CN102771111A - 信号处理装置、控制程序和集成电路 - Google Patents

信号处理装置、控制程序和集成电路 Download PDF

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Abstract

信号处理装置(500a)对表示包括多个帧的动态图像的信号实施使动态图像锐化的处理，输出表示该锐化后的动态图像的信号，具备：运动检测部(200)，其按每个包括构成帧的1个或者相邻的多个像素的块区域检测帧间的运动；锐化处理部(100)，其生成通过利用非线性处理部(102)对表示检测出运动的块区域的图像的信号进行非线性处理从而锐化后的高次谐波；以及信号输出部(300)，其针对检测出运动的块区域，输出使表示该块区域的动态图像的信号锐化后的高次谐波，对于未检测出运动的块区域，输出表示该块区域的动态图像的信号。

Description

信号处理装置、控制程序和集成电路
技术领域
本发明涉及通过使图像锐化来提高画质的信号处理装置等。
背景技术
以往，在图像处理装置等中，为了改善图像的画质，进行使图像锐化的处理(以下为锐化处理)。例如，在现有的电视接收机中，进行使与显示于本机的图像的轮廓部相当的图像信号的上升沿和下降沿陡峭的轮廓补偿。如下进行该轮廓补偿：提取输入到电视接收机的显示器的图像信号(亮度信号)的高频成分，将使该提取的高频成分放大后的成分与上述输入的图像信号相加。由此，通过在电视接收机内的各电路中进行的处理来改善恶化的图像信号的频率特性，提高看到的画质。
在此，在动态图像的情况下，运动区域中容易产生运动模糊，因此运动区域一般比静止区域看起来模糊。因此，以往，对动态图像的运动区域实施也称为非锐化屏蔽(Unsharp Mask)的所谓锐化处理。
此外，作为改善动态图像中的运动区域的运动模糊的技术，有专利文献1公开的技术。专利文献1公开的技术是生成对运动区域进行背光源的点亮控制的PWM脉冲(驱动电压波形)的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开专利公报“特开2009-198935号公报(公开日：2009年9月3日)”
发明内容
发明要解决的问题
然而，现有技术的锐化处理通常是对作为处理对象的图像信号实施线性运算的处理。因此，在现有技术的锐化处理中，无法利用比奈奎斯特(Nyquist)频率高的频率成分(作为处理对象的图像信号中不包含的高频率成分)，因此存在无法充分改善画质的问题。
另外，专利文献1公开的技术不过是通过控制背光源的点亮来模拟地减少运动区域的模糊感，而不是使影像信号锐化的技术。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供能利用简易的构成使动态图像高度地锐化的信号处理装置、控制程序和集成电路。
用于解决问题的方案
为了解决上述课题，本发明的信号处理装置的特征在于，对表示包括在时间上连续的多个帧的动态图像的信号实施使上述动态图像锐化的处理，输出表示该锐化后的动态图像的信号，上述信号处理装置具备：运动检测单元，其按每个包括构成上述帧的1个或者相邻的多个像素的块区域检测上述帧间的运动；第1高频成分生成单元，其生成使表示由上述运动检测单元检测出上述运动的上述块区域的动态图像的信号锐化后的高次谐波；以及信号输出单元，其针对由上述运动检测单元检测出上述运动的上述块区域，输出使作为表示该块区域的动态图像的信号的运动区域信号锐化后的上述高次谐波，针对由上述运动检测单元未检测出上述运动的上述块区域，输出作为表示该块区域的动态图像的信号的非运动区域信号，并且，上述第1高频成分生成单元具备：第1低频成分除去单元，其从上述运动区域信号中包含的频率成分至少除去直流成分，由此生成并输出第1低频除去信号；第1非线性处理单元，其将上述第1低频除去信号作为输入，生成第1非线性处理信号，输出该第1非线性处理信号，该第1非线性处理信号维持上述第1低频除去信号的符号的正负，并且，至少在上述第1低频除去信号的值为0附近时，相对于上述第1低频除去信号非线性地广义单调增加；以及加法单元，其将上述运动区域信号和上述第1非线性处理信号相加，由此生成上述高次谐波。
另外，本发明的集成电路的特征在于，对表示包括在时间上连续的多个帧的动态图像的信号实施使上述动态图像锐化的处理，输出表示该锐化后的动态图像的信号，上述集成电路具备：运动检测电路，其按每个包括构成上述帧的1个或者相邻的多个像素的块区域，检测上述帧间的运动；高频成分生成电路，其生成使表示由上述运动检测电路检测出上述运动的上述块区域的动态图像的信号锐化后的高次谐波；以及信号输出电路，其针对由上述运动检测电路检测出上述运动的上述块区域，输出使作为表示该块区域的动态图像的信号的运动区域信号锐化后的上述高次谐波，针对由上述运动检测电路未检测出上述运动的上述块区域，输出作为表示该块区域的动态图像的信号的非运动区域信号，并且，上述高频成分生成电路具有：低频成分除去电路，其从上述运动区域信号中包含的频率成分至少除去直流成分，由此生成低频除去信号；非线性处理电路，其将上述低频除去信号作为输入，生成非线性处理信号，输出该非线性处理信号，该非线性处理信号维持上述低频除去信号的符号的正负，并且，至少在上述低频除去信号的值为0附近时，相对于上述低频除去信号非线性地广义单调增加；以及加法电路，其将上述运动区域信号和上述非线性处理信号相加，由此生成上述高次谐波。
根据上述信号处理装置的构成，按每个块区域检测帧间的运动，生成使表示检测出运动的块区域(以下，运动区域)的动态图像的信号锐化后的高次谐波，对于运动区域输出上述高次谐波，对于未检测出运动的块区域(以下为静止区域)输出作为表示该静止区域的动态图像的信号的非运动区域信号。并且，在生成上述高次谐波时，首先从表示运动区域的动态图像的运动区域信号中包含的频率成分至少除去直流成分，由此生成第1低频除去信号。然后，生成第1非线性处理信号，第1非线性处理信号维持第1低频除去信号的符号的正负，并且，至少在第1低频除去信号的值为0附近时，相对于第1低频除去信号非线性地广义单调增加。然后，将运动区域信号和第1低频除去信号相加，由此生成上述高次谐波。
由此，能输出对表示动态图像中的运动区域的图像的运动区域信号实施了非线性处理的信号。
在此，上述高次谐波是将运动区域信号和对第1低频除去信号实施了平方等非线性处理后的第1非线性处理信号相加而生成的。其中，生成的信号的符号的正负维持第1低频除去信号的符号的正负。
因此，在上述高次谐波中含有表示运动区域的图像的信号的频率成分中不包含的高频带的频率成分。其结果是，上述高次谐波含有比将表示运动区域的图像的信号离散化的情况下的采样频率的1/2的频率即奈奎斯特频率高的频率成分。
在上述集成电路的构成中，与上述同样，能输出对表示动态图像中的运动区域的图像的运动区域信号实施了非线性处理的信号。
因此，本发明的信号处理装置和集成电路能使表示运动区域的图像的运动区域信号中包含的相当于边缘部分的信号的上升沿和下降沿陡峭。特别是与实施线性运算的现有的锐化处理相比，能使与边缘部分相当的信号的上升沿和下降沿更高度地陡峭。
其结果是，本发明的信号处理装置和集成电路能实现如下效果：能使运动区域的图像高度地锐化，大大减少动态图像中的运动区域的运动模糊，提高画质和分辨率感。
另外，本发明的信号处理装置的特征在于，对表示包括在时间上连续的多个帧的动态图像的信号实施使上述动态图像锐化的处理，输出表示该锐化后的动态图像的信号，上述信号处理装置具备：运动检测单元，其按每个包括构成上述帧的1个或者相邻的多个像素的块区域检测上述帧间的运动；第1高频成分生成单元，其生成使表示由上述运动检测单元检测出上述运动的上述块区域的包括在动态图像的主扫描方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的第1锐化信号；第2高频成分生成单元，其生成使表示由上述第1锐化信号表示的动态图像的包括在副扫描方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的第2锐化信号；以及信号输出单元，其针对由上述运动检测单元检测出上述运动的上述块区域，输出使作为表示该块区域的动态图像的信号的运动区域信号锐化后的上述第2锐化信号，针对由上述运动检测单元未检测出上述运动的上述块区域，输出作为表示该块区域的动态图像的信号的非运动区域信号，并且，上述第1高频成分生成单元具备：第1低频成分除去单元，其从主扫描方向信号中包含的频率成分至少除去直流成分，由此生成并输出第1低频除去信号，其中上述主扫描方向信号是表示由上述运动检测单元检测出上述运动的上述块区域的动态图像的包括在主扫描方向上相邻排列的像素的像素群的信号；第1非线性处理单元，其生成第1非线性处理信号，该第1非线性处理信号维持上述第1低频除去信号的符号的正负，并且，至少在上述第1低频除去信号的值为0附近时，相对于上述第1低频除去信号非线性地广义单调增加；以及第1加法单元，其将上述主扫描方向信号和上述第1非线性处理信号相加，由此生成上述第1锐化信号，上述第2高频成分生成单元具备：第2低频成分除去单元，其从副扫描方向信号中包含的频率成分至少除去直流成分，由此生成第2低频除去信号，其中，上述副扫描方向信号是表示由上述第1锐化信号表示的动态图像的包括在副扫描方向上相邻排列的像素的像素群的信号；第2非线性处理单元，其生成并输出第2非线性处理信号，该第2非线性处理信号维持上述第2低频除去信号的符号的正负，并且，至少在上述第2低频除去信号的值为0附近时，相对于上述第2低频除去信号非线性地广义单调增加；以及第2加法单元，其将上述副扫描方向信号和上述第2非线性处理信号相加，由此生成上述第2锐化信号。
根据上述构成，按每个块区域检测帧间的运动，生成使作为表示检测出运动的块区域(以下为运动区域)的动态图像的包括在主扫描方向上相邻排列的像素的像素群的信号的主扫描方向信号锐化后的第1锐化信号，而且，生成使作为表示由第1锐化信号表示的动态图像的包括在副扫描方向上相邻排列的像素的像素群的信号的副扫描方向信号锐化后的第2锐化信号。然后，对于运动区域输出第2锐化信号，对于未检测出运动的块区域(以下为静止区域)输出作为表示该静止区域的动态图像的信号的非运动区域信号。
并且，在生成上述第1锐化信号时，首先从表示运动区域的动态图像的包括在主扫描方向上相邻排列的像素的像素群的信号中包含的频率成分至少除去直流成分，由此生成第1低频除去信号。然后，生成第1非线性处理信号，第1非线性处理信号维持第1低频除去信号的符号的正负，并且，至少在第1低频除去信号的值为0附近时，相对于第1低频除去信号非线性地广义单调增加。然后，将第1非线性处理信号与主扫描方向信号相加，由此生成上述第1锐化信号。
同样，在生成上述第2锐化信号时，首先，从作为表示由第1锐化信号表示的动态图像的包括在副扫描方向上相邻排列的像素的像素群的信号的副扫描方向信号中包含的频率成分至少除去直流成分，由此生成第2低频除去信号。然后，生成第2非线性处理信号，第2非线性处理信号维持第2低频除去信号的符号的正负，并且，至少在第2低频除去信号的值为0附近时，相对于第2低频除去信号非线性地广义单调增加。然后，将第2非线性处理信号与副扫描方向信号相加，由此生成上述第2锐化信号。
由此，能输出对动态图像中的运动区域的动态图像的主扫描方向和副扫描方向实施了非线性处理的信号。
在此，上述第1锐化信号是将主扫描方向信号和对第1低频除去信号实施了平方等非线性处理后的第1非线性处理信号相加而生成的。其中，生成的信号的符号的正负维持第1低频除去信号的符号的正负。同样，上述第2锐化信号是将副扫描方向信号和对第2低频除去信号实施了平方等非线性处理后的第2非线性处理信号相加而生成的。其中，生成的信号的符号的正负维持第2低频除去信号的符号的正负。
因此，上述第2锐化信号中含有表示运动区域的图像的信号的频率成分中不包含的高频带的频率成分。其结果是，上述第2锐化信号含有比将表示运动区域的图像的信号离散化的情况下的采样频率的1/2的频率即奈奎斯特频率高的频率成分。
因此，本发明的信号处理装置能使表示运动区域的图像的信号中包含的相当于边缘部分的信号的上升沿和下降沿陡峭。特别是与实施线性运算的现有的锐化处理相比，能使与边缘部分相当的信号的上升沿和下降沿更高度地陡峭。
其结果是，本发明的信号处理装置能实现如下效果：能使运动区域的图像高度地锐化，大大减少动态图像中的运动区域的运动模糊，提高画质和分辨率感。
发明效果
如上所述，本发明的信号处理装置对表示包括在时间上连续的多个帧的动态图像的信号实施使上述动态图像锐化的处理，输出表示该锐化后的动态图像的信号，上述信号处理装置具备：运动检测单元，其按每个包括构成上述帧的1个或者相邻的多个像素的块区域检测上述帧间的运动；第1高频成分生成单元，其生成使表示由上述运动检测单元检测出上述运动的上述块区域的图像的信号锐化后的高次谐波；以及信号输出单元，其针对由上述运动检测单元检测出上述运动的上述块区域，输出使作为表示该块区域的动态图像的信号的运动区域信号锐化后的上述高次谐波，针对由上述运动检测单元未检测出上述运动的上述块区域，输出作为表示该块区域的动态图像的信号的非运动区域信号，并且，上述第1高频成分生成单元具备：第1低频成分除去单元，其从上述运动区域信号中包含的频率成分至少除去直流成分，由此生成并输出第1低频除去信号；第1非线性处理单元，其将上述第1低频除去信号作为输入，生成第1非线性处理信号，输出该第1非线性处理信号，该第1非线性处理信号维持上述第1低频除去信号的符号的正负，并且，至少在上述第1低频除去信号的值为0附近时，相对于上述第1低频除去信号非线性地广义单调增加；以及加法单元，其将上述运动区域信号和上述第1非线性处理信号相加，由此生成上述高次谐波。
另外，本发明的集成电路对表示包括在时间上连续的多个帧的动态图像的信号实施使上述动态图像锐化的处理，输出表示该锐化后的动态图像的信号，上述集成电路具备：运动检测电路，其按每个包括构成上述帧的1个或者相邻的多个像素的块区域，检测上述帧间的运动；高频成分生成电路，其生成使表示由上述运动检测电路检测出上述运动的上述块区域的图像的信号锐化后的高次谐波；以及信号输出电路，其针对由上述运动检测电路检测出上述运动的上述块区域，输出使作为表示该块区域的动态图像的信号的运动区域信号锐化后的上述高次谐波，针对由上述运动检测电路未检测出上述运动的上述块区域，输出作为表示该块区域的动态图像的信号的非运动区域信号，并且，上述高频成分生成电路具有：低频成分除去电路，其从上述运动区域信号中包含的频率成分至少除去直流成分，由此生成低频除去信号；非线性处理电路，其将上述低频除去信号作为输入，生成非线性处理信号，输出该非线性处理信号，该非线性处理信号维持上述低频除去信号的符号的正负，并且，至少在上述低频除去信号的值为0附近时，相对于上述低频除去信号非线性地广义单调增加；以及加法电路，其将上述运动区域信号和上述非线性处理信号相加，由此生成上述高次谐波。
因此，能输出对表示动态图像中的运动区域的图像的运动区域信号实施了非线性处理的信号。
因此，能使表示运动区域的图像的运动区域信号中包含的相当于边缘部分的信号的上升沿和下降沿陡峭。特别是，与实施线性运算的现有的锐化处理相比，能使与边缘部分相当的信号的上升沿和下降沿更高度地陡峭。
其结果是，本发明的信号处理装置和集成电路能实现如下效果：能使运动区域的图像高度地锐化，大大减少动态图像中的运动区域的运动模糊，提高画质和分辨率感。
另外，本发明的信号处理装置对表示包括在时间上连续的多个帧的动态图像的信号实施使上述动态图像锐化的处理，输出表示该锐化后的动态图像的信号，上述信号处理装置具备：运动检测单元，其按每个包括构成上述帧的1个或者相邻的多个像素的块区域检测上述帧间的运动；第1高频成分生成单元，其生成使表示由上述运动检测单元检测出上述运动的上述块区域的动态图像的包括在主扫描方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的第1锐化信号；第2高频成分生成单元，其生成使表示由上述第1锐化信号表示的动态图像的包括在副扫描方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的第2锐化信号；以及信号输出单元，其针对由上述运动检测单元检测出上述运动的上述块区域，输出使作为表示该块区域的动态图像的信号的运动区域信号锐化后的上述第2锐化信号，针对由上述运动检测单元未检测出上述运动的上述块区域，输出作为表示该块区域的动态图像的信号的非运动区域信号，并且，上述第1高频成分生成单元具备：第1低频成分除去单元，其从主扫描方向信号中包含的频率成分至少除去直流成分，由此生成并输出第1低频除去信号，其中上述主扫描方向信号是表示由上述运动检测单元检测出上述运动的上述块区域的动态图像的包括在主扫描方向上相邻排列的像素的像素群的信号；第1非线性处理单元，其生成第1非线性处理信号，该第1非线性处理信号维持上述第1低频除去信号的符号的正负，并且，至少在上述第1低频除去信号的值为0附近时，相对于上述第1低频除去信号非线性地广义单调增加；以及第1加法单元，其将上述主扫描方向信号和上述第1非线性处理信号相加，由此生成上述第1锐化信号，上述第2高频成分生成单元具备：第2低频成分除去单元，其从副扫描方向信号中包含的频率成分至少除去直流成分，由此生成第2低频除去信号，其中，上述副扫描方向信号是表示由上述第1锐化信号表示的动态图像的包括在副扫描方向上相邻排列的像素的像素群的信号；第2非线性处理单元，其生成并输出第2非线性处理信号，该第2非线性处理信号维持上述第2低频除去信号的符号的正负，并且，至少在上述第2低频除去信号的值为0附近时，相对于上述第2低频除去信号非线性地广义单调增加；以及第2加法单元，其将上述副扫描方向信号和上述第2非线性处理信号相加，由此生成上述第2锐化信号。
因此，能输出对动态图像中的运动区域的动态图像的主扫描方向和副扫描方向实施了非线性处理的信号。
因此，能使表示运动区域的图像的信号中包含的相当于边缘部分的信号的上升沿和下降沿陡峭。特别是，与实施线性运算的现有的锐化处理相比，能使与边缘部分相当的信号的上升沿和下降沿更高度地陡峭。
其结果是，本发明的信号处理装置能实现如下效果：能使运动区域的图像高度地锐化，大大减少动态图像中的运动区域的运动模糊，提高画质和分辨率感。
通过以下示出的记载来充分了解本发明的其它目的、特征和优点。另外，由参照附图的如下说明来明确本发明的优点。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的信号处理装置的构成的框图。
图2是示出本发明的信号处理装置中包括的锐化处理部的构成的框图。
图3是示出图2示出的锐化处理部中包括的高频成分提取部的构成的框图。
图4是示出图3示出的高频成分提取部中包括的滤波器的其它构成例的框图。
图5(a)是示意性地示出输入图2所示的锐化处理部的信号的波形的图。图5(b)是示意性地示出由图2所示的锐化处理部生成的高频信号的波形的图。图5(c)是示意性地示出由图2所示的锐化处理部生成的非线性信号的波形的图。图5(d)是示意性地示出由图2所示的锐化处理部生成的符号变换信号的波形的图。图5(e)是示意性地示出由图2所示的锐化处理部生成的输出信号的波形的图。
图6(a)是示意性地示出输入图2所示的锐化处理部的信号的波形的图。图6(b)是示意性地示出利用现有技术将图6(a)示出的信号增强后的波形的图。
图7是示出本发明的信号处理装置中包括的锐化处理部的其它构成的框图。
图8是示出图7所示的锐化处理部中包括的微分部的构成的框图。
图9(a)是示意性地示出输入图7所示的锐化处理部的信号的波形的图。图9(b)是示意性地示出由图7所示的锐化处理部生成的高频信号的波形的图。图9(c)是示意性地示出由图7所示的锐化处理部生成的非线性信号的波形的图。图9(d)是示意性地示出由图7所示的锐化处理部生成的微分信号的波形的图。图9(e)是示意性地示出由图7所示的锐化处理部生成的符号变换信号的波形的图。图9(f)是示意性地示出由图7所示的锐化处理部生成的输出信号的波形的图。
图10是示出本发明的信号处理装置中包括的锐化处理部的另一其它构成的框图。
图11(a)是示意性地示出输入图10所示的锐化处理部的信号的波形的图。图11(b)是示意性地示出由图10所示的锐化处理部生成的高频信号的波形的图。图11(c)是示意性地示出由图10所示的锐化处理部生成的非线性信号的波形的图。图11(d)是示意性地示出由图10所示的锐化处理部生成的输出信号的波形的图。
图12是示出本发明的信号处理装置中包含的锐化处理部的另一其它构成的框图。
图13是示出本发明的信号处理装置中包含的锐化处理部的另一其它构成的框图。
图14是示出本发明的信号处理装置中包含的运动检测部的构成例的框图。
图15(a)是示出第M帧的信号的波形的示意图。图15(b)是示出第M+1帧的信号的波形的示意图。图15(c)是示出图15(a)所示的信号与图15(b)所示的信号的差分(帧差)的示意图。图15(d)是示出将图15(c)所示的帧差仅除以第M+1帧的边缘成分后的结果的示意图。图15(e)是示出将图15(c)示出的帧差除以由第M帧的边缘成分和第M+1帧的边缘成分算出的边缘信号后的结果的示意图。
图16是示出图1所示的信号处理装置的实用例的框图。
图17是示出本发明的其它实施方式的信号处理装置的构成的框图。
图18是示出图17所示的信号处理装置的实用例的框图。
具体实施方式
(信号处理装置的概要)
概而言之，各实施方式的信号处理装置(集成电路)500是对表示动态图像的数字信号(以下也称为图像信号)实施用于使动态图像锐化的锐化处理的装置。在此，锐化处理是指，通过实施后述的非线性运算来使与动态图像中包含的轮廓部分(边缘)相当的信号的上升沿和下降沿陡峭(增强)的处理。
此外，在不区别后述的信号处理装置500a～500d时，单记为“信号处理装置500”。另外，以下将输入信号处理装置500的图像信号记为输入信号SA。另外，将从信号处理装置500输出的图像信号记为输出信号SO。
如后所述，信号处理装置500所具备的锐化处理部(第1高频成分生成单元，第2高频成分生成单元，第3高频成分生成单元，第4高频成分生成单元，高频成分生成电路)100能使输出信号含有输入的信号中不包含的高频成分(具体地说，比作为将输入的信号离散化的情况下的采样频率的1/2的频率即奈奎斯特频率高的频率成分)。因此，当由信号处理装置500进行锐化处理时，与现有技术那样用线性运算进行锐化处理的情况相比，能使与图像中包含的边缘相当的信号的上升沿和下降沿更陡峭。
此外，用输入信号SA表示的动态图像例如由标准清晰度电视(SDTV：Standard Definition Television)或者高清晰度电视(HDTV：High Definition Television)的接收机等进行实时显示。此外，动态图像包括在时间上连续的多个帧(画面)。
另外，对输入信号SA由图像的包括在主扫描方向(水平方向，横方向)上相邻排列的像素的像素值的数据列(像素值的系列)构成的情况进行说明，但是也可以由图像的包括在副扫描方向(垂直方向，纵方向)相邻排列的像素的像素值的数据列构成。
(锐化处理部的概要)
下面说明作为信号处理装置500的构成要素的锐化处理部100的概要。此外，锐化处理部100可以是后述的锐化处理部100a～100e中的任一个。在不区别锐化处理部100a～100e时，单记为“锐化处理部100”。
锐化处理部100对输入锐化处理部100的信号实施用于使波形锐化的锐化处理，输出该锐化的信号。在此，锐化处理是指使输入的信号的上升沿和下降沿陡峭(增强)的处理。特别是输入的信号是表示图像的信号的情况，使与图像中包含的轮廓部分(边缘)相当的信号的上升沿和下降沿陡峭。
以下将输入锐化处理部100的信号也记为输入信号Sin。另外，将从锐化处理部100输出的信号也记为输出信号Sout(高次谐波，第1锐化信号，第2锐化信号)。
另外，如后所述，锐化处理部100至少具备非线性处理部(第1非线性处理单元，第2非线性处理单元，第3非线性处理单元，第4非线性处理单元，非线性处理电路)102。此外，在不区别后述的非线性处理部102a～102e时，单记为“非线性处理部102”。
并且，锐化处理部100由非线性处理部102对输入信号Sin的高频成分实施非线性运算，由此使输出信号Sout包含输入信号Sin中不包含的高频成分(具体地说，比将输入信号Sin离散化的情况下的采样频率的1/2的频率即奈奎斯特频率高的频率成分)。因此，当由锐化处理部100进行锐化处理时，与基于线性运算的锐化处理相比，能使输入信号Sin的上升沿和下降沿更陡峭。此外，也将输出信号Sout记为输入信号Sin的高次谐波。
后面说明锐化处理部100的详细构成。
〔实施方式1〕
根据图1至图16如下说明本发明的一个实施方式。此外，将本实施方式的信号处理装置500记为信号处理装置500a。
信号处理装置500a是对由输入信号SA表示的动态图像的运动区域实施锐化处理的装置。动态图像中的模糊感大的地方是运动区域，因此能通过对运动区域实施锐化处理来提高动态图像的分辨率感。
此外，本说明书中的“运动区域”是指在帧间有运动的区域，但是可以将全部不静止的区域设为运动区域，也可以仅将有某种程度运动(运动量为规定的阈值以上)的区域设为运动区域。
另外，对动态图像的锐化处理是对主扫描方向(横方向，水平方向)、副扫描方向(纵方向，垂直方向)、时间方向进行的，但是在说明信号处理装置500a的构成时，不特别提到实施锐化处理的方向。此外，后面说明对主扫描方向、副扫描方向、时间方向的锐化处理。
(信号处理装置的构成)
参照图1来说明信号处理装置500a的构成。图1是示出信号处理装置500a的构成的框图。如该图所示，信号处理装置500a具备：锐化处理部100、运动检测部(运动检测单元)200、信号输出部(输出信号生成单元)300以及延迟处理部400。
如上所述，锐化处理部100对输入信号SA中包含的高频成分实施非线性运算，由此输出输入信号SA的高次谐波。后面说明锐化处理部100的详细构成。
然后，运动检测部200按每个块区域检测帧间的运动，上述块区域包括构成帧的1个或者相邻的多个像素，上述帧构成由输入信号SA表示的动态图像。优选的块区域包括(1)1个像素或者(2)包括4像素×4像素的16像素，但是不限于此。另外，并不一定需要检测块区域中包含的全部像素的运动，只要对块区域中包含的至少1个像素检测运动即可。
此外，检测运动的方法没有特别限定，能使用各种方法。例如，可以是通过单纯地求出帧间差分来检测运动的构成，也可以通过后述图14示出的构成来检测运动。
然后，运动检测部200将每个块区域的运动的检测结果通知信号输出部300。
接下来，信号输出部300是根据运动检测部200的运动检测结果来切换连接点Out与连接点In1和连接点In2的连接的开关。具体地说，在由运动检测部200检测出运动时，将连接点Out和连接点In1连接。在这种情况下，从锐化处理部100输出的信号(运动区域信号)作为输出信号SO从信号输出部300输出。另一方面，在由运动检测部200未检测出运动时，将连接点Out和连接点In2连接。在这种情况下，从延迟处理部400输出的信号(非运动区域信号)作为输出信号SO从信号输出部300输出。
接下来，延迟处理部400是调整输入信号SA与从锐化处理部100输出的信号之间的定时的延迟电路，包括延迟元件。
根据上述构成，信号输出部300针对由运动检测部200检测出运动的块区域，将从锐化处理部100输出的输出信号Sout作为输出信号SO输出。另一方面，针对由运动检测部200未检测出运动的块区域，将输入信号SA原样作为输出信号SO输出。
(锐化处理部的构成)
下面说明锐化处理部100的详细构成。
(锐化处理部的构成例1)
图2是示出锐化处理部100a的构成的框图。如该图所示，锐化处理部100a具备高频成分提取部(第1低频成分除去单元，第2低频成分除去单元，第3低频成分除去单元，第4低频成分除去单元，低频成分除去电路)11、非线性处理部102a以及加法部(第1加法单元，第2加法单元，第3加法单元，第4加法单元，加法电路)15。
首先说明高频成分提取部11。概略地说，高频成分提取部11提取输入信号Sin中包含的高频成分，作为高频信号S11(第1低频除去信号，第2低频除去信号，第3低频除去信号，第4低频除去信号，低频除去信号)输出。参照图3说明高频成分提取部11的构成。图3是示出高频成分提取部11的构成的框图。
如该图所示，高频成分提取部11具备滤波器110、圆滑处理部(低电平信号除去单元)132和限幅器(高电平信号除去单元)133。
滤波器110滤波器110具备m-1个单位延迟元件111h(h＝1，2，…，m-1：m表示3以上的正整数)、m个乘法部112k(k＝1，2，…，m)以及加法部131，是m抽头的横向(transversal)型的高通滤波器，以输入信号Sin为输入，输出高频带信号SH1。
各个单位延迟元件111h输出使所输入的信号分别延迟单位时间的信号。此外，对单位延迟元件1111(h＝1)输入输入信号Sin。
各个乘法部112k对输入的信号乘以系数Ck，将该相乘的结果输出到加法部131。在此，系数Ck是为了使滤波器110发挥高通滤波器的功能而预先设定的。例如，在m＝3的情况下，设定为C1＝0.5，C2＝-1，C3＝0.5，由此滤波器110发挥高通滤波器的功能。
加法部131将从乘法部112k输出的信号相加，由此生成高频带信号SH1。
此外，如一般所知，低通滤波器能比高通滤波器容易实现。因此，滤波器110也可以用低通滤波器来构成。图4示出滤波器110的其它构成例。如该图所示，滤波器110也可以包括低通滤波器1101和减法部1102。
为了不使后级的非线性处理部102放大噪声，圆滑处理部132除去高频带信号SH1中包含的视为噪声的低电平信号，由此生成低电平除去信号SH2。
具体地说，将高频带信号SH1的信号值中的绝对值为规定的下限值LV以下的信号值变更为“0”，由此生成低电平除去信号SH2。
例如，在输入信号Sin能取-255至255任一整数值的情况下，设下限值LV为“2”，则将高频带信号SH 1的信号值中的绝对值为“2”以下的信号值全部视为噪声而变更为“0”(也就是圆滑)。
然后，为了使已经具有足够能量的信号不由后级的非线性处理部102进一步放大，限幅器133除去低电平除去信号SH2中包含的高电平的信号值，由此生成高频信号S11。
具体地说，为了使低电平除去信号SH2的信号值为规定的上限值UV1以下，对低电平除去信号SH2的信号中的绝对值大于上限值UV1的部分进行将绝对值变更为上限值UV1以下的处理(以下记为裁剪(clip)处理)，由此生成高频信号S11。
例如，对低电平除去信号SH2的信号值的绝对值超过“64”的部分，将该部分的信号值按符号变更为“64”或者“-64”。或者，也可以变更为“0”。
此外，在输入信号Sin为8比特信号的情况下，在上述滤波器110中，对于该8比特信号，将例如12比特运算中限制为3rdMSB(8比特信号中为64或者-64程度)以下的信号与输入信号Sin相加。因此，圆滑处理部132和限幅器133进行将滤波器110中进行运算的结果限制为与8比特信号相当的处理。
另外，上述高频成分提取部11构成为具备圆滑处理部132和限幅器133，也可以构成为具备将它们形成为一体的部件。
下面说明非线性处理部102a。如图2所示，非线性处理部102a具备非线性运算部(偶数乘方运算单元，平方根运算单元)21、符号变换部(符号变换单元)41和限幅器(第1振幅调整单元，第2振幅调整单元)51。
非线性运算部21对高频信号S11实施非线性运算，生成非线性信号S21。
在此，说明由非线性运算部21进行的非线性运算。以下，设对非线性运算部21的输入信号值为x，来自非线性运算部21的输出信号值为y，将由非线性运算部21进行的非线性运算用y＝f(x)的函数表示。
在此，函数f(x)是正负对称(原点对称)地单调增加的非线性函数。此外，单调增加是指广义的单调增加。其中，函数f(x)只要至少在x＝“0”的附近单调增加即可。另外，优选函数f(x)至少在x＝“0”的附近为|f(x)|＞|x |。
这种函数f(x)能举出例如由下述数学式(1)～(3)所示的函数。此外，在使用由下述数学式(2)和(3)示出的函数f(x)的情况下，该函数f(x)在0≤x≤1的区间中的值的增加大，因此优选在该区间使用。
[数1]
f(x)＝x2n (n为自然数)……(1)
[数2]
f(x)＝|x|1/2……(2)
[数3]
f(x)＝|x|1/10……(3)
在使用上述数学式(1)作为函数f(x)的情况下，非线性运算部21以2以上的偶数为幂指数对高频信号S11进行乘方，由此生成非线性信号S21(偶数乘方信号，平方根信号)。例如，在上述数学式(1)中n＝1的情况(也就是说，f(x)＝x2的情况)下，非线性运算部21对高频信号S11进行平方，由此生成非线性信号S21。在这种情况下，当构成高频信号S11的数据列为X1，X2，X3，…时，对高频信号S11进行平方后的非线性信号S21为包括数据列X12，X22，X32，…的数字信号。
另外，在高频信号S11的信号值为-255～255中的任一整数值的情况下，在使用函数f(x)时，也可以将x用255进行标准化。例如，也可以使用将由上述数学式(2)示出的函数f(x)的右边的x用x/255进行标准化并且在右边乘以255得到的下述数学式(4)来代替使用上述数学式(2)。此外，下述数学式(4)满足f(x)＞x的条件。
[数4]
f(x)＝255|x/255|1/2……(4)
在上述数学式(4)中，对由上述数学式(2)示出的函数f(x)的右边的x用255进行标准化，并且在右边乘以255，但是在右边相乘的数值不需要是与用于标准化的值(在该例中为255)相同的值，只要满足|f(x)|＞|x|的条件即可。例如，也可以使用代替255而在右边乘以100的下述数学式(5)。
[数5]
f(x)＝100|x/255|1/2……(5)
另外，函数f(x)也可以使用下述数学式(6)示出的三角函数。
[数6]
f(x)＝255|sin[(x/255)(π/2)]|……(6)
然后，符号变换部41根据高频信号S11的符号比特信息，生成使高频信号S11的符号反映到非线性信号S21后的信号作为符号变换信号S41。即，符号变换部41对非线性信号S21中符号与高频信号S11相同的部分原样维持符号。另一方面，对非线性信号S21中符号与高频信号S11不同的部分使符号的正负颠倒。
然后，限幅器51进行调整符号变换部41生成的符号变换信号S41的振幅(信号电平，强度)的处理(以下也记为振幅调整处理)，由此生成非线性处理信号(第1非线性处理信号，第2非线性处理信号，第3非线性处理信号，第4非线性处理信号)S12。具体地说，限幅器51对符号变换信号S41乘以规定倍率值α(|α|＜1)，由此调整符号变换信号S41的振幅。
此外，优选倍率值α能根据影像的运动、噪声的量而适当地设定。此外，优选在使倍率值α为固定值的情况下，例如使绝对值为0.5以下的值。
而且，为了不使已经具有足够的能量的信号进一步放大，限幅器51对非线性处理信号S12的信号中的绝对值大于上限值UV2的部分进行将绝对值变更为该上限值UV2以下的处理(以下也记为裁剪处理)，以使非线性处理信号S12的信号值为规定的上限值UV2以下。例如，对非线性处理信号S12的信号值的绝对值超过“64”的部分，根据符号将该部分的信号值变更为“64”或者“-64”。或者也可以变更为“0”。
此外，非线性处理部102a也可以构成为不具备限幅器51，不进行符号变换信号S41的振幅调整处理和裁剪处理。在这种情况下，符号变换部41生成的符号变换信号S41作为非线性处理信号S12从非线性处理部102a输出。
最后说明加法部15。加法部15将非线性处理信号S12作为补偿用信号与输入信号Sin相加，由此生成输出信号Sout。此外，加法部15适当包括用于调整输入信号Sin与非线性处理信号S12之间的定时的延迟元件。
(构成例1中的信号的波形)
下面参照图5(a)～(e)说明由锐化处理部100a的各部生成的信号的波形。图5(a)～(e)是示意性地示出由锐化处理部100a的各部生成的信号的波形的图。在此，图5(a)所示的信号是作为输入信号Sin输入锐化处理部100a的信号。
首先，当输入信号Sin被输入高频成分提取部11时，输入信号Sin中包含的高频成分被提取，生成图5(b)示出的高频信号S11。
然后，在由非线性处理部102a的非线性运算部21进行的非线性运算为f(x)＝x2的情况下，由非线性运算部21生成将高频信号S11进行平方后的非线性信号S21(参照图5(c))。
然后，当非线性信号S21被输入符号变换部41时，生成图5(d)示出的符号变换信号S41。如该图所示，符号变换信号S41维持图5(b)示出的高频信号S11的符号的正负。
然后，当符号变换信号S41被输入限幅器51时，进行振幅调整处理和裁剪处理，生成非线性处理信号S12。然后，当利用加法部15将非线性处理信号S12与输入信号Sin相加时，生成输出信号Sout(参照图5(e))。
此外，图5(e)示出的非线性处理信号S12中的信号的上升沿和下降沿比用线性运算来增强输入信号Sin的情况下的信号的上升沿和下降沿陡峭，因此参照图6进行说明。
图6(a)示出的信号与图5(a)示出的输入信号Sin相同。并且，在增强图6(a)示出的输入信号Sin的情况下，在采用线性运算的锐化处理中使用如下方法：从图6(a)示出的输入信号Sin提取高频带信号，将该提取的高频带信号与输入信号Sin相加。因此，在采用线性运算的锐化处理中，不会附加输入信号Sin中不包含的超过奈奎斯特频率的信号成分。
因此，在采用线性运算的锐化处理中，生成图6(b)所示的信号。图6(b)所示的信号的上升沿比图6(a)示出的输入信号Sin的信号的上升沿陡峭，而由锐化处理部100a生成的非线性处理信号S12(图5(e))的信号的上升沿更加陡峭。
(锐化处理部的构成例2)
在上述非线性处理部102a中，也可以构成为对由非线性运算部21生成的非线性信号S21进行微分。这是由于能通过对非线性信号S21进行微分来除去非线性信号S21中包含的直流成分。
因此，参照图7说明锐化处理部100b的构成例。图7是示出锐化处理部100b的构成的框图。
如该图所示，锐化处理部100b具备高频成分提取部11、非线性处理部102b和加法部15。并且，非线性处理部102b除了图2示出的非线性处理部102a的构成以外，在非线性运算部21和符号变换部41之间还具备微分部(微分单元)31。在高频成分提取部11中，非线性处理部102b的微分部31以外的部件和加法部15与上述相同，因此在此省略其详细的说明。
微分部31对由非线性运算部21生成的非线性信号S21进行微分，由此生成微分信号S31。
参照图8说明微分部31的构成。图8是示出微分部31的构成的框图。如该图所示，微分部31包括单位延迟元件3111和减法部3112，对输入微分部31的信号算出后退差分。
然后，对微分部31生成的微分信号S31，符号变换部41根据高频信号S11的符号比特信息，生成使高频信号S11的符号反映到非线性信号S21的信号作为符号变换信号S42。即，符号变换部41对于微分信号S31中的符号与高频信号S11相同的部分原样维持符号。另一方面，对于非线性信号S21中的符号与高频信号S11不同的部分，使符号的正负颠倒。
然后，限幅器51对由符号变换部41生成的符号变换信号S42进行振幅调整处理和裁剪处理，由此生成非线性处理信号S12。在振幅调整处理中，对符号变换信号S42乘以规定倍率值α，由此调整符号变换信号S42的振幅。
此外，非线性处理部102b也可以构成为不具备限幅器51，不进行符号变换信号S42的振幅调整处理和裁剪处理。在这种情况下，符号变换部41生成的符号变换信号S42作为非线性处理信号S12从非线性处理部102b输出。
(构成例2中的信号的波形)
下面参照图9(a)～(f)说明由锐化处理部100b的各部生成的信号的波形。图9(a)～(f)是示意性地示出由锐化处理部100b的各部生成的信号的波形的图。在此，图9(a)示出的信号作为输入信号Sin输入锐化处理部100b。此外，图9(a)示出的信号与图5(a)示出的信号相同。
首先，当输入信号Sin被输入高频成分提取部11时，提取输入信号Sin中包含的高频成分，生成图9(b)示出的高频信号S11。
然后，在由非线性处理部102b的非线性运算部21进行的非线性运算是f(x)＝x2的情况下，由非线性运算部21生成对高频信号S11进行平方后的非线性信号S21(参照图9(c))。
然后，当非线性信号S21被输入微分部31时，生成图9(d)示出的微分信号S31。此外，在微分信号S31中，除去了非线性信号S21中包含的直流成分。
然后，当微分信号S31被输入符号变换部41时，生成图9(e)示出的符号变换信号S42。如该图所示，符号变换信号S42维持图9(b)示出的高频信号S11的符号的正负。
然后，当符号变换信号S41被输入限幅器51时，进行振幅调整处理和裁剪处理，生成非线性处理信号S12。最后，利用加法部15将非线性处理信号S12与输入信号Sin相加，生成输出信号Sout(参照图9(f))。
此外，图9(f)示出的输出信号Sout中的信号的上升沿和下降沿比采用线性运算来锐化的情况陡峭。
(锐化处理部的构成例3)
在上述非线性处理部102a和非线性处理部102b的构成中，构成为具备符号变换部41，但是对高频信号S11实施的非线性运算只要维持高频信号S11的符号的正负即可，不需要具备符号变换部41。
因此，参照图10说明不具备符号变换部41的锐化处理部100c的构成例。图10是示出锐化处理部100c的构成的框图。
如该图所示，锐化处理部100c具备高频成分提取部11、非线性处理部102c和加法部15。并且，非线性处理部102c具备非线性运算部(奇数乘方运算单元)22和限幅器51。高频成分提取部11、限幅器51和加法部15与上述相同，因此在此省略其详细的说明。
非线性运算部22对高频信号S11实施非线性运算，生成非线性信号S22。
在此，说明由非线性运算部22进行的非线性运算。以下设对非线性运算部22的输入信号值为x，来自非线性运算部22的输出信号值为y，由非线性运算部22进行的非线性运算由y＝g(x)的函数表示。
在此，函数g(x)是正负对称(原点对称)地单调增加的非线性函数。此外，单调增加是指广义的单调增加。其中，函数g(x)只要在至少x＝“0”的附近单调增加即可。另外，优选函数g(x)至少在x＝“0”的附近为|g(x)|＞|x|。
作为这种函数g(x)，例如能举出下述数学式(7)。
[数7]
g(x)＝x3n (n为自然数)……(7)
在使用上述数学式(7)作为函数g(x)情况下，非线性运算部22以3以上的奇数为幂指数对高频信号S11进行乘方来生成非线性信号S22。例如，在上述数学式(7)中n＝1的情况(也就是说g(x)＝x3的情况)下，非线性运算部22对高频信号S11进行立方，由此生成非线性信号S22。在这种情况下，当构成高频信号S11的数据列为X1，X2，X3，…时，对高频信号S11进行立方后的非线性信号S22为包括数据列X13，X23，X33，…的数字信号。
然后，限幅器51对由非线性运算部22生成的非线性信号S22进行振幅调整处理和裁剪处理，由此生成非线性处理信号S12。
此外，非线性处理部102c也可以构成为不具备限幅器51，不进行非线性信号S22的振幅调整处理和裁剪处理。在这种情况下，非线性运算部22生成的非线性信号S22作为非线性处理信号S12从非线性处理部102c输出。
(构成例3中的信号的波形)
下面参照图11(a)～(d)说明由锐化处理部100c的各部生成的信号的波形。图11(a)～(d)是示意性地示出由锐化处理部100c的各部生成的信号的波形的图。在此，图11(a)示出的信号作为输入信号Sin输入锐化处理部100c。此外，图11(a)示出的信号与图5(a)示出的信号相同。
首先，当输入信号Sin被输入高频成分提取部11时，输入信号Sin中包含的高频成分被提取，生成图11(b)示出的高频信号S11。
然后，在由非线性运算部22进行的非线性运算是f(x)＝x3的情况下，由非线性运算部22生成对高频信号S11进行立方后的非线性信号S22(参照图11(c))。
然后，当非线性信号S22被输入限幅器51时，进行振幅调整处理和裁剪处理，生成非线性处理信号S12。最后，利用加法部15将非线性处理信号S12与输入信号Sin相加，生成输出信号Sout(参照图11(d))。
此外，图11(d)示出的输出信号Sout中的信号的上升沿和下降沿比采用线性运算来锐化的情况陡峭。
(生成超过奈奎斯特频率的频率的理由)
下面说明锐化处理部100生成的输出信号Sout含有超过输入信号Sin所具有的高次谐波成分等的奈奎斯特频率fs/2的高频成分的理由。
在此，输入信号Sin由设时间为x的函数F(x)表现。并且，设输入信号Sin的基本角频率为ω，则函数F(x)能如下述数学式(8)那样由傅里叶级数表现。
[数8]
F(x)＝a-Ncos(-N)ωx+a-N+1cos(-N+1)ωx+…+a-1cos(-1)ωx
+a0+a1cosωx+a2cos2ωx+…+aNcosNωx
+b-Nsin(-N)ωx+b-N+1sin(-N+1)ωx+…+b-1sin(-1)ωx
+b1sinωx+b2sin2ωx+…+bNsinNωx    ……(8)
在此，N为不超过对采样频率fs的奈奎斯特频率fs/2的最高频率的高次谐波的次数。即，满足下述数学式(9)。
[数9]
Nω/(2π)＜fs/2≤(N+1)ω/(2π)        ……(9)
然后，将由函数F(x)表示的输入信号Sin的直流成分a0以外的信号记为G(x)，则G(x)由下述数学式(10)表示。
[数10]
G(x)＝a-Ncos(-N)ωx+a-N+1cos(-N+1)ωx+…+a-1cos(-1)ωx
+a1cosωx+a2cos2ωx+…+aNcosNωx
+b-Nsin(-N)ωx+b-N+1sin(-N+1)ωx+…+b-1sin(-1)ωx
+b1sinωx+b2sin2ωx+…+bNsinNωx      ……(10)
在此，输入锐化处理部100的输入信号Sin含有信号G(x)或者信号G(x)的高频成分。
并且，例如在由非线性运算部21进行的非线性运算为f(x)＝x2的情况下，由非线性运算部21生成的非线性信号S21是对高频信号S11进行平方而得到的信号。在此，根据上述数学式(10)，(G(x))2的各项由下述数学式(11)～(13)中的任一个表示(i＝±1，±2，…，±N；j＝±1，±2，…，±N)。
[数11]
aicosiωx·ajcosjωx                  ……(11)
[数12]
aicosiωx·bjsinjωx                  ……(12)
[数13]
bisiniωx·bjsinjωx                  ……(13)
在此，使用与三角函数有关的公式，由此上述数学式(11)～(13)能分别改写为下述数学式(14)～(16)。
[数14]
(aiaj/2){cos(i+j)ωx+cos(i-j)ωx}     ……(14)
[数15]
(aibj/2){sin(i+j)ωx-sin(i-j)ωx}     ……(15)
[数16]
(-bibj/2){cos(i+j)ωx-cos(i-j)ωx}    ……(16)
从上述数学式(14)～(16)可知，(G(x))2包含(N+1)ω，(N+2)ω，…，2Nω等角频率成分。
由此，(G(x))2w含有比奈奎斯特频率fs/2高的频率成分。也就是说，由非线性运算部21生成的非线性信号S21包含频率2Nω/(2π)这样的高次谐波成分等比奈奎斯特频率fs/2高的频率成分。
同样，例如，由非线性运算部22进行的非线性运算为f(x)＝x3的情况下，由非线性运算部22生成的非线性信号S22是对高频信号S11进行立方得到的信号。在此，根据上述数学式(10)，(G(x))3的各项由下述数学式(17)～(20)中的任一个表示(i＝±1，±2，…，±N；j＝±1，±2，…，±N；k＝±1，±2，…，±N)。
[数17]
aicosiωx·ajcosjωx·akcoskωx       ……(17)
[数18]
aicosiωx·ajcosjωx·bksinkωx       ……(18)
[数19]
aicosiωx·bjsinjωx·bksinkωx       ……(19)
[数20]
bisiniωx·bjsinjωx·bksinkωx       ……(20)
在此，关注例如i＝j＝k＝N的项中的由上述数学式(17)和(20)示出的项，这些项使用与三角函数有关的公式，由此能改写为下述数学式(21)和(22)。
[数21]
(aNcosNωx)3＝aN 3{(3/4)cosNωx+(1/4)cos3Nωx}……(21)
[数22]
(bNsinNωx)3＝bN 3{(3/4)sinNωx-(1/4)sin3Nωx}……(22)
另外，关注例如i＝j＝k＝-N的项中的由上述数学式(17)和(20)示出的项，这些项使用与三角函数有关的公式，由此能改写为下述数学式(23)和(24)。
[数23]
{aNcos(-Nωx)}3
＝aN 3{(3/4)cos(-Nωx)+(1/4)cos(-3Nωx)}  ……(23)
[数24]
{bNsin(-Nωx)}3
＝bN 3{(3/4)sin(-Nωx)-(1/4)sin(-3Nωx)}  ……(24)
从上述数学式(21)～(24)可知，(G(x))3包含基本角频率ω的3N倍的频率成分和-3N倍的频率成分。对(G(x))3的其它项也利用三角函数的公式进行改写，由此可知(G(x))3包含从基本角频率ω的-3N倍到3N倍的各种频率成分。
由此，(G(x))3含有比奈奎斯特频率fs/2高的频率成分。也就是说，由非线性运算部22生成的非线性信号S22包含频率为3Nω/(2π)这样的高次谐波成分等比奈奎斯特频率fs/2高的频率成分。
如上所述，由锐化处理部100生成的输出信号Sout包含输入信号Sin中不包含的高频成分即比奈奎斯特频率高的频率成分。
(锐化处理部的其它构成例1)
由锐化处理部100实施的非线性运算除了上述以外还能想到各种运算。因此，参照图12和图13说明锐化处理部100d和100e的构成例。
首先，图12是示出锐化处理部100d的构成的框图。如该图所示，锐化处理部100d具备高频成分提取部11、非线性处理部102d和加法部15。高频成分提取部11和加法部15与上述相同，因此在此省略其详细的说明。
非线性处理部102d具备平方运算部61、第1微分部71、第2微分部81和乘法部91。
平方运算部61通过对高频信号S11进行平方来生成平方信号S61。即，设构成高频信号S11的数据列为X1，X2，X3，…，则对高频信号S11平方后的平方信号S61为包括数据列X12，X22，X32，…的数字信号。
然后，第1微分部71对由平方运算部61生成的平方信号S61进行微分，由此生成第1微分信号S71。此外，第1微分部71的构成例如是与微分部31同样的构成。
然后，第2微分部81对输入信号Sin进行微分，由此生成第2微分信号S81。此外，第2微分部81的构成例如是与微分部31同样的构成。
然后，乘法部91将第1微分信号S71和第2微分信号S81相乘，由此生成非线性处理信号S12。即，设构成第1微分信号S71的数据列为U1，U2，U3，…，构成第2微分信号S81的数据列为V1，V2，V3，…，则非线性处理信号S12为包括数据列U1·V1，U2·V2，U3·V3，…的数字信号。
此外，在上述记载中，构成为为了实施非线性运算而设有平方运算部61，但是也可以代替平方运算部61而是用对高频信号S11进行4次方的4次方运算部。更一般地说，也可以使用生成与以2以上的偶数为幂指数的高频信号S11的乘方相当的信号的乘方运算部。
(锐化处理部的其它构成例2)
在上述锐化处理部100d的构成中，构成为具备平方运算部61，但是也可以构成为代替平方运算部61而具备计算所输入的信号的绝对值的绝对值处理部62。
因此，参照图13说明具备绝对值处理部62的锐化处理部100e的构成例。图13是示出锐化处理部100e的构成的框图。
如该图所示，锐化处理部100e具备高频成分提取部11、非线性处理部102e和加法部15。高频成分提取部11和加法部15与上述记载相同，因此在此省略其详细的说明。
非线性处理部102e具备绝对值处理部62、第1微分部71、第2微分部81和乘法部91。第1微分部71、第2微分部81和乘法部91与上述记载相同，因此在此省略其详细的说明。
绝对值处理部62生成作为与高频信号S11的绝对值相当的信号的绝对值信号S62。即，设构成高频信号S11的数据列为X1，X2，X3，…，则绝对值信号S62为包括数据列|X1|，|X2|，|X3|，…的数字信号。
然后，第1微分部71对由绝对值处理部62生成的绝对值信号S62进行微分，由此生成第1微分信号S72。
然后，乘法部91将第1微分信号S72和第2微分信号S81相乘，由此生成非线性处理信号S12。
(运动检测部的构成例)
下面参照图14说明运动检测部200的构成例。此外，图14示出的构成不过是示出优选的一个例子，运动检测部200的构成不限于此。
在该图示出的构成例中，运动检测部200至少具备帧存储部210、差分算出部(差分算出单元)220、第1边缘检测部(第1高频成分算出单元)230、第2边缘检测部(第2高频成分算出单元)240、边缘算出部(第3高频成分算出单元)250和除法部(除法单元)260。而且，如该图所示，也可以具备限幅器270。
帧存储部210按每1帧保持输入的信号。然后，帧存储部210将按每1帧保持的信号输出到差分算出部220。由此，从帧存储部210输出的信号表示紧前的帧。将从帧存储部210输出的信号记为存储器信号S210。
然后，差分算出部220算出由存储器信号S210表示的紧前的帧与由输入运动检测部200的信号表示的帧(当前的帧)的帧差。将从差分算出部220输出的信号记为差信号S220。
然后，第1边缘检测部230按每个块区域检测由存储器信号S210表示的紧前的帧中包含的高频成分(边缘成分)。然后，将该检测出的高频成分作为第1边缘信号S230(第1高频成分)输出。
然后，第2边缘检测部240按每个块区域检测当前的帧中包含的高频成分(边缘成分)。然后，将该检测出的高频成分作为第2边缘信号S240(第2高频成分)输出。
此外，第1边缘检测部230和第2边缘检测部240能由使高频成分通过的高通滤波器等实现。
然后，边缘算出部250按每个块区域将第1边缘信号S230和第2边缘信号S240作为输入来实施规定的运算，算出边缘信号S250(第3高频成分)。规定的运算例如能举出下述示出的(A)～(D)等。此外，最优选的运算为下述(A)。
(A)在块区域内的各位置中，将第1边缘信号S230的信号值和第2边缘信号S240的信号值中的绝对值较大的信号，维持符号的正负，设为边缘信号S250的信号值。
(B)在块区域内的各位置中，将第1边缘信号S230的信号值与第2边缘信号S240的信号值的和设为边缘信号S250的信号值。
(C)在块区域内的各位置中，将第1边缘信号S230的信号值与第2边缘信号S240的信号值的平均值设为边缘信号S250的信号值。
(D)在块区域内的各位置中，将第1边缘信号S230的信号值与第2边缘信号S240的信号值的加权平均值作为边缘信号S250的信号值。也就是说，S250的信号值＝{(S230的信号值×γ+S240的信号值×ε)/(γ+ε)}。此外，γ和ε是分别表示权重的任意正数。
此外，在上述(A)～(D)的各运算中，可以说将第1边缘信号S230的信号值乘以第1系数(以下记为系数P1)的值与第2边缘信号S240的信号值乘以第2系数(以下记为系数P2)的值相加，由此算出边缘信号S250的信号值。
具体地说，在上述运算(A)中，在第1边缘信号S230的信号值的绝对值为第2边缘信号S240的信号值的绝对值以上时，设为P1＝1和P2＝0，另一方面，在第1边缘信号S230的信号值的绝对值小于第2边缘信号S240的信号值的绝对值时，设为P1＝0和P2＝1，通过将第1边缘信号S230×P1与第2边缘信号S240×P2相加来算出边缘信号S250。
另外，在上述运算(B)中，设为P1＝1和P2＝1，通过将第1边缘信号S230×P1与第2边缘信号S240×P2相加来算出边缘信号S250。
另外，在上述运算(C)中，设为P1＝0.5和P2＝0.5，通过将第1边缘信号S230×P1与第2边缘信号S240×P2相加来算出边缘信号S250。
另外，在上述运算(D)中，设P1＝{γ/(γ+ε)}，P2＝{ε/(γ+ε)}，通过将第1边缘信号S230×P1与第2边缘信号S240×P2相加来算出边缘信号S250。
此外，边缘算出部250能按上述(A)～(D)的各运算的种类来设定P1和P2的值。
此外，边缘信号S250用于由除法部260进行的除法，因此为了防止除以零，总是对运算后的边缘信号S250加上规定值(“10”等)。
然后，除法部260按每个块区域对差信号S220除以边缘信号S250。换言之，用边缘信号S250对差信号S220进行标准化。由此，输出表示每个块区域的运动量的运动信号S260。通过用帧差除以边缘成分来算出运动量的理由后述。此外，运动信号S260的信号值的值越大，表示运动量越大。
然后，限幅器270对运动信号S260中的绝对值小于阈值TH的部分，将值变更为“0”(不运动)。也就是说，利用限幅器270，将运动量的绝对值小于阈值TH的块区域视为不运动(未检测出运动)。换言之，仅将运动量的绝对值为阈值TH以上的块区域视为有运动(检测出运动)。此外，阈值TH能适当设定。特别优选根据边缘算出部250实施的运算的种类来进行设定。
(能通过将帧差除以边缘成分来算出运动量的理由)
如上述那样，图14所示的构成的运动检测部200将差信号S220除以边缘信号S250。说明通过该除法生成的运动信号S260表示运动量的理由。
首先，假设存在于构成动态图像的第M帧的画面上的位置x的规定物体在第M+1帧中在画面上的主扫描方向上移动了距离a。此外，设M为任意的整数，位置x表示画面上的任意的坐标位置。在此，将第M帧的画面上的位置x的像素值记为函数PM(x)，则下述数学式(25)的关系成立。
[数25]
PM(x)＝PM+1(x+a)                ……(25)
在此，通过泰勒展开将上述数学式(25)的右边展开为下述数学式(26)。
[数26]
P M + 1 ( x + a ) = P M ( x ) + a 1 ! P M + 1 ′ ( x ) + a 2 2 ! P M + 1 ′ ′ ( x ) + . . . · · · · · · ( 26 )
≈ P M + 1 ( x ) + a · P M + 1 ′ ( x )
然后，从上述数学式(26)的两边减去PM+1(x)，导出下述数学式(27)。
[数27]
PM+1(x+a)-PM+1x＝a·PM+1′(x)        ……(27)
然后，对上述数学式(27)的左边带入上述数学式(25)，导出下述数学式(28)。
[数28]
PM(x)-PM+1x＝a·PM+1′(x)            ……(28)
然后，将上述数学式(28)的两边除以PM+1′(x)，导出下述数学式(29)。
[数29]
P M ( x ) - P M + 1 x P M + 1 ′ ( x ) = a · · · · · · ( 29 )
在此，PM+1′(x)表示第M+1帧中的位置x的边缘，因此上述数学式(29)的左边是用“位置x中的像素值的第M帧与第M+1帧间的差分”除以“第M+1帧中的位置x的边缘”。另一方面，上述数学式(29)的右边是作为运动量的距离a。
因此，能通过将帧差除以边缘成分来算出运动量。此外，通过除以边缘成分来进行标准化，因此能与帧差的大小无关地求出运动量。
(将2个边缘成分用于运算的理由)
然而，如上所述，在图14示出的构成的运动检测部200中，由第1边缘检测部230检测第M+1帧的边缘成分，并且由第2边缘检测部240检测第M帧的边缘成分。并且，由边缘算出部250用第1边缘信号S230的信号值和第2边缘信号S240的信号值来算出边缘信号S250。然后，由除法部260将差信号S220除以边缘信号S250。
这样，参照图15说明用从第M帧的边缘成分和第M+1帧的边缘成分算出的边缘信号S250来除帧差的理由。
图15(a)是示出第M帧的信号的波形的示意图。图15(b)是示出第M+1帧的信号的波形的示意图。此外，从图15(a)示出的第M帧到图15(b)示出的第M+1帧之间，规定物体的形状不变，以等速在画面内移动。图15(c)是示出图15(a)示出的信号与图15(b)示出的信号的差分(帧差)的示意图。
在此，假如将图15(c)示出的帧差仅除以第M+1帧的边缘成分，则得到例如图15(d)示出的波形。在这种情况下，表示图15(c)示出的帧差的信号中的从第M+1帧的信号得到的部分(该图的B至C的区间的信号)通过除法信号值变小，但是从第M帧的信号得到的部分(该图的A至B的区间的信号)没有第M+1帧的边缘成分，因此即使相除信号值也不会变小。因此，如图15(d)所示，除法的结果是信号值大的部分与小的部分混杂。也就是说，相同的规定物体会与移动无关地在帧差中产生信号值大的部分与小的部分之差。
然而，第M帧中的规定物体的运动量与第M+1帧中的规定物体的运动量相同，因此只要运动信号S260中的从第M帧的信号得到的部分与从第M+1帧的信号得到的部分为大致相同的形状，就不能适当地检测运动区域。
因此，不是将图15(c)示出的帧差仅除以第M+1帧的边缘成分，而是用从第M帧的边缘成分和第M+1帧的边缘成分算出的边缘信号S250来除。
此外，边缘信号S250的算出方法如上所述，特别优选将第1边缘信号S230的信号值和第2边缘信号S240的信号值中的绝对值较大的信号，维持符号的正负，设为边缘信号S250的信号值。
用这样算出的边缘信号S250来除图15(c)示出的帧差，则得到例如图15(e)示出的波形。由此，能使运动信号S260中的从第M帧的信号得到的部分与从第M+1帧的信号得到的部分大致相同。
在这种情况下，运动信号S260能与规定物体的亮度电平无关地设为相同或者类似的电平。
此外，在单求帧差的方法中，无法适当检测运动区域。作为一个例子，说明图像的亮度数据为8比特数字信号的情况。在这种情况下，设亮度值为0～255中的任一值。在此，在亮度值为“10”的物体进行每帧5像素移动的情况与亮度值为“100”的物体进行每帧5像素移动的情况下，帧差不同，但是运动量为相同的每帧5像素。然而，在单设帧差为运动量的方法中，亮度值高的物体移动的情况会成为大的运动信号。也就是说，亮度值为“100”的物体的运动量会示出亮度值为“10”的规定物体的10倍的运动量。
(实用例：对主扫描方向、副扫描方向、时间方向的锐化处理)
在对动态图像实施锐化处理时，通常，对主扫描方向(横方向，水平方向)和副扫描方向(纵方向，垂直方向)实施锐化处理。而且，对时间方向也实施锐化处理，由此能更高度地进行锐化。此外，能通过在时间方向上进行锐化来抑制产生残影。
在此，锐化处理部100具备的高频成分提取部11所具有的各个单位延迟元件111h，(1)可以输出用所输入的信号表示的动态图像的在主扫描方向上分别延迟了单位时间的信号，(2)也可以输出用所输入的信号表示的动态图像的在副扫描方向上分别延迟了单位时间的信号，(3)也可以输出用所输入的信号表示的动态图像的在时间方向上分别延迟了单位时间(按每帧)的信号。
并且，在各个单位延迟元件111h为上述(1)的构成的情况下，锐化处理部100能对动态图像的主扫描方向实施锐化处理。对主扫描方向的锐化处理以下记为主扫描方向处理。
另外，在各个单位延迟元件111h为上述(2)的构成的情况下，锐化处理部100能对动态图像的副扫描方向实施锐化处理。对副扫描方向的锐化处理以下记为副扫描方向处理。
另外，在各个单位延迟元件111h为上述(3)的构成的情况下，锐化处理部100能对动态图像的时间方向实施锐化处理。对时间方向的锐化处理以下记为时间方向处理。
因此，在对用输入信号SA表示的动态图像的运动区域实施锐化处理情况下，图16示出的构成最佳。图16是示出对动态图像的运动区域分别实施主扫描方向处理、副扫描方向处理和时间方向处理的信号处理装置500b的框图。
如该图所示，信号处理装置500b具备进行主扫描方向处理的锐化处理部100、进行副扫描方向处理的锐化处理部100和进行时间方向处理的锐化处理部100。并且，从进行主扫描方向处理的锐化处理部100输出的信号(第1锐化信号)输入进行副扫描方向处理的锐化处理部100。从进行副扫描方向处理的锐化处理部100输出的信号(第2锐化信号)输入进行时间方向处理的锐化处理部100。进行时间方向处理的锐化处理部100将信号输出到连接点In1。
由此，在由运动检测部200检测出运动时，连接点Out与连接点In1连接，从进行时间方向处理的锐化处理部100输出的信号(运动区域信号)作为输出信号SO从信号输出部300输出。另一方面，在由运动检测部200未检测出运动时，连接点Out与连接点In2连接，从延迟处理部400输出的信号(非运动区域信号)作为输出信号SO从信号输出部300输出。
此外，在信号处理装置500b中，运动检测部200所具备的第1边缘检测部230和第2边缘检测部240进行下述动作。
即，第1边缘检测部230按每个块区域检测用存储器信号S210表示的紧前的帧中包含的主扫描方向的高频成分和副扫描方向的高频成分中的某个大的高频成分，将该检测出的高频成分作为第1边缘信号S230输出。此外，也可以将主扫描方向的高频成分加上副扫描方向的高频成分的信号作为第1边缘信号S230输出。
同样，第2边缘检测部240按每个块区域检测最新的帧中包含的主扫描方向的高频成分和副扫描方向的高频成分中的某个大的高频成分，将该检测出的高频成分作为第2边缘信号S240输出。此外，也可以将主扫描方向的高频成分加上副扫描方向的高频成分的信号作为第2边缘信号S240输出。
根据信号处理装置500b的构成，能对运动区域分别实施主扫描方向处理、副扫描方向处理和时间方向处理，因此能使运动区域高度地锐化。
此外，在图16中，构成为分别具备进行主扫描方向处理的锐化处理部100、进行副扫描方向处理的锐化处理部100和进行时间方向处理的锐化处理部100，但是为了实现减少成本和提高处理速度，也可以省略一部分。例如，也可以构成为从图16示出的构成省去进行时间方向处理的锐化处理部100，而仅具备进行主扫描方向处理的锐化处理部100和进行副扫描方向处理的锐化处理部100。
(变形例：与运动量相应的锐化)
如图14所示，在运动检测部200构成为算出每个块区域的运动量的情况下，运动检测部200能构成为将算出的运动量通知锐化处理部100，或者构成为根据运动量来变更块区域的锐化程度。以下说明2个该构成例。
首先，第1个构成例构成为：锐化处理部100所具备的限幅器51将乘在符号变换信号S41上的倍率值α设定为与运动检测部200算出的运动量相应的值。也就是说，设定为运动量越大倍率值α的值越大。
例如，在运动量的绝对值能取0～7中的任一值的情况下，在运动量的绝对值为1～3时(运动量小时)，例如将倍率值α设定为0.2，在运动量的绝对值为4～7时(运动量大时)，例如将倍率值α设定为0.8。
这样设定倍率值α，由此在运动量大时，符号变换信号S41的振幅变大，其结果是非线性处理信号S12的振幅变大。由此，与运动量小的块区域相比，运动量大的块区域被高度地锐化。
下面说明第2个构成例。在第2个构成例中，构成为高频成分提取部11具备系数Ck的组合不同的多个滤波器110(也就是说，频率特性不同的多个滤波器110)，选择与运动检测部200算出的运动量相应的滤波器110来使用。
系数Ck不同的多个滤波器110是指例如为使通过的频率成分变多而分别设定系数Ck和为使通过的频率成分变少而分别设定系数Ck。
并且，例如在运动量的绝对值能取0～7中的任一值的情况下，在运动量的绝对值为1～3时(运动量小时)，选择为使通过的频率成分变少而设定了系数Ck的滤波器110，另一方面，在运动量的绝对值为4～7时(运动量大时)，选择为使通过的频率成分变多而设定了系数Ck的滤波器110。由此，在运动量大时，高频带信号SH 1变大，其结果是非线性处理信号S12的振幅变大。由此，与运动量小的块区域相比，运动量大的块区域被高度地锐化。
〔实施方式2〕
用实施方式1说明的信号处理装置500构成为对由输入信号SA表示的动态图像的运动区域实施锐化处理。然而，也可以进一步对动态图像的静止区域也实施锐化处理。通过对静止区域也实施锐化处理能进一步提高动态图像的分辨率感。此外，通常与运动区域相比，静止区域模糊感较少，因此希望与对运动区域的锐化相比，对静止区域的锐化的锐化程度较弱。
在本实施方式中，说明除了对运动区域以外，对静止区域也实施锐化处理的方式。此外，本说明书中的“静止区域”是指在帧间不运动的区域，但是可以仅将完全静止的区域作为静止区域，也可以包含具有微小运动(运动量为规定的阈值以下)的区域来作为静止区域。
基于图17和图18如下说明本发明的一个实施方式。将本实施方式的信号处理装置500记为信号处理装置500c。此外，为了便于说明，对与由实施方式1示出的各部件具有相同的功能的部件标注相同的附图标记，除了特别记载的情况以外省略其说明。
此外，在说明信号处理装置500c的构成时，不特别提及实施锐化处理的方向(主扫描方向，副扫描方向，时间方向)。
(信号处理装置的构成)
参照图17说明信号处理装置500c的构成。图17是示出信号处理装置500c的构成的框图。如该图所示，信号处理装置500c具备2个锐化处理部100、运动检测部200以及信号输出部300。
在此，在上述2个锐化处理部100中，将用于对运动区域实施锐化处理的锐化处理部100特别记为“锐化处理部100A”，另一方面，将用于对静止区域实施锐化处理的锐化处理部100特别记为“锐化处理部100B”。
锐化处理部100A以输入信号SA为输入，对连接点In1输出信号。另外，锐化处理部100B以输入信号SA为输入，对连接点In2输出信号。
在此，锐化处理部100A和锐化处理部100B均为与上述锐化处理部100相同的构成，但是设定了下述(1)和(2)中的至少一个，锐化的程度不同。
(1)设定为锐化处理部100A所具备的限幅器51对符号变换信号S41相乘的倍率值α(以下记为α1)大于锐化处理部100B所具备的限幅器51对符号变换信号S41相乘的倍率值α(以下记为α2)。优选α1为α2的3倍程度。
由此，与静止区域相比，在运动区域中符号变换信号S41的振幅较大，其结果是非线性处理信号S12的振幅变大。由此，与静止区域相比，运动区域被高度地锐化。
(2)锐化处理部100A所具备的滤波器110分别设定系数Ck以使通过的频率成分变多，锐化处理部100A所具备的滤波器110分别设定系数Ck以使通过的频率成分变少。
由此，与静止区域相比，在运动区域中高频带信号SH1变大，其结果是非线性处理信号S12的振幅变大。由此，与静止区域相比，运动区域被高度地锐化。
根据以上的构成，在信号处理装置500c中，针对由运动检测部200检测出运动的块区域，将从锐化处理部100A输出的输出信号Sout作为输出信号SO输出。另一方面，针对由运动检测部200未检测出运动的块区域，将从锐化处理部100B输出的输出信号Sout作为输出信号SO输出。
(实用例：对主扫描方向、副扫描方向、时间方向的锐化处理)
在本实施方式的情况下，对各个运动区域和静止区域分别实施主扫描方向处理、副扫描方向处理和时间方向处理的构成最佳。
图18是示出对动态图像的运动区域和静止区域各自分别实施主扫描方向处理、副扫描方向处理和时间方向处理的信号处理装置500d的框图。
如该图所示，信号处理装置500d具备进行主扫描方向处理的锐化处理部100A、进行副扫描方向处理的锐化处理部100A和进行时间方向处理的锐化处理部100A，并且具备进行主扫描方向处理的锐化处理部100B、进行副扫描方向处理的锐化处理部100B和进行时间方向处理的锐化处理部100B。
根据信号处理装置500c的构成，能对运动区域和静止区域各自分别实施主扫描方向处理、副扫描方向处理和时间方向处理，因此能使运动区域和静止区域中的任意一个高度地锐化。
此外，在图18中，构成为分别具备进行主扫描方向处理的锐化处理部100、进行副扫描方向处理的锐化处理部100和进行时间方向处理的锐化处理部100，但是为了实现减少成本和提高处理速度，也可以省略一部分。例如，也可以从图18示出的构成省去进行时间方向处理的锐化处理部100，而仅具备进行主扫描方向处理的锐化处理部100和进行副扫描方向处理的锐化处理部100。
(变形例：与运动量相应的锐化)
在本实施方式的情况下，如在实施方式1中说明的那样，也能构成为根据运动量对运动区域变更锐化程度。该构成与在实施方式1中说明的构成同样，因此在此省略其说明。
〔附注事项〕
最后，信号处理装置500的各块可以由形成在集成电路(IC芯片)上的逻辑电路构成为硬件，也可以如下那样用CPU(centralprocessing unit：中央处理器)通过软件实现。
在通过软件实现的情况下，信号处理装置500(特别是锐化处理部100)具备：执行实现各功能的控制程序的命令的CPU；保存上述程序的ROM(read only memory：只读存储器)；展开上述程序的RAM(random access memory：随机存取存储器)；保存上述程序和各种数据的存储器等存储装置(记录介质)等。并且，本发明的目的在于对上述信号处理装置500提供计算机可读地记录有作为实现上述功能的软件的信号处理装置500的控制程序的程序代码(执行形式程序，中间代码程序，源程序)的记录介质，能通过该计算机(或者CPU、MPU)读出并执行记录于记录介质的程序代码来实现。
作为上述记录介质，例如能使用磁带、卡带等带类、软盘(フロツピ一(注册商标)盘)/硬盘等磁盘、CD-ROM/MO/MD/DVD/CD-R等光盘的盘类、IC卡(包括存储卡)/光卡等卡类或者掩模型ROM/EPROM/EEPROM/闪存ROM等半导体存储器类、PLD(Programmable logic device：可编程逻辑器件)等逻辑电路类等。
另外，也可以构成为使信号处理装置500能与通信网络连接，通过通信网络提供上述程序代码。该通信网络没有特别限定，例如能利用互联网、内部网、外联网、LAN、ISDN、VAN、CATV通信网、虚拟专用网(virtual private network)、电话线路网、移动通信网、卫星通信网等。另外，构成通信网络的传送介质没有特别限定，例如IEEE 1394、USB、电力线传输、有线TV线路、电话线、ADSL线路等有线、IrDA、遥控的红外线、蓝牙(Bluetooth(注册商标))、IEEE802.11无线电、HDR(High Data Rate：高数据速率)、NFC(NearField Communication：近场通信)、DLNA(Digital Living NetworkAlliance：数字生活网络联盟)、便携电话网、卫星线路、地面波数字网等无线电都能利用。
这样，本说明书中，所谓单元不一定指物理的单元，也包括利用软件来实现各单元的功能的情况。而且，可以用2个以上的物理的单元来实现1个单元的功能，或也可以利用1个物理的单元来实现2个以上单元的功能。
如上所述，本发明的信号处理装置对表示包括在时间上连续的多个帧的动态图像的信号实施使上述动态图像锐化的处理，输出表示该锐化后的动态图像的信号，上述信号处理装置具备：运动检测单元，其按每个包括构成上述帧的1个或者相邻的多个像素的块区域检测上述帧间的运动；第1高频成分生成单元，其生成使表示由上述运动检测单元检测出上述运动的上述块区域的动态图像的信号锐化后的高次谐波；以及信号输出单元，其针对由上述运动检测单元检测出上述运动的上述块区域，输出使作为表示该块区域的动态图像的信号的运动区域信号锐化后的上述高次谐波，针对由上述运动检测单元未检测出上述运动的上述块区域，输出作为表示该块区域的动态图像的信号的非运动区域信号，并且，上述第1高频成分生成单元具备：第1低频成分除去单元，其从上述运动区域信号中包含的频率成分至少除去直流成分，由此生成并输出第1低频除去信号；第1非线性处理单元，其将上述第1低频除去信号作为输入，生成第1非线性处理信号，输出该第1非线性处理信号，该第1非线性处理信号维持上述第1低频除去信号的符号的正负，并且，至少在上述第1低频除去信号的值为0附近时，相对于上述第1低频除去信号非线性地广义单调增加；以及加法单元，其将上述运动区域信号和上述第1非线性处理信号相加，由此生成上述高次谐波。
另外，本发明的集成电路对表示包括在时间上连续的多个帧的动态图像的信号实施使上述动态图像锐化的处理，输出表示该锐化后的动态图像的信号，上述集成电路具备：运动检测电路，其按每个包括构成上述帧的1个或者相邻的多个像素的块区域，检测上述帧间的运动；高频成分生成电路，其生成使表示由上述运动检测电路检测出上述运动的上述块区域的动态图像的信号锐化后的高次谐波；以及信号输出电路，其针对由上述运动检测电路检测出上述运动的上述块区域，输出使作为表示该块区域的动态图像的信号的运动区域信号锐化后的上述高次谐波，针对由上述运动检测电路未检测出上述运动的上述块区域，输出作为表示该块区域的动态图像的信号的非运动区域信号，并且，上述高频成分生成电路具有：低频成分除去电路，其从上述运动区域信号中包含的频率成分至少除去直流成分，由此生成低频除去信号；非线性处理电路，其将上述低频除去信号作为输入，生成非线性处理信号，输出该非线性处理信号，该非线性处理信号维持上述低频除去信号的符号的正负，并且，至少在上述低频除去信号的值为0附近时，相对于上述低频除去信号非线性地广义单调增加；以及加法电路，其将上述运动区域信号和上述非线性处理信号相加，由此生成上述高次谐波。
由此，能输出对表示动态图像中的运动区域的图像的运动区域信号实施了非线性处理的信号。
因此，能使表示运动区域的图像的运动区域信号中包含的相当于边缘部分的信号的上升沿和下降沿陡峭。特别是与实施线性运算的现有的锐化处理相比，能使与边缘部分相当的信号的上升沿和下降沿更高度地陡峭。
其结果是，本发明的信号处理装置和集成电路能实现如下效果：使运动区域的图像高度地锐化，大大减少动态图像中的运动区域的运动模糊，提高画质和分辨率感。
另外，本发明的信号处理装置对表示包括在时间上连续的多个帧的动态图像的信号实施使上述动态图像锐化的处理，输出表示该锐化后的动态图像的信号，上述信号处理装置具备：运动检测单元，其按每个包括构成上述帧的1个或者相邻的多个像素的块区域检测上述帧间的运动；第1高频成分生成单元，其生成使表示由上述运动检测单元检测出上述运动的上述块区域的动态图像的包括在主扫描方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的第1锐化信号；第2高频成分生成单元，其生成使表示由上述第1锐化信号表示的动态图像的包括在副扫描方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的第2锐化信号；以及信号输出单元，其针对由上述运动检测单元检测出上述运动的上述块区域，输出使作为表示该块区域的动态图像的信号的运动区域信号锐化后的上述第2锐化信号，针对由上述运动检测单元未检测出上述运动的上述块区域，输出作为表示该块区域的动态图像的信号的非运动区域信号，并且，上述第1高频成分生成单元具备：第1低频成分除去单元，其从主扫描方向信号中包含的频率成分至少除去直流成分，由此生成并输出第1低频除去信号，其中上述主扫描方向信号是表示由上述运动检测单元检测出上述运动的上述块区域的动态图像的包括在主扫描方向上相邻排列的像素的像素群的信号；第1非线性处理单元，其生成第1非线性处理信号，该第1非线性处理信号维持上述第1低频除去信号的符号的正负，并且，至少在上述第1低频除去信号的值为0附近时，相对于上述第1低频除去信号非线性地广义单调增加；以及第1加法单元，其将上述主扫描方向信号和上述第1非线性处理信号相加，由此生成上述第1锐化信号，上述第2高频成分生成单元具备：第2低频成分除去单元，其从副扫描方向信号中包含的频率成分至少除去直流成分，由此生成第2低频除去信号，其中，上述副扫描方向信号是表示由上述第1锐化信号表示的动态图像的包括在副扫描方向上相邻排列的像素的像素群的信号；第2非线性处理单元，其生成并输出第2非线性处理信号，该第2非线性处理信号维持上述第2低频除去信号的符号的正负，并且，至少在上述第2低频除去信号的值为0附近时，相对于上述第2低频除去信号非线性地广义单调增加；以及第2加法单元，其将上述副扫描方向信号和上述第2非线性处理信号相加，由此生成上述第2锐化信号。
由此，能输出对动态图像中的运动区域的动态图像的主扫描方向和副扫描方向实施了非线性处理的信号。
因此，能使表示运动区域的图像的信号中包含的相当于边缘部分的信号的上升沿和下降沿陡峭。特别是与实施线性运算的现有的锐化处理相比，能使与边缘部分相当的信号的上升沿和下降沿更高度地陡峭。
其结果是，本发明的信号处理装置能实现如下效果：能使运动区域的图像高度地锐化，大大减少动态图像中的运动区域的运动模糊，提高画质和分辨率感。
而且，本发明的信号处理装置也可以构成为：还具备第3高频成分生成单元，上述第3高频成分生成单元在从上述信号输出单元输出上述第2锐化信号之前使时间方向信号锐化，上述时间方向信号是表示由上述第2锐化信号表示的动态图像的包括在时间方向上相邻排列的像素的像素群的信号，上述第3高频成分生成单元具备：第3低频成分除去单元，其从上述时间方向信号中包含的频率成分至少除去直流成分，由此生成并输出第3低频除去信号；第3非线性处理单元，其生成第3非线性处理信号，该第3非线性处理信号维持上述第3低频除去信号的符号的正负，并且，至少在上述第3低频除去信号的值为0附近时，相对于上述第3低频除去信号非线性地广义单调增加；以及第3加法单元，其将上述时间方向信号和上述第3非线性处理信号相加，由此使上述时间方向信号锐化。
根据上述构成，还能输出对动态图像中的运动区域的动态图像的时间方向实施了非线性处理的信号。
其结果是，本发明的信号处理装置能发挥使运动区域的图像进一步高度地锐化的效果。
而且，本发明的信号处理装置也可以构成为还具备第4高频成分生成单元，上述第4高频成分生成单元在从上述信号输出单元输出上述非运动区域信号之前使上述非运动区域信号锐化，上述第4高频成分生成单元具备：第4低频成分除去单元，其从上述非运动区域信号中包含的频率成分至少除去直流成分，由此生成并输出第4低频除去信号；第4非线性处理单元，其将上述第4低频除去信号作为输入，生成第4非线性处理信号，输出该第4非线性处理信号，该第4非线性处理信号维持上述第4低频除去信号的符号的正负，并且，至少在上述第4低频除去信号的值为0附近时，相对于上述第4低频除去信号非线性地广义单调增加；以及第4加法单元，其将上述非运动区域信号和上述第4非线性处理信号相加，由此使上述非运动区域信号锐化。
根据上述构成，还能输出对动态图像中的表示未检测出运动的块区域(以下为静止区域)的图像的非运动区域信号实施了非线性处理的信号。
在此，在使上述非运动区域信号锐化时，将非运动区域信号和对第4低频除去信号实施了平方等非线性处理的第4非线性处理信号相加。其中，生成的信号的符号的正负维持第4低频除去信号的符号的正负。
其结果是含有在表示静止区域的图像的信号的频率成分中不包含的高频带的频率成分。也就是说，含有比在对表示静止区域的图像的信号进行离散化的情况下的采样频率的1/2的频率即奈奎斯特频率高的频率成分。
因此，能使表示静止区域的图像的信号中包含的与边缘部分相当的信号的上升沿和下降沿陡峭。特别是与实施线性运算的现有的锐化处理相比，能使与边缘部分相当的信号的上升沿和下降沿更高度地陡峭。
其结果是发挥如下效果：对静止区域的图像也能高度地锐化，能提高动态图像整体的画质和分辨率感。
而且，本发明的信号处理装置也可以构成为，上述第1非线性处理单元、上述第2非线性处理单元、上述第3非线性处理单元和上述第4非线性处理单元中的至少任一个具备：偶数乘方运算单元，其将2以上的偶数作为幂指数对输入的信号进行乘方，由此生成偶数乘方信号；以及符号变换单元，其将上述偶数乘方信号中的、符号的正负与上述输入的信号不同的部分的符号颠倒，输出由上述符号变换单元颠倒了符号的上述偶数乘方信号。
根据上述构成，进一步将2以上的偶数作为幂指数对输入的信号进行乘方，由此生成偶数乘方信号，并且将上述偶数乘方信号中的、符号的正负与上述乘方前的频率成分不同的部分的符号颠倒，输出颠倒后的信号。
由此，对输入的信号以2以上的偶数为幂指数进行乘方，并且输出符号的正负维持上述乘方前的低频除去信号的符号的正负的信号，因此提高将该输出的信号和上述输入的信号相加而得到的信号含有上述输入的信号中不包含的高频率成分。
因此，发挥如下效果：与实施线性运算的现有方法相比，能使成为锐化的对象的信号中包含的与边缘部分相当的信号的上升沿和下降沿更陡峭。
而且，本发明的信号处理装置也可以构成为，上述第1非线性处理单元、上述第2非线性处理单元、上述第3非线性处理单元和上述第4非线性处理单元中的至少任一个具备：偶数乘方运算单元，其将2以上的偶数作为幂指数对输入的信号进行乘方，由此生成偶数乘方信号；微分单元，其通过对上述偶数乘方信号进行微分来生成微分信号；以及符号变换单元，其将上述微分信号中的、符号的正负与上述输入的信号不同的部分的符号颠倒，输出由上述符号变换单元颠倒了符号的上述微分信号。
根据上述构成，进一步将2以上的偶数作为幂指数对输入的信号进行乘方，由此生成偶数乘方信号，并且通过对偶数乘方信号进行微分来生成微分信号，将上述微分信号中的、符号的正负与上述乘方前的频率成分不同的部分的符号颠倒，输出颠倒后的信号。
由此，对输入的信号以2以上的偶数为幂指数进行乘方，通过微分来除去乘方后的信号中会包含的直流成分，并且输出符号的正负维持上述乘方前的输入的信号的符号的正负的信号，因此将该输出的信号与上述输入的信号相加而得到的信号含有上述输入的信号中不包含的高频率成分。
因此，发挥如下效果：与实施线性运算的现有方法相比，能使成为锐化的对象的信号中包含的与边缘部分相当的信号的上升沿和下降沿更陡峭。此外，通过微分除去乘方后的信号中会包含的直流成分，因此与不除去乘方后的信号中会包含的直流成分的情况相比，能使信号的上升沿和下降沿更陡峭。
而且，本发明的信号处理装置也可以构成为，上述第1非线性处理单元、上述第2非线性处理单元、上述第3非线性处理单元和上述第4非线性处理单元中的至少任一个具备：奇数乘方运算单元，其将3以上的奇数作为幂指数对输入的信号进行乘方，输出由上述奇数乘方运算单元进行了乘方的信号。
根据上述构成，进一步将3以上的奇数作为幂指数对输入的信号进行乘方，输出该乘方后的信号。
由此，输出对输入的信号以3以上的奇数为幂指数进行乘方后的信号，因此该输出的信号与上述输入的信号相加而得到的信号含有上述输入的信号中不包含的高频率成分。
因此，发挥如下效果：与实施线性运算的现有方法相比，能使成为锐化的对象的信号中包含的与边缘部分相当的信号的上升沿和下降沿更陡峭。
而且，本发明的信号处理装置也可以构成为，上述第1非线性处理单元、上述第2非线性处理单元、上述第3非线性处理单元和上述第4非线性处理单元中的至少任一个具备：平方根运算单元，其将输入的信号除以该输入的信号所能取得的最大值得到的值的绝对值的平方根与上述最大值相乘，由此生成平方根信号；以及符号变换单元，其将上述平方根信号中的、符号的正负与上述输入的信号不同的部分的符号颠倒，输出由上述符号变换单元颠倒了符号的上述平方根信号。
根据上述构成，输出上述将输入的信号除以该输入的信号所能取得的最大值得到的值(也就是说将输入的信号进行标准化的值)的绝对值的平方根与上述最大值相乘得到的平方根信号，符号的正负维持上述输入的信号符号的正负。
由此，将上述输出的信号与上述输入的信号相加而得到的信号含有上述输入的信号中不包含的高频率成分。
因此，发挥如下效果：与实施线性运算的现有方法相比，能使成为锐化的对象的信号中包含的与边缘部分相当的信号的上升沿和下降沿更陡峭。
而且，本发明的信号处理装置也可以构成为，上述第1非线性处理单元、上述第2非线性处理单元、上述第3非线性处理单元和上述第4非线性处理单元中的至少任一个输出在输入的信号的值为0附近时绝对值大于上述输入的信号的绝对值的信号。
根据上述构成，输出在输入的信号的值为0附近时绝对值大于上述输入的信号的绝对值的信号。
由此，在输入的信号的值为0附近的区间中，能使生成输出信号时与作为锐化的对象的信号相加的信号的值成为比作为锐化的对象的信号大的值。
因此，发挥如下效果：在低频除去信号的值为0附近的区间中，能使作为锐化的对象的信号中包含的与边缘部分相当的信号的上升沿和下降沿更陡峭。
而且，本发明的信号处理装置也可以构成为，上述第1低频成分除去单元、上述第2低频成分除去单元、上述第3低频成分除去单元和上述第4低频成分除去单元中的至少任一个是抽头数为3以上的高通型滤波器。
根据上述构成，是抽头数为3以上的高通型滤波器，因此能从作为锐化的对象的信号至少适当除去直流成分。
由此，将对除去了作为锐化的对象的信号中包含的直流成分的信号实施了非线性处理的信号与作为锐化的对象的信号相加而得到的信号含有作为锐化的对象的信号中不包含的高频率成分。
因此，发挥如下效果：与实施线性运算的现有方法相比，能使作为锐化的对象的信号中包含的与边缘部分相当的信号的上升沿和下降沿更陡峭。
而且，本发明的信号处理装置也可以构成为，上述第1低频成分除去单元、上述第2低频成分除去单元、上述第3低频成分除去单元和上述第4低频成分除去单元中的至少任一个还具备：低电平信号除去单元，其将输出的信号中的绝对值小于规定下限值的部分的信号值变更为0；以及高电平信号除去单元，其对输出的信号中的绝对值大于规定上限值的部分的信号值维持符号而仅将绝对值变更为该上限值以下。
根据上述构成，将输出的信号中的绝对值小于规定下限值的部分的信号值变更为0，并且对输出的信号中的绝对值大于规定上限值的部分的信号值维持符号而仅将绝对值变更为该上限值以下。
由此，能除去输出的信号中包含的噪声，并且能防止输出的信号中包含的能量大的高频成分由非线性处理放大。
因此，发挥如下效果：在输出的信号中除去噪声，并且，能防止能量大的高频成分被放大。
而且，本发明的信号处理装置也可以构成为，上述第1非线性处理单元、上述第2非线性处理单元和上述第3非线性处理单元中的至少任一个还具备：第1振幅调整单元，其将输出的信号的振幅通过乘以第1规定倍率值来调整。
根据上述构成，对于运动区域，能将输出的信号的振幅调整为适当的大小。因此，发挥如下效果：能防止输出的信号的振幅过大。
而且，本发明的信号处理装置也可以构成为，上述第1振幅调整单元根据由上述运动检测单元检测出的运动的大小来设定上述第1规定倍率值。
根据上述构成，能根据由上述运动检测单元检测出的运动的大小来设定上述第1规定倍率值。因此，发挥如下效果：能根据检测出的运动的大小来将输出的信号的振幅调整为适当的大小。
而且，本发明的信号处理装置也可以构成为，上述第4非线性处理单元还具备：第4振幅调整单元，其将上述第4非线性处理信号的振幅通过乘以第2规定倍率值来调整，上述第1规定倍率值大于上述第2规定倍率值。
根据上述构成，对于静止区域，能将输出的信号的振幅调整为适当的大小，并且能使静止区域中输出的信号的振幅小于运动区域中输出的信号的振幅。
因此，与对运动区域的锐化相比，能抑制对静止区域的锐化。换言之，发挥如下效果：与静止区域相比，能使运动区域高度地锐化。
而且，本发明的信号处理装置也可以构成为，上述运动检测单元具备：差分算出单元，其算出表示相邻的2个帧的差分的差信号；第1高频成分算出单元，其按每个上述块区域算出包含于上述2个帧中的一方的第1高频成分；第2高频成分算出单元，其按每个上述块区域算出包含于上述2个帧中的另一方的第2高频成分；第3高频成分算出单元，其按每个上述块区域，将上述第1高频成分乘以第1系数得到的值和上述第2高频成分乘以第2系数得到的值相加，由此算出第3高频成分；以及除法单元，其按每个上述块区域，将由上述差分算出单元算出的上述差信号除以由上述第3高频成分算出单元算出的上述第3高频成分，由此算出运动信号，在上述运动信号的值大于规定的阈值的上述块区域中检测出运动。
根据上述构成，将相邻的2个帧中的一方包含的高频成分(边缘成分)乘以第1系数得到的值和将该相邻的2个帧中的另一方包含的高频成分(边缘成分)乘以第2系数得到的值相加，由此算出第3高频成分。然后，将表示相邻的2个帧的差分的差信号除以第3高频成分，由此算出运动信号。然后，在运动信号的值大于规定的阈值的块区域中检测出运动。
由此，用考虑相邻的2个帧分别包含的高频成分而算出的第3高频成分来除差信号，因此例如在规定物体在画面内等速移动的情况下，除法的结果是能抑制在信号值大的部分与小的部分之间产生差。
因此，发挥如下效果：与用相邻的2个帧中的任一方中含有的高频成分来除差信号来算出运动信号的技术相比，能更适当地检测运动区域。
而且，本发明的信号处理装置也可以构成为，上述第3高频成分算出单元在上述第1高频成分的绝对值为上述第2高频成分的绝对值以上时，将上述第1系数设定为1，并且将上述第2系数设定为0，在上述第1高频成分的绝对值小于上述第2高频成分的绝对值时，将上述第1系数设定为0，并且将上述第2系数设定为1。
根据上述构成，能将相邻的2个帧中的一方包含的高频成分(边缘成分)和该相邻的2个帧中的另一方包含的高频成分(边缘成分)中的绝对值较大的成分，维持符号的正负，作为第3高频成分而算出。
而且，本发明的信号处理装置也可以构成为，上述第3高频成分算出单元将上述第1系数和上述第2系数设定为0以上1以下的任一值，使得上述第1系数与上述第2系数之和为1。
根据上述构成，能将相邻的2个帧中的一方包含的高频成分(边缘成分)的{γ/(γ+ε)}倍和该相邻的2个帧中的另一方包含的高频成分(边缘成分)的{ε/(γ+ε)}倍相加的成分作为第3高频成分而算出。此外，γ和ε分别为表示权重的任意正数。
而且，本发明的信号处理装置也可以构成为，上述第3高频成分算出单元将上述第1系数和上述第2系数设定为0.5。
根据上述构成，能将相邻的2个帧中的一方包含的高频成分(边缘成分)和该相邻的2个帧中的另一方包含的高频成分(边缘成分)的平均值作为第3高频成分而算出。
而且，本发明的信号处理装置也可以构成为，上述第3高频成分算出单元将上述第1系数和上述第2系数设定为1。
根据上述构成，能将相邻的2个帧中的一方包含的高频成分(边缘成分)和该相邻的2个帧中的另一方包含的高频成分(边缘成分)之和作为第3高频成分而算出。
此外，上述信号处理装置也可以利用计算机实现，在这种情况下，通过使计算机作为上述各单元而工作来用计算机实现上述信号处理装置的上述信号处理装置的控制程序和记录有该控制程序的计算机可读的记录介质也属于本发明的范畴。
而且，具备上述集成电路的芯片也属于本发明的范畴。
本发明不受上述各实施方式限定，能在权利要求示出的范围中进行各种变更，将不同的实施方式中分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式也包含于本发明的技术范围。
发明内容中出现的具体实施方式或者实施例无非是为了明确本发明的技术内容，不应狭义地解释为仅限定于这样的具体例，在本发明的精神和所记载的权利要求的范围内能进行各种变更来实施。
产业上的可利用性
本发明能用于处理表示图像的数字信号的装置。特别适用于显示动态图像的显示装置等。
附图标记说明
11：高频成分提取部(第1低频成分除去单元，第2低频成分除去单元，第3低频成分除去单元，第4低频成分除去单元，低频成分除去电路)
15：加法部(第1加法单元，第2加法单元，第3加法单元，第4加法单元，加法电路)
21：非线性运算部(偶数乘方运算单元，平方根运算单元)
22：非线性运算部(奇数乘方运算单元)
31：微分部(微分单元)
41：符号变换部(符号变换单元)
51：限幅器(第1振幅调整单元，第2振幅调整单元)
100、100a～100e：锐化处理部(第1高频成分生成单元，第2高频成分生成单元，第3高频成分生成单元，第4高频成分生成单元，高频成分生成电路)
102、102a～102e：非线性处理部(第1非线性处理单元，第2非线性处理单元，第3非线性处理单元，第4非线性处理单元，非线性处理电路)
132：圆滑处理部(低电平信号除去单元)
133：限幅器(高电平信号除去单元)
200：运动检测部(运动检测单元，运动检测电路)
220：差分算出部(差分算出单元)
230：第1边缘检测部(第1高频成分算出单元)
240：第2边缘检测部(第2高频成分算出单元)
250：边缘算出部(第3高频成分算出单元)
260：除法部(除法单元)
300：信号输出部(信号输出单元，信号输出电路)
500、500a～500d：信号处理装置(集成电路)
S11：高频信号(第1低频除去信号，第2低频除去信号，第3低频除去信号，第4低频除去信号，低频除去信号)
S12：非线性处理信号(第1非线性处理信号，第2非线性处理信号，第3非线性处理信号，第4非线性处理信号)
S21：非线性信号(偶数乘方信号，平方根信号)
S22：非线性信号
S31：微分信号
S220：差信号
S230：第1边缘信号(第1高频成分)
S240：第2边缘信号(第2高频成分)
S250：边缘信号(第3高频成分)
S260：运动信号
Sout：输出信号(高次谐波，第1锐化信号，第2锐化信号)
P1：第1系数
P2：第2系数

Claims (21)

1.一种信号处理装置，其特征在于，
对表示包括在时间上连续的多个帧的动态图像的信号实施使上述动态图像锐化的处理，输出表示该锐化后的动态图像的信号，
上述信号处理装置具备：
运动检测单元，其按每个包括构成上述帧的1个或者相邻的多个像素的块区域检测上述帧间的运动；
第1高频成分生成单元，其生成使表示由上述运动检测单元检测出上述运动的上述块区域的动态图像的信号锐化后的高次谐波；以及
信号输出单元，其针对由上述运动检测单元检测出上述运动的上述块区域，输出使作为表示该块区域的动态图像的信号的运动区域信号锐化后的上述高次谐波，针对由上述运动检测单元未检测出上述运动的上述块区域，输出作为表示该块区域的动态图像的信号的非运动区域信号，
并且，上述第1高频成分生成单元具备：
第1低频成分除去单元，其从上述运动区域信号中包含的频率成分至少除去直流成分，由此生成并输出第1低频除去信号；
第1非线性处理单元，其将上述第1低频除去信号作为输入，生成第1非线性处理信号，输出该第1非线性处理信号，该第1非线性处理信号维持上述第1低频除去信号的符号的正负，并且，至少在上述第1低频除去信号的值为0附近时，相对于上述第1低频除去信号非线性地广义单调增加；以及
加法单元，其将上述运动区域信号和上述第1非线性处理信号相加，由此生成上述高次谐波。
2.一种信号处理装置，其特征在于，
对表示包括在时间上连续的多个帧的动态图像的信号实施使上述动态图像锐化的处理，输出表示该锐化后的动态图像的信号，
上述信号处理装置具备：
运动检测单元，其按每个包括构成上述帧的1个或者相邻的多个像素的块区域检测上述帧间的运动；
第1高频成分生成单元，其生成使表示由上述运动检测单元检测出上述运动的上述块区域的动态图像的包括在主扫描方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的第1锐化信号；
第2高频成分生成单元，其生成使表示由上述第1锐化信号表示的动态图像的包括在副扫描方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的第2锐化信号；以及
信号输出单元，其针对由上述运动检测单元检测出上述运动的上述块区域，输出使作为表示该块区域的动态图像的信号的运动区域信号锐化后的上述第2锐化信号，针对由上述运动检测单元未检测出上述运动的上述块区域，输出作为表示该块区域的动态图像的信号的非运动区域信号，
并且，上述第1高频成分生成单元具备：
第1低频成分除去单元，其从主扫描方向信号中包含的频率成分至少除去直流成分，由此生成并输出第1低频除去信号，其中上述主扫描方向信号是表示由上述运动检测单元检测出上述运动的上述块区域的动态图像的包括在主扫描方向上相邻排列的像素的像素群的信号；
第1非线性处理单元，其生成第1非线性处理信号，该第1非线性处理信号维持上述第1低频除去信号的符号的正负，并且，至少在上述第1低频除去信号的值为0附近时，相对于上述第1低频除去信号非线性地广义单调增加；以及
第1加法单元，其将上述主扫描方向信号和上述第1非线性处理信号相加，由此生成上述第1锐化信号，
上述第2高频成分生成单元具备：
第2低频成分除去单元，其从副扫描方向信号中包含的频率成分至少除去直流成分，由此生成第2低频除去信号，其中，上述副扫描方向信号是表示由上述第1锐化信号表示的动态图像的包括在副扫描方向上相邻排列的像素的像素群的信号；
第2非线性处理单元，其生成并输出第2非线性处理信号，该第2非线性处理信号维持上述第2低频除去信号的符号的正负，并且，至少在上述第2低频除去信号的值为0附近时，相对于上述第2低频除去信号非线性地广义单调增加；以及
第2加法单元，其将上述副扫描方向信号和上述第2非线性处理信号相加，由此生成上述第2锐化信号。
3.根据权利要求2所述的信号处理装置，其特征在于，
还具备第3高频成分生成单元，上述第3高频成分生成单元在从上述信号输出单元输出上述第2锐化信号之前使时间方向信号锐化，上述时间方向信号是表示由上述第2锐化信号表示的动态图像的包括在时间方向上相邻排列的像素的像素群的信号，
上述第3高频成分生成单元具备：
第3低频成分除去单元，其从上述时间方向信号中包含的频率成分至少除去直流成分，由此生成并输出第3低频除去信号；
第3非线性处理单元，其生成第3非线性处理信号，该第3非线性处理信号维持上述第3低频除去信号的符号的正负，并且，至少在上述第3低频除去信号的值为0附近时，相对于上述第3低频除去信号非线性地广义单调增加；以及
第3加法单元，其将上述时间方向信号和上述第3非线性处理信号相加，由此使上述时间方向信号锐化。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
还具备第4高频成分生成单元，上述第4高频成分生成单元在从上述信号输出单元输出上述非运动区域信号之前使上述非运动区域信号锐化，
上述第4高频成分生成单元具备：
第4低频成分除去单元，其从上述非运动区域信号中包含的频率成分至少除去直流成分，由此生成并输出第4低频除去信号；
第4非线性处理单元，其将上述第4低频除去信号作为输入，生成第4非线性处理信号，输出该第4非线性处理信号，该第4非线性处理信号维持上述第4低频除去信号的符号的正负，并且，至少在上述第4低频除去信号的值为0附近时，相对于上述第4低频除去信号非线性地广义单调增加；以及
第4加法单元，其将上述非运动区域信号和上述第4非线性处理信号相加，由此使上述非运动区域信号锐化。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
上述第1非线性处理单元、上述第2非线性处理单元、上述第3非线性处理单元和上述第4非线性处理单元中的至少任一个具备：
偶数乘方运算单元，其将2以上的偶数作为幂指数对输入的信号进行乘方，由此生成偶数乘方信号；以及
符号变换单元，其将上述偶数乘方信号中的、符号的正负与上述输入的信号不同的部分的符号颠倒，
输出由上述符号变换单元颠倒了符号的上述偶数乘方信号。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
上述第1非线性处理单元、上述第2非线性处理单元、上述第3非线性处理单元和上述第4非线性处理单元中的至少任一个具备：
偶数乘方运算单元，其将2以上的偶数作为幂指数对输入的信号进行乘方，由此生成偶数乘方信号；
微分单元，其通过对上述偶数乘方信号进行微分来生成微分信号；以及
符号变换单元，其将上述微分信号中的、符号的正负与上述输入的信号不同的部分的符号颠倒，
输出由上述符号变换单元颠倒了符号的上述微分信号。
7.根据权利要求1至4中的任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
上述第1非线性处理单元、上述第2非线性处理单元、上述第3非线性处理单元和上述第4非线性处理单元中的至少任一个具备：
奇数乘方运算单元，其将3以上的奇数作为幂指数对输入的信号进行乘方，
输出由上述奇数乘方运算单元进行了乘方的信号。
8.根据权利要求1至4中的任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
上述第1非线性处理单元、上述第2非线性处理单元、上述第3非线性处理单元和上述第4非线性处理单元中的至少任一个具备：
平方根运算单元，其将输入的信号除以该输入的信号所能取得的最大值得到的值的绝对值的平方根与上述最大值相乘，由此生成平方根信号；以及
符号变换单元，其将上述平方根信号中的、符号的正负与上述输入的信号不同的部分的符号颠倒，
输出由上述符号变换单元颠倒了符号的上述平方根信号。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
上述第1非线性处理单元、上述第2非线性处理单元、上述第3非线性处理单元和上述第4非线性处理单元中的至少任一个输出在输入的信号的值为0附近时绝对值大于上述输入的信号的绝对值的信号。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
上述第1低频成分除去单元、上述第2低频成分除去单元、上述第3低频成分除去单元和上述第4低频成分除去单元中的至少任一个是抽头数为3以上的高通型滤波器。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
上述第1低频成分除去单元、上述第2低频成分除去单元、上述第3低频成分除去单元和上述第4低频成分除去单元中的至少任一个还具备：
低电平信号除去单元，其将输出的信号中的绝对值小于规定下限值的部分的信号值变更为0；以及
高电平信号除去单元，其对输出的信号中的绝对值大于规定上限值的部分的信号值维持符号而仅将绝对值变更为该上限值以下。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
上述第1非线性处理单元、上述第2非线性处理单元和上述第3非线性处理单元中的至少任一个还具备：
第1振幅调整单元，其将输出的信号的振幅通过乘以第1规定倍率值来调整。
13.根据权利要求12所述的信号处理装置，其特征在于，
上述第1振幅调整单元根据由上述运动检测单元检测出的运动的大小来设定上述第1规定倍率值。
14.根据权利要求13所述的信号处理装置，其特征在于，
上述第4非线性处理单元还具备：第4振幅调整单元，其将上述第4非线性处理信号的振幅通过乘以第2规定倍率值来调整，
上述第1规定倍率值大于上述第2规定倍率值。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
上述运动检测单元具备：
差分算出单元，其算出表示相邻的2个帧的差分的差信号；
第1高频成分算出单元，其按每个上述块区域算出包含于上述2个帧中的一方的第1高频成分；
第2高频成分算出单元，其按每个上述块区域算出包含于上述2个帧中的另一方的第2高频成分；
第3高频成分算出单元，其按每个上述块区域，将上述第1高频成分乘以第1系数得到的值和上述第2高频成分乘以第2系数得到的值相加，由此算出第3高频成分；以及
除法单元，其按每个上述块区域，将由上述差分算出单元算出的上述差信号除以由上述第3高频成分算出单元算出的上述第3高频成分，由此算出运动信号，
在上述运动信号的值大于规定的阈值的上述块区域中检测出运动。
16.根据权利要求15所述的信号处理装置，其特征在于，
上述第3高频成分算出单元，
在上述第1高频成分的绝对值为上述第2高频成分的绝对值以上时，将上述第1系数设定为1，并且将上述第2系数设定为0，
在上述第1高频成分的绝对值小于上述第2高频成分的绝对值时，将上述第1系数设定为0，并且将上述第2系数设定为1。
17.根据权利要求15所述的信号处理装置，其特征在于，
上述第3高频成分算出单元将上述第1系数和上述第2系数设定为0以上1以下的任一值，使得上述第1系数与上述第2系数之和为1。
18.根据权利要求17所述的信号处理装置，其特征在于，
上述第3高频成分算出单元将上述第1系数和上述第2系数设定为0.5。
19.根据权利要求15所述的信号处理装置，其特征在于，
上述第3高频成分算出单元将上述第1系数和上述第2系数设定为1。
20.一种控制程序，用于使权利要求1至19中的任一项所述的信号处理装置所具备的计算机工作，使上述计算机发挥上述各单元的功能。
21.一种集成电路，其特征在于，
对表示包括在时间上连续的多个帧的动态图像的信号实施使上述动态图像锐化的处理，输出表示该锐化后的动态图像的信号，
具备：
运动检测电路，其按每个包括构成上述帧的1个或者相邻的多个像素的块区域，检测上述帧间的运动；
高频成分生成电路，其生成使表示由上述运动检测电路检测出上述运动的上述块区域的动态图像的信号锐化后的高次谐波；以及
信号输出电路，其针对由上述运动检测电路检测出上述运动的上述块区域，输出使作为表示该块区域的动态图像的信号的运动区域信号锐化后的上述高次谐波，
针对由上述运动检测电路未检测出上述运动的上述块区域，输出作为表示该块区域的动态图像的信号的非运动区域信号，
并且上述高频成分生成电路具有：
低频成分除去电路，从上述运动区域信号中包含的频率成分至少除去直流成分，由此生成低频除去信号；
非线性处理电路，其将上述低频除去信号作为输入，生成非线性处理信号，输出该非线性处理信号，该非线性处理信号维持上述低频除去信号的符号的正负，并且，至少在上述低频除去信号的值为0附近时，相对于上述低频除去信号非线性地广义单调增加；以及
加法电路，其将上述运动区域信号和上述非线性处理信号相加，由此生成上述高次谐波。
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