CN100450148C

CN100450148C - 图像信号处理装置以及轮廓增强装置

Info

Publication number: CN100450148C
Application number: CNB2007100077978A
Authority: CN
Inventors: 都筑毅
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2006-02-02
Filing date: 2007-02-02
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2027-02-02
Also published as: CN101014088A; JP2007208723A

Abstract

本发明提供一种图像信号处理装置，能够使高精细在屏显示(OSD)图像或包括陡峭的边缘的图像资源更易于看清地进行显示。图形识别部(1)计算表示输入图像信号的边缘部的陡峭程度的评价函数。LPF(2)由低通滤波特性彼此不同的多个LPF构成。选择器(3)基于来自图形识别部(1)的评价函数值，输入图像信号的边缘部越陡峭，选择构成LPF(2)的多个LPF中低通滤波特性越强、能在越广的范围内衰减高频成分的LPF的输出信号。选择器(3)在输入图像信号中几乎没有边缘部时，直接将输入图像信号输出。从选择器(3)输出的图像信号，被输入到(b)的轮廓增强电路。

Description

图像信号处理装置以及轮廓增强装置

技术领域

本发明涉及一种图像信号处理装置以及轮廓增强装置，尤其涉及一种将从高清晰度电视图像设备中输出的在屏显示(OnScreen Display，OSD)等的轮廓部分的亮度变化较为陡峭的图像看不清楚的现象通过轮廓增强来消除，使之成为顺畅且容易看清的图像的图像信号处理装置、以及增强图像轮廓的轮廓增强装置。

背景技术

为了提高图像的鲜明度，电视机装置上大多安装有轮廓增强电路。最一般的方法是从图像信号中抽取二次微分信号，调整振幅以后，与原来的图像信号相加。带有过冲/下冲的轮廓(边缘)的倾斜变得陡峭，可以看出鲜明度提高。但是，直接使用较大振幅的二次微分信号时，陡峭的边缘会过度增强而看不清楚。特别在包含图形、文字、细线等的图像或OSD图像中，画质的劣化变得显著。

因此，提出一种装置，对二次微分信号以某一定值求极限，防止过度的轮廓校正(例如，参照专利文件1)。并且，现有技术中还公开了一种轮廓增强装置，在由关注像素的图像信号生成的二次微分信号达到阈值以上时，使加到关注像素的图像信号上的关注像素附近的二次微分信号为零，从而不会附加过冲(例如，参照对比文件2)。

并且，对于数字播放的EPG(电子节目表)中的图形或文字等的、相邻上下两行单位中大致相同灰度的信号单调地增加或减少的二次写入图像部分进行轮廓增强时，中间灰度部分上产生凹凸。为了抑制该凹凸造成的不和谐感，公知的有设有对输入图像信号输出相邻两行的加法平均值的垂直平滑化电路的结构(例如参照对比文件3)。

专利文件1：特开2002-290773号公报

专利文件2：特开2000-244775号公报

专利文件3：特开2004-194044号公报

但是，近年来，D-VHS(注册商标)规格的数字VTR或高清晰度调谐器内置HDD(硬盘驱动器)/DVD(数字万用光盘)刻录机等高清晰度图像设备得到普及，从这些高清晰度图像设备中抽取的OSD图像包括陡峭的边缘。对于由具有陡峭的边缘的文字或图像构成的OSD图像进行轮廓增强时，轮廓变粗，瞬变纠缠，而看不清楚。

但是，在专利文件1所述的对进行轮廓增强时的二次微分信号求极限的现有轮廓增强装置中，存在OSD图像以外的图像部分的轮廓增强减弱的问题。并且，在专利文件2所述的现有轮廓增强装置中，轮廓增强本身可以为0，但仅关注二次微分信号的一点来判断轮廓增强的ON/OFF，因此在空间方向上产生不连续点，在时间方向上ON/OFF变化时会产生噪声。并且，在专利文件3所述的现有的轮廓增强装置中，二值地进行滤波器的应用/非应用，因此可能产生与专利文件2同样的问题。

并且，随着基带的数字图像/声音输入输出接口规格的HDMI(High-Definition Multimedia Interface，高清晰度多媒体接口)端子的出现，更精细鲜明且低噪声的图像信号可以输入到显示器中。相对于自然图像在相机摄影时混入噪声，在设备内部由数字信号生成的OSD中没有噪声，进而利用HDMI进行数字放送时，会完全不混入噪声地到达显示器。

并且，一般来说，OSD并不以进行轮廓增强为前提，即使将由陡峭的边缘构成的文字或图形的图像直接显示，也能得到足够鲜明的显示。因此，对于无噪声地从最初就包括陡峭的边缘的图像部分不进行轮廓增强地进行显示，看得更清楚。

因此，利用对二次微分信号求极限的现有轮廓增强装置，对由OSD显示的图像信号进行轮廓增强处理时，仅消弱陡峭的边缘部分的轮廓增强，轮廓增强本身仍残留，因此OSD的文字等周围不整洁，看不清楚。并且，在专利文件2所述的现有轮廓增强装置中，可以使图像信号的过冲部分的轮廓增强自身为0，但下冲没有进行限制，仅在大振幅的轮廓部有效果。并且，仅关注二次微分信号的一点来判断轮廓增强的ON/OFF，因此容易引起即使在要进行轮廓增强的部分，轮廓增强也变成OFF的弊端。

发明内容

本发明鉴于上述各点，目的在于提供一种图像信号处理装置以及轮廓增强装置，其能够更容易看清高精细在屏显示(OSD)图像或包括陡峭边缘的图像。

为了实现上述目的，本发明提供一种图像信号处理装置，对在屏显示图像重叠了的输入图像信号中所述在屏显示图像在水平扫描方向的边缘部进行检测，并将对该检测出的边缘部进行了滤波后的图像信号供给到轮廓增强电路，其特征在于，包括：抽取单元，由级联连接的、作为4以上的偶数的N个1像素延迟元件构成，将构成处理对象的输入图像信号的各像素按照水平扫描顺序1像素1像素地输入到所述级联连接的N个1像素延迟元件中的输入侧的1像素延迟元件，通过所述N个1像素延迟元件顺次延迟所述各像素，所述各像素彼此各延迟1像素，抽取作为所述N个1像素延迟元件的各自的输出的按照所述水平扫描顺序连续的N个像素的像素值；计算单元，取得所述N个像素的像素值中分别相邻的2个像素的像素值的差分，对该差分取绝对值，计算N-1个像素差分绝对值；非线性运算单元，取得所述N-1个像素差分绝对值按照水平扫描顺序排列时位于中央的1个像素差分绝对值、和预先设定的初始值的差值，对该差值取绝对值，并且该取了绝对值的值在为预定值以下时，将其设为该预定值，由此进行非线性运算；加法单元，将所述N-1个像素差分绝对值中、除了用于所述非线性运算单元的非线性运算的所述1个像素差分绝对值以外的其余的N-2个像素差分绝对值、与从所述非线性运算单元输出的运算结果相加，计算评价函数值，该评价函数值表示由所述N个像素形成的图形与所述在屏显示图像的边缘部的近似程度；多个低通滤波器，分别具有不同的高频衰减频率特性；以及选择单元，在所述加法单元计算出的所述评价函数值为预定阈值以上时，将所述处理对象的输入图像信号供给到所述轮廓增强电路，另一方面，在所述评价函数值小于所述预定阈值时，所述评价函数值越小，选择所述多个低通滤波器中所述高频衰减频率特性的范围越广的低通滤波器，利用该选择的低通滤波器对所述处理对象的输入图像信号进行滤波处理，并将进行了该滤波处理的图像信号供给到所述轮廓增强单元。

并且，本发明为了实现上述目的，提供一种图像信号处理装置，对在屏显示图像重叠了的输入图像信号中所述在屏显示图像在垂直扫描方向的边缘部进行检测，并将对该检测出的边缘部进行了滤波后的图像信号供给到轮廓增强电路，其特征在于，包括：抽取单元，由级联连接的、作为4以上的偶数的N个1行延迟元件构成，将处理对象的输入图像信号的1行的像素输入到所述级联连接的N个1行延迟元件中的输入侧的1行延迟元件，通过所述N个1行延迟元件顺次延迟所述1行的各像素，所述各像素彼此各延迟1行，抽取作为所述N个1行延迟元件的各自的输出的、在水平扫描方向上位于相同位置且按照垂直扫描顺序连续的N个像素的像素值；计算单元，取得所述N个像素的像素值中分别相邻的2个像素的像素值的差分，对该差分取绝对值，计算N-1个像素差分绝对值；非线性运算单元，取得所述N-1个像素差分绝对值按照垂直扫描顺序排列时位于中央的1个像素差分绝对值、与预先设定的初始值的差值，对该差值取绝对值，并且，该取了绝对值的值在为预定值以下时，将其设为该预定值，由此进行非线性运算；加法单元，将所述N-1个像素差分绝对值中、除了用于所述非线性运算单元的非线性运算的所述1个像素差分绝对值以外的其余的N-2个像素差分绝对值、与从所述非线性运算单元输出的运算结果相加，计算评价函数值，该评价函数值表示由所述N个像素形成的图形与所述在屏显示图像的边缘部的近似程度；多个低通滤波器，分别具有不同的高频衰减频率特性；以及选择单元，在所述加法单元计算出的所述评价函数值为预定阈值以上时，将所述处理对象的输入图像信号供给到所述轮廓增强电路，另一方面，在所述评价函数值小于所述预定阈值时，所述评价函数值越小，选择所述多个低通滤波器中所述高频衰减频率特性的范围越广的低通滤波器，利用该选择的低通滤波器对所述处理对象的输入图像信号进行滤波处理，并将进行了该滤波处理的图像信号供给到所述轮廓增强单元。

并且，本发明为了实现上述目的，提供一种图像信号处理装置，将输入图像信号的预定频率以上的高频成分作为轮廓增强成分抽取，将所述轮廓增强成分与所述输入图像信号相加，输出进行了轮廓增强的图像信号，其特征在于，包括：抽取单元，由串联连接的、作为4以上的自然数的N个1像素延迟元件构成，将构成所述输入图像信号的各像素按照水平扫描顺序1像素1像素地输入到所述串联连接的N个1像素延迟元件中的输入侧的1像素延迟元件，通过所述N个1像素延迟元件顺次延迟所述各像素，所述各像素彼此各延迟1像素，抽取作为所述N个1像素延迟元件的各自的输出的、按照所述水平扫描顺序连续的N个像素的像素值；计算单元，取得所述N个像素的像素值中分别相邻的2个像素的像素值的差分，对该差分取绝对值，计算N-1个像素差分绝对值；比较单元，将所述N-1个像素差分绝对值分别与预先设定的第一阈值及比预先设定成电平比所述第一阈值大的第二阈值比较，所述各像素差分绝对值小于所述第一阈值时，输出值为m0的比较结果，所述各像素差分绝对值为所述第一阈值以上且小于所述第二阈值时，输出值为m1的比较结果，所述各像素差分绝对值为所述第二阈值以上时，输出值为m2的比较结果；图形检测单元，将由所述比较单元输出的N-1个比较结果按照作为得到这些比较结果的基础的各像素的水平扫描顺序排列时，对是否至少存在“m0，m2，m0”这一顺序的图形进行检测，在检测到该图形时，在以作为得到检测出的所述图形中的比较结果m2的基础的2个像素为中心连续的多个像素传送期间内，生成预定逻辑值的控制信号；以及控制单元，由所述图形检测单元输出的所述控制信号，在所述预定逻辑值期间，使与所述输入图像信号相加的所述轮廓增强成分变为0。

发明效果

根据本发明，进行轮廓增强之前，能够利用与处理对象的输入图像信号的边缘部的倾斜程度对应的特性的低通滤波器衰减高频成分，另一方面，能够使不具有边缘部的图像信号直接输入到轮廓增强电路，因此，对于来自高清晰度图像设备的高精细/低噪声的信号中包含的在屏显示图像等的阶梯状边缘，在利用低通滤波器使高频成分衰减后，进行轮廓增强，由此在进行了轮廓增强时，在屏显示图像等容易看到，另一方面，不具有阶梯状边缘部的自然图像可直接输入到轮廓增强电路中，因此通过轮廓增强能够提高鲜明度地进行显示。

并且，根据本发明，对于高精细/低噪声的图像信号的陡峭边缘部分，不将轮廓增强部分与图像信号相加，由此能够输出没有过冲和下冲的轮廓增强后的图像信号，通过在边缘以外的部分进行轮廓增强，在屏显示等容易看到，自然图像可以提高鲜明度地显示。并且，根据本发明，通过相邻的多个像素的像素值检测陡峭的边缘部分，因此与仅仅关注于二次微分信号的一点来判断轮廓增强的ON/OFF的现有装置相比，能够高精度地进行没有过冲或下冲的轮廓增强。

附图说明

图1是本发明的图像信号处理装置的一个实施方式的框图和普通轮廓增强电路的一例的框图。

图2是本发明的图像信号处理装置中使用的阶梯状评价函数的说明图。

图3是图1的图像信号处理装置内的图形识别部的一个实施方式的框图。

图4是图1的图像信号处理装置的主要部分结构的一个实施方式的框图。

图5是本发明的图像信号处理装置内的选择器的动作说明用流程图。

图6是表示本发明的图像信号处理装置的处理方式的一例的波形图。

图7是本发明的轮廓增强装置的一个实施方式的框图。

图8是图7中的图形识别部的一个实施方式的结构图。

图9是图7和图8的动作说明用信号波形图。

图10是图7中的图形识别部的动作说明用流程图。

具体实施方式

首先，结合附图对本发明的实施方式的图像信号处理装置进行说明。图1(a)表示本发明的图像信号处理装置的一个实施方式的框图。在该图(a)中，输入图像信号，被供给到图形识别部1以进行后述的图形识别处理，此外由低通滤波器(LPF)2衰减预定截止频率以上的高频成分，并供给到选择器3。

选择器3，根据来自图形识别部1的图形识别结果，选择输入图像信号、或来自LPF 2的高频部分已衰减的图像信号。由该选择器3输出的图像信号输入到一般的轮廓增强电路中。

作为一般的轮廓增强电路，具有如下结构的轮廓增强电路：例如如图1(b)所示，利用高通滤波器(HPF)5从输入的图像信号中抽取二次微分信号，利用放大器6调整振幅后，利用加法器7与上述抽取二次微分信号前的原来的图像信号相加，输出已被增强轮廓的图像信号。

本实施方式的图形识别部1，以评价函数值表示是否近似于OSD图像的信号形态，根据其结果切换控制选择器3。因此，可否按照OSD图像设计该评价函数变得重要。作为数字OSD图像的特点，包括亮度变化非常陡峭和几乎不包含噪声这两点。

在自然图像的情况下，相机摄影或传送时，在图像处理等时采用LPF处理，但在数字状态下在1点1点地写出图像的数字OSD图像中，完全不进行LPF处理，会生成陡峭的边缘。并且，相对于自然图像在相机摄影时混入噪声这一点，在数字设备内部生成的OSD图像中几乎不会混入噪声。另外，利用HDMI等进行数字传送时，即使外部设备的信号也能够完全不混入噪声地到达显示器。

亮度变化陡峭、且低噪声这两点作为数字OSD图像的特点，参照图2对用于检测这两点的评价函数进行说明。在图2中，利用在空间方向上连续的4个像素值A、B、C、D，将A和B的差分绝对值|A-B|、C和D的差分绝对值|C-D|、以及从初始值INT减去B和C的差分绝对值的函数f(INT-|B-C|)的和，即|A-B|+|C-D|+f(INT-|B-C|)，作为评价函数。另外，f()是将()内的INT-|B-C|限制在0以上的函数，使0以下的值为0。

该评价函数的值越小，判断为阶梯状轮廓即OSD图像的亮度变化越靠近陡峭的边缘部。初始值INT是与阶梯部的高度对应的基准，在设置为“40”时，如果B-C间的边缘成分为“40”以上，则全部变为“0”。通过利用这种评价函数，容易检测低噪声且亮度变化陡峭的数字OSD的轮廓部。

图3表示计算上述评价函数的图1的图形识别部1的一个实施方式的框图。如该图所示，图形识别部1由以下各部分构成：供给信号处理对象的图像信号的4级级联连接(串联连接)的延迟电路11₁、11₂、11₃以及11₄；从延迟电路11₄的输出延迟图像信号中减去延迟电路11₃的输出延迟图像信号的减法器12₁；从延迟电路11₃的输出延迟图像信号中减去延迟电路11₂的输出延迟图像信号的减法器12₂；从延迟电路11₂的输出延迟图像信号中减去延迟电路11₁的输出延迟图像信号的减法器12₃；输出减法器12₁～12₃的各输出信号的绝对值的绝对值(abs)电路13₁～13₃；对绝对值电路13₂的输出信号进行非线性运算的非线性运算电路14；将绝对值(abs)电路13₁和13₃的输出信号与非线性运算电路14的输出信号相加，输出表示评价函数的控制信号的加法器15。

上述延迟电路11₁～11₄分别具有1像素传送期间的延迟时间，图2所示的在空间方向上连续的4个像素值A、B、C、D中，从绝对值电路13₃取出A和B的差分绝对值|A-B|，从绝对值电路13₁取出C和D的差分绝对值|C-D|。并且，非线性运算电路14，将从绝对值电路13₂取出的B和C的差分绝对值|B-C|作为输入接收，进行非线性运算，计算从预先设置的初始值INT减去差分绝对值|B-C|的函数f(INT-|B-C|)。加法器15，将上述差分绝对值|A-B|以及|C-D|、和函数f(INT-|B-C|)相加，输出表示评价函数值的控制信号，切换控制图1(a)的选择器3。如上所述，可以判断出评价函数值越小则阶梯状轮廓、即OSD图像的亮度变化越靠近边缘部，因此，通过上述控制信号进行控制，以使得评价函数值越小，选择器3越选择来自低通滤波特性强的LPF的信号。在此，低通滤波特性越强，表示开始衰减的频率越低。

图4表示图1(a)的LPF 2和选择器3的电路部分的一个实施方式的框图。在图4中，低通滤波器(LPF)2₁～2₈是低通滤波特性各不相同的LPF，相当于图1(a)的LPF 2。即，图1(a)的LPF 2由具有8种滤波特性的LPF 2₁～2₈构成，LPF 2₁的低通滤波特性被设置为最强，以下按照LPF 2₂、2₃……的顺序，低通滤波特性逐渐变弱，LPF2₈的低通滤波特性被设置成最弱。

在此，图4的LPF 2₁～2₈的各框内表示的数值表示抽头系数，例如记为“(8，16，8)/32”的LPF 2₁，在连续的3个像素的像素值为A、B、C时，通过(8×A+16×B+8×C)/32的运算，得到滤波器输出；此外，例如记为“(1，30，1)/32”的LPF 2₈，通过(1×A+30×B+1×C)/32的运算得到滤波器输出。其他也与之类似。LPF 2₁是具有最强低通滤波特性的LPF，对输入的图像信号在最大范围内衰减高频成分，其结果是，输出的图像信号的轮廓最模糊。

其次，参照图5的流程图说明图4的电路部的动作。信号处理装置的图像信号直接供给到选择器3上，另一方面，由LPF 2₁～2₈施加了各不相同的8种低通滤波特性的图像信号供给到选择器3上，并且控制信号(评价函数)从图像识别部1供给到选择器3。选择器3，首先比较判断上述评价函数值VAL是否比预先设置的、判断为OSD图像后通过滤波的评价函数值的上限值α大(步骤S1)。在VAL＞α时，判断图像信号波形不陡峭，选择器3将没有施加低通滤波特性的输入图像信号直接直通输出(步骤S2)。

另一方面，在步骤S1中判断为VAL≤α时，选择器3比较上述评价函数的值VAL与上述上限值α的7/8倍的值(步骤S3)，在VAL＞α·7/8时，判断出图像信号波形不太陡峭，使变量flt的值为“8”(步骤4)。这表示选择器3选择从LPF2₈输入的、高频成分稍微降低的图像信号，并将其输出。

并且，在步骤S3中判断出VAL≤α·7/8时，比较上述评价函数值VAL和上述上限值α的6/8倍的值(步骤S5)。在VAL＞α·6/8时，判断出图像信号波形不太陡峭，使变量flt的值变为“7”后(步骤S6)，判断用于限制滤波器进行滤波的强度的设定值flt_limit的值是否比步骤S6中设定的值“7”大(步骤S7)。使用者可以在观察滤波器对OSD图像的滤波方法的同时，将flt_limit的值设定为任意值。

在此，flt_limit的值比“7”大时，超过滤波器进行滤波的强度的限制值，因此将变量flt的值更新为flt_limit的值(步骤S8)。另一方面，在flt_limit的值为“7”以下时，变量flt的值没有超过滤波器进行滤波的强度的限制值，因此此时变量flt的值设定为在步骤S6中设定的值“7”(步骤S9)。选择器3选择与步骤S8或S9中设定的变量flt的值对应的LPF输出。例如，变量flt的值为“7”时，选择器3选择从LPF 2₇输入的、高频成分稍微降低的图像信号，并将其输出。

并且，在步骤S5中判断为VAL≤α·6/8时，比较上述评价函数值VAL和上述上限值α的5/8倍的值(步骤S10)。在VAL＞α·5/8时，判断出图像信号波形不陡峭，使变量flt的值变为“6”后(步骤S11)，判断用于限制滤波器进行滤波的强度的设定值flt_limit的值是否比步骤S11中设定的值“6”大(步骤S12)。

flt_limit的值比“6”大时，变量flt的值超过滤波器进行滤波的强度的限制值，因此将变量flt的值更新为flt_limit的值(步骤S13)。另一方面，在flt_limit的值为“6”以下时，变量flt的值没有超过滤波器进行滤波的强度的限制值，因此此时变量flt的值设定为在步骤S11中设定的值“6”(步骤S14)。选择器3选择与步骤S13或S14中设定的变量flt的值对应的LPF输出。例如，变量flt的值为“6”时，选择器3选择从LPF 2₆输入的、高频成分稍微降低的图像信号，并将其输出。

以下与上文内容类似地，比较上述评价函数值VAL和上述上限值α的4/8倍的值(步骤S15)；在VAL≤α·4/8时，比较VAL和上述上限值α的3/8倍的值(步骤S20)；在VAL≤α·3/8时，比较VAL和上述上限值α的2/8倍的值(步骤S25)；在VAL≤α·2/8时，比较VAL和上述上限值α的1/8倍的值(步骤S30)。

VAL＞α·4/8时，在flt_limit的值比“5”大时，将变量flt的值更新为flt_limit的值，在flt_limit的值为“5”以下时，将变量flt设定为“5”(步骤S16～S19)。此外，VAL＞α·3/8时，在flt_limit的值比“4”大时，将变量flt的值更新为flt_limit的值，在flt_limit的值为“4”以下时，将变量flt设定为“4”(步骤S21～S24)。此外，VAL＞α·2/8时，在flt_limit的值比“3”大时，将变量flt的值更新为flt_limit的值，在flt_limit的值为“3”以下时，将变量flt设定为“3”(步骤S26～S29)。此外，VAL＞α·1/8时，在flt_limit的值比“2”大时，将变量flt的值更新为flt_limit的值，在flt_limit的值为“2”以下时，将变量flt设定为“2”(步骤S31～S34)。

并且，在VAL≤α·1/8时，判断为图像信号波形非常陡峭，将变量flt的值设为“1”后(步骤S35)，判断用于限制滤波器进行滤波的强度的上述设定值flt_limit的值是否比步骤S35中设定的值“1”大(步骤S36)。在flt_limit的值比“1”大，变量flt的值超过滤波器进行滤波的强度的限制值，因此将变量flt的值更新为flt_limit的值(步骤S37)，在flt_limit的值为“1”以下时，将变量flt的值设为“1”(步骤S38)。由此，选择器3选择从LPF 2₁输入的、高频成分降低最多的图像信号，并将其输出。这样，在本实施方式中，根据最终的flt的值，选择LPF 2₁～2₈中任一个LPF的输出。

在利用二值判断是否为数字OSD图像时，有时由于微小的噪声等的影响，画面内的处理/非处理区域混在一起，变得不自然，或者按照每帧进行处理/非处理切换而出现闪变噪声。对此，在本实施方式中，利用评价函数将与OSD图像的近似程度数值化，利用其值VAL将效果分8个阶段进行调整，由此可以使得因微小噪声引起的空间/时间上的处理偏差不容易被眼睛察觉。

其次，参照图6对本发明的图像信号处理装置的一个实施方式的处理过程进行说明。另外，在图6(a)～(f)中，黑圆点表示像素。图6(a)表示输入图像信号的边缘部的波形，是已经陡峭的信号波形。使该图6(a)所示的具有上升沿部分的图像信号通过图1(b)所示的HPF 5，抽取作为预定高频成分的轮廓增强成分后，得到图6(b)所示的波形，如现有的轮廓增强电路那样将该轮廓增强成分与图6(a)所示的原来的图像信号相加后，原来的图像信号如图6(c)所示，变成具有下冲c1或过冲c2的波形，下冲c1或过冲c2变成边缘的切边，成为难以看到OSD文字等的原因。

因此，在本实施方式中，根据评价函数的值VAL判断是OSD图像时，将与评价函数值VAL相应的滤波器强度的低通滤波特性施加到输入图像信号，由此如图6(d)所示，输入图像信号的高频成分衰减，而变成平滑的波形，并输入到图1(b)所示的后级的轮廓增强电路。

由此，通过图1(b)的轮廓增强电路的HPF 5抽取的轮廓增强成分，如图6(e)所示，与图6(b)所示的以往的轮廓增强成分相比，变成边缘部的较大的振幅变化(即，亮度变化)被抑制了的波形，在加法器7中将该轮廓增强成分与图6(d)所示的输入图像信号相加，由此，结果如图6(f)所示，能够输出与图6(a)所示的原图像信号近似的波形的轮廓增强图像信号。

另外，在上述实施方式中，LPF 2的数目为8个，但这是基于使上述偏差不容易被观察到这一条件而选择的，是为了对于用户选择滤波器对OSD图像的进行滤波的方法来说也可判断为足够。然而，本发明并不限于将LPF 2的数目限定为8个。

并且，在上述实施方式中，抽取在输入图像信号的水平方向上相邻的N个(N为4以上的偶数)像素的像素值，利用对其中分别相邻的2个像素的像素值的差分取绝对值的(N-1)个像素差分绝对值，检测水平方向的边缘部，但本发明不限于此，也可以抽取在输入图像信号的水平扫描方向上处于相同位置且按照垂直扫描顺序连续的N个(N为4以上的偶数)像素的像素值，利用对其中分别相邻的2个像素的像素值的差分取绝对值的(N-1)个像素差分绝对值，检测垂直方向的边缘部，将在该检测出的边缘部进行了滤波的图像信号供给到轮廓增强电路。此时，在图3中，可将延迟电路11₁～11₄变更为分别具有1行传送期间的延迟时间的级联连接的4个延迟电路。

并且，本发明也包括通过计算机实现图1(a)、图3的结构或图5的流程图的顺序的图像信号处理程序。此时，图像信号处理程序可以从记录介质中读出并安装到计算机中，或者可以经由网络传输而安装在计算机中，或者作为固件安装在装置内。

接下来，参照附图对本发明的实施方式的轮廓增强装置进行说明。图7表示本发明的轮廓增强装置的一个实施方式的框图。在该图中，输入图像信号，被供给到图形识别部21中进行后述的图形识别处理，另外还被供给到高通滤波器(HPF)22，对表示轮廓增强成分的预定高频成分进行频率选择并取出，而后供给到放大器23。放大器23根据来自图形识别部21的控制信号，其动作被控制为接通或断开。

仅仅在放大器23被控制成接通时，将来自HPF 22的高频成分放大，由此进行振幅调整并向加法器24供给，在此与输入图像信号相加，生成并输出轮廓成分被增强了的图像信号。此外，放大器23被控制为断开时，不输出信号，因此输入图像信号直接通过加法器24，不进行轮廓增强就被输出。

本实施方式的特点在于设有图形识别部21，接下来，对图形识别部21的结构及动作进行更详细的说明。图8表示图形识别部21的一个实施方式的框图。如该图所示，图形识别部21由以下各部分构成：供给轮廓增强对象的图像信号的4级级联连接(串联连接)的延迟电路211₁、211₂、211₃以及211₄；从延迟电路211₄的输出延迟图像信号中减去延迟电路211₃的输出延迟图像信号的减法器212₁；从延迟电路211₃的输出延迟图像信号中减去延迟电路211₂的输出延迟图像信号的减法器212₂；从延迟电路211₂的输出延迟图像信号中减去延迟电路211₁的输出延迟图像信号的减法器212₃；输出减法器212₁～212₃的各输出信号的绝对值的绝对值(abs)电路213₁～213₃；分别将从绝对值电路213₁～213₃输出的各绝对值信号与两个阈值TH2和TH1进行电平比较、并输出比较结果的比较器214₁～214₃；和图形检测部215，将从比较器214₁～214₃分别输出的比较结果共同接收，检测这些比较结果是否为预定图形，生成控制信号，并向图7的放大器23输出。

延迟电路211₁、211₂、211₃和211₄，分别具有输入图像信号的1像素传送期间的延迟时间。因此，从减法器212₁、212₂、212₃取出相互在水平方向上连续的4个像素中相邻2像素的差分信号。

其次，参照图9的波形图以及图10的流程图对图8的图形识别部21的动作进行说明。另外，在图9(a)～(g)中，黑圆点表示像素。输入图9(a)所示的具有上升沿部分的图像信号后，分别利用延迟电路211₁、211₂、211₃以及211₄各延迟1像素期间，另一方面，利用图7的HPF 22抽取图9(b)所示的作为高频成分的轮廓增强成分。为了进行轮廓增强而如现有技术那样将图9(b)所示的轮廓增强成分与该图(a)所示的输入图像信号相加后，变成该图(c)所示的、在原来的图像信号中具有下冲c1和过冲c2的波形，这些变成边缘的切边，成为难以看清OSD文字等的原因。

因此，在本实施方式中，在图8所示的图形识别部21中，首先，由延迟电路211₁、211₂、211₃以及211₄抽取在输入图像信号的水平方向上连续的4个像素值(图10的步骤S41)，接着，计算出这4个像素值中各个相邻2像素的差分值的绝对值(图10的步骤S42)。即，使输入图像信号的水平方向上连续的任意4个像素的信号电平按照输入顺序如图9(a)中p1～p4所示，并且在从延迟电路211₄输出信号电平p1的时刻，从减法器212₁取出(p1-p2)信号电平的差分信号，从减法器212₂取出(p2-p3)信号电平的差分信号，从减法器212₃取出(p3-p4)信号电平的差分信号，在绝对值(abs)电路213₁、213₂、213₃中分别对这些差分信号取绝对值，由此从绝对值电路213₁、213₂、213₃中取出图9(d)中p11、p12、p13表示的绝对值信号。另外，将图9(d)作为从绝对值电路213₂输出的绝对值信号时，从绝对值电路213₁中取出将图9(d)所示绝对值信号向左移位了1像素期间的信号，从绝对值电路213₃中取出将图9(d)所示绝对值信号向右移位了1像素期间的信号。

绝对值信号p11、p12、p13分别供给到比较器214₁、214₂、214₃，在此与图9(e)所示的2个阈值TH1和TH2(其中TH2＞TH1＞0)进行电平比较。比较器214₁、214₂、214₃，当输入绝对值信号的电平低于阈值TH1时，输出值为“0”的信号，当输入绝对值信号的电平在阈值TH1以上而小于阈值TH2时，输出值为“1”的信号，当输入绝对值信号的电平在阈值TH2以上时，输出值为“2”的信号。

在此，上述阈值TH1是用于判断是噪声或灰度部分等小振幅的高频部分的阈值，在设定为适当值后，可以判断几乎不存在噪声且固定的像素值连续的OSD。此外，阈值TH2是用于检测边缘的阈值。

即，比较器214₁～214₃判断各自输入的绝对值信号的电平是否小于阈值TH1(步骤10的S43)，如果小于TH1，则输出值为“0”的信号(图10的步骤S44)，如果为TH1以上，则判断是否小于阈值TH2(图10的步骤S45)。如果小于TH2，则比较器214₁～214₃输出值为“1”的信号(图10的步骤S46)，如果并不小于TH2，则判断为TH2以上，输出值为“2”的信号(图10的步骤S47)。

在此，设像素信号的电平为p1＝p2、p3＝p4、p2＞p3，上述绝对值信号p12是基于图9(a)所示输入图像信号的陡峭的上升沿部分的信号，如图9(e)所示，其是电平大于阈值TH2的信号，因此从比较器214₂输出值为“2”的信号。另一方面，上述绝对值信号p11和p13分别为0电平的信号，因此如图9(e)所示，其是电平小于阈值TH1的信号，因此从比较器214₁和214₃中分别输出值为“0”的信号。

图形检测部215，检测是否是从比较器214₁、214₂、214₃并列地供给的3个信号的值分别为“0”、“2”、“0”的图形(图10的步骤S48)。图形检测部215检测出上述“0”、“2”、“0”的图形时，在以得到值为“2”的差分绝对值信号的2个像素为中心的前后各1个像素、共计4个像素的传送期间生成“H”电平的使能信号，并将其作为控制信号输出(图10的步骤S49)。并且，图形检测部215在无法检测出上述图形时，输出“L”电平的控制信号(图10的步骤S50)。

因此，在图9的例子的情况下，从比较器214₁、214₂、214₃并列地供给的3个信号的值分别为“0”、“2”、“0”时，图形检测部215，在信号p2和p3这2个像素及其前后的信号p1和p4各1个像素、共计4个像素的传送期间生成“H”电平的图9(f)所示的使能信号，并作为控制信号控制图7的放大器23的动作，其中信号p2和p3是从比较器214₂输出的值为“2”的差分绝对值信号p12的基础。并且，图形检测部215在无法检测出上述“0”、“2”、“0”的图形时，输出“L”电平的信号。

放大器23，在控制信号为“H”的期间被控制成动作断开状态，不输出从图7的HPF 22输出的图9(b)所示的轮廓增强成分，仅在控制信号为“L”期间被控制成动作接通状态，调整从HPF 22输出的轮廓增强成分的振幅，并在加法器24中与输入图像信号相加。

由此，根据本实施方式，可以从加法器24中取出如图9(g)所示的、没有因输入图像信号的陡峭上升沿部分引起的过冲或下冲的、与输入图像信号相同波形的轮廓增强后的图像信号。因此，通过OSD显示该输出图像信号时，能够显示顺畅的、轮廓鲜明的图形。

并且，根据本实施方式，能够进行高精度的轮廓增强处理。即，以往，关注像素的二次微分信号即使有1个超过了阈值，也将该关注像素附近的过冲设为“0”，因此，以往即使在想要带有闪光而增强轮廓的部分，闪光也会消失，鲜明度容易降低，与此相对，在本实施方式中，按照3个像素的量检测二次微分信号，因此可以准确地仅使陡峭的边缘部分(轮廓部分)的过冲、下冲变为0。

另外，在上述实施方式中，使轮廓增强成分为0的期间为检测出“020”图形的附近的4个像素，但实际上是与制作轮廓增强成分的滤波器的特性相对应地调整像素数，并不限于4个像素。并且，滤波器的抽头数目(图8的延迟电路的数目)越大，轮廓增强成分为OFF的期间越广。

此外，本发明包括利用计算机实现图7和图8的结构或图10的流程图的顺序的轮廓增强程序。此时，轮廓增强程序可以从记录介质中读出并安装到计算机中，或者也可以通过网络传输而安装在计算机中，或者作为固件安装在装置内。

Claims

1.一种图像信号处理装置，对在屏显示图像重叠了的输入图像信号中所述在屏显示图像在水平扫描方向的边缘部进行检测，并将对该检测出的边缘部进行了滤波后的图像信号供给到轮廓增强电路，其特征在于，包括：

抽取单元，由级联连接的、作为4以上的偶数的N个1像素延迟元件构成，将构成处理对象的输入图像信号的各像素按照水平扫描顺序1像素1像素地输入到所述级联连接的N个1像素延迟元件中的输入侧的1像素延迟元件，通过所述N个1像素延迟元件顺次延迟所述各像素，所述各像素彼此各延迟1像素，抽取作为所述N个1像素延迟元件的各自的输出的按照所述水平扫描顺序连续的N个像素的像素值；

计算单元，取得所述N个像素的像素值中分别相邻的2个像素的像素值的差分，对该差分取绝对值，计算N-1个像素差分绝对值；

非线性运算单元，进行以下非线性运算：取得所述N-1个像素差分绝对值按照水平扫描顺序排列时位于中央的1个像素差分绝对值、和预先设定的初始值的差值，对该差值取绝对值，并且在该差值的绝对值为预定值以下时，将该差值的绝对值设为该预定值；

加法单元，将所述N-1个像素差分绝对值中、除了用于所述非线性运算单元的非线性运算的所述1个像素差分绝对值以外的其余的N-2个像素差分绝对值、与从所述非线性运算单元输出的运算结果相加，计算评价函数值，该评价函数值表示由所述N个像素形成的图形与所述在屏显示图像的边缘部的近似程度；

多个低通滤波器，分别具有不同的高频衰减频率特性；以及

选择单元，在所述加法单元计算出的所述评价函数值为预定阈值以上时，将所述处理对象的输入图像信号供给到所述轮廓增强电路，另一方面，在所述评价函数值小于所述预定阈值时，所述评价函数值越小，选择所述多个低通滤波器中所述高频衰减频率特性的范围越广的低通滤波器，利用该选择的低通滤波器对所述处理对象的输入图像信号进行滤波处理，并将进行了该滤波处理的图像信号供给到所述轮廓增强单元。

2.一种图像信号处理装置，对在屏显示图像重叠了的输入图像信号中所述在屏显示图像在垂直扫描方向的边缘部进行检测，并将对该检测出的边缘部进行了滤波后的图像信号供给到轮廓增强电路，其特征在于，包括：

抽取单元，由级联连接的、作为4以上的偶数的N个1行延迟元件构成，将处理对象的输入图像信号的1行的像素输入到所述级联连接的N个1行延迟元件中的输入侧的1行延迟元件，通过所述N个1行延迟元件顺次延迟所述1行的各像素，所述各像素彼此各延迟1行，抽取作为所述N个1行延迟元件的各自的输出的、在水平扫描方向上位于相同位置且按照垂直扫描顺序连续的N个像素的像素值；

非线性运算单元，进行以下非线性运算：取得所述N-1个像素差分绝对值按照垂直扫描顺序排列时位于中央的1个像素差分绝对值、与预先设定的初始值的差值，对该差值取绝对值，并且在该差值的绝对值为预定值以下时，将该差值的绝对值设为该预定值；

多个低通滤波器，分别具有不同的高频衰减频率特性；以及

3.一种图像信号处理装置，将输入图像信号的预定频率以上的高频成分作为轮廓增强成分抽取，将所述轮廓增强成分与所述输入图像信号相加，输出进行了轮廓增强的图像信号，其特征在于，包括：

抽取单元，由串联连接的、作为4以上的自然数的N个1像素延迟元件构成，将构成所述输入图像信号的各像素按照水平扫描顺序1像素1像素地输入到所述串联连接的N个1像素延迟元件中的输入侧的1像素延迟元件，通过所述N个1像素延迟元件顺次延迟所述各像素，所述各像素彼此各延迟1像素，抽取作为所述N个1像素延迟元件的各自的输出的、按照所述水平扫描顺序连续的N个像素的像素值；

比较单元，将所述N-1个像素差分绝对值分别与预先设定的第一阈值及比预先设定成电平比所述第一阈值大的第二阈值比较，所述各像素差分绝对值小于所述第一阈值时，输出值为m0的比较结果，所述各像素差分绝对值为所述第一阈值以上且小于所述第二阈值时，输出值为m1的比较结果，所述各像素差分绝对值为所述第二阈值以上时，输出值为m2的比较结果；

图形检测单元，将由所述比较单元输出的N-1个比较结果按照作为得到这些比较结果的基础的各像素的水平扫描顺序排列时，对是否至少存在“m0，m2，m0”这一顺序的图形进行检测，在检测到该图形时，在以作为得到检测出的所述图形中的比较结果m2的基础的2个像素为中心连续的多个像素传送期间内，生成预定逻辑值的控制信号；以及

控制单元，由所述图形检测单元输出的所述控制信号，在所述预定逻辑值期间，使与所述输入图像信号相加的所述轮廓增强成分变为0。