JPH07262359A - 画像補間方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 補間方向と２次元画素空間における画素列の
方向とが不一致の場合において、線形補間を行った場合
に生じる補間抜けを防止する。 【構成】 基準画素Ｋａ，Ｋｂ間の補間経路に対して線
形補間を行い、補間画素Ｉを生成する。その場合、階段
状の補間画素列に起因して生じる画素値の抜けＱを防止
するため、補間経路上に斜め画素ペアが生じる場合に
は、クロス画素ペアに補間値を与え、補間画素Ｊを追加
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像補間方法、特に、配
列変換が行われた２次元画像に対して補間を行う方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】原画像に対して座標変換等の配列変換を
行って新画像を形成する場合には、その新画像に対し
て、補間処理が必要となる。すなわち、原画像の各画素
データ（画素値）は、所定の写像式に従って２次元画素
空間上の新しい座標にマッピングされるが、その場合
に、座標系の不一致に起因して画素データをもたない画
素が生じてしまうので、画素データを補う必要がある。

【０００３】図６には、２次元画像の配列変換の様子と
補間処理の様子とが示されている。この例では、（ａ）
に示される原画像は、（ｂ）に示されるように、配列変
換のために複数の画素ライン（画素列）に分割される。
なお、現画像が初めから複数の画素ラインに分割されて
いる場合も、これと同様である。

【０００４】そして、例えば、扇状に配列変換を行う場
合、（ｃ）に示されるように、各画素ラインが放射状に
配列される。図示のように、各画素ラインの間には、画
素値をもたない画素からなる隙間が生じており、このま
ま画像表示を行えば、均一かつ明瞭な画像を構成できな
い。

【０００５】そこで、従来においては、その隙間にある
画素に対して補間値を与えることにより、（ｄ）に示す
ように、抜けのない画像を形成している。

【０００６】以上のような補間処理は、各種の画像処理
において行われている。例えば、超音波画像処理の分野
においては、超音波ビームを扇状に走査して取り込まれ
た極座標形式の超音波画像を直交座標形式のＴＶディス
プレーに表示する場合に、上記のような補間処理が実行
されている。

【０００７】２つの画素の間を補間する場合、その補間
方向（補間経路）が、２次元画素空間における縦方向又
は横方向の画素配列に一致していれば、単に２つの画素
の間にあるすべての画素に対して所定の補間値を与えれ
ば良い。一方、画素配列方向に対して補間方向が斜めに
なる場合には、階段状に補間を行う必要がある。

【０００８】図１（ａ）には、従来の一般的な補間例が
示され、ここでは斜め方向の補間が示されている。
（ａ）において、Ｋａ及びＫｂはいずれも原画像の実デ
ータをもった実画素であり、それらの画素Ｋａ，Ｋｂ間
を結ぶ直線上にある画素に対して所定の補間値が付与さ
れ、補間画素列が階段状に形成されている。

【０００９】（ｂ）には、その補間方法を複数平行に適
用した例が示されている。図示のように、画素データを
もたない画素Ｑが生じており、画像の欠落が発生して
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
補間方法によれば、原画像と新画像の座標系が相違する
場合に、補間されない画素が生じて、塗りつぶしが不完
全となる問題があった。

【００１１】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、補間方向と２次元画素空間に
おける画素列の方向とが不一致の場合においても、デー
タの欠落を防止できる補間方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、縦方向及び横方向に画素を
２次元配列させてなる２次元画素空間において、補間区
間の両端となる２つの基準画素の間に補間画素を生成す
る方法であって、前記基準画素又は前記補間画素が斜め
方向に連結した斜め画素ペアが生じる場合には、その斜
め画素ペアとクロスする画素ペアに補間値を与えて補間
画素を追加することを特徴とする。

【００１３】また、請求項２記載の発明は、縦方向及び
横方向に画素を２次元配列させてなる２次元画素空間に
おいて補間を行う方法であって、補間区間の両端となる
基準値をもつ２つの基準画素の間に、第１補間値をもつ
第１補間画素を生成する第１補間工程と、前記第１補間
画素を生成する際に、前記基準画素又は前記第１補間画
素が斜め方向に連結した斜め画素ペアが生じる場合に、
その斜め画素ペアとクロスする画素ペアの少なくとも一
方に第２補間値を与えて第２補間画素を生成する第２補
間工程と、を含み、前記第１補間値は、２つの基準値
と、当該第１補間画素の位置と、に基づいて算出され、
前記第２補間値は、前記クロス画素ペアがもつ画素値の
平均値として算出されることを特徴とする。

【００１４】また、請求項３記載の発明は、基準画素列
の間に挟まれる領域内のすべての画素に対して補間値が
与えられたことを特徴とする。

【００１５】また、請求項４記載の発明は、前記基準画
素列は、実画素値を有する複数の実画素と、各実画素間
に線形補間を行って生成された補間画素と、で構成され
ることを特徴とする。

【００１６】

【作用】上記請求項１記載の構成によれば、従来のよう
に、２つの基準画素の間を結ぶ直線上にある画素に対し
て補間値を与えて線形補間を行う場合に、斜め画素ペア
が生じると、クロス画素ペアに補間値が与えられて補間
画素が追加される。

【００１７】すなわち、本発明は、図２に示されるよう
に、補間経路において斜め画素ペアが生じる場合には、
補間画素Ｊを別途追加して、補間を行うものである。よ
って、図１（ｃ）のように、補間画素Ｉの他に補間画素
Ｊを追加でき、（ｄ）に示されるように、基準画素Ｋａ
の列と基準画素Ｋｂの列との間を補間する場合に、塗り
残しが生じるのを防止できる。

【００１８】このように、本発明は、斜め方向に連なる
斜め画素ペアが画素値の欠落を生じさせる要因となるこ
とに着目し、欠落が生じる部分に予め補間画素をおくも
のである。よって、本発明によれば、配列変換後の新画
像を鮮明なものにできる。

【００１９】請求項２記載の構成によれば、第１補間工
程において、従来同様に補間区間の両端となる２つの基
準画素を結ぶ直線上にある画素に対して第１補間値が与
えられて第１補間画素が生成される。その第１補間工程
において、斜め画素ペアが生じる場合には、第２補間値
もつ第２補間画素が追加生成される。

【００２０】第１補間値は、線形補間の理論にしたがっ
て、両端の画素値と当該補間画素の位置とに基づき算出
され、第２補間値はペアを構成する２つの画素の画素値
の平均値として算出される。

【００２１】なお、斜め画素ペアは、２つの第１補間画
素で構成される他、補間画素と基準画素とで構成される
場合もある。また、基準画素は、原画像を構成する実画
素値をもつ実画素、又は、実画素間を線形補間して生成
した補間画素である。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。

【００２３】図３には、本発明に係る画像補間装置が示
されている。この装置は、例えば、超音波ビームを円弧
状に走査して得られた超音波画像に対して、補間処理を
行うものである。

【００２４】図３において、制御部１０は各回路の制御
を行うものである。画像分解部１２は、２次元画像デー
タを複数のラインデータ（画素列）に分割する（図６
（ｂ）参照）。その画像がビデオ信号として入力され、
初めから複数の走査線に分割されている場合には、この
画像分割は不要である。また、超音波画像の場合にも、
最初から超音波ビーム毎にデータが分離しているため、
この画像分割は不要である。

【００２５】次に、ラインバッファ１４及び１６は、各
ラインデータを交互に格納する。例えば、ラインバッフ
ァ１４は、奇数番目のラインデータを格納し、ラインバ
ッファ１６は偶数番目のラインデータを格納する。これ
らの制御は、制御部１０により行われる。

【００２６】ライン内補間部１８及び２０は、新画像の
２次元画素空間上において、ライン上にのる画素の座標
を求めると共に、補間を行うものである。

【００２７】図４には、ライン内補間部の作用が概略的
に示されている。ここで、Ｋは、原画像の画素データＤ
がマッピングされた画素であり、便宜上「実画素」と称
する。ライン上において各実画素間に存在する画素に対
しては補間値が与えられ、補間画素Ｉとされる。ここ
で、各補間画素の値（補間値）は、周知の線形補間原理
に基づき、２つの実画素値と当該補間画素による補間区
間の内分比とにより決定される。なお、図４において、
ライン内補間部１８はライン１についての補間を実行
し、ライン内補間部２０はライン２についての補間を実
行する。

【００２８】以上のように、２つのラインに対して補間
が実行された後、図３に示すライン間補間部２２が２つ
のラインで挟まれる領域に対して補間を行う。その作用
が図５に示されている。ここで、補間区間の両端となる
画素を基準画素Ｉａ，Ｉｂと称する。上述の説明から明
らかなように、実画素は基準画素となるが、さらに、ラ
イン内補間により得られた補間画素も基準画素となり得
る。なお、この図５に示す例では、原点を中心といた同
一半径上の画素が基準画素Ｉａ，Ｉｂとされている。

【００２９】本実施例におけるライン間での補間は、図
１（ｃ）及び（ｄ）に示した原理が適用される。すなわ
ち、図５に示すように、まず、２つの基準画素Ｉａ，Ｉ
ｂを結ぶ補間経路（直線経路）上にある画素について、
線形補間が実行される。その補間画素は、図５に示すラ
イン間においてＩで示されている。

【００３０】しかし、本実施例では、その直線補間にお
いて、基準画素又は補間画素が斜め方向に連結した「斜
め画素ペア」が生じる場合に、その斜め画素ペアとクロ
スする画素ペアの両方に補間値が与えられ、補間画素と
されている。図５においては、追加した補間画素がＪで
示されている。その追加した２つの補間画素Ｊの画素値
は、斜め画素ペアを構成する２つの画素Ｊの画素値の平
均値として定義される。

【００３１】なお、基準画素間の補間は、従来同様の線
形補間を行った後に、クロス画素ペアを特定して補間画
素Ｊを追加する方法、又は、線形補間と同時進行で補間
画素Ｊを追加してく方法、のいずれの方法も適用でき
る。

【００３２】１つの補間経路についての補間が終了した
後、その結果が画像記憶部２４に格納された後、次の補
間経路に対して補間が実行され、これが２つのライン間
の全域に渡って繰り返される。その場合、補間画素の重
複が生じれば、その重複した画素値の平均値を当該画素
の画素値をすればよい。

【００３３】そして、以上のライン間補間が終了した
後、他のライン間につき上述同様の処理が行われて、新
画像全体に渡って補間処理が行われ、画像記憶部２４に
は、補間処理が実行された新画像が格納されることにな
る。この新画像は、読み出されて例えば表示器に表示さ
れる。

【００３４】従来においては、欠落が生じるとの理由に
より、ライン間において斜め方法へ線形補間を適用でき
なかったが、本実施例によれば、追加補間と相俟って欠
落の生じない斜め方向への線形補間を実現できる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２つの基準画素間に、斜め画素ペアが含まれる場合に、
クロス画素ペアを補間画素としたので、画素値抜けを防
止して、鮮明な画像を構成できる。

【００３６】また、追加される補間画素の画素値を、斜
め画素ペアの画素値の平均値として定めたので、滑らか
な画像を形成できる。

【００３７】本発明は、補間画素を基準画素とする場合
にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を示す原理説明図である。

【図２】斜め画素ペアを示す説明図である。

【図３】本発明に係る補間装置の構成を示すブロック図
である。

【図４】ライン上の線形補間を示す図である。

【図５】ライン間の補間を示す図である。

【図６】画像の配列変換を示す図である。

【符号の説明】

Ｋａ，Ｋｂ 基準画素 Ｉ 補間画素 Ｊ 追加した補間画素 Ｑ 画素値の欠落

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山根 大作 東京都三鷹市下連雀五丁目１番１号 日本 無線株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 縦方向及び横方向に画素を２次元配列さ
   せてなる２次元画素空間において、補間区間の両端とな
   る２つの基準画素の間に補間画素を生成する方法であっ
   て、 前記基準画素又は前記補間画素が斜め方向に連結した斜
   め画素ペアが生じる場合には、その斜め画素ペアとクロ
   スする画素ペアに補間値を与えて補間画素を追加するこ
   とを特徴とする画像補間方法。
2. 【請求項２】 縦方向及び横方向に画素を２次元配列さ
   せてなる２次元画素空間において補間を行う方法であっ
   て、 補間区間の両端となる基準値をもつ２つの基準画素の間
   に、第１補間値をもつ第１補間画素を生成する第１補間
   工程と、 前記第１補間画素を生成する際に、前記基準画素又は前
   記第１補間画素が斜め方向に連結した斜め画素ペアが生
   じる場合に、その斜め画素ペアとクロスする画素ペアの
   少なくとも一方に第２補間値を与えて第２補間画素を生
   成する第２補間工程と、 を含み、 前記第１補間値は、２つの基準値と、当該第１補間画素
   の位置と、に基づいて算出され、 前記第２補間値は、前記クロス画素ペアがもつ画素値の
   平均値として算出されることを特徴とする画像補間方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の方法において、 基準画素列の間に挟まれる領域内のすべての画素に対し
   て補間値が与えられることを特徴とする画像補間方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の方法において、 前記基準画素列は、実画素値を有する複数の実画素と、
   各実画素間に線形補間を行って生成された補間画素と、
   で構成されることを特徴とする画像補間方法。