JP2522357B2 - 画像の拡大方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は画像を拡大するための画像拡大方式に関す
る。

（従来の技術） 多値画像（例えば１画素8bit,256レベル）に対する画
像拡大方式の一つに、線形補間方式がある。

この方式では、もとの画像の画素の間を線形に補間し
て拡大の比率に応じた数の画素を生成することで拡大画
像を求める。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の線形補間による拡大方式では、多値画像を整数
倍に拡大する場合は、線形補間により比較的容易に拡大
画像を得ることができる。しかし、整数倍でない倍率で
拡大しようとすると、もとの画像の画素の間を線形に補
間して生成しようとすると容易には拡大画像を得ること
ができなくなる。

本発明では、任意倍率の拡大画像が容易に得られる画
像の拡大方式を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の画像の拡大方式は、複数の画素からなるブロ
ック単位で画像信号を読み出し、空間領域から周波数領
域への変換を行う直交変換を上記ブロック単位に施し
て、複数の変換係数からなる第１の変換係数行列を求
め、上記ブロックよりも大きな拡大ブロックに対応する
第２の変換係数行列を設定し、低域側に上記第１の変換
係数行列の変換係数をあてはめ、残りの変換係数を０と
して第２の変換係数行列の値を定め、この第２の変換係
数行列を逆直交変換することを特徴とする。

（作用） 本発明の画像の拡大方式について説明する。

まず、画像信号を複数の画素からなるブロック単位で
読み出す。このブロックとしては、ｎ×ｎ画素からなる
正方形のブロックを用いる場合が多いが、ｍ×ｎ画素か
らなる長方形のブロックを用いることもできる。

次に、このブロック単位に２次元の離散コサイン変換
を施して複数の変換係数を求める。もしｎ×ｎ画素から
なる正方形のブロックを用いた場合、この複数の変換係
数も１ブロック当たりｎ×ｎ個となる。

なお、ここでは直交変換として２次元の離散コサイン
変換を用いるが、その他にもアダマール変換のように、
空間領域から周波数領域への変換を行う直交変換なら
ば、任意の直交変換を用いることができる。

一方、出力時には入力時のブロックよりも大きな拡大
ブロックを設定する。この拡大ブロックを構成する変換
係数は、拡大ブロックの低域側には入力ブロック内の変
換係数をあてはめ、その他の部分には０を入れる。通常
この拡大ブロックとしては、Ｎ×Ｎ個の変換係数からな
る正方形のブロックを用いるが、Ｍ×Ｎ個の変換係数か
らなる長方形のブロックを用いることもできる。

この拡大ブロック内の変換係数に逆離散コサイン変換
を施して、画像信号を発生する。ただしこの逆離散コサ
イン変換として、拡大ブロックのサイズに対応する逆離
散コサイン変換を行う。すなわち、拡大ブロックとして
Ｎ×Ｎ個の変換係数からなる正方形のブロックを用いた
場合に、これにＮ×Ｎのサイズに対応する逆離散コサイ
ン変換を行うことにより、Ｎ×Ｎ画素からなる出力画像
信号を発生する。

この拡大ブロックのサイズは入力時のブロックのサイ
ズよりも大きいので、出力される画像信号は拡大された
画像となる。ここで、入力時のブロックのサイズがｎ×
ｎで、拡大ブロックのサイズがＮ×Ｎの場合に、出力画
像信号は元の画像信号を縦、横ともn:Nの比率で拡大し
た画像となる。

一般に、入力時のブロックのサイズがｍ×ｎで、拡大
ブロックのサイズがＭ×Ｎの場合に、出力画像信号は元
の画像信号の横方向をm:Mの比率で拡大し、縦方向をn:N
の比率で拡大した画像となる。

このような出力画像信号を拡大ブロック単位に出力し
て、全体の出力画像信号を得る。

（実施例） 以下、図面により本発明の一実施例を説明する。

第１図は、本発明の画像の拡大方式の一実施例を示す
ブロック図である。第１図に示すように、画像を拡大す
る際にはまずブロック読み出し手段１によって２次元離
散コサイン変換を行うブロック単位に画像信号を読み出
す。

例えば１画素当たり8bitの画像信号を縦８画素、横８
画素の計64画素を１ブロックとして読み出す。そして、
DCT変換手段２は読み出された１ブロック分の画像信号1
01の２次元離散コサイン変換を行い、８×８個の変換係
数102を計算する。この２次元離散コサイン変換の計算
式は、次のようになる。

ただし、 ｎ＝８ ｆ（i,j）：画像信号（i,j＝0,1,…,n−１） Ｆ（u,v）：変換係数（u,v＝0,1…ｎ−１）である。

次に、拡大ブロックサイズ設定手段３に、拡大ブロッ
クのサイズを設定し、拡大ブロック生成手段４と逆DCT
変換手段５に出力する。

第２図は、拡大ブロックの設定方法を示す説明図であ
る。例えば、この場合の拡大ブロックのサイズは10×10
である。第２図に示すように、拡大ブロック生成手段４
は、拡大ブロックサイズ設定手段３から出力される拡大
ブロックのサイズ103に基づき、変換係数102を拡大ブロ
ックの低域側にあてはめ、残りの変換係数を０として拡
大ブロックに含まれる変換係数104を生成して出力す
る。

そして、逆DCT変換手段５は拡大ブロック毎にその拡
大ブロックに含まれる変換係数104を逆離散コサイン変
換して、10×10画素の拡大画像信号105を計算して出力
する。この逆離散コサイン変換は、拡大ブロックサイズ
設定手段３に設定された大きさで行う。ここでは、10×
10の２次元離散コサイン変換であり、計算式は次のよう
になる。

ただし、Ｎ＝10 Ｇ（u,v）：拡大ブロック内の変換係数 （u,v＝0,1,…,N−１） ｇ（i,j）：拡大画像信号（i,j＝0,1,…,N−１）であ
る。

こうして得られる拡大画像信号105は各拡大ブロック
毎に10×10画素である。入力時には各ブロック毎に８×
８画素の画像信号を離散コサイン変換していたので、拡
大画像信号105は画像信号を縦、横とも8:10に拡大した
画像となる。

最後にブロック書き込み手段６は、逆DCT変換手段５
から出力される拡大ブロック単位の拡大画像信号105を
画像表示装置や画像記録装置なとの画像出力装置に出力
する。

このように、拡大ブロックのサイズで逆離散コサイン
変換を行うので、任意倍率の拡大画像が容易に得られ
る。

なお、以上の説明においては入力時のブロックサイズ
を８×８とし、出力時の拡大ブロックサイズを10×10と
して説明したが、別のサイズや形状を用いても差し支え
無い。例えば、入力時のブロックサイズをｍ×ｎとし出
力時の拡大ブロックサイズをＭ×Ｎとした場合には、拡
大画像信号105は元の画像信号の横方向をm:Mの比率で拡
大し、縦方向をn:Nの比率で拡大した画像となる。

このように、自由な拡大率を設定することができ、し
かも縦方向と横方向の拡大率を独立に設定できるので、
様々な場合に対応できる。

また、ここでは直交変換として２次元の離散コサイン
変換を用いたが、その他にもアダマール変換などのよう
に、空間領域から周波数領域への変換を行う直交変換な
らば、任意の直交変換を用いることができる。

また、以上の説明においては画像信号として特に規定
はしていないが、多値の白黒画像、RGBの各カラー成分
画像、Ｙ・（Ｒ−Ｙ）・（Ｂ−Ｙ）等の輝度・色差信号
は、すべてこの画像信号の中に含まれる。同様に、テレ
ビジョン信号等の動画像におけるフレーム間差分信号に
おいても適用でき、十分な効果を得ることができる。こ
のフレーム間差分信号については、参考文献：「Televi
sion Bandwidth Compression transmission by Motion
−compensated Interframe Coding」IEEE Communicatio
n Magazine誌、1982年11月号、24−30頁に詳細に述べら
れている。

（発明の効果） 以上述べたように本発明の画像の拡大方式およびその
装置を用いることにより、画像の任意倍率の拡大を容易
に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像の拡大方式の一実施例を示すブロ
ック図、第２図は拡大ブロックの生成方法を示す説明図
である。 図において、 １…ブロック読み出し手段、２…DCT変換手段、３…拡
大ブロックサイズ設定手段、４…拡大ブロック生成手
段、５…逆DCT変換手段、６…ブロック書き込み手段。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の画素からなるブロック単位で画像信
   号を読み出し、空間領域から周波数領域への変換を行う
   直交変換を上記ブロック単位に施して第１の変換係数行
   例を求め、上記ブロックよりも大きな拡大ブロックに対
   応する第２の変換係数行列を設定し、上記第２の変換係
   数行列の低域側に上記第１の変換係数行列の変換係数を
   あてはめるとともに残りの変換係数を０として、前記第
   ２の変換係数行列の値を定め、この第２の変換係数行列
   を逆直交変換することを特徴とする画像の拡大方式。