JP2002176628A - 画像変換装置 - Google Patents

画像変換装置

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JP2002176628A
JP2002176628A JP2000373477A JP2000373477A JP2002176628A JP 2002176628 A JP2002176628 A JP 2002176628A JP 2000373477 A JP2000373477 A JP 2000373477A JP 2000373477 A JP2000373477 A JP 2000373477A JP 2002176628 A JP2002176628 A JP 2002176628A
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circuit
shift
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Hiroyuki Horikawa
裕之 堀川
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ゲート規模が小さく動作スピードの早い画像変
換装置を提供する。 【解決手段】新たな画素の画素値を決定するための元の
各画素の画素値を各々LSB方向にシフトさせる複数の
シフト回路と、前記複数のシフト回路の出力を選択する
ゲート回路と、前記ゲート回路の出力を加算する加算回
路と、前記ゲート回路における前記シフト回路の出力を
制御する制御回路とを有し、制御回路は、新たな画素ご
とに、当該画素と、当該画素の画素値を決定するために
参照する元の各画素との距離を検出し、前記距離に基づ
いて前記各元の画素ごとの係数を検出し、当該係数が当
該画素の画素値をシフトさせた値の加算値となるような
各シフトさせた値を検出し、当該検出された各シフトさ
せた値に対応する前記ゲート回路が、前記シフト回路の
出力を有効に出力するように前記ゲート回路の制御を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像信号のフォー
マットを変更する際などに用いて好適な、画像信号変換
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】画像信号のフォーマットには、日本や米
国などのテレビジョン信号として使用されているNTS
C、ヨーロッパなどにおいてテレビジョン信号として使
用されているPAL、コンピュータビットマップディス
プレイ用の信号として規定されていたVGAなど種々の
フォーマットがあるが、最近の表示装置や画像処理装置
においては、それら複数の信号に対応できるような構成
となっているものが多い。
【0003】そのような複数の信号に対応する装置にお
いては、通常、入力される種々のフォーマットの信号を
その装置内部で主に処理対象としている特定の信号に変
換して処理を行なったり、その装置内部で主に処理対象
としている特定の信号を要求される種々のフォーマット
に変換して出力するというような、フォーマット変換の
処理を行なっている。そしてそのようなフォーマット変
換の処理の中の1つの処理として、各フォーマットごと
に画像の画素構成、すなわち画素数が異なっている場合
にこれを変換する画素数変換(以後、画像変換と言う)
の処理がある。
【0004】従来の、画像変換の処理について、NTS
C信号をVGA信号に変換する場合を例にして、図10
〜図13を参照して説明する。なお、この時の画像信号
は、Y:Cb:Cr=4:1:1とするが、以下の説明
では輝度信号Yのみの処理を説明する。
【0005】図10は、NTSC信号からVGA信号へ
のデータ補間を説明するための図である。また、図11
は、図10の部分拡大図である。図10に示すように、
NTSCデータは、画素S0,S1,S2,S3,S
4,S5,S6,S7・・・が順に入力され、この時の
対応するVGAデータは、画素A0,A1,A2,A
3,A4,A5,A6,A7・・・となる。NTSC信
号ととVGA信号の水平方向のデータレートは、それぞ
れ720画素、640画素なので変換率は、式(1)の
ように1.125となる。
【0006】
【数1】 720(NTSC)/640(VGA)=1.125 …(1)
【0007】図11に示すように、NTSC信号のポイ
ントの間隔(S0−S1間)を1と考えた時、VGA信
号の間隔(A0−A1,A1−A2,A2−…)は、
1.125になる。したがって、VGA信号のA0から
のそれぞれの距離は、0,1.125,2.25,3.
375,4.5,5.625,6.75,7.875,
9.00,10.125・・・となり、9サンプルごと
NTSC信号とそろう。
【0008】データ変換を行なう場合のそれぞれのVG
A値は、NTSC値(S0,S1,S2・・・)からの
距離の比率から求められる。画素A1の画素値の計算式
について説明すると、NTSCの1サンプルごとの間隔
を1として考えると、VGAの1サンプルの間隔は、
1.125になるので、S1,S2から見たA1 の距離
は0.125および0.875となる。S2>S1、A
1=S1+xと仮定すると、式(2)の関係が成り立
ち、
【0009】
【数2】 x:(S2−S1)=0.125:1 x=0.125×(S2−S1) …(2)
【0010】式(2)を、A1=S1+xに代入する
と、式(3)となり、画素A1の値が求められる。
【0011】
【数3】 A1=S1+0.125×(S2−S1) =0.875×S1+0.125×S2 …(3)
【0012】他のA2〜A7も同様にして求めることが
できる。その求めた結果を図12に示す。
【0013】また、このようにして画素値を求める回路
を図13に示す。図13に示す画素値変換回路90にお
いては、データは1クロック1データなので、ラッチ9
1、92により入力Yinを2段ラッチして、1段目のラ
ッチ91の出力Aと、2段目のラッチ92の出力Bのデ
ータで補間を行うようにしている。すなわち、1段目の
ラッチ91の出力Aに対して乗算器94において、ま
た、2段目のラッチ92の出力Bに対して乗算器93に
おいて、おのおのセレクタ96、97で選択された図1
2の計算式の比率を掛け、その結果を加算器94におい
て足すことで補間後のデータを求めることができる。
【0014】具体的には、例えば、S3=75、S4=
61とし、A3のポイントの計算を行うとすると、入力
の順番からラッチ91,92の出力A、BはそれぞれA
=61、B=75となる。セレクタ96,97の出力
は、sel1=0.625,sel2=0.375が選
ばれ、乗算器93、94で乗算した結果、mpy1=A
×sel2=22.875、mpy2=B×sel1=
46.875となり、2つを加算器95で加算し、小数
点以下切り捨てると、出力は69になる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図13
に回路構成を示したような従来の変換方法は、乗算器と
加算器の2段構成になるため、ゲート規模が大きくなっ
てしまうという問題がある。またその結果、回路の動作
スピードが遅くなるという問題もあった。
【0016】したがって本発明の目的は、ゲート規模が
小さく、より動作スピードの早い画像変換装置を提供す
ることにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明に係る画像変換装置は、所定の画素配置の画
像データを、新たな画素配置の画像データに変換する装
置であって、新たな画素の画素値を決定するために参照
する元の各画素の画素値を、1ビットから所定ビットま
で各々LSB方向にシフトさせる複数のシフト回路と、
前記複数のシフト回路の出力を選択するゲート回路と、
前記ゲート回路の出力を加算する加算回路と、前記ゲー
ト回路における前記シフト回路の出力を制御する制御回
路とを有する画像変換装置であって、前記制御回路は、
新たな画素ごとに、当該画素と、当該画素の画素値を決
定するために参照する前記元の各画素との距離を検出
し、前記距離に基づいて前記各元の画素ごとの係数を検
出し、当該係数が当該画素の画素値をシフトさせた値の
加算値となるような各シフトさせた値を検出し、当該検
出された各シフトさせた値に対応する前記ゲート回路
が、前記シフト回路の出力を有効に前記加算回路に出力
するように前記ゲート回路の制御を行う。
【0018】特定的には、順次入力される画素データの
最新の2画素のデータを記憶する記憶手段をさらに有
し、前記シフト回路は、前記記憶手段に記憶されている
前記2画素のデータを、前記新たな画素の画素値を決定
するために参照する元の各画素の画素値のデータとして
前記シフトを行う。
【0019】また特定的には、順次入力される1ライン
ごとの画素データを記憶する第1の記憶手段と、1ライ
ン分の画素データを記憶し、前記第1の記憶手段に記憶
されている画素データの1ライン前の対応する画素の画
素データを出力する第2の記憶手段とをさらに有し、前
記シフト回路は、前記第1の記憶手段に記憶されている
画素のデータおよび前記第2の記憶手段より出力される
画素データを、前記新たな画素の画素値を決定するため
に参照する元の各画素の画素値のデータとして前記シフ
トを行う。
【0020】
【発明の実施の形態】第1の実施の形態 本発明の第1の実施の形態を図1〜図3を参照して説明
する。従来は、画像変換を行うのに、乗算器と加算器の
2段で回路を構成していたが、本発明においては、補間
するデータのビットシフトした値を比率に乗じて加算す
ることで、乗算器を使用せずに、画像変換を行うように
している。
【0021】まず、NTSC信号(720H)からVG
A信号(640H)へ画素を変換する場合について第1
の実施の形態として説明する。この場合の計算式は、図
12に示したものと同じである。仮に、画素A3(=
0.625×S3+0.375×S4)を計算するの
に、変換係数の”0.625”を0.5と0.125
に、”0.375”を0.25と0.125に分割する
と上式は式(4)のようになる。
【0022】
【数4】 A3=(0.5+0.125)×S3+(0.25+0.125)×S4 =0.5×S3+0.125×S3+0.25×S4+0.125×S4 …(4)
【0023】そして、式(4)のそれぞれの項は、次の
ように考えることができる。 0.5×S3 :S3を1ビットシフトしたもの 0.125×S3:S3を3ビットシフトしたもの 0.25×S4 :S4を2ビットシフトしたもの 0.125×S4:S4を3ビットシフトしたもの
【0024】したがって、式(4)は上の4つの項を加
算したもので計算することができる。具体的にS3=7
5,S4=61としたときの画素A3の計算を行うと、
S3=75は(1001011)2 、S4=61は(1
11101)2 で、設計誤差を小さくするために3bi
t分ビット拡張を行うと、式(5)のようになる。
【0025】
【数5】 S3×8=(1001011000)2 S4×8=(111101000)2 …(5)
【0026】そして各項の値は、式(6)のようにな
る。
【0027】
【数6】 0.5×S3×8=(100101100)2 、 0.125×S3×8=(1001011)2 、 0.25×S4×8=(1111010)2 、 0.125×S4×8=(111101)2 …(6)
【0028】それぞれの値を式(4)に代入すると、式
(7)のように計算することができ、
【0029】
【数7】 A3×8=(100101100)2 +(1001011)2 +(1111010)2 +(111101)2 =(1000101110)2 = 558 …(7)
【0030】その結果、A3=69.75という値がえ
られ、小数点以下を切り捨てにするとA3=69にな
る。
【0031】このようにして、他のポイントについても
計算することができる。各ポイントのデータシフトの対
応を図1に示す。
【0032】このような処理を実行する画像変換回路の
構成を図2に示す。図2は、図1をもとに変換比率の乗
算をデータシフトで構成し、加算器をON、OFFする
信号S1〜S7を切り替えて、それぞれのポイントの計
算を行う回路の構成を示す図である。図2に示す画素値
変換回路10においては、データは1クロック1データ
なので、ラッチ11、12により入力Yinを2段ラッチ
して、1段目のラッチ11の出力Aと、2段目のラッチ
12の出力Bのデータで補間するようにしている。そし
て、1段目のラッチ11の出力Aを1ビットずつシフト
した信号を3種類、すなわち、1ビットシフトさせた信
号、2ビットシフトさせた信号および3ビットシフトさ
せた信号を生成し、各々その出力が制御されるAND素
子群13に入力される。これらの各AND素子13に、
図1に示したテーブルに基づく制御信号が入力され、各
シフトデータの出力が制御される。
【0033】また、2段目のラッチ12の出力Bおよび
それを1ビットずつシフトした信号を3種類、すなわ
ち、1ビットシフトさせた信号、2ビットシフトさせた
信号および3ビットシフトさせた信号を生成し、各々そ
の出力が制御されるAND素子群14に入力される。こ
れらの各AND素子14に、図1に示したテーブルに基
づく制御信号が入力され、各シフトデータの出力が制御
される。そして、これら各AND素子群13およびAN
D素子群14の出力が、加算器15において順に加算さ
れ、補間後のデータが求められる。
【0034】このような画素値変換回路10の動作を、
図3に示す。図3は、ポイントごとの信号S1〜S7の
ON、OFFの状態から出力までのタイミングチャート
である。例えば、S3=75,S4=61としたときの
画素A3の値を求めると、図1から、図2の信号S1〜
S7は、L,H,L,H,L,H,Hとなり、S3を3
bit拡張した値の1bitシフトと3bitシフト、
S4を3bit拡張した値の2bitシフトと3bit
シフトしたものが加算される。他のシフトデータはLと
ANDされ0になる。その結果、加算された結果は、A
3=69となる。
【0035】このように、画素値変換回路10における
画素変換結果は、これまでの乗算器を用いた装置と同じ
結果がえられ、データシフトの方法でも問題ないことが
わかる。そして、乗算器を使わず、シフト演算で構成し
た画像変換回路は、従来の変換回路にくらべて、大幅な
ゲート削減およびゲート削減による動作スピード向上が
可能となる。
【0036】第2の実施の形態 第1の実施の形態では、NTSC信号(720H)から
VGA信号(640H)への画像変換について述べた
が、第2の実施の形態においては、VGA信号(640
H)からNTSC信号(720H)への画像変換につい
て説明する。
【0037】この場合、変換比率は、640/720=
0.8888…になり、補間イメージは図4のようにな
る。すなわち、VGAのポイント間隔(S1−S2間)
を1とした時、A0から各ポイントまでの距離は、0,
0.8888,1.7777,2.6666,3.55
55,4.4444,5.3333,6.2222,
7.1111,7.9999(=8.0)となり、9サ
ンプルでVGAデータとそろう。変換比率が無限小数に
なってしまうため、実際の補間係数は1から8bitシ
フトによる近似値を使用する。
【0038】それぞれのポイントの画像変換の計算式に
ついて、従来技術のところで計算した方法で求めると、
図5(A)のようになる。またその補間係数に対するシ
フトbit数の対応は、図5(B)のようになる。
【0039】例えばS5=36、S6=75として、画
素値A6を計算すると、図5の計算式より、式(8)の
ようになる。
【0040】
【数8】 A6=0.6666×S5+0.3333×S6より =0.6666×36+0.3333×75 =49.0 …(8)
【0041】次に、シフトbit数対応表から、0.6
666と0.3333のところを確認すると、 0.6666:1,3,5,7bitシフト加算 0.3333:2,4,6,8bitシフト加算 なので、S5=(00100100)2 、S6=(01
001011)2 で、計算誤差を小さくするために下位
2ビット拡張しビットシフトと加算を行うと、S5=>
(0010010000)2 、S6=>(010010
1100)2 より式(9)のようになる。
【0042】
【数9】 A6×4=(001001000)2 +(0010010)2 +(00100)2 +(01)2 +(01001011)2 +(010010)2 +(0100)2 +(01)2 =(0011000001)2 A6=(00110000)2 =48 …(9)
【0043】これは、乗算で求めた結果と異なってしま
ったが、補間係数の誤差とシフトした際の切り捨て部分
の値が誤差になっていると考えられる。しかし、この程
度の誤差は何ら問題ない。
【0044】図6に、VGAからNTSCへの画像変換
回路を示す、1〜8ビットシフトまでのON、OFFす
るANDが入り、その結果を加算することで実現するこ
とができる。図6に示す画素値変換回路20において
は、データは1クロック1データなので、ラッチ21、
22により入力Yinを2段ラッチして、1段目のラッチ
21の出力Aと、2段目のラッチ22の出力Bのデータ
で補間するようにしている。そして、1段目のラッチ2
1の出力Aを1ビットずつシフトした信号を8種類、す
なわち、1ビット〜7ビットシフトさせた信号を生成
し、各々その出力が制御されるAND素子群23に入力
される。これらの各AND素子23に、図5に示したテ
ーブルに基づく制御信号が入力され、各シフトデータの
出力が制御される。
【0045】また、2段目のラッチ22の出力Bおよび
それを1ビットずつシフトした信号を7種類、すなわ
ち、1ビットシフト〜7ビットシフトさせた信号を生成
し、各々その出力が制御されるAND素子群24に入力
される。これらの各AND素子24に、図5に示したテ
ーブルに基づく制御信号が入力され、各シフトデータの
出力が制御される。そして、これら各AND素子群23
およびAND素子群24の出力が、加算器25において
順に加算され、補間後のデータが求められる。このよう
に、本発明はVGA信号(640H)からNTSC信号
(720H)への画像変換についても適応可能である。
【0046】第3の実施の形態 次にVGA(640×480)から、PAL(DV)
(720×576)の画像変換について第3の実施の形
態として説明する。このVGAからPALの変換につい
てもNTSCとVGA同様に、乗算器を使わず、データ
シフトした値の加算によって変換回路を構成することが
できる。VGAとPALの場合、横方向・縦方向の両方
で変換が必要だが、横方向の変換についてはNTSCの
例と同じなので、ここでは縦方向の変換について説明す
る。
【0047】この変換の補間イメージを図7に示す。変
換する方向が垂直方向の場合、1ライン分のデータをメ
モリ等で蓄積しておく必要がある。そして1ライン前の
データと補間することによって変換することができる。
【0048】この場合の変換率480/576=0.8
3333…である。これよりVGAのラインごとの間隔
を1としたとき、PALのラインごとの間隔は0.83
33…となり、A0_0からのそれぞれの距離は、0,
0.8333,1.6666,2.4999,3.33
3,4.1666,4.9999(=5.000)とい
うことになり、6ライン毎にVGAのラインとそろう。
【0049】この変換の計算式を図8(A)に示す。ま
たそれぞれの変換係数のシフトbit数を図8(B)に
示す。例えばY0_1=85、Y0_2=70として、
A0_2の値を求める。図8の変換計算式、A0_2=
0.3333×Y0_1+0.6666×Y0_2よ
り、式10のようになる。
【0050】
【数10】 A0_2=0.3333×85+0.6666×70 = 75.0 …(10)
【0051】シフトbit数の表より、0.3333
は、2,4,6bitシフト、0.6666は、1,
3,5,7bitシフトなので、85=(010101
01)2、70=(01000110)2 で下位2bi
t拡張して計算すると、式(11)のようになる。
【0052】
【数11】 A0_2×4=(1010101)2 +(10101)2 +(101)2 +(10001100)2 +(100011)2 +(1000)2 +(10)2 =(100101000)2 A0_2 =(1001010)2 =74 …(11)
【0053】計算式から求めた値から1ずれているが、
VGAからNTSCのところと同様に、補間係数の誤差
とビットシフトしたときに切り捨てられた部分の誤差と
思われる。
【0054】このときの回路構成図を図9に示す。VG
AとPALの場合、縦方向の変換なので、図9に示す画
素値変換回路30においては、前のラインデータを保持
しておく必要があり、図のように1Hディレイ素子32
より1ライン前のデータを読み出して補間を行う。すな
わち、下側のデータは1クロック1データなのでラッチ
31により入力Y inをラッチし、これを水平方向分の容
量を有するディレイ素子32で受けて1ライン分遅ら
せ、上側のデータとする。そして、1段目のラッチ31
の出力Aをおよびこれを1ビットずつシフトした信号を
8種類、すなわち、1ビット〜7ビットシフトさせた信
号を生成し、各々その出力が制御されるAND素子群3
3に入力される。これらの各AND素子33に、図8に
示したテーブルに基づく制御信号が入力され、各シフト
データの出力が制御される。
【0055】また、ディレイ素子32の出力Bおよびそ
れを1ビットずつシフトした信号を7種類、すなわち、
1ビットシフト〜7ビットシフトさせた信号を生成し、
各々その出力が制御されるAND素子群34に入力され
る。これらの各AND素子34に、図8に示したテーブ
ルに基づく制御信号が入力され、各シフトデータの出力
が制御される。そして、これら各AND素子群33およ
びAND素子群34の出力が、加算器35において順に
加算され、補間後のデータが求められる。このように、
本発明はVGA信号からPAL信号への画像変換につい
ても適応可能である。
【0056】
【発明の効果】このように、本発明によれば、ゲート規
模が小さく、より動作スピードの早い画像変換装置を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の第1の実施の形態を説明する
ための図であって、NTSC信号をVGA信号に変換す
る際の各ポイントの計算式およびデータシフトの対応を
示す図である。
【図2】図2は、図1に示した変換を行うための回路構
成を示す図である。
【図3】図3は、図2に示した回路の動作を説明するた
めのタイミングチャートである。
【図4】図4は、本発明の第2の実施の形態を説明する
ための図であって、VGA信号をNTSC信号に変換す
る際の各ポイントの補間イメージを示す図である。
【図5】図5は、図4に示した変換を行う際の各ポイン
トの計算式およびデータシフトの対応を示す図である。
【図6】図6は、図4に示した変換を行うための回路構
成を示す図である。
【図7】図7は、本発明の第3の実施の形態を説明する
ための図であって、VGA信号をPAL信号に変換する
際の各ポイントの補間イメージを示す図である。
【図8】図8は、図7に示した変換を行う際の各ポイン
トの計算式およびデータシフトの対応を示す図である。
【図9】図9は、図7に示した変換を行うための回路構
成を示す図である。
【図10】図10は、NTSC信号からVGA信号への
データ補間を説明するための図である。
【図11】図11は、図10の部分拡大図である。
【図12】図12は、図10に示した変換を行う際の各
ポイントの計算式を示す図である。
【図13】図13は、図10に示した変換を行うための
回路構成を示す図である。
【符号の説明】
10,20,30…画素値変換回路、11,12,2
1,22,31…ラッチ、32…ディレイライン、1
3,14,23,24,33,34…AND素子群、1
5、25、35…加算器、90…画像信号変換回路、9
1,92…ラッチ、93,94…乗算器、95…加算
器、96,97…セレクタ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定の画素配置の画像データを、新たな画
    素配置の画像データに変換する装置であって、 新たな画素の画素値を決定するために参照する元の各画
    素の画素値を、1ビットから所定ビットまで各々LSB
    方向にシフトさせる複数のシフト回路と、 前記複数のシフト回路の出力を選択するゲート回路と、 前記ゲート回路の出力を加算する加算回路と、 前記ゲート回路における前記シフト回路の出力を制御す
    る制御回路とを有する画像変換装置であって、 前記制御回路は、 新たな画素ごとに、当該画素と、当該画素の画素値を決
    定するために参照する前記元の各画素との距離を検出
    し、 前記距離に基づいて前記各元の画素ごとの係数を検出
    し、 当該係数が当該画素の画素値をシフトさせた値の加算値
    となるような各シフトさせた値を検出し、 当該検出された各シフトさせた値に対応する前記ゲート
    回路が、前記シフト回路の出力を有効に前記加算回路に
    出力するように前記ゲート回路の制御を行う画像変換装
    置。
  2. 【請求項2】順次入力される画素データの最新の2画素
    のデータを記憶する記憶手段をさらに有し、 前記シフト回路は、前記記憶手段に記憶されている前記
    2画素のデータを、前記新たな画素の画素値を決定する
    ために参照する元の各画素の画素値のデータとして前記
    シフトを行う請求項1に記載の画像変換装置。
  3. 【請求項3】順次入力される1ラインごとの画素データ
    を記憶する第1の記憶手段と、 1ライン分の画素データを記憶し、前記第1の記憶手段
    に記憶されている画素データの1ライン前の対応する画
    素の画素データを出力する第2の記憶手段とをさらに有
    し、 前記シフト回路は、前記第1の記憶手段に記憶されてい
    る画素のデータおよび前記第2の記憶手段より出力され
    る画素データを、前記新たな画素の画素値を決定するた
    めに参照する元の各画素の画素値のデータとして前記シ
    フトを行う請求項1に記載の画像変換装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009055140A (ja) * 2007-08-24 2009-03-12 Ricoh Co Ltd 画像処理装置及び画像処理方法

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JP2009055140A (ja) * 2007-08-24 2009-03-12 Ricoh Co Ltd 画像処理装置及び画像処理方法

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