JP2007219950A - 画像処理装置および画像データの補間方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】処理対象が輝度成分Yの場合には、画像入力部20は補間点の周囲16点の画像データを入力データ制御部30に供給する。一方、処理対象が色差成分Cb、Crの場合には、画像入力部20は補間点の周囲4点の画像データと更にその周囲12点を零値としたデータとを入力データ制御部30に供給する。入力データ制御部30は、画像入力部20から供給されるデータに基づき、補間演算用入力データDhを補間処理部40に供給する。また、係数部50は、処理対象に応じて、補間係数Hkを補間処理部40に供給する。補間処理部40は、補間演算用入力データDhと補間係数Hkとを受け取り、バイキュービック法による補間値計算式に基づいて補間計算を行う。
【選択図】図8
Description
前記補間演算の対象となっている画像データの種類に応じて、前記補間演算式に代入すべき補間演算用入力データを生成する補間演算用入力データ生成部と、
前記画像データの種類に応じて所定の補間係数演算式に基づいて算出される補間係数と前記補間演算用入力データとを前記補間演算式に代入することにより前記補間演算を行う補間演算部と
を備えていることを特徴とする。
前記画像データの種類に応じた補間係数を予め保持し、前記補間演算の対象となっている画像データの種類に応じて前記予め保持された補間係数を前記補間演算部に与える補間係数保持部を更に備えていることを特徴とする。
前記画像データには第1の画像成分と第2の画像成分とが含まれ、
前記補間演算用入力データ生成部は、
前記補間演算の対象となっている画像データが前記第1の画像成分である場合には、前記補間演算によって値が求められるべき補間点の周囲16点のデータであって3次たたみ込み内挿法による補間演算に必要な16点のデータを前記補間演算用入力データとして生成し、
前記補間演算の対象となっている画像データが前記第2の画像成分である場合には、前記補間点の周囲4点のデータであって共1次内挿法による補間演算に必要な4点のデータと、前記補間点の周囲16点のデータのうち前記補間点の周囲4点以外のデータを零値としたデータとを前記補間演算用入力データとして生成し、
前記補間演算部は、前記補間演算の対象となっている画像データが前記第1の画像成分もしくは前記第2の画像成分のいずれの場合にも、前記所定の補間演算式として前記3次たたみ込み内挿法による補間演算式に基づいて前記補間演算を行うことを特徴とする。
前記画像データは前記第1の画像成分としての輝度成分と前記第2の画像成分としての色差成分とからなるYUVフォーマットのデータであることを特徴とする。
所定の補間演算式に基づいて補間演算を行う画像データの補間方法であって、
前記補間演算の対象となっている画像データの種類に応じて、前記補間演算式に代入すべき補間演算用入力データを生成する補間演算用入力データ生成ステップと、
前記補間演算の対象となっている画像データの種類に応じて、前記補間演算式に代入すべき補間係数を算出する補間係数算出ステップと、
前記補間演算用入力データと前記補間係数とを前記補間演算式に代入することにより前記補間演算を行う補間演算ステップと
を備えていることを特徴とする。
前記補間係数算出ステップに代えて、予め保持された補間係数を前記補間演算の対象となっている画像データの種類に応じて取得する補間係数取得ステップを備えていることを特徴とする。
前記画像データには第1の画像成分と第2の画像成分とが含まれ、
前記補間演算用入力データ生成ステップでは、
前記補間演算の対象となっている画像データが前記第1の画像成分である場合には、前記補間演算によって値が求められるべき補間点の周囲16点のデータであって3次たたみ込み内挿法による補間演算に必要な16点のデータが前記補間演算用入力データとして生成され、
前記補間演算の対象となっている入力画像データが前記第2の画像成分である場合には、前記補間点の周囲4点のデータであって共1次内挿法による補間演算に必要な4点のデータと、前記補間点の周囲16点のデータのうち前記補間点の周囲4点以外のデータを零値としたデータとが前記補間演算用入力データとして生成され、
前記補間演算ステップでは、前記補間演算の対象となっている画像データが前記第1の画像成分もしくは前記第2の画像成分のいずれの場合にも、前記所定の補間演算式として前記3次たたみ込み内挿法による補間演算式に基づいて前記補間演算が行われることを特徴とする。
前記画像データは前記第1の画像成分としての輝度成分と前記第2の画像成分としての色差成分とからなるYUVフォーマットのデータであることを特徴とする。
本発明の実施形態について説明する前に、画像データの補間値計算方法について説明する。ここでは、従来から一般的に知られているバイキュービック法、バイリニア法、およびニアレストネイバー法について説明する。なお、以下の説明においては、図1に示すように、入力画像の補間点の座標を(u,v)とする。また、図1において、入力画像の画像データとして画素値を持つ点(観測点)を参照符号2で示している。また、補間点の周囲4個の観測点を頂点とする方形状の領域を「第1の画素ブロック101」といい、補間点の周囲16個の観測点を頂点とする方形状の領域を「第2の画素ブロック102」という。
まず、バイキュービック法による補間値計算方法について、図2を参照しつつ説明する。図2は、第2の画素ブロック102内の観測点を示す図である。バイキュービック法においては、第2の画素ブロック102内の16個の観測点の画素値をP11〜P44とする。
次に、バイリニア法による補間値計算方法について、図3を参照しつつ説明する。図3は、第1の画素ブロック101内の観測点を示す図である。バイリニア法においては、第1の画素ブロック101内の4個の観測点の画素値をPi j〜Pi+1 j+1とする。
次に、ニアレストネイバー法による補間値計算方法について、図4を参照しつつ説明する。図4に示すように、ニアレストネイバー法による補間値計算方法では、補間点に最も近い観測点の画素値が補間値Pとされる。すなわち、補間値Pは、式(9)、式(10−1)、および式(10−2)により算出される。
ここで、バイキュービック法による補間値計算の演算量とバイリニア法による補間値計算の演算量との違いについて説明する。式(1)で表されるバイキュービック法の補間値計算式については、式(11−1)〜(11−4)、および式(12)に変形することができる。式(11−1)〜(11−4)の重み係数f(t)については式(3−1)〜(3−3)によって算出されている。P1〜P4は、それぞれ4個の観測点における値(画素値に重み係数をかけた値)の和であり、補間値Pの計算過程において算出される値である。補間値Pは、これらP1〜P4を用いて、式(12)によって算出される。
本発明においては、式(7)で表されるバイリニア法の補間値計算式と式(11−1)〜(11−4)で表されるバイキュービック法の(変形後の)補間値計算式との相似性に着目し、以下のようにして、従来バイリニア法による補間値の算出が行われていた画像データについても、処理を複雑化することなくバイキュービック法の補間値計算式により補間値の算出が行われる。なお、以下の説明においては、図5に示すように、第2の画素ブロック102内の16個の観測点の画素値をP11〜P44とし、そのうち第1の画素ブロック101内の4個の観測点の画素値をP22、P32、P23、およびP33とする。
図8は、本発明の一実施形態に係る画像処理装置の全体構成を示すブロック図である。この画像処理装置は、サイズ変換処理部100と入力装置200と画像メモリ300と出力装置400と制御プロセッサ500とを備えている。サイズ変換処理部100は、制御部10と画像入力部20と入力データ制御部30と補間処理部40と係数部50と出力データ制御部60と画像出力部70とを有している。制御部10には、制御レジスタ11が含まれている。画像入力部20には、入力バッファ21が含まれている。画像出力部70には、出力バッファ71が含まれている。なお、本実施形態においては、画像入力部20と入力データ制御部30とによって補間演算用入力データ生成部が実現され、補間処理部40によって補間演算部が実現され、係数部50によって補間係数保持部が実現されている。
図9は、補間処理部40の構成を示すブロック図である。図9に示すように、補間処理部40には、第1〜第4の演算ユニット41〜44が含まれている。第1の演算ユニット41では、式(11−1)の「P1」の値が算出される。第2の演算ユニット42では、式(11−2)の「P2」の値が算出される。第3の演算ユニット43では、式(11−3)の「P3」の値が算出される。第4の演算ユニット44では、式(11−4)の「P4」の値が算出される。このように、第1〜第4の演算ユニット41〜44では、バイキュービック法の補間値計算式を用いて、補間値Pを算出するための値(中間結果)P1〜P4が算出される。
次に、本実施形態における画像サイズの変換処理(以下、「サイズ変換処理」という。)の手順について説明する。図12は、サイズ変換処理の手順を示すフローチャートである。サイズ変換処理が開始すると、制御プロセッサ500は、制御部10内の制御レジスタ11に、輝度成分Yもしくは色差成分Cb、Crのいずれの処理を行うのかを示す処理成分指定情報と、入力画像サイズと、拡大縮小倍率とをパラメータとして設定する(ステップS100)。ここで、入力画像サイズおよび拡大縮小倍率については、例えば外部から入力インタフェース(不図示)を介して制御プロセッサ500に与えられる。サイズ変換処理に必要な全てのパラメータが制御レジスタ11に設定されると、ステップS110に進む。
本実施形態によれば、画像データの補間計算を行うための構成要素としては、バイキュービック法の補間値計算式に基づく演算処理を行う補間処理部40だけが設けられている。入力データ制御部30では入力画像データの種類に応じて異なる内容の補間演算用入力データDhが生成され、当該補間演算用入力データDhは補間処理部40に供給される。また、補間処理部40には、入力画像データの種類に応じて異なる値の補間係数が供給される。これにより、1つの補間処理部40によって、入力画像データの種類に応じた補間値Pの算出が行われる。また、実質的にバイリニア法による補間計算が行われる際には、零値の演算が行われる部分で電力が消費されない。このため、回路規模の増大や消費電力の増大を伴うことなく、入力画像データの種類毎に好適な補間処理が行われる。
上記実施形態においては、画像データのフォーマットにYUV方式が採用されていることを前提に説明しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、画像データのフォーマットにRGB方式やYIQ方式が採用されていても本発明を適用することができる。また、上記実施形態においては、画像データのうち輝度成分Yについては補間点の周囲16点分の画像データとバイキュービック法補間係数とによって補間値Pの算出が行われ、画像データのうち色差成分Cb、Crについては補間点の周囲4点分の画像データとバイリニア法補間係数とによって補間値Pの算出が行われているが、本発明はこれに限定されるものではない。
11…制御レジスタ
20…画像入力部
30…入力データ制御部
40…補間処理部
41〜44…第1〜第4の演算ユニット
50…係数部
60…出力データ制御部
70…画像出力部
100…サイズ変換処理部
200…入力装置
300…画像メモリ
400…出力装置
500…制御プロセッサ
Cb、Cr…色差信号(色差成分)
Dh…補間演算用入力データ
Di…入力画像データ
Do…出力画像データ
Hk…補間係数
P…補間値
Y…輝度信号(輝度成分)
Claims (8)
- 所定の補間演算式に基づいて画像データの補間演算を行う画像処理装置であって、
前記補間演算の対象となっている画像データの種類に応じて、前記補間演算式に代入すべき補間演算用入力データを生成する補間演算用入力データ生成部と、
前記画像データの種類に応じて所定の補間係数演算式に基づいて算出される補間係数と前記補間演算用入力データとを前記補間演算式に代入することにより前記補間演算を行う補間演算部と
を備えていることを特徴とする、画像処理装置。 - 前記画像データの種類に応じた補間係数を予め保持し、前記補間演算の対象となっている画像データの種類に応じて前記予め保持された補間係数を前記補間演算部に与える補間係数保持部を更に備えていることを特徴とする、請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記画像データには第1の画像成分と第2の画像成分とが含まれ、
前記補間演算用入力データ生成部は、
前記補間演算の対象となっている画像データが前記第1の画像成分である場合には、前記補間演算によって値が求められるべき補間点の周囲16点のデータであって3次たたみ込み内挿法による補間演算に必要な16点のデータを前記補間演算用入力データとして生成し、
前記補間演算の対象となっている画像データが前記第2の画像成分である場合には、前記補間点の周囲4点のデータであって共1次内挿法による補間演算に必要な4点のデータと、前記補間点の周囲16点のデータのうち前記補間点の周囲4点以外のデータを零値としたデータとを前記補間演算用入力データとして生成し、
前記補間演算部は、前記補間演算の対象となっている画像データが前記第1の画像成分もしくは前記第2の画像成分のいずれの場合にも、前記所定の補間演算式として前記3次たたみ込み内挿法による補間演算式に基づいて前記補間演算を行うことを特徴とする、請求項1または2に記載の画像処理装置。 - 前記画像データは前記第1の画像成分としての輝度成分と前記第2の画像成分としての色差成分とからなるYUVフォーマットのデータであることを特徴とする、請求項3に記載の画像処理装置。
- 所定の補間演算式に基づいて補間演算を行う画像データの補間方法であって、
前記補間演算の対象となっている画像データの種類に応じて、前記補間演算式に代入すべき補間演算用入力データを生成する補間演算用入力データ生成ステップと、
前記補間演算の対象となっている画像データの種類に応じて、前記補間演算式に代入すべき補間係数を算出する補間係数算出ステップと、
前記補間演算用入力データと前記補間係数とを前記補間演算式に代入することにより前記補間演算を行う補間演算ステップと
を備えていることを特徴とする、補間方法。 - 前記補間係数算出ステップに代えて、予め保持された補間係数を前記補間演算の対象となっている画像データの種類に応じて取得する補間係数取得ステップを備えていることを特徴とする、請求項5に記載の補間方法。
- 前記画像データには第1の画像成分と第2の画像成分とが含まれ、
前記補間演算用入力データ生成ステップでは、
前記補間演算の対象となっている画像データが前記第1の画像成分である場合には、前記補間演算によって値が求められるべき補間点の周囲16点のデータであって3次たたみ込み内挿法による補間演算に必要な16点のデータが前記補間演算用入力データとして生成され、
前記補間演算の対象となっている入力画像データが前記第2の画像成分である場合には、前記補間点の周囲4点のデータであって共1次内挿法による補間演算に必要な4点のデータと、前記補間点の周囲16点のデータのうち前記補間点の周囲4点以外のデータを零値としたデータとが前記補間演算用入力データとして生成され、
前記補間演算ステップでは、前記補間演算の対象となっている画像データが前記第1の画像成分もしくは前記第2の画像成分のいずれの場合にも、前記所定の補間演算式として前記3次たたみ込み内挿法による補間演算式に基づいて前記補間演算が行われることを特徴とする、請求項5または6に記載の補間方法。 - 前記画像データは前記第1の画像成分としての輝度成分と前記第2の画像成分としての色差成分とからなるYUVフォーマットのデータであることを特徴とする、請求項7に記載の補間方法。
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