JP3890174B2 - 画像処理方法及び画像処理装置、及びコンピュータ可読媒体 - Google Patents
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- G06T3/00—Geometric image transformation in the plane of the image
- G06T3/40—Scaling the whole image or part thereof
- G06T3/403—Edge-driven scaling
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、多次元画像データおよび特にデジタル画像データにおける解像度を変換する画像処理方法および装置に関する。また本発明は、多次元画像データおよび特にデジタル画像データにおける解像度変換のための、コンピュータ・プログラムを記録したコンピュータ可読媒体を含むコンピュータ・プログラムにも関する。
【0002】
【従来の技術】
従来における、デジタルデータの解像度変換を行うための連続カーネルは、最近隣カーネル(nearest neighbour kernel;以降、NNカーネル)、1次、2次カーネル、および3次カーネルを含む。
【0003】
NNカーネルは、最も簡単な補間法であり、必要な値に空間的に最も近いピクセル値を使って単に画像を補間するだけである。この方法は、倍率が初期データの整数倍であり、新たな値、すなわち新たなカラーを発生させることなく、鮮鋭なエッジを残す場合に非常に有効である。ただし、それ以外の倍率の場合は、出力画像、特にテキストまたは細線のディテールを含む画像に明らかなゆがみを生じさせることが多く、エッジ位置のずれという欠点がある。
【0004】
他方、1次補間法は、サブピクセル位置にエッジを配置する際に効果的に使用される新たなグレーレベル(またはカラー)の発生を可能にする。これにはエッジ位置のずれによって生じる影響を少なくするという利点があるが、今度は鮮鋭なエッジがかすれて見えてしまう可能性がある。2次補間法および3次補間法はこれよりも急勾配のステップ応答を提供するため、エッジのかすれは少ないが、応答が急勾配なため、エッジのいずれかの側にオーバシュートが発生する。これらのオーバシュートにより、本来の画像にあるエッジはより鮮鋭に見えることがあるが、テキスト、細線、または他のコンピュータ生成グラフィックス上では、これらのオーバシュートが明らかに見えてしまうため、知覚される画像の品質およびテキストの読みやすさを損なう。
【0005】
従来のシステムにおいては、最近隣(NN)カーネル、1次カーネル、2次カーネル、3次カーネルなどのカーネルは、分離可能実装(separable implementation)として知られるように第1に画像の行に適用し、続いて列に適用するか、または2次元カーネルを形成して画像データで直接たたみ込むかのいずれかによって使用されることが多い。これらは双1次実装および双3次実装と呼ばれる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来の補間カーネルの欠点は、主にピクセル値を使用して、補間ピクセルに対して水平および垂直方向から補間する点である。したがって、傾斜エッジを補間する場合は、そのエッジに沿ったピクセルではなく、主にそのエッジのどちらかの側にあるピクセル値が使用される。これにより、補間エッジはもはや滑らかではなく、ぎざぎざに表示される。これらの加工物は一般にジャギー(jaggy)と呼ばれる。図1では、(b),(c),(d)のそれぞれに、NN,双1次,および双3次の各補間カーネルについて示してあり、(a)に示す初期傾斜エッジに対してその拡大因数は8倍である。ジャギーは、NN補間法の場合が最も顕著であり、双1次補間法、双3次補間法の順に気にならなくなるのがわかる。ただし、双3次補間法の場合でも依然としてジャギーは顕著であり、ジャギー効果を減らすほどエッジのかすれ(特に双1次補間法で顕著な効果)は増大することがわかる。
【0007】
本発明の一目的は、以上のような1つまたは複数の従来技術の欠点を改善することであり、即ち、画像のエッジを補間する際に、ジャギーおよびかすれの両方を抑制することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によって提供される画像データを表示する画像処理方法は、以下の工程を備える。
【0009】
即ち、画像データを表示する画像処理方法であって、前記画像データの複数の離散サンプル値にアクセスする第1のステップと、前記離散サンプル値の方位角を決定する第2のステップと、前記離散サンプル値の方位角に応じて、複数の第1カーネルの1つを使用して前記それぞれの離散サンプル値についてカーネル値を計算する第3のステップと、前記画像データを表示するために、前記カーネル値を前記離散サンプル値でたたみ込む第4のステップと、を有し、前記第1カーネルは、第2カーネルを第1の方位角から第2の方位角まで回転させることによって構築されることを特徴とする。
【0010】
例えば、前記第1カーネルは下記形式からなり、
【0011】
【数19】
ここで、s=t/Δtおよびθは前記離散サンプル値の方位角であることを特徴とする。
【0012】
また例えば、前記第1カーネルは下記形式からなり、
【0013】
【数20】
ここで、s=t/Δtおよびθは前記離散サンプル値の方位角であることを特徴とする。
【0014】
また、本発明の別の態様によって提供される画像処理方法は、以下の工程を備える。
【0015】
即ち、第1のサンプルレートを有する画像の第1組の離散サンプル値を、第2のサンプルレートを有する前記画像の第2組の離散サンプル値に変換する画像処理方法であって、前記第1組の離散サンプル値にアクセスする第1のステップと、前記第1組の離散サンプル値に基づいて前記第2組の離散サンプル値のそれぞれを得る第2のステップと、を有し、該第2のステップは前記第2組の離散サンプル値毎に、前記第1組の離散サンプル値毎に方位角を決定するステップと、前記第1組の離散サンプル値毎に、その方位角に応じた複数の第1カーネルの1つに基づいてカーネル値を計算するステップと、前記カーネル値を前記第1組の前記離散サンプル値でたたみ込むステップと、を有し、前記第1カーネルは、第2カーネルを第1の方位角から第2の方位角まで回転させることによって構築されることを特徴とする。
【0016】
また、本発明の別の態様によって提供される画像処理方法は、以下の工程を備える。
【0017】
即ち、画像処理用の操向可能カーネルを生成する画像処理方法であって、画像処理のためにカーネルにアクセスする第1のステップと、操向可能カーネルを形成するために、前記カーネルを第1の方位角から第2の方位角まで回転する第2のステップと、該回転されたカーネルを記憶する第3のステップと、を有することを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態では、特に傾斜エッジ上で、エッジのジャギー効果(jaggy effect)およびかすれ効果(blurring effect)の両方を減らす方法を開示する。
【0019】
以下、1つまたは複数の図面で、同じ参照番号が付けられたステップおよび/または特徴を参照している場合、これらのステップおよび/または特徴は、反対のものが示されない限り同じものを示す記述であるとする。
【0020】
1つの画像のエッジ領域内で補間を行う場合、エッジを横切るのではなくエッジに沿って滑らかに行うことが重要である。この方法によれば、エッジの輪郭は滑らかに保たれ、エッジの遷移は鮮鋭に保たれる。本発明の好適な実施形態では、かすれの程度を最小限に抑え、エッジを横切って環状になる一方で、エッジの長さに沿って高度な滑らかさを提供する2次元の補間カーネルを作成する方法を開示する。
【0021】
第1に、1次元の連続カーネルたたみ込みについて記載する。f(kΔt)(k=...−2,−1,0,1,2...)を連続関数f(t)のサンプルとし、ここでΔtはサンプル・レートである。連続カーネルを使用する補間法はf(t)の近似値である連続関数g(t)を与え、下記数式(1)に示す有限たたみ込み和によって得られる。
【0022】
【数21】
ここで、h(t)は連続補間カーネルである。サンプル・レートΔtは一定である必要はないが、ナイキスト・レートと一致していなければならない。好適な実施形態では、下記の数式(2)で定義される3次補間カーネルを使用しているが、2次、1次、および最近隣の各カーネルを使用することもできる。2パラメータのキャットマル・ロム3次曲線(Catmull-Rom cubic)には、下記数式(2)に示す形式のカーネルがある。
【0023】
【数22】
ここで、s=t/Δtは、初期サンプル点で整数値を有する正規化座標である。パラメータbおよびc(b=0,c=0.5)を選択すると、補間3次曲線は初期関数のテイラー級数展開の最初の3項、ならびに3次Bスプラインの近似値(b=1,c=0)と一致する。定義により使用されるすべてのカーネルは、有限支持であり、およそs=0で左右対称である。b=0の場合、3次カーネルは補間カーネルで表示することが可能であり、すなわちh(0)=1の場合に補間関数が初期関数のサンプル点を通過し、g(k≠t)=f(kΔt)を保証するk≠0の場合はh(kΔt)=0である。数式(1)から、初期サンプル点f(kΔt)の連続カーネル、h(t)、および有限数(たとえば≦4)を使用して、g(t)の任意のサンプルを計算することができる。たとえば、従来の1次元3次カーネル(b=0,c=0.5)では、補間点のいずれかの側に、2つの最近隣初期サンプルが必要である。
【0024】
従来の3次カーネルから2次元への拡張は、分割可能な拡張である。すなわち、たたみ込みカーネルを、以下に示す2つの方法のいずれか1つで画像データに適用することができる。
【0025】
(i)1次元たたみ込みカーネルを画像の行に適用し、次いでこれらの補間された値を使用して、画像の列に沿って補間する(あるいはその逆を行う)方法。たとえば、従来の3次カーネルには4つの係数があり、行および列の両方についても、最近隣の4つのサンプルが必要である。ただしこの技法には、補間された値の中間記憶装置が必要であるため、たとえばハードウェアの実装には不向きな場合があるという欠点がある。
【0026】
(ii)2次元カーネルを生成し、次いで画像データを使ってこれを直接たたみ込む方法。2次元カーネルは、行および列について別々に計算された係数値の行列乗法を使って生成される。たとえば、従来の双3次カーネルには16(4×4)の係数があり、双1次カーネルには4つ(2×2)の係数がある。次いでこれらの係数の2次元ブロックは、補間されるサンプル周辺にある最近隣初期画像ピクセルの同じサイズのブロックを使って、直接たたみ込みされる。この方法には、中間記憶装置がいっさい必要ないという利点があるが、より多くの乗法演算が必要である。さらにこの方法には、行および列で別々に実装されることのない、非分離可能カーネルを実装できるという利点もある。
【0027】
図2は、パラメータb=0、c=−0.5を使用した、従来の2次元3次カーネルのための輪郭プロットを示した図である。カーネルは第1に、補間されるピクセル(カーネルの中央になるはずである)に対して水平および垂直方向からピクセル値を使用することがわかる。言い換えれば、カーネルの任意の対角線からの係数値はほぼゼロであるため、この領域内にあるピクセル値は、数式(1)のたたみ込み和にほとんど影響を与えない。その結果、すでに論じた、図1に示されているジャギーおよびかすれの効果が得られる。
【0028】
特に明記しない限り、以下では、パラメータb=0を使用した3次カーネルの補間について説明する。水平エッジまたは垂直エッジの場合、cパラメータの様々な値を選択することで、それぞれの方向の様々な3次カーネルが効果的に使用される。たとえば、垂直エッジの補間に適したカーネルは、水平方向で値cx=0を、垂直方向で値cy=−0.5を使用した場合に得られる。このカーネルは、幅が2係数、高さが4係数であって、図4(c)に示す、方位=π/2(90°)のカーネルを有する。水平エッジの補間に適したカーネルは図4(a)に示されており、値cx=−0.5およびcy=0を使用して得られる。
【0029】
本発明の第1の実施形態は、水平(0)エッジおよび垂直(π/2)エッジだけでなく、45°(π/4)および135°(3π/4)の角度に向けることもできるエッジにも、補間カーネル(interpolation kernel)を利用する方法である。本発明の第2の実施形態は、エッジと同じ方位に、すなわち0からπまでの間の任意の角度で、正確に位置合わせができる、操向可能補間カーネル(steerable interpolation kernel)を開示する。πと2πの間のエッジ角度は、0とπの間の角度からπを減じた角度に等しく(たとえば、5π/4=5π/4−π=π/4)、あるいは0と−πの間のエッジ角度は、0とπの間の角度にπを加えた角度に等しい(たとえば、−π/4=−π/4+π=3π/4)。
【0030】
本発明の第1の実施形態(角度0,π/4,π/2,および3π/4にのみ操向可能)は第2の実施形態(完全に操向可能なカーネル)のサブセットであるが、第1の実施形態は十分な柔軟性をしばしば与えることが可能であり、完全に操向可能な方式に勝る利点がある。
【0031】
<第1実施形態>
図3は、本発明の好適な実施形態による画像データの再サンプリング方法を示す流れ図である。この方法は、ステップS302から始まり、任意の必要なプロセスおよびパラメータが初期設定される。次のステップS304では、処理のためにf(kΔx,kΔy)(k=n...−2,−1,0,1,2,...n)の形式でサンプル値が取り出されるが、ここでΔxおよびΔyはそれぞれ水平および垂直のサンプリングレートである。プロセスはステップS306へ続き、ここでそれぞれの必要出力サンプル点(x,y)について、ステップS307〜S312が以下のように実行される。ステップS307では、補間されるエッジの強さおよび方位(θ)が決定される。次のステップS308では、好適な実施形態のカーネルに基づいて、カーネル値h(X−kΔx,Y−kΔy)が計算されるが、ここでh(sx,sy)は下記の数式(3)〜(6)によって得られる。
【0032】
【数23】
これらの式において、sx=x/Δxおよびsy=y/Δyはそれぞれ水平および垂直方向の再サンプリング距離であり、"・"は行列乗法を示す。そしてステップS310で、サンプル値f(kΔx,kΔy)は下式(7)に示す有限たたみ込み和により、点(X,Y)でカーネル値h(sx,sy)を用いてたたみ込まれる。
【0033】
【数24】
このプロセスはステップS312へ続き、ここでたたみ込み和の結果(すなわち補間されたサンプルg(X,Y))が出力される。すべての必要/要求サンプル値が計算されると、プロセスはステップS314で終了する。
【0034】
以下に、好適な実施形態によるカーネルの詳細な説明について説明する。
【0035】
方位0およびπ/2は、従来の3次カーネルの分離可能拡張(separable extension)を使用して得られるが、パラメータ値はcx=0.5,cy=0およびcx=0.5,cy=0.5がそれぞれ使用される。方位π/4および3π/4は、2つの1次元3次カーネルをこれらの斜角方位で有効に計算し、次いで2次元カーネルを得るために行列乗法を使用することで得られる。したがって、水平および垂直方向の再サンプリング距離をそれぞれsxおよびsyで示す場合、それぞれ(sx+sy)/2および(sx−sy)/2を使用して、π/4および3π/4に垂直な1次平面に沿って係数値を計算することができる。追加の制約は、この係数の合計が1でなければならず(単位利得を与え直流リプルを発生させない)、フィルタは(エッジのかすれを最小限に抑えるために)エッジを横切ってほぼ2係数幅、すなわちエッジおよびゼロに対して反対角線の3係数である。したがって、方位π/4のカーネルを得るためには、入力距離(c=0.5)として(sx+sy)/2を使用して第1の3次カーネルを計算し、入力距離(c=0)として(sx−sy)/√2を使用して第2の3次カーネルを計算する。エッジを横切って補間する第2カーネルの場合のスケーリング差は、その幅をほぼ2係数に制限されているため、エッジのかすれが最小限に抑えられる。係数の合計を約1にするために、係数はそれぞれが掛け合わされた後に、1/√2でスケーリングされる。方位3π/4のカーネルを得るために、3次カーネルは、入力距離として(sx−sy)/2(c=0.5)および(sx+sy)/√2(c=0)を使用して計算され、再度1/√2でスケーリングされる。4つのカーネルはすべて、上記に定義されたとおりである。
【0036】
好適な実施形態のカーネルのメッシュプロットおよび輪郭プロットは、それぞれ図4および図5に示されている。図4および図5に示されているカーネルの方位は、カーネルの方位に垂直なエッジを補間するために使用されること、たとえば方位π/4のカーネルは、方位3π/4のエッジを補間するために使用されることに留意されたい。図1に示された初期傾斜エッジの拡大因数が8倍である場合の、開示された補間カーネルによる効果は、図6に実証される。図6では、エッジのジャギーおよびかすれの両方が著しく減じられることがわかる。
【0037】
第1の実施形態では、図7に示すように、回転するプレビット演算子(Prewitt operators)を使用してエッジの強さおよび方位が計算される。次いで、図7に示されたそれぞれのフィルタは、画像データおよび記憶された応答の大きさを使ってたたみ込まれる(係数が複数の方向に共通であることから、有効な方法で実行できる)。各ピクセルでのエッジ応答を使用して、それぞれの新しいサンプル点でどの補間カーネルを使用するかを決定する。すべてのエッジ検出器の応答の大きさが、あらかじめ設定されたしきい値よりも小さい場合、滑らかな部分になると考えられ、従来の3次カーネルが使用される。応答の大きさがあらかじめ設定されたしきい値よりも大きい場合、最大応答のエッジ方向を使用して、どの操向可能3次カーネルを使用するかを選択する。図11に、第1の実施形態のカーネル選択方法を定義する疑似コードを示す。
【0038】
いくつかのエッジ検出器を使用して、ロバーツまたはソーベル演算子(Roberts or Sobel operators)などの情報を得ることができる。さらに、ボルテラ・フィルタ(Volterra filter)またはローカル・ピクセル近傍で方向の同次性を測定する差異ベースのエッジ検出器など、いくつかの非線形エッジ検出器を使用することもできる。
【0039】
<第2実施形態>
本発明の第2の実施形態は、操向可能カーネルを0からπの範囲で任意の角度まで拡張する方法を開示する。これは、操向角度θによって変わる再サンプリング距離、sxおよびsyの1次結合を利用して実行される。この場合、エッジに沿ったカーネルとエッジを横切るカーネルの2つの垂直カーネルに対して、sxおよびsyの両方について加重因数を計算する。図9は、本発明の第2の実施形態に使用される1次加重関数を示す図である。sxおよびsyの重さの絶対値の合計は1になるように制約されており、操向角0,π/4,π/2,および3π/4の場合にこれらの関数を使用して計算された加重因数は、第1の実施形態で使用される対応する加重因数に等しいことに留意されたい。本発明の第2の実施形態は、2つの垂直平面に沿って効果的に係数値を計算するが、1つはエッジ方向に沿ったいわゆるエッジ横付けカーネルを生成し、1つはエッジ方向に垂直のエッジ横断カーネルを生成する。第2の実施形態に追加された利点は、これらの平面が、0からπまでの範囲の任意の角度に向けることが可能であり、0からπまでの範囲の任意の角度で操向可能補間カーネルを生成するのに使用できるという点である。したがって、補間カーネルは、エッジがほぼローカルに線形である限り、すなわち、極端にカーブしていないかまたは2つのエッジの交差部分(コーナー)にある限り、エッジを任意の角度に適合させる。極端にカーブしているエッジやコーナーエッジが検出されると、両方の3次カーネルcxおよびcyのパラメータが0に等しくなるように、カーネルを変更することができる。この場合カーネルは、両方向でエッジ横断カーネルの形をとり、コーナーは保存される。このカーネルのメッシュプロットは図10に示してある。図12に、第2の実施形態のカーネル選択方法を定義する疑似コードを示す。
【0040】
第1の実施形態でも使用された残りのカーネルの設計制約は、エッジ横断カーネルが2係数幅になるということである。この制約に合致させるために、下記の数式(8),(9)に示すように、完全操向可能カーネル(fully steerable kernels)の定義において更に加重関数w(θ)が使用される。
【0041】
【数25】
【0042】
エッジ横断加重因数w(θ)は、θ=0、π/2、およびπの場合には1を通過し、θ=π/4および3π/4の場合には√2を通過するように制約された、滑らかな関数である。この関数は、好適な実施形態で下記の数式(10)のように使用される。
【0043】
【数26】
【0044】
数式(3),(4),(5),および(6)に開示された操向可能カーネルは、数式(8),(9),および(10)に開示された完全操向可能カーネルのサブセットであることがわかる。
【0045】
完全操向可能補間カーネルを適用するためには、入力画像の各ピクセル位置で、エッジの強さ(大きさ)およびエッジの角度の両方を計算する必要がある。これを実行するにはいくつかの周知の方法があるが、第2の実施形態では回転に相当する方向導関数カーネルが使用されるので最適である。これらのカーネルに関する詳細は、Hany Farid およびEero P Simoncelli共著「Optimally Rotation-equivalent Directional Derivative Kernels」(Proceedings of the 7th international Conference on Computer Analysis of Images and Patterns, Kiel, Germany, 1997年9月)を参照されたい。第2の実施形態で使用される係数は、下記のとおりである。
【0046】
【表1】
【0047】
従来の技術で周知のように、これらの係数は別々に画像に適用され、垂直方向に次いで水平方向の順にエッジ強さを検出する。次に垂直方向および水平方向の応答の大きさを使用してエッジの強さを計算し、その割合の逆正接を使用してエッジ方位を計算する。
【0048】
操向可能3次曲線の第1の実施形態および第2の実施形態の両方で開示された式を使用すると、カーネルの直流利得はほぼ1になるだけであり、これはこのカーネルを使用して滑らかな領域を補間すると、明らかなリプル加工物が生じるということである。ただし、
1.開示された適応システムでは、π/4カーネルおよび3π/4カーネルは傾斜エッジの補間にのみ使用され、滑らかな領域には使用されないことと、
2.傾斜エッジを補間すると発生するどんなリプル効果もエッジによって効果的にマスクされるため、知覚される可視性は減少すること、
という理由から、問題にはならない。
【0049】
あるいは、係数を算出した後、単位利得を有するように正規化する、すなわち各係数に4×4ブロック内にある係数の和の逆数を掛けることができる。
【0050】
<装置の好適な実施形態>
本発明の好適な方法は、図8に示されているシステム800のような従来の汎用コンピュータシステムを使用して実行されることが好ましく、ここで図3から図7のプロセスはコンピュータ上でソフトウェアを実行しながら実装することができる。特に、この方法の各ステップは、コンピュータによって実行されるソフトウェア内の命令によって行われる。ソフトウェアは2つの別々の部分に分けることが可能であって、その1つは好適な実施形態の方法を実行し、もう1つは後者とユーザとの間のユーザインタフェースを管理する。ソフトウェアは、たとえば下記に記載された記憶デバイスを含む、コンピュータ可読媒体に格納することができる。ソフトウェアは、このコンピュータ可読媒体からコンピュータにロードされ、次いでコンピュータによって実行される。このようなソフトウェアを有するコンピュータ可読媒体またはその上に記録されたコンピュータプログラムが、コンピュータプログラム製品である。コンピュータ内でこのコンピュータプログラム製品を使用すると、本発明の実施形態により、エッジのジャギーやかすれの効果を減らすための有利な装置が実行される。
【0051】
コンピュータシステム800は、コンピュータモジュール802,ビデオディスプレイ816,および入力デバイス818,820を有する。さらにコンピュータシステム800は、ラインプリンタ,レーザプリンタ,プロッタ,ならびにコンピュータモジュール802に接続されたその他の再生デバイスを含む、任意数の他の出力デバイスを備えることができる。コンピュータシステム800は、モデム通信経路,コンピュータネットワーク等の適切な通信チャネル830を使用し、通信インターフェース808cを介して1つまたは複数の他のコンピュータに接続することができる。コンピュータネットワークは、ローカルエリアネットワーク(LAN),ワイドエリアネットワーク(WAN),イントラネット、および/またはインターネットを含むことができる。
【0052】
コンピュータモジュール802は、中央処理装置(以後簡単にプロセッサと呼ぶ)804,ランダムアクセスメモリ(RAM)およびリードオンリメモリ(ROM)を含むことのできるメモリ806,入出力(I/O)インタフェース808,ビデオインタフェース810,ならびに図8では一般にブロック812で表されている1つまたは複数の記憶デバイスを有する。記憶デバイス812は、当業者であれば周知の、フロッピィディスク,ハードディスクドライブ,磁気光学ディスクドライブ,CD−ROM,磁気テープ,あるいはその他任意数の不揮発性記憶デバイスの中から、1つまたは複数を含むことができる。一般に構成要素804から812までは、バス814を介してそれぞれ1つまたは複数の他のデバイスに接続され、さらにこれがデータバス,アドレスバス、およびコントロールバスを有する。
【0053】
ビデオインタフェース810はビデオディスプレイ816に接続され、コンピュータ802からのビデオ信号をビデオディスプレイ816上で表示するために提供する。コンピュータ802を動作させるためのユーザ入力は、1つまたは複数の入力デバイス808によって提供することができる。たとえばオペレータは、キーボード818および/またはマウス820などのポインティングデバイスを使用して、入力をコンピュータ802に提供することができる。
【0054】
システム800は単に例示のために示したものであり、本発明の範囲および精神を逸脱することがなければ、他の構成を使用することもできる。この実施形態を実施できる例示的コンピュータは、IBM−PCまたはその互換機,Macintosh(TM)のPC群のいずれか1つ,Sun Sparcstation(TM),及びそれらから発展した装置などを含む。以上、本発明の実施形態を実行するのに使用できるコンピュータの種類を、単に例示的に述べた。一般に、下記に記載する実施形態のプロセスは、コンピュータ可読媒体のようなハードディスクドライブ(図8では一般にブロック812として示す)上に記録されたソフトウェアまたはプログラムとして常駐しており、プロセッサ804を使用して読み取り、制御する。プログラムならびにピクセルデータおよびネットワークから取り込んだ任意のデータの中間記憶デバイスは、半導体メモリ806を使用し、おそらくはハードディスクドライブ812と組み合わせて実施することができる。
【0055】
場合によっては、プログラムをCD−ROMまたはフロッピィディスク(どちらも一般にブロック812で示す)上に符号化してユーザに供給することができるか、またはたとえば、コンピュータに接続されたモデムを介してユーザがネットワークから読み取ることができる。さらにまた、磁気テープ,ROMまたは集積回路,磁気光学ディスク,コンピュータと別の装置との間の無線または赤外線伝送チャネル,PCMCIAカードなどのコンピュータ読取り可能カード、ならびにEメール伝送およびウェブサイト上などに記録された情報を含むインターネットおよびイントラネットを含む、他のコンピュータ読み取り可能媒体から、コンピュータシステム800にソフトウェアをロードすることもできる。以上は、関連するコンピュータ可読媒体を例示的に示しただけである。本発明の範囲および精神を逸脱することがなければ、他のコンピュータ可読媒体を実施することができる。
【0056】
本発明の好適な方法は、この方法の各ステップの関数または副関数を実行する1つまたは複数の集積回路などの専用ハードウェアで実装することもできる。このような専用のハードウェアは、グラフィックプロセッサ,デジタル信号プロセッサ,または1つまたは複数のマイクロプロセッサおよび関連付けられたメモリを含むことができる。
【0057】
以上、本発明の一実施形態についてのみ記載したが、当業者であれば、本発明の範囲および精神を逸脱することなく、修正および/または変更を行うことができる。
【0058】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、画像のエッジを補間する場合に、ジャギーおよびかすれの両方を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】様々な補間カーネルを使用した際の、補間エッジ上のシャギー効果を示す図である。
【図2】パラメータb=0およびc=0.5で、従来の2次元カーネルを輪郭プロットした図である。
【図3】本発明の好適な実施形態によって、デジタルデータを補間する方法の流れ図である。
【図4】,第1の実施形態により、カーネルをメッシュ・プロットした図である。
【図5】第1の実施形態により、カーネルを輪郭プロットした図である。
【図6】図1と同じ入力で使用される、第1の実施形態の補間カーネルによる効果を示す図である。
【図7】好適な実施形態により、エッジの強さおよび向きを計算するために使用される、回転したプレビット演算子を示す図である。
【図8】好適な実施形態の方法が実施できる汎用コンピュータを示す図である。
【図9】本発明の第2の実施形態による、1次加重補間カーネルを示す図である。
【図10】図9のカーネルをメッシュ・プロットした図である。
【図11】本発明の第1の実施形態のカーネル選択方法を定義付ける、疑似コードを示す図である。
【図12】本発明の第2の実施形態のカーネル選択方法を定義付ける、疑似コードを示す図である。
Claims (48)
- 画像データを表示する画像処理方法であって、
前記画像データの複数の離散サンプル値にアクセスする第1のステップと、
前記離散サンプル値の方位角を決定する第2のステップと、
前記離散サンプル値の方位角に応じて、複数の第1カーネルの1つを使用して前記それぞれの離散サンプル値についてカーネル値を計算する第3のステップと、
前記画像データを表示するために、前記カーネル値を前記離散サンプル値でたたみ込む第4のステップと、
を有し、前記第1カーネルは、第2カーネルを第1の方位角から第2の方位角まで回転させることによって構築されることを特徴とする画像処理方法。 - 更に、第2組のフィルタ処理後のサンプル値を生成するために、少なくとも1つの他のカーネルを使用してフィルタ処理後のサンプル値のそれぞれをたたみ込むステップ、
を有することを特徴とする請求項1記載の画像処理方法。 - 画像データを表示する画像処理装置であって、
前記画像データの複数の離散サンプル値にアクセスするアクセス手段と、
前記離散サンプル値の方位角を決定する方位角決定手段と、
前記離散サンプル値の方位角に応じて、複数の第1カーネルの1つを使用して前記それぞれの離散サンプル値についてカーネル値を計算する計算手段と、
前記画像データを表示するために、前記カーネル値を前記離散サンプル値でたたみ込むたたみ込み手段と、
を有し、前記第1カーネルは、第2カーネルを第1の方位角から第2の方位角まで回転させることによって構築されることを特徴とする画像処理装置。 - 前記たたみ込み手段は、第2組のフィルタ処理後のサンプル値を生成するために、少なくとも1つの他のカーネルを使用してフィルタ処理後のサンプル値のそれぞれをたたみ込むことを特徴とする請求項5記載の画像処理装置。
- 画像データの表示方法を含むデータ処理を行う装置で実行されるプログラムを記憶するコンピュータ可読媒体であって、該プログラムは、
前記画像データの複数の離散サンプル値にアクセスするコードと、
前記離散サンプル値の方位角を決定するコードと、
前記離散サンプル値の方位角に応じて、複数の第1カーネルの1つを使用して前記それぞれの離散サンプル値についてカーネル値を計算するコードと、
前記画像データを表示するために、前記カーネル値を前記離散サンプル値でたたみ込むコードと、
を有し、前記第1カーネルは、第2カーネルを第1の方位角から第2の方位角まで回転させることによって構築されることを特徴とするコンピュータ可読媒体。 - 更に、第2組のフィルタ処理後のサンプル値を生成するために、少なくとも1つの他のカーネルを使用してフィルタ処理後のサンプル値のそれぞれをたたみ込むコード、を有することを特徴とする請求項9記載のコンピュータ可読媒体。
- 画像データを表示する画像処理方法であって、
前記画像データの複数の離散サンプル値にアクセスする第1のステップと、
前記離散サンプル値の方位角を決定する第2のステップと、
前記離散サンプル値の方位角に応じて、複数の第1カーネルの1つを使用して前記それぞれの離散サンプル値についてカーネル値を計算する第3のステップと、
前記画像データを表示するために、前記カーネル値を前記離散サンプル値でたたみ込む第4のステップと、
を有し、前記第1カーネルは、第2カーネルを第1の方位角から第2の方位角まで回転させることによって下記形式で構築され、
- 画像データを表示する画像処理装置であって、
前記画像データの複数の離散サンプル値にアクセスするアクセス手段と、
前記離散サンプル値の方位角を決定する方位角決定手段と、
前記離散サンプル値の方位角に応じて、複数の第1カーネルの1つを使用して前記それぞれの離散サンプル値についてカーネル値を計算する計算手段と、
前記画像データを表示するために、前記カーネル値を前記離散サンプル値でたたみ込むたたみ込み手段と、
を有し、前記第1カーネルは、第2カーネルを第1の方位角から第2の方位角まで回転させることによって下記形式で構築され、
- 画像データの表示方法を含むデータ処理を行う装置で実行されるプログラムを記憶するコンピュータ可読媒体であって、該プログラムは、
前記画像データの複数の離散サンプル値にアクセスするコードと、
前記離散サンプル値の方位角を決定するコードと、
前記離散サンプル値の方位角に応じて、複数の第1カーネルの1つを使用して前記それぞれの離散サンプル値についてカーネル値を計算するコードと、
前記画像データを表示するために、前記カーネル値を前記離散サンプル値でたたみ込むコードと、
を有し、前記第1カーネルは、第2カーネルを第1の方位角から第2の方位角まで回転させることによって下記形式で構築され、
- 画像データを表示する画像処理方法であって、
前記画像データの複数の離散サンプル値にアクセスする第1のステップと、
前記離散サンプル値の方位角を決定する第2のステップと、
前記離散サンプル値の方位角に応じて、複数の第1カーネルの1つを使用して前記それぞれの離散サンプル値についてカーネル値を計算する第3のステップと、
前記画像データを表示するために、前記カーネル値を前記離散サンプル値でたたみ込む第4のステップと、
を有し、前記第1カーネルは、第2カーネルを第1の方位角から第2の方位角まで回転させることによって下記形式で構築され、
- 前記画像データはカラー画像データであることを特徴とする請求項1または請求項13または請求項16記載の画像処理方法。
- 前記第1乃至第4のステップは、前記カラー画像データの各色平面に対して実行されることを特徴とする請求項17記載の画像処理方法。
- 前記第1乃至第4のステップは、前記カラー画像データの輝度成分に対して実行されることを特徴とする請求項17記載の画像処理方法。
- 画像データを表示する画像処理装置であって、
前記画像データの複数の離散サンプル値にアクセスするアクセス手段と、
前記離散サンプル値の方位角を決定する方位角決定手段と、
前記離散サンプル値の方位角に応じて、複数の第1カーネルの1つを使用して前記それぞれの離散サンプル値についてカーネル値を計算する計算手段と、
前記画像データを表示するために、前記カーネル値を前記離散サンプル値でたたみ込むたたみ込み手段と、
を有し、前記第1カーネルは、第2カーネルを第1の方位角から第2の方位角まで回転させることによって下記形式で構築され、
- 画像データの表示方法を含むデータ処理を行う装置で実行されるプログラムを記憶するコンピュータ可読媒体であって、該プログラムは、
前記画像データの複数の離散サンプル値にアクセスするコードと、
前記離散サンプル値の方位角を決定するコードと、
前記離散サンプル値の方位角に応じて、複数の第1カーネルの1つを使用して前記それぞれの離散サンプル値についてカーネル値を計算するコードと、
前記画像データを表示するために、前記カーネル値を前記離散サンプル値でたたみ込むコードと、
を有し、前記第1カーネルは、第2カーネルを第1の方位角から第2の方位角まで回転させることによって下記形式で構築され、
- 第1のサンプルレートを有する画像の第1組の離散サンプル値を、第2のサンプルレートを有する前記画像の第2組の離散サンプル値に変換する画像処理方法であって、
前記第1組の離散サンプル値にアクセスする第1のステップと、
前記第1組の離散サンプル値に基づいて前記第2組の離散サンプル値のそれぞれを得る第2のステップと、
を有し、該第2のステップは前記第2組の離散サンプル値毎に、前記第1組の離散サンプル値毎に方位角を決定するステップと、
前記第1組の離散サンプル値毎に、その方位角に応じた複数の第1カーネルの1つに基づいてカーネル値を計算するステップと、
前記カーネル値を前記第1組の前記離散サンプル値でたたみ込むステップと、
を有し、前記第1カーネルは、第2カーネルを第1の方位角から第2の方位角まで回転させることによって構築されることを特徴とする画像処理方法。 - 前記第2カーネルは3次カーネルであることを特徴とする請求項1または請求項13または請求項16または請求項22記載の画像処理方法。
- 前記第2カーネルは2次カーネルであることを特徴とする請求項1または請求項13または請求項16または請求項22記載の画像処理方法。
- 前記第2カーネルは加重sincカーネルであることを特徴とする請求項1または請求項13または請求項16または請求項22記載の画像処理方法。
- 前記第2カーネルは1次補間カーネルであることを特徴とする請求項1または請求項13または請求項16または請求項22記載の画像処理方法。
- 前記画像データはカラー画像データであることを特徴とする請求項22記載の画像処理方法。
- 前記第2のステップは、前記カラー画像データの各色平面に対して実行されることを特徴とする請求項29記載の画像処理方法。
- 前記第2のステップは、前記カラー画像データの輝度成分に対して実行されることを特徴とする請求項29記載の画像処理方法。
- 第1のサンプルレートを有する画像の第1組の離散サンプル値を、第2のサンプルレートを有する前記画像の第2組の離散サンプル値に変換する画像処理装置であって、
前記第1組の離散サンプル値にアクセスするアクセス手段と、
前記第1組の離散サンプル値に基づいて前記第2組の離散サンプル値のそれぞれを得る処理手段と、
を有し、
該処理手段は前記第2組の離散サンプル値毎に、前記第1組の離散サンプル値毎に方位角を決定する処理と、
前記第1組の離散サンプル値毎に、その方位角に応じた複数の第1カーネルの1つに基づいてカーネル値を計算する処理と、
前記カーネル値を前記第1組の前記離散サンプル値でたたみ込む処理と、
を実行し、前記第1カーネルは、第2カーネルを第1の方位角から第2の方位角まで回転させることによって構築されることを特徴とする画像処理装置。 - 前記第2カーネルは3次カーネルであることを特徴とする請求項5または請求項14または請求項20または請求項32記載の画像処理装置。
- 前記第2カーネルは2次カーネルであることを特徴とする請求項5または請求項14または請求項20または請求項32記載の画像処理装置。
- 前記第2カーネルは加重sincカーネルであることを特徴とする請求項5または請求項14または請求項20または請求項32記載の画像処理装置。
- 前記第2カーネルは1次補間カーネルであることを特徴とする請求項5または請求項14または請求項20または請求項32記載の画像処理装置。
- 前記画像データはカラー画像データであることを特徴とする請求項5または請求項14または請求項20または請求項32記載の画像処理装置。
- 第1のサンプルレートを有する画像の第1組の離散サンプル値を、第2のサンプルレートを有する前記画像の第2組の離散サンプル値に変換する画像処理を含むデータ処理を行う装置で実行されるプログラムを記憶するコンピュータ可読媒体であって、該プログラムは、
前記第1組の離散サンプル値にアクセスする第1のコードと、
前記第1組の離散サンプル値に基づいて前記第2組の離散サンプル値のそれぞれを得る第2のコードと、
を有し、該第2のコードは前記第2組の離散サンプル値毎に、前記第1組の離散サンプル値毎に方位角を決定するコードと、
前記第1組の離散サンプル値毎に、その方位角に応じた複数の第1カーネルの1つに基づいてカーネル値を計算するコードと、
前記カーネル値を前記第1組の前記離散サンプル値でたたみ込むコードと、
を有し、前記第1カーネルは、第2カーネルを第1の方位角から第2の方位角まで回転させることによって構築されることを特徴とするコンピュータ可読媒体。 - 前記第2カーネルは3次カーネルであることを特徴とする請求項9または請求項15記載または請求項21または請求項40記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記第2カーネルは2次カーネルであることを特徴とする請求項9または請求項15記載または請求項21または請求項40記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記第2カーネルは加重sincカーネルであることを特徴とする請求項9または請求項15記載または請求項21または請求項40記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記第2カーネルは1次補間カーネルであることを特徴とする請求項9または請求項15記載または請求項21または請求項40記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記画像データはカラー画像データであることを特徴とする請求項9または請求項15記載または請求項21または請求項40記載のコンピュータ可読媒体。
- 画像処理用の操向可能カーネルを生成する画像処理方法であって、
画像処理のためにカーネルにアクセスする第1のステップと、
操向可能カーネルを形成するために、前記カーネルを第1の方位角から第2の方位角まで回転する第2のステップと、
該回転されたカーネルを記憶する第3のステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法。
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