JPS62130474A - 画像信号処理装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、画像（イメージ）信号処理装置に関するもの
である。

〔発明の礪要〕

本発明は、画像信号処理装置において、入力画像をメモ
リにマツピングする際に圧縮及び（又は）回転が起こる
ようにアドレスを発生し、そのアドレスより圧縮及び（
又は）回転の度合いを表わす局部スケーリング・フィル
タを計算し、この局部スケーリング・ファクタに応じて
デジタル・フィルタの帯域幅を変えることにより、圧縮
及び（又は）回転によるエイリアシングを防止又は軽減
するようにしたものである。

〔従来の技術及びその問題点〕

これまで、空間領域における画像信号を処理するため、
その信号のワードをメモリにマツピング（写像）するこ
とが提案されたが、その方法は、そのメモリにマツピン
グされた画像を読出ずときにマツピング処理に使用した
マ・ノビング関改（ｈｅａｐｐｉｎｇ　ｆｕｎｃｔｉｏ
ｎ）に指示されたとおりにマツピング処理によって画像
が変換されている、というものであった。このような技
法は、例えばデジタル・ビデオ効果を作り出すのに使用
される。

かようなマフピング処理には、通常画像の圧縮及び（又
は）回転が含まれる。また、その圧縮及び（又は）回転
の度合いがマツピングされた画像の区域ごとに変わるこ
ともある。これらの圧縮、回転は共にあとで詳細に述べ
るようなエイリアシング（ａｌｉａｓｉｎｇ）の原因と
なり、そのため画像の劣化が生じる。

したがって、本発明は、上述の７７ピング処理における
圧縮及び（又は）回転による画像信号のエイリアシング
を防止又は少くとも軽減しようとするものである。

本発明の１つの目的は、画（象をメモリにマツピングす
る際の画像の圧縮による画像信号のエイリアシングを防
止又は軽減することである。

本発明の他の目的は、画像をメモリにマツピングする際
の画像の回転による画像信号のエイリアシングを防止又
は軽減することである。

本発明の更に他の目的は、画像をメモリにマツピングす
る際の画像の圧縮及び回転による画像値Σのエイリアシ
ングを防止又は軽減することである。

本発明のもっと具体的な目的は、画１象をメモリにマツ
ピングする際のメモリの異なる局部区域にわたる圧縮及
び（又は）回転の異なる度合いによる画像信号のエイリ
アシングを防止又は軽減することである。

本発明のなお別の目的は、画像をメモリにマツピング関
数に従ってマツピングする際の画像の圧縮及び（又は）
回転による画像のエイリアシングを、使用したマツピン
グ関数に無関係に防止又は軽減することである。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明の構成
を実施例（第７図）に対応させて示すと、次のようにな
る。

本発明の画像信号処理装置は、メモＩＪ（１２）とアド
レス発生器（１４）を有する。アドレス発生器（１４）
は、入力画像を表わすデジタル入力信号（１０）の連続
するワードすなわちワード列（これから補間により得た
ワード列も含む。）をメモリ（１２）にマツピングする
に当たり、メモリにマツピングされる画像の個々の部分
が入力画像の対応する部分に比べて圧縮及び（又は）回
転されるようにマツピングするため、上記ワード列に割
当てるアドレスを発生する。本装置はまた、可変帯域幅
デジタル・フィルタ（４０）　、局部スケーリング・フ
ァクタ計算手段（４２）及び帯域幅制御手段（４４）を
有する。可変帯域幅デジタル・フィルタ（４０）は、メ
モリ　（１２）に画像を書込む前に２次元濾波作用を行
う。局部スケーリング・ファクタ計算手段（４２）は、
次々と連続する局部画像区域に対応して次々と連続する
人力信号のワードの組にアドレス発生器（１４）により
割当てられたアドレスを監視（モニタ）し、これらワー
ドの組に対応する各アドレスの組から、局部区域の圧縮
及び（又は）回転の度合いを表わす局部スケーリング・
ファクタを計算する。帯域幅制御手段（４４）は、計算
手段（４２）により計算され次々に連続する局部スケー
リング・ファクタに応じて、局部区域の圧縮及び（又は
）回転により生じるエイリアシングを減少させる方向に
フィルタ（４０）の帯域幅を変える。

本装置は、圧縮及び（又は）回転によるエイリアシング
を軽減するだけでなく、圧縮及び（又は）回転の度合い
又は程度がマフピングされる画像全体にわたって変わり
うろことに鑑み、その濾波作用（特にフィルタの帯域幅
）を画像の各局部区域に要求されるものに適合させるよ
うにしている。

更に、局部スケーリング・ファクタが割当てられたアド
レスから計算されることにより、本装置は使用された特
定のマツピング関数とは無関係に動作する。

本発明の上述の、及び他の目的、特徴及び利点は、以下
の詳細な実施例の説明及び図面より明らかになるであろ
う。

〔実施例〕

画像信号処理技術、例えばデジタル・ビデオ効果を作り
出すだめの処理技術において、画像を所望の形に処理（
変換）するため所望のマツピング関数に従って画像信号
をメモリにマツピングすることが櫂案されてきた。第１
図は、これを達成しうる画像信号処理装置の概略を示す
ものである。

入力画像（イメージ）（＃号は、（１２）で示すメモリ
の入力ボート（＠子）　　（１０）に加えられる。入力
画像信号は連続するデジタル・ワード（例えば８ビツト
・ワード）より成り、これらはまた、例えばテレビジョ
ン・カメラから得られるラスク走査ビデオ信号のデジタ
ル化されたサンプル（サンプリング周波数ｆｓ）より成
る。メモリ　（１２）は、ビデオ信号の場合フィールド
・メモリ又はフレーム・メモリでよ（、それぞれの入力
ワード（サンプル）は、メモリ　（１２）のそれぞれの
場所（位置）にアドレス発生器（１４）によりそれぞれ
のサンプルに割当てられたアドレスに従って記憶される
（又は書込まれる）。アドレス発生器（１４）は、サン
プルをメモリ　（１２）に次のようにマツピングするた
めのマツピング関数に従って周波数ｆｓでアドレスを発
生する。すなわち、メモリの内容が読出されて出力端子
（１６）に周波数ｆｓで出力画像信号を生じるとき、出
力画像信号により表わされる出力画像（イメージ）が入
力画像に比ベマソピング関数で決定される外観を呈する
よう処理されていて所望の視覚効果が達成されるように
マツピングするのである。

第１図の装置の動作を説明するに当たり、まず、アドレ
ス発生器（１４）の発生ずるアドレスが何の画像処理も
行わない場合を考える。入力信号の各サンプルに割当て
られるアドレスは、コード化されたビットの形の位置情
報を有する。これらのビットはメモリの場所（位置）を
ｘｙ座標で表わし、このｘｙ座標系においては第１図に
示すようにメモリ　（１２）の左上隅を原点と考える。

したがって、入力画像の最初のサンプルすなわち画像の
第１ラインの第１サンプルには、メモリ位置（０，１）
すなわちｘ＝０．ｙ＝１の座標値をもつメモリ位置を示
すアドレスが割当てられる。第１ラインの後続サンプル
には、メモリ位置（０，２）、　　（０゜３）、・・・
・、（０，ｎ）に対応するアドレスが割当てられる。た
だし、ｎはライン当たりのサンプル数である。後続ライ
ンのサンプルには、アドレス（１，１）〜（１，ｎ）　
、　（２，１）〜（２゜ｎ）、・・・・、　　（ｍ、１
）〜（ｍ、ｎ）が割当てられる。ここに、ｍは画像にお
けるライン数である。

点（ｍ、　　ｎ）において、全画像（例えばビデオ信号
の１フイールド又は１フレーム）の書込みが終了する。

書込まれた画像は、（０，１）から（０゜ｎ）、　　（
１，１）から（１，ｎ）、　　・・・・　（ｍ、１）か
ら（ｍ、ｎ）へという順序でメモリ位置の内容が読出さ
れ、出力画像となる。この場合、出力画像信号により表
わされる出力画像は、明らかに入力画像を何も処理して
いないものである。

勿論、第１図のそれぞれのメモリ位置は相対的な配列を
図式的に示したもので、実際にメモリ位置を第１図のよ
うに配列するには及ばない。

次に、入力画像を処理する場合の例を第２図により説明
する。いま、入力画像を第２図に示すように出力画像が
区域（１８）内に現われるように処理する場合を考える
。区域（１８）は、説明のために例として任意に図示し
たものであるが、理解を容易にするため翻る旗の静止遠
近画像と考えてもよい。ビデオ信号の場合には、画像面
が動いている旗の表面と一致して歪むように画像処理す
るため、この区域を１フイールド又はフレーム毎に変え
ることもできる。こうすると、３次元的効果が得られる
。

この場合、アドレス発生器（１４）は、入力サンプル列
を区域（１８）に対応するメモリ位置にマツピングする
ように働く。すなわち、この場合は、最初のサンプルを
メモリ位置（０，１）に書込まないで位置（Ｘａ、ｙａ
）に書込む。同様に、次のサンプルを位置（０，２）に
書込まずに位置（ｘｂ、ｙｂ）に書込む。以下同様であ
る。その画像を読出すとき、これらのメモリ位置を第１
図の場合と同じ順序で、すなわち（０，１）から（０，
ｎ）、　　（１，１）から（１，ｎ）、　　・・・・。

（ｍ、１）から（ｍ、ｎ）の順序で読出す。その結果、
処理をしない場合には第２図に示すようにメモリ　（１
２）の縁（ぶち）に一致する画像が、区域（１日）の形
で出力される。すなわち、出力画像はこのように処理さ
れたものとなる。

出力画像は、２種類の処理すなわち（ｉ）圧縮と（ｉｉ
）回転の処理を受けている。

まず、第２図の例において圧縮を考えるに、画像は、原
画像に比べて水平（原（入力）画像のラインに沿う方向
）及び垂直（１１（入力）画像のラインを横切る方向）
の両方向に圧縮（寸法が減少）されている。両方向にお
ける圧縮度は、おおよそ２：１である。しかし、区域（
１８）では一方向又は両方向における圧縮度が変化して
いる。すなわち、一般に、目視者に近（見せようとする
部分は圧縮度を小さく、目視者より遠く見せようとする
部分は圧縮度を太き（する。圧縮度（ここでは、「スケ
ーリング・ファクタ」ともいう。）は、少なくとも一般
に画像の小さい部分について指定される。このことは、
第３図を見ればよく分かるであろう。第３図は、入力画
像を区域（１Ｂ’）上にマツピングして、入力画像面に
遠近感を与える場合を示している。この場合、水平スケ
ーリング・ファクタ（水平方向の圧縮度）が下方にゆく
に従い増加していることが認められるであろう。

回転については、例えば、第２図の区域（１８）の（２
０）で示す示す部分は入力画像の対応部分に比べ殆ど或
いは少しも回転していないが、（２２）で示す部分は約
４５°回転されていることが明らかである。

これから詳述するように、補正手段がない場合には、画
像の圧縮や回転によりエイリアシングが生じ、出力画像
の質を低下させる。

まず、圧縮によるエイリアシングを考える。当業者には
周知のように、１つの画像は、その画像の可視スペクト
ルの成分により空間周波数として知られる２次元パラメ
ータによって特徴づけられる。空間周波数は、目視者の
眼に対してなす角度の逆数に比例する。空間周波数の概
念は、一様な間隔で置かれた直線の列より成る画像を考
えることにより、容易に理解できる。かような画像に対
する目視者の位置が一定の場合、その画像は、それら直
線の見かけの間隔に逆比例するただ１つの空間間波数を
もつく空間周波数は、それらの線が水平に配置される場
合は水平であり、それらの線が垂直に配置される場合は
垂直であり、その他の場合は斜め（対角線）である。）
それらの線が目視者にとり互いにもつと接近して見える
ように画像が圧縮され、そのためそれらの線の目視者の
眼に対してなす角度が減少するとき、空間周波数は明ら
かに増加することになる。

フーリエ解析におけるスケーリング定理によれば、画像
信号が空間領域において圧縮される、すなわち画像の空
間周波数が増加するとき、その信号のフーリエ変換は周
波数領域において増加する（すなわち、その信号の周波
数帯域（ｆｉｚ）が増加する）、その逆もまた、成立す
る。

上述の画像信号はサンプルされた信号であることを思い
出されたい。信号の号ンプリング番こ関するナイキスト
の法則によれば、信号に含まれる情報を失わないために
は、その信号は少なくともその信号の帯域幅（ｆＢ）の
２倍に等しい周波数（ｆｓ）でサンプルされねばならな
い。当然、この基準は、デジタル入力信号が最初アナロ
グ信号をサンプルして作成される場合にもあてはまる。

周波数領域におけるサンプルされた信号の周波数スペク
トラム（フーリエ変換）を第４図に実線で示す。第４図
は、振幅対周波数（Ｈｚ）の関係を示す図である。この
周波数スペクトラムは、ｆＢまでの基本帯域成分（２４
）を有する。また、この基本帯域は、サンプリング周波
数ｒｓ及びその高調波２　ｆｓ　、　　３　ｆｓ　、　
　・・・・の周りに対称的に反射され、高周波成分（２
６）を生じる。いま、ナイキストの基準が満たされ（ｆ
ｓ／２＞ｆＢ）、信号が約ｆ　ｓ　／　２の遮断周波数
をもつように帯域制限（低域通過フィルタにより）され
たとすると、高周波成分（２６）は抑圧される。

上述のように、サンプルされた信号が空間領域で圧縮さ
れるとき、そのフーリエ変換は周波数領域において膨張
する。したがって、第４図の成分（２４）　、　　（２
６）の帯域幅が増加する。第４図に破線で示すように、
これは信号のエイリアシングの原因となる。すなわち、
信号の帯域幅ｆＢがナイキストの限界値（ｆ　ｓ　／　
２　）を超過し、高周波成分（２６）の少なくとも低い
方の部分が基本帯域と重なり、信号したがって信号が表
わす画像を劣化させる。

次に、回転によるエイリアシング現象について述べる。

当業者には周知のように、２次元的（垂直及び水平方向
）にサンプルされた画像信号を扱うシステムの帯域幅は
、第５図に示すような２次元的周波数応答特性により空
間領域に表わすことができる。第５図において、水平軸
は、正及び負方向（）（＋　、Ｈ−）におけるサイクル
／画幅の単位の水平空間周波数のスケールを表わし、垂
直軸は、正及び負方向（Ｖ＋、Ｖ−）におけるサイクル
／画幅の単位の垂直空間周波数のスケールを表わし、正
方形（２８）は、垂直及び水平帯域幅がほぼ等しいとし
たときのシステムの２次元帯域幅を表わす。第５図から
、垂直及び水平帯域幅より高い値の対角線周波数（（３
０）で示す周波数）は２次元帯域幅（２８）の中に入っ
ていることが分かる。

例えば、垂直及び水平帯域幅が等しい場合、水平（垂直
）帯域幅の７丁倍までの値の対角線周波数は２次元帯域
幅（２８）の中に入る。しかし、これは、次に説明する
ように画像が回転しない場合にのみ成立することである
。

第６図は、第５図を繰返し示すと共に、回転しない場合
に丁度帯域幅（２８）内（両次元の中）に入る画像が４
５°回転したときの周波数空間（３２）をも示している
０図に示すように、周波数空間（３２）の隅の部分（ハ
ツチングで示す。）は、帯域幅（２８）の外側に出て周
波数領域におけるナイキストの限界値（ｆｓ／２）を越
えてしまい、このため、それらは反射して帯域幅（２８
）の中に戻り　（破線で示す。）基本帯域と重なり、上
述した圧縮によるエイリアシングと類似のエイリアシン
グが発生する。

エイリアシングの程度は、回転角度に依る。水平及び垂
直帯域幅が同じならば、回転角が４５°。

１３５°、２２５°及び３１５°のとき、最大のエイリ
アシングが生じる可能性があり、回転角がＯ’、９０゜
１８０°及び２７０°のときは、エイリアシングが生じ
る可能性は最も少ない。

本発明を具体化した以下第７〜第１０図を参照して述べ
る画像信号処理装置は、画像の局部的圧縮及び（又は）
回転によるエイリアシングを解消又は少なくとも減少す
るように意図されたもので、画像の連続する局部区域に
対応して連続する少な（とも３つのワード又はサンプル
（垂直及び水平方向に間隔をもつ。）の組に割当てられ
たアドレスをモニタし、そのアドレスより各サンプルの
組に対し対応する局部区域の圧縮及び（又は）回転の度
合いを表わす局部スケーリング・ファクタを計算し、そ
して、信号をメモリにマツピングする前に、その局部ス
ケーリング・ファクタに従って圧縮及び（又は）回転に
より生じるエイリアシングを減少させる方向にその信号
の帯ｂｉ　ＩＩ＠を変えるようにする。

第７図は、本発明の実施例を示すブロック図である。こ
の画像信号処理装置は、第１図の装置と同様に入力ボー
ト又は端子（１０）、メモリ　（１２）、アドレス発生
器（１４）及び出力ボート又は端子（１６）を有し、第
１図の装置と同様に、入力端子（１０）に印加されたデ
ジタル入力画像信号をメモリ　（１２）にマツピング関
数に従いアドレス発生器（１４）が発生したアドレスに
応じマツピングすることによって処理し、出力端子（１
６）に処理された画像出力信号を生じる。しかし、第７
図の装置は、入力信号をメモリ　（１２）にマツピング
する前に２次元的濾波作用（ｆＨｔｅｒｉｎｇ　）を行
う可変帯域幅デジタル・フィルタ（４０）　、アドレス
発生器（１４）に接続され連続するサンプルの組に割当
てられたアドレスから局部スケーリング・ファクタを計
算する局部スケーリング・ファクタ計算手段（４２）　
、及び、計算された連続する局部スケーリング・ファク
タに応じて画像の局部的圧縮及び（又は）回転によるエ
イリアシングを減少する方向にフィルタ（４０）の帯域
幅を変える帯域幅制御手段（４４）を有する。本装置は
また、サンプリング周波数ｆｓでクロックパルスを発生
し、１　／　ｆ　ｓに等しいクロック周期Ｔの本装置の
各部にそれぞれの動作を行わせる、図示しないクロック
信号源を有する。

第７図において、入力サンプルは第１図と同様の多ビッ
ト・ワードより成る。入力信号の各ワードのビットは、
一般に周波数又は速度ｒｓで並列に入ってくる。また、
本装置の内部で作られるワードのビットも、一般に装置
各部間を並列で転送される。更に、出力信号の各ワード
（サンプル）のビットは、一般に並列に発生される。後
述する第９及び第１０図でも同様である。したがって、
第７、第９及び第１０図で１本の線として記載されてい
るものは、実際はバス（母線）である。

第７図の装置の詳細については第９及び第１０図を参照
して述べるが、先に本装置の動作原理を第８図により説
明する。

第８図に、入力信号のサンプル（ワード）を示す。サン
プルＸｏｔ、　Ｘ０２１　Ｘ０３１　ＸＯ４，・・・・
は画像の第１ラインのサンプルを示し、サンプルＸ１１
゜Ｘ　１２１　Ｘ　１３１　Ｘ　１４１　　・・・・は
画像の第２ラインのサンプルを示す。以下同様である。

上述のようにアドレス発生器（１４）により各サンプル
に対して発生されたそれぞれのアドレスは、これらのサ
ンプルがマツピングされるメモリ　（１２）における位
置のＸ及びｙ座標を表わす。各クロック周期の間に、局
部スケーリング・ファクタ計算手段（４２）は、上述の
ように、局部画像区域に対応する少なくとも３個のサン
プルの組に割当てられたアドレスに基づいて局部スケー
リング・ファクタを計算する。

いま、サンプルの慴が比校的水平方向に離れた２個のサ
ンプルと比較的垂直方向に離れた２個のサンプルとを含
む（２個のサンプルより成る２つの組は１個の共通なサ
ンプルをもつことがあり、そのときは３個のサンプルだ
けの組で十分である。）とすると、その組のワードは任
意所望の相対位置に配置することができる。その都合の
よい形の１つは、１つのラインにおける２個の隣接サン
プルと、そのラインにおける前のサンプルを通る線上に
現われる１個のサンプルとを有するものである。

この場合、クロック周期の間にモニタされるアドレスの
組は、ワード（Ｘ　ｏｌ、　Ｘ　０２　、　　Ｘ　１１
　）　。

（ＸＯ２，ＸＯ３，ＸＬ２）　、　　（Ｘ（１３，ＸＯ
４，Ｘ１３）　。

・・・・（Ｘ１１．　Ｘ１２．　Ｘ２１）　、　　（Ｘ
Ｌ２．　ＸＬ３．　Ｘ２２）　。

・・・・に対応するものとなるであろう。このような第
１の組に対して、第８図に鎖線（４６）で囲んで示した
。

例えば、サンプル組（４６）すなわちサンプルＸ０ＩＩ
　　ＸＯ２，Ｘ１１が第８図にそれぞれ１１．Ｉ２及び
Ｉ３で示すメモリ　（１２）の位置にマッピングされた
場合、何が起こるかを考える。位ｆＪＩｘ　。

Ｉ２及びＩ３は、第８図で出力画像における相対幾何学
的位置に示されており、明らかに、対応する局部画像区
域は回転を受けている。また、その局部画像区域は水平
及び垂直方向に圧縮され、その各方向における圧縮（ス
ケーリング・ファクタ）の度合いが互いに異なっている
、と仮定する。更に、位置夏０．■２及びＩ３のｘ、　
　ｙ座標（アドレス）がそれぞれ（Ｘ１＋　　）’１　
）　＋　　（Ｘ２　＋　　３’２　）及び（ｘ３１ｙ３
）である、とする。

簡単な３角法により、入力画像において１　／　ｆ　ｓ
（１画素）だけ水平方向に離れた２つのサンプルに対応
する位置１１及び１２間の距離は、次式で与えられる。

したがって、位置Ｉ工、Ｉ２に対応する入力サンプルＸ
　０１１　Ｘ　０２間の距離は１　　（１画素）である
から、サンプル組（４６）に対応する局部区域の水平方
向の圧縮度は、次式で与えられる。

（Ｘ２−ｘｔ　）２＋　（：／２　　ｙｔ　）２　・・
・・・・（１）同様に、サンプル？＋１　（４６）に対
応する局部区域の垂直方向の圧縮度も、次式で与えられ
る。

帯域幅制御手段（４４）は、各クロック期間にそれぞれ
式（１）及び（２）で与えられるファクタによりフィル
タ（４０）の水平及び垂直帯域幅を（画像が圧縮されな
い場合の帯域幅に比較して）減少させ、これにより、第
４図について述べたような圧縮によるエイリアシングの
発生を防止又は少なくとも軽減する。

しかし、これだけでは、第５及び第６図について述べた
ような回転により生じるエイリアシングを防止（又は少
なくとも軽減）することはできない。回転によるエイリ
アシングの防止又は軽減は、次のようにして達成される
。局部スケーリング・ファクタ計算手段（４２）は、画
像の回転度をも計算する。詳しくは、ライン１ｘ−１２
の水平線に対する角θｈ及びライン［１１３の垂直線に
対する角θυを計算する。これらの角は、局部区域がそ
れぞれ水平線及び垂直線に対し回転した量を示し、一般
に同一ではない。実際には、θｈ及びθＶを計算するよ
りもそれらの正接を計算する。

それは、　ｔａｎθｈ及び　ｔａｎθＶが次式により点
１１．１２及びＩ３アドレスから容易に計算できるから
である。

Ｘ２　−Ｘｉ ｙ３　７を 角θｈ及びθＶ　（又はそれらの正接）を知るだけでは
、回転によるエイリアシングを防止するに必要な帯域幅
の減少量を導くのに十分ではない。

第５図及び第６図についての説明から分かるように、関
係角度に対するエイリアシングの可能性について知る必
要がある。例えば、前述のように水平及び垂直帯域幅が
ほぼ等しい場合、エイリアシングの可能性は、角度が４
５°　、１３５°、２２５’又は３１５°のとき最大（
したがって、最大量の帯域幅減少が必要）であり、角度
が０°、９０°、、１８０°及び２７０°のとき最少（
Ｌ、たがって、必要な帯域幅減少量が最少）である。局
部スケーリング・ファクタ計算手段（４２）により、　
ｔａｎｏｈ及びｔａｎθＶの計算値から、対応する値Ｆ
（θｈ）及びＦ（θＶ）、すなわち回転によるエイリア
シングを防止するに必要なフィルタ（４０）の水平及び
垂直それぞれの帯域幅減少量を計算することは可能であ
る。しかし、計算手段（４２）に、　ｔａｎθｈ及びｔ
ａｎ／ｌ？　ｖの種々の値に対するＦ（θｈ）及びＩ？
　（θν）のルソクア・７プ（参照）テーブルを内蔵し
、　ｔａｎＯｂ及びｔａｎｏｖの計算値に適切なＦ（θ
ｈ）及びＦ（θＶ）の値をルックアップ・テーブルを参
照して求めさせるのがよい。

弐（１１、（２）で与えられる圧縮帯域幅減少ファクタ
Ｆ（θｈ）及び回転帯域幅減少ファクタＦ（θＶ）の両
方を知ることにより、圧縮及び回転の両方によるエイリ
アシングを防止するため、フィルタ（４０）の水平及び
垂直帯域幅を（画像を圧縮も回転もしないときの帯域幅
の値より）減少すべき程度を表わす水平及び垂直スケー
リング・ファクタを局部スケーリング・ファクタ計算手
段（４２）において計算することが可能となる。詳しく
は、水平局部スケーリング・ファクタ（水平帯域幅減少
ファクタ）　ＨＬＳＦは、次式により与えられる。

・・・・・・（５） そして、垂直局部スケーリング・ファクタ（垂直帯域幅
減少／ファクタ）　ＶＬＳＦは、次式により与えられる
。

次に、局部スケーリング・ファクタ計算手段の好適な具
体例を第９図により述べる。各クロック周期Ｔ（”１／
ｒｓ）の間、アドレス発生器により現在の入力サンプル
に割当てられたアドレスは、Ｚ七龍遅延素子（ライン・
メモリ）　　（５２）及び２つのｚ−１遅延」−子（１
サンプル遅延素子）　　（５４）　。

（５６）より成る遅延回路網（５０）に送られる。Ｚ−
１遅延素子（５４）　、　　（５６）は、１サンプルに
等しい遅延（Ｔ＝１／ｆｓ）を生じるラッチ手段をもち
、ｚ−ＬＩＮＥ遅延素子（５２）は、画像のライン当た
りのｎ　（ｍのサンプルに等しい遅延（ｎＴ＝ｎ／ｆｓ
）を生じる一連のラッチ手段をもつ。現在の入力サンプ
ルをＸ１２とした場合、そのサンプルのアドレスＡ（Ｘ
１２）は遅延素子（５２）と（５６）の入力に加えられ
る。この場合、遅延回路網（５０）を調べると直ぐ分か
るように、遅延素子（５４）　、　　（５２）及び（５
６）の出力線（５８）　、　　（６０）及び（６２）に
生じるアドレスは、それぞれサンプルＸＯ１に割当てら
れた位Ｗ１１を表わすアドレスＡ（Ｘｏｌ）、サンプル
ＸＯ２に割当“ζられた位Ｚｒ２を表わすアドレスＡ（
ＸＯ２）及びサンプルＸｔｔに割当てられた位置Ｉ３を
表わすアドレスＡ（Ｘ１１）となる。

すなわち、この時点で、出力線（５８）　、　　（６０
）及び（６２）に現われるアドレスは、第８図に（４６
）で示した３つのワードの組に対応する局部画像区域に
対する水平及び垂直スケーリング・ファクタ＋１　Ｌ　
Ｓ　Ｆ及びＶＬＳＩ’を式（１）〜（６）に従って計算
するために必要な全情報をもつ。

出力線（５８）　、　　（６０）は式（１）の計算ブロ
ック（６４）に接続され、その結果は掛算器（６６）の
第１人力に送られる。同様に、出力線（６０）　、　　
（６２）は式（２）の計算プロ・７り（６８）に接続さ
れ、その結果は掛算器（７０）の第１入力に送られる。

更に、出力線（５８）　、　　（６０）は式（３）によ
り　ｔａｎＯｈを計算する計算ブロック（７２）に接続
され、出力線（５８）　、　　（６２）は式（４）によ
り　ｔａｎθＶを計算する計算ブロック（７４）に接続
される。計算ブロック（７２）　、　　（７４）の出力
は、それぞれプログラム可能リードオンリ・メモリ　（
ＦＲＯＭ）　　（７６）　、　　（７８）に送られる。

ＰＲＯ）１　（７６）　、　　（７８）は、それぞれブ
ロック（７２）　、　　（７４）で計算されるような色
々なθｈ、θＶの値に対するＦ（θｈ）、Ｆ（θＶ）の
値を記憶する上述のルックアップ・テーブルを備えてお
り、計算されたθｈ、θの値に適切なＦ　（θｈ）、　
　Ｆ　（θＶ）の値を掛算器（６６）　　。

（７０）の第２人力に送る。掛算器（６６）及び（７０
）は、ＦＲＯＭ（７６）　、　　（７８）より送られた
Ｆ（θｈ）＋Ｆ（θＶ）の値を計算ブロック（６４）　
、　　（６８）からの計算値と掛は合せ、式（５）、＋
６１に従って水平及び垂直局部スケーリング・ファクタ
ＨＬＳＦ及びＶＬＳＦを計算する。

こうして、各クロック期間Ｔにおいて、掛算器（６６）
　、　　（７０）は、第８図で一般的に示した３サンプ
ルの組に対応した局部画像区域に通した１（ＬＳＦ及び
ＶＬＳＦの値を供給する。第７及び第８図で述べたよう
に、ＨＬＳＦ及びＶＬＳＦの値は帯域幅制御手段（４４
）に送られ、２次元フィルタ（４０）の垂直及び水平帯
域幅が制御される。当然、信号が局部スケーリング・フ
ァクタ計算手段（４２）やフィルタ（４０）を伝搬する
とき遅延を生じる。したがって、本装置のどこかに補償
遅延回路を設けて、フィルタ帯域幅の制御動作と濾波さ
れる信号との間に正確な時間関係が保たれるようにする
必要がある。

次に、帯域幅制御手段（４４）及び２次元（２Ｄ）フィ
ルタ（４０）を第１０図により詳細に述べる。フィルタ
（４０）は、適当であればどんな形式のものでもよい。

しかし、有限インパルス応答（ＦＩＲ）型のフィルタを
用いるのがよい。２Ｄ−Ｆ　Ｉ　Ｒフィルタの設計自体
は知られ°ζいるので、フィルタの構成については余り
詳述しない。当業者には周知のように、２Ｄ−ＦＩＲフ
ィルタは、各クロック期間Ｔ（−１／ｆｓ）において、
入力信号の垂直及び水平方向に間隔をもつサンプルの所
定の組にそれぞれの加重（重み付け）係数を掛け、それ
らの積を加算することにより、濾波後の出力ワード（サ
ンプル）を計算する。このため、２Ｄ−ＦＩＲフィルタ
は一般に、それぞれの加重係数が加えられる複数の掛算
器と、掛算器の上流又は下流に配置され、入力信号のサ
ンプルを異なる量だけ遅延させ、垂直及び水平方向に間
隔をもつサンプルの所定の組を作る複数のｚ−１遅延素
子（１サンプル遅延素子）及びｚ　−ＬＩ　ＮＥ遅延素
子（１ライン遅延素子又はライン・メモリ）と、これら
の遅延され加重された禎を加算する加算手段とを有する
。

フィルタ（４０）は種々の構成を取りうるので、一般化
し簡略化した第１０図では、これを複数の掛算器（８０
）　、複数の遅延素子（８２）及び加算手段（８４）を
有するものとして表わした。それぞれの加重係数は、帯
域幅制御手段（４４）から延びる線（８６）上の掛算器
（８０）に供給される。

当業者に周知のように、特殊構成の２Ｄ−ＦＩＲフィル
タの垂直及び水平帯域幅は、加重係数として選んだ値に
よって決まる。すなわち、フィルタ（４０）の垂直及び
水平帯域幅は、単に加重係数の値を変えることにより変
えることができる。このため、帯域幅制御手段は、水平
及び垂直局部スケーリング・ファクタＩＩ　Ｌ　Ｓ　Ｆ
及びＶＬＳＦの値に応じて、＋１ＬＳＦ及びＶＬＳＩ’
の値に適合したフィルタ（４０）の水平及び垂直帯域幅
の減少を達成する加重係数として適切な値を計算するこ
とになる。しかし、ＩＩＬｓＦ及びＶＬＳＦの可能なす
べての値に適当な加重係数値の組の範囲を設計の段階に
おいて計算し、帯域幅制御手段（４４）は、予め計算し
た加重係数値の組のルックアップ・テーブルを備え、局
部スケーリング・ファクタ計算手段（４２）よりのＩＩ
　Ｌ　Ｓ　Ｆ及びＶＬＳＦ値に従い、各クロック期間に
フィルタ（４０）に通切な加重係数の値を出力するＦＲ
ＯＭの形に構成するのがよい。

以上、第８図を参照して、例えばサンプルの組（４６）
すなわちサンプルＸ　０１　、　Ｘ　０２　、　Ｘ　ｚ
□をメモリ　（１２）のＩｆ、１２及びＩ３の位置にそ
れぞれマツピングする場合について説明した。圧縮及び
（又は）回転により、位置Ｉｔ、１２及び■３が出力画
像信号又は出力アレイ　（ラスタ）の正確な画素の位置
（１／　ｆ　ｓの間隔で離れたラスタ又はアレイの位置
）に対応しなくなることがある。実際に、デジタル・ビ
デオ効果を発生する場合、入力信号のワードがマツピン
グされるメモリ　（１２）の位置を正確に画素位置に対
応させることが一般に望ましい。それは、出力アレイが
入力アレイに対応することが一般に要求されるからであ
る。

これを達成する１つの方法は、アドレス発生器（１４）
に、入力信号の各ワードに対し、マツピング関数が指示
する入力ワードをマツピングすべき位置に最も近い画素
位置（メモリ位置）を表わすアドレスを発生させること
である。こうすると、入力ワードは画素位置にマツピン
グされる。明らかに、この方法は満足できるかも知れな
いが、反面正確さが失われる。もう１つの方法は、アド
レス発生器（１４）に、入力信号の各ワードに対し、マ
ツピング関数が指示する入力ワードをマツピングすべき
位置を正確に（正確な画素位置に限定することなく）指
示するアドレスを発生させることである。このアドレス
は、局部スケーリング・ファクタ計算手段（４２）に送
られ上述のように処理される。そのアドレスは、マツピ
ング関数が指示する入力ワードをマツピングすべき位置
に最も近い画素のｘｙ座標を表わす主アドレス部と、そ
の画素位置とマツピングすべき位置とのｘｙ座標の差を
表わす残りのアドレス部とより成る。これらのうち、主
アドレス部のみをメモリ　（１２）に供給する。したが
って、この場合も、入力ワードは最も近い画素位置にマ
ッピングされる。この方法もまた、満足できるにせよ、
不正確さも引き起こす。

上述の不正確さは、次の方法を採用することにより克服
（又は少なくとも軽減）できる。上述した第２の方法の
ように、全アドレスは局部スケーリング・ファクタ計算
手段（４２）に加え、主アドレス部のみをメモリ　（１
２）に供給する。しかし、更に、残りのアドレス部をフ
ィルタ（４０）の前か又はフィルタ（４０）とメモリ　
（１２）の間に配置した補間手段（図示せず）に加える
。この補間手段は、残りのアドレス部により表わされる
最も近い画素位置からの位置インクレメントの値に応じ
て、利用できる入力サンプル又はワードの値の間を補関
し、マツピング関数を用いて、選択した最も近い画素位
置に正確にマツピングされる入力画像の点に対応する補
間されたサンプル又はワードを各入力サンプル（ワード
）に対して発生する。この補間されたサンプル又はワー
ドを、入力サンプル又はワードの代わりに、選択した画
素位置に書込むためメモリ　（１２）に送る。こうする
と、上述した前の方法に比べ、メモリ　（１２）の異な
る位置とそこに書込まれたサンプルの人力画像における
位置との間に、正確な所望の関係（マツピング関数に指
示されるような）が維持される。いま述べた補間技法は
、木；Ｉじ、人がそれぞれ出願し係属中の欧州特許出願
箱１ＥＰ−Ａ−０１９４０６６号及び米国特許出願公告
第ＧＢ−Ａ−２１７２１６７号に記載されている。

本発明を具体化した上述の画像処理装置は、工、イリア
シングを防止又は軽減するように、マツピングされた画
像の局部区域の圧縮及び回転の度合いに応じてフィルタ
の垂直及び水平帯域幅を連続的に適応させるため、フィ
ルタを組込んだものと考えることができる。フィルタの
濾波作用が画像の各点において最も適合すると、高質の
視覚効果を発生することができる。本発明の好適な実施
例では、掻めて簡潔なハードウェアで構成し、垂直及び
水平の濾波作用に必要なハードウェアを共通にすること
ができる。本発明は、アドレス発生器（１４）により計
算されるアドレスに基づいて直接動作するので、使用さ
れるマツピング関数に無関係に動作することになる。

上述のように、装置としては、画像の圧縮及び回転の両
方によるエイリアシングを防止又は少なくとも軽減する
ものがよいが、場合によっては、画像のマツピングに画
像の圧縮又は回転のいずれか一方しか含まれないことが
ある。これらの場合には、それぞれ圧縮又は回転の一方
に応じて帯域幅を減少する装置の部分を省略してもよい
。

本発明は、特にデジタル・ビデオ効果を作り出すのに好
適であるが、他の種々のデジタル画像信号の処理にも一
般に適用可能である。

また、゛本発明は、図示して１１述した実施（Ｊｌｌに
限らず、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱す
ることなく種々の変形・変更をしうるちのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は画像処理をしない場合の例を示す説明図、第２
図及び第３図はそれぞれ画像処理をする場合の異なる例
を示す説明図、第４図はそれぞれ画像の圧縮によるエイ
リアシングを示すサンプルされた画像信号の周波数応答
特性図、第５図は画像信号処理装置の空間領域における
２次元帯域幅を示す説明図、第６図は画像の回転による
エイリアシングを示す説明図、第７図は本発明の実施例
の概要を示す部、第８図は第７図の装置の動作を示す説
明図、第９図は第７図の装置の局部スケーリング・ファ
クタ計算手段を示すブロック図、第１０図は第７図の装
置の帯域幅制御手段及び可変帯域幅２次元フィルタを示
すブロック図である。 （１２）・・・・メモリ、（１４）・・・・アドレス発
生手段、（４０）・・・・可変帯域幅デジタル・フィル
タ、（４２）・・・・局部スケーリング・ファクタ計算
手段、（４４）・・・・帯域幅制御手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 メモリと、 このメモリに入力画像をマッピングするに当たり、上記
   メモリにマッピングされた画像の個々の部分が上記入力
   画像の対応部分に比べて圧縮及び（又は）回転されるよ
   うにマッピングするため、上記入力画像を表わすデジタ
   ル入力信号の連続するワードに割当てるアドレスを発生
   する手段と、上記入力画像の２次元的ろ波作用を行う可
   変帯域幅のデジタル・フィルタと、 上記画像の連続する局部区域に対応する上記入力信号の
   連続するワードの組に割当てられた上記アドレスをモニ
   タし、これらの各アドレスの組から、対応するコードの
   組に対し、上記画像の対応する局部区域の圧縮及び（又
   は）回転の度合いを表わす局部スケーリング・ファクタ
   を計算する局部スケーリング・ファクタ計算手段と、 連続する上記局部スケーリング・ファクタに応じて、上
   記局部区域の圧縮及び（又は）回転により生じるエイリ
   アシングを減少する方向に上記デジタル・フィルタの帯
   域幅を変える帯域幅制御手段とを具えた画像信号処理装
   置。