JPH06326874A - 多次元画像輝度圧縮方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高能率画像圧縮方式を提供する。 【構成】 ２次元的に分布する輝度情報や、２次元的に
分布する輝度情報の画像情報に時間軸をも含む３次元的
に分布する画像情報について、前記した画像情報の混合
関数の等高線の曲率の正負の極大点、あるいは等高面の
曲率の正負の極大点を特徴点としたり、または前記の混
合関数の等高線を直線近似した直線と前記した混合関数
の等高線との誤差、あるいは前記の混合関数の等高面を
平面近似した平面と前記した混合関数の等高面との誤差
が、予め定められた閾値を越えた点を画像の特徴点とし
て、前記した画像の特徴点の位置と輝度値とを伝送，記
録し、前記の特徴点の位置と輝度値とを画像復原に用い
る場合に、伸張に際して近傍の複数の特徴点によって決
定される補間面または補間立体により特徴点以外の画素
の輝度情報を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は多次元画像輝度圧縮方
式、特に、異機種間における画像伝送のように圧縮側と
伸張側での画素対応、または、時間軸上でのフレ−ム対
応が保証されない系において、高能率な画像伸張を行な
うことができる多次元画像輝度圧縮方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像情報の圧縮については従来から各種
の方式が提案されて来ている。例えばデジタル信号化し
た画像信号の各サンプル値に対して信号レベルを均等に
分割して、それぞれの範囲に含まれる値を一つの代表値
で置き換える直線量子化(均等量子化)手段を採用した場
合に、代表点と本来の値との差が判らないようにする場
合に一般に自然画像については６ビット(６４階調)から
８ビット(２５６階調)が必要であるとされているから、
画像信号を前記したような均等量子化によりデジタル化
した信号をそのまま記録しようとすると、各サンプル値
に対して前記のような多くの情報量を扱うことが必要と
される。

【０００３】それで、より少ない情報量で信号を符号化
するのに、信号の変化の少ない部分では変化に対して敏
感であり、信号の変化の激しい部分においてはある程度
の誤差があっても、それを検知し難いという人間の視覚
や聴覚の性質を利用したり、あるいは記録の対象にされ
ている情報信号における時空間軸上での相関を利用し
て、例えば画像を画素に分解した後に各画素の輝度値の
隣接相関の高さを利用して原情報の近似値の少数を伝送
したり、あるいは画素間差分あるいはフレ−ム間差分を
伝送したり、または高周波数成分が少ないということを
利用して周波数要素の削減を行なったりして、各サンプ
ルあたりの情報量を少なくするようにした各種の高能率
符号化方式を適用してデ−タ量の圧縮を行なったデジタ
ル・デ−タを記録，伝送,送信し、また、前記のようにデ
−タ量の圧縮されたデジタル・デ−タを再生,受信した後
にデ−タの伸張を行なって画像の復元をすることが従来
から行なわれていることは周知のとおりである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来の一般的
な画像情報の圧縮方式では、分解された画素の復元が良
好に行なわれることを重要視していることから、原画像
と復元された画像（伸張画像）間での画素数が一致して
いることを条件としている場合が多く、したがって異な
る画素数の画像間で圧縮伸張動作が行なわれる場合に
は、別途に伸張後における画素の補間や間引きなどを行
なうことが必要とされるが、これは従来の画像情報の圧
縮方式においては真の有効情報のみが抽出され、それが
復元されているわけではなく、ある程度物理的な画像構
成要素に依存している方式になっていることを意味して
いる。

【０００５】ところで、前記のように異なる画素数の２
つの画像における画素密度が極端に異なる場合の例とし
て、例えば撮像装置によって撮像された画像を印刷版下
に利用しようとする場合を考えると、撮像装置による撮
像によって得られる画像の画素密度は１画面当りに高々
（５００×５００）程度であるのに対して、電子製版機
における画像の画素密度は１画面当りに（数千×数千）
というように、前記した撮像装置による撮像によって得
られる画像に比べて桁違いに大きいために、既述のよう
な画素対応の画像情報の圧縮伸張方式が全く実施されな
いとしても画素拡大によってエイリアスが発生するし、
また、前記のような画素拡大を行なわないで補間を行な
うようにした場合には、広大な補間エリアを既知のデ−
タの重み付け平均値で充当することになるために補間歪
によって画質劣化を避けることができない。前記とは逆
に、原画像の画素密度が１画面当りに（数千×数千）と
いうような場合には、隣接画素間の相関が極端に高いの
で、原理的には高度の画像情報の圧縮も可能なのである
が、既述のように原画像と復元された画像（伸張画像）
間での画素数が一致していることを条件としている従来
の画像情報圧縮方式では圧縮率を高くできないという欠
点が生じる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、静止画像にお
ける２次元的に分布する輝度情報による画像情報につい
て、輝度関数とそのラプラシアン（２次微分関数）、及
び前記輝度関数の積分関数との混合による、混合関数の
等高線の曲率の正負の極大点、または前記した混合関数
の等高線を直線近似した直線と前記した混合関数の等高
線との誤差が、予め定められた閾値を越えた点を画像の
特徴点として、前記した画像の特徴点の位置と輝度値と
を伝送，記録し、前記の特徴点の位置と輝度値とを画像
復原に用いる場合に、伸張に際して近傍の複数の特徴点
によって決定される補間面により特徴点以外の画素の輝
度情報を決定するようにした多次元画像輝度圧縮方式、
及び静止画像における２次元的に分布する輝度情報に時
間軸をも含む３次元的に分布する輝度情報の画像情報に
ついて、前記した混合関数の等高面の曲率の正負の極大
点、または前記した混合関数の等高面を平面近似した平
面と前記した混合関数の等高面との誤差が、予め定めら
れた閾値を越えた点を画像の特徴点として、前記した画
像の特徴点の位置と輝度値とを伝送，記録し、前記の特
徴点の位置と輝度値とを画像復原に用いる場合に、伸張
に際して近傍の複数の特徴点によって決定される補間立
体により特徴点以外の画素の輝度情報を決定するように
した多次元画像輝度圧縮方式、ならびに静止画像におけ
る２次元的に分布する輝度情報に時間軸をも含む３次元
的に分布する輝度情報の画像情報の内から、前記の２次
元的に分布する輝度情報の複数組を対象として、前記の
各組の前記した混合関数の等高線の曲率の正負の極大
値、または前記の各組の混合関数の等高線を直線近似し
た直線と前記した混合関数の等高線との誤差が、予め定
められた閾値を越えた点を画像の特徴点として、前記し
た画像の特徴点の位置と輝度値とを伝送，記録，画像復
原に用いる場合に、伸張に際して近傍の複数の特徴点に
よって決定される補間立体により特徴点以外の画素の輝
度情報を決定するようにした多次元画像輝度圧縮方式を
提供する。

【０００７】

【作用】画像情報処理の対象にされている画像における
画素密度の高低に拘らずに、画像の持つ特徴点のみを抽
出して画像情報の圧縮された画像デ−タを得て、伸張に
際しては前記した画像デ−タから画素復元を行なうので
はなく、別の画素密度面に新画像が描画できるように、
２次元的に分布する輝度情報や、２次元的に分布する輝
度情報の画像情報に時間軸をも含む３次元的に分布する
画像情報について、前記した画像情報の混合関数の等高
線の曲率の正負の極大点、あるいは等高面の曲率の正負
の極大点を特徴点としたり、または前記の混合関数の等
高線を直線近似した直線と前記した混合関数の等高線と
の誤差、あるいは前記の混合関数の等高面を平面近似し
た平面と前記した混合関数の等高面との誤差が、予め定
められた閾値を越えた点を画像の特徴点として、前記し
た画像の特徴点の位置と輝度値とを伝送，記録し、前記
の特徴点の位置と輝度値とを画像復原に用いる場合に、
伸張に際して近傍の複数の特徴点によって決定される補
間面または補間立体により特徴点以外の画素の輝度情報
を決定する。また、２次元的に分布する輝度情報の画像
情報に時間軸をも含む３次元的に分布する画像情報の内
から、前記の２次元的に分布する輝度情報の複数組を対
象とし、前記の各組の混合関数の等高線の曲率の正負の
極大値、または前記の各組の混合関数の等高線を直線近
似した直線と前記した混合関数の等高線との誤差が、予
め定められた閾値を越えた点を画像の特徴点として、前
記した画像の特徴点の位置と輝度値とを伝送，記録，画
像復原に用いる場合に、伸張に際して近傍の複数の特徴
点によって決定される補間立体により特徴点以外の画素
の輝度情報を決定することにより、容易に多次元画像の
伸張が行なわれる。

【０００８】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の多次元画
像輝度圧縮方式に関する具体的な内容を詳細に説明す
る。図１は多次元画像輝度圧縮方式のブロック図、図２
は本発明の多次元画像輝度圧縮方式に使用される等高線
トレ−サの構成例を示すブロック図、図３は本発明の多
次元画像輝度圧縮方式に使用される輝度関数再生装置の
構成例を示すブロック図、図４は輝度等高線の検出方法
と特徴点決定方法とを説明するための図、図５は輝度関
数再生装置の構成原理及び動作原理の説明に用いられる
図、図６は輝度関数再生の説明に用いられる図、図７は
輝度関数再生のための面補間動作の説明に用いられる
図、図８は３次元的に分布する画像情報から検出された
特徴点によって決定される補間立体により特徴点以外の
画素の輝度情報を決定する場合の説明に用いられる図、
図９及び図１０は混合関数生成の説明に用いられる図、
図１１及び図１２は関数混合回路の構成例を示すブロッ
ク図である。

【０００９】本発明の多次元画像輝度圧縮方式は、２次
元的に分布する画像情報や２次元的に分布する画像情報
に時間軸をも含めた３次元的に分布する画像情報に対し
て高能率な圧縮を行なうものであるが、本発明の多次元
画像輝度圧縮方式によって圧縮伸張の対象にされるべき
２次元的に分布する画像情報や、２次元的に分布する画
像情報に時間軸をも含めた３次元的に分布する画像情報
としては、輝度情報だけの画像(所謂、白黒画像)の画像
情報に限られず、明度と色度［色相と彩度(飽和度)］、
色差、三原色等のカラ−画像の画像情報をも対象として
いるのであるが、以下の説明では主として輝度情報だけ
の画像（所謂、白黒画像）の画像情報（輝度情報）に対
して多次元画像圧縮を行なう場合について述べている。

【００１０】今、白黒静止画像内の輝度をｚとし、ま
た、画面の水平方向をｘ，垂直方向をｙとすると、画像
は一般に次の（１）式のような方程式で表現できる。 ｚ＝ｆ（ｘ，ｙ） …（１） また、動画像については、時間軸をｔとすれば、次の
（２）式のような方程式で表現できる。 ｚ＝ｆ
（ｘ，ｙ，ｔ） …（２） ここで、ｆを多次関数
とすれば、画像内の輝度ｚは次の（３）式によって示さ
れる。

【００１１】

【数１】

【００１２】さて、画像を伝送するということは、送像
側で決定された前記のような輝度関数を受像側で再現す
ることといえるが、一般のデジタル画像伝送においては
輝度関数を解析的に取扱うことなく、それを所謂テ−ブ
ル関数として、そのテ−ブル値の全てを伝送するように
している。これに対して従来の一般的な圧縮伝送におい
ては、前記のテ−ブル値そのものの隣接相関を利用した
高能率符号化を行なったり、あるいは直交変換後のテ−
ブル値に同様の措置を施こすなどの手段を講じている
が、従来は輝度関数に関わる解析的処理から直接に関数
の特徴値を抽出するようにした圧縮伝送方式は少ない。

【００１３】そして、本発明の多次元画像輝度圧縮方式
は、輝度関数に関わる解析的処理から直接に関数の特徴
値を抽出するようにした画像圧縮伸張方式に属している
ともいえるものであるが、本発明の多次元画像輝度圧縮
方式では、静止画像における２次元的な輝度情報、ある
いは２次元的な輝度情報に時間軸をも含む３次元的な輝
度情報から得られる後述の混合関数の輝度情報による画
像情報について、図４の（ｃ）に例示されている等輝度
線（等高線）｛３次元的な輝度情報の場合には等輝度
面｝を抽出し、抽出された前記の等輝度線（等高線）
｛３次元的な輝度情報の場合には等輝度面｝の曲率の正
負の極大点、または前記の等輝度線（等高線）｛３次元
的な輝度情報の場合は等輝度面｝の直線近似｛３次元的
な輝度情報の場合には平面近似｝からの誤差が、予め定
められた閾値を越えた点を、前記した画像の特徴点とし
て、前記した画像の特徴点の位置及び輝度値を伝送（記
録），画像復原に用いるようにし、輝度関数の再生に影
響が少ない画素の輝度情報を棄却することにより大幅な
画像情報の圧縮が実現できるようにし、また、画像情報
の伸張に当っては、伝送（記録）された前記の特徴点に
よる輝度関数の再補間を行なうことで、未伝送情報（未
記録情報）を補間再現できるようにしている。

【００１４】本発明の多次元画像輝度圧縮方式を示す図
１において、１は多次元画像圧縮伸張の対象にされる画
像信号の信号源であり、前記の画像信号源１としては、
例えば画像信号を発生する撮像装置(ＴＶカメラ)あるい
はＶＴＲ、その他のものが使用できる。また２はアナロ
グデジタル変換器、３は前記したアナログデジタル変換
器２から出力されたデジタル画像デ−タの輝度値と、そ
のラプラシアン値と積分値の混合値を画像メモリ４ａ，
４ｂへ書込む関数混合回路（詳細な構成例が図１１及び
図１２に示されている）、５は等高線トレ−サ（詳細な
構成例が図２に示されている)、６は符号化送出回路、
７は伝送回線(または記録媒体）、８は受信復号回路
（または再生復号回路）、９は輝度関数再生装置、１０
は駆動回路、１１はモニタ受像機である。

【００１５】ここで、本発明の多次元画像輝度圧縮方式
における画像情報の圧縮の原理と、復原（伸張）の原理
とについて説明すると次のとおりである。まず、静止画
像の２次元輝度関数についての圧縮過程について説明す
る。図９のＧ1中に示してある上下に振動する波形は、
２次元輝度関数の１断面を示したものであり、これは例
えば画像信号の１水平周期の信号波形に相当している。
前記の信号は、一般に本来の画像信号と雑音（ノイズ）
とが混合しているものになっている。そして、送受信側
で行なわれる画像の圧縮動作と伸張動作とは、前記の輝
度関数を送信側では少ない情報で示し、受信側では復原
することに相当している。本出願人会社によって先に特
許出願された特願平５ー３９４９２号（平成５年２月３
日出願）「多次元画像圧縮伸張方式」の明細書には、前
記の輝度関数を表現するために、図９のＧ1中にＡ，
Ｂ，Ｃで示されるような等高線によって輝度関数をスラ
イスし、図９のＧ2において１〜２１の各点によって示
されている各位置と輝度のデータとに要約する過程が述
べられている。そして、この既提案の方式に従って再現
される輝度関数は、図９の例においては図９のＧ3に示
されているものになるが、再現したい波形は、図９のＧ
1に示されている波形から細かな振動波形ノイズを除去
した図９のＧ4に示されているものである。

【００１６】ここで、前記の再現波形、すなわち、図９
のＧ3に示されている再現波形について述べると次のと
おりである。図９のＧ3に示されている再現波形におい
て、図中の点２から点７までの再現値は等高線Ｂ上の値
である。すなわち図９のＧ1に見られる点３〜点６にお
ける値は、ノイズの細かな振動によって発生しているも
のであるから再現上において不要である。上記と同様な
ことは、図９のＧ3に示されている点１６から点２０ま
での等高線Ｂ上の再現値に関してもいえるのであり、図
９のＧ1に見られる点１７〜点１９における値は、ノイ
ズの細かな振動によって発生しているものであるから再
現上において不要である。

【００１７】一方、図９のＧ1に例示されている波形か
ら細かな振動波形ノイズを除去した状態の図９のＧ4に
示されているような再現したい波形には、４個の画像信
号のトップピーク（Ｔ1〜Ｔ4）と３個のボトムピーク
（Ｂ1〜Ｂ3)とが存在しているが、前記した図９のＧ3に
示されている再現波形では、前記した４個のトップピー
ク中における２個のトップピークＴ3，Ｔ4と、３個のボ
トムピーク中における１個のボトムピークＢ3とが再現
されていない。その理由は原信号波形をスライスする等
高線の輝度方向の位置が、前記したトップピークＴ3，
Ｔ4と、１個のボトムピークＢ3とを再現できない状態の
ものであったからであり、仮に、ノイズの振幅を抑圧で
き、かつ、画像信号の振幅を増大してスライスできれば
前記の問題を減少させることが可能である。

【００１８】次に、図１０においてＨ1として示してあ
る信号波形は、図９における信号波形Ｇ1と同一であ
り、図１０中のＨ2は前記したＨ1に示されている信号波
形の２次微分値である。そして、前記した原信号の２次
微分値は、原信号の変化を独立変数軸上（原信号が画像
信号の場合は時間軸上）で対称的に強調するものである
から、原信号が無変化であれば出力値は０となり、また
ノイズを含んだ原信号に変化があれば、前記の変化の原
因が画像信号自体の変化によるものか、あるいはノイズ
によるものかの如何に拘らずに変化が強調される。しか
しながら、ノイズの２次微分値は、画像信号の変化分の
２次微分値よりも小である場合が多い。一方、図１０の
Ｈ1に示すノイズを含んだ原信号波形の積分値は、ノイ
ズが消去された状態の信号となるが、原信号波形を積分
した場合には、前記のように原信号波形を２次微分した
場合とは逆に、原信号に変化があれば、前記の変化の原
因が画像信号自体の変化によるものか、あるいはノイズ
によるものかの如何に拘らずに変化が抑圧される。

【００１９】それで、前記したように原信号の２次微分
値の大小により、ノイズのみの領域かノイズと画像変化
とが同時に存在している領域か、あるいは前記した両領
域の中間の領域かを判断し、前記の各領域と対応して、
既述した積分信号か、無信号か、２次微分信号かの何れ
かを原信号に混合して混合輝度信号を得ることで、画像
変化強調とノイズ抑圧を画像全体として同時に達成する
ことができる。そして前記した手法の具体的な適用例と
しては、図１０のＨ2に示されている０のレベルを中心
にして、正側（図示の例では高輝度側）に２つの閾値Ｌ
1，Ｌ2を設定するとともに、負側（図示の例では低輝度
側）に２つの閾値Ｌ-1，Ｌ-2を設定したときに、図１０
のＨ2に示されている信号が、２つの閾値Ｌ-1〜Ｌ1の間
にある領域にあればノイズのみの領域であると判定し
て、原信号に積分信号を混合して結果的にノイズの抑圧
を行ない、また、図１０のＨ2に示されている信号が、
前記した２つの閾値Ｌ-1〜Ｌ1の間の領域外で、かつ、
閾値Ｌ-2〜Ｌ2の間にある領域でにおける変化分に対し
ては抑圧も強調も行なわれず、さらに、図１０のＨ2に
示されている信号が、前記した２つの閾値Ｌ-2〜Ｌ2の
外側の領域に在る場合には、画像信号の変化が大きい領
域と判定されて、この場合には原信号に２次微分信号が
混合されることにより結果的に変化分が強調されて、図
１０のＨ3に例示されているような混合輝度信号波形と
される。

【００２０】前記のようにして得た図１０のＨ3に例示
されているような混合輝度信号波形に対して、図１０の
Ｈ1中に示されている輝度関数をＡ，Ｂ，Ｃの等高線に
よってスライスした場合と同様なスライスを実施する
と、混合輝度関数は図１０のＨ3中に示されている点１
〜点２０の各点によって示されている位置と輝度のデー
タとに要約され、また、復原された輝度関数は図１０の
Ｈ4に例示されている状態のものになる。図１０のＨ4に
例示されている復原輝度関数と、既述した図９のＧ3に
示されている復原輝度関数とを比較すると、図１０のＨ
4に例示されている復原輝度関数では図９のＧ4に示され
ているトップピークＴ1〜Ｔ4と、ボトムピークＢ1〜Ｂ3
も再現されているから、本発明の多次元画像輝度圧縮方
式は既提案の「多次元画像圧縮伸張方式」よりも優れて
いることが判かる。

【００２１】ところで前述の例では、１次元的な輝度関
数や混合関数を等高線でスライスしていたが、これらの
関数は静止画像では２次元関数であり、動画像では３次
元関数である。そして前記の手法はそのまま多次元関数
に拡張して適用できることは自明である。次に、前記の
ようにして得られた等高点（スライス点）、等高線、等
高面は、それをより一層少ない情報で伝送して、それを
復原する必要がある。前記の等高点については、閾値と
混合関数の交点のレベルと位置とを伝送する必要がある
が、等高線については、その線上の点の全ての位置を伝
送する必要はなく、特徴的な点によって等高線を代表さ
せることができる。

【００２２】静止画像について画像情報圧縮が行なわれ
る際に画像から抽出される前述のような特徴点、すなわ
ち、混合関数の等輝度線（等高線）｛３次元的な輝度情
報の場合には等輝度面｝の曲率の正負の極大点、または
前記の等輝度線（等高線）｛３次元的な輝度情報の場合
は等輝度面｝の直線近似｛３次元的な輝度情報の場合に
は平面近似｝からの誤差が、予め定められた閾値を越え
た点をも抽出する場合における画像の特徴点について、
１．検討対象にされている画素ａの前後における前記
した等高線｛３次元的な輝度情報の場合には等高面｝の
曲がりが、予め定められた閾値角度を越えている場合
に、前記の画素ａは特徴点であると判定する。 ２．既
検出の特徴点画素と、そこから前記の等高線｛３次元的
な輝度情報の場合には等高面｝に従って、ある方向に辿
って行った画素との間の仮想的直線に対して、前記した
両画素間の画素で、ある閾値距離を越えた距離を示す画
素を特徴点であると判定する。

【００２３】ここで前記した判定基準を採用して、任意
の静止画像における２次元画面内の混合輝度分布関数を
例示している図４を例にとり、前記のような画像情報圧
縮の対象画像の特徴点を抽出する場合についての具体例
を述べると次のとおりである。図４の（ａ）は２次元画
面内の混合輝度分布関数の等高線の１つを例示している
ものであるが、前記の２次元画面内の混合輝度分布関数
の等高線の抽出は、次のような手順によって行なわれ
る。図４の（ｂ）を参照して、等しい輝度を示す点の探
索法について説明する。図４の（ｂ）において(１）〜
(４）を４個の画素とし、前記した各画素(１）〜(４）
の輝度値が、図中のＨ，Ｌ（Ｈは高輝度値、Ｌは低輝度
値とする）で示されるようなものであるとし、また、第
１の抽出値を得た点Ｓを等高線抽出の開始点とする。前
記のＳ点は画素（１）と画素（４）との中間にあるか
ら、その座標位置の輝度値は例えば前記した画素(１）
の輝度値と画素(４）の輝度値とに応じた輝度値の比例
配分値を用いてもよい。

【００２４】前記した開始点Ｓ点からＳ点の輝度値と等
しい輝度値を示す点を結んで得られる等輝度線(等高線)
を追跡するために、前記した４個の画素(１）〜(４）に
よって示される画形における辺(１）−(２）、(２）−
(３）、(３）−(４）の順に、前記した開始点Ｓの輝度
値と同一の輝度値（等高値）を有する点の有無を検証す
ると、前記した等高値は辺(１）−(２)上のＭ1点で検出
される。前記した等高値を有する点Ｍ1が検出された後
に、前記の手順を繰返して次の等高値の点Ｍ2を検出す
るというようにして、順次に等高値を示す点を追跡して
等高線の抽出を進めて行く。なお、前記の等高線の抽出
に当っては、既に等高線が交叉している辺は検出対象か
ら除外(前記した開始点Ｓだけは例外とする）する。前
述のようにして、ある輝度値と等輝度値を有する順次の
点が検出されることにより、図４の（ａ）に例示されて
いるような２次元画面内の混合輝度分布関数の等高線の
１つが抽出される。

【００２５】２次元画面内の混合輝度分布関数の等高線
の１つを例示している図４の（ａ）において、開始点と
されたＳ点から順次に追跡された等輝度点の連なりによ
って形成される等輝度線（等高線）の進路が急変してい
る点Ｍ6は、既述した特徴点の判定基準の１．に従って
特徴点として判定されている(点Ｍ8，Ｍ14，Ｍ16，Ｍ1
8，Ｍ20についても既述した特徴点の判定基準の１．に
従って特徴点として判定されている)。前記した等輝度
値を示す点Ｍ8が検出された後に、順次に等輝度値の点
を追跡して点Ｍ12に達した時に、仮想直線Ｍ8−Ｍ12に
対して距離が生じた点Ｍ10は、方向の急変点ではないが
既述した特定点の判定基準２．に従って特徴点と判定さ
れている。このことは点Ｍ12，Ｍ２２についても同様で
ある。このように、２次元画面内の混合輝度分布関数は
等高線（等輝度線）に置換されることにより画像情報の
棄却が行なわれ、さらに等高線の特徴点に集約されるた
めに、本発明の多次元画像輝度圧縮方式では高度に圧縮
された状態で伝送（記録）を行なうことができるのであ
る。

【００２６】前記のように、本発明の多次元画像輝度圧
縮方式では、画像情報の圧縮の対象にされている画像に
おける２次元混合輝度関数が、少数の特徴点の位置情報
と輝度情報とに置換されることにより、画像情報が高度
に圧縮された状態で伝送（記録）された画像情報を伸張
（復原）して再生画像を得るのには、前記した特徴点が
伸張画面内の対応点（原画像と画素対応である必要はな
い）の輝度値を決定し、かつ特徴点からの距離に比例し
て周辺画素への影響力を失なって行くような伸張法が採
用されているのである。そして、前記のような画像情報
の伸張は、１次元上では特徴点間での直線補間によって
行なわれることになるが、多次元空間内での画像情報の
伸張は平面補間、または立体補間によって行なわれるの
であり、次にその原理について図５を参照して説明す
る。

【００２７】図５は、図４を参照して既述したようにし
て得られた図４の（ａ）中に示されている各特徴点Ｓ，
Ｍ6，Ｍ8，Ｍ10，Ｍ12，Ｍ14，Ｍ16，Ｍ18，Ｍ20，Ｍ22
の位置情報(アドレス)を用いて、再生側画像メモリ上に
再現された等高線(等輝度線)を含んでいる。図５中にお
いて前記の等高線（Ｍ群の等高線）は、前記した各特徴
点Ｓ，Ｍ6，Ｍ8，Ｍ10，Ｍ12，Ｍ14，Ｍ16，Ｍ18，Ｍ2
0，Ｍ22を順次に結ぶ点線によって示されている。ま
た、図５中で各特徴点Ｎｉ，Ｎｊ，Ｎｋ，Ｎｌを順次に
結ぶ点線は、前記したＭ群の特徴点による等高線とは異
なるＮ群の特徴点の等高線を示している。今、前記した
Ｍ群の等高線とＮ群の等高線との間の領域を、Ｎ群が示
す輝度値によって充当した場合には、Ｍ群の等高線によ
って包囲されている領域における輝度値との間に生じる
明確な輝度段差によって、所謂、擬似輪郭現象が発生す
るために高品質な伸張画像を得ることができないことに
なる。それで、前記のような擬似輪郭現象が発生しない
ようにするために、Ｍ群に属する特徴点とＮ群に属する
特徴点とを ｚａ＝Σ（ｚｉ／ｒｉ）／Σ（１／ｒｉ）
…（Ａ） 前記の（Ａ）式の近似演算である平面補間で充当する。

【００２８】今、伸張画面内に特定な画素ａを考え、前
記の特定な画素ａから各特徴点の画素までの距離をｒｉ
とし、また各特徴点の画素の輝度値をｚｉとし、さらに
αを比例定数として、前記した特徴点の内の１つの特徴
点ｋの輝度値ｚｋと、前記した画素ａの輝度値ｚａとの
関係は、次の（４）式の補間式によって示される。 ｚａ＝ｚｋ＋αｋ・ｒｋ …（４） 前記の（４）式における右辺第２項のαｋ・ｒｋは、画
素ａの輝度値と特徴点ｋの輝度値ｚｋとの輝度値のずれ
を示しており、このαｋ・ｒｋの値は距離ｒに比例して
いる。前記した画素ａの輝度値と特徴点ｋの輝度値ｚｋ
との輝度値のずれαｋ・ｒｋには正負があり、それは比
例定数αに反映されるが、補間空間全体でのαの総和は
零である。それで、 Σαｋ＝０ …（５）
（５）式の条件を加味して前記した（４）式からαの項
を消去することにより、画素ａの輝度値ｚａの一般的な
補間式を求めると、前述の（Ａ）式が得られるのであ
る。 ｚａ＝Σ（ｚｉ／ｒｉ）／Σ（１／ｒｉ） …（Ａ）

【００２９】前記の（Ａ）式は、全特徴点の輝度値ｚｉ
と、補間の対象にされた画素ａとの距離ｒが判かれば、
画面内部の未補間全画素（原画との画素対応はなくても
よい）の輝度値は補間によって求めることが可能である
ことを示している。しかし（Ａ）式は特徴点の増大によ
っては実用的な計算量を越えるため、未補間画素を囲む
近傍３特徴点によって決定される補間面により補間輝度
値を近似算出する。そして、１平面は周知のように空間
内の３点によって決定されるから、近傍の３つの特徴点
を群とすることにより補間三角形が得られることにな
る。したがって図５中における各３個ずつの特徴点「Ｎ
ｉ，Ｎｊ，Ｓ」，「Ｎk，Ｍ6，Ｓ」，「Ｎj，Ｎk，Ｓ」
によって形成される各三角形内の画素の輝度値は、それ
ぞれ前記の（Ａ）式の近似演算による平面補間で充当さ
れ得るのである。

【００３０】さて、前記のような平面補間を行なう場合
の補間面の決定には、近傍の３つの特徴点を抽出する必
要があるが、次に、図７を参照して前記した近傍の３つ
の特徴点の抽出原理について説明する。図７において画
素Ｍｉ，Ｍｊは輝度値（等高値）がＭであるようなＭ群
の等高線（等輝度線）上の特徴点であり、また、画素Ｎ
ｉ，Ｎｊ，Ｎｋは輝度値（等高値）がＮであるようなＮ
群の等高線（等輝度線）上の特徴点であり、さらに画素
Ｏｉ，０ｊ，０ｋは輝度値（等高値）がＯであるような
Ｏ群の等高線（等輝度線）上の特徴点であって、画像の
伸張時には前記した各等高値を有する特徴点群のデータ
が、再生側画像メモリに記憶される。図中において、前
記した各等高線はそれぞれ別の点線によって示されてい
る。

【００３１】特徴点以外の任意の画素について、その任
意の画素が、どの特徴点に近いのかを探索するのには、
例えば図６のようにして行なうことができる。図６にお
いて任意の画素Ｐの近傍に特徴点の画素Ｍ，Ｎが存在し
ていたとした場合に、前記した任意の画素Ｐから図中の
点線矢印の経路に従って渦巻状に隣接画素を検査して行
くと、特徴点の画素Ｎよりも先に特徴点の画素Ｍに到達
する。このことにより前記した任意の画素Ｐは特徴点の
画素Ｎではなく、特徴点の画素Ｍの近傍にあるものとし
て検出される。そこで、前記の画素Ｐには特徴点の画素
Ｍの領域にあることを示す印を記入する。

【００３２】図７は特徴点の画素以外の複数の任意画素
に、それぞれの任意の画素が属している特徴点記号が、
図６を参照して前記したような手順に従って記入された
状態が示されている。前記した特徴点記号を結ぶ点線
が、前記した特徴点の影響領域の境界である。今、例え
ば３領域の境界であるΔ１に着目すると、このΔ１には
画素Ｎｊ，Ｎｋ，Ｏｋが隣接している。従って、画素Ｎ
ｊ，Ｎｋ，Ｏｋが近傍の３個の特徴点とみなされ、三角
形Ｎｊ，Ｎｋ，Ｏｋが輝度補間平面として決定され、前
記した三角形Ｎｊ，Ｎｋ，Ｏｋの内部に存在する画素の
輝度値は、前記した輝度補間平面の輝度値によって充当
される。同様にして別の３領域の境界であるΔ２に着目
すると、このΔ２には画素Ｎｊ，Ｏｊ，Ｏｋが隣接して
いる。従って画素Ｎｊ,Ｏｊ，Ｏｋが近傍の３個の特徴
点とみなされ、三角形Ｎｊ,Ｏｊ，Ｏｋが輝度補間平面
として決定され、前記した三角形Ｎｊ，Ｏｊ，Ｏｋの内
部に存在する画素の輝度値は、前記した輝度補間平面の
輝度値によって充当される。

【００３３】前記のような手順によって、１特徴点の影
響の及ぶ画素領域を拡張面（３次元対象の場合には拡張
立体）によって探索して、前記の１特徴点の影響の及ぶ
画素領域の境界から、近傍３特徴点（３次元対象の場合
には４特徴点）を検出するようにすることにより、少数
の特徴点情報から伸張側の輝度関数が決定され、未伝送
画像情報の各輝度値は、前記の補間値によって充当され
て画像全体の内容が再現されるのである。なお、２次元
対象の場合の拡張面としては、円、正方形、直方形、菱
形等が用いられるとよく、また、３次元対象の場合の拡
張立体としては、球、回転楕円体、底面を対称面として
連結された２個の円錐体、底面を対称面として連結され
た２個の角錐体等が用いられてもよい。

【００３４】前述のような手順によって、少数個の特徴
点情報に基づいて伸張側の輝度関数が決定され、未伝送
画素情報におけるそれぞれの輝度値は、前記した輝度補
間平面の輝度値により補間されて画像全体の内容が再現
されることになる。これまでの説明から明らかなよう
に、圧縮側と伸張側とにおいて共有しようとするものは
画面の輝度関数なのであり、その特徴点の位置情報を画
面全体に対する相対値で示せば、圧縮側と伸張側との画
素数が一致している必要はないのである。すなわち、本
発明の多次元画像輝度圧縮方式によって抽出された画像
の特徴情報は、伸張側の画素数（解像度規模）に応じて
再描画されることになるのである。

【００３５】図１に示す本発明の多次元画像輝度圧縮方
式において、画像信号源（例えばＴＶカメラ）１では所
定の標準方式のテレビジョン方式に従った映像信号を発
生してアナログデジタル変換器２に供給する。前記した
画像信号源１としては本発明の多次元画像輝度圧縮方式
によって圧縮伸張されるべき画像情報を発生させること
ができる映像信号発生装置であればどのような構成態様
のものであっても使用できるが、以下の説明例では画像
信号源１として動画像の白黒の映像信号を発生できる構
成態様のものが使用されるとしている。前記した画像信
号源１から発生された映像信号は、アナログデジタル変
換器２によりデジタル信号に変換される。前記のアナロ
グデジタル変換器２では１画像分毎の映像信号につい
て、画像の横，縦方向毎にそれぞれ所定の画素数（例え
ば画像の横方向に５１２画素、画像の縦方向に４８０画
素）に分解した状態の１画素毎に所定のビット数（例え
ば８ビット）のデジタル信号として、それを後述の画像
メモリ４ａ，４ｂへ混合関数として書込む関数混合回路
３に供給する。

【００３６】画像メモリ４ａ，４ｂとは、混合関数画像
における特定輝度の等高線を抽出して、特徴点を決定す
るための動作を行なうために使用される画像メモりであ
って、画像メモリへのデータの書込み動作と、特徴点の
決定動作時に行なわれるデータの読出し動作とが、２個
の画像メモリで順次交互に並列的に行なわれるようにさ
れている。前記した画像メモリ４ａ，４ｂからの出力
は、等高線トレーサ５（（詳細な構成例が図２に示され
ている）に供給される。そして、前記した等高線トレー
サ５では画像情報における等高線（等輝度線）の抽出
と、特徴点の決定動作とを行ない、決定された画像情報
圧縮の対象にされている画像の特徴点の情報は符号化送
出回路６に与えられる。

【００３７】前記した符号化送出回路６では、情報を能
率良く伝送できる符号、例えばハフマンコード等の公知
の符号に変換して伝送回線７を介して受信復号回路８に
伝送する。受信復号回路８では、それに伝送されて来た
符号化された信号を復号して輝度関数再生装置９（詳細
な構成例が図３に示されている）に与える。前記した伝
送回線７の部分が記録媒体となされた場合には、前記し
た符号化送出回路６や受信復号回路８等としては、それ
ぞれ記録回路や再生回路が用いられることはいうまでも
ない。前記の輝度関数再生装置９では、それに供給され
た特徴点の情報を用いて圧縮前の２次元混合輝度関数を
復原する。そして、復原された２次元混合輝度関数を構
成する各画素の輝度値はアナログ信号形態の時系列信号
として読出されて駆動回路１０に供給される。前記の駆
動回路１０ではモニタ受像機１１によって映出させるべ
き画像の映像信号を発生して、それをモニタ受像機１１
に与える。

【００３８】図１に示す本発明の多次元画像輝度圧縮方
式のブロック図中で、ブロック３として示されている関
数混合回路３の詳細な構成例を例示している図１１及び
図１２において、図１１に示す関数混合回路３の具体的
な構成例は、関数混合回路３が２次元輝度信号を原信号
とするラプラシアン（２次元２次微分関数）演算器の場
合の構成例であり、また、図１２に示す関数混合回路３
の具体的な構成例は、関数混合回路３が２次元輝度信号
を原信号とする２次元積分関数演算器の場合の構成例で
ある。図１１において３ａはラプラシアン演算器に原信
号を供給する入力端子であり、また、３ｂは積分関数器
（図１２参照）に対して前記の原信号を転送する端子で
ある。

【００３９】前記した入力端子３ａを介して原信号が供
給されたラプラシアン（２次元２次微分関数）演算器に
よる関数混合回路３において、前記の原信号はそれぞれ
５画素分のシフトレジスタＳＲ1〜ＳＲ5における第１の
シフトレジスタＳＲ1に与えられるとともに、１走査線
分の遅延素子１ＨＤＬ1〜１ＨＤＬ5における第１の１走
査線分の遅延素子１ＨＤＬ1にも与えられる。前記した
第１の１走査線分の遅延素子１ＨＤＬ1からの出力信号
は、第２の５画素分のシフトレジスタＳＲ2に与えられ
るとともに、第２の１走査線分の遅延素子１ＨＤＬ2に
も与えられる。前記した第２の１走査線分の遅延素子１
ＨＤＬ2からの出力信号は、第３の５画素分のシフトレ
ジスタＳＲ3に与えられるとともに、第３の１走査線分
の遅延素子１ＨＤＬ3にも与えられる。以下、同様にし
て順次の５画素分のシフトレジスタＳＲ4,ＳＲ5や、１
走査線分の遅延素子１ＨＤＬ4,１ＨＤＬ5等も、図１１
中に示されているような連鎖的な接続態様で接続されて
いる。

【００４０】前記した各シフトレジスタＳＲ1〜ＳＲ5に
おける画素信号は、前記した端子３ａに入力されている
画像入力に同期したクロック信号によって、図中におけ
る右方にシフトされることにより、前記の各シフトレジ
スタＳＲ1〜ＳＲ5からは、図中の斜線の無い９画素から
の出力が同時に行なわれる。前記の９画素における中央
の画素からの出力は、乗算器３６によってマイナス８倍
された後に加算器３７に供給され、また、その他の８画
素からの出力は直接に加算器３７に供給されて、前記し
た加算器３７からは、前記した入力端子３ａに供給され
た画像信号の順次の画素データのラプラシアン値（２次
微分値）が出力されて出力端子３ｃから出力されるとと
もに、絶対値化器４０にも供給される。前記した出力端
子３ｃから出力される信号は図１０のＨ2に例示されて
いる。

【００４１】前記の絶対値化器４０からの出力信号は比
較器４１，４２に与えられており、前記の比較器４１，
４２では、閾値発生回路３８，３９から供給されている
閾値（図１０中の閾値Ｌ1，Ｌ2）と比較される。すなわ
ち、前記の比較器４１，４２では、入力端子３ａに供給
されている画像信号のラプラシアン値が、既述のように
大，中，小の何れの領域に属する大きさであるのかを判
定して、ラプラシアンの混合量を制御する信号をマルチ
プレクサ４３を介して出力端子３ｄに出力し、また、原
信号の混合量を制御する信号をマルチプレクサ４３を介
して出力端子３ｅに出力し、さらに、積分関数の混合量
を制御する信号をマルチプレクサ４３を介して出力端子
３ｆに出力する。

【００４２】次に、２次元積分関数演算器による関数混
合回路３の具体的な構成例を示している図１２におい
て、原信号はそれぞれ５画素分のシフトレジスタＳＲ1
ｉ〜ＳＲ5ｉにおける第１のシフトレジスタＳＲ1ｉに与
えられるとともに、１走査線分の遅延素子１ＨＤＬ1ｉ
〜１ＨＤＬ5ｉにおける第１の１走査線分の遅延素子１
ＨＤＬ1ｉにも与えられる。前記した第１の１走査線分
の遅延素子１ＨＤＬ1ｉからの出力信号は、第２の５画
素分のシフトレジスタＳＲ2ｉに与えられるとともに、
第２の１走査線分の遅延素子１ＨＤＬ2ｉにも与えられ
る。前記した第２の１走査線分の遅延素子１ＨＤＬ2ｉ
からの出力信号は、第３の５画素分のシフトレジスタＳ
Ｒ3ｉに与えられるとともに、第３の１走査線分の遅延
素子１ＨＤＬ3ｉにも与えられる。以下、同様にして順
次の５画素分のシフトレジスタＳＲ4ｉ,ＳＲ5ｉや、１
走査線分の遅延素子１ＨＤＬ4ｉ,１ＨＤＬ5ｉ等も、図
１２中に示されているような連鎖的な接続態様で接続さ
れている。

【００４３】前記した各シフトレジスタＳＲ1ｉ〜ＳＲ5
ｉにおける画素信号は、前記した端子３ｂに入力されて
いる画像入力に同期したクロック信号によって、図中に
おける右方にシフトされることにより、前記の各シフト
レジスタＳＲ1ｉ〜ＳＲ5ｉからは、図中の斜線の無い１
３画素からの出力が同時に行なわれる。そして、前記し
た１３画素からの出力は、荷重加算器Ｗ1〜Ｗ13を介し
て加算器４４に供給されており、前記の加算器４４から
出力された荷重積分値は荷重積算器Ｗ16に与えられる。
また、前記した１３画素における中央の画素からの出力
は、原信号として荷重積算器Ｗ15に入力されている。さ
らに、図１２の端子３ｃからは図１１に示されている端
子３ｃから出力されたラプラシアン値が荷重加算器Ｗ14
に供給される。前記した各荷重加算器Ｗ14〜Ｗ16には、
図１２の端子３ｄ，３ｅ，３ｆに対して図１１中に示さ
れている端子３ｄ，３ｅ，３ｆから出力されている各荷
重制御信号、すなわち、端子３ｄに供給されたラプラシ
アンの混合量を制御する信号と、端子３ｅに供給された
原信号の混合量を制御する信号と、端子３ｆに供給され
た積分関数の混合量を制御する信号とが供給されてお
り、前記した各荷重加算器Ｗ14〜Ｗ16からの出力信号は
加算器４５で加算されて、混合関数出力が出力端子３ｅ
に出力される。

【００４４】図１中でブロック５として示されている等
高線トレーサ５の詳細な構成例を示している図２におい
て、等高線トレーサ５と２個の画像メモリ４ａ，４ｂ
（図２中には１方の画像メモリ４ａだけを示している）
との間には、複数本の信号伝送路が設けられている状態
が示されている。等高線トレーサ５にはそれぞれ複数個
（ｎ個）のアドレス発生器１２〜１４、輝度判定器１５
〜１７、輝度値発生部１８〜２０、シフトレジスタ２１
〜２３、特徴点判定器２４〜２６と、１個の整列回路２
７とが設けられている。前記したアドレス発生器１２〜
１４では、画像メモリ４ａ（４ｂ）のアドレスを指定す
るアドレスデータを発生し、発生されたアドレスデータ
を画像メモリ４ａ（４ｂ）に与える。

【００４５】アドレス発生器１２(１３，…１４)から発
生されたアドレスデータによって指定されたアドレスの
記憶領域から読出された輝度値のデータと、輝度値発生
部１８(１９,…２０）によって発生された特定な輝度値
のデータとが与えられる輝度判定器１５（１６，…１
７）では、前記の両データの比較を行なって、その比較
結果をアドレス発生器(１３，…１４)に与える。それに
より、アドレス発生器１２では、例えば図４の（ｂ）中
のＭ1と対応する新しいアドレス(画素アドレスの中間を
含む)データを発生し（他のアドレス発生器１３，…１
４でも、それぞれアドレスデータを発生することはいう
までもない）て、それを画像メモリ４ａ（４ｂ）に与え
る。画像メモリ４ａ（４ｂ）では、前記のようにして与
えられたアドレスデータにより指定されたアドレスの記
憶領域から読出された輝度値のデータを、等高線トレー
サ５の輝度判定器１５（１６，…１７）に供給する。

【００４６】輝度判定器１５(１６,…１７）では、画像
メモリ４ａ（４ｂ）から読出された輝度値のデータと、
輝度値発生部１８(１９,…２０）によって発生された特
定な輝度値のデータとの比較を行なって、その比較結果
をアドレス発生器(１３，…１４)に与える。以下、同様
にして前記のような動作が順次に行なわれることによっ
て、輝度値発生部１８(１９,…２０）によって発生され
た特定な輝度値のデータによって示される輝度値と略々
等しい輝度値が存在しているアドレス値が順次に発生さ
れる。前記の各アドレス値は、図４に例示されている例
のように画素アドレス値の中間を示している場合には近
傍の画素アドレス値に置換して、前記の動作が順次に行
なわれるのである。

【００４７】前記のようにアドレス発生器１２(１３，
…１４)から順次に発生されたアドレスデータは、シフ
トレジスタ２１(２２，…２３)にも与えられており、前
記のシフトレジスタ２１(２２，…２３)の並列出力が供
給されている特徴点判定器２４(２５,…２６)では、前
記した前記のシフトレジスタ２１(２２,…２３)が特定
の画素数(例えば１０画素)のアドレスデータを蓄積した
状態で、新アドレスが１個入力され、最古のアドレスが
１個消滅する毎に、既述した特徴点の判定基準に従って
前記のアドレス群中から特徴点となる画素を検出する。
そして特徴点となる画素のアドレス値と輝度値とは、整
列回路２７に供給される。整列回路２７では、前記のよ
うに複数の特徴点判定器２４,２５,…２６から出力され
たそれぞれ異なる等高値を示す特徴点群のアドレス値と
輝度値とを等高値（等輝度値）別に分類して送出させる
ための整列動作を行なう。整列回路２７からの出力は、
等高線トレーサ５の出力として符号化送出回路６に供給
される。なお前記の画像メモリ４ａ(４ｂ)としては、等
高線トレーサ５での信号処理が複数の等高線の追跡を並
列的に行なうようにしているために、マルチポート構造
のものが用いられる。

【００４８】時間的には、前記の等高線トレーサ５によ
る１画面（走査標準として飛越走査方式が採用されてい
る画像については、１フィールド期間）分の走査が終了
した時点で、その１画面に対する特徴点の抽出動作が終
了することになる。そして、等高線トレーサ５の出力が
供給された符号化送出回路６では、既述のように情報を
能率良く伝送できる符号、例えばハフマンコード等の公
知の符号に変換して伝送回線７を介して受信復号回路８
に伝送する。前記した特徴点の抽出動作が終了した画面
の次の画面に対する特徴点の抽出動作の実行は、前記し
た例えばハフマンコード等の公知の符号に変換するため
の符号化に必要とされる時間と、伝送回線７を介して受
信復号回路８に伝送するために必要とされる時間中に行
なわれる。なお例えば１画面中の特徴点の検出数が多い
等の理由により、前記した符号化時間と伝送時間との和
の時間が、１画面の走査時間を超える恐れがあるような
場合には、特徴点の検出動作に用いられる前記した閾値
角度または閾値距離を自動調整して特徴点数が制限され
るようにすることは望ましい実施の態様である。

【００４９】受信復号回路８では、それに伝送されて来
た符号化された信号を復号して輝度関数再生装置９に与
える。図１中でブロック９として示されている輝度関数
再生装置９の詳細な構成例を示している図３において、
２８は切換器、２９，３０は画像メモリ、３１はサーチ
アドレス発生器、３２は補間面判定回路、３３は補間値
書込み回路、３４はＴＶ読出し回路、３５はデジタルア
ナログ変換器であり、輝度関数再生装置８においては、
受信回路８から供給された特徴点の情報を用いて、圧縮
前の２次元輝度関数を復原する動作を行なう。図３に示
されている輝度関数再生装置９に対して特徴点の情報、
すなわち特徴点のアドレス値と輝度値とが入力情報とし
て供給されると、前記の情報は切換器２８を介して２個
の画像メモリ２９，３０の何れかのものに供給されて、
それに記憶される。前記の２個の画像メモリ２９，３０
が切換えられるようにして用いられるようにした理由
は、伸張動作のために使用される一方の画像メモリと、
伸張された画像メモリの画像情報を読出して表示するた
めに使用される画像メモリとを別に設けることによっ
て、同時動作を可能として伸張作業の全体を高速化する
ためである。

【００５０】サーチアドレス発生器３１は、画像メモリ
２９（または３０）に記入される前記した特徴点の画素
以外の画素のアドレスを発生するとともに、前記した画
素に最も近い特徴点の画素を、図６について既述したよ
うな方法で探索し、前記した画素に対して図７のように
最も近い特徴点の画素の領域（特徴点の画素の属性領
域）にあることを示す印を記入する。また、補間面判定
回路３２は、前記した画像メモリ２９（または３０）に
おける属性領域を読み出すことにより領域境界を探索し
て、隣接領域の各加印特徴点名から補間決定のための３
個の特徴点を抽出する。さらに、補間値書込回路３３は
前記した画像メモリ２９（または３０）内に決定された
補間３角面の内部領域の補間値を算出して、前記の内部
領域に存在する特徴点以外の画素の輝度値を、前記した
補間値で充当するように前記した画像メモリ２９（また
は３０）へ書込む動作を行なう。

【００５１】またＴＶ読出回路３４は現在作業中の一方
の画像メモリ２９（または３０）とは別の他方の画像メ
モリ３０（または２９）に記憶されている画素の情報
を、所定の標準方式に従う時系列的な画像信号として読
出す。前記した時系列的な画像信号はデジタルアナログ
変換器３５によって、アナログ信号形態の画像信号に変
換された後に駆動回路１０に供給される。前記の駆動回
路１０では前記の画像信号に対してブランキング信号や
同期信号を付加して、それをモニタＴＶ受像機（図１参
照）に与えて、モニタＴＶ受像機の表示面上に再生画像
を表示させる。

【００５２】これまでの説明は、本発明の多次元画像輝
度圧縮方式を２次元輝度関数の再生に適用した場合につ
いてのものであったが、本発明の多次元画像輝度圧縮方
式は時間軸上に並ぶ複数画面にわたって特徴点を抽出す
る３次元画像圧縮伸張方式に対しても良好に適用できる
のであり、次に、図８を参照して本発明の多次元画像輝
度圧縮方式を時間軸上に並ぶ複数画面にわたって特徴点
を抽出するようにした３次元画像圧縮伸張方式に実施し
た場合の例について説明する。図８は、３次元的に分布
する画像情報から検出された特徴点によって決定される
補間立体によって特徴点の画素以外の画素の輝度情報を
決定するようにした場合の一実施例を示す。図８におい
て画像Ｐ1〜Ｐ4は、時間軸上に配列された静止画群を示
しており、画像情報全体としては３次元的な分布を有し
ているものである。

【００５３】図８中に示されている各静止画像Ｐ1〜Ｐ4
における２次元混合輝度関数について、等輝度でトレー
スすると等輝度線が得られるが、それを３次元的に拡張
すると等輝度面が得られる。そして、前記した等輝度面
の曲率の正負の極大点、または前記した等輝度面の近似
平面からの誤差が、予め定められた閾値を越えた点を画
像の特徴点としたものが図８中のＭ1〜Ｍ4である。そし
て、前記した特徴点が3次元的に近傍にあると判定され
ると、補間立体Ｍ1，Ｍ2，Ｍ3，Ｍ4が定義される。前記
した補間立体Ｍ1，Ｍ2，Ｍ3，Ｍ4の静止画像Ｐ2による
写影が、三角形Ｍ2,Ｎ1，Ｎ2であり、また前記した補間
立体Ｍ1，Ｍ2，Ｍ3，Ｍ4の静止画像Ｐ3による写影が、
三角形Ｍ3,Ｎ3，Ｎ4である。前記の各三角形の各頂点の
輝度値は、前記した各補間立体Ｍ1，Ｍ2，Ｍ3，Ｍ4の頂
点の各輝度値から補間算出されることにより決定できる
ために、既述した２次元画像情報に対する補間平面によ
る未伝送画素輝度の決定の場合と等しい方法によって、
各三角形の内部に存在する各画素の輝度値を決定するこ
とができる。

【００５４】また、図８において前記のような３次元的
特徴点の検出を行なわず、例えば静止画像Ｐ1について
２次元的特徴点検出を行なった結果、特徴点Ｏ1と特徴
点Ｏ2とを得たとし、ある時間々隔を隔てている静止画
像Ｐ4についても２次元的特徴点検出を行なった結果、
特徴点Ｏ3と特徴点Ｏ4とを得たとして、それらが3次元
的近傍点の場合には、補間立体Ｏ1，Ｏ2，Ｏ3，Ｏ4が定
義され、前記した補間立体Ｏ1，Ｏ2，Ｏ3，Ｏ4の静止画
像Ｐ2による写影は、四角形Ｉ1,Ｉ2，Ｉ3，Ｉ4であり、
また前記した補間立体Ｏ1，Ｏ2，Ｏ3，Ｏ4の静止画像Ｐ
3による写影は、四角形Ｉ5,Ｉ6，Ｉ7，Ｉ8となる。この
場合には前記した補間平面例の場合の三角形とは異なる
が、一般的な多角形は三角形に分割することができるか
ら、この場合でも単一の補間平面が定義でき、前記した
２次元的な方法と同様に、既述した２次元画像情報に対
する補間平面による未伝送画素輝度の決定の場合と等し
い方法によって、各三角形の内部に存在する各画素の輝
度値が決定することができる。

【００５５】

【発明の効果】以上、詳細に説明したところから明らか
なように、本発明の多次元画像輝度圧縮方式は、画像情
報処理の対象にされている画像における画素密度の高低
に拘らずに、画像の持つ特徴点のみを抽出して画像情報
の圧縮された画像デ−タを得て、伸張に際しては前記し
た画像デ−タから画素復元を行なうのではなく、別の画
素密度面に新画像が描画できるように、２次元的に分布
する輝度情報や、２次元的に分布する輝度情報の画像情
報に時間軸をも含む３次元的に分布する画像情報につい
て、前記した画像情報の混合輝度関数の等輝度線の曲率
の正負の極大点、あるいは等輝度面の曲率の正負の極大
点を特徴点としたり、または混合輝度関数の等輝度線を
直線近似した直線と前記した混合輝度関数の等輝度線と
の誤差、あるいは混合輝度関数の等輝度面を平面近似し
た平面と前記した混合輝度関数の等輝度面との誤差が、
予め定められた閾値を越えた点を画像の特徴点として、
前記した画像の特徴点の位置と輝度値とを伝送，記録
し、前記の特徴点の位置と輝度値とを画像復原に用いる
場合に、伸張に際して近傍の複数の特徴点によって決定
される補間面または補間立体により特徴点以外の画素の
輝度情報を決定したり、２次元的に分布する輝度情報の
画像情報に時間軸をも含む３次元的に分布する画像情報
の内から、前記の２次元的に分布する混合輝度情報の複
数組を対象とし、前記の各組の混合輝度関数の等輝度線
の曲率の正負の極大値、または前記の各組の混合輝度関
数の等輝度線を直線近似した直線と前記した混合輝度関
数の等輝度線との誤差が、予め定められた閾値を越えた
点を画像の特徴点として、前記した画像の特徴点の位置
と輝度値とを伝送，記録，画像復原に用いる場合に、伸
張に際して近傍の複数の特徴点によって決定される補間
立体により特徴点以外の画素の輝度情報を決定すること
により、容易に多次元画像の伸張が行なわれるようにし
たものであり、本発明の多次元画像輝度圧縮方式では、
画像情報処理の対象にされている画像における画素密度
の高低に拘らずに画像の持つ特徴点のみを抽出して画像
情報の圧縮された画像データを得て、伸張に際しては前
記した画像データから画素復元を行なうのではなく、別
の画素密度面に新画像が描画できるように、２次元的な
輝度情報や時間軸をも含む３次元的な輝度情報等の画像
情報について前記した混合輝度関数の等高値の前記した
画像の特徴点の位置及び輝度値を用いて得た画像の復元
に際して、 Ｚａ＝Σ（ｚｉ／ｒｉ）／Σ（１／ｒｉ） …（Ａ） ただし、Ｚａは復元された輝度値 ｚｉは各特徴点の輝度値 ｒｉは各特徴点から復元点までの距離要素 ｉ特徴点番号 （Ａ）式の近似演算を行なう装置を用いて容易に多次元
画像の伸張を行なうことができるようにしたので、本発
明方式では画像情報の圧縮が行なわれるべき原画像と伸
張によって得られる再生画像との両画像間の構成画素数
差などの物理的条件に関わることなく、画像の情報量に
応じて高圧縮を容易に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】多次元画像輝度圧縮方式のブロック図である。

【図２】本発明の多次元画像輝度圧縮方式に使用される
等高線トレ−サの構成例を示すブロック図である。

【図３】輝度関数再生装置の構成例を示すブロック図で
ある。

【図４】輝度等高線の検出方法と特徴点決定方法とを説
明するための図である。

【図５】輝度関数再生装置の構成原理及び動作原理の説
明に用いられる図である。

【図６】輝度関数再生の説明に用いられる図である。

【図７】輝度関数再生のための面補間動作の説明に用い
られる図である。

【図８】３次元的に分布する画像情報から検出された特
徴点により決定される補間立体により特徴点以外の画素
の輝度情報を決定する場合の説明に用いられる図であ
る。

【図９】輝度関数の等高線の説明に用いられる図であ
る。

【図１０】混合輝度関数の等高線の説明に用いられる図
である。

【図１１】ラプラシアン関数生成の説明に用いられる図
である。

【図１２】積分関数生成の説明に用いられる図である。

【符号の説明】

１…多次元画像圧縮伸張の対象にされる画像信号の信号
源、２…アナログデジタル変換器、３…関数混合回路、
４ａ，４ｂ，２９，３０…画像メモリ、５…等高線トレ
−サ、６…符号化送出回路、７…伝送回線(または記録
媒体）、８…受信復号回路（または再生復号回路）、９
…輝度関数再生装置、１０…駆動回路、１１…モニタ受
像機、１２〜１４…アドレス発生器、１５〜１７…輝度
判定器、１８〜２０…輝度値発生部、２４〜２６…特徴
点判定器、２１〜２３シフトレジスタ、２７…整列回
路、３１…サーチアドレス発生器、３２…補間面判定回
路、３３…補間値書込み回路、３４…ＴＶ読出し回路、
３５…デジタルアナログ変換器、ＳＲ1〜ＳＲ5，ＳＲ1
ｉ〜ＳＲ5ｉ…シフトレジスタ、１ＨＤＬ1〜１ＨＤＬ4,
１ＨＤＬ1ｉ〜１ＨＤＬ4ｉ…１Ｈ遅延回路、３７，４
４，４５…加算器、３８，３９…閾値発生回路、４０…
絶対値化器、４１，４２…比較器、４３…マルチプレク
サ、Ｗ1〜Ｗ16…荷重加算器、

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静止画像における２次元的に分布する輝
   度情報による画像情報について、輝度関数と前記の輝度
   関数のラプラシアン関数の絶対値の大きさに対応した量
   の前記したラプラシアン関数とを混合して得た関数の等
   高線の特徴点を得て、前記した特徴点の位置と輝度値と
   を伝送，記録，画像復原に用いるようにした多次元画像
   輝度圧縮方式。
2. 【請求項２】 静止画像における２次元的に分布する輝
   度情報による画像情報について、輝度関数と前記の輝度
   関数のラプラシアン関数の絶対値の大きさに対応した量
   の前記した輝度関数の積分関数とを混合して得た関数の
   等高線の特徴点を得て、前記した特徴点の位置と輝度値
   とを伝送，記録，画像復原に用いるようにした多次元画
   像輝度圧縮方式。
3. 【請求項３】 静止画像における２次元的に分布する輝
   度情報による画像情報に時間軸を加えた３次元的に分布
   する画像情報の内から、前記の２次元的に分布する画像
   情報の複数組を対象として、前記の各組の輝度関数のラ
   プラシアン関数の絶対値の大きさに対応した量の前記し
   たラプラシアン関数をそれぞれの輝度関数に混合して得
   た関数の等高線の特徴点を得て、前記した特徴点の位置
   と輝度値とを伝送，記録，画像復原に用いるようにした
   多次元画像輝度圧縮方式。
4. 【請求項４】 静止画像における２次元的に分布する輝
   度情報による画像情報に時間軸を加えた３次元的に分布
   する画像情報の内から、前記の２次元的に分布する画像
   情報の複数組を対象として、前記の各組の輝度関数のラ
   プラシアン関数の絶対値の大きさに対応した量の前記し
   た輝度関数の積分関数を、前記したそれぞれの輝度関数
   に混合して得た関数の等高線の特徴点を得て、前記した
   特徴点の位置と輝度値とを伝送，記録，画像復原に用い
   るようにした多次元画像輝度圧縮方式。
5. 【請求項５】 混合関数の等高線の曲率の正負の極大点
   を特徴点とした請求項１乃至請求項４の何れかの多次元
   画像輝度圧縮方式。
6. 【請求項６】 混合関数の等高線を直線近似した直線
   と、前記した混合関数の等高線との誤差が予め定められ
   た閾値を超えた点を特徴点とした請求項１乃至請求項４
   の何れかの多次元画像輝度圧縮方式。
7. 【請求項７】 静止画像における２次元的に分布する輝
   度情報による画像情報に時間軸を加えた３次元的に分布
   する画像情報について、輝度関数の３次元ラプラシアン
   関数の絶対値の大きさに対応した量の前記したラプラシ
   アン関数を、前記の輝度関数に混合して得た関数の等高
   線の特徴点を得て、前記した特徴点の位置と輝度値とを
   伝送，記録，画像復原に用いるようにした多次元画像輝
   度圧縮方式。
8. 【請求項８】 静止画像における２次元的に分布する輝
   度情報による画像情報に時間軸を加えた３次元的に分布
   する画像情報について、輝度関数の３次元ラプラシアン
   関数の絶対値の大きさに対応した量の前記した輝度関数
   の積分関数を前記の輝度関数に混合して得た関数の等高
   線の特徴点を得て、前記した特徴点の位置と輝度値とを
   伝送，記録，画像復原に用いるようにした多次元画像輝
   度圧縮方式。
9. 【請求項９】 混合関数の等高面の曲率の正負の極大点
   を特徴点とした請求項７または請求項８の何れかの多次
   元画像輝度圧縮方式。
10. 【請求項１０】 混合関数の等高面を平面近似した平面
    と、前記した混合関数の等高面との誤差が予め定められ
    た閾値を超えた点を特徴点とした請求項７または請求項
    ８の何れかの多次元画像輝度圧縮方式。
11. 【請求項１１】 画像情報が３原色情報である請求項１
    乃至請求項１０のいずれかの多次元画像輝度圧縮方式。