专利名称：图象记录装置与方法、图象再现装置与方法、以及上面记录有图象处理程序的记录介质的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于记录图象数据的图象记录装置与方法以及上面记录有用于在计算机上实现上述图象记录装置的图象处理程序的记录介质。本发明还涉及用于再现上述图象记录装置生成的文件的图象再现装置与方法以及上面记录有用于在计算机上实现上述图象再现装置的图象处理程序的记录介质。
近年来，已研制出能记录原始数据(即，只通过数字化成象设备的输出得到的数据)的诸如数字静象照相机等图象记录装置。
原始数据是对成象设备的输出忠实的图象数据并包含灰度等级分量(灰度等级信号)。因此，原始数据具有不易被用于设计、印刷、与类似目的的复杂数据处理损坏的优点，并且它们的细微灰度等级信号不易丢失。
如上所述大约8位灰度等级的通用压缩图象文件具有相对地窄的色调再现范围并允许用最多140％白色的灰度再现范围再现对象的高亮度侧部分。这一通用压缩图象文件具有不能以足够的性能流畅地再现亮度度侧/低亮度侧灰度等级分量的问题。希望通用压缩图象文件具有高达200％白色的灰度等级再现范围，并且如果可能，400％白色。
通用压缩图象文件是用8位灰度等级表达的。这导致在将文件提交给诸如对比度转换等图象处理时灰度等级的不连续性变得明显的问题。
另一方面，上述原始数据具有大量的量化位并从而允许以足够的性能流畅地再现精细的中间范围信号。然而，原始数据是给定灰度等级特征与对诸如数字静象照相机等硬件特定的数据格式的。在标准形式中，诸如打印机与监视器等通用外部设备不能处理这种原始数据。这便是，原始数据是与需要专用图象处理及不能通用外部设备容易地印刷或显示的问题关联的。
具有大量量化位的诸如原始数据等图象数据流畅地包含精细的中间范围信号。原始数据的空间冗余度比8位灰度等级图象数据低得多。这导致消除空间冗余度的传统图象压缩方法不能将原始数据压缩到小尺寸文件中的问题。
本发明的另一目的为提供上面记录有使计算机能作为上述图象记录装置工作的图象处理程序的记录介质。
本发明的又另一目的为提供用于再现用上述图象记录装置记录的图象数据的图象再现装置与方法。
本发明的又一目的为提供上面记录有使计算机能作为上述图象再现装置工作的图象处理程序的记录介质。
本发明提供的图象记录装置包括用于将图象数据转换成具有按照第一灰度等级转换特征的N位范围的初级数据的第一转换单元；用于将图象数据转换成具有按照第二灰度等级转换特征的M位范围的次级数据的第二转换单元，第二灰度等级转换特征的级压缩(levelcomp□ession)比第一灰度等级转换特征低或不导致级压缩，其中M大于N；用于计算确定初级数据与次级数据之间的相关性的数据及利用计算的数据作为第三级数据的相关性计算单元；以及用于将初级数据与第三级数据记录在文件中的记录单元。
在上述配置中，首先，具有高级压缩度的N位范围的初级数据与具有低级压缩度的M位范围(M＞N)的次级数据是从相同的图象数据生成的。次级数据为具有初级数据更宽的灰度等级再现范围与更多灰度等级的图象数据。
然后，相关性计算单元计算确定这两种数据之间的相关性的数据并利用计算的数据作为第三级数据。通常，初级数据与次级数据在灰度等级变化方式上互相非常相似，因为它们是从相同的图象数据产生的。因此，作为相关性计算操作的结果，能正确地区分两种数据之间的冗余相似性并能获得可靠地包含有意义的变化分量(例如，并不存在在初级数据中的次级数据中的灰度等级数据)的第三级数据。
记录单元记录这样得出的初级数据与第三级数据。能适当地减少记录数据量，因为与分别记录初级数据与次级数据的情况对比，能事先区分这两种数据之间的冗余相似性。
最好该记录单元为通过不可逆地压缩初级数据来记录它的单元，而该相关性计算单元扩张该不可逆地压缩的初级数据，计算确定扩张的初级数据与次级数据之间的相关性，并利用计算的数据作为第三级数据。因为初级数据是不可逆地压缩的，当将其压缩与扩张时，不可逆变化出现在初级数据中。在这一情况中，由于要用来再现次级数据的参照(初级数据)偏移，不再能完整地再现次级数据。有鉴于此，相关性计算单元扩张已为记录压缩的初级数据并借此生成与要在再现时获得的初级数据相同的扩张的初级数据。相关性计算单元通过利用扩张的初级数据作为参照生成第三级数据。因此，在再现时使用的参照并不偏移并从而能更精确地再现次级数据。
最好，记录单元将初级数据记录在文件中“优先参看的图象存储段”中。在这一情况中，通过使用通用图象浏览程序之类，能以处理传统图象文件的相同方式容易地读出及打印或显示初级数据。换言之，能保持与传统图象文件的兼容性。
最好，记录单元将第三级数据记录在文件中的应用段中(即，能任选地加到图象文件上的一或多个数据段)。通过使用应用段，能保持与传统图象文件的兼容性。
最好，第一灰度等级转换特征与第二灰度等级转换特征至少在整个输入信号范围(灰度等级范围)的一部分中具有相同的特征曲线。通过部分地均衡第一与第二灰度等级转换特征，能提高两种灰度等级转换特征之间的相似性。因此，在通过相关性计算生成第三级数据的过程中，能更可靠地减少图象文件的记录数据量。
最好，相关性计算单元计算关于初级数据与次级数据之间的不相似性的数据并利用计算出的数据作为第三级数据。在这一情况中，没有必要执行复杂的相关性检测计算并从而能高速生成第三级数据。在图象再现装置侧上也具有通过诸如将初级数据与第三级数据相加等简单处理而在高速上再现次级数据的优点。
最好，记录单元通过非线性量化来压缩第三级数据并将压缩的第三级数据记录在文件中。通常，第三级数据包含诸如高亮度侧或低亮度侧灰度等级分量等数据。通常，人类视觉敏感性对于这些灰度等级分量中的小级差是低的。因此，非线性量化第三级数据有可能在压缩不是视觉上可辨别的范围中压缩第三级数据。
最好，记录单元通过增加图象空间上的第三级数据的抽样增量来压缩第三级数据并将压缩的第三级数据记录在文件中。消除一部分第三级数据到对视觉敏感性是低的水平(分样一decimation)，使之有可能在降低不是视觉可分辨的范围中压缩第三级数据。这一措施不限于用在分样中。例如，通过减少第三级数据的高空间频率分量可增加抽样增量。
最好，记录单元将第三级数据分成指示非相关区的形状的图形数据(即，在初级数据与次级数据之间存在实质性差别的区)与指示非相关区的值的数据。以这一形式记录第三级数据有可能消除非相关区以外的区中的冗余数据并借此压缩第三级数据。图象再现装置侧能通过根据图形数据重新布置指示值的数据而容易地再现次级数据。
最好，记录单元将不一致位置(即，不能直接从初级数据计算出次级数据的图象位置)上的第三级数据记录在文件中。例如，在具有第一与第二灰度等级转换特征互相一致的象素值的位置上，初级数据与次级数据互相近似地一一对应。在初级数据与次级数据之间的相关性非常强的位置上，能不使用第三级数据从初级数据将次级数据计算到一定程度。因此，以这一措施，通过只记录不一致位置上的第三级数据能高效地减少第三级数据的数据量。图象再现装置(下面描述)按照再现的初级数据识别不一致位置，并在图象空间上重新布置记录的第三级数据。因此最好图象记录装置以图象再现装置能找到相同的不一致位置的方式识别不一致位置。
最好，记录单元用行程长度编码、熵编码、与/或预测编码压缩第三级数据并将压缩的第三级数据记录在文件中。通常，第三级数据是按照相同的图象数据的初级数据与次级数据计算的。因此，相同的数据高度可能接连地出现在第三级数据中。通过执行行程长度编码能减小这种第三级数据的数据大小。第三级数据中高度可能在高频率上出现无效数据或相同的数据。通过执行熵编码能减小这种第三级数据的数据大小。由于第三级数据是从一开始便具有强空间相关性的图象数据计算的，第三级数据高度可能成为具有强空间相关性的数据阵列。通过执行预测编码能减小这种第三级数据的数据大小。执行预测编码、行程长度编码、及熵编码的适当组合有可能将第三级数据压缩成具有甚至更小的数据大小的数据。
最好，第二转换单元按照图象数据的特征改变第二灰度等级转换特征。
通常，取决于对象、成象条件、及照明条件，通过成象产生的图象数据呈现下述各种特征之一—包含许多高亮度侧灰度等级分量。
—包含许多低亮度侧灰度等级分量。
—包含许多中间亮度灰度等级分量。
—包含从低亮度侧到高亮度侧的宽亮度范围中的灰度等级分量。
上述配置有可能判断诸如输入信号范围的大小或偏移等图象数据特征，并根据该特征改变第二灰度等级转换特征。着便有可能生成忠实地反映图象数据地特征的次级数据。为了以后忠实地产生这种次级数据，最好将初级数据与第三级数据及指示所使用的第二灰度等级转换特征的信息数据一起记录。
最好，生成用于在计算机上实现第一转换单元、第二转换单元、相关性计算单元、及记录单元的功能的图象处理程序，并将其记录在记录介质上。
最好，将第一转换单元、第二转换单元、相关性计算单元、及记录单元的功能转换成步骤，并作为图象记录方法顺序地执行这些步骤。
另一方面，本发明提供图象再现装置，具有用于从用上述图象记录装置生成的文件中读取初级数据与第三级数据的读取单元；以及用于根据初级数据与第三级数据再现次级数据的次级数据计算单元。以这一方式读出的第三级数据包含确定初级数据与次级数据之间的相关性的数据。次级数据(不一定是次级数据本身而可以是在记录时靠近次级数据并具有宽灰度等级范围及大量信号电平的数据)是根据这一第三级数据与初级数据再现的。
最好，首先读取单元读取初级数据及不一致位置上的第三级数据，而次级数据计算单元按照初级数据的象素值识别不一致位置。例如，不一致位置可通过判断初级数据的象素值是否属于第一与第二转换特征的不一致部分来识别。读取单元将第三级数据布置在不一致位置上并执行初级数据与第三级数据之间的定位。次级数据计算单元根据初级数据与在象素位置上与初级数据对应的第三级数据再现次数数据。
最好，次级数据计算单元将次级数据级压缩成具有外部装置可再现的灰度等级的范围的数据，并输出级压缩的数据。这种次级数据的一种用途是用于打印与设计的数据处理。为了这些数据处理的目的，最好在M位灰度等级格式中输出再现的次级数据。另一方面，存在另一种用途，其中用户能用外部装置(诸如显示装置或印刷装置)享受宽灰度等级范围及流畅的灰度等级变化。然而，这些外部装置并不给予这种M位灰度等级标准支持。有鉴于此，图象再现装置输出级压缩后的次级数据，使得该数据具有外部装置能再现的灰度等级的亮度范围。这一级压缩使用户能用外部装置容易地享受次级数据的高质量特色。
最好生成用于在计算机上实现读取单元与次级数据计算单元的功能的图象处理程序，并将其记录在记录介质上。
最好将读取单元与次级数据计算单元的功能转换成步骤，并作为图象再现方法顺序地执行这些步骤。
当结合附图阅读下面的详细描述时，本发明的上述目的与其它目的将更为清楚。
附图简述
图1为示出数字静象照相机11的配置的框图；图2为示出按照本发明的第一实施例的图象记录进程的流程图；图3为示出按照第一实施例的图象再现进程的流程图；图4为示出用在第一实施例中的灰度等级转换特征的曲线；图5为示出按照本发明的第二实施例的图象记录进程的流程图；图6为示出按照第二实施例的图象再现进程的流程图；图7为示出在第二实施例中记录时所用的灰度等级转换特征的曲线；以及图8为示出在第二实施例中再现时所用的灰度等级转换特征的曲线。
第一实施例指向数字静象照相机。
图1为示出按照本实施例的数字静象照相机11的配置的框图。
如图1中所示，成象镜头12安装在数字静象照相机11上。成象器件13的成象表面布置在成象镜头12的图象空间中。通过信号处理单元14及A/D转换单元15将成象器件13产生的图象数据提供给缓冲存储器16并临时存储在缓冲存储器16中。缓冲存储器16的输入/输出端连接在数据总线17上。CPU 18、帧存储器19、图象输出界面21等也连接在数据总线17上。帧存储器19的输出端连接在监视器22上。1、图象记录进程图2为示出按照第一实施例的图象记录进程的流程图。
下面按图2中所示的步骤号码描述按照第一实施例的图象记录进程。
步骤S1通过信号处理单元14将成象器件13生成的图象信号提供给A/D转换单元15。
A/D转换单元15通过在0-400％白色的动态范围中线性量化图象信号将其转换成14位灰度等级数据。A/D转换单元15将该14位灰度等级数据存储在缓冲存储器16(临时存储器)中。
步骤S2CPU 18在14位灰度等级数据上执行γ1(见图4)灰度等级转换得出8位灰度等级数据。CPU 18将8位灰度等级数据存储在缓冲存储器16(临时存储器)中。
步骤S3CPU 18判断14位灰度等级数据的“图象空间周边部分中的背景亮度”与“图象空间中心上的主对象亮度”之间的亮度差是否大于阈值。如果亮度差大于或等于阈值，CPU 18判定高亮度侧灰度等级分量存在并从而应重视高亮度侧灰度等级表示，并将进程前进到步骤S4。反之，如果亮度差小于阈值，则CPU 18判定动态范围不宽并应重视低亮度则细微灰度等级表示，而将进程前进到步骤S5。
步骤S4CPU 18在14位灰度级数据上执行γ2灰度等级转换(见图4；具有在其中重视高亮度侧灰度等线表示的特征)并得出12位灰度等级数据。CPU 18将12位灰度等级数据存储在缓冲存储器16(临时存储器)中。然后，CPU 18将进程前进到步骤S6。
步骤S5CPU 1 8在14位灰度等级数据上执行γ3灰度等级转换(见图4具有在其中重视低亮度侧灰度等级表示的特征)并得出12位灰度等级数据。CPU 18将该12位灰度等级数据存储在缓冲存储器16(临时存储器)中。然后，CPU 18将进程前进到步骤S6。
步骤S6CPU 18计算12位灰度等级数据与8位灰度等级数据之间的差并将计算的差作为差数据使用。将这样计算出的差数据存储在缓冲存储器16(临时存储器)中。(8位灰度等级数据、12位灰度等级数据、与差数据分别对应于初级数据、次级数据、与第三级数据)。
当用灰度等级转换特征γ3生成12位灰度等级数据时，在12位灰度等级数据与8位灰度等级数据之间出现2位的偏移。在这一情况中，通过将8位灰度等级数据乘以4(左移两位)消除了这两种灰度等级数据之间的偏移之后计算差数据。
步骤S7CPU 18按照8位灰度等级数据确定具有极高亮度的图象区。具有极高亮度的图象区不需要精细地再现，因为对这些区视觉敏感性是低的。因此，在视觉敏感性低的图象区中，CPU 18将差数据的样本抽取大约1/2或1/4。当在8位灰度等级数据上执行不可逆压缩而使图象区判断结果与在再现时将获得的图象区判断结果符合时，CPU 18最好按照临时的扩张的8位灰度等级数据执行图象区判断。
步骤S8CPU 18通过执行预测编码(如DPCM)压缩差数据。然后，CPU 18通过执行行程长度编码进一步压缩差数据。然后CPU 18通过执行熵编码更进一步压缩差数据。
步骤S9CPU 18以下述方式将数据组合到单个文件中并将文件记录在存储卡20中。
—8位灰度等级数据的压缩数据…通用图象文件(如JPEG文件)的图象存储段—差数据的压缩数据…通用图象文件的应用段—γ信息(即指示用在转换成12位灰度等级数据中的灰度等级转换特征的种类的信息)
在执行了步骤S9时完成数字静象照相机11的记录进程。2、图象再现进程图3为示出按照第一实施例的图象再现进程的流程图。
下面按图3中所示的步骤号码描述按照第一实施例的图象再现进程。
步骤S11CPU 18从记录在存储卡20中的图象文件中再现8位灰度等级数据。
步骤S12CPU 18判断记录在存储卡20中的图象文件中是否存在差数据。如果图象文件中存在差数据，CPU 18将进程前进到步骤S13。反之，如果图象文件中不存在差数据，CPU 18判定该图象文件是传统的而结束再现进程。
步骤S13CPU 18从记录在存储卡20中的图象文件中抽取差数据与？信息。此外，CPU 18在差数据上按下述次序顺序地执行对应于熵编码、行程长度编码与预测编码的扩张运算。
步骤S14按照8位灰度等级数据，CPU 18判定视觉敏感性低的图象区。在这些图象区中，CPU 18根据周围的差数据等推断在记录时消除的差数据。
步骤S15CPU 18通过在8位灰度等级数据上加上差数据恢复12位灰度等级数据。
如果按照？信息判定在记录时采用灰度等级转换特征γ3，CPU 18通过在乘以4(左移两位)的8位灰度等级数据上加上差数据来恢复12位灰度等级数据。
步骤S16CPU 18将这样生成的12位灰度等级数据连同γ信息等通过界面21输出到外部系统。此外，CPU 18通过在12位灰度等级数据上执行简化的灰度等级转换(如具有图4中所示的特征γ4’的转换)将12位灰度等级数据转换成8位灰度等级数据供外部装置中的监视器显示或打印，并输出得出的8位灰度等级数据。
执行了步骤S16时便完成数字静象照相机11的再现进程。3、第一实施例的优点等在第一实施例中，按照上述进程，并不原封不动地记录12位灰度等级数据，而是作为8位灰度等级数据与差数据记录的。因此，能比分别压缩与记录12位灰度等级数据的情况适当地与容易地使记录的数据量更小。
在第一实施例中，两种灰度等级转换特征(图4中的γ1与γ2或γ1与γ3)在输入信号范围中部互相一致。因此，8位灰度等级数据与12位灰度等级数据在主要输入信号范围中近似互相一一对应。通过以这一方式使8位灰度等级数据与12位灰度等级数据之间的相关性更强，能更多地提高差数据的压缩效率。
在第一实施例中，在低视觉敏感性的图象区(高亮度区或低亮度区)中，差数据是在分样后记录的。这便有可能高效地压缩视觉上不可觉察分样的区中的差数据。
在第一实施例中，通过在差数据上执行预测编码、行程长度编码、及熵编码便能高效地压缩差数据。
在第一实施例中，由于第二灰度等级转换特征是以适应图象数据的方式改变的，能生成在灰度等级上更流畅的12位灰度等级数据。
在第一实施例中，必要时根据记录的8位灰度等级数据与差数据便能再现灰度等级上流畅的12位灰度等级数据。
此外，在第一实施例中，以简化的方式灰度等级转换以上述方式再现的12位灰度等级数据，并输出得出的灰度等级数据。因此，用户能用外部装置容易地享受在灰度等级上流畅的12位灰度等级数据的使用。
下面，描述另一实施例。<实施例2>
第二实施例指向数字静象照相机。
按照第二实施例的数字静象照相机的配置与按照第一实施例的数字静象照相机相同(见图1)。因此，图1中所示各部件的参照数字也将照样用在下面的描述中而在第二实施例中将不再描述数字静象照相机的配置。1、图象记录进程图5为示出按照第二实施例的图象记录进程的流程图。
下面按图5中所示的步骤号码的次序描述按照第二实施例的图象记录进程。
步骤S21A/D转换单元15通过在0％-400％白色的输入信号范围中线性量化图象信号将图象信号转换成14位灰度等级数据。
步骤S22CPU 18通过在14位灰度等级数据上执行γ4的灰度等级转换(见图7)将其转换成8位灰度等级数据。在这一情况中，灰度等级转换最好保证高达大约140％白色的灰度等级再现。
步骤S23CPU 18通过在14位灰度等级数据上执行γ5的灰度等级转换(见图7)将其转换成12位灰度等级数据。在这一情况中，灰度等级转换最好保证高达200％白色(如有可能400％白色)的灰度等级再现。
步骤S24CPU 18 JPEG压缩8位灰度等级数据并将压缩的数据存储在图象文件中的“优先参看图象存储段”中。
步骤S25CPU 18 JPEG扩张压缩的8位灰度等级数据并得出8位灰度等级扩张的数据(以后称作“8位扩张数据”)。
步骤S26CPU 18在逐个象素的基础上顺序地参看8位扩张数据并判断正在参看的象素是否位于不一致位置上。“不一致位置”这一词表示12位灰度等级数据的8位部分并不与8位扩张数据一致的位置。在这一不一致位置上，必需差数据来再现12位灰度等级。反之，在一致位置上，不需要差数据，因为12位灰度等级数据能从8位扩张数据再现。
具体地，如果正在参看的象素的8位扩张数据超过预定的阈值(在图7中用字符A指示)，CPU 18便判定该象素位于不一致位置上，因为必须差数据来再现12位灰度等级数据。反之，如果正在参看的象素的8位扩张数据小于或等于阈值A，CPU 18判定从8位扩张数据再现12位灰度等级数据是实际上足够的，并从而判定正在参看的象素不位于不一致位置上。
如果正在参看的象素位于不一致位置上，CPU 18将进程前进到步骤S27。反之，如果正在参看的象素不位于不一致位置上，CPU 18将进程进到步骤S30。
步骤S27对于正在参看的象素，CPU 18计算12位灰度等级数据与8位扩张数据之间的差值。
步骤S28CPU 18按照用于压缩高亮度侧(或低亮度侧)灰度等级的特征非线性地量化差值，并借此减少量化位数。
步骤S29CPU 18进一步DPCM压缩已减少了量化位数的差值。
步骤S30CPU判断是否已参看了所有象素。如果已参看了所有象素，CPU 18将进程前进到步骤S31。反之，如果尚未参看所有象素，CPU 18将进程返回到步骤S26去再一次执行步骤S26-S30。
步骤S31CPU 18将差数据的压缩数据(即已以上述方式计算的差值的数组)存储在图象文件中的应用段中。
步骤S32CPU 18将这样生成的图象文件传送给存储卡20将将该图象文件存储在其中。
在执行了步骤S32时完成按照第二实施例的记录进程。2、图象再现进程图6为示出按照第二实施例的图象再现进程的流程图。
下面按图6中所示步骤号码描述按照第二实施例的图象再现进程。
步骤S41CPU 18从存储在存储卡20中的图象文件的图象存储段中抽取JPEG压缩的数据并将JPEG压缩的数据扩张成8位扩张数据。
步骤S42CPU 18在逐个象素的基础上顺序地参看8位扩张数据，并判断正在参看的象素是否位于不一致位置上。
具体地，如果正在参看的象素的8位扩张数据小于或等于阈值A，CPU 18判定正在参看的象素不位于不一致位置上而将进程前进到步骤S43。反之，如果正在参看的象素的8位扩张数据超过阈值A，CPU 18便判定正在参看的象素位于不一致位置上而将进程前进到步骤S44。
步骤S43CPU 18从正在参看的象素的8位扩张数据计算12位灰度等级数据(以图7中所示的特征，可将8位扩张数据当作12位灰度等级数据使用)。然后CPU 18将进程前进到步骤S47。
步骤S44CPU 18从图象文件的应用段中的差数据中抽取差值。
步骤S45CPU 18从DPCM压缩的差值恢复原始差值。此外，CPU 18扩张该差值的高亮度侧(或低亮度侧)灰度等级并借此恢复该差值的量化位(通过差值的逆量化恢复在步骤28中校正的值)。
步骤S46CPU 18将恢复的差值加在8位扩张数据上并借此再现正在参看的象素的12位灰度等级数据。
步骤S47CPU 18判断是否已参看了所有象素。如果已参看了所有象素，CPU 18将进程前进到下一步骤S48。反之，如果未参看所有象素，CPU 18将进程返回到步骤S42去再一次执行步骤S42-S47。
步骤S48CPU 18通过在12位灰度等级数据上执行简化的灰度等级转换(例如，通过顺序地执行具有与图8中所示的特征γ5相反的特征的转换及具有图8中所示的特征γ4’的转换)将这样计算出的12位灰度等级数据转换成8位灰度等级数据供监视器显示或在外部装置中打印，并输出得出的8位灰度等级数据。
在执行了步骤S48时完成数字静象照相机11的再现进程。3、第二实施例的优点等在按照上述进程的第二实施例中，也不原封不动地记录12位灰度等级数据，而是作为8位灰度等级数据与差数据记录。因此，能使记录数据的量适当地及容易地比在分别压缩与记录12位灰度等级数据的情况中更小。
在第二实施例中，两种灰度等级转换特征(图7中的γ4与γ5)直到灰度等级值A都互相一致。因此，8位灰度等级数据与12位灰度等级数据之间的相关性变得更强，并从而能更大地提高差数据的压缩效率。
在第二实施例中，在视觉敏感性低的输入信号范围中，差数据是在级压缩(非线性量化)之后记录的。这便有可能在压缩不是视觉可辨别的范围中合理地减少差数据的量化位的数目。
在第二实施例中，8位灰度等级数据是记录在图象文件中的“优先参看的图象存储段”中的。而差数据则记录在图象文件的应用段中。这一记录方法使得有可能可靠地维护与传统图象文件的兼容性。因此，使用通用图象浏览程序或通用外部装置不加改动便能处理、显示、或打印按照本发明的图象文件中的8位灰度等级数据。
在第二实施例中，在图象记录时，根据8位扩张数据及12位灰度等级数据生成差数据。因此，在图象再现时便能根据8位扩张数据及差数据更正确地再现12位灰度等级数据。
在第二实施例中，在再现时，通过执行不一致位置判断第三级数据与初级数据互相相关。用这一操作，第三级数据不需要包含图形数据并提供了能高效地减少第三级数据的数据量的优点。
可将第三级数据分成不一致区的图形数据与值数据加以记录。在这一情况中，可以作为图形数据记录指示各象素是否属于不一致区的二进制位图的压缩数据。作为替代，可以作为图形数据记录指示不相关区的外形的数据(例如链式编码数据)。
此外，在第二实施例中，通过增加差数据抽样增量可进一步减少差数据的数据量。此外，通过按照图象数据的特征自动改变图7中所示的灰度等级转换特征γ5可进一步提高次级数据的灰度等级的再现性能。<对实施例的补充>
为了描述方便，上述实施例为将本发明应用在数字静象照相机上的实例。然而，本发明不限于这一情况并能用于记录或再现具有宽广的动态范围的图象数据。例如，可用预定的编程语言编写用于任何上述进程(例如参照图2、3、5与6描述的进程)的执行的图象处理程序并将其记录在机器可读的记录介质上。
实践关于这一图象处理程序的本发明部分的方式不限于上面所述的。例如，通过经由通信线路发送这一图象处理程序的数据，便能在发送目的地上的计算机中生成诸如记录有该图象处理程序的存储器或硬盘等记录介质。此外，有可能通过通知有关方面该程序的位置来中介这一图象处理程序的传送或记录介质的制造。
通过使用这一记录介质便能在计算机上获得上述实施例所获得的相同的操作与优点。
按照上述进程(例如上面参照图2、3、5与6描述的进程)的过程有可能实践图象记录方法与图象再现方法。这一情况中，也能获得上述实施例所获得的相同操作与优点。
虽然上述实施例是指向灰度等级处理的，本发明不限于这一情况。例如，在处理彩色图象数据的情况中，可为RGB、YCbCr、等各种激励值的灰度等级执行上述处理。
例如，可以只为彩色图象数据的激励值中的具有高亮度效率的分量(如Y或G)计算第三级数据。这便有可能进一步减少第三级数据的数据量。在这一情况中，在再现时，可用初级数据与具有高亮度效率的分量所形成的第三级数据再现次级数据。这一再现进程不能完全(100％)恢复不包含在第三级数据中的分量(低视觉敏感性的CbCr、RB等)。然而，有可能再现适合于视觉识别的实际使用的范围中的次级数据。
虽然上述实施例使用差数据作为第三级数据，本发明不限于这一情况。总之，凡是确定初级数据与次级数据之间的相关性的任何数据都能用作第三级数据。例如，可计算初级数据与次级数据之比作为它们之间的不相似性并将其用作第三级数据。
第一实施例中，通过执行多重编码在尽可能高的程度上压缩第三级数据，即执行预测编码、行程长度编码与熵编码。然而，本发明不限于这一情况。例如，可通过执行预测编码、行程长度编码与熵编中一或两种来压缩第三级数据。当然，可不加压缩地记录第三级数据。
在上述实施例中，采用8位灰度等级数据作为初级数据及12位灰度等级数据作为次级数据。无须多说灰度等级的数目不限于8位与12位。
虽然上述实施例是指向处理静止图象的情况的，本发明不限于这一情况。例如，可将本发明用于处理运动图象的情况中。在这一情况中，例如，可在时轴方向上压缩第三级数据。
虽然在上述实施例中将生成的图象文件存储在存储卡中，本发明的记录单元不限于长期存储文件的单元。例如，本发明的记录单元可以是用于将文件临时存储在系统存储器、图象存储器、缓冲器等中的单元。
可以以其它特定形式实施本发明而不脱离其精神或主要特征。因此，应在所有方面都认为这些实施例是说明性的而非限制性的，而本发明的范围是由所附权利要求而非上文中的描述指定的，并因此旨在在其中囊括进入权利要求的等效物的含义与范围中的所有改变。
权利要求
1.一种图象记录装置，包括第一转换单元，用于按照第一灰度等级转换特征将图象数据转换成具有N位范围的初级数据；第二转换单元，用于按照第二灰度等级转换特征将图象数据转换成具有M位范围的次级数据，第二灰度等级转换特征在级压缩度上低于第一灰度等级转换特征或不导致级压缩，其中M大于N；相关性计算单元，用于计算确定初级数据与次级数据之间的相关性的数据并使用计算的数据作为第三级数据；以及记录单元，用于将初级数据及第三级数据记录在文件中。
2.按照权利要求1的图象记录装置，其中该记录单元将初级数据记录在文件中被优先参看的图象存储段中。
3.按照权利要求2的图象记录装置，其中该记录单元将第三级数据记录在文件中的能任选地增加的应用段中。
4.按照权利要求1的图象记录装置，其中该第一灰度等级转换特征与第二灰度等级转换特征至少在整个输入信号范围的一部分中具有相同的特征曲线。
5.按照权利要求1的图象记录装置，其中该相关性计算单元计算关于初级数据与次级数据之间的不相似性的数据并使用计算的数据作为第三级数据。
6.按照权利要求1的图象记录装置，其中该记录单元通过非线性量化第三级数据来压缩它并将压缩的第三级数据记录在文件中。
7.按照权利要求1的图象记录装置，其中该记录单元通过在图象空间上增加第三级数据的抽样增量来压缩第三级数据并将压缩的第三级数据记录在文件中。
8.按照权利要求1的图象记录装置，其中该记录单元辨别非相关区，非相关区是其中的初级数据与次级数据之间存在实质的不相似性的图象区，并以将第三级数据分成指示非相关区的形状的图形数据及指示非相关区的值的数据的方式将第三级数据记录在文件中。
9.按照权利要求1的图象记录装置，其中该记录单元辨别不一致位置，该位置是不能从初级数据直接计算出次级数据的图象中的位置，并将第三级数据记录在文件中的不一致位置上。
10.按照权利要求1的图象记录装置，其中该记录单元通过行程长度编码、熵编码、与/或预测编码来压缩第三级数据，并将压缩的第三级数据记录在文件中。
11.按照权利要求1的图象记录装置，其中该第二转换单元按照图象数据的特征改变第二灰度等级转换特征。
12.一种图象记录装置，包括第一转换单元，用于按照第一灰度等级转换特征将图象数据转换成具有N位范围的初级数据；第二转换单元，用于按照第二灰度等级转换特征将图象数据转换成具有M位范围的次级数据，第二灰度等级转换特征在级压缩度上低于第一灰度等级转换特征或不导致级压缩，其中M大于N；相关性计算单元，用于计算确定初级数据与次级数据之间的相关性的数据并使用计算的数据作为第三级数据；以及记录单元，用于将初级数据与第三级数据记录在文件中，其中所述记录单元是用于不可逆压缩初级数据及记录不可逆地压缩的初级数据的单元，及所述相关性计算单元是用于扩张不可逆地压缩的初级数据，计算确定扩张的初级数据与次级数据之间的相关性的数据，及使用计算的数据作为第三级数据的单元。
13.按照权利要求12的图象记录装置，其中该记录单元将初级数据记录在文件中被优先参看的图象存储段中。
14.按照权利要求13的图象记录装置，其中该记录单元将第三级数据记录在文件中的可任选地增加的应用段中。
15.按照权利要求12的图象记录装置，其中该第一灰度等级转换特征与第二灰度等级转换特征至少在整个输入信号范围的一部分中具有相同的特征曲线。
16.按照权利要求12的图象记录装置，其中该相关性计算单元计算关于初级数据与次级数据之间的不相似性的数据，并使用计算的数据作为第三级数据。
17.按照权利要求12的图象记录装置，其中该记录单元通过非线性量化第三级数据来压缩它，并将压缩的第三级数据记录在文件中。
18.按照权利要求12的图象记录装置，其中该记录单元通过在图象空间上增加第三级数据的抽样增量来压缩第三级数据，并将压缩的第三级数据记录在文件中。
19.按照权利要求12的图象记录装置，其中该记录单元辨别不相关区，不相关区是其中在初级数据与次级数据之间存在实质的不相似性的图象区，并以将第三级数据分成指示不相关区的形状的图形数据及指示不相关区的值的数据的方式将第三级数据记录在文件中。
20.按照权利要求12的图象记录装置，其中该记录单元辨别不一致位置，不一致位置是不能直接从初级数据计算出次级数据的图象中的位置，并将不一致位置上的第三级数据记录在文件中。
21.按照权利要求12的图象记录装置，其中该记录单元通过行程长度编码、熵编码、与/或预测编码压缩第三级数据，并将压缩的第三级数据记录在文件中。
22.按照权利要求12的图象记录装置，其中该第二转换单元按照图象数据的特征来改变第二灰度等级转换特征。
23.一种上面记录有要用计算机执行的图象处理程序的记录介质，该图象处理程序包括下述步骤按照第一灰度等级转换特征将图象数据转换成具有N位范围的初级数据；按照第二灰度等级转换特征将图象数据转换成具有M位范围的次级数据，第二灰度等级转换特征在级压缩度上低于第一灰度等级转换特征或不导致级压缩，其中M大于N；计算确定初级数据与次级数据之间的相关性的数据，并使用计算的数据作为第三级数据；以及将初级数据与第三级数据记录在文件中。
24.按照权利要求23的记录介质，其中所述记录是通过不可逆地压缩初级数据来记录它；以及所述使用是扩张该不可逆地压缩的初级数据，及计算确定扩张的初级数据与次级数据之间的相关性的数据，并使用计算出的数据作为第三级数据。
25.一种图象记录方法，包括下述步骤按照第一灰度等级转换特征将图象数据转换成具有N位范围的初级数据；按照第二灰度等级转换特征将图象数据转换成具有M位范围的次级数据，第二灰度等级转换特征在级压缩度上低于第一灰度等级转换特征或不导致级压缩，其中M大于N；计算确定初级数据与次级数据之间的相关性的数据并使用计算的数据作为第三级数据；以及将初级数据与第三级数据记录在文件中。
26.按照权利要求25的图象记录方法，其中所述记录是通过不可逆地压缩初级数据来记录它；以及所述使用是扩张不可逆地压缩的初级数据，及计算确定扩张数据与次级数据之间的相关性的数据，并使用计算的数据作为第三级数据。
27.一种用于从包含初级数据与第三级数据的文件再现次级数据的图象再现装置，该文件是在按照权利要求1的图象记录装置上记录的，该图象再现装置包括读出单元，用于从文件读出初级数据与第三级数据；以及次级数据计算单元，用于根据初级数据与第三级数据再现次级数据。
28.按照权利要求27的图象再现装置，其中该次级数据计算单元对次级数据进行级压缩使得该数据具有通过外部装置可再现的灰度等级位范围，并输出该级压缩的数据。
29.一种用于从包含初级数据与在不一致位置上的第三级数据的文件再现次级数据的图象再现装置，该文件在按照权利要求9的图象记录装置上被记录，该图象再现装置包括读出单元，用于从文件读出初级数据与第三级数据；以及次级数据计算单元，用于根据初级数据与第三级数据再现次级数据，其中所述次级数据计算单元按照初级数据的象素值辨别不一致位置，将第三级数据布置在不一致位置上并执行初级数据与第三级数据之间的定位，及根据初级数据与在象素位置上对应于初级数据的第三级数据再现次级数据。
30.一种上面记录有图象处理程序的记录介质，用于从包含初级数据与第三级数据的文件再现次级数据，该文件是在按照权利要求1的图象记录装置上记录的，该图象处理程序包括下述步骤从文件读取初级数据与第三级数据；以及根据初级数据与第三级数据再现次级数据。
31.一种上面记录有要由计算机执行的图象处理程序的记录介质，用于从包含初级数据与在不一致位置上的第三级数据的文件的再现次级数据，该文件是在按照权利要求9的图象记录装置上记录的，该图象处理程序包括下述步骤从文件读出初级数据与第三级数据；以及按照初级数据的象素值辨别不一致位置，将第三级数据布置在不一致位置上并执行初级数据与第三级数据之间的定位，以及根据初级数据与在象素位置上对应于初级数据的第三级数据再现次级数据。
32.一种用于从包含初级数据与第三级数据的文件再现次级数据的图象再现方法，该文件是在按照权利要求1的图象记录装置上记录的，该图象再现方法包括下述步骤从文件读取初级数据与第三级数据；以及根据初级数据与第三级数据再现次级数据。
33.一种用于从包含初级数据与在不一致位置上的第三级数据的文件再现次级数据的图象再现方法，该文件是在按照权利要求9的图象记录装置上记录的，该方法包括下述步骤从该文件读取初级数据与第三级数据；以及根据初级数据与第三级数据再现次级数据，其中所述再现按照初级数据的象素值辨别不一致位置，将第三级数据布置在不一致位置上并执行初级数据与第三级数据之间的定位，及根据初级数据与在象素位置上对应于初级数据的第三级数据再现次级数据。
全文摘要
本发明旨在文件中记录具有宽动态范围的图象数据连同具有窄动态范围的图象数据。首先，图象记录装置将要记录的图象数据分别灰度级转换成具有窄动态范围的初级数据及具有宽动态范围的次级数据。然后，图象记录装置计算确定初级数据与次级数据之间的相关性的数据并使用计算的数据作为第三级数据。图象记录装置将初级数据与第三级数据记录在文件中。另一方面，图象再现装置读出以上述方式记录的初级数据与第三级数据，并根据初级数据与第三级数据再现具有宽动态范围的次级数据。
文档编号H04N5/91GK1395795SQ01803859
公开日2003年2月5日 申请日期2001年1月18日 优先权日2000年1月18日
发明者冈田贞实, 江岛聪, 歌川健, 松田英明, 石贺健一 申请人:株式会社尼康