JPS59109970A

JPS59109970A - 歪補正装置

Info

Publication number: JPS59109970A
Application number: JP57221040A
Authority: JP
Inventors: Yorio Sawada; 澤田　順夫; Mitsuo Tabata; 田端　光男
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-12-15
Filing date: 1982-12-15
Publication date: 1984-06-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕この発明はディジタル画像の非線型の幾何学歪例えば工
業用テレビカメラ（ＩＴＶ）や光学系レズにて撮１象し
た画家は歪曲収差と称する三次の歪が生じる場合がある
。例えば第１図［ａｌ　（ｂｌはその代表的例を示すも
ので、同図ｆａｌは糸巻型、同図１ｂｌは樽型と呼ばれ
、正方格子像が歪曲収差にて歪んだ状轢を表わしでいる
。

しかして、このように歪を有する画像を用いると１人物
像や風景順の場合それほど問題にもならないが、檀密度
を要する測定などに用いる場合には画像を補正しないか
ぎりそのまま用いることができない。

このため、従来かかる画像の歪を補正する手段として一
次変喚で近似したり、あるいは部分的に補正するなど簡
易な方法が用いられているが、これら（こよる歪補正は
いずれも十分とはいえず精度の高い良好な補正画像が得
られなかった。

〔発明の目的〕

この発明は上記事情に鑑みてなされたもので。

ディジタル画像の非線型の歪補正を簡単に、しかも高精
度に行なうことができる歪補正装置を提供することを目
的とする。

〔発明の・縫部〕

ところで、“′α１１閃ｆａ）ｆｂｌに示す歪画１羨は
倍率が１局所によって異なるために生じる非線弧の、＆
ｌＪＪ′学的歪である。

いま（ｘＱ、’Ｉｏ）Ｉこある点がこの非線型歪を有す
る撮像系で（ｘ、ｙ）にイ象が得られたとし、このとき
ｆｔｇをこの撮像系を表わす関、改とするとＸ＝ｆ（Ｘ
ｏｓ　Ｙｏ　Ｌ　Ｙ＝ｇ（Ｘｏ　ｙ　）’ｏ　）で表わ
され、またｆｇの逆関牧ｆ−＋、ｇ−＋を求めると幾町
歪補旧はＸｏ　＝ｆ　’　（Ｘｔ　）’Ｌ　Ｙｏ　＝ｇ　’（ｘ
＊　Ｙ）と計９することである。これにより、歪曲収差
のノ易＆　ｚｌｋｘ　ｌ＜＜１．　ｌ　ｋ　ｙ　ｌ（１
として近似的にＸｏ　＝　（１＋ｋ　ｘ　（ｘ”＋ｙ　
”月／草ｏ　−（１＋ｋｙ（ｘ２＋ｙ２））と表４つされる。ここで、　　ｒ２＝ｘ”十ｙ２（原点
カーらの距離）として＊　　ＸＯＩ　ＹＯ＋こ対する補
＋Ｅ　ｔを夫々△Ｘ、△ｙで表わすと。

ΔＸ＝ｋｘｓＸ”ｒ２．　△ｙ＝ｋｙ＠ｙ＊ｒ”で三次
の歪で表わさｒＬる。また１、ツじれ歪の局舎はＸとｙ
が交差して △ｘ＝ｋｘ＊ｙ＊ｒ２．　△ｙ＝Ｉｃｙ＠ｘ＠ｒ２とな
り同じく三次の歪で表わされる。

しかして、出力画家の座標をラスク走査方式で遂次変化
できるように表イつすと。

＋ｓｉｇｎ（ｋｙＸ、／Ｔｉ６１ｙ）２）　　・−・−
１２１となる。ここでｓｉｇｎ（ｋ）はｋの符号を表わ
しｋ）。

のとき糸巻型、ｋ〈０のとき樽型である。すなわちｓｉ
ｇｎ（ｋ）はである。

この結果、上式（こおいて、Ｘ方向にラスク走査すると
、１ラインではｙは変化せずｓｉｇｎ（ｋｙ）・（ＩＵ
；　ｙ　）　２は一定となり、またＸおよびｙの値は１
づつ増加され出力座標（Ｘｏ＋３’ｏ）が計算されるの
で、乃η１・ｙおよび／η二１・Ｘの計算はン請Ｇ１を
その時のｙおよびＸの値にυ１算すればよく、またＸ。

、　Ｙｏを求めるためのｘ、ｙは初期値より増分（Ｘｙ
とも１）の紋をカウントしておけばよい。この像メモリ
の原画像の各画素位置を画像の非線型歪に応じて補正し
幾何歪補正画像を得、これを出力画像メモリに記憶する
ようにしている。

〔発明の効果〕

精度の高い良質な補正画像が得られ、これにより工業用
テレビカメラなどにて撮像した歪収差の旺ある画１象も幾發歪補正することができ、精密度を要す
る測定などに用いることができる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面に従い説明する。

ｌ第２図はこの発明の歪補正の概念を説明するものであ
る。すなわち図中２０は補正前の原画像（入力画家）、
２１は補−正結果画１象（出力画１象）を示している。

歪補正は原画１象２０の補正開始位置（Ｘｓ、Ｙｓ）か
ら連子位置（ＸＬＹＥ）まで行なわれる。まず補正開始
位置（Ｘｓ、Ｙｓ）からＸ方向にＸＢまでの補正を行な
う。このときＸをＸＥまで１ずつ増加する。そしてＸｇ
まで行なったら今度はｙ＝Ｙｓ＋１およびｘ　＝　Ｘ　
ｓの処理を行ないＸをＸＥまで増加しＹ＝Ｙ＋１．ｘ＝
ＸＥの処ｌ星を行なう。

以下、同謙（こしてこのような処理をｙ＝Ｙａまで実行
し所望の歪補正画家２１を得るようにする。

次（こ、第３図はこのような補正処理を実行するための
歪補正制御回路を示すものである。図において、３０は
補正動作を制御するタイミングコントロール部、３１．
３３はｘ、ｙの補正開始位ｆ（Ｘｓ。

Ｙｓ）をセットするレジスタ、　　３２．３４はｘ、ｙ
の補正終了位１σ（ＸＰＩ、　ＹＥ）をセットするレジ
スタ、　３５．３６は入力画像アドレスｘｙを計算する
アドレス計算部、　　３７．３８はＸ、ｙの終了を調べ
る比較器、３９は入力画像メモリ、４０は補正計算部、
４１は同計算部４０中でＸの出力アドレスを計算する部
分、４２は同計算部４０中でｙの出力アドレスを計算す
る部分、４３は出力画像メモリ、４４は補正された位置
を出力画１１象へ書き込むためのタイミング回路である
。

しかして、このような制耐回路にて第２図で述べた要領
で歪補正が行なわれるがこれに先立って。

まずタイミングコントロール部３０のセット信号３旧に
て補正対象領域１＃報として補正開始位置悄ｌｆｌ、　
（Ｘｓ　、　Ｙｓ　）をレジスタ３１３３にセットする
とともに補正終了位置清報（ＸＥ、　Ｙｇ　）をレジス
タ３２゜３４にセットする。

この状態で、レジスタ３１３３のセット出力３１１゜３
２１がアドレス計算部３５３６に与えられる。

この場合これらアドレス計算部３５．３６はこの発明で
の入力がラスク走査方式であるため１カウントアツプカ
ウンタが用いられる。

これらアドレス計算部３５．３６より最初のＸ、Ｘアド
レス３５１．３６１が出力されるとメモリ３９にてこの
ときのアドレスに対応するメモリ内容が指定される。ま
たこｎと同時ｔこ上記Ｘ、ｙアドレス３５１゜３６１は
補正計算部４０のｘ、ｙの出力アドレスを計算する部分
４１４２に夫々与えられ、ここで補正さイを補正位置（
Ｘ（１，ｙｏ）に対応する出力４１１．４２１が発生さ
れる。これによりタイミングコントロール部３０の読み
出し信号３０２によりタイミング回路４４を介して読み
出し時間の遅れ分が補償された出力４４１が発生すると
、この出力にて入力ｉｉ　ｍメモリ３９の上記指定され
たメモリ内容のデータ３９１が出力画像メモリ４３の補
Ｅ位ｉｔ　（Ｘｏ　ｒ　Ｙｏ　）に書き込まれる。

また、これと同時に上記タイミングコントロール部３０
の読み出し信号３０２がアドレス計算部３５（こ与えら
れてアドレス３５１が１つだけカウントアツプされ、こ
の状態で比較器３７にてレジスタ３２の終了位置情報Ｘ
Ｅに対応する出力３２１とＸ方向の終了条件について比
較される。そして、この比較の結果Ｘ方向の終了条（’
ｐ＃こ達していないときはこのときのアドレス計算部３
５のｘ＋１のアドレス３５１と従前のＸアドレス３６１
にてメモリ３９の内容が指定されるとともに補正計算部
４０より補正位置（Ｘｏ　＋　Ｙｏ　）の出力４１１，
４２１が発生され入力画１象メモリ３９の指定内容のデ
ータ３９１は出力１面像メモリ４３の補正位置に書き込
まれる。

またこの状態でアドレス計算部３５のアドレス３５１が
１つだけカウントアツプされＸ＋２となる。

以下同様にして同アドレス計算部３５のアドレス３５１
がＸ方向の終了条件つまりＸＥ３までカウントアツプさ
れその都度補正位置（Ｘｏ＊ｙｏ）が計・庫されデータ
が出力１面像メモリ４３にｊ、ｔき込まれていく。

そして、アドレス計算部３５のＸアドレス３５１がＸｗ
に達すると比較器３７よりＸ方向終了信号３７１が発生
され、アドレス計算部３６のＸアドレスが１つだけカウ
ントアツプされｙ＋１になると同時にアドレス計算部３
５の内容つまりＸアドレスがＸｓに戻される。

すると、今度はｙ＋１のアドレス３６１についてアドレ
ス計算部３５のＸアドレス３５１がＸｓからＸＥにカウ
ントアツプするまで上水と同様な動作が繰返され、さら
にＸアドレス３６１についてＹｓからＹＥまでカウント
アツプされつつこれらについてその都度補正位置が計算
され、入力画家メモリ３９のデータ３９１すＳ出力１而
１象メモリ４３に杯きＩΔまれでいく。

その淡アドレス計痺１１〜３６のｙアドレス計算部に達
し終ｒ条律が満されると比軸器３８より終了信号３８１
が発せられ、これがタイミングコントロール部３０に補
正処理終了・信号として与えられＩＩ面僚分の歪補正処
理が光丁する。

次に、・官４図はアドレス計算部３５３６のＸ、Ｘアド
レス３５１３６１より補正位ｄ　（Ｘｏ　ｓ　ｙｏ）を
計ｉする補正計昧部４０を具体的に説明するためのもの
である。図において５０．５１　、５６．５７．６３は
セレクタ５２．５３，６０，６５．６６はレジスタ、　
５４．５５は補助レジスタ、５８は自乗回路、　　５９
．６１．６２は加算１１渉、６４は乗痒浦である。

ここで、上述した歪補正の算出式をいま一度示「と。

Ｘｏ＝ｘ　（１＋ｓｉｇｎ（ｋｘ）（、’Ｔ；　ｘ）”
＋ｓｉｇｎ（ｋｙ）６’Ｔｃｙｙ）”）−＋ｘ）ｙｏ　
＝ｙ　（］　＋ｓｉｇｎ（ｋｘ）（ンＩ＜ｘｘ）”十ｓ
’ｇｎ（ｋｙ）（−’Ｍ；ｙ）”）−１２１である。

但し＊　　ＸＯｖ　’Ｉｏは出力アドレスｘ、ｙは入力
アドレスｋｘ、　ｋｙはｘ、ｙの補正係数ｓｉｇｎ（ｋｘ）、　ｓｉｇｎ（ｋｙ）はｋｘ、　ｈｙ
の符号しかして、かかる歪補正に先立ってまずｘ、ｙの
補正係数９１１．１６が補助レジスタ５４．５５にセッ
トされる。

この状態で第３図のタイミングコントロール部３０より
第５図（ａ）のタイミングでイニシャルセット信号３０
３が立下がると、同図面中のレジスタ３１゜３３のセッ
ト出力３３１．３１１つまり補正開始位置情報Ｙｓ、Ｘ
ｓがセレクタ５０，５１１ごてセレクトされレジスタ５
２５３にセットされる。すると、まず、セレクタ５６１
こてレジスタ５２の出力５２１がセレクトされｙ（Ｙｓ
）が出力され、またセレクタ５７にて補助レジスタ５５
の出力５５１がセレクトされＪＧが出力される。これに
より加算器５９よりｙ（Ｙｓ）十、１１）の出力５９１
が発生される。

一方、セレクタ５６の出力５６１は自乗器５８にて自乗
されレジスタ６０に（シヘコｙ）２の形で第５図ｆａｌ
のイニシャル信号３０３のヴ上りをまってセットされる
。

かかるイニシャルセットが完Ｔすると次に補正出力アド
レスの計ｇ　Ｈ７）３行なわれる。つまり、第３図のタ
イミングコントロール部３ｏより第５図（ｃｌに示すタ
イミング信号３０４が発せられると、同信号が低レベル
ｊ寺はＸの補正出力Ｘ。、高レベル時はｙの補正出力ｙ
。が計算さ几る。

この場合、第５図ｆａｌに示すイニシャル信号３０３が
高レベル（どなるき、セレクタ５０５１にて加算器５９
の出力５９１．セレクタ５６にてレジスタ５３の出力５
３１およびセレクタ５７にてレジスタ５４の出力５４１
が夫々セレクトされる。これによりセレクタ５６の出力
５６１が加算器５９に与えられＸ十ｌＬの出力５９１が
得られ、これが再びレジスタ５３にセットされるととも
にセレクタ５６の出力５６１が自乗器５８に与えら；ｒ
ｌ、（Ｊ己、Ｘ）２が求められる。さらに、加算器５９
にて／Ｌを加えた（（Ｘ十９′ｉτ）＋、／ｉπ〕つま
りＸを＋１したときの出力５９１が得られ、これがレジ
スタ５３にセットされる。

上記自乗器５８の出力（ｌ乙、ｘ　）　２５８１は上述
のイニシャルセット時求められた（　１両、ｙ　）”つ
マリレジスタ６０にセットずみの内容上ともに加算器６
１（こ与えられ、ここで夫々の係数の符号ｓｉｎｇｋｘ
。

ｓｉｎｇ　ｋｙを考慮して加算され（Ｓｊｎｇ（ｋｘ）＋ＬＡ”；、ｘ）”＋Ｓｉｎｇ（ｋ
ｙ）（−’Ｔ；−ｙ）２１の結果が出力６１１さして得
られ、さらにこの出力６１１に＋１を加算器６２にて加
′痺すること（こより上述のｆｌ）　＋２）式中の共通
項が出力６２１として得られる。

この状態で、第５図ｆｃｌに示すタイミング信号３０４
が低レベルにあると、セレクタ６３ｊこてＸアドレス３
５１がセレクトされるので乗算器６４より上記加算器６
２の出力６２１にＸを乗算した値つまり補正出力結果Ｘ
０が得られ、上記タイミング信号３０４の立上りをまっ
たレジスタ６６にＸ。（６６１）が求められる。一方タ
イミング信号３０４が高レベルになるとセレクタ６３に
て今度はｙアドレス３６１がセレクトされるので上述と
同様にしてｙの補正出力ｙｏが得られ、タイミング信号
３０４の立下りでレジスタ６５にｙｏ　（６６１）が求
められる。

このようにして補正位置（ｘｏ、　３’ｏ　）が求めら
れるが、このような補正出力が得られると、Ｘのアドレ
スが１インクリメントされ、（司イ避にｘ十ｙ、ｙに対
する補正計−痺がＸ方向の終了まで繰返えされる。

その後Ｘ方向が終了すると第５図（ｄ）の終了信号３７
１が低レベルとなり次ζこｙ＋１が行なわれる。この場
合Ｘは初期の値に戻される。つまり終了信号３７１の立
上り（こよりセレクタ５１にてセレクトされた補正開始
位置情報Ｘｓがレジスタ５３にセットされ。

これ以後は上述のイニシャルセット後の動作が繰返えさ
れ、Ｘ方向の終了さらにはＸ方向の終了まで補正計算が
行なわれ１画像分の歪補正処理が完了する。

したがって、このような構成ｌこよれば原画像の各画素
位置を画像の非直線型歪に応じて補正計算し幾可歪補正
画像を得るようにしたので、精度の高い良質な補正画像
が得られることになる。これにより工業用テレビカメラ
などにて撮像した歪曲収差のある画像も蘭学に正補正す
ることができ。

かかる画像を精密度を要する測定などに用いることがで
きる。

なお、この発明は上記実施例Ｉこのみ限定されず要旨を
変更しない範囲で適宜変形して実施できる。

例えば上述の実施例では歪曲収差の補正を取り上げてい
るが、ねじれ歪の場合は加算器６２）こて加える１を除
き、マルチプレクサにてＸとｙを交差して掛けその結果
にｘ、ｙを夫々加えてＸｏ＝Ｘ＋ｋ　＠’Ｉ　ｒ”　’
　Ｙｏ　＝Ｙ＋ｋ　＠Ｘ　”　ｒ”を計算すればよい。

また、歪曲とねじれ収差が加わっている収差に対しては
重ね合せの原理が適用でき、各々の収差の＞０として補
正することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図ｆａ）　（ｂ）は歪画像の代表的な例を夫々説明
するための図、第２図はこの発明の一実施例の概念を説
明するための図、第３図は同実施例を示すブロック図、
第４図は同実施例に用いられる補正計算部の具体例を示
すブロック図である。２０・・・原画１象　　　　２１・・・補正結果画像３
０・・・タイミングコントロール部３１、３２．３３．３４・・・レジスタ３５、３６・・
・アドレス計算部　　３７．３８・・・比較器３９・・
・入力１１７ｉｉ１寮メモＩＪ　　　４’Ｏ・・・補正
計算部４３・・・出力画像メモリ　　　４４・・・タイ
ミング回路５０．５１．５６．５７・・・セレクタ５２
　、５３．６０．６５．６６・・・レジスタ５４．５５
・・・補助レジスタ　　５８・・・自乗回路５９、６１
．６２・・・ｈｎ庫弗　　　６４・・・乗算器第１図（ａ）　　　　　　　（ｂ）第２図（Ｘｇ、Ｙｇ）第３図０ト５

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　ＩＪｇ、画像を記憶する入力両家メモリと、
このメモリの原画像の各画素位置を画像の非線型歪に応
じて補正する手段と、この補正により得られる幾何歪補
正ｉｉ　ｌ＊を記憶する出力画像メモリとを具備したこ
とを特徴とする歪正装看。
（２）上記手段は原画像の画素位置（Ｘ＋　ｙ）を補正
開始位置からＸ方向に所定位置までＸを１づつ増加して
補正するとともにこのよりなＸ方向の補ｉＥをＸ方向に
所定位置までｙを１づつ増加して補正するようにしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の歪補正装置
。