JPH01211085A - 画像拡大方式 - 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】 〔概　　　要〕 濃淡画像を処理する画像処理方式に係り、特に、入力さ
れた静止画像を拡大する画像拡大方式に関し、 高速かつ高品質な拡大画像を生成する画像拡大方式を提
供することを目的とし、 濃淡画像を処理する画像処理システムにおいて、ディジ
タル画像の各画素の濃淡値を対応する番地の内容に格納
する画像記憶部と、前記画像記憶部から読み出した各画
素の濃淡値とウィンド内にある近傍画素の濃淡値との差
分を計算しウィンド内の注目画素が画像の境界ｚ■域に
あるかどうかを判別する境界領域判別部と、各ウィンド
内の注目画素が境界領域である場合に補間拡大の処理を
実行する補間拡大処理部と、各ウィンド内の注目画素が
非境界領域である場合に単純拡大の処理を実行する単純
拡大処理部と、前記画像記憶部から原画像を読み出し、
補間拡大処理部または単純拡大処理部の出力である拡大
画像を前記画像記憶部に書き込むためのアクセス制御を
全画像の走査に対応して実行するアクセス制御部を有し
、補間拡大と単純拡大の処理を組合せて実行するように
構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、濃淡画像を処理する画像処理方式に係り、特
に、人力された静止画像を拡大する画像拡大方式に関す
る。

画像処理方式の中で入力された静止画像を拡大したり縮
小したりする処理は応用上、きわめて重要な技術である
。たとえば、写真伝送系を介して入力される画像の大き
さは、大判と小判の２種類に限定され、そのため、受信
側の画像処理装置内においてそれを拡大または縮小する
必要性がある。

特に、拡大処理においては、画像の品質を保ちかつ高速
に拡大する技術が重要となる。

〔従来の技術〕

従来の画像拡大方式には単純拡大と補間拡大の２種類の
方法がある。

第２図（ａｌは単純拡大方式の原理説明図である。

ディジタル静止画像では、格子上に並んだ各画素の濃淡
値は、例えば、Ｏから２５５の整数値に対応する８ビツ
トの２進数で表現される。今、仮りに原画像のある４画
素の濃淡値が同図２０に示されるように、それぞれ１，
２．３．４であるとする。

これを縦横２倍に単純拡大すると、同図２１に示される
ように、元の各画素の濃淡値と同じ濃淡値を有する画素
が４倍に単純に拡大されて付加される。この単純拡大方
式は、デイスプレィ上の各画素の位置とその濃淡値がそ
れぞれ番地と番地内容に対応するビデオメモリの読み書
き動作において、原画像の画素に対応する番地の内容を
読出し、拡大によって付加された画素に対応する番地に
同じ値を書き込むだけの制御となる。単純拡大方式では
高速に画像の拡大が実行できるが画像の品質が低下する
。

第２図（ｂ）は補間拡大方式の原理説明図である。

２０は濃淡値がそれぞれ１．２．３．４の原画像におけ
る隣接４画素であり、これを縦横２倍に補間拡大したも
のが２２に示されている。すなわち、補間法に従って原
画像の隣接する画素あるいは近傍する画素の各濃淡値と
画素間の距離より重み係数を決定し、隣接画素あるいは
近傍画素の各濃淡値に対応する重み係数を掛けて加算す
ることによって、付加される画素の濃淡値が決定される
。この補間拡大方式によれば、２２に示されるように、
原画像の隣接画素間に補間による中間的な濃淡値を有す
る画素が付加されるため、画像の品質が極端に低下せず
に画像の拡大が実行できる。

しかし、ビデオメモリの読み書き動作において、原画像
の隣接画素あるいは近傍画素に対応する番地の内容を読
み出し、重み係数を掛けて加えるという操作が膨大に必
要となり、処理速度が遅くなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、従来は単純拡大方式と、補間拡大方式のい
ずれかを採用していたため、前者は拡大処理が高速に行
えるが、特定な図形の境界において、画像品質が低下し
、斜線がノコギリ状になるという問題が生じ、一方、後
者は図形の境界においてもなめらかな画像を生成するこ
とが可能であるが処理時間がかかるという問題が生じて
いた。

本発明は高速かつ高品質な拡大画像を生成する画像拡大
方式を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図（ａｌは本発明の構成を示す流れ図である。

同図において、１０はディジタル画像の各画素の濃淡値
を対応する番地の内容に格納する画像記憶部、１１は画
像記憶部１０から読み出した各画素の濃淡値とウィンド
内にある近傍画素の濃淡値との差分を計算し各ウィンド
内の注目画素が画像の境界領域にあるかどうかを判別す
る境界領域判別部、１２は各ウィンド内の注目画素が境
界領域である場合に補間拡大の処理を実行する補間拡大
処理部、１３は各ウィンド内の注目画素が非境界領域で
ある場合に単純拡大の処理を実行する単純拡大処理部、
１４は画像記憶部１０から原画像を読み出し、補間拡大
処理部１２または単純拡大処理部１３の出力である拡大
画像を画像記憶部１０に書き込むためのアクセス制御を
全画像の走査に対応して実行するアクセス制御部であり
、本発明では、補間拡大と単純拡大の処理を組合せて実
行することを特徴とする。

〔作　　　用〕

本発明では、画像のなめらかさを保ち、かつ、拡大処理
の速度を上げるために拡大処理を行うとする画素と、そ
の近傍画素との濃淡値の差分を求め、その差分が一定レ
ベルより小さい部分では単純拡大を行い、その差分が一
定レベルよりも大きい部分では補間拡大を行っている。

〔実　　施　　例〕

次に本発明を図面を参照して説明する。

第１図（ｂ）は本発明の動作フローの実施例図である。

同図において、第１図（ａ）と同一のものは同一の記号
が用いられている。１１０．１１１．１１２、および１
１３は第１図（ａ）の境界領域判別部１１に相当するも
のである。今、注目画素の２次元座標を（ｘｔ　、　ｙ
ｔ　）としてその画素の濃淡値をｆ（Ｘｉ、）’ｓ）で
表現する。注目画素（Ｘ　Ｓ、ｙｔ）の近傍画素として
Ｑｔ　＝　（（ｘｔ−ｔ　、３’ｉ　）、（ｘｔ、＋　
、　　ｙｔ　）、（ｘｔ　、ｙｔ−＋　）（ｘ８、ｙ、
□）　、（Ｘｔ−＋　、ｙｔ−＋）　、（Ｘｔ−ｔ　ｓ
　＞’ｉ＋＋）、（ｘｔ＋１　、）’ｉ−＋　）、（Ｘ
ｔ＋ｔ　、ｙｉ＋＋　）　）を選ぶとすれば、注目画素
（ｘｔ　、ｙｔ　）とその近傍画素Ｑ、によって３×３
のウィンドが生成される。

このとき、１１０は近傍画素Ｑ、の総和Ｐ、、すなわち
、 Ｐ＝　””　ｆ　　（Ｘｔ−＋　、Ｙａ　）”　ｒ　（
Ｘｔ−＋　、、’Ｉ＝　）＋ｒ　（ｘム、ｙｉ−１）＋
ｆ　（ｘ８、ｙ、や、）＋ｆ　（Ｘ’１−Ｉｓ　ｙｉ−
ｔ　）、＋　ｆ　　（Ｘｔ−＋　、ｙｔ＋＋　）　”ｆ
　　＜Ｘｒａ＋　％　Ｖｒ−ｒ　）　十ｆ　　（Ｘｔ４
１　、）’ｔ＋＋　）を計算する加算部分である。１１
１は注目画素（ｘｔ　、ｙｔ　）の濃淡値ｆ（Ｘｔ、）
’ｌをｎ＝８倍する乗算部である。１１２は差分 Δｒ＋　＝Ｐｔ　　　８　ｆ　　（Ｘｉ、ｙｔ　）を計
算する減算部である。１１３はいき値Ｋに対して Δｆ、≧にならばＢｉ＝１（境　界） Δｆ、＜ＫならばＢｉ　＝Ｏ（非境界）なる比較結果Ｂ
、を出力する比較部である。

１２はＢｉ＝１、すなわち注目画素（Ｘｉ、ｙｔ）が境
界領域であると判断された場合に、補間拡大を実行する
処理部である。この処理部では、拡大により付加される
画素（ｘｉｋ、、ｙｉｋ）（ここで、例えば縦横２倍に
する拡大処理である場合、ｋ＝１．２．３であり、　（
Ｘｉ’ｓ　ｙｉＯ）　＝　（Ｘｉ　、ｙｉ）とする）の
濃淡値ｆ　　（Ｘ　＝ｗ、）’　ｔｋ）はｆ　　（）ｌ
い　ｙｔｍ）＝ ｃｏｆ　（Ｘｔ、ｙｓ）　　＋ｃ＋ｆ（ｘｔ−ｔｓ　　
）’ｔ）”Ｃｔ　（ＸＨ＋１ｓ　　）’り　　”　０３
ｆ　（Ｘｉ、ｙｔ−ｔ）　　＋Ｃ４ｆ　（Ｘｉ、　　）
’ｔ＋＋）＋　ｃ５ｆ　（Ｘｉ−ＩＳｙｔ−ｔ）　　”
Ｃ６（Ｘｉ−１、’ｊ　ｔ＋＋）　＋　Ｃ？ｆ　（Ｘ　
１ｌｌＳｙ　ａ−ｔ）　　＋ｃ６ｆ（Ｘｔ＋いｙｉや、
）で与えられる。ここで、Ｃｈ　　（ｋ＝ｏ、１１　・
・・、８）は注目画素（Ｘｔ　、ｙｔ　）と近傍画素Ｑ
ムとの距離と各濃淡値によって補間法から決定される重
み係数である。

従って、１２の補間拡大処理部では重み係数と濃淡値と
の乗算とその積和の計算が実行される。補間処理により
画像の品質が保たれる。

一方、１３はＢ１＝０、すなわち、注目画素（ｘｚ　、
’Ｉｔ　）が非境界領域であると判断された場合に、単
純拡大を実行する処理部である。この処理部では、拡大
により付加される画素（Ｘｉｍ、ｙ　＝＊）の濃淡値ｆ
（ｘＡｋ、ｙｉｋ）は単純に、ｆ　　（Ｘｉｍｓ　）’
ｉｍ）　＝　ｆ　　（Ｘｉ　％　Ｖ＝　）で与えられる
。従って、拡大処理は高速に実行される。

以上の動作はｉ＝ｌ、２、・・・、Ｎ　（Ｎは画素数）
に対してくり返し実行され、ｉ＝Ｎであると判断された
場合に終了する。１５の部分はこのくり返しの判断を行
う部分である。

第１図（Ｃ）は本発明のブロック図である。

同図において、第１図（ａｌ、（ｂ）と同一のものは同
一の記号が用いられている。１０はディジタル画像の各
画素（Ｘ２、ｙｉ）の濃淡値ｆ　　（Ｘｔ、ｙ、）を対
応する番地の内容に格納するメモリ、１００．１０１．
１０２はそれぞれメモリ１０から読み出された原画像に
対する３×３の各ウィンド（（Ｘｚ　、）’ｔ　）、Ｑ
正）の各行の濃淡値を一時保持する１ラインバツフア、
１１は各１ラインバツフアから読み出された各ウィンド
（（Ｘｉ、ｙｉ）、Ｑ＝ｌ内において注目画素（ｘｉ、
ｙｉ）のｎ倍（ｎは近傍画素数）とその近傍画素Ｑ、の
総和Ｐ、との差分Δｆ、を計算し、その注目画素（ｘｉ
　、）’ｔ　）が画像の境界領域にあるかどうかを判別
する境界領域判別部、１２は注目画素（ｘ８、ｙｉ）が
境界領域であると判断された場合に補間拡大を実行する
処理部、１３は各ウィンド（（ｘｔ　、ｙｉ）、Ｑ五）
内の注目画素（Ｘ８、ｙｔ）が非境界領域である場合に
拡大により付加される画素（ｘｉｋｚ　３’　ｉｋ）の
濃淡値ｆ　　（Ｘ、イｙ１ｋ）を単にｒ　（Ｘｔ　、Ｙ
ｉ）にする単純拡大用のバッファ、１４はメモリ１０か
ら原画像を読み出し、補間拡大処理部１２または単純拡
大処理部１３の出力である拡大画像をメモリ１０に書き
込むためのアクセス制御部である。

境界領域判別部１１は近傍画素Ｑ、の総和Ｐｉを計算す
る加算器１１０、注目画素（Ｘａ　、ｙｉ　）の濃淡値
ｆ　（ｘｉ、ｙｉ）をｎ＝８倍する乗算器１１１、差分
Δｆ　ｉ　＝Ｐ　ｉ　−８ｆ　（Ｘ　ｔ　、’／　ｉ　
）を計算する差分器１１２、および、Δｆ、≧にならば
Ｂｚ＝１．Δｆ、＜ＫならばＢｉ＝０を出力する比較器
１１３より構成される。

また、補間拡大処理部１２は補間拡大用重み係数（ｃｈ
　　１に＝ｏ、■、・・・、８）を格納する補間拡大用
重み係数テーブル１２０、重み係数Ｃ３と近傍画素Ｃ８
内の各濃淡値を乗算する乗算器１２１、およびその乗算
の和を計算する加算器１２２より構成される。

拡大の対象なる原画像の各ウィンド（（Ｘｔ　。

ｙｔ）、Ｑｔ）はメモリ１０から読み出され、行単位に
それぞれｌラインバッファ１００．１０１．１０２へ書
き込まれる。ウィンド内の注目画素（ｘｔ　、ｙｔ　）
は乗算器１１１でｎ＝８倍される。

一方、注目画素（Ｘｔ　、Ｑｔ　）の近傍画素Ｑ、の濃
淡値の和Ｐ、は加算器１１０で計算され、差分器１１２
で近傍画素Ｑｉの総和ｐ、と注目画素の濃淡値ｆ　（Ｘ
ｉ　、ｙｔ　）のｎ倍（ｎ＝近傍画素数で実施例では８
）の差Δｆ、を求め、比較器１１３でΔｆ、と一定値（
Ｋ）が比較され境界領域（Ｂｉ　＝１）か非境界領域（
Ｂｉ　＝０）かの判断が実行される。非境界領域と判定
された場合は、注目画素（Ｘｉ　、ｙｔ　）の濃淡値ｆ
（１、ｙｚ）はｌラインバッファ１０１から一時バッフ
ァ１３にセットされ、アクセス制御部１４の制御に従っ
て単純拡大により付加される画素（ｘ　＝いｙｔｋ）に
対応するアドレスを用いて同じ濃淡値ｆ　　（ｘ（、ｙ
ｉ）をメモリ１０へ書き込む。一方、境界領域と判断さ
れた場合は、補間拡大用重み係数テーブル１２０より重
み係数Ｃｋを読み出し、Ｃｋ　（ｋ＝１．２、・・・、
８）と近傍画素Ｑ！の各濃淡値およびＣ０と注目画素（
ｘｔ　、ｙｔ　）の濃淡値ｆ　　（ｘ３、ｙ、）を乗算
器１２１で掛は合わせ、その総和を加算器１２２で求め
ることにより補間拡大の結果ｆ　　（ｘムいｙ　＋ｖ）
が得られる。そしてアクセス制御部１４の制御に従って
補間拡大により付加される画素（ｘ　ｔいＹ　ｔｉ＋）
に対応するアドレスを用いてその結果の濃淡値ｆ（Ｘｔ
ｍ、ｙｉｋ）をメモリ１０へ書き込む。

このように本発明では、注目画素と近傍画素との濃度差
が小さい領域は境界領域でないと判断し、単純拡大を行
ってもなめらかさが欠けた画像にならず疑似輪郭の目立
ない画像が得られることを利用し、その濃度差が大きい
領域では境界領域と判断し、ノコギリ状の疑似輪郭が発
生してしまう単純拡大処理を停止し、代わって、補間拡
大処理を実行する。

［発明の効果〕 本発明では画像の境界領域には補間拡大方式、画像の非
境界領域には単純拡大方式を採用することにより疑似輪
郭のないなめらかな境界を有する高品質な拡大画像を高
速に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌは、本発明の構成図、 第１図（ｂ）は、本発明の動作フローチャート、第１図
（Ｃ）は、本発明のブロック図、第２図ｔａｌは、単純
拡大方式の原理説明図、第２図（ｂｌは、補間拡大方式
の原理説明図である。 １０・・・画像記憶部、 １１・・・境界領域判別部、 １２・・・補間拡大処理部、 １３・・・単純拡大処理部、 １４・・・アクセス制御部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）濃淡画像を処理する画像処理システムにおいて、デ
   ィジタル画像の各画素の濃淡値を対応する番地の内容に
   格納する画像記憶部（１０）と、前記画像記憶部（１０
   ）から読み出した各画素の濃淡値とウィンド内にある近
   傍画素の濃淡値との差分を計算しウィンド内の注目画素
   が画像の境界領域にあるかどうかを判別する境界領域判
   別部（１１）と、 各ウィンド内の注目画素が境界領域である場合に補間拡
   大の処理を実行する補間拡大処理部（１２）と、 各ウィンド内の注目画素が非境界領域である場合に単純
   拡大の処理を実行する単純拡大処理部（１３）と、 前記画像記憶部（１０）から原画像を読み出し、補間拡
   大処理部（１２）または単純拡大処理部（１３）の出力
   である拡大画像を前記画像記憶部（１０）に書き込むた
   めのアクセス制御を全画像の走査に対応して実行するア
   クセス制御部（１４）を有し、補間拡大と単純拡大の処
   理を組合せて実行することを特徴とする画像拡大方式。 ２）前記境界領域判別部（１１）は、各ウィンド内の近
   傍画素の総和を計算する加算器と、そのウィンド内の注
   目画素の濃淡値にウィンド内の近傍画素数を乗算する乗
   算器と、前記加算器の出力と前記乗算器の差分を計算す
   る差分器と、前記差分器の出力値が定められいき値を越
   えるかどうかを検出する比較器とから構成されることを
   特徴とする請求項１記載の画像拡大方式。 ３）前記補間拡大処理部（１２）は、補間拡大用重み係
   数を格納するテーブルと、 前記各重み係数と各ウィンド内の近傍画素の各濃淡値を
   乗算する乗算器と、前記乗算器の出力値を加える加算器
   とから構成されることを特徴とする請求項１記載の画像
   拡大方式。４）前記単純拡大処理部（１３）は、注目画
   素の濃淡値を一時保持するバッファを有し、前記バッフ
   ァからの濃淡値を拡大により付加される画素に対応する
   アドレスで前記アクセス制御部（１４）により前記画像
   記憶部（１０）をアクセスして書き込むことを特徴とす
   る請求項１記載の画像拡大方式。