DE69027712T2

DE69027712T2 - Verfahren zur Bildtransformation

Info

Publication number: DE69027712T2
Application number: DE69027712T
Authority: DE
Inventors: Tetsuro Kato; Yoshiyuki Nakamura
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1989-05-19
Filing date: 1990-05-17
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2010-05-18
Also published as: US5327501A; DE69027712D1; US5373568A; US5325446A; EP0398810A1; KR900019486A; KR0148017B1; EP0398810B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bildtransformation, die ein Eingangsbild zur Erzeugung eines Ausgabebildes transformiert, und insbesondere auf eine Vorrichtung zur Bildtransformation, die zur Verringerung eines Bereichspfeifens geeignet ist, das an dem Kantenabschnitt des Ausgabebildes auftritt, wenn ein Eingangsbild transformiert wird. Eine Vorrichtung zur Bildtransformation, die bei ihrer Anwendung auf Fernseh-Rundfunk und die Erzeugung einer Animation ein Eingangsbild Transformationen wie Rotation, Vergrößerung, Verkleinerung und Bewegung unterzieht, oder ein Eingangsbild über eine gekrümmte Fläche in einem dreidimensionalen Koordinatensystem verteilt, um dadurch ein Ausgabebild zu erzeugen, ist beispielsweise aus der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 61-230477 gut bekannt.
Bei einer Vorrichtung zur Bildtransformation des Typs, der bei Erzeugung eines Ausgabebildes durch Transformation eines Eingangsbildes die Bilddaten von jedem Pixel des Ausgabebildes durch Durchführen einer Interpolationsberechnung auf vier Gruppen von Bilddaten des Eingangsbildes erzeugt, wird das Ausgabebild, das durch solch eine Transformation eines Eingangsbildes erhalten wird, unscharf, indem es an seinem Kantenbereich stufenartig wird, oder es tritt das sogenannte Bereichspfeifen (Überschwingen) auf. Bisher ist ein Verfahren zur Verringerung solch eines Bereichsüberschwingens bekannt, indem ein zweidimensionales Digitalfilter auf ein Ausgabebild angewendet wird, so daß die Daten an dem Kantenabschnitt des Ausgabebildes gemittelt werden. Wenn indessen Bilddaten mittels eines solchen zweidimensionalen Digitalfilters gemittelt werden, werden der Kantenabschnitt des Ausgabebildes zu einer verwaschenen Linie und die Auflösung verschlechtert sich daher.
Die GB-A-2 119 594 beschreibt ein Bildtransformationssystem, bei dem aufeinanderfolgende Eingangsbildpixel verarbeitet werden, um ihren Beitrag auf ein Ausgabebild zu berechnen, und es werden Einträge an geeigneten Stellen in einem Bildspeicher gemacht. Wenn ein aufeinanderfolgendes Eingangspixel einen Beitrag zu einem Ausgangspixel leistet, für das bereits ein Beitrag registriert wurde, dann verursacht eine Rückführung von dem Bildspeicher eine Interpolation zwischen den Eingangsbildpixeln, die einen Beitrag zu dieser Ausgabebildstelle liefern.
Die GB-A-2 200 266 beschreibt ein System, bei dem Eingangsbilddaten durch Bezugnahme auf eine gerade Linie transformiert werden. Hintergrundbilddaten können zu den transformierten Bilddaten addiert werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Bildtransformation zu schaffen, die zur Verringerung eines Bereichsüberschwingens, das an dem Kantenabschnitt eines Ausgabebildes auftritt, ohne Verschlechterung der Auflösung des Ausgabebildes an dem Kantenabschnitt geeignet ist.
Zur Lösung der oben genannten Aufgabe der Erfindung ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Bildtransformation vorgesehen mit:
einem Eingangs-Bildspeicher zur Speicherung von Bilddaten, die ein Bild bezüglich jeder Pixelstelle innerhalb des Bildes wiedergeben;
einer Berechnungseinrichtung zur Erzeugung von Bilddaten bezüglich jeder Pixelstelle innerhalb eines Ausgabebildes, wobei die Berechnungseinrichtung zur Durchführung einer Interpolation der ihr eingegebenen Bilddaten geeignet ist; und
einer Leseadressen-Generatoreinrichtung zur Erzeugung von Leseadressen, die festlegen, welche Bilddaten zu der Berechnungseinrichtung zur Erzeugung von Bilddaten bezüglich jedes Pixels des Ausgabebildes gegeben werden sollen, wobei die Leseadressen- Generatoreinrichtung Leseadressen gemäß einer gewünschten Bildtransformationsfunktion erzeugt; und
einer Hintergrundbilddaten-Erzeugungseinrichtung zur Erzeugung von Daten, die ein Hintergrundbild wiedergeben, gekennzeichnet durch
eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung, ob eine Leseadresse, die durch die Leseadressen-Erzeugungseinrichtung erzeugt wurde, einer Pixelstelle entspricht, bezüglich der Bilddaten in dem Eingangs-Bilddatenspeicher vorliegen; und
eine Schalteinrichtung, die auf das Ausgangssignal von der Erfassungseinrichtung antwortet, um selektiv die Berechnungseinrichtung mit Bilddaten von dem Eingangsbildspeicher gemäß der durch die Leseadressen-Generatoreinrichtung erzeugten Leseadresse zu versorgen, oder, wenn die Erfassungseinrichtung festlegt, daß die Leseadresse einer Pixelstelle entspricht, bezüglich der keine Bilddaten in dem Eingangsbilddatenspeicher vorliegen, die Berechnungseinrichtung mit Bilddaten von der Hintergrundbild-Erzeugungseinrichtung zu versorgen, wobei die Ausgabebilddaten von jedem Pixel, die zu einer Grenzlinie des Ausgabebildes werden, durch eine Interpolation der Eingangs-Bilddaten vermischt mit den Hintergrunddaten erhalten werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles und bezugnehmend auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Eingangsbildes;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Ausgabebildes;
Fig. 3 und 4 schematische Darstellungen zur Erläuterung des Prinzips, durch das Ausgabe- Bilddaten durch Interpolation erzeugt werden;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Zustandes, bei dem ein Bereichsüberschwingen an dem Kantenabschnitt eines Ausgabebildes erzeugt wird;
Fig. 6 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bildtransformation;
Fig. 7 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bildtransformation;
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Eingangsbildes;
Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Ausgabebildes;
Fig. 10 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bildtransformation;
Fig. 11 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der vorliegenden Erfindung, bei dem Bilddaten an einer Grenzlinie zwischen der Vorderseite und der Rückseite eines Ausgabebildes durch Interpolation erhalten werden; und
Fig. 12 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der vorliegenden Erfindung, bei dem Bilddaten an einer Grenzlinie zwischen der Vorderseite eines Ausgabebildes und dem Hintergrundbild durch Interpolation erhalten werden.
Vor der Beschreibung eines beispielhaften Aufbaus der vorliegenden Erfindung wird das Prinzip der Bildtransformation in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bildtransformation zur Erzeugung von Bilddaten von jedem Pixel des Ausgabebildes durch eine Interpolationsberechnung erläutert, die an vier Sätzen von Bilddaten des Eingangsbildes durchgeführt wird, wodurch ein transformiertes Ausgabebild eines Eingangsbildes erhalten wird.
Es sei eine Transformation eines Pixels eines Eingangsbildes auf einer x-y-Ebene betrachtet, dessen Koordinaten (x, y) sind, um das Pixel um den Punkt (0, 0) um einen Winkel α zu drehen, wobei die Koordinaten-Transformationsfunktion zur Erhaltung der Koordinaten (x', y') des Ausgabebildes nach der Transformation ausgedrückt wird durch:
Wenn nun eine gewünschte Funktion als Koordinaten-Transformationsfunktion geschaffen wird, kann eine Bildtransformation erreicht werden, wobei ein Eingangsbild I, dessen Koordinaten wie in Fig. 1 gezeigt x, y sind, zuerst über eine gekrümmte Fläche verteilt wird und dann in der Größe verringert wird. Die Form nach der Transformation ist beispielsweise wie in Fig. 2 gezeigt.
In solch einem Fall sind die Position von jedem Pixel (mit x bezeichnet) des Ausgabebildes O in dem Eingangsbild I und des Pixels des Eingangsbildes (angezeigt durch ) allgemein wie in Fig. 3 gezeigt nicht miteinander in Übereinstimmung. Daher werden Bilddaten Oi j von jedem Pixel des Ausgabebildes O durch eine Interpolationsberechnung erhalten, die mit Bilddaten des Eingangsbildes I durchgeführt wird.
Genauer gesagt werden Bilddaten Oi j eines Pixels Oi j des Ausgabebildes O durch eine Interpolationsberechnung erhalten, die mit vier Gruppen von Bilddaten Ii j, Ii+1 j, Ii j+1 und Ii+1 j+1 des Eingangsbildes um das Pixel Oi j wie in Fig. 3 gezeigt herum durchgeführt wird. Bei der Berechnung werden die Bilddaten des Ausgabebildes O aus der folgenden Gleichung erhalten:
wobei dx und dy die Abstände zwischen der Position eines Pixels des Ausgabebildes und vier Gruppen von Bilddaten des Eingangsbildes um das Pixel des Ausgabebildes herum sind.
In einem als Ergebnis der Bildtransformation gemäß dem oben beschriebenen und in Fig. 2 gezeigten Bildtransformationssystem erhaltenen Ausgabebild, sind die Pixel des Ausgabebildes, die sich längs der Grenz(Kanten)linien A&sub1;, A&sub2;, A&sub3; zwischen dem transformierten Ausgabebild und dem Hintergrund befinden, nicht immer durch die Interpolationskalkulation von vier Gruppen von Pixeldaten des Eingangsbildes I um jedes Pixel des Ausgabebildes herum ermittelbar.
Jetzt sei die Grenze eines Eingangsbildes an einem Ausgabebild durch eine punktierte Linie wie in Fig. 4 gezeigt angezeigt. Die Pixeldaten Om n des Pixels POm n, das sich in der Nähe der Grenze befindet, können durch eine Interpolationsberechnung erhalten werden, die mit den Pixeldaten Im n, Im+1 n (durch Δ angezeigt) von Pixeln durchgeführt werden, die sich außerhalb des Eingangsbildes befinden, und die Pixeldaten Im n+1, Im+1 n+1 von Pixeln, die sich innerhalb des Eingangsbildes befinden. Da indessen herkömmlicherweise keine Daten der Pixel (mit Δ bezeichnet) außerhalb des Eingangsbildes vorliegen, kann keine glatte Interpolationsberechnung für den Abschnitt längs der Grenzlinie durchgeführt werden. Daher wird der Abschnitt längs der Grenzlinie stufenförmig, d.h. das sogenannte Flächenüberschwingen tritt hier auf, und die Bildqualität wird dadurch verschlechtert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das oben beschriebene Problem gelöst werden. Im folgenden wird eine genaue Beschreibung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bildtransformation gegeben.
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bildtransformation zeigt. Bezugnehmend auf die Darstellung bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Einheit (VTR, Kamera), die ein Videosignal liefert, das einer Bildtransformation unterzogen werden soll und 2 bezeichnet eine digitale Bildeingangseinheit, die aus einem Eingangsbildspeicher oder einem A/D-Umsetzer gebildet wird. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet einen Abbildungsspeicher zur Aufnahme von Bilddaten von der digitalen Bildeingangseinheit 2 mit einer vorbestimmten Taktung und zur Ausgabe der Bilddaten gemäß einem gelesenen Adreßsignal. Das Einschreiben von Daten in und das Auslesen von Daten aus dem Abbildungsspeicher 3 werden durch eine Steuereinheit (CPU) 5 gesteuert, in die eine Bildtransformationsfunktion durch eine Tastatur 4 eingegeben wird.
Die CPU 5 liest sequentiell Bilddaten Ii j, Ii+1 j, Ii j+1 und Ii+1 j+1 von vier Pixeln um jedes Pixel eines Ausgabebildes herum von dem Abbildungsspeicher 3 gemäß einer gegebenen Transformationsfunktion aus und gibt die Daten zu Eingängen an einer Seite von Wechselschalter S&sub1;, S&sub2;, S&sub3; bzw. S&sub4;.
Die Eingangsanschlüsse der anderen Seite der Wechselschalter S&sub1;, S&sub2;, S&sub3; und S&sub4; werden mit Bilddaten versorgt, die zum Hintergrund des Ausgabebildes von einer Hintergrunddaten-Ausgangseinheit 7 werden, und die Schalter S&sub1;, S&sub2;, S&sub3; und S&sub4; werden durch Ausgangssignale von einer Steuereinheit (Controller) 6 schaltgesteuert.
Der Controller 6 entscheidet, ob die durch eine Leseadresse bezeichnete Position innerhalb des Eingangsbildes liegt, und wenn er entscheidet, daß die Position, die durch die gelesene Adresse bezeichnet ist, außerhalb des Eingangsbildes liegt, gibt er die Ausgabe von der Hintergrunddaten-Ausgabeeinheit 7 zu dem entsprechenden Schalter Sn frei, der dadurch aus den Schaltern S&sub1;, S&sub2;, S&sub3; und S&sub4; ausgewählt ist.
Bezugszeichen K&sub1;, K&sub2;, K&sub3; und K&sub4; bezeichnen Koeffizienteneinheiten zur Berechnung von Bilddaten von jedem Pixel des Ausgabebildes. Die Koeffizienteneinheiten K&sub1;, K&sub2;, K&sub3; und K&sub4; erhalten zur Ausführung der Interpolationsberechnung gemäß der Gleichung (1) von der CPU 5 die Abstände dx und dy zwischen den vier Pixeln des Eingangsbildes entsprechend jedem Pixel des Ausgabebildes und den Pixeln des Ausgabebildes, und geben diese Werte zu Multiplizierern 8A, 8B, 8C und 8D.
Die durch die Multiplizierer 8A, 8B, 8C und 8D erhaltenen Produkte werden durch Addierer 9A, 9B und 9C addiert, und dadurch werden die Ausgabe-Bilddaten entsprechend jedem Pixel des Ausgabebildes erzeugt.
Das Bezugszeichen 10 bezeichnet einen Ausgabe-Bildspeicher, der Bilddaten entsprechend jedem der Pixel des Ausgabe-Bildspeichers speichert und dabei ein Halbbild erzeugt.
Die Vorrichtung zur Bildtransformation gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei der Durchführung der Interpolationsberechnung von Bilddaten im entsprechenden Schalter Sn der Schalter S&sub1;, S&sub2;, S&sub3; und S&sub4; umschalten, wenn eine Adresse außerhalb des Eingangsbildes für den Abbildungsspeicher 3 festgelegt wird, so daß voreingestellte Bilddaten entsprechend dem Hintergrund gewählt werden und die derart gewählten Daten wie oben beschrieben bei der Interpolationsberechnung verwendet werden. Daher werden die Ausgabe-Bilddaten von jedem Pixel, die zu der Grenzlinie des Ausgabebildes werden, als Ergebnis der Interpolationsberechnung der Eingangsbilddaten vermischt mit den Hintergrunddaten erhalten.
Es wird daher möglich, den Kantenabschnitt des Ausgabebildes zu glätten und das Bereichsüberschwingen zu verringern.
Wenn sich die für den Abbildungsspeicher 3 bezeichneten Adressen der vier Punkte sämtlich innerhalb des Eingangsbildes befinden, werden die Ausgabebilddaten durch die Interpolationsberechnung von vier Eingangsbilddaten erzeugt, die von dem Abbildungsspeicher ausgelesen werden.
Nun wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung für Bildtransformation bezugnehmend auf Fig. 7 beschrieben, wobei das Ausführungsbeispiel zur Unterdrückung einer stufenähnlichen Erscheinung an dem Kantenabschnitt (Bereichsüberschwingen) des Ausgabebildes geeignet ist, wenn ein in den Eingangsbildspeicher geschriebenes Bild umgesetzt (transformiert) wird und in den Ausgabe-Bildspeicher 10 geschrieben wird, in dem Bilddaten geschrieben sind. Teile, die denen von Fig. 6 entsprechen, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und eine Erläuterung davon wird übergangen. In diesem Ausführungsbeispiel können, wenn die für den Abbildungsspeicher 3 festgelegten Adressen außerhalb des Eingangsbildes liegen, die in dem Ausgabe-Bildspeicher 10 gespeicherten Daten von diesem ausgelesen und für die Interpolationsberechnung verwendet werden. Dadurch kann das Bereichsüberschwingen, das an der Kante des Ausgabebildes auftritt, verringert werden.
Die Bilddaten Ii j, Ii+1 j, Ii j+1, und Ii+1 j+1 von vier Pixeln um jedes Pixel des Ausgabebildes herum werden sequentiell ausgelesen und zu den Eingängen an einer Seite der Wechselschalter S&sub1;, S&sub2;, S&sub3; und S&sub4; gegeben.
Die Eingänge an der anderen Seite der Wechselschalter S&sub1;, S&sub2;, S&sub3; und S&sub4; werden mit aus dem Ausgabe-Bildspeicher 10 ausgelesenen Daten versorgt. Der Ausgabe-Bildspeicher 10 kann als Ausgangswert Hintergrunddaten speichern, die zum Hintergrund des Ausgabebildes werden, das zuvor von der Hintergrunddaten-Ausgabeeinheit 7 bereitgestellt wurden.
Die Schalter S&sub1;, S&sub2;, S&sub3; und S&sub4; werden selektiv durch den Controller 6 bedient.
Der Controller 6 entscheidet, ob die Adressen, die für den Abbildungsspeicher 3 bezeichnet wurden, innerhalb des Eingangsbildes oder außerhalb von diesem liegen, und wenn sie sich außerhalb des Eingangsbildes befinden, ermöglicht er, daß die von dem Ausgabe-Bildspeicher 10 ausgelesenen Daten zu den Multiplizierern durch den entsprechenden Schalter Sn gegeben werden, der aus den Schaltern S&sub1;, S&sub2;, S&sub3; und S&sub4; ausgewählt ist.
Der Ausgabe-Bildspeicher 10 wird aus einem Doppel-Halbbildspeicher gebildet, der Bilddaten entsprechend jedem Pixel des Ausgabebildes speichert und das Auslesen der Daten entsprechend den Adreßdaten ermöglicht, die von der Steuereinheit 5 ausgegeben werden.
Im Normalzustand werden Bilddaten von vier Pixeln um jedes Pixel des Ausgabebildes herum ausgelesen und als Daten für den Interpolationsvorgang verwendet.
Wenn indessen bei der Interpolationsberechnung der Ausgabe-Bilddaten eine Adresse außerhalb des Eingangsbildes für den Abbildungsspeicher 3 bezeichnet ist, wird der entsprechende Schalter Sn der Schalter S&sub1;, S&sub2;, S&sub3; und S&sub4; umgeschaltet, wodurch die Daten entsprechend der Adresse (die Bilddaten entsprechend dem Hintergrund) von dem Ausgabe-Bildspeicher 10 ausgelesen werden und für die Interpolationsberechnung verwendet werden. Daher werden Bilddaten von jedem Pixel zur Bildung der Grenzlinie durch die von dem Ausgabe-Bildspeicher 10 ausgelesenen Daten vermischt mit denen von dem Abbildungsspeicher 3 ausgelesenen Daten geschaffen.
Es wird daher möglich, Bilddaten der Pixel in der Grenzlinie durch eine zufriedenstellende Interpolation zu erhalten, wodurch die Grenzlinie geglättet wird. Somit kann das Bereichsüberschwingen verringert werden.
Wenn als eine Koordinaten-Transformationsfunktion eine Koordinaten- Transformationsfunktion mit einer Koordinaten-Transformation um eine z-Achse festgelegt wird, dann kann ein Eingangsbild I wie in Fig. 8 gezeigt in ein Ausgabebild O transformiert werden, das über eine dreidimensional gekrümmte Fläche wie in Fig. 9 gezeigt verteilt ist.
Genauer gesagt wird in dem ersten Vorgang ein Bild, das in dem Abbildungsspeicher 3 gespeichert ist, gemäß der Koordinaten-Transformationsfunktion transformiert, wodurch das Ausgabebild an der Seite, die durch das Bezugszeichen K in Fig. 9 bezeichnet ist, in dem Ausgabe-Bildspeicher 10 gespeichert wird. Bei dem nächsten Vorgang wird das in dem Abbildungsspeicher 3 gespeicherte Bild transformiert und in den Ausgabe- Bildspeicher 10 überschrieben, wodurch das Ausgabebild auf der Seite, die durch das Bezugszeichen L in Fig. 9 bezeichnet ist, in dem Ausgabe-Bildspeicher 10 gebildet wird, und bei dem nächsten Vorgang wird das in dem Abbildungsspeicher 3 gespeicherte Bild transformiert und in den Ausgabe-Bildspeicher 10 überschrieben, wodurch das Ausgabebild auf der Seite, die durch das Bezugszeichen M in Fig. 9 bezeichnet ist, in dem Ausgabe-Bildspeicher 10 gespeichert wird. Durch solch einen Ablauf kann insgesamt ein Bild einer gekrümmten Form in dem dreidimensionalen Koordinatensystem erzeugt werden.
Um das bei der oben beschriebenen Transformation auftretende Bereichsüberschwingen zu verringern, werden gemäß der vorliegenden Erfindung Bilddaten von jedem Pixel in der Grenzlinie, die durch die Vorwärtsseite eines transformierten Ausgabebildes erzeugt werden, das über der Rückseite von diesem liegt, durch eine Interpolationsberechnung erhalten, die mit Bilddaten der Rückseite, die in dem Ausgabe-Bildspeicher 10 gespeichert sind und aus dem Abbildungsspeicher 3 ausgelesenen Bilddaten durchgeführt wird. Bilddaten von jedem Pixel in der Grenzlinie zwischen der Vorderseite und des transformierten Ausgabebildes werden durch eine Interpolationsberechnung erhalten, die mit Hintergrunddaten, die von der Hintergrunddaten-Ausgabeeinheit 1 bereitgestellt werden, und mit Bilddaten, die von dem Abbildungsspeicher 3 ausgelesen werden, durchgeführt wird.
Solch ein Ausführungsbeispiel wird bezugnehmend auf Fig. 10 beschrieben. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet eine Einheit (VTR, Fernsehkamera) zur Bereitstellung eines Videosignales, das einer Bildtransformation unterzogen werden soll, 2 bezeichnet eine Digitalbild-Eingabeeinheit, die aus einem Eingangsbildspeicher oder einem A/D-Umsetzer besteht, und 3 bezeichnet einen Abbildungsspeicher, der Bilddaten von der Digital- Eingabeeinheit 2 mit einer vorbestimmten Taktung aufnimmt und Eingangsbilddaten entsprechend einer Leseadresse erzeugt, die von einem Pixel-Adreßgenerator 5E bereitgestellt wird. Das Schreiben von Daten in und das Auslesen von Daten aus dem Abbildungsspeicher 3 wird durch die Steuereinheit (CPU) 5 gesteuert, zu der die Bildtransformationsfunktion von der Tastatur 4 eingegeben wird.
Die CPU 5 legt die Adresse der Position des Pixels von Bilddaten fest, die der Bildtransformation gemäß den Transformationsparametern unterzogen werden soll. Die CPU 5 weist eine Recheneinheit 5A auf, die bestimmt, welchem Punkt der Pixel des Eingangsbildes die Position des transformierten Pixels entspricht, und berechnet Daten dx, dy, 1-dx, 1-dy, die die Abstände zwischen den Positionen von vier Pixeln des Eingangsbildes, die das Pixel des Ausgabebildes umgeben, sowie der Position des Pixels des Ausgabebildes wiedergeben. Die CPU 5 weist weiterhin einen Vorne/Hinten- Merkergenerator 5B zur Erzeugung einer Reihe von Daten auf, die die Vorderseite und die Rückseite (Zeichen, die die Tiefe anzeigen) eines Ausgabebildes anzeigen, das erzeugt wird, wenn ein Eingangsbild in eine Form transformiert wird, wie wenn es über eine dreidimensional gekrümmte Fläche gemäß einer Bildtransformationsfunktion verteilt wird, sowie einen Merkerspeicher 5C zum Speichern der Merkerdaten (0, 1).
Der Merkerspeicher 5C ist so ausgeführt, daß das Zeichen (Merker), das die Tiefe eines transformierten Bildes anzeigt, gemäß der Adresse geschrieben wird, die von einem Adreßgenerator 5D bereitgestellt wird, der ein Adreßsignal zu dem Abbildungsspeicher 3 gibt. Der Merker wird gemäß dem Adress-Ausgangssignal von einem Pixel- Adreßgenerator 5E, der eine Leseadresse für den Abbildungsspeicher 3 erzeugt, zusammen mit Abbildungsdaten I(i j 1+i 1+j) ausgelesen.
Das Bezugszeichen 5F bezeichnet eine Abstandsdaten-Ausgabeeinheit zum Laden von Daten, die Abstände zwischen vier Pixeln des Eingangsbildes wiedergeben, die jedes Pixel des Ausgabebildes umgeben, bzw. der Pixel des Ausgabebildes in später beschriebene Koeffizienteneinheit K&sub1; bis K&sub4;.
Wie oben beschrieben werden die Bilddaten Ii j, Ii+1 j, Ii j+1 und Ii+1 j+1 von vier Pixeln um jedes Pixel des Ausgabebildes herum sequentiell aus dem Abbildungsspeicher 3 ausgelesen und zu einem ersten Eingang 1 der Wechselschalter S&sub1;, S&sub2;, S&sub3; und S&sub4; gegeben.
Zweite Eingänge 2 der Wechselschalter S&sub1;, S&sub2;, S&sub3; und S&sub4; werden mit Ausgabe-Bilddaten von dem Ausgabe-Bildspeicher 10 versorgt. Weiterhin werden dritte Eingangsanschlüsse 3 mit den Hintergrunddaten von der Hintergrunddaten-Ausgabeeinheit versorgt.
Die Schalter S&sub1;, S&sub2;, S&sub3; und S&sub4; werden durch den Controller 6 schaltgesteuert.
Der Controller 6 entscheidet gemäß dem von dem Markerspeicher 5C bereitgestellten Marker, ob die Leseadresse von dem Pixel-Adreßgenerator 5E außerhalb des zur Zeit transformierten Eingangsbildes, innerhalb des Hintergrundes oder innerhalb des bereits transformierten Ausgabebildes liegt. Der Controller 6 schaltet, wenn die durch den Pixel- Adreßgenerator 5E erzeugte Leseadresse innerhalb des zur Zeit zu transformierenden Eingangsbildes liegt, den entsprechenden Schalter Sn zu dem ersten Eingangsanschluß um, wenn sie in dem Hintergrund liegt, schaltet er den entsprechenden Schalter Sn zu dem dritten Eingang um, und wenn sie innerhalb des bereits transformierten Ausgabebildes liegt, schaltet er den entsprechenden Schalter Sn zu dem zweiten Eingang um.
Die Koeffizienteneinheiten K&sub1; bis K&sub4;, um die Interpolationsberechnung gemäß der oben beschriebenen Gleichung (1) durchzuführen, geben die vier Daten dx, dy, 1-dx, 1-dy entsprechend dem Pixel des Ausgabebildes, das von der Abstandsdaten-Ausgabeeinheit 5F bereitgestellt wird, zu den Multiplizierern 8A, 8B, 8C und 8D.
Die durch die Multiplizierer 8A, 8B, 8C und 8D erhaltenen Produkte werden durch die Addierer 9A, 9B und 9C addiert, wodurch Ausgabe-Bilddaten Oi j entsprechend jedem Pixel des Ausgabebildes erzeugt werden und die Daten werden in dem Ausgabe- Bildspeicher 10 gespeichert.
Nun wird das Umschalten der Schalter S&sub1;, S&sub2;, S&sub3; und S&sub4; durch den Controller 6 beschrieben.
Wenn eine Grenzlinie durch die Vorderseite des gerade transformierten Ausgabebildes gebildet wird, die die Rückseite des bereits transformierten Ausgabebildes überlappt, liegen miteinander vermischt die Marker "0", die die Vorderseite anzeigen, und die Marker "1", die die Rückseite anzeigen, vor.
Für die Adresse mit dem Marker "0" werden die Bilddaten, die zur Zeit von dem Ausgabe- Bildspeicher ausgelesen werden, durch den Schalter Sn aufgenommen, während für die Adresse mit dem Marker "1" die zuvor transformierten und in dem Ausgabe-Bildspeicher 10 gespeicherten Bilddaten durch den Schalter Sn aufgenommen werden. Dann wird durch eine Interpolationsberechnung, die mit den von den Schaltern S&sub1;, S&sub2;, S&sub3; und S&sub4; ausgegebenen Bilddaten durchgeführt wird, das Ausgabebild erzeugt und in den Ausgabe- Bildspeicher 10 geschrieben.
Wenn es zu dem Zeitpunkt der Interpolationsberechnung keine Adresse gibt, bei der irgendwelche Bilddaten nicht in dem Abbildungsspeicher 3 gespeichert sind, d.h. Adressen weder mit dem Marker "0" oder dem Marker "1", dann werden Hintergrunddaten von der Hintergrunddaten-Ausgabeeinheit 7 durch einen Schalter Sn hereingenommen. Dann wird ein Ausgabebild durch eine Interpolationsberechnung erzeugt, die mit den Bilddaten durchgeführt wird, die von den Schaltern S&sub1;, S&sub2;, S&sub3; und S&sub4; ausgegeben sind, und das Ausgabebild wird in den Ausgabe-Bildspeicher 10 geschrieben.
Wenn die Vorderseite L die Rückseite K überlappt, werden Pixeldaten von Pixeln Q&sub1;, Q&sub2; und Q&sub3; an dem flachen Abschnitt (an der Vorderseite L), der durch bezeichnet ist, unter Verwendung von Bilddaten von Pixeln P&sub1;, P&sub2; außerhalb der Fläche L (Pixel auf der Rückseite K) für die Interpolation erhalten. Genauer gesagt werden Daten, die in dem Ausgabe-Bildspeicher 10 als Ausgabe-Bilddaten an einem tiefen Abschnitt (an der Rückseite K) wie durch x bezeichnet und die von dem Abbildungsspeicher 3 (bezeichnet durch ) ausgelesenen Eingangsbilddaten zu den Multiplizierern durch die Schalter S&sub1;, S&sub2;, S&sub3; und S&sub4; für die Interpolationsberechnung gegeben.
Selbst wenn eine Grenzlinie zwischen der Vorderseite L und der Rückseite K erzeugt wird, kann eine Grenzlinie γ&sub2; zwischen der Vorderseite und dem Hintergrund wie in Fig. 9 gezeigt gebildet werden.
Bilddaten von jedem Pixel, die die Grenzlinie zwischen der Vorderseite L und dem Hintergrund wie in Fig. 12 gezeigt bilden, werden durch Bereitstellen der Hintergrunddaten (bezeichnet durch Δ) und der von dem Abbildungsspeicher 3 (bezeichnet durch ) ausgelesenen Eingangsbilddaten zu den Multiplizierern 8A, 8B, 8C und 8D durch die Schalter S&sub1;, S&sub2;, S&sub3; und S&sub4; für die Interpolationsberechnung erhalten.
Wenn somit ein Ausgabebild durch Transformation eines Eingangsbildes gemäß einer gewünschten Transformationsfunktion erzeugt wird, wird es durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bildtransformation möglich, einen glatten Kantenabschnitt des Ausgabebildes zu haben.

Claims

1. Vorrichtung zur Bildtransformation mit:

einem Eingangs-Bildspeicher (2) zur Speicherung von Bilddaten (Iij), die ein Bild bezüglich jeder Pixelstelle in dem Bild wiedergeben;

einer Berechnungseinrichtung (K&sub1;-K&sub4;, 8, 9) zur Erzeugung von Bilddaten (Oij) bezüglich jeder Pixelstelle in einem Ausgabebild, wobei die Berechnungseinrichtung eine Interpolation der ihr eingegebenen Bilddaten durchführt;

eine Leseadressen-Generatoreinrichtung (5) zur Erzeugung von Leseadressen, die festlegen, welche Bilddaten zu der Berechnungseinrichtung zur Erzeugung von Bilddaten bezüglich jeden Pixel des Ausgabebildes gegeben werden sollen, wobei die Leseadressen Generatoreinrichtung Leseadressen gemäß einer gewünschten Bildtransformationsfunktion erzeugt; und

einer Hintergrundbilddaten-Erzeugungseinrichtung (7) zur Erzeugung von Daten, die ein Hintergrundbild wiedergeben, gekennzeichnet durch

eine Erfassungseinrichtung (6) zur Erfassung, ob eine durch die Leseadressen Generatoreinrichtung erzeugte Leseadresse einer Pixelstelle entspricht, bezüglich der Bilddaten in dem Eingangs-Bilddatenspeicher vorliegen; und

eine Schalteinrichtung (S&sub1;-S&sub4;), die auf das Ausgangssignal von der Erfassungseinrichtung antwortet, um selektiv die Berechnungseinrichtung (8, 9) mit Bilddaten von dem Eingangs- Bildspeicher (2) gemäß dem durch die Leseadressen-Generatoreinrichtung (5) erzeugten Leseadresse zu versorgen, oder, wenn die Erfassungseinrichtung (6) feststellt, daß die Leseadresse einer Pixelstelle entspricht, bezüglich der keine Bilddaten in dem Eingangs- Bilddatenspeicher vorliegen, die Berechnungseinrichtung mit Bilddaten von der Hintergrundbild-Erzeugungseinrichtung (7) zu versorgen,

wobei die Ausgabe-Bilddaten von jedem Pixel (Om n, Fig. 4), die zu einer Grenzlinie (1) des Ausgabebildes werden, durch Interpolation von Eingangs-Bilddaten (Im n+1, Im+1 n+1, Fig. 4) vermischt mit Hintergrunddaten (Im n, Im+1 n, Fig. 4) erhalten werden.

2. Bildtransformationsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Hintergrundbilddaten-Erzeugungseinrichtung (7, 10) einen Ausgabe- Bildspeicher (10) zur Speicherung von Bilddaten, die durch die Berechnungseinrichtung (8, 9) ausgegeben werden, und eine Hintergrund-Bilddatenquelle (7) aufweist zur Bereitstellung von Daten, die ein Hintergrundbild wiedergeben, zu dem Ausgangs- Bildspeicher (10) als Anfangsbilddaten.

3. Bildtransformationsvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend:

eine Markierungs-Erzeugungseinrichtung (5B, 5C) zur Erzeugung von Markierungen (flags) die anzeigen, ob Leseadressen, die durch den Leseadressen-Generator bezeichnet sind, Pixeln an einer Vorderseite des Eingangsbildes oder Pixeln an einer Rückseite des Eingangsbildes entsprechen; und

einen Ausgabe-Bildspeicher zur Speicherung von Bilddaten, die durch die Berechnungseinrichtung (8, 9) ausgegeben werden;

wobei die Erfassungseinrichtung (6) mit den Markierungen von der Markierungs- Erzeugungseinrichtung zur Erfassung versorgt wird, ob eine durch die Leseadresse, die durch die Leseadressen-Generatoreinrichtung erzeugt wurde, bezeichnete Position einer Position an der Vorder- oder der Rückseite des Eingangsbildes oder keinem von beiden entspricht; und

bei der die Schalteinrichtung (S&sub1;-S&sub4;), wenn die Erfassungseinrichtung (6) erfaßt, daß ein Lesesignal einer Position an der Vorderseite entspricht, die Berechnungseinrichtung (8, 9) mit Bilddaten von dem Eingangs-Bildspeicher (2) versorgt, und wenn die Erfassungseinrichtung (6) erfaßt, daß ein Lesesignal einer Position an der Rückseite entspricht, wahlweise die Berechnungseinrichtung (8, 9) mit Bilddaten von dem Ausgabe Bildspeicher (10) versorgt.

4. Bildtransformationsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, weiterhin aufweisend eine zweite Leseadressen-Generatoreinrichtung zur Erzeugung einer Leseadresse für den Ausgabespeicher gemäß einer durch diese Leseadressen- Generatoreinrichtung erzeugten Adresse.