JP3108177B2 - 画像拡大装置 - Google Patents
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- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000012952 Resampling Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000012888 cubic function Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
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-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T3/00—Geometric image transformations in the plane of the image
- G06T3/40—Scaling of whole images or parts thereof, e.g. expanding or contracting
- G06T3/4007—Scaling of whole images or parts thereof, e.g. expanding or contracting based on interpolation, e.g. bilinear interpolation
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、画像拡大装置に係り、
特にデジタル画像を任意の倍率で拡大できるようにした
画像拡大装置に関する。
特にデジタル画像を任意の倍率で拡大できるようにした
画像拡大装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、画像情報の多様化が進み、従来の
ビデオ画像の他に高品位テレビやコンピュータによる画
像等の多くの画像が一般化してきた。これらの画像はそ
れぞれ画素クロック周波数や走査線数が異なるため、こ
れらを１つのモニタ、例えば複数台のＮＴＳＣ方式のモ
ニタを縦横に配列したマルチビジョンシステムに表示し
ようとする場合、２次元的標本化周波数の変換を行わね
ばならない。
ビデオ画像の他に高品位テレビやコンピュータによる画
像等の多くの画像が一般化してきた。これらの画像はそ
れぞれ画素クロック周波数や走査線数が異なるため、こ
れらを１つのモニタ、例えば複数台のＮＴＳＣ方式のモ
ニタを縦横に配列したマルチビジョンシステムに表示し
ようとする場合、２次元的標本化周波数の変換を行わね
ばならない。
【０００３】標本化定理によれば、標本化関数Ｓ（ｔ）
を用いて原信号は次の数式１に従って標本値により復元
できる。
を用いて原信号は次の数式１に従って標本値により復元
できる。
【０００４】
【数式１】ｇ（ｔ）＝Σｇ（ｉＴ）Ｓ（Ｔ−ｉＴ）
【０００５】画像を４／３倍に拡大する場合に相当する
標本化周波数ｆｓの３ｆから４ｆへの変換の場合を例に
とって説明すると、以下の通りである。
標本化周波数ｆｓの３ｆから４ｆへの変換の場合を例に
とって説明すると、以下の通りである。
【０００６】今、変換前の標本値をＱ0 ，Ｑ1 ，Ｑ2 ，
…、変換後の標本値をＰ0 ，Ｐ1 ，Ｐ2 ，…とする。変
換前の標本値Ｑ0 ，Ｑ1 ，Ｑ2 ，…から変換後の標本値
Ｐ0，Ｐ1 ，Ｐ2 ，…を求めるには、Ｔ＝１／（３ｆ）
として、Ｑ0 ，Ｑ1 ，Ｑ2 ，…をｇ（０），ｇ（Ｔ），
ｇ（２Ｔ），…と置き、これを上記数式１に代入してｇ
（ｔ）を求め、これにＰ0 ，Ｐ1 ，Ｐ2 ，…の時刻ｔを
代入すればよい。
…、変換後の標本値をＰ0 ，Ｐ1 ，Ｐ2 ，…とする。変
換前の標本値Ｑ0 ，Ｑ1 ，Ｑ2 ，…から変換後の標本値
Ｐ0，Ｐ1 ，Ｐ2 ，…を求めるには、Ｔ＝１／（３ｆ）
として、Ｑ0 ，Ｑ1 ，Ｑ2 ，…をｇ（０），ｇ（Ｔ），
ｇ（２Ｔ），…と置き、これを上記数式１に代入してｇ
（ｔ）を求め、これにＰ0 ，Ｐ1 ，Ｐ2 ，…の時刻ｔを
代入すればよい。
【０００７】これは３ｆと４ｆとの最小公倍数１２ｆに
よって標本値Ｑj を補間し、これを３ｆで再標本化して
Ｐi を求めることに相当する。すなわち、図３（ａ）に
示すように、Ｔ＝１／（４ｆ）のときの標本化関数を１
２ｆで標本化した値をＳ0 ，Ｓ1 ，Ｓ2 ，…とすれば、
図３（ｂ）におけるＱj からＰi への変換は数式２ない
し数式５によって求められる。
よって標本値Ｑj を補間し、これを３ｆで再標本化して
Ｐi を求めることに相当する。すなわち、図３（ａ）に
示すように、Ｔ＝１／（４ｆ）のときの標本化関数を１
２ｆで標本化した値をＳ0 ，Ｓ1 ，Ｓ2 ，…とすれば、
図３（ｂ）におけるＱj からＰi への変換は数式２ない
し数式５によって求められる。
【０００８】
【数式２】Ｐ4k＝ΣＳ41・Ｑ3k+1
【０００９】
【数式３】Ｐ4k+1＝ΣＳ41-3・Ｑ3k+1
【００１０】
【数式４】Ｐ4k+2＝ΣＳ41-6・Ｑ3k+1
【００１１】
【数式５】Ｐ4k+3＝ΣＳ41-9・Ｑ3k+1
【００１２】したがって、ＱｊからＰｉへ変換するため
には、図４に示すように、上記数式２ないし数式５に示
す４種の補間フィルタＦ0 〜Ｆ3 を並列に配置し、セレ
クタスイッチＳで巡回的に各補間フィルタＦ0 〜Ｆ3 の
出力を取り出すように構成すればよい。
には、図４に示すように、上記数式２ないし数式５に示
す４種の補間フィルタＦ0 〜Ｆ3 を並列に配置し、セレ
クタスイッチＳで巡回的に各補間フィルタＦ0 〜Ｆ3 の
出力を取り出すように構成すればよい。
【００１３】上記数式２ないし数式５において、総和の
項の数を無限大とすれば正しい変換が行われるが、現実
的には総和の項の数は有限で打ち切る必要がある。その
方法の一つとして標本化関数をある近似関数で近似する
方法があり、このような近似関数の一つとしては数式６
に示すＣｕｂｉｃ関数がある。
項の数を無限大とすれば正しい変換が行われるが、現実
的には総和の項の数は有限で打ち切る必要がある。その
方法の一つとして標本化関数をある近似関数で近似する
方法があり、このような近似関数の一つとしては数式６
に示すＣｕｂｉｃ関数がある。
【００１４】
【数式６】
【００１５】しかしながら、標本化関数を近似する方法
では近似した関数によってその周波数特性が決定され、
所望の周波数特性を得ることができなくなる。
では近似した関数によってその周波数特性が決定され、
所望の周波数特性を得ることができなくなる。
【００１６】一方、周波数特性を所望のものに設定する
方法として、補間関数をサンプルする各サンプル点での
フィルタ係数を個別に記憶する係数メモリと、サンプル
点の数（例えば標本化周波数を３ｆから４ｆに変換する
場合では１３個）のタップを有するトランスバーサルフ
ィルタと、各サンプル点で該サンプル点に対応するフィ
ルタ係数と入力デジタルビデオ信号とを積和計算する手
段とを用いる方法がある（特開昭５８−９７９６８号公
報参照）。
方法として、補間関数をサンプルする各サンプル点での
フィルタ係数を個別に記憶する係数メモリと、サンプル
点の数（例えば標本化周波数を３ｆから４ｆに変換する
場合では１３個）のタップを有するトランスバーサルフ
ィルタと、各サンプル点で該サンプル点に対応するフィ
ルタ係数と入力デジタルビデオ信号とを積和計算する手
段とを用いる方法がある（特開昭５８−９７９６８号公
報参照）。
【００１７】しかしながら、この方法では、標本化周波
数の変換比によって補間演算に必要なフィルタ係数の個
数が異なるため、変換比を任意に設定できるようにしよ
うとすれば、必要な変換比全てに対してフィルタ係数を
メモリから選択的に読み出す必要がある。
数の変換比によって補間演算に必要なフィルタ係数の個
数が異なるため、変換比を任意に設定できるようにしよ
うとすれば、必要な変換比全てに対してフィルタ係数を
メモリから選択的に読み出す必要がある。
【００１８】したがって、この方法において変換比を任
意に設定できるようにしようとすれば、多量のフィルタ
係数を記憶できる大規模なメモリが必要になり、また、
大規模なメモリから所要のフィルタ係数を選択的に読み
出すための回路構成も大規模なものが必要になる。
意に設定できるようにしようとすれば、多量のフィルタ
係数を記憶できる大規模なメモリが必要になり、また、
大規模なメモリから所要のフィルタ係数を選択的に読み
出すための回路構成も大規模なものが必要になる。
【００１９】本発明の目的は、変換比及びその周波数特
性を任意に設定できる標本化周波数の変換を比較的小容
量のメモリと簡単な回路構成で実現できる画像拡大装置
を提供することにある。
性を任意に設定できる標本化周波数の変換を比較的小容
量のメモリと簡単な回路構成で実現できる画像拡大装置
を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る画像拡大装
置は、入力デジタルビデオ信号を補間演算して拡大画像
を得る画像拡大装置において、所望の周波数特性を有す
る重み付け関数を一定の間隔ごとの離散データとして記
憶する係数メモリと、拡大率に応じた重み付け係数を前
記係数メモリに格納された離散データから補間演算によ
って求める係数発生手段と、入力デジタルビデオ信号と
重み付け係数を積和演算する手段とを備えることを特徴
とする。
置は、入力デジタルビデオ信号を補間演算して拡大画像
を得る画像拡大装置において、所望の周波数特性を有す
る重み付け関数を一定の間隔ごとの離散データとして記
憶する係数メモリと、拡大率に応じた重み付け係数を前
記係数メモリに格納された離散データから補間演算によ
って求める係数発生手段と、入力デジタルビデオ信号と
重み付け係数を積和演算する手段とを備えることを特徴
とする。
【００２１】
【作用】本発明においては、係数メモリに記憶された重
み付け関数の一定間隔ごとの離散データから任意に設定
された標本化周波数の変換比に対して必要なフィルタ係
数が補間演算によって求められる。
み付け関数の一定間隔ごとの離散データから任意に設定
された標本化周波数の変換比に対して必要なフィルタ係
数が補間演算によって求められる。
【００２２】
【実施例】本発明の一実施例に係る画像拡大装置を図１
及び図２に基づき具体的に説明すれば、以下の通りであ
る。
及び図２に基づき具体的に説明すれば、以下の通りであ
る。
【００２３】図１のブロック図に示すように、この画像
拡大装置は、フレームメモリ１、読み出し制御部２、デ
ィジタルフィルタ３、係数発生手段４及び係数メモリ５
を備える。
拡大装置は、フレームメモリ１、読み出し制御部２、デ
ィジタルフィルタ３、係数発生手段４及び係数メモリ５
を備える。
【００２４】フレームメモリ１は入力デジタルビデオ信
号を一時的に保存し、読み出し制御手段２はその入力デ
ジタルビデオ信号をフレームメモリ１から出力標本化周
波数に応じたレートでディジタルフィルタ３に出力させ
る。
号を一時的に保存し、読み出し制御手段２はその入力デ
ジタルビデオ信号をフレームメモリ１から出力標本化周
波数に応じたレートでディジタルフィルタ３に出力させ
る。
【００２５】ディジタルフィルタ３は所定数のタップ、
例えば４個のタップが導出されるシフトレジスタ３１
と、各タップから取り出されたデータと係数発生手段４
の出力とを乗算する例えば４個の乗算器３２と、各乗算
器３２の出力の和を出力デジタルビデオ信号として発生
する加算器３３とで構成してある。
例えば４個のタップが導出されるシフトレジスタ３１
と、各タップから取り出されたデータと係数発生手段４
の出力とを乗算する例えば４個の乗算器３２と、各乗算
器３２の出力の和を出力デジタルビデオ信号として発生
する加算器３３とで構成してある。
【００２６】シフトレジスタ３１のタップ及び乗算器３
２の数は特に限定されないが、３個以下にすることは、
実用上必要とされる補間精度を確保できないので好まし
くない。４個のタップ及び乗算器３２を用いれば比較的
小規模な回路構成でありながら実用上全く問題のない程
度に高い補間精度を得ることができ、良好な結果を得ら
れる。補間の精度を高めるために更に多数のタップ及び
乗算器３２を設けてもよいが、回路構成が複雑化する嫌
いがあるので、シフトレジスタ３１のタップ及び乗算器
３２の数は４個とすることが推奨される。
２の数は特に限定されないが、３個以下にすることは、
実用上必要とされる補間精度を確保できないので好まし
くない。４個のタップ及び乗算器３２を用いれば比較的
小規模な回路構成でありながら実用上全く問題のない程
度に高い補間精度を得ることができ、良好な結果を得ら
れる。補間の精度を高めるために更に多数のタップ及び
乗算器３２を設けてもよいが、回路構成が複雑化する嫌
いがあるので、シフトレジスタ３１のタップ及び乗算器
３２の数は４個とすることが推奨される。
【００２７】上記係数メモリ５には所定の周波数特性か
ら決定される補間演算に応じた重み付け関数が一定の間
隔ごとの離散データとして記憶される。
ら決定される補間演算に応じた重み付け関数が一定の間
隔ごとの離散データとして記憶される。
【００２８】係数メモリ５が記憶する離散データの個数
は係数メモリ５の大きさに応じて、タップの数の整数ｎ
倍プラス１個、すなわち、この実施例では、（４×ｎ＋
１）個の離散データが記憶される。例えば、係数メモリ
５の容量上、整数ｎとして８が最大であるとすれば、
（４×８＋１）＝３３個の離散データが記憶される。容
量の大きい係数メモリ５を用いれば整数ｎとして９、１
０で表わされる離散データを記憶することができる。
は係数メモリ５の大きさに応じて、タップの数の整数ｎ
倍プラス１個、すなわち、この実施例では、（４×ｎ＋
１）個の離散データが記憶される。例えば、係数メモリ
５の容量上、整数ｎとして８が最大であるとすれば、
（４×８＋１）＝３３個の離散データが記憶される。容
量の大きい係数メモリ５を用いれば整数ｎとして９、１
０で表わされる離散データを記憶することができる。
【００２９】なお、これら３３個の離散データの求め方
についてはＦＩＲデジタルフィルタの設計法がそのまま
適用でき、例えば周波数サンプリング法を用いて希望す
る周波数特性を[（３３−１）÷２]＋１＝１７個の周波
数サンプル点をのサンプルを与えると、離散的フーリエ
変換によってそのサンプルにおける３３個の離散データ
が求められる。
についてはＦＩＲデジタルフィルタの設計法がそのまま
適用でき、例えば周波数サンプリング法を用いて希望す
る周波数特性を[（３３−１）÷２]＋１＝１７個の周波
数サンプル点をのサンプルを与えると、離散的フーリエ
変換によってそのサンプルにおける３３個の離散データ
が求められる。
【００３０】係数発生手段４では、係数メモリ５に記憶
された重み付け関数の離散データから設定された拡大率
に応じた重み付け係数が線形補間、Ｃｕｂｉｃ補間等の
一般に知られた補間演算によって求められる。
された重み付け関数の離散データから設定された拡大率
に応じた重み付け係数が線形補間、Ｃｕｂｉｃ補間等の
一般に知られた補間演算によって求められる。
【００３１】例えば、係数メモリ５に３３個の重み付け
関数の離散データが蓄えられ、標本化周波数を例えば７
／５倍に変換しようとする場合には、係数メモリ５に記
憶された３３個の離散データから図２に示すように（４
×７＋１）＝２９個の係数が補間演算によって求められ
る。この図２は０〜１／ｆ、０〜−１／ｆが対象形であ
るので０〜１／ｆのみ示している。
関数の離散データが蓄えられ、標本化周波数を例えば７
／５倍に変換しようとする場合には、係数メモリ５に記
憶された３３個の離散データから図２に示すように（４
×７＋１）＝２９個の係数が補間演算によって求められ
る。この図２は０〜１／ｆ、０〜−１／ｆが対象形であ
るので０〜１／ｆのみ示している。
【００３２】ここで、図２における１７個の黒丸は係数
メモリ５に記憶された離散データ、すなわち、所望の周
波数特性の一定の間隔ごとの重み付け係数を示し、１２
個の白丸は１７個の離散データから例えば線形補間等の
補間演算によって求められた重み付け係数を示す。
メモリ５に記憶された離散データ、すなわち、所望の周
波数特性の一定の間隔ごとの重み付け係数を示し、１２
個の白丸は１７個の離散データから例えば線形補間等の
補間演算によって求められた重み付け係数を示す。
【００３３】このようにして得られた２９個の重み付け
係数はフィルタ係数として巡回的にデジタルフィルタ３
の乗算器３２に供給され、デジタル映像データの補完演
算に用いられる。
係数はフィルタ係数として巡回的にデジタルフィルタ３
の乗算器３２に供給され、デジタル映像データの補完演
算に用いられる。
【００３４】この実施例では、８／５倍に変換しようと
する場合には、係数メモリ５に記憶された（４×８＋
１）＝３３個の離散データの係数をそのまま用い、また
９／５倍に変換しようとする場合では、係数メモリ５に
記憶された３３個の離散データの係数を用いて（４×９
＋１）＝３７個の係数を補間演算で演算する。
する場合には、係数メモリ５に記憶された（４×８＋
１）＝３３個の離散データの係数をそのまま用い、また
９／５倍に変換しようとする場合では、係数メモリ５に
記憶された３３個の離散データの係数を用いて（４×９
＋１）＝３７個の係数を補間演算で演算する。
【００３５】なお、上記の実施例においては、デジタル
フィルタ３にシフトレジスタ３１を設けて水平方向、す
なわち標本化周波数変換用の補間ができるように構成し
ているが、このシフトレジスタ３１に代えてライン遅延
素子に置き換えることにより垂直方向、すなわち、走査
線数変換用の補間ができる。
フィルタ３にシフトレジスタ３１を設けて水平方向、す
なわち標本化周波数変換用の補間ができるように構成し
ているが、このシフトレジスタ３１に代えてライン遅延
素子に置き換えることにより垂直方向、すなわち、走査
線数変換用の補間ができる。
【００３６】
【発明の効果】以上のように、本発明の画像拡大装置に
よれば、所望の周波数特性の一定間隔ごとの重み付け関
数が離散データとして係数メモリに記憶され、この離散
データから係数発生手段で拡大率に応じた重み付け関数
が補間計算によって求められるので、拡大率が異なって
も所望の周波数特性を得ることができる。換言すれば、
変化比を任意に設定しても任意に設定された周波数特性
で入力デジタルビデオ信号の補間ができる。
よれば、所望の周波数特性の一定間隔ごとの重み付け関
数が離散データとして係数メモリに記憶され、この離散
データから係数発生手段で拡大率に応じた重み付け関数
が補間計算によって求められるので、拡大率が異なって
も所望の周波数特性を得ることができる。換言すれば、
変化比を任意に設定しても任意に設定された周波数特性
で入力デジタルビデオ信号の補間ができる。
【００３７】しかも、係数メモリに記憶された離散デー
タから係数発生手段で拡大率に応じた重み付け関数が補
間計算によって求めるので、係数メモリには任意に設定
された周波数特性の離散データを記憶する容量があれば
よく、各拡大率に応じた全ての重み付け関数を記憶する
大容量のメモリは不要であり、重み付け関数を記憶する
係数メモリの容量を小規模にできる。
タから係数発生手段で拡大率に応じた重み付け関数が補
間計算によって求めるので、係数メモリには任意に設定
された周波数特性の離散データを記憶する容量があれば
よく、各拡大率に応じた全ての重み付け関数を記憶する
大容量のメモリは不要であり、重み付け関数を記憶する
係数メモリの容量を小規模にできる。
【００３８】また、係数メモリの容量を小規模にできる
ので、係数メモリから巡回的に重み付け関数を読み出す
ための回路構成を小規模にできる。
ので、係数メモリから巡回的に重み付け関数を読み出す
ための回路構成を小規模にできる。
【図１】本発明の一実施例に係る画像拡大装置の要部の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】係数メモリの離散データから重み付け係数を求
める方法を示す図である。
める方法を示す図である。
【図３】標本化周波数を用いて画像を４／３倍に拡大す
る方法を示す説明図である。
る方法を示す説明図である。
【図４】画像を４／３倍に拡大する補間フィルタのブロ
ック図である。
ック図である。
３ ディジタルフィルタ ３１ シフトレジスタ ３２ 乗算器 ３３加算器 ４ 係数発生手段 ５ 係数メモリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇和 伸明 守口市京阪本通２丁目18番地 三洋電機 株式会社内 (72)発明者 水上 一 守口市京阪本通２丁目18番地 三洋電機 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−97968（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−37708（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 5/262 G06T 3/40
Claims (1)
- 【請求項１】 入力デジタルビデオ信号を補間演算して
拡大画像を得る画像拡大装置において、所望の周波数特
性を有する重み付け関数を一定の間隔ごとの離散データ
として記憶する係数メモリと、拡大率に応じた重み付け
係数を前記係数メモリに格納された離散データから補間
演算によって求める係数発生手段と、入力デジタルビデ
オ信号と重み付け係数を積和演算する手段と、を備えて
なることを特徴とする画像拡大装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04021800A JP3108177B2 (ja) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | 画像拡大装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04021800A JP3108177B2 (ja) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | 画像拡大装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05191722A JPH05191722A (ja) | 1993-07-30 |
| JP3108177B2 true JP3108177B2 (ja) | 2000-11-13 |
Family
ID=12065135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04021800A Expired - Fee Related JP3108177B2 (ja) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | 画像拡大装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3108177B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100423503B1 (ko) | 2001-09-14 | 2004-03-18 | 삼성전자주식회사 | 디지털영상 처리 장치 및 방법 |
| JP4693895B2 (ja) * | 2008-12-05 | 2011-06-01 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 画像処理装置および方法 |
-
1992
- 1992-01-10 JP JP04021800A patent/JP3108177B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05191722A (ja) | 1993-07-30 |
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