JPH1063643A

JPH1063643A - 画像変換方法

Info

Publication number: JPH1063643A
Application number: JP8217336A
Authority: JP
Inventors: Masashi Hara; 昌司原
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1996-08-19
Filing date: 1996-08-19
Publication date: 1998-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】画像データのウェーブレット変換を、少ない
メモリを用いて行うことができるようにする。【解決手段】原画像データ１を数ラインずつメモリに
読み込み、ローパスフィルタ10、ハイパスフィルタ11に
よりそれぞれ主走査方向にフィルタリング処理して、そ
の結果をバッファメモリ４およびバッファメモリ５にそ
れぞれ格納し、各バッファメモリに対して副走査方向の
フィルタリング処理を施し、処理済みのデータの代わり
に次の未処理のデータをバッファメモリに格納して、こ
のバッファメモリを循環的に利用することにより、周波
数帯域ごとの画像データを数ライン分ずつ順次生成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像変換方法に関
し、特に詳しくは画像データに対してウェーブレット変
換を施す際のフィルタリング処理におけるメモリの使用
方法および変換済データのファイルフォーマットに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ウェーブレット変換は、信号の周波数解
析方法の１つであるが、同じく周波数解析方法として広
く用いられているフーリエ変換に比べ、信号の局所的な
変化情報を検出しやすいという点で優れていることか
ら、近年各種の信号処理の分野で利用されるようになっ
てきている。

【０００３】画像処理の分野においては、画像データに
対して各周波数帯域ごとに異なる処理を施すような場合
に、画像データを周波数帯域ごとに分類する手段として
このウェーブレット変換が用いられている。具体的に
は、例えばノイズ除去のための高周波の分離、さらには
ノイズの多い周波数帯域のデータを削減することによる
圧縮処理などが挙げられる。本出願人も、Marc Antonin
iらにより提案された方法（Marc Antonini et al.，Ima
ge Coding Using Wavelet Transform，IEEE TRANSACTIO
NS ON IMAGE PROCESSING ，VOL.1 ，NO.2，p205-220，A
PRIL 1992）を基礎とする数々の画像データ圧縮方法を
提案している（特開平6-350989号、同6-350990号、同7-
23228号、同7-23229号、同7-79350号、特願平8-14510号
など）。

【０００４】一般に、ウェーブレット変換を用いた画像
処理では、画像の階層的表現が重視されており、変換後
の画像データのフォーマットを階層的にするための方法
として、画像全体の画像データをメモリ上に取り込み、
ウェーブレット変換処理を行って、解像度の低い画像成
分から順次１つのファイルに出力することが行われてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来方法は、処理
される画像全体の画像データを格納できる程度に十分な
メモリを必要とする。しかしながら、一般にこのような
画像処理を行う画像処理装置では使用できるメモリ資源
は限られており、したがって、できる限り少ないメモリ
を使用して処理を実現できることが望ましい。

【０００６】本発明は、上記課題に鑑みて、少ないメモ
リでウェーブレット変換を逐次的に行う方法を提供する
ことを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の画像変換方法
は、画像を表す画像データに対し、該画像の縦方向およ
び横方向にそれぞれフィルタリング処理を施して前記画
像データのウェーブレット変換を行う画像変換方法にお
いて、前記画像データに対し、該画像データの所定のラ
イン数分の部分画像データごとに、ローパスフィルタに
より前記ラインの方向にフィルタリング処理を施して該
部分画像データの低周波成分を表す低周波成分画像デー
タを得て所定のライン数を有する第１のバッファメモリ
に格納するとともに、ハイパスフィルタにより前記ライ
ンの方向にフィルタリング処理を施して該部分画像デー
タの高周波成分を表す高周波成分画像データを所定のラ
イン数を有する第２のバッファメモリに格納し、前記第
１のバッファメモリに格納された画像データに対し、該
バッファメモリのライン数以下のフィルタサイズを有す
るローパスフィルタおよびハイパスフィルタにより、そ
れぞれ該バッファメモリのラインと垂直な方向にフィル
タリング処理を施すとともに、前記第２のバッファメモ
リに格納された画像データに対し、該バッファメモリの
ライン数以下のフィルタサイズを有するローパスフィル
タおよびハイパスフィルタにより、それぞれ該バッファ
メモリのラインと垂直な方向にフィルタリング処理を施
してウェーブレット変換を行うことを特徴とするもので
ある。

【０００８】この際、前記ウェーブレット変換により得
られる変換済データは、１つのファイルに順次出力して
もよいし、周波数帯域ごとに異なるファイルに分類して
出力してもよい。

【０００９】ここで、画像データの１ラインとは、例え
ば画像が1024×1024の画素からなるとすれば、１列に並
ぶ1024個の画素に対応するデータの集合を意味するもの
とする。前記部分画像データはこのデータの集合が所定
のライン数分集まったものであるが、この所定のライン
数とは、具体的には例えば２ライン、４ラインといった
偶数のライン数であることが望ましい。但しこれは、必
ずしも偶数に限定するということではなく、部分画像デ
ータがフィルタリング処理によって１／２に縮小される
ことから、ライン数を偶数とするとライン数の整数倍の
データが得られ、処理上都合がよいためである。またバ
ッファメモリについても、上記画像データの１ラインに
対応する容量を１ラインということにする。

【００１０】ローパスフィルタ、ハイパスフィルタは１
次元フィルタであることが望ましいが、特に限定はしな
い。これらのフィルタが１次元フィルタである場合、前
記フィルタサイズは具体的にはフィルタ長であり、バッ
ファメモリの「所定のライン数」は、前記画像データ全
体を格納できるライン数よりも少なく、また、バッファ
メモリのラインと垂直な方向に施すフィルタリング処理
に用いられる１次元フィルタのフィルタ長より多いか、
または同じライン数とする。ここでフィルタ長がｎであ
るとは、そのフィルタがｎ個の画素を処理するようなフ
ィルタであることを意味し、したがってフィルタ長より
多いか、または同じライン数であるとは、フィルタがｎ
画素を処理するようなフィルタである場合にライン数が
ｎライン以上であるということである。

【００１１】また、ウェーブレット変換処理では、上記
のようにして得られた変換済データに対してさらに上記
処理を繰り返し施して、何段階ものウェーブレット変換
を行う場合があるが、本発明はそのような段階の数に拘
わらず適用できるものである。

【００１２】なお、ウェーブレット変換の理論、ウェー
ブレット関数に基づくフィルタの設計方法、およびそれ
らのフィルタによるフィルタリング処理については、上
記数々の引用例に詳細に記載されているため、本明細書
では説明を省略する。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、画像データに対しフィ
ルタリング処理を施してウェーブレット変換を行う際
に、その画像データを、フィルタリング処理の対象とす
ることができる程度の大きさの断片に分割して逐次処理
するため、処理途中のデータを格納するメモリは、必要
最小限のメモリを循環的に使用すればよく、これにより
少ないメモリでウェーブレット変換を行うことができ
る。

【００１４】また、上記方法では各周波数帯域の変換済
データが交互に出力されることになるが、これはこのま
ま１つのファイルに順次格納してもよいし、また、周波
数帯域ごとに異なるファイルに分類して格納すれば、デ
ータの階層表現が可能となり、従来方法と同様に、周波
数帯域ごとにそのデータを利用することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の画像変換方法につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。以下に示す実施
の形態は、本出願人が例えば上記特開昭55-12492号など
において提案している放射線画像記録再生システムに適
用されている方法である。このシステムは、蓄積性蛍光
体シートに記録された人体の放射線画像をレーザビーム
走査によりデジタル画像データとして読み取り、その画
像を記録再生あるいは保管管理するために、種々の画像
処理を行うものであり、そのような画像処理の１つとし
て、上記特開平6-350989号などの引用例に示されるよう
な、ウェーブレット変換を利用した画像データの圧縮処
理を行っている。

【００１６】はじめに、ウェーブレット変換処理の概要
と、従来方法の問題点について、図１を参照して説明す
る。図１に示されるように、一般にウェーブレット変換
は、原画像データに対し、その原画像データの読取時に
おける主走査の方向（以下、単に主走査方向という）、
および読取時における副走査の方向（以下、単に副走査
方向という）の２方向に対して、それぞれ１画素おきに
フィルタリング処理を施すことによって行われる。この
際、このフィルタとして、基本ウェーブレット関数に基
づいて設計されたものを使用し、ウェーブレット変換の
理論に基づいて複数のフィルタにより段階的にフィルタ
リング処理を施す。（ウェーブレット変換の理論および
適切なフィルタの設計方法については、上記引用例を参
照。）図１に示されるように、原画像データ２はまず、
ローパスフィルタ10およびハイパスフィルタ11により、
それぞれ、主走査方向に１画素おきに処理される。この
結果、各フィルタにより処理された後の原画像データ
は、主走査方向に１／２に縮小されたものとなる。

【００１７】さらにローパスフィルタ10により処理され
た後の画像データは、ローパスフィルタ12とハイパスフ
ィルタ13により、それぞれ、副走査方向に１画素おきに
処理される。この結果、主走査方向、副走査方向それぞ
れが１／２に縮小された、すなわち、もとの画像の１／
４の大きさのLL画像データ16およびLH画像データ17が得
られる。なお、ここでＬはローパスフィルタのＬ、Ｈは
ハイパスフィルタのＨを意味し、主走査方向、副走査方
向ともにローパスフィルタで処理された結果をLL、主走
査方向はローパスフィルタ、副走査方向はハイパスフィ
ルタで処理された結果をLHのように表現するものとす
る。

【００１８】同様に、ハイパスフィルタ11により処理さ
れた後の画像データはローパスフィルタ14と、ハイパス
フィルタ15により、それぞれ、副走査方向に１画素おき
に処理され、HL画像データ18およびHH画像データ19が得
られる。なお、本実施の形態においては、ローパスフィ
ルタ10、12、14は同じフィルタであり、ハイパスフィル
タ11、13、15は同じフィルタであるが、これらのフィル
タはそれぞれ異なるものであってもよい。

【００１９】なお、このようにして得られたウェーブレ
ット変換像２のうち、主走査方向、副走査方向ともにロ
ーパスフィルタによるフィルタリング処理を施して得ら
れたＬＬ画像は、原画像１の縮小画像となることが知ら
れている。

【００２０】以上説明したような方法で変換を行うため
には、処理対象となる原画像の一面分のデータを格納で
きるバッファメモリが必要となる。しかしながら、一般
に画像処理装置のメモリ資源は限られており、またその
全てを上記変換処理のためだけに使用できるわけではな
いため、変換方法としては、使用するメモリは少なけれ
ば少ないほど望ましい。そこで、本発明の画像変換方法
では、画像データを分割して逐次的に処理することによ
り、少量のメモリを有効活用している。

【００２１】図２は、本発明の変換方法の一実施の形態
を示す図である。本実施の形態では、原画像データ１の
２ライン分のデータをメモリ上に読み込んで処理し、そ
の２ライン分のデータに対する処理が終わったら次の２
ライン分を読み込むというようにして、順次処理を行
う。図２では、この２ラインを薄い太枠によって表して
いる。なお、本実施の形態において使用されるローパス
フィルタおよびハイパスフィルタは全て１次元フィルタ
である。

【００２２】メモリ上に読み込まれた２ライン分のデー
タ３（以下、部分画像データ３という）に対しては、ま
ず、フィルタ６として図示されているような主走査方向
のフィルタリング処理を施すが、これはローパスフィル
タ10およびハイパスフィルタ11によりそれぞれ行うフィ
ルタリング処理を示している。上述のように、このフィ
ルタリング処理は部分画像データ３に対して１画素おき
に施すものであるため、２ライン分のデータに、このよ
うなフィルタリング処理を施した結果得られるデータは
１ライン分のデータとなる。そこで、ローパスフィルタ
10により得られた１ライン分のデータはバッファメモリ
４に、また、ハイパスフィルタ11により得られた１ライ
ン分のデータはバッファメモリ５にそれぞれ格納するも
のとする（薄い太枠によって示されている）。

【００２３】バッファメモリ４は、ローパスフィルタ12
およびハイパスフィルタ13のフィルタのうち、長い方の
フィルタの長さよりも多いライン数を有するものとす
る。例えば、ローパスフィルタ12のフィルタ長が７であ
り、ハイパスフィルタ13のフィルタ長が５である場合に
は、バッファメモリ４のライン数は７ライン以上でなけ
ればならない。同様にバッファメモリ５もまた、ローパ
スフィルタ14およびハイパスフィルタ15のフィルタのう
ち、長い方のフィルタの長さよりも多いライン数を有す
るものとする。

【００２４】部分画像データ３のメモリ上への読み込
み、および部分画像データ３に対するローパスフィルタ
10を用いたフィルタリング処理を、バッファメモリ４に
所定量のデータが蓄積されるまで繰り返した後、次にフ
ィルタ７として図示されているような副走査方向のフィ
ルタリング処理を施す。これは、ローパスフィルタ12と
ハイパスフィルタ13によりそれぞれ行うフィルタリング
処理を示している。

【００２５】副走査方向のフィルタリング処理を行う場
合、従来方法では、副走査方向に縦一列分フィルタリン
グ処理を施した後に、次の縦一列を処理するが、本実施
の形態では、縦の各列を並列に処理する。すなわち、フ
ィルタ７として図示されるローパスフィルタ17あるいは
ハイパスフィルタ13を主走査方向に移動し、順次データ
をファイルに出力していく。主走査方向に一巡すること
によりバッファメモリ４の１ライン分のデータは全て処
理済みとなるため、このデータを捨てて新しいデータを
格納することができ、したがって限られた容量のバッフ
ァメモリ４を循環的に使用することができる。

【００２６】なお、メモリを循環的に使用するとは、１
ライン分の処理が終わる度にデータを１ライン分繰り上
げてバッファメモリ４の最後部に新しいデータを追加す
る方法や、不要になった１ラインが格納されている領域
に新しい１ラインを上書きする方法を意味するものであ
る。上書きする場合にはラインの順番に沿うようにフィ
ルタを変更しなければならないが、これについては当業
者には明らかであるため、その詳細は省略する。

【００２７】以上、バッファメモリ４に格納されるデー
タに対する処理について説明したが、バッファメモリ５
に格納されるデータに対する処理も、これと同様であ
り、上記説明におけるローパスフィルタ12がローパスフ
ィルタ14に、ハイパスフィルタ13がハイパスフィルタ15
にそれぞれ対応する。

【００２８】上記のような逐次処理では、バッファメモ
リのデータが入れ替わる度に、ＬＬ画像データ、ＬＨ画
像データ、ＨＬ画像データ、ＨＨ画像データがそれぞれ
１ライン分生成される。したがって、逐次処理されたデ
ータを順次ファイルに出力すれば、そのファイルフォー
マットは、図３に示されるようなものとなる。このファ
イルフォーマットは、各周波数帯域ごとの画像データと
してはまとまりのないものであるが、例えば伝送あるい
は圧縮のために符号化し、後に逆ウェーブレット変換を
施して元の画像を得るような処理であれば特に不都合は
なく、処理に必要なメモリを節約できる分、従来方法よ
り優れているということができる。

【００２９】また、符号化の方法によっては、図３のよ
うな１ラインずつのファイルフォーマットでは不都合な
ことがある。このような場合には、例えば、部分画像デ
ータを８ライン分のデータとすることにより、図４のよ
うに各周波数帯域について４ラインごとにデータを出力
することが可能となり、これによりブロック符号化を行
うことも可能となる。すなわち、必要に応じて部分画像
データのライン数を変更すれば、ある程度まとまった単
位で各周波数帯域の画像データを出力することができ
る。

【００３０】さらに、ファイル出力の際に、図５に示す
ように複数のファイルに分類して出力するようにすれ
ば、従来方法と同様に、画像データの階層表現が可能と
なる。例えば周波数帯域ごとに圧縮の度合いを変えて圧
縮処理を行う場合などには、このように異なるファイル
に分類されている方が処理を施しやすい。また、例えば
ＬＬ画像データを縮小画像として利用する場合のよう
に、ある周波数帯域の画像データのみ特に区別するよう
な場合には、図６のように、その周波数帯域の画像デー
タとその他の周波数帯域の画像データを２つのファイル
に分類して出力することも考えられる。

【００３１】また、上記変換方法は、ウェーブレット変
換を２段階以上にわたって行う場合にも適用することが
できる。すなわち、上記処理により得られたＬＬ画像デ
ータに対して、さらに同様の逐次処理を施すことがで
き、例えば、原画像の４ライン分のデータを部分画像デ
ータとして上記処理を施し、これにより得られる２ライ
ン分のＬＬ画像データに対して同様の処理を施せば、図
７のような出力を得ることができる。従来方法により多
段階にウェーブレット変換を施す場合には、その各段階
において処理対象となるデータ全体を格納するのに十分
なメモリ容量が必要であったが、本発明の変換方法で
は、段階が増えても必要となるメモリはそれほど多くは
ならない。

【００３２】このように、本発明の画像変換方法は、少
ないメモリを用いた逐次処理によりウェーブレット変換
を行うことができ、実用上の効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ウェーブレット変換処理の概要を示す図

【図２】本発明の変換方法の一実施の形態を示す図

【図３】本発明の変換方法により得られる変換データ
を、１つのファイルに格納する際のファイルフォーマッ
トの一例を示す図

【図４】本発明の変換方法により得られる変換データ
を、１つのファイルに格納する際のファイルフォーマッ
トの他の例を示す図

【図５】本発明の変換方法により得られる変換データ
を、複数のファイルに格納する際のファイルフォーマッ
トの一例を示す図

【図６】本発明の変換方法により得られる変換データ
を、複数のファイルに格納する際のファイルフォーマッ
トの他の例を示す図

【図７】本発明の変換方法を用いた多段階のウェーブレ
ット変換の一実施の形態を示す図

【符号の説明】

１原画像２ウェーブレット変換像３メモリに読み込まれた部分画像データ４バッファメモリ５バッファメモリ６フィルタ（主走査方向）７フィルタ（副走査方向） 10 主走査方向に１画素おきにフィルタリングするため
のローパスフィルタ 11 主走査方向に１画素おきにフィルタリングするため
のハイパスフィルタ 12 主走査方向にローパスフィルタによりフィルタリン
グされた画像データを副走査方向に１画素おきにフィル
タリングするためのローパスフィルタ 13 主走査方向にローパスフィルタによりフィルタリン
グされた画像データを副走査方向に１画素おきにフィル
タリングするためのローパスフィルタ 14 主走査方向にハイフィルタによりフィルタリングさ
れた画像データを副走査方向に１画素おきにフィルタリ
ングするためのローパスフィルタ 15 主走査方向にハイフィルタによりフィルタリングさ
れた画像データを副走査方向に１画素おきにフィルタリ
ングするためのローパスフィルタ 16 ＬＬ画像 17 ＬＨ画像 18 ＨＬ画像 19 ＨＨ画像

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像を表す画像データに対し、該画像の
縦方向および横方向にそれぞれフィルタリング処理を施
して前記画像データのウェーブレット変換を行う画像変
換方法において、前記画像データに対し、該画像データの所定のライン数
分の部分画像データごとに、ローパスフィルタにより前
記ラインの方向にフィルタリング処理を施して該部分画
像データの低周波成分を表す低周波成分画像データを得
て所定のライン数を有する第１のバッファメモリに格納
するとともに、ハイパスフィルタにより前記ラインの方
向にフィルタリング処理を施して該部分画像データの高
周波成分を表す高周波成分画像データを所定のライン数
を有する第２のバッファメモリに格納し、前記第１のバッファメモリに格納された画像データに対
し、該バッファメモリのライン数以下のフィルタサイズ
を有するローパスフィルタおよびハイパスフィルタによ
り、それぞれ該バッファメモリのラインと垂直な方向に
フィルタリング処理を施すとともに、前記第２のバッフ
ァメモリに格納された画像データに対し、該バッファメ
モリのライン数以下のフィルタサイズを有するローパス
フィルタおよびハイパスフィルタにより、それぞれ該バ
ッファメモリのラインと垂直な方向にフィルタリング処
理を施してウェーブレット変換を行うことを特徴とする
画像変換方法。
【請求項２】前記ウェーブレット変換により得られる
変換済データを、周波数帯域ごとに異なるファイルに分
類して出力することを特徴とする請求項１記載の画像変
換方法。
【請求項３】前記ウェーブレット変換により得られる
変換済データを、１つのファイルに順次出力することを
特徴とする請求項１記載の画像変換方法。