JPH1125266A - 画像変換方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイレクトマッピング法を改良し、より高速
な画像変換処理を実現する。 【解決手段】 複数のブロックに分割された色空間１の
各ブロックの頂点座標を変換手段３により予め変換し、
得られた変換値を変換テーブル４に記録しておく。ま
た、ブロック内の位置ごとに補間演算に使用する頂点の
数とその頂点自体とその頂点の重み係数を求め、係数テ
ーブル５に予め記録しておく。カラー画像７の画素値の
変換値を求めるときに、補間演算手段６が、変換値テー
ブル４からは頂点座標のの変換値を、また係数テーブル
５からは補間に必要な頂点の情報をそれぞれ読み込ん
で、これらを使用して単純な積和計算を行うことによっ
て画像変換を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー画像の変換
方法および装置に関し、特に詳しくは、一部の値（色）
について予め演算を行って変換値を求めておき、その変
換値を用いて補間演算を行うことにより任意の画素値の
変換値を求める画像変換方法および装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、デジタル画像処理の１つとして色
変換が行われている。例えば、カラー写真のデジタル処
理では、プリント作成用に処理されたデジタル画像は、
そのままモニタに表示すると必ずしも適切な色には見え
ないため、所定の変換式に基づく色変換を施してからモ
ニタ表示するのが望ましいとされている。

【０００３】カラー画像の色変換は、各画素の画素値
を、変換式に基づく演算を行うことにより文字どおり変
換してもよいが、この方法は、関係式が複雑な場合には
演算時間が長くなるという問題がある。このため、写真
のデジタル処理のように高速処理を要求されているシス
テムでは、通常ダイレクトマッピング法と呼ばれる方法
が用いられている。

【０００４】ダイレクトマッピング法は、一部の色につ
いて予め正確な演算を行って変換値を求め、求めた変換
値をメモリに記憶しておき、実際に入力された値を変換
するときには正確な演算は行わずに、予め求めておいた
変換値を用いて補間演算を行って変換値を推定する方法
である。具体的には、多次元色空間を複数のブロックに
分割し、その各ブロックの各頂点座標について変換式に
基づく正確な演算を行って変換値を求めておき、任意の
点の変換値をこの頂点座標の変換値から補間して求める
というものである。

【０００５】補間演算を行うときには、まず入力された
画素値を取り囲む８つの頂点を特定し、その８つの頂点
の座標の変換値をメモリから読み出し、その画素値のブ
ロック内での位置に基づいて８つの頂点に重み付けをし
て、各頂点の重みを表す係数とメモリから読み出した各
変換値とを掛け合わせ、掛けた結果を足し合わせること
により補間値を得る。この補間演算は掛け算と足し算の
みの単純な演算であるため、変換式に基づいて演算する
場合に比べれば、高速な処理が可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、上記方法では
１回の補間演算について８回の乗算と７回の加算（８個
の値を足しあわせる）が必ず行われる。しかしながら、
入力された画素値がブロックの面上や線上の点である場
合には、その面や線を構成する頂点以外の頂点の重み係
数は０となるため、実際には掛け算をする必要はない。

【０００７】また、この方法では画素値が入力される度
に重み係数を求めているが、実際にはブロック内の相対
位置が同じであれば重み係数もまた同じになるため、同
じパターンについて何度も重み係数を求めていることに
なる。

【０００８】本発明は、ダイレクトマッピング法におけ
る上記のような無駄な処理をなくし、高速な変換処理を
実現することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の画像変換方法
は、カラー画像を構成する各画素の第１の画素値を、所
定の変換式によって対応づけられる第２の画素値に置き
換える際に用いられる方法で、多次元色空間を複数のブ
ロックに分割し、該各ブロックの各頂点座標について前
記変換式に基づく演算を行って変換値を求めておき、前
記第１の画素値について該画素値のブロック内の位置に
応じて定まる頂点ごとの重み係数と前記画素値を含むブ
ロックの頂点座標の前記変換値とに基づく補間演算を行
うことによって前記第２の画素値を求めるものであり、
前記各頂点座標の変換値をブロックごとに記録した変換
値テーブル、および０以外の重み係数を有する頂点と該
頂点の重み係数とをブロック内の位置ごとに記録した係
数テーブルを予めメモリに記憶しておき、前記変換値テ
ーブルに記録された変換値と、前記係数テーブルに記録
された頂点および重み係数とに基づいて、重み係数が０
以外の頂点のみを用いて前記補間演算を行うことを特徴
とするものである。

【００１０】前記画素値は（Ｒ，Ｇ，Ｂ）によって表さ
れる値である。また、多次元色空間は、Ｒ、Ｇ、Ｂを軸
とする座標空間であり、画素値（色）を座標点として視
覚的に表すものである。

【００１１】重み係数は、例えばある画素値が頂点ａと
頂点ｂの中間点に位置していれば、頂点ａの重み係数も
頂点ｂの重み係数も１／２であり、頂点ａと頂点ｂを結
ぶ線を１：２に分割する点（頂点ａ寄り）に位置してい
れば、頂点ａの重み係数が２／３、頂点ｂの重み係数が
１／３となる。すなわち、頂点の座標値とは無関係に、
頂点との位置関係、すなわち画素値のブロック内の位置
に応じて定まるものであるため、ブロックサイズが同じ
場合には、いずれか１つのブロックについてのみそのブ
ロックに含まれる全ての点について重み係数を求めれ
ば、他のブロック内の画素値についてもその重み係数を
適用することができる。

【００１２】また、本明細書において「ブロック内」と
はブロックの境界線、境界面、頂点を含むものとする。

【００１３】したがって、「ブロック内の位置ごとに」
記録した係数テーブルは、例えばブロックが８画素×８
画素×８画素の立方体であれば、５１２個のデータから
なるテーブルとなる。

【００１４】なお、ブロックのサイズについては特に限
定しないが、サイズを大きくすればブロック内の点が増
えるため係数テーブルが大きくなり、サイズを小さくす
れば頂点の数が増えるため変換値を求めるために予め行
う演算量が増える。したがって、メモリや演算量を考慮
して適当な値を選択すればよい。

【００１５】また、係数テーブルに「０以外の重み係数
を有する頂点」を記録する際には、例えば色空間の原点
に最も近い頂点をａというように、相対位置ごとに名前
をつけてその名前をテーブルに記録してもよいし、各頂
点をブロックの一辺を１とした単位座標として（０，
０，０）、（１，０，０）、（０，１，０）のように表
して記録してもよい。

【００１６】さらには、１つのブロックの頂点を隣接す
る順に並べた頂点データ列を前記メモリに記憶してお
き、前記０以外の重み係数を有する頂点を、該頂点の数
と、前記頂点データ列の中の該頂点が連続して並ぶ部分
を指し示すポインタとにより表す方法も好ましい。

【００１７】また、本発明の画像変換装置は、上記画像
変換方法にしたがって、カラー画像を構成する各画素の
第１の画素値を、所定の変換式によって対応づけられる
第２の画素値に置き換える装置であり、複数のブロック
に分割された多次元色空間の前記各ブロックの各頂点座
標について前記変換式に基づく演算を行って変換値を求
める変換手段と、該変換手段により求められた変換値を
記憶する記憶手段と、前記第１の画素値について該画素
値のブロック内の位置に応じて定まる頂点ごとの重み係
数と前記画素値を含むブロックの頂点座標の変換値とに
基づく補間演算を行うことによって前記第２の画素値を
求める補間演算手段とを備えた画像変換装置において、
前記記憶手段が、前記各頂点座標の変換値をブロックご
との変換値テーブルと、０以外の重み係数を有する頂点
と該頂点の重み係数をブロック内の位置ごとに記録した
係数テーブルを記憶し、前記補間演算手段が、前記記憶
手段に記憶された前記変換値テーブルの変換値と、前記
係数テーブルの頂点および重み係数とに基づいて、重み
係数が０以外の頂点のみを用いて前記補間演算を行うも
のであることを特徴とするものである。

【００１８】また、この際、前記記憶手段が、１つのブ
ロックの頂点を隣接する順に並べた頂点データ列をさら
に記憶し、前記０以外の重み係数を有する頂点を、該頂
点の数と、前記頂点データ列の中の該頂点が連続して並
ぶ部分を指し示すポインタとの組み合わせとして記憶す
るようにしてもよい。

【００１９】

【発明の効果】本発明の画像変換方法および装置によれ
ば、補間演算に必要な頂点とその頂点の重み係数が記録
された係数テーブルを参照して補間演算を行うため、重
み係数が０の頂点について無用な演算を繰り返すことが
なく、また画素値が入力される度に重み係数を求める必
要もなく、結果として高速な処理を実現することができ
る。この際、行う演算処理は単純な積和演算のみである
ため、パイプライン処理にも適している。

【００２０】また、係数テーブルに重み係数が０以外の
頂点を記録する際に、頂点そのものを記録するかわり
に、補間演算に使用する頂点の数と頂点データ列の中の
その頂点が連続して並ぶ部分を指し示すポインタとを記
録するようにすれば、係数テーブルのデータサイズを小
さくすることができ、より効率的にメモリを使用でき
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の
画像変換方法の概要を示す図である。

【００２２】この図に示されるように、本発明の方法
は、変換値テーブル４と係数テーブル５を予め作成して
おき、カラー画像７が入力された際にこれらのテーブル
の値を参照して補間演算を行うことにより変換画像８を
生成するものである。

【００２３】はじめに、変換値テーブル４の作成方法お
よび内容について説明する。色空間１は、Ｒ、Ｇ、Ｂを
軸とする３次元座標空間で、空間内の各座標点がそれぞ
れ１つの色を表している。フルカラー画像の場合、Ｒ、
Ｇ、Ｂはそれぞれ０から２５５の範囲の値をとるので、
色空間１の中には、色を表す点が２５６³＝１６７７７
２１６個存在することになる。本実施の形態では、この
色空間１を８×８×８のブロック２に分割し、各ブロッ
ク２の頂点座標についてのみ変換手段３により変換式に
基づく正確な演算を行う。このとき、頂点の数は（２５
６／８）³＝３２７６８個であるが、この程度の数であ
れば、変換式が多少複雑であってもコンピュータにより
短時間で処理することができる。

【００２４】各頂点座標の変換値はブロックごとに１つ
のデータとしてテーブルに記述しておく。すなわち、表
１に示すように、変換値テーブルの１つのデータは、ブ
ロックを特定するためのブロックＮｏと８個の変換値
（ＲＧＢ座標値）の計９個の要素からなる。この際、例
えば隣接するブロックの頂点は同じ座標であるため、同
じ変換値を複数のデータの要素として重複して記憶する
ことになるが、本発明の方法はメモリの使用効率よりも
高速処理を優先するものであるため、テーブル参照時の
効率を考慮してこのようなデータ構造としている。

【００２５】

【表１】

【００２６】次に、係数テーブル５の作成方法および内
容について説明する。上述のように、本実施の形態では
１ブロックのサイズは８×８×８であるため、ブロック
内（境界を含む）には５１２個の座標点（色）が存在す
る。これら各色の変換値は、頂点座標の変換値を用いて
補間演算を行うことにより求められるが、従来のダイレ
クトマッピング法では、補間演算に必要な重み係数を補
間演算を行う度に求めていた。これに対し、本発明の方
法では、この重み係数を予め係数テーブル５に記録して
おくが、この際全ての頂点についての重み係数を記録す
るのではなく、補間演算に使用する重み係数のみを記録
する。また、この重み係数はブロック内の位置によって
定まるものであるため、１ブロックに含まれる座標点の
数（512個）分だけデータを記憶しておけよい。表２
に、係数テーブル５の一例を示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】表２において、「パターン」は上記ブロッ
ク内の位置を識別するための番号である。「頂点数」は
補間演算に用いられる頂点の数である。例えば、画素値
が頂点座標に相当する場合には、１つの頂点の値のみで
演算を行うことができ、同様にブロックの境界線上であ
れば２つ、境界面上であれば４つの頂点座標の変換値の
みで補間を行うことができる。補間演算に必要な頂点の
数が予めわかっていれば、その数の回数だけ演算を行っ
た時点で処理を終了できるので、重み係数が０の場合に
頂点座標の変換値を０倍するといった無駄な処理を省く
ことができる。

【００２９】ここで、頂点数が８個よりも少ない場合に
は、使用する頂点がどれであるかをテーブルに示してお
かなければならない。本実施の形態では、隣接する頂点
が連続して並ぶような順番で（一筆書きでなぞれる順番
で）頂点を並べた頂点データ列を予め定義しておき、係
数テーブル５には「スタート位置」として、このデータ
列のうち、補間演算に使用する頂点が連続して並ぶ部分
を指し示すポインタを記録する。但し、頂点データ列に
おける「頂点」は、ブロック内において各頂点を区別す
るための相対的な値であるため、表２の例では、頂点を
（０，０，０）、（１，０，０）のような単位座標によ
り表している。

【００３０】以上、変換値テーブル４および係数テーブ
ル５の作成方法および内容について説明したが、次にこ
のテーブルを参照することによる画素値を置き換える処
理（補間演算手段６の処理）について説明する。

【００３１】カラー画像７が入力されると、補間演算手
段６は各画素の画素値について以下の処理を施す。はじ
めにその画素値が色空間１において属するブロックのブ
ロックＮｏを求め、変換値テーブル４からそのブロック
Ｎｏのデータを検索し、そのブロックの頂点（入力され
た画素値を取り囲む頂点）の変換値を読み込む。

【００３２】次にその画素値のブロックの中での位置を
求め、係数テーブル５からその位置のデータを検索し、
頂点の数と、スタート位置と、重み係数を読み込む。次
に、頂点データ列のスタート位置によって示された頂点
の座標の変換値（変換値テーブル４から読み込んだも
の）と、その頂点の重み係数（係数テーブル５から読み
込んだもの）を乗じ、さらに頂点の数が２以上であれば
頂点データ列のスタート位置の次の頂点の座標の変換値
と、その頂点の重み係数を乗じ、頂点の数分だけ同じ処
理を繰り返した後、全ての乗算結果を積算して、補間す
る画素値を求め、最後にカラー画像７の画素値を求めた
画素値に置き換える。この処理を画素ごとに繰り返し
て、カラー画像７の変換画像８を得る。

【００３３】以上説明した実施の形態では、従来のダイ
レクトマッピング法の約１／３の処理時間で画像変換を
行うことができ、実用上の効果は極めて大きい。

【００３４】なお、本実施の形態では色空間を立方体の
ブロックに分割したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、例えば三角柱、あるいは三角錐を１ブロック
としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像変換方法の概要を示す図

【符号の説明】

１ 色空間 ２ ブロック ７ カラー画像 ８ 変換画像

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カラー画像を構成する各画素の第１の画
   素値を、所定の変換式によって対応づけられる第２の画
   素値に置き換える方法で、多次元色空間を複数のブロッ
   クに分割し、該各ブロックの各頂点座標について前記変
   換式に基づく演算を行って変換値を求めておき、前記第
   １の画素値について該画素値のブロック内の位置に応じ
   て定まる頂点ごとの重み係数と前記画素値を含むブロッ
   クの頂点座標の前記変換値とに基づく補間演算を行うこ
   とによって前記第２の画素値を求める画像変換方法にお
   いて、 前記各頂点座標の変換値をブロックごとに記録した変換
   値テーブル、および０以外の重み係数を有する頂点と該
   頂点の重み係数とをブロック内の位置ごとに記録した係
   数テーブルを予めメモリに記憶しておき、 前記変換値テーブルに記録された変換値と、前記係数テ
   ーブルに記録された頂点および重み係数とに基づいて、
   重み係数が０以外の頂点のみを用いて前記補間演算を行
   うことを特徴とする画像変換方法。
2. 【請求項２】 １つのブロックの頂点を隣接する順に並
   べた頂点データ列を前記メモリに記憶しておき、 前記０以外の重み係数を有する頂点を、該頂点の数と、
   前記頂点データ列の中の該頂点が連続して並ぶ部分を指
   し示すポインタとにより表すことを特徴とする請求項１
   記載の画像変換方法。
3. 【請求項３】 カラー画像を構成する各画素の第１の画
   素値を、所定の変換式によって対応づけられる第２の画
   素値に置き換える装置であって、複数のブロックに分割
   された多次元色空間の前記各ブロックの各頂点座標につ
   いて前記変換式に基づく演算を行って変換値を求める変
   換手段と、該変換手段により求められた変換値を記憶す
   る記憶手段と、前記第１の画素値について該画素値のブ
   ロック内の位置に応じて定まる頂点ごとの重み係数と前
   記画素値を含むブロックの頂点座標の前記変換値とに基
   づく補間演算を行うことによって前記第２の画素値を求
   める補間演算手段とを備えた画像変換装置において、 前記記憶手段が、前記各頂点座標の変換値をブロックご
   とに記録した変換値テーブルと、０以外の重み係数を有
   する頂点と該頂点の重み係数とをブロック内の位置ごと
   に記録した係数テーブルとを記憶し、 前記補間演算手段が、前記記憶手段に記憶された前記変
   換値テーブルの変換値と、前記係数テーブルの頂点およ
   び重み係数とに基づいて、重み係数が０以外の頂点のみ
   を用いて前記補間演算を行うものであることを特徴とす
   る画像変換装置。
4. 【請求項４】 前記記憶手段が、１つのブロックの頂点
   を隣接する順に並べた頂点データ列をさらに記憶し、 前記０以外の重み係数を有する頂点を、該頂点の数と、
   前記頂点データ列の中の該頂点が連続して並ぶ部分を指
   し示すポインタとの組み合わせとして記憶することを特
   徴とする請求項３記載の画像変換装置。