(57)【要約】【課題】  入力画像の座標範囲外にも出力画像の座標を設定し、その配置を調整することにより、入力画像データの各画素の出力画素への反映がより均一なものになる解像度変換方法を提供する。【解決手段】  出力画素２を入力画素１の割付けられる座標よりも広い座標範囲に座標を割付ける際に、前記入力画像と前記出力画像の各画素を同一の座標範囲を各々の画像の解像度(4×4,6×6)に合わせて均等に分割し、前記分割した各座標範囲の中央部の座標に、各画素の座標を割付ける。均等に割付けることにより、入力画像の各画素の変換後の画像に影響を与える範囲が等しくなり、入力画像に忠実な画素の割合で解像度変換することができる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像に解像度変換を施して、異なる解像度の出力画像を作成する解像度変換方法であって、前記入力画像の各入力画素と前記出力画像の各出力画素の相対的位置関係を割付ける座標を形成し、該相対的位置関係に基いて前記各出力画素の画像データを生成する解像度変換方法において、前記各出力画素を前記入力画素の割付けられる座標よりも広い座標範囲に割り付けるようにしたことを特徴とする解像度変換方法。
【請求項２】
前記入力画像と前記出力画像の各画素を同一の座標範囲を各々の画像の解像度に合わせて均等に分割し、前記分割した各座標範囲の座標中央に、各画素の座標を割付け、それを元に解像度変換を行うことを特徴とする請求項１に記載の解像度変換方法。
【請求項３】
前記出力画素が参照することができる前記入力画素数に応じて、その補間方法を変更することを特徴とする請求項１、２のいずれかに記載の解像度変換方法。
【請求項４】
前記入力画素の割付けられる座標範囲外に仮想の入力画素(仮想入力画素)を配置し、それを用いて解像度変換を行う事を特徴とする請求項１、２のいずれかに記載の解像度変換方法。
【請求項５】
前記仮想入力画素の画像データは、前記入力画素のうち、最近傍の画像データを用いることを特徴とする請求項４に記載の解像度変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データの解像度を変換し、解像度の異なる画像データを作成する、解像度変換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
入力された画像データに解像度変換を施して、出力画像を作成する方法において、入力画像以上に高解像度に変換する際の入力画像と出力画像の座標割付方法には、複数の方法が考案されている。図１０のような入力画像１の座標範囲の内側に、出力画像２の座標を割付る方法（特許文献１）、図１１のような入力画像１の四端の座標が、出力画像２の四端の座標と一致するように割付る方法（特許文献２）がある。これらの座標割付け方法を用い、低次から高次までの各種補間方法を用いた解像度変換を行っている。また、事前に形成した画素領域を異なる解像度で対応する領域にマッピングする方法（特許文献３）がある。この方法は、入力画素を領域として扱い、入力画素領域内に出力画素を配置し、一定単位の入力画素領域内の出力画素を複数グループに分割し、解像度変換を行っている。
【特許文献１】特開２００２−２７８５０７号公報
【特許文献２】特開２００１−１９７３０１号公報
【特許文献３】特開平８−３３１３７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術による座標を均等に割付る方法を用いて解像度変換を行った場合、図１０のように入力画素１が存在する範囲の座標の内側に、出力画素２の座標を割付る方法や、図１１のように入力画素１の四端の座標が、出力画素２の四端の座標と一致するように割付る方法では、画像全画素で高次の解像度変換を行うことができるが、入力画素１の出力画素２に対する解像度変換による影響が、入力画素１の端部の画素では内部の画素よりも少なくなり、その為出力画像上へ入力画像の端部の範囲が狭くなる問題が生じる。一方、事前に形成した画素領域を異なる解像度で対応する領域にマッピングする方法では、その問題は解消されるが、入力画素を点である座標としてではなく、あくまで領域として扱うことから、座標間距離等の計算を用いた補間方法を用いることができず、グループ化等の大まかな単位での解像度変換である為、高品質な出力画像を得ることはできない。
【０００４】
入力画像の入力画素よりも出力画像の出力画素の方が広い座標範囲に割付ける方法では、高次の補間方法を用いて解像度変換する場合に、出力画像の端部にある出力画素において、変換時に参照する周囲の入力画素が存在しない場合が発生し、高次の補間方法を用いた解像度変換方法を用いることができず、高品質な解像度変換を行うことが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
これらの問題点を解決するために、本発明においては、入力された画像データに解像度変換を施して、出力画像を作成する方法において、少なくとも入力画像以上の高解像度に変換する場合、前記各出力画素を前記入力画素の割付けられる座標よりも広い座標範囲に割り付け、変換後の表示画像が入力画像の表示画像よりも画面端部が狭くなるという現象の程度を減少させる。すると、入力画像の座標範囲外にも出力画像の座標を設定し、その配置を調整することにより、入力画像データの各画素の出力画素への反映がより均一なものになる。
【０００６】
さらに、前記入力画像と前記出力画像の各画素を同一の座標範囲を各々の画像の解像度に合わせて均等に分割し、前記分割した各座標範囲の座標中央に、各画素の座標を割付け、それを元に解像度変換することにより、各入力画素の出力画像に与える影響範囲が等しくなり、入力画像に忠実な画素の割合で解像度変換することができるようする。すると、入力画素データを変換後の出力画素データに、均等に反映する解像度変換を行うことができる。
【０００７】
また、このような座標割付を行った際、解像度変換の補間方法によっては、周囲に参照する画素のデータがない問題が発生するが、参照できる画素数に応じて解像度変換の補間方法を変えるという方法をとることで、参照画素が存在しない問題を解決することができ、それにより解像度変換を行うことができるようになる。主として用いる補間方法では、参照できる入力画素数が足りない場合には、参照できる画素数に合わせて用いる補間方法を変更することにより、座標範囲外に出力画像の座標を配置する座標割付けにおいて、より高品質な解像度変換を行うことができるようになる。
【０００８】
また、存在しない参照画素の座標に、仮想の入力画素である仮想入力画素を置き、そこに所定の画像データを与えるか、もしくは置換えることで、出力画像データの全出力画素で同一の補間方法により、高次の補間方法を用いての解像度変換を行うことができるようになる。解像度変換の補間方法によっては、周囲に参照する入力画素のデータがない場合が発生するが、存在しない参照画素の座標に、仮想の入力画素を配置し、所定の画像データを置換えることにより、出力画像の全画素で同じ解像度変換方法を用いて画像を作成することができるようになる。
このとき、仮想入力画素の画像データは、入力画素のうち、最近傍の画像データを用いると、入力画像データを反映する割合が大きくなることで、出力画像がより入力画像を反映したものとなる。
【発明の効果】
【０００９】
入力画像の座標範囲外にも出力画像の座標を設定し、その配置を調整することにより、入力画像データの各画素の出力画素への反映がより均一なものになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（解像度変換方法の説明）
画像の解像度変換は、入力機器および出力機器間で取り扱われる画像の解像度が異なる場合に入力原画像と同サイズの出力画像を得る際に必要とされる方法であり、画像の拡大・縮小処理においても用いられる。実際に画像データの解像度を変換する方法として、ゼロ次ホールド法、ニアレストネイバー法、４点近傍バイリニア補間法、キュービックコンボレーション法等が一般的である。他にも解像度変換方法には幾多の方法がある。図１は、ゼロ次ホールド法、ニアレストネイバー法の概要を模式的に示したものである。図１に示したように、ゼロ次ホールド法は補間したいピクセルＢの左上の入力画素データＡ00を補間データとするアルゴリズムである。ニアレストネイバー法は補間したいピクセルＢに最も近い入力画素データＡ11を補間データとするアルゴリズムである。
【００１１】
図２は、４点近傍バイリニア補間法の概要を模式的に示したものである。４点近傍バイリニア補間法は補間したい点の周囲４点の入力画素データ(A00,A10,A01,A11)の距離を考慮し、線形関数により重み付けを行い出力画素データを算出することにより、補間データを求めるアルゴリズムである。計算式は以下のようになる。
B=A00・x2・y2+A10・x1・y2+A01・x2・y1+A11・x1・y1
【００１２】
図３は、キュービックコンボレーション法の概要を模式的に示したものである。図３に示したように、キュービックコンボレーション法は内挿したい点Ｂの周囲１６点の入力画素データから３次演算（ｓｉｎｘ／ｘを基本とするｓｉｎｃ関数を多項式で近似した非線形関数を用いて、周囲１６近傍画素の画素値を補間データに反映させる演算）により補間データを求めるアルゴリズムである。
【００１３】
実施例１：
入力された画像データに解像度変換を施して、出力画像を作成する方法において、入力画像以上の高解像度に変換する場合、出力画素２を入力画素１の割付けられる座標よりも広い座標範囲に割付け解像度変換する例として、図４に４×４の解像度を有する入力画像を６×６の解像度を有する出力画像に変換するものを示した。図５では、出力画素２を入力画素１の割付けられる座標よりも広い座標範囲に座標を割付ける方法の中から、前記入力画像と前記出力画像の各画素を同一の座標範囲（P1〜P4）を各々の画像の解像度（4×4,6×6）に合わせて均等に分割し、前記分割した各座標範囲の中央部の座標に、各画素の座標を割付ける方法を示す。ここでは入力画素Iと出力画素Oについて説明する。
【００１４】
座標P1(0,0)、P4(12,12)とすると、P2は解像度(6×6)に合わせ均等に分割するので、座標は(2,2)となる。P3は解像度(4×4)に合わせ均等に分割するので、座標は(3,3)となる。入力画素Iは分割した座標範囲(P1〜P2)の中央部の座標に、座標を割付けることからＩの座標は(1.5,1.5)となる。同様に出力画素Oは分割した座標範囲(P1〜P3)の中央部の座標に、座標を割付けることからOの座標は(1,1)となる。
【００１５】
図６は黒白白黒の４画素を１６画素に解像度変換した場合の、割付け方法毎の輝度を表した図である。図７は、画素が有限の範囲に影響を及ぼすと仮定し、図６において輝度５０％で黒白を切り分けた場合の、各々の座標に占める割合を表した図である。図中の「狭」は図１０、「四端」は図１１、「広」は図４、「均等」は図５の座標割付け方法を示している。変換する画像の割付けられた端部座標が、入力画像の座標の内側に割付けられるに従い、元の４画素の画像に比べ、４画素の両端部表示が少なくなる。つまり端部画素の変換後の画素に影響を与える範囲が少なくなっていく。この現象は、従来の割付け方法であった、「狭」,「四端」よりも、変換する画像の割付けられた端部座標が、入力画像の座標の外側に割付けられるに従い減少し、図５のように「均等」に割付けることにより、入力画像の各画素の変換後の画像に影響を与える範囲が等しくなり、入力画像に忠実な画素の割合で解像度変換することができる。
【００１６】
実施例２：
図８に入力画像の入力画素よりも出力画像の出力画素の方が広い座標範囲に割付ける方法において、参照できる画素数に合わせ、異なる補間方法を用いる解像度変換方法の一例として、主として４点近傍バイリニア補間法を用いる方法を示す。図８は入力画像及び出力画像の画素の一部を切出したものであり、図の右及び下側は省略されている。
【００１７】
座標的に入力画素範囲の内側の領域Ａにある出力画素(O22,O23,O32,O33)では、周囲に４つの入力画素が存在する為、４点近傍バイリニア補間法により解像度変換が行われる。領域Ｂにある出力画素(O12,O13)は参照できる入力画素が２画素である。そこで出力画素O12は参照画素(I11,I12)を用い、出力画素O12との垂直方向の距離に重み付けを用いて、線形補間することにより、出力画素O12の画像データを算出する。領域Cにある出力画素(O21,O31) は参照できる入力画素が２画素である。そこで出力画素O12は参照画素(I11,I21)を用い、出力画素O21との水平方向の距離に重み付けを用いて、線形補間することにより、出力画素O12の画像データを算出する。領域Dにある出力画素(O11)は、参照できる入力画素がI11一画素のみである為、I11の画像データを用いる。以上の方法を用いることにより、入力画像の各入力画素の画像データを用いて、出力画像の全出力画素への解像度変換を行うことができた。
【００１８】
勿論、本発明における解像度変換に用いる補間方法は、これに限るものではなく、他の高次の計算を行う補間方法を主に用いる場合でも、参照できる入力画素数に応じで、参照できる入力画素数が少なければ、それに合わせて低次の計算を行う等の方法を用いることで、入力画像の入力画素よりも出力画像の出力画素の方が広い座標範囲に割付ける方法でも、より高品質な解像度変換行うことができた。
【００１９】
実施例３：
図９に入力画像の入力画素よりも出力画像の出力画素の方が広い座標範囲に割付ける方法において、仮想入力画素を用いた４点近傍バイリニア補間法による解像度変換の説明図を示す。４点近傍バイリニア補間法は、補間する出力画素の周囲４点の入力画素との距離を考慮し、線形関数により重み付けを行い出力画素データを算出することにより、補間データを求める方法である為、実施例１や２のような入力画素１より外側の座標に出力画素２がある場合には、周囲に参照することができる４点の入力画素が存在しない為、そのままでは４点近傍バイリニア補間法を使用することができない。そこで、参照する入力画素が存在しない場合には、その座標に入力画素があたかも存在するかの様に、仮想入力画素(T11〜T31)を設け、その仮想入力画素に所定のデータを置換えることにより、解像度変換を行うことができるようになる。
【００２０】
仮想入力画素に置換えるデータとしては、仮想入力画素の最近傍入力画素の画像データを用いる方法等がある。図９の出力画素O11を解像度変換する場合、近傍に存在するのは入力画素I11のみである。そこで仮想入力画素(T11,T12,T21)をその座標に割当て、その画像データとして、最近傍入力画素であるI11の画像データを用いて解像度変換を行う。また出力画素O21の解像度変換を行う場合、近傍に存在する入力画素データはI11,I21だけである。そこで仮想入力画素T21,T31をその座標に割当て、その画像データとして各々の最近傍入力画像であるI11とI21の画像データを用いることで、解像度変換を行うことができる。
【００２１】
このように入力画像の入力画素よりも出力画像の出力画素の方が広い座標範囲に割付ける方法において、解像度変換方法に周囲に参照する入力画素が存在しない場合には、存在しない参照画素の座標に仮想入力画素を用いて、その画像データを所定の画像データや近傍入力画素の画像データに置換えることにより、出力画像の全画素で同じ補間方法を用いて解像度変換を行った画像を作成することができるようになる。
【００２２】
なお、上記形態は本発明を実施するための最良のものであり、これに限定する主旨ではない。従って、本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ゼロ次ホールド法、ニアレストネイバー法の概要説明図である。
【図２】４点近傍バイリニア補間法の概要説明図である。
【図３】キュービックコンボレーション法の概要説明図である。
【図４】出力画素を入力画素の割付けられる座標よりも広い座標範囲に割付ける方法の模式図である。
【図５】入力画像の各入力画素と出力画像の各出力画素を同一の座標範囲に、その解像度に合わせて均等に分割し、分割した各座標範囲の中央部の座標に、各画素の座標を割付ける方法の模式図である。
【図６】４画素を１６画素に解像度変換した場合の、割付け方法毎の輝度を表した図である。
【図７】図６において輝度５０％で黒白を判断し、各々の座標に占める割合を表した図である。
【図８】座標範囲外の出力画素は、入力画像の近傍画素１以上の画像データを用いて、解像度変換する４点近傍バイリニア補間法による解像度変換の説明図である。
【図９】仮想入力画素説明図である。
【図１０】入力画素の座標範囲の内側に、出力画像の各画素の座標を割付る方法の模式図である。
【図１１】入力画像四端の入力画素の座標が、出力画像四端の出力画素の座標と一致するように割付る方法の模式図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    入力画素
２    出力画素
３    入力画素と出力画素
A00〜A11,P11〜P44,I11〜I22    入力画素(参照画素)
B,O11〜O33    出力(補間)画素
T11〜T31    仮想入力画素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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