビットへ移動する色成分移動部２２と、色成分移動部２２によってＧ成分が移動された後のカラーデータを用いて演算処理を行なう色成分演算部２３と、色成分演算部２３によって演算された後のカラーデータのＧ成分を元の位置に戻すカラーデータ復元部２４とを含む。
【００３３】
図４は、本実施の形態における画像処理装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。本実施の形態における画像処理装置の処理を、色成分の移動を示す図５および線形補間の手順を示す図６を適宜参照しながら説明する。まず、レジスタ２１に演算対象のカラーデータが設定される（Ｓ１）。このレジスタ２１は３２ビットの長さを有するレジスタであり、図５（ａ）に示すように１６ビット長でパックされたカラーデータがレジスタ２１の下位１６ビットに設定される。各色成分Ｒ，ＧおよびＢはそれぞれ、５ビット、６ビットおよび５ビットで表わされている。
【００３４】
次に、色成分移動部２２は、レジスタ２１に設定されたカラーデータのうち、Ｇ成分のみを上位ビットへ移動する（Ｓ２）。本実施の形態においては、図５（ｂ）に示すように、Ｇ成分のみを１６ビットだけ上位に移動する。この処理をＣ言語で表わすと次式のようになる。なお、val1はパックされたカラーデータが設定されたレジスタ２１の値を示し、val2はＧ成分が上位ビットへ移動された後のレジスタ２１の値を示している。また、“＆”は論理積、“｜”は論理和、“＜＜”は左方向へのシフト処理を示している。
【００３５】
val2=(val1&0xf81f)|((val1&0x07e0)<<16); …（１）
次に、色成分演算部２３は、Ｇ成分が移動された後のレジスタ２１の値を用いて演算処理を行なう（Ｓ３）。本実施の形態においては、演算処理の一例として線形補間について説明する。線形補間は一般的手法として知られており、周囲の格子点との内分比を求めることによって非格子点の濃度を求める手法である。図６に示すように、ｐ（ｘ，ｙ）と周囲の４つの格子点ｐ０（ｕ，ｖ）、ｐ１（ｕ＋１，ｖ）、ｐ２（ｕ，ｖ＋１）およびｐ３（ｕ＋１，ｖ＋１）との間の距離を用いて、非格子点ｐ（ｘ，ｙ）の濃度を求めることができる。非格子点の濃度ｐは、次式のようになる。なお、ａおよびｂはそれぞれ、ｘおよびｙの小数部分を示している。ｐ０〜ｐ３は、各格子点の濃度（色成分）を示している。
【００３６】
p=(1-a)*(1-b)*p0+a*(1-b)*p1+(1-a)*b*p2+a*b*p3； …（２）
式（２）の演算を実行するためには小数演算を行なう必要があり、整数演算しか行なえない安価なＣＰＵは、小数演算をソフトウェアでエミュレートする必要があるため、高速に演算を行なうことができない。これらのＣＰＵが小数演算を行なう場合、予め各画素の座標値を２m倍しておき、演算後に２nで割ることによって、小数演算を整数演算のみで行なうことが可能である。
【００３７】
本実施の形態においては、色成分の最小ビット数が5ビットであるため、座標値の精度を2ビットに設定すると、線形補間を行なうためには座標値を２2倍して演算した後、２4で割れば良い。したがって、式（２）は次式のように変形することができる。なお、ａ４およびｂ４はそれぞれ、ｘおよびｙの小数部分を２2倍した後、整数に丸めた値である。
【００３８】
p=((4-a4)*(4-b4)*p0+a4*(4-b4)*p1+(4-a4)*b4*p2+a4*b4*p3)/16； …（３）
このとき、ｐ０〜ｐ３の係数の総和はそれぞれ常に２4であるため、濃度ｐを求める演算において、途中の値が画素の色成分がとり得る値の最大値よりも５ビット以上桁が大きくなることはない。したがって、図５（ｂ）に示す各色成分の配置のまま、各色成分に対する演算を一括して行なうことができ、各色成分が互いの値に上書きされてしまうことはない。
【００３９】
最後に、カラーデータ復元部２４は、図５（ｃ）に示すように演算後のＧ成分を元の位置に戻し（Ｓ４）、処理を終了する。この処理をＣ言語で表わすと次式のようになる。なお、val3は上述した線形補間後のレジスタ２１の値を示し、val4はＧ成分を元の位置に戻した後のレジスタ２１の値を示している。また、“＞＞”は右方向へのシフト処理を示している。
【００４０】
Val4=(val3&0xf81f)|((val3>>16)&0x07e0); …（４）
本実施の形態においては、色成分が３成分の場合について説明したが、４成分の場合であっても同様の処理を行なうことによって画像処理を高速に行なうことができる。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態における画像処理装置によれば、レジスタ２１に設定された画素のカラーデータのうちＧ成分のみを上位ビットへ移動した後に演算処理を行ない、演算処理後のカラーデータのＧ成分を元の位置に戻すようにしたので、各色成分を分解してそれぞれの色成分に対して演算処理を行なう必要がなくなり、カラー画像処理を高速に行なうことが可能となった。また、小数演算を行なえないＣＰＵであってもカラー画像処理を高速に行なえるため、画像処理装置全体のコストを低減することが可能となった。また、演算途中で桁あふれが発生して各色成分が互いの値に上書きされてしまうことを防止でき、正しく演算処理を行なうことが可能となった。
【００４２】
（実施の形態２）
カラーデータが２４ビット長でパックされ、Ｒ、ＧおよびＢがそれぞれ８ビットで表わされている場合には、６４ビットのレジスタを使用すれば実施の形態１において説明した方法によって画像処理が可能である。しかし、レジスタ長が３２ビットに制限されている場合には、実施の形態１の方法を用いることが困難である。本発明の実施の形態２における画像処理装置は、このような場合に適用される画像処理装置である。
【００４３】
本発明の実施の形態２における画像処理装置の概略構成は、図１に示す実施の形態１における画像処理装置の概略構成と同じであるので、詳細な説明は繰返さない。また、画像処理装置によって処理されるカラーデータの構成も、図２に示す実施の形態１における構成と同じであるので、詳細な説明は繰返さない。
【００４４】
図７は、本実施の形態における画像処理装置の機能的構成を示すブロック図である。この画像処理装置は、カラーデータが格納される３２ビットのレジスタ３１と、レジスタ３１に格納されたカラーデータのＧ成分を図示しない他の３２ビットのレジスタへ移動する色成分分離部３２と、色成分分離部３２によって色成分が分離された後のカラーデータを用いて演算処理を行なう色成分演算部３３と、色成分演算部３３によって演算された後のカラーデータのＧ成分を元の位置に戻すカラーデータ復元部３４とを含む。
【００４５】
図８は、本実施の形態における画像処理装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。本実施の形態における画像処理装置の処理を、色成分の分離を示す図９を適宜参照しながら説明する。まず、レジスタ３１に演算対象のカラーデータが設定される（Ｓ１１）。このレジスタ３１は３２ビットの長さを有するレジスタであり、図９（ａ）に示すように２４ビット長でパックされたカラーデータがレジスタ２１の下位２４ビットに設定される。各色成分Ｒ、ＧおよびＢはそれぞれ、８ビットで表わされている。
【００４６】
次に、色成分分離部３２は、レジスタ３１に設定されたカラーデータのうち、Ｇ成分のみを図示しない他の３２ビットのレジスタへ移動する（Ｓ１２）。本実施の形態においては、図９（ｂ）および図９（ｃ）に示すように、Ｇ成分のみを分離して他のレジスタに移動する。この処理をＣ言語で表わすと次式のようになる。なお、val0はパックされたカラーデータが設定されたレジスタ３１の値を示し、val1はＧ成分が分離された後のレジスタ３１の値を示し、val2はＧ成分のみが格納されたレジスタの値を示している。
【００４７】
val1=val0&0xff00ff; …（５）
val2=val0&0x00ff00; …（６）
次に、色成分演算部３３は、Ｇ成分が分離された後のレジスタ３１の値およびG成分のみが格納されたレジスタの値を用いて演算処理を行なう（Ｓ１３）。本実施の形態においては、実施の形態１に同様に線形補間を行なう。
【００４８】
最後に、カラーデータ復元部３４は、図９（ｄ）に示すように演算後のＧ成分を元の位置に戻すことによって統合し（Ｓ１４）、処理を終了する。この処理をＣ言語で表わすと次式のようになる。なお、val3は上述した線形補間後のレジスタ３１の値を示し、val4は上述した線形補間後のＧ成分のみが格納されたレジスタの値を示し、val5はＧ成分を元の位置に戻した後のレジスタ３１の値を示している。
【００４９】
val5=(val3&0xff00ff)|((val4&0x00ff00); …（７）
本実施の形態においては、カラーデータに対してマスクを使用した論理積および論理和を行なうことにより、色成分の分離および統合を行なったが、各色成分が８ビットの倍数の場合には直接色成分を取出したり、設定したりすることができるので、さらに処理を高速化することができる。また、色成分が３成分の場合について説明したが、４成分の場合であっても同様の処理を行なうことによって画像処理を高速に行なうことができる。
【００５０】
以上説明したように、本実施の形態における画像処理装置によれば、レジスタ３１に設定された画素のカラーデータのうちＧ成分のみを分離して他のレジスタへ移動した後に演算処理（２回の演算処理）を行ない、演算処理後のカラーデータのＧ成分を元の位置に戻すようにしたので、各色成分を全て分解してそれぞれの色成分に対して演算処理（３回の演算処理）を行なう必要がなくなり、カラー画像処理を高速に行なうことが可能となった。また、小数演算を行なえないＣＰＵであってもカラー画像処理を高速に行なえるため、画像処理装置全体のコストを低減することが可能となった。
【００５１】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１における画像処理装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の実施の形態１における画像処理装置によって処理されるカラーデータを説明するための図である。
【図３】 本発明の実施の形態１における画像処理装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図４】 本発明の実施の形態１における画像処理装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】 色成分の移動を示す図である。
【図６】 線形補間の手順を説明するための図である。
【図７】 本発明の実施の形態２における画像処理装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図８】 本発明の実施の形態２における画像処理装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】 色成分の分離を示す図である。
【符号の説明】
１ コンピュータ本体、２ グラフィックディスプレイ装置、３ ＦＤドライブ、４ ＦＤ、５ キーボード、６ マウス、７ ＣＤ−ＲＯＭ装置、８ ＣＤ−ＲＯＭ、９ ネットワーク通信装置、１０ ＣＰＵ、１１ ＲＯＭ、１２ ＲＡＭ、１３ ハードディスク、２１，３１ レジスタ、２２ 色成分移動部、２３，３３ 色成分演算部、２４，３４ カラーデータ復元部、３２ 色成分分離部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー画像を処理する画像処理技術に関し、特に、パックされたカラーデータを簡単な構成で高速に処理することが可能な画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムを記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置が広く普及しており、ほとんどの情報処理装置においてカラー画像を表示することが可能なＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイや液晶ディスプレイが搭載されている。
【０００３】
一般に、カラー画像は、ＲＧＢ（Red, Green, Blue）、ＣＭＹ（Cyan, Magenta, Yellow）、ＣＭＹＫ（Cyan, Magenta, Yellow, Black）、ＹＵＶ、ＨＳＩなどのように複数の色成分の集まりとして扱われる。画像データは、各色成分が所定のビット数単位でパックされ、パックされたデータの集まりとして表現される。このような画像データを処理する場合、先ず、パックされたカラーデータが色成分に分解され、分解された色成分のそれぞれに対して個別の演算が行なわれる。
【０００４】
また、近年、マルチメディア技術が盛んに研究されており、画像や音声などを高速に処理するために、単一の命令で複数のデータを演算することができるＭＭＸ（米インテル社が開発したマルチメディア拡張機能）などのＳＩＭＤ（Single Instruction/Multiple Data）命令を備えたＣＰＵ（Central Processing Unit）も開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の画像処理において、カラー画像の画素の補間処理等の色成分に依存しない処理を行なう場合であっても、カラーデータを各色成分に分解した後、それらの色成分に対して同様の演算を行なう必要があった。したがって、ソフトウェアで処理する場合にはＣＰＵの処理量が増大し、ハードウェアで処理する場合には演算回路が増加するという問題点があった。特に、パックされたカラーデータの各色成分が８ビットの倍数でない場合には、各色成分を抽出するためにシフト演算やマスク処理を行なう必要があり、処理が複雑になるという問題点があった。
【０００６】
また、安価なＣＰＵや古い世代のＣＰＵはＳＩＭＤ命令を備えていないので、カラー画像処理を高速に行なうことができないという問題点もあった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、第１の目的は、カラーデータを高速に演算処理することが可能な画像処理装置、画像処理方法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である。
【０００８】
第２の目的は、高度な命令を装備していない安価なＣＰＵであっても高速に演算処理が行なえる画像処理装置、画像処理方法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である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のある局面に従えば、３つの色成分がパックされたカラーデータを処理する画像処理装置であって、３つの色成分を格納するための格納手段と、格納手段に連続して格納される３つの色成分のうち中央の色成分のみを格納手段の上位ビットに移動するための色成分移動手段と、色成分移動手段によって移動された後のカラーデータに対して演算処理を行なうための色成分演算手段と、色成分演算手段によって演算処理された後のカラーデータのうち、色成分移動手段によって移動された色成分を元の位置に戻すためのカラーデータ復元手段とを含み、色成分移動手段は、各色成分の上位に演算処理に応じた桁あふれ領域を持つよう、３つの色成分のうち中央の色成分のみを所定のビット数上位に移動させることを特徴とする。
【００１０】
色成分移動手段は、各色成分の上位に演算処理に応じた桁あふれ領域を持つよう、３つの色成分のうち中央の色成分のみを所定のビット数上位に移動させるので、カラーデータを一括して演算処理することができ、演算処理を高速化することが可能となる。
【００１２】
好ましくは、色成分は、Ｒ、ＧおよびＢの３成分によって構成される。
色成分がＲＧＢによって構成されるので、ＲＧＢに対応している多くの情報処理装置に適用することが可能となる。
【００１３】
本発明の別の局面に従えば、３つの色成分がパックされたカラーデータを処理する画像処理装置であって、３つの色成分を格納するための第１の格納手段と、第１の格納手段に連続して格納される３つの色成分のうち、中央の色成分のみを第２の格納手段に格納して分離するための色成分分離手段と、色成分分離手段によって分離された後のカラーデータに対して演算処理を行なうための色成分演算手段と、色成分演算手段によって演算処理された後のカラーデータのうち、色成分分離手段によって分離された色成分を元の位置に戻すためのカラーデータ復元手段とを含む。
【００１４】
色成分分離手段は、３つの色成分のうち、中央の色成分のみを第２の格納手段に格納して分離するので、分離された後のカラーデータを一括して演算処理することができ、演算処理を高速化することが可能となる。
【００１５】
好ましくは、色成分は、Ｒ、ＧおよびＢの３成分によって構成される。
色成分がＲＧＢによって構成されるので、ＲＧＢに対応している多くの情報処理装置に適用することが可能となる。
【００１８】
さらに好ましくは、色成分演算手段は、各色成分の最小ビット数をｎビットとすると、補間の精度がｎ／２ビット以下となるように線形補間を行なう。
【００１９】
したがって、桁あふれによって色成分に他の色成分が上書きされることを防止できる。
【００２０】
本発明のさらに別の局面に従えば、３つの色成分がパックされたカラーデータを処理する画像処理方法であって、格納手段に連続して格納される３つの色成分のうち中央の色成分のみを格納手段の上位ビットに移動するステップと、移動された後のカラーデータに対して演算処理を行なうステップと、演算処理された後のカラーデータのうち、移動された色成分を元の位置に戻すステップとを含み、移動するステップは、各色成分の上位に演算処理に応じた桁あふれ領域を持つよう、３つの色成分のうち中央の色成分のみを所定のビット数上位に移動させるステップを含む。
【００２１】
各色成分の上位に演算処理に応じた桁あふれ領域を持つよう、３つの色成分のうち中央の色成分のみを所定のビット数上位に移動させるので、カラーデータを一括して演算処理することができ、演算処理を高速化することが可能となる。
【００２２】
本発明のさらに別の局面に従えば、３つの色成分がパックされたカラーデータを処理する画像処理方法であって、第１の格納手段に連続して格納される３つの色成分のうち、中央の色成分のみを第２の格納手段に格納して分離するステップと、分離された後のカラーデータに対して演算処理を行なうステップと、演算処理された後のカラーデータのうち、分離された色成分を元の位置に戻すステップとを含む。
【００２３】
３つの色成分のうち、中央の色成分のみを第２の格納手段に格納して分離するので、分離された後のカラーデータを一括して演算処理することができ、演算処理を高速化することが可能となる。
【００２４】
本発明のさらに別の局面に従えば、複数の色成分がパックされたカラーデータを処理する画像処理方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読取可能な記録媒体であって、画像処理方法は、格納手段に連続して格納される３つの色成分のうち中央の色成分のみを格納手段の上位ビットに移動するステップと、移動された後のカラーデータに対して演算処理を行なうステップと、演算処理された後のカラーデータのうち、移動された色成分を元の位置に戻すステップとを含み、移動するステップは、各色成分の上位に演算処理に応じた桁あふれ領域を持つよう、３つの色成分のうち中央の色成分のみを所定のビット数上位に移動させるステップを含む。
【００２５】
各色成分の上位に演算処理に応じた桁あふれ領域を持つよう、３つの色成分のうち中央の色成分のみを所定のビット数上位に移動させるので、カラーデータを一括して演算処理することができ、演算処理を高速化することが可能となる。
【００２６】
本発明のさらに別の局面に従えば、複数の色成分がパックされたカラーデータを処理する画像処理方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読取可能な記録媒体であって、画像処理方法は、第１の格納手段に連続して格納される３つの色成分のうち、中央の色成分のみを第２の格納手段に格納して分離するステップと、分離された後のカラーデータに対して演算処理を行なうステップと、演算処理された後のカラーデータのうち、分離された色成分を元の位置に戻すステップとを含む。
【００２７】
３つの色成分のうち、中央の色成分のみを第２の格納手段に格納して分離するので、分離された後のカラーデータを一括して演算処理することができ、演算処理を高速化することが可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における画像処理装置の概略構成を示すブロック図である。この画像処理装置は、コンピュータ本体１、グラフィックディスプレイ装置２、ＦＤ（Floppy Disk）４が装着されるＦＤドライブ３、キーボード５、マウス６、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）８が装着されるＣＤ−ＲＯＭ装置７、およびネットワーク通信装置９を含む。画像処理プログラムは、ＦＤ４またはＣＤ−ＲＯＭ８等の記憶媒体によって供給される。画像処理プログラムはコンピュータ本体１によって実行され、カラーデータに対する処理が行われる。また、画像処理プログラムは他のコンピュータより通信回線を経由し、コンピュータ本体１に供給されてもよい。
【００２９】
また、コンピュータ本体１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０、ＲＯＭ（Read Only Memory)１１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２およびハードディスク１３を含む。ＣＰＵ１０は、グラフィックディスプレイ装置２、磁気テープ装置３、キーボード５、マウス６、ＣＤ−ＲＯＭ装置７、ネットワーク通信装置９、ＲＯＭ１１、ＲＡＭ１２またはハードディスク１３との間でデータを入出力しながら処理を行なう。ＦＤ４またはＣＤ−ＲＯＭ８に記録された画像処理プログラムは、ＣＰＵ１０によりＦＤドライブ３またはＣＤ−ＲＯＭ装置７を介して一旦ハードディスク１３に格納される。ＣＰＵ１０は、ハードディスク１３から適宜画像処理プログラムをＲＡＭ１２にロードして実行することによって、ＲＡＭ１２に記憶されたカラーデータに対する処理を実行する。
【００３０】
図２は、画像処理装置によって処理されるカラーデータを説明するための図である。カラーデータは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）で構成され、各画素のカラーデータが順にＲＡＭ１２に記憶されている。図２に示すように、太線で囲った（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の組が１画素に相当している。本実施の形態においては、１画素の色成分のビット数を１６ビットとして説明するが、２４ビット、３２ビット等の場合にも本発明を適用できることは言うまでもない。
【００３１】
また、本実施の形態において、ＲＡＭ１２に記憶される（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、図２に示す並びとして説明するが、ＣＰＵのエンディアンが異なる場合にはこの並びが逆になったりする。しかし、この場合においても本発明を適用することが可能である。
【００３２】
図３は、本実施の形態における画像処理装置の機能的構成を示すブロック図である。この画像処理装置は、カラーデータが格納されるレジスタ２１と、レジスタ２１に格納されたカラーデータのＧ成分を上位ビットへ移動する色成分移動部２２と、色成分移動部２２によってＧ成分が移動された後のカラーデータを用いて演算処理を行なう色成分演算部２３と、色成分演算部２３によって演算された後のカラーデータのＧ成分を元の位置に戻すカラーデータ復元部２４とを含む。
【００３３】
図４は、本実施の形態における画像処理装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。本実施の形態における画像処理装置の処理を、色成分の移動を示す図５および線形補間の手順を示す図６を適宜参照しながら説明する。まず、レジスタ２１に演算対象のカラーデータが設定される（Ｓ１）。このレジスタ２１は３２ビットの長さを有するレジスタであり、図５（ａ）に示すように１６ビット長でパックされたカラーデータがレジスタ２１の下位１６ビットに設定される。各色成分Ｒ，ＧおよびＢはそれぞれ、５ビット、６ビットおよび５ビットで表わされている。
【００３４】
次に、色成分移動部２２は、レジスタ２１に設定されたカラーデータのうち、Ｇ成分のみを上位ビットへ移動する（Ｓ２）。本実施の形態においては、図５（ｂ）に示すように、Ｇ成分のみを１６ビットだけ上位に移動する。この処理をＣ言語で表わすと次式のようになる。なお、val1はパックされたカラーデータが設定されたレジスタ２１の値を示し、val2はＧ成分が上位ビットへ移動された後のレジスタ２１の値を示している。また、“＆”は論理積、“｜”は論理和、“＜＜”は左方向へのシフト処理を示している。
【００３５】
val2=(val1&0xf81f)|((val1&0x07e0)<<16); …（１）
次に、色成分演算部２３は、Ｇ成分が移動された後のレジスタ２１の値を用いて演算処理を行なう（Ｓ３）。本実施の形態においては、演算処理の一例として線形補間について説明する。線形補間は一般的手法として知られており、周囲の格子点との内分比を求めることによって非格子点の濃度を求める手法である。図６に示すように、ｐ（ｘ，ｙ）と周囲の４つの格子点ｐ０（ｕ，ｖ）、ｐ１（ｕ＋１，ｖ）、ｐ２（ｕ，ｖ＋１）およびｐ３（ｕ＋１，ｖ＋１）との間の距離を用いて、非格子点ｐ（ｘ，ｙ）の濃度を求めることができる。非格子点の濃度ｐは、次式のようになる。なお、ａおよびｂはそれぞれ、ｘおよびｙの小数部分を示している。ｐ０〜ｐ３は、各格子点の濃度（色成分）を示している。
【００３６】
p=(1-a)*(1-b)*p0+a*(1-b)*p1+(1-a)*b*p2+a*b*p3； …（２）
式（２）の演算を実行するためには小数演算を行なう必要があり、整数演算しか行なえない安価なＣＰＵは、小数演算をソフトウェアでエミュレートする必要があるため、高速に演算を行なうことができない。これらのＣＰＵが小数演算を行なう場合、予め各画素の座標値を２m倍しておき、演算後に２nで割ることによって、小数演算を整数演算のみで行なうことが可能である。
【００３７】
本実施の形態においては、色成分の最小ビット数が5ビットであるため、座標値の精度を2ビットに設定すると、線形補間を行なうためには座標値を２2倍して演算した後、２4で割れば良い。したがって、式（２）は次式のように変形することができる。なお、ａ４およびｂ４はそれぞれ、ｘおよびｙの小数部分を２2倍した後、整数に丸めた値である。
【００３８】
p=((4-a4)*(4-b4)*p0+a4*(4-b4)*p1+(4-a4)*b4*p2+a4*b4*p3)/16； …（３）
このとき、ｐ０〜ｐ３の係数の総和はそれぞれ常に２4であるため、濃度ｐを求める演算において、途中の値が画素の色成分がとり得る値の最大値よりも５ビット以上桁が大きくなることはない。したがって、図５（ｂ）に示す各色成分の配置のまま、各色成分に対する演算を一括して行なうことができ、各色成分が互いの値に上書きされてしまうことはない。
【００３９】
最後に、カラーデータ復元部２４は、図５（ｃ）に示すように演算後のＧ成分を元の位置に戻し（Ｓ４）、処理を終了する。この処理をＣ言語で表わすと次式のようになる。なお、val3は上述した線形補間後のレジスタ２１の値を示し、val4はＧ成分を元の位置に戻した後のレジスタ２１の値を示している。また、“＞＞”は右方向へのシフト処理を示している。
【００４０】
Val4=(val3&0xf81f)|((val3>>16)&0x07e0); …（４）
本実施の形態においては、色成分が３成分の場合について説明したが、４成分の場合であっても同様の処理を行なうことによって画像処理を高速に行なうことができる。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態における画像処理装置によれば、レジスタ２１に設定された画素のカラーデータのうちＧ成分のみを上位ビットへ移動した後に演算処理を行ない、演算処理後のカラーデータのＧ成分を元の位置に戻すようにしたので、各色成分を分解してそれぞれの色成分に対して演算処理を行なう必要がなくなり、カラー画像処理を高速に行なうことが可能となった。また、小数演算を行なえないＣＰＵであってもカラー画像処理を高速に行なえるため、画像処理装置全体のコストを低減することが可能となった。また、演算途中で桁あふれが発生して各色成分が互いの値に上書きされてしまうことを防止でき、正しく演算処理を行なうことが可能となった。
【００４２】
（実施の形態２）
カラーデータが２４ビット長でパックされ、Ｒ、ＧおよびＢがそれぞれ８ビットで表わされている場合には、６４ビットのレジスタを使用すれば実施の形態１において説明した方法によって画像処理が可能である。しかし、レジスタ長が３２ビットに制限されている場合には、実施の形態１の方法を用いることが困難である。本発明の実施の形態２における画像処理装置は、このような場合に適用される画像処理装置である。
【００４３】
本発明の実施の形態２における画像処理装置の概略構成は、図１に示す実施の形態１における画像処理装置の概略構成と同じであるので、詳細な説明は繰返さない。また、画像処理装置によって処理されるカラーデータの構成も、図２に示す実施の形態１における構成と同じであるので、詳細な説明は繰返さない。
【００４４】
図７は、本実施の形態における画像処理装置の機能的構成を示すブロック図である。この画像処理装置は、カラーデータが格納される３２ビットのレジスタ３１と、レジスタ３１に格納されたカラーデータのＧ成分を図示しない他の３２ビットのレジスタへ移動する色成分分離部３２と、色成分分離部３２によって色成分が分離された後のカラーデータを用いて演算処理を行なう色成分演算部３３と、色成分演算部３３によって演算された後のカラーデータのＧ成分を元の位置に戻すカラーデータ復元部３４とを含む。
【００４５】
図８は、本実施の形態における画像処理装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。本実施の形態における画像処理装置の処理を、色成分の分離を示す図９を適宜参照しながら説明する。まず、レジスタ３１に演算対象のカラーデータが設定される（Ｓ１１）。このレジスタ３１は３２ビットの長さを有するレジスタであり、図９（ａ）に示すように２４ビット長でパックされたカラーデータがレジスタ２１の下位２４ビットに設定される。各色成分Ｒ、ＧおよびＢはそれぞれ、８ビットで表わされている。
【００４６】
次に、色成分分離部３２は、レジスタ３１に設定されたカラーデータのうち、Ｇ成分のみを図示しない他の３２ビットのレジスタへ移動する（Ｓ１２）。本実施の形態においては、図９（ｂ）および図９（ｃ）に示すように、Ｇ成分のみを分離して他のレジスタに移動する。この処理をＣ言語で表わすと次式のようになる。なお、val0はパックされたカラーデータが設定されたレジスタ３１の値を示し、val1はＧ成分が分離された後のレジスタ３１の値を示し、val2はＧ成分のみが格納されたレジスタの値を示している。
【００４７】
val1=val0&0xff00ff; …（５）
val2=val0&0x00ff00; …（６）
次に、色成分演算部３３は、Ｇ成分が分離された後のレジスタ３１の値およびG成分のみが格納されたレジスタの値を用いて演算処理を行なう（Ｓ１３）。本実施の形態においては、実施の形態１に同様に線形補間を行なう。
【００４８】
最後に、カラーデータ復元部３４は、図９（ｄ）に示すように演算後のＧ成分を元の位置に戻すことによって統合し（Ｓ１４）、処理を終了する。この処理をＣ言語で表わすと次式のようになる。なお、val3は上述した線形補間後のレジスタ３１の値を示し、val4は上述した線形補間後のＧ成分のみが格納されたレジスタの値を示し、val5はＧ成分を元の位置に戻した後のレジスタ３１の値を示している。
【００４９】
val5=(val3&0xff00ff)|((val4&0x00ff00); …（７）
本実施の形態においては、カラーデータに対してマスクを使用した論理積および論理和を行なうことにより、色成分の分離および統合を行なったが、各色成分が８ビットの倍数の場合には直接色成分を取出したり、設定したりすることができるので、さらに処理を高速化することができる。また、色成分が３成分の場合について説明したが、４成分の場合であっても同様の処理を行なうことによって画像処理を高速に行なうことができる。
【００５０】
以上説明したように、本実施の形態における画像処理装置によれば、レジスタ３１に設定された画素のカラーデータのうちＧ成分のみを分離して他のレジスタへ移動した後に演算処理（２回の演算処理）を行ない、演算処理後のカラーデータのＧ成分を元の位置に戻すようにしたので、各色成分を全て分解してそれぞれの色成分に対して演算処理（３回の演算処理）を行なう必要がなくなり、カラー画像処理を高速に行なうことが可能となった。また、小数演算を行なえないＣＰＵであってもカラー画像処理を高速に行なえるため、画像処理装置全体のコストを低減することが可能となった。
【００５１】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１における画像処理装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の実施の形態１における画像処理装置によって処理されるカラーデータを説明するための図である。
【図３】 本発明の実施の形態１における画像処理装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図４】 本発明の実施の形態１における画像処理装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】 色成分の移動を示す図である。
【図６】 線形補間の手順を説明するための図である。
【図７】 本発明の実施の形態２における画像処理装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図８】 本発明の実施の形態２における画像処理装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】 色成分の分離を示す図である。
【符号の説明】
１ コンピュータ本体、２ グラフィックディスプレイ装置、３ ＦＤドライブ、４ ＦＤ、５ キーボード、６ マウス、７ ＣＤ−ＲＯＭ装置、８ ＣＤ−ＲＯＭ、９ ネットワーク通信装置、１０ ＣＰＵ、１１ ＲＯＭ、１２ ＲＡＭ、１３ ハードディスク、２１，３１ レジスタ、２２ 色成分移動部、２３，３３ 色成分演算部、２４，３４ カラーデータ復元部、３２ 色成分分離部。
Claims (9)
- ３つの色成分がパックされたカラーデータを処理する画像処理装置であって、
前記３つの色成分を格納するための格納手段と、
前記格納手段に連続して格納される前記３つの色成分のうち中央の色成分のみを前記格納手段の上位ビットに移動するための色成分移動手段と、
前記色成分移動手段によって移動された後のカラーデータに対して演算処理を行なうための色成分演算手段と、
前記色成分演算手段によって演算処理された後のカラーデータのうち、前記色成分移動手段によって移動された色成分を元の位置に戻すためのカラーデータ復元手段とを含み、
前記色成分移動手段は、各色成分の上位に前記演算処理に応じた桁あふれ領域を持つよう、前記３つの色成分のうち中央の色成分のみを所定のビット数上位に移動させることを特徴とする、画像処理装置。 - 前記色成分は、Ｒ、ＧおよびＢの３成分によって構成される、請求項１記載の画像処理装置。
- ３つの色成分がパックされたカラーデータを処理する画像処理装置であって、
前記３つの色成分を格納するための第１の格納手段と、
前記第１の格納手段に連続して格納される前記３つの色成分のうち、中央の色成分のみを第２の格納手段に格納して分離するための色成分分離手段と、
前記色成分分離手段によって分離された後のカラーデータに対して演算処理を行なうための色成分演算手段と、
前記色成分演算手段によって演算処理された後のカラーデータのうち、前記色成分分離手段によって分離された色成分を元の位置に戻すためのカラーデータ復元手段とを含む、画像処理装置。 - 前記色成分は、Ｒ、ＧおよびＢの３成分によって構成される、請求項３記載の画像処理装置。
- 前記色成分演算手段は、各色成分の最小ビット数をｎビットとすると 、補間の精度がｎ／２ビット以下となるように線形補間を行なう、請求項１〜４のいずれかに記載の画像処理装置。
- ３つの色成分がパックされたカラーデータを処理する画像処理方法であって、
格納手段に連続して格納される前記３つの色成分のうち中央の色成分のみを前記格納手段の上位ビットに移動するステップと、
前記移動された後のカラーデータに対して演算処理を行なうステップと、
前記演算処理された後のカラーデータのうち、前記移動された色成分を元の位置に戻すステップとを含み、
前記移動するステップは、各色成分の上位に前記演算処理に応じた桁あふれ領域を持つよう、前記３つの色成分のうち中央の色成分のみを所定のビット数上位に移動させるステップを含む、画像処理方法。 - ３つの色成分がパックされたカラーデータを処理する画像処理方法であって、
第１の格納手段に連続して格納される前記３つの色成分のうち、中央の色成分のみを第２の格納手段に格納して分離するステップと、
前記分離された後のカラーデータに対して演算処理を行なうステップと、
前記演算処理された後のカラーデータのうち、前記分離された色成分を元の位置に戻すステップとを含む、画像処理方法。 - 複数の色成分がパックされたカラーデータを処理する画像処理方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読取可能な記録媒体であって、
前記画像処理方法は、格納手段に連続して格納される前記３つの色成分のうち中央の色成分のみを前記格納手段の上位ビットに移動するステップと、
前記移動された後のカラーデータに対して演算処理を行なうステップと、
前記演算処理された後のカラーデータのうち、前記移動された色成分を元の位置に戻すステップとを含み、
前記移動するステップは、各色成分の上位に前記演算処理に応じた桁あふれ領域を持つよう、前記３つの色成分のうち中央の色成分のみを所定のビット数上位に移動させるステップを含む、コンピュータで読取可能な記録媒体。 - 複数の色成分がパックされたカラーデータを処理する画像処理方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読取可能な記録媒体であって、
前記画像処理方法は、第１の格納手段に連続して格納される前記３つの色成分のうち、中央の色成分のみを第２の格納手段に格納して分離するステップと、
前記分離された後のカラーデータに対して演算処理を行なうステップと、
前記演算処理された後のカラーデータのうち、前記分離された色成分を元の位置に戻すステップとを含む、コンピュータで読取可能な記録媒体。
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