JP2897441B2 - イメージ処理方法及び装置 - Google Patents

イメージ処理方法及び装置

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JP2897441B2
JP2897441B2 JP3049337A JP4933791A JP2897441B2 JP 2897441 B2 JP2897441 B2 JP 2897441B2 JP 3049337 A JP3049337 A JP 3049337A JP 4933791 A JP4933791 A JP 4933791A JP 2897441 B2 JP2897441 B2 JP 2897441B2
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  • Digital Computer Display Output (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、イメージ処理装置に係
り、特に、2次元のイメージを3次元表面にマッピング
する機能をユーザインタフェースとして提供するイメー
ジ処理装置に関する。
【0002】
【従来技術】従来イメージを処理する1方法としてラス
タオペレーションが知られており、例えば特開昭60−13
1595号にその開示がある。
【0003】このラスタオペレーションは、カーソルの
表示や、ウィンドウのスクロール、移動の処理をハード
ウェアで高速に行う機能であり、数1に示すように矩形
領域間のイメージデータの演算として定義される。
【0004】
【数1】
【0005】ここで、Sはソースの矩形イメージデー
タ、Dはデスティネイションの矩形イメージデータ、M
はデスティネイションへの書き込みを制御するマスクデ
ータである。ソースのイメージデータSと、デスティネ
イションのイメージデータDは、図2に示すように、対
応する1画素毎に、関数Fに従って演算を行い、マスク
データに指示されている画素についてのみデスティネイ
ションのイメージデータに書き込まれる。マスクデータ
を参照するかしないかは、ユーザが任意に決めることが
でき、あらかじめマスクプレーンと呼ばれる実際には表
示されないマスクデータ専用のプレーンに格納してお
く。関数Fは、一般に論理関数として与えられる。ラス
タオペレーションは、関数Fを必要に応じて設定するこ
とにより種々の操作、例えば画面のクリアや移動、文字
の展開などを実現することができる。しかし、このラス
タオペレーションのみで、他の図形描画である直線発生
や多角形塗り潰し等を行おうとすると、十分な応答性を
得ることができない。また、3次元図形を表示するとき
の隠面消去や輝度の補間を行う処理、そしてイメージの
拡大,縮小の処理まで考えると、ラスタオペレーション
の機能だけでは困難で、専用のハードウェアを設け高速
化を図る必要がある。
【0006】3次元空間上の立体図形をディスプレイ上
に表示するためには、シェーディングや、隠面消去を行
うための画素の輝度R,G,BとZ座標を補間する機能
が必要である。また、イメージの拡大,縮小,回転を行
うイメージ操作のプリミティブであるセルアレイは、ソ
ースイメージの参照座標SX上の画素を任意の直線上の
画素に転送する機能が必要である。他の2次元,3次元
の直線や、文字などもこれらのサブセットとなってい
る。そこで、これらの処理を、統合化した機能として、
拡張ラスタオペレーションが知られており特開昭63−21
1075号に開示がある。
【0007】この拡張ラスタオペレーションは、図3に
示すように、m画素の水平に並ぶソースイメージを、任
意の方向成分を有するn画素のデスティネイションイメ
ージへ写像することを基本とする。ここで、画素Pi
は、デスティネイションの画素の座標Xi,Yi、画素
の深さを示すZi、画素の色を与える光の三原色R,
G,Bの各成分Ri、Gi,Bi、ソースイメージの参
照座標SXiを要素とする7次元のベクトルであり、数
2のように表す。
【0008】
【数2】
【0009】したがって、デスティネイションイメージ
の始点,終点の画素P1,Pnに対して、その中の画素
Pi(i=2,…,n−1)は、数3及び数4で示すよ
うな線形補間によって求めることができる。
【0010】
【数3】
【0011】
【数4】
【0012】また、拡張ラスタオペレーションでは、3
次元の平面や、セルアレイなどの出力プリミティブを実
行させるために、以下の3つの機能を付加している。
【0013】(1)ソースイメージの写像倍率モード ソースイメージの参照座標SXを算出する方法として2
つのモードを用意した。1つは、破線や、ハッチングに
よる塗り潰しを行うためのモードで、ソースイメージを
繰り返しサイクリックに参照して2倍,4倍等の整数倍
率でデスティネイションイメージに写像する機能であ
る。もう1つは、セルアレイなどで用いる任意倍率の写
像を行うモードで、図に示したようにm画素のソース
イメージをn/m倍し、n画素のデスティネイションに
写像する機能である。
【0014】(2) 2値イメージのカラー化 拡張ラスタオペレーションは、基本的には、多値のフル
カラー(1600万色)イメージを扱う機能である。従っ
て文字フォントのような2値イメージは、多値のイメー
ジに変換しカラー化する必要がある。そこで、SXiで
参照するソースイメージの値が“1”の画素は、数3で
順次求める前景色Ri,Gi,Biに変換する。“0”
の画素は、あらかじめ設定した背景色の色とするか、あ
るいはデスティネイションの画素を更新しないようにす
るかのいずれかを選択できる。
【0015】(3) 隠面消去機能 3次元の図形を表示するときは、重なりのある図形のう
ち、手前にあるものを優先して描画する隠面消去を行う
必要がある。ここでは、Zバッファを用いる隠面消去の
方式を採用した。即ち、数3で順次求められるZiに対
して、Zバッファ上に格納されているZの値と比較を行
い、Ziが大きい(手前にある)時に画素Piを更新す
るようにした。
【0016】以上示した、拡張ラスタオペレーション
は、繰り返し実行させることにより、従来のラスタオペ
レーションを始め3次元の平面や、セルアレイ展開など
の出力プリミティブを実現することが可能となる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】前述の拡張ラスタオペ
レーションは、イメージデータと3次元グラフィックス
を統合化して扱うことのできる機能であるが、これを人
とコンピュータの間のユーザインタフェースにして定義
する試みはまだなされていない。すなわち、イメージを
扱うシステムのより自然なユーザインタフェースが求め
られており、本発明は、イメージデータと3次元グラフ
ィックスを統合化してかかるユーザインタフェースを可
能ならしめる方法及び装置を提供することを目的とする
ものである。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は2次元のイメージデータを3次元曲面にマ
ッピングし、その3次元曲面を少しずつ変形してマッピ
ング処理を繰り返すようにしたものである。
【0019】また、3次元曲面の座標を算出する手段
と、イメージデータを変形してマッピングする手段と、
このマッピング処理を繰り返し実行せしめるプロセッサ
手段と、を有したものである。
【0020】
【作用】前述の3次元曲面としては、紙をめくる際に生
じる紙面の動きに合わせた曲面座標を順次算出し、その
3次元曲面に原イメージをマッピング処理し、そのマッ
ピング処理を順次繰り返すことによって、紙面上のイメ
ージを紙をめくるごとく動的に見せるようにした。
【0021】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図1は、本発明のイメージ処理装置の一実施
例としてエンジニアリングワークステーション(EW
S)の構成を示す。扱うデータが主にイメージデータで
あるため、図1に示すように、HD3は660MB、M
M2は64MB、SB7は16MB、そしてFM10は
1600万色が扱える24プレーンという構成である。
CPU1にはCISCプロセッサ、ジオメトリ部8のG
P0/1にはRISCプロセッサを、そしてレンダリン
グ部には2品種15個の専用LSI、TRPP90とRCPLE91
を用いて、3次元の図形を高速に表示できるハードウェ
アとなっている。このRCPLE91 が拡張ラスタオペレーシ
ョンを実行するLSIである。
【0022】前述の拡張ラスタオペレーションは、イメ
ージデータと3次元グラフィックスを統合化して扱うこ
とのできる機能である。そこで、この特徴を活かし、イ
メージデータと3次元グラフィックスを扱う新しいユー
ザインタフェースについて、具体的にはイメージデータ
の検索システムを対象として説明する。これは、本実施
例に使用しているEWSが持つ、高速なイメージ処理性
能、大容量のディスク、フルカラー表示が可能なディス
プレイといった特徴を活かすことのできるアプリケーシ
ョンであるからである。
【0023】イメージデータの検索システムでは、以下
の2項目が重要であると考えられる。
【0024】1)高速なイメージの切り替え 2)イメージ細部の観察 ここでは、1)に対して、TV番組等で用いられている
ビデオエフェクトを参考に、様々なページめくりを高速
に行うこととし、2)に対しては、虫眼鏡で写真を見る
ようにした高度なユーザインタフェースを実現すること
にした。前述の拡張ラスタオペレーションを適用して実
現したユーザインタフェースを表1に示す。以下に、そ
の実現手法の詳細について説明する。
【0025】
【表1】
【0026】(1) めくり “めくり”は、画面上に表示されているイメージデータ
を、あたかも本のページをめくるかの様にして切り替え
るユーザインタフェースである。図4(a)に示すよう
に、ソースイメージを64のパッチに分割し、めくられ
た3次元平面上の対応するパッチにそれぞれ写像するこ
とで、表示画面にめくられたイメージデータの1コマを
作ることができる。その3次元の平面の形状を徐々にペ
ージをめくるように変化させていくことにより“めく
り”を実現することができる。
【0027】ここで、拡張ラスタオペレーションは、パ
ッチの写像を行う際に用いられている。図4(b)に示
すように、ソースイメージの1個のパッチAを、パッチ
A′上に写像する時パッチA上の各ラスタを拡張ラスタ
オペレーションにより、パッチA′に繰り返し写像する
ことで実現できる。
【0028】(2) パニング “パニング”は、図5に示すように、現在表示されてい
るイメージデータを、次のイメージデータで押しつぶし
ていくように見せるユーザインタフェースである。これ
は、現われるイメージデータをラスタオペレーションで
徐々に多くしていき、潰されるイメージデータを拡張ラ
スタオペレーションにより、図4(b)のパッチの写像
と同様に、小さい平面に写像(縮小)していくことによ
って行える。
【0029】(3) スピン “スピン”は、イメージデータを3次元的にくるくるス
ピンさせながら、小さくして消したり、大きくしながら
出す方法である。(1)の方法と同様にソースイメージ
を3次元の平面に写像することによって実現できる。
【0030】(4) フェード “フェード”は、現在表示されているイメージデータ
を、新しいイメージデータにじわっと切り替えるユーザ
インタフェースである。実現手法は、図6に示すよう
に、マスク付きのラスタオペレーションを用いて、順次
ソースイメージを書き込む画素の数を増やしていくこと
により実現する。
【0031】(5) ワイプ “ワイプ”は、ワイパーの軌跡に沿って新しいイメージ
が出てくるユーザインタフェースで、(4)のフェード
と同様に、マスク付きのラスタオペレーションを用い、
マスクデータを順次変えながらソースイメージを表示画
面に書き込むことで行える。
【0032】(6) 虫眼鏡 “虫眼鏡”は、マウスカーソルをレンズの中心として、
表示されているイメージデータを部分的に拡大して見せ
るユーザインタフェースである。まず、図7に示すよう
に、マウスで指定された座標(px,py)から、対応
するソースイメージ上の座標(sx,sy)を求め、数
5によってソースイメージでの拡大される領域の座標を
算出する。ここで、Kは拡大率であり、ユーザによって
任意に設定できる値である。
【0033】
【数5】
【0034】次に、あらかじめ作成してある虫眼鏡用の
マスクデータを参照しながら拡張ラスタオペレーション
によって、ソースイメージを拡大して表示画面上の円の
中に書き込むことで、“虫眼鏡”を実現している。
【0035】次に、拡張ラスタオペレーションが、実際
に前述のユーザインタフェースに適用できることを示し
た例として、「本」を模擬するイメージ検索プログラム
“Books”の概要を示す。
【0036】まず、“Books”の扱うデータの構造を図
8,図9に示す。“Books”は、図8に示すように、複
数の“本”を登録でき、更に“本”を構成する各ページ
は、図9に示すように、動画像を含む6種のページデー
タを扱えるようにした。1ページのサイズは、全て64
0×512画素である。初期画面に表示されるのは、表
紙として登録されている静止画であり、何れか1つをマ
ウスでピックすることによって、1冊の“本”を開くこ
とができる。開いた“本”は、ページめくり機能を用い
て、前後のページをめくることが可能で、マウスからの
指示により、次のページに切り替える指示であれば次の
ページに切り替え、前のページに切り替える指示であれ
ば前のページに切り替える。より具体的には、マウスの
ボタンを押しながら右方向に移動させることにより次ペ
ージへのめくりを、左方向に移動させることにより前ペ
ージのめくりを、それぞれ指示するようにした。開いて
いるページに対しては“虫眼鏡”を行うことができる。
これは前述のように、マウスボタンを押すとカーソル位
置を中心とする円形部分を拡大表示するものである。ボ
タンを押したままマウスを移動させると、拡大表示部分
はそれに追従して移動していく。以上の処理を示したフ
ローチャートを図10に示す。
【0037】次に、前述のハードウェア環境において、
イメージ検索プログラム“Books "を実現した結果得ら
れた実測性能について示す。
【0038】図11に示すように、既にFM上のソース
イメージ格納領域に存在するイメージに対して、“めく
り”や、“虫眼鏡”を行うときには、拡張ラスタオペレ
ーションを繰り返すことによって実現される。1画素当
りの性能は、本実施例では13.8 M画素/sであり、
従って、640×512画素のイメージデータをコピー
したり、拡大/縮小する処理は、約24msで行える。
また、“虫眼鏡"の時には、256×256画素とデー
タ量が少ないため、約5msの時間で行える。実際に、
1枚のページをめくるためには、1)画面のクリア,
2)前ページの表示,3)新ページの表示,4)ダブル
バッファの切り替え、の4ステップを繰り返すことによ
って行われる。2),3)において、それぞれ約24m
sの時間がかかり、1),4)はそれぞれ10ms以
内、さらにソフトウェアによるオーバヘッドを1)〜
4)に加えた1ページをめくるときの1コマを表示させ
る時間は、100ms以内に収めることができる。従っ
て、動的な表示が可能であり、比較的スムーズにめくり
動作を表現できる。
【0039】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明はに
よれば、イメージ処理と3次元処理を統合した自然なユ
ーザインタフェースを実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるイメージ処理装置の
ブロック図である。
【図2】ラスタオペレーションの概要を説明する図であ
る。
【図3】拡張ラスタオペレーションを説明する図であ
る。
【図4】めくり機能を説明する図である。
【図5】パニング機能の実現方法を説明する図である。
【図6】フェード機能の実現方法を説明する図である。
【図7】虫眼鏡機能の実現方法を説明する図である。
【図8】“Books”のデータ構造を示すブロック図であ
る。
【図9】ページデータの種類を示している図である。
【図10】イメージ検索プログラム“Books”のフロー
チャトである。
【図11】FM上でのソースイメージの格納領域を示し
た図である。
【符号の説明】
1…CPU、2…メインメモリ、3…ハードディスク、
4…I/Oコントローラ、5…キーボード、6…マウ
ス、7…セグメントバッファ、8…ジオメトリ部、9…
レンダリング部、10…フレームメモリ、11…CR
T。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04N 5/262 G06F 15/72 350 (72)発明者 福永 泰 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−25278(JP,A) 特開 昭61−230477(JP,A) 特開 昭60−46673(JP,A) 特開 昭61−219087(JP,A) 特開 平1−86685(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G09G 5/00 - 5/40

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のイメージデータを記憶するメモリ
    と、 表示装置に表示するデータを格納するフレームメモリ
    と、 情報を入力し、移動可能な入力装置と、 上記入力装置の移動を検出することによって、紙をめく
    るように表現するための三次元的な曲面の座標を算出す
    るプロセッサと、 上記メモリに格納された1つのイメージデータを変形し
    て上記プロセッサによって算出された曲面に貼り付け、
    上記フレームメモリに格納するレンダリング部とを有
    し、 上記入力装置の移動方向に基づいて、上記複数のイメー
    ジデータから1つのイメージデータを選択し、この選択
    されたイメージデータと上記レンダリング部によって上
    記フレームメモリに格納されたデータとを表示すること
    を特徴とするデータ処理装置。
  2. 【請求項2】複数のイメージデータを格納するメモリ
    と、 情報を入力し、移動可能な入力装置と、 上記入力装置の移動を検出することによって、紙をめく
    るように表現するための三次元的な曲面の座標を算出す
    るプロセッサと、 上記入力装置の移動方向に基づいて上記メモリに格納さ
    れた1つのイメージデータを選択し、この選択されたイ
    メージデータを変形して上記プロセッサによって算出さ
    れた曲面に貼り付け、上記メモリに格納するレンダリン
    グ部とを有し、 上記フレームメモリに記憶され上記レンダリング部で選
    択されなかった複数のイメージデータから上記入力装置
    の移動方向に基づいて1のイメージデータを選択し、こ
    の選択されたイメージデータと上記レンダリング部によ
    って上記メモリに格納されたデータとを表示することを
    特徴とするデータ処理装置。
  3. 【請求項3】入力装置の移動を検出することによって、
    紙をめくるように表現するための三次元的な曲面の座標
    を算出し、 上記メモリに格納された1つのイメージデータを変形し
    て上記プロセッサによって算出された曲面に貼り付けて
    データを生成し、 上記入力装置の移動方向に基づいて、上記複数のイメー
    ジデータから1つのイメージデータを選択し、この選択
    されたイメージデータと上記レンダリング部によって生
    成されたデータとを表示することを特徴とするデータ処
    理方法。
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