JPH02129766A - イメージ表示システム用補間装置およびイメージ表示システム - 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 本発明は情報処理システム、詳細にいえば表示装置、印
刷装置、または類似の出力装置における表示のためのイ
メージ・データの処理に関する。

Ｂ、従来技術 光学走査、ビデオ・カメラ入力、あるいはイメージ・セ
ンナによって捕捉されたディジタル・イメージを表示す
るためのイメージ表示システムが、開発されている。最
も基本的なイメージ表示システムは、ディジタル・イメ
ージ・メモリに記憶されているイメージを再生するだけ
のものである。より進歩したシステムは、色の強調、拡
大（ズーム）、回転あるいはその他の変形のための、記
憶されているイメージの変形を可能とする。

イメージの拡大ないしズームの実現は、従来技術におい
ては通常、ビクセルの複写を使用することによって行な
われる。ビクセルの複写を使用するシステムにおいては
、２倍に拡大されるイメージが、所定の値の２つのビク
セルを、イメージ記憶機構に記憶されているその値のす
べてのビクセルについて表示することによって作成され
る。この形式の拡大には、それぞれの元のビクセルの位
置にある単一の大きなビクセルに対して、どれ位の量を
作成するかという問題がある。大きな拡大率においては
、これによって、イメージの輪郭がかなり鋸歯状となる
。ビクセルの複写が特に望ましくないのは、複数の階調
またはカラーを表示できるイメージ表示システムにおい
てである。これらのシステムにおいては、個々のビクセ
ルの複写によって、低品質の不鮮明な画像がもたらされ
る。

拡大されたイメージのビクセルのカラーまたは輝度（階
調）を補間する技術的な手法が存在している。拡大処理
では、記憶されているデータのすべてのビクセルに対し
て２つ以上のビクセルが表示される。白のビクセルと黒
のビクセルの間にビクセルを追加することは、黒または
白いずれかのビクセルを複写するよりも、グレーのビク
セルによってよく表わされる。しかしながら、これらの
補間手法を実施することは、表示イメージに多（のビク
セルを補間するのにかなりの計算が必要なため、実用的
なものであると証明されていない。

ソフトウェアで実現した場合、補間は拡大の要求に対し
て、受は入れられないほど遅い応答時間をもたらす。

タバタ他の「統合文書管理のための高速イメージ変倍（
旧ｇｈ　５ｐｅｅｄ　Ｉｍａｇｅ　Ｓｃａｌｉｎｇ　ｆ
ｏｒＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｄｏｃｕｍｅｎｔ　Ｍａｎ
ａｇｅｍｅｎｔ）　Ｊ　Ｎ　オフィス情報システムに関
するＡＭＣ会ＩＩ　（ＡＭＣＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏ
ｎ　０ｆｆｉｃｅ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔ
ｅｍｓ）　１トロント、１９８４年６月では、テーブル
索引及びシフト操作に依存する高速変倍手法が論じられ
ている。提案されている手法は処理を高速化するが、テ
ーブルの構築及び参照を依然必要とするものである。タ
バタ他は倍率の分子に関連した間隔を有する区画に基づ
いて補間している。これは倍率に精細分解能が必要な場
合に、効率の損失をもたらす。さらに、タバタ他の手法
は入力サンプル間距離に対する補間サンプルの偏差の間
隔に基づくものであって、これは間隔を長くシ、効率を
さらに下げる傾向がある。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 したがって、本発明の目的は、ビクセルのリアル・タイ
ムの補間による拡大すなわちズーム機能を有するイメー
ジ表示システムを提供することである。

本発明の他の目的は、テーブル索引を必要としない補間
処理を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、回路の数を最小限のものと
し、したがって実施に必要なコストを最小限のものとす
る補間装置を提供することである。

本発明のさらにまた他の目的は、カラー及びグレー階調
の記憶されているイメージの高品質な拡大イメージを表
示するイメージ表示システムを提供することである。

Ｄ１問題点を解決するための手段 本発明によれば、イメージ補間回路がイメージ表示シス
テムに対して、リアル・タイムで、連続したズーム機能
を提供する補間機能を実現する。

入力イメージの点を中心とする２×２のピクセルのマト
リックスのカラーまたは輝度の値を補間することによっ
て、出力イメージのピクセルが得られる。好ましい実施
例はカスケード１次元補間回路の形で実現された双一次
補間アルゴリズムを採用する。タブレット上のカーソル
などのズーム制御装置の単位増分が、拡大度の一定の増
加をもたらすという拡大制御が確立される。補間に必要
な係数は、リアル・タイムエ生成され、テーブル索引に
時間を費やす必要性がなくなる。

Ｅ、実施例 本発明によるイメージ補間回路は、第１図に示すような
イメージ表示システムで作動する。イメージ表示装置は
通常、ホスト通信インターフェース１０を介してホスト
・コンピュータ・システムに接続されている。ホスト通
信、データの取得、イメージ記憶装置１６の管理、及び
イメージ処理装置１４へのパラメータの付与を含む端末
装置の機能を制御するために、マイクロプロセッサ１２
が設けられている。イメージ処理装置１４はイメージ記
憶装置１６に記憶されているイメージ・データにアクセ
スし、モニタ２２へ表示するためにこれをフレーム・バ
ッファ１８及び２０に入れるという機能を果たす。イメ
ージ表示システムは通常、デュアル・フレーム・バッフ
ァ・システムを使用するので、一方のフレーム・バッフ
ァ、たとえばフレーム・バッファ１８が表示の生成に使
用され、第２のフレーム・バッファ、たとえばフレーム
・バッファ２０がイメージ処理装置１４からイメージ・
データを受は取る。第２のフレーム・バッファ力一杯に
なったときには、フレーム・バッファの割当ては逆にさ
れる。イメージ処理装置１４は、本発明について説明す
る移行、回転、色の変換、及び拡大ないしズームなどの
イメージ処理機能を実行する。イメージ・データは、通
常ランダム・アクセス・メモリであるイメージ記憶装置
１６に記憶される。オプションで、グラフィックス処理
装置２４をイメージ表示システムに含め、グラフィック
スの順序に基づいてグラフィック・オブジェクトを生成
してもかまわない。キーボード２８、グラフィックス・
タブレット３０、あるいはビデオ入力装置３２などの入
出力装置を制御するための周辺制御装置２６が設けられ
ている。

イメージの補間はイメージ処理装置１４の機能である。

移行、拡大、または回転を伴わないイメージの処理は本
質的に、イメージ記憶装置１６内の各画素すなわちピク
セルをフレーム・バッファ１８または２０内のピクセル
にマツプすることを含んでいる。拡大ないしズームによ
ってフレーム・バッファにピクセルが追加されるので、
結果として生じるフレーム・バッファのイメージは、所
定の倍率だけイメージ記憶装置１６に収められているイ
メージよりも大きくなる。たとえば、イメージ記憶装置
１６に記憶されている４ピクセル×４ピクセルのイメー
ジは、２倍に拡大された場合、フレーム・バッファに８
ピクセル×８ピクセルのイメージをもたらす。それ故、
イメージ処理装置は元の入力に存在しているものよりも
多くのピクセルを有するイメージを作り出さなければな
らない。

問題は新たに挿入されたピクセルの輝度ないしカラーを
決定することである。これは付加的な出力ピクセルを入
力ピクセルにマツプし、追加されたピクセルの輝度また
はカラーを、既存の大力ビクセルのカラーまたは輝度の
値から補間することによって達成される。たとえば、第
２図において、元のイメージはピクセルＰ　（１，１）
　、Ｐ　（１゜２）、、、Ｐ（３，４）で表わされてい
る。拡大されたイメージはＵ　（１，１）　、Ｕ　（１
，２）、、、Ｕ（３，４）で示されるように配置された
付加的なピクセルを生じる。ピクセルＵ（１，１）の輝
度の値は、ピクセルＰ　（１，１）　、Ｐ　（１゜２）
　、Ｐ　（２，１）及びＰ（２，２）の輝度の関数であ
る。リアル・タイムの拡大またはズームの生成には、輝
度の補間を妥当なコストのハードウェアによってできる
だけ迅速に行なうことが必要である。

補間を複数個の補間回路によって並列に処理される入力
イメージの数種類の構成要素（たとえば、赤、緑及び青
、あるいは色相、輝度、彩度）のデー夕によって、カラ
ー・イメージに拡張し、各ピクセルに対する結果を組み
合わせ、フレーム・バッファの単一ワードに記憶するこ
とができる。補間回路は同一のセットのパラメータを使
用し、かつ同一の制御論理及び若干の入出力論理を共用
することができる。

倍率の指定はタブレット３０またはその他の類似した装
置を介して、イメージ表示装置の操作員によって行なわ
れる。表示装置の操作員はまず、拡大ないしズームが必
要であることを示す。次いで、タブレットのカーソルの
移動または同様な動作によって、ユーザは適用される倍
率を指定する。

好ましい実施例においては、タブレットのカーソルの一
定距離の移動が、現在の拡大値にかかわりなく、所定の
拡大をもたらすように、システムが構成されている。付
加的な移動は線形に増加する倍率で、付加的な拡大をも
たらす。

本発明の数学的な基礎をここで検討する。本発明の好ま
しい実施例は、周知の双一次補間アルゴリズムを採用す
る。以下の説明では主としてこの特定のアルゴリズムを
扱うが、この概念は多くの他の補間アルゴリズムに拡張
できるものである。

本発明は連続ズーム機能を提供するが、これは拡大率を
許容範囲内の任意の値にでき、整数値に限定する必要が
ないことを意味する。

本発明の好ましい実施例は、補間処理における２つの基
本近似値に基づく。まず、補間された点のＸＩ　７平面
における位置が、入力イメージに重なる事前定義２次元
グリッドにおける最も近い点に近似される。この近似は
補間された点の輝度値における誤差を意味する。この誤
差は、充分に目の細かいグリッドを定義することによっ
て、必要なだけ小さなものにできる。第２に、倍率Ｇは
次の形に限定される。

Ｇ＝−；Ａ≧Ｂ　および Ｂ　　　　　　Ｇ：ａＧヵ、Ｘ ただし、Ａ及びＢは正の整数であり、Ａはここの実施形
態で一定のものであり、かつＧ　＋ｓ　ａ　ｘはその実
施体系で認められる最大倍率である。取りうるＧの値の
充分大きな集合を可能とするに充分な大きさのＡを定義
することによって、事実上連続したズームを行なうこと
ができる。

本発明の好ましい実施例は、双一次補間アルゴリズムを
使用する。第２図のビクセルＵ（１，１）のような出力
点が、４つの最も近い点の線形の組合せとして計算され
る。双一次補間関数はＸ及びｙ成分に分離できる。それ
故、このアルゴリズムを２つの１次元補間のカスケード
として実現できる。第２図を参照すると、点ｒａＪにお
ける輝度の値を、Ｐ（１，１）及びＰ（１，２）におけ
る輝度に基づいて決定できる。次いで、点ｒｂＪにおけ
る輝度を、Ｐ（２，１）及びＰ　（２，２）における輝
度の関数として決定できる。最後に、ピクセルＵ（１，
１）の値を、点ａ及びｂにおける値に基づいて、ｙ方向
の補間として決定できる。

補間処理を第３図を参照して説明するが、同図は拡大率
Ｇ＝２．４の１次元補間を表わしている。

第３図はＸ、１ないしＸ　ｎ　＋　３における４つの入
力点の間の補間を示している。対応する輝度はＩ（ｘｎ
）ないしＩ　（ｘｎ＋３）である。２．４という拡大率
は、４つの入力ビクセルに基づいてフレーム−バッファ
の出力イメージに８つのビクセルを生成する。

この場合、問題は入力点の間のサンプル間距離に対する
出力点の間のサンプル間距離の比が一定で、拡大率に等
しいような、点ＵＩＩｌ、ＵＩｌ＋ｌ＋　＋　Ｈの輝度
値を求めることである。双一次補間の場合、任意の補間
されたサンプル、たとえばＵ、が、Ｉ（Ｘ、、）及びＩ
（ｘｎ＋ｔ）を接続する直線上にあることを示すことが
できる。換言すれば、次のようになる。

（１）　　Ｕ、、、　＝　Ｕ（Ｘ、）　＝　（１−Ｂ、
）　Ｉ（Ｘ、）　◆Ｂ、　ＨＸ、、、Ｉ）ただし、Ｘｎ
：ａＸ、≦Ｘ　ｎ　＋　１及び ただし、Ｔｓは入力サンプル間距離である。Ｂ、はサン
プル間距離に対する、補間された点と以前の入力点との
間の距離の比である。たとえば、Ｂ、＝０．２５はＸ、
がＸ；とＸｌや１の間の距離の２５％であることを示す
。

補間された値の近似値は、まず入力サンプル間距ｗＩＸ
ｎ＋１−Ｘｎの−様な区画をＴ部（ただし、Ｔは整数で
ある）に任意に指定することによって得られる。高い演
算精度が必要なため困難であるＸ、。

における補間値Ｕ、を計算する代りに、Ｕ（Ｘ″、）の
値をＸ、、に最も近い区画グリッドの点、Ｘ′、によっ
て計算する。次いで、Ｖ、＝Ｕ　（Ｘ　’、）とするが
、これは近似位置Ｘ′ユにおける補間値である。

元の入力列を限定した場合（通常のイメージにおけるよ
うに０から２５５までの範囲であると想定して）、Ｕｌ
をＶ、とする際の最大誤差も限定される。最大誤差はグ
リッドの密度をどの程度に定義したかの関数である。Ｔ
＝２５６の場合、最大誤差は入力サンプルの量子化ステ
ップの半分以下である。

上述の等式（１）を次のように書き替えることができる
。

（３）　　Ｖ、　＝（１−Ａ、）　Ｉ（Ｘ、１）　”　
Ａ−Ｉ（Ｘ−＋）ただし、Ａｍは次の式で表わしたＢヨ
の近似値である。

関数ＲＯＵＮＤ　（ｎ）は（ｎ）に最も近い整数を与え
る。

この等式はＢ、の値が既知のものであることを意味して
いるが、本発明の好ましい実施例は回帰式を使用して、
次のようにＡ、の値を決定する。

ただし、 （５ａ）　　ｈ　＝　ＦＬＯＯＲ（Ｔ／Ｇ）ＭＯＤ（ａ
、ｂ）はａモジュロｂであり、ＦＬＯＯＲ（ｎ）は（ｎ
）の整数部である。

修正項ｄ、は○または１となされ、次のようになる。

この式はＡ、の値が、整数りを加えることによって以前
の係数Ａ１−１の値から得られることを意味している。

この値は１　（ｄ、）を加えることによって適宜修正さ
れるので、選択されたグリッド点は理論位置に最も近い
ものとなる。ｄ、に対する値の適切な列を求めることに
よって、問題は軽減される。第３図の例はＴ部８及びＧ
＝２．４　（すなわち、Ｔ／Ｇ＝３．３３３．、、及び
ｈ＝３を意味する）という状況に対応している。サンプ
ル■５、Ｖ　ｗａ　＋　２、■、＋３、■、＋５及びＶ
、＋６の横座標が、以前のサンプルの横座標にｈを加え
ることによって得られることに留意されたい。しかしな
がら、Ｖｌｌ及びＶ　ｒａ　＋　４の横座標は、ｈ＋１
を加えることによって得られる。

第４図は値Ｔ　＊　Ａ　＋とＴ：：Ｂ＋（ただし、ｉ＝
ｍ−１、ｍｓｍ＋１１９．、）の間の関係をグラフで示
したものである。Ｔ＊Ｂｔは区画グリッドに関する点の
位置を定義する。上記の例において、ｘｌを示すＴ：：
Ｂ、＝３．３３３はグリッドの３番目と４番目の点の間
にある。Ｔ　＊　Ａ、はＴ：：Ｂ、を最も近いサブグリ
ッドの点に近似する。すなわち、例においては、Ｔ＊Ａ
、＝３である。Ｔ　：ＣＢ　＋の値は、勾配がＴ／Ｇの
直線上にある。Ｔ＊ＡＩの値はサブグリッドにあるＴ　
＊Ｂ　＋の近似値として示されている。

第５図は、勾配がｈ（この例では、３）に等しい線を、
第４図の線から差し引いて得られる直線を示す。Ｔ＊Ｂ
＋とＴ　：ＣＡ　Ｉの値の間の誤差は、区画グリッドの
単位で表わすことができる。この図から、Ａｌ１１の値
の計算を、グラフィックス・システムでベクトル生成に
使用されるプレゼンハムのアルゴリズムと類似したアル
ゴリズムを使用して行なうことができることは明らかで
ある。プレゼンハムのアルゴリズムの説明については、
たとえば「対話式コンピュータ・グラフィックスの基礎
（Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ　　ｏｆ　　Ｉｎｔｅｒａ
ｃｔｉｖｅ　　ＣｏｍｐｕｔｅｒＧｒａｐｈｉｃｓ）　
Ｊ　、Ｊ　、　　Ｄ　、フォリイ（Ｆｏｌｅｙ）及びＡ
。

パンダム（ＶａｎＤａ冨）、アディソンーウエズリイ（
Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ）　、１９８４年、ｐｐ
、４３３−４３６を参照されたい。このタイプのアルゴ
リズムは離散グリッドの点を、所定の直線の近似値とし
て計算する。直線の勾配は１．０未満の有理数でなけれ
ばならない。

上述のように、タブレットまたは同様な入力装１土のカ
ーソルの特定の移動量に応じて、拡大率が直線的に増加
することが望ましい。これによって、拡大率Ｇを指数り
の関数として指定し、あるイメージをＧ　（Ｌ）という
拡大率で表示しておき、Ｌを増加させな場合に、結果と
して生じる新しいイメージが、一定で、Ｌの値と無関係
な率だけ大きくなるようにすることが、望ましいものと
なる。

換言すれば、次のようになる。

（６）　　　Ｇ（Ｌ＋１）／Ｇ（Ｌ）　　＝　　ＱＱは
１よりも大きな定数で、指数りの単位量の増加に関連し
た拡大率の増加を表わす。同様に、次のようになる。

（７）　　Ｇ　＝　ｆｃ：Ｌ；　Ｏ≦Ｌ≦Ｌｍａｘしか
しながら、好ましい実施例では、ハードウェアでの実現
を容易とするため、若干異なる方法で拡大率を定義する
。この式を後述するように等式（７）の形式に変換する
ことができる。好ましい実施例に使用される拡大率の式
は、次のようになる。

式中、Ｎは対象となるＸまたはｙの次元での画面の大き
さ、Ｋは指数、Ｗは実施形態で一定のパラメータである
。

Ｋ／ｗの項の意味は、表示装置上の拡大効果に関連する
ものである。Ｋ／ｗがＯの場合、Ｇ＝１となり、拡大が
行なわれておらず、かつ記憶されているイメージが、こ
れが記憶されたときとまったく同じに表示されることを
示す。それ故、１０２４カラム（Ｎ＝１０２４）の画面
の場合、結果として生じる表示も１０２４カラムを占め
ることとなる。Ｋ／Ｗ：　１であれば、Ｇ＝５１２１５
１１となる。すなわち、イメージが拡大されるので、１
０２２の入力カラムが出力時に１０２４の画面のカラム
を占める。イメージの中心が同じ位置を保つものと仮定
すると、左側の１カラム及び右側の１カラムが、この拡
大によって放棄される。Ｋ／ｗ＝２の場合、入力イメー
ジの両側で２カラムが放棄される。それ故、パラメータ
１　／　ｗは、Ｋを１増やしたと蓄に、入力イメージの
両側で放棄される端数のカラムを指定する。すなわち、
両側で１カラムのカラムを放棄するには、Ｋｆ！ｗだけ
増やぎなければならない。Ｇ　ｍ　ａ　ｘという大きさ
におけるＷの値は、後述するように、滑かな拡大の変化
をもたらす。拡大の等式を、 Ｄ＝ｗ＊Ｎ として、次のように書き替えることができる。

Ｗ及びＮが両方ともこの実施形態では一定なのであるか
ら、Ｄはこの実施形態では一定となる。

この新しい式によフて、ｈの値、すなわち整数値の勾配
（式５ａ）は次のように表ゎきれる。

＝　Ｔ　−ＣＥ几（２にＴ／Ｄ） ただし、ＣＥＩＬ（ｘ）はＸの値以上の最も近い整数値
を戻す関数である。したがって、直線の勾配（第５図）
は次のように表わすことができる。

（１１）　　Ｓ　＝　　ＣＥＩＬ（２ＫＴ／Ｄ）　　−
２ＫＴ／ＤＤ／２Ｔ Ｄ／２Ｔが整数であれば、上記の式は有理数となり、し
たがって、プレセンハムのアルゴリズムに適するものと
なる。ざらに、Ｔ及びＤを、ｒを整数として、 （１２）　　Ｄ／２Ｔ＝２零社 となるように選択した場合、次のようになり、実施形態
が簡素化される。

例として、Ｎ＝１０２４、Ｔ＝２５６、ｗ＝２の場合を
考えると、Ｄ＝２０４８、ｒ＝２となり、かつ次のよう
になる。

（，４，Ｓ＝　　４ＣＥＩＬ（Ｋ／４１に第６図の表は
この特定な例に対するａ、ｓ、ｈ。

及びＫの関数としてのｄ、の周期パターンを示す。

ｄ、のパターンが２＊＊ｒに等しい最大長の周期を有し
ていることに留意されたい。

ｄの初期値、すなわちｄｏは、実際の係数ＡＯが理論係
数ＢＯにどれ位近いかの関数である。その値については
後述する。

上述したように、拡大率Ｇのこの指定を、指数りの関数
の形に変換し、Ｌの単位増加が拡大率の一定の増加をも
たらすようにすることができる。

２つの形の間の変換は、次のようにして達成される。

関数Ｇ　（Ｋ）はＧ＝Ｇ□８の場合に最も迅速に増大す
る。Ｇのこの値に対するＫの対応する値は次のようにな
る。

（１６）　　Ｇ’　　＝　Ｇ（Ｋ、、、−１）Ｄ／２ Ｄ／２−　　（Ｋ□ｘ−１） をＧ、、８に最も近いＧの許容値であるとする。Ｑを （１７）Ｑ・　６”°。

Ｇ′ とすると、 及び となり、Ｌの関数としてＫを与える。（Ｋが整数でなけ
ればならないのであるから、得られたＫの値は丸めなけ
ればならない。） Ｋ（７）範囲０−に□８に対応するＬの範囲はＯないし
Ｌ　ｎ　ａ　ｘであって、 たとえば、タブレットを使用して、端末操作員がＬを入
力することができる。Ｌの関数としてのＫの計算を、フ
レーム当たり１回、すなわち１秒間に約１０回行なわな
ければならない。等式をシステム制御処理装置によって
、直接あるいは索引テーブルを介して計算で営る。ざら
に、Ｋの特定の値の変換のみに索引テーブルを使用し、
かつ線形補間（区分線形近似）によって中間の値を計算
することもできる。

Ｎ＝１０２４、ｗ＝３２、及びＧ−、ｘ＝３２の場合、
Ｌ□８は１７７７　（１７７６，１８９）であり、Ｑ＝
１．Ｏ○１９５３である。Ｑのこの値は、Ｇ＝１からＧ
＝３２の範囲において、ＬからＬ＋１になると、以前の
イメージの両側で１カラムが放棄きれることを保証する
。この細分性はＷ＝３２という値によって確保され、拡
大率が変化した場合に、拡大イメージをスムースに変化
きせる。Ｗの値が小ざいと、実施形態は粗いものとなる
。拡大率の変化は、いくつかのカラムを抜いた場合に、
出力イメージに顕著な急変を生じる。Ｙ軸での１次元の
拡大を検討したが、同じ手法をＹ軸に関して適用するこ
とができる。

第７図は、本発明の好ましい実施例による補間回路の実
施形態を示す。第７図の補間回路のブロック線図は、第
１図に示したイメージ処理装置１４の構成要素である。

補間回路は入力線１５で、イメージ記憶装置１６からの
データを受は取る。イメージ記憶装置１６からのデータ
は入力レジスタ５０にラッチされ、次いでスイッチ５２
の制御のもとでライン・バッファ１〜３に記憶される。

イメージ処理装置はイメージ記憶装置１６のデータに、
行ごと、すなわち線ごとにアクセスする。ビクセルは、
たとえば−度に４ビクセルずつ、イメージ記憶装置から
入力レジスタ５０に読み込まれる。

スイッチ５２はデータを、ライン・バッファ１（５４）
の連続した位置へ移動させる。線２のデータはライン・
バラシア２　（５６）へ、また線３のデータはライン・
バッファ３　（５８）へ移動きせる。２Ｄフイルタ６４
は入力イメージの最初の２つの線のデータを使用して、
実際に倍率Ｇに必要なだけの出力イメージの線の本数を
計算する。結果はこれの計算にしたがりて、２つのフレ
ーム・バッファの一方に移動される。入力記憶装置１６
から受は取った入力の４番目の線は、データの初めの２
本の線を使用した計算が終わってから、ライン・バッフ
ァ１　（５４）に移される。この移動中に、ライン・バ
ッファ２　（５６）及びライン・バッファ３　（５８）
の内容を２Ｄフイルタ６４が使用して、出力イメージの
付加的な線を生成する。

この処理は出力イメージ全体が計Ｘすれ、フレーム・バ
ッファに移されるまで、反復される。

ライン・バッファの選択は係数生成回路からの線６８の
出力によって＠御すれる。アドレス生成回路６０は、ラ
イン・バッファに記憶されている入力イメージを取り出
し、補間回路へ移動させる。

アドレスは線６７の信号に応じて、増加きせられる。

上述のように、データを補間するのに必要な２次元フィ
ルタを、２つの１次元のステップで実現できる。第８図
はビクセルＶ（ｎ、ｍ）を、ビクセルｐ　（ｔｔ　、ｔ
）Ｎ　Ｐ　（ｉ、ｊ＋１）　、Ｐ　＜ｉ＋１、ｊ）及び
Ｐ　（ｉ＋１．ｊ＋１）の関数として計算する方法を示
す。最初のステップにおいて、ビクセルＱ（ｉ、ｍ）が
、Ｐ　（ｉ、ｊ）及びＰ（ｉ、ｊ＋１）の関数として計
算きれる。ビクセルＱ（ｉ＋１．ｍ）も、Ｐ　（ｉ＋１
．ｊ）及びＰ（ｉ＋１．ｊ＋１）の関数として計算され
る。第２のステップにおいて、ビクセルＶ　（ｎ、ｍ）
が、Ｑ（ｉ、ｍ）及びＱ（ｉ＋１．ｍ）の計算値から計
算される。

第９図は２Ｄフイルタ６４の詳細を示す。２つのＩＤフ
ィルタ７ｏ及び７２がサンプルＱ　（ｉ　。

ｍ）及びＱ　（ｉ＋１．ｍ）を計算する。第３のＩＤフ
ィルタ７４は出力サンプルＶ　（ｎ、ｍ）を計算する。

他の実施例においては、ＩＤフィルタ７０を省くことが
できるが、これは以前の入力線を計算するときに、Ｑ　
（ｉ　、　ｍ）のサンプルがすでにＩＤフィルタ７２に
よフて計算きれており、完全な出力線を収めているバッ
ファに記憶できるからである。

第１０図は好ましい実施例におけるＩＤフィルタ７０．
７２及び７４の実施形態を示す。このブロック線図は■
。に対する等式を、次のように実現するものである。

（２１）　　Ｖ、　”　（１−Ａ、）　Ｉ（Ｘｎ）　”
　Ａ、　ＨＸ−−ｓ）これは次のように書き替えられる
。

（２２）　　Ｖ、　＝Ｉ（Ｘ、、）　＋Ａ−［Ｉ（Ｘ−
＋）　−ＨＸ、、）］これは出力サンプル当たり１回の
乗算を必要とする。

入力列が０から２５５の範囲にあり、Ｔ＝２５６であり
、かつＡ、が９ビツト（係数の８ビツト、Ｔ＊Ａ、を可
能とする追加ビット１ビツト）で表わされると想定する
と、取りうる積の範囲は閉区間（−６５２８０，６５２
８０）のものとなり、これを表わすには１７ビツトが必
要である。出力加算器は積の９個の最上位ビットと入力
サンプル（付加的な正の符号ビットのある）を取り入れ
、出力サンプルを計算する。積の１０番目の最上位ビッ
トは搬入入力に入り、結果を丸める。結果は加算器出力
の８個の最下位ビットに収められる。

出力における誤差には２つの項が寄与する。

１、結果を丸めたことによる寄与項。この例の場合、こ
れは量子化レベルの０．５以下である。

２、係数の近似による寄与項。この項は係数の誤差に、
２つの入力サンプルの値の差をかけた積である。Ａ、の
所定の近似誤差が最も悪くなるのは、サンプルの一方が
ゼロで、他方が２５５の場合である。この項は量子化レ
ベルの０．５以下である。

各次元における合計最大誤差は１つの量子化レベルであ
る。両方の次元における合計誤差は、対象となる例に対
する２つの量子化レベル以下である。

２Ｄフイルタ６４、したがってＩＤフィルタ７０１７２
及び７４は、補間を行なうのにＸ及びｙの係数の入力を
必要とする。本発明は、索引テーブルを必要とすること
なく、リアル・タイムでこれらの係数を生成する手段を
提供する。係数生成回路６６（第７図）の詳細を、第１
１図に示す。

係数Ａ、の値は区画グリッド（Ｘ’、）における計算き
れたサンプルの位置から得られる。双一次アルゴリズム
の場合、係数の値は次のようになる。

Ｔ３は入力サンプル間距離である。数値ＴＥＡ、は区画
グリッドの単位によるｘ７に関するサンプルの位置を与
える。Ｔ　＊　Ａ、がわかると、他の補間手法を使用し
ている場合、対応するフィルタのインパルス応答がわか
れば、係数を計算できることに留意きれたい。たとえば
、ピクセルの複写による拡大を望んでいる場合、必要な
係数は、次のように計算できる。

（２４）　　Ａ’、　＝　５ＩＧＨ（０，５−Ａ、）Ｓ
ＩＧＮ（ａ）はＡが負であればゼロであり、Ａが正また
はゼロであれば１である。

以降のＴＡ、の計算には、プレセンハムのアルゴリズム
によって得ることのできるｄ、の計算が必要である。Ｄ
　／　２　Ｔ　＝　２　＊：Ｃｒ　、すなわち２の累乗
であると想定した場合、プレセンハムのアルゴリズムの
パラメータは次のようになる。

ＤＸ　＝　２ネネｒ （２５）ＤＹ＝２＊キｒ　ＣＥＩＬ（Ｋ／２：：ｒ）　
−ＫＤｏ　＝Ｃａｒ　（２Ｅｏ　−１）　＋２ＤＹＤＹ
／ＤＸは第５図の直線の勾配に対応し、Ｄ。

はプレセンハムのアルゴリズムの初期誤差項であり、Ｅ
Ｏは区画グリッドの単位による最初のサンプルの位置の
誤差である。すなわち、次のようになる。

一〇、５≦ＥＯ＜　０．５ Ｄｏの式ハプレセンハムのアルゴリズムの誤差項Ｄ＋及
び近似誤差Ｅｔに関連する等式から得られる。

（２７）　　Ｄ＋　”　ＤＸ　（２Ｅ＋　−１）　”　
２ＤＹ第１１図に示すように、各次元に対し係数生成回
路が１つ必要である。Ｔは２の累乗、たとえばＴ＝２５
６であると想定する。システム制御処理装置１２はパラ
メータＴ＊ＡＯ，ｈ、Ｄｏ及びＤＹを与え、これらはフ
レーム全体に適用される。

これらのパラメータは、第１１図に示す対応するレジス
タに記憶される。構成要素１０８は組合せ論理を表わし
ており、これは１位置だけハード配線された左シフトを
行ない、かつ最上位ビットとＩＮＶ１１４（インバータ
）のデータとの排他的論理和を取る。ＣＬｌｏＢはアキ
エミュレータ類（ラッチ）１１２の符号にしたがって、
パラメータ２ＤＹまたは２ＤＹ−２ＤＸを加算器に与え
る。

アキュミュレータは各行または列の開始時に、ＤＯによ
って初期化される。ＤＸ＝２＊＊ｒの場合に、項２ＤＹ
−２ＤＸが最上位ビットの変更によって２ＤＹと等しく
なることに留意されたい。排他的論理和関数がこのため
に使用される。初期アドレスＴＡＯが、各行または列の
開始時に、アドレス・アキュミュレータ１．０４にロー
ドされる。パラメータｈが加算器１００によって、すべ
てのサイクルでアキュミュレータに加えられる。加算器
の搬入入力がｄ、によって、アキュミュレータ１１２か
ら供給される。「係数論理」１０６は生成されたアドレ
スから実際の係数の値への変換を行なう。これは双一次
補間の場合、Ｔが２の累乗であれば必要ない。加算器１
００のカウント（搬出）信号を使用して、第７図の線６
７に現われるＸ係数生成回路の搬出、及び線６８に現わ
れるｙ係数生成回路の搬出によって、新しい入力サンプ
ルが必要となる時期を決定する。

第１２図は列ｄ、を生成する他の方法を示しているが、
この方法はｒの値が小ざい場合に実用的なものである。

Ｋの最下位ビットｒ及びｄｌに関連するパラメータは、
それぞれレジスタＫ及びＤに記憶きれる。カウンタ１２
２は行または列の開始時にＤによフて初期化され、かつ
出力サンプルが生成されたときに増分される。出力ｄ、
は組合せ論理１２０を使用して、Ｋとカウンタの値の関
数として得られる。

出力イメージが１０２４Ｘ１０２４であり、かつ補間回
路が７５％の時間で作動すると想定した場合、ビクセル
を７５ナノ秒ごとに計算しなければならず、これは好ま
しい実施例による回路を構成するための市販の構成部品
を使用して実現可能である。時間の残りの２５％はイメ
ージ記憶装置、メモリのリフレッシュ、システム１ｔｉ
ＩＪｓマイクロプロセツサまたはその他の機能によフて
設定きれる補間回路からのデータに関するパスの競合の
可能性に備えて保留されている。

Ｆ１発明の効果 上述のように、本発明はビクセルのリアル・タイムの補
間による拡大ないしズーム機能を備えたイメージ表示シ
ステムを提供する。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明によるイメージ処理装置を組み込んだ
イメージ表示システムのブロック線図である。 第２図は、本発明によるシステムにおける入力イメージ
と補間ビクセルの間の関係を示す線図である。 第３図は、本発明による１次元の補間を示すグラフであ
る。 第４図は、本発明で用いられるＴ　Ｂ　＋と近似値ＴＡ
Ｉの値の間の関係を示すグラフである。 第５図は、一定の勾配を引いた後のＴＢ＋とＴ　Ａ　Ｉ
の値の間の関係を示すグラフである。 第６図は、本発明によって導かれる係数の表である。 第７図は、本発明によるイメージ補間回路のブロック線
図である。 第８図は、１次及び２次元の入力ビクセルと補間ビクセ
ルの間の関係を示す線図である。 第９図は、本発明による２次元フィルタのブロック線図
である。 第１０図は、本発明による１次元フィルタのブロック線
図である。 第１１図は、本発明による係数発生器のブロック線図で
ある。 第１２図は、本発明の他の実施例で使用きれる誤差項ｄ
、を生成する他の方法の図面である。 ５０・・・・入力レジスタ、５２・−・・スイッチ、５
４・・・・ライン・バッファ１．５６−・・ライン・バ
ッファ２．５８・・・・ライン・バッファ３．６０・・
・・アドレス生成回路、６４−・・２Ｄフイルタ、６６
゛°°°係数生成回路、７０．７２．７４・・・・ＩＤ
フィルタ、１００，１１０・・・・加算器、１０２−・
−１０４・・−・アドレス・アキュミュレータ、１０６
・・・・係数論理、１０８・・・・組合せ論理、１１１
・・・・　１１２・・・・アキュミュレータ、１１４・
・・・インバータ、１２０・・・・組合せ論理、１２２
・・・・カウンタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）２次元的に構成された複数のピクセルをも
   ち、補間すべきイメージを記憶するための第１の手段と
   、 （ｂ）上記イメージを、各ライン・バッファが第１の次
   元の各ピクセル位置毎に上記イメージからの１つのピク
   セルを含み、連続するライン・バッファがそれぞれ第２
   の次元に亘る複数のピクセルを含むように、複数のライ
   ン・バッファに転送するための第２の手段と、 （ｃ）補間のための補間係数を発生するための係数発生
   手段と、 （ｄ）上記ライン・バッファの内容に基づき且つ上記係
   数発生手段に応答して補間されたイメージ値を発生する
   ためのフィルタ手段と、 （ｅ）上記複数のライン・バッファのうちの連続する２
   つを上記フィルタ手段に接続するための選択手段と、 （ｆ）上記フィルタ手段の出力を記憶するためのフレー
   ム・バッファ手段とを具備する、 イメージ表示システム用補間装置。
2. （２）（ａ）遠隔データ処理システムと通信するための
   通信手段と、 （ｂ）２次元的に構成された複数のピクセルからなるイ
   メージを記憶するためのイメージ記憶手段と、 （ｃ）上記通信手段を制御し、上記イメージ記憶手段に
   イメージを記憶するためのプロセッサ手段と、 （ｄ）補間コマンドと倍率を入力するためのデータ入力
   手段と、 （ｅ）上記補間コマンドと倍率に基づき補間係数を発生
   するための係数発生手段と、 （ｆ）上記補間コマンドと上記補間係数に応答して、上
   記イメージ記憶手段に記憶された上記イメージを補間す
   るための補間手段とを具備する、イメージ表示システム
   。