(57)【要約】【課題】複数連続の行列処理単位の合成、削除を効率よく行い、演算誤差を抑制して精度の高い画像処理を行うこと。【解決手段】本発明は、複数種類の行列処理単位１００、１０１を接続して画像処理単位群を構築する処理単位接続手段と、処理単位接続手段で構築された画像処理単位群のうち複数の連続した行列処理単位１００、１０１を合成可能るか、および合成された結果が無変換処理であるかどうかを判定し、合成可能かつ合成された結果が無変換処理であれば複数の連続した行列処理単位１００、１０１を削除し、合成可能であるが合成された結果が無変換処理でなければ合成した結果を複数の連続した行列画像処理単位１００、１０１と置き換えする処理単位合成削除手段とを備える画像処理装置において、行列変換処理を行う行列処理単位１００が、変換処理に用いる行列１１０ａと、その行列１１０ａに対応した逆行列１１１ａとを保持するものである。【選択図】図１
2006235678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列変換処理を含む複数種類の画像処理単位を接続して画像処理単位群を構築する処理単位接続手段と、
前記処理単位接続手段で構築された前記画像処理単位群のうちの複数の連続した画像処理単位を合成可能であるか、および合成された結果が無変換処理であるかどうかを判定し、合成可能かつ合成された結果が無変換処理であれば前記複数の連続した画像処理単位を削除し、合成可能であるが合成された結果が無変換処理でなければ合成した結果を前記複数の連続した画像処理単位と置き換えする処理単位合成削除手段とを備える画像処理装置において、
前記行列変換処理を行う画像処理単位は、変換処理に用いる行列と、その行列に対応した逆行列とを保持する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記行列変換処理を行う画像処理単位は、前記逆行列を返すインターフェイスを持ち、前記処理単位合成削除手段は、合成しようとする二つの連続した画像処理単位の両方が行列変換処理を行うものである場合に、どちらか一方の画像処理単位に対応した前記インターフェイスを呼び出して前記逆行列を得て、もう一方の画像処理単位の行列と等しければ前記二つの連続した画像処理単位を削除する
ことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記逆行列を返すインターフェイスが呼び出された場合に、初回の呼び出しであれば前記逆行列を計算した結果を保持しておく
ことを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記行列変換処理は、変換処理に用いる行列を特定するための行数個分のベクトル群と、前記ベクトル群から前記各ベクトルの比率を決定するための基準となる一つのベクトルとを保持し、これらのベクトルから前記変換処理に用いる行列を求める
ことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記行列変換処理は色変換処理である
ことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記行列変換処理は幾何変換処理である
ことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
行列変換処理を含む複数種類の画像処理単位を接続して画像処理単位群を構築する処理単位接続ステップと、
前記処理単位接続ステップで構築された前記画像処理単位群のうちの複数の連続した画像処理単位を合成可能であるか、および合成された結果が無変換処理であるかどうかを判定し、合成可能かつ合成された結果が無変換処理であれば前記複数の連続した画像処理単位を削除し、合成可能であるが合成された結果が無変換処理でなければ合成した結果を前記複数の連続した画像処理単位と置き換えする処理単位合成削除ステップとをコンピュータによって実行する画像処理プログラムにおいて、
前記行列変換処理を行う画像処理単位は、変換処理に用いる行列と、その行列に対応した逆行列とを保持する
ことを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項８】
前記行列変換処理を行う画像処理単位は、前記逆行列を返すインターフェイスを持ち、前記処理単位合成削除ステップは、合成しようとする二つの連続した画像処理単位の両方が行列変換処理を行うものである場合に、どちらか一方の画像処理単位に対応した前記インターフェイスを呼び出して前記逆行列を得て、もう一方の画像処理単位の行列と等しければ前記二つの連続した画像処理単位を削除する
ことを特徴とする請求項７記載の画像処理プログラム。
【請求項９】
前記逆行列を返すインターフェイスが呼び出された場合に、初回の呼び出しであれば前記逆行列を計算した結果を保持しておく
ことを特徴とする請求項８記載の画像処理プログラム。
【請求項１０】
前記行列変換処理は、変換処理に用いる行列を特定するための行数個分のベクトル群と、前記ベクトル群から前記各ベクトルの比率を決定するための基準となる一つのベクトルとを保持し、これらのベクトルから前記変換処理に用いる行列を求める
ことを特徴とする請求項７から９のうちいずれか１項に記載の画像処理プログラム。
【請求項１１】
前記行列変換処理は色変換処理である
ことを特徴とする請求項７から９のうちいずれか１項に記載の画像処理プログラム。
【請求項１２】
前記行列変換処理は幾何変換処理である
ことを特徴とする請求項７から９のうちいずれか１項に記載の画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、行列変換処理を含む複数種類の画像処理単位を合成して色変換処理や幾何変換処理を行う画像処理装置および画像処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では複数の色変換処理単位を接続し、合成判定手段で合成が可能と判断された連続した処理単位を合成し、合成された処理単位が無変換であるかどうかを判定し、無変換であれば無変換削除ブロックにより削除することで複雑な色変換処理のうちの無駄な処理を削除している。
【０００３】
この無変換判定処理では、二つの連続した処理単位が共に行列の場合は、両者を合成した結果が単位行列であるかどうかを判定し、単位行列であれば無変換であるので削除できるとしている。
【０００４】
一般に行列の要素は浮動小数を用いて表現されるが、二つの行列を乗じて合成する場合丸め誤差を含むため、行列の要素値によってはかなりの誤差を生じてしまう。そのため、本来ならば単位行列になるはずのものが単位行列と見なされない場合がある。そのため、一般には行列の乗算時に行列要素よりも精度の高い浮動小数型を用いたり、乗算結果の各要素が単位行列の各要素と誤差ε以内であれば単位行列と見なすようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３２０６７８１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、高精度の浮動小数型を用いたとしても誤差を０にすることは無理である。また、誤差を見込んだとしても、入力画像の色信号が例えば８ビット符号無し整数から１６ビット符号無し整数へと高精度なものに代えられた場合には、８ビット用の固定の誤差では判定間違いを生ずることがある。
【０００７】
さらにまた、色変換処理の場合、行列処理単位に設定される行列は予め計算されたものが多い。例えば、RGBからYCbCr色空間に変換する場合の行列は数式１として定められており、逆変換の場合は数式２として定められている。しかしながら、数式１と数式２は両者とも限られた有効桁数で表現されているため、単純に両者を乗じても数式３のように単位行列にはならない。このように、予め限られた有効桁数で表現された行列とその逆行列を用いると、誤差はさらに大きくなってしまうという問題が生じる。
【０００８】
【数１】
2006235678.tif 000003
【０００９】
【数２】
2006235678.tif 000004
【００１０】
【数３】
2006235678.tif 000005
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、行列変換処理を含む複数種類の画像処理単位を接続して画像処理単位群を構築する処理単位接続手段と、処理単位接続手段で構築された画像処理単位群のうちの複数の連続した画像処理単位を合成可能であるか、および合成された結果が無変換処理であるかどうかを判定し、合成可能かつ合成された結果が無変換処理であれば複数の連続した画像処理単位を削除し、合成可能であるが合成された結果が無変換処理でなければ合成した結果を複数の連続した画像処理単位と置き換えする処理単位合成削除手段とを備える画像処理装置において、行列変換処理を行う画像処理単位が、変換処理に用いる行列と、その行列に対応した逆行列とを保持するものである。
【００１２】
また、本発明は、行列変換処理を含む複数種類の画像処理単位を接続して画像処理単位群を構築する処理単位接続ステップと、処理単位接続ステップで構築された画像処理単位群のうちの複数の連続した画像処理単位を合成可能であるか、および合成された結果が無変換処理であるかどうかを判定し、合成可能かつ合成された結果が無変換処理であれば複数の連続した画像処理単位を削除し、合成可能であるが合成された結果が無変換処理でなければ合成した結果を複数の連続した画像処理単位と置き換えする処理単位合成削除ステップとをコンピュータによって実行する画像処理プログラムにおいて、行列変換処理を行う画像処理単位が、変換処理に用いる行列と、その行列に対応した逆行列とを保持するものである。
【００１３】
このような本発明では、複数の連続した画像処理単位が合成可能かつ合成された結果が無変換処理となる場合、画像処理単位が変換処理に用いる行列と、その行列に対応した逆行列とを保持しているため、この行列と逆行列とによって完全な単位行列を構成するのと等価の処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
したがって、本発明によれば、行列の乗算や逆行列計算を極力減らすことで誤差の発生を抑えることが可能となる。さらに、本発明では、限られた有効桁数で予め表現された行列ではなく、基準となる複数のベクトルを用いることで、誤差の発生を抑えることも可能となる。しかも、本発明では行列とその逆行列とを組で保持することにより、行列とその逆行列とが合成可能かつ無変換処理の場合に両行列を削除して誤差を０にすることができ、画像処理の高精度化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、本実施形態に係る画像処理装置を説明する模式図である。すなわち、本実施形態に係る画像処理装置は、行列変換処理を含む複数種類の画像処理単位（図１では行列処理単位１００）を接続して画像処理単位群を構築し、所望の画像処理を実行するもので、前記画像処理単位群を構成する処理単位接続手段と、処理単位接続手段で構築された画像処理単位群のうち複数の連続した行列処理単位を合成もしくは削除する処理単位合成削除手段とを備えている。これら処理単位接続手段および処理単位合成削除手段は、主としてコンピュータによって実行される画像処理プログラムの各ステップとして実現される。
【００１６】
処理単位合成削除手段は、画像処理単位群のうち複数の連続した行列処理単位を合成可能であるか、および合成された結果が無変換処理であるかどうかを判定し、合成可能かつ合成された結果が無変換処理であればこの複数の連続した行列処理単位を削除し、合成可能であるが合成された結果が無変換処理でなければ合成した結果をこの複数の連続した行列処理単位と置き換える処理を行う。
【００１７】
これにより、複数の行列処理によって行われる画像処理であっても合成や削除によって行列の簡素化を図り、迅速な画像処理演算を行うことができる。
【００１８】
このような画像処理装置（画像処理プログラム）において、本実施形態では行列変換処理を行う行列処理単位が、変換処理に用いる行列と、その行列に対応した逆行例とを保持する点に特徴がある。
【００１９】
すなわち、複数の行列処理単位によって構成される行列処理単位群のうち、連続する行列処理単位の行列が、行列と逆行列の関係にある場合、これらは合成すると単位行列になることから、本実施形態では合成を行うことなく削除するようにしている。
【００２０】
この際、ある行列の逆行列が必要となった場合には元になる行列に対応付けして逆行列を保持しておき、これら２つの行列が連続する場合にはこれらの組みがあるとして合成を行わず即座に削除する。これによって行列とその逆行列との合成による演算の誤差を抑制できるようになる。
【００２１】
具体的には次のような処理を行う。図１に示すように、ある画像処理を行う行列処理単位１００は処理用の行列１１０ａを保持しており、その行列１１０ａに対応した逆行列１１１ａを保持するためのポインタも持つ。逆行列ポインタはNULLに初期化されている。
【００２２】
ここで、処理単位接続手段によって逆行列取得インターフェイスが初めて呼ばれた時点、つまり、逆行列ポインタがNULLの場合にのみ逆行列１１１ａの領域を確保し、ポインタで指すようにする。そして、行列１１０ａからその逆行列１１１ａを計算によって求め、保存する。
【００２３】
次に、行列処理単位１００とは処理用の行列が全く逆となる行列処理単位１０１を生成して返す。行列処理単位１０１は処理用の行列として前記行列１１１ａと同じ行列１１１ｂものを保持し、行列処理単位１０１の行列１１１ｂに対する逆行列として前記行列処理単位１００の行列１１０ａと同じ１１０ｂを保持する。
【００２４】
つまり、処理単位接続手段によって行列処理単位１００に対する逆行列の取得要求があった場合、行列処理単位１００の行列１１０ａに対する逆行列１１１ａの計算による生成と、この逆行列１１１ａと同じ処理行列である行列１１１ｂを有する行列処理単位１０１の生成を行い、さらに、それに対応した逆行列、すなわち元の行列１１０ａと同じ行列１１０ｂを行列処理単位１０１で保持する。
【００２５】
そして、処理単位接続手段によって構築された複数種類の行列処理単位のうち、行列処理単位１００と行列処理単位１０１が連続している場合には、行列処理単位１００のポインタが示す逆行列１１１ａと、行列処理単位１０１の行列１１１ｂとを比較して行列が等しければ互いに逆の関係にあることがわかる。その場合は、行列とその逆行列との組みが連続しているとして、合成処理を行うことなく行列処理単位１００と行列処理単位１０１とを共に削除する。
【００２６】
すなわち、行列とその逆行列とが連続する場合には合成すれば単位行列になることから、実際に合成処理することなく単位行列になるとして両行列処理単位を行列処理単位群の中から削除する。これにより、行列とその逆行列とが連続する場合には完全な単位行列になったものとして取り扱うことができ、合成演算による処理時間の短縮および合成演算での誤差発生を防止できるようになる。
【００２７】
次に、本実施形態の画像処理装置（画像処理プログラム）での行列の特定について説明する。図２は、行列の特定をベクトルで求める方法を説明する模式図である。なお、図２では、RGB色空間からCIEXYZ色空間に変換する場合を例とする。
【００２８】
ここで、図中X、Y、ZはCIEXYZ色空間の各軸を、VR、VG、VBはRGB色空間の３原色を相対ベクトルで表したものである。相対ベクトルは通常X+Y+Z=1となる平面との交点として表現されるが、これをCIExy色度として一般に表す。ベクトルVWは前記３原色を混色した場合の白色を表す。
【００２９】
これら４つのベクトルを基準として、RGB色空間での色値(R,G,B)とCIEXYZ色空間での色値(X,Y,Z)とを変換する行列が一意に求められる。
【００３０】
これにより、行列を数値で保持する場合に比べ、丸め誤差を抑制できる精度の高い行列を用いて画像処理を行うことができ、行列計算における誤差発生を抑えて正確な画像処理を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施形態に係る画像処理装置を説明する模式図である。
【図２】本実施形態の画像処理装置での行列の特定について説明する模式図である。
【符号の説明】
【００３２】
１００…行列処理単位、１０１…行列処理単位、１１０ａ…行列、１１０ｂ…行列、１１１ａ…逆行列、１１１ｂ…行列
【図１】
2006235678.tif 000006
【図２】
2006235678.tif 000007