JP2586473B2

JP2586473B2 - 画像変換装置

Info

Publication number: JP2586473B2
Application number: JP62042293A
Authority: JP
Inventors: 哲郎加藤; 嘉幸中村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1987-02-25
Filing date: 1987-02-25
Publication date: 1997-02-26
Anticipated expiration: 2012-02-26
Also published as: JPS63208985A

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野本発明は、画像変換装置に関し、特に所謂画像メモリ
を用いて入力画像の幾何学的変形を実現する画像変換装
置に関する。

B.発明の概要本発明は、入力平面画像を３次元曲面上にマッピング
して出力画像を得る画像変換装置において、入力画像を
分割して得られる微小矩形領域を変換して出力画像上の
変換微小矩形領域を求め、この変換微小矩形領域をその
対角線で２つの三角形に分割するとともに、出力画像の
３次元曲面の輪郭部では変換微小矩形領域の２つの対角
線のうちの長い方を分割に使用し、この三角形の対角線
以外の２辺を基準として内挿処理を行って入力画像情報
を出力画像にマッピングすることにより、変換微小矩形
領域間に隙間を生じさせることなく簡単な計算で画像変
換を行い、また出力画像の３次元曲面の輪郭部分を良好
に表示可能とするものである。

C.従来の技術一般に、放送用の特殊効果装置やアニメーション作成
装置等においては、入力された画像に対して、回転、拡
大、縮小や、さらに複雑な幾何学的変形を加えて出力す
るような画像変換装置が必要とされる。

このような画像変換装置の一例として、例えば本件出
願人が先に特開昭58−19975号公報において提案したよ
うな画像変換装置が知られている。この画像変換装置に
おいては、入力画像より得られる画像情報を画像メモリ
に書き込む際、この入力画像のサンプル点（画素）と所
定の変換関数とに応じた変換領域を上記画像メモリ上に
定め、この変換領域に含まれる上記画像メモリのサンプ
ル点を求め、この変換領域に上記入力画像の対応するサ
ンプル点より得られる画像情報を書き込むようにしてい
る。この場合、入力画像の各サンプル点毎に処理を行っ
てもよいが、処理量を減らすために、入力画像を複数の
サンプル点より成る微小矩形領域で分割し、この分割さ
れた微小矩形領域の代表点に所定の変換を施して変換後
の位置を求めた後、変換を代表点の近傍で線形近似する
ようにして画像変換を行っている。これは、具体的には
第３図Ａに示すように、入力画像のxy直交座標上の一つ
の代表点（x₀,y₀）を中心として他のサンプル点を含む
微小矩形領域SAが定まっており、この微小矩形領域SAに
応じて、第３図Ｂに示すように、出力画像のuv直交座標
上で変換微小矩形領域SBが定められる。この領域SBは、
上記代表点（x₀,y₀）を変換して得られた位置（u₀,v₀）
の近傍において、画像変換を近似した線形変換により上
記領域SAを変換して得られる領域であり、平行四辺形と
なっている。この領域SBに含まれる出力画像メモリのサ
ンプル点の各々について、領域SA内に含まれている入力
画像のサンプル点を選択対応させるものである。

ところで、変換微小矩形領域SBは、上述したように位
置（u₀,v₀）を中心とする平行四辺形となっており、隣
接領域との間では、互いの境界が合致せず隙間が生ずる
虞れがあるため、特開昭58−19975号公報記載の技術に
おいては、上記近似された線形変換の際に１より大きい
補正係数を乗じるようにしている。また本件出願人は、
隣接する微小矩形領域が互いに共通部分を持つように、
入力画像を微小矩形領域によって被覆し、微小矩形領域
毎に変換関数を近似するような画像変換装置を、特開昭
60−59474号公報において提案している。

D.発明が解決しようとする問題点ところで上述の方法は、変換後の任意の矩形を平行四
辺形にて近似することになるため、誤差が大きくなり、
変換画像の画質劣化が生じる虞れがある。

そこで、本件出願人は、さらに特願昭60−187124号明
細書において、入力画像を形成する第１の微小矩形領域
の４つの頂点の画像データを変換画像上に変換すると共
に、当該変換画像上に形成された第２の微小矩形領域内
に含まれる各画素の位置を第１の微小矩形領域の位置に
相当する位置に内挿するようにした画像変換装置を提案
している。この画像変換装置によれば、変換画像上に形
成された第２の微小矩形領域相互間に隙間を生じさせな
いようにすることができる。しかしながら、上記内挿処
理の際には、任意形状の矩形に対する内挿演算が必要と
なるため、平行四辺形のような２つのベクトル成分のみ
で内挿演算が可能なものに比べて計算が複雑化するとい
う問題点がある。

さらに、入力された平面画像を球や円柱あるいは多面
体等の３次元曲面に張りつけるようにマッピングする場
合には、上記変換微小矩形領域が上記３次元曲面の輪郭
部近傍で観察者側の表示される面とその裏側の表示され
ない面とに跨がるときのマッピングのし方によっては、
輪郭部分の表示が良好に行えなくなるという欠点があ
る。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであ
り、隣接する変換微小矩形領域間に隙間が生ずることな
く、微小矩形領域内の画素についての内挿の演算が簡単
に行え、しかも入力平面画像を３次元曲面に張りつけて
マッピングする場合の曲面輪郭部での表示が良好に行え
るような画像変換装置の提供を目的とする。

E.問題点を解決するための手段本発明に係る画像変換装置は、上述の問題点を解決す
るために、入力平面画像を幾何学的に変形させて３次元
曲面にマッピングして出力画像とする画像変換装置にお
いて、入力画像を微小矩形領域に分割し、この分割され
た微小矩形領域の４つの頂点の変換先座標を計算して変
換微小矩形領域を求め、この変換微小矩形領域を対角線
で２つの三角形領域に分割し、上記変換微小矩形領域が
上記３次元曲面の輪郭部において表示面と非表示面とに
跨がって変換される部分では上記変換微小矩形領域の２
つの対角線のうちの長い方を上記分割に使用し、それぞ
れの三角形領域内の各画素に対応する入力画像上での座
標を三角形の３辺のうち分割に使用した対角線を除く他
の２辺のベクトルにより内挿計算し、この内挿計算され
た座標に基づいて入力画像情報を対応する出力画像上に
マッピングすることを特徴としている。

F.作用任意の矩形状の変換微小領域を対角線で２分割して三
角形領域とすることにより、この三角形領域を２辺のベ
クトルによる平行四辺形の半分と見なして簡単に内挿処
理が行え、また出力画像の３次元曲面の輪郭部をより広
く覆う形態での三角形領域の割り当てがなされ、輪郭部
分の表示が良好に行われる。

G.実施例以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳
細に説明する。

入力平面画像を幾何学的に変形させ、球、円柱、多面
体等の３次元曲面上に張りつけるようにマッピングして
出力画像に変換する際に、入力画像を微小矩形領域SA
（第１図Ａ参照）に分割し、この分割された微小矩形領
域SAの４つの頂点P₁〜P₄に対応する出力画像上での変形
先座標を計算して、これらの各変換先座標の点Q₁〜Q₄を
４頂点とする第１図Ｂに示すような変換微小矩形領域SB
を求める。この場合の上記微小矩形領域SAは、入力画像
の画素（所謂ピクセル）ｓの複数個（例えば８個×８
個）を含むような領域となっている。この領域SAを出力
画像上に投影したものが領域SBであり、この領域SB内の
各画素（ピクセル）の位置に対応する入力画像上の座標
を求めることが必要とされる。そこで本発明実施例にお
いては、上記変換微小領域SBを対角線で２つの三角形領
域に分割し、それぞれの三角形領域内の各画素に対応す
る入力画像上での座標を三角形の３辺のうち分割に使用
した対角線を除く他の２辺のベクトルにより内挿計算
し、この内挿計算された座標に基づいて入力画像情報を
対応する出力画像上にマッピングするようにしている。

例えば、点Q₁とQ₃とを結ぶ対角線で２分された各三角
形Q₁Q₂Q₃及びQ₁Q₄Q₃に対し、前者についてはQ₂Q₁とQ₂Q₃
との２辺のベクトルを基準とする平行四辺形（第１図Ｂ
の平行四辺形Q₁Q₂Q₃Q₅）を想定して、単純な１次補間に
より三角形Q₁Q₂Q₃内の画素に対応する入力画像上での座
標を内挿計算して求めており、後者についてはQ₄Q₁とQ₄
Q₃との２辺のベクトルを基準とする平行四辺形を想定し
て三角形Q₁Q₄Q₃内の画素に対応する入力画像上での座標
を内挿計算により求めている。すなわち、例えば上記平
行四辺形Q₁Q₂Q₃Q₅は、ベクトルQ₂Q₁をP₂P₁と対応させベ
クトルQ₂Q₃をP₂P₃と対応させるのみで、第１図Ａの矩形
（正方形）P₁P₂P₃P₄との対応を容易にとることができ、
これらの対応する矩形のうちの三角形Q₁Q₂Q₃内の画素
（ピクセル）についてのみ内挿計算を実行して、この内
挿計算された入力画像上の座標に基づいて入力画像情報
を対応する出力画像上の上記三角形Q₁Q₂Q₃内の各画素位
置にマッピングする。この場合、第１図Ｂの三角形Q₁Q₂
Q₃は第１図Ａの三角形P₁P₂P₃に対応し、この三角形P₁P₂
P₃内の各画素の画像情報を用いて第１図Ｂの三角形Q₁Q₂
Q₃内の各画素の画像情報を決定することができる。

次に、出力画像上の上記変換微小矩形領域SBが、例え
ば第２図に示すように、球等の３次元曲面CSの輪郭部に
割り当てられている場合、すなわち、観察者側あるいは
正面側の表示される面とその裏側で正面から見えない面
（非表示面あるいは所謂隠面）とに跨がって変換微小矩
形領域SBが配置されている場合における上記対角線によ
る分割について説明する。

ここで、変換微小矩形領域SBの対角線としては、Q₁Q₃
とQ₂Q₄との２つがあり、これらの対角線のうちのいずれ
か一方で該領域SBを分割して２つの三角形領域を得るわ
けであるが、領域SBが３次元曲面CSの輪郭部近傍の上記
表示面と非表示面（隠面）とに跨がって配置される場合
には、上記２つの対角線Q₁Q₃とQ₂Q₄のうちの長い方（第
２図の例では対角線Q₁Q₃）を上記分割に使用し、２つの
三角形Q₁Q₂Q₃とQ₁Q₄Q₃とに分割している。

これは、第２図からも明らかなように、球や円柱等の
３次元曲面CSに平面画像を張りつけたときの輪郭部近傍
においては、一般に変換微小矩形領域の長い方の対角線
がより外側に配され、この長い方の対角線で分割された
三角形を用いて輪郭部近傍の表示面をより広く覆うこと
ができるからである。これに対して、第３図に示すよう
に、短い方の対角線Q₂Q₄で変換微小矩形領域SBを分割し
た場合には、３次元曲面CSの輪郭部近傍においてこの対
角線Q₂Q₄は対角線Q₁Q₃よりも内側に配されるため、対角
線Q₂Q₄で分割された三角形では上記輪郭部近傍を充分に
覆うことができず、空白部が多くなって輪郭部に凹凸が
生じてしまう。

これをさらに具体的に説明する。上記変換微小矩形領
域SBの各頂点Q₁Q₂Q₃Q₄のうち、例えば点Q₄が上記表示面
上に、点Q₂が上記非表示面（隠面）上にそれぞれ位置し
ているものとする。このとき第２図において、上記長い
方の対角線Q₁Q₃で分割して得られる２つの三角形のう
ち、三角形Q₁Q₄Q₃が上記表示面上に配され、三角形Q₁Q₂
Q₃が上記非表示面（隠面）上に配される。従って、最終
的な出力画像上では三角形Q₁Q₄Q₃内の各画素にそれぞれ
対応する入力画像情報がマッピングされて表示され、三
角形Q₁Q₂Q₃は表示されない。ここで第２図の仮想線に
は、辺Q₁Q₄を介して隣接する変換微小矩形領域及びQ₃Q₄
を介して隣接する変換微小矩形領域を参考に示してお
り、このようにして３次元曲面CSの表示面が複数の変換
微小矩形領域により覆われる。これに対して、第３図に
示すように、上記短い方の対角線Q₂Q₄で変換微小矩形領
域SBを２分割した場合には、三角形Q₁Q₂Q₄とQ₃Q₂Q₄内の
各画素に対して入力画像の対応する画像情報がマッピン
グされるわけであるが、点Q₂を含む三角形Q₃Q₂Q₄は表示
されず、他方の三角形Q₁Q₂Q₄についても上記隣接する変
換微小矩形領域（第３図仮想線参照）の表示がなされる
ことより、最終的に第３図の斜線に示す部分にのみ入力
画像情報がマッピングされるにすぎず、輪郭線より内側
に比較的広い空白領域が生じ、このため、出力画像の３
次元曲面の輪郭部に凹凸が生じてしまう。

以上のようなことから、変換微小矩形領域を対角線で
２つの三角形に分割するときに、少なくとも３次元曲面
の輪郭部近傍においては、長い方の対角線を上記分割に
用いることが、輪郭部の表示の画質向上の観点から望ま
しい。

なお、上記輪郭部以外の部分については、変換微小矩
形領域の２つの対角線のうちの長短いずれの対角線で分
割してもよいが、例えば統一的に長い方の対角線で常に
分割するようにして処理の簡略化を図ってもよい。

次に第４図は、上述のような入力画像から出力画像へ
の変換を行うための具体的構成例を示している。この第
４図において、所謂RAM等より成る入力用画像メモリ１
は、上記入力画像の各画素（ピクセル）に対応するメモ
リセルを有しており、これらの各メモリセルに入力画像
情報が書き込まれる。変換処理部２は、この入力用画像
メモリ１に対応する入力画像を複数の上記微小矩形領域
SAに分割し、この微小矩形領域SAの４つの頂点の変換先
座標（具体的には出力用画像メモリ３のアドレス）を計
算して上記変換微小矩形領域SBを求める。さらに、この
変換微小矩形領域SBを対角線で２つの三角形領域に分解
するわけであるが、変換微小矩形領域が３次元曲面の輪
郭部に配置されるときには、変換微小矩形領域の２つの
対角線のうち長い方の対角線で分割して２つの三角形領
域を得る。次に、内挿演算回路４により、上記分割され
た三角形領域内の各画素（出力用画像メモリ３のメモリ
セル）に対応する入力画像上での座標（具体的には入力
用画像メモリ１のアドレス）を、上記三角形の３辺のう
ち分割に使用した対角線を除く他の２辺のベクトルによ
り内挿計算して求める。この内挿計算されたアドレスの
入力用画像メモリ１の画像情報に基づいて、変換処理部
２は入力画像情報を対応する出力画像上にマッピングす
る。

なお、本発明は、上記実施例のみに限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の
変更が可能である。

H.発明の効果本発明の画像変換装置によれば、隣接する変換微小矩
形領域間に隙間を生じさせることなく画像変換が行え、
平行四辺形を用いた簡単な内挿計算により入力画像情報
を出力画像上の各画素にマッピングできるのみならず、
出力画像の３次元曲面の輪郭部の表示も良好に行える。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ、Ｂは本発明の一実施例となる画像変換装置に
おける入力画像上の微小矩形領域、出力画像上の変換微
小矩形領域をそれぞれ示す略線図、第２図及び第３図は
出力画像上の３次元曲面の輪郭部近傍の変換微小矩形領
域の分割を説明するための図であり、第２図は本発明実
施例の分割例、第３図は他の分割例をそれぞれ示す略線
図、第４図は該実施例の構成を概略的に示すブロック回
路図、第５図Ａ、Ｂは入力画像、出力画像の従来例をそ
れぞれ示す略線図である。 SA……微小矩形領域 SB……変換微小矩形領域 CS……３次元曲面１……入力用画像メモリ２……変換処理部３……出力用画像メモリ４……内挿演算回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力平面画像を幾何学的に変形させて３次
元曲面にマッピングして出力画像とする画像変換装置に
おいて、入力画像を微小矩形領域に分割し、この分割された微小
矩形領域の４つの頂点の変換先座標を計算して変換微小
矩形領域を求め、この変換微小矩形領域を対角線で２つ
の三角形領域に分割し、上記変換微小矩形領域が上記３
次元曲面の輪郭部において表示面と非表示面とに跨がっ
て変換される部分では上記変換微小矩形領域の２つの対
角線のうちの長い方を上記分割に使用し、それぞれの三
角形領域内の各画素に対応する入力画像上での座標を三
角形の３辺のうち分割に使用した対角線を除く他の２辺
のベクトルにより内挿計算し、この内挿計算された座標
に基づいて入力画像情報を対応する出力画像上にマッピ
ングすることを特徴とする画像変換装置。