JP2004153761A - Interpolation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビジョン受像機をはじめ、陰極線管(CRT)、液晶、プラズマディスプレイパネル(PDP)、DLPなどを用いたディスプレイ装置において、フォ−マット変換等に伴い、画像信号を拡大、縮小する際の補間装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の補間装置の基本的な概念は、サンプリング定理に基づいている。サンプリング定理は、入力信号デ−タがサンプリング周波数の1/2の帯域に制限されている場合、この1/2の帯域までは、サンプリングデ−タにより再現できるという定理である。1/2の帯域まで平坦な周波数特性を得るためには、理論的には、sin(x)/xに対応した係数を持つ、FIRフィルタ(非巡回型フィルタ)によって原波形を再現し、画像の拡大の程度に応じた、オーバーサンプリングを行うことによって、出力の画素データが得られる。実際にはFIRフィルタを実現するためのタップ数に対応した遅延回路等の規模が有限のため、係数もそれに対応した近似的なものとなる。高域成分を忠実に再現しようとすればするほどタップ数は多くなる。
【0003】
一般には、補間処理において、様々な倍率の場合が存在するが、ここでは、具体的な例として、倍率2の拡大処理である走査線補間に関して述べている。この走査線補間は、NTSCのインターレース信号をノンインターレースまたはプログレッシブ(順次)走査に変換する走査線補間を行うものである。ここでは、いわゆるフィールド内補間に用いる補間回路であり、フィールド内のおよそ240本の走査線から480本の走査線に変換する際、元の走査線のライン間の中央の位置のラインデータを作成する回路について述べる。従来フィールド内の補間をするのに当たり、簡易な方式としては、1つ上のラインと同一データを利用するとか、2ラインの平均をとるものがあげられるが、性能向上のためには、4ライン以上の多ラインを利用することが実現されている。また、フィールド内補間のほかにも隣り合うフィールド間での画像の相関関係を考慮し、隣り合うフィールドのラインを含めて補間処理を行うことも実現されている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
図12は従来の補間装置の構成図であり、走査線変換において、フィールド内の4ラインでの補間を行う回路の例を示している。ここでは補間の拡大倍率は2に相当する。図12において、11、12、13は遅延回路であり、ここではラインメモリである。101、102、103、104は固定の係数を乗算する経数乗算器で、乗算器の係数は例えば、−1/8、5/8、5/8、−1/8とする。105は加算器である。
【0005】
原信号波形が正弦波等の帯域制限された通常の波形の場合には、4ラインでの補間を行うことにより、2ラインによる直線補間等の少ないタップ数での
簡易な補間方式に比べる高域成分を忠実に再現でき、良好な波形再現がなされる。
【0006】
【特許文献1】
特開平7−135618号公報(図1)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、上記の構成の補間装置では、帯域制限された入力波形においては、高域成分を概ね忠実に再現でき、良好な波形再現がなされるものの、本来高域成分を多く含む入力信号や人工的な信号など帯域制限されていない入力信号においては必ずしも良好な波形再現がなされない。例えばステップ波形ではリンギング、オーバーシュート、アンダーシュート等の元の信号に存在しない不自然な波形が発生し、不自然な波形となる。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の補間装置は、補間位置の両側に直線に並んだ複数の原画素の内、補間位置に対して一方の側の複数画素間の相関を検出する第1の相関検出回路と、他方の側の複数画素間の相関を検出する第2の相関検出回路と、前記複数の原画素に係数を乗算および加算を行うことにより補間値を算出する適応補間回路からなり、前記適応補間回路が前記第1の相関検出回路と第2の相関検出回路の出力により制御されることを特徴とするものである。
【0009】
ここで、補間位置に対して一方の側、他方の側という表現は、具体的には、左側、右側とか上側、下側を示す。また、第1の相関検出回路は補間位置に対して主に一方の側の複数画素間の相関を検出するが、利用する画素としてはそれ以外の画素を含む場合も含むものとし、同様に第2の相関検出回路は補間位置に対して主に他方の側の複数画素間の相関を検出するが、利用する画素としてはそれ以外の画素を含む場合も含むものとする。
【0010】
また、本発明の補間装置は、上記発明の補間装置における適応補間回路が、前記複数の原画素に係数を乗算する乗算器と、乗算器の出力を加算する加算器と、前記第1の相関検出回路と第2の相関検出回路の出力に従い係数を出力する係数発生回路とからなり、前記係数発生回路で発生された補間係数が前記乗算器に乗算されることを特徴とするものである。
【0011】
また、本発明の補間装置は、上記本発明の補間装置における適応補間回路が、前記原画素の内、異なる画素を入力とする複数の補間回路と、前記複数の補間回路の出力を制御する制御回路とからなることを特徴とするものである。
【0012】
また、本発明の補間装置は、上記本発明の補間装置における適応補間回路が、補間位置の両側に直線に並んだ複数の前記原画素の内、補間位置に対して一方の側の複数画素から補間する第1の補間回路と、他方の側の複数画素から補間する第2の補間回路と、前記第1の補間回路および第2の補間回路の出力を制御する第1の制御回路および第2の制御回路と、前記第1の制御回路および第2の制御回路の出力を加算する第1の加算器とからなることを特徴とするものである。
【0013】
また、本発明の補間装置は、上記本発明の補間装置における適応補間回路が、補間位置の両側に直線に並んだ複数の前記原画素の内、補間位置の両側の2画素に係数を乗算し直線補間する第3の補間回路と、補間位置の両側に直線に並んだ複数の前記原画素の内、補間位置に対して一方の側の複数画素から補間する第4の補間回路と、他方の側の複数画素から補間する第5の補間回路と、前記第4の補間回路および第5の補間回路の出力を制御する第3の制御回路および第4の制御回路と、前記第3の制御回路および第4の制御回路の出力を加算する第2の加算器と、前記第3の補間回路の出力と前記第2の加算器の出力とを加算する第3の加算器からなることを特徴とするものである。
【0014】
また、本発明の補間装置は、上記本発明の補間装置における適応補間回路が、補間位置の両側に直線に並んだ複数の前記原画素の内、補間位置の両側の2画素に係数を乗算し直線補間する第3の補間回路と、前記原画素に係数を乗算し、前記第1の補間回路で得られた残りの成分を出力する第6の補間回路と、前記第6の補間回路の出力を制御する第5の制御回路と、前記第3の補間回路の出力と前記第5の制御回路の出力とを加算する第4の加算器からなることを特徴とするものである。
【0015】
また、本発明の補間装置は、前記第1の相関検出回路および前記第2の相関検出回路が、入力された複数画素から高域成分を抽出するHPFからなることを特徴とするものである。
【0016】
また、本発明の補間装置は、上記本発明の補間装置における第1の相関検出回路および前記第2の相関検出回路が、入力された複数画素の最大値を求める最大値検出回路と、最小値を求める最小値検出回路と、最大値と最小値の差を検出する差分回路からなることを特徴とするものである。
【0017】
また、本発明の補間装置は、上記本発明の補間装置における制御回路が、入力値と制御入力値を乗算する乗算器からなることを特徴とするものである。
【0018】
また、本発明の補間装置は、上記本発明の補間装置における制御回路が、入力の絶対値が制御入力値以上の場合、入力の絶対値を制御入力値にクリップする可変クリップ回路からなることを特徴とするものである。
【0019】
また、本発明の補間装置は、補間位置の両側に直線に並んだ複数画素の内、補間位置の両側の2画素に係数を乗算し直線補間する第3の補間回路と、補間位置に対して一方の側の複数画素から補間する第4の補間回路と、他方の側の複数画素から補間する第5の補間回路と、前記第4および第5の補間回路の出力が入力される第3の係数回路と、前記第4および第5の補間回路の出力を加算する第5の加算器と、前記第3の係数回路の出力により前記第5の加算器の出力を制御する第5の制御回路と、前記第5の制御回路の出力と前記第3の補間回路の出力とを加算する第4の加算器とからなることを特徴とするものである。
【0020】
また、本発明の補間装置は、補間位置の両側に直線に並んだ複数画素の内、補間位置の両側の2画素に係数を乗算し直線補間する第3の補間回路と、補間位置に対して一方の側の複数画素から補間する第4の補間回路と、他方の側の複数画素から補間する第5の補間回路と、前記第4および第5の補間回路の出力の最小値を求める最小値検出回路と、前記第3の補間回路の出力と前記最小値検出回路の出力とを加算する第6の加算器からなることを特徴とするものである。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【0022】
まずこれらの発明の構成による作用について説明する。例えば上下方向に並んだ4画素を原画素とし、上側から2画素目と3画素目の中間の位置の画素を補間する場合について具体的な説明を行う。
【0023】
第1の相関検出回路は、上側よりの3画素を利用し、第2の相関検出回路は、下側よりの3画素を利用することにより相関を検出する。相関検出回路は、例えば、上述したような入力された複数画素の高域成分を抽出するHPFからなる。また、入力された複数画素の最大値および最小値を求める最大値検出回路および最小値検出回路と、最大値と最小値の差を検出する差分回路からなる。いずれの場合においても、3画素の値の相関が強い場合は相関回路として小さな値を出力し、3画素の値が大きく変化するような相関が弱い場合は、大きな値を出力する。例えば3画素の値が同一の場合は0を出力する。
【0024】
適応補間回路は、前記複数の原画素に係数を乗算および加算を行うことにより補間値を算出する。このとき、前記相関検出回路の判定結果に基づき、結果として、使用される原画素の乗算される係数が制御されるような構成となっている。例えば、上側に重点を置いた補間係数をもつ補間回路と下側に重点を置いた補間係数をもつ補間回路とに分割し、判定結果に応じて、2つの補間回路出力の使用する比率を変え、相関が強い側の画素を優先的に利用し、相関が弱い側の画素を利用しないような構成としている。
【0025】
また、他の作用についても同様な例を用いて説明する。第3の補間回路は、中央の2画素を利用し、第4の補間回路は、上側よりの3画素を利用し、第5の補間回路は、下側よりの3画素を利用することにより補間を行う。ここで、第3、第4の補間回路は、高域成分の補間処理と同時に、HPFによる相関検出回路と同等の働きをしている。第3、第4の補間回路の出力に基づき、これらの補間回路の出力の使用度合いを変えるような構成とすることにより、相関の強さが異なる場合、相関が弱い側の画素の優先的に使用し、相関が弱い側の画素の使用度合い抑制することが可能となる。これは高域成分の補間成分を抑制することに相当する。例えば上側、下側いずれかが平坦な部分からなる場合、平坦な部分の画素値を優先的に使用することになる。
【0026】
以上により、上記本発明において、原信号波形が画像の輪郭で高域成分を含むステップ波形等の場合、従来の方式ではリンギング、オーバーシュートが発生していたリンギング、オーバーシュート等の画質劣化が本発明により改善することができる。
【0027】
(実施の形態1)
図1は、第1の実施の形態における補間装置の構成図である。11、12、13は画像信号を一定期間遅延する遅延回路、14、15は相関検出回路、16は適応補間回路である。
【0028】
図2は、図1の適応補間回路16の具体的な構成例、適応補間回路16aを付加した図である。この図2において、図1と同じ構成要素については同じ符号を用いている。ここで、21は係数回路、22、23、24、25は乗算器、26は加算器である。以下に図2の補間装置の動作について説明する。ここで、この実施の形態の補間装置は走査線補間装置としており、補間ラインの画像信号を作成する補間装置とする。
【0029】
まず入力端子にサンプリングされた画像信号が供給される。ここで、遅延回路11、12、13はラインメモリに相当し、これらにより画像信号がそれぞれ1ライン遅延される。入力信号および遅延回路11、12の出力は相関検出回路14に入力される。遅延回路11、12、13の出力は相関検出回路15に入力される。入力信号、遅延回路11、12、13の出力、第1の相関検出回路14、第2の相関検出回路15の出力は適応補間回路16aに入力される。入力信号および遅延回路11、12、13の出力は、それぞれ乗算器22、23、24、25に入力され、各乗算器の出力は加算器26で加算され出力される。
【0030】
第1の相関検出回路14、第2の相関検出回路15の出力は適応補間回路16aの係数回路21に入力される。係数回路21は、出力が各乗算器に入力され、乗算する係数を制御する。第1の相関検出回路14は、例えば図6に示す3タップのHPFで構成される。以下、図6について説明する。
【0031】
連続した3個の原画素の相当する3入力に対し、それぞれ61、62、63の係数乗算器により、固定の係数である−1/2、1、−1/2が乗算された後、加算器64により加算され出力される。これにより、相関が強い場合、つまり3個の入力の値が近い場合は小さな値を出力する。例えば3画素の値が同一の場合は0を出力する。また、相関が弱い場合、つまり3画素の値が大きく変化する場合は大きな値を出力する。出力は規格化され、0から1の値をとるものとする。この回路では出力を規格化するためゲインを2とし、係数に含めている。このような相関検出回路は、また、例えば図7に示す回路により構成される。以下、図7について説明する。
【0032】
第1の相関検出回路14は、入力された上側3個の画素値が、最大値検出回路71および最小値検出回路72に入力され、それらの最大値および最小値を求め、差分回路により最大値と最小値の差が求められ出力される。第2の相関検出回路15は、入力された下側3個の画素値が、最大値検出回路71および最小値検出回路72に入力され、それらの最大値および最小値を求め、差分回路により最大値と最小値の差が求められ出力される。出力は規格化され、0から1の値をとるものとする。
【0033】
適応補間回路16aは、前記複数の原画素に係数を乗算および加算を行うことにより補間値を算出する。このとき、前記相関検出回路14または相関検出回路15の出力に基づき、係数回路より係数が出力され、この係数が原画素に乗算される。例えば、補間係数を一方の側に重点を置いた補間係数と他方の側に重点を置いた補間係数とに分割し、判定結果に応じて、使用する比率を変える。入力信号、遅延回路11、12、13の出力の4画素に対応した乗算器の係数の設定例を配列として示す。基本の状態では(−1/8、5/8、−1/8)とする。左側の係数が上側の画素に対応し、乗算される。上側の相関が強い場合、つまり上側の3画素の値が近い場合は(−1/8、9/16、9/16、0)を用いる。下側の相関が強い場合、つまり下側の3画素の値が近い場合は(0、9/16、9/16、−1/8)を用いる。
【0034】
本実施の形態において、原信号波形が正弦波の場合の原信号波形、入力信号波形、補間装置での出力波形の例を図11(a−1)、(b−1)、(c−1)に示す。原信号波形がステップ波形の場合の原信号波形、入力信号波形、補間装置での出力波形例を図11(a−2)、(b−2)、(c−2)を示す。以下の実施の形態においても同様である。入力信号波形が図11(b−1)のような正弦波波形の場合において、中央の補間位置に注目し説明する。
【0035】
その補間位置に関わる4個の原画素は、(0、1、1、0)である。ここで上側の3画素は(0、1、1)であり、相関が弱く、相関検出回路14の出力は1が出力される。下側の3画素は(1、1、0)であり、同様に相関が弱く、相関検出回路15の出力は1が出力される。このように上側、下側とも同様に相関が弱い場合には、(−1/8、5/8、5/8、−1/8)の係数を用い、結果的に、図11(c−1)示すように、従来の4タップのFIRフィルタと同等な補間がなされる。
【0036】
入力号波形が図11(b−2)のようなステップ波形の場合において、立ち上がり直後の補間位置に注目し説明する。その補間位置に関わる4個の原画素は、(0、1、1、1)である。ここで上側の3画素は(0、1、1)であり、相関が弱く、相関検出回路14の出力は1が出力される。下側の3画素は(1、1、1)であり、相関が強く、相関検出回路15の出力は0が出力される。このように上側と下側で相関の度合いがかたよっている場合、相関が弱い方の画素を使用しないようにし、この場合、係数(0、9/16、9/16、−1/8)を用いる。この結果、図11(c−2)示すように、補間値は1となり、オーバーシュートは発生しない。立ち下がり直後の補間位置に対しても同様に動作し、アンダーシュートも発生しない。
【0037】
(第2の実施の形態)
図3は、第2の実施の形態における補間装置の構成図である。図3において、図1、図2と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。31は係数回路、32、33は補間回路、34、35は乗算器、36は加算器である。以下、図3の補間装置の動作について説明する。ここで、実施の形態の補間装置は走査線補間装置としており、補間ラインの画像信号を作成する補間装置とする。
【0038】
適応補間回路16bにおいて、入力信号および遅延回路11、12の出力は、補間回路32に入力される。
遅延回路11、12、13の出力は、補間回路33に入力される。補間回路32、33の出力は、それぞれ制御回路としての乗算器34、35に入力され、各乗算器の出力は加算器36で加算され出力される。34、35は一般には制御回路であるが、ここでは具体的な例として乗算器としている。
【0039】
第1の相関検出回路14、第2の相関検出回路15の出力は、係数回路に入力される。補間回路は、前記複数の原画素に係数を乗算および加算を行うことにより補間値を算出する。係数の設定例については、入力信号、遅延回路11、12、13の出力の4画素に対応した配列として示す。補間回路32は、補間係数を上側の原画素に重点を置いた補間回路であり、例えば、係数(−1/8、9/16、9/16、0)が乗算された後、加算される。補間回路33は下側の原画素に重点を置いた補間回路であり、例えば、係数(0、9/16、9/16、−1/8)が乗算された後、加算される。
【0040】
係数回路は、前記相関検出回路の出力に基づき、係数を出力する。例えばこの係数が補間回路32、33の出力に乗算され、判定結果に応じて、補間回路32、33出力の使用する比率を変える。係数回路の動作を説明するに当たり、乗算器34、35に入力される係数を係数34、係数35とする。
【0041】
第1の相関検出回路14、第2の相関検出回路15の出力をx1、x2、係数34、係数35をy1、y2とすると、y1、y2は例えば、次式のように表すことができる。
y1=x2/max(x1、x2)
y2=x1/max(x1+x2)
ここで、max(x1、x2)はx1、x2の最大値を表す。
【0042】
max(x1、x2)が一定レベル以下の場合は、y1、y2は1とする。
【0043】
入力信号波形が図11(b−1)のような正弦波波形の場合において、中央の補間位置に注目し説明する。その補間位置に関わる4個の原画素は、(0、1、1、0)である。ここで上側の3画素は(0、1、1)であり、相関が弱く、相関検出回路14の出力は1が出力される。下側の3画素は(1、1、0)であり、同様に相関が弱く、相関検出回路15の出力は1が出力される。このような場合は、上側、下側のいずれの側においても同等に相関が弱い。このため、係数回路は、係数34、係数35は、いずれも1となり、補間回路33、33の出力に対し、それぞれ1が乗算された後加算される。これは、結果的に、4個の原画素に対し係数(−1/8、5/8、5/8、−1/8)が乗算されたのと同様になり、図11(c−1)示すように、従来と同等な補間がなされる。
【0044】
入力信号波形が図11(b−2)のようなステップ波形の場合において、立ち上がり直後の補間位置に注目し説明する。その補間位置に関わる4個の原画素は、(0、1、1、1)である。ここで上側の3画素は(0、1、1)であり、相関が弱く、相関検出回路14の出力は1が出力される。下側の3画素は(1、1、1)であり、相関が強く、相関検出回路15の出力は0が出力される。
【0045】
このため、係数回路は、係数34、係数35は、それぞれ0、1となり、補間回路32、33の出力に対し、それぞれ0、1が乗算された後加算される。結果的に、4個の原画素に対し係数(0、9/16、9/16、−1/8)が乗算されたのと同様になり、図11(c−2)示すように、補間値は1となり、オーバーシュートは発生しない。立ち下がり直後の補間位置に対しても同様に動作し、アンダーシュートも発生しない。
【0046】
(実施の形態3)
図4は、第3の実施の形態における補間装置の構成図である。図4において、図1から図3と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。41、42、43は補間回路、44、45は制御回路、46、47は加算器である。以下、図4の補間装置の動作について説明する。
【0047】
ここで、実施の形態の補間装置は走査線補間装置としており、補間ラインの画像信号を作成する補間装置とする。適応補間回路においては、まず遅延回路11、12の出力は、補間回路41に入力される。入力信号および遅延回路11、12の出力は、補間回路42に入力される。遅延回路11、12、13の出力は、補間回路43に入力される。補間回路42、43の出力は、それぞれ制御回路44、45に入力され、各制御回路の出力は加算器46で加算され出力される。
【0048】
第1の相関検出回路14、第2の相関検出回路15の出力は、それぞれ制御回路45、44に入力される。制御回路では、入力された信号が制御信号によりレベルが制御され、出力される。補間回路は、前記複数の原画素に係数を乗算および加算を行うことにより補間値を算出する。係数の設定例については、4個の原画素に対応した入力信号、遅延回路11、12、13の出力の値に乗算する4個の係数の配列として示す。補間回路41は、低域成分の処理に相当し、中央2画素の平均をとる補間回路であり、係数(0、 1/2、 1/2、 0)が乗算された後、加算される。
【0049】
補間回路42は、高域成分の処理に相当し、高域成分に相当する補間係数の内、一方の側に重点を置いた補間係数をもつ補間回路であり、例えば、係数(−1/8、 1/16、 1/16、0)が乗算された後、加算される。補間回路43は、高域成分の処理に相当し、高域成分の補間係数の内、他方の側に重点を置いた補間係数をもつ補間回路であり、例えば、係数(0、1/16、 1/16、 −1/8)が乗算された後、加算される。前記第1の相関検出回路14、第2の相関検出回路15の出力に基づき、制御回路45、44が制御され、補間回路42、43出力の使用するレベルを変える。制御回路の構成として、例えば、図8(a)に示す可変クリップ回路が用いられる。
【0050】
次に図8に示す可変クリップ回について説明する。入力は絶対値回路75に入力され、入力の絶対値を出力する。この絶対値出力と制御値は比較回路76に入力され、比較回路の出力に応じ、選択回路77において絶対値回路の出力と制御値を切り替え出力する。選択回路77の出力は符号回路78に入力され、ここで符号が入力の符号に戻される。以上により、可変クリップ回路の入力の絶対値が制御値を超える場合、制御値に制限され出力される。可変クリップ回路の特性例を図8(b)に示す。
【0051】
入力信号波形が図11(b−1)のような正弦波波形の場合において、中央の補間位置に注目し説明する。その補間位置に関わる4個の原画素は、(0、 1、 1、 0)である。ここで上側の3画素は(0、1、 1)であり、相関が弱く、相関検出回路14の出力は1が出力される。下側の3画素は(1、 1、 0)であり、同様に相関が弱く、相関検出回路15の出力は1が出力される。このため、補間回路42、43の出力に対し、補間回路42、43においてそれぞれ1でクリップされた後、加算器46で加算される。ただし、1は最大値であるため、この場合、実質はクリップされない。結果的に、4個の原画素に対し係数(−1/8、 5/8、 5/8、 −1/8)が乗算されたのと同様になり、図11(c−1)示すように、従来と同等な補間がなされる。
【0052】
入力信号波形が図11(b−2)のようなステップ波形の場合において、立ち上がり直後の補間位置に注目し説明する。その補間位置に関わる4個の原画素は、(0、 1、 1、 1)である。ここで上側の3画素は(0、 1、 1)であり、相関が弱く、相関検出回路14の出力は1が出力される。下側の3画素は(1、 1、 1)であり、相関が強く、相関検出回路15の出力は0が出力される。このため、相関検出回路14、15の出力はそれぞれ、補間回路43、42の出力に対し、それぞれ0、1でクリップされた後、加算器46で加算され、さらに、加算器46の出力は補間回路41出力と加算される。結果的に、4個の原画素に対し係数(0、 9/16、 9/16、 −1/8)が乗算されたのと同様になり、図11
(c−2)示すように、補間値は1となり、オーバーシュートは発生しない。立ち下がり直後の補間位置に対しても同様に動作し、アンダーシュートも発生しない。
【0053】
(実施の形態4)
図5は、第4の実施の形態における補間装置の構成図である。図5において、図1から図4と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。41、51は補間回路、52は制御回路、53は加算器である。以下、図5の補間装置の動作について説明する。ここで、実施の形態の補間装置は走査線補間装置としており、補間ラインの画像信号を作成する補間装置とする。
【0054】
適応補間回路においては、まず遅延回路11、12の出力は、補間回路41に入力される。入力信号および遅延回路11、12、13の出力は、補間回路51に入力される。補間回路51の出力は、それぞれ制御回路52に入力され、制御回路52の出力と補間回路41の出力は加算器53で加算され出力される。第1の相関検出回路14、第2の相関検出回路15の出力は、最小値検出回路52に入力される。制御回路52は、最小値検出回路52の出力によりレベルが制御され、出力される。
【0055】
補間回路は、前記複数の原画素に係数を乗算および加算を行うことにより補間値を算出する。係数の設定例をについては、4個の原画素に対応した入力信号、遅延回路11、12、13の出力の値に乗算する4個の係数の配列として示す。補間回路41は、低域成分の処理に相当し、中央2画素の平均をとる補間回路であり、係数(0、 1/2、 1/2、 0)が乗算された後、加算される。補間回路51は、高域成分の処理に相当し、例えば、係数(−1/8、 1/8、 1/8、 −1/8)が乗算された後、加算される。
【0056】
最小値検出回路52は、前記第1の相関検出回路14、第2の相関検出回路15の出力の内、小さい方を出力する。制御回路52は例えば乗算器が用いられる。
入力信号波形が図11(b−1)のような正弦波波形の場合において、中央の補間位置に注目し説明する。その補間位置に関わる4個の原画素は、(0、 1、 1、 0)である。ここで上側の3画素は(0、1、 1)であり、相関が弱く、相関検出回路14の出力は1が出力される。下側の3画素は(1、 1、 0)であり、同様に相関が弱く、相関検出回路15の出力は1が出力される。このため、最小値検出回路52の出力は1となり、乗算器である制御回路52に制御値が1として乗算される。1は制御値として最大値であるため、この場合、補間回路51の出力はそのままとなり、係数(−1/8、 1/8、 1/8、 −1/8)が乗算された後加算され、さらに補間回路41出力と加算される。これは、結果的に、4個の原画素に対し係数(−1/8、 5/8、 5/8、 −1/8)が乗算されたのと同様になり、図11(c−1)示すように、従来と同等な補間がなされる。
【0057】
入力信号波形が図11(b−2)のように原信号波形がステップ波形の場合において、立ち上がり直後の補間位置に注目し説明する。その補間位置に関わる4個の原画素は、(0、 1、 1、 1)である。ここで上側の3画素は(0、 1、 1)であり、相関が弱く、相関検出回路14の出力は1が出力される。下側の3画素は(1、 1、 1)であり、相関が強く、相関検出回路15の出力は0が出力される。このため、最小値検出回路52の出力は0となり、乗算器である制御回路52では0が乗算された後加算され、さらに補間回路41出力と加算される。
【0058】
これは、結果的に、4個の原画素に対し係数(0、 1/2、1/2、 0)が乗算されたのと同様になり、図11(c−2)示すように、補間値は1となり、オーバーシュートは発生しない。立ち下がり直後の補間位置に対しても同様に動作し、アンダーシュートも発生しない。
【0059】
(実施の形態5)
図9は、第5の実施の形態における補間装置の構成図である。11、12、13は画像信号を一定期間遅延する遅延回路である。41、42、43は補間回路、52は制御回路、52、82は加算器、81は係数回路である。以下、図9の補間装置の動作について説明する。ここで、実施の形態の補間装置は走査線補間装置としており、補間ラインの画像信号を作成する補間装置とする。
【0060】
まず入力端子にサンプリングされた画像信号が供給される。ここで、遅延回路11、12、13はラインメモリに相当し、これらにより画像信号がそれぞれ1ライン遅延される。遅延回路11、12の出力は補間回路41に入力される。入力信号および遅延回路11、12の出力は補間回路42に入力される。遅延回路11、12、13の出力は補間回路43に入力される。補間回路42、43の出力は加算器82で加算される。補間回路42、43の出力は、また、係数回路81に入力される。加算器82の出力は、係数回路81の出力により制御される制御回路52に入力され、制御回路52の出力と補間回路41の出力は加算器47で加算され出力される。
【0061】
補間回路は、前記複数の原画素に係数を乗算および加算を行うことにより補間値を算出する。係数の設定例をについては、4個の原画素に対応した入力信号、遅延回路11、12、13の出力の値に乗算する4個の係数の配列として示す。補間回路41は、低域成分の処理に相当し、中央2画素の平均をとる補間回路であり、係数(0、 1/2、 1/2、 0)が乗算された後、加算される。補間回路42は、高域成分に相当する補間係数の内、上側に重点を置いた補間係数をもつ補間回路であり、例えば、係数(−1/8、 1/16、 1/16、0)が乗算された後、加算される。補間回路43は、高域成分の補間係数の内、下側に重点を置いた補間係数をもつ補間回路であり、例えば、係数(0、1/16、 1/16、 −1/8)が乗算された後、加算される。補間回路42、43は、補間機能と共に相関を検出する機能を有している。補間回路42、43は、相関が強い場合、つまり3個の値が近い場合は小さな値を出力する。例えば3画素の値が同一の場合は0を出力する。また、相関が弱い場合、つまり3画素の値が大きく変化する場合は大きな値を出力する。
【0062】
係数回路81は、補間回路42、43の出力に基づき、係数を出力する。これらの係数が制御回路52に入力され、補間回路42、43の出力の和の使用する度合いを変える。係数回路の動作を説明するに当たり、制御回路52に入力される係数を係数52とする。補間回路42、43の出力をx1、x2、係数52をyとすると、yは、例えば次式のように表すことができる。
y=2*min(ABS(x1)、 ABS(x2))
ここで、min(a、b)はa、bの最小値を、ABS(a)はaの絶対値を表す。
【0063】
制御回路44、45は、図8に示した可変クリップ回路とする。入力信号波形が図11(b−1)のような正弦波波形の場合において、中央の補間位置に注目し説明する。その補間位置に関わる4個の原画素は、(0、 1、 1、 0)である。ここで上側の3画素は(0、1、 1)であり、相関が弱く、補間回路42の出力は1/8となる。下側の3画素は(1、 1、 0)であり、同様に相関が弱く、補間回路43の出力は1/8となる。上式より、係数52は、1/4となり、
補間回路52の出力に対し、1/4でクリップされた後加算され、さらに加算器46と補間回路41の出力は加算される。この場合、実質的にはクリップは行われていないのと同等であり、結果的に、4個の原画素に対し係数(−1/8、 5/8、 5/8、 −1/8)が乗算されたのと同様になり、図11(c−1)示すように、従来と同等な補間がなされる。
【0064】
入力信号波形が図11(b−2)のようなステップ波形の場合において、立ち上がり直後の補間位置に注目し説明する。その補間位置に関わる4個の原画素は、(0、 1、 1、 1)である。ここで上側の3画素は(0、 1、 1)であり、相関が弱く、補間回路42の出力は1/8となる。下側の3画素は(1、1、1)であり、相関が強く、補間回路43の出力は0となる。上式より、係数52は0となり、補間回路42、43の出力は0でクリップされた後加算され、さらに加算器46と補間回路41の出力は加算される。これは結果的に、4個の原画素に対し係数(0、 1/2、 1/2、 0)が乗算されたのと同様になり、図11(c−2)示すように、補間値は1となり、オーバーシュートは発生しない。立ち下がり直後の補間位置に対しても同様に動作し、アンダーシュートも発生しない。
【0065】
(実施の形態6)
図10は、第6の実施の形態における補間装置の構成図である。図10において、図9と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。
【0066】
補間回路42、43の出力は、最小値検出回路91に入力され、ゲイン2の増幅器92を経由し出力される。増幅器92の出力と補間回路41の出力は加算器93で加算される。最小値検出回路91は、補間回路42、43の出力が同符号の場合、絶対値が補間回路42、43の絶対値出力の小さい方となるような符号付きの値を出力する。但し、補間回路42、43が異符号の場合は0を出力する。結果として、最小値検出回路91と増幅器92は、補間回路42、43の出力が等しいときは、補間回路42、43の出力を単に加算したことと同等の動作となる。
【0067】
補間回路42、43の出力の値が異なるときは、絶対値の大きい方が、絶対値の小さい方に合わせ、絶対値が抑圧された後、加算されたことと同等になる。入力信号波形が図11(b−1)のような正弦波波形の場合において、中央の補間位置に注目し説明する。その補間位置に関わる4個の原画素は、(0、 1、 1、 0)である。補間回路42により係数(−1/8、1/16、 1/16、0)が乗算された後、加算される。補間回路43により係数(0、1/16、 1/16、 −1/8)が乗算された後、加算される。結果として、補間回路の出力はいずれも1/8となり、等しくなる。このため、最小値検出回路91と増幅器92は、補間回路42、43の出力を単に加算したことと同等となる。これは、結果的に、4個の原画素に対し係数(−1/8、 5/8、 5/8、 −1/8)が乗算されたのと同様になり、図11(c−1)示すように、従来と同等な補間がなされる。
【0068】
入力信号波形が図11(b−2)のようなステップ波形の場合において、立ち上がり直後の補間位置に注目し説明する。その補間位置に関わる4個の原画素は、(0、 1、 1、 1)である。ここで上側の3画素は(0、 1、 1)であり、相関が弱く、補間回路42の出力は1/8となる。下側の3画素は(1、1、1)であり、相関が強く、補間回路43の出力は0となる。このため、最小値検出回路91と増幅器92は0を出力する。この出力は補間回路41の出力と加算される。結果的に、4個の原画素に対し係数(0、1/2、1/2、0)が乗算されたのと同様になり、図11(c−2)示すように、補間値は1となり、オーバーシュートは発生しない。立ち下がり直後の補間位置に対しても同様に動作し、アンダーシュートも発生しない。
【0069】
以上において、補間回路42、43の係数は(実施の形態5)における同補間回路の係数と同じとして説明しており、このため、ゲイン2の増幅器92を用いている。補間回路42、43の係数を第5の実施の形態における同補間回路の係数の2倍に設定した場合、増幅器92はゲイン1となり、増幅器自体が不要となる。
【0070】
【発明の効果】
以上のように、本発明の補間装置によれば、複数の補間処理を適応的に制御し補間を行うことで、高域成分を忠実に再現すると共に、従来の補間処理に伴い、画像の輪郭において発生するリンギング、オーバーシュート、アンダーシュート等の元の信号に存在しない不自然な波形を改善し、画質劣化の少ない補間装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における補間装置の構成図
【図2】本発明の(実施の形態1)における補間装置の追加の構成図
【図3】本発明の(実施の形態2)における補間装置の構成図
【図4】本発明の(実施の形態3)における補間装置の構成図
【図5】本発明の(実施の形態4)における補間装置の構成図
【図6】本発明の補間装置における相関検出回路の構成図
【図7】本発明の補間装置における相関検出回路の構成図
【図8】本発明の補間装置における制御回路の構成図
【図9】本発明の(実施の形態5)における補間装置の構成図
【図10】本発明の(実施の形態6)における補間装置の構成図
【図11】本発明の補間装置における波形図
【図12】従来の補間装置の構成図
【符号の説明】
11、12、13 遅延回路
14、15 相関検出回路
16 適応補間回路
21、31、81 係数発生回路
22、23、24、25、34、35、84、85 乗算器
26、36、46、47、53、64、82、93、105 加算器
32、33、42、43、51 補間回路
44、45、52 制御回路
54、72、91 最小値検出回路
71 最大値検出回路
73 差分回路
75 絶対値回路
76 比較回路
77 選択回路
78 符号回路
92 増幅器
61、62、63、101、102、103、104 係数乗算器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention enlarges or reduces an image signal in a display device using a television receiver, a cathode ray tube (CRT), a liquid crystal, a plasma display panel (PDP), a DLP, or the like in accordance with a format conversion or the like. This is related to the interpolation device at the time.
[0002]
[Prior art]
The basic concept of a conventional interpolator is based on the sampling theorem. The sampling theorem is that if input signal data is restricted to a band of 1/2 of the sampling frequency, up to this 1/2 band can be reproduced by the sampling data. In order to obtain a flat frequency characteristic up to a half band, the original waveform is theoretically reproduced by an FIR filter (acyclic filter) having a coefficient corresponding to sin (x) / x, The output pixel data is obtained by performing oversampling according to the degree of expansion of. Actually, since the scale of a delay circuit or the like corresponding to the number of taps for realizing the FIR filter is finite, the coefficient is also an approximate one corresponding thereto. The number of taps increases as the high-frequency component is faithfully reproduced.
[0003]
In general, there are various magnifications in the interpolation processing. However, here, as a specific example, a description is given of scanning line interpolation which is an enlargement processing at a magnification of 2. This scanning line interpolation is for performing a scanning line interpolation for converting an NTSC interlaced signal into non-interlaced or progressive (sequential) scanning. Here, this is an interpolation circuit used for so-called intra-field interpolation. When converting from approximately 240 scanning lines in the field to 480 scanning lines, line data at the center position between the original scanning lines is created. The following describes a circuit that performs this operation. Conventionally, when performing interpolation in a field, a simple method is to use the same data as the line immediately above or to take an average of two lines. Utilization of the above multiple lines has been realized. Further, in addition to intra-field interpolation, it has been realized to perform an interpolation process including a line of an adjacent field in consideration of a correlation between images between adjacent fields (for example, see Patent Document 1).
[0004]
FIG. 12 is a configuration diagram of a conventional interpolation device, and shows an example of a circuit that performs interpolation on four lines in a field in scanning line conversion. Here, the enlargement magnification of the interpolation corresponds to 2. In FIG. 12,
[0005]
When the original signal waveform is a band-limited normal waveform such as a sine wave, interpolation with four lines is performed to reduce the number of taps such as linear interpolation with two lines.
High frequency components can be faithfully reproduced as compared with the simple interpolation method, and excellent waveform reproduction can be performed.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-7-135618 (FIG. 1)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the interpolation device having the above-described configuration, in the band-limited input waveform, the high-frequency component can be reproduced almost faithfully, and a good waveform can be reproduced. Good waveform reproduction is not always performed for input signals that are not band-limited, such as artificial signals and artificial signals. For example, in the step waveform, an unnatural waveform such as ringing, overshoot, and undershoot that does not exist in the original signal occurs, resulting in an unnatural waveform.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, an interpolation device according to the present invention is configured to detect a correlation between a plurality of pixels on one side of an interpolation position among a plurality of original pixels arranged in a straight line on both sides of an interpolation position. A correlation detection circuit, a second correlation detection circuit for detecting a correlation between a plurality of pixels on the other side, and an adaptive interpolation circuit for calculating an interpolation value by multiplying and adding a coefficient to the plurality of original pixels. Wherein the adaptive interpolation circuit is controlled by outputs of the first correlation detection circuit and the second correlation detection circuit.
[0009]
Here, the expressions “one side” and “the other side” with respect to the interpolation position specifically indicate a left side, a right side, an upper side, and a lower side. The first correlation detection circuit mainly detects the correlation between a plurality of pixels on one side with respect to the interpolation position. However, the first correlation detection circuit may include other pixels as the pixels to be used. The correlation detection circuit detects the correlation between a plurality of pixels on the other side with respect to the interpolation position, but it is assumed that the pixels to be used include other pixels.
[0010]
Also, in the interpolation apparatus according to the present invention, the adaptive interpolation circuit in the interpolation apparatus according to the invention described above, further comprising: a multiplier for multiplying the plurality of original pixels by a coefficient; an adder for adding an output of the multiplier; It comprises a detection circuit and a coefficient generation circuit for outputting a coefficient in accordance with the output of the second correlation detection circuit, wherein the interpolation coefficient generated by the coefficient generation circuit is multiplied by the multiplier.
[0011]
In the interpolation apparatus according to the present invention, the adaptive interpolation circuit in the interpolation apparatus according to the present invention may be configured such that the adaptive interpolation circuit controls a plurality of interpolation circuits having different pixels among the original pixels as inputs, and an output of the plurality of interpolation circuits. And a circuit.
[0012]
Further, in the interpolation device of the present invention, the adaptive interpolation circuit in the interpolation device of the present invention may be configured such that, of the plurality of original pixels arranged in a straight line on both sides of the interpolation position, a plurality of pixels on one side with respect to the interpolation position. A first interpolation circuit for performing interpolation, a second interpolation circuit for performing interpolation from a plurality of pixels on the other side, a first control circuit and a second control circuit for controlling outputs of the first and second interpolation circuits. And a first adder for adding the outputs of the first control circuit and the second control circuit.
[0013]
Further, in the interpolation device of the present invention, the adaptive interpolation circuit in the interpolation device of the present invention multiplies two pixels on both sides of the interpolation position by a coefficient among the plurality of original pixels arranged in a straight line on both sides of the interpolation position. A third interpolation circuit for performing linear interpolation, a fourth interpolation circuit for performing interpolation from a plurality of pixels on one side with respect to the interpolation position among a plurality of the original pixels arranged in a straight line on both sides of the interpolation position, and A fifth interpolation circuit for interpolating from a plurality of pixels on the side, a third control circuit and a fourth control circuit for controlling the fourth interpolation circuit and an output of the fifth interpolation circuit, and the third control circuit And a second adder for adding the output of the fourth control circuit, and a third adder for adding the output of the third interpolation circuit and the output of the second adder. Is what you do.
[0014]
Further, in the interpolation device of the present invention, the adaptive interpolation circuit in the interpolation device of the present invention multiplies two pixels on both sides of the interpolation position by a coefficient among the plurality of original pixels arranged in a straight line on both sides of the interpolation position. A third interpolation circuit that performs linear interpolation, a sixth interpolation circuit that multiplies the original pixel by a coefficient, and outputs the remaining components obtained by the first interpolation circuit, and an output of the sixth interpolation circuit And a fourth adder for adding the output of the third interpolation circuit and the output of the fifth control circuit.
[0015]
Further, the interpolation apparatus according to the present invention is characterized in that the first correlation detection circuit and the second correlation detection circuit are composed of HPFs for extracting high frequency components from a plurality of input pixels.
[0016]
In the interpolation apparatus of the present invention, the first correlation detection circuit and the second correlation detection circuit in the interpolation apparatus of the present invention may further comprise: a maximum value detection circuit for determining a maximum value of a plurality of input pixels; , And a difference circuit for detecting a difference between the maximum value and the minimum value.
[0017]
In the interpolation device according to the present invention, the control circuit in the interpolation device according to the present invention includes a multiplier that multiplies the input value by the control input value.
[0018]
Further, the interpolation device of the present invention is such that the control circuit in the interpolation device of the present invention includes a variable clipping circuit that clips the absolute value of the input to the control input value when the absolute value of the input is equal to or larger than the control input value. It is a feature.
[0019]
Further, the interpolation apparatus of the present invention includes a third interpolation circuit that multiplies two pixels on both sides of the interpolation position by a coefficient and linearly interpolates among a plurality of pixels arranged in a straight line on both sides of the interpolation position; A fourth interpolator for interpolating from a plurality of pixels on one side, a fifth interpolator for interpolating from a plurality of pixels on the other side, and a third interpolator to which outputs of the fourth and fifth interpolators are input. A coefficient circuit, a fifth adder that adds the outputs of the fourth and fifth interpolation circuits, and a fifth control circuit that controls the output of the fifth adder with the output of the third coefficient circuit And a fourth adder for adding the output of the fifth control circuit and the output of the third interpolation circuit.
[0020]
Further, the interpolation apparatus of the present invention includes a third interpolation circuit that multiplies two pixels on both sides of the interpolation position by a coefficient and linearly interpolates among a plurality of pixels arranged in a straight line on both sides of the interpolation position; A fourth interpolation circuit for interpolating from a plurality of pixels on one side, a fifth interpolation circuit for interpolating from a plurality of pixels on the other side, and a minimum value for obtaining a minimum value of the output of the fourth and fifth interpolation circuits A detection circuit; and a sixth adder for adding an output of the third interpolation circuit and an output of the minimum value detection circuit.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
First, the operation of the configuration of the present invention will be described. For example, a specific description will be given of a case in which four pixels arranged vertically are used as original pixels, and a pixel at an intermediate position between the second pixel and the third pixel from above is interpolated.
[0023]
The first correlation detection circuit detects the correlation by using the three pixels from the upper side, and the second correlation detection circuit detects the correlation by using the three pixels from the lower side. The correlation detection circuit includes, for example, an HPF that extracts high-frequency components of a plurality of input pixels as described above. Further, it comprises a maximum value detection circuit and a minimum value detection circuit for finding the maximum value and the minimum value of the input pixels, and a difference circuit for detecting the difference between the maximum value and the minimum value. In any case, the correlation circuit outputs a small value when the correlation between the three pixels is strong, and outputs a large value when the correlation that greatly changes the value of the three pixels is weak. For example, if the values of the three pixels are the same, 0 is output.
[0024]
The adaptive interpolation circuit calculates an interpolation value by multiplying and adding the coefficients to the plurality of original pixels. At this time, based on the determination result of the correlation detection circuit, a coefficient to be multiplied by the used original pixel is controlled as a result. For example, an interpolation circuit having an interpolation coefficient with an emphasis on the upper side is divided into an interpolation circuit with an interpolation coefficient with an emphasis on the lower side, and the ratio of use of the two interpolation circuit outputs is changed according to the determination result. The configuration is such that pixels having a strong correlation are preferentially used, and pixels having a weak correlation are not used.
[0025]
Further, other operations will be described using similar examples. The third interpolator uses the center two pixels, the fourth interpolator uses the upper three pixels, and the fifth interpolator uses the lower three pixels. I do. Here, the third and fourth interpolation circuits have the same function as the correlation detection circuit using the HPF at the same time as the interpolation processing of the high frequency component. By changing the degree of use of the outputs of these interpolation circuits based on the outputs of the third and fourth interpolation circuits, when the correlation strength is different, the pixel with the weaker correlation is given priority. It is possible to suppress the degree of use of the pixel on the side with the weaker correlation. This corresponds to suppressing the interpolation component of the high frequency component. For example, when either the upper side or the lower side is formed of a flat portion, the pixel value of the flat portion is preferentially used.
[0026]
As described above, according to the present invention, when the original signal waveform is a step waveform including a high-frequency component in the outline of an image, the image quality deterioration such as ringing and overshoot, which has occurred in the conventional method, has occurred. It can be improved by the invention.
[0027]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of the interpolation device according to the first embodiment.
[0028]
FIG. 2 is a diagram illustrating a specific configuration example of the
[0029]
First, a sampled image signal is supplied to an input terminal. Here, the
[0030]
Outputs of the first
[0031]
The corresponding three inputs of three consecutive original pixels are multiplied by fixed coefficients -1/2, 1, -1/2 by
[0032]
The first
[0033]
The adaptive interpolation circuit 16a calculates an interpolation value by multiplying and adding the coefficients to the plurality of original pixels. At this time, a coefficient is output from the coefficient circuit based on the output of the
[0034]
In the present embodiment, examples of the original signal waveform, the input signal waveform, and the output waveform of the interpolation device when the original signal waveform is a sine wave are shown in FIGS. 11 (a-1), (b-1), and (c-1). ). 11 (a-2), (b-2) and (c-2) show examples of the original signal waveform, the input signal waveform, and the output waveform of the interpolation device when the original signal waveform is a step waveform. The same applies to the following embodiments. In the case where the input signal waveform is a sinusoidal waveform as shown in FIG. 11 (b-1), a description will be given focusing on the center interpolation position.
[0035]
The four original pixels related to the interpolation position are (0, 1, 1, 0). Here, the upper three pixels are (0, 1, 1), the correlation is weak, and the output of the
[0036]
In the case where the input signal waveform is a step waveform as shown in FIG. 11B-2, description will be made focusing on the interpolation position immediately after the rising edge. The four original pixels related to the interpolation position are (0, 1, 1, 1). Here, the upper three pixels are (0, 1, 1), the correlation is weak, and the output of the
[0037]
(Second embodiment)
FIG. 3 is a configuration diagram of an interpolation device according to the second embodiment. 3, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. 31 is a coefficient circuit, 32 and 33 are interpolation circuits, 34 and 35 are multipliers, and 36 is an adder. Hereinafter, the operation of the interpolation device of FIG. 3 will be described. Here, the interpolating device of the embodiment is a scanning line interpolating device, and is an interpolating device that creates an image signal of an interpolated line.
[0038]
In the
Outputs of the
[0039]
Outputs of the first
[0040]
The coefficient circuit outputs a coefficient based on the output of the correlation detection circuit. For example, the coefficients are multiplied by the outputs of the
[0041]
Assuming that the outputs of the first
y1 = x2 / max (x1, x2)
y2 = x1 / max (x1 + x2)
Here, max (x1, x2) represents the maximum value of x1, x2.
[0042]
When max (x1, x2) is equal to or lower than a certain level, y1 and y2 are set to 1.
[0043]
In the case where the input signal waveform is a sinusoidal waveform as shown in FIG. 11 (b-1), a description will be given focusing on the center interpolation position. The four original pixels related to the interpolation position are (0, 1, 1, 0). Here, the upper three pixels are (0, 1, 1), the correlation is weak, and the output of the
[0044]
In the case where the input signal waveform is a step waveform as shown in FIG. 11 (b-2), description will be made focusing on the interpolation position immediately after rising. The four original pixels related to the interpolation position are (0, 1, 1, 1). Here, the upper three pixels are (0, 1, 1), the correlation is weak, and the output of the
[0045]
Therefore, in the coefficient circuit, the
[0046]
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a configuration diagram of an interpolation device according to the third embodiment. In FIG. 4, the same components as those in FIGS. 41, 42 and 43 are interpolation circuits, 44 and 45 are control circuits, and 46 and 47 are adders. Hereinafter, the operation of the interpolation device of FIG. 4 will be described.
[0047]
Here, the interpolating device of the embodiment is a scanning line interpolating device, and is an interpolating device that creates an image signal of an interpolated line. In the adaptive interpolation circuit, first, the outputs of the
[0048]
Outputs of the first
[0049]
The
[0050]
Next, the variable clip times shown in FIG. 8 will be described. The input is input to the
[0051]
In the case where the input signal waveform is a sinusoidal waveform as shown in FIG. 11 (b-1), a description will be given focusing on the center interpolation position. The four original pixels related to the interpolation position are (0, 1, 1, 0). Here, the upper three pixels are (0, 1, 1), the correlation is weak, and the output of the
[0052]
In the case where the input signal waveform is a step waveform as shown in FIG. 11 (b-2), description will be made focusing on the interpolation position immediately after rising. The four original pixels related to the interpolation position are (0, 1, 1, 1). Here, the upper three pixels are (0, 1, 1), the correlation is weak, and the
As shown in (c-2), the interpolation value becomes 1, and no overshoot occurs. The same operation is performed for the interpolation position immediately after the fall, and no undershoot occurs.
[0053]
(Embodiment 4)
FIG. 5 is a configuration diagram of an interpolation device according to the fourth embodiment. In FIG. 5, the same components as those in FIGS. 41 and 51 are interpolation circuits, 52 is a control circuit, and 53 is an adder. Hereinafter, the operation of the interpolation device of FIG. 5 will be described. Here, the interpolating device of the embodiment is a scanning line interpolating device, and is an interpolating device that creates an image signal of an interpolated line.
[0054]
In the adaptive interpolation circuit, first, the outputs of the
[0055]
The interpolation circuit calculates an interpolation value by multiplying and adding the coefficients to the plurality of original pixels. An example of setting the coefficients is shown as an array of four coefficients by which the input signals corresponding to the four original pixels and the output values of the
[0056]
The minimum
In the case where the input signal waveform is a sinusoidal waveform as shown in FIG. 11 (b-1), a description will be given focusing on the center interpolation position. The four original pixels related to the interpolation position are (0, 1, 1, 0). Here, the upper three pixels are (0, 1, 1), the correlation is weak, and the output of the
[0057]
In the case where the input signal waveform is a step waveform as shown in FIG. 11B-2, a description will be given focusing on the interpolation position immediately after rising. The four original pixels related to the interpolation position are (0, 1, 1, 1). Here, the upper three pixels are (0, 1, 1), the correlation is weak, and the
[0058]
This is the same as the result of multiplying the four original pixels by the coefficients (0, 、,, 0). As shown in FIG. The value is 1, and no overshoot occurs. The same operation is performed for the interpolation position immediately after the fall, and no undershoot occurs.
[0059]
(Embodiment 5)
FIG. 9 is a configuration diagram of an interpolation device according to the fifth embodiment.
[0060]
First, a sampled image signal is supplied to an input terminal. Here, the
[0061]
The interpolation circuit calculates an interpolation value by multiplying and adding the coefficients to the plurality of original pixels. An example of setting the coefficients is shown as an array of four coefficients by which the input signals corresponding to the four original pixels and the output values of the
[0062]
The
y = 2 * min (ABS (x1), ABS (x2))
Here, min (a, b) represents the minimum value of a and b, and ABS (a) represents the absolute value of a.
[0063]
The
The output of the
[0064]
In the case where the input signal waveform is a step waveform as shown in FIG. 11 (b-2), description will be made focusing on the interpolation position immediately after rising. The four original pixels related to the interpolation position are (0, 1, 1, 1). Here, the upper three pixels are (0, 1, 1), the correlation is weak, and the output of the
[0065]
(Embodiment 6)
FIG. 10 is a configuration diagram of an interpolation device according to the sixth embodiment. 10, the same components as those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0066]
The outputs of the
[0067]
When the output values of the
[0068]
In the case where the input signal waveform is a step waveform as shown in FIG. 11 (b-2), description will be made focusing on the interpolation position immediately after rising. The four original pixels related to the interpolation position are (0, 1, 1, 1). Here, the upper three pixels are (0, 1, 1), the correlation is weak, and the output of the
[0069]
In the above, the coefficients of the
[0070]
【The invention's effect】
As described above, according to the interpolation apparatus of the present invention, the high-frequency component is faithfully reproduced by adaptively controlling and interpolating a plurality of interpolation processes. , An unnatural waveform that does not exist in the original signal, such as ringing, overshoot, and undershoot, which is generated in the original signal, can be improved, and an interpolation device with less image quality degradation can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an interpolation device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an additional configuration diagram of an interpolation device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of an interpolation device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of an interpolation device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of an interpolation device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a correlation detection circuit in the interpolation device of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of a correlation detection circuit in the interpolation device of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram of a control circuit in the interpolation device of the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram of an interpolation device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram of an interpolation device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a waveform chart in the interpolation device of the present invention.
FIG. 12 is a configuration diagram of a conventional interpolation device.
[Explanation of symbols]
11, 12, 13 delay circuit
14, 15 Correlation detection circuit
16 Adaptive interpolation circuit
21, 31, 81 coefficient generating circuit
22, 23, 24, 25, 34, 35, 84, 85 Multipliers
26, 36, 46, 47, 53, 64, 82, 93, 105 Adders
32, 33, 42, 43, 51 interpolation circuit
44, 45, 52 control circuit
54, 72, 91 minimum value detection circuit
71 Maximum value detection circuit
73 Difference circuit
75 Absolute value circuit
76 Comparison circuit
77 selection circuit
78 code circuit
92 amplifier
61, 62, 63, 101, 102, 103, 104 coefficient multiplier
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JP2015092914A (en) * | 2013-11-08 | 2015-05-18 | キヤノン株式会社 | Subject information acquisition device and acoustic wave receiver |
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- 2002-11-01 JP JP2002319711A patent/JP4206726B2/en not_active Expired - Fee Related
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