JPH09326958A

JPH09326958A - 画像処理装置および処理方法

Info

Publication number: JPH09326958A
Application number: JP8165209A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Miyazaki; 慎一郎宮崎; Akira Shirahama; 旭白浜; Takeshi Ono; 武司大野; Nobuo Ueki; 伸夫上木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-06-05
Filing date: 1996-06-05
Publication date: 1997-12-16
Also published as: CN1175844A; DE69701835D1; US6311328B1; EP0811950A1; DE69701835T2; EP0811950B1; KR980007743A

Abstract

(57)【要約】【課題】任意の比率で画像の拡大／縮小を行う画像処
理装置を、小規模な回路構成で実現する。【解決手段】元画像の水平及び垂直方向の画素数ｎ，
ｍと、変換後の水平及び垂直方向の画素数Ｎ，Ｍとが夫
々割り算器５に供給され、比率Ａ＝Ｎ／ｎ，Ｂ＝Ｍ／ｍ
が得られる。値Ａの逆数１／Ａは、回路６，９及び８に
よって累積加算される。回路２で、累積加算値Σ（１／
Ａ）の整数部に基づき変換後の画素の濃淡値ａを算出す
るための４点のアドレスが生成される。これらアドレス
は、メモリ１ａ〜１ｄに夫々供給され、読み出された４
点の画素データが回路１７ａ〜１７ｄに夫々供給され
る。値Σ（１／Ａ）の小数部は、補間係数ｐとして、回
路１０から回路１１ａに供給され、１−ｐが回路１１ｂ
に供給される。垂直方向でも同様に、係数ｑおよび１−
ｑが回路１１ｃ，１１ｄに供給される。これら乗算器及
び加算器によって演算がなされ、変換後の画素の濃淡値
ａが求められ、端子２０に導出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば放送局な
どにおける特殊効果装置，テレビジョンセット，あるい
はビデオテープレコーダに対して適用できる、画像を任
意の比率で拡大／縮小するための画像処理装置および処
理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば家庭で用いられるテレビジョンセ
ットにおいて、ある画面に対して、縮小または拡大され
た別の画面を同時に表示させる、所謂ピクチャ・イン・
ピクチャが既に実用化されている。このピクチャ・イン
・ピクチャでは、同時に表示される別の画面の画サイズ
は、元の画像の画サイズに対して整数倍の固定比率とさ
れている。そのため、縮小（拡大）元の画面に対して簡
単なフィルタ処理と画素の間引きとを行うだけで、画質
を殆ど損なうこと無く、縮小または拡大された画像を得
ることができた。

【０００３】図５は、この従来技術による画像の縮小／
拡大に用いられるフィルタの構成の一例を示す。水平補
間フィルタ１０１は、Ｄで示され１画素分のディレイ量
を有する１画素ディレイ，係数乗算器，および加算器か
ら成るローパスフィルタであり、垂直フィルタ１０２
は、Ｈで示され１ライン分のディレイ量を有する１ライ
ンディレイ，係数乗算器，および加算器から成るローパ
スフィルタである。

【０００４】画像縮小を行う場合には、端子１００に対
して供給された画像データは、これら水平補間フィルタ
１０１および垂直補間フィルタ１０２によって水平およ
び垂直方向に補間処理を施される。補間処理を行われた
この画像データは、所定の縮小率で以て画素が間引きさ
れ、フィールドメモリ１０３に対して書き込まれる。例
えば画サイズを水平方向および垂直方向でそれぞれ１／
２にするような画像縮小を行う際には、フィールドメモ
リ１０３に対する画像データの書き込みは、水平方向に
おいては１画素おきに、垂直方向に対しては１ライン毎
になされる。そして、このフィールドメモリ１０３から
縮小された画像データが読み出され、端子１０４に導出
される。

【０００５】また、画像の拡大を行う際には、例えば、
画像データに対して、所定の間隔で以て水平方向および
垂直方向に対してダミーデータが予め挿入された画像デ
ータが端子１００に対して供給される。そして、このダ
ミーデータが挿入され所定の画サイズとされた画像デー
タに対して補間処理がなされ、フィールドメモリ１０３
に書き込まれる。

【０００６】このような、フィルタによる補間処理と間
引きによる画像の縮小処理においては、元の画サイズと
縮小後の画サイズとの比率である縮小率が簡単な整数比
であるような場合には、間引きが容易に行えるため、比
較的良質な画質で縮小を行うことが可能とされる。これ
は、拡大の場合でも同様である。ところが、縮小後の画
サイズを任意に設定できるようにした場合、縮小率が簡
単な整数比とはならない。この場合、均等な間引きを行
うことが困難になるため、縮小後の画像において、例え
ば斜め線が滑らかにならないような画質劣化が生じる。
これは、拡大時にも同様であって、特に元の画サイズと
縮小または拡大後の画サイズとの比率が１／２〜１倍ま
たは１倍以上のときに、著しい画質の劣化が認められ
る。

【０００７】このような画質の劣化を起こさずに、任意
の比率による画サイズの拡大あるいは縮小を行う方法と
しては、例えば線形補間法による拡大あるいは縮小があ
る。原画像（オリジナル画像）は、水平方向および垂直
方向においてサンプリングされ、水平方向にｍ画素，垂
直方向にｎ画素の画像データとされている。このｍ×ｎ
画素の画像を水平方向にＭ画素，垂直方向にＮ画素から
成るＭ×Ｎ画素の画像データに拡大する場合を考える。

【０００８】この方法によれば、先ず、変換後の座標を
元の座標に対して対応させる、逆マッピングが行われ
る。図６は、変換後の画像における画素ａを元の座標に
逆マッピングさせた様子の一例を示す。そして、変換後
の画素の濃淡値を、上述の逆マッピングさせた座標に対
する前後左右の４点の画素ａの濃淡値（以降、「画素ａ
の濃淡値」を「濃淡値ａ」と表記する）に、その距離の
逆数を係数として乗算をして求める。すなわち、各点の
画素の濃淡値をd(x,y)という形式で表すと、濃淡値ａ
は、数式（１）で表される。

【０００９】

【数１】

【００１０】このような補間を行うことにより、整数倍
ではない任意の比率で画像の拡大あるいは縮小を行った
場合にも、例えば斜め線が滑らかな、画質劣化の少ない
表示を行うことが可能とされる。このように、この方法
では、計算において使用される係数ｐおよびｑ，並びに
変換後の座標を各画素毎に計算する必要がある。

【００１１】図７は、変換元のオリジナル画像と変換後
の画像との関係を概略的に示す。この画像の拡大の例で
は、ｍ×ｎ画素から成るオリジナル画像がＭ×Ｎ画素か
ら成る画像へと変換される。なお、この図においては、
変換後の画像での「●」は、オリジナル画像の画素
「○」毎の変換後の画像への対応を示す。この場合、水
平方向の拡大または縮小比率Ａおよび垂直方向の拡大ま
たは縮小比率Ｂは、次の数式（２）および（３）から求
められる。

【００１２】Ａ＝Ｎ／ｎ・・・（２）

【００１３】Ｂ＝Ｍ／ｍ・・・（３）

【００１４】変換後の画像の画素の座標（Ｘ，Ｙ）をこ
れら変換比率ＡおよびＢでそれぞれ除算することによっ
て、その画素の元の座標における位置が求められる。し
たがって、上述したように、画素（Ｘ，Ｙ）の濃淡値
は、画素（Ｘ，Ｙ）を元の座標に対して逆マッピングし
た際の、周囲の４点の画素位置（ｘ，ｙ），（ｘ＋１，
ｙ），（ｘ，ｙ＋１），（ｘ＋１，ｙ＋１）における、
各画素の濃淡値および画素（Ｘ，Ｙ）の位置に対する距
離に基づいて算出される。

【００１５】画素（Ｘ，Ｙ）を変換前の座標に対して逆
マッピングした際の、元の座標おける位置は、変換比率
Ａ，Ｂに基づき次に示す数式（４）および（５）によっ
て表される。

【００１６】ｘ／Ａ＝Ｘ₁．ｐ_x ・・・（４）

【００１７】ｙ／Ｂ＝Ｙ₁．ｑ_y ・・・（５）

【００１８】なお、これら数式（４）および（５）にお
いて、Ｘ₁，Ｙ₁は、変換後の座標を表し、ｐ_x，ｑ_y
は、補間係数を表す。また、両者の間の「．」は、小数
点を表す。すなわち、Ｘ₁およびＹ₁は、それぞれｘ／
Ａおよびｙ／Ｂの計算結果における整数部であり、変換
時の補間係数を表すｐ_xおよびｑ_yは、それぞれ小数部
である。このように、変換後に元の画素位置と一致しな
い小数部分が補間係数とされる。

【００１９】図８は、これらの演算および計算結果に基
づき、この線形補間法による画像の拡大および縮小を行
うための構成の一例を示す。メモリ１１０ａ，１１０
ｂ，１１０ｃ，１１０ｄは、ランダムアクセスが可能な
メモリであり、図示されていないが、変換元であるオリ
ジナルの画像データがこれらメモリ１１０ａ，１１０
ｂ，１１０ｃ，１１０ｄのそれぞれに予め書き込まれ
る。これらメモリ１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１
０ｄに対してアドレス発生回路１１７からアドレス信号
を供給することによって、書き込まれた画像データか
ら、供給されたアドレス信号に基づき所定の画素のデー
タを読み出すことができる。

【００２０】端子１１２および１１３に対して、画像の
拡大または縮小の変換後の水平方向の画素数Ｎおよびオ
リジナル画像の水平方向の画素数ｎがそれぞれ供給され
る。これら画素数Ｎおよびｎは、割り算器１１４に供給
され、拡大または縮小の変換比率Ａが求められる。この
とき、後段における処理を簡略化するために、ｎ／Ｎが
計算され、１／Ａが求められる。この変換比率の逆数１
／Ａは、水平座標カウンタ１１６から供給されるカウン
ト値に基づいて演算を行う高速乗算器１１５に供給され
る。

【００２１】水平座標カウンタ１１６は、オリジナル画
像の水平方向の画素の座標ｘを表すカウント値を順次発
生する。このカウント値が高速乗算器１１５に供給され
る。高速乗算器１１５では、このカウント値によって表
される座標ｘと上述の変換比率の逆数１／Ａとで乗算が
行われ、ｘ／Ａが求められる。上述したように、このｘ
／Ａの結果のうち、整数部が変換後の座標Ｘ₁としてア
ドレス発生回路１１７に対して供給される。一方、ｘ／
Ａの結果のうち小数部は、補間係数ｐとされ、そのまま
乗算器１１９ａ，１１９ｂに供給されると共に、供給さ
れたデータの１に対する補数を出力する反転回路１１８
を介して値１−ｐとされ、乗算器１１９ｃ，１１９ｄに
供給される。

【００２２】画像の垂直方向に対しても、上述の水平方
向に対する処理と同様な処理がなされる。すなわち、オ
リジナル画像の垂直方向の画素数ｍおよび変換後の画素
数Ｍとが端子１２０および１２１からそれぞれ割り算器
１２２に供給される。割り算器１２２でｍ／Ｍが計算さ
れることによって求められた変換の際の変換比率の逆数
１／Ｂは、乗算器１２３に対して供給される。この乗算
器１２３には、オリジナル画像の垂直方向の画素ｙを表
すカウント値を順次発生する垂直座標カウンタ１２４か
ら座標ｙを表すカウント値が供給される。乗算器１２３
において、このカウント値によって表される座標ｙと上
述の変換比率の逆数１／Ｂとで乗算が行われ、ｙ／Ｂが
求められる。この乗算の結果のうち、整数部が変換後の
座標Ｙ₁として上述のＸ₁と共にアドレス発生回路１１
７に対して供給される。また、小数部が補間係数ｑとさ
れそのまま乗算器１１９ａ，１１９ｂに供給されると共
に、供給されたデータの１に対する補数を出力する反転
回路１２５を介して１−ｑとされ、乗算器１１９ｃ，１
１９ｄに供給される。

【００２３】アドレス発生回路１１７において、変換後
の座標の濃淡値を求めるための、オリジナル画像におけ
る４点の座標をメモリ１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，
および１１０ｄからそれぞれ読み出すためのアドレス
が、供給された座標Ｘ₁，Ｙ₁に基づき発生される。す
なわち、このアドレス発生回路１１７において、座標Ｘ
₁およびＹ₁に基づき、座標（ｘ₁，ｙ₁），（ｘ₁＋
１，ｙ₁），（ｘ₁，ｙ₁＋１），（ｘ₁＋１，ｙ₁＋
１）の画素データを読み出すためのアドレス（ｘ₁，ｙ
₁），（ｘ₁＋１，ｙ₁），（ｘ₁，ｙ₁＋１），（ｘ
₁＋１，ｙ₁＋１）がそれぞれ発生される。発生された
これらアドレスは、メモリ１１０ａ，１１０ｂ，１１０
ｃ，および１１０ｄに対してそれぞれ供給される。

【００２４】供給されたアドレスに基づき、メモリ１１
０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，および１１０ｄから、座標
（ｘ₁，ｙ₁），（ｘ₁＋１，ｙ₁），（ｘ₁，ｙ₁＋
１），（ｘ₁＋１，ｙ₁＋１）における画素データ（濃
淡値）が読み出される。この濃淡値の読み出しは、４点
同時に行われる必要があるため、同一のオリジナル画像
データが書き込まれるメモリ１１０ａ，１１０ｂ，１１
０ｃ，および１１０ｄの４つのメモリが必要とされる。
読み出された濃淡値ｄ（ｘ₁，ｙ₁），ｄ（ｘ₁＋１，
ｙ₁），ｄ（ｘ₁，ｙ₁＋１），ｄ（ｘ₁＋１，ｙ₁＋
１）が乗算器１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃ，および１
２６ｄに対してそれぞれ供給される。

【００２５】補間係数および補間係数の１に対する補数
が供給された乗算器１１９ａ，１１９ｂ，１１９ｃ，お
よび１１９ｄと、濃淡値が供給された乗算器１２６ａ，
１２６ｂ，１２６ｃ，および１２６ｄと、加算器１２７
ａ，１２７ｂ，および１２８によって、上述した数式
（１）に示される演算が行われ、変換後の画素の濃淡値
が求められる。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示した従来の構成において、補正係数を求めるために
は、水平および垂直方向に対してそれぞれ割り算器およ
び高速乗算器を含む乗算器が必要とされた。割り算器や
高速乗算器は、ゲート数が多く、例えばＩＣ化の際にコ
ストアップとなってしまう問題点があった。

【００２７】さらに、このような任意の比率での変換を
行った画面を同時に複数画面表示させようとした場合、
これらの水平および垂直方向の割り算器および乗算器が
それらの画面毎に必要とされた。そのため、線形補間の
ための係数を発生させるために膨大な回路規模が必要と
なってしまい、大幅なコストアップになってしまうとい
う問題点があった。

【００２８】したがって、この発明の目的は、例えばテ
レビジョンモニタにおいてピクチャ・イン・ピクチャを
行うような場合、小さい回路規模で以て、任意の比率で
の画像の拡大や縮小を行う画像処理装置および処理方法
を提供することにある。

【００２９】

【課題を解決するための手段】この発明は、上述した課
題を解決するために、変換比率の逆数を累積加算する累
積加算手段と、累積加算結果の整数部の値に基づき補間
に使用するための元の画素データを得るための位置情報
を発生する位置情報発生手段と、元の画素データを使用
して変換後の画素の値を得るための補間手段とを有し、
累積加算結果の小数部を補間時に補間係数として使用す
ることを特徴とする画像処理装置である。

【００３０】また、この発明は、上述した課題を解決す
るために、縮小／拡大の変換を行う画像の元の画素数を
除数とし、変換後の画素数を被除数として変換比率を求
めるステップと、変換比率の逆数を累積加算するステッ
プと、累積加算結果の整数部の値に基づき補間に使用す
るための元の画素データを得るための位置情報を発生す
るステップと、元の画素データを使用して変換後の画素
の値を得るための補間のステップとを有し、累積加算結
果の小数部を補間時に補間係数として使用することを特
徴とする画像処理方法である。

【００３１】上述したように、この発明は、画像の拡大
または縮小時の変換比率の逆数を累積加算した結果に基
づき、変換後の画素の位置情報および変換時になされる
補間の補間係数を求めるようにされているため、比較的
小規模な回路構成で以て、画像の任意の変換比率での拡
大または縮小を行うことができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。この発明による画像処理装置においては、画
像の拡大または縮小を行う際の補間係数を求めるとき
に、先ず、拡大または縮小による変換の際の比率を、変
換前のオリジナル画像の画素数を除数、変換後の画像の
画素数を被除数として求め、得られたこの比率の逆数を
累積加算することによって、各画素毎の線形補間のため
の補間係数を求める。

【００３３】線形補間を水平方向と垂直方向とに分けて
考えた場合、補間係数ｐは、拡大あるいは縮小といった
変換後の画素と元の画素との距離を求めることによって
得られる。この距離は、一定の比率で変化する。図１
は、オリジナル画像の座標に対して変換後の画素を逆マ
ッピングした例を、水平方向、すなわち１ラインについ
て示す。ここでは、オリジナル画像が０．８倍に縮小さ
れ変換された例を示す。例えば、オリジナル画像の水平
方向の有効画素ｎを６４０画素とした場合、変換後の水
平方向の有効画素Ｎは、５１２画素であり、水平方向の
変換比率の逆数１／Ａは、ｎ／Ｎによって、６４０／５
１２＝１．２５と算出される。

【００３４】図１Ａで示されるオリジナル画像の画素が
０．８倍に縮小され変換され、オリジナル画像の座標に
対して、図１Ｂに示されるように逆マッピングされる。
そして、縮小の際の変換比率Ａを求め、この変換比率の
逆数１／Ａを累積加算し、累積変換比率Σ（１／Ａ）と
する。それにより、変換後の画素がオリジナル画像に対
してどの位置に逆マッピングされるかが分かり、この位
置に基づき補間係数ｐを求めることができる。

【００３５】図１Ａに示される例では、オリジナル画像
の第０画素を基準として縮小がなされ、変換後には、オ
リジナル画像の第１画素に対応する画素が、オリジナル
画像の第０画素から１／０．８＝１．２５画素分の距離
を有する位置に対して逆マッピングされる。図１Ｃは、
この逆マッピングした位置のオリジナル画像の第０画素
からの距離を示す。この図から、変換後のこの画素に対
する補間係数ｐは、１．２５−１＝０．２５となること
がわかる。

【００３６】オリジナル画像の第２画素では、図１Ｄに
示されるように、変換比率の逆数１／Ａが累積加算さ
れ、変換後には、対応する画素がオリジナル画像の第０
画素から１．２５＋１．２５＝２．５画素分の距離を有
する位置に対して逆マッピングされる。したがって、そ
の補間係数ｐは、２．５−２＝０．５となる。以降同様
に変換比率の逆数１／Ａが累積加算され、オリジナル画
像の第３画素は、変換後には、対応する画素がオリジナ
ル画像の第０画素から１．２５＋１．２５＋１．２５＝
３．７５画素分の距離を有する位置に対して逆マッピン
グされ、その補間係数ｐは、３．７５−３＝０．７５と
なる。

【００３７】図２は、上述の、変換比率の逆数を累積加
算して補間係数を求める方法で以て画像の拡大または縮
小を行う、この発明による画像処理装置の構成の一例を
示す。メモリ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、ランダムアク
セスが可能なメモリであり、図示されていないが、変換
元であるオリジナルの画像データがこれらメモリ１ａ，
１ｂ，１ｃ，１ｄのそれぞれに書き込まれる。これらメ
モリ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに対してアドレス発生回路
２からアドレス信号を供給することによって、書き込ま
れた画像データから、供給されたアドレス信号に基づき
所定の画素のデータが読み出される。

【００３８】端子３ａおよび３ｂに対して、変換後の、
水平方向の画素数Ｎおよび垂直方向の画素数Ｍがそれぞ
れ供給される。端子３ｃおよび３ｄに対して、オリジナ
ル画像の、水平方向の画素数ｎおよび垂直方向の画素数
ｍがそれぞれ供給される。

【００３９】これらオリジナル画像および変換後の画素
数ｎ，ｍ，Ｎ，およびＭの供給は、例えば次のようにな
される。図３に示すように、この画像処理装置が適用さ
れたモニタ３０の有効画面３１において、水平方向ｎ画
素，垂直方向ｍ画素から成る画像を、水平方向Ｎ画素，
垂直方向Ｍ画素の画像に縮小する場合を考える。ユーザ
は、例えば赤外線によってモニタ３０の赤外線受光器３
５に対して赤外線変調されたコマンドを送信するモート
コントローラ３２によって、画像の拡大や縮小などの設
定を行う。

【００４０】コントローラ３２において、モードキー３
３および方向キー３４との操作の組み合わせで以て、所
定のコマンドをモニタ３０に対して送信することができ
る。ユーザがモードキー３３によって画像の縮小を行う
ことを指定すると、縮小を行いたい画面範囲を指定する
ように、例えば有効画面３１に枠線が表示される。この
とき、初期設定を有効画面３１全域としてもよい。ユー
ザは、方向キー３４およびモードキー３３とを操作し縮
小を行うオリジナル画像の範囲を指示する。この指示が
モニタ３０に受信され、オリジナル画像の範囲がモニタ
３１に対して示されると共に、この範囲に基づきオリジ
ナル画像の水平方向および垂直方向の画素数ｎおよびｍ
がそれぞれ得られる。

【００４１】次に、縮小画像の画サイズの指定が行われ
る。例えば画面３１に対して表示された縮小画像の画サ
イズを示す枠の大きさがユーザの方向キー３４およびモ
ードキー３３の操作により変化させられることによっ
て、縮小画像の画サイズの指定がなされる。このとき、
オリジナル画像における水平および垂直の画素数の比を
保ったままこの指定を行うように設定しておくと、縮小
後の画像に歪みが生じず、好ましい。また、縮小画像の
表示位置の指定を共に行うようにすることもできる。縮
小画像の画サイズの指定に伴い、変換後の画像の水平方
向および垂直方向の画素数ＮおよびＭがそれぞれ得られ
る。

【００４２】このようにして得られた画素数Ｎ，Ｍ，
ｎ，およびｍのうち、画素数ＭおよびＮは、スイッチ回
路４ａを介して割り算器５の被除数入力端に供給され、
画素数ｍおよびｎは、スイッチ回路４ｂを介して割り算
器５の除数入力端に供給される。スイッチ回路４ａおよ
び４ｂは、それぞれ水平方向および垂直方向の入力に応
じて切り換えられる。割り算器５では、これら供給され
た画素数Ｎ，Ｍ，ｎ，およびｍを用いて、上述の数式
（２）および数式（３）に基づく除算がそれぞれ時分割
で以て行われ、水平方向の変換比率の逆数１／Ａおよび
垂直方向の変換比率の逆数１／Ｂがそれぞれ求められ
る。

【００４３】変換比率の逆数１／Ａおよび１／Ｂを求め
るための除算は、上述したように、縮小画像の設定時に
おいてのみなされるため、割り算器５は、低速のものを
用いることができる。なお、ここでは割り算器５を時分
割で使用することによって、水平方向および垂直方向そ
れぞれの変換比率の逆数１／Ａおよび１／Ｂを求めてい
るが、これはこの例に限らず、例えば割り算器を２つ設
け、水平方向および垂直方向に対する変換比率の逆数を
求めるための除算をそれぞれ独立して並列的に行うよう
にしてもよい。

【００４４】また、この割り算器５の精度は、後述する
変換比率の逆数の累積加算の際の誤差と実際の画像精度
とを考慮に入れ決定すると好ましい。例えば、割り算器
５の出力を１６ビット精度とした場合、整数部で６ビッ
ト、小数部で１０ビットの精度がそれぞれ確保される。

【００４５】水平方向の変換比率の逆数１／Ａは、水平
補間係数発生回路のラッチ回路６に供給される。このラ
ッチ回路６は、供給された信号をラッチし、端子７から
供給されるサンプリングクロックｆ_sのタイミングで、
このラッチされた信号を出力する。ラッチ回路６から出
力された変換比率の逆数１／Ａは、加算器８の一方の入
力端に供給される。加算器８の出力は、ラッチ回路１０
およびアドレス発生回路２に供給されると共に、ラッチ
回路９に供給される。このラッチ回路９は、上述のラッ
チ回路６と同様に、クロックｆ_sのタイミングで以て、
ラッチした信号を出力する。このラッチ回路９の出力
は、加算器８の他方の入力端に供給される。すなわち、
ラッチ回路６から加算器８に対して供給された変換比率
の逆数１／Ａは、加算器８において、１ｆ_s分遅れた加
算器８の出力と加算されることによって累積加算され、
累積変換比率Σ（１／Ａ）とされる。

【００４６】累積変換比率Σ（１／Ａ）は、アドレス発
生回路２およびラッチ回路１０に供給される。アドレス
発生回路２では、供給された累積変換比率Σ（１／Ａ）
から整数部が抽出され、変換後の画素を逆マッピングし
た座標Ｘ₁とされる。一方、ラッチ回路１０では、供給
された累積変換比率Σ（１／Ａ）から小数部が抽出さ
れ、補間係数ｐとされる。この補間係数ｐは、乗算器１
１ａおよび１１ｂに供給されると共に反転回路２０に供
給される。この反転回路２０は、供給された値の１に対
する補数を反転出力として出力する。反転回路２０にお
いて、供給された係数ｐの１に対する補数１−ｐが出力
される。出力された値１−ｐは、乗算器１１ｃおよび１
１ｄに供給される。

【００４７】一方、割り算器５から出力された垂直方向
の変換比率の逆数１／Ｂに対しても、垂直補間係数発生
回路において、上述の変換比率の逆数１／Ａと同様の処
理が行われる。すなわち、垂直方向の変換比率の逆数１
／Ｂは、端子１３から供給される水平周波数クロックｆ
_hのタイミングで以てラッチした信号を出力する、ラッ
チ回路１２に供給される。ラッチ回路１２からクロック
ｆ_hに基づいたタイミングで出力された変換比率の逆数
１／Ｂは、加算器１４の一方の入力端に供給される。加
算器１４の出力は、ラッチ回路１６およびアドレス発生
回路２に供給されると共に、クロックｆ_hに基づくタイ
ミングでラッチした信号を出力するラッチ回路１５に供
給される。このラッチ回路１５の出力は、加算器１４の
他方の入力端に供給される。これにより、変換比率の逆
数１／Ｂが累積加算され、累積変換比率Σ（１／Ｂ）と
される。

【００４８】累積変換比率Σ（１／Ｂ）は、アドレス発
生回路２および互いに１に対する補数を出力する２系統
の出力を有するラッチ回路１６に供給される。アドレス
発生回路２では、供給された累積変換比率Σ（１／Ｂ）
から整数部が抽出され、変換後の画素を逆マッピングし
た座標Ｙ₁とされる。一方、ラッチ回路１０では、供給
された累積変換比率Σ（１／Ｂ）から小数部が抽出さ
れ、補間係数ｑとされ出力される。この補間係数ｑは、
乗算器１１ａおよび１１ｃに供給されると共に、供給さ
れた値の反転出力として１に対する補数を出力する反転
回路２１に供給される。反転回路２１において、補間係
数ｑに基づき係数ｑの１に対する補数１−ｑが出力され
る。この出力された値１−ｑは、乗算器１１ｂおよび１
１ｄに供給される。

【００４９】アドレス発生回路２において、変換後の座
標の濃淡値を求めるための、オリジナル画像における４
点の座標をメモリ１ａ，１ｂ，１ｃ，および１ｄからそ
れぞれ読み出すためのアドレスが、供給された座標
Ｘ₁，Ｙ₁に基づき発生される。すなわち、このアドレ
ス発生回路１１７において、座標Ｘ₁およびＹ₁に基づ
き、オリジナル画像における座標（ｘ₁，ｙ₁），（ｘ
₁＋１，ｙ₁），（ｘ₁，ｙ₁＋１），（ｘ₁＋１，ｙ
₁＋１）の画素データを読み出すためのアドレス
（ｘ₁，ｙ₁），（ｘ₁＋１，ｙ₁），（ｘ₁，ｙ₁＋
１），（ｘ₁＋１，ｙ₁＋１）がそれぞれ発生される。
発生されたこれらアドレスは、メモリ１ａ，１ｂ，１
ｃ，および１ｄに対してそれぞれ供給される。

【００５０】供給されたアドレスに基づき、メモリ１
ａ，１ｂ，１ｃ，および１ｄから、座標（ｘ₁，
ｙ₁），（ｘ₁＋１，ｙ₁），（ｘ₁，ｙ₁＋１），
（ｘ₁＋１，ｙ₁＋１）における画素データ（濃淡値）
が読み出される。この濃淡値の読み出しは、４点同時に
行われる必要があるため、メモリ１ａ，１ｂ，１ｃ，お
よび１ｄの４つのメモリが必要とされる。こうして読み
出された濃淡値ｄ（ｘ₁，ｙ₁），ｄ（ｘ₁＋１，
ｙ₁），ｄ（ｘ₁，ｙ₁＋１），ｄ（ｘ₁＋１，ｙ₁＋
１）は、乗算器１７ｄ，１７ｃ，１７ｂ，および１７ａ
に対してそれぞれ供給される。

【００５１】補間係数ｐ，ｑおよび補間係数の１に対す
る補数１−ｐ，１−ｑが供給された乗算器１１ａ，１１
ｂ，１１ｃ，および１１ｄと、濃淡値ｄ（ｘ₁，
ｙ₁），ｄ（ｘ₁＋１，ｙ₁），ｄ（ｘ₁，ｙ₁＋
１），ｄ（ｘ₁＋１，ｙ₁＋１）がそれぞれ供給された
乗算器１７ｄ，１７ｃ，１７ｂ，および１７ａと、加算
器１８ａ，１８ｂ，および１９によって、上述した数式
（１）に示される演算が行われ、変換後の画素の濃淡値
が求められる。

【００５２】すなわち、乗算器１１ａでｐ×ｑが求めら
れ、乗算器１１ｂでｐ×（１−ｑ）が求められる。これ
らの演算の結果は、乗算器１７ａおよび１７ｂに対して
それぞれ供給される。また、乗算器１１ｃで（１−ｐ）
×ｑが求められ、乗算器１１ｄで（１−ｐ）×（１−
ｑ）が求められる。これらの演算の結果は、乗算器１７
ｃおよび１７ｄに対してそれぞれ供給される。このよう
に、乗算器１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，および１１ｄにお
いて、上述した数式（１）に示される、濃淡値ｄ
（ｘ₁，ｙ₁），ｄ（ｘ₁＋１，ｙ₁），ｄ（ｘ₁，ｙ
₁＋１），ｄ（ｘ₁＋１，ｙ₁＋１）に対する係数が求
められる。

【００５３】乗算器１７ａで、（ｐ×ｑ）×ｄ（ｘ₁＋
１，ｙ₁＋１）が求められ、乗算器１７ｂで、（ｐ×
（１−ｑ））×ｄ（ｘ₁，ｙ₁＋１）が求められる。こ
れらの演算の結果は、それぞれ加算器１８ａに対して供
給される。また、乗算器１７ｃで、（（１−ｐ）×ｑ）
×ｄ（ｘ₁＋１，ｙ₁）が求められ、乗算器１７ｄで、
（（１−ｐ）×（１−ｑ））×ｄ（ｘ₁，ｙ₁）が求め
られる。これらの演算の結果は、それぞれ加算器１８ｂ
に対して供給される。

【００５４】加算器１８ａで、（ｐ×ｑ）×ｄ（ｘ₁＋
１，ｙ₁＋１）＋（ｐ×（１−ｑ））×ｄ（ｘ₁，ｙ₁
＋１）が求められ、加算器１８ｂで、（（１−ｐ）×
ｑ）×ｄ（ｘ₁＋１，ｙ₁）＋（（１−ｐ）×（１−
ｑ））×ｄ（ｘ₁，ｙ₁）が求められる。これらの演算
の結果がそれぞれ加算器１９に供給され、加算される。
このように上述の数式（１）の演算がなされ、変換後の
画素の濃淡値ａが出力端２０に導出される。この濃淡値
ａに基づき、画面３１に対して変換された画像の表示が
行われる。

【００５５】次に、この発明の実施の他の形態を、図面
を参照しながら説明する。図４は、この他の形態による
画像処理装置の構成の一例を示す。この他の形態は、メ
モリの前段に、画サイズの拡大または縮小のための線形
補間回路を設けた例である。この図４に示される構成の
線形補間回路は、上述の図２に示される構成において、
水平および垂直補間係数発生回路のそれぞれについて、
カウンタ４０，５０と比較器４１，５１とが追加された
構成とされる。なお、この図において、上述の図２に示
される画像処理装置と共通する箇所には同一の番号を付
し、その詳細な説明を省略する。

【００５６】水平補間係数発生回路において、カウンタ
４０は、端子７から供給されるサンプリングクロックｆ
_sに基づきカウントを行う。したがって、このカウンタ
４０から出力されるカウント値は、オリジナル画像の水
平画素の位置に等しい。このカウンタ４０からのカウン
ト値が比較器４１の一方の入力端に供給される。一方、
比較器４１の他方の入力端には、加算器８の出力が供給
される。

【００５７】比較器４１において、一方の入力端に供給
されたカウンタ４０からのカウント値と他方の入力端に
供給された加算器８の出力とが比較される。そして、比
較の結果、加算器８の出力の整数部がカウント値以上に
なったとき、すなわち、累積変換比率Σ（１／Ａ）の値
がオリジナル画像の水平画素の位置を示す値に追い付く
かまたは追い越したときに、パルスが出力される。この
パルスは、ラッチ回路６に設けられた、クリア入力端に
対して供給される。ラッチ回路６は、クリア入力端にパ
ルスが供給されると、クリア信号、例えば値が‘０’で
あるような信号を出力して、加算器８における変換比率
の逆数１／Ａの加算を１回だけキャンセルする。これに
より、オリジナル画像の画素位置と変換後の画素位置と
が重なるような場合に、変換比率の累積加算を行わない
ようにして、累積加算比率Σ（１／Ａ）の値を保持す
る。

【００５８】このようにして得られた累積変換比率Σ
（１／Ａ）がラッチ回路１０に供給され、補間係数ｐが
出力される。補間係数ｐは、乗算器４２ａに供給される
と共に、反転回路２０に供給される。反転回路２０にお
いて、供給された係数ｐに基づき値１−ｐが出力され、
この値１−ｐが乗算器４２ｂに供給される。

【００５９】一方、垂直補間係数発生回路においても、
上述の水平補間係数発生回路と同様の処理が行われる。
この場合、カウンタ５０では、水平周波数クロックｆ_h
に基づいてカウントが行われる。このカウンタ５０によ
るカウント値と加算器１４の出力とが比較器５１に供給
され、加算器１４の出力がカウンタ５０からのカウント
値よりも大きくなったとき、比較器５１からパルスが出
力される。このパルスがラッチ回路１２のクリア入力端
に供給されることによって、ラッチ回路１２からクリア
信号が出力され、加算器１４における変換比率の逆数１
／Ｂの累積加算がキャンセルされる。これにより、上述
の水平補間係数発生回路と同様に、累積変換比率Σ（１
／Ｂ）の値が保持される。

【００６０】このようにして得られた累積変換比率Σ
（１／Ｂ）がラッチ回路１６に供給され、補間係数ｑが
出力される。補間係数ｑは、乗算器５２ａに供給される
と共に、反転回路２１に供給される。反転回路２１にお
いて、供給された係数ｑに基づき値１−ｑが出力され、
この値１−ｑが乗算器５２ｂに供給される。

【００６１】端子４３から、クロックｆ_sおよびｆ_hに
基づきオリジナル画像の画素データ（濃淡値）が供給さ
れる。濃淡値は、乗算器４２ａに供給されると共に、１
ｆ_s分の遅延量を有するディレイ４４に供給される。端
子４３から供給された濃淡値が座標（ｘ₁，ｙ₁）の濃
淡値ｄ（ｘ₁，ｙ₁）であるとした場合、１ｆ_s遅延の
ディレイ４４を介して乗算器４２ｂに供給された濃淡値
は、座標（ｘ₁−１，ｙ₁）の濃淡値ｄ（ｘ₁−１，ｙ
₁）とされる。したがって、乗算器４２ａではｐ×ｄ
（ｘ₁，ｙ₁）の演算が行われ、乗算器４２ｂでは（ｐ
−１）×ｄ（ｘ₁−１，ｙ₁）の演算が行われる。これ
ら乗算器４２ａおよび４２ｂでの演算結果は、それぞれ
加算器４５に供給され加算されることにより、ｐ×ｄ
（ｘ₁，ｙ₁）＋（ｐ−１）×ｄ（ｘ₁−１，ｙ₁）の
演算が行われる。

【００６２】加算器４５による演算結果は、乗算器５２
ａおよび１ｆ_h分の遅延量を有する遅延量を有するディ
レイ４６にそれぞれ供給される。乗算器５２ａでは、ｑ
×（ｐ×ｄ（ｘ₁，ｙ₁）＋（ｐ−１）×ｄ（ｘ₁−
１，ｙ₁））の演算が行われる。一方、１ｆ_h遅延のデ
ィレイ４６に供給されたデータは、１ｆ_h遅延されるこ
とにより、ｐ×ｄ（ｘ₁，ｙ₁−１）＋（ｐ−１）×ｄ
（ｘ₁−１，ｙ₁−１）とされる。このデータは、乗算
器５２ｂに供給され、（１−ｑ）×（ｐ×ｄ（ｘ₁，ｙ
₁−１）＋（ｐ−１）×ｄ（ｘ₁−１，ｙ₁−１））の
演算が行われる。これら乗算器５２ａおよび５２ｂの演
算結果は、加算器５３にそれぞれ供給される。そして、
加算器５３で（ｑ×（ｐ×ｄ（ｘ₁，ｙ₁）＋（ｐ−
１）×ｄ（ｘ₁−１，ｙ₁）））＋（（１−ｑ）×（ｐ
×ｄ（ｘ₁，ｙ₁−１）＋（ｐ−１）×ｄ（ｘ₁−１，
ｙ₁−１）））の演算が行われることにより変換後の画
素の濃淡値ａが求められる。この濃淡値ａは、出力端５
４に導出される。

【００６３】出力端５４に導出された濃淡値ａは、画素
データとしてメモリ（図示しない）に書き込まれる。上
述したように、オリジナル画像の画素位置と変換後の画
素位置とが重なる場合に、カウンタ４０，５０および比
較器４１，５１などによって、累積変換比率Σ（１／
Ａ）およびΣ（１／Ｂ）の値の保持がなされる。この比
率Σ（１／Ａ）およびΣ（１／Ｂ）の値の保持に対応す
る画素データは、このメモリに対する画素データの書き
込みの際またはこのメモリからの画素データの読み出し
の際に、間引きされる。

【００６４】なお、実施の一形態および他の形態におい
て、画像の拡大時には、メモリからの画素データの読み
出しを制御することによって、実際の表示画面において
拡大された画像を部分的に表示させることができる。

【００６５】また、上述では、拡大または縮小された画
像を１つだけ表示させるように説明したが、これはこの
例に限定されるものではない。例えば、この発明による
画像処理装置を例えばモニタ３０に対して複数設けるこ
とによって、画像の拡大や縮小が行われた画面を、有効
画面３１内に同時に複数表示させることができる。この
場合、割り算器５は、低速でよいため共通化することが
できる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明は、変換
比率を累積加算することによって、拡大または縮小変換
後の画素の濃淡値を求める際に用いられる補間係数を求
めている。したがって、補間係数を求める際に高速乗算
器を用いる必要が無いため、大規模な回路構成を取るこ
と無く、任意の比率での画像の拡大や縮小を行うことが
できる効果がある。

【００６７】また、この発明によれば、小規模な回路構
成で以て任意の比率で画像の拡大や縮小を行うことがで
きるため、この発明による画像処理装置を１台のモニタ
に複数設け、画像の拡大／縮小を１画面において並列的
に複数行うようにさせることも容易であるという効果が
ある。

【００６８】また、この発明の実施の他の形態において
は、拡大や縮小といった、画像変換に伴う画像データを
書き込むために必要なメモリが１つで済むという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】オリジナル画像の座標に対して変換後の画素を
逆マッピングした例を、水平方向について示す略線図で
ある。

【図２】この発明の実施の一形態による画像処理装置の
構成の一例を示すブロック図である。

【図３】モニタにおける画像の縮小を説明するための略
線図である。

【図４】この発明の実施の他の形態による画像処理装置
の構成の一例を示すブロック図である。

【図５】画像の縮小／拡大のためのフィルタの構成の一
例を示すブロック図である。

【図６】逆マッピングを説明するための略線図である。

【図７】変換元のオリジナル画像と変換後の画像との関
係を概略的に示す略線図である。

【図８】線形補間法による画像の拡大および縮小を行う
ための構成の一例を示すブロック図である。

【符号の説明】１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ・・・メモリ、２・・・アドレ
ス発生回路、５・・・割り算器、６，９，１２，１５・
・・ラッチ回路、１０，１６・・・反転出力を有するラ
ッチ回路、４０，５０・・・カウンタ、４１，５１・・
・比較器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上木伸夫東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディジタルデータで画素単位で与えられ
る画像を任意の比率で以て拡大／縮小する変換を行う画
像処理装置において、縮小／拡大の変換を行う画像の元の画素数を除数とし、
上記変換後の画素数を被除数として変換比率を求める手
段と、上記変換比率の逆数を累積加算する累積加算手段と、上記累積加算結果の整数部の値に基づき補間に使用する
ための元の画素データを得るための位置情報を発生する
位置情報発生手段と、上記元の画素データを使用して上記変換後の画素の値を
得るための補間手段とを有し、上記累積加算結果の小数部を上記補間時に補間係数とし
て使用することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】ディジタルデータで画素単位で与えられ
る画像を任意の比率で以て拡大／縮小する変換を行う画
像処理方法において、縮小／拡大の変換を行う画像の元の画素数を除数とし、
上記変換後の画素数を被除数として変換比率を求めるス
テップと、上記変換比率の逆数を累積加算するステップと、上記累積加算結果の整数部の値に基づき補間に使用する
ための元の画素データを得るための位置情報を発生する
ステップと、上記元の画素データを使用して上記変換後の画素の値を
得るための補間のステップとを有し、上記累積加算結果の小数部を上記補間時に補間係数とし
て使用することを特徴とする画像処理方法。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の画像処
理装置または画像処理方法において、上記補間は線形補間により変換後の画素の値を求めるこ
とを特徴とする画像処理装置または画像処理方法。
【請求項４】請求項１または請求項２に記載の画像処
理装置または画像処理方法において、画像データをメモリに格納し、上記メモリから上記位置
情報を用いて上記補間に必要な複数の画素データを同時
に読み出すようにしたことを特徴とする画像処理装置ま
たは画像処理方法。
【請求項５】請求項１または請求項２に記載の画像処
理装置または画像処理方法において、上記補間により発生したデータをメモリに書き込み、上
記メモリの書き込みまたは上記メモリから上記データを
読み出すときに画素の間引きを行うことを特徴とする画
像処理装置または画像処理方法。