JPS63316887A - カラ−画像処理プロセッサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　　　要〕 赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色の画像データを
入力するカラー画像処理の中で、特に輝度情報を高速に
抽出するためにＲＧＢ濃淡値データに関する相互処理を
実行するカラー画像処理プロセッサに関する。

本発明のカラー画像処理プロセッサは、ＲＧＢの濃淡の
各画像データを線形または非線形に変換して合成する関
数の各項をテーブルメモリを用いて生成し、さらに前記
テーブルメモリと合成用の加算器をそれぞれレジスタを
介し接続することにより、メモリの読出し動作と加算動
作をパイプライン処理している。

本発明によれば、乗算器を使用しないため、ハードウェ
ア量が少なく、高速でしかも線形変換ばかりでなく非線
形変換による相互処理が実行できる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、ディジタルによるカラーテレビ画像処理に係
り、特に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色の画像
データを入力し、輝度（明るさ）情報を高速に抽出する
ためのＲＧＢ濃淡値データに関する相互処理を実行する
カラー画像処理プロセッサに関する。

〔従　来　技　術〕

ＶＬＳ　Ｉ技術の進歩に伴い、テレビの動画像をディジ
タル処理して、動画像の動きの変分を検出したり、特定
の色のみを抽出したり、あるいは特定な画像領域を抽出
して画像認識を実行する技術の重要性が高まって来た。

しかし、テレビ映像の動画像処理は、１秒間に３０フレ
ームの画像データを処理する必要があり、これはｌフレ
ーム画像が５１２　Ｘ　５１２の画素から構成されてい
る場合には１画素あたり１００ｎｓｅｃ程度のクロック
周期内にすべての処理を実行することを意味する。

このＲＧＢ情報で入力するカラー画像処理の中で、特に
輝度（明るさ）情報を抽出することは認識処理の前処理
として極めて重要な技術である。

輝度情報を抽出するためには、ＲＧＢの各濃淡値の画像
データに関する相互処理を上記のビデオレートで実行す
る必要がある。前記相互処理としては線形の合成関数、 ｆ　（Ｒ，Ｇ、Ｂ）＝ａｘＲ＋ｂｘＧ＋ｃｘＢに従う処
理がある。ここで、Ｒ，Ｇ、ＢはＲＧＢの各画像データ
で、ａ、ｂ、ｃは予め定められた係数である。

従来、この種の線形変換は合成関数の各項（ａｘＲ，ｂ
ｘＧ、ｃｘＢ）の生成処理には乗算器が用いられていた
。乗算器を利用した従来の相互処理用の画像処理プロセ
ッサの構成ブロック図は第３図に示される。

第３図のプロセッサにおいて、ＲＧＢの画像データ３０
１，３０２，３０３がクロック信号３００に同期して入
力する。まず、８画像データ３０３はレジスタ３０に予
め設定されているＢ定数と乗算器３６で掛けられ被変換
８画像データ（Ｂ定数ＸＢ）が生成される。次のクロッ
ク周期において、０画像データ３０２はレジスタ３１に
予め設定されているＧ定数と乗算器３７で掛けられ被変
換０画像データ（Ｇ定数ＸＧ）が生成されると同時に加
算器３９で前記被変換８画像データと前記被変換０画像
データが加えられ合成データ（Ｂ定数ＸＢ＋Ｇ定数×Ｇ
）が生成される。さらに、次のクロック周期において、
Ｒ画像データ３０１はレジスタ３２に予め設定されてい
るＲ定数と乗算器３８で掛けられ被変換Ｒ画像データ（
Ｒ定数ＸＲ）が生成されると同時に加算器４０で前記合
成データと前記被変換Ｒ画像データが加えられ、合成デ
ータ（Ｒ定数ＸＲ＋Ｇ定数ｘＧ＋Ｂ定数ｘＢ）が生成さ
れ、出力される。このようなパイプライン処理を実行す
るために、レジスタ群３０．３４．３５．４１．４２が
設置されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように、従来の画像処理プロセッサは、乗算器を用
いて、ＲＧＢ情報の相互処理を実行していたため、ハー
ドウェアの規模が大きく低速になるという欠点があった
。また、係数と画像データを乗算して加算するという線
形変換の相互変換しかできず、一般にＲ，Ｇ、Ｂの１次
以上の多項式、あるいは関数ｆｉ　　（Ｒ）、ｆ、（Ｇ
）、ｆう　（Ｂ）の和で与えられる合成関数で与えられ
る非線形変換には全く対処できないという欠点があった
。

本発明は、従来の回路の定数と画像データの乗算器の部
分をデータ変換のためのＬＵＴ（ルック・アップ・テー
ブル）のテーブルメモリに置き換えテーブルメモリによ
るデータ変換で、ＲＧＢの相互処理を実行するカラー画
像プロセッサを提供する。そして、本発明は乗算器と比
ベハードウェア規模が小さく、処理速度もビデオレート
すなわち１秒間に３０フレ一ム以上の画像処理で、画素
当り１２００秒以内の処理が実現でき、さらにＬＵＴの
内容を任意に変えることで、非線形変換も節単に実現で
きる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のカラー画像処理プロセッサのブロック図を第１
図に示す。１〜９はパイプライン動作のためのレジスタ
、１０〜１２はＲＧＢの各画像データに対する合成関数
の各項を生成するテーブルメモリ、１３．１４は前記各
テーブルメモリから出力される被変換画像データに対す
る加算を行って合成関数を生成する加算器である。

本プロセッサを用いてＲＧＢのカラー画像データから例
えば輝度情＠Ｙが、 Ｙ　＝０．３　Ｘ　Ｒ＋０．５９Ｘ　Ｇ　＋０．１１Ｘ
　Ｂで与えられる合成関数を生成する動作を説明する。

テーブルメモリＲ１２にｆ　（Ｒ）＝０．３ＸＲ。

テーブルメモリＧｌｌにｆ　（Ｇ）＝０．５９ｘＧ、テ
ーブルメモリＢＩＯにｆ　　（Ｂ）＝０．１１ｘＢの各
変換テーブルをそれぞれ、あらかじめ設定する。

ＲＧＢ画像データ（１０１，１０２，１０３）がクロッ
ク信号１００に同期して入力し、パイプラインの第一段
目の処理として、それぞれレジスタ１．２．３にラッチ
される。次のクロックで０１Ｂ画像データはテーブルメ
モリ１１．１０を参照して、それぞれ０．５９倍、０．
１１倍され、それぞれ被変換０画像データ、被変換８画
像データとして、レジスタ６．５にそれぞれラッチされ
る。その時同時に８画像データはレジスタ４にラッチさ
れる。

そして、次のクロックでレジスタ６．５の値が加算器１
３により加算され、その結果の合成データ０．５９ｘ　
Ｇ　＋０．１１ｘ　Ｂの値がレジスタ８にラッチされる
。それと同時に８画像データが０．３倍されその結果の
被変換８画像データがレジスタ７にラッチされる０次の
クロックでレジスタ７．８の値が加算器１４で加算され
、 ０、３　ｘ　Ｒ＋　（０，５９ｘ　Ｇ　＋０．１１　ｘ
　Ｂ　）の合成データが生成され、レジスタ９にラッチ
され、出力画像データとなる。

以上の動作をパイプライン処理として、連続して行うこ
とにより□、１クロツクサイクルで輝度情報Ｙを抽出で
きる。

〔作　　　用〕

ＲＧＢの各画像データに対する線形または非線形な写像
変換の値をテーブルメモリを用いて生成し、さらに前記
テーブルメモリと合成用の加算器をそれぞれレジスタを
介して接続することにより、メモリの読出し動作と加算
動作をパイプライン処理で実行する。

〔実　　施　　例〕

次に本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明のカラー画像処理プロセッサの構成ブロ
ック図である。本発明のカラー画像処理プロセッサはパ
イプライン動作を行うために各クロック周期にデータを
一時保持するレジスタ１〜９、ＲＧＢの各画像データを
ＲＧＢの各被変換画像データに変換するテーブルメモリ
１０，１１．１２およびＲＧＢの各前記被変換画像デー
タを合成する加算器１３．１４から構成される。

本発明のカラー画像処理プロセッサは、ＲＧＢ情報を入
力するカラー画像処理の中で、特に輝度（明るさ）情報
を高速に抽出するもので、ＲＧＢの三原色の各画像の濃
淡値のデータに関する相互処理を実行する。ＲＧＢの各
濃淡値に関し、前記相互処理の方法には線形変換と非線
形変換がある。

相互処理が線形変換である場合は合成関数はｆ　　（Ｒ
，、Ｇ、Ｂ）＝ａＸＲ＋ｂ＋ａ＋ＣＸＥ３で与えられる
。ここで、Ｒ，Ｇ、Ｂは赤、緑、青の１次の濃淡値デー
タで、ａ、ｂ、ｃは予め定められた係数である。例えば
ａ＝０．３．　　ｂ＝０．５９゜ｃ−０，１１である。

相互処理が非線形である場合には、合成関数が、例えば
、 ｆ（Ｒ，Ｇ、　Ｂ）＝ａ　’　ｘＲ”＋ｂ　’　Ｘ＃＋
Ｃ’　ＸＢ”のように、Ｒ，Ｇ、Ｂの濃淡値のべきが１
でないものが少なくとも１つ含む関数あるいは、ｆ！　
（Ｒ）、ｆ＞　　（Ｇ）、ｆｈ　　（Ｂ）の和の関数で
与えられる。

従来の技術では、線形変換の相互処理しかできず、しか
も、ａ　Ｘ　Ｒ％　ｂ　Ｘ　Ｇ　％　ＣＸ　Ｂの乗算は
乗算器を用いていたため、ハードウェア量が増大し、し
かもビデオレートの実時間処理ができなかった。

本発明のカラー画像処理プロセッサは、第１図に示され
るように、合成関数の各項の生成はすべてテーブルメモ
リ１０，１１．１２によって行うため、ハードウェア量
を減少させるばかりでなく、ビデオレートの実時間で処
理ができしかも、各テーブルメモリ１０，１１．１２の
内容は任意であるから合成関数の各項に対しては任意の
非線形変換が可能となる。

第１図のカラー画像処理プロセッサにおいて、同期用の
クロック信号１００は各レジスタ１〜９に入力し、レジ
スタ間のメモリ読出し動作や加算動作は定常状態では並
行に動作し、連続的に入力するＲＧＢの画像データに対
していわゆる・パイプライン処理が行なわれる。

前記パイプライン動作を詳細に説明するために第２図の
タイミングチャートを用いる。

第２図のタイミングチャートにおいて、クロック信号１
００は第１段目のクロック周期から第７段目のクロック
周期まで合計７段のクロック周期が示され、クロック信
号の下に前記クロック信号の各周期における各レジスタ
１〜９の内容が示されている。カラー画像処理プロセッ
サへの入力データは、Ｒ，Ｇ、Ｂの各画像データで、各
データは例えば８ビツトのディジタル信号である。第２
図のタイミングチャートにおいて「Ｒ画像量」「Ｇ画像
１ＪｒＢ画像ｉ」と書かれている意味は、ｌフレーム分
の画素の数だけ連続して入力するＲＧＢの画像データの
ｉ番目の画像データのことである。例えば、レジスタ３
は８画像データ１０１を入力するので、クロック信号１
００の各立上りのエツジで８画像データ１０１をセット
する。従って、第１段目のクロック周期においてレジス
タ３の内容が１番目の８画像データとすれば、第２段目
のクロル周期では、ｉ＋１番目の８画像データが保持さ
れる。同様に第３．４，５，６．７はそれぞれ（ｉ＋２
）、　　（ｉ＋３）、（ｉ＋４）。

（ｉ＋５）、　　（ｉ＋６）番目の８画像データが保持
される。０画像データに関しても同様で、０画像データ
１０２を入力するレジスタ２の内容は、第１段クロック
周期においてｉ番目の０画像データを保持するとすれば
、第２．３，４，５．６゜７段目のクロック周期には、
ぞれぞれ（ｉ＋１）。

（ｉ＋２）、（ｉ＋３）、（ｉ＋４）、（ｉ＋５）。

（ｉ＋６）番目の０画像データが保持される。８画像デ
ータに関しても同様で、８画像データ１０３を入力する
レジスタ１の内容、第１段クロック周期においてｉ番目
の８画像データを保持するとすれば、第２．３，４，５
，６．７段目のクロック周期には、それぞれ、（ｉ＋１
）、　　（ｉ＋２）。

（ｉ＋３）、　　（ｉ＋４）、　　（ｉ＋５）、　　（
ｉ＋６）番目の８画像データが保持される。８画像デー
タに関しては、レジスタ３の出力にはレジスタ４が接続
されているため、レジスタ４はレジスタ３の内容より１
つ前の８画像データを保持する。すなわち、第１段目の
クロック周期においては、レジスタ３の内容はｉ番目の
８画像データが保持されているとすれば、レジスタ４の
内容は１つの前のクロック周期にレジスタ３に保持して
あった内容すなわち（ｉ−１）番目の８画像データが保
持されている。そして、第２段クロック周期になって、
第１段クロック周期においてレジスタ３に保持されてい
たｉ番目の８画像データを保持し、第３゜４．５，６．
７段目のクロック周期には、それぞれ（ｉ＋１）　、　
（ｉ＋２）　、　（ｉ＋３）　、　（ｉ＋４）、　　（
ｉ＋５）番の８画像データが保持され、レジスタ４の内
容はレジスタ３の内容より１クロック周期間遅延されて
８画像データを保持する。

テーブルメモリＢＩＯはレジスタ１の出力に接続されて
いるために、第１段クロック周期においては、レジスタ
ｌがｉ番目の８画像データを保持しているとすれば、同
じクロック周期において前記ｉ番目の８画像データに対
する被変換８画像データを出力する。ところが、前記テ
ーブルメモリＢＩＯの出力に接続されるレジスタ５は、
第１段クロック周期では、その前のクロック周期でテ−
プルメモリＢＩＯから出力された被装ｆｉＢ画像データ
、すなわち（ｉ　−１）番目の８画像データから生成さ
れる（ｉ−１）番目の被変換８画像データを保持してい
るので、ｃ　＝０．１１の線形変換である場合には、第
１段クロック周期におけるレジスタ５の内容は（ｉ−１
）番目の被変換８画像データ（０，１１ＸＢ）となる。

従って、第２段クロック周期におけるレジスタ５の内容
はｉ番目の被変換８画像データ（０，１１ＸＢ）で、第
３．　４．　５．　６゜７のクロック周期でのレジスタ
５の内容は、それぞれ、（ｉ＋１）、　　（ｉ＋２）、
　　（ｉ＋３）。

（ｉ＋４）、　　（ｉ＋５）番目の被変換８画像データ
（０，１１ｘＢ）となる。

同様に、テーブルメモリＧｌｌは、レジスタ２の出力に
接続されているため、第１段クロック周期においては、
レジスタ２がｉ番目の０画像データを保持しているとす
れば、同じクロック周期において前記ｉ番目の０画像デ
ータに対する被変換０画像データを出力する。ところが
、前記テーブルメモリＧｌｌの出力に接続されるレジス
タ６は、第１段クロック周期では、その前のクロック周
期でテーブルメモリＧｌｌから出力された被変換０画像
データ、すなわち（ｉ−１）番目の０画像データから生
成される（ｉ−１）番目の被変換０画像データを保持し
ているので、ｂ＝０．５９の線形変換である場合には、
第１段クロック周期におけるレジスタ６の内容は（ｉ−
１）番目の被変換０画像データ（０，５９ＸＧ）となる
。従って、第２段クロック周期におけるレジスタ６の内
容はｉ番目の被変換０画像データ（０，５９ｘＧ）で、
第３，４゜５．６．７のクロックで周期でのレジスタ６
の内容は、それぞれ、（ｉ＋１）、　　（ｉ＋２）、　
　（ｉ＋３）、（ｉ＋４）、　　（ｉ＋５）番目の被変
換０画像データ（０，５９ｘＧ）となる。

同様に、テーブルメモリＲ１２は、レジスタ４の出力に
接続されているため、第１段クロック周期においては、
レジスタ４が（ｉ−１）番目のＲ画像データを保持して
いるとすれば同じクロック周期において、前記（ｉ−１
）番目のＲ画像データに対する被変換８画像データを出
力する。ところが、前記テーブルメモリＲ１２の出力に
接続されるレジスタ７は、第１段クロック周期では、そ
の前のクロック周期でテーブルメモリＲ１２から出力さ
れた被変換８画像データ、すなわち、（ｉ−２）番目の
Ｒ画像データから生成される（ｉ　−２）番目の被変換
８画像データを保持しているので、ａ　＝０．３の線形
変換である場合には、第１段クロック周期におけるレジ
スタ７の内容は（ｉ　−２）番目の被変換８画像データ
（０，３ｘＲ）となる。したがって、第２段クロック周
期におけるレジスタ７の内容は、（ｉ−１）番目の被変
換８画像データ（０，３ＸＲ）で、第３．４，５．６．
７のクロック周期でのレジスタ７の内容は、それぞれｉ
、（＋　＋ｌ）、（ｉ　＋　２Ｌ（＋　＋３Ｌ（１”　
４）番目の被変換８画像データ（０，３ｘＲ）となる。

加算器１３は、レジスタ５と６の内容を１クロック周期
間内で加算し、次のクロックの立上りでその加算結果は
レジスタ８にセントされる。第１段クロック周期におい
て、レジスタ５の内容は、（ｉ−１）番目の被変換８画
像データ（０，１１ｘＢ）で、レジスタ６の内容は（ｉ
−１）番目の被変換０画像データ（０，５９ｘＧ）であ
るから、前記第１段クロック周期において（ｉ−１）番
目のＢとＧの前記被変換画像データが加えられ、（ｉ−
１）番目の合成データＸ　（０，１１ｘ　Ｂ　＋０．５
９ｘ　Ｇ）が生成される。レジスタ８は加算器１３の出
力に接続されているため、第１段クロック周期には、１
つの前のクロック周期での加算結果である（ｉ−２）番
目の合成データＸ　（０，１１Ｘ　Ｂ　＋０．５９Ｘ　
Ｇ）が保持され、第２段クロック周期で、前記（ｉ−１
）番目の合成データＸ　（０，１１Ｘ　Ｂ　＋０．５９
Ｘ　Ｇ）が保持され、第３．４，５．６．７のクロック
周期ではそれぞれ、ｉ、　　（ｉ＋１）、　　（ｉ＋２
）、　　（ｉ＋３）、　　（ｉ　＋４）の合成データＸ
　（０，１１ｘ　Ｂ　＋０．５９ＸＧ）が保持される。

加算器１４はレジスタ８とレジスタ７の内容を１クロッ
ク周期内で加算し、次のクロックの立上りでその加算結
果はレジスタ９にセントされる。

第１段クロック周期において、レジスタ８の内容は（＋
−２）番目の合成データＸ　（０，１１ｘ　Ｂ　＋０．
５９ｘＧ）で、レジスタ７の内容は同じ（ｉ−２）番目
の被変換Ｒ画像データ（０，３ＸＲ）であるから、前記
第１段クロック周期において、（ｉ−２）番目のＸとＲ
との和が生成され、（ｉ−２）番の合成データＹ　（Ｙ
＝Ｘ＋Ｒ＝０．１１ｘＢ＋０．５９ｘｃ＋０．３ＸＲ）
が生成される。レジスタ９は加算器１４の出力に接続さ
れているため、第１段クロック周期には、１つの前のク
ロック周期でのＸとＲとの加算結果である（ｉ−３）番
目の合成データＹ　（Ｙ＝Ｘ＋Ｒ＝０．１１ｘＢ＋０．
５９ｘＧ＋０．３ｘＲ）が保持され、第２段クロック周
期で、前記（ｉ　−２）番目の合成５’　−））Ｙ　（
Ｙ＝Ｘ＋Ｒ＝０．１１ＸＢ＋０．５９Ｘ　Ｇ　＋０．３
　Ｘ　Ｒ）が保持される。そして、第３．４，５，６．
７のクロック周期では、それぞれ、（ｉ−１）、ｉ、　
　（ｉ＋１）、（ｉ＋２）。

（ｉ＋３）（７）合成データＹ　（Ｙ＝Ｘ＋Ｒ＝０．１
１ＸＢ　＋０．５９ｘ　Ｇ　＋０．３　ｘ　Ｒ）が保持
され、合成されたカラー画像の濃淡値としてプロセッサ
から出力される。

以上の動作をパイプライン処理として、連続して行うこ
とにより、１クロツクサイクルで輝度情軸Ｙを抽出でき
る。また、テーブルメモリ１０゜１１．１２を用いたこ
とにより、各演算輝度が高速で少ないハードウェア量で
済む。また、テーブルメモリの内容を換えることにより
、非線形交換も高速に実行できる。

〔発明の効果〕

ビデオレートで、カラー画像処理、特に、赤、緑、青の
線形変換を実行するため、乗算器に比べて少ないハード
ウェアで済み、更に、非線形変換も含むカラー画像処理
が実行できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカラ画像処理プロセッサの構成ブロッ
ク図、 第２図はタイミングチャート、 第３図は従来のカラー処理プロセッサの図である。 １．２．３，４，５．６．７，８．９ ・・・レジスタ、 １０・・・テーブルメモリＢ１ １１・・・テーブルメモリＧ１ 工２・・・テーブルメモリＲ１ １３，１４・・・加算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色の各画像デ
   ータを入力して処理するカラー画像処理において、 前記ＲＧＢの濃淡の各画像データに対する各関数への変
   換値を格納するテーブルメモリ（１０、１１、１２）と
   、 前記テーブルメモリ（１０、１１、１２）から読み出さ
   れる前記各関数値の各被変換画像データに対して合成関
   数を生成する演算手段（１３、１４）と、 前記テーブルメモリ（１０、１１、１２）のメモリ読出
   し動作と前記演算手段（１３、１４）の演算動作がパイ
   プライン処理で実行できるように前記テーブルメモリ（
   １０、１１、１２）と前記演算手段（１３、１４）と結
   合するラッチ手段（１〜９）とを有し、ＲＧＢの各画像
   データを線形または非線形に写像して合成するカラー画
   像処理プロセッサ。 ２）前記演算手段は加算器（１３、１４）であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のカラー画像処理
   プロセッサ。