JP4832487B2

JP4832487B2 - 画像処理装置、方法およびプログラム

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Publication number: JP4832487B2
Application number: JP2008226554A
Authority: JP
Inventors: 和男寅市; 佳李; 康宏大宮
Original assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2008-09-04
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2028-09-04
Also published as: JP2010062879A

Description

本発明は、複数の画素からなる画像の縮小あるいは解像度変換を行う画像処理装置、方法およびプログラムに関する。

従来から、二次元平面上に配置された複数の画素によって構成される原画像に対して縮小処理を行う画像処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この画像処理装置では、入力された原画像の画像データに対して、Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれ毎に縮小処理が行われる。具体的には、この縮小処理は、Ｘ方向あるいはＹ方向に沿って隣接する４個の画素の画素値を用いた補間演算により行われる。
特開平１１−３５３４７３号公報（第４−８頁、図１−１０）

ところで、上述した特許文献１に記載された従来技術では、Ｘ方向あるいはＹ方向に沿った４画素の画素値を用いて補間演算を行っているため、１／４よりも小さい任意倍率の縮小を行うことができないという問題があった。また、Ｘ方向およびＹ方向に並んだ複数の画素に対して縮小倍率に応じた間引きを行うことにより、１／４よりも小さい倍率の縮小を行うことは可能であるが、このような間引きを行うと、間引きによって削除される画素数の原画像に占める割合が多くなって画質が極端に悪化するという問題があった。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、任意倍率の縮小が可能であって、画質の悪化を抑えることができる画像処理装置、方法およびプログラムを提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の画像処理装置は、第１の方向とこの第１の方向とは非平行な第２の方向のそれぞれに沿って等間隔に配置された複数の画素からなる第１の画像の入力を行う画像入力手段と、第１および第２の方向のそれぞれに沿って固定縮小倍率で画像の縮小を行う際に用いる二次元縮小フィルタのデータを格納する縮小フィルタ格納手段と、縮小フィルタ格納手段に格納されたデータに基づいて、第１の画像に対して二次元縮小フィルタを用いた縮小処理を１回あるいは複数回繰り返して行う第１の縮小処理手段と、第１の縮小処理手段によって縮小処理された後の第２の画像に対して、固定縮小倍率よりも大きい調整縮小倍率で縮小処理を行って第３の画像を出力する第２の縮小処理手段とを備えている。

本発明の画像処理方法は、第１の方向とこの第１の方向とは非平行な第２の方向のそれぞれに沿って等間隔に配置された複数の画素からなる第１の画像の入力を行う画像入力ステップと、第１および第２の方向のそれぞれに沿って固定縮小倍率で画像の縮小を行う際に用いる二次元縮小フィルタのデータを縮小フィルタ格納手段から読み出して、第１の画像に対して二次元縮小フィルタを用いた縮小処理を１回あるいは複数回繰り返して行う第１の縮小処理ステップと、第１の縮小処理ステップにおいて縮小処理された後の第２の画像に対して、固定縮小倍率よりも大きい調整縮小倍率で縮小処理を行って第３の画像を出力する第２の縮小処理ステップとを有している。

本発明の画像処理プログラムは、コンピュータを、第１の方向とこの第１の方向とは非平行な第２の方向のそれぞれに沿って等間隔に配置された複数の画素からなる第１の画像の入力を行う画像入力手段と、第１および第２の方向のそれぞれに沿って固定縮小倍率で画像の縮小を行う際に用いる二次元縮小フィルタのデータを格納する縮小フィルタ格納手段と、縮小フィルタ格納手段に格納されたデータに基づいて、第１の画像に対して二次元縮小フィルタを用いた縮小処理を１回あるいは複数回繰り返して行う第１の縮小処理手段と、第１の縮小処理手段によって縮小処理された後の第２の画像に対して、固定縮小倍率よりも大きい調整縮小倍率で縮小処理を行って第３の画像を出力する第２の縮小処理手段として機能させる。

固定縮小倍率の二次元縮小フィルタによる１回あるいは複数回の縮小処理と調整縮小倍率の１回の縮小処理とを組み合わせることにより、１／４よりも小さい任意縮小倍率の縮小処理が可能となる。また、縮小処理を複数回に分けて行うことにより、各画素の情報を縮小処理後の各画素の情報に含ませることができるため、画質の悪化を抑えることができる。さらに、係数が固定の縮小フィルタを繰り返し用いることで、処理内容を単純化することができる。

また、上述した第１の画像と第３の画像に基づいて、第１の縮小処理手段による縮小処理の回数を設定する縮小回数設定手段をさらに備えている。具体的には、固定縮小倍率をＡ、第１の画像を第３の画像に縮小する際の縮小倍率をＢ、第１の縮小処理手段による縮小処理の回数をＮ、第２の縮小処理手段による縮小処理の調整縮小倍率をＣとしたときに、縮小回数設定手段は、Ｂ＝Ａ^N×Ｃ、かつ、Ａ＜Ｃ＜１を満たすＮの値を設定する。

あるいは、上述した第１の画像と第３の画像に基づいて、第１の縮小処理ステップにおける縮小処理の回数を設定する縮小回数設定ステップをさらに有している。具体的には、固定縮小倍率をＡ、第１の画像を第３の画像に縮小する際の縮小倍率をＢ、第１の縮小処理手段による縮小処理の回数をＮ、第２の縮小処理手段による縮小処理の調整縮小倍率をＣとしたときに、縮小回数設定ステップでは、Ｂ＝Ａ^N×Ｃ、かつ、Ａ＜Ｃ＜１を満たすＮの値を設定する。

これにより、縮小処理前後の画像の大きさや解像度に対応する適切な縮小回数を設定することが可能となる。

また、上述した第１の画像と第３の画像に基づいて、第２の縮小処理手段による縮小処理の調整縮小倍率を設定する調整縮小倍率設定手段をさらに備えている。具体的には、固定縮小倍率をＡ、第１の画像を第３の画像に縮小する際の縮小倍率をＢ、第１の縮小処理手段による縮小処理の回数をＮ、第２の縮小処理手段による縮小処理の調整縮小倍率をＣとしたときに、調整縮小倍率設定手段は、Ｂ＝Ａ^N×Ｃ、かつ、Ａ＜Ｃ＜１を満たすＣの値を設定する。

あるいは、上述した第１の画像と第３の画像に基づいて、第２の縮小処理ステップにおける縮小処理の調整縮小倍率を設定する調整縮小倍率設定ステップをさらに有している。具体的には、固定縮小倍率をＡ、第１の画像を第３の画像に縮小する際の縮小倍率をＢ、第１の縮小処理ステップにおける縮小処理の回数をＮ、第２の縮小処理ステップにおける縮小処理の調整縮小倍率をＣとしたときに、調整縮小倍率設定ステップでは、Ｂ＝Ａ^N×Ｃ、かつ、Ａ＜Ｃ＜１を満たすＣの値を設定する。

これにより、縮小処理前後の画像の大きさや解像度に対応する適切な調整縮小倍率を設定することが可能となる。

また、上述した第１の画像の画素数と第３の画像の画素数とに基づいてＢの値を設定する総合縮小倍率設定手段をさらに備えることが望ましい。あるいは、第１の画像の画素数と第３の画像の画素数とに基づいて前記Ｂの値を設定する総合縮小倍率設定ステップをさらに有することが望ましい。これにより、入力される第１の画像に適した縮小倍率を設定することが可能となる。

また、上述した第１および第２の方向は、互いに直交していることが望ましい。これにより、水平および垂直に画素が並んだ最も汎用されている画像に対して、任意倍率で画質の悪化が少ない縮小処理を行うことができる。

また、上述した固定縮小倍率は１／２であることが望ましい。これにより、固定縮小倍率を用いた縮小処理をさらに単純化することができる。

また、上述した二次元縮小フィルタは、４×４画素の各画素値に所定の係数を乗算した値を加算して得られる値を、新たな画素の画素値とすることが望ましい。具体的には、４×４画素の各画素の画素値に乗算する値を、配置の順にｗ11、ｗ12、ｗ13、ｗ14、ｗ21、ｗ22、ｗ23、ｗ24、ｗ31、ｗ32、ｗ33、ｗ34、ｗ41、ｗ42、ｗ43、ｗ44、としたときに、ｗ11＝ｗ14＝ｗ41＝ｗ44＝−１／１６、ｗ22＝ｗ23＝ｗ32＝ｗ33＝９／１６、それ以外を０としている。

以下、本発明を適用した一実施形態の画像処理装置について、図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、一実施形態の画像処理装置の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態の画像処理装置は、画像入力部１０、入力画像データ格納部１２、総合縮小倍率設定部１４、縮小フィルタ処理部２０、縮小フィルタ格納部２２、縮小回数設定部２４、中間画像データ格納部２６、補間関数処理部３０、補間関数格納部３２、調整縮小倍率設定部３４、縮小画像データ格納部３６、表示処理部４０、表示装置４２を含んで構成されている。

画像入力部１０は、所定の解像度の画像データを取り込むためのものである。この画像データは、第１の方向とこの第１の方向とは非平行な第２の方向のそれぞれに沿って等間隔に配置された複数の画素からなる画像（第１の画像）に対応するものである。例えば、第１の方向が水平軸（ｘ軸）に沿った向き（水平方向）に、第２の方向が垂直軸（ｙ軸）に沿った向き（垂直方向）にそれぞれ設定されている。互いに直交する水平軸および垂直軸に沿って配置された複数の画素によって構成された画像に対応する画像データが画像入力部１０を用いて入力される。

具体的には、紙原稿に描かれた画像を所定の解像度で光学的に読み取るスキャナを画像入力部１０として用いることができる。あるいは、ＣＤやＤＶＤ等の挿抜可能な記憶媒体に記録された画像データを取り込む場合には、これらの記憶媒体のドライブ装置（読み取り装置）を画像入力部１０として用いることができる。半導体メモリやハードディスク装置に記録された画像データを取り込む場合には、これらを接続する入出力インタフェースを画像入力部１０として用いることができる。また、インターネットやその他のネットワーク、あるいは電話回線等を介した通信によって画像データを取り込む場合には、回線の種類等に応じた通信装置を画像入力部１０として用いることができる。また、放送による配信によって画像データを取り込む場合には、放送の形態に応じた受信装置を画像入力部１０として用いることができる。

入力画像データ格納部１２は、画像入力部１０によって取り込まれた画像データを格納する。総合縮小倍率設定部１４は、画像入力部１０によって取り込まれた画像（第１の画像）とこの画像を縮小した後の最終的な画像（第３の画像）に基づいて、総合縮小倍率Ｂの値を設定する。具体的には、第１の画像と第３の画像の各画像サイズ（画素数）が決まっている場合には、これらの画素数の比が「総合縮小倍率」として設定される。

縮小フィルタ処理部２０は、画像入力部１０によって取り込まれて入力画像データ格納部１２に格納された画像データに対して二次元縮小フィルタを用いた縮小処理を１回あるいは複数回繰り返す。

縮小フィルタ格納部２２は、第１および第２の方向（水平方向および垂直方向）のそれぞれに沿って固定縮小倍率Ａで画像の縮小を行う際に用いる二次元縮小フィルタのデータを格納する。このデータが読み出されて縮小フィルタ処理部２０による縮小処理が行われる。固定縮小倍率Ａの縮小処理の具体例については後述する。

縮小回数設定部２４は、画像入力部１０によって取り込まれた画像（第１の画像）とこの画像を縮小した後の最終的な画像（第３の画像）に基づいて、縮小フィルタ処理部２０による縮小処理の回数Ｎを設定する。例えば、総合縮小倍率Ｂに基づいて、縮小処理の回数Ｎが決定される。

中間画像データ格納部２６は、縮小フィルタ処理部２０によって縮小処理が行われた後の画像（第２の画像）の画像データを格納する。

補間関数処理部３０は、縮小フィルタ処理部２０によって縮小処理された後の第２の画像に対して、上述した固定縮小倍率Ａよりも大きい調整縮小倍率Ｃで縮小処理を行い、この縮小処理で得られた画像（第３の画像）の画像データを出力する。

補間関数格納部３２は、補間関数処理部３０による縮小処理で用いられる補間関数のデータを格納する。このデータが読み出されて補間関数処理部３０による補間処理が行われ、第２の画像よりも画素数が少ない第３の画像が生成される。

調整縮小倍率設定部３４は、画像入力部１０によって取り込まれた画像（第１の画像）とこの画像を縮小した後の最終的な画像（第３の画像）に基づいて、補間関数処理部３０による縮小処理の調整縮小倍率Ｃを設定する。例えば、総合縮小倍率Ｂに基づいて調整縮小倍率Ｃが決定される。

具体的には、固定縮小倍率をＡ、第１の画像を第３の画像に縮小する際の総合縮小倍率をＢ、縮小フィルタ処理部２０による縮小処理の回数をＮ、補間関数処理部３０による縮小処理の調整縮小倍率をＣとしたときに、縮小回数設定部２４は、Ｂ＝Ａ^N×Ｃ、かつ、Ａ＜Ｃ＜１を満たすＮの値を設定する。また、調整縮小倍率設定部３４は、Ｂ＝Ａ^N×Ｃ、かつ、Ａ＜Ｃ＜１を満たすＣの値を設定する。

縮小画像データ格納部３６は、補間関数処理部３０によって縮小処理が行われた後の画像（第３の画像）の画像データを格納する。

表示処理部４０は、補間関数処理部３０によって縮小処理された後の縮小画像データを縮小画像データ格納部３６から読み出し、画像入力部１０によって取り込まれた画像を総合縮小倍率Ｂで縮小した後の画像を表示装置４２の画面上に表示する。なお、この表示動作と並行して、あるいは表示動作に代えて、縮小後の画像をプリンタを用いて印刷したり、インターネットや電話回線、無線回線等を介して他の機器に送信したりしてもよい。

上述した画像入力部１０が画像入力手段に、縮小フィルタ格納部２２が縮小フィルタ格納手段に、縮小フィルタ処理部２０が第１の縮小処理手段に、補間関数処理部３０が第２の縮小処理手段に、縮小回数設定部２４が縮小回数設定手段に、調整縮小倍率設定部３４が調整縮小倍率設定手段に、総合縮小倍率設定部１４が総合縮小倍率設定手段にそれぞれ対応する。

また、上述した画像入力部１０によって行われる操作が画像入力ステップの動作に、縮小フィルタ処理部２０により行われる動作が第１の縮小処理ステップの動作に、補間関数処理部３０により行われる動作が第２の縮小処理ステップの動作に、縮小回数設定部２４により行われる動作が縮小回数設定ステップの動作に、調整縮小倍率設定部３４により行われる動作が調整縮小倍率設定ステップの動作に、総合縮小倍率設定部１４により行われる動作が総合縮小倍率設定ステップの動作にそれぞれ対応する。

また、上述した画像処理装置は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータの構成によって実現することができる。この場合に、入力画像データ格納部１２、縮小フィルタ格納部２２、中間画像データ格納部２６、補間関数格納部３２、縮小画像データ格納部３６はハードディスク装置や半導体メモリによって構成することが可能である。総合縮小倍率設定部１４、縮小フィルタ処理部２０、縮小回数設定部２４、補間関数処理部３０、調整縮小倍率設定部３４は、ＲＯＭやＲＡＭあるいはハードディスク装置等に格納された所定の画像処理プログラムをＣＰＵで実行することにより実現することができる。

本実施形態の画像処理装置はこのような構成を有しており、次に画像処理装置による画像縮小処理の具体的な内容について説明する。図２は、本実施形態の画像処理装置による画像縮小処理の動作手順を示す流れ図である。画像入力部１０を用いて画像データの入力が行われ（ステップ２００）、入力画像データ格納部１２に格納される（ステップ２０１）。次に、総合縮小倍率設定部１４は、入力画像と縮小後の画像の各画像サイズに基づいて総合縮小倍率Ｂを決定する（ステップ２０２）。縮小回数設定部２４は、総合縮小倍率設定部１４によって決定された総合縮小倍率Ｂに基づいて、縮小フィルタ処理部２０によって行われる縮小処理の繰り返し回数Ｎを決定する（ステップ２０３）。

次に、縮小フィルタ処理部２０は、縮小フィルタ格納部２２に格納された二次元縮小フィルタを読み出して、入力画像データ格納部１２に格納された入力画像データに対して、縮小回数設定部２４によって決定された縮小回数Ｎを繰り返し回数とした縮小処理を行う（ステップ２０４）。Ｎ回の縮小処理によって最終的に得られた中間画像データは中間画像データ格納部２６に格納される（ステップ２０５）。

図３は、縮小フィルタ処理部２０によって行われる縮小処理の具体例を示す説明図である。図４は、縮小フィルタ処理部２０による縮小処理後の画像を示す説明図である。図３において、○は縮小処理の対象となる原画像の各画素を示している。また、図３および図４において、×は縮小処理によって得られる画像の各画素を示している。

本実施形態では、縮小フィルタ処理部２０による１回の縮小処理によって水平方向および垂直方向の画素数が１／２になる。また、縮小処理は、４×４画素の各画素値を成分に有する４×４の二次元縮小フィルタを用いて行われる。具体的には、図３に示す画素ｗに着目すると、この画素ｗの画素値が、点線で囲まれたその周囲の４×４画素（合計１６画素）の各画素値を用いて計算される。但し、本実施形態では、１６画素全ての画素値が用いられるのではなく、図３においてａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈで示される８画素の画素値のみが用いられて画素ｗの画素値が計算される。

具体的には、二次元縮小フィルタのフィルタ係数は以下のようになる。

４個のが画素ａ、ｂ、ｃ、ｄのそれぞれに対応するフィルタ係数が９／１６に設定され、他の４個の画素ｅ、ｆ、ｇ、ｈのそれぞれに対応するフィルタ係数が−１／１６に設定されている。また、それ以外の８画素のついては、フィルタ係数が０に設定されている。

すなわち、図３の点線で囲まれた４×４画素の各画素の画素値に乗算する値を、左上の画素から配置の順にｗ11、ｗ12、ｗ13、ｗ14、ｗ21、ｗ22、ｗ23、ｗ24、ｗ31、ｗ32、ｗ33、ｗ34、ｗ41、ｗ42、ｗ43、ｗ44とすると、ｗ11＝ｗ14＝ｗ41＝ｗ44＝−１／１６、ｗ22＝ｗ23＝ｗ32＝ｗ33＝９／１６となる。また、それ以外のｗ12、ｗ13、ｗ21、ｗ24、ｗ31、ｗ34、ｗ42、ｗ43は全て０となる
図５は、これらのフィルタ係数の設定方法の説明図であり、本実施形態で用いられる標本化関数（補間関数）が示されている。図５に示す標本化関数φ（ｔ）は、以下の式で示される区分多項式であり、補間位置を中心に左右２画素（補間方向に沿って補間対象画素の両側に存在する２画素（合計４画素））の画素値を用いて補間対象画素ｗの画素値を算出することができる。

φ（ｔ）＝−１．７５｜ｔ｜²＋１．０（｜ｔ｜≦０．５）
１．２５｜ｔ｜²−３．０｜ｔ｜＋１．７５（０．５＜｜ｔ｜≦１．０）
０．７５｜ｔ｜²−２．０｜ｔ｜＋１．２５（１．０＜｜ｔ｜≦１．５）
−０．２５｜ｔ｜²＋｜ｔ｜−１．０（１．５＜｜ｔ｜≦２．０）
０（２．０＜｜ｔ｜）
・・・（１）
本実施形態では、図３に示す画素ｗの水平方向および垂直方向には他の画素は存在せず、斜め４５°方向に８個の画素ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈが存在する。このため、これら８個の画素を用いて中心の画素ｗの画素値を計算している。

ところで、斜め４５°方向に沿った画素間隔（例えば画素ｄと画素ｈの距離）を１とすると、画素ｗから画素ａ、ｂ、ｃ、ｄまでの距離は０．５となる。この距離に対応する標本化関数の値は上記の式にｔ＝０．５を代入して求めることができ、その値は９／１６となる。また、画素ｗから画素ｅ、ｆ、ｇ、ｈまでの距離は１．５となる。この距離に対応する標本化関数の値は上記の式にｔ＝１．５を代入して求めることができ、その値は−１／１６となる。数１に示した二次元縮小フィルタのフィルタ係数がこのようにして決められている。

この二次元縮小フィルタを用いることにより、画素ｗの画素値ｗは、上述した８個の画素ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈの各画素値ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを用いて、以下の式で示される計算式で求められる。

ｗ＝（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）×９／１６−（ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ）／１６
このようにして、例えば、図３に示す１２×１２画素の画像が、図４に示す６×６画素の画像に縮小される。ステップ２０４では、このような縮小倍率１／２の縮小処理がＮ回繰り返される。

次に、調整縮小倍率設定部３４は、総合縮小倍率設定部１４によって決定された総合縮小倍率Ｂに基づいて、補間関数処理部３０によって行われる縮小処理の倍率である調整縮小倍率Ｃを決定する（ステップ２０６）。

次に、補間関数処理部３０は、補間関数格納部３２に格納された補間関数データを読み出して、中間画像データ格納部２６に格納された中間画像データに対して、調整縮小倍率設定部３４によって決定された調整縮小倍率Ｃの縮小処理を行う（ステップ２０７）。この縮小処理によって得られた縮小画像データは縮小画像データ格納部３６に格納される（ステップ２０８）。

ステップ２０７で行われる縮小処理の倍率である調整縮小倍率Ｃは、ステップ２０４における固定縮小倍率によるＮ回の縮小処理によって目的とする画像が得られなかった場合に行われるものである。したがって、Ｂ＝Ａ^Nの関係を満たす場合には、ステップ２０７による縮小処理は省略される。

また、調整縮小倍率Ｃによる縮小処理は、ステップ２０４の縮小処理のように二次元縮小フィルタを用いて行うのではなく、補間関数格納部３２に格納された補間関数データで特定される標本化関数を用いて水平方向および垂直方向に沿って別々に行われる。本実施形態では、補間関数処理部３０による縮小処理は、図５に示した標本化関数を用いて行われる。

図６および図７は、補間関数処理部３０によって行われる縮小処理の説明図である。上述したように、固定縮小倍率Ａを１／２とすると、調整縮小倍率Ｃは１／２と１の間の値に設定される。図６および図７では、□は縮小前の各画素を、☆は縮小後の各画素を、△は縮小後の画素を求めるために用いられる中間画素をそれぞれ示している。縮小前の画素の水平および垂直の間隔に比べて、縮小後の画素の間隔の方が間隔が広くなって画素数が少なくなる。

いま、縮小後の画素ｐの画素値ｐを算出する場合を考える。例えば、（１）最初にこの画素ｐと垂直方向の位置が同じ４つの中間画素ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４の各画素値ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４を求め（図６）、（２）次にこれらの各画素値ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４に基づいて画素値ｐを算出する（図７）。

中間画素ｈ１の画素値ｈ１の算出は、この中間画素ｈ１の上下２画素ａ０１、ａ０５、ａ０９、ａ１３と（１）式で示される標本化関数（図５）を用いて行われる。具体的には、画素ａ０１〜ａ１６の水平方向および垂直方向の間隔を１とし、中間画素ｈ１から画素ａ０１、ａ０５、ａ０９、ａ１３までの距離をｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４とすると、中間画素ｈ１の画素値ｈ１は、
ｈ１＝ａ０１×φ（ｔ１）＋ａ０５×φ（ｔ２）
＋ａ０９×φ（ｔ３）＋ａ１３×φ（ｔ４）
となる。他の中間画素ｈ２、ｈ３、ｈ４の各画素値についても同様である。

次に、これらの４つの中間画素ｈ１〜ｈ４の各画素値と（１）式で示される標本化関数を用いて、同様の方法で画素ｐの画素値ｐが求められる。また、☆で示された他の画素についても同様の方法で画素値が求められる。このようにして求められた各画素の画素値（縮小画像データ）が縮小画像データ格納部３６に格納される。

次に、表示処理部４０は、縮小画像データ格納部３６に格納された縮小画像データを読み出し、画像入力部１０によって取り込まれた画像を総合縮小倍率Ｂで縮小した後の縮小画像を表示装置４２の画面上に表示する（ステップ２０９）。

このように、本実施形態の画像処理装置では、固定縮小倍率Ａの二次元縮小フィルタによる１回あるいは複数回の縮小処理と調整縮小倍率Ｃの１回の縮小処理とを組み合わせることにより、１／４よりも小さい任意縮小倍率の縮小処理が可能となる。また、縮小処理を複数回に分けて行うことにより、各画素の情報を縮小処理後の各画素の情報に含ませることができるため、画質の悪化を抑えることができる。さらに、係数が固定の縮小フィルタを繰り返し用いることで、処理内容を単純化することができる。特に、固定縮小倍率Ａを１／２とすることにより、固定縮小倍率の縮小処理をさらに単純化することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、第１の方向を水平方向、第２の方向を垂直方向として、これらの方向に沿って規則正しく配置された各画素からなる入力画像に対して縮小処理を行う場合を説明したが、第１の方向と第２の方向は互いに直交する水平方向および垂直方向以外の方向でであってもよい。

また、ステップ２０７の縮小処理（調整縮小倍率Ｃの縮小処理）を、図６および図７に示すように、最初に水平方向に並んだ４つの中間画素の画素値を求め、次にこれら４つの中間画素の画素値から最終的な画素の画素値を求めるようにしたが、反対に、最初に垂直方向に並んだ４つの中間画素の画素値を求め、次にこれら４つの中間画素の画素値から最終的な画素の画素値を求めるようにしてもよい。

また、上述したした実施形態では、ステップ２０４、２０７の両方の縮小処理を図５および（１）式で示した標本化関数を用いて行う場合について説明したが、その他の標本化関数を用いるようにしてもよい。また、ステップ２０４の縮小処理で用いる二次元縮小フィルタを得るために用いられる標本化関数と、ステップ２０７の縮小処理に用いる標本化関数を異ならせるようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、固定縮小倍率Ａを１／２としたが固定縮小倍率Ａを１／２以外の値としてもよい。また、二次元縮小フィルタを用いた縮小処理では、着目画素ｗの周囲の４×４画素（１６画素）の画素値（正確にはその中の８画素の画素値）を考慮して画素値を算出したが、４×４画素以外の範囲の各画素値を考慮して着目画素ｗの画素値を算出するようにしてもよい。

一実施形態の画像処理装置の構成を示す図である。本実施形態の画像処理装置による画像縮小処理の動作手順を示す流れ図である。縮小フィルタ処理部によって行われる縮小処理の具体例を示す説明図である。縮小フィルタ処理部による縮小処理後の画像を示す説明図である。フィルタ係数の設定方法の説明図である。補間関数処理部によって行われる縮小処理の説明図である。補間関数処理部によって行われる縮小処理の説明図である。

符号の説明

１０画像入力部
１２入力画像データ格納部
１４総合縮小倍率設定部
２０縮小フィルタ処理部
２２縮小フィルタ格納部
２４縮小回数設定部
２６中間画像データ格納部
３０補間関数処理部
３２補間関数格納部
３４調整縮小倍率設定部
３６縮小画像データ格納部
４０表示処理部
４２表示装置

Claims

第１の方向とこの第１の方向とは非平行な第２の方向のそれぞれに沿って等間隔に配置された複数の画素からなる第１の画像の入力を行う画像入力手段と、
前記第１および第２の方向のそれぞれに沿って固定縮小倍率で画像の縮小を行う際に用いる二次元縮小フィルタのデータを格納する縮小フィルタ格納手段と、
前記縮小フィルタ格納手段に格納されたデータに基づいて、前記第１の画像に対して前記二次元縮小フィルタを用いた縮小処理を１回あるいは複数回繰り返して行う第１の縮小処理手段と、
前記第１の縮小処理手段によって縮小処理された後の第２の画像に対して、前記固定縮小倍率よりも大きい調整縮小倍率で補間による縮小処理を行って第３の画像を出力する第２の縮小処理手段と、
前記第１の画像と前記第３の画像に基づいて、前記第１の縮小処理手段による縮小処理の回数を設定する縮小回数設定手段と、
前記第１の画像と前記第３の画像に基づいて、前記第２の縮小処理手段による縮小処理の調整縮小倍率を設定する調整縮小倍率設定手段と、
を備え、前記固定縮小倍率をＡ、前記第１の画像を前記第３の画像に縮小する際の縮小倍率をＢ、前記第１の縮小処理手段による縮小処理の回数をＮ、前記第２の縮小処理手段による縮小処理の調整縮小倍率をＣとしたときに、
前記縮小回数設定手段は、Ｂ＝Ａ ^N ×Ｃ、かつ、Ａ＜Ｃ＜１を満たす前記Ｎの値を設定し、
前記調整縮小倍率設定手段は、Ｂ＝Ａ ^N ×Ｃ、かつ、Ａ＜Ｃ＜１を満たす前記Ｃの値を設定し、
前記第１の縮小処理手段による縮小処理を前記固定縮小倍率ＡでＮ回、前記第２の縮小処理手段による縮小処理を前記調整縮小倍率Ｃで１回行うことを特徴とする画像処理装置。
請求項１において、
前記第１の画像の画素数と前記第３の画像の画素数とに基づいて前記Ｂの値を設定する総合縮小倍率設定手段をさらに備えることを特徴とする画像処理装置。
請求項１または２において、
前記第１および第２の方向は、互いに直交していることを特徴とする画像処理装置。
請求項１または２において、
前記固定縮小倍率は１／２であることを特徴とする画像処理装置。
請求項１または２において、
前記二次元縮小フィルタは、４×４画素の各画素値に所定の係数を乗算した値を加算して得られる値を、新たな画素の画素値とすることを特徴とする画像処理装置。
請求項５において、
前記二次元縮小フィルタを用いた縮小処理は、前記第１および第２の方向で囲まれた矩形の２つの対角線のそれぞれに沿って配置された各画素の画素値のみを用い、これらの対角線に沿った各画素以外の画素の画素値を用いないで行われることを特徴とする画像処理装置。
請求項５または６において、
前記４×４画素の各画素の画素値に乗算する値を、配置の順にｗ11、ｗ12、ｗ13、ｗ14、ｗ21、ｗ22、ｗ23、ｗ24、ｗ31、ｗ32、ｗ33、ｗ34、ｗ41、ｗ42、ｗ43、ｗ44、としたときに、ｗ11＝ｗ14＝ｗ41＝ｗ44＝−１／１６、ｗ22＝ｗ23＝ｗ32＝ｗ33＝９／１６、それ以外を０とすることを特徴とする画像処理装置。
第１の方向とこの第１の方向とは非平行な第２の方向のそれぞれに沿って等間隔に配置された複数の画素からなる第１の画像の入力を行う画像入力ステップと、
前記第１および第２の方向のそれぞれに沿って固定縮小倍率で画像の縮小を行う際に用いる二次元縮小フィルタのデータを縮小フィルタ格納手段から読み出して、前記第１の画像に対して前記二次元縮小フィルタを用いた縮小処理を１回あるいは複数回繰り返して行う第１の縮小処理ステップと、
前記第１の縮小処理ステップにおいて縮小処理された後の第２の画像に対して、前記固定縮小倍率よりも大きい調整縮小倍率で補間による縮小処理を行って第３の画像を出力する第２の縮小処理ステップと、
前記第１の画像と前記第３の画像に基づいて、前記第１の縮小処理ステップにおける縮小処理の回数を設定する縮小回数設定ステップと、
前記第１の画像と前記第３の画像に基づいて、前記第２の縮小処理ステップにおける縮小処理の調整縮小倍率を設定する調整縮小倍率設定ステップと、
を有し、前記固定縮小倍率をＡ、前記第１の画像を前記第３の画像に縮小する際の縮小倍率をＢ、前記第１の縮小処理手段による縮小処理の回数をＮ、前記第２の縮小処理手段による縮小処理の調整縮小倍率をＣとしたときに、
前記縮小回数設定ステップでは、Ｂ＝Ａ ^N ×Ｃ、かつ、Ａ＜Ｃ＜１を満たす前記Ｎの値を設定し、
前記調整縮小倍率設定ステップでは、Ｂ＝Ａ ^N ×Ｃ、かつ、Ａ＜Ｃ＜１を満たす前記Ｃの値を設定し、
前記第１の縮小処理ステップにおける縮小処理を前記固定縮小倍率ＡでＮ回、前記第２の縮小処理ステップにおける縮小処理を前記調整縮小倍率Ｃで１回行うことを特徴とする画像処理方法。
請求項８において、
前記第１の画像の画素数と前記第３の画像の画素数とに基づいて前記Ｂの値を設定する総合縮小倍率設定ステップをさらに有することを特徴とする画像処理方法。
請求項８または９において、
前記第１および第２の方向は、互いに直交していることを特徴とする画像処理方法。
請求項８または９において、
前記固定縮小倍率は１／２であることを特徴とする画像処理方法。
請求項８または９において、
前記二次元縮小フィルタは、４×４画素の各画素値に所定の係数を乗算した値を加算して得られる値を、新たな画素の画素値とすることを特徴とする画像処理方法。
請求項１２において、
前記二次元縮小フィルタを用いた縮小処理は、前記第１および第２の方向で囲まれた矩形の２つの対角線のそれぞれに沿って配置された各画素の画素値のみを用い、これらの対角線に沿った各画素以外の画素の画素値を用いないで行われることを特徴とする画像処理方法。
請求項１２または１３において、
前記４×４画素の各画素の画素値に乗算する値を、配置の順にｗ11、ｗ12、ｗ13、ｗ14、ｗ21、ｗ22、ｗ23、ｗ24、ｗ31、ｗ32、ｗ33、ｗ34、ｗ41、ｗ42、ｗ43、ｗ44、としたときに、ｗ11＝ｗ14＝ｗ41＝ｗ44＝−１／１６、ｗ22＝ｗ23＝ｗ32＝ｗ33＝９／１６、それ以外を０とすることを特徴とする画像処理方法。
コンピュータを、
第１の方向とこの第１の方向とは非平行な第２の方向のそれぞれに沿って等間隔に配置された複数の画素からなる第１の画像の入力を行う画像入力手段と、
前記第１および第２の方向のそれぞれに沿って固定縮小倍率で画像の縮小を行う際に用いる二次元縮小フィルタのデータを格納する縮小フィルタ格納手段と、
前記縮小フィルタ格納手段に格納されたデータに基づいて、前記第１の画像に対して前記二次元縮小フィルタを用いた縮小処理を１回あるいは複数回繰り返して行う第１の縮小処理手段と、
前記第１の縮小処理手段によって縮小処理された後の第２の画像に対して、前記固定縮小倍率よりも大きい調整縮小倍率で補間による縮小処理を行って第３の画像を出力する第２の縮小処理手段と、
前記第１の画像と前記第３の画像に基づいて、前記第１の縮小処理手段による縮小処理の回数を設定する縮小回数設定手段と、
前記第１の画像と前記第３の画像に基づいて、前記第２の縮小処理手段による縮小処理の調整縮小倍率を設定する調整縮小倍率設定手段と、
して機能させるための画像処理プログラムであって、
前記固定縮小倍率をＡ、前記第１の画像を前記第３の画像に縮小する際の縮小倍率をＢ、前記第１の縮小処理手段による縮小処理の回数をＮ、前記第２の縮小処理手段による縮小処理の調整縮小倍率をＣとしたときに、
前記縮小回数設定手段は、Ｂ＝Ａ ^N ×Ｃ、かつ、Ａ＜Ｃ＜１を満たす前記Ｎの値を設定し、
前記調整縮小倍率設定手段は、Ｂ＝Ａ ^N ×Ｃ、かつ、Ａ＜Ｃ＜１を満たす前記Ｃの値を設定し、
前記第１の縮小処理手段による縮小処理を前記固定縮小倍率ＡでＮ回、前記第２の縮小処理手段による縮小処理を前記調整縮小倍率Ｃで１回行う画像処理プログラム。
請求項１５において、
コンピュータを、さらに、前記第１の画像の画素数と前記第３の画像の画素数とに基づいて前記Ｂの値を設定する総合縮小倍率設定手段として機能させるための画像処理プログラム。
請求項１５または１６において、
前記第１および第２の方向は、互いに直交していることを特徴とする画像処理プログラム。
請求項１５または１６において、
前記固定縮小倍率は１／２であることを特徴とする画像処理プログラム。
請求項１５または１６において、
前記二次元縮小フィルタは、４×４画素の各画素値に所定の係数を乗算した値を加算して得られる値を、新たな画素の画素値とすることを特徴とする画像処理プログラム。
請求項１９において、
前記二次元縮小フィルタを用いた縮小処理は、前記第１および第２の方向で囲まれた矩形の２つの対角線のそれぞれに沿って配置された各画素の画素値のみを用い、これらの対角線に沿った各画素以外の画素の画素値を用いないで行われる画像処理プログラム。
請求項１９または２０において、
前記４×４画素の各画素の画素値に乗算する値を、配置の順にｗ11、ｗ12、ｗ13、ｗ14、ｗ21、ｗ22、ｗ23、ｗ24、ｗ31、ｗ32、ｗ33、ｗ34、ｗ41、ｗ42、ｗ43、ｗ44、としたときに、ｗ11＝ｗ14＝ｗ41＝ｗ44＝−１／１６、ｗ22＝ｗ23＝ｗ32＝ｗ33＝９／１６、それ以外を０とすることを特徴とする画像処理プログラム。