。

カラー画像：各ピクセルの情報をＲ，Ｇ，Ｂ三原色それぞれの輝度値で表す（I_R[i,j], I_G[i,j],I_B[i,j]）。
　　RGB３チャンネルの輝度値をそれぞれ２５６階調（８ビットの二進数）で表すカラー画像がフルカラーと呼ばれている。

１．４　画像センサーとデジタルカメラ

・　CCDセンサ

　CCDイメージセンサ (Charge Coupled Device Image Sensor) は固体撮像素子のひとつで、ビデオカメラ、デジタルカメラなどに広く使用されている半導体素子である。単にCCDとも呼ばれることも多い。

　画像を電気信号に変換する際に、受光素子が光から発生した電荷を読み出すために電荷結合素子 (CCD: Charge Coupled Device) と呼ばれる回路素子を用いて転送を行うことからこう呼ばれる。

・　CMOSセンサ

　CMOS(シーモス、Complementary Metal Oxide Semiconductor)は相補形MOS(金属酸化膜半導体)のこと。

　CMOSイメージセンサ（シーモス-）はCMOS（相補性金属酸化膜半導体）を用いた固体撮像素子。CCDイメージセンサと同様に、フォトダイオード(PD)を使用するが、製造プロセスと信号の読み出し方法が異なる。

　CMOSイメージセンサの原理が考案されたのは1960年代後半と古いが、実用化されたのは半導体微細加工技術が高度化した1990年代以降である。

・　CCDセンサとCMOSセンサの比較

　CCD：感度が高く、ノイズが少ない。回路複雑、コストが高い。
　CMOS：簡単で安価でできる。低照度は不安定、ノイズが多い。

・　デジタルカメラ

　デジタルカメラ（Digital camera）とは、写真として撮影した画像をデジタルデータとして記録するカメラ装置である。

デジタルカメラ：デジタルスチルカメラ（Digital still camera）
　　　　　　　　デジタルビデオカメラ（Digital video camera）
　　　　　　　　双方の性能の向上も手伝って、その差異が徐々に無くなりつつある。


１．５　銀塩式写真技術とデジタル画像技術との比較

銀塩式（フィルム式）：経済性、精密性（高品位画像）

デジタル式：
　便利性：液晶モニターに写る写真を見ながら撮影、フィルム交換・現像不要、自宅印刷
　精密性：昔は低い、現在は高い、将来はもっと高い
　調整性：パソコンで編集できる
　拡張性：パターン認識、３次元画像、マルチメディア
　経済性：昔は高かったが，現在は低い


第二章　画像圧縮と画像のフォーマット

　デジタル信号処理の講義で習ったように、画像のファイルサイズが大きいので、画像圧縮が必要である。よく使われている画像フォーマットは下記のようである。

形式	拡張子	特　　　　徴	主な応用
BMP	BMP, DIB, RLE	Windowsの標準フォーマットである。OS付属の「ペイント」をはじめ、Windows上の画像 ソフトならまず対応しているので、交換用に便利である。しかし、基本的に無圧縮なのでサイズが大きく、インターネットにはあまり適用しない。	画像処理 ＤＴＰ
JPEG	JPG, JPEG, JPE, J6I	自然画の圧縮に有利な、国際標準（IS 10918-1/ITU　-　TT.81）の画像形式で、フルカラーの画像を記録するのにはもっともよく使われており、圧縮率も高いので、 交換、保存に便利である。グレイスケール画像は256色画像としてロードする。	一般のデジカメ 家庭での楽しみ インターネット
GIF	GIF	CompuServe社の自社基準であるが、 現在インターネット上でよく使われている。 アニメーションにも対応する。 256色までの色数しか扱えないため、写真をスキャンした 画像データなどにはあまり向きません。	インターネット ホームページ
PSD	PSD	Adobe PhotoShopで保存できるＰＳＤ形式です。 ＲＧＢ及びCMYKフルカラー、グレイスケールに対応している。画像サイズが大きく、他の画像ソフトに対応しないなどの問題点があります。	Adobe PhotoShop 画像編集 画像処理
TIFF	TIFF,TIF	Aldus社（1994年Adobe社に買収される） が自社のDTPソフト、PageMakerのために1986年に制定したフォーマットで、現在非常に広い範囲の表現を許すフォーマットである。	画像処理 ＤＴＰ
EPS	EPS	EPSはEPSFともいい、カプセルに入れられた PostScriptのファイルという意味です。主に画像の貼り込みに使いますが、画像(ビットマップデータ)だけでなく、フォントなどの配置も可能である。	ＤＴＰ
RAW	RAW	各メーカのオリジナル画像フォーマットで， Adobe Photoshopでは画像データをR,G,Bチャンネルの順番で並ぶ非圧縮データと成る． RAWフォーマットの画像を開くには，専用ののソフトが必要．	画像処理 高画質画像入力
動画ファイル	MPG, MPEG, AVI, など	動画ファイルはカタログ表示で一覧表示できるほか、 ダブルクリックにより再生できる。縮小画像となる画像は、現在常に動画の中央から得るようになっている。 今年の実験にはＭＰＥＧ式の動画フォーマットを使う。	家庭用 インターネット

課題１：

１．まず自分用のHD上に画像処理実験用のフォルダを作ってください．
２．Photoshop Elementsを用いて，自分自身の情報を表せる新規画像を作る．ただし，画像サイズは1024×768pixelとする．
３．作った画像をそれぞれBMP,JPG画質高,JPG画質低,GIF,PSD,TIFF,EPS,RAW方式で画像処理実験用のフォルダに保存する．
４．各方式に保存された画像の画質やファイルのデータ量などについて，比較してください．

注意：PhotoshopでRAW画像を開く際，画像サイズを正しく入力する必要がある．


第三章　簡単な画像処理技術

サンプルプログラムを活用して、画像処理をやってみよう。

3.1　サンプルプログラム

　(1) Cソースプログラム　1．BMPファイル適応 　 2．RAWファイル適応

　(2) サンプル元画像　１．BMPフォーマット　 　２．RAWフォーマット(幅200×高160 pixel, 24 bit)

　(3) ＦＩＴ入れた画像 １．BMPフォーマット 　２．RAWフォーマット(幅200×高160 pixel, 24 bit)

　(4) 白黒画像 １．三チャンネルBMP 　２．単チャンネルRAW(幅200×高160 pixel, 8 bit)

　(5) ２値化画像 １．三チャンネルBMP 　２．単チャンネルRAW(幅200×高160 pixel, 8 bit)


3.2　ＦＩＴを画像に入れる
　画像において、各ピクセルの座標値は上図に示したようである。「Ｆ」という字を画像に入れたい場合は、まず「Ｆ」の位置座標を決めて、 その後、決まった座標範囲に、適当な色で塗ったら良い。例えば、「Ｆ」の一番上の横線の四角の座標は、図示のように、それぞれ、

I = 0.3I_R + 0.59I_G + 0.11I_B

課題２：

ヒント：斜線の描き方

二次元座標系における二点(x1,y1)と(x2,y2)を通す直線方程式は下記の通りである。
(y-y1)(x2-x1) = (x-x1)(y2-y1)

この方程式の対応関係に満足する点を特別の色で表せれば、直線が描ける。
(x1,y1)と(x2,y2)の値を変えれば、直線の傾きを変える。

下記のサンプルプログラムは何でしょうか？

void makeSEN(int x1, int y1, int x2, int y2, unsigned char image_rgb[Y_SIZE][X_SIZE][3] )
{
　　int i,j,l,x_min,x_max,y_min,y_max;

　　if ( x1 < x2 ) {
　　　　x_min=x1 ;
　　　　x_max=x2;
　　}
　　else{
　　　　x_min=x2;
　　　　x_max=x1;
　　}

　　if ( y1 < y2 ) {
　　　　y_min=y1 ;
　　　　y_max=y2;
　　}
　　else{
　　　　y_min=y2;
　　　　y_max=y1;
　　}
　　for ( i=y_min; i<=y_max; i++){　　
　　　　for (j=x_min; j<=x_max; j++) {
　　　　　　l = (y2-y1)*(j-x1)/(x2-x1)+y1 ;
　　　　　　if ( (i-l) < 5 && (i-l) >-5 ) {
　　　　　　　　image_rgb[i][j][0] = 255;
　　　　　　　　image_rgb[i][j][1] = 255;
　　　　　　　　image_rgb[i][j][2] = 0;
　　　　　　}
　　　　}
　　}
}