JPH011069A - 画像変換表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ラスタ・スキャン型画像処理装置等において
画像を画素単位で走査、サンプリングし、かつ量子化す
ることによって得られたデジタル画像情報に基づき、画
像に回転、拡大、縮小、移動等の変換を施して再生する
画像変換表示装置に関する。

（従来の技術） 従来、この種の装置としては、両像メモリに記憶させた
上記の如き原画像の画像情報に対して画像変換に係る座
標変換の計算を画素毎に行い、画像メモリの内容を算出
した変換画像の画像情報に書き換えた後、これを表示手
段に出力するものが提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来例では、画素毎に乗算を含む複雑な演算を行っ
て画像情報を書き換えるため、画素数の多い画像の変換
には多大な時間を必要とするという欠点があった。

そこで本発明では、画像メモリ内の画像情報の書き換え
を行わずに、画像メモリから画像情報を読み出して表示
手段に出力する過程において簡単な計算で画像変換を行
うことにより、画素数の多い画像においても高速な画像
変換を可能にしようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は１画像をＸＹ座標上で画素１Ｍ位に走査。

サンプリングし、かつ量子化することによって得られた
原画像の画像情報を記憶せしめた画像メモリと、変換画
像の表示開始点となる再生画素の原画像におけるＸ座標
およびＹ座標の値がそれぞれ設定される第１および第２
のレジスタと、変換画像の副走査方向に相隣る２つの再
生画素間の原画像におけるＸ軸方向およびＹ軸方向の変
位量がそれぞれ設定される第３および第４のレジスタと
、変換画像の主走査方向に相隣る２つの再生画素間の原
画像におけるＸ軸方向およびＹ軸方向の変位４ｋがそれ
ぞれ設定される第５および第６のレジスタと、変換画像
の副走査方向の走査に同期して第１および第２のレジス
タの内容に第３および第４のレジスタの内容をそれぞれ
累積的に加算する第１および第２の加算手段と、変換画
像の主走査方向の走査に同期して第１および第２の加算
手段の算出結果に第５および第６のレジスタの内容をそ
れぞれ累積的に加算する第３および第４の加算手段と、
第３および第４の加算手段からそれぞれ算出されるＬ）
％標およびＹ座標の値により画像メモリから再生画素を
順次読み出し、変換画像の画像信号としでに出力する手
段とを備えたものである。

（作用） まず、本発明における画像変換の原理は、変換画像の主
走査方向および副走査方向に相隣る２つの再生画素の原
画像での座標の関係が単純な加算式で表わせることに着
目したものである。

すなわち、原画像をそのＸ軸方向にχ。、Ｙ軸方向にｙ
ｏを平行移動した後に、Ｘ７両方向にＡ倍拡大し、さら
に角度θだけ回転させた場合に、変換画像におけるｉ行
ｊ列目の画素の座標を（χ１４．シ□、）とし、これが
原画像における（ＸｉＪ。

Ｙ、、）の座標上の画素の再生画素であるとする。

ここで、１＋Ｊはあくまで変換画像における画素の座標
を示すものであり、（ｘＩＪ、Ｙ□、）は単に（χ□１
．り□、）との対応を意味し、原画像におけるｉ行ｊ列
目の画素を意味するものではない。上記の画像変換にお
ける（ｘｌｊ、ＹｌＪ）と（χｓＪ＊　！／　ＩＪ）の
関係を示すと次のようになる。

ここで変換画像の主走査方向（χ軸方向）についてのみ
考える。すなわち変換画像のｉ行目のみを考えると！／
１．は定数となるので、 と表すことができる。また、（χ□Ｊｌ　９１Ｊ）の画
素と主走査方向において相隣る画素として（χｌト、。

ｙＩＪｌ）について同様に考えると、 となる。この時（χｘｓ＋　９　ｊＪ）と（χｓ　Ｊ−
１１９１Ｊ−１）の関係は であるから、■と■より Ｘ　Ｉ　Ｊ　＝　ａ　（χロー、＋１）＋ｂ＝ａχＵお
、＋　ａ　＋　ｂ　　　　　−−■■−■より Ｘ＋ｒ　　ＸｔＪ−＋＝ａＺｉｒ、ｔ＋ａ＋ｂ　　（ａ
Ｚｌｊ−１＋ｂ’）＝ａ　　　　　　（’、”■からｂ
＝ｂ’）よって　　Ｘ、、＝Ｘロー□＋ａ 同様にして■■■■より Ｙ、、＝Ｙ、、、、＋ｃ となる。

また、変換画像の副走査方向（ν軸方向）についてのみ
考えると、同様に。

ただし、ｅｐ　ｆ＋　ｇｔ　ｈｐ　ｆ’、　ｈ’は定数
である。

となる。

ここで、変換画像の表示開始点の座標を（χ□１゜ｙ工
□）とし、（χｘｘｐ９ｘ□）での再生画素の原画像に
おける座標を（Ｘ□０．Ｙ□、）とすると、（Ｘｊｊ、
Ｙ□、）は次のようになる。まず変換画像のχ軸方向に
おいて、ｉ行目の各列の再生画素の原画像での座標は、 Ｘ１□ Ｘ、２＝Ｘ、□＋ａ Ｘ　１３　”　Ｘ　１２　＋　ａ　”　（Ｘ　１１＋　
ａ　）　＋　ａ　”　Ｘ　１１　＋　２　ａＸ１ｉ＝Ｘ
ｔ１＋（ｊ　−１）ａ　　　　　　　　　”””■同様
に　Ｙ□、＝Ｙ□、＋　（ｊ−１）　ｃ　　　　　・・
・・・・■また変換画像のｙ軸方向において１列目の各
行の再生画素の原画像での座標は Ｘ１□ ｘ２□＝Ｘ工、＋ｅ Ｘ、□＝Ｘ、、十ｅ＝Ｘ、□＋２ｅ Ｘ１１＝Ｘ、□＋（ｉ　−１）ｅ　　　　　　　　・・
−・Ｏ＠同様に、Ｙｉ、＝Ｙ、、＋（ｉ　−１）ｇ　　
　　　・・・・・・ｄ）■と０Φ、■と０から となる。従って、変換画像のｍ行ｎ列の画素の原画像に
おける座標（Ｘ、ｎ、　Ｙ　、、）の一般式は次のよう
に表わすことができる。

（ただしｍ、ｎ＝１．２・・・） すなわち、変換画像の各画素における再生画像の原画像
での（Ｘ、Ｙ）座標の値は、変換画像の再生に係る走査
に同期させて上記のような加算を繰り返すことにより算
出することができる。

そこで本発明では、第１および第２のレジスタにそれぞ
れ上記＠、ｏ式のＸ□、およびＹ工□、第３および第４
のレジスタにそれぞれｅおよびｇ、第５および第６のレ
ジスタにａおよびＣを設定し、例えば表示手段の走査が
副走査方向に移動する毎に第１および第２の加算手段で
それぞれ４の加算手段で第１および第２の加算手段の計
算結果にそれぞれΣａおよびΣＣを加算し、この第３お
よび第４の加算手段の計算結果として得られる原画像の
座標（ＸＩＪ、Ｙｉｒ）に従って画像メモリから再生画
素の画像情報を順次読み出して表示手段に出力すること
により、従来の如き画素毎の座標変換の複雑な演算およ
び画像メモリの書き換えを行なうことなく、回転、拡大
、縮小、移動といった画像変換を可能にしている。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロック図で、符号１．２
，４，６．７および９はそれぞれＤフリツプフロツブ等
のデータ保持機能を有する素子からなるレジスタ、符号
３，５．８およびＹＯはそれぞれ加算器とレジスタから
構成され、演算毎にその出力をレジスタに記１αして前
回の演算時の出力と所定の入力との加算を行う加算累積
）１にである。

加算累積器３はレジスタ１および２の出力を入力とし、
レジスタ１の出力を初期値としてこれにレジスタ２の出
力を累積的に加算し、加算累積器５は加算累積器３およ
びレジスタ４の出力を入力とし、加算累積器３の出力を
初期値としてこれにレジスタ４の出力を累積的に加算す
る。また同様に、加算累積器８はレジスタ６および７の
出力を入力とし、レジスタ６の出力を初期値としてこれ
にレジスタ７の出力を累積的に加算し、加算累積器１０
は加算累積器８およびレジスタ９の出力を入力とし、加
算累積器８の出力を初期値としてこれにレジスタ９の出
力を累積的に加算する。符号１１はバッファとセレクタ
よりなり、加算累積器５および１０の出力に嬶づいて画
像メモリ１２をアクセス・選択するメモリアドレス指示
器であり、画像メモリ１２には前述の如く原画像の画像
情報が両崇毎に記憶されている。符号１３は画像メモリ
１２から読み出された画像情報を図示せぬ表示装置に適
合する信号に変換するビデオ信号生成器である。また符
号１４は図示せぬ表示装置の同期信号を人力としてゲー
トの組合せにより加算累積器３，５．８および１０の加
算タイミングとビデオ信号生成器１３の出力タイミング
を制御するタイミング指示器である。

上記の構成において、まずレジスタ１には変換画像の図
示せぬ表示装置における表示開始点（−般に左］−角の
画素）となる再生画素の原画像でのＸ座標の値がＣＰＵ
または他の記憶素子より設定される。またレジスタ２に
は変換画像の副走査方向に相隣る２つの再生画素間の原
画像におけるＸ軸方向の座標値の変位量、レジスタ４に
は変換画像の主走査方向に相隣る２つの再生画素間の原
画像におけるＸ軸方向の７％標値の変位量がそれぞれ同
様に設定される。次にタイミング指示器１４からの指示
により５表示装置が表示開始点を走査する時に加算累積
器３が初期値としてレジスタ１の内容を出力し、かつ加
算累積器５も加算累積器３から出力されたレジスタ１の
内容を初期値として出力する。そして表示装置の走査が
主走査方向に１画素移動する毎に、加算累積器５が加算
累積器３の出力（レジスタ１の内容）にレジスタ４の内
容を順次累積的に加算する。また表示装置において主走
査方向の一行分の走査が終了し、副走査方向に走昂が１
画素移動する毎に、加算累積器３がレジスタ１の内容に
レジスタ２の内容を順次累積的に加算し、その出力が加
算累積器５の初期値となる。このような動作を繰り返す
ことにより加算素行１７ｇ５の出力は、常に変換画像に
おいて再生すべき画像情報を有する原画像の画素のＸ座
標の値を示す。

また、レジスタ６．７．９および加算累積器８゜１０に
おいても同様に、レジスタ６に表示開始点となる再生画
素の原画像でのＹ座標の値、レジスタ７に変換画像の副
走査方向に相隣る２つの再生画素間の原画像におけろＹ
軸方向の座標値の変位；Ｉｚ、レジスタ９に変換画像の
主走査方向に相隣る、２つの再生画素間の原画像におけ
るＹ軸方向の座標値の変位ｈ℃がそれぞれ設定され、加
算累積器８がレジスタ６の内容を初期値として表示手段
の走査が副走査方向に１画素移動する毎にレジスタの内
容を累積的に加算し、加算累積器１０が加算累積器８の
出力を初期値として表示手段の走査が主走査方向に１画
素移動する毎にレジスタ９の内容を累積的に加算して、
該加算累積器１０の出力として変換画像において再生す
べき画像情報を有する原画像の画素のＹ座標の値を算出
する。

こうして表示装置の走査に合わせて加算累積器５および
１０より算出される原画像のＸ座標およびＹ座標の値を
示す出力に従って、算出された座標値が示す画素の画像
情報をメモリアドレス指示器１１により画像メモリ１２
から順次読み出してビデオ信号生成器１３に供給し、ビ
デオ信号生成器１３が順次入力される画像情報を表示装
置に適合する画像信号に変換した後回示せぬ表示装置に
出力することにより、原画像に任意の変換を施した変換
画像が表示装置に表示される。

ここで］−記実施例から明らかなように、本発明製置市
では、原画像の画像情報に対して両崇毎に乗算を含む複
雑な座棺変換の計算を施すことなく、かつ画像メモリの
内容を−ａ４換えることなく、簡を株な加算により再生
すべき画素の原画像における座標値を算出し、画像情報
を画像メモリから順次読み出して変換画像を表示するの
で、画像変換の速度が速く、画素数の多い画像でも高速
に画像変換を行なうことができる。

発明者の実験によれば、本実施例を用いて２５６ＸＬ９
２画素の画像を任意角回転させる画像変換を行ったとこ
ろ、１回の回転表示に付き約１６．７ｍｓを要した。一
方、従来装置の中で高速なものとして発表されているも
のに、「エレクトロニクスＪの昭和６１年５月号の第４
２頁ないし第４６頁にＰ４載された画像処理ボードＴｉ
Ｐ−ＰＣがあるが、この場合２５６Ｘ２５６画素の画像
の回転処理に約２５０ｍ５を要していることから、本実
施例における画像変換の高速性が証明される。

また本実施例において、レジスタｌ、２，４゜６．７．
９の設定値（作用の項の（＋＠、□ｆ３式におけるＸ　
ｘｘｒ　（！　ｔ　ａ　ｒ　Ｙｌｘｔ　ｇ　ｒ　ｃの値
）を除々に変化させれば、スムーズかつ高速に図形を回
転、拡大、縮小、移動させて表示することができる。

また本実施例を利用して車載用地図表示装置４を製作し
た場合、車両の進行方向が常に表示した地図の上方を向
くように、表示地図をスムーズにしかも高速に回転また
は移動させることが可能となる。

さらに本発明は１画像メモリより読み出した変換画像の
画像情報を表示装置に出力するのではなく、ビデオＲＡ
　Ｍ等の他の画像メモリに転送するようにして利用すれ
ば、画像処理で行われるアフィン変換の高速化に対して
も有効であり、この場合の実施例は第２図に示すような
構成となる。第２図において、第１図と同一符号のもの
は同一機能を有するものである。また符号１５．１６は
それぞれクリアまたは初期値設定可能なカウンタ。

符号１７は符号１１と同様なメモリアドレス指示器、符
号１８は符号１１と同様にマトリクス状に配置された書
き換え可能なランダムアクセスメモリからなる画像メモ
リであり、カウンタ１５および１６は変換画像のχ、ｙ
座標の値として後述するＸクロック信号およびＸクロッ
ク信号の数をカウントし、メモリアドレス指示器１７は
カウンタ１５および１６の出力に基づいて画像メモリ１
８をアクセス・選択する。また本実施例では、前記実施
例におけるタイミング指示器１４のかわりに。

外部のＣＰＵ等よりＹクリア信号、Ｘクロック信号、Ｘ
クリア信号、Ｘクロック信号が入力されており、Ｙクリ
ア信号およびＸクロック信号は加算累積器３＋８ｔカウ
ンタ１６にそれぞれ供給され。

Ｘクリア信号およびＸクロック信号は加算累積器５．１
０．カウンタ１５にそれぞれ供給されている。

なお上記の構成において、レジスタ１および６には変換
画像の走査開始点となる画素の原画像でのＸ座標および
Ｙ座標の値、レジスタ２および７には変換画像の副走査
方向Ｃｙ＠方向）に相隣る２つの画票間の原画像におけ
るＸ軸方向およびＹ軸方向の座標値の変位数、レジスタ
４および９には変換画像の主走査方向（χ軸方向）に相
隣る２つの画素間の原画像におけるＸ軸方向およびＹ軸
方向の座標値の変位量がそれぞれ前記実施例と同様に設
定されるとともに、画像メモリ１２にも原画像の画像情
報が前記実施例と同様に書き込まれている。

次に、本実施例におけるｍ行ｎ列の画像の変換動作を説
明する。まず第３図ａに示すような変換画像のχ軸方向
の各行の演算開始時に発生するＸクリア信号と、第３図
すに示すような一回の画像変換に係る演算開始時に発生
するＹクリア信号とにより回路が初期状態となる。この
時、加算累積器３はＹクリア信号によりクリアされてレ
ジスタ１の出力が初期値として設定され、かつ加算累積
器５はＸクリア信硲によりクリアされて加算累積器３の
出力であるレジスタ１の出力が初期値として設定される
。同様に加算累積器８はＹクリア信号によりクリアされ
てレジスタ６の出方が初期値として設定され、かつ加算
累積器１０はＸクリア信号によりクリアされて加算累積
器８の出力であるレジスタ６の出力が初期値として設定
される。

またカウンタ１５および１６はそれぞれＸクリア信号お
よびＹクリア信号によりクリアまたは初期値設定される
。従ってＸクリア信号およびＹクリア信号が入力される
と、加算累積器５および１０がレジスタ１および６に設
定されていた変換画像の走査開始点となる画素の原画像
でのＸ座標およびＹ座標の値をメモリアドレス指示器１
１にそれぞれ出力し、メモリアドレス指示器１１が前記
Ｘ。

Ｙ座標値によって指定される原画像の画素の画像情報を
画像メモリ１２から読み出すとともに、カウンタ１５お
よび１６が初期状態となることにより変換画像の走査開
始点となるＸ座標およびｙ座標の値をそれぞれメモリア
ドレス指示器１７に出力し、メモリアドレス指示器１７
が前記χ、ｙ座標値を指定して画像メモリ１２から読み
出した画像情報を画像メモリ１８に書き込む。

次に第３図Ｃに示すようなＸクロック信号が供給される
と、加算累積器５が１）ｑ回の出力にレジスタ４の内容
を加算し、かつ加算累積器１０が前回の出力にレジスタ
９の内容を加算して、両加算累積器５および１０の出力
が示すＸ、Ｙ座標値に従ってメモリアドレス指示器１１
が画像メモリ１２から画像情報を読み出すとともに、カ
ウンタ１５がＸ座標の値をカウントアツプして、メモリ
アドレス指示器１７がカウンタ１５および１６の出力が
示すχ、ｙ座標値を指定して画像メモリ１２から読み出
した画像情報を画像メモリ１８に書き込む。そしてこの
動作をＸクロック信号に同期して操り返し、変換画像の
一行ｎ列目の画素まで画像情報を画像メモリ１２から画
像メモリ１８に転送する。

変換画像のｍ行目の転送が終了すると、第３図ｄに示す
ようなＹクロック信号が供給され、加算累積器３が前回
の出力にレジスタ２の内容を加算し、かつ加算累積器８
が前回の出力にレジスタ７の内容を加算するとともに、
カウンタ１６がｙＪ％標の値をカウントアツプする。次
いでＸクリア信号が供給され、Ｉ′Ｉ？ｆ述の如く加算
累積器５および１ｏがクリアされてそれぞれ加算累積器
３および８の出力が初期値として設定されるとともに、
カウンタ１５が初期化され、メモリアドレス指示器１１
が加算累積器５および１０の出力が示すＸ。

Ｙ座標値に従って画像メモリ１２より画像情報を読み出
し、メモリアドレス指示器１７がカウンタ１５および１
６の出力が示すχ、り座標値を指定して画像情報を画像
メモリ１８に書き込む。その後、ｉ′１１ｆ述のように
Ｘクロック信号に同期してＸ座標の値をカウントアツプ
させながら画像メモリ１２から画像メモリ１８に一画素
ずつ転送する。

そしてχ軸方向にｎ列目まで画素を転送したら、再びＹ
クロック信号により加算累積器３および８の加算とカウ
ンタ１６のカウントアツプを行なう。

以下同様にしてｙ軸方向にｍ行目まで画素の転送を繰り
返してｍ行ｎ列の画素からなる変換画像の転送を終了す
る。

このように本実施例では、画像変換に係る演算が加算を
繰り返すだけであるので、画像変換を高速に行なうこと
ができ、−画素当り数十ナノ秒で変換画像の転送を行な
うことができろ。また、連続的に回転等の画像変換を繰
り返す場合には、各レジスタの設定値を変化させなから
Ｙクリア信号から繰り返して行なえば良い。

（効果） 以上説明したように、本発明は、画像変換の内容に応じ
て第１ないし第６のレジスタに設定された値を、変換画
像の走査に合わせて第１ないし第４の加算累積器で加算
することにより、変換画像　。

の表示に際して再生すべき原画像の画ス３を順次算出し
て画像メモリから読み出し、表示手段等に出力するから
、画素毎に乗算を含む複雑なＰｆ椋変換の演算を行わず
、かつ画像メモリの書き換えを必要とせずに回転、拡大
、縮小、移動といった変換を施した画像を表示すること
ができるので１画像の変換処理を高速に行うことができ
、さらに画素毎の演算は単純な加算であるので、画素数
の多い画像に対しても高速な変換処理が可能である等の
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のブロック図、第。 ２図は、本発明の他の実施例のブロック図、第３図は本
発明の他の実施例の動作を説明するための波形図である
。 １．２，４，６，７．９・・・・・・レジスタ、３．５
，８．１０・・・・・・加算累積器。 １１・・・・・・メモリアドレス指示器、１２・・・・
・・画像メモリ、］３・・・・・・ビデオ信号生成器。 １４・・・・・・タイミング指示器。 特許出願人　　目本電装株式会社 第１図 面 イ９ミ 第２図　　　　　９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 画像をＸＹ座標上で画素単位に走査、サンプリングし、
   かつ量子化することによつて得られた原画像の画像情報
   を記憶せしめた画像メモリと、変換画像の表示開始点と
   なる再生画素の前記原画像におけるＸ座標およびＹ座標
   の値がそれぞれ設定される第１および第２のレジスタと
   、 変換画像の副走査方向に相隣る２つの再生画素間の前記
   原画像におけるＸ軸方向およびＹ軸方向の変位量がそれ
   ぞれ設定される第３および第４のレジスタと、 変換画像の主走査方向に相隣る２つの再生画素間の前記
   原画像におけるＸ軸方向およびＹ軸方向の変位量がそれ
   ぞれ設定される第５および第６のレジスタと、 変換画像の副走査方向の走査に同期して走査が副走査方
   向に１画素移動する毎に前記第１および第２のレジスタ
   の内容に前記第３および第４のレジスタの内容をそれぞ
   れ累積的に加算する第１および第２の加算手段と、 変換画像の主走査方向の走査に同期して走査が主走査方
   向に１画素移動する毎に前記第１および第２の加算手段
   の算出結果に前記第５および第６のレジスタの内容をそ
   れぞれ累積的に加算する第３および第４の加算手段と、 前記第３および第４の加算手段からそれぞれ算出される
   Ｘ座標およびＹ座標の値により前記画像メモリから再生
   画素の画像情報を順次読み出し、変換画像の画像信号と
   して出力する手段と を備えたことを特徴とする画像変換表示装置。