JP3720741B2

JP3720741B2 - Distortion correction apparatus, method thereof, program thereof, and recording medium on which program is recorded

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Publication number: JP3720741B2
Application number: JP2001262286A
Authority: JP
Inventors: 勝博遠藤; 義昭黒川; 雅浩上野; 生剛八木; 隆也田辺
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2021-08-30
Also published as: JP2003078746A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的な情報記録に利用される２次元画像の歪み補正処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホログラフィックメモリなどでは、記録すべき情報が先ず２次元的に符号化され（これを記録画像、あるいは原画像という）、レーザ光などを信号光や参照光としてあるいは計算機ホログラムから散乱因子を作成し、記録媒体（記録材料）に記録される。そして、レーザ光などを再生光として用いることにより、記録媒体から記録されている２次元画像が出力され、これをＣＣＤカメラなどの読み取り装置により再生画像として取得し、復号化されて元の情報に再生される。
【０００３】
このとき、読取装置の撮像素子上では、記録画像に対して位置ずれや拡大縮小、回転などを伴った画像が再生される。記録されている情報を取り出す際には、再生画像に対して、情報が記録されている画像上の位置を検出し、その位置の画素値を元にして情報の再生を行う。
【０００４】
画素値を取得する方法の一つとして、変形して再生された再生画像に対して、変形を修正する処理を行い、記録画像に対応させて、必要な画素の値を得る方法がある。この画素値を計算する方法としては、「最近傍画素法」や「線形補間法」などが利用される。
【０００５】
最近傍画素法は、修正後の画像の画素に対して、対応する修正前の画像の座標を計算し、四捨五入によってもっとも近い座標の画素値をとる方法である。
【０００６】
線形補間法は、修正後の画像の画素に対応する、修正前の画像の画素に対して、それに隣接する画素間では、なめらかに色が変化していると考えて画素値を求める方法である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述したような従来技術においては以下のような解決すべき課題があった。
【０００８】
一般的にホログラフィックメモリなどでは、記録密度は記録媒体の特性と読み取り装置の解像度に依存し、読み取り装置の解像度に関して記録密度の上昇をはかるためには、最小の記録単位である記録媒体から出力される２次元画像の画素の大きさを読み取り装置の解像度に合わせる必要がある。しかしながら、画像の位置ずれや拡大縮小、回転などの画像歪みが生じる。このような場合の再生画像に対して最近傍画素法では、画像の細かな部分の情報が欠落し画質が劣化するなどにより、高確度な復号結果が望めない。
【０００９】
また、線形補間法では、画質はなめらかになるが、どのような歪みが生じたことによって変形がなされたかの情報を用いてないので、記録されている情報が欠落することが考えられる。
【００１０】
本発明はこれらの課題に鑑みてなされたものであり、光学的な情報記録に際して、高確度な復号化処理を実現するための２次元画像の歪みを補正する方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明によれば、情報を２次元の画像により表現し記録および再生するための歪み補正方法において、
歪み補正の対象となる補正対象画像の所定位置に設けられた画素の座標と、および歪み補正の基準とされる原画像の所定位置に設けられた基準画素の座標とを入力する段階と、
前記画素の座標と前記基準画素の座標とを比較して歪み補正を行う段階と、
前記補正対象画像の前記画素の座標についての変形率を検出する段階と、
前記変形率を用いて前記補正対象画像の全体に歪み補正を施す段階と、
をもって前記画像の歪み補正をすることを特徴とする歪み補正方法をもって解決手段とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の本発明によれば、前記画素の座標を入力する段階において、
前記補正対象画像における４つの前記画素に対応している前記原画像の４つの前記基準画素の座標をもって歪み補正を行うための基準として入力することを特徴とする請求項１記載の歪み補正方法をもって解決手段とする。
【００１３】
また、請求項３に記載の本発明によれば、前記歪み補正をする段階において、４つの前記基準画素の座標を用いて、歪み補正後の前記画素が４つの前記基準画素に対してどの座標に位置するかを比率によって求め、その比率を用いて前記補正対象画像における４つの前記画素についてそれぞれ演算し、
前記演算により求められた前記画素の座標が４つの前記基準画素の内部にあれば内分する比率を求め、あるいは外部にあれば外分する比率を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の歪み補正方法をもって解決手段とする。
【００１４】
また、請求項４に記載の本発明によれば、前記変形率の検出をする段階において、
前記原画像と補正を行う前記補正対象画像画像とでどれぐらいの歪みが生じているかを、前記比率に基づいて変形率として求めることを特徴とする請求項１〜３に記載の歪み補正方法をもって解決手段とする。
【００１５】
また、請求項５に記載の本発明によれば、前記画素値を演算する段階において、
前記変形率を用いて前記補正対象画像の画素値を演算する範囲を特定し、当該範囲に含まれる画素の面積および画素の値とをもって画素値を演算することを特徴とする請求項１〜４に記載の歪み補正方法をもって解決手段とする。
【００１６】
また、請求項６に記載の本発明によれば、情報を２次元の画像により表現し記録および再生するための歪み補正装置において、
歪み補正の対象となる補正対象画像の所定位置に設けられた画素の座標と、および歪み補正の基準とされる原画像の所定位置に設けられた基準画素の座標とを入力するための変換座標入力手段と、
前記画素の座標と前記基準画素の座標とを比較して歪み補正を行う歪み補正手段と、
前記補正対象画像の前記画素の座標についての変形率を検出する変形率検出手段と、
前記変形率を用いて前記補正対象画像の全体に歪み補正を施す画素値算出手段と、
を備えることを特徴とする歪み補正装置をもって解決手段とする。
【００１７】
また、請求項７に記載の本発明によれば、前記変換座標入力手段は、
前記補正対象画像における４つの前記画素に対応している前記原画像の４つの前記基準画素の座標をもって歪み補正を行うための基準として入力することを特徴とする請求項６記載の歪み補正装置をもって解決手段とする。
【００１８】
また、請求項８に記載の本発明によれば、前記歪み補正手段は、
４つの前記基準画素の座標を用いて、歪み補正後の前記画素が４つの前記基準画素に対してどの座標に位置するかを比率によって求め、その比率を用いて前記補正対象画像における４つの前記画素についてそれぞれ演算し、
前記演算により求められた前記画素の座標が４つの前記基準画素の内部にあれば内分する比率を求め、あるいは外部にあれば外分する比率を求めることを特徴とする請求項６または７に記載の歪み補正装置をもって解決手段とする。
【００１９】
また、請求項９に記載の本発明によれば、前記変形率検出手段は、
前記原画像と補正を行う前記補正対象画像画像とでどれぐらいの歪みが生じているかを、前記歪み補正手段で用いた前記比率に基づいて変形率として求めることを特徴とする請求項６〜８に記載の歪み補正装置をもって解決手段とする。
【００２０】
また、請求項１０に記載の本発明によれば、前記画素値算出手段は、
前記変形率を用いて前記補正対象画像の画素値を演算する範囲を特定し、当該範囲に含まれる画素の面積および画素の値とをもって画素値を演算することを特徴とする請求項６〜９に記載の歪み補正装置をもって解決手段とする。
【００２１】
また、請求項１１に記載の本発明によれば、情報を２次元の画像により表現し記録および再生するための歪み補正方法を実行するためのプログラムであって、歪み補正の対象となる補正対象画像の所定位置に設けられた画素の座標と、および歪み補正の基準とされる原画像の所定位置に設けられた基準画素の座標とを入力する段階と、
前記画素の座標と前記基準画素の座標とを比較して歪み補正を行う段階と、
前記補正対象画像の前記画素の座標についての変形率を検出する段階と、
前記変形率を用いて前記補正対象画像の全体に歪み補正を施す段階と、
をもって前記画像の歪み補正をすることを特徴とする歪み補正方法を実行するためのプログラムをもって解決手段とする。
【００２２】
また、請求項１２に記載の本発明によれば、前記画素の座標を入力する段階において、
前記補正対象画像における４つの前記画素に対応している前記原画像の４つの前記基準画素の座標をもって歪み補正を行うための基準として入力することを特徴とする請求項１１記載の歪み補正方法を実行するためのプログラムを持って解決手段とする。
【００２３】
また、請求項１３に記載の本発明によれば、前記歪み補正をする段階において、
４つの前記基準画素の座標を用いて、歪み補正後の前記画素が４つの前記基準画素に対してどの座標に位置するかを比率によって求め、その比率を用いて前記補正対象画像における４つの前記画素についてそれぞれ演算し、
前記演算により求められた前記画素の座標が４つの前記基準画素の内部にあれば内分する比率を求め、あるいは外部にあれば外分する比率を求めることを特徴とする請求項１１または１２に記載の歪み補正方法を実行するためのプログラムをもって解決手段とする。
【００２４】
また、請求項１４に記載の本発明によれば、前記変形率の検出をする段階において、
前記原画像と補正を行う前記補正対象画像画像とでどれぐらいの歪みが生じているかを、前記比率に基づいて変形率として求めることを特徴とする請求項１１〜１３に記載の歪み補正方法を実行するためのプログラムをもって解決手段とする。
【００２５】
また、請求項１５に記載の本発明によれば、前記画素値を演算する段階において、
前記変形率を用いて前記補正対象画像の画素値を演算する範囲を特定し、当該範囲に含まれる画素の面積および画素の値とをもって画素値を演算することを特徴とする請求項１１〜１４に記載の歪み補正方法を実行するためのプログラムをもって解決手段とする。
【００２６】
また、請求項１６に記載の本発明によれば、前記請求項１１〜１５に記載の、情報を２次元の画像により表現し記録および再生するための歪み補正方法を実行するためのプログラムが記録された記録媒体をもって解決手段とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２８】
図１中の（イ）に示すのは、本発明の実施の形態に係る歪み補正装置の概略構成を示しており、図１中の（ロ）に示すのは本発明に係る歪み補正方法およびその実行のためのプログラムのフローを概略で示した図である。
【００２９】
まず、図１中の（イ）に示す歪み補正装置１９は、２次元画像を画像情報として取り込むための画像情報取り込み手段１５と、取り込んだ画像情報の歪みを補正するための歪み補正部１０と、歪み補正された補正後の画像を出力するための歪み補正済画像出力手段１６と、出力された補正後の画像情報から必要な情報にデコードして取り出すための画像情報デコード装置１７と、この画像情報デコード装置１７によりデコードされて得られた情報を外部へ出力するための外部出力装置１８と、から構成されている。
【００３０】
また、先に示した歪み補正部１０は、その内部構成として画像情報取り込み手段１５にて画像情報として取り込まれた画像情報のうち、所定の４点の画素の座標および原画像における対応する所定の４点の基準画素の座標を取り込む変換座標入力手段１１が備わる。なお、ここで言う原画像とは画像情報に一切の歪みが無かった場合の所定の４点の基準画素の座標が正確に記された画像であり、歪み補正の対象となる補正対象画像を歪み補正処理する際の補正目標値の基準となる。さらに、原画像および取り込まれた補正対象画像の画像情報との比較で歪み補正を行うための歪み補正手段１２と、この歪み補正の処理に基づいて歪み補正される前の取り込まれた補正対象画像の画像情報の変形率を求める変形率算出手段１３と、この変形率算出手段１３により算出された変形率に基づいて、歪み補正される前の画像情報の画素値の補正値を算出する画素値算出手段１４と、を備えている。
【００３１】
次に、図１中の（ロ）に示すのは歪み補正部１０の内部での画像情報に対する処理段階を示す説明のためのフロー図であり、図中（ａ）の段階では歪み補正の対象となる補正対象画像の画像情報が入力される。次に（ｂ）の段階では、取り込まれた歪み補正対象となる画像に存在する、所定の例えば４点の画素の座標が取り込まれ、また同時に先に説明した原画像に存在する所定の４点の基準画素の座標も同時に取り込まれる。
【００３２】
次に、（ｃ）の段階では前記４つの所定の画素の座標について、それぞれ歪み補正対象画像と原画像とで比較して、歪み補正対象画像に対して歪み補正処理を行う。次に、（ｄ）の段階では先の（ｃ）の段階で行われた歪み補正に基づいて歪み補正対象となる画像情報の変形率を検出する。次に、（ｅ）の段階において先に（ｄ）の段階で求められた変形率に基づいて歪み補正対象となる画像の全体に歪み補正を行う。次に（ｆ）の段階において歪み補正が施された画像情報が出力される。
【００３３】
次に、各手段について詳細に説明する。
【００３４】
変換座標入力手段１１は、補正対象画像の所定の４つの基準画素に対応する、補正を行う補正対象画像の４つの画素の座標を、歪み補正を行うための基準となる座標として入力する。図２に示すような、補正の対象となる補正対象画像２１と原画像２２に対して、それぞれ対応する４画素（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）と（Ｐ１’、Ｐ２’、Ｐ３’、Ｐ４’）の座標を変換座標として入力する。ここで、図２では、各画素は補正対象画像２１および原画像２２の頂点になっているが、特にその必要はない。なぜならば、変形率が検出できるような画素であれば構わないからである。また、歪み修正においてもこれらの画素を用いるが、比率の計算時に内分か外分かを区別すればよい（詳細は後述）。原画像２２の各画素Ｐ１’〜Ｐ４’は、座標の画素が画像２２の画素と一致するが、補正対象画像２１の各画素Ｐ１〜Ｐ４の座標は実数となる場合があり、補正対象画像２１の画素とは一致しないことがある。
【００３５】
歪み補正手段１２は、対応する４つの画素を用いて、補正後の任意の画素が４つの画素に対してどこに位置するかを比率によって求め、その比率を用いて補正を行う画像の対応する画素の座標を計算する。図３、図４は、歪み補正方法を説明した図である。
【００３６】
図３では、補正前画像３１と補正後画像３２は歪み補正の対象となる部分を表しており、変換座標はその頂点に配置されており、対応表３３のように各変換座標の画素Ｐ１〜Ｐ４と任意の画素ＰｃをＰ１’〜Ｐ４’とＰｃ’に対応させて補正する場合である。
【００３７】
まず、補正後画像３２の任意の画素をＰｃ’とする。このＰｃ’に対して、図３のように各画素Ｐ１’〜Ｐ４’からの位置（座標）をｓとｔを用いて比率によって表現する。次に、Ｐｃ’に対応する補正前画像３１の画素Ｐｃの座標をｓとｔを用いて計算する。多くの場合、画素Ｐｃの座標は実数となり、補正前画像の画素と完全に一致しないので、後に説明する画素値算出手段により、画素Ｐｃ’の画素値を計算する。
【００３８】
ここで、任意の画素Ｐｃ’の座標とそれに対応する画素Ｐｃの座標は、各変換座標を用いて内分する比率によって表現される。
【００３９】
図４では、補正前画像４１と補正後画像４２の実線にて囲まれた部分が歪み補正の対象となる部分を表しており、座標変換の画素の外側にも歪み補正の対象となる画素が存在し、対応表４３のように各変換座標の画素Ｐ１〜Ｐ４と任意の画素ＰｃをＰ１’〜Ｐ４’とＰｃ’に対応させて補正する場合である。
【００４０】
補正後画像の各変換座標の画素Ｐ１’〜Ｐ４’の内部に存在する任意の画素については、図３と同様に計算する。
【００４１】
外部にある場合は、まず外部の画素をＰｃ’として、このＰｃ’に対して、各画素Ｐ１’〜Ｐ４’からの位置（座標）をｓとｔを用いて比率によって表現する。次に、画素Ｐｃ’に対応する補正前画像４１の画素Ｐｃの座標をｓとｔを用いて計算する。図３と同様に、多くの場合、画素Ｐｃの座標は実数となる。
【００４２】
ここで、画素Ｐｃ’の座標とそれに対応する画素Ｐｃの座標は、各変換座標を用いて外分する比率によって表現される。また、他の歪み補正の対象となる画素の座標についても、各変換座標を用いて外分する比率と内分する比率を組み合わせて表現される。
【００４３】
変形率検出手段１３は、原画像と補正を行う画像間でどれぐらいの歪みが生じているかを、比率ｔとｓを用いて算出する。図５は変形率の検出方法（内分）を説明する図である。ここで、｜Ｐ１２−Ｐ３４｜は、画素Ｐ１２と画素Ｐ３４の間の距離を表している。その他も同様である。まず、補正前画像５１に対して、線分Ｐ１Ｐ２をｓ対１−ｓに分割する点をＰ１２、線分Ｐ１Ｐ３をｔ対１−ｔに分割する点をＰ１３、線分Ｐ３Ｐ４をｓ対１−ｓに分割する点をＰ３４、線分Ｐ２Ｐ４をｔ対１−ｔに分割する点をＰ２４とする。同様に補正後画像５２に対して、Ｐ１２’、Ｐ１３’、Ｐ３４’、Ｐ２４’、を求める。そして式５３によって変形率ｕ１、ｕ２を計算する。これは各Ｐｃに対して計算することになる。
【００４４】
図６は、変形率の検出方法（外分）を説明する図である。まず、補正前画像６１に対して、線分Ｐ１Ｐ２を１対ｓに外分する点をＰ１２、線分Ｐ１Ｐ３を１対ｔに外分する点をＰ１３、線分Ｐ３Ｐ４を１対ｓに外分する点をＰ３４、線分Ｐ２Ｐ４を１対ｔに外分する点をＰ２４とする。同様に補正後画像５２に対して、Ｐ１２’、Ｐ１３’、Ｐ３４’、Ｐ２４’を求める。そして式６３によって変形率ｕ１、ｕ２を計算する。これは各Ｐｃに対して計算することになる。
【００４５】
画素値算出手段１４は、変形率を用いて、画素値を計算する範囲を特定し、その範囲に含まれる画素の面積と画素の値から画素値を計算する。図７は、画素値の算出方法を示した図である。ここでは、１画素が計算の最小単位であることから、１画素を単位画素とする。すなわち、１画素を１×１の大きさの画素とする。１画素が１×１より大きい場合を考えるときは、その倍率を考慮することにより、本手法と一致する。
【００４６】
図７のように、先に求めた変形率ｕ１とｕ２を各辺の長さとして、画素値計算範囲７１を定義する。まず、歪み補正手段によって求められた画素Ｐｃをｑ０に対応させる。また、画素Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ３４、Ｐ２４に対して、線分Ｐ１２Ｐ３４と線分Ｐ１３Ｐ２４の角度を保持し、距離｜ｑ１−ｑ３｜＝ｕ１、距離｜ｑ２−ｑ４｜＝ｕ２となるように、ｑ１、ｑ２、ｑ３、ｑ４を求める。ここで、｜ｑ１−ｑ０｜＝｜ｑ０−ｑ３｜、｜ｑ２−ｑ０｜＝｜ｑ０−ｑ４｜である。次にｑ１、ｑ２、ｑ３、ｑ４を各辺の２等分点となり、線分ｑ１ｑ３に平行な２辺と線分ｑ２ｑ４に平行な２辺からなるような平行四辺形を形成する。このとき、線分ｑ１ｑ３に平行な辺の長さはｕ１、線分ｑ２ｑ４に平行な辺の長さはｕ２となる。この形成された平行四辺形を、画素値計算範囲７１とする。また、このｑ０は、平行四辺形７１の重心となっている。
【００４７】
次に、補正の対象となる画像７２に対して、歪み補正手段によって求められた画素Ｐｃの座標から画素値の計算を行う。ｖ１〜ｖ４は、補正の対象となる画像の各画素の画素値を表しており、図７においては補正対象画像の４画素分を図示している。Ｐｃの座標にｑ０を対応させて画素値計算範囲が範囲７３のように配置する。これを拡大図示したものが７４となる。この計算範囲７４に含まれる各画素の面積をそれぞれｒ１〜ｒ４とする。そのとき、式７５によって画素値を計算する。すなわち、ｖ’が歪み補正手段の図３、図４のＰｃ’の画素値となる。
【００４８】
また、計算の簡略化のため、図８のように画素値計算範囲を指定する方法もある。今、画素値計算範囲が計算範囲８１のようになっているとする。垂直方向と水平方向に対して重心ｑ０から等分になるような辺の長さがｕ１とｕ２からなる長方形を画素値計算範囲８２とする。後は図７と同様に計算範囲８２を計算範囲として画素値の計算を行う。
【００４９】
なお、以上説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、光学的な情報記録に際して、歪んで読み取られた再生画像に対して、効率的な歪みの補正が可能となり、復号化等を高確度で行うことが可能な歪み補正装置、その方法、そのプログラムおよびそのプログラムが記録された記録媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の歪み補正方法を説明するための図であって、（イ）は本発明に係る歪み補正装置の概略構成であり、（ロ）は歪み補正方法および歪み補正方法を実行するためのプログラムを説明するための概略フロー図を示す。
【図２】図２は、本発明の実施の形態による変換座標の入力を説明するための図を示す。
【図３】図３は、本発明の実施の形態による歪み補正（内分）を説明するための図を示す。
【図４】図４は、本発明の実施の形態による歪み補正（外分）を説明するための図を示す。
【図５】図５は、本発明の実施の形態による変形率の検出（内分）を説明するための図を示す。
【図６】図６は、本発明の実施の形態による変形率の検出（外分）を説明するための図を示す。
【図７】図７は、本発明の実施の形態による画素値の算出方法を説明するための図を示す。
【図８】図８は、本発明の実施の形態による画素値の算出方法の簡略化を説明するための図を示す。
【符号の説明】
１０…歪み補正部、
１１…変換座標入力手段、
１２…歪み補正手段、
１３…変形率検出手段
１４…画素値算出手段、
２１…補正対象画像、
２２…原画像、
３１，４１，５１，６１…補正前画像、
３２，４２，５２，６２…補正後画像、
３３，４３…補正時の画素の対応、
５３，６３…変形率の計算式、
７１，７３，７４…画素値計算範囲、
７２…補正前画像、
７５…画素値の計算式、
８１…画素値計算範囲、
８２…簡略化した画素値計算範囲[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a distortion correction process for a two-dimensional image used for optical information recording.
[0002]
[Prior art]
In a holographic memory or the like, information to be recorded is first two-dimensionally encoded (this is referred to as a recorded image or original image), and a scattering factor is created using a laser beam as signal light or reference light or from a computer generated hologram. And recorded on a recording medium (recording material). Then, by using laser light or the like as reproduction light, a two-dimensional image recorded from the recording medium is output, and this is acquired as a reproduction image by a reading device such as a CCD camera, and is decoded and restored to the original information. Played.
[0003]
At this time, on the image pickup device of the reading apparatus, an image accompanied by positional deviation, enlargement / reduction, rotation, or the like is reproduced with respect to the recorded image. When taking out the recorded information, the position on the image where the information is recorded is detected for the reproduced image, and the information is reproduced based on the pixel value at the position.
[0004]
As one of the methods for obtaining the pixel value, there is a method for obtaining a necessary pixel value corresponding to a recorded image by performing a process for correcting the deformation on a reproduced image reproduced by deformation. As a method for calculating the pixel value, “nearest neighbor pixel method”, “linear interpolation method”, or the like is used.
[0005]
The nearest-neighbor pixel method is a method in which the coordinates of the image before correction corresponding to the pixels of the image after correction are calculated, and the pixel value of the closest coordinate is obtained by rounding off.
[0006]
The linear interpolation method is a method for obtaining a pixel value by assuming that the color smoothly changes between pixels adjacent to the pixel of the image before correction corresponding to the pixel of the image after correction. .
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional techniques as described above have the following problems to be solved.
[0008]
In general, in a holographic memory or the like, the recording density depends on the characteristics of the recording medium and the resolution of the reading device. In order to increase the recording density with respect to the resolution of the reading device, the recording density is output from the recording medium which is the smallest recording unit. It is necessary to match the pixel size of the two-dimensional image to the resolution of the reading device. However, image distortion such as image displacement, enlargement / reduction, and rotation occurs. With the nearest pixel method for a reproduced image in such a case, a highly accurate decoding result cannot be expected due to a lack of information on a fine part of the image and deterioration in image quality.
[0009]
In addition, in the linear interpolation method, the image quality is smooth, but since information on what distortion has been caused due to distortion is not used, it is considered that recorded information is lost.
[0010]
The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a method for correcting distortion of a two-dimensional image for realizing highly accurate decoding processing in optical information recording. .
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, according to the present invention described in claim 1, in a distortion correction method for expressing and recording and reproducing information by a two-dimensional image,
Inputting the coordinates of a pixel provided at a predetermined position of a correction target image to be subjected to distortion correction and the coordinates of a reference pixel provided at a predetermined position of an original image used as a reference for distortion correction;
Performing distortion correction by comparing the coordinates of the pixel and the coordinates of the reference pixel;
Detecting a deformation rate for the coordinates of the pixels of the correction target image;
Performing distortion correction on the entire correction target image using the deformation rate;
And a distortion correction method characterized by correcting distortion of the image.
[0012]
According to the invention of claim 2, in the step of inputting the coordinates of the pixel,
The distortion correction method according to claim 1, wherein a reference for performing distortion correction is input with coordinates of the four reference pixels of the original image corresponding to the four pixels in the correction target image. Let it be a solution.
[0013]
According to the third aspect of the present invention, in the step of correcting the distortion, the coordinates of the pixels after distortion correction with respect to the four reference pixels are determined using the coordinates of the four reference pixels. Is calculated for each of the four pixels in the correction target image using the ratio,
3. The ratio of internal division is obtained if the coordinates of the pixel obtained by the calculation are within the four reference pixels, or the ratio of external division is obtained if the coordinates are outside. The distortion correction method described is used as a solution.
[0014]
According to the present invention described in claim 4, in the step of detecting the deformation rate,
The distortion correction method according to claim 1, wherein how much distortion is generated between the original image and the correction target image to be corrected is obtained as a deformation rate based on the ratio. Let it be a solution.
[0015]
According to the invention of claim 5, in the step of calculating the pixel value,
The range for calculating the pixel value of the correction target image is specified using the deformation rate, and the pixel value is calculated using the area of the pixel and the pixel value included in the range. The distortion correction method described in (1) is used as a solving means.
[0016]
According to the present invention as set forth in claim 6, in a distortion correction apparatus for expressing and recording and reproducing information by a two-dimensional image,
Conversion coordinates for inputting the coordinates of a pixel provided at a predetermined position of a correction target image to be corrected for distortion and the coordinates of a reference pixel provided at a predetermined position of an original image used as a reference for distortion correction Input means;
Distortion correction means for performing distortion correction by comparing the coordinates of the pixel and the coordinates of the reference pixel;
A deformation rate detecting means for detecting a deformation rate for the coordinates of the pixel of the correction target image;
Pixel value calculation means for performing distortion correction on the entire correction target image using the deformation rate;
A distortion correction apparatus characterized by comprising:
[0017]
According to the present invention as set forth in claim 7, the conversion coordinate input means is
7. The distortion correction apparatus according to claim 6, wherein a reference for performing distortion correction is input with the coordinates of the four reference pixels of the original image corresponding to the four pixels in the correction target image. Let it be a solution.
[0018]
Further, according to the present invention as set forth in claim 8, the distortion correction means comprises:
The coordinates of the four reference pixels are used to determine at which coordinates the distortion-corrected pixels are located with respect to the four reference pixels, and the ratios are used to determine the four pixels in the correction target image. Calculate for each pixel,
8. The ratio of internal division is obtained if the coordinates of the pixel obtained by the calculation are within the four reference pixels, or the ratio of external division is obtained if the coordinates are outside. The distortion correction apparatus described is used as a solving means.
[0019]
Further, according to the present invention as set forth in claim 9, the deformation rate detecting means comprises:
9. The deformation rate is obtained based on the ratio used in the distortion correction means to determine how much distortion has occurred between the original image and the correction target image to be corrected. The distortion correction apparatus described in (1) is used as a solving means.
[0020]
According to the invention of claim 10, the pixel value calculation means is
The range for calculating the pixel value of the correction target image is specified using the deformation rate, and the pixel value is calculated using the area of the pixel and the value of the pixel included in the range. The distortion correction apparatus described in (1) is used as a solving means.
[0021]
According to the present invention as set forth in claim 11, there is provided a program for executing a distortion correction method for expressing and recording and reproducing information by a two-dimensional image, the correction target being a distortion correction target. Inputting the coordinates of a pixel provided at a predetermined position of the image and the coordinates of a reference pixel provided at a predetermined position of the original image used as a reference for distortion correction;
Performing distortion correction by comparing the coordinates of the pixel and the coordinates of the reference pixel;
Detecting a deformation rate for the coordinates of the pixels of the correction target image;
Performing distortion correction on the entire correction target image using the deformation rate;
The solution is a program for executing a distortion correction method characterized by correcting distortion of the image.
[0022]
According to the invention of claim 12, in the step of inputting the coordinates of the pixel,
The distortion correction method according to claim 11, wherein the distortion correction method is input as a reference for performing distortion correction with coordinates of the four reference pixels of the original image corresponding to the four pixels in the correction target image. Have a program to execute as a solution.
[0023]
According to the invention of claim 13, in the step of correcting the distortion,
The coordinates of the four reference pixels are used to determine at which coordinates the distortion-corrected pixels are located with respect to the four reference pixels, and the ratios are used to determine the four pixels in the correction target image. Calculate for each pixel,
13. The ratio of internal division is obtained if the coordinates of the pixel obtained by the calculation are within the four reference pixels, or the ratio of external division is obtained if the coordinates are outside. A program for executing the described distortion correction method is used as a solving means.
[0024]
According to the invention of claim 14, in the step of detecting the deformation rate,
14. The distortion correction method according to claim 11, wherein how much distortion is generated between the original image and the correction target image to be corrected is obtained as a deformation rate based on the ratio. A program to be executed is used as a solution means.
[0025]
According to the invention of claim 15, in the step of calculating the pixel value,
The range for calculating the pixel value of the image to be corrected is specified using the deformation rate, and the pixel value is calculated using the area of the pixel and the pixel value included in the range. A solution for executing the distortion correction method described in (1) is used as a solving means.
[0026]
According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided a program for executing the distortion correction method for expressing and recording and reproducing information by a two-dimensional image according to the eleventh to fifteenth aspects. The recorded recording medium is used as a solving means.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0028]
1A shows the schematic configuration of the distortion correction apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. 1B shows the distortion correction method according to the present invention. It is the figure which showed the flow of the program for the execution roughly.
[0029]
First, a distortion correction device 19 shown in FIG. 1A includes an image information capturing unit 15 for capturing a two-dimensional image as image information, and a distortion correcting unit 10 for correcting distortion of the captured image information. A distortion-corrected image output means 16 for outputting a corrected image after distortion correction, an image information decoding device 17 for decoding and extracting necessary information from the output corrected image information, and this And an external output device 18 for outputting the information obtained by decoding by the image information decoding device 17 to the outside.
[0030]
In addition, the distortion correction unit 10 described above has, as its internal configuration, the image information fetched by the image information fetching unit 15 as image information, and the coordinates of predetermined four pixels and the corresponding predetermined in the original image. Conversion coordinate input means 11 is provided for taking in the coordinates of four reference pixels. The original image referred to here is an image in which the coordinates of predetermined four reference pixels are accurately described when there is no distortion in the image information, and the correction target image to be corrected for distortion is distorted. This is a reference for the correction target value when the correction process is performed. Furthermore, the distortion correction means 12 for performing distortion correction by comparing the image information of the original image and the captured correction target image, and the captured correction target image before distortion correction based on this distortion correction processing A deformation rate calculating means 13 for obtaining a deformation rate of the image information of the image, and a pixel value for calculating a correction value of the pixel value of the image information before the distortion correction based on the deformation rate calculated by the deformation rate calculating means 13 And a calculating means 14.
[0031]
Next, (b) in FIG. 1 is a flowchart for explaining the processing steps for the image information inside the distortion correction unit 10, and the distortion correction target is shown in the step (a) in the figure. The image information of the correction target image is input. Next, in the step (b), the coordinates of predetermined four pixels, for example, existing in the captured image to be corrected for distortion are captured, and at the same time, the predetermined four points existing in the original image described above. The coordinates of the reference pixel are also taken in at the same time.
[0032]
Next, in step (c), distortion correction processing is performed on the distortion correction target image by comparing the coordinates of the four predetermined pixels between the distortion correction target image and the original image. Next, in step (d), the deformation rate of the image information to be subjected to distortion correction is detected based on the distortion correction performed in step (c). Next, in the stage (e), distortion correction is performed on the entire image to be corrected based on the deformation rate previously obtained in the stage (d). Next, image information subjected to distortion correction in the step (f) is output.
[0033]
Next, each means will be described in detail.
[0034]
The conversion coordinate input unit 11 inputs the coordinates of the four pixels of the correction target image to be corrected corresponding to the predetermined four reference pixels of the correction target image as coordinates serving as a reference for performing distortion correction. As shown in FIG. 2, four pixels (P1, P2, P3, P4) and (P1 ′, P2 ′, P3 ′, P4) corresponding to the correction target image 21 and the original image 22 to be corrected, respectively. Enter the coordinates of ') as conversion coordinates. Here, in FIG. 2, each pixel is a vertex of the correction target image 21 and the original image 22, but this is not particularly necessary. This is because any pixel that can detect the deformation rate may be used. These pixels are also used for distortion correction, but it is only necessary to distinguish between internal divisions and external divisions when calculating the ratio (details will be described later). The pixels P1 ′ to P4 ′ of the original image 22 have coordinates corresponding to the pixels of the image 22, but the coordinates of the pixels P1 to P4 of the correction target image 21 may be real numbers. May not match.
[0035]
The distortion correction unit 12 uses the corresponding four pixels to determine where the corrected arbitrary pixel is located with respect to the four pixels, and uses the ratio to correspond to the corresponding pixel of the image to be corrected Calculate the coordinates of. 3 and 4 are diagrams illustrating a distortion correction method.
[0036]
In FIG. 3, the pre-correction image 31 and the post-correction image 32 represent a portion to be subjected to distortion correction, and the conversion coordinates are arranged at the vertices. This is a case where P4 and an arbitrary pixel Pc are corrected in correspondence with P1 ′ to P4 ′ and Pc ′.
[0037]
First, an arbitrary pixel of the corrected image 32 is set as Pc ′. For this Pc ′, the positions (coordinates) from the pixels P1 ′ to P4 ′ are expressed by a ratio using s and t as shown in FIG. Next, the coordinates of the pixel Pc of the pre-correction image 31 corresponding to Pc ′ are calculated using s and t. In many cases, the coordinates of the pixel Pc are real numbers and do not completely match the pixels of the pre-correction image. Therefore, the pixel value of the pixel Pc ′ is calculated by the pixel value calculation means described later.
[0038]
Here, the coordinates of an arbitrary pixel Pc ′ and the coordinates of the corresponding pixel Pc are expressed by a ratio that is internally divided using each converted coordinate.
[0039]
In FIG. 4, a portion surrounded by a solid line in the pre-correction image 41 and the post-correction image 42 represents a portion to be subjected to distortion correction, and pixels that are to be subjected to distortion correction are also outside the pixels for coordinate conversion. In this case, as shown in the correspondence table 43, the pixels P1 to P4 and the arbitrary pixels Pc of each conversion coordinate are corrected in correspondence with P1 ′ to P4 ′ and Pc ′.
[0040]
Arbitrary pixels existing inside the pixels P1 ′ to P4 ′ of the converted coordinates of the corrected image are calculated in the same manner as in FIG.
[0041]
In the case of being outside, first, an external pixel is set as Pc ′, and the position (coordinates) from each pixel P1 ′ to P4 ′ is expressed by a ratio using s and t with respect to Pc ′. Next, the coordinates of the pixel Pc of the pre-correction image 41 corresponding to the pixel Pc ′ are calculated using s and t. As in FIG. 3, in many cases, the coordinates of the pixel Pc are real numbers.
[0042]
Here, the coordinates of the pixel Pc ′ and the coordinates of the pixel Pc corresponding to the coordinates are expressed by a ratio to be divided using each conversion coordinate. In addition, the coordinates of other distortion correction target pixels are also expressed by combining the ratio of external division and the ratio of internal division using each conversion coordinate.
[0043]
The deformation rate detection means 13 calculates how much distortion has occurred between the original image and the image to be corrected using the ratios t and s. FIG. 5 is a diagram for explaining a deformation rate detection method (internal portion). Here, | P12−P34 | represents the distance between the pixel P12 and the pixel P34. Others are the same. First, with respect to the pre-correction image 51, the point dividing the line segment P1P2 into s vs. 1-s is P12, the point dividing the line segment P1P3 into t vs 1-t is P13, and the line segment P3P4 is s vs. 1- A point to be divided into s is P34, and a point at which the line segment P2P4 is divided into t vs 1-t is P24. Similarly, P12 ′, P13 ′, P34 ′, and P24 ′ are obtained for the corrected image 52. Then, the deformation ratios u1 and u2 are calculated by Expression 53. This will be calculated for each Pc.
[0044]
FIG. 6 is a diagram for explaining a deformation rate detection method (external portion). First, with respect to the pre-correction image 61, the point that divides the line segment P1P2 into 1 pair s is P12, the point that divides the line segment P1P3 into 1 pair t is P13, and the line segment P3P4 is divided into 1 pair s. A point to be divided is P34, and a point to divide the line segment P2P4 into a pair t is P24. Similarly, P12 ′, P13 ′, P34 ′, and P24 ′ are obtained for the corrected image 52. Then, the deformation ratios u1 and u2 are calculated by Expression 63. This will be calculated for each Pc.
[0045]
The pixel value calculation unit 14 specifies a range in which the pixel value is calculated using the deformation rate, and calculates the pixel value from the area of the pixel included in the range and the pixel value. FIG. 7 is a diagram illustrating a pixel value calculation method. Here, since one pixel is the minimum unit of calculation, one pixel is set as a unit pixel. That is, one pixel is a 1 × 1 pixel. When considering the case where one pixel is larger than 1 × 1, it is in agreement with the present method by considering the magnification.
[0046]
As shown in FIG. 7, the pixel value calculation range 71 is defined with the deformation rates u1 and u2 obtained previously as the length of each side. First, the pixel Pc obtained by the distortion correction unit is made to correspond to q0. Further, with respect to the pixels P12, P13, P34, and P24, q1 is maintained such that the angles of the line segment P12P34 and the line segment P13P24 are maintained, and the distance | q1-q3 | = u1 and the distance | q2-q4 | = u2. Q2, q3 and q4. Here, | q1-q0 | = | q0-q3 |, | q2-q0 | = | q0-q4 |. Next, q1, q2, q3, and q4 are bisected points on each side, and a parallelogram is formed that includes two sides parallel to the line segment q1q3 and two sides parallel to the line segment q2q4. At this time, the length of the side parallel to the line segment q1q3 is u1, and the length of the side parallel to the line segment q2q4 is u2. The formed parallelogram is a pixel value calculation range 71. This q0 is the center of gravity of the parallelogram 71.
[0047]
Next, the pixel value is calculated from the coordinates of the pixel Pc obtained by the distortion correction means for the image 72 to be corrected. v1 to v4 represent pixel values of each pixel of the image to be corrected, and FIG. 7 illustrates four pixels of the correction target image. The pixel value calculation range is arranged in the range 73 by making q0 correspond to the coordinates of Pc. An enlarged view of this is 74. The areas of the pixels included in the calculation range 74 are r1 to r4, respectively. At that time, the pixel value is calculated by Expression 75. That is, v ′ is the pixel value of Pc ′ in FIGS. 3 and 4 of the distortion correction means.
[0048]
In order to simplify the calculation, there is a method of designating a pixel value calculation range as shown in FIG. Assume that the pixel value calculation range is as shown in the calculation range 81. A pixel value calculation range 82 is a rectangle having side lengths u1 and u2 that are equally divided from the center of gravity q0 in the vertical and horizontal directions. After that, the pixel value is calculated using the calculation range 82 as the calculation range as in FIG.
[0049]
The embodiment described above is described in order to facilitate understanding of the present invention, and is not described in order to limit the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment includes all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
[0050]
【The invention's effect】
According to the present invention described above, distortion can be efficiently corrected for a reproduced image read in a distorted manner during optical information recording, and decoding can be performed with high accuracy. A correction apparatus, a method thereof, a program thereof, and a recording medium on which the program is recorded can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a distortion correction method of the present invention, in which (A) is a schematic configuration of a distortion correction apparatus according to the present invention, and (B) is a distortion correction method and distortion; The schematic flowchart for demonstrating the program for performing the correction method is shown.
FIG. 2 is a diagram for explaining input of transformed coordinates according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining distortion correction (internal division) according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining distortion correction (outside division) according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining detection (internal division) of deformation rate according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view for explaining deformation rate detection (external division) according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining a pixel value calculation method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining simplification of a pixel value calculation method according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10: distortion correction unit,
11 ... Conversion coordinate input means,
12 ... distortion correction means,
13 ... Deformation rate detection means 14 ... Pixel value calculation means,
21 ... Image to be corrected,
22 ... Original image,
31, 41, 51, 61 ... image before correction,
32, 42, 52, 62 ... corrected images,
33, 43 ... Correspondence of pixels at the time of correction,
53, 63 ... Calculation formula of deformation rate,
71, 73, 74 ... pixel value calculation range,
72. Image before correction,
75: Pixel value calculation formula,
81 ... Pixel value calculation range,
82 ... Simplified pixel value calculation range

Claims

In a distortion correction method for expressing and recording and reproducing information by a two-dimensional image,
Inputting the coordinates of a pixel provided at a predetermined position of a correction target image to be subjected to distortion correction and the coordinates of a reference pixel provided at a predetermined position of an original image used as a reference for distortion correction;
Performing distortion correction by comparing the coordinates of the pixel and the coordinates of the reference pixel;
Detecting a deformation rate for the coordinates of the pixels of the correction target image;
Performing distortion correction on the entire correction target image using the deformation rate;
And a distortion correction method for correcting the distortion of the image.

In inputting the coordinates of the pixel,
2. The distortion correction method according to claim 1, wherein a reference for performing distortion correction is input with coordinates of the four reference pixels of the original image corresponding to the four pixels in the correction target image.

In the step of correcting the distortion,
The coordinates of the four reference pixels are used to determine at which coordinates the distortion-corrected pixels are located with respect to the four reference pixels, and the ratios are used to determine the four pixels in the correction target image. Calculate for each pixel,
3. The ratio of internal division is obtained if the coordinates of the pixel obtained by the calculation are within the four reference pixels, or the ratio of external division is obtained if the coordinates are outside. The distortion correction method as described.

In the step of detecting the deformation rate,
The distortion correction method according to claim 1, wherein how much distortion has occurred between the original image and the correction target image to be corrected is obtained as a deformation rate based on the ratio.

In the step of calculating the pixel value,
The range for calculating the pixel value of the correction target image is specified using the deformation rate, and the pixel value is calculated using the area of the pixel and the pixel value included in the range. The distortion correction method described in 1.

In a distortion correction apparatus for expressing and recording and reproducing information by a two-dimensional image,
Conversion coordinates for inputting the coordinates of a pixel provided at a predetermined position of a correction target image to be corrected for distortion and the coordinates of a reference pixel provided at a predetermined position of an original image used as a reference for distortion correction Input means;
Distortion correction means for performing distortion correction by comparing the coordinates of the pixel and the coordinates of the reference pixel;
A deformation rate detecting means for detecting a deformation rate for the coordinates of the pixel of the correction target image;
Pixel value calculation means for performing distortion correction on the entire correction target image using the deformation rate;
A distortion correction apparatus comprising:

The converted coordinate input means includes:
The distortion correction apparatus according to claim 6, wherein the distortion correction apparatus inputs the distortion correction with the coordinates of the four reference pixels of the original image corresponding to the four pixels in the correction target image.

The distortion correction means includes
The coordinates of the four reference pixels are used to determine at which coordinates the distortion-corrected pixels are located with respect to the four reference pixels, and the ratios are used to determine the four pixels in the correction target image. Calculate for each pixel,
8. The ratio of internal division is obtained if the coordinates of the pixel obtained by the calculation are within the four reference pixels, or the ratio of external division is obtained if the coordinates are outside. The distortion correction apparatus as described.

The deformation rate detecting means includes
9. The deformation rate is obtained based on the ratio used in the distortion correction means to determine how much distortion has occurred between the original image and the correction target image to be corrected. The distortion correction apparatus as described in.

The pixel value calculation means includes
The range for calculating the pixel value of the correction target image is specified using the deformation rate, and the pixel value is calculated using the area of the pixel and the value of the pixel included in the range. The distortion correction apparatus as described in.

A program for executing a distortion correction method for expressing and recording and reproducing information by a two-dimensional image,
Inputting the coordinates of a pixel provided at a predetermined position of a correction target image to be subjected to distortion correction and the coordinates of a reference pixel provided at a predetermined position of an original image used as a reference for distortion correction;
Performing distortion correction by comparing the coordinates of the pixel and the coordinates of the reference pixel;
Detecting a deformation rate for the coordinates of the pixels of the correction target image;
Performing distortion correction on the entire correction target image using the deformation rate;
A program for executing a distortion correction method characterized by correcting distortion of the image.

In inputting the coordinates of the pixel,
The distortion correction method according to claim 11, wherein the distortion correction method is input as a reference for performing distortion correction with coordinates of the four reference pixels of the original image corresponding to the four pixels in the correction target image. A program to run.

In the step of correcting the distortion,
The coordinates of the four reference pixels are used to determine at which coordinates the distortion-corrected pixels are located with respect to the four reference pixels, and the ratios are used to determine the four pixels in the correction target image. Calculate for each pixel,
13. The ratio of internal division is obtained if the coordinates of the pixel obtained by the calculation are within the four reference pixels, or the ratio of external division is obtained if the coordinates are outside. A program for executing the described distortion correction method.

In the step of detecting the deformation rate,
14. The distortion correction method according to claim 11, wherein how much distortion is generated between the original image and the correction target image to be corrected is obtained as a deformation rate based on the ratio. A program to run.

In the step of calculating the pixel value,
The range for calculating the pixel value of the image to be corrected is specified using the deformation rate, and the pixel value is calculated using the area of the pixel and the pixel value included in the range. A program for executing the distortion correction method described in 1.

16. A recording medium on which a program for executing the distortion correction method for expressing and recording and reproducing information by a two-dimensional image according to claim 11 is recorded.