(57)【要約】【課題】  本発明はホログラフィックシステムの記録媒体から再生されたページイメージを前処理する装置及び方法に関する。【解決手段】  本発明では、ページイメージ内の各ラインのピクセル和を算出し、前記算出されたピクセル和から、前記ページイメージ内の上下左右の各隅における最大和とそれに隣接する和を用いて修正された最大和を算出する。そして、前記修正された最大和を用いて、歪みしたピクセルの補償位置を決定し、その決定された補償位置に基づいて、前記データイメージ内のピクセルをオーバーサンプリングすることにより、データイメージをサブピクセル単位で補償することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラフィックシステムの記録媒体から再生され、データイメージと、前記データイメージを取り囲む上下左右のボーダとから構成されるページイメージを前処理する装置であって、
前記ページイメージ内の各ラインのピクセル和を算出し、前記算出されたピクセル和から、そのピクセル位置が前記ボーダに相当する、前記ページイメージ内の上下左右の各隅における最大和を選択する手段と、
前記最大和とその隣接する和とを用いて、そのピクセル位置が前記ボーダの修正された位置に相当する、修正された最大和を算出する手段と、
前記修正された最大和を用いて、歪みを有するピクセルの補償位置を決定する手段と、
前記決定された補償位置に基づいて、前記データイメージ内のピクセルをオーバーサンプリングする手段と
を含むことを特徴とするホログラフィックシステムで再生されたページイメージの前処理装置。
【請求項２】
前記修正された最大和を算出する手段は、下記の多項式を用い、最小二乗法によりカーブフィッティングを行って前記修正された最大和を算出することを特徴とする請求項１に記載のホログラフィックシステムで再生されたページイメージの前処理装置。
2005302282.tif 000004
（ただし、ｋは正の整数、Ｙは最大和とそれに隣接する和であり、Ｘは最大和とそれに隣接する和を有するラインである）
【請求項３】
前記ピクセルの補償位置を決定する手段は、下記の多項式を用い、最小二乗法によりカーブフィッティングを行って前記補償位置を算出することを特徴とする請求項２に記載のホログラフィックシステムで再生されたページイメージの前処理装置。
2005302282.tif 000005
（ただし、ｋは正の整数、Ｙは修正された最大和、Ｘは修正されたボーダ位置である）
【請求項４】
前記隣接する和は、前記最大和の左側及び右側に配列されている和を含むことを特徴とする請求項１に記載のホログラフィックシステムで再生されたページイメージの前処理装置。
【請求項５】
前記補償位置は、オーバーサンプリングするときに、３つのピクセルをスキップする位置であることを特徴とする請求項１に記載のホログラフィックシステムで再生されたページイメージの前処理装置。
【請求項６】
前記ボーダの位置と前記ボーダの補償された位置との間の歪み誤差を算出し、その算出された歪み誤差が半ピクセル以上であるか否かを判断する手段を更に含み、
前記オーバーサンプリング手段は、前記算出された歪み誤差が半ピクセル以上である場合に、前記オーバーサンプリングを行うことを特徴とする請求項１に記載のホログラフィックシステムで再生されたページイメージの前処理装置。
【請求項７】
ホログラフィックシステムの記録媒体から再生され、データイメージと、前記データイメージを取り囲む上下左右のボーダとから構成されるページイメージを前処理する方法であって、
（ａ）前記ページイメージ内の各ラインのピクセル和を算出し、前記算出されたピクセル和から、そのピクセル位置が前記ボーダに相当する、前記ページイメージ内の上下左右の各隅における最大和を選択するステップと、
（ｂ）前記最大和とその隣接する和とを用いて、そのピクセル位置が前記ボーダの修正された位置に相当する、修正された最大和を算出するステップと、
（ｃ）前記ボーダの位置と前記ボーダの補償された位置との間の歪み誤差を算出し、その算出された歪み誤差が半ピクセル以上であるか否かを判断するステップと、
（ｄ）前記算出された歪み誤差が半ピクセル以上である場合に、前記修正された最大和を用いて、歪みを有するピクセルの補償位置を決定するステップと、
（ｅ）前記決定された補償位置に基づいて、前記データイメージ内のピクセルをオーバーサンプリングするステップと
を含むことを特徴とするホログラフィックシステムで再生されたページイメージの前処理方法。
【請求項８】
前記ステップ（ｂ）は、
下記の多項式を用い、最小二乗法によりカーブフィッティングを行って前記修正された最大和を算出することを特徴とする請求項７に記載のホログラフィックシステムで再生されたページイメージの前処理方法。
2005302282.tif 000006
（ただし、ｋは正の整数、Ｙは最大和とそれに隣接する和であり、Ｘは最大和とそれに隣接する和を有するラインである）
【請求項９】
前記ステップ（ｄ）は、
下記の多項式を用い、最小二乗法によりカーブフィッティングを行って前記補償位置を算出することを特徴とする請求項８に記載のホログラフィックシステムで再生されたページイメージの前処理方法。
2005302282.tif 000007
（ただし、ｋは正の整数、Ｙは修正された最大和、Ｘは修正されたボーダ位置である）
【請求項１０】
前記隣接する和は、前記最大和の左側及び右側に配列されている和を含むことを特徴とする請求項７に記載のホログラフィックシステムで再生されたページイメージの前処理方法。
【請求項１１】
前記補償位置は、オーバーサンプリングするときに、３つのピクセルをスキップする位置であることを特徴とする請求項７に記載のホログラフィックシステムで再生されたページイメージの前処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィックシステムに関し、特に、ホログラフィックシステムの記録媒体から再生されるホログラフィックデータイメージの歪みを補償することができるデータ前処理装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば半導体レーザ、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)などの目覚ましい発展に伴い、ホログラフィック・デジタル・データ・ストレージ技術の研究は、様々な分野で活発に行われている。ホログラフィックシステムは、対象物体からの信号光と、参照光とが互いに干渉することにより発生する干渉縞を記録媒体に記録する。このような記録媒体は、例えば、干渉縞の強度に敏感に反応する光屈折性クリスタルがある。ホログラフィックシステムは、参照光の入射角度を変化させる方法で、信号光の強度及び位相を記録することにより、物体の３次元画像を表示することができる。また、１つの記録媒体に、数百ないし数千のホログラムを記録することができる。
【０００３】
ホログラフィックシステムでは、記録モードのとき、光源から発生するレーザ光は、参照光と物体光に分岐される。参照光は、予め定められた偏向角度で反射され、記録用の参照光の形態で、ホログラム記録媒体に入射される。物体光は、ホログラム記録媒体に記録される２進データのページイメージを示す信号光として変調される。変調された信号光と、参照光は互いに干渉し、干渉縞を生成する。この干渉縞は、ホログラムデータとして記録媒体に記録される。
【０００４】
ホログラムデータは、Ｎ×Ｎピクセル（例えば、２４０×２４０ピクセル）から構成される。このホログラムデータは、記録媒体に記録する前に、一連の前処理過程、例えば、エラー訂正コード（例えば、パリティコード）の挿入、オーバーサンプリングのためのボーダ（border）生成過程などを行ってから、空間光変調器により信号光に変調されて記録媒体に記録される。
【０００５】
一方、再生モードでは、記録媒体に記録された干渉縞は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像装置により、ＳＬＭピクセルをＣＣＤの３×３ピクセルにマッピングさせる方法で、ページイメージに変換される。一例として、図６Ａは、記録媒体から再生されＣＣＤを介して再現された、１０２４×１０２４ピクセルの大きさの例示的なページイメージを示す。このようなページイメージは、７２０×７２０ピクセルの大きさのデータイメージと、そのデータイメージを取り囲む３ピクセルの大きさの上下左右（上側、下側、左側、右側）のボーダを含む。
【０００６】
元のデータの大きさであるＮ×Ｎピクセル（２４０×２４０ピクセル）のデータイメージを抽出するためには、７２０×７２０の大きさのデータイメージから１つのピクセルを抽出した後に２つのピクセルを飛ばす（すなわち、３×３マスク毎に中央のピクセルを抽出する）オーバーサンプリングを行う必要がある。図６ｂに、図６ａに示したページイメージに対してオーバーサンプリングを行って抽出した２４０×２４０ピクセルの大きさの例示的なデータイメージを示す。
【０００７】
この目的のために、データイメージの輪郭を求めるべく、ページイメージからボーダを検出する必要がある。ボーダを検出する方法の一つは、ページイメージ内の各横列ライン（row line）に配列されているピクセルの和と、ページイメージ内の各縦列ライン（column line）に配列されているピクセルの和を求めることである。各ピクセルは、ピクセルの輝度を表す２値を有している。
【０００８】
図７は、ページイメージ内の各縦列ラインに配列されているピクセルの和を求めた結果を示す、例示的なヒストグラムである。図７では、ｘ軸はピクセルの縦列位置を示し、ｙ軸はピクセルの和を示す。図７に示すヒストグラムから、ｘ軸の左右両側に、ｙ軸に示す和が相対的に大きい箇所が２箇所あることがわかる（丸い円で示した部分）。ｘ軸上における、前記２つの和が相対的に大きい箇所に対応する部分は、左側及び右側のボーダの位置を示す。ボーダにおけるピクセルの和が相対的に大きいのは、データイメージでは「１」と「０」の値のピクセルがランダムに混在しているのに対して、ボーダを形成するピクセルのほとんどは「１」の値になっているからである。図７で、左側のボーダは１４０番目のピクセル位置に該当し、右側のボーダは８７７番目のピクセル位置に該当する。
【０００９】
上述した方法でボーダの位置を検出した後、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、マスクをボーダ内におけるデータイメージの左上端の隅（corner）から右上端の隅に順に移動させつつ、オーバーサンプリングにより３×３マスクから中央のピクセルを抽出する。
【００１０】
上述したように、図７において、左側ボーダの位置が１４０番目のピクセルであれば、右側ボーダの理論的な位置は８７５番目のピクセルになる必要がある。しかし、右側ボーダの実際の位置は、８７７番目のピクセルであるため、理論的な結果と比べて２つのピクセルが増えている。
【００１１】
そこで、増えたピクセルの歪みを補償するために、従来の技術では、データイメージ（すなわち、各横列及び縦列のデータライン）を均等に３等分し、２番目及び３番目の等分の開始位置でのみ、２つのピクセルではなく、３つのピクセルをスキップする方式で、オーバーサンプリングを行っていた。例えば、７２０×７２０ピクセルの大きさのデータイメージで、２つのピクセル毎にスキップするが、１４０番目のピクセルから８７７番目のピクセルまでの１／３分割点及び２／３分割点である３８９番目のピクセル位置及び６３０番目のピクセル位置でのみ、３つのピクセルをスキップするオーバーサンプリングを行った。その結果、イメージデータにおける歪みをピクセル単位で補償することができた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、前記した従来の技術では、ボーダの位置をピクセル単位で算出するため、半ピクセル単位では歪みを正確に補償することができず、良質の再生データを得ることができないという問題があった。
【００１３】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的は、ホログラフィックシステムで再生されたページイメージを前処理して歪みされたピクセルを有するデータイメージを補償する装置及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は、ホログラフィックシステムの記録媒体から再生され、データイメージと、前記データイメージを取り囲む上下左右のボーダ（border）とから構成されるページイメージを前処理する装置であって、前記ページイメージ内の各ラインのピクセル和を算出し、前記算出されたピクセル和から、そのピクセル位置が前記ボーダに相当する、前記ページイメージ内の上下左右の各隅（corner）における最大和を選択する手段と、前記最大和とその隣接する和とを用いて、そのピクセル位置が前記ボーダの修正された位置に相当する、修正された最大和を算出する手段と、前記修正された最大和を用いて、歪みを有するピクセルの補償位置を決定する手段と、前記決定された補償位置に基づいて、前記データイメージ内のピクセルをオーバーサンプリングする手段とを含むことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、ホログラフィックシステムの記録媒体から再生され、データイメージと、前記データイメージを取り囲む上下左右のボーダとから構成されるページイメージを前処理する方法であって、（ａ）前記ページイメージ内の各ラインのピクセル和を算出し、前記算出されたピクセル和から、そのピクセル位置が前記ボーダに相当する、前記ページイメージ内の上下左右の各隅における最大和を選択するステップと、（ｂ）前記最大和とその隣接する和とを用いて、そのピクセル位置が前記ボーダの修正された位置に相当する、修正された最大和を算出するステップと、（ｃ）前記ボーダの位置と前記ボーダの補償された位置との間の歪み誤差を算出し、その算出された歪み誤差が半ピクセル以上であるか否かを判断するステップと、（ｄ）前記算出された歪み誤差が半ピクセル以上である場合に、前記修正された最大和を用いて、歪みを有するピクセルの補償位置を決定するステップと、（ｅ）前記決定された補償位置に基づいて、前記データイメージ内のピクセルをオーバーサンプリングするステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、歪みが発生したピクセル数だけデータイメージを均等分割して、１ピクセル単位で歪み補償を行う上述した従来の方式とは異なり、カーブフィッティング方法を用いてサブピクセル単位の補償位置を決定し、その補償位置に基づいてサブピクセル補償のオーバーサンプリングを行うことにより、より良質の再生イメージを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付した図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明によるオーバーサンプリングを適用するのに適したホログラフィック再生システムのブロック図である。
【００１９】
ホログラフィック再生システムは、スピンドルモータ１０２、記録媒体１０４、イメージ検出ブロック１１０及びデコーディングブロック１２０を含む。
【００２０】
記録媒体１０４は、スピンドルモータ１０２により回転駆動される。記録媒体１０４からホログラムデータを再生するために、読出し光１０６は、図示しない光源から記録媒体１０４に照射される。そして、読出し光１０６の照射により、記録媒体１０４からページイメージ光１０８が再生される。イメージ検出ブロック１１０（例えば、ＣＣＤモジュール）は、再生されたページイメージ光１０８を受信するように配設されている。イメージ検出ブロック１１０は、ページイメージ内の各ピクセルをｎ×ｎピクセル（例えば、３×３ピクセル）の形式で表すことにより、再生されたページイメージ光１０８をページイメージに光電変換する。その結果、ページイメージは、例えば１０２４×１０２４ピクセルの解像度を有し、図６ａで説明したように、データイメージと、データイメージを取り囲む上側、下側、左側及び右側のボーダ（border）６０２を有する。ページイメージは、その後、デコーディングブロック１０２に提供される。
【００２１】
図１に示すように、ページイメージをデコーディングする働きをするデコーディングブロック１２０は、ページイメージ処理ブロック１２１、デモジュレーションブロック１２３、ＥＣＣデコーディングブロック１２５及びメモリブロック１２７を有している。ページイメージ処理ブロック１２１は、オーバーサンプリング方法により、イメージ検出ブロック１１０から提供されたページイメージからボーダを検出して、元のピクセルの大きさ（例えば、Ｎ×Ｎピクセル）のデータイメージを抽出する。デモジュレーションブロック１２３は、ページイメージ処理ブロック１２１により抽出されたデータイメージを、記録媒体１０４に記録される前の元の２進データにデコーディングする。例えば、デモジュレーションブロック１２３は、６：４、８：６又は１２：８変換のようなデータ変換方式を用いて、データイメージをデコーディングする。ＥＣＣデコーディングブロック１２５は、データイメージに挿入されているエラー訂正コードを使用したエラー訂正デコーディングを行うことにより、データイメージのエラーを訂正する。ＥＣＣデコーディングブロック１２５によりエラーが訂正されたデータイメージは、メモリブロック１２７に一時的に記録される。
【００２２】
図２は、図１に示したページイメージ処理ブロック１２１の詳細なブロック図である。ページイメージ処理ブロック１２１は、メモリ１２１１、最大和算出部１２１３、最適位置検出部１２１５、歪み誤差算出部１２１７、補償位置決定部１２１９及びオーバーサンプリング処理部１２２１を含む。
【００２３】
メモリ１２１１には、図１に示したイメージ検出ブロック１１０から提供されたページイメージが一時的に記録される。最大和算出部１２１３は、ページイメージの各列及び行に配列されているピクセルの輝度の和（以下、ピクセル和と称する）を算出して、その算出されたピクセル和から、ページイメージの上側、下側、左側及び右側の各隅（corner）における最大和を選択する。このとき、各隅における最大和を有するラインは、それぞれ、ページイメージの上側、下側、左側又は右側のボーダを示す。例えば、図７では、１４０番目のピクセルが左側のボーダの位置となり、８７７番目のピクセルが右側のボーダの位置となる。
【００２４】
次に、最適位置検出部１２１５では、各ボーダの最大和と、その最大和に最も隣接する和とを用いてカーブフィッティングを行い、図３中の符号３ａで示されるような形の最適曲線を得る。図３中の符号３ｂは、従来の方法により求められた最大和を示す。その後、最適位置検出部１２１５は、近似曲線３ａ上の値を微分して修正された最大和を求める。修正された最大和を有するラインは、ボーダの修正された位置になる。このようなカーブフィッティングは、下記の多項式を用い、最小二乗法により行われる。
【００２５】
【数１】
2005302282.tif 000003
上記の数１で、ｋは正の整数、Ｙは最大和とそれに隣接する和、Ｘは最大和とそれに隣接する和を有するラインを示す。
【００２６】
例えば、１４０番目のラインが最大和を有し、左側のボーダの位置と仮定すれば、その１４０番目のラインの和と、その最も隣接するライン（右側及び左側の１３９番目のラインと１４１目のライン）の和を使用したカーブフィッティングにより、最適曲線が得られる。
【００２７】
その後、最適曲線上の値を微分して、その傾きが「０」である「修正された最大和」を求めると、左側のボーダの修正された位置が得られる。その位置は、図３に示すように、１４０．３６番目のピクセルとなる。すなわち、左側ボーダの修正された位置は、実際は、整数である１４０番目のピクセルではなく、小数点を有する実数である１４０．３６番目のピクセルとなる。
【００２８】
同様に、最大和算出部１２１５では、上述した左側のボーダの処理過程と同じ過程により、右側のボーダのピクセル和とその左右にそれぞれ位置するピクセル和を用いてカーブフィッティングを行い、図４に示すような形の最適曲線４ａを得る。例えば、右側のボーダが８７７番目のピクセル位置であるとき、８７６番目のラインのピクセル和と８７８番目のラインのピクセル和を用いるカーブフィッティングにより、最適曲線４ａが得られる。図４の符号４ｂは従来の方法により求めた右側のボーダの位置を示す。
【００２９】
その後、最適曲線上の値を微分して、その傾きが「０」である最大和を算出すると、右側のボーダの修正された位置は８７６．８９番目のピクセルとなる。すなわち、右側のボーダの修正された位置は、実際は、整数である８７７番目のピクセルではなく、小数点を有する実数である８７６．８９番目のピクセルとなる。
【００３０】
なお、本実施形態では、最大値を有するラインと、その左右両側にそれぞれ隣接する１つのラインとのピクセル和を用いるカーブフィッティングにより、最適な曲線を求めることを説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、当然のことながら、必要に応じて、ボーダの左右両側にそれぞれ隣接する２つ以上のラインのピクセル和を用いてカーブフィッティングを行うこともできる。
【００３１】
その後、歪み誤差算出部１２１７では、理論的なデータイメージの領域と測定されたデータイメージの領域との間の歪み誤差を算出し、歪み誤差が半ピクセル以上であるか否かを判断する。例えば、左側ボーダの位置が１４０．３６番目である場合は、右側ボーダの理想的な位置は８７５．３６（＝１４０．３６＋７３５）番目のピクセルである。しかし、右側ボーダの実際に検出された位置は８７６．８９番目のピクセルであるため、実際の歪み誤差値は１．５３ピクセルとなる。すなわち、データイメージは、１．５３ピクセルだけ増える。
【００３２】
補償位置決定部１２１９は、歪み誤差算出部１２１７で算出された歪み誤差が半ピクセル以上である場合、左側ボーダと右側ボーダ（または上側ボーダと下側ボーダ）との間で、補償位置をサブピクセル間隔で決定する。この場合、補償位置は、オーバーサンプリングの際に、２つのピクセルではなく、３つのピクセルをスキップする位置を意味する。補償位置は、前記した数１で表すようなカーブフィッティングを行うことにより算出できる。この場合、Ｙは修正された最大和であり、Ｘは修正されたボーダの位置である。
【００３３】
図５は、本発明によりピクセルの補間位置を決定する過程を説明するためのグラフであり、実線は本発明の方法を示し、点線は従来の技術の方法を示す。例えば、図５で、左側ボーダ及び右側ボーダの修正された位置がそれぞれ１４０．３６番目のピクセル及び８７６．８９番目のピクセルであり、右端の理論的な位置が８７５．３６番目のピクセルであり、右端の実際に決定された位置は８７６．８９番目のピクセルであると仮定する。この場合、８７５．５番目のピクセルと８７６．５番目のピクセルついては、２０７．０番目のピクセル位置と６８８．４番目のピクセル位置が補償位置となる。
【００３４】
その後、オーバーサンプリング部１２２１では、補償位置決定部１２１９から提供される補償位置に基づいて、オーバーサンプリングを行って、３つのピクセル毎に中央の１つのピクセルを抽出するが、補償位置では、４つのピクセルの内から１つのピクセルを抽出する。そのため、２４０×２４０ピクセルの大きさのデータイメージは、７２０×７２０ピクセルの大きさのデータイメージから得られる。このようにして得られたデータイメージは、その後のデコーディング処理のために、図１のデモジュレーションブロック１２３に送られる。
【００３５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、当業者は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、種々の改変をなし得るであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明によるオーバーサンプリングを適用するのに適したホログラフィック再生システムのブロック図である。
【図２】図１に示したページイメージ処理ブロック１２１の詳細なブロック図である。
【図３】本発明により左側のボーダでカーブフィッティングを行った結果を示すグラフである。
【図４】本発明により右側のボーダでカーブフィッティングを行った結果を示すグラフである。
【図５】本発明によりデータイメージ内の歪みピクセルの補償位置を決定する過程を説明するためのグラフである。
【図６Ａ】１０２４×１０２４ピクセルの大きさのページイメージである。
【図６Ｂ】オーバーサンプリングにより抽出した２４０×２４０ピクセルの大きさのデータイメージである。
【図７】ページイメージ内の縦列ラインのピクセル和を求めた結果を示すヒストグラムである。
【図８Ａ】ボーダ内のデータイメージにおいて、マスクを左上端の隅部から右上端の隅部へ順に移動させつつ、オーバーサンプリングにより３×３マスクから中央のピクセルを抽出する過程を示す図である。
【図８Ｂ】ボーダ内のデータイメージにおいて、マスクを左上端の隅部から右上端の隅部へ順に移動させつつ、オーバーサンプリングにより３×３マスクから中央のピクセルを抽出する過程を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１２１１：メモリ
１２１３：最大和算出部
１２１５：最適位置検出部
１２１７：歪み誤差算出部
１２１９：補償位置決定部
１２２１：オーバーサンプリング部
【図１】
2005302282.tif 000008
【図２】
2005302282.tif 000009
【図３】
2005302282.tif 000010
【図４】
2005302282.tif 000011
【図５】
2005302282.tif 000012
【図６Ａ】
2005302282.tif 000013
【図６Ｂ】
2005302282.tif 000014
【図７】
2005302282.tif 000015
【図８Ａ】
2005302282.tif 000016
【図８Ｂ】
2005302282.tif 000017