JP2006510977A - 画像スケーリング - Google Patents
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Abstract
第1解像度を有する第1画像(102)を前記第1解像度とは異なる第2解像度を有する第2画像(106)に変換する方法であって、ピクセル値の挿入工程、及び分離不可能な多次元カーネルを適用した畳み込み工程から構成され、前記分離不可能な多次元カーネルはゼロに等しい複数の係数を有し、前記複数の係数のうちの第1部分は前記分離不可能な多次元カーネルにおける第1対角線上に配置され、前記複数の係数のうちの第2部分は前記分離不能多次元カーネルにおける第2対角線上に配置され、前記第2対角線は前記第1対角線に対して垂直であることを特徴とする方法。等方性スケーリングの場合第1画像における45度の対角線が維持される。すなわちこの第1画像におけるエッジ上のピクセル値が同等である場合は、第2画像における対応エッジ上のピクセル値も同等となる。また本発明による方法は随意にサブサンプリング工程を含む。
Description
本発明は第1解像度を有する第1画像を前記第1解像度とは異なる第2解像度を有する第2画像に変換する方法に関する。
本発明は更に第1解像度を有する第1画像を前記第1解像度とは異なる第2解像度を有する第2画像に変換する画像変換部に関する。
本発明は更に第1画像に対応する信号を受信する受信手段、及び第1解像度を有する第1画像を第2解像度を有する第2画像に変換する画像変換部から構成される画像処理装置に関する。
本発明は更にコンピュータ設備にロードされるコンピュータプログラムであって、第1解像度を有する第1画像を前記第1解像度とは異なる第2解像度を有する第2画像に変換する指示から構成されるコンピュータプログラムに関する。
多くのビデオ及びマルチメディア技術において、出力画像の画質を維持したままでの画像寸法の調整が要される。ここで調整とは解像度の増大又は減少を意味する。例えば低い解像度のピクチャを高解像度ディスプレイ装置に表示する場合は解像度の増大が要される。すなわちここで単純にピクセル及び線の反復によるアップコンバージョンが実施された場合出力画像に見かけが悪くなる。すなわちこの出力画像においてはギザギザの線やブロック構造が見られることとなる。このようなギザギザの線やブロック構造の視覚度を低くするために随意に事後処理(ポストプロセス)機能としてローパスフィルタが適用されることがある。しかしローパスフィルタを適用した場合、画像の詳細がぼかされるという欠点がある。
上記序文に記載される方法の一実施形態が特許文献1において開示される。この文献は画像補間方法であって、横方向及び縦方向にピクセルを挿入することによって挿入された線がオリジナルピクセルにおいて交差するグリッドを生成するステップを含む画像補間方法を開示する。ここでは第2ステップにおいて、ピクセルがグリッドによる列及び行の間に補間され、よってこのグリッドによる正方形が埋められることによって補間画像が得られる。しかしこのような方法は比較的複雑であるという欠点を有する。
国際公開WO99/56247号
そこで本発明は上記序文に記載される方法であって、比較的簡単に実現されうる方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明による方法は、
ピクセル値の挿入工程、及び
分離不可能な多次元カーネルを適用した畳み込み工程から構成され、前記分離不可能な多次元カーネルはゼロに等しい複数の係数を有し、前記複数の係数のうちの第1部分は前記分離不可能な多次元カーネルにおける第1対角線上に配置され、前記複数の係数のうちの第2部分は前記分離不能多次元カーネルにおける第2対角線上に配置され、前記第2対角線は前記第1対角線に対して垂直であることを特徴とする。
ピクセル値の挿入工程、及び
分離不可能な多次元カーネルを適用した畳み込み工程から構成され、前記分離不可能な多次元カーネルはゼロに等しい複数の係数を有し、前記複数の係数のうちの第1部分は前記分離不可能な多次元カーネルにおける第1対角線上に配置され、前記複数の係数のうちの第2部分は前記分離不能多次元カーネルにおける第2対角線上に配置され、前記第2対角線は前記第1対角線に対して垂直であることを特徴とする。
本発明の一仕様においては、畳み込みカーネルの係数の選択が重要となる。分離不能多次元カーネルの係数の選択はピクセルの挿入と関連付けられる。また分離不能多次元カーネルは横方向と縦方向との両方向について対称的である。
本発明の方法では、等方性スケーリングの場合、第1画像における45度の対角エッジが維持される(図1参照)。ここで第1画像が第1領域及び第2領域から構成されるとする。この場合この第1領域と第2領域との境界は、この第1画像の行と列に対して45度の角度をなす。第1領域におけるピクセル値は相互に同等であり、第2領域におけるピクセル値は相互に同等である。すなわち第1領域と第2領域との境界エッジ上のピクセル値は相互に同等である。本発明の方法によって第1画像の縦と横それぞれの方向における解像度をスケール倍率2で拡張することによってこの第1画像を第2画像に変換した場合、第2画像における第1領域と第2領域との境界エッジ上のピクセル値も相互に同等となる。
本発明による一実施形態によると、前記ピクセル値の挿入工程は第1画像のピクセル値の複製工程から構成される。この第1画像のピクセル値の複製は縦方向、横方向、あるいは縦横の両方向に実行されうる。なお、このピクセル値の複製は1方向において1回実施されるのに対して他の方向には複数回実施されうる。
例えば縦及び横の両方向においてそれぞれスケール倍率2での拡張が要される場合、横方向において1入力ピクセルごとに1回のピクセル複製が実行され、中間画像における各線につきそれぞれ1回の線反復が実施される。その後係数が以下のように配列される分離不可能な多次元カーネルを適用した畳み込み処理が実行される。
また、ピクセルの複製及び線の反復は上記と異なる順序で実施あれることも可能である。
例えば縦及び横方向の解像度をともにスケール倍率3で拡張する場合、横方向において1入力ピクセルにつき2回のピクセル複製が実行され、中間画像における各線につき2回の線反復が実行される。その後係数が以下のように配列される分離不可能な多次元カーネルを適用した畳み込み処理が実行される。
また本発明の別の実施形態によると、前記ピクセル値の挿入工程はゼロに等しい値を有するピクセルを挿入する工程から構成され、前記畳み込み工程は第2カーネルを適用して実行され、前記第2カーネルは前記分離不可能な多次元カーネルに対して更に第3カーネルを畳み込み処理を施すことによって得られる。例えば縦及び横の両方向においてそれぞれスケール倍率2での拡張が要される場合、各入力ピクセルにつきゼロに等しい係数が3つ挿入される。その後係数が以下のように配列される第2カーネルを適用した畳み込み処理が実行される。
なお、ここでこの実施形態によって得られる処理結果は、上記ピクセル複製による実施形態の処理結果と同等であることが理解される。
また別の実施形態によると、本発明の方法は更にサブサンプリング工程から構成される。この実施形態によると、整数でないスケール倍率(例えば1.5、0.25、0.66など)によるスケーリングが実現されうる。
また、本発明は上記序文に記載される画像変換部であって、比較的簡単なものを提供することを更なる目的とする。
上記目的を達成するために、本発明による画像変換部は、
ピクセル値を挿入するためのピクセル値挿入部、及び
分離不可能な多次元カーネルを適用した畳み込み処理を実行するための畳み込み部から構成され、前記分離不可能な多次元カーネルはゼロに等しい複数の係数を有し、前記複数の係数のうちの第1部分は前記分離不可能な多次元カーネルにおける第1対角線上に配置され、前記複数の係数のうちの第2部分は前記分離不能多次元カーネルにおける第2対角線上に配置され、前記第2対角線は前記第1対角線に対して垂直であることを特徴とする。
ピクセル値を挿入するためのピクセル値挿入部、及び
分離不可能な多次元カーネルを適用した畳み込み処理を実行するための畳み込み部から構成され、前記分離不可能な多次元カーネルはゼロに等しい複数の係数を有し、前記複数の係数のうちの第1部分は前記分離不可能な多次元カーネルにおける第1対角線上に配置され、前記複数の係数のうちの第2部分は前記分離不能多次元カーネルにおける第2対角線上に配置され、前記第2対角線は前記第1対角線に対して垂直であることを特徴とする。
また、本発明は上記序文に記載される画像処理装置であって、比較的簡単なものを提供することを更なる目的とする。
上記目的を達成するために本発明による画像処理装置は、
第1画像に対応する信号を受信するための受信手段、及び
ピクセル値を挿入するためのピクセル値挿入部と、
分離不可能な多次元カーネルを適用した畳み込み処理を実行するための畳み込み部とから構成される画像変換部を有し、前記分離不可能な多次元カーネルはゼロに等しい複数の係数を有し、前記複数の係数のうちの第1部分は前記分離不可能な多次元カーネルにおける第1対角線上に配置され、前記複数の係数のうちの第2部分は前記分離不能多次元カーネルにおける第2対角線上に配置され、前記第2対角線は前記第1対角線に対して垂直である。
第1画像に対応する信号を受信するための受信手段、及び
ピクセル値を挿入するためのピクセル値挿入部と、
分離不可能な多次元カーネルを適用した畳み込み処理を実行するための畳み込み部とから構成される画像変換部を有し、前記分離不可能な多次元カーネルはゼロに等しい複数の係数を有し、前記複数の係数のうちの第1部分は前記分離不可能な多次元カーネルにおける第1対角線上に配置され、前記複数の係数のうちの第2部分は前記分離不能多次元カーネルにおける第2対角線上に配置され、前記第2対角線は前記第1対角線に対して垂直である。
なお、画像処理装置は随意に前記第2画像を表示するためのディスプレイ部を更に有する。この画像処理装置はテレビ、セットトップボックス、VCRプレーヤ、衛星チューナ、DVDプレーヤ又はレコーダなどに相当しうる。
また、本発明は上記序文に記載されるコンピュータプログラムであって、比較的簡単なものを提供することを更なる目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によるコンピュータプログラムは、ロードされた後、コンピュータ設備の処理手段に対し
ピクセル値の挿入工程、及び
分離不可能な多次元カーネルを適用した畳み込み工程を実行する能力を提供し、前記分離不可能な多次元カーネルはゼロに等しい複数の係数を有し、前記複数の係数のうちの第1部分は前記分離不可能な多次元カーネルにおける第1対角線上に配置され、前記複数の係数のうちの第2部分は前記分離不能多次元カーネルにおける第2対角線上に配置され、前記第2対角線は前記第1対角線に対して垂直である。
ピクセル値の挿入工程、及び
分離不可能な多次元カーネルを適用した畳み込み工程を実行する能力を提供し、前記分離不可能な多次元カーネルはゼロに等しい複数の係数を有し、前記複数の係数のうちの第1部分は前記分離不可能な多次元カーネルにおける第1対角線上に配置され、前記複数の係数のうちの第2部分は前記分離不能多次元カーネルにおける第2対角線上に配置され、前記第2対角線は前記第1対角線に対して垂直である。
なお、本発明の方法の各種変形例及び変更例はそれぞれ本発明の画像変換部の変形例や変更例に対応しうる。
本発明による方法、画像変換部、画像処理装置、及びコンピュータプログラムの上記又は他の特徴及び効果は、限定的ではない例として挙げられる本発明の実施例の説明と、添付図面の参照とによって明らかになるであろう。
図1は本発明の第1実施形態による方法で縦及び横方向における解像度をそれぞれ倍率2で増大させる方法を概略的に示す。なお、本発明による方法により入力画像102における45度の対角線エッジ113が保存される。この入力画像102は第1領域108及び第2領域110から構成される。この画像のピクセルが正方形であると仮定すると、この第1領域108と第2領域110との境界は第1画像(入力画像)における行及び列に関して45度の角度をなす。なお、第1領域108におけるピクセル値は相互同等であり、その値は100である。また、第2領域におけるピクセル値も相互同等であり、その値は0である。すなわち第1領域108と第2領域110との境界におけるエッジ112上のピクセル値は全て100であり、第1領域108と第2領域110との境界におけるエッジ114上のピクセル値は全て0である。なお、画像変換は2つの工程から構成される。
まずは入力画像102が以下の式(1)によって表されるサンプル/ホールドフィルタによって拡張される。
次にこの中間画像104に以下の式(2)によって表される分離不可能な多次元カーネルが畳み込まれる。
(外8)
はチェッカーボードパターン状に配置された0に相当する係数及び0に相当しない係数を有する。なお、この分離不可能な多次元カーネルは上記サンプル/ホールドフィルタと同じ係数を有するが、これらの係数を45度回転させた形を取る。
はチェッカーボードパターン状に配置された0に相当する係数及び0に相当しない係数を有する。なお、この分離不可能な多次元カーネルは上記サンプル/ホールドフィルタと同じ係数を有するが、これらの係数を45度回転させた形を取る。
これによって得られる出力画像106における第1領域120と第2領域122との境界におけるエッジ128上のピクセル値は全て同等で50の値をとる。また、エッジ128と平行な線124、126、130、132上のピクセル値はそれぞれ100、75,25,0の値をとる、すなわち上記各線においてそれぞれ同等なピクセル値が配置される。
図2は本発明の第2実施形態による方法で縦及び横方向における解像度をそれぞれ倍率2で増大させる方法を概略的に示す。本実施形態でも画像変換は2つの工程から構成される。
まず入力画像102が以下の式(3)に示されるように0値のピクセルの挿入によって拡張される。
次にこの中間画像133に以下の式(4)によって定義されるカーネルが畳み込まれる。
図1によって示される方法及び図2によって示される方法はともに同一の結果をもたらす。また、これは以下の式(5)及び(6)によって表される。
図3は本発明の一実施形態による画像変換部300を概略的に示す。この画像変換部300は以下の構成要素を有する。
−入力画像にピクセル値を挿入することによって同入力画像を拡張するピクセル挿入部302(すなわちピクセルマトリックス)。この拡張により中間画像が得られる。ここで挿入されるピクセル値は例えば図1の実施例で適用されるピクセルマトリックスに基づくものであってよい。この場合このピクセル挿入部302はサンプル/ホールドフィルタに相当する。また、挿入ピクセル値は図2の実施例のように0に相当しうる。更にピクセル挿入部302は入力画像における各オリジナルピクセルに対してピクセル値を第1数量だけ横方向に挿入し、入力画像における各オリジナルピクセルに対してピクセル値を第1数量とは異なる第2数量だけ縦方向に挿入するように構成されうる。要するに横方向と縦方向の拡張を異なるように設定することも可能である。具体的には例えば、横方向には倍率2での拡張を実現し、縦方向には倍率4での拡張を実現することが可能である。また、拡張を縦か横のいずれか一方のみにおいて行うことも可能である。例えば縦方向のみの拡張の場合単純なデインタレース処理が実現されうる。また、単純なデシメーション(縮小)処理の場合、このピクセル挿入部302は不要で省略されうる。
−拡張された中間画像に対して畳み込み処理を実行する畳み込みフィルタ304。この畳み込みフィルタ304は分離不可能な多次元カーネルに基づいて畳み込み処理を実行し、前記分離不可能な多次元カーネルはゼロに等しい複数の係数を有し、前記複数の係数のうちの第1部分は前記分離不可能な多次元カーネルにおける第1対角線上に配置され、前記複数の係数のうちの第2部分は前記分離不能多次元カーネルにおける第2対角線上に配置され、前記第2対角線は前記第1対角線に対して垂直である。なおこの畳み込みとしては例えば上記式(2)又は(4)によって表されるものが適用されうる。
−畳み込みフィルタ304の出力におけるピクセルの一部を選択するためのサブサンプリング部306。このサブサンプリング部306は随意に設けられ、等距離間隔で配置されるピクセルを選択するように構成される。例えばこのサブサンプリング部306はサブサンプル因数が2の場合は1つおきにピクセルを選択し、サブサンプル因数が3の場合は2つおきにピクセルを選択するように構成されうる。
この画像変換部300は入力コネクタ308において入力画像を取り込み、出力コネクタ310において出力画像を出力する。
なお、ピクセル挿入部302、畳み込みフィルタ304、及びサブサンプリング部306は1つのプロセッサによって実現されうる。通常これらの機能はソフトウェアプログラムの制御によって実現される。これらの機能の実行に当たって、通常このソフトウェアプログラムはRAMなどのメモリにロードされそこから実行される。このプログラムはROM、ハードディスク、又は磁気/光学記憶装置などの背景メモリからロードされるか、あるいはインターネットなどのネットワークを介してロードされうる。また、随意に特定用途向け集積回路が上記機能を実現するように構成されることも可能である。
なお、入力画像の解像度は出力画像の解像度よりも低くてよい。この場合スケール倍率が1よりも大きい値となる。また入力画像の解像度は出力画像の解像度より高くてもてよい。この場合スケール倍率は1よりも小さい値となる。解像度は縦成分及び横成分から構成され、上述のように縦成分の調整は横成分の調整と異なることが可能である。
上述のようにピクセル挿入部302、畳み込みフィルタ304、及びサブサンプリング部306は固定されず制御可能である。しかしこれらピクセル挿入部302、畳み込みフィルタ304、及びサブサンプリング部306のパラメータは相互に依存する関係を有する。したがって挿入されるピクセル数は適用される分離不可能な多次元カーネルと関連付けられる。また挿入されるピクセル数は分離不可能な多次元カーネルの畳み込みにも関連付けられる。
以下において挿入されるピクセル数(すなわちアップスケール倍率)と畳み込みカーネルとの関係を説明するために、各事例において適用されうる畳み込みカーネルの例を示す。
スケール倍率が2である場合における分離不可能な多次元カーネル
また、この分離不可能な多次元カーネルは以下に示される式(7)によって定義されることも可能である。
図5は本発明の一実施形態による画像処理装置500を概略的に示す。この画像処理装置500は以下の構成要素を有する。
−入力画像を表す信号を受信する受信手段502。ここでの信号はアンテナ又はケーブルなどを介して受信される放送信号や、VCR(Video Cassette Recorder)又はDVD(Digital Versatile Disk)などの記憶装置からの信号などに相当しうる。なお、この信号は入力コネクタ510に供給される。
−図3の実施例において説明した画像変換部300。この画像変換部300は入力画像を出力画像にスケーリングするように構成されうる。また、この画像変換部300は縦反復によって画像をデインタレース処理するように構成されうる。
−画像処理部504からの出力画像を表示するためのディスプレイ部506。なお、このディスプレイ部506は随意で設けられる。
画像処理装置500は例えばテレビなどに相当しうる。また、この画像処理装置500はディスプレイ部506を備えず、出力画像をこのディスプレイ部506を備える装置に供給するように構成されうる。この場合画像処理装置500は例えばセットトップボックス、衛星チューナ、VCRプレーヤ、DVDプレーヤ、又はDVDレコーダなどに相当しうる。また随意にこの画像処理装置500はハードディスクや光学ディスクなどの取り外し可能メディアに情報を記憶するための記憶手段を備えることも可能である。また画像処理装置500は撮影スタジオや放送局によって適用されるシステムのも相当しうる。
なお、上述の各種実施形態は本発明を非限定的に例示ものであって、同業者であれば本発明の請求範囲を逸脱することなくこれらの実施例から各種変形例を構想することが可能であろう。なお、請求項における「構成される」という表現は、この請求項で挙げられるもの以外の構成要素や工程の存在を否定する意味合いは含まない。また、本発明はいくつかの別個の要素から構成されるハードウェア及び適正にプログラミングされたコンピュータによって実現されることが可能である。なお、いくつかの手段から構成される装置を記載する請求項に関して、これら手段のうちの複数が1つの同一ハードウェア構成によって実現されることも可能である。
Claims (13)
- 第1解像度を有する第1画像を前記第1解像度とは異なる第2解像度を有する第2画像に変換する方法であって、
ピクセル値の挿入工程、及び
分離不可能な多次元カーネルを適用した畳み込み工程から構成され、前記分離不可能な多次元カーネルはゼロに等しい複数の係数を有し、前記複数の係数のうちの第1部分は前記分離不可能な多次元カーネルにおける第1対角線上に配置され、前記複数の係数のうちの第2部分は前記分離不能多次元カーネルにおける第2対角線上に配置され、前記第2対角線は前記第1対角線に対して垂直であることを特徴とする方法。 - 前記ピクセル値の挿入工程は第1画像のピクセル値の複製工程から構成されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記ピクセル値の挿入工程はゼロに等しい値を有するピクセルを挿入する工程から構成され、
前記畳み込み工程は第2カーネルを適用して実行され、前記第2カーネルは前記分離不可能な多次元カーネルに対して更に第3カーネルを畳み込み処理を施すことによって得られることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 更にサブサンプリング工程から構成される請求項1記載の方法。
- 第1解像度を有する第1画像を前記第1解像度とは異なる第2解像度を有する第2画像に変換する画像変換部であって、
ピクセル値を挿入するためのピクセル値挿入部、及び
分離不可能な多次元カーネルを適用した畳み込み処理を実行するための畳み込み部から構成され、前記分離不可能な多次元カーネルはゼロに等しい複数の係数を有し、前記複数の係数のうちの第1部分は前記分離不可能な多次元カーネルにおける第1対角線上に配置され、前記複数の係数のうちの第2部分は前記分離不能多次元カーネルにおける第2対角線上に配置され、前記第2対角線は前記第1対角線に対して垂直であることを特徴とする画像変換部。 - 第1画像に対応する信号を受信するための受信手段、及び
請求項9記載の第1解像度を有する前記第1画像を第2解像度を有する第2画像に変換する画像変換部から構成されることを特徴とする画像処理装置。 - 前記第2画像を表示するためのディスプレイ部を更に有することを特徴とする請求項10記載の画像処理装置。
- テレビを構成することを特徴とする請求項10記載の画像処理装置。
- コンピュータ設備にロードされるコンピュータプログラムであって、第1解像度を有する第1画像を前記第1解像度とは異なる第2解像度を有する第2画像に変換する指示から構成され前記コンピュータ設備は、処理手段及びメモリから構成され、前記コンピュータプログラムはロードされた後、前記処理手段に対し
ピクセル値の挿入工程、及び
分離不可能な多次元カーネルを適用した畳み込み工程を実行する能力を提供し、前記分離不可能な多次元カーネルはゼロに等しい複数の係数を有し、前記複数の係数のうちの第1部分は前記分離不可能な多次元カーネルにおける第1対角線上に配置され、前記複数の係数のうちの第2部分は前記分離不能多次元カーネルにおける第2対角線上に配置され、前記第2対角線は前記第1対角線に対して垂直であることを特徴とするコンピュータプログラム。
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