JPH02304485A - 画像変換方式 - 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Ｊ 本発明は、２次元子面上に現われた入力画像を回転、縮
小、移動し、又は３次元的な曲面に張り付け、これを２
次元面に透視するような幾何学的な画像変換を行なう画
像変換回路にかかわり、特に変換画像のエツジ部分に発
生するエリアシングを除く際に好適な画像変換回路に関
するものである。

［発明の概要Ｊ 本発明の画像変換方式は、入力画面を形成する各画素の
位置を移動して、出力画面上に変換された画像を表示す
るような画像変換装置において、出力画面上の各画素に
対応する画像データを、その対応点の周囲に位置する４
つの変換画像データから内挿演算する際に、マツピング
後の出力画面を記憶する出力画像メモリを用意し、この
出力画像メモリにあらかじめバックグランドとなる画像
データを書き込んでおく、そして、マツピングされた画
像データによって内装演算を行い出力画面の画素に対応
するデータで前記出力画像メモリのデータを塗り替える
際に、入力画面の外側に位置するデータが選択されたと
きは、このデータに対応する出力画像メモリ上のデータ
を読み出して内挿演算を行い、変換画像のエツジに生じ
るエリアシングを少なくするとともに、特に、変形した
出力画像の表および裏側が重なることによって生じる境
界線の部分の画像データも、前記出力画像メモリの対応
する画像データを読み出して内挿演算するように構成し
、変換によって生じる画像の境界線に生じるエリアシン
グ（ノイズ）も抑圧するものである。

［従来の技術］ 一般に、放送用の特殊効果装置や、アニメーション作成
装置等においては、入力された画像に対して１回転、拡
大、縮小、移動を与え、又は入力画像を３次元の面に張
り付け、そのときに見られる２次元の画像を透視的に出
力するような画像変換装置（ＤＶＦ）が必要とされてい
る。

この画像変換装置は、映像信号を入力画面の画素に対応
した画像データに変換し、画素毎に画像変換係数を乗算
して座標変換を行ない、入力画像の回転、縮小、移動、
３次元子面への張り付けを行なった２次元の出力画像を
得るものである。

例えば、ｘｙ平面にある入力画像の座Ｉｆｆ　（Ｘ。

ｙ）で示される画素を、座標（０，０）を回転中心とし
て角度αだけ回転させる変換出力画像の座標（ｘ’　、
ｙ’　）は次のように与えられる。

上記の変換座標関数を変形画面に応じて設定すると、例
えば、第２図に示すよりなｘｙ座標の入力画面Ｉを３次
元子面に張り付は縮小する画像変換を行ない、例えば、
第３図に示すＸ、Ｙ座標面の出力画面Ｏで表示すること
もできる。

この場合、出力画面Ｏ上で設定される各画素０＋−Ｊ　
（Ｘでしめず）と、座標変換した入力画面■の各画素ｒ
＝ｉ（・でしめず）は、一般に第４図に示すように、そ
の位置が一致しないため５出力画面Ｏ上における各画素
の画像データｐｏ、、、は、変形された入力画面Ｉの画
像データＰ　Ｉ　、、。

の内挿演算によって算出している。

すなわち、この各画素０１．ｊに対する内挿演算は、例
えば前記第４図に示すように出力画面Ｏの１つの画素０
１．Ｊの画像データｐ　ｏ　、、、は、その周囲にマツ
ピングされた入力画面Ｉの４つの画像データＰＩ、Ｊ、
ＰＩ、。、、、　、Ｐ　Ｉ　、、、。１、Ｐ　Ｉ　＋＋
１．ｊ４１からの距離（ｄｘ、ｄｙ）を求め、ｐｏ、、
、＝ＰＩ、Ｊ・　（１−ｄｘ）（］−ｄｙ）＋Ｐ　Ｉ　
ｉ＋ｉｊ　　＃　ｄｘ　（１−ｄｙ）＋　Ｐ　Ｉ　、、
、や、・　（１−ｄｘ）ｄｙ＋Ｐ　Ｉ　１＋ＩＪＩＩ　
　”　ｄｘ　”　ｄｙ’　”　（１）で求めてるこがで
きる。（読み出し方式）［発明が解決しようとする問題
点Ｊ ところで、上記の読み出し方式で見られるように、出力
画面の画像データｐ　ｏ　、、、を、その周辺の４点の
位置にある変換された入力画像データＰ　Ｉ　（１，ａ
、、。ｌ−Ｊ＋１）によって内挿演算すると、特に画像
を縮小して表示するときに発生する変換出力画像のエツ
ジにエリアシング（ノイズ）が発生し、このエリアシン
グによって境界線が階段状にみ＾、画質が劣化するとい
う問題がある。

例えば第３図のように画像変換された出力画像の場合は
、変形された出力画面とバックグランドの境界（エツジ
）　、ＩＪ！Ａ、、Ａ、、Ａ３部分に位置する出力画面
の画像データは、常に、その周囲に位置する４つの画素
データから内挿演算が行なわれるとは限らない。

すなわち、第５図に示すように出力画面上における入力
画面の境界を点線で示すと、境界上にある画素Ｏｓ　、
ｎの画素データｐｏ、、、は、入力画面の外、側に対応
する画素データ（Δで示す）１．ｆｉ。

■、や１．ヵと入力画面の内側に対応する画素データＩ
お−ｎ＊＋　ｌ　　Ｉ　ｆｆ１１１、。、１の内挿演算
を行うことになるが、この場合、入力画画工の外側に対
応する画素のデータ（Δで示す）は得られていないから
、この境界線部分の内挿演算は円滑に行われず、この部
分を拡大すると第６図に示すように階段状のエリアシン
グが生じ、画像が劣化することになる。

また、第３図において変形した画像の表になる部分と、
裏になる部分が重なることによって生じる境界線Ｂ、の
画素位置対応する画像データも、この出力画素位置に対
応するマツピングデータが逐次得られないときは、上記
したような内装演算によって平均化した画像データを得
ることができないため、この部分にエリアシングが生じ
画質を損なうという問題がある。そこで、このようなエ
リアシングを除去するために、出力画像データに２次元
のディジタルフィルタをかけ、境界線のデータを平均化
する手法が知られている（特開昭６３−２１３０８６）
。

しかしながら、２次元のデジタルフィルタによって画像
データを平均化すると、境界部分がボケだ線となるため
、解像度が劣化することになる。

［問題点を解決するための手段］ 本発明はかかる問題点を解消することを目的としてなさ
れたもので、変換された入力画像データから出力画面の
画像データを内挿演算する際に、あらかじめ、出力画面
のバックグランドとなる画像データが記録されている出
力画像メモリを用意し、この出力画像メモリに画像変換
した入力画面のデータを書き込むように構成し、内装演
算を行う際に入力画面の外側に位置するデータが必要な
ときには、出力画面の対応するアドレスに記録されてい
るデータを読み出して使用し、内装演算の結果を再び出
力画像メモリに書き込むようにする［作用１ 上記のような内装マツピンクを行うことにより、変換画
像の内側の領域では従来と同様に画像データのマツピン
クが行われ、出力画像のバックグランドにはあらかじめ
記録していた画像のデータが残る。また、変換画像の内
側（フォアグランド）とバックグランドとの境界では、
先に記録していたデータと変換された画像データがミッ
クスされて内挿演算が行われ、滑らかなエツジにするこ
とができる。

（実施例］ 第１図は、本発明の画像変換方式の一実施例をブロック
図をとして示したもので、ｌは画像変換を行なう映像信
号を供給する機器（ＶＴＲ，ＴＶ左カメラ、２は人力画
像メモリ又はＡ／Ｄ変換器からなるディジタル画像入力
装置である。３はディジタル画像入力装置２の画像デー
タを所定のタイミングで取り込み、この画像データの座
標位置を変換して取り出すマツピングメモリを示し、デ
ータの書き込み、及び読み出しはキーボード４から変換
画像関数が入力されている制御部（ＣＰＵ）５によって
制御されるものである。

ＣＰＵ５は入力画面の各画素の座標位置（アドレス）に
所望の変換係数を乗算し、出力画面の座標位Ｉｆ（アド
レス）に対応するデータで読み出しているものであって
、前記したよう゛に、出力画面の画素位置の周囲に位置
する４つの画素（１，、＊　Ｉ　ｉ＋ｌ−ｊ　ｂ　　Ｉ
　ｌ、＋Ｉ　ｓ　　Ｉ　ｉ□、Ｊ＋１　）の画像データ
を逐次読み出し、それぞれ切り換えスイッチｓ、、ｓ、
、ｓ、、ｓ、の一方の入力端に供給している。

前記切り換えスイッチｓ、、Ｓ＊、Ｓ３．Ｓ。

の他方の入力には変換された出力画像のデータが逐次記
録されるようになされている出力画像メモリ１０の読み
出しデータが供給されている。

なお、この出力画像メモリ１０にはあらかじめ出力画面
の背景となるバックグランドデータが背景データ出力部
７から供給され、記憶されているものである。

上記各スイッチＳ　（、、、、、、、）はコントローラ
６によって切り替えられる。

コントローラ６は読み出しアドレスから、現在出力され
ている画像データが当初の入力画面内にあるものか外側
にあるものかを判断し５当初の入力画面の外側に位置す
るデータであると判断したときは（例えば−のアドレス
が出力されたとき）出力画像メモリ１０から読み出され
ているデータをスイッチｓ、、ｓ、、ｓ３．ｓ、で選択
して出力するものである。

Ｋ、、に、、に、、に、は出力画像の各画素に対応する
画像データを演算する係数器を示し、前記した第（１）
式の内挿演算を行なうために、制御部５から出力画面の
画素に対応した４つの選択された画像データのｄｘ、ｄ
ｙ値を抽出し、この値を掛算器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ，８Ｄ
に供給して内挿演算を行うものである。

そして、各掛算器に＋　、に２．Ｋｓ　、に４の乗算値
が加算器９Ａ、９Ｂ、９Ｃによって加算されることによ
って、出力画面の各画素０１．ｊに対応する出力画像デ
ータが形成される。

ｌＯは出力画面の各画素に対応する画像データを記憶し
、かつ制御部５から出力されているアドレスデータによ
り読み出しができるようになされているデュアルタイプ
のフィールドメモリによって構成されている出力画像メ
モリを示す。

本発明の画像変換方式は上記したようなブロック図に見
られるように、マツピングメモリ６から入力画像の座標
を変換した画像データが出力されている。

この画像データ（マツピンク画像データ）は前記した第
４図に示したように、出力画像の画素位置に対応して出
力されるものであり、通常は出力画面の各画素の周囲に
マツピンクされた４つの画像データが読み出されて内装
演算の対象とされている。

しかし、この画像データを内挿演算する際に、入力画面
の外側に位置する画像データがアドレスされマツピンク
メモリから読み出されたときは、コントローラ６によっ
て該画像データが出力されるスイッチＳを切り換え、出
力画像メモリｌＯからそのアドレスに対応するデータ（
バックグランドに相当する画像データ）を選択して内挿
演算を行なうようにしているので、出力画面上で境界線
となる画素のデータは、バックグランドとなる画像デー
タと、変換された画像データがミックスされた内挿演算
の結果書られる。

そのため、境界上にある画像データもその出力画素の位
置によってバックグランドのデータを取り込み、適正な
データに変換されてエリアシングの発生を少なくすこと
ができる。

なお、マツピングによって入力画面外となる４つのデー
タが出力されるときは内装演算を行わず、出力画像メモ
リ１０のデータは書き換えない。したがって、この部分
に対応する出力画面の画素は、既に書き込まれているバ
ックグランドのデータになる。

本発明の画像変換方式は上記したように。

■　マツピングされた４点のデータが全て入力画面内の
場合は、そのデータによって内装演算した画像データに
より出力画像メモリ１０に記録されていたデータが書き
換えられる。したがって、第２図に示したような変換画
像のときでも、最初に記録した画面の深い部分の画像デ
ータは、次に出力される新しい画像データにより書き換
えられ、この部分が消去（陰面消去）されるこ、とにな
る。

■　マツピングされたデータが入力画面の外側に対応す
るものであるときは、出力画像メモリ１０に既に書き込
まれている対応部分のデータが読み出されて内装演算を
行っているので、変換された画像の表面と裏面が重なっ
て境界線が生じる部分の画素データに対しても境界部分
にマツピングされた４つのデータを対象にして内装演算
が行われ、この部分にエリアシングが生じることを防止
することができる。

■　マツピングされたデータが全て入力画面の外側に対
応するするときは、出力画像メモリの内容を書き換えな
い。

以上の実施例では、変形した出力画像の背景画面が一定
のバックカラーとされるような場合について説明したが
、変形した入力画像のバックが別の画面で形成されてい
るときでも、背景データ出力部７に対してこの背景画面
の画像データを記録してお（ことにより、上記■■■の
内装演算を行い本発明の目的を達成することができる。

［発明の効果１ 以上説明したように、本発明の画像変換方式では、入力
画像データを幾何学的に変形し、その変形画像を２次元
に透視して出力するようなマツピングを行い出力する際
に、出力画像メモリにあらかじめ出力画像のバックグラ
ンドとなる画像データを記憶しておき、マツピングされ
た画像データが入力画面の外側に対応するものであると
きは、この出力画像メモリに記憶されているデータを取
り込んで内装演算を行うようにしているので、出力画面
上に表示される変換画像の境界線部分に位置するデータ
が滑らかになり、この部分で発生するエリアシングを効
果的に除去することができる

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像変換方式の一実施例を示すブロッ
ク図。 第２図、および第３図は画像変櫓を行う入力画面と、出
力画面の一例を示す説明図。 第４図は出力画像データを形成するための各画素の位置
を示す説明図。 第５図は出力画面のエツジに対する内挿演算の説明図、 第６図は境界線に生じるエリアシングノイズの状態図で
ある。 図中、２はディジタル画像入力装置、３はマツピングメ
モリ、５は制御部、６はコントローラ、７は背景データ
出力部、Ｋ　（１，２，３，４）は係ｆｉｎ、８　（Ａ
、Ｂ、Ｃ，Ｄ）掛算器、９（Ａ、Ｂ、Ｃ）加算器、１０
は出力画像メモリを示す。 ０ｘ 第　２　図 第　４　図 第３図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 少なくとも入力画面を幾何学的に変形するマッピング手
   段と、該マツピング手段から出力されるマッピング画像
   データから出力画面の各画素に対応する出力画像データ
   を形成する手段と、前記出力画像データを読み込んで変
   形した出力画面を形成する出力画像メモリ手段を備えて
   いる画像変換装置において、 前記出力画像メモリ手段にあらかじめ出力画面のバック
   グランドとなる画像データを記録しておき、前記出力画
   面の各画素の周囲に位置する４つのマツピング画像デー
   タのうち、前記入力画面の外部に位置する画素のデータ
   に対して前記出力画像メモリ手段の対応する画素のデー
   タを読み出して割り当てるようにしたことを特徴とする
   画像変換方式。