JP2005160080A

JP2005160080A - 鮮明さ向上装置およびその方法

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Publication number: JP2005160080A
Application number: JP2004336537A
Authority: JP
Inventors: Seung-Joon Yang; 承▲ジョーン▼ 梁; Young-Jin Kwon; 寧辰權
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2004-11-19
Publication date: 2005-06-16
Also published as: NL1027539A1; NL1027539C2; KR20050049062A; CN1620107A; US20050111055A1

Abstract

【課題】映像信号に重み値を有する拡散を適応的に用いて信号歪曲や視覚的なイメージの低下を防止し、映像の鮮明さを向上する鮮明さ向上装置およびその方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る鮮明さ向上装置は、入力映像信号で現ピクセルを基準にして所定サイズのウィンドウを設定し、ウィンドウ内のピクセル値に基づいて傾斜値を算出する傾斜値算出部と、傾斜値のサイズに応ずる利得値を算出する利得値算出部と、現ピクセルとウィンドウ内ほかのピクセル間のピクセル値の差である微分値を算出する微分値算出部と、微分値のサイズに応ずるピクセル間の拡散量を算出する拡散量算出部と、ピクセル間拡散量にそれぞれ所定の重み値をおいて合算した拡散量を算出する拡散量合算部と、合算した拡散量と利得値とを乗じた値を現ピクセル値に合算し出力するピクセル値変換部と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、鮮明さ（ｓｈａｒｐｎｅｓｓ）向上装置およびその方法に関し、詳細には、重み値を有する拡散量を適応的に用いて映像の鮮明さを高めることのできる鮮明さ向上装置およびその方法に関する。

鮮明さ向上装置とは、映像の鮮明さが向上され、より生々した画質が再現できる装置のことを指す。映像の獲得や伝送過程でノイズが印加されたりぼやけてしまう画質の劣化が生じることから、映像の精密とした部分でエッジ（ｅｄｇｅ）成分を強調することにより映像の鮮明さを向上させることができ、これにより再現される画質も改善できる。

映像の鮮明さを向上させるための従来技術としてＵＳ６，０７２，５３８には、バンドパスフィルタ（ｂａｎｄ−ｐａｓｓ−ｆｉｌｔｅｒ）を適用してデテール（ｄｅｔａｉｌ）成分と判断されるデテール信号を抽出し、抽出されたデテール信号をアップサンプリング（ｕｐｓａｍｐｌｉｎｇ）とダウンサンプリング（ｄｏｗｎｓａｍｐｌｉｎｇ）を介して映像の鮮明さを向上させる方法が開示されている。なお、抽出されたデテール信号はｃｌｉｐｐｉｎｇとｃｒｉｓｐｅｎ過程を経てから源信号とアップサンプリングを行なって合成する。合成した信号は予め設定された範囲内に存するようにデテール信号をクリッピングし、ダウンサンプリングを行なったあと源信号に合わせて鮮明さの向上された信号を獲得する方式を用いる。

ところが、係る従来の技術は、デテール信号と源信号を入力信号周波数で合成せずに、アップサンプリング過程を介して周波数を高めてから合成する方式を用いる。従って、デテール信号と源信号を合成する際に設定された明るさの範囲内にあるようにクリッピングを行なうが、これにより映像信号の歪曲が生じて存在していなかった高周波成分が発生し視覚的低下を招く恐れがある。さらに、ダウンサンプリング過程を経て源信号とデテール信号の情報が失われる恐れもあり、全体的には画質劣化の原因にも繋がる。従って、鮮明さを向上するための過程においてアップサンプリングやクリッピングの場合を減少させ、信号の歪曲や視覚的なイメージの低下を抑える必要がある。
ＵＳ６，０７２，５３８

本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、映像信号に重み値を有する拡散を適応的に用いて信号歪曲や視覚的なイメージの低下を防止し、映像の鮮明さを向上する鮮明さ向上装置およびその方法を提供することにある。

前述の目的を達成するための本発明に係る鮮明さ向上装置は、入力映像信号で現ピクセルを基準にして所定サイズのウィンドウを設定し、前記ウィンドウ内のピクセル値に基づいて傾斜値を算出する傾斜値算出部と、前記傾斜値のサイズに応ずる利得値を算出する利得値算出部と、前記現ピクセルと前記ウィンドウ内ほかのピクセル間のピクセル値の差である微分値を算出する微分値算出部と、前記微分値のサイズに応ずるピクセル間の拡散量を算出する拡散量算出部と、前記ピクセル間拡散量にそれぞれ所定の重み値をおいて合算した拡散量を算出する拡散量合算部と、前記合算した拡散量と前記利得値とを乗じた値を前記現ピクセル値に合算し出力するピクセル値変換部と、を含む。好ましくは、前記合算した拡散量と前記利得値とを乗じた値を前記ピクセル値変換部に提供する乗算器を更に含む。

前記利得値算出部は、前記傾斜値が所定の閾値より小さければ前記利得値を「１」に算出し、前記傾斜値が前記所定の閾値より大きければ「１」より小さな値が前記傾斜値のサイズに応じて減少するよう前記利得値を算出することが好ましい。さらに、前記拡散量算出部、前記微分値のサイズに応じてロー領域、ミドル領域、ハイ領域に区分し、前記各領域別に異なる比率サイズで前記ピクセル間拡散量を算出することが好ましく、前記重み値はガウシアン（Ｇａｕｓｓｉａｎ）形態の重み値であることが好ましい。

一方、本発明に係る鮮明さ向上方法は、入力映像信号で現ピクセルを基準にして所定サイズのウィンドウを設定し、前記ウィンドウ内のピクセル値に基づいて傾斜値を算出するステップと、前記傾斜値のサイズに応ずる利得値を算出するステップと、前記現ピクセルと前記ウィンドウ内ほかのピクセル間のピクセル値の差である微分値を算出するステップと、前記微分値のサイズに応ずるピクセル間の拡散量を算出するステップと、前記ピクセル間拡散量にそれぞれ所定の重み値をおいて合算した拡散量を算出するステップと、前記合算した拡散量と前記利得値とを乗じた値を前記現ピクセル値に合算し出力するステップと、を含む。

前記利得値を算出するステップにおいて、前記傾斜値が所定の閾値より小さければ前記利得値を「１」に算出し、前記傾斜値が前記所定の閾値より大きければ「１」より小さな値が前記傾斜値のサイズに応じて減少するよう前記利得値を算出することが好ましい。そして、前記ピクセル間拡散量を算出するステップにおいて、前記微分値のサイズに応じてロー領域、ミドル領域、ハイ領域に区分し、前記各領域別に異なる比率サイズで前記ピクセル間拡散量を算出し、前記重み値はガウシアン形態の重み値であることが好ましい。

本発明によると、映像信号に重み値を有する拡散を適応的に用いて、視覚的なイメージの低下や映像信号が歪曲される現像を抑えることで映像の鮮明さが向上され得る。これにより、映像信号の鮮明さを効果よく向上させて現実的に生々した画質を得ることができる。

以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施例を詳述する。
図１は本発明に係る鮮明さ向上装置のブロック図である。同図に示したように、鮮明さ向上装置は、傾斜値算出部１００、利得値算出部１１０、微分値算出部１２０、拡散量算出部１３０、拡散量合算部１４０、乗算器１５０、遅延部１６０、およびピクセル値変換部１７０を含んでなる。

傾斜値算出部１００は、入力映像信号で現ピクセルを基準にして所定サイズのウィンドウを設定し、該ウィンドウ内のピクセル値に基づいて傾斜値を算出する。利得値算出部１１０は、傾斜値算出部１００から算出された傾斜値のサイズによって対応される利得値を算出する。微分値算出部１２０は、入力映像信号で現ピクセルとウィンドウ内にあるほかのピクセル間のピクセル値の差である微分値を算出する。拡散量算出部１３０は、微分値算出部１２０から算出された微分値のサイズに応ずるピクセル間拡散量を算出する。拡散量合算部１４０は、拡散量算出部１３０から算出された微分値にそれぞれ所定の重み値を適用し合算した拡散量を算出する。乗算器１５０は、拡散量合算部１４０から算出された合算した拡散量と利得値算出部１１０から算出された利得値の乗をピクセル値変換部１７０へ提供する。ピクセル値変換部１７０は、拡散量と利得値の乗を現ピクセル値に合算して出力する。そして遅延部１６０は、計算同期を合わせるために、入力映像信号を遅延させピクセル値変換部１７０へ提供する。

図２は本発明に係る鮮明さ向上装置の動作方法を説明するための流れ図である。図１および図２に示したよう、傾斜値算出部１００は、入力される映像信号で現ピクセルを基準にして所定サイズのウィンドウを決定し、該ウィンドウ範囲内で傾斜値を算出する（Ｓ２００）。傾斜値は、ウィンドウ内の隣接したピクセル間のピクセル値差により算出できる。

図３Ａおよび図３Ｂには、ピクセル値分布の一例が示されている。同図において、ｘ軸はピクセルを、ｙ軸はそれに対応するピクセル値を示す。なお、点線で示した領域のように、同一な質感成分を有するピクセルであってもどの領域に存するかによって視覚的に感じる敏感度は変わってくる。即ち、同一な質感を有するピクセルであっても、図３Ａに示したように、ソフト領域に存する場合が図３Ｂの領域に存する場合より視覚的に敏感に感じられる。従って、人の視覚的な特性を考慮し、傾斜値を用いて現ピクセルがどの領域に存するかを把握してこれを鮮明さ向上に反映する。

利得値算出部１１０は、傾斜値算出部１００で算出された傾斜値を用いて利得値を算出する（Ｓ２１０）。利得値は図４に示したよう、所定の基準値より小さな傾斜値については利得値を１.０にして鮮明さをそのまま保たせ、パス値以上の傾斜値については利得値を減少させる。

微分値算出部１２０は、入力される映像信号で現ピクセルとウィンドウ内のほかのピクセル間の微分値を算出する（Ｓ２２０）。微分値は現ピクセル値とウィンドウ内のほかのピクセル値との差であるピクセル差で定義する。これを数式で表すと次の通りである。

なお、Ｉは現ピクセル値、 I_N は現ピクセルを除いたウィンドウ内のほかのピクセル値を表す。

拡散量算出部１３０は、微分値算出部１２０で算出された微分値を用いてピクセル間拡散量を算出する（Ｓ２３０）。拡散量は図５に示したように、ピクセル差と拡散量関係曲線グラフに基づいて算出できる。ピクセル差はそのサイズによって、ロー（ｌｏｗ）領域（Ａ）、ミドル（ｍｉｄｄｌｅ）領域（Ｂ）、ハイ（ｈｉｇｈ）領域（Ｃ）から区分でき、区分された各領域に応じてピクセル間拡散量は変化される。即ち、ロー領域（Ａ）はソフト領域であって、視覚的に敏感でありピクセル値を少し増加させても視覚的なイメージは低下される。従って、係る領域ではピクセル値を変化させないか、あるいは少し量のみを増加させる。ミドル領域（Ｂ）はピクセル差が中間である場合であり、一般に質量感のある領域と客体の輪郭線を含む。係る領域ではピクセル値を増加させ質感や輪郭線を強調しその鮮明さを向上させる。ハイ領域（Ｃ）はピクセル差が大きな場合であり、源信号における質感や輪郭線が十分強調されているため、より強調させるとオーバーシュートとアンダーシュートといった視覚的な逆効果を引き起こす。従って、係る領域はピクセル値を変化させないか、少ない量のみを増加させる。

拡散量合算部１４０は拡散量算出部１３０から算出されたピクセル間拡散量にガウシアン（Ｇａｕｓｓｉａｎ）形態の重み値をおいて合算した拡散量が算出される（Ｓ２４０）。これを数式で表すと次の通りである。

なお、Ｗはウィンドウを示し、w_i はガウシアン形態の重み値、c(▽Ｉ）はピクセル間の拡散量を示す。係る方式により、鮮明さを向上するとき現ピクセルに隣接したピクセルのみだけでなく、ウィンドウ内の全ピクセルが考慮できる。

ピクセル値変換部１７０は、拡散量合算部１４０から算出され合算された拡散量と、利得値算出部１１０から算出された利得値の乗を現ピクセルに合算し、ピクセル値を変換する（Ｓ２５０）。これを数式で表すと次の通りである。

なお、Ｙ’は出力ピクセル値、Ｙは現ピクセル値、Ｓ_ｃは合算した拡散量、Ｇは利得値を表す。

このように、入力映像信号に重み値を有する拡散を適応的に使用し、鮮明さを向上させることができると共に、ソフト領域においても鮮明さが大きく向上され視覚的に低下されたイメージの提供を抑えることができる。

一方、本発明に係る鮮明さ向上方法はコンピューターなどにより実行可能なソフトウェアで具現されることができる。この場合、ソフトウェアはコンピューターにより判読可能な保存媒体に保存され得る。この際、コンピューターにより判読可能な保存媒体としては、半導体メモリ装置、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、光ディスク、ハードディスクなどが含まれる。

以上、図面を参照して本発明の好適な実施形態を図示および説明してきたが本発明の保護範囲は、前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。

本発明は映像ディスプレー装置などで用いられ、再現される映像の鮮明さを高めることができる。

本発明に係る鮮明さ形状装置のブロック図である。本発明に係る鮮明さ向上装置の動作説明を説明するための流れ図である。ＡおよびＢはピクセル値分布の一例を示した図である。ＡおよびＢはピクセル値分布の一例を示した図である。傾斜値と利得値の関係曲線のグラフである。ピクセル値とピクセル間の拡散量関係曲線のグラフである。

符号の説明

１００傾斜値算出部
１１０利得値算出部
１２０微分値算出部
１３０拡散量算出部
１４０拡散量合算部
１５０乗算器
１６０遅延部
１７０ピクセル変換部

Claims

入力映像信号で現ピクセルを基準にして所定サイズのウィンドウを設定し、前記ウィンドウ内のピクセル値に基づいて傾斜値を算出する傾斜値算出部と、
前記傾斜値のサイズに応ずる利得値を算出する利得値算出部と、
前記現ピクセルと前記ウィンドウ内ほかのピクセル間のピクセル値の差である微分値を算出する微分値算出部と、
前記微分値のサイズに応ずるピクセル間の拡散量を算出する拡散量算出部と、
前記ピクセル間拡散量にそれぞれ所定の重み値をおいて合算した拡散量を算出する拡散量合算部と、
前記合算した拡散量と前記利得値とを乗じた値を前記現ピクセル値に合算し出力するピクセル値変換部と、
を含むことを特徴とする鮮明さ向上装置。
前記合算した拡散量と前記利得値とを乗じた値を前記ピクセル値変換部に提供する乗算器を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の鮮明さ向上装置。
前記利得値算出部は、前記傾斜値が所定の閾値より小さければ前記利得値を「１」に算出し、前記傾斜値が前記所定の閾値より大きければ「１」より小さな値が前記傾斜値のサイズに応じて減少するよう前記利得値を算出することを特徴とする請求項１に記載の鮮明さ向上装置。
前記拡散量算出部、前記微分値のサイズに応じてロー領域、ミドル領域、ハイ領域に区分し、前記各領域別に異なる比率サイズで前記ピクセル間拡散量を算出することを特徴とする請求項１に記載の鮮明さ向上装置。
前記重み値はガウシアン（Ｇａｕｓｓｉａｎ）形態の重み値であることを特徴とする請求項１に記載の鮮明さ向上装置。
入力映像信号で現ピクセルを基準にして所定サイズのウィンドウを設定し、前記ウィンドウ内のピクセル値に基づいて傾斜値を算出するステップと、
前記傾斜値のサイズに応ずる利得値を算出するステップと、
前記現ピクセルと前記ウィンドウ内ほかのピクセル間のピクセル値の差である微分値を算出するステップと、
前記微分値のサイズに応ずるピクセル間の拡散量を算出するステップと、
前記ピクセル間拡散量にそれぞれ所定の重み値をおいて合算した拡散量を算出するステップと、
前記合算した拡散量と前記利得値とを乗じた値を前記現ピクセル値に合算し出力するステップと、
を含むことを特徴とする鮮明さ向上方法。
前記利得値を算出するステップにおいて、前記傾斜値が所定の閾値より小さければ前記利得値を「１」に算出し、前記傾斜値が前記所定の閾値より大きければ「１」より小さな値が前記傾斜値のサイズに応じて減少するよう前記利得値を算出することを特徴とする請求項６に記載の鮮明さ向上方法。
前記ピクセル間拡散量を算出するステップにおいて、前記微分値のサイズに応じてロー領域、ミドル領域、ハイ領域に区分し、前記各領域別に異なる比率サイズで前記ピクセル間拡散量を算出することを特徴とする請求項６に記載の鮮明さ向上方法。
前記重み値はガウシアン形態の重み値であることを特徴とする請求項６に記載の鮮明さ向上方法。
入力映像信号で現ピクセルを基準にして所定サイズのウィンドウを設定し、前記ウィンドウ内のピクセル値に基づいて傾斜値を算出するステップと、
前記傾斜値のサイズに応ずる利得値を算出するステップと、
前記現ピクセルと前記ウィンドウ内ほかのピクセル間のピクセル値の差である微分値を算出するステップと、
前記微分値のサイズに応ずるピクセル間の拡散量を算出するステップと、
前記ピクセル間拡散量にそれぞれ所定の重み値をおいて合算した拡散量を算出するステップと、
前記合算した拡散量と前記利得値とを乗じた値を前記現ピクセル値に合算し出力するステップと、
を含むことを特徴とする鮮明さ向上方法を保存したコンピューター判読可能な保存媒体。
前記利得値を算出するステップにおいて、前記傾斜値が所定の閾値より小さければ前記利得値を「１」に算出し、前記傾斜値が前記所定の閾値より大きければ「１」より小さな値が前記傾斜値のサイズに応じて減少するよう前記利得値を算出することを特徴とする請求項１０に記載のコンピューター判読可能な保存媒体。
前記ピックセル間拡散量を算出するステップにおいて、前記微分値のサイズに応じてロー領域、ミドル領域、ハイ領域に区分し、前記各領域別に異なる比率サイズで前記ピクセル間拡散量を算出することを特徴とする請求項１０に記載のコンピューター判読可能な保存媒体。
前記重み値はガウシアン（Ｇａｕｓｓｉａｎ）形態の重み値であることを特徴とする請求項１０に記載のコンピューター判読可能な保存媒体。