JP2009098376A

JP2009098376A - 画像生成装置

Info

Publication number: JP2009098376A
Application number: JP2007269454A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Murata; 弘志村田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-10-16
Filing date: 2007-10-16
Publication date: 2009-05-07

Abstract

【課題】実装コストが低減された画像生成装置を提供すること。
【解決手段】複数のレイヤデータを重ね合わせて出力画像を生成する画像生成装置において、各レイヤのＲＧＢデータをピクセル単位で重ね合わせ処理する際に、あるレイヤデータのあるピクセルのＲＧＢデータのＲ値、Ｇ値、又は、Ｂ値が所定の値であれば、当該ピクセルについては、重ね合わせ処理を行わずに、当該レイヤデータのＲＧＢデータを出力画像のピクセルデータとすることによって、１色以上の特定の色を出力画像において最も手前に表示させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、概して、複数のレイヤデータを重ね合わせて出力画像を生成する画像生成装置に係り、特に、実装コストが低減された画像生成装置に関する。

従来、複数のレイヤデータを重ね合わせて出力画像を生成する画像生成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、各レイヤに対応するステンシル値に基づいて複数のレイヤ画像を重ね合わせる画像生成装置が開示されている（例えば、段落番号００２１及び００２４など、参照）。
特開２００７−０４７４１７号公報

上記特許文献１記載の従来装置は、ステンシル値（深度データ／奥行きデータ）を保持するメモリ（ステンシルバッファ）を実装することで、フレーム内での重ね合わせの順序をピクセル単位で制御している。

換言すれば、上記特許文献１記載の従来装置は、ステンシル値保持のために、フレームバッファの解像度と同じ大きさのステンシルバッファ（メモリ）を必要とする。

したがって、上記特許文献１記載の従来装置は、画面サイズの拡大化やフレームバッファ数の増大化に伴い、実装コストが上昇してしまう。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、実装コストが低減された画像生成装置を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、複数のレイヤデータを重ね合わせて出力画像を生成する画像生成装置であって、１色以上の特定の色が出力画像において最も手前に表示されるように前記複数のレイヤデータを合成するように構成された、画像生成装置である。

上記一態様において、より具体的には、例えば、上記複数のレイヤデータの各々がＲＧＢデータを含む場合、上記複数のレイヤデータのＲＧＢデータをピクセル単位で重ね合わせ処理する際に、あるレイヤデータのあるピクセルのＲＧＢデータのＲ値、Ｇ値、又は、Ｂ値が所定の値（例えば、当該ＲＧＢデータにおいてＲ値、Ｇ値、又は、Ｂ値が採り得る最大値又は最小値など）であれば、当該ピクセルについては、重ね合わせ処理を行わずに、当該レイヤデータのＲＧＢデータを出力画像のピクセルデータとすることによって、１色以上の特定の色を出力画像において最も手前に表示させることができる。

上記一態様によれば、色情報のみにより重ね合わせ処理を制御することができるようになり、合成処理管理用のメモリ（例えば、上記特許文献１記載の「ステンシルバッファ」など）を備えなくても、上記１色以上の特定の色で描画された情報を出力画像において最も手前に表示させることができるため、実装コストの低減が実現される。

本発明によれば、実装コストが低減された画像生成装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。

図１は、本発明の一実施例に係る画像生成装置１００の概略構成図である。

画像生成装置１００は、装置外のメモリＭ内に確保された複数のメモリ領域であるフレームバッファ＃０〜＃ｎにそれぞれ格納された８ビットのＲＧＢデータ（画像データ）を重ね合わせて、１つの合成表示画像を生成し、図示しない画像表示装置へ出力する。

すなわち、各フレームバッファに格納されたＲＧＢデータのＲ値、Ｇ値、及び、Ｂ値は、それぞれ０〜２５５のレンジを持っている。ただし、フレームバッファ＃０に格納されるＲＧＢデータだけは、１〜２５４のレンジに制限される。

１フレームバッファは、画像を生成する１つのアプリケーションに対応して設けられている。すなわち、フレームバッファ＃０〜＃ｎの各々には、異なるアプリケーションが描画したＲＧＢデータが格納される。

フレームバッファ＃０は、重ね合わせ順序において視点から最も遠い最下層となるレイヤに対応し、フレームバッファ＃ｎが、視点に最も近い最上層となるレイヤに対応する。

フレームバッファ＃１〜＃ｎには、ＲＧＢデータに加えて、各ピクセルの透明度を指定するα値（α_１〜α_ｎ；０≦α≦１）も格納される。

画像生成装置１００は、２つのＲＧＢデータを重ね合わせて１つのＲＧＢデータを生成する合成処理部１０１を有する。合成処理部１０１は、フレームバッファ＃０に格納されたＲＧＢデータ（Ｒ_０，Ｇ_０，Ｂ_０）とフレームバッファ＃１に格納されたＲＧＢデータ（Ｒ_１，Ｇ_１，Ｂ_１）とから第一の合成ＲＧＢデータ（Ｒ’_１，Ｇ’_１，Ｂ’_１）を生成する第一の合成処理部１０１−１から、第（ｎ−１）の合成ＲＧＢデータ（Ｒ’_ｎ−１，Ｇ’_ｎ−１，Ｂ’_ｎ−１）とフレームバッファ＃ｎに格納されたＲＧＢデータ（Ｒ_ｎ，Ｇ_ｎ，Ｂ_ｎ）とから最終合成ＲＧＢデータ（Ｒ’_ｎ，Ｇ’_ｎ，Ｂ’_ｎ）を生成する第ｎの合成処理部１０１−ｎまでｎ個（すなわち、フレームバッファ数マイナス１）備えられる。

合成処理部１０１−１〜ｎの各々は、減算器１０２−１〜ｎと、第一の乗算器１０３Ａ−１〜ｎと、第二の乗算器１０３Ｂ−１〜ｎと、加算器１０４−１〜ｎとを含む。

合成処理部１０１−１を例に挙げて各合成処理部１０１の機能を説明すると、まず、重ねる上層フレームバッファ＃１のα値（α_１）が減算器１０２−１によって１から引き算される。

次いで、第一の乗算器１０３Ａ−１によって、重ねられる下層のフレームバッファ＃０のＲＧＢデータ（Ｒ_０，Ｇ_０，Ｂ_０）に減算器１０２−１による減算結果が乗ぜられるとともに、第二の乗算器１０３Ｂ−１によって、重ねる上層のフレームバッファ＃１のＲＧＢデータ（Ｒ_１，Ｇ_１，Ｂ_１）にα_１が乗ぜられる。

そして、最後に、これらの乗算結果が加算器１０４−１によって加えられて、合成処理部１０１−１の出力である第一の合成ＲＧＢデータ（Ｒ’_１，Ｇ’_１，Ｂ’_１）が生成される。

これら合成処理部１０１における処理はピクセル単位で行われる。すなわち、α＝０のピクセルについては、上層レイヤが透明であって、下層レイヤのＲＧＢデータがそのまま合成後のＲＧＢデータとなることを意味し、α＝１のピクセルについては、上層レイヤは不透明であって、下層レイヤのＲＧＢデータは上層レイヤのＲＧＢデータによって完全に上書きされて合成後のＲＧＢデータでは上層レイヤのＲＧＢデータしか見えない、ことを意味する。

このようにしてフレームバッファ＃０から順にフレームバッファ＃ｎまで、各レイヤのα値に応じてＲＧＢデータを１レイヤ分ずつ合成処理していくことによって、最終的に、合成処理部１０１−ｎの出力である最終合成ＲＧＢデータ（Ｒ’_ｎ，Ｇ’_ｎ，Ｂ’_ｎ）が得られる。

画像生成装置１００は、更に、合成処理部１０１−ｎの出力である最終合成ＲＧＢデータ（Ｒ’_ｎ，Ｇ’_ｎ，Ｂ’_ｎ）か、又は、最下層レイヤであるフレームバッファ＃０に格納されたＲＧＢデータ（Ｒ_０，Ｇ_０，Ｂ_０）かのいずれか一方を選択して図示しない画像表示装置へ出力するセレクタ１０５と、最下層レイヤであるフレームバッファ＃０に格納されたＲＧＢデータ（Ｒ_０，Ｇ_０，Ｂ_０）のＲ値、Ｇ値、及び、Ｂ値に応じてセレクタ１０５を制御する選択制御部１０６と、を有する。

より具体的には、選択制御部１０６は、最下層レイヤであるフレームバッファ＃０に格納されたＲＧＢデータ（Ｒ_０，Ｇ_０，Ｂ_０）のＲ値、Ｇ値、及び、Ｂ値の中の少なくとも１つの値が０又は２５５の場合にはセレクタ１０５に最下層レイヤであるフレームバッファ＃０に格納されたＲＧＢデータ（Ｒ_０，Ｇ_０，Ｂ_０）を出力させ、最下層レイヤであるフレームバッファ＃０に格納されたＲＧＢデータ（Ｒ_０，Ｇ_０，Ｂ_０）のＲ値、Ｇ値、及び、Ｂ値のすべてが０でも２５５でもない場合にはセレクタ１０５に合成処理部１０１−ｎの出力である最終合成ＲＧＢデータ（Ｒ’_ｎ，Ｇ’_ｎ，Ｂ’_ｎ）を出力させる。

このセレクタ１０５及び選択制御部１０６による処理もピクセル単位で行われる。

すなわち、あるピクセルについて、最下層レイヤであるフレームバッファ＃０に格納されたＲＧＢデータ（Ｒ_０，Ｇ_０，Ｂ_０）のＲ値、Ｇ値、及び、Ｂ値のいずれか１つでも０か又は２５５である場合には、フレームバッファ＃０に格納されたＲＧＢデータ（Ｒ_０，Ｇ_０，Ｂ_０）が、より上層のフレームバッファ＃１〜＃ｎと何ら重ね合わせ処理されることなく、そのまま直接、画像表示装置（図示せず）へ出力される。

換言すれば、最下層レイヤであるフレームバッファ＃０にＲＧＢデータを書き込むアプリケーションは、画像表示装置（図示せず）において最も手前に表示させたい情報があるならば、その情報をＲ値、Ｇ値、又は、Ｂ値の少なくとも１つの値が０又は２５５となる色で描画することによって、他のアプリケーションによって描画された画像によって上書きされることなく、最も手前に表示させることができる。

図２は、画像生成装置１００をカーナビゲーションシステムに適用した場合の出力画面の一例を示している。ここでは、最下層レイヤとしてナビゲーションシステムによる地図画像、最上層レイヤとしてテレビ受信システムによるテレビ画像が存在するものとする。

すると、図２（ａ）に示すように、より上層のレイヤであるテレビ画像は地図画像の上に上書きされるようにして、出力画面ではより手前に表示され、テレビ画像が表示されているピクセルエリアにおいては地図画像を見ることができない。

ここで、ナビゲーションアプリが何らかの警告メッセージを運転者に至急伝達したい場合、そのメッセージをＲ値、Ｇ値、及び／又は、Ｂ値が０又は２５５である色で描画すると、上述のように当該メッセージについては重ね合わせ処理が適用されず、そのまま直接出力されるため、図２（ｂ）に示すように、当該メッセージ（ここでは、「異常状態を検出しました！！」という文字列メッセージ）をより上層レイヤであるテレビ画像よりも手前に表示することができる。

このように、本実施例によれば、フレーム内での重ね合わせの順序を示すデータ（深度データ／奥行きデータ）をピクセル単位で保持せずとも、各ピクセルの色情報のみによって、各ピクセルの重ね合わせ処理を制御することできる。

よって、本実施例によれば、最下層レイヤが割り当てられたアプリケーションは、出力画像において最も手前に表示させたい情報（例えば、上述のような運転者への警告メッセージなど）があれば、当該情報を予め定められた複数の特定の色のいずれかで描画するだけで、当該ピクセルについて重ね合わせロジックを適用しないようにして、より上層レイヤの画像データによって上書きされるのを防ぐことができる。このとき、最下層レイヤのアプリケーションは、他のアプリケーションにより描画される画像の各ピクセルにおけるα値（透明度）を認識している必要はない。

また、本実施例によれば、上記のようなフレーム内での重ね合わせの順序を示すデータ（深度データ／奥行きデータ）をピクセル単位で保持するためのメモリが不要となるため、実装コストの低減が実現される。

なお、上記一実施例においては、一例として、最下層レイヤのＲＧＢデータのうち、予め定められた複数の特定の色のピクセルについて、重ね合わせ処理を適用せずに表示画像において最も手前に表示させる場合について説明したが、当業者には明らかなように、本発明の意図及び範囲はこのような実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記一実施例における最下層レイヤに対する処理と同様の処理を最下層レイヤ以外のより上層のレイヤに適用して、最下層レイヤ以外のレイヤのＲＧＢデータの中から特定の色のピクセルを表示画像において最も手前に表示させることもできる。

また、例えば、上記一実施例における最下層レイヤに対する処理と同様の処理を２以上のレイヤに適用して、２以上のレイヤのＲＧＢデータの中から特定の色のピクセルを表示画像において最も手前に表示させることもできる。この場合、特定のピクセルについて複数のレイヤが手前に表示される複数の特定の色のいずれかを指定してきたときの衝突回避のためのルールを予め決めておく必要がある。例えば、手前に表示される複数の特定の色の中で優先順位を予め定めておいてもよく、及び／又は、重ね合わせ処理の当初の原則に立ち返ってより上層のレイヤにおける指定色がより優先的に手前に表示されるものとしてもよい。

さらに、上記一実施例においては、一例として、ＲＧＢデータが８ビットであるものとし、重ね合わせ処理されない複数の特定の色として、１）Ｒ値が０か又は２５５のピクセル（Ｇ、Ｂ値は０〜２５５のいずれでもよい）、或いは、２）Ｇ値が０か又は２５５のピクセル（Ｒ、Ｂ値は０〜２５５のいずれでもよい）、或いは、３）Ｂ値が０か又は２５５のピクセル（Ｒ、Ｇ値は０〜２５５のいずれでもよい）が手前に表示されるものとしたが、本発明の意図及び範囲はこのような実施形態に限定されるものではない。

例えば、重ね合わせ処理されない特定の色は、上記一実施例のように複数色設定する必要はかならずしもなく、一色だけであってもよい。

また、上記一実施例のようにＲ値、Ｇ値、及び、Ｂ値の各々に条件を設定する必要もかならずしもなく、Ｒ値、Ｇ値、及び、Ｂ値の中のいずれか１つについてのみ条件を設定し、それが１以上の特定の値の場合のみ、当該ピクセルに重ね合わせ処理を適用せずに最も手前に表示するものとしてもよい。

さらに、上記一実施例のように、重ね合わせ処理が適用されないピクセルのＲ値、Ｇ値、及び、Ｂ値を、各々が採り得る範囲内での最大値又は最小値とする必要はかならずしもない。例えば、Ｒ＝１００、Ｇ＝１５０、Ｂ＝２００のピクセルのみを重ね合わせ処理せずに最も手前に表示する色に指定する、といった設定も当然可能である。しかしながら、そのような中間色は、各アプリケーションが通常の状態で使用する可能性が比較的高いため、上記一実施例のように、採り得る範囲内で最大値にできるだけ近い範囲や最小値にできるだけ近い範囲などのアプリケーションによって比較的使われにくい、いわば極端な色を指定する方が好ましいと言える。

本発明は、複数のレイヤデータを重ね合わせて出力画像を生成する画像生成装置に利用できる。

本発明の一実施例に係る画像生成装置の概略構成図である。本発明の一実施例に係る画像生成装置をカーナビゲーションシステムに適用した場合の表示画像生成処理の一例を示す図である。

符号の説明

１００画像生成装置
１０１合成処理部
１０２減算器
１０３乗算器
１０４加算器
１０５セレクタ
１０６選択制御部

Claims

複数のレイヤデータを重ね合わせて出力画像を生成する画像生成装置であって、
１色以上の特定の色が出力画像において最も手前に表示されるように前記複数のレイヤデータを合成するように構成された、ことを特徴とする画像生成装置。
請求項１記載の画像生成装置であって、
前記複数のレイヤデータの各々は、ＲＧＢデータを含み、
前記複数のレイヤデータのＲＧＢデータをピクセル単位で重ね合わせ処理する際、あるレイヤデータのあるピクセルのＲＧＢデータのＲ値、Ｇ値、又は、Ｂ値が所定の値であれば、当該ピクセルについては、重ね合わせ処理を行わずに、当該レイヤデータのＲＧＢデータを出力画像のピクセルデータとする、ことを特徴とする画像生成装置。
請求項２記載の画像生成装置であって、
前記所定の値は、前記ＲＧＢデータにおいてＲ値、Ｇ値、又は、Ｂ値が採り得る最大値又は最小値である、ことを特徴とする画像生成装置。