JP6326914B2 - Interpolation apparatus and interpolation method - Google Patents
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Description
本発明は、多数の格子点にそれぞれ付与され、これら格子点の並び順に処理されるべきデータに対し、各格子点間を補間することにより、各格子点間のデータを求める補間装置及び補間方法に関する。 The present invention provides an interpolating apparatus and an interpolation method for obtaining data between grid points by interpolating between grid points with respect to data to be assigned to a large number of grid points and to be processed in the order of the grid points. About.
近年、車載の情報表示装置として、ヘッドアップディスプレイ(Head Up Display、以下では、「HUD」と略記する)システムが注目されている。車載のHUDシステムは、例えば、車速や燃料残量等を表す画像をフロントガラスに投影する。しかし、これらの画像を非平面のフロントガラスにそのまま投影すると、運転者からは歪んだ画像として見える。そこで、多くのHUDシステムは、この歪みを補正する機能(ワーピング機能)を備えている。 In recent years, a head-up display (hereinafter abbreviated as “HUD”) system has attracted attention as an in-vehicle information display device. An in-vehicle HUD system projects, for example, an image representing a vehicle speed, a remaining fuel amount, and the like on a windshield. However, if these images are projected as they are onto the non-planar windshield, they appear as distorted images to the driver. Therefore, many HUD systems have a function (warping function) for correcting this distortion.
ワーピング機能として、フロントガラスの曲面に応じた補正値を、映像を構成する各画素にそれぞれ与えておく手法が挙げられる。この手法によれば、映像をフロントガラスに投影したとき、各画素に与えられた補正値を用いて、各画素の投影位置を補正することにより、フロントガラスに投影される映像から歪を無くすことができる。 As a warping function, there is a method in which a correction value corresponding to the curved surface of the windshield is given to each pixel constituting an image. According to this method, when an image is projected onto the windshield, the distortion is eliminated from the image projected on the windshield by correcting the projection position of each pixel using the correction value given to each pixel. Can do.
さらに、この手法による場合、各画素に与える補正値のデータ量を削減することを目的として、映像を構成する全画素に補正値を予め与えることはせずに、一部の画素の補正値は補間により求めることが行われる。このような補間を行うことにより、予め格納しておかなければならない補正値のデータ量を削減することができる。 Furthermore, in the case of this method, for the purpose of reducing the data amount of the correction value given to each pixel, the correction values of some pixels are not given in advance to all the pixels constituting the video. It is determined by interpolation. By performing such interpolation, the amount of correction value data that must be stored in advance can be reduced.
このような補間の手法としては、例えば、双線形補間法を挙げることができる(特許文献1を参照)。双線形補間法では、補正値の補間対象である画素と、その画素を囲む周囲4点の、予め補正値を持つ画素の各々との距離に比例するように、周囲4点の各々の補正値を重み付けする。そして、それら重み付けされた値の平均を求め、その平均値を補間対象の画素に与える補正値とする。 An example of such an interpolation method is a bilinear interpolation method (see Patent Document 1). In the bilinear interpolation method, the correction values of the four surrounding points are proportional to the distance between the pixel whose correction value is to be interpolated and the surrounding four points surrounding the pixel and each of the pixels having the correction value in advance. Is weighted. Then, an average of the weighted values is obtained, and the average value is set as a correction value to be given to the interpolation target pixel.
しかしながら、上述の双線形補間法は1次式を用いた線形補間であるため、フロントガラスといった曲面に適用した場合、滑らかな補間を行うことができない。 However, since the above-described bilinear interpolation method is linear interpolation using a linear expression, smooth interpolation cannot be performed when applied to a curved surface such as a windshield.
そこで、1次式に代えて、2次式を用いた補間を行うことが考えられるが、この場合、水平走査線方向及び垂直方向それぞれを2次式で補間することになるため、補間のための演算量が増大し、それゆえ、補正値を補間しつつ、補間された補正値を逐次的に用いて水平走査線上を描画するといったリアルタイム処理を行うことは困難となる。 Therefore, it is conceivable to perform interpolation using a quadratic expression instead of the primary expression. In this case, the horizontal scanning line direction and the vertical direction are each interpolated with a quadratic expression. Therefore, it is difficult to perform real-time processing such as drawing on a horizontal scanning line by sequentially using the interpolated correction values while interpolating the correction values.
これに対し、本発明は、補正値を補間しつつ、補間された補正値を逐次的に用いて水平走査線上を描画するリアルタイム処理を実現することができる補間装置及び補間方法を提供することを目的とする。 On the other hand, the present invention provides an interpolation apparatus and an interpolation method capable of realizing real-time processing for drawing on a horizontal scanning line by sequentially using the interpolated correction values while interpolating the correction values. Objective.
上記の課題を解決するために、本発明に係る補間装置は、第1方向に並ぶ多数の格子点にそれぞれ付与され、これら格子点の並び順に処理されるべきデータに対し、各格子点間のデータを補間する補間装置であって、第1格子点間に対して設定された補間式を用いて当該第1格子点間の補間を行う補間手段と、上記第1格子点間に対する補間が行われている期間中に、上記第1格子点間より並び順が後の第2格子点間に対して補間式を設定する補間式設定手段と、を備える。 In order to solve the above-described problem, the interpolation apparatus according to the present invention is assigned to each of a large number of grid points arranged in the first direction, and the data to be processed in the order of the grid points is set between the grid points. An interpolation apparatus for interpolating data, wherein interpolation means for performing interpolation between the first grid points using an interpolation formula set for the first grid points, and interpolation between the first grid points are performed. Interpolating equation setting means for setting an interpolating equation for the second lattice points that are arranged later than the interval between the first lattice points.
上記構成によれば、第1格子点間と第2格子点間とがこの順で各々の格子点に付与されたデータが処理される場合において、補間手段が第1格子点間に対する補間を行っている期間中に、補間式設定手段が第2格子点間を補間する補間式を決定し、第2格子点間に設定する。 According to the above configuration, when the data given to each grid point is processed in this order between the first grid point and the second grid point, the interpolation means performs interpolation with respect to the first grid point. During this period, the interpolation formula setting means determines an interpolation formula for interpolating between the second grid points and sets it between the second grid points.
このため、補間手段が、第1格子点間の各格子点のデータに対する処理が終了し、続いて、第2格子点間の各格子点のデータに対する処理を開始するときには、第2格子点間を補間する補間式が第2格子点間に設定されていることになる。 For this reason, when the interpolation means finishes processing the data of each grid point between the first grid points, and subsequently starts processing the data of each grid point between the second grid points, Is set between the second grid points.
したがって、第1格子点間の各データに対する処理終了後直ちに、設定済みの補間式を用いて第2格子点間の補間を行うことが可能となる。 Therefore, immediately after the processing for each data between the first grid points is completed, it is possible to perform interpolation between the second grid points using the set interpolation formula.
それゆえ、各格子点間に付与されるデータを補間しつつ、補間されたデータを逐次的に用いて各データに対する処理を行うリアルタイム処理を実現することができる。 Therefore, it is possible to realize real-time processing that performs processing on each data by sequentially using the interpolated data while interpolating the data given between the respective grid points.
ここで「多数の格子点」とは、原理的には格子点が3点以上であればよいことになるが、画像を表示するための画素に対する処理を想定した場合にはより多くの格子点を意味することになる。 Here, “multiple grid points” means that, in principle, it is sufficient if the number of grid points is 3 or more. However, when processing for pixels for displaying an image is assumed, more grid points are used. Will mean.
本発明は、補正値を補間しつつ、補間された補正値を逐次的に用いて水平走査線上を描画するリアルタイム処理を実現することができるという効果を奏する。 The present invention has an effect that it is possible to realize a real-time process of drawing on a horizontal scanning line by sequentially using the interpolated correction values while interpolating the correction values.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are examples embodying the present invention, and do not limit the technical scope of the present invention.
(画像処理装置1)
図2は、本発明の実施の形態に係る補間装置20を適用した画像処理装置1の概略構成を示すブロック図である。画像処理装置1は、例えば、HUDシステムを利用した車載用の表示システムといった、表示装置から投影面に投影した画像をユーザに提供する表示システムに好適な画像処理装置である。
(Image processing apparatus 1)
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the
図2に示すように、画像処理装置1は、基準補正値記憶部2、アドレス生成部3、映像キャプチャバッファ4、フィルタ機能部5及び表示制御部6を備えている。
As shown in FIG. 2, the
基準補正値記憶部2は、平面に表示することを想定した元画像をそのまま曲面に投影したときに生じる歪を取り除くための、元画像を構成する各画素に予め与えられる補正値を格納する。各補正値は、元画像の各画素の位置と、投影面に投影される投影用画像内における、元画像の各画素にそれぞれ対応する各画素の位置との間の位置ずれを示すものである。
The reference correction
例えば、各補正値は、元画像の各画素をそれぞれ投影用画像内においてどの位置に対応する画素として表示すべきか(例えば、投影用画像内における当該画素の座標)を示すものである。また、各補正値は、元画像の座標系における各画素の座標からの、投影用画像内の座標系における各画素の座標のずれを示す係数であってもよい。この場合、元画像のX−Y座標系におけるx座標と投影用画像のU−V座標系におけるu座標との差及び、元画像のX−Y座標系におけるy座標と投影用画像のU−V座標系におけるv座標との差を補正係数とすればよい。 For example, each correction value indicates which position in the projection image each pixel of the original image should be displayed as (for example, the coordinates of the pixel in the projection image). In addition, each correction value may be a coefficient indicating a deviation of the coordinates of each pixel in the coordinate system in the projection image from the coordinates of each pixel in the coordinate system of the original image. In this case, the difference between the x coordinate of the original image in the XY coordinate system and the u coordinate of the projection image in the UV coordinate system, and the y coordinate of the original image in the XY coordinate system and the U− of the projection image. A difference from the v coordinate in the V coordinate system may be used as a correction coefficient.
ただし、基準補正値記憶部2は、元画像を構成するすべての画素について、上述のような補正値を格納するものではない。基準補正値記憶部2は、元画像上に2次元格子を想定し、当該2次元格子の格子点に位置する画素(以下、「格子点画素」と呼ぶ)のみについて上述の補正値を予め格納する。一方、このような2次元格子の格子点から外れた画素、すなわち、格子点間に位置する画素(以下、「格子点間画素」と呼ぶ)における補正値については、格子点画素に与えられている補正値を用いた補間により、算出する。この補間については、後述する。なお、以下では、基準補正値記憶部2に予め格納されている補正値を「基準補正値」、上述のように補間により求められる補正値を「補間補正値」と呼ぶ。
However, the reference correction
アドレス生成部3は、画像処理装置1の外部より入力され、映像キャプチャバッファ4に一時的に格納されるRGBデータに対し、上述した投影用画像上における表示位置を示すアドレスデータを生成する。画像処理装置1はRGBデータを表示装置(図示省略)に出力し、そのRGBデータを基に表示装置に画像を表示させる。
The
また、アドレス生成部3は補間装置20を有している。この補間装置20は、後述するように、基準補正値記憶部2から取得される、格子点画素の基準補正値を基に、補間により、格子点間画素の補間補正値を求めるものである。格子点間画素に補間補正値が与えられることにより、アドレス生成部3は、基準補正値記憶部2から取得する基準補正値及び補間装置20により求められる補間補正値を基にして、上述のアドレスを生成する。
Further, the
映像キャプチャバッファ4は、画像処理装置1の外部より入力される、元画像のRGBデータを一時的に格納する。このRGBデータは、上述したアドレスに従って映像キャプチャバッファ4からフィルタ機能部5に出力される。
The
フィルタ機能部5は、例えば、映像キャプチャバッファ4から入力されるRGBデータに対し、エッジ強調などのフィルタ処理を行う。フィルタ機能部5は、このようなフィルタ処理を施したRGBデータを表示制御部6に出力する。
For example, the
表示制御部6は、上述の表示装置を制御し、フィルタ機能部5から入力されるRGBデータを用いて上述の表示装置に投影用画像を表示させる。
The display control unit 6 controls the display device described above, and displays the projection image on the display device using the RGB data input from the
(補間装置20)
上述したように、基準補正値記憶部2に予め格納されている基準補正値を基に補間補正値を求める処理は補間装置20により実現される。この補間装置20は、図1に示すように、第1補間を行うための補間式を設定して第1補間を行うとともに第2補間を行うための補間式を設定する第1補間部(補間式設定手段)21と、第2補間を行う第2補間部(補間手段)22と、水平方向補間係数を一時的に格納する水平方向補間係数記憶部23と、第1補正値を一時的に格納する第1補正値記憶部24と、を備えている。補間装置20のハードウェア的な構成を図3に示しているが、その詳細は後述する。
(Interpolation device 20)
As described above, the
(第1補間部21)
第1補間部21は、まず、水平走査線上の2つの格子点間画素の各々に対し、垂直方向の補間により、それらに与えるべき補間補正値(以下、「第1補正値」と呼ぶ)を求める。水平走査線上における一つの補間区間は、この第1補正値が与えられる2つの格子点間画素の間の区間である。次に、第1補間部21は、この補間区間内の画素に与えるべき補間補正値(以下、「第2補正値」と呼ぶ)を水平走査線方向に補間し、算出するための走査線方向補間式を決定する。
(First interpolation unit 21)
The first interpolation unit 21 first calculates an interpolation correction value (hereinafter referred to as “first correction value”) to be given to each of two inter-lattice pixels on the horizontal scanning line by interpolation in the vertical direction. Ask. One interpolation section on the horizontal scanning line is a section between two grid point pixels to which the first correction value is given. Next, the first interpolation unit 21 interpolates an interpolation correction value (hereinafter referred to as “second correction value”) to be given to the pixels in the interpolation section in the horizontal scanning line direction, and calculates the scanning line direction. Determine the interpolation formula.
このような機能を実現する第1補間部21は、図1に示すように、参照画素設定部30と、垂直方向補間係数演算部(副補間式設定手段)31と、第1補正値算出部(副補間手段)32と、垂直座標算出部(副補間手段)33と、水平方向補間係数演算部34と、を有している。
As shown in FIG. 1, the first interpolation unit 21 that realizes such a function includes a reference
以下、図4の(a)に示すように、複数の画素からなる元画像上に2次元格子を想定し、当該2次元格子の格子点に位置する格子点画素に基準補正値が与えられている実施形態を例として説明する。 Hereinafter, as shown in FIG. 4A, a two-dimensional lattice is assumed on an original image composed of a plurality of pixels, and a reference correction value is given to a lattice point pixel located at a lattice point of the two-dimensional lattice. An embodiment is described as an example.
この場合、例えば、元画像のX−Y座標系におけるp点(0,1)に位置する画素に対応する、投影用画像内の画素は、投影用画像のU−V座標系においてq点(u01,v01)に位置する。このとき、元画像のp点に位置する画素に対し、基準補正値dとして[u01,v01]が与えられている。すなわち、この例では、元画像の格子点に位置する各画素に対し、それぞれに対応する画素の、投影用画像内において位置する座標が基準補正値として与えられている。 In this case, for example, the pixel in the projection image corresponding to the pixel located at the point p (0, 1) in the XY coordinate system of the original image is the q point ( u 01 , v 01 ). At this time, [u 01 , v 01 ] is given as the reference correction value d to the pixel located at the p point of the original image. That is, in this example, for each pixel located at the lattice point of the original image, the coordinates of the corresponding pixel located in the projection image are given as the reference correction value.
図4の(b)に示すように、このような基準補正値はテーブル形式により、基準補正値記憶部2に予め格納されている。この補正テーブルでは、上述したp点に位置する格子点画素に与えられた基準補正値dが、p点の(x,y)=(0,1)に対応する行列要素として記載されている。同様に、補正テーブルには、元画像の各格子点画素に与えられた基準補正値がそれぞれ記載されている。
As shown in FIG. 4B, such reference correction values are stored in advance in the reference correction
参照画素設定部30は、水平走査線上の2つの格子点間画素を補間する際に参照すべき参照画素領域を設定する。この参照画素領域には、元画像の格子点画素のうち、補間対象の画素に対して垂直方向(第2方向)に位置する複数の画素(以下、「参照画素」と呼ぶ)が含まれる。参照画素設定部30は、参照画素領域に含まれる各参照画素の基準補正値を基準補正値記憶部2から取得する。
The reference
垂直方向補間係数演算部31は、参照画素設定部30により設定された参照画素領域に含まれる各参照画素の基準補正値を用いて、上記2つの格子点間画素に与えるべき第1補正値を算出するための垂直方向補間式を決定する。
The vertical direction interpolation
ここで、上述した「垂直方向」とは、元画像のX−Y座標系におけるY方向である。上述したように、基準補正値及び第1補正値は、元画像の各画素に対応する、投影用画像内における各画素の座標を示すものである。基準補正値及び第1補正値がこのような投影用画像内における各画素の座標を示す場合、垂直方向補間式は、元画像のX−Y座標系においてY方向に並ぶ各格子点画素に与えられた基準補正値を通る曲線で表されることになる。 Here, the above-mentioned “vertical direction” is the Y direction in the XY coordinate system of the original image. As described above, the reference correction value and the first correction value indicate the coordinates of each pixel in the projection image corresponding to each pixel of the original image. When the reference correction value and the first correction value indicate the coordinates of each pixel in such a projection image, the vertical direction interpolation formula is given to each lattice point pixel arranged in the Y direction in the XY coordinate system of the original image. It is represented by a curve that passes through the determined reference correction value.
一般に、n+1個の点(α0,β0),(α1,β1),(α2,β2),・・・,(αn,βn)が与えられているとき、その点を通る滑らかな曲線をひき、α0〜αnの間の値αにおける上記曲線上の点のβの値を求めることを補間という。通常、n+1個の点を通る曲線は、例えば、以下のようなn次式(nは2以上の自然数)で表される。本実施の形態では、ニュートンの補間式を用いている。 In general, when n + 1 points (α 0 , β 0 ), (α 1 , β 1 ), (α 2 , β 2 ),..., (Α n , β n ) are given, The process of drawing a smooth curve passing through and obtaining the value β of the point on the curve at a value α between α 0 and α n is called interpolation. Usually, a curve passing through n + 1 points is expressed by, for example, the following nth order expression (n is a natural number of 2 or more). In this embodiment, Newton's interpolation formula is used.
β=A0+A1(α−α0)+A2(α−α0)(α−α1)+・・・+An(α−α0)(α−α1)・・・(α−αn−1)
上述の「垂直方向補間式を決定する」とは、このn次式を決定するために、上記の係数(補間係数)A0〜Anを算出することを意味する。
β = A 0 + A 1 (α−α 0 ) + A 2 (α−α 0 ) (α−α 1 ) +... + A n (α−α 0 ) (α−α 1 ) (α− α n-1 )
The above "to determine the vertical interpolation equation", in order to determine the n-th order equation means calculating the coefficients of the (interpolation coefficient) A 0 to A n.
このようなn次式を用いた場合、nの数が大きくなると、演算量が増大する傾向にある。このため、垂直方向補間係数演算部31は、参照画素領域のX方向の格子点の数分の低次元の補間を行う。具体的には、垂直方向補間係数演算部31は、垂直方向補間式として、3点の格子点画素を用いた2次式を用いる。もちろん、垂直方向補間式は2次式に限られるものではなく、演算量の増大が問題とならなければ、3次式、4次式といった、より高次の式であっても構わない。高次の式になるほど、参照画素領域を広く取る必要がある。
When such an n-order equation is used, the amount of calculation tends to increase as the number of n increases. For this reason, the vertical direction interpolation
垂直方向補間係数演算部31は、このような垂直方向補間式の係数を演算し、複数の垂直方向補間式を決定する。なお、本実施の形態では、垂直方向補間式は2次式を用いるものとする。
The vertical direction interpolation
第1補正値算出部32は、垂直方向補間係数演算部31により決定された垂直方向補間式を用いて、補間対象である、水平走査線上の2つの格子点間画素に与える第1補正値を算出する。この第1補正値を算出する際、第1補正値算出部32は、参照画素領域のX方向の格子点の数分の、投影用画像のU−V座標系における各v座標を垂直座標算出部33より取得する。取得したv座標を対応する垂直方向補間式に代入することで、u座標を取得する。これらのu、v座標が第1補正値である。
The first correction
垂直座標算出部33は、補間対象の水平走査線の上下に位置する2つの格子点の基準補正値から、以下の方法で補間対象の水平走査線上のv座標を算出する。
The vertical coordinate
上記2つの格子点のU−V座標系でのv座標の差と、同じ2つの格子点のX−Y座標系でのy座標の差(Y方向の格子点間距離)を求める。 The difference between the v coordinate of the two lattice points in the UV coordinate system and the difference of the y coordinate in the XY coordinate system of the same two lattice points (distance between lattice points in the Y direction) are obtained.
上記の2つの差と、上記の水平走査線のy座標と上記の水平走査線の上下にある格子点のy座標との関係から、v座標を算出する。 The v-coordinate is calculated from the relationship between the above two differences, the y-coordinate of the horizontal scanning line, and the y-coordinates of lattice points above and below the horizontal scanning line.
水平方向補間係数演算部34は、第1補正値算出部32により算出された第1補正値を用いて、上記2つの格子点間画素内の画素に与えるべき第2補間値を算出するために、まず、水平走査線方向(第1方向)に補間する走査線方向補間式を決定する。
The horizontal direction interpolation coefficient calculation unit 34 uses the first correction value calculated by the first correction
上述した「水平走査線方向」とは、元画像のX−Y座標系におけるX方向である。上述した垂直方向補間式と同様、走査線方向補間式は、3点の格子点間画素を用いた2次式(曲線)を用いる。水平方向補間係数演算部34は、このような走査線方向補間式の係数を演算し、走査線方向補間式を決定する。なお、本実施の形態では、走査線方向補間式は2次式を用いるものとする。 The above-mentioned “horizontal scanning line direction” is the X direction in the XY coordinate system of the original image. Similar to the above-described vertical direction interpolation equation, the scanning line direction interpolation equation uses a quadratic equation (curve) using pixels between three grid points. The horizontal direction interpolation coefficient calculation unit 34 calculates the coefficient of the scanning line direction interpolation formula to determine the scanning line direction interpolation formula. In this embodiment, the scanning line direction interpolation formula is a quadratic formula.
(第2補間部22)
第2補間部22は、第1補間部21により決定された走査線方向補間式を用いて、第1補正値が与えられた格子点間画素間である補間区間内に位置する画素に与える第2補正値を求める。第2補間部22は、図1に示すように、第2補正値算出部40と、水平座標算出部41と、を有している。
(Second interpolation unit 22)
The
第2補正値算出部40は、水平方向補間係数演算部34により決定された走査線方向補間式を用いて、上記補間区間内の画素に与える第2補正値を算出する。この第2補正値を算出する際、第2補正値算出部40は、投影用画像のU−V座標系における各画素のu座標を水平座標算出部41より取得する。
The second correction
水平座標算出部41は、第1補正値算出部32により算出された第1補正値を用い、投影用画像のU−V座標系における、補間区間内の画素のu座標を水平走査線方向に沿って順次算出する。
The horizontal coordinate calculation unit 41 uses the first correction value calculated by the first correction
(水平方向補間係数記憶部23)
水平方向補間係数記憶部23は、水平方向補間係数演算部34により演算された走査線方向補間式の係数を第2補正値算出部40の処理開始まで一時的に格納する。
(Horizontal interpolation coefficient storage unit 23)
The horizontal direction interpolation
(第1補正値記憶部24)
第1補正値記憶部24は、第1補正値算出部32により算出された第1補正値を水平座標算出部41の処理開始まで一時的に格納する。
(First correction value storage unit 24)
The first correction
(補間装置20の動作)
以下、図5及び図6を用いて、補間装置20の動作、すなわち、本発明の実施の形態に係る補間方法について説明する。図5は、本発明の実施の形態に係る補間方法を具体的に説明する図、図6は、当該補間方法の処理手順を示す図である。
(Operation of the interpolation device 20)
Hereinafter, the operation of the
図6において、参照画素設定部30は参照画素領域R1を設定する(S1)。図5の(a)に示すように、格子点間画素である第1画素P1、第2画素P2及び第3画素P3が補間対象である。参照画素領域R1には、第1画素P1、第2画素P2及び第3画素P3がそれぞれの補間において参照すべき参照画素が含まれている。具体的には、参照画素領域R1は、元画像の格子点に位置する格子点画素p1〜p9を含んでいる。第1画素P1は、p1とp4との間の区間l1に位置する画素、第2画素P2は、p2とp5との間の区間l2に位置する画素、第3画素P3は、p3とp6との間の区間l3に位置する画素である。
6, the reference
第1画素P1の第1補正値を求める際に参照すべき参照画素はp1、p4、p7である。第2画素P2の第1補正値を求める際に参照すべき参照画素はp2、p5、p8である。第3画素P3の第1補正値を求める際に参照すべき参照画素はp3、p6、p9である。なお、各々の参照画素として3点が必要となるのは、上述したように、垂直方向補間式が2次式のためである。 Reference pixels to be referred to when obtaining the first correction value of the first pixel P 1 are p 1 , p 4 , and p 7 . Reference pixels to be referred to when obtaining the first correction value of the second pixel P 2 are p 2 , p 5 , and p 8 . Reference pixels to be referred to when determining the first correction value of the third pixel P 3 is p 3, p 6, p 9 . The reason why three points are required for each reference pixel is that the vertical interpolation formula is a quadratic formula as described above.
参照画素設定部30は、p1〜p9の各々に与えられている基準補正値を基準補正値記憶部2に格納されている補正テーブルからそれぞれ取得する。
The reference
次に、垂直方向補間係数演算部31は、参照画素設定部30よりp1〜p9の各々に与えられている基準補正値が入力されると、第1画素P1、第2画素P2及び第3画素P3の各第1補正値を求めるための垂直方向補間式の係数を算出し、各々の垂直方向補間式を決定する(S2)。
Next, when the reference correction values given to each of p 1 to p 9 are input from the reference
例えば、第1画素P1の第1補正値を垂直方向m01で補間し、算出するための垂直方向補間式m1は次のように決定される。 For example, the first direction correction value for the first pixel P 1 is interpolated in the vertical direction m 01 , and the vertical direction interpolation formula m 1 for calculation is determined as follows.
まず、第1画素P1の第1補正値を求める際に参照すべき参照画素であるp1、p4、p7の基準補正値、すなわち、投影用画像のU−V座標系における座標に位置するq1、q4、q7を通る2次式である垂直方向補間式m1を以下の(1)式とする(図5の(b)参照)。 First, reference correction values p 1 , p 4 , and p 7 that are reference pixels to be referred to when obtaining the first correction value of the first pixel P 1 , that is, the coordinates in the UV coordinate system of the projection image are set. q 1, q 4, q 7 to the vertical interpolation formula m 1 is a quadratic equation below (1) through which position (see FIG. 5 (b)).
u=A00(v−v00)(v−v01)+B00(v−v00)+C00 ・・・ (1)
投影用画像のU−V座標系におけるq1、q4、q7の座標を、(u00,v00)、(u01,v01)、(u02,v02)とする。
u = A 00 (v−v 00 ) (v−v 01 ) + B 00 (v−v 00 ) + C 00 (1)
The coordinates of q 1 , q 4 , and q 7 in the UV coordinate system of the projection image are (u 00 , v 00 ), (u 01 , v 01 ), and (u 02 , v 02 ).
v=v00により、u=u00=C00となる。 With v = v 00 , u = u 00 = C 00 .
v=v01により、u=u01=B00(v01−v00)+C00となる。これにより、B00=(u01−u00)/(v01−v00)となる。 The v = v 01, becomes u = u 01 = B 00 ( v 01 -v 00) + C 00. As a result, B 00 = (u 01 −u 00 ) / (v 01 −v 00 ).
v=v02により、u=u02=A00(v02−v00)(v02−v01)+B00(v02−v00)+C00となる。u00=C00、B00=(u01−u00)/(v01−v00)により、A00=(B00’−B00)/(v02−v01)となる。ただし、B00’=(u02−u00)/(v02−v00)である。 The v = v 02, becomes u = u 02 = A 00 ( v 02 -v 00) (v 02 -v 01) + B 00 (v 02 -v 00) + C 00. The u 00 = C 00, B 00 = (u 01 -u 00) / (v 01 -v 00), A 00 = the (B 00 '-B 00) / (v 02 -v 01). However, B 00 ′ = (u 02 −u 00 ) / (v 02 −v 00 ).
このように、上記(1)式における3つの係数A00、B00、C00が求められ、上記(1)式が決定される。 Thus, the three coefficients A 00 , B 00 , and C 00 in the above equation (1) are obtained, and the above equation (1) is determined.
同様に、第2画素P2の第1補正値を垂直方向m02で補間し、算出するための垂直方向補間式m2、第3画素P3の第1補正値を垂直方向m03で補間し、算出するための垂直方向補間式m3、がそれぞれ決定される。 Similarly, the first correction value of the second pixel P 2 is interpolated in the vertical direction m 02 and the vertical interpolation formula m 2 for calculation is calculated, and the first correction value of the third pixel P 3 is interpolated in the vertical direction m 03 . Then, the vertical interpolation formula m 3 for calculation is respectively determined.
次に、第1補正値算出部32は、上述したように決定された垂直方向補間式m1、m2及びm3を用いて、第1画素P1、第2画素P2及び第3画素P3の各々の第1補正値を算出する(S3)。ここで、第1画素P1、第2画素P2及び第3画素P3の投影用画像のU−V座標系における点を各々、第1画素Q1、第2画素Q2及び第3画素Q3とする。
Next, the first correction
図5の(b)に示すように、投影用画像のU−V座標系において、第1画素Q1、第2画素Q2及び第3画素Q3は、水平走査線と各垂直方向補間式m1、m2、m3との各交点に位置する。垂直座標算出部33は、この各交点のv座標、すなわち、第1画素Q1、第2画素Q2及び第3画素Q3の各v座標を算出する。第1画素Q1、第2画素Q2及び第3画素Q3の各v座標は、q1とq4とのv座標の差、q2とq5とのv座標の差及びq3とq6とのv座標の差の各々から求めることができる。例えば、第1画素Q1の場合であれば、q1とq4との間の区間l1に予め定められた数の水平走査線が描画される。q1とq4とのv座標の差を区間l1に対応するX−Y座標系のY方向の格子点間における補間数で分割すれば、水平走査線間のV方向の単位距離が算出される。垂直座標算出部33は、q1のv座標にq1から見た水平走査線数分だけ水平走査線間のV方向の単位距離を加えることにより、第1画素Q1のv座標を算出することができる。第2画素Q2、第3画素Q3についても同様である。
As shown in FIG. 5B, in the UV coordinate system of the projection image, the first pixel Q 1 , the second pixel Q 2, and the third pixel Q 3 are each composed of a horizontal scanning line and each vertical interpolation formula. Located at each intersection with m 1 , m 2 , m 3 . The vertical coordinate
第1補正値算出部32は、上述の垂直方向補間式m1、m2及びm3の各々に対し、垂直座標算出部33により算出された第1画素Q1、第2画素Q2及び第3画素Q3の各v座標を代入することにより、第1画素Q1、第2画素Q2及び第3画素Q3の各u座標を算出する。
The first
このようにして、第1補正値算出部32は、投影用画像のU−V座標系における第1画素Q1、第2画素Q2及び第3画素Q3の各座標(第1補正値)を算出する。第1補正値算出部32は、第1画素Q1、第2画素Q2及び第3画素Q3の各座標を水平方向補間係数演算部34に出力すると共に、第1補正値記憶部24に一時的に格納する。
In this way, the first correction
次に、水平方向補間係数演算部34は、第1補正値算出部32より第1画素Q1、第2画素Q2及び第3画素Q3の各々に与えられた座標が入力されると、第1画素Q1と第2画素Q2間を補間し、その間の画素の各第2補正値を求めるための走査線方向補間式の係数を算出し、走査線方向補間式を決定する(S4)(補間式設定工程)。第1画素Q1と第2画素Q2間を補間する走査線方向補間式は、上述した垂直方向補間式と同様に決定される。
Next, when the coordinates given to each of the first pixel Q 1 , the second pixel Q 2, and the third pixel Q 3 are input from the first correction
例えば、走査線方向補間式m4は以下の(2)式とすればよい。 For example, the scanning line direction interpolation formula m 4 may be set to the following equation (2).
v=A(u−U0)(u−U1)+B(u−U0)+C ・・・ (2)
なお、第1画素Q1、第2画素Q2、第3画素Q3の各々の第1補正値、すなわち、投影用画像のU−V座標系における座標を、(U0,V0)、(U1,V1)、(U2,V2)とする。
v = A (u−U 0 ) (u−U 1 ) + B (u−U 0 ) + C (2)
Note that the first correction value of each of the first pixel Q 1 , the second pixel Q 2 , and the third pixel Q 3 , that is, the coordinates in the UV coordinate system of the projection image is (U 0 , V 0 ), Let (U 1 , V 1 ), (U 2 , V 2 ).
上記(2)式の3つの係数A、B及びCは、以下のとおりとなる。 The three coefficients A, B and C in the above equation (2) are as follows.
A=(B’−B)/(U2−U1)
ただし、B’=(V2−V0)/(U2−U0)
B=(V1−V0)/(U1−U0)
C=V0
このように、上記(2)式における3つの係数A、B、Cが求められ、上記(2)式が決定される。図5の(b)に示すように、第0画素Q0と第1画素Q1との間の補間区間を走査する期間中において、第1画素Q1と第2画素Q2との間の補間区間に対する上記ステップS1〜S4が行われる。
A = (B′−B) / (U 2 −U 1 )
However, B ′ = (V 2 −V 0 ) / (U 2 −U 0 )
B = (V 1 −V 0 ) / (U 1 −U 0 )
C = V 0
Thus, the three coefficients A, B, and C in the above equation (2) are obtained, and the above equation (2) is determined. As shown in (b) of FIG. 5, in a period during which scanning the interpolation interval between the 0th pixel Q 0 and the first pixel Q 1, the first pixel Q 1 and between the second pixel Q 2 The above steps S1 to S4 for the interpolation section are performed.
次に、第2補正値算出部40は、水平方向補間係数演算部34により決定された走査線方向補間式を用いて、図5の(c)に示すように、第1画素Q1と第2画素Q2との間の補間区間l4内の画素(例えば、Qa、Qb)の第2補正値を算出する(S5)(補間工程)。この第2補正値は、上述したとおり、投影用画像のU−V座標系における座標である。第2補正値算出部40は、描画処理する水平走査線の走査点の進行に合わせて、補間区間l4内の画素のu、v座標を順次算出する。
Next, the second correction
第2補正値算出部40は、上述の走査線方向補間式m4に対し、水平座標算出部41により算出された補間区間l4内の各画素のu座標を代入することにより、各v座標を算出する。
The second correction
水平座標算出部41は、投影用画像のU−V座標系において、補間区間l4内の各画素のu座標を水平走査線方向に順次出力する。補間区間l4内の各画素のu座標は、第1画素Q1と第2画素Q2とのu座標の差から求めることができる。第1画素Q1と第2画素Q2とのu座標の差を補間区間l4に対応するX−Y座標系のX方向の格子点間における補間数で分割すれば、画素間のU方向の単位距離が算出される。水平座標算出部41は、このように算出された単位距離を、水平走査線の走査点の進行に合わせて、第1画素Q1のu座標に1単位距離ずつ加えていくことにより、補間区間l4内の各画素のu座標を算出することができる。 Horizontal coordinate calculation unit 41, the U-V coordinate system of the projection image, and sequentially outputs the u coordinates of each pixel in the interpolation interval l 4 in the horizontal scanning line direction. The interpolation section u coordinates of each pixel l 4 can be determined from the difference between u coordinate of the first pixel Q 1 and the second pixel Q 2. If divided by the number of interpolations between lattice points of the X-Y coordinate system X direction corresponding first pixel Q 1 and the difference in u coordinates of the second pixel Q 2 in the interpolation interval l 4, U direction between pixels The unit distance is calculated. The horizontal coordinate calculation unit 41, the thus calculated unit distance, by in accordance with the progress of the scanning point of the horizontal scanning lines, will in addition by one unit distance u coordinates of the first pixel Q 1, the interpolation interval The u coordinate of each pixel in l 4 can be calculated.
なお、補間区間l4の描画の開始とともに、参照画素設定部30は新たな参照画素領域R2を設定する(S1)。図5の(d)に示すように、参照画素領域R2には、第1補正値を補間すべき対象の画素である、第1画素P1’、第2画素P2’及び第3画素P3’がそれぞれ参照すべき参照画素が含まれている。参照画素領域R2は、元画像の格子点に位置するp1’〜p9’を含んでいる。第1画素P1’は、p1’とp4’との間の区間l1’に位置する画素、第2画素P2’は、p2’とp5’との間の区間l2’に位置する画素、第3画素P3’は、p3’とp6’との間の区間l3’に位置する画素である。第1画素P1’の第1補正値を垂直方向m01’で補間し、算出するための垂直方向補間式、第2画素P2’の第1補正値を垂直方向m02’で補間し、算出するための垂直方向補間式及び第3画素P3’の第1補正値を垂直方向m03’で補間し、算出するための垂直方向補間式が決定される(S2)。
Note that begins with the drawing of interpolation intervals l 4, the reference
ここで、図6に示すように、補間区間1、補間区間2及び補間区間3がこの順で描画されるものとする。補間装置20は、補間区間1に対し、上述したステップS5の処理を行う期間内において、補間区間2に対し、上述したステップS1〜S4の処理を行う。同様に、補間区間2に対し、上述したステップS5の処理を行う期間内において、補間区間3に対し、上述したステップS1〜S4の処理を行う。
Here, as shown in FIG. 6, it is assumed that the
補間装置20では、各補間区間の描画処理が開始するまでに、各補間区間を走査するために必要となる補間区間を補間し、補間区間内の座標を求める走査線方向補間式が決定される。これにより、補間区間の描画処理を行いつつ、次の描画対象である補間区間を走査するために必要となる走査線方向補間式が決定される。
In the
このようにすることにより、水平走査線上を描画しつつ、水平走査線上を補間することにより水平走査線上の画素の補正値を求めることができる。 By doing so, it is possible to obtain the correction value of the pixel on the horizontal scanning line by interpolating on the horizontal scanning line while drawing on the horizontal scanning line.
以上のとおり、本実施の形態では、格子点画素に付与された基準補正値を用いて格子点間画素の補正値を補間することを前提とした処理について説明した。すなわち、本実施の形態の処理は、2次元空間での補間を対象としたものであるといえる。しかしながら、先の補間区間に対して上述したステップS5の処理を行う期間内に、後の補間区間に対して上述したステップS1〜S4の処理を行うという点に着目すれば、この点は1次元空間での補間にも応用可能である。一例を挙げれば、時間的にサンプリングされた音声データを補間しつつ再生する技術への応用が考えられる。 As described above, in the present embodiment, the processing based on the premise that the correction value of the inter-grid pixel is interpolated using the reference correction value assigned to the grid point pixel has been described. That is, it can be said that the processing of the present embodiment is intended for interpolation in a two-dimensional space. However, if attention is paid to the fact that the processing of steps S1 to S4 described above is performed for the subsequent interpolation section within the period of performing the processing of step S5 described above for the previous interpolation section, this point is one-dimensional. It can also be applied to interpolation in space. For example, it can be applied to a technique of reproducing audio data sampled with time while interpolating.
補間装置20は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
The
補間装置20は、例えば、図3に示すハードウェア構成により実現することができる。図3に示すように、補間装置20は、第1補間装置51と、第2補間装置52と、を有している。第1補間装置51は、図1に示した参照画素設定部30、垂直方向補間係数演算部31、第1補正値算出部32、垂直座標算出部33及び水平方向補間係数演算部34をハードウェア構成により実現する加算器61、乗算器62及び除算テーブル記憶部63を有している。さらに、第1補間装置51は、図1に示した水平方向補間係数記憶部23及び第1補正値記憶部24をハードウェア構成により実現するテンポラリレジスタ64を有している。第1補間装置51は、基準補正値記憶部2から入力される基準補正値に対し、加算器61、乗算器62及び、除算テーブル記憶部63に格納されている除算用のテーブルを用いて演算し、上述した水平方向補間係数および第1補正値を算出し、テンポラリレジスタ64に一時的に格納する。除算用のテーブルは、例えば、被除数と除数に基づいて商の各桁を決定可能なルックアップテーブルを用いることができる。
The
第2補間装置52は、第1補間装置51から入力される、上述した水平方向補間係数および第1補正値に対し、乗算器71、72及び加算器73を用いて演算し、上述した第2補正値を算出する。
The
ソフトウェアによって実現する場合、補間装置20の第1補間部21及び第2補間部22は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するCPU、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ(またはCPU)で読み取り可能に記録されたROM(Read Only Memory)または記憶装置(これらを「記録媒体」と称する)、上記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)などを備えている。そして、コンピュータ(またはCPU)が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体(通信ネットワークや放送波等)を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
When implemented by software, the first interpolation unit 21 and the
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.
なお、本発明の各態様に係る補間装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記補間装置が備える各手段として動作させることにより上記補間装置をコンピュータにて実現させる補間装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。さらに、本発明の各態様に係る補間装置は集積回路として実現してもよく、この場合には、上記集積回路を備えるチップなども本発明の範疇に入る。 The interpolation device according to each aspect of the present invention may be realized by a computer. In this case, the interpolation is realized by the computer by operating the computer as each unit included in the interpolation device. An apparatus control program and a computer-readable recording medium on which the apparatus control program is recorded also fall within the scope of the present invention. Furthermore, the interpolation device according to each aspect of the present invention may be realized as an integrated circuit, and in this case, a chip including the integrated circuit falls within the scope of the present invention.
本発明は、HUDシステムを利用した車載用の表示システムといった、表示装置から投影面に投影した画像をユーザに提供する表示システムに利用することができる。 The present invention can be used for a display system that provides a user with an image projected on a projection plane from a display device, such as an in-vehicle display system using a HUD system.
1 画像処理装置、2 基準補正値記憶部、3 アドレス生成部、4 映像キャプチャバッファ、5 フィルタ機能部、6 表示制御部、20 補間装置、21 第1補間部(補間式設定手段)、22 第2補間部(補間手段)、23 水平方向補間係数記憶部、24 第1補正値記憶部、30 参照画素設定部、31 垂直方向補間係数演算部(副補間式設定手段)、32 第1補正値算出部(副補間手段)、33 垂直座標算出部(副補間手段)、34 水平方向補間係数演算部、40 第2補正値算出部、41 水平座標算出部。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
第1格子点間に対して設定された補間式を用いて当該第1格子点間の補間を行う補間手段と、
上記第1格子点間に対する補間が行われている期間中に、上記第1格子点間より並び順が後の第2格子点間に対して補間式を設定する補間式設定手段と、
を備え、
上記補間式設定手段は、上記画像を描画する際の垂直方向である第2方向に並び、それぞれに予めデータが定められた複数の格子点の各格子点間に対して上記第2方向の補間式を設定する副補間式設定手段と、
上記副補間式設定手段により設定された補間式を用いて上記第2方向の各格子点間の補間を行うことにより、上記第2方向の各格子点間に位置する点にデータを付与し、当該データが付与された点を上記補間手段及び上記補間式設定手段が用いる上記格子点とする副補間手段と、を有し、
上記補間式は、上記格子点間の両端の格子点を通るn次式(nは2以上の自然数)であり、
上記データは、上記画像を投影面に投影するときに生じる歪を補正するための補正値であり、上記格子点は上記画像を構成する画素上に配置されていることを特徴とする補間装置。 Interpolates the data between each grid point to the data to be processed in the order of the grid points given to each grid point arranged in the first direction which is the direction of the horizontal scanning line when drawing an image. An interpolation device,
Interpolation means for performing interpolation between the first grid points using the interpolation formula set for the first grid points;
An interpolation formula setting means for setting an interpolation formula between the second grid points whose arrangement order is later than between the first grid points during a period in which the interpolation between the first grid points is performed;
Equipped with a,
The interpolation formula setting means is arranged in the second direction, which is arranged in a second direction, which is a vertical direction when drawing the image, and is interpolated between the grid points of a plurality of grid points in which data is determined in advance. Sub-interpolation equation setting means for setting the equation;
By interpolating between the grid points in the second direction using the interpolation formula set by the sub-interpolation formula setting means, data is given to points located between the grid points in the second direction, Sub-interpolating means that uses the points to which the data is assigned as the grid points used by the interpolation means and the interpolation formula setting means,
The interpolation formula is an n-order formula (n is a natural number of 2 or more) passing through grid points at both ends between the grid points,
The interpolation apparatus according to claim 1, wherein the data is a correction value for correcting distortion generated when the image is projected onto a projection plane, and the lattice points are arranged on pixels constituting the image .
第1格子点間に対して設定された補間式を用いて当該第1格子点間の補間を行う補間工程と、
上記補間工程にて上記第1格子点間に対する補間が行われている期間中に、上記第1格子点間より並び順が後の第2格子点間に対して補間式を設定する補間式設定工程と、
を含み、
上記補間式設定工程は、上記画像を描画する際の垂直方向である第2方向に並び、それぞれに予めデータが定められた複数の格子点の各格子点間に対して上記第2方向の補間式を設定する工程と、
上記第2方向の補間式を設定する工程にて設定された補間式を用いて上記第2方向の各格子点間の補間を行うことにより、上記第2方向の各格子点間に位置する点にデータを付与し、当該データが付与された点を上記補間工程及び上記補間式設定工程にて用いられる上記格子点とする工程と、を含み、
上記補間式は、上記格子点間の両端の格子点を通るn次式(nは2以上の自然数)であり、
上記データは、上記画像を投影面に投影するときに生じる歪を補正するための補正値であり、上記格子点は上記画像を構成する画素上に配置されていることを特徴とする補間方法。 Interpolates the data between each grid point to the data to be processed in the order of the grid points given to each grid point arranged in the first direction which is the direction of the horizontal scanning line when drawing an image. An interpolation method,
An interpolation step of performing interpolation between the first grid points using an interpolation formula set for the first grid points;
Interpolation formula setting for setting an interpolation formula between the second grid points whose arrangement order is later than that between the first grid points during the period in which the interpolation between the first grid points is performed in the interpolation step. Process,
Only including,
In the interpolation formula setting step, the interpolation in the second direction is performed between the grid points of a plurality of grid points that are arranged in a second direction, which is a vertical direction when the image is drawn, and in which data is determined in advance. Setting an expression; and
The points located between the grid points in the second direction by performing interpolation between the grid points in the second direction using the interpolation formula set in the step of setting the interpolation formula in the second direction. Including the step of setting the grid points used in the interpolation step and the interpolation formula setting step to the point to which the data is assigned,
The interpolation formula is an n-order formula (n is a natural number of 2 or more) passing through grid points at both ends between the grid points,
The interpolation method, wherein the data is a correction value for correcting distortion generated when the image is projected onto a projection plane, and the grid points are arranged on pixels constituting the image .
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