JPH07112239B2 - デジタル画像の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はデジタル画像を拡大若しくは縮小するための画
像信号の処理方法及びそれを実施するための装置に関す
るものであり、より詳しくは、テレビジョン等のビデオ
画像のデジタル画像信号からハードコピー若しくは印刷
用の原稿を得るための画像信号の処理方法及びそれを実
施するための装置に関する。

（尚、本明細書においては、デジタル画像の元の画像か
らその画素数を増加させた新しい画像を得ることを「デ
ジタル画像の拡大」と称し、デジタル画像の元の画像か
らその画素数を減少させた新しい画像を得ることを「デ
ジタル画像の縮小」と称する。） 従来技術 従来、印刷や製版に使用される原稿としてはカメラで撮
影された写真フィルムが用いられて来た。しかし、近年
の電子技術の発達により、ビテオカメラや電子スチール
カメラ等で撮影された磁気テープや磁気デイスク等の記
憶媒体に記憶された画像信号から、或はテレビジョン等
を介して再生又は伝送された画像信号から、印刷や製版
用の原稿を作成することへの要求が非常に高まって来て
いる。

ところが、テレビジョン等で再生された画像は従来の写
真フィルムに記録された画像に比べて、画像の情報量や
品質などが著しく劣っており、そのままでは印刷や製版
用の原稿としては用いることが出来ない。例えば、テレ
ビジョンで再生された画像の場合、標準的には一画面当
たり525本の走査線によって構成されており、この走査
線密度が画像の解像度を制約することとなる。この画像
を、512×512画素からなるデジタル信号としてサンプリ
ングしたテレビジョン画像を、通常のレーザー光を用い
るプロッター等により例えば30ミクロン（μ）の出力ア
パーチャーサイズで写真フィルムに焼き付けた場合、写
真フィルム上の出力画像は約15ミリメーター（mm）四方
の大きさとなり、これでは印刷又は製版用の原稿として
は小さすぎる。従って、テレビジョン等で再生された画
像信号からのデータでは、通常の大きさの印刷物を得る
ための印刷又は製版用の原稿としては画像データが少な
すぎる。従って、このような場合、印刷や製版に使用す
るのに必要な解像度を有する画像を得るためには、テレ
ビジョン等からの画像信号のデータを補間等により補充
して画像データ量を増加させ新たな画像を作成しなけれ
ばならない。このように画像信号を補間する方法として
は、最近傍法（ニアレストネイバー法（Nearest Neighb
or Method））、線形内挿法（バイリニア法（Bi-linear
Method））、キュービックコンボリューション法（Cub
ic Convo-lution method））などの内挿による補間方法
が広く用いられてきた。

ところが、これらの従来の内挿による補間方法はそれぞ
れ次のような問題点を有していた。

まず、ニアレストネイバー法は、隣接する画素間の濃度
等のデータが変化しないものとして内挿時に直前のデー
タをそのまま使用するものである。従って、ニアレスト
ネイバー法は線画的画像を扱うのに比較的有効である。

次に、バイリニア法は、隣接する画素のデータがリニア
ー（線形的）に変化するものとして取り扱うものであ
り、直線的に変化する中間調の画像を取り扱のに有効で
ある。

しかし、通常の画像においては、中間調の部分とコント
ラストの大きい部分とが混在しており、これら２つの補
間法では、満足すべき結果は得られない。この原因は、
こら２つの補間方法が、注目している画素に隣接する画
素のデータのみを対象とし、それら隣接する画素の更に
外周の画素のデータを注目している画素のデータとの相
関性は考慮されていないためであり、その結果これら２
つの補間方法は、限定された種類の画像においてのみ有
効とある。

一方、キュービックコンボリューション法は、注目して
いる画素の周辺の16画素のデータに相関性を表す画素係
数を乗じてその総和を求めて内挿点のデータとするもの
であるため、上述の２つの補間法に比べて多くの周辺の
画素のデータを使用しており、隣接する画素の更に外周
の画素データとの相関性を有する補間は可能である。し
かし、その反面、16画素分のデータをもとに複雑な計算
をすることが必要になり、演算処理に長い時間を要する
という欠点を有している。

また、これらの内挿による補間を実施した場合、結果と
して、画像を平滑化してぼけたせのにしてしまうという
問題も有している。

このため、本願の出願人は、上記のような問題を解消し
た、画像信号データの補充方法として、特願昭61−2863
51号及び特願昭61−286352号に開示したような線形外挿
平均法による新しい補充方法を提案している。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記の従来の画像信号の補間方法は、元
の画像（第１の画像）の画素数を２のｎ乗（ｎは自然
数）倍に増加する補間方法に限られている。ところが、
通常の印刷等においては種々な画像サイズが要求される
ものであって、画素数の２のｎ乗倍に増加するだけで
は、十分な対応が出来ないものであった。

本発明は、この点に鑑み、縦横それぞれについても個別
に任意の画素数に画像を拡大または縮小することが出来
る画像の処理方法を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 上記の目的を達成するため、本発明に従うデジタル画像
の処理方法、即ち、 Ｘ軸方向にＮ個、Ｙ個方向にＭ個［Ｎ及びＭは正の整
数］の画素があり全体でＭ行×Ｎ列の画素からなる第１
画像の画像信号を用いて新たな数の画素からなる画像を
形成するデジタル画像の処理方法におて、 Ｘ軸方向に上記Ｎ個のＸ倍であるＮ′個、Ｙ軸方向に上
記Ｍ個のＹ倍であるＭ′個［ただしＭ′及びＮ′は正の
整数を示し、Ｘ及びＹは正の実数］の画素があり全体で
Ｍ行×Ｎ′列の画素からなる第２の画像を形成するため
の該係数Ｘ及びＹを設定する段階と、 上記ＮとＮ′とを比較し、上記第２の画像のＸ軸方向の
各画素に対応する、前記第１の画像のＸ軸方向における
位置を、 Sx（ｉ′）＝（ｉ′−１）×｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−
１）｝＋１＝Ｆ（INT［（ｉ′−１）×｛（Ｎ−１）／
（Ｎ′−１）｝＋１］）＋（ｉ′−１）×｛（Ｎ−１）
／（Ｎ′−１）｝−INT［（ｉ′−１）×｛（Ｎ−１）
／（Ｎ′−１）｝］（但し、INT［］は整数部分の値を
表す、ｉ′は１≦ｉ′≦Ｎ′を満たす整数）によりそれ
ぞれ決定する段階と、 該位置を求める第２の画像の各行における各画素に対応
する、上記第１の画像の近接画素の位置を上記Sx
（ｉ′）の整数部分に基づいてそれぞれ決定し、該決定
された近接画素の画像信号を読込む段階と、 上記Sx（ｉ′）の少数部分の値から、上記第２画像の各
画素と、第１の画像の上記対応する近接画素との位置の
ずれを決定する段階と、 上記第２の画像の各行における各画素の画像信号のレベ
ルを、上記読込まれた近接画素の画像信号のレベルに基
づいて、 1D′（ｉ′）≡Ｄ（ｉ）＋ΔＸ×（Ｄ（ｉ）−Ｄ（ｉ−
１）） rD′（ｉ′）≡Ｄ（ｉ＋１）＋（１−ΔＸ）×（Ｄ（ｉ
＋１）−Ｄ（ｉ＋２）） として Ｄ′（ｉ′）＝1D′（ｉ′）＋ΔＸ×（rD′（ｉ′）−
1D′（ｉ′）） ［但し、Ｄ′（ｉ′）は上記第２の画像のＸ軸方向の第
ｉ′番目の画素の画像信号のレベルの値、Ｄ（ｉ）は上
記第２の画像のＸ軸方向の第ｉ′番目の画素に対応する
近接画素である上記第１の画像のＸ軸方向の第ｉ番目の
画素の画像のレベル値、ΔＸは上記第２の画像のＸ軸方
向の第ｉ′番目の画素の上記近接画素からの位置のずれ
を表す係数。また、２≦ｉ≦（Ｎ−２）、０＜ΔＸ＜１
である。］として決定して、Ｘ軸方向にＮ′個、Ｙ軸方
向にＭ個の画素があり全体でＭ行×Ｎ′列の画素からて
る中間てきな第３の画像を形成する段階と、 上記ＭとＭ′とを比較し、上記第２の画像のＹ軸方向の
各画素に対応する、上記第３の画像のＹ軸方向における
位置を、 Sy（ｊ′）＝（ｊ′−１）×｛（Ｍ−１）／（Ｍ′−
１）｝＋１＝Ｆ（INT［（ｊ′−１）×｛（Ｍ−１）／
（Ｍ′−１）｝＋１］）＋（ｊ′−１）×｛（Ｍ−１）
／（Ｍ′−１）｝−INT［（ｊ′−１）×｛（Ｍ−１）
／（Ｍ′−１）｝］（但し、INT［］は整数部分の値を
表す、ｊ′は１≦ｊ′≦Ｍ′を満たす整数）によりそれ
ぞれ決定する段階と、 上記第２の画像の各列における各画素に対応する、上記
第３の画像の近接画素の位置を上記Sy（ｊ′）の整数部
分に基づいてそれぞれ決定し、該決定された近接画素の
画像信号を読込む段階と、 上記Sy（ｊ′）の少数部分の値から、上記第２画像の各
画素と、第３の画像の上記対応する近接画素との位置ず
れを決定する段階と、 上記第２の画像の各列における各画素の画像信号のレベ
ルを、上記読込まれた近接画素の画像信号に基づいて、 1D′（ｊ′）≡Ｄ（ｊ）＋ΔＹ×（Ｄ（ｊ）−Ｄ（ｊ−
１）） rD′（ｊ′）≡Ｄ（ｊ＋１）＋（１−ΔＹ）×（Ｄ（ｊ
＋１）−Ｄ（ｊ＋２）） として Ｄ′（ｊ′）＝1D′（ｊ′）＋ΔＹ×（rD′（ｊ′）−
1D′（ｊ′）） ［但し、Ｄ′（ｊ′）は上記第２の画像のＹ軸方向の第
ｊ′番目の画素の画像信号のレベルの値、Ｄ（ｊ）は上
記第２の画像のＹ軸方向の第ｊ′番目の画素に対応する
近接画素である上記第３の画像のＹ軸方向の第ｊ番目の
画素の画像のレベル値、ΔＹは上記第２の画像のＹ軸方
向の第ｊ′番目の画素の上記近接画素からの位置のずれ
を表す係数。また、２≦ｊ≦（Ｎ−２）、０＜ΔＹ＜１
である。］として決定する段階と、からなっている。

以下、本発明に従うデジタル画像の処理方法、即ちデジ
タル画像の拡大若しくは縮小の原理について、より詳し
く説明する。

まず、Ｘ軸方向にＮ個、Ｙ軸方向にＭ個（但し、Ｍ、Ｎ
は正の整数）の画素から構成される第１の画像から、Ｘ
軸方向にINT［Ｎ×ｘ］でじくＮ′個、Ｙ軸方向にINT
［Ｍ×ｙ］であるＭ′個（但し、X,Yは正の実数であっ
て、ＸはＸ軸方向の倍率、ＹはＹ軸方向の倍率を表す、
Ｍ′、Ｎ′は正の整数、INTは例えばINT［Ａ］を表した
とき実数Ａの小数部分を切り捨てた値、即ち整数部分の
値を表す）の画素から構成される第２の画像を形成する
場合について説明する。説明の簡単のため、画像の拡
大、例えば １＜Ｘ＜２、１＜Ｙ＜２ …（１） の場合について説明する。

まず、第２の画像のＸ軸方向のＮ′個の画素の第１の画
像におけるそれぞれの対応位置を求める。この際、第１
の画像のＸ軸方向の第１番目及び第Ｎ番目の画素の画像
信号を、それぞれ第２の画像のＸ軸方向の第１番目及び
第Ｎ番目の画素の画像信号としてそのまま導入すると仮
定した場合、第１の画像のＸ軸方向における隣接画素間
隔の（Ｎ−１）倍の間に、第２の画像のＸ軸方向の
（Ｎ′−１）個の画素を組み込むと同じような関係が生
じることとなる。

即ち、第１の画像のＸ軸方向の第ｉ番目の画素の位置Ｆ
（ｉ）と、第２の画像のＸ軸方向の第ｉ′番目の画素
の、第１の画像のＸ軸方向における対応位置Ｓ（ｉ′）
との関係は以下のように表すことができる。（但しi,
i′は１≦ｉ≦Ｎ、１≦ｉ′≦Ｎ′の整数である。） Ｓ（１）＝Ｆ（１） …（２） Ｓ（２）＝｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−１）｝＋１…（３） ＝Ｆ（INT［｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−１）｝＋
１］）＋［｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−１）｝−INT｛（Ｎ
−１）／（Ｎ′−１）｝］ …（４） ・・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・ Ｓ（ｉ′）＝（ｉ′−１）×｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−
１）｝＋１ …（５） ＝Ｆ（INT［（ｉ′−１）×｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−
１）｝＋１］＋（ｉ′−１）×｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−
１）｝−INT［（ｉ′−１）×｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−
１）｝］ …（６） ここで、INT［Ａ］（或はINT（Ａ）若しくはINT
｛Ａ｝）は上記のように実数Ａの整数部分の値を表す。

従って、第２の画像のｉ′番目の画素の位置は、第１の
画像のINT［（ｉ′−１）ｘ｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−
１）｝＋１］の位置にある画素に対して、 （ｉ′−１）×｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−１）｝−INT
［（ｉ−１）×｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−１）｝］ …
（７） だけ離れた位置にあることとなる。この値は、位置づれ
う表す係数、例えばΔｘとして表現できる。

即ち、 （ｉ′−１）×｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−１）｝−INT
［（ｉ′−１）×｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−１）｝］ …
（７′） 次に、第１図を参照しながら、上記の原理についてより
具体的に説明する。この第１図は、Ｘ軸方向においてＮ
が10個、Ｎ′が16個の場合、即ち1.6倍に拡大する場合
を示すものである。

Ｓ（１）＝Ｆ（１） ＝1.0 …（８） Ｓ（２）＝｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−１）｝＋1.0 ＝（9/15）＋1.0 ＝1.6 ＝Ｆ（１）＋0.6 …（９） Ｓ（３）＝2x｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−１）｝＋1.0 ＝2x（9/15）＋1.0 ＝2.2＝Ｆ（２）＋0.2 …（10） ・・・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・ Ｓ（10）＝9x｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−１）｝＋1.0 ＝9x（9/15）＋1.0 ＝6.4 ＝Ｆ（６）＋0.4 …（11） ・・・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・ Ｓ（15）＝14x｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−１）｝＋1.0 ＝14x（9/15）＋1.0 ＝9.4 ＝Ｆ（９）＋0.4 …（12） Ｓ（16）＝15x｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−１）｝＋1.0 ＝9.0＋1.0 ＝10.0 ＝Ｆ（10）＋０ …（13） となる。従って、例えばＳ（２）についていえば第１の
画像のＦ（１）から0.6離れた位置に、またＳ（10）で
あれば第１の画像のＦ（６）より0.4だけ離れた位置と
なり、Ｓ（２）の場合はＦ（１）にある画素が、またＳ
（10）であればＦ（６）にある画素が近接画素となる。
従って、新たに形成すべき第２の画像の画素の、第１の
画像における対応位置が定まると、第１の画像の近接画
素の画像信号より従来の方法を用いて補間を行うことが
できる。

例えば、バイリニヤー法によって補間を行う場合はＳ
（ｉ′）の新たな画像信号のレベルをＤ′（Ｓ
（ｉ′））とすると、 Ｄ′（Ｓ（ｉ′））＝Ｄ（Ｆ（INT［（ｉ′−１）×
｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−１）｝＋１］））＋｛（ｉ′−
１）×｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−１）｝−INT［（ｉ′−
１）×｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−１）｝］｝×｛Ｄ（Ｆ
（INT［（ｉ′−１）×｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−１）｝
＋２］））−Ｄ（Ｆ（INT［（ｉ′−１）×｛（Ｎ−
１）／（Ｎ′−１）｝＋１］））｝ …（14） となる。

また、第２の画像のＸ軸方向の第ｉ′番目の画素の画像
信号のレベルの値Ｄ′（ｉ′）は、Ｄ（ｉ）を、第２の
画像のＸ軸方向の第ｉ′番目の画素に対応する近接画素
である、第１の画像のＸ軸方向の第ｉ番目の画素の画像
信号のレベルの値として、第２の画像のＸ軸方向の第
ｉ′番目の画素の近接画素からの位置のずれを表す係数
Δｘを用いて、次のように表すことができる。

Ｄ′（ｉ′）＝Ｄ（ｉ）＋Δｘ×（Ｄ（ｉ＋１）−Ｄ
（ｉ）） …（３） 一方、昭和61年特許願第286351号および第286352号に開
示した線形外挿平均法を利用してＤ′（Ｓ（ｉ））を求
める場合は、 1D′（Ｓ（ｉ′））≡Ｄ（Ｆ（ａ＋１））＋Ｋ｛Ｄ（Ｆ
（ａ＋１））−Ｄ（Ｆ（ａ））｝ …（15） rD′（Ｓ（ｉ′））≡Ｄ（Ｆ（ａ＋２））＋（１−ｋ）
｛Ｄ（Ｆ（ａ＋２））−Ｄ（Ｆ（ａ＋３））｝…（16） 但し、ｋ≡（ｉ′−１）×｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−
１）｝−ａ …（17） ａ≡INT［（ｉ′−１）×｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−
１）｝］ …（18） とすると、 Ｄ′（Ｓ（ｉ′））＝1D（Ｓ（ｉ′））＋Ｋ｛rD′（Ｓ
（ｉ′））−1D′（Ｓ（ｉ））｝ …（19） のように求めることができる。

また第２の画像のＸ軸方向の第ｉ′番目の画素の画像信
号のレベルの値Ｄ′（ｉ′）は、Ｄ（ｉ）を、第２の画
像のＸ軸方向の第ｉ′番目の画素に対応する近接画素で
ある、第１の画像のＸ軸方向の第ｉ番目の画素の画像信
号のレベルの値とし、Δｘを第２の画像のｘ軸方向の第
ｉ′番目の画素の近接画素からの位置のずれを表す係数
とし、更に 1D′（ｉ′）≡Ｄ（ｉ）＋ΔＸ×（Ｄ（ｉ）−Ｄ（ｉ−
１）） rD′（ｉ′）≡Ｄ（ｉ＋１）＋（１−Δｘ）×（Ｄ（ｉ
＋１）−Ｄ（ｉ＋２）） として Ｄ′（ｉ′）＝lD′（ｉ′）＋Δｘ×（rD′（ｉ′）−
lD′（ｉ′）） と表すこともできる。

なお、第１の画像の第１画素、第２画素もしくは（Ｎ−
１）番目の画素又はＮ番目の画素を近接画素として使用
する周辺部においては、上記（19）式が成立しない場合
があるため、第１の画像の外部にも特定の値の画像信号
からなる画素が存在すると仮定したり、あるいは、上記
lD′（Ｓ（ｉ′））のみ若しくはrD′（Ｓ（ｉ′））の
みで得られる値を利用することも可能である。

以上、Ｘ軸方向のＭ行についてのみ、拡大縮小をする場
合について具体的に説明したが、本発明の方法では、Ｘ
軸方向の処理を行った後、Ｙ軸方向の処理を行うことに
なる。（明らかなように逆の順序で処理することも可能
である。）ここで、Ｘ軸方向の処理がなされると、行は
Ｍ個のままであるが、列の数は処理によってＮからＮ′
に変化する。従って、Ｙ軸方向の処理に関しては、第１
の画像の各画素の信号レベルをそのまま用いて演算する
のではなく、Ｘ軸方向の処理によって形成されたＭ行×
Ｎ′列の各画素の新たな信号レベルを用いて、Ｍ行が
Ｍ′行になるように処理することとなる。尚、Ｘ軸方向
の倍率が１のときは、Ｘ軸方向の処理が全く行われない
ままでＹ軸方向のみの処理を、第１の画像の各画素の信
号レベルを用いて行うこととなり、またＹ軸方向の倍率
が１のときは、Ｙ軸方向の処理が全く行われないままで
Ｘ軸方向の処理のみを、第１の画像の各画素の信号レベ
ルを用いて行うこととなる。尚、Ｙ軸方向の処理方法の
説明は、Ｘ軸方向のそれと重複することとなるため省略
する。

以上のようにすることによって、Ｎ×Ｍ個の画素からな
る第１の画像の画像信号からＸ軸方向の画素数をＮ個の
ｘ倍,Y軸方向の画素数をＭ個のｙ倍に変化させたＮ′×
Ｍ′個の画素からなる２の画像を得ることが出来るもの
である。

尚、上記のＳ（ｉ′）の新たな画像信号レベルＤ′（Ｓ
（ｉ′））を求める場合、バイリニヤー法を用いるより
も、線形外挿平均法に基づく方法を利用した方が、周辺
画素の情報が多く考慮された形の値を得ることが出来る
ものである。さらにこの方法を用いれば、信号レベルの
強調が可能となるものであるため、より有利な処理がで
きることとなる。

また、本発明は、前述したデシタル画像の（拡大若しく
は縮小）処理の方法を実施する画像信号処理装置を提供
しようとするものでもある。即ち、本発明に従うデシタ
ル画像の（拡大若しくは縮小）処理の方法を実施する画
像信号処理装置は、 種々の画像信号を記録媒体から読み出し、必要に応じて
A/D変換を行った後、Ｘ軸方向にＮ個、Ｙ軸方向にＭ個
の画素からなるデジタル画像の画像信号を記憶する第１
の記憶部を具備する第１の入力部と、 デジタル画像のＸ軸方向の拡大縮小倍率ｘと、Ｙ軸方向
の拡大縮小倍率ｙと、を入力設定する第２の入力部と、 第１の記憶部に記憶された画像信号を読み出し、上記の
本発明に従うデジタル画像の処理方法によって画像の拡
大若しくは縮小を行うための演算を行う演算処理回路
と、該拡大若しくは縮小処理を施された画像信号を記憶
する第２の記憶部と、を具備する拡大縮小演算処理部
と、 第２の記憶部に記憶された画像信号を出力するための出
力部と、 を備えている。

以下においては、図面を用いて、本発明の好適な実施例
たる画像信号の処理装置をテレビジョン等のビデオ信号
の出力機を例にとり具体的に説明する。

好適な実施例の説明 第３図は、本発明に従う画像信号の処理方法を実施する
ための画像信号の処理装置を示す略ブロック図である。

入力画像信号としては、テレビジョンからのTV信号
（１）,VTRからのVTR信号（２），電子スチルカメラや
レーザディスクなどからのVDR信号（３）が使用でき
る。また、フィルム、スライド、テロップ等をテレシネ
装置を介して得られたテレシネ信号（４）も利用でき
る。以下、これらの信号をも含めて総称的にTV信号と記
す。これらのTV信号は、アナログ信号であるため、A/D
変換器（８）により量子化され、フレームメモリ（９）
にアドレスをもった信号として記憶される。一方、予
め、デジタル化された信号、例えば光ディスク（５）或
はコンピューターグラフィックス（CG）（６）等からの
デジタル信号も入力信号として使用でき、A/D変換器
（８）を介さずにフレームメモリ（９）に記憶される。
デジタル化された入力画像信号は、フレームメモリ９−
１、９−２のうち後続の処理に使用されていない方、例
えば第４図（Ａ）では、フレームメモリ９−１に記憶さ
れるととなる。なお、フレームメモリの選択及び入力画
像信号の選択は、制御部（10）によって行われる。D/A
変換器（11）及びモニタデイスプレイ（12）はフレーム
メモリ（９）の信号を必要に応じディスプレイ上に写し
出すための装置である。

次に、フレームメモリ９−２に記憶された入力画像信号
は、画質向上処理部（13）に供給される。このとき他方
のフレームメモタ９−１は、制御部（10）からの指示に
よって、次の２入力画像信号を記憶する。このようにフ
レームメモリ９−１及び９−２は、上述の方法で交互に
切り換えられて使用される。なお、多くの画像信号を並
行的に記憶する必要があるときは、必要数のフレームメ
モリを用意することが出来る。

なお、TV信号がカラー画像信号の場合は、RGBデコーダ
（７）により、R,G,B信号に分離された後、それぞれA/D
変換器（８）によりデジタル信号に変換され、R,G,B信
号のそれぞれが各フレームメモリに蓄えられることとな
る。

以上のように、TV信号など入力画像信号の場合には、こ
のフレームメモリの（例えば512×512個の）各アドレス
（画素に相当する）に、例えば８ビット（従って256レ
ベル）の濃度値として記憶される。

フレームメモリ（９）に蓄えられた入力画像信号は、次
いで、画質向上処理部（13）で必要な画質向上処理が行
われることとなる。すなわち、画質向上処理部（13）に
おいては、フレームメモリ（９）より読み出した画像信
号について、平滑化処理、階調補正等の必要な処理が行
われ、処理後の画像信号は、CPU（14）を経由して、RAM
（15）に蓄えられる。このとき、RAM（15）に蓄えられ
た画像信号は、必要に応じ、フロッピーディスク、ハー
ドディスク等のイメージファイル（16）に蓄えることも
可能であるし、また必要に応じCRTディスプレイ（17）
でもって表示し、確認することも出来るものである。

このようにしてRAM（15）もしくはイメージファイル（1
6）から読み出され、RAM（15）に蓄えられた画像信号
は、本発明に従うデジタル画像の拡大若しくは縮小処理
のための演算を行う演算処理回路（18）によって、前述
したバイリニヤー法若しくは線形外挿平均法に基づき演
算処理がなされる。

尚、拡大又は縮小のための倍率Ｘ及びＹの値は制御部
（10）から入力することができる。

当該演算処理を、高速で実施することは、CPU（14）と
は別にパイプラインプロセッサ等の高速演算処理ユニッ
トを使用することによって、可能となる。RAM（15）か
ら読み出された画像信号は、演算処理回路（18）におい
て、目的とする大きさの画像を得るため、新たな画素の
画像信号を演算により求め、画像メモリ（19）に順次記
憶される。

必要な演算処理を行った後の画像メモリ（19）に蓄えら
れた画像データは、インターフェース（20）を介して出
力装置（21）により、例えば、写真フィルム、印画紙等
に出力されることとなる。なお、第４図（Ａ）では示し
ていないが、出力装置とは、レーザビームプロッター等
を意味しスキャナーの出力部を使用することも可能であ
る。また出力装置にバッファーメモリ等を設けてある場
合は、それに画像データを一時蓄えてから出力すること
も可能であり、また印刷等の網点化画像を必要とする場
合は、画像データを網かけした後出力することも可能で
ある。

第４図（Ａ）及び（Ｂ）は、第３図に示した装置を用い
て、本発明に従う画像信号の処理方法を実施する際の手
続き操作の流れを例示するフローチャートである。

このフローチャートでは線形外挿平均法を用いた場合で
あって、Ｙ軸方向の処理を先に行う場合を示している。

始めに元の画像（第１の画像）の横方向及び縦方向の画
像サイズを変数Xb,Ybにセットし（ステップS1）、次に
横方向及び縦方向の拡大率をXc,Ycにセットする（ステ
ップS2）。Xb,Yb,Xc,Ycより、新たな画像（第２の画
像）における横方向及び縦方向の画素間の距離に対応す
る、元の画像（第１の画像）における横方向及び縦方向
の画素間の距離を求める係数KX,KYを計算する（ステッ
プS3）。次に、先づ縦方向に対して補間を行うためにカ
ウンターＩ及びＫの内容を０にセットする（ステップS
4,S5）。

一列分の画像をフレームメモリー９−１よりバッファに
読み込む（ステップS5乃至S8）。周辺処理の為、外側一
つ分の画素をフレームメモリー９−２に書き出す（ステ
ップS9）。さらにカウンターＪの内容を０にセットする
（ステップS10）。

次にカウンターI,Jにより示されたアドレス（画素の位
置）を含む前後４アドレスと、ステップS3で求めたKYよ
り各々対応する新たな画像におけるアドレスを求める
（ステップS11乃至S14）。

上記ステップS11乃至S14のアドレスの４画素分から線形
外挿平均法を用いて新たな画素を計算し、ステップS11
乃至S14のアドレスより新しい画素位置を求める（ステ
ップS15）。次に０以下及び255以上のデータがあればそ
れぞれ０及び255に置き換える（ステップS16及びS1
7）。

次に、カウンターＪの内容を１だけ増進する（ステップ
S18）。その後で、カウンターＪの値と（Yb−２）の値
を比べ、Ｊの値が小さければ処理はステップS11に戻る
（ステップS19）。

元の画像のデータも含め、一列分のデータをフレームメ
モリー９−２に書き出す（ステップS20）。カウンター
Ｉの内容を１つだけ増進する（ステップS21）。その
後、カウンターＩの値とYbの値とを比べＩが小さければ
処理はステップS5に戻る。

次に横方向に対しても上記と同様に処理する。先づ、カ
ウンターＪを０にセットする（ステップS23）。

さらに、Ｊ行目の画素を一行分フレームメモリー９−２
よりバッファに読み込む（ステップS24）。周辺処理の
ため外側一つ分の画素をフレームメモリー９−２に書き
出す（ステップS25）。カウンターＩの内容を０にセッ
トする（ステップS26）。次にカウンターI,Jにより示さ
れたアドレスを含む前後４アドレスとステップS3で求め
たKXとから各々対応する新たな画素でのアドレスを求め
る（ステップS27乃至S30）。

上記ステップS27乃至S30のアドレスの４画素から線形外
挿平均法により新たな画素を計算し、ステップS27乃至S
30のアドレスより新しい画素位置を求める（ステップS3
1）。

次に０以下及び255以上のデータがあれば、０及び255に
置き換える（ステップS32）。さらにカウンターＩの内
容を１だけ増進する（ステップS34）。

その後、カウンターＩの値と（Xb−２）との値を比べ、
Ｉの値が小さければ処理はステップS27に戻る（ステッ
プS35）。

元の画像の画素のデータも含め、一行分のデータをフレ
ームメモリー９−２へ書き出す（ステップS36）。また
カウンターＪの内容を１だけ増進する（ステップS3
7）。その後、カウンターＪの値とYbとの値を比べＪの
値が小さければ処理はステップS24に戻る（ステップS3
8）。

発明の効果 以上説明したように、本発明の方法に従えば従来の画像
信号の補間方法では達成できなかった画像の任意の拡大
縮小が可能になる。さらに、本願の説明においては、従
来の画像の補間処理の部分に対する改善方法を示した
が、本発明に従う画像の処理方法はテレビジョン画像特
有の縦横比（アスペクト比）の変換に適用できるもので
あり、画質向上処理の一つであるアスペクト比補正に本
発明の方法を利用することが出来るものである。

更に、本発明の補間処理を用いれば、信号レベルの強調
が可能となるもであり、画像処理がより高品質で行え
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従う画像の処理方法を用いてＸ軸の
方向の画素数を1.6倍に拡大する場合の、新しい画素の
位置決定について説明するための図であり、 第２図は、第１図に示したようにＸ軸の方向の画素の位
置決定をした場合に、二次元の線形外挿平均法により新
たな画素の画像信号の値を求めることの説明をするため
の模式図であり、 第３図は、本発明に従う画像の処理方法を実施するため
の装置を示す略ブロック図であり、 第４図（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明に従う画像の処理方
法を実施する手続き操作の流れを示すフローチャートで
ある。 尚、図面において、 ７…RGBデコーダ、８…A/D変換器、９…フレームメモ
リ、10…制御部、11…D/A変換器、12…モニターディス
プレイ、13…画質向上処理部、14…CPU、15…RAM、16…
イメージファイル、17…CRT、18…演算処理回路、19…
画像メモリ、20…インターフェース、21…出力装置。

フロントページの続き (72)発明者 糟谷 澄 大阪府大阪市北区東天満２丁目６番２号 南森町中央ビル内 サカタインクス株式会 社内 (72)発明者 福元 正俊 大阪府大阪市北区東天満２丁目６番２号 南森町中央ビル内 サカタインクス株式会 社内 (72)発明者 加藤 法也 大阪府大阪市北区東天満２丁目６番２号 南森町中央ビル内 サカタインクス株式会 社内 (56)参考文献 特開 昭61−140271（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−25572（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−266982（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｘ軸方向にＮ個、Ｙ軸方向にＭ個［Ｎ及び
   Ｍは正の整数］の画素があり全体でＭ行×Ｎ列の画素か
   らなる第１画像の画像信号を用いて新たな数の画素から
   なる画像を形成するデジタル画像の処理方法において、 Ｘ軸方向に上記Ｎ個のＸ倍であるＮ′個、［ただしＮ′
   は正の整数を示し、Ｘは正の実数］の画素があり全体で
   Ｍ行×Ｎ′列の画素からなる第２の画像を生成するため
   の該係数Ｘを設定する段階と、 上記ＮとＮ′とを比較し、上記第２の画像のＸ軸方向の
   各画素に対応する、前記第１の画像のＸ軸方向における
   位置を、 Sx（ｉ′）＝（ｉ′−１）×｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−
   １）｝＋１＝Ｆ（INT［（ｉ′−１）×｛（Ｎ−１）／
   （Ｎ′−１）｝＋１］）＋（ｉ′−１）×｛（Ｎ−１）
   ／（Ｎ′−１）｝−INT［（ｉ′−１）×｛（Ｎ−１）
   ／（Ｎ′−１）｝］（但し、INT［］は整数部分の値を
   表す、ｉ′は１≦ｉ′≦Ｎ′を満たす整数）によりそれ
   ぞれ決定する段階と、 該位置を求める第２の画像の各行における各画素に対応
   する、上記第１の画像の近接画素の位置を上記Sx
   （ｉ′）の整数部分に基づいてそれぞれ決定し、該決定
   された近接画素の画像信号を読込む段階と、 上記Sx（ｉ′）の小数部分の値から、上記第２画像の各
   画素と、第１の画像の上記対応する近接画素との位置の
   ずれを決定する段階と、 上記第２の画像の各行における各画素の画像信号のレベ
   ルを、上記読込まれた近接画素の画像信号のレベルに基
   づいて、 1D′（ｉ′）≡Ｄ（ｉ）＋ΔＸ×（Ｄ（ｉ）−Ｄ（ｉ−
   １）） rD′（ｉ′）≡Ｄ（ｉ＋１）＋（１−ΔＸ）×（Ｄ（ｉ
   ＋１）−Ｄ（ｉ＋２）） として Ｄ′（ｉ′）＝1D′（ｉ′）＋ΔＸ×（rD′（ｉ′）−
   1D′（ｉ′）） ［但し、Ｄ′（ｉ′）は上記第２の画像のＸ軸方向の第
   ｉ′番目の画素の画像信号のレベルの値、Ｄ（ｉ）は上
   記第２の画像のＸ軸方向の第ｉ′番目の画素に対応する
   近接画素である上記第１の画像のＸ軸方向の第ｉ番目の
   画素の画像信号のレベル値、ΔＸは上記第２の画像のＸ
   軸方向の第ｉ′番目の画素の上記近接画素からの位置の
   ずれを表す係数。また、２≦ｉ≦（Ｎ−２）、０＜ΔＸ
   ＜１である。］ として決定する段階と、 を含むデジタル画像の処理方法。
2. 【請求項２】Ｘ軸方向にＮ個、Ｙ軸方向にＭ個［Ｎ及び
   Ｍは正の整数］の画素があり全体でＭ行×Ｎ列の画素か
   らなる第１画像の画像信号を用いて新たな数の画素から
   なる画像を形成するデジタル画像に処理方法におて、 Ｙ軸方向に上記Ｍ個のＹ倍でるＭ′個、［ただしＭ′は
   正の整数を示し、Ｙは正の実数］の画素があり全体で
   Ｍ′行×Ｎ列の画素からなる第２の画像を形成するため
   の該係数Ｙを設定する段階と、 上記ＭとＭ′とを比較し、上記第２の画像のＹ軸方向の
   各画素に対応する、前記第１の画像のＹ軸方向における
   位置を、 Sy（ｊ′）＝（ｊ′−１）×｛（Ｍ−１）／（Ｍ′−
   １）｝＋１＝Ｆ（INT［（ｊ′−１）×｛（Ｍ−１）／
   （Ｍ′−１）｝＋１］）＋（ｊ′−１）×｛（Ｍ−１）
   ／（Ｍ′−１）｝−INT［（ｊ′−１）×｛（Ｍ−１）
   ／（Ｍ′−１）｝］ （但し、INT［］は整数部分の値を表す、ｊ′は１≦
   ｊ′≦Ｍ′を満たす整数）によりそれぞれ決定する段階
   と、 該位置を求める第２の画像の各列における各画素に対応
   する、上記第１の画像の近接画素の位置を上記Sy
   （ｊ′）の整数部分に基づいていそれぞれ決定し、該決
   定された近接画素の画像信号を読込む段階と、 上記Sy（ｊ′）の小数部分の値から、上記第２画像の各
   画素と、第１の画像の上記対応する近接画素との位置ず
   れを決定する段階と、 上記第２の画像の各列における各画素の画像信号のレベ
   ルを、上記読込まれた近接画素の画像信号のレベルに基
   づいて、 1D′（ｊ′）≡Ｄ（ｊ）＋ΔＹ×（Ｄ（ｊ）−Ｄ（ｊ−
   １）） rD′（ｊ′）≡Ｄ（ｊ＋１）＋（１−ΔＹ）×（Ｄ（ｊ
   ＋１）−Ｄ（ｉ＋２）） として Ｄ′（ｊ′）＝1D′（ｊ′）＋ΔＹ×（rD′（ｊ′）−
   1D′（ｊ′）） ［但し、Ｄ′（ｊ′）は上記第２の画像のＹ軸方向の第
   ｊ′番目の画素の画像信号のレベルの値、Ｄ（ｊ）は上
   記第２の画像のＹ軸方向の第ｊ′番目の画素に対応する
   近接画素である上記第１の画像のＹ軸方向の第ｊ番目の
   画像信号のレベル値、ΔＹは上記第２の画像のＹ軸方向
   の第ｊ′番目の画素の上記近接画素からの位置のずれの
   を表す係数。また、２≦ｊ≦（Ｎ−２）、０＜ΔＹ＜１
   である。］ として決定する段階と、 を含むデジタル画像の処理方法。
3. 【請求項３】Ｘ軸方向にＮ個、Ｙ軸方向にＭ個［Ｎ及び
   Ｍは正の整数］の画素があり全体でＭ行×Ｎ列の画素か
   らなる第１画像の画像信号を用いて新たな数の画素から
   なる画像を形成するデジタル画像の処理方法におて、 Ｘ軸方向に上記Ｎ個のＸ倍であるＮ′個、Ｙ軸方向に上
   記Ｍ個のＹ倍であるＭ′個［ただしＭ′及びＮ′は正の
   整数を示し、Ｘ及びＹは正の実数］の画素があり全体で
   Ｍ′行×Ｎ′列の画素からなる第２の画像を形成するた
   めの該係数Ｘ及びＹを設定する段階と、 上記ＮとＮ′とを比較し、上記第２の画像のＸ軸方向の
   各画素に対応する、前記第１の画像のＸ軸方向における
   位置を、 Sx（ｉ′）＝（ｉ′−１）×｛（Ｎ−１）／（Ｎ′−
   １）｝＋１＝Ｆ（INT［（ｉ′−１）×｛（Ｎ−１）／
   （Ｎ′−１）｝＋１］）＋（ｉ−１）×｛（Ｎ−１）／
   （Ｎ′−１）｝−INT［（ｉ′−１）×｛（Ｎ−１）／
   （Ｎ′−１）｝］ （但し、INT［］は整数部分の値を表す、ｉ′は１≦
   ｉ′≦Ｎ′を満たす整数）によりそれぞれ決定する段階
   と、 該位置を求める第２の画像の各行における各画素に対応
   する、上記第１の画像の近接画素の位置を上記Sx
   （ｉ′）の整数部分に基づいてそれぞれ決定し、、該決
   定された近接画素の画像信号を読込む段階と、 上記Sx（ｉ′）の小数部分の値から、上記第２画像の各
   画素と、第１の画像の上記対応する近接画素との位置の
   ずれを決定する段階と、 上記第２の画像の各行における各画素の画像信号のレベ
   ルを、上記読込まれた近接画素の画像信号のレベルに基
   づいて、 1D′（ｉ′）≡Ｄ（ｉ）＋ΔＸ×（Ｄ（ｉ）−Ｄ（ｉ−
   １）） rD′（ｉ′）≡Ｄ（ｉ＋１）＋（１−ΔＸ）×（Ｄ（ｉ
   ＋１）−Ｄ（ｉ＋２）） として Ｄ′（ｉ′）＝1D′（ｉ′）＋ΔＸ×（rD′（ｉ′）−
   1D′（ｉ′）） ［但し、Ｄ′（ｉ′）は上記第２の画像のＸ軸方向の第
   ｉ′番目の画素の画像信号のレベルの値、Ｄ（ｉ）は上
   記第２の画像のＸ軸方向の第ｉ′番目の画素に対応する
   近接画素である上記第１の画像のＸ軸方向の第ｉ番目の
   画素の画像のレベル値、ΔＸは上記第２の画像のＸ軸方
   向の第ｉ′番目の画素の上記近接画素からの位置のずれ
   を表す係数。また、２≦ｉ≦（Ｎ−２）、０＜ΔＸ＜１
   である。］ として決定して、Ｘ軸方向にＮ′個、Ｙ軸方向にＭ個の
   画素があり全体でＭ行×Ｎ′列の画素からなる中間てき
   な第３の画像を形成する段階と、 上記ＭとＭ′とを比較し、上記第２の画像のＹ軸方向の
   各画素に対応する、上記第３の画像のＹ軸方向における
   位置を、 Sy（ｊ′）＝（ｊ′−１）×｛（Ｍ−１）／（Ｍ′−
   １）｝＋１＝Ｆ（INT［（ｊ′−１）×｛（Ｍ−１）／
   （Ｍ′−１）｝＋１］）＋（ｊ′−１）×｛（Ｍ−１）
   ／（Ｍ′−１）｝−INT［（ｊ′−１）×｛（Ｍ−１）
   ／（Ｍ′−１）｝］ （但し、INT［］は整数部分の値を表す、ｊ′は１≦
   ｊ′≦Ｍ′を満たす整数）によりそれぞれ決定する段階
   と、 上記第２の画像の各列における各画素に対応する、上記
   第３の画像の近接画素の位置を上記Sy（ｊ′）の整数部
   分に基づいていそれぞれ決定し、該決定された近接画素
   の画像信号を読込む段階と、 上記Sy（ｊ′）の小数部分の値から、上記第２画像の各
   画素と、第３の画像の上記対応する近接画素との位置の
   ずれを決定する段階と、 上記第２の画像の各列における各画素の画像信号のレベ
   ルを、上記読込まれた近接画素の画像信号のレベルに基
   づいて、 1D′（ｊ′）≡Ｄ（ｊ）＋ΔＹ×（Ｄ（ｊ）−Ｄ（ｊ−
   １）） rD′（ｊ′）≡Ｄ（ｊ＋１）＋（１−ΔＹ）×（Ｄ（ｊ
   ＋１）−Ｄ（ｉ＋２）） として Ｄ′（ｊ′）＝1D′（ｊ′）＋ΔＹ×（rD′（ｊ′）−
   1D′（ｊ′）） ［但し、Ｄ′（ｊ′）は上記第２の画像のＹ軸方向の第
   ｊ′番目の画素の画像信号のレベルの値、Ｄ（ｊ）は上
   記第２の画像のＹ軸方向の第ｊ′番目の画素に対応する
   近接画素である上記第３の画像のＹ軸方向の第ｊ番目の
   画素の画像信号のレベル値、ΔＹは上記第２の画像のＸ
   軸方向の第ｊ′番目の画素の上記近接画素からの位置の
   ずれを表す係数。また、２≦ｊ≦（Ｎ−２）、０＜ΔＹ
   ＜１である。］ として決定する段階と、 を含むデジタル画像の処理方法。