JP3911447B2 - 高階調度モノクロ表示システムおよび表示プログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高階調度モノクロ表示システムに係り、特に、多ビットで構成されるモノクロデータの表示を可能にして、医療分野等で要求される高階調度のモニタ画像の表示を可能にする高階調度モノクロ表示システムおよび表示プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、モノクロ画像（画像ソース）を高階調度で表示する必要性を有する分野が存在する。例えば、医療分野等、画像ソースとして電子顕微鏡写真を保持する分野では、この画像ソースは、原理的にカラー画像ではなく、かつ電子顕微鏡の高度な階調分解能に対応した高度な階調解像度で表示すべきことが要求される。また、近年、ビデオカードや液晶表示装置の性能が益々向上し、かつコストも安くなったことを背景として、高階調度のモニタ画像を写真印刷の代用として使用すべきことが要求されるようになった。
【０００３】
前記用途のために高階調度の表示装置が次々と開発されており、それらは一般的なカラー表現を使用したモノクロの階調表現での階調度（たとえば８ビット）を超えて、より高い階調度を示すようになってきている。その高い階調度を活用するために充分なモノクロデータを、表現により多いビット数を必要とすることから、ここでは多ビットモノクロデータと呼び、多ビットモノクロデータを高い階調度で表示することを可能とするシステムを高階調度モノクロ表示システムと呼ぶこととする。
【０００４】
図５は、従来の高階調度モノクロ表示システムを示す構成例の図である。図５に示す従来の高階調度モノクロ表示システム（多ビットモノクロ表示システム）は、主たる構成要素として、出力装置８と、表示装置８０とを具備する。
【０００５】
出力装置８は、一般的なカラー画像データを出力するアプリケーション８１と、多ビットモノクロ画像データを出力する特別アプリケーション８２と、後述のビデオカード８６を駆動して多ビットモノクロ画像データの書き込み／読み出しを行う特製ドライバ８３と、上記カラー画像データを多ビットモノクロ画像データに変換する変換部８５と、特別アプリケーション８２と特製ドライバ８３との間のインタフェースを担うＡＰＩ（アプリケーション・プログラム・インタフェース）８４と、多ビットモノクロ画像データが書き込まれるビデオカード８６（記憶媒体）と、ビデオカード８６から読み出した多ビットモノクロ画像データを表示デバイス８０に伝送するインタフェース８１０とを具備している。変換部８５は、特製ドライバ８３に内蔵されることもあれば、または別個のハードウェアとして構成されることもある。
【０００６】
以下、図５に示す従来の高階調度モノクロ表示システムの機能を主たる構成要素毎に説明する。アプリケーション８１は、一般的なカラー画像データを用意して、その書き込み要求を出すが、その前段に、さらに一般的なアプリケーションが存在していて、それとのインタフェースを担うだけの存在であることもある。
【０００７】
特別アプリケーション８２は、多ビット／１ピクセルで構成されたモノクロ画像データ（多ビットモノクロ画像データ）を用意して、その書き込み要求を出すが、その前段に、さらに一般的なモノクロ画像データを出力するアプリケーションが存在していて、それとのインタフェースを担うだけの存在であることもある。
【０００８】
特製ドライバ８３は、アプリケーション８１からの画像データ出力に対しては、これを変換部８５にて多ビットモノクロデータへ変換した後に、ビデオカード８６に書き込み、また、特別アプリケーション８２からの画像データ出力に対しては、これをＡＰＩ（アプリケーションインタフェース）８４を介して受け取り、そのままビデオカード８６に書き込む。
【０００９】
より具体的には、特製ドライバ８３は、ビデオカード８６への書き込みに際して、書き込むべきデータが、前述の、アプリケーション８１から受け取った一般的なカラー画像データである場合には、変換部８５を駆動して、このカラー画像データを多ビットモノクロ画像データに変換する。変換部８５は、前述のとおり、特製ドライバ８３に内蔵されることもあれば、または別個のハードウェアとして構成されることもある。特製ドライバ８３は、書き込むべきデータが、前述の、特別アプリケーション８２から引き渡された多ビットモノクロ画像データである場合には、ＡＰＩ８４を介して、このデータを受け取る。
【００１０】
ＡＰＩ８４は、すなわち一般的なＯＳ（オペレーティングシステム）では、多ビットモノクロ値に対応したインタフェースが設けられていないものがほとんどである（たとえば８ビットモノクロ値には対応していても、１０ビットには対応していない）ために、特別な経路（裏口）を構成するための手段として設けられているものである。
【００１１】
ビデオカード８６は、記憶媒体であり、特製ドライバ８３により、多ビットモノクロ画像データが書き込まれるが、ここでは、上記の各アプリケーションと表示デバイス８０との間に設けられた一種のバッファとしての機能を有する。
【００１２】
インタフェース８１０は、ビデオカード８６から読み出された多ビットモノクロデータを表示デバイス８０に伝送するための伝送手段を担っており、特製のインタフェースである場合もあれば、一般的なインタフェースを流用したものもある。
【００１３】
表示デバイス８０は、インタフェース８１０を介して、出力装置８から送出された多ビットモノクロ画像データを高階調度モノクロ表示する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の高階調度モノクロ表示システムにあっては、多ビットモノクロデータを扱える一般的なＯＳのＡＰＩが存在していなかったり、存在しても一般的でないために一般カラー画像向けシステム用ドライバには十分な実装がされていない（インタフェースはあるが正常に処理されない、充分なパフォーマンスが得られない）場合があるため、特別なインタフェース（すなわちＡＰＩ８４）や性能を持った特製ドライバ８３が必要となるが、その開発にはコストがかかり、さらにこのコストは昨今のコンピュータシステムの高機能化、複雑化に伴い徐々に上昇してしまうという問題点があった。
【００１５】
また、特製ドライバ８３とビデオカード８６との関係は緊密なもので、つまりビデオカード８６に違うハードウェアを使用するためには特製ドライバ８３も開発しなおさなければならない。しかし、昨今のビデオカードの性能向上をともなったモデルチェンジのペースが非常に速いために、このシステムを安定供給するためにはビデオカードを同時に開発するか、多様なビデオカードに対するドライバを次々と開発していく必要があり、いずれにせよ多大なコストがかかってしまうという問題点があった。
【００１６】
また、既に一般的なカラー画像出力システムを持っていた場合、それを多ビットモノクロ表示システムへと変更するためには多いときでビデオカード、ドライバ、インタフェース、表示装置をすべて変えなければならないので、その変更コストが非常に高いという問題点があった。
【００１７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、多ビットモノクロ画像データの情報量（ビット数）を落とさない高階調度表示が可能で、かつ、一般のＯＳ対応のビデオカード、ドライバ、インタフェースをそのまま使用することができる高階調度モノクロ表示システムおよび表示プログラムを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る高階調度モノクロ表示システムは、カラーの画像データまたはモノクロの画像データを表示装置にモノクロ表示する高階調度モノクロ表示システムにおいて、多ビットモノクロの画像データを、１ピクセル毎に擬似的なカラーの画像データに変換する変換手段と、前記カラーの画像データまたは前記擬似的なカラーの画像データを記憶媒体に記録する書き込み手段と、前記記憶媒体に記録された前記カラーの画像データまたは前記擬似的なカラーの画像データを伝送する伝送手段と、前記伝送された前記カラーの画像データまたは前記擬似的なカラーの画像データをモノクロの画像データに変換する逆変換手段と、前記逆変換手段により得られたモノクロの画像データをモノクロ画像表示する表示手段とを具備したことを特徴とし、これにより、高い階調解像度を持った表示装置の能力を引き出した高階調度表示が可能となる。また、一般のＯＳ対応のビデオカード、ドライバ、インタフェースをそのまま使用できるのでコストダウンが可能となる。
【００１９】
また、前記高階調度モノクロ表示システムにおいて、モノクロ画像データの１ピクセル当たりの情報量が、前記記憶媒体に記録されるカラー画像データや前記伝送手段で伝送されるカラー画像データの様式でモノクロデータを表現したときの情報量よりも大きいことを特徴とし、これにより、表示装置の高い階調解像度を活かした高階調度表示することが可能な高階調度モノクロ表示システムを実現している。
【００２０】
また、前記高階調度モノクロ表示システムにおいて、前記変換手段が、前記モノクロの画像データの階調レベル値と前記擬似的なカラーの画像データのデータ値とを１対１対応させて成る変換テーブルを具備していることを特徴とし、これにより、内部的な変換処理を実時間で済ませることができる高階調度モノクロ表示システムを実現している。
【００２１】
また、前記高階調度モノクロ表示システムにおいて、前記記憶媒体が、ビデオカードであることを特徴とし、これにより、バッファとしても機能する中間的な記憶媒体の取り扱いを簡単化し、かつコストの安い高階調度モノクロ表示システムを実現している。
【００２２】
また、前記高階調度モノクロ表示システムにおいて、前記伝送手段が、デジタル信号による伝送であることを特徴とし、これにより、外部ノイズの影響を受けにくくなり、さらに、前記逆変換手段によってより正確な値に逆変換される、高精度な高階調度モノクロ表示システムを実現している。
【００２３】
また、前記高階調度モノクロ表示システムにおいて、前記表示装置が、液晶表示装置であることを特徴とし、これにより、安価で、設置スペースが少なくて済む高階調度モノクロ表示システムを実現している。
【００２４】
また、前記高階調度モノクロ表示システムにおいて、前記記憶媒体に記録された前記カラーの画像データと前記擬似的なカラーの画像データが、一つのピクセルがＲＧＢの三要素で表される構成であることを特徴とし、これにより一般のＯＳ対応のビデオカード、ドライバ、インタフェースをそのまま使用することができるため、コストダウンが可能な高階調度モノクロ表示システムを実現している。
【００２５】
また、前記高階調度モノクロ表示システムにおいて、前記逆変換手段は、一般的な光の三原色であるＲＧＢの三要素から明るさへ変換することを特徴とし、これにより多ビットモノクロ画像への対応と同時にカラー画像についても自然に表示できる高階調度モノクロ表示システムを実現している。
【００２６】
また、前記高階調度モノクロ表示システムは、前記逆変換手段と、前記表示手段とを、１つの装置内に収納する構成としたことを特徴とし、これにより、取り扱いの簡単な高階調度モノクロ表示システムを実現している。
【００２７】
さらに、前記逆変換手段と、前記表示手段とを、それぞれ別個の装置として構成したことを特徴とし、これにより、従来のシステムで使われていた表示装置を本発明の一部として使用することが可能になる高階調度モノクロ表示システムを実現している。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の高階調度モノクロ表示システムの各実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、それぞれの実施形態の説明では、本発明に係る高階調度モノクロ表示システムについて詳述するが、本発明に係る高階調度モノクロ表示システムの変換プログラム（記録媒体）については、高階調度モノクロ表示システムに含まれる各構成要素として実現するためのプログラムであることから、当該プログラムに関する説明は以下の説明に含まれる。
【００２９】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明に係る第１の実施形態の高階調度モノクロ表示システムを示す構成図である。同図において、本実施形態の高階調度モノクロ表示システムは、特許請求の範囲の９に該当し、出力装置１と、表示装置２とを具備する。
【００３０】
出力装置１は、一般的なカラー画像データを出力するアプリケーション１１と、多ビットモノクロ画像データを出力する特別アプリケーション１２と、特別アプリケーション１２から出力される上記の多ビットモノクロ画像データを擬似的にカラー画像データに変換する変換部１３（変換手段）と、後述のビデオカード１５を駆動してカラー画像データの書き込み／読み出しを行うドライバ１４（書き込み手段／読み取り手段）と、カラー画像データが書き込まれるビデオカード１５（記憶媒体）とを具備している。
【００３１】
表示装置２は、インタフェース１０を介して伝送されたカラー画像データを多ビットモノクロ画像データに変換する逆変換部２２（逆変換手段）と、モノクロ画像の表示デバイス２３とを具備する。
【００３２】
以下、本実施形態に係る実施形態の高階調度モノクロ表示システムの機能を主たる構成要素毎に説明する。アプリケーション１１は、一般的なカラー画像データを用意して、その書き込み要求を出すが、その前段に、さらに一般的なアプリケーションが存在していて、それとのインタフェースを担うだけの存在であってもよいものとする。
【００３３】
特別アプリケーション１２は、多ビット／１ピクセルで構成されたモノクロ画像データ（多ビットモノクロ画像データ）を用意して、その書き込み要求を出すが、その前段に、さらに一般的なモノクロ画像データを出力するアプリケーションが存在していて、それとのインタフェースを担うだけの存在であってもよいものとする。
【００３４】
変換部１３は、特別アプリケーション１２から出力される上記の多ビットモノクロ画像データを１ピクセルにつき光の３原色であるＲＧＢの三要素の値で構成されたカラー画像データ（ＲＧＢカラー画像データと呼ぶ）に変換する。この変換により形成される上記のＲＧＢカラー画像データは、後段の処理により、モノクロ画像データに逆変換された際のモノクロ画像データの階調レベルを稼ぐためだけの擬似的なものであり、本来のカラー画像としての意味は有さなくてもよいものとする（この変換処理は後述の図３で説明する）。
【００３５】
ドライバ１４は、ＲＧＢカラー画像データの書き込み／読み出しが可能な一般のＯＳ対応であるものとする。これにより、アプリケーション１１からの出力、もしくは特別アプリケーション１２からの多ビットモノクロ画像データを擬似的なＲＧＢカラー画像データに変換する変換部１３からの出力のいずれをも、そのままビデオカード８６に書き込むことを可能にしている。
【００３６】
ビデオカード１５は、一般のＯＳ対応の記憶媒体であり、ＲＧＢカラー画像データを保存できるものとし、ドライバ１４の駆動により、ＲＧＢカラー画像データが書き込まれる。このビデオカード１５は、ここでは、上記の各アプリケーションと表示装置２との間に設けられた一種のバッファとして機能する。
【００３７】
ビデオカード１５から読み出されたＲＧＢカラー画像データは、インタフェース１０を介して表示装置２に伝送されるが、この送出されるデータは、一般のＯＳ対応のＲＧＢカラー画像データであるため、インタフェース１０は、一般的なＯＳ対応のインタフェースを使用することが可能である。
【００３８】
次に、表示装置２において、逆変換部２２は、出力装置１からインタフェース１０を介して伝送された一般のＯＳ対応のＲＧＢカラー画像データを受け取る。
【００３９】
この逆変換部２２が受け取るデータは、アプリケーション１１から送出されたカラー画像データまたは変換部１３によって送出された擬似的なカラー画像のいずれか１つであるが、両者ともＲＧＢカラー画像データであり、逆変換部２２は区別をしないし、区別することもできない。
【００４０】
逆変換部２２は、受け取ったＲＧＢカラー画像データを多ビットモノクロ画像データに変換するが、後述の理由によって変換部１３で変換される前と比べてその情報量はほとんど落ちることがない。また、アプリケーション１１から創出されたカラー画像も自然に見えるようにモノクロ画像データに変換される。
【００４１】
表示デバイス２３は、逆変換部２２から出力される多ビットモノクロ画像データを高階調度モノクロ表示する。
【００４２】
前記のように逆変換部２２は、受け取ったＲＧＢカラー画像データを多ビットモノクロ画像データに変換するが、一般的にカラーのデータをモノクロのデータに変換する際には、人間の目に各色がどのような「明るさ」に見えるかという性質を利用した式によって変換するのが良いとされている。
【００４３】
カラー画像データの表現として一般的なＲＧＢの各要素で光の３原色に関しては、赤、緑、青の光がすべて同じ強さのとき、明るく感じる順番は緑、赤、青の順であることが知られている。
【００４４】
経験的に得られた値を元に標準となっている変換式（１）、（２）を例示する。いずれも緑成分に掛かる係数が一番大きく、次に赤、青の順になっている。
【００４５】
Ｙ＝０．５８７×Ｇ＋０．１４４×Ｂ＋０．２９９×Ｒ …（１）
Ｙ＝０．７１５２×Ｇ＋０．０７２２×Ｂ＋０．２１２６×Ｒ …（２）
【００４６】
この変換式で、各色の精度は８ビットだとすると２５６分の１であるが、最小の係数が１よりずっと小さいために変換後のモノクロ値の精度はより細かくなる。さらに各色の係数同士が倍数ではないために、組み合わせによってさらに細かくなる。たとえば、ＲＧＢ各原色の精度が８ビットであったとしても前記変換後のモノクロ値の精度は８ビットを超えるということである。
【００４７】
実際にこの逆変換部２２で利用される変換式は前記標準のものそのものでもかまわないし、係数のだいたいの大小関係が間違っていない限り、多少係数をかえた変換式を用いても問題はない。
【００４８】
図３は、本実施形態の高階調度モノクロ表示システムの変換部において、多ビットモノクロ画像データを擬似的なＲＧＢカラー画像データに変換する変換部が検索する変換テーブルを作成するための方法を示すフローチャートである。
【００４９】
変換部１３は、前述の多ビットモノクロ画像データを、逆変換部２２で結果的に望みのモノクロ値に計算されるように、擬似的なＲＧＢカラー画像データに変換する。変換部１３は、多ビットモノクロ画像データを擬似的なＲＧＢカラー画像データに変換するに際して、変換テーブル（すなわちルックアップテーブル）を検索する。図３に示すフローチャートは、この変換テーブルを予め作成するための方法を示す。以下、このフローチャートでなされる処理の考え方を説明する。
【００５０】
多ビットモノクロ画像データの１ピクセル分の階調レベル（図３では、これをＹ値としている）と、ＲＧＢカラー画像データの１ピクセル分のデータ値とは、デジタルデータとして離散値で考えると、大部分の範囲で１対ｎ（ｎ＞１）対応している。したがって、このＲＧＢカラー画像データの１ピクセル分のデータ値を、多ビットモノクロ画像データの１ピクセル分の階調レベルから、数式を使用して直接的に計算することは困難である。
【００５１】
そこで、システムとしてとりうる全てのＲＧＢカラー画像データのデータ値（１ピクセル分）に対応する多ビットモノクロ画像データの階調レベル（１ピクセル分）を、予め計算しておき、この対応関係を示すデータのエントリを、多ビットモノクロ画像データの階調レベル（１ピクセル分）の大きさの順に分類して成る一覧表を作成し、この一覧表から、システムとしてとりうる多ビットモノクロ画像データの階調レベル（１ピクセル分）もしくはその近傍の階調レベル（１ピクセル分）の各々につき、１つのＲＧＢカラー画像データのデータ値（１ピクセル分）を抜き出した１対１対応のテーブルを作成する。このテーブルが、すなわち求める変換テーブルとなる。
【００５２】
図４は、本実施形態の高階調度モノクロ表示システムの変換例を示す説明図である。変換部１３の変換ユニット１３２は、変換テーブル１３１を検索して、多ビットモノクロ画像データ４０１を、ＲＧＢカラー画像データに、１ピクセルづつ変換する。
【００５３】
この実施形態によれば、元の多ビットモノクロ画像データの情報量が減じられることがないので、高階調度表示が可能となる効果がある。また、一般のＯＳ対応のビデオカード、ドライバ、インタフェースをそのまま使用できるので、コストダウンが可能となる効果がある。
【００５４】
〔第２の実施形態〕
図２は、本発明に係る第２の実施形態の高階調度モノクロ表示システムを示す構成図である。同図において、本実施形態の高階調度モノクロ表示システムは、特許請求の範囲の１０に該当し、実施形態１と同じ出力装置１と、アダプタ３と、表示装置４とを具備する。出力装置１については、実施形態１と同じであるので、説明を省略する。
【００５５】
アダプタ３と表示装置４とは、実施形態１における表示装置２から逆変換部２２が物理的に分離されて構成されたものである。すなわち、逆変換部３２は、実施形態１における表示装置２の逆変換部２２と同じである。
【００５６】
インタフェース３０は、図５のインタフェース８１０と同じものであって現状のモノクロ画像システムで使用されているものと互換性があるようにしたインタフェースである。
【００５７】
この実施形態によれば、多ビットモノクロ画像データの情報量を落とさずに高階調度表示が可能となる効果がある。また、現状のモノクロ画像システムで使用されている表示装置がある場合にも、実施形態１と同じように一般のＯＳ対応のビデオカード、ドライバ、インタフェースをそのまま使用できるのでコストを抑制することができるという効果がある。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、カラーの画像データまたはモノクロの画像データを表示装置にモノクロ表示する高階調度モノクロ表示システムにおいて、前記モノクロの画像データを、１ピクセル毎に擬似的なカラーの画像データに変換する変換手段と、前記カラーの画像データまたは前記擬似的なカラーの画像データを記憶媒体に記録する書き込み手段と、前記記憶媒体に記録された前記カラーの画像データまたは前記擬似的なカラーの画像データを伝送する伝送手段と、前記伝送された前記カラーの画像データまたは前記擬似的なカラーの画像データをモノクロの画像データに変換する逆変換手段と、前記逆変換手段により得られたモノクロの画像データをモノクロ画像表示する表示手段とを具備したので、多ビットモノクロ画像データの高階調度表示が可能な高階調度モノクロ表示システムを低コストで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の高階調度モノクロ表示システムを示す構成図である。
【図２】本発明に係る第２の実施形態の高階調度モノクロ表示システムを示す構成図である。
【図３】本実施形態の高階調度モノクロ表示システムの変換部において、多ビットモノクロ画像データを擬似的なＲＧＢカラー画像データに変換する変換部が検索する変換テーブルを作成するための方法を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態の高階調度モノクロ表示システムの変換例を示す説明図である。
【図５】従来の高階調度モノクロ表示システムを示す構成図である。
【符号の説明】
１，８ 出力装置
２，４，８０ 表示装置
３ アダプタ
１０，２０，８１０ インタフェース
１１，８１ アプリケーション
１２，８２ 特別アプリケーション
１３，８５ 変換部
１４ ドライバ
１５，８６ ビデオカード
２２，３２ 逆変換部
２３，４２，８０２ 表示デバイス
８３ 特製ドライバ
８４ ＡＰＩ １３１ 変換テーブル
１３２ 変換ユニット
４０１、４０２ 画像データ
【発明の属する技術分野】
本発明は高階調度モノクロ表示システムに係り、特に、多ビットで構成されるモノクロデータの表示を可能にして、医療分野等で要求される高階調度のモニタ画像の表示を可能にする高階調度モノクロ表示システムおよび表示プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、モノクロ画像（画像ソース）を高階調度で表示する必要性を有する分野が存在する。例えば、医療分野等、画像ソースとして電子顕微鏡写真を保持する分野では、この画像ソースは、原理的にカラー画像ではなく、かつ電子顕微鏡の高度な階調分解能に対応した高度な階調解像度で表示すべきことが要求される。また、近年、ビデオカードや液晶表示装置の性能が益々向上し、かつコストも安くなったことを背景として、高階調度のモニタ画像を写真印刷の代用として使用すべきことが要求されるようになった。
【０００３】
前記用途のために高階調度の表示装置が次々と開発されており、それらは一般的なカラー表現を使用したモノクロの階調表現での階調度（たとえば８ビット）を超えて、より高い階調度を示すようになってきている。その高い階調度を活用するために充分なモノクロデータを、表現により多いビット数を必要とすることから、ここでは多ビットモノクロデータと呼び、多ビットモノクロデータを高い階調度で表示することを可能とするシステムを高階調度モノクロ表示システムと呼ぶこととする。
【０００４】
図５は、従来の高階調度モノクロ表示システムを示す構成例の図である。図５に示す従来の高階調度モノクロ表示システム（多ビットモノクロ表示システム）は、主たる構成要素として、出力装置８と、表示装置８０とを具備する。
【０００５】
出力装置８は、一般的なカラー画像データを出力するアプリケーション８１と、多ビットモノクロ画像データを出力する特別アプリケーション８２と、後述のビデオカード８６を駆動して多ビットモノクロ画像データの書き込み／読み出しを行う特製ドライバ８３と、上記カラー画像データを多ビットモノクロ画像データに変換する変換部８５と、特別アプリケーション８２と特製ドライバ８３との間のインタフェースを担うＡＰＩ（アプリケーション・プログラム・インタフェース）８４と、多ビットモノクロ画像データが書き込まれるビデオカード８６（記憶媒体）と、ビデオカード８６から読み出した多ビットモノクロ画像データを表示デバイス８０に伝送するインタフェース８１０とを具備している。変換部８５は、特製ドライバ８３に内蔵されることもあれば、または別個のハードウェアとして構成されることもある。
【０００６】
以下、図５に示す従来の高階調度モノクロ表示システムの機能を主たる構成要素毎に説明する。アプリケーション８１は、一般的なカラー画像データを用意して、その書き込み要求を出すが、その前段に、さらに一般的なアプリケーションが存在していて、それとのインタフェースを担うだけの存在であることもある。
【０００７】
特別アプリケーション８２は、多ビット／１ピクセルで構成されたモノクロ画像データ（多ビットモノクロ画像データ）を用意して、その書き込み要求を出すが、その前段に、さらに一般的なモノクロ画像データを出力するアプリケーションが存在していて、それとのインタフェースを担うだけの存在であることもある。
【０００８】
特製ドライバ８３は、アプリケーション８１からの画像データ出力に対しては、これを変換部８５にて多ビットモノクロデータへ変換した後に、ビデオカード８６に書き込み、また、特別アプリケーション８２からの画像データ出力に対しては、これをＡＰＩ（アプリケーションインタフェース）８４を介して受け取り、そのままビデオカード８６に書き込む。
【０００９】
より具体的には、特製ドライバ８３は、ビデオカード８６への書き込みに際して、書き込むべきデータが、前述の、アプリケーション８１から受け取った一般的なカラー画像データである場合には、変換部８５を駆動して、このカラー画像データを多ビットモノクロ画像データに変換する。変換部８５は、前述のとおり、特製ドライバ８３に内蔵されることもあれば、または別個のハードウェアとして構成されることもある。特製ドライバ８３は、書き込むべきデータが、前述の、特別アプリケーション８２から引き渡された多ビットモノクロ画像データである場合には、ＡＰＩ８４を介して、このデータを受け取る。
【００１０】
ＡＰＩ８４は、すなわち一般的なＯＳ（オペレーティングシステム）では、多ビットモノクロ値に対応したインタフェースが設けられていないものがほとんどである（たとえば８ビットモノクロ値には対応していても、１０ビットには対応していない）ために、特別な経路（裏口）を構成するための手段として設けられているものである。
【００１１】
ビデオカード８６は、記憶媒体であり、特製ドライバ８３により、多ビットモノクロ画像データが書き込まれるが、ここでは、上記の各アプリケーションと表示デバイス８０との間に設けられた一種のバッファとしての機能を有する。
【００１２】
インタフェース８１０は、ビデオカード８６から読み出された多ビットモノクロデータを表示デバイス８０に伝送するための伝送手段を担っており、特製のインタフェースである場合もあれば、一般的なインタフェースを流用したものもある。
【００１３】
表示デバイス８０は、インタフェース８１０を介して、出力装置８から送出された多ビットモノクロ画像データを高階調度モノクロ表示する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の高階調度モノクロ表示システムにあっては、多ビットモノクロデータを扱える一般的なＯＳのＡＰＩが存在していなかったり、存在しても一般的でないために一般カラー画像向けシステム用ドライバには十分な実装がされていない（インタフェースはあるが正常に処理されない、充分なパフォーマンスが得られない）場合があるため、特別なインタフェース（すなわちＡＰＩ８４）や性能を持った特製ドライバ８３が必要となるが、その開発にはコストがかかり、さらにこのコストは昨今のコンピュータシステムの高機能化、複雑化に伴い徐々に上昇してしまうという問題点があった。
【００１５】
また、特製ドライバ８３とビデオカード８６との関係は緊密なもので、つまりビデオカード８６に違うハードウェアを使用するためには特製ドライバ８３も開発しなおさなければならない。しかし、昨今のビデオカードの性能向上をともなったモデルチェンジのペースが非常に速いために、このシステムを安定供給するためにはビデオカードを同時に開発するか、多様なビデオカードに対するドライバを次々と開発していく必要があり、いずれにせよ多大なコストがかかってしまうという問題点があった。
【００１６】
また、既に一般的なカラー画像出力システムを持っていた場合、それを多ビットモノクロ表示システムへと変更するためには多いときでビデオカード、ドライバ、インタフェース、表示装置をすべて変えなければならないので、その変更コストが非常に高いという問題点があった。
【００１７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、多ビットモノクロ画像データの情報量（ビット数）を落とさない高階調度表示が可能で、かつ、一般のＯＳ対応のビデオカード、ドライバ、インタフェースをそのまま使用することができる高階調度モノクロ表示システムおよび表示プログラムを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る高階調度モノクロ表示システムは、カラーの画像データまたはモノクロの画像データを表示装置にモノクロ表示する高階調度モノクロ表示システムにおいて、多ビットモノクロの画像データを、１ピクセル毎に擬似的なカラーの画像データに変換する変換手段と、前記カラーの画像データまたは前記擬似的なカラーの画像データを記憶媒体に記録する書き込み手段と、前記記憶媒体に記録された前記カラーの画像データまたは前記擬似的なカラーの画像データを伝送する伝送手段と、前記伝送された前記カラーの画像データまたは前記擬似的なカラーの画像データをモノクロの画像データに変換する逆変換手段と、前記逆変換手段により得られたモノクロの画像データをモノクロ画像表示する表示手段とを具備したことを特徴とし、これにより、高い階調解像度を持った表示装置の能力を引き出した高階調度表示が可能となる。また、一般のＯＳ対応のビデオカード、ドライバ、インタフェースをそのまま使用できるのでコストダウンが可能となる。
【００１９】
また、前記高階調度モノクロ表示システムにおいて、モノクロ画像データの１ピクセル当たりの情報量が、前記記憶媒体に記録されるカラー画像データや前記伝送手段で伝送されるカラー画像データの様式でモノクロデータを表現したときの情報量よりも大きいことを特徴とし、これにより、表示装置の高い階調解像度を活かした高階調度表示することが可能な高階調度モノクロ表示システムを実現している。
【００２０】
また、前記高階調度モノクロ表示システムにおいて、前記変換手段が、前記モノクロの画像データの階調レベル値と前記擬似的なカラーの画像データのデータ値とを１対１対応させて成る変換テーブルを具備していることを特徴とし、これにより、内部的な変換処理を実時間で済ませることができる高階調度モノクロ表示システムを実現している。
【００２１】
また、前記高階調度モノクロ表示システムにおいて、前記記憶媒体が、ビデオカードであることを特徴とし、これにより、バッファとしても機能する中間的な記憶媒体の取り扱いを簡単化し、かつコストの安い高階調度モノクロ表示システムを実現している。
【００２２】
また、前記高階調度モノクロ表示システムにおいて、前記伝送手段が、デジタル信号による伝送であることを特徴とし、これにより、外部ノイズの影響を受けにくくなり、さらに、前記逆変換手段によってより正確な値に逆変換される、高精度な高階調度モノクロ表示システムを実現している。
【００２３】
また、前記高階調度モノクロ表示システムにおいて、前記表示装置が、液晶表示装置であることを特徴とし、これにより、安価で、設置スペースが少なくて済む高階調度モノクロ表示システムを実現している。
【００２４】
また、前記高階調度モノクロ表示システムにおいて、前記記憶媒体に記録された前記カラーの画像データと前記擬似的なカラーの画像データが、一つのピクセルがＲＧＢの三要素で表される構成であることを特徴とし、これにより一般のＯＳ対応のビデオカード、ドライバ、インタフェースをそのまま使用することができるため、コストダウンが可能な高階調度モノクロ表示システムを実現している。
【００２５】
また、前記高階調度モノクロ表示システムにおいて、前記逆変換手段は、一般的な光の三原色であるＲＧＢの三要素から明るさへ変換することを特徴とし、これにより多ビットモノクロ画像への対応と同時にカラー画像についても自然に表示できる高階調度モノクロ表示システムを実現している。
【００２６】
また、前記高階調度モノクロ表示システムは、前記逆変換手段と、前記表示手段とを、１つの装置内に収納する構成としたことを特徴とし、これにより、取り扱いの簡単な高階調度モノクロ表示システムを実現している。
【００２７】
さらに、前記逆変換手段と、前記表示手段とを、それぞれ別個の装置として構成したことを特徴とし、これにより、従来のシステムで使われていた表示装置を本発明の一部として使用することが可能になる高階調度モノクロ表示システムを実現している。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の高階調度モノクロ表示システムの各実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、それぞれの実施形態の説明では、本発明に係る高階調度モノクロ表示システムについて詳述するが、本発明に係る高階調度モノクロ表示システムの変換プログラム（記録媒体）については、高階調度モノクロ表示システムに含まれる各構成要素として実現するためのプログラムであることから、当該プログラムに関する説明は以下の説明に含まれる。
【００２９】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明に係る第１の実施形態の高階調度モノクロ表示システムを示す構成図である。同図において、本実施形態の高階調度モノクロ表示システムは、特許請求の範囲の９に該当し、出力装置１と、表示装置２とを具備する。
【００３０】
出力装置１は、一般的なカラー画像データを出力するアプリケーション１１と、多ビットモノクロ画像データを出力する特別アプリケーション１２と、特別アプリケーション１２から出力される上記の多ビットモノクロ画像データを擬似的にカラー画像データに変換する変換部１３（変換手段）と、後述のビデオカード１５を駆動してカラー画像データの書き込み／読み出しを行うドライバ１４（書き込み手段／読み取り手段）と、カラー画像データが書き込まれるビデオカード１５（記憶媒体）とを具備している。
【００３１】
表示装置２は、インタフェース１０を介して伝送されたカラー画像データを多ビットモノクロ画像データに変換する逆変換部２２（逆変換手段）と、モノクロ画像の表示デバイス２３とを具備する。
【００３２】
以下、本実施形態に係る実施形態の高階調度モノクロ表示システムの機能を主たる構成要素毎に説明する。アプリケーション１１は、一般的なカラー画像データを用意して、その書き込み要求を出すが、その前段に、さらに一般的なアプリケーションが存在していて、それとのインタフェースを担うだけの存在であってもよいものとする。
【００３３】
特別アプリケーション１２は、多ビット／１ピクセルで構成されたモノクロ画像データ（多ビットモノクロ画像データ）を用意して、その書き込み要求を出すが、その前段に、さらに一般的なモノクロ画像データを出力するアプリケーションが存在していて、それとのインタフェースを担うだけの存在であってもよいものとする。
【００３４】
変換部１３は、特別アプリケーション１２から出力される上記の多ビットモノクロ画像データを１ピクセルにつき光の３原色であるＲＧＢの三要素の値で構成されたカラー画像データ（ＲＧＢカラー画像データと呼ぶ）に変換する。この変換により形成される上記のＲＧＢカラー画像データは、後段の処理により、モノクロ画像データに逆変換された際のモノクロ画像データの階調レベルを稼ぐためだけの擬似的なものであり、本来のカラー画像としての意味は有さなくてもよいものとする（この変換処理は後述の図３で説明する）。
【００３５】
ドライバ１４は、ＲＧＢカラー画像データの書き込み／読み出しが可能な一般のＯＳ対応であるものとする。これにより、アプリケーション１１からの出力、もしくは特別アプリケーション１２からの多ビットモノクロ画像データを擬似的なＲＧＢカラー画像データに変換する変換部１３からの出力のいずれをも、そのままビデオカード８６に書き込むことを可能にしている。
【００３６】
ビデオカード１５は、一般のＯＳ対応の記憶媒体であり、ＲＧＢカラー画像データを保存できるものとし、ドライバ１４の駆動により、ＲＧＢカラー画像データが書き込まれる。このビデオカード１５は、ここでは、上記の各アプリケーションと表示装置２との間に設けられた一種のバッファとして機能する。
【００３７】
ビデオカード１５から読み出されたＲＧＢカラー画像データは、インタフェース１０を介して表示装置２に伝送されるが、この送出されるデータは、一般のＯＳ対応のＲＧＢカラー画像データであるため、インタフェース１０は、一般的なＯＳ対応のインタフェースを使用することが可能である。
【００３８】
次に、表示装置２において、逆変換部２２は、出力装置１からインタフェース１０を介して伝送された一般のＯＳ対応のＲＧＢカラー画像データを受け取る。
【００３９】
この逆変換部２２が受け取るデータは、アプリケーション１１から送出されたカラー画像データまたは変換部１３によって送出された擬似的なカラー画像のいずれか１つであるが、両者ともＲＧＢカラー画像データであり、逆変換部２２は区別をしないし、区別することもできない。
【００４０】
逆変換部２２は、受け取ったＲＧＢカラー画像データを多ビットモノクロ画像データに変換するが、後述の理由によって変換部１３で変換される前と比べてその情報量はほとんど落ちることがない。また、アプリケーション１１から創出されたカラー画像も自然に見えるようにモノクロ画像データに変換される。
【００４１】
表示デバイス２３は、逆変換部２２から出力される多ビットモノクロ画像データを高階調度モノクロ表示する。
【００４２】
前記のように逆変換部２２は、受け取ったＲＧＢカラー画像データを多ビットモノクロ画像データに変換するが、一般的にカラーのデータをモノクロのデータに変換する際には、人間の目に各色がどのような「明るさ」に見えるかという性質を利用した式によって変換するのが良いとされている。
【００４３】
カラー画像データの表現として一般的なＲＧＢの各要素で光の３原色に関しては、赤、緑、青の光がすべて同じ強さのとき、明るく感じる順番は緑、赤、青の順であることが知られている。
【００４４】
経験的に得られた値を元に標準となっている変換式（１）、（２）を例示する。いずれも緑成分に掛かる係数が一番大きく、次に赤、青の順になっている。
【００４５】
Ｙ＝０．５８７×Ｇ＋０．１４４×Ｂ＋０．２９９×Ｒ …（１）
Ｙ＝０．７１５２×Ｇ＋０．０７２２×Ｂ＋０．２１２６×Ｒ …（２）
【００４６】
この変換式で、各色の精度は８ビットだとすると２５６分の１であるが、最小の係数が１よりずっと小さいために変換後のモノクロ値の精度はより細かくなる。さらに各色の係数同士が倍数ではないために、組み合わせによってさらに細かくなる。たとえば、ＲＧＢ各原色の精度が８ビットであったとしても前記変換後のモノクロ値の精度は８ビットを超えるということである。
【００４７】
実際にこの逆変換部２２で利用される変換式は前記標準のものそのものでもかまわないし、係数のだいたいの大小関係が間違っていない限り、多少係数をかえた変換式を用いても問題はない。
【００４８】
図３は、本実施形態の高階調度モノクロ表示システムの変換部において、多ビットモノクロ画像データを擬似的なＲＧＢカラー画像データに変換する変換部が検索する変換テーブルを作成するための方法を示すフローチャートである。
【００４９】
変換部１３は、前述の多ビットモノクロ画像データを、逆変換部２２で結果的に望みのモノクロ値に計算されるように、擬似的なＲＧＢカラー画像データに変換する。変換部１３は、多ビットモノクロ画像データを擬似的なＲＧＢカラー画像データに変換するに際して、変換テーブル（すなわちルックアップテーブル）を検索する。図３に示すフローチャートは、この変換テーブルを予め作成するための方法を示す。以下、このフローチャートでなされる処理の考え方を説明する。
【００５０】
多ビットモノクロ画像データの１ピクセル分の階調レベル（図３では、これをＹ値としている）と、ＲＧＢカラー画像データの１ピクセル分のデータ値とは、デジタルデータとして離散値で考えると、大部分の範囲で１対ｎ（ｎ＞１）対応している。したがって、このＲＧＢカラー画像データの１ピクセル分のデータ値を、多ビットモノクロ画像データの１ピクセル分の階調レベルから、数式を使用して直接的に計算することは困難である。
【００５１】
そこで、システムとしてとりうる全てのＲＧＢカラー画像データのデータ値（１ピクセル分）に対応する多ビットモノクロ画像データの階調レベル（１ピクセル分）を、予め計算しておき、この対応関係を示すデータのエントリを、多ビットモノクロ画像データの階調レベル（１ピクセル分）の大きさの順に分類して成る一覧表を作成し、この一覧表から、システムとしてとりうる多ビットモノクロ画像データの階調レベル（１ピクセル分）もしくはその近傍の階調レベル（１ピクセル分）の各々につき、１つのＲＧＢカラー画像データのデータ値（１ピクセル分）を抜き出した１対１対応のテーブルを作成する。このテーブルが、すなわち求める変換テーブルとなる。
【００５２】
図４は、本実施形態の高階調度モノクロ表示システムの変換例を示す説明図である。変換部１３の変換ユニット１３２は、変換テーブル１３１を検索して、多ビットモノクロ画像データ４０１を、ＲＧＢカラー画像データに、１ピクセルづつ変換する。
【００５３】
この実施形態によれば、元の多ビットモノクロ画像データの情報量が減じられることがないので、高階調度表示が可能となる効果がある。また、一般のＯＳ対応のビデオカード、ドライバ、インタフェースをそのまま使用できるので、コストダウンが可能となる効果がある。
【００５４】
〔第２の実施形態〕
図２は、本発明に係る第２の実施形態の高階調度モノクロ表示システムを示す構成図である。同図において、本実施形態の高階調度モノクロ表示システムは、特許請求の範囲の１０に該当し、実施形態１と同じ出力装置１と、アダプタ３と、表示装置４とを具備する。出力装置１については、実施形態１と同じであるので、説明を省略する。
【００５５】
アダプタ３と表示装置４とは、実施形態１における表示装置２から逆変換部２２が物理的に分離されて構成されたものである。すなわち、逆変換部３２は、実施形態１における表示装置２の逆変換部２２と同じである。
【００５６】
インタフェース３０は、図５のインタフェース８１０と同じものであって現状のモノクロ画像システムで使用されているものと互換性があるようにしたインタフェースである。
【００５７】
この実施形態によれば、多ビットモノクロ画像データの情報量を落とさずに高階調度表示が可能となる効果がある。また、現状のモノクロ画像システムで使用されている表示装置がある場合にも、実施形態１と同じように一般のＯＳ対応のビデオカード、ドライバ、インタフェースをそのまま使用できるのでコストを抑制することができるという効果がある。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、カラーの画像データまたはモノクロの画像データを表示装置にモノクロ表示する高階調度モノクロ表示システムにおいて、前記モノクロの画像データを、１ピクセル毎に擬似的なカラーの画像データに変換する変換手段と、前記カラーの画像データまたは前記擬似的なカラーの画像データを記憶媒体に記録する書き込み手段と、前記記憶媒体に記録された前記カラーの画像データまたは前記擬似的なカラーの画像データを伝送する伝送手段と、前記伝送された前記カラーの画像データまたは前記擬似的なカラーの画像データをモノクロの画像データに変換する逆変換手段と、前記逆変換手段により得られたモノクロの画像データをモノクロ画像表示する表示手段とを具備したので、多ビットモノクロ画像データの高階調度表示が可能な高階調度モノクロ表示システムを低コストで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の高階調度モノクロ表示システムを示す構成図である。
【図２】本発明に係る第２の実施形態の高階調度モノクロ表示システムを示す構成図である。
【図３】本実施形態の高階調度モノクロ表示システムの変換部において、多ビットモノクロ画像データを擬似的なＲＧＢカラー画像データに変換する変換部が検索する変換テーブルを作成するための方法を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態の高階調度モノクロ表示システムの変換例を示す説明図である。
【図５】従来の高階調度モノクロ表示システムを示す構成図である。
【符号の説明】
１，８ 出力装置
２，４，８０ 表示装置
３ アダプタ
１０，２０，８１０ インタフェース
１１，８１ アプリケーション
１２，８２ 特別アプリケーション
１３，８５ 変換部
１４ ドライバ
１５，８６ ビデオカード
２２，３２ 逆変換部
２３，４２，８０２ 表示デバイス
８３ 特製ドライバ
８４ ＡＰＩ １３１ 変換テーブル
１３２ 変換ユニット
４０１、４０２ 画像データ
Claims (12)
- カラーの画像データまたはモノクロの画像データを表示装置にモノクロ表示するモノクロ表示システムにおいて、
前記モノクロの画像データを、１ピクセル毎に擬似的なカラーの画像データに変換する変換手段と、
前記カラーの画像データまたは前記擬似的なカラーの画像データを記憶媒体に記録する書き込み手段と、
前記記憶媒体に記録された前記カラーの画像データまたは前記擬似的なカラーの画像データを伝送する伝送手段と、
前記伝送された前記カラーの画像データまたは前記擬似的なカラーの画像データをモノクロの画像データに変換する逆変換手段と、
前記逆変換手段により得られたモノクロの画像データをモノクロ画像表示する表示手段と、
を具備し、
前記モノクロ画像データの１ピクセル当たりの情報量は、前記記憶媒体に記録されるカラー画像データや伝送されるカラー画像データの様式でモノクロデータを表現した場合の情報量よりも大きいことを特徴とする高階調度モノクロ表示システム。 - 前記モノクロ画像データの１ピクセル当たりの情報量は、前記擬似的なカラーの画像データの各原色の情報量よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の高階調度モノクロ表示システム。
- 前記変換手段は、前記モノクロの画像データの階調レベル値と前記擬似的なカラーの画像データのデータ値とを１対１対応させて成る変換テーブルを具備していることを特徴とする請求項１記載の高階調度モノクロ表示システム。
- 前記記憶媒体は、ビデオカードであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の高階調度モノクロ表示システム。
- 前記伝送手段は、デジタル信号による伝送であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の高階調度モノクロ表示システム。
- 前記表示装置は、液晶表示装置であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の高階調度モノクロ表示システム。
- 前記記憶媒体に記録された前記カラーの画像データと前記擬似的なカラーの画像データは、一つのピクセルがＲＧＢの三要素で表される構成であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の高階調度モノクロ表示システム。
- 前記逆変換手段は、一般的な光の三原色から人間の目に感じる明るさへ変換することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の高階調度モノクロ表示システム。
- 前記逆変換手段と、前記表示手段とを、１つの装置内に収納する構成としたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の高階調度モノクロ表示システム。
- 前記逆変換手段と、前記表示手段とを、それぞれ別個の装置として構成したことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の高階調度モノクロ表示システム。
- カラーの画像データまたはモノクロの画像データを表示装置にモノクロ表示する表示プ ログラムにおいて、コンピュータを、
前記モノクロの画像データを、１ピクセル毎に擬似的なカラーの画像データに変換する変換手段、
前記カラーの画像データまたは前記変換手段により変換された擬似的なカラーの画像データをモノクロの画像データに変換する逆変換手段、
前記逆変換手段により得られたモノクロの画像データをモノクロ画像表示する表示手段、
として機能させるものであり、
前記モノクロ画像データの１ピクセル当たりの情報量は、カラー画像データの様式でモノクロデータを表現した場合の情報量よりも大きいことを特徴とする表示プログラム。 - カラーの画像データまたはモノクロの画像データをモノクロ表示する表示装置において、
前記カラーの画像データ、または、前記モノクロの画像データを、１ピクセル毎に擬似的なカラーの画像データに変換した画像データを、モノクロの画像データに変換する逆変換手段と、
前記逆変換手段により得られたモノクロの画像データをモノクロ画像表示する表示手段と、
を具備し、
前記モノクロ画像データの１ピクセル当たりの情報量は、カラー画像データの様式でモノクロデータを表現した場合の情報量よりも大きいことを特徴とする表示装置。
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