JP2007221569A

JP2007221569A - 信号処理装置および信号処理方法

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Publication number: JP2007221569A
Application number: JP2006041112A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Watanabe; 和夫渡辺; Takahiko Tamura; 孝彦田村; Satoshi Miura; 悟司三浦; Hiroyuki Kita; 宏之喜多
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2026-02-17
Also published as: JP4682866B2

Abstract

【課題】入力信号をビット拡張するに際し、ローパスフィルタの周波数特性に依存することなく、滑らかに変化する出力信号を取得する。
【解決手段】
ローパスフィルタ２１は、８ビットの入力信号Ｓｉから高周波成分を除去し、ｎビットの低周波成分を得る。丸め処理演算部２２は、ｎビットの低周波成分を１０ビットと８ビットに四捨五入する。減算部２４は、遅延された８ビットの入力信号Ｓｉと、１０ビットに丸められた低周波成分を減算して（ｓ＋１０）ビットの高周波成分を得る。ビット拡張部２６は、８ビットに丸められた低周波成分を１０ビットに拡張して加算部２７に出力する。加算部２７は、１０ビットに拡張された低周波成分と遅延された（ｓ＋１０）ビットの高周波成分を加算する。リミッタ２８は、加算結果の（ｓ＋１１）ビットの信号を１０ビットに制限する。本発明は、非線形画像処理を行う画像処理装置の前段に設けることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、信号処理装置および信号処理方法に関し、特に、量子化された信号に対して所定の信号処理を施す際の前処理としてそのビット長を拡張する場合に用いて好適な画像処理装置および画像処理方法に関する。

例えばデジタル映像信号のような量子化されている信号を処理する場合、その量子化ビット（ビット長）は、信号処理を実施するハードウェアの規模の拡大を抑止する目的や、信号の通信帯域の制限などにより、一般的に８ビット程度に制限されている。

映像信号のビット長（８ビット）は、通常、テレビジョン受像機などで映像信号を表示した際、１LSB(Least Significant Bit)の差分、すなわち、映像信号の１階調（ダイナミックレンジ／２５６）の差異を人が視認できない上限のビット数であり、効率的な映像信号の伝送が考慮されて決定されたものである。

しかしながら、映像信号に対してテレビジョン受像機などにおいて、増幅したり、ゲイン特性をコントロールするガンマ特性を調整したり、黒レベルをより黒へ引き込むようにしてダイナミックレンジを拡大したりするような非線形画像処理を施した場合、８ビットのビット精度を増幅して画面に表示することが発生し、元の映像信号のビット精度が画面上で認識されてしまう擬似輪郭などの画質劣化が生じていた。

このような画像劣化を抑止するため、従来、図１に示すビット拡張装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このビット拡張装置１０は、非線形画像処理を行う電子回路などの前段に設けられるものであり、入力信号Ｓｉのビット長を、例えば８ビットから１０ビットに拡張し、その結果得られた１０ビットの信号Ｓｏを出力するものである。

このビット拡張装置１０は、入力信号Ｓｉの低周波成分を抽出するローパスフィルタ(LPF)１１、ローパスフィルタ１１の処理に要する時間だけ入力信号Ｓｉを遅延させる遅延部１２、遅延された入力信号Ｓｉから抽出された低周波成分を減算することによって高周波成分を抽出する減算部１３、抽出された高周波成分の四捨五入演算を行う丸め処理演算部１４、抽出された低周波成分と丸め処理された高周波成分を加算する加算部１５、および、加算部１５の出力を１０ビットに制限するリミッタ１６から構成される。

次にビット拡張装置１０の動作について説明する。前段からの８ビットの入力信号Ｓｉは、ビット拡張装置１０においてローパスフィルタ１１および遅延部１２に供給される。

ローパスフィルタ１１は、所定の演算により入力信号Ｓｉの高周波成分を除去し、その結果得られる１０ビットの低周波成分を減算部１３および加算部１５に出力する。遅延部１２は、ローパスフィルタ１１の処理に要する時間ｎＤ（ｎはローパスフィルタ１１の遅延段数、Ｄは１サンプリング周期）だけ入力信号Ｓｉを遅延させて減算部１３に出力する。

減算部１３は、遅延された入力信号Ｓｉから１０ビットの低周波成分を減算し、その結果得られる高周波成分を丸め処理演算部１４に出力する。丸め処理演算部１４は、減算部１３から入力される高周波成分を、四捨五入演算によって（ｓ＋８）ビットに丸めて加算部１５に出力する。

加算部１５は、ローパスフィルタ１１から出力された１０ビットの低周波成分と、丸め処理演算部１４から入力された（ｓ＋８）ビットの高周波成分を加算し、その結果得られる（ｓ＋１０）ビットの信号をリミッタ１６に出力する。リミッタ１６は、加算部１５から入力された（ｓ＋１０）ビットの信号を１０ビットに制限し、出力信号Ｓｏとして後段に出力する。

特開２００５−８６３８８号公報

以上説明したように、ビット拡張装置１０の動作によれば、例えば図２に示すように、黒丸●で示す８ビットの入力信号Ｓｉが、白丸○で示す１０ビットの出力信号Ｓｏに拡張される。より詳細には、区間ＡおよびＣでは黒丸●で示す８ビットの入力信号Ｓｉが、白丸○で示す１０ビットの出力信号Ｓｏに拡張され、区間Ｂでは出力信号Ｓｏは入力信号Ｓｉと同じ値であって変化はない。同図から明らかなように、区間Ａ，Ｂ，Ｃにおいて入力信号Ｓｉはそれぞれ８ビットの１LSB分ずつ変化しているにも拘らず、出力信号Ｓｏには区間Ｂに平坦部分が生じてしまい滑らかな変化とは言い難い。

ところで、ビット拡張装置１０におけるビット拡張は実質的にローパスフィルタ１１において行われている。したがって、区間ＡおよびＣの幅はローパスフィルタ１１の次数、すなわち、ローパスフィルタ１１の周波数特性に依存していることになる。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、入力信号をビット拡張するに際し、ローパスフィルタの周波数特性に依存することなく、滑らかに変化する出力信号を得られるようにするものである。

本発明の一側面である信号処理装置は、量子化された信号の階調数を増加させる信号処理装置において、入力されたＶビットの前記信号の高周波成分を除去して低周波成分を抽出する低周波成分抽出手段と、抽出されたｎ（＞Ｖ）ビットの前記低周波成分をＶビットに制限する第１の制限手段と、Ｖビットに制限された前記低周波成分のビット数をＷ（＞Ｖ）ビットに拡張する拡張手段と、入力されたＶビットの前記信号の高周波成分を抽出する高周波成分抽出手段と、Ｗビットに拡張された前記低周波成分と抽出された前記高周波成分を加算する加算手段と、前記加算手段の出力をＷビットに制限する第２の制限手段とを含む。

前記拡張手段は、Ｖビットに制限された前記低周波成分の連続して入力される値の差分を検出する検出手段と、Ｖビットに制限された前記低周波成分の平坦部分の幅をカウントするカウント手段と、前記差分および前記平坦部分の幅に基づいて補正値を決定する決定手段と、決定された前記補正値に基づいて前記低周波成分を補正する補正手段とを含むようにすることができる。

本発明の一側面である信号処理方法は、量子化された信号の階調数を増加させる信号処理装置の信号処理方法において、入力されたＶビットの前記信号の高周波成分を除去して低周波成分を抽出し、抽出されたｎ（＞Ｖ）ビットの前記低周波成分をＶビットに制限し、Ｖビットに制限された前記低周波成分のビット数をＷ（＞Ｖ）ビットに拡張し、入力されたＶビットの前記信号の高周波成分を抽出し、Ｗビットに拡張された前記低周波成分と抽出された前記高周波成分を加算し、この加算結果をＷビットに制限するステップを含む。

本発明の一側面においては、入力されたＶビットの信号の高周波成分が除去されて低周波成分が抽出され、抽出されたｎ（＞Ｖ）ビットの低周波成分がＶビットに制限され、Ｖビットに制限された低周波成分のビット数がＷ（＞Ｖ）ビットに拡張される。また、入力されたＶビットの信号の高周波成分が抽出され、Ｗビットに拡張された低周波成分と抽出された高周波成分が加算され、この加算結果がＷビットに制限される。

本発明の一側面によれば、入力信号をビット拡張するに際し、ローパスフィルタの周波数特性に依存することなく、滑らかに変化する出力信号を得ることが可能となる。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、明細書または図面に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、明細書または図面に記載されていることを確認するためのものである。従って、明細書または図面中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。

本発明の一側面である信号処理装置は、量子化された信号の階調数を増加させる信号処理装置（例えば、図３のビット拡張装置２０）において、入力されたＶビットの前記信号の高周波成分を除去して低周波成分を抽出する低周波成分抽出手段（例えば、図３のLPF２１）と、抽出されたｎ（＞Ｖ）ビットの前記低周波成分をＶビットに制限する第１の制限手段（例えば、図３の丸め処理演算部２２）と、Ｖビットに制限された前記低周波成分のビット数をＷ（＞Ｖ）ビットに拡張する拡張手段（例えば、図３のビット拡張部２６）と、入力されたＶビットの前記信号の高周波成分を抽出する高周波成分抽出手段（例えば、図３の減算部２４）と、Ｗビットに拡張された前記低周波成分と抽出された前記高周波成分を加算する加算手段（例えば、図３の加算部２７）と、前記加算手段の出力をＷビットに制限する第２の制限手段（例えば、図３のリミッタ２８）とを含む。

前記拡張手段は、Ｖビットに制限された前記低周波成分の連続して入力される値の差分を検出する検出手段（例えば、図４の１LSB差分検出部４１）と、Ｖビットに制限された前記低周波成分の平坦部分の幅をカウントするカウント手段（例えば、図４の平坦部分カウンタ４２）と、前記差分および前記平坦部分の幅に基づいて補正値を決定する決定手段（例えば、図４の平坦部分補間部４７）と、決定された前記補正値に基づいて前記低周波成分を補正する補正手段（例えば、図４の加算部４８）とを含むようにすることができる。

本発明の一側面である信号処理方法は、量子化された信号の階調数を増加させる信号処理装置の信号処理方法において、入力されたＶビットの前記信号の高周波成分を除去して低周波成分を抽出し（例えば、図１３のステップＳ１）、抽出されたｎ（＞Ｖ）ビットの前記低周波成分をＶビットに制限し（例えば、図１３のステップＳ２）、Ｖビットに制限された前記低周波成分のビット数をＷ（＞Ｖ）ビットに拡張し（例えば、図１３のステップＳ４）、入力されたＶビットの前記信号の高周波成分を抽出し（例えば、図１３のステップＳ３）、Ｗビットに拡張された前記低周波成分と抽出された前記高周波成分を加算し（例えば、図１３のステップＳ５）、この加算結果をＷビットに制限する（例えば、図１３のステップＳ６）ステップを含む。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図３は、本発明の一実施の形態であるビット拡張装置の構成例を示している。このビット拡張装置２０は、非線形画像処理を行う電子回路などの前段に設けられるものであり、画像を構成する各画素に対応する入力信号Ｓｉのビット長を、例えば８ビットから１０ビットに拡張して、その結果得られる１０ビットの信号Ｓｏを出力するものである。

このビット拡張装置２０は、８ビットの入力信号Ｓｉから高周波成分を除去することによってｎ（＞８）ビットの低周波成分を抽出するローパスフィルタ(LPF)２１、抽出された低周波成分を１０ビットと８ビットの２種類に四捨五入演算を行う丸め処理演算部２２、ローパスフィルタ２１および丸め処理演算部２２の処理に要する時間だけ入力信号Ｓｉを遅延させる遅延部２３、遅延された８ビットの入力信号Ｓｉから１０ビットに丸められた低周波成分を減算することによって（ｓ＋１０）ビットの高周波成分を抽出する減算部２４、抽出された高周波成分をビット拡張部２６の処理に要する時間（画像の１水平走査期間）だけ遅延させる遅延部２５、丸められた８ビットの低周波成分を１０ビットに拡張するビット拡張部２６、遅延された（ｓ＋１０）ビットの高周波成分と１０ビットに拡張された低周波成分を加算する加算部２７、および、加算部２７の出力である（ｓ＋１１）ビットの信号を１０ビットに制限するリミッタ２８から構成される。

図４は、ビット拡張部２６の詳細な構成例を示している。ビット拡張部２６は、丸め処理演算部２２から１画素分ずつ順次入力される８ビットの低周波成分の値と１画素前（左隣の画素）の値との差分を検出する１LSB差分検出部４１、低周波成分が変動しない平坦部分の画素数をカウントする平坦部分カウンタ４２、RAM４４の書き込みアドレスを発生する書き込みアドレスカウンタ４３、カウントされた平坦部分の画素数などを記憶するRAM４４、丸め処理演算部２２から順次入力される８ビットの低周波成分を１水平走査期間だけ遅延させる遅延部４５、RAM４４の読み出しアドレスを発生する読み出しアドレスカウンタ４６、平坦部分の画素数に対応して低周波成分の補正値を１０ビットの１LSB単位で決定する平坦部分補間部４７、および、演算された１０ビットの補正値と遅延部４５の出力を加算する加算部４８から構成される。

１LSB差分検出部４１は、前段の丸め処理演算部２２から１画素分ずつ順次入力される８ビットの低周波成分の値を左隣の画素の値と比較し、その差分が０であるか、８ビットの＋１LSB分（ダイナミックレンジ／２５６）であるか、−１LSB分であるか、または±２LSB以上であるかを検出して、差分（０，＋１，−１または±２）を平坦部分カウンタ４２、書き込みアドレスカウンタ４３、および遅延部４５に出力する。

例えば図５に示すように水平方向に連続する画素の８ビットの低周波成分の値が変動している場合、平坦な区間ｐ，ｑ，ｒ，ｓ，ｔにおいては、１LSB差分検出部４１から差分０が平坦部分カウンタ４２に出力される。区間ｐ，ｑの境界、区間ｑ，ｒの境界、区間ｓ，ｔの境界においては、１LSB差分検出部４１から差分＋１が平坦部分カウンタ４２に出力される。区間ｒ，ｓの境界においては、１LSB差分検出部４１から差分±２が平坦部分カウンタ４２、書き込みアドレスカウンタ４３、および遅延部４５に出力される。

１LSB差分検出部４１から出力される差分に対応する平坦部分カウンタ４２の動作は図６に示すとおりである。

すなわち、平坦部分カウンタ４２は、１LSB差分検出部４１から差分＋１または差分−１が入力された場合、それまでにカウントした値と入力された差分＋１または−１をRAM４４に出力した後、カウントした値をリセットする。そしてこれ以降に連続する差分０の数をカウントする。したがって、差分＋１または差分−１の後ろに差分０が続き、その後に差分＋１または差分−１が入力された場合、カウントした差分０の数、すなわち、平坦部分の画素数がRAM４４に出力される。反対に、差分０が続く平坦部分の後に差分±２が入力された場合、カウントした値をリセットして０をRAM４４に出力する。

したがって、図５に示された例の場合、区間ｐ，ｑ，ｒ，ｔにおいてそれぞれの画素数がカウントされる。そして、区間ｐ，ｑの境界、区間ｑ，ｒの境界、区間ｔ，ｕの境界においては、差分＋１が入力されるので、平坦部分カウンタ４２から差分＋１とそれぞれの区間の画素数がRAM４４に出力される（ただし、区間ｐの左端は差分±１と仮定している。図示していない画像右端においても同様に差分±１と仮定する）。区間ｒ，ｓの境界においては、差分±２が入力されるので、カウントした値がリセットされて０がRAM４４に出力される。区間ｓ，ｔの境界においては、差分＋１が入力されるので、カウントした値がRAM４４に出力されるが、このときのカウント値は０であるので、０がRAM４４に出力される。

書き込みアドレスカウンタ４３は、平坦部分カウンタ４２がRAM４４に対して平坦部分の画素数などの出力を行うとき、すなわち、１LSB差分検出部４１から差分＋１，−１、または±２が入力された毎、所定の値（例えば１）ずつインクリメントすることにより書き込みアドレスwcntを発生してRAM４４に供給する。

RAM４４は、書き込みアドレスカウンタ４３から供給される書き込みアドレスwcntに従い、平坦部分カウンタ４２から入力される平坦部分の画素数などを記憶する。また、RAM４４は、読み出しアドレスカウンタ４６から供給される読み出しアドレスrcntに記憶されている平坦部分の画素数などを読み出して平坦部分補間部４７に出力する。

遅延部４５は、丸め処理演算部２２から順次入力される８ビットの低周波成分を１水平走査期間だけ遅延させるのみならず、RAM４４に平坦部分カウンタ４２から入力される平坦部分の画素数などが書き込まれるとき、すなわち、１LSB差分検出部４１から差分＋１，−１、または±２が入力されたとき、そのタイミング（以下、書き込みタイミングと称する）を検知して書き込みタイミング信号を発生し、発生した書き込みタイミング信号を１水平走査期間だけ遅延させて平坦部分補間部４７および読み出しアドレスカウンタ４６に出力する。

読み出しアドレスカウンタ４６は、遅延部４５から書き込みタイミング信号が入力される毎、所定の値（例えば１）ずつインクリメントすることにより読み出しアドレスrcntを発生してRAM４４に供給する。なお、書き込みアドレスwcntと読み出しアドレスrcntの関係は図７に示すとおりとする。

すなわち、例えば図７Ａに示すように水平方向に連続する画素の８ビットの低周波成分の値が変動しており、平坦部分の区間ｐの画素数がRAM４４の書き込みアドレスwcnt＝０に書き込まれ、平坦部分の区間ｑの画素数がRAM４４の書き込みアドレスwcnt＝１に書き込まれ、差分±２に対応して０がRAM４４の書き込みアドレスwcnt＝２に書き込まれる場合、平坦部分がカウントされた低周波成分と同じ信号が遅延部４５によって１水平走査周期だけ遅延されて出力されるタイミングを図７Ｂに示すとおりであるとして、遅延部４５から区間ｐが出力される直前に読み出しアドレスrcnt＝０が発生され、区間ｑが出力される直前に読み出しアドレスrcnt＝１が発生され、区間ｒが出力される直前に読み出しアドレスrcnt＝２が発生される。

したがって、平坦部分補間部４７には、平坦部分の画素数と平坦部分の両端の差分が、それに対応する低周波成分が遅延部４５から加算部４８に出力される前に供給されることになる。

平坦部分補間部４７は、RAM４４から入力される８ビット低周波成分の平坦部分の画素数とその平坦部分の両端の差分に応じ、低周波成分の補正値を１０ビットの１LSB単位で決定し、得られる補正値を加算部４８に出力する。加算部４８は、演算された１０ビットの補正値と遅延部４５の出力を加算することにより、１０ビットに拡張した低周波成分を後段に出力する。

なお、遅延部４５では、低周波成分を１水平走査周期だけ遅延するので、平坦部分補間部４７では最大で１水平走査線分の平坦部分の補正値を演算することができる。

平坦部分補間部４７における補正値の決定は、例えば図８に示すように、平坦部分両端の差分が＋１であって、低周波成分の変動が単調増加である場合、平坦部分の左端の補正値を１０ビットの−２LSB分（−２×ダイナミックレンジ／１０２４）とし、右端の補正値を１０ビットの２LSB分として、この差である１０ビットの４LSB分を平坦部分で均等に割り振る。

反対に、平坦部分両端の差分が−１であって、低周波成分の変動が単調減少である場合、平坦部分の左端の補正値を１０ビットの２LSB分とし、右端の補正値を１０ビットの−２LSB分として、この差である１０ビットの４LSB分を平坦部分で均等に割り振る。

なお、低周波成分の変動が凸である場合には以下のように補正量を決定することにより、補正後の低周波成分の変動をより滑らかにすることができる。

例えば図９に示すように、低周波成分の変動が凸であり、その頂点となる平坦部分（いまの場合、区間ｒ）の幅が比較的狭い場合、頂点となる平坦部分に属する各サンプリング点の補正値を１０ビットの−２LSB分とする。この場合、低周波成分の変動は破線で示すように補正される。

また、例えば図１０に示すように、低周波成分の変動が凸であり、その頂点となる平坦部分（いまの場合、区間ｒ）の幅が比較的広い場合、頂点となる平坦部分の中央のサンプリング点の補正値を１０ビットの＋２LSB分として、頂点となる平坦部分のその他のサンプリング点の補正値は１０ビットの４LSB分の差を均等に割り振って決定する。この場合、低周波成分の変動は破線で示すように補正される。

図１１は、低周波成分の変動が凸である場合の補正量をより詳細に示している。図１１において、白丸○は頂点となる平坦部分の幅が比較的広く補正量が最大である場合の補正量を示しており、このとき、当該平坦部分における補正量の差は１０ビットの４LSB分となる。三角△は頂点となる平坦部分の幅が比較的狭く補正量が最小である場合の補正量を示しており、このとき、当該平坦部分における補正量の差は０である。

なお、頂点となる平坦部分の幅と当該平坦部分における補正量の差の関係は，例えば図１２に示すように設定する。

すなわち、頂点となる平坦部分の幅が画像の水平画素数よりも小さくて水平画素数の１／２以上である場合、当該平坦部分における補正量の差を１０ビットの４LSB分とする。頂点となる平坦部分の幅が画像の水平画素数の１／２よりも小さくて水平画素数の１／４以上である場合、当該平坦部分における補正量の差を１０ビットの３LSB分とする。頂点となる平坦部分の幅が画像の水平画素数の１／４よりも小さくて水平画素数の１／８以上である場合、当該平坦部分における補正量の差を１０ビットの２LSB分とする。頂点となる平坦部分の幅が画像の水平画素数の１／８よりも小さくて水平画素数の１／１６以上である場合、当該平坦部分における補正量の差を１０ビットの１LSB分とする。頂点となる平坦部分の幅が画像の水平画素数の１／１６よりも小さい場合、当該平坦部分における補正量の差を０とする。

なお、低周波成分の変動が凹である場合に上述した低周波成分の変動が凸である場合と上下方向に対称となるように補正値を決定すればよい。

次に、本発明を適用したビット拡張装置２０の動作（以下、ビット拡張処理と称する）について、図１３のフローチャートを参照して説明する。

前段からの入力信号Ｓｉは、ビット拡張装置２０においてローパスフィルタ２１および遅延部２３に供給される。ステップＳ１において、ローパスフィルタ２１は、前段からの８ビットの入力信号Ｓｉから高周波成分を除去し、その結果得られたｎ（＞８）ビットの低周波成分を丸め処理演算部２２に出力する。ステップＳ２において、丸め処理演算部２２は、ローパスフィルタ２１から入力されたｎビットの低周波成分を１０ビットと８ビットの２種類に四捨五入演算し、演算結果として得られた８ビットの低周波成分をビット拡張部２６に出力し、演算結果として得られた１０ビットの低周波成分を減算部２４に出力する。

ステップＳ３において、減算部２４は、遅延部２３によりステップＳ１およびＳ２の処理に要する時間だけ遅延された８ビットの入力信号Ｓｉと、丸め処理演算部２２からの１０ビットに丸められた低周波成分を減算し、その結果得られる（ｓ＋１０）ビットの高周波成分を遅延部２５に出力する。

ステップＳ４において、ビット拡張部２６は、丸め処理演算部２２からの８ビットに丸められた低周波成分を、その変動の平坦部分の幅と両端の差分に応じ、１０ビットに拡張して加算部２７に出力する。ステップＳ５において、加算部２７は、１０ビットに拡張された低周波成分と、遅延部２５によりステップＳ４の処理に要する時間だけ遅延された（ｓ＋１０）ビットの高周波成分を加算し、その結果得られる（ｓ＋１１）ビットの信号をリミッタ２８に出力する。ステップＳ６において、リミッタ２８は、加算部２７から入力された（ｓ＋１１）ビットの信号を１０ビットに制限し、その結果得られた１０ビットの出力信号Ｓｏを後段に出力する。以上で、ビット拡張装置２０によるビット拡張処理の説明を終了する。

以上に説明したビット拡張装置２０によるビット拡張処理によれば、従来のビット拡張に比較して平坦部分が減少するようより滑らかに修正されるので、ビット拡張装置２０の後段において非線形画像処理を施しても、元の映像信号のビット精度が画面上で認識されてしまう擬似輪郭などの画質劣化の発生を抑止することができる。

なお、本実施の形態であるビット拡張装置２０においては、８ビットの入力信号Ｓｉを１０ビットの出力信号Ｓｏに拡張するようにしたが、本発明は、任意のＶビットの入力信号ＳｉをＷ（＞Ｖ）ビットの出力信号Ｓｏに拡張するビット拡張装置に適用することができる。

また、本発明は、画像の画素信号のみならず、あらゆる量子化された信号の階調数を増加させる場合に適応することが可能である。

本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

従来のビット拡張装置の構成の一例を示すブロック図である。図１のビット拡張装置の動作を説明するための図である。本発明を適用したビット拡張装置の構成例を示すブロック図である。図３のビット拡張部の詳細な構成例を示すブロック図である。図４の１LSB差分検出部４１の動作を説明するための図である。図４の平坦部分カウンタなどの動作をまとめた図である書き込みアドレスと読み出しアドレスの関係を示す図である。図４の平坦部分補間部による補正値の決定について説明するための図である。低周波成分の平坦部分が凸である場合の補正値を説明するための図である。低周波成分の平坦部分が凸である場合の補正値を説明するための図である。低周波成分の平坦部分が凸である場合の補正値を説明するための図である。低周波成分の平坦部分の幅に応じた、平坦部分における補正値の差を説明するための図である。図３のビット拡張装置によるビット拡張処理を説明するフローチャートである。

符号の説明

２０ビット拡張装置，２１ローパスフィルタ，２２丸め処理演算部，２３遅延部，２４減算部，２５遅延部，２６ビット拡張部，２７加算部，２８リミッタ，４１１LSB差分検出部，４２平坦部分カウンタ，４３書き込みアドレスカウンタ，４４ RAM，４５遅延部，４６読み出しアドレスカウンタ，４７平坦部分補間部，４８加算部

Claims

量子化された信号の階調数を増加させる信号処理装置において、
入力されたＶビットの前記信号の高周波成分を除去して低周波成分を抽出する低周波成分抽出手段と、
抽出されたｎ（＞Ｖ）ビットの前記低周波成分をＶビットに制限する第１の制限手段と、
Ｖビットに制限された前記低周波成分のビット数をＷ（＞Ｖ）ビットに拡張する拡張手段と、
入力されたＶビットの前記信号の高周波成分を抽出する高周波成分抽出手段と、
Ｗビットに拡張された前記低周波成分と抽出された前記高周波成分を加算する加算手段と、
前記加算手段の出力をＷビットに制限する第２の制限手段と
を含む情報処理装置。
前記拡張手段は、
Ｖビットに制限された前記低周波成分の連続して入力される値の差分を検出する検出手段と、
Ｖビットに制限された前記低周波成分の平坦部分の幅をカウントするカウント手段と、
前記差分および前記平坦部分の幅に基づいて補正値を決定する決定手段と、
決定された前記補正値に基づいて前記低周波成分を補正する補正手段と
を含む
請求項１に記載の信号処理装置。
量子化された信号の階調数を増加させる信号処理装置の信号処理方法において、
入力されたＶビットの前記信号の高周波成分を除去して低周波成分を抽出し、
抽出されたｎ（＞Ｖ）ビットの前記低周波成分をＶビットに制限し、
Ｖビットに制限された前記低周波成分のビット数をＷ（＞Ｖ）ビットに拡張し、
入力されたＶビットの前記信号の高周波成分を抽出し、
Ｗビットに拡張された前記低周波成分と抽出された前記高周波成分を加算し、
この加算結果をＷビットに制限する
ステップを含む情報処理方法。