JP2000011167A - 勾配を基にした画素補間方法及び装置 - Google Patents

勾配を基にした画素補間方法及び装置

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JP2000011167A
JP2000011167A JP11122695A JP12269599A JP2000011167A JP 2000011167 A JP2000011167 A JP 2000011167A JP 11122695 A JP11122695 A JP 11122695A JP 12269599 A JP12269599 A JP 12269599A JP 2000011167 A JP2000011167 A JP 2000011167A
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Jun Zhao
ツァオ ジュン
Hyuui Jonathan
フューイ ジョナサン
Tsen Ton
ツェン トン
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T3/00Geometric image transformations in the plane of the image
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    • G06T3/4007Scaling of whole images or parts thereof, e.g. expanding or contracting based on interpolation, e.g. bilinear interpolation
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 斜勾配の検出に基づくことで、パフォーマン
スに影響を与えずにエイリアシングの削減を実現する改
良された補間を提供する。 【解決手段】 目的画像内の注目画素の位置に基づいて
ソース画像内の位置を算出する算出ステップと、前記算
出ステップで判定された位置で前記ソース画像内の斜勾
配の存在をテストするテストステップとを備え、前記テ
ストステップにおける斜勾配の存在に対する応答とし
て、前記ソース画像内の前記算出された位置へ斜めに隣
接する画素に対するデータ値の補間に基づいて前記注目
画素に対するデータ値を算出し、前記テストステップに
おける斜勾配の不在に対する応答として、前記ソース画
像内の前記算出された位置の周辺の少なくとも4つの画
素に対するデータ値の補間に基づいて前記注目画素に対
するデータ値を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像内の画素間の
補間値を獲得するために、補間による画像処理に関する
ものである。特に、本発明は、画像データ内の斜勾配
(diagonal gradients)の存在に基づく補間に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】スケーリングは、画像処理の1つの共通
技術であり、スケーリングによって、例えば、第1のサ
イズの画像データが第2のサイズの画像データへスケー
リングされる。例えば、ユーザに対し物理的に31/2×
5インチの大きさを表示するコンピュータスクリーン上
の画像データをユーザが見ている状態を想定する。72
dpi(ドットパーインチ)のスクリーン解像度が与え
られた場合、画像データは252×360画素に換算さ
れる。この画像が解像度600dpiのプリンタの記録
対象である場合、ユーザに完全には許容されない42×
60インチのサイズで画像が記録される。従って、記録
する前に、252×360画素で構成される画像データ
は、2100×3000画素のサイズにスケーリングさ
れるべきであり、そうすることで、600dpiのプリ
ンタ上で記録しても、その記録結果である画像は、再
度、31/2×5インチで記録される。
【0003】第1画素サイズから第2画素サイズへ画像
をスケーリングする場合、通常、補間は不可避である。
補間は、ソース画像に存在する画素間の画素に対する画
像データを獲得する処理である。双線形補間、双3次補
間(bi-cubic)、2段階線形補間のような多くの補間技
術が提案されている。これらの補間技術は、注目画素の
画素データを獲得するために、存在するデータの4つ
(あるいはそれ以上)の周辺画素を通常使用する。
【0004】ここで、2段階線形補間を、図4を参照し
て説明する。図4に示すように、縦Q画素、横R画素の
サイズの目的画像データが要求される場合には、縦M画
素、横N画素のサイズのソース画像データから獲得す
る。2段階線形補間を用いて、目的画像内の画素に対す
るデータ値を獲得するために、ソース画像内で対応する
4つの隣接画素に対するデータ値を検出し、これらの4
つのデータ値が2つの補間水平データ値を生成するよう
に水平補間される。これら2つの補間データ値は、更
に、目的画像内の要求画素に対するデータ値を生成する
ために垂直補間される。
【0005】図4において、特に、目的画像内の位置
(r,q)の画素に対するデータ値を獲得する場合、以
下の単純スケーリング式を用いてソース画像内の対応す
る位置(n,m)が獲得される。
【0006】n=Nr/R m=Mq/Q ソース画像内の4つの最隣接画素に対応するデータ値V
1、V2、V3、V4が検出される。目的画像内の位置
(r,q)の注目画素に対する値Vを獲得するために、
以下の補間式を用いて、これらの4つの画素に対する値
が水平、続いて、垂直補間される。
【0007】V=(V1(1−x)+V2x)(1−y)
+(V3(1−x)+V4x)y ここで、xは、対象画素の位置とその対象画素の左にあ
る最隣接画素の位置間のソース画像内の水平距離であ
り、yは対象画素の位置とその対象画素の上にある最隣
接画素の位置間のソース画像内の垂直距離である。
【0008】数学的には、上記の式は、以下の式で同様
に示され得り、相対領域に基づいて補間され得る。
【0009】V=V1(1−x)(1−y)+V2(x)
(1−y)+V3(1−x)(y)+V4(x)(y)
【発明が解決しようとしている課題】このような補間方
法は、多くの場合、許容される結果を生成するが、これ
らの補間方法で失敗するある1つの状況は、ソース画像
内に斜勾配あるいは斜線がどこに存在するかである。ス
ケーリングされた場合、補間によって発生するエイリア
シングに対応する斜勾配及び斜線は、(ステアケーシン
グ(staircasing)としても知られる)周期的なジグザ
グ構成として自身で明らかな歪みを生成する。
【0010】これらの歪みの例を、図1(a)から図1
(d)に示す。図1(a)は、300dpiでスキャン
された斜勾配を有する画像である。図1(b)は、60
0dpiでスキャンされた斜勾配を有する画像の拡大画
像である。これは、図1(a)に示される画像を図1
(b)に示される画像の解像度へ上げるスケーリングす
る例の中で要求される。このスケーリングを達成するた
めに、画素補間が実行されなければならない。図1
(c)は、従来の画素補間方法によって実行されたスケ
ーリング結果を示しており、ここでは、エイリアシング
が発生している。図1(a)に示されるソース画像には
存在せず、かつ画像の必要としない歪みであるエイリア
シングは、図1(c)に示されるステアケーシングパタ
ーン内に明らかに存在する。
【0011】一方、双線形補間及び双3次元補間のよう
な他の補間技術は、エイリアシング構造のような構造を
最小化する傾向があるが、これらの補間方法は、たいて
い、パフォーマンスを低下し、時には、かなりの範囲の
エイリアシングを削減できない。
【0012】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、斜勾配の検出に基づくことで、パフォーマン
スに影響を与えずにエイリアシングの削減を実現する改
良された補間を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の1つの目的に従
えば、ソース画像内の最隣接画素に対応する、例えば、
4つのデータ値に基づいて斜勾配を検出する。斜勾配が
不在する場合には、少なくとも4つの隣接画素に基づく
補間は、目的画像に対するデータ値を獲得するために上
述の2段階線形補間のような補間が実行される。一方、
斜勾配が検出された場合、補間は2つの斜めに隣接する
画素だけに基づく。良いパフォーマンスは、勾配を横切
る(例えば、斜エッジに沿う)補間によって得られる
が、より良いパフォーマンスは、勾配に沿う(例えば、
斜エッジを横切る)補間によって得られる。
【0014】好ましくは、斜勾配の検出は、ソース画像
内の隣接画素に対応する4つのデータ値の単純な比較に
よって実行される。斜めの画素の第1の組が近い値のデ
ータ値を有し、一方、斜めの画素の第2の組が著しく異
なる値のデータ値を有する場合、斜勾配が存在すると判
定され得る。
【0015】1つの目的では、本発明は、ソース画像に
関連してスケーリングされる目的画像において、ソース
画像内の画素に対するデータ値に基づく目的画像に対す
るデータ値を獲得するための補間方法である。目的画像
内の画素位置に基づいて、ソース画像内の対応位置が算
出される。その位置に基づくソース画像内の周辺画素
が、斜勾配の存在をテストするために検査される。斜勾
配が不在する場合には、目的画像内の注目画素に対する
データ値は、少なくとも4つの周辺画素に基づく補間に
よって算出される。一方、斜勾配が検出される場合、目
的画像内の注目画素に対するデータ値は、ソース画像内
の斜めに隣接する画素、好ましくは、斜勾配に沿う斜め
に隣接する画素だけを使用する補間に基づいて算出され
る。
【0016】好ましくは、著しく異なるデータ値を有す
る斜めに隣接する画素の第2の組と、類似するデータ値
を有する斜めに隣接する画素の第1の組によって確認さ
れる勾配の存在と、ソース画像内の斜めに隣接する画素
の組の間の比較に基づいて、斜勾配は検出される。勾配
が不在する場合、注目画素に対するデータ値を決定する
ために4つの周辺画素に基づいて実行される2段階線形
補間が好ましい。一方、勾配が存在する場合、斜めに隣
接する画素の1つの組だけに基づいて実行される補間が
好ましく、斜めに隣接する画素の組は、勾配に隣接する
ことが好ましい。
【0017】本発明に従う勾配に基づく画素補間の利点
は、図1(a)から図1(d)で示される。図1(d)
は、図1(a)の画像を本発明に従って示される方法を
使用してスケーリングした結果を示している。従来の画
素補間結果を示す図1(a)の画像と比較すると、図1
(d)の画像はかなりノイズが少なくなっており、60
0dpiでスキャンされた画像である図1(b)の画像
にかなり類似する。
【0018】この要約は、本発明の本質がすばやく理解
されるように提供される。本発明のより完全な理解は、
後述する実施形態とそれと一緒に添付される図面を参照
することによって得ることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態を詳細に説明する。
【0020】図2は本発明で利用可能なコンピュータシ
ステムの外観図である。コンピュータシステム1は、M
acintosh、PC互換機、あるいはMicros
oft社製Windows(登録商標)のようなウィン
ドウ環境を有する他のタイプのシステムであっても良
い。コンピュータシステム1は、カラーモニタであって
も良いディスプレイ2、ユーザコマンドを入力するため
のキーボード4、ディスプレイ2上に表示されたグラフ
ィカルユーザインタフェース及び他のオブジェクトを指
示し操作するためのマウスなどのポインティングデバイ
ス5で構成される。
【0021】コンピュータシステム1は、また、画像処
理アプリケーション、画素補間コード及び他のアプリケ
ーション等を実行するためのコンピュータ実行可能処理
ステップを記憶するための固定ディスク6のような大容
量記憶装置を備えている。その大容量記憶装置は、CD
−ROM(不図示)によって提供されても良い。
【0022】画像入力デバイスであるスキャナ7及びフ
ィルムアダプタユニット12もコンピュータシステム1
に含まれる。スキャナ7は、コンピュータシステム1内
で実行する画像処理アプリケーションへ文書画像を提供
するために文書をスキャンすることに用いられても良
い。スキャナ7の一例としては、Canon社のCS6
00スキャナ及びC5000マルチパススキャナがあ
る。フィルムアダプタユニット12は、文書の代わりに
フィルムでスキャナ機能を実行することをスキャナ7で
可能にするために任意のモデルのスキャナ7に搭載する
アダプタである。もちろん、画像は、デジタルカメラ等
の他の画像入力デバイスを用いてコンピュータシステム
1に入力されても良い。また、画像は、ネットワークケ
ーブル9を介してローカルエリアネットワーク(LA
N)や、電話線10を介して公衆回線等の他の様々なソ
ースからコンピュータシステム1に入力されても良い。
プリンタ11は、処理された画像を出力するために提供
される。
【0023】図2では、プログラム可能な汎用コンピュ
ータを示しているが、専用コンピュータ端末あるいは他
のタイプのデータ処理装置が本発明で利用できることが
理解されるべきである。
【0024】図3はコンピュータシステム1の内部構造
の詳細を示すブロック図である。図3に示すように、コ
ンピュータシステム1は、コンピュータバス14に接続
される中央処理ユニット(CPU)13を備える。ま
た、コンピュータバス14には、スキャナインタフェー
ス15、プリンタインタフェース16、ネットワークイ
ンタフェース17、ファックス/モデムインタフェース
19、ディスプレイインタフェース20、メインメモリ
(RAM)21、固定ディスク6、キーボードインタフ
ェース22、マウスインタフェース24が接続される。
【0025】メインメモリ21は、ソフトウェアアプリ
ケーションの実行中にCPU13へRAM領域を提供す
るためにコンピュータバス14と接続する。特に、CP
U13は、固定ディスク6や他の記憶デバイス、あるい
はネットワークのようないくつかの他のソースからメイ
ンメモリ21へ処理ステップをロードする。そして、C
PU13は、アプリケーションを実行するためにメイン
メモリ21から記憶された処理ステップを実行する。ソ
ース画像及び目的画像のようなデータは、メインメモリ
21に記憶され得り、そこで、データは、処理ステップ
の実行中にCPU13によってアクセスされ得る。
【0026】また、図3に示すように、固定ディスク6
は、典型的なオペレーティングシステム、デバイスドラ
イバ、アドビ フォトショップあるいはコーレルドロー
のような画像処理アプリケーション、画素補間コード、
他のアプリケーション等を含んでいる。
【0027】本発明の勾配を基にした画素補間は、コン
ピュータシステム1内でいくつかの方法で実現され得
る。例えば、本発明は、固定ディスク6上のスタンドア
ローン画素補間コードで実施され得る。本実施形態で
は、画素補間コードは、独立アプリケーションプログラ
ムを生成し得る。また、画素補間コードは、他のアプリ
ケーションで使用するダイナミックリンクライブラリの
一部であり得る。他の実施形態では、本発明の画素を基
にした補間は、デバイスドライバあるいは他のアプリケ
ーション、特に、プリンタドライバ及び画像処理アプリ
ケーションに直接組み込まれ得る。加えて、本発明は、
ソフトウェアで実現される必要はない。例えば、本発明
は、コンピュータシステム1の一部を形成するハードウ
ェア内、あるいはプリンタ11あるいはスキャナ7の一
部を形成するハードウェア内で実現され得る。本発明の
より多くの実施形態が存在し、かつこのような実施形態
の全てが上記実施形態だけでないことが当業者によって
理解されるであろう。
【0028】また、本発明は、より多くの異なる状況で
利用され得る。例えば、好ましい実施形態では、本発明
の画素を基にした補間は、ディスプレイ2上に表示され
るソース画像のプリンタ11によって出力される高解像
度の目的画像への変換で使用される。他の実施形態で
は、例えば、本発明は、以下の状況で利用され得る。つ
まり、あるサイズあるいは解像度でディスプレイ2上に
表示されるソース画像を異なるサイズあるいは解像度で
ディスプレイ2上に表示される目的画像へ変換する場
合、あるサイズあるいは解像度でLANから入力される
ソース画像を、ディスプレイ、プリンティング、記憶あ
るいは他の画像処理に対する異なるサイズあるいは解像
度で目的画像へ変換する場合、デジタルカメラ、フィル
ムアダプタユニット、スキャナあるいは他の画像入力デ
バイスからのソース画像を、ディスプレイ、プリンティ
ング、記憶あるいは他の画像処理に対する異なるサイズ
あるいは解像度で目的画像へ変換する場合、それ以外の
あるサイズあるいは解像度のソース画像を別のサイズあ
るいは解像度で目的画像へ変換する場合である。本発明
の使用可能な状況の全てが上記の場合だけでないことが
当業者によって理解されるであろう。
【0029】図4は本発明に従う画素補間を説明する図
である。図4において、ソース画像26は、縦M画素、
横N画素からなる。目的画像27は、縦Q画素、幅R画
素からなる。従って、ソース画像列28はM×N画素に
対する画素値を含み、目的画像列29はQ×R画素に対
する画素値を含む。
【0030】以下の開示は、ソース画像列及び目的画像
列内の位置及びデータ値に基づいている。これらの位置
及びデータ値がソース画像及び目的画像内の位置及び色
調に対応することが、当業者には明らかとなるであろ
う。つまり、例えば、ソース画像列28内の位置の算出
は、ソース画像26内の位置の算出に対応する。同様
に、目的画像列29内の位置の算出は、目的画像27内
の対応注目画素に対する色調を算出することであること
は明らかである。
【0031】図4において、ソース画像列及び目的画像
列は、格子として示される。ソース画像列28及び目的
画像列29に対する格子は、同じ格子間隔を有し、これ
は、両画像列内の画素に対するデータ値のサイズ(即
ち、ビット数)が等しいことを示している(例えば、8
ビット)。
【0032】ソース画像26及び目的画像27はグレー
スケール画像であり、各画素に関するデータ値は単一グ
レースケール値を表わしている。一方、ソース画像26
は及び目的画像27がカラー画像である場合、ソース画
像26及び目的画像27のそれぞれは、カラー画像を表
現するために通常用いられる3つのカラープレーンの内
の1つのカラープレーンを表わしている。従って、各画
素に関するデータ値はカラープレーンに対する色値を表
わしている。
【0033】目的画像27はソース画像26より多くの
画素を有するので、目的画像列29内の少なくともいく
つかの位置に対するデータ値は、ソース画像列28に対
するデータ値で補間されなければならない。例えば、目
的画像列29内の座標(r,q)の位置31に対して
は、データ値はソース画像列28内の座標(n,m)の
位置30の周囲のデータ値V1からV4で補間され得る。
【0034】本発明は、この補間処理に関するものであ
る。特に、本発明は、斜エッジあるいは斜勾配を有する
画像上で補間が実行される場合に生じ得るノイズ(arti
fact)を最小化する。斜エッジは、その斜エッジに対し
直角に横たわる斜勾配をもたらすことに注意されるべき
である。例えば、図4内の矢印A方向の斜エッジは矢印
B方向の斜勾配となり、その逆の場合も同じである。し
かしながら、斜勾配は斜エッジなしに存在する。
【0035】簡単に説明すると、本発明は、ソース画像
に関連してスケーリングされる目的画像において、ソー
ス画像内の画素に対するデータ値に基づいて目的画像内
の注目画素に対するデータ値を決定する方法である。本
発明は、目的画像内の注目画素の位置に基づいてソース
画像内の位置を算出する算出ステップと、算出ステップ
で決定された位置でソース画像内の斜勾配の存在をテス
トするテストステップと、テストステップは、算出ステ
ップで算出された位置を囲むソース画像内の画素に対す
るデータ値を参照することによって斜勾配の存在をテス
トする。テストステップによる斜勾配の存在に応じて、
ソース画像内の斜めに隣接する画素に対するデータ値の
補間に基づいて注目画素に対するデータ値を算出する。
テストステップによる斜勾配の不在に応じて、ソース画
像内の少なくと4つの周辺画素すべてに対するデータ値
の補間に基づいて注目画素に対するデータ値を算出す
る。
【0036】つまり、図5のステップS501におい
て、ソース画像26及び目的画像27の画素内のサイズ
が決定される。換言すれば、N、M、R、Qに対する値
が決定される。ソース画像26及び目的画像27に対す
るデータ値をそれぞれ記憶するこれらの値は、ソース画
像列28及び目的画像列29のサイズに対応する。
【0037】ステップS502において、目的画像を生
成するために補間が必要であるか否かが判定される。特
に、目的画像27の幅がソース画像26の幅と異なる、
あるいは目的画像27の縦がソース画像26の縦と異な
るか否かが判定される。換言すれば、RがNと異なる、
あるいはQがMと異なるか否かが判定される。
【0038】ソース画像26のサイズと目的画像27の
サイズが同じである場合、補間は必要とされない。この
場合、フローは、ステップS509に進み、目的画像が
補間なしでソース画像から獲得されるか、あるいはソー
ス画像が直接、目的画像として使用される。
【0039】ステップS503において、ソース画像列
28内の位置が、目的画像27内の注目画素に対する目
的画像列29内のデータ値に応じて算出される。目的画
像列29内の位置(r,q)のデータ値を有する注目画
素に対し、ソース画像列28内の位置(n,m)が、以
下の単純スケーリング式を用いて算出され得る。
【0040】n=Nr/R m=Mq/Q 例を挙げると、ソース画像26が100×50画素(即
ち、N=100、M=50)のサイズであり、目的画像
が150×75画素(即ち、R=150、Q=75)の
サイズである場合、目的画像列29内の(r,q)=
(100,50)の位置31に対し、ソース画像列28
内の位置30は、(n,m)=(66 2/3,33
1/3)となる。
【0041】次に、フローはステップS504に進み、
ここで、位置(n,m)がソース画像26内の単一画素
に対応するか否かを判定する。この判定は、n及びmが
総数であるか否かをチェックすることによって実現され
得る。それらが総数である場合、位置(n,m)は、ソ
ース画像26内の単一画素に対応する。
【0042】位置(n,m)が、そのような画素に対応
する場合、ソース画像列28内の位置(n,m)のデー
タ値は、位置(r,q)の目的画像列29内で直接使用
され得る。この場合、補間は必要なく、次の注目画素に
対する処理を行うために、フローはステップS503に
戻る。
【0043】位置(n,m)がソース画像26内の(例
えば、nあるいはmが分数成分を有する)単一画素に対
応する場合、補間が必要である。この場合、フローは、
ステップS505に進む。
【0044】尚、別の実施形態では、ステップS504
を省略し、フローが常にステップS503からステップ
S505へ進む。
【0045】ステップS505では、ソース画像列28
が、ステップS503で算出された位置(n,m)の斜
勾配の存在がテストされる。まず、ソース画像列28内
の位置(n,m)の周囲の4つのデータ値V1からV4
決定される。位置(n,m)及びデータ値V1からV4
の関係が図4に示される。上述したように、これらのデ
ータ値は、グレースケール画像あるいはカラー画像のカ
ラープレーンのどちらか一方の色調レベルで表わすこと
ができる。
【0046】斜勾配をテストするために、V1からV4
対応する4つの画素の1つの斜組(diagonal pair)の
データ値が類似しているか否かを判定するために、それ
ら斜組のデータ値が比較される。4つの画素のもう一つ
の斜組のデータ値が著しく異なるか否かを判定するため
に、それら斜組のデータ値が比較される。こららの条件
の両方を満たす場合、著しく異なるデータ値に対応する
2つの画素の方向で斜勾配が検出される。この方向で斜
勾配が検出されない場合、同様の方法で、この方向の垂
直方向の斜勾配に対してデータ値がテストされる。
【0047】数学的には、2つのデータ値が類似してい
るか否かは、閾値を参照して定義され得る。例えば、シ
ステムにおいて、データ値が0から255(例えば、8
ビットシステム)の範囲を有する場合、「類似してい
る」ことは、20より少ないデータ値を絶対誤差として
定義され得る。同様に、「著しく異なる」ことは、閾値
に基づいて定義される。例えば、2つのデータ値の絶対
誤差が50より大きい場合、それらのデータ値は、著し
く異なると判断され得る。
【0048】斜勾配、それに従う斜エッジは、検出対象
のソース画像26内で45°より小さくないことに注意
されるべきである。特に、完全に水平あるいは完全に垂
直でないソース画像26内のいずれかの線は、斜勾配が
存在する位置を少なくとも1つ有するだろう。斜勾配が
著しく大きい場合、上述のテストは、ソース画像26内
のその位置で斜勾配を検出するであろう。どのような斜
勾配でも、画素を補間する場合のエイリアシング問題を
もたらし得るので、この検出は有効である。これとは対
照に、そのようなエイリアシング問題は、完全な水平線
あるいは完全な垂直線を生じない。
【0049】ステップS505で斜勾配が検出されない
場合、フローはステップS506に進む。ステップS5
06では、目的画像27内の注目画素に対応する目的画
像列29内の位置(n,m)に対するデータ値は、ソー
ス画像列28内の位置(n,m)の周辺のデータ値で補
間される。換言すれば、位置(n,m)に対するデータ
値Vは、データ値V1からV4で補間される。
【0050】補間を実行するために、以下の式を用い
て、まず、値x及びyを算出する。
【0051】x=nの分数成分 y=mの分数成分 例えば、上記式の数値例を与えると、(n,m)の決定
に対し、x=2/3、y=1/3が得られる。
【0052】データ値V1からV4、x及びyを用いて、
目的画像列29内の位置(n,m)に対するデータ値V
の補間は、好ましくは、以下の式で実行される。
【0053】V=V1(1−x)(1−y)+V2(x)
(1−y)+V3(1−x)(y)+V4(x)(y) これとは対照に、ステップS505で斜勾配が検出され
る場合、フローはステップS507に進む。ステップS
507では、目的画像27内の注目画素に対応する目的
画像列29内の位置(n,m)に対するデータ値は、ソ
ース画像列28内の位置(n,m)へ斜めに隣接するデ
ータ値で補間される。換言すれば、位置(n,m)に対
するデータ値Vは、データ値V1及びV4あるいはデータ
値V2及びV3で補間される。
【0054】より詳細には、斜勾配が、データ値V2
びV3に対応するソース画像26内の画素に沿って存在
する場合、一実施形態では、位置(n,m)に対するデ
ータ値Vはデータ値V2及びV3を用いて補間される。こ
れらの2つのデータ値は、斜めに沿って存在する画素に
対応する(即ち、斜エッジを横切る)。
【0055】別の実施形態では、データ値Vは、データ
値V1及びV4を用いて補間され、このデータ値は、勾配
を横切って存在する画素に対応する(即ち、斜エッジに
沿う)。データ値V1及びV4に対応するソース画像26
内の画素に沿って斜勾配が存在する場合、逆の操作が実
行される。
【0056】斜勾配に沿う補間によってより良いパフォ
ーマンスが得られ、それゆえ、斜勾配に沿う補間は好ま
しい実施形態である。しかしながら、斜勾配に沿う及び
横切るの両方の補間は、従来の方法よりもより良い結果
(例えば、より少ないノイズ)をもたらす。
【0057】データ値V2及びV3を用いる補間は、以下
の式を用いて実行され得る。
【0058】V=(V2(1−y)+V3(y)+V
2(x)+V3(1−x))÷2 同様に、データ値V1及びV4を用いる補間は、以下の式
を用いて実行され得る。
【0059】V=(V1(1−y)+V4y+V1(1−
x)+V4x)÷2 フローは、ステップS506及びステップS507の両
方のステップの後、ステップS508に進み、ここで、
目的画像27内の最後の注目画素に対するデータ値が算
出されたか否かを判定する。最後の注目画素に対するデ
ータ値が算出されていない場合、次の注目画素の処理の
ために、フローはステップS503に戻る。最後の注目
画素に対するデータ値が算出された場合、フローはステ
ップS509に進み、特定条件に従って目的画像が使用
される。例えば、本実施形態では、目的画像は記録され
る。
【0060】他の実施形態では、注目画素に対するデー
タ値として直接記録される目的画像27の注目画素が決
定される。そして、この実施形態では、ステップS50
9は存在しない。
【0061】図6は、本発明に従う斜勾配の検出を示す
ための図であり、上述のステップS505に対応する。
図6において、格子内のハッチングは、ソース画像列2
8内のデータ値に対応するソース画像26内の画素に対
する色調を表わしている。上述したように、ソース画像
列28は、異なる色調に対するデータ値を実際に保持す
る。しかしながら、斜勾配の様子を容易にするために、
格子内では異なる色調に対応するハッチングが示されて
いる。
【0062】図6のハッチングによって示されるよう
に、データ値V1及びV4に対応する画素の色調が実質的
に同じであるので、データ値V1及びV4は類似する。
同様に、データ値V2及びV3に対応する画素の色調は著
しく異なるので、データ値V2及びV3は著しく異なる。
従って、ステップS505で実行されるテストは、デー
タ値V2及びV3の画素の方向である矢印B方向で斜勾配
が存在すると判定する。
【0063】上述したように、斜勾配及びそれに従う斜
エッジは、検出対象のソース画像26内で45°で存在
する必要がない。特に、完全に水平あるいは完全に垂直
でないソース画像26内のいずれかの線は、4つの画素
ブロックを生成し、2つの斜めに隣接する画素は著しく
異なり、かつ残りの2つの斜めに隣接する画素は類似す
る。そして、上述したテストは、ソース画像26内のブ
ロックの位置で斜勾配を検出するだろう。
【0064】図7は画素の補間に基づいた注目画素に対
する値の算出を説明するための図である。図7に示すよ
うに、データ値V1からV4は、ソース画像列28内の位
置30の周辺画素に対して決定される。値x及びyは、
ソース画像列28内のデータ値及び位置30間の距離に
対応する。
【0065】上述のステップS506に対応する位置3
0の周辺のデータ値での補間は、図7に示される矩形の
相対領域に基づいている。即ち、4つのデータ値すべて
による補間は、データ値からの最大矩形領域による各デ
ータ値の乗算と、その結果の加算を含んでいる。
【0066】同様に、ステップS507に対応する位置
30に斜めに隣接するデータ値で補間は、図7に示され
る相対距離に基づいている。即ち、各データ値は、位置
30からのもう1つの斜めに隣接するデータ値の水平及
び垂直距離によってスケーリングされる。
【0067】本発明は特定の実施形態で説明している。
本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の精神
及び範囲から逸脱しないで当業者によって様々な変更及
び変形されても良いことが理解される。特に、本発明
は、2段階線形補間以外の補間方法に適用可能であるこ
とに同等であり、この方法は、図8に示される相対領域
及び距離に基づかない。
【0068】尚、本発明は、複数の機器(例えばホスト
コンピュータ、インタフェース機器、リーダ、プリンタ
など)から構成されるシステムに適用しても、一つの機
器からなる装置(例えば、複写機、ファクシミリ装置な
ど)に適用してもよい。
【0069】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そ
のシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPU
やMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを
読出し実行することによっても、達成されることは言う
までもない。
【0070】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。
【0071】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク、ハードディス
ク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD
−R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROMな
どを用いることができる。
【0072】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているOS(オペレ
ーティングシステム)などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【0073】更に、記憶媒体から読出されたプログラム
コードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードや
コンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメ
モリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基
づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わる
CPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その
処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合
も含まれることは言うまでもない。
【0074】本発明を上記記憶媒体に適用する場合、そ
の記憶媒体には、先に説明した図5に示すフローチャー
トに対応するプログラムコードが格納されることにな
る。
【0075】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
斜勾配の検出に基づくことで、パフォーマンスに影響を
与えずにエイリアシングの削減を実現する改良された補
間を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従う画素補間を従来の画素補間と比べ
た場合の利点を説明する図である。
【図2】本発明で利用可能なコンピュータシステムの構
成を示す図である。
【図3】コンピュータシステムの内部構成を示す図であ
る。
【図4】本発明に従う画素補間を説明するための図であ
る。
【図5】本発明に従う勾配に基づく画素補間を説明する
フローチャートである。
【図6】本発明に従う斜勾配の検出を示す図である。
【図7】画素補間に基づく注目画素に対する値の算出を
説明するための図である。
【符号の説明】
1 コンピュータシステム 2 ディスプレイ 4 キーボード 5 ポインティングデバイス 6 固定ディスク 7 スキャナ 9 ネットワークケーブル 10 電話線 11 プリンタ 12 フィルムアダプタユニット 13 CPU 14コンピュータバス 15 スキャナインタフェース 16 プリンタインタフェース 17 ネットワークインタフェース 19 ファックス/モデムインタフェース 20 ディスプレイインタフェース 21 メインメモリ 22 キーボードインタフェース 24 マウスインタフェース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョナサン フューイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92612, アーバイン,イノベーション ドライブ 110 キヤノン インフォメー ションシステムズ, インク. 内 (72)発明者 トン ツェン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92612, アーバイン,イノベーション ドライブ 110 キヤノン インフォメー ションシステムズ, インク. 内

Claims (40)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ソース画像に関連してスケーリングされ
    る目的画像において、前記ソース画像内の画素に対する
    データ値に基づいて前記目的画像内の注目画素に対する
    データ値を判定する画素補間方法であって、 前記目的画像内の前記注目画素の位置に基づいて前記ソ
    ース画像内の位置を算出する算出ステップと、 前記算出ステップで判定された位置で前記ソース画像内
    の斜勾配の存在をテストするテストステップとを備え、
    前記テストステップは、前記算出ステップで算出された
    位置の周辺の該ソース画像内の画素に対するデータ値を
    参照することによって斜勾配の存在をテストし、 前記テストステップにおける斜勾配の存在に対する応答
    として、前記ソース画像内の前記算出された位置へ斜め
    に隣接する画素に対するデータ値の補間に基づいて前記
    注目画素に対するデータ値を算出し、 前記テストステップにおける斜勾配の不在に対する応答
    として、前記ソース画像内の前記算出された位置の周辺
    の少なくとも4つの画素に対するデータ値の補間に基づ
    いて前記注目画素に対するデータ値を算出することを特
    徴とする画素補間方法。
  2. 【請求項2】 斜勾配の存在に対する前記テストステッ
    プでのテストは、前記ソース画像内の前記算出された位
    置の周辺の4つの画素に対するデータ値に基づき、前記
    斜勾配の存在に対する前記テストステップは、前記4つ
    の画素の内の第1の斜組のデータ値が類似するか否かを
    比較するステップと、前記4つの画素の内の第2の斜組
    のデータ値が著しく異なるか否かを比較するステップと
    を備えることを特徴とする請求項1に記載の画素補間方
    法。
  3. 【請求項3】 斜勾配が存在する場合、補間は、前記斜
    勾配を横切ることを特徴とする請求項1に記載の画素補
    間方法。
  4. 【請求項4】 斜勾配が存在する場合、補間は、前記斜
    勾配に沿うことを特徴とする請求項1に記載の画素補間
    方法。
  5. 【請求項5】 前記ソース画像内の画素が前記算出され
    た位置と完全に一致する場合には補間を使用することな
    く前記注目画素に対するデータ値を決定する決定ステッ
    プとを更に備えることを特徴とする請求項1に記載の画
    素補間方法。
  6. 【請求項6】 前記ソース画像内の前記算出された位置
    の周辺の少なくとも4つの画素に対するデータ値の補間
    に基づく前記注目画素に対するデータ値の算出は、2段
    階線形補間を備えることを特徴とする請求項1に記載の
    画素補間方法。
  7. 【請求項7】 前記ソース画像内の前記算出された位置
    の周辺の少なくとも4つの画素に対するデータ値の補間
    に基づく前記注目画素に対するデータ値の算出は、双線
    形補間を備えることを特徴とする請求項1に記載の画素
    補間方法。
  8. 【請求項8】 前記ソース画像内の前記算出された位置
    の周辺の少なくとも4つの画素に対するデータ値の補間
    に基づく前記注目画素に対するデータ値の算出は、双3
    次補間を備えることを特徴とする請求項1に記載の画素
    補間方法。
  9. 【請求項9】 前記ソース画像及び前記目的画像は、グ
    レースケール画像であることを特徴とする請求項1に記
    載の画素補間方法。
  10. 【請求項10】 前記ソース画像及び前記目的画像の両
    方は、カラー画像の1つのカラープレーンであり、前記
    カラー画像は複数のカラープレーンを備えることを特徴
    とする請求項1に記載の画素補間方法。
  11. 【請求項11】 ソース画像に関連してスケーリングさ
    れる目的画像において、前記ソース画像内の画素に対す
    るデータ値に基づいて前記目的画像内の注目画素に対す
    るデータ値を判定する画素補間装置であって、 前記ソース画像を記憶する領域、前記目的画像を記憶す
    る領域、実行可能処理ステップを記憶する領域を含むメ
    モリと、 前記実行可能処理ステップを実行するプロセッサとを備
    え、 前記実行可能処理ステップは、(a)前記目的画像内の
    前記注目画素の位置に基づいて前記ソース画像内の位置
    を算出する算出ステップと、(b)前記算出ステップで
    判定された位置で前記ソース画像内の斜勾配の存在をテ
    ストするテストステップとを備え、前記テストステップ
    は、前記算出ステップで算出された位置の周辺の該ソー
    ス画像内の画素に対するデータ値を参照することによっ
    て斜勾配の存在をテストし、(c)前記テストステップ
    における斜勾配の存在に対する応答として、前記ソース
    画像内の前記算出された位置へ斜めに隣接する画素に対
    するデータ値の補間に基づいて前記注目画素に対するデ
    ータ値を算出し、(d)前記テストステップにおける斜
    勾配の不在に対する応答として、前記ソース画像内の前
    記算出された位置の周辺の少なくとも4つの画素に対す
    るデータ値の補間に基づいて前記注目画素に対するデー
    タ値を算出することを特徴とする画素補間装置。
  12. 【請求項12】 斜勾配の存在に対する前記テストステ
    ップでのテストは、前記ソース画像内の前記算出された
    位置の周辺の4つの画素に対するデータ値に基づき、前
    記斜勾配の存在に対する前記テストステップは、前記4
    つの画素の内の第1の斜組のデータ値が類似するか否か
    を比較するステップと、前記4つの画素の内の第2の斜
    組のデータ値が著しく異なるか否かを比較するステップ
    とを備えることを特徴とする請求項11に記載の画素補
    間装置。
  13. 【請求項13】 斜勾配が存在する場合、補間は、前記
    斜勾配を横切ることを特徴とする請求項11に記載の画
    素補間装置。
  14. 【請求項14】 斜勾配が存在する場合、補間は、前記
    斜勾配に沿うことを特徴とする請求項11に記載の画素
    補間装置。
  15. 【請求項15】 前記ソース画像内の画素が前記算出さ
    れた位置と完全に一致する場合には補間を使用すること
    なく前記注目画素に対するデータ値を決定する決定ステ
    ップとを更に備えることを特徴とする請求項11に記載
    の画素補間装置。
  16. 【請求項16】 前記ソース画像内の前記算出された位
    置の周辺の少なくとも4つの画素に対するデータ値の補
    間に基づく前記注目画素に対するデータ値の算出は、2
    段階線形補間を備えることを特徴とする請求項11に記
    載の画素補間装置。
  17. 【請求項17】 前記ソース画像内の前記算出された位
    置の周辺の少なくとも4つの画素に対するデータ値の補
    間に基づく前記注目画素に対するデータ値の算出は、双
    線形補間を備えることを特徴とする請求項11に記載の
    画素補間装置。
  18. 【請求項18】 前記ソース画像内の前記算出された位
    置の周辺の少なくとも4つの画素に対するデータ値の補
    間に基づく前記注目画素に対するデータ値の算出は、双
    3次補間を備えることを特徴とする請求項11に記載の
    画素補間装置。
  19. 【請求項19】 前記ソース画像及び前記目的画像は、
    グレースケール画像であることを特徴とする請求項11
    に記載の画素補間装置。
  20. 【請求項20】 前記ソース画像及び前記目的画像の両
    方は、カラー画像の1つのカラープレーンであり、前記
    カラー画像は複数のカラープレーンを備えることを特徴
    とする請求項11に記載の画素補間装置。
  21. 【請求項21】 コンピュータ可読媒体上に記憶され、
    ソース画像に関連してスケーリングされる目的画像にお
    いて、前記ソース画像内の画素に対するデータ値に基づ
    いて前記目的画像内の注目画素に対するデータ値を判定
    するコンピュータ実行可能処理ステップであって、 前記目的画像内の前記注目画素の位置に基づいて前記ソ
    ース画像内の位置を算出する第1算出コードと、 前記第1算出コードで判定された位置で前記ソース画像
    内の斜勾配の存在をテストするテストコードとを備え、
    前記テストコードは、前記第1算出コードで算出された
    位置の周辺の該ソース画像内の画素に対するデータ値を
    参照することによって斜勾配の存在をテストし、 前記テストコードにおける斜勾配の存在に対する応答と
    して、前記ソース画像内の前記算出された位置へ斜めに
    隣接する画素に対するデータ値の補間に基づいて前記注
    目画素に対するデータ値を算出する第2算出コードと、 前記テストコードにおける斜勾配の不在に対する応答と
    して、前記ソース画像内の前記算出された位置の周辺の
    少なくとも4つの画素に対するデータ値の補間に基づい
    て前記注目画素に対するデータ値を算出する第3算出コ
    ードとを備えることを特徴とするコンピュータ実行可能
    処理ステップ。
  22. 【請求項22】 斜勾配の存在に対する前記テストコー
    ドでのテストは、前記ソース画像内の前記算出された位
    置の周辺の4つの画素に対するデータ値に基づき、前記
    斜勾配の存在に対する前記テストコードは、前記4つの
    画素の内の第1の斜組のデータ値が類似するか否かを比
    較するコードと、前記4つの画素の内の第2の斜組のデ
    ータ値が著しく異なるか否かを比較するコードとを備え
    ることを特徴とする請求項21に記載のコンピュータ実
    行可能処理ステップ。
  23. 【請求項23】 斜勾配が存在する場合、補間は、前記
    斜勾配を横切ることを特徴とする請求項21に記載のコ
    ンピュータ実行可能処理ステップ。
  24. 【請求項24】 斜勾配が存在する場合、補間は、前記
    斜勾配に沿うことを特徴とする請求項21に記載のコン
    ピュータ実行可能処理ステップ。
  25. 【請求項25】 前記ソース画像内の画素が前記算出さ
    れた位置と完全に一致する場合には補間を使用すること
    なく前記注目画素に対するデータ値を決定する決定コー
    ドとを更に備えることを特徴とする請求項21に記載の
    コンピュータ実行可能処理ステップ。
  26. 【請求項26】 前記ソース画像内の前記算出された位
    置の周辺の少なくとも4つの画素に対するデータ値の補
    間に基づく前記注目画素に対するデータ値の算出は、2
    段階線形補間を備えることを特徴とする請求項21に記
    載のコンピュータ実行可能処理ステップ。
  27. 【請求項27】 前記ソース画像内の前記算出された位
    置の周辺の少なくとも4つの画素に対するデータ値の補
    間に基づく前記注目画素に対するデータ値の算出は、双
    線形補間を備えることを特徴とする請求項21に記載の
    コンピュータ実行可能処理ステップ。
  28. 【請求項28】 前記ソース画像内の前記算出された位
    置の周辺の少なくとも4つの画素に対するデータ値の補
    間に基づく前記注目画素に対するデータ値の算出は、双
    3次補間を備えることを特徴とする請求項21に記載の
    コンピュータ実行可能処理ステップ。
  29. 【請求項29】 前記ソース画像及び前記目的画像は、
    グレースケール画像であることを特徴とする請求項21
    に記載のコンピュータ実行可能処理ステップ。
  30. 【請求項30】 前記ソース画像及び前記目的画像の両
    方は、カラー画像の1つのカラープレーンであり、前記
    カラー画像は複数のカラープレーンを備えることを特徴
    とする請求項21に記載のコンピュータ実行可能処理ス
    テップ。
  31. 【請求項31】 ソース画像に関連してスケーリングさ
    れる目的画像において、前記ソース画像内の画素に対す
    るデータ値に基づいて前記目的画像内の注目画素に対す
    るデータ値を判定するコンピュータ実行可能処理ステッ
    プを記憶するコンピュータ可読媒体であって、 前記目的画像内の前記注目画素の位置に基づいて前記ソ
    ース画像内の位置を算出する第1算出ステップと、 前記第1算出ステップで判定された位置で前記ソース画
    像内の斜勾配の存在をテストするテストステップとを備
    え、前記テストステップは、前記第1算出ステップで算
    出された位置の周辺の該ソース画像内の画素に対するデ
    ータ値を参照することによって斜勾配の存在をテスト
    し、 前記テストステップにおける斜勾配の存在に対する応答
    として、前記ソース画像内の前記算出された位置へ斜め
    に隣接する画素に対するデータ値の補間に基づいて前記
    注目画素に対するデータ値を算出する第2算出ステップ
    と、 前記テストステップにおける斜勾配の不在に対する応答
    として、前記ソース画像内の前記算出された位置の周辺
    の少なくとも4つの画素に対するデータ値の補間に基づ
    いて前記注目画素に対するデータ値を算出する第3算出
    ステップとを備えることを特徴とするコンピュータ可読
    媒体。
  32. 【請求項32】 斜勾配の存在に対する前記テストステ
    ップでのテストは、前記ソース画像内の前記算出された
    位置の周辺の4つの画素に対するデータ値に基づき、前
    記斜勾配の存在に対する前記テストステップは、前記4
    つの画素の内の第1の斜組のデータ値が類似するか否か
    を比較するステップと、前記4つの画素の内の第2の斜
    組のデータ値が著しく異なるか否かを比較するステップ
    とを備えることを特徴とする請求項31に記載のコンピ
    ュータ可読媒体。
  33. 【請求項33】 斜勾配が存在する場合、補間は、前記
    斜勾配を横切ることを特徴とする請求項31に記載のコ
    ンピュータ可読媒体。
  34. 【請求項34】 斜勾配が存在する場合、補間は、前記
    斜勾配に沿うことを特徴とする請求項31に記載のコン
    ピュータ可読媒体。
  35. 【請求項35】 前記ソース画像内の画素が前記算出さ
    れた位置と完全に一致する場合には補間を使用すること
    なく前記注目画素に対するデータ値を決定する決定ステ
    ップとを更に備えることを特徴とする請求項31に記載
    のコンピュータ可読媒体。
  36. 【請求項36】 前記ソース画像内の前記算出された位
    置の周辺の少なくとも4つの画素に対するデータ値の補
    間に基づく前記注目画素に対するデータ値の算出は、2
    段階線形補間を備えることを特徴とする請求項31に記
    載のコンピュータ可読媒体。
  37. 【請求項37】 前記ソース画像内の前記算出された位
    置の周辺の少なくとも4つの画素に対するデータ値の補
    間に基づく前記注目画素に対するデータ値の算出は、双
    線形補間を備えることを特徴とする請求項31に記載の
    コンピュータ可読媒体。
  38. 【請求項38】 前記ソース画像内の前記算出された位
    置の周辺の少なくとも4つの画素に対するデータ値の補
    間に基づく前記注目画素に対するデータ値の算出は、双
    3次補間を備えることを特徴とする請求項31に記載の
    コンピュータ可読媒体。
  39. 【請求項39】 前記ソース画像及び前記目的画像は、
    グレースケール画像であることを特徴とする請求項31
    に記載のコンピュータ可読媒体。
  40. 【請求項40】 前記ソース画像及び前記目的画像の両
    方は、カラー画像の1つのカラープレーンであり、前記
    カラー画像は複数のカラープレーンを備えることを特徴
    とする請求項31に記載のコンピュータ可読媒体。
JP11122695A 1998-04-29 1999-04-28 勾配を基にした画素補間方法及び装置 Withdrawn JP2000011167A (ja)

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Cited By (1)

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