JPS6122343B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〈発明の技術分野〉 本発明は画像の幾何歪を簡易に且つ高速度に補
正できる実用性の高い画像の幾何歪補正装置に関
する。 〈発明の技術的背景〉 テレビジヨンカメラ（ITV）で撮像入力された
画像や人工衛星によるスキヤナ画像等は、一般に
非線形な幾何歪を有している。しかしてこのよう
な画像をＡ／Ｄ変換してデイジタル画像化して計
算機システムを用いて画像処理する場合、何らか
の手段を用いて上記画像の幾何歪を補正すること
が必要となる。そして、この幾何歪の補正関数は
通常二変数の高次式として近似的に与えられる。
例えば幾何歪を有する画像の座標を（ｘ，ｙ）、
この画像の幾何歪補正してなる座標を（Ｘ，Ｙ）
とした場合、座標（Ｘ，Ｙ）を座標（ｘ，ｙ）の
写像として （ｘ，ｙ）→（Ｘ，Ｙ） と表わすことができる。更に関数ｆ，ｇを用いて
上記写像の各座標成分をそれぞれ示すと Ｘ＝ｆ（ｘ，ｙ） Ｙ＝ｇ（ｘ，ｙ） として表わされ、この関数は一般に２次以上の多
項式で良く近似される。例えば２変数２次で近似
した場合、 Ｘ＝a₀＋a₁x＋a₂y＋a₃x²＋a₄xy＋a₅y² Ｙ＝b₀＋b₁x＋b₂y＋b₃x²＋b₄xy＋b₅y² として示される。従つてこの近似関数を用いて上
記した画像の幾何歪を効果的に補正することが可
能となる。 〈従来技術の問題点〉 ところが上記した補正関数を用いて画像幾何歪
の補正計算を行うことは煩雑で且つ複雑である。
つまり多くの計算パラメータを扱うことが必要で
あり、この結果計算処理の高速化も望めない。そ
の上、特別な計算回路を設けて、上記計算処理を
専用に実行させる等の配慮も必要である。これ
故、簡易に画像の幾何歪補正を行うことが難かし
く、実用性に乏しかつた。 〈発明の目的〉 本発明はこのような事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、簡易にしかも高
速度に画像の非線形な幾何歪に対する補正計算を
実行することのできる実用性の高い画像の幾何歪
補正装置を提供することにある。 〈発明の概要〉 本発明は幾何歪を有する画像を複数の部分領域
に分割し、これらの各部分領域毎に一次近似され
た補正関数に従つて幾何歪補正を行うようにした
ものである。これによつて画像全体的には幾何歪
の精密な補正を可能とし、且つ個々の部分領域に
ついては一次座標変換によつて簡易に且つ高速度
に補正計算を実行できるようにしたものである。 即ち、幾何歪の補正関数として与えられる２次
以上の高次の関数であつても、部分的には一次式
に近似できることを利用して、画像を複数の部分
領域に分割し、これらの各部分領域毎に一次座標
変換して幾何歪補正を行うようにしたものであ
る。 〈発明の実施例〉 以下、図面を参照して本本発明の一実施例につ
き説明する。 第１図は実施例装置の概略構成を示すもので、１
はテレビジヨンカメラ（ITV）等によつて撮像入
力された幾何歪を有する入力画像を記憶した入力
画像メモリで、２は上記入力画像の幾何歪を補正
してなる補正画像、つまり出力画像を記憶する出
力画像メモリである。しかして入力画像メモリ１
は、制御ユニツト３によるアドレス指定（ｘ，
ｙ）を受けて、その該当アドレスに記憶した入力
画像のデータを読出す如く構成される。また出力
画像メモリ２は、前記制御ユニツト３の制御を受
けて作動するＸ座標計算回路４およびＹ座標計算
回路５によりアドレス指定（Ｘ，Ｙ）を受け、そ
の該当アドレスに前記入力画像メモリ１から読出
された画像データを書込むように構成されてい
る。これらのＸ・Ｙ座標計算回路４，５は、座標
レジスタ６に格納された座標位置情報、および係
数レジスタ７にセツトされた一次座標変換係数に
従い、前記制御ユニツト３から与えられる補正関
数情報に従つて前記入力画像メモリ１の座標
（ｘ，ｙ）の写像となる出力画像メモリ２の座標
（Ｘ，Ｙ）をそれぞれ計算するものである。尚、
上記座標レジスタ６に格納された座標位置情報
は、後述するように入力画像を複数の分割された
個々の部分領域を示すもので、例えば各部分領域
を代表するアドレス情報からなる。また係数レジ
スタ７にセツトされる一次座標変換係数は、上記
座標レジスタ６からの座標位置情報、および係数
レジスタ８に与えられる幾何歪補正関数の近似式
の係数から係数計算回路９によつて求められた前
記部分領域にそれぞれ対応するものである。ま
た、上述した入力画像の幾何歪に対する補正関数
は、前記制御ユニツト３に与えられるようになつ
ている。そして、この制御ユニツト３によるタイ
ミング制御のもとで上述した各部が相互に関連し
て作動し、前記入力画像メモリ１に格納された画
像データを座標変換して入力画像メモリ２に書込
んでここにその幾何歪補正を行う如く構成されて
いる。 さて、入力画像メモリ１に記憶された入力画像
は、例えばＭ×Ｎ画素のデータからなり、第２図
に示すようにｍ×ｎ画素からなる複数の部分領域
に分割されている。これらの各部分領域は、入力
画像全体に対して、Ｍ画素方向にｉ番目で且つＮ
画素方向にｊ番目としてデータ＜ｉ，ｊ＞により
それぞれ特定されるようになつている。そして、
その部分領域の代表点は、部分領域＜ｉ，ｊ＞の
中心位置座標（x₀，y₀）として示される。 このように分割設定された部分領域＜ｉ，ｊ＞
の中心座標（x₀，y₀）に関して、制御ユニツト３
に与えられる画像の幾何歪に対する補正式を一次
の項までテーラ展開すると、 ｘ＝x₀＋α， ｙ＝y₀＋β とした場合

【表】 となる。但し、 x₀＝ｍ×（ｊ−１）＋ｍ／２ y₀＝ｎ×（ｊ−１）＋ｎ／２ として与えられる。このテーラ展開された補正式
は、前記変数α，βに関して一次式である。また
同様に

【表】 となる。しかして、補正関数が前述したように２
変数２次式として与えられる場合、 ∂／∂ｘ＝a₁＋2a₃x＋a₄y ∂／∂ｙ＝a₂＋a₄x＋2a₅y ∂ｇ／∂ｘ＝b₁＋2b₃x＋a₄y ∂ｇ／∂ｙ＝b₂＋b₄x＋2b₅y となるから、展開された近似式は Ｘ（x₀，y₀）＋｛a₁＋2a₃x₀＋a₄y｝α ＋｛a₂＋a₄x₀＋2a₅y₀｝β Ｙｇ（x₀，y₀）＋｛b₁＋2b₃x₀b₄y₀｝α ＋｛b₂＋b₄x₀＋2b₅y₀｝β となる。つまり、変数α，βに関して一次式とな
る。従つて、前記部分領域＜ｉ，ｊ＞の画像を、
上記式における定数項（x₀，y₀），ｇ（x₀，
y₀）と、変数α，βの係数を用いて座標変換を行
えば、ここに部分領域＜ｉ，ｊ＞の画像の幾何歪
を補正することが可能となる。但し、上記変数
α，βのとり得る範囲は代表点の位置座標を
（x₀，y₀）を中心として −ｍ／２αｍ／２ −ｎ／２βｎ／２ となる。そして、このような一次座標変換による
部分領域＜ｉ，ｊ＞の幾何歪補正を １ｉＭ／ｍ １ｊＮ／ｎ なる範囲に亘つて繰返し実行することによつて、
入力画像の全体に亘る幾何歪補正が行われること
になる。 従つて、前記第１図に示す構成の本装置によれ
ば、キーボード装置等の入力装置を用いて制御ユ
ニツト３に、予め画像全体の大きさや分割される
部分領域の大きさの情報や、別の手段等によつて
求められた上記画像の幾何歪に対する補正関数の
近似式が入力される。このような情報を得て、制
御ユニツト３は先ず補正関数の近似式の係数を前
記係数レジスタ８にセツトする。この係数レジス
タ８への係数セツトは、入力画像メモリ１に格納
された画像の幾何歪補正に先立つて１回行われ
る。そして、これらのセツトされた各情報を用い
て次のようにして画像の幾何歪の補正処理が実行
される。 即ち、先ず制御ユニツト３によつて入力画像メ
モリ１上の分割された部分領域の１つが指定さ
れ、この指定された部分領域の中心座標（x₀，
y₀）が座標レジスタ６にセツトされる。この座標
レジスタ６にセツトされた中心座標（x₀，y₀）の
データと、係数レジスタ８にセツトされた係数デ
ータとに従つて係数計算回路９は前記した補正関
数の近似式から、その一次近似された一次座標変
換の係数を計算し、これによつて求められた係数
値を係数レジスタ７にセツトしている。この係数
値計算は、補正対象とする部分領域が更新される
都度行われる。 しかしてＸ・Ｙ座標計算回路４，５では座標レ
ジスタ６にセツトされた中心座標（x₀，y₀）のデ
ータ、および係数レジスタ７にセツトされた一次
座標変換係数を入力し、また制御ユニツト３から
与えられる変数（α，β）を入力して、前述した
一次近似された補正式に従つて幾何歪に対して補
正された位置座標（Ｘ，Ｙ）をそれぞれ計算して
いる。この計算された位置座標（Ｘ，Ｙ）によつ
て出力画像メモリ２のアドレスが指定される。そ
して、この出力画像メモリ２のアドレス（Ｘ，
Ｙ）に、前記入力画像メモリ１のアドレス（ｘ，
ｙ）から読出された画像データぎ書込まれる。こ
のような座標計算が、部分領域の全体に亘つて前
記（α，β）を変数として順次行われ、その部分
領域の画像に対する幾何歪補正を完了する。しか
るのち、次の部分領域を指定して同様な処理が実
行され、以後、画面全体の部分領域に亘つて繰返
し幾何歪補正が行われる。従つて、全ての部分領
域に対する補正処理を完了して一次座標変換によ
る簡易で正確な幾何歪補正が完了することにな
る。 〈発明の効果〉 以上のように本発明によれば、非線形な幾何歪
を有し、その補正関数が高次式となつて補正が困
難であつた画像であつても、分割された部分領域
毎の一次座標変換と云う簡易な手段により正確に
幾何歪補正することができる。しかも、一次近似
された補正関数に従う一次座標変換を行うだけな
ので、計算処理が簡単な上、高速度処理が可能で
ある。またその計算処理回路の構成も簡単で良
く、従来のアドレス計算回路を利用して実現する
ことも容易である。更には計算処理のデータ量も
著しく少なくなるので精度の高い補正を行うこと
が可能となる等の実用上絶大なる効果を奏する。 〈発明の他の実施例〉 尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。例えば幾何歪に対する補正関数として与え
られる式が３次、４次といつた高次のものであつ
ても、上記したように部分領域に分割した上で上
記補正関数を捕えることで一次近似することが可
能であり、従つてこのような場合であつても一次
座標変換による幾何歪補正が可能である。従つ
て、画像の正規化を簡易に図り得、非線形な幾何
歪に対する補正効果が極めて大きい。要するに本
発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して
実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す装置の概略構
成図、第２図は画像の分割された部分領域の概念
を示す模式図である。 １……入力画像メモリ、２……出力画像メモ
リ、３……制御ユニツト、４……Ｘ座標計算回
路、５……Ｙ座標計算回路、６……座標レジス
タ、７……係数レジスタ、８……係数レジスタ、
９……係数計算回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 幾何歪を有する入力画像を格納する入力画像
   メモリと、この入力画像メモリから上記入力画像
   を複数の部分領域に分割して順次読出す手段と、
   上記入力画像の幾何歪に対する補正関数を与える
   手段と、前記入力画像メモリから読出された部分
   領域の前記入力画像全体に対する位置関係と前記
   幾何歪に対する補正関数とに従つて該部分領域に
   対する一次元座標変換補正関数を計算する手段
   と、計算された一次元座標変換補正関数に従つて
   前記部分領域の変換座標位置を計算する手段と、
   この変換座標位置に前記部分領域の画像を書込む
   出力画像メモリとを具備したことを特徴とする画
   像の幾何歪補正装置。 ２ 一次元座標変換補正関数は、幾何歪に対する
   補正関数をテーラ展開して一次元近似補正関数を
   得、部分領域と入力画像全体との位置関係に従つ
   て上記一次元近似補正関数の係数を決定して求め
   られるものである特許請求の範囲第１項記載の画
   像の幾何歪補正装置。