JPH0681232B2 - 多階調画像情報処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、多階調のデジタル化された画像データを記憶
・再生する画像情報処理装置に関するものであり、従来
の二値の画像データしか扱えなかった文書ファイルシス
テム等で写真等の多階調のデジタル画像データを扱う装
置として利用できるものである。

従来の技術 従来、デジタル画像データを記憶・再生する装置とし
て、光ディスク等の大容量の外部記憶装置を利用した二
値のデジタル画像データのみを記憶・再生することので
きる文書ファイルシステムが実用化されておりオフィス
内の事務合理化にかなりの威力を発揮している。しかし
ながら、この文書ファイルシステムでは写真等の多階調
画像情報が必要とされるものについては扱えないため、
マイクロフィルム等の写真技術を用いた別の媒体に記憶
するか、またはディザ等を用いて多階調画像情報を疑似
多階調として２値化して管理する必要があった。しかし
ながら、前者の方法では２種類のファイル装置が必要に
なり文書の管理が複雑となる欠点があり、また後者では
ディザを用いるために画像情報が劣化するため高品質な
画像情報が求められる医療等の分野での画像情報のファ
イリングには用いることができないという欠点があっ
た。

そこで医療等で用いられる高品質な多値画像情報をファ
イルする装置として２値画像用の文書ファイルシステム
で多値画像情報をも管理出来るように拡張することが考
えられる。そこで一般的な多階調画像情報を扱う画像処
理システム（例えば参考文献NEC技報VOL.36NO.6/1983の
汎用図形処理システムと画像処理システム）の多階調画
像データの管理方法・画像メモリ等の構成方法を用いて
多階調画像用の文書ファイルシステムを構成したものと
して第20図のようなシステムを考える。同図において、
31は本システム全体の画像データおよび制御情報を管理
する制御回路であり、32は画像データ１枚毎に付加され
た検索情報を管理データすることによりユーザーが容易
に求める画像を取り出すことを助ける画像情報検索装
置、33は記憶装置の記憶容量を有効に使うために画像が
持つ冗長な情報を取り除くためのデータ圧縮・伸長回
路、34は光ディスク等の大容量な画像データの記憶装
置、35はTVカメラ等の画像入力装置とプリンター等の画
像出力装置とから構成される画像入出力装置、36は入出
力画像あるいは、再生画像を格納するための画像メモ
リ、37は画像メモリ36に格納された画像データを表示す
る表示装置である。このシステムでは画像メモリー36に
画像入出力装置35から画素毎の多階調画像情報として読
み込まれた情報を画素毎に管理できる形で画像メモリ36
内に格納し、この画像メモリ36から表示装置37または画
像入出力装置35に画素を単位とした画像データとして送
出することにより表示または印字することができ、また
画像メモリ36の内容を１ページ分の情報としてデータ圧
縮・伸長回路33を介して記憶装置34に保存または逆に、
記憶装置34から画像メモリ36へ画像情報を取り出すこと
もできるよう構成されている。

発明が解決しようとする問題点 第20図の画像ファイル装置においては、入出力装置が画
素単位の操作を行うため画像メモリ36の構成が画素単位
の操作に適するように構成される。このため、画像メモ
リ36内に１画素あたり何ビットの階調データを持つかが
決められると、システム内の画像データはすべて画像メ
モリ36での管理と同様に管理する必要があるために、シ
ステム内の各操作の階調表示能力にかかわらずシステム
全体の階調表示能力は決まってしまう。このため、各装
置の階調表示能力が画像メモリ36の階調表示能力を下回
る場合、もしくは２値画像データを入力した場合等扱う
画像データがシステムの階調表示能力を必要としない場
合でも、画像データをシステムの階調表示能力で管理す
るために、システムバスの転送量や記憶装置34に格納さ
れる記憶容量に無駄が生じる。システム全体の階調表示
能力で画像データを記憶装置34に格納するためシステム
の階調表示能力の変更が記憶装置34に格納した画像デー
タの喪失を意味するためにシステムの変更が困難であ
る。システム内に異なった階調表示能力を持った装置が
混在するようなシステム構成をとることができない等の
欠点がある。

さらに、階調の異なった画像データを同一の装置に同時
に異なった階調データとして格納，表示または印字する
こと及び記憶装置に格納することが容易には実現でない
たる、異なった階調のデータを１ページの画像データと
して混在した形でシステム内で管理することが困難であ
る。またカラーで階調がある画像データが混在している
場合は同様な理由からなお一層困難になる。さらに画像
データ内で部分的に圧縮方法や圧縮の有無を指定するこ
とが困難であるという欠点があった。

本発明はかかる点を鑑みてなされたもので、システム内
での画像データの管理方法の変更とそれを実現する画像
情報制御回路を付加することにより上記の欠点を克服す
ることが可能な多階調画像処理装置を提供することを目
的としている。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、多階調画像情報処
理装置を構成する際に多階調画像情報の処理を、従来の
階調データを画素単位として処理するのではなく、１枚
の画像データの階調を符号化して作られた複数枚のビッ
トプレーン毎に作られるフレームを単位として画像メモ
リに格納することにより各フレーム単位で画像データを
管理し、さらに画像情報制御回路が記憶手段等に在る画
像データの階調数と表示装置の階調表示能力数を用い
て、記憶手段等と表示装置間のデータ転送を制御する画
像情報制御回路を実現することにより、それぞれの階調
に合った画像の表示を可能とするものである。

作用 本発明は上記した手段により、ビットプレーン毎のフレ
ームデータに分けて画像データを管理し、さらに画像情
報制御回路が各画像データの階調数と表示装置の階調表
示能力数とを用いて、記憶手段等と表示装置間のデータ
転送を制御することにより、それぞれの階調に合った画
像の表示が可能となるため、画像メモリの階調表示能力
のいかんにかかわらず、そのシステムの各装置および画
像データの持っている階調表示能力で、画像データを取
り扱うことが可能になり、従来例で問題となった記憶容
量の無駄やシステムの変更の困難さの解消、さらにシス
テム内に階調表示能力の異なった表示装置が混在するこ
とを実現できる。

実施例 第１図は本発明を用いた多階調画像を格納する装置の一
実施例を示す図である。第１図において、11は本システ
ム全体の画像データおよび制御情報を管理する画像情報
制御回路であり、12は画像データ付加された検索情報を
管理することによりユーザーが容易に求める画像を取り
出すことを助ける画像情報検索装置、13は記憶装置の記
憶容量を有効に使うために画像が持つ冗長な情報を圧縮
するためのデータ圧縮伸長回路、14は光ディスク等の大
容量の画像データの記憶装置、15a,15bは入出力画像あ
るいは、表示画像を格納するための画像メモリ、16はTV
カメラ等の画像入力装置とプリンター等の画像出力装置
とから構成される画像入出力装置、17は画像メモリ15b
に格納された画像データを表示する表示装置である。こ
の動作については後述する。

第２図〜第７図は第１図に示した一実施例に適用した多
階調画像ファイル装置の画像データを格納する方式の一
実施例である。第２図において、は１ページの画像デ
ータ全体を管理するページ情報、はそのページに管理
されている各フレームの管理をおこなうフレーム情報、
は１ページ内で管理されているフレームの数、は各
フレームがどの画像メモリ上のビットプレーンに属する
かを表す階調番号、は各フレームのビットプレーンに
入る画像データ、はこのページの画像データの階調表
示能力を示す階調数、・・・は各フレームの画
像データを画像メモリ上の何処の領域に転送すべきかを
指定するデータでそれぞれＸ座標の開始位置・Ｙ座標の
開始位置・Ｘ方向の増分・Ｙ方向の増分を示す、はこ
のページがカラーか白黒を示す色情報、は各フレーム
の色、は圧縮の有無を示す情報、は圧縮方式であ
る。

第２図から第７図の画像データ格納方式を用いて第１図
の多階調画像格納装置がどのように多階調画像データを
画素毎ではなくフレーム毎に取り扱うかを示す。つまり
フレーム数のデータから画像データの持つ階調表示能
力がわかり、この情報とフレーム情報が各階調毎に格
納されていることから、画像データを階調毎に取り出す
ことができる。このため、その表示装置または印字装置
の階調表示能力にあわせて画像データを扱うことができ
る。例えば二値の画像データの場合はフレーム数・階
調番号のデータの値がで、画像データ・階調番号
のフレーム情報を１組持ち、２の５乗階調の画像情
報の場合は第４図にしめすようにフレーム数のデータ
値がとなり、フレーム情報の中に階調番号と画像
データを５組持つことにより管理できる。

また、前記手段における各フレームの画像データそれぞ
れに画像表示・印字装置での表示領域を指示するデー
タ、つまり各装置が用いる画像メモリ上の格納位置を指
示するデータを追加し、前記表示領域指示データを用い
て画像メモリ上の指示領域にフレーム毎に画像データを
転送する画像情報制御回路を実現することにより、複数
の階調の異なった画像が１ページの表示領域内に混在し
て表示もしくは印字でき、かつ前記表示領域を１ページ
の画像データの単位として管理できる。例えば第８図に
のような1024＊1024の表示領域で、白黒二値の画像デ
ータである文書領域と白黒多値の画像データ（２の５
乗階調）である写真領域42を持つ画像情報を記憶手段に
格納する場合は、第９図のように格納される。ここで、
従来のように画像情報を画素単位に管理している場合
は、表示領域すべて２の５乗階調のデータを格納する必
要があるため、２値画像データの分だけ記憶手段の記憶
容量に無駄が生じる。さらに第10図のように写真領域
の位置を画像の編集機能等を用いて移動した場合にはす
べての画像情報を再び変更した後に格納しなおす必要が
ある。しかしながら、本一実施例の場合は第11図で分か
るように各フレーム毎に画像データを管理して格納する
ため、必要十分な画像データしか格納しないためこの無
駄が生じない。

さらに、第10図のように写真領域を移動した場合も画
像情報すべてを格納しなおすのではなく第11図のように
写真領域の画像データの領域指定データ〜のみを修
正して格納するだけでよく、異なった階調の画像データ
が混在した画像情報の修正が容易かつ無駄なくできる。

さらに前記手段における各フレームそれぞれに画像表示
装置等での表示色を指定するデータつまり画像メモリ内
の各画像データの色に対応する表示領域を指定するデ
ータを追加し、前記表示色指示データを用いて表示装置
・印字装置での画像メモリ内の指定された色の領域に画
像データを転送する画像情報制御回路を実現することに
より、複数の階調および色調の異なった素画像が表示領
域内に混在して表示もしくは印字でき、かつ前記表示領
域を１ページの画像データの単位として管理できる。例
えば第12図にのような1024＊1024の表示領域で、白黒二
値の画像データである文書領域とカラー多値の画像デ
ータ（２の３乗階調）である写真領域を持つ画像情報
を記憶手段に格納する場合は、第13図のように格納され
る。ここで、従来のように画像情報を画素単位に管理し
ている場合は、表示領域すべて２の３乗階調のデータを
格納する必要があるため、第３図の場合と同様に記憶手
段の記憶容量に無駄が生じる上、写真領域の位置を移動
した場合はすべての画像情報を変更して格納しなおす必
要があった。しかしながら、本実施例の場合は第13図で
わかるように各フレーム毎に画像データを管理して格納
するため、必要十分な画像データしか格納しないためこ
の無駄が生じない。さらに、第14図のように写真領域を
移動した場合も画像情報すべてを格納しなおすのではな
く第15図のように写真領域の画像データの領域指定デー
タ〜を修正して格納するだけでよく、異なった階調
の画像データが混在した画像情報の修正が容易かつ無駄
なくできる。また、この方式で白黒画像データを扱う場
合、従来方式においてはRGBそれぞれ同じ画像データを
もつという無駄が生じるが、本方式の場合は第16図に示
すように白黒画像データとして扱うことが可能なため、
この無駄が生じることがない。

以上をまとめると、画像データの各フレーム情報が表示
領域を表すデータ（Ｘ開始点・Ｙ開始点・Ｘ増分
・Ｙ増分）を持っており、これを用いることにより表
示装置または印字装置の表示領域に依存しない形で画像
データを管理することができる。これにより表示装置ま
たは印字装置に階調の異なった画像が混在した多階調画
像を表示することができる。さらに、画像データの各フ
レーム情報が表示領域の色を示す色を持っている場合
は、これを用いることにより、表示装置または印字装置
での色表示能力に依存しない形で画像データを管理する
ことができる。

次に第１図における本発明の一実施例が実際に適用され
た場合の多階調画像のファイリング装置において、第２
図から第８図の画像データ格納方式がどのように利用さ
れているかを説明する。二値および多階調の画像情報を
システムに登録する場合は、画像情報を画像入出力装置
15より画素単位で読み取り、データ変換回路16でその画
素毎のデータをフレーム単位に変換し、画像メモリ17に
格納し、さらに表示装置18に入力データの内容を表示
し、ユーザーの確認の後、画像データをフレーム毎に圧
縮伸長回路13を通して、記憶装置14に記憶する、またそ
の際記憶装置14に記憶した画像情報を取り出すための検
索データを画像情報検索装置12に登録する。逆に画像情
報をシステムから取り出す場合は、画像情報検索装置12
にユーザーが入力した検索情報を与えてその情報を元に
して記憶装置14より求める画像情報をフレーム毎に取り
出し、データ圧縮伸長回路13・データ変換回路16を通り
画像メモリ17に格納され表示装置18に表示されるか、画
像入出力装置15から印字される。このように本発明の多
階調画像情報処理装置を実現するためには従来例のシス
テムで行われていた画素単位での画像情報の管理に変え
て、新たにフレーム単位での管理を実現するデータ変換
回路を付加することにより容易に実現できる。

次に第１図の多階調画像格納装置において第３図に示す
多階調画像格納方式を実際どのように実現するかを述べ
る。ここで画像メモリ25aの階調表示能力を10bit、画像
メモリ15bの階調表示能力を8bitとした場合を考える。
まず、この装置に画像データを格納する場合は、例えば
TVカメラ等の画像入出力装置16に本装置に格納したい画
像情報をセットし、これを読み込んで、その結果を画像
メモリ15aに階調表示能力を10bitの画像データとして入
力する。つぎにこの画像メモリ15aに読み込んだ画像デ
ータを表示装置17に表示するには、画像情報制御回路11
を用いて画像メモリ15a内の画像データを画像メモリ15b
に転送することにより表示できる。ここで、この装置に
おいては画像メモリ15aと画像メモリ15bの階調表示能力
が異なるため、従来例の装置のように画像データを画素
単位に管理している場合は、各画素毎に10bit階調のも
のを8bit階調に変換しながら転送しなければならないた
め処理が複雑かつ困難となるが、本装置のように階調毎
のフレームデータに分けて管理している場合は上位の8b
it階調分のみ取り出して転送することができ、このこと
により容易に実現できる。これは画像情報制御回路11が
画像メモリ15aと画像メモリ15bの階調表示能力のデータ
から転送すべき階調数をわりだし、この階調数分だけ画
像データを転送する能力があるためである。さらに読み
込んだ画像データを記憶装置14に格納する場合は、画像
メモリ15aの階調表示能力にかかわらず、ユーザーが必
要としている階調表示能力で格納することができる。例
えば、ユーザーが10bit階調の画像データが必要と考え
るなら、画像情報制御回路11にそのことを指示すること
により画像情報制御回路11は画像メモリ15aから１フレ
ーム毎に10フレーム分画像データをデータ圧縮伸長回路
13を通して記憶装置14に転送し記憶する。また同様にユ
ーザーが5bit階調の画像データしか必要ないと判断した
場合は画像情報制御回路11は画像データの上位5bitのみ
を記憶装置14に転送し記憶する。このように画像情報制
御回路11の機能を用いることにより、画像データの階調
表示能力や各装置にある画像メモリの階調表示能力に全
く依存しない形で画像データを扱い、記憶装置14に格納
することができる。

さらに画像データを記憶装置14に格納する際、データ圧
縮伸長回路13を階調毎に１フレームずつ通すため、画像
データが格納される階調に無関係に１フレームずつ従来
からある二値画像の圧縮方式を用いて容易に画像データ
の圧縮を実現できる。この際に画像データ全体の圧縮率
を高めるために第17図の例のようにフレーム毎に圧縮を
かけたかどうかの情報を画像データのフレーム情報に
記憶することにより、各フレーム毎に圧縮の有無を画像
圧縮伸長装置が判断しうるようにすることにより、圧縮
が有効でないフレームに対しては圧縮せずに圧縮が有効
なフレームのみに圧縮をかけて記憶装置24に格納するよ
うな画像データの管理をすることも容易に実現できる。
同様な方法で第18図の例のようにフレーム毎に最適な圧
縮方式を選択し、その圧縮方式の関する情報を画像デー
タのフレーム情報２に記憶することにより、各フレーム
毎に最適な画像圧縮方式を選択することが可能にするこ
とも容易に実現できる。このことによりさらに画像デー
タ全体の圧縮率を高めることができる。

逆に、画像データを記憶装置14から取り出す場合は、画
像情報制御回路11がまず取り出す画像データのページ情
報を取り出すことによりその画像データの階調表示能
力を知る。そして表示装置17に表示する場合は表示装置
17の画像メモリ15bの階調表示能力と比べ、適当な階調
分のフレームを転送することにより表示できる。例え
ば、画像データの階調表示能力が10bitの場合は画像メ
モリ15bの階調表示能力より高いため画像情報制御回路1
1は画像データの上位8bit階調分のみを画像メモリ15bに
転送し、逆に画像データの階調表示能力が5bitで低い場
合は、5bit階調分のデータと下位3bitのデータを補間す
る司令を画像メモリ15bに与えて補間させるか、自ら補
間のためのデータを転送することにより、5bit階調の画
像データを表示する。このことは画像入出力装置16に画
像データを印字する場合も同様な操作で印字が可能とな
る。以上のことは、扱う画像データが第２図，第３図ま
たは第４図のような形式でもなんら変わることがない。
したがって、第１図の本発明の一実施例の多階調画像格
納装置を用いれば、多階調またはカラー画像を装置の階
調表示能力で画素毎に画像データを管理することにくら
べ、扱うデータ量、画像処理・操作の容易さ、画像デー
タの圧縮率等の点で大幅に向上した多階調画像格納装置
を構成することができる。

第19図は本発明を用いた多階調画像を格納する装置の異
なる実施例を示す図である。第19図において、21〜26は
各々第１図の11〜16と同じであり、25a,25b,25cはそれ
ぞれ階調表示能力が10bit,8bit,1bitの画像メモリであ
り、27a,27bはそれぞれ多階調・二値の画像データを表
示する表示装置である。このような構成の装置であって
も第１図と同様に画像データ扱うことができる。例えば
記憶装置24に格納されている5bitの階調表示能力を持っ
た画像データを表示する場合は表示装置27bに表示する
場合は二値の表示装置のため、画像情報制御回路21が画
像データの最上位の階調のフレームのみを転送すること
により、また表示装置27aに表示する場合は上位5bit階
調分のフレームを転送し、下位3bitの画像データは画像
メモリ27cに補間を司令するか、自ら下位3bit分の画像
データを補間することにより画像データの階調表示能力
に合った画像データの表示が可能となる。

以上のように、本発明の多階調画像情報格納装置をは、
必要十分な画像データのみを格納し、かつ異なった階調
・色等の画像データが混在した画像情報を無駄なくまた
修正が容易にでき、さらにシステム内に階調表示能力の
異なった表示装置が混在しうる多階調画像処理装置を実
現することができる。

発明の効果 本発明は上記した手段により、ビットプレーン毎のフレ
ームに分けて画像データを管理できるために、画像デー
タの階調表示能力のいかんにかかわらず、そのシステム
の各装置の階調表示能力または画像データの持っている
階調数で、画像データを取り扱うことが可能になるた
め、従来例で問題となった記憶容量の無駄やシステムの
変更の困難の解消、さらにシステム内に階調表示能力の
異なった表示装置が混在することを実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を実現するためのシステム構
成図、第２図から第７図は本発明の一実施例における格
納方式を示すデータ構造図、第８図および第９図，第10
図および第11図，第12図および第13図，第14図および第
15図は本発明の異なる実施例の表示領域およびデータ格
納構造図、第16図から第18図は本発明の異なる実施例の
データ格納構造図、第19図は本発明の異なる実施例のシ
ステム構成図、第20図は従来例のシステム構成図であ
る。 11……画像情報制御回路、12……画像情報検索装置、13
……データ圧縮伸長回路、14……記憶装置、15a……画
像メモリ、15b……画像メモリ、16……画像入出力装
置、17……表示装置。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２階調以上の階調を持つ画像情報を階調毎
   のビット平面内の領域であるフレーム単位で格納される
   画像データと画像情報自体の階調表示能力を示す画像管
   理データとを組み合わせた情報として格納する外部記憶
   手段と、画像情報を階調毎のフレーム単位に管理する画
   像情報制御手段と、画像情報制御手段がその装置の階調
   表示能力を管理している画像入出力装置と、画像情報制
   御手段がその装置の階調表示能力を管理している画像表
   示装置とを有し、画像情報制御手段では、画像情報を階
   調毎のフレーム単位に管理することにより、前記画像入
   出力装置からその装置の階調表示能力以下の任意の階調
   数を持つ画像情報として取りだすことと、任意の階調数
   を持つ画像情報を前記画像入出力装置の階調表示能力以
   下の任意の階調数の画像情報として画像入出力装置から
   出力することと、任意の階調数を持つ画像情報を前記画
   像表示装置の階調表示能力以下の任意の階調数の画像情
   報として画像表示装置から表示することと、任意の階調
   数を持つ画像情報を前記外部記憶手段に記憶することが
   可能なことを特徴とする多階調画像処理装置。
2. 【請求項２】画像管理データ内に階調数に加えて画像の
   再生位置及びサイズ情報を持ち、画像情報制御手段が画
   像情報を画像入出力装置及び表示装置内に転送する際
   に、画像管理データが示す再生位置・サイズで転送する
   機能を持つことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の多階調画像処理装置。
3. 【請求項３】画像管理データ内に階調数に加えてフレー
   ム単位の色情報を持ち、画像情報制御手段が画像情報を
   画像入出力装置及び表示装置内に転送する際に、画像管
   理データが示すフレーム単位の色情報を使って指定され
   た色の領域に転送する機能を持つことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の多階調画像処理装
   置。
4. 【請求項４】画像管理データ内に階調数に加えてフレー
   ム毎の圧縮の有無を示す情報を持ち、画像情報制御手段
   と外部記憶手段との間にフレーム単位に画像を圧縮伸長
   するデータ圧縮伸長手段を有し、画像情報制御手段が画
   像情報を外部記憶手段から取り出すまたは記憶する際に
   は、画像管理データが示すフレーム単位の圧縮の有無情
   報を使って前記データ圧縮伸長手段の利用の有無を制御
   する機能を持つこと特徴とする特許請求の範囲第１項、
   第２項及び第３項のいずれかに記載の多階調画像処理装
   置。
5. 【請求項５】画像管理データ内に階調数に加えてフレー
   ム毎の圧縮の有無と圧縮方式の種類を示す情報を持ち、
   画像情報制御手段と外部記憶手段との間にフレーム単位
   に画像を圧縮伸長する複数のデータ圧縮伸長手段を有
   し、画像情報制御手段が画像情報を外部記憶手段から取
   り出すまたは記憶する際には、画像管理データが示すフ
   レーム単位の圧縮の有無及び圧縮方法の情報を使って前
   記データ圧縮伸長手段の利用の有無及び使用するデータ
   圧縮伸長手段を制御する機能を持つこと特徴とする特許
   請求の範囲第１項、第２項及び第３項のいずれかに記載
   の多階調画像処理装置。