JP3450472B2 - カラー画像処理方法 - Google Patents
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Description
する。
ジタル信号に変換してコンピューター上で編集・加工を
行うには高価な専用機器を必要としたが近年、汎用コン
ピューターの性能向上に伴い、汎用コンピューターにビ
デオ信号取り込みのためのインターフェースを設けて、
コンピュータのCPUによりソフトウェアを用いて画像
データの編集・加工を行う機会が増えつつある。
カラー表示にはRGB色空間が用いられることが多い
が、一般にビデオ信号の伝送に用いられるNTSCコン
ポジット信号ではYUV色空間が用いられている。従っ
て安価なビデオインターフェースを介して取り込まれた
画像はYUV色空間のデータとなっており、ディスプレ
イに表示するためには、YUV色空間のデータからRG
B色空間のデータに変換しなければならない。ところ
が、高価な色変換用の専用機器を用いずにソフトウェア
を用いてこの変換を行うとCPUに大きな負荷がかかる
ため、処理速度が遅く、画像データの取り込みと同時
に、色変換を行いディスプレイに表示するのは困難であ
った。そこで取り込み時にはディスプレーに画像表示を
しないか、又は単位時間あたりのフレーム数を減らした
準動画像による表示を行うことを余儀なくされていた。
像情報の入力時にはモノクロ画像で表示し、入力後に出
力系の色空間に変換することにより単位時間当りのフレ
ーム数の減少なしに表示を行うことを目的とする。
力時には、入力カラー画像を(サブ)サンプリングした
縮小画像のデータのみを認識可能に表示し、入力後フル
サイズのデータを出力系の色空間に変換することにより
単位時間当りのフレーム数の減少なしに表示を行うこと
を目的とする。
為、本発明のカラー画像処理方法は、YUV色空間が用
いられている、所定フレーム数のカラー画像情報が入力
されて、YUV色空間のカラー画像情報を記憶媒体に記
憶する入力工程と、YUV色空間のカラー画像情報を記
憶媒体に記憶させながら、入力工程で入力されるカラー
画像情報のうちの輝度成分のみを用いて、RGB色空間
の画像信号を生成し、表示装置に表示させる表示工程
と、入力工程でのカラー画像情報の入力が終了したこと
に応じて、記憶媒体に記憶されているカラー画像情報の
Y,U,V信号を用いてRGB色空間に変換する変換工
程とを有することを特徴とする。
V色空間が用いられている、所定フレーム数のカラー画
像情報が入力されて、YUV色空間のカラー画像情報を
記憶媒体に記憶する入力工程と、YUV色空間のカラー
画像情報を記憶媒体に記憶させながら、入力工程で入力
されるカラー画像情報を縮小するとともに、縮小された
カラー画像情報についてRGB色空間の画像信号を生成
し、表示装置に表示させる表示工程と、入力工程でのカ
ラー画像情報の入力が終了したことに応じて、記憶媒体
に記憶されている前記カラー画像情報をRGB色空間に
変換する変換工程とを有することを特徴とする。
実施例を詳細に説明する。図1は本実施例におけるカラ
ー動画像処理システムの構成図である。以下、順に構成
要素を説明する。
RAM12とROM13と入力ポート14とVRAM1
5とディスプレイ16とバス17とから構成される。C
PU11とRAM12とROM13と入力ポート14と
VRAM15とはバス17により相互に接続されてい
る。入力ポート14では外部から入力されるNTSCビ
デオ信号をデジタルカラー動画像データに変換して取り
込むことができる。入力ポート14を介して入力された
デジタルカラー動画像データはいったんRAM12(少
なくともカラー動画像データの入力されるフレーム数に
応じた容量+ワークエリア用の容量を有する。)に蓄積
されるためCPU11はRAM12の所定のアドレスを
アクセスすることにより動画像データの任意のフレーム
の任意の座標の画素値を読み出すことができる。ROM
13には本実施例に基づく画像処理プログラム(ソフト
ウエア)が格納されている。VRAM15は複数のフレ
ームメモリにより構成されており1画素あたり24bi
tの深さをもっている。そして、R・G・Bおのおのを
8bitで量子化した画像データを格納でき、ディスプ
レイ16は該画素値に対応して画像を表示できるもので
ある。尚RAM12はCPU11のワーク用のメモリと
しても用いられる。
みの方法を示す。尚以下の処理はキーボード18による
指示に応じて、CPU11がコントロールするものであ
る。
て1フレーム分のビデオ信号がYUV空間で量子化さ
れ、RAM12の所定の領域にとりこまれる。次にステ
ップS2でRAM12上にある前述の取り込み画像デー
タのY成分をVRAM15の所定の領域に転送する。ス
テップS2の詳細は後述する。ステップS3で動画像デ
ータの取り込みを続行するか否かの判定を行い、続ける
場合はステップS1に戻り、そうでなければステップS
4に進む。ステップS3における判定は、取り込まれた
フレーム数が予め定めておいたフレーム数に達したか否
か、キーボードの操作により使用者が取り込みの中止を
指示したか、などの条件により決定される。
画像データをRGB動画像データに変換し、動画像デー
タ取り込みのルーチンを終了する。ステップS4に関す
る詳細な後述する。
みと同時には色変換を実行せず、処理の負荷が比較的軽
い白黒画像つまりY(輝度成分)による表示を行うこと
にある。画像の取り込みとYUV色空間からRGB色空
間への色変換をCPUによって制御されるソフトウェア
によりリアルタイムで実行しようとすると、CPU11
やバス17の性能にもよるが、要求される負荷に対応で
きない可能性がありその場合、単位時間当りのフレーム
数を減らさなければならない。それに対し、白黒の表示
であれば、リアルタイムの取り込みにも追従できるので
フレーム数を減らすことなく、しかも取り込み後にカラ
ー画像に変換されるため、編集・加工処理をカラーで行
うことができる。
走査方向にW画素,副走査方向にH画素分の大きさをも
ち、1画素が24bitの深さをもつ。これはCPU1
1に2次元のメモリ配列の形でマッピングされており、
図3に示すような画素位置(i,j)に対応するVRA
M上のデータをVijとしてアクセスすることができる。
(ただし0≦i≦W0≦j≦Hとする)ディスプレイ1
6上に表示される画像中の任意の点の輝度は対応するV
ijの値で決まるようになっている。具体的には画素位置
(i,j)点のR,G,B各成分の輝度を各々8bit
で量子化した値をRij,Gij,Bijとするとし、 Vij←(Rij≪16)+(Gij≪8)+Bij の演算を行うことによりディスプレイ16の所望の画素
位置の輝度を表示することができる。(“≪”はシフト
演算子であり、≪16は16bitシフトを意味す
る。)
像データは主走査方向にW1画素、副走査方向にH1画
素の大きさを持つものとする。第k番目のフレームの画
素位置l,mに対応する画像データのY,U,V成分を
各々Yk,l,m Uk,l,m Vk,l,mとしてCPU11から
アクセスする。
さW1画素×H1画素の画像をディスプレイ上の画素位
置(0X,0Y)を左上すみになるように表示する処理
のフローを図5に基づき説明する。
カウンタとして用いる変数l,mに0を代入する。次に
ステップS503でディスプレイの画素位置l+0X,
m+0Yに対応するデータVl+0X,m+0Yを書きかえる。
モノクローム画像の表示のためには、R,G,B各成分
に同一の値を代入すればよいためYk,l,mの値をR,
G,Bのフィールドそれぞれに代入する。すなわち Vl+0X,m+0Y←(Yk,l,m≪16)+(Yk,l,m≪8)+
Yk,l,m の演算を行う。(“≪”はシフト演算子)
1画素すすめる。
がW1より大きければステップS506に進む。そうで
なければステップS503に戻る。
る。すなわち注目している画素位置を副走査方向に1画
素分進める。
がH1より大きければ処理を終了する。そうでなければ
ステップS502に戻る。上述のフローによってRAM
12にとり込まれたYUV色空間のデータをモノクロで
はあるがリアルタイムにモニタすることが可能となる。
AM12に取り込まれたYUV空間で量子化された画像
データYklm,Uklm,Vklmは、カラーで表示するには
そのままではディスプレイ上に表示できず、更にはモニ
タを見ながら編集、加工処理ができないため、RGB空
間のデータに変換する。処理のフローを図6に示し、以
下に説明する。
査方向にW1画素副走査方向にH1画素の大きさを持
ち、Y、U、Vデータを別々に量子化してメモリ上に保
持している。第k番目のフレームの画素位置(l,m)
に対応するデータをYklm,Uklm,Vklmとしてアクセ
スできる。
15上の領域をCklmとしてアクセスできるようにす
る。Cは1画素あたり24bitの深さをもち24bi
tを連続する8bitずつの3つのフィールドにわけ上
位8bitでR成分、次の8bitでG成分、下位の8
bitでB成分を表現するものとする。
込んだものとする。
3でk,l,mの値に0を代入する。ここでkはフレー
ム番号のインデックス、lは着目画素の主走査方向画素
位置、mは副走査方向画素位置を示す。
R成分を計算し、変数R1に代入する。同様にステップ
S605,S606でG成分、B成分を計算し、変数G
1,B1に代入する。図6には変換式の一例を示した
が、これは量子化の特性に依存して変わることがある。
また、特にYUV空間からRGB空間への変換を示した
が、ステップS604,S605,S606の変換式を
さしかえるだけでLa*b*色空間など他の色空間からR
GB色空間への変換に使えることはもちろんである。
から、24bitで表現した画素値を計算し、Cklmに
代入する。すなわち Cklm←(R1≪16)+(G1≪8)+B1 の計算をk番目のフレームの画素(l,m)に対して行
う。
る。すなわち注目画素位置を主走査方向に1画素進め
る。
>W1であればステップS604に戻る。そうでなけれ
ばステップS610に進む。
る。すなわち注目画素位置を副走査方向に1画素進め
る。
>H1であればステップS603に戻る。
ップS613でkと値Fを比較する。k>Fであれば全
フレームの色変換が終了したのでENDに抜けて変換処
理のルーチンを終了する。
換を行う。
指示に応じて、RGB色空間に変換後のデータに所望の
画像編集、加工処理を行うことにより、外部から受けた
NTSC信号をモノクロではあるがリアルタイムに画像
を確認した後、カラー画像による編集、加工が可能とな
る。
12に記憶された画像を必要に応じて合成したり、RA
M12から読み出す順序を主走査方向について逆にして
鏡像を作ったり、RAM12から読み出されたデータ値
のある成分、例えばY成分について任意値を加算して、
明るさを変えたり、同様に色を変えたりといった一般の
画像編集、加工処理であればいかなるものでもよいこと
は明らかである。
さを持つものとしたが、これに限らず他の構成のもので
もよい。例えば汎用のコンピューターに多く見られるよ
うな、画素あたり8bit程度のデータをもち、ルック
アップテーブルを介して色情報を表示するような構成で
もよい。この場合、RGB24bit(=約1670万
色)のデータをたかだか8bit(=256色)で表現
できる画像に変換する必要が生じる。これにはディザ
法,誤差拡散法などを用いる。これらの手法は公知であ
るのでここでは説明を省略する。
構成にした場合は、ディザ法などの処理が必要になるぶ
んだけ、先にのべた実施例よりもさらに負荷の重い処理
になるわけだが、本実施例の骨子である、色空間変換
(YUV→RGB及びRGB→限定色)の処理を画像取
り込みと並行して行わず、取り込み時はY(輝度)によ
って表示し、モニタ可能とした上取り込み終了後にまと
めて色変換を行う構成にすることにより、CPUへの負
荷が増加しても取り込み処理の単位時間当りのフレーム
数を減らす必要がない。
ージのメモリとし、図2のステップ2でのモノクロ画像
表示用のメモリとS4のYUV→RGB変換後のデータ
用のメモリとして併用したが、モノクロ画像表示つまり
リアルタイムな表示用のメモリとして、容量の少ないメ
モリ例えば1画素8bitを用いて、RGBカラー記憶
用に、実施例記載の様な24bitを用いてリアルタイ
ム表示の時と、色変換後のデータ記憶の時でメモリを切
り換えてもよい。
ート14を介して取り込まれるNTSCビデオ信号をと
り込みと同時には色空間変換をせずCPU11の処理負
荷が軽い白黒画像Y(輝度成分)により表示を行い、全
てのフレーム画像の取り込み後、モニタに表示可能なR
GB色空間に色空間変換を行うことにより、取り込まれ
たNTSCビデオ信号をモノクロ画像表示ながら単位時
間当りの、フレーム数を減らすことなく表示、認識でき
る上、とり込まれた画像に対する編集加工はRGB変換
後のカラーで行うことができるものであるが、第2の実
施例は、入力ポート14を介して取り込まれるNTSC
ビデオ信号をとり込み時に、画像の主走査方向、副走査
方向それぞれ所定画素毎、例えば4画素につき1画素の
み(サブ)サンプリングし、サンプリングした画素のみ
を、RGB色空間に変換しモニタにカラー表示しながら
全てのフレーム画像のとり込み、その後、とり込まれた
全てのフレームのNTSCビデオ信号をRGB色空間に
変換することで、フルサイズのカラー編集加工処理を可
能とした画像処理装置の例である。
て説明する。
システムの構成図である。
施例との創意は、とり込まれるNTSCビデオ信号から
(サブ)サンプリングした画素のみからなるカラー縮小
画像をNTSCビデオ信号のシステムへの取り込みとリ
アルタイムにディスプレー116に表示する様にCPU
111のもとで画像処理プログラムROM113が書き
変えられている点である。他の構成は図1と同様である
ので本実施例では説明を省略する。
Cビデオ信号の取り込み方法を説明する。
して、1フレーム分のNTSCビデオ信号がYUV空間
で量子化され、RAM12の所定領域に取り込まれる。
示に応じて、RAM12上にある前述のとり込まれた
Y.U.V各成分の画像データを所定画素(本実施例で
は4画素に1画素)毎に(サブ)サンプリングし、ステ
ップS13では、CPU111の処理により抽出したビ
ットのみをYUV色空間のデータからRGB色空間のデ
ータに変換しVRAM15の所定領域に転送し、ディス
プレー16上に表示する。次にステップS14では、N
TSCデータの取り込みを続行するか否かの判定を行
い、続ける場合は、ステップS11に戻りそうでなけれ
ばステップS15へ進む。
れたフレーム数が予め定めておいたフレーム数に達した
か否か、又はキーボードの操作により使用者が取り込み
中止を指示したか等の条件によって決定される。
YUV空間のデータを、CPU111の処理によりフル
スケールでRGB空間のデータに色空間変換をし、動画
像データ取り込みルーチンを終了する。
の実施例同様、ステップS11でRAM12に取り込ん
だYUV空間の画像データの大きさを、W1画素×H1
画素とする。
l,mに対応する画像データのYUV成分を各々Y
k,l,m,Uk,l,m,Vk,l,mとしてCPU111によりR
AM12にアクセスする。
主走査方向W画素、副走査方向H画素分の大きさをもち
1画素が24bitの深さをもつ。
列の形でマッピングされており、第1の実施例同様図3
に示すような画素位置(i,j)に対応するVRAM1
5上のデータをCl,mの値でアクセスできるものとす
る。RAM12に取り込まれたW1画素×H1画素の画
像データからほぼ主走査、副走査方向共に1/4サイズ
の画像データを抽出する行程を以下図9に従って説明す
る。
ンタとして用いる変数l,mに0を代入する。
プレー16上にカラー表示を行うべく、YUV空間のデ
ータとして、RAM12に記憶されているデータをRG
B空間のデータに変換する。
クセスを主走査方向4画素おきすなわち、0,4,・・
・副走査方向4ライン毎に行う。
によって求められたR1、G1、B1を用いて、VRA
M15上の(l,m)座標のデータとして表示するClm
を演算する。
加する。
4lがW1より大きければステップS909へ進み、そ
うでなければステップS903へもどる。
る。
方向へ進める。
4mがH1より大きければ処理を終了し、そうでなけれ
ばステップS902へもどる。
て取り込まれたYUV空間のデータを、1/16の画像
サイズではあるがカラーでかつ画像のとり込みとリアル
タイムにディスプレー16に表示することができる。
の実施例同様の方法で、ディスプレー上の任意の位置に
表示できることは明らかである。
副走査方向各1/4つまりRAM12に記憶された画像
のサイズの1/16サイズとしたが、本実施例はこれに
限定されるものではなく、入力ポートを介して入力され
るデータの入力に追随した速度で表示が可能であれば、
どの様なサイズでもよい。
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において
種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
YUV色空間のカラー画像を入力するときに、入力され
たカラー画像はそのままRGB色空間に変換せずに一旦
記憶媒体に記憶しておき、輝度成分のみから作られた画
像を表示することで、入力時の画像処理負荷を軽減させ
ることが出来、コマ落ちなどを防止して入力画像の確認
作業を行うことができる。
ラー画像を入力するときに、入力されたカラー画像はそ
のままRGB色空間に変換せずに一旦記憶媒体に記憶し
ておき、縮小画像から作られた画像を色変換して表示す
ることで、やはり入力時の画像処理負荷を軽減させるこ
とが出来、コマ落ちなどを防止して入力画像の確認作業
を行うことができる。
成図
すフローチャート
る図
の位置を説明する図
ローチャート
ローチャート
成図
すフローチャート
フローチャート
Claims (10)
- 【請求項1】 YUV色空間が用いられている、所定フ
レーム数のカラー画像情報が入力されて、前記YUV色
空間のカラー画像情報を記憶媒体に記憶する入力工程
と、 前記YUV色空間のカラー画像情報を記憶媒体に記憶さ
せながら、前記入力工程で入力される前記カラー画像情
報のうちの輝度成分のみを用いて、RGB色空間の画像
信号を生成し、表示装置に表示させる表示工程と、 前記入力工程でのカラー画像情報の入力が終了したこと
に応じて、前記記憶媒体に記憶されている前記カラー画
像情報のY,U,V信号を用いてRGB色空間に変換す
る変換工程とを有する ことを特徴とするカラー画像処理
方法。 - 【請求項2】 前記カラー画像処理はCPUによって制
御されることを特徴とする請求項1項に記載のカラー画
像処理方法。 - 【請求項3】 前記輝度成分による表示と前記入力のフ
レームレートは同じフレームレートであることを特徴と
する請求項1に記載の画像処理方法。 - 【請求項4】 前記輝度成分による表示と前記出力系の
色空間へ変換後の表示は同じフレームサイズであること
を特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の
カラー画像処理方法。 - 【請求項5】 更に前記色空間の変換後の表示画像に画
像編集処理を行うことを特徴とする請求項1ないし4の
いずれか1項に記載の画像処理方法。 - 【請求項6】 YUV色空間が用いられている、所定フ
レーム数のカラー画像情報が入力されて、前記YUV色
空間のカラー画像情報を記憶媒体に記憶する入力工程
と、 前記YUV色空間のカラー画像情報を記憶媒体に記憶さ
せながら、前記入力工程で入力される前記カラー画像情
報を縮小するとともに、縮小されたカラー画像情報につ
いてRGB色空間の画像信号を生成し、表示装置に表示
させる表示工程と、 前記入力工程でのカラー画像情報の入力が終了したこと
に応じて、前記記憶媒体に記憶されている前記カラー画
像情報をRGB色空間に変換する変換工程とを有する こ
とを特徴とするカラー画像処理方法。 - 【請求項7】 前記カラー画像処理はCPUによって制
御されることを特徴とする請求項6に記載のカラー画像
処理方法。 - 【請求項8】 前記表示される縮小画像と前記入力のフ
レームレートは同じフレームレートであることを特徴と
する請求項6ないし7のいずれか1項に記載の画像処理
方法。 - 【請求項9】 更に前記変換工程により色空間が変換さ
れた画像に画像編集処理を行うことを特徴とする請求項
6ないし8のいずれか1項に記載の画像処理方法。 - 【請求項10】 前記縮小画像はカラー画像情報のサブ
サンプリングによって得られることを特徴とする請求項
6ないし9のいずれか1項に記載のカラー画像処理方
法。
Priority Applications (2)
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