JP3065021B2 - 画像混色処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像混色処理装置
に関し、特に２つの画像を重ね合わせて前方の画像を透
かして後方の画像が見えるように表示する半透明表示
や、画像を拡大表示する際の補間画素の混色処理を行う
画像混色処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像の半透明表示に関してはアルファブ
レンディングと呼ばれる混色処理が良く知られている。
アファブレンディング（α ｂｌｅｎｄｉｎｇ）とは２
つの画像を合成するための手法で、一方の画像を貼り付
け画像、他方の画像を背景画像とすると、貼り付け画像
を透かして背景画像を見るような感覚を与える画像の合
成方法である。カラ−画像の１画素のデ−タがその画素
の輝度を表すＲ，Ｇ，Ｂの各デジタル数で構成されてい
るとすると、アルファブレンディング処理ではＳ［Ｒ，
Ｇ，Ｂ］＝αＦ［Ｒ，Ｇ，Ｂ］＋（１−α）Ｈ［Ｒ，
Ｇ，Ｂ］の処理を行う。ここで、αは透明度を定義する
数値でアルファ値と言われ、Ｆ［Ｒ，Ｇ，Ｂ］は貼り付
け画像の１画素の各色のデ−タ、Ｈ［Ｒ，Ｇ，Ｂ］は貼
り付け画像の１画素と同一位置にある背景画像の１画素
の各色のデ−タ、Ｓ［Ｒ，Ｇ，Ｂ］は合成画素の各色の
デ−タである。α＝０は完全透明、α＝１は完全不透
明、従って０＜α＜１である。

【０００３】図９はアルファブレンディング処理の構成
を示すブロック図で、図において、符号１１は背景画像
が出力される背景画像源、符号１２は貼り付け画像が出
力される貼り付け画像源であり、図９では共に記憶装置
１に記憶された画像データとして表現してある。データ
処理装置２内の符号２１は背景画像の１フレ−ム分が背
景画像源１１から順次読み出されて記憶される背景画像
用フレ−ムメモリ、符号２２は貼り付け画像の１フレ−
ム分が貼り付け画像源１２から順次読み出されて記憶さ
れる貼り付け画像用フレ−ムメモリを示す。背景画像用
フレ−ムメモリ２１の読み出しと、貼り付け画像用フレ
−ムメモリ２２の読み出しと、表示用フレ−ムメモリ２
３への書き込みは共通のアドレス信号により行われる。
貼り付け画像用フレ−ムメモリ２２から読み出された貼
り付け画像値は乗算器６６で数値αが乗算され、背景画
像用フレ−ムメモリ２１から読み出された背景画素値は
乗算器６５で数値（１−α）が乗算され、乗算器６５、
６６の出力が加算器６７で加算され、表示用フレ−ムメ
モリ２３に入力され、この表示用フレ−ムメモリ２３が
読みだされてディスプレイ装置３に表示される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、アルフ
ァブレンディング処理では透明度を表す数値αに任意の
値を選ぶことができるが、特に乗算器６５、６６をソフ
トウェアで具現化した場合等多量の計算が必要であると
いう問題があり、フレームバッファへのデータ転送時に
行われる処理であるため、表示装置の処理能力如何では
画像の表示速度に影響し、動画像再生処理等リアルタイ
ム処理を必要とする場合等、十分に円滑な混色処理が出
来ない問題点があった。

【０００５】このため、特開昭６１−１５９６９０号公
報には、貼り付け画像と背景画像の画素値のアルファブ
レンディングを行わず、貼り付け画像の画素を一定の割
合で間引いて背景画像に貼り付けることにより擬似的に
半透明表示を行う方法も開示されている。しかしなが
ら、貼り付ける画像の画素を単純に間びいたのでは、た
とえば１画素分の幅の横線が画像内に存在した場合、こ
れが表示されなかったり、表示されても破線になって表
示されてしまうという問題点があった。

【０００６】また、このような混色処理は貼り付け画像
の半透明表示ばかりでなく、画像の拡大等にも応用され
る。縦方向に２倍に画像拡大する場合を例にとって説明
すると、単に同一データを２ラインづつ表示する方法も
あるが、画像の自然感を損なうため、画素データの補間
処理が行われる。図６は縦方向に画像を拡大しようとす
る画像デ−タに対するフレ−ムメモリの一部を表すブロ
ック図で、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれ１ライン分のメモ
リである。図１０は従来の拡大処理のステップを示す流
れ図で、例えばラインＡとラインＢの間にラインＡＢを
補間する場合（ステップ９０ＹＥＳ）、ステップ９１で
拡大対象画像の１ライン（たとえばラインＡ）の１画素
のデ−タを取り出す。ステップ９２で次の１ライン（た
とえばラインＢ）のラインＡから取り出した画素と同一
水平位置の１画素のデ−タを取り出す。ステップ９３で
は取り出した２画素の平均値を計算する。すなわちα＝
１／２としてアルファブレンディングを行う。この平均
値をラインＡＢの各画素値としてライン間に挿入して補
間する。このような補間処理を１ラインおきに行い（ス
テップ９０及びステップ９６〜１００）縦方向拡大画像
を得る。この場合にもステップ９３での混色計算を必要
とし、上記例では１ラインおきに平均値を補間して縦２
倍の拡大を行っているが、例えば拡大率を３倍にする場
合等にスムースな補間処理を行うためには適宜のα値を
用いたブレンディングを必要とし、処理装置に大きな負
担を掛ける問題点があった。

【０００７】本発明はこのような処理に負担の大きいア
ルファブレンディングを必要とせず、かつ不自然感のな
い、従って、処理能力の小さな処理装置でも十分にリア
ルタイムで高品質の混色処理を行うことのできる画像混
色処理装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、視覚の特性を利用し、簡単な装置で半透
明表示や、拡大表示ができる画像混色処理装置を提供す
る。

【０００９】すなわち、本発明に係る、第１の原画像に
第２の原画像を半透明に貼り付けて表示する画像混色処
理装置は、表示画像を隣接する一定数の画素からなる複
数の小領域に区分し、この小領域のそれぞれについて、
前記表示画像の表示フレーム毎に、表示フレームのタイ
ミング及び表示アドレスを参照して、第１の原画像の当
該小領域の画素データと第２の原画像の当該小領域の画
素データを一定の率で、各画素の選択率が時間的、空間
的に均等になるよう順次選択する表示選択部と、この表
示選択部で選択された画素データに基づいて表示画像信
号を生成する表示処理部とを備えたことを特徴とする。

【００１０】例えば前記小領域が隣接する４画素から構
成される場合、さらに、前記第１の原画像を展開する第
１のフレームメモリと、前記第２の原画像を展開する第
２のフレームメモリと、前記表示画像の垂直同期信号に
同期してインクリメントされ０〜３のカウント値を循環
的に出力するタイミングカウンタとを備え、前記表示選
択部は貼り付け表示領域においては、前記表示アドレス
のＸアドレス及びＹアドレスを２進数で表した場合のそ
れぞれの最下位ビットの値と、前記カウント値の組み合
わせに応じて、前記第１のフレームメモリと前記第２の
フレームメモリの何れか一方の前記表示アドレスに対応
する画素データを選択することを特徴とする。

【００１１】従ってアルファブレンディングのような処
理装置に負担の多い乗算処理を必要とすることなく、例
えば３：１、１：１または１：３の混色率で高速で、ま
た容易に半透明に画像を貼り付けることができる。

【００１２】また、本発明に係る、原画像の画素の間
に、縦方向または横方向、または縦横両方向に一定数の
画素を補間することによりこの原画像を拡大表示する画
像混色処理装置は、拡大表示画像の表示フレーム毎に、
表示フレームのタイミング及び表示アドレスを参照し
て、補間すべき画素のそれぞれの画素値として、それぞ
れの左右及び上下の最近のアドレスに表示される原画像
の画素値の画素データの何れかを一定の率で、それぞれ
の画素値の時間平均が補間すべき画素に隣接する前記原
画像の画素の間で空間的に滑らかに変化するよう順次選
択する表示選択部と、この表示選択部で選択された画素
データに基づいて表示画像信号を生成する表示処理部と
を備えたことを特徴とする。

【００１３】例えば、前記拡大表示画像が原画像のデー
タに縦方向に１ラインおきに１ライン分の画素を補間し
て得られる縦２倍拡大画像である場合は、前記表示選択
部は、補間ラインの画素データを、当該補間ラインの直
上に表示される前記原画像のラインの画素データと直下
に表示される前記原画像のラインの画素データから、前
記表示フレーム毎に交互に選択することを特徴とする。

【００１４】従って、処理装置に負担の大きい画素値の
乗算処理や平均値処理を必要とすることなく、線形補間
と同様になだらかに画素値が変化するように見えるの
で、自然感を損なうことなく画像を拡大表示することが
できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面について本発明の実施
の形態を説明する。図１は本発明の一実施形態を示すブ
ロック図であって、本実施形態のデータ処理装置２は、
背景画像１１が展開されるフレームメモリ２１と、貼り
付け画像１２が展開されるフレームメモリ２２と、ディ
スプレイ同期信号及びフレームメモリ読出しアドレス信
号（図示せず。）に従ってフレームメモリ２１またはフ
レームメモリ２２から読出される画素値の何れかを選択
する表示画素選択部４と、表示画素選択部で選択された
画素値に従って、ディスプレイ信号を生成しディスプレ
イ装置３に表示する表示処理部２４とを備えている。

【００１６】図９に示すアルファブレンディング装置で
は背景画素に（１−α）を乗算し、貼り付け画素にαを
乗算し、これらを加算して表示用フレ−ムメモリ２３へ
書き込んだが、本発明の装置では、表示画素選択部４で
背景画素か貼り付け画素の何れかを選んで表示用画素と
して表示処理部２４に出力する。従って本発明の装置で
は、図９の乗算器６５、６６による乗算計算を必要とし
ない。以下、表示画素選択部４の動作について説明す
る。

【００１７】図２は、ディスプレイ装置３（ノンインタ
ーレース方式として説明する。）に表示される画像の隣
接する画素の表示フレーム毎の画像貼り付けを説明する
概念図であり、フレームメモリ２２の貼り付け画像をフ
レームメモリ２１の背景画像に３：１の混色率で貼り付
け半透明表示する例を示している。図２を参照して、表
示画素選択部４は、画像を貼り付ける範囲の表示画像を
２×２画素の単位に分けて、そのうち３画素については
フレームメモリ２２から読出される貼り付け画像の画素
値を選択し、残りの１画素についてはフレームメモリ２
１から読出される背景画像の画素値を選択する。また、
この場合各２×２画素の単位の中で、背景画素の選択さ
れる座標をディスプレイの同期タイミング（Ｔ＝０〜
３）に合わせて、各表示フレーム毎に図２のように順
次、循環的に変更する。このように選択された画素値に
従って表示処理部２４で生成されたディスプレイ信号が
ディスプレイ装置３に表示される。本発明ではこの様に
して、視覚上、空間的、また時間的に十分自然に混色さ
れた半透明画像を得ることができる。

【００１８】この様に画素値を選択するには、表示画素
選択部４に、例えばフレームメモリの読出しＸＹアドレ
スのそれぞれの最下位ビット（ＬＳＢ）の組み合わせ
（ｘ、ｙ）に従ってフレームメモリ２１もしくはフレー
ムメモリ２２の出力を選択するセレクタを設けるか、さ
らに好ましくは、ＬＳＢの組み合わせ（ｘ、ｙ）に従っ
て、フレームメモリのどちらか一方のみに読出しＸＹア
ドレスを供給するゲートを設けることにより容易に、ま
た軽微な処理負担で実現することができる。

【００１９】図３は、このような選択処理の一例を示す
フローチャートであり、表示開始に当たってタイミング
Ｔを初期化し（ステップ３１）、表示フレーム毎にタイ
ミングをみて（ステップ３２）Ｔ＝０の場合は（ステッ
プ３３−０）、フレームメモリの読出しＸＹアドレスの
ＬＳＢの組み合わせが（０、０）の場合のみフレームメ
モリ２１の背景画素を選択し、その他の読出しＸＹアド
レスについてはフレームメモリ２２の貼り付け画素を選
択する。この様にして１フレームの画像を処理した後
（ステップ３４）タイミングＴを０〜３に循環的にイン
クリメントする（ステップ３５）。このようにして Ｔ＝１ではＬＳＢ＝（１、０）、（ステップ３３−１） Ｔ＝２ではＬＳＢ＝（１、１）、（ステップ３３−２） Ｔ＝３ではＬＳＢ＝（０、１）、（ステップ３３−３） のアドレスの画素値についてフレームメモリ２１の背景
画素を選択し、その他のアドレスについてはフレームメ
モリ２２の貼り付け画素を選択することにより、図２に
示したように貼り付け画像を３：１の混色率で半透明貼
り付けを行うことができる。

【００２０】また、 Ｔ＝０、２では、ＬＳＢ＝（０、０）と（１、１） Ｔ＝１、３では、ＬＳＢ＝（１、０）と（０、１） のアドレスについてフレームメモリ２１の背景画素を選
択することにより、図４に示したように１：１の混色率
で、さらに Ｔ＝０では、ＬＳＢ＝（１、０）、（１、１）、（０、１） Ｔ＝１では、ＬＳＢ＝（１、１）、（０、１）、（０、０） Ｔ＝２では、ＬＳＢ＝（０、１）、（０、０）、（１、０） Ｔ＝３では、ＬＳＢ＝（０、０）、（１、０）、（１、１） のアドレスについてフレームメモリ２１の背景画素を選
択することにより、図５に示したように１：３の混色率
で半透明貼り付けを行うことができる。

【００２１】さらに例えば、表示画素選択部４で、読出
しＸＹアドレスの下位２ビットを参照して、３×３や４
×４の画素値のいくつかを同様にして循環的に選択する
ことにより０％から１００％を含むそれぞれ１０通り、
もしくは１７通りの混色率での半透明貼り付けを行うこ
とができる。また、上記実施例では例えば貼り付け画像
から選択される画素数を一定としたが、タイミング（表
示フレーム）毎に適宜の画素数を選択することによりさ
らに混色率の段階を増やすこともできる。

【００２２】なお、図１のデータ処理装置２では、表示
画素選択部４は、背景画像の展開されたフレームメモリ
２１と貼り付け画像の展開されたフレームメモリ２２か
ら読出しＸＹアドレスに従って表示画素を選択する構成
を持つとして本実施形態について説明したが、本発明は
このような構成に限られるものではなく、例えば、表示
画素選択部４は、貼り付け画像１２をフレームメモリ２
２に展開する際に、上記のようにタイミング（表示フレ
ーム）毎に、選択される貼り付け画素のみをフレームメ
モリ２２に展開することとし、表示処理部２４は、フレ
ームメモリ２２の画素データをフレームメモリ２１に上
書き合成表示することとしてもよい。またさらに、フレ
ームメモリ２２を各タイミングに対応して複数設け、表
示画素選択部４は、その各々にそれぞれのタイミングで
選択されるべき貼り付け画素のみを展開し、表示処理部
２４はタイミング（表示フレーム）毎に複数のフレーム
メモリ２２の何れかを順次選択してフレームメモリ２１
に上書き合成表示することとしてもよい。

【００２３】以下、本発明に係る画像混色処理装置の他
の実施形態について説明する。例えば、図１においてフ
レームメモリ２１に展開された画像を縦２倍に拡大表示
する場合に、従来の拡大表示装置では、図１０のフロー
チャートのように拡大表示画面の補間ラインについて上
下のラインの画素の値の線形補間値を求めて表示してい
たが、本実施形態の画像混色処理装置においては、表示
画素選択部４が表示画像のＹアドレスを参照して、偶数
ライン（補間ライン）には、例えばタイミング（表示フ
レーム）Ｔ＝０では直前のラインの各画素値を選択しフ
レームメモリ２１から読出し、図７に示す画面を表示す
る。また、タイミングＴ＝１では直後のラインの各画素
値をフレームメモリ２１から読出し、図８に示す画面を
表示する。この様にして、表示フレーム毎にタイミング
を０、１に循環させることにより、第１の実施形態と同
様に視覚上、空間的、時間的にスムースに線形補間（平
均化）された補間ラインを表示することができる。

【００２４】以上、画像を縦２倍に拡大する場合につい
て説明したが、例えば補間ラインを２本づつ挿入し縦３
倍に拡大する場合には、表示フレームに同期してタイミ
ングをＴ＝０〜２と循環し、補間ラインの直前ラインの
画素値を「上」、直後のラインの画素値を「下」と表現
して、補間ラインのそれぞれについて、 Ｔ＝０では、上、上 Ｔ＝１では、上、下 Ｔ＝２では、下、下 と表示することにより、２本の補間ラインについて、ア
ルファブレンディングのような乗算処理を必要とするこ
となく、上下のラインの画素値を２：１及び１：２で線
形補間したスムースな画素値を与える補間ラインを表示
することができる。

【００２５】横方向に画像を拡大する場合においても、
同様に、タイミング（表示フレーム）毎にフレームメモ
リ２１のＸアドレスの前後の画素値を循環的に補間表示
することにより同様に簡易に自然な拡大画像を得ること
ができる。またこれらを組み合わせることにより同様
に、処理負担の大きい乗算処理を必要とすることなく高
速に、また自然感を損なうことなく縦横拡大画面を表示
することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、処理装置に負担の大きい乗算処理を必要と
せず画像の半透明表示をすることができ、画像の拡大表
示のため補間すべきラインの画素の補間計算を必要とせ
ずに拡大表示に補間効果を与えることができる。従って
本発明の画像混色処理装置によれば、処理能力の比較的
小さな処理装置を用いて、充分に高速に、また高品質に
半透明貼り付けや、画像拡大等の画像処理を行うことが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図である。

【図２】図１のディスプレイ装置３に表示される画像の
隣接する画素の表示フレーム毎の画像貼り付けの１例を
説明する概念図である。

【図３】図１の表示画素選択部４の選択処理の一例を示
すフローチャートである。

【図４】図１のディスプレイ装置３に表示される画像の
隣接する画素の表示フレーム毎の画像貼り付けの他の例
を説明する概念図である。

【図５】図１のディスプレイ装置３に表示される画像の
隣接する画素の表示フレーム毎の画像貼り付けのさらに
他の例を説明する概念図である。

【図６】縦２倍に拡大表示する原画像のラインデータを
示す概念図である。

【図７】あるタイミングの拡大表示画面を示す概念図で
ある。

【図８】他のタイミングの拡大表示画面を示す概念図で
ある。

【図９】従来の半透明表示装置の構成を示すブロック図
である。

【図１０】従来の画像拡大装置の処理フローを示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１ 記憶装置 ２ データ処理装置 ３ ディスプレイ装置 ４ 表示画素選択部 １１ 背景画像源 １２ 貼り付け画像源 ２１、２２ フレ−ムメモリ ２３ 表示用フレ−ムメモリ ２４ 表示処理部 ６５、６６ 乗算器 ６７ 加算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 1/00 G09G 5/36 - 5/399 H04N 1/387 H04N 5/262 - 5/278 H04N 5/66

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の動画像に第２の動画像を半透明に
   貼り付けて表示する画像混色処理装置において、 表示画像を隣接する一定数の画素からなる複数の小領域
   に区分し、この小領域のそれぞれについて、前記表示画
   像の表示フレーム毎に、表示フレームのタイミング及び
   表示アドレスを参照して、第１の動画像の当該小領域の
   画素データと第２の動画像の当該小領域の画素データ
   を、各画素の選択率が時間的、空間的に均等になるよう
   循環的に順次選択する表示選択部と、 この表示選択部で選択された画素データに基づいて表示
   画像信号を生成する表示処理部とを備えたことを特徴と
   する画像混色処理装置。
2. 【請求項２】 前記小領域は隣接する４画素から構成さ
   れ、さらに、前記第１の動画像を展開する第１のフレー
   ムメモリと、前記第２の動画像を展開する第２のフレー
   ムメモリと、前記表示画像の垂直同期信号に同期してイ
   ンクリメントされ０〜３のカウント値を循環的に出力す
   るタイミングカウンタとを備え、 前記表示選択部は貼り付け表示領域においては、前記表
   示アドレスのＸアドレス及びＹアドレスを２進数で表し
   た場合のそれぞれの最下位ビットの値と、前記カウント
   値の組み合わせに応じて、前記第１のフレームメモリと
   前記第２のフレームメモリの何れか一方の前記表示アド
   レスに対応する画素データを選択することを特徴とする
   請求項１に記載の画像混色処理装置。