JP2000165664A - 画像の解像度変換装置及び方法 - Google Patents
画像の解像度変換装置及び方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 任意有理数倍の画像拡大・縮小を、高画質か
つ少ない処理時間で実現することができる。 【解決手段】 入力画像100をU倍のアップサンプラ
1でU倍にアップサンプリングし、デジタルフィルタ2
に送る。デジタルフィルタ2では、U倍のアップサンプ
リングと後段の1/D倍のダウンサンプリングとで歪が
生じないようなフィルタ特性を有し、冗長性を排除した
フィルタ演算が行われる。デジタルフィルタ2からの出
力102はダウンサンプラ3に送られて1/D倍にダウ
ンサンプリングされる。
つ少ない処理時間で実現することができる。 【解決手段】 入力画像100をU倍のアップサンプラ
1でU倍にアップサンプリングし、デジタルフィルタ2
に送る。デジタルフィルタ2では、U倍のアップサンプ
リングと後段の1/D倍のダウンサンプリングとで歪が
生じないようなフィルタ特性を有し、冗長性を排除した
フィルタ演算が行われる。デジタルフィルタ2からの出
力102はダウンサンプラ3に送られて1/D倍にダウ
ンサンプリングされる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像を任意有理数
倍率で拡大・縮小するような画像の解像度変換装置及び
方法に関する。
倍率で拡大・縮小するような画像の解像度変換装置及び
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電子スチルカメラやプリンタ等で多用す
るサムネイル画像やディジタル画像のズーミングの機能
を実現する場合、画像の解像度変換が必要とされる。
るサムネイル画像やディジタル画像のズーミングの機能
を実現する場合、画像の解像度変換が必要とされる。
【0003】従来より用いられてきた技術によれば、単
純な整数倍の拡大または整数分の1の縮小については比
較的容易に実現することができるが、任意有理数倍の解
像度変換については複雑な処理が必要とされるものが多
い。
純な整数倍の拡大または整数分の1の縮小については比
較的容易に実現することができるが、任意有理数倍の解
像度変換については複雑な処理が必要とされるものが多
い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、従来の技術
において、前述の様に単純な整数倍の拡大、または整数
分の1の縮小を行うのみでは、例えば原画像の解像度が
大きくなると整数分の1のサイズ間の差(例えば1/2
と1/3の差)が大きくなるので、滑らかなズームが出
来なくなる。拡大の場合も同様である。
において、前述の様に単純な整数倍の拡大、または整数
分の1の縮小を行うのみでは、例えば原画像の解像度が
大きくなると整数分の1のサイズ間の差(例えば1/2
と1/3の差)が大きくなるので、滑らかなズームが出
来なくなる。拡大の場合も同様である。
【0005】また、任意有理数倍の解像度変換が行えて
も、倍率によっては歪みが目立ったり、非常に多くの処
理時間を要したりする問題点が残されていた。
も、倍率によっては歪みが目立ったり、非常に多くの処
理時間を要したりする問題点が残されていた。
【0006】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
ものであって、任意有理数の拡大・縮小が、高画質且つ
容易に、すなわち少ない処理時間で実現し得るような画
像の解像度変換装置及び方法を提供することを目的とす
る。
ものであって、任意有理数の拡大・縮小が、高画質且つ
容易に、すなわち少ない処理時間で実現し得るような画
像の解像度変換装置及び方法を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明に係る画像の解像度変換方法及び装置は、
入力画像をU倍(Uは整数)にアップサンプルし、アッ
プサンプルされた画像をフィルタリングし、フィルタリ
ング後の画像をD分の1(Dは整数)にダウンサンプル
することにより、入力画像に対してU/D倍の拡大・縮
小を伴う解像度変換を行うこと特徴としている。
めに、本発明に係る画像の解像度変換方法及び装置は、
入力画像をU倍(Uは整数)にアップサンプルし、アッ
プサンプルされた画像をフィルタリングし、フィルタリ
ング後の画像をD分の1(Dは整数)にダウンサンプル
することにより、入力画像に対してU/D倍の拡大・縮
小を伴う解像度変換を行うこと特徴としている。
【0008】ここで、上記フィルタリングには、歪みが
生じないように解像度変換倍率に応じて伝達関数を変え
るデジタルフィルタ手段が用いられる。このデジタルフ
ィルタ手段の伝達関数は、アップサンプルの倍率Uとダ
ウンサンプルの倍率Dとによって決定されることが好ま
しく、より具体的には、アップサンプル時のイメージン
グ防止用のフィルタの伝達関数HU(z)とダウンサンプル
時のエリアシング防止用のフィルタの伝達関数HD(z)と
を合成して得られる合成伝達関数HUD(z) (=HU(z)H
D(z))とすることが好ましい。
生じないように解像度変換倍率に応じて伝達関数を変え
るデジタルフィルタ手段が用いられる。このデジタルフ
ィルタ手段の伝達関数は、アップサンプルの倍率Uとダ
ウンサンプルの倍率Dとによって決定されることが好ま
しく、より具体的には、アップサンプル時のイメージン
グ防止用のフィルタの伝達関数HU(z)とダウンサンプル
時のエリアシング防止用のフィルタの伝達関数HD(z)と
を合成して得られる合成伝達関数HUD(z) (=HU(z)H
D(z))とすることが好ましい。
【0009】また、上記アップサンプルの倍率Uの値が
上記ダウンサンプルの倍率Dの値よりも大きい場合は、
上記フィルタリングは、零次ホールド法とダウンサンプ
ル法とを用いて処理が行われることが好ましく、上記ダ
ウンサンプルの倍率Dの値が上記アップサンプルの倍率
Uの値よりも大きい場合は、上記フィルタリングは、零
次ホールド法と平均操作法とを用いて処理が行われるこ
とが好ましい。
上記ダウンサンプルの倍率Dの値よりも大きい場合は、
上記フィルタリングは、零次ホールド法とダウンサンプ
ル法とを用いて処理が行われることが好ましく、上記ダ
ウンサンプルの倍率Dの値が上記アップサンプルの倍率
Uの値よりも大きい場合は、上記フィルタリングは、零
次ホールド法と平均操作法とを用いて処理が行われるこ
とが好ましい。
【0010】この任意有理数倍の解像度変換において、
アップサンプリングは、画像の解像度を、例えば零次ホ
ールド手段によって上げる作用がある。ダウンサンプリ
ングは、画像の解像度を、例えば間引き処理または複数
画素の平均値算出処理により算出する作用がある。デジ
タルフィルタ手段は、拡大倍率Uと縮小倍率1/Dの各
値に応じて、伝達関数を設定し、画素単位にフィルタ係
数を乗算して畳み込み演算を行う作用がある。
アップサンプリングは、画像の解像度を、例えば零次ホ
ールド手段によって上げる作用がある。ダウンサンプリ
ングは、画像の解像度を、例えば間引き処理または複数
画素の平均値算出処理により算出する作用がある。デジ
タルフィルタ手段は、拡大倍率Uと縮小倍率1/Dの各
値に応じて、伝達関数を設定し、画素単位にフィルタ係
数を乗算して畳み込み演算を行う作用がある。
【0011】また、上記デジタルフィルタ手段は、アッ
プサンプリングまたはダウンサンプリングによってイメ
ージングやエリアシングが発生しないように、帯域制限
を行う作用がある。
プサンプリングまたはダウンサンプリングによってイメ
ージングやエリアシングが発生しないように、帯域制限
を行う作用がある。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像の解像度
変換装置及び方法の実施の形態について、図面を参照し
ながら説明する。
変換装置及び方法の実施の形態について、図面を参照し
ながら説明する。
【0013】本発明に係る画像の解像度変換装置の第1
の実施の形態を図1に示す。この図1に示す本発明の第
1の実施の形態としての画像の解像度変換装置は、、入
力画像100をU倍(Uは整数)にアップサンプルする
U倍のアップサンプラ1と、アップサンプルされた画像
101をフィルタリングするデジタルフィルタ2と、フ
ィルタリング後の画像102をD分の1(Dは整数)に
ダウンサンプルする1/D倍のダウンサンプラ3とを有
して構成されている。この図1の構成により、入力画像
100はU/D倍に解像度変換されて、出力画像103
として取り出される。
の実施の形態を図1に示す。この図1に示す本発明の第
1の実施の形態としての画像の解像度変換装置は、、入
力画像100をU倍(Uは整数)にアップサンプルする
U倍のアップサンプラ1と、アップサンプルされた画像
101をフィルタリングするデジタルフィルタ2と、フ
ィルタリング後の画像102をD分の1(Dは整数)に
ダウンサンプルする1/D倍のダウンサンプラ3とを有
して構成されている。この図1の構成により、入力画像
100はU/D倍に解像度変換されて、出力画像103
として取り出される。
【0014】デジタルフィルタ2の伝達関数は、アップ
サンプルの倍率Uとダンサンプルの倍率Dとによって決
定されることが好ましい。また、U倍のアップサンプリ
ングにより新たに生じるスペクトル成分であるイメージ
ング成分を除去するためのフィルタの伝達関数をH
U(z) 、1/D倍のダウンサンプリングによる折り返し
歪を除去するためのアンチエリアシングフィルタの伝達
関数をHD(z) とするとき、デジタルフィルタ2の伝達
関数HUD(z)は、 HUD(z) = HU(z)HD(z) とし、冗長性を排除したものとすることがより好まし
い。
サンプルの倍率Uとダンサンプルの倍率Dとによって決
定されることが好ましい。また、U倍のアップサンプリ
ングにより新たに生じるスペクトル成分であるイメージ
ング成分を除去するためのフィルタの伝達関数をH
U(z) 、1/D倍のダウンサンプリングによる折り返し
歪を除去するためのアンチエリアシングフィルタの伝達
関数をHD(z) とするとき、デジタルフィルタ2の伝達
関数HUD(z)は、 HUD(z) = HU(z)HD(z) とし、冗長性を排除したものとすることがより好まし
い。
【0015】また、Uの値がDの値よりも大きい場合に
は、デジタルフィルタ2としては、零次ホールド回路と
ダウンサンプル回路とを用いることが好ましく、Dの値
がUの値よりも大きい場合には、デジタルフィルタ2と
しては、零次ホールド回路と平均操作回路とを用いるこ
とが好ましい。
は、デジタルフィルタ2としては、零次ホールド回路と
ダウンサンプル回路とを用いることが好ましく、Dの値
がUの値よりも大きい場合には、デジタルフィルタ2と
しては、零次ホールド回路と平均操作回路とを用いるこ
とが好ましい。
【0016】ここで、本発明の各実施の形態に用いられ
る基本技術となる4つの手法について説明する。具体的
には、画像拡大のための零次ホールド法、直線補間法、
画像縮小のためのダウンサンプル法、平均操作法の4つ
の手法である。
る基本技術となる4つの手法について説明する。具体的
には、画像拡大のための零次ホールド法、直線補間法、
画像縮小のためのダウンサンプル法、平均操作法の4つ
の手法である。
【0017】まず1番目の手法として、零次ホールド法
は、最も単純な手法として知られており、一次元の画素
列で考えた場合、N倍の拡大は画素の近隣にN−1個の
同値の画素を補間する処理に相当する。この零次ホール
ド法は、処理が単純である反面、拡大率が大きい場合に
はブロック状に不連続な画質になるという問題がある。
は、最も単純な手法として知られており、一次元の画素
列で考えた場合、N倍の拡大は画素の近隣にN−1個の
同値の画素を補間する処理に相当する。この零次ホール
ド法は、処理が単純である反面、拡大率が大きい場合に
はブロック状に不連続な画質になるという問題がある。
【0018】図2は、零次ホールド法による画像の3倍
拡大の具体例を示したものである。この図2の(A)に
は、原画像の一部、例えば縦横3×3画素の部分が示さ
れており、3倍の拡大(面積比では9倍の拡大)の場合
には、1画素に対して同値の画素を縦横3×3個配置す
ることで、原画像の3×3の部分に対して、図2の
(B)に示すように、拡大画像の対応部分が9×9個の
画素で構成される。この拡大画像の9×9個の画素の部
分の横一行分の部分Lを取り出し、縦軸に画素値をとっ
て図2の(C)に示す。この図2の(C)の破線の○印
が零次ホールドにより補間された画素を示しており、原
画像の各画素(図中の実線の○印)の隣にそれぞれ2個
ずつの同値の画素Pが補間されている。
拡大の具体例を示したものである。この図2の(A)に
は、原画像の一部、例えば縦横3×3画素の部分が示さ
れており、3倍の拡大(面積比では9倍の拡大)の場合
には、1画素に対して同値の画素を縦横3×3個配置す
ることで、原画像の3×3の部分に対して、図2の
(B)に示すように、拡大画像の対応部分が9×9個の
画素で構成される。この拡大画像の9×9個の画素の部
分の横一行分の部分Lを取り出し、縦軸に画素値をとっ
て図2の(C)に示す。この図2の(C)の破線の○印
が零次ホールドにより補間された画素を示しており、原
画像の各画素(図中の実線の○印)の隣にそれぞれ2個
ずつの同値の画素Pが補間されている。
【0019】2番目の直線補間法は、双一次補間法とも
呼ばれ、比較的滑らかな拡大画像を生成することができ
る。この手法は、拡大に伴って補間される画素を、隣接
する原画像の画素間の直線近似によって生成する。
呼ばれ、比較的滑らかな拡大画像を生成することができ
る。この手法は、拡大に伴って補間される画素を、隣接
する原画像の画素間の直線近似によって生成する。
【0020】図3は、直線補間法による画像の3倍拡大
の具体例を示したものである。この図3の(A)は、原
画像の一部である例えば縦横3×3画素の部分を示し、
3倍拡大時には、図3の(B)に示すように、これらの
画素間に補間画素Pを配置することで、縦横9×9画素
の拡大画像の部分を形成する。補間画素Pは、図3の
(C)に示すように、原画像の隣接画素間を直線近似し
て求められるから、原画像の右端や下端の画素に続く補
間画素を求めるためには、さらに外側の画素Qが必要と
される。従って、画素数を厳密に整数倍に拡大する場合
には、端の補間画素を生成するために仮りの画素Qを追
加して直線近似を行う。なお、追加される画素は、画像
の滑らかさを考慮して、通常、画像の端の画素を中心と
して対称関係になるように選択され(図3の(C)参
照)、直線補間後に除去される。直線補間法では、滑ら
かな拡大画像を得ることができるが、その一方でエッジ
部ではシャープさに欠けてしまう傾向がある。
の具体例を示したものである。この図3の(A)は、原
画像の一部である例えば縦横3×3画素の部分を示し、
3倍拡大時には、図3の(B)に示すように、これらの
画素間に補間画素Pを配置することで、縦横9×9画素
の拡大画像の部分を形成する。補間画素Pは、図3の
(C)に示すように、原画像の隣接画素間を直線近似し
て求められるから、原画像の右端や下端の画素に続く補
間画素を求めるためには、さらに外側の画素Qが必要と
される。従って、画素数を厳密に整数倍に拡大する場合
には、端の補間画素を生成するために仮りの画素Qを追
加して直線近似を行う。なお、追加される画素は、画像
の滑らかさを考慮して、通常、画像の端の画素を中心と
して対称関係になるように選択され(図3の(C)参
照)、直線補間後に除去される。直線補間法では、滑ら
かな拡大画像を得ることができるが、その一方でエッジ
部ではシャープさに欠けてしまう傾向がある。
【0021】次に、3番目のダウンサンプル法は、最も
単純な手法として知られている。一次元の画素列で考え
た場合、ダウンサンプル法によるN分の1の縮小は、N
画素毎に画素を選び出して画像を再構成する処理に相当
する。また、この手法は処理が単純である反面、高周波
成分を多く含む画像に対して実行すると、折り返し歪み
(エイリアシング)が発生することがある。
単純な手法として知られている。一次元の画素列で考え
た場合、ダウンサンプル法によるN分の1の縮小は、N
画素毎に画素を選び出して画像を再構成する処理に相当
する。また、この手法は処理が単純である反面、高周波
成分を多く含む画像に対して実行すると、折り返し歪み
(エイリアシング)が発生することがある。
【0022】図4は、ダウンサンプル法による画像の1
/3縮小の具体例を示したものである。図4の(A)に
示す原画像の縦横9×9画素の部分に対して、3画素毎
に画素を選び出して、残りの画素Rを間引くことによ
り、図4の(B)に示すような縦横3×3画素の縮小画
像の部分を形成している。
/3縮小の具体例を示したものである。図4の(A)に
示す原画像の縦横9×9画素の部分に対して、3画素毎
に画素を選び出して、残りの画素Rを間引くことによ
り、図4の(B)に示すような縦横3×3画素の縮小画
像の部分を形成している。
【0023】次に、4番目の平均操作法について説明す
ると、一次元の画素列で考えた場合、平均操作法による
N分の1の縮小は、N画素毎に平均値を計算し、その値
を縮小画像の画素値として画像を再構成する処理であ
る。また、平均処理はローパスフィルタに相当するた
め、折り返し歪み(エイリアシング)の発生を抑制する
ことができる。
ると、一次元の画素列で考えた場合、平均操作法による
N分の1の縮小は、N画素毎に平均値を計算し、その値
を縮小画像の画素値として画像を再構成する処理であ
る。また、平均処理はローパスフィルタに相当するた
め、折り返し歪み(エイリアシング)の発生を抑制する
ことができる。
【0024】図5は、平均操作法による画像の1/3縮
小の具体例を示したものである。図5の(A)に示す原
画像の縦横9×9画素の部分に対して、それぞれ3×3
画素の領域毎にその領域内の9画素値の平均値をとり、
縮小画像の各画素値とすることにより、図5の(B)に
示すような縦横3×3画素の縮小画像の部分を形成す
る。
小の具体例を示したものである。図5の(A)に示す原
画像の縦横9×9画素の部分に対して、それぞれ3×3
画素の領域毎にその領域内の9画素値の平均値をとり、
縮小画像の各画素値とすることにより、図5の(B)に
示すような縦横3×3画素の縮小画像の部分を形成す
る。
【0025】次に、U/D倍の画像の解像度変換法につ
いて説明する前に、U倍の拡大処理法、及び1/D倍の
縮小処理法について以下述べる。まず最初に、画像のU
倍の拡大法について述べる。
いて説明する前に、U倍の拡大処理法、及び1/D倍の
縮小処理法について以下述べる。まず最初に、画像のU
倍の拡大法について述べる。
【0026】図6の(A)は、このU倍の画像拡大のた
めの基本構成を図示したもので、U倍のアップサンプラ
6と、伝達関数がHU(z)のデジタルフィルタ7とから構
成される。デジタルフィルタ7の伝達関数HU(z)は、z
軸(z= exp(jωT))上の表現であるが、これの時間軸
上の表現であるフィルタのインパルス応答をhU(n)とす
る。nは時間軸上のサンプル数(サンプル番号、サンプ
ル位置)である。同様に、入力画像104をx(n) 、ア
ップサンプラ6の出力107をc(n) 、デジタルフィル
タ7の出力108をy(n) とする。次に動作について説
明する。
めの基本構成を図示したもので、U倍のアップサンプラ
6と、伝達関数がHU(z)のデジタルフィルタ7とから構
成される。デジタルフィルタ7の伝達関数HU(z)は、z
軸(z= exp(jωT))上の表現であるが、これの時間軸
上の表現であるフィルタのインパルス応答をhU(n)とす
る。nは時間軸上のサンプル数(サンプル番号、サンプ
ル位置)である。同様に、入力画像104をx(n) 、ア
ップサンプラ6の出力107をc(n) 、デジタルフィル
タ7の出力108をy(n) とする。次に動作について説
明する。
【0027】入力画像104はU倍のアップサンプラ6
に送られ、画像がU倍にアップサンプリングされる。こ
の時のアップサンプリングの動作を具体的に示したの
が、図7である。この図7に示すように、U倍のアップ
サンプリングとは、(U−1)個の0値を挿入する操作
を意味する。
に送られ、画像がU倍にアップサンプリングされる。こ
の時のアップサンプリングの動作を具体的に示したの
が、図7である。この図7に示すように、U倍のアップ
サンプリングとは、(U−1)個の0値を挿入する操作
を意味する。
【0028】すなわち、図7の(A)の縦横3×3画素
の原画像の部分は、図7の(B)に示す3倍アップサン
プラ6aで3倍にアップサンプリングされて、図7の
(C)に示すように、1次元方向で画素間に2個の0値
が挿入され、2次元では原画素1個当たり8個の0値が
挿入される。従って、原画像の縦横3×3画素の部分
は、拡大画像で縦横9×9画素の部分に変換される。
の原画像の部分は、図7の(B)に示す3倍アップサン
プラ6aで3倍にアップサンプリングされて、図7の
(C)に示すように、1次元方向で画素間に2個の0値
が挿入され、2次元では原画素1個当たり8個の0値が
挿入される。従って、原画像の縦横3×3画素の部分
は、拡大画像で縦横9×9画素の部分に変換される。
【0029】これによって生成されたアップサンプル画
像107は、伝達関数HU(z)のデジタルフィルタ7に入
力されてフィルタリングされた結果、U倍の拡大画像1
08が出力される。
像107は、伝達関数HU(z)のデジタルフィルタ7に入
力されてフィルタリングされた結果、U倍の拡大画像1
08が出力される。
【0030】次に、伝達関数HU(z)のデジタルフィルタ
7の満たすべき特性について述べる。理想的なU倍の拡
大を行うためには、アップサンプリングによる信号の周
波数帯域の変化を考慮してローパスフィルタを設計しな
ければならない。図8の(A)、(B)は、それぞれ原
信号の周波数帯域X(z) 、U倍のアップサンプリング後
の周波数帯域XU(z)を示している。なお、ωは正規化角
周波数である。また、図8の(B)におけ破線部は、イ
メージング成分(アップサンプリングにより新たに生じ
るスペクトル成分)を示しており、拡大画像を得るに
は、この成分を取り除く必要がある。従って、図9の
(A)に示した理想ローパスフィルタHU(z)を用いるこ
とで、図9の(B)の周波数帯域YU(z)を持った拡大画
像を得ることができる。以上より、伝達関数HU(z)のデ
ジタルフィルタ7は、図9の(A)に示した理想ローパ
スフィルタHU(z)の特性を持ったものを選択する。
7の満たすべき特性について述べる。理想的なU倍の拡
大を行うためには、アップサンプリングによる信号の周
波数帯域の変化を考慮してローパスフィルタを設計しな
ければならない。図8の(A)、(B)は、それぞれ原
信号の周波数帯域X(z) 、U倍のアップサンプリング後
の周波数帯域XU(z)を示している。なお、ωは正規化角
周波数である。また、図8の(B)におけ破線部は、イ
メージング成分(アップサンプリングにより新たに生じ
るスペクトル成分)を示しており、拡大画像を得るに
は、この成分を取り除く必要がある。従って、図9の
(A)に示した理想ローパスフィルタHU(z)を用いるこ
とで、図9の(B)の周波数帯域YU(z)を持った拡大画
像を得ることができる。以上より、伝達関数HU(z)のデ
ジタルフィルタ7は、図9の(A)に示した理想ローパ
スフィルタHU(z)の特性を持ったものを選択する。
【0031】次に、1/D倍の縮小処理法について述べ
る。図6の(B)は、この1/D倍の画像縮小のための
基本構成を図示したもので、伝達関数がHD(z)のデジタ
ルフィルタ4と、1/D倍のダウンサンプラ5とから構
成される。時間軸上の表現として、デジタルフィルタ4
のインパルス応答をhD(n)とし、入力画像104をx
(n) 、デジタルフィルタ4の出力105をp(n) 、ダウ
ンサンプラ5の出力106をy(n) とする。次に動作に
ついて説明する。
る。図6の(B)は、この1/D倍の画像縮小のための
基本構成を図示したもので、伝達関数がHD(z)のデジタ
ルフィルタ4と、1/D倍のダウンサンプラ5とから構
成される。時間軸上の表現として、デジタルフィルタ4
のインパルス応答をhD(n)とし、入力画像104をx
(n) 、デジタルフィルタ4の出力105をp(n) 、ダウ
ンサンプラ5の出力106をy(n) とする。次に動作に
ついて説明する。
【0032】入力画像104は、まずデジタルフィルタ
4に入力されてフィルタ出力105が出力される。この
フィルタ出力105は、ダウンサンプラ5で1/D倍に
ダウンサンプリングされる。1/D倍のダウンサンプリ
ングとは、(D−1)個の画素を抜き取る操作を意味す
る。これによって生成された1/D倍の縮小画像106
が出力される。
4に入力されてフィルタ出力105が出力される。この
フィルタ出力105は、ダウンサンプラ5で1/D倍に
ダウンサンプリングされる。1/D倍のダウンサンプリ
ングとは、(D−1)個の画素を抜き取る操作を意味す
る。これによって生成された1/D倍の縮小画像106
が出力される。
【0033】図10は、このようなダウンサンプリング
の動作をD=4の場合を例にとって具体的に示したもの
である。この図10において、(A)に示す原画像の縦
横12×12画素の部分に対して、図10の(B)に示
す1/4ダウンサンプラ5aにより、1次元方向では4
画素につき3画素を抜き取り、2次元では4×4画素か
ら1個の画素を残して残りの画素Rを除去し、図10の
(C)に示すような縮小画像、すなわち1/4にダウン
サンプリングされた画像の縦横3×3画素の部分として
生成される。
の動作をD=4の場合を例にとって具体的に示したもの
である。この図10において、(A)に示す原画像の縦
横12×12画素の部分に対して、図10の(B)に示
す1/4ダウンサンプラ5aにより、1次元方向では4
画素につき3画素を抜き取り、2次元では4×4画素か
ら1個の画素を残して残りの画素Rを除去し、図10の
(C)に示すような縮小画像、すなわち1/4にダウン
サンプリングされた画像の縦横3×3画素の部分として
生成される。
【0034】次に、伝達関数HD(z)のデジタルフィルタ
4の満たすべき特性について述べる。理想的な1/D倍
の縮小を行うためには、ダウンサンプリングによる周波
数領域上での帯域の重なり合い(折り返し歪み)を回避
するため、原信号に対してローパスフィルタHD(z)によ
る帯域制限を行わなければならない。図11の(A),
(B)は、それぞれ原信号の周波数帯域X(z)、ローパ
スフィルタHD(z) の周波数特性である。HD(z)により
帯域制限をうけた後の周波数帯域XL(z)は、図12の
(A)のようになる。更に、この信号に対して、1/D
倍のダウンサンプリングを行った後の周波数帯域YD(z)
は、図12の(B)のように示されることから、折り返
し歪みのない縮小画像を得ることができる。
4の満たすべき特性について述べる。理想的な1/D倍
の縮小を行うためには、ダウンサンプリングによる周波
数領域上での帯域の重なり合い(折り返し歪み)を回避
するため、原信号に対してローパスフィルタHD(z)によ
る帯域制限を行わなければならない。図11の(A),
(B)は、それぞれ原信号の周波数帯域X(z)、ローパ
スフィルタHD(z) の周波数特性である。HD(z)により
帯域制限をうけた後の周波数帯域XL(z)は、図12の
(A)のようになる。更に、この信号に対して、1/D
倍のダウンサンプリングを行った後の周波数帯域YD(z)
は、図12の(B)のように示されることから、折り返
し歪みのない縮小画像を得ることができる。
【0035】以上が、U倍の拡大、及び1/D倍の縮小
の場合の手段及びフィルタの満たすべき条件である。
の場合の手段及びフィルタの満たすべき条件である。
【0036】ここで、図6で示した各信号x(n) 、c
(n) 、y(n) 、p(n) の間の互いの関係を数式で表現す
る。図6の(B)に示す1/D倍の縮小の場合の各信号
x(n)、p(n) 、y(n) の関係式は、 p(n)= Σx(k)hD(n-k) ・・・(1) y(n)= p(Dn) = Σx(k)hD(Dn-k) ・・・(2) となる。また、図6の(A)に示すU倍の拡大の場合の
x(n) 、c(n) 、y(n)の関係式は、 y(n)= Σc(k)hU(n-k) ・・・(3) y(n)= Σc(Uk)hU(n-Uk) = Σx(k)hU(n-Uk) ・・・(4) となる。これらの式中のhD(n)、hU(n)は、各フィルタ
4、7のインパルス応答を示す。
(n) 、y(n) 、p(n) の間の互いの関係を数式で表現す
る。図6の(B)に示す1/D倍の縮小の場合の各信号
x(n)、p(n) 、y(n) の関係式は、 p(n)= Σx(k)hD(n-k) ・・・(1) y(n)= p(Dn) = Σx(k)hD(Dn-k) ・・・(2) となる。また、図6の(A)に示すU倍の拡大の場合の
x(n) 、c(n) 、y(n)の関係式は、 y(n)= Σc(k)hU(n-k) ・・・(3) y(n)= Σc(Uk)hU(n-Uk) = Σx(k)hU(n-Uk) ・・・(4) となる。これらの式中のhD(n)、hU(n)は、各フィルタ
4、7のインパルス応答を示す。
【0037】次に、以上述べたような基本技術を用い
て、本発明の実施の形態のU/D倍の解像度変換を実現
する点について説明する。
て、本発明の実施の形態のU/D倍の解像度変換を実現
する点について説明する。
【0038】このU/D倍の解像度変換を行うには、図
13に示すように、図6の(A)のU倍の画像拡大のた
めの構成と、図6の(B)の1/D倍の画像縮小のため
の構成とを接続すれば良い。これが図13の(A)の構
成になることは容易に理解できる。さらにこの構成の冗
長度を無くしたものが、同図の下部である。ここで、明
らかに、HUD(n) = HU(n) HD(n)が成立する。
13に示すように、図6の(A)のU倍の画像拡大のた
めの構成と、図6の(B)の1/D倍の画像縮小のため
の構成とを接続すれば良い。これが図13の(A)の構
成になることは容易に理解できる。さらにこの構成の冗
長度を無くしたものが、同図の下部である。ここで、明
らかに、HUD(n) = HU(n) HD(n)が成立する。
【0039】図13の(B)のd(n),y(n)を数式で表
現すると下記の(5)式になり、これに上記(2)式を
代入して整理すると、結局(6)式に帰着する。すなわ
ち、 d(n) = Σx(k)hUD(n-Uk) ・・・(5) y(n) = Σx(k)hUD(Dn-Uk) ・・・(6) である。これが、冗長性を排除した表現となる。
現すると下記の(5)式になり、これに上記(2)式を
代入して整理すると、結局(6)式に帰着する。すなわ
ち、 d(n) = Σx(k)hUD(n-Uk) ・・・(5) y(n) = Σx(k)hUD(Dn-Uk) ・・・(6) である。これが、冗長性を排除した表現となる。
【0040】ここで、解像度の変換処理における冗長性
の排除について説明する。変換処理を効率的に実行する
ためには、この冗長性の排除が重要とされる。
の排除について説明する。変換処理を効率的に実行する
ためには、この冗長性の排除が重要とされる。
【0041】図13の(A)の構成において、1/D倍
の画像縮小のための構成部分は、図6の(B)に対応す
るものであり、デジタルフィルタ4での処理は上記式
(1)に示すようなx(n) とp(n) とのたたみ込みで表
される。この場合、例えばD=2の例では、図14の
(A)に示すように、データを2個ずつ切り出してたた
み込み処理する操作を1画素ずつシフトさせて行うこと
によりフィルタ出力p(0),p(1),p(2),p(3),... を求
め、その後にダウンサンプラ5にてデータの2個につき
1個を間引くことにより、1個置きのデータp(0),p
(2),... を出力y(0),y(1),... として取り出すことが
考えられる。これに対して、上記式(2)を直接計算し
て出力y(n) を求めることが考えられる。これは、図1
4の(B)に示すように、入力データx(n) のたたみ込
み処理を2画素ずつシフトさせて行うことにより冗長性
を排除したものである。すなわち、D=2の場合、図1
4の(B)の処理量は、図14の(A)の処理量のほぼ
半分で済み、処理の簡略化あるいは処理時間の短縮化が
図れる。
の画像縮小のための構成部分は、図6の(B)に対応す
るものであり、デジタルフィルタ4での処理は上記式
(1)に示すようなx(n) とp(n) とのたたみ込みで表
される。この場合、例えばD=2の例では、図14の
(A)に示すように、データを2個ずつ切り出してたた
み込み処理する操作を1画素ずつシフトさせて行うこと
によりフィルタ出力p(0),p(1),p(2),p(3),... を求
め、その後にダウンサンプラ5にてデータの2個につき
1個を間引くことにより、1個置きのデータp(0),p
(2),... を出力y(0),y(1),... として取り出すことが
考えられる。これに対して、上記式(2)を直接計算し
て出力y(n) を求めることが考えられる。これは、図1
4の(B)に示すように、入力データx(n) のたたみ込
み処理を2画素ずつシフトさせて行うことにより冗長性
を排除したものである。すなわち、D=2の場合、図1
4の(B)の処理量は、図14の(A)の処理量のほぼ
半分で済み、処理の簡略化あるいは処理時間の短縮化が
図れる。
【0042】また、図13の(A)の構成において、U
倍の画像拡大のための構成部分は、図6の(A)に対応
するものであり、上記c(n) とy(n) との関係は上記
(3)式に示すようなたたみ込みで表される。ただし、
c(n) の非零値はU個ごとであり、直接計算することは
無駄である。従って、x(n) = c(Un) に注意すると、
x(n) とY(n) との関係は、上記式(4)のように与え
られ、これを直接計算することで冗長性が排除される。
図15は、例えばU=2の場合を示したものであり、図
15の(A)に示す入力データx(n) に対して、2倍の
アップサンプリングにより各データ間に1(=2−1)
個の零値をそれぞれ挿入して図15の(B)のデータc
(n) とし、これをフィルタで直線補間する際に図15の
(C)に示すように2画素ずつシフトすることで、冗長
性を排除している。
倍の画像拡大のための構成部分は、図6の(A)に対応
するものであり、上記c(n) とy(n) との関係は上記
(3)式に示すようなたたみ込みで表される。ただし、
c(n) の非零値はU個ごとであり、直接計算することは
無駄である。従って、x(n) = c(Un) に注意すると、
x(n) とY(n) との関係は、上記式(4)のように与え
られ、これを直接計算することで冗長性が排除される。
図15は、例えばU=2の場合を示したものであり、図
15の(A)に示す入力データx(n) に対して、2倍の
アップサンプリングにより各データ間に1(=2−1)
個の零値をそれぞれ挿入して図15の(B)のデータc
(n) とし、これをフィルタで直線補間する際に図15の
(C)に示すように2画素ずつシフトすることで、冗長
性を排除している。
【0043】また、図13の(B)に示すように、上記
伝達関数HU(n)、HD(n)の各フィルタをまとめて伝達関
数HUD(n)(=HU(n) HD(n))の1つのフィルタ8と
し、このフィルタ演算を上記式(5)により直接行い、
さらに、ダウンサンプリングも考慮して、上記式(6)
の計算を直接実行することにより、大幅に冗長性の排除
が実現できる。
伝達関数HU(n)、HD(n)の各フィルタをまとめて伝達関
数HUD(n)(=HU(n) HD(n))の1つのフィルタ8と
し、このフィルタ演算を上記式(5)により直接行い、
さらに、ダウンサンプリングも考慮して、上記式(6)
の計算を直接実行することにより、大幅に冗長性の排除
が実現できる。
【0044】この図13の(B)に示す構成は、本発明
の第1の実施の形態の基本構成として示した図1と同じ
になっていることが明らかである。なお、UとDとの値
の関係で、画像を拡大するか、あるいは縮小することに
なるので、以下の実施の形態の説明では、各々の場合に
ついての具体的な事例について説明する。
の第1の実施の形態の基本構成として示した図1と同じ
になっていることが明らかである。なお、UとDとの値
の関係で、画像を拡大するか、あるいは縮小することに
なるので、以下の実施の形態の説明では、各々の場合に
ついての具体的な事例について説明する。
【0045】次に、本発明の第2の実施の形態について
説明する。この第2の実施の形態は、画像の任意有理数
倍の解像度変換器及び方法に関するものである。この第
2の実施の形態では、U>D、即ち任意有理数倍の拡大
の場合の構成及び動作について説明する。
説明する。この第2の実施の形態は、画像の任意有理数
倍の解像度変換器及び方法に関するものである。この第
2の実施の形態では、U>D、即ち任意有理数倍の拡大
の場合の構成及び動作について説明する。
【0046】拡大の具体例として、U=3,D=2であ
る3/2倍の場合を考えると、上記HU(z)と HD(z)の
フィルタ特性は、それぞれ図16の(A)、(B)のよ
うに示される。このとき、この2つのフィルタ処理は、
明らかに図16の(C)の一つのフィルタによる処理と
等価となり、このフィルタは図16の(A)と同じにな
っている。以上のことから、U/D倍(U>D)の拡大
処理において使用するフィルタHUD(z)は、U倍の拡大
時のフィルタHU(z) をそのまま使用することができ
る。
る3/2倍の場合を考えると、上記HU(z)と HD(z)の
フィルタ特性は、それぞれ図16の(A)、(B)のよ
うに示される。このとき、この2つのフィルタ処理は、
明らかに図16の(C)の一つのフィルタによる処理と
等価となり、このフィルタは図16の(A)と同じにな
っている。以上のことから、U/D倍(U>D)の拡大
処理において使用するフィルタHUD(z)は、U倍の拡大
時のフィルタHU(z) をそのまま使用することができ
る。
【0047】ところで、既に述べたように、U倍の拡大
ではアップサンプリングによる零次ホールド法(図2参
照)を用いることが出来るが、画質を滑らかに保つため
に図3の直線補間法が使える。この時の関係は、下記で
表現できる。
ではアップサンプリングによる零次ホールド法(図2参
照)を用いることが出来るが、画質を滑らかに保つため
に図3の直線補間法が使える。この時の関係は、下記で
表現できる。
【0048】 零次ホールド法:HU(z) =( 1 + z-1 + z-2 + + z-(U-1)) = Hzero(z) ・・・(7) 直線補間法:HU(z) = Hzero(z) Hzero(z-1)/U =(1 + z-1 + z-2 + + z-(U-1)) ×( 1 + z1 + z2 + + zU-1)/ U ・・・(8) すなわち、直線補間法の伝達関数は、零次ホールド法の
伝達関数を、時間遅延させたてこれらを乗算して表され
る(Hzero(z)とHzero(z-1))。また、U/D倍の内の1
/Dは単純なダウンサンプリングで良い。
伝達関数を、時間遅延させたてこれらを乗算して表され
る(Hzero(z)とHzero(z-1))。また、U/D倍の内の1
/Dは単純なダウンサンプリングで良い。
【0049】以上が、U>Dの拡大の場合の処理であ
る。
る。
【0050】次に、本発明の第3の実施の形態について
説明する。この第3の実施の形態としては、任意有理数
倍の解像度変換であって、U<D、すなわち任意有理数
倍の縮小の場合の構成及び動作について説明する。
説明する。この第3の実施の形態としては、任意有理数
倍の解像度変換であって、U<D、すなわち任意有理数
倍の縮小の場合の構成及び動作について説明する。
【0051】縮小の具体例として、例えばU/D=2/
3倍の縮小処理を考える。上述したことから、HU(z)と
HD(z)のフィルタ特性は、それぞれ図17の(A)と
(B)のように示される。このとき、この2つのフィル
タによる処理は、図17の(C)の一つのフィルタHUD
(z) による処理と等価になる。また、HUD(z) = 2H
D(z)の関係になることから、一般にU/Dの縮小(U<
D)のときに使用するフィルタHUD(z) は、1/Dの縮
小処理のフィルタHD(z)に利得調整(U倍)をしたU・
HD(z)を使用することができる。
3倍の縮小処理を考える。上述したことから、HU(z)と
HD(z)のフィルタ特性は、それぞれ図17の(A)と
(B)のように示される。このとき、この2つのフィル
タによる処理は、図17の(C)の一つのフィルタHUD
(z) による処理と等価になる。また、HUD(z) = 2H
D(z)の関係になることから、一般にU/Dの縮小(U<
D)のときに使用するフィルタHUD(z) は、1/Dの縮
小処理のフィルタHD(z)に利得調整(U倍)をしたU・
HD(z)を使用することができる。
【0052】従って、U/D倍の縮小の場合には、U倍
の拡大として、上記(7)式の零次ホールド法の伝達関
数HU(z)を用い、1/D倍の縮小として下記の(9)式
の平均操作手段(図5参照)を用いて、その積で表され
る伝達関数で実現することができる。すなわち、 HD(z) =( 1 + z-1 + z-2 + + z-(U-1))/D ・・・(9) HUD(z) = HU(z) HD(z) である。
の拡大として、上記(7)式の零次ホールド法の伝達関
数HU(z)を用い、1/D倍の縮小として下記の(9)式
の平均操作手段(図5参照)を用いて、その積で表され
る伝達関数で実現することができる。すなわち、 HD(z) =( 1 + z-1 + z-2 + + z-(U-1))/D ・・・(9) HUD(z) = HU(z) HD(z) である。
【0053】次に、本発明の第4の実施の形態について
説明する。この第4の実施の形態においては、上述した
解像度変換装置の前段部に高域利得強調フィルタ手段を
備え、画像拡大時には同部が作動するようにしている。
すなわち、この第4の実施の形態は、U>Dの任意有理
数倍の拡大の場合に生じる画像のボケ、シャープネスの
欠損を抑制するものである。
説明する。この第4の実施の形態においては、上述した
解像度変換装置の前段部に高域利得強調フィルタ手段を
備え、画像拡大時には同部が作動するようにしている。
すなわち、この第4の実施の形態は、U>Dの任意有理
数倍の拡大の場合に生じる画像のボケ、シャープネスの
欠損を抑制するものである。
【0054】図18は、この第4の実施の形態の構成の
一例を示しており、上記図1と共に説明したU倍のアッ
プサンプラ1、デジタルフィルタ2及び1/D倍のダウ
ンサンプラ3から成る画像の解像度変換装置の前段部
に、高域利得強調フィルタ9を接続して構成されてい
る。次に動作について説明する。
一例を示しており、上記図1と共に説明したU倍のアッ
プサンプラ1、デジタルフィルタ2及び1/D倍のダウ
ンサンプラ3から成る画像の解像度変換装置の前段部
に、高域利得強調フィルタ9を接続して構成されてい
る。次に動作について説明する。
【0055】高域利得強調フィルタ9としては、例えば
図19に示すような縦横(3x3)の2次元フィルタを
用いることができる。この図19に示す高域強調フィル
タの例えば各フィルタ係数f1〜f9としては、例えば、 f5 = 8、 f1 = f2 = f3 = f4 = f6 = f7 = f8 =
f9 = −1 のように定めればよい。この高域利得強調フィルタは
9、入力画像の高域成分を強調する作用がある。なお、
一般的に高域利得強調フィルタ9としては、NxNのフ
ィルタ係数を有し、中央部の係数値が正数で、それ以外
の係数が−1の値を取るものを使用できるが、これに限
定されない。
図19に示すような縦横(3x3)の2次元フィルタを
用いることができる。この図19に示す高域強調フィル
タの例えば各フィルタ係数f1〜f9としては、例えば、 f5 = 8、 f1 = f2 = f3 = f4 = f6 = f7 = f8 =
f9 = −1 のように定めればよい。この高域利得強調フィルタは
9、入力画像の高域成分を強調する作用がある。なお、
一般的に高域利得強調フィルタ9としては、NxNのフ
ィルタ係数を有し、中央部の係数値が正数で、それ以外
の係数が−1の値を取るものを使用できるが、これに限
定されない。
【0056】これらの係数を画素に対して乗算して得ら
れたフィルタ処理済みの画像111を、上記第1の実施
形態と同様な構成のU倍のアップサンプラ1に入力す
る。このU倍のアップサンプラ1以降の処理は、既に述
べたものと同様でよく、アップサンプラ1の出力11
2、デジタルフィルタ2の出力113、及び1/Dのダ
ウンサンプラ3の出力114は、上記図1の各出力10
1、102、及び103に対応するため、説明を省略す
る。
れたフィルタ処理済みの画像111を、上記第1の実施
形態と同様な構成のU倍のアップサンプラ1に入力す
る。このU倍のアップサンプラ1以降の処理は、既に述
べたものと同様でよく、アップサンプラ1の出力11
2、デジタルフィルタ2の出力113、及び1/Dのダ
ウンサンプラ3の出力114は、上記図1の各出力10
1、102、及び103に対応するため、説明を省略す
る。
【0057】この第4の実施の形態のように、高域利得
強調フィルタ9を前段部に設けることにより、拡大時に
生じる画像のボケやシャープネスの欠如を抑制して、高
画質の拡大画像を得ることができる、という利点を有す
る。
強調フィルタ9を前段部に設けることにより、拡大時に
生じる画像のボケやシャープネスの欠如を抑制して、高
画質の拡大画像を得ることができる、という利点を有す
る。
【0058】なお、この他の実施の形態として、上記高
域利得強調フィルタ9で、NxNのフィルタ係数値にあ
るパラメータ値を乗算したものを新たなフィルタ係数値
とし、当該パラメータ値を可変にすることで、高域強調
の画質調整手段を備えるようにしてもよい。すなわち、
例えば上記図19の各フィルタ係数f1〜f9にあるパラ
メータ値pを乗算し、それを新たなフィルタ係数値にす
ることで、エッジ強調度などの画質調整をすることがで
きる。
域利得強調フィルタ9で、NxNのフィルタ係数値にあ
るパラメータ値を乗算したものを新たなフィルタ係数値
とし、当該パラメータ値を可変にすることで、高域強調
の画質調整手段を備えるようにしてもよい。すなわち、
例えば上記図19の各フィルタ係数f1〜f9にあるパラ
メータ値pを乗算し、それを新たなフィルタ係数値にす
ることで、エッジ強調度などの画質調整をすることがで
きる。
【0059】本発明は、電子スチルカメラやプリンタ等
で多用するサムネイル画像やデジタル画像のズーミング
の機能を実現する場合に適用でき、具体的な応用例とし
ては、電子カメラ、携帯・移動体画像送受信端末(PD
A)、プリンタ、衛星画像、医療用画像又はそのソフト
ウェアモジュール等が挙げられる。
で多用するサムネイル画像やデジタル画像のズーミング
の機能を実現する場合に適用でき、具体的な応用例とし
ては、電子カメラ、携帯・移動体画像送受信端末(PD
A)、プリンタ、衛星画像、医療用画像又はそのソフト
ウェアモジュール等が挙げられる。
【0060】
【発明の効果】本発明によれば、入力画像をU倍(Uは
整数)にアップサンプルし、アップサンプルされた画像
をフィルタリングし、フィルタリング後の画像を1/D
倍(Dは整数)にダウンサンプルすることにより、入力
画像に対して任意有理数倍、すなわちU/D倍の拡大・
縮小を伴う解像度変換を行うことができる。
整数)にアップサンプルし、アップサンプルされた画像
をフィルタリングし、フィルタリング後の画像を1/D
倍(Dは整数)にダウンサンプルすることにより、入力
画像に対して任意有理数倍、すなわちU/D倍の拡大・
縮小を伴う解像度変換を行うことができる。
【0061】これは、これまで主として単純な整数倍の
拡大、または整数分の1倍の縮小しか容易には出来なか
った解像度変換を、任意有理数倍で容易に実現可能とす
るものであり、U、Dの値に拘わらず、常に歪みが無い
高画質な解像度変換画像を得ることができる。
拡大、または整数分の1倍の縮小しか容易には出来なか
った解像度変換を、任意有理数倍で容易に実現可能とす
るものであり、U、Dの値に拘わらず、常に歪みが無い
高画質な解像度変換画像を得ることができる。
【0062】また、フィルタリングには、歪みが生じな
い様に解像度変換倍率に応じて伝達関数を変えるデジタ
ルフィルタ手段を用い、このデジタルフィルタ手段の伝
達関数としては、アップサンプルの倍率Uとダウンサン
プルの倍率Dとによって決定し、より具体的には、アッ
プサンプル時のイメージング防止用のフィルタの伝達関
数HU(z)とダウンサンプル時のエリアシング防止用のフ
ィルタの伝達関数HD(z)とを合成して得られる合成伝達
関数HUD(z) (=HU(z)HD(z))とすることにより、冗
長度が排除され、処理時間も少なくて済む効果がある。
い様に解像度変換倍率に応じて伝達関数を変えるデジタ
ルフィルタ手段を用い、このデジタルフィルタ手段の伝
達関数としては、アップサンプルの倍率Uとダウンサン
プルの倍率Dとによって決定し、より具体的には、アッ
プサンプル時のイメージング防止用のフィルタの伝達関
数HU(z)とダウンサンプル時のエリアシング防止用のフ
ィルタの伝達関数HD(z)とを合成して得られる合成伝達
関数HUD(z) (=HU(z)HD(z))とすることにより、冗
長度が排除され、処理時間も少なくて済む効果がある。
【0063】さらに、上記アップサンプルの倍率Uの値
が上記ダウンサンプルの倍率Dの値よりも大きい場合
は、上記フィルタリングは、零次ホールド法とダウンサ
ンプル法とを用いて処理を行い、上記ダウンサンプルの
倍率Dの値が上記アップサンプルの倍率Uの値よりも大
きい場合は、上記フィルタリングは、零次ホールド法と
平均操作法とを用いて処理を行うことにより、簡単な構
成かつ短い処理時間で、任意有理数倍の解像度変換を、
高画質を保って実現することができる。
が上記ダウンサンプルの倍率Dの値よりも大きい場合
は、上記フィルタリングは、零次ホールド法とダウンサ
ンプル法とを用いて処理を行い、上記ダウンサンプルの
倍率Dの値が上記アップサンプルの倍率Uの値よりも大
きい場合は、上記フィルタリングは、零次ホールド法と
平均操作法とを用いて処理を行うことにより、簡単な構
成かつ短い処理時間で、任意有理数倍の解像度変換を、
高画質を保って実現することができる。
【図1】本発明の第1の実施の形態としての画像の任意
有理数倍の解像度変換を行うための解像度変換装置の基
本構成を示すブロック図である。
有理数倍の解像度変換を行うための解像度変換装置の基
本構成を示すブロック図である。
【図2】零次ホールド法の概念を説明するための図であ
る。
る。
【図3】直線補間法の概念を説明するための図である。
【図4】ダウンサンプル法の概念を説明するための図で
ある。
ある。
【図5】平均値補間法の概念を説明するための図であ
る。
る。
【図6】U倍の画像拡大と1/Dの画像縮小のためのそ
れぞれの基本構成を示すブロック図である。
れぞれの基本構成を示すブロック図である。
【図7】3倍のアップサンプリングの概念を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図8】アップサンプリング後の周波数帯域を説明する
ための図である。
ための図である。
【図9】U倍の拡大画像の周波数帯域を説明するための
図である。
図である。
【図10】1/4倍のダウンサンプリングの概念を説明
するための図である。
するための図である。
【図11】1/D倍の画像縮小に用いる理想ローパスフ
ィルタの周波数帯域を説明するための図である。
ィルタの周波数帯域を説明するための図である。
【図12】1/D倍の縮小画像の周波数帯域を説明する
ための図である。
ための図である。
【図13】U倍の画像拡大と1/Dの画像縮小のための
各構成を組み合わせてU/D倍の解像度変換を行うため
の構成を示すブロック図である。
各構成を組み合わせてU/D倍の解像度変換を行うため
の構成を示すブロック図である。
【図14】1/2の画像縮小の場合の冗長性の排除を説
明するための図である。
明するための図である。
【図15】2倍の画像拡大の場合の冗長性の排除を説明
するための図である。
するための図である。
【図16】3/2倍の画像拡大時のフィルタ特性を説明
するための図である。
するための図である。
【図17】2/3倍の画像縮小時のフィルタ特性を説明
するための図である。
するための図である。
【図18】高域利得強調フィルタを設けた画像の解像度
変換装置の構成の一例を示すブロック図である。
変換装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図19】高域利得強調フィルタのフィルタ係数を説明
するための図である。
するための図である。
1,6 U倍のアップサンプラ、 2,4,7,8 デ
ジタルフィルタ、 3,5 1/Dのダウンサンプラ
ジタルフィルタ、 3,5 1/Dのダウンサンプラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 青司 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 貴家 仁志 東京都八王子市南大沢1ー1 東京都立大 学 工学部電子情報工学科内 Fターム(参考) 5B057 CB08 CD07 CD09 CH18 DC22 5C076 AA21 AA22 AA32 BA03 BA04 BA06 BB06 BB24
Claims (10)
- 【請求項1】 入力画像をU倍(Uは整数)にアップサ
ンプルするアップサンプル手段と、 アップサンプルされた画像をフィルタリングするフィル
タ手段と、 フィルタリング後の画像をD分の1(=1/D、Dは整
数)にダウンサンプルするダウンサンプル手段とを備
え、 上記入力画像に対してU/D倍の解像度変換を行うこと
を特徴とする画像の解像度変換装置。 - 【請求項2】 上記フィルタ手段は、アップサンプルの
倍率Uとダウンサンプルの倍率Dとによって、その伝達
関数が決定されることを特徴とする請求項1記載の画像
の解像度変換装置。 - 【請求項3】 上記フィルタ手段は、アップサンプル時
のイメージング防止用のフィルタの伝達関数HU(z)とダ
ウンサンプル時のエリアシング防止用のフィルタの伝達
関数HD(z)とを合成して得られる合成伝達関数HUD(z)
の特性を有することを特徴とする請求項1記載の画像の
解像度変換装置。 - 【請求項4】 上記アップサンプルの倍率Uの値が上記
ダウンサンプルの倍率Dの値よりも大きい場合は、上記
フィルタ手段は、零次ホールド手段とダウンサンプル手
段とを用いて構成されることを特徴とする請求項1記載
の画像の解像度変換装置。 - 【請求項5】 上記ダウンサンプルの倍率Dの値が上記
アップサンプルの倍率Uの値よりも大きい場合は、上記
フィルタ手段は、零次ホールド手段と平均操作手段とを
用いて構成されることを特徴とする請求項1記載の画像
の解像度変換装置。 - 【請求項6】 入力画像をU倍(Uは整数)にアップサ
ンプルするアップサンプル工程と、 アップサンプルされた画像をフィルタリングするフィル
タリング工程と、 フィルタリング後の画像をD分の1(=1/D、Dは整
数)にダウンサンプルするダウンサンプル工程とを備
え、 上記入力画像に対してU/D倍の解像度変換を行うこと
を特徴とする画像の解像度変換方法。 - 【請求項7】 上記フィルタリング工程は、アップサン
プルの倍率Uとダウンサンプルの倍率Dとによって、そ
の伝達関数が決定されることを特徴とする請求項6記載
の画像の解像度変換方法。 - 【請求項8】 上記フィルタリング工程は、アップサン
プル時のイメージング防止用のフィルタの伝達関数H
U(z)とダウンサンプル時のエリアシング防止用のフィル
タの伝達関数HD(z)とを合成して得られる合成伝達関数
HUD(z) の特性を有することを特徴とする請求項6記載
の画像の解像度変換方法。 - 【請求項9】 上記アップサンプルの倍率Uの値が上記
ダウンサンプルの倍率Dの値よりも大きい場合は、上記
フィルタリング工程は、零次ホールド法とダウンサンプ
ル法とを用いて実行されることを特徴とする請求項6記
載の画像の解像度変換方法。 - 【請求項10】 上記ダウンサンプルの倍率Dの値が上
記アップサンプルの倍率Uの値よりも大きい場合は、上
記フィルタリング工程は、零次ホールド法と平均操作法
とを用いて実行されることを特徴とする請求項6記載の
画像の解像度変換方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10340626A JP2000165664A (ja) | 1998-11-30 | 1998-11-30 | 画像の解像度変換装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10340626A JP2000165664A (ja) | 1998-11-30 | 1998-11-30 | 画像の解像度変換装置及び方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000165664A true JP2000165664A (ja) | 2000-06-16 |
Family
ID=18338785
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10340626A Pending JP2000165664A (ja) | 1998-11-30 | 1998-11-30 | 画像の解像度変換装置及び方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000165664A (ja) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US7558441B2 (en) | 2002-10-24 | 2009-07-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Resolution conversion upon hierarchical coding and decoding |
US7616827B2 (en) | 2005-01-25 | 2009-11-10 | Olympus Imaging Corp. | Image processing method and image processing device |
US8120629B2 (en) | 2007-02-09 | 2012-02-21 | Hitachi Displays, Ltd. | Display device |
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US9286654B2 (en) | 2013-09-25 | 2016-03-15 | Megachips Corporation | Image scaling processor and image scaling processing method |
US9672596B2 (en) | 2015-03-31 | 2017-06-06 | Olympus Corporation | Image processing apparatus to generate a reduced image of an endoscopic image |
JP2019046057A (ja) * | 2017-08-31 | 2019-03-22 | キヤノン株式会社 | 画像処理装置、画像処理方法およびプログラム |
CN118172285A (zh) * | 2024-05-14 | 2024-06-11 | 浙江芯劢微电子股份有限公司 | 一种画质优化方法和装置 |
-
1998
- 1998-11-30 JP JP10340626A patent/JP2000165664A/ja active Pending
Cited By (18)
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---|---|---|---|---|
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US9286654B2 (en) | 2013-09-25 | 2016-03-15 | Megachips Corporation | Image scaling processor and image scaling processing method |
WO2015182239A1 (ja) * | 2014-05-29 | 2015-12-03 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | 画像処理装置 |
JP5927361B2 (ja) * | 2014-05-29 | 2016-06-01 | オリンパス株式会社 | 画像処理装置 |
CN105828695A (zh) * | 2014-05-29 | 2016-08-03 | 奥林巴斯株式会社 | 图像处理装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020813 |