JP3527235B1 - 画像拡大縮小方法及びこれを用いた画像拡大縮小装置 - Google Patents

画像拡大縮小方法及びこれを用いた画像拡大縮小装置

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Abstract

【要約】 【課題】 簡易な情報から補間係数及び複雑な動作制御
情報を容易に生成できる画像拡大縮小方法及びこれを用
いた画像拡大縮小装置を提供する。 【解決手段】 画像拡大縮小方法は、入力画像サイズ、
出力画像サイズ及びズーム倍率から算出された拡大縮小
倍率に基づいて入力切出し画像サイズを算出し、該算出
された拡大縮小倍率及び入力切出し画像サイズ並びに出
力画像サイズに基づいて補間係数及び動作制御情報を算
出する。画像拡大縮小装置は、上記方法で作成された補
間係数及び動作制御情報に基づいて拡大縮小動作を制御
する動作制御部2と、入力画素データを動作制御情報に
従って取り込む入力制御部3と、入力制御部で取り込ま
れた入力画素データに対して動作制御情報及び補間係数
に基づいて積和演算を行って出力画素データを生成する
補間演算部4と、補間演算部で生成された出力画素デー
タを、動作制御情報に従って出力する出力制御部5とを
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】 【技術分野】
【0001】この発明は、デジタル画像を拡大又は縮小
する画像拡大縮小方法及び画像拡大縮小装置に関する。
【背景技術】
【0002】従来、デジタル画像を拡大又は縮小する方
法として、最近傍法、線形補間法、投影法、キュービッ
ク法等が主に用いられている。また、これらの方法を用
いてデジタル画像の拡大又は縮小を行う技術も幾つか提
案されている。例えば、特許文献1は、明瞭な連続性の
ある拡大又は縮小画像が得られる画像拡大縮小装置を開
示している。
【0003】この特許文献1に開示された画像拡大縮小
装置は、ライトクロックに従い入力された入力画像とメ
モリに記憶されている前画像信号とに、入力倍率に基づ
いて制御部から出力されるカウント信号によってROM
から読み出された2個の拡大縮小係数とを2個の乗算器
でそれぞれ乗算し、2個の乗算結果を加算器で加算する
積和演算を行い、以て、デジタル画像の拡大及び縮小を
実現している。
【0004】
【特許文献1】特開平4−352568号公報
【発明の開示】 【発明が解決しようとする課題】
【0005】上述した特許文献1に開示された技術で
は、拡大動作又は縮小動作の制御は制御部で行われる。
制御部は、動作制御情報が格納されている制御モードテ
ーブルの内容に基づいて動作する。制御モードテーブル
は、上述したROM等のハードウェアを制御するための
情報を含んでいる。しかしながら、特許文献1には、拡
大縮小倍率と動作制御情報との関係は開示されておら
ず、複雑な動作制御情報を生成することは困難である。
【0006】この発明は、上述した問題を解消するため
になされたものであり、簡易な情報から補間係数及び複
雑な動作制御情報を容易に生成できる画像拡大縮小方法
及びこれを用いた画像拡大縮小装置を提供することを目
的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】この発明に係る画像拡大縮小方法は、入力
画像の大きさを表す入力画像サイズ、出力画像の大きさ
を表す出力画像サイズ及びズーム倍率から拡大縮小倍率
を算出し、且つ該算出された拡大縮小倍率に基づいて入
力画像から切り出すべき画像の大きさを表す入力切出し
画像サイズを算出する第1ステップと、第1ステップで
算出された拡大縮小倍率及び入力切出し画像サイズ並び
に出力画像サイズに基づいて、拡大縮小用の補間係数及
び拡大縮小の動作を制御するための動作制御情報を算出
する第2ステップと、第2ステップで算出された拡大縮
小用の補間係数及び動作制御情報に基づいて入力画像を
拡大又は縮小して出力する第3ステップとを備えてい
る。
【0008】この発明に係る画像拡大縮小装置は、入力
画像の大きさを表す入力画像サイズ、出力画像の大きさ
を表す出力画像サイズ及びズーム倍率から算出された拡
大縮小倍率に基づいて入力画像から切り出すべき画像の
大きさを表す入力切出し画像サイズを算出し、該算出さ
れた拡大縮小倍率及び入力切出し画像サイズ並びに出力
画像サイズに基づいて算出された拡大縮小用の補間係数
及び拡大縮小の動作を制御するための動作制御情報が提
供される画像拡大縮小装置であって、動作制御情報に基
づいて拡大縮小動作を制御する動作制御部と、外部から
画像入力データとして送られてくる入力画素データを入
力画素クロック及び動作制御部からの動作制御情報に従
って取り込む入力制御部と、入力制御部で取り込まれた
入力画素データに対して動作制御部からの動作制御情報
及び補間係数に基づいて積和演算を行うことにより出力
画素データを生成する補間演算部と、補間演算部で生成
された出力画素データを、画像出力データとして、出力
画素クロック及び動作制御部からの動作制御情報に従っ
て外部に出力する出力制御部とを備えている。
【発明の効果】
【0009】この発明によれば、入力画像サイズ、出力
画像サイズ及びズーム倍率といった簡易な情報から画像
の拡大縮小処理に必要な補間係数及び複雑な動作制御情
報を容易に生成できる。また、第2の発明に係る画像拡
大縮小装置によれば、少なくとも補間演算部及び動作制
御部は、特別なハードウェアを使用しなくても例えばマ
イクロコンピュータによるソフトウェア処理により実現
できるので、画像拡大縮小装置を簡単且つ小型に構成す
ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】以下、この発明の実施の形態を図面を参照
しながら詳細に説明する。 実施の形態1. 図1は、この発明の実施の形態1に係る画像拡大縮小装
置の概略的な構成を示すブロック図である。この画像拡
大縮小装置は、動作制御部2、入力制御部3、補間演算
部4及び出力制御部5から構成されている。動作制御部
2及び補間演算部4は、例えばマイクロコンピュータと
いった情報処理装置による処理によって構成できる。
【0011】動作制御部2は、動作制御情報を入力制御
部3、補間演算部4及び出力制御部5に送ることによ
り、これらの動作タイミングを制御する。
【0012】入力制御部3は、外部から画像入力データ
として送られてくる多値の入力画素データを、動作制御
部2からの動作制御情報に従って且つ入力画素クロック
に同期して取り込み、補間演算部4へ送る。
【0013】補間演算部4は、入力制御部3から送られ
てくる入力画素データに対して、動作制御部2からの動
作制御情報及び補間係数に従って積和演算を行うことに
より多値の出力画素データを生成し、出力制御部5に送
る。
【0014】出力制御部5は、補間演算部4からの出力
画素データを、動作制御部2からの動作制御情報に従っ
て且つ出力画素クロックに同期して、画像出力データと
して外部に出力する。
【0015】次に、上記のように構成される画像拡大縮
小装置の動作を説明する。図2は、画像拡大縮小装置で
行われる補間係数及び動作制御情報の算出手順を概略的
に示すフローチャートである。画像拡大縮小装置では、
まず、入力画像サイズ、出力画像サイズ及びズーム倍率
から拡大縮小倍率を算出する処理が行われる(ステップ
ST10)。次いで、拡大縮小用の補間係数及び動作制
御情報を算出する処理が行われる(ステップST1
1)。これらの処理の詳細は後述する。
【0016】図3は、拡大縮小処理時に用いられる入力
画像6、出力画像7及びズーム倍率の関係を示す。入力
画像6の全体を拡大又は縮小して出力画像7を生成する
場合を「ズーム倍率等倍」という。ズーム倍率を等倍よ
りも大きくすると、出力画像7は、入力画像6の一部分
を切出した入力切出し画像8から生成する必要がある。
【0017】図4は、上述した図2のステップST10
で実行される処理、つまり入力画像サイズ、出力画像サ
イズ及びズーム倍率から拡大縮小倍率を算出する処理の
詳細を示すフローチャートである。
【0018】この処理では、まず、ズーム等倍時の拡大
縮小倍率が算出される(ステップST20)。ズーム等
倍時の拡大縮小倍率は、ズーム等倍時の水平拡大縮小倍
率KXとズーム等倍時の垂直拡大縮小倍率KYから構成
される。今、入力画像1の水平画素数をIX、出力画像
の水平画素数をOXとすると、ズーム等倍時の水平拡大
縮小倍率KXは、下記式(1)で算出される。同様に、
入力画像1の垂直ライン数をIY、出力画像の垂直ライ
ン数をOYとすると、ズーム等倍時の垂直拡大縮小倍率
KYは、下記式(2)で算出される。 KX=OX÷IX…(1) KY=OY÷IY…(2)
【0019】次いで、拡大縮小倍率が算出される(ステ
ップST21)。拡大縮小倍率は、水平拡大縮小倍率R
Xと垂直拡大縮小倍率RYとから構成される。今、水平
ズーム倍率をZX、垂直ズーム倍率をZYとすると、水
平拡大縮小倍率RX及び垂直拡大縮小倍率RYは下記式
(3)及び下記式(4)でそれぞれ算出される。 RX=KX×ZX…(3) RY=KY×ZY…(4)
【0020】次いで、入力切出し画像サイズが算出され
る(ステップST22)。入力切出し画像サイズは、入
力切出し画像水平画素数CXと入力切出し画像垂直ライ
ン数CYとから構成され、それぞれ下記式(5)及び下
記式(6)で算出される。 CX=OX÷RX…(5) CY=OY÷RY…(6)
【0021】以上により、ステップST11で行われる
拡大又は縮小の処理に必要な情報である、拡大縮小倍率
(水平拡大縮小倍率RX及び垂直拡大縮小倍率RY)が
算出されるとともに、入力切出し画像サイズ(入力切出
し画像水平画素数CX及び入力切出し画像垂直ライン数
CY)、並びに出力画像サイズ(出力画像の水平画素数
OX及び出力画像の垂直ライン数OY)が算出される。
【0022】図5は、上述した図2のステップST11
で実行される処理、つまり拡大縮小用の補間係数及び動
作制御情報を算出する処理の詳細を示すフローチャート
である。
【0023】この処理では、まず、拡大処理を行うか縮
小処理を行うかが調べられる(ステップST30)。こ
こで、縮小処理を行うことが判断されると、次いで、縮
小処理に使用する縮小方式が、線形補間法、投影法及び
最近傍法の何れであるかが調べられる(ステップST3
1)。ここで、線形補間法が使用されることが判断され
ると、線形補間法で縮小を行うための補間係数及び動作
制御情報が算出され(ステップST32)、投影法が使
用されることが判断されると、投影法で縮小を行うため
の補間係数及び動作制御情報が算出され(ステップST
33)、最近傍法が使用されることが判断されると、最
近傍法で縮小を行うための補間係数及び動作制御情報が
算出される(ステップST34)。
【0024】上記ステップST30で、拡大処理を行う
ことが判断されると、次いで、拡大処理に使用する拡大
方式が、線形補間法、投影法及び最近傍法の何れである
かが調べられる(ステップST35)。ここで、線形補
間法が使用されることが判断されると、線形補間法で拡
大を行うための補間係数及び動作制御情報が算出され
(ステップST36)、投影法が使用されることが判断
されると、投影法で拡大を行うための補間係数及び動作
制御情報が算出され(ステップST37)、最近傍法が
使用されることが判断されると、最近傍法で拡大を行う
ための補間係数及び動作制御情報が算出される(ステッ
プST38)。
【0025】次に、線形補間法、投影法及び最近傍法の
各補間方法で拡大又は縮小を行うための補間係数を算出
する処理を具体的に説明する。なお、本発明は、これら
の補間方法に限らず、キュービック法等の他の補間方法
にも適用できる。
【0026】図6は、上記ステップST32で行われる
線形補間法で縮小を行うための補間係数を用いて入力画
像6を37.5%に縮小する場合の例を示す。図6
(A)に示すi0〜i8は入力画素データ、図6(B)
に示すo0〜o3は出力画素データである。37.5%
の縮小を行うので、8画素の入力に対して3画素が出力
されることになる。入力側の画素間隔を「1」とすると
出力側の画素間隔は「8/3」である。従って、出力画
素o0〜o2は、それぞれ下記式(7)〜式(9)に示
すように、入力画素と補間係数の積和演算で算出され
る。このときの補間係数は、図6(C)に示すような並
びになる。 o0=i0×1+i1×0 …(7) o1=i2×1÷3+i3×2÷3…(8) o2=i5×2÷3+i6×1÷3…(9)
【0027】縮小の場合は入力画素数よりも出力画素数
の方が少ないため、画素入力のタイミングに対して画素
出力を行うか否かを制御する必要がある。そこで、動作
制御情報として画素出力の有無を算出する。線形補間法
で37.5%に縮小する場合の画素出力の有無は、図6
(D)に示すような並びになる。
【0028】図7は、上記ステップST36で行われる
線形補間法で拡大を行うための補間係数を用いて入力画
像6を160%に拡大する場合の例を示す。図7(A)
に示すi0〜i5は入力画素データ、図7(B)に示す
o0〜o8は出力画素データである。160%の拡大を
行うので、5画素の入力に対して8画素が出力されるこ
とになる。出力側の画素間隔を「1」とすると入力側の
画素間隔は「8/5」である。従って、出力画素o0〜
o7は、それぞれ下記式(10)〜式(17)に示すよ
うに、入力画素と補間係数の積和演算で算出される。こ
のときの補間係数は図7(C)に示すような並びにな
る。 o0=i0×1+i1×0 …(10) o1=i0×3÷8+i1×5÷8…(11) o2=i1×3÷4+i2×1÷4…(12) o3=i1×1÷8+i2×7÷8…(13) o4=i2×1÷2+i3×1÷2…(14) o5=i3×7÷8+i4×1÷8…(15) o6=i3×1÷4+i4×3÷4…(16) o7=i4×5÷8+i5×3÷8…(17)
【0029】拡大の場合は入力画素数よりも出力画素数
の方が多いため、画素出力のタイミングに対して画素入
力を行うか否かを制御する必要がある。そこで、動作制
御情報として画素入力の有無を算出する。線形補間法で
160%に拡大する場合の画素入力の有無は、図7
(D)に示すような並びになる。
【0030】図8は、上記ステップST34で行われる
最近傍法で縮小を行うための補間係数を用いて入力画像
6を37.5%に縮小する場合の例を示す。図8(A)
に示すi0〜i8は入力画素データ、図8(B)に示す
o0〜o3は出力画素データである。37.5%の縮小
を行うので8画素の入力に対して3画素が出力されるこ
とになる。入力側の画素間隔を「1」とすると出力側の
画素間隔は「8/3」である。従って、出力画素o0〜
o2は、それぞれ下記式(18)〜式(20)に示すよ
うに、入力画素と補間係数の積和演算で算出される。こ
のときの補間係数は図8(D)に示すような並びにな
る。 o0=i0×1+i1×0…(18) o1=i2×0+i3×1…(19) o2=i5×1+i6×0…(20)
【0031】縮小の場合は入力画素数よりも出力画素数
の方が少ないため、画素入力のタイミングに対して画素
出力を行うか否かを制御する必要がある。そこで動作制
御情報として画素出力の有無を算出する。最近傍法で3
7.5%に縮小する場合の画素出力の有無は、図8
(D)に示すような並びになる。
【0032】図9は、上記ステップST38で行われる
最近傍法で拡大を行うための補間係数を用いて入力画像
6を160%に拡大する場合の例を示す。図9(A)に
示すi0〜i5は入力画素データ、図9(B)に示すo
0〜o8は出力画素データである。160%の拡大を行
うので5画素の入力に対して8画素が出力されることに
なる。出力側の画素間隔を「1」とすると入力側の画素
間隔は「8/5」である。従って、出力画素o0〜o7
は、それぞれ下記式(21)〜式(28)に示すよう
に、入力画素と補間係数の積和演算で算出される。この
ときの補間係数は図9(C)に示すような並びになる。 o0=i0×1+i1×0…(21) o1=i0×0+i1×1…(22) o2=i1×1+i2×0…(23) o3=i1×0+i2×1…(24) o4=i2×0+i3×1…(25) o5=i3×1+i4×0…(26) o6=i3×0+i4×1…(27) o7=i4×1+i5×0…(28)
【0033】拡大の場合は入力画素数よりも出力画素数
の方が多いため、画素出力のタイミングに対して画素入
力を行うか否かを制御する必要がある。そこで、動作制
御情報として画素入力の有無を算出する。最近傍法で1
60%に拡大する場合の画素入力の有無は図9(D)に
示すような並びになる。
【0034】図10は、上記ステップST33で行われ
る投影法で縮小を行うための補間係数を用いて入力画像
6を62.5%に縮小する場合の例を示す。図10
(A)に示すi0〜i8は入力画素データ、図10
(B)に示すo0〜o5は出力画素データである。6
2.5%の縮小を行うので、8画素の入力に対して5画
素が出力されることになる。入力側の画素間隔を「1」
とすると出力側の画素間隔は「8/5」である。従っ
て、出力画素o0〜o4は、それぞれ下記式(29)〜
式(33)に示すように、入力画素と補間係数の積和演
算で算出される。このときの補間係数は図10(C)に
示すような並びになる。投影法で縮小を行う時は、線形
補間法と違い、1個の出力画素を算出するために3個以
上の入力画素を参照する場合がある。このような場合に
は積和演算の結果を保持して、次の画素の積和演算の結
果に加算する。投影法では動作制御情報として、積和演
算の結果を保持するか否かの情報が必要である。図10
(D)の累積演算有無は、累積演算を行うか否かの情報
である。積和演算結果の累積が必要な入力画素i2及び
i5では累積演算有無が「有」になる。 o0=i0×5÷8+i1×3÷8 …(29) o1=i1×1÷4+i2×5÷8+i3×1÷8…(30) o2=i3×1÷2+i4×1÷2 …(31) o3=i4×1÷8+i5×5÷8+i6×1÷4…(32) o4=i6×3÷8+i7×5÷8 …(33)
【0035】縮小の場合は入力画素数よりも出力画素数
の方が少ないため、画素入力のタイミングに対して画素
出力を行うか否かを制御する必要がある。そこで、動作
制御情報として画素出力の有無を算出する。投影法で6
2.5%に縮小する場合の画素出力の有無は、図10
(E)に示すような並びになる。
【0036】図11は、上記ステップST37で行われ
る投影法で拡大を行うための補間係数を用いて入力画像
6を225%に拡大する場合の例を示す。図11(A)
に示すi0〜i4は入力画素データ、図11(B)に示
すo0〜o9は出力画素データである。225%の拡大
を行うので、4画素の入力に対して9画素が出力される
ことになる。出力側の画素間隔を「1」とすると入力側
の画素間隔は「9/4」である。従って、出力画素o0
〜o8は、それぞれ下記式(34)〜式(42)に示す
ように、入力画素と補間係数の積和演算で算出される。
このときの補間係数は図11(C)に示すような並びに
なる。 o0=i0×1 …(34) o1=i0×1 …(35) o2=i0×1÷4+i1×3÷4…(36) o3=i1×1 …(37) o4=i1×1÷2+i2×1÷2…(38) o5=i2×1 …(39) o6=i2×3÷4+i3×1÷4…(40) o7=i3×1 …(41) o8=i3×1 …(42)
【0037】拡大の場合は入力画素数よりも出力画素数
の方が多いため、画素出力のタイミングに対して画素入
力を行うか否かを制御する必要がある。そこで、動作制
御情報として画素入力の有無を算出する。投影法で22
5%に拡大する場合の画素入力の有無は図11(D)に
示すような並びになる。
【0038】上記に説明したように実施の形態1に係る
画像拡大縮小装置では、入力画像サイズ、出力画像サイ
ズ及びズーム倍率という簡易な情報から、画像拡大縮小
装置を制御するための補間係数及び複雑な動作制御情報
を容易に生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】この発明の実施の形態1に係る画像拡大縮小装
置の構成を示すブロック図である。
【図2】この発明の実施の形態1に係る画像拡大縮小装
置で行われる動作制御情報の算出手順を示すフローチャ
ートである。
【図3】この発明の実施の形態1に係る画像拡大縮小装
置で行われる拡大縮小処理時に用いられる入力画像6、
出力画像7及びズーム倍率の関係を説明するための図で
ある。
【図4】図2のステップST10で実行される、入力画
像サイズ、出力画像サイズ及びズーム倍率から拡大縮小
倍率を算出する処理の詳細を示すフローチャートであ
る。
【図5】図2のステップST11で実行される拡大縮小
用補間係数を算出する処理の詳細を示すフローチャート
である。
【図6】図5のステップST32で行われる線形補間法
で縮小を行うための補間係数を算出する処理を説明する
ための図である。
【図7】図5のステップST36で行われる線形補間法
で拡大を行うための補間係数を算出する処理を説明する
ための図である。
【図8】図5のステップST34で行われる最近傍法で
縮小を行うための補間係数を算出する処理を説明するた
めの図である。
【図9】図5のステップST38で行われる最近傍法で
拡大を行うための補間係数を算出する処理を説明するた
めの図である。
【図10】図5のステップST33で行われる投影法で
縮小を行うための補間係数を算出する処理を説明するた
めの図である。
【図11】図5のステップST37で行われる投影法で
拡大を行うための補間係数を算出する処理を説明するた
めの図である。
【符号の説明】
【0040】 2 動作制御部、3 入力制御部、4 補間演算部、5
出力制御部、6 入力画像、7 出力画像、8 入力
切出し画像。
フロントページの続き (56)参考文献 特開2002−44427(JP,A) 特開 平10−200693(JP,A) 特開 平3−199064(JP,A) 特開2001−197451(JP,A) 特開 平2−308378(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 1/38 - 1/393

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力画像の大きさを表す入力画像サイ
    ズ、出力画像の大きさを表す出力画像サイズ及びズーム
    倍率から拡大縮小倍率を算出し、且つ該算出された拡大
    縮小倍率に基づいて前記入力画像から切り出すべき画像
    の大きさを表す入力切出し画像サイズを算出する第1ス
    テップと、 前記第1ステップで算出された拡大縮小倍率及び入力切
    出し画像サイズ並びに前記出力画像サイズに基づいて、
    拡大縮小用の補間係数及び拡大縮小の動作を制御するた
    めの動作制御情報を算出する第2ステップと、 前記第2ステップで算出された拡大縮小用の補間係数及
    び動作制御情報に基づいて前記入力画像を拡大又は縮小
    して出力する第3ステップ とを備えた画像拡大縮小方法。
  2. 【請求項2】 第1ステップでは、入力画像サイズに対
    する出力画像サイズを表すズーム等倍時の拡大縮小倍率
    を算出し、 該算出されたズーム等倍時の拡大縮小倍率にズーム倍率
    を乗じて拡大縮小倍率を算出し、 該算出された拡大縮小倍率に基づいて入力切出し画像サ
    イズを算出する ことを特徴とする請求項1記載の画像拡大縮小方法。
  3. 【請求項3】 第2ステップでは、 線形補間法、投影法及び最近傍法を含む補間方法で拡大
    又は縮小を行うための補間係数が算出されることを特徴
    とする請求項2記載の画像拡大縮小方法。
  4. 【請求項4】 入力画像の大きさを表す入力画像サイ
    ズ、出力画像の大きさを表す出力画像サイズ及びズーム
    倍率から算出された拡大縮小倍率に基づいて前記入力画
    像から切り出すべき画像の大きさを表す入力切出し画像
    サイズを算出し、該算出された拡大縮小倍率及び入力切
    出し画像サイズ並びに前記出力画像サイズに基づいて算
    出された拡大縮小用の補間係数及び拡大縮小の動作を制
    御するための動作制御情報が提供される画像拡大縮小装
    置であって、 前記動作制御情報に基づいて拡大縮小動作を制御する動
    作制御部と、 外部から画像入力データとして送られてくる入力画素デ
    ータを入力画素クロック及び前記動作制御部からの動作
    制御情報に従って取り込む入力制御部と、 前記入力制御部で取り込まれた入力画素データに対して
    前記動作制御部からの動作制御情報及び補間係数に基づ
    いて積和演算を行うことにより出力画素データを生成す
    る補間演算部と、 前記補間演算部で生成された出力画素データを、画像出
    力データとして、出力画素クロック及び動作制御部から
    の動作制御情報に従って外部に出力する出力制御部 とを備えたことを特徴とする画像拡大縮小装置。
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