JP2002262071A - 画像処理装置、画像表示装置、画像処理方法、画像表示方法、および画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、画像の輪郭部の鮮鋭度を適切に調
整し、また、輪郭部における画質劣化を生じることなく
画像の拡大、および縮小を行なうことが可能な画像処理
装置を実現することを目的とする。 【解決手段】 本発明による画像表示装置は、原画像を
構成する画素データに基づいて前記原画像の画像レベル
の変化に関する特徴量を算出する手段と、前記特徴量に
基づいて、前記原画像に対応する新たな画像の画素デー
タ生成点を設定する手段と、前記画素データ生成点にお
いて前記原画像の画素データを補間することにより前記
新たな画像を構成する画素データを生成する手段とを備
えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像を拡大、また
は縮小処理を含む画像処理装置、および画像処理方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】画像を任意の倍率に拡大・縮小する場
合、原画像の画素データに対し所定の補間演算を行なう
ことにより原画像の画素数とは異なる数の補間画素デー
タを算出する。例えば、表示画素数が１０２４画素×７
２８ラインのディスプレイに対し、入力画像（原画像）
の画像フォーマットが６４０画素×４８０ラインの場
合、ディスプレイ全体に入力画像を表示するには、補間
演算によりディスプレイの表示画素数に対応した数の補
間画素データを算出する必要がある（この場合の拡大処
理における変換倍率は１．６倍である）。

【０００３】図１５は、画像を拡大する場合の補間画素
データの算出方法について説明するための説明図であ
る。同図において、Ｐｎ，Ｐｎ＋１は原画像を構成する
画素データの一部であり、ｑｎ（図中、×により示す）
は補間点、ｐｏｎは補間点ｑｎにおいて算出された補間
画素データである。図１３は線形補間により補間画素デ
ータを算出する場合について示しており、Ｆ（ｘ）は補
間演算に用いる補間係数の特性を示す関数である。ここ
では簡単のため、原画像の各画素の間隔を１とし、補間
点ｑｎと画素データＰｎとの距離をｒとした場合、補間
画素データＰｏｎは以下の式により算出される。

【０００４】

【数１】

【０００５】図１６は、図１５に基づいて説明した補間
演算により、画像を拡大する場合の補間画素データの算
出方法を説明するための説明図である。同図においてｐ
１１，ｐ１２，ｐ１３は原画像の画素データ、ｑ１１〜
ｑ１７（図中、×により示す）は補間画素データを算出
するための補間点、ｐｏ１１〜ｐｏ１７は補間点ｑ１１
〜ｑ１７において算出される補間画素データである。同
図は原画像を３倍に拡大する場合について示しており、
原画像の画素間の間隔を１として、補間点ｑ１１〜ｑ１
７は１／３の間隔で設定される。同図に示すように、変
換倍率、または変換画素数に応じて補間点ｑｎを設定
し、設定された全ての補間点ｑｎについて式（１）に示
す補間演算を行なうことにより拡大画像、または縮小画
像を生成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の補間演算により
画像を拡大した場合の問題点について図１７に基づいて
説明する。図１７は、従来の補間演算により入力画像を
拡大して得られる出力画像を示している。同図に示すよ
うに、従来の補間演算により画像を拡大した場合、入力
画像の輪郭部Ｊに対応する出力画像の輪郭部J’の鮮鋭
度が低下するという問題があった。また、従来一般的に
用いられている、輪郭信号を用いた輪郭強調によれば、
輪郭部周辺にオーバーシュートやアンダーシュートによ
る画質劣化が生じる問題があった。

【０００７】本発明は、上記の問題に鑑みてなされたも
ので、画像の輪郭部の鮮鋭度を適切に調整し、また、輪
郭部における画質劣化を生じることなく画像の拡大、お
よび縮小を行なうことが可能な画像処理装置を実現する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による画像処理装
置は、原画像を構成する画素データに基づいて前記原画
像の画像レベルの変化に関する特徴量を算出する手段
と、前記特徴量に基づいて、前記原画像に対応する新た
な画像の画素データ生成点を設定する手段と、前記画素
データ生成点において前記原画像の画素データを補間す
ることにより前記新たな画像を構成する画素データを生
成する手段とを備えたものである。

【０００９】上記画像処理装置において、特徴量は原画
像の所定の帯域成分を出力する第１の帯域通過フィル
タ、および前記第１の帯域通過フィルタと遮断周波数が
異なる第２の帯域通過フィルタの各出力の差分に基づい
て算出される。

【００１０】上記画像処理装置において、特徴量は原画
像の高域画像データに基づいて算出される。

【００１１】上記画像処理装置において、特徴量は原画
像の高域画像データおよび一次微分データに基づいて算
出される。

【００１２】上記画像処理装置において、画素データ生
成点の数を、原画像の画素数に対して増減することによ
り前記原画像に対応する拡大画像または縮小画像を生成
するものである。

【００１３】上記画像処理装置において、特徴量は原画
像の水平方向における画像レベルの変化に関する。

【００１４】上記画像処理装置において、特徴量は原画
像の垂直方向における画像レベルの変化に関する。

【００１５】本発明による画像処理方法は、原画像を構
成する画素データに基づいて前記原画像の画像レベルの
変化に関する特徴量を算出し、前記特徴量に基づいて、
前記原画像に対応する新たな画像の画素データ生成点を
設定し、前記画素データ生成点において前記原画像の画
素データを補間することにより前記新たな画像を構成す
る画素データを生成するものである。

【００１６】上記画像処理方法において、特徴量は原画
像の高域画像データに基づいて算出される。

【００１７】上記画像処理方法において、特徴量は原画
像の高域画像データおよび一次微分データに基づいて算
出される。

【００１８】上記画像処理方法において、画素データ生
成点の数を、原画像の画素数に対して増減することによ
り前記原画像に対応する拡大画像または縮小画像を生成
するものである。

【００１９】上記画像処理方法において、特徴量は原画
像の水平方向における画像レベルの変化に関する。

【００２０】上記画像処理方法において、特徴量は原画
像の垂直方向における画像レベルの変化に関する。

【００２１】本発明による画像表示装置は、入力画像を
構成する画素データに基づいて前記入力画像の画像レベ
ルの変化に関する特徴量を算出する手段と、前記特徴量
に基づいて、前記入力画像に対応する出力画像の画素デ
ータ生成点を設定する手段と、前記画素データ生成点に
おいて前記入力画像の画素データを補間することにより
生成される画素データに基づいて、前記出力画像を表示
する表示手段とを備えたものである。

【００２２】上記画像表示装置において、特徴量は原画
像の所定の帯域成分を出力する第１の帯域通過フィル
タ、および前記第１の帯域通過フィルタと遮断周波数が
異なる第２の帯域通過フィルタの各出力の差分に基づい
て算出される。

【００２３】上記画像表示装置において、特徴量は入力
画像の高域画像データに基づいて算出される。

【００２４】上記画像表示装置において、特徴量は入力
画像の高域画像データおよび一次微分データに基づいて
算出されるものである。

【００２５】上記画像表示装置において、画素データ生
成点の数を、入力画像の画素数に対して増減することに
より前記入力画像に対応する拡大画像または縮小画像を
表示するものである。

【００２６】上記画像表示装置において、特徴量は入力
画像の水平方向における画像レベルの変化に関する。

【００２７】上記画像表示装置において、特徴量は入力
画像の垂直方向における画像レベルの変化に関する。

【００２８】本発明による画像表示方法は、入力画像を
構成する入力画素データに基づいて前記入力画像の画像
レベルの変化に関する特徴量を算出し、前記特徴量に基
づいて、前記入力画像に対応する出力画像の画素データ
生成点を設定し、前記画素データ生成点において前記入
力画像の画素データを補間することにより生成される画
素データに基づいて前記出力画像を表示するものであ
る。

【００２９】上記画像表示方法において、特徴量は入力
画像の高域画像データに基づいて算出されるものであ
る。

【００３０】上記画像表示方法において、特徴量は入力
画像の高域画像データおよび一次微分データに基づいて
算出される。

【００３１】上記画像表示方法において、画素データ生
成点の数を、入力画像の画素数に対して増減することに
より前記入力画像に対応する拡大画像または縮小画像を
表示するものである。

【００３２】上記画像表示方法において、特徴量は入力
画像の水平方向における画像レベルの変化に関する。

【００３３】上記画像表示方法において、特徴量は入力
画像の垂直方向における画像レベルの変化に関する。

【００３４】本発明による画像処理プログラムは、原画
像を構成する画素データに基づいて前記原画像の画像レ
ベルの変化に関する特徴量を算出し、前記特徴量に基づ
いて、前記原画像に対応する新たな画像の画素データ生
成点を設定し、前記画素データ生成点において前記原画
像の画素データを補間することにより前記新たな画像を
構成する画素データを生成する処理をコンピュータに実
行させるものである。

【００３５】上記画像処理プログラムにおいて、特徴量
は原画像の高域画像データに基づいて算出される。

【００３６】上記画像処理プログラムにおいて、特徴量
は原画像の高域画像データおよび一次微分データに基づ
いて算出される。

【００３７】上記画像処理プログラムにおいて、画素デ
ータ生成点の数を、原画像の画素数に対して増減するこ
とにより前記原画像に対応する拡大画像または縮小画像
を生成するものである。

【００３８】上記画像処理プログラムにおいて、特徴量
は原画像の水平方向における画像レベルの変化に関す
る。

【００３９】上記画像処理プログラムにおいて、特徴量
は原画像の垂直方向における画像レベルの変化に関す
る。

【００４０】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、本発明の
一実施形態による画像処理装置の動作を概略的に説明す
るための説明図である。原画像をｎ倍の変換倍率で拡大
する場合の動作について示している。図１においてｐ
（ｘ）は原画像の画像レベルを表す画像データ、ａ
（ｘ）は画像データｐ（ｘ）の高域画像データ、ｄ
（ｘ）は画像データｐ（ｘ）の一次微分データである。
ｃ（ｘ）は、高域画像データａ（ｘ）、および一次微分
データｄ（ｘ）に基づいて以下の式により算出される変
換倍率である。

【００４１】

【数２】

【００４２】式（２）において、ｎは画像全体としての
設定倍率であり、ｋは輪郭部の鮮鋭度を制御する所定の
係数である。ここで、設定倍率ｎは画像全体としての変
換倍率である。図１に示すように変換倍率ｃ（ｘ）は、
画像レベルが変化する輪郭部の前部（図１においてｂに
より示す区間）では設定倍率ｎに比して高く、輪郭部の
後部（図１においてｃにより示す区間）では設定倍率ｎ
に比して低くなる。ただし、変換倍率ｃ（ｘ）の平均値
はｎとなる。Ｐｏは変換倍率ｃ（ｘ）に基づいて拡大さ
れた画像データである。画像データＰｏにおいて、ｂ’
により示す区間は上述した輪郭部の前部（区間ｂ）に対
応しており、ｃ’により示す区間は上述した輪郭部の後
部（区間ｃ）に対応している。このように、輪郭部にお
ける変換倍率を部分的に変化させることにより、輪郭部
の鮮鋭度が保存された拡大画像を得ることができる。さ
らに、式（２）において、係数ｋの値を大きくすること
により輪郭部の前部（区間ｂ）および後部（区間ｃ）に
おける変換倍率ｃ（ｘ）を所望の大きさとし、画像の鮮
鋭度を調整することができる。

【００４３】以上のように、画像の拡大処理を行なう
際、原画像の高域画像データ、および一次微分データを
検出することにより得られる画像レベルの変化に関する
特徴量に基づいて、輪郭部における変換倍率を部分的に
変化させることにより、輪郭部の鮮鋭度を保存し、また
調整することができる。

【００４４】図１に基づいて説明したように、輪郭部に
おける変換倍率を部分的に変化させるには、変換倍率が
高い部分では補間密度を相対的に高くし、変換倍率が低
い部分では補間密度を相対的に低くすることにより補間
画素データを算出すればよい。

【００４５】図２は、輪郭部における補間画素データの
生成方法について説明するための説明図である。同図に
おいて、ｐ１，ｐ２，ｐ３は輪郭部における原画像の画
素データを表し、ｑ’１〜ｑ’７は変換倍率に応じて設
定される仮の補間点（以下、単に補間点と称す）を表し
ている。同図は、設定倍率ｎを３倍とした場合の画素数
の変換動作を示しており、この場合、原画像の各画素デ
ータの間隔を１とすると、設定倍率ｎの逆数、すなわち
１／３の間隔で画像データｐ（ｘ）が補間されるように
補間点ｑ’１〜ｑ’７が設定される。ここで、変換倍率
ｃ（ｘ）が相対的に高い輪郭部の前部では補間密度が高
く、変換倍率が相対的に低い輪郭部の後部では補間密度
が低くなるように仮想的な補間点ｑ’１〜ｑ’７に対応
する実際の補間点を設定する。ｑ１〜ｑ７は、補間点
ｑ’１〜ｑ’７に対応する実際の補間点としての画素デ
ータ生成点である。画素データ生成点ｑ１〜ｑ７の位置
は、各補間点ｑ’１〜ｑ’７における変換倍率ｃ（ｑ’
１）〜ｃ（ｑ’７）の逆数に基づいて算出される。つま
り、ｑ１とｑ２との距離はｐ１とｐ２との距離を１とし
た場合、ｑ’２における変換倍率ｃ（ｑ’２）の逆数に
より求められ、同様にｑ２とｑ３との距離はｑ’３にお
ける変換倍率ｃ（ｑ’３）の逆数により求められる。従
って、各補間点ｑ’ｎにおける変換倍率ｃ（ｑ’ｎ）の
逆数を累積加算することで各画素データ生成点ｑｎの位
置が設定される。尚、画像レベルの変化が生じない区間
ａ（輪郭部以外の領域）においては、補間点ｑ’および
画素データ生成点ｑの位置は同一となる。

【００４６】上記のように設定された画素データ生成点
ｑ１〜ｑ７における補間画素データｐｏ’１〜ｐｏ’７
を算出し、これらの補間画素データｐｏ’１〜ｐｏ’７
を原画像に対応する新たな画像の画素データｐｏ１〜ｐ
ｏ７とすることにより輪郭部の鮮鋭度を制御することが
できる。ここで、補間画素データｐ’ｏｎは、図２に示
す補間係数Ｆ（ｘ）により式（１）に基づいて算出する
ことができる。

【００４７】上記の動作を画像の水平方向、および垂直
方向について行なうことにより、輪郭部の鮮鋭度を保存
し、また適切に調整された状態で画素数の変換（画像の
拡大・縮小、走査線補間等）を行なうことができる。
尚、上記の説明では、画像を拡大する場合について説明
したが、画像を縮小する場合においても適用することが
できる。この場合、輪郭部の画像が欠落することなく画
像を縮小することができる。

【００４８】以下、上記動作を実現する画像処理装置の
構成を図面に基づいて説明する。図３は、本実施の形態
による画像処理装置の構成を示すブロック図である。垂
直画素数変換部６１は、原画像を表す画像データＰｉの
垂直方向の画素数を変換し、画像データＰｖを出力す
る。水平画素数変換部６２は、画像データＰｖの水平方
向の画素数を変換し、画像データＰｏを出力する。

【００４９】垂直高域通過フィルタ１２は、画像データ
Ｐｉの垂直方向における高域画像データＶａ（ｙ）を出
力する。また、垂直微分手段１３は画像データＰｉの垂
直方向における一次微分データＶｄ（ｙ）を出力する。
垂直変換倍率制御手段１４は、画像データＰｉの垂直方
向の高域画像データＶａ（ｙ）、および一次微分結果Ｖ
ｄ（ｙ）に基づいて、垂直変換倍率Ｖｃ（ｙ）を算出
し、垂直画素数変換手段１１に出力する。垂直変換倍率
Ｖｃ（ｙ）は、式（２）において、ａ（ｙ）およびｄ
（ｙ）をそれぞれＶａ（ｙ）およびＶｄ（ｙ）に置き換
えることにより、以下の式により表される。

【００５０】

【数３】

【００５１】垂直画素数変換手段１１は、式（３）によ
り算出された垂直変換倍率Ｖｃ（ｙ）に基づいて、図２
に示す動作により垂直方向の補間画素データｐｏ’ｍを
算出し、垂直方向の画素数が変換された画像データＰｖ
を水平画素数変換部６２に出力する。

【００５２】水平高域通過フィルタ１６は、画像データ
Ｐｖの水平方向における高域画像データＨａ（ｘ）を出
力する。また、水平微分手段１７は画像データＰｖの水
平方向における一次微分データＨｄ（ｘ）を出力する。
水平変換倍率制御手段１８は、画像データＰｖの水平方
向の高域画像データＨａ（ｘ）、および一次微分データ
Ｈｄ（ｘ）に基づいて、水平変換倍率Ｈｃ（ｘ）を算出
し、水平画素数変換手段１５に出力する。水平変換倍率
Ｈｃ（ｘ）は、式（２）において、ａ（ｘ）およびｄ
（ｘ）をそれぞれＨａ（ｘ）およびＨｄ（ｘ）に置き換
えることにより、以下の式により表される。

【００５３】

【数４】

【００５４】水平画素数変換手段１５は、式（４）によ
り算出された水平変換倍率Ｈｃ（ｘ）に基づいて、図２
に示す動作により補間画素データｐｏ’ｎを算出し、画
像データＰｏを出力する。

【００５５】垂直画素数変換部６１、および水平画素数
変換部６２の基本的な動作は同様であり、水平画素数変
換部６２を垂直画素数変換部６１の前段に設けても同様
の効果を奏する。尚、設定倍率ｎを１に設定することに
より、輪郭強調のみを行なうことができる。また、設定
倍率ｎを垂直方向と、水平方向とで異なる値に設定して
もよい。例えば、垂直方向の設定倍率ｎを２とし、水平
方向の設定倍率ｎを１とすることで、インタレース画像
からノンインタレース画像への変換（走査線補間）を行
なうことができる。さらに、式（３）、（４）により算
出される垂直変換倍率Ｖｃ（ｘ）、および水平変換倍率
Ｈｃ（ｘ）の係数ｋを独立に設定することで、垂直方向
における輪郭部の鮮鋭度、および水平方向にける輪郭部
の鮮鋭度を独立に制御することができる。

【００５６】また、垂直高域通過フィルタ１２、および
水平高域通過フィルタ１６の代わりに、図４に示すよう
に垂直低域通過フィルタ４２、および水平低域通過フィ
ルタ４６を用いて垂直方向、および水平方向の高域画像
データを出力するよう構成してもよい。つまり、垂直低
域通過フィルタ４２により出力される低域画像データＶ
ｓ（ｙ）と、画像データＰｉとの差分により垂直方向に
おける高域画像データＶａ（ｙ）を出力し、水平低域通
過フィルタ４６により出力される低域画像データＨｓ
（ｘ）と、画像データＰｖとの差分により水平方向にお
ける高域画像データＨａ（ｘ）を出力するよう構成して
もよい。

【００５７】実施の形態２．実施の形態１による画像処
理装置（図３に示す）において、垂直高域通過フィルタ
１２、水平高域通過フィルタ１５を特定の帯域成分を出
力する帯域フィルタ（バンドパスフィルタ）によって構
成してもよい。実施の形態２による画像処理装置は、画
像レベルの変化に関する特徴量を、画像データの輪郭部
を形成する特定の帯域成分に基づいて算出するものであ
る。

【００５８】図５は、本実施の形態による画素数変換器
６の構成を示す図である。同図において、１２０は画像
データＰｉの垂直方向における特定の帯域成分を出力す
る垂直帯域フィルタである。垂直帯域フィルタ１２０
は、第１の低域通過フィルタ１２１の出力Ｖｓ１（ｙ）
と、これと遮断周波数が異なる第２の低域通過フィルタ
１２２の出力Ｖｓ２（ｙ）との差分を算出するように構
成されている。１６０は画像データＰｖの水平方向にお
ける特定の帯域成分を出力する水平帯域フィルタであ
る。水平帯域フィルタ１６０は、第１の低域通過フィル
タ１６１の出力Ｈｓ１（ｘ）と、これと遮断周波数が異
なる第２の低域通過フィルタ１６２の出力Ｈｓ２（ｘ）
との差分を算出するように構成されている。

【００５９】図５に示す画像処理装置において、垂直画
素数変換部６１、および水平画素数変換部６２の動作は
同様であるので、ここでは水平画素数変換部６２の動作
について説明する。図６は、水平画素数変換部６２の動
作を説明するための説明図である。図６においてｐ
（ｘ）は画像データＰｖの水平方向における画像レベル
を示す画像データ、Ｈｓ１（ｘ）は第１の低域通過フィ
ルタ１６１の出力、Ｈｓ２は第２の低域通過フィルタ１
６２の出力、Ｈｓ１（ｘ）−Ｈｓ２（ｘ）は水平帯域フ
ィルタ１６０の出力である。Ｈｄ（ｘ）は画像データｐ
（ｘ）の一次微分データ、Ｈｃ（ｘ）は画像データｐ
（ｘ）をｎ倍に拡大する場合の変換倍率、ｐｏは変換倍
率Ｈｃ（ｘ）に基づいて拡大された画像データを示す。
図６に示す水平変換倍率Ｈｃ（ｘ）は、水平帯域フィル
タ１６０、水平微分手段１７の出力に基づいて以下の式
により算出される。

【００６０】

【数５】

【００６１】式（５）において、ｎは設定倍率、ｋは所
定の係数である。水平変換倍率制御手段１８は、上式
（５）により水平変換倍率Ｈｃ（ｘ）を算出し、水平画
素数変換手段１５に出力する。水平画素数変換手段１５
は、水平変換倍率Ｈｃ（ｘ）に基づいて、実施の形態１
において述べた動作と同様に画素数の変換を行なう。同
様の動作を垂直方向についても行ない、垂直方向の画素
数を変換する。図５に示す画像処理装置は、垂直方向の
画素数変換を行なった後に水平方向の画素数を変換する
よう構成されているが、水平方向の画素数変換を行なっ
てから垂直方向の画素数変換を行なっても同様の効果が
得られる。

【００６２】上記の構成により、原画像の特定の高域成
分に基づいて変換倍率ｃ（ｘ）を設定することにより、
輪郭部において特定の高域成分のみを強調することがで
きる。

【００６３】実施の形態３．実施の形態１、２では、垂
直方向の画素数変換、および水平方向の画素数変換の動
作を順次行なうよう構成したが、垂直方向の画素数変換
と水平方向の画素数変換を同時に行なうようにしてもよ
い。本実施の形態による画像処理装置は、垂直方向と水
平方向の画素数変換を同時に行う画像処理装置に関す
る。

【００６４】図７は、本実施の形態による画像処理装置
の画素数変換器の構成を示す図である。高域通過フィル
タ２０は、原画像の２次元方向における高域画像データ
ａ（ｘ，ｙ）を算出する。具体的には、演算対象となる
補間点ｑ’ｎｍの水平、垂直、および斜め方向に配列す
る画素データに基づいてフィルタ演算を行なう。ここ
で、補間点ｑ’ｎｍは、実施の形態１、２で述べた補間
点ｑｎ’に相当するが、本実施の形態における補間点
ｑ’ｎｍは垂直、および水平の２方向、すなわち２次元
方向に存在する。一次微分手段２１は、原画像の２次元
方向における一次微分データｄ（ｘ，ｙ）を算出する。
具体的には、演算対象となる補間点ｑ’ｎｍの水平、垂
直、および斜め方向に配列する画素データに基づいて一
次微分演算を行なう。本実施の形態において、補間点
ｑ’ｎｍ、画素データ生成点ｑ’ｎｍ、変換倍率ｃ
（ｘ，ｙ）、高域画像データａ（ｘ，ｙ）、一次微分デ
ータｄ（ｄ，ｙ）は、実施の形態１、２における補間点
ｑ’ｎ、画素データ生成点ｑｎ、変換倍率ｃ（ｘ）、高
域画像データａ（ｘ）、一次微分データｄ（ｘ）に相当
する。

【００６５】変換倍率制御手段２２は、原画像の二次元
方向における高域画像データａ（ｘ，ｙ）、および１次
微分データｄ（ｘ，ｙ）に基づいて、以下の式により変
換倍率ｃ（ｘ，ｙ）を算出する。

【００６６】

【数６】

【００６７】ここで、変換倍率ｃ（ｘ，ｙ）は２次元デ
ータにより表され、水平方向および垂直方向における変
換倍率が同時に算出される。画素数変換手段１９は、各
補間点ｑ’ｎｍにおける変換倍率ｃ（ｘ，ｙ）に基づい
て、画素データ生成点ｑｎｍを算出する。図８に、２次
元データとして表される補間点ｑ’ｎｍ、および対応す
る画素データ生成点ｑｎｍの一例を示す。画素数変換手
段１９は画素データ生成点ｑｎｍに隣接する４点の画素
データに基づいて補間演算を行なう。図９は、ｑｎｍに
隣接する原画像の画素データｐ１１，ｐ１２，ｐ２１，
ｐ２２に基づいて補間画素データｐｏ’ｎｍを算出する
場合の算出方法について説明するための説明図である。
同図において、Ｇ（ｘ）は、２次元方向の補間演算に用
いる補間係数の特性であり、対角方向に向かい合う画素
データの間の距離が１の場合について示している。補間
画素データｐｏ’ｎｍは、各画素データ生成点ｑｎｍ
と、隣接する画素データｐ１１，ｐ１２，ｐ２１，ｐ２
２との距離をｒ１１，ｒ１２，ｒ２１，ｒ２２とした場
合、以下の式により算出することができる。

【００６８】

【数７】

【００６９】以上のように、２次元方向の演算により、
画素データ生成点ｑｎｍに最も近い近い画素データのう
ち少なくとも４点の画素データに基づいて補間演算を行
なうことで、より精度の高い補間演算を行なうことがで
きる。

【００７０】尚、上記の構成は図４、５に示す画像処理
装置にも適用することができる。すなわち、図４に示す
画像処理装置に適用する場合は、図１０に示すように、
低域通過フィルタ４０により出力される２次元方向にお
ける低域画像データｓ（ｘ，ｙ）と、画像データＰｉと
の差分により高域画像データａ（ｘ，ｙ）を出力する。
また、図５に示す画像表示装置に適用する場合は、図１
１に示すように、第１の低域通過フィルタ３１の出力ｓ
１（ｘ，ｙ）と、遮断周波数が異なる第２の低域通過フ
ィルタ３２の出力ｓ２（ｘ，ｙ）との差分により原画像
の２次元方向における特定の帯域成分を算出し、変換倍
率制御手段２２に出力するよう構成する。

【００７１】実施の形態４．実施の形態４は、実施の形
態１〜３による画像処理装置の動作をソフトウェア制御
により行なう場合の画像処理方法に関する。図１２は本
実施の形態による画像処理方法を示すフローチャートで
ある。同図に示すフローチャートは、汎用コンピュータ
や、画像処理装置に内蔵されたマイクロコンピュータに
以下において説明する画像処理を実行させるプログラム
として適用してもよい。同図に示すフローチャートは、
垂直方向の画素数変換、および水平方向の画素数変換を
順次行なう場合の画像処理方法について示している。

【００７２】Ｓｔ１において、垂直方向の画素数変換に
必要な画素データが原画像の画像データＰｉ（図３参
照）から抽出される。ここでは、原画像を垂直方向に補
間する各補間点ｑ’ｍにおける高域画像データＶａ
（ｙ）、および一次微分データＶｄ（ｙ）の算出に必用
な画素データが抽出される。具体的には、演算の対象と
なる補間点ｑ’ｍに対し、垂直方向に隣接する画素デー
タが抽出される。次に、Ｓｔ１において抽出された画素
データに基づいて、補間点ｑ’ｍにおける垂直方向の高
域画像データＶａ（ｑ’ｍ）、および一次微分データＶ
ｄ（ｑ’ｍ）が算出される（Ｓｔ２）。

【００７３】次に、Ｓｔ２において算出された補間点
ｑ’ｍにおける画像データＰｉの高域画像データＶａ
（ｑ’ｍ）、および一次微分データＶｄ（ｑ’ｍ）によ
り、式（３）に基づいて、補間点ｑ’ｍにおける変換倍
率Ｖｃ（ｑ’ｍ）が算出される（Ｓｔ３）。次に、Ｓｔ
３において算出された変換倍率Ｖｃ（ｑ’ｍ）に基づい
て、画素データ生成点ｑｍを算出して設定し、この画素
データ生成点ｑｍにおいて補間演算を行なう。そして、
この演算により得られた補間画素データｐｏ’ｍを、原
画像に対応する新たな画像を構成する画素データｐｏｍ
として保存する（Ｓｔ４）。上記Ｓｔ１〜Ｓｔ４の動作
を水平方向に行なった後（Ｓｔ５）、次のラインに配列
する補間点ｑ’ｍ＋１についてＳｔ１〜Ｓｔ４の動作を
行なう（Ｓｔ６）。Ｓｔ５において、画像の左側からＳ
ｔ１〜Ｓｔ４の演算を行なう場合は画像の右端が画像の
最終端となる。上記の動作を最終ラインに達するまで行
なうことにより垂直方向の画素数が変換された画像デー
タＰｖ（図３参照）が生成される。

【００７４】垂直方向の画素数が変換された後、Ｓｔ７
において、水平方向の画素数変換に必要な画素データが
画像データＰｖから抽出される。ここでは、原画像を水
平方向に補間する各補間点ｑ’ｎにおける高域画像デー
タＨａ（ｘ）、および一次微分データＨｄ（ｘ）の算出
に必要な画素データが抽出される。具体的には、演算の
対象となる補間点ｑ’ｎに対し、水平方向に隣接する画
素データが抽出される。次に、Ｓｔ８において抽出され
た画素データに基づいて、補間点ｑ’ｎにおける水平方
向の高域周波数成分Ｈａ（ｑ’ｎ）、および一次微分値
Ｈｄ（ｑ’ｎ）が算出される（Ｓｔ８）。

【００７５】次に、Ｓｔ８において算出された補間点
ｑ’ｎにおける画像データＰｉの高域画像データＨａ
（ｑ’ｎ）、および一次微分データＨｄ（ｑ’ｎ）によ
り、式（４）に基づいて、補間点ｑ’ｎにおける変換倍
率Ｈｃ（ｑ’ｎ）が算出される（Ｓｔ９）。次に、Ｓｔ
９において算出された変換倍率Ｈｃ（ｑ’ｎ）に基づい
て、画素データ生成点ｑｎを算出して設定し、この画素
データ生成点ｑｎにおいて補間演算を行なう。そして、
この演算により得られた補間画素データｐ’ｏｎを、原
画像に対応する新たな画像を構成する画素データｐｏｎ
として保存する（Ｓｔ１０）。上記Ｓｔ７〜Ｓｔ１０の
動作を水平方向に行なった後（Ｓｔ１１）、次のライン
に配列する補間点ｑ’ｎ＋１についてＳｔ７〜Ｓｔ１０
の動作を行なう（Ｓｔ１２）。Ｓｔ１１において、画像
の左側からＳｔ７〜Ｓｔ１０の演算を行なう場合は画像
の右端が画像の最終端となる。上記の動作を最終ライン
に達するまで行なうことにより垂直方向および水平方向
の画素数が変換された画像データＰｏが生成される。

【００７６】なお、上記動作の説明では、垂直方向の画
素数を変換した後に水平方向の画素数を変換する場合に
ついて示したが、水平方向の画素数を変換した後に垂直
方向の画素数を変換してもよい。また、上記の画像処理
方法は、水平方向と垂直方向の画素数を同時に変換する
場合についても適用することができる。

【００７７】また、上記動作の説明では、垂直および水
平の画素数を変換する際、補間画素データを画像の左か
ら右、上から下の順番で演算する場合について示した
が、この限りではなく、任意の方向から演算しても同様
の結果を得ることができる。

【００７８】尚、実施の形態２に示したように複数の帯
域フィルタを用いて、特定の高域画像データを出力する
場合は、Ｓｔ２、およびＳｔ８において、２種類のフィ
ルタ演算を行ない、両者の演算結果の差を出力すればよ
い。

【００７９】実施の形態５．本実施の形態は、実施の形
態１〜４に示す画像処理装置を用いた画像表示装置に関
するものである。フォーマットの異なる画像信号を表示
するには、画像表示装置において入力画像を表示可能な
画素数に変換する必要がある。例えば、６４０ドット×
４８０ラインの画像を、１０２４ドット×７２８ライン
の表示装置（例えば、液晶パネル）に表示するには、表
示装置において画素数の変換を行なう。入力画像の画素
数に対し、表示装置の表示画素数が大きい場合、従来の
技術において述べたように、画像の拡大処理に伴い輪郭
部の鮮鋭度が劣化する問題が生じる。こうした問題は、
画像表示装置に実施の形態１〜４に示す画像処理装置を
設けるか、あるいはこうした画像処理装置の出力を画像
表示装置に与えることにより解決することができる。

【００８０】図１３に、本実施の形態による画像処理装
置の構成を示す。同図において、６は実施の形態１〜４
に示す画像処理装置により構成される画素数変換器であ
り、内部構成は、図３、４、５、７、１０または１１に
より示される。デジタル画像データは入力端子１を介し
て画像信号調整手段４に入力され、対応する同期信号
は、入力端子２を介して制御手段３１に入力される。制
御手段３１は、同期信号に基づいて制御信号を生成す
る。画像信号調整手段４は、画像データを後段の画素数
変換器６での処理に適した形式に変換する（例えば、画
像データが符号化されたデジタル画像データの場合は復
号化処理を行なう。）。画像信号調整手段４により出力
された画像データは、メモリ手段５に一時的に記憶され
る。ここで、メモリ手段５は、画素数変換器６での処理
に必要な（少なくとも２ライン以上）画像データを記憶
する。

【００８１】画素数変換器６は、メモリ手段５により出
力される画像データＰｉに対し、実施の形態１〜４にお
いて述べた動作により画素数の変換処理を行なう。画素
数変換器６により出力された画像データＰｏは画像調整
手段７に入力される。画像調整手段７は、画像データＰ
ｏに対してコントラスト、彩度の調整や階調制御などの
画像処理を行ない、表示装置３０に出力する。表示手段
３０は、制御手段３１の制御信号に基づいて、画像デー
タＰｏに対応する画像を表示する。

【００８２】図１４は、アナログ形式の画像信号を表示
する場合の画像表示装置の構成例を示す図である。Ａ／
Ｄ変換手段３は、アナログ画像信号を所定のサンプリン
グ周期で標本化し、画像信号調整手段４に出力する。画
像信号調整手段４は、入力された画像データを後段の画
素数変換器６での処理に適した形式に変換する。例え
ば、画素数変換器６において画像データＰｉをＲＧＢの
３原色画像データとして処理する場合は、入力画像信号
をＲＧＢの３原色画像データに変換する。また、画素数
変換器６において画像データＰｉをＹＣ信号として処理
する場合は、入力画像信号をＹＣ信号に変換する。画像
信号調整手段４で所定の形式に変換された画像データ
は、メモリ手段５に一時的に記憶される。

【００８３】メモリ手段５から読み出された画像データ
Ｐｉは、画素数変換器６に入力される。画素数変換器６
により出力された画像データＰｏは、画像調整手段７に
入力される。画像調整手段７は、画像データＰｏに対し
てコントラスト、彩度の調整や階調制御などの画像処理
を行ない、Ｄ／Ａ変換手段８に出力する。Ｄ／Ａ変換器
８は、アナログ形式に変換した画像信号を表示手段９に
出力する。表示手段９は、制御手段１０の制御信号に基
づいて、画像データＰｏに対応する画像を表示する。

【００８４】

【発明の効果】本発明による画像処理装置は、原画像の
画像レベルの変化に関する特徴量に基づいて設定される
画素データ生成点において、原画像の画素データを補間
することにより原画像に対応する新たな画像を生成する
ので、輪郭部の鮮鋭度を適切に制御することができる。

【００８５】本発明による画像処理方法は、原画像の画
像レベルの変化に関する特徴量に基づいて設定される画
素データ生成点において、原画像の画素データを補間す
ることにより原画像に対応する新たな画像を生成するの
で、輪郭部の鮮鋭度を適切に制御することができる。

【００８６】本発明による画像表示装置は、入力画像の
画像レベルの変化に関する特徴量に基づいて設定される
画素データ生成点において、入力画像の画素データを補
間することにより入力画像に対応する出力画像を生成す
るので、輪郭部の鮮鋭度が適切に制御された出力画像を
表示することができる。

【００８７】本発明による画像表示方法は、入力画像の
画像レベルの変化に関する特徴量に基づいて設定される
画素データ生成点において、入力画像の画素データを補
間することにより出力画像を生成するので、輪郭部の鮮
鋭度が適切に制御された出力画像を表示することができ
る。

【００８８】本発明による画像処理プログラムは、原画
像の画像レベルの変化に関する特徴量に基づいて設定さ
れる画素データ生成点において、前記原画像の画素デー
タを補間する処理をコンピュータに実行させるので、輪
郭部の鮮鋭度を適切に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１による画像処理動作を説明する
ための説明図である。

【図２】 実施の形態１による画像処理動作を説明する
ための説明図である。

【図３】 実施の形態１による画像処理装置の構成を示
す図である。

【図４】 実施の形態１による画像処理装置の構成を示
す図である。

【図５】 実施の形態２による画像処理装置の構成を示
す図である。

【図６】 実施の形態２による画像処理動作を説明する
ための説明図である。

【図７】 実施の形態３による画像処理装置の構成を示
す図である。

【図８】 実施の形態３による画像処理装置の動作を説
明するための説明図である。

【図９】 実施の形態３による画像処理装置の動作を説
明するための説明図である。

【図１０】 実施の形態３による画像処理装置の構成を
示す図である。

【図１１】 実施の形態３による画像処理装置の構成を
示す図である。

【図１２】 実施の形態４による画像処理方法を示すフ
ローチャートである。

【図１３】 実施の形態５による画像表示装置の構成を
示す図である。

【図１４】 実施の形態５による画像表示装置の構成を
示す図である。

【図１５】 従来の画素数の変換動作について説明する
ための説明図である。

【図１６】 従来の画素数の変換動作について説明する
ための説明図である。

【図１７】 従来の画像処理における問題点を説明する
ための説明図である。

【符号の説明】

６ 画素数変換器、９，３０ 表示手段、１０，３１
制御手段、１１ 垂直画素数変換手段、１２ 垂直高域
通過フィルタ、１３ 垂直微分手段、１４ 垂直変換倍
率制御手段、１５ 水平画素数変換手段、１６ 帯域制
限手段、１７水平微分手段、１８ 水平変換倍率制御手
段、１９ 画素数変換手段、２０ 高域通過フィルタ、
２１ 微分手段、２２ 変換倍率制御手段、３１，１２
１，１６１ 第１の低域通過フィルタ、３２，１２２，
１６２ 第２の低域通過フィルタ、４０ 低域通過フィ
ルタ、４２ 垂直低域通過フィルタ、４６ 水平低域通
過フィルタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥野 好章 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 吉井 秀樹 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5B057 AA20 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB08 CB12 CB16 CC01 CD06 CH01 CH11 DA20 DB02 DB06 DB09 DC16 5C076 AA21 AA22 BA06 BB04 BB15 CB04 5C082 AA01 AA17 BA12 CA22 CA33 CA34 CA85 CB06 DA87 MM02 MM10

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原画像を構成する画素データに基づいて
   前記原画像の画像レベルの変化に関する特徴量を算出す
   る手段と、前記特徴量に基づいて、前記原画像に対応す
   る新たな画像の画素データ生成点を設定する手段と、前
   記画素データ生成点において前記原画像の画素データを
   補間することにより前記新たな画像を構成する画素デー
   タを生成する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】 特徴量が原画像の所定の帯域成分を出力
   する第１の帯域通過フィルタ、および前記第１の帯域通
   過フィルタと遮断周波数が異なる第２の帯域通過フィル
   タの各出力の差分に基づいて算出されることを特徴とす
   る請求項１に記載の画像処理装置。
3. 【請求項３】 特徴量が原画像の高域画像データに基づ
   いて算出されることを特徴とする請求項１に記載の画像
   処理装置。
4. 【請求項４】 特徴量が原画像の高域画像データおよび
   一次微分データに基づいて算出されることを特徴とする
   請求項１に記載の画像処理装置。
5. 【請求項５】 画素データ生成点の数を、原画像の画素
   数に対して増減することにより前記原画像に対応する拡
   大画像または縮小画像を生成することを特徴とする請求
   項１〜３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
6. 【請求項６】 特徴量が原画像の水平方向における画像
   レベルの変化に関することを特徴とする請求項１〜４の
   いずれか１項に記載の画像処理装置。
7. 【請求項７】 特徴量が原画像の垂直方向における画像
   レベルの変化に関することを特徴とする請求項１〜４の
   いずれか１項に記載の画像処理装置。
8. 【請求項８】 原画像を構成する画素データに基づいて
   前記原画像の画像レベルの変化に関する特徴量を算出
   し、前記特徴量に基づいて、前記原画像に対応する新た
   な画像の画素データ生成点を設定し、前記画素データ生
   成点において前記原画像の画素データを補間することに
   より前記新たな画像を構成する画素データを生成するこ
   とを特徴とする画像処理方法。
9. 【請求項９】 特徴量が原画像の高域画像データに基づ
   いて算出されることを特徴とする請求項８に記載の画像
   処理方法。
10. 【請求項１０】 特徴量が原画像の高域画像データおよ
    び一次微分データに基づいて算出されることを特徴とす
    る請求項８に記載の画像処理方法。
11. 【請求項１１】 画素データ生成点の数を、原画像の画
    素数に対して増減することにより前記原画像に対応する
    拡大画像または縮小画像を生成することを特徴とする請
    求項８〜１０のいずれか１項に記載の画像処理方法。
12. 【請求項１２】 特徴量が原画像の水平方向における画
    像レベルの変化に関することを特徴とする請求項８〜１
    １のいずれか１項に記載の画像処理方法。
13. 【請求項１３】 特徴量が原画像の垂直方向における画
    像レベルの変化に関することを特徴とする請求項８〜１
    １のいずれか１項に記載の画像処理方法。
14. 【請求項１４】 入力画像を構成する画素データに基づ
    いて前記入力画像の画像レベルの変化に関する特徴量を
    算出する手段と、前記特徴量に基づいて、前記入力画像
    に対応する出力画像の画素データ生成点を設定する手段
    と、前記画素データ生成点において前記入力画像の画素
    データを補間することにより生成される画素データに基
    づいて前記出力画像を表示する表示手段とを備えたこと
    を特徴とする画像表示装置。
15. 【請求項１５】 特徴量が原画像の所定の帯域成分を出
    力する第１の帯域通過フィルタ、および前記第１の帯域
    通過フィルタと遮断周波数が異なる第２の帯域通過フィ
    ルタの各出力の差分に基づいて算出されることを特徴と
    する請求項１４に記載の画像表示装置。
16. 【請求項１６】 特徴量が入力画像の高域画像データに
    基づいて算出されることを特徴とする請求項１４に記載
    の画像表示装置。
17. 【請求項１７】 特徴量が入力画像の高域画像データお
    よび一次微分データに基づいて算出されることを特徴と
    する請求項１４に記載の画像表示装置。
18. 【請求項１８】 画素データ生成点の数を、入力画像の
    画素数に対して増減することにより前記入力画像に対応
    する拡大画像または縮小画像を表示することを特徴とす
    る請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の画像表示装
    置。
19. 【請求項１９】 特徴量が入力画像の水平方向における
    画像レベルの変化に関することを特徴とする請求項１４
    〜１８のいずれか１項に記載の画像表示装置。
20. 【請求項２０】 特徴量が入力画像の垂直方向における
    画像レベルの変化に関することを特徴とする請求項１４
    〜１８のいずれか１項に記載の画像表示装置。
21. 【請求項２１】 入力画像を構成する画素データに基づ
    いて前記入力画像の画像レベルの変化に関する特徴量を
    算出し、前記特徴量に基づいて、前記入力画像に対応す
    る出力画像の画素データ生成点を設定し、前記画素デー
    タ生成点において前記入力画像の画素データを補間する
    ことにより生成される画素データに基づいて前記出力画
    像を表示することを特徴とする画像表示方法。
22. 【請求項２２】 特徴量が入力画像の高域画像データに
    基づいて算出されることを特徴とする請求項２１に記載
    の画像表示方法。
23. 【請求項２３】 特徴量が入力画像の高域画像データお
    よび一次微分データに基づいて算出されることを特徴と
    する請求項２１に記載の画像表示方法。
24. 【請求項２４】 画素データ生成点の数を、入力画像の
    画素数に対して増減することにより前記入力画像に対応
    する拡大画像または縮小画像を表示することを特徴とす
    る請求項２１〜２３のいずれか１項に記載の画像表示方
    法。
25. 【請求項２５】 特徴量が入力画像の水平方向における
    画像レベルの変化に関することを特徴とする請求項２１
    〜２４のいずれか１項に記載の画像表示方法。
26. 【請求項２６】 特徴量が入力画像の垂直方向における
    画像レベルの変化に関することを特徴とする請求項２１
    〜２４のいずれか１項に記載の画像表示方法。
27. 【請求項２７】 原画像を構成する画素データに基づい
    て前記原画像の画像レベルの変化に関する特徴量を算出
    し、前記特徴量に基づいて、前記原画像に対応する新た
    な画像の画素データ生成点を設定し、前記画素データ生
    成点において前記原画像の画素データを補間することに
    より前記新たな画像を構成する画素データを生成する処
    理をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処
    理プログラム。
28. 【請求項２８】 特徴量が原画像の高域画像データに基
    づいて算出されることを特徴とする請求項２７に記載の
    画像処理プログラム。
29. 【請求項２９】 特徴量が原画像の高域画像データおよ
    び一次微分データに基づいて算出されることを特徴とす
    る請求項２７に記載の画像処理プログラム。
30. 【請求項３０】 画素データ生成点の数を、原画像の画
    素数に対して増減することにより前記原画像に対応する
    拡大画像または縮小画像を生成することを特徴とする請
    求項２７〜２９のいずれか１項に記載の画像処理プログ
    ラム。
31. 【請求項３１】 特徴量が原画像の水平方向における画
    像レベルの変化に関することを特徴とする請求項２７〜
    ３０のいずれか１項に記載の画像処理プログラム。
32. 【請求項３２】 特徴量が原画像の垂直方向における画
    像レベルの変化に関することを特徴とする請求項２７〜
    ３０のいずれか１項に記載の画像処理プログラム。