JP3395195B2 - 画像歪み補正方式 - Google Patents

画像歪み補正方式

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JP3395195B2
JP3395195B2 JP34152691A JP34152691A JP3395195B2 JP 3395195 B2 JP3395195 B2 JP 3395195B2 JP 34152691 A JP34152691 A JP 34152691A JP 34152691 A JP34152691 A JP 34152691A JP 3395195 B2 JP3395195 B2 JP 3395195B2
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健一 萩尾
聡 古川
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T3/00Geometric image transformations in the plane of the image
    • G06T3/12Panospheric to cylindrical image transformations

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、テレビカメラの撮像レ
ンズ等により生じた入力画像の幾何学的歪みをリアルタ
イムで補正する画像歪み補正方式に関するものであり、
例えば、一般住宅や集合住宅において、来客の顔や姿を
テレビカメラで撮影し、住宅内でモニター確認すること
のできるテレビインターホンに利用するのに適するもの
である。 【0002】 【従来の技術】従来のテレビインターホンでの撮像範囲
は、水平角度で60度、垂直角度で45度程度の視野を
持つテレビカメラを使用することが多かった。この場
合、カメラレンズ等により生じる入力画像の幾何学的な
歪みは、人間の目に気になるほどではなく、画像歪みの
補正を行う必要は生じなかった。しかしながら、来客の
身長の高低や動きがあると、視野角の制限から来訪者が
画面から外れることがあった。そこで、視野角を増すた
めにテレビカメラを機械的に角度調整する方式も考えら
れるが、駆動部の耐久性や移動速度が遅いなどの問題が
あった。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
テレビインターホンでは、視野角が狭いという問題点が
あり、また、広い視野範囲を得るためにテレビカメラを
機械的に動かすと、故障の可能性が高くなり、移動速度
が遅いという問題も生じる。そこで、魚眼レンズ等の超
広角レンズをカメラレンズとして使用することにより視
野範囲を広げることも考えられるが、その場合には、画
像に大きな歪みを生じるという問題があった。 【0004】本発明は、上述のような点に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、魚眼レンズ等
の超広角レンズを使用してテレビカメラの視野範囲を広
くしながら、しかも画質の劣化を最小限に抑えることが
できる画像歪み補正方式を提供することにある。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明の画像歪み補正方
式にあっては、上記の課題を解決するために、入力画像
信号をデジタル化するA/D変換手段1と、入力画像信
号から同期信号を分離する同期信号分離手段3と、同期
信号から画面アドレスを生成するアドレス生成手段4
と、画像歪みを補正するように画面アドレスを変換する
アドレス変換手段5と、変換後の画面アドレスに基づい
て画素の値を補間演算する補間演算手段7と、前記アド
レス変換手段5により出力される変換アドレスに対応し
て、前記補間演算手段7にて画素の値を補間演算するの
に必要な重み付け係数を出力する補間係数テーブル6
と、補間演算された画素の値を記憶する画像メモリ8
と、画像メモリ8に記憶された画素の値をアナログ化す
るD/A変換手段9と、アナログ化された画像信号に同
期信号を混合する同期信号混合手段10とを備え、前記
アドレス変換手段5は、水平方向のアドレス変換のみを
行う手段であり、前記補間演算手段7は、変換アドレス
の水平方向に隣接する2画素の間で補間演算を行うよう
に構成されていることを特徴とするものである。 【0006】 【作用】本発明では、入力画像信号をA/D変換手段1
によりデジタル化して、同期信号分離手段3により分離
された同期信号に基づいて、アドレス生成手段4により
画面アドレスを生成し、この画面アドレスをアドレス変
換手段5により変換して画像歪みを補正し、さらに、変
換後の画面アドレスに基づいて、補間演算手段7により
画素の値を補間演算して、補間された画素の値を画像メ
モリ8に記憶させ、D/A変換手段9によりアナログ化
して、同期信号混合手段10により同期信号を混合する
ようにしたものであるから、入力画像信号に含まれてい
た画像歪みを補正して良好な画質の出力画像信号を得る
ことができるものであり、また、アドレス変換手段5に
よる変換後のアドレスが画素の間に存在する場合でも、
補間演算手段7により隣接する画素の値に基づいて、変
換後のアドレスの画素の値を精度良く求めることがで
き、補間演算を行わない場合に比べて画質が改善される
という作用がある。 【0007】 【実施例】図1は本発明の一実施例の構成を示すブロッ
ク図である。入力画像信号は、A/D変換手段1でデジ
タル化されて、入力画像データバッファ2に書き込まれ
る。入力画像データバッファ2は、例えば、FIFOメ
モリよりなり、デジタル化された画像信号をA/D変換
クロックに同期させて1水平ライン分書き込んで行くも
のである。また、同期信号分離手段3では、入力画像信
号から同期信号を分離しており、この同期信号に基づい
て各回路が動作する。アドレス生成手段4では、同期信
号に基づいて、2次元のアドレス(X,Y)を生成す
る。このアドレス(X,Y)は、歪みを補正される前の
アドレスであり、水平方向のXアドレスと垂直方向のY
アドレスよりなる。本実施例では、アドレス変換手段5
により、X方向についてのみ歪みを補正されて、変換後
の水平アドレスxと元の垂直アドレスYよりなる2次元
のアドレス(x,Y)に変換される。 【0008】このアドレス変換手段5は、テレビカメラ
のレンズ等により生じる画像歪みの特性を数式化し、変
換アドレスを計算して、その計算結果の整数部分をメモ
リテーブルに予め記憶させたものである。このとき、変
換アドレスの計算結果の小数部分は、補間係数テーブル
6に記憶させておいて、アドレス変換手段5のメモリテ
ーブルをアクセスしたときに、同時に補正係数として読
み出すようにしておく。もちろん、アドレス変換手段5
として、変換アドレスをリアルタイムで実数演算できる
高速度の演算回路を使用すれば、計算結果の整数部分を
アドレス変換用のメモリテーブルに予め記憶させる必要
はなく、また、計算結果の小数部分を補間係数テーブル
6に予め記憶させる必要もなくなり、演算回路の出力の
整数部分をそのまま変換アドレスとし、小数部分をその
まま補正係数として使用すれば良い。 【0009】ここで、アドレス変換手段5としてのメモ
リテーブルは、例えば、図2に示すような構成となって
おり、入力アドレス(X,Y)に対応して読み出される
データxが参照すべき入力画像の水平アドレスとなる。
ここでは、1次元のアドレス変換を行っているので、垂
直アドレスはYのままである。例えば、入力アドレス
(X,Y)が(2,1)ならば、図2のメモリテーブル
の当該アドレスに書き込まれたデータxは43であるの
で、参照アドレス(x,Y)は(43,1)となる。入
力画像データバッファ2には、逐次画像データが書き込
まれて行くが、同時に読み出して行く方式や、1水平ラ
インの書き込みが終了してから読み出す方式等がある。
同時に読み出して行く方式の場合には、読み出しはアド
レス変換テーブル5から得た参照アドレスまで行い、参
照アドレス(x,Y)のデータ及びその次のアドレス
(x+1,Y)のデータを補間演算手段7に送る。図2
の例では、(43,1)と(44,1)のデータを補間
演算手段7に送る。補間演算手段7では、補間係数と、
参照アドレスのデータ及びその次のアドレスのデータで
変換座標の画素の値(明るさ)を計算し、その計算結果
を画像メモリ8に蓄積する。 【0010】補間演算手段7による補間演算の内容を図
3及び図4に示す。画像歪みを或る数式で近似できる場
合、歪み補正のためのアドレス変換の計算結果(変換座
標)は整数とはならず、小数部分を含む実数となるた
め、実数のアドレスの整数部分に基づいて入力画像を参
照しても正確な画素の値は求まらない。補間演算手段7
は、これを補償するものであり、例えば、水平方向に隣
接する2画素の値から線形補間を行うことにより、より
正確な画素の値を得るものである。つまり、変換アドレ
スの計算結果をx+kとし、xを変換アドレスの整数部
分、kを小数点以下の部分とすると、線形補間では、ア
ドレスxでの画素の値D(x)とアドレス(x+1)で
の画素の値D(x+1)から、 (1−k)×D(x)+k×D(x+1) という補間式を演算し、その結果をアドレス変換後の画
素の値とするものである。上記の補間式の意味するとこ
ろは、図3に示すように、アドレスxと(x+1)の間
をk:(1−k)に分割する点(x+k)のデータを、
アドレスxでのデータD(x)とアドレス(x+1)で
のデータD(x+1)から直線的な補間により計算しよ
うとするものであり、D(x)に対する重みと、D(x
+1)に対する重みは、それぞれ図4に示すように、補
間係数kに応じて変化する。 【0011】以上のようにして、補間計算された値を画
像メモリ8の現在処理中のアドレスに書き込む。これら
の一連の処理を次々と行うことにより画像メモリ8に1
画面分(1フレーム又は1フィールド)のデータが蓄積
されるので、これらのデータを次のフィールド又はフレ
ームで読み出し、D/A変換手段9及び同期信号混合手
段10で画像信号を出力するものである。 【0012】一般的に、画像歪みの補正を行うには、2
次元のアドレス変換を施す必要がある。しかしながら、
発明のように、1次元のアドレス変換のみで有効な歪
み補正を行うことができる場合もある。本発明では、水
平アドレスのみの1次元のアドレス変換を行うものであ
り、水平アドレスのみの変換では、入力画像データの蓄
積が1ライン分だけでよく、ハードウェア構成が簡単に
なる。 【0013】比較例として図5に2次元のアドレス変換
における補間演算の処理内容を示す。上述の1次元のア
ドレス変換では、隣接する2画素間で補間演算を行って
いたが、2次元のアドレス変換では隣接する4画素間で
補間演算を行うものである。図5に示すように、2次元
のアドレス変換により得られた変換後のアドレスが(x
+k,y+m)である場合には、補間後の画素の値(明
るさ)は、 (1−k)×(1−m)×D(x,y)+(1−k)×
m×D(x,y+1)+k×(1−m)×D(x+1,
y)+k×m×D(x+1,y+1) で与えられる。ここで、xは水平アドレスの整数部分、
kは水平アドレスの小数部分、yは垂直アドレスの整数
部分、mは垂直アドレスの小数部分、D(x,y)はア
ドレス(x,y)の画素の値である。このような2次元
のアドレス変換と補間演算を行えば、1次元のアドレス
変換と補間演算を行う場合よりも、より精密に画像歪み
を補正できる。例えば、超広角レンズ(目安として水平
画角120度位)を備えるテレビカメラからの入力画像
信号は一般的にかなりの樽形歪みを有するが、本発明の
ように、水平方向についての1次元のアドレス変換と補
間演算を行えば、実用上は十分な歪み補正を行うことが
でき、図5の比較例のように、水平及び垂直方向につい
ての2次元のアドレス変換と補間演算を行えば、さらに
精密な歪み補正を行うことができる。 【0014】 【発明の効果】本発明の画像歪み補正方式によれば、ア
ドレス変換により画像歪みを補正すると共に、変換後の
アドレスの画素の値を隣接する画素間の補間計算により
求めるようにしたので、補間計算を行わない場合に比べ
ると、アドレス変換による画質の劣化が生じにくいとい
う効果がある。また、本発明によれば、1次元のアドレ
ス変換のみで実用上は十分な歪み補正を行うことがで
き、ハードウェア構成が簡単になる。 【0015】なお、本発明の画像歪み補正方式をテレビ
インターホンに応用すれば、宅外の子器のテレビカメラ
に超広角レンズを装着することにより、広い視野を得る
ことができると共に、レンズにより発生する樽型歪みを
補正して、画質劣化の少ない画像を宅内の親器のモニタ
ーテレビで見ることができるので、好都合である。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例の概略構成を示すブロック図
である。 【図2】本発明の一実施例に使用する変換テーブルの構
成例を示す図である。 【図3】本発明の1次元的なアドレス変換時の補間演算
の説明図である。 【図4】本発明の補間演算に用いる線形補間の説明図で
ある。 【図5】本発明に対する比較例としての2次元的なアド
レス変換時の補間演算の説明図である。 【符号の説明】 1 A/D変換手段 2 入力画像データバッファ 3 同期信号分離手段 4 アドレス生成手段 5 アドレス変換手段(アドレス変換テーブル) 6 補間係数テーブル 7 補間演算手段 8 画像メモリ 9 D/A変換手段 10 同期信号混合手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−81180(JP,A) 特開 昭60−102079(JP,A) 社団法人テレビジョン学会,テレビジ ョン・画像情報ハンドブック,日本,オ ーム社,1990年11月30日,P.407−P. 408 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 7/18 H04N 5/232

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 入力画像信号をデジタル化するA/D
    変換手段と、入力画像信号から同期信号を分離する同期
    信号分離手段と、同期信号から画面アドレスを生成する
    アドレス生成手段と、画像歪みを補正するように画面ア
    ドレスを変換するアドレス変換手段と、変換後の画面ア
    ドレスに基づいて画素の値を補間演算する補間演算手段
    と、前記アドレス変換手段により出力される変換アドレ
    スに対応して、前記補間演算手段にて画素の値を補間演
    算するのに必要な重み付け係数を出力する補間係数テー
    ブルと、補間演算された画素の値を記憶する画像メモリ
    と、画像メモリに記憶された画素の値をアナログ化する
    D/A変換手段と、アナログ化された画像信号に同期信
    号を混合する同期信号混合手段とを備え、前記アドレス
    変換手段は、水平方向のアドレス変換のみを行う手段で
    あり、前記補間演算手段は、変換アドレスの水平方向に
    隣接する2画素の間で補間演算を行うように構成されて
    ることを特徴とする画像歪み補正方式。
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JP2009126270A (ja) 2007-11-21 2009-06-11 Sanyo Electric Co Ltd 画像処理装置及び方法、運転支援システム、車両
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社団法人テレビジョン学会,テレビジョン・画像情報ハンドブック,日本,オーム社,1990年11月30日,P.407−P.408

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