CN101888468B - 图像内插装置以及图像内插方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图像内插装置及图像内插方法，能对与接触式图像传感器的连结部分对应的位置的像素数据高精度地进行内插。图像内插处理中，(1)将欠缺像素的位置设为为基本帧的开头或末尾的位置。(2)作为基本图案的欠缺像素X(An)的虚拟内插中使用的像素，使用欠缺像素的两侧2个像素。作为比较图案的虚拟内插中使用的像素，使用与欠缺像素和其两端像素处于相同位置关系的比较图案的3个像素。计算适合于这些像素的信号电平及信号变化量的虚拟内插值，插入该值。(3)图案匹配处理中进行以绝对值合计通过上述(2)的处理对欠缺像素X(An)插入虚拟内插值的基本图案与比较图案的处于相同位置关系的像素彼此各自的差分的计算。

Description

图像内插装置以及图像内插方法
技术领域
本发明涉及用于通过连结多个接触式图像传感器(CIS)而构成了图像读取传感器的图像读取装置，根据通过图像读取传感器读取的图像数据，对与接触式图像传感器的连结部分对应的位置的像素数据进行内插的图像内插装置以及图像内插方法。
背景技术
由CCD元件构成的接触式图像传感器(CIS)被搭载于复印机等图像形成装置(MFP)、传真装置、以及扫描仪等机器上，作为原稿图像的读取装置而担负重要的作用。接触式图像传感器由于是等倍传感器，所以为了读取原稿图像，需要大于等于原稿用纸的宽度的长度。因此，通常，通过连结搭载于印刷基板上的多个接触式图像传感器来构成图像读取传感器。
在这样连结了多个接触式图像传感器的情况下，如果分辨率变高，则接触式图像传感器的图像读取元件的间隔变窄，所以在接触式图像传感器的连结部分中，无法读取像素数据。
图21示出在印刷基板上排列搭载了CCD等图像读取元件的多个接触式图像传感器而构成的图像读取传感器。
图像读取传感器10是例如通过连结第1接触式图像传感器(CIS)10a与第2接触式图像传感器(CIS)10b而构成的。此处，设为2个接触式图像传感器10a、10b，但也可以根据搭载的机器而连结3个以上的接触式图像传感器。通过相同的动作来处理所有连结部的内插。在各接触式图像传感器10a、10b中，等间隔地设置有CCD元件的图像读取元件20。
而且，用a1～a9来表示与接触式图像传感器10a内的各图像读取元件20对应的像素。另外，用b1～b9来表示与接触式图像传感器10b内的各图像读取元件20对应的像素。用欠缺像素位置X来表示接触式图像传感器10a与接触式图像传感器10b的连结部即内插对象像素。此处，仅示出与欠缺像素位置X的前后9个的各图像读取元件20对应的像素a1～a9、b1～b9，并省略了其他图像读取元件。
作为对该欠缺像素进行内插的方法，有专利文献1。在该专利文献1中，设置有判别与接触式图像传感器的连结部分对应的内插对象像素位置是网点区域内还是非网点区域内的判别单元。其方法是在由该判别单元判定为内插对象像素位置是非网点区域的情况下，通过线性内插来生成内插对象像素的像素数据，在判定为是网点区域的情况下，通过图案匹配来生成内插对象像素的像素数据，插入到内插对象像素位置。
专利文献1：特开2007-142667号公报
发明内容
但是，根据专利文献1的方法，需要判别内插对象像素位置是网点区域内还是非网点区域内的判别单元。在专利文献1中，作为判别是网点区域内还是非网点区域内的判别单元，提出了PH8-149291(A1)号公报记载的方法。因此，由于需要这样的判别单元，存在不仅图像处理装置变大，而且成本也增加问题。
另外，在专利文献1的方法中，在进行图案匹配处理前的基本图案的欠缺像素中，将比较图案的对应的像素(中央的像素)原样地作为虚拟内插值而插入。此处，由于没有考虑比较图案与基本图案的信号电平差，所以虚拟内插值的精度低、并且图案匹配的检测精度也低，所以存在内插结果大幅偏离真值的问题。
本发明的第1目的在于提供一种图像内插装置、图像内插方法，以不需要用于判别是网点区域内还是非网点区域内的判别单元的结构，精度良好地对与多个接触式图像传感器的连结部分对应的位置的像素数据进行内插。
另外，本发明的第2目的在于提供一种图像内插装置以及图像内插方法，使用基本图案的欠缺像素的周边像素以及比较图案的与欠缺像素对应的周边像素，计算出适合于这些信号电平以及信号变化量的虚拟内插值，将其插入到基本图案的欠缺像素，从而可以提高图案匹配的检测精度。
为了达成上述目的，本发明提供一种图像内插装置，连结多个直线状地排列有多个图像读取元件的接触式图像传感器，将其连结部作为欠缺像素而进行内插，其特征在于，具有：周边像素抽出单元，从上述欠缺像素的周边像素中，抽出将上述欠缺像素设为开头或者末尾的位置的由3个以上的连续的像素构成的基本帧、以及至少1个像素是不重叠的连续的由与上述基本帧相同的像素数的像素构成的多个比较帧；虚拟内插值计算单元，根据由上述欠缺像素的前后的像素构成的第1像素群、以及由上述多个比较帧的与上述欠缺像素相同的位置的像素和其前后的像素构成的第2像素群的信号电平及信号变化量，针对上述多个比较帧的每一个计算虚拟内插值；多个图案匹配处理单元，将针对上述多个比较帧的每一个计算出的上述虚拟内插值代入到上述基本帧的上述欠缺像素，按绝对值方式来合计具有各个上述虚拟内插值的上述基本帧和与其对应的上述比较帧的处于相同位置关系的像素彼此各自的差分，计算图案匹配的程度；以及输出单元，将与从上述多个图案匹配处理单元输出的上述差分合计最小的值对应的上述虚拟内插值作为正式的内插值进行输出。
另外，本发明提供一种图像内插方法，连结多个直线状地排列有多个图像读取元件的接触式图像传感器，将其连结部作为欠缺像素而进行内插，其特征在于，从上述欠缺像素的周边像素中，抽出将上述欠缺像素设为开头或者末尾的位置的由3个以上的连续的像素构成的基本帧、以及至少1个像素是不重叠的连续的由与上述基本帧相同的像素数的像素构成的多个比较帧；根据由上述欠缺像素的前后的像素构成的第1像素群、以及由上述多个比较帧的与上述欠缺像素相同的位置的像素和其前后的像素构成的第2像素群的信号电平及信号变化量，针对上述多个比较帧的每一个计算虚拟内插值；将针对上述多个比较帧的每一个计算出的上述虚拟内插值代入到上述基本帧的上述欠缺像素，按绝对值方式合计具有各个上述虚拟内插值的上述基本帧和与其对应的上述比较帧的处于相同位置关系的像素彼此各自的差分，计算图案匹配的程度；以及将与通过上述多个图案匹配处理输出的上述差分合计最小的值对应的上述虚拟内插值作为正式的内插值进行输出。
根据本发明，能够不使用用于判别是网点区域内还是非网点区域内的判别单元，而对与多个接触式图像传感器的连结部分对应的位置的像素数据高精度地进行内插。另外，使用基本图案的欠缺像素的周边像素以及比较图案的与欠缺像素对应的周边像素，计算出适合于这些信号电平以及信号变化量的虚拟内插值，将其插入到基本图案的欠缺像素，从而可以提高图案匹配的检测精度。
附图说明
图1是示出1个画面的内插图像的图。
图2是为了说明本发明的图案匹配的基本概念而表现的图。
图3是示出进行本发明的图案匹配处理的基本图案的欠缺像素的位置以及虚拟内插中使用的像素、与比较图案的虚拟内插中使用的像素的图。
图4是示出通过基本图案与比较图案的信号电平而计算的偏移调整Voff的图。
图5是示出基本图案的5个像素的信号电平的图案与比较图案的5个像素中信号电平的匹配程度高的例子的图。
图6是示出基本图案的5个像素的信号电平的图案与比较图案的5个像素中信号电平的匹配程度低的例子的图。
图7是示出第1实施方式中的基本图案即基本帧、与多个比较图案即多个比较帧的位置关系的图。
图8是示出第1实施方式的使用的像素的信号电平以及信号变化的例子的图。
图9是示出应用第1实施方式进行了图像内插的情况、与通过以往技术进行了图像内插的情况下的第1实验例的图。
图10是示出应用第1实施方式进行了图像内插的情况、与通过以往技术进行了图像内插的情况下的第2实验例的图。
图11是示出第1实施方式的图像内插装置的结构的框图。
图12是示出第1实施方式的图案匹配处理部的详细结构的框图。
图13是示出第1实施方式的图像内插装置的动作的流程图。
图14是示出第1发明的另一实施方式的图像内插装置的结构的框图。
图15是示出第1发明的又一实施方式的图像内插装置的结构的框图。
图16是示出第2实施方式中使用的2个微分滤波器的图。
图17是示出第2实施方式的图像内插装置的框图。
图18是示出第2实施方式的图像内插装置的动作的流程图。
图19是示出第3实施方式中的对多比特的缺陷像素进行内插的情况下的虚拟内插中使用的像素的例子的图。
图20是示出第3实施方式中的线性内插的例子的图。
图21是示出在印刷基板上排列搭载了CCD的图像读取元件的多个接触式图像传感器而构成的图像读取传感器的图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施例进行说明。
图1是示出接触式图像传感器(CIS)的1个画面的内插图像的图。
本发明的图案匹配处理是按照水平方向(主扫描)的1行为单位来进行的，连结部的1个像素量的欠缺像素使用其周边的像素。对其在垂直方向(副扫描)上依次进行处理。
(基本概念的说明)
接下来，对本发明的基本概念进行说明。图2是表现了本发明的图案匹配的基本概念的图。此处，是将匹配处理设为3个像素的例子。
如图2所示，将欠缺像素X、与其周边的3个像素设为基本图案10x。然后，对基本图案10x、与其周边的相同像素数的多个比较图案10y1、10y2、10y3、10y4、10y5、…分别进行图案匹配。此时，在基本图案10x的欠缺像素X中，将与基本图案10x的欠缺像素部处于相同位置关系的比较图案10y1、10y2、10y3、10y4、10y5、…的像素的值作为虚拟内插值而插入。然后，将基本图案10x与比较图案10y1、10y2、10y3、10y4、10y5、…最匹配时的虚拟内插值设为正式的内插值。
在本发明中，除了上述基本概念以外，还具有以下的特征点(1)～(3)。
(1)在进行图案匹配处理时，将欠缺像素X的位置设为成为基本图案的开头或者末尾的位置。由此，在本发明中，欠缺像素X设为基本图案10x的开头或者末尾，所以通过设为连续数据而可以提高图案匹配的检测精度。此处，虽然将欠缺像素X设为基本图案10x的开头或者末尾的位置，但也可以首先在开头位置进行内插，接下来在末尾位置进行内插，而选择其中更佳的一方。或者，也可以首先在末尾位置进行内插，接下来在开头位置进行内插，而选择其中更佳的一方。
在图3的例子中，示出将由An-4～An这5个像素构成的基本图案10x的欠缺像素X设为末尾的位置(An)的情况。当然，也可以将欠缺像素X设定为开头的位置(An-4)。
(2)在进行图案匹配处理前，在基本图案10x的欠缺像素X(An)的虚拟内插中使用的像素中，设为欠缺像素X的两端像素(An-1，An+1)。另外，在比较图案(例如，设为比较图案10y1。以下相同)的虚拟内插中使用的像素中，使用与欠缺像素X和其两端像素处于相同位置关系的比较图案10y1的像素(Cn-1，Cn，Cn+1)。然后，计算出适合于这些像素(An-1，An+1)与(Cn-1，Cn，Cn+1)的信号电平以及信号变化量的虚拟内插值，并插入该值。
在本发明中，使用欠缺像素X的周边像素，计算出适合于这些信号电平以及信号变化量的虚拟内插值，并将其插入到基本图案的欠缺像素X(An)，从而提高了图案匹配的检测精度。另外，由于虚拟内插值成为最终的内插值，所以还可以提高内插结果本身的精度。
(3)在图案匹配处理中，进行以绝对值来合计通过上述(2)的处理对欠缺像素X(An)插入了虚拟内插值的基本图案10x(An-4，An-3，An-2，An-1，An)与比较图案10y1(Cn-4，Cn-3，Cn-2，Cn-1，Cn)的处于相同位置关系的像素彼此各自的差分的计算。为了在该差分合计的计算前，使2个图案整体的信号电平一致，而如图4所示根据2个图案的平均值之差来求出偏移调整值Voff而进行偏移调整。
通过上述(3)的图案匹配处理，可以判断为在某一搜索范围内，差分的绝对值的合计最小时的图案的匹配程度最高，所以将此时的虚拟内插值设为正式的内插值。
接下来，对图案匹配处理的匹配程度进行说明。
图5示出基本图案10x的5个像素的信号电平的图案与比较图案10y1的5个像素中信号电平的匹配程度高的例子。另外，图6示出基本图案10x的5个像素的信号电平的图案与比较图案10y1的5个像素中信号电平的匹配程度低的例子。
(第1实施方式)
接下来，参照图7至图12，对本发明的第1实施方式进行说明。
图7是示出相当于在基本概念中说明的基本图案的基本帧与相当于多个比较图案的多个比较帧的位置关系的图。
在图7中，串联排列的标号1～19表示通过未图示的图像读取元件读取的像素，此处将像素10设为欠缺像素X的位置。而且，在将欠缺像素X设为基本帧的末尾的位置的情况下，基本帧FX为像素6-10。另一方面，多个比较帧是从基本帧FX的周边搜索的。基本帧FX的像素数没有特别限定，但至少需要3个像素。
例如，在将图案匹配的搜索范围设为欠缺像素X的周边的两侧的像素1～19(其中，除了欠缺像素X的像素10)的合计18个像素，将使用的1个帧的像素设为5个像素的情况下，如图7所示进行基本帧FX与比较帧F1～F12的搜索。对于比较帧F1至F12，至少1个像素是不重叠的连续的像素，且由与基本帧FX相同的像素数构成。比较帧F1至F12的数量没有特别限定。另外，此时的图案匹配处理中使用的像素(帧)以及欠缺像素X的位置关系如图3所示。
另外，在图7中，比较帧F2至F12是从前级的比较帧(F1～F11)逐次向后滑动1个像素而得到的，比较帧F1至F12的末尾的像素沿着像素5～像素19前进。其中，排除了像素9～11成为比较帧的末尾的情况。其原因为，在进行虚拟内插时，使用比较帧的末尾的像素与其两端的像素，但如果在其中包含像素10的欠缺像素X，则没有值而无法进行虚拟内插。
由此，相对基本帧FX的比较帧F1成为像素1-5，比较帧F2成为像素2-6，比较帧F3成为像素3-7，比较帧F4成为像素4-8，比较帧F5成为像素8-12，比较帧F6成为像素9-13，比较帧F7成为像素10-14，比较帧F8成为像素11-15，比较帧F9成为像素12-16，比较帧F10成为像素13-17，比较帧F11成为像素14-18，比较帧F12成为像素15-19。
接下来，对从欠缺像素X的虚拟内插值的计算到通过图案匹配处理得到的内插值的输出为止的运算处理(步骤1～3)进行说明。
欠缺像素X的虚拟内插值是在设为为基本帧FX的末尾的位置的情况下，使用基本帧FX的欠缺像素X(An)的两端像素群(在图3中说明的像素An-1，An+1)、以及与该欠缺像素X和其两端像素处于相同位置关系的比较帧Fi(i是1至12)的像素群(在图3中说明的像素Cn-1，Cn，Cn+1)来进行计算。然后，计算适合于2个像素群的信号电平以及信号变化量的虚拟内插值，插入(代入)到基本帧FX的欠缺像素X(An)。
在本实施方式中，通过2个像素群的信号电平以及信号变化，区分使用内插式，而提高该虚拟内插值的计算的精度。图8是示出2个像素群的信号电平以及信号变化的例子的图。
<步骤1>
如图8(a)所示，在是比较帧Fi(Cn-1，Cn，Cn+1)的信号变化中没有连续性的凹凸型的信号变化，并且比较帧Fi的信号电平大于基本帧FX(An-1，An+1)的情况下，使用下面的内插式(1)。
An＝Cn×(An-1+An+1)/(Cn-1+Cn+1)   …(1)
如图8(b)所示，在是比较帧Fi(Cn-1，Cn，Cn+1)的信号变化没有连续性的凹凸型的信号变化，并且比较帧Fi的信号电平小于基本帧FX(An-1，An+1)的情况下，使用下面的内插式(2)。
An＝(Cn+(An-1+An+1)/2)×(An-1+An+1)/(Cn-1+Cn+1+An -1+An+1)  …(2)
如图8(c)所示，在是比较帧Fi(Cn-1，Cn，Cn+1)的信号变化中存在连续性的倾斜型，并且An-1＜An+1且Cn-1＜Cn+1的情况下，使用下面的内插式(3)。
An＝(Cn-Cn-1)×(An+1-An-1)/(Cn+1-Cn-1)+An-1    …(3)
如图8(d)所示，在是比较帧Fi(Cn-1，Cn，Cn+1)的信号变化中存在连续性的倾斜型，并且An-1＞An+1且Cn-1＜Cn+1的情况下，使用下面的内插式(4)。
An＝(Cn-Cn-1)×(An-1-An+1)/(Cn+1-Cn-1)+An+1  …(4)
如图8(e)所示，在是比较帧Fi(Cn-1，Cn，Cn+1)的信号变化中存在连续性的倾斜型，并且An-1＞An+1且Cn-1＞Cn+1的情况下，使用下面的内插式(5)。
An＝(Cn-Cn+1)×(An-1-An+1)/(Cn-1-Cn+1)+An+1  …(5)
如图8(f)所示，在是比较帧Fi(Cn-1，Cn，Cn+1)的信号变化中存在连续性的倾斜型，并且An-1＜An+1且Cn-1＞Cn+1的情况下，使用下面的内插式(6)。
An＝(Cn-Cn+1)×(An+1-An-1)/(Cn-1-Cn+1)+An-1  …(6)
上述内插式(1)至(6)是根据图8(a)至(f)的信号变化来选择的，但还可以与图8(a)至(f)的信号变化无关地，根据如下所示的内插式(7)、(8)来计算。根据该计算，可以简单地进行除法处理。
即，对于通过内插式(7)得到的虚拟内插值，在基本图案中求出欠缺像素X(An)的两端像素An-1、An+1的平均值，在比较图案中根据与基本图案的欠缺像素处于相同位置关系的像素Cn和其两端像素Cn-1、Cn+1来求出信号梯度，并对它们进行加法，从而求出欠缺像素X(An)的虚拟内插值。即，内插式(7)如下所示。
An＝(An-1+An+1)/2+((Cn-Cn-1)+(Cn-Cn+1))/2…(7)
另外，对于通过内插式(8)得到的虚拟内插值，在基本图案中求出除了欠缺像素X(An)的例如4个像素An-4、An-3、An-2、An-1的平均值Aav。另外，在比较图案中求出与基本图案的欠缺像素处于相同位置关系的除了像素Cn的例如4个像素Cn-4、Cn-3、Cn-2、Cn-1的平均值Cav。然后，根据这些平均值Aav、Cav的差分来求出虚拟内插用的偏移调整值(Aav-Cav)。通过对该求出的虚拟内插用的偏移调整值，加上与基本图案的欠缺像素处于相同位置关系的比较图案的像素Cn的值，来求出欠缺像素X(An)的虚拟内插值。即，内插式(8)如下所示。
Aav＝(An-4+An-3+An-2+An-1)/(px-1)
Cav＝(Cn-4+Cn-3+Cn-2+Cn-1)/(px-1)
An＝Cn+Aav-Cav…(8)
其中，px：帧的像素数(在本实施例中5)。此处，求出了4个像素的平均值，但只要是至少3个像素即可。
<步骤2>
接下来，在本实施方式中，为了计算用于使基本帧FX与比较帧Fi的2个帧整体的信号电平一致的偏移值，而计算基本帧FX与比较帧Fi的帧平均值Aav、Cav。图3的帧平均值Aav、Cav的计算式如下所示。
基本帧FX的平均值：
Aav＝(An-4+An-3+An-2+An-1+An)/px
比较帧Fi的平均值：
Cav＝(Cn-4+Cn-3+Cn-2+Cn-1+Cn)/px
px：帧的像素数(在实施方式中“5”)
接下来，以绝对值来合计基本帧FX与比较帧Fi的处于相同位置关系的像素彼此(图3中的An-4与Cn-4、An-3与Cn-3、An-2与Cn-2、An-1与Cn- 1、An与Cn)各自的差分而计算S。
S＝abs(Cn-4-(An-4+Cav-Aav))+abs(Cn-3-(An-3+Cav-Aav))+abs(Cn-2-(An-2+Cav-Aav))+abs(Cn-1-(An-1+Cav-Aav))+abs(Cn-(An+Cav-Aav))
abs表示绝对值。
在计算该差分时，如图4所示通过比较帧Fi与基本帧FX的平均值之差来进行偏移调整而计算。
<步骤3>
将步骤1与步骤2的处理执行相应于搜索帧数的次数。在图7的例子中，执行12个帧量。接下来，在搜索帧数量的比较帧Fi与基本帧FX的差分数据中，可以判断为其中差分数据最小时的帧的图案匹配的程度高，所以将此时的虚拟内插值设为正式的内插值。
根据本实施方式，通过与周边像素的图案匹配处理，使用最匹配的像素来进行内插，所以内插性能提高，在网点图像中竖条纹被改善，在图像的边缘部中伪色被改善。
图9以及图10示出应用本实施方式进行了图像内插的情况、与通过以往技术进行了图像内插的情况下的例子。从图9以及图10可知，在本发明中的网点图像中竖条纹被改善，在图像的边缘部中伪色被改善。
图11是示出实现上述图案匹配处理的图像内插装置100的结构的框图。另外，图12是示出图11的1个图案匹配处理部120的内部处理的框图。
在图11中，图像内插装置100包括：抽出欠缺像素的周边像素的周边像素抽出部110；搜索帧数量的图案匹配处理部120-1～120-n；从由图案匹配处理部120-1～120-n计算出的差分合计中检测最小的值的最小值检测部130；以及将得到检测出的最小值的虚拟内插值作为正式内插值而输出的内插值输出部140。它们的结构也可以由硬件或者软件构成。
周边像素抽出部110根据构成接触式图像传感器(CIS)的图像读取芯片的数量以及构成各图像读取芯片的CCD元件数，预先通过设计而求出欠缺像素X的周边的像素位置。取入该求出的设计位置的像素数据，抽出图7所示的基本帧FX与比较帧F1至F12的像素数据，输出到各图案匹配处理部120-1～120-n。
如果是图7所示的图案匹配，则图案匹配处理部120-1～120-n为了处理基本帧FX与各比较帧F1至F12，需要12个图案匹配处理部。在图12中详述图案匹配处理部120-1～120-n的动作。
差分合计的最小值检测部130从由各图案匹配处理部120-1～120-n计算的例如12个差分合计值中检测最小的值。为了检测最小的值，可以使用12个对2个信号进行比较的比较电路来检测。内插值输出部140将得到了最小值检测部130检测的最小值的虚拟内插值作为正式内插值而输出。
图案匹配处理部120-1～120-n由图12所示的电路构成。
即，各图案匹配处理部120-1～120-n包括基本帧像素抽出部121、比较帧像素抽出部122、虚拟内插用像素抽出部123、虚拟内插值计算部124、虚拟内插值插入部125、偏移调整值计算部126、偏移调整部127、以及差分合计计算部128。它们的结构也可以由硬件或者软件来构成。
由图11的周边像素抽出部110抽出的基本帧FX被输出到基本帧像素抽出部121。另外，由周边像素抽出部110抽出的比较帧Fi被输出到比较帧像素抽出部122。另外，由周边像素抽出部110抽出的基本帧FX以及比较帧Fi的虚拟内插值的计算中使用的像素被输出到虚拟内插用像素抽出部123。
来自虚拟内插用像素抽出部123的虚拟内插中使用的像素被输入到虚拟内插值计算部124。另外，来自基本帧像素抽出部121的像素、与由虚拟内插值计算部124计算的虚拟内插值被输入到虚拟内插值插入部125。
来自比较帧像素抽出部122的像素与来自虚拟内插值插入部125的像素被输出到偏移调整值计算部126。然后，来自虚拟内插值插入部125的像素与由偏移调整值计算部126计算的偏移调整值被输出到偏移调整部127。偏移调整部127生成对前级的基本帧的像素进行了偏移调整的信号。由该偏移调整部127调整后的基本帧的像素与来自比较帧像素抽出部122的像素被输出到差分合计计算部128。
接下来，参照图7、图11、图12以及图13的流程图，对图像内插装置100的动作进行说明。此处，设为图案匹配处理部120-1处理图7的基本帧FX与比较帧F1而进行说明。
同样地，图案匹配处理部120-2进行图7的基本帧FX与比较帧F2的图案匹配处理，图案匹配处理部120-3进行图7的基本帧FX与比较帧F3的图案匹配处理，以下同样地，图案匹配处理部120-n进行图7的基本帧FX与比较帧F12的图案匹配处理。其中，对基本帧FX，插入各个虚拟内插值，而并非相同的像素数据。
首先，周边像素抽出部110根据接触式图像传感器(CIS)的设计，抽出并取入欠缺像素周边的搜索范围内的像素(图13的步骤S10)。然后，将图7所示的基本帧FX输出到各图案匹配处理部120-1～120-n的基本帧像素抽出部121(图13的步骤S20)。
在图13的流程图中，表现为将步骤S30～S130的处理反复执行比较帧数量的次数。即，表示在与各图案匹配处理部120-1～120-n对应地设定了比较帧F1～F12的像素后，由各图案匹配处理部120-1～120-n分别执行了步骤S70～S110等运算处理。
以下，以图案匹配处理部120-1为例子说明动作。
在图案匹配处理部120-1中，将由周边像素抽出部110抽出的比较帧F1(图7的像素1-5)设置到比较帧像素抽出部122。另外，将由周边像素抽出部110抽出的基本帧FX的虚拟内插中使用的像素9、11、与比较帧F1的虚拟内插中使用的像素4、5、6设置到虚拟内插用像素抽出部123(图13的步骤S40)。
虚拟内插值计算部124如果从虚拟内插用像素抽出部123接收到基本帧FX的虚拟内插中使用的像素9、11与比较帧F1的虚拟内插中使用的像素4、5、6，则根据两个信号的信号电平以及信号变化量，执行上述内插式(1)至(6)中的某1个运算处理、或者内插式(7)的运算处理、或者内插式(8)的运算处理来计算虚拟内插值Fx1，输出到虚拟内插值插入部125以及最小值检测部130(图13的步骤S50)。
例如，在图案匹配处理部120-2中，将由周边像素抽出部110抽出的比较帧F2(图7的像素2-6)设置到比较帧像素抽出部122。另外，将由周边像素抽出部110抽出的基本帧FX的虚拟内插中使用的像素9、11、与比较帧F2的虚拟内插中使用的像素5、6、7设置到虚拟内插用像素抽出部123。虚拟内插值计算部124如果从虚拟内插用像素抽出部123接收到基本帧FX的虚拟内插中使用的像素9、11与比较帧F2的虚拟内插中使用的像素5、6、7，则根据两个信号的信号电平以及信号变化量，执行上述内插式(1)至(6)中的某1个运算处理、或者内插式(7)的运算处理、或者内插式(8)的运算处理而计算虚拟内插值Fx2，输出到虚拟内插值插入部125以及最小值检测部130。
另外例如，在图案匹配处理部120-12中，将由周边像素抽出部110抽出的比较帧F12(图7的像素15-19)设置到比较帧像素抽出部122。另外，将由周边像素抽出部110抽出的基本帧FX的虚拟内插中使用的像素9、11、与比较帧F12的虚拟内插中使用的像素18、19、20设置到虚拟内插用像素抽出部123。虚拟内插值计算部124如果从虚拟内插用像素抽出部123接收到基本帧FX的虚拟内插中使用的像素9、11与比较帧F12的虚拟内插中使用的像素18、19、20，则根据两个信号的信号电平以及信号变化量，执行上述内插式(1)至(6)中的某1个运算处理、或者内插式(7)的运算处理、或者内插式(8)的运算处理而计算虚拟内插值Fx12，输出到虚拟内插值插入部125以及最小值检测部130。
其他图案匹配处理部120-3～120-11也通过同样的方法进行处理，省略其说明。
虚拟内插值插入部125将来自虚拟内插值计算部124的虚拟内插值Fx1插入到基本帧FX的欠缺像素X(像素10)，将插入了虚拟内插值Fx1的基本帧FX输出到偏移调整值计算部126与偏移调整部127(图13的步骤S60)。
偏移调整值计算部126计算插入了该虚拟内插值Fx1的基本帧FX的平均值Aav，并且计算来自比较帧像素抽出部122的比较帧F1的平均值Cav(图13的步骤S70、S80)。进而，通过平均值Cav与平均值Aav的差分来计算偏移调整值(Cav-Aav)并输出到偏移调整部127(图13的步骤S90)。平均值Aav、Cav的计算如下所述。
基本帧FX的平均值Aav＝(像素6+像素7+像素8+像素9+像素10)/5
比较帧F1的平均值Cav＝(像素1+像素2+像素3+像素4+像素5)/5
欠缺像素X(像素10)的值是虚拟内插值Fx1。
偏移调整部127将由偏移调整值计算部126计算出的偏移调整值(Cav-Aav)加到来自虚拟内插值插入部125的基本帧FX，进行基本帧FX的偏移调整(图13的步骤S100)。最后，差分合计计算部128合计比较帧F1与基本帧FX的差分，计算差分合计值，输出到最小值检测部130(图13的步骤S110)。
即，由偏移调整部127与差分合计计算部128，以绝对值来计算基本帧FX与比较帧F1的处于相同位置关系的像素彼此(图7中的像素6与像素1、像素7与像素2、像素8与像素3、像素9与像素4、以及像素10与像素5)各自的差分而计算合计S。
差分合计S＝abs(像素1-(像素6+Cav-Aav))+abs(像素2-(像素7+Cav-Aav))+abs(像素3-(像素8+Cav-Aav))+abs(像素4-(像素9+Cav-Aav))+abs(像素5-(像素10+Cav-Aav))
其中，欠缺像素X(像素10)的值是虚拟内插值Fx1。
将该计算出的差分合计与虚拟内插值保存在未图示的内部存储器中(图13的步骤S120)。将该步骤S30～S120执行比较帧数量的次数(此处，比较帧F1～F12共12次)，而求出各个差分合计与虚拟内插值。
最小值检测部130从基本帧FX与比较帧F1的差分合计S1、基本帧FX与比较帧F2的差分合计S2、基本帧FX与比较帧F3的差分合计S3、…、基本帧FX与比较帧F12的差分合计S12中，检测最小的值的差分合计(图13的步骤S140)。然后，内插值输出部140将求出了最小的值的差分合计时的虚拟内插值作为正式的内插值而输出(图13的步骤S150)。
根据本实施方式，通过与周边像素的图案匹配处理，使用最匹配的像素来进行内插，所以内插性能提高，在网点图像中竖条纹被改善，在图像的边缘部中伪色被改善。
(第1实施方式的变形例)
接下来，参照图11、图15，对本发明的第1实施方式的变形例进行说明。
在图11中，设为将差分合计最小时的虚拟内插值作为正式的内插值而输出，但也可以与其他内插技术并用。
例如，在图14的实施方式中，在图11中，设置了线性内插处理部200、与内插值的切换/输出处理部210。线性内插处理部200计算欠缺像素X的两侧像素的平均，作为内插值而输出。内插值的切换/输出处理部210选择从最小值检测部130输出的差分合计最小时的虚拟内插值、或者从线性内插处理部200输出的内插值中的某一个，作为正式的内插值而输出。
即，在内插值的切换/输出处理部210中，预先设定差分合计的阈值，在从最小值检测部130输出的差分合计的最小值是上述阈值以下的情况下，将由图案匹配处理部120计算的虚拟内插值作为正式的内插值而输出，在差分合计的最小值超过了上述阈值的情况下，将由线性内插处理部200计算的内插值作为正式的内插值而输出。
根据本实施方式，在差分合计的最小值大的情况、即如图6所示匹配程度低的情况下，有时图案匹配处理中的虚拟内插值的可靠性低，大幅偏离真值，所以通过以往的内插方法即输出线性内插的内插值来解决。
接下来，在图15的实施方式中，在图14中还设置了信号电平差的计算部220。信号电平差的计算部220计算欠缺像素X的两侧的周边像素的信号电平差，将该信号电平差输出到内插值的切换/输出处理部210。具体而言，分别计算欠缺像素的一侧的周边像素的平均值、与另一侧的周边像素的平均值，将该平均值之差作为信号电平差而输出。
内插值的切换/输出处理部210根据来自信号电平差的计算部220的信号电平差，选择从最小值检测部130输出的差分合计最小时的虚拟内插值、或者从线性内插处理部200输出的内插值中的某一个，作为正式的内插值而输出。
即，对来自信号电平差的计算部220的信号电平差设定阈值，在信号电平差是阈值以下的情况下，将由图案匹配处理部120计算的虚拟内插值作为正式的内插值而输出，在信号电平差超过了阈值的情况下，将由线性内插处理部200计算的内插值作为正式的内插值而输出。
根据本实施方式，在相对欠缺像素X，两侧的周边像素的信号电平差大的情况、即图像的边缘部分成为欠缺像素的情况下，有时图案匹配处理中的虚拟内插值的可靠性低，大幅偏离真值，所以通过以往的内插方法即输出线性内插的内插值来解决。
(第2实施方式)
在上述第1实施方式及其变形例中，设为对基本图案与比较帧的像素彼此进行了偏移调整后求出差分的方式。在该第2实施方式中，设为分别求出基本图案与比较帧的像素的边缘分量，并求出所求出的边缘分量的差分的方式。另外，进行图案匹配处理时的欠缺像素位置、虚拟内插的方法与第1实施方式相同。
图16至图18示出第2实施方式。图16是示出第2实施方式中使用的2个微分滤波器的图。图17是示出第2实施方式的图像内插装置的框图。另外，图18是示出第2实施方式的动作的流程图。
在该第2实施方式的图案匹配处理中，分别求出基本图案与比较图案的各像素的边缘分量。然后，以绝对值来合计基本图案与比较图案的处于相同位置关系的像素的边缘分量的差分。
该边缘分量是使用关注像素与邻接像素进行微分滤波处理而求出的。而且，可以判断为在某一搜索范围内，边缘分量的差分的绝对值的合计最小时的图案的匹配程度高，所以将此时的虚拟内插值作为正式的内插值而输出。
图16(a)是示出为了求出边缘分量而使用的1次微分滤波器的图。另外，图16(b)是示出为了求出边缘分量而使用的2次微分滤波器的图。在第2实施方式中，使用该1次微分滤波器或者2次微分滤波器，求出基本帧与比较帧的各像素中的边缘分量。
对其进行处理的图像内插装置如图17所示。与图12所示的第1实施方式的差异点在于，在比较帧像素抽出部122与差分合计计算部128之间，设置了计算比较帧的各像素的边缘分量的计算部160。另外，在虚拟内插值插入部125与差分合计计算部128之间，设置有计算插入了虚拟内插值的基本帧的各像素的边缘分量的计算部170。
图18是示出第2实施方式的图像内插装置的动作的流程图，上述<步骤1>和<步骤3>的动作与第1实施方式相同。因此，省略与<步骤1>对应的图18的步骤S10至S60、以及与<步骤3>对应的图18的步骤S120至S150的动作的说明。
在该第2实施方式中的<步骤2>的工序中，通过计算边缘分量的计算部160计算比较帧的各像素的边缘分量(步骤S70a)。另外，通过计算边缘分量的计算部170计算插入了虚拟内插值的基本帧的各像素的边缘分量(步骤S80a)。
接下来，接收到来自上述计算部160、170的输出的差分合计计算部128以绝对值(abs)来合计基本帧与比较帧的处于相同位置关系的像素彼此的边缘分量各自的差分，而计算S(步骤S90a)。
例如，在为了求出边缘分量而使用了图16(a)的1次微分滤波器的情况下，由差分合计计算部128以绝对值合计各个差分而计算S的值如下所述。
S＝abs((Cn-3-Cn-4)-(An-3-An-4))+abs((Cn-2-Cn-3)-(An -2-An-3))+abs((Cn-1-Cn-2)-(An-1-An-2))+abs((Cn-Cn-1)-(An-An-1))
此处，(Cn-3-Cn-4)、(Cn-2-Cn-3)、(Cn-1-Cn-2)以及(Cn-Cn-1)是由计算部160计算的比较帧的边缘分量。另外，(An-3-An- 4)、(An-2-An-3)、(An-1-An-2)以及(An-An-1)是由计算部170计算的基本帧的边缘分量。
另外例如，在为了求出边缘分量而使用了图16(b)的2次微分滤波器的情况下，通过差分合计计算部128以绝对值(abs)合计各个差分而计算S的值如下所述。
gCn-3＝(Cn-4-2×Cn-3+Cn-2)/2
gCn-2＝(Cn-3-2×Cn-2+Cn-1)/2
gCn-1＝(Cn-2-2×Cn-1+Cn)/2
gAn-3＝(An-4-2×An-3+An-2)/2
gAn-2＝(An-3-2×An-2+An-1)/2
gAn-1＝(An-2-2×An-1+An)/2
S＝abs(gCn-3-gAn-3)+abs(gCn-2-gAn-2)+abs(gCn-1-gAn -1)
此处，上述gCn-3、gCn-2、gCn-1是由计算部160计算的比较帧的边缘分量。另外，gAn-3、gAn-2、gAn-1是由计算部170计算的基本帧的边缘分量。
然后，将通过步骤S90a求出的差分合计、与通过步骤S50求出的虚拟内插值保存在内部存储器中(步骤S120)。
根据上述各实施方式，可以对与多个接触式图像传感器的连结部分对应的位置的像素数据高精度地进行内插。另外，使用基本图案的欠缺像素的周边像素以及比较图案的与欠缺像素对应的周边像素，计算出适合于这些信号电平以及信号变化量的虚拟内插值，并将其插入到基本图案的欠缺像素，从而可以提高图案匹配的检测精度。进而，通过求出基本图案与比较帧的像素彼此的差分，可以针对欠缺像素进一步高精度地得到内插值。
(第3实施方式)
此前，对1比特的欠缺像素的内插处理进行了说明，但还可以应用于多比特的欠缺像素的内插。以下，对多比特的欠缺像素的内插处理进行详细说明。在该多比特的欠缺像素的内插处理的情况下，虽然可以原样地应用第1实施方式，但根据欠缺像素数而虚拟内插的计算次数不同的点、以及线性内插的计算式不同。以下，对与第1实施方式不同的虚拟内插值的计算和线性内插的计算式进行说明。
图12的虚拟内插用像素抽出部123抽出所欠缺的多比特的像素的虚拟内插值的计算中使用的像素。例如，在如图19所示，产生了多比特的欠缺像素An1、An2、…、Anm(m是欠缺像素数)的情况下，抽出其两端像素An-1、An+1、以及与欠缺像素和其两端像素处于相同位置关系的比较图案的像素Cn1、Cn2、…、Cnm、Cn-1、Cn+1抽出。
在图19的例子中，欠缺像素An1的虚拟内插值的计算中使用的像素是Cn-1、Cn1、Cn+1、An-1、An+1。另外，欠缺像素An2的虚拟内插值的计算中使用的像素是Cn-1、Cn2、Cn+1、An-1、An+1。另外，欠缺像素Anm的虚拟内插值的计算中使用的像素是Cn-1、Cnm、Cn+1、An-1、An+1。
如果抽出了每个欠缺像素的虚拟内插值的计算中使用的像素，则图12的虚拟内插值计算部124计算每个欠缺像素An1、An2、…、Anm的虚拟内插值。在该虚拟内插值的计算中，根据每个欠缺像素，执行上述内插式(1)至(6)中的某1个运算处理、或者内插式(7)的运算处理。
此处，以下，对利用上述内插式(1)至(6)的多比特的缺陷像素的虚拟内插值的计算式进行说明。在该情况下，图8(a)至(f)的缺陷像素An被置换为图19的缺陷像素An1、An2、Anm。另外，比较像素Cn被置换为图19的比较像素Cn1、Cn2、Cnm。
其结果，在图8(a)的信号变化的情况下，通过式(9)
An1＝Cn1×(An-1+An+1)/(Cn-1+Cn+1)
An2＝Cn2×(An-1+An+1)/(Cn-1+Cn+1)
Anm＝Cnm×(An-1+An+1)/(Cn-1+Cn+1)…(9)
的运算来求出。
在图8(b)的信号变化的情况下，通过式(10)
An1＝(Cn1+(An-1+An+1)/2)×(An-1+An+1)/(Cn-1+Cn+1+An-1
+An+1)
An2＝(Cn2+(An-1+An+1)/2)×(An-1+An+1)/(Cn-1+Cn+1+An-1
+An+1)
Anm＝(Cnm+(An-1+An+1)/2)×(An-1+An+1)/(Cn-1+Cn+1+An-1
+An+1)…(10)
的运算来求出。
在图8(c)的信号变化的情况下，通过式(11)
An1＝(Cn1-Cn-1)×(An+1-An-1)/(Cn+1-Cn-1)+An-1
An2＝(Cn2-Cn-1)×(An+1-An-1)/(Cn+1-Cn-1)+An-1
Anm＝(Cnm-Cn-1)×(An+1-An-1)/(Cn+1-Cn-1)+An-1…(11)
的运算来求出。
在图8(d)的信号变化的情况下，通过式(12)
An1＝(Cn1-Cn-1)×(An-1-An+1)/(Cn+1-Cn-1)+An+1
An2＝(Cn2-Cn-1)×(An-1-An+1)/(Cn+1-Cn-1)+An+1
Anm＝(Cnm-Cn-1)×(An-1-An+1)/(Cn+1-Cn-1)+An+1…(12)
的运算来求出。
在图8(e)的信号变化的情况下，通过式(13)
An1＝(Cn1-Cn+1)×(An-1-An+1)/(Cn-1-Cn+1)+An+1
An2＝(Cn2-Cn+1)×(An-1-An+1)/(Cn-1-Cn+1)+An+1
Anm＝(Cnm-Cn+1)×(An-1-An+1)/(Cn-1-Cn+1)+An+1…(13)
的运算来求出。
在图8(f)的信号变化的情况下，通过式(14)
An1＝(Cn1-Cn+1)×(An+1-An-1)/(Cn-1-Cn+1)+An-1
An2＝(Cn2-Cn+1)×(An+1-An-1)/(Cn-1-Cn+1)+An-1
Anm＝(Cnm-Cn+1)×(An+1-An-1)/(Cn-1-Cn+1)+An-1…(14)
的运算来求出。
在不使用上述内插式(9)至(14)的情况下，虚拟内插值计算部124也可以通过下面的内插式(15)来求出多比特的缺陷像素(An1、…、Anm)(m是欠缺像素数)的虚拟内插值An1、…、Anm。
An1＝(An-1+An+1)/2+((Cn1-Cn-1)+(Cn1-Cn+1))/2
Anm＝(An-1+An+1)/2+((Cnm-Cn-1)+(Cnm-Cn+1))/2…(15)
其中，比较像素Cn1、Cnm是对应于缺陷像素An1、Anm的上述比较帧的像素。
接下来，图14或者图15所示的线性内插处理部200例如进行图20所示的与信号的斜率对应的内插处理。即，输出使用与计算出的欠缺像素对应的内插值An1、An2、…、Anm、与其两端像素An-1、An+1，通过以下的计算式进行了线性内插的结果。另外，即使在1比特的像素欠缺的情况下，也可以使用下述的计算式。
内插值An1＝G×1+An-1
内插值An2＝G×2+An-1
内插值Anm＝G×m+An-1
其中，m：欠缺像素数、信号的斜率G＝(An+1-An-1)/(m+1)(欠缺了2比特的像素的情况下的计算例子)
接下来，对欠缺了2比特的像素An1、An2的情况下的计算例子进行说明。另外，将帧像素数设为“5”。
<步骤1>
使欠缺像素An1、An2位于基本帧的末尾或者开头。接下来，使用基本帧的欠缺像素An1的两端像素An-1、An+1、以及与该欠缺像素和其两端像素处于相同位置关系的比较帧的像素Cn-1、Cn1、Cn+1，计算适合于这些使用的像素的信号电平以及信号变化量的虚拟内插值An1，插入到基本帧的欠缺像素An1。
同样地，使用基本帧的欠缺像素An2的两端像素An-1、An+1、与比较帧的像素Cn-1、Cn2、Cn+1的像素，计算虚拟内插值An2，插入到欠缺像素An2。在该虚拟内插值An1、An2的计算中，根据使用的像素的信号电平以及信号变化，分开使用内插式(9)至(14)。
<步骤2>
接下来，计算基本帧与比较帧的帧平均值Aav、Cav。
比较帧的平均值：
Cav＝(Cn-3+Cn-2+Cn-1+Cn1+Cn2)/px
基本帧FX的平均值：
Aav＝(An-3+An-2+An-1+An1+An2)/px
px：帧的像素数(在本实施例中“5”)
接下来，以绝对值(abs)来合计基本帧与比较帧的处于相同位置关系的像素彼此(图20中的An-3与Cn-3、An-2与Cn-2、An-1与Cn-1、An1与Cn1、An2与Cn2)各自的差分而计算S。合计S：
S＝abs(Cn-3-(An-3+Cav-Aav))+abs(Cn-2-(An-2+Cav-Aav))+abs(Cn-1-(An-1+Cav-Aav))+abs(Cn1-(An1+Cav-Aav))+abs(Cn2-(An2+Cav-Aav))
<步骤3>
将步骤1与步骤2的处理执行搜索帧数量的次数。接下来，在搜索帧数量的比较帧与基本帧的差分数据中，可以判断为在其中差分数据最小时的帧的图案匹配的程度高，所以将此时的虚拟内插值设为正式的内插值。
根据本实施方式，即使产生了多比特的缺陷像素，也可以使用最匹配的像素来进行内插，所以内插性能提高，在网点图像中竖条纹被改善。在图像的边缘部中伪色被改善。
本发明不限于上述实施方式，可以在不脱离本发明的要旨的范围内进行适宜的设计变更。另外，也可以适宜地组合各实施方式。

Claims (25)

1.一种图像内插装置，连结多个直线状地排列有多个图像读取元件的接触式图像传感器，将其连结部作为欠缺像素而进行内插，其特征在于，具有：
周边像素抽出单元，从上述欠缺像素的周边像素中，抽出将上述欠缺像素设为开头或者末尾的位置的由3个以上的连续的像素构成的基本帧、以及至少1个像素是不重叠的连续的由与上述基本帧相同的像素数的像素构成的多个比较帧；
虚拟内插值计算单元，根据由上述欠缺像素的前后的像素构成的第1像素群、以及由上述多个比较帧的与上述欠缺像素相同的位置的像素和其前后的像素构成的第2像素群的信号电平及信号变化量，针对上述多个比较帧的每一个计算虚拟内插值；
多个图案匹配处理单元，将针对上述多个比较帧的每一个计算出的上述虚拟内插值代入到上述基本帧的上述欠缺像素，按绝对值方式来合计具有各个上述虚拟内插值的上述基本帧和与其对应的上述比较帧的处于相同位置关系的像素彼此各自的差分，计算图案匹配的程度；以及
输出单元，将与从上述多个图案匹配处理单元输出的上述差分合计最小的值对应的上述虚拟内插值作为正式的内插值进行输出。
2.一种图像内插装置，连结多个直线状地排列有多个图像读取元件的接触式图像传感器，将其连结部作为欠缺像素而进行内插，其特征在于，具有：
周边像素抽出单元，从上述欠缺像素的周边像素中，抽出将上述欠缺像素设为开头或者末尾的位置的由3个以上的连续的像素构成的基本帧、以及至少1个像素是不重叠的连续的由与上述基本帧相同的像素数的像素构成的多个比较帧；
虚拟内插值计算单元，根据由上述欠缺像素的前后的像素构成的第1像素群、以及由上述多个比较帧的与上述欠缺像素相同位置的像素和其前后的像素构成的第2像素群的信号电平及信号变化量，针对上述多个比较帧的每一个计算虚拟内插值；
多个图案匹配处理单元，将针对上述多个比较帧的每一个计算出的上述虚拟内插值代入到上述基本帧的上述欠缺像素，按绝对值方式来合计具有各个上述虚拟内插值的上述基本帧和与其对应的上述比较帧的处于相同位置关系的像素彼此各自的差分，计算图案匹配的程度；
检测单元，检测与从上述多个图案匹配处理单元输出的上述差分合计最小的值对应的上述虚拟内插值；
线性内插单元，根据上述欠缺像素的两侧像素的斜率来输出内插值；以及
输出单元，在从上述检测单元输出的上述差分合计是规定的阈值以下时，将从上述检测单元输出的上述虚拟内插值作为正式的内插值进行输出，在上述差分合计是规定的阈值以上时，将从上述线性内插单元输出的内插值作为正式的内插值进行输出。
3.一种图像内插装置，连结多个直线状地排列有多个图像读取元件的接触式图像传感器，将其连结部作为欠缺像素而进行内插，其特征在于，具有：
周边像素抽出单元，从上述欠缺像素的周边像素中，抽出将上述欠缺像素设为开头或者末尾的位置的由3个以上的连续的像素构成的基本帧、以及至少1个像素是不重叠的连续的由与上述基本帧相同的像素数的像素构成的多个比较帧；
虚拟内插值计算单元，根据由上述欠缺像素的前后的像素构成的第1像素群、以及由上述多个比较帧的与上述欠缺像素相同位置的像素和其前后的像素构成的第2像素群的信号电平及信号变化量，针对上述多个比较帧的每一个计算虚拟内插值；
多个图案匹配处理单元，将针对上述多个比较帧的每一个计算出的上述虚拟内插值代入到上述基本帧的上述欠缺像素，按绝对值方式合计具有各个上述虚拟内插值的上述基本帧和与其对应的上述比较帧的处于相同位置关系的像素彼此各自的差分，计算图案匹配的程度；
检测单元，检测与从上述多个图案匹配处理单元输出的上述差分合计最小的值对应的上述虚拟内插值；
线性内插单元，根据上述欠缺像素的两侧像素的斜率来输出内插值；
信号电平差的计算单元，分别计算上述欠缺像素的一侧的周边像素的平均值与另一侧的周边像素的平均值，将该平均值之差作为信号电平差而输出；以及
输出单元，在上述信号电平差是规定的阈值以下时，将从上述检测单元输出的上述虚拟内插值作为正式的内插值进行输出，在上述信号电平差是规定的阈值以上时，将从上述线性内插单元输出的内插值作为正式的内插值进行输出。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的图像内插装置，其特征在于：
上述虚拟内插值计算单元在是上述第2像素群Cn-1，Cn，Cn+1的信号变化中没有连续性的凹凸型的信号变化、并且上述第2像素群Cn-1，Cn，Cn+1的信号电平大于上述第1像素群An-1，An+1的情况下，通过下面的内插式(1)来计算上述虚拟内插值An，
在上述第2像素群的信号电平小于上述第1像素群的情况下，通过下面的内插式(2)来计算上述虚拟内插值An，
An＝Cn×(An-1+An+1)/(Cn-1+Cn+1)…(1)
An＝(Cn+(An-1+An+1)/2)×(An-1+An+1)/(Cn-1+Cn+1+An -1+An+1)…(2)。
5.根据权利要求1～3中的任意一项所述的图像内插装置，其特征在于：
上述虚拟内插值计算单元在是上述第2像素群Cn-1，Cn，Cn+1的信号变化中存在连续性的倾斜型、并且上述第1像素群An-1，An+1与上述第2像素群Cn-1，Cn，Cn+1的关系是An-1＜An+1且Cn-1＜Cn+1的情况下，通过下面的内插式(3)来计算上述虚拟内插值，在An-1＞An+1且Cn-1＜Cn+1的情况下，通过下面的内插式(4)来计算上述虚拟内插值，在An-1＞An+1且Cn-1＞Cn+1的情况下，通过下面的内插式(5)来计算上述虚拟内插值，在An-1＜An+1且Cn-1＞Cn+1的情况下，通过下面的内插式(6)来计算上述虚拟内插值，
An＝(Cn-Cn-1)×(An+1-An-1)/(Cn+1-Cn-1)+An-1…(3)
An＝(Cn-Cn-1)×(An-1-An+1)/(Cn+1-Cn-1)+An+1…(4)
An＝(Cn-Cn+1)×(An-1-An+1)/(Cn-1-Cn+1)+An+1…(5)
An＝(Cn-Cn+1)×(An+1-An-1)/(Cn-1-Cn+1)+An-1…(6)。
6.根据权利要求1～3中的任意一项所述的图像内插装置，其特征在于：
上述虚拟内插值计算单元通过下面的内插式(7)来计算上述虚拟内插值，该内插式(7)是在上述基本帧中求出上述欠缺像素An的两端像素An-1、An+1的平均值，在上述比较帧中根据与上述基本帧的欠缺像素处于相同位置关系的像素Cn和其两端像素Cn-1、Cn+1来求出信号梯度，对它们进行加法计算，
An＝(An-1+An+1)/2+((Cn-Cn-1)+(Cn-Cn+1))/2…(7)。
7.根据权利要求1～3中的任意一项所述的图像内插装置，其特征在于：
上述虚拟内插值计算单元通过下面的内插式(8)来计算上述虚拟内插值，该内插式(8)是在上述基本帧中求出除了上述欠缺像素An的至少3个像素An-3、An-2、An-1的平均值Aav，在上述比较帧中求出与上述基本帧的欠缺像素处于相同位置关系的除了像素Cn的至少3个像素Cn-3、Cn -2、Cn-1的平均值Cav，根据这些平均值的差分，求出虚拟内插用的偏移调整值Aav-Cav，对该求出的虚拟内插用的偏移调整值，加上与基本帧的欠缺像素处于相同位置关系的比较帧的像素Cn的值，
Aav＝(An-3+An-2+An-1)/(px-1)
Cav＝(Cn-3+Cn-2+Cn-1)/(px-1)
An＝Cn+Aav-Cav…(8)，
其中，px是帧的像素数，为4以上。
8.根据权利要求1～3中的任意一项所述的图像内插装置，其特征在于：
上述多个图案匹配处理单元还具有偏移调整值计算单元，该偏移调整值计算单元使用具有各个上述虚拟内插值的上述基本帧和与其对应的上述比较帧来计算偏移调整值，
上述偏移调整值计算单元计算具有上述虚拟内插值的上述基本帧的平均值Aav和与其对应的上述比较帧的平均值Cav，通过上述平均值Cav与上述平均值Aav的差分来计算偏移调整值Cav-Aav。
9.根据权利要求4所述的图像内插装置，其特征在于：
上述虚拟内插值计算单元在对多比特的欠缺像素An1、...、Anm进行内插的情况下，m是欠缺像素数，
代替上述内插式(1)而通过下面的内插式(9)来计算上述欠缺像素An1、...、Anm的虚拟内插值An1、...、Anm，
代替上述内插式(2)而通过下面的内插式(10)来计算上述欠缺像素An1、...、Anm的虚拟内插值An1、...、Anm，
An1＝Cn1×(An-1+An+1)/(Cn-1+Cn+1)
Anm＝Cnm×(An-1+An+1)/(Cn-1+Cn+1)……(9)
An1＝(Cn1+(An-1+An+1)/2)×(An-1+An+1)/(Cn-1+Cn+1+An-1+An+1)
Anm＝(Cnm+(An-1+An+1)/2)×(An-1+An+1)/(Cn-1+Cn+1+An-1+An+1)…(10)，
其中，比较像素Cn1、Cnm是对应于欠缺像素An1、Anm的上述比较帧的像素。
10.根据权利要求5所述的图像内插装置，其特征在于：
上述虚拟内插值计算单元在对多比特的欠缺像素An1、...、Anm进行内插的情况下，m是欠缺像素数，
代替上述内插式(3)而通过下面的内插式(11)来计算上述欠缺像素An1、...、Anm的虚拟内插值An1、...、Anm，
代替上述内插式(4)而通过下面的内插式(12)来计算上述欠缺像素An1、...、Anm的虚拟内插值An1、...、Anm，
代替上述内插式(5)而通过下面的内插式(13)来计算上述欠缺像素An1、...、Anm的虚拟内插值An1、...、Anm，
代替上述内插式(6)而通过下面的内插式(14)来计算上述欠缺像素An1、...、Anm的虚拟内插值An1、...、Anm，
An1＝(Cn1-Cn-1)×(An+1-An-1)/(Cn+1-Cn-1)+An-1
Anm＝(Cnm-Cn-1)×(An+1-An-1)/(Cn+1-Cn-1)+An-1…(11)
An1＝(Cn1-Cn-1)×(An-1-An+1)/(Cn+1-Cn-1)+An+1
Anm＝(Cnm-Cn-1)×(An-1-An+1)/(Cn+1-Cn-1)+An+1…(12)
An1＝(Cn1-Cn+1)×(An-1-An+1)/(Cn-1-Cn+1)+An+1
Anm＝(Cnm-Cn+1)×(An-1-An+1)/(Cn-1-Cn+1)+An+1…(13)
An1＝(Cn1-Cn+1)×(An+1-An-1)/(Cn-1-Cn+1)+An-1
Anm＝(Cnm-Cn+1)×(An+1-An-1)/(Cn-1-Cn+1)+An-1…(14)，
其中，比较像素Cn1、Cnm是对应于欠缺像素An1、Anm的上述比较帧的像素。
11.根据权利要求6所述的图像内插装置，其特征在于：
上述虚拟内插值计算单元在对多比特的欠缺像素An1、...、Anm进行内插的情况下，m是欠缺像素数，
代替上述内插式(7)而通过下面的内插式(15)来计算上述欠缺像素An1、...、Anm的虚拟内插值An1、...、Anm，
An1＝(An-1+An+1)/2+((Cn1-Cn-1)+(Cn1-Cn+1))/2
Anm＝(An-1+An+1)/2+((Cnm-Cn-1)+(Cnm-Cn+1))/2…(15)，
其中，比较像素Cn1、Cnm是对应于欠缺像素An1、Anm的上述比较帧的像素。
12.根据权利要求8所述的图像内插装置，其特征在于：
上述多个图案匹配处理单元还具有差分合计计算单元，该差分合计计算单元将针对上述多个比较帧的每一个计算出的上述偏移调整值加到各个上述基本帧，合计该偏移调整后的各个上述基本帧和与其对应的上述比较帧的处于相同位置关系的像素彼此各自的差分，计算上述差分合计。
13.根据权利要求1～3中的任意一项所述的图像内插装置，其特征在于，上述多个图案匹配处理单元还具有：
第1边缘分量计算部，计算具有各个上述虚拟内插值的上述基本帧的各像素的边缘分量；
第2边缘分量计算部，计算上述比较帧的各像素的边缘分量；以及
差分合计计算单元，接收来自上述第1边缘分量计算部以及上述第2边缘分量计算部的输出，对于上述基本帧与上述比较帧的处于相同位置关系的像素彼此的边缘分量各自的差分，以绝对值方式来计算合计值。
14.根据权利要求13所述的图像内插装置，其特征在于：
上述第1边缘分量计算部以及上述第2边缘分量计算部通过1次微分滤波器或者2次微分滤波器来计算上述基本帧与上述比较帧的上述边缘分量。
15.一种图像内插方法，连结多个直线状地排列有多个图像读取元件的接触式图像传感器，将其连结部作为欠缺像素而进行内插，其特征在于，
从上述欠缺像素的周边像素中，抽出将上述欠缺像素设为开头或者末尾的位置的由3个以上的连续的像素构成的基本帧、以及至少1个像素是不重叠的连续的由与上述基本帧相同的像素数的像素构成的多个比较帧；
根据由上述欠缺像素的前后的像素构成的第1像素群、以及由上述多个比较帧的与上述欠缺像素相同的位置的像素和其前后的像素构成的第2像素群的信号电平及信号变化量，针对上述多个比较帧的每一个计算虚拟内插值；
将针对上述多个比较帧的每一个计算出的上述虚拟内插值代入到上述基本帧的上述欠缺像素，按绝对值方式合计具有各个上述虚拟内插值的上述基本帧和与其对应的上述比较帧的处于相同位置关系的像素彼此各自的差分，进行计算图案匹配的程度的多个图案匹配处理；以及
将与通过上述多个图案匹配处理输出的上述差分合计最小的值对应的上述虚拟内插值作为正式的内插值进行输出。
16.根据权利要求15所述的图像内插方法，其特征在于：
在上述虚拟内插值的计算中，
在是上述第2像素群Cn-1，Cn，Cn+1的信号变化中没有连续性的凹凸型的信号变化、并且上述第2像素群Cn-1，Cn，Cn+1的信号电平大于上述第1像素群An-1，An+1的情况下，通过下面的内插式(1)来计算上述虚拟内插值An，在上述第2像素群的信号电平小于上述第1像素群的情况下，通过下面的内插式(2)来计算上述虚拟内插值An，
An＝Cn×(An-1+An+1)/(Cn-1+Cn+1)…(1)
An＝(Cn+(An-1+An+1)/2)×(An-1+An+1)/(Cn-1+Cn+1+An -1+An+1)…(2)。
17.根据权利要求15所述的图像内插方法，其特征在于：
在上述虚拟内插值的计算中，
在是上述第2像素群Cn-1，Cn，Cn+1的信号变化中存在连续性的倾斜型、并且上述第1像素群An-1，An+1与上述第2像素群Cn-1，Cn，Cn+1的关系是An-1＜An+1且Cn-1＜Cn+1的情况下，通过下面的内插式(3)来计算上述虚拟内插值，在An-1＞An+1且Cn-1＜Cn+1的情况下，通过下面的内插式(4)来计算上述虚拟内插值，在An-1＞An+1且Cn-1＞Cn+1的情况下，通过下面的内插式(5)来计算上述虚拟内插值，在An-1＜An+1且Cn-1＞Cn+1的情况下，通过下面的内插式(6)来计算上述虚拟内插值，
An＝(Cn-Cn-1)×(An+1-An-1)/(Cn+1-Cn-1)+An-1…(3)
An＝(Cn-Cn-1)×(An-1-An+1)/(Cn+1-Cn-1)+An+1…(4)
An＝(Cn-Cn+1)×(An-1-An+1)/(Cn-1-Cn+1)+An+1…(5)
An＝(Cn-Cn+1)×(An+1-An-1)/(Cn-1-Cn+1)+An-1…(6)。
18.根据权利要求15所述的图像内插方法，其特征在于：
在上述虚拟内插值的计算中通过下面的内插式(7)来计算上述虚拟内插值，该内插式(7)是在上述基本帧中求出上述欠缺像素An的两端像素An-1、An+1的平均值，在上述比较帧中根据与上述基本帧的欠缺像素处于相同位置关系的像素Cn和其两端像素Cn-1、Cn+1来求出信号梯度，对它们进行加法计算
An＝(An-1+An+1)/2+((Cn-Cn-1)+(Cn-Cn+1))/2…(7)。
19.根据权利要求15所述的图像内插方法，其特征在于：
在上述虚拟内插值的计算中通过下面的内插式(8)来计算上述虚拟内插值，该内插式(8)是在上述基本帧中求出除了上述欠缺像素An的至少3个像素An-3、An-2、An-1的平均值Aav，在上述比较帧中求出与上述基本帧的欠缺像素处于相同位置关系的除了像素Cn的至少3个像素Cn-3、Cn-2、Cn-1的平均值Cav，根据这些平均值的差分，求出虚拟内插用的偏移调整值Aav-Cav，对该求出的虚拟内插用的偏移调整值，加上与基本帧的欠缺像素处于相同位置关系的比较帧的像素Cn的值，
Aav＝(An-3+An-2+An-1)/(px-1)
Cav＝(Cn-3+Cn-2+Cn-1)/(px-1)
An＝Cn+Aav-Cav…(8)，
其中，px是帧的像素数，为4以上。
20.根据权利要求16所述的图像内插方法，其特征在于：
在上述虚拟内插值的计算中，
在对多比特的欠缺像素An1、...、Anm进行内插的情况下，m是欠缺像素数，
代替上述内插式(1)而通过下面的内插式(9)来计算上述欠缺像素An1、...、Anm的虚拟内插值An1、...、Anm，
代替上述内插式(2)而通过下面的内插式(10)来计算上述欠缺像素An1、...、Anm的虚拟内插值An1、...、Anm，
An1＝Cn1×(An-1+An+1)/(Cn-1+Cn+1)
Anm＝Cnm×(An-1+An+1)/(Cn-1+Cn+1)……(9)
An1＝(Cn1+(An-1+An+1)/2)×(An-1+An+1)/(Cn-1+Cn+1+An-1+An+1)
Anm＝(Cnm+(An-1+An+1)/2)×(An-1+An+1)/(Cn-1+Cn+1+An-1+An+1)…(10)，
其中，比较像素Cn1、Cnm是对应于欠缺像素An1、Anm的上述比较帧的像素。
21.根据权利要求17所述的图像内插方法，其特征在于：
在上述虚拟内插值的计算中，
在对多比特的欠缺像素An1、...、Anm进行内插的情况下，m是欠缺像素数，
代替上述内插式(3)而通过下面的内插式(11)来计算上述欠缺像素An1、...、Anm的虚拟内插值An1、...、Anm，
代替上述内插式(4)而通过下面的内插式(12)来计算上述欠缺像素An1、...、Anm的虚拟内插值An1、...、Anm，
代替上述内插式(5)而通过下面的内插式(13)来计算上述欠缺像素An1、...、Anm的虚拟内插值An1、...、Anm，
代替上述内插式(6)而通过下面的内插式(14)来计算上述欠缺像素An1、...、Anm的虚拟内插值An1、...、Anm，
An1＝(Cn1-Cn-1)×(An+1-An-1)/(Cn+1-Cn-1)+An-1
Anm＝(Cnm-Cn-1)×(An+1-An-1)/(Cn+1-Cn-1)+An-1…(11)
An1＝(Cn1-Cn-1)×(An-1-An+1)/(Cn+1-Cn-1)+An+1
Anm＝(Cnm-Cn-1)×(An-1-An+1)/(Cn+1-Cn-1)+An+1…(12)
An1＝(Cn1-Cn+1)×(An-1-An+1)/(Cn-1-Cn+1)+An+1
Anm＝(Cnm-Cn+1)×(An-1-An+1)/(Cn-1-Cn+1)+An+1…(13)
An1＝(Cn1-Cn+1)×(An+1-An-1)/(Cn-1-Cn+1)+An-1
Anm＝(Cnm-Cn+1)×(An+1-An-1)/(Cn-1-Cn+1)+An-1…(14)，
其中，比较像素Cn1、Cnm是对应于欠缺像素An1、Anm的上述比较帧的像素。
22.根据权利要求18所述的图像内插方法，其特征在于：
在上述虚拟内插值的计算中，
在对多比特的欠缺像素An1、...、Anm进行内插的情况下，m是欠缺像素数，
代替上述内插式(7)而通过下面的内插式(15)来计算上述欠缺像素An1、...、Anm的虚拟内插值An1、...、Anm，
An1＝(An-1+An+1)/2+((Cn1-Cn-1)+(Cn1-Cn+1))/2
Anm＝(An-1+An+1)/2+((Cnm-Cn-1)+(Cnm-Cn+1))/2…(15)，
其中，比较像素Cn1、Cnm是对应于欠缺像素An1、Anm的上述比较帧的像素。
23.根据权利要求15所述的图像内插方法，其特征在于：
在上述多个图案匹配处理中，使用具有各个上述虚拟内插值的上述基本帧和与其对应的上述比较帧，计算具有上述虚拟内插值的上述基本帧的平均值Aav和与其对应的上述比较帧的平均值Cav，通过上述平均值Cav与上述平均值Aav的差分，计算偏移调整值Cav-Aav。
24.根据权利要求23所述的图像内插方法，其特征在于：
在上述多个图案匹配处理中，将针对上述多个比较帧的每一个计算出的上述偏移调整值加到各个上述基本帧，合计该偏移调整后的各个上述基本帧和与其对应的上述比较帧的处于相同位置关系的像素彼此各自的差分，计算上述差分合计。
25.根据权利要求15所述的图像内插方法，其特征在于：
在上述多个图案匹配处理中，计算具有各个上述虚拟内插值的上述基本帧的各像素的边缘分量、与上述比较帧的各像素的边缘分量，
对于上述基本帧与上述比较帧的处于相同位置关系的像素彼此的边缘分量各自的差分，以绝对值方式来计算合计值。
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