JPH0433070A - 二次元画像の変形装置 - 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】

本発明は二次元のデジタル画像を画質劣化を押さえるよ
うにして三次元的に変形する画像変形製二次元のラスク
ー画像を立体的な形状に変形させる手法かい（つか考案
されている。その手法の１つに三次元情報を用いて変形
するものがある。 例えば円筒や球体の形状となるように変形するためには
、二次元の平面画像を三次元空間内に円筒や球体の形状
通りに立体的に配置し、アフィン変換等を加え、その後
で透視変換させている。この変形手法を用いた画像変換
装置として放送局で使われている特殊効果装置等がある
（西村他：　「実時間三次元特殊効果装置」、テレビジ
ョン学会技術報告ｖｏ１．ｌｏ、Ｎｏ、４５．ｐｐ、４
３−４８．　ＩＰ人’８７−３（Ｊａｎ、１９８７））
。 このような従来技術における変形を行うための座標計算
方法について簡単に説明する。まず初めに原画像領域を
四角形や三角形等の小平面パッチに分割し、各パッチの
頂点座標値に対して三次元空間内に展開した座標値を求
め、透視演算を行って変形画像上の座標値を求める。次
に各パッチの置に関する。 変形前後の座標値の関係から、変形画像上の整数座標値
に対応する原画像上の座標値を求め、補間演算により新
画素値を変形画像上に書き込む。この方法によれば画質
と処理速度との関係はトレードオフとなる。すなわち小
平面パッチのサイズが小さければ小さいほど座標計算の
近似精度が上がるため画質が向上するが、その反面座標
計算と補間演算の回数が多くなり、結果的に処理速度が
遅くなる、またはハードウェアの負担が増えることにな
る。

【発明が解決しようとする課Ｉｆ！】

従来は画質と処理速度の両面をどちらもできるだけ好ま
しい状態にするために、例えば小平面、Ｎｌブチのサイ
ズ８，１６．３２画素等の固定した値としていた。その
ため、ある程度の座標近似誤差が残り、これにより人間
にとって着眼しやすい箇所である変形後面像の輪郭部に
発生する画質劣化が問題となっていた。画質劣化とはギ
ザギザとなって見えること等をいい、これはユーザに不
快感を与える。また変形された画像単体での問題以外に
、その後に変形画像を用いて他の画像に合成していく場
合には合成した境界部分の劣化が目立ち、合成画像に違
和感を与えるという問題に発展していた。 本発明は上記した問題点を解決するために提案されたも
ので、小平面パッチに分割して座標計算を行わせること
により二次元デジタル画像を変形する画像変形装置にお
いて、処理速度をそれほど低下させることな（、変形画
像の輪郭部分に発生する画質劣化を抑制することを目的
とする。

【課題を解決するための手段］ 本発明は、二次元の平面画像をパッチに分割して変形画像を得る二次元画像の変形装置において、予め定めた標準サイズのパッチにより原画像を分割したときの各パッチについて、原画像情報の輪郭部分を含むか否かを検出し、輪郭部分を含む場合にはそのパッチをさらに小さいサイズのパッチに再分割するパッチサイズ決定手段を設けたものである。 【作用】

パッチサイズ決定手段は、予め定めた標準サイズのパッ
チにより原画像をトレースし画像変形処理を行なうのか
、あるいは標準サイズよりも小さいサイズのパッチによ
り画像変形処理を施すのかを、画像の輪郭部分の処理で
あるか否かに応じて決定する。見た目に目立ち易い画像
の輪郭部分のみをパッチを細かくして高精度に座標計算
を行なうことにより輪郭部分の画像の劣化を防止すると
共に、画像の輪郭の内部は標準のパッチで処理を行なう
ことにより速度の低下は少ない。

【実施例】

第１図は、本発明の一実施例による画像変形を行うため
の変形処理部を示すものである。この変形処理部は、第
１図に示すように、変形計算に必要な情報を初期値とし
て取り込む変形初期値入力部１０１と、小平面パッチを
トレースにより選択するトレース制御部１０２と、トレ
ース制御部１０２により選択された小平面パッチに対応
するマスクデータの入出力を制御するマスクデータ入出
力制御部１０３と、読み出されたマスクされたマスクデ
ータの内容を調べるマスクデータ判定部１０４と、マス
クデータ判定部１０４の判定結果にもとづいて分割する
小平面パッチの大きさを決めるパッチサイズ判定部１０
５と、変形初期値を用いて選択した小平面パッチに対し
て変形後の座標を求める変形座標計算部１０６と、変形
前後の小平面パッチの座標値により変形関数式の逆写像
関数を求める逆写像関数計算部１０７と、変形後手平面
パッチ内の整数座標位置を検出する整数座標検出部１０
８と、逆写像関数を用いて変形後の画像領域の整数座標
値から原画像上の座標値を計算する逆写像座標計算部１
０９と、計算された座標値から補間演算により変形後の
画像上の新画素値を計算する補間処理部１１０と、画素
値の書き込みと読み込みを行う画素入出力制御部１１１
から構成されている。１１２はマスクデータを格納する
マスク画像メモリ、１１３は変形前後の画像デ−夕を記
憶する画像メモリである。 従来技術のところで述べたが、変形に用いる小平面バッ
チの分割サイズは、画質向上のためにはできるだけ小さ
（１方が良（、速度向上のためには反対に大きい方が良
い。そこで、本発明では、小平面バッチサイズは基本的
には従来用いられたものとし、画質向上劣化を極力押さ
えたい部分、すなわち画像の輪郭部分の小平面パッチサ
イズを小さ（するようにした。 では、この原理を実施する例を図を用いて説明する。第
２図は画像メモリ１１３を示すものであり、図中の灰色
の部分は原画像情報が格納されている領域である。この
情報は二値、多値のいずれでもよく、カラー画像の場合
にはＲＣ，Ｂ用の画像メモリを容易すればよい。話を簡
単にするため画像メモリのサイズは図に示す通り、９６
Ｘ４８ピクセルとする。左下隅の画素の座標アドレスは
（０，０）、右下隅のアドレスは（９５，４７）とする
。ここで画像メモリの左側半分すなわち座標アドレスが
（０，０’）〜（４７，４７）の範囲は処理前の原画像
情報が格納される領域１右側半分すなわち座標アドレス
が（４８，０）〜（９５゜４７）の範囲は処理後の変形
画像が格納される領域としてお（。 第３図はマスク画像メモリ１１２を示すものである。こ
のマスク画像メモリ１１２は画像メモリ１１３とサイズ
が同じである。この例では画像情報の有無のみを表せば
良いので深さは１ビツトとする。図中黒色の部分はマス
クが値が１となって立っている部分で第２図の原画像情
報が格納されている箇所を示している。 座標計算は原画像情報を含む画像メモリを小平面パッチ
に分割し、各小平面パッチを１つずつトレースしていキ
、トレースした小平面パッチの頂点に位置する画素に対
して行う。第４図は画像メモリを太線で示すように８Ｘ
８の小平面パッチに分割した例である。小平面パッチの
頂点の画素に対して計算すると述べたが実際には図中の
灰色で示す位置の画素に対して計算する。例えば一番左
下の小平面パッチで計算に用いる座標値は（０゜０）、
（０，８）、（８，８）、（８，Ｏ）である。第５図は
小平面パッチのトレースの方向を示す一例である。 トレースにて選択した小平面パッチが原画像情報を全く
含まない場合、例えば一番左下隅のパッチの場合には座
標計算処理は行わず、次のバッチへとトレースを進める
。選択した小平面パッチの全域に原画像情報がある場合
、例えば４頂点の座標値が（１６，１６）、（１６，２
４）、（２４゜２４）、（２４，１８）の小平面パッチ
の場合、通常の座標計算を行う。一方、選択した小平面
パッチが原画像情報の輪郭部分を含む場合、例えば４頂
点の座標値が（８，８）、（８，１６）。 （１６，１８）、（１６，８）のバッチの場合、そのバ
ッチをさらに再分割して処理する。第６図（ａ）は通常
の小平面パッチであり、第６図（ｂ）は（ａ）のパッチ
をさらに小さく分割した例である。この例では２Ｘ２の
バッチに再分割する。両者のパッチの区別をするため、
前者の通常のバッチを基準小平面パッチ、後者の小さ（
再分割したパッチを極小小平面パッチと呼ぶことにする
。極小小平面バッチに対する座標計算力は基準小平面バ
ッチに対するものと変わらない。ただ計算対象となる座
標間隔が小さ（なるだけである。 小平面パッチを普通に処理するか、処理しないか、また
は再分割して処理するかの処理内容を決める判定は、各
パッチに対応するマスク画像データの内容を調べること
により行う。この例ではマスク画像データの深さが１ビ
ツトであるため、その値が全て０か、１か、それ以外か
を調べる。第７図は３種類のマスク内容の例を示すもの
である。 第７図（ａ）は基準小平面バッチが原画像情報を含まな
い場合の、第７図（ｂ）は原画像領域内にある場合のマ
スク内容である。第７図（Ｃ）は原画像情報の輪郭部分
を含む場合のマスク内容であり、このときに小平面パッ
チを再分割して処理する。 ここまでは小平面パッチのサイズ変更に関して説明した
。次に三次元的な形状を生成するための座標計算方法に
ついて簡単に説明しておく。その方法は特殊効果装置等
で用いられているもので、−膜技術である。 二次元の平面画像を円筒形状に変形する例を取り上げる
。第８図は平面画像から円筒変形画像を得るまでの過程
を簡単に表したものである。第８図（ａ）は二次元の平
面である原画像情報であり、同図（ｅ）は円筒形状に変
形した最終の画像である。同図（ｂ）は原画像情報を三
次元空間に展開した画像で、このときはＸ＋　　ｙ＋Ｚ
の座標情報を持つ。同図（Ｃ）は（ｂ）の画像を三次元
空間内で拡大／縮小、回転、移動等を行った後の画像で
ある。この空間内で画像を今述べたように操作すること
で、最終的に得られる変形画像の向きや大きさを変える
ことができる。同図（ｄ）は（Ｃ）の空間内にスクリー
ンと視点を設置して、空間内の画像を単点透視して二次
元上の変形画像を得る様子を示すものである。これらの
処理によって生成された円筒形状画像を二次元空間内で
拡大／縮小、回転等させてさらに形状を変えても構わな
い。 先程説明してきた各小平面パッチに対して第８図に示す
過程による座標計算を行う。 それでは第１図の構成の変形処理部の動作について、画
像データの読みだしから、小平面パッチの分割、座標計
算をへて、データの書き込みまでを行う全体的な処理フ
ローとして説明する。第９図はその計算手順の処理フロ
ーを示したものである。 （９０１）　　変形初期値入力部１０１により、変形に
必要な初期情報を入力する。情報としては処理しようと
する原画像情報の指定領域、三次元空間に展開させると
きの形状や展開させた後の回転や拡大等の編集処理情報
、二次元画像に透視した後の回転や移動等の編集処理情
報がある。基準小平面パッチと極小小平面パッチの大き
さもここで指定する。 （９０２）　　）レース制御部１０２により、原画像情
報を含む画像メモリ領域を基準小平面パッチに分割し、
パッチのトレースを始める。 （９０３）　　そして、トレースにより基準小平面パッ
チを順々に選択する。 （９０４）　　マスクデータ入出力制御部１０３はステ
ップ９０３にて選択した基準小平面パッチに対応するマ
スク画像のデータをマスク画像メモリ１１２から読み出
し、マスクデータ判定部１０４に与える。マスクデータ
判定部１０４はデータ内容を調べ、マスク情報が全て立
っているか、全て立っていないか、または一部が立って
いるかを区別する。 （９０５）　　ステップ９０４の判定の結果、すなわち
マスク情報が１つも立っていない場合はステップ９２９
に進む。これは基準小平面パッチが原画像情報を含まな
い場合であり、トレースを次に進めることになる。一方
マスク情報が１つも立っていない以外の場合にはステッ
プ９０６にてさらに振り分ける。 （９０６）　　マスク情報が全て立っている場合はステ
ップ９０７に進む。これは基準小平面パッチ全域に原画
像情報がある場合で、パッチサイズ決定部１０５は基準
の大きさの小平面パッチを用いて通常の処理を行うよう
に決定し、トレース制御部１０２に通知する。一方マス
ク情報の一部が立っでいる場合は、ステップ９１６に進
み、パッチサイズ決定部１０５は基準より小さい小平面
を用いて処理を行うよう決定し、トレース制御部１０２
に通知する。 （９０７）　　変形座標経三部１０６は、選択した基準
小平面パッチの頂点の座標に対して編集処理の座標計算
を行う。この編集処理とは二次元平面内にある原画像情
報を三次元空間内に展開してそこで処理を加え、その後
に透視により二次元空間に配置する処理を言う。 （９０８）　　逆写像関数計算部１０７は、ステップ９
０３で選択した基準小平面パッチの頂点の座標とステッ
プ９０７の計算により得られた座標とから、その基準小
平面パッチに対する変形の逆写像関数を求める。 （９０９）　　整数座標検出部１０８は、ステップ９０
７により得られた変形小平面パッチについてその領域内
の整数座標点を検出するトレースを開始する。 （９１０）　　そして、変形小平面パッチ領域内のトレ
ースにより整数座標点を順に選択する。 （９１１）　　逆写像座標計算部１０９は、ステップ９
１０で選択した整数座標点に対してステップ９０８で求
めた逆写像関数を用いて逆写像座標計算を行い、原画像
メモリ上の座標を求める。 （９１２）　　軌間処理部１１０は、ステップ９１１で
求めた座標の近傍にある１つ以上の整数座標点の画素値
を画像メモリ１１３から読み出し、その画素値をもとに
補間処理を行い新たな画素値を計算する。 （９１３）　　画素入出力制御部１１１は、求めた新画
素値をステップ９１０で選択した変形画像内の整数座標
点に書き込む。 （９１４）　　マスクデータ入出力制御部１０３は、新
画素値を書き込んだ変形画像領域の座標値に対応するマ
スク画像内の座標値のマスクを設定する。 （９１５）　　）レース制御部１０２は、変形小平面パ
ッチ内の整数座標点を順に選択するトレースが終了した
か否かを判定する。Ｙｅｓの場合はステップ９２９に進
み、ＮＯの場合はステップ９１０に戻る。 （９１６）　　ステップ９０６から分かれた処理であっ
てここから先は小平面パッチの大きさを小さくして処理
する。このステップではパッチサイズ決定部１０５が、
既に選択しである基準小平面パッチをそれより小さい極
小小平面パッチに分割してトレースするようにトレース
制御部１０２に指示する。分割といってもこのパッチ内
のトレース方法を決めるだけである。 （９１７）　　　）レース制御部１０２は、選択しであ
る基準小平面バッチの内部の極小小平面パッチのトレー
スを開始する。 （９１８）　　そして、トレースにより極小小平面パッ
チを順々に選択する。 （９１９）　　変形座標計算部１０６は、選択した極小
小平面パッチの頂点の座標に対して編集処理の座標計算
を行う。この編集処理は基準小平面バッチに対して行う
ものと同様である。 （９２０）　　ステップ９１８で選択した極小小平面パ
ッチの頂点の座標とステップ９１９の計算により得られ
た座標とから、逆写像関数計算部は、その極小小平面パ
ッチに対する変形の逆写像関数を求める。 （９２１）　　整数座標検出部１０８は、ステップ９１
９により得られた変形極小小平面パッチについてその領
域内の整数座標点を検出するトレースを開始する。 （９２２）　　変形極小小平面パッチ領域内のトレース
により整数座標点を順に選択する。 （９２３）　　逆写像座標計算部１０７は、ステップ９
２２で選択した整数座標点に対してステップ９２０で求
めた逆写像関数を用いて逆写像座標計算を行い、原画像
メモリの座標を求める。 （９２４）　　補間処理部１１０は、ステップ９２３で
求めた座標の近傍にある１つ以上の整数座標点の画素値
を読み出し、その画素値をもとに補間処理を行い新たな
画素値を計算する。 （９２５）　　画素入出力制御部１１１は、求めた新画
素値をステップ９２２で選択した変形画像内の整数座標
点に書き込む。 （９２６）　　マスクデータ入出力制御部１０３は、新
画素値を書き込んだ変形画像領域の座標値に対応するマ
スク画像内の座標値のマスクを設定する。 （９２７）　　変形極小小平面パッチ内の整数座標点を
順に選択するトレースが終了したか否かを判定する。Ｙ
ｅｓの場合はステップ９２８に進み、ＮＯの場合はステ
ップ９２２に戻る。 （９２８）　　極小小平面パッチを順々に選択するトレ
ースが終了したか否かを判定する。Ｙｅｓ　の場合はス
テップ９２９に進み、ＮＯの場合はステップ９１８に戻
る。 （９２９）　　基準小平面はを順々に選択するトレース
が終了したか否かを判定する。Ｙｅｓ　の場合は全処理
を終了し、Ｎｏの場合はステップ９０３に戻る。 ステップ９１２と９２４の補間処理では、補間方法に特
に決まりはない。方法には最近傍注や４点線形演算　な
ど幾つかの種類がるが用途に応じて使いわければよ（こ
こでは限定はしない。 またこの実施例では基準小平面パッチと極小小平面の大
きさをそれぞれ８Ｘ８．２Ｘ２としたが、これは−例で
あって必ずしもこれに限定する必要はない。 では最後に本発明を実施するためのハードウェア構成の
一例を第１０図に示す。同図において、１００１は計算
機、１００２は中央演算処理装置、１００３は画像変形
処理部、１００４は画像メモリ、１００５は入力装置、
１００６はデイスプレィ、１００７はスキャナ、１００
８はプリンタ、１００９はバスである。入力部！１１０
０５は画像を出力表示するものである。スキャナ１００
７は画像を人力するもので、プリンタ１００８は画像を
出力するものである。バス１００９は画像データや制御
情報を受渡しする役割を果たす。画像メモリ１００４は
画像データを記憶するものであり、中央演算処理装置１
１００２は画像処理装置全体の制御や一般的な演算を行
うものでる。Ｆｉｉ像変形処理部１００３は先に説明し
たように本発明の特徴とする画像変形のための処理を行
うもので第１図に示した構成を有するものである。 本実施例は、二次７ｃｌｉｌｉｌｉ像を三次元空間に展
開させて立体的な形状に変形させる変形手法に関するも
のであったが、本発明は必ずしも三次元空間に展開させ
る変形でなくても構わない。すなわち二次元空間の中で
二次元画像のまま変形２させるものであっても原画像小
平面パッチに分割して処理するものであれば適用するこ
とができる。 また本発明では分割する小平面パッチの形状を四角形と
して説明したが、これも四角形に限定する必要はなく三
角形でも構わない。 【発明の効果］ 本発明によれば、小平面パッチに分割して座標計算を行
わせることにより二次元デジタル画像を変形する画像変
形装置において、パッチサイズ決定手段を設け、画像の
輪郭部分に該当するパッチについてはサイズを細かくす
るようにしたことにより、処理速度をそれほど低下させ
ることなく、変形画像の輪郭部分に発生する画質劣化を
抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の画像の変形のための計算を行
う処理部のブロック図である。 第２図は原画像情報が格納されている状態の画像メモリ
を示す図である。 Ｍ３図はＦｉｉＪ像メモリに対応するマスクｌ１ｌｉｉ
像メモリを示す図である。 第４図は画像メモリを小平面パッチに分割し、座標計算
を行う画素の位置を示した例である。 第５図は画像メモリの中の分割した小平面パッチのトレ
ースの方向を示す一例を示す図である。 第６図は基準サイズの小平面パッチと、そのパッチをさ
らに小さい小平面パッチに分割した例を示す図である。 第７図は画像情報の中身の違いによる３種類マスク内容
の例を示す図である。 第８図（ａ）〜（ｅ）は平面画像から円面変形画像を得
るまでの画像の変化の様子を簡単に表したものである。 第９Ａ図および第９Ｂ図は画素値の読み出しから座標計
算等をへて書き込みまでを行う全体の処理フローである
。 第１０図は本発明を実施するためのハードウェア構成の
一例を示したものである。 １０１・・・変形初期値入力部、１０２・・・トレース
制御部、１０３・・・マスクデータ入出力制御部、１０
４・・・マスクデータ判定部、１０５・・・パッチサイ
ズ決定部、１０６−・・・変形座標計算部、１０７・・
・逆写像関数計算部；　　１０８・・・整数座標検出部
、１０９・・・逆写像座標計算部、ｌｌＯｌ桶川処理部
、１１１・・・画素入出力制御部、１】２・・・マスク
画像メモリ、１１３・・・画像メモリ。 第２図 面イ象メモリ 処理前画像格納領域 処理後画像格納領域 第３図 マスク画像メモリ 第４図 第６図 第５図 （ａｌ （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 二次元の平面画像をパッチに分割して変形画像を得る二
   次元画像の変形装置において、 予め定めた標準サイズのパッチにより原画像を分割した
   ときの各パッチについて、原画像情報の輪郭部分を含む
   か否かを検出し、輪郭部分を含む場合にはそのパッチを
   さらに小さいサイズのパッチに再分割するパッチサイズ
   決定手段を設けたことを特徴とする二次元画像の変形装
   置。