JPH10222655A

JPH10222655A - 画像処理装置及び画像処理方法

Info

Publication number: JPH10222655A
Application number: JP9026966A
Authority: JP
Inventors: Masami Ichikawa; 正見市川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-02-10
Filing date: 1997-02-10
Publication date: 1998-08-21

Abstract

(57)【要約】【課題】低消費電力で高速アフィン変換（画像回転）
を可能とする。【解決手段】先ず、補間処理部９が、変換前の画像の
画素間に、当該変換前の画像の画素濃度に基づく補間に
よって濃度値を求めた補間画素を挿入することによって
画像を拡大してなる補間画像を生成し、この補間画像を
データ制御部７を介して補間画像記憶部３に転送して書
き込む。次に、データ制御部７が、変換後の画像の各画
素の座標成分に対応する変換前の座標成分を座標変換演
算によって求め、求めた変換前の座標成分に対応する補
間画像の画素の濃度値を、上記補間画像記憶部３から読
み出して、変換後の画像の各画素の濃度値を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像の回転を伴う
座標変換処理（アフィン変換）を行う画像処理装置及び
画像処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アフィン変換の中でも画像の回転処理を
行う場合、変換前の画像の２次元座標（Ｘ０，Ｙ０）と
変換後の画像の２次元座標（Ｘ１，Ｙ１）との間には、
下記の（１）式及び（２）式に示す関係がある。

【０００３】Ｘ０＝ｃｏｓθ×（Ｘ１−Ａ）＋ｓｉｎθ×（Ｙ１−Ｂ）＋Ａ ……（１）Ｙ０＝−ｓｉｎθ×（Ｘ１−Ａ）＋ｃｏｓθ×（Ｙ１−Ｂ）＋Ｂ ……（２）（Ａ，Ｂ）：回転中心座標 θ：回転角度そこで、画像処理装置における上記のアフィン変換で
は、通常、変換後の画素の２次元座標（Ｘ１，Ｙ１）か
ら変換前の画素の２次元座標（Ｘ０，Ｙ０）を、上記の
（１）式及び（２）式に基づいて計算し、変換前の画素
の濃度値を変換後の画素の濃度値とする。この変換後の
２次元座標（Ｘ１，Ｙ１）と変換前の２次元座標（Ｘ
０，Ｙ０）との関係を画面全体にわたって計算し、変換
後の画素の濃度値を求めることにより、アフィン変換
（回転）した画像が得られる。

【０００４】しかしながら、この方法によって得られる
変換後の画像における対象物は、変換前の画像における
対象物に比べてその境界部分がなめらかでなくなるとい
う問題が生じる。これを図７ないし図１１、図２１及び
図２２を用いて具体的に説明する。

【０００５】例えば、矩形の対象物１８が、撮像画面１
９上で図７に示される位置にある場合を考える。上記の
撮像画面１９において、正方形状の小領域で示した画素
２０の単位で、対象物１８等の明るさ（濃度）がデジタ
ル化（一般的には８ビット２５６階調）される。

【０００６】ここで、対象物１８の濃度値が１００であ
り、背景の濃度値が０であるとすると、図７の撮像画面
１９の画像データは、図８に示すようになる。尚、画素
２０の一部を対象物１８が占めている場合には、画素２
０の大きさ（面積）に対する対象物１８の占有率によっ
て当該画素２０の濃度値が決定される。例えば、図７中
の画素２０ａでは、当該画素２０ａに対する対象物１８
の面積占有率が５０％であるため、画素２０ａの濃度値
＝１００×０．５＝５０となる（図８参照）。

【０００７】ここで、図９に示すように、上記図７の画
像を対象物１８の左上の頂点２１を中心にして、右回り
に３０度だけ回転させるアフィン変換を考える。

【０００８】一例として、図１０に示した変換後の画像
の点Ｐ１について、上記の（１）式及び（２）式に基づ
いて変換前の画像での座標値を計算してみる。回転中心
の座標（Ａ，Ｂ）は（２，１）であり、変換後の画像の
点Ｐ１の座標成分は（０，１）であるので、当該点Ｐ１
における変換前の座標成分は、（１）式及び（２）式よ
り、（０．３，２．０）となる。すなわち、変換前後の
位置関係をみると、図１０における変換後の画像の点Ｐ
１は、図１１における変換前の画像の点Ｐ１と対応して
いる。

【０００９】そこで、計算で求めた変換前の座標点Ｐ１
（０．３，２．０）に最も近い整数（少数点以下を四捨
五入して得られる整数）の座標点（０，２）の濃度値
を、変換後の座標（０，１）の濃度値とする。この場
合、少数点以下を四捨五入して得られた点Ｐ１の座標
（０，２）に対応する濃度値は、図８に示す変換前の画
像データから「０」であることか分かるので、図１１の
変換後の点Ｐ１を含む画素２０の濃度値を「０」とす
る。

【００１０】同様にして、図１０における変換後の画像
の画素の位置Ｐ２ないしＰ１２を、（１）式及び（２）
式に基づいて計算し、対応する変換前の画像での位置の
濃度値を調べていくと、Ｐ１０＝Ｐｌｌ＝Ｐ１２＝１００Ｐ４＝Ｐ５＝Ｐ６＝Ｐ９＝５０Ｐ３＝２５Ｐ２＝Ｐ７＝Ｐ８＝０であることが分かる。このようにして求められた各濃度
値を変換後の各画素に当てはめて行くと、図２１に示す
画像データとなる。

【００１１】一方、既に３０度回転した状態にある対象
物１８を撮像したときの画像データがどのようになるか
を考える。図９に示す対象物１８をそのままデジタル化
すると、その画像データは図２２のようになり、対象物
１８と背景との境界部分の画素２０は、対象物１８の面
積占有率に応じた様々な値をとり、対象物１８の境界部
分の各辺は滑らかな直線になる。この図２２の画像デー
タと比べると、アフィン変換処理によって得られた図２
１の画像データでは、対象物１８と背景との境界部分の
画素２０が、「０」、「５０」、又は「１００」の何れ
かの濃度値しか持たず、対象物１８の境界部分の各辺が
滑らかな直線になっていないことが分かる。

【００１２】そこで、従来では、上記の（１）式及び
（２）式に基づいた計算で得られた変換前の座標（Ｘ
０，Ｙ０）の座標値Ｘ０及びＹ０の小数点以下の値に着
目している（特開昭６４−３１２７６号公報）。すなわ
ち、上記座標値Ｘ０及びＹ０の小数点以下の値が０に非
常に近いのであれば、小数点以下を切り捨てた座標の濃
度値に近く、またその小数点以下の値がｌに非常に近い
のであれば、小数点以下を切り上げた座標の濃度値に近
いと考えられる。そこで、座標（Ｘ０，Ｙ０）の近傍に
ある４画素画の濃度値に基づいて補間して、求める濃度
値を決定する。

【００１３】ここで、例えば、Ｘ０の値の整数部をａ、
小数部をｃ、Ｙ０の値の整数部をｂ、小数部をｄとし、
座標（Ｘ，Ｙ）の濃度値をＮ（Ｘ，Ｙ）として表すもの
として説明を続ける。

【００１４】変換前の画像において、（１）式及び
（２）式に基づいた計算で得られた座標（Ｘ０，Ｙ０）
は、近傍の４画素（ａ，ｂ）、（ａ＋１，ｂ）、（ａ，
ｂ＋１）、（ａ＋１，ｂ＋１）に対して図２３に示す位
置関係にある。そこで、上記の４つの近傍画素の濃度値
Ｎ（ａ，ｂ）、Ｎ（ａ＋１，ｂ）、Ｎ（ａ，ｂ＋１）、
Ｎ（ａ＋１，ｂ＋１）から、変換後の画素２０の濃度値
Ｊ（Ｘ１，Ｙ１）を、次の（３）式により求める。

【００１５】Ｊ（Ｘ１，Ｙ１）＝Ｎ（ａ，ｂ）×（１−ｃ）×（１−ｄ）＋Ｎ（ａ＋１，ｂ）×ｃ×（１−ｄ）＋Ｎ（ａ，ｂ＋１）×（１−ｃ）×ｄ＋Ｎ（ａ＋１，ｂ＋１）×ｃ×ｄ ……（３）上記の補間を行いながら変換後の画素２０の濃度値を求
めることにより、図２４に示すような変換画像データが
得られる。この画像では、対象物１８と背景との境界部
分の各辺が滑らかな直線になっていることが分かる。

【００１６】上記従来の画像処理を、図２０のフローチ
ャートに基づいて説明する。先ず、画像の濃度値が、左
上の画素から順にラスタ走査に従った順番で逐次入力さ
れて所定の第１のメモリに転送される（Ｓ５１）。次
に、処理対象の特定の画素に対して上記（１）式及び
（２）式に基づいた座標変換演算が行われ（Ｓ５２）、
その後、上記（３）式の補間演算のために、上記Ｓ５２
の演算で得られた変換前の座標（Ｘ０，Ｙ０）に隣接す
る４画素の濃度値が、上記第１のメモリから読み出され
る（Ｓ５３）。次に、上記（３）式の補間演算が行われ
（Ｓ５４）、その演算結果が所定の第２のメモリに転送
される（Ｓ５５）。そして、上記のＳ５２ないしＳ５５
を、ラスタ走査順に従って、各画素に対して繰り返す。
これによって入力画像を回転してなる処理画像が得られ
る。

【００１７】しかしながら、上記の補間演算を行う上
で、隣接する４点の座標の濃度値を読み出すときに、座
標変換のたびにメモリから４点の濃度値を読み出すこと
は、同じデータを重複して読み出すことになり、処理時
間のロスである。これに対して従来では、（ａ）画像メ
モリを１個しか用いない場合には、メモリからの４点の
画素の濃度値の読み出しを４回行うのを避けるために、
複数のラインバッファを設け、近傍の濃度値をラインバ
ッファに保存しておき、必要な４点の濃度値を選択して
補間演算するという方法が採用されている。また、従来
のその他の方法としては、（ｂ）画像メモリを４個接続
して同じ画像を複数保存した上で、隣接する画素の濃度
値を同時に読み出して補間演算するという方法もある。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では、先ず（１）式及び（２）式による座標変
換演算を行った結果を用いて、さらに（３）式の補間演
算を行う必要があるので、この処理をマイクロプロセッ
サにて行う場合には、計算時間が長くなるという問題が
ある。また、上記の処理をハードウェアで実現すること
で、（１）式ないし（３）式の計算に関してはリアルタ
イムで処理できたとしても、補間演算回路が複雑（複数
の乗算及び除算回路が必要）になると共に、回路の消費
電力も大きくなるという問題がある。さらに、上記
（ａ）の方法では、複数のラインバッファを制御するた
めの複雑な回路も必要になるという問題がある。

【００１９】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、高画質の高速アフィン変換（画像回
転）を実現すると共に、比較的消費電力の少ない簡単な
回路構成の画像処理装置を提供することにある。また、
本発明のその他の目的は、高画質の高速アフィン変換
（画像回転）を実現すると共に、当該アフィン変換のた
めの補間処理を比較的簡単に行うことができる画像処理
方法を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る画
像処理装置は、濃淡画像を入力して回転を伴う座標変換
処理を行うものであって、上記の課題を解決するため
に、変換前の画像の画素間に、当該変換前の画像の画素
濃度に基づく補間によって濃度値を求めた補間画素を挿
入することによって画像を拡大してなる補間画像を生成
する補間処理手段と、上記補間処理手段が生成する補間
画像を記憶する補間画像記憶手段と、変換後の画像の各
画素の座標成分に対応する変換前の座標成分を座標変換
演算によって求め、求められた変換前の座標成分に対応
する補間画像の画素の濃度値を、上記補間画像記憶手段
から読み出して、変換後の画像の各画素の濃度値を得る
画素濃度決定手段とを備えていることを特徴としてい
る。

【００２１】上記の構成によれば、回転を伴う座標変換
処理を行うときには、先ず、補間処理手段によって変換
前の画像を拡大してなる補間画像を生成して補間画像記
憶手段に記憶する。補間画像の生成に関しては、変換前
の画像の画素間に、当該変換前の画像の画素濃度に基づ
く補間によって濃度値を求めた補間画素を挿入すること
によって行われるが、この補間画素の演算は、（３）式
に示すような従来の補間演算よりも単純化することがで
きる。それは、画素間に挿入される補間画素の位置が規
則正しく配列されているからであり、例えば２又は４の
隣接画素の加算平均演算等の比較的簡単な演算によって
正確な補間画素の濃度値が得られる。

【００２２】換言すれば、（３）式に示す従来の補間演
算の場合は、１画素毎に加重平均の重みが異なり（すな
わち、計算式が異なり）、１画素毎に座標計算を行った
ときに、その座標値を用いて加重平均を計算し、所望の
濃度値を求めなければならない。これに対して、請求項
１の発明に係る画像処理装置では、座標変換を行う直前
の画像に対して、拡大画像（補間画像）を一定倍率で生
成するので、当該補間画像の生成は比較的簡単なのであ
る。

【００２３】そして、画素濃度決定手段は、座標変換演
算によって変換前後の座標成分の対応関係を求め、この
演算結果の変換前の座標成分に対応する補間画像の画素
の濃度値を、上記補間画像記憶手段から読み出して、変
換後の画像の各画素の濃度値を決定する。すなわち、従
来のように座標変換の計算結果を用いてさらに（３）式
の補間演算を行うのではなく、座標変換の計算結果に基
づいて所望の座標位置の画素の濃度値を補間画像記憶手
段から読み出すだけであり、高速処理が可能である。ま
た、元の変換前画像よりも画素数が多い補間画像の濃度
値を読み出して変換後の画像を形成するので、対象物の
境界部分の濃度変化も比較的滑らかになり、画質の向上
が図れる。

【００２４】上記のように、予め変換前の画像を拡大し
てなる補間画像を生成しておき、座標変換の計算結果に
基づいて所望の座標位置の画素の濃度値を補間画像から
読み出すことにより、高画質の高速座標変換処理が可能
であり、且つ、補間処理手段の構成も比較的簡単にする
ことができ、省電力化も図れる。

【００２５】請求項２の発明に係る画像処理装置は、請
求項１の発明の構成において、上記補間処理手段には、
変換前の画像の画素の濃度値がラスタ走査に従った順番
で逐次入力され、当該補間処理手段は、変換前の画像の
各画素の濃度値が入力される毎に、その時点で補間可能
な複数の補間画素の濃度値を同時に演算する演算部を備
え、上記補間画像記憶手段は、上記演算部によって同時
に作成された複数の補間画素の濃度値を、同時に別々に
記憶するための複数の記憶部を有していることを特徴と
している。

【００２６】変換前の画像の画素の１つに注目してみる
と、補間画像では、その画素に対して上下、左右、及び
斜めの位置に補間画素が存在することになる。従って、
変換前の画素データがラスタ走査に従った順番で逐次入
力（転送）される場合、画素データが入力される毎に、
複数の補間画素の演算が可能となる。そこで、補間処理
手段は、ラスタ走査に従った順番で逐次入力される変換
前の画素データに対してリアルタイムの補間処理を行
い、同時に複数の補間画素の濃度値を演算する演算部を
備えている。さらに、上記補間画像記憶手段は、上記演
算部によって同時に作成された複数の補間画素の濃度値
を、同時に別々に記憶するための複数の記憶部を備えて
いる。

【００２７】上記のように、補間画像のデータ量として
は変換前の画像に比べて数倍に増えているものの、複数
の画素データを同時に補間画像記憶手段に書き込むよう
になっているので、補間画像の作成時間としては、１面
面の画像データの転送時間と同じ時間しかかからない。
また、変換前の画像を転送しながら補間画像記憶手段に
リアルタイムで書き込むことができる。

【００２８】従って、補間画像については１画面の画像
データ転送時間で作成することができ、その後の座標変
換処理についても１画面の画像データ転送時間で実行可
能であることから、結局２回の画像転送時間で全ての処
理を行うことがが可能であり、高速の座標変換処理を実
現できる。

【００２９】請求項３の発明に係る画像処理装置は、上
記請求項２の発明の構成において、上記補間処理手段の
演算部が、演算対象の補間画素の周辺にある複数の変換
前の画像の画素の濃度値の加算平均をとることで、補間
データを作成することを特徴としている。

【００３０】上記の構成によれば、周辺画素の加算平均
をとることにより、加算器や除算器等を使用した比較的
簡単な回路構成で高速に補間処理が可能となる。

【００３１】請求項４の発明に係る画像処理装置は、上
記請求項２又は３の発明の構成において、入力画像に対
して回転を伴わないその他の画像処理を行う画像処理手
段と、上記画像処理手段が処理した後の画像に対して回
転を伴う画像処理を行う際には、当該画像処理手段が処
理した画像の画素データを、記憶装置に一旦記憶するこ
となく直接的に上記補間処理手段へ順次転送するように
制御する制御手段とを備え、上記補間処理手段は、上記
画像処理手段による処理と並行して、画像処理手段から
順次転送される画素データに基づいて補間処理を行うこ
とを特徴としている。

【００３２】上記の構成によれば、入力画像に対して回
転を伴わない画像処理を行った後の画像に対してさらに
回転を伴う画像処理を行う場合に、次のように動作す
る。すなわち、画像処理手段での回転を伴わない処理後
の画像を、一旦画像記憶手段に保存することなく補間処
理手段へ転送し、画像回転を伴わない処理と並行して補
間処理を行う。これにより、データの転送回数の増加を
防ぐことができ、画像回転を含む２種類の画像処理を迅
速に行うことができる。

【００３３】請求項５の発明に係る画像処理装置は、上
記請求項２又は３の発明の構成において、入力画像に対
して回転を伴わないその他の画像処理を行う画像処理手
段と、上記画像処理手段が処理した画像を記憶するため
の画像記憶部と、上記画像処理手段が処理した画像を上
記画像記憶部へ転送する際には、常に、上記画像処理手
段が処理した画像の画素データを、上記補間処理手段を
介して上記画像記憶部へ転送するように制御する制御手
段とを備え、上記補間処理手段は、上記画像処理手段に
よる処理と並行して、画像処理手段から順次転送される
画素データに基づいて補間処理を行い、上記画像記憶部
は、上記補間処理手段の演算部によって同時に作成され
た複数の補間画素の濃度値を、同時に別々に記憶するた
めの複数の記憶部を有していることを特徴としている。

【００３４】上記の構成によれば、画像処理手段が処理
した画像を記憶する画像記憶部も、上記補間画像記憶手
段と同様に、複数の記憶部を有する構成となっている。
そして、回転を伴わない画像処理を行った画像に対し
て、常に、補間画像を作成して上記の画像記憶部に記憶
するようになっている。すなわち、画像処理手段が処理
した画像を上記画像記憶部へ転送する際には、常に、上
記画像処理手段が処理した画像の画素データを、上記補
間処理手段を介して画像記憶部へ転送する。そして、上
記補間処理手段は、上記画像処理手段による処理と並行
して、画像処理手段から順次転送される画素データに基
づいて補間処理を行い、補間画像を補間画像記憶手段と
同様の構成の画像記憶部に記憶する。

【００３５】これにより、画像処理手段での処理後の画
像が画像記憶部へ転送されると同時に補間画像も作成さ
れるので、その後に回転を伴う処理を行う場合に迅速な
処理が可能である。また、画像転送時には常に補間画像
を作成するので、次に実行すべき処理が回転を伴う処理
か否かを判断して画像データの転送を制御する必要がな
くなり、画素データの転送を制御する制御手段の構成を
簡略化することができる。

【００３６】請求項６の発明に係る画像処理装置は、上
記請求項５の発明の構成において、上記補間画像記憶手
段が画像記憶部の機能を兼ね備えていることを特徴とし
ている。

【００３７】上記の請求項５の発明のように、上記画像
処理手段が処理した画像に対して、常に、補間画像を作
成する場合、上記請求項６の発明のように補間画像記憶
手段を上記画像記憶部としても用いる（兼用する）こと
ができ、これによって、メモリ構成を単純化することが
できる。

【００３８】請求項７の発明に係る画像処理方法は、濃
淡画像に対して回転を伴う座標変換処理を行う方法であ
って、上記の課題を解決するために、変換前の画像の画
素間に、当該変換前の画像の画素濃度に基づく補間によ
って濃度値を求めた補間画素を挿入することによって画
像を拡大してなる補間画像を生成するステップと、上記
補間画像をメモリに記憶するステップと、変換後の画像
の各画素の座標成分に対応する変換前の座標成分を座標
変換演算によって求め、求めた変換前の座標成分に対応
する補間画像の画素の濃度値を、上記メモリから読み出
して、変換後の画像の各画素の濃度値を得るステップと
を含んでいることを特徴としている。

【００３９】上記の構成によれば、請求項１の発明と同
様に、予め変換前の画像を拡大してなる補間画像を生成
しておき、座標変換の計算結果に基づいて所望の座標位
置の画素の濃度値を補間画像から読み出すことにより、
高画質の高速座標変換処理が可能であり、且つ、補間処
理も比較的簡単に行うことができる。

【００４０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について、
主に図１ないし図１９に基づいて説明すれば以下の通り
である。

【００４１】図１に、本実施の形態に係る画像処理装置
の構成例を示す。本画像処理装置は、撮像部１と、デジ
タル変換部２と、補間画像記憶部３と、画像記憶部４
と、アナログ変換部５と、画像処理部６と、データ制御
部７と、マイクロプロセッサ８と、補間処理部９とを備
えている。

【００４２】上記撮像部１は、対象物を撮像してアナロ
グの映像信号を出力するカメラであり、デジタル変換部
２に接続されている。また、上記デジタル変換部２は、
撮像部１からのアナログ信号をデジタル信号に変換する
Ａ／Ｄコンバータであり、デジタルに変換した映像信号
をデータ制御部７に出力する。

【００４３】上記データ制御部７は、補間画像記憶部
３、画像記憶部４、アナログ変換部５、画像処理部６、
及び補間処理部９と接続されており、これらの部材に対
する画像データの転送制御を、マイクロプロセッサ８か
らの指令に従って実行するものである。

【００４４】また、上記データ制御部７は、アフィン変
換（ここで言うアフィン変換は画像回転である。以下同
じ。）前の画像データを補間処理部９に転送し、補間処
理部９からのデータを補間画像記憶部３に転送する。さ
らに、画素濃度決定手段としてのデータ制御部７は、前
記（１）式及び（２）式で表される座標変換計算機能を
持ち、その計算結果に基づいた値に対応する座標の濃度
値を、補間画像記憶部３から読み出す。すなわち、デー
タ制御部７は、アフィン変換処理機能を有する。

【００４５】補間処理手段としての上記補間処理部９
は、アフィン変換を行うための補間画像を作成する。ま
た、補間画像記憶手段としての上記補間画像記憶部３
は、ランダムアクセス可能なメモリであり、補間処理部
９で作成された補間画像を記憶する。また、画像記憶部
４は、転送されてきたアフィン変換後の画像を記憶した
り、画像処理部６が行う画像回転以外の画像処理であっ
て、その処理前の画像や処理後の画像を記憶するための
メモリである。上記の補間画像記憶部３及び画像記憶部
４としては、一般的なＤＲＡＭ（Dynamic Random Acces
s Memory）等を適用可能であり、後述のようにＤＲＡＭ
等の記憶部を複数個使用して構成することができる。

【００４６】画像処理手段としての上記画像処理部６
は、マイクロプロセッサ８からの指令に従って、データ
制御部７から転送される画像データに対して特定の処理
（画像回転処理を含まない）を行い、処理を行った結果
データをその内部に保存すると共に、処理を施した結果
画像を、データ制御部７に転送するものである。

【００４７】上記マイクロプロセッサ８は、データ制御
部７に対して、画像データをどのように転送するかの指
令を与える。尚、本実施の形態では、上記データ制御部
７及びマイクロプロセッサ８によって、特許請求の範囲
に記載の制御手段が構成されている。また、上記マイク
ロプロセッサ８は、画像処理部６に対して、どのような
画像処理を行うかの指令を与えると共に、処理後に画像
処理部６に保存されているデータを読み出す。

【００４８】上記アナログ変換部５は、データ制御部７
から出力される画像データを、例えばテレビ信号等の所
望のアナログ信号に変換するためのＤ／Ａコンバータ及
び信号処理回路である。このアナログ変換部５の出力信
号をディスプレイ装置に接続することで、処理後の画像
を見ることができる。

【００４９】ここで、本実施の形態に係る画像処理（画
像回転）の基本的な処理手順を、図１９に示す。先ず、
画像の濃度値が、左上の画素から順にラスタ走査に従っ
た順番で逐次入力されるが、このとき補間画像を生成し
ながら上記補間画像記憶部３に転送する（Ｓ１）。次
に、処理対象の特定の画素に対して上記（１）式及び
（２）式に基づいた座標変換演算を行う（Ｓ２）。その
後、Ｓ２の座標変換演算で求められた変換前の座標成分
に対応する補間画像の画素の濃度値を、上記補間画像記
憶部３から読み出してメモリ（画像記憶部４）等に転送
する（Ｓ３）。そして、上記のＳ１ないしＳ３を、ラス
タ走査順に従って、各画素に対して繰り返すことによ
り、入力画像を回転してなる処理画像を得る。

【００５０】次に、上記補間処理部９で行われる、アフ
ィン変換を行うための補間画像の作成手順について説明
する。

【００５１】ここでは、図７に示すような矩形の対象物
１８を撮像部１で撮像した場合を考え、この撮像画面１
９を、デジタル変換部２がデジタル化（前述のようにし
て画素２０の単位で例えば８ビット２５６階調でデジタ
ル化）してなる図８の画像を入力画像として説明を続け
る。

【００５２】先ず、図８の入力画像を、図１２の様に縦
横それぞれ２倍の大きさに拡大する。すなわち、図８で
隣り合っていた画素が１画素おきに並べられる。次に、
図１２において空白で示された画素に対しては、例えば
次に示す方法で濃度値を計算（補間演算）する。

【００５３】例えば、図１３に示すように、上記のよう
にして１画素おきに並べられた各画素の濃度値がＮ１
１、Ｎ１２、Ｎ２１、Ｎ２２であるとする。また、図１
４に示すように、濃度値がＮｌｌ、Ｎ１２、Ｎ２１、Ｎ
２２の各画素に対して上下又は左右に隣接する画素を
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、斜めに隣接する画素をＥとする。この
場合、上記の画素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、上下又は左右に隣
接する２つの画素の濃度値を加算平均（算術平均）した
値を濃度直とし、上記の画素Ｅは、斜めに隣接する４つ
の画素の濃度値を加算平均（算術平均）した値を濃度値
とする。即ち、Ａ＝（Ｎ１１＋Ｎ１２）／２Ｂ＝（Ｎ１１＋Ｎ２１）／２Ｃ＝（Ｎ２１＋Ｎ２２）／２Ｄ＝（Ｎ１２＋Ｎ２２）／２Ｅ＝（Ｎ１１＋Ｎ１２＋Ｎ２１＋Ｎ２２）／４とする。この計算を画像全体にわたって行うことによ
り、図１５に示した補間画像を作成する。

【００５４】次に、上記の補間画像を作成するときの補
間処理部９の動作を詳細に説明する。

【００５５】ここでは、図３に示すように、各画素の濃
度値がＮ１１、Ｎ２１、…、Ｎｍｌ、Ｎ１２、Ｎ２２、
…、Ｎｍ２、…、Ｎｍｎである横ｍ個縦ｎ個の画素から
なる画像に対して、補間画像を作成する場合を考える。

【００５６】上記補間処理部９の構成例を、図２に示し
ている。この補間処理部９は、横１行分のｍ個の画素デ
ータを記憶することができるバッファ１０、２つのフリ
ップフロップ１１ａ・１１ｂ、３つの加算回路１２ａ・
１２ｂ・１２ｃ、３つの除算回路１３ａ・１３ｂ・１３
ｃを備えており、これらによって特許請求の範囲に記載
の演算部が構成されている。尚、同図中の参照番号１０
０ないし１０６は、濃度データが伝送される信号線を示
している。

【００５７】横１行分のバッファ１０は、ｍ個のシフト
レジスタからなり、信号線１００からのデータを、１ラ
イン分の転送時間だけ遅延させて信号線１０３に出力す
るものである。また、上記フリップフロップ１１ａ・１
１ｂは、入力されたデータを１画素分の転送時間だけ遅
延させて出力するものである。

【００５８】上記加算回路１２ａ・１２ｂ・１２ｃは、
２つのデータ入力を加算する２入力の加算回路である。
尚、上記加算回路１２ａは、フリップフロップ１１ａの
出力データと信号線１００上のデータとを加算して除算
回路１３ａに出力する。また、上記加算回路１２ｂは、
バッファ１０の出力データと信号線１００上のデータと
を加算して除算回路１３ｂに出力する。また、上記加算
回路１２ｃは、フリップフロップ１１ｂの出力データと
除算回路１３ｂの出力データとを加算して信号線１０６
に出力する。

【００５９】上記除算回路１３ａ・１３ｂ・１３ｃは、
入力データを２で割る除算回路であり、ビットシフト
（データ線を１ビットずらして接続する回路構成）によ
り当該回路を実現することができる。尚、上記除算回路
１３ａは、加算回路１２ａの出力データを２で割って信
号線１０２に出力する。また、上記除算回路１３ｂは、
加算回路１２ｂの出力データを２で割った結果データを
フリップフロップ１１ｂ及び加算回路１２ｃに出力す
る。また、上記除算回路１３ｃは、加算回路１２ｃの出
力データを２で割って信号線１０６に出力する。

【００６０】上記の構成において、信号線１００には、
図３の画像の濃度値が、左上の画素から順に、Ｎｌ１、
Ｎ２１、…、Ｎｍ１、Ｎ１２、Ｎ２２、…、Ｎｍ２、
…、Ｎｍｎというように、ラスタ走査に従った順番で逐
次入力される。この時の各信号線１００ないし１０６に
おけるデータの経時変化（１画素分の転送時間毎の変
化）を、図４に示している。時刻Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、…
は、１画素分の転送時間毎の時刻である。

【００６１】先ず、時刻Ｔ０において信号線１００にデ
ータＮ１１が入ってきたとする。次の時刻Ｔ１では、信
号線１００にデータＮ２１が入ってくるが、この時、フ
リップフロップ１１ａでの１画素分の遅延によって、信
号線１０１上のデータはＮ１１となる。従って、時刻Ｔ
１では、加算回路１２ａ及び除算回路１３ａを介して信
号線１０２上に出力されるデータが、”（Ｎ１１＋Ｎ２
１）／２”となる。

【００６２】更に次の時刻Ｔ２では、信号線１００にデ
ータＮ３１が入力されるが、この時、信号線１０１上の
データはＮ２１となり、従って、信号線１０２上に出力
されるデータは”（Ｎ２１＋Ｎ３１）／２”となる。こ
のようにして、信号線１０２からは、入力画素に対して
左右に隣接する補間画素（図１４では点Ｂ及び点Ｄ）の
濃度値の計算結果が出力される。

【００６３】また、横１行の画素数ｍが５１２であると
すると、時刻がＴ５１２まで進むと、信号線１００には
１行分のデータの入力が終わり、２行目の最初のデータ
Ｎ１２が入力される。この時、信号線１０３には、バッ
ファ１０内に格納されていた最初のデー夕Ｎ１１がよう
やく出力される。従って、加算回路１２ｂ及び除算回路
１３ｂを介して信号線１０４上に出力されるデータ
は、”（Ｎ１１＋Ｎ１２）／２”となる。

【００６４】次の時刻Ｔ５１３では、信号線１００にデ
ータＮ２２が入力され、信号線１０３にはバッファ１０
より１ライン分前のデータＮ２１がようやく出力され
る。従って、信号線１０４上に出力されるデータは”
（Ｎ２１＋Ｎ２２）／２”となる。また、この時、フリ
ップフロップ１１ｂでの遅延によって、信号線１０５に
は、データ”（Ｎ１１＋Ｎ１２）／２”が出力されるの
で、加算回路１２ｃ及び除算回路１３ｃを介して信号線
１０６上に出力されるデータは、”（Ｎ１１＋Ｎ１２＋
Ｎ２１＋Ｎ２２）／４”となる。

【００６５】このようにして、信号線１０５からは、入
力画素に対して上下に隣接する補間画素（図１４では点
Ａ及び点Ｃ）の濃度値の計算結果が出力される。また、
信号線１０６からは、入力画素に対して斜めに隣接する
補間画素（図１４では点Ｅ）の濃度値の計算結果が出力
される。

【００６６】以上のように、信号線１０１からは入力画
素（図１４ではＮ１１、Ｎ１２、Ｎ２１、Ｎ２２）その
もの、信号線１０２からは入力画素に対して左右に隣接
する補間画素（図１４では点Ｂ及び点Ｄ）、信号線１０
５からは入力画素に対して上下に隣接する補間画素（図
１４では点Ａ及び点Ｃ）、信号線１０６からは、入力画
素に対して斜めに隣接する補間画素（図１４では点Ｅ）
の各濃度値が出力される。すなわち、上記補間処理部９
からは、補間画像を構成する各画素の濃度値データが、
信号線１０１・１０２・１０５・１０６を介して出力さ
れるのである。そこで、上記の４本の信号線１０１・１
０２・１０５・１０６の出力データを、データ制御部７
を通して補間画像記憶部３へ転送し、当該補間画像記憶
部３に保存する。尚、図４中に「−」で示したデータ
は、意味のないデータであることを示している。

【００６７】次に、上記の補間処理部９からの転送デー
タを、補間画像記憶部３に保存するときの動作を説明す
る。

【００６８】図５には、補間画像記憶部３とデータ制御
部７との接続関係を示している。補間画像記億部３は、
メモリＡ、メモリＢ、メモリＣ及びメモリＤから構成さ
れている。上記の補間画像記憶部３の各メモリＡ・Ｂ・
Ｃ・Ｄには、ランダムアクセスが可能な汎用的なメモリ
（例えばＤＲＡＭ）を用いることができる。そして、補
間処理部９の信号線１０１・１０２・１０５・１０６
（図２）から出力される各データに対応した４本のデー
タ信号線１１１・１１２・１１３・１１４、アドレス信
号線１１５、４つのメモリＡ・Ｂ・Ｃ・Ｄに対応した４
本の読み出し信号線１１６・１１７・１１８・１１９、
及び書き込み信号線１２０の各ラインによって、補間画
像記億部３とデータ制御部７とが接続されている。

【００６９】図２、図４、図５及び図６において、時刻
Ｔ１のとき、信号線１０１上のデータ”Ｎ１１”がメモ
リＡヘ、また信号線１０２上のデータ”（Ｎ１１＋Ｎ２
１）／２”がメモリＢへ送られる。このとき、データ制
御部７から補間画像記憶部３へ、ライン１２０を介して
書き込み信号が送られることにより、メモリＡ及びメモ
リＢの各アドレスＡ０に、上記の各データが書き込まれ
る（図６）。

【００７０】時刻Ｔ２のときも同様に、信号線１０１上
のデータ”Ｎ２１”がメモリＡヘ、また信号線１０２上
のデータ”（Ｎ２１＋Ｎ３１）／２”がメモリＢへ送ら
れ、このときライン１２０を介して補間画像記憶部３へ
書き込み信号が送られることにより、メモリＡ及びメモ
リＢの次のアドレスＡ１に、上記の各データが書き込ま
れる（図６）。

【００７１】また、時刻Ｔ５１３のとき、信号線１０１
上のデータ”Ｎ１２”がメモリＡヘ、信号線１０２上の
データ”（Ｎ１２＋Ｎ２２）／２”がメモリＢヘ、信号
線１０３上のデータ”（Ｎ１１＋Ｎ１２）／２”がメモ
リＣヘ、信号線１０６上のデータ”（Ｎ１１＋Ｎ１２＋
Ｎ２１＋Ｎ２２）／４”がメモリＤへそれぞれ送られ
る。このとき、データ制御部７から補間画像記憶部３
へ、ライン１２０を介して書き込み信号が送られること
により、メモリＡ、メモリＢ、メモリＣ及びメモリＤの
各アドレスＡ５１２に、上記の各データが書き込まれる
（図６）。

【００７２】従って、図６に示すように、メモリＡにお
いては、アドレスＡ０からアドレスＡ５１１までは、補
間画像の１行目の奇数番目の濃度値（１個目の濃度値、
３個目の濃度値、…）が順次記憶され、アドレスＡ５１
２からは、補間画像の３行目の濃度値が同様に順次記憶
される。

【００７３】また、メモリＢにおいては、アドレスＡ０
からアドレスＡ５１１までは、補間画像の１行目の偶数
番目の濃度値（２個目の濃度値、４個目の濃度値、…）
が順次記憶され、アドレスＡ５１２からは、補間画像の
３行目の濃度値が同様に順次記憶される。

【００７４】また、メモリＣにおいては、アドレスＡ５
１２以降に、補間画像の２行目の奇数番目の濃度値（１
個目の濃度値、３個目の濃度値、…）が順次記憶され
る。さらに、メモリＤにおいては、アドレスＡ５１２以
降に、補間画像の２行目の偶数番目の濃度値（２個目の
濃度値、４個目の濃度値、…）が順次記憶される。

【００７５】すなわち、補間画像の濃度値データにおい
て、奇数行目の奇数番目の座標点のデータがメモリＡ
に、奇数行目の偶数番目の座標点のデータがメモリＢ
に、偶数行目の奇数番目の座標点のデータがメモリＣ
に、そして偶数行目の偶数番目の座標点のデータがメモ
リＤに保存されるのである。従って、アフィン変換を行
うときには、データ制御部７が、読み出したい補間画像
の座標点に応じてそれに対応する濃度値データの保存さ
れている記憶部（メモリＡないしＤの何れか）を選択
し、選択した記憶部に対して読み出し信号及びアドレス
信号を出力する。すなわち、データ制御部７は、補間画
像記憶部３に対して、図５に示す１１６ないし１１９の
何れかのラインを選択して読み出し信号を出力すると共
に、ライン１１５を介して所望のアドレス信号を出力
し、所望の濃度値データを読み出すことになる。

【００７６】上記のようにして作成した補間画像は、元
の入力画像と比べて４倍のデータ量に増えているが、４
個のデータを同時に、補間画像記憶部３に書き込むの
で、補間画像の作成時間としては、１面面の画像データ
の転送時間と同じ時間しかかからない。また、図１の撮
像部１からの画像データを、補間画像記憶部３にリアル
タイムで書き込むことがきる。

【００７７】次に、アフィン変換を行うときの動作を説
明する。まず、撮像部１が対象物１８を撮像し、その映
像信号をデジタル変換部２へ転送する。デジタル変換部
２は、時間的に変化する映像信号をある固定のサンプリ
ング周波数でサンプリングしながら、各サンプリング値
を８ビットのデジタル信号に変換する。このようにして
デジタル変換部２からは、最初のサンプリング時に図８
の左上座標（０，０）の画素に対応する濃度値「０」、
その次のサンプリング時にその右隣の座標（１，０）の
画素に対応する濃度値「０」、…というように、映像信
号の走査と同じく、撮像した画面の左上の画素から右の
画素へと順次その濃度値が出力されることになる。

【００７８】尚、撮像部１として通常のビデオカメラを
使用する場合は、インターレース走査（飛び越し走査）
を行っているため、実際には、デジタル変換部２にバッ
ファメモリを設けて、そのバッファメモリに１画面分の
データを蓄えてから、改めて左上の画素からノンインタ
ーレース走査で順次データを出力することになる。もち
ろん、ノンインターレース仕様のカメラであれば、バッ
ファメモリは不要である。また、撮像部１としてデジタ
ル信号を出力するデジタルカメラを使用すれば、デジタ
ル変換部２も不要であり、直接的にデータ制御部７へ撮
像データを入力すればよい。

【００７９】データ制御部７に入力されたデジタル信号
（画像データ）の転送先は、マイクロプロセッサ８から
のデータ制御部７に対する指令に基づいて決定される。
すなわち、データ制御部７は、マイクロプロセッサ８か
らのアフィン変換の実行という指令により補間処理部９
へ、アフィン変換以外の他の画像処理の実行という指令
により画像処理部６へ、何も行わずにメモリへ保存とい
う指令により画像記憶部４へ、そして、何も行わずに表
示出力という指令によりアナログ変換部５へ、上記の入
力画像データを転送する。

【００８０】アフィン変換を行う場合は、前記の説明の
通り、図８の入力画像データが補間処理部９へ転送され
て図１５の画像データへと拡大された上で、補間画像記
憶部３に保存されることになる。

【００８１】ここで、図９に示すように、対象物１８の
左上の頂点２１を中心に右回りに３０度だけ回転させる
アフィン変換を考える。この回転中心の位置である対象
物１８の左上の頂点２１は、補間画像においては図１２
中で×印で示した位置に相当し、その座標は（４，２）
である。

【００８２】上記データ制御部７は、上記の（１）式及
び（２）式の演算機能を備えており、左上の座標（０，
０）から演算を開始して、（１，０）、（２，０）、…
と順次計算を行う。例えば、変換後の座標（０，０）に
対応する変換前の座標値Ｘ０及びＹ０は、（１）式及び
（２）式より、Ｘ０＝０．０８Ｙ０＝１．３２となる。

【００８３】ここで、図１５の補間画像は、変換前の画
像を縦横それぞれ２倍に拡大したものである。従って、
図１５の補間画像での左上（０，０）の画素は、変換前
の画像でも（０，０）の位置に相当するが、その右隣
（１，０）の画素は、変換前の画像では（０．５，０）
の位置に相当し、さらにその右隣（２，０）の画素が、
変換前の画像における（１，０）の位置に相当してい
る。すなわち、変換前の座標（０，０）は補間画像の座
標（０，０）に、変換前の座標（１，０）が補間画像の
座標（２，０）にというように、変換前の座標値を２倍
にした値が、補間画像での対応する座標を与える。

【００８４】従って、（１）式及び（２）式の計算から
得られたＸ０及びＹ０の座標値を２倍にし、その結果の
少数点以下を四捨五入して求めた座標値が、求める濃度
値が保存されている図１５の補間画像での位置を表して
いる。このようにして求めた補間画像の位置座標に対応
する濃度値を、変換後の濃度値とする。

【００８５】上記の場合では、変換後の座標（０，０）
に対応する変換前の座標値Ｘ０＝０．０８及びＹ０＝
１．３２をそれぞれ２倍にしてから、その小数点以下を
四捨五入すると、Ｘ０＝０Ｙ０＝３となり、変換後の座標（０，０）に対応する補間画像で
の位置は（０，３）となる。

【００８６】この場合、データ制御部７は、この補間画
像での座標（０，３）の位置の濃度値が記憶されている
補間画像記憶部３のメモリアドレスを出力し、その濃度
値を得る。すなわち、上記の（０，３）の場合、補間画
像の４行目の１番目の画素であることから、メモリＣの
アドレスＡ１０２４に記憶されている濃度値を読み出す
ことになる。

【００８７】上記データ制御部７は、補間画像記憶部３
から読み出した濃度値を、マイクロプロセッサ８の指令
に従って所定の場所へ出力する。例えば、変換後の画像
を画像記憶部４に記憶するのであれば、この濃度値デー
タを画像記憶部４に書き込み、また、変換後の画像をモ
ニタ表示するのであれば、この濃度値データをアナログ
変換部５に出力し、また、変換後の画像に対して他の画
像処理を行うのであれば、この濃度値データを画像処理
部６に出力する。

【００８８】尚、上記の計算により得られた座標値が、
補間画像における画像データの存在する範囲を越えた場
合（例えば負の値のとき）には、補間画像記憶部３に記
憶されている濃度値を読み出すことなく、変換後の画素
の濃度値を予め定められた固定値（例えば０）にする。

【００８９】上記動作を順次繰り返すことにより、アフ
ィン変換した画像が得られる。

【００９０】例えば、図１０の変換後の画像の点Ｐ１に
対応する補間画像における位置は、図１６中でＰ１で示
した位置である。そこで、図１５の補間画像の濃度値デ
ータからＰ１の位置の濃度値が「０」であることが分か
るので、図１０の変換後の画像の画素Ｐ１の濃度値を
「０」とする。同様にして、図１０における変換後の画
像の画素の位置Ｐ２ないしＰ１２の濃度値を、補間画像
の濃度値を読み出すことによって求めると、Ｐ９＝Ｐ１０＝７５Ｐ１１＝５０Ｐ３＝Ｐ４＝Ｐ８＝Ｐ１２＝２５Ｐ２＝Ｐ５＝Ｐ６＝Ｐ７＝０となる。以上のようにしてアフィン変換後の各画素の濃
度値を求めていくと、図１７に示す画像となる。

【００９１】このようにして、補間画像については１画
面の画像データ転送時間で作成することができ、アフィ
ン変換についても１画面の画像データ転送時間で実行可
能であることから、２回の画像転送時間でアフィン変換
が可能であり、高速のアフィン変換を実現できる。ま
た、図１７の変換後の画像は、従来の補間を行わないと
きの変換画像である図２１よりも、対象物１８と背景と
の境界部分の濃度勾配が滑らかである。このように、本
実施の形態の画像処理装置は、従来の補間方法を用いた
変換画像である図２４に近い画像を得ることができるに
も関わらず、従来の補間方法を用いるよりも消費電力の
少ない簡単な回路構成で高速なアフィン変換を実現する
ことができる。

【００９２】尚、上記の説明では、図５に示すように、
補間画像記憶部３に４つのメモリＡ・Ｂ・Ｃ・Ｄを設け
ているが、図２及び図６から明らかなように、信号線１
００に入力される画像データがそのまま信号線１０１に
出力されてメモリＡに記憶されているので、メモリＡを
補間画像記憶部３に設けることなく、信号線１０１から
出力される画像データを画像記憶部４に記憶しても良
い。このように、画像記憶部４を補間画像の記憶のため
のメモリとして兼用することで、画像処理装置内のメモ
リを１つ節約することができる。

【００９３】ところで、通常の画像処理（画像回転以外
の処理）を行った後に、処理後の画像に対して画像回転
処理を行う場合がある。この場合、画像回転以外の画像
処理が済んだ画像を、一旦、画像記憶部４へ記憶した
後、当該処理済み画像に対して補間処理部９で補間処理
を行った上で補間画像記憶部３へ補間画像を記憶し、上
述のようにアフィン変換を行うことも可能である。しか
しながら、この場合は、画像回転以外の画像処理を行っ
た画像データを画像記憶部４へ転送し、さらに画像記憶
部４から補間処理部９へ画像データを転送する必要があ
り、データの転送回数が多くなる。

【００９４】そこで、画像処理部６が処理した後の画像
に対してアフィン変換（画像回転）を行う際には、画像
処理部６が処理した画像の画素データを、画像記憶部４
に一旦記憶することなく直接的に補間処理部９へ順次転
送するように、マイクロプロセッサ８及びデータ制御部
７がデータの転送を制御する。そして、上記補間処理部
９は、上記画像処理部６による処理と並行して、画像処
理部６から順次転送される画素データに基づいて補間処
理を行う。このように、画像処理部６での処理後の画像
を一旦画像記憶部４に保存することなく連続して補間処
理を行うことにより、データの転送回数の増加を防ぐこ
とができ、画像回転を含む２種類の画像処理を迅速に行
うことができる。

【００９５】また、画像処理部６が処理した画像を記憶
する画像記憶部４も、上記補間画像記憶部３と同様に、
４つのメモリＡ・Ｂ・Ｃ・Ｄから成る構成とし、画像回
転以外の通常の画像処理を行った画像に対しても、常
に、補間画像を作成して上記の構成の画像記憶部４に記
憶することが望ましい。すなわち、画像処理部６が処理
した画像を上記画像記憶部４へ転送する際には、常に、
上記画像処理部６が処理した画像の画素データを、上記
補間処理部９を介して画像記憶部４へ転送するように、
マイクロプロセッサ８及びデータ制御部７がデータの転
送を制御する。そして、上記補間処理部９は、上記画像
処理部６による処理と並行して、画像処理部６から順次
転送される画素データに基づいて補間処理を行い、補間
画像を補間画像記憶部３と同様の構成の画像記憶部４に
記憶する。

【００９６】上記のように構成すれば、画像処理部６で
の処理後の画像が画像記憶部４へ転送されると同時に補
間画像も作成されるので、その後にアフィン変換（画像
回転）を行う場合に迅速な処理が可能である。また、こ
の場合、必要なメモリの数は増加するものの、次に実行
すべき処理が画像回転か否かを判断して画像データの転
送を制御するというマイクロプロセッサ８及びデータ制
御部７での処理の手間を省くことができるので、結果的
に、データ制御部７のハードウェア構成及びマイクロプ
ロセッサ８の制御プログラムの簡略化を図ることができ
る。尚、この場合、常に、補間画像を作成するので、補
間画像記憶部３を上記画像記憶部４としても用いる（兼
用する）ことができ、これによって、メモリ構成を単純
化することができる。

【００９７】また、上記の実施の形態では、補間画像を
変換前の画像の２倍拡大画像とする構成について説明し
たが、これに限定されるものではなく、勿論、補間画像
を３倍又は４倍以上の拡大画像とすることも可能であ
る。拡大倍率を上げれば、補間を細かく行うことにな
り、アフィン変換後の画像は、対象物１８と背景との境
界部分の濃度勾配がより滑らかな画像となり、さらなる
画質の向上を図ることができる。

【００９８】例えば、補間画像を変換前の画像の３倍拡
大画像とする場合、図１８に示すように、画素間の距離
に応じて加重平均をとること等によって補間画素を求め
ることができる。

【００９９】尚、２倍拡大の補間画像を生成する場合
は、図２にも示したように加算及びビットシフトで補間
演算回路を実現できる。また、４倍拡大の補間画像を生
成する場合も、補間演算（加重平均）の分母が２又は４
になることから、２倍拡大と同様に加算及びビットシフ
トで補間演算回路を実現できる。このように、補間処理
部９を２ⁿ倍拡大の補間画像を生成する回路構成とする
ことにより、より簡単な演算回路を実現することができ
る。

【０１００】また、上記の実施の形態では、画像を２方
向（縦及び横方向）に拡大して補間画像を得ているが、
何れか一方向のみに拡大して補間する構成でもよい。こ
の場合、２方向の補間を行う場合よりもアフィン変換後
の画質が幾分低下するものの、補間画像記憶部３の容量
を少なくすることができる。

【０１０１】また、補間画像作成のための補間方法に関
しても、上記の実施の形態に示した方法に限定されるも
のではない。例えば、図１４において、濃度値がＮｌ
ｌ、Ｎ１２、Ｎ２１、Ｎ２２の各画素から画素Ｅの濃度
を補間する場合、Ｎｌｌ、Ｎ１２、Ｎ２１、Ｎ２２の中
の最大値と最小値とを除いた残りの２つの値の平均値
を、画素Ｅの濃度値とすることも可能である。あるい
は、Ｎｌｌ、Ｎ１２、Ｎ２１、Ｎ２２の中の最大値又は
最小値の何れか一方の値を除いた残りの３つの値の平均
値（又は中央値）を、画素Ｅの濃度値とすることも可能
である。

【０１０２】

【発明の効果】請求項１の発明に係る画像処理装置は、
以上のように、変換前の画像の画素間に、当該変換前の
画像の画素濃度に基づく補間によって濃度値を求めた補
間画素を挿入することによって画像を拡大してなる補間
画像を生成する補間処理手段と、上記補間処理手段が生
成する補間画像を記憶する補間画像記憶手段と、変換後
の画像の各画素の座標成分に対応する変換前の座標成分
を座標変換演算によって求め、求められた変換前の座標
成分に対応する補間画像の画素の濃度値を、上記補間画
像記憶手段から読み出して、変換後の画像の各画素の濃
度値を得る画素濃度決定手段とを備えている構成であ
る。

【０１０３】このように、予め変換前の画像を拡大して
なる補間画像を生成しておき、座標変換の計算結果に基
づいて所望の座標位置の画素の濃度値を補間画像から読
み出すことにより、高画質の高速座標変換処理が可能で
あり、且つ、比較的消費電力の少ない簡単な回路構成の
画像処理装置を実現することができるという効果を奏す
る。

【０１０４】請求項２の発明に係る画像処理装置は、以
上のように、請求項１の発明の構成において、上記補間
処理手段には、変換前の画像の画素の濃度値がラスタ走
査に従った順番で逐次入力され、当該補間処理手段は、
変換前の画像の各画素の濃度値が入力される毎に、その
時点で補間可能な複数の補間画素の濃度値を同時に演算
する演算部を備え、上記補間画像記憶手段は、上記演算
部によって同時に作成された複数の補間画素の濃度値
を、同時に別々に記憶するための複数の記憶部を有して
いる構成である。

【０１０５】それゆえ、補間画像のデータ量としては変
換前の画像に比べて数倍に増えているものの、複数の画
素データを同時に補間画像記憶手段に書き込むようにな
っているので、補間画像の作成時間としては、１面面の
画像データの転送時間と同じ時間しかかからない。ま
た、変換前の画像を転送しながら補間画像記憶手段にリ
アルタイムで書き込むことができる。したがって、請求
項１の発明の効果に加えて、さらに高速の座標変換処理
を実現できるという効果を奏する。

【０１０６】請求項３の発明に係る画像処理装置は、以
上のように、上記請求項２の発明の構成において、上記
補間処理手段の演算部が、演算対象の補間画素の周辺に
ある複数の変換前の画像の画素の濃度値の加算平均をと
ることで、補間データを作成する構成である。

【０１０７】それゆえ、上記請求項２の発明の効果に加
えて、周辺画素の加算平均をとることにより、加算器や
除算器等を使用した比較的簡単な回路構成で高速に補間
処理が可能となるという効果を併せて奏する。

【０１０８】請求項４の発明に係る画像処理装置は、以
上のように、上記請求項２又は３の発明の構成におい
て、入力画像に対して回転を伴わないその他の画像処理
を行う画像処理手段と、上記画像処理手段が処理した後
の画像に対して回転を伴う画像処理を行う際には、当該
画像処理手段が処理した画像の画素データを、記憶装置
に一旦記憶することなく直接的に上記補間処理手段へ順
次転送するように制御する制御手段とを備え、上記補間
処理手段は、上記画像処理手段による処理と並行して、
画像処理手段から順次転送される画素データに基づいて
補間処理を行う構成である。

【０１０９】それゆえ、上記請求項２又は３の発明の効
果に加えて、データの転送回数の増加を防ぐことがで
き、画像回転を含む２種類の画像処理を迅速に行うこと
ができるという効果を併せて奏する。

【０１１０】請求項５の発明に係る画像処理装置は、以
上のように、上記請求項２又は３の発明の構成におい
て、入力画像に対して回転を伴わないその他の画像処理
を行う画像処理手段と、上記画像処理手段が処理した画
像を記憶するための画像記憶部と、上記画像処理手段が
処理した画像を上記画像記憶部へ転送する際には、常
に、上記画像処理手段が処理した画像の画素データを、
上記補間処理手段を介して上記画像記憶部へ転送するよ
うに制御する制御手段とを備え、上記補間処理手段は、
上記画像処理手段による処理と並行して、画像処理手段
から順次転送される画素データに基づいて補間処理を行
い、上記画像記憶部は、上記補間処理手段の演算部によ
って同時に作成された複数の補間画素の濃度値を、同時
に別々に記憶するための複数の記憶部を有している構成
である。

【０１１１】それゆえ、上記請求項２又は３の発明の効
果に加えて、画像処理手段での処理後の画像が画像記憶
部へ転送されると同時に補間画像も作成されるので、そ
の後に画像回転を伴う処理を行う場合に迅速な処理が可
能であり、また、画像転送時には常に補間画像を作成す
るので、次に実行すべき処理が画像回転を伴う処理か否
かを判断して画像データの転送を制御する必要がなくな
り、画素データの転送を制御する制御手段の構成を簡略
化することができるという効果を併せて奏する。

【０１１２】請求項６の発明に係る画像処理装置は、以
上のように、上記請求項５の発明の構成において、上記
補間画像記憶手段が画像記憶部の機能を兼ね備えている
構成である。

【０１１３】これにより、上記請求項５の発明の効果に
加えて、メモリ構成を単純化することができるという効
果を併せて奏する。

【０１１４】請求項７の発明に係る画像処理装置は、以
上のように、変換前の画像の画素間に、当該変換前の画
像の画素濃度に基づく補間によって濃度値を求めた補間
画素を挿入することによって画像を拡大してなる補間画
像を生成するステップと、上記補間画像をメモリに記憶
するステップと、変換後の画像の各画素の座標成分に対
応する変換前の座標成分を座標変換演算によって求め、
求めた変換前の座標成分に対応する補間画像の画素の濃
度値を、上記メモリから読み出して、変換後の画像の各
画素の濃度値を得るステップとを含んでいる構成であ
る。

【０１１５】このように、予め変換前の画像を拡大して
なる補間画像を生成しておき、座標変換の計算結果に基
づいて所望の座標位置の画素の濃度値を補間画像から読
み出すことにより、高画質の高速座標変換処理が可能で
あり、且つ、補間処理も比較的簡単に行うことができる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示すものであり、画像
処理装置の要部構成を示すブロック図である。

【図２】上記画像処理装置における補間処理部の要部構
成を示すブロック図である。

【図３】アフィン変換前の画像における各画素の濃度値
を示す説明図である。

【図４】上記補間処理部における各信号線のデータの経
時変化を示す説明図である。

【図５】上記画像処理装置における補間画像記憶部とデ
ータ制御部との接続関係を示すブロック図である。

【図６】上記補間画像記憶部の各メモリに記憶されるデ
ータを示す説明図である。

【図７】対象物を撮像した画像の一部を示す説明図であ
る。

【図８】図７の画像における各画素の濃度値を示す説明
図である。

【図９】対象物（図７の対象物を回転させたもの）を撮
像した画像の一部を示す説明図である。

【図１０】アフィン変換後の画像を示す説明図である。

【図１１】図１０のアフィン変換後の画像とアフィン変
換前の画像との位置関係を示す説明図である。

【図１２】図８の画像を縦横２倍に拡大した画像を示す
説明図である。

【図１３】図１２の拡大画像における一部の画素の濃度
値を示す説明図である。

【図１４】図１３の拡大画像の補間方法を示す説明図で
ある。

【図１５】図８の画像を縦横２倍に拡大してなる補間画
像の各画素の濃度値を示す説明図である。

【図１６】図１０のアフィン変換後の画像と図１５の補
間画像との位置関係を示す説明図である。

【図１７】図８の画像を上記画像処理装置においてアフ
ィン変換した後の画像における各画素の濃度値を示す説
明図である。

【図１８】３倍拡大画像の補間方法の一例を示す説明図
である。

【図１９】本発明の実施の形態に係る画像処理（画像回
転）の基本的な処理手順を示すフローチャートである。

【図２０】従来の画像処理（画像回転）の基本的な処理
手順を示すフローチャートである。

【図２１】図８の画像を従来の方法（濃度補間なし）で
アフィン変換した後の画像における各画素の濃度値を示
す説明図である。

【図２２】図９の画像における各画素の濃度値を示す説
明図である。

【図２３】従来の濃度補間方法を示す説明図である。

【図２４】図８の画像を従来の方法（濃度補間あり）で
アフィン変換した後の画像における各画素の濃度値を示
す説明図である。

【符号の説明】

１撮像部２デジタル変換部３補間画像記憶部（補間画像記憶手段）４画像記憶部５アナログ変換部６画像処理部（画像処理手段）７データ制御部（画素濃度決定手段、制御
手段）８マイクロプロセッサ（制御手段）９補間処理部（補間処理手段）１０バッファ（演算部）１１ａ・１１ｂフリップフロップ（演算部）１２ａ〜１２ｃ加算回路（演算部）１３ａ〜１３ｃ除算回路（演算部）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】濃淡画像を入力して回転を伴う座標変換処
理を行う画像処理装置において、変換前の画像の画素間に、当該変換前の画像の画素濃度
に基づく補間によって濃度値を求めた補間画素を挿入す
ることによって画像を拡大してなる補間画像を生成する
補間処理手段と、上記補間処理手段が生成する補間画像を記憶する補間画
像記憶手段と、変換後の画像の各画素の座標成分に対応する変換前の座
標成分を座標変換演算によって求め、求められた変換前
の座標成分に対応する補間画像の画素の濃度値を、上記
補間画像記憶手段から読み出して、変換後の画像の各画
素の濃度値を得る画素濃度決定手段とを備えていること
を特徴とする画像処理装置。
【請求項２】上記補間処理手段には、変換前の画像の画
素の濃度値がラスタ走査に従った順番で逐次入力され、
当該補間処理手段は、変換前の画像の各画素の濃度値が
入力される毎に、その時点で補間可能な複数の補間画素
の濃度値を同時に演算する演算部を備え、上記補間画像記憶手段は、上記演算部によって同時に作
成された複数の補間画素の濃度値を、同時に別々に記憶
するための複数の記憶部を有していることを特徴とする
請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】上記補間処理手段の演算部は、演算対象の
補間画素の周辺にある複数の変換前の画像の画素の濃度
値の加算平均をとることで、補間データを作成すること
を特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
【請求項４】入力画像に対して回転を伴わないその他の
画像処理を行う画像処理手段と、上記画像処理手段が処理した後の画像に対して回転を伴
う画像処理を行う際には、当該画像処理手段が処理した
画像の画素データを、記憶装置に一旦記憶することなく
直接的に上記補間処理手段へ順次転送するように制御す
る制御手段とを備え、上記補間処理手段は、上記画像処理手段による処理と並
行して、画像処理手段から順次転送される画素データに
基づいて補間処理を行うことを特徴とする請求項２又は
３記載の画像処理装置。
【請求項５】入力画像に対して回転を伴わないその他の
画像処理を行う画像処理手段と、上記画像処理手段が処理した画像を記憶するための画像
記憶部と、上記画像処理手段が処理した画像を上記画像記憶部へ転
送する際には、常に、上記画像処理手段が処理した画像
の画素データを、上記補間処理手段を介して上記画像記
憶部へ転送するように制御する制御手段とを備え、上記補間処理手段は、上記画像処理手段による処理と並
行して、画像処理手段から順次転送される画素データに
基づいて補間処理を行い、上記画像記憶部は、上記補間処理手段の演算部によって
同時に作成された複数の補間画素の濃度値を、同時に別
々に記憶するための複数の記憶部を有していることを特
徴とする請求項２又は３記載の画像処理装置。
【請求項６】上記補間画像記憶手段が画像記憶部の機能
を兼ね備えていることを特徴とする請求項５記載の画像
処理装置。
【請求項７】濃淡画像に対して回転を伴う座標変換処理
を行う画像処理方法において、変換前の画像の画素間に、当該変換前の画像の画素濃度
に基づく補間によって濃度値を求めた補間画素を挿入す
ることによって画像を拡大してなる補間画像を生成する
ステップと、上記補間画像をメモリに記憶するステップと、変換後の画像の各画素の座標成分に対応する変換前の座
標成分を座標変換演算によって求め、求めた変換前の座
標成分に対応する補間画像の画素の濃度値を、上記メモ
リから読み出して、変換後の画像の各画素の濃度値を得
るステップとを含んでいることを特徴とする画像処理方
法。