JP2001028055A - 画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents

画像処理装置および画像処理方法

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JP2001028055A
JP2001028055A JP11201101A JP20110199A JP2001028055A JP 2001028055 A JP2001028055 A JP 2001028055A JP 11201101 A JP11201101 A JP 11201101A JP 20110199 A JP20110199 A JP 20110199A JP 2001028055 A JP2001028055 A JP 2001028055A
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JP11201101A
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Hisanori Mukai
寿典 向井
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T3/00Geometric image transformations in the plane of the image
    • G06T3/40Scaling of whole images or parts thereof, e.g. expanding or contracting
    • G06T3/403Edge-driven scaling; Edge-based scaling

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Theoretical Computer Science (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の画像処理では、画像の輪郭線にギザギ
ザが生じ、とくに、エッジ部での補間も充分ではなく、
シャープな画像にならないという課題がある。 【解決手段】 本発明の画像処理装置は、グラデーショ
ン生成部を有している。そのグラデーション生成部は、
パターン両端の隣の画素の輝度値を求めるグラデーショ
ン2境界輝度算出204と、グラデーションパターンの
長さを求めるグラデーションサイズ算出205と、グラ
デーションパターンの方向を求めるグラデーション方向
算出206と、前記パターン両端の隣の画素の輝度値
と、前記グラデーションパターンの長さと、前記グラデ
ーションパターンの方向により、グラデーションパター
ンを生成するグラデーションパターン生成207から構
成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理装置およ
び画像処理方法に関するものであり、特に、グランデー
ション処理を用いる画像処理装置および画像処理方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】画像の高精細化のため、インターレース
映像からプログレッシブ映像を生成する走査線補間方法
として、静止画に対してはフレーム内補間が行われる
が、動画においてフレーム相関が崩れるため、フレーム
内補間では、動きのある縦線がギザギザに誤変換される
等の不具合が発生するため、動画に対してはフィールド
内補間が行われる。
【0003】フィールド内補間の方法として、補間すべ
きラインとして前ラインをそのまま用いるライン補間方
法や、上下のラインの平均値を用いるライン補間方法が
簡便な方法としてある。前者の補間方法では、斜線のよ
うに垂直に相関の無い画像については、画像の輪郭線に
ギザギザが生じる。また、後者の補間方法では、画像に
ボケが生じるといった画像の劣化をともなう。
【0004】走査線補間において、パターンマッチング
により補間を行うと、エッジ方向がギザギザな映像にな
る。図1に、補間前の画像を示す。nライン、(n+
1)ラインが実データであり、その間のラインが補間ラ
イン(Ipライン)である。図1では、nライン、(n
+1)ライン上の数画素が黒で示されているのが、実デ
ータである。
【0005】図1の画像をパターンマッチングにより、
補間をすると、図2に示すような画像となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図1のような画像をパ
ターンマッチングにより、補間をすると、図2に示すよ
うな画像となる。このように、画像の輪郭線にギザギザ
が生じ、とくに、エッジ部での補間も充分ではなく、シ
ャープな画像にならないという課題がある。
【0007】このような課題を解決するために、グラン
デーション処理を用いて、エッジ方向を検出し、エッジ
方向に応じた補間処理をし、画像をシャープに見せる装
置および方法を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の画像処理装置
は、画像を形成する各ライン間の補間を行う画像処理装
置において、パターン両端の隣の画素の輝度値を求める
グラデーション2境界輝度算出手段と、グラデーション
パターンの長さを求めるグラデーションサイズ算出手段
と、グラデーションパターンの方向を求めるグラデーシ
ョン方向算出手段と、グラデーションパターンを生成す
るグラデーションパターン生成手段とを有することを特
徴とする。
【0009】また、前記グラデーション2境界輝度算出
手段は、走査線に対して上下方向の各画素における輝度
差分を求める手段と、前記輝度差分により3種類の符号
に置き換える手段と、前記符号を走査線方向について差
分する計算する手段と、前記符号の差分により、パター
ン両端の隣の画素の輝度値を求める手段からなることを
特徴とする。
【0010】また、前記グラデーションサイズ算出手段
は、走査線に対して上下方向の各画素における輝度差分
を求める手段と、前記輝度差分により3種類の符号に置
き換える手段と、前記符号をエッジ検出回路に入力し
て、カウンター回路でパターン間の長さを算出する手段
からなることを特徴とする。
【0011】また、前記グラデーション方向算出手段
は、走査線に対して上下方向にあるパターン外部の輝度
の平均値と、走査線に対して上下方向にあるパターン内
部の輝度の平均値との差分を求める手段と、前記パター
ン外部と内部との輝度の平均値との差分により、グラデ
ーション方向を求める手段からなることを特徴とする。
【0012】また、前記グラデーションパターン生成手
段は、走査線に対して上下方向にあるパターン外部の輝
度の平均値と、走査線方向に対して上下にあるパターン
内部の輝度の平均値との差分を計算する手段と、前記パ
ターン外部と内部との輝度の平均値との差分を、パター
ン間の画素数で割る手段と、前記パターン間の画素につ
いてグラデーションの輝度値を求める手段と、前記グラ
デーションの輝度値により、グラデーションパターンを
生成する手段からなることを特徴とする。
【0013】本発明の画像処理方法は、画像を形成する
各ライン間の補間を行う画像処理方法において、パター
ン両端の隣の画素の輝度値を求め、パターンの長さを求
め、パターンの方向を求めることにより、グラデーショ
ンパターンを生成して、各ライン間の補間を行うことを
特徴とする。
【0014】上記構成および方法による作用を説明す
る。
【0015】本発明の画像処理装置および画像処理方法
によれば、エッジ方向を検出し、エッジ方向に応じて補
間処理を行うことにより、エッジのギザギザが目立たな
くなり、エッジをシャープに見せることができる。
【0016】また、本発明の画像処理装置および画像処
理方法によれば、走査線ごとに走査線上の輝度の変化位
置を求めることにより、グラデーションパターンを生成
することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を、図面を用い
て説明する。図1に、補間前の画像を示す。nライン、
(n+1)ラインが実データであり、その間のラインが
補間ライン(Ipライン)である。図3が、本発明によ
る画像処理を行った場合の画像である。図3では、パタ
ーンのエッジから3画素にわたって、輝度を段階的に変
化させるグラデーションパターンを生成することによ
り、エッジのギザギザが目立たなくなり、エッジをシャ
ープに見せることができる。
【0018】各図において、nラインおよび(n+1)
ラインは原画像上で隣接するラインを示し、Ipライン
が補間すべきラインを示している。下記に、そのIpラ
インを生成する過程を説明する。
【0019】まず、画像処理装置の構成を図5に示す。
画像処理装置は、映像入力部10、区間パターン作成部
20、グランデーション生成部30、補間出力部40か
ら構成されている。グランデーション生成部30によ
り、グラデーションを生成することが、本発明の特徴で
ある。
【0020】次に、各部分における処理の流れについ
て、図6のフローチャートを用いて説明する。映像入力
部10は、映像信号が映像信号入力回路201に入力さ
れて、R、G、B信号から輝度信号(Y信号と呼ぶ)に
変換すY変換回路202から構成されている。
【0021】区間パターン作成部20は、画像における
区間パターンを作成する回路であり、パターン生成回路
203から構成されている。
【0022】グランデーション生成部30は、グランデ
ーション2境界輝度算出204、グランデーションサイ
ズ算出205、グランデーション方向算出206、グラ
ンデーションパターン生成207から構成されている。
グランデーション生成部30での処理のフローチャート
を図7と図8に示す。ステップS101〜S103が、
グランデーション2境界輝度算出204に相当し、ステ
ップS104〜S105とS107が、グランデーショ
ンサイズ算出205に相当し、ステップS106が、グ
ランデーション方向算出206に相当する。グランデー
ションパターン生成207は、図8のステップS108
〜ステップS111に相当する。
【0023】補間出力部40は、映像信号補間208、
映像信号出力209から構成される。
【0024】図4、図7、図8により、グランデーショ
ンの処理の方法について説明する。まず、グランデーシ
ョン2境界輝度算出204、ステップS101〜ステッ
プS103について説明する。グランデーション2境界
輝度算出204により、パターン両端の隣の画素の輝度
値が求まる。
【0025】ステップS101では、走査線方向に対し
て上下方向の各画素について、nラインと(n+1)ラ
インとの輝度差分値を計算し、+、−、0の3種類に符
号化する。ステップS102では、ステップS101で
計算した符号を、走査線方向に差分を計算する。符号が
変わる所が、パターンのエッジである。ステップS10
3では、ステップS102で計算した差分値で、0以外
の値が出るまでカウントアップする。符号が変わる画素
の隣の画素の輝度値が、パターン両端の隣の画素の輝度
値である。
【0026】次に、グランデーションサイズ算出20
5、ステップS104〜ステップS105、S107に
ついて説明する。
【0027】グランデーションサイズ算出205によ
り、グラデーションパターンの長さが求まる。ステップ
S104では、上下のラインにあるパターンの端内部周
辺の輝度平均値を計算する。ステップS105では、上
下のラインにあるパターン端外部周辺の輝度平均値を計
算する。そして、ステップS107では、上下のパター
ン端間の画素数を計算する。これらの計算するために、
エッジ検出回路とカウンター回路が、グランデーション
サイズ算出205に含まれている。
【0028】走査線方向に対して輝度差分を求め、その
差分の値により、+、−、0の3種類の符号に置き換え
る。次に、エッジ検出回路にその符号を入れて、符号の
差が0である間、カウンター回路でカウントアップする
ことにより、パターン間の長さを算出する。
【0029】図4に示すように、nライン上の画素Ai
(i=1〜N)と、Bi(i=1〜N)の輝度平均値を
確保する。このとき、画素Aiはパターン外の画素であ
り、Biはパターン内の画素とする。画素AiとBiは1
画素だけでなく、数画素を対象としており、それぞれの
輝度平均値A、Bは式1で示される。
【0030】
【数1】 同様にして、図4の(n+1)ライン上の画素Ci(i
=1〜N)と、Di(i=1〜N)についても、輝度平
均値C、Dを確保する。このとき、画素Ciはパターン
外の画素であり、Diはパターン内の画素とする。画素
iとDiは1画素だけでなく、数画素を対象としてお
り、それぞれの輝度平均値は式2で示される。
【0031】
【数2】 図4は、N=3の場合の一例である。Nの値は原画像の
種類に応じて自由に設定できるものである。
【0032】次に、グランデーション方向算出206、
ステップS106について説明する。グランデーション
方向算出206により、グラデーションパターンの方向
が求まる。グランデーションの方向は、走査線方向であ
り、2方向がある。図3に示すように、走査線方向のエ
ッジを検出し、輝度値が走査線方向に高い値から低い値
になるときは、グランデーションは、走査線方向に輝度
の高い値から輝度の低い値となる。このときのグランデ
ーション方向を正とする。また、輝度値が走査線方向に
低い値から高い値になるときは、グランデーション方向
は負となる。グランデーション方向が負の場合の画像
は、図3を反転したような画像である。
【0033】ステップS106では、パターン端の走査
線方向の輝度差分を計算する。輝度平均値AとCとの平
均値ACと、輝度平均値BとDとの平均値BDは、 AC=(A+C)/2、BD=(B+D)/2、 で表される。上で求めた平均値ACとBDの輝度差分を
確保する。
【0034】例えば、パターン外の方がパターン内より
明るい場合、すなわち、平均値ACが平均値BDより大
の場合、右から左へ明るくなるように補間する。また
は、パターン内の方がパターン外より明るい場合、すな
わち、平均値ACが平均値BDより小の場合、右から左
へ暗くなるように補間する。
【0035】図4の画素Bi、Diが黒の画素、Ai、Ci
が白の画素とすると、補間した図3の画素は、前者の場
合である。後者の場合は、図3の黒と白の画素が反転し
た場合である。
【0036】次に、グランデーションパターン生成20
7、ステップS108〜ステップS111について説明
する。グランデーションパターンは、グラデーション2
境界輝度算出204、グラデーションサイズ算出20
5、グラデーション方向算出206から得られたグラデ
ーション2境界輝度値、グラデーションサイズ、グラデ
ーション方向により生成される。
【0037】ステップS108では、ステップS104
とステップS105で計算した平均値ACとBDの差分
を計算する。次に、ステップS108で求めた差分値
を、ステップS107で求めた画素数で割る。ステップ
S110では、ステップS109で求めた値を、ステッ
プS104から順次引き、余りを計算する。ステップS
111では、ステップS109で求めた余りを、nライ
ン、(n+1)ライン、Ipラインにマッチングさせ
る。
【0038】これらの計算は、パターン間の連続した各
画素について、グランデーションの輝度の値を求めて行
くものである。
【0039】次に、映像信号補間208、映像信号出力
209の処理を行って、図3のように、グラデーション
処理による補間が得られる。
【0040】図3のような例をとって説明したが、図3
の映像が反転した場合、図3の画素が左右反転した場合
などにも適応できる。
【0041】本発明の画像処理装置および画像処理方法
によれば、エッジ方向を検出し、エッジ方向に応じて補
間処理を行うことにより、エッジのギザギザが目立たな
くなり、エッジをシャープに見せることができる。
【0042】また、本発明の画像処理装置および画像処
理方法によれば、走査線ごとに走査線上の輝度の変化位
置を求めることにより、グラデーションパターンを生成
することができる。
【0043】
【発明の効果】本発明の画像処理装置および画像処理方
法によれば、エッジ方向を検出し、エッジ方向に応じて
補間処理を行うことにより、エッジのギザギザが目立た
なくなり、エッジをシャープに見せることができる。
【0044】また、本発明の画像処理装置および画像処
理方法によれば、走査線ごとに走査線上の輝度の変化位
置を求めることにより、グラデーションパターンを生成
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】映像の実データの画像を示す。
【図2】図1の画像を、従来のパターンマッチングによ
り、補間した画像を示す。
【図3】本発明の画像処理により、補間した画像を示
す。
【図4】本発明の画像処理を説明するための図である。
【図5】画像処理装置の構成を示す。
【図6】画像処理装置の各部で処理を行うフローチャー
トである。
【図7】グランデーションを生成させるためのフローチ
ャートである。
【図8】グランデーションを生成させるためのフローチ
ャートである。
【符号の説明】
10 映像入力部 20 区間パターン作成部 30 グラデーション生成部 40 補間出力部 201 映像信号入力回路 202 Y変換回路 203 パターン生成回路 204 グラデーション2境界輝度算出 205 グラデーションサイズ算出 206 グラデーション方向算出 207 グラデーションパターン生成 208 映像信号補間 209 映像信号出力

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像を形成する各ライン間の補間を行う
    画像処理装置において、 パターン両端の隣の画素の輝度値を求めるグラデーショ
    ン2境界輝度算出手段と、 グラデーションパターンの長さを求めるグラデーション
    サイズ算出手段と、 グラデーションパターンの方向を求めるグラデーション
    方向算出手段と、 グラデーションパターンを生成するグラデーションパタ
    ーン生成手段とを有することを特徴とする画像処理装
    置。
  2. 【請求項2】 前記グラデーション2境界輝度算出手段
    は、 走査線に対して上下方向の各画素における輝度差分を求
    める手段と、 前記輝度差分により3種類の符号に置き換える手段と、 前記符号を走査線方向について差分する計算する手段
    と、 前記符号の差分により、パターン両端の隣の画素の輝度
    値を求める手段からなることを特徴とする請求項1記載
    の画像処理装置。
  3. 【請求項3】 前記グラデーションサイズ算出手段は、 走査線に対して上下方向の各画素における輝度差分を求
    める手段と、 前記輝度差分により3種類の符号に置き換える手段と、 前記符号をエッジ検出回路に入力して、カウンター回路
    でパターン間の長さを算出する手段からなることを特徴
    とする請求項1記載の画像処理装置。
  4. 【請求項4】 前記グラデーション方向算出手段は、 走査線に対して上下方向にあるパターン外部の輝度の平
    均値と、走査線に対して上下方向にあるパターン内部の
    輝度の平均値との差分を求める手段と、 前記パターン外部と内部との輝度の平均値との差分によ
    り、グラデーション方向を求める手段からなることを特
    徴とする請求項1記載の画像処理装置。
  5. 【請求項5】 前記グラデーションパターン生成手段
    は、 走査線に対して上下方向にあるパターン外部の輝度の平
    均値と、走査線方向に対して上下にあるパターン内部の
    輝度の平均値との差分を計算する手段と、 前記パターン外部と内部との輝度の平均値との差分を、
    パターン間の画素数で割る手段と、 前記パターン間の画素についてグラデーションの輝度値
    を求める手段と、 前記グラデーションの輝度値により、グラデーションパ
    ターンを生成する手段からなることを特徴とする請求項
    1記載の画像処理装置。
  6. 【請求項6】 画像を形成する各ライン間の補間を行う
    画像処理方法において、 パターン両端の隣の画素の輝度値を求め、 パターンの長さを求め、 パターンの方向を求めることにより、 グラデーションパターンを生成して、 各ライン間の補間を行うことを特徴とする画像処理方
    法。
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JP2008219119A (ja) * 2007-02-28 2008-09-18 Fuji Xerox Co Ltd 画像処理装置及び画像処理プログラム

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