JPH0481230B2 - - Google Patents

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JPH0481230B2
JPH0481230B2 JP58204826A JP20482683A JPH0481230B2 JP H0481230 B2 JPH0481230 B2 JP H0481230B2 JP 58204826 A JP58204826 A JP 58204826A JP 20482683 A JP20482683 A JP 20482683A JP H0481230 B2 JPH0481230 B2 JP H0481230B2
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JP
Japan
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image
oblique axis
transformation
data
angle
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Kuniaki Tabata
Haruo Takeda
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Hitachi Ltd
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Priority to US06/613,189 priority patent/US4618991A/en
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T3/00Geometric image transformations in the plane of the image
    • G06T3/60Rotation of whole images or parts thereof

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Storing Facsimile Image Data (AREA)
  • Editing Of Facsimile Originals (AREA)
  • Controls And Circuits For Display Device (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は画像の回転処理方式に係り、特に、画
像を含む文書の編集や印鑑照合等に好適な高速処
理手段を提供するものである。
〔発明の背景〕
正方格子状の画素の集合として定義されたデイ
ジタル画像を角度θラジアンだけ回転する処理に
ついて考察する。画像回転はアフイン変換の一種
であり、次式で定義される。
(u v)=(cosθ−sinθ sinθ cosθ)(x y) ……(1) ここに、(x y)は原画像の画素座標、(u v)は回
転画像の画素座標である。
従来の画像回転方式(例えば、特開昭57−
117061,電子通信学会研究会資料IE78−12,
Computer,IEEE,p.p.24〜26,June 1983な
ど記載の方式)は、一般に式(1)の座標変換を画素
単位に繰返すものであり、このため、高速処理が
困難であつた。一方、出願人等は、高速化を目的
に、いくつかの隣接画素を一括転送する画像回転
方式(特願昭57−176151号(特開昭59−66764
号))を発明している。この方式は、任意角の回
転角が可能であるが、処理時間が回転角に依存
し、(2n−1)×π/4ラジアンの回転(1≦n
≦4)において、処理時間が最大になるという欠
点があつた。この問題を解決する第二の画像回転
方式(特願昭58−89119号(特開昭59−214969
号))を出願人等は発明しているが、回転角が
(2n−1)×π/4ラジアンの場合を取扱つてい
た。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、任意角度θ(−π≦θ≦π)
の画像回転を高速に実現する手段を提供すること
にある。
〔発明の概要〕 T1=1 0−tanθ 1,T2=cosθ 00 secθ,T3=1 tanθ0 1 とおけば、式(1)は次のように変形できる。
u v=T3×T2×T1×x y ……(2) ここに、行列T1,T3は斜交軸変換、T2は拡大
縮小の、それぞれ、変換行列を表わす。したがつ
て、第1図に示すように、原画像を斜交軸変換
(T1)、拡大縮小(T2)、斜交軸変換(T3)の順
で処理することによつて、角度θの回転画像が得
られる。このうち、斜交軸変換(T1およびT3
は処理が単純であり、出願人等が開発したブロツ
ク転送の手法(情報処理学会論文誌:2次元ブロ
ツク転送によりメモリ・アドレス制御方式の提案
と文書画像処理への応用:昭和58年7月)などに
より高速に実行できる。また、拡大縮小(T2
については、出願人の発明による高速処理方式
(特願昭57−71237号(特開昭58−189762号))を
利用できる。以上のように、本発明は、斜交軸変
換と拡大縮小の組合せによつて、画像の回転処理
を高速化する点に特徴がある。
ただし、θ→±π/2の時、|tanθ|→∞,|
secθ|→∞となるので、式(2)における行列T2
T3が定義不能となる。また、|tanθ|と|secθ|
の増加とともに、斜交軸変換(T3)ならびに拡
大縮小(T2)を高精度に実現することが困難に
なる。この問題は、回転角θの範囲に応じて次の
ように斜交軸変換と拡大縮小の組合せを選択する
ことによつて解決できる。
a −π/4≦θ<π/4,3π/4≦θ<π,−
π≦θ<−3π/4の場合 T1=1 0−tanθ 1,T2cosθ 00 secθ,T3=1 tanθ0 1 この時、変換行列の各要素は次の値域をもつ。
0≦|tanθ|≦1,1/√2≦|cosθ|≦1,
1≦|secθ|≦√2、 b π/4≦θ<3π/4,−3π/4≦θ<−π/
4の場合 T1=cotθ 1−1 0,T2=sinθ 00 cosecθ,T3=1 −cotθ0 1 この時、変換行列の各要素は次の値域をもつ。
0≦|cotθ|≦1,1/√2≦|sinθ|≦1,
1≦|cosecθ|≦√2 既に周知の通り、1/√2〜√2程度の倍率で
拡大縮小した高品質画像を得る技術は確立されて
いる(たとえば第13回画像工学コンフアレンス、
p.183〜186、昭和57年12月)ので、上記のよう
に、回転角θの範囲に応じて、変換行列の組合せ
を選択することにより、画質低下の問題を解決で
きる。
〔発明の実施例〕
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
第2図は、本発明を実現するハードウエア構成の
一例を示す。図中、10はマイクロ・プロセツ
サ、20は主メモリ、30は拡大縮小装置、40
は画像メモリである。ここで対象とするデイジタ
ル画像は、説明の便宜上、2値画像(即ち、白ま
たは黒の、いずれかの濃淡レベルを持つ画素の集
合)と仮定するが、本発明は多値画像(即ち、多
階調の濃淡レベルを持つ画素の集合)にも適用で
きる。
画像メモリは、第3図に示すように、画素単位
の2次元アドレスを持ち、縦方向または横方向に
連続したWビツト(1ワード)の画像データを一
回の読出・書込命令でアクセスする。図中、▲印
は1ワードの先頭ビツトの位置を示す。アクセ
ス・モードをパラメータtで指定し、t=0の時
に横方向;t=1の時に縦方向のWビツトをアク
セスする。このような、2次元アクセスが可能な
画像メモリの実現方法は良く知られており、他の
文献(例えば、IEEE,Trans on Computers、
C−27,No.2,pp.113〜125,Feb.1978)でも詳
しいので説明を省略する。
マイクロ・プロセツサ10が各装置の動作を制
御し、これに要するプログラムとデータを主メモ
リ20に格納している。マイクロ・プロセツサ1
0による処理手順は第4図に示す通りである。変
換行列が、 T1=1 0−tanθ 1,T2=cosθ 00 secθ,T3=1 tanθ0 1 で表わされる場合(即ち、−π/4≦θ<π/4,
3π/4≦θ<π,−π≦θ<−3π/4の場合)を
一例として、その処理内容を以下に説明する(第
5図)。
(1) 処理100について 画像メモリ上の原画像データに対して、斜交軸
変換T1を施す。その詳細な手順は第5図の通り
である。処理100における斜交軸変換の内容を第
6図に示す。第6図に示すように、画像メモリ上
のNワード(横巾)×M行(縦長)の矩形領域内
の原画像データを、図の番号順に1ワード(即
ち、Wビツト)ずつ転送するものである。転送元
(即ち、原画像データ)の先頭アドレスを(X^1
Y^1)とし、転送先の先頭アドレスを(X^2,Y^2
とする。
a 処理110: 画像メモリのアクセス・モードを示すパラメー
タtを0に設定することにより、横方向に連続し
たWビツトのアクセスを指定する。また、転送元
のXアドレス(x1)とYアドレス(y1)、転送先
のXアドレス(x2)とYアドレス(y2)、行カウ
ンタ(LC)を初期化する。即ち、x1←X^1,y1
Y^1,x2←X^2,Δx2←0,y2←Y^2,LC←0とす
る。
b 処理120: 行カウンタ(LC)をインクリメントし、ワー
ド・カウンタ(WC)を初期化する。即ち、LC
←LC+1,WC←0とする。
c 処理130: ワード・カウンタ(WC)をインクリメントす
る。即ち、WC←WC+1とする。ここで、WC
は、画像データの当該行における転送ワード数を
示すカウンタである。
d 処理140: 画像メモリのアドレス(x1,y1)からアドレス
(x2,y2)に1ワードの画像データを転送する。
ただし、画像メモリのアドレスは、当該ワードの
先頭ビツト(第3図の▲印)の位置で示す。ま
た、アクセス・モードはt=0である。
e 処理150: ワード・カウンタ(WC)がNに等しい時、画
像データの当該行上の全ワードを転送したことに
なるので、この場合、処理160に進む。WCがN
未満の場合は、処理170に進み、当該行に関する
データ転送を継続する。
f 処理170: 転送元のXアドレス(x1)、転送先のXアドレ
ス(x2)を次のように更新する。即ち、x1←x1
W,x2←x2+Wとする。更新後、処理130に戻る。
g 処理160: 行カウンタ(LC)がMに等しい時、Nワード
XM行の画像データを全て転送したことになるの
で、この場合、処理100を終了する。LCがM未満
の場合は、処理180に進む。
h 処理180: 転送元・転送先のXアドレスおよびYアドレス
を次のように更新する。即ち、x1←X^1,y1←y1
−1,Δx2←Δx2+tanθ,x2←X^2+〔Δx2〕,y2
y2←1とする。ただし、記号〔 〕は、ガウス記
号を表わす。
(2) 処理200について 処理100によつて生成した画像データを変換行
列T2にもとづいて拡大縮小する。即ち、横方向
(X軸方向)の倍率をα=cosθとし、縦方向(Y
軸方向)の倍率をβ=secθとする。拡大縮小処理
は、拡大縮小装置30によつて行ない、処理結果
を画像メモリ40に格納する。拡大縮小装置30
には、出願人の発明による高速拡大縮小処理方式
(特願昭57−71237号(特開昭58−189762号))を
利用できる。特にこの方式は、倍率=整数定数/
整数変数の関係式を満たす場合に高速である。い
ま、上式の整数定数が32の時、回転角がθ=π/
4の場合を一例として考えると、倍率α,βを、
それぞれ、α=1/√2≒32/45≒0.711,β=
√2≒32/23≒1.391のように近似することにな
る。この例では、近似による倍率の誤差は1〜2
%程度であり、実用上の許容範囲内にあると考え
られる。
(3) 処理300について 処理200の結果、拡大縮小された画像データに
対して、斜交軸変換T3を施す。その手順を第7
図に示す。処理300における斜交軸変換の内容は、
第8図の通りである。第8図に示すように、画像
メモリ上のQ列(横巾)×Pワード(縦長)の矩
形領域内の画像データを、同図の番号順に1ワー
ド(即ち、Wビツト)ずつ転送するものである。
ただし、処理200による拡大縮小後の画像データ
を含むように、Q列×Pワードの矩形領域を定め
る。また、画像メモリのアクセスは、縦方向に連
続したWビツトを1ワードとして行なう。画像メ
モリ上の転送元の先頭アドレスを(X〓1,Y〓1)と
し、転送先の先頭アドレスを(X〓2,Y〓2)とする。
a 処理310: 画像メモリのアクセス・モードを示すパラメー
タtを1に設定することにより、縦方向に連続し
たWビツトのアクセスを指定する。また、転送元
のXアドレス(x1)とYアドレス(y1)、転送先
のXアドレス(x2)とYアドレス(y2)、列カウ
ンタ(CC)等を初期化する。即ち、x1←X〓1,y1
←Y〓1,x2←X〓2,y2←Y〓2,CC←0,Δy2←0とす
る。
b 処理320: 列カウンタ(CC)をインクリメントし、ワー
ド・カウンタ(WC)を初期化する。即ち、CC
←CC+1,WC←0とする。
c 処理330: ワードカウンタ(WC)をインクリメントす
る。即ち、WC←WC+1とする。ここで、WC
は、画像データの当該列における転送ワード数を
示すカウンタである。
d 処理340: 画像メモリ上のアドレス(x1,y1)からアドレ
ス(x2,y2)に1ワードの画像データを転送す
る。ただし、画像メモリのアドレスは、当該ワー
ドの先頭ビツト(第3図の▲印)の位置で示す。
また、アクセス・モードはt=1である。
e 処理350: ワード・カウンタ(WC)がPに等しい時、画
像データの当該列上の全ワードを転送したことに
なるので、この場合、処理360に進む。WCがP
未満の場合は、処理370に進み、当該列に関する
データ転送を継続する。
f 処理370: 転送元のYアドレス(y1)、転送先のYアドレ
ス(y2)を次のように更新する。即ち、y1←y1
W,y2←y2+Wとする。更新後、処理330に戻る。
g 処理360: 列カウンタ(CC)がQに等しい時、Q列×P
ワードの画像データを全て転送したことになるの
で、この場合、処理300を終了する。CCがQ未満
の場合は、処理380に進む。
h 処理380: 転送元・転送先のXアドレスおよびYアドレス
を次のように更新する。即ち、x1←x1+1,y1
Y〓1,x2←x2+1,Δy2←Δy2+tanθ,y2←Y〓2
〔Δy2〕とする。ただし、記号〔 〕はガウス記
号を表わす。
以上の処理手順は、変換行列が、T1= T1=1 0−tanθ 1,T2=cosθ 00 secθ,T3=1 tanθ0 1 で表わされる場合(即ち、−π/4≦θ<π/4,
3π/4≦θ<π,−π≦θ<−3π/4の場合)の
画像回転に関するものである。これ以外に、変換
行列が、 T1=cotθ 1−1 0,T2=sinθ 00 cosecθ,T3=1 −cotθ0 1 で表わされる場合(即ち、π/4≦θ<3π/4,
−3π/4≦θ<−π/4の場合)は変換行列T1
が示すように、斜交軸変換に角度π/2の回転を
追加すればよく、その処理は自明であるので説明
を省略する。
上記の実施例では、説明の便宜上、単純な処理
方法を紹介したが、これ以外に下記の如き種々の
処理方法も可能であることが容易に理解できる。
第5図の処理130,140,150,170では、マイ
クロ・プロセツサ10のプログラム処理によ
り、1ワードずつ、画像メモリ上でデータ転送
する方法を示したが、これを高速化するため
に、DMA(Direct Memory Access)による
方法を用いることもできる。DMAはマイク
ロ・プロセツサ10の介在なく、高速のデータ
転送を可能にする。DMAの手法は公知である
ので、説明を省略する。同様に、第7図の処理
330,340,350,370についても、これをDMA
転送に置換えることができる。
第4図では、処理100,200,300の3段階で
画像回転を実現する方法を示した。これに代る
方法として、画像データの転送量を削減し、高
速化するために、処理100と200、あるいは、処
理200と300を並行処理することもできる。
上記の実施例では2値画像を対象にしたが、
本発明の原理は多値画像やカラー画像にも適用
できる。
本実施例では、回転角θの範囲に応じて、斜
交軸変換と拡大縮小の組合せを選択する際に、
角度π/4の整数倍をもつて、θの領域を等分
割したが、他の方法でθの領域を分割してもよ
い。
〔発明の効果〕
本発明によれば次の効果が得られる。
(1) 本発明は、斜交軸変換と拡大縮小の組合せで
画像回転を実現する点に特徴がある。斜交軸変
換は処理が単純であり、いくつかの画素を一括
して処理でき、また、DMAによる高速データ
転送も利用できる。拡大縮小は、出願人の発明
による高速処理方式を適用することができる。
したがつて、回転のための座標変換を画素単位
に繰返す従来方式に比較し、本発明によれば画
像回転を高速に実現することが可能である。
(2) 出願人が既に発明したブロツク転送による画
像回転方式(特願昭57−176151号(特開昭59−
66764号))は、処理時間が回転角に依存し、
(2n−1)×π/4ラジアンの回転(1≦n≦
4)において処理時間が最大になるという欠点
があつたが、本発明はこの欠点を解消したもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の原理説明図、第2図は、本
発明の一実施例のハードウエア構成図、第3図
は、本発明の画像メモリのワード構成図、第4図
は、本発明の全体処理の流れを示すフローチヤー
ト、第5図は、本発明における斜交軸変換T1
処理フロー図、第6図は本発明の斜交軸変換T1
におけるデータの配置図、第7図は、本発明にお
ける斜交軸変換T3の処理フロー図、第8図は、
本発明斜交軸変換T3におけるデータの配置図で
ある。 10…マイクロ・プロセツサ、20…主メモ
リ、30…拡大縮小装置、40…画像メモリ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 メモリに記憶された2次元の原画像データを
    画像処理装置により処理し、直交座標系の一方の
    軸方向に角度θの第1の斜交軸変換を施した後、
    上記直交座標系の他方の軸方向に角度θの第2の
    斜交軸変換を施すことによつて、任意角度θだけ
    回転された回転画像を得るようにした画像の回転
    処理方法において、上記第1の斜交軸変換によつ
    て得られた中間画像を、直交座標系の一方の軸方
    向にcosθ、sinθ、またはそれらの近似倍率で縮小
    処理し、他方の軸方向にsecθ、cosecθ、またはそ
    れらの近似倍率で拡大処理した後、上記第2の斜
    交軸変換を実行することを特徴とする画像の回転
    処理方法。 2 前記第1の斜交軸変換処理、縮小処理、拡大
    処理および第2の斜交軸変換処理に適用する変換
    行列式を、画像の回転角度θがπ/4≦θ<
    3π/4、または−3π/4≦θ<−π/4の場合
    と、−π/4≦θ<π/4、3π/4≦θ<π、ま
    たは−π≦θ<−3π/4の場合とで切り替える
    ようにしたことを特徴とする第1項に記載の画像
    の回転処理方法。 3 画像データを記憶するための画像メモリと、
    画像を拡大縮小処理するための装置と、上記画像
    メモリに記憶された画像データを連続したメモリ
    アドレスをもつブロツク単位でアクセスするデー
    タプロセツサとからなり、上記データプロセツサ
    が、 上記画像メモリ上に記憶された2次元の原画像
    データを直交座標系の一方の軸方向に角度θだけ
    傾斜させた画像のデータに変換するための第1の
    斜交軸変換手段と、 上記画像拡大縮小処理装置に指令して、上記第
    1の斜交軸変換手段によつて得られた画像のデー
    タを、直交座標系の一方の軸方向にcosθ、sinθ、
    またはそれらの近似倍率で縮小し、他方の軸方向
    にsecθ、cosecθ、またはそれらの近似倍率で拡大
    した画像のデータに変換させるための手段と、 上記画像拡大縮小処理装置によつて得られた画
    像データを上記直交座標系の他方の軸方向に角度
    θだけ傾斜させた画像のデータに変換するための
    第2の斜交軸変換手段と を有することを特徴とする画像処理装置。
JP58204826A 1983-05-23 1983-11-02 画像の回転処理方法および装置 Granted JPS6097473A (ja)

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FR848407947A FR2550360B1 (fr) 1983-05-23 1984-05-22 Procede de traitement pour realiser la rotation d'une image
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