JP2001223996A - フィールド補間方法 - Google Patents

フィールド補間方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 動き検出を必要としない簡便な演算を通じ
て、動画像と静止画像の双方に対して良質な補間後の画
像を得る。 【解決手段】 補間画素Pが属するフィールド(i)にお
いて補間画素Pに隣接する隣接画素A,Bの値を、これ
らの隣接画素A,Bに対応する位置での隣接フィールド
(i-1)内の画素値の変化率にもとづいて外挿する(ステ
ップS3,S5)。つぎに、二つの外挿値の平均値Pが
算出される(ステップS5)。さらに、隣接画素Aの
値、隣接画素Bの値、および、平均値Pの中間値が、補
間画素Pの値として算出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、インタレース画
像をノンインタレース画像へ変換するフィールド補間方
法に関し、特に、簡便な演算で、動画像と静止画像の双
方に対して良質なノンインタレース画像を得るための改
良に関する。
【0002】
【従来の技術】インタレース画像の各フィールドにおい
てライン(走査線)を補間することにより、インタレー
ス画像をノンインタレース画像へ変換する方法として、
つぎの3種の方法(1) 〜(3) が、従来より知られてい
る。すなわち、 (1) 隣接するフィールドの画素を用いて補間する方法; (2) 上方または下方に隣接する画素を用いて補間する方
法;および、 (3) 上方および下方に隣接する画素の値の平均値を用い
て補間する方法;である。
【0003】方法(1) は、フィールド間補間と称され、
図7(a) に示すように、隣接するフィールドの画素を用
いて補間が行われる。方法(2) および(3) は、フィール
ド内補間と称され、図7(b) に示すように、同一フィー
ルド内で補間が行われる。図7(a) および(b) におい
て、縦軸Vは、画面上の垂直方向(ラインに垂直な方
向)を表し、符号(i-1),(i),(i+1)は、時間の流れに沿
ってフィールドに付番された識別番号を表している。フ
ィールド(i)が、補間対象とされるフィールドであり、
フィールド(i-1)は、それよりも1つ前のフィールドに
対応し、フィールド(i+1)は、1つ後のフィールドに対
応する。また、図7(a) および(b) において、黒丸は、
補間の対象とされる画素(補間画素)を表し、白丸は、
補間前のインタレース画像に含まれる画素を表してい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】フィールド間補間は静
止画像に適し、他方のフィールド内補間は動画像に適し
ている。すなわち、それぞれには、画像の動きに応じた
適・不適がある。このため、良質なノンインタレース画
像を得るためには、画像に対して動き検出を行って、画
像が静止画と動画のいずれであるかを判定し、判定結果
にもとづいて、二つの方法の中から一つを選択して実行
する必要があった。動き検出には、複雑で時間を要する
演算が必要とされ、また、双方の補間方法を適応的に切
り替えるにも複雑な演算が必要であった。
【0005】この発明は、従来の技術における上記した
問題点を解消するためになされたもので、動き検出を必
要とせず、簡便な演算を通じて、動画像と静止画像の双
方に対して良質な補間後の画像を得ることを可能にする
フィールド補間方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1の発明の方法は、各
フィールドにラインを補間することにより、インタレー
ス画像をノンインタレース画像へ変換するフィールド補
間方法であって、補間すべきライン上の画素である補間
画素の値を決定する工程が、(a) 前記補間画素と同一フ
ィールド内で前記補間画素に垂直方向に隣接する画素で
ある隣接画素に対応する位置における隣接フィールド内
での画素値の垂直方向の変化率を算出する工程と、(b)
前記隣接画素の値を前記変化率で前記補間画素の位置に
外挿した外挿値を算出する工程と、を備える。
【0007】第2の発明の方法では、第1の発明のフィ
ールド補間方法において、前記工程(a) では、前記隣接
画素として、前記補間画素に上方向に隣接する上方隣接
画素と、下方向に隣接する下方隣接画素との双方が採用
され、前記工程(b) では、当該双方に対応した二つの値
が、前記外挿値として算出され、前記補間画素の値を決
定する前記工程が、(c) 前記二つの外挿値の平均値を算
出する工程を、さらに備える。
【0008】第3の発明の方法では、第2の発明のフィ
ールド補間方法において、前記補間画素の値を決定する
前記工程が、(d) 前記上方隣接画素の値、前記下方隣接
画素の値、および、前記平均値の中間値を算出する工程
を、さらに備える。
【0009】
【発明の実施の形態】[1. 処理の手順]図1は、本発明
の実施の形態によるフィールド補間方法の処理手順を示
すフローチャートである。また、図2〜図4は、図1の
手順に沿った処理の原理を示す説明図である。これらの
図において、符号Hは平行な方向(水平方向)を表して
おり、符号Yは画素の値(すなわち、画素値)を表して
いる。さらに、符号Pは補間画素を表し、符号A,B
は、補間画素Pに垂直方向に隣接する画素である隣接画
素を表している。また、符号Cは、補間画素Pに対応し
た位置の隣接フィールド内での画素を表し、符号D,E
は、画素Cに垂直方向に隣接する画素を表している。ま
た、図2において、水平に延びる平行な帯は、補間前か
らフィールド内に存在するライン(走査線)を表してい
る。
【0010】カラー画像においては、演算の対象とされ
る画素値Yとしては、好ましくは、Y成分(輝度成分)
が選ばれるが、他の成分を用いることも可能であり、ま
た、三成分のそれぞれについて、個別に同様の演算を行
うことも可能である。なお、以下では、説明を簡潔なも
のとするために、画素とその値とを、同一の符号で表
す。
【0011】図1は、一つの補間画素Pに対する処理の
手順を示しており、図1の処理が、補間画素Pごとに反
復される。一つの補間画素Pに対する処理が開始される
と、隣接画素AおよびBに対応する隣接フィールド(i-
1)内の位置での垂直方向に沿った画素値の変化率(傾
き)が算出される(ステップS1,S2)。最も簡単に
は、隣接画素Aに対応した変化率として、画素値CとD
との差:C−Dが算出され、隣接画素Bに対応した変化
率として、画素値CとEとの差:C−Eが算出される。
【0012】つぎに、隣接画素A,Bそれぞれの値を、
それらに対応する変化率にもとづいて、対象画素Pの位
置に外挿した値である外挿値が算出される(ステップS
3,S4)。例えば、隣接画素Aの外挿値として、A+
(C−D)/2が算出され、隣接画素Bの外挿値とし
て、B+(C−E)/2が算出される。
【0013】つぎに、双方の外挿値の平均値が、算出さ
れる(ステップS5)。例えば、平均値Pとして、 P=[A+(C-D)/2+B+(C-E)/2]/2 ・・(式1) が算出される。この平均値Pを、そのまま、補間画素P
の画素値とすることも可能である。しかし、さらに好ま
しくは、平均値Pが、隣接画素A,Bの値の間にないと
きには、平均値Pを隣接画素A,Bの値のいずれかに近
い方の値へ修正し(ステップS6)、この修正後の値P
が、補間画素Pの画素値として採用される。ステップS
6の処理は、画素Aの値、画素Bの値、および、ステッ
プS5で算出される平均値の3つの値の中間値(メディ
アン)を、補間画素Pの画素値として算出することに相
当する。
【0014】[2. 利点]図5および図6は、本実施の形
態の方法と従来の方法との間で、処理の結果である補間
後の画像を対比して示す説明図である。図5および図6
のいずれにおいても、(a) は、奇数フィールドに対する
処理の結果を示し、(b) は、偶数フィールドに対する処
理の結果を示している。
【0015】図5の最上段に例示する静止画像に関して
は、図5の第2段以下に示すように、フィールド間補間
を行う従来の方法(1)が、良好な補間後の画質を実現し
ているのに対し、フィールド内補間を行う従来の方法
(2), (3) では、補間後の画像が奇数フィールドと偶数
フィールドとの間で大きく異なっており、フリッカ(い
わゆる、ちらつき)の原因となっている。本実施の形態
の方法では、従来の方法(2), (3) による画像よりも、
従来の方法(1) による画像に近い良好な画像が得られ、
フリッカも抑制される。
【0016】図5において、本実施の形態の方法による
画像と、従来の方法(3) による画像とは、より詳細に
は、つぎのように対比することができる。画面中央部の
帯状の領域と、その背景をなす上下2領域との境界に位
置する上下2本のラインに注目すると、奇数フィールド
では、従来の方法(3) による画像よりも、本実施の形態
の方法による画像の方が、本来の画素値である帯状領域
の画素値に近く、偶数フィールドでは、本来の画素値で
ある背景領域の画素値に近い。すなわち、奇数フィール
ドおよび偶数フィールドのいずれにおいても、従来の方
法(3) による画像よりも本実施の形態の方法による画像
の方が、境界に位置する上下2本のラインの画素値は、
本来の静止画像の画素値、あるいは、従来の方法(1) に
よる画像の画素値に近くなっている。
【0017】図6の最上段に例示する動画像(画面中央
部の矩形の領域が右方向へ水平に移動する例)に対して
は、図6の第2段以下に示すように、従来の方法(1) で
は、補間後の画像に櫛形のノイズが現れるのに対し、従
来の方法(2),(3) では、櫛形ノイズは出現せず、この点
においては比較的良好な画質を実現している。しかしな
がら、従来の方法(2) および(3) のいずれにおいても、
奇数フィールドの画像と偶数フィールドの画像との間
で、矩形の領域が垂直方向に1ライン分、不必要に移動
しており、本来の画像が正しく再現されるには至ってい
ない。これに対して、本実施の形態の方法では、従来の
方法(1) による画像とは異なり、櫛形ノイズが出現しな
いだけでなく、従来の方法(2) および(3) と比べて、垂
直方向への不必要な画像のずれが緩和されており、本来
の画像により近い良好な画像が得られる。
【0018】図6において、本実施の形態の方法による
画像と、従来の方法(2) および(3)による画像とは、よ
り詳細には、つぎのように対比することができる。画面
中央部の矩形の領域と、その背景をなす領域との境界に
位置する上下2本のラインに注目すると、本実施の形態
の方法による奇数フィールドの画像では、境界に位置す
る上のラインの左半分は、従来の方法(3) による奇数フ
ィールドの画像の対応するラインの画素値と同等であ
り、右半分は、それよりも背景領域の画素値に近い。ま
た、下のラインの左半分は、従来の方法(3) による奇数
フィールドの画像の対応するラインの画素値と同等であ
り、右半分は、それよりも矩形領域の画素値に近い。
【0019】さらに、本実施の形態の方法による偶数フ
ィールドの画像では、境界に位置する上のラインの右半
分は、従来の方法(3) による偶数フィールドの画像の対
応するラインの画素値と同等であり、左半分は、それよ
りも矩形領域の画素値に近い。また、下のラインの右半
分は、従来の方法(3) による偶数フィールドの画像の対
応するラインの画素値と同等であり、左半分は、それよ
りも背景領域の画素値に近い。
【0020】すなわち、奇数フィールドおよび偶数フィ
ールドのいずれにおいても、従来の方法(2) および(3)
による画像のいずれよりも、本実施の形態の方法による
画像の方が、境界に位置する上下2本のラインの画素値
は、平均的に、本来の動画像の画素値に近くなってい
る。
【0021】以上のように、本実施の形態のフィールド
補間方法では、画像の動きに応じて適応的に補間処理を
切り替えることなく、時間を要しない簡単な演算処理を
通じて、静止画像及び動画像のいずれに対しても良好な
補間後の画像を得ることが可能である。
【0022】[3. 変形例] (1) 図1では、ステップS1〜S4を通じて、補間画素
Pの隣接画素として、上方向に隣接する画素Aおよび下
方向に隣接する画素Bの双方が考慮された。これに対し
て、補間後の画質は幾分劣るが、演算処理がより簡潔な
方法として、隣接画素として画素Aまたは画素Bの一方
のみを考慮することも可能である。この場合には、平均
値を算出する処理(ステップS5)は、無用となる。
【0023】(2) 図1では、補間画素Pが属するフィー
ルド(i)に隣接する隣接フィールドとして、フィールド
(i)の一つ前のフィールド(i-1)が考慮された。これに対
して、隣接フィールドとして、フィールド(i)の一つ後
のフィールド(i+1)が採用されてもよい。
【0024】
【発明の効果】第1の発明の方法では、補間画素が属す
るフィールドにおいて補間画素に隣接する画素の値を、
当該隣接する画素に対応する位置での隣接フィールド内
の画素値の変化率にもとづいて外挿することにより、補
間画素の値が得られるので、動画像と静止画像との双方
に対して、適応的に処理を切り替えることなく、単純な
演算を通じて、補間後の画像として良好な画質の画像が
得られる。
【0025】第2の発明の方法では、隣接画素として上
方および下方隣接画素の双方が考慮されるので、さらに
画質が向上する。
【0026】第3の発明の方法では、上方隣接画素の
値、下方隣接画素の値、および、平均値の3個の値の中
間値が算出されるので、不自然な孤立した点や線が補間
後の画像に出現するのを防いで、さらに高い画質を実現
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態の方法の処理手順を示すフローチ
ャートである。
【図2】 図1に沿った処理の原理を示す説明図であ
る。
【図3】 図1に沿った処理の原理を示す説明図であ
る。
【図4】 図1に沿った処理の原理を示す説明図であ
る。
【図5】 実施の形態の方法の利点を示す説明図であ
る。
【図6】 実施の形態の方法の利点を示す説明図であ
る。
【図7】 従来の方法の原理を示す説明図である。
【符号の説明】
(i) フィールド (i-1),(i+1) 隣接フィールド P 補間画素 A 上方隣接画素 B 下方隣接画素

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 各フィールドにラインを補間することに
    より、インタレース画像をノンインタレース画像へ変換
    するフィールド補間方法であって、 補間すべきライン上の画素である補間画素の値を決定す
    る工程が、 (a) 前記補間画素と同一フィールド内で前記補間画素に
    垂直方向に隣接する画素である隣接画素に対応する位置
    における隣接フィールド内での画素値の垂直方向の変化
    率を算出する工程と、 (b) 前記隣接画素の値を前記変化率で前記補間画素の位
    置に外挿した外挿値を算出する工程と、を備えるフィー
    ルド補間方法。
  2. 【請求項2】 前記工程(a) では、前記隣接画素とし
    て、前記補間画素に上方向に隣接する上方隣接画素と、
    下方向に隣接する下方隣接画素との双方が採用され、 前記工程(b) では、当該双方に対応した二つの値が、前
    記外挿値として算出され、 前記補間画素の値を決定する前記工程が、 (c) 前記二つの外挿値の平均値を算出する工程を、さら
    に備える、請求項1に記載のフィールド補間方法。
  3. 【請求項3】 前記補間画素の値を決定する前記工程
    が、 (d) 前記上方隣接画素の値、前記下方隣接画素の値、お
    よび、前記平均値の中間値を算出する工程を、さらに備
    える、請求項2に記載のフィールド補間方法。
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CN113852830A (zh) * 2021-09-23 2021-12-28 杭州国芯科技股份有限公司 一种中值滤波视频去隔行方法
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