JP2797424B2 - 画像変換装置 - Google Patents

画像変換装置

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JP2797424B2
JP2797424B2 JP1124167A JP12416789A JP2797424B2 JP 2797424 B2 JP2797424 B2 JP 2797424B2 JP 1124167 A JP1124167 A JP 1124167A JP 12416789 A JP12416789 A JP 12416789A JP 2797424 B2 JP2797424 B2 JP 2797424B2
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哲郎 加藤
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、2次元平面上に現われた入力画像を回転、
縮小、移動し、又は3次元的な曲面に張り付け、これを
2次元面に透視するような幾何学的な画像変換を行なう
画像変換装置にかかわり、特に変換画像のエッジ部分に
発生するエリアシングを除く際に好適な画像変換装置に
関するものである。
[発明の概要] 本発明の画像変換装置は、入力画面を形成する各画素
を位置を移動して、出力画面上に変換された画像を表示
するような画像変換装置において、出力画面上の各画素
に対応する画像データを、その対応点の周囲に位置する
4つの変換画像データから内挿演算する際に、この内挿
演算を行なう画像データが入力画面の外側に位置する場
合は、予め決められたバックグランドに対応する画像デ
ータと置き換えて演算するように構成することによっ
て、変換画像の境界線にエリアシングが発生することを
防止するものである。
[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、移動を与え、又は入力画像を3次元の面に
張り付け、そのときに見られる2次元の画像を出力する
幾何学的な変形を加えるような画像変換装置(DVF)が
必要とされている。
この画像変換装置は、映像信号を入力画面の画素に対
応した画像データに変換し、画素毎に画像変換係数を乗
算して座標変換を行ない、入力画像の回転、縮小、移
動、3次元平面への張り付けを行なった2次元の出力画
像を得るものである。
例えば、xy平面にある入力画像の座標(x,y)で示さ
れる画素を、座標(0,0)を回転中心として角度αだけ
回転させる変換出力画像の座標(x′,y′)は次のよう
に与えられる。
上記の変換座標関数を変形画面に応じて設定すると、
例えば、第2図に示すようなxy座標の入力画面Iを3次
元平面に張り付け縮小する画像変換を行ない、例えば、
第3図に示すX,Y座標面の出力画面Oで表示することも
できる。
この場合、出力画面O上で設定される各画素Oi・j
(×でしめす)と、座標変換した入力画面Iの各画素I
i・j(・でしめす)は、一般に第4図に示すように、
その位置が一致しないため、出力画面O上における各画
素の画像データPOi・jは、変形された入力画面Iの画
像データPIi・jの内挿演算によって算出している。
すなわち、この各画素Oi・jに対する内挿演算は、
例えば前記第4図に示すように出力画面Oの1つの画素
i・jの画像データPOi・jを、その周囲に位置する
座標に変換した入力画面Iの4つの画像データP
Ii・j、PIi+1・j、PIi・j+1PI
i+1・j+1からの距離(dx,dy)を求め、 POi・j=PIi・j・(1−dx)(1−dy) +PIi+1・j・dx(1−dy) +PIi・j+1・(1−dx)dy +PIi+1・j+1・dx・dy ……(1) で求めている。(読み出し方式) [発明が解決しようとする問題点] ところで、上記の読み出し方式で見られるように、出
力画面の画像データPOi・jを、その周辺の4点の位置
にある変換された入力画像データPI(i・j
i+1・j+1)によって内挿演算すると、特に画像を
縮小して表示するときに変換出力画像のエッジにエリア
シング(ノイズ)が発生し、このエリアシングによって
境界線が階段状にみえ、画質が劣化するという問題があ
る。
例えば第3図のように画像変換された出力画像の場合
は、変形された出力画面とバックグランドの境界(エッ
ジ)線A1,A2,A3部分に位置する出力画像データは、常
に、その周囲に位置する4つのデータ画素データから内
挿演算が行なわれるとは限らない。
すなわち、第5図に示すように出力画面上における入
力画面の境界を点線で示すと、境界上にある画素O
m・nの画素データPOm・nは、入力画面の外側に対応
する画素データ(Δで示す)Im・n,Im+1・nと入
力画面の内側に対応する画素データIm・n+1,I
m+1・n+1の挿入演算を行うことになるが、この場
合、入力画面Iの外側に対応する画素のデータ(Δで示
す)は得られていないから、この境界線部分の内挿演算
は円滑に行われず、この部分を拡大すると第6図に示す
ように階段状のエリアシングが生じ、画像が劣化するこ
とになる。
そこで、このエリアシングを除去するために、出力画
像データに2次元のディジタルフィルタをかけ、境界線
のデータを平均化する手法が知られている(特開昭63−
213086)。
しかしながら、2次元のディジタルフィルタによって
画像データを平均化すると、境界部分がボケた線となる
ため、解像度が劣化することになる。
[問題点を解決するための手段] 本発明はかかる問題点を解決することを目的としてな
されたもので、変換された入力画像データから出力画面
の画像データを内挿演算する際に、入力画像の周辺に仮
想的にバックランドに対応するボーダ(ふち取り)を付
ける状態とし、入力画面の画像デーチを記憶したメモリ
から読み出して内挿演算を行なう際に入力画面外のアド
レスでアクセスされた場合は、メモリ内の画像データの
代わりに、バックグランドとなるボーダに対応するディ
ジタルデータを出力するように構成する。
[作用] 出力画面の画像データを内挿演算する際に、その周辺
に位置する4点の入力画像データが入力画面のものであ
るときは、通常の内挿演算が行なわれるが、4点の入力
画像データの一部が入力画面外の場合は、入力画像デー
タとボーダのデータによって内挿演算が行なわれるよう
にする。
そのため変換された画像内では、従来と同様な内挿マ
ッピングが行なわれ、変換された画像外の領域はボーダ
として付け加えたバックグランドのデータで置き換える
ことができ、境界線は双方がミックスされた画像データ
となることによって滑らかなエッジに形成される。
[実施例] 第1図は、本発明の画像変換装置の一実施例をブロッ
ク図をとして示したもので、1は画像変換を行なう映像
信号を供給する機器(VTR、カメラ)、2は入力画像の
メモリ又はA/D変換器からなるディジタル画像入力装置
である。3はディジタル画像入力装置2の画像データを
所定のタイミングで取り込み、この画像データの座標位
置を変換して取り出すマッピングメモリを示し、データ
の書き込み、及び読み出しはキーボード4から変換画像
関数が入力されている制御部(CPU)5によって制御さ
れるものである。
CPU5は入力画面の各画素の座標位置(アドレス)に所
望の交換係数を乗算し、出力画面の座標位置(アドレ
ス)に対応するデータで読み出しているものであって、
前記したように、出力画面の画素位置の周囲に位置する
4つの画素(Ii・j、Ii+1・j、Ii・j+1
i+1・j+1)の画像データを逐次読み出し、それ
ぞれ切り換えスイッチS1,S2,S3,S4の一方の入力端に供
給している。
前記切り換えスイッチS1,S2,S3,S4の他方の入力には
ボーダデータ出力部7から出力画面の背景となるデータ
が供給され、各スイッチS1,S2,S3,S4はコントローラ6
の出力によって切り換え制御が行なわれる。
コントローラ6は読み出しアドレスから、現在出力さ
れている画像データが当初の入力画面内にあるものが外
側にあるものかを判断し、当初の入力画像の外側に位置
するデータであると判断したときは(例えば−のアドレ
スが出力されたき)ボーダデータ出力部7のデータをス
イッチS1,S2,S3,S4で選択して出力するものである。
K1,K2,K3,K4は出力画像の各画素に対応する画像デー
タを演算する係数器を示し、前記した第(1)式の内挿
演算を行なうために、制御部5から出力画面の画素に対
応した4つの選択された画像データのdx,dy値を抽出
し、この値を掛算器8A,8B,8C,8Dに供給して内挿演算を
行うものである。
そして、各掛算器K1,K2,K3,K4の乗算器が加算器9A,9
B,9Cによって加算されることによって、出力画面の各画
Oi・jに対応する出力画像データが形成される。
10は出力画面の各画素に対応する画像データを記憶し
てフィールド画像を形成する出力画像メモリを示す。
本発明の画像変換装置は上記したようなブロック図に
見られるように、マッピングメモリ6から入力画像の座
標を変換した画像データが出力画像の画素位置に対応し
て出力され、画像変換を行っている。そして、この画像
データを内挿演算する際に、コントローラ6によって入
力画面の外側に位置する画像データが出力されるとき
は、スイッチS1,S2,S3,S4を切り換え、あらかじめ設定
されているバックグランドに相当する画像データを選択
して内挿演算を行なうようにしているので、出力画像の
バックグランドとなる部分はボーダデータによって設定
される画像データとなる。
しかし、変換画像の境界線となる各画素の出力画像デ
ータは、バックグランドに対応するボーダデータと、変
換された画像データがミックスされた内挿演算の結果得
られる。
そのため、境界上にある画像データもその出力画素の
位置によってバックグランドのデータを取り込み、適正
なデータに変換されてエリアシングの発生を少なくする
ことができる。
なお、出力画像が当初の入力画面内にあるものは、従
来と同様にマッピングされた4つの画像データの内挿演
算によって形成されることはいうまでもない。
以上の実施例では、変形した出力画面が一定のバック
カラー画面内に変換される場合について述べたが、変形
した入力画面のバックが別の画面で形成されているとき
も応用することができる。
この場合は、前記第1図においてボーダデータ出力部
7として背景フィールドメモリを使用し、この背景フィ
ールドメモリにあらかじめ変換画像の背景となる画像デ
ータを記憶させておく。そして、この画像データをマッ
ピングメモリの読み出しアドレスと同期して読み出し、
読み出しアドレスが入力画面の外に位置するデータ(例
えば負のデータ)となるときは、前記したようにスイッ
チS1,S2,S3,S4を切り換え、背景フィールドメモリから
の画像データを選択して内挿演算を行なう。
この第2の実施例では、変形された画像とその背景と
なる画像の境界線も常に4点の画像データによって内挿
演算が行なわれることになるので、前記した第1の実施
例と同様にエッジ部にエリアシングを発生しない良質の
画像変換を行なうことができる。
なお、バックグランドとなる別の画面は、その出力デ
ータのタイミグが、マッピングメモリのタイミングと同
期して取り出されるようにすれば、必ずしも背景フィー
ルドメモリを設ける必要はない。
又、入力画面の周囲にあらかじめボーダを付けてお
き、このボーダとバックグランドの間を滑らかな変化と
なるようにしてもよい。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の画像変換装置では、入
力画像データをマッピングして出力する際に、出力画面
の各画素に対応する例えば4点の変換画像データが、入
力画面の外に位置しているものか否かを判定し、入力画
面の外側に位置するときは、あらがじめ設けられている
バックグランドのデータ、又はバックグランドを形成す
る画像データを選択して内挿演算を行なうようにしてい
るので、出力画面上に表示される変換画像の境界線に位
置する画像データの変化が滑らかになり、この部分で発
生する階段状のエリアシングを効果的に除去することが
できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の画像変換装置の一実施例を示すブロッ
ク図、 第2図、および第3図は画像変換を行う入力画面と、出
力画面の一例を示す説明図、 第4図は出力画像データを形成するための各画素の位置
を示す説明図、 第5図は出力画面のエッジに対する内挿演算の説明図、 第6図は境界線に生じるエリアシングノイズの状態図で
ある。 図中、2はディジタル画像入力装置、3はマッピングメ
モリ、5は制御部、6はコントローラ、7はボーダデー
タ出力部、K(1、2、3、4)は係数器、8(A、
B、C、D)掛算器、9(A、B、C)加算器、10は出
力画像メモリを示す。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも入力画面を幾何学的に変換する
    画像変換手段と、 前記画像変換手段で座標変換された入力画像データから
    出力画像の各画素に対応した出力画像データを内挿する
    内挿演算手段とを備え、 前記内挿演算手段は、前記画像変換手段から出力されな
    い入力画面の領域外に対応した画像データを内挿すると
    きは、前記入力画面のボーダとなるデータが供給される
    ように制御する制御手段を有することを特徴とする画像
    変換装置。
  2. 【請求項2】少なくとも入力画面を幾何学的に変換する
    画像変換手段と、 前記画像変換手段で座標変換された入力画像データから
    出力画像の各画素に対応した出力画像データを内挿する
    内挿演算手段とを備え、 前記内挿演算手段は、前記画像変換手段から出力されな
    い入力画面の領域外に対応した画像データを内挿すると
    きは、前記出力画像のバックグランドとなるデータが供
    給されるように制御する制御手段を有することを特徴と
    する画像変換装置。
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