JP2001052159A - 画像処理装置および方法、ならびに画像フィルタおよび画像フィルタリング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像の鮮明化を良好に行うことが可能な画像
処理システムを提供する。 【解決手段】 入力信号情報抽出装置２４は、画像入力
信号Ｓ１から、画像の大きさと画素形状情報を検出す
る。ＣＰＵ１２は、鮮明化に必要な処理情報として、
Ｉ、Ｊ、Ｔｘ、Ｔｎ、空間フィルタ係数Ｆ（ｉ，ｊ）＝
ａ／ｒ（ｉ，ｊ）² を、信号線Ｓ７を介して画像用演算
装置２０に送出する。画像用演算装置２０が空間フィル
タ係数Ｆ（ｉ，ｊ）に基づき鮮明化処理を行う。このよ
うな処理を、画像に含まれるすべての画素に対して適用
すれば、１フィールドの鮮明化が終了する。上記空間フ
ィルタ係数Ｆ（ｉ，ｊ）は、注目画素と参照画素の距離
に応じて値が変化しているため、画素の形状が変化して
も良好な鮮明化を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力された画像に
所定の信号処理を施して出力する画像処理装置および方
法、ならびに画像フィルタおよび画像フィルタリング方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像は、拡大処理や縮小処理等の画素数
変換処理を施すと、そこに含まれている高周波成分が減
衰することが多い。この高周波成分の減衰によって、画
像のぼけが生じ、画像のエッジすなわち輪郭が不鮮明に
なる。これに対処するため、ある注目画素とその周辺の
参照画素との差分を取り、その差分を注目画素に加える
ことによって、高周波成分を強調して画像を鮮明化する
処理（以下、画像の鮮明化処理という。）が行われてい
る。この画像の鮮明化処理には、アナログ的な手法とデ
ィジタル的な手法の２種類がある。

【０００３】アナログ的な手法としては、ビデオ入力信
号等のアナログ信号をアナログフィルタに入力して２次
の微分を行うようにしたフィルタリング手法が知られて
いる。図７は、そのようなアナログ的なフィルタリング
手法を説明するためのものである。ここで、図７（Ａ）
は、ビデオ入力信号の波形を表し、図７（Ｂ）は、図７
（Ａ）に示したビデオ入力信号を１階微分した信号の波
形を表し、図７（Ｃ）は、図７（Ａ）に示したビデオ入
力信号を２階微分した信号の波形を表す。また、図７
（Ｄ）は、図７（Ａ）に示したビデオ入力信号から図７
（Ｃ）に示した信号を減算して得られる信号の波形を表
すものである。

【０００４】図７（Ｃ）に示した信号は、元のビデオ入
力信号（図７（Ａ））のエッジ成分に等しい。したがっ
て、図７（Ａ）に示したビデオ入力信号から図７（Ｃ）
に示したエッジ成分を減算することにより、エッジ部分
が強調され鮮明化されたビデオ信号（図７（Ｄ））を得
ることができる。

【０００５】しかしながら、このような手法で鮮明化で
きるのは、１次元方向のみである。そのため、実際の画
像では、通常、横方向（以下、ｘ方向とも記す。）のみ
画像が鮮明化されてしまい、縦方向（以下、ｙ方向とも
記す。）において画像が鮮明化されない。その結果、画
像全体としての鮮明度が十分なものにはならない。ま
た、アナログ的に回路を構成しているため、画像の種類
に応じて鮮明化のやり方や鮮明化の度合いを種々に変化
させることが困難であり、フレキシブルな鮮明化処理に
は向いていない。

【０００６】一方、ディジタル的な手法としては、上述
したアナログ的な手法を単にディジタル化した手法や、
高周波成分を強調する高域強調周波数特性を有する空間
フィルタを用いる手法が知られている。この空間フィル
タによる手法では、縦方向の鮮明化も可能である。以
下、そのような空間フィルタによる手法について簡単に
説明する。

【０００７】図８は、空間フィルタによる画像鮮明化処
理の原理を説明するためのものである。ここで、図８
（Ａ）は画像鮮明化処理前の画素配列（すなわち、入力
画素の配列）を表し、図８（Ｂ）は画像鮮明化処理後の
画素配列（すなわち、出力画素の配列）を表す。図８
（Ａ）に示したように、入力画像を構成する画素のう
ち、注目画素Ｐ（ｎ1 ，ｎ2 ）の濃度値をＸ（ｎ1 ，ｎ
2 ）と表し、注目画素の周辺の参照画素Ｐ（ｎ1 ＋ｉ，
ｎ2 ＋ｊ）の濃度値をＸ（ｎ1 ＋ｉ，ｎ2 ＋ｊ）と表す
ものとする。但し、ｉ，ｊは正または負の整数である。
なお、以下の説明においては、「濃度値」を単に「値」
というものとする。また、図８（Ｂ）に示したように、
出力画像を構成する画素のうち、注目画素Ｐ（ｎ1 ，ｎ
2 ）の新たな値をＹ（ｎ1 ，ｎ2 ）と表すものとする。
ここで、“ｎ1 ”は、画像中における注目画素のｘ方向
の位置（以下、ｘ座標という。）を表す自然数であり、
“ｎ2 ”は、画像中における注目画素のｙ方向の位置
（以下、ｙ座標という。）を表す自然数である。また、
“ｎ1 ＋ｉ”は、各参照画素のｘ座標を表し、“ｎ2 ＋
ｊ”は、各参照画素のｙ座標を表す。

【０００８】次の（１）式は、代表的な３×３の空間フ
ィルタにおいて使用されるフィルタ係数（より正確に
は、１組のフィルタ係数セットに含まれる各係数）Ｌ
（ｉ，ｊ）を表すものである。ここで、ｉ，ｊは、それ
ぞれ、−１，０，＋１のいずれかの値をとり、従って、
（ｉ，ｊ）は、注目画素の座標を（０，０）とした場合
における、その注目画素およびその周辺の８個の参照画
素の相対座標を表す。

【０００９】

【数１】

【００１０】より具体的には、（１）式は次の内容を意
味する。 Ｌ（−１， １）＝ ０，Ｌ（０， １）＝−１，Ｌ
（１， １）＝ ０ Ｌ（−１， ０）＝−１，Ｌ（０， ０）＝ ５，Ｌ
（１， ０）＝−１ Ｌ（−１，−１）＝ ０，Ｌ（０，−１）＝−１，Ｌ
（１，−１）＝ ０

【００１１】（１）式における右辺の大括弧の中の９個
のフィルタ係数は、それぞれ、図８（Ａ）の９個の入力
画素における各対応位置の画素について設定されたもの
である。

【００１２】次の（２）式は、（１）式に示した３×３
の空間フィルタ係数Ｌ（ｉ，ｊ）を用いて、注目画素Ｐ
（ｎ1 ，ｎ2 ）に対してフィルタリング処理を行う場合
に使用する演算式（関数）を表すものである。

【００１３】

【数２】

【００１４】この（２）式は、注目画素Ｐ（ｎ1 ，ｎ2
）を中心とする３×３点の入力画素の値の各々に対し
て、（１）式に示した対応するフィルタ係数による重み
付け（乗算を行い、その結果の総和をとるという処理を
表している。すなわち、図８（Ａ）に示した３×３のサ
イズをもつ参照画素領域の９個の画素の値Ｘ（ｎ1 −
１，ｎ2 ＋１）〜Ｘ（ｎ1 ＋１，ｎ2 −１）を用いて、
図８（Ｂ）に示した１個の画素の値Ｙ（ｎ1 ，ｎ2 ）を
導き出す演算が実行されている。このような処理を、画
像に含まれる全画素に対して行うことによって、画像の
鮮明化が行われることとなる。

【００１５】なお、空間フィルタは、３×３だけでな
く、これと異なる大きさの参照画素領域を持つように設
定することができる。この参照画素領域の大きさを定め
るために、本文では、Ｉ、Ｊというパラメータを用い
る。以下、これらをまとめて参照領域情報（Ｉ，Ｊ）と
記す。具体的には、（Ｉ，Ｊ）により表される参照画素
領域は、縦方向の画素数が“２×Ｉ＋１”個で、横方向
の画素数が“２×Ｊ＋１”個であるような領域である。
なお、パラメータＩ、Ｊを用いると、参照画素は、Ｐ
（ｎ1 ＋ｉ，ｎ2 ＋ｊ）と表される。但し、ｉは０を除
く整数“−Ｉ”〜“＋Ｉ”であり、ｊは０を除く整数
“−Ｊ”〜“＋Ｊ”である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
空間フィルタにおいては、上記したように係数が固定さ
れた単純な関数を用いていたので、これにより鮮明化を
行った場合には、以下のような問題点が生ずる。

【００１７】まず、参照画素領域が固定であり、参照画
素領域の面積等を変化させることが困難である。また、
画像を構成する画素の形状を考慮していないため、画素
の形状が異なる画像に対しては、同じフィルタリング処
理を行ったとしても、得られる結果が異なってしまうと
いう問題がある。例えば、コンピュータシステム等のデ
ィスプレイ装置で用いられる画像信号においては、各画
素は正方画素であるが、一般家庭用のテレビジョン受像
機等で用いられるビデオ信号においては、各画素が長方
形である。このように画素の形状が異なると、例えば、
画像中のある部分のエッジの鮮鋭度が縦方向と横方向と
で異なってしまうと言う事態も想定される。その結果、
画像の種類や構成等に対応した好ましいフィルタリング
効果を得ることが困難であった。

【００１８】本発明は、かかる課題に鑑みなされたもの
であり、その目的は、画像自体の構成、性質あるいは属
性にかかわらず、画像の鮮明化を良好に行うことが可能
な柔軟性のある画像処理装置および方法、ならびに画像
フィルタおよび画像フィルタリング方法を提供すること
にある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の画像処理装置
は、画像を構成する個々の画素の値が入力される入力部
と、入力部から入力された注目画素に対して、この注目
画素の周辺に位置する参照画素の値と注目画素の値とを
用いて、注目画素と参照画素との距離に依存した所定の
画像鮮明化処理を行い、得られたデータを注目画素の新
たな値として出力するデータ処理手段とを備えている。

【００２０】本発明の画像処理装置では、データ処理手
段は、注目画素の値と参照画素の値との差分に基づいて
データ処理を行い、差分の絶対値が第１のしきい値より
小さい場合は、その差分を零に置き換えてデータ処理を
行うようにしてもよい。ここで、データ処理とは、数式
としての関数を用いた演算処理によりデータを取得する
場合のほか、予め用意されたデータテーブルを参照して
データを取得する場合等をも含む意である。また、デー
タ処理手段は、画像鮮明化処理の前後における注目画素
の値の変化量の絶対値が第２のしきい値よりも大きくな
ることが予想される場合には、変化量の絶対値がその予
想される値よりも小さな所定値となるようにデータ処理
を行うようにしてもよい。この場合の所定値は、第２の
しきい値と等しい値であるようにすることが好ましい。
また、１つの注目画素に関してデータ処理手段により参
照される参照画素が含まれる領域の大きさを設定するた
めの領域設定手段をさらに備えるように構成すると共
に、データ処理手段が領域設定手段により設定された領
域の参照画素を参照してデータ処理を行うようにしても
よい。また、入力部が、画像構成情報を抽出する抽出手
段を備えるように構成すると共に、データ処理手段が、
抽出手段により抽出された画像構成情報に基づいてデー
タ処理を行うようにしてもよい。ここでの画像構成情報
は、例えば、画素の形状を表す情報や画像全体の大きさ
を表す情報等を含むようにするのが好ましい。また、デ
ータ処理手段により行われる画像鮮明化処理の度合いを
設定可能な鮮明化度設定手段をさらに備えるように構成
すると共に、データ処理手段が、鮮明化度設定手段によ
り設定された画像鮮明化処理の度合いに対応した処理を
行うようにしてもよい。

【００２１】本発明の画像処理方法は、画像を構成する
個々の画素の値を取り込むステップと、入力された注目
画素に対して、この注目画素の周辺に位置する参照画素
の値と注目画素の値とを用いて、注目画素と参照画素と
の距離に依存した所定の画像鮮明化処理を行うステップ
と、画像鮮明化処理により得られたデータを注目画素の
新たな値として出力するステップとを含むものである。

【００２２】本発明の画像フィルタは、鮮明化処理対象
の画像における注目画素の値とこの注目画素の周辺に位
置する参照画素の値とを入力値とし、その関数値を注目
画素のフィルタリング後の出力値とする所定のフィルタ
関数を用いて画像フィルタリング処理を行う画像フィル
タであって、フィルタ関数が、注目画素と参照画素との
距離に依存する要素を含むようにしたものである。

【００２３】本発明の画像フィルタリング方法は、鮮明
化処理対象の画像における注目画素の値とこの注目画素
の周辺に位置する参照画素の値とを、注目画素と参照画
素との距離に依存する要素を含む所定のフィルタ関数に
入力するステップと、フィルタの関数値を注目画素のフ
ィルタリング後の値として出力するステップとを含むも
のである。

【００２４】本発明の画像処理装置または画像処理方法
では、入力部から入力された注目画素に対して、その周
辺の参照画素の値と注目画素の値とを用いて、注目画素
と参照画素との距離に依存した所定の画像鮮明化処理が
行われる。この画像鮮明化処理の結果得られたデータが
注目画素の新たな値として出力される。

【００２５】本発明の画像フィルタまたは画像フィルタ
リング方法では、注目画素の値とこの注目画素の周辺に
位置する参照画素の値とをフィルタ関数に入力すると、
注目画素と参照画素との距離に依存した大きさの関数値
がフィルタリング後の注目画素の値として出力される。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００２７】［画像処理方法の説明］まず、本発明の一
実施の形態に係る画像処理方法を説明する。なお、本発
明の一実施の形態に係る画像フィルタリング方法は、本
実施の形態に係る画像処理方法により具現化されるの
で、以下、併せて説明する。

【００２８】本実施の形態の画像処理方法は、注目画素
と周辺の参照画素との距離ｒに依存して値が変化する空
間フィルタ関数を利用したことを特徴とするものであ
る。本実施の形態では、その一例として、特に、空間フ
ィルタ関数に含まれるフィルタ係数が距離ｒの２乗に反
比例するような値をもつ場合について説明する。

【００２９】まず、本実施の形態の画像処理方法におい
て使用するパラメータを定義する。

【００３０】本実施の形態では、図８（Ａ）に示したよ
うに、鮮明化処理の対象となる注目画素をＰ（ｎ1 ，ｎ
2 ）と表し、その鮮明化処理前の値をＸ（ｎ1 ，ｎ2 ）
と表す。また、注目画素Ｐ（ｎ1 ，ｎ2 ）の周辺の参照
画素をＰ（ｎ1 ＋ｉ，ｎ2 ＋ｊ）と表し、その鮮明化処
理前の値をＸ（ｎ1 ＋ｉ，ｎ2 ＋ｊ）と表す。ここで、
“ｎ1 ”は、画像中における注目画素のｘ座標を表す自
然数であり、“ｎ2 ”は、画像中における注目画素のｙ
座標を表す自然数である。また、“ｎ1 ＋ｉ”は、各参
照画素のｘ座標を表し、“ｎ2 ＋ｊ”は、各参照画素の
ｙ座標を表す。ここに、ｉ，ｊは、それぞれ、−Ｉ≦ｉ
≦Ｉ、−Ｊ≦j ≦Ｊを満たす整数である（但し、ｉ，
ｊ、共に０を除く）。ここに、（Ｉ，Ｊ）は参照領域情
報である。すなわち、参照画素領域は、縦方向が“２×
Ｉ＋１”画素、横方向が“２×Ｊ＋１”画素の領域であ
る。なお、理想的には、参照領域情報（Ｉ，Ｊ）の値を
無限大に設定して無限の範囲の参照画素を参照できるよ
うにするのが好ましいが、実際には、ハードウェアのメ
モリ容量やコンピュータの処理速度等に起因する制限が
あることから、本実施の形態では、Ｉ，Ｊが有限の値を
とるものとして説明する。

【００３１】また、図８（Ｂ）に示したように、注目画
素Ｐ（ｎ1 ，ｎ2 ）の鮮明化処理後の値をＹ（ｎ1 ，ｎ
2 ）と表すものとする。なお、本実施の形態では、Ｒ
（赤），Ｇ（グリーン），Ｂ（ブルー）の各色画素が、
それぞれ、例えば８ビット（２５６階調）のディジタル
画像信号により表現されるようなカラー画像を対象とし
て鮮明化処理を行うものとする。

【００３２】本実施の形態では、１個の画素の規格化し
た幅をｗとし、規格化した幅を高さをｈとする。ここ
に、０＜ｈ≦１、０＜ｗ≦１である。以下の説明では、
これらをまとめて、画素形状情報（ｗ，ｈ）と記す。ま
た、処理対象の画像の大きさ（画面上の表示画像サイ
ズ）をＮx ×Ｎy とする。ここに、Ｎx およびＮy は正
の整数であり、それぞれ、画像の横方向および縦方向の
画素数を示す。以下、これらを画像サイズ情報（Ｎx ，
Ｎy ）と記す。

【００３３】以上のように定めると、鮮明化処理の対象
となる注目画素Ｐ（ｎ1 ，ｎ2 ）と参照画素Ｐ（ｎ1 ＋
ｉ，ｎ2 ＋ｊ）との距離ｒ（ｉ，ｊ）は、次の（３）式
で表される。

【００３４】

【数３】

【００３５】例えば、各色画素が正方形の形状を有して
いる場合には、ｈ＝ｗ＝１であるから、距離ｒ（ｉ，
ｊ）は、次の（４）式のように表される。

【００３６】

【数４】

【００３７】本実施の形態では、以上のパラメータのほ
かに、鮮明化度ａ、ノイズ除去用しきい値Ｔn 、および
過度エッジ強調回避定数Ｔx という３つのパラメータを
導入する。鮮明化度ａは、画像の鮮鋭化の度合いを示す
パラメータである。ノイズ除去用しきい値Ｔn は、元の
画像に含まれるノイズ成分を除去するために導入したも
ので、ノイズ成分であるか否かの判定基準を示すパラメ
ータである。また、過度エッジ強調回避定数Ｔx は、鮮
明化の程度の最大値を表すもので、過度の鮮鋭化を防止
するためのパラメータである。ここで、ノイズ除去用し
きい値Ｔn が本発明における「第１のしきい値」に対応
し、過度エッジ強調回避定数Ｔx が本発明における「第
２のしきい値」に対応する。なお、これらの３つのパラ
メータについては、後に詳述する。

【００３８】次に、本実施の形態の鮮明化処理において
使用する空間フィルタ関数について説明する。この空間
フィルタ関数は、ＲＧＢの各色について、次の（５）式
により表される。

【００３９】

【数５】

【００４０】ここで、ｂ（ｎ1 ，ｎ2 ）は、注目画素Ｐ
（ｎ1 ，ｎ2 ）の元の値Ｘ（ｎ1 ，ｎ2 ）に対する修正
成分（以下、鮮明化成分という。）である。この鮮明化
成分ｂ（ｎ1 ，ｎ2 ）は、次の（６）式で表される。

【００４１】

【数６】

【００４２】（６）式において、要素Ｄiff （ｉ，ｊ）
は、注目画素Ｐ（ｎ1 ，ｎ2 ）の値Ｘ（ｎ1 ，ｎ2 ）と
周辺の参照画素Ｐ（ｎ1 ＋ｉ，ｎ2 ＋ｊ）の値Ｘ（ｎ1
＋ｉ，ｎ2 ＋ｊ）との差分（以下、差分成分という。）
である。この差分成分Ｄiff（ｉ，ｊ）は、次の（７）
式で表される。

【００４３】

【数７】

【００４４】本実施の形態の画像処理方法では、（５）
式に示したようなフィルタ関数を入力画像に対して適用
することによって、画像の鮮明化処理が行われるように
なっている。

【００４５】ここで、鮮明化度ａ、ノイズ除去用しきい
値Ｔn 、および過度エッジ強調回避定数Ｔx についてよ
り詳しく説明する。

【００４６】鮮明化度ａは、元の画像（入力画像）に対
してどの程度の鮮鋭化処理を行うかを表すものであり、
入力画像の種類や状態等に応じて適宜設定される。この
鮮明化度ａが大きい程、強い鮮明化処理がなされる。

【００４７】ノイズ除去用しきい値Ｔn は、入力画像に
含まれるノイズが鮮明化処理によって顕在化するのを防
止するためのもので、Ｔn ≧０を満たす整数として設定
される。（７）式から判るように、このノイズ除去用し
きい値Ｔn を導入することによって、参照画素Ｐ（ｎ1
＋ｉ，ｎ2 ＋ｊ）の値Ｘ（ｎ1 ＋ｉ，ｎ2 ＋ｊ）と、注
目画素Ｐ（ｎ1 ，ｎ2 ）の値Ｘ（ｎ1 ，ｎ2 ）の値との
差の絶対値がノイズ除去用しきい値Ｔn 未満の場合に
は、ノイズ成分を含んでいる可能性が高いと判断し、差
分成分Ｄiff （ｉ，ｊ）の値を“０”とみなし（置き換
え）、鮮明化のための要素成分とはならないようにした
のである。すなわち、鮮明化成分ｂ（ｎ1，ｎ2 ）に対
する影響を“０”としたのである。これによって、出力
画像（処理後の画像）が、強調され顕在化されたノイズ
成分を含む画像となるのを防止することができる。

【００４８】過度エッジ強調回避定数Ｔx は、急峻なエ
ッジ部分（すなわち、隣接する画素間で値が急激に変化
する箇所）を有する入力画像を鮮明化する場合に、その
ようなエッジ成分が過度に強調されてしまって、好まし
くない結果となることを防止する働きを有する。具体的
には、（５）式に示したように、鮮明化成分ｂ（ｎ1，
ｎ2 ）の値が“−Ｔx ”以下の場合には、その値を強制
的に“−Ｔx ”に設定すると共に、鮮明化成分ｂ（ｎ1
，ｎ2 ）の値が“Ｔx ”以上の場合には、その値を強
制的に“Ｔx ”に設定するようにしている。鮮明化成分
ｂ（ｎ1 ，ｎ2 ）の値が“−Ｔx ”から“Ｔx ”までの
範囲にあるときは、その鮮明化成分ｂ（ｎ1 ，ｎ2 ）の
値をそのまま採用する。この過度エッジ強調回避定数Ｔ
x を導入することにより、空間フィルタにより生成され
る鮮明化成分ｂ（ｎ1 ，ｎ2 ）の値は“−Ｔx ”から
“＋Ｔx ”の範囲に制限されるため、過度のエッジ強調
を防止することができる。なお、Ｔx は整数であり、例
えば２５に設定される。

【００４９】ここで、本実施の形態の画像処理方法にお
ける空間フィルタ係数の一具体例を説明する。なお、本
具体例では、説明の簡略化のため、次の３つの条件を満
たす場合について説明する。ここで、条件は、画素が
正方形であることを示し、条件は、注目画素Ｐ（ｎ1
，ｎ2 ）がノイズ成分ではなく、その値Ｘ（ｎ1 ＋
ｉ，ｎ2 ＋ｊ）が無視されないで処理されることを示
し、条件は、入力画像が急峻なエッジを含まず、鮮明
化成分ｂ（ｎ1 ，ｎ2 ）が所定範囲に入っていることを
示す。

【００５０】Ｉ＝Ｊ＝１ ｜Ｘ（ｎ1 ＋ｉ，ｎ2 ＋ｊ）−Ｘ（ｎ1 ，ｎ2 ）｜≧
Ｔn −Ｔx ＜ｂ（ｎ1 ，ｎ2 ）＜Ｔx

【００５１】このような条件を前提として、（５）式に
示した空間フィルタ関数の具体的な形について説明す
る。

【００５２】まず、鮮明化成分ｂ（ｎ1 ，ｎ2 ）を求め
るための（６）式は、次の（８）式のようになる。但
し、ここでは、鮮明化度ａの値を１／８とした。

【００５３】

【数８】

【００５４】（８）式中の１／ｒ（ｉ，ｊ）² は、次の
（９）式のような値となる。

【００５５】

【数９】

【００５６】但し、（９）式の導出には、（４）式およ
び次の（１０）式を用いた。

【００５７】

【数１０】

【００５８】したがって、次の（１１）式が成り立つ。

【００５９】

【数１１】

【００６０】よって、（８）式および（１１）式より、
次の（１２）式が成り立つ。

【００６１】

【数１２】

【００６２】結局、（５）式および（１２）式より、空
間フィルタ関数の具体的な形は、次の（１３）式のよう
になる。

【００６３】

【数１３】

【００６４】結局、（２）式，（１３）式より、最終的
なフィルタ係数Ｌ（ｉ，ｊ）の値は次の（１４）式のよ
うになる。

【００６５】

【数１４】

【００６６】以上の説明は、上記した３つの条件・〜・
を前提とした場合のものであるが、実際には、（７）式
に示したように、注目画素の値との差が小さい参照画素
については、乗ぜられる係数が０になる場合がある。ま
た、（５）式に示したように、鮮明化成分ｂ（ｎ1 ，ｎ
2 ）、すなわち、注目画素についての、算出された新た
なＹ（ｎ1 ，ｎ2 ）の値と元のＸ（ｎ1 ，ｎ2 ）との値
の差分が著しく大きい場合には、その差が最大Ｔx とな
るような処理がなされ、注目画素の処理後の値Ｙ（ｎ1
，ｎ2 ）の値が調整される。

【００６７】以上のように、本実施の形態の画像処理方
法によれば、注目画素と参照画素との距離ｒ（ｉ，ｊ）
に依存して変化するフィルタ係数を含む空間フィルタを
用いて演算を行うようにしたので、より適正な鮮明化処
理を行うことができる。特に、例えばＮＴＳＣ方式のテ
レビジョン画像のような、画素の縦横比が異なる画像に
対しても、コンピュータ画像のような、画素の縦横比が
等しい画像の場合と同等の適正な鮮明化処理を行うこと
が可能となる。

【００６８】例えば、画素の縦横比が４対３であるよう
な画像の場合には、ｗ＝３／４，ｈ＝１であることか
ら、次の（１５）式に示したようなフィルタ係数Ｌ
（ｉ，ｊ）が得られる。なお、鮮明化度ａの値は上記具
体例の場合と同じく、１／８としている。

【００６９】

【数１５】

【００７０】また、本実施の形態では、注目画素の値と
参照画素の値との差分の絶対値である鮮明化成分ｂ（ｎ
1 ，ｎ2 ）がＴn より大きい場合には、画素の差分をｂ
（ｎ1 ，ｎ2 ）の計算に利用する一方、そうでない場合
には画素の差分を０に置き換えて処理を行うようにした
ので、原画像中のわずかなノイズ成分が鮮鋭化処理によ
って強調されて画質を低下させるという不都合を防止す
ることができる。

【００７１】さらに、本実施の形態では、空間フィルタ
による演算において注目画素の値に加算される値を“−
Ｔx ”から“＋Ｔx ”の範囲に制限するようにしたの
で、過剰な鮮明化が行われて画質が却って低下するとい
う不都合を防止することができる。

【００７２】本実施の形態では、参照画素領域の大きさ
を決定する参照領域情報（Ｉ，Ｊ）が共に１である場
合、すなわち、参照画素領域が３×３（＝９）個である
場合について説明したが、参照画素領域をそれより大き
く設定してもよい。例えば、Ｉ＝Ｊ＝２とした場合に
は、参照画素領域は、５×５（＝２５）個の画素からな
る領域となり、Ｉ＝Ｊ＝３とした場合には、参照画素領
域は、７×７（＝４９）個の画素からなる領域となる。

【００７３】また、ＩとＪとは必ずしも等しい値がある
必要はなく、異なる値に設定してもよい。例えば、Ｉ＝
２，Ｊ＝３とした場合には、参照画素領域は、５×７
（＝３５）個の画素からなる領域となる。このように、
参照領域の大きさを表すパラメータを画像の縦方向と横
方向とで独立としたことから、画素の形状等を考慮し
て、参照画素領域を任意の形状の領域に設定することが
できる。この結果、鮮明化の効果を画像の縦方向と横方
向とで独立に制御することも可能である。

【００７４】なお、画素密度が非常に高くて画像の大き
さに比べて画素がサイズが微小である場合には、参照画
素領域を大きくするのが好ましい。その理由は次の通り
である。すなわち、画素密度が極めて高い場合に、参照
画素領域として例えば３画素×３画素程度の狭い領域を
設定したとすると、たとえ鮮明化処理によって画像エッ
ジの強調をしたとしても、人間の肉眼の解像度ではその
鮮明化の効果を認識することができない。これに対し
て、参照画素領域を、肉眼の解像度限界をカバーする程
度まで大きくすれば、画像のエッジが強調されたことを
肉眼で認識でき、結果として、鮮明化効果の相対的減少
を防止することができるのである。

【００７５】［画像処理装置の説明］次に、本実施の形
態に係る画像処理方法を具現化するための画像処理装置
について説明する。なお、本発明の一実施の形態に係る
画像フィルタは、本実施の形態に係る画像処理装置によ
り具現化されるので、以下、併せて説明する。

【００７６】図１は、本発明の一実施の形態に係る画像
処理装置の概略構成を表すもので、上記した画像処理方
法を実現し得るように構成されたものである。

【００７７】この画像処理装置は、入力装置１０と、Ｃ
ＰＵ（中央処理ユニット）１２と、ＲＯＭ（Read Only
Memory）１６と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２２
と、情報抽出装置２４と、メモリ１８と、画像処理用演
算装置２０とを備えている。ＣＰＵ１２は、バス１４を
介してＲＯＭ１６およびＲＡＭ２２と接続され、これら
に対してアクセス可能になっている。ＣＰＵ１２はま
た、入力装置１０、情報抽出装置２４、メモリ１８およ
び画像処理用演算装置２０にも接続されている。ここ
で、主として情報抽出装置２４およびメモリ１８が本発
明における「入力部」に対応し、画像処理用演算装置２
０が本発明における「データ処理手段」に対応する。ま
た、情報抽出装置２４が本発明における「抽出手段」の
一具体例に対応し、主として入力装置１０が本発明にお
ける「領域設定手段」および「鮮明化度設定手段」の一
具体例に対応する。

【００７８】入力装置１０は、例えばキーボードやマウ
ス等のデータ入力装置であり、これを介して、参照領域
情報（Ｉ，Ｊ）、鮮明化度ａ、過度エッジ強調回避定数
Ｔx、およびノイズ除去用しきい値Ｔn 等のユーザ設定
情報Ｓ３が入力されるようになっている。これらのユー
ザ設定情報Ｓ３は、ＣＰＵ１２に送られるようになって
いる。

【００７９】情報抽出装置２４は、入力画像信号Ｓ１か
ら画像の構成を表す画像構成情報Ｓ２を抽出するための
ものである。この画像構成情報Ｓ２としては、例えば、
画像の大きさを表す画像サイズ情報（Ｎx ，Ｎy ）や、
画素の形状を表す画素形状情報（ｗ，ｈ）等がある。こ
こで抽出された画像構成情報Ｓ２は、ＣＰＵ１２に送ら
れるようになっている。

【００８０】ＣＰＵ１２は、画像処理装置の各部を制御
するほか、入力された鮮明化度ａ、参照領域情報（Ｉ，
Ｊ）および画素形状情報（ｗ，ｈ）を基に、画像処理用
演算装置２０での演算に用いられる係数Ｆ（ｉ，ｊ）を
求める処理等を行うようになっている。ここで、係数Ｆ
（ｉ，ｊ）は次の（１６）式により表される係数であ
る。このＣＰＵ１２は、例えばＲＯＭ１６に格納された
基本プログラムに基づいて動作するようになっている。

【００８１】

【数１６】

【００８２】ＲＯＭ１６には、基本プログラムのほか、
予めユーザにより設定された各種のユーザ設定情報
（Ｉ，Ｊ，ａ，Ｔn ，Ｔx 等）が格納されるようになっ
ている。ＲＡＭ２２は、ＲＯＭ１６から読み出され、も
しくは入力装置１０から入力されたユーザ設定情報Ｓ３
を一旦格納したり、情報抽出装置２４から送られてきた
画像構成情報Ｓ２を保持したり、ＣＰＵ１２により演算
された係数Ｆ（ｉ，ｊ）等を一時的に格納する等、ＣＰ
Ｕ１２のワークメモリとして利用されるものである。

【００８３】メモリ１８は、情報抽出装置２４を介して
入力された入力画像信号Ｓ５を一旦保持するためのもの
である。このメモリ１８の内部には、ＣＰＵ１２からの
制御信号Ｓ４に応じて、所定の長さのラインメモリ２６
が複数形成されるようになっている。ここで、制御信号
Ｓ４は、少なくとも画像の横方向サイズを示すデータＮ
x と参照画素領域の縦方向サイズを決定するデータＪと
を含み、これらのデータに基づいてラインメモリ２６の
長さと数とが決定される。具体的には、それぞれが例え
ば８ビットからなる少なくともＮx 個の画素データを格
納可能なラインメモリ２６が、少なくとも（２Ｊ＋１）
行分だけ形成される。制御信号Ｓ４はまた、メモリ１８
中に形成されたラインメモリ２６のアドレス制御をする
ためのアドレス信号をも含んでおり、このアドレス信号
に基づいて、ラインメモリ２６のアドレス制御が行われ
るようになっている。

【００８４】画像処理用演算装置２０は、演算専用のプ
ロセッサ（図示せず）を含んで構成されており、ライン
メモリ２６から入力される画像信号Ｓ６に対して、画像
鮮明化のための演算処理を行うようになっている。具体
例には、画像処理用演算装置２０は、ＣＰＵ１２から送
られてきた参照領域情報（Ｉ，Ｊ）、係数Ｆ（ｉ，
ｊ）、過度エッジ強調回避定数Ｔx 、およびノイズ除去
用しきい値Ｔn 等の演算パラメータＳ７を基に、画像信
号Ｓ６に対して、後述する図３に示すような鮮明化処理
を施し、その処理結果を出力画像信号Ｓ８として出力す
るようになっている。

【００８５】次に、以上のような構成の画像処理装置の
動作を説明する。

【００８６】まず、利用者は、入力装置１０から、参照
領域情報（Ｉ，Ｊ）、鮮明化度ａ、ノイズ除去用しきい
値Ｔn 、およびノイズ除去用しきい値Ｔn 等のユーザ設
定情報Ｓ３を入力する。これらの情報は、ＣＰＵ１２に
送られる。

【００８７】ＣＰＵ１２は、ＲＯＭ１６の中に、メモリ
１８および画像処理用演算装置２０の制御に必要な情
報、すなわち、ユーザ設定情報（Ｔx 、Ｔn 等）、画像
構成情報Ｓ２、および係数Ｆ（ｉ，ｊ）等の情報が予め
設定されており、かつ、これらの情報を使用することが
ユーザによって指示された場合には、これらの情報をＲ
ＯＭ１６からＲＡＭ２２に移動させる。

【００８８】一方、ＲＯＭ１６の中に、メモリ１８およ
び画像処理用演算装置２０の制御に必要な情報が設定さ
れていない場合は、ＲＯＭ１６中に格納されている（１
６）式を用いて、係数Ｆ（ｉ，ｊ）を算出し、これを一
旦ＲＡＭ２２に格納する。例えば、鮮明化度ａ＝１／
８、参照領域情報（Ｉ，Ｊ）＝（１，１）の場合には、
係数Ｆ（ｉ，ｊ）は、次の（１７）式の値となる。

【００８９】

【数１７】

【００９０】入力画像信号Ｓ１が入力されると、情報抽
出装置２４は、この入力画像信号Ｓ１から、画像サイズ
情報（Ｎx ，Ｎy ）や画素形状情報（ｗ，ｈ）等の画像
構成情報Ｓ２を抽出して、これをＣＰＵ１２に送出す
る。ＣＰＵ１２は、送出されてきた情報をＲＡＭ２２に
格納する。

【００９１】ＣＰＵ１２は、ＲＡＭ２２に格納されてい
る情報に基づいて、メモリ１８内に形成すべきラインメ
モリ２６の長さと数とを決定し、この結果を含む制御信
号Ｓ４をメモリ１８に供給する。これにより、メモリ１
８内に、制御信号Ｓ４による指示に応じた長さおよび本
数のラインメモリ２６が形成される。具体的には、ＲＧ
Ｂの各色ごとに、長さがＮx 画素であるラインメモリ２
６が（２Ｊ＋１）本形成される。各画素の値は、例えば
８ビットで表される。例えば、Ｊ＝１としたときには、
各色ごとに、それぞれ３本のラインメモリ２６が形成さ
れ、その合計本数は９本となる。

【００９２】ＣＰＵ１２はまた、鮮明化に必要な処理情
報として、Ｉ、Ｊ、Ｔx 、Ｔn および係数Ｆ（ｉ，ｊ）
を、演算パラメータＳ７として画像用演算装置２０に送
出する。

【００９３】情報抽出装置２４は、入力画像信号Ｓ１か
ら上記各情報を抽出したのち、これを画像信号Ｓ５とし
てメモリ１８に送出する。ここで、画像信号Ｓ５は、例
えば、１画素当たり、ＲＧＢの合計２４ビットの信号で
ある。

【００９４】メモリ１８は、ＣＰＵ１２からの制御信号
Ｓ４のうちのアドレス信号（図示せず）に従って、情報
抽出装置２４から送られてきた画像信号Ｓ５を各色の画
素ごとにラインメモリ２６に順次格納する。ここで、画
素（ｎ1 ，ｎ2 ）を鮮明化する場合には、座標（ｎ1 −
Ｉ，ｎ2 −Ｊ）から（ｎ1 ＋Ｉ，ｎ2 ＋Ｊ）までに含ま
れる（２Ｉ＋１）×（２Ｊ＋１）個の画素を格納する領
域があれば足りる。例えば、Ｉ＝Ｊ＝１の場合には、
（２Ｉ＋１）×（２Ｊ＋１）＝３×３＝９個分の画素格
納領域があればよい。ところが、入力画像信号Ｓ１は、
時系列的に一列となって順次入力される１次元信号であ
ることから、実際には、上記のように（２Ｊ＋１）×Ｎ
x 個の画素を確保するようにしている。

【００９５】ＣＰＵ１２は、制御信号Ｓ４のうちのアド
レス信号によってメモリ１８を制御して、ラインメモリ
２６に格納された（２Ｉ＋１）×（２Ｊ＋１）個の画素
データＸ（ｎ1 −Ｉ，ｎ2 −Ｊ）〜Ｘ（ｎ1 ＋Ｉ，ｎ2
＋Ｊ）を画像処理用演算装置２０に対して順次送出させ
る。

【００９６】画像処理用演算装置２０は、各注目画素Ｐ
（ｎ1 ，ｎ2 ）ごとに、メモリ１８から送られてくる入
力画素データＸ（ｎ1 ＋ｉ，ｎ2 ＋ｊ）を基に、（５）
式に示した空間フィルタ関数を用いた鮮明化処理を行
い、出力画素データＹ（ｎ1 ，ｎ2 ）を得る。こうして
鮮明化処理の施された画素データは、出力画像信号Ｓ８
として出力される。例えば、参照領域情報（Ｉ，Ｊ）＝
（１，１）、鮮明化度ａ＝１／８、画素形状情報（ｗ，
ｈ）＝ （１，１）としたときには、（１３）式に示し
た空間フィルタ関数に基づいて処理が行われる。この例
では、空間フィルタ係数Ｌ（ｉ，ｊ）は、（１４）式に
示したようになる。

【００９７】以上述べた一連の処理を、入力画像に含ま
れる各画素に対して行う。これにより、Ｎx ×Ｎy 個の
画素を含む１フィールド分の画像の鮮明化が終了する。

【００９８】次に、図２および図３を参照して、画像処
理用演算装置２０について詳細に説明する。

【００９９】図２は、画像処理用演算装置２０の機能構
成を表すものである。この図に示したように、画像処理
用演算装置２０は、入力値記憶部３０と、画素選択部３
２と、画素差分部３４と、Ｔn 比較部３６と、加重部３
８と、Ａ加算部４０と、記憶部４２と、Ｔx 比較部４４
と、Ｂ加算部４６とを備えている。

【０１００】次に、図３を参照して、画像処理用演算装
置２０の動作を説明する。なお、図３は、図２に示した
構成の画像処理用演算装置２０の全体動作を表すもので
ある。この図に示したように、まず、ＣＰＵ１２（図
１）からユーザ設定情報Ｓ７として送られてきた情報
Ｉ，Ｊ，Ｔx ，Ｔn ，Ｆ（ｉ，ｊ）は、画像処理用演算
装置２０の内部の入力値記憶部３０に格納される。

【０１０１】一方、メモリ１８から送出された画素信号
は、画素選択部３２に供給される。画素選択部３２は、
入力値記憶部３０に格納されている情報（Ｉ，Ｊ）に基
づき、供給されてきた画素信号から、画素差分の計算に
必要な参照画素Ｐ（ｎ1 ＋ｉ，ｎ2 ＋ｊ）の値Ｘ（ｎ1
＋ｉ，ｎ2 ＋ｊ）と、鮮明化の対象となる注目画素Ｐ
（ｎ1 ，ｎ2 ）の値Ｘ（ｎ1 ，ｎ2 ）とを選別する。画
素選択部３２は、参照画素の値Ｘ（ｎ1 ＋ｉ，ｎ2 ＋
ｊ）を画素差分部３４に送出すると共に、注目画素の値
Ｘ（ｎ1 ，ｎ2 ）を画素差分部３４およびＢ加算部４６
の双方に送出する（図３ステップＳ１０１）。なお、注
目画素の値Ｘ（ｎ1 ，ｎ2 ）は、後述するステップＳ１
１３において利用される。

【０１０２】次に、ステップＳ１０２において変数ｉに
初期値“−Ｉ”を設定し、ステップＳ１０３において、
変数ｊに初期値“−Ｊ”を設定する。

【０１０３】画素差分部３４には、画素データの入力に
同期して、ＣＰＵ１２から画素位置情報（図１では図示
せず）が入力されている。画素差分部３４は、この画素
位置情報に基づき、選択された注目画素の値Ｘ（ｎ1 ，
ｎ2 ）と参照画素の値Ｘ（ｎ1 ＋ｉ，ｎ2 ＋ｊ）との差
分を求める（ステップＳ１０４）。

【０１０４】画素差分部３４により得られた差分は、Ｔ
n 比較部３６に供給される。Ｔn 比較部３６は、入力さ
れた差分の絶対値とＴn との比較を行う（ステップＳ１
０５）。その比較の結果、差分の絶対値がＴn より大き
い場合には、その差分の値は、 （７）式に示した差分
成分Ｄiff （ｉ，ｊ）として、（６）式の鮮明化成分ｂ
（ｎ1 ，ｎ2 ）の計算にそのまま利用される。一方、差
分の絶対値がＴn より小さい場合には、その差分の値
は、ノイズ成分によるものとみなされて０に置き換えら
れた上で（６）式に入力される。このようにして、各差
分の値は、その値に応じて、そのまま、または０に変換
されてから、差分成分Ｄiff （ｉ，ｊ）として加重部３
８に供給される。

【０１０５】加重部３８は、Ｔx 比較部４４から供給さ
れた差分成分Ｄiff （ｉ，ｊ）に対して、入力記憶部３
０内に格納されている（１６）式の係数Ｆ（ｉ，ｊ）に
基づく加重演算（重み付け）を行う（ステップＳ１０
６）。具体的には、差分成分Ｄiff （ｉ，ｊ）の値に係
数Ｆ（ｉ，ｊ）を乗ずるという演算を行う。

【０１０６】加重部３８での加重演算の結果得られた値
は、Ａ加算部４０に供給される。Ａ加算部４０は、記憶
部４２に記憶されている前回までの累算値と、加重部３
８から新たに供給された値とを加算する（ステップＳ１
０７）。この加算結果は、再び記憶部４２内に記憶され
る。このような加算処理を、変数ｉ，ｊをそれぞれ順次
インクリメントしながら繰り返し行う。具体的には、ス
テップＳ１０８において変数ｊがインクリメントされ、
ステップＳ１０９においてこの変数ｊがＪより大きいか
否かが検査される。検査の結果、変数ｊがＪより大きく
ない場合には、上記ステップＳ４に処理が移行し、ルー
プ処理が実行される。また、ステップＳ１１０で変数ｉ
がインクリメントされ、ステップＳ１１１においてこの
変数ｉがＩより大きいか否かが検査される。検査の結
果、大きくない場合には、同様に上記ステップＳ１０４
に処理が移行し、ループ処理が実行される。

【０１０７】こうして、変数（ｉ，ｊ）が（−１、−
１）から（１、１）となるまで加算処理を繰り返すこと
によって、（６）式の鮮明化成分ｂ（ｎ1 ，ｎ2 ）の計
算が実行される。最終的に得られた鮮明化成分ｂ（ｎ1
，ｎ2 ）の値は、Ｔx 比較部４４に送られる。

【０１０８】Ｔx 比較部４４は、Ａ加算部４０から送ら
れてきた鮮明化成分ｂ（ｎ1 ，ｎ2）の値が“−Ｔx ”
より小さい場合には、この鮮明化成分ｂ（ｎ1 ，ｎ2 ）
の値に代えて、“−Ｔx ”をＢ加算部４６に送出する。
一方、送出されてきたデータの値が“Ｔx ”より大きい
場合には、この鮮明化成分ｂ（ｎ1 ，ｎ2 ）の値に代え
て、“Ｔx ”をＢ加算部４６に送出する。それ以外の場
合、すなわち、鮮明化成分ｂ（ｎ1 ，ｎ2 ）の値が“−
Ｔx ”から“Ｔx ”までの値であるときには、その鮮明
化成分ｂ（ｎ1 ，ｎ2 ）の値をそのままＢ加算部４６に
送る（同図ステップＳ１１２）。このようにして、
（５）式に示したように、注目画素の値Ｘ（ｎ1 ，ｎ2
）に加算されることとなる値が“−Ｔx ”から“Ｔx
”までの範囲に制限され、過剰な鮮明化が回避され
る。

【０１０９】Ｂ加算部４６は、画素選択部３２から供給
され保持している注目画素の値Ｘ（ｎ1 ，ｎ2 ）と、Ｔ
x 比較部４４から送出されてきた値（ｂ（ｎ1 ，ｎ2
）、Ｔx 、または“−Ｔx ”）とを加算して、Ｙ（ｎ1
，ｎ2 ）を得る（ステップＳ１１３）。これによっ
て、鮮明化処理の主たる部分が完了する。

【０１１０】その後、Ｂ加算部４６は、加算結果Ｙ（ｎ
1 ，ｎ2 ）が８ビットの値に収まるようにクリッピング
を行う。このクリップ後の値が出力画素信号Ｓ８として
画像処理用演算装置３０内から出力される（ステップＳ
１１４）。例えば、データの有効ビットが８ビットの場
合には、加算後のデータが０〜２５５の範囲に収まるよ
うにクリッピングが行われる。具体的には、加算結果が
２５５を超えている場合には、この値をすべて２５５の
値に置き換えることによって、８ビットで表現できる範
囲に収める。一方、加算結果が０より小さい場合には、
すべて０の値に置き換えることによって、８ビットで表
現できる範囲に収める。

【０１１１】最後に、記憶部４２の値が０にリセットさ
れる（ステップＳ１１５）。これによって、上述したΣ
（加重和）計算の初期値がクリアされることになる。

【０１１２】以上の処理をすべての注目画素について行
うことによって、入力された画像を鮮明化して出力する
ことができる。

【０１１３】以上のように、本実施の形態に係る画像処
理装置によれば、ユーザが入力装置１０から入力した鮮
明化度ａ、参照領域情報（Ｉ，Ｊ）、ノイズ除去用しき
い値Ｔn 、および過度エッジ強調回避定数Ｔx 等のパラ
メータに基づいて鮮明化を行うようにしたので、処理対
象画像の品質や内容等に応じて所望の態様で鮮明化処理
を行うことが可能である。また、情報抽出装置２４によ
って入力画像信号から画像サイズ情報（Ｎx ，Ｎy ）や
画素形状情報（ｗ，ｈ）等を抽出し、抽出したこれらの
情報に基づいて鮮明化処理を行うようにしたので、処理
対象画像の種類に応じて自動的に鮮明化の仕方を変化さ
せることができ、最適処理が可能である。

【０１１４】また、本実施の形態に係る画像処理装置に
よれば、メモリ１８のラインメモリ２６を固定化するの
ではなく、入力画像信号から抽出した画像サイズ情報
（Ｎx，Ｎy ）や画素形状情報（ｗ，ｈ）等に基づい
て、形成すべきラインメモリ２６のサイズや形成ライン
数等を決定するようにしたので、汎用のメモリを使用可
能であり、回路構成の自由度が高い。

【０１１５】〈画像処理装置の第１の変形例〉上記実施
の形態では、鮮明化処理用の空間フィルタをいわば数式
で保持しており、演算装置を用いて空間フィルタ係数
を、画素数や画素の形状が異なる入力信号に応じて、画
像ごとに生成した。

【０１１６】しかし、実際に画像の鮮明化処理を行う場
合には、入力する信号の種類がある程度予想できる場合
が多い。また、使用する空間フィルタの大きさが制限さ
れている場合も多い。このような場合には、空間フィル
タの係数の計算結果をあらかじめＲＯＭに記録してお
き、想定される画素数の最大値を格納できるラインメモ
リを使用することによって、画像処理装置をより簡略な
構成で実現することが望ましい。以下、このような画像
処理装置について説明する。

【０１１７】図４は、第１の変形例に係る画像処理装置
の概略構成を表すものである。なお、この図で、上記の
図１で示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号
を付し、適宜説明を省略する。ここでは、本変形例にお
いて特徴的な動作について説明する。

【０１１８】本実施の形態の画像処理装置は、図１のＣ
ＰＵ１２に代えて、制御装置５２を備えている。この制
御装置５２は、入力装置５０およびＲＯＭ１６に接続さ
れている。また、本実施の形態では、メモリ１１８は、
入力が想定されている画像に対応し得るサイズおよび数
のラインメモリ１２６を含むように予め固定的に構成さ
れている。この点において、ＣＰＵ１２の指示に対応し
てメモリ１１８の内部に適宜のサイズおよび数のライン
メモリ１２６が形成されるようになっている上記実施の
形態（図１）と異なる。

【０１１９】本実施の形態では、まず、情報抽出装置２
４は、入力画像信号Ｓ１から、画像サイズ情報（Ｎx ，
Ｎy ）と画素形状情報（ｗ，ｈ）とを検出して、これら
を画像構成情報Ｓ２として制御装置５２に送出する。

【０１２０】利用者は、入力装置１０から、Ｔx 、Ｔn
、ａ、Ｉ、Ｊ等のユーザ設定情報Ｓ３を入力する。こ
れらの情報は制御装置５２に送られる。制御装置５２
は、ＲＯＭ１６に予め設定登録されている複数セットの
フィルタ係数の中から、ユーザ設定情報Ｓ３に対応する
情報Ｓ１９を読み出す。制御装置４２はまた、Ｉ、Ｊ、
Ｔx 、Ｔn 、Ｆ（ｉ，ｊ）等の鮮明化処理に必要な情報
Ｓ７を、画像用演算装置２０に送出する。

【０１２１】情報抽出装置２４は、入力画像信号Ｓ１か
ら必要情報を抽出したのちの信号を画像信号Ｓ５として
メモリ１１８に送出する。ここで、入力画像信号Ｓ１
は、例えばＲＧＢ２４ビットの信号である。

【０１２２】メモリ１１８は、制御装置５２からの制御
信号Ｓ１４に従って、画像信号Ｓ５に含まれる各画素の
データをラインメモリ１２６に格納する。制御装置５２
は、画素データ（ｎ1 −Ｉ，ｎ2 −Ｊ）から（ｎ1 ＋
Ｉ，ｎ2 ＋Ｊ）までを順に選択し、画素データＳ６とし
て画像処理用演算装置２０に送出する。画像処理用演算
装置２０は、上記実施の形態の場合と同様の鮮明化処理
を行い、鮮明化処理後の画像信号を出力画像信号Ｓ８と
して出力する。

【０１２３】以上述べた処理を、入力画像に含まれるす
べての画素に対して行う。具体的には、Ｎx ×Ｎy 個の
画素のすべてに対して鮮明化を行う。これで、１フィー
ルド分の画像の鮮明化処理が終了する。

【０１２４】ところで、上記実施の形態（図１）では、
ＣＰＵ１２からの制御信号Ｓ４に応じて、メモリ１８の
内部に、適宜の長さのラインメモリ２６が適宜の数だけ
形成されるようになっており、それらのラインメモリ２
６に対する書き込みおよび読み出し動作は、制御信号Ｓ
４に含まれるアドレス信号により制御されるようになっ
ているので、そのような流動的な制御を可能にするため
の専用の制御線やアドレス信号線が必要であると共に、
ＣＰＵ１２の負担も大きい。

【０１２５】これに対して、本変形例では、メモリ１１
８内部には予め固定的なサイズと数のラインメモリ１２
６が設けられている。また、アドレス信号線も不要であ
って、単に、入力される画像データをの入出力のタイミ
ングを指示する制御信号Ｓ１４があればよい。したがっ
て、図１の場合と比べて、装置構成を簡略化できると共
に、制御装置５２の負担が軽くて済むという利点があ
る。

【０１２６】〈画像処理装置の第２の変形例〉上記実施
の形態およびその変形例では、ＣＰＵ１２や制御装置５
２と、画像処理用演算装置２０とは、分離している構成
が採用されている。しかしながら、ＣＰＵ１２や制御装
置５２の性能が十分に高い場合には、ＣＰＵ１２や制御
装置５２が、画像処理用演算装置２０の機能を併せ持つ
ようにしてもよい。このように構成すれば、より簡易な
システムで画像の鮮明化処理が可能な画像処理装置が得
られる。

【０１２７】〈画像処理装置の第３の変形例〉図５は、
本実施の形態の第３の変形例に係る画像処理装置の構成
を表すものである。なお、この図で、上記の図１で示し
た構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、適
宜説明を省略する。この図に示したように、本変形例の
画像処理装置は、情報抽出装置２４の前段に、画像を構
成する画素の数を変換する機能を有する画素数変換装置
１００を備えている。

【０１２８】本変形例では、入力画像信号Ｓ１は、まず
画素数変換装置１００に入力され、ここで画素数の変換
が行われる。具体例には、例えば１０２４×７６８ドッ
トの画素を有する画像信号Ｓ１が８００×６００ドット
の画素を有する画像信号１０１に変換される。そして、
画素数変換後の画像信号Ｓ１０１が情報抽出装置２４に
供給されるようになっている。この情報抽出装置２４に
供給された後の動作は、上記実施の形態と同様である。

【０１２９】本変形例によれば、画素数変換後の画像に
対して鮮明化処理を行うようにしたので、画素数変換に
より不鮮明となった画像に対しても、変換後の画像のサ
イズ等に適応した最適な鮮明化処理を行うことが可能と
なる。したがって、画素数変換処理による画質の低下を
補償して高品質の画像を得ることができる。

【０１３０】〈画像処理装置の第４の変形例〉図６は、
本実施の形態の第４の変形例に係る画像処理装置の構成
を表すものである。なお、この図で、上記の図１で示し
た構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、適
宜説明を省略する。この図に示したように、本変形例の
画像処理装置は、情報抽出装置２４の前段に、飛び越し
走査形式の画像信号を順次走査形式の画像信号に変換す
るためのインタレース・プログレッシブ変換装置２００
を備えている。

【０１３１】本変形例では、飛び越し走査（インタレー
ス）形式の入力画像信号Ｓ１は、まずインタレース・プ
ログレッシブ変換装置２００によって順次走査（プログ
レッシブ）形式の画像信号に変換される。そして、変換
後の順次走査形式の画像信号Ｓ２０１が情報抽出装置２
４に供給される。この情報抽出装置２４に供給された後
の動作は、上記実施の形態と同様である。

【０１３２】本変形例によれば、インタレース・プログ
レッシブ変換装置２００によって飛び越し走査形式の画
像信号を順次走査形式の画像信号に変換した上で鮮明化
処理を行うようにしている。したがって、入力画像の形
式等に応じた最適な鮮明化処理を行うことも可能であ
る。

【０１３３】以上、いくつかの実施の形態およびその変
形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は、この実施
の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例え
ば、空間フィルタの係数が距離の２乗に反比例する例を
示したが、距離の１乗に反比例してもよいし、３乗に反
比例する係数を採用することも好ましい。さらに、空間
フィルタの係数が、その他の形で距離に依存するような
ものであってもよい。

【０１３４】また、参照画素領域の形状としては正方形
の例について説明したが、Ｉ、Ｊの値を異ならせること
によって、長方形の参照画素領域としてもよい。さら
に、参照画素領域はその他の形状でもかまわない。例え
ば円形や楕円形であってもよい。参照画素領域が円形の
場合には、Ｉ、Ｊの代わりに、半径等がその大きさを表
すパラメータとなろう。

【０１３５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし請
求項１１のいずれか１項に記載の画像処理装置、または
請求項１２記載の画像処理方法によれば、入力された注
目画素に対して、その周辺の参照画素の値と注目画素の
値とを用いて、注目画素と参照画素との距離に依存した
画像鮮明化処理を行い、その結果得られたデータを注目
画素の新たな値として出力するようにしたので、異なる
形状を有する画素からなる複数種類の画像に対して、そ
れぞれに適した鮮明化処理を行うことができるという効
果を奏する。

【０１３６】特に、請求項２記載の画像処理装置によれ
ば、データ処理手段が、注目画素の値と参照画素の値と
の差分に基づいてデータ処理を行い、差分の絶対値が第
１のしきい値より小さい場合は、その差分を零に置き換
えてデータ処理を行うようにしたので、注目画素の値と
の差が第１のしきい値よりも小さいような値をもつ参照
画素については、その値が鮮明化処理の結果に影響を与
えないようにすることが可能である。このため、第１の
しきい値を適正な値に設定することにより、原画像に含
まれているノイズ成分が鮮明化処理によって強調されて
しまうという不都合を回避できるという効果を奏する。

【０１３７】また、請求項３記載の画像処理装置によれ
ば、画像鮮明化処理の前後における注目画素の値の変化
量の絶対値が第２のしきい値よりも大きくなることが予
想される場合には、データ処理手段により、変化量の絶
対値がその予想される値よりも小さな所定値となるよう
にデータ処理を行うようにしたので、必要以上の鮮明化
処理による画像の過度なエッジ強調を回避することがで
き、自然な調子の画像を得ることができるという効果を
奏する。

【０１３８】特に、請求項４記載の画像処理装置によれ
ば、上記の所定値を第２のしきい値と等しい値としたの
で、第２のしきい値よりも大きい画素値変化量を与える
ような過度の鮮明化処理が行われるのを回避することが
できる。

【０１３９】また、請求項５記載の画像処理装置によれ
ば、参照画素が含まれる領域の大きさを設定するための
領域設定手段を設けると共に、設定された領域の参照画
素を参照してデータ処理を行うようにしたので、例えば
処理対象画像のサイズや画素形状等に対応して、異なる
サイズまたは形状をもつ画素領域の画素を参照して鮮明
化処理を行うことができるという効果を奏する。例え
ば、画素サイズが微小であり画素密度が非常に高い場合
には、参照すべき画素領域を大きくすることにより、肉
眼の解像度限界に起因して鮮明化の効果が相対的に減少
するのを効果的に防止することができる。

【０１４０】また、請求項７記載の画像処理装置によれ
ば、入力部において画像構成情報を抽出すると共に、デ
ータ処理手段において、抽出された画像構成情報に基づ
いてデータ処理を行うようにしたので、入力画像の例え
ば種類や構成等に応じた態様で画像の鮮明化処理を行う
ことができるという効果を奏する。

【０１４１】また、請求項１０記載の画像処理装置によ
れば、データ処理手段により行われる画像鮮明化処理の
度合いを設定可能な鮮明化度設定手段を設けると共に、
データ処理手段において、設定された画像鮮明化処理の
度合いに対応した処理を行うようにしたので、所望の度
合い（程度）での鮮明化処理を行うことができるという
効果を奏する。

【０１４２】請求項１３に記載の画像フィルタ装置また
は請求項１４に記載の画像フィルタリング方法によれ
ば、注目画素の値とこの注目画素の周辺に位置する参照
画素の値とをフィルタ関数に入力して、注目画素と参照
画素との距離に依存した大きさの関数値をフィルタリン
グ後の注目画素の値として出力させるようにしたので、
異なる形状を有する画素からなる複数種類の画像に対し
て、それぞれに適した鮮明化処理を行うことができると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る画像処理装置の概
略構成を表すブロック図である。

【図２】図１における画像処理用演算装置の機能構成を
表すブロック図である。

【図３】図２に示した画像処理用演算装置の動作を表す
流れ図である。

【図４】本発明の一実施の形態に係る画像処理装置の一
変形例を表すブロック図である。

【図５】本発明の一実施の形態に係る画像処理装置の他
の変形例を表すブロック図である。

【図６】本発明の一実施の形態に係る画像処理装置のさ
らに他の変形例を表すブロック図である。

【図７】従来のアナログ手法による画像の鮮明化処理を
説明するための図である。

【図８】ディジタル手法による画像の鮮明化処理を説明
するための図である。

【符号の説明】

１０…入力装置、１２…ＣＰＵ、１６…ＲＯＭ、１８，
１１８…メモリ、２０…画像処理用演算装置、２２…Ｒ
ＡＭ、２４…情報抽出装置、２６，１２６…ラインメモ
リ、３０…入力値記憶部、３２…画素選択部、３４…画
素差分部、３６…Ｔn 比較部、３８…加重部、４０…Ａ
加算部、４２…記憶部、４４…Ｔx 比較部、４６…Ｂ加
算部、５２…制御装置、１００…画素数変換装置、２０
０…インタレース・プログレッシブ変換装置、Ｐ（ｎ1
，ｎ2 ）…注目画素、Ｐ（ｎ1 ＋ｉ，ｎ2 ＋ｊ）…参
照画素、Ｘ（ｎ1 ，ｎ2 ）…処理前の注目画素の値、Ｙ
（ｎ1 ，ｎ2 ）…処理後の注目画素の値、Ｘ（ｎ1 ＋
ｉ，ｎ2 ＋ｊ）…参照画素の値、ａ…鮮明化度、Ｔn …
ノイズ除去用しきい値、Ｔx …過度エッジ強調回避定
数、Ｓ２…画像構成情報、（ｗ，ｈ）…画素形状情報、
（Ｎx ，Ｎy ）…画像サイズ情報、（Ｉ，Ｊ）…参照領
域情報、Ｄiff （ｉ，ｊ）…差分成分、ｂ（ｎ1 ，ｎ2
）…鮮明化成分、Ｆ（ｉ，ｊ）…係数。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 章浩 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5B057 BA24 BA26 CE02 CE03 CE06 CH11 5C021 PA38 PA42 PA52 PA57 PA58 PA66 PA67 PA83 RA12 RB08 SA22 XB04

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像を構成する個々の画素の値が入力さ
   れる入力部と、 前記入力部から入力された注目画素に対して、この注目
   画素の周辺に位置する参照画素の値と前記注目画素の値
   とを用いて、前記注目画素と前記参照画素との距離に依
   存した所定の画像鮮明化処理を行い、得られたデータを
   前記注目画素の新たな値として出力するデータ処理手段
   とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記データ処理手段は、 前記注目画素の値と前記参照画素の値との差分に基づい
   てデータ処理を行うものであって、 前記差分の絶対値が第１のしきい値より小さい場合は、
   その差分を零に置き換えてデータ処理を行うことを特徴
   とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 【請求項３】 前記データ処理手段は、 画像鮮明化処理の前後における注目画素の値の変化量の
   絶対値が第２のしきい値よりも大きくなることが予想さ
   れる場合には、前記変化量の絶対値がその予想される値
   よりも小さな所定値となるようにデータ処理を行うこと
   を特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
4. 【請求項４】 前記予想される値よりも小さな所定値
   は、前記第２のしきい値と等しい値であることを特徴と
   する請求項３記載の画像処理装置。
5. 【請求項５】 さらに、１つの注目画素に関して前記デ
   ータ処理手段により参照される参照画素が含まれる領域
   の大きさを設定するための領域設定手段を備え、 前記データ処理手段は、前記領域設定手段により設定さ
   れた領域の参照画素を参照してデータ処理を行うことを
   特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
6. 【請求項６】 前記領域設定手段は、前記参照画素が含
   まれる領域の縦方向の長さと横方向の長さとを設定可能
   であることを特徴とする請求項５記載の画像処理装置。
7. 【請求項７】 前記入力部は、 入力された画像の構成に関する画像構成情報を抽出する
   抽出手段を備え、 前記データ処理手段は、前記抽出手段により抽出された
   前記画像構成情報に基づいてデータ処理を行うことを特
   徴とする請求項１記載の画像処理装置。
8. 【請求項８】 前記画像構成情報は、画素の形状を表す
   情報であることを特徴とする請求項７記載の画像処理装
   置。
9. 【請求項９】 前記画像構成情報は、画像全体の大きさ
   を表す情報であることを特徴とする請求項７記載の画像
   処理装置。
10. 【請求項１０】 さらに、 前記データ処理手段により行われる画像鮮明化処理の度
    合いを設定可能な鮮明化度設定手段を備え、 前記データ処理手段は、前記鮮明化度設定手段により設
    定された前記画像鮮明化処理の度合いに対応した処理を
    行うことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
11. 【請求項１１】 前記所定の画像鮮明化処理は、前記注
    目画素と前記参照画素との距離の２乗に反比例した値に
    依存して行われるものであることを特徴とする請求項１
    記載の画像処理装置。
12. 【請求項１２】 画像を構成する個々の画素の値を入力
    するステップと、 入力された注目画素に対して、この注目画素の周辺に位
    置する参照画素の値と前記注目画素の値とを用いて、前
    記注目画素と前記参照画素との距離に依存した所定の画
    像鮮明化処理を行うステップと、 前記画像鮮明化処理により得られたデータを前記注目画
    素の新たな値として出力するステップとを含むことを特
    徴とする画像処理方法。
13. 【請求項１３】 鮮明化処理対象の画像における注目画
    素の値とこの注目画素の周辺に位置する参照画素の値と
    を入力値とし、その関数値を前記注目画素のフィルタリ
    ング後の出力値とする所定のフィルタ関数を用いて画像
    フィルタリング処理を行う画像フィルタであって、 前記フィルタ関数が、前記注目画素と前記参照画素との
    距離に依存する要素を含むものであることを特徴とする
    画像フィルタ。
14. 【請求項１４】 鮮明化処理対象の画像における注目画
    素の値とこの注目画素の周辺に位置する参照画素の値と
    を、前記注目画素と前記参照画素との距離に依存する要
    素を含む所定のフィルタ関数に入力するステップと、 前記フィルタの関数値を前記注目画素のフィルタリング
    後の値として出力するステップとを含むことを特徴とす
    る画像フィルタリング方法。