(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されたデジタル画像データをサブサンプリングにより圧縮処理する画像処理装置において、
サブサンプルする画素データの画素値を変更し、圧縮する圧縮手段と、
前記圧縮手段で圧縮された画素データの画素値から線形補間により画像を復元する復元手段と
を備え、
前記圧縮手段は、サブサンプルする画素データの画素値を用いた線形補間であって、サブサンプルする画素データのうちの、１の注目している注目画素データの画素値を変更して得られる画素値を用いた線形補間により算出される画素データ、及び前記注目画素データの画素値を変更して得られる画素値の画素データの劣化が最も小さくなるように、前記注目画素データの画素値を変更する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記圧縮手段は、前記線形補間により算出される画素データの画素値、及び前記注目画素データの画素値を変更して得られる画素値と、元の画素データの画素値それぞれの自乗誤差の和が最小となるように、サブサンプルする画素データの画素値を変更する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
入力されたデジタル画像データをサブサンプリングにより圧縮処理する画像処理方法において、
サブサンプルする画素データの画素値を変更し、圧縮する圧縮ステップと、
前記圧縮ステップで圧縮された画素データの画素値から線形補間により画像を復元する復元ステップと
を含み、
前記圧縮ステップは、サブサンプルする画素データの画素値を用いた線形補間であって、サブサンプルする画素データのうちの、１の注目している注目画素データの画素値を変更して得られる画素値を用いた線形補間により算出される画素データ、及び前記注目画素データの画素値を変更して得られる画素値の画素データの劣化が最も小さくなるように、前記注目画素データの画素値を変更する
ことを特徴とする画像処理方法。
【請求項４】
入力されたデジタル画像データをサブサンプリングにより圧縮処理する画像処理装置に、
サブサンプルする画素データの画素値を変更し、圧縮する圧縮ステップと、
前記圧縮ステップで圧縮された画素データの画素値から線形補間により画像を復元する復元ステップと
を含み、
前記圧縮ステップは、サブサンプルする画素データの画素値を用いた線形補間であって、サブサンプルする画素データのうちの、１の注目している注目画素データの画素値を変更して得られる画素値を用いた線形補間により算出される画素データ、及び前記注目画素データの画素値を変更して得られる画素値の画素データの劣化が最も小さくなるように、前記注目画素データの画素値を変更する
処理を実行させるプログラムを記録することを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置及び方法、並びに記録媒体に関し、特に、サブサンプリングにより画像を圧縮する際、画質の劣化を抑えるようにした画像処理装置及び方法、並びに記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像データを圧縮する手法としてサブサンプリング法がある。これは、画像中の画素データから視覚的に重要度の低い画素データを間引くことにより、所望の圧縮を実現する手法である。
【０００３】
圧縮画像から復元を行う場合、サブサンプルされなかった画素データは、サブサンプルした画素データを補間することにより画素値を算出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のサブサンプリング法では、画素データを間引いて圧縮を行っているので、復元すると画質が良くないという課題があった。
【０００５】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、画質の劣化を抑え、画質の向上を図るものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の画像処理装置は、入力されたデジタル画像データをサブサンプリングにより圧縮処理する画像処理装置において、サブサンプルする画素データの画素値を変更し、圧縮する圧縮手段と、圧縮手段で圧縮された画素データの画素値から線形補間により画像を復元する復元手段とを備え、圧縮手段は、サブサンプルする画素データの画素値を用いた線形補間であって、サブサンプルする画素データのうちの、１の注目している注目画素データの画素値を変更して得られる画素値を用いた線形補間により算出される画素データ、及び注目画素データの画素値を変更して得られる画素値の画素データの劣化が最も小さくなるように、注目画素データの画素値を変更することを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の画像処理方法は、入力されたデジタル画像データをサブサンプリングにより圧縮処理する画像処理方法において、サブサンプルする画素データの画素値を変更し、圧縮する圧縮ステップと、圧縮ステップで圧縮された画素データの画素値から線形補間により画像を復元する復元ステップとを含み、圧縮ステップは、サブサンプルする画素データの画素値を用いた線形補間であって、サブサンプルする画素データのうちの、１の注目している注目画素データの画素値を変更して得られる画素値を用いた線形補間により算出される画素データ、及び注目画素データの画素値を変更して得られる画素値の画素データの劣化が最も小さくなるように、注目画素データの画素値を変更することを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の記録媒体は、入力されたデジタル画像データをサブサンプリングにより圧縮処理する画像処理装置に、サブサンプルする画素データの画素値を変更し、圧縮する圧縮ステップと、圧縮ステップで圧縮された画素データの画素値から線形補間により画像を復元する復元ステップとを含み、圧縮ステップは、サブサンプルする画素データの画素値を用いた線形補間であって、サブサンプルする画素データのうちの、１の注目している注目画素データの画素値を変更して得られる画素値を用いた線形補間により算出される画素データ、及び注目画素データの画素値を変更して得られる画素値の画素データの劣化が最も小さくなるように、注目画素データの画素値を変更する処理を実行させるプログラムを記録することを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の画像処理装置においては、圧縮手段が、サブサンプルする画素データの画素値を変更し、圧縮し、復元手段が、圧縮手段で圧縮された画素データの画素値から線形補間により画像を復元する。また、圧縮手段は、サブサンプルする画素データの画素値を用いた線形補間であって、サブサンプルする画素データのうちの、１の注目している注目画素データの画素値を変更して得られる画素値を用いた線形補間により算出される画素データ、及び注目画素データの画素値を変更して得られる画素値の画素データの劣化が最も小さくなるように、注目画素データの画素値を変更する。
【００１０】
請求項３に記載の画像処理方法及び請求項４に記載の記録媒体が記録するプログラムにおいては、圧縮ステップで、サブサンプルする画素データの画素値を変更し、圧縮し、復元ステップで、圧縮ステップで圧縮された画素データの画素値から線形補間により画像を復元する。また、圧縮ステップで、サブサンプルする画素データの画素値を用いた線形補間であって、サブサンプルする画素データのうちの、１の注目している注目画素データの画素値を変更して得られる画素値を用いた線形補間により算出される画素データ、及び注目画素データの画素値を変更して得られる画素値の画素データの劣化が最も小さくなるように、注目画素データの画素値を変更する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、特許請求の範囲に記載の発明の各手段と、以下の実施の形態との対応関係を明らかにするために、各手段の後の括弧内に、対応する実施の形態（但し一例）を付加して本発明の特徴を記述すると、次のようになる。但し、勿論この記載は、各手段を記載したものに限定することを意味するものではない。
【００１２】
即ち、請求項１に記載の画像処理装置は、入力されたデジタル画像データをサブサンプリングにより圧縮処理する画像処理装置において、サブサンプルする画素データの画素値を変更し、圧縮する圧縮手段（例えば、図１に示す入力処理部１）と、圧縮手段で圧縮された画素データの画素値から線形補間により画像を復元する復元手段（例えば、図１に示す出力処理部６）とを備え、圧縮手段は、サブサンプルする画素データの画素値を用いた線形補間であって、サブサンプルする画素データのうちの、１の注目している注目画素データの画素値を変更して得られる画素値を用いた線形補間により算出される画素データ、及び注目画素データの画素値を変更して得られる画素値の画素データの劣化が最も小さくなるように、注目画素データの画素値を変更することを特徴とする。
【００１３】
図１は、本発明を適用した画像処理装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。輝度信号（Ｙ）及び色差信号（Ｃｒ，Ｃｂ）からなるビデオ信号が入力処理部１に入力されると、入力処理部１において、輝度信号は１３．５ＭＨｚ、色差信号はその１／２の６．７５ＭＨｚでそれぞれ８ビットでサンプリングされる。ここで、色差信号はさらに帯域を狭くしても、その劣化が輝度信号に比べて分かりにくいため、サブサンプリングされる。
【００１４】
ビデオ圧縮部２は、入力処理部１から供給されるビデオデータ（輝度データ及び色差データ）をMPEG方式で圧縮し、誤り訂正符号化処理を行って、出力している。記録部３は、ビデオ圧縮部２から供給される圧縮後のビデオデータを、磁気テープ７に記録する。
【００１５】
一方、ビデオデータを復元する場合、再生部４は、磁気テープ７からクロックを検出し、そのクロックを基準にしてビデオデータを再生し、ビデオ伸長部５に供給する。ビデオ伸長部５は、再生部４から供給されるビデオデータに対して、誤り訂正処理を施し、MPEG方式で伸長し、出力している。出力処理部６は、ビデオ伸長部５から供給されるビデオデータを復元し、図示せぬ装置に出力している。
【００１６】
次に、入力処理部１でサブサンプリングする際、送出する画素（画素値）について、図２及び図３を参照して説明する。ここでは、図２に示すように、４×９（縦×横）画素ブロックを、水平方向に１／２画素圧縮する場合について説明する。各画素には、左側から順番に０乃至８の番号が付けてある。水平方向に１／２画素圧縮するので、偶数番号の画素のみを送出し、奇数番号の画素は偶数番号の画素の補間で復元する。補間を２画素平均で行う場合、奇数番号の画素値は以下のように算出される。
【００１７】
画素１＝（画素０＋画素２）／２
画素３＝（画素２＋画素４）／２
画素５＝（画素４＋画素６）／２
画素７＝（画素６＋画素８）／２
【００１８】
図３は、図２から１ライン分だけ抽出して示してある。図３（Ａ）は、サブサンプリングされる前の元の画素値Ｉ0乃至Ｉ8を示しており、図３（Ｂ）は、 復元する場合の画素値を示している。奇数番号の画素値は偶数番号の２画素平均で決定されている。
【００１９】
ここで、図３に示すように、サブサンプルされる画素２に着目すると、画素２が影響を及ぼす画素は画素１乃至３であることが分かる。ｉ番目の画素の画素値をＩiとし、ｉ番目の画素の自乗誤差をＤiとすると、画素１乃至３の自乗誤 差は式（１）乃至式（３）で表される。
【００２０】
【数１】
0004035890.tif 000002
【００２１】
【数２】
0004035890.tif 000003
【００２２】
【数３】
0004035890.tif 000004
【００２３】
画素２の画素値を変更し、変更後の画素値をＩ’2とし、変更後のｉ番目の画 素の自乗誤差をＤ’iとすると、画素１乃至３の自乗誤差は式（４）乃至式（６）で表される。
【００２４】
【数４】
0004035890.tif 000005
【００２５】
【数５】
0004035890.tif 000006
【００２６】
【数６】
0004035890.tif 000007
【００２７】
変更後の自乗誤差の和をＤとすると、Ｄの値が最小のときが画質の劣化が最も小さい。従って、このときのＩ’2を求めて送出すれば良い。
【００２８】
【数７】
0004035890.tif 000008
【００２９】
式（７）に式（４）乃至式（６）を代入すると、式（８）となる。
【００３０】
【数８】
0004035890.tif 000009
【００３１】
式（８）をＩ’2で偏微分すると、式（９）となる。
【００３２】
【数９】
0004035890.tif 000010
【００３３】
式（９）＝０とすると式（１０）となり、このときＤは最小となる。
【００３４】
【数１０】
0004035890.tif 000011
【００３５】
式（１０）よりＩ’2を求めると、式（１１）となる。
【００３６】
【数１１】
0004035890.tif 000012
【００３７】
従って、サブサンプリングされる前の元の画素値Ｉ2を送出するのではなく、自乗誤差を考慮に入れたＩ’2（式（１１）参照）を送出する。
【００３８】
次に、入力処理部１におけるサブサンプリング圧縮処理について図４のフローチャートを参照して説明する。先ず、サブサンプリング圧縮処理が開始されると、ステップＳ１において、ビデオ信号として原画像データが入力処理部１に供給される。
【００３９】
ステップＳ２において、入力処理部１は、圧縮率に応じてサブサンプルする画素を決定し、ステップＳ３に進む。ステップＳ３において、入力処理部１は、間引かれた画素の画素値を、サブサンプルした画素の画素値から補間して算出する。
【００４０】
ステップＳ４において、入力処理部１は、補間により算出された画素と原画素から自乗誤差を演算し、ステップＳ５に進む。ステップＳ５において、入力処理部１は、入力画像全体の自乗誤差の和が最小となるように、サブサンプルする画素の画素値を変更し、ステップＳ６に進む。
【００４１】
ステップＳ６において、入力処理部１は、変更したサブサンプル画像を圧縮画像として送出し、処理は終了される。
【００４２】
尚、本明細書中において、上記処理を実行するコンピュータプログラムをユーザに提供する提供媒体には、磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭなどの情報記録媒体の他、インターネット、ディジタル衛星などのネットワークの伝送媒体も含まれる。
【００４３】
【発明の効果】
以上の如く、請求項１に記載の画像処理装置、請求項３に記載の画像処理方法、及び請求項４に記載の記録媒体に記録されたプログラムによれば、サブサンプルする画素データの画素値を用いた線形補間であって、サブサンプルする画素データのうちの、１の注目している注目画素データの画素値を変更して得られる画素値を用いた線形補間により算出される画素データ、及び注目画素データの画素値を変更して得られる画素値の画素データの劣化が最も小さくなるように、注目画素データの画素値を変更するようにしたので、画像の劣化を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した画像処理装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】サブサンプリングを説明するための図である。
【図３】復元する場合の補間を説明するための図である。
【図４】サブサンプリング圧縮処理を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１  入力処理部，  ２  ビデオ圧縮部，  ３  記録部，  ４  再生部，  ５  ビデオ伸長部，  ６  出力処理部，  ７  磁気テープ
【図１】
0004035890.tif 000013
【図２】
0004035890.tif 000014
【図３】
0004035890.tif 000015
【図４】
0004035890.tif 000016