JPS6220076A - 画像処理方式 - 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】 （１）発明の属する技術分野 本発明は画像処理技術に係わり、特に文字・図形・画像
の認識の前処理に必要な拡大／縮小・回転の正規化パラ
メータの決定並びに正規化処理に好適な画像処理方式に
関するものである。

（２）従来の技術 文書中の文字や図形などを認識する場合や、カメラでと
らえた画像を認識する場合などでは１文字・図形・画像
を拡大／縮小あるいは回転させて標準バタンとの照合に
必要な正規化を行なう。しかしながら、様式の定まって
いない文書を認識する場合や認識技術をロボットの視覚
に適用する場合には、拡大／縮小率あるいは回゛転角を
少しづつ変えながら最適な正規化パラメータを求める必
要がある。しかし一般に使用されているアフィン変換の
ような計算法（工業技術院監修：ｒＳＰＩＤＥＲユーザ
マニュアル」参照）をそのまま適用して繰り返し計算を
行なうと、座標変換のための計算量が多いために性能が
出ないという問題があった。また、斜交軸変換を繰り返
して回転を近似する方法（材間：「ファクシミリ原稿の
傾補正」信学会全大（昭５６）参照）では２回転角が大
きくなった場合に画像の歪みが大きくなるという問題が
あった。また、２次元ブロック転送で回転を実現する方
法（武田他＝「２次元ブロック転送による高速画像回転
方式」情処全大（昭５８後期）参照）では画素濃度値を
格子点の濃度値で代表させており濃淡画像の品質が低下
するという問題があった。

（３）発明の目的 本発明の目的は、認識対象の文字・図形・画像の切り出
し方を決めたり大きさや歪の補正係数を求めたりするた
めに１文字・図形・画像を少しづつ拡大／縮小あるいは
回転させながら最適な正規化パラメータを決定するのに
必要な９画像の拡大／縮小あるいは回転処理を高速化し
て正規化処理全体を効率化する処理方式を提供すること
にある。

（４）発明の構成 （４−１）発明の特徴と従来の技術との差異本発明は、
　！／横／斜め±４５度方向に読み書きできる画像メモ
リ部と、この画像メモリを指定条件で高速に読み書きす
るアクセス制御部と１画像メモリとの間で読み書きする
画素濃度値を複数列分保持する画像レジスタ部と１画像
メモリあるいは画像レジスタ上の任意の画素を指定して
それらの濃度値に対する算術・論理演算を行なう演算実
行部と、指定条件によって演算対象となる画素のアドレ
スの計算と濃度値補間用の係数の計算とを行なう座標変
換制御部を設けて１画像メモリを縦／横／斜め±４５度
方向に高速に読み書き出来るように構成すると共に画素
間の任意の位置から任意方向の画像データを補間計算に
より高速に作成出来るように構成し１回転については４
５度の整数倍の部分は縦／横／斜め±４５度の読み出し
方向の選択だけで代用し、それ以下の微小回転部分は微
小回転角に応じた画素位置のシフトと補間計算を繰り返
し行なって近似することにより、高速性と近似精度を両
立させていることを最も主要な特徴としている。

従来の２計算量の多いアフィン変換を用いる方法９回転
角が大きくなると精度の落ちる斜交軸変換を繰り返す方
法、あるいは補間計算との整合性の良くない２次元ブロ
ック転送により回転を実現する方法などを単独で用いた
場合には解決できなかった高速性と近似精度の両立の問
題を解決できることが大きな違いである。

（４〜２）実施例 〔第１実施例〕 第１図は本願の第１実施例を説明する図であって、１は
画像データを保持する画像メモリ部、２は画像メモリの
アドレスと読み出し書き込みの方向と長さとなどを指定
するアクセス制御部、３は画像メモリから読み出したり
書き込んだりする画像を一時保持する画像レジスタ部、
４は画像メモリや画像レジスタの画素濃度値に対して算
術・論理演算を行なう演算実行部、５は拡大／縮小ある
いは回転などの制御を行なう座標変換制御部、６は拡大
／縮小あるいは回転などの基準となるアドレス（ｘ　Ｏ
，ｙ　Ｏ）を保持する基準座標レジスタ。

７は拡大／縮小率Ｍあるいは回転角度（または書き込み
読み出し角度）θを保持する変換指定レジスタ、８は画
像メモリと画像レジスタ部ならびに演算実行部との間で
データを転送するバス、９は画像レジスタ部のデータを
演算実行部に転送するハス、１０は演算結果を画像レジ
スタ部に転送するハス、１１は入出力データパス、１２
は画像メモリアドレス、制御線、１３はアクセス制御線
、１４は補間制御線、１５は外部からの制御線である。

第２図は、縦あるいは横あるいは斜め±４５度方向の高
速読み書きを可能にする画像メモリ部１の第１の実施例
を説明する図であって、１０１は横あるいは斜め±４５
度方向の読み書きに使用する画像メモリで列ごとに独立
に読み書き出来るように構成し、ｎ列×ｎ行の大きさを
持ち、１０２は縦あるいは横方向の読み書きに使用する
画像メモリで列ごとに独立に読み書き出来るように構成
し、　　（ｎ＋１）列×ｎ行の大きさを持ち、１０３は
画像メモリ１０２に読み書きするデータの位置を揃える
ためのシフタで、１０４は画像メモリ１０１．１０２の
アドレスや読み書き並びに相互の転送を制御する制御部
であり、１０５，１０６は内部のデータバスである。こ
のように画像メモリ部を構成することによって３画像デ
ータを縦あるいは横あるいは斜め±４５度方向に高速に
自由に読み書きできる。

第３図は、縦あるいは横あるいは斜め±４５度方向の高
速読み書きを可能にする画像メモリ部１の第２の実施例
を説明する図であって、１０７は横方向の書き込みと縦
あるいは横あるいは斜め±４５度方向の読み出しができ
るメモリセル（特願昭６０−８４６４２号「多方向読み
出し１方向書き込みメモリセル」参照）をｎ列×ｎ行分
相互接続してｎｘｎの大きさの画像を保持できるように
構成したものであり、１０８は縦あるいは斜め方向の書
き込みの際に使用するバッツァメモリであり、１０９は
画像メモリ１０７，１０８のアドレスや読み書き並びに
相互の転送を制御する制御部であり、１１０は内部のデ
ータバスである。このように画像メモリ部を構成しても
９画像データを縦あるいは横あるいは斜め±４５度方向
に高速に自由にＳ売み書きできる。

第４図は、アクセス制御部２の実施例を説明する図であ
って、２０１は座標変換制御部からの制御信号１３を解
読して画像メモリ部へ°の制御信号に変換する制御部で
あり、２０２はＸ座標のアドレスを保持するレジスタで
あり、２０３はＸ座標のアドレスを保持するレジスタで
あり、２０４は読み書きするデータの長さを保持するレ
ジスタであり、２０５は読み書きの方向を保持するレジ
スタであり、１１−１．２，３．４はそれぞれレジスタ
２０２，２０３，２０４，２０５の出力信号であり、１
２−５は読み書き指定などの制御信号である。

第５図は、座標変換制御部５の実施例を説明する図であ
って、５０１はアドレスの計算や補間係数の計算などを
行う演算器であり、５０２は補間係数を保持するレジス
タであり、５０３はメモリのアドレス（ｘ、ｙ）と読み
書きの長さβと方向ｄとを保持するレジスタであり、５
０４は画像の拡大／縮小あるいは回転等を制御する制御
部である。

第６図は、第１の発明の詳細な説明する図である。（ａ
）は読み出し角度θが零度に近い場合で。

（ｂ）は読み出し角度が４５度に近い場合である。

図中（ｘ　Ｏ，ｙ　Ｏ）は拡大／縮小あるいは回転など
の基準となるアドレスで第１図、第５図に示す基準座標
レジスタ６に保持されているものである。

また１図中Ｍ、θはそれぞれ拡大／縮小率、読み出し角
度で第１図、第５図に示す変換指定レジスタ７に保持さ
れているものである。第１図、第５図に示す拡大／縮小
あるいは回転などの制御を行なう座標変換制御部５は２
変換指定レジスタ７に保持されているθの値が（１８０
Ｘｎ）度に近い場合／　（９０＋１８０ｘｎ）度に近い
場合／（４５＋１８０Ｘｎ）度に近い場合／（−４５＋
１８０×ｎ）度に近い場合（ただしｎは整数）に応じて
、それぞれ横／縦／斜め＋４５度／斜め一４５度の方向
の中から読み出し角度に最も近い方向ｄを選択する。例
えば第６図（ａ）の場合には読み出し角度θが零度に近
いので座標変換制御■部５は読み出し方向として「横方
向」を選択し、第６図（ｂ）の場合には読み出し角度θ
が４５度に近いので座標変換制御部５は読み出し方向と
して「４５度」を選択する。第６図において、拡大／縮
小率Ｍに対応した間隔で実線上にＸ印で示した点の濃度
値を求めるために、座標変換制御部５は、基準座標レジ
スタ６に保持されるアドレス（ＸＯ。

ｙＯ）と変換指定レジスタ７に保持される読み出し角度
θとで定まる第６図中の実線で示す直線を挟むような、
角度θの大きさによって定まる読み出し方向ｄ　（ｍ／
横／斜め±４５度の内１つ）に平行する・印の画素を結
ぶ破線で示す複数の線分上の画素の濃度値を読み出す。

このために、演算器５０１は、基準座標レジスタ６に保
持されるアドレス（ｘｏ、ｙＯ）と変換指定レジスタ７
に保持される読み出し角度θを用いて第６図の破線で示
す複数の線分に対応する画像メモリの読み出しアドレス
（ｘｌ、ｙｌ）、（ｘ２．ｙ２）・・・（ｘｉ。

ｙｉ）、読み出しデータの長さｆｌ、Ａ２・・・！ｉを
次々に計算して第５図に示すレジスタ５０３に書き込み
、これらの値を読み／書きの制御情報と共にアクセス制
御線１３にのせてアクセス制御部２に送り出す。この信
号を基に、アクセス制御部２では第６図の破線で示す線
分の数に相当する回数だけ画像メモリ部１の指定アドレ
スから指定長だけ指定方向に画素の濃度データを読み出
し１画像レジスタ部３に転送する。縦方向に読み出す場
合には、第２図において、制御部１０４は画像メモリ１
０２の各列に対して画素Ｐ　ｍ　ｎのｎが一定となるよ
うな行アドレスを生成する。横方向に読み出す場合には
、第２図において、制御部１０４は画像メモリ１０１の
各列に対して画素Ｐｍｎのｍが一定となるような行アド
レスを生成する。斜め±４５度の場合には、第２図にお
いて、制御部１０４は画像メモリ１０１の各列に対して
画素Ｐｍｎのｍとｎとが共に±１づつ変わるような行ア
ドレスを生成する。第３図の構成の場合には画像メモリ
１０７に対してそれぞれ縦／横／斜め±４５度方向に読
み出すように制御部１０９がアドレスを生成する。一方
、基準座標レジスタ６に保持されるアドレス（ｘｏ、ｙ
Ｏ）と変換指定レジスタ７に保持される拡大／縮小率Ｍ
、読み出し角度θによって定まる第６図中の実線上のＸ
印の点の濃度値の計算を行なうために、第５図に示した
演算器５０１は、基準座標レジスタ６に保持されるアド
レス（ｘＯ，ｙＯ）と変換指定レジスタ７に保持される
拡大／縮小率Ｍ、読み出し角度θとから求められる×印
の点の座標値とＸ印の点を囲む・印をつけた４箇所の画
素の座標値とから補間係数を計算し、レジスタ５０２に
保持する。第１図に示した演算実行部４では９画像レジ
スタ部３に読み出した×印を囲む・印の画素の濃度値と
座標変換制御部５で計算した補間係数とを用いて、Ｘ印
で示した点の濃度値の補間計算を実行する。実行結果は
画素レジスタに書き戻すと共に必要ならば画像メモリの
指定位置にも書き戻す。

〔第２実施例〕 第７図は１本願の第２実施例の動作を説明する図である
。（ａ）は座標軸が４５度傾いている場合で、　（ｂ）
は座標軸が傾いていない場合である。

破線上の○印で示した点（拡大／縮小された結果の点）
に対してＸ軸、Ｙ軸方向の拡大／縮小率Ｍｘ、Ｍｙによ
って対応がとられる実線上のＸ印で示した点の濃度値を
求めるために、・印で示した周辺の画素列の濃度値を画
像レジスタ部３に読み出し、座標変換制御部５で計算し
た補間係数と×印で示した点の周辺の・印で示した画素
の濃度値とを用いて演算実行部４で補間計算を実行する
。

実行結果を破線上の○印で示した点に書き戻し。

隣接の列についても次々に同様の処理を繰り返していく
ことにより拡大／縮小が実行できる。拡大の場合（ｘ　
Ｏ，ｙ　Ｏ）から離れた所から（ＸＯ。

ｙＯ）の方に向かって処理を進め、逆に縮小の場合には
（ｘｏ、ｙＯ）に近い所から処理を始めて離れた方に向
かって処理を進める。

〔第３実施例〕 第８図は２本願の第３実施例の動作を説明する図である
。Ｃａ＞は原画像を示し、第８図は当該原画像をθ−４
５°＋Δθ（ただし、Δθ≦２２゜５°）回転する場合
を例に処理の手順を以下に示す。（ｂ）では、　　（ｘ
ｏ、ｙＯ）からのＸ軸方向の距離Ｘに応じて画像をｘ−
ｔａｎΔθだけＹ軸方向にシフトし、第１実施例で説明
した方法（第６図）で画素濃度値の補間計算を行なう状
態を示している。（Ｃ）では２図示（ｂ）の図形につい
て。

（ｘｏ、ｙＯ）からのＹ軸方向の距離ｙに応じて画像を
ｙ　−ｔａｎ　ΔθだけＸ軸方向にシフトし、第１実施
例で説明した方法（第６図）で画素濃度値の補間計算を
行なう状態を示している。そして最後に（ｄ）では標準
の読み出し方向として斜め４５度を選択する状態を示し
ている。以上で角度θの回転を実現できる。なお、　　
（ｂＬ　（Ｃ）の順序は入れ替え可能であり、また（ｄ
）を先に行なうことも可能である。

〔第４実施例〕 第９図は２本願の第４実施例の動作を説明する図である
。該第４実施例の場合には、斜め±４５度方向の読み書
きを行なう画像メモリを用いた第３実施例による回転法
と、第２実施例による拡大／縮小法を組み合わせたもの
であり、第３実施例による回転において選択される読み
書き方向が４５度の奇数倍変化する場合には第２実施例
を適用して７丁倍の拡大／縮小の補正を行ない、Ｘ方向
。

Ｙ方向に画素数で数えた長さが変わらないように構成す
る。

〔第５実施例〕 第１０図は１本願の第５実施例の動作を説明するフロー
図である。第５実施例の場合は特許請求の範囲の欄に明
確に記述しておくことを省略したが、第１．第２．第３
．第４実施例による処理を繰り返し適用することにより
画像の正規化を行なうために適切な拡大／縮小率あるい
は回転角度を高速に求めた後、より精度の高い計算法を
用いてこの画像の正規化を行なうように構成する。

（５）発明の詳細 な説明したように１本発明によれば１画像の回転に関し
１画像メモリの読み出し方向を４５度の整数倍だけ変え
る方法とそれ以下の微小角度については角度に応じた画
像のシフトで近似するという方法との２つの方法を組み
合わせることにより高速で歪の少ない画像の回転を実現
できる。画像の拡大／′４ｖｉ小についても２画像メモ
リを高速に読み書きして補間計算を高速処理出来るとい
う構成を利用して高性能化できる。また１画像の正規化
に必要な拡大／縮小率あるいは回転角を高速な本発明に
もとづいて求めた後に、精度の良い計算法で画像の拡大
／縮小あるいは回転処理を行なうことにより、歪のない
正規化画像が得られてしかも正規化処理全体の効率向上
を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するプロ・７り図、第
２図は縦あるいは横あるいは斜め±４５度方向の高速読
み書きを可能にする画像メモ１．１部の第１の実施例を
説明する図、第３図は縦あるいは横あるいは斜め±４５
度方向の高速読み書きを可能にする画像メモリ部の第２
の実施例を説明する図、第４図はアクセス制御部の実施
例を説明する図、第５図は座標変換制御部の実施例を説
明する図、第６図は本発明の第１の実施例の場合の動作
を説明する図、第７図は第２実施例の場合の動作を説明
する図、第８図は第３実施例の場合の動作を説明する図
、第９図は第４実施例の場合の動作を説明する図、第１
０図は第５実施例の場合の動作を説明するフロー図であ
る。 １：画像メモリ部、２：アクセス制御部、３：画像レジ
スタ部、４：演算実行部、５：座標変換制御部、６：基
準座標レジスタ、゛７：変換指定レジスク。 特許出願人　　　日本電信電話株式会社代理人弁理士　
　　　森　１）　寛 丁　Ｌ＋、１コ 、、、　　　　　　　旧 身　’７　　／］ （Ｉ））

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ディジタル画像を格納する画像メモリ部と、画像
   メモリを指定アドレスから指定長だけ縦あるいは横ある
   いは斜め±４５度の１方向を指定して読み書きするアク
   セス制御部と、 画像メモリから縦あるいは横あるいは斜め±４５度方向
   に連続的に読み出しあるいは書き込みする画素濃度デー
   タを複数列分保持する画像レジスタ部と、 画像メモリ上の任意の画素あるいは画像レジスタ上の任
   意の画素あるいは画像メモリと画像レジスタ上との双方
   の任意の画素を指定してそれらの濃度値に対する算術お
   よび論理演算を行なう演算実行部と、 拡大／縮小あるいは回転の基準点として画素間の任意の
   位置まで指定出来る基準座標レジスタと拡大／縮小率あ
   るいは回転角度を指定する変換指定レジスタとの内容に
   よって演算対象となる画素のアドレスの計算と濃度値補
   間用の係数との計算とを行なう座標変換制御部とを有し
   、 基準座標を通る任意角度方向の画像データを、画像メモ
   リ上から縦あるいは横あるいは斜め±４５度方向の最も
   近い読み出し方向を選択して画像レジスタ上に読み出し
   た画素濃度値を用いた補間計算により作成し、指定した
   拡大／縮小率に処理することを特徴とする画像処理方式
   。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、画像メモリから
   縦あるいは横あるいは斜め±４５度の１方向に連続する
   画素の濃度値を画像レジスタに読み出し、座標変換制御
   部の制御によって演算実行部で拡大／縮小率に応じた画
   素濃度値の補間計算を行なった後に画像メモリ上に書き
   戻す操作を隣接列あるいは行に対しても繰り返し適用す
   ることによって画像の拡大／縮小を実行することを特徴
   とする画像処理方式。
3. （３）特許請求の範囲第１項において、画像の回転につ
   いては４５度の整数倍の部分は縦あるいは横あるいは斜
   め±４５度の読み書き方向の選択だけで代行し、それ以
   下の微小回転部分は座標変換制御部の制御によって演算
   実行部で微小回転角に応じた画像メモリの各行あるいは
   各列の画素位置のシフトと画素濃度値の補間演算とを繰
   り返して行なうことにより近似することを特徴とする画
   像処理方式。
4. （４）特許請求の範囲第３項において、読み書き方向が
   ４５度の奇数倍変化するような回転については、√２倍
   の拡大／縮小の補正を行なうことを特徴とする画像処理
   方式。