JP3917316B2 - 画像圧縮装置および画像伸張装置 - Google Patents
画像圧縮装置および画像伸張装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3917316B2 JP3917316B2 JP4064799A JP4064799A JP3917316B2 JP 3917316 B2 JP3917316 B2 JP 3917316B2 JP 4064799 A JP4064799 A JP 4064799A JP 4064799 A JP4064799 A JP 4064799A JP 3917316 B2 JP3917316 B2 JP 3917316B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image data
- matrix
- reduced
- pixel
- data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Editing Of Facsimile Originals (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
- Television Signal Processing For Recording (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静止画像である原画像の画素数を低減させて得られた画像データを記録媒体に記録し、その記録媒体から画像データを読み出して原画像を復元させる画像圧縮伸張装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像圧縮伸張装置における画像圧縮処理の例として、原画像を構成する多数の画素に含まれる所定数の画素値の平均値を求めて１つの画素を生成し、このような画素から成る縮小画像を記録媒体に記録するものが知られている。また画像圧縮伸張装置における画像伸張処理では、記録媒体から読み出された縮小画像に対して補間処理を施すことにより、原画像と同じ画素数の拡大画像が生成される。
【０００３】
一方、他の画像圧縮伸張装置として、縮小画像に２次元離散コサイン変換を施して得られたＤＣＴ係数を記録媒体に記録し、記録媒体から読み出されたＤＣＴ係数に対して２次元逆離散コサイン変換を施してＩＤＣＴ係数を得るものが知られている。ＩＤＣＴ係数は原画像の画素に含まれる一部の画素に対応しており、ＩＤＣＴ係数に対して補間処理を施すことによって、原画像と同じ画素数の拡大画像を生成することが可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
画像圧縮伸張装置によって再生された拡大画像は、理想的には原画像に一致すべきであるが、縮小画像を生成したときに原画像に含まれる情報の一部が欠落するため、通常、原画像に一致せず、画質は相対的に悪い。
【０００５】
本発明は、縮小画像から、原画像に対応した拡大画像を再生する画像圧縮伸張装置において、拡大画像の画質を向上させることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第１の画像圧縮装置は、複数の画素から成る第１のマトリクスによって構成される原画像データに基づいて、第１のマトリクスよりも少ない数の画素から成る第２のマトリクスによって構成される縮小画像データを生成する縮小画像生成手段と、縮小画像データに直交変換を施して縮小直交変換係数データを求める第１の直交変換手段と、第２のマトリクスよりも多い画素から成る第３のマトリクスの画素の構成を示す複数の画素構成モードから、１つの画素構成モードを設定するモード設定手段と、縮小直交変換係数データに対して、前記１つの画素構成モードに対応した第３のマトリクスによって構成される拡大画像データを得るように、逆直交変換を施す第１の拡大画像生成手段と、原画像データと拡大画像データの差に対応した誤差関数値を計算する誤差関数計算手段と、複数の画素構成モードから誤差関数値が最小になるような画素構成モードを選択するモード選択手段とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
画像圧縮装置は、縮小画像データと、モード選択手段によって選択された画素構成モードを示すパラメータとを記録媒体に記録する記録手段を備えていてもよい。また画像圧縮装置は、縮小直交変換係数データと、モード選択手段によって選択された画素構成モードを示すパラメータとを記録媒体に記録する記録手段を備えてもよい。
【０００８】
縮小画像生成手段は例えば、第１のマトリクスに含まれる所定数の画素値の平均値を求め、この平均値を、第２のマトリクスに含まれ、所定数の画素に対応した１つの画素値として定める。この場合、平均値は例えば、第１のマトリクスに含まれる８×８の画素値から求められる。
【０００９】
第１のマトリクスは例えば６４×６４の画素から成り、第２のマトリクスは例えば８×８の画素から成る。
【００１０】
直交変換が２次元離散コサイン変換であるとき、逆直交変換は２次元逆離散コサイン変換である。この場合、第１、第２および第３のマトリクスがそれぞれ６４×６４、８×８およびｍ×ｎの画素から成り、第１の拡大画像生成手段が下記（１）式によって表される２次元逆離散コサイン変換により拡大画像データを得ることが好ましい。
【数２】
ただし、 0≦ｉ≦m-1 、 0≦ｊ≦n-1 、I' (s,t) ji は拡大画像データの画素値、 u,v＝0 のとき Cu,Cv＝1/21/2、 u,v≠0 のとき Cu,Cv＝1 、Ｄ(s,t) vuは２次元離散コサイン変換によって得られたＤＣＴ係数である。
【００１１】
好ましくは誤差関数計算手段は、第１のマトリクスに含まれる画素と、第３のマトリクスに含まれ、第１のマトリクスの画素に対応した画素との差の二乗和を、誤差関数値として計算する。この場合、誤差関数計算手段は、第１および第３のマトリクスにそれぞれ含まれる全ての画素を用いて誤差関数値を計算してもよく、あるいは第１および第３のマトリクスにそれぞれ含まれる１部の画素のみを用いて誤差関数値を計算してもよい。
【００１２】
本発明に係る第１の画像伸張装置は、記録媒体に記録されたパラメータと縮小画像データとを読み出すデータ読出手段と、縮小画像データに直交変換を施して縮小直交変換係数データを求める第２の直交変換手段と、縮小直交変換係数データに対して、パラメータによって示される画素構成モードに対応した第３のマトリクスによって構成される拡大画像データを得るように、逆直交変換を施す第２の拡大画像生成手段とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
本発明に係る第２の画像伸張装置は、第１の画像伸張装置とデータ読出手段の構成が異なり、データ読出手段は、記録媒体に記録されたパラメータと縮小直交変換係数データとを読み出すように構成されている。また第２の画像伸張装置には、直交変換手段が設けられていない。その他の構成は第１の画像伸張装置と同様である。
【００１４】
本発明に係る第２の画像圧縮装置は、複数の画素から成る第１のマトリクスによって構成される原画像データに基づいて、第１のマトリクスよりも少ない数の画素から成る第２のマトリクスによって構成される縮小画像データを生成する縮小画像生成手段と、縮小画像データに直交変換を施して縮小直交変換係数データを求める第１の直交変換手段と、第２のマトリクスよりも多い画素から成る第３のマトリクスの画素の構成を示す複数の画素構成モードから、１つの画素構成モードを設定するモード設定手段と、縮小直交変換係数データに対して、１つの画素構成モードに対応した第３のマトリクスによって構成される拡大画像データを得るように、逆直交変換を施す第１の拡大画像生成手段と、拡大画像データにコントラスト係数を施すことによって、拡大画像データが有するコントラストが原画像データが有するコントラストに近くなるように、コントラスト係数を求めるコントラスト係数演算手段と、拡大画像データにコントラスト係数を施すことによって、拡大画像データを修正し、修正拡大画像データを求めるコントラスト変換手段と、原画像データと修正拡大画像データの差に対応した誤差関数値を計算する誤差関数計算手段と、複数の画素構成モードから誤差関数値が最小になるような画素構成モードを選択するモード選択手段とを備えたことを特徴としている。
【００１５】
画像圧縮装置は、縮小画像データと、コントラスト係数と、モード選択手段によって選択された画素構成モードを示すパラメータとを記録媒体に記録する記録手段を備えていてもよい。また画像圧縮装置は、縮小直交変換係数データと、コントラスト係数と、モード選択手段によって選択された画素構成モードを示すパラメータとを記録媒体に記録する記録手段を備えていてもよい。
【００１６】
本発明に係る第３の画像伸張装置は、記録媒体に記録された縮小画像データとコントラスト係数とパラメータとを読み出すデータ読出手段と、縮小画像データに直交変換を施して縮小直交変換係数データを求める第２の直交変換手段と、縮小直交変換係数データに対して、パラメータによって示される画素構成モードに対応した第３のマトリクスによって構成される拡大画像データを得るように、逆直交変換を施す第２の拡大画像生成手段と、拡大画像データにコントラスト係数を施すことによって、拡大画像データを修正し、修正拡大画像データを求めるコントラスト変換手段とを備えたことを特徴としている。
【００１７】
本発明に係る第４の画像伸張装置は、第３の画像伸張装置とデータ読出手段の構成が異なり、データ読出手段は、記録媒体に記録された縮小直交変換係数データとコントラスト係数とパラメータとを読み出すように構成されている。また第４の画像伸張装置には、直交変換手段が設けられていない。その他の構成は第３の画像伸張装置と同様である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１および図２は本発明の第１の実施形態である画像圧縮伸張装置を示すブロック図である。図１は画像圧縮装置を示し、図２は画像伸張装置を示す。
【００１９】
被写体ＳＰからの反射光は撮影光学系１１によって集光され、これにより撮像素子１２の受光面に被写体ＳＰの画像が結像される。撮像素子１２の受光面にはレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）およびブルー（Ｂ）のカラーフィルタが設けられており、撮像素子１２では、Ｒ、ＧおよびＢの各画像に対応したアナログの電気信号がそれぞれ発生する。この電気信号はＡＤ変換器１３において、デジタルの電気信号であるＲ、ＧおよびＢの画像信号に変換される。Ｒ、ＧおよびＢの画像信号は図示しない画像処理回路において、輝度データＹ、および色差データＣｂ、Ｃｒに変換され、メモリ１４に格納される。
【００２０】
輝度データＹ、および色差データＣｂ、Ｃｒは、画像において水平方向に約１０００個、垂直方向に約６００個の画素が配列して構成される原画像データである。後述するように縮小画像生成部１５では、６４×６４の画素から成る第１のマトリクスが原画像データから抽出され、第１のマトリクスの原画像データに対して縮小処理が施される。縮小処理において原画像データは、第２のマトリクスによって構成される縮小画像データに変換される。第２のマトリクスは第１のマトリクスよりも少ない数の画素から成る。すなわち縮小画像データは、第１のメモリ１４に格納された輝度データＹ、および色差データＣｂ、Ｃｒよりも圧縮されており、圧縮率は例えば６４分の１である。縮小画像データは、ＩＣメモリカード等の記録媒体ＲＭに記録される。
【００２１】
また縮小画像データは、第１のＤＣＴ処理部１６において２次元離散コサイン変換（２次元ＤＣＴ）を施され、ＤＣＴ係数に変換される。２次元ＤＣＴによって得られたマトリクスは縮小ＤＣＴ係数データを構成し、その要素数は縮小画像データを構成する第２のマトリクスと同じである。第１のモード設定部１７では、第１の拡張ＩＤＣＴ処理部１８において用いられる第３のマトリクスに対応した１つの画素構成モードが設定される。すなわち本実施形態では、第３のマトリクスの画素の構成を示す画素構成モードとして１６種類のモードが予め用意されており、モード設定部１７では、１６個の画素構成モードから１つの画素構成モードが選択されて設定される。
【００２２】
第１の拡張ＩＤＣＴ処理部１８ではＤＣＴ係数に対して、後述する拡張２次元逆離散コサイン変換（拡張ＩＤＣＴ）が施され、モード設定部１７において設定された画素構成モードの第３のマトリクスによって構成される拡大画像データが得られる。縮小画像生成部１５および第１のＤＣＴ処理部１６における処理によってデータの欠落が生じなければ、拡大画像データは原画像データに一致するが、通常はデータの一部が欠落するために、拡大画像データの各画素値は原画像データの各画素値とは異なったものとなる。誤差関数計算部１９では、原画像データの各画素値と、これに対応する拡大画像データの画素値との差に対応した誤差関数値が計算される。この計算については後述する。
【００２３】
誤差関数計算部１９において誤差関数値の計算が終了すると、モード設定部１７において次の画素構成モードが設定される。そして拡張ＩＤＣＴ処理部１８では、新しく設定された画素構成モードに従って拡大画像データが得られる。次いで誤差関数計算部１９では、再び誤差関数値が計算される。
【００２４】
このようにして、１６種類の画素構成モードについて誤差関数値が計算されると、モード選択部２０では、誤差関数値が最小になるような、最適な画素構成モードが選択される。最適な画素構成モードを示すパラメータｍｄは、縮小画像生成部１５において求められた縮小画像データと同様に、記録媒体ＲＭに記録される。
【００２５】
輝度データＹ、および色差データＣｂ、Ｃｒに対応した縮小画像データと最適画素構成モードのパラメータｍｄは、それぞれ記録媒体ＲＭから読み出される。縮小画像データは、第２のＤＣＴ処理部３１において２次元ＤＣＴを施され、ＤＣＴ係数に変換される。第２のモード設定部３２では記録媒体ＲＭから読み出されたパラメータｍｄに基づいて画素構成モードが設定される。ＤＣＴ係数は、第２の拡張ＩＤＣＴ処理部３３において拡張ＩＤＣＴを施され、パラメータｍｄに対応した最適な画素構成モードの第３のマトリクスによって構成される拡大画像データが得られる。拡大画像データは輝度データＹ、および色差データＣｂ、Ｃｒの形式で第２のメモリ３４に格納される。
【００２６】
図３は、図１および図２に示す画像圧縮伸張装置において処理される各画像データのマトリクスを示す図である。図４は縮小画像生成部１５における縮小処理を示す図である。図３および図４を参照して縮小画像生成部１５の作用を説明する。
【００２７】
原画像データは約１０００×６００の画素値Ｐyxから成り、８×８の画素から成るブロックに分割される。図３においてブロックＢ１は、原画像データの左上隅のブロックを原点として、水平方向にｓブロック目、垂直方向にｔブロック目に位置する。水平方向に８個並び、かつ垂直方向に８個並ぶ６４個のブロックによって第１のマトリクスＭ１が構成される。すなわち第１のマトリクスＭ１は６４×６４の画素値Ｐyxから成る。
【００２８】
縮小画像生成部１５では、第１のマトリクスＭ１によって構成される原画像データに基づいて第２のマトリクスＭ２が生成される。第２のマトリクスＭ２における画素値Ｒtsは下記（２）式によって示される。すなわち第２のマトリクスＭ２の画素値Ｒtsは、第１のマトリクスＭ１において、ブロックＢ１を構成する８×８の画素値Ｐyxの平均値を求めることによって得られる。
【００２９】
【数３】
ただし、原画像データにおいて原点は画像の左上隅Ｃ１の画素であり、ｘは画素の水平方向における座標、ｙは画素の垂直方向における座標を示す。
【００３０】
図４に示す例では、第１のマトリクスＭ１に含まれるブロックＢ１は、１６０、１５８、１８３、２１１、２２１、２２６・・・の６４個の画素値Ｐyxから成り、これら６４個の画素値Ｐyxの平均値１７４が第２のマトリクスＭ２の対応画素値Ｒyxとして求められる。
【００３１】
このように第２のマトリクスＭ２は８×８の画素値から成り、第２のマトリクスＭ２によって構成される縮小画像データは、原画像データよりも少ない画素によって元の画像を示すものである。換言すれば、原画像データにおいて水平方向にｓブロック目、垂直方向にｔブロック目に位置するブロックＢ１は、縮小画像データにおいて水平方向にｓ画素目、垂直方向にｔ画素目に位置する画素Ｐ１に対応する。
【００３２】
図５は、第２のマトリクスＭ２の８×８の画素値と、これらの画素値のＤＣＴ係数とを示している。図３および図５を参照して、第１および第２のＤＣＴ処理部１６、３１において実行される２次元ＤＣＴを説明する。
【００３３】
縮小画像データにおいて、第２のマトリクスＭ２の構成要素である画素値Ｒtsは、左上隅Ｃ２を原点とする（ｓ，ｔ）の座標系によって示されている。ＤＣＴを行なうため、画素値Ｒtsは（３）式に従って、第２のマトリクスＭ２において左上隅Ｃ３の画素を原点とする座標系に変換される。
【００３４】
【数４】
【００３５】
ＤＣＴは、第１および第２のＤＣＴ処理部１６、３１において下記（４）式に従って行なわれる。
【数５】
【００３６】
ＤＣＴによって得られたＤＣＴ係数Ｄ(s,t) vuから成るマトリクスＭＤにおいて、原点（０，０）にあるＤＣＴ係数Ｄ (s,t) 00 は直流成分であり、残りの６３個のＤＣＴ係数Ｄ(s,t) vuは交流成分である。直流成分は第２のマトリクスを構成する８×８の画素値の平均値に対応し、各交流成分は、それぞれ所定の空間周波数成分に対応している。
【００３７】
次に、図３および図６を参照して、第１および第２の拡張ＩＤＣＴ処理部１８、３３において実行される拡張ＩＤＣＴを説明する。
ここでは、説明の簡単のために、画像データのマトリクスが１次元的に配列されている場合について、すなわち１次元の拡張ＩＤＣＴについて述べる。
【００３８】
８つの画素Ｐｘ（＝Ｐ0,Ｐ1,Ｐ2, ．．．Ｐ7)が１次元的に配置されて成る画像データに対する１次元離散コサイン変換は下記（５）式によって表される。
【数６】
【００３９】
（５）式から理解されるように、１次元離散コサイン変換によって、８個の領域ｘにおける画素値Ｐｘに基づいて空間周波数成分Ｆ（ｕ）が求められる。空間周波数の種類の数（すなわち "ｕ" の数）は領域ｘの数に等しく、領域ｘの数が８の場合は８である。すなわち、この場合、直流成分Ｆ（０）と７つの交流成分Ｆ（１）、Ｆ（２）、・・・Ｆ（７）とが求められる。
【００４０】
１次元逆離散コサイン変換は下記（６）式によって表される。
【数７】
【００４１】
（６）式から理解されるように、１次元逆離散コサイン変換によって、８個の空間周波数成分Ｆ（ｕ）に基づいて画素値Ｐ'xが求められる。
【００４２】
図６は、画素値Ｐ'xにおいて、直流成分Ｆ（０）に関する成分と、交流成分Ｆ（１）、Ｆ（２）、Ｆ（３）に関する成分とを示している。直流成分Ｆ（０）に関する画素値Ｐ'xの成分Ａ０は
【数８】
によって示される。交流成分Ｆ（１）に関する画素値Ｐ'xの成分Ａ１は
【数９】
によって示される。交流成分Ｆ（２）に関する画素値Ｐ'xの成分Ａ２は
【数１０】
によって示される。交流成分Ｆ（３）に関する画素値Ｐ'xの成分Ａ３は
【数１１】
によって示される。
【００４３】
画素値Ｐ'xは、全ての空間周波数成分Ｆ（０）、Ｆ（１）、Ｆ（２）、・・・Ｆ（７）に関する画素値Ｐ'xの成分の和である。例えばｘ＝１における画素値は、下記（７）式によって表される。
【数１２】
【００４４】
図６には、（７）式における空間周波数成分Ｆ（０）、Ｆ（１）、Ｆ（２）、Ｆ（３）に関する画素値の成分Ａ０１、Ａ１１、Ａ２１、Ａ３１が示されている。
【００４５】
ｘ＝１における画素値Ｐ'1を求めるのと同様な手法によって、すなわち各空間周波数成分Ｆ（０）、Ｆ（１）、・・・Ｆ（７）に関する画素値Ｐ'xの各成分Ａ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３・・・の曲線（図６参照）において補間することによって、任意の領域ｘにおける画素値Ｐ'xを求めることができる。例えば、画素の領域ｘの範囲０〜７を６４等分した場合、すなわちｘ＝0, 0.125, 0.25, 0.375, 0.5, 0.625, ．．．. 7.75, 7.875 に関する画素値は、（８）式によって求められる。
【００４６】
【数１３】
なお（８）式において、コサインの分母を１２８としたのは、領域ｘを整数として扱えるようにしたためである。
【００４７】
このようにして領域ｘの範囲をさらに細かく分割して逆離散コサイン変換を行なうことを、この明細書では「拡張ＩＤＣＴ」と呼んでいる。換言すると、拡張ＩＤＣＴとは、通常のＩＤＣＴにより得られる画素データのサンプリング数を、通常のＤＣＴ係数の数Ａ個よりも多いＢ個となるようにＩＤＣＴを施すことである。拡張ＩＤＣＴは、上述のような１次元配列の画像データの場合と同様にして２次元配列の画像データにも適用できる。（９）式は２次元配列の場合の拡張ＩＤＣＴを行なって、画素値Ｉ' (s,t) jiを求めるための式を示している。
【００４８】
【数１４】
【００４９】
（９）式に示される拡張ＩＤＣＴによれば、マトリクスＭＤを構成する８×８のＤＣＴ係数Ｄ(s,t) vuは、図３に示すように、ｍ×ｎの画素値Ｉ' (s,t) jiから成る第３のマトリクスＭ３に変換される。図７は第３のマトリクスＭ３が６４×６４の画素によって構成される例を示している。
【００５０】
第３のマトリクスＭ３は、前述したように拡大画像データを構成する。ｍおよびｎは、８、１６、３２、６４のいずれかの値をとる整数であり、画素構成モードによって異なる。図８に示すように、画素構成モードは０から１５まであり、例えば画素構成モード０のマトリクスは６４×６４の画素から成り、画素構成モード１のマトリクスは６４×３２の画素から成る。
【００５１】
第３のマトリクスＭ３において、横方向に並ぶ画素の数ｍと縦方向に並ぶ画素の数ｎとは必ずしも一致しない。そこで、ｍ×ｎの画素から成る第３のマトリクスＭ３は、下記（１０）式に従って、６４×６４の画素から成る第４のマトリクスＭ４に変換される。
【数１５】
【００５２】
第４のマトリクスＭ４を構成する画素値Ｊ’(s,t) yxにおいて、例えばｍが６４、ｎが８のとき、０≦ｉ≦６３、０≦ｊ≦７であるので、添字ｘ、ｙはそれぞれ
ｘ＝ｉ
８×ｊ≦ｙ≦８×ｊ＋７
の値をとる。すなわち、この例において、ｘとｉは１対１に対応するが、１つのｊに対して８個のｙが対応する。例えば、
Ｊ’(s,t) 00＝Ｉ’(s,t) 00
Ｊ’(s,t) 10＝Ｉ’(s,t) 00
Ｊ’(s,t) 20＝Ｉ’(s,t) 00
Ｊ’(s,t) 30＝Ｉ’(s,t) 00
Ｊ’(s,t) 40＝Ｉ’(s,t) 00
Ｊ’(s,t) 50＝Ｉ’(s,t) 00
Ｊ’(s,t) 60＝Ｉ’(s,t) 00
Ｊ’(s,t) 70＝Ｉ’(s,t) 00
である。
【００５３】
第４のマトリクスＭ４における画素値Ｊ' (s,t) yxの座標（ｘ，ｙ）は、第２のマトリクスＭ２と同様に、左上隅の画素を原点としている。そこで、第４のマトリクスＭ４の画素値Ｊ' (s,t) yxを原画像データと同じ座標系に戻すため、（１１）式に従って座標変換が行なわれ、第５のマトリクスＭ５が求められる。すなわち第５のマトリクスＭ５は座標変換された拡大画像データを示している。
【００５４】
【数１６】
【００５５】
（１１）式から理解されるように、第３および第４のマトリクスＭ３、Ｍ４に対応するブロックＢ１（図３参照）の位置（ｓ，ｔ）と、第４のマトリクスＭ４における画素値Ｊ' (s,t) yxの位置（ｘ，ｙ）とに基づいて、拡大画像データ（第５のマトリクスＭ５）における画素値が座標変換される。すなわち第５のマトリクスＭ５における画素値Ｊt*8+y,s*8+x は、第３のマトリクスＭ３における画素値Ｉ' (s,t) jiと、座標系が異なるだけであり、対応する画素同士は同じ値を有する。
【００５６】
図９は画素構成モード０〜７における第５のマトリクスＭ５の一部をそれぞれ示し、図１０は画素構成モード８〜１５における第５のマトリクスＭ５の一部をそれぞれ示す。
【００５７】
誤差関数値Ｅ(s,t) は下記（１２）式に従って計算される。なお（１２）式において、第５のマトリクスＭ５の画素値Ｊt*8+y,s*8+x は、画素値Ｊyxに書き換えられている。
【数１７】
【００５８】
誤差関数値は、第１のマトリクスＭ１に含まれる画素と、第５のマトリクスＭ５に含まれ、第１のマトリクスＭ１の画素に対応した画素との差の二乗和であるが、上述したように、第３および第５のマトリクスＭ３、Ｍ５における対応した画素同士は同じ値を有する。したがって誤差関数値は、第１のマトリクスＭ１に含まれる画素と、第３のマトリクスＭ３に含まれ、第１のマトリクスＭ１の画素に対応した画素との差の二乗和である、と見做すことができる。
【００５９】
図１を参照して説明したように、誤差関数計算部１９では画素構成モード０〜１５について、誤差関数値が計算される。図１１は各画素構成モードにおける誤差関数値の例を示している。この図に示される例では、画素構成モード０における誤差関数値が最小であり、第３のマトリクスＭ３としては６４×６４の画素から構成されるものであることが最良である。
【００６０】
図１２は、モード選択部２０（図１参照）において実行され、誤差関数値が最小になるような画素構成モードを選択するモード選択ルーチンのフローチャートである。
【００６１】
ステップ１０１では、パラメータｍｘ、ｍｄの初期値がそれぞれ０に定められ、また誤差関数値の最小値Ｅmin が初期値Ｅ（０）に定められる。ステップ１０２では、誤差関数値Ｅ（ｍｘ）がステップ１０２の実行前における最小値Ｅmin よりも小さいか否かが判定される。誤差関数値Ｅ（ｍｘ）が最小値Ｅmin よりも小さいとき、ステップ１０３が実行され、誤差関数値Ｅ（ｍｘ）が最小値Ｅmin として置き換えられるとともに、パラメータｍｘが最小値Ｅmin に対応したパラメータｍｄとして置き換えられる。これに対し、誤差関数値Ｅ（ｍｘ）が最小値Ｅmin 以上であるとき、ステップ１０３はスキップされる。
【００６２】
ステップ１０４では、パラメータｍｘが１だけインクリメントされる。ステップ１０５では、パラメータｍｘが１６に等しくなったか否かが判定される。パラメータｍｘが１６に達していないとき、ステップ１０２が再び実行される。これに対し、パラメータｍｘが１６であるとき、全ての画素構成モードにおける誤差関数値Ｅ（ｍｘ）に関して、ステップ１０２の判定が実行されたので、モード選択ルーチンは終了する。
【００６３】
このようにして、１６種類の画素構成モードについて誤差関数値が計算され、誤差関数値が最小になるような画素構成モードを示すパラメータｍｄが検出される。このパラメータｍｄは０〜１５の整数であり、前述したように記録媒体ＲＭ（図１参照）に記録される。
【００６４】
以上のように本実施形態によれば、縮小画像データに対して、ＤＣＴと拡張ＩＤＣＴを施すことにより、原画像データと大きさが同じでｍ×ｎの画素から成る拡大画像データ（拡大画像）が得られる。拡張ＩＤＣＴでは、（９）式に示されるように、第３のマトリクスＭ３を構成する全ての画素値に関して２次元逆離散コサイン変換を行なうことによって、拡大画像の画素値が求められる。したがって本実施形態によれば、縮小画像データを生成したときに欠落した情報が存在するにも拘わらず、原画像に近い画像を再生することが可能となり、再生された拡大画像の画質を向上させることができる。
【００６５】
また本実施形態では、誤差関数計算部１９において、誤差関数値が最小になるような画素構成モードが選択され、この画素構成モードを示すパラメータｍｄが記録媒体ＲＭに記録される。したがって画像伸張装置（図２参照）では、最適な画素構成モードを用いて拡張ＩＤＣＴを実行することができ、再生画像の画質を向上させることができる。
【００６６】
図１３および図１４は第２の実施形態である画像圧縮伸張装置を示すブロック図である。図１３は画像圧縮装置を示し、図１４は画像伸張装置を示す。図１および図２に示す第１の実施形態と同一または相当する構成要件に関しては、同じ符号を用いている。
【００６７】
第１の実施形態と異なる構成を説明する。縮小画像生成部１５において生成された縮小画像データは記録媒体ＲＭには記録されず、ＤＣＴ処理部１６において２次元離散コサイン変換によって得られた、マトリクスＭＤ（図３参照）を構成する縮小ＤＣＴ係数データが記録媒体ＲＭに記録される。モード選択部２０において選択された、最適な画素構成モードを示すパラメータｍｄも、第１の実施形態と同様に記録媒体ＲＭに記録される。
【００６８】
縮小ＤＣＴ係数データとパラメータｍｄは記録媒体ＲＭから読み出され、パラメータｍｄはモード設定部３２に入力され、縮小ＤＣＴ係数データは拡張ＩＤＣＴ処理部３３に入力される。モード設定部３２では、パラメータｍｄに基づいて最適な画素構成モードが設定される。拡張ＩＤＣＴ処理部３３において、縮小ＤＣＴ係数データは、最適な画素構成モードに従って拡張２次元逆離散コサイン変換を施され、拡大画像データが得られる。すなわち第２の実施形態では、記録媒体ＲＭには、ＤＣＴ係数によって構成される縮小ＤＣＴ係数データが記録されているので、拡張ＩＤＣＴ処理部３３の前段にＤＣＴ処理部は設けられていない。
【００６９】
その他の構成および作用は第１の実施形態と同じである。
【００７０】
図１５および図１６は第３の実施形態である画像圧縮伸張装置を示すブロック図である。図１５は画像圧縮装置を示し、図１６は画像伸張装置を示す。図１および図２に示す第１の実施形態と同一または相当する構成要件に関しては、同じ符号を用いている。
【００７１】
第１の実施形態と異なる構成を説明する。
第３の実施形態の画像圧縮装置において、第１の拡張ＩＤＣＴ処理部１８と誤差関数計算部１９の間に、コントラスト係数計算部２１と第１のコントラスト変換部２２が設けられている。誤差関数計算部１９の後段には、モード・コントラスト係数設定部２３が設けられている。また、画像伸張装置において、拡張ＩＤＣＴ処理部３３の後段には第２のコントラスト変換部３５が設けられている。その他の構成は、基本的に第１の実施形態と同様である。
【００７２】
コントラスト係数計算部２１では、拡大画像データにおけるコントラストの低下を補正するためのコントラスト係数が求められる。すなわちコントラスト係数は、拡大画像データが有するコントラストが原画像データが有するコントラストにできるだけ近くなるように、拡大画像データに施されるものである。コントラスト変換部２２では、コントラスト係数con を用いて拡大画像データが修正される。
【００７３】
図３に示される画像データの構成は第３の実施形態においても共通であるので、図３および図１７を参照して、コントラスト係数計算部２１において実行されるコントラスト係数con の演算、およびコントラスト変換部２２、３５において実行される拡大画像データの修正について説明する。
【００７４】
原画像データのブロックＢ１を構成する８×８のマトリクスにおいて、水平方向に延びる１つの列を構成する８個の画素が例えばＰy0、Ｐy1、Ｐy2、Ｐy3、Ｐy4、Ｐy5、Ｐy6、Ｐy7の値をとり、これらに対応する拡大画像データの８個の画素が例えばＪy0、Ｊy1、Ｊy2、Ｊy3、Ｊy4、Ｊy5、Ｊy6、Ｊy7の値をとるとする。また、原画像データの８個の画素Ｐy0、Ｐy1・・・Ｐy7の平均値がＡＰであり、拡大画像データの８個の画素Ｊy0、Ｊy1・・・Ｊy7の平均値がＡＪであるとする。
【００７５】
縮小画像生成部１５および第１のＤＣＴ処理部１６における処理によってデータの一部が欠落するため、拡大画像データの各画素値は原画像データとは異なる値をとる。すなわち拡大画像データの各画素値は、原画像データと比較して、平均値ＡＪに近くなり、全体的に変化量は小さくなる。換言すれば、拡大画像データのコントラストは原画像データよりも低下する。
【００７６】
そこでコントラスト係数計算部２１では、拡大画像データのコントラストをできるだけ原画像データに近づけるための修正係数として、下記（１３）〜（１８）式に従ってコントラスト係数con が求められる。コントラスト変換部２２、３５では、コントラスト係数con を用いて、拡大画像データの各画素値において、平均値ＡＪよりも大きい値をとるものに対しては、より大きい値をとるように修正され、平均値ＡＪよりも小さい値をとるものに対しては、より小さい値をとるように修正され、中間修正拡大画像データの画素Ｊc y0、Ｊc y1・・・Ｊc y7が求められる。
【００７７】
なおこの修正に先立ち、拡大画像データの画素値の平均値ＡＪが原画像データの画素値の平均値ＡＰに等しくなるように、拡大画像データの各画素値には補正係数が乗じられる。例えば平均値ＡＰが平均値ＡＪの1.05倍であった場合、拡大画像データの各画素値には補正係数として1.05が乗じられ、拡大画像データの画素値は平均値ＡＪ’（＝ＡＰ）をとるように補正される。すなわち、修正された拡大画像データの画素Ｊc y0、Ｊc y1・・・Ｊc y7の平均値ＡＪ’は原画像データの平均値ＡＰに等しい。
【００７８】
コントラスト係数con の求め方について詳述する。
なお、第３および第５のマトリクスＭ３、Ｍ５における対応した画素同士は同じ値を有し、コントラスト係数con は第５のマトリクスＭ５の画素値を用いて、計算される。すなわちコントラスト係数con の計算では、第５のマトリクスＭ５の画素値を拡大画像データとして用いる。
【００７９】
まず（１３）式に従って、第５のマトリクスＭ５（拡大画像データ）に含まれる６４×６４個の画素Ｊyxの平均値ave'が求められる。また、（１４）式に従って第１のマトリクス（原画像データ）に含まれる６４×６４個の画素Ｐyxの平均値ave が求められる。
【００８０】
【数１８】
【数１９】
【００８１】
次いで、上述したように、平均値ave'が平均値ave に等しくなるように、画素Ｊyxに補正係数が乗じられる。以下の説明では、この補正係数を乗じたものを画素Ｊyxとして説明する。すなわち、６４×６４個の画素Ｊyxの平均値はave である。
【００８２】
中間修正拡大画像データの画素Ｊc yxが（１５）式によって定義される。すなわち中間修正拡大画像データの画素Ｊc yxは、画素Ｊyxと平均値ave との差に修正係数con を乗じたことによって得られる修正値（Ｊyx−ave ）×con に対して、平均値ave を加算することにより得られる。
【数２０】
【００８３】
（１５）式において画素Ｊc yxは、con=1 のとき拡大画像データの画素Ｊyxに等しくなり、con=0 のとき平均値ave に等しくなる。またcon ＞1 のとき、画素Ｊc yxは拡大画像データの画素Ｊyxに対してコントラストが増加せしめられる。このようにコントラスト係数con を最適値に定めることにより、原画像データの画素Ｐyxに近い画素Ｊc yxを有する修正拡大画像データを得ることができる。
【００８４】
修正拡大画像データを計算するため、まず、（１６）式に従って中間修正拡大画像データの画素値と原画像データの画素値との二乗誤差の合計Ｅ(s,t) が、第１および第５のマトリクスＭ１、Ｍ５に関して求められる。
【数２１】
【００８５】
二乗誤差の合計Ｅ(s,t) は正の値をとり、コントラスト係数con の値によって変化する。したがって（１６）式をコントラスト係数con によって偏微分し、その値が０となるようにコントラスト係数con を選べば、そのとき、合計Ｅ(s,t) は最小になり、そのコントラスト係数con は最適値を有する。すなわち、最適なコントラスト係数con は（１７）式および（１８）式に従って求められる。
【数２２】
【数２３】
【００８６】
この最適なコントラスト係数con は、コントラスト変換部２２、３５において、拡大画像データの画素Ｊyxを修正するために用いられる。すなわち（１５）式に従って拡大画像データの画素Ｊyxが修正され、原画像データが有するコントラストにできるだけ近いコントラストを有する修正拡大画像データが得られる。
【００８７】
図１８は、コントラスト係数計算部２１において実行され、（１８）式に従ってコントラスト係数con を求めるプログラムのフローチャートである。
【００８８】
ステップ２０１では、原画像データの画素Ｐyxと拡大画像データの画素Ｊyxとの積ＰＪの初期値が０に定められ、画素Ｊyxの二乗ＪＪの初期値が０に定められる。またステップ２０１では、第１および第５のマトリクスＭ１、Ｍ５において左上隅に位置する画素の縦座標ｙが（ｔ×８）によって求められ、同様にしてステップ２０２では、マトリクスＭ１、Ｍ５において左上隅に位置する画素の横座標ｘが（ｓ×８）によって求められる（図３参照）。すなわち、左上隅の画素が含まれる８×８のブロックは、原画像データおよび拡大画像データにおいて、水平方向にｓブロック目、縦方向にｔブロック目に位置している。
【００８９】
ステップ２０３では、原画像データの画素Ｐyxと拡大画像データの画素Ｊyxとの積が求められ、ステップ２０３における前回の計算結果である積ＰＪに加算される。また、画素Ｊyxの二乗が求められ、ステップ２０３における前回の計算結果である二乗ＪＪに加算される。
【００９０】
ステップ２０４では、画素の横座標ｘに１が加算される。ステップ２０５では、画素の横座標ｘがマトリクスＭ１、Ｍ５から離れたときの値（ｓ×８）＋６４に等しいか否かが判定される。画素の横座標ｘがマトリクスＭ１、Ｍ５の範囲内にあるとき、ステップ２０３が再び実行される。これに対して横座標ｘがマトリクスＭ１、Ｍ５から離れたとき、ステップ２０６において画素の縦座標ｙに１が加算された後、ステップ２０７において、画素の縦座標ｙがマトリクスＭ１、Ｍ５から離れたときの値（ｔ×８）＋６４に等しいか否かが判定される。画素の縦座標ｙがマトリクスＭ１、Ｍ５の範囲内にあるとき、ステップ２０２へ戻り、横座標ｘが初期値（ｓ×８）にリセットされる。そして、ステップ２０３、２０４、２０５から成るループが再び実行される。
【００９１】
このようにしてマトリクスＭ１、Ｍ５を構成する６４×６４個の画素に関して積和ＰＪと二乗和ＪＪが求められると、ステップ２０８において、（１８）式に従ってコントラスト係数con が計算される。これにより、このプログラムは終了する。
【００９２】
図１９は、コントラスト変換部２２、３５において実行され、（１５）式に従って修正拡大画像データの画素Ｊc yxを求めるプログラムのフローチャートである。
【００９３】
ステップ３０１では、第１および第５のマトリクスＭ１、Ｍ５において左上隅に位置する画素の縦座標ｙが（ｔ×８）によって求められ、同様にしてステップ３０２では、マトリクスＭ１、Ｍ５において左上隅に位置する画素の横座標ｘが（ｓ×８）によって求められる。ステップ３０３では、（１５）式に従って修正拡大画像データの画素Ｊc yxが計算される。
【００９４】
ステップ３０４では、画素の横座標ｘに１が加算される。ステップ３０５では、画素の横座標ｘがマトリクスＭ１、Ｍ５から離れたときの値（ｓ×８）＋６４に等しいか否かが判定される。画素の横座標ｘがマトリクスＭ１、Ｍ５の範囲内にあるとき、ステップ３０３が再び実行される。これに対して横座標ｘがマトリクスＭ１、Ｍ５から離れたとき、ステップ３０６において画素の縦座標ｙに１が加算された後、ステップ３０７において、画素の縦座標ｙがマトリクスＭ１、Ｍ５から離れたときの値（ｔ×８）＋６４に等しいか否かが判定される。画素の縦座標ｙがマトリクスＭ１、Ｍ５の範囲内にあるとき、ステップ３０２へ戻り、横座標ｘが初期値（ｓ×８）にリセットされる。そして、ステップ３０３、３０４、３０５から成るループが再び実行される。
【００９５】
このようにしてマトリクスＭ１、Ｍ５を構成する６４×６４個の画素の全てについてステップ３０３が実行されると、このプログラムは終了する。
【００９６】
誤差関数計算部１９では、原画像データの各画素値と、コントラスト変換部２２によって得られた拡大画像データの画素値との差に基づいて誤差関数値が計算される。誤差関数値の計算は、第１の実施形態と同じである。誤差関数計算部１９において誤差関数値の計算が終了すると、モード設定部１７において次の画素構成モードが設定される。そして拡張ＩＤＣＴ処理部１８、コントラスト係数計算部２１、コントラスト変換部２２の順に処理が行なわれ、誤差関数計算部１９において、再び誤差関数値が計算される。
【００９７】
図２０、図２１は、１６種類の画素構成モード０〜１５において、コントラスト変換部２２によって得られた修正拡大画像データの一部を示し、対応する原画像データは、第１の実施形態と同じである（図４参照）。第１の実施形態における修正拡大画像データ（図９および図１０参照）と比較することから理解されるように、第３の実施形態によれば、コントラスト係数計算部２１とコントラスト変換部２２、３５を設けたことによって、拡大画像データにおいて相対的に大きい値を有する画素は、修正拡大画像データでは、より大きい値に修正され、拡大画像データにおいて相対的に小さい値を有する画素は、修正拡大画像データでは、より小さい値に修正される傾向にある。
【００９８】
誤差関数計算部１９において、１６種類の画素構成モードについて誤差関数値が計算されると、モード・コントラスト係数設定部２３において、誤差関数値が最小になるような、最適な画素構成モードが選択される。最適な画素構成モードの選択は第１の実施形態において説明したモード選択ルーチン（図１２参照）によって行なわれる。
【００９９】
最適な画素構成モードには１つのコントラスト係数con が対応しており、画素構成モードの選択によってコントラスト係数con が自動的に設定される。最適な画素構成モードを示すパラメータｍｄとコントラスト係数con は、縮小画像生成部１５において求められた縮小画像データと同様に、記録媒体ＲＭに記録される。
【０１００】
図２２は各画素構成モードにおけるコントラスト係数と誤差関数値の例を示している。この図に示される例では、画素構成モード０における誤差関数値が最小であり、画素構成モードに対応したコントラスト係数は1.545 である。すなわち第３のマトリクスＭ３としては６４×６４の画素から構成されるものであることが最良である。
【０１０１】
以上のように本実施形態によれば、第１の実施形態によって得られる効果に加えて、コントラスト係数con を用いたことによって、原画像により近い画像を再生することが可能となる。
【０１０２】
図２３および図２４は第４の実施形態である画像圧縮伸張装置を示すブロック図である。図２３は画像圧縮装置を示し、図２４は画像伸張装置を示す。図１５および図１６に示す第３の実施形態と同一または相当する構成要件に関しては、同じ符号を用いている。
【０１０３】
第３の実施形態と異なる構成を説明する。縮小画像生成部１５において生成された縮小画像データは記録媒体ＲＭには記録されず、ＤＣＴ処理部１６において２次元離散コサイン変換によって得られた、マトリクスＭＤ（図３参照）を構成する縮小ＤＣＴ係数データが記録媒体ＲＭに記録される。モード・コントラスト係数設定部２３において選択された、最適な画素構成モードを示すパラメータｍｄと、この画素構成モードに対応したコントラスト係数con も、第３の実施形態と同様に記録媒体ＲＭに記録される。
【０１０４】
縮小ＤＣＴ係数データとパラメータｍｄとコントラスト係数con は記録媒体ＲＭから読み出され、パラメータｍｄはモード設定部３２に入力され、縮小ＤＣＴ係数データとコントラスト係数con は拡張ＩＤＣＴ処理部３３に入力される。モード設定部３２では、パラメータｍｄに基づいて最適な画素構成モードが設定される。拡張ＩＤＣＴ処理部３３において、縮小ＤＣＴ係数データは、最適な画素構成モードに従って拡張２次元逆離散コサイン変換を施され、拡大画像データが得られる。すなわち第４の実施形態では、記録媒体ＲＭには、ＤＣＴ係数によって構成される縮小ＤＣＴ係数データが記録されているので、拡張ＩＤＣＴ処理部３３の前段にＤＣＴ処理部は設けられていない。
【０１０５】
その他の構成および作用は第３の実施形態と同じである。
【０１０６】
図２５は、第５の実施形態においてコントラスト係数con を求めるプログラムのフローチャートである。第５の実施形態におけるその他の構成は第３の実施形態と同じである。
【０１０７】
図２５の各ステップは、図１８における対応するステップに付された符号に「２００」を加算して示されている。例えば、図２５のステップ４０３は図１８のステップ２０３に対応する。
【０１０８】
第３の実施形態では、コントラスト係数con は、６４×６４の全ての画素を用いて誤差関数値が計算される。これに対して、第５の実施形態では、ステップ４０４、４０６において、それぞれｘ＝ｘ＋８、ｙ＝ｙ＋８と記されているように、第１および第５のマトリクスＭ１、Ｍ５において縦方向および横方向に８画素おきに実行される。すなわち、６４×６４の画素のうち間引きによって選択された６４個の画素のみを用いて誤差関数値が計算され、ステップ４０８では、６４個の画素に基づいてコントラスト係数con が求められる。
【０１０９】
修正拡大画像データＪc yxは、図１９に示されるのと同じプログラムによって求められる。
【０１１０】
その他の構成および作用は第３の実施形態と同じである。
【０１１１】
上記各実施形態では、直交変換として２次元離散コサイン変換を、また逆直交変換として２次元逆離散コサイン変換を用いていたが、これらに限定されず、公知の他の直交変換および逆直交変換を採用することもできる。
【０１１２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、縮小画像から、原画像に対応した拡大画像を再生する画像圧縮伸張装置において、拡大画像の画質を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である画像圧縮伸張装置に含まれる画像圧縮装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態である画像圧縮伸張装置に含まれる画像伸張装置を示すブロック図である。
【図３】図１および図２に示す画像圧縮伸張装置において処理される各画像データのマトリクスを示す図である。
【図４】縮小画像生成部における縮小処理を示す図である。
【図５】第２のマトリクスの８×８の画素値と、これらの画素値から成る画像データに対応したＤＣＴ係数とを示す図である。
【図６】画素値における直流成分Ｆ（０）に関する成分と、交流成分Ｆ（１）、Ｆ（２）、Ｆ（３）に関する成分とを示す図である。
【図７】８×８のマトリクスのＤＣＴ係数と、再生画像データの第３のマトリクスを構成する画素値とを示す図である。
【図８】各画素構成モードにおける画素数を示す図である。
【図９】画素構成モード０〜７における第５のマトリクスの一部をそれぞれ示す図である。
【図１０】画素構成モード８〜１５における第５のマトリクスの一部をそれぞれ示す図である。
【図１１】画素構成モード０〜１５における誤差関数値の例を示す図である。
【図１２】モード選択ルーチンのフローチャートである。
【図１３】本発明の第２の実施形態である画像圧縮伸張装置に含まれる画像圧縮装置を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態である画像圧縮伸張装置に含まれる画像伸張装置を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態である画像圧縮伸張装置に含まれる画像圧縮装置を示すブロック図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態である画像圧縮伸張装置に含まれる画像伸張装置を示すブロック図である。
【図１７】原画像データ、拡大画像データおよび中間修正拡大画像データの画素値の例を示す図である。
【図１８】コントラスト係数を求めるためのプログラムのフローチャートである。
【図１９】修正拡大画像データの画素値を求めるためのプログラムのフローチャートである。
【図２０】第３の実施形態において、画素構成モード０〜７における第５のマトリクスの一部をそれぞれ示す図である。
【図２１】第３の実施形態において、画素構成モード８〜１５における第５のマトリクスの一部をそれぞれ示す図である。
【図２２】各画素構成モードにおけるコントラスト係数と誤差関数値の例を示す図である。
【図２３】本発明の第４の実施形態である画像圧縮伸張装置に含まれる画像圧縮装置を示すブロック図である。
【図２４】本発明の第４の実施形態である画像圧縮伸張装置に含まれる画像伸張装置を示すブロック図である。
【図２５】第５の実施形態においてコントラスト係数を求めるプログラムのフローチャートである。
【符号の説明】
１５ 縮小画像生成部
１６ 第１のＤＣＴ処理部
１７ 第１のモード設定部
１８ 第１の拡張ＩＤＣＴ処理部
１９ 誤差関数計算部
２０ モード選択部
２１ コントラスト係数計算部
２２ 第１のコントラスト変換部
２３ モード・コントラスト設定部
３１ 第２のＤＣＴ処理部
３２ 第２のモード設定部
３３ 第２の拡張ＩＤＣＴ処理部
３５ 第２のコントラスト変換部
ＲＭ 記録媒体
Ｍ１ 第１のマトリクス
Ｍ２ 第２のマトリクス
【発明の属する技術分野】
本発明は、静止画像である原画像の画素数を低減させて得られた画像データを記録媒体に記録し、その記録媒体から画像データを読み出して原画像を復元させる画像圧縮伸張装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像圧縮伸張装置における画像圧縮処理の例として、原画像を構成する多数の画素に含まれる所定数の画素値の平均値を求めて１つの画素を生成し、このような画素から成る縮小画像を記録媒体に記録するものが知られている。また画像圧縮伸張装置における画像伸張処理では、記録媒体から読み出された縮小画像に対して補間処理を施すことにより、原画像と同じ画素数の拡大画像が生成される。
【０００３】
一方、他の画像圧縮伸張装置として、縮小画像に２次元離散コサイン変換を施して得られたＤＣＴ係数を記録媒体に記録し、記録媒体から読み出されたＤＣＴ係数に対して２次元逆離散コサイン変換を施してＩＤＣＴ係数を得るものが知られている。ＩＤＣＴ係数は原画像の画素に含まれる一部の画素に対応しており、ＩＤＣＴ係数に対して補間処理を施すことによって、原画像と同じ画素数の拡大画像を生成することが可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
画像圧縮伸張装置によって再生された拡大画像は、理想的には原画像に一致すべきであるが、縮小画像を生成したときに原画像に含まれる情報の一部が欠落するため、通常、原画像に一致せず、画質は相対的に悪い。
【０００５】
本発明は、縮小画像から、原画像に対応した拡大画像を再生する画像圧縮伸張装置において、拡大画像の画質を向上させることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第１の画像圧縮装置は、複数の画素から成る第１のマトリクスによって構成される原画像データに基づいて、第１のマトリクスよりも少ない数の画素から成る第２のマトリクスによって構成される縮小画像データを生成する縮小画像生成手段と、縮小画像データに直交変換を施して縮小直交変換係数データを求める第１の直交変換手段と、第２のマトリクスよりも多い画素から成る第３のマトリクスの画素の構成を示す複数の画素構成モードから、１つの画素構成モードを設定するモード設定手段と、縮小直交変換係数データに対して、前記１つの画素構成モードに対応した第３のマトリクスによって構成される拡大画像データを得るように、逆直交変換を施す第１の拡大画像生成手段と、原画像データと拡大画像データの差に対応した誤差関数値を計算する誤差関数計算手段と、複数の画素構成モードから誤差関数値が最小になるような画素構成モードを選択するモード選択手段とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
画像圧縮装置は、縮小画像データと、モード選択手段によって選択された画素構成モードを示すパラメータとを記録媒体に記録する記録手段を備えていてもよい。また画像圧縮装置は、縮小直交変換係数データと、モード選択手段によって選択された画素構成モードを示すパラメータとを記録媒体に記録する記録手段を備えてもよい。
【０００８】
縮小画像生成手段は例えば、第１のマトリクスに含まれる所定数の画素値の平均値を求め、この平均値を、第２のマトリクスに含まれ、所定数の画素に対応した１つの画素値として定める。この場合、平均値は例えば、第１のマトリクスに含まれる８×８の画素値から求められる。
【０００９】
第１のマトリクスは例えば６４×６４の画素から成り、第２のマトリクスは例えば８×８の画素から成る。
【００１０】
直交変換が２次元離散コサイン変換であるとき、逆直交変換は２次元逆離散コサイン変換である。この場合、第１、第２および第３のマトリクスがそれぞれ６４×６４、８×８およびｍ×ｎの画素から成り、第１の拡大画像生成手段が下記（１）式によって表される２次元逆離散コサイン変換により拡大画像データを得ることが好ましい。
【数２】
【００１１】
好ましくは誤差関数計算手段は、第１のマトリクスに含まれる画素と、第３のマトリクスに含まれ、第１のマトリクスの画素に対応した画素との差の二乗和を、誤差関数値として計算する。この場合、誤差関数計算手段は、第１および第３のマトリクスにそれぞれ含まれる全ての画素を用いて誤差関数値を計算してもよく、あるいは第１および第３のマトリクスにそれぞれ含まれる１部の画素のみを用いて誤差関数値を計算してもよい。
【００１２】
本発明に係る第１の画像伸張装置は、記録媒体に記録されたパラメータと縮小画像データとを読み出すデータ読出手段と、縮小画像データに直交変換を施して縮小直交変換係数データを求める第２の直交変換手段と、縮小直交変換係数データに対して、パラメータによって示される画素構成モードに対応した第３のマトリクスによって構成される拡大画像データを得るように、逆直交変換を施す第２の拡大画像生成手段とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
本発明に係る第２の画像伸張装置は、第１の画像伸張装置とデータ読出手段の構成が異なり、データ読出手段は、記録媒体に記録されたパラメータと縮小直交変換係数データとを読み出すように構成されている。また第２の画像伸張装置には、直交変換手段が設けられていない。その他の構成は第１の画像伸張装置と同様である。
【００１４】
本発明に係る第２の画像圧縮装置は、複数の画素から成る第１のマトリクスによって構成される原画像データに基づいて、第１のマトリクスよりも少ない数の画素から成る第２のマトリクスによって構成される縮小画像データを生成する縮小画像生成手段と、縮小画像データに直交変換を施して縮小直交変換係数データを求める第１の直交変換手段と、第２のマトリクスよりも多い画素から成る第３のマトリクスの画素の構成を示す複数の画素構成モードから、１つの画素構成モードを設定するモード設定手段と、縮小直交変換係数データに対して、１つの画素構成モードに対応した第３のマトリクスによって構成される拡大画像データを得るように、逆直交変換を施す第１の拡大画像生成手段と、拡大画像データにコントラスト係数を施すことによって、拡大画像データが有するコントラストが原画像データが有するコントラストに近くなるように、コントラスト係数を求めるコントラスト係数演算手段と、拡大画像データにコントラスト係数を施すことによって、拡大画像データを修正し、修正拡大画像データを求めるコントラスト変換手段と、原画像データと修正拡大画像データの差に対応した誤差関数値を計算する誤差関数計算手段と、複数の画素構成モードから誤差関数値が最小になるような画素構成モードを選択するモード選択手段とを備えたことを特徴としている。
【００１５】
画像圧縮装置は、縮小画像データと、コントラスト係数と、モード選択手段によって選択された画素構成モードを示すパラメータとを記録媒体に記録する記録手段を備えていてもよい。また画像圧縮装置は、縮小直交変換係数データと、コントラスト係数と、モード選択手段によって選択された画素構成モードを示すパラメータとを記録媒体に記録する記録手段を備えていてもよい。
【００１６】
本発明に係る第３の画像伸張装置は、記録媒体に記録された縮小画像データとコントラスト係数とパラメータとを読み出すデータ読出手段と、縮小画像データに直交変換を施して縮小直交変換係数データを求める第２の直交変換手段と、縮小直交変換係数データに対して、パラメータによって示される画素構成モードに対応した第３のマトリクスによって構成される拡大画像データを得るように、逆直交変換を施す第２の拡大画像生成手段と、拡大画像データにコントラスト係数を施すことによって、拡大画像データを修正し、修正拡大画像データを求めるコントラスト変換手段とを備えたことを特徴としている。
【００１７】
本発明に係る第４の画像伸張装置は、第３の画像伸張装置とデータ読出手段の構成が異なり、データ読出手段は、記録媒体に記録された縮小直交変換係数データとコントラスト係数とパラメータとを読み出すように構成されている。また第４の画像伸張装置には、直交変換手段が設けられていない。その他の構成は第３の画像伸張装置と同様である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１および図２は本発明の第１の実施形態である画像圧縮伸張装置を示すブロック図である。図１は画像圧縮装置を示し、図２は画像伸張装置を示す。
【００１９】
被写体ＳＰからの反射光は撮影光学系１１によって集光され、これにより撮像素子１２の受光面に被写体ＳＰの画像が結像される。撮像素子１２の受光面にはレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）およびブルー（Ｂ）のカラーフィルタが設けられており、撮像素子１２では、Ｒ、ＧおよびＢの各画像に対応したアナログの電気信号がそれぞれ発生する。この電気信号はＡＤ変換器１３において、デジタルの電気信号であるＲ、ＧおよびＢの画像信号に変換される。Ｒ、ＧおよびＢの画像信号は図示しない画像処理回路において、輝度データＹ、および色差データＣｂ、Ｃｒに変換され、メモリ１４に格納される。
【００２０】
輝度データＹ、および色差データＣｂ、Ｃｒは、画像において水平方向に約１０００個、垂直方向に約６００個の画素が配列して構成される原画像データである。後述するように縮小画像生成部１５では、６４×６４の画素から成る第１のマトリクスが原画像データから抽出され、第１のマトリクスの原画像データに対して縮小処理が施される。縮小処理において原画像データは、第２のマトリクスによって構成される縮小画像データに変換される。第２のマトリクスは第１のマトリクスよりも少ない数の画素から成る。すなわち縮小画像データは、第１のメモリ１４に格納された輝度データＹ、および色差データＣｂ、Ｃｒよりも圧縮されており、圧縮率は例えば６４分の１である。縮小画像データは、ＩＣメモリカード等の記録媒体ＲＭに記録される。
【００２１】
また縮小画像データは、第１のＤＣＴ処理部１６において２次元離散コサイン変換（２次元ＤＣＴ）を施され、ＤＣＴ係数に変換される。２次元ＤＣＴによって得られたマトリクスは縮小ＤＣＴ係数データを構成し、その要素数は縮小画像データを構成する第２のマトリクスと同じである。第１のモード設定部１７では、第１の拡張ＩＤＣＴ処理部１８において用いられる第３のマトリクスに対応した１つの画素構成モードが設定される。すなわち本実施形態では、第３のマトリクスの画素の構成を示す画素構成モードとして１６種類のモードが予め用意されており、モード設定部１７では、１６個の画素構成モードから１つの画素構成モードが選択されて設定される。
【００２２】
第１の拡張ＩＤＣＴ処理部１８ではＤＣＴ係数に対して、後述する拡張２次元逆離散コサイン変換（拡張ＩＤＣＴ）が施され、モード設定部１７において設定された画素構成モードの第３のマトリクスによって構成される拡大画像データが得られる。縮小画像生成部１５および第１のＤＣＴ処理部１６における処理によってデータの欠落が生じなければ、拡大画像データは原画像データに一致するが、通常はデータの一部が欠落するために、拡大画像データの各画素値は原画像データの各画素値とは異なったものとなる。誤差関数計算部１９では、原画像データの各画素値と、これに対応する拡大画像データの画素値との差に対応した誤差関数値が計算される。この計算については後述する。
【００２３】
誤差関数計算部１９において誤差関数値の計算が終了すると、モード設定部１７において次の画素構成モードが設定される。そして拡張ＩＤＣＴ処理部１８では、新しく設定された画素構成モードに従って拡大画像データが得られる。次いで誤差関数計算部１９では、再び誤差関数値が計算される。
【００２４】
このようにして、１６種類の画素構成モードについて誤差関数値が計算されると、モード選択部２０では、誤差関数値が最小になるような、最適な画素構成モードが選択される。最適な画素構成モードを示すパラメータｍｄは、縮小画像生成部１５において求められた縮小画像データと同様に、記録媒体ＲＭに記録される。
【００２５】
輝度データＹ、および色差データＣｂ、Ｃｒに対応した縮小画像データと最適画素構成モードのパラメータｍｄは、それぞれ記録媒体ＲＭから読み出される。縮小画像データは、第２のＤＣＴ処理部３１において２次元ＤＣＴを施され、ＤＣＴ係数に変換される。第２のモード設定部３２では記録媒体ＲＭから読み出されたパラメータｍｄに基づいて画素構成モードが設定される。ＤＣＴ係数は、第２の拡張ＩＤＣＴ処理部３３において拡張ＩＤＣＴを施され、パラメータｍｄに対応した最適な画素構成モードの第３のマトリクスによって構成される拡大画像データが得られる。拡大画像データは輝度データＹ、および色差データＣｂ、Ｃｒの形式で第２のメモリ３４に格納される。
【００２６】
図３は、図１および図２に示す画像圧縮伸張装置において処理される各画像データのマトリクスを示す図である。図４は縮小画像生成部１５における縮小処理を示す図である。図３および図４を参照して縮小画像生成部１５の作用を説明する。
【００２７】
原画像データは約１０００×６００の画素値Ｐyxから成り、８×８の画素から成るブロックに分割される。図３においてブロックＢ１は、原画像データの左上隅のブロックを原点として、水平方向にｓブロック目、垂直方向にｔブロック目に位置する。水平方向に８個並び、かつ垂直方向に８個並ぶ６４個のブロックによって第１のマトリクスＭ１が構成される。すなわち第１のマトリクスＭ１は６４×６４の画素値Ｐyxから成る。
【００２８】
縮小画像生成部１５では、第１のマトリクスＭ１によって構成される原画像データに基づいて第２のマトリクスＭ２が生成される。第２のマトリクスＭ２における画素値Ｒtsは下記（２）式によって示される。すなわち第２のマトリクスＭ２の画素値Ｒtsは、第１のマトリクスＭ１において、ブロックＢ１を構成する８×８の画素値Ｐyxの平均値を求めることによって得られる。
【００２９】
【数３】
【００３０】
図４に示す例では、第１のマトリクスＭ１に含まれるブロックＢ１は、１６０、１５８、１８３、２１１、２２１、２２６・・・の６４個の画素値Ｐyxから成り、これら６４個の画素値Ｐyxの平均値１７４が第２のマトリクスＭ２の対応画素値Ｒyxとして求められる。
【００３１】
このように第２のマトリクスＭ２は８×８の画素値から成り、第２のマトリクスＭ２によって構成される縮小画像データは、原画像データよりも少ない画素によって元の画像を示すものである。換言すれば、原画像データにおいて水平方向にｓブロック目、垂直方向にｔブロック目に位置するブロックＢ１は、縮小画像データにおいて水平方向にｓ画素目、垂直方向にｔ画素目に位置する画素Ｐ１に対応する。
【００３２】
図５は、第２のマトリクスＭ２の８×８の画素値と、これらの画素値のＤＣＴ係数とを示している。図３および図５を参照して、第１および第２のＤＣＴ処理部１６、３１において実行される２次元ＤＣＴを説明する。
【００３３】
縮小画像データにおいて、第２のマトリクスＭ２の構成要素である画素値Ｒtsは、左上隅Ｃ２を原点とする（ｓ，ｔ）の座標系によって示されている。ＤＣＴを行なうため、画素値Ｒtsは（３）式に従って、第２のマトリクスＭ２において左上隅Ｃ３の画素を原点とする座標系に変換される。
【００３４】
【数４】
ＤＣＴは、第１および第２のＤＣＴ処理部１６、３１において下記（４）式に従って行なわれる。
【数５】
ＤＣＴによって得られたＤＣＴ係数Ｄ(s,t) vuから成るマトリクスＭＤにおいて、原点（０，０）にあるＤＣＴ係数Ｄ (s,t) 00 は直流成分であり、残りの６３個のＤＣＴ係数Ｄ(s,t) vuは交流成分である。直流成分は第２のマトリクスを構成する８×８の画素値の平均値に対応し、各交流成分は、それぞれ所定の空間周波数成分に対応している。
【００３７】
次に、図３および図６を参照して、第１および第２の拡張ＩＤＣＴ処理部１８、３３において実行される拡張ＩＤＣＴを説明する。
ここでは、説明の簡単のために、画像データのマトリクスが１次元的に配列されている場合について、すなわち１次元の拡張ＩＤＣＴについて述べる。
【００３８】
８つの画素Ｐｘ（＝Ｐ0,Ｐ1,Ｐ2, ．．．Ｐ7)が１次元的に配置されて成る画像データに対する１次元離散コサイン変換は下記（５）式によって表される。
【数６】
（５）式から理解されるように、１次元離散コサイン変換によって、８個の領域ｘにおける画素値Ｐｘに基づいて空間周波数成分Ｆ（ｕ）が求められる。空間周波数の種類の数（すなわち "ｕ" の数）は領域ｘの数に等しく、領域ｘの数が８の場合は８である。すなわち、この場合、直流成分Ｆ（０）と７つの交流成分Ｆ（１）、Ｆ（２）、・・・Ｆ（７）とが求められる。
【００４０】
１次元逆離散コサイン変換は下記（６）式によって表される。
【数７】
（６）式から理解されるように、１次元逆離散コサイン変換によって、８個の空間周波数成分Ｆ（ｕ）に基づいて画素値Ｐ'xが求められる。
【００４２】
図６は、画素値Ｐ'xにおいて、直流成分Ｆ（０）に関する成分と、交流成分Ｆ（１）、Ｆ（２）、Ｆ（３）に関する成分とを示している。直流成分Ｆ（０）に関する画素値Ｐ'xの成分Ａ０は
【数８】
【数９】
【数１０】
【数１１】
【００４３】
画素値Ｐ'xは、全ての空間周波数成分Ｆ（０）、Ｆ（１）、Ｆ（２）、・・・Ｆ（７）に関する画素値Ｐ'xの成分の和である。例えばｘ＝１における画素値は、下記（７）式によって表される。
【数１２】
図６には、（７）式における空間周波数成分Ｆ（０）、Ｆ（１）、Ｆ（２）、Ｆ（３）に関する画素値の成分Ａ０１、Ａ１１、Ａ２１、Ａ３１が示されている。
【００４５】
ｘ＝１における画素値Ｐ'1を求めるのと同様な手法によって、すなわち各空間周波数成分Ｆ（０）、Ｆ（１）、・・・Ｆ（７）に関する画素値Ｐ'xの各成分Ａ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３・・・の曲線（図６参照）において補間することによって、任意の領域ｘにおける画素値Ｐ'xを求めることができる。例えば、画素の領域ｘの範囲０〜７を６４等分した場合、すなわちｘ＝0, 0.125, 0.25, 0.375, 0.5, 0.625, ．．．. 7.75, 7.875 に関する画素値は、（８）式によって求められる。
【００４６】
【数１３】
【００４７】
このようにして領域ｘの範囲をさらに細かく分割して逆離散コサイン変換を行なうことを、この明細書では「拡張ＩＤＣＴ」と呼んでいる。換言すると、拡張ＩＤＣＴとは、通常のＩＤＣＴにより得られる画素データのサンプリング数を、通常のＤＣＴ係数の数Ａ個よりも多いＢ個となるようにＩＤＣＴを施すことである。拡張ＩＤＣＴは、上述のような１次元配列の画像データの場合と同様にして２次元配列の画像データにも適用できる。（９）式は２次元配列の場合の拡張ＩＤＣＴを行なって、画素値Ｉ' (s,t) jiを求めるための式を示している。
【００４８】
【数１４】
（９）式に示される拡張ＩＤＣＴによれば、マトリクスＭＤを構成する８×８のＤＣＴ係数Ｄ(s,t) vuは、図３に示すように、ｍ×ｎの画素値Ｉ' (s,t) jiから成る第３のマトリクスＭ３に変換される。図７は第３のマトリクスＭ３が６４×６４の画素によって構成される例を示している。
【００５０】
第３のマトリクスＭ３は、前述したように拡大画像データを構成する。ｍおよびｎは、８、１６、３２、６４のいずれかの値をとる整数であり、画素構成モードによって異なる。図８に示すように、画素構成モードは０から１５まであり、例えば画素構成モード０のマトリクスは６４×６４の画素から成り、画素構成モード１のマトリクスは６４×３２の画素から成る。
【００５１】
第３のマトリクスＭ３において、横方向に並ぶ画素の数ｍと縦方向に並ぶ画素の数ｎとは必ずしも一致しない。そこで、ｍ×ｎの画素から成る第３のマトリクスＭ３は、下記（１０）式に従って、６４×６４の画素から成る第４のマトリクスＭ４に変換される。
【数１５】
第４のマトリクスＭ４を構成する画素値Ｊ’(s,t) yxにおいて、例えばｍが６４、ｎが８のとき、０≦ｉ≦６３、０≦ｊ≦７であるので、添字ｘ、ｙはそれぞれ
ｘ＝ｉ
８×ｊ≦ｙ≦８×ｊ＋７
の値をとる。すなわち、この例において、ｘとｉは１対１に対応するが、１つのｊに対して８個のｙが対応する。例えば、
Ｊ’(s,t) 00＝Ｉ’(s,t) 00
Ｊ’(s,t) 10＝Ｉ’(s,t) 00
Ｊ’(s,t) 20＝Ｉ’(s,t) 00
Ｊ’(s,t) 30＝Ｉ’(s,t) 00
Ｊ’(s,t) 40＝Ｉ’(s,t) 00
Ｊ’(s,t) 50＝Ｉ’(s,t) 00
Ｊ’(s,t) 60＝Ｉ’(s,t) 00
Ｊ’(s,t) 70＝Ｉ’(s,t) 00
である。
【００５３】
第４のマトリクスＭ４における画素値Ｊ' (s,t) yxの座標（ｘ，ｙ）は、第２のマトリクスＭ２と同様に、左上隅の画素を原点としている。そこで、第４のマトリクスＭ４の画素値Ｊ' (s,t) yxを原画像データと同じ座標系に戻すため、（１１）式に従って座標変換が行なわれ、第５のマトリクスＭ５が求められる。すなわち第５のマトリクスＭ５は座標変換された拡大画像データを示している。
【００５４】
【数１６】
（１１）式から理解されるように、第３および第４のマトリクスＭ３、Ｍ４に対応するブロックＢ１（図３参照）の位置（ｓ，ｔ）と、第４のマトリクスＭ４における画素値Ｊ' (s,t) yxの位置（ｘ，ｙ）とに基づいて、拡大画像データ（第５のマトリクスＭ５）における画素値が座標変換される。すなわち第５のマトリクスＭ５における画素値Ｊt*8+y,s*8+x は、第３のマトリクスＭ３における画素値Ｉ' (s,t) jiと、座標系が異なるだけであり、対応する画素同士は同じ値を有する。
【００５６】
図９は画素構成モード０〜７における第５のマトリクスＭ５の一部をそれぞれ示し、図１０は画素構成モード８〜１５における第５のマトリクスＭ５の一部をそれぞれ示す。
【００５７】
誤差関数値Ｅ(s,t) は下記（１２）式に従って計算される。なお（１２）式において、第５のマトリクスＭ５の画素値Ｊt*8+y,s*8+x は、画素値Ｊyxに書き換えられている。
【数１７】
誤差関数値は、第１のマトリクスＭ１に含まれる画素と、第５のマトリクスＭ５に含まれ、第１のマトリクスＭ１の画素に対応した画素との差の二乗和であるが、上述したように、第３および第５のマトリクスＭ３、Ｍ５における対応した画素同士は同じ値を有する。したがって誤差関数値は、第１のマトリクスＭ１に含まれる画素と、第３のマトリクスＭ３に含まれ、第１のマトリクスＭ１の画素に対応した画素との差の二乗和である、と見做すことができる。
【００５９】
図１を参照して説明したように、誤差関数計算部１９では画素構成モード０〜１５について、誤差関数値が計算される。図１１は各画素構成モードにおける誤差関数値の例を示している。この図に示される例では、画素構成モード０における誤差関数値が最小であり、第３のマトリクスＭ３としては６４×６４の画素から構成されるものであることが最良である。
【００６０】
図１２は、モード選択部２０（図１参照）において実行され、誤差関数値が最小になるような画素構成モードを選択するモード選択ルーチンのフローチャートである。
【００６１】
ステップ１０１では、パラメータｍｘ、ｍｄの初期値がそれぞれ０に定められ、また誤差関数値の最小値Ｅmin が初期値Ｅ（０）に定められる。ステップ１０２では、誤差関数値Ｅ（ｍｘ）がステップ１０２の実行前における最小値Ｅmin よりも小さいか否かが判定される。誤差関数値Ｅ（ｍｘ）が最小値Ｅmin よりも小さいとき、ステップ１０３が実行され、誤差関数値Ｅ（ｍｘ）が最小値Ｅmin として置き換えられるとともに、パラメータｍｘが最小値Ｅmin に対応したパラメータｍｄとして置き換えられる。これに対し、誤差関数値Ｅ（ｍｘ）が最小値Ｅmin 以上であるとき、ステップ１０３はスキップされる。
【００６２】
ステップ１０４では、パラメータｍｘが１だけインクリメントされる。ステップ１０５では、パラメータｍｘが１６に等しくなったか否かが判定される。パラメータｍｘが１６に達していないとき、ステップ１０２が再び実行される。これに対し、パラメータｍｘが１６であるとき、全ての画素構成モードにおける誤差関数値Ｅ（ｍｘ）に関して、ステップ１０２の判定が実行されたので、モード選択ルーチンは終了する。
【００６３】
このようにして、１６種類の画素構成モードについて誤差関数値が計算され、誤差関数値が最小になるような画素構成モードを示すパラメータｍｄが検出される。このパラメータｍｄは０〜１５の整数であり、前述したように記録媒体ＲＭ（図１参照）に記録される。
【００６４】
以上のように本実施形態によれば、縮小画像データに対して、ＤＣＴと拡張ＩＤＣＴを施すことにより、原画像データと大きさが同じでｍ×ｎの画素から成る拡大画像データ（拡大画像）が得られる。拡張ＩＤＣＴでは、（９）式に示されるように、第３のマトリクスＭ３を構成する全ての画素値に関して２次元逆離散コサイン変換を行なうことによって、拡大画像の画素値が求められる。したがって本実施形態によれば、縮小画像データを生成したときに欠落した情報が存在するにも拘わらず、原画像に近い画像を再生することが可能となり、再生された拡大画像の画質を向上させることができる。
【００６５】
また本実施形態では、誤差関数計算部１９において、誤差関数値が最小になるような画素構成モードが選択され、この画素構成モードを示すパラメータｍｄが記録媒体ＲＭに記録される。したがって画像伸張装置（図２参照）では、最適な画素構成モードを用いて拡張ＩＤＣＴを実行することができ、再生画像の画質を向上させることができる。
【００６６】
図１３および図１４は第２の実施形態である画像圧縮伸張装置を示すブロック図である。図１３は画像圧縮装置を示し、図１４は画像伸張装置を示す。図１および図２に示す第１の実施形態と同一または相当する構成要件に関しては、同じ符号を用いている。
【００６７】
第１の実施形態と異なる構成を説明する。縮小画像生成部１５において生成された縮小画像データは記録媒体ＲＭには記録されず、ＤＣＴ処理部１６において２次元離散コサイン変換によって得られた、マトリクスＭＤ（図３参照）を構成する縮小ＤＣＴ係数データが記録媒体ＲＭに記録される。モード選択部２０において選択された、最適な画素構成モードを示すパラメータｍｄも、第１の実施形態と同様に記録媒体ＲＭに記録される。
【００６８】
縮小ＤＣＴ係数データとパラメータｍｄは記録媒体ＲＭから読み出され、パラメータｍｄはモード設定部３２に入力され、縮小ＤＣＴ係数データは拡張ＩＤＣＴ処理部３３に入力される。モード設定部３２では、パラメータｍｄに基づいて最適な画素構成モードが設定される。拡張ＩＤＣＴ処理部３３において、縮小ＤＣＴ係数データは、最適な画素構成モードに従って拡張２次元逆離散コサイン変換を施され、拡大画像データが得られる。すなわち第２の実施形態では、記録媒体ＲＭには、ＤＣＴ係数によって構成される縮小ＤＣＴ係数データが記録されているので、拡張ＩＤＣＴ処理部３３の前段にＤＣＴ処理部は設けられていない。
【００６９】
その他の構成および作用は第１の実施形態と同じである。
【００７０】
図１５および図１６は第３の実施形態である画像圧縮伸張装置を示すブロック図である。図１５は画像圧縮装置を示し、図１６は画像伸張装置を示す。図１および図２に示す第１の実施形態と同一または相当する構成要件に関しては、同じ符号を用いている。
【００７１】
第１の実施形態と異なる構成を説明する。
第３の実施形態の画像圧縮装置において、第１の拡張ＩＤＣＴ処理部１８と誤差関数計算部１９の間に、コントラスト係数計算部２１と第１のコントラスト変換部２２が設けられている。誤差関数計算部１９の後段には、モード・コントラスト係数設定部２３が設けられている。また、画像伸張装置において、拡張ＩＤＣＴ処理部３３の後段には第２のコントラスト変換部３５が設けられている。その他の構成は、基本的に第１の実施形態と同様である。
【００７２】
コントラスト係数計算部２１では、拡大画像データにおけるコントラストの低下を補正するためのコントラスト係数が求められる。すなわちコントラスト係数は、拡大画像データが有するコントラストが原画像データが有するコントラストにできるだけ近くなるように、拡大画像データに施されるものである。コントラスト変換部２２では、コントラスト係数con を用いて拡大画像データが修正される。
【００７３】
図３に示される画像データの構成は第３の実施形態においても共通であるので、図３および図１７を参照して、コントラスト係数計算部２１において実行されるコントラスト係数con の演算、およびコントラスト変換部２２、３５において実行される拡大画像データの修正について説明する。
【００７４】
原画像データのブロックＢ１を構成する８×８のマトリクスにおいて、水平方向に延びる１つの列を構成する８個の画素が例えばＰy0、Ｐy1、Ｐy2、Ｐy3、Ｐy4、Ｐy5、Ｐy6、Ｐy7の値をとり、これらに対応する拡大画像データの８個の画素が例えばＪy0、Ｊy1、Ｊy2、Ｊy3、Ｊy4、Ｊy5、Ｊy6、Ｊy7の値をとるとする。また、原画像データの８個の画素Ｐy0、Ｐy1・・・Ｐy7の平均値がＡＰであり、拡大画像データの８個の画素Ｊy0、Ｊy1・・・Ｊy7の平均値がＡＪであるとする。
【００７５】
縮小画像生成部１５および第１のＤＣＴ処理部１６における処理によってデータの一部が欠落するため、拡大画像データの各画素値は原画像データとは異なる値をとる。すなわち拡大画像データの各画素値は、原画像データと比較して、平均値ＡＪに近くなり、全体的に変化量は小さくなる。換言すれば、拡大画像データのコントラストは原画像データよりも低下する。
【００７６】
そこでコントラスト係数計算部２１では、拡大画像データのコントラストをできるだけ原画像データに近づけるための修正係数として、下記（１３）〜（１８）式に従ってコントラスト係数con が求められる。コントラスト変換部２２、３５では、コントラスト係数con を用いて、拡大画像データの各画素値において、平均値ＡＪよりも大きい値をとるものに対しては、より大きい値をとるように修正され、平均値ＡＪよりも小さい値をとるものに対しては、より小さい値をとるように修正され、中間修正拡大画像データの画素Ｊc y0、Ｊc y1・・・Ｊc y7が求められる。
【００７７】
なおこの修正に先立ち、拡大画像データの画素値の平均値ＡＪが原画像データの画素値の平均値ＡＰに等しくなるように、拡大画像データの各画素値には補正係数が乗じられる。例えば平均値ＡＰが平均値ＡＪの1.05倍であった場合、拡大画像データの各画素値には補正係数として1.05が乗じられ、拡大画像データの画素値は平均値ＡＪ’（＝ＡＰ）をとるように補正される。すなわち、修正された拡大画像データの画素Ｊc y0、Ｊc y1・・・Ｊc y7の平均値ＡＪ’は原画像データの平均値ＡＰに等しい。
【００７８】
コントラスト係数con の求め方について詳述する。
なお、第３および第５のマトリクスＭ３、Ｍ５における対応した画素同士は同じ値を有し、コントラスト係数con は第５のマトリクスＭ５の画素値を用いて、計算される。すなわちコントラスト係数con の計算では、第５のマトリクスＭ５の画素値を拡大画像データとして用いる。
【００７９】
まず（１３）式に従って、第５のマトリクスＭ５（拡大画像データ）に含まれる６４×６４個の画素Ｊyxの平均値ave'が求められる。また、（１４）式に従って第１のマトリクス（原画像データ）に含まれる６４×６４個の画素Ｐyxの平均値ave が求められる。
【００８０】
【数１８】
次いで、上述したように、平均値ave'が平均値ave に等しくなるように、画素Ｊyxに補正係数が乗じられる。以下の説明では、この補正係数を乗じたものを画素Ｊyxとして説明する。すなわち、６４×６４個の画素Ｊyxの平均値はave である。
【００８２】
中間修正拡大画像データの画素Ｊc yxが（１５）式によって定義される。すなわち中間修正拡大画像データの画素Ｊc yxは、画素Ｊyxと平均値ave との差に修正係数con を乗じたことによって得られる修正値（Ｊyx−ave ）×con に対して、平均値ave を加算することにより得られる。
【数２０】
（１５）式において画素Ｊc yxは、con=1 のとき拡大画像データの画素Ｊyxに等しくなり、con=0 のとき平均値ave に等しくなる。またcon ＞1 のとき、画素Ｊc yxは拡大画像データの画素Ｊyxに対してコントラストが増加せしめられる。このようにコントラスト係数con を最適値に定めることにより、原画像データの画素Ｐyxに近い画素Ｊc yxを有する修正拡大画像データを得ることができる。
【００８４】
修正拡大画像データを計算するため、まず、（１６）式に従って中間修正拡大画像データの画素値と原画像データの画素値との二乗誤差の合計Ｅ(s,t) が、第１および第５のマトリクスＭ１、Ｍ５に関して求められる。
【数２１】
二乗誤差の合計Ｅ(s,t) は正の値をとり、コントラスト係数con の値によって変化する。したがって（１６）式をコントラスト係数con によって偏微分し、その値が０となるようにコントラスト係数con を選べば、そのとき、合計Ｅ(s,t) は最小になり、そのコントラスト係数con は最適値を有する。すなわち、最適なコントラスト係数con は（１７）式および（１８）式に従って求められる。
【数２２】
この最適なコントラスト係数con は、コントラスト変換部２２、３５において、拡大画像データの画素Ｊyxを修正するために用いられる。すなわち（１５）式に従って拡大画像データの画素Ｊyxが修正され、原画像データが有するコントラストにできるだけ近いコントラストを有する修正拡大画像データが得られる。
【００８７】
図１８は、コントラスト係数計算部２１において実行され、（１８）式に従ってコントラスト係数con を求めるプログラムのフローチャートである。
【００８８】
ステップ２０１では、原画像データの画素Ｐyxと拡大画像データの画素Ｊyxとの積ＰＪの初期値が０に定められ、画素Ｊyxの二乗ＪＪの初期値が０に定められる。またステップ２０１では、第１および第５のマトリクスＭ１、Ｍ５において左上隅に位置する画素の縦座標ｙが（ｔ×８）によって求められ、同様にしてステップ２０２では、マトリクスＭ１、Ｍ５において左上隅に位置する画素の横座標ｘが（ｓ×８）によって求められる（図３参照）。すなわち、左上隅の画素が含まれる８×８のブロックは、原画像データおよび拡大画像データにおいて、水平方向にｓブロック目、縦方向にｔブロック目に位置している。
【００８９】
ステップ２０３では、原画像データの画素Ｐyxと拡大画像データの画素Ｊyxとの積が求められ、ステップ２０３における前回の計算結果である積ＰＪに加算される。また、画素Ｊyxの二乗が求められ、ステップ２０３における前回の計算結果である二乗ＪＪに加算される。
【００９０】
ステップ２０４では、画素の横座標ｘに１が加算される。ステップ２０５では、画素の横座標ｘがマトリクスＭ１、Ｍ５から離れたときの値（ｓ×８）＋６４に等しいか否かが判定される。画素の横座標ｘがマトリクスＭ１、Ｍ５の範囲内にあるとき、ステップ２０３が再び実行される。これに対して横座標ｘがマトリクスＭ１、Ｍ５から離れたとき、ステップ２０６において画素の縦座標ｙに１が加算された後、ステップ２０７において、画素の縦座標ｙがマトリクスＭ１、Ｍ５から離れたときの値（ｔ×８）＋６４に等しいか否かが判定される。画素の縦座標ｙがマトリクスＭ１、Ｍ５の範囲内にあるとき、ステップ２０２へ戻り、横座標ｘが初期値（ｓ×８）にリセットされる。そして、ステップ２０３、２０４、２０５から成るループが再び実行される。
【００９１】
このようにしてマトリクスＭ１、Ｍ５を構成する６４×６４個の画素に関して積和ＰＪと二乗和ＪＪが求められると、ステップ２０８において、（１８）式に従ってコントラスト係数con が計算される。これにより、このプログラムは終了する。
【００９２】
図１９は、コントラスト変換部２２、３５において実行され、（１５）式に従って修正拡大画像データの画素Ｊc yxを求めるプログラムのフローチャートである。
【００９３】
ステップ３０１では、第１および第５のマトリクスＭ１、Ｍ５において左上隅に位置する画素の縦座標ｙが（ｔ×８）によって求められ、同様にしてステップ３０２では、マトリクスＭ１、Ｍ５において左上隅に位置する画素の横座標ｘが（ｓ×８）によって求められる。ステップ３０３では、（１５）式に従って修正拡大画像データの画素Ｊc yxが計算される。
【００９４】
ステップ３０４では、画素の横座標ｘに１が加算される。ステップ３０５では、画素の横座標ｘがマトリクスＭ１、Ｍ５から離れたときの値（ｓ×８）＋６４に等しいか否かが判定される。画素の横座標ｘがマトリクスＭ１、Ｍ５の範囲内にあるとき、ステップ３０３が再び実行される。これに対して横座標ｘがマトリクスＭ１、Ｍ５から離れたとき、ステップ３０６において画素の縦座標ｙに１が加算された後、ステップ３０７において、画素の縦座標ｙがマトリクスＭ１、Ｍ５から離れたときの値（ｔ×８）＋６４に等しいか否かが判定される。画素の縦座標ｙがマトリクスＭ１、Ｍ５の範囲内にあるとき、ステップ３０２へ戻り、横座標ｘが初期値（ｓ×８）にリセットされる。そして、ステップ３０３、３０４、３０５から成るループが再び実行される。
【００９５】
このようにしてマトリクスＭ１、Ｍ５を構成する６４×６４個の画素の全てについてステップ３０３が実行されると、このプログラムは終了する。
【００９６】
誤差関数計算部１９では、原画像データの各画素値と、コントラスト変換部２２によって得られた拡大画像データの画素値との差に基づいて誤差関数値が計算される。誤差関数値の計算は、第１の実施形態と同じである。誤差関数計算部１９において誤差関数値の計算が終了すると、モード設定部１７において次の画素構成モードが設定される。そして拡張ＩＤＣＴ処理部１８、コントラスト係数計算部２１、コントラスト変換部２２の順に処理が行なわれ、誤差関数計算部１９において、再び誤差関数値が計算される。
【００９７】
図２０、図２１は、１６種類の画素構成モード０〜１５において、コントラスト変換部２２によって得られた修正拡大画像データの一部を示し、対応する原画像データは、第１の実施形態と同じである（図４参照）。第１の実施形態における修正拡大画像データ（図９および図１０参照）と比較することから理解されるように、第３の実施形態によれば、コントラスト係数計算部２１とコントラスト変換部２２、３５を設けたことによって、拡大画像データにおいて相対的に大きい値を有する画素は、修正拡大画像データでは、より大きい値に修正され、拡大画像データにおいて相対的に小さい値を有する画素は、修正拡大画像データでは、より小さい値に修正される傾向にある。
【００９８】
誤差関数計算部１９において、１６種類の画素構成モードについて誤差関数値が計算されると、モード・コントラスト係数設定部２３において、誤差関数値が最小になるような、最適な画素構成モードが選択される。最適な画素構成モードの選択は第１の実施形態において説明したモード選択ルーチン（図１２参照）によって行なわれる。
【００９９】
最適な画素構成モードには１つのコントラスト係数con が対応しており、画素構成モードの選択によってコントラスト係数con が自動的に設定される。最適な画素構成モードを示すパラメータｍｄとコントラスト係数con は、縮小画像生成部１５において求められた縮小画像データと同様に、記録媒体ＲＭに記録される。
【０１００】
図２２は各画素構成モードにおけるコントラスト係数と誤差関数値の例を示している。この図に示される例では、画素構成モード０における誤差関数値が最小であり、画素構成モードに対応したコントラスト係数は1.545 である。すなわち第３のマトリクスＭ３としては６４×６４の画素から構成されるものであることが最良である。
【０１０１】
以上のように本実施形態によれば、第１の実施形態によって得られる効果に加えて、コントラスト係数con を用いたことによって、原画像により近い画像を再生することが可能となる。
【０１０２】
図２３および図２４は第４の実施形態である画像圧縮伸張装置を示すブロック図である。図２３は画像圧縮装置を示し、図２４は画像伸張装置を示す。図１５および図１６に示す第３の実施形態と同一または相当する構成要件に関しては、同じ符号を用いている。
【０１０３】
第３の実施形態と異なる構成を説明する。縮小画像生成部１５において生成された縮小画像データは記録媒体ＲＭには記録されず、ＤＣＴ処理部１６において２次元離散コサイン変換によって得られた、マトリクスＭＤ（図３参照）を構成する縮小ＤＣＴ係数データが記録媒体ＲＭに記録される。モード・コントラスト係数設定部２３において選択された、最適な画素構成モードを示すパラメータｍｄと、この画素構成モードに対応したコントラスト係数con も、第３の実施形態と同様に記録媒体ＲＭに記録される。
【０１０４】
縮小ＤＣＴ係数データとパラメータｍｄとコントラスト係数con は記録媒体ＲＭから読み出され、パラメータｍｄはモード設定部３２に入力され、縮小ＤＣＴ係数データとコントラスト係数con は拡張ＩＤＣＴ処理部３３に入力される。モード設定部３２では、パラメータｍｄに基づいて最適な画素構成モードが設定される。拡張ＩＤＣＴ処理部３３において、縮小ＤＣＴ係数データは、最適な画素構成モードに従って拡張２次元逆離散コサイン変換を施され、拡大画像データが得られる。すなわち第４の実施形態では、記録媒体ＲＭには、ＤＣＴ係数によって構成される縮小ＤＣＴ係数データが記録されているので、拡張ＩＤＣＴ処理部３３の前段にＤＣＴ処理部は設けられていない。
【０１０５】
その他の構成および作用は第３の実施形態と同じである。
【０１０６】
図２５は、第５の実施形態においてコントラスト係数con を求めるプログラムのフローチャートである。第５の実施形態におけるその他の構成は第３の実施形態と同じである。
【０１０７】
図２５の各ステップは、図１８における対応するステップに付された符号に「２００」を加算して示されている。例えば、図２５のステップ４０３は図１８のステップ２０３に対応する。
【０１０８】
第３の実施形態では、コントラスト係数con は、６４×６４の全ての画素を用いて誤差関数値が計算される。これに対して、第５の実施形態では、ステップ４０４、４０６において、それぞれｘ＝ｘ＋８、ｙ＝ｙ＋８と記されているように、第１および第５のマトリクスＭ１、Ｍ５において縦方向および横方向に８画素おきに実行される。すなわち、６４×６４の画素のうち間引きによって選択された６４個の画素のみを用いて誤差関数値が計算され、ステップ４０８では、６４個の画素に基づいてコントラスト係数con が求められる。
【０１０９】
修正拡大画像データＪc yxは、図１９に示されるのと同じプログラムによって求められる。
【０１１０】
その他の構成および作用は第３の実施形態と同じである。
【０１１１】
上記各実施形態では、直交変換として２次元離散コサイン変換を、また逆直交変換として２次元逆離散コサイン変換を用いていたが、これらに限定されず、公知の他の直交変換および逆直交変換を採用することもできる。
【０１１２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、縮小画像から、原画像に対応した拡大画像を再生する画像圧縮伸張装置において、拡大画像の画質を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である画像圧縮伸張装置に含まれる画像圧縮装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態である画像圧縮伸張装置に含まれる画像伸張装置を示すブロック図である。
【図３】図１および図２に示す画像圧縮伸張装置において処理される各画像データのマトリクスを示す図である。
【図４】縮小画像生成部における縮小処理を示す図である。
【図５】第２のマトリクスの８×８の画素値と、これらの画素値から成る画像データに対応したＤＣＴ係数とを示す図である。
【図６】画素値における直流成分Ｆ（０）に関する成分と、交流成分Ｆ（１）、Ｆ（２）、Ｆ（３）に関する成分とを示す図である。
【図７】８×８のマトリクスのＤＣＴ係数と、再生画像データの第３のマトリクスを構成する画素値とを示す図である。
【図８】各画素構成モードにおける画素数を示す図である。
【図９】画素構成モード０〜７における第５のマトリクスの一部をそれぞれ示す図である。
【図１０】画素構成モード８〜１５における第５のマトリクスの一部をそれぞれ示す図である。
【図１１】画素構成モード０〜１５における誤差関数値の例を示す図である。
【図１２】モード選択ルーチンのフローチャートである。
【図１３】本発明の第２の実施形態である画像圧縮伸張装置に含まれる画像圧縮装置を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態である画像圧縮伸張装置に含まれる画像伸張装置を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態である画像圧縮伸張装置に含まれる画像圧縮装置を示すブロック図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態である画像圧縮伸張装置に含まれる画像伸張装置を示すブロック図である。
【図１７】原画像データ、拡大画像データおよび中間修正拡大画像データの画素値の例を示す図である。
【図１８】コントラスト係数を求めるためのプログラムのフローチャートである。
【図１９】修正拡大画像データの画素値を求めるためのプログラムのフローチャートである。
【図２０】第３の実施形態において、画素構成モード０〜７における第５のマトリクスの一部をそれぞれ示す図である。
【図２１】第３の実施形態において、画素構成モード８〜１５における第５のマトリクスの一部をそれぞれ示す図である。
【図２２】各画素構成モードにおけるコントラスト係数と誤差関数値の例を示す図である。
【図２３】本発明の第４の実施形態である画像圧縮伸張装置に含まれる画像圧縮装置を示すブロック図である。
【図２４】本発明の第４の実施形態である画像圧縮伸張装置に含まれる画像伸張装置を示すブロック図である。
【図２５】第５の実施形態においてコントラスト係数を求めるプログラムのフローチャートである。
【符号の説明】
１５ 縮小画像生成部
１６ 第１のＤＣＴ処理部
１７ 第１のモード設定部
１８ 第１の拡張ＩＤＣＴ処理部
１９ 誤差関数計算部
２０ モード選択部
２１ コントラスト係数計算部
２２ 第１のコントラスト変換部
２３ モード・コントラスト設定部
３１ 第２のＤＣＴ処理部
３２ 第２のモード設定部
３３ 第２の拡張ＩＤＣＴ処理部
３５ 第２のコントラスト変換部
ＲＭ 記録媒体
Ｍ１ 第１のマトリクス
Ｍ２ 第２のマトリクス
Claims (18)
- 複数の画素から成る第１のマトリクスによって構成される原画像データに基づいて、前記第１のマトリクスよりも少ない数の画素から成る第２のマトリクスによって構成される縮小画像データを生成する縮小画像生成手段と、
前記縮小画像データに直交変換を施して縮小直交変換係数データを求める第１の直交変換手段と、
前記第２のマトリクスよりも多い画素から成る第３のマトリクスの画素の構成を示す複数の画素構成モードから、１つの画素構成モードを設定するモード設定手段と、
前記縮小直交変換係数データに対して、前記１つの画素構成モードに対応した第３のマトリクスによって構成される拡大画像データを得るように、逆直交変換を施す第１の拡大画像生成手段と、
前記原画像データと拡大画像データの差に対応した誤差関数値を計算する誤差関数計算手段と、
前記複数の画素構成モードから前記誤差関数値が最小になるような画素構成モードを選択するモード選択手段と
を備えたことを特徴とする画像圧縮装置。 - 前記縮小画像データと、前記モード選択手段によって選択された画素構成モードを示すパラメータとを記録媒体に記録する記録手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像圧縮装置。
- 前記縮小直交変換係数データと、前記モード選択手段によって選択された画素構成モードを示すパラメータとを記録媒体に記録する記録手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像圧縮装置。
- 前記縮小画像生成手段が、前記第１のマトリクスに含まれる所定数の画素値の平均値を求め、この平均値を、前記第２のマトリクスに含まれ、前記所定数の画素に対応した１つの画素値として定めることを特徴とする請求項１に記載の画像圧縮装置。
- 前記平均値が、前記第１のマトリクスに含まれる８×８の画素値から求められることを特徴とする請求項４に記載の画像圧縮装置。
- 前記第１のマトリクスが６４×６４の画素から成り、前記第２のマトリクスが８×８の画素から成ることを特徴とする請求項１に記載の画像圧縮装置。
- 前記直交変換が２次元離散コサイン変換であり、前記逆直交変換が２次元逆離散コサイン変換であることを特徴とする請求項１に記載の画像圧縮装置。
- 前記第１、第２および第３のマトリクスがそれぞれ６４×６４、８×８およびｍ×ｎの画素から成り、かつ前記第１の拡大画像生成手段が下式によって表される２次元逆離散コサイン変換により前記拡大画像データを得ることを特徴とする請求項７に記載の画像圧縮装置。
- 前記誤差関数計算手段が、前記第１のマトリクスに含まれる画素と、前記第３のマトリクスに含まれ、前記第１のマトリクスの画素に対応した画素との差の二乗和を、前記誤差関数値として計算することを特徴とする請求項１に記載の画像圧縮装置。
- 前記誤差関数計算手段が、前記第１および第３のマトリクスにそれぞれ含まれる全ての画素を用いて前記誤差関数値を計算することを特徴とする請求項９に記載の画像圧縮装置。
- 前記誤差関数計算手段が、前記第１および第３のマトリクスにそれぞれ含まれる１部の画素のみを用いて前記誤差関数値を計算することを特徴とする請求項９に記載の画像圧縮装置。
- 請求項２に記載された画像圧縮装置によって前記記録媒体に記録された前記パラメータと縮小画像データを読み出すデータ読出手段と、
前記縮小画像データに直交変換を施して縮小直交変換係数データを求める第２の直交変換手段と、
前記縮小直交変換係数データに対して、前記パラメータによって示される画素構成モードに対応した第３のマトリクスによって構成される拡大画像データを得るように、逆直交変換を施す第２の拡大画像生成手段と
を備えたことを特徴とする画像伸張装置。 - 請求項３に記載された画像圧縮装置によって前記記録媒体に記録された前記パラメータと縮小直交変換係数データとを読み出すデータ読出手段と、
前記縮小直交変換係数データに対して、前記パラメータによって示される画素構成モードに対応した第３のマトリクスによって構成される拡大画像データを得るように、逆直交変換を施す第３の拡大画像生成手段と
を備えたことを特徴とする画像伸張装置。 - 複数の画素から成る第１のマトリクスによって構成される原画像データに基づいて、前記第１のマトリクスよりも少ない数の画素から成る第２のマトリクスによって構成される縮小画像データを生成する縮小画像生成手段と、
前記縮小画像データに直交変換を施して縮小直交変換係数データを求める第１の直交変換手段と、
前記第２のマトリクスよりも多い画素から成る第３のマトリクスの画素の構成を示す複数の画素構成モードから、１つの画素構成モードを設定するモード設定手段と、
前記縮小直交変換係数データに対して、前記１つの画素構成モードに対応した第３のマトリクスによって構成される拡大画像データを得るように、逆直交変換を施す第１の拡大画像生成手段と、
前記拡大画像データにコントラスト係数を施すことによって、前記拡大画像データが有するコントラストが前記原画像データが有するコントラストに近くなるように、前記コントラスト係数を求めるコントラスト係数演算手段と、
前記拡大画像データに前記コントラスト係数を施すことによって、前記拡大画像データを修正し、修正拡大画像データを求めるコントラスト変換手段と、
前記原画像データと修正拡大画像データの差に対応した誤差関数値を計算する誤差関数計算手段と、
前記複数の画素構成モードから前記誤差関数値が最小になるような画素構成モードを選択するモード選択手段と
を備えたことを特徴とする画像圧縮装置。 - 前記縮小画像データと、前記コントラスト係数と、前記モード選択手段によって選択された画素構成モードを示すパラメータとを記録媒体に記録する記録手段を備えたことを特徴とする請求項１４に記載の画像圧縮装置。
- 前記縮小直交変換係数データと、前記コントラスト係数と、前記モード選択手段によって選択された画素構成モードを示すパラメータとを記録媒体に記録する記録手段を備えたことを特徴とする請求項１４に記載の画像圧縮装置。
- 請求項１５に記載された画像圧縮装置によって前記記録媒体に記録された前記縮小画像データとコントラスト係数とパラメータとを読み出すデータ読出手段と、
前記縮小画像データに直交変換を施して縮小直交変換係数データを求める第２の直交変換手段と、
前記縮小直交変換係数データに対して、前記パラメータによって示される画素構成モードに対応した第３のマトリクスによって構成される拡大画像データを得るように、逆直交変換を施す第２の拡大画像生成手段と、
前記拡大画像データに前記コントラスト係数を施すことによって、前記拡大画像データを修正し、修正拡大画像データを求めるコントラスト変換手段と
を備えたことを特徴とする画像伸張装置。 - 請求項１６に記載された画像圧縮装置によって前記記録媒体に記録された前記縮小直交変換係数データとコントラスト係数とパラメータとを読み出すデータ読出手段と、
前記縮小直交変換係数データに対して、前記パラメータによって示される画素構成モードに対応した第３のマトリクスによって構成される拡大画像データを得るように、逆直交変換を施す第３の拡大画像生成手段と、
前記拡大画像データに前記コントラスト係数を施すことによって、前記拡大画像データを修正し、修正拡大画像データを求めるコントラスト変換手段と
を備えたことを特徴とする画像伸張装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4064799A JP3917316B2 (ja) | 1999-02-18 | 1999-02-18 | 画像圧縮装置および画像伸張装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4064799A JP3917316B2 (ja) | 1999-02-18 | 1999-02-18 | 画像圧縮装置および画像伸張装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000244869A JP2000244869A (ja) | 2000-09-08 |
| JP3917316B2 true JP3917316B2 (ja) | 2007-05-23 |
Family
ID=12586358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4064799A Expired - Fee Related JP3917316B2 (ja) | 1999-02-18 | 1999-02-18 | 画像圧縮装置および画像伸張装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3917316B2 (ja) |
-
1999
- 1999-02-18 JP JP4064799A patent/JP3917316B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000244869A (ja) | 2000-09-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7221806B2 (en) | Method of and system for image processing and recording medium for carrying out the method | |
| US5729631A (en) | Image noise reduction system using a wiener variant filter in a pyramid image representation | |
| JP5260635B2 (ja) | パンクロマチック画像を用いたノイズ低減されたカラーの画像 | |
| JP4700445B2 (ja) | 画像処理装置および画像処理プログラム | |
| US20090207271A1 (en) | Image Processor Correcting Color Misregistration, Image Processing Program, Image Processing Method, and Electronic Camera | |
| US8164662B2 (en) | Image-processing device for color image data and method for the image processing of color image data | |
| US6515698B1 (en) | Image recording apparatus | |
| JP4321064B2 (ja) | 画像処理装置および画像処理プログラム | |
| JPS63266982A (ja) | 画像信号の補間方法及びそれを実施する画像信号処理装置 | |
| US5887084A (en) | Structuring a digital image into a DCT pyramid image representation | |
| KR101004064B1 (ko) | 영상정합 처리장치 및 영상정합방법 | |
| JP3999432B2 (ja) | 画像処理方法および装置並びに記録媒体 | |
| JP3732978B2 (ja) | 画像圧縮および伸張装置とその方法 | |
| JP7014158B2 (ja) | 画像処理装置、および画像処理方法、並びにプログラム | |
| JP3709092B2 (ja) | 画像圧縮装置および画像伸張装置 | |
| JP3917316B2 (ja) | 画像圧縮装置および画像伸張装置 | |
| JP3600750B2 (ja) | 画像圧縮装置および画像伸張装置 | |
| JP3857829B2 (ja) | 画像圧縮装置および画像伸張装置 | |
| US7139443B2 (en) | Signal processing method for producing interpolated signal values in a sampled signal | |
| JP3867346B2 (ja) | 画像信号処理装置及び方法並びに予測パラメータの学習装置及び方法 | |
| JP3951993B2 (ja) | 撮像装置及びこの撮像装置に用いられるカラーデータ計測方法 | |
| JP4302854B2 (ja) | 画像処理方法および装置並びに記録媒体 | |
| JP2011043901A (ja) | 画像処理装置、画像処理方法、画像処理プログラム、および、電子機器 | |
| JP3709106B2 (ja) | 画像圧縮および伸張装置 | |
| JP2000217112A (ja) | 画像圧縮伸張装置および画素数増加装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061025 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061114 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070130 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070208 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110216 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120216 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120216 Year of fee payment: 5 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120216 Year of fee payment: 5 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120216 Year of fee payment: 5 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120216 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130216 Year of fee payment: 6 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |