JPH0546754A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】多色画像でも高画質で、容易に任意のサイズの
拡大、縮小変換を行う。 【構成】この発明は、中央制御手段１は、格納されてい
る多色画像を明度，彩度，色相変換手段２を用いて明
度，彩度，色相の表色系に変換し、その画像に対して画
素密度補間処理変換手段４を用いて補間演算に基づく拡
大、縮小、画素密度変換処理を施し、この処理画像に対
して明度，彩度，色相逆変換手段３を用いて逆変換して
処理画像を得るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多色画像を高品質に拡
大、縮小、変換する画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、カラー（多色）の一般画像を情報
処理装置に取り込み表示したり、ドキュメントを作成し
たりするニーズが高まっている。そこでは表示するデバ
イス、表示する形態あるいはドキュメントに取り込む際
の枠組みにより、種々のサイズに変換して処理される必
要がある。

【０００３】従来は、多色画像の入力時点で光学的な手
段により随意拡大、縮小して取り込むか、あるいは取り
込み後、縮小の場合には原画素に対する単純間引き処
理、拡大の場合には原画素の単純くりかえし処理を施す
等の方法によっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、多色画像の
入力時点で光学的手段により拡大、縮小する方法は、手
続きが繁雑であるばかりでなく蓄積した多色画像に対し
ては対応できないでいた。一方、単純な画素の間引、繰
り返し処理による拡大、縮小等の処理は画質を劣化さ
せ、特に多色画像に対しては色知覚に対する不適合が見
られ、実用上大きな問題があった。そこで、本発明は、
多色画像でも高画質で、容易に任意のサイズの拡大、縮
小変換を行うことのできる画像処理装置を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の画像処理装置
は、第１の表色系で表現された多色画像を供給する供給
手段と、この供給手段で供給された第１の表色系の多色
画像から明度，彩度，色相で表される第２の表色系の多
色画像に変換する変換手段と、この変換手段で変換され
た第２の表色系の多色画像を拡大、縮小、画素密度変換
等の処理を行う処理手段と、この処理手段で処理された
第２の表色系の処理画像を第１の表色系の処理画像に逆
変換する逆変換手段とを具備している。

【０００６】

【作用】この発明は、格納されている多色画像を明度，
彩度，色相で表される表色系に変換する手段、及びもと
の表色系に逆変換する手段を設け、多色画像を一旦明
度，彩度，色相で表される表色系に変換しその画像に対
して補間演算に基づく拡大、縮小、画素密度変換処理を
施し、しかる後に逆変換して処理画像を得るようにした
ものである。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図１は本発明に係る画像処理装置の構成
を概略的に示すものである。

【０００８】すなわち、この画像処理装置は、他のモジ
ュールを管理、制御するとともに外部機器からの指示を
受取りそれに即応した手順に従ってデータのフローを制
御する中央制御手段１、明度，彩度，色相変換手段２、
明度，彩度，色相逆変換手段３、画素密度補間処理変換
手段４、カラー画像を格納する画像メモリ５、ＣＲＴデ
ィスプレイ装置７にカラー画像を表示し、ＣＲＴディス
プレイ装置７のリフレッシュタイミングに従って読み出
すＣＲＴ制御手段を含むビデオメモリ６、画像入力イン
ターフェイス８、カラー画像入力手段９、画像出力イン
ターフェイス１０、カラー画像出力手段１１、中央制御
手段１による指示の伝達やその他各モジュール間でデー
タの転送を行うデータバス１２とで構成されている。上
記明度，彩度，色相変換手段２は、非線形の表色系で表
されている多色画像を線形の表色系である明度，彩度，
色相の表色系に変換する。明度，彩度，色相逆変換手段
３は、明度，彩度，色相の表色系で表されている処理画
像をもとの非線形の表色系に逆変換する。画素密度補間
処理変換手段４は、多色画像を拡大、縮小、画素密度変
換等の処理変換をする。

【０００９】カラー画像を取り扱う場合、一般にカラー
の表現形式は各入出力の表示デバイスで異なっており、
たとえば、表示デバイスとして本実施例のようにＣＲＴ
ディスプレイ装置７を用いる場合には、赤（Ｒ），緑
（Ｇ），青（Ｂ）であるＲ，Ｇ，Ｂの３要素による表現
が一般的である。一方、出力デバイスでは、黄（Ｙ），
マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）であるＹ，Ｍ，Ｃの３要
素による表現が多い。また入力デバイスでもＲ，Ｇ，Ｂ
の３要素による表現が一般的であるものの、ＣＲＴディ
スプレイ装置７とは波長帯域が異なっている。

【００１０】それぞれの表現形式は、一般に物理的にも
視感度的にも非線形であり、それらの多色画像をそのま
ま拡大、縮小、画素密度変換を行うと、色彩に原画像と
のずれを生じてしまう場合がある。特に補間処理を施す
場合、色彩のずれは顕著となる。

【００１１】本発明では、拡大、縮小、画素密度変換
（以下単に画素密度変換と呼ぶ）する際に、視覚特性的
に線形な均等的座標表色系（明度，彩度，色相）に一旦
変換して処理するようにしている。均等色座標系として
は、マンセル表色系が一般的だが、本実施例では、Ｌ，
ａ，ｂの表色系を用いた場合の処理について述べる。
Ｌ，ａ，ｂ表色系では疑似的にＬが明度、ａ，ｂを極座
標表現とし、 ａ＝ＳｃｏｓＨ……………（１） ｂ＝ＳｓｉｎＨ……………（２） を満足する彩度Ｓ、色相Ｈで表現される。今、原画像が
例えば、ＣＩＥ（国際照明委員会）で定める３刺激値で
与えられているものとすればＬ，ａ，ｂへの変換は下記
式で与えられる。 Ｌ＝１１６（Ｙ／Ｙｎ）^1/3 −１６…………………………（３） ａ＝５００｛（Ｘ／Ｘｎ）^1/3 −（Ｙ／Ｙｎ）^1/3 ｝……（４） ｂ＝２００｛（Ｙ／Ｙｎ）^1/3 −（Ｚ／Ｚｎ）^1/3 ｝……（５） なお、Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎは、基準白色面におけるＸ，
Ｙ，Ｚの３刺激値である。

【００１２】一般に任意のＲＧＢ表色系の場合、ＣＩＥ
−ＲＧＢ表色系に一旦変換して後、式（１），（２）を
用いてＬ，ａ，ｂを求めれば良い。その際の変換は、線
形変換で３×３のマトリクスで与えられる。すなわち、
式（３），（４），（５）を用いてＬ，ａ，ｂを求めＬ
は明度とし、式（１），（２）を用いて、ａ，ｂから彩
度Ｓと色相Ｈを求める。画素密度変換は、この均等色表
色値（明度Ｌ，彩度Ｓ，色相Ｈ）をもって行う。画素密
度変換後は、下記のように逆変換を行う。まず、式
（１），（２）を用いてａ，ｂを求め、次に下記式によ
り、Ｘ，Ｙ，Ｚの３刺激値を求める。 Ｘ＝［Ｘｎ｛（Ｌ＋１６）／１１６＋ａ／５００｝］³ Ｙ＝｛Ｙｎ（Ｌ＋１６）／１１６｝³ Ｚ＝［Ｚｎ｛（Ｌ＋１６）／１１６−ｂ／２００｝］³ さらに、下記式からＲ，Ｇ，Ｂを演算すれば良い。 Ｒ＝ ０．４１８Ｘ−０．１５８Ｙ−０．０８２Ｚ Ｇ＝−０．０９１Ｘ＋０．２５２Ｙ＋０．０１５Ｚ Ｂ＝ ０．０００Ｘ−０．００２Ｙ＋０．１７８Ｚ また、この場合でも、任意のＲＧＢ表色系については、
この演算結果から、さらに線形変換で３×３のマトリク
ス演算を施せば良い。

【００１３】これらの変換、逆変換は、図１における明
度，彩度，色相変換手段２、および明度，彩度，色相逆
変換手段３で実行する。この具体的な方法については種
々考えられるが図２、図３にその代表例をあげる。

【００１４】図２は、演算プロセッサを用いた場合の例
である。すなわち、この場合は、被変換データを一時保
持するラッチ回路２０、一般のマイクロプロセッサある
いはＤＳＰなどの演算プロセッサ２１、演算プロセッサ
２１の演算を実行させるためのプログラムを格納するプ
ログラムメモリ２２、演算結果を出力用に一時保持する
ラッチ回路２３、内部データバス２４、外部とのデータ
における入出力のタイミング制御を行うタイミングコン
トローラ２５とで構成されている。

【００１５】図３は、変換演算を予め行っておき被変換
データとその変換データとの対応テーブルを作成してＲ
ＯＭ（リード・オンリ・メモリ）に格納し、変換処理は
そのＲＯＭ内のテーブルを参照して行い結果を得るとい
う方式の例である。この場合は、ラッチ回路２０，２
３、およびタイミングコントローラ２５は図２と同様
で、演算プロセッサ２１およびプログラムメモリ２２の
代わりに変換テーブルを格納するＲＯＭ２６を接続した
ものである。この方式は、変換処理に要する時間がほと
んどなくて良いというメリットがあるものの、変換の精
度を上げようとするとＲＯＭ２６を大規模なものとしな
ければならない。図２、図３の方式のどちらを選択する
かはシステムの精度、実行速度、コスト等によって随意
選択するところとなる。

【００１６】次に、図２の方式の変換処理動作について
図４のフローチャートを参照しつつ説明する。まず、中
央制御手段１は、画像メモリ５に格納されているカラー
画像を読出し、明度，彩度，色相変換手段２に受取り要
求を実行する。明度，彩度，色相変換手段２内のタイミ
ングコントローラ２５は、中央制御手段１からの受取り
要求に応じて入出力のタイミング制御を行う。

【００１７】すなわち、タイミングコントローラ２５
は、中央制御手段１からカラー画像（被変換データ）を
ラッチ回路２０に格納する。タイミングコントローラ２
５からのタイミング制御により演算プロセッサ２１は、
ラッチ回路２０に格納された被変換データからプログラ
ムメモリ２２のプログラムを用いて明度，彩度，色相の
表色系に変換する処理の演算を実行する。演算が終了す
ると変換データは、タイミングコントローラ２５からの
タイミング制御によりラッチ回路２３に格納される。

【００１８】ここで、タイミングコントローラ２５は、
中央制御手段１に送信要求を出力する。そして、中央制
御手段１の送信指示に従って変換データは、タイミング
コントローラ２５からのタイミング制御により画素密度
補間処理変換手段４へ出力される。次に本実施例におけ
る画素密度変換の方式について述べる。拡大、縮小変換
の具体的な方式については種々考えられるが本実施例で
は、以下の方式を用いている。

【００１９】まず、拡大変換の場合について図５、図６
を参照して説明する。この方式は、図５に示すように原
画像画素間に変換画像画素の該当位置を求めその周辺の
原画像画素を参照して変換画素値を求めるものである。

【００２０】今、ある変換画素が図６に示されるよう
に、４つの原画像画素により囲まれた小領域の図示する
Ａ象限にあるとき、近傍の３原画素○_ij，○_ij+1，○
_i+1j（ i,jは変換前の座標値）を参照し、それぞれの画
素値Ｌ_ij，Ｌ_ij+1，Ｌ_i+1jとからそれらを通る平面を求
め、そこから座標値（ｘ，ｙ）の位置の画素値を予測す
る。すなわち、上記３点を通る平面関数により、下記式
で求められる。 ｌ_uv＝（Ｌ_ij+1−Ｌ_ij）Ｘ／Ｄ＋（Ｌ_i+1j−Ｌ_ij）Ｙ／Ｄ＋Ｌ_ij 同時にＢ象限によるときは、○_ij，○_ij+1，○_i+1,j+1 同時にＣ象限によるときは、○_i+1j，○_ij，○_ij+1 同時にＤ象限によるときは、○_ij+1，○_i+1,j+1 ，○
_i+1j を用いて同様の演算を施す。この時の変換率はＤ／ｄ
（Ｄは原画像画素間、ｄは変換画像画素間）である。ま
た、uvは変換後の座標値である。次に、縮小の場合は図
７に示すように変換画素の画素値はその周辺の原画素の
複数の画素値の代表値となるから、下記式で求める。 ここで、ωは重み値である。最も単純には、図８に示す
ように変換画素を中心とする一辺ｄ内の原画像画素の平
均としてもよい。

【００２１】以上の処理を彩度Ｓ，色相Ｈに対して施せ
ばよい。すなわち、Ｌ_ijをＳ_ij，Ｈ_ijに置き替えてそれ
ぞれのｓ_uv，ｈ_uvを求め、これらを逆変換して原画素の
表色系に戻し、最終的な変換画素を得る。

【００２２】本発明は、以上の実施例を見てもわかるよ
うに、画像の表色系を明度，彩度，色相の均等色表色系
に変換して画素密度変換を行うことにより、視覚的に色
調変化がなだらな変換画像を得るようにしたものであ
る。

【００２３】また、本発明では原画素の表色系から画素
密度変換を行うための表色系へ変換する変換手段と、そ
の逆変換手段とを独立に持たせることにより、図９に示
すようにパイプライン状に処理でき、高速な画素密度変
換が可能となっている。

【００２４】すなわち、カラー画像（被変換画像）は明
度，彩度，色相変換手段２に入力され、被変換ＬＳＨ
（明度，彩度，色相）表色画像として画素密度補間処理
変換手段４へ出力される。画素密度補間処理変換手段４
は、入力された被変換ＬＳＨ表色画像を変換ＬＳＨ表色
画像として明度，彩度，色相逆変換手段３へ出力する。
明度，彩度，色相逆変換手段３は、入力された変換ＬＳ
Ｈ表色画像を逆変換して変換画像を出力するようになっ
ている。なお、この転送制御は図１における中央制御手
段１が司っている。

【００２５】本発明の実施例では、Ｒ，Ｇ，ＢとＬ，
ａ，ｂとの間の変換、逆変換についてに述べたが、原画
像表色系及び均等色表色系（明度，彩度，色相）は、こ
れに限定されるものではない。たとえば、原画像は限定
色でそれぞれに色コードを与えて表現されているような
画像をも含むものである。この場合、明度，彩度，色相
変換手段はそれぞれの色コードに従ってテーブルを参照
する方式で簡単に実現できる。

【００２６】しかし、逆変換については、変換画像画素
のシステムに予め用意した色コードにないものが算出さ
れることがあり、この場合、変換画像については色コー
ドの再配分をするか、色コードにない中間調を再現でき
るデバイスを選択して出力する。いずれにせよ本発明
は、その趣旨を逸脱しない限り原画像表色系、及びＬＳ
Ｈ（明度，彩度，色相）表示系を種々選択することがで
きる。

【００２７】以上説明したように上記実施例によれば、
光学的な手段を用いるときとは比較にならない程の簡便
さで、それに相当する画質を持つカラー画像の拡大、縮
小、が実現でき、カラー画像を取り扱うあらゆるシステ
ムの基本機能を拡充し、システムとしての柔軟性を著し
く高めることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、多
色画像でも高画質で、容易に任意のサイズの拡大、縮小
変換を行うことのできる画像処理装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る画像処理装置の構成を
概略的に示すブロック図。

【図２】明度，彩度，色相変換手段の代表例の構成を示
す図。

【図３】明度，彩度，色相変換手段の代表例の構成を示
す図。

【図４】変換、逆変換の処理の動作を説明するためのフ
ローチャート。

【図５】原画像画素と変換画像画素とから拡大動作を説
明するための図。

【図６】４つの原画像画素により囲まれた小領域から拡
大動作を説明するための図。

【図７】変換画像画素とその周辺の原画像画素との縮小
動作を説明するための図。

【図８】原画像画素とその中心に変換画素を求める縮小
動作を説明するための図。

【図９】中央制御手段による処理の流れを示す図。

【符号の説明】

１…中央制御手段、２…明度，彩度，色相変換手段、３
…明度，彩度，色相逆変換手段、４…画素密度補間処理
変換手段、５…画像メモリ、６…ビデオメモリ、７…Ｃ
ＲＴディスプレイ装置、８…画像入力インターフェー
ス、９…カラー画像入力手段、１０…画像出力インター
フェース、１１…カラー画像出力手段、２０，２３…ラ
ッチ回路、２１…演算プロセッサ、２２…プログラムメ
モリ、２４…内部データバス、２５…タイミングコント
ローラ、２６…ＲＯＭ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/387 8839−5Ｃ 1/40 Ｄ 9068−5Ｃ 1/46 9068−5Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の表色系で表現された多色画像を供
   給する供給手段と、 この供給手段で供給された第１の表色系の多色画像から
   明度，彩度，色相で表される第２の表色系の多色画像に
   変換する変換手段と、 この変換手段で変換された第２の表色系の多色画像を拡
   大、縮小、画素密度変換等の処理を行う処理手段と、 この処理手段で処理された第２の表色系の処理画像を第
   １の表色系の処理画像に逆変換する逆変換手段と、 を具備することを特徴とする画像処理装置。