JPH0737079A - Method and device for correcting picture distortion - Google Patents
Method and device for correcting picture distortionInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、レンズ系の歪みや撮像
装置の走査線の歪み等により生じる画像の２次元的な歪
み補正を実時間で行う画像歪み補正方法及び装置に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image distortion correction method and apparatus for performing in real time two-dimensional distortion correction of an image caused by distortion of a lens system, scanning line distortion of an image pickup device, or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、画像歪みの補正方法は、多項式に
よる座標変換を２次元的に行う方法が一般的である。例
えば、広角レンズを用いたときに生じる樽形歪みの場
合、入力画像の任意の座標を（ｘ’，ｙ’）、補正後の
座標を（ｘ，ｙ）、歪みを表すパラメータをｋ1 ，ｋ2
としたとき、 ｘ’＝ｋ1 ｛１＋ｋ2 （ｘ2 ＋ｙ2 ）｝ｘ ｙ’＝ｋ1 ｛１＋ｋ2 （ｘ2 ＋ｙ2 ）｝ｙ という多項式、又は類似した多項式で、入力画像の座標
と補正後の座標のマッピングを行い、多項式を計算して
得られた入力画像の座標（ｘ’，ｙ’）の値（明るさ）
を補正後の座標（ｘ，ｙ）に代入することで画像歪みを
補正していた。ここで、入力画像の座標（ｘ’，ｙ’）
は図２のように入力画像の座標系の格子点上には位置せ
ず、格子点の間に位置するので、入力画像の座標
（ｘ’，ｙ’）の近傍の値から推定することになる。こ
の推定には、例えば、入力画像の座標（ｘ’，ｙ’）の
最近傍の格子点の値を与える方法や、隣接する４近傍の
格子点の値で線形近似する方法などがある。例えば、隣
接する４近傍の格子点の値で線形近似する方法について
説明すると、図２において、点Ａで示した補正後の座標
（ｘ，ｙ）の値ｆ（ｘ，ｙ）を、補正前の入力画像の隣
接する４近傍の格子点の値ｆ’（ｕ，ｖ）、ｆ’（ｕ＋
１，ｖ）、ｆ’（ｕ，ｖ＋１）、ｆ’（ｕ＋１，ｖ＋
１）から計算するものである。格子間隔が１で、ｘ方向
にａ、ｙ方向にｂの距離にあるＡ点の値は、次式で線形
近似される。 ｆ（ｘ，ｙ）＝（１−ａ）（１−ｂ）・ｆ’（ｕ，ｖ） ＋ａ（１−ｂ）・ｆ’（ｕ＋１，ｖ） ＋ｂ（１−ａ）・ｆ’（ｕ，ｖ＋１） ＋ａｂ・ｆ’（ｕ＋１，ｖ＋１）2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of correcting image distortion, a method of two-dimensionally performing coordinate conversion using a polynomial is generally used. For example, in the case of barrel distortion that occurs when a wide-angle lens is used, arbitrary coordinates of the input image are (x ′, y ′), corrected coordinates are (x, y), distortion parameters are k 1 , k 2
Where x ′ = k 1 {1 + k 2 (x 2 + y 2 )} xy ′ = k 1 {1 + k 2 (x 2 + y 2 )} y, or a similar polynomial, with the coordinates of the input image The value (brightness) of the coordinates (x ', y') of the input image obtained by mapping the corrected coordinates and calculating the polynomial
Was substituted for the corrected coordinates (x, y) to correct the image distortion. Here, the coordinates (x ', y') of the input image
Is not located on the grid points of the coordinate system of the input image as shown in FIG. 2, but is located between the grid points. Therefore, it is estimated from the value near the coordinates (x ′, y ′) of the input image. Become. For this estimation, for example, there is a method of giving the value of the lattice point in the nearest neighborhood of the coordinates (x ′, y ′) of the input image, a method of linear approximation with the values of the lattice points in the four adjacent neighborhoods. For example, a method of performing linear approximation with the values of adjacent four neighboring grid points will be described. In FIG. 2, the value f (x, y) of the coordinates (x, y) after correction indicated by the point A is before correction. Values of adjacent four neighboring grid points f ′ (u, v), f ′ (u +
1, v), f '(u, v + 1), f' (u + 1, v +
It is calculated from 1). The value of point A, which has a lattice spacing of 1 and is a in the x direction and b in the y direction, is linearly approximated by the following equation. f (x, y) = (1-a) (1-b) .f '(u, v) + a (1-b) .f' (u + 1, v) + b (1-a) .f '(u , V + 1) + ab · f ′ (u + 1, v + 1)
【０００３】また、上述した画像歪み補正方法を実現す
るための画像歪み補正装置として、本発明者は座標変換
テーブルを使用する装置を既に提案している。つまり、
歪み率を表すパラメータｋ1 ，ｋ2 が決まっている場合
は、すべての座標に対して予め変換座標を求めておき、
それをテーブル化することで、複雑な変換式を計算する
必要がなく、テーブルにアクセスするだけで変換座標
（ｘ’，ｙ’）を得ることができるが、その座標に対応
する入力画像のデータが入力されるまではデータにアク
セスできないため、入力画像データを蓄えておくための
バッファメモリが必要である。このように入力画像を蓄
えるバッファメモリと変換座標テーブルとデータ値の推
定手段を用いることで画像歪み補正装置を構成すること
ができたが、従来は、垂直・水平両方向に座標変換を行
うものであった。The present inventor has already proposed a device that uses a coordinate conversion table as an image distortion correction device for implementing the above-described image distortion correction method. That is,
When the parameters k 1 and k 2 representing the distortion rate are determined, the converted coordinates are obtained in advance for all the coordinates,
By converting it into a table, it is not necessary to calculate a complicated conversion expression, and the converted coordinates (x ', y') can be obtained simply by accessing the table, but the data of the input image corresponding to the coordinates Since the data cannot be accessed until is input, a buffer memory for storing the input image data is required. As described above, the image distortion correction device can be configured by using the buffer memory that stores the input image, the conversion coordinate table, and the data value estimating means, but conventionally, the coordinate conversion is performed in both the vertical and horizontal directions. there were.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来の画像歪み補正方
法及び装置は以上のように構成されているので、図３の
ように、黒丸で示した歪み補正後の座標系の格子点（Ａ
点）の値ｆ（ｘ，ｙ）を、白丸で示した入力画像の座標
系の値ｆ’（ｕ，ｖ）、ｆ’（ｕ＋１，ｖ）、ｆ’
（ｕ，ｖ＋１）、ｆ’（ｕ＋１，ｖ＋１）で求める際
に、異なるラインのデータを必要とし、その座標に対応
する入力画像のデータが入力されるまではデータにアク
セスできないため、入力画像を１フィールド分蓄える大
容量のバッファメモリが必要となった。Since the conventional image distortion correction method and apparatus are configured as described above, as shown in FIG. 3, grid points (A) indicated by black circles in the coordinate system after distortion correction have been corrected.
The value f (x, y) of the point) is represented by the white circles, and the values f ′ (u, v), f ′ (u + 1, v), f ′ of the coordinate system of the input image are shown.
When calculating with (u, v + 1) and f ′ (u + 1, v + 1), data of different lines are required, and the data cannot be accessed until the data of the input image corresponding to the coordinates is input, so the input image is A large-capacity buffer memory that can store one field is required.
【０００５】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、画像の２次元的な
歪みを補正する画像歪み補正方法及び装置において、水
平方向に対してのみ画像歪み補正処理を行い、垂直方向
には画像歪み補正処理を行わないことにより、１フィー
ルド分のバッファメモリを必要とせず、１ライン分の小
容量のバッファメモリのみで画像歪みの補正を可能とす
ることにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an image distortion correction method and apparatus for correcting two-dimensional distortion of an image only in the horizontal direction. By performing the image distortion correction processing and not performing the image distortion correction processing in the vertical direction, it is possible to correct the image distortion only with a small-capacity buffer memory for one line without requiring a buffer memory for one field. To do.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の画像歪み補正方
法及び装置は、上記の課題を解決するために、画像の垂
直方向の座標変換（ｙ’＝ｋ1 ｛１＋ｋ2 （ｘ2 ＋
ｙ2 ）｝ｙ）を行わず、水平方向の座標変換のみを行う
ものであり、具体的には、入力画像の任意の座標を
（ｘ’，ｙ’）、画像歪み補正後の座標を（ｘ，ｙ）、
画像中心の座標を（ｘ0，ｙ0 ）、画像の歪み率を表す
パラメータをｋとしたとき、ｘ’＝｛１−ｋ（ｙ−
ｙ0 ）2 ｝ｘ＋ｋ（ｙ−ｙ0 ）2 ｘ0 、ｙ’＝ｙという
１次式で表されるアドレス変換式を使用して入力画像の
座標を計算し、この計算された入力画像の座標のデータ
を近傍のデータで線形近似して算出することにより画像
歪み補正処理を行うものである。In order to solve the above-mentioned problems, the image distortion correction method and apparatus of the present invention solves the above-mentioned problems by the vertical coordinate conversion (y '= k 1 {1 + k 2 (x 2 +
y 2 )} y) is not performed, and only the coordinate conversion in the horizontal direction is performed. Specifically, arbitrary coordinates of the input image are (x ′, y ′), and coordinates after image distortion correction are (y ′). x, y),
When the coordinates of the image center are (x 0 , y 0 ), and the parameter representing the image distortion rate is k, x ′ = {1-k (y−
y 0) 2} x + k (y-y 0) 2 x 0, y '= Use represented by address conversion formula by a linear equation of y to calculate the coordinates of the input image, the calculated input image Image distortion correction processing is performed by linearly approximating coordinate data with neighboring data.
【０００７】[0007]
【作用】この発明における画像歪み補正方法及び装置
は、画像の水平方向にのみ歪み補正を施すので、１フィ
ールド分のバッファメモリを必要とせず、１ライン分の
小容量のバッファメモリのみで画像歪みを補正すること
ができる。また、アドレス変換式に画像の歪み率を表す
パラメータが含まれているので、レンズの交換等により
歪み率が変化してもパラメータを変更するだけで画像歪
みを補正できる。Since the image distortion correction method and apparatus according to the present invention corrects the distortion only in the horizontal direction of the image, it does not require a buffer memory for one field and the image distortion is corrected only by a small capacity buffer memory for one line. Can be corrected. Further, since the address conversion formula includes a parameter indicating the image distortion rate, even if the distortion rate changes due to lens replacement or the like, the image distortion can be corrected by simply changing the parameter.
【０００８】[0008]
【実施例】図１は本発明の一実施例のブロック図であ
る。図中、１はテレビカメラ、２はＡ／Ｄ変換手段、３
は入力データを調整するバッファメモリ、４は変換アド
レスを元に線形補間してデータを推定する補間手段であ
る。５は１ラインバッファメモリであり、補間手段４の
処理までの遅延時間を調整するためのメモリである。６
はＤ／Ａ変換手段、７はモニタテレビである。また、８
はバッファメモリ制御手段であり、バッファメモリ３を
制御する。９は水平方向についての座標変換式に対応し
た水平方向座標変換手段、１０は１ラインバッファメモ
リ制御手段である。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a TV camera, 2 is A / D conversion means, 3
Is a buffer memory for adjusting input data, and 4 is an interpolating means for estimating data by linearly interpolating based on a conversion address. Reference numeral 5 is a 1-line buffer memory, which is a memory for adjusting the delay time until the processing of the interpolating means 4. 6
Is a D / A conversion means, and 7 is a monitor television. Also, 8
Is a buffer memory control means for controlling the buffer memory 3. Reference numeral 9 is a horizontal direction coordinate conversion means corresponding to the coordinate conversion formula in the horizontal direction, and 10 is a 1-line buffer memory control means.
【０００９】以下、本実施例の動作を説明する。テレビ
カメラ１から入力した画像をＡ／Ｄ変換手段２によりデ
ジタル画像データに変換し、そのデータをバッファメモ
リ３に順次書き込む。そして、水平アドレス（ｘ座標）
と垂直アドレス（ｙ座標）、及び画像歪み率を表すパラ
メータｋを水平方向座標変換手段９に入力し、歪み補正
のために必要な入力画像の水平座標と線形補間するため
の重み係数を計算し、その計算した水平座標と等しい座
標のデータを入力すれば、１ラインバッファメモリ制御
手段１０に処理が有効であることを知らせ、１ラインバ
ッファメモリ制御手段１０は１ラインバッファメモリ５
に対して書き込み許可制御する。バッファメモリ制御手
段８は、水平方向座標変換手段９で算出した入力画像の
水平座標のデータと、そのデータの次に入力したデータ
を同時に読み出す。これらの２つのデータは入力画像に
おいて水平方向に隣接するので、補間手段４で重み係数
を使って線形補間し、１ラインバッファメモリ５に計算
結果を書き込み、次のラインの処理のときにラインの先
頭から１ラインバッファメモリ５のデータを読み出し、
Ｄ／Ａ変換手段６でＤ／Ａ変換し、モニタテレビ７に表
示する。画像歪みを補正処理した画像を表示しない場合
には、Ｄ／Ａ変換手段６とモニタテレビ７は不要であ
る。The operation of this embodiment will be described below. The image input from the television camera 1 is converted into digital image data by the A / D conversion means 2, and the data is sequentially written in the buffer memory 3. And the horizontal address (x coordinate)
And the vertical address (y coordinate) and the parameter k representing the image distortion rate are input to the horizontal coordinate conversion means 9, and the weighting coefficient for linear interpolation with the horizontal coordinate of the input image necessary for distortion correction is calculated. By inputting the data of the coordinates equal to the calculated horizontal coordinate, the 1-line buffer memory control means 10 is informed that the processing is effective, and the 1-line buffer memory control means 10 causes the 1-line buffer memory 5 to operate.
Write permission control for. The buffer memory control means 8 simultaneously reads the horizontal coordinate data of the input image calculated by the horizontal coordinate conversion means 9 and the data input next to the data. Since these two pieces of data are adjacent to each other in the horizontal direction in the input image, the interpolating means 4 performs linear interpolation using the weighting factor, writes the calculation result in the 1-line buffer memory 5, and when processing the next line, Read the data in the 1-line buffer memory 5 from the beginning,
The D / A conversion means 6 performs D / A conversion, and displays on the monitor TV 7. The D / A conversion means 6 and the monitor television 7 are not necessary when the image whose image distortion has been corrected is not displayed.
【００１０】この処理の特徴は、あるラインの処理を行
う場合、入力画像のラインと歪み補正後のラインが一致
するようにしているので、画像データを入力するバッフ
ァメモリが最大でも１ライン分あれば良い。したがっ
て、あとは歪み補正による遅延時間を調整するための１
ラインバッファメモリ５があれば、この画像歪み補正装
置が構成できる。The feature of this processing is that when a certain line is processed, the line of the input image and the line after distortion correction are made to coincide with each other. Therefore, the buffer memory for inputting the image data has at least one line. Good. Therefore, it is necessary to adjust the delay time by distortion correction.
If the line buffer memory 5 is provided, this image distortion correction device can be configured.
【００１１】以下、水平方向座標変換手段９で実現する
アドレス変換式の一実施例について説明する。入力画像
の任意の座標（ｘ’，ｙ’）と補正後の座標（ｘ，ｙ）
の変換を行うために、画像中心の座標を（ｘ0 ，
ｙ0 ）、歪み率を表すパラメータをｋとしたとき、次の
１次式によりアドレス変換を行う。 ｘ’＝｛１−ｋ（ｙ−ｙ0 ）2 ｝ｘ＋ｋ（ｙ−ｙ0 ）2
ｘ0 ｙ’＝ｙAn embodiment of the address conversion formula realized by the horizontal coordinate conversion means 9 will be described below. Arbitrary coordinates (x ', y') of input image and corrected coordinates (x, y)
In order to transform the image center coordinates (x 0 ,
y 0 ), where k is a parameter indicating the distortion rate, address conversion is performed by the following linear expression. x '= {1-k ( y-y 0) 2} x + k (y-y 0) 2
x 0 y '= y
【００１２】なお、歪み率を表すパラメータｋは外部か
ら入力し、ｙはラインごとに変化する。この１次式を計
算し、ｘ’の整数部を入力画像の座標としてバッファメ
モリ制御手段８に出力し、ｘ’の小数部を線形補間する
ときの重み係数として補間手段４に出力する。The parameter k representing the distortion rate is input from the outside, and y changes line by line. This linear expression is calculated, the integer part of x ′ is output to the buffer memory control means 8 as the coordinates of the input image, and the decimal part of x ′ is output to the interpolation means 4 as a weighting coefficient for linear interpolation.
【００１３】図４に補間手段４の一実施例を示す。水平
方向のみの処理を行うので、線形補間には同じライン上
の隣接２画素を使用し、線形補間の重み係数ａは上述の
とおり水平方向座標変換手段９から入力し、 ｆ’（ｘ，ｙ）＝ａ・ｆ（ｕ＋１，ｖ）＋（１−ａ）・
ｆ（ｕ，ｖ） で計算する。図中、ｕは水平座標、ｖは垂直座標であ
る。このようにすれば、広角レンズなどにより生じる樽
形の歪みを水平方向にのみ補正し、その補正後の座標の
データを線形補間により計算することができる。FIG. 4 shows an embodiment of the interpolation means 4. Since only the horizontal direction is processed, two adjacent pixels on the same line are used for the linear interpolation, and the weighting coefficient a of the linear interpolation is input from the horizontal direction coordinate conversion means 9 as described above, and f '(x, y ) = A · f (u + 1, v) + (1-a) ·
Calculate with f (u, v). In the figure, u is a horizontal coordinate and v is a vertical coordinate. By doing so, the barrel distortion caused by the wide-angle lens or the like can be corrected only in the horizontal direction, and the corrected coordinate data can be calculated by linear interpolation.
【００１４】[0014]
【発明の効果】本発明によれば、画像の２次元的な歪み
を補正する画像歪み補正方法において、水平方向に対し
てのみ画像歪み補正処理を行い、垂直方向には画像歪み
補正処理を行わないものであるから、従来のように、１
フィールド分のバッファメモリを必要とせず、１ライン
分のバッファメモリで済むので、入力画像データを蓄え
るバッファメモリの記憶容量を小さくできるという効果
がある。また、歪み率を表すパラメータを外部から与え
ることにより、歪み率が異なるレンズを使用した場合で
も画像歪みを補正できるという効果がある。According to the present invention, in the image distortion correction method for correcting the two-dimensional distortion of an image, the image distortion correction processing is performed only in the horizontal direction and the image distortion correction processing is performed in the vertical direction. Since it's not there, 1
Since the buffer memory for one field is not needed and the buffer memory for one field is required, there is an effect that the storage capacity of the buffer memory for storing the input image data can be reduced. In addition, by giving a parameter representing the distortion rate from the outside, it is possible to correct the image distortion even when lenses having different distortion rates are used.
【図１】本発明の一実施例のブロック回路図である。FIG. 1 is a block circuit diagram of an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施例の動作説明図である。FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the embodiment of the present invention.
【図３】従来例の問題点を説明するための説明図であ
る。FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a problem of a conventional example.
【図４】本発明による座標変換の一例を示す説明図であ
る。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of coordinate conversion according to the present invention.
１ テレビカメラ ２ Ａ／Ｄ変換手段 ３ バッファメモリ ４ 補間手段 ５ １ラインバッファメモリ ６ Ｄ／Ａ変換手段 ７ モニタテレビ ８ バッファメモリ制御手段 ９ 水平方向座標変換手段 １０ １ラインバッファメモリ制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 TV camera 2 A / D conversion means 3 Buffer memory 4 Interpolation means 5 1 Line buffer memory 6 D / A conversion means 7 Monitor television 8 Buffer memory control means 9 Horizontal direction coordinate conversion means 10 1 Line buffer memory control means
Claims (4)
歪み補正方法において、水平方向に対してのみ画像歪み
補正処理を行い、垂直方向には画像歪み補正処理を行わ
ないことを特徴とする画像歪み補正方法。1. An image distortion correction method for correcting a two-dimensional distortion of an image, wherein image distortion correction processing is performed only in a horizontal direction, and image distortion correction processing is not performed in a vertical direction. Image distortion correction method.
て、入力画像の任意の座標を（ｘ’，ｙ’）、歪み補正
後の座標を（ｘ，ｙ）、画像中心の座標を（ｘ0 ，
ｙ0 ）、画像の歪み率を表すパラメータをｋとしたと
き、ｘ’＝｛１−ｋ（ｙ−ｙ0 ）2 ｝ｘ＋ｋ（ｙ−
ｙ0 ）2 ｘ0 、ｙ’＝ｙという１次式で表されるアドレ
ス変換式を使用して入力画像の座標を計算し、この計算
された入力画像の座標のデータを近傍のデータで線形近
似して算出することにより画像歪み補正処理を行うこと
を特徴とする請求項１記載の画像歪み補正方法。2. A method of correcting barrel distortion of an image, wherein arbitrary coordinates of an input image are (x ′, y ′), coordinates after distortion correction are (x, y), and coordinates of an image center are (x). 0 ,
y 0 ), where k is a parameter representing the distortion rate of the image, x ′ = {1-k (y−y 0 ) 2 } x + k (y−
y 0 ) 2 x 0 , y ′ = y An address conversion expression represented by a linear expression is used to calculate the coordinates of the input image, and the data of the calculated coordinates of the input image are linearly converted to data in the vicinity. The image distortion correction method according to claim 1, wherein the image distortion correction processing is performed by performing an approximate calculation.
て、入力画像データを順次蓄えるためのバッファメモリ
と、バッファメモリへの入力画像データの書き込みを制
御する書き込み制御回路と、入力画像の任意の座標を
（ｘ’，ｙ’）、歪み補正後の座標を（ｘ，ｙ）、画像
中心の座標を（ｘ0 ，ｙ0 ）、画像の歪み率を表すパラ
メータをｋとしたとき、ｘ’＝｛１−ｋ（ｙ−
ｙ0 ）2 ｝ｘ＋ｋ（ｙ−ｙ0 ）2 ｘ0 、ｙ’＝ｙという
１次式で表されるアドレス変換式を使用して入力画像の
座標を計算するアドレス変換演算回路と、アドレス変換
演算回路により計算された入力画像の座標の近傍のデー
タをバッファメモリから読み出す読み出し制御回路と、
バッファメモリから読み出した近傍のデータを補間計算
してアドレス変換された入力画像の座標のデータを算出
する補間計算回路とからなることを特徴とする画像歪み
補正装置。3. A device for correcting barrel distortion of an image, comprising: a buffer memory for sequentially storing input image data; a write control circuit for controlling writing of the input image data into the buffer memory; When arbitrary coordinates are (x ′, y ′), coordinates after distortion correction are (x, y), coordinates of the image center are (x 0 , y 0 ), and a parameter representing the image distortion rate is k, x '= {1-k (y-
y 0) 2} x + k (y-y 0) 2 x 0, y '= the address conversion operation circuit for calculating the coordinates of the input image using the address conversion formula represented by a linear equation of y, address translation A read control circuit for reading data near the coordinates of the input image calculated by the arithmetic circuit from the buffer memory,
An image distortion correction device, comprising: an interpolation calculation circuit that calculates the data of the coordinates of an input image whose address is converted by performing an interpolation calculation of data in the vicinity read from a buffer memory.
て、画像歪み補正処理後の画像を表示するための画像表
示装置を備えていることを特徴とする画像歪み補正装
置。4. The image distortion correction device according to claim 3, further comprising an image display device for displaying the image after the image distortion correction process.
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Publications (2)
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- 1993-06-25 JP JP5155749A patent/JP3047681B2/en not_active Expired - Fee Related
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