JP2007124232A

JP2007124232A - 画像変換回路

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Publication number: JP2007124232A
Application number: JP2005313026A
Authority: JP
Inventors: Toyoaki Yamamoto; 豊朗山本
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2005-10-27
Filing date: 2005-10-27
Publication date: 2007-05-17
Anticipated expiration: 2025-10-27
Also published as: JP4617239B2; CN1967654A; KR20070045914A; US20070098302A1; KR101292035B1; US7693352B2

Abstract

【課題】任意の画素数を有する表示装置に適応可能で、かつ、パノラマ表示での違和感が少ない画像変換回路を提供する。
【解決手段】画像メモリ２に記憶された入力画像データＩＮを読み出す読出制御部３に与える読出指定情報ＲＥＡＤと、この読出指定情報ＲＥＡＤに基づいて画像メモリ２から読み出された画像データを補間して拡大補間データＯＵＴを出力する拡大補間部４に与える倍率指定情報ＭＵＬＴを、パノラマ倍率設定部１０で生成するように構成する。パノラマ倍率設定部１０では、拡大補間データＯＵＴの水平方向の画素数が表示装置の画素数に一致するように水平方向の画像データを複数のエリアに分割し、分割したエリアの拡大倍率が中央部で最小となり、端部に行くに従って大きくなる２次関数となるように調整して倍率指定情報ＭＵＬＴを出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力画像の縦・横の画素数を変換して、表示装置の画素数に合わせる画像変換回路、特に、アスペクト比の小さい（例えば、４：３）入力画像データを、アスペクト比の大きい（例えば、１６：９）表示装置に違和感無くパノラマ表示するための画像変換回路に関するものである。

図２は、従来の画像変換回路の構成図である。
この画像変換回路は、例えば横７２０画素×縦５４０画素のアスペクト比４：３の入力画像データＩＮが与えられるデータ入力部１と、このデータ入力部１に接続された画像メモリ２を有している。画像メモリ２は、５４０本の横方向のライン毎に、それぞれ７２０画素の画像データを記憶する５４０個のラインメモリで構成され、データ入力部１によって入力された入力画像データＩＮが順次書き込まれるようになっている。

画像メモリ２には、読出制御部３が接続されている。読出制御部３は、変換対象の画素の位置を指定する読出指定情報ＲＥＡＤに従い、画像メモリ２から該当する画像データを読み出して拡大補間部４に与えるものである。拡大補間部４は、読出制御部３から与えられた画像データを、倍率指定情報ＭＵＬＴに基づいて画素の補間を行って拡大し、拡大画像データＯＵＴを出力するものである。

この画像変換回路は、これらの読出指定情報ＲＥＡＤと倍率指定情報ＭＵＬＴを、クロック信号ＣＬＫに従って所定のタイミングで順次生成し、それぞれ読出制御部３と拡大補間部４へ与える変換制御部５を有している。変換制御部５には、モード信号ＭＯＤによって表示モードを切り替えるセレクタ６を介して、固定倍率設定部７とパノラマ倍率設定部８が接続されている。

固定倍率設定部７は、この横７２０画素×縦５４０画素の入力画像データＩＮを、例えば横９６０画素×縦５４０画素のアスペクト比１６：９の表示装置に、均一に拡大して表示させるための倍率（横方向に４／３倍）を指定するものである。

一方、パノラマ倍率設定部８は、パノラマ画面を生成するために、画面を水平方向にいくつかブロックに分割し、中央部のブロックを低倍率（例えば、１倍）、外側のブロックを高倍率（例えば、２倍）とし、その中間のブロックの倍率を段階的に設定するものである。

これらの固定倍率設定部７とパノラマ倍率設定部８は、適用する装置の入力画像データＩＮの画素数と、表示装置の画素数に合わせて予めブロック毎の倍率を計算し、その倍率を記憶したＲＯＭ（読み出し専用メモリ）で構成されている。

次に動作を説明する。
例えば、図示しないテレビジョン受信機のビデオデコーダから、ディジタル化された入力画像データＩＮが与えられると、その入力画像データＩＮはデータ入力部１によってライン単位に画像メモリ２に順次書き込まれる。

ここで、固定倍率表示モードが設定されていると、セレクタ６によって固定倍率設定部７が選択され、この固定倍率設定部７のＲＯＭに記憶された４／３倍の固定倍率情報が変換制御部５に与えられる。これにより、変換制御部５から拡大補間部４に対して４／３倍の倍率指定情報が与えられる。更に、変換制御部５から読出制御部３に対して、画像メモリ２から最初の４画素を読み出すように読出指定情報ＲＥＡＤが出力される。これにより、読出制御部３によって、画像メモリ２から最初の４画素が読み出され、拡大補間部４に与えられる。

拡大補間部４では、４画素で規定される３つの区間が４区間に区切り直され、各区間の境界点となる３画素の値（輝度）が、読出制御部３から与えられた４画素の値に基づいて直線補間によって算出される。そして、拡大補間部４から、最初の画素の値と、算出された中間の３画素の値と、最後の画素の値が、拡大画像データＯＵＴとして出力される。このような動作が各ラインの全画素を対象として行われ、これによって横方向に４／３倍に均一に拡大された拡大画像データＯＵＴが得られる。

一方、パノラマ表示モードが設定されていると、セレクタ６によってパノラマ倍率設定部８が選択され、このパノラマ倍率設定部８のＲＯＭに記憶されたパノラマ倍率情報が変換制御部５に与えられる。

パノラマ倍率は、画面を横方向に分割したブロック毎に拡大する倍率が異なっている。従って、変換制御部５から読出制御部３に対して与えられる読出指定情報ＲＥＡＤと、拡大補間部４に対して与えられる倍率指定情報ＭＵＬＴは、読み出して変換するブロック毎に逐次切り替えられる。

例えば、画面の左端及び右端のブロックを変換するときは、倍率指定情報ＭＵＬＴは２倍、読出指定情報ＲＥＡＤは端部のブロックの横方向の画素数となる。また、画面中央のブロックを変換するときは、倍率指定情報ＭＵＬＴは１倍、読出指定情報ＲＥＡＤは中央のブロックの画素数となる。

拡大補間部３では、読出制御部３から与えられた画素が倍率指定情報ＭＵＬＴで与えられた倍率の数になるように直線補間され、ブロック毎に指定された倍率に拡大されて拡大画像データＯＵＴとして出力される。これにより、横方向にパノラマ倍率で拡大された拡大画像データＯＵＴが得られる。

なお、本例の場合、画面の縦方向の画素数は入出力で同一であるので、縦方向の拡大補間は行われていないが、縦方向の入出力画素数が異なる場合は、固定倍率で拡大補間が行われる。

特開平１１−７３１５４号公報

しかしながら、前記画像変換回路には、次のような課題があった。
固定倍率設定部７とパノラマ倍率設定部８は、適用する装置の入力画像データＩＮの画素数と、表示装置の画素数に合わせて予め算出した値を記憶するＲＯＭで構成されている。このため、表示画素数が異なる表示装置に適用する場合、入力画像データＩＮの端部が表示できない場合や、表示画面の端部が余ってしまう場合があり、適切な表示ができなかった。

更に、パノラマ表示の場合、画面の分割数を多くすることができないので、ブロック間での倍率の変化が大きく、横方向に移動するような動画を表示する場合、分割境界での動きが不自然になって違和感を与えるという問題があった。

本発明は、任意の画素数を有する表示装置に適応可能で、かつ、パノラマ表示での違和感が少ない画像変換回路を目的としている。

本発明は、入力画像データが記憶される画像メモリと、変換対象領域を指定する読出指定情報に従って前記画像メモリから画像データを読み出す読出制御部と、前記読出制御部で読み出された画像データを倍率指定情報に基づいて画素の補間を行って拡大し、拡大画像データを出力する拡大補間部と、入力画像の画素数と拡大画像の画素数に従って前記読出指定情報とこれに対応する前記倍率指定情報を設定する倍率設定部とを備えた画像変換回路において、倍率設定部を次のように構成している。

即ち、この倍率設定部は、拡大画像を水平方向に複数のエリアに分割し、分割された各エリアの画素数の差が１以内に収まるように調整するエリア分割手段と、前記分割されたエリア毎に水平方向に対する拡大倍率が中央部のエリアを最小として該中央部から離れるに従って２次関数で増加するように算出して、前記読出指定情報と前記倍率指定情報を出力する表示倍率算出手段とを備えたことを特徴としている。

本発明では、エリア分割手段によって、拡大画像を水平方向に複数のエリアに分割し、各エリアの画素数がほぼ均一になるように調整される。そして、各エリアの拡大倍率が、中央部を最小としてこの中央部から離れるに従って２次関数で増加するように設定される。これにより、拡大画像のサイズに関わらず入力画像をこの拡大画像のサイズに一致するような倍率指定情報を算出することができると共に、この倍率指定情報が中央部からの距離に応じて滑らかに変化させることができるので、違和感の少ないパノラマ表示ができるという効果がある。

エリア分割手段で拡大画像を水平方向に分割する分割数を２^ｎとし、各エリアに水平方向の画素数を２^ｎで割った商を割り当てると共に、余った画素を外側のエリアから順番に１画素ずつ追加配分する。

図１は、本発明の実施例を示す画像変換回路の構成図であり、図２中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

この画像変換回路は、横Ｍ画素×縦Ｎ画素の入力画像データＩＮを、横Ｌ画素×縦Ｎ画素の表示装置に表示させるために、画面を構成する画素数を変換して拡大画像データＯＵＴを出力するもので、入力画像データＩＮが与えられるデータ入力部１と、このデータ入力部１に接続された画像メモリ２を有している。画像メモリ２は、Ｎ本の横方向のライン毎に、それぞれＭ画素の画像データを記憶するＮ個のラインメモリで構成され、データ入力部１によって入力された入力画像データＩＮが順次書き込まれるようになっている。

この画像変換回路は、これらの読出指定情報ＲＥＡＤと倍率指定情報ＭＵＬＴを、クロック信号ＣＬＫに従って所定のタイミングで順次生成し、それぞれ読出制御部３と拡大補間部４へ与える変換制御部５を有している。変換制御部５には、モード信号ＭＯＤによって表示モードを切り替えるセレクタ６を介して、固定倍率設定部７Ａとパノラマ倍率設定部１０が接続されている。

固定倍率設定部７Ａは、横Ｍ画素×縦Ｎ画素の入力画像データＩＮを、横Ｌ画素×縦Ｎ画素（縦方向の画素数が入力と出力で異なる場合もあるが、ここでは、同じ画素数として説明する）の表示装置に、均一に拡大して表示させるための倍率（即ち、横方向にＬ／Ｍ倍）を指定するものである。この固定倍率設定部７Ａは、外部から与えられる入力画像データＩＮの水平画素数Ｍと、出力装置の水平画素数Ｌに従って倍率を算出するように構成されている。

一方、パノラマ倍率設定部１０は、パノラマ画面を生成するために、画面を水平方向に複数のエリアに分割し、各エリアの画素数を設定してエリア毎のパノラマ表示倍率ＰＨＭを算出するものである。パノラマ表示倍率ＰＨＭは、中央部のエリアを低倍率、外側のエリアを高倍率とし、その中間のエリアの倍率が２次関数に従って滑らかに変化するように設定されるようになっている。

このパノラマ倍率設定部１０は、エリア分割部１１、パノラマエリア設定部１２、パラメータ出力部１３、パノラマ表示傾き算出部１４、及びパノラマ表示倍率算出部１５で構成されている。

エリア分割部１１は、拡大画像を水平方向に２^ｎ個のエリアに分割するものである。このエリア分割部１１では、外部から指定された水平出力画素数Ｌ、即ち表示装置の横方向の画素数を２^ｎで割り算して、その商を中央部のエリアの横方向の画素数とし、余りを両端のエリアに１ずつ割り振り、各エリアの画素数がほぼ均一で、各エリアに割り当てた画素の合計が水平出力画素数Ｌとなるようにエリア分割が行われる。これにより、拡大画像は、ほぼ均一でシンメトリなエリアに分割される。

パノラマエリア設定部１２は、分割画素数に従って各エリアに割り当てられたエリア番号Ｘを順次出力するものである。

パラメータ出力部１３は、パノラマエリア設定部１２から与えられたエリア番号Ｘから、Ｘ^２をパラメータとして出力するものである。なお、Ｘ^２は、予め分割するエリア数Ｘの範囲を決定しておけば、固定パラメータとしてＲＯＭ等に用意しておくことができるので、計算回路が不要となり回路規模の増大を抑えることができる。

パノラマ表示傾き算出部１４は、次式によってエリア番号Ｘにおけるパノラマ表示傾きＰａを算出するものである。
Ｐａ＝２５６／（−ａＸ^２＋ｂ）

ここで、定数ａは、２次曲線の傾きであり、これが表示画面の左端から中心へ向かっての倍率の傾きとなり、パノラマ表示の傾きを決めている。この定数ａの値は、例えば、４／６４（＝０．０６２５）〜１１／６４（＝０．１７１８７５）の１／６４ステップで、外部からの制御で選択可能となっている。

定数ｂは、２次曲線の切片で、表示倍率のオフセット値である。この定数ｂの値は、外部からの制御で設定可能であるが、通常は２５５を設定する。

パノラマ表示倍率算出部１５は、パノラマ表示傾き算出部１４で算出されたパノラマ表示傾きＰａと、基点水平倍率（中心倍率）Ｐｂに従い、次式によってパノラマ表示倍率ＰＨＭを算出するものである。
ＰＨＭ＝Ｐａ×Ｐｂ
＝｛２５６／（−ａＸ^２＋ｂ）｝×Ｐｂ

なお、このパノラマ倍率設定部１０では、次のような手順で基点水平倍率Ｐｂを決定するように構成されている。

まず、２次曲線の定数ａとオフセット値である定数ｂを設定する。次に、基点表示倍率（中心倍率）Ｐｂを１倍に設定後、徐々に倍率Ｐｂを上げていき、算出された出力画像データＯＵＴの水平画素数が表示装置の水平画素数Ｌに一致したところで、設定完了となる。

図３は、パノラマ倍率設定部１０で設定されたパノラマ表示倍率ＰＨＭの一例を示す図であり、横軸に画面中央部を基点とするエリア番号Ｘ、この縦軸にエリア番号Ｘに対応するパノラマ表示倍率ＰＨＭを示している。図中の実線はパノラマ表示傾きを強く設定（ａ＝７／６４）した場合、破線はパノラマ表示傾きを弱く設定（ａ＝４／６４）した場合を示している。

次に、図１の動作を説明する。
ここでは、入力画像データＩＮの水平画素数を７２０、出力画像データＯＵＴの水平画素数を９６０とする。また、パノラマ表示倍率ＰＨＭの設定係数は、パノラマ表示傾きを強くする設定する定数ａ＝７／６４とし、定数ｂ＝２５５、基点水平倍率Ｐｂ＝１．１４２とする。

外部から設定された水平出力画素数Ｌに基づき、エリア分割部１１により、均等に近い形にエリア分割される。水平出力画素数Ｌ＝９６０で、エリア分割数を２^６＝６４とした場合、商が１５となって余りは発生しないので、各エリアの画素数は１５で均等に分割される。分割されたエリアには、パノラマ表示倍率ＰＨＭの変数Ｘとなるエリア番号を、画面の左側から３１，３０，２９，…，１，０とカウントダウンし、中心から更に右側に向かって、０，１，２，…，２９，３０，３１とカウントアップして付与され、このエリア番号Ｘが、パノラマエリア設定部１２から出力される。エリア番号Ｘはパラメータ出力部１３に与えられ、このパラメータ出力部１３のＲＯＭに予め書き込まれているパラメータＸ^２が読み出されて、パノラマ表示傾き算出部１４に与えられる。

パノラマ表示傾き算出部１４では、パラメータＸ^２と定数ａ，ｂに基づいて、各エリアのパノラマ表示傾きＰａを算出する。パノラマ表示傾きＰａはパノラマ表示倍率算出部１５に与えられ、基準水平倍率Ｐｂと乗算されてパノラマ表示倍率ＰＨＭが出力される。

パノラマ表示倍率ＰＨＭは、変換制御部５に与えられ、この変換制御部５から拡大補間部４に対して、このパノラマ表示倍率ＰＨＭが与えられる。更に、変換制御部５から読出制御部３に対して、画像メモリ２から所定の入力画像データＩＮを読み出すように読出指定情報が出力される。これにより、読出制御部３によって、画像メモリ２から拡大対象のエリアの画像データが読み出され、拡大補間部４に与えられる。

拡大補間部４では、読出制御部３から与えられた拡大対象のエリアの画像データが、パノラマ表示倍率ＰＨＭで与えられた倍率の画素数になるように直線補間され、エリア毎に指定された倍率に拡大されて拡大画像データＯＵＴとして出力される。これにより、横方向にパノラマ表示倍率ＰＨＭで拡大された拡大画像データＯＵＴが得られる。この場合は、パノラマ表示傾きが強いので、画面の両端の拡大が強調された画面表示となる。

一方、パノラマ表示傾きを弱くする場合は、例えば、定数ａ＝４／６４とし、定数ｂ＝２５５、基点水平倍率Ｐｂ＝１．２２４とする。この場合の拡大補間動作は、パノラマ表示傾きを強くなるように設定した場合と同様である。但し、パノラマ表示傾きが弱いので、画面の中央部と端部との倍率の差が小さく、全体的に横方向に拡張された画面表示となる。

また、入力画像データＩＮの水平画素数が７２０で、出力画像データＯＵＴの水平画素数が１３６６の場合、パノラマ表示傾きを強くする設定する定数ａ＝７／６４とし、定数ｂ（オフセット値）＝２５５とすると、基点水平倍率Ｐｂは１．６４１となる。

この場合、水平出力画素数Ｌ＝１３６６で、エリア分割数が６４であるので、商が２１となって余りが２２となる。従って、この余り２２が画面の左右から中央部に向かって各エリアに１ずつ割り振られる。これにより、画面外側からエリア番号Ｘ＝３１，３０，…，２１のエリアの画素数は２２に設定され、画面中央部のエリア番号Ｘ＝２０，１９，…，０のエリアの画素数は２１に設定される。

なお、固定倍率表示モードの場合は、例えば入力画素数が７２０で、表示画素数が９６０の場合、拡大倍率は９６０／７２０＝４／３となるので、入力画素３個を直線補間して、表示画素４個に拡大する。これを横方向に均一に行うことにより、７２０個の入力画素が９６０個の表示画素に拡大される。

一方、パノラマ表示の場合は、エリア番号Ｘによってパノラマ表示倍率ＰＨＭが変化する。パノラマ表示倍率ＰＨＭが、エリア分割数を６４として１５画素単位で変化するとし、エリア３１ではＰＨＭ＝１．９５０、エリア３０ではＰＨＭ＝１．８６７、・・・とした場合、エリア３１の拡大補間は、１５／１．９５０の入力画素を使用して直線補間を行い、エリア３０の拡大補間は、１５／１．８６７の入力画素を使用して直線補間が行われる。そして、６４エリア全体で、入力された７２０画素が使用されて拡大補間されることになる。

以上のように、本実施例の画像変換回路は、次のような利点がある。
（１）パノラマ表示倍率ＰＨＭを、外部から設定された水平出力画素数Ｌ、基準水平倍率Ｐｂ、及び定数ａ，ｂに基づいて算出するパノラマ倍率設定部１０を有しているので、任意の画素数の表示装置に自由に適応させることができる。
（２）パノラマ表示エリアの分割数を２^ｎとしているので、分割されたエリアの画素数を計算するために割算回路を必要とせず、回路構成が簡素化できる。
（３）エリア番号Ｘ毎にパノラマ表示倍率ＰＨＭを算出しているので、滑らかに変化するパノラマ表示倍率ＰＨＭでパノラマ画面表示を行うことができ、違和感のない表示画面が得られる。
（４）パラメータ算出部１３は、変数Ｘに対するＸ^２の値を予め記憶したＲＯＭで構成しているので、回路構成を簡素化することができる。

なお、本発明は、上記実施例に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次のようなものがある。

入力と出力の縦方向の画素数を同数として説明したが、異なっても良い。その場合、縦方向のエリア分割は行わず、縦方向の拡大率は均一な固定倍率（＝出力画素数／入力画素数）とする。

本発明の実施例を示す画像変換回路の構成図である。従来の画像変換回路の構成図である。パノラマ表示倍率ＰＨＭの一例を示す図である。

符号の説明

１データ入力部
２画像メモリ
３読出制御部
４拡大補間部
５変換制御部
６セレクタ
７Ａ固定倍率設定部
１０パノラマ倍率設定部
１１エリア分割部
１２パノラマエリア設定部
１３パラメータ出力部
１４パノラマ表示傾き算出部
１５パノラマ表示倍率算出部

Claims

入力画像データが記憶される画像メモリと、変換対象領域を指定する読出指定情報に従って前記画像メモリから画像データを読み出す読出制御部と、前記読出制御部で読み出された画像データを倍率指定情報に基づいて画素の補間を行って拡大し、拡大画像データを出力する拡大補間部と、入力画像の画素数と拡大画像の画素数に従って前記読出指定情報とこれに対応する前記倍率指定情報を設定する倍率設定部とを備えた画像変換回路において、
前記倍率設定部は、
拡大画像を水平方向に複数のエリアに分割し、分割された各エリアの画素数の差が１以内に収まるように調整するエリア分割手段と、
前記分割されたエリア毎に水平方向に対する拡大倍率が中央部のエリアを最小として該中央部から離れるに従って２次関数で増加するように算出して、前記読出指定情報と前記倍率指定情報を出力する表示倍率算出手段とを、
備えたことを特徴とする画像変換回路。