JPH11144049A - 画像変換方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】画像変形のバリエーションを増やす。 【解決手段】原画像と、２枚の変形駆動画像を用意す
る。変形駆動画像としては任意の画像を用いることがで
きる。そして、２枚の変形駆動画像の画素値を用いた写
像を定義し、この写像によって原画像を変形する。ま
た、原画像を変形するための写像を任意の関数で与える
こともできる。前者の方法によれば、原画像は二つの変
形駆動画像の絵柄に応じて変形されるので、バリエーシ
ョンの多い、幅広い変形が可能となり、後者の方法によ
れば任意に定義した関数によって原画像を変形できるの
で、バリエーションの多い、幅広い変形が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、不定形な画像変形を行
うための画像変換方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】画像変
形を実現するためには、画像変形を行う対象となされて
いる画像（以下、これを原画像と称す）の画素の位置を
座標変換する写像を定義する必要がある。即ち、原画像
の（ｘ，ｙ）の位置にある画素を、（ｘ′，ｙ′）の位
置に移動させる写像が必要である。そして、定義された
写像を原画像の全画素に施せば、原画像を変形すること
ができる。

【０００３】このような画像変形のための写像を定義す
るために、従来においてはフラクタル格子が広く採用さ
れている。文献としては、例えば、岡田稔他「３次元ラ
ンダム・フラクタルを利用した不均質材料のテクスチャ
表現」（情報処理学会論文誌Nov.1987 Vol.29 No.11 第
1146頁以下）が著名である。

【０００４】フラクタル格子を用いて画像変形の写像を
定義し、その写像によって原画像に対して画像変形を施
した場合には、揺らぎを持った、不定形な画像変形を行
うことができることが知られている。

【０００５】しかし、フラクタル格子は、その性質が良
く分かっているので、変形の結果得られる画像もある程
度予測することができる。つまり、画像変形のバリエー
ションという観点からすると物足りないものがあった。

【０００６】そこで、本発明は、原画像に対してバリエ
ーションの多い、幅広い変形を施すことができる画像変
換方法及び装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の画像変換方法は、原画像を写像に
より変形する画像変換方法において、写像を定義するた
めに任意の画像を用いることを特徴とする。

【０００８】請求項２記載の画像変換方法は、原画像を
写像により変形する画像変換方法において、写像を任意
に定めた関数により定義することを特徴とする。

【０００９】また、請求項３記載の画像変換装置は、原
画像と、二つの変形駆動画像が設定され、且つ前記二つ
の変形駆動画像の各画素値を用いる写像が定義された場
合において、当該写像により前記原画像を変形する処理
を行うことを特徴とする。

【００１０】請求項４記載の画像変換装置は、原画像
と、写像を定義する関数が設定された場合において、当
該写像により前記原画像を変形する処理を行うことを特
徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ実施の形
態について説明する。まず、本発明に係る画像変換方法
の第１の実施形態について説明する。ところで、従来用
いられていたフラクタル格子は要するにスカラ場であ
る。このことは、スカラ場を形成するものであればどの
ようなものであっても画像変形のための写像を定義する
ものとして用いることができることが分かる。

【００１２】そこで、ここでは２次元スカラ場を形成す
るものとして、通常の画像のデータを用いる。即ち、適
宜な任意の画像の各画素の値を、各々の位置におけるス
カラ値として扱うようにするのであり、これによって２
次元のスカラ場が形成されることは明らかである。な
お、当該画像がモノクロの多値画像である場合には、各
画素の階調値をそのまま用いればよいが、カラーの多値
画像である場合には、一つの色成分、例えば緑色成分の
階調値を用いればよい。なお、以下において、原画像を
変形するための写像を定義するために用いる画像を変形
駆動画像と称することにする。

【００１３】図１は、本発明に係る画像変換方法の第１
の実施形態を説明するためのフローチャートであり、ま
ず、ステップＳ１において、原画像と、二つの変形駆動
画像Ａ，Ｂを用意する。ここで、変形駆動画像としては
上述したように任意の画像を用いることができるが、こ
こでは理解を容易にするために、モノクロの多値画像を
用いるものとする。また、このステップで、種々の所定
の事項について初期設定を行う。例えば、原画像を変形
して得られる作成画像のサイズ等の設定を行う。

【００１４】次に、原画像、変形駆動画像Ａ，Ｂ、及び
作成画像に対して座標系を設定する（ステップＳ２）。
座標系としては直交座標系を用いることもでき、極座標
系を用いることもできるが、ここでは、まず直交座標系
を用いた場合について説明する。このとき、原画像、変
形駆動画像Ａ，Ｂ、及び作成画像のサイズは同一であっ
てよいことは当然であるが、異なっていてもよい。後者
のように原画像、変形駆動画像Ａ，Ｂ、及び作成画像の
サイズが異なっている場合には、各画像のサイズを正規
化して、各画像の画素の位置が一対一の対応をとるよう
にすればよい。ここでは各画像のサイズは正規化されて
いるものとする。即ち、各画像のサイズはｘ方向もｙ方
向も［0 ，1 ］の範囲となっている。

【００１５】次に、写像を定義する（ステップＳ３）。
原画像の位置（ｘ，ｙ）にある画素を作成画像の位置
（ｘ′，ｙ′）に移動させるものとすると、写像は例え
ば次のような式で定義することができる。

【００１６】 ｘ′＝ｘ＋ｋ₁Ｆ_A（ｘ，ｙ） …(1) ｙ′＝ｙ＋ｋ₂Ｆ_B（ｘ，ｙ） …(2) ここで、ｋ₁ ，ｋ₂ はｘおよびｙ方向への変位の大きさ
を表す係数であり、関数Ｆ_A（ｘ，ｙ），Ｆ_B（ｘ，ｙ）
はそれぞれ変形駆動画像Ａ，Ｂの座標位置（ｘ，ｙ）に
おける画素値、即ち階調値を表している。この画素値は
スカラ値であることは当然である。

【００１７】この(1)，(2)式によれば、原画像の位置
（ｘ，ｙ）にある画素のｘ方向、ｙ方向の変位の大きさ
は、それぞれ、変形駆動画像Ａの位置（ｘ，ｙ）におけ
る階調値、変形駆動画像Ｂの位置（ｘ，ｙ）における階
調値に比例することになる。なお、この場合のように各
画像のサイズを正規化している場合には、Ｆ_A（ｘ，
ｙ）及びＦ_B（ｘ，ｙ）の値域は［0，1］の範囲に正規
化されていることが望ましい。

【００１８】次に、原画像に対して変形処理を施す（ス
テップＳ４）。この変形処理は、ステップＳ３で定義し
た写像を原画像の全ての画素に対して施し、原画像の各
画素を、作成画像上の写像の結果得られる位置に配置す
ればよいが、このとき、図２に示すように、ある画素ｐ
を移動した場合に、移動後の位置が作成画像の範囲外に
はみ出してしまう場合には、作成画像の範囲外に同じサ
イズの領域が隣接配置されているものとして、移動後の
位置を作成画像の範囲内に補正するはみ出し補正処理を
行う。図２に示す例の場合、作成画像の画素ｐが写像の
結果、ｐ′で示すように作成画像の範囲外にはみ出した
場合には、ｐ″の位置に補正される。ここで、ｐ′の仮
想作成画像上での位置と、ｐ″の作成画像上での位置は
同じである。なお、図２は作成画像の横方向にはみ出し
た場合の例であるが、作成画像の縦方向にはみ出した場
合も同様に補正することは当然である。

【００１９】また、作成画像を床材や壁材等の建築材料
として利用する場合、作成画像を縦横に何枚も繰り返し
配置するような利用形態が多いため、予め作成画像をリ
ピータブルな画像にしておくと便利である。リピータブ
ルな画像とは、空間的に繰り返して隙間なく配置した場
合に、隣接配置される画像との境界部分において不連続
さが目立たないような処理が施された画像である。

【００２０】そこで、この変形処理において、必要に応
じて作成画像をリピータブルな画像にするリピータブル
化処理を行うようにしてもよい。なお、リピータブル化
処理は、エンドレス化処理あるいはシームレス化処理と
して従来知られている公知の手法を用いて行えばよい。

【００２１】ステップＳ４の変形処理において原画像を
変形した作成画像が得られたので、次に適宜な出力装置
によって、得られた作成画像を出力する（ステップＳ
５）。出力装置はプリンタでもよく、フィルム出力機で
あってもよく、あるいは印刷用のシリンダに直接彫刻す
る、いわゆるダイレクト刷版機であってもよく、その他
の装置であってもよい。

【００２２】以上のように、上述した画像変換方法によ
れば、原画像は二つの変形駆動画像の絵柄に応じて変形
されるので、バリエーションの多い、幅広い変形が可能
となる。

【００２３】以上、図１のステップＳ２の座標系の設定
において、直交座標系を設定した場合について説明した
が、以下、ステップＳ２で極座標表現で座標系を設定し
た場合について説明する。なお、ここでも、原画像、変
形駆動画像Ａ，Ｂ及び作成画像のサイズは正規化されて
いるものとし、上記の二つの関数、Ｆ_A（ｘ，ｙ）及び
Ｆ_B（ｘ，ｙ）の値域も［0，1］の範囲に正規化されて
いるものとする。

【００２４】この場合には、図１のステップＳ３で定義
する写像は、例えば次の(3)〜(6)式で与えることができ
る。

【００２５】 ｒ＝ｋ_rＦ_A（ｘ，ｙ） …(3) θ＝2πＦ_B（ｘ，ｙ） …(4) ｘ′＝ｘ＋ｒcosθ …(5) ｙ′＝ｙ＋ｒsinθ …(6) ここで、ｘ，ｙはそれぞれ現在変形処理の対象となって
いる原画像の画素の直交座標表現によるｘ座標、ｙ座標
であり、ｘ′，ｙ′はそれぞれ当該原画像の画素が変形
処理によって移動された後の作成画像上のｘ座標、ｙ座
標であり、ｋ_r は極座標のｒ方向への変位の大きさを表
す係数であり、関数Ｆ_A（ｘ，ｙ），Ｆ_B（ｘ，ｙ）はそ
れぞれ変形駆動画像Ａ，Ｂの座標位置（ｘ，ｙ）におけ
るスカラ値、即ち階調値を表している。

【００２６】このような写像によれば、スカラ値Ｆ
_A（ｘ，ｙ）は変位の大きさ、スカラ値Ｆ_B（ｘ，ｙ）は
変位の方向として扱われており、このことにより変位量
と変位方向を独立に制御することができるため、表現の
幅を広げることが可能になる。その後のステップＳ４，
Ｓ５の処理は上述したと同様である。

【００２７】以上のように、座標系として極座標表現を
用いた場合にも、原画像は二つの変形駆動画像の絵柄に
応じて変形されるので、バリエーションの多い、幅広い
変形が可能となる。

【００２８】以上、本発明に係る画像変換方法の第１の
実施形態について説明したが、次に、第２の実施形態に
ついて説明する。

【００２９】上述したところから、画像変形のための写
像としては、原画像の画素の位置を変化させることがで
きるものであればどのようなものでもよいことは明らか
である。このことから、ｘ，ｙを変数とする２変数関数
Ｆ（ｘ，ｙ）を適宜に定義して原画像の変形を行うこと
も可能である。なお、この場合には、図１のステップＳ
１では原画像を用意し、所定の初期設定を行えばよく、
その後のステップＳ２〜Ｓ５の処理は上述したと同様で
ある。

【００３０】例えば、いま座標系が正規化されているも
のとし、 ｒ＝｛（ｘ−0.5）²＋（ｙ−0.5）²｝^1/2 …(7) θ＝tan^-1（（ｙ−0.5）／（ｘ−0.5）） …(8) ｘ′＝ｘ＋ｒcosθ …(9) ｙ′＝ｙ＋ｒsinθ …(10) によって写像を定義すると、原画像の絵柄が、原画像の
中心方向に向かって概略渦巻き状に落ち込んでいくよう
に変形することができる。図３にその例を示す。図３
（ａ）は市松模様からなる原画像、図３（ｂ）は原画像
に対して(7)〜(10)式によって定義される写像による変
形を施した結果得られた画像である。

【００３１】以上のように、この実施形態によれば、任
意に定義した関数によって原画像を変形できるので、バ
リエーションの多い、幅広い変形が可能となる。

【００３２】以上、画像変換方法の実施形態について説
明したが、次に、画像変換装置の実施形態について説明
する。

【００３３】この画像変換装置は上述した画像変換方法
の処理を実行するものであり、パーソナルコンピュータ
やワークステーションを用いて構成することができる
が、概略図４に示すようである。図４において、１はス
キャナ、２は入力ポート、３は制御装置、４は表示装
置、５はＲＯＭ、６はＲＡＭ、７は入力装置、８は記憶
装置、９は出力装置を示す。

【００３４】スキャナ１は適宜な原稿から画像を読み取
ってビットマップ形式のデジタル画像データを出力する
ものである。入力ポート２は外部の装置からデジタル画
像データを取り込むためのものである。制御装置３は適
宜なプロセッシングユニットで構成されている。表示装
置４はカラーＣＲＴ等の適宜な表示手段で構成される。

【００３５】ＲＯＭ５は制御装置３が実行する処理のプ
ログラムが格納されているものであり、上述した本発明
に係る画像変換方法による処理を実行するプログラムも
格納されていることは勿論である。ＲＡＭ６は制御装置
３がワークエリアとして使用するメモリである。入力装
置７はキーボード、マウス等で構成され、表示装置４と
共にマンマシンインターフェースを構成している。記憶
装置８はハードディスク等の大容量の記憶装置で構成さ
れている。出力装置９は、最終的に得られた画像を使用
目的に応じた形態で出力するものであり、フィルムに出
力する場合にはフィルム出力機が用いられる。また、外
部の記憶装置やダイレクト刷版機等に出力するような構
成であってもよく、あるいはカラープリンタであっても
よい。

【００３６】次に、動作について説明する。まず、上述
した画像変換方法の第１の実施形態により変形を行う場
合の動作については次のようである。

【００３７】まず、オペレータは、原画像と、二つの変
形駆動画像Ａ，Ｂを用意するが、これらの画像が原稿で
与えられている場合には、それらの原稿の画像をスキャ
ナ１で読み取り、原画像、変形駆動画像Ａ，Ｂを指定す
ればよく、また、これらの画像を外部の装置から取り込
む必要があるのであれば、入力ポート２から取り込めば
よく、更に、既に記憶装置８に格納されている画像を用
いるのであれば、記憶装置８から読み出せばよい。

【００３８】次に、オペレータは所定の初期設定を入力
装置７によって行う。ここまでが図１のステップＳ１の
処理であり、次にオペレータはステップＳ２の座標系の
設定を入力装置７によって行い、更にステップＳ３の写
像の定義を入力装置７により行う。この写像の定義は、
入力装置７で(1)，(2)式あるいは(3)〜(6)式に示すよう
な式を設定すればよい。

【００３９】その後、変形処理の実行が指示されると、
制御装置３は、ステップＳ４の変形処理を実行して、原
画像に対してステップＳ３で定義された写像により変形
を施し、その結果得られた画像を作成画像として登録
し、表示装置４に表示すると共に、記憶装置８に格納す
る。

【００４０】そして、入力装置７から出力の実行が指示
されると、制御装置３は作成画像のデータを出力装置９
に転送して画像の出力を指示する。これによって出力装
置９から作成画像が出力されることになる。

【００４１】次に、上述した画像変換方法の第２の実施
形態により変形を行う場合の動作については次のようで
ある。

【００４２】この場合には、オペレータは、まず原画像
を用意すればよい。原画像が原稿で与えられている場合
には、この原稿の画像をスキャナ１で読み取ればよく、
また、原画像を外部の装置から取り込む必要があるので
あれば、入力ポート２から取り込めばよく、更に、既に
記憶装置８に格納されている画像を用いるのであれば、
記憶装置８から読み出せばよい。

【００４３】次に、オペレータは所定の初期設定を入力
装置７によって行い、更に座標系の設定を行って、写像
を定義する。この写像の定義は、入力装置７で任意の２
変数関数を設定すればよい。

【００４４】その後、変形処理の実行が指示されると、
制御装置３は、図１のステップＳ４の変形処理を実行し
て、原画像に対して定義された写像により変形を施し、
その結果得られた画像を作成画像として登録し、表示装
置４に表示すると共に、記憶装置８に格納する。

【００４５】そして、入力装置７から出力の実行が指示
されると、制御装置３は作成画像のデータを出力装置９
に転送して画像の出力を指示する。これによって出力装
置９から作成画像が出力されることになる。

【００４６】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、
種々の変形が可能であることは当業者に明らかであろ
う。特に、写像を定義するための式は任意に定めること
ができるものであって、上述した例に限るものではな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る画像変換方法の第１の実施形態
を説明するためのフローチャートである。

【図２】 はみ出し補正処理を説明するための図であ
る。

【図３】 本発明に係る画像変換方法の第２の実施形態
による画像変形の例を示す図である。

【図４】 本発明に係る画像変換装置の一実施形態を示
す図である。

【符号の説明】

１…スキャナ、２…入力ポート、３…制御装置、４…表
示装置、５…ＲＯＭ、６…ＲＡＭ、７…入力装置、８…
記憶装置、９…出力装置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原画像を写像により変形する画像変換方法
   において、写像を定義するために任意の画像を用いるこ
   とを特徴とする画像変換方法。
2. 【請求項２】原画像を写像により変形する画像変換方法
   において、写像を任意に定めた関数により定義すること
   を特徴とする画像変換方法。
3. 【請求項３】原画像と、二つの変形駆動画像が設定さ
   れ、且つ前記二つの変形駆動画像の各画素値を用いる写
   像が定義された場合において、当該写像により前記原画
   像を変形する処理を行うことを特徴とする画像変換装
   置。
4. 【請求項４】原画像と、写像を定義する関数が設定され
   た場合において、当該写像により前記原画像を変形する
   処理を行うことを特徴とする画像変換装置。