JPH0777420B2

JPH0777420B2 - デイジタル画像処理装置

Info

Publication number: JPH0777420B2
Application number: JP60281641A
Authority: JP
Inventors: 良行鈴木; 正広船田; 衞佐藤; 幸夫佐藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-12-13
Filing date: 1985-12-13
Publication date: 1995-08-16
Anticipated expiration: 2010-08-16
Also published as: JPS62140554A

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は、デイジタル画像データにより表わされるデイ
ジタル画像に回転処理を行うデイジタル画像処理装置に
関する。

〔従来技術〕

デイジタル画像を所定サイズのブロツクに分割し、その
ブロツクの画像パターンをブロツク単位で符号化する方
式があるが、この方式で符号化すると、画像を符号化し
たままの状態で比較的容易に画像の移動・回転などの画
像処理をすることができる。それは、この方式ではブロ
ツク単位で符号化してあるので、他のブロツクに影響を
与えずにそのブロツクだけ処理が独立して行なえるから
である。

しかし、ここで気を付けなければならないことは、回転
の処理をする場合、あくまでもブロツク単位で処理がさ
れただけで、このまま復号化してもその再生像は完全で
ないことである。

これを第６図を使つて説明する。第６図で０がオリジナ
ルの画像とすると、これをブロツク単位で符号化して、
時計方向に90度回転する例を示している。まず、オリジ
ナル画像０は４×４のブロツクサイズの４つのブロツク
01〜04に分割される。そして、それぞれのブロツク01〜
04のパターンを符号器11によつてB₁₁,B₁₂,B₂₁,B₂₂に符
号化し、メモリ12に記憶する。ここで、時計方向に90゜
回転するためには、回転処理がない場合におけるメモリ
12からの読出しをB₁₁,B₁₂,B₂₁,B₂₂という順番だとすれ
ば、第６図に示したようにB₂₁,B₁₁,B₂₂,B₁₂という順番
でメモリ12からの読出しを行なう。

しかし、これを復号器13でそのまま再生した像R₁はオリ
ジナル０を時計方向に90度回転した像にはなつていな
い。これは、ブロツク位置は確かに回転されているが、
各ブロツクの内部がそのままのためである。従つて、ブ
ロツク内部を同じように時計方向に90度回転させて、初
めて完全な再生画像R₂を得ることができる。このため
に、復号器13で復号化されたデータを回転器14でそれぞ
れの処理内容に応じて処理し、各ブロツク内の画素の並
び換えをしなければならない。

即ち、第７図に示す如くブロツクサイズが４×４であ
り、ブロツクを構成する画素位置をＸ（i,j）で示すと
すると、ブロツクを構成する各画素に対して、回転器14
において以下の如くの位置変換処理を必要としていた。

Ｘ（i,j）→ｘ（j,5−ｉ）90度回転 →ｘ（５−i,5−ｊ）180度回転 →ｘ（５−j,i）270度回転 →ｘ（i,5−ｊ）鏡像 →ｘ（j,i）90度回転＋鏡像 →ｘ（５−i,j）180度回転＋鏡像 →ｘ（５−j,5−ｉ）270度回転＋鏡像回転方向は時計方向、鏡像はｉ軸に対してとる。

しかし、このような処理をハードウエアでしかもリアル
タイムに実行することは、困難である。また、画像の処
理内容に従つて、ブロツク内の画素の処理の仕方も変え
なければならないので、この問題は大きくなる。

〔目的〕

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、デイジタル
画像の回転処理を、簡易な処理により高速に実行可能と
することを目的とし、詳しくは、デイジタル画像データ
を夫々Ｎ×Ｎ画素からなる複数のブロックに分割し、各
ブロックをブロック内の画像データのパターンを示すパ
ターンコードとパターンの方向を示す状態コードからな
るブロックコードに符号化する符号化手段と、前記符号
化手段により符号化された各ブロックのブロックコード
を記憶する記憶手段と、画像の回転の指示に従って、前
記記憶手段からのブロックコードの読み出し順を変更す
るとともに、読み出した各ブロックコードの状態コード
を変換する回転処理手段と、前記回転処理手段により回
転処理されて出力される各ブロックコードをＮ×Ｎ画素
からなる画像パターンに復号する復号手段とを有するデ
イジタル画像処理装置を提供するものである。

〔実施例〕

以下、本発明を好ましい実施例に基づいて説明する。本
発明の概念を説明したのが、第１図である。

オリジナル画像０は４×４のブロツクに分割され、それ
ぞれのブロツクは符号器１によつて、そのブロツクのパ
ターン構造を表すパターンコードとそのパターンの回転
・対称の状態を表す状態コードとを有するブロツクコー
ドに符号化される。このブロツクコードがメモリ２に記
憶される。

そして、ここでも画像を時計方向に90度回転するとする
には、回転処理を要しない場合の読出し順B₁₁,B₁₂,B₂₁,
B₂₂に対して、メモリ２から各ブロツクコードをこの処
理のために、B₂₁,B₁₁,B₂₂,B₁₂の順番で読み出すととも
に、回転器５で各ブロツクコードの回転モードを表す状
態コードに処理を施して、ブロツクコードそのものをオ
リジナルのブロツクのパターンを90度回転したパターン
のブロツクコードへと変換する。

このようにして、回転処理されたブロツクコードを復号
器５で復号して像を再生すれば、オリジナル０の90度回
転像Ｒを得ることができ、ブロツク内の各画素に対する
個別の処理は不必要となる。

ところで、デイジタル画像のブロツク符号化方式の中
で、ブロツクのパターンを符号化する方式の代表的なも
のとして、ベクトル量子化による符号化方式が良く知ら
れている。このベクトル量子化はブロツクの画素をベク
トルの要素として考えて４×４のブロツクなら、入力画
像のブロツクを16次元ベクトルとしてとらえる。そし
て、同じ16次元の空間でいくつかのベクトルを再生ベク
トルとして登録して、入力ベクトルを歪が最小となるよ
うな再生ベクトルへ写像する。たとえば、入力画像が１
又は０しかとらない２値画像とすると４×４のブロツク
には2¹⁶通りのパターンが存在するが、異なるいくつか
のパターンに同一コードを割付けることにより再生像の
パターンとして例えば2⁸通りのパターンを登録すれば情
報量としては、16ビツトから８ビツトへと1/2にするこ
とができる。尚、再生画像の歪を更に許容できる場合に
は2¹⁶通りのパターンを2⁵通りのパターンに圧縮しても
よい。

このベクトル量子化に際し、符号化の際にはブロツクの
パターンは再生ベクトルを示すアドレスとして符号化さ
れる。またハードウエアとして実現する際には符号化或
いは復号化のための変換テーブルを記憶したメモリROM
等により写像を比較的容易に実現することができる。こ
のようにベクトル量子化による符号化は、ブロツクのパ
ターン構造を符号化する方式ととらえることができる。

そして、前述の様にこのような符号化において、パター
ンの構造を表すパターンコードと、そのパターンの回転
・対称の状態を表す状態コードとによりブロックのパタ
ーンを表現して符号化するものである。これは、再生パ
ターンとして登録する際に回転・対称処理により同一パ
ターンとなる複数のパターンのうちの１つのパターンを
基本パターンとして考え、この基本パターンを回転・対
称処理して得ることのできる複数のパターンを登録し、
これら基本パターンに派生する複数パターンを表すパタ
ーンコードは基本パターンのものと共通とし、その回転
・対称モードを表す状態コードを各パターンを表すパタ
ーンコードと合わせる。これにより、状態コードのみを
変更することにより、例えば所望の角度回転したパター
ンのコードを得ることができる。

第２図は、以上の概念に基づく符号化の具体例であつ
て、４×４のブロツクの画像を８ビツトで符号化する場
合を示し、８ビツトのブロツクコードのうち上位５ビツ
トに画像パターンを示すパターンコードPCを、また、下
位３ビツトに回転・対称のモードを表わす状態コードSC
を割り当てる。尚、この例では2¹⁶通りのパターンを2⁵
通りのパターンコードに圧縮している。

第３図は第２図示のブロツクコードにより符号化されて
いる画像BPを時計方向に90度回転する動作例を示すもの
で、画像BPに対応したパターンコードPCを「11111」と
し、また、画像BPを基本パターンとして登録してあると
する。前述の如く、基本パターンは状態コードSCとして
“000"とすれば、基本パターンのブロツクコードは“11
111000"となる。これを90度回転させたパターンについ
ては、状態コードSCとして、時計方向への90度回転を
“001"とすればこの回転処理後のパターンBP¹を表わす
ブロツクコードは、“11111001"となる。

この時この回転・対称モードを表すコード付けを以下の
様に行なうことで、状態コードSCそのものを再生ベクト
ルとして利用することができる。そのためには、状態コ
ードSCを基本パターンに対する絶対的な回転・対称の状
態を表すだけのコードとしてとらえるのではなく、相対
的な回転・対称の状態を表すコードとする。こうするこ
とで、もとの状態コードSCが基本パターンに対してどの
ような状態にあつても同一の処理とすることで処理前と
処理後では相対的に同一の状態を作り出すことができ
る。

以下に状態コードSCの例を示す。また、第４図に状態コ
ードSCによる画像の状態遷移図を示す。

基本パターン 000 90度回転 001 180度回転 010 270度回転 011 鏡像 111 90度回転＋鏡像 110 180度回転＋鏡像 101 270度回転＋鏡像 100 即ち、基本パターンを示す状態コードSCを000とし、８
つの状態を上述の様に３ビツトのコードで表わす。そし
て、第４図の状態遷移図に示すように、８つの回転対称
の状態間に規則性をもたせてある。

すなわち、３ビツトの状態コードSCのうち下位２ビツト
に１を加えることで、そのパターンを右（時計）方向に
90度回転させたパターンのコードにすることができる。
また、逆に下位２ビツトから１を引く毎に左（反時計）
方向にパターンを90度回転させることができる。さら
に、状態コードSCの３ビツトの各ビツトを反転させる
（０なら１に、１なら０にする）ことで、そのパターン
の鏡像とすることができる。

このようなコード化をすれば、ベクトル量子化のような
符号化の際に、入力ブロツクを再生ベクトルへ写像する
のに基本的パターンとか、それを何度回転させたパター
ンとかいうようなことを意識せずにすべて同一レベルの
再生ベクトルとして扱うことができる。尚、この時注意
しなければならないことは、ある基本パターンを回転・
対称処理して得られるパターンを再び基本パターンとし
ないことである。

第５図は、状態コードSCの処理を実現するための第１図
示の回転器５の詳細な構成例である。C₂,C₁,C₀は第３図
で示した回転・対称モードを表す３ビツトの状態コード
SCである。

また、R₁,R₀はパターンの回転角、また、Ｍは鏡像処理
の有無を示す信号であつて、例えば、キーボードやデジ
タイザ等の入力装置を用いたオペレータからの画像処理
指令に従つた信号である。信号Ｍが“1"で状態コードSC
の３ビツトの反転、即ち、鏡像処理を指示する。また、
信号R₁,R₀の組合せにより以下の様な処理を指示する。

21は２ビツトの加算器で、入力する状態コードSCのうち
の下位２ビツト（C₁,C₀）を前述の信号R₁,R₀により回転
処理するもので、具体的にはC₁C₀＋R₁R₀の加算動作し、
加算結果の下位２ビツトをY₁Y₀として出力する。

22〜25は入力信号のレベルを反転するインバータ、26〜
31はアンドゲート、32〜34はオアゲートである。状態コ
ードSCの上位１ビツトのC₂及び加算器21の２つの出力
Y₁,Y₀は夫々インバータ22〜24により反転されてアンド
ゲート26,28,30に入力され、また、C₂,Y₁,Y₀はそのまま
アンドゲート27,29,31に入力される。アンドゲート26,2
8,30には信号Ｍが入力され、また、アンドゲート27,29,
31には信号Ｍをインバータ25で反転した信号が入力され
る。

従つて、信号Ｍが“0"の場合はアンドゲート27,29,31の
入力、即ち、C₂,Y₁,Y₀が夫々オアゲート32,33,34を通し
てＣ′₂,C′₁,C′_０として出力される。また、信号Ｍが
“1"の場合はアンドゲート26,28,30の入力、即ち、C₂,Y
₁,Y₀を反転した値が夫々オアゲート32,33,34を通して
Ｃ′₂,C′₁,C′_０として出力される。この様にして、加
算器21にて回転処理された状態コードSCが鏡像処理され
る。

以上の如く、第５図示の回転器５により状態コードSCが
処理指令に従つて、変換される。尚、ブロツクコードの
うちパターンコードは回転器５では何ら処理されない。

この様にして処理された状態コードSC及びパターンコー
ドPCを含むブロツクコードは第１図示の復号器におい
て、前述した如くの変換テーブルの検索技術を用いて画
像パターンに復号される。

以上説明した実施例では符号化のブロツクを４×４とし
たが、これに限るものではなく、また、符号化すべき画
素も白／黒の２値に限らず、階調性をもつものであつて
もよい。また、パターンコードは５ビツト、状態コード
は３ビツトに夫々限らず、圧縮率や処理内容に応じてビ
ツト数は増減するものである。

以上説明したように、ベクトル量子化のようなブロツク
のパターンを符号化する際に、ブロツクの符号をパター
ンを表わすコードとそのパターンの回転および対称の状
態等を表すコードとから構成することで、符号化した状
態で回転・対称のような処理をする際にブロツク内の画
素の処理も符号に簡単な操作を施すことで高速に実現す
ることができる。

また、ベクトル量子化のように、その再生像に歪を生じ
る符号化方式においては、その回転・対称のブロツクは
必ず存在するから、どのような回転・対称をしても、そ
の再生像の間では画質の差が生じず、たとえば、90゜回
転した像も、180゜回転した像も画質としては全く同一
のものを得ることが出来ることは、実用上大きなメリツ
トである。

〔効果〕

以上説明した様に、本発明によると、デイジタル画像の
回転処理を、画素単位の複雑で多量な処理を行うことな
しに、画像の回転の指示に従って、記憶手段からのブロ
ックコードの読み出し順を変更するとともに、読み出し
た各ブロックコードの状態コードを変換するという簡易
な処理によって高速に実行可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による符号化の概念を示す図、第２図は
本発明による符号化に用いるコードの例を示す図、第３
図は画像処理の一例を示す図、第４図は状態遷移図、第
５図は回転器の構成例を示す図、第６図は従来の符号化
を示す図、第７図は従来の画像処理の一例を示す図であ
り、１は符号器、５は回転器、３は復号器である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤幸夫東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開昭54−2619（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】デイジタル画像データを夫々Ｎ×Ｎ画素か
らなる複数のブロックに分割し、各ブロックをブロック
内の画像データのパターンを示すパターンコードとパタ
ーンの方向を示す状態フードからなるブロックコードに
符号化する符号化手段と、前記符号化手段により符号化された各ブロックのブロッ
クコードを記憶する記憶手段と、画像の回転の指示に従って、前記記憶手段からのブロッ
クコードの読み出し順を変更するとともに、読み出した
各ブロックコードの状態コードを変換する回転処理手段
と、前記回転処理手段により回転処理された出力される各ブ
ロックコードをＮ×Ｎ画素からなる画像パターンに復号
する復号手段とを有することを特徴とするデイジタル画
像処理装置。