JPS6337708A - 帯域制限補間フイルタ - 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］ 本発明は、テレビジョン画像の幾何学変換処理を高速か
つ高画質に行うための、幾何学変換装置に付随して用い
る帯域制限および補間用フィルタに関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の幾何学変換装置はディジタルビデオエフ
ェクター（ＤＶＥ）などのテレビジョン信号の特殊効果
装置として考案されている。

第２図は従来のこの種、映像信号の拡大縮小装置の一例
を示すブロック図である。

図において、１はテレビジョン映像信号の入力端子、２
はテレビジョン映像信号の出力端子、３はＡ／Ｄ変換器
、４は帯域制限用空間フィルタであり、サンプリングに
よる折り返し雑音を低減させる。５は画像メモリ、６ｖ
および６Ｈは垂直および水平補間フィルタであり、それ
ぞれ補間処理による雑音を低減させる。９．１０および
１１は画像の拡大縮小を切り換えるスイッチである。

この従来例の場合について、以下に動作を説明する。す
なわち、拡大のときは、画像（フレーム）メモリ５に書
き込まれた画像を書き込んだときの間隔よりも小さい間
隔で読み出す。この時、新しい画素データは垂直補間フ
ィルタ８Ｖ、水平補間フィルタ６Ｈにより補間処理され
て得られる。

縮小のときは、折り返しを防ぐために帯域制限用空間フ
ィルタ４により帯域制限処理されてから画素を間引き、
新しい画素データは垂直補間フィルタ６Ｖ、水平補間フ
ィルタδＨにより補間処理されて得られ、フレームメモ
リ５に書き込む。

最近ではメモリのアクセス時間が高速になり、座標変換
によって求まる画素の位置を画像メモリのアドレスとし
て用いるマツピング方式が可能になっている。

このような装置の例として第３図に映像信号の幾何学的
変換処理の他の例の構成を示すブロック図として示しで
ある。

図において、第２図と同様の箇所には同一符号を付して
その説明は省略する。６は空間補間フィルタ、７はＤ／
Ａ変換器、８はアドレス発生器であり、画像を幾何学的
変換するため画像メモリ５を読み出すアドレスを発生す
る・ この従来の他の例における動作について、以下に説明す
る。

人力された画像は折り返しが起こらないように帯域制限
用空間フィルタ４により帯域制限されて、画像メモリ５
に書き込まれる。幾何学的変換処理は座標変換により求
めた新しい画素の座標のうち整数部を画像メモリ５のア
ドレスとしてアドレス発生器８により画素データを読み
だし、座標の小数点の情報を用いて空間補間フィルタ６
により補間を行う。

以上の装置において、帯域制限用空間フィルタ４による
帯域制限処理は３〜７次程度の正弦二乗フィルタを用い
て回路構成を簡素化している。また、その特性を縮小率
に適応させるためには、帯域制限周波数の異なる数個の
フィルタを切り換えている。これは適応型フィルタの構
成が複雑になり、コストが高くなるから、このように正
弦二乗フィルタを切り換える回路構成とすることにより
簡略化を計っている。空間補間フィルタ６による補間処
理は１次補間処理の程度にして、回路構成を簡単にして
いる。

このような帯域制限フィルタ４と補間フィルタ６はそれ
ぞれの目的が違うために異なる処理を行う回路構成とな
っており、それぞれ独立しているのが従来のフィルタ構
成である。

［発明が解決しようとする問題点］ 実時間に画像を幾何学的変換を行う従来装置の問題点は
２つある。

第１に縮小処理の際、特性の異なる複数個のフィルタを
縮小率に従って切り換えることにより、フィルタの特性
を擬似的に適応させていた。この方法ではフィルタの数
たけ回路規模が大きくなるため、経済性は悪くなり適応
性を向上させることは困難であった。そのために準備し
ておくフィルタの個数が少なく適応性が悪かった。

第２に従来の回路構成では回路規模か大ぎくなるために
画質を向上させるための高次フィルタを構成することが
困難であった。特に、補間フィルタは１次補間処理が行
われており、画質劣化を招いている。

そこで、木発明の目的は、特性の異なるフィルタを複数
設けることなく、フィルタの帯域特性を可変にして、容
易に実時間で適応できる特性にすることができ、また、
画質向上のため、高次のフィルタとしても容易に構成で
きる帯域制限補間フィルタを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ このような目的を達成させるために、本発明では、画像
を幾何学的変換する座標変換データを人力する入力手段
と、画像のデータを記憶しておき、入力手段から入力さ
れた座標変換データの整数部により、指定された番号の
画像データ１０を中心に、配列された２１’＋１個の画
像データＰ（ｉ′）　＝　（ｉ’　　εｉ、−１’、・
・・ｔｏ、・・・１０＋１′　）を取り出す取出平段と
、５ｉｎｃ関数を、その第１τ点までをＴｘ’　個に等
分割し、　ｌ／２Ｔｘ’　で標本化したデータ列を、２
１’＋１個のテーブルにそれぞれ格納しておく手段と、
画像を幾何学的変換するための拡大もしくは縮小率と、
５ｉｎｃ関数の第１；点までの分割数Ｔｘ’　　と、座
標変換データの小数部とにより、５ｉｎｃ関数で重みを
つけた２１′＋１個のテーブルをそれぞれ参照し２１’
＋１個の係数を算出する算出手段と、算出手段により、
算出された各係数であるＨ’＋１個のデータと、取出手
段から取り出された２１’＋１個の画像データとから算
出された２１’＋１個の値の総和をフィルタ出力として
取り出す手段とを具えたことを特徴とする。

［作　用コ 木発明によれば、フィルタのタップ係数を可変型とした
ことにより、インパルスレスポンスを自由に設定するこ
とができる。すなわち、インパルスレスポンスをあらか
しめ記憶したテーブルを参照する方法を採用することに
より、タップ係数を求めるための計算時間を削減し、テ
ーブル参照の間隔を変更するだけでフィルタの帯域特性
を変更することができ、容易に適応型のフィルタを構成
することができる。

また、このテーブルを大きくすることにより、容易に高
次フィルタを構成することができる。

、　さらに、また、帯域制限用フィルタのインパルスレ
スポンスと、補間フィルタのインパルスレスポンスとを
同じ関数にすることにより、それぞれの処理を１つのフ
ィルタで実行することができ机 ［実施例］ 上述したように、第３図では座標変換処理の前と後にそ
れぞれ帯域制限回路４と補間回路６とを設けて独立にフ
ィルタ処理を行っている。

本発明ではこれらのフィルタ処理を同時に行うものであ
り、それらの総合特性を持ったフィルタと考えられる。

この手法は、拡大縮小率か固定である場合にはディジタ
ル−ディジタル変ｔ！！！（Ｄ／Ｄ変換）として知られ
ている。

しかし、拡大、縮小率を変化させる場合は・１１Ｆ域ホ
１１限特性が適応型であること、補間データの間隔が変
化することなどの理由により、従来は高速かつ経済的に
総合特性を求める手法がなかった。

そこで、本発明では、各フィルタを理想Ｌ　Ｐ　Ｆと仮
定することによって、総合特性を求める計算を省略する
ようにした。

すなわち、通常、フィルタの総合特性は各フィルタのイ
ンパルスレスポンスを畳み込むことによって求めている
。しかし、理想ＬＰＦの総合特性は狭帯域側の特性とな
るために計算の必要がなく、総合特性のインパルスレス
ポンスも理想ＬＰＦのインパルスレスポンスであるＳ　
ｉ　ｎ　ＣＭ　ｐ１ｎｘ （Ｆ（Ｘｌ＝　　　　　）で表せる。この５ｉｎｃｆｉ
数をテーブルとして記憶しておき、これを参照してフィ
ルタの係数とする。

帯域制限処理はこの５ｉｎｃ関数を参照する際の間隔を
換えることによって適応型とすることができる。また、
補間処理は、座標変換演算によって求める座標のうち小
数部だけ、参照する５ｉｎｃ関数の位昔を移動すること
によって、畳み込むデータ上の係数が求まる。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明による一実施例における水平方向のフィ
ルタの構成を示すブロック図である。

帯域制限用および補間用のフィルタは空間フィルタであ
り、これは水平フィルタと垂直フィルタの組合せで構成
できる。ここでは、１次元の水平フィルタについて説明
することとするが、これを２次元に拡張することは容易
である。

図において、ＩＡおよびＩＢは座標変換された新しい座
標データの入力端子であり、ＩＡはその小数部δ、ＩＢ
はその整数部ｉ。が入力される。ｔＶは画像データの入
力端子である。２は出力端子であり、フィルタ処理され
た出力画像データｑ　（ｍｏ）が出力される。

５は画像メモリであり、入力端子ＩＶからの画像データ
を記憶する。１２は遅延回路（ＦＩＦＯ）、１３ｃは縮
小率αの入力端子、１３．は拡大率１の入力端子、Ｓｌ
は拡大のときは１、縮小のときは縮小率αに切り換える
スイッチ、ＭＭは乗算器であり、画像データの補間初期
値を定める係数を算出する。

Ｍ↑は拡大縮小率に従うタップ間隔を算出する乗算器で
ある。Ｌｌ・〜Ｍｌ・およびＭ−、・′〜Ｍ、・′　は
乗算器、ＡＯ，八−８，〜へ８．は加算器、Ｔ　ｏ　、
　Ｔ−＋　・〜Ｔヒはテーブル、Ｔｘ’　　は５ｉｎｃ
関数の第１τ点までを分割した間隔の個数である。

次に、第１図に従って、本実施例のフィルタの動作を説
明する。

本実施例のフィルタの基本構成はトランスバーサルフィ
ルタ型であり、そのタップ数をＨ’＋１個とする。座標
変換によって求まる新しい座標データのうち整数部を１
０．小数部をδとする。整数部ｉ。は画像メモリ５のア
ドレスとして使用する。画像メモリ５は指定されたアド
レス１０を中心に２１’＋１個の画像データＰ（ｉ’　
）　＝（ｉ’　ｔＥｉｏ−１’、・・・、１０．・・＋
、ｉ、＋１’　　）を出力する。画像メモリ５から出力
された画像データＰ（ｉ’）はフィルタの係数を求める
のに必要な時間だけＦＩＦＯ１２によって遅延される。

一方、テーブルＴ−，〜Ｔ、・にはそれぞれ５ｉｎｃ関
数の第１τ点までをＴｘ’個に分割し、　１／’２７Ｘ
’　で標本化した離散的なデータを記憶している。縮小
率をαとするとそれを参照する間隔は、拡大のときＴｘ
’　、縮小のときαＴｘ’　であるから、拡大のとき１
、縮小のときαをスイッチＳｌで切り換え、乗算器ＭＴ
でＴｘ’　倍してタップ間隔を得ている。

この値のフィルタのタップ間隔により、各タップ用のα
Ｔｘ’　を乗算器Ｍ−，・〜Ｍ１・で１（−１’〜１’
　　）倍してαＴｘ″ｉを求める。一方、それと同時に
乗算器ＭＭでαＴｘ’　と、座標変換で求められ、入力
端子ＩＡから入力される座標変換データの小数部δとを
乗算してαＴｘ’　δを求める。それらを加算器Ａ−ビ
〜Ａ、　でそれぞれ加算してαＴｘ’（ｉ＋δ）を求め
、これを用いてテーブルＴ。およびＴ−、、−Ｔ、・を
それぞれ参照する。テーブルを参照して得られたフィル
タのタップ係数と先の画像データＰ（ｉ’）　とを乗算
器Ｍ０°およびＭ−、、ｌ〜−１′でそれぞれ乗算を行
い加算器Ａｏでその総和をとることによって出力画像ｑ
　（ｍｏ）を得て出力端子２に出力される。

［発明の効果］ 以上から明らかなように、本発明によれば、縮小率に適
応した帯域制限特性を持ち、特性の優れた帯域制限フィ
ルタを構成することが可能になり、折り返し雑音を除去
することができる。

また、補間処理においても、従来の１次補間ではなく特
性の優れた高次フィルタを用いているために補間雑音も
同時に除去できる。

さらに、帯域制限処理と補間処理を１つのフィルタで実
現できるために回路規模を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例の構成を示すブロック図
、 第２図は従来の映像信号の拡大縮小装置の一例を示すブ
ロック図、 第３図は従来の映像信号の幾何学的変換装置の他の例を
示すブロック図である。 １・・・入力端子、 ＩＡ・・・座標データ小数部δの入力端子、ＩＢ・・・
座標データ整数部１０の入力端子、２・・・出力端子、 ３・・・Ａ／Ｄ変換器、 ４・・・帯域制限用空間フィルタ、 ５・・・画像メモリ、 ６・・・空間補間フィルタ、 ６Ｈ・・・垂直補間フィルタ、 ６ｖ・・・水平補間フィルタ、 ７・・・Ｄ／Ａ変換器、 ８・・・アドレス発生器、 ９．１０．１１・・・画像の拡大縮小を切り換えるスイ
ッチ、 １２・・・遅延回路（ＦＩＦＯ）、 １３ｃ・・・縮小率の入力端子、 １３、・・・拡大の入力端子、 Ｓｌ・・・スイッチ、 ＭＭ、ＭＴ　、Ｍ−ｔ　　〜Ｍ１・１Ｍ１・′　〜Ｍｌ
・′・・・乗算器、 Ａｏ、Ａ−＋・〜Ａ１　　・・・加算器、Ｔｏ　、　Ｔ
−＋””’　Ｔ＋”　　テーブル、Ｔｘ’　・・・フィ
ルタのタップ間隔 係数の数（個）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 画像を幾何学的変換する座標変換データを入力する入力
   手段と、 前記画像のデータを記憶しておき、前記入力手段から入
   力された前記座標変換データの整数部により、指定され
   た番号の画像データｉ＿０を中心に、配列された２Ｉ′
   　＋　１個の画像データＰ（ｉ′）＝｛ｉ′∈ｉ＿０−
   Ｉ′、・・・ｉ＿０、・・・ｉ＿０＋Ｉ′｝を取り出す
   取出手段と、 Ｓｉｎｃ関数を、その第１零点までをＴｘ′個に等分割
   し、１／２Ｔｘ′で標本化したデータ列を、２Ｉ′＋１
   個のテーブルにそれぞれ格納しておく手段と、 前記画像を幾何学的変換するための拡大もしくは縮小率
   と、前記Ｓｉｎｃ関数の第１零点までの分割数Ｔｘ′と
   、前記座標変換データの小数部とにより、前記Ｓｉｎｃ
   関数で重みをつけた前記２Ｉ′＋１個のテーブルをそれ
   ぞれ参照し２Ｉ′＋１個の係数を算出する算出手段と、 前記算出手段により、算出された各係数である２Ｉ′＋
   １個のデータと、前記取出手段から取り出された２Ｉ′
   ＋１個の画像データとから算出された２Ｉ′＋１個の値
   の総和をフィルタ出力として取り出す手段と を具えたことを特徴とする帯域制限補間フィルタ。