JP4830401B2 - 画像変換装置および画像変換方法 - Google Patents
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Description
例えば、ある提案による内蔵型システムのデジタル画像スケーリング方法は、画質の低下を最小化しつつ演算量も減少することができるように、ターゲットイメージに対するソースイメージのスケーリング比率により横方向と縦方向に対してそれぞれ相互に同一の個数の最小処理ユニットに分割されるようにソースイメージとターゲットイメージの最小処理ユニットのサイズを決定する過程と、ソースイメージの2つの隣接画素間を一定等分した地点にそれぞれ対応し、0〜2n(nは自然数)に属し、2つの画素間の加重値和が2nとなる整数の加重値を求める過程と、ソースイメージの最小処理ユニットに対応するターゲットイメージの最小処理ユニットそれぞれのターゲット画素値を該当ターゲット画素値に反映するソース画素値と、そのソース画素と隔離された距離に対応する加重値を使用し、ターゲットイメージを生成する過程とを備える構成になっている。この構成によって、変換元の画素の加重和を2のべき乗になるように近似し、加重和の除算をビットシフトで行えるようにして、スケーリングの処理負荷を低減している。(特許文献1参照)
また、ある提案による画像処理方式は、画像変換時の細線消失を防止できるように、原画像に投影した縮小変換画像の各画素を順次着目画素として、該着目画素を含む原画像上の所定画素サイズの参照マトリクス内の画素列を基に当該原画像上に存在する縦長又は横長の黒若しくは白の細線パターンを検出する細線パターン検出手段と、検出された縦長又は横長の黒若しくは白の細線パターンと既に処理された縮小変換画像上の前記縦長又は横長の黒若しくは白の細線パターンに対する横又は上方位置の画素値との比較結果に応じて当該各細線が実在するか否かを判定する細線実在判定手段と、該判定結果に従って前記参照マトリクス内の着目画素毎にその画素値を決定する縮小画素値決定手段とを具備し、白黒2値で表現される原画像の縮小変換に際し、縮小変換画像の画素を原画像上に写像して得る着目画素毎に当該着目画素を含む原画像上に規定画素サイズの参照マトリクスを設定するとともに、該参照マトリクス内で前記着目画素を基準として前記細線パターン検出及び細線実在判定を実施し、細線有りと判定された場合には前記着目画素の値として当該細線の値を選択し、細線無しと判定された場合には、前記着目画素の最近傍に位置する原画像の値を当該着目画素の値として選択する構成になっている。この構成によって、モノクロの2値の画素に対して、背景色の判定と、孤立パターンの検索を全画素に対して行い、孤立パターンを残すことにより、細線の消失を防止してダウンスケーリングを行うようになっている。(特許文献2)
また、上記特許文献2においては、モノクロの画素に対応し、カラーの画素には対応できないという課題、並びに、背景色の判定および孤立パターンの検索を全画素について行う必要があるので、処理負荷が重いという課題があった。
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、除算処理だけでなく乗算処理を行わずにスケーリング処理を実行することにより、処理負荷を十分に低減することが可能な画像変換装置および画像変換方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、モノクロの画素だけでなくカラーの画素にも対応して、スケーリング処理を実行したときに細線の消失を防止するとともに、背景色の判定および孤立パターンの検索を一部の画素に対して行うことにより、細線消失を防止する際の処理負荷を十分に低減することが可能な画像変換装置および画像変換方法を提供することを目的とする。
また、請求項3に記載したように、演算手段は、走査線方向および副走査線方向の少なくとも一方に孤立的な特徴を有する第1の画像の画素が単位ブロック内に存在する場合には、加重算出手段によって算出された加重比率にかかわらず当該画素を第2の画像に変換するように構成してもよい。
また、請求項6に記載したように、前記ステップDは、走査線方向および副走査線方向の少なくとも一方に孤立的な特徴を有する第1の画像の画素が単位ブロック内に存在する場合には、前記ステップCによって算出された加重比率にかかわらず当該画素を第2の画像に変換するように構成してもよい。
また、本発明の画像変換装置および画像変換方法によれば、モノクロの画素だけでなくカラーの画素にも対応して、スケーリング処理を実行したときに細線の消失を防止するとともに、背景色の判定および孤立パターンの検索を一部の画素に対して行うことにより、細線消失を防止する際の処理負荷を十分に低減することが可能になるという効果が得られる。
図1は、第1および第2実施形態における携帯型受信機のシステムを示すブロック図である。図1に示すように、この携帯型受信機は、フロントエンドLSI1、バックエンドLSI2、CPU3、ROM4、RAM5、液晶ディスプレイ装置6、D/A変換回路7、AMP回路8、内蔵スピーカ9を備えている。フロントエンドLSI1は、チューナ回路11、および、OFDM(直交周波数分割多重)復調回路12を備えている。CPU3は、システムバスを介して、バックエンドLSI2、ROM4、RAM5に接続され、ROM4に格納されている画像変換処理のプログラムに従って、バックエンドLSI2のデータをRAM5の画像バッファである動画プレーン上に展開して画像処理を実行する。HDデータ放送の画像データの1フレームは、主走査線方向(横方向)が960ドット、副走査線方向(縦方向)が540ドットの画素で構成されている。これに対して、液晶ディスプレイ装置6に表示する画像データは、主走査線方向が720ドット、副走査線方向が405ドットの画素になっている。このため、CPU3は、960×540の画素を720×405の画素にダウンスケーリングする画像変換処理を実行する。
図2および図3はスケーリング処理のフローチャートである。図2において、まず、変換元画像と変換後画像との画素比に応じた事前のスケーリング処理を行う。変換元画像の横方向ドット数をsdxにストアし、変換元画像の縦方向ドット数をsdyにストアし、変換後画像の横方向ドット数をddxにストアし、変換後画像の縦方向ドット数をddyにストアする(ステップSA1)。
次に、sdxのドット数がddxのドット数より多いか、又は、sdxのドット数がddxのドット数以下であるかを判別する(ステップSA2)。sdxのドット数がddxのドット数より多い場合には、さらにsdxのドット数がddxの2倍のドット数以上であるか否かを判別する(ステップSA3)。sdxのドット数がddxの2倍のドット数以上である場合には、変換元画像の横方向の画素を1/2間引きして、sdxのドット数を1/2に変更する(ステップSA4)。
ステップSA2において、sdxのドット数がddxのドット数以下である場合には、さらにddxのドット数がsdxの2倍のドット数以上であるか否かを判別する(ステップSA5)。ddxのドット数がsdxの2倍のドット数以上である場合には、変換元画像の横方向の画素を2倍補間して、sdxのドット数を2倍に変更する(ステップSA6)。
ステップSA7において、sdyのドット数がddyのドット数以下である場合には、さらにddyのドット数がsdyの2倍のドット数以上であるか否かを判別する(ステップSA10)。ddyのドット数がsdyの2倍のドット数以上である場合には、変換元画像の縦方向の画素を2倍補間して、sdyのドット数を2倍に変更する(ステップSA11)。
例えば、図1に示した携帯型受信機の場合には、変換元画像が960×540の画素で構成され、変換後画像が720×405の画素で構成されている。したがって、下記に示すような判別結果になる。
ddx(=720)<sdx(=960)<2ddx(=1440)
ddy(=405)<sdy(=540)<2ddy(=810)
この結果、図2における間引きおよび補間を行うことなく事前のスケーリング処理を終了する。
図6は、960×540の画素からなる変換元画像と、720×405の画素からなる変換後画像のブロックサイズとの関係を示す図である。図6において、点線で分割されたブロックサイズは変換元画像を表し、実線で分割されたブロックサイズは変換後画像を表している。
(1)変換元画像の画素の1番大きいものの面積比が、2番目に大きい面積比に対して2倍以上である場合は、1番面積比が大きい1画素のみを採用し、加重比率を100%とする。
(2)変換元画像の画素の1番大きいものの面積比が、2番目に大きい面積比に対して2倍未満であり、且つ、3番目に大きい面積比に対して2倍以上である場合には、1番目に大きいものと2番目に大きいものとの2画素を採用し、加重比率をそれぞれ50%とする。
(3)上記(1)および(2)の条件に該当しない場合は4画素採用にして、加重比率を25%とする。
図8は、図7に示した変換後画像のブロックの中に占める変換元画像の重なった面積に基づいて、上記(1)ないし(3)の条件に従って算出された加重比率を示す図である。
d(0,0)=s(0,0);0ビットシフト(ビットシフトなし)
d(1,0)=s(1,0)+s(2,0);1ビットシフト
d(2,0)=s(3,0);0ビットシフト
d(0,1)=s(0,1)+s(0,2);1ビットシフト
d(1,1)=s(1,1)+s(2,1)+s(1,2)+s(2,2);2ビットシフト
d(2,1)=s(3,1)+s(3,2);1ビットシフト
d(0,2)=s(0,3);0ビットシフト
d(1,2)=s(1,3)+s(2,3);1ビットシフト
d(2,2)=s(3,3);0ビットシフト
具体的には、d(0,0),d(2,0),d(0,2),d(2,2)は前述の第1条件に対応し、採用1画素の加重比率(100%)を整数1で表せば、4画素の加重比率の合計値は1×1+0×3=1=20となる。したがってこの場合はシフトビット数は0となり、ビットシフト処理は行われない。またd(1,0),d(0,1),d(2,1),d(1,2)は前述の第2条件に対応し、採用2画素の加重比率(50%)を整数1で表せば、4画素の加重比率の合計値は1×2+0×2=2=21となる。したがってこの場合はシフトビット数は1となり、加算処理と1ビットの右シフト処理が行われる。そしてd(1,1)は前述の第3条件に対応し、採用4画素の加重比率(25%)を整数1で表せば、4画素の加重比率の合計値は1×4+0×0=4=22となる。したがってこの場合はシフトビット数は2となり、加算処理と2ビットの右シフト処理が行われる。
図10および図11は、8×8=64画素の変換元画像のブロックを、9×9=81画素の変換後画像のブロックにアップスケーリングする状態を、全体の1/4(左上)によって示す図である。他の3/4(右上、左下、および右下)は線対称になっているので省略する。図10および図11において、実線で分割された各ブロックが変換元画像であり、点線で分割された各ブロックが変換後画像である。図10において、変換元画像と変換後画像とが重なった領域の数値は、その領域の面積比を表している。図11は、図10に示した変換後画像のブロックの中に占める変換元画像の重なった面積比に基づいて、上記(1)ないし(3)の条件に従って算出された加重比率を示す図である。
したがって、除算処理および乗算処理を行わずにスケーリング処理を実行することにより、処理負荷を十分に低減することが可能になる。
したがって、上記第1実施形態の図8に示した加重比率に基づいて、s(0,0)〜s(3,3)からなる変換元画像の4×4=16画素を、d(0,0)〜d(2,2)からなる変換後画像の3×3=9画素に変換する場合のように、乗算処理の代わりに処理負荷の軽い加算処理によって変換することができる。
したがって、縮小比率が大きい場合には、ダウンスケーリング処理を複数段階に分けて実行することにより、全体のスケーリング処理の負荷を軽減することができる。
図16の上の元画像および下の元画像において、横方向の3つの画素Aの間に画素Bが孤立点(画素)になっている。そこでステップSD4においては、例えばd(1,0)に対しては、元画像が、
s(0,0)=s(2,0)=s(3,0)
であるか否か(第1の横方向孤立画素条件)、又は
s(0,0)=s(1,0)=s(3,0)
であるか否か(第2の横方向孤立画素条件)、すなわち採用対象の2画素(s(1,0)およびs(2,0))が横方向に孤立状態であるか否かが調べられる。そしてステップSD7において、第1の横方向孤立画素条件が成立する場合はs(1,0)が、第2の横方向孤立画素条件が成立する場合はs(2,0)が、それぞれ孤立画素として採用される。この結果、変換画像においては画素Aおよび画素Bの2画素のうち孤立点の画素Bを採用して画像変換がなされている。
図17の上の元画像および下の元画像において、縦方向の3つの画素Aの間に画素Bが孤立点(画素)になっている。そこでステップSD5においては、例えばd(0,1)に対しては、元画像が、
s(0,0)=s(0,2)=s(0,3)
であるか否か(第1の縦方向孤立画素条件)、又は
s(0,0)=s(0,1)=s(0,3)
であるか否か(第2の縦方向孤立画素条件)、すなわち採用対象の2画素(s(0,1)およびs(0,2))が縦方向に孤立状態であるか否かが調べられる。そしてステップSD7において、第1の縦方向孤立画素条件が成立する場合はs(0,1)が、第2の縦方向孤立画素条件が成立する場合はs(0,2)が、それぞれ孤立画素として採用される。この結果、変換画像においては画素Aおよび画素Bの2画素のうち孤立点の画素Bを採用して画像変換がなされている。
図18の上の元画像および下の元画像において、横方向の3つの画素Aの間に画素Bが孤立点(画素)になっている。そこでステップSD8においては、例えばd(1,1)に対しては、元画像が、
s(0,1)=s(2,1)=s(3,1)=s(0,2)=s(2,2)=s(3,2)
であるか否か(第3の横方向孤立画素条件)、又は
s(0,1)=s(1,1)=s(3,1)=s(0,2)=s(1,2)=s(3,2)
であるか否か(第4の横方向孤立画素条件)、すなわち採用対象の4画素(s(1,1),s(1,2),s(2,1)およびs(2,2))が横方向に孤立状態であるか否かが調べられる。そしてステップSD11において、第3の横方向孤立画素条件が成立する場合は、孤立画素として2画素(s(1,1)およびs(1,2))が採用され、
d(1,1)=s(1,1)+s(1,2);1ビットシフト
によりd(1,1)が算出される。またステップSD11において、第4の横方向孤立画素条件が成立する場合は、孤立画素として2画素(s(2,1)およびs(2,2))が採用され、
d(1,1)=s(2,1)+s(2,2);1ビットシフト
によりd(1,1)が算出される。この結果、変換画像においてはこの画素Bを採用して画像変換がなされている。
図19の上の元画像および下の元画像において、縦方向の3つの画素Aの間に画素Bが孤立点(画素)になっている。そこでステップSD9においては、例えばd(1,1)に対しては、元画像が、
s(1,0)=s(1,2)=s(1,3)=s(2,0)=s(2,2)=s(2,3)
であるか否か(第3の縦方向孤立画素条件)、又は
s(1,0)=s(1,1)=s(1,3)=s(2,0)=s(2,1)=s(2,3)
であるか否か(第4の縦方向孤立画素条件)、すなわち採用対象の4画素(s(1,1),s(1,2),s(2,1)およびs(2,2))が縦方向に孤立状態であるか否かが調べられる。そしてステップSD11において、第3の縦方向孤立画素条件が成立する場合は、孤立画素として2画素(s(1,1)およびs(2,1))が採用され、
d(1,1)=s(1,1)+s(2,1);1ビットシフト
によりd(1,1)が算出される。またステップSD11において、第4の縦方向孤立画素条件が成立する場合は、孤立画素として2画素(s(1,2)およびs(2,2))が採用され、
d(1,1)=s(1,2)+s(2,2);1ビットシフト
によりd(1,1)が算出される。この結果、変換画像においてはこの画素Bを採用して画像変換がなされている。
したがって、モノクロの画素だけでなくカラーの画素にも対応して、スケーリング処理を実行したときに細線の消失を防止するとともに、背景色の判定および孤立パターンの検索を一部の画素に対して行うことにより、細線消失を防止する際の処理負荷を十分に低減することが可能になる。
走査線方向および副走査線方向にビットマップ状に画素が配列された第1の画像をダウンスケーリング又はアップスケーリングして第2の画像を生成する際に、第1の画像および第2の画像のそれぞれの画素数の最大公約数に基づいて第1の画像および第2の画像の画素数比が整数比で表される単位ブロックを設定するステップAと、前記ステップAによって設定された単位ブロック内の第2の画像の各画素について、位置が重なる第1の画像の各画素に対して面積比に応じた変換加重値を算出するステップBと、前記ステップBによって算出された変換加重値に基づいて、各単位ブロックにおいて加算処理およびシフト処理の演算を行って第1の画像を第2の画像に変換するステップCと、を実行する。
2 バックエンドLSI
3 CPU
4 ROM
5 RAM
6 液晶ディスプレイ
7 D/A変換回路
8 AMP回路
9 スピーカ
11 チューナ回路
12 OFDM復調回路
21 PIDパケットフィルタ回路
22 映像デコーダ回路
23 音声デコーダ回路
24 セクションフィルタ回路
25 ブラウザエンジン回路
26 ダウンスケーリング回路
27 合成回路
Claims (6)
- 走査線方向および副走査線方向にビットマップ状に画素が配列された第1の画像をダウンスケーリング又はアップスケーリングして第2の画像を生成する際に、第1の画像および第2の画像の横方向の画素の数の最大公約数と縦方向の画素の数の最大公約数を各々算出する最大公約数算出手段と、
第1の画像および第2の画像の横方向と縦方向の各画素の数を、前記最大公約数算出手段で算出した横方向と縦方向の各最大公約数で、それぞれ除算することにより取得される各ブロックサイズから第1の画像および第2の画像の画素数比が整数比で表される単位ブロックを設定するブロック設定手段と、
前記ブロック設定手段によって設定された単位ブロック内の第2の画像の各画素について、位置が重なる第1の画像の各画素の1番目に面積比の大きな画素が、2番目に面積比が大きな画素の2倍以上の面積比の場合には、1番目に面積比が大きい1画素のみを選択し、加重比率を100%とし、前記1番目に面積比の大きな画素が、前記2番目に面積比の大きな画素の2倍未満の面積比であり、且つ、3番目に面積比の大きい画素の2倍以上の面積比の場合には、前記1番目の面積比の大きな画素と前記2番目の面積比の大きな画素の2つを選択し、加重比率を各々50%とし、さらに、前記1番目に面積比の大きな画素が、前記2番目に面積比の大きな画素の2倍未満の面積比であり、且つ、3番目に面積比の大きい画素の2倍未満の面積比の場合には、位置が重なる第1の画像の4画素全てを選択し、加重比率を各々25%とする算出を行う加重算出手段と、
前記加重算出手段によって選択された画素と算出された均一な加重比率に基づいて、各単位ブロックにおいて加算処理およびシフト処理の演算を行って第1の画像を第2の画像に変換する演算手段と、
を備えた画像変換装置。 - 前記ブロック設定手段は、第1の画像をダウンスケーリングして第2の画像を生成する際に、当該ダウンスケーリングの縮小比率が1/2k(kは1以上の整数)と1/2(k+1)の間である場合には、第1の画像に対して縮小比率が1/2kのダウンスケーリングを行った後に、第1の画像および第2の画像の横方向と縦方向の各画素の数を、前記最大公約数算出手段で算出した横方向と縦方向の各最大公約数で、それぞれ除算することにより取得される各ブロックサイズから第1の画像および第2の画像の画素数比が整数比で表される単位ブロックを設定することを特徴とする請求項1に記載の画像変換装置。
- 前記演算手段は、走査線方向および副走査線方向の少なくとも一方に孤立的な特徴を有する第1の画像の画素が単位ブロック内に存在する場合には、前記加重算出手段によって算出された加重比率にかかわらず当該画素を第2の画像に変換することを特徴とする請求項1に記載の画像変換装置。
- 走査線方向および副走査線方向にビットマップ状に画素が配列された第1の画像をダウンスケーリング又はアップスケーリングして第2の画像を生成する際に、第1の画像および第2の画像の横方向の画素の数の最大公約数と縦方向の画素の数の最大公約数を各々算出するステップAと、
第1の画像および第2の画像の横方向と縦方向の各画素の数を、前記最大公約数算出手段で算出した横方向と縦方向の各最大公約数で、それぞれ除算することにより取得される各ブロックサイズから第1の画像および第2の画像の画素数比が整数比で表される単位ブロックを設定するステップBと、
前記ブロック設定手段によって設定された単位ブロック内の第2の画像の各画素について、位置が重なる第1の画像の1番目に面積比の大きな画素が、2番目に面積比が大きな画素の2倍以上の面積比の場合には、1番目に面積比が大きい1画素のみを選択し、加重比率を100%とし、前記1番目に面積比の大きな画素が、前記2番目に面積比の大きな画素の2倍未満の面積比であり、且つ、3番目に面積比の大きい画素の2倍以上の面積比の場合には、前記1番目の面積比の大きな画素と前記2番目の面積比の大きな画素の2つを選択し、加重比率を各々50%とし、さらに、前記1番目に面積比の大きな画素が、前記2番目に面積比の大きな画素の2倍未満の面積比であり、且つ、3番目に面積比の大きい画素の2倍未満の面積比の場合には、位置が重なる第1の画像の4画素全てを選択し、加重比率を各々25%とする算出を行うステップCと、
前記加重算出手段によって選択された画素と算出された均一な加重比率に基づいて、各単位ブロックにおいて加算処理およびシフト処理の演算を行って第1の画像を第2の画像に変換するステップDと、
を実行する画像変換方法。 - 前記ステップBは、第1の画像をダウンスケーリングして第2の画像を生成する際に、当該ダウンスケーリングの縮小比率が1/2k(kは1以上の整数)と1/2(k+1)の間である場合には、第1の画像に対して縮小比率が1/2kのダウンスケーリングを行った後に、第1の画像および第2の画像の横方向と縦方向の各画素の数を、前記最大公約数算出手段で算出した横方向と縦方向の各最大公約数で、それぞれ除算することにより取得される各ブロックサイズから第1の画像および第2の画像の画素数比が整数比で表される単位ブロックを設定することを特徴とする請求項4に記載の画像変換方法。
- 前記ステップDは、走査線方向および副走査線方向の少なくとも一方に孤立的な特徴を有する第1の画像の画素が単位ブロック内に存在する場合には、前記ステップCによって算出された加重比率にかかわらず当該画素を第2の画像に変換することを特徴とする請求項4に記載の画像変換方法。
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