JPH04249491A - 多次元画像圧縮伸張方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は多次元画像圧縮伸張方式
、特に、異機種間における画像伝送のように圧縮側と伸
張側での画素対応、または時間軸上でのフレーム対応が
保証されない系で、高能率な画像圧縮伸張を行なうこと
ができる多次元画像圧縮伸張方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像情報の圧縮については従来から各種
の方式が提案されて来ている。例えばデジタル信号化し
た画像信号の各サンプル値に対して信号レベルを均等に
分割して、それぞれの範囲に含まれる値を一つの代表値
で置き換える直線量子化（均等量子化）手段を採用した
場合に、代表点と本来の値との差が判らないようにする
場合に一般に自然画像については６ビット（６４階調）
から８ビット（２５６階調）が必要であるとされている
から、画像信号を前記したような均等量子化によりデジ
タル化した信号をそのまま記録しようとすると、各サン
プル値に対して前記のような多くの情報量を扱うことが
必要とされる。それで、より少ない情報量で信号を符号
化するのに、信号の変化の少ない部分では変化に対して
敏感であり、信号の変化の激しい部分においてはある程
度の誤差があっても、それを検知し難いという人間の視
覚や聴覚の性質を利用したり、あるいは記録の対象にさ
れている情報信号における時空間軸上での相関を利用し
て例えば画像を画素に分解した後に各画素の輝度値の隣
接相関の高さを利用して原情報の近似値の少数を伝送し
たり、画素間差分あるいはフレーム間差分を伝送したり
、高周波数成分が少ないということを利用して周波数要
素の削減を行なったりして、各サンプルあたりの情報量
を少なくするようにした各種の高能率符号化方式を適用
してデータ量の圧縮を行ったデジタル・データを記録，
伝送，送信し、また、前記のようにデータ量の圧縮され
たデジタル・データを再生，受信した後にデータの伸張
を行なって画像の復元をすることが従来から行なわれて
いることは周知のとおりである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来の一般的
な画像情報の圧縮方式では、分解された画素の復元が良
好に行なわれることを重要視していることから、原画像
と復元された画像（伸張画像）間での画素数が一致して
いることを条件としている場合が多く、したがって異な
る画素数の画像間で圧縮伸張動作が行なわれる場合には
、別途に伸張後における画素の補間や間引きなどを行な
うことが必要とされるが、これは従来の画像情報の圧縮
方式においては真の有効情報のみが抽出され、それが復
元されているわけではなく、ある程度物理的な画像構成
要素に依存している方式になっていることを意味してい
る。ところで、前記のように異なる画素数の２つの画像
における画素密度が極端に異なる場合の例として、例え
ば撮像装置によって撮像された画像を印刷版下に利用し
ようとする場合を考えると、撮像装置による撮像によっ
て得られる画像の画素密度は１画面当りに高々（５００
×５００）程度であるのに対して、電子製版機における
画像の画素密度は１画面当りに（数千×数千）というよ
うに、前記した撮像装置による撮像によって得られる画
像に比べて桁違いに大きいために、既述のような画素対
応の画像情報の圧縮伸張方式が全く実施されないとして
も画素拡大によってエイリアスが発生するし、また、前
記のような画素拡大を行なわないで補間を行なうように
した場合には、広大な補間エリアを既知のデータの重み
付け平均値で充当することになるために補間歪によって
画質劣化を避けることができない。前記とは逆に、原画
像の画素密度が１画面当りに（数千×数千）というよう
な場合には、隣接画素間の相関が極端に高いので、原理
的には高度の画像情報の圧縮も可能なのであるが、既述
のように原画像と復元された画像（伸張画像）間での画
素数が一致していることを条件としている従来の画像情
報圧縮方式では圧縮率を高くできないという欠点が生じ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は静止画像におけ
る２次元的な輝度情報や時間軸をも含む３次元的な輝度
情報等の画像情報について輝度の極大点と輝度の極小点
及び輝度の急変点とを前記した画像の特徴点とし、前記
した画像の特徴点の位置及び輝度値を伝送，記録，画像
の復元に用いる多次元画像圧縮伸張方式において、特徴
点として画像における各コーナー点を用いたり、画像の
辺縁上における特徴点の検出を辺縁上の１次元輝度情報
を用いたり、画像の周囲面上における特徴点の検出を前
記した画像周囲面上の２次元輝度情報を用いたりするよ
うにした多次元画像圧縮伸張方式及び、画像の復元に際
して、 Ｚａ＝Σ（ｚｉ／ｒｉ）／Σ（１／ｒｉ）　　…（Ａ）
ただし、Ｚａは復元された輝度値 ｚｉは各特徴点の輝度値 ｒｉは各特徴点から復元点までの距離要素ｉ特徴点番号 （Ａ）式の演算または近似演算を行なう装置を用いた多
次元画像圧縮伸張方式を提供する。

【０００５】

【作用】画像情報処理の対象にされている画像における
画素密度の高低に拘らずに画像の持つ特徴点のみを抽出
して画像情報の圧縮された画像データを得て、伸張に際
しては前記した画像データから画素復元を行なうのでは
なく別の画素密度面に新画像が描画できるように、２次
元的な輝度情報や時間軸をも含む３次元的な輝度情報等
の画像情報について輝度の極大点と輝度の極小点及び輝
度の急変点とを前記した画像の特徴点とし、前記した画
像の特徴点の位置及び輝度値を伝送，記録，画像の復元
に用いる。また、前記の特徴点として画像における各コ
ーナー点を用いたり、画像の辺縁上における特徴点の検
出を辺縁上の１次元輝度情報を用いたり、画像の周囲面
上における特徴点の検出を前記した画像周囲面上の２次
元輝度情報を用いたりする。さらに、画像の復元に際し
て、 Ｚａ＝Σ（ｚｉ／ｒｉ）／Σ（１／ｒｉ）　　…（Ａ）
ただし、Ｚａは復元された輝度値 ｚｉは各特徴点の輝度値 ｒｉは各特徴点から復元点までの距離要素ｉ特徴点番号 （Ａ）式の演算または近似演算を行なう装置を用いて、
容易に多次元画像の圧縮伸張方式が行なわれる。

【０００６】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の多次元画
像の圧縮伸張方式の具体的な内容を詳細に説明する。図
１は本発明の多次元画像の圧縮伸張方式のブロック図、
図２はピーク点検出回路の構成例を示すブロック図、図
３は急変点検出回路の構成例を示すブロック図、図４は
輝度関数再生装置に使用される抵抗メッシュの構成例を
示す平面図、図５は輝度関数再生装置及び時系列化装置
の構成例を示すブロック図、図６は輝度関数再生装置の
動作の説明に用いる抵抗メッシュの平面図、図７は本発
明の多次元画像の圧縮伸張方式の構成原理を説明するた
めの画像の輝度分布関数例を示す図である。

【０００７】白黒静止画像内の輝度をｚとし、また、画
面の水平方向をｘ，垂直方向をｙとすると、画像は一般
に次の（１）式のような方程式で表現できる。 ｚ＝ｆ（ｘ，ｙ）　　　…（１） 動画像については、時間軸をｔとすれば、次の（２）式
のような方程式で表現できる。　　　　　　　　ｚ＝ｆ
（ｘ，ｙ，ｔ）　　…（２） ここで、関数ｆを多次関数とすれば、画像内の輝度ｚは
次の（３）式によって示され、また、ｆのフーリエ変換
関数をＧ（μ，υ，τ）とすれば、画像内の輝度ｚは（
４）式のような一般形で示すことができる。

【０００８】

【数１】

【０００９】さて、画像を伝送するということは、送像
側で決定された前記のような輝度関数を受像側で再現す
ることといえるが、一般のデジタル画像伝送においては
輝度関数を解析的に取扱うことなく、それを所謂テーブ
ル関数として、そのテーブル値の全てを伝送するように
している。これに対して従来の一般的な圧縮伝送におい
ては、前記のテーブル値そのものの隣接相関を利用した
高能率符号化を行なったり、直交変換後のテーブル値に
同様の措置を施こすなどの手段を講じているが、従来は
輝度関数に関わる解析的処理から直接に関数の特徴値を
抽出するようにした圧縮伝送方式は少ない。ところで、
前記のようにテーブル値を高能率符号化するのではなく
、輝度関数そのものを近似関数で表現することにより画
像情報の圧縮を行なうようにした方式を実施するために
は、多次元輝度関数が視覚的に訴える特徴を検討しなけ
ればならない。そして、人間が画像から意味のある情報
を抽出する際には、まず画像の輪郭を抽出するのである
が、前記した輪郭の抽出は輝度の正負の極点（以下、ピ
ーク点と記載されることもある）をや急変点をトレース
することにより得ているのである。したがって、周波数
軸上では高周波領域を重点的に検証していることになる
ために、近似関数による表現においても高周波領域の再
現を妨げることがない方式が重視されなければならない
。それで、本発明の多次元画像圧縮伸張方式では、静止
画像における２次元的な輝度情報や時間軸をも含む３次
元的な輝度情報等の画像情報について輝度の極大点と輝
度の極小点及び輝度の急変点とを前記した画像の特徴点
として、前記した画像の特徴点の位置及び輝度値を伝送
，記録，画像の復元に用いるように、対象とする輝度関
数の視覚的特徴を保存する一方、前記の保存されるべき
輝度関数の視覚的特徴に関与しない画素の輝度情報を棄
却することにより大巾な情報圧縮を実現できるようにし
たものであり、また画像の伸張に当っては伝送された前
記の特徴点による輝度関数の再描画を行なうことが未伝
送情報を補間再現するようにしている。

【００１０】本発明の多次元画像圧縮伸張方式を示す図
１において、１は画像信号を発生する撮像装置（ＴＶカ
メラ）、２はアナログデジタル変換器、３はピーク点検
出回路（詳細な構成例が図２に示されている）、４は急
変点検出回路（詳細な構成例が図３に示されている）、
５は符号化送出回路、６は伝送回線（または記録媒体）
、７は受信復号回路（または再生復号回路）、８は関数
再生装置、９は時系列化装置、１０は駆動回路、１１は
モニタ受像機である。ここで、本発明の多次元画像圧縮
伸張方式における画像情報圧縮の原理と復元（伸張）の
原理とについて説明する。まず、静止画像について画像
情報圧縮が行なわれる際における前述のような画像の特
徴点、すなわち、輝度の極大点と輝度の極小点（ピーク
点）及び輝度の急変点とを抽出する場合における輝度の
極大点と輝度の極小点（ピーク点）及び輝度の急変点に
ついて、１．検討対象にされている画素ａの周囲のｍ個
の画素のそれぞれの輝度ｚｉの全てのものよりも、検討
対象にされている画素ａの輝度ｚａが大、または小であ
る場合｛ｚａ＞ｍａｘ（ｚｉ）またはｚａ＜ｍｉｎ（ｚ
ｉ）｝に、検討対象にされている画素ａは輝度の正負の
極点（ピーク点）であると判定する。２．検討対象にさ
れている画素ａの周囲のｎ個の画素の輝度ｚｉと、検討
対象にされている画素ａの輝度ｚａの２次微分値の絶対
値が閾値Ｔを超えている場合｛｜Σｚｉ−ｎｚａ｜＞Ｔ
｝に、画素ａは輝度の急変点であると判定する。という
判定基準を採用して、任意の静止画像における２次元画
面内の輝度分布関数を例示している図７の（ａ）を例に
とり、前記のような画像情報圧縮のための画像の特徴点
、すなわち、輝度の極大点と輝度の極小点（ピーク点）
及び輝度の急変点とを抽出する場合についての具体例を
述べると次のとおりである。

【００１１】２次元画面内の輝度分布関数が図７の（ａ
）によって例示されている画像情報圧縮の対象画像にお
いて、まず、画像の四隅の画素ＰＥ１〜ＰＥ４の輝度値
については、２次元画像情報に対する特徴点抽出のため
の判定基準として示した前記の１．２．の判定基準を適
用して判定を行なうことができないので、画像の四隅の
画素ＰＥ１〜ＰＥ４の輝度値については特徴点の判定動
作を行なうことなく、画像の四隅の画素ＰＥ１〜ＰＥ４
は最初から特徴点として扱い、また２次元画像情報に対
する特徴点抽出のための判定基準として示した前記の１
．２．の判定基準は、画像の四辺の画素列の輝度値につ
いての判定動作にも適用することができないので、画像
の四辺の画素列の輝度値についての判定は、画面の各辺
毎の画素列について１次元的な輝度の極大点と輝度の極
小点（ピーク点）及び輝度の急変点との抽出を行なうこ
とにより、例えば画像の画素ＰＥ１と画素ＰＥ２とを含
む辺におけるピーク点は画素ＰＥ５として判定されるが
、前記した辺上において輝度は全体に滑らかに変化して
いるから急変点は抽出されない。また、画像の画素ＰＥ
３と画素ＰＥ４とを含む辺におけるピーク点は画素ＰＥ
６として判定されるが、前記した辺上において輝度は全
体に滑らかに変化しているから急変点は抽出されない。 さらに、画像の画素ＰＥ２と画素ＰＥ４とを含む辺につ
いてはピーク点と急変点との双方が抽出されず、さらに
また画像の画素ＰＥ１と画素ＰＥ３とを含む辺について
もピーク点と急変点との双方が抽出されない。次に画像
の中央部の山形の高輝度部では画素ＰＥ７がピーク点で
あると同時に急変点であると判定され、また、画素ＰＥ
８〜ＰＥ１６が平面と斜面との接点のために急変点であ
ると判定される。このように、２次元画面内の輝度分布
関数が図７の（ａ）によって例示されている画像情報圧
縮の対象にされている画像における２次元輝度関数例は
、合計１６個の特徴点の位置と輝度の情報とに置換えら
れて伝送，記録されるので、本発明の多次元画像圧縮伸
張方式では画像情報が高度に圧縮された状態で伝送（記
録）されるのである。

【００１２】前述のように画像情報圧縮の対象にされて
いる画像における２次元輝度関数が少数の特徴点の位置
と輝度の情報とに置換えられて高度に圧縮された状態で
伝送（記録）された画像情報を伸張（復元）して再生画
像を得るのには、前記した特徴点が伸張画面（復元画面
）内の対応点（原画像と画素対応であるという意味での
対応の必要性はない）の輝度を決定し、かつ、特徴点か
らの距離に比例して周辺画素への影響力を失なって行く
ような伸張（復元）法が採用される。そして前記のよう
な伸張（復元）法による伸張（復元）は、１次元上では
特徴点間での直線補間によって行なわれることになるが
、多次元空間内では複雑な補完線によって画像の復元が
行なわれることになる。

【００１３】図７の（ｂ）は図７の（ａ）を参照して説
明した画像情報圧縮動作により、２次元画面内の輝度分
布関数が既述のようにして合計１６個の特徴点の位置と
輝度の情報とに置換えられて伝送，記録された場合に、
前記の合計１６個の特徴点の位置と輝度の情報とに基づ
いて２次元補間により伸張（復元）された輝度関数例を
示している。ところで、任意の画素における輝度の補間
値を決定するのには、全特徴点から当該画素への距離と
、各特徴点の輝度値とを用い、所定の条件に則った補間
値を算出する必要がある。そして前記した補間値の算出
動作は画像の周辺から実行されるのであり、まず、画面
の４隅の輝度値（１）〜（４）が決定され、次に、画面
の各辺上の特徴点が直線補完されることにより、画面周
辺の全輝度値、すなわち辺（１）→（５）、辺（５）→
（２）、辺（２）→（４）、辺（４）→（６）、辺（６
）→（３）、辺（３）→（１）における全輝度値が決定
されると同時に、輝度値が決定された画素のすべてが特
徴点として扱われて、画面内部の輝度値を決定する際の
要素として用いられ、次に、特徴点（７）〜（１６）の
輝度値が決定され、決定された前記した特徴点（７）〜
（１６）の輝度値も画面内部の輝度値を決定する際の要
素にとして用いられる。

【００１４】今、伸張画面内に特定な画素ａを考え、前
記の特定な画素ａから各特徴点の画素までの距離をｒｉ
とし、また各特徴点の画素の輝度をｚｉとし、さらにα
を比例定数として、前記した特徴点の内の１つの特徴点
ｋの輝度値ｚｋと、前記した画素ａの輝度値ｚａとの関
係は、次の（４）式の補間式によって示される。 ｚａ＝ｚｋ＋αｋ・ｒｋ　　　…（４）（４）式におけ
る右辺第２項のαｋ・ｒｋは、画素ａの輝度値と特徴点
ｋの輝度値ｚｋとの輝度値のずれを示しており、このα
ｋ・ｒｋの値は距離ｒに比例している。 前記した画素ａの輝度値と特徴点ｋの輝度値ｚｋとの輝
度値のずれαｋ・ｒｋには正負があり、それは比例定数
αに反映されるが、補間空間全体でのαの総和は零であ
る。それで、　　　Σαｋ＝０　　　　…（５）　　　
（５）式の条件を加味して前記した（４）式からαの項
を消去することにより、画素ａの輝度値ｚａの一般的な
補間式を求めると、次の（６）式が得られる。 ｚａ＝Σ（ｚｉ／ｒｉ）／Σ（１／ｒｉ）　　　…（６
）そして、前記の（６）式は、既述のように１次元補間
で得た画面周辺の画素をも含めた全特徴点の輝度値ｚｉ
と、補間の対象にされた画素ａとの距離ｒが判かれば、
画面内部の未補間全画素（原画との画素対応はなくても
よい）の輝度値は補間によって求めることが可能である
ことを示している。

【００１５】ところで、前記した圧縮及び伸張動作時に
行なわれるべき演算は、圧縮伸張の対象にされている画
像の輝度値のデータをフレームメモリに収納して、前記
したフレームメモリ内の画素の輝度値のデータを順次に
コンピュータに読込んで、ソフトウエアで演算を実行さ
せることもできるが、現在のワークステーションなどが
備えている演算性能では、実用的といえる演算時間内に
演算を完了することができない点が問題になるのであり
、このことは特に、伸張動作時の演算時間についていう
ことができる。今、例えば特徴点の個数を５０００個と
し、また、１画素の輝度補間演算に１万回の除算が必要
であるとして、画素数が５００×５００程度の静止画を
対象として伸張動作時の演算が行なわれる場合を考える
と、この場合の概略の補間画素数は、（５００×５００
）−５０００＝２４５０００　　となるから全演算回数
は２４５０００×１００００＝２４億回強となる。した
がって前記した２４億回の演算を、例えば略々１秒間で
完了させるようにするためには、２．４Ｇｆｌｏｐｓの
演算能力を有するコンピュータの使用が要求されること
になるが、現在においてそれを実現することは経済的に
みても困難である。対象にされる画像が動画の場合には
、前記した静止画の場合に比べて３０倍の演算速度が必
要とされるために、前記した静止画の場合に比べて一段
と実現が困難である。

【００１６】それで、本発明の多次元画像圧縮伸張方式
では、画像の復元に際して適用される前記の（６）式に
示されている伸張補間式、 Ｚａ＝Σ（ｚｉ／ｒｉ）／Σ（１／ｒｉ）　　…（６）
ただし、Ｚａは復元された輝度値 ｚｉは各特徴点の輝度値 ｒｉは各特徴点から復元点までの距離要素ｉ特徴点番号 に従って行なわれる演算を、図４乃至図６を参照して後
述されているような抵抗器メッシュと複数の電源及び複
数の電圧検出器などを備えて構成されている輝度関数再
生装置を用いた近似演算で行なわれるようにすることに
より短時間内での演算を可能にしている。すなわち前記
した（６）式に示されている伸張補間式は、それを物理
現象に置換えた場合に、図４に例示されているような抵
抗器メッシュ上に複数の電源から電圧を供給している図
６に例示されているような状態として、抵抗器メッシュ
における任意の抵抗器の接続点（結合点）の電圧を導出
（検出）できるようにした構成態様の図５に例示されて
いるような回路配置によって近似できるということに着
目して、前記の困難な問題が解決できるようにしている
。図４の（ａ），（ｂ）乃至図６において短い太線によ
って示している部分が抵抗器Ｒ，Ｒ…であり、図５に例
示されているように各抵抗器Ｒ，Ｒ…の接続点に対して
、それぞれ個別の電源からそれぞれ所定の電圧を与える
とともに、前記した各抵抗器Ｒ，Ｒ…の接続点の電圧が
個別に検出できるようにする。図５において抵抗器メッ
シュにおける各抵抗器Ｒ，Ｒ…の接続点にはデジタルア
ナログ変換器ＤＡＣを介して所定の電圧が供給されるよ
うになされており、また、前記の抵抗器メッシュにおけ
る各抵抗器Ｒ，Ｒ…の接続点にそれぞれ個別に接続され
ているスイッチＳＷが、所定の順序で１個ずつオンの状
態になされることにより、前記した抵抗器メッシュにお
ける各抵抗器Ｒ，Ｒ…の接続点の電圧が時間軸上で直列
的に出力として取出されるが、前記した抵抗器メッシュ
における各抵抗器Ｒ，Ｒ…の接続点に対してデジタルア
ナログ変換器ＤＡＣを介して供給される電圧値は、特徴
点の輝度の情報と対応する電圧値である。

【００１７】前記のように抵抗器のメッシュ（抵抗回路
網）における各特徴点の位置と対応しているそれぞれの
抵抗器の接続点（結合点）毎に、それぞれの特徴点の輝
度の情報と対応する電圧を同時的に供給してある状態に
おいて、特徴点から距離（抵抗器のメッシュ上では抵抗
値で近似される）ｒｉだけ離れている画素ａの輝度値ｚ
ａは、抵抗器のメッシュにおける前記した画素ａの位置
と対応する抵抗器の接続点に現われる電圧値を検出（計
測）することにより、前記した（６）式による計算値と
近似した計算値を得ることができるのである。ところで
、前記した抵抗器のメッシュ（抵抗回路網）は物理現象
を利用して（６）式に従う計算を近似的に行なう近似演
算装置であるが、この抵抗器のメッシュ（抵抗回路網）
を用いて行なわれる近似計算の演算速度は、抵抗器のメ
ッシュ（抵抗回路網）内の電子の移動速度で決定される
から、一般的には数ピコ秒から数十ピコ秒であり、前記
の近似計算は全並列演算によって行なわれるから、前記
した演算時間内において全伸張補間点の補間近似値が並
列的に導出できることになる。

【００１８】前記の説明は抵抗器のメッシュ（抵抗回路
網）における各特徴点の位置と対応しているそれぞれの
抵抗器の接続点（結合点）毎に同時的に供給される電圧
が、それぞれの特徴点の輝度の情報と対応してそれぞれ
異なる電圧値を有しているような電圧の場合であったが
、抵抗器のメッシュ（抵抗回路網）における各特徴点の
位置と対応しているそれぞれの抵抗器の接続点毎に同時
的に供給される電圧としては、一定の電圧がそれぞれの
特徴点の輝度の情報と対応してそれぞれ時間値を異にし
ているような電圧値が予め定められた時間内に供給され
るような形態（パルス幅変調波）の電圧が用いられても
よいのであり、この場合には前記した予め定められた時
間内における電圧値の積分値が画素ａの輝度値ｚａとし
て用いられることになる。

【００１９】図１に示す本発明の多次元画像圧縮伸張方
式において、撮像装置（ＴＶカメラ）１では所定の標準
方式のテレビジョン方式に従った映像信号を発生してア
ナログデジタル変換器２に供給する。前記した撮像装置
１としては本発明の多次元画像圧縮伸張方式によって圧
縮伸張されるべき画像情報を発生させることができる映
像信号発生装置であればどのような構成態様のものであ
っても使用できるが、以下の説明例では撮像装置１とし
て動画像の白黒の映像信号を発生できる構成態様のもの
が使用されるとしている。前記した撮像装置１から発生
された映像信号は、アナログデジタル変換器２によりデ
ジタル信号に変換される。前記のアナログデジタル変換
器２では１画像分毎の映像信号について、画像の横，縦
方向毎にそれぞれ所定の画素数（例えば画像の横方向に
５１２画素、画像の縦方向に４８０画素）に分解した状
態の１画素毎に所定のビット数（例えば８ビット）のデ
ジタル信号として、それをピーク点検出回路３（詳細な
構成例が図２に示されている）の入力端子３ａと急変点
検出回路４（詳細な構成例が図３に示されている）の入
力端子４ａとに供給する。前記したピーク点検出回路３
では画像情報圧縮の対象にされている画像の特徴点とな
されるべきピーク点の検出を行なって、検出した画像情
報におけるピーク点の情報を出力端子３ｂから符号化送
出回路５に与え、また、急変点検出回路４では画像情報
圧縮の対象にされている画像の特徴点となされるべき急
変点の検出を行なって、検出した画像情報における急変
点の情報を出力端子４ｂから符号化送出回路５に与える
。

【００２０】前記した符号化送出回路５では、情報を能
率良く伝送できる符号、例えばハフマンコード等の公知
の符号に変換して伝送回線６を介して受信復号回路７に
伝送する。受信復号回路７では、それに伝送されて来た
符号化された信号を復号して輝度関数再生回路８（詳細
な構成例が図５に示されている）に与える。前記した伝
送回線６の部分が記録媒体となされた場合には、前記し
た符号化送出回路５や受信復号回路７等としては、それ
ぞれ記録回路や再生回路が用いられることはいうまでも
ない。前記の輝度関数再生装置８では、それに供給され
た特徴点の情報を用いて圧縮前の２次元輝度関数を復元
する。そして、復元された２次元輝度関数関数を構成す
る各画素の輝度値は時系列化装置９によりアナログ信号
形態の時系列信号となされて駆動回路１０に供給される
。前記の駆動回路１０ではモニタ受像機１１によって映
出させるべき画像の映像信号を発生して、それをモニタ
受像機１１に与える。

【００２１】図１中でブロック３として示されているピ
ーク点検出回路３の詳細な構成例を示している図２にお
いて３ａは入力端子であって、この入力端子３ａには画
像情報の圧縮の対象にされている画像を走査して発生さ
せた映像信号をアナログデジタル変換器２によって標本
化符号化して得た時系列的な画素のデジタル輝度信号列
（デジタル輝度信号列を構成している各１画素当りのデ
ジタル輝度信号は、例えば１バイトで２５６階調を表現
できるものとされている）が入力されている。入力端子
３ａに入力された時系列的な画素のデジタル輝度信号列
は、シフトレジスタＳＲ１ｐ及び信号に対して１水平走
査期間（１Ｈ）の時間遅延を与える１Ｈ遅延回路１ＨＤ
Ｌ１ｐに供給される。前記した１Ｈ遅延回路１ＨＤＬ１
ｐからの出力信号はシフトレジスタＳＲ２ｐと１Ｈ遅延
回路１ＨＤＬ２ｐとに供給され、また、前記した１Ｈ遅
延回路１ＨＤＬ２ｐからの出力信号はシフトレジスタＳ
Ｒ３ｐと１Ｈ遅延回路１ＨＤＬ３ｐとに供給され、さら
に前記した１Ｈ遅延回路１ＨＤＬ３ｐからの出力信号は
シフトレジスタＳＲ４ｐと１Ｈ遅延回路１ＨＤＬ４ｐと
に供給され、さらにまた、前記した１Ｈ遅延回路１ＨＤ
Ｌ４ｐからの出力信号はシフトレジスタＳＲ５ｐに供給
されている。それで、前記した５個のシフトレジスタＳ
Ｒ１ｐ〜ＳＲ５ｐには、時間軸上で引続く５本の水平走
査期間における対応する画素部分（画面において縦方向
に並んでいる画素部分）のデジタル輝度信号が同時的に
入力される。

【００２２】前記した５個のシフトレジスタＳＲ１ｐ〜
ＳＲ５ｐは直列入力・並列出力（シリアル入力・パラレ
ル出力）型のものであり、５個のシフトレジスタＳＲ１
ｐ〜ＳＲ５ｐにおける全部で２５個の蓄積区分からは、
２５個の画素と対応するデジタル輝度信号が同時に出力
されうるのである。図２に示されている５個のシフトレ
ジスタＳＲ１ｐ〜ＳＲ５ｐにおける２５個の蓄積区分の
内で、図中で斜線を引いて図示してある蓄積区分を除く
１３個の蓄積区分から同時に出力される１３個の画素と
対応するデジタル輝度信号は、図２中に示されているコ
ンパレータＣＸ１〜ＣＸ６、ＣＮ１〜ＣＮ６に対して図
２に示されているような供給態様で供給されていて、前
記した各コンパレータＣＸ１〜ＣＸ６、ＣＮ１〜ＣＮ６
は、それぞれに供給された２入力の比較結果をそれぞれ
出力する。図２に例示されているピーク点検出回路３の
構成例において、５個のシフトレジスタＳＲ１ｐ〜ＳＲ
５ｐにおける１３個の蓄積区分から同時に出力される１
３個の画素と対応するデジタル輝度信号は、既述した検
討対象にされている画素ａの輝度値の情報と、前記した
画素ａの周囲のｍ個の画素の輝度値の情報とに対応して
いるものであって、図２中のシフトレジスタＳＲ３ｐに
おける中央部の蓄積区分から出力されたデジタル輝度信
号は、検討対象にされている画素ａの輝度値の情報に対
応しており、また、前記したシフトレジスタＳＲ３ｐに
おける中央部の蓄積区分から出力されたデジタル輝度信
号を除く１２個のデジタル輝度信号は前記した画素ａの
周囲のｍ個の画素の輝度値の情報にそれぞれ対応してい
るものである。

【００２３】そして、前記したコンパレータＣＸ１〜Ｃ
Ｘ６からの比較出力は、前記したコンパレータＣＸ１〜
ＣＸ６を含めて階層構造状に設けられたコンパレータＣ
Ｘ７〜ＣＸ１２によって行なわれる比較動作の結果とし
て、前記の階層構造状に設けられたコンパレータ群ＣＸ
１〜ＣＸ１２における最終段のコンパレータＣＸ１２か
ら、コンパレータ群ＣＸ１〜ＣＸ１２に供給された１３
個の画素と対応するデジタル輝度信号の輝度値の内の最
大値の輝度値がピーク値として出力され、また、前記し
たコンパレータＣＮ１〜ＣＮ６からの比較出力は、前記
したコンパレータＣＮ１〜ＣＮ６を含めて階層構造状に
設けられたコンパレータＣＮ７〜ＣＮ１２によって行な
われる比較動作の結果として、前記の階層構造状に設け
られたコンパレータ群ＣＮ１〜ＣＮ１２における最終段
のコンパレータＣＮ１２から、コンパレータ群ＣＮ１〜
ＣＮ１２に供給された１３個の画素と対応するデジタル
輝度信号の輝度値の内の最小値の輝度値がピーク値とし
て出力される。

【００２４】そして、前記したコンパレータ群ＣＸ１〜
ＣＸ１２における最終段のコンパレータＣＸ１２から出
力された輝度値の情報は、図２中のシフトレジスタＳＲ
３ｐにおける中央部の蓄積区分から出力されたデジタル
輝度信号、すなわち検討対象にされている画素ａの輝度
値の情報と比較器Ｅｘで比較され、また、前記したコン
パレータ群ＣＮ１〜ＣＮ１２における最終段のコンパレ
ータＣＮ１２から出力された輝度値の情報は、図２中の
シフトレジスタＳＲ３ｐにおける中央部の蓄積区分から
出力されたデジタル輝度信号、すなわち検討対象にされ
ている画素ａの輝度値の情報と比較器Ｅｎで比較される
。前記した比較器Ｅｘ，Ｅｎはそれらに入力された２入
力が等しい場合だけに論理値「１」を出力するものとし
て構成されている。それで、前記した比較器Ｅｘ，Ｅｎ
の出力信号が入力されているオア回路ＯＲからの出力信
号Ｅｑは、シフトレジスタＳＲ３ｐにおける中央部の蓄
積区分から出力されたデジタル輝度信号が正のピーク値
または負のピーク値となされた状態のときだけに論理値
「１」が出力されることになる。なお、シフトレジスタ
ＳＲ３ｐにおける中央部の蓄積区分から出力されたデジ
タル輝度信号のアドレス値は、入力端子３ａに供給され
ている時系列的な画素のデジタル輝度信号の瞬時アドレ
スを検証することにより知ることができるし、また、前
記したピーク輝度値はシフトレジスタＳＲ３ｐにおける
中央部の蓄積区分から出力されたデジタル輝度信号、す
なわち検討対象にされている画素ａの輝度値の情報によ
って知ることができることはいうまでもない。このよう
に、図２に示されている輝度のピーク点検出回路３では
、入力端子３ａに供給されている時系列的な画素のデジ
タル輝度信号列における局所エリア（図２の例では５行
５列菱型）内における正，負のピーク値と、その画素ア
ドレスとを抽出できるのである。

【００２５】次に、図３は図１中でブロック４として示
されている輝度の急変点検出回路４の詳細な構成例を示
している図であり、この図３に例示している急変点検出
回路４は略々一定の輝度傾斜の面の複数のものが接触し
た場合に、その接点が特徴点として抽出されるようなも
のとして構成した急変点検出回路４である。ところで輝
度傾斜は一般に１次微分で表わされるが、輝度傾斜同士
の傾斜は２次微分値を計測することによって表わされる
。そして、急変点検出の対象にされている画像のデータ
が２次元輝度関数であれば、輝度傾斜は２次元２次微分
（ラプラシアン）値の算出によって求められる。そして
、ラプラシアンの算出を離散系で行なう場合には、算出
対象画素アドレスをｉｊとし、また、算出対象画素の輝
度値をＢｉｊとすれば、ラプラシアンの算出は、前記し
た算出対象画素アドレスｉｊの周囲の８画素の輝度値の
和から８Ｂｉｊを引くことにより求めることができる。 さて、図３中の４ａは入力端子であって、この入力端子
４ａには図２を参照して既述したピーク点検出回路３の
場合と同様に、画像情報の圧縮の対象にされている画像
を走査して発生させた映像信号をアナログデジタル変換
器２によって標本化符号化して得た時系列的な画素のデ
ジタル輝度信号列（デジタル輝度信号列を構成している
各１画素当りのデジタル輝度信号は、例えば１バイトで
２５６階調を表現できるものとされている）が入力され
ている。

【００２６】前記した入力端子４ａに入力された時系列
的な画素のデジタル輝度信号列は、シフトレジスタＳＲ
１と信号を１水平走査期間（１Ｈ）だけ遅延させる１Ｈ
遅延回路１ＨＤＬ１とに供給される。前記した１Ｈ遅延
回路１ＨＤＬ１からの出力信号はシフトレジスタＳＲ２
と１Ｈ遅延回路１ＨＤＬ２とに供給され、また前記した
１Ｈ遅延回路１ＨＤＬ２からの出力信号はシフトレジス
タＳＲ３と１Ｈ遅延回路１ＨＤＬ３とに供給され、さら
に前記した１Ｈ遅延回路１ＨＤＬ３からの出力信号はシ
フトレジスタＳＲ４と１Ｈ遅延回路１ＨＤＬ４とに供給
され、さらにまた前記した１Ｈ遅延回路１ＨＤＬ４から
の出力信号はシフトレジスタＳＲ５に供給されている。 それで、前記した５個のシフトレジスタＳＲ１〜ＳＲ５
には、時間軸上で引続く５本の水平走査期間における対
応する画素部分（画面において縦方向に並んでいる画素
部分）のデジタル輝度信号が同時的に入力される。

【００２７】前記した５個のシフトレジスタＳＲ１〜Ｓ
Ｒ５は直列入力・並列出力（シリアル入力・パラレル出
力）型のものであり、５個のシフトレジスタＳＲ１〜Ｓ
Ｒ５における全部で２５個の蓄積区分からは２５個の画
素と対応するデジタル輝度信号が同時に出力されうるよ
うになされているが、図３に示されている５個のシフト
レジスタＳＲ１ｐ〜ＳＲ５ｐにおける２５個の蓄積区分
の内で、図中で斜線を引いて示してある蓄積区分を除く
９個の蓄積区分から同時に出力される９個の画素と対応
するデジタル輝度信号の内で、シフトレジスタＳＲ３に
おける中央部の蓄積区分から出力されたデジタル輝度信
号（中央画素のデジタル輝度信号…算出対象画素のデジ
タル輝度信号）は輝度値の情報ｚｓとして出力端子４ｂ
に送出されるとともに、乗算器１２によって−８倍され
た後に加算器１３に供給されており、また、前記した図
中で斜線を引いて示してある蓄積区分を除く９個の蓄積
区分から同時に出力される９個の画素と対応するデジタ
ル輝度信号の内で、シフトレジスタＳＲ３における中央
部の蓄積区分から出力されたデジタル輝度信号（中央画
素のデジタル輝度信号…算出対象画素のデジタル輝度信
号）を除く８個のデジタル輝度信号は前記した加算器１
３に供給されている。

【００２８】それで前記した加算器１３の出力側には、
急変点検出の対象にされている画像の２次元輝度関数に
おける輝度傾斜の算出結果、すなわち、算出対象画素ア
ドレスをｉｊとし、算出対象画素の輝度値をＢｉｊとし
て、前記した算出対象画素アドレスｉｊの周囲の８画素
の輝度値の和から８Ｂｉｊを引くことにより求められる
ラプラシアン値の算出結果が得られるのである。なお、
図３に示されている構成例においては、算出対象画素と
周囲画素とが密接状態に配置されていないが、これは検
出帯域を狭めてノイズによる誤検出を防ぐようにするた
めの配慮を行なっている構成例を示しているのである。 前記した加算器１３からの出力は輝度の急変の情報であ
るが、輝度の急変の状態には輝度の急増と輝度の急減と
の２つがあり、前記した加算器１３からの出力には正負
の出力が現われる。そして特徴点としては輝度の急増の
場合と輝度の急減の場合との双方を採用することが必要
とされるので、前記した加算器１３からの出力信号は絶
対値回路１５によって絶対値化してから比較器１６に供
給するようにしている。前記した比較器１６では閾値発
生回路１４から比較器１６に供給されている閾値と比較
して、ラプラシアンの絶対値が前記した閾値よりも大き
な場合に、出力端子４ｂに対して特徴点を示す信号ＧＴ
を送出する。なお、急変点の輝度値としては算出対象画
素の輝度値ｚｓが採用される。

【００２９】１画面（飛越走査方式が適用されている場
合に１フィールド期間）分の走査が終了した時点で、そ
の画面に対する特徴点の抽出動作が終了することになる
。そして、前記のようにして抽出された特徴点の情報は
、既述のように符号化送出回路５に送られる。前記の符
号化送出回路５では、情報を能率良く伝送させることが
できる符号、例えばハフマンコード等の公知の符号に変
換して伝送回線６を介して受信復号回路７に伝送する。 前記したピーク点検出回路３と急変点検出回路４とにお
ける次の画面の特徴点の抽出動作の実行は、前記した例
えばハフマンコードでの符号化のために要する符号化時
間と伝送に必要とされる時間中に行なわれる。なお、例
えば、特徴点の検出数が多い等の理由により、前記した
符号化時間と伝送時間とが１画面の走査期間を超えるお
それがあるような場合には、急変点の検出動作に用いら
れる前記の閾値を自動調整して、検出される特徴点数が
制御されるようにすることは望ましい実施の態様である
。

【００３０】受信復号回路７では、それに伝送されて来
た符号化された信号を復号して輝度関数再生回路８に与
える。前記の輝度関数再生装置８では、それに供給され
た特徴点の情報を用いて圧縮前の２次元輝度関数を復元
する。図５に例示されている輝度関数再生装置８に対し
て特徴点のアドレスと輝度値とが入力情報として供給さ
れると、前記の入力情報における特徴点のアドレスの情
報は、抵抗器メッシュの抵抗器Ｒ，Ｒ…の接続点（結合
点）における前記した特徴点のアドレスと対応している
接続点を選択するのに使用され、前記の特徴点のアドレ
スによって選択された抵抗器メッシュにおける抵抗器Ｒ
，Ｒ…の接続点に接続されているデジタルアナログ変換
器ＤＡＣに対して前記した特徴点の輝度値の情報が供給
される。輝度関数再生装置８における画像情報の伸張動
作を図６を参照して具体的に説明すると次のとおりであ
る。輝度関数再生装置８において、抵抗器メッシュにお
けるコーナ（対象画像の４隅）に対応する画素は、既述
のように自動的に特徴点とみなされるために図６中で二
重丸印の接続点Ｐ１の電圧値は確定される。また、既述
のように画像の周囲の画素列は２次元的特徴判定が不能
であるために、辺方向への１次元的な特徴判定が行なわ
れて、その結果がＰ２として確定され、これらを直線補
完するＰ３も特徴点として登録されているから、画面周
囲についてはＰ１，Ｐ２，Ｐ３に確定電圧が供給される
。次に、画像内部におけるピーク点、急変点がＰ４であ
り、これらの電圧が確定して供給される。残りのＰ５は
未伝送画素であるが、電圧検出装置により補間電圧が測
定されることによりＰ５の輝度値を再生する。なお、既
述した輝度関数再生装置８ではそれに用いる抵抗器メッ
シュにおける抵抗器Ｒ，Ｒ…の全接続点（全結合点）を
対象画像の全画素と対応させるようにしているが、実施
に当っては対象画像の一部の領域の画素と対応する結合
点を備えた抵抗器メッシュを用いて輝度関数再生装置８
が構成されてもよい。

【００３１】１画面中における複数個所の特徴点の全て
に対して供給されるそれぞれ所定の輝度値と対応する前
記した確定電圧及び再生電圧は、前記した抵抗器メッシ
ュ上にアナログ値で同時に発生するため、前記の抵抗器
メッシュにおける各抵抗器Ｒ，Ｒ…の接続点にそれぞれ
個別に接続されているスイッチＳＷを、所定の順序で１
個ずつオンの状態になされることにより、前記した抵抗
器メッシュにおける各抵抗器Ｒ，Ｒ…の接続点の電圧は
時間軸上で直列的な出力として取出される。前記のよう
にして時系列信号となされた出力信号には同期信号等の
必要な信号が付加されることはいうまでもない。

【００３２】画像情報圧縮系と画像情報伸張系とをリア
ルタイムで同時動作させるようにする場合も、両系は本
質的には独立に動作を行なうものではあるが、両系が同
期動作を行なうようにして本発明が実施されるようにな
されてもよいことは当然である。これまでの実施例は輝
度関数が２次元の場合についてであったが、本発明の多
次元画像圧縮伸張方式は、複数フレームにわたって特徴
点を検出するようにした３次元画像圧縮伸張方式につい
ても同様に実施できる。また本発明の多次元画像圧縮伸
張方式は、赤，緑，青の３原色方式、あるいは輝度信号
と色差信号とによるカラー方式等のように複数の信号を
有する方式についても適用できることはいうまでもなく
、その場合には各信号における特徴点のアドレスを複数
の要素間で共用したり、輝度情報と色差信号情報との特
徴点の検出感度を異なるように設定したりすることがで
きる。

【００３３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したところから明らか
なように本発明の多次元画像圧縮伸張方式は、画像情報
処理の対象にされている画像における画素密度の高低に
拘らずに画像の持つ特徴点のみを抽出して画像情報の圧
縮された画像データを得て、伸張に際しては前記した画
像データから画素復元を行なうのではなく別の画素密度
面に新画像が描画できるように、２次元的な輝度情報や
時間軸をも含む３次元的な輝度情報等の画像情報につい
て輝度の極大点と輝度の極小点及び輝度の急変点とを前
記した画像の特徴点とし、前記した画像の特徴点の位置
及び輝度値を伝送，記録，画像の復元に用い、また、画
像の復元に際して、 Ｚａ＝Σ（ｚｉ／ｒｉ）／Σ（１／ｒｉ）　　…（Ａ）
ただし、Ｚａは復元された輝度値 ｚｉは各特徴点の輝度値 ｒｉは各特徴点から復元点までの距離要素ｉ特徴点番号 （Ａ）式の演算または近似演算を行なう装置を用いて容
易に多次元画像の伸張を行なうことができるようにした
ので、本発明方式では画像情報の圧縮が行なわれるべき
原画像と伸張によって得られる再生画像との両画像間の
構成画素数差などの物理的条件に関わることなく、画像
の情報量に応じて高圧縮を容易に実現することができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多次元画像の圧縮伸張方式のブロック
図である。

【図２】ピーク点検出回路の構成例を示すブロック図で
ある。

【図３】急変点検出回路の構成例を示すブロック図であ
る。

【図４】輝度関数再生装置に使用される抵抗メッシュの
構成例を示す平面図である。

【図５】輝度関数再生装置及び時系列化装置の構成例を
示すブロック図である。

【図６】輝度関数再生装置の動作の説明に用いる抵抗メ
ッシュの平面図である。

【図７】本発明の多次元画像の圧縮伸張方式の構成原理
を説明するための画像の輝度分布関数例を示す図である
。

【符号の説明】

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】静止画像における２次元的な輝度情報や時
   間軸をも含む３次元的な輝度情報等の画像情報について
   輝度の極大点と輝度の極小点及び輝度の急変点とを前記
   した画像の特徴点とし、前記した画像の特徴点の位置及
   び輝度値を伝送，記録，画像の復元に用いる多次元画像
   圧縮伸張方式であって、前記した特徴点として画像にお
   ける各コーナー点を用いてなる多次元画像圧縮伸張方式
   。
2. 【請求項２】　　静止画像における２次元的な輝度情報
   や時間軸をも含む３次元的な輝度情報等の画像情報につ
   いて輝度の極大点と輝度の極小点及び輝度の急変点とを
   前記した画像の特徴点とし、前記した画像の特徴点の位
   置及び輝度値を伝送，記録，画像の復元に用いる多次元
   画像圧縮伸張方式であって、前記した画像の辺縁上にお
   ける特徴点の検出を辺縁上の１次元輝度情報を用いるよ
   うにした多次元画像圧縮伸張方式。
3. 【請求項３】　　時間軸をも含む３次元的な輝度情報に
   ついて輝度の極大点と輝度の極小点及び輝度の急変点と
   を前記した画像の特徴点とし、前記した画像の特徴点の
   位置及び輝度値を伝送，記録，画像の復元に用いる多次
   元画像圧縮伸張方式であって、前記した画像の周囲面上
   における特徴点の検出を前記した画像周囲面上の２次元
   輝度情報を用いるようにした多次元画像圧縮伸張方式。
4. 【請求項４】　　画像情報が３原色の輝度情報である請
   求項１乃至３の何れかに記載の多次元画像圧縮伸張方式
   。
5. 【請求項５】　　３原色の輝度情報間において特徴点の
   位置を共用するようにした請求項４の多次元画像圧縮伸
   張方式。
6. 【請求項６】　　画像情報が輝度情報と色差信号情報で
   ある請求項１乃至３の何れかに記載の多次元画像圧縮伸
   張方式。
7. 【請求項７】　　輝度情報と色差信号情報とにおける特
   徴点の位置を共用するようにした請求項６の多次元画像
   圧縮伸張方式。
8. 【請求項８】　　輝度情報と色差信号情報との特徴点の
   検出感度を異なるように設定した請求項６の多次元画像
   圧縮伸張方式。
9. 【請求項９】　　画像の復元に際して、Ｚａ＝Σ（ｚｉ
   ／ｒｉ）／Σ（１／ｒｉ）　　…（Ａ）ただし、Ｚａは
   復元された輝度値 ｚｉは各特徴点の輝度値 ｒｉは各特徴点から復元点までの距離要素ｉ特徴点番号 （Ａ）式の演算または近似演算を行なう装置を用いた多
   次元画像圧縮伸張方式。
10. 【請求項１０】　　演算装置として抵抗メッシュを含ん
    で構成されているものを用いた請求項９の多次元画像圧
    縮伸張方式。