JPH04241844A

JPH04241844A - 画像補間法

Info

Publication number: JPH04241844A
Application number: JP3011674A
Authority: JP
Inventors: Masataka Nagao; 長尾　昌隆
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-01-09
Filing date: 1991-01-09
Publication date: 1992-08-28

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＣＴ画像等の補間や
動画像の再生等に用いられ、実際の複数枚の画像から、
空間的にあるいは時間的にそれらの画像の間に位置すべ
き補間画像を作成する画像補間法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の画像補間法を示す説明図で
あり、図において、１０は補間によって補間画像Ｎが作
成される範囲である補間フレーム２０，３０はそれぞれ
補間のもとになる原画像、４０は補間フレーム１０上の
要素、５０，６０はそれぞれ原画像２０，３０上の要素
である。

【０００３】次に動作について説明する。ここで、補間
フレーム１０における要素を４０の画像（画像要素）を
ｎｉｊ、原画像２０，３０上の要素５０，６０の画像を
それぞれａｉｊ　，ｂｉｊとする。例えば、補間フレー
ム像１０における画像要素ｎｉｊは、数式１に示す線形
補間によって求められる。

【０００４】

【数１】

【０００５】そして、数式１による演算が補間フレーム
１０を構成する全要素について実行されることにより、
補間画像全体が作成される。従って、原画像２０，３０
をＡ，Ｂ、補間画像をＮで表わすと、補間画像Ｎは、数
式２で表わされる。

【０００６】

【数２】

【０００７】例えば、ＣＴスキャンによる人体断層像が
、図６に示すように、２つの原画像２１，３１として得
られていた場合に、２つの原画像２１，３１の間に位置
すべき画像として、補間画像１１が得られる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の画像補間法は以
上のように行われているので、２つの原画像２１，３１
中のパターンの位置にずれがある場合には、補間画像１
１において、パターンが２重になり不自然な擬像が生ず
るという課題があった。

【０００９】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、パターンが２重になることを防止
し、自然な画像に近い補間画像を作成できる画像補間法
を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る画像補間
法は、２つの原画像中の小部分画像であって補間フレー
ムにおける注目小部分を中心として互いに対向するそれ
ぞれの小部分画像の間の距離を、２つの原画像における
部分領域中の各小部分画像について算出し、算出された
各距離のうちで最も小さい距離に対応した小部分画像の
組合せを選択し、選択された小部分画像の組合せにもと
づいた線形補間等の補間演算を行い、その演算結果を注
目小部分の画像とし、補間フレームの全体にわたって注
目小部分を設定し、上述した注目小部分の画像を演算す
る処理を繰り返して、補間フレーム内の補間画像を作成
するようにしたものである。

【００１１】

【作用】この発明における注目小部分の画像の補間演算
のための部分領域からの小部分画像の選択は、注目小部
分を中心として互いに対向する小部分画像の間の距離を
算出し、その距離が最小となっている小部分画像の組合
せを探すように実行されるので、２つの原画像間で最も
近似している小部分画像を選択することになり、補間画
像の不自然さを軽減する。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１において、１２は補間画像Ｎが生成される範
囲である補間フレーム、２２，３２はそれぞれ原画像（
以下、原画像Ａ、原画像Ｂと記す。）、４は補間により
画像が作成される注目小領域、５，６は原画像Ａ，Ｂ上
の部分領域である。また、５１１〜５ｎｎは部分領域５
内の小部分であり、７は各小部分画像に関する距離ｄ１
１〜ｄｎｎの集合である。なお、部分領域５，６は、例
えば、補間フレーム１２における注目小領域４の座標と
同一の中心座標を有し、２つの原画像Ａ，Ｂにおけるパ
ターンの最大ずれ予測量に応じたサイズとされる（ずれ
量が大きいときにはサイズ大、ずれ量が小さいときには
サイズ小）。また、図２は計算機等でこの画像補間法を
実行する場合の処理を示すフローチャートである。

【００１３】次に動作について図２のフローチャートを
参照して説明する。まず、注目小領域４およびそれに対
する部分領域５を定める（ステップＳＴ１１，ＳＴ１２
）。そして、部分領域５を各小部分５１１〜５ｎｎに分
割する（ステップＳＴ１２）。さらに、２つの原画像Ａ
，Ｂの間の補間によって画像を得ようとする位置に補間
フレーム１２を置いたと仮定して（空間的に、２つの原
画像Ａ，Ｂのちょうど中間にあるべき補間画像Ｎを得た
いときには、２つの原画像Ａ，Ｂから等しい距離にある
位置）、注目小領域４を中心として、小部分５ｕｖ（ｕ
＝１〜ｎ，ｖ＝１〜ｎ）に対向する位置にある原画像Ｂ
上の小部分６ｘｙ（ｘ＝１〜ｎ，ｙ＝１〜ｎ）を定める
。ここで、一方の原画像Ａの内容が他方の原画像Ｂの内
容を平行移動されたものとなっている場合には、小部分
５ｕｖの座標を（ｕ，ｖ）、注目小領域４の座標を（ｉ
，Ｊ）とすると、小部分６ｘｙの座標（ｘ，ｙ）は、（
ｚｉ−ｕ，ｚｊ−ｖ）で表わされる。

【００１４】次に、小部分５ｕｖの小部分画像ａｕｖお
よび小部分６ｘｙの小部分画像ｂｘｙから数式３により
、小部分画像ａｕｖ，ｂｘｙ間の距離を求める。数式３
において、ａｕｖ，ｂｘｙは、具体的には濃度である。

【００１５】

【数３】

【００１６】数式３において、２つの積分記号は、例え
ば、小部分画像ａｕｖ，ｂｘｙを構成する各画像の濃度
についての差分２乗を、小部分画像ａｕｖ，ｂｘｙを構
成する全画素について加算することを意味する。距離ｄ
ｕｖを求める場合に、数式３で示されるような差分２乗
和の算出に代えて、差分絶対値和を算出してもよい（∫
∫｜ａｕｖ−ｂｘｙ｜）。

【００１７】図１に示した例では、部分領域Ｋに関して
、図１（Ｂ）に示す小部分画像ａ１１〜ａｎｎに対応し
て、図１（Ｃ）に示すような距離ｄ１１〜ｄｎｎが得ら
れる。そこで、数式４で表わされるように、距離ｄ１１
〜ｄｎｎのうち最小のものを選択する。

【００１８】

【数４】

【００１９】そして、最小距離ｄｍ　のもとになった小
部分画像ａｕｖ，ｂｘｙをａｍ　，ｂｍ　と表わすと、
注目小領域４の小部分画像は、数式５で表わされる。こ
のようにして、最も近似している小部分画像ａｍ　，ｂ
ｍ　から小部分画像ｎを求めることができる。

【００２０】

【数５】

【００２１】図２のフローチャートによる処理では、ス
テップＳＴ１３において、ａｍ　，ｂｍ　に初期値とし
てａ１１〜ｂｎｎを設定し、ループ処理のためのパラメ
ータｕ，ｖに初期値を設定している。そして、原画像Ａ
における小部分画像ａｕｖに対応した原画像Ｂにおける
小部分画像ｂｘｙを、ステップＳＴ１４で求める。そし
て、ステップＳＴ１５で、数式３の演算を実行する。

【００２２】得られた距離ｄｕｖが、既に設定されてい
る値ｄｍ　よりも小さいときには、その値ｄｍ　を距離
ｄｕｖで更新し、さらに、ａｍ　，ｂｍ　を更新する（
ステップＳＴ１６，ＳＴ１７）。そして、部分領域Ｋ内
の全ての小部分画像ａｕｖについて、距離ｄｕｖの算出
を行う（ステップＳＴ１８〜ＳＴ２１）。最終的に、値
ｄｍ　，ａｍ　，ｂｍ　として残っているものにもとづ
いて、ステップＳＴ２２において、注目小領域４の画像
を算出する。

【００２３】この注目小領域４を補間フレーム１２全体
にわたって設定し、上述の注目小領域の画像算出の処理
を繰り返すことにより、（ステップＳＴ２３）補間画像
Ｎを得ることができる。例えば、図３に示すように、Ｃ
Ｔスキャンによって得られた原画像２１，３１の間に設
定された補間フレーム１３に補間画像Ｎを作成すること
ができる。

【００２４】図３に示された補間画像Ｎは、ＣＴ画像の
ように空間的に異なる位置における原画像であって相間
の高い２つの原画像から作成されたが、アニメーション
画像や動画伝送画像のような、時間的に異なる位置にお
ける原画像から補間画像を得ることもできる。図４に示
した例は、時刻ｔｉ−１　における原画像２４と時刻ｔ
ｉ＋１　における原画像３４とから時間ｔｉにおける補
間画像Ｎが得られる様子を示している。補間画像Ｎを得
る過程は上述した方法による過程と同一である。

【００２５】なお、数式３で得られた距離ｄｕｖ（ｕ＝
１〜ｎ，ｖ＝１〜ｎ）が全て所定値以上の場合、すなわ
ち、相間が高い小部分画像の組合せが存在しない場合に
は、部分領域Ｋに隣接する部分領域Ｋ１　について求め
た２つの小部分画像ａｍ１，ｂｍ１間の関係を適用する
ようにしてもよい。つまり、隣接部分領域Ｋ１　につい
て求めた最短距離ｄｍ１に対応した小部分画像ａｍ１　
，ｂｍ１の位置関係と同一の位置関係にある小部分画像
ａｕｖ，ｂｘｙを、部分領域Ｋについての小部分画像ａ
ｍ　，ｂｍ　として、注目小部分画像ｎを算出する。例
えば、隣接部分流域Ｋ１　において、ａｍ１＝ａ１１，
ｂｍ１＝ｂｎｎとなった場合には、部分領域Ｋにおいて
も、やはり、ａｍ　＝ａ１１，ｂｍ　＝ｂｎｎとするの
である。ただし、領域Ｋ１　における小部分画像ａ１１
，ｂｎｎと領域Ｋにおける小部分画像ａ１１，ｂｎｎと
は、位置関係が同一という意味であって、原画像Ａ，Ｂ
内の同一のものを指しているわけではない。

【００２６】また、数式５で表わされる補間式に代えて
、ｎ＝ａｍ　を用いてもよい。この場合には、原画像Ａ
における小部分画像ａｕｖと原画像Ｂにおける小部分画
像ｂｘｙとのうちで最も相関が高い１対を選択した上で
、その１対の一方を注目小領域４の画像とするので、原
画像Ａの有意な値を保存することができる。

【００２７】なお、原画像Ａ，Ｂ間の関係が、平行移動
の関係ではなく、回転、拡大、縮小等の画像変換ｆが介
在する関係である場合には、数式６によって、原画像Ｂ
上の小部分（６ｘｙ）を設定すればよい。

【００２８】

【数６】

【００２９】また、上記実施例では、２次元画像の補間
画像を作成する場合について説明したが、本発明を１次
元信号処理に適用することも可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、画像
補間法を、２つの原画像上の小部分画像のうち、補間フ
レームの注目小領域を中心として互いに対向する小部分
画像の間の距離を求め、最もその間の距離が短い小部分
画像を用いて注目小領域の補間画像を得、この注目小領
域を補間フレーム全体にわたって設定するようにしたの
で、補間にあたって、２つの原画像において最も相関が
高い小部分画像を用いることができ、自然な画像に近い
補間画像を作成できるものが得られる効果がある。すな
わち、ＣＴ画像に適用する場合に、実際にＣＴで撮像す
る必要がある断面数を少なくできるので被検体への負担
が軽減でき、また、アニメーション画像や画像伝送に適
用する場合には、実際に作成する必要があるこま数や伝
送されるべき画像数を削除することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による画像補間法の処理を
説明するための説明図である。

【図２】この発明の一実施例による画像補間法の処理を
示すフローチャートである。

【図３】ＣＴスキャンによる原画像および補間画像の一
例を示す説明図である。

【図４】アニメーション画像の原画像および補間画像の
一例を示す説明図である。

【図５】従来の画像補間法の処理を説明するための説明
図である。

【図６】ＣＴスキャンによる原画像および従来の画像補
間法による補間画像の一例を示す説明図である。

【符号の説明】

４　　　　注目小領域５　　　　部分領域１２　　補間フレーム２２　　原画像３２　　原画像なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　２つの原画像からこれら原画像の間に
位置すべき補間フレームに補間画像を作成する画像補間
法において、前記補間フレームにおける注目小領域と同
サイズの前記２つの原画像における小部分の画像であっ
て前記注目小部分を中心として互いに対向する小部分画
像の間の距離を、前記小部分のサイズより大きな前記２
つの原画像における部分領域に存在する各小部分画像に
ついて算出し、算出された各距離のうちで最も小さい距
離に対応した前記小部分画像の組合せを選択し、選択さ
れた前記小部分画像の組合せを対象とした線形補間等の
補間演算の結果を、前記注目小部分の画像とし、前記補
間フレームの全体にわたって前記注目小部分を設定し、
補間フレーム全体の補間画像を作成することを特徴とす
る画像補間法。