JP2016034114A - 補間装置及び補間方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】メモリからの変形係数の読み込み時間の増大を抑制する。【解決手段】元画像のライン上に配置された複数の変形係数が、各々ライン単位で所定の順番に従って順次格納される複数のラインバッファ(131、132、133、134)と、元画像のライン毎に当該ライン上の画素の変形係数を補間処理する補間処理部(14)と、補間処理部(14)が元画像の1ライン上の画素の変形係数を補間処理する期間に、新たな1ライン分の複数の変形係数の一部または全部を外部から読み込み、最先に変形係数が格納されたラインバッファ(131、132、133、134)に格納する読込部(12)とを備える補間装置(10)である。【選択図】図1
Description
本発明は、メモリから読み込まれる変形係数間を補間する補間装置及び補間方法に関する。
従来、撮像素子で撮像する画像の品質を向上させるために、撮像画像の歪みを補正する機能、あるいは、画像を湾曲した投影面に投影するためにあえて画像を歪ませる機能(ワーピング機能)を備えた画像処理装置が実用化されている。特許文献1には、撮像画像を構成する各画素に対応する変形係数に基づく歪み補正処理を行う画像処理装置が開示されている。
変形係数を画素毎に与えた場合、変形係数のデータ容量が大きくなるが、特許文献1に開示された画像処理装置では、変形係数は圧縮されてメモリに格納されており、データ容量の増大が抑制されている。
上述した変形係数が格納されるROM(Read Only Memory)等のメモリに、撮像された外部映像(例えば、バックドロップ面)に重ねて表示される画像データ(例えば、文字、ラインまたはグラフィックアイコンといった画像データである複数のレイヤー、単一色のボーダー面である画像データ等)も格納される場合がある。
このような場合、メモリからの、変形係数の読み込みと上述した画像データの読み込みとが競合すると、メモリアクセス帯域がボトルネックとなり、変形係数の読み込みまたは画像データの読み込みに要する時間が増大してしまうといった課題があった。特許文献1には、このようなメモリアクセス帯域のボトルネックによる、読み込みに要する時間の増大については何ら開示も示唆もされていない。
これに対し、本発明は、メモリからの変形係数の読み込み時間の増大を抑制することができる補間装置及び補間方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る補間装置は、元画像上で所定の間隔を空けて配置された画素に対応した変形係数を補間することで、当該元画像を構成する画素毎に変形係数を算出する補間装置において、上記元画像のライン上に配置された複数の変形係数が、各々ライン単位で所定の順番に従って、順次格納される複数の格納部と、格納された変形係数を用いて、上記元画像のライン毎に当該ライン上の画素の変形係数を補間処理する補間処理手段と、上記補間処理手段が上記格納された変形係数を用いて上記元画像の1ライン上の画素の変形係数を補間処理する補間処理期間において、新たな1ライン分の複数の変形係数の一部または全部を外部から読み込み、当該読み込んだ変形係数を最先に変形係数が格納された最先の格納部に格納する読込手段とを備える。
上記構成によれば、補間処理手段が、格納された変形係数を用いて元画像のライン毎に当該ライン上の画素の変形係数を補間処理する。読込手段は、補間処理手段が1ライン上の画素の変形係数を補間処理する補間処理期間に、元画像を構成する各画素に対応する変形係数が記憶された外部の記憶装置から、新たな1ライン分の変形係数の一部を読み込み、最先に変形係数が格納された格納部に格納する。
ここで、複数の格納部の各々には、所定の順番に従って、読込手段により読み込まれる1ライン分の変形係数が、ライン単位で順次格納される。そして、新たな1ライン分の変形係数は、複数の格納部のうち、最も先に(最も古く)変形係数が格納された格納部に、格納される。
このため、読込手段は、外部の記憶装置から、新たな1ライン分の変形係数を、補間処理手段が元画像の1ラインを補間処理する補間処理期間毎に一部ずつ読み込み、上述した、最も先に変形係数が格納された格納部に格納することが可能となる。
したがって、読込手段が記憶装置から新たな1ライン分の変形係数を読み込む場合において、メモリアクセスが分散され、これにより、メモリアクセス帯域のボトルネックによる、変形係数の読み込みに要する時間の増大が抑制される。
また、記憶装置に画像データ等がさらに記憶されている場合でも、変形係数の読み込みとそれら画像データの読み込みとの競合による、データ読み込みに要する時間の増大が抑制される。
なお、新たな1ライン分の変形係数の数が少なく、メモリアクセス帯域がボトルネックとならなければ、補間処理手段が元画像の1ラインを補間処理する補間処理期間内に、読込手段が新たな1ライン分の変形係数の全部を外部から読み込むようにしてもよい。
本発明は、メモリからの変形係数の読み込み時間の増大を抑制することができるという効果を奏する。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
図2は、本発明の実施の形態に係る補間装置10を適用した画像処理装置1の概略構成を示すブロック図である。画像処理装置1は、例えば、ビデオカメラで撮像された外部映像に、外部メモリに格納された各種の画像データを重ねて表示する表示システムに好適な画像処理装置である。また、画像処理装置1は、ヘッドアップディスプレイ(Head-Up Display)システムを利用した車載用の表示システムといった、表示装置から投影面に投影した画像をユーザに提供する表示システムに好適な画像処理装置である。
画像処理装置1には外部メモリである記憶装置2が接続されており、画像処理装置1は記憶装置2に記憶されている各種のデータを読み込み、当該読み込まれたデータを用いて、各種の画像処理を行う。また、画像処理装置1にはLCDモニター等の表示装置(図示省略)が接続されており、画像処理装置1は当該表示装置にRGBデータを出力する。さらに、画像処理装置1には外部映像を撮像するビデオカメラやスチルカメラ等の撮像装置(図示省略)が接続されてもよい。画像処理装置1に撮像装置が接続された場合であれば、当該撮像装置により撮像された外部映像が画像処理装置1に入力される。
以下、図2を用いて、画像処理装置1の概略構成について説明する。図2に示すように、画像処理装置1は、補間装置10と、元画像生成部20と、キャプチャバッファ30と、表示制御部40と、を備えている。
補間装置10は、元画像生成部20により生成される元画像を構成する各画素に対応する変形係数をキャプチャバッファ30に出力する。各画素に対応する変形係数は、当該各画素の、上述した表示装置により表示される表示画像上における位置を示すアドレスデータとなる。例えば、変形係数は、元画像を構成する各画素をそれぞれ表示画像内においてどの位置に対応する画素として表示すべきか(例えば、表示画像内における各画素の座標)を示すものである。この場合、変形係数は、例えば、表示画像の座標系(以下、「U−V座標系」とする)におけるu座標及びv座標とすればよい。また、変形係数は、元画像の座標系における各画素の座標からの、表示画像内の座標系における各画素の座標のずれを示す係数であってもよい。本実施の形態では、変形係数は上述した通り、表示画像のU−V座標系におけるu座標及びv座標とする。なお、表示画像のU−V座標系の原点、U方向及びV方向は、元画像のX−Y座標系の原点、Y方向及びX方向と、それぞれ、重なるものである。
例えば、変形係数は、画像処理装置1が、ビデオカメラで撮像された外部映像に、外部メモリに格納された各種の画像データを重ねて表示する表示システムに用いられる場合、ビデオカメラのレンズ特性により生じる歪みを補正するための係数である。また、画像処理装置1が、ヘッドアップディスプレイシステムを利用した車載用の表示システムに用いられる場合、投影するフロントガラスの形状により元画像に生じる歪みを補正するための係数である。
ここで、補間装置10がどのようにして変形係数を取得し、キャプチャバッファ30に出力するかについて説明する。変形係数は記憶装置2に予め記憶されている。ただし、記憶装置2には、元画像を構成するすべての画素について、それぞれに対応する上述した変形係数が記憶されているわけではない。元画像を構成するすべての画素に変形係数を与えた場合、そのデータ容量が膨大なものとなるためである。このため、記憶装置2には、図3に示すように、元画像上に2次元格子を想定し、当該2次元格子の格子点に位置する画素(以下、「格子点上画素」と呼ぶ。図3中「●」で表された画素)のみについて、上述の変形係数が与えられ、記憶される。そして、補間装置10は、記憶装置2から、格子点上画素の変形係数を読み込み、取得する。一方、このような2次元格子の格子点から外れた画素、すなわち、格子点間に位置する画素(以下、「格子点間画素」と呼ぶ。図3中「○」で表された画素)の変形係数は、補間装置10が格子点上画素の変形係数間を補間し、取得する。
元画像生成部20は、記憶装置2から、元画像を生成するために必要となる画像データを読み込み、元画像を生成する。元画像生成部20は、当該生成された元画像のRGBデータをキャプチャバッファ30に出力する。
また、元画像生成部20は、画像処理装置1に上述の撮像装置が接続されている場合であれば、記憶装置2から読み込んだ画像データと、当該撮像装置により撮像された外部映像とを重ねて元画像を生成する。当該元画像のRGBデータを元画像生成部20はキャプチャバッファ30に出力する。
キャプチャバッファ30は、元画像生成部20から入力された、元画像のRGBデータを一時的に格納する。そして、キャプチャバッファ30は、表示画像の走査周期に同期して補間装置10から入力されるアドレスデータに従って、当該格納されたRGBデータを、表示制御部40に出力する。
表示制御部40は、上述の表示装置を制御し、キャプチャバッファ30から入力されるRGBデータを用いて、当該表示装置に表示画像を表示させる。
なお、記憶装置2は、例えば、ROM等の不揮発性半導体メモリを用いることができる。上述した通り、記憶装置2には、上記2次元格子の格子点上画素に対応する変形係数と、元画像の生成に必要となる様々な画像データと、が記憶されている。
次に、図4に示す、記憶装置2に記憶されている変形係数を例として、補間装置10の構成及びその動作について説明する。
まず、図4に示した変形係数の例について説明する。図4には、元画像生成部20が生成する元画像上に想定される2次元格子における、複数の格子点上画素(図中「●」で表された画素)と複数の格子点間画素(図中「○」で表された画素)とが示されている。図4の変形係数が与えられた元画像は、X方向に沿う表示ドットの数(表示ドット数)が「19」、Y方向に沿う表示ラインの数(表示ライン数)が「13」の画面である。図4に示すように、変形係数は、X方向、Y方向のいずれにおいても所定の間隔で間引かれている。具体的には、X方向、Y方向のいずれにおいても、2つの格子点上画素の間毎に2つの格子点間画素が存在しており、2つの格子点間画素に対応する変形係数が間引かれている。
すなわち、図4の例では、元画像が、表示ライン数×表示ドット数=13本×19個=247個の画素数構成である。格子点上画素は35個、格子点間画素は212個であり、247個の画素の各々に対応する変形係数のうち、212個の格子点間画素の各々に対応する変形係数が間引かれている。上述したように、35個の格子点上画素の各々に対応する変形係数は記憶装置2に予め記憶される一方、212個の格子点間画素の各々に対応する変形係数は補間装置10により補間される。
なお、図4に示す通り、Y方向に沿って配列された13本の表示ラインの各々には、X方向に沿って配列された19個の画素(格子点上画素及び格子点間画素)が対応している。以下では、各表示ラインに対応する各画素を各々の「ライン番号」及び「ドット番号」を用いて特定する。例えば、格子点上画素Paは、「ライン番号」及び「ドット番号」は共に「1」であることから、格子点上画素(1,1)(=(ライン番号,ドット番号))と表記する。また、格子点間画素Pbであれば、「ライン番号」が「2」、「ドット番号」が「3」であることから、格子点間画素(2,3)と表記する。
また、図4に示す表示ライン数及び表示ドット数は一例であり、それらの数に本発明は限定されるものではない。例えば、元画像生成部20が生成する元画像の画素数構成がQVGA(Quarter Video Graphics Array)であれば、表示ライン数は240本、表示ドット数は320個となる。さらに、図4の例では、X方向、Y方向のいずれにおいても、2つの格子点上画素の間毎に2つの格子点間画素に対応する変形係数が間引かれているが、このような間引きの間隔に本発明は限定されるものではない。X方向の間引きの間隔とY方向の間引きの間隔とは異なるものであってもよい。また、X方向においては変形係数を間引かずに、Y方向のみにおいて上述したような間引きの間隔で変形係数が間引かれていてもよい。さらに、図4の例よりも、間引きの間隔が広くても、逆に、狭くても構わない。
図1に、本発明の実施の形態に係る補間装置10の機能構成を示す。補間装置10は、図1に示すように、決定部11(決定手段)と、読込部12(読込手段)と、ラインバッファ部13と、補間処理部14(補間処理手段)と、を備えている。ラインバッファ部13は、第1ラインバッファ131(格納部)、第2ラインバッファ132(格納部)、第3ラインバッファ133(格納部)及び第4ラインバッファ134(格納部)を有している。補間装置10はさらに、レジスタ121(保持部)を備えていてもよい。
補間処理部14は、格子点上画素に対応する変形係数間を補間し、格子点間画素に対応する変形係数を算出する。図5は、図4に示した変形係数の例における、補間処理部14の補間処理を説明するための説明図である。図5は、Y方向における、格子点上画素に対応する変形係数間を補間する補間処理を説明するためのものである。図5を用いて、Y方向における、補間処理部14の補間処理について説明する。
補間処理部14は、図5に示すように、格子点上画素(1,1)及び格子点上画素(4,1)の各変形係数間を補間し、格子点間画素(2,1)及び格子点間画素(3,1)の各変形係数を算出する。同様に、補間処理部14は、格子点上画素(1,4)及び格子点上画素(4,4)の各変形係数間を補間し、格子点間画素(2,4)及び格子点間画素(3,4)の各変形係数を算出する。格子点間画素(2,7)、格子点間画素(3,7)、格子点間画素(2,10)、格子点間画素(3,10)、格子点間画素(2,13)、格子点間画素(3,13)、格子点間画素(2,16)、格子点間画素(3,16)、格子点間画素(2,19)、格子点間画素(3,19)の各変形係数についても同様に、補間により算出される。
ここで、各格子点上画素の変形係数及び、補間処理部14の補間処理により算出される各格子点間画素の変形係数は共に、上述した通り、各格子点上画素及び各格子点間画素の、表示画像のU−V座標系におけるu座標及びv座標である。補間処理部14は、U−V座標系におけるu座標及びv座標である、各格子点上画素の変形係数を通る曲線を表すn次式を決定する。当該決定されたn次式を用いて、補間処理部14は、各格子点間画素の変形係数を算出する。
一般に、n+1個の点(α0,β0),(α1,β1),(α2,β2),・・・,(αn,βn)が与えられているとき、その点を通る滑らかな曲線をひき、α0〜αnの間の値αにおける上記曲線上の点のβの値を求めることを補間という。通常、n+1個の点を通る曲線は、例えば、以下のようなn次式(nは2以上の自然数)で表される。本実施の形態では、ニュートンの補間式を用いている。
β=A0+A1(α−α0)+A2(α−α0)(α−α1)+・・・+An(α−α0)(α−α1)・・・(α−αn−1)
上述の「n次式を決定する」とは、上記のn次式を決定するために、上記の係数A0〜Anを算出することを意味する。
上述の「n次式を決定する」とは、上記のn次式を決定するために、上記の係数A0〜Anを算出することを意味する。
なお、このようなn次式を用いた場合、nの数が大きくなると、演算量が増大する傾向にある。このため、補間処理部14は、上述のn次式として、3点の格子点上画素の各変形係数を用いた2次式を用いる。もちろん、上述のn次式は2次式に限られるものではなく、演算量の増大が問題とならなければ、3次式、4次式といった、より高次の式であっても構わない。
補間処理部14は、具体的には、図5に示すように、格子点間画素(2,1)及び格子点間画素(3,1)の各変形係数を算出するために、格子点上画素(1,1)、格子点上画素(4,1)及び格子点上画素(7,1)(図中、L11で示された領域内の3つの格子点上画素)の各変形係数を通る曲線を表す2次式を決定する。同様に、補間処理部14は、格子点間画素(2,4)及び格子点間画素(3,4)の各変形係数を算出するために、格子点上画素(1,4)、格子点上画素(4,4)及び格子点上画素(7,4)(図中、L12で示された領域内の3つの格子点上画素)の各変形係数を通る曲線を表す2次式、格子点間画素(2,7)及び格子点間画素(3,7)の各変形係数を算出するために、格子点上画素(1,7)、格子点上画素(4,7)及び格子点上画素(7,7)(図中、L13で示された領域内の3つの格子点上画素)の各変形係数を通る曲線を表す2次式、格子点間画素(2,10)及び格子点間画素(3,10)の各変形係数を算出するために、格子点上画素(1,10)、格子点上画素(4,10)及び格子点上画素(7,10)(図中、L14で示された領域内の3つの格子点上画素)の各変形係数を通る曲線を表す2次式、格子点間画素(2,13)及び格子点間画素(3,13)の各変形係数を算出するために、格子点上画素(1,13)、格子点上画素(4,13)及び格子点上画素(7,13)(図中、L15で示された領域内の3つの格子点上画素)の各変形係数を通る曲線を表す2次式、格子点間画素(2,16)及び格子点間画素(3,16)の各変形係数を算出するために、格子点上画素(1,16)、格子点上画素(4,16)及び格子点上画素(7,16)(図中、L16で示された領域内の3つの格子点上画素)の各変形係数を通る曲線を表す2次式、格子点間画素(2,19)及び格子点間画素(3,19)の各変形係数を算出するために、格子点上画素(1,19)、格子点上画素(4,19)及び格子点上画素(7,19)(図中、L17で示された領域内の3つの格子点上画素)の各変形係数を通る曲線を表す2次式、をそれぞれ決定する。
補間処理部14は、このように決定された各2次式を用いて、各格子点間画素の変形係数を算出する。具体的には、補間処理部14は、例えば格子点間画素(2,1)の変形係数を算出する場合であれば、上述の2次式は以下となる。
u=A00(v−v00)(v−v01)+B00(v−v00)+C00 ・・・ (1)
格子点上画素(1,1)、格子点上画素(4,1)及び格子点上画素(7,1)の各変形係数である、表示画像のU−V座標系における各座標を、(u00,v00)、(u01,v01)、(u02,v02)とする。
v=v00により、u=u00=C00となる。
v=v01により、u=u01=B00(v01−v00)+C00となる。これにより、B00=(u01−u00)/(v01−v00)となる。
v=v02により、u=u02=A00(v02−v00)(v02−v01)+B00(v02−v00)+C00となる。u00=C00、B00=(u01−u00)/(v01−v00)により、A00=(B00’−B00)/(v02−v01)となる。ただし、B00’=(u02−u00)/(v02−v00)である。
このようにして、上記(1)式における3つの係数A00、B00、C00が求められ、上記(1)式が決定される。上記(1)式に、格子点間画素(2,1)のv座標を代入することにより、格子点間画素(2,1)のu座標が算出される。
なお、格子点間画素(2,1)のv座標は、格子点上画素(1,1)及び格子点上画素(4,1)の各変形係数であるv座標から算出される。
図6は、図4に示した変形係数の例における、補間処理部14の補間処理を説明するための説明図である。図6は、X方向における、格子点上画素に対応する変形係数間を補間する補間処理を説明するためのものである。図6を用いて、X方向における、補間処理部14の補間処理について説明する。
補間処理部14は、図6に示すように、格子点上画素(1,1)及び格子点上画素(1,4)の各変形係数間を補間し、格子点間画素(1,2)及び格子点間画素(1,3)の各変形係数を算出する。同様に、補間処理部14は、格子点上画素(1,4)及び格子点上画素(1,7)の各変形係数間を補間し、格子点間画素(1,5)及び格子点間画素(1,6)の各変形係数を算出する。また、補間処理部14は、上述した2次式を用いる補間により算出された、格子点間画素(2,1)及び格子点間画素(2,4)の各変形係数間を補間し、格子点間画素(2,2)及び格子点間画素(2,3)の各変形係数を算出する。
補間処理部14は、上述したY方向の場合と同様、U−V座標系におけるu座標及びv座標である、各格子点上画素の変形係数を通る曲線を表すn次式を決定する。当該決定されたn次式を用いて、補間処理部14は、各格子点間画素の変形係数を算出する。なお、このn次式を2次式とし、当該2次式を用いて各格子点間画素の変形係数を算出する点については、上述したY方向における内容と同様であり、ここでは説明を繰り返さない。
補間処理部14は、具体的には、図6に示すように、例えば、格子点間画素(1,2)及び格子点間画素(1,3)の各変形係数を算出するために、格子点上画素(1,1)、格子点上画素(1,4)及び格子点上画素(1,7)(図中、D11で示された領域内の3つの格子点上画素)の各変形係数を通る曲線を表す2次式を決定する。同様に、補間処理部14は、格子点間画素(1,5)及び格子点間画素(1,6)の各変形係数を算出するために、格子点上画素(1,4)、格子点上画素(1,7)及び格子点上画素(1,10)(図中、D12で示された領域内の3つの格子点上画素)の各変形係数を通る曲線を表す2次式を決定する。また、補間処理部14は、格子点間画素(2,2)及び格子点間画素(2,3)の各変形係数を算出するために、格子点間画素(2,1)、格子点間画素(2,4)及び格子点間画素(2,7)(図中、D21で示された領域内の3つの格子点間画素)の各変形係数を通る曲線を表す2次式を決定する。格子点間画素(2,1)、格子点間画素(2,4)及び格子点間画素(2,7)の各変形係数は、上述した通り、Y方向における、補間処理部14の補間処理により、算出されたものである。
補間処理部14は、上述したような、Y方向における補間処理及びX方向における補間処理により、格子点間画素に対応する変形係数を算出する。補間処理部14は、このような補間処理を元画像の表示ライン毎に行い、当該表示ラインの格子点上画素であれば記憶装置2に予め記憶されている変形係数を出力する一方、当該表示ラインの格子点間画素であれば補間処理により算出された変形係数を出力する。
ラインバッファ部13は、読込部12により記憶装置2から読み込まれる変形係数を格納する。具体的には、ラインバッファ部13は、上述した通り、第1ラインバッファ131、第2ラインバッファ132、第3ラインバッファ133及び第4ラインバッファ134を有している。第1ラインバッファ131、第2ラインバッファ132、第3ラインバッファ133及び第4ラインバッファ134の各々は、図4及び図5に示した元画像の1本の表示ライン分(1ライン分)の格子点上画素に対応する変形係数を格納可能である。例えば、図5に示す例では、第1ラインバッファ131は、元画像のライン番号「1」の表示ラインに対応する格子点上画素の各変形係数を格納している。すなわち、第1ラインバッファ131は、格子点上画素(1,1)、格子点上画素(1,4)、格子点上画素(1,7)、格子点上画素(1,10)、格子点上画素(1,13)、格子点上画素(1,16)及び格子点上画素(1,19)の各変形係数を格納している。第2ラインバッファ132は、元画像のライン番号「4」の表示ラインに対応する格子点上画素の各変形係数を格納している。すなわち、第2ラインバッファ132は、格子点上画素(4,1)、格子点上画素(4,4)、格子点上画素(4,7)、格子点上画素(4,10)、格子点上画素(4,13)、格子点上画素(4,16)及び格子点上画素(4,19)の各変形係数を格納している。第3ラインバッファ133は、元画像のライン番号「7」の表示ラインに対応する格子点上画素の各変形係数を格納している。すなわち、第3ラインバッファ133は、格子点上画素(7,1)、格子点上画素(7,4)、格子点上画素(7,7)、格子点上画素(7,10)、格子点上画素(7,13)、格子点上画素(7,16)及び格子点上画素(7,19)の各変形係数を格納している。
ラインバッファ部13は、上述したような、第1ラインバッファ131、第2ラインバッファ132及び第3ラインバッファ133の各々に格納されている、元画像の各1表示ライン分の変形係数を補間処理部14に出力する。図5の例では、補間処理部14は、元画像の、ライン番号「1」の表示ライン、ライン番号「2」の表示ライン及びライン番号「3」の表示ラインの各々に対応する各格子点間画素の変形係数を算出する場合を示している。上述した通り、ライン番号「1」「2」「3」の各表示ラインに対応する各格子点間画素の変形係数を算出する場合、上述した2次式を決定するために、ライン番号「1」「4」「7」の各表示ラインに対応する各格子点上画素の変形係数が必要となる。このため、これら変形係数が、1表示ライン分毎に、第1ラインバッファ131、第2ラインバッファ132及び第3ラインバッファ133の各々に格納されている。
読込部12は、記憶装置2に記憶されている、元画像の各格子点上画素の変形係数を読み込み、ラインバッファ部13に出力する。図5の例の場合、先ず、読込部12は、補間処理部14の補間処理の開始のタイミングに合わせて、記憶装置2から、元画像のライン番号「1」「4」「7」の各表示ラインに対応する各格子点上画素の変形係数を読み込み、ラインバッファ部13に出力する。ラインバッファ部13は、上述した通り、読込部12により読み込まれた変形係数を、1表示ライン分毎に、第1ラインバッファ131、第2ラインバッファ132及び第3ラインバッファ133の各々に格納する。
また、読込部12は、補間処理部14が、元画像の、ライン番号「1」の表示ライン、ライン番号「2」の表示ライン及びライン番号「3」の表示ラインの各々に対応する各格子点間画素の変形係数を算出する期間において、ライン番号「10」の表示ラインに対応する各格子点上画素の変形係数を記憶装置2から読み込み、ラインバッファ部13に出力する。ラインバッファ部13は、読込部12により読み込まれた変形係数を、第4ラインバッファ134に格納する。
図8は、図4に示した変形係数の例における、補間処理部14の補間処理を説明するための説明図である。図8は、Y方向における、格子点上画素に対応する変形係数間を補間する補間処理を説明するためのものである。図8に示すように、補間処理部14は、格子点間画素(5,1)及び格子点間画素(6,1)の各変形係数を算出するために、格子点上画素(4,1)、格子点上画素(7,1)及び格子点上画素(10,1)(図中、L21で示された領域内の3つの格子点上画素)の各変形係数を通る曲線を表す2次式を決定する。同様に、補間処理部14は、格子点間画素(5,4)及び格子点間画素(6,4)の各変形係数を算出するために、格子点上画素(4,4)、格子点上画素(7,4)及び格子点上画素(10,4)(図中、L22で示された領域内の3つの格子点上画素)の各変形係数を通る曲線を表す2次式、格子点間画素(5,7)及び格子点間画素(6,7)の各変形係数を算出するために、格子点上画素(4,7)、格子点上画素(7,7)及び格子点上画素(10,7)(図中、L23で示された領域内の3つの格子点上画素)の各変形係数を通る曲線を表す2次式、格子点間画素(5,10)及び格子点間画素(6,10)の各変形係数を算出するために、格子点上画素(4,10)、格子点上画素(7,10)及び格子点上画素(10,10)(図中、L24で示された領域内の3つの格子点上画素)の各変形係数を通る曲線を表す2次式、格子点間画素(5,13)及び格子点間画素(6,13)の各変形係数を算出するために、格子点上画素(4,13)、格子点上画素(7,13)及び格子点上画素(10,13)(図中、L25で示された領域内の3つの格子点上画素)の各変形係数を通る曲線を表す2次式、格子点間画素(5,16)及び格子点間画素(6,16)の各変形係数を算出するために、格子点上画素(4,16)、格子点上画素(7,16)及び格子点上画素(10,16)(図中、L26で示された領域内の3つの格子点上画素)の各変形係数を通る曲線を表す2次式、格子点間画素(5,19)及び格子点間画素(6,19)の各変形係数を算出するために、格子点上画素(4,19)、格子点上画素(7,19)及び格子点上画素(10,19)(図中、L27で示された領域内の3つの格子点上画素)の各変形係数を通る曲線を表す2次式、をそれぞれ決定する。X方向における2次式の決定についても、上述の図6を用いて説明した内容と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。
このように、補間処理部14が、元画像の、ライン番号「4」「5」「6」の各表示ラインに対応する各格子点間画素の変形係数を算出する場合、ライン番号「4」「7」「10」の各表示ラインに対応する各格子点上画素の変形係数が必要となる。読込部12により、このようにして新たに必要となる、ライン番号「10」の表示ラインに対応する各格子点上画素の変形係数が、補間処理部14がライン番号「1」「2」「3」の各表示ラインに対応する各格子点間画素の変形係数を算出する期間に、第4ラインバッファ134に読み込まれる。なお、同一の3本の表示ラインの各々に対応する各格子点上画素の変形係数を用いて、各格子点間画素の変形係数が算出される、元画像の3本の表示ラインを1つの「表示ライングループ(表示ラインG)」とする。例えば、ライン番号「1」「2」「3」の各表示ライン、ライン番号「4」「5」「6」の各表示ライン、の各々が1つの表示ラインGとなる。
図7は、元画像の、ライン番号「1」「2」「3」の各表示ラインに対応する各格子点間画素の変形係数が算出される期間において、読込部12が記憶装置2から、ライン番号「10」の表示ラインに対応する各格子点上画素の変形係数を読み込む手順を説明するための説明図である。
図7では、補間処理部14が元画像のライン番号「1」の表示ラインに対応する各格子点間画素の変形係数を算出する期間を第1補間処理期間と、補間処理部14が元画像のライン番号「2」の表示ラインに対応する各格子点間画素の変形係数を算出する期間を第2補間処理期間と、補間処理部14が元画像のライン番号「3」の表示ラインに対応する各格子点間画素の変形係数を算出する期間を第3補間処理期間と、各々記載されている。
図7に示すように、読込部12は、第1補間処理期間において、上述した新たに必要となる、ライン番号「10」の表示ラインに対応する各格子点上画素の変形係数のうち、格子点上画素(10,1)、格子点上画素(10,4)及び格子点上画素(10,7)の各変形係数を、記憶装置2から読み込み、ラインバッファ部13に出力する。ラインバッファ部13は、読み込まれた3つの変形係数を第4ラインバッファ134に格納する。次に、読込部12は、第2補間処理期間において、ライン番号「10」の表示ラインに対応する各格子点上画素の変形係数のうち、格子点上画素(10,10)及び格子点上画素(10,13)の各変形係数を、記憶装置2から読み込み、ラインバッファ部13に出力する。ラインバッファ部13は、読み込まれた2つの変形係数を第4ラインバッファ134に格納する。そして、読込部12は、第3補間処理期間において、ライン番号「10」の表示ラインに対応する各格子点上画素の変形係数のうち、格子点上画素(10,16)及び格子点上画素(10,19)の各変形係数を、記憶装置2から読み込み、ラインバッファ部13に出力する。ラインバッファ部13は、読み込まれた2つの変形係数を第4ラインバッファ134に格納する。
なお、同一の補間処理期間において読み込まれる変形係数を1つの「変形係数グループ(変形係数G)」とする。例えば、図7の場合であれば、格子点上画素(10,1)、格子点上画素(10,4)及び格子点上画素(10,7)の各変形係数を「第1変形係数G」、格子点上画素(10,10)及び格子点上画素(10,13)の各変形係数を「第2変形係数G」、格子点上画素(10,16)及び格子点上画素(10,19)の各変形係数を「第3変形係数G」とする。
決定部11は、記憶装置2に格納されている、元画像の各格子点上画素の変形係数を読み込み、元画像の1表示ライン分の変形係数における、上述した変形係数Gを決定する。決定部11は、決定された変形係数Gを読込部12に出力する。読込部12は、決定された変形係数Gに従って、上述したような手順により、1表示ライン分の変形係数を読み込む。
決定部11は、具体的には、元画像の1表示ライン分の変形係数(格子点上画素の変形係数、つまり、間引きされていない変形係数)の数を上述した1つの表示ラインGに含まれる表示ライン数で除算した際の商及び剰余から、各変形係数Gに含まれる変形係数の数を決定する。決定部11は、図7及び図8の場合であれば、1表示ライン分の変形係数の数は「7」であり、上記1つの表示ラインGに含まれる表示ライン数は「3」である。「7」を「3」で除算すれば、商は「2」、剰余は「1」となる。この場合、決定部11は、上述した通り、第1変形係数Gに3(=2+1)個の変形係数を割り当て、第2変形係数G及び第3変形係数Gの各々に2個の変形係数を割り当てる。このような割り当てを読込条件と呼ぶ。このように剰余を、第1変形係数Gから順に1個ずつ割り当てることにより、最後の変形係数G(ここでは、第3変形係数G)には必ず剰余の割り当てが無くなる。このため、各変形係数Gに割り当てられる変形係数の数の差は、各変形係数G間で最大でも1個である。このことから、各変形係数Gに割り当てられた変形係数の数の均等化が図られているといえる。
このように、決定部11により、補間処理部14が元画像の1表示ライン毎に補間処理する補間処理単位で、言い換えれば、同じ格子点上画素の変形係数を使用して補間処理を行う表示ラインGに含まれる表示ライン数(補間処理可能なライン数)で、1表示ライン分の変形係数の数が分割される。これにより、1つの表示ラインGの各表示ラインに対応する各格子点間画素の変形係数を算出する期間において、1表示ライン分の変形係数の読み込みが分散されることになる。
レジスタ121は、読込部12により、新たに必要となった、元画像の1表示ライン分の変形係数が読み込まれ、ラインバッファ部13に格納された結果、当該ラインバッファ部13内において、変形係数を最も先に格納したラインバッファ(最先の格納部)に該当することになったラインバッファを識別するための識別子を保持する。例えば、図8の例では、新たに必要となった、ライン番号「10」の表示ライン分の変形係数が読み込まれ、第4ラインバッファ134に格納されている。この場合、第1ラインバッファ131、第2ラインバッファ132、第3ラインバッファ133が、この順で、変形係数が格納されたとすれば、上記の変形係数を最も先に格納したラインバッファに該当するのは、第1ラインバッファ131である。レジスタ121は、第1ラインバッファ131を識別する識別子(例えば、第1ラインバッファ131に付与された識別番号)を保持する。
図9は、図4に示した変形係数の例における、補間処理部14の補間処理を説明するための説明図である。図9は、Y方向における、格子点上画素に対応する変形係数間を補間する補間処理を説明するためのものである。図9では、補間処理部14は、格子点上画素(7,1)、格子点上画素(10,1)及び格子点上画素(13,1)(図中、L31で示された領域内の3つの格子点上画素)の各変形係数を通る曲線を表す2次式、格子点上画素(7,4)、格子点上画素(10,4)及び格子点上画素(13,4)(図中、L32で示された領域内の3つの格子点上画素)の各変形係数を通る曲線を表す2次式、格子点上画素(7,7)、格子点上画素(10,7)及び格子点上画素(13,7)(図中、L33で示された領域内の3つの格子点上画素)の各変形係数を通る曲線を表す2次式、格子点上画素(7,10)、格子点上画素(10,10)及び格子点上画素(13,10)(図中、L34で示された領域内の3つの格子点上画素)の各変形係数を通る曲線を表す2次式、格子点上画素(7,13)、格子点上画素(10,13)及び格子点上画素(13,13)(図中、L35で示された領域内の3つの格子点上画素)の各変形係数を通る曲線を表す2次式、格子点上画素(7,16)、格子点上画素(10,16)及び格子点上画素(13,16)(図中、L36で示された領域内の3つの格子点上画素)の各変形係数を通る曲線を表す2次式、格子点上画素(7,19)、格子点上画素(10,19)及び格子点上画素(13,19)(図中、L37で示された領域内の3つの格子点上画素)の各変形係数を通る曲線を表す2次式、をそれぞれ決定する。X方向における2次式の決定については、上述の図6を用いて説明した内容と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。
この図9の例では、新たに必要となった、ライン番号「13」の表示ライン分の変形係数が読み込まれ、第1ラインバッファ131に格納されている。このため、上記の変形係数を最も先に格納したラインバッファに該当するのは、第2ラインバッファ132となる。レジスタ121は、保持するデータを、第2ラインバッファ132を識別する識別子に書き換え、保持する。
読込部12は、上述したような、新たに必要となった、元画像の1表示ライン分の変形係数を読み込んだ際、レジスタ121に保持された識別子を基にして、当該読み込んだ変形係数を格納すべきラインバッファを特定するようにしてもよい。また、読込部12は、レジスタ121に、変形係数を最も先に格納したラインバッファに該当するラインバッファを識別する識別子を保持させてもよい。
次に、図4〜図10を用いて、本実施の形態に係る補間方法の処理手順について説明する。図10は、本実施の形態に係る補間方法の処理手順を示すフローチャートである。
図10において、先ず、ユーザにより、記憶装置2に元画像の各格子点上画素に対応する変形係数が記憶される(ステップS1)。本ステップS1では、元画像の、上述したX方向の間引きの間隔及びY方向の間引きの間隔も記憶されるのが好ましい。また、上述した各種の画像データも記憶されてもよい。
次に、読込部12が、記憶装置2から、元画像のライン番号「1」「4」「7」の各表示ラインに対応する各格子点上画素の変形係数を読み込み、ラインバッファ部13の第1ラインバッファ131、第2ラインバッファ132及び第3ラインバッファ133に、この順で、元画像の1表示ライン分毎に各格子点上画素の変形係数を格納する(ステップS2)。本ステップS2では、補間装置10の補間処理が開始されるまでに行われる初期設定が行われる。
次に、決定部11は、読込部12が、元画像のライン番号「10」の表示ラインに対応する各格子点上画素の変形係数を記憶装置2から読み込む際の読込条件を決定する(ステップS3)。本ステップS3では、決定部11は、上記ステップS1にて記憶装置2に記憶されたX方向の間引きの間隔及びY方向の間引きの間隔を用いて、上記読込条件を決定してもよい。
次に、補間処理部14は、元画像のライン番号「1」の表示ラインに対応する各格子点間画素の変形係数を算出する(補間処理工程)。さらに、この算出が行われる第1補間処理期間において、読込部12は、決定部11により決定された読込条件に基づき、元画像のライン番号「10」の表示ラインに対応する各格子点上画素の変形係数のうち、第1変形係数Gに含まれる変形係数を読み込む(読込工程)(ステップS4)。本ステップS4においては、読み込まれた変形係数は、第4ラインバッファ134に格納される。なお、読込部12は、読み込まれた変形係数を第4ラインバッファ134に格納する際、第4ラインバッファ134に既に変形係数が格納されている場合は上書きをする。
次に、補間処理部14は、元画像のライン番号「2」の表示ラインに対応する各格子点間画素の変形係数を算出する(補間処理工程)。さらに、この算出が行われる第2補間処理期間において、読込部12は、決定部11により決定された読込条件に基づき、元画像のライン番号「10」の表示ラインに対応する各格子点上画素の変形係数のうち、第2変形係数Gに含まれる変形係数を読み込む(読込工程)(ステップS5)。本ステップS5においても、読み込まれた変形係数は、第4ラインバッファ134に格納される。
次に、補間処理部14は、元画像のライン番号「3」の表示ラインに対応する各格子点間画素の変形係数を算出する(補間処理工程)。さらに、この算出が行われる第3補間処理期間において、読込部12は、決定部11により決定された読込条件に基づき、元画像のライン番号「10」の表示ラインに対応する各格子点上画素の変形係数のうち、第3変形係数Gに含まれる変形係数を読み込む(読込工程)(ステップS6)。本ステップS6においても、読み込まれた変形係数は、第4ラインバッファ134に格納される。この結果、ライン番号「10」の表示ラインの各格子点上画素の変形係数の全部が第4ラインバッファ134に格納されたことになる。また、読込部12は、レジスタ121に、最も先に変形係数を格納したラインバッファとして第1ラインバッファ131を識別する識別子を保持させる。
次に、例えば図9に示したように、新たに必要となる、元画像のライン番号「13」の1表示ライン分の変形係数が有れば(ステップS7のYES)、表示ラインGを更新し(ライン番号「1」「2」「3」の各表示ライン→ライン番号「4」「5」「6」の各表示ライン)(ステップS8)、ステップS4〜ステップS7を繰り返す。また、ステップS4〜ステップS6においては、新たに必要となった、1表示ライン分の変形係数が読み込まれ、上述した、最も先に変形係数を格納したラインバッファに格納されることになる。
一方、新たに必要となる、元画像の1表示ライン分の変形係数が無ければ(ステップS7のNO)、処理を終了する。
以上説明したように、補間装置10によれば、読込部12は、例えば、新たに必要となる、ライン番号「10」の表示ラインの7個の変形係数のうち、第1補間処理期間において3個の変形係数を読み込み、第2補間処理期間において2個の変形係数を読み込み、第3補間処理期間において2個の変形係数を読み込む。
すなわち、読込部12は、補間処理部14がライン番号「1」「2」「3」の各表示ラインに対応する各格子点間画素の変形係数を算出する期間(=第1補間処理期間+第2補間処理期間+第3補間処理期間)において、ライン番号「10」の表示ラインの7個の変形係数を、第1、第2及び第3の各補間処理期間単位で分割して読み込む。
このため、読込部12が記憶装置2からライン番号「10」の表示ラインの7個の変形係数を読み込む場合において、分割して読み込まず7個の変形係数を連続して読み込む場合に比べてメモリアクセスが分散され、これにより、メモリアクセス帯域のボトルネックによる、変形係数の読み込みに要する時間の増大が抑制される。
また、記憶装置2に画像データ等がさらに記憶されている場合でも、各格子点上画素の変形係数の読み込みとそれら画像データの読み込みとの競合による、データ読み込みに要する時間の増大が抑制される。
なお、1表示ライン分の変形係数の数が少なく、メモリアクセス帯域がボトルネックとならなければ、補間処理部14が元画像の1ラインを補間処理する補間処理期間内に、読込部12が新たな1ライン分の変形係数の全部を記憶装置2から読み込むようにしてもよい。
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
なお、本発明の実施の形態に係る補間装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記補間装置が備える各手段として動作させることにより上記補間装置をコンピュータにて実現させる補間装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。さらに、本発明の各態様に係る補間装置は集積回路として実現してもよく、この場合には、上記集積回路を備えるチップなども本発明の範疇に入る。
本発明は、ビデオカメラで撮像された外部映像に、外部メモリに格納された各種の画像データを重ねて表示する表示システム及び、ヘッドアップディスプレイシステムを利用した車載用の表示システムといった、表示装置から投影面に投影した画像をユーザに提供する表示システムに利用することができる。
1 画像処理装置、2 記憶装置、10 補間装置、11 決定部(決定手段)、12 読込部(読込手段)、13 ラインバッファ部、14 補間処理部(補間処理手段)、20 元画像生成部、30 キャプチャバッファ、40 表示制御部、121 レジスタ(保持部)、131 第1ラインバッファ(格納部)、132 第2ラインバッファ(格納部)、133 第3ラインバッファ(格納部)、134 第4ラインバッファ(格納部)
Claims (5)
- 元画像上で所定の間隔を空けて配置された画素に対応した変形係数を補間することで、当該元画像を構成する画素毎に変形係数を算出する補間装置において、
上記元画像のライン上に配置された複数の変形係数が、各々ライン単位で所定の順番に従って、順次格納される複数の格納部と、
格納された変形係数を用いて、上記元画像のライン毎に当該ライン上の画素の変形係数を補間処理する補間処理手段と、
上記補間処理手段が上記格納された変形係数を用いて上記元画像の1ライン上の画素の変形係数を補間処理する補間処理期間において、新たな1ライン分の複数の変形係数の一部または全部を外部から読み込み、当該読み込んだ変形係数を最先に変形係数が格納された最先の格納部に格納する読込手段と
を備えることを特徴とする補間装置。 - 上記補間処理手段が上記格納された変形係数を用いて行う補間処理が可能なライン数に、上記元画像の1ライン分の変形係数の個数を分割した当該各個数分の変形係数を、上記補間処理期間毎に読み込む変形係数とする決定手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の補間装置。
- 上記補間処理期間毎に読み込む変形係数の各個数は、上記元画像の1ライン分の変形係数の個数を上記補間処理が可能なライン数で除算した際の商及び剰余から決定されることを特徴とする請求項2に記載の補間装置。
- 上記最先の格納部に該当する格納部を識別する識別子を保持する保持部をさらに備え、
上記読込手段は、
上記保持部に保持された識別子に基づき上記最先の格納部に該当する格納部を特定すると共に、
上記最先の格納部に新たに該当することになる格納部を識別する識別子を上記保持部に保持させることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の補間装置。 - 元画像上で所定の間隔を空けて配置された画素に対応した変形係数を補間することで、当該元画像を構成する画素毎に変形係数を算出する補間方法において、
上記元画像のライン上に配置された複数の変形係数は、各々ライン単位で所定の順番に従って、複数の格納部に順次格納されるものであり、
格納された変形係数を用いて、上記元画像のライン毎に当該ライン上の画素の変形係数を補間処理する補間処理工程と、
上記補間処理工程にて上記格納された変形係数を用いて上記元画像の1ライン上の画素の変形係数を補間処理する補間処理期間において、新たな1ライン分の複数の変形係数の一部または全部を外部から読み込み、当該読み込んだ変形係数を最先に変形係数が格納された最先の格納部に格納する読込工程と
を含むことを特徴とする補間方法。
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JP2014157066A JP2016034114A (ja) | 2014-07-31 | 2014-07-31 | 補間装置及び補間方法 |
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JP2014157066A JP2016034114A (ja) | 2014-07-31 | 2014-07-31 | 補間装置及び補間方法 |
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