JPS63208985A - 画像変換装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、画像変換装置に関し、特に所謂画像メモリを
用いて入力画像の幾何学的変形を実現する画像変換装置
に関する。

Ｂ１発明の概要 本発明は、入力平面画像を３次元曲面上にマツピングし
て出力画像を得る画像変換装置において、入力画像を分
割して得られる微小矩形領域を変換して出力画像上の変
換微小矩形領域を求め、この変換微小矩形領域をその対
角線で２つの三角形に分割するとともに、出力画像の３
次元曲面の輪郭部では変換微小矩形領域の２つの対角線
のうちの長い方を分割に使用し、この三角形の対角線以
外の２辺を基準として内挿処理を行って入力画像情報を
出力画像にマツピングすることにより、変換微小矩形領
域間に隙間を生じさせることなく簡単な計算で画像変換
を行い、また出力画像の３次元曲面の輪郭部分を良好に
表示可能とするものである。

Ｃ９従来の技術 一般に、放送用の特殊効果装置やアニメーション作成装
置等においては、入力された画像に対して、回転、拡大
、縮小や、さらに複雑な幾何学的変形を加えて出力する
ような画像変換装置が必要とされる。

このような画像変換装置の一例として、例えば本件出願
人が先に特開昭５８−１９９７５号公輯において提案し
たような画像変換装置が知られている。この画像変換装
置においては、入力画像より得られる画像情婦を画像メ
モリに書き込む際、この入力画像のサンプル点（画素）
と所定の変換関数とに応じた変換領域を上記画像メモリ
上に定め、この変換領域に含まれる上記画像メモリのサ
ンプル点を求め、この変換領域に上記入力画像の対応す
るサンプル点より得られる画像情報を書き込むようにし
ている。この場合、入力画像の各サンプル点毎に処理を
行ってもよいが、処理量を減らすために、入力画像を複
数のサンプル点より成る微小矩形領域で分割し、この分
割された微小矩形領域の代表点に所定の変換を施して変
換後の位置を求めた後、変換を代表点の近傍で線形返信
するようにして画像変換を行っている。これは、具体的
には第３図Ａに示すように、入力画像のｘｙ直交座標上
の一つの代表点（Ｘｏ＋ｙｏ）を中心として他のサンプ
ル点を含む微小矩形領域ＳＡが定まっており、この微小
矩形領域ＳＡに応じて、第３図Ｂに示すように、出力画
像のｕｖ直交座標上で変換微小矩形領域ＳＢが定められ
る。この領域ＳＢは、上記代表点（ｘｏ＋ｙｏ）を変換
して得られた位置（ｕｏ＋Ｖｏ）の近傍において、画像
変換を近似した線形変換により上記領域ＳＡを変換して
得られる領域であり、平行四辺形となっている。この領
域ＳＢに含まれる出力画像メモリのサンプル点の各々に
ついて、領域ＳＡ内に含まれている入力画像のサンプル
点を選択対応させるものである。

ところで、変換微小矩形領域ＳＢは、上述したように位
置（ｕｏ、ｖｏ）を中心とする平行四辺形となっており
、隣接領域との間では、互いの境界が合致せず隙間が生
ずる虞れ−があるため、特開昭５８−１９９７５号公報
記載の技術においては、上記近似された線形変換の際に
１より大きい補正係数を乗じるようにしている。また本
件出願人は、隣接する微小矩形領域が互いに共通部分を
持つように、人力画像を微小矩形領域によって被覆し、
微小矩形領域毎に変換関数を近イ以するような画像変換
装置を、特開昭６０−５９４７４号公報において提案し
ている。

Ｄ１発明が解決しようとする問題点 ところで上述の方法は、変換後の任意の矩形を平行四辺
形にて近似することになるため、誤差が大きくなり、変
換画像の画質劣化が生じる虞れがある。

そこで、本件出願人は、さらに特願昭６０−１８７１２
４号明細書において、入力画像を形成する第１の微小矩
形領域の４つの頂点の画像データを変換画像上に変換す
ると共に、当該変換画像上に形成された第２の微小矩形
領域内に含まれる各画素の位置を第１の微小矩形領域の
位置に相当する位置に内挿するようにした画像変換装置
を提案している。この画像変換装置によれば、変換画像
上に形成された第２の微小矩形領域相互間に隙間を生じ
させないようにすることができる。しかしながら、上記
内挿処理の際には、任意形状の矩形に対する内挿演算が
必要となるため、平行四辺形のような２つのベクトル成
分のみで内挿演算が可能なものに比べて計算が複雑化す
るという問題点がある。

さらに、入力された平面画像を球や円柱あるいは多面体
等の３次元曲面に張りつけるようにマツピングする場合
には、上記変換微小矩形領域が上記３次元曲面の輪郭部
近傍で観察者側の表示される面とその裏側の表示されな
い面とに跨がるときのマツピングのし方によっては、輪
郭部分の表示が良好に行えなくなるという欠点がある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり
、隣接する変換微小矩形領域間に隙間が生ずることなく
、微小矩形領域内の画素についての内挿の演算が簡単に
行え、しかも入力平面画像を３次元曲面に張りつけてマ
ツピングする場合の曲面輪郭部での表示が良好に行える
ような画像変換装置の提供を目的とする。

Ｅ１問題点を解決するための手段 本発明に係る画像変換装置は、上述の問題点を解決する
ために、入力平面画像を幾何学的に変形させて３次元曲
面にマツピングして出力画像とする画像変換装置におい
て、入力画像を微小矩形領域に分割し、この分割された
微小矩形領域の４つの頂点の変換先座標を計算して変換
微小矩形領域を求め、この変換微小矩形領域を対角線で
２つの三角形領域に分割し、上記変換微小矩形領域が上
記３次元曲面の輪郭部において表示面と非表示面とに跨
がって変換される部分では上記変換微小矩形領域の２つ
の対角線のうちの長い方を上記分割に使用し、それぞれ
の三角形領域内の各画素に対応する入力画像上での座標
を三角形の３辺のうち分割に使用した対角線を除く他の
２辺のベクトルにより内挿計算し、この内挿計算された
座標に基づいて入力画像情報を対応する出力画像上にマ
ツピングすることを特徴としている。

Ｆ０作用 任意の矩形状の変換微小領域を対角線で２分割して三角
形領域とすることにより、この三角形領域を２辺のベク
トルによる平行四辺形の半分と見なして簡単に内挿処理
が行え、また出力画像の３次元曲面の輪郭部をより広（
覆う形態での三角形領域の割り当てがなされ、輪郭部分
の表示が良好に行われる。

Ｇ、実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

入力平面画像を幾何学的に変形させ、球、円柱、多面体
等の３次元曲面上に張りつけるようにマツピングして出
力画像に変換する際に、入力画像を微小矩形領域ＳＡ（
第１′図Ａ参照）に分割し、この分割された微小矩形領
域ＳＡの４つの頂点Ｐ１〜Ｐ４に対応する出力画像上で
の変換先座標を計算して、これらの各変換先座標の点Ｑ
１〜Ｑ４を４頂点とする第１図Ｂに示すような変換微小
矩形領域ＳＢを求める。この場合の上記微小矩形領域Ｓ
Ａは、入力画像の画素（所謂ピクセル）Ｓの複数個（例
えば８個×８個）を含むような領域となっている。この
領域ＳＡを出力画像上に投影したものが領域ＳＢであり
、この領域ＳＢ内の各画素（ピクセル）の位置に対応す
る入力画像上の座標を求めることが必要とされる。そこ
で本発明実施例においては、上記変換微小領域ＳＢを対
角線で２つの三角形領域に分割し、それぞれの三角形領
域内の各画素に対応する入力画像上での座標を三角形の
３辺のうち分割に使用した対角線を除く他の２辺のベク
トルにより内挿計算し、この内挿計算された座標に基づ
いて入力画像情報を対応する出力画像上にマツピングす
るようにしている。

例えば、点Ｑ、とＱ、とを結ぶ対角線で２分された各三
角形Ｑ＋　Ｑｔ　Ｑｓ及びＱ、Ｑ、Ｑ３に対し、前者に
ついてはにｈＱ＋　とＱ２Ｑ３との２辺のベクトルを基
準とする平行四辺形（第１図Ｂの平行四辺形Ｑ＋　Ｑ、
Ｑ、Ｑ、）を想定して、単純な１吹掃間により三角形Ｑ
、Ｑ、Ｑ３内の画素に対応する入力画像上での座標を内
挿計算して求めており、後者についてはＱ、Ｑ、とＱ、
Ｑ、との２辺のベクトルを基準とする平行四辺形を忠定
して三角形Ｑ＋　Ｑ４　Ｑｓ内の画素に対応する人力画
像上での座標を内挿計算により求めている。すなわち、
例えば上記平行四辺形Ｑ＋　Ｑｚ　Ｑｓ　Ｑｓは、ベク
トルＱｚ　ＱｔをＰｇ　ＰＩ　と対応させベクトルＱ、
Ｑ、をｐ、ｐ、と対応させるのみで、第１図Ａの矩形（
正方形）Ｐ＋　Ｐｇ　Ｐ３　Ｐａとの対応を容易にとる
ことができ、これらの対応する矩形のうちの三角形Ｑ、
Ｑ、Ｑｆｆ内の画素（ピクセル）についてのみ内挿計算
を実行して、この内挿計算された入力画像上の座標に基
づいて入力画像情報を対応する出力画像上の上記三角形
Ｑ＋　Ｑｔ　Ｃｈ内の各画素位置にマフピングする。こ
の場合、第１図Ｂの三角形Ｑ＋　Ｑｚ　Ｑｚは第１図Ａ
の三角形Ｐ＋　Ｐｚ　Ｐｚに対応し、この三角形ＰＩＰ
２Ｐ３内の各画素の画像情報を用いて第１図Ｂの三角形
Ｑ＋　Ｑｚ　ＱＺ内の各画素の画像情報を決定すること
ができる。

次に、出力画像上の上記変換微小矩形領域ＳＢが、例え
ば第２図に示すように、球等の３次元曲面Ｃ８の輪郭部
に割り当てられている場合、すなわち、観察者側あるい
は正面側の表示される面とその裏側で正面から見えない
面（非表示面あるいは所謂隠面）とに跨がって変換微小
矩形領域ＳＢが配置されている場合における上記対角線
による分割について説明する。

ここで、変換微小矩形領域ＳＢの対角線としては、Ｑ＋
にｈとＱｚ　Ｑａとの２つがあり、これらの対角線のう
ちのいずれか一方で該領域ＳＢを分割して２つの三角形
領域を得るわけであるが、領域ＳＢが３次元曲面ＣＳの
輪郭部近傍の上記表示面と非表示面（隠面）とに跨がっ
て配置される場合には、上記２つの対角線Ｑ＋　Ｑ３と
ＱＺ　Ｑａのうちの長い方（第２図の例では対角線Ｑ、
Ｑ３　）を上記分割に使用し、２つの三角形Ｑ＋　ＱＺ
　Ｑ：１とＱ＋　Ｑａ　Ｑ３とに分割している。

これは、第２図からも明らかなように、球や円柱等の３
次元曲面ＣＳに平面画像を張りつけたときの輪郭部近傍
においては、一般に変換微小矩形領域の長い方の対角線
がより外側に配され、この長い方の対角線で分割された
三角形を用いて輪郭部近傍の表示面をより広く覆うこと
ができるからである。これに対して、第３図に示すよう
に、短い方の対角線Ｑｚ　Ｑａで変換微小矩形領域ＳＢ
を分割した場合には、３次元曲面ＣＳの輪郭部近傍にお
いてこの対角線Ｑｚ　Ｑ、は対角線ＱＩＱ３よりも内側
に配されるため、対角線Ｑｚ　Ｑａで分割された三角形
では上記輪郭部近傍を充分に覆うことができず、空白部
が多くなって輪郭部に凹凸が生じてしまう。

これをさらに具体的に説明する。上記変換微小矩形領域
ＳＢの各頂点Ｑ＋　Ｑｔ　ＱＺ　Ｑ４のうち、例えば点
Ｑ４が上記表示面上に、点Ｑｔが上記非表示面（隠面）
上にそれぞれ位置しているものとする。このとき第２図
において、上記長い方の対角線Ｑ＋　Ｑｓで分割して得
られる２つの三角形のうち、三角形Ｑ＋　Ｑａ　Ｑ’ｌ
が上記表示面上に配され、三角形Ｑ＋　Ｑｚ　Ｑ３が上
記非表示面（隠面）上に配される。従って、最終的な出
力画像上では三角形Ｑｒ　Ｑａ　Ｑａ内の各画素にそれ
ぞれ対応する入力画像情報がマツピングされて表示され
、三角形ＱＩ　ＱＺ　Ｑｘは表示されない。ここで第２
図の仮想線には、辺Ｑ＋　Ｑａを介して隣接する変換微
小矩形領域及び辺Ｑｓ　Ｑａを介して隣接する変換微小
矩形領域を参考に示しており、このようにして３次元曲
面ＣＳの表示面が複数の変換微小矩形領域により覆われ
る。これに対して、第３図に示すように、上記短い方の
対角線Ｑｚ　Ｑ４で変換微小矩形領域ＳＢを２分割した
場合には、三角形Ｑ＋　Ｑｔ　ＱａとＱＺ　にｈ　Ｑａ
内の各画素に対して入力画像の対応する画像情報がマツ
ピングされるわけであるが、点Ｑ２を含む三角形Ｑｘ　
Ｑｔ　Ｑａは表示されず、他方の三角形Ｑｔ　Ｑｔ　Ｑ
ａについても上記隣接する変換微小矩形領域（第３図仮
想線参照）の表示がなされることより、最終的に第３図
の斜線に示す部分にのみ入力画像情報がマツピングされ
るにすぎず、輪郭線より内側に比較的広い空白領域が生
じ、このため、゛出力画像の３次元曲面の輪郭部に凹凸
が生じてしまう。

以上のようなことから、変換微小矩形領域を対角線で２
つの三角形に分割するときに、少なくとも３次元曲面の
輪郭部近傍においては、長い方の対角線を上記分割に用
いることが、輪郭部の表示の画質向上の観点から望まし
い。

なお、上記輪郭部以外の部分については、変換微小矩形
領域の２つの対角線のうちの長短いずれの対角線で分割
してもよいが、例えば統一的に長い方の対角線で常に分
割するようにして処理の簡略化を図ってもよい。

次に第４図は、上述のような入力画像から出力画像への
変換を行うための具体的構成例を示している。この第４
図において、所謂ＲＡＭ等より成る入力用画像メモリｌ
は、上記入力画像の各画素（ビクセル）に対応するメモ
リセルを有しており、これらの各メモリセルに入力画像
情報が書き込まれる。変換処理部２は、この入力用画像
メモリｌに対応する入力画像を複数の上記微小矩形領域
ＳＡに分割し、この微小矩形領域ＳΔの４つの頂点の変
換先座標（具体的には出力用画像メモリ３のアドレス）
を計算して上記変換微小矩形領域ＳＢを求める。さらに
、この変換微小矩形領域ＳＢを対角線で２つの三角形領
域に分割するわけであるが、変換微小矩形領域が３次元
曲面の輪郭部に配置されるときには、変換微小矩形領域
の２つの対角線のうち長い方の対角線で分割して２つの
三角形領域を得る。次に、内挿演算回路４により、上記
分割された三角形領域内の各画素（出力用画像メモリ３
のメモリセル）に対応する入力画像上での座標（具体的
には入力用画像メモリ１のアドレス）を、上記三角形の
３辺のうち分割に使用した対角線を除く他の２辺のベク
トルにより内挿計算して求める。この内挿計算されたア
ドレスの入力用画像メモリ１の画像情報に基づいて、変
換処理部２は入力画像情報を対応する出力画像上にマツ
ピングする。

なお、本発明は、上記実施例のみに限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変
更が可能である。

Ｈ０発明の効果 本発明の画像変換装置によれば、隣接する変換微小矩形
領域間に隙間を生じさせることなく画像変換が行え、平
行四辺形を用いた簡単な内挿計算により入力画像情報を
出力画像上の各画素にマツピングできるのみならず、出
力画像の３次元曲面の輪郭部の表示も良好に行える。

【図面の簡単な説明】

第１図ＡＳＢは本発明の一実施例となる画像変換装置に
おける入力画像上の微小矩形領域、出力画像上の変換微
小矩形領域をそれぞれ示す路線図、第２図及び第３図は
出力画像上の３次元曲面の輪郭部近傍の変換微小矩形領
域の分割を説明するための図であり、第２図は本発明実
施例の分割例、第３図は他の分割例をそれぞれ示す路線
図、第４図は該実施例の構成を概略的に示すブロック回
路図、第５図Ａ、Ｂは人力画像、出力画像の従来例をそ
れぞれ示す路線図である。 ＳＡ・・・微小矩形領域 ＳＢ・・・変換微小矩形領域 ＣＳ・・・３次元曲面 Ｉ・・・入力用画像メモリ ２・・・変換処理部 ３・・・出力用画像メモリ ４・・・内挿演算回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力平面画像を幾何学的に変形させて３次元曲面にマッ
   ピングして出力画像とする画像変換装置において、 入力画像を微小矩形領域に分割し、この分割された微小
   矩形領域の４つの頂点の変換先座標を計算して変換微小
   矩形領域を求め、この変換微小矩形領域を対角線で２つ
   の三角形領域に分割し、上記変換微小矩形領域が上記３
   次元曲面の輪郭部において表示面と非表示面とに跨がっ
   て変換される部分では上記変換微小矩形領域の２つの対
   角線のうちの長い方を上記分割に使用し、それぞれの三
   角形領域内の各画素に対応する入力画像上での座標を三
   角形の３辺のうち分割に使用した対角線を除く他の２辺
   のベクトルにより内挿計算し、この内挿計算された座標
   に基づいて入力画像情報を対応する出力画像上にマッピ
   ングすることを特徴とする画像変換装置。