JPS6219980A - 画像処理装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、例えば画像の回転、移動等の画像変換を行う
画像処理装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来この種の画像処理装置では、座標軸の変換（アフィ
ン変換）により画像変換を行う。アフィン変換による画
像変換は、座標変換前の画素の２次元座標から変換後の
画素の２次元座標を計算し、変換後の座標位置にその座
標位置の画素に対応する変換前の画素の濃度情報を移動
させるという方式を採用する。しかしながら、座標位置
は画素単位となるので当然ながら離散的な位置となり、
従って画像データが標本化されることにより、変換前の
画素座標と変換後の画素座標が、１対１に対応できず、
変換後の画像に画素抜け、又は縮退が生し、正しい画像
形成ができないという問題があった。

アフィン変換のうちの回転、平−行移動を例にして、Ａ
体的に説明しよう。変換後の画素座標（ｘ　、　ｙ）は
、変換前の画素座標（ｍ、ｎ）をもとに式（Ａ）で計算
される。

Ｘ＝［ｍ−Ｃ：ａｓθ＋ｎ　−３ｉｎＯ−ｍｏ・（Ｃａ
ｓＯ−１）　＋　ｎ　Ｏ−５ｉｎ　０３ｙ　＝　［−ｍ
−３：ｎＯ＋　ｎ　−ＣａｓＯ−ｍ（＋　−３ｉｒｌ　
−ｎｏ・（ＣｏｓＯ−１）　］・・・・・・（Ａ） ここで０は回転角度、ｍｏ、ｎｏは変換前の回転原点を
表わし、記号［］は記号内の数を越えない最大整数をと
る整数化（即ち、切下げ）記号である。

式（Ａ）に示される座標変換、特に整数変換について説
明する。第２図（ａ）〜（ｄ）は座標変換の諸態様を示
し、場合によっては変換前後の座標が１対１に対応しな
い場合が有る事を示している。図中、画素は空間を格子
状に分割した格子点として表わされる。斜めのｍｎ格子
は、その格子点が変換前の画素中心を表わし、各格子点
（例えば格子点ｌ）に濃度情報があるものとする。ｍｎ
格子を角度０だけ回転した座標変換後のｘｙ格子では座
標軸の向きを右横方向にＸ軸、下方向にｙ軸をとると、
（Ａ）式での［］記号による整数変換の意味する所は、
第２図（ａ）のように１ｍｎ格子上の格子点１を、ｘｙ
軸の原点方向（第２図（ａ）〜（ｄ）面上の左上方向）
にあるｘｙ格子上の格子点であって、最短距離にある格
子点２に近似さ゛せることに相当する。［］記号により
整数化を行うのは、切下げ方式がデジタル処理に適して
いるからである。

通常の場合、第２図（ａ）のように変換前後の各格子点
は、１対１に対応するのであるか、回転角度、格子点位
置により、第２図（ｂ）のように対応するｍｎ格子点が
ないｘｙ格子点３か生ずる場合（画素の抜け）や、第２
図（ｃ）又は（ｄ）のようにｍｎ格子点２つ（ｘＹ格子
点４，５）がｘｙ格子点１つに対応する・場合（画素の
縮退）があると、１対１の対応がくずれ、画素の抜けや
画素の縮退という現象か生ずる。

この対策として、変換後の画素座標（ｘ、ｙ）から変換
前の座標（ｍ、ｎ）を逆変換により求めて、画素濃度を
計算するというＤＳ変換方式が取られるようになった。

しかしながら、この方式では、変換前の画素情報を全て
メモリに記憶しておくために大容量メモリが必要なこと
、変換前の画像データを高速にランタムアクセスするた
めに、高価なランタムアクセスメモリが必要なこと等に
問題があった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明はト記従来技術の問題点を解決するために提案さ
れたもので、座標変換を行っても変換後の画素抜けをな
い画像処理装置を提供する。

［問題点を解決するだめの手段］ 上記問題点を解決するため例えば第１図に示す実施例の
画像処理装置は、標本化された２次元画像データ１００
から座標変換により変換画像を得る際に、座標変換後の
画素アドレスを発生する第１の変換アドレス発生手段１
０１と、該画素に隣接する隣接画素アドレスを発生する
第２の変換アドレス発生手段１０２と、変換後の画像信
号を格納するメモリ１０３及び１０４とからなる。

［作用］ 上記構成において、第１の変換アドレス発生手段１０１
が発生するアドレスはメモリ１０３に対応し、ｉ　２の
変換アドレス発生手段１０２が発生するアドレスはメモ
リ１０４に対応する。変換アドレス発生手段１０１と１
０２は同時に互いに隣接した変換アドレスを発生するの
で、画像信号１００はメモリ１０３，１０４に同時に書
き込まれる。アフィン変換においては、一定の数の画素
抜けしか生じないので、このように隣接したアドレスが
画素抜けしたアドレスの場合に画像信号が補間される。

［実施例］ 以下添付図面を参照しながら、本発明に係る実施例を更
に詳細に説明する事とする。以下の実施例の説明ではア
フィン変換のうち、回転、平行移動を例にして説明する
６ 本実施例の特徴は、回転、移動等のいわゆる等倍変換の
場合、画素抜は等が連続して２個以上生しないことに着
目する点にある。即ち、前述の（Ａ）式による変換（整
数化）では切下げ操作を行っているので、２つ以上の画
素抜けが生ずる事はあり得ないのである。勿論、切下げ
操作の代りに切上げ操作を行っても同様である。２つ以
上の画素抜けが生じないのであれば、変換後の座標の次
の座標のアドレスの画像メモリにも同一濃度データを書
き込む事により、画素抜けが生ずるであろう画素位置で
の画素の濃度データを補間する事が可能である。

第３図により、本実施例の補間の原理を説明する。第３
゛図で、（ｍ、ｎ）は変換前の座標での各画素アドルス
を示し、それらを（１）、（２）。

（３）・・・・・・　とする。一方（ｘ　、　ｙ）は変
換後の画素アドレス（［ＩＩ　　［１１］　　［［［］
・・・）を示し、変換前後の各アドレスの変換対応を矢
印で示す。

即ち、アドレス（１）はアドレス［ＩＩに、アドレス（
２）はアドレス［ｍｌに、・・・となる。又前述した整
数化による画素抜けの抜けたアドレスを図中で斜線で示
す。即ち、アドレス［ＩＩ］。

［Ｖ］は画素抜けの生じたアドレスである。前述したよ
うに、画素抜けは２つ以上連続して発生しない。そこで
アドレス［ＩＩ］　　、［Ｖ］を補間するわけであるが
、本実施例では前記整数化を切下げで行っているので、
抜けたアドレス部分は１つ後の変換後アドレスに対応す
る画素濃度により補間する。即ちアドレス［ＩＩ　］は
アドレス［ＩＩの画素濃度により、アドレス［Ｖ］はア
ドレス［ＩＶ］の画素濃度によって補間するのである。

勿論、整教化を式（Ａ）に従わず切り上げで行ったら１
つ前（−１）のアドレスの画素濃度で補間する事になる
。

そこで、補間すべきタイミングを検出する事が問題とな
るが、画素抜けが生じたか否かを常にチェックする事は
画像変換処理の高速化に逆行するので１本実施例では以
下に述べる工夫を凝らす。

前述したように、画素抜けは２つ以上連続して発生しな
いので、アドレス変換を行ったら変換の都度その変換ア
ドレス画素に画素濃度を書き込むと同時に、同じ画素濃
度を１つ後のアドレスにも書き込むのである。第３図の
例でいえばアドレス（１）の画素濃度は同時にアドレス
［Ｉ］　と［ＩＩ］に書き込まれる。アドレス（２）を
変換するとアドレス［ＩＩ　３を飛ばしてアドレスＣｍ
］が生成されるが、既にアドレス［ＩＩ］には書き込ま
れているので問題ない。こうして画素抜は部分の補間が
なされる。アドレス［ｍｌ　　、　　ＣＩＶＩにはアド
レス（２）の濃度か書き込まれるが、アドレス（３）を
変換するとアドレス［ＩＶ］が生成されるので、アドレ
ス［ＩＶ］にはアドレス（３）の濃度によって書き直さ
れる。こうして画素抜けが発生したかを常に監視する必
要もなく高速に画像変換が可能になる。

又更に、画像変換後の画像データを格納する画像メモリ
を偶数アドレスに対応する部分と奇数アドレスに対応す
る部分に分け、メモリインターリーブを行って偶数部と
奇数部に同時に書き込み可能なようにする。このように
すると、上述した連続した２つのアドレスに同じ濃度を
書き込む手法はこのメモリインターリーブによって更に
高速になる。

第４図は本発明の実施例に係る画像処理装置の構成ブロ
フク図で、図中、１１は画像信号を読み取り階調画像信
号を出力する入力センサ、１２は階調画像信号を２値化
する２値化回路、１３は画像変換（座標変換）のための
画素アドレスを発生するアドレス発生器、１４は座標変
換を行うための前記（Ａ）式の各パラメータを発生する
座標変換パラメータ発生回路、１５．１６は夫々ランタ
ムアクセスできる画像メモリ（詳細は後述する）であり
、１７は画像メモリ１５又は１６に格納された画像デー
タを選択しながら可視像として出力する出力装置を示す
。

座標変換に必要なパラメータ（ｍ、ｎ、Ｇｏｓθ等）は
座標変換パラメータ発生回路１４によりアドレス発生器
゛１３へ予め供給されている。入力センサ１１からの８
ピツ）（２５６階調）レベルにデジタル化された画像デ
ータは、２値化回路１２によって２値化出力として出力
される。アドレス発生器１３では、この２値化出力に同
期しつつ座標変換パラメータ発生回路１４から供給され
るパラメータをもとに、変換後の座標（ｘ　、　ｙ）を
計算し、その計算後の座標に応じたアドレス信号１８又
は１９を出力して、その発生アドレスに応じて画像メモ
リに２値化データを書き込む。これと同時に変換後の座
標（ｘ　、　ｙ）の隣接座標（Ｘ＋１、ｙ）に対応する
画像メモリにも同じデータを書き込む、この時、２つの
メモリに同時に書き込むため（メモリインターリーブ）
に、Ｘ座標が奇数の時は奇数画素用メモリ１５、偶数の
時は偶数画素用メモリ１６に書き込むように画像メモリ
を２つに分けておく。出力装置１７へは、メモリ１５．
１６から交互に２値化された画像データが送られ、最終
出力画像が生成される。

第５図はアドレス発生器１３の回路ブロック図である。

座標変換パラメータ発生回路１４からアドレス発生器１
３への入力として、変換前のアドレス（ｍ、ｎ）及び回
転角度θに応じたＳｉｎ　ｅの値がＲＡＭ３２ａ及び３
２ｂに入力する。また、ＲＡＭ３１ａ及び３１ｂにはＣ
ｏｓ　Ｏの値を入力するのであるが、式（Ｂ）から明ら
かなように５ｉｎ（９００−〇）の値をセットすること
により、座標変換パラメータ発生回路にはＳｉｎｏの値
をルックアップテーブルの形（例えば、ＲＯＭ等に）で
記ｔ＝　しておけばよいことになる。

Ｇｏｓ　Ｏ＝　　５ｉｎ（９０Ｇ−〇）−−−−−・（
Ｂ）ＲＡＭ３１ａ、３　ｌｂ　、３２ａ、３２ｂから式
（Ａ）のｍＸ５ｉｎ　Ｏ等の計算結果を出力し、バッフ
ァ３３−ａ　〜３３−ｄ及び反転器３４−ａ〜３４−ｄ
により符号がつけられる。これらの符号は端子４３〜５
０からのラッチ３５ａ〜３５ｄへのイネーブル信号によ
りセレクトされる。次に加算器３６では下記式（Ｃ）が
計算される。

［ｍ−５ｉｎ（９００−ｅ）　＋　ｎ−９ｉｎθ］−Ｘ
’・・・（Ｃ） また加算器３７では式（Ｄ）が計算される。

［−ｍ−Ｓｉｒｌ＋ｎ−５ｉｎ（９００−θ）］→Ｙ′
　　　　　　　　　　　　　・・・（Ｄ）また加算器３
８．３９では、回転に伴うｘ、Ｘ方向への平行移動量（
Ｅ）、（Ｆ）が ［−ｍ、・（Ｃｏｓθ−１）　＋　ｒ＋ｏ−９ｉｎθ］
　−＋　Ｘ　。

・・・（Ｅ） ［−ｍｏ−９ｉｎθ−ｎｏ・（Ｃｏｓ　θ−１）］　→
ｙ。

・・・（Ｆ） 端ｆ−５１，５２にセットされている。端子５１．５２
にセットされている計は（ｍ、ｎ）とは独立な量である
。これと式（Ｃ）、（Ｄ）の値を加算して変換後の座標
（ｘ　、　ｙ）が計算される。さらに加算器４０におい
てＸ座標を１加算したｘ＋１の座標か計算される。また
Ｘ座標とｘ＋１の座標は、必ず奇数と偶数に分かれるこ
とから、このＸ座標の最小ビット（ＬＳＢ）により、画
像メモリ１５．１６を切り換えて、同じ画像データを２
つのメモリに同時に書き込むことかできる。これはアド
レス発生器１３のアドレスのＬＳＢである所の信号２０
を各画像メモリ１５．１６のエネーブル端子に入力する
事により実現される。

こうして、画像の回転移動に伴う画素抜けは隣接画素の
画素゛濃度で補間する事できる事か明らかとなった。又
は変換を高速にするために常時連続した２画素に同一の
画素濃度を書き込めば画素抜けを常にチェックする手間
がなくなり、更に画像メモリを２分すればメモリインタ
ーリーブが可能となり更に高速処理が可能となる。

又、従来のＤＳ変換に必要だった変換前のデータを記憶
する大容量メモリが不用となり、ハードウェアを簡素化
することが可能となった。又、出力側のメモリも２僅に
圧縮したデータの記憶だけですむので、メモリ量を大幅
に節減することが可能になった。また入力信号に同期し
たタイミングで全ての処理を行うことも可能となり、リ
アルタイム処理が可能となった。

前記実施例ではＸ方向に対して補間する手法を明らかに
したが、Ｘ方向でも同様である事は明らかであろう。更
にｘ、７両方向に補間を同時に行えば１方向のみに補間
をしたときに発生すると考えられる再生画像の周期性が
解消される事になる。

前記実施例においては、入力装置として入力センサを用
いていたが、この代わりに磁気ディスク、磁気テープ等
の外部記憶装置やネットワーク通信装置等のシリアルに
画像データを転送するような装置と組み合わせてシステ
ム構成することが可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、簡単な構成で画像
の回転変換後に画素抜けが生じない画像処理装置が実現
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例の基本構成図、第２図（ａ
）〜（ｄ）は座標変換後の整数化をモデル化した図、 第３図は未実施例の動作原理を説明する図、第４図、第
５図は実施例の回路図である。 図中１１・・・入力センサ、１２・・・２値化回路、１
３・・・アドレス発生器、１４・・・座標変換パラメー
タ発生回路、１５．１６・・・画像メモリ、１７・・・
出力装置、３１　ａ　、　３　ｌ　ｂ　、　３２　ａ　
、　３２　ｂ　−ＲＡＭ、３３−ａ　〜３３−ｄ−／＜
ツファ、３４−ａ〜３４−ｄ・・・反転器、３５ａ〜３
５ｄ・・・ラッチ、３６〜４０・・・加算器である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）標本化された２次元画像データの画像データから
   座標変換により変換画像を得る画像処理装置において、
   座標変換後の画素と、該画素に隣接する１つ又は複数の
   連続する隣接画素との夫々に、前記画素に対応する変換
   前の画素の画像信号を対応させて変換後の画素の画像信
   号とする画像処理装置。
2. （２）変換後の画像信号を格納するメモリを有し、該メ
   モリを前記隣接画素数に＋１した数に分割して、変換後
   の画像信号を該メモリに格納する時は分割された部分全
   て同時に書き込む事を特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の画像処理装置。
3. （３）隣接する画素は１つであり、画素座標値が奇数か
   偶数かで、メモリを切り換えることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項又は第２項に記載の画像処理装置。