JPH07210667A - 画像情報処理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単な構成で安いコストで折り返しの問題を回
避できる画像情報処理システムを提供する。 【構成】アナログ／デジタル変換されたデジタル態様の
原画素情報に関し所定間隔での実効的サンプリングを施
すことにより上記原画像に関して拡大処理する際、上記
実効的サンプリングのレートに応じて自己の帯域が設定
されるデジタルフィルタを、アナログ／デジタル変換す
る手段の後段に設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像情報処理システムに
関し、特に拡大、縮小、回転処理等に起因する画質劣化
の問題を解決する画像情報処理システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】画像信号に対して拡大、縮小、回転等の
デジタル処理を施す画像情報処理システムにおいては、
施す処理によっては種々の問題が生ずる。例えば、処理
のためにアナログ信号をデジタル信号に変換して所定の
画像処理を施した後、アナログ信号に変換する場合に
は、周知のサンプリング定理に基づいてサンプリングク
ロック周波数ｆCLK を定めるが、この周波数ｆCLK の１
／２以上の周波数成分をもつ信号成分に対しては、図２
２（Ａ）に示すような折り返し成分が生じ最終的に得ら
れた画像信号にビートやモアレが生じ、画質が劣化す
る。そのため、Ａ／Ｄコンバータに入力される信号に対
して、ｆCLK ／２のカットオフ周波数をもつローパスフ
ィルタ（ＬＰＦ）を用いて折り返し成分の問題を除去し
て同図（Ｃ）に示すような信号を得ている。

【０００３】ところで、電子スチルカメラのような画像
処理システムにおいては、画像信号に対して縮小、拡大
等の処理を施してその利便性を図ることがある。例え
ば、縮小処理を施す場合、図２３（Ａ）では、ＮＴＳＣ
映像信号である７６８×２４０画素について各画素を１
つおきに選択して、同図（Ｂ）に示すように３８４×１
２０画素構成の縮小画像を得る。同図（Ｃ）は、この縮
小画像処理のタイミング関係を示し、サンプリングクロ
ックｆCLK に基づいて元のデータをサンプリングして、
１個おきの画素データを取り出し、ラッチすることによ
り、同一画素データが縮小後のデータとしてｆCLK ／２
の周波数のサブサンプリングクロックに基づいて得られ
る。これは、実質的に、ｆCLK ／２の周波数でサンプリ
ングしたことになるので、同図（Ｄ）に示すように、ｆ
CLK ／４〜ｆCLK ／２の周波数帯域の信号が折り返しの
問題を生じる。したがって、Ａ／Ｄコンバータの前にカ
ットオフ周波数ｆCLK ／４をもつローパスフィルタを設
ける必要がある。

【０００４】より具体的に説明すると、上記縮小処理と
は、図２４に示すように、白丸で示される画素間隔１の
元の画素データに対して、×で示す１より大きなサンプ
リング間隔（サブサンプリング間隔）のデータを生成し
て読み出すのが縮小処理である。この場合には、サンプ
リング間隔は１より大きくなり、ローパスフィルタのカ
ットオフ周波数は、 １／（サブサンプリング間隔）・ｆCLK ／２ となる。

【０００５】そこで、従来は、図２５に示すように、縮
小率に応じたカットオフ周波数を有するアナログのロー
パスフィルタを複数個（ＬＰＦ１〜ＬＰＦ５，…）用意
し、縮小率に応じたローパスフィルタをスイッチ回路で
選択し、選択した出力信号をＡ／Ｄ変換した後、サブサ
ンプリング処理を施している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
画像情報処理システムでは、折り返しの問題を解決する
ため、Ａ／Ｄコンバータの前段に縮小率に応じたカット
オフ周波数をもつアナログローパスフィルタを複数個設
け、縮小率に対応するローパスフィルタを切り換え使用
していた。しかしながら、カットオフ周波数の異なるロ
ーパスフィルタを複数個用意するのは、コスト面で問題
が生じ、またカットオフ周波数を可変とするアナログロ
ーパスフィルタは簡単には得られない。

【０００７】そこで、本発明の目的は、簡単な構成で安
いコストで折り返しの問題を回避できる画像情報処理シ
ステムを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明による画像情報処理システムは、当該アナロ
グ原画像情報をアナログ／デジタル変換して得たデジタ
ル態様の原画素情報に関し所定間隔での実効的サンプリ
ングを施すことにより上記原画像に関する拡大効果を得
るようになされた画像情報処理システムにおいて、上記
実効的サンプリングのレートに応じて自己の周波数特性
が設定されるようになされたデジタルフィルタを上記実
効的サンプリングを行うための手段の後段に接続して構
成される。

【０００９】

【作用】本発明では、アナログ／デジタル変換されたデ
ジタル態様の原画素情報に関し所定間隔での実効的サン
プリングを施すことにより上記原画像に関して拡大処理
する際、上記実効的サンプリングのレートに応じて自己
の帯域が設定されるデジタルフィルタを、アナログ／デ
ジタル変換する手段の後段に設けている。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図１は、本発明に関連する画像情報処
理システムの一例を示す構成ブロック図である。画像信
号は、ｆCLK ／２のカットオフ周波数をもつローパスフ
ィルタ（ＬＰＦ）１でｆCLK ／２以上の成分が除去さ
れ、Ａ／Ｄコンバータ２でデジタル信号に変換された
後、デジタルフィルタ３に入力され、サブサンプル部４
でサブサンプリングされる。デジタルフィルタ３は、縮
小率に応じてカットオフ周波数が変わるデジタルフィル
タであり、例えば、図２（Ａ）に示すような公知の一次
元のＩＩＲフィルタ構成を有し、乗算器３１，３２と加
算器３３，３４と、加算器３５と、１クロック遅延器３
６とを有する。

【００１１】図２（Ａ）に示すデジタルフィルタの伝達
関数は、 Ｈ（Ｚ）＝（１−ａ）／２・（１＋Ｚ-1）／（１−ａ・
Ｚ-1） で表され、係数ａ（０≦ａ＜１）を変えることにより、
図２（Ｂ）に示すように周波数特性が変化し、カットオ
フ周波数を変化させることができる。すなわち、係数ａ
を大きくするにしたがって、カットオフ周波数を小さく
設定できる。

【００１２】上述の説明は、縮小画像処理についてのも
のであるが、同様なことは画像の回転処理時にも発生す
る。例えば、図３（Ａ）に示すように、ＮＴＳＣのフィ
ールド画像（１：２．４の縦長の長方形画素）を左方向
に９０度回転させる回転処理を考えると、同図（Ｂ）に
示すように、白丸の元画素から×で示す画素を得る処理
を施すことになる。この場合には、水平方向の画素間隔
は、元の画像が１であるのに対して、９０度回転後の画
像は２．４となり、間引き処理が必要となる。したがっ
て、（ｆCLK／２）・（１／２．４）で折り返し現象が
生じ、この折り返し周波数は回転角度に応じて変化する
ので、ローパスフィルタのカットオフ周波数もそれに応
じて変化させる必要がある。

【００１３】尚、回転処理の回転角度に応じて定まるカ
ットオフ周波数をテーブル形式で用意しておき、処理時
に適応するカットオフ周波数を選択することもできる。

【００１４】以上によれば、画像の縮小や回転処理に限
らず、結果的にサブサンプリングが間隔が元の間隔より
も大きい場合に生ずる折り返しの問題を解決することが
できる。

【００１５】したがって、上記例は光学的歪みの１つで
ある図４（Ａ）に示すような糸巻き型歪みを補正する場
合にも適用できる。図４（Ａ）の実線が光学系と光電変
換部から得られる実際の画像データであり、光軸位置Ｏ
から離れるに従って、元位置から遠い位置に実画像が得
られることになる。したがって、光軸位置Ｏから離れた
画像データほど内側に縮めるための縮小処理が必要とな
る。すなわち、同図（Ｂ）に示すように、糸巻き歪み補
正時の間引き処理が必要となり、上記折り返しの問題を
解決する必要があり、この問題は本発明により解決する
ことができる。

【００１６】図５は、本発明に関連する画像情報処理シ
ステムの他の構成ブロック図である。図５において、図
１と同一符号が付されている構成部は同様な構成、機能
を有する構成部を示す。デジタルフィルタ（ＬＰＦ）３
は、ＣＰＵ９から供給される縮小率に応じてカットオフ
周波数が可変とされる。デジタルフィルタ３からの出力
信号は、メモリ５に記録される。メモリ５への記録と読
み出し制御は、ＣＰＵ９からの縮小率や拡大率等の情報
に基づくアドレスコントロール部１０からのアドレス信
号Ａｄｄにより行われる。メモリ５からの読み出し時
に、読み出し間隔を長くすることによって、図１のサブ
サンプリングの機能を実行することになる。補間部６
は、メモリ５から読み出された画像データに対して本来
存在する元の画素データ以外の位置にあるデータを生成
するための補間処理を、アドレスコントロール部１０か
らの補間係数ｋを用いて実行する。

【００１７】デジタル強調部７は、後述するように、画
像データの拡大処理時の周波数特性の劣化を補うための
強調処理を行う。こうして、デジタル強調された画像デ
ータは、Ｄ／Ａコンバータ８でアナログ信号に変換され
て出力される。

【００１８】拡大画像処理について図６を参照して説明
する。同図（Ａ）に示す通常の周波数特性に対して、２
倍の拡大処理を施すと、同図（Ｂ）の実線に示すように
周波数特性が劣化してしまう。拡大処理は、同図（Ｃ）
に示す白丸画素データの画素データ間に黒丸で示す画素
データを補間により求めて配設し（同図（Ｄ））、元の
レートで読み出す処理であるため、上述のように周波数
特性劣化が生ずる。

【００１９】より一般的には、図７に示すように、白丸
で示す水平間隔と垂直間隔で配設されている元の画素デ
ータに対してより狭い間隔の×で示す画素データを補間
で求めると、サンプリング間隔は１より小さくなる。

【００２０】図８は、本発明の一実施例を示す画像情報
処理システムの基本構成ブロック図である。同図中、図
１と同一符号部は、同一構成機能を有する。

【００２１】前述のように、従来のシステムでは、拡大
処理は画面全体に一様にしかできず、歪補正等、画面の
場所によって拡大率が変わる場合、対応できなかった。
本実施例は、この問題を解決するものである。

【００２２】デジタル強調部７は、上記周波数特性の劣
化を補償するためで、デジタルフィルタで構成される。
強調部７を構成するデジタルフィルタは、例えば、図９
（Ａ）に示すような画素ブロックについて３×３のブロ
ックデータａ〜ｉに対してフィルタ処理を行うもので、
出力信号Ｐは、 Ｐ＝ｋｘａ＋ｋｙ（ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）＋ｋｚ（ｆ＋ｇ＋
ｈ＋ｉ） となる。 ここで、ｋｘ＋４ｋｙ＋４ｋｚ＝１

【００２３】入力画像データからａ〜ｉを求めるために
は、（Ｂ）に示す如く、１Ｈ遅延部７１１，７１２と、
１クロック遅延部７１３〜７１８から成る回路を用いる
ことができる。こうして得られたデータａ〜ｈに対し
て、（Ｃ）に示すデジタルフィルタによりフィルタ処理
を施す。このデジタルフィルタは、加算器７２１〜７２
３と、乗算器７２４〜７２６を有し、乗算器７２４，７
２５及び７２６に供給される係数ｋｘ，ｋｙ及びｋｚを
適切な値に設定することによりフィルタ特性を変化させ
ている。 ここで、ｋｘ＝１〜５とすると ｋｙ＝（１−Ｋｚ）／４ Ｋｚ＝０ であるから、図１０（Ａ）に示すようなｋｘ＝１〜５に
対して、デジタルフィルタの周波数特性は、同図（Ｂ）
に示す如く、ｆ CLK／４をピークとする特性となる。ピ
ーク周波数を変えるには、図９（Ａ）のブロックの縦横
画素数を変えれば良い。

【００２４】本実施例は、同様に回転処理時に発生する
（サブ）サンプリングにも適用できる。図１１（Ａ）に
示す如く（図３（Ａ）と同じ）９０度の回転処理を行う
とき、縦方向の（サブ）サンプリングすべき間隔は、１
／２．４となり、１より小さいため帯域周波数特性が劣
化する。このサンプリング間隔は回転角に応じて変化
し、ボケが発生、画質が劣化してしまう。かかる周波数
特性の劣化を図５のデジタル強調部７で強調して補償す
る。

【００２５】同様なことは、光学系に起因するたる型歪
みを補正するときにも生ずる。図１２（Ａ）の実線が光
学系を介して得られる画像データであり、補償後の画像
データが点線で示される。光軸点Ｏから周辺に行くに従
って（中心からの距離が大きくなるに従って）本来の位
置から内側にずれて光学系に結合する。歪みを補正する
には、中心からの距離に応じて拡大率を変えることによ
り行われる。この補正では、同図（Ｂ）のようにサンプ
リング間隔が１より小さくなる。

【００２６】尚、上述の各実施例におけるような処理を
施された画像、乃至このような処理を施されない画像に
ついて、ヒトの視覚により適合する態様での疑似的中間
調画像を得るためのシステムにつき以下に説明する。本
実施例は網点ディザについてのものである。網点ディザ
では、人間の視覚上画質面で有利な４５度の斜め方向の
網点処理が施され、４５度方向にドット配列し、各ドッ
トの大きさを変えて見掛上の濃淡を表示している。

【００２７】例えば、図１３のように各正方形領域の黒
丸の径を変化させて濃淡を表示し、図１４に示すごと
く、斜め角（スクリーン角）４５度のパターンに対して
処理が施される。この種のディザ処理は、カラー印刷す
る際にも、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのそ
れぞれについて同様な処理を施せば良い。

【００２８】図１５（Ａ）に示す長さｘのブロック、間
隔Ｘについて、網点ディザが施される場合には、同図
（Ｂ）に示すようにθ＝４５度だけ傾けたブロックにつ
いて処理が施される。

【００２９】図１６は、ディザ処理の一例についての説
明図である。８×８の画素単位から成るブロックのディ
ザマトリクスの各単位には中心から渦巻き状に配設され
た順次値が大きくなるスレッシホールド値が与えられて
おり、各スレッシホールド値と予め設定した比較値２５
とを比較し、各単位値が２５より大きいときは、白、小
さいときは黒が与えられ、結局、同図（Ｂ）に示すよう
な略円形黒丸が定められる。したがって、比較値を２５
より大きく設定すれば同図（Ｂ）の黒丸は大きくなり、
比較値を２５より小さく設定すれば黒丸は小さくなる。

【００３０】ところで、図１７（Ａ）において、実線で
示す各画素についてディザ処理を行う際に用いるディザ
パターン（点線で示す）が必要であるが、ディザパター
ンの各ブロックを生成する処理を行うときには、同図
（Ｂ）に示すように、複数のスレッシホールド値にまた
がってしまうことがあり、比較値との比較が不可能とな
ってしまう。

【００３１】そこで、従来は、図１８（Ａ）に対して、
角度θだけ回転させる場合には、同図（Ｂ）に示すよう
に当該画素単位と隣りの画素単位の中心を結ぶ線の為す
角度をθとなるように、隣りの単位を縦横方向にずらせ
ている。この場合には、隣り合う画素単位間距離Ｘは、 Ｘ＝ｘ／ｃｏｓθ となり、θが大きくなるにつれて間隔Ｘが大きくなる。
このとき、θを４５度とすると、同図（Ｃ）に示すよう
に、 Ｘ＝√２ｘ となり、同図の斜線部の処理が不可能となり、１個おき
にしか処理ができず、粗い画像となってしまい、画質が
劣化する。

【００３２】そこで、本例は、メモリを用いて回転処理
を行い、補間後にディザ処理し、逆回転処理により戻す
処理を行っている。そのための処理構成ブロック図が図
１９に示されている。入力画像データ（６ビット）は、
ライトコントロール部１２の制御を受けてメモリ１１に
書き込まれ、回転角度θ情報を受けたリードコントロー
ル回転制御部１３からの読み出し制御を受けて、メモリ
１１から回転画像データ（６ビット）が得られる。メモ
リ１１から読み出された画像データは、補間部１４で補
間処理された後、減算部１５に入力される。減算部１５
では、補間部１４からの補間データからディザパターン
ＲＯＭ１７に格納されているデータ（６ビット）を減算
して比較し、１ビットの出力データをメモリ１６に書き
込む。メモリ１６への書き込みは、ライトコントロール
部１８により制御され、回転角度情報θに基づいてリー
ドコントロール回転制御部１９の制御により、逆方向回
転処理を施すべくメモリ１６から読み出し、例えば、プ
リンタ出力とされる。

【００３３】図２０は、メモリを用いた画像データの４
５度の回転処理を説明するための図で、白丸で示すメモ
リ入力に対して、メモリ出力は黒丸で示されている。し
たがって、同図（Ｂ）に示す画像は画像回転により４５
度傾斜した同図（Ｃ）に示すような画像となる。こうし
て４５度回転された画像に対してθが０度のディザパタ
ーンでディザ処理を施し（図２１（Ａ））、その後、４
５度逆方向に回転処理することにより同図（Ｂ）に示す
ような斜めディザマトリックスパターン処理が実現でき
る。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画像拡大処理時に、拡大率に応じて周波数特性を可変で
きるので、画像拡大処理時においても折り返しの問題を
回避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関連する画像情報処理システムの一例
を示す構成ブロック図である。

【図２】図１に示すシステムにおけるデジタルフィルタ
の構成図である。

【図３】図１における画像回転処理の説明図である。

【図４】光学的歪みの１つである糸巻き型歪みの補正へ
の適用例を示す図である。

【図５】本発明に関連する画像情報処理システムの他の
構成ブロック図である。

【図６】拡大画像処理についての説明図である。

【図７】拡大画像処理についての説明図である。

【図８】本発明の一実施例を示す画像情報処理システム
を示す基本構成ブロック図である。

【図９】本発明の実施例における強調部７を構成するデ
ジタルフィルタの構成を示す図である。

【図１０】図９に示すデジタルフィルタの周波数特性図
である。

【図１１】本発明の実施例における９０度の回転処理を
説明するための図である。

【図１２】本発明の実施例における光学系に起因するた
る型歪み補正時の動作を説明するための図である。

【図１３】ディザ処理を説明するための図である。

【図１４】ディザ処理において斜め角（スクリーン角）
４５度のパターンに対する処理を説明するための図であ
る。

【図１５】網点ディザ処理を説明するための図である。

【図１６】ディザ処理の一例についての説明図である。

【図１７】従来のディザ処理の問題を説明するための図
である。

【図１８】従来のディザ処理の動作の説明図である。

【図１９】本発明の実施例の構成ブロック図である。

【図２０】本発明の実施例におけるメモリを用いた画像
データの４５度の回転処理を説明するための図である。

【図２１】図２０により４５度回転された画像に対して
θが０度のディザパターンでディザ処理を施した図であ
る。

【図２２】画像処理時の折り返し成分について説明する
ための図である。

【図２３】縮小処理の動作説明図である。

【図２４】縮小処理のより詳細な説明図である。

【図２５】従来の折り返しの問題を解決するための構成
図である。

【符号の説明】

１ ローパスフィルタ（ＬＰＦ） ２ Ａ／Ｄコンバータ ３ デジタルローパスフィルタ ４ サブサンプリング部 ５，１１，１６ メモリ ６，１４ 補間部 ７ デジタル強調部 ８ Ｄ／Ａコンバータ ９ ＣＰＵ １０ アドレスコントロール部 １２，１８ ライトコントロール部 １３，１９ リードコントロール回転制御部 １５ 減算部 １７ ディザパターンＲＯＭ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/405 3/22 Ｂ 5/765 5/781 7734−5Ｃ Ｈ０４Ｎ 5/781 ５１０ Ｚ 5/91 Ｌ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】当該アナログ原画像情報をアナログ／デジ
   タル変換して得たデジタル態様の原画素情報に関し所定
   間隔での実効的サンプリングを施すことにより上記原画
   像に関する拡大効果を得るようになされた画像情報処理
   システムにおいて、 上記実効的サンプリングのレートに応じて自己の周波数
   特性が設定されるようになされたデジタルフィルタを上
   記実効的サンプリングを行うための手段の後段に接続し
   てなることを特徴とする画像情報処理システム。