JPH0353668B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、画像の幾何学的変換を行なうように
した画像変換装置に関する。

画像変換装置では、入力メモリに貯えられたデ
イジタル入力画像信号の所定のものを読出して、
出力メモリの所定アドレスに書込む処理が行なわ
れ、放送用特殊効果装置やアニメーシヨン作成装
置として用いられる。この画像変換装置をハード
ウエア化する場合、全ての処理、演算を汎用プロ
セツサを用いて行なうと実時間処理（１／30秒に
１フレームの処理）ができない欠点がある。ま
た、全ての処理、演算を専用ハードウエア化すれ
ば、実時間処理が可能となるが、１種の画像変換
しかできなくなるために、汎用性が失なわれ、装
置も大規模となる問題が生じる。

この発明は、上述の点を考慮し、汎用性があ
り、且つ高速処理（実時間処理）を行なうことが
できる画像変換装置の実現を目的とするものであ
る。

この発明を適用しうる画像変換処理のアルゴリ
ズムの一例として本願発明者の提案に係るものに
ついて説明しよう。

原画像全体を（数画素×数画素）のブロツク
に分割し、各ブロツクの代表点に所定の変換を
施し、変換後の位置を求める。

変換（非線形なものを含む）を代表点の近傍
で線形近似する。

近似された線形変換の逆変換（これもまた線
形変換）を求める。

変換後の代表点の近傍の全ての画素に、この
近似された逆変換を施す。

上述の処理のうちで、変換しようとする曲面の
種類を可変できる意味で汎用性を要求されるのが
の処理である。また、の処理は、画面全体に
対して行なわれ、及びの処理は、ブロツク単
位で行なわれ、しかも、これらが各ブロツクの代
表点に対して行なわれるのに対し、の処理は、
全ての画素に対してなされるので、の処理は、
高速性が要求される。

そこで、この発明は、、の処理をプロセ
ツサを用いたソフトウエア処理により行ない、
の処理を専用ハードウエアを用いて行なうもので
ある。

第１図は、この発明の概略の構成を示し、同図
において１が第１のプロセツサを示す。このプロ
セツサ１と関連して入出力装置２及び大容量メモ
リ３が設けられている。入出力装置２からの指令
により、大容量メモリ３からプロセツサ１の高速
メモリに対し画像変換の種類に対応するプログラ
ムが転送され、入出力装置２を用いてプログラム
のパラメータの変更がなされる。そしてこのプロ
グラムが第２のプロセツサ４に転送される。

この場合、、大容量メモリ３の読出しとプログ
ラムの変更は、第２のプロセツサ４が行ない、パ
ラメータの転送のみを第１のプロセツサ１が行な
う方法も可能である。

第２のプロセツサ４は、与えられたプログラム
を実行する。つまり、原画像の各ブロツクの代表
点に変換を施し、変換後の位置を求める演算その
他の必要な情報の作成を行ない、バツフアメモリ
５に貯える。これは、のステツプ及びのステ
ツプの一部と対応する処理である。

６は、第１の専用ハードウエアを示し、この専
用ハードウエア６は、プロセツサ４によつて行な
われた代表点ごとの変換に関する情報をバツフア
メモリ５から読出し、この情報を用いて第２の専
用ハードウエア７の処理すべき領域を指定する。
つまり、第２図に示すように、原画像IM₁上のあ
る領域Ａが変換画像IM₂上のどのような領域Ｂに
変化するかを専用ハードウエア７に教える。この
第１の専用ハードウエア６の行なう処理は、前述
の処理アルゴリズム中ののステツプと対応する
ものである。

この第２の専用ハードウエア７には、画像メモ
リ８から読出された原画像のデータが供給され、
また、専用ハードウエア７の出力データが画像メ
モリ９に対して書込まれる。専用ハードウエア７
は処理範囲内の全ての画素についての読出しアド
レスを求める。つまり、前述の処理アルゴリズム
中ののステツプの処理がなされる。そして、求
められた読出しアドレスに基いて、画像メモリ７
からの画像データの読出しが行なわれ、内挿等の
処理後に画像メモリ９に書込まれる。

以下、この発明の一実施例について図面を参照
して説明すると、第３図はこの一実施例の全体の
構成を示す。

この一実施例は、入力カラービデオ信号とし
て、輝度信号Ｙ及び色差信号Ｕ、Ｖのコンポーネ
ントを用い、Ａ／Ｄコンバータ１０によりデイジ
タル化し、デイジタルフイルム１１を介して２個
のフイールドメモリからなる画像メモリ８に貯え
る構成とされ、また専用ハードウエア７からの
Ｙ，Ｕ，Ｖの夫々に関するるデータを２個のフイ
ールドメモリからなる画像メモリ９に書込み、更
に、この読出しデータをフイルタ１２を介して
Ｄ／Ａコンバータ１３に供給する構成とされてい
る。つまり、Ａ／Ｄコンバータ１０からＤ／Ａコ
ンバータ１３に至る信号路は、Ｙ，Ｕ，Ｖの各コ
ンポーネント毎に設けられている。

第１のプロセツサ１に対する入出力装置２とし
ては、キーボード１４、ジヨイステイツク１５、
CRTデイスプレイ１６が設けられている。また、
大容量メモリ−３としてデイスクメモリ装置１７
が設けられている。まず、キーボード１４におけ
るキ−、スイツチなどの操作により、画像変換の
種類が指定される。画像変換としては、原画像を
円筒面に巻付けたものなどがある。この指定され
た画像変換に対応するマイクロプログラムがデイ
スクメモリ装置１７からプロセツサ１のメインメ
モリ１８に対して読出され、CRTデイスプレイ
１６により表示される。

ジヨイステイツク１５、レバー（図示せず）の
位置から変換後の画像位置、向き、視点等が計算
され、マイクロプログラム中のパラメータが変更
される。この変更されたマイクロプログラムが
DMAコントローラ１９によつて第２のマイクロ
プロセツサ４のマイクロプログラムメモリ２０に
転送される。

マイクロプロセツサ４は、転送されたマイクロ
プログラムを実行し始める。その実行によつて、
ブロツク単位の変換位置、隣接ブロツク間の変換
後差分値、逆差分値が計算され、これらの情報が
バツフアメモリ５に貯えられる。第４図Ａに示す
ように、原画像IM₁は、一例として１ブロツクが
（８×８）画素とされ、（64×96）ブロツクに分割
される。この各ブロツクの代表点毎にｘ，ｙ，ｚ
（深さ）の各方向に関する変換位置が演算される。
また、変換画像IM₂は、１ブロツクが（４×６）
画素とされ、（128×128）ブロツクとされている。

第４図Ｂは、隣接ブロツク間の変換後差分値の
説明に用いるもので、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各点は、
隣接ブロツクの代表点の変換後のものを示してい
る。そして、差分値として PY→＝１／４DB→ PX→＝１／４AC→ を求めるようにしている。

また、ブロツク単位の変換位置のうちで、ｚ方
向（深さ方向）の情報からブロツクごとの処理順
序を示すポインタを作り、バツフアメモリ５に書
込む。また、そのヘツダをテーブルに登録する。

つまり、３次元画像を表示するには、視点から
見えない部分を表示しないようにする必要があ
る。その一方法としては、第３図において破線で
示すようにｚ−バツフアメモリ２１を設け、これ
に、画素毎の深さ（ｚ方定の座標値や視点からの
距離など）の情報を順次拡納し、画像メモリ９上
の同一画素に２度以上画像データを書き込もうと
したときには、既に書込まれている画素に対応す
る深さと新たに書き込まれる画素に関して計算さ
れた深さとの比較を行ない、その結果により画像
データの更新を制御するものがある。

この一実施例では、ｚ−バツフアメモリ２１を
用いずに、ブロツク単位の処理順序を深い方から
浅い方へ進むようになし、Ｏ〜Ｄまでを深さの範
囲とすると、各深さをアドレスとしてスタート番
地としてヘツダがバツフアメモリ５のテーブルに
登録され、ポインタがバツフアメモリ５に記憶さ
れる。

プロセツサ４で求められる３次元座標から、ブ
ロツク（n₀，m₀）の代表点の深さがｄと求めら
れたとすると、バツフアメモリ５のテーブルのｄ
番地の内容が調べられる。このｄ番地に何も書か
れていなければ、第５図Ａに示すように、テーブ
ルのｄ番地に（n₀，m₀）がポインタとして書き
込まれ、これがスタート番地とされる。次にブロ
ツク（n₁，m₁）の代表点の深さが同じくｄと求
められたとすると、第５図Ｂに示すように、すで
にテーブルのｄ番地には（n₀，m₀）が書き込ま
れているので、メモリ５の（n₀，m₀）番地に、
ポインタ（n₁，m₁）を書き込む。さらにブロツ
ク（n₂，m₂）の代表点の深さも同じくｄだとす
ると、テーブルのｄ番地に（n₀，m₀）が書かれ
ているので、メモリ５の（n₀，m₀）番地に（n₂，
m₂）を書き込みにくいが、そこにはすでにポイ
ンタ（n₁，m₁）が書かれている。そこでメモリ
５の（n₂，m₂）番地にポインタ（n₁，m₁）を移
動し、（n₀，m₀）番地にはポインタ（n₂，m₂）を
書き込む。

さらにブロツク（n₃，m₃）の代表点の深さも
ｄだとすると（n₃，m₃）番地に（n₀，m₀）番地
のポインタ（n₂，m₂）を移動し、（n₀，m₀）番地
には新しくポインタ（n₃，m₃）を書き込む。こ
の時、（n₂，m₂）番地のポインタ（n₁，m₁）は変
わらない。

このような手順を繰り返すことによつて、テー
ブルのヘツダから始まれる一連のブロツク番号が
バツフアメモリ５に書き込まれることになる。し
たがつて、バツフアメモリ５のヘツダ及びポイン
タからブロツク単位での浅い方から深い方に向か
つて処理が進められるので、出力メモリ上の一点
に入力メモリ上の複数の点が対応する場合でも一
番浅いものだけが画像データとして残されるの
で、複雑な隠面消去の計算を行わなくても良い。
すなわち、例えば入力メモリ上の２点（A₁，B₁）
及び（A₂，B₂）の画像データが出力画像上で
夫々（ａ，ｂ，d₁）及び（ａ，ｂ，d₂）に変換さ
れるものとした場合、（d₁＞d₂）とすると、深い
位置d₁に位置する画像データ（A₁，B₁）が浅い
位置d₂に位置する画像データ（A₂，B₂）に書き
換えられ、結果としてより浅いものの画像データ
のみが残される。

また、このバツフアメモリ５に貯えられている
情報によつてデイジタルフイルム１１の通過帯域
が制御される。つまり、画像変換処理が縮小の場
合には、画像の細かい所がつぶれるので、ノイズ
が増加しないように、信号帯域が狭くされる。ひ
とつの原画像の中でも、拡大される領域と縮小さ
れる領域とが混在する場合には、それに応じてデ
イジタルフイルム１１の通過帯域が切り替えられ
る。例えば第４図ＡでブロツクＡはブロツク
A′に変換されかなりの縮小を受けるが、ブロツ
クＢはブロツクB′に変換され縮小の度合は小さ
い。この場合、第３図のデイジタルフイルタ１１
の通過帯域を固定とするとブロツクA′ではノイ
ズが増加してしまい、これを防ぐために通過帯域
を狭くして固定とするブロツクB′では画像がぼ
けてしまうとになる。これを解決するために、上
述したように変換画像の拡大、縮小に応じてデイ
ジタルフイルタ１１の通過帯域が切り替えられ
る。尚、デイジタルフイルタ１１は画像メモリ８
と専用ハードウエア７の間に配されても良い。

専用ハードウエア６は、上述のようなポインタ
によつて深さの浅い方から処理を始める。ブロツ
ク単位の変換位置と差分値から、第６図に示すよ
うに、１入力ブロツク２３の変換後の範囲２４を
求める。この範囲をカバーする出力ブロツク（４
×６＝24画素）の見つけ、逆差分値を使つて各各
の出力ブロツクについて代表点の原画像上の対応
点を求める。このようにして得られた情報は、デ
ータ変換ハード２２を介して専用ハードウエア７
に転送される。

１出力ブロツクの24個の各画素の原画像上の対
応点がデータ変換ハード２２により求められる。
専用ハードウエア７は、この24個の各画素に対応
する24個のロジツク回路が並列に設けられたもの
であり、画像メモリ８から対応する画像データを
読み出し、内挿処理を施した後、処理ずみのデー
タを画像メモリ９へ書込む。

この内挿処理は、背景部分と入力画像の輪郭付
近の輝度は色に大きな差がある場合でも、変換画
像の輪郭に沿つてギザりが目立つことを防止する
ために、入力画像の輪郭に沿つて背景との中間的
レベルの輪郭帯を付加するものである。

また、24個の画素のひとつ（代表点）に関して
既に原画像上の対応点（読出しアドレス）が求め
られているので、残りの画素については、隣接ブ
ロツクとの差分値を用いて画素間の差分値を求
め、代表点に対してこの差分値を順次加算するこ
とで原画上の対応点を求めることができる。

第７図は、上述のこの発明の一実施例の各部の
動作タイミングを示すタイムチヤートであつて、
FiO、FiEの夫々は、ｉ番目のフレームの奇数フ
イールド、、ｉ番目のフレームの偶数フイールド
を夫々意味しており、例えば２番目のフレームに
関するタイミングが枠を付して示されている。

まず、第７図Ａが入力ビデオ信号のタイミング
を示しており、この入力ビデオ信号が第７図Ｄに
示すように、入力側の画像メモリ８に書込まれ
る。この画像メモリ８は、２個のフイールドメモ
リを有しており、その一方に対して２番目のフレ
ームの奇数フイールドF₂Oが書き込まれ、次にそ
の他方に対してこの偶数フイールドF₂Eが書き込
まれる。

第７図Ｂは、第１のプロセツサ１の動作を示し
ており、１フイールド期間がキーボード１４から
のキー入力、ジヨイステイツク１５の状態をセン
スする期間とされ、その結果が次の１フイールド
期間で用いられる。このプロセツサ１で設定され
たパラメータを含むマイクロプログラムは、１フ
レーム遅れた入力ビデオ信号に対して適用され
る。

第７図Ｃは、第２のプロセツサ４の動作タイミ
ングを示し、このプロセツサ４で求められた情報
を用いて専用ハードウエア６及び７が動作し、第
７図Ｅで示すタイミングで画像メモリ９への書込
みが行なわれる。この画像メモリ９も２個のフイ
ールドメモリを有しており、画像メモリ８に既に
書込を完了している一方のフイールドメモリから
画素の読出しを行ない、これが画像メモリ９の一
方のフイールドメモリに書込まれる。この画像メ
モリ９の他方のフイールドメモリからは、変換後
の画像データが読出され、したがつて第７図Ｆに
示すタイミングでもつて出力ビデオ信号が取り出
される。

上述の一実施例の説明から理解されるように、
この発明では、画面全体に関するもの、ブロツク
単位に関するもの、画素単位に関するものの３段
階に画像変換を分割し、画面全体及びブロツク単
位に関しては、汎用プロセツサにより処理し、画
素単位に関しては、専用ハードウエアにより処理
している。したがつて、この発明に依れば、汎用
性と高速性を両立させることができる。また、プ
ロセツサの処理は、画像データを必要としないか
ら、画像データの入力に先行させてプロセツサの
処理を行なうことができ、画像データを遅延させ
る必要がない。したがつて、大容量の画像メモリ
を最少限にとどめることができ、装置を小形化す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はこの発明の基本的構成を示
すブロツク図及びその説明に用いる略線図、第３
図はこの発明の一実施例の構成を示すブロツク
図、第４図、第５図及び第６図はこの発明の一実
施例の説明に用いる略線図、第７図はこの発明の
一実施例の動作説明に用いるタイムチヤートであ
る。 １，４…プロセツサ、５…バツフアメモリ、
６，７…専用ハードウエア、８，９…画像メモ
リ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力メモリに貯えられた入力画像信号を所定
   の変換パターンに従つて変換し、出力メモリに書
   き込んで出力画像信号を得るように画像変換装置
   において、 上記入力画像を複数の画素からなるブロツク単
   位に分割し、この分割された各ブロツクの代表点
   を、上記所定の変換パターンに従つて変換した時
   の変換に関する情報を求めるための第１の手段
   と、 上記変換に関する情報が貯えられるバツフアメ
   モリと、 上記変換に関する情報を上記メモリから読み出
   し、各ブロツクの変換後の上記出力画像上におい
   て対応するブロツク領域を演算する第２の手段
   と、 上記ブロツク領域内にある画素に対応する上記
   ブロツク内の画素を逆演算により求めて上記入力
   メモリから読み出し、上記出力メモリ内に書き込
   む第３の手段とからなり、 少なくとも、上記第１の手段がソフトウエアで
   処理を行う構成とされ、上記第３の手段が専用ハ
   ードウエアの構成とされたことを特徴とする画像
   変換装置。 ２ 入力メモリに貯えられた入力画像信号を所定
   の変換パターンに従つて変換し、出力メモリに書
   き込んで出力画像信号を得るようにした画像変換
   装置において、 上記入力画像を複数の画素からなるブロツク単
   位に分割し、この分割された各ブロツクの代表点
   を、上記所定の変換パターンに従つて変換した時
   の変換に関する情報を求めるための第１の手段
   と、 上記変換に関する情報が貯えられるバツフアメ
   モリと、 上記変換に関する情報を上記メモリから読み出
   し、各ブロツクの変換後の上記出力画像上におい
   て対応するブロツク領域を演算する第２の手段
   と、 上記ブロツク領域内にある画素に対応する上記
   ブロツク内の画素を逆演算により求めて上記入力
   メモリから読み出し、上記出力メモリ内に書き込
   む第３の手段と、 上記ブロツクと上記ブロツク領域の変換の拡大
   率及び／又は縮小率に応じて上記入力画像信号の
   信号帯域が制御される通過帯域可変フイルタ手段
   と からなる画像変換装置。