(57)【要約】【課題】複数の単バンド画像を効率的に圧縮可能な技術を提供する。【解決手段】８つの単バンド画像７１のうち画素値の平均値が最大となるものが基準データ７２として選択される。一方で、８つの単バンド画像７１の間で差分がなされ、７つの差分データ７３が生成される。さらに、７つの差分データ７３のそれぞれについて、各画素値を表現するビット長が、画素値の最大値を表現可能な長さに変換される。これにより７つの短縮差分データ７４が生成される。基準データ７２及び７つの短縮差分データ７４はそれぞれ圧縮されて第１及び第２圧縮データとされ、これらを含む一のマルチバンド画像ファイル７８が生成される。これらの処理により、複数の単バンド画像が効率的に圧縮される。【選択図】図６
2005294916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが光の一の波長帯に対応し、かつ、対応する波長帯が互いに異なる複数の単バンド画像を圧縮する画像圧縮装置であって、
前記複数の単バンド画像のうちの少なくとも一を、基準データとして選択する選択手段と、
前記複数の単バンド画像のそれぞれについて、対応する波長帯が近接する他の単バンド画像との間で差分をとり、複数の差分データを生成する差分生成手段と、
前記基準データを圧縮して、第１圧縮データを生成する第１圧縮手段と、
前記複数の差分データを圧縮して、第２圧縮データを生成する第２圧縮手段と、
前記第１及び第２圧縮データを含むファイルを生成するファイル生成手段と、
を備えることを特徴とする画像圧縮装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像圧縮装置において、
前記選択手段は、前記複数の単バンド画像のそれぞれから得られる画質評価値に基づいて、前記基準データを選択することを特徴とする画像圧縮装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像圧縮装置において、
前記複数の単バンド画像の個数は、ｎ個であり、
前記差分生成手段は、
前記ｎ個の単バンド画像において、対応する波長帯の主波長が隣接する２つの単バンド画像の間のそれぞれで差分をとり、ｎ−１個の差分データを生成することを特徴とする画像圧縮装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の画像圧縮装置において、
前記第２圧縮データを生成する前に、
前記複数の差分データのそれぞれについて、各画素値を表現するビット長を、当該差分データにおける画素値の最大値を表現可能な長さに変換するビット長変換手段、
をさらに備えることを特徴とする画像圧縮装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像圧縮装置において、
前記ファイルは、
前記ビット長変換手段による変換後の前記ビット長を示す変換情報、
をさらに含むことを特徴とする画像圧縮装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の画像圧縮装置において、
前記第１圧縮手段は、前記基準データを可逆圧縮法にて圧縮することを特徴とする画像圧縮装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の画像圧縮装置において、
前記複数の単バンド画像の個数は、４以上であることを特徴とする画像圧縮装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の画像圧縮装置において、
前記ファイルを記録する記録手段、
を備えることを特徴とする画像圧縮装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の画像圧縮装置において、
前記ファイルを外部装置に送信する送信手段、
を備えることを特徴とする画像圧縮装置。
【請求項１０】
それぞれが光の一の波長帯に対応し、かつ、対応する波長帯が互いに異なる複数の単バンド画像を圧縮する方法であって、
前記複数の単バンド画像のうちの少なくとも一を、基準データとして選択する工程と、
前記複数の単バンド画像のそれぞれについて、対応する波長帯が近接する他の単バンド画像との間で差分をとり、複数の差分データを生成する工程と、
前記基準データを圧縮して、第１圧縮データを生成する工程と、
前記複数の差分データを圧縮して、第２圧縮データを生成する工程と、
前記第１及び第２圧縮データを含むファイルを生成する工程と、
を備えることを特徴とする画像圧縮方法。
【請求項１１】
それぞれが光の一の波長帯に対応し、かつ、対応する波長帯が互いに異なる複数の単バンド画像を圧縮するプログラムであって、前記プログラムのコンピュータによる実行は、前記コンピュータに、
前記複数の単バンド画像のうちの少なくとも一を、基準データとして選択する工程と、
前記複数の単バンド画像のそれぞれについて、対応する波長帯が近接する他の単バンド画像との間で差分をとり、複数の差分データを生成する工程と、
前記基準データを圧縮して、第１圧縮データを生成する工程と、
前記複数の差分データを圧縮して、第２圧縮データを生成する工程と、
前記第１及び第２圧縮データを含むファイルを生成する工程と、
を実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それぞれが光の一の波長帯に対応し、かつ、対応する波長帯が互いに異なる複数の単バンド画像を圧縮する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なカラー画像では、各画素の値としての画素値が光のＲＧＢに対応する３つの波長帯の強度を示している。これは、人間の色覚を担う錐体がＲＧＢに相当する３つの波長帯への感度を有するため、これら３つの波長帯の強度により、人間が知覚できる殆どの色を表現できるためである。
【０００３】
一方で、このような光の３つの波長帯の強度のみでは、光の分光分布などの波長に応じた値や一部の色を表現できない。このことから、波長に基づく解析や正確な色表現を行なうには、一般的なカラー画像では情報量が不十分となる。
【０００４】
このため近年、光の４以上の波長帯の強度を表現可能なマルチバンド画像（「マルチスペクトル画像」とも呼ばれる。）が提案されている。マルチバンド画像には、それぞれが光の一の波長帯のみの強度を示す複数（一般に４以上）の単バンド画像が含まれている。マルチバンド画像に含まれる複数の単バンド画像の間においては、対応する波長帯が互いに異なるように設定される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１６５８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のようなマルチバンド画像においては、含まれる単バンド画像の個数が多くなるほど、波長に応じた値を正確に表現できる一方、それに従ってデータサイズも著しく大きくなる。
【０００７】
しかしながら、従来、マルチバンド画像についての効率的な圧縮手法が確立されていなかった。このため、マルチバンド画像は、圧縮された一般的なカラー画像と比較してデータサイズが極めて大きく、手軽に取り扱うことができなかった。例えば、マルチバンド画像を記録媒体に記録するためには、多大な記録容量を確保する必要があり、また、マルチバンド画像をネットワークを介して送信すると、多大な通信時間が必要となっていた。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、複数の単バンド画像を効率的に圧縮可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、それぞれが光の一の波長帯に対応し、かつ、対応する波長帯が互いに異なる複数の単バンド画像を圧縮する画像圧縮装置であって、前記複数の単バンド画像のうちの少なくとも一を、基準データとして選択する選択手段と、前記複数の単バンド画像のそれぞれについて、対応する波長帯が近接する他の単バンド画像との間で差分をとり、複数の差分データを生成する差分生成手段と、前記基準データを圧縮して、第１圧縮データを生成する第１圧縮手段と、前記複数の差分データを圧縮して、第２圧縮データを生成する第２圧縮手段と、前記第１及び第２圧縮データを含むファイルを生成するファイル生成手段と、を備えている。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の画像圧縮装置において、前記選択手段は、前記複数の単バンド画像のそれぞれから得られる画質評価値に基づいて、前記基準データを選択する。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の画像圧縮装置において、前記複数の単バンド画像の個数は、ｎ個であり、前記差分生成手段は、前記ｎ個の単バンド画像において、対応する波長帯の主波長が隣接する２つの単バンド画像の間のそれぞれで差分をとり、ｎ−１個の差分データを生成する。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の画像圧縮装置において、前記第２圧縮データを生成する前に、前記複数の差分データのそれぞれについて、各画素値を表現するビット長を、当該差分データにおける画素値の最大値を表現可能な長さに変換するビット長変換手段、をさらに備えている。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項４に記載の画像圧縮装置において、前記ファイルは、前記ビット長変換手段による変換後の前記ビット長を示す変換情報、をさらに含む。
【００１４】
また、請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の画像圧縮装置において、前記第１圧縮手段は、前記基準データを可逆圧縮法にて圧縮する。
【００１５】
また、請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の画像圧縮装置において、前記複数の単バンド画像の個数は、４以上である。
【００１６】
また、請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の画像圧縮装置において、前記ファイルを記録する記録手段、を備えている。
【００１７】
また、請求項９の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の画像圧縮装置において、前記ファイルを外部装置に送信する送信手段、を備えている。
【００１８】
また、請求項１０の発明は、それぞれが光の一の波長帯に対応し、かつ、対応する波長帯が互いに異なる複数の単バンド画像を圧縮する方法であって、前記複数の単バンド画像のうちの少なくとも一を、基準データとして選択する工程と、前記複数の単バンド画像のそれぞれについて、対応する波長帯が近接する他の単バンド画像との間で差分をとり、複数の差分データを生成する工程と、前記基準データを圧縮して、第１圧縮データを生成する工程と、前記複数の差分データを圧縮して、第２圧縮データを生成する工程と、前記第１及び第２圧縮データを含むファイルを生成する工程と、を備えている。
【００１９】
また、請求項１１の発明は、それぞれが光の一の波長帯に対応し、かつ、対応する波長帯が互いに異なる複数の単バンド画像を圧縮するプログラムであって、前記プログラムのコンピュータによる実行は、前記コンピュータに、前記複数の単バンド画像のうちの少なくとも一を、基準データとして選択する工程と、前記複数の単バンド画像のそれぞれについて、対応する波長帯が近接する他の単バンド画像との間で差分をとり、複数の差分データを生成する工程と、前記基準データを圧縮して、第１圧縮データを生成する工程と、前記複数の差分データを圧縮して、第２圧縮データを生成する工程と、前記第１及び第２圧縮データを含むファイルを生成する工程と、を実行させる。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１ないし１１の発明によれば、複数の単バンド画像を圧縮する際に、対応する波長帯が近接する単バンド画像の間で差分データを生成してから圧縮する。このため、複数の単バンド画像を効率的に圧縮でき、生成されるファイルのデータサイズを小さくできる。また、元の単バンド画像は、差分データ、及び、それと同一のファイルに含まれる基準データに基づいて容易に再現できる。
【００２１】
また、特に請求項２の発明によれば、画質評価値に基づいて基準データを選択するため、画質の良い単バンド画像を基準データとすることができる。
【００２２】
また、特に請求項３の発明によれば、対応する波長帯の主波長が隣接する単バンド画像の間で差分データを生成するため、差分データの各画素値を小さくできる。
【００２３】
また、特に請求項４の発明によれば、差分データの各画素値を表現するビット長が、画素値の最大値を表現可能な長さに短縮されるため、差分データのデータサイズを小さくできる。これにより、複数の単バンド画像をさらに効率的に圧縮できる。
【００２４】
また、特に請求項５の発明によれば、変換後の差分データのビット長を示す変換情報がファイルに含まれるため、ビット長を変換した場合であっても、元の単バンド画像を容易に再現できる。
【００２５】
また、特に請求項６の発明によれば、基準データを可逆圧縮法にて圧縮することで、元の単バンド画像を高精度に再現できる。
【００２６】
また、特に請求項７の発明によれば、４以上の単バンド画像を効率的に圧縮できる。
【００２７】
また、特に請求項８の発明によれば、ファイルのデータサイズが小さいため、記録可能なファイル数を増大できる。
【００２８】
また、特に請求項９の発明によれば、ファイルのデータサイズが小さいため、外部装置に送信する時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
【００３０】
＜１．構成＞
図１は本実施の形態に係る画像圧縮装置としてのデジタルカメラ１を示す斜視図である。このデジタルカメラ１は、一の被写体に関してのマルチバンド画像として複数の単バンド画像を取得し、それら複数の単バンド画像を圧縮してマルチバンド画像のファイルを生成する機能を有している。
【００３１】
本明細書において「単バンド画像」とは光の一の波長帯のみの強度を示す画像をいう。また、「マルチバンド画像」とは、同一被写体についての、対応する波長帯が互いに異なる複数の単バンド画像を含んで構成される画像をいう。一般に、一のマルチバンド画像に含まれる単バンド画像の個数は４以上であるが、本実施の形態では一例として、単バンド画像の個数が８つである場合について説明する。したがって、本実施の形態のデジタルカメラ１では、一の被写体に関して、対応する波長帯が互いに異なる８つの単バンド画像が取得される。
【００３２】
図１に示すように、デジタルカメラ１の前面側には、フラッシュ２１及び光学ファインダ２２の対物窓、並びに、複数のレンズ群を有する撮影レンズ３が設けられている。この撮影レンズ３を介した入射光の入射先位置となるデジタルカメラ１の内部の適所には、被写体の像を取得するＣＣＤなどの撮像センサ２が設けられている。
【００３３】
また、撮影レンズ３と撮像センサ２との間には、回転式フィルタ４が配置されている。回転式フィルタ４は、円盤状の回転体に光の特定の波長帯のみを透過するフィルタを８つ設けた構成となっている。被写体から撮影レンズ３を介して撮像センサ２へ向かう入射光の光路Ｌには、回転式フィルタ４の一のフィルタが配置される。回転体が回転すると、この光路Ｌに配置されるフィルタが切り替えられ、これにより、撮像センサ２が受光する光の波長帯が変更される。
【００３４】
各フィルタは、可視波長帯を複数に分割した各波長帯に対応している。図２は、回転式フィルタ４の８つのフィルタの分光透過特性を示す図である。図に示すように、８つのフィルタはそれぞれ、可視波長帯（約３８０ｎｍ〜約７８０ｎｍ）を８つに分割した後の各波長帯を透過する分光透過特性ｆ１〜ｆ８を有している。このように、８つのフィルタのそれぞれが透過する波長帯の主波長（ピークに対応する波長）は互いに異なっている。
【００３５】
マルチバンド画像としての８つの単バンド画像は、これらの８つのフィルタをそれぞれ入射光の光路Ｌに配置することで取得される。したがって、８つの単バンド画像が対応する波長帯はそれぞれ８つのフィルタが透過する波長帯と一致し、その波長帯の主波長も互いに異なることとなる。
【００３６】
図１に戻り、デジタルカメラ１の上面側には、撮影指示をユーザから受け付けるシャッタボタン２４、及び、電源のオンオフを切り替えるためのメインスイッチ２３が配置されている。
【００３７】
また、デジタルカメラ１の側面部には、記録媒体であるメモリカード９を着脱可能なカードスロット２５が形成される。デジタルカメラ１において生成された画像ファイルは、このメモリカード９に記録される。この画像ファイルは、当該メモリカード９を媒介として、外部のコンピュータ等へ受け渡すことも可能である。
【００３８】
図３は、デジタルカメラ１の背面側の構成を示す図である。デジタルカメラ１の背面側には、光学ファインダ２２の接眼窓とともに、各種情報の表示を行なう液晶のディスプレイ２６、及び、ディスプレイ２６に表示されるメニューに従って入力操作を行うための各種の操作ボタン２７が設けられる。これらの構成により、撮影条件の設定、メモリカード９の保守等ができるようにされている。
【００３９】
図４は、デジタルカメラ１の主たる機能構成を模式的に示すブロック図である。図に示すように、デジタルカメラ１はその内部に、マイクロコンピュータを含み装置全体を統括的に制御する制御部５１を備えている。具体的には、制御部５１は、各種の演算処理を行うＣＰＵ５６、演算の作業領域などに利用されるＲＡＭ５７、及び、プログラム５９やデータ等が記憶されるＲＯＭ５８を備えている。デジタルカメラ１の各部は、この制御部５１に対して電気的に接続され、制御部５１の制御下において動作する。
【００４０】
また、図４に示す構成のうち、撮影レンズ３、回転式フィルタ４、撮像センサ２、Ａ／Ｄ変換部５２、画像メモリ５３及び制御部５１は、同一の被写体について複数の単バンド画像を取得する機能を実現する。
【００４１】
すなわち、撮影レンズ３から入射された入射光は、回転式フィルタ４を通過して特定の波長帯のみの光とされた後、撮像センサ２に受光される。撮像センサ２の各画素では、その受光量に応じたアナログの電気信号が発生され、この電気信号はＡ／Ｄ変換部５２によりデジタル変換される。デジタル変換後の電気信号は、画像メモリ５３に一の単バンド画像として格納される。これらの動作は、制御部５１の制御下においてなされる。
【００４２】
単バンド画像の取得に際しフィルタの配置を変更するときには、制御部５１からの信号に基づいて回転式フィルタ４の回転体が回転される。回転式フィルタ４の回転体にはエンコーダが設けられており、制御部５１は、このエンコーダからの信号により入射光の光路Ｌにいずれのフィルタが配置されているかを認識できるようにされている。
【００４３】
また、Ａ／Ｄ変換部５２のデジタル変換に際しての量子化ビット数は、本実施の形態では８ビットとされている。つまり、単バンド画像の各画素値は、０〜２５５のいずれかの値となる。
【００４４】
カードインターフェイス（Ｉ／Ｆ）５４はメモリカード９と電気的に接続され、操作ボタン２７の操作に基づいてメモリカード９との間で画像ファイル等の受け渡しを行う。また、ディスプレイ２６は、制御部５１からの信号に基づいてユーザに対して各種情報の表示を行う。
【００４５】
通信部５５は、インターネット等の電気通信回線に接続された外部装置と、無線あるいは有線にて通信可能な通信機能を有している。通信部５５は、制御部５１からの信号に基づいて、画像メモリ５３やメモリカード９に記憶された画像ファイルを外部装置に送信する。
【００４６】
制御部５１による各種の制御機能の一部は、ＲＯＭ５８内に記憶されているプログラム５９に従ってソフトウェア的に実現される。より具体的には、ＣＰＵ５６がＲＡＭ５７を利用しつつプログラム５９に従って演算処理を行なうことにより、制御部５１の各種機能が実現される。このようなプログラム５９は、ＲＯＭ５８内に予め記憶される。また、メモリカード９からの読出や通信部５５を介した通信などにより、事後的に新たなプログラムを取得し、この新たなプログラムをＲＯＭ５８に格納することも可能となっている。ソフトウェア的に実現される制御部５１の機能には、画像メモリ５３に格納された単バンド画像を圧縮するなどの各種の画像処理機能も含まれている。
【００４７】
＜２．マルチバンド画像ファイルの生成＞
次に、デジタルカメラ１が、一の被写体に関して８つの単バンド画像を取得し、それら８つの単バンド画像を圧縮して一のマルチバンド画像のファイル（以下、「マルチバンド画像ファイル」という。）を生成する処理について説明する。
【００４８】
図５は、デジタルカメラ１の構成のうち、マルチバンド画像ファイルの生成処理を実行するための主たる構成を示すブロック図である。図に示す構成のうち、基準データ選択部６１、差分生成部６２、ビット長変換部６３、第１圧縮部６４、第２圧縮部６５、復元情報作成部６６、ファイル生成部６７、及び、記録制御部６８は、プログラム５９に従ってソフトウェア的に実現される制御部５１の機能である。
【００４９】
また、図６は、マルチバンド画像ファイルの生成処理における画像の状態遷移を示す図であり、図７は、マルチバンド画像ファイルの生成処理の流れを示すフローチャートである。図５及び図６の図中の矢印のうち図７の各ステップに対応するものには、当該ステップと同一の符号を付している。以下、これらの図５〜図７を参照して、マルチバンド画像ファイルの生成処理について説明する。
【００５０】
最初に、撮影対象となる一の被写体に対してデジタルカメラ１が固定される。そして、当該被写体についての８つの単バンド画像７１が取得される（ステップＳ１）。より具体的には、まず、回転式フィルタ４の所定のフィルタが入射光の光路Ｌに配置され、この状態で撮像センサ２の露光がなされる。これにより、フィルタが透過する波長帯のみが撮像センサ２によって受光され、Ａ／Ｄ変換部５２から当該波長帯に対応する一の単バンド画像７１が出力される。得られた単バンド画像７１は、画像メモリ５３に格納される。
【００５１】
続いて、回転式フィルタ４が回転された後、同様にして撮像センサ２の露光がなされる。これにより、さらに一の単バンド画像７１が取得されて画像メモリ５３に格納される。以降、フィルタの変更及び撮像センサ２の露光を同様に繰り返すことにより、８つのフィルタにそれぞれ対応する８つの単バンド画像７１が取得される。
【００５２】
なお以下では、これらの８つの単バンド画像７１のそれぞれを、対応する波長帯の主波長が短いものから順に、第１単バンド画像、第２単バンド画像、…、第８単バンド画像とも称する。また、図６に示す８つの単バンド画像７１は、図中の左から順に、第１単バンド画像、第２単バンド画像、…、第８単バンド画像とする。
【００５３】
次に、基準データ選択部６１により、８つの単バンド画像７１のうちから１つの単バンド画像が基準データ７２として選択される（ステップＳ２）。
【００５４】
以降の処理により生成されるマルチバンド画像ファイル７８からは、元の８つの単バンド画像を復元することができる（詳細は後述。）。基準データ７２は、この復元時に基準として使用される。したがって、８つの単バンド画像７１のうち、ノイズが少なく画質が良好なものを基準データ７２とすることが好ましい。
【００５５】
このため、基準データ７２の選択にあたっては、まず、８つの単バンド画像７１のそれぞれについて、画質の程度を示す画質評価値が導出される。本実施の形態では、画質の程度が高いほど画質評価値が大きくなるように、画質評価値として画素値の平均値が利用される。導出された８つの画質評価値は相互に比較され、その結果、画質評価値が最大となる一の単バンド画像７１が、基準データ７２として選択される。図６においては、第４単バンド画像７１が基準データ７２として選択された場合を例示している。もちろん、画質の程度が高いほど画質評価値が小さくなるように定義する場合は、画質評価値が最小となる単バンド画像７１が基準データ７２として選択されることが好ましい。
【００５６】
なお、図５及び図６中においては、選択された一の単バンド画像７１と基準データ７２とが別データのように表現されているが、これはあくまで説明の便宜上の表現であり、実際には同一データである。
【００５７】
次に、差分生成部６２により、８つの単バンド画像７１において、対応する波長帯の主波長が隣接する２つの単バンド画像７１の間のそれぞれで差分がなされ、これにより７つの差分データ７３が生成される（ステップＳ３）。
【００５８】
より具体的には、まず、対応する波長帯の主波長が隣接する第１及び第２単バンド画像が処理対象とされる。続いて、同一位置の画素のそれぞれについて、一方の画素値から他方の画素値が減算される。これにより、各画素値が、第１及び第２単バンド画像の双方の画素値の差分を示す差分データ７３が生成される。差分の方向は特に限定されない。
【００５９】
以降同様に、対応する波長帯の主波長が隣接する２つの単バンド画像がそれぞれ処理対象とされ、処理対象とされた２つの単バンド画像の間で差分データ７３が生成される。これにより、８つの単バンド画像から、７つの差分データ７３が生成される。より一般的に単バンド画像７１の個数がｎ個であるとした場合、この処理は「ｎ個の単バンド画像７１においての、対応する波長帯の主波長が隣接する２つの単バンド画像７１の間のそれぞれの差分により、ｎ−１個の差分データ７３が生成される処理」とも表現できる。
【００６０】
生成された７つの差分データ７３は、画像メモリ５３に格納される。このようにして生成される差分データ７３の各画素値は、元の単バンド画像７１と比較すると明らかに小となる。これは、対応する波長帯が隣接する２つの単バンド画像７１の間においては、同一位置についての画素値は近似するためである。
【００６１】
７つの差分データ７３が生成されると、次に、これらの差分データ７３をそれぞれ処理対象として、ビット長変換部６３により、各画素値を表現するビット長（以下、「画素ビット長」という。）を変換するビット長変換処理がなされる（ステップＳ４）。
【００６２】
差分データ７３の画素ビット長は、単バンド画像７１と同様に０〜２５５の値を表現可能な８ビットとなっている。一方で、上述したように、差分データ７３の各画素値は、元の単バンド画像７１と比較すると小となる。このため、画素ビット長が８ビットよりも短くても、差分データ７３の各画素値を表現可能な場合が多い。ビット長変換処理では、この原理が利用される。
【００６３】
図８の上部は、差分データ７３のデータ列の一部の例を示す図である。８ビットごとのビット列Ｐはそれぞれ、差分データ７３の画素値を示している。この例においては、画素値は順に「１５」「２０」「５」「３０」「２１」「０」「２」「３」…となっている。また、差分データ７３の全画素値のうちの最大値は「３０」となっている。
【００６４】
ここで、画素値の最大値である「３０」は、ビット列Ｐでは「０００１１１１０」と表現される。このため、「３０」は下位の５ビットのみでも表現可能である。また「３０」は、全画素値の最大値であることから、他の全ての画素値も下位の５ビットのみで表現可能である。つまり、全ての画素値は下位５ビットのみで表現でき、それ以外の上位３ビットＨｂは全て「０」となる。このため、図８の下部に示すように、ビット値をシフトさせて上位３ビットＨｂを取り除き、画素ビット長を５ビットに変換しても、画素値の表現精度は低下しない。したがって、差分データ７３の全ての画素値を、データサイズの比較的小さなデータ７４でデータ劣化を伴わずに表現することができることとなる。
【００６５】
ビット長変換処理では、この原理に基づいて、差分データ７３について画素ビット長が、当該差分データ７３における画素値の最大値を表現可能な長さに変換される。画素ビット長が変換された差分データは、短縮差分データ７４として画像メモリ５３に格納される。
【００６６】
一般に、短縮差分データ７４は、元の差分データ７３と比較して画素ビット長が短くなるためデータサイズが小さくなる。図８の例における短縮差分データ７４では、元の差分データ７３と比較してデータサイズが５／８となっている。
【００６７】
ビット長変換処理は、７つの差分データ７３の全てに対してなされ、これにより、７つの短縮差分データ７４が生成される。なお、差分データ７３の画素値の最大値が「１２８」以上の場合は、その画素値を表現するのに８ビットが必要となり、ビット長変換処理をしても、生成される短縮差分データ７４は、元の差分データ７３とデータサイズが同一となる。このためこの場合は、差分データ７３をそのまま短縮差分データ７４としてよい。
【００６８】
このようなビット長変換処理が完了すると、次に、第１圧縮部６４により、基準データ７２に対して圧縮処理がなされ、第１圧縮データ７５が生成される（図７：ステップＳ５）。前述したように、基準データ７２は復元時に基準として使用されるものであることから、基準データ７２の圧縮にあたってはデータ劣化がないことが望ましい。このため、基準データ７２の圧縮には可逆圧縮法が採用される。可逆圧縮法としては、例えば、ハフマン法及びＬＺ法、並びに、これらの組み合わせなど周知の圧縮法を採用可能である。生成された第１圧縮データ７５は、画像メモリ５３に格納される。
【００６９】
第１圧縮データ７５が生成されると、次に、第２圧縮部６４により、７つの短縮差分データ７４に対してまとめて圧縮処理がなされ、一つの第２圧縮データ７６が生成される（ステップＳ６）。短縮差分データ７４の圧縮には、可逆圧縮法及び非可逆圧縮法のいずれも採用可能である。可逆圧縮法を採用した場合は、復元時にデータ劣化の無い単バンド画像７１を復元することが可能となり、一方、非可逆圧縮法を採用した場合はデータ圧縮率を高めることができる。非可逆圧縮法としては、例えばＪＰＥＧ形式やＪＰＥＧ２０００形式と同様の圧縮法など周知の圧縮法が採用できる。また、ＪＰＥＧ形式と同様の圧縮法を採用すれば圧縮率の設定が可能であり、ＪＰＥＧ２０００形式と同様の圧縮法を採用すれば、圧縮率の設定のみならず、可逆／非可逆の選択が可能である。生成された第２圧縮データ７６は、画像メモリ５３に格納される。
【００７０】
次に、復元情報生成部６６により復元情報７７が生成される（ステップＳ７）。復元情報７７は、マルチバンド画像ファイルから８つの単バンド画像７１を復元するために必要となる情報であり、単バンド画像７１の画素数を示す「画像サイズ」、８つの単バンド画像７１のうちいずれが基準データ７２として選択されたかを示す「選択情報」、及び、ビット長変換処理の後の７つの短縮差分データ７４それぞれの画素ビット長を示す「変換情報」などが含まれている。「選択情報」はステップＳ２の処理、「変換情報」はステップＳ４の処理にそれぞれ基づいて取得される。生成された復元情報７７は、画像メモリ５３に格納される。
【００７１】
次に、上記のようにして画像メモリ５３に格納された第１圧縮データ７５、第２圧縮データ７６及び復元情報７７が、ファイル生成部６７により一のファイルとしてまとめられ、これによりマルチバンド画像ファイル７８が生成される。つまり、マルチバンド画像ファイル７８には、第１圧縮データ７５、第２圧縮データ７６及び復元情報７７が含まれることとなる。なお、復元情報７７は、マルチバンド画像ファイル７８のヘッダとして記載されてもよい（ステップＳ８）。生成されたマルチバンド画像ファイル７８は、記録制御部６８により、メモリカード９に記録されることとなる（ステップＳ９）。
【００７２】
＜３．単バンド画像の復元＞
次に、上記のようにして生成されたマルチバンド画像ファイル７８から、８つの単バンド画像７１を復元する処理について説明する。単バンド画像７１の復元処理は、上記のマルチバンド画像ファイル７８の生成処理と実質的に逆の処理となる。図９は、８つの単バンド画像７１の復元処理における画像の状態遷移を示す図である。なお、図９に示す８つの単バンド画像７１も、図中の左から順に、第１単バンド画像、第２単バンド画像、…、第８単バンド画像とする。
【００７３】
以下、図９を参照して、マルチバンド画像ファイル７８から８つの単バンド画像７１を復元する処理について説明する。この復元処理に係る機能は、制御部５１の機能としてソフトウェア的に実現可能である。
【００７４】
まず、マルチバンド画像ファイル７８から第１圧縮データ７５が取り出され、この第１圧縮データ７５に対する解凍処理がなされて、基準データ７２が復元される（ステップＳＴ１）。次に、復元された基準データ７２が第１〜第８のうちのいずれの単バンド画像７１であるかが、復元情報７７に含まれる「選択情報」に基づいて特定される（ステップＳＴ２）。図の例では、基準データ７２が第４単バンド画像７１として特定された場合を例示している。
【００７５】
次に、マルチバンド画像ファイル７８から第２圧縮データ７６が取り出され、この第２圧縮データ７５に対する解凍処理がなされて、７つの短縮差分データ７４が復元される（ステップＳＴ３）。次に、復元情報７７に含まれる「変換情報」に基づいて、短縮差分データ７４の各画素値が認識され、この画素値が８ビットで表現されることで、差分データ７３が復元される。つまり、７つの短縮差分データ７４から７つの差分データ７３が復元されることとなる（ステップＳＴ４）。
【００７６】
次に、基準データ７２（第４単バンド画像）と、基準データ７２に係る差分データ７３とに基づいて、対応する波長帯の主波長が基準データ７２と隣接する２つの単バンド画像７１（第３及び第５単バンド画像）が復元される。以降同様にして、対応する波長帯の主波長が復元済の単バンド画像７１と隣接する単バンド画像７１が、復元済の単バンド画像７１及び差分データ７３に基づいて順次復元される。これにより、８つの単バンド画像が復元されることとなる（ステップＳＴ５）。
【００７７】
このように、８つの単バンド画像７１は、マルチバンド画像ファイル７８に基づいて容易に再現できる。
【００７８】
＜４．まとめ＞
以上説明したように、デジタルカメラ１では、８つの単バンド画像７１を圧縮する際に、対応する波長帯が隣接する単バンド画像７１の間で差分データ７３を生成してから圧縮する。このため、８つの単バンド画像７１を効率的に圧縮でき、マルチバンド画像ファイル７８のデータサイズを小さくできる。
【００７９】
また、マルチバンド画像ファイル７８のデータサイズを小さくできるため、メモリカード９へ記録可能なマルチバンド画像ファイル７８の個数を増大できる。また、通信部５５により、マルチバンド画像ファイル７８を外部装置に送信する場合においても、通信時間を短縮できる。さらに、第１圧縮データ７５、第２圧縮データ７６及び復元情報７７がまとめて一のファイルとされるため、これらを別々に扱う必要が無く、データとしての取り扱いが容易である。
【００８０】
また、８つの単バンド画像７１のそれぞれの画質評価値に基づいて基準データが選択されるため、８つの単バンド画像７１のうち、画質の良いものを基準データ７２として選択することができる。また、この基準データ７２は、可逆圧縮法にて圧縮されるため、元の単バンド画像７１を高精度に再現できる。
【００８１】
また、対応する波長帯の主波長が隣接する単バンド画像７１の間で差分データ７３を生成するため、差分データ７３の各画素値を小さくできる。これとともに、差分データ７３の画素ビット長が、小さくなった画素値の最大値を表現可能な長さに短縮されて短縮差分データ７４が生成される。このため、短縮差分データ７４のデータサイズを非常に小さくできる。したがってこれにより、マルチバンド画像ファイル７８のデータサイズを非常に小さくできる。
【００８２】
また、復元情報に、変換後の画素ビット長を示す「変換情報」が含まれるため、画素ビット長を変換した場合であっても、元の単バンド画像７１を容易に再現できることとなる。
【００８３】
＜５．システムによる実施＞
上記実施の形態では、一のデジタルカメラ１の内部においてマルチバンド画像ファイルの生成処理がなされていたが、この生成処理を汎用のコンピュータにおいて行なうことももちろん可能である。図１０は、このような場合の画像処理システム１０の構成を示す図である。
【００８４】
画像処理システム１０は、複数の単バンド画像７１を取得するデジタルカメラ８１と、これらの複数の単バンド画像７１を処理してマルチバンド画像ファイル７８を生成するコンピュータ８２とから構成される。
【００８５】
デジタルカメラ８１は、上記実施の形態のデジタルカメラ１と同様の構成のものを用いることができる。デジタルカメラ８１は、上記実施の形態のデジタルカメラ１と同様にして、一の被写体に関して８つの単バンド画像７１を取得する。そして、取得した８つの単バンド画像７１を、圧縮処理などの画像処理を行なわずにそのままメモリカード９に記録する。
【００８６】
このようにしてメモリカード９に記録された８つの単バンド画像７１は、メモリカード９を媒介として、あるいは、専用の通信ケーブルや電気通信回線を介して、コンピュータ８２に転送される。
【００８７】
コンピュータ８２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク、ディスプレイ及び通信部等を備えた汎用のコンピュータで構成される。そして、コンピュータ８２内部のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が、マルチバンド画像ファイルを生成するための機能を実現する。すなわち、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が、図５に示す基準データ選択部６１、差分生成部６２、ビット長変換部６３、第１圧縮部６４、第２圧縮部６５、復元情報作成部６６、ファイル生成部６７、及び、記録制御部６８と同様に機能することとなる。これにより、図７と同様の処理（ただし、ステップＳ１を除く）がコンピュータ８２の内部で行なわれ、デジタルカメラ８１から転送された８つの単バンド画像７１に基づいて、マルチバンド画像ファイル７８が生成されることとなる。生成されたマルチバンド画像ファイル７８はハードディスク等に記録されるとともに、必要に応じて、電気通信回線に接続された外部装置に通信部により送信される。
【００８８】
コンピュータ８２においては、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体９１を介してプログラムがコンピュータ８２内にインストールされる。このプログラムに従ってＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が機能することにより、マルチバンド画像ファイルを生成するための機能が実現される。すなわち、汎用のコンピュータ８２が、マルチバンド画像ファイルを生成する画像圧縮装置として機能することとなる。
【００８９】
このように、上記実施の形態のデジタルカメラ１と同等の処理を、デジタルカメラ８１とコンピュータ８２とで行なうことも可能であり、この場合、デジタルカメラ８１が行うべき処理量の低減を図ることができる。
【００９０】
＜６．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【００９１】
上記実施の形態では、一のマルチバンド画像に含まれる単バンド画像の個数は８つであったがこれに限定されず、複数であればよい。上記実施の形態に係る圧縮手法は、単バンド画像の個数が４以上となるマルチバンド画像において特に効果的に適用できるが、もちろん３以下の単バンド画像を圧縮する際にも適用可能である。また、一のマルチバンド画像に含まれる単バンド画像の個数は任意に変更可能であってもよい。
【００９２】
また、上記実施の形態では、単バンド画像の各画素値は対応する波長帯に応じた光の強度（撮像センサ２の各画素の受光量）を示すものであったが、被写体の当該波長帯に応じた反射率を示すものであってもよい。この場合、複数の単バンド画像からなるマルチバンド画像は、各画素が被写体の分光反射率を示すこととなる。
【００９３】
また、上記実施の形態では、１つの単バンド画像のみを基準データとしていたが、複数の単バンド画像を基準データとしてもよい。複数の単バンド画像を基準データとすると、元の単バンド画像の再現精度を向上できる。
【００９４】
また、上記実施の形態では、基準データを選択する際の画質評価値として画素値の平均値を利用していたが、特定位置の画素値、あるいは、特定領域の画素のみの平均値など他の値を用いてもよい。
【００９５】
また、画質評価値の導出や比較を省き、画質評価値に係わらず、予め定められた一の単バンド画像を基準データとして選択してもよい。この場合は、緑色波長帯に対応する単バンド画像を基準データとすることが望ましい。
【００９６】
また、上記実施の形態では、対応する波長帯が隣接する２つの単バンド画像７１の間の差分により差分データ７３が生成されていたが、対応する波長帯が近接する単バンド画像７１の間の差分により差分データ７３が生成されてもよい。ここで、「対応する波長帯が近接する」とは、例えば、対応する波長帯が２つ隣となる関係や、対応する波長帯の主波長の間が５０ｎｍ未満となる関係などである。
【００９７】
また、上記実施の形態では、複数の短縮差分データ７４をまとめて圧縮して一の第２圧縮データ７６が生成されていたが、複数の短縮差分データ７４をそれぞれ単独に圧縮して、複数の第２圧縮データが生成されてもよい。
【００９８】
また、復元情報７７には、上記実施の形態に記載した「選択情報」や「変換情報」の他、他の情報を含めることも可能である。例えば、マルチバンド画像に含まれる単バンド画像の個数を変更可能な場合であれば、その単バンド画像の個数を示す「個数情報」を含めてもよい。また、第１及び第２圧縮データを生成する際の圧縮法や圧縮率が変更可能な場合であれば、その圧縮法や圧縮率を示す「圧縮情報」を復元情報７７に含めてもよい。
【００９９】
また、図７におけるステップＳ３及びＳ４と、ステップＳ５との処理順は入れ替わってもよい。
【０１００】
また、上記実施の形態では、ＣＰＵがプログラムに従って演算処理を行うことにより各種機能が実現されると説明したが、これら機能の全部または一部は専用の電気的回路により実現されてもよい。特に、繰り返し演算を行う箇所をロジック回路にて構築することにより、高速な演算が実現される。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】デジタルカメラの外観構成を示す斜視図である。
【図２】回転式フィルタのフィルタの分光透過特性を示す図である。
【図３】デジタルカメラの背面側の構成を示す図である。
【図４】デジタルカメラの主たる機能構成を模式的に示すブロック図である。
【図５】マルチバンド画像ファイルの生成処理を実行するための構成を示すブロック図である。
【図６】マルチバンド画像ファイルの生成処理における画像の状態遷移を示す図である。
【図７】マルチバンド画像ファイルの生成処理の流れを示すフローチャート図である。
【図８】ビット長変換処理を説明するための図である。
【図９】単バンド画像の復元処理における画像の状態遷移を示す図である。
【図１０】画像処理システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１      デジタルカメラ
２      撮像センサ
３      撮影レンズ
４      回転式フィルタ
５９    プログラム
９      メモリカード
Ｌ      光路
【図１】
2005294916.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005294916.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2005294916.tif 000008
【図７】
2005294916.tif 000009
【図８】
2005294916.tif 000010
【図９】
2005294916.tif 000011
【図１０】
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