JPH1021387A

JPH1021387A - 画像処理装置および処理方法

Info

Publication number: JPH1021387A
Application number: JP8191583A
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: 1996-07-02
Filing date: 1996-07-02
Publication date: 1998-01-23
Anticipated expiration: 2016-07-02
Also published as: CN1179580A; KR100481703B1; US6064444A; JP3747523B2; KR980013376A; CN1110015C

Abstract

(57)【要約】【課題】高画質で任意の倍率での画像の拡大／縮小
を、より少ないフィールドメモリで以て実現する。【解決手段】縮小時には、ディレイ２２により回路２
３に水平方向に隣り合った画素データが供給される。こ
れら画素データと回路５０から供給された係数ｐ及び１
−ｐとで水平方向での補間処理及びｐ＝１の位置での間
引きが行われる。垂直方向でも同様にして補間処理及び
間引きが行われる。水平および垂直方向で補間及び間引
きされた画素データがメモリ２７に書き込まれる。拡大
時には、メモリ２７から読み出された画素データが２つ
のラインメモリ２８，２９で遅延させられ回路３０で以
て隣り合う２画素が適切に選択され、回路３１で垂直方
向の補間処理が行われる。メモリ２７からの読み出しの
際には、倍率に応じて所定の画素データが２度読みされ
る。水平方向でも同様にして補間処理がなされ、拡大処
理が行われる。

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】画像の、例えばＣＲＴといったディスプ
レイ上への表示は、固定的な画素で以てなされる。この
ような画像を、画質の劣化を防ぎつつ任意の比率で拡大
／縮小する際の補間方法として、線形補間が知られてい
る。この線形補間とは、拡大／縮小した画像（以下、変
換画像と称する）における任意の点（画素）の、拡大／
縮小前の元の画像（以下、原画像と称する）上での位置
を求め、原画像における、求められた位置の近傍４点の
画素の濃淡値に基づき、変換画像における、上述の点の
濃淡値を求めるものである。

【０００３】例えば、図８に示されるように、原画像１
００を任意の倍率ｋ、例えば１．３倍に拡大し変換画像
１０１を形成する場合について説明する。先ず、変換画
像１０１上の点Ａが原画像１００において対応する点ａ
を求める。点ａの座標は、点Ａの座標値を倍率ｋで割る
ことで求めることができる。例えば、点Ａの座標がＡ
（５，３）であるとすると、点ａは、ａ（５／１．３，
３／１．３）＝ａ（３．８４６２，２．３０７７）と求
められる。

【０００４】この座標を求められた点ａは、図９に示さ
れるように、ａ₀₀（３，２），ａ₁₀（４，２），ａ
₀₁（３，３），ａ₁₁（４，３）でそれぞれ表される、近
傍４点によって囲まれた範囲内に存在する。これら４点
の画素の濃淡値（画素データ）と、点ａの位置の近傍４
点によって囲まれた範囲内における内分比ｐ，ｑとの積
和値により、点ａの濃淡値を求めることができる。この
点ａの濃淡値は、次に示す数式（１）によって求められ
る。

【０００５】

【数１】

【０００６】この点ａの濃淡値は、変換座標における点
Ａの濃淡値と等しい。したがって、この数式（１）によ
る計算を変換画像上の全ての画素について行うことで画
素の補間がなされ、変換画像を得ることができる。内分
比ｐ，ｑは、この補間の際の水平および垂直方向の補間
係数にそれぞれ相当する。なお、この処理において、変
換座標上の点から原画像上の点への写像によって計算を
行うのは、画素抜けを防ぐためである。

【０００７】図１０は、この処理を実現するための構成
の一例を示す。入力端１１０から原画像の画像データが
供給される。供給されたこの原画像データは、ローパス
フィルタ１１１，１１２において垂直方向および水平方
向に対してローパス処理を施され、フィールドメモリ１
１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，および１１３ｄに対して
書き込まれる。これらメモリ１１３ａ，１１３ｂ，１１
３ｃ，および１１３ｄには、同一の原画像データがそれ
ぞれ書き込まれる。

【０００８】上述の変換画像における任意の画素Ａの、
原画像における点ａの位置が所定の方法によって求めら
れる。この点ａの位置に基づき、点ａ近傍の４点の画素
の座標ａ₀₀，ａ₁₀，ａ₀₁，およびａ₁₁がそれぞれ求めら
れる。これら座標ａ₀₀，ａ₁₀，ａ₀₁，およびａ₁₁に基づ
きこれら座標に対応する画素の濃淡値（画素データ）を
フィールドメモリ１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，およ
び１１３ｄからそれぞれ読み出すためのアドレスが生成
され、生成されたこれらアドレスがメモリ１１３ａ，１
１３ｂ，１１３ｃ，および１１３ｄに対してそれぞれ供
給される（図示しない）。

【０００９】フィールドメモリ１１３ａ，１１３ｂ，１
１３ｃ，および１１３ｄから、座標ａ₀₀，ａ₁₀，ａ₀₁，
およびａ₁₁に対応する画素の濃淡値が同時に読み出され
る。読み出されたこれら濃淡値は、上述の数式（１）の
演算を実現すべく例えば複数の乗算器および加算器によ
って構成された垂直，水平補間回路１１４に対して供給
される。垂直，水平補間回路１１４において、供給され
た座標ａ₀₀，ａ₁₀，ａ₀₁，およびａ₁₁に対応する画素の
濃淡値に基づき数式（１）の演算が行われることによっ
て補間がなされ、変換Ａ画像上の画素Ａの濃淡値が求め
られる。求められた濃淡値は、出力端１１５に導出され
る。

【００１０】このような補間処理が変換画像上の全ての
画素に対してなされることによって、原画像を例えば
１．３倍に拡大した変換画像が得られる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この従来の
方法においては、変換画像上の画素Ａの濃淡値を求める
ためには、上述したように、原画像における４点の濃淡
値がリアルタイムで必要となる。さらに、この４点の座
標値は、変換画像の大きさ、すなわち、変換画像の原画
像に対する縮小／拡大率に応じて変化する。そのため、
同一の原画像データが書き込まれた、ランダムアクセス
が可能な４つのフィールドメモリ１１３ａ，１１３ｂ，
１１３ｃ，および１１３ｄが必要とされた。そのため、
装置コストが高くつくという問題点があった。

【００１２】また、上述の数式（１）は、掛け算の項が
８個あるため、この数式（１）を実現するためには、掛
け算器が８個必要とされ、この点でも装置コストが高く
ついていた。

【００１３】従来では、このコストの問題から、補間方
法として、最近傍法が用いられていた。これは、変換画
像における任意の画素Ａの、原画像における点ａの位置
に最も近傍の画素を画素Ａとして用いるもので、補間の
精度が悪く、高画質を得ることができなかった。

【００１４】また、上述したように、従来技術による構
成では、フィールドメモリの後段に、縮小／拡大用の線
形補間回路が必要となる問題点があった。

【００１５】したがって、この発明の目的は、より少な
いフィールドメモリで以て、高画質で任意の倍率での画
像の拡大／縮小を行うことができる画像処理装置および
処理方法を提供することにある。

【００１６】

【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、画素データがフィールド単位で書
き込まれるフィールドメモリと、水平方向に補間処理を
行う水平補間手段と、垂直方向に補間処理を行う垂直補
間手段とを有し、水平方向の補間処理および垂直方向の
補間処理は順次行われることを特徴とする画像処理装置
である。

【００１７】また、この発明は、上述した課題を解決す
るために、画素データがフィールド単位で書き込まれる
フィールドメモリと、水平方向に補間処理を行うステッ
プと、垂直方向に補間処理を行うステップとを有し、水
平方向の補間処理および垂直方向の補間処理は順次行わ
れることを特徴とする画像処理方法である。

【００１８】また、この発明は、上述した課題を解決す
るために、画像データの書き込みまたは読み出しを行う
ためのフィールドメモリと、フィールドメモリの前段に
設けられた縮小用補間手段と、フィールドメモリの後段
に設けられた拡大用補間手段との少なくとも一方を備
え、縮小用補間手段は、互いに水平方向に隣り合った２
つの画素データによって水平方向に補間処理を行う第１
の水平補間手段と、互いに垂直方向に隣り合った２つの
画素データによって垂直方向に補間処理を行う第１の垂
直補間手段とが直列的に接続されてなり、拡大用補間手
段は、垂直方向の連続的な複数の画素データから適切に
選択された、互いに隣り合った２つの画素データによっ
て垂直方向に補間処理を行う第２の垂直補間手段と、水
平方向の連続的な複数の画素データから適切に選択され
た、互いに隣り合った２つの画素データによって水平方
向に補間処理を行う第２の水平補間手段とが直列的に接
続されてなることを特徴とする画像処理装置である。

【００１９】上述したように、この発明は、縮小処理は
フィールドメモリの前段で行われ、拡大処理はフィール
ドメモリの後段で行われ、さらに、水平方向の補間処理
と垂直方向の補間処理とが直列的に行われるようにされ
ているため、画像の任意の倍率での拡大または縮小を少
ないフィールドメモリで行うことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の第１の形
態について説明する。この発明では、上述の数式（１）
を、水平方向の補間係数ｐおよび垂直方向の補間係数ｑ
に関する式にそれぞれ変形する。そして、この変形結果
に基づき、水平および垂直方向に対する補間処理を個別
に直列的に行い、また、拡大および縮小の処理をそれぞ
れ別処理とすることで、画像の拡大／縮小を少ないフィ
ールドメモリで行うことを可能としている。

【００２１】上述の数式（１）は、補間係数ｐおよびｑ
で括ることによって、それぞれ数式（２）および数式
（３）のように変形される。

【００２２】

【数２】

【００２３】

【数３】

【００２４】これらの式から、水平方向および垂直方向
とので別々に補間処理を行っても、処理結果として同じ
濃淡値ａが得られることがわかる。すなわち、例えば数
式（２）では、第ｎラインにおける隣り合った２点
ａ₀₀，ａ₁₀および第ｎ＋１ラインにおける隣り合った２
点ａ₀₁，ａ₁₁にそれぞれ補間係数ｐに基づき補間処理を
行う。そして、これらの結果に対して補間係数ｑに基づ
き補間処理を行うことによって、変換画像における点Ａ
を原画像に対応させた、原画像における点ａの濃淡値ａ
が求められる。

【００２５】このように、水平方向および垂直方向での
処理が分離可能とされ、且つ、処理の順番によらず結果
が等しくなることから、変換画像上の画素Ａの濃淡値を
求めるために従来４点必要とされた濃淡値が、隣り合っ
た２点の濃淡値で済むようになる。したがって、２つの
フィールドメモリで補間処理を行うことができる。

【００２６】図１は、上述のような方法で以て補間処理
を行う、この発明の実施の第１の形態における画像処理
装置の構成の一例を示す。縮小時の折り返し歪を防ぐた
めに、入力端１から供給された原画像データは、垂直方
向にローパス処理を行うローパスフィルタ２および水平
方向にローパス処理を行うローパスフィルタ３をそれぞ
れ介して、フィールドメモリ４ａ，４ｂに書き込まれ
る。これらメモリ４ａおよび４ｂとには、同一の原画像
データがそれぞれ書き込まれる。

【００２７】原画像に対する拡大／縮小の際の横方向の
倍率ｋ_xおよび縦方向の倍率ｋ_yとが所定の方法で以て
予め設定される。この設定は、例えばこの画像処理装置
がテレビジョンセットに対して組み込まれた場合には、
セットのパネル面や、赤外線変調によるリモートコント
ロールコマンダに設けられた、方向キーなどの入力装置
によるユーザからの指示によってなされる。

【００２８】補間係数発生器５０において、補間係数
ｐ，ｑ，およびこれらの１に対する補数１−ｐ，１−ｑ
がそれぞれ発生されると共に、フィールドメモリ４ａ，
４ｂからの画素データの読み出しの際の読み出しアドレ
スが発生される。図２は、この補間係数発生器５０の構
成の一例を示す。割り算器５１に対して、倍率ｋ_xおよ
び倍率ｋ_yとがそれぞれ供給される。割り算器５１にお
いて、倍率ｋ_xおよび倍率ｋ_yの逆数１／ｋ_xおよび１
／ｋ_yがそれぞれ算出される。算出された１／ｋ_xおよ
び１／ｋ_yは、それぞれラッチ回路５２および５８のラ
ッチ入力端に供給される。なお、ここでは、煩雑さを避
けるため、拡大／縮小が原画像の縦横の比率を保ったま
まなされるとし、ｋ＝ｋ_x＝ｋ_yとする。

【００２９】水平方向の倍率の逆数１／ｋ_xは、ラッチ
回路５２に供給される。このラッチ回路５２は、供給さ
れた信号をラッチし、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５２から出力された倍率の逆数１／ｋ_xは、加算器５
３の一方の入力端に供給される。加算器５３の出力は、
ラッチ回路５５およびアドレス発生回路５６に供給され
ると共に、ラッチ回路５４に供給される。このラッチ回
路５４は、上述のラッチ回路５２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５４の出力は、加算器５３の他方の入力端
に供給される。すなわち、ラッチ回路５２から加算器５
３に対して供給された倍率の逆数１／ｋ_xは、加算器５
３において、１ｆ_s分遅れた加算器５３の出力と加算さ
れることによって累積加算され、累積倍率Σ（１／
ｋ_x）とされる。

【００３０】累積倍率Σ（１／ｋ_x）は、アドレス発生
回路５６およびラッチ回路５５に供給される。アドレス
発生回路５６では、供給された累積倍率Σ（１／ｋ_x）
から整数部が抽出される。一方、ラッチ回路５５では、
供給された累積倍率Σ（１／ｋ_x）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、直接的に
補間係数発生器５０から出力されると共に、供給された
値の１に対する補数を出力する反転回路２０に供給さ
れ、係数ｐの１に対する補数１−ｐが出力される。

【００３１】一方、割り算器５１から出力された垂直方
向の倍率の逆数１／ｋ_yに対しても、垂直補間係数発生
回路において、上述の倍率の逆数１／ｋ_xと同様の処理
が行われる。すなわち、垂直方向の倍率の逆数１／ｋ_y
は、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５８に供給される。ラ
ッチ回路５８からクロックｆ_hに基づいたタイミングで
出力された倍率の逆数１／ｋ_yは、加算器５９の一方の
入力端に供給される。加算器５９の出力は、ラッチ回路
６０およびアドレス発生回路５６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６１に供給される。このラッチ回路６
１の出力は、加算器５９の他方の入力端に供給される。
これにより、倍率の逆数１／ｋ_yが累積加算され、累積
倍率Σ（１／ｋ_y）とされる。

【００３２】累積倍率Σ（１／ｋ_y）は、アドレス発生
回路５６およびラッチ回路６０に供給される。アドレス
発生回路５６では、供給された累積倍率Σ（１／ｋ_y）
から整数部が抽出される。一方、ラッチ回路６０では、
供給された累積倍率Σ（１／ｋ_y）から小数部が抽出さ
れ、補間係数ｑとされ直接的に補間係数発生器５０から
出力されると共に、供給された値の１に対する補数を出
力する反転回路６２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。

【００３３】アドレス発生回路５６において、変換画像
における画素の濃淡値を求めるための、原画像おける２
点の座標をフィールドメモリ４ａ，４ｂからそれぞれ読
み出すためのアドレスが、供給された累積倍率の逆数１
／ｋ_xおよび１／ｋ_yの整数部の値に基づき発生され
る。すなわち、ｋ＝ｋ_x＝ｋ_yであるこの例では、設定
された倍率ｋに基づき、変換画像における任意の画素Ａ
を原画像に対応させた点ａの位置が所定の方法によって
求められる。この点ａの位置に基づき、点ａ近傍の、同
一のライン上の２点の画素の座標ａ₀₀およびａ₁₀がそれ
ぞれ求められる。これら座標ａ₀₀およびａ₁₀に基づきこ
れら座標に対応する画素の濃淡値（画素データ）をフィ
ールドメモリ４ａおよび４ｂからそれぞれ読み出すため
のアドレスが生成される。発生されたこれらアドレス
は、メモリ４ａ，４ｂに対してそれぞれ供給される。

【００３４】フィールドメモリ４ａおよび４ｂから、座
標ａ₀₀およびａ₁₀に対応する画素の濃淡値が同時に読み
出される。読み出されたこれら濃淡値は、スイッチ回路
５に供給される。スイッチ回路５は、原画像の拡大を行
うか縮小を行うかによって切り換えられる。例えば倍率
ｋ＝０．８で以て原画像の縮小を行う場合には、スイッ
チ回路５の選択により、メモリ４ａおよび４ｂ１から読
み出された濃淡値が画像縮小部６の水平補間回路７に供
給される。水平補間回路７では、１水平ライン毎に画素
単位で補間処理が行われる。補間処理が行われた濃淡値
は、垂直補間回路８に供給される。水平補間回路７で
は、各ラインのそれぞれ対応する画素において補間処理
が行われる。これら水平補間回路７および垂直補間回路
８における補間処理について説明する。

【００３５】図３は、原画像上の隣り合った２点の濃淡
値から、補間係数ｐに基づいて、変換画像の点Ａを原画
像における点ａに対応させたときの、点ａにおける濃淡
値ａを求める様子を概略的に示す。水平補間回路７は、
例えば加算器，乗算器，１サンプリング分のディレイを
有する１サンプルディレイなどから成る。補間係数発生
器５０から供給された係数ｐおよびｐの１に対する補数
１−ｐとによって、フィールドメモリ４ａ，４ｂから供
給された２点の画素データに対して上述の数式（２）に
おける、ｐの項が含まれる括弧内の演算、例えば（１−
ｐ）・ａ₀₀＋ｐ・ａ₁₀が画素毎に行われ、水平方向にお
ける線形補間がなされる。この場合、掛け算の項が２個
あるため、掛け算器が２個必要とされる。

【００３６】図３に示されるように、この処理では、ｐ
＝１、すなわち１−ｐ＝０となる場合に画素ａ₁₀の項が
０となり、実質的に画素の間引きが発生する。水平方向
の補間係数であるｐおよび１−ｐは、画素毎に計算され
るが、この画素間引きが発生する位置ではこれら補間係
数の計算をする必要がない。画素間引きが発生するタイ
ミングは、縮小の際の倍率ｋが決まれば一意に決定され
る。そのため、この画素間引きが発生するタイミングで
は係数計算処理を行わない。これにより、演算処理の軽
減が図られる。水平補間回路７によるこの演算結果は、
垂直補間回路８に供給される。

【００３７】垂直補間回路８は、例えば加算器，乗算
器，１水平ライン分のデータを書き込むことができるラ
インメモリから成る。回路８に供給された演算結果は、
順次このラインメモリに書き込まれる。補間係数発生器
５０から、補間係数ｑおよび係数ｑの１に対する補数１
−ｑがこの垂直補間回路８に供給される。これらｑおよ
び１−ｑとによって、水平補間回路７から供給された演
算結果と、上述のラインメモリから読み出された１水平
期間分のディレイを有する演算結果とに対して、上述の
数式（３）の演算が行われることによって、濃淡値ａが
得られる。この際、上述の水平補間回路７の場合と同様
に、ｑ＝１のタイミングで以て間引きが行われる。

【００３８】このようにして間引かれながら得られた濃
淡値ａは、順次フィールドメモリ９に書き込まれる。そ
して、書き込まれた濃淡値ａは、このフィールドメモリ
９から所定のタイミングで以て読み出され、上述のスイ
ッチ回路５に対応して端子を選択されるスイッチ回路１
０を介して出力端１１に導出される。

【００３９】一方、原画像の拡大の際の処理も、上述し
た縮小の際の処理と同様になされる。すなわち、入力端
子から供給された原画像データは、ローパスフィルタ
２，３を介してフィールドメモリ４ａおよび４ｂに書き
込まれる。メモリ４ａおよび４ｂから画像データが読み
出され、スイッチ回路５の選択に基づき画像拡大部１２
に供給される。そして、この画像拡大部１２で、水平補
間回路１３および垂直補間回路１４で、補間係数発生器
５０から供給された係数ｐ，１−ｐ，ｑ，および１−ｑ
により上述の数式（３）に基づいた演算がなされ、線形
補間処理がなされる。この場合、数式（３）の、ｐの項
が含まれる括弧内は、水平補間回路１３において既に計
算されているため、掛け算の項が２個だけの計算で済
む。

【００４０】補間処理された画像データは、スイッチ回
路１０の選択によって出力端１１に導出される。なお、
この拡大の際には、画素の間引きが発生しないため、上
述の縮小の例と異なり、補間処理後のフィールドメモリ
の必要が無い。

【００４１】次に、この発明の実施の第２の形態につい
て説明する。上述の実施の第１の形態では、補間処理の
ための２つのフィールドメモリおよび原画像縮小の際の
間引きのためのフィールドメモリとの３つのフィールド
メモリが必要とされた。第１の実施例における構成をさ
らに工夫することで、１つのフィールドメモリで画像の
拡大／縮小を実現することが出来る。図４は、この、１
つのフィールドメモリで以て画像の拡大／縮小を実現す
るための、この実施の第２の形態における画像処理装置
の構成の一例を示す。

【００４２】この図４に示される画像処理装置を構成す
る回路のそれぞれには、例えば図示されないＣＰＵにお
いて所定の方法で以て生成されたコントロール信号が供
給される。これらの回路は、このコントロール信号に基
づきそれぞれ制御される。また、補間係数発生器５０に
おける補間係数ｐ，ｑおよびこれら係数ｐ，ｑの１に対
する補数１−ｐ，１−ｑは、上述の実施の第１の形態の
例と同様にして発生される。

【００４３】この画像処理装置において、原画像の縮小
時には、フィールドメモリ２７およびメモリ２７より前
の構成が用いられる。メモリ２７以降の構成は、上述の
コントロール信号によって、例えば信号が素通りするよ
うに制御されることによってキャンセルされる。一方、
原画像の拡大時には、フィールドメモリ２７およびメモ
リ２７より後の構成が用いられ、メモリ２７以前の構成
は、上述のコントロール信号によってキャンセルされ
る。

【００４４】先ず、原画像の縮小について説明する。原
画像データが端子２０からローパスフィルタ２１に供給
される。ローパスフィルタ２１でローパス処理された原
画像データは、直接的に水平補間回路２３の一方の入力
端に供給されると共に、１サンプリングクロック分のデ
ィレイを有する１サンプルディレイ２２を介して水平補
間回路２３の他方の入力端に供給される。この１サンプ
ルディレイ２２は、例えばＤフリップフロップによって
構成することができる。こうして、水平補間回路２３の
一方および他方の入力端には、水平方向に隣り合った画
素のデータが順次供給される。

【００４５】補間係数発生器５０から、補間係数ｐおよ
びｐの１に対する補数１−ｐが水平補間回路２３に対し
て供給される。水平補間回路２３において、一方および
他方の入力端に供給された、画素ａ₀₀，ａ₁₀の濃淡値お
よび補間係数ｐならびに１−ｐとで以て、上述の数式
（２）における括弧内の演算、例えば（１−ｐ）・ａ₀₀
＋ｐ・ａ₁₀がなされ、線形補間がなされる。なお、上述
の実施の第１の形態と同様に、ｐ＝１、すなわち１−ｐ
＝０となる場合に画素の間引きが発生する。このときに
は、例えば、補間係数発生器５０において動作のスキッ
プを行い、補間係数の計算をしないようにすることがで
きる。

【００４６】水平補間回路２３での演算結果Ａ_Hは、順
次ローパスフィルタ２４に供給される。そして、この演
算結果Ａ_Hは、ローパスフィルタ２４でローパス処理を
施され、直接的に垂直補間回路２６の一方の入力端に供
給されると共に、１ライン分のデータを記憶できるライ
ンメモリ２５に書き込まれる。ラインメモリ２５から、
順次データが読み出され、読み出されたデータＡ_H’が
垂直補間回路２６の他方の入力端に供給される。すなわ
ち、垂直補間回路２６の一方および他方の入力端には、
変換画像上での垂直方向に隣り合った画素に対応するデ
ータＡ_H，Ａ_H’が順次供給される。

【００４７】補間係数発生器５０から補間係数ｑおよび
ｑの１に対する補数１−ｑが垂直補間回路２６に対して
供給される。垂直補間回路２６において、一方および他
方の入力端に供給された画素データと、補間係数ｑおよ
び係数ｑの１に対する補数１−ｑとで以て、上述の数式
（３）における演算がなされる。一方および他方の入力
端に供給されたデータＡ_HおよびＡ_H’は、上述した水
平補間回路２３において既に数式（２）の括弧内の演算
がなされた結果であるため、Ａ_H×（１−ｑ）＋Ａ_H’
×ｑを計算することで線形補間がなされ、変換画像上の
点Ａの濃淡値Ａを求めることができる。

【００４８】なお、この垂直補間回路２６においても、
水平補間回路２３と同様にして、ｑ＝１、すなわち１−
ｑ＝０となる場合に画素の間引きが発生する。このとき
には、補間係数発生器５０において補間係数の発生をし
ないようにすることができる。このようにして得られた
変換画像上の点Ａの濃淡値は、フィールドメモリ２７に
順次書き込まれる。上述したように、このメモリ２７に
書き込まれる濃淡値は、水平補間回路２３および垂直補
間回路２６において、水平方向および垂直方向での間引
きがそれぞれなされている。

【００４９】フィールドメモリ２７に書き込まれた変換
画像上の濃淡値、すなわち画素データは、コントロール
信号によるアドレス制御に基づき読み出される。上述し
たように、画像の縮小の際には、フィールドメモリ２７
以降の構成に対して処理をキャンセルするようにコント
ロール信号に基づいて制御される。したがって、メモリ
２７から読み出された、補間され間引きされた画素デー
タは、出力端３６に直接的に導出される。

【００５０】次に、原画像の拡大について説明する。上
述したように、拡大の際には、フィールドメモリ２７以
前の構成に対して処理をキャンセルするようにコントロ
ール信号に基づいて制御される。したがって、入力端２
０から供給された原画像データは、フィールドメモリ２
７に対して直接的に書き込まれる。

【００５１】メモリ２７に書き込まれた原画像データ
は、コントロール信号によるアドレス制御に基づき読み
出される。この読み出しの際に、拡大率ｋ（この例で
は、ｋ＝ｋ_x＝ｋ_y＝１．３とする）に応じて２度読み
がなされる。これは、拡大処理において、垂直方向の補
間処理を行う際には隣り合った複数ラインのデータが常
に同時に必要とされるためである。図５は、この拡大の
際の処理を示す。この図において、縦軸は下方向に向け
て時間の経過を表す。ｋ≦２の条件下での垂直方向の補
間は、隣り合った３ラインのデータが必要とされる。そ
のため、この例では、図４に示されるように、２つのラ
インメモリ２８および２９が設けられる。

【００５２】補間係数発生回路５０において発生された
アドレスに基づき、原画像の画素データがフィールドメ
モリ２７から順次読み出される。この読み出しに伴い、
補間係数発生器５０から補間係数ｑおよび係数ｑの１に
対する補数１−ｑが後述する垂直補間回路３１に供給さ
れる。また、補間係数発生器５０から補間係数ｐおよび
係数ｐの１に対する補数１−ｐが後述する水平補間回路
３５に供給される。

【００５３】上述したように、フィールドメモリ２７か
らの画素データの読み出しは、１／ｋの累積値であるｎ
／ｋの整数部の値に基づいて生成された読み出しアドレ
スに従いなされる。ライン単位の読み出しを考えた場
合、ｋ＝１．３であるこの例では、読み出しが開始され
る最初のラインを第０ラインとした場合、０／ｋ＝０，
１／ｋ＝０．７７，２／ｋ＝１．５４，３／ｋ＝２．３
１，４／ｋ＝３．０８，５／ｋ＝３．８５，６／ｋ＝
４．６２，７／ｋ＝５．３８，８／ｋ＝６．１５，９／
ｋ＝６．９２，１０／ｋ＝７．６９，・・・とされる計
算結果の整数部の値に基づき、図５のＨ₀に示されるよ
うに、第０ライン，第３ライン，第６ライン，・・・が
２度読みされる。この２度読みは、１ラインの中での画
素データの読み出しにおいても、同様に行われる。

【００５４】このようにフィールドメモリ２７から読み
出された画素データは、コントロール信号によって接続
を制御されるスイッチ回路３０の一方の入力端に供給さ
れると共に（図５の画素データＨ₀）、ラインメモリ２
８において１ライン分遅延させられ（図５の画素データ
Ｈ₁）、スイッチ回路３０の他方の入力端に供給され
る。またそれと共に、ラインメモリ２８から読み出され
た画素データは、ラインメモリ２９においてさらに１ラ
イン分遅延させられ（図５の画素データＨ₂）垂直補間
回路３１の他方の入力端に供給される。

【００５５】図５に示されるように、コントロール信号
に基づくスイッチ回路３０の制御により、ラインメモリ
２９から読み出された画素データＨ₂に対して、画素デ
ータＨ₀およびＨ₁のうち垂直方向に隣り合う２つの画
素が選択され組み合わされる。この選択は、図５中に長
円形および丸で囲んであるように、２度読みが行われる
画素に対しては画素Ｈ₀が画素Ｈ₂と組み合わされ、２
度読みが行われた画素に対しては画素Ｈ₁が画素Ｈ₂と
組み合わされるようになされる。垂直補間回路３１にお
いて、画素データＨ₂と、画素データＨ₀およびＨ₁の
うち選択された画素データとによって補間処理がなされ
る。この補間処理は、これら２つの画素データと補間係
数ｑおよび係数ｑの１に対する補数１−ｑによって、上
述の数式（３）を用いてなされる。

【００５６】垂直補間回路３１の出力Ｖ₀は、コントロ
ール信号によって接続を制御されるスイッチ回路３４の
一方の入力端に供給されると共に、１サンプルディレイ
３２において１画素分遅延させられスイッチ回路３４の
他方の入力端に供給される。また、それと共に、１サン
プルディレイ３２から読み出された画素データは、１サ
ンプルディレイ３３においてさらに１画素分遅延させら
れ水平補間回路３５の他方の入力端に供給される。

【００５７】水平補間回路３５での処理は、上述の垂直
補間回路３１での処理と同様なものである。すなわち、
コントロール信号に基づくスイッチ回路３４の制御によ
って、スイッチ回路３４の一方の一方および他方の入力
端に供給されたデータＶ₀およびＶ₁のうち、１サンプ
ルディレイ３３から供給されたデータＶ₂と隣り合った
データが選択される。このように選択されたデータＶ₀
あるいはＶ₁とデータＶ₂とが水平補間回路３５に供給
される。水平補間回路３５において、これら２つのデー
タとコントロール信号に伴って供給された補間係数ｐお
よび係数ｐの１に対する補数１−ｐとを用いて、（１−
ｐ）×Ｖ₀＋ｐ×Ｖ_{1 OR 2}が計算される。これにより、
上述の数式（２）の計算が行われたこととなり、垂直方
向および水平方向での線形補間処理がなされ、変換画像
上の点Ａの濃淡値Ａが求められる。この濃淡値Ａは、順
次出力端３６に導出される。

【００５８】この実施の第２の形態は、拡大率ｋ≦２の
例であるが、この構成において、垂直補間回路３１の前
に配置されるラインメモリおよび水平補間回路３５の前
に配置される１サンプルディレイをそれぞれｎ個とする
ことによって、拡大率ｋをｎ倍までとすることができ
る。

【００５９】次に、この発明の実施の第３の形態につい
て説明する。図６は、この実施の第３の形態における画
像処理装置の構成の一例を示す。これは、拡大率ｋ≦２
で以て線形補間を行う場合の例であり、例えば上述の実
施の第２の形態のフィールドメモリ２７を含めた拡大の
ための構成に対して適用できる。この構成では、ライン
メモリおよび１サンプルディレイがそれぞれ１個ずつ設
けられている。この装置を構成するそれぞれの回路は、
例えば図示されないＣＰＵで生成され供給されるコント
ロール信号によって制御される。また、補間係数発生器
５０における補間係数ｐ，ｑおよびこれら係数ｐ，ｑの
１に対する補数１−ｐ，１−ｑは、上述の実施の第１お
よび第２の形態の例と同様にして発生される。

【００６０】入力端４０から原画像データが供給され、
フィールドメモリ４１に対して書き込まれる。このフィ
ールドメモリ４１からの画素データの読み出しは、コン
トロール信号として供給される信号ｒｅａｄＩＰの制
御に基づき、ライン単位でなされる。図７Ａは、この信
号ｒｅａｄＩＰの例を、図７Ｂは、この信号ｒｅａｄ
ＩＰの制御によって読み出されるラインの例をそれぞれ
示す。信号ｒｅａｄＩＰが‘Ｈ’レベルの期間に、フィ
ールドメモリ４１からラインを読み出す際の読み出しア
ドレスが増加され、‘Ｌ’レベルの期間では、読み出し
アドレスは増加されず前の値が保持される。

【００６１】このようにしてフィールドメモリ４１から
ライン単位で読み出された画素データは、図６中でαで
示される経路で以て垂直補間回路４３の一方の入力端に
供給されると共に、ラインメモリ４２に供給される。こ
のラインメモリ４２に対するデータの書き込みは、コン
トロール信号として供給される信号ＷＥに基づきなされ
る。図７Ｃは、この信号ＷＥの例を、図７Ｄは、この信
号ＷＥの制御によって書き込まれるラインの例をそれぞ
れ示す。信号ＷＥが‘Ｈ’レベルの期間に、ラインメモ
リ４２に対してデータが書き込まれる。信号ＷＥが
‘Ｌ’レベルの期間は、このラインメモリ４２に対する
データの書き込みがなされず、前に書き込まれたデータ
が保持される。このラインメモリ４２から読み出された
データは、図６中のβの経路で以て垂直補間回路４３の
他方の入力端に供給される。

【００６２】図７Ｂおよび図７Ｄから判るように、αの
経路で読み出されるデータは、上述の実施の第２の形態
における画素データＨ₀および画素データＨ₁とを併せ
たものとなっている。また、βの経路で読み出されるデ
ータは、第２の形態における画素データＨ₂に等しい。
したがって、上述の第２の形態における垂直補間回路３
１と同様に、垂直補間回路４３において、これらαおよ
びβの経路で読み出された画素データと、コントロール
信号に伴い供給される補間係数ｑおよび係数ｑの１に対
する補数１−ｑとを用いて、上述の数式（３）に基づき
垂直方向の線形補間処理がなされる。

【００６３】垂直方向に線形補間されたデータは、上述
のｒｅａｄＩＰと同様の信号によって制御され出力さ
れる。この垂直補間回路４３の出力は、水平補間回路４
５の一方の入力端に供給されると共に、１サンプルディ
レイ４４に供給される。１サンプルディレイ４４から読
み出されたデータは、水平補間回路４５の他方の入力端
に供給される。この１サンプルディレイ４４からのデー
タの読み出しも、上述の信号ＷＥと同様の信号によって
制御される。水平補間回路４５において、一方および他
方の入力端に供給されたデータと、コントロール信号に
伴い供給される補間係数ｐおよび係数ｐの１に対する補
数１−ｐとを用いて、上述の数式（３）に基づき水平方
向の線形補間処理がなされる。このようにして、垂直お
よび水平方向に線形補間処理された画像データが出力端
４６に導出される。

【００６４】この実施の第３の形態は、拡大率ｋ≦２の
例であるが、この構成において、垂直補間回路４３の前
に配置されるラインメモリおよび水平補間回路４５の前
に配置される１サンプルディレイをそれぞれ（ｎ−１）
個とすることによって、拡大率ｋをｎ倍までとすること
ができる。

【００６５】なお、上述の実施の第１，第２，および第
３の形態において、水平および垂直方向の補間処理が線
形補間であるとしたが、これはこの例に限られず、非線
形処理で以てこれらの補間処理を行うようにしてもよ
い。

【００６６】また、上述の実施の第１，第２，および第
３の形態の縮小および拡大のそれぞれにおける、水平補
間処理および垂直補間処理の順番は、上述の説明の例に
限定されない。例えば、上述のそれぞれの例において水
平補間処理および垂直補間処理の順番を逆にすることも
できる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、画像の拡大／縮小の際の線形補間の際に、従来４つ
必要とされたフィールドメモリが、実施の第１の形態に
おいては３つ、実施の第２および第３の形態においては
さらに少なく、１つで済んでいる。線形補間回路のコス
ト構成において最も支配的なフィールドメモリをこのよ
うに減らすことが可能となるため、コスト的に非常に有
利であるという効果がある。

【００６８】また、この発明によれば、線形補間処理に
おいて水平処理と垂直処理とを別々に行うようにされて
いるため、従来８個必要であった掛け算器を４個で済ま
すことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の第１の形態における画像処理
装置の構成の一例を示すブロック図である。

【図２】補間係数発生器の構成の一例を示すブロック図
である。

【図３】変換画像の点Ａを原画像における点ａに対応さ
せたときの、点ａにおける濃淡値ａを求める様子を概略
的に示す略線図である。

【図４】実施の第２の形態におけ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】拡大の際の処理を示す略線図である。

【図６】実施の第３の形態におけ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７】実施の第３の形態におけるメモリ制御の例を示
す略線図である。

【図８】原画像を任意の倍率ｋに拡大し変換画像を形成
することを説明するための図である。

【図９】変換後の画素を原画像に対応させることを説明
するための図である。

【図１０】従来技術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。

【符号の説明】

４ａ，４ｂ・・・フィールドメモリ、７・・・（縮小
用）水平補間回路、８・・・（縮小用）垂直補間回路、
１３・・・（拡大用）水平補間回路、１４・・・（拡大
用）垂直補間回路、２２・・・１サンプルディレイ、２
３・・・（縮小用）水平補間回路、２５・・・ラインメ
モリ、２６・・・（縮小用）垂直補間回路、２７・・・
フィールドメモリ、２８，２９・・・ラインメモリ、３
０・・・スイッチ回路、３１・・・（拡大用）垂直補間
回路、３２，３３・・・１サンプルディレイ、３４・・
・スイッチ回路、３５・・・（拡大用）水平補間回路、
４１・・・フィールドメモリ、４２・・・ラインメモ
リ、４３・・・（拡大用）垂直補間回路、４４・・・１
サンプルディレイ、４５・・・（拡大用）水平補間回路

───────────────────────────────────────────────────── 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、画素データがフィールド単位で書き込まれるフィールド
メモリと、水平方向に補間処理を行う水平補間手段と、垂直方向に補間処理を行う垂直補間手段とを有し、上記水平方向の補間処理および上記垂直方向の補間処理
は順次行われ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
像処理装置において、画素データがフィールド単位で書き込まれるフィールド
メモリと、水平方向に補間処理を行うステップと、垂直方向に補間処理を行うステップとを有し、上記水平方向の補間処理および上記垂直方向の補間処理
は順次行われることを特徴とする画像処理方法。
【請求項３】ディジタルデータで画素単位で与えられ
る画像を、線形補間を用いて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、画像データの書き込みまたは読み出しを行うためのフィ
ールドメモリと、上記フィールドメモリの前段に設けられた縮小用補間手
段と、上記フィールドメモリの後段に設けられた拡大用
補間手段との少なくとも一方を備え、上記縮小用補間手段は、互いに水平方向に隣り合った２つの画素データによって
水平方向に補間処理を行う第１の水平補間手段と、互いに垂直方向に隣り合った２つの画素データによって
垂直方向に補間処理を行う第１の垂直補間手段とが直列
的に接続されてなり、上記拡大用補間手段は、垂直方向の連続的な複数の画素データから適切に選択さ
れた、互いに隣り合った２つの画素データによって垂直
方向に補間処理を行う第２の垂直補間手段と、水平方向の連続的な複数の画素データから適切に選択さ
れた、互いに隣り合った２つの画素データによって水平
方向に補間処理を行う第２の水平補間手段とが直列的に
接続されてなることを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】請求項１または請求項２または請求項３
に記載の画像処理装置または画像処理方法において、上記水平方向および垂直方向の補間処理で用いられる補
間係数は、それぞれ水平方向および垂直方向の拡大また
は縮小の際の倍率の逆数を累積加算した結果の小数部の
値に基づく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または請求項３
に記載の画像処理装置または画像処理方法において、画像の縮小時には、上記小数部の値が０となる位置で画
素の間引きが行われ、該画素が間引かれる位置で上記補
間係数の算出を行わない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６】請求項１または請求項２または請求項３
に記載の画像処理装置または画像処理方法において、画像の拡大時に、上記フィールドメモリから上記累積加
算結果の整数部の値に基づき画素データの読み出しを行
うことを特徴とする画像処理装置または画像処理方法。
【請求項７】請求項１または請求項２または請求項３
に記載の画像処理装置において、上記補間処理は、線形補間であることを特徴とする画像
処理装置。
【請求項８】請求項３に記載の画像処理装置におい
て、上記拡大用補間手段では、上記フィールドメモリからの
画素データの読み出しを上記整数部の値に基づき制御す
る第１の信号と、上記連続的な複数の画素データを得る
ために用いられる遅延手段に対する画素データの書き込
みを上記整数部の値に基づき制御する第２の信号とによ
って、上記水平方向並びに上記垂直方向のそれぞれにお
いて、上記互いに隣り合う２つの画素データの上記選択
をするようにしたことを特徴とする画像処理装置。