CN101572050A - 图像处理装置及图像处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供图像处理装置及图像处理方法。该图像处理装置通过将输入帧划分为子帧并输出所述子帧来变换帧频，所述图像处理装置包括：预处理单元，用于执行用输入帧中的处理对象像素的周边像素的最小像素值替换所述处理对象像素的像素值的预处理；低通滤波器处理单元，用于通过对经受了所述预处理的所述输入帧执行低通滤波处理，来生成第一子帧；生成单元，用于由所述第一子帧及所述输入帧生成第二子帧；以及切换单元，用于通过在预定定时切换所述第一子帧与所述第二子帧，来输出所述第一子帧及所述第二子帧。

Description

图像处理装置及图像处理方法

技术领域

本发明涉及一种图像处理装置及一种图像处理方法，涉及用于帧频变换的运动图像处理，并且尤其是涉及执行向更高帧频变换(例如，将60Hz的图像变换为120Hz的图像)的变换处理。

背景技术

CRT一直用作由电视接收机代表的运动图像显示设备，但是，应用液晶设备的面板近年来成为使用的主流。下面将参照图10来说明液晶设备的特征。参看图10，横轴表示时间，纵轴表示像素的亮度。帧频是60Hz。如图10中所示，液晶设备将光发射保持1/60秒(sec)，并因此称为“保持型”设备。

保持型设备具有在运动时容易发生模糊的缺陷。图11是用于说明该缺陷的图。参看图11，横轴表示画面上的位置，纵轴表示时间。图11示出了矩形波在画面上从左向右运动的示例。当眼睛跟随该运动时，像素在眼睛所跟随的运动中在相同位置停留1/60秒的状态，是对运动的相对延迟。如果保持时间很长，则延迟增加其宽度，并在画面上被感知为运动的模糊。图11中最下面的数字1101示出了眼睛所跟随的运动看起来的方式，并表明具有一定宽度的模糊在各边缘上被感知到。

抵制这种运动模糊的措施的一个示例是通过提高驱动频率来缩短保持时间的方法。图12示出了以作为倍频的120Hz显示图像的示例。参看图12，横轴表示时间，纵轴表示像素的亮度。作为这样使帧频加倍的方法，已知一种通过在时间方向上将输入图像划分为包含高频成分的图像和仅包含低频成分的图像来显示输入图像的方法。图13示出了经受了利用该方法执行的倍速驱动的图像的动态特性。与图11类似，在图13中也是横轴表示画面上的位置，纵轴表示时间。图13中最下面的数字1301示出了眼睛所跟随的运动看起来的方式。与图11中所示的数字1101进行比较，显示出在图13中所示的数字1301中，运动模糊被大幅减少。

另外，作为具有与CRT的光发射特性相同的光发射特性的设备，场致发射型显示设备正在被大量开发。图14是用于说明该设备的光发射特性的图。与图10类似，横轴表示时间，纵轴表示像素的亮度。这种类型的显示设备按1/60秒的瞬间发射光，所以被称为“脉冲型”设备。

脉冲型设备以1/60秒为周期重复地开启和关闭的光发射，并因此具有这样的缺陷，即光发射的这种开/关容易被感知为闪烁。由于闪烁随着面积的增加而变得明显，因此，闪烁在近年来的具有大屏幕的显示设备中往往引起问题。

图15示出了脉冲型设备的动态特性。参看图15，横轴表示画面上的位置，纵轴表示时间。与保持型设备的特性不同，最显著的特征是没有发生可感知为余像的运动模糊。

也可以提高驱动频率，作为处理闪烁的措施。图16示出了图像以作为倍频的120Hz显示图像的示例。参看图16，横轴表示时间，纵轴表示像素的亮度。在脉冲型设备中，通过两次显示一次光发射的亮度一半水平，能够获得一次光发射的亮度。

图17示出了在通过在时间方向将输入图像划分为包含高频成分的图像以及仅包含低频成分的图像来显示输入图像时的动态特性。如果相同帧被单纯地显示两次，则两帧相互重叠。然而，由于高频图像仅被显示一次，因此仅发生由低频成分所导致的模糊。这抑制了视觉劣化。

如上所述，作为处理保持型显示设备中的运动模糊的措施，或者作为抵制脉冲型显示设备中的闪烁的措施，依照频率成分将帧图像划分为两个子帧的方法很有效。

日本专利特开第2006-184896号公报描述了实现保持型倍速驱动的方法。图18示出了电路结构的一部分。

将作为电路的输入图像的输入帧1801，输入到低通滤波器处理器1802、差分检测器1803及加法器1805。低通滤波器处理器1802生成仅包含输入帧1801的低频成分的子帧。差分检测器1803检测输入帧1801与由低通滤波器处理器1802生成的并且仅包含低频成分的子帧之差，从而提取出高频成分。加法器1805将提取出的高频成分与输入帧1801相加。因此，能够获得具有强调高频成分的子帧。切换电路1806以120Hz为周期对仅包含低频成分的子帧和具有强调高频成分的子帧进行切换，从而将输出帧1807提供给后续处理。当通过交替显示从其中去除了高频成分的子帧与具有强调高频成分的子帧来以60Hz为时间周期进行查看时，后续处理再现原始帧图像。

发明内容

但是，在使用如图18中所示的电路的倍速驱动方法中，通过合成两个子帧而获得的视帧图像(apparent frame image)有时不同于原始帧图像。

本发明提供一种运动图像处理技术，该技术在显示静止图像时，即使输入图像经受了使用将输入图像在时间方向划分为包含高频成分的图像与包含低频成分的图像并显示输入图像的技术的倍速驱动，也不会使图像质量劣化。

根据实施方式的一个方面，本发明涉及一种通过将输入图像划分为子帧并输出所述子帧来变换帧频的图像处理装置，该图像处理装置包括：预处理单元，用于执行用输入帧中的处理对象像素的周边像素的最小像素值替换所述处理对象像素的像素值的预处理；低通滤波器处理单元，用于通过对经受了所述预处理的所述输入帧执行低通滤波处理，来生成第一子帧；生成单元，用于由所述第一子帧及所述输入帧生成第二子帧；以及切换单元，用于通过在预定定时切换所述第一子帧与所述第二子帧，来输出所述第一子帧及所述第二子帧。

根据实施方式的另一方面，本发明涉及一种图像处理装置，该图像处理装置包括：输入单元，用于输入多个帧；替换单元，用于用输入帧中的处理对象像素的周边像素的像素值中的、小于所述处理对象像素的像素值的像素值替换所述处理对象像素的像素值；生成单元，用于由像素值已通过所述替换单元替换的帧，生成高频增强图像及低频增强图像；以及输出单元，用于通过切换所述高频增强图像与所述低频增强图像，来输出所述高频增强图像及所述低频增强图像。

根据实施方式的又一方面，本发明涉及通过将输入图像划分为子帧并输出所述子帧来变换帧频的图像处理装置中的图像处理方法，该图像处理方法包括：预处理步骤，用于执行用输入帧中的处理对象像素的周边像素的最小像素值替换所述处理对象像素的像素值的预处理；低通滤波器处理步骤，用于通过对经受了所述预处理的所述输入帧执行低通滤波处理，来生成第一子帧；生成步骤，用于由所述第一子帧及所述输入帧生成第二子帧；以及切换步骤，用于通过在预定定时切换所述第一子帧与所述第二子帧，来输出所述第一子帧及所述第二子帧。

根据实施方式的又一方面，本发明涉及用于图像处理装置的图像处理方法，该图像处理方法包括：输入步骤，用于输入多个帧；替换步骤，用于用输入帧中的处理对象像素的周边像素的像素值中的、小于所述处理对象像素的像素值的像素值替换所述处理对象像素的像素值；生成步骤，用于由像素值已在所述替换步骤中替换的帧，生成高频增强图像及低频增强图像；以及输出步骤，用于通过切换所述高频增强图像与所述低频增强图像，来输出所述高频增强图像及所述低频增强图像。

通过下面参照附图对示例性实施方式的描述，本发明的其他特征将变得清楚。

附图说明

图1是示出根据本发明的第一实施方式的用于在保持型显示设备中执行倍速驱动的图像处理装置的示例的图；

图2是用于说明根据本发明的第一实施方式的处理波形的图；

图3是示出根据本发明的第一实施方式的处理的流程图；

图4是示出根据本发明的第二实施方式的在脉冲型显示设备中执行倍速驱动的图像处理装置的示例的图；

图5是用于说明根据本发明的第二实施方式的处理波形的图；

图6是示出根据本发明的第二实施方式的处理的流程图；

图7是用于说明根据本发明的第二实施方式的变形例的处理波形的图；

图8是用于说明根据本发明的第二实施方式的另一变形例的处理波形的图；

图9是用于说明根据本发明的第二实施方式的低通滤波器的抽头(tap)数与最小值滤波器的抽头数之间的关系的图；

图10是用于说明保持型显示设备的光发射时间的坐标图；

图11是用于说明保持型显示设备的动态特性的坐标图；

图12是用于说明在执行保持型显示设备的倍速驱动时的光发射时间的坐标图；

图13是用于说明在执行保持型显示设备的倍速驱动时的动态特性的坐标图；

图14是用于说明脉冲型显示设备的光发射时间的坐标图；

图15是用于说明脉冲型显示设备的动态特性的坐标图；

图16是用于说明在执行脉冲型显示设备的倍速驱动时的光发射时间的坐标图；

图17是用于说明在执行脉冲型显示设备的倍速驱动时的动态特性的坐标图；

图18是用于说明常规电路结构的图；

图19是用于说明常规方法中的处理波形的图；以及

图20是示出根据本发明的实施方式的图像处理装置的硬件配置的示例的图。

具体实施方式

下面将参照附图来说明本发明的实施方式。

在使用图18中所示的电路的倍速驱动方法中，通过合成两个子帧而获得的视帧图像有时不同于原始帧图像。下面将参照图19来对此进行说明。波形1901表示输入帧图像的波形的示例。波形1902是通过利用图18中所示的LPF处理器1802对输入帧图像的波形1901执行低通滤波处理而获得的输出波形。波形1903是通过利用图18中的差分检测器1803检测差分(difference)而获得的输出波形。波形1903由于包含高频成分而取正值及负值。波形1904是通过将包含高频成分的波形1903加到原始输入波形1901中而获得的。

从理论上讲，当波形1902与波形1903以120Hz为周期交替显示时，视波形(apparent waveform)应该变为与波形1901相同。然而，如果波形1901的低亮度水平部分为零或接近于零，则波形1904取负值。

由于不能显示具有负值的图像，因此，如波形1905所指示，负值实际上显示为零。结果，因为波形1902与波形1905交替显示，所以视合成波形看起来与波形1906相似。例如，当在黑色背景中存在白色文字时，观察者感知到具有模糊文字轮廓的图像。如上所述，取决于输入图像的波形，经受过划分驱动的图像看起来与原始输入图像不同，并且被感知为劣化。本发明提供下面的第一至第三实施方式，作为用于解决上述问题的发明。

[第一实施方式]

下面，将参照图1所示的框图以及图2所示的处理波形的示例，来说明本发明的第一实施方式。图1是示出根据本发明的第一实施方式的用于在保持型显示设备中执行倍速驱动的图像处理装置100的示例的图。图2是用于说明根据本发明的第一实施方式的处理波形的图。

在本实施方式中，将适合于诸如液晶显示设备的保持型显示设备的示例作为图像处理装置100进行说明。参看图1，将作为输入图像的输入帧101划分为两个帧，以便生成仅包含低频成分的第一子帧和包含高频成分的第二子帧。首先，将说明生成仅包含低频成分的第一子帧的方法。

最小值滤波单元102执行在区块中选择像素的最小值的最小值滤波处理，作为由低通滤波器处理器103执行的低通滤波处理的预处理。在该处理中，为输入帧101中的处理对象像素设置具有预定尺寸(例如9×9)的区块。从区块中的处理对象像素的周边像素中，选择具有最小像素值的像素，并用该最小像素值替换处理对象像素的像素值。

参看图2，波形201代表输入波形的示例。通过利用最小值滤波单元102对输入波形201执行最小值滤波处理，获得波形202。在输入帧101中，在高亮度像素的像素值与低亮度像素的像素值彼此邻接的边界部分中，选择低亮度像素的像素值。结果，如波形202所指示，各边缘边界向高亮度区域的内部缩减。

然后，低通滤波器处理器103对具有缩减的高亮度区域的该子帧，执行二维低通滤波处理。对低通滤波器的函数不做特别规定。例如，可以使用Gaussian函数，或者移动平均或加权移动平均滤波器。通过对波形202执行低通滤波处理，获得波形203。

通过对输入帧101如此执行最小值滤波处理及低通滤波处理，完成了仅包含低频成分的第一子帧的生成。将第一子帧临时存储在帧存储器105中。帧存储器105用作用于临时存储第一子帧的缓冲器，但是不必须独立存在。例如，帧存储器105还可以包含在切换电路107中。

现在将说明生成包含高频成分的第二子帧的方法。差分检测器104接收输入帧101以及来自低通滤波器处理器103的第一子帧。差分检测器104通过从输入帧101中减去仅包含低频成分的第一子帧，而获得差分图像。

参看图2，通过从波形201中减去波形203而获得的波形204是差分图像。加法器106将从差分检测器104输出的具有波形204的差分图像与具有波形201的输入帧101相加，从而完成包含高频成分的第二子帧的生成。图2中所示的波形205表示包含高频成分的第二子帧。

切换电路107在期望的定时(例如，在输入周期为60Hz时以120Hz为周期)切换第一子帧与第二子帧，从而将输出帧输出到后续处理电路。请注意，切换电路107还可以包含用于在各输出定时到来之前临时存储输入子帧的缓冲电路。

这样，第一子帧与第二子帧交替显示。当图2所示的具有波形203的第一子帧与具有波形205的第二子帧以高速交替显示时，所显示的波形看起来与波形206相似。因此，观察者可以将波形206感知为与以60-Hz显示的输入帧101的波形201的波形相同。经常针对诸如R、G、B或Y、Cb、Cr的三种类型的图像数据，分别执行彩色图像处理。然而，本发明的系列处理可以针对R、G及B中的各个进行，还可以单独针对Y进行。当然还可以由R、G及B来计算Y，并将结果应用于R、G及B。

下面，将参照图3所示的流程图，来更为详细地说明上面所述的根据本实施方式的处理。

首先，在步骤S301中，执行必要的初始化。在该步骤中，设置最小值滤波器的滤波器尺寸、低通滤波器的静态特性等。在步骤S302中，输入帧图像101。在图2所示的示例中，输入波形201。在步骤S303中，最小值滤波单元102对输入帧101执行最小值滤波处理。在该最小值滤波处理中，选择滤波区域中的最小值。在图2所示的示例中，波形202表示最小值滤波处理的结果，虚线表示原始的输入波形201。

在步骤S304中，低通滤波器处理器103对来自最小值滤波单元102的输出帧图像，执行低通滤波处理。在图2所示的示例中，波形203是对波形202执行低通滤波处理的结果。这样，完成了仅包含低频成分的第一子帧的生成。

随后，在步骤S305中，差分检测器104从输入帧101中减去第一子帧，从而检测出差分。参看图2，波形204表示差分波形。本实施方式的一个显著特点是：由于在步骤S303中使用了最小值滤波器，所以差分波形204不取负值。

在步骤S306中，加法器106将输入帧101与来自差分检测器104的输出相加。执行这一处理以通过将高频成分加到输入帧101中，来补偿从第一子帧中去除的高频成分。加法器106输出包含高频成分的第二子帧。在图2所示的示例中，波形205表示第二子帧。

在步骤S307中，切换电路107检查帧输出定时，如果该定时为第一子帧的输出定时(步骤S307中“是”)，则处理进入到步骤S308。在步骤S308中，输出第一子帧。请注意，第一子帧临时存储在帧存储器105中，或者存储在切换电路107的内部缓冲电路中，并在输出定时作为输出帧108从切换电路107中输出。

在输出第一子帧之后，在步骤S309中，确定该定时是否是第二子帧的输出定时。如果该定时是第二子帧输出定时(步骤S309中“是”)，则在步骤S310中输出第二子帧。请注意，第二子帧也可以临时存储在切换电路107的内部缓冲电路中，并在输出定时作为输出帧108从切换电路107中输出。

在此之后，如果完成了对所有帧的处理(步骤S311中“是”)，则结束该处理。如果存在未处理的帧(步骤S311中“否”)，则处理返回到步骤S302以重复该处理。

请注意，图3中所示的流程图中所说明的子帧输出顺序仅仅是示例，本发明不局限于此。也就是说，也可以在输出第二子帧之后输出第一子帧。另外请注意，输出定时是在两个子帧形成之后进行检查的，但是本发明的实施方式不局限于此。例如，也可以在步骤S304中完成低通滤波处理时检查第一子帧输出定时，并在输出第一子帧之后通过执行差分值检测处理生成第二子帧。

在如上所述的保持型显示设备中，第一子帧显示持续第一个1/120秒，第二子帧显示持续下一个1/120秒。关于1/60秒的时间平均值的视波形是图2中所示的波形206，即，与输入帧201的波形相同。请注意，通过改善液晶响应特性或控制背光，还可以使子帧显示持续短于1/120秒的时间段。例如，当切换电路107以240Hz为周期在第一子帧与第二子帧之间切换输入的60-Hz图像时，在1/240秒输出子帧。然而，即使在这种情况下，也在1/60秒的时间周期生成看起来与输入波形相同的波形，也就是说，本发明的特征保持不变。

[第二实施方式]

下面将参照图4所示的框图以及图5所示的处理波形的示例，来说明本发明的第二实施方式。图4是示出根据本发明的第二实施方式的用于在脉冲型显示设备中执行倍速驱动的图像处理装置400的示例的图。图5是用于说明根据本发明的第二实施方式的处理波形的图。

在本实施方式中，将诸如场致发射型显示设备的脉冲型显示设备的示例作为图像处理装置400进行说明。参看图4，与图1中相同的标号表示实现与图1所示的图像处理装置中包含的处理块的功能相同的功能的处理块。

参看图4，将作为输入图像的输入帧101划分为两个帧，以同第一实施方式中一样，生成仅包含低频成分的第一子帧和包含高频成分的第二子帧。首先，将说明生成仅包含低频成分的第一子帧的方法。

最小值滤波单元102执行在区块中选择像素的最小值的最小值滤波处理，作为由低通滤波器处理器103执行的低通滤波处理的预处理。该处理与第一实施方式中的处理相同。

参看图5，波形501代表输入波形的示例。通过利用最小值滤波单元102对输入波形501执行最小值滤波处理，获得波形502。在输入帧101中，在高亮度像素的像素值与低亮度像素的像素值彼此邻接的边界部分中，选择低亮度像素的像素值。结果，如波形502所指示，各边缘边界向高亮度区域内部缩减。

然后，低通滤波器处理器103对具有缩减的高亮度区域的该子帧，执行二维低通滤波处理。对低通滤波器的函数不做特别规定。例如，可以使用Gaussian函数，或者移动平均或加权移动平均滤波器。通过对波形502执行低通滤波处理，获得波形503。

分配比率处理器401确定两个子帧发射光的比率。为了使闪烁不容易被觉察到，希望两子帧之间的亮度差是小值。因此，在本实施方式中将说明对半分配(fifty-fifty division)的示例。通过将波形503乘以0.5，获得图5所示的波形504。在本实施方式中，波形504是仅包含低频成分的第一子帧。

通过对输入帧101如此执行最小值滤波处理及低通滤波处理，并应用分配比率，完成了仅包含低频成分的第一子帧的生成。将第一子帧输出到切换电路107。

现在将说明生成包含高频成分的第二子帧的方法。差分检测器104从输入帧101中减去第一子帧，并将差分作为第二子帧进行输出。图5所示的波形505表示第二子帧的波形。

切换电路107在期望的定时(例如，在输入周期为60Hz时以120Hz为周期)对两个子帧进行切换，从而将输出帧输出到后续处理电路。请注意，切换电路107还可以包含用于在各输出定时到来之前临时存储输入子帧的缓冲电路。

当图5所示的具有波形504的第一子帧与具有波形505的第二子帧以高速交替显示时，所显示的波形看起来与波形506相似。因此，观察者可以将波形506感知为与以60-Hz显示的输入帧101的波形501相同的波形。彩色图像处理与第一实施方式中的彩色图像处理相同。

如上所述，保持型设备与脉冲型设备以不同形式生成子帧。然而，在保持型设备与脉冲型设备两者中，当从输入帧中减去仅包含低频成分的子帧时，均无负值产生。

下面，将参照图6所示的流程图，来更为详细地说明上面所述的根据本实施方式的处理。

首先，步骤S601至步骤S604中的处理与图3所示的流程图中的步骤S301至步骤S304中的处理相同，因此将省略重复的说明。

随后，在步骤S605中，分配比率处理器401执行分配处理。该分配处理确定分配比率，也就是说，确定仅包含低频成分的子帧在整个帧中的百分比。在本实施方式中，不管像素值是多少，分配比率一律是50％。在图5所示的示例中，通过将波形503乘以0.5，获得亮度是通过低通滤波处理而获得的波形503的亮度的一半的波形504。这样，完成了仅包含低频成分的第一子帧的生成。

然后，在步骤S606中，差分检测器104通过从输入帧101减去所生成的第一子帧，来计算作为差分图像的第二子帧。在图5所示的示例中，波形505表示差分波形，并且该差分波形是包含高频成分的第二子帧。本实施方式的特征在于：由于应用了最小值滤波器，所以差分波形505不取负值。

在此之后，步骤S607至步骤S611中的处理与图3的步骤S307至步骤S311中的处理相同，因此将省略重复的说明。

请注意，图6所示的流程图中所说明的子帧输出顺序仅仅是示例，本发明并不局限于此。也就是说，也可以在输出第二子帧之后输出第一子帧。另外请注意，输出定时是在两个子帧形成之后进行检查的，但是本发明的实施方式并不局限于此。例如，也可以在步骤S605中完成低通滤波处理时检查第一子帧输出定时，并在输出第一子帧之后通过执行差分值生成处理来生成第二子帧。

在如上所述的脉冲型显示设备中，第一子帧显示持续第一个1/120秒，第二子帧显示持续下一个1/120秒。关于1/60秒的时间平均值的视波形是图5所示的波形506，即，与输入帧的波形相同。

[第二实施方式的变形例]

下面，将参照图7至图9，来说明第二实施方式的变形例。

首先，图7示出了将最小值滤波器及低通滤波器的特性改变为形状不同于图5所示的形状的示例。图7所示的波形701是与图5所示的波形501相同的输入波形。然而，参看图7，通过考虑到之后执行的低通滤波处理的滤波特性，如波形702所指示，使用适用范围比图5(波形502)中所用的最小值滤波器的适用范围更宽的最小值滤波器。也就是说，由于低通滤波器在宽的范围上具有影响，因此相应地拓宽最小值滤波器的范围。

通过对波形702应用具有适中特性的低通滤波器，获得图7所示的波形703。此后的处理与图5中所示的处理相同。波形704表示通过将波形703的水平降低至50％而获得的第一子帧。另外，波形705表示通过从输入帧101中减去波形704而获得的第二子帧。此外，波形706是视合成波形，并且与波形701匹配。

如上所述，最小值滤波器的影响范围被设置为等于或宽于低通滤波器的影响范围。这样便可防止在生成第二子帧时产生负值。

下面将参照图9来更为详细地说明上述关系。也就是说，将通过使用抽头长度(tap length)来说明滤波器具有影响的范围。滤波器特性图901显示用来生成图5中所示的波形503的低通滤波器的特性。用虚线表示的波形是输入波形，用实线表示的波形是通过对输入波形执行滤波处理而获得的。采样点图902显示像素的采样点。滤波器在水平方向上对五个像素的范围有影响。也就是说，低通滤波器在该状态下的水平抽头长度是5。假设低通滤波器具有对称性，则如滤波器特性图903所指示，当将最小值滤波器的抽头长度设置为5时，低通滤波器具有影响的范围不会从虚线所表示的输入波形的高亮度侧延伸。

类似地，如滤波器特性图904及采样点图905所示的低通滤波器的抽头长度是9的情况如下。在这种情况下，当把最小值滤波器的抽头长度也设置为9或更大时，如滤波器特性图906所指示，低频成分不从输入波形的高亮度侧延伸。

如上所述，将最小值滤波器的抽头长度设置为至少等于或大于低通滤波器的抽头长度。这使得能够在从输入帧中减去经受过低通滤波处理的信号时防止生成负值。请注意，为了简便起见，上面已说明了水平方向上的抽头数(抽头长度)。然而，当在区块中执行滤波处理时，可以基于区块的尺寸来确定抽头数。

在实际的最小值滤波处理及低通滤波处理中，也可以在竖直方向上设置抽头数。假设自然数N为低通滤波处理在竖直方向上的抽头数，自然数M为低通滤波处理在水平方向上的抽头数。N与M可以取相同值或不同值。例如，可以设置(N，M)＝(5，5)、(7，5)或(5，7)。

另外，假设自然数N′为最小值滤波器在竖直方向上的抽头数，自然数M′为最小值滤波器在水平方向上的抽头数。在这种情况下，周边像素存在于环绕处理对象像素的竖直方向上为自然数N′及水平方向上为自然数M′的区域之内。最小值滤波处理从该区域中的像素中选择最小像素值。请注意，自然数N′及M′只须分别大于等于自然数N及M。关于抽头数的上述概念，同样适用于第一实施方式中的最小值滤波处理及低通滤波处理。

另一方面，取决于实际产品的形式，最小值滤波器的抽头长度不必总是等于或大于低通滤波器的抽头长度。下面将对此进行说明。

图9所示的滤波器特性图907表示这样一种情况，即低通滤波器的抽头长度是9，最小值滤波器的抽头长度是比9小2的7。在这种情况下，在高亮度改变为低亮度的边缘部分中，可以产生具有一个像素宽度的延伸。然而，即使准许这种一个像素宽度的延伸，也不会出现视觉问题。

图8是用于说明在产生一个像素宽度的延伸时波形实际上看起来的方式的图。图8所示的波形801是如上面说明中的输入波形。通过应用7抽头最小值滤波器获得波形802。波形803是9抽头低通滤波处理的结果，其中在输入波形的低亮度侧产生一个像素的延伸。波形804是通过将波形803的水平降低至50％而获得的第一子帧。通过从输入波形801中减去具有波形804的第一子帧获得波形805。在波形805中，延伸部分为零，原因是它不取负值。因此，视合成图像具有波形806，该波形806是波形804与波形805之和并且不同于波形801。也就是说，波形806在低亮度侧的一个像素宽度上具有比原始值高的值。

在这种情况下，也可以在竖直方向与水平方向上以二维方式考虑抽头数。在上面的示例中，可以使自然数N′小于自然数N，或者使自然数M′小于自然数M或者使自然数N′及M′分别小于自然数N及M。请注意，N′＝N-2及M′＝M-2有利于使像素宽度的延伸最小化。

假设该示例是在黑色背景中具有白色文字的图像，白色文字轮廓(边缘)有轻微模糊。然而，取决于形成画面的像素的数量或画面的尺寸，观察者在许多情况下都不能感知到该模糊。如上所述，不但可以设计使得在静止图像中理论上不生成模糊的装置，而且可以设计使得准许视觉上几乎不可感知的轻微模糊的装置。也就是说，可以依照实际产品的形式来自由地设计装置。

[第三实施方式]

图20是示出作为用于实现本发明的第一实施方式及第二实施方式的图像处理装置的计算机的硬件配置的示例的图。

参看图20，CPU 2001通过执行存储在外部存储器(硬盘)2007中的OS、应用程序等，来控制图像处理装置2000的操作。请注意，CPU 2001通过执行相应的程序，来用作图1所示的最小值滤波单元102、低通滤波器处理器103及差分检测器104，并用作图4所示的分配比率处理器，从而实现如图3及图6所示的处理。CPU 2001还执行控制，以临时存储执行RAM2003中的程序所必需的信息、文件等。此外，CPU 2001通过控制RAM 2003的操作，能够实现图1所示的切换电路107。

将诸如基本I/O程序的程序存储在ROM 2002中。RAM 2003用作例如CPU 2001的主存储器及工作区域。网络接口(I/F)2004通过连接到LAN及WAN，来与外部装置通信。

输入设备2005除了包括用于接收来自用户的输入的鼠标及键盘之外，还可以包括用于拍摄目标图像并输入该图像的图像传感设备。具有这种图像传感设备的图像处理装置2000，可以用作数码相机或数码摄像机。

输出设备2006是诸如液晶显示器的保持型显示设备，或者诸如场致发射型显示设备的脉冲型显示设备。将应用程序、驱动程序、OS、控制程序、以及用于执行与本实施方式相对应的处理的程序等，存储在外部存储器2007中。系统总线2008控制装置中的数据流。

[其它实施方式]

请注意，本发明可以应用于由单个设备组成的装置，或者应用于由多个设备构成的系统。

虽然已参照示例性实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明不局限于所公开的示例性实施方式。应对所附权利要求的范围给予最宽泛的解释，以使其涵盖所有的这种变形例及等同结构和功能。

Claims (14)

1.一种图像处理装置，其通过将输入帧划分为子帧并输出所述子帧来变换帧频，所述图像处理装置包括：

预处理单元，用于执行用输入帧中的处理对象像素的周边像素的最小像素值替换所述处理对象像素的像素值的预处理；

低通滤波器处理单元，用于通过对经受了所述预处理的所述输入帧执行低通滤波处理，来生成第一子帧；

生成单元，用于由所述第一子帧及所述输入帧生成第二子帧；以及

切换单元，用于通过在预定定时切换所述第一子帧与所述第二子帧，来输出所述第一子帧及所述第二子帧。

2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，所述生成单元通过将所述第一子帧与所述输入帧之差加到所述输入帧中，来生成所述第二子帧。

3.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，

所述低通滤波器处理单元通过将作为所述低通滤波处理的结果的帧乘以预定分配比率，来生成所述第一子帧，并且

所述生成单元通过从所述输入帧中减去所述第一子帧，来生成所述第二子帧。

4.根据权利要求1至权利要求3中任一权利要求所述的图像处理装置，其中，基于所述低通滤波处理中的抽头数来确定所述周边像素。

5.根据权利要求4所述的图像处理装置，其中，假设自然数N为所述低通滤波器在竖直方向上的抽头数，自然数M为所述低通滤波器在水平方向上的抽头数，则所述周边像素存在于环绕所述处理对象像素的、在所述竖直方向上为自然数N′且在所述水平方向上为自然数M′的区域中，并且

所述自然数N′不小于所述自然数N，并且所述自然数M′不小于所述自然数M。

6.根据权利要求4所述的图像处理装置，其中，假设自然数N为所述低通滤波器在竖直方向上的抽头数，自然数M为所述低通滤波器在水平方向上的抽头数，则所述周边像素存在于环绕所述处理对象像素的、在所述竖直方向上为自然数N′且在所述水平方向上为自然数M′的区域中，并且

所述自然数N′小于所述自然数N、所述自然数M′小于所述自然数M、或者所述自然数N′及所述自然数M′分别小于所述自然数N及所述自然数M。

7.一种图像处理装置中的图像处理方法，所述图像处理装置通过将输入帧划分为子帧并输出所述子帧来变换帧频，所述图像处理方法包括：

预处理步骤，用于执行用输入帧中的处理对象像素的周边像素的最小像素值替换所述处理对象像素的像素值的预处理；

低通滤波器处理步骤，用于通过对经受了所述预处理的所述输入帧执行低通滤波处理，来生成第一子帧；

生成步骤，用于由所述第一子帧及所述输入帧生成第二子帧；以及

切换步骤，用于通过在预定定时切换所述第一子帧和所述第二子帧，来输出所述第一子帧及所述第二子帧。

8.根据权利要求7所述的图像处理方法，其中，在所述生成步骤中，通过将所述第一子帧与所述输入帧之差加到所述输入帧中，来生成所述第二子帧。

9.根据权利要求7所述的图像处理方法，其中，

在所述低通滤波器处理步骤中，通过将作为所述低通滤波处理的结果的帧乘以预定分配比率，来生成所述第一子帧，并且

在所述生成步骤中，通过从所述输入帧中减去所述第一子帧，来生成所述第二子帧。

10.根据权利要求7至权利要求9中的任一权利要求所述的图像处理方法，其中，基于所述低通滤波处理中的抽头数，来确定所述周边像素。

11.根据权利要求10所述的图像处理方法，其中，假设自然数N为所述低通滤波处理在竖直方向上的抽头数，自然数M为所述低通滤波处理在水平方向上的抽头数，则所述周边像素存在于环绕所述处理对象像素的、在所述竖直方向上为自然数N′且在所述水平方向上为自然数M′的区域中，

所述自然数N′不小于所述自然数N，并且所述自然数M′不小于所述自然数M。

12.根据权利要求10所述的图像处理方法，其中，假设自然数N为所述低通滤波处理在竖直方向上的抽头数，自然数M为所述低通滤波处理在水平方向上的抽头数，则所述周边像素存在于环绕所述处理对象像素的、在所述竖直方向上为自然数N′且在所述水平方向上为自然数M′的区域中，

所述自然数N′小于所述自然数N、所述自然数M′小于所述自然数M、或者所述自然数N′及所述自然数M′分别小于所述自然数N及所述自然数M。

13.一种图像处理装置，所述图像处理装置包括：

输入单元，用于输入多个帧；

替换单元，用于用输入帧中的处理对象像素的周边像素的像素值中的、小于所述处理对象像素的像素值的像素值替换所述处理对象像素的像素值；

生成单元，用于由像素值已通过所述替换单元替换的帧，生成高频增强图像及低频增强图像；以及

输出单元，用于通过切换所述高频增强图像与所述低频增强图像，来输出所述高频增强图像及所述低频增强图像。

14.一种用于图像处理装置的图像处理方法，所述图像处理方法包括：

输入步骤，用于输入多个帧；

替换步骤，用于用输入帧中的处理对象像素的周边像素的像素值中的、小于所述处理对象像素的像素值的像素值替换所述处理对象像素的像素值；

生成步骤，用于由像素值已在所述替换步骤中替换的帧，生成高频增强图像及低频增强图像；以及

输出步骤，用于通过切换所述高频增强图像与所述低频增强图像，来输出所述高频增强图像及所述低频增强图像。

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