JP3047681B2

JP3047681B2 - 画像歪み補正方法及び装置

Info

Publication number: JP3047681B2
Application number: JP5155749A
Authority: JP
Inventors: 健一萩尾; 聡古川; 啓一青山
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1993-06-25
Filing date: 1993-06-25
Publication date: 2000-05-29
Anticipated expiration: 2015-05-29
Also published as: JPH0737079A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レンズ系の歪みや撮像
装置の走査線の歪み等により生じる画像の２次元的な歪
み補正を実時間で行う画像歪み補正方法及び装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像歪みの補正方法は、多項式に
よる座標変換を２次元的に行う方法が一般的である。例
えば、広角レンズを用いたときに生じる樽形歪みの場
合、入力画像の任意の座標を（ｘ’，ｙ’）、補正後の
座標を（ｘ，ｙ）、歪みを表すパラメータをｋ₁，ｋ₂
としたとき、ｘ’＝ｋ₁｛１＋ｋ₂（ｘ²＋ｙ²）｝ｘｙ’＝ｋ₁｛１＋ｋ₂（ｘ²＋ｙ²）｝ｙという多項式、又は類似した多項式で、入力画像の座標
と補正後の座標のマッピングを行い、多項式を計算して
得られた入力画像の座標（ｘ’，ｙ’）の値（明るさ）
を補正後の座標（ｘ，ｙ）に代入することで画像歪みを
補正していた。ここで、入力画像の座標（ｘ’，ｙ’）
は図２のように入力画像の座標系の格子点上には位置せ
ず、格子点の間に位置するので、入力画像の座標
（ｘ’，ｙ’）の近傍の値から推定することになる。こ
の推定には、例えば、入力画像の座標（ｘ’，ｙ’）の
最近傍の格子点の値を与える方法や、隣接する４近傍の
格子点の値で線形近似する方法などがある。例えば、隣
接する４近傍の格子点の値で線形近似する方法について
説明すると、図２において、点Ａで示した補正後の座標
（ｘ，ｙ）の値ｆ（ｘ，ｙ）を、補正前の入力画像の隣
接する４近傍の格子点の値ｆ’（ｕ，ｖ）、ｆ’（ｕ＋
１，ｖ）、ｆ’（ｕ，ｖ＋１）、ｆ’（ｕ＋１，ｖ＋
１）から計算するものである。格子間隔が１で、ｘ方向
にａ、ｙ方向にｂの距離にあるＡ点の値は、次式で線形
近似される。ｆ（ｘ，ｙ）＝（１−ａ）（１−ｂ）・ｆ’（ｕ，ｖ）＋ａ（１−ｂ）・ｆ’（ｕ＋１，ｖ）＋ｂ（１−ａ）・ｆ’（ｕ，ｖ＋１）＋ａｂ・ｆ’（ｕ＋１，ｖ＋１）

【０００３】また、上述した画像歪み補正方法を実現す
るための画像歪み補正装置として、本発明者は座標変換
テーブルを使用する装置を既に提案している。つまり、
歪み率を表すパラメータｋ₁，ｋ₂が決まっている場合
は、すべての座標に対して予め変換座標を求めておき、
それをテーブル化することで、複雑な変換式を計算する
必要がなく、テーブルにアクセスするだけで変換座標
（ｘ’，ｙ’）を得ることができるが、その座標に対応
する入力画像のデータが入力されるまではデータにアク
セスできないため、入力画像データを蓄えておくための
バッファメモリが必要である。このように入力画像を蓄
えるバッファメモリと変換座標テーブルとデータ値の推
定手段を用いることで画像歪み補正装置を構成すること
ができたが、従来は、垂直・水平両方向に座標変換を行
うものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の画像歪み補正方
法及び装置は以上のように構成されているので、図３の
ように、黒丸で示した歪み補正後の座標系の格子点（Ａ
点）の値ｆ（ｘ，ｙ）を、白丸で示した入力画像の座標
系の値ｆ’（ｕ，ｖ）、ｆ’（ｕ＋１，ｖ）、ｆ’
（ｕ，ｖ＋１）、ｆ’（ｕ＋１，ｖ＋１）で求める際
に、異なるラインのデータを必要とし、その座標に対応
する入力画像のデータが入力されるまではデータにアク
セスできないため、入力画像を１フィールド分蓄える大
容量のバッファメモリが必要となった。

【０００５】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、画像の２次元的な
歪みを補正する画像歪み補正方法及び装置において、水
平方向に対してのみ画像歪み補正処理を行い、垂直方向
には画像歪み補正処理を行わないことにより、１フィー
ルド分のバッファメモリを必要とせず、１ライン分の小
容量のバッファメモリのみで画像歪みの補正を可能とす
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の画像歪み補正方
法及び装置は、上記の課題を解決するために、画像の垂
直方向の座標変換（ｙ’＝ｋ₁｛１＋ｋ₂（ｘ²＋
ｙ²）｝ｙ）を行わず、水平方向の座標変換のみを行う
ものであり、具体的には、入力画像の任意の座標を
（ｘ’，ｙ’）、画像歪み補正後の座標を（ｘ，ｙ）、
画像中心の座標を（ｘ₀，ｙ₀）、画像の歪み率を表す
パラメータをｋとしたとき、ｘ’＝｛１−ｋ（ｙ−
ｙ₀）²｝ｘ＋ｋ（ｙ−ｙ₀）²ｘ₀、ｙ’＝ｙという
１次式で表されるアドレス変換式を使用して入力画像の
座標を計算し、この計算された入力画像の座標のデータ
を近傍のデータで線形近似して算出することにより画像
歪み補正処理を行うものである。

【０００７】

【作用】この発明における画像歪み補正方法及び装置
は、画像の水平方向にのみ歪み補正を施すので、１フィ
ールド分のバッファメモリを必要とせず、１ライン分の
小容量のバッファメモリのみで画像歪みを補正すること
ができる。また、アドレス変換式に画像の歪み率を表す
パラメータが含まれているので、レンズの交換等により
歪み率が変化してもパラメータを変更するだけで画像歪
みを補正できる。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の一実施例のブロック図であ
る。図中、１はテレビカメラ、２はＡ／Ｄ変換手段、３
は入力データを調整するバッファメモリ、４は変換アド
レスを元に線形補間してデータを推定する補間手段であ
る。５は１ラインバッファメモリであり、補間手段４の
処理までの遅延時間を調整するためのメモリである。６
はＤ／Ａ変換手段、７はモニタテレビである。また、８
はバッファメモリ制御手段であり、バッファメモリ３を
制御する。９は水平方向についての座標変換式に対応し
た水平方向座標変換手段、１０は１ラインバッファメモ
リ制御手段である。

【０００９】以下、本実施例の動作を説明する。テレビ
カメラ１から入力した画像をＡ／Ｄ変換手段２によりデ
ジタル画像データに変換し、そのデータをバッファメモ
リ３に順次書き込む。そして、水平アドレス（ｘ座標）
と垂直アドレス（ｙ座標）、及び画像歪み率を表すパラ
メータｋを水平方向座標変換手段９に入力し、歪み補正
のために必要な入力画像の水平座標と線形補間するため
の重み係数を計算し、その計算した水平座標と等しい座
標のデータを入力すれば、１ラインバッファメモリ制御
手段１０に処理が有効であることを知らせ、１ラインバ
ッファメモリ制御手段１０は１ラインバッファメモリ５
に対して書き込み許可制御する。バッファメモリ制御手
段８は、水平方向座標変換手段９で算出した入力画像の
水平座標のデータと、そのデータの次に入力したデータ
を同時に読み出す。これらの２つのデータは入力画像に
おいて水平方向に隣接するので、補間手段４で重み係数
を使って線形補間し、１ラインバッファメモリ５に計算
結果を書き込み、次のラインの処理のときにラインの先
頭から１ラインバッファメモリ５のデータを読み出し、
Ｄ／Ａ変換手段６でＤ／Ａ変換し、モニタテレビ７に表
示する。画像歪みを補正処理した画像を表示しない場合
には、Ｄ／Ａ変換手段６とモニタテレビ７は不要であ
る。

【００１０】この処理の特徴は、あるラインの処理を行
う場合、入力画像のラインと歪み補正後のラインが一致
するようにしているので、画像データを入力するバッフ
ァメモリが最大でも１ライン分あれば良い。したがっ
て、あとは歪み補正による遅延時間を調整するための１
ラインバッファメモリ５があれば、この画像歪み補正装
置が構成できる。

【００１１】以下、水平方向座標変換手段９で実現する
アドレス変換式の一実施例について説明する。入力画像
の任意の座標（ｘ’，ｙ’）と補正後の座標（ｘ，ｙ）
の変換を行うために、画像中心の座標を（ｘ₀，
ｙ₀）、歪み率を表すパラメータをｋとしたとき、次の
１次式によりアドレス変換を行う。ｘ’＝｛１−ｋ（ｙ−ｙ₀）²｝ｘ＋ｋ（ｙ−ｙ₀）²
ｘ₀ ｙ’＝ｙ

【００１２】なお、歪み率を表すパラメータｋは外部か
ら入力し、ｙはラインごとに変化する。この１次式を計
算し、ｘ’の整数部を入力画像の座標としてバッファメ
モリ制御手段８に出力し、ｘ’の小数部を線形補間する
ときの重み係数として補間手段４に出力する。

【００１３】図４に補間手段４の一実施例を示す。水平
方向のみの処理を行うので、線形補間には同じライン上
の隣接２画素を使用し、線形補間の重み係数ａは上述の
とおり水平方向座標変換手段９から入力し、ｆ’（ｘ，ｙ）＝ａ・ｆ（ｕ＋１，ｖ）＋（１−ａ）・
ｆ（ｕ，ｖ）で計算する。図中、ｕは水平座標、ｖは垂直座標であ
る。このようにすれば、広角レンズなどにより生じる樽
形の歪みを水平方向にのみ補正し、その補正後の座標の
データを線形補間により計算することができる。

【００１４】

【発明の効果】本発明によれば、画像の２次元的な歪み
を補正する画像歪み補正方法において、水平方向に対し
てのみ画像歪み補正処理を行い、垂直方向には画像歪み
補正処理を行わないものであるから、従来のように、１
フィールド分のバッファメモリを必要とせず、１ライン
分のバッファメモリで済むので、入力画像データを蓄え
るバッファメモリの記憶容量を小さくできるという効果
がある。また、歪み率を表すパラメータを外部から与え
ることにより、歪み率が異なるレンズを使用した場合で
も画像歪みを補正できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック回路図である。

【図２】本発明の一実施例の動作説明図である。

【図３】従来例の問題点を説明するための説明図であ
る。

【図４】本発明による座標変換の一例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１テレビカメラ２Ａ／Ｄ変換手段３バッファメモリ４補間手段５１ラインバッファメモリ６Ｄ／Ａ変換手段７モニタテレビ８バッファメモリ制御手段９水平方向座標変換手段１０１ラインバッファメモリ制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭64−62613（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画像の樽形歪みを補正する方法におい
て、入力画像の任意の座標を（ｘ’，ｙ’）、歪み補正
後の座標を（ｘ，ｙ）、画像中心の座標を（ｘ₀，
ｙ₀）、画像の歪み率を表すパラメータをｋとしたと
き、ｘ’＝｛１−ｋ（ｙ−ｙ₀）²｝ｘ＋ｋ（ｙ−
ｙ₀）²ｘ₀、ｙ’＝ｙという１次式で表されるアドレ
ス変換式を使用して入力画像の座標を計算し、この計算
された入力画像の座標のデータを近傍のデータで線形近
似して算出することにより画像歪み補正処理を行うこと
を特徴とする画像歪み補正方法。
【請求項２】画像の樽形歪みを補正する装置であっ
て、入力画像データを順次蓄えるためのバッファメモリ
と、バッファメモリへの入力画像データの書き込みを制
御する書き込み制御回路と、入力画像の任意の座標を
（ｘ’，ｙ’）、歪み補正後の座標を（ｘ，ｙ）、画像
中心の座標を（ｘ₀，ｙ₀）、画像の歪み率を表すパラ
メータをｋとしたとき、ｘ’＝｛１−ｋ（ｙ−
ｙ₀）²｝ｘ＋ｋ（ｙ−ｙ₀）²ｘ₀、ｙ’＝ｙという
１次式で表されるアドレス変換式を使用して入力画像の
座標を計算するアドレス変換演算回路と、アドレス変換
演算回路により計算された入力画像の座標の近傍のデー
タをバッファメモリから読み出す読み出し制御回路と、
バッファメモリから読み出した近傍のデータを補間計算
してアドレス変換された入力画像の座標のデータを算出
する補間計算回路とからなることを特徴とする画像歪み
補正装置。
【請求項３】請求項２の画像歪み補正装置におい
て、画像歪み補正処理後の画像を表示するための画像表
示装置を備えていることを特徴とする画像歪み補正装
置。