DE69701835T2

DE69701835T2 - Bildverarbeitungsvorrichtung und -verfahren zum Vergrössern oder Verkleinern eines Bildes mit beliebigem Vergrösserungs- oder Verkleinerungsverhältnis

Info

Publication number: DE69701835T2
Application number: DE69701835T
Authority: DE
Inventors: Shinichiro Miyazaki; Takeshi Ono; Akira Shirahama; Nobuo Ueki
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-06-05
Filing date: 1997-06-05
Publication date: 2000-12-07
Anticipated expiration: 2017-06-06
Also published as: JPH09326958A; CN1175844A; EP0811950B1; DE69701835D1; EP0811950A1; KR980007743A; US6311328B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bildverarbeitungsgerät, welches erlaubt, daß ein Bild mit einem beliebigen Verhältnis vergrößert/verkleinert und welches für eine Spezialeffektgerät in einer Rundfunkstation oder dgl., bei einem Fernsehempfänger oder einem Videobandrekorder und bei einem Bildverarbeitungsverfahren verwendet werden kann.
Bei Heim-Fernsehempfängern wird ein sogenanntes Bild-in-Bild-System und ein Bild-und-Bild-System, bei dem ein verkleinertes oder vergrößertes Bildschirmbild gemeinsam mit einem Ursprungsbildschirmbild angezeigt wird, in der Praxis verwendet. Das Bild-in- Bild besteht darin, daß ein kleineres Subbild als das Hauptbild auf einem Originalbildschirm (Hauptbild) eingerahmt und angezeigt wird. Dagegen ist das Bild-und-Bild dasjenige, wo mehrere kleine Bilder hergenommen und angezeigt werden. Beim Bild-in-Bild-System und beim Bild-und-Bild-System wird ein anderer Bildschirm mit einem festen Verhältnis verkleinert oder vergrößert, welcher ein Vielfaches der Größe des ursprünglichen Bildschirms ist. Somit kann durch einfaches Filtern oder Ausdünnen von Pixeln von einem ursprünglichen Bildschirm, der verkleinert (vergrößert) werden soll, ein verkleinertes oder vergrößertes Bild fast ohne Verschlechterung dessen Bildqualität erhalten werden.
In den beiliegenden Zeichnungen zeigt Fig. 5 ein Beispiel des Aufbaus eines Filters, um ein Bild entsprechend dem Stand der Technik zu verkleinern/zu vergrößern. In Fig. 5 ist ein Horizontal-Interpolations-Filter 101 ein Tiefpaßfilter. Das Horizontal-Interpolations- Filter 101 besteht aus Ein-Pixel-Verzögerungseinrichtungen D, Koeffizientenmultipliziereinrichtungen und einer Additionseinrichtung. Ein Vertikal-Filter 102 ist ein Tiefpaßfilter. Das Vertikal-Filter 102 besteht aus Ein-Zeilen-Verzögerungseinrichtungen H, Koeffizientenmultipliziereinrichtungen und einer Addiereinrichtung.
Wenn ein Bild verkleinert wird, werden die Bilddaten, die am Anschluß 100 empfangen werden, zum Horizontal-Interpolations-Filter 101 und zum Vertikal-Interpolations- Filter 102 geliefert. Das Horizontal-Interpolations-Filter 101 und das Vertikal-Interpolations- Filter 102 interpolieren die Bilddaten in der horizontalen Richtung bzw. in der vertikalen Richtung. Die Pixel der resultierenden Bilddaten werden mit einer vorherbestimmten Verminderungsrate ausgedünnt und dann in einen Teilbildspeicher 103 geschrieben. Wenn die Bildgröße auf 1/2 in der horizontalen Richtung und in der vertikalen Richtung vermindert wird, wird jedes zweite Pixel in der horizontalen Richtung und jede zweite Zeile in der vertikalen Richtung der Bilddaten in den Teilbildspeicher 103 geschrieben. Die verminderten Bilddaten werden aus dem Teilbildspeicher 103 gelesen und von einem Anschluß 104 geliefert.
Wenn die Bilddaten vergrößert werden, werden Bilddaten, bei denen Dummydaten in der horizontalen Richtung und der vertikalen Richtung in vorgegebenen Intervallen eingesetzt wurden, am Anschluß 100 empfangen. Die resultierenden Bilddaten sind in der horizontalen Richtung und der vertikalen Richtung interpoliert und werden in den Teilbildspeicher 103 geschrieben.
Beim Bilddatenreduzierverfahren zum Interpolieren und zum Ausdünnen von Pixeln von Bilddaten durch ein solches Filter können, wenn das Verkleinerungsverhältnis der Größe des ursprünglichen Bilds auf die Größe des verkleinerten Bilds ein Verhältnis von einfachen ganzen Zahlen ist, Pixel von Bilddaten leicht ausgedünnt werden. Damit können die Bilddaten mit einer relativ hohen Bildqualität reproduziert werden. Diese Eigenschaft gilt sinngemäß auch für den Bildvergrößerungsprozeß. In dem Fall jedoch, wo die Größe des verkleinerten Bilds frei eingerichtet werden kann, wird das Verkleinerungsverhältnis nicht zu einem Verhältnis von einfachen ganzen Zahlen. Da in diesem Fall es schwierig ist, Pixel gleichmäßig auszudünnen, wird die Bildqualität verschlechtert. Beispielsweise werden geneigte Zeilen eines verkleinerten Bilds nicht ruhig angezeigt. In gleicher Weise findet diese Situation beim Bildvergrößerungsprozeß statt. Wenn insbesondere das Verhältnis der Größe des ursprünglichen Bilds zur Größe des verkleinerten/vergrößerten Bilds 1/2 bis 1 oder mehr als 1 ist, wird die Bildqualität wesentlich verschlechtert.
Als Verfahren zum Vergrößern oder Verkleinern eines Bilds mit einem beliebigen Verhältnis ohne eine Verschlechterung der Bildqualität ist beispielsweise ein Linear-Interpolations-Verfahren bekannt. Es sei nun angenommen, daß ein Ursprungsbild mit m Pixeln und n Pixeln in der horizontalen Richtung bzw. in der vertikalen Richtung abgetastet wird. Zusätzlich sei der Fall betrachtet, daß das Bild, welches aus m · n Pixeln besteht, auf ein Bild vergrößert wird, welches aus M Pixeln in der horizontalen Richtung und N Pixeln in der vertikalen Richtung besteht.
Gemäß einem solchen Verfahren wird ein Umkehrabbildungsprozeß, bei dem die Koordinaten eines umgesetzten Pixels in Wechselbeziehung zu dessen Ursprungskoordinaten gebracht werden, durchgeführt. Fig. 6 zeigt, daß ein Pixel a eines umgesetzten Bilds umgekehrt auf dessen ursprüngliche Koordinaten abgebildet wird. Das Pixel, welches mit einem schwarzen Punkt " " gezeigt ist, zeigt ein Pixel a, welches umgekehrt auf die Ursprungskoordinaten abgebildet ist. Das Pixel, welches durch einen weißen Punkt "O" gezeigt ist, zeigt ein Ursprungspixel. Der Dichte-Wert eines Pixels a des umgesetzten Bild (anschließend wird der "Dichte-Wert eines Pixels a" als "Dichte-Wert a" bezeichnet) wird durch Multiplizieren der Dichte-Werte des Pixels a bei ursprünglichen vier benachbarten Punkten durch den Kehrwert der Abstände zwischen dem Pixel a erhalten. Anders ausgedrückt wird, wenn der Dichte- Wert des Pixels an jedem Punkt in der Form d(x, y) ausgedrückt wird, der Dichte-Wert a durch die folgende Formel (1) ausgedrückt:
a = (1 - q)(1 - p)· d(x, y) + (1 - q)p · d(x + 1,y) + q(1 - p)· d(x, y + 1) + qp · d(x + 1,y + 1) (1)
Bei einem solchen Interpolationsverfahren können, wenn ein Bild mit einem anderen Verhältnis als mit einem Vielfachen vergrößert oder verkleinert wird, beispielsweise geneigte Zeilen ruhig mit einer geringeren Bildverschlechterung angezeigt werden. Bei diesem Verfahren sollten die Koeffizienten p und q für jedes Pixel berechnet werden.
Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen einem ursprünglichen Bild und einem umgesetzten Bild. Bei diesem Beispiel wird das ursprüngliche Bild, welches aus m · n Pixeln besteht, in ein vergrößertes Bild umgesetzt, welches aus M · N Pixeln besteht (m < M, n < N). In diesem Fall wird das Vergrößerungs-/Verkleinerungs-Verhältnis A in der horizontalen Richtung und das Vergrößerungs-/Verkleinerungs-Verhältnis B in der vertikalen Richtung durch die folgenden Formeln (2) bzw. (3) erhalten:
A = N/n (2)
B = M/m (3)
Durch Unterteilen der Koordinaten (X, Y) eines Pixels des umgesetzten Bilds durch die Umsetzungsverhältnisse A und B können die Koordinaten, bei denen das Pixel zu den ursprünglichen Koordinaten umgekehrt abgebildet ist, erhalten werden. Somit wird wie oben beschrieben der Dichte-Wert eines umgesetzten Pixels (X, Y) entsprechend der Dichte- Werte von Pixeln an ursprünglichen vier benachbarten Pixelpositionen (x, y), (x + 1, y), (x, y + 1) und (x + 1, y + 1) berechnet, bei den das Pixel (X, Y) umgekehrt zu dem Ursprungskoordinaten und zu den Abständen zwischen vier Punkten und den Koordinaten beim Umkehrabbilden abgebildet wird.
Wenn das Pixel (X, Y) zu den Ursprungskoordinaten umgekehrt abgebildet wird, kann die Position der ursprünglichen Koordinaten entsprechend den Umsetzungsverhältnissen A und B durch die folgenden Formeln (4) und (5) dargestellt werden:
x/A = X&sub1; · px (4)
y/B = Y&sub1; · qy (5)
In den Formeln (4) und (5) stellen X&sub1; und Y&sub1; Koordinaten dar, bei denen ein Pixel umgesetzt wurde; px und qy stellen Interpolationskoeffizienten dar; und "." zwischen X&sub1; und px und zwischen X&sub1; und qy stellt einen Dezimalpunkt dar. Anders ausgedrückt sind X&sub1; und Y&sub1; ganzzahlige Teile der Berechnungsergebnisse von x/A und y/B. px und qy, die Interpolationskoeffizienten darstellen, sind Dezimalteile. Somit werden die Dezimalteile, bei denen die Position eines umgesetzten Pixels nicht zur Position des ursprünglichen Pixels paßt, für die Interpolationskoeffizienten verwendet.
Fig. 8 zeigt ein Beispiel des Aufbaus zum Vergrößern/Verkleinern eines Bilds entsprechend diesen Operationen und die Berechnungsergebnisse durch das Linear-Interpolations-Verfahren. Die Speicher 110a, 110b, 110c und 110d sind Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM). Die ursprünglichen Bilddaten (nicht gezeigt) werden in die Speicher 110a, 110b, 110c und 110d geschrieben. Eine Adreßerzeugungsschaltung 117 liefert ein Adreßsignal zu den Speichern 110a, 110b, 110c und 110d. Damit werden Daten eines Pixels aus den Speichern 110a, 110b, 110c und 110d gelesen.
Die Anzahl von Pixeln N in der horizontalen Richtung, mit der ein Bild vergrößert oder verkleinert wurde, und die Anzahl von Pixeln n in der horizontalen Richtung eines ursprünglichen Bilds werden zu den Anschlüssen 112 bzw. 113 geliefert. Die Anzahl von Pixeln N und die Anzahl von Pixeln n werden zu einer Teilereinrichtung 114 geliefert. Die Teilereinrichtung 114 liefert ein Vergrößerungs-/Verkleinerungs-Umsetzungsverhältnis A. An dieser Stelle wird, um die Verarbeitungen der stromabwärtigen Stufen zu vereinfachen, n/N berechnet und dadurch 1/A erhalten. Der Kehrwert 1/A des Umsetzungsverhältnisses wird zu einer Hochgeschwindigkeits-Multiplizier-Einrichtung 115 geliefert, die einen Multiplizierbetrieb entsprechend einem Zählwert durchführt, der von einem Horizontal-Koordinatenzähler 116 empfangen wird.
Die Horizontal-Koordinatenzähler 116 erzeugt nacheinander einen Zählwert, der die Koordinate x eines Pixels in der horizontalen Richtung des ursprünglichen Bilds darstellt. Der Zählwert wird zur Hochgeschwindigkeits-Multiplizier-Einrichtung 115 geliefert. Die Hochgeschwindigkeits-Multiplizier-Einrichtung 115 multipliziert die Koordinate x, die durch den Zählwert dargestellt wird, mit dem Kehrwert 1/A des oben beschriebenen Umsetzungsverhältnisses und gibt x/A aus. Wie oben beschrieben wird der ganzzahlige Teil des Ergebnisses von x/A als umgesetzte Koordinate X&sub1; zur Adreßerzeugungsschaltung 117 geliefert. Der Dezimalteil des Ergebnisses x/A wird als Interpolationskoeffizient p zu den Multipliziereinrichtungen 119a und 119b geliefert. Außerdem wird der Dezimalteil zur Invertierschaltung 118 geliefert, die das Komplement von "1" der empfangenen Daten ausgibt. Damit gibt die Invertierschaltung 118 einen Wert 1 - p aus. Der Wert 1 - p wird zu den Multipliziereinrichtungen 119c und 119d geliefert.
Die Vertikalrichtung des Bilds wird in der gleichen Weise wie dessen Horizontalrichtung verarbeitet. Anders ausgedrückt wird die Anzahl von Pixeln m in der vertikalen Richtung des ursprünglichen Bilds und die Anzahl von Pixeln M in der vertikalen Richtung des umgesetzten Bilds an den Anschlüssen 120 bzw. 121 empfangen. Die Anzahl von Pixeln m und die Anzahl von Pixeln M werden zu einer Teilereinrichtung 122 geliefert. Die Teilereinrichtung 122 berechnet m/M und liefert den Kehrwert 1/B des Umsetzungsverhältnisses. Der Kehrwert 1/B wird zur Multipliziereinrichtung 123 geliefert. Die Multipliziereinrichtung 123 empfängt einen Zählwert, der die Koordinate y darstellt, von einem Vertikalkoordinatenzähler 124, der nacheinander einen Zählwert erzeugt, der ein Pixel y in der vertikalen Richtung des ursprünglichen Bilds darstellt. Die Multipliziereinrichtung 123 multipliziert die Koordinate y, die durch den Zählwert dargestellt wird, mit dem Kehrwert 1/B des oben beschriebenen Umsetzungsverhältnisses und gibt y/B aus. Der ganzzahlige Teil des Multiplikationsergebnisses wird als umgesetzte Koordinate Y&sub1; zur Adreßerzeugungsschaltung 117 gemeinsam mit der umgesetzten Koordinate X&sub1; geliefert. Der dezimale Teil des Multiplikationsergebnisses wird als Interpolationskoeffizient q zu den Multipliziereinrichtungen 119a und 119c geliefert. Außerdem wird der Dezimalteil zu einer Invertierschaltung 125 geliefert, welche 1 - q als Komplement von "1" der empfangenen Daten ausgibt. Der Wert 1 - q wird zu den Multipliziereinrichtungen 119b und 119d geliefert.
Die Adreßerzeugungsschaltung 117 erzeugt Adressen zum Lesen der Pixeldaten an vier Punkten eines ursprünglichen Bilds, die beim Erhalten eines Dichte-Werts der umgesetzten Koordinaten von den Speichern 110a, 110b, 110c und 110d verwendet wurden, die den gelieferten Koordinaten X&sub1; und Y&sub1; entsprechen. Anders ausgedrückt erzeugt die Adreßerzeugungsschaltung 117 Adressen (x&sub1;, y&sub1;), (x&sub1; + 1, y&sub1;), (x&sub1;, y&sub1; + 1), und (x&sub1; + 1, y&sub1; + 1) zum Lesen der Pixeldaten der Koordinaten (x&sub1;, y&sub1;), (x&sub1; + 1, y&sub1;), (x&sub1;, y&sub1; + 1) und (x&sub1; + 1, y&sub1; + 1) entsprechend den gelieferten Koordinaten X&sub1; und Y&sub1;. Die erzeugten. Adressen werden zu den Speichern 110a, 110b, 110c und 110d geliefert.
Entsprechend den gelieferten Adressen werden Pixeldaten (Dichte-Werte) der Koordinaten (x&sub1;, y&sub1;), (x&sub1; + 1, y&sub1;), (x&sub1;, y&sub1; + 1), und (x&sub1; + 1, y&sub1; + 1) aus den Speichern 110a, 110b, 110c bzw. 110d gelesen. Da die Dichte-Werte an den vier Punkten im gleichen Zeitpunkt gelesen werden sollten, sind die vier Speicher 110a, 110b, 110c und 110d, in die die gleichen ursprünglichen Bilddaten geschrieben sind, erforderlich. Die Dichte-Werte d(x&sub1;, y&sub1;), d(x&sub1; + y&sub1;), d(x&sub1;, y&sub1; + 1) und d(x&sub1; + 1, y&sub1; + 1) werden zu den Multipliziereinrichtungen 126a, 126b, 126c bzw. 126d geliefert.
Die Multipliziereinrichtungen 119a, 119b, 119c und 119d, zu denen die Interpolationskoeffizienten und deren Komplement von "1" geliefert werden, die Multipliziereinrichtungen 116a, 126b, 126c und 126d, zu denen die Dichte-Werte geliefert werden, und die Addiereinrichtungen 127a, 127b und 128 führen den Betrieb durch, der durch die Formel (1) ausgedrückt wird, und sie erzielen Dichte-Werte von Pixeln, die umgesetzt wurden.
Bei dem in Fig. 8 gezeigten herkömmlichen Aufbau sind jedoch, um die Interpolationskoeffzienten zu erhalten, Teilereinrichtungen und Multipliziereinrichtungen (einschließlich einer Hochgeschwindigkeits-Multiplizier-Einrichtung) in der horizontalen und vertikalen Richtung erforderlich. Da die Teilereinrichtungen und die Hochgeschwindigkeits- Multipliziereinrichtungen viele Gates haben, bewirkt dies, daß die Herstellungskosten eines IC für das Gerät ansteigen.
Wenn außerdem mehrere Bilder, die mit einem beliebigen Verhältnis umgesetzt wurden, auf der gleichen Anzeigeeinrichtung angezeigt werden, sind Teilereinrichtungen und Multipliziereinrichtungen in der horizontalen und vertikalen Richtung für jedes Bild erforderlich. Um somit Koeffizienten für den Linear-Interpolations-Prozeß zu erzeugen, wird der Schaltungsaufwand groß, wodurch die Herstellungskosten des Geräts ansteigen.
Die US 5 384 904 offenbart ein Verfahren, um ein Videobild maßstabsgetreu zu ändern, wobei ein nicht-ganzzahliger Maßstabsfaktor verwendet wird. Ein Satz von Bildern mit Maßstabsfaktoren, die eine ganzzahlige Potenz von 2 sind, werden gebildet, und es wird eine Interpolation in bezug auf das Bild ausgeführt, welches am nächsten in bezug auf die erforderliche Größe ist. Die GB 2 183 961 betrifft ein Verfahren, um ein Bild maßstabsgetreu zu ändern, um die Notwendigkeit von komplexen optischen Linsen zu vermeiden. Hier werden Pixel gemäß dem ganzzahligen Teil eines Werts A gelöscht, und Pixel werden gemäß dem Dezimalteil von A korrigiert. A ist ein Wert, der der gewünschten Vergrößerung entspricht.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bildverarbeitungsschaltung bereitzustellen, die erlaubt, daß ein Bild mit einem beliebigen Verhältnis wie bei einem Bild-in-Bild-System usw. beispielsweise bei einem Fernsehempfänger mit einem kleinen Schaltungsaufwand vergrößert/verkleinert werden kann, sowie ein Verarbeitungsverfahren dafür.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Bildverarbeitungsgerät zum Vergrößern oder Verkleinern eines Bilds mit einem beliebigen Verhältnis bereitgestellt, welches umfaßt:
eine Einrichtung zum Erzielen eines Umsetzungsverhältnisses, so daß die Anzahl von Pixeln eines ursprünglichen Bilds, welches verkleinert/vergrößert werden soll, ein Nenner ist und die Anzahl von Pixeln des umgesetzten Bilds ein Zähler ist;
eine Positionsinformations-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer Positionsinformation von ursprünglichen Pixeldaten, die zu interpolieren sind;
eine Interpolationseinrichtung zum Interpolieren der ursprünglichen Pixeldichtewerte, um so einen Dichte-Wert für das umgesetzte Pixel zu erzielen,
weiter eine Aufsummiereinrichtung zum mehrmaligen Aufsummieren des Kehrwerts des Umsetzungsverhältnisses;
wobei die Positionsinformations-Erzeugungseinrichtung ursprüngliche Pixeldaten erzielt, die entsprechend einem Wert eines ganzzahligen Teils des Ergebnisses der Aufsummiereinrichtung zu interpolieren sind; und
wobei der Dezimalteil des Ergebnisses der Aufsummiereinrichtung als Interpolationskoeffizient zum Interpolieren der ursprünglichen Pixeldaten verwendet wird.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung stellt ein Bildverarbeitungsverfahren bereit, um zum Vergrößern oder Verkleinern eines Bilds mit einem beliebigen Verhältnis bereit, welches die Schritte umfaßt:
Erzielen eines Umsetzungsverhältnisses, so daß die Anzahl von Pixeln eines ursprünglichen Bilds, welches verkleinert/vergrößert werden soll, ein Nenner ist, und die Anzahl von Pixeln des umgesetzten Bildes ein Zähler ist;
Aufsummieren des Kehrwerts des Umsetzungsverhältnisses mehrere Male;
Erzeugen einer Positionsinformation zum Erzielen von ursprünglichen Pixeldaten, die entsprechend einem Wert eines ganzzahligen Teils des Ergebnisses des Aufsummierungsschritts zu interpolieren sind; und
Interpolieren der ursprünglichen Pixeldichtewerte so, um einen Dichte-Wert für das umgesetzte Pixel zu erzielen, wobei ein Dezimalteil des Ergebnisses des Aufsummierungsschritts als ein Interpolationskoeffizient zum Interpolieren der ursprünglichen Pixeldaten verwendet wird.
Wie oben beschrieben werden gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechend dem aufsummierten Ergebnis des Kehrwerts des Umsetzungsverhältnisses eines Bilds, welches vergrößert oder verkleinert wird, die Positionsinformation eines Pixels eines umgesetzten Bilds und die Interpolationskoeffizienten erhalten. Damit können mit einem relativ kleinen Schaltungsaufwand Bilddaten mit einem beliebigen Umsetzungsverhältnis vergrößert oder verkleinert werden.
Die Erfindung wird weiter mittels eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1A bis 1D schematische Darstellungen sind, die den Fall zeigen, wo Pixel in der horizontalen Richtung eines umgesetzten Bildes umgekehrt zu Koordinaten eines Ursprungsbildes abgebildet sind;
Fig. 2 ein Blockschaltbild ist, welches ein Beispiel des Aufbaus eines Bildverarbeitungsgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 eine schematische Darstellung ist, um einen Verkleinerungsbetrieb eines Bilds auf einem Monitor zu erklären;
Fig. 4 eine Blockschaltung ist, die ein Beispiel des Aufbaus eines Bildverarbeitungsgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 eine Blockschaltung ist, die ein Beispiel des Aufbaus eines Filters zum Verkleinern/Vergrößern eines Bilds zeigt;
Fig. 6 eine schematische Darstellung ist, um einen Umkehrabbildungsbetrieb zu erklären;
Fig. 7 eine schematische Darstellung ist, die die Beziehung zwischen einem ursprünglichen Bild und einem umgesetzten Bild zeigt; und
Fig. 8 eine Blockschaltung ist, die ein Beispiel des Aufbaus zum Vergrößern/Verkleinern eines Bilds entsprechend dem Linear-Interpolations-Verfahren zeigt.
Anschließend wird nun eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Gemäß einem Bildverarbeitungsgerät nach der vorliegenden Erfindung wird, wenn Interpolationskoeffizienten zum Vergrößern oder Verkleinern eines Bilds erhalten werden, das Vergrößerungs-/Verkleinerungsverhältnis in einer Art und Weise erhalten, daß die Anzahl von Pixeln des ursprünglichen Bilds ein Nenner ist und die Anzahl von Pixeln des umgekehrten Bilds ein Zähler ist. Durch Aufsummieren der Kehrwerte der erhaltenen Verhältnisse wird ein Interpolationskoeffizient zum linearen Interpolieren eines jeden Pixels erhalten.
Beim linearen Interpolationsverfahren wird, wenn Bilddaten in der horizontalen Richtung und der vertikalen Richtung geteilt werden, ein Interpolationskoeffizient p in der horizontalen Richtung erhalten, wobei der Abstand zwischen einem Pixel, welches umgesetzt wurde (vergrößert oder verkleinert) und dessen ursprünglichem Pixel berechnet wird. Dieser Abstand variiert mit einem konstanten Verhältnis. Fig. 1 zeigt ein Beispiel, bei dem Pixel eines umgesetzten Bilds umgekehrt zu den Koordinaten des Ursprungsbildes in der horizontalen Richtung für eine Zeile abgebildet sind. In diesem Beispiel ist die Größe des Ursprungs bildes um den Faktor 0,8 verkleinert. Wenn man annimmt, daß die effektive Anzahl von Pixeln in der horizontalen Richtung des Ursprungsbildes 640 beträgt, beträgt die effektive Anzahl N von Pixeln des umgesetzten Bildes 512. Der Kehrwert 1/A des Umsetzungsverhältnisses in der horizontalen Richtung wird zu 640/512 = 1, 25 durch Durchführung der Operation n/N.
Die Größe des Ursprungsbildes, welches in Fig. 1A gezeigt ist, ist um den Faktor 0,8 reduziert. Das umgesetzte Bild ist umgekehrt auf die Koordinaten des ursprünglichen Bildes abgebildet, wie in Fig. 1B gezeigt ist. Ein Umsetzungsverhältnis A zum Reduzieren der Größe der Pixel wird erhalten. Der Kehrwert 1/A des Umsetzungsverhältnisses wird als aufsummiertes Umsetzungsverhältnis Σ(1/A) aufsummiert. Damit wird die umgekehrt-abgebildete Position des umgesetzten Pixels zum Ursprungsbild erhalten. Entsprechend dieser Position kann der Interpolationskoeffizient p erhalten werden.
In dem in Fig. 1A gezeigten Beispiel wird dieser in bezug auf das Pixel 0 des ursprünglichen Bilds vermindert. Nachdem das ursprüngliche Bild umgesetzt ist, wird ein Pixel entsprechend dem Pixel 1 des ursprünglichen Bilds umgekehrt auf eine Position mit einem Abstand von 1/0,8 = 1,25 Pixeln vom Pixel 0 des ursprünglichen Bilds abgebildet. Fig. 1C zeigt den Abstand der umgekehrt-abgebildeten Position vom Pixel 0 des ursprünglichen Bilds. Aus der Fig. 1C sieht man deutlich, daß der Interpolationskoeffizient p des Pixels des umgekehrten Bilds ist: 1,25 - 1 = 0,25.
Für das Pixel 2 des ursprünglichen Bilds wird, wie in Fig. 1D gezeigt ist, der Kehrwert 1/A des Umsetzungsverhältnisses aufsummiert. Nachdem das Bild umgesetzt ist, wird ein Pixel entsprechend dem Pixel 2 des ursprünglichen Bilds umgekehrt auf eine Position mit einem Abstand von 1,25 + 1,25 = 2,5 Pixel vom Pixel 0 des Ursprungsbilds abgebildet. Damit wird der Interpolationskoeffizient p zu 2,5 - 2 = 0,5. In der gleichen Weise wird der Kehrwert 1/A des Umsetzungsverhältnisses aufsummiert. Nachdem das Bild umgesetzt ist, wird das Pixel 3 des ursprünglichen Bilds umgekehrt auf eine Position mit einem Abstand von 1,25 + 1,25 + 1,25 = 3,75 Pixel vom Pixel 0 des Ursprungsbildes abgebildet. Damit wird der Interpolationskoeffizient p zu 3,75 - 3 = 0,75.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel des Aufbaus eines Bildverarbeittmgsgeräts zum Vergrößern/Verkleinern eines Bilds durch ein Verfahren zum Aufsummieren des Kehrwertes eines Umsetzungsverhältnisses und zum Erzielen eines Interpolationskoeffizienten entsprechend der vorliegenden Erfindung. Die Speicher 1a, 1b, 1e und 1d sind Speicher mit wahlfreiem Zugriff. Die ursprünglichen Bilddaten (nicht gezeigt), die umgesetzt werden sollen, werden in die Speicher 1a, 1b, 1c und 1d geschrieben. Ein Adreßsignal wird von der Adreßerzeugungs schaltung 2 zu den Speichern 1a, 1b, 1c und 1d geliefert. Damit werden Daten eines bestimmten Pixels, welches dem gelieferten Adreßsignal entspricht, aus den Bilddaten gelesen.
Die Anzahl von Pixeln N in der horizontalen Richtung der umgesetzten Bilddaten und die Anzahl von Pixeln M in der vertikalen Richtung dieser Daten werden an den Anschlüssen 3a bzw. 3b empfangen. Die Anzahl von Pixeln n in der horizontalen Richtung des ursprünglichen Bilds und die Anzahl von Pixeln m in der vertikalen Richtung dieser Daten werden an den Anschlüssen 3c bzw. 3d empfangen.
Die Anzahl von Pixeln n, m, N und M des ursprünglichen Bilds und des umgesetzten Bilds werden in der folgenden Weise geliefert. Wie in Fig. 3 gezeigt ist sei der Fall betrachtet, daß auf einem wirksamen Bildschirm 31 eines Monitors 30 ein Bild, welches aus n Pixeln in der horizontalen Richtung und m Pixeln in der vertikalen Richtung besteht, auf ein Bild verkleinert wird, welches aus N Pixeln in der horizontalen Richtung und M Pixeln in der vertikalen Richtung besteht. Der Benutzer bestimmt eine Bildvergrößerungs- /Verkleinerungsoperation mit einer Fernsteuerung 32, welche infrarot-modulierte Befehle zu einem Infrarot-Empfangsgerät 35 des Monitors 30 überträgt.
Mit der Steuerung 32 kann ein bestimmter Befehl, d. h., eine Kombination von Tastenoperationen einer Modustaste 33 und von Pfeiltasten 34 zum Monitor 30 übertragen werden. Wenn der Benutzer eine Bildverkleinerungsoperation mit der Modustaste 33 festlegt, werden Rahmenzeilen auf dem wirksamen Bildschirm 31 für einen Bereich angezeigt, bei dem das ursprüngliche Bild verkleinert ist. Die Rahmenzeilen können rund um den gesamten wirksamen Bildschirm 31 als Anfangseinstellung angezeigt werden. Mit den Pfeiltasten und der Modustaste 33 legt der Benutzer einen Bereich fest, für den das ursprüngliche Bild verkleinert werden soll. Der Befehl wird durch den Monitor 30 empfangen. Der Bereich des ursprünglichen Bilds wird auf dem Monitor 30 angezeigt. Entsprechend dem Bereich können die Anzahl von Pixeln n in der horizontalen Richtung des ursprünglichen Bilds und die Anzahl von Pixeln m in der vertikalen Richtung des Bilds erhalten werden.
Danach wird die Größe des verkleinerten Bildes festgelegt. Die Größe des Rahmens, der die Größe des verkleinerten Bilds darstellt, der beispielsweise auf dem Bild 31 angezeigt ist, wird mit den Pfeiltasten 34 und der Modustaste 33 so geändert, daß die Größe des verkleinerten Bilds festgelegt wird. In diesem Zeitpunkt ist es vorteilhaft, die Bildgröße so festzulegen, daß das Verhältnis der Anzahl von Pixeln in der horizontalen Richtung des ursprünglichen Bilds und die Anzahl von Pixeln in der vertikalen Richtung dieses Bilds so beibehalten wird, daß vermieden wird, daß das verkleinerte Bild verzerrt wird. Außerdem kann die Anzeigeposition des verkleinerten Bilds festgelegt werden. Wenn die Bildgröße des ver kleinerten Bilds festgelegt ist, kann die Anzahl von Pixeln N in der horizontalen Richtung des umgesetzten Bilds und die Anzahl von Pixel M in der vertikalen Richtung erhalten werden.
Die Zahlen M und N der erhaltenen Zahlen N, M, n und. m werden zu einem Dividend-Eingangsanschluß einer Teilereinrichtung 5 über eine Umschaltschaltung 4a geliefert. Die Anzahlen von Pixeln m und n werden zu einem Teilereingangsanschluß des Teilers 5 geliefert. Die Umschaltschaltungen 4a und 4b werden entsprechend den Eingangssignalen in der horizontalen Richtung und vertikalen Richtung umgeschaltet. Die Teilereinrichtung 5 führt Teilungsoperationen entsprechend den oben beschriebenen Formeln (2) und (3) mit den Anzahlen von Pixeln N, M, n und m zeitmultiplexartig durch. Die Teilereinrichtung 5 gibt den Kehrwert 1/A des Umsetzungsverhältnisses in der horizontalen Richtung und den Kehrwert Zahl 1/B des Umsetzungsverhältnisses in der vertikalen Richtung aus.
Wie oben beschrieben werden die Teilungsoperationen zum Erhalten der Kehrwerte 1/A und 1/B der Umsetzungsverhältnisse nur dann durchgeführt, wenn ein verkleinertes Bild festgelegt wird. Damit kann eine Teilereinrichtung S. die mit einer niedrigen Geschwindigkeit arbeitet, verwendet werden. In diesem Beispiel wird die Teilereinrichtung S zeitmultiplexartig verwendet, um so die Kehrwerte 1/A und 1B der Umsetzungsverhältnisse in der horizontalen Richtung und der vertikalen Richtung zu erhalten. Es sei angemerkt, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Aufbau beschränkt ist. Anders ausgedrückt können Teilungsoperationen zum Erhalten der Kehrwerte der Umsetzungsverhältnisse in der horizontalen Richtung und der vertikalen Richtung unabhängig und parallel durchgeführt werden.
Es ist vorteilhaft, die Genauigkeit der Teilereinrichtung 5 in Abwägung des Fehlers der Aufsummierungen des Kehrwerts des Umsetzungsverhältnisses und der wirklichen Bildgenauigkeit festzulegen. Wenn die Genauigkeit des Ausgangssignals der Teilereinrichtung 5 gleich 16 Bits ist, werden die Genauigkeiten des ganzzahligen Teils und des dezimalen Teils zu 6 Bits bzw. 10 Bits.
Der Kehrwert 1/A des Umsetzungsverhältnisses in der horizontalen Richtung wird zu einer Latch-Schaltung einer Horizontal-Interpolations-Koeffizienten-Erzeugungsschaltung geliefert. Die Latch-Schaltung 6 speichert das empfange Signal und liefert das Signal mit einem Zeittakt eines Abtasttaktes fS, der von einem Anschluß 7 empfangen wird. Der Kehrwert 1/A des Umsetzungsverhältnisses wird von der Latch-Schaltung 6 zu einem Eingangsanschluß einer Additionseinrichtung 8 geliefert. Ein Ausgangssignal der Additionseinrichtung 8 wird zu einer Latch-Schaltung 10 und zu einer Adreßerzeugungsschaltung 2 geliefert. Außerdem wird das Ausgangssignal der Additionseinrichtung 8 zu einer Latch-Schaltung 9 geliefert. Die Latch-Schaltung 9 gibt das gespeicherte Signal mit dem Zeittakt des Taktes fS wie die oben beschriebene Latch-Schaltung 6 aus. Ein Ausgangssignal der Latch-Schaltung 6 wird zum zweiten Eingangsanschluß der Additionseinrichtung 8 geliefert. Anders ausgedrückt addiert die Additionseinrichtung 8 den Kehrwert 1/A des Umsetzungsverhältnisses, welcher von der Latch-Schaltung 6 empfangen wird, mit einem Ausgangssignal mit einer Verzögerung von 1fS der Additionseinrichtung 8. Damit gibt die Additionseinrichtung 8 das aufsummierte Umsetzungsverhältnis Σ(1/A) aus.
Das aufsummierte Umsetzungsverhältnis Σ(1/A) wird zur Adreßerzeugungsschaltung 2 und zur Latch-Schaltung 10 geliefert. Die Adreßerzeugungsschaltung 2 extrahiert einen ganzzahligen Teil von dem empfangenen aufsummierten Umsetzungsverhältnis Σ(1/A) als Koordinate X&sub1;, von der ein Pixel des umgesetzten Bildes umgekehrt abgebildet wird. Dagegen extrahiert die Latch-Schaltung 10 einen dezimalen Teil des empfangenen aufsummierten Umsetzungsverhältnisses Σ(1/A) als Interpolationskoeffizienten p. Der Interpolationskoeffizient p wird zur Multipliziereinrichtung 11a und 11b geliefert. Außerdem wird der Interpolationskoeffizient p zu einer Invertierschaltung 20 geliefert. Die Invertierschaltung 20 liefert das Komplement von "1" des empfangenen Werts als invertiertes Ausgangssignal. Damit liefert die Invertierschaltung 20 das Komplement (1 - p) von "1" des empfangenen Koeffizienten p. Der Ausgangswert (1 - p) wird zu den Multipliziereinrichtung 11c und 11d geliefert.
Eine Vertikal-Interpolations-Koeffzienten-Erzeugungsschaltung führt den gleichen Prozeß für den Kehrwert 1/B des Umsetzungsverhältnisses in der vertikalen Richtung, der von der Teilereinrichtung 5 empfangen wird, wie den Prozeß für den Kehrwert 1/A des Umsetzungsverhältnisses in der horizontalen Richtung durch. Anders ausgedrückt wird der Kehrwert 1/B des Umsetzungsverhältnisses in der vertikalen Richtung zur Latch-Schaltung 12 geliefert. Die Latch-Schaltung 12 gibt das gespeicherte Signal mit einem Zeittakt eines Horizontal-Frequenztaktes fh aus. Der Kehrwert Zahl 1/B des Umsetzungsverhältnisses, welcher von der Latch-Schaltung 12 mit dem Zeittakt des Takts fh empfangen wird, wird zu einem Eingangsanschluß einer Additionseinrichtung 14 geliefert. Ein Ausgangssignal der Additionseinrichtung 14 wird zu einer Latch-Schaltung 16 und zur Adreßerzeugungsschaltung 2 geliefert. Außerdem wird das Ausgangssignal der Additionseinrichtung 14 zu einer Latch-Schaltung 15 geliefert. Die Latch-Schaltung 15 liefert das gespeicherte Signal mit dem Zeittakt, der dem Takt fh entspricht. Ein Ausgangssignal der Latch-Schaltung 15 wird zum zweiten Eingangsanschluß der Additionseinrichtung 14 geliefert. Damit gibt die Additionseinrichtung 14 ein aufsummiertes Umsetzungsverhältnis Σ(1/B) aus.
Das aufsummiertes Umsetzungsverhältnis Σ(1B) wird zur Adreßerzeugungsschaltung 3 und einer Latch-Schaltung 16 geliefert, die zwei Arten von Ausgangssignalen des Komplements "1" hat. Die Adreßerzeugungsschaltung 2 extrahiert einen ganzzahligen Teil von dem empfangenen aufsummierten Umsetzungsverhältnis Σ(1/B) als Koordinate Y&sub1;, von der ein Pixel eines umgesetztes Bilds umgekehrt abgebildet wird. Dagegen extrahiert die Latch-Schaltung 16 einen Dezimalteil von dem empfangenen aufsummierten Umsetzungsverhältnis Σ(1/B) als Interpolationskoeffizienten q. Der Interpolationskoeffizient q wird zu den Multipliziereinrichtungen 11a und 11c geliefert. Außerdem wird der Interpolationskoeffizient q zu einer Invertierschaltung 21 geliefert. Die Invertierschaltung 21 gibt das Komplement von "1" des Interpolationskoeffizienten q aus. Die Invertierschaltung 21 gibt das Komplement (1 - q) von 1 des Koeffizienten q entsprechend dem Interpolationskoeffizienten q aus. Der Ausgangswert (1 - q) der Invertierschaltung 21 wird zu den Multipliziereinrichtungen 11b und 11d geliefert.
Die Adreßerzeugungsschaltung 2 erzeugt Adressen zum Lesen der Koordinaten von vier Punkten des ursprünglichen Bilds, um einen Dichte-Wert eines Pixels des umgesetzten Bildes entsprechend den empfangenen Koordinaten X&sub1; und Y&sub1; zu erhalten. Anders ausgedrückt erzeugt die Adreßerzeugungsschaltung 2 die Adressen ((x&sub1;, y&sub1;), (x&sub1; + 1, y&sub1;), (x&sub1;, y&sub1; + 1), und (x&sub1; + 1, y&sub1; + 1) zum Lesen der Pixeldaten der Koordinaten (x&sub1;, y&sub1;), (x&sub1; + 1, y&sub1;), (x&sub1;, y&sub1; + 1), und (x&sub1; + 1, y&sub1; + 1) des ursprünglichen Bilds entsprechend den Koordinaten X&sub1; und Y&sub1;. Die erzeugten Adressen werden zu den Speichern 1a, 1b, 1c und 1d geliefert.
Die Pixeldaten (Dichte-Werte) der Koordinaten ((x&sub1;, y&sub1;), (x&sub1; + 1, y&sub1;), (x&sub1;, y&sub1; + 1), und (x&sub1; + 1, y&sub1; + 1) werden aus den Speichern 1a, 1b, 1c und 1d entsprechend den empfangenen Adressen gelesen. Da die Dichte-Werte an den vier Punkten im gleichen Zeitpunkt gelesen werden sollten, sind die vier Speicher 1a, 1b, 1c und 1d erforderlich. Die Dichte-Werte d (x&sub1;, y&sub1;), (x&sub1; + 1, y&sub1;), (x&sub1;, y&sub1; + 1), und (x&sub1; + 1, y&sub1; + 1) werden zu den Multipliziereinrichtungen 17d, 17b, 17c und 17a geliefert.
Die Multipliziereinrichtungen 11a, 11b, 11c und 11d, zu denen die Komplemente (1 - p) von "1" und (1 - q) von "1" der Interpolationskoeffizienten p und q, die Multiplikationseinrichtungen 17d, 17c, 17b und 17a, zu denen die Dichte-Werte d(x&sub1;, y&sub1;), d(x&sub1; + 1, y&sub1;), d(x&sub1;, y&sub1; + 1), und d(x&sub1; + 1, y&sub1; + 1) geliefert werden, und die Addiereinrichtungen 18a, 18b und 19 führen den Betrieb durch, der durch die Formel (1) ausgedrückt wird, um so den Dichte- Wert eines Pixels des umgesetzten Bildes zu erhalten.
Anders ausgedrückt erzielt die Multipliziereinrichtung 11a den Wert (p · q). Die Multipliziereinrichtung 11b erzielt {p · (1 - q)}. Die Ergebnisse der Operationen (p · q) und {p · (1 - q)} werden zu den Multipliziereinrichtungen 17a bzw. 17b geliefert. Die Multipliziereinrichtung 11c erzielt {(1 - p) · q}. Die Multipliziereinrichtung 11d erzielt {(1 - p) · (1 - q)}. Die Ergebnisse der Operationen {(1 - p) · q} und {(1 - p) · (1 - q)} werden zur Multipliziereinrichtung 17c bzw. 17d geliefert. Die Multipliziereinrichtungen 11a, 11b, 11c und 11d erzielen die Koeffizienten der Dichte-Werte d(x&sub1;, y&sub1;), d(x&sub1; + 1, y&sub1;), d(x&sub1;, y&sub1; + 1) und d(x&sub1; + 1, y&sub1; + 1), die durch die Formel (1) ausgedrückt sind.
Die Multipliziereinrichtung 17a erzielt {(p · q) · d(x&sub1; + 1, y&sub1; + 1)}. Die Multipliziereinrichtung 17b erzielt {(p · (1 - q)) · d(x&sub1; + 1, y&sub1;)}. Die Ergebnisse der Operationen {(p · q) · d(x&sub1; + 1, y&sub1; + 1) } und { (p · (1 - q)) · d(x&sub1; + 1, y&sub1;)) werden zur Additionseinrichtung 18a geliefert. Die Multipliziereinrichtung 17c erzielt {((1 - p) · q)) · d(x&sub1;, y&sub1; + 1)}. Die Multipliziereinrichtung 17d erzielt {((1 -p) · (1 - 1)) · d(x&sub1;, y&sub1;)}. Die Ergebnisse der Operationen {((1 - p) · q)) · d(x&sub1;, y&sub1; + 1)} und {((1 - p) · (1 - q)) · d(x&sub1;, y&sub1;)} werden zur Additionseinrichtung 18b geliefert.
Die Additionseinrichtung 18a erzielt {(p · q) · d(x&sub1; + 1, y&sub1; + 1) + (p · (1 - q)) · d(x&sub1; + 1, y&sub1;). Die Additionseinrichtung 18b erzielt {((1 - p) · q) · d(x&sub1;, y&sub1; + 1) + ((1 - p) · (1 - q)) · d(x&sub1;, y&sub1;). Die Ergebnisse der Operationen {(p · q) · d(x&sub1; + 1, y&sub1; + 1) + (p · (1 - q)) · d(x&sub1; + 1, y&sub1;) und {((1 - p) · Q) · d(x&sub1;, y&sub1; + 1) + ((1 - p) · (1 - q)) · d(x&sub1;, y&sub1;)} werden zur Additionseinrichtung 19 geliefert. Damit wird die Operation, die durch die Formel (1) ausgedrückt wird, durchgeführt, und der Dichte-Wert a eines Pixels des umgesetzten Bilds wird zu einem Ausgangsanschluß 20 geliefert. Entsprechend dem Dichte-Wert a wird, das umgesetzte Bild auf dem Bildschirm 31 angezeigt.
Anschließend wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Fig. 4 zeigt ein Beispiel des Aufbaus eines Bildverarbeitungsgeräts gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist eine Linear-Interpolationsschaltung stromaufwärts des Speichers angeordnet. In der Linear-Interpolationsschaltung, die in Fig. 4 gezeigt ist, sind Zähler 40 und 50 und Komparatoren 41 und 51 in den Horizontal- und Vertikal-Interpolations-Koeffizienten- Erzeugungsschaltungen des in Fig. 2 gezeigten Aufbaus angeordnet. Aus Einfachheitsgründen sind in Fig. 4 die Teile, die denen in Fig. 2 ähnlich sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so daß auf deren Beschreibung verzichtet werden kann.
Der Zähler der Horizontal-Interpolations-Koeffzienten-Erzeugungsschaltung zählt Impulse eines Abtasttakts fS, der von einem Anschluß 7 empfangen wird. Damit paßt der Zählwert, der vom Zähler 40 ausgegeben wird, mit der Position eines horizontalen Pixels des ursprünglichen Bilds zusammen. Der Zählwert des Zählers 40 wird zu einem Eingangsan schluß des Komparators 41 geliefert. Ein Ausgangssignal einer Additionseinrichtung 8 wird zum anderen Eingangsanschluß des Komparators 41 geliefert.
Der Komparator 41 vergleicht den Zählwert des Zählers 40, der vom ersten Eingangsanschluß empfangen wird, mit dem Ausgangssignal der Additionseinrichtung 8, welches vom zweiten Eingangsanschluß empfangen wird. Wenn der ganzzahlige Teil des Ausgangssignals der Additionseinrichtung 8 zum Zählwert oder mehr wird (das aufsummierte Umsetzungsverhältnis Σ(1/A) wird nämlich zu einem Wert, der die Position eines horizontalen Pixels des Ursprungsbildes darstellt), gibt der Komparator 41 einen Impuls aus. Der Impuls wird zu einem Löscheingangsanschluß der Latch-Schaltung 6 geliefert. Wenn der Impuls zum Löscheingangsanschluß geliefert wird, gibt die Latch-Schaltung 6 ein Löschsignal mit einem Wert von "0" aus, wodurch veranlaßt wird, daß der Additionsbetrieb des Kehrwerts 1/A des Umsetzungsverhältnisses in der Additionseinrichtung 8 um eine Zeit unterbunden wird. Wenn somit eine Pixelposition des ursprünglichen Bilds zu der des umgesetzten Bildes paßt, wird der Aufsummierungsbetrieb des Umsetzungsverhältnisses nicht durchgeführt. Anstelle davon wird der Wert des aufsummierten Umsetzungsverhältnisses Σ(1/A) gehalten.
Das resultierende aufsummierte Umsetzungsverhältnis Σ(1/A) wird zu einer Latch-Schaltung 10 geliefert. Die Latch-Schaltung 10 gibt einen Interpolationskoeffizienten p aus. Der Interpolationskoeffizient p wird zu einer Multipliziereinrichtung 42a und einer Invertierschaltung 20 geliefert. Die Invertierschaltung 20 gibt einen Wert (1 - p) entsprechend dem empfangenen Koeffizienten p aus. Der Wert (1 - p) wird zu einer Multipliziereinrichtung 42b geliefert.
Dagegen führt eine Vertikal-Interpolations-Koeffizienten-Erzeugungsschaltung den gleichen Prozeß wie die Horizontal-Interpolations-Koeffizienten-Erzeugungsschaltung durch. Ein Zähler 5ß zählt die Impulse eines Horizontal-Frequenztaktes fh. Der Zählwert des Zählers 50 und ein Ausgangssignal einer Additionseinrichtung 14 werden zu einem Komparator 51 geliefert. Wenn die Ausgangsdaten der Additionseinrichtung 14 den Zählwert des Zählers 50 übersteigen, gibt der Komparator 51 einen Impuls aus. Der Impuls wird zu einem Löscheingangsanschluß der Latch-Schaltung 12 geliefert. Damit gibt die Latch-Schaltung 12 ein Löschsignal aus. Das Löschsignal bewirkt, daß der Summierungsbetrieb des Kehrwerts 1/B des Umsetzungsverhältnisses der Additionseinrichtung 14 aufgehoben wird. Damit wird wie bei der oben beschriebenen Horizontal-Interpolations-Koeffizienten-Erzeugungsschaltung der Wert des aufsummierten Umsetzungsverhältnisses Σ(1/B) gespeichert.
Der resultierende aufsummierte Umsetzungsverhältnis Σ(1/B) wird zu einer Latch-Schaltung 16 geliefert. Die Latch-Schaltung 16 gibt einen Interpolationskoeffizienten q aus. Der Interpolationskoeffizient q wird zu einer Multipliziereinrichtung 52a und einer Invertierschaltung 21 geliefert. Die Invertierschaltung 21 gibt einen Wert (1 - q) entsprechend dem empfangenen Koeffizienten q aus. Der Wert (1 - q) wird zu einer Multipliziereinrichtung 52b geliefert.
Pixeldaten (Dichte-Wert) des ursprünglichen Bildes entsprechend den Takten fS und fh werden von einem Anschluß 53 empfangen. Der Dichte-Wert wird zur Multipliziereinrichtung 42a geliefert. Außerdem wird der Dichte-Wert zu einer Verzögerungsschaltung 44 mit einer Verzögerung von 1fs geliefert. Wenn der Dichte-Wert, der vom Anschluß 43 empfangen wird, der Dichte-Wert d(x&sub1;, y&sub1;) der Koordinaten (x&sub1;, y&sub1;) ist, wird der Dichte-Wert, der zur Multipliziereinrichtung 42b über die Verzögerungsschaltung 44 mit einer Verzögerung von 1fs geliefert wird, zum Dichte-Wert d(x&sub1; - 1, y&sub1;) der Koordinaten (x&sub1; - 1, y&sub1;). Damit führt die Multipliziereinrichtung 42a einen Betrieb {p · d(x&sub1;, y&sub1;)} durch. Die Multipliziereinrichtung 42b führt einen Betrieb {(1 - p) · d(x&sub1; - 1, y&sub1;)} durch. Die Ergebnisse der Operationen {p · d(x&sub1;, y&sub1;)} und {(1 - p) · d(x&sub1; - 1, y&sub1;)} der Multipliziereinrichtungen 42a und 42b werden zur Additionseinrichtung 45 geliefert. Damit führt die Additionseinrichtung 45 einen Betrieb {p · d(x&sub1;, y&sub1;) + (1 - p) · d(x&sub1; - 1, y&sub1;)} durch.
Das Ergebnis der Operation der Addiereinrichtung 45 wird zu einer Multipliziereinrichtung 52a und einer Verzögerungsschaltung 46 mit einer Verzögerung von 1 fh geliefert. Die Multipliziereinrichtung 52a führt einen Betrieb {q · (p · d(x&sub1;, y&sub1;) + (1 - p) · d(x&sub1; - 1, y&sub1;)} durch. Dagegen werden die Daten, die zur Verzögerungsschaltung 46 mit einer Verzögerung von 1 fh geliefert werden, mit 1 fh verzögert. Damit liefert die Verzögerungsschaltung 46 {p · d(x&sub1;, y&sub1; - 1) + (1 - p) · d(x&sub1; - 1, y&sub1; - 1)}. Die Ausgangsdaten der Verzögerungsschaltung 46 werden zu einer Multipliziereinrichtung 52b geliefert. Die Multipliziereinrichtung 52b führt einen Betrieb {(1 - q) · (p · d(x&sub1;, y&sub1; - 1) + (1 - p) · d(x&sub1; - 1, y&sub1; - 1)} durch. Die Ergebnisse der Operationen {p · d(x&sub1;, y&sub1; - 1) + (1 - p) · d(x&sub1; - 1, y&sub1; - 1)} und {(1 - q) · (p · d(x&sub1;, y&sub1; - 1) + (1 - p) · d(x&sub1; - 1, y&sub1; - 1)} der Multipliziereinrichtungen 52a und 52b werden zu einer Additionseinrichtung 53 geliefert. Die Additionseinrichtung 53 führt einen Betrieb {(q · (p · d(x&sub1;, y&sub1;) + (1 - p) · d(x&sub1; - 1, y&sub1;))) + ((1 - 1) · (p · d(x&sub1;, y&sub1; - 1) + (1 - p) · d(x&sub1; - 1, y&sub1; - 1)))} durch. Damit wird der Dichte-Wert a eines Pixels des umgesetzten Bilds erhalten. Der Dichte-Wert a wird von einem Ausgangsanschluß 54 geliefert.
Der Dichte-Wert a wird als Pixeldaten in einen Speicher (nicht gezeigt) geschrieben. Wenn die Pixelposition des ursprünglichen Bilds zur Pixelposition des umgesetzten Bilds paßt, werden die Werte der aufsummierten Umsetzungsverhältnisse Σ(1/A) und Σ(1/B) durch die Zähler 40 und 50 und die Komparatoren 41 und 51 gehalten. Die Pixeldaten, die den Werten der Verhältnisse Σ(1/A) und Σ(1/B) entsprechen, werden ausgedünnt, wenn die Pixeldaten in den Speicher geschrieben werden oder daraus gelesen werden.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen kann, wenn ein Bild vergrößert wird, durch Steuern des Lesebetriebs von Pixeldaten aus dem Speicher das vergrößerte Bild teilweise auf dem vorhandenen Anzeigebildschirm angezeigt werden.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird nur ein vergrößertes Bild oder nur ein verkleinertes Bild angezeigt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Anstelle davon, wenn mehrere Bildverarbeitungsgeräte gemäß der vorliegenden Erfindung für den Monitor 30 angeordnet sind, können mehrere vergrößerte/verkleinerte Bilder auf dem vorhandenen Bildschirm 31 angezeigt werden. Da die Teilereinrichtung 5 mit einer niedrigen Geschwindigkeit arbeiten kann, kann diese anteilig auf mehrere Bildverarbeitungsgeräte aufgeteilt werden.
Wie oben beschrieben wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch Aufsummieren des Umsetzungsverhältnisses ein Interpolationskoeffizient zum Erhalten des Dichte-Werts eines Pixels eines vergrößerten/verkleinerten Bilds erhalten. Der Interpolationskoeffizient kann ohne die Notwendigkeit erhalten werden, eine Hochgeschwindigkeits-Multipliziereinrichtung zu verwenden. Damit kann ein Bild mit einem beliebigen Verhältnis ohne einen aufwendigen Schaltungsaufbau vergrößert oder verkleinert werden.
Außerdem können gemäß der vorliegenden Erfindung, da ein Bild mit einem beliebigen Verhältnis mit einem geringen Schaltungsaufbau vergrößert oder verkleinert werden kann, mit mehreren Bildverarbeitungsgeräten, die in einem Monitor angeordnet sind, mehrere vergrößerte/verkleinerte Bilder leicht auf einem Bildschirm angezeigt werden.
Außerdem können gemäß der weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vergrößerte/verkleinerte Bilddaten mit nur einem Speicher geschrieben werden.
Obwohl eine spezielle bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen beschrieben wurde, ist es klar, daß die Erfindung nicht auf diese genaue Ausführungsform beschränkt ist und daß verschiedene Änderungen und Modifikationen durch den Fachmann ausgeführt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung, wie er in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist, zu verlassen.

Claims

1. Bildverarbeitungsgerät zum Vergrößern oder Verkleinern eines Bilds mit einem beliebigen Verhältnis, welches umfaßt:

eine Einrichtung (4a, 4b, 5) zum Erzielen eines Umsetzungsverhältnisses, so daß die Anzahl von Pixeln eines ursprünglichen Bilds, welches verkleinert/vergrößert werden soll, ein Nenner ist und die Anzahl von Pixeln des umgesetzten Bilds ein Zähler ist;

eine Positionsinformations-Erzeugungseinrichtung (2) zum Erzeugen einer Positionsinformation von ursprünglichen Pixeldaten, die zu interpolieren sind;

eine Interpolationseinrichtung (11, 17, 18, 19, 20) zum Interpolieren der ursprünglichen Pixeldichtewerte, um so einen Dichte-Wert für das umgesetzte Pixel zu erzielen,

dadurch gekennzeichnet, daß dieses

weiter eine Aufsummiereinrichtung (8, 14) zum mehrmaligen Aufsummieren des Kehrwerts des Umsetzungsverhältnisses umfaßt;

wobei die Positionsinformations-Erzeugungseinrichtung (2) ursprüngliche Pixeldaten erzielt, die entsprechend einem Wert eines ganzzahligen Teils des Ergebnisses der Aufsummiereinrichtung (8, 14) zu interpolieren sind; und

wobei der Dezimalteil des Ergebnisses der Aufsummiereinrichtung (8, 14) als Interpolationskoeffizient zum Interpolieren der ursprünglichen Pixeldaten verwendet wird.

2. Bildverarbeitungsverfahren zum Vergrößern oder Verkleinern eines Bilds mit einem beliebigen Verhältnis, welches die Schritte umfaßt:

Erzielen eines Umsetzungsverhältnisses, so daß die Anzahl von Pixeln eines ursprünglichen Bilds, welches verkleinert/vergrößert werden soll, ein Nenner ist, und die Anzahl von Pixeln des umgesetzten Bildes ein Zähler ist;

Aufsummieren des Kehrwerts des Umsetzungsverhältnisses mehrere Male;

Erzeugen einer Positionsinformation zum Erzielen von ursprünglichen Pixeldaten, die entsprechend einem Wert eines ganzzahligen Teils des Ergebnisses des Aufsummierungsschritts zu interpolieren sind; und

Interpolieren der ursprünglichen Pixeldichtewerte so, um einen Dichte-Wert für das umgesetzte Pixel zu erzielen, wobei ein Dezimalteil des Ergebnisses des Aufsummie rungsschritts als ein Interpolationskoeffizient zum Interpolieren der ursprünglichen Pixeldaten verwendet wird.

3. Bildverarbeitungsgerät nach Anspruch 1, wobei die Interpolationseinrichtung (11, 17, 18, 19, 20) die ursprünglichen Pixeldaten linear interpoliert.

4. Bildverarbeitungsgerät nach Anspruch 1 oder 3,

wobei die Bilddaten in einem Speicher (1) gespeichert werden, und

wobei mehrere Pixeldaten, die zur Interpolation der ursprünglichen Pixeldaten notwendig sind, aus dem Speicher (1) entsprechend der Positionsinformation gelesen werden.

5. Bildverarbeitungsgerät nach Anspruch 1, 3 oder 4,

wobei die Ausgangsdaten der Interpolationseinrichtung i:n einen Speicher (1) geschrieben werden, und

wobei, wenn die Ausgangsdaten in den Speicher geschrieben oder daraus gelesen werden, Pixel ausgedünnt werden.

6. Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 2, wobei im Interpolationsschritt die ursprünglichen Pixeldaten linear interpoliert werden.

7. Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 2 oder 6,

wobei die Bilddaten in einem Speicher (1) gespeichert werden, und

8. Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 2, 6 oder 7,

wobei die interpolierten Daten vom Interpolationsschritt in einen Speicher (1) geschrieben werden, und

wobei, wenn die ausgegebenen Daten in den Speicher (1) geschrieben oder daraus gelesen werden, die Pixel ausgedünnt werden.