JP2008092602A - Image processor, camera system, and image processing method - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本発明はビデオカメラやデジタルスチルカメラ、銀塩カメラなどに用いられる画像処理装置とカメラシステム及び画像処理方法に関するものである。 The present invention relates to an image processing apparatus, a camera system, and an image processing method used for a video camera, a digital still camera, a silver salt camera, and the like.
従来より、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ、あるいは銀塩カメラなどにより撮像された画像においては、撮像レンズの歪曲収差特性の影響により歪みが生じていた。ここで、高精度で高性能なレンズにおいて該歪みは目立たないが、コストが低いレンズを使用する場合や光学ズームレンズを使用する場合には、画歪みの影響を完全に回避することは難しい。 Conventionally, in an image captured by a video camera, a digital still camera, a silver salt camera, or the like, distortion has occurred due to the distortion aberration characteristic of the imaging lens. Here, the distortion is inconspicuous in a high-precision and high-performance lens, but it is difficult to completely avoid the influence of image distortion when using a low-cost lens or using an optical zoom lens.
そこで、近年、該歪みを信号処理により補正する画像処理装置が提案されてきている。図33は、従来における画像処理装置100の構成を示す。図33に示されるように従来の画像処理装置100は、レンズ200と撮像素子300、データ変換部400、信号処理部500、画像メモリ600、制御マイコン700、同期信号生成部800、補正データテーブル1010、記録部1100、再生部1200、及び表示系処理部1300とを備える。
Therefore, in recent years, an image processing apparatus that corrects the distortion by signal processing has been proposed. FIG. 33 shows a configuration of a conventional
ここで、図34のフローチャートを参照しつつ、上記画像処理装置100の動作の概要を説明する。まずステップS1では、レンズ200及び撮像素子300を介して被写体101に対するアナログ画像信号を入力する。そして、ステップS2ではデータ変換部400で該アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換し、画像102を生成する。
Here, the outline of the operation of the
次に、ステップS3において、信号処理部500は補正データテーブル1010に格納された歪み補正ベクトル(以下、単に「補正ベクトル」ともいう)を用いて歪んだ画像102に対し補正演算を施す。そして、ステップS4において、制御マイコン700は画像の入力を終了するか否かを判断し、終了しないと判断した場合にはステップS1へ戻る。
Next, in step S <b> 3, the
以上が、図33に示された従来の画像処理装置100の動作の概要であるが、以下において該動作を詳しく説明する。
The above is the outline of the operation of the conventional
レンズ200は被写体101からの反射光を集光して撮像素子300に写影する。また、撮像素子300はCCDやCMOSセンサなどから構成され、写影された映像をキャプチャーして、アナログの画像信号を生成する。また、データ変換部400は撮像素子300から供給された該アナログ信号をデジタルの画像信号に変換し、画像102を生成する。一方、制御マイコン700は外部のユーザインタフェースへの入力に応じて、所定の動作を命令するコマンドを発行する。
The
また、信号処理部500は制御マイコン700から供給されたコマンドに応じてデータ変換部400により生成されたデジタル画像信号を画像メモリ600へ格納する。そして、信号処理部500は補正データテーブル1010に予め記録された全画素に対応する補正ベクトルを該テーブルから読み出し、該補正情報に応じて画像メモリ600から必要な画像信号を取得した後、該画像信号につき2次元補間方式による幾何学補正を実行することによって、データ変換部400から出力された画像102の歪みを補正する。
Further, the
ここで、信号処理部500において生成された画像信号は、表示系処理部1300へ供給されることにより該画像がモニタに表示され、あるいは記録部1100へ供給されることにより外部のテープやディスクあるいはメモリなどのメディア1400に記録される。また、メディア1400に記録された画像信号は、再生部1200により再生され、該再生信号が表示系処理部1300へ供給されることにより該再生画像がモニタに表示される。
Here, the image signal generated in the
なお、同期信号生成部800は、外部から供給されるクロック信号CLKに応じて内部同期信号を生成し、撮像素子300とデータ変換部400及び信号処理部10へ供給する。
The synchronization
図35は、図33に示された信号処理部500の構成を示すブロック図である。図35に示されるように、信号処理部500はタイミング制御部510と補間位相・入力データ座標計算部520、データ取得部530、補間係数生成部540、データ補間計算部550、出力データバッファ560、及びデータ書き込み部570とを含む。
FIG. 35 is a block diagram showing a configuration of the
ここで、データ書き込み部570はデータ変換部400から供給されたデジタル画像信号を書き込み制御信号Swと共に画像メモリ600へ供給し、画像メモリ600に対して該デジタル画像信号を格納させる。
Here, the
また、タイミング制御部510は同期信号生成部800から供給された内部同期信号に応じて制御タイミング信号Stを生成し、補間位相・入力データ座標計算部520は供給された制御タイミング信号Stに応じて出力画像の座標を計算し、得られた座標に対する補正ベクトルを要求する補正ベクトル要求信号Saを補正データテーブル1010へ供給する。
The
補正データテーブル1010は、内蔵する該テーブルにより補正ベクトル要求信号Saに応じた補正ベクトルを求め、データ取得部530及び補間係数生成部540へ供給する。データ取得部530は、読み出し制御信号Srを画像メモリ600へ供給することにより、補正データテーブル1010から出力された補正ベクトルの整数成分に応じた補間用データを画像メモリ600から取得する。なお、データ取得部530は取得した該補間用データをデータ補間計算部550へ供給する。
The correction data table 1010 obtains a correction vector corresponding to the correction vector request signal Sa from the built-in table and supplies the correction vector to the
一方、補間係数生成部540は、補正データテーブル1010から供給された補正ベクトルの小数成分に応じて補間係数を生成し、データ補間計算部550へ供給する。そして、データ補間計算部550はデータ取得部530から供給された補間用データと、補間係数生成部540から供給された補間係数とに応じて補間演算を実行する。なお、該補間演算として2次元の補間演算が実行される。
On the other hand, the interpolation
以下、2次元補間による画像変換を図36を参照しつつ説明する。図36(a)は2次元補間の前後における画像を示し、図36(b)は図36(a)の一部を拡大した図を示す。 Hereinafter, image conversion by two-dimensional interpolation will be described with reference to FIG. FIG. 36A shows images before and after the two-dimensional interpolation, and FIG. 36B shows an enlarged view of a part of FIG.
ここで、例えば図36(a)に示された点a1から点a4までを結ぶ矢印が出力画像であるとき、該出力画像を構成する点a1から点a4までに対応する画像102上の点は点A1から点A4までとする。従って、図36(a)では点A1から点A4までを結ぶ矢印からなる原画像が、2次元補間により点a1から点a4までを結ぶ出力画像に変換された場合が示される。
Here, for example, when an arrow connecting the points a1 to a4 shown in FIG. 36A is an output image, the points on the
このときx及びy方向においてそれぞれ2つ(2×2)の画像データを用いて出力画像の各点の画像を決定する場合には、例えば点A1を囲む4つの格子点K00,K01,K10,K11における画像データを用いて点a1の画像データが決定される。なお、点A2から点A4までについても同様な演算が実行されることにより、点a2から点a4の画像データが決定される。ここで、上記4つの格子点K00,K01,K10,K11は、補正データテーブル1010から出力された補正座標に応じて決定される。 At this time, when the image of each point of the output image is determined using two (2 × 2) image data in the x and y directions, for example, four grid points K00, K01, K10, The image data at the point a1 is determined using the image data at K11. Note that the same calculation is performed for the points A2 to A4, thereby determining the image data of the points a2 to a4. Here, the four grid points K00, K01, K10, and K11 are determined according to the correction coordinates output from the correction data table 1010.
また、図36(b)に示されるように、格子点K00と格子点K10との間、及び格子点K10と格子点K11との間の距離を共に1としたとき、x方向及びy方向における点A1の位置はそれぞれ小数パラメータPx,Pyにより特定される。このとき、点a1の画像データを算出する際に用いられる格子点K00,K01,K10,K11の各画像データの重み付け(補間係数)Cn(n=1〜4)は、補正データテーブル1010から供給される上記補正ベクトルの小数成分、すなわち該小数パラメータPx,Pyにより決定される。 As shown in FIG. 36 (b), when the distances between the lattice point K00 and the lattice point K10 and between the lattice point K10 and the lattice point K11 are 1, both in the x direction and the y direction. The position of the point A1 is specified by decimal parameters Px and Py, respectively. At this time, the weighting (interpolation coefficient) Cn (n = 1 to 4) of each image data of the grid points K00, K01, K10, and K11 used when calculating the image data of the point a1 is supplied from the correction data table 1010. Determined by the decimal component of the correction vector, that is, the decimal parameters Px and Py.
また、データ補間計算部550による補間演算の結果得られたデータは、出力データバッファ560に保持され、所定のタイミングで表示系処理部1300又は記録部1100へ出力される。
Further, data obtained as a result of the interpolation calculation by the data
ここで、従来のデータ補間計算部550は図37に示されるように構成される。なお、図37においては、x及びy方向にそれぞれ4つ並んだ(4×4)合計16個からなる画像データを用いて出力画像の各点の画像が決定される場合の構成が示される。
Here, the conventional data
図37に示されるように、従来のデータ補間計算部550は4つのラインメモリ900と、各ラインメモリ900の出力ノードにそれぞれ4つずつ直列接続された合計16個のレジスタ901と、各レジスタ901から出力された画像データと対応する補間係数CHn(n=00〜33)とをそれぞれ乗算する16個の乗算回路902と、該16個の乗算回路902により得られたデータを加算する加算回路904と、加算回路904により得られたデータを除算する除算回路905とを含む。
As shown in FIG. 37, the conventional data
しかしながら、上記のような従来の画像処理装置によれば、リアルタイムに画像の歪みを補正することもできるが、全画素に対応する補正ベクトルを持つ必要があるために回路規模が大きくなり、コストがかかるという問題がある。 However, according to the conventional image processing apparatus as described above, it is possible to correct the distortion of the image in real time. However, since it is necessary to have a correction vector corresponding to all pixels, the circuit scale is increased and the cost is increased. There is a problem that it takes.
さらに、レンズ200の位置を変動させる場合やレンズ交換を行う場合には、該レンズの歪曲収差特性の変化に応じて補正ベクトルを更新する必要があるため、コストの高い大容量の補正データテーブル1010が必要となる。
Further, when the position of the
また、補正データテーブル1010の該更新は、ユーザインタフェースからの指示により制御マイコン700により実行されるが、制御マイコン700と補正データテーブル1010との間においては大きな通信容量が必要とされるため、制御マイコン700によるリアルタイム処理が困難になるという問題もある。
Further, the update of the correction data table 1010 is executed by the
なお、補正データテーブル1010を備える代わりに該補正ベクトルを逐次演算する方法もあるが、かかる方法ではいわゆるフレーム遅延のないリアルタイム処理が困難であり、リアルタイム処理を実現するためには大きなハードウェアが必要となってコストがかかるという問題がある。 In addition, there is a method of sequentially calculating the correction vector instead of providing the correction data table 1010. However, with this method, real-time processing without so-called frame delay is difficult, and a large amount of hardware is required to realize real-time processing. There is a problem that it becomes costly.
また、上記のように2次元補間では、1点の画像データを補正するために画像が形成される2次元平面上の複数の点における画像データが用いられるが、質の高い画像を得るためには多数の点における画像データが必要となるため、画像メモリ600に対するアクセス頻度が高くなり動作の高速化を図ることができないという問題がある。
Also, as described above, in two-dimensional interpolation, image data at a plurality of points on a two-dimensional plane on which an image is formed is used to correct one point of image data, but in order to obtain a high-quality image. Since image data at a number of points is necessary, there is a problem that the access frequency to the
また、2次元補間を実行する場合には、画像メモリ600のポート幅が出力レートの数倍のバンド幅であることが必要となる。すなわち例えば、2次元補間において4画素の画像データから1画素の画像データを生成する場合には、該ポート幅は1画素のバンド幅の4倍であることが必要となる。
In addition, when performing two-dimensional interpolation, it is necessary that the port width of the
このように、2次元補間を実行する場合には該ポート幅に一定の条件が必要とされるため、高次タップ(「タップ」とは、画像処理の対象とされる一方向におけるデータ数を意味する)の高性能フィルタを用いることが非常に困難であることから、高画質な画像を得ることが難しいという問題がある。 Thus, when two-dimensional interpolation is performed, a certain condition is required for the port width. Therefore, a high-order tap (“tap” means the number of data in one direction to be subjected to image processing. This means that it is very difficult to use a high-performance filter.
本発明は上記のような問題を解消するためになされたもので、低コストで画像の歪みを補正し、高品質な画像をリアルタイムに生成するための画像処理装置とカメラシステム及び画像処理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. An image processing apparatus, a camera system, and an image processing method for correcting image distortion at low cost and generating a high-quality image in real time are provided. The purpose is to provide.
本発明は、歪みを持った原画像を補正する画像処理装置であって、前記原画像を構成する画素点における水平方向の補正量を示す水平補正パラメータを用いて前記原画像に対し補間演算を施すことにより、前記原画像の水平方向における歪みを補正する水平補正手段と、前記水平補正手段による補正により得られた画像に対し、前記原画像を構成する画素点における垂直方向の補正量を示す垂直補正パラメータを用いた補間演算を施すことにより、前記原画像の垂直方向における歪みを補正する垂直補正手段とを備えたことを特徴とする。 The present invention is an image processing apparatus that corrects a distorted original image, and performs an interpolation operation on the original image using a horizontal correction parameter that indicates a correction amount in a horizontal direction at a pixel point constituting the original image. By applying the correction, a horizontal correction unit that corrects distortion in the horizontal direction of the original image, and an amount of correction in the vertical direction at the pixel points constituting the original image with respect to the image obtained by the correction by the horizontal correction unit are shown. And a vertical correction unit that corrects distortion in the vertical direction of the original image by performing an interpolation calculation using a vertical correction parameter.
好適には、前記水平補正手段は、前記補間演算により画像データを求める画素点の水平方向における間隔を調整することによって、前記原画像を水平方向において伸縮すると共に、前記垂直補正手段は、前記補間演算により画像データを求める画素点の垂直方向における間隔を調整することによって、前記原画像を垂直方向において伸縮する。 Preferably, the horizontal correction unit expands or contracts the original image in the horizontal direction by adjusting a horizontal interval between pixel points for which image data is obtained by the interpolation calculation, and the vertical correction unit performs the interpolation. The original image is expanded or contracted in the vertical direction by adjusting the interval in the vertical direction of pixel points for which image data is obtained by calculation.
好ましくは、前記水平補正手段は、前記水平補正パラメータの整数成分に応じて前記画素点における画像データを選択的に取得する第一データ取得手段と、前記水平補正パラメータの小数成分に応じて補間係数を生成する第一補間係数生成手段と、前記第一データ取得手段により取得された前記画像データと、前記第一補間係数生成手段により生成された前記補間係数とを用いて前記補間演算を実行する第一補間演算手段とを含み、前記垂直補正手段は、前記垂直補正パラメータの整数成分に応じて前記画素点における画像データを選択的に取得する第二データ取得手段と、前記垂直補正パラメータの小数成分に応じて補間係数を生成する第二補間係数生成手段と、前記第二データ取得手段により取得された前記画像データと、前記第二補間係数生成手段により生成された前記補間係数とを用いて前記補間演算を実行する第二補間演算手段とを含む。 Preferably, the horizontal correction means includes first data acquisition means for selectively acquiring image data at the pixel point according to an integer component of the horizontal correction parameter, and an interpolation coefficient according to a decimal component of the horizontal correction parameter. The interpolation calculation is performed using the first interpolation coefficient generation means for generating the image data, the image data acquired by the first data acquisition means, and the interpolation coefficient generated by the first interpolation coefficient generation means. First interpolation calculation means, wherein the vertical correction means selectively acquires image data at the pixel point according to an integer component of the vertical correction parameter, and a decimal number of the vertical correction parameter. Second interpolation coefficient generation means for generating an interpolation coefficient according to the component; the image data acquired by the second data acquisition means; and the second interpolation. And a second interpolation operation means for performing the interpolation calculation using said interpolation coefficients generated by the number generator.
好ましくは、前記水平補正手段による補正により得られた水平補正画像を記憶する記憶手段をさらに備え、前記垂直補正手段は、前記記憶手段から前記垂直補正パラメータに応じた前記水平補正画像を取得するデータ取得手段と、前記データ取得手段により取得された前記水平補正画像に対して、前記垂直補正パラメータを用いた補間演算を施す補間演算手段とを含む。 Preferably, the apparatus further comprises storage means for storing a horizontal correction image obtained by correction by the horizontal correction means, and the vertical correction means obtains the horizontal correction image according to the vertical correction parameter from the storage means. Acquisition means, and interpolation calculation means for performing interpolation calculation using the vertical correction parameter for the horizontal correction image acquired by the data acquisition means.
好ましくは、前記水平補正手段は、補間演算を施すことにより、前記原画像の水平方向における歪みを補正し、前記垂直補正手段は、補間演算を施すことにより、前記原画像の垂直方向における歪みを補正する。 Preferably, the horizontal correction unit corrects distortion in the horizontal direction of the original image by performing an interpolation calculation, and the vertical correction unit corrects distortion in the vertical direction of the original image by performing an interpolation calculation. to correct.
また本発明は、歪みを持った原画像を補正する画像処理装置であって、前記原画像を構成する画素点における垂直方向の補正量を示す垂直補正パラメータを用いた補間演算を前記原画像に対して施すことにより、前記原画像の垂直方向における歪みを補正する垂直補正手段と、前記垂直補正手段による補正により得られた画像に対し、前記原画像を構成する画素点における水平方向の補正量を示す水平補正パラメータを用いた補間演算を施すことにより、前記原画像の水平方向における歪みを補正する水平補正手段とを備えたことを特徴とする。 The present invention is also an image processing apparatus for correcting an original image having distortion, and performing an interpolation operation using a vertical correction parameter indicating a correction amount in a vertical direction at a pixel point constituting the original image on the original image. And a vertical correction unit for correcting distortion in the vertical direction of the original image, and a horizontal correction amount at pixel points constituting the original image with respect to the image obtained by the correction by the vertical correction unit. And a horizontal correction means for correcting distortion in the horizontal direction of the original image by performing an interpolation calculation using a horizontal correction parameter indicating.
好適には、前記垂直補正手段は、前記補間演算により画像データを求める画素点の垂直方向における間隔を調整することによって、前記原画像を垂直方向において伸縮すると共に、前記水平補正手段は、前記補間演算により画像データを求める画素点の水平方向における間隔を調整することによって、前記原画像を水平方向において伸縮する。 Preferably, the vertical correction unit expands or contracts the original image in the vertical direction by adjusting a vertical interval between pixel points for which image data is obtained by the interpolation calculation, and the horizontal correction unit includes the interpolation The original image is expanded and contracted in the horizontal direction by adjusting the horizontal interval between pixel points for which image data is obtained by calculation.
好ましくは、前記垂直補正手段は、前記垂直補正パラメータの整数成分に応じて前記画素点における画像データを選択的に取得する第一データ取得手段と、前記垂直補正パラメータの小数成分に応じて補間係数を生成する第一補間係数生成手段と、前記第一データ取得手段により取得された前記画像データと、前記第一補間係数生成手段により生成された前記補間係数とを用いて前記補間演算を実行する第一補間演算手段とを含み、前記水平補正手段は、前記水平補正パラメータの整数成分に応じて前記画素点における画像データを選択的に取得する第二データ取得手段と、前記水平補正パラメータの小数成分に応じて補間係数を生成する第二補間係数生成手段と、前記第二データ取得手段により取得された前記画像データと、前記第二補間係数生成手段により生成された前記補間係数とを用いて前記補間演算を実行する第二補間演算手段とを含む。 Preferably, the vertical correction means includes first data acquisition means for selectively acquiring image data at the pixel point according to an integer component of the vertical correction parameter, and an interpolation coefficient according to a decimal component of the vertical correction parameter. The interpolation calculation is performed using the first interpolation coefficient generation means for generating the image data, the image data acquired by the first data acquisition means, and the interpolation coefficient generated by the first interpolation coefficient generation means. First correction calculation means, wherein the horizontal correction means selectively acquires image data at the pixel point according to an integer component of the horizontal correction parameter, and a decimal number of the horizontal correction parameter. Second interpolation coefficient generation means for generating an interpolation coefficient according to the component; the image data acquired by the second data acquisition means; and the second interpolation. And a second interpolation operation means for performing the interpolation calculation using said interpolation coefficients generated by the number generator.
好ましくは、前記垂直補正手段による補正により得られた垂直補正画像を記憶する記憶手段をさらに備え、前記水平補正手段は、前記記憶手段から前記水平補正パラメータに応じた前記垂直補正画像を取得するデータ取得手段と、前記データ取得手段により取得された前記垂直補正画像に対して、前記水平補正パラメータを用いた補間演算を施す補間演算手段とを含む。 Preferably, the apparatus further comprises storage means for storing a vertical correction image obtained by correction by the vertical correction means, and the horizontal correction means obtains the vertical correction image according to the horizontal correction parameter from the storage means. Acquisition means, and interpolation calculation means for performing interpolation calculation using the horizontal correction parameter for the vertical correction image acquired by the data acquisition means.
好ましくは、前記垂直補正手段は、補間演算を施すことにより、前記原画像の垂直方向における歪みを補正し、前記水平補正手段は、補間演算を施すことにより、前記原画像の水平方向における歪みを補正する。 Preferably, the vertical correction unit corrects distortion in the vertical direction of the original image by performing an interpolation calculation, and the horizontal correction unit corrects distortion in the horizontal direction of the original image by performing an interpolation calculation. to correct.
また本発明は、被写体からの光を集光するレンズと、前記レンズからの射影光より撮像画像信号を生成する撮像素子と、前記撮像素子からの撮像画像信号をデジタル画像信号に変換するデータ変換回路と、前記データ変換回路からのデジタル画像信号を信号処理して記録画像データを生成する信号処理回路と、前記信号処理回路からの記録画像データを記録する記録部とを含むカメラシステムであって、前記信号処理回路は、レンズ歪みを持った原画像を補正する画像補正手段を具備し、前記画像補正手段は、前記原画像を構成する画素点における水平方向の補正量を示す水平補正パラメータを用いて前記原画像に対し補間演算を施すことにより、前記原画像の水平方向における歪みを補正する水平補正手段と、前記水平補正手段による補正により得られた画像に対し、前記原画像を構成する画素点における垂直方向の補正量を示す垂直補正パラメータを用いた補間演算を施すことにより、前記原画像の垂直方向における歪みを補正する垂直補正手段とを備えたことを特徴とする。 The present invention also provides a lens that collects light from a subject, an image sensor that generates a captured image signal from projection light from the lens, and data conversion that converts the captured image signal from the image sensor into a digital image signal. A camera system comprising: a circuit; a signal processing circuit that generates a recording image data by processing a digital image signal from the data conversion circuit; and a recording unit that records the recording image data from the signal processing circuit. The signal processing circuit includes image correction means for correcting an original image having lens distortion, and the image correction means has a horizontal correction parameter indicating a horizontal correction amount at a pixel point constituting the original image. A horizontal correction means for correcting distortion in the horizontal direction of the original image by performing an interpolation operation on the original image, and a correction by the horizontal correction means. A vertical correction for correcting distortion in the vertical direction of the original image by performing an interpolation operation using a vertical correction parameter indicating a correction amount in the vertical direction at the pixel points constituting the original image on the obtained image Means.
また本発明は、被写体からの光を集光するレンズと、前記レンズからの射影光より撮像画像信号を生成する撮像素子と、前記撮像素子からの撮像画像信号をデジタル画像信号に変換するデータ変換回路と、前記データ変換回路からのデジタル画像信号を信号処理して記録画像データを生成する信号処理回路と、前記信号処理回路からの記録画像データを記録する記録部とを含むカメラシステムであって、前記信号処理回路は、レンズ歪みを持った原画像を補正する画像補正手段を具備し、前記画像補正手段は、前記原画像を構成する画素点における垂直方向の補正量を示す垂直補正パラメータを用いて前記原画像に対し補間演算を施すことにより、前記原画像の垂直方向における歪みを補正する垂直補正手段と、前記垂直補正手段による補正により得られた画像に対し、前記原画像を構成する画素点における水平方向の補正量を示す水平補正パラメータを用いた補間演算を施すことにより、前記原画像の水平方向における歪みを補正する水平補正手段とを備えたことを特徴とする。 The present invention also provides a lens that collects light from a subject, an image sensor that generates a captured image signal from projection light from the lens, and data conversion that converts the captured image signal from the image sensor into a digital image signal. A camera system comprising: a circuit; a signal processing circuit that generates a recording image data by processing a digital image signal from the data conversion circuit; and a recording unit that records the recording image data from the signal processing circuit. The signal processing circuit includes image correction means for correcting an original image having lens distortion, and the image correction means has a vertical correction parameter indicating a correction amount in a vertical direction at a pixel point constituting the original image. A vertical correction unit that corrects distortion in the vertical direction of the original image by performing an interpolation operation on the original image, and a correction by the vertical correction unit. A horizontal correction for correcting distortion in the horizontal direction of the original image by performing an interpolation operation using a horizontal correction parameter indicating a horizontal correction amount at pixel points constituting the original image on the obtained image Means.
また本発明は、歪みを持った原画像を補正する画像処理方法であって、前記原画像を構成する画素点における水平方向の補正量を示す水平補正パラメータを用いて前記原画像に対し補間演算を施すことにより、前記原画像の水平方向における歪みを補正する第一のステップと、前記第一のステップにおいて得られた画像に対し、前記原画像を構成する画素点における垂直方向の補正量を示す垂直補正パラメータを用いた補間演算を施すことにより、前記原画像の垂直方向における歪みを補正する第二のステップとを有することを特徴とする。 The present invention is also an image processing method for correcting a distorted original image, wherein an interpolation operation is performed on the original image using a horizontal correction parameter indicating a horizontal correction amount at a pixel point constituting the original image. The first step of correcting distortion in the horizontal direction of the original image, and the vertical correction amount at the pixel points constituting the original image with respect to the image obtained in the first step. And a second step of correcting distortion in the vertical direction of the original image by performing an interpolation calculation using the vertical correction parameter shown.
好適には、少なくとも前記第一のステップにおいて、前記補間演算により画像データを求める画素点の水平方向における間隔を調整することにより前記原画像を水平方向において伸縮し、または前記第二のステップにおいて、前記補間演算により画像データを求める画素点の垂直方向における間隔を調整することにより前記原画像を垂直方向において伸縮する。 Preferably, at least in the first step, the original image is expanded or contracted in the horizontal direction by adjusting an interval in a horizontal direction between pixel points for which image data is obtained by the interpolation operation, or in the second step, The original image is expanded and contracted in the vertical direction by adjusting the interval in the vertical direction of pixel points for which image data is obtained by the interpolation calculation.
好ましくは、前記第一のステップにおける補正により得られた水平補正画像を記憶手段に記憶させるステップをさらに備え、前記第二のステップは、前記記憶手段から前記垂直補正パラメータに応じた前記水平補正画像を取得するデータ取得ステップと、前記データ取得ステップにおいて取得された前記水平補正画像に対して、前記垂直補正パラメータを用いた補間演算を施す補間演算ステップとを含む。 Preferably, the method further includes a step of storing a horizontal correction image obtained by the correction in the first step in a storage unit, and the second step includes the step of storing the horizontal correction image according to the vertical correction parameter from the storage unit. And a data acquisition step for performing an interpolation operation using the vertical correction parameter on the horizontal correction image acquired in the data acquisition step.
好ましくは、前記第一のステップは、補間演算を施すことにより、前記原画像の水平方向における歪みを補正し、前記第二のステップは、補間演算を施すことにより、前記原画像の垂直方向における歪みを補正する。 Preferably, the first step corrects a distortion in the horizontal direction of the original image by performing an interpolation operation, and the second step performs an interpolation operation in the vertical direction of the original image. Correct distortion.
また本発明は、歪みを持った原画像を補正する画像処理方法であって、前記原画像を構成する画素点における垂直方向の補正量を示す垂直補正パラメータを用いて前記原画像に対し補間演算を施すことにより、前記原画像の垂直方向における歪みを補正する第一のステップと、前記第一のステップにおいて得られた画像に対し、前記原画像を構成する画素点における水平方向の補正量を示す水平補正パラメータを用いた補間演算を施すことにより、前記原画像の水平方向における歪みを補正する第二のステップとを有することを特徴とする。 The present invention is also an image processing method for correcting a distorted original image, wherein an interpolation operation is performed on the original image using a vertical correction parameter indicating a correction amount in a vertical direction at a pixel point constituting the original image. By performing the first step of correcting distortion in the vertical direction of the original image, and with respect to the image obtained in the first step, the horizontal correction amount at the pixel points constituting the original image is set. And a second step of correcting distortion in the horizontal direction of the original image by performing an interpolation operation using the horizontal correction parameter shown.
好適には、少なくとも前記第一のステップにおいて、前記補間演算により画像データを求める画素点の垂直方向における間隔を調整することにより前記原画像を垂直方向において伸縮し、または前記第二のステップにおいて、前記補間演算により画像データを求める画素点の水平方向における間隔を調整することにより前記原画像を水平方向において伸縮する。 Preferably, at least in the first step, the original image is expanded or contracted in the vertical direction by adjusting an interval in a vertical direction of pixel points for which image data is obtained by the interpolation operation, or in the second step, The original image is expanded or contracted in the horizontal direction by adjusting the horizontal interval between pixel points for which image data is obtained by the interpolation calculation.
好ましくは、前記第一のステップにおける補正により得られた垂直補正画像を記憶手段に記憶させるステップをさらに備え、前記第二のステップは、前記記憶手段から前記水平補正パラメータに応じた前記垂直補正画像を取得するデータ取得ステップと、前記データ取得ステップにおいて取得された前記垂直補正画像に対して、前記水平補正パラメータを用いた補間演算を施す補間演算ステップとを含む。 Preferably, the method further comprises a step of storing a vertical correction image obtained by the correction in the first step in a storage unit, wherein the second step includes the vertical correction image corresponding to the horizontal correction parameter from the storage unit. And a data acquisition step for performing an interpolation operation using the horizontal correction parameter for the vertical correction image acquired in the data acquisition step.
好ましくは、前記第一のステップは、補間演算を施すことにより、前記原画像の垂直方向における歪みを補正し、前記第二のステップは、補間演算を施すことにより、前記原画像の水平方向における歪みを補正する。 Preferably, the first step corrects a distortion in the vertical direction of the original image by performing an interpolation operation, and the second step performs an interpolation operation in the horizontal direction of the original image. Correct distortion.
本発明に係る画像処理装置とカメラシステム及び画像処理方法によれば、低コストでリアルタイムに原画像の歪みを補正することができるため、高品質な画像を容易に得ることができる。 According to the image processing apparatus, the camera system, and the image processing method according to the present invention, the distortion of the original image can be corrected in real time at a low cost, so that a high-quality image can be easily obtained.
以下において、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
図1は、本発明の実施の形態に係る画像処理システムの構成を示すブロック図である。図1に示されるように、本発明の実施の形態に係る画像処理システムは画像処理装置2と前処理装置3及びメディア1400を備え、画像処理装置2はレンズ200と撮像素子300、データ変換部400、信号処理部10、画像メモリ7、制御マイコン8、補正パラメータデコーダ9、同期信号生成部800、記録部1100、再生部1200、及び表示系処理部1300とを含み、前処理装置3は補正パラメータエンコーダ5と補正パラメータ導出部6とを含む。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image processing system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an image processing system according to an embodiment of the present invention includes an
ここで、レンズ200は被写体101からの反射光を集光して撮像素子300に写影するものであって、単焦点のレンズにとどまらずズーム機能を有するものであっても良い。また、撮像素子300はCCDやCMOSセンサなどから構成され、同期信号生成部800から供給された内部同期信号に応じて、写影された映像をキャプチャーしアナログ画像信号を生成する。
Here, the
データ変換部400は撮像素子300に接続され、同期信号生成部800から供給された内部同期信号に応じて、撮像素子300により生成されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換し画像102を生成する。
The
信号処理部10は、制御マイコン8とデータ変換部400、画像メモリ7、補正パラメータデコーダ9及び同期信号生成部800に接続される。そして、信号処理部10は、制御マイコン8から供給されたコマンドに応じて、データ変換部400から供給されるデジタル画像信号を画像メモリ7へ格納すると共に、補正パラメータデコーダ9から供給される補正量パラメータによって格納された該画像信号に対する補正処理を実行する。そして、信号処理部10は、該補正により得られた画像信号を表示系処理部1300及び記録部1100へ供給する。なお、信号処理部10については後に詳しく説明する。
The
一方、補正パラメータ導出部6は、レンズ200の歪曲収差に関するデータなどから、全画素の各位置に応じた補正量ベクトルを予め計算する。また、補正パラメータエンコーダ5は補正パラメータ導出部6及びユーザインタフェースに接続され、ユーザインタフェースから供給された制御信号Ln,Lwに応じて、補正パラメータ導出部6から供給された補正量ベクトルを圧縮(エンコード)し、該圧縮データPcを補正パラメータデコーダ9へ供給する。
On the other hand, the correction
なお、補正パラメータ導出部6における演算及び上記エンコードは、共に非常に負荷の大きな演算となるが、別途パーソナルコンピュータ等を用いて計算すればよく、画像処理装置2によるリアルタイム処理に影響を与えるものでない。
Note that the calculation in the correction
また、本発明の実施の形態に係る画像処理システムでは、前処理装置3は必須の構成要素とされず、画像処理装置2の外から上記圧縮データPcが補正パラメータデコーダ9へ供給される種々の実施の形態が同様に考えられる。
Further, in the image processing system according to the embodiment of the present invention, the
また、制御マイコン8はユーザインタフェースからの制御信号に応じて、所定の動作を命令するコマンド等を信号処理部10へ出力すると共に、レンズ200の位置情報などを補正パラメータデコーダ9へ供給する。
The
補正パラメータデコーダ9は、補正パラメータエンコーダ5と制御マイコン8及び信号処理部10に接続される。そして、補正パラメータデコーダ9は、制御マイコン8から供給された情報等に応じて、補正パラメータエンコーダ5から供給されたエンコードされた圧縮データPcを各画素に対応した補正量パラメータに伸長(デコード)し、該補正量パラメータを信号処理部10へ供給する。
The
ここで、補正パラメータデコーダ9は、信号処理部10において実行される補間方式によらず、上記補正量パラメータを信号処理部10へ供給する。なお、上記補正パラメータエンコーダ5及び補正パラメータデコーダ9については、後に詳しく説明する。
Here, the
また、記録部1100は信号処理部10に接続され、信号処理部10により生成された画像信号をテープやフレキシブルディスク、DVD(デジタル多用途ディスク)、ハードディスク、メモリなどのメディア(記録媒体)1400に記録する。なお、信号処理部10により生成された画像信号は、インターネットやワイヤレス通信等を用いてメディア1400に記録されるようにすることもできる。
The
また、再生部1200はメディア1400に接続され、メディア1400に格納された画像信号を再生して表示系処理部1300へ供給する。表示系処理部1300は信号処理部10及び再生部1200に接続され、信号処理部10又は再生部1200から供給された画像信号をモニタに表示する。
Further, the
なお、同期信号生成部800は外部から供給されたクロック信号CLKに応じて内部同期信号を生成し、撮像素子300とデータ変換部400及び信号処理部10へ供給する。
The synchronization
図2は、図1に示された信号処理部10の構成を示すブロック図である。図2に示されるように、信号処理部10は水平1次元補間部501と垂直1次元補間部502とを含む。なお、画像メモリ7は水平処理用FIFOメモリからなる画像メモリ601と垂直処理用ラインバッファからなる画像メモリ602とを含み、補正パラメータデコーダ9はx方向用の画歪補正パラメータデコーダ33とy方向用の画歪補正パラメータデコーダ34とを含む。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the
なお、画像メモリ602は垂直方向の歪み補正を実現するために必要な最小限のライン数分に渡るデータを格納できるだけの容量を有するものとされるが、この点については後述する。また、通常上記容量は、出力データバッファ32に供給される出力同期信号の周波数に応じて決定される。
Note that the
そして、水平1次元補間部501はデータ書き込み部21と演算制御部22、補間位相・入力データ座標計算部23、データ取得部24、補間係数生成部25、及びデータ補間計算部26を含み、垂直1次元補間部502は演算制御部27と補間位相・入力データ座標計算部28、データ取得部29、補間係数生成部30、データ補間計算部31、及び出力データバッファ32を含む。
The horizontal one-
ここで、データ書き込み部21はデータ変換部400に接続され、演算制御部22は同期信号生成部800に接続される。また、補間位相・入力データ座標計算部23は演算制御部22及び制御マイコン8に接続され、データ取得部24は補間位相・入力データ座標計算部23と画像メモリ601及び画歪補正パラメータデコーダ33に接続される。また、補間係数生成部25は画歪補正パラメータデコーダ33に接続され、データ補間計算部26はデータ取得部24及び補間係数生成部25に接続される。
Here, the
なお、画像メモリ601はデータ書き込み部21及びデータ取得部24に接続され、画像メモリ602はデータ補間計算部26及びデータ取得部29に接続される。また、画歪補正パラメータデコーダ33は補間位相・入力データ座標計算部23及びデータ取得部24に接続される。
The
一方、演算制御部27は同期信号生成部800に接続され、補間位相・入力データ座標計算部28は演算制御部27及び制御マイコン8に接続される。また、データ取得部29は補間位相・入力データ座標計算部28と画像メモリ602及び画歪補正パラメータデコーダ34に接続され、補間係数生成部30は画歪補正パラメータデコーダ34に接続される。また、データ補間計算部31はデータ取得部29及び補間係数生成部30に接続され、出力データバッファ32はデータ補間計算部31及び同期信号生成部800に接続される。
On the other hand, the
なお、出力データバッファ32の出力ノードは表示系処理部1300及び記録部1100に接続される。また、画歪補正パラメータデコーダ34は補間位相・入力データ座標計算部28に接続される。
The output node of the
上記のような構成を有する信号処理部10では、まず水平1次元補間部501が水平方向(x方向)の1次元補間演算を実行し、続いて垂直1次元補間部502が垂直方向(y方向)の1次元補間演算を実行する。ここで、信号処理部10による該演算の概要を、図3を参照しつつ説明する。なお、図3においては、x及びy方向にそれぞれ4つ並んだ(4×4)合計16個からなる画像データを用いて出力画像の各点の画像データが決定される場合が例示される。
In the
そして、図3(a)はx方向の補正により、歪みを伴う原画像を構成する点B1〜B4に対応してそれぞれ点B10〜B40の画像データが算出されたことを示し、図3(b)はさらにy方向の補正により、点B10〜B40に対応して点b1〜b4の画像データが算出されたことを示す。 FIG. 3A shows that the image data of points B10 to B40 corresponding to the points B1 to B4 constituting the original image with distortion is calculated by the correction in the x direction, and FIG. ) Indicates that the image data of the points b1 to b4 are calculated corresponding to the points B10 to B40 by further correcting in the y direction.
より具体的には、例えば水平方向に連続した点B1を跨ぐ4つの格子点の画像データに所定の補間演算を施すことにより点B10の画像データが算出され、同様に点B2〜B4に対応してそれぞれ点B20〜B40の画像データが算出される。 More specifically, for example, the image data of the point B10 is calculated by performing a predetermined interpolation operation on the image data of four grid points straddling the point B1 that is continuous in the horizontal direction, and similarly, the image data of the point B2 to B4 corresponds to the points B2 to B4. Thus, the image data of the points B20 to B40 are calculated.
次に、図3(b)に示されるように、例えば点B30に対しては、垂直方向に連続した点B30を跨ぐ破線内の4つの格子点(点K20〜K23)における画像データに所定の補間演算を施すことにより点b3の画像データが算出される。また同様に、点B10,B20,B40に対応してそれぞれ点b1,b2,b4の画像データが算出される。 Next, as shown in FIG. 3B, for example, with respect to the point B30, the image data at four lattice points (points K20 to K23) in the broken line straddling the point B30 continuous in the vertical direction is set to a predetermined value. The image data of the point b3 is calculated by performing the interpolation calculation. Similarly, image data of points b1, b2, and b4 are calculated corresponding to points B10, B20, and B40, respectively.
ここで、上記のような水平方向における1次元補間演算は、データ補間計算部26に含まれる図4に示された水平処理回路40により実現される。図4に示されるように水平処理回路40は、ラインメモリ900と、ラインメモリ900の出力ノードに直列接続された4つのレジスタ901と、各レジスタ901から出力されたデータと対応する補間係数CHk(k=0〜3)とを乗算する4つの乗算回路902と、4つの乗算回路902により得られたデータを加算する加算回路903とを含む。
Here, the one-dimensional interpolation calculation in the horizontal direction as described above is realized by the
なお、上記のような垂直方向における1次元補間演算は後述する図25に示された回路により実現されるが、これについては後に詳しく説明する。 The one-dimensional interpolation calculation in the vertical direction as described above is realized by a circuit shown in FIG. 25 described later, which will be described in detail later.
次に、図2に示された信号処理部10の動作の概要を説明する。まずデータ変換部400から水平1次元補間部501へ入力された画像データは、データ書き込み部21によって書き込み制御信号と共に画像メモリ601へ供給され、該書き込み制御信号に応じて画像メモリ601に書き込まれる。
Next, an outline of the operation of the
このとき、データ取得部24は読み出し制御信号を水平処理用の画像メモリ601へ供給することにより、画歪補正パラメータデコーダ33から供給されるx方向用の補正量パラメータXmに応じて、画像メモリ601から水平方向に並ぶ画像データを補間用データとして取得する。
At this time, the
そして、データ補間計算部26が補間係数生成部25から供給された補間係数を用いて水平方向の1次元補間演算を実行し、垂直処理用の画像メモリ602が該演算結果を格納する。
The data
次に、垂直1次元補間部502では、データ取得部29が画歪補正パラメータデコーダ34から供給されるy方向用の補正量パラメータYmに応じて、垂直処理用の画像メモリ602から垂直方向に並ぶ画像データを補間用データとして取得する。そして、データ補間計算部31が補間係数生成部30から供給された補間係数を用いて垂直方向の1次元補間演算を実行し、出力データバッファ32は出力同期信号に応じて該演算結果を出力する。
Next, in the vertical one-
なお、上記のように、水平1次元補間部501及び垂直1次元補間部502により実行される補間演算は1次元補間演算とされるため、キュービック補間のような4タップのフィルタ、又はより高次タップ数のフィルタを用いることができる。
As described above, since the interpolation calculation executed by the horizontal one-
すなわち、1次元補間演算は上記のように簡易な回路により実現されるため、2次元補間演算では難しい高次タップのフィルタによる演算が容易に実現できることから、より高画質な画像を得ることができる。なお、一般的な画素数変換回路などは1次元補間を実行する回路とされているため、既存の該回路を上記演算に共用しても良い。 That is, since the one-dimensional interpolation calculation is realized by a simple circuit as described above, the calculation using a high-order tap filter, which is difficult with the two-dimensional interpolation calculation, can be easily realized, so that a higher quality image can be obtained. . Note that since a general pixel number conversion circuit or the like is a circuit that performs one-dimensional interpolation, the existing circuit may be shared for the above-described calculation.
また、上記においては、水平方向の1次元補間演算を実行した後に垂直方向の1次元補間演算を実行する実施の形態を説明したが、逆に垂直方向の1次元補間演算を先に実行し、その後に水平方向の1次元補間演算を実行するようにしても良い。なお、この場合にはデータ変換部400から出力される画像データは垂直1次元補間部502へ入力され、垂直1次元補間演算が施された後に一旦水平処理用の画像メモリ601へ格納される。そして、このように画像メモリ601に格納された画像データは、さらに水平1次元補間部501により水平1次元補間演算が施され、完全に歪みが補正されて信号処理部10の外部へ出力される。
In the above description, the embodiment in which the one-dimensional interpolation calculation in the vertical direction is executed after the one-dimensional interpolation calculation in the horizontal direction has been described. Conversely, the one-dimensional interpolation calculation in the vertical direction is executed first, Thereafter, a one-dimensional interpolation calculation in the horizontal direction may be executed. In this case, the image data output from the
また、上記における演算処理は1系統のデータに適用するのみならず、色信号(RGB,YUV)に対して系統毎に適用しても良い。さらに、動画像に対して該補間演算を施す場合には、垂直同期信号に同期して該演算を実行すれば良い。 In addition, the arithmetic processing described above may be applied not only to one system of data but also to each system for color signals (RGB, YUV). Further, when the interpolation calculation is performed on the moving image, the calculation may be executed in synchronization with the vertical synchronization signal.
ところで、ビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮像装置では、いわゆる光学ズーム機能や手ぶれ補正機能が搭載されることが多い。ここで、上記機能により光学ズームを行うと、テレ(ズームアップ)かワイド(ズームダウン)かに応じてレンズの歪み特性が変動する。すなわち、一般的に、ワイドの向きにレンズ200が移動すると画像に樽歪みが生じ、テレの向きにレンズ200が移動すると画像に糸巻き型の歪みが発生する。
By the way, an imaging apparatus such as a video camera or a digital still camera is often equipped with a so-called optical zoom function and a camera shake correction function. Here, when the optical zoom is performed by the above function, the distortion characteristics of the lens vary depending on whether it is tele (zoom up) or wide (zoom down). That is, generally, when the
このとき、該光学ズームに応じた適切な補正ベクトルにより該画像が補正されないときは画質が劣化するため、補正パラメータデコーダ9はレンズの位置に応じた最適な補正量パラメータを選択するものとされる。
At this time, since the image quality deteriorates when the image is not corrected by an appropriate correction vector corresponding to the optical zoom, the
具体的には、補正パラメータデコーダ9は制御マイコン8からレンズ200の位置を示す情報を受け取り、補正パラメータエンコーダ5から供給された圧縮データPcを該位置情報に応じて選択的にデコードする。
Specifically, the
このように、図1に示された画像処理装置2によれば、レンズ200の特性が変動するような場合においても、該特性に応じてデコードされた補正量パラメータのみが補間演算に使用されるため、該演算に使用されるデータ量を最小限に抑えることができ、その結果として製造コストを低減することができる。
As described above, according to the
次に、上記手ぶれ補正機能について説明する。一般的に、手ぶれによる画像の歪みを補正する方法には、アクティブプリズム方式やアクティブレンズ方式のようにレンズ等の位置を制御して該画像を光学的に補正する方法と、アクティブイメージエリア方式のように得られた画像信号に所定の処理を施すことにより電気的に補正する方法とがある。 Next, the camera shake correction function will be described. In general, as a method of correcting image distortion due to camera shake, a method of optically correcting the image by controlling the position of a lens or the like like an active prism method or an active lens method, and an active image area method are used. Thus, there is a method of electrically correcting the obtained image signal by performing predetermined processing.
ここで、光学的な補正方法はレンズ200の位置に応じてレンズ特性が変動することから、本発明の実施の形態に係る画像処理装置2で実現するのは難しい。
Here, the optical correction method is difficult to be realized by the
一方、上記の電気的な補正方法は、角速度センサ等により検知された手ぶれ位置の情報に基づいて、画像全体から一部(有効エリア)の画像を切り出す信号処理により実現される。このとき、該有効エリアの位置等に応じて画像処理の対象が変化するため、該対象に応じて補間演算を施す際に使用する補正ベクトルを変更する必要がある。 On the other hand, the above-described electrical correction method is realized by signal processing for cutting out a part (effective area) of an image from the entire image based on information on a camera shake position detected by an angular velocity sensor or the like. At this time, since the target of image processing changes according to the position of the effective area, etc., it is necessary to change the correction vector used when performing the interpolation calculation according to the target.
そこで、補正パラメータデコーダ9はさらに、制御マイコン8から手ぶれ位置の情報を受け取り、補正パラメータエンコーダ5から供給された圧縮データPcを該位置情報に応じて選択的にデコードすることによって、手ぶれ補正を実現する。
Accordingly, the
なお、本実施の形態に係る画像処理装置2では、レンズ200を交換したような場合にも同様に、補正パラメータデコーダ9が該新たなレンズ200等に応じて選択的に該圧縮データPcをデコードすることとすれば、部品交換後においても容易に高画質の画像を得ることができる。
In the
次に、図5及び図6のフローチャートを参照しつつ、図2に示された水平1次元補間部501の動作を詳しく説明する。まず、演算制御部22は、同期信号生成部800から供給される内部同期信号に応じて制御タイミング信号を生成する。そして、補間位相・入力データ座標計算部23は、演算制御部22から供給された制御タイミング信号に応じて動作し、信号処理部10に入力された画像に歪みがない場合における座標系での補間点の座標を小数点付きで計算する。
Next, the operation of the horizontal one-
具体的には、ステップS1において補間位相・入力データ座標計算部23は、図7(a)に示されるように歪み補正され等倍変換された画像上の座標(x,y)として、切り出した画像CIの左上の座標(Sx,Sy)を初期設定し、画歪補正パラメータデコーダ33へ補正パラメータ要求信号Rxを供給する。一方、ステップS2において、画歪補正パラメータデコーダ33は供給された補正パラメータ要求信号Rx及び該座標(Sx,Sy)に対応する補正量パラメータXmを求め、データ取得部24及び補間係数生成部25へ供給する。
Specifically, in step S1, the interpolation phase / input data coordinate
ここで画歪補正パラメータデコーダ33は、例えばROM(Read Only Memory)を内蔵し、該ROMにx座標と補正量パラメータXmとの間の対照テーブルを予め格納しておくようにしても良いし、補正量パラメータXmをx座標のある関数として近似し、該関数を用いて補正量パラメータXmを求めても良いが、後に詳しく説明する。
Here, the image distortion
次に、ステップS3において、データ取得部24は補間位相・入力データ座標計算部23から供給された座標(X,Y)に、画歪補正パラメータデコーダ33から供給された補正量パラメータXmに応じた補正量ベクトル(Xm,0)を加える。これより、図7(b)に示されるように、補正前の原画像OIにおいて上記座標(X,Y)に対応する点の座標(X+Xm,Y)、すなわち補正ベクトルが求められたことになる。
Next, in step S3, the
なお、データ取得部24の替わりに、画歪補正パラメータデコーダ33が補間位相・入力データ座標計算部23から供給されたx座標に応じて上記補正ベクトルを求め、該補正ベクトルをデータ取得部24へ供給するようにしても良い。
Instead of the
このとき、データ取得部24はx座標の整数値がXmを加えることで変化したか否かを判断し、変化したと判断した場合にはステップS5へ進み、変化していないと判断した場合にはステップS6へ進む。
At this time, the
ステップS5では、データ取得部24が、さらに該整数値は2以上変化したか否かを判断し、2以上変化したと判断した場合にはステップS8へ進み、1のみ変化したと判断した場合にはステップS7へ進む。一方、ステップS6では、画像メモリ601がデータ取得部24から供給されたホールド信号Shに応じて、前サイクルに出力したものと同じ補間用データを再度データ取得部24へ供給する。
In step S5, the
上記において、データ取得部24は生成された補正ベクトルのx成分(X+Xm)の整数値に応じて画像メモリ601から読み出すべきデータのアドレスを生成し、読み出し制御信号を画像メモリ601に供給することによって該アドレスに応じた補間用データを取得する。
In the above, the
ここで、画像メモリ601は先頭アドレスからアドレスを1づつインクリメントしつつ該アドレスに応じた補間用データを順次出力すると共に、データ取得部24からホールド信号Shが供給されることによって、上記インクリメントを一時的に停止する。
Here, the
なお、画像メモリ601はデータ取得部24から読み出し開始アドレスを受け取り、該読み出し開始アドレスを上記先頭アドレスとした所定数の連続データを出力するものであっても良い。
The
ここで、上記ホールド信号Sh及び読み出し開始アドレスは、画歪補正パラメータデコーダ33から出力される補正量パラメータXmの整数成分から求められる。
Here, the hold signal Sh and the read start address are obtained from the integer component of the correction amount parameter Xm output from the image distortion
一方、補間係数生成部25は、画歪補正パラメータデコーダ33から供給される補正量パラメータXmの小数成分を水平補間フィルタの位相として扱い、該小数成分に応じて補間係数を生成する。なお、このような動作は、信号処理部10に入力される画像102がRGBフォーマットの場合に適用される。一方、YUVフォーマットの場合には輝度信号Yのフィルタ位相はRGBフォーマットのフィルタ位相と同じように扱うことができ、色差信号Cb/Crについては、補正量パラメータXmの小数成分だけでなく整数成分も併用して該位相を算出することができる。
On the other hand, the interpolation
そして、ステップS7においてデータ補間計算部26は、データ取得部24から供給された補間用データと上記補間係数とに応じて1次元補間演算を実行し、ステップS9へ進む。
In step S7, the data
ここで、上記の1次元補間演算では、例えばYUVフォーマットにおいては、図7(c)に示されるように補正ベクトル(X+Xm,Y)の近傍から水平方向において8画素の輝度データDtが補間用データとして利用され、上記小数成分を位相とした8タップの補間演算が実行される。なお、該補間演算により得られた結果は出力画像の輝度データ等として利用され、これより水平方向の歪みが補正される。 Here, in the above one-dimensional interpolation calculation, for example, in the YUV format, the luminance data Dt of 8 pixels in the horizontal direction from the vicinity of the correction vector (X + Xm, Y) as shown in FIG. And an 8-tap interpolation operation with the decimal component as a phase is executed. Note that the result obtained by the interpolation calculation is used as luminance data of the output image, and the horizontal distortion is corrected thereby.
一方、ステップS8ではデータ取得部24が補間位相・入力データ座標計算部23と画歪補正パラメータデコーダ33及びデータ補間計算部26へスキップ信号skを供給し、これら補間位相・入力データ座標計算部23と画歪補正パラメータデコーダ33及びデータ補間計算部26の動作を停止させる。
On the other hand, in
ここで、ステップS5においてx座標が2以上変化したと判断される場合は、実際に補間演算する中心座標が2画素以上移動する場合を意味するため、データ補間計算部26による画像メモリ602へのデータ出力が中断される。また、実際に補間演算する中心座標が2画素以上移動する場合は、画歪補正パラメータデコーダ33から出力される補正量パラメータXmの小数成分(補間位相)は次サイクルまで保持されることから、画歪補正パラメータデコーダ33の動作が停止される。
Here, if it is determined in step S5 that the x coordinate has changed by 2 or more, it means that the center coordinate actually interpolated is moved by 2 pixels or more, and therefore the data
そして、ステップS13では、補間位相・入力データ座標計算部23がx座標に水平方向の拡大縮小パラメータHaを加算し、ステップS2へ進む。なお、この拡大縮小パラメータHaは、補正後の画像に対する歪みを持った原画像の水平方向における長さの比により決定され、補正後に画像を水平方向に拡大する場合には1より小さな値とされ、逆に縮小する場合は1より大きな値とされ、等倍の場合には1とされる。
In step S13, the interpolation phase / input data coordinate
ステップS9ではデータ補間計算部26が、得られた画像データを垂直処理用ラインバッファからなる画像メモリ602へ格納する。そして、ステップS10では補間位相・入力データ座標計算部23が現時点のx座標を基に1ライン分、すなわち出力水平画素数HS分の画像データが画像メモリ602へ出力されたか否かを判断し、1ライン分のデータが出力されたと判断した場合にはステップS11へ進み、1ライン分のデータが出力されていないと判断した場合にはステップS13へ進む。
In step S9, the data
ステップS11では補間位相・入力データ座標計算部23がx座標をSxとすると共に、y座標に1を加える。そして、ステップS12では補間位相・入力データ座標計算部23がさらにy座標を基に1フレーム分、すなわち出力垂直ライン数分の画像データが画像メモリ602へ出力されたか否かを判断し、1フレーム分のデータが出力されたと判断した場合には動作を終了し、1フレーム分のデータが出力されていないと判断した場合にはステップS13へ進む。
In step S11, the interpolation phase / input data coordinate
以上より、水平1次元補間部501は、歪みを持った原画像に対して水平方向の1次元補間演算を施すことにより、水平画歪み補正処理と水平方向の拡大・縮小処理を同時に実現し、得られた画像を垂直処理用の画像メモリ602に保存する。
As described above, the horizontal one-
なお、上記水平1次元補間による等倍変換の具体例が図8に示される。ここで、図8は輝度信号に関する変換を示し、図8(a)は信号処理部10に入力された補間用データD0〜D9、図8(b)及び図8(f)は補正量パラメータXm、図8(c)及び図8(d)はそれぞれ補正後の画像を構成するデータのサンプリング位置及び番号を示す。
A specific example of the equal magnification conversion by the horizontal one-dimensional interpolation is shown in FIG. 8 shows conversion relating to the luminance signal, FIG. 8A shows the interpolation data D0 to D9 input to the
また、図8(e)は補間位相・入力データ座標計算部23から画歪補正パラメータデコーダ33へ供給されるx座標(xt)を示し、図8(g)はデータ取得部24により生成される補正ベクトルのx座標(補正パラメータ)、図8(h)は補正前の画像における補間用データのアドレス、図8(i)は補間位相をそれぞれ示す。
8E shows the x coordinate (xt) supplied from the interpolation phase / input data coordinate
例えば、図8に示されるように、補正後の画像においてx座標が2.0の点に位置するデータの補正量パラメータXmは1.25とされる。その結果、補正前の画像における該点の対応点のx座標は、該2.0に補正量パラメータXmを加算して3.25と求められる。このとき、該x座標(3.25)の整数成分(3)が補正前の画像における該データのアドレスを示し、0.25が補間位相を示す。従って、補正後の画像におけるx座標が2.0の点の輝度信号は、補正前の画像において3近傍のxアドレスを有する複数の連続データを対象とし、水平補間フィルタの位相を0.25とした1次元補間演算により求められることになる。 For example, as shown in FIG. 8, the correction amount parameter Xm of the data located at the point where the x coordinate is 2.0 in the corrected image is 1.25. As a result, the x coordinate of the corresponding point of the point in the image before correction is obtained as 3.25 by adding the correction amount parameter Xm to 2.0. At this time, the integer component (3) of the x coordinate (3.25) indicates the address of the data in the image before correction, and 0.25 indicates the interpolation phase. Therefore, the luminance signal at the point where the x coordinate is 2.0 in the image after correction is a one-dimensional interpolation in which the phase of the horizontal interpolation filter is set to 0.25 for a plurality of continuous data having three adjacent x addresses in the image before correction. It will be obtained by calculation.
図9は、図8に示された等倍変換の動作タイミングを示すタイミング図である。ここで、図9(a)は演算制御部22に供給される内部同期信号を示し、図9(b)は演算制御部22により生成される制御タイミング信号、図9(c)はデータ取得部24から画像メモリ601に供給される読み出し制御信号、図9(d)は画像メモリ601からデータ取得部24へ入力される補間用データ、図9(e)は補間位相・入力データ座標計算部23から画歪補正パラメータデコーダ33へ供給されるx座標(xt)をそれぞれ示す。
FIG. 9 is a timing chart showing the operation timing of the equal magnification conversion shown in FIG. Here, FIG. 9A shows an internal synchronization signal supplied to the
また、図9(f)は画歪補正パラメータデコーダ33から出力される補正量パラメータXmを示し、図9(g)はデータ取得部24により生成される補正パラメータ、図9(h)は補正前の画像における補間用データのアドレス、図9(i)は補間位相、図9(j)及び図9(k)はそれぞれデータ取得部24により生成されるスキップ信号sk及びホールド信号Sh、図9(l)は画像メモリ601から読み出される2タップのデータ、図9(m)はデータ補間計算部26から画像メモリ602へ出力されるデータ、図9(n)はデータ補間計算部26で内部生成される出力イネーブル信号をそれぞれ示す。なお、ここでは説明を簡略化するために、一つのデータを得るための補間演算においては、図9(l)に示される2タップのデータが使用されるものとする。
FIG. 9F shows the correction amount parameter Xm output from the image distortion
図9(b)に示されるように、時刻T1において制御タイミング信号が内部同期信号に応じてハイレベルに活性化されると、図9(e)に示されるように補間位相・入力データ座標計算部23は0.0から1.0づつインクリメントされるx座標(xt)を順次画歪補正パラメータデコーダ33へ供給する。
As shown in FIG. 9B, when the control timing signal is activated to a high level according to the internal synchronization signal at time T1, interpolation phase / input data coordinate calculation is performed as shown in FIG. 9E. The
これより、図9(f)に示されるように画歪補正パラメータデコーダ33は対応する補正量パラメータXmを求め、その後にデータ取得部24は図9(g)に示される補正パラメータを算出する。ここで、図9(h)に示されるように、データ取得部24は該補正パラメータの整数成分から補正前の画像における補間用データの先頭アドレスを0と特定する。そして、図9(c)及び図9(d)に示されるように、データ取得部24は活性化された読み出し制御信号と共に、上記のように特定されたアドレス0を画像メモリ601へ供給する。
Accordingly, as shown in FIG. 9F, the image distortion
これより、図9(d)に示されるように、画像メモリ601は該先頭アドレス0に対応するデータD0から順次補間用データをデータ取得部24へ連続的に出力する。
As a result, as shown in FIG. 9D, the
また、図9(g)及び図9(j)に示されるように、時刻T2においてデータ取得部24は補正パラメータの整数成分が2以上増加したと判断すると、ハイレベル(H)のスキップ信号skを生成して補間位相・入力データ座標計算部23とデータ補間計算部26及び画歪補正パラメータデコーダ33へ供給する。この結果、図9(e)から図9(g)に示されるように時刻T3から1サイクルの間補正パラメータの生成動作が停止されると共に、図9(m)及び図9(n)に示されるように出力イネーブル信号がロウレベルに不活性化されることによって、データ補間計算部26から画像メモリ602へのデータ出力が停止される。
9 (g) and 9 (j), when the
また、図9(g)及び図9(k)に示されるように、データ取得部24は時刻T4において生成された補正パラメータ(8.75)の整数成分が1サイクル前の補正パラメータ(8.25)の整数成分と同じであると判断し、時刻T4においてホールド信号Shをハイレベルに活性化させる。これより、図9(l)に示されるように時刻T5において、データ取得部24は画像メモリ601から前サイクルと同じ2タップの補間用データD8,D9を取得する。
Further, as shown in FIGS. 9 (g) and 9 (k), the
なお、図10は図8と同様に水平1次元補間による拡大変換の具体例を示し、図11は図9と同様に該拡大変換の動作タイミングを示す。この拡大変換の例では、図10(e)に示されるように、データ番号が2から6近傍までのデータが水平方向の拡大縮小パラメータHaを0.5として水平方向に拡大される。ここで、図10(b)はデータ番号が0から9までの10個のデータについての補正量パラメータXmを示し、図10(f)は該拡大による補間点、すなわちx座標が2.0から6.5までにおける0.5間隔の10個の点における補正量パラメータXmを示す。
10 shows a specific example of enlargement conversion by horizontal one-dimensional interpolation as in FIG. 8, and FIG. 11 shows the operation timing of the enlargement conversion as in FIG. In this example of enlargement conversion, as shown in FIG. 10E, data with
そして、このような拡大変換においては、図11(g)に示されるように時刻T2,T3,T4,T5,T6において補正パラメータの整数成分が変化しないため、各時刻において1サイクルの間ホールド信号Shがハイレベルに活性化される。 In such enlargement conversion, since the integer component of the correction parameter does not change at times T2, T3, T4, T5, and T6 as shown in FIG. 11 (g), the hold signal for one cycle at each time. Sh is activated to a high level.
次に、図12及び図13のフローチャートを参照しつつ、図2に示された垂直1次元補間部502の動作を詳しく説明する。まず、演算制御部27は、同期信号生成部800から供給される内部同期信号に応じて制御タイミング信号を生成する。そして、補間位相・入力データ座標計算部28は、演算制御部27から供給された制御タイミング信号に応じて動作し、信号処理部10に入力された画像に歪みがない場合における座標系での補間点の座標を小数点付きで計算する。
Next, the operation of the vertical one-
具体的には、ステップS1において補間位相・入力データ座標計算部28は、図14(a)に示されるように歪み補正され等倍変換された画像上の座標(x,y)として、切り出した画像CIの左上の座標(Sx,Sy)を初期設定し、画歪補正パラメータデコーダ34へ補正パラメータ要求信号Ryを供給する。一方、ステップS2において、画歪補正パラメータデコーダ34は供給された補正パラメータ要求信号Ryに応じて該y座標に対応する補正量パラメータYmを求め、データ取得部29及び補間係数生成部30へ供給する。
Specifically, in step S1, the interpolation phase / input data coordinate
ここで画歪補正パラメータデコーダ34は、例えばROM(Read Only Memory)を内蔵し、該ROMにy座標と補正量パラメータYmとの間の対照テーブルを予め格納しておくようにしても良いし、補正量パラメータYmをy座標のある関数として近似し、該関数を用いて補正量パラメータYmを求めても良いが、後に詳しく説明する。
Here, the image distortion
次に、ステップS3において、データ取得部29は補間位相・入力データ座標計算部28から供給された座標(X,Y)に、画歪補正パラメータデコーダ34から供給された補正量パラメータYmに応じた補正量ベクトル(0,Ym)を加える。これより、図14(b)に示されるように、補正前の原画像OIにおいて上記座標(X,Y)に対応する点の座標(X,Y+Ym)、すなわち補正ベクトルが求められる。このとき、データ取得部29は生成された補正ベクトルのy成分(Y+Ym)の整数値に応じて画像メモリ602から読み出すべきデータのアドレスを生成し、メモリ制御信号と共に画像メモリ602へ供給する。
Next, in step S3, the
なお、データ取得部29の替わりに、画歪補正パラメータデコーダ34が補間位相・入力データ座標計算部28から供給されたy座標に応じて上記補正ベクトルを求め、該補正ベクトルをデータ取得部29等へ供給するようにしても良い。
Instead of the
そして、ステップS4においては、垂直処理用の画像メモリ602が供給された上記アドレスに応じて、座標Xにおいて垂直方向に複数ラインに渡って並ぶ複数の補間用データを同時にデータ取得部29へ出力する。
In
ここで、画像メモリ602は、データ取得部29から読み出しを開始する先頭アドレスを受け取り、該アドレスを1づつインクリメントすることにより該アドレスに応じた補間用データを順次出力するか、あるいは、アドレスをインクリメントすることなく、受け取った該先頭アドレスから所定数連続したデータを出力するものとされる。ここで、上記先頭アドレスは、画歪補正パラメータデコーダ34から出力される補正量パラメータYmの整数成分から求められる。
Here, the
一方、補間係数生成部30は、画歪補正パラメータデコーダ34から供給される補正量パラメータYmの小数成分を垂直補間フィルタの位相として扱い、該小数成分に応じて補間係数を生成する。
On the other hand, the interpolation
そして、ステップS5においてデータ補間計算部31は、データ取得部29から供給された補間用データと上記補間係数とに応じて1次元補間演算を実行する。なお、上記補間演算は、信号処理部10に入力される画像102がRGBフォーマットの場合にのみ適用されるものでない。すなわち、YUVフォーマットの場合、輝度信号と色差信号の垂直方向におけるデータ密度が同じ場合には輝度信号のフィルタ位相を色差信号のフィルタ位相としても利用でき、該データ密度が異なる場合には補正量パラメータYmの小数成分だけでなく整数成分も併用することにより色差信号のフィルタ位相が算出される。
In step S5, the data
また、YUVフォーマットにおいては、図14(c)に示されるように補正ベクトル(X,Y+Ym)の近傍から垂直方向において例えば8画素の輝度データDt等が補間用データとして利用され、上記小数成分を位相とした8タップの補間演算が実行される。なお、該補間演算により得られた結果は出力画像の輝度データや色差データとして利用され、これより垂直方向の歪みが補正される。 In the YUV format, as shown in FIG. 14C, luminance data Dt of 8 pixels, for example, in the vertical direction from the vicinity of the correction vector (X, Y + Ym) is used as interpolation data, and the decimal component is used as the interpolation data. An 8-tap interpolation operation with the phase is executed. Note that the result obtained by the interpolation calculation is used as luminance data and color difference data of the output image, thereby correcting vertical distortion.
次に、ステップS6において、出力データバッファ32は該補間演算により得られた画像データを出力する。ステップS7では、補間位相・入力データ座標計算部23が現時点のx座標を基に1ライン分、すなわち出力水平画素数HS分の画像データが出力されたか否かを判断し、1ライン分のデータが出力されたと判断した場合にはステップS8へ進み、1ライン分のデータが出力されていないと判断した場合にはステップS10へ進む。
Next, in step S6, the
ステップS8では、補間位相・入力データ座標計算部28がx座標をSxとすると共に、y座標に垂直方向の拡大縮小パラメータVaを加算する。一方、ステップS10ではx座標に水平方向の拡大縮小パラメータHaを加算し、ステップS2へ戻る。なお、上記拡大縮小パラメータVaは、補正後の画像に対する歪みを持った原画像の垂直方向における長さの比により決定され、補正後に画像を垂直方向に拡大する場合には1より小さな値とされ、逆に縮小する場合は1より大きな値とされ、等倍の場合には1とされる。
In step S8, the interpolation phase / input data coordinate
ステップS9では補間位相・入力データ座標計算部28がさらにy座標を基に1フレーム分、すなわち垂直ライン数(垂直画素数)分の画像データが出力データバッファ32から出力されたか否かを判断し、1フレーム分のデータが出力されたと判断した場合には動作を終了し、1フレーム分のデータが出力されていないと判断した場合にはステップS10へ進む。
In step S9, the interpolation phase / input data coordinate
なお、以上のような垂直方向における1次元補間では、水平方向に関するデータの補間や画像の拡大・縮小を伴わないため、図14(a)に示される水平方向のスキャンにおいては毎サイクル同様な動作が繰り返される。しかしながら、補正量パラメータYmが大きいときには、画像メモリ602における格納場所に応じて然るべき補間用データを読み出す時間が大きくなる場合がある。このような場合に、データ取得部29は補間位相・入力データ座標計算部28及び画歪補正パラメータデコーダ34へ活性化された待機信号WTを供給し、待機信号WTの該活性期間において補間位相・入力データ座標計算部28及び画歪補正パラメータデコーダ34の動作を中断させる。
Note that the one-dimensional interpolation in the vertical direction as described above does not involve the interpolation of the data in the horizontal direction and the enlargement / reduction of the image. Therefore, in the horizontal scanning shown in FIG. Is repeated. However, when the correction amount parameter Ym is large, it may take a long time to read appropriate interpolation data depending on the storage location in the
以上より、垂直1次元補間部502は、歪みを持った原画像に対して垂直方向の1次元補間演算を施すことにより、垂直画歪み補正処理と垂直方向の拡大・縮小処理を同時に実現し、完全に歪みの取れた画像を生成して出力する。
As described above, the vertical one-
なお、上記垂直1次元補間による等倍変換の具体例が図15に示される。ここで、図15は輝度信号に関する変換を示すグラフであり、横軸はx座標、縦軸は補正されたy座標(Y+Ym)を示す。 A specific example of the equal magnification conversion by the vertical one-dimensional interpolation is shown in FIG. Here, FIG. 15 is a graph showing conversion relating to the luminance signal, where the horizontal axis represents the x coordinate and the vertical axis represents the corrected y coordinate (Y + Ym).
そして、図15において、y座標が0でx座標が0.0から10.0の10個の点は補正後の画像上における点を示し、矢印は該各点に対応する原画像上の点までの補正量パラメータYmを示す。すなわち例えば、補正後の画像において座標(1.0,0)の点は、補正前の原画像において座標(1.0,7.1)の点に対応し、補正量パラメータが7.1で補間位相がその小数成分0.1とされる。 In FIG. 15, 10 points with a y coordinate of 0 and an x coordinate of 0.0 to 10.0 indicate points on the corrected image, and the arrows indicate the correction amount up to the point on the original image corresponding to each point. Parameter Ym is shown. That is, for example, the point at the coordinate (1.0, 0) in the image after correction corresponds to the point at the coordinate (1.0, 7.1) in the original image before correction, the correction amount parameter is 7.1, and the interpolation phase is the fractional component 0.1. Is done.
次に、図1に示された前処理装置3及び補正パラメータデコーダ9について詳しく説明する。最初に、図16に示されたフローチャートを参照しつつ、前処理装置3及び補正パラメータデコーダ9の動作の概要を説明する。
Next, the
図16に示されるように、ステップS1では、補正パラメータエンコーダ5が補正パラメータ導出部6から全画素点の補正量ベクトルを読み込む。次に、ステップS2に示されるように、補正パラメータエンコーダ5は該全画素点の補正量ベクトルを区分毎に分割するための格子線を決定する。なお、該格子線の決定については後に詳しく説明する。
As shown in FIG. 16, in step S <b> 1, the
ステップS3では、補正パラメータエンコーダ5が該格子線により分割された各区分の補正量ベクトルを圧縮して圧縮データPcとして補正パラメータデコーダ9へ供給すると共に、ステップS4では撮像素子300が画像を撮像する。なお、補正量ベクトルの該圧縮については後に詳しく説明する。
In step S3, the
そして、ステップS5ではデータ変換部400が該撮像により生成されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。ステップS6では、補正パラメータデコーダ9は補正量パラメータの信号処理部10への読み出しに必要な格子を決定し、ステップS7において信号処理部10から供給された座標を該格子に応じて正規化する。
In step S5, the
次にステップS8においては、補正パラメータデコーダ9が該格子を利用して補正パラメータエンコーダ5から供給された圧縮データPcをデコードし、得られた補正量パラメータを信号処理部10へ供給する。そして、ステップS9においては、信号処理部10が該補正量パラメータを用いて原画像に対する補間演算を施す。ここで、ステップS10において制御マイコン8が信号処理部10への原画像の入力を終了させるか否かを判断し、終了させると判断した場合には画像処理装置2の動作を終了させ、該入力を終了させないと判断した場合にはステップS4へ戻る。
In step S8, the
図17は、図1に示された補正パラメータエンコーダ5の構成を示すブロック図である。図17に示されるように、補正パラメータエンコーダ5は格子分割部11とパラメータ圧縮部12とを含む。ここで、格子分割部11はユーザインタフェースに接続され、パラメータ圧縮部12は格子分割部11と補正パラメータ導出部6に接続される。以下において、図18から図23を参照しつつ、補正パラメータエンコーダ5の動作を詳しく説明する。
FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of the
まず、格子分割部11はデータ変換部400により得られた画像102を複数の領域に分割するための格子線を決定する。そして、パラメータ圧縮部12は、このような格子線により分割された領域毎に格子点を利用して画像の補正量ベクトルを圧縮し、得られた圧縮データPcを補正パラメータデコーダ9へ供給する。
First, the
このような方法によれば、補正パラメータデコーダ9により保持すべき補正量ベクトルの数を削減することができると共に、全点の補正量ベクトルを保持する場合と同様にx及びy方向の補正ベクトルを分けて演算することができ、高速な補間演算を実現することができる。
According to such a method, the number of correction amount vectors to be held by the
以下において、図17に示された格子分割部11による格子分割動作を説明する。なお、実際にはデータ変換部400により生成された画像102の歪みは中心(原点)に対して点対称に発生するため、図18(a)に示されるように、画像102の1/4の領域、例えば第一象限Q1のみを格子分割の対象領域とすれば足りる。
Hereinafter, the lattice division operation by the
すなわち、上記歪みは中心からの距離によって決まるため、第一象限Q1における画像処理はx座標又はy座標、あるいはその双方の符号を反転させることにより他の象限における画像処理にそのまま適用することができる。 That is, since the distortion is determined by the distance from the center, the image processing in the first quadrant Q1 can be applied as it is to the image processing in the other quadrants by reversing the signs of the x coordinate and / or the y coordinate. .
格子分割決定方法には、所定の領域をx方向及びy方向において均等に分割する方法(均等分割)と、各格子の幅が2のべき乗となるように分割する方法(べき乗分割)と、最適分割位置において分割する方法(最適分割)とがある。 The grid division determination method includes a method of dividing a predetermined region equally in the x and y directions (equal division), a method of dividing each grid so that the width of each grid is a power of 2 (power division), and an optimum There is a method of dividing at the dividing position (optimum division).
ここで、格子分割部11はユーザインタフェースから格子分割方法を指定する信号Lwと格子分割数を指定する信号Lnとを受け取り、図18(b)に示されるように、該指定された方法により格子50を用いて画像102を指定された分割数に分割する。
Here, the
このとき、上記のような格子分割により得られた格子点における補正量ベクトル、すなわち各方向につき(1/格子幅)毎の補正量ベクトルのみが該補間演算に利用される。なお、上記べき乗分割では格子の幅が2のべき乗とされることにより、各格子点における補正量ベクトルの演算が容易となるため、回路規模を軽減することができる。 At this time, only the correction amount vector at the lattice point obtained by the lattice division as described above, that is, the correction amount vector for each direction (1 / grid width) is used for the interpolation calculation. In the power division, since the grid width is set to a power of 2, calculation of the correction amount vector at each grid point is facilitated, so that the circuit scale can be reduced.
以下において、図19及び図20のフローチャートを参照しつつ、格子分割部11により実行される上記最適分割方法を説明する。
Hereinafter, the optimum dividing method executed by the
ステップS1では、まず画像処理における走査方向をx方向と決定する。次に、ステップS2では図18(a)に示される画面上端における1ラインL1の補正量パラメータを取得して、該補正量パラメータのx依存性を調べる。そして例えば、基準点をx=0としたときにおける該補正量パラメータXm(x)のx依存性の一例が図21(a)に示される。 In step S1, the scanning direction in image processing is first determined as the x direction. Next, in step S2, a correction amount parameter for one line L1 at the upper end of the screen shown in FIG. 18A is acquired, and the x dependency of the correction amount parameter is examined. For example, FIG. 21A shows an example of x dependency of the correction amount parameter Xm (x) when the reference point is x = 0.
ステップS3では、該基準点(原点)の2画素右方にターゲット点を設定し、基準点と該ターゲット点との間(一区分)における全点を2次多項式(以下、「区分2次多項式」ともいう)でフィッティングする。 In step S3, a target point is set two pixels to the right of the reference point (origin), and all points between the reference point and the target point (one section) are quadratic polynomials (hereinafter referred to as “section quadratic polynomials”). ”).
このとき、該区分において補正量パラメータXm(x)の値と該2次多項式により求められた補正量との差(コストともいう)が所定値より小さいという条件を満たす場合には、ターゲット点をさらに右へ1画素ずらして該コスト計算を繰り返す。このようにして、上記条件を満足する最大点を探索する(右方向探索)。 At this time, if the condition that the difference (also referred to as cost) between the value of the correction amount parameter Xm (x) and the correction amount obtained by the quadratic polynomial is smaller than a predetermined value in the section, the target point is determined. Further, the cost calculation is repeated by shifting one pixel to the right. In this way, the maximum point satisfying the above condition is searched (rightward search).
ステップS4では基準点をターゲット点にずらし、次区分における右方向探索を実行する。なお、このような方法により、例えば図21(b)に示された点X1,X2,X3が順次決定され、xの関数としての補正量パラメータXm(x)が区分毎に2次多項式で近似される。 In step S4, the reference point is shifted to the target point, and a right direction search in the next section is executed. By such a method, for example, the points X1, X2, and X3 shown in FIG. 21B are sequentially determined, and the correction amount parameter Xm (x) as a function of x is approximated by a quadratic polynomial for each section. Is done.
ステップS5ではターゲット点が右端であるか否かを判断し、右端であると判断した場合にはステップS6へ進むと共に、右端でないと判断した場合にはステップS3へ戻る。 In step S5, it is determined whether or not the target point is the right end. If it is determined that the target point is the right end, the process proceeds to step S6. If it is determined that the target point is not the right end, the process returns to step S3.
ステップS6では右端のデータを基準点として該基準点の2画素左方にターゲット点を設定し、上記右方向探索と同様に左方向探索を実行する。そして、該コスト計算によりある区分が決定された後は、ステップS7において基準点を該ターゲット点にずらし、次区分における左方向探索を実行する。なお、このような方法により、例えば図21(c)に示された点X5,X4が順次決定され、xの関数としての補正量パラメータXm(x)が区分毎に2次多項式で近似される。 In step S6, the right end data is used as a reference point, a target point is set to the left of two pixels of the reference point, and a left direction search is executed in the same manner as the right direction search. Then, after a certain segment is determined by the cost calculation, the reference point is shifted to the target point in step S7, and a leftward search in the next segment is executed. By such a method, for example, the points X5 and X4 shown in FIG. 21C are sequentially determined, and the correction amount parameter Xm (x) as a function of x is approximated by a quadratic polynomial for each section. .
ステップS8ではターゲット点が左端であるか否かを判断し、左端であると判断した場合にはステップS9へ進むと共に、左端でないと判断した場合にはステップS6へ戻る。 In step S8, it is determined whether or not the target point is the left end. If it is determined that the target point is the left end, the process proceeds to step S9. If it is determined that the target point is not the left end, the process returns to step S6.
次にステップS9においては、図21(d)に示されるように、上記右方向探索により求められた点と左方向探索により求められた点とを比較し、全体の該コストが最小となる分割位置(最適点)を求める。ここで例えば、図21(d)に示されるように、点X4と点X1とを比較することにより点X6を決定し、点X5と点X2とを比較することによって点X7を決定する。 Next, in step S9, as shown in FIG. 21 (d), the points obtained by the above-mentioned right direction search are compared with the points obtained by the left direction search, so that the total cost is minimized. Find the position (optimum point). Here, for example, as shown in FIG. 21D, the point X6 is determined by comparing the point X4 and the point X1, and the point X7 is determined by comparing the point X5 and the point X2.
ステップS10では、分割位置の探索方向がx方向であるか否かを判断し、x方向であると判断した場合にはステップS11へ進むと共に、x方向でなくy方向であると判断した場合には動作を終了する。 In step S10, it is determined whether or not the search direction of the division position is the x direction. If it is determined that it is the x direction, the process proceeds to step S11, and if it is determined that it is the y direction instead of the x direction. Ends the operation.
ステップS11では、分割対象領域の右端における1ラインの補正量パラメータを取得して該補正量パラメータのy依存性を調べ、ステップS3へ戻る。なお、基準点をy=0とし、横軸をy座標、縦軸を補正量パラメータXm(y)とした関数は図21(a)と同様に示され、該関数に対してx方向と同様に該探索動作が実行される。格子分割部11は、このようにx方向及びy方向においてそれぞれ分割位置を決定して格子50を確定する。なお、この確定された格子位置は、格子情報Liとしてパラメータ圧縮部12へ供給される。
In step S11, a correction amount parameter for one line at the right end of the division target region is acquired, the y dependency of the correction amount parameter is examined, and the process returns to step S3. A function in which the reference point is y = 0, the horizontal axis is the y coordinate, and the vertical axis is the correction amount parameter Xm (y) is shown in the same manner as in FIG. The search operation is executed at the same time. In this way, the
図17に示されたパラメータ圧縮部12は、格子分割部11から供給された格子情報Liに応じて、各格子点における補正量ベクトルのみを保持する。そしてパラメータ圧縮部12は、図22(a)に示されるように格子50を構成する線分L2を処理対象として決定する。ここで例えば、線分L2の両端のx座標をX0及びX2とし、これら両端における補正量パラメータをそれぞれXm0及びXm2としたとき、線分L2上の各点におけるx座標と補正量パラメータとの関係は例えば図22(b)のように示される。このとき、線分L2上の画素におけるx座標をX1、補正量パラメータをXm1として、以下の式(1)を満たす係数Ca,Cb,Ccを算出する。
The
ここでパラメータ圧縮部12は、格子50をなす全線分について上記係数Ca,Cb,Ccを算出して保持すると共に、これらの係数Ca,Cb,Ccを圧縮データPcとして補正パラメータデコーダ9へ供給する。
Here, the
図23は、図2に示されたx方向用の画歪補正パラメータデコーダ33の構成を示すブロック図である。図23に示されるように、画歪補正パラメータデコーダ33は歪みパラメータバッファ61と格子決定部62、正規化部63、関数変換部64、及び平面補間部65を含む。
FIG. 23 is a block diagram showing a configuration of the image distortion
ここで、歪みパラメータバッファ61は制御マイコン8及び補正パラメータエンコーダ5に接続され、格子決定部62と正規化部63及び関数変換部64は共に歪みパラメータバッファ61に接続される。さらに、格子決定部62は信号処理部10に接続され、正規化部63は格子決定部62に接続される。また、関数変換部64は正規化部63に接続され、平面補間部65は関数変換部64に接続される。なお、信号処理部10は平面補間部65に接続される。
Here, the
上記のような構成を有する画歪補正パラメータデコーダ33は、補正パラメータエンコーダ5から供給された圧縮データPcをデコードして画面上の各点におけるx方向の補正量パラメータを復元するが、該動作を以下に詳しく説明する。
The image distortion
なお、図2に示されたy方向用の画歪補正パラメータデコーダ34は、x方向用の画歪補正パラメータデコーダ33と同様な構成を有し、該画歪補正パラメータデコーダ33と同様に動作する。
The image distortion
まず歪みパラメータバッファ61は、補正パラメータエンコーダ5より圧縮データPcと、該圧縮データPcに対応する格子の位置を示す格子位置情報Lpと、該格子の幅の逆数からなる格子定数情報Lcとを入力して格納すると共に、制御マイコン8からコマンド信号Cdを入力する。
First, the
格子決定部62は、信号処理部10から補正後の画像を求める点のx座標(xt)及びy座標(yt)を補正パラメータ要求信号Rxと共に受領し、該点が含まれる格子枠を決定する。ここで、格子決定部62は供給された座標(xt,yt)と歪みパラメータバッファ61から供給される格子情報LIとを比較することにより該格子枠を決定する。
The
次に、正規化部63は格子決定部62により決定された格子枠の範囲で所定の補間演算を実行するため、座標(xt,yt)を以下の式(2)により正規化する。但し、ここでは図24(a)に示されるように、座標(xt,yt)を含む格子枠の四隅の座標が(X0,Y0)と(X0,Y2)、(X2,Y0)及び(X2,Y2)であると仮定する。
Next, the normalizing
関数変換部64は、図24(b)に示されるように座標(xt,yt)を含む該格子枠において、x又はyの関数としての補正量パラメータf(x)とg(x)、m(y)、及びn(y)を求める。また関数変換部64は、上記4つの関数のそれぞれにおける係数Ca,Cb,Ccを、係数情報CLとして歪みパラメータバッファ61から受領する。
As shown in FIG. 24B, the
そして、関数変換部64は、上記4つの関数を用いて上記座標(xt,yt)の補正量パラメータを求めるが、x方向及びy方向における関数の連続性を担保するため、該4つの関数f,g,m,nを例えば下記の式(3)に示されるような重み付けを考慮した近似関数F,G,M,Nに変換する。なお、式(3)におけるfa,fb,fcは、関数fにおいて上記係数Ca,Cb,Ccに対応する係数を示し、同様にga,gb,gcは関数gの、ma,mb,mcは関数mの、na,nb,ncは関数nの該係数をそれぞれ示す。
The
そして、平面補間部65は、関数変換部64により得られた関数F,G,M,Nと上記座標(px,py)を示す情報とを用いて、下記の式(4)によって上記座標(xt,yt)における補正量パラメータXmを算出する。
Then, the
なお、格子枠をなす上記関数f,g,m,nは、上記のように区分2次多項式によって近似する他、一般的にn次多項式(nは自然数)により近似しても良い。 The functions f, g, m, and n forming the lattice frame may be approximated by an nth order polynomial (n is a natural number) in addition to being approximated by a piecewise second order polynomial as described above.
図25は、図2に示された画像メモリ602とデータ取得部29及びデータ補間計算部31の構成を示す図である。なお、図25は、画像処理装置2が(4×4)タップの16画素の画像データを利用した補間演算によって各画素の画像データを生成する場合の構成を示す。
FIG. 25 is a diagram illustrating a configuration of the
図25に示されるように、画像メモリ602はセレクタ67と、垂直タップ数より1だけ大きな5つのメモリ、すなわちAメモリ71とBメモリ72、Cメモリ73、Dメモリ74、及びEメモリ75を含み、データ取得部29は制御部80とAバッファ81、Bバッファ82、Cバッファ83、Dバッファ84、Eバッファ85、サイクル分割部560、及びセレクタ96〜99を含む。なお、サイクル分割部560はセレクタ91〜95を含む。
As shown in FIG. 25, the
ここで、データ取得部29には、上記のように垂直タップ数より1だけ多い5つのバッファ(Aバッファ81からEバッファ85)及び対応する5つのセレクタ91〜95と、垂直タップ数である4つのセレクタ96〜99が含まれることになる。
Here, the
また、データ補間計算部31は4つのレジスタ901及び乗算回路902と加算回路43を含む。
The data
上記において、セレクタ67はデータ補間計算部26及び制御部80に接続され、Aメモリ71とBメモリ72、Cメモリ73、Dメモリ74、及びEメモリ75はセレクタ67に接続される。
In the above, the
また、制御部80は画歪補正パラメータデコーダ34に接続され、Aバッファ81はAメモリ71に接続され、Bバッファ82はBメモリ72に接続される。同様に、Cバッファ83はCメモリ73に接続され、Dバッファ84はDメモリ74に接続され、Eバッファ85はEメモリ75に接続される。
The
また、セレクタ91はAバッファ81に接続され、セレクタ92はBバッファ82に接続され、セレクタ93はCバッファ83に接続される。同様に、セレクタ94はDバッファ84に接続され、セレクタ95はEバッファ85に接続される。また、セレクタ96〜99はそれぞれ5つのセレクタ91〜95に接続される。なお、セレクタ91〜99はそれぞれ制御部80により制御される。
The selector 91 is connected to the
また、セレクタ96〜99にはそれぞれレジスタ901が接続され、各レジスタ901には乗算回路902が接続される。そして、4つの乗算回路902は一つの加算回路43が接続される。
A
ここで、上記のように、データ補間計算部26により水平方向の補間処理がなされたデータは画像メモリ602へ書き込まれ、同時にデータ取得部29により画像メモリ602から取得されたデータに垂直方向の補間処理が施されるため、処理待ち時間としてのフレーム遅延を生じさせることなく画歪み補正が実行される。
Here, as described above, the data subjected to the horizontal interpolation processing by the data
以下において、図25に示された画像メモリ602とデータ取得部29及びデータ補間計算部31の動作を詳しく説明する。まず、水平方向の補間処理がなされたデータはデータ補間計算部26から順次セレクタ67へ供給されるが、該データは制御部80により制御されるセレクタ67によってAメモリ71からEメモリ75までの5つのメモリへ振り分けられて格納される。
Hereinafter, operations of the
そして、Aメモリ71に格納されたデータはAバッファ81を介してセレクタ91へ供給され、Bメモリ72に格納されたデータはBバッファ82を介してセレクタ92へ供給される。同様に、Cメモリ73に格納されたデータはCバッファ83を介してセレクタ93へ供給され、Dメモリ74に格納されたデータはDバッファ84を介してセレクタ94へ供給され、Eメモリ75に格納されたデータはEバッファ85を介してセレクタ95へ供給される。
The data stored in the
ここで、サイクル分割部560に含まれた各セレクタ91〜95は、制御部80による制御に応じて、Aバッファ81からEバッファ85へ例えば2画素単位で読み出されたデータを分割し、1サイクル毎に1画素分のデータをセレクタ96〜99へ供給する。
Here, each of the selectors 91 to 95 included in the
そして、各セレクタ96〜99はセレクタ91〜95から供給されたデータを制御部80による制御により選択的にレジスタ901へ出力する。これより、垂直方向の補間処理に必要なタップ数である4つのデータが、選択的にデータ補間計算部31へ供給されることになる。
The
さらに、レジスタ901に格納された各データは、各乗算回路902において補間係数C0〜C3との間で積がとられ、該4つの積が加算回路43で加算されることにより垂直方向の補間演算が施され、出力データバッファ32へ供給される。
Further, each data stored in the
ここで、図26を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る画像処理装置2の動作を説明する。なお、図26(a)〜(d)においては、1フレーム分の画像データが示される。
Here, the operation of the
まず図26(a)に示されるように、時刻T1から信号処理部10へ画像データが入力されると、時刻T2から水平1次元補間部501により水平方向の補間処理が施される。そして、図26(c)に示されるように、水平方向の補間処理が施された画像は時刻T2以降において、画像メモリ602に含まれたAメモリ71からEメモリ75へ順次書き込まれる。ここで、例えば奇数サイクルにおいて画像メモリ602からデータ取得部29へ垂直処理用のデータが読み出され、偶数サイクルにおいてデータ補間計算部26から水平処理がなされたデータが画像メモリ602へ書き込まれることによって、2サイクル周期による歪み補正処理が実行される。
First, as shown in FIG. 26A, when image data is input to the
このとき、図27に示されるように、画像102における水平ラインの最大歪み曲線104における垂直方向の最大歪み量に応じたライン数分のデータDmxが画像メモリ602に格納された時刻T3から、各ラインの垂直方向における補間演算が順次実行される。従って、該補間演算における遅延時間は時刻T1から時刻T3までとされ、1フレーム分のデータに水平方向の補間処理が施される時間(フレーム遅延)を待ち時間とする必要がないため、リアルタイムに画歪み補正を実行することができる。
At this time, as shown in FIG. 27, from time T3 when the data Dmx corresponding to the number of lines corresponding to the maximum amount of distortion in the vertical direction in the
また、全体として画像メモリ602は、垂直方向においては上記最大歪み量に対応したライン数と垂直処理用タップ数(例えば4タップ)を加算した数、水平方向においては信号処理部10へ入力された画像の水平方向画素数分のデータを記憶するメモリ容量を有する。なお、図25に示されたAメモリ71からEメモリ75までの5つのメモリは例えば同容量とされ、各メモリのポート幅は例えば32ビットとされる。
Also, as a whole, the
ここで、画像102の領域102Pにおけるデータを画像メモリ602へ格納する方法が図28に示される。なお、図28において「A」から「E」は、それぞれ図25に示された「Aメモリ」71から「Eメモリ」75を意味する。また、上記のように各メモリのポート幅が32ビットで、1画素分のデータがY信号(輝度情報)とC信号(色差情報)を含む16ビットからなる場合には、セレクタ67は2画素分のデータを単位として該データをAメモリ71からEメモリ75へ順次格納する。
Here, FIG. 28 shows a method for storing the data in the area 102P of the
すなわちセレクタ67は、図28に示されるように、まず0ライン目の0から23画素目までのデータをAメモリ71に格納し、次に1ライン目の0から23画素目までのデータをBメモリ72に格納する。また同様に、セレクタ67は2ライン目の0から23画素目までのデータをCメモリ73に格納し、3ライン目の0から23画素目までのデータをDメモリ74に格納し、4ライン目の0から23画素目までのデータをEメモリ75に格納する。なお、セレクタ67は、以下同様に各ラインのデータをライン毎に順次Aメモリ71からEメモリ75へ格納する。
That is, as shown in FIG. 28, the
以下において、データ取得部29に垂直タップ数より1多い数のバッファが必要とされる理由を説明する。歪みを持った画像102を局所的に見た場合、図29(a)〜(c)のパターン1から3に示されるように、水平方向に隣接する2画素間においては画像データが垂直方向に2画素以上移動していることはない。
Hereinafter, the reason why the number of buffers one more than the number of vertical taps is required for the
すなわち、図29(a)のパターン1に示されるように水平方向に隣接する画素間で該画像データは垂直方向に全く移動しないか、図29(b)や図29(c)のパターン2やパターン3に示されるように垂直方向に1画素分移動するものの、図30(a)や図30(b)に示されるように、水平方向に隣接する画素間で該画像データが垂直方向に2画素分以上移動することはない。
That is, as shown in the
ここで、該垂直4タップ処理においては、図31に示されるように中心画素Icに対して垂直方向に隣接する3つの周辺画素Ipを含めた4画素のデータを用いてフィルタリング処理が実行される。 Here, in the vertical 4-tap processing, as shown in FIG. 31, filtering processing is executed using data of four pixels including three peripheral pixels Ip adjacent in the vertical direction to the central pixel Ic. .
このとき、図32に示されるように、画像メモリ602に含まれたAメモリ71からEメモリ75の5つのメモリは、例えばそれぞれ32ビットのポートを持つものとされ、この場合には1回のアクセスにより該各ポートを介して16ビットの画像データが2画素分出力される。
At this time, as shown in FIG. 32, the five memories A
すなわち、図32に示されるように、1回のアクセスによってAメモリ71からは各々16ビットからなる画像データIa0,Ia1が2画素単位で読み出され、Bメモリ72からは各々16ビットからなる画像データIb0,Ib1が2画素単位で読み出され、Cメモリ73からは各々16ビットからなる画像データIc0,Ic1が2画素単位で読み出される。また同様に、Dメモリ74からは各々16ビットからなる画像データId0,Id1が2画素単位で読み出され、Eメモリ75からは各々16ビットからなる画像データIe0,Ie1が2画素単位で読み出される。
That is, as shown in FIG. 32, image data Ia0 and Ia1 each consisting of 16 bits are read from the
このように、隣接する2画素分の画像データを垂直方向にタップ数より1だけ多く読み出すことによって、隣接画素間の変化が図29(a)から図29(c)に示されるパターン1からパターン3までのいずれであっても、各列において同じ処理が実行される。すなわち例えば図32の斜線部に示されるように、各列において中心画素Icの1つ上の画素から2つ下の画素まで垂直方向に並ぶ4つの画素における画像データを対象としたフィルタリング処理を実行することにより、水平方向に隣接する2画素の画像データがそれぞれ生成される。
In this way, by reading out the image data for two adjacent pixels by one more than the number of taps in the vertical direction, the change between the adjacent pixels changes from
なお、隣接画素間の該変化が図29(a)から図29(c)に示されたパターン1からパターン3のどれにあたるかは、制御部80により該フィルタリング処理前に予め識別される。
Note that the
より具体的には、制御部80が画歪補正パラメータデコーダ34から水平方向に隣接する2列における2つの中心画素Icのy座標を受け、該y座標の差に応じてセレクタ96〜99を制御することにより、図32の斜線部に示された画像データがフィルタリング処理の対象として選択的にデータ補間計算部31へ供給される。
More specifically, the
なお、上記においては例として4タップのフィルタリング処理を説明したが、本発明の実施の形態に係る画像処理方法は、画像メモリ602とデータ取得部29及びデータ補間計算部31をタップ数に応じた構成とし、画像メモリ602に対するデータの入出力サイクルを変更することによって4タップ以外のフィルタリング処理にも適用することができることはいうまでもない。
In the above description, the 4-tap filtering process has been described as an example. However, in the image processing method according to the embodiment of the present invention, the
以上より、本発明の実施の形態に係る画像処理システムによれば、撮像された光学歪みを伴う画像に対して水平及び垂直方向に1次元補間演算が施され、補正ベクトルが効率的に利用されるため、静止画像だけでなくリアルタイム処理が必要な動画像に対する歪み補正が簡易な構成により実現され、歪みの無い高画質な画像を容易に得ることができる。 As described above, according to the image processing system according to the embodiment of the present invention, the one-dimensional interpolation operation is performed in the horizontal and vertical directions on the captured image with the optical distortion, and the correction vector is efficiently used. Therefore, distortion correction for not only a still image but also a moving image that requires real-time processing is realized with a simple configuration, and a high-quality image without distortion can be easily obtained.
また、本発明の実施の形態に係る画像処理システムによれば、信号処理によりリアルタイムに画像の歪みを補正することができるため、レンズ設計の自由度を高めることができ、レンズの小型化やレンズの低コスト化を容易に実現することができる。 In addition, according to the image processing system according to the embodiment of the present invention, image distortion can be corrected in real time by signal processing, so that the degree of freedom in lens design can be increased, and the lens can be downsized and the lens can be reduced. The cost can be easily reduced.
2,100 画像処理装置、3 前処理装置、5 補正パラメータエンコーダ、6 補正パラメータ導出部、7,600,601,602 画像メモリ、8,700 制御マイコン、9 補正パラメータデコーダ、10,500 信号処理部、11 格子分割部、12 パラメータ圧縮部、21,570 データ書き込み部、22,27 演算制御部、23,28,520 補間位相・入力データ座標計算部、24,29,530 データ取得部、25,30,540 補間係数生成部、26,31,550 データ補間計算部、32,560 出力データバッファ、33,34 画歪補正パラメータデコーダ、40 水平処理回路、42,43,903,904 加算回路、61 歪みパラメータバッファ、62 格子決定部、63 正規化部、64 関数変換部、65 平面補間部、67,91〜98 セレクタ、71 Aメモリ、72 Bメモリ、73 Cメモリ、74 Dメモリ、75 Eメモリ、80 制御部、81 Aバッファ、82 Bバッファ、83 Cバッファ、84 Dバッファ、85 Eバッファ、200 レンズ、300 撮像素子、400 データ変換部、501 水平1次元補間部、502
垂直1次元補間部、510 タイミング制御部、800 同期信号生成部、900 ラインメモリ、901 レジスタ、902 乗算回路、905 除算回路、1010 補正データテーブル、1100 記録部、1200 再生部、1300 表示系処理部、1400 メディア。
2,100 image processing device, 3 preprocessing device, 5 correction parameter encoder, 6 correction parameter derivation unit, 7,600, 601,602 image memory, 8,700 control microcomputer, 9 correction parameter decoder, 10,500 signal processing unit , 11 Grid division unit, 12 parameter compression unit, 21,570 data writing unit, 22, 27 calculation control unit, 23, 28, 520 interpolation phase / input data coordinate calculation unit, 24, 29, 530 data acquisition unit, 25, 30, 540 interpolation coefficient generation unit, 26, 31, 550 data interpolation calculation unit, 32, 560 output data buffer, 33, 34 image distortion correction parameter decoder, 40 horizontal processing circuit, 42, 43, 903, 904 addition circuit, 61 Distortion parameter buffer, 62 lattice determination unit, 63 normalization unit, 64 function conversion unit, 65 plane Interpolation unit, 67, 91-98 selector, 71 A memory, 72 B memory, 73 C memory, 74 D memory, 75 E memory, 80 control unit, 81 A buffer, 82 B buffer, 83 C buffer, 84 D buffer, 85 E buffer, 200 lens, 300 image sensor, 400 data conversion unit, 501 horizontal one-dimensional interpolation unit, 502
Vertical one-dimensional interpolation unit, 510 timing control unit, 800 synchronization signal generation unit, 900 line memory, 901 register, 902 multiplication circuit, 905 division circuit, 1010 correction data table, 1100 recording unit, 1200 playback unit, 1300 display
Claims (20)
前記原画像を構成する画素点における水平方向の補正量を示す水平補正パラメータを用いて前記原画像に対し補間演算を施すことにより、前記原画像の水平方向における歪みを補正する水平補正手段と、
前記水平補正手段による補正により得られた画像に対し、前記原画像を構成する画素点における垂直方向の補正量を示す垂直補正パラメータを用いた補間演算を施すことにより、前記原画像の垂直方向における歪みを補正する垂直補正手段と
を備えたことを特徴とする画像処理装置。 An image processing apparatus for correcting an original image having distortion,
Horizontal correction means for correcting distortion in the horizontal direction of the original image by performing an interpolation operation on the original image using a horizontal correction parameter indicating a horizontal correction amount at pixel points constituting the original image;
The image obtained by the correction by the horizontal correction means is subjected to an interpolation operation using a vertical correction parameter indicating a vertical correction amount at a pixel point constituting the original image, so that the original image in the vertical direction is corrected. An image processing apparatus comprising: vertical correction means for correcting distortion.
前記垂直補正手段は、前記補間演算により画像データを求める画素点の垂直方向における間隔を調整することによって、前記原画像を垂直方向において伸縮する
請求項1に記載の画像処理装置。 The horizontal correcting means expands and contracts the original image in the horizontal direction by adjusting a horizontal interval between pixel points for which image data is obtained by the interpolation calculation,
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the vertical correction unit expands or contracts the original image in a vertical direction by adjusting a vertical interval between pixel points for which image data is obtained by the interpolation calculation.
前記水平補正パラメータの整数成分に応じて前記画素点における画像データを選択的に取得する第一データ取得手段と、
前記水平補正パラメータの小数成分に応じて補間係数を生成する第一補間係数生成手段と、
前記第一データ取得手段により取得された前記画像データと、前記第一補間係数生成手段により生成された前記補間係数とを用いて前記補間演算を実行する第一補間演算手段とを含み、
前記垂直補正手段は、
前記垂直補正パラメータの整数成分に応じて前記画素点における画像データを選択的に取得する第二データ取得手段と、
前記垂直補正パラメータの小数成分に応じて補間係数を生成する第二補間係数生成手段と、
前記第二データ取得手段により取得された前記画像データと、前記第二補間係数生成手段により生成された前記補間係数とを用いて前記補間演算を実行する第二補間演算手段と
を含む請求項1に記載の画像処理装置。 The horizontal correction means includes
First data acquisition means for selectively acquiring image data at the pixel points according to an integer component of the horizontal correction parameter;
First interpolation coefficient generation means for generating an interpolation coefficient in accordance with the decimal component of the horizontal correction parameter;
First interpolation calculation means for executing the interpolation calculation using the image data acquired by the first data acquisition means and the interpolation coefficient generated by the first interpolation coefficient generation means,
The vertical correction means includes
Second data acquisition means for selectively acquiring image data at the pixel points according to an integer component of the vertical correction parameter;
Second interpolation coefficient generating means for generating an interpolation coefficient in accordance with the decimal component of the vertical correction parameter;
The second interpolation calculation means for executing the interpolation calculation using the image data acquired by the second data acquisition means and the interpolation coefficient generated by the second interpolation coefficient generation means. An image processing apparatus according to 1.
前記垂直補正手段は、
前記記憶手段から前記垂直補正パラメータに応じた前記水平補正画像を取得するデータ取得手段と、
前記データ取得手段により取得された前記水平補正画像に対して、前記垂直補正パラメータを用いた補間演算を施す補間演算手段と
を含む請求項1に記載の画像処理装置。 Storage means for storing a horizontal correction image obtained by the correction by the horizontal correction means,
The vertical correction means includes
Data acquisition means for acquiring the horizontal correction image according to the vertical correction parameter from the storage means;
The image processing apparatus according to claim 1, further comprising: an interpolation calculation unit that performs an interpolation calculation using the vertical correction parameter for the horizontal correction image acquired by the data acquisition unit.
前記垂直補正手段は、補間演算を施すことにより、前記原画像の垂直方向における歪みを補正する
請求項1に記載の画像処理装置。 The horizontal correction means corrects distortion in the horizontal direction of the original image by performing an interpolation operation,
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the vertical correction unit corrects distortion in the vertical direction of the original image by performing an interpolation operation.
前記原画像を構成する画素点における垂直方向の補正量を示す垂直補正パラメータを用いた補間演算を前記原画像に対して施すことにより、前記原画像の垂直方向における歪みを補正する垂直補正手段と、
前記垂直補正手段による補正により得られた画像に対し、前記原画像を構成する画素点における水平方向の補正量を示す水平補正パラメータを用いた補間演算を施すことにより、前記原画像の水平方向における歪みを補正する水平補正手段と
を備えたことを特徴とする画像処理装置。 An image processing apparatus for correcting an original image having distortion,
Vertical correction means for correcting distortion in the vertical direction of the original image by performing an interpolation operation on the original image using a vertical correction parameter indicating a vertical correction amount at a pixel point constituting the original image; ,
The image obtained by the correction by the vertical correction unit is subjected to an interpolation operation using a horizontal correction parameter indicating a horizontal correction amount at a pixel point constituting the original image, thereby causing the original image in the horizontal direction to be corrected. An image processing apparatus comprising: a horizontal correction unit that corrects distortion.
前記水平補正手段は、前記補間演算により画像データを求める画素点の水平方向における間隔を調整することによって、前記原画像を水平方向において伸縮する
請求項6に記載の画像処理装置。 The vertical correction means expands and contracts the original image in the vertical direction by adjusting a vertical interval between pixel points for which image data is obtained by the interpolation calculation, and
The image processing apparatus according to claim 6, wherein the horizontal correction unit expands and contracts the original image in a horizontal direction by adjusting a horizontal interval between pixel points for which image data is obtained by the interpolation calculation.
前記垂直補正パラメータの整数成分に応じて前記画素点における画像データを選択的に取得する第一データ取得手段と、
前記垂直補正パラメータの小数成分に応じて補間係数を生成する第一補間係数生成手段と、
前記第一データ取得手段により取得された前記画像データと、前記第一補間係数生成手段により生成された前記補間係数とを用いて前記補間演算を実行する第一補間演算手段とを含み、
前記水平補正手段は、
前記水平補正パラメータの整数成分に応じて前記画素点における画像データを選択的に取得する第二データ取得手段と、
前記水平補正パラメータの小数成分に応じて補間係数を生成する第二補間係数生成手段と、
前記第二データ取得手段により取得された前記画像データと、前記第二補間係数生成手段により生成された前記補間係数とを用いて前記補間演算を実行する第二補間演算手段と
を含む請求項6に記載の画像処理装置。 The vertical correction means includes
First data acquisition means for selectively acquiring image data at the pixel points according to an integer component of the vertical correction parameter;
First interpolation coefficient generation means for generating an interpolation coefficient in accordance with the decimal component of the vertical correction parameter;
First interpolation calculation means for executing the interpolation calculation using the image data acquired by the first data acquisition means and the interpolation coefficient generated by the first interpolation coefficient generation means,
The horizontal correction means includes
Second data acquisition means for selectively acquiring image data at the pixel points according to an integer component of the horizontal correction parameter;
Second interpolation coefficient generating means for generating an interpolation coefficient according to the decimal component of the horizontal correction parameter;
The second interpolation calculation means for executing the interpolation calculation using the image data acquired by the second data acquisition means and the interpolation coefficient generated by the second interpolation coefficient generation means. An image processing apparatus according to 1.
前記水平補正手段は、
前記記憶手段から前記水平補正パラメータに応じた前記垂直補正画像を取得するデータ取得手段と、
前記データ取得手段により取得された前記垂直補正画像に対して、前記水平補正パラメータを用いた補間演算を施す補間演算手段と
を含む請求項6に記載の画像処理装置。 Storage means for storing a vertical correction image obtained by correction by the vertical correction means;
The horizontal correction means includes
Data acquisition means for acquiring the vertical correction image according to the horizontal correction parameter from the storage means;
The image processing apparatus according to claim 6, further comprising: an interpolation calculation unit that performs an interpolation calculation using the horizontal correction parameter on the vertical correction image acquired by the data acquisition unit.
前記水平補正手段は、補間演算を施すことにより、前記原画像の水平方向における歪みを補正する
請求項6に記載の画像処理装置。 The vertical correction means corrects distortion in the vertical direction of the original image by performing an interpolation operation,
The image processing apparatus according to claim 6, wherein the horizontal correction unit corrects distortion in the horizontal direction of the original image by performing an interpolation operation.
前記レンズからの射影光より撮像画像信号を生成する撮像素子と、
前記撮像素子からの撮像画像信号をデジタル画像信号に変換するデータ変換回路と、
前記データ変換回路からのデジタル画像信号を信号処理して記録画像データを生成する信号処理回路と、
前記信号処理回路からの記録画像データを記録する記録部と
を含むカメラシステムであって、
前記信号処理回路は、レンズ歪みを持った原画像を補正する画像補正手段を具備し、
前記画像補正手段は、
前記原画像を構成する画素点における水平方向の補正量を示す水平補正パラメータを用いて前記原画像に対し補間演算を施すことにより、前記原画像の水平方向における歪みを補正する水平補正手段と、
前記水平補正手段による補正により得られた画像に対し、前記原画像を構成する画素点における垂直方向の補正量を示す垂直補正パラメータを用いた補間演算を施すことにより、前記原画像の垂直方向における歪みを補正する垂直補正手段と
を備えたことを特徴とするカメラシステム。 A lens that collects light from the subject,
An image sensor that generates a captured image signal from projection light from the lens;
A data conversion circuit that converts a captured image signal from the image sensor into a digital image signal;
A signal processing circuit for generating recorded image data by performing signal processing on the digital image signal from the data conversion circuit;
A recording unit that records recording image data from the signal processing circuit,
The signal processing circuit comprises image correction means for correcting an original image having lens distortion,
The image correcting means includes
Horizontal correction means for correcting distortion in the horizontal direction of the original image by performing an interpolation operation on the original image using a horizontal correction parameter indicating a horizontal correction amount at pixel points constituting the original image;
The image obtained by the correction by the horizontal correction means is subjected to an interpolation operation using a vertical correction parameter indicating a vertical correction amount at a pixel point constituting the original image, so that the original image in the vertical direction is corrected. A camera system comprising: vertical correction means for correcting distortion.
前記レンズからの射影光より撮像画像信号を生成する撮像素子と、
前記撮像素子からの撮像画像信号をデジタル画像信号に変換するデータ変換回路と、
前記データ変換回路からのデジタル画像信号を信号処理して記録画像データを生成する信号処理回路と、
前記信号処理回路からの記録画像データを記録する記録部と
を含むカメラシステムであって、
前記信号処理回路は、レンズ歪みを持った原画像を補正する画像補正手段を具備し、
前記画像補正手段は、
前記原画像を構成する画素点における垂直方向の補正量を示す垂直補正パラメータを用いて前記原画像に対し補間演算を施すことにより、前記原画像の垂直方向における歪みを補正する垂直補正手段と、
前記垂直補正手段による補正により得られた画像に対し、前記原画像を構成する画素点における水平方向の補正量を示す水平補正パラメータを用いた補間演算を施すことにより、前記原画像の水平方向における歪みを補正する水平補正手段と
を備えたことを特徴とするカメラシステム。 A lens that collects light from the subject,
An image sensor that generates a captured image signal from projection light from the lens;
A data conversion circuit that converts a captured image signal from the image sensor into a digital image signal;
A signal processing circuit for generating recorded image data by performing signal processing on the digital image signal from the data conversion circuit;
A recording unit that records recording image data from the signal processing circuit,
The signal processing circuit comprises image correction means for correcting an original image having lens distortion,
The image correcting means includes
Vertical correction means for correcting distortion in the vertical direction of the original image by performing an interpolation operation on the original image using a vertical correction parameter indicating a correction amount in the vertical direction at the pixel points constituting the original image;
The image obtained by the correction by the vertical correction unit is subjected to an interpolation operation using a horizontal correction parameter indicating a horizontal correction amount at a pixel point constituting the original image, thereby causing the original image in the horizontal direction to be corrected. A camera system comprising: horizontal correction means for correcting distortion.
前記原画像を構成する画素点における水平方向の補正量を示す水平補正パラメータを用いて前記原画像に対し補間演算を施すことにより、前記原画像の水平方向における歪みを補正する第一のステップと、
前記第一のステップにおいて得られた画像に対し、前記原画像を構成する画素点における垂直方向の補正量を示す垂直補正パラメータを用いた補間演算を施すことにより、前記原画像の垂直方向における歪みを補正する第二のステップと
を有することを特徴とする画像処理方法。 An image processing method for correcting an original image having distortion,
A first step of correcting a distortion in the horizontal direction of the original image by performing an interpolation operation on the original image using a horizontal correction parameter indicating a horizontal correction amount at a pixel point constituting the original image; ,
The image obtained in the first step is subjected to an interpolation operation using a vertical correction parameter indicating a vertical correction amount at a pixel point constituting the original image, so that the original image is distorted in the vertical direction. A second step of correcting the image processing method.
前記第二のステップにおいて、前記補間演算により画像データを求める画素点の垂直方向における間隔を調整することにより前記原画像を垂直方向において伸縮する
請求項13に記載の画像処理方法。 At least in the first step, the original image is expanded or contracted in the horizontal direction by adjusting a horizontal interval between pixel points for which image data is obtained by the interpolation calculation, or in the second step by the interpolation calculation. The image processing method according to claim 13, wherein the original image is expanded and contracted in the vertical direction by adjusting a vertical interval between pixel points for which image data is obtained.
前記第二のステップは、
前記記憶手段から前記垂直補正パラメータに応じた前記水平補正画像を取得するデータ取得ステップと、
前記データ取得ステップにおいて取得された前記水平補正画像に対して、前記垂直補正パラメータを用いた補間演算を施す補間演算ステップと
を含む請求項13に記載の画像処理方法。 A step of storing a horizontal correction image obtained by the correction in the first step in a storage unit;
The second step includes
A data acquisition step of acquiring the horizontal correction image according to the vertical correction parameter from the storage means;
The image processing method according to claim 13, further comprising: an interpolation calculation step of performing an interpolation calculation using the vertical correction parameter for the horizontal correction image acquired in the data acquisition step.
前記第二のステップは、補間演算を施すことにより、前記原画像の垂直方向における歪みを補正する
請求項13に記載の画像処理方法。 The first step corrects distortion in the horizontal direction of the original image by performing an interpolation operation,
The image processing method according to claim 13, wherein the second step corrects a distortion in the vertical direction of the original image by performing an interpolation operation.
前記原画像を構成する画素点における垂直方向の補正量を示す垂直補正パラメータを用いて前記原画像に対し補間演算を施すことにより、前記原画像の垂直方向における歪みを補正する第一のステップと、
前記第一のステップにおいて得られた画像に対し、前記原画像を構成する画素点における水平方向の補正量を示す水平補正パラメータを用いた補間演算を施すことにより、前記原画像の水平方向における歪みを補正する第二のステップと
を有することを特徴とする画像処理方法。 An image processing method for correcting an original image having distortion,
A first step of correcting distortion in the vertical direction of the original image by performing an interpolation operation on the original image using a vertical correction parameter indicating a vertical correction amount at a pixel point constituting the original image; ,
The image obtained in the first step is subjected to an interpolation operation using a horizontal correction parameter indicating a horizontal correction amount at a pixel point constituting the original image, whereby the distortion of the original image in the horizontal direction is performed. A second step of correcting the image processing method.
または
前記第二のステップにおいて、前記補間演算により画像データを求める画素点の水平方向における間隔を調整することにより前記原画像を水平方向において伸縮する
請求項17に記載の画像処理方法。 At least in the first step, the original image is expanded and contracted in the vertical direction by adjusting a vertical interval between pixel points for which image data is obtained by the interpolation calculation,
The image processing method according to claim 17, wherein in the second step, the original image is expanded or contracted in the horizontal direction by adjusting a horizontal interval between pixel points for which image data is obtained by the interpolation calculation.
前記第二のステップは、
前記記憶手段から前記水平補正パラメータに応じた前記垂直補正画像を取得するデータ取得ステップと、
前記データ取得ステップにおいて取得された前記垂直補正画像に対して、前記水平補正パラメータを用いた補間演算を施す補間演算ステップとを含む
請求項17に記載の画像処理方法。 A step of storing a vertical correction image obtained by the correction in the first step in a storage unit;
The second step includes
A data acquisition step of acquiring the vertical correction image according to the horizontal correction parameter from the storage means;
The image processing method according to claim 17, further comprising: an interpolation calculation step of performing an interpolation calculation using the horizontal correction parameter for the vertical correction image acquired in the data acquisition step.
前記第二のステップは、補間演算を施すことにより、前記原画像の水平方向における歪みを補正する
請求項17に記載の画像処理方法。 The first step corrects a distortion in the vertical direction of the original image by performing an interpolation operation;
The image processing method according to claim 17, wherein the second step corrects distortion in the horizontal direction of the original image by performing an interpolation operation.
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