JPH08286658A

JPH08286658A - 解像度変換装置および解像度変換方法

Info

Publication number: JPH08286658A
Application number: JP7089612A
Authority: JP
Inventors: Hiroko Sato; 裕子佐藤; Shinji Wakizaka; 新路脇坂; Shigehiko Kasai; 成彦笠井; Yoichi Watanabe; 洋一渡邉; Hiroyuki Koizumi; 洋之小泉
Original assignee: Hitachi Device Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd; Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Consumer Electronics Co Ltd; Japan Display Inc
Priority date: 1995-04-14
Filing date: 1995-04-14
Publication date: 1996-11-01
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: JP3582540B2

Abstract

(57)【要約】【目的】解像度変換装置および方法において高品質な画
像を実現する。【構成】決定手段がデジタル原画像の予め定めた画素数
のブロックごとに、前記デジタル原画像の前記ブロック
に対して補間する、前記変換倍率に応じた補間画素数と
補間位置とを決定する。生成部は、デジタル原画像の前
記ブロックごとに、当該ブロックの画素位置と画素デー
タとにより係数が決定される予め定めた補間式に従っ
て、前記決定手段により決定される前記補間位置におけ
る補間する画素の画像データを生成し、前記デジタル原
画像の画素の画像データと当該生成した補間する画素の
画像データとから変換後のデジタル画像を出力する。補
間式は、スプライン関数やベジェ関数とすることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、文字、グラフィック
ス、自然画像で構成した静止画像や動画像のデジタル画
像情報を異なる画素数の画像情報に変換して、ディスプ
レイに表示する解像度変換装置に係り、特に、マルチメ
ディアの動画像表示において、入力した画像情報を異な
る解像度を有する表示装置やウインドウ環境で表示する
のに良好な解像度変換装置および解像度変換方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】デジタル画像の解像度変換において、原
画像の画素数を増やす場合、同じ表示装置上であれば原
画像の拡大表示となる。よって、ウインドウの拡大表示
等に有効である。また、原画像の解像度に比べて高い解
像度を有する表示装置に表示することが可能になる。そ
こで、最も簡単な方法としては、原画像の１画素に対し
て、同一画素を水平方向および垂直方向に埋めていくこ
とで原画像の画素数を増やす方法がある。

【０００３】また、特開平６−１２４１８９号公報に記
載されている「画像表示装置および画像表示制御方法」
には、原画像の水平方向と垂直方向との画素データの平
均化を行い、原画像の画素数を減らす方法がある。この
方法は、従来技術として知られている直線描画アルゴリ
ズムを用いて描画し、原画像の直線は、少なくとも１ド
ット以上のｙ個の水平成分でそれぞれ表され、縮小の場
合、直線の傾きは４５度以下となる。各水平成分の長さ
は、ＶＲＡＭに書き込む縮小スケーリング後の１画素デ
ータに対応する画像入力の画素データの個数を表すと考
えることができる。各水平成分の長さは異なる場合もあ
るし、全て同一の場合も存在するが、ｎドット分の画素
データの平均化を行うことで、水平方向の縮小スケーリ
ングを行っている。垂直方向についても同様である。こ
の直線の傾きを４５度以上にすることにより、拡大処理
が可能となり、水平方向、垂直方向の拡大スケーリング
を行っている。

【０００４】また、単純に同一画素を埋めるのではな
く、埋めていく際に、図１８および図２２に示すよう
に、原画像の画素間の階調値を直線で結ぶように補間画
素の階調値を算出し、画素を埋めていくことで原画像の
画素数を増やす方法が従来からある。図１８および図２
２には、水平方向の各画素位置における階調値を示して
いる。

【０００５】さらに、原画像を任意に解像度変換する方
法を図１７に示す。１７０１は、原画像データであり、
１７０２は、原画像を縦にＬ１倍、横にＭ１倍する処理
を示し、１７０３は、拡大された画像データである。１
７０４は、拡大された画像データを縦に１／Ｌ２倍、横
に１／Ｍ２倍する処理を示し、１７０５は、縮小された
画像データである。ここで、Ｌ１、Ｌ２、Ｍ１およびＭ
２は、正の整数である。この処理は、Ｌ１＞Ｌ２，Ｍ１
＞Ｍ２ならば、画像の拡大に、またＬ１＜Ｌ２，Ｍ１＜
Ｍ２ならば、画像の縮小に相当する。このように、画像
サイズの拡大処理と縮小処理とを組み合わせることによ
り、画像サイズをより自由に変換できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】

《課題１》上記従来方法の原画像の画素数を増やす場
合、原画像の１画素に対して、同一画素を水平方向およ
び垂直方向に埋めていくことで原画像の画素数を増やす
方法では、モザイク状のギザギザが目立つ画像となり、
画質が劣化する問題がある。

【０００７】《課題２》上記従来方法の原画像の画素数
を増やす場合、単純に同一画素を埋めるのではなく、埋
めていく際に、図１８や図２２に示すように、原画像の
両端画素の階調値を直線で結ぶように補間画素の階調値
を算出し、画素を埋めていくことで原画像の画素数を増
やす方法では、モザイク状のギザギザが目立つ画像とは
ならないが、濃淡の境界がはっきりとした画像の輪郭部
分等の高周波成分が平滑化されて、画像全体がぼやけて
しまう問題がある。

【０００８】《課題３》上記従来方法の原画像の画素数
を増やす場合、画像サイズの拡大処理と縮小処理とを組
み合わせることにより、画像サイズをより自由に変換す
る方法では、画像の拡大処理を行ってからから縮小処理
を行うので、解像度変換処理に時間がかかるという問題
がある。

【０００９】そこで、本発明の第１の目的は、原画像の
画素数を増やす解像度変換において、モザイク状のギザ
ギザが目立つ画像を防止し、高品質な画像を実現するこ
とである。

【００１０】また、本発明の第２の目的は、原画像の画
素数を増やす解像度変換において、濃淡の境界がはっき
りとした画像の輪郭部分等の高周波成分を保存し、高品
質な画像を実現することである。

【００１１】さらに、本発明の第３の目的は、原画像の
画素数を増やす解像度変換において、デジタル動画像処
理を満足する高速な解像度変換処理を実現することであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ために、デジタル原画像を、指定された変換倍率に応じ
て異なる画素数のデジタル画像に変換する解像度変換装
置において、前記デジタル原画像の予め定めた画素数の
ブロックごとに、前記デジタル原画像の前記ブロックに
対して補間する補間画素の補間位置を前記変換倍率に応
じて決定する決定手段と、前記デジタル原画像の前記ブ
ロックごとに、当該ブロックのそれぞれの画素の画素位
置および画素データにより係数が決定される予め定めた
補間式に従って、前記決定手段により決定される前記補
間位置に補間する画素の画像データを生成し、前記デジ
タル原画像の画素の画像データと当該生成した補間する
画素の画像データとから変換後のデジタル画像を出力す
る生成部とを有する。

【００１３】また、デジタル原画像を、指定された変換
倍率に応じて異なる画素数のデジタル画像に変換する解
像度変換装置において、前記デジタル原画像の予め定め
た画素数のブロックごとに、前記デジタル原画像の前記
ブロックに対して補間する補間画素の補間位置を前記変
換倍率に応じて決定する決定手段と、前記デジタル原画
像の前記ブロックごとに、当該ブロックのそれぞれの画
素の画素位置および画素データと、当該ブロックに隣接
する画素の画素位置および画素データとにより係数が決
定される予め定めた補間式に従って、前記決定手段によ
り決定される前記補間位置に補間する画素の画像データ
を生成し、前記デジタル原画像の画素の画像データと当
該生成した補間する画素の画像データとから変換後のデ
ジタル画像を出力する生成部とを有するようにしてもよ
い。

【００１４】

【作用】本発明における解像度変換装置は、決定手段が
デジタル原画像の予め定めた画素数のブロックごとに、
前記デジタル原画像の前記ブロックに対して補間する補
間画素の補間位置を前記変換倍率に応じて決定する。こ
の場合、例えば、変換倍率ごとに補間位置をテーブルに
規定しておき、このテーブルを参照し、変換倍率に従っ
て補間位置を決定することができる。また、単位ブロッ
クは、８×８画素のブロックとすることができる。

【００１５】生成部は、デジタル原画像の前記ブロック
ごとに、当該ブロックのそれぞれの画素の画素位置およ
び画素データにより係数が決定される予め定めた補間式
に従って、前記決定手段により決定される前記補間位置
に補間する画素の画像データを生成し、前記デジタル原
画像の画素の画像データと当該生成した補間する画素の
画像データとから変換後のデジタル画像を出力する。補
間式は、スプライン関数やベジェ関数とすることができ
る。

【００１６】これにより補間画素の画素データを最適化
することができる。

【００１７】本発明によれば、原画像の画素数を増やす
解像度変換において、モザイク状のギザギザが目立つ画
像を防止し、輪郭のはっきりとしない自然画像等に対し
て高品質な画像を実現することができ、また、輪郭のは
っきりとした文字、図形に対しては、濃淡の境界がはっ
きりとした画像の輪郭部分等の高周波成分を保存し、高
品質な画像を実現することができる。

【００１８】また、補間するブロックと隣接するブロッ
クとの画素間に補間位置を設ける場合には、当該ブロッ
クの画素位置および画素データに加えて、当該補間する
ブロックに隣接する画素の画素位置および画素データを
さらに用いて前記補間式の係数を決定することができ
る。これにより、単位ブロックと単位ブロックとが隣接
する部分の画素間、つまり、単位ブロックの画素の外側
の位置において、補間画素を発生させることができ、単
位ブロックの隣接部分においても画素データが不連続に
ならないようにすることができる。

【００１９】さらに、決定手段は、前記変換倍率を、水
平方向と垂直方向との変換倍率とし、生成部は、前記補
間する画素の画像データの生成を、前記水平方向につい
て行う水平方向生成手段と、前記垂直方向について行う
垂直方向生成手段とを備える場合には、それぞれの生成
手段において生成を行うことができるので高速化が実現
できる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

【００２１】まず初めに、本発明の大まかな構成と処理
の流れを説明してから、その次に、課題を解決するため
の詳細な構成と処理の流れを説明する。

【００２２】本実施例においては、補間画素を発生して
画素数を増やして拡大画像に変換するものであり、予め
定めた画素数の単位画素ブロックごとに、倍率に応じて
補間する画素数と画素を補間する位置とを規定してお
き、ブロックの画素位置と画素データとにより係数が決
定される予め定めた補間式に従って、補間位置における
補間する画素の画像データを生成する。すなわち、補間
画素の階調値は、単位ブロック内の画素の階調値を所定
の関数（補間式）で示したときに、補間する画素の位置
についてその関数上の階調値により求められる。

【００２３】図１に、デジタル原画像を異なる画素数の
デジタル画像に変換するハードウエア構成のブロック図
を示す。また、図２に、画素変換の様子を示す。本実施
例における装置は、図１に示すような構成に限定する必
要はなく、マイクロコンピュータ周辺機器としてＬＳＩ
化した単体素子であっても、ソフトウエアによりシステ
ム化した装置であってもよい。ここで、静止画像や動画
像等のデジタル原画像データとは、ＪＰＥＧ、ＭＰＥＧ
等の圧縮データが伸長されたものや、ＮＴＳＣ等の信号
をデジタル化したものである。

【００２４】図１において、水平方向スケーリング演算
部１０１は、入力された原画像データに対して、水平方
向に画素数の変換を行う。水平方向スケーリング演算部
１０１は、原画像データを８×８画素の単位ブロックに
分割された画像データに対して、水平方向に１ライン分
の８画素分の原画像データ１０３を入力して画素数変換
を順に行う。また、水平方向スケーリング演算部１０１
は、原画像を水平方向に対して何画素増やすかを示すた
めの水平方向倍率を表わす制御信号１０５を入力する。
図２に示すように、水平方向スケーリング演算部１０１
は、８×８画素の単位ブロック２０１に分割された原画
像データのうち、水平方向に１ライン８画素分の原画像
データ２０２を入力し、１ライン８±ｎ画素分の画像デ
ータ２０３を出力する。図２において、１ライン８±ｎ
画素分の画像データ２０３のうち、ハッチングを施した
画素Ｃ１およびＣ２が、水平方向スケーリング演算部10
1により生成された補間画素である。

【００２５】つぎに、垂直方向スケーリング演算部１０
２は、水平方向スケーリング演算部１０１が出力した水
平方向に画素数変換された画像データに対して、垂直方
向に画素数の変換を行う。垂直方向スケーリング演算部
１０２は、水平方向スケーリング演算部１０１が出力し
た水平方向に１ライン８＋ｎ画素分の画像データ１０４
を１ラインずつ順に８ライン分入力し、垂直方向に８＋
ｎライン分の画像データ１０７を出力する。また、垂直
方向スケーリング演算部１０２は、原画像を垂直方向に
対して何画素増やすかを示すための垂直方向倍率を表わ
す制御信号１０６を入力する。図２に示すように、垂直
方向スケーリング演算部１０２は、水平方向に画素数変
換された１ライン８＋ｎ画素分の画像データ２０３を８
ライン分入力し、垂直方向に画素数変換された画像デー
タ２０４を出力する。図２において、ハッチングを施し
た画素Ｐ１〜Ｐ１０が、垂直方向スケーリング演算部１
０２よって生成された補間画素データあり、垂直方向ス
ケーリング演算部１０２は、補間ライン２０５および２
０６を生成し、８×８画素の単位ブロックに分割された
原画像データを、１０×１０画素の単位ブロックの画像
データ２０７に画素数変換する。

【００２６】図７に、本発明を適用したシステム構成例
を示す。ＣＰＵ７０１は情報を処理する中央演算処理装
置である。画像データ入力部７０２は圧縮されたデジタ
ル静止画像データや、動画データを入力する。バッファ
メモリ７０３は、画像データを記憶し、例えば画像デー
タがＭＰＥＧ圧縮動画データである場合に、伸長する際
に伸長する前と伸長した後との画像データを記憶するの
に利用し、メモリ容量としては少なくとも８×８画素を
格納できる容量を持つ。画像処理ＬＳＩ７０４は、前述
した図１に示すような解像度変換を行う。ＶＲＡＭ７０
５は、解像度変換を行った後の画像データを格納する。
表示制御部７０６は、ＶＲＡＭ７０５に格納した解像度
変換を行った後の画像データを読み出して液晶パネルに
表示する。Ｄ／Ａ７０８は、音声出力用のデジタル／ア
ナログ変換器である。システムバス７０９は、データバ
ス、アドレスバス、コントロールバスからなる。入力部
７１０は、解像度変換の倍率等の指示を受付ける。

【００２７】本システム構成において、ＣＰＵ７０１、
バッファメモリ７０３、本発明のスケーリングを行なう
画像処理ＬＳＩ７０４、および、表示制御７０６は、一
つのＬＳＩ化した単体素子であってもよい。

【００２８】つぎに、解像度変換の詳細を図３および図
７を参照して説明する。図３に、本実施例の解像度変換
における処理フローを示す。

【００２９】図３において、原画像に対して水平方向に
何倍するかまた垂直方向に何倍するかを決める解像度変
換の倍率を図７に示す本装置の入力部７１０で受付ける
（Ｓ３０１）。ＣＰＵ７０１は、画像処理ＬＳＩ７０４
のパラメータを設定するためのパラメータレジスタに解
像度変換の倍率のデータを設定する。画像データ入力部
７０２では、画像データを受け付け、８×８画素の単位
ブロックに分割し、バッファメモリ７０３に分割した単
位ブロックごとに画像データを記憶させる。つぎに、画
像処理ＬＳＩ７０４は、バッファメモリ７０３に記憶す
る８×８画素の単位ブロックに分割された原画像データ
の水平方向１ライン分の８画素データを入力する（Ｓ３
０２）。画像処理ＬＳＩ７０４は、入力された水平方向
１ライン分の８画素データに対して、水平方向に補間画
素を発生し、水平方向の８ライン分のスケーリング演算
処理を行う（Ｓ３０３）。つぎに、画像処理ＬＳＩ７０
４は、水平方向のスケーリング演算処理された８ライン
分のデータに対して、垂直方向に補間画素を発生し、一
度に補間ラインを生成し、垂直方向のスケーリング演算
処理を行う（Ｓ３０４）。最後に、水平方向および垂直
方向のスケーリング演算処理後の単位画素ブロック毎に
表示メモリであるＶＲＡＭ７０５へライトする（Ｓ３０
５）。

【００３０】つぎに、倍率に応じて補間する画素数と画
素を補間する位置とついて、詳細に説明する。

【００３１】図４は、図１に示す水平方向スケーリング
演算部１０１が、水平方向に補間画素を生成し、水平方
向のスケーリング演算処理を行うための水平方向倍率
と、それに対応する補間画素生成点数との関係を示す水
平方向補間画素生成テーブルの一例を示している。原画
像データに対して８×８画素の単位ブロックに分割され
た原画像データの水平方向のライン毎に補間画素を生成
することから、入力画素数は８画素である。例えば、カ
ラー表示でＲＧＢの各８ビットであれば、１画素あたり
２４ビットのデータ長となる。また、各画素の画像デー
タは、輝度と色差で表わされたＹＵＶのデジタルデータ
でもよい。図４に示すように、入力画素数の８画素に対
して、倍率ごとに生成画素生成点数を１点ずつ増やして
いくことにより水平方向のスケーリングを実現する。例
えば、水平方向の倍率を１．６２５倍に設定した場合、
補間画素の生成点数は５点であり、出力画素数は１３画
素となる。水平方向の倍率から補間画素の生成点数は指
定できるが、補間画素の発生位置が画質に影響を及ぼ
す。補間画素発生位置については後で説明する。

【００３２】図５は、図１に示す垂直方向スケーリング
演算部１０２が、垂直方向に補間画素を生成し、垂直方
向のスケーリング演算処理を行うための垂直方向倍率
と、それに対応する補間画素生成ライン数との関係を示
す垂直方向補間画素生成テーブルの一例を示している。
原画像データに対して８×８画素の単位ブロックに分割
された原画像データの垂直方向に補間画素を生成し、補
間ラインを生成することから、入力ライン数は８ライン
である。図５に示すように、入力ライン数の８ラインに
対して、生成ライン数を倍率ごとに１ラインずつ増やし
ていくことにより垂直方向のスケーリングを実現する。
例えば、垂直方向の倍率を１．３７５倍に設定した場
合、補間画素の生成ライン数は３ラインであり、出力ラ
イン数は１１ラインとなる。水平方向スケーリングと同
様に、垂直方向の倍率から補間画素の生成ライン数は指
定できるが、補間画素のラインの発生位置が画質に影響
を及ぼす。

【００３３】そこで、図６を参照して、水平方向の倍率
から補間画素の生成点数を指定し、その補間画素の発生
位置について説明する。

【００３４】図６は、原画像データに対して、８×８画
素の単位ブロックに分割された水平方向に１ライン８画
素の原画像データから補間画素を生成したときに、その
発生位置を補間画素数ｎごとに例示したものである。補
間画素の発生位置についてはこれに限らなくてもよい
し、ユーザが自分で発生位置を指定できるようにしても
よい。図６において、白枠の長方形の部分は、８×８画
素の単位ブロックに分割された、原画像データの１ライ
ン８画素の各画素を示している。また、ハッチングされ
た四角形の部分は、補間画素であり、その発生位置を示
している。ｎは、０以上の整数であって、補間画素の発
生点数を示している。６００は、補間画素の発生点数が
ｎ＝０であり、水平方向に原画像の画素１、画素２の順
に画素８まで並んでいる様子を示している。６０１は、
補間画素の発生点数がｎ＝１であり、水平方向に原画像
の画素１と画素２との間に補間画素を１画素分発生して
いる。６０２は、補間画素の発生点数がｎ＝２であり、
水平方向に原画像の画素１と画素２との間に補間画素を
１画素分発生し、画素５と画素６との間に補間画素を１
画素分発生している。このときの水平方向倍率は、図４
における水平方向補間画素生成テーブルに示すように
１．２５倍である。さらに、水平方向倍率を上げていく
と、６０８では、補間画素の発生点数がｎ＝８であり、
水平方向に原画像の画素１と画素２との間に補間画素を
２画素分発生し、画素２と画素３との間に補間画素を１
画素分発生し、画素３と画素４との間に補間画素を１画
素分発生し、画素４と画素５との間に補間画素を１画素
分発生し、画素５と画素６との間に補間画素を１画素分
発生し、画素６と画素７との間に補間画素を１画素分発
生し、画素７と画素８との間に補間画素を１画素分発生
している。このときの水平方向倍率は、図４における水
平方向補間画素生成テーブルに示すように２倍である。
同様にして、補間画素の発生点数ｎに対して、６０３〜
６２４に示すように補間画素を発生する。

【００３５】このように、倍率に応じて生成する補間画
素の数と発生位置とを予め規定しておくことができる。

【００３６】また、上述した説明は、水平方向の補間画
素の発生位置に関するものであるが、垂直方向について
も同様に補間画素を補間ラインに置き換えればよい。す
なわち、垂直方向の倍率から補間画素の生成ライン数を
規定し、その補間画素のラインの発生位置についても同
様に規定しておくことができる。

【００３７】つぎに、水平・垂直方向のスケーリング演
算処理方法について具体的に説明する。図８に、図１に
示す水平方向スケーリング演算部１０１において、水平
方向に１．２５倍に拡大する場合のフローチャートを示
す。１．２５倍する場合には、図４に示すように、生成
点数ｎ＝２であり、１ライン８画素分の画素データは１
０画素に画素数変換される。

【００３８】図８において、まず、水平方向スケーリン
グ演算部１０１は、画素数変換後の画素数分である１０
画素分の画素データを格納するメモリ（配列）エリアを
確保し（Ｓ８０１）、１ライン分のデータを入力し、確
保したメモリに格納する（Ｓ８０２）。このとき、図４
および図６に示す水平方向補間画素生成テーブルに従っ
て補間画素を挿入する場所、つまり１画素と２画素の
間、５画素と６画素の間を空けて格納する。そして、Ｓ
８０３で入力された８画素分の画素データの間にスプラ
イン関数による曲線を発生させ、補間画素を生成し、先
程空けておいたメモリエリア（配列）の中に格納する。

【００３９】この曲線の発生方法について図９を参照し
て説明する。図９に、水平方向のスケーリング演算処理
によって画素数変換されるときの画素位置に対する画素
データを示している。横軸は画素データの位置（なら
び）を表わし、縦軸は画素データの値（輝度）を表わ
す。

【００４０】図９において、９０１が画素数変換前の８
画素分の画素データであり、９０２は画素数変換後の１
０画素分の画素データを示している。前述した図８に示
すＳ８０２において、図４および図６に示す水平方向補
間画素生成テーブルに従って図９における９０３に示す
ように、補間画素を挿入する位置を空けて８画素分の画
素データを並べる。そして、図９における９０４に示す
ように、その８画素データからスプライン関数による曲
線９０５を発生させる。ここで、スプライン関数とは、
図２０に示すような区分的多項式関数であり、小区間内
ではそれぞれ、たかだかｍ次の違った多項式曲線で定義
され、それらは互いにできるだけ滑らかにつながってい
るようなものである。この曲線９０５と、補間画素の発
生位置Ｃ１とＣ２とのそれぞれの交点の値が補間画素デ
ータの値（輝度）９０６および９０７となる。水平方向
スケーリング演算部１０１は、このようにして補間画素
データ９０６および９０７を生成し、１ライン分のスケ
ーリング演算処理が終わり、垂直方向スケーリング演算
部１０２へ１ライン１０画素分の画素データ９０２を出
力する。このように、水平方向スケーリング演算処理部
１０１では、順次１ラインずつスケーリング演算処理を
行い、垂直方向スケーリング演算処理部１０２へ出力す
る。

【００４１】また、図１０および図１１を参照して垂直
方向の解像度変換処理について説明する。図１０に、図
１に示す垂直方向スケーリング演算部１０２において、
垂直方向に１．２５倍に拡大する場合のフローチャート
を示す。図１１に、垂直方向のスケーリング演算処理に
よって画素数変換されるときの画素位置に対する画素デ
ータを示している。１．２５倍する場合には、図４に示
すように、生成ライン数ｎ＝２であり、８ライン分の画
素データが１０ライン分の画素データに画素数変換され
る。

【００４２】あらかじめ、垂直方向スケーリング演算処
理部１０２内には、（水平方向拡大後の画素数８＋ｎ）
×（８ライン）分のメモリが確保されており、ここでは
生成点数ｎ＝２であるから、１０×８＝８０画素分のメ
モリが確保されている。垂直方向スケーリング演算処理
部１０２は、図１１に示すように、水平方向スケーリン
グ演算処理部１０１から順に送られてくる、水平方向の
画素数変換後の８ライン分の画素データ１１０１〜１１
０８をメモリに格納していき、８ライン分格納されると
垂直方向のスケーリング演算処理を開始する。

【００４３】図１０において、垂直方向スケーリング演
算処理部１０２は、メモリに格納されている８ライン分
の列ごとの画素データ、例えば、図１１に示すような、
列単位での８画素分の画素データ１１１２を入力する
（Ｓ１００１）。そして、垂直方向スケーリング演算処
理部１０２は、各列ごとに補間画素データを生成する
（Ｓ１００２）。図１１において、Ｘ₁₁、Ｘ₂₁、Ｘ₃₁、
Ｘ₄₁、Ｘ₅₁、Ｘ₆₁、Ｘ₇₁、Ｘ₈₁の垂直方向の同じ列に当
たる画素データ８画素分１１１２から、水平方向と同様
にスプライン関数による曲線１１０９を求める。このと
き、図５に示す垂直方向補間画素生成テーブルに従って
補間ラインを挿入する場所、つまり、１ラインと２ライ
ンの間（Ｄ₁₁）と、５ラインと６ラインの間（Ｄ₂₁）と
に補間画素を発生させる。このとき曲線１１０９と、Ｄ
₁₁およびＤ₂₁との交点１１１０、１１１１の値がそれぞ
れ補間画素データの値となる。これらＸ₁₁、Ｘ₂₁、
Ｘ₃₁、Ｘ₄₁、Ｘ₅₁、Ｘ₆₁、Ｘ₇₁、Ｘ₈₁と補間画素データ
Ｄ₁₁、Ｄ₂₁をＶＲＡＭに直接書き込み、次のＣ₁₁〜Ｃ₈₁
からまた同じようにして補間画素データを生成する。図
１２に、単位ブロックの画素数変換後の画素データを示
す。図１２に示すように、Ｃ₁₁〜Ｃ₈₁１２０１、Ｃ₁₂〜
Ｃ₈₂１２０２、Ｄ₁₁〜Ｄ₂₀１２０３、Ｄ₂₁〜Ｄ₃₀１２０
４の補間画素データが生成される。このようにして、水
平方向の１０画素分、列ごとに補間画素データを生成
し、８×８画素が１０×１０画素の単位ブロックに変換
され、スケーリング演算処理が終了する。この処理を原
画像データの解像度分繰り返す。例えば、原画像データ
の解像度が１６０×１２０画素のデータであれば、図１
３に示すように、８×８画素単位のブロックが２０×１
５＝３００個存在するので、８×８画素単位のスケーリ
ング演算処理を３００回繰り返せばよい。これにより、
２００×１５０画素の画像データに変換される。

【００４４】次に、具体的な例を用いて詳細に説明す
る。図２３（１）は、８×８画素の“Ａ”という原画像
データである。画像データは、８ビットデータ（０〜２
５５）とし、図中の数値はその画素の輝度値を表してい
る。この画像データを、１．２５倍に拡大処理する場
合、従来の直線補間法で補間画素を生成した拡大画像を
図２３（２）に、本実施例のスプライン関数による曲線
補間で補間画素を生成した拡大画像を図２３（３）に示
す。拡大後の補間画素の輝度値を比較すると、（２）の
直線補間法で生成した補間画素より（３）のスプライン
関数による曲線補間法で生成した補間画素の方がより隣
接画素の輝度値に近いことがわかる。したがって、スプ
ライン関数による曲線補間法で補間画素を生成した方
が、画像の輪郭部などにおいて、拡大処理後もぼやけの
少ない画像を実現することができる。

【００４５】本実施例によれば、予め補間する画素数と
補間位置とを倍率に応じて規定しておくことができる。
また、単位ブロックの水平方向または垂直方向の画素の
画像データからスプライン関数による曲線を求め、この
求めた曲線上に補間画素の画像データを決定することが
できる。本実施例によれば、原画像の画素数を増やす解
像度変換において、モザイク状のギザギザが目立つ画像
を防止し、高品質な画像を実現することができる。さら
に、デジタル動画像処理を満足する高速な解像度変換処
理を実現することができる。また、最小限のハードウエ
ア規模で任意の解像度変換処理を実現することができ
る。

【００４６】つぎに、第２の実施例を説明する。第１の
実施例においては、単位ブロックの画素内に補間画素を
生成させる場合について説明したが、第２の実施例にお
いては、単位ブロックと単位ブロックとが隣接する部分
の画素間、つまり、単位ブロックの画素の外側の位置に
おいて、補間画素を発生させ、単位ブロックの隣接部分
においても画素データが不連続にならないようにしてい
る。

【００４７】図１４に、８画素データを水平方向に３倍
に拡大するときの第２の実施例における補間画素の発生
位置のパターンの一例を示す。図１４においては、原画
像の画像データ１〜８から、３次スプライン曲線１４０
９に基づいて補間画素データ１４０１〜１４０８を生成
する場合を示す。この場合、補間画素データ１４０８
は、原画像データ８の外側に発生させる。補間画素デー
タをスプライン関数で曲線補間して生成するとき、原画
素データ１〜８から３次スプライン曲線１４０９を発生
させるため、原画素データ１〜８の間に挟まれる補間画
素データ１４０１〜１４０７までは生成できるが、補間
画素データ１４０８は原画素データ１〜８の間に挟まれ
ないので、次の点１４１０が存在しないと曲線補間がで
きない。曲線補間法で補間画素を生成するために、次ぎ
の点１４１０の位置の画素データの値を、画素７の画素
データの値として利用するとすると、つぎに入力される
８×８画素の画素データとのつなぎ目が不連続になる可
能性がある。

【００４８】そこで、本実施例においては、図１５に示
すように、画素ブロック１〜３００までのあるときに、
水平・垂直方向の補間画素データを生成する場合、８×
８画素単位の画素ブロック１と、その右隣の画素ブロッ
ク２の一番左端の１列分の画素データ１５０１と、画素
ブロック２１の上端のラインの画素データ１５０２と、
画素ブロック２２の左上端の画素データ１５０３とから
スプライン関数による曲線補間で画素ブロック１のスケ
ーリング処理を行なう。

【００４９】この処理について、図１６に示すフローチ
ャートを参照して説明する。図１６に示すフローチャー
トは、１６０×１２０画素（単位ブロック数３００）の
原画素データをｍ×ｎ倍に拡大する場合のスケーリング
処理の単位ブロックにおける処理手順を表したものであ
る。

【００５０】図１６において、図１に示す水平方向スケ
ーリング演算処理部１０１は、図１５に示すブロック１
と、その右隣の画素ブロック２の一番左端の１列分の画
素データ１５０１と、画素ブロック２１の上端のライン
の画素データ１５０２と、画素ブロック２２の左上端の
画素データ１５０３とを少なくとも格納するためのメモ
リ（メモリ１）を確保する。また、画素データをブロッ
クごとに順番に出力している場合には、ブロック１〜ブ
ロック２２までの２２ブロック分の画素（８×８×２２
＝１４０８画素）の原画素データを格納するメモリ（メ
モリ１）を確保し（Ｓ１６０１）、データを格納するよ
うにしてもよい。また、垂直方向スケーリング演算処理
部１０２は、垂直方向スケーリング演算結果格納用メモ
リとして、水平方向に変換後のブロック１からブロック
２０までの画素とブロック２１〜４０の１ライン目の画
素｛８×（横方向拡大率ｍ）｝×（８＋１）分の原画素
データを格納するメモリ（メモリ２）を確保する（Ｓ１
６０２）。

【００５１】そして、水平方向スケーリング演算処理部
１０１は、メモリ１からブロック１の画素データと、ブ
ロック２の左端１列分の画素データとを読み込み、１ラ
イン９画素分の原画素データから水平方向スケーリング
演算処理をそれぞれのラインについて行い、このように
して求めた水平方向スケーリング演算結果をメモリ２に
格納する（Ｓ１６０３）。また、水平方向スケーリング
演算処理部１０１は、メモリ１からブロック２１の上端
１行分の画素データ１５０２とブロック２２の左上端の
画素データ１５０３の計９画素分の画素データを読み込
み、この９画素分の画素データから水平方向スケーリン
グ演算処理を行い、メモリ２に格納する（Ｓ１６０
４）。これにより、メモリ２には、図１９に示すよう
に、水平方向にｍ倍に拡大処理された９ライン分のデー
タが格納されていることになる。この時、原画素データ
の９画素目にあたるブロック２の左端１列分の画素デー
タ１５０１はメモリ２には格納しない。そして、垂直方
向スケーリング演算処理部１０２は、メモリ２に格納さ
れている水平方向演算結果から、水平方向と同様に垂直
方向スケーリング演算処理をそれぞれの列について行
い、図７に示すＶＲＡＭに書き込んでいく（Ｓ１６０
５）。これで、ブロック１の拡大処理が終了する。つぎ
に、ブロック２の拡大処理を同様に行う。このようにし
て、各ブロックごとに拡大処理を行っていき、全てのブ
ロックについて拡大処理を行う。

【００５２】また、図１５に示す１５０４において、一
番右端のブロックにあたる２０ブロックや４０ブロック
などの場合、右隣の２１ブロック目が存在しないので、
図１５に示す左端の１列分の画素データ１５０１と、画
素ブロック２２の左上端の画素データ１５０３に相当す
る画素データが存在しないことがある。この場合には、
例えば、ブロック２０の７画素目にあたる画像データの
値を、平行移動して９画素目の画像データの値とするこ
とにより、曲線補間による水平方向のスケーリング処理
を行うようにしてもよい。同様に、垂直方向に関して
も、図１５に示す１５０４において、ブロック２８１〜
ブロック３００はその下のブロックが存在しないため、
図１５に示す上端のラインの画素データ１５０２にあた
る画素データが存在しない。そのため、ブロック２８１
〜３００の７ライン目にあたる画像データの値を平行移
動して９ライン目の画像データの値とすることにより、
曲線補間による垂直方向のスケーリング処理を行うこと
ができる。

【００５３】本実施例によれば、単位ブロックと単位ブ
ロックとが隣接する部分の画素間、つまり、単位ブロッ
クの画素の外側の位置において、補間画素を発生させる
ことができ、単位ブロックの隣接部分においても画素デ
ータが不連続にならないようにすることができる。

【００５４】上述した第１および第２の実施例では、曲
線補間を行う場合、図２０に示すようなスプライン関数
による曲線補間を行ったが、スプライン関数はこれに限
らずｍ次スプライン関数を簡易化した混合スプライン関
数や、ベーススプライン関数を用いてもよいし、又、図
２１に示すように、４つの補間点から始終点のみを通る
ような３次ベジェ曲線を用いて曲線補間を行ってもよい
し、他の補間式を用いて補間を行ってもよい。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、デジタル原画像を異な
る画素数のデジタル画像に変換して、ディスプレイに表
示する解像度変換装置および方法において、高品質な画
像を再現することができる。さらに、解像度変換処理の
高速化および低価格化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像拡大スケーリング処理方法のブロック図で
ある。

【図２】画像拡大スケーリング処理方法の説明図であ
る。

【図３】画像拡大スケーリング処理方法のフローチャー
トである。

【図４】水平方向補間画素生成テーブルの説明図であ
る。

【図５】垂直方向補間画素生成テーブルの説明図であ
る。

【図６】画像拡大スケーリング処理方法の説明図であ
る。

【図７】画像拡大スケーリング処理におけるシステム構
成図である。

【図８】水平方向スケーリング演算処理のフローチャー
トである。

【図９】水平方向スケーリング演算処理の補間画素デー
タ生成の説明図である。

【図１０】垂直方向スケーリング演算処理のフローチャ
ートである。

【図１１】垂直方向スケーリング演算処理の補間画素デ
ータ生成の説明図である。

【図１２】１．２５倍に画素数変換後の画素データ模式
図である。

【図１３】１６０×１２０画素の画素データにおける８
×８画素単位ブロック分けの説明図である。

【図１４】画像拡大スケーリング処理方法の説明図であ
る。

【図１５】画像拡大スケーリング処理方法の説明図であ
る。

【図１６】画像拡大スケーリング処理方法を説明するフ
ローチャートである。

【図１７】従来の画像拡大スケーリング処理方法のブロ
ック図である。

【図１８】直線補間による補間画素データ生成の説明図
である。

【図１９】メモリ２の構造を説明する図である。

【図２０】ｍ次スプライン関数の模式図である。

【図２１】３次ベジェ関数の模式図である。

【図２２】直線補間の模式図である。

【図２３】拡大画像データ例である。

【符号の説明】

１０１…水平方向スケーリング演算部、１０２…垂直方
向スケーリング演算部、７０１…ＣＰＵ、７０２…画像
入力部、７０３…バッファメモリ、７０４…スケーリン
グ制御部、７０５…ＶＲＡＭ、７０６…表示制御部、７
０７…液晶パネル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者笠井成彦神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地株式会社日立製作所システム開発研究所内 (72)発明者渡邉洋一千葉県茂原市早野3681番地日立デバイスエンジニアリング株式会社内 (72)発明者小泉洋之東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】デジタル原画像を、指定された変換倍率に
応じて異なる画素数のデジタル画像に変換する解像度変
換装置において、前記デジタル原画像の予め定めた画素数のブロックごと
に、前記デジタル原画像の前記ブロックに対して補間す
る補間画素の補間位置を前記変換倍率に応じて決定する
決定手段と、前記デジタル原画像の前記ブロックごとに、当該ブロッ
クのそれぞれの画素の画素位置および画素データにより
係数が決定される予め定めた補間式に従って、前記決定
手段により決定される前記補間位置に補間する画素の画
像データを生成し、前記デジタル原画像の画素の画像デ
ータと当該生成した補間する画素の画像データとから変
換後のデジタル画像を出力する生成部とを有することを
特徴とする解像度変換装置。
【請求項２】請求項１において、前記補間式は、スプラ
イン関数であることを特徴とする解像度変換装置。
【請求項３】請求項１において、前記補間式は、ベジェ
関数であることを特徴とする解像度変換装置。
【請求項４】請求項１において、前記決定手段は、前記
変換倍率を、水平方向と垂直方向との変換倍率とし、前記生成部は、前記補間する画素の画像データの生成
を、前記水平方向について行う水平方向生成手段と、前
記垂直方向について行う垂直方向生成手段とを備えるこ
とを特徴とする解像度変換装置。
【請求項５】請求項１において、前記決定手段は、前記
補間位置の少なくとも一つを、当該補間するブロックと
隣接するブロックとの画素間に設けるように決定し、前記生成手段は、前記補間する画素の画素データを、当
該補間するブロックに隣接する画素の画素位置と画素デ
ータとをさらに用いて前記補間式の係数を決定すること
により生成することを特徴とする解像度変換装置。
【請求項６】デジタル原画像を、指定された変換倍率に
応じて異なる画素数のデジタル画像に変換する解像度変
換装置において、前記デジタル原画像の予め定めた画素数のブロックごと
に、前記デジタル原画像の前記ブロックに対して補間す
る補間画素の補間位置を前記変換倍率に応じて決定する
決定手段と、前記デジタル原画像の前記ブロックごとに、当該ブロッ
クのそれぞれの画素の画素位置および画素データと、当
該ブロックに隣接する画素の画素位置および画素データ
とにより係数が決定される予め定めた補間式に従って、
前記決定手段により決定される前記補間位置に補間する
画素の画像データを生成し、前記デジタル原画像の画素
の画像データと当該生成した補間する画素の画像データ
とから変換後のデジタル画像を出力する生成部とを有す
ることを特徴とする解像度変換装置。
【請求項７】デジタル原画像を、指定された変換倍率に
応じて異なる画素数のデジタル画像に変換する解像度変
換方法において、前記デジタル原画像の予め定めた画素数のブロックごと
に、前記デジタル原画像の前記ブロックに対して補間す
る補間画素の補間位置を前記変換倍率に応じて決定し、前記デジタル原画像の前記ブロックごとに、当該ブロッ
クのそれぞれの画素の画素位置および画素データにより
係数が決定される予め定めた補間式を求め、当該もとめた補間式に従って、前記補間位置に補間する
画素の画像データを生成し、前記デジタル原画像の画素の画像データと当該生成した
補間する画素の画像データとから変換後のデジタル画像
を出力することを特徴とする解像度変換方法。