JP3278936B2 - ズーム率算出方法 - Google Patents

ズーム率算出方法

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JP3278936B2
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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、拡大された画像のズー
ム率を算出するズーム率算出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】テレビ放送用のテレビ信号のディジタル
伝送は、再生中継による品質の劣化がなく、距離に関係
なく一定の伝送品質が得られるという特徴を持つため、
アナログ伝送よりも伝送路の有効利用が可能となってき
ている。上記ディジタル伝送を行う場合には、伝送コス
トを低減するために、画像信号の相関に基づいて冗長度
を除去するなどの高能率符号化法により、伝送する画像
量を減らすことが必要である。従って、テレビカメラに
よって撮像された画面も上記高能率符号化法によって符
号化処理される。
【0003】しかし、上記画面上では、被写体は動かず
にテレビカメラのほうが移動して画面全体が平行移動し
たり、被写体が移動しても画面中の形状の変化はほとん
どなく、単に平行移動しただけとみなせる場合も多い。
よって、上述のようなテレビ画面中の動きの方向及びそ
の速度を適切な方法で検出し、その検出された動きに適
当な補正を行ってから符号化処理を行うことにより、さ
らに動画部分の符号化効率を向上させることが可能であ
る。
【0004】テレビカメラによって撮像された画面の動
きに適当な補正を行うためには、撮像された画像を用い
てテレビカメラの動作量を定量的に算出する方法を用い
る。上記方法には、例えば、一つの画面を適当な数画素
からなるブロックに分割し、上記各ブロックに対して、
前フレーム中で最も似たブロックを検出し、その検出さ
れたブロックの位置により動きベクトルを算出するブロ
ックマッチング法がある。上記ブロックマッチング法に
より、画像の平行方向への移動量を定量的に表すことが
できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うなテレビカメラによって撮像された画面には、テレビ
カメラの拡大機能を使用し、画像を拡大して映し出す画
面もあり、上記拡大された画面の拡大率(すなわち、ズ
ーム率)を定量的に算出する方法は確立されていないた
め、撮像された時刻が異なることで画像の大きさも異な
る画面と画面とを違和感なく繋げて編集するような、定
量的に画像のズーム率が必要となるときにも上記ズーム
率を定量的に求めることができない。
【0006】そこで本発明は上述の実情に鑑み、一つの
画像に対して拡大された画像のズーム率を定量的に表す
ズーム率算出方法の提供を目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係るズーム率算
出方法においては、一つの画像と該画像を拡大した拡大
画像との間に想定されるズーム率を設定して上記画像の
線形補間を行い、該線形補間を行った画像と上記拡大画
像との相関係数を求め、上記ズーム率とは異なるズーム
率を設定して上記画像の線形補間を行い、該線形補間を
行った画像と上記拡大画像との相関係数を求め、最初に
求めた相関係数と次に求めた相関係数を比較して大きい
値を最適ズーム率として記憶し、予め用意されたズーム
率の全ての値について、順次上記ズーム率の設定から相
関係数を求めるまでの操作を行って新しい相関係数を求
め、新しい相関係数が求まる度に、新しく求めた相関係
数と過去に求めた相関係数を比較し、新しく求めた相関
係数が過去に求めた相関係数よりも大きい値であるなら
ば、新しく求めた相関係数を最適ズーム率として記憶す
ることにより上述した課題を解決する。
【0008】また、上記線形補間を行う際に、上記拡大
画像の中心であるズーム中心の値を予め設定し、該ズー
ム中心を用いて最適ズーム率を求めることを特徴とする
ものである。
【0009】さらに、上記ズーム中心として推定される
値を設定して上記画像の線形補間を行い、該線形補間を
行った画像と上記拡大画像との相関係数を求め、ズーム
中心に近いと推定される値を順次設定して相関係数を求
める操作を繰り返し行う過程において、上記相関係数が
最大値となるために、徐々に精密なズーム中心の値を求
めていくことを特徴とするものである。
【0010】
【作用】本発明においては、テレビカメラによって撮像
された画像に対する、該画像を拡大した拡大画像のズー
ム率を定量的に表すことができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の好ましい一実施例について、
図面を参照しながら説明する。図1は、ズーム率算出方
法を実施するための概略的な装置を示す構成図である。
装置上の輝度信号入力端子1より、テレビカメラ等によ
って撮像された画像(以下、基準画像という)と該画像
を拡大した拡大画像の輝度信号とが入力される。
【0012】上記基準画像の輝度信号が入力端子1より
入力されたときにはスイッチ2が切り換えられて、基準
画像の輝度信号がフレームメモリ3に格納される。上記
拡大画像の輝度信号が入力端子1より入力されたときに
はスイッチ4が切り換えられて、拡大画像の輝度信号が
フレームメモリ5に格納される。
【0013】線形補間機能部6においては、上記拡大画
像の基準画像に対するズーム率を想定して設定し、上記
基準画像を線形補間により拡大する。線形補間法の一例
を以下に示す。
【0014】図2の(a)に基準画像を示し、(b)に
拡大画像を示すように、基準画像(a)の左上を原点と
した場合のズーム中心を(Cx 、Cy )とする。上記基
準画像(a)上の点を(x、y)、当該点(x、y)に
対応する拡大画像(b)上の点を(X、Y)とした場
合、点(x、y)と点(X、Y)との関係は、ズーム率
をkとして、
【0015】
【数1】
【0016】のようになる。ズーム率kは任意の値を想
定しているため、点(x、y)は画素上の整数値になる
とは限らない。そこで、線形補間を用いて、点(x、
y)の画素値を作成する。ここで、x値とy値を、それ
ぞれ、
【0017】
【数2】 x=[x]+i(0≦i<1) y=[y]+j(0≦j<1) 但し、[ ]はガウス記号 と表すと、[x]又は[y]は画素上の値となる。従っ
て、点(x、y)の近傍の位置関係は、図3に示すよう
になる。
【0018】点(x、y)の近傍の画素上の4点A、
B、C、Dの輝度値をそれぞれa、b、c、dとする
と、線形補間点Pは、それぞれの点までの距離を用いて
算出することができる。ここで、それぞれの点A、B、
C、Dまでのそれぞれの距離AP、BP、CP、DP
は、
【0019】
【数3】 のような値をとることから、距離の逆比を用いると、補
間値pは、
【0020】
【数4】 の式で求めることができる。
【0021】j=0である場合、求める補間値pは点A
と点Bとを繋いだ線上に存在するから、
【0022】
【数5】 の式で求めることになる。
【0023】i=0である場合、求める補間値pは点A
と点Cとを繋いだ線上に存在するから、
【0024】
【数6】 の式で求めることになる。
【0025】また、i=0かつj=0である場合、補間
値pは点Aそのものになるから、aをそのまま出力す
る。
【0026】上述したような線形補間法により、基準画
像を拡大した後、相関係数算出部7において、基準画像
を拡大した画像と拡大画像との間の相関係数が算出され
る。相関係数の計算法は以下に示す。
【0027】まず、基準画像を拡大した画像と拡大画像
の画素データ集合Xi 、Yi (i=1、2、・・・、
N)を、
【0028】
【数7】 Xi ={x1 、x2 、・・・、xN } Yi ={x1 、x2 、・・・、xN } のように表すと、それぞれの集合の平均値xav、y
avは、
【0029】
【数8】 によって計算することができる。一方、それぞれの分散
σx 2 、σy 2 は、
【0030】
【数9】 であり、Xi 、Yi の共分散σxyは、
【0031】
【数10】 となるため、相関係数γは次のような式で得ることがで
きる。
【0032】
【数11】
【0033】上述した手順で求められた相関係数は、ズ
ーム率設定機能部8において最適ズーム率として最適ズ
ーム率格納部9に記憶される。
【0034】最初の最適ズーム率を求めた後に、上記設
定したズーム率とは異なるズーム率を設定し、再び線形
補間機能部6において線形補間を行い、相関係数算出部
7において線形補間が行われた画像と拡大画像との相関
係数を求め、ズーム率設定機能部8において上記求めた
相関係数が最適ズーム率格納部9に記憶された値よりも
大きい値であるならば、新しい最適ズーム率として最適
ズーム率格納部9に記憶される。予め用意された全ての
ズーム率について、順次上述したようなズーム率の設定
から相関係数の比較までの操作を行って最適ズーム率を
求め、最後に最適ズーム率格納部9に記憶されたズーム
率が最終の最適ズーム率となる。
【0035】図4は、本発明に係る最適ズーム率を求め
る手順を示すフローチャート図である。ステップS1に
示すように、図1中のズーム率設定機能部8において予
め用意されたズーム率の値を設定し、ステップS2に示
すように予め推定して用意された、拡大の中心であるズ
ーム中心の値を設定する。上記ズーム中心は光学的に定
まるため、画像の走査線上にあるとは限らない。よっ
て、上記ズーム中心の推定される値には画素以下の精密
な値を設定する必要がある。もし、ズーム中心の値が既
知である場合には、その値を設定する。
【0036】次に、ステップS3に示すように、線形補
間機能部6において基準画像に対して線形補間を行い、
ステップS4に示すように、相関係数算出部7において
ステップS3で線形補間された画像とズーム率を求める
拡大画像との相関係数を算出する。
【0037】この後、ズーム率設定機能部8において、
ステップS5に示すように、上記算出された相関係数と
すでに求めて最適ズーム率格納部9中に記憶してある相
関係数とを比較して、算出された相関係数のほうが大き
いならば、ステップS6に進んで上記算出された相関係
数を最適ズーム率格納部9に記憶した後、ステップS7
に進む。上記算出された相関係数よりも最適ズーム率格
納部9に記憶された値のほうが大きいならば、記憶され
た最適ズーム率はそのままでステップS7に進む。
【0038】次に、推定されたズーム中心の値が全て設
定されたか否かを判別する。予め推定されて用意された
ズーム中心の値が全て設定されたならばステップS8に
進むが、全て設定されていないならばステップS2に戻
り、過去に設定した値とは異なるズーム中心の値を設定
して相関係数を求める操作を、推定されるズーム中心の
値が全て設定されるまで続ける。
【0039】ステップS8においては、ズーム率が全て
設定されたか否かを判別する。予め用意されたズーム率
が全て設定されたならば最適ズーム率を算出する操作を
終了する。このときに最適ズーム率格納部9に記憶され
た値が最終の最適ズーム率である。ステップS8におい
て、全てのズーム率が設定されていないならばステップ
S1に戻り、過去に設定した値とは異なるズーム率を設
定して相関係数を求める操作を、用意されたズーム率が
全て設定されるまで続ける。
【0040】尚、本発明は、一つの画像に対して指定し
た倍率の拡大画像を取り出したい場合に、画像間のズー
ム率が定量的に求まることにより、該ズーム画像の取り
出しを容易にするような画像編集装置等に適用できる。
【0041】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係るズーム率算出方法を用いることにより、一つの
画像に対する拡大画像のズーム率を定量化することがで
きる。また、一つの画像に対して指定した倍率の画像を
取り出したい場合には、画像間のズーム率が定量的に求
まるので拡大画像を取り出すことが容易になり、ズーム
率を定量的に表示することができるため、同じズーム率
の画像を取り出すことも簡便になる。
【0042】よって、画像編集装置等に本発明を用いれ
ば、拡大画像の編集の精度や編集時間の効率を向上させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るズーム率算出方法を実施するため
の概略的な装置の構成図である。
【図2】本発明に係る基準画像及び拡大画像を模式的に
示す図である。
【図3】本発明に係る線形補間における点の位置関係を
示す図である。
【図4】本発明に係る最適ズーム率算出の手順を示すフ
ローチャート図である。
【符号の説明】
1・・・・・・・・輝度信号入力端子 2、4・・・・・・スイッチ 3、5・・・・・・フレームメモリ 6・・・・・・・・線形補間機能部 7・・・・・・・・相関係数算出部 8・・・・・・・・ズーム率設定機能部 9・・・・・・・・最適ズーム率格納部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/225 - 5/28 G06T 7/00 300

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一つの画像と該画像を拡大した拡大画像
    との間に想定されるズーム率を設定して上記画像の線形
    補間を行い、該線形補間を行った画像と上記拡大画像と
    の相関係数を求め、 上記ズーム率とは異なるズーム率を設定して上記画像の
    線形補間を行い、該線形補間を行った画像と上記拡大画
    像との相関係数を求め、 最初に求めた相関係数と次に求めた相関係数を比較して
    大きい値を最適ズーム率として記憶し、 予め用意されたズーム率の全ての値について、順次上記
    ズーム率の設定から相関係数を求めるまでの操作を行う
    ことにより新しい相関係数を求め、 新しい相関係数が求まる度に、新しく求めた相関係数と
    過去に求めた相関係数を比較し、新しく求めた相関係数
    が過去に求めた相関係数よりも大きい値であるならば、
    新しく求めた相関係数を最適ズーム率として記憶するこ
    とを特徴とするズーム率算出方法。
  2. 【請求項2】 上記線形補間を行う際に、上記拡大画像
    の中心であるズーム中心の値を予め設定し、 該ズーム中心を用いて最適ズーム率を求めることを特徴
    とする請求項1記載のズーム率算出方法。
  3. 【請求項3】 上記ズーム中心として推定される値を設
    定して上記画像の線形補間を行い、該線形補間を行った
    画像と上記拡大画像との相関係数を求め、 ズーム中心に近いと推定される値を順次設定して相関係
    数を求める操作を繰り返し行う過程において、 上記相関係数が最大値となるために、徐々に精密なズー
    ム中心の値を設定していくことを特徴とする請求項1又
    は請求項2記載のズーム率算出方法。
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