JP2009200874A - 画像エッジ補正回路および画像エッジ補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像のエッジ部分におけるジッタの発生が抑制され、かつノイズの影響が抑制されたデジタル画像エッジ補正回路を提供する。
【解決手段】本デジタル画像エッジ補正回路１００において、左変化量算出部１０２は注目画素から左に６つ離れた始端画素から注目画素までの全ての値の変化量の積算値Ｌｄｓを算出し、右変化量算出部１０３は注目画素から右に６つ離れた終端画素から注目画素までの全ての値の変化量の積算値Ｒｄｓを算出し、大小関係判定部１０５はこれらの大小関係を判定する。判定の結果、画素データ置換部１０６は、Ｌｄｓ≦Ｒｄｓの場合、注目画素の値を始端画素の値に置き換え、Ｌｄｓ＞Ｒｄｓの場合、終端画素の値に置き換える。このことにより、１つの画素の値が異常であってもエッジ補正を安定的に行えるのでジッタの発生を抑制しノイズの影響を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像エッジ補正回路に関し、さらに詳しくは地上波放送、ＢＳ放送または再生ビデオ信号などのアナログ映像信号をデジタル変換し、変換されたデジタル映像信号を処理することにより画像エッジの補正を行うデジタル画像エッジ補正回路およびデジタル画像エッジ補正方法に関する。

現在使われているＮＴＳＣ方式のカラーテレビ信号における輝度信号の帯域は４．２ＭＨｚであり、色差信号の帯域は０．５ＭＨｚ〜１．５ＭＨｚである。このカラーテレビ信号を受け取り画像として映し出すモニターの解像度（走査線数）は、有効表示期間（有効期間）が５２．５μｓであるとすると、２２０．５本（５２．５μｓ×４．２ＭＨｚ）で足りることになる。一方、ＨＤＴＶ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）用モニターの解像度は走査線数９６０本で水平方向の画素数は１９２０ドットであり、それより解像度の落ちるＳＤＴＶ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）用モニターにおいてもその解像度は走査線数５００本近くあり（ 通常は３６０本以上） 、水平方向の画素数は７２０ドットである。

ところで、上記ＨＤＴＶ用モニターまたはＳＤＴＶ用モニターにおいて上記高精彩の映像信号による画像と現行ＮＴＳＣのアナログ映像信号による画像とを見比べると、現行ＮＴＳＣのアナログ映像信号による画像エッジは緩やかになり、映像がぼやけて見えてしまう。従来、このような映像のぼやけを補正する技術として、ピーキング（輪郭補正）と呼ばれる技術（特に色信号についてはＣＴＩ：Ｃｏｌｏｒ Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔと呼ばれ、輝度信号についてはＬＴＩ：Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔと呼ばれる）がある。このＣＴＩ技術またはＬＴＩ技術では、一般的には入力映像信号を２次微分した信号を当該入力映像信号から減算する手法や、入力映像信号に対して所定のバンドパスフィルタを通すことにより得られる信号を当該入力映像信号に加算する手法がとられることが多い。

また、画像エッジを補正する方法として、従来より補正対象となる注目画素とその左の画素との（色や輝度等の）変化量の絶対値Ｌｄとし、上記注目画素とその右の画素との変化量の絶対値をＲｄとするとき、Ｌｄ≦Ｒｄ（またはＬｄ＜Ｒｄ）であるときに注目画素の（色や輝度等の）値を左の画素の値に一致させ、Ｌｄ＞Ｒｄ（またはＬｄ≧Ｒｄ）であるときには注目画素の値を右の画素の値に一致させる手法がある（例えば特許文献１を参照）。

さらにノイズの影響を抑制するため、注目画素とその左方向へ複数個離れた左離間画素との（色または輝度の）変化量の絶対値Ｌｄとし、上記注目画素とその右方向へ複数個離れた右離間画素との変化量の絶対値をＲｄとして、上記と同様に注目画素の値を決定する手法がある（例えば特許文献２を参照）。
特開２００２−１９９２４７号公報 特開２００２−３１４８４４号公報

しかし、上記特許文献１、２に記載の補正方法では、注目画素と左の画素（または左離間画素）との変化量の絶対値Ｌｄと、注目画素と右の画素（または右離間画素）との変化量の絶対値Ｒｄの値とがほぼ等しくなる場合、アナログ映像信号に重畳されてくるノイズや信号のゆらぎ等によって、ＬｄとＲｄの大小関係がフレーム毎に（または数フレーム毎に）異なってしまうことがある。そのことにより、不定期に注目画素の値が左の画素（または左離間画素）の値に置き換えられたり、右の画素（または右離間画素）の値に置き換えられたりするため、画像のエッジ部分においてジッタ（ゆらぎ）が発生する問題点がある。

そこで、本発明は、画像のエッジ部分におけるジッタの発生が抑制され、かつノイズの影響が抑制されたデジタル画像エッジ補正回路を提供することを目的とする。

第１の発明は、映像信号により示される画像のエッジ部分を補正する画像エッジ補正回路であって、
前記画像における注目画素が前記画像のエッジ部分であるか否かを判定するエッジ判定部と、
所定の第１の基準画素の値を基準とした、前記注目画素から所定の第１の方向へＮ（Ｎは自然数）画素だけ離れた画素である始端画素の値の変化量、および前記注目画素を含んで前記注目画素から前記始端画素までの間の１つ以上の第１の画素の値の変化量を積算した第１の積算値を算出する第１の積算値算出部と、
所定の第２の基準画素の値を基準とした、前記注目画素から前記第１の方向と逆方向の第２の方向へＮ画素だけ離れた画素である終端画素の値の変化量、および前記注目画素を含んで前記注目画素から前記終端画素までの間の１つ以上の画素であって前記注目画素を中心として前記第１の画素と対称な位置にある第２の画素の値の変化量を積算した第２の積算値を算出する第２の積算値算出部と、
前記エッジ判定部により前記注目画素が前記画像のエッジ部分であると判定される場合、前記第１の積算値の絶対値が前記第２の積算値の絶対値未満であるときには前記注目画素の値を前記始端画素の値に設定し、前記第１の積算値の絶対値が前記第２の積算値の絶対値以上であるときには前記注目画素の値を前記終端画素の値に設定することによりエッジ補正を行うか、または、前記第１の積算値の絶対値が前記第２の積算値の絶対値以下であるときには前記注目画素の値を前記始端画素の値に設定し、前記第１の積算値の絶対値が前記第２の積算値の絶対値を超えるときには前記注目画素の値を前記終端画素の値に設定することによりエッジ補正を行う補正手段と
を備えることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、
前記第１の積算値算出部は、前記始端画素の変化量と、前記注目画素を含んで前記注目画素から前記始端画素までの間の全ての第１の画素の値の変化量とを積算した第１の積算値を算出し、
前記第２の積算値算出部は、前記終端画素の変化量と、前記注目画素を含んで前記注目画素から前記終端画素までの間の全ての第２の画素の値の変化量とを積算した第２の積算値を算出することを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明において、
前記Ｎは４から７までのいずれか１つの自然数であることを特徴とする。

第４の発明は、第１から第３までのいずれか１つの発明において、
前記第１の積算値算出部は、前記注目画素の値を前記第１の基準画素の値として前記第１の積算値を算出し、
前記第２の積算値算出部は、前記終端画素の値を前記第２の基準画素の値として前記第２の積算値を算出することを特徴とする。

第５の発明は、第１から第３までのいずれか１つの発明において、
前記第１の積算値算出部は、前記始端画素の値を前記第１の基準画素の値として前記第１の積算値を算出し、
前記第２の積算値算出部は、前記注目画素の値を前記第２の基準画素の値として前記第２の積算値を算出することを特徴とする。

第６の発明は、第４または第５の発明において、
前記エッジ判定部は、前記第１の積算値算出部から受け取った前記第１の積算値の符号と、前記第２の積算値算出部から受け取った前記第２の積算値の符号とを比較した結果、同じである場合に前記注目画素が前記画像のエッジ部分であると判定し、異なる場合に前記注目画素が前記画像のエッジ部分でないと判定することを特徴とする。

第７の発明は、第１から第６までのいずれか１つの発明において、
前記第１の方向は、前記映像信号に含まれる画素の値の配列順に応じて配列される画素の配列方向に対して逆の方向に相当する前記画像の左方向であることを特徴とする。

第８の発明は、映像信号により示される画像のエッジ部分を補正する画像エッジ補正方法であって、
前記画像における注目画素が前記画像のエッジ部分であるか否かを判定するエッジ判定ステップと、
所定の第１の基準画素の値を基準とした、前記注目画素から所定の第１の方向へＮ（Ｎは自然数）画素だけ離れた画素である始端画素の値の変化量、および前記注目画素を含んで前記注目画素から前記始端画素までの間の１つ以上の第１の画素の値の変化量を積算した第１の積算値を算出する第１の積算値算出ステップと、
所定の第２の基準画素の値を基準とした、前記注目画素から前記第１の方向と逆方向の第２の方向へＮ画素だけ離れた画素である終端画素の値の変化量、および前記注目画素を含んで前記注目画素から前記終端画素までの間の１つ以上の画素であって前記注目画素を中心として前記第１の画素と対称な位置にある第２の画素の値の変化量を積算した第２の積算値を算出する第２の積算値算出ステップと、
前記エッジ判定ステップにおいて前記注目画素が前記画像のエッジ部分であると判定される場合、前記第１の積算値の絶対値が前記第２の積算値の絶対値未満であるときには前記注目画素の値を前記始端画素の値に設定し、前記第１の積算値の絶対値が前記第２の積算値の絶対値以上であるときには前記注目画素の値を前記終端画素の値に設定することによりエッジ補正を行うか、または、前記第１の積算値の絶対値が前記第２の積算値の絶対値以下であるときには前記注目画素の値を前記始端画素の値に設定し、前記第１の積算値の絶対値が前記第２の積算値の絶対値を超えるときには前記注目画素の値を前記終端画素の値に設定することによりエッジ補正を行う補正ステップと
を備えることを特徴とする。

第９の発明は、映像信号により示される画像のエッジ部分を補正する画像エッジ補正を行うためコンピュータに、
前記画像における注目画素が前記画像のエッジ部分であるか否かを判定するエッジ判定ステップと、
所定の第１の基準画素の値を基準とした、前記注目画素から所定の第１の方向へＮ（Ｎは自然数）画素だけ離れた画素である始端画素の値の変化量、および前記注目画素を含んで前記注目画素から前記始端画素までの間の１つ以上の第１の画素の値の変化量を積算した第１の積算値を算出する第１の積算値算出ステップと、
所定の第２の基準画素の値を基準とした、前記注目画素から前記第１の方向と逆方向の第２の方向へＮ画素だけ離れた画素である終端画素の値の変化量、および前記注目画素を含んで前記注目画素から前記終端画素までの間の１つ以上の画素であって前記注目画素を中心として前記第１の画素と対称な位置にある第２の画素の値の変化量を積算した第２の積算値を算出する第２の積算値算出ステップと、
前記エッジ判定ステップにおいて前記注目画素が前記画像のエッジ部分であると判定される場合、前記第１の積算値の絶対値が前記第２の積算値の絶対値未満であるときには前記注目画素の値を前記始端画素の値に設定し、前記第１の積算値の絶対値が前記第２の積算値の絶対値以上であるときには前記注目画素の値を前記終端画素の値に設定することによりエッジ補正を行うか、または、前記第１の積算値の絶対値が前記第２の積算値の絶対値以下であるときには前記注目画素の値を前記始端画素の値に設定し、前記第１の積算値の絶対値が前記第２の積算値の絶対値を超えるときには前記注目画素の値を前記終端画素の値に設定することによりエッジ補正を行う補正ステップと
を実行させる、プログラムである。

第１の発明によれば、第１の積算値算出部により、第１の基準画素の値を基準とした、始端画素の値の変化量、および注目画素を含んで注目画素から始端画素までの間の１つ以上の第１の画素の値の変化量を積算した第１の積算値Ｌｓを算出し、第２の積算値算出部により、第２の基準画素の値を基準とした、終端画素の値の変化量、および注目画素を含んで注目画素から終端画素までの間の１つ以上の第２の画素の値の変化量を積算した第２の積算値Ｒｓを算出し、Ｌｓ＜Ｒｓ（またはＬｓ≦Ｒｓ）であるときには注目画素の値を始端画素の値に設定し、Ｌｓ≧Ｒｓ（またはＬｓ＞Ｒｓ）であるときには注目画素の値を終端画素の値に設定することによりエッジ補正が行われる。このように積算値を使用することにより、例えば１つの画素の値がノイズ等により異常な値を示す場合であっても、画像エッジ補正を安定的に行うことができ、その結果として、画像のエッジ部分におけるジッタの発生を抑制し、かつノイズの影響を抑制することができる。

第２の発明によれば、第１の積算値算出部において注目画素から始端画素までの全ての画素の値の変化量を積算し、第２の積算値算出部において注目画素から終端画素までの全ての画素の値の変化量を積算するので、例えば画素の値がノイズ等により大きく異常な値を示す場合であっても、画像のエッジ部分におけるジッタの発生を十分に抑制し、かつノイズの影響を十分に抑制することができる。

第３の発明によれば、ここでの積算数に相当するＮを４から７までのいずれか１つに設定することにより、例えば液晶表示装置やプラズマディスプレイ等において積算数を大きくし過ぎることでコストパフォーマンスを低下させないように回路を製造することを可能としつつ、積算数を十分にとることで画像のエッジ部分におけるジッタの発生を十分に抑制し、かつノイズの影響を十分に抑制することができる。

第４の発明によれば、第１の基準画素の値が注目画素の値となり、第２の基準画素の値が終端画素の値となるので、大小関係の判定対象となる第１および第２の積算値を容易に算出することができる。

第５の発明によれば、第１の基準画素の値が始端画素の値となり、第２の基準画素の値が注目画素の値となるので、大小関係の判定対象となる第１および第２の積算値を容易に算出することができる。

第６の発明によれば、エッジ判定部は、第１の積算値の符号と、第２の積算値の符号とを比較することでエッジ判定を行うので、比較的簡単な構成で画像のエッジ部分を判定することができる。

第７の発明によれば、第１の方向は、前記映像信号に含まれる画素の値の配列順に応じて配列される画素の配列方向に沿った画像の左方向となり、第２の方向は画像の右方向となるので、映像信号に含まれる画素の配列順に積算することができ、例えばシフトレジスタなどの画素の値を順に記憶する装置を使用した簡単な構成で積算が可能となる。

第８の発明によれば、第１の発明におけるデジタル画像エッジ補正回路と同様の効果を奏するデジタル画像エッジ補正方法を実現することができる。

第９の発明によれば、第１の発明におけるデジタル画像エッジ補正回路と同様の効果を奏するデジタル画像エッジ補正のためのプログラムを実現することができる。

以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照して説明する。
＜１． デジタル画像エッジ補正回路の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るデジタル画像エッジ補正回路の構成を示すブロック図である。このデジタル画像エッジ補正回路１００は、外部から与えられる画素データＤａを受け取り順に保持するシフトレジスタ１０１と、エッジ補正の候補として画素データＤａから順次決定される注目画素の値ａおよび後述する左画素の値Ｌａ（ｎ）とを上記シフトレジスタ１０１から受け取りこれらの変化量の積算値（以下「左積算値Ｌｄｓ」という）を算出する左変化量算出部１０２と、注目画素の値ａおよび後述する右画素の値Ｒａ（ｎ）とを上記シフトレジスタ１０１から受け取りこれらの変化量の積算値（以下「右積算値Ｒｄｓ」という）を算出する右変化量算出部１０３と、左積算値Ｌｄｓの符号と右積算値Ｒｄｓの符号とを比較することにより画像のエッジを検出するエッジ判定部１０４と、左積算値Ｌｄｓと右積算値Ｒｄｓとの大小関係を判定する大小関係判定部１０５と、エッジ判定部１０４の検出結果または大小関係判定部１０５の判定結果を受け取り、後述するように注目画素の値を所定の場合に所定値に置き換える画素データ置換部１０６とを備える。

なお、左画素および右画素の値Ｌａ（ｎ），Ｒａ（ｎ）におけるｎは、１からＮまでの任意の自然数であり、Ｎ＝６であるものとする。すなわち、左画素の値Ｌａ（ｎ）はＬａ（１）〜Ｌａ（６）と等しく、右画素の値Ｒａ（ｎ）はＲａ（１）〜Ｒａ（６）と等しい。また、上述した変化量は、時間経過に伴う変化量ではなく、所定の基準値との差分値を意味している。詳しくは後述する。

シフトレジスタ１０１は、外部から与えられる画素データＤａを図の左側から順に受け取り、図の右方向へシフトしながらその１３個分（すなわち注目画素とその左右へそれぞれ６個分）を保持する。なお、シフトレジスタ１０１は例示であって、その他のラッチ回路や半導体メモリなど、およそ画素データを保持可能なものであればよい。

ここで上記画素データＤａは、画像の水平方向に順に配列された画素の値を示すデータであり、この画素の値は、ここでは画素のグレイスケール値であってもよいし、（三原色の）ＲＧＢ信号における各輝度値であってもよいし、ＲＧＢ信号を輝度信号と色差信号とに分離したときの輝度や色差であってもよい。

左変化量算出部１０２は、シフトレジスタ１０１から注目画素の値ａと、当該注目画素から画像の左方向へ６個離れた画素（以下「始端画素」という）までの各画素である左画素の値Ｌａ（ｎ）とを受け取り、左積算値Ｌｄｓを算出する。ここで注目画素の値ａおよび左画素の値Ｌａ（ｎ）の変化量は、注目画素の値ａを基準値とすれば、注目画素の値ａの変化量自体はゼロとなるので、左画素の各値Ｌａ（ｎ）から注目画素の値ａを差し引いた値となる。したがって、その変化量の積算値である左積算値Ｌｄｓは、次式（１）のように算出することができる。
Ｌｄｓ＝（Ｌａ（１）＋Ｌａ（２）＋Ｌａ（３）＋Ｌａ（４）＋Ｌａ（５）
＋Ｌａ（６））−ａ×６ …（１）

また右変化量算出部１０３は、シフトレジスタ１０１から注目画素の値ａと、当該注目画素から画像の右方向へ６個離れた画素（以下「終端画素」という）までの各画素である右画素の値Ｒａ（ｎ）とを受け取り、右積算値Ｒｄｓを算出する。ここで注目画素の値ａおよび右画素の値Ｌａ（ｎ）の変化量の積算値である右積算値Ｒｄｓは、終端画素の値Ｒａ（６）を基準値とすれば、終端画素の値Ｒａ（６）の変化量自体はゼロとなるので、次式（２）のように算出することができる。
Ｒｄｓ＝（ａ＋Ｒａ（１）＋Ｒａ（２）＋Ｒａ（３）＋Ｒａ（４）＋Ｒａ（５））
−Ｒａ（６）×６ …（２）

エッジ判定部１０４は、左変化量算出部１０２から受け取った左積算値Ｌｄｓの符号と、右変化量算出部１０３から受け取った右積算値Ｒｄｓの符号が同一であるか否かを判定する。なお、これらの値がともにゼロである場合には符号が同一であるものとして取り扱うものとする。もっとも符号が異なるものとして取り扱ってもよい。この判定の結果、符号が同一である場合には注目画素が画像のエッジ部分であるとしてこれらの値を大小関係判定部１０５に与え、符号が同一でない場合には注目画素が画像のエッジ部分ではないとして画素データ置換部１０６に対して注目画素の値ａを置き換えないよう（補正しないよう）指示する信号ＮＥを出力する。

このようにエッジ判定部１０４は、左積算値Ｌｄｓおよび右積算値Ｒｄｓの符号が異なる場合に画像のエッジ部分でない判定する。このように符号が異なる場合は、左画素の値の平均値と右画素の値の平均値とがともに注目画素の値よりも大きいかまたは小さいことを意味する。このことから注目画素近傍において急峻な変化を示す傾きが見られないと判定することができる。すなわち、画像のエッジ部分とはその近傍の画素の値において急峻に変化が見られる部分を指す。よって、注目画素が画像のエッジ部分であるためには、注目画素を挟んだその左右近傍の画素の値で全体として急峻な変化を示す傾きが形成されていなければならない。しかし、これら左右近傍の画素の値がともに注目画素の値より大きいかまたは小さい場合には、全体としてこれらの間に急峻な変化がみられないといえる。よって、当該注目画素は画像のエッジ部分ではないと判定することができる。

なお、このエッジ判定部１０４の構成は例示であって、例えば注目画素の左右の画素の値が急峻な変化を示す傾きを形成するか否かを判定するなど、注目画素が画像のエッジ部分であるか否かを判定することができるものであればその構成に限定はない。

大小関係判定部１０５は、左変化量算出部１０２により算出された左積算値Ｌｄｓと、右変化量算出部１０３により算出された右積算値Ｒｄｓとをエッジ判定部１０４から受け取り、これらの値の大小関係を判定する。この判定の結果、左積算値Ｌｄｓのほうが小さいかまたは等しい場合（Ｌｄｓ≦Ｒｄｓ）、注目画素が画像のエッジ部分でありその値が（右積算値Ｒｄｓの平均値よりも）左積算値Ｌｄｓの平均値に近いと言えるので、画素データ置換部１０６に対して注目画素の値ａを始端画素の値Ｌａ（６）に置き換えるよう（補正するよう）指示する信号ＬＥを出力する。またこの判定の結果、左積算値Ｌｄｓのほうが大きい場合（Ｌｄｓ＞Ｒｄｓ）、注目画素が画像のエッジ部分でありその値が（左積算値Ｌｄｓの平均値よりも）右積算値Ｒｄｓの平均値に近いと言えるので、画素データ置換部１０６に対して注目画素の値ａを終端画素の値Ｒａ（６）に置き換えるよう（補正するよう）指示する信号ＲＥを出力する。

なお、ここでは左積算値Ｌｄｓと右積算値Ｒｄｓとが等しい場合は、左積算値Ｌｄｓのほうが小さい場合と同様の処理（始端画素の値Ｌａ（６）に置き換える処理）を行っているが、左積算値Ｌｄｓのほうが大きい場合と同様の処理（終端画素の値Ｒａ（６）に置き換える処理）を行ってもよい。

画素データ置換部１０６は、エッジ判定部１０４から注目画素の値ａを置き換えないよう（補正しないよう）指示する信号ＮＥを受け取る場合には、注目画素の値ａを置き換えることなくそのまま補正画素データＤａ’として出力する。

また画素データ置換部１０６は、大小関係判定部１０５から指示信号ＬＥを受け取る場合には、注目画素の値ａを始端画素の値Ｌａ（６）に置き換え、また指示信号ＲＥを受け取る場合には、注目画素の値ａを終端画素の値Ｒａ（６）に置き換える。その後、画素データ置換部１０６は、置き換えられた値を補正画素データＤａ’として出力する。

＜２． 効果＞
上記実施形態では、左変化量算出部１０２により算出された始端画素から注目画素までの全ての値の変化量の積算値（左積算値Ｌｄｓ）と、右変化量算出部１０３により算出された終端画素から注目画素までの全ての値の変化量の積算値（右積算値Ｒｄｓ）との大小関係を大小関係判定部１０５により判定する。判定の結果、画素データ置換部１０６は、Ｌｄｓ≦Ｒｄｓの場合には注目画素の値ａを始端画素の値Ｌａ（６）に置き換え、Ｌｄｓ＞Ｒｄｓの場合には注目画素の値ａを終端画素の値Ｒａ（６）に置き換える。このように積算値を使用することにより、例えば１つの画素の値がノイズ等により異常な値を示す場合であっても、画素データ置換部１０６による置き換えすなわち画像エッジ補正を安定的に行うことができ、その結果として、画像のエッジ部分におけるジッタの発生を抑制し、かつノイズの影響を抑制することができる。以下、この点につき、図２および図３を参照して詳しく説明する。

図２は、注目画素およびその周辺の画素の水平位置と、これらの画素の補正前後の値との関係を示す図である。図２において、白い円は補正前の画素データＤａに含まれる注目画素とその左右６個余り（図では８個）の画素を示しており、斜線を付した円は補正後の画素データＤａ’に含まれる注目画素とその左右６個の画素を示している。なお、各画素を示す円には、その画素の値を示す記号ａ，Ｌａ（１）〜Ｌａ（６），Ｒａ（１）〜Ｒａ（６）が付されている。また、図中の矢印は基準となる画素の値からの変化量（差分量）を示している。

ここで、図２を参照すればわかるように、注目画素およびその左側に記された複数の矢印により示される左積算値Ｌｄｓは、注目画素を含んでその右側に記された複数の矢印により示される右変化量算出部１０３よりも大きい。したがって、補正後の注目画素の値は終端画素の値Ｒａ（６）に置き換えられている。

この場合に、上記図２に示される画素データＤａの内容（その値）がフレーム毎に変化しないものと仮定すると（すなわち画素データＤａの内容が静止画像であるものとすると）、上記補正後の注目画素の値は変化しないことが好ましい。もしノイズ等の影響により、この補正後の注目画素の値が、或るフレームでは終端画素の値Ｒａ（６）であり、別のフレームでは始端画素の値Ｌａ（６）であるというように時間的に変動すれば、画像におけるエッジ部分が注目画素の位置で水平方向に１画素分だけ時間的に変動するように見えるジッタが発生してしまう。しかし、本実施形態ではこのようなジッタの発生を抑制することができる。この点について図３を参照して説明する。

図３は、画素データにノイズが含まれている場合における、注目画素およびその周辺の画素の水平位置と、これらの画素の補正前後の値との関係を示す図である。なお、図中の記号は図２と同様であるので説明を省略する。

この図３を参照すればわかるように、注目画素から見て左側に４つ離れた画素の値Ｌａ（４）はノイズにより本来の（図２に示された）値より相当小さくなっている。したがって、例えば前述した特許文献２に示されている従来例における画像エッジ補正回路では、注目画素の値ａがこのノイズの影響により小さくなった画素の値Ｌａ（４）にほぼ等しくなっていることから、補正後の注目画素の値はこの画素の値Ｌａ（４）に置き換えられるので、上記ジッタが発生してしまう。しかし、本実施形態においては左積算値Ｌｄｓが使用されるので、上記画素の値Ｌａ（４）が相当小さくなったとしても左積算値Ｌｄｓは右積算値Ｒｄｓよりも大きいことに変わりがない。したがって、補正後の注目画素の値は上記ノイズによっても終端画素の値Ｒａ（６）で変化しないので、上記ジッタが発生することはない。したがって、本デジタル画像エッジ補正回路１００は、画像のエッジ部分におけるジッタの発生を抑制し、かつノイズの影響を抑制することができる。

このように、上記実施形態では、積算値を使用することにより、具体的には始端画素から注目画素までの全ての値の変化量の積算値である左積算値Ｌｄｓと、終端画素から注目画素までの全ての値の変化量の積算値である右積算値Ｒｄｓとを使用することにより、画素データにノイズが含まれている場合の影響を十分に抑制することができる。しかし、左積算値Ｌｄｓは、始端画素から注目画素までの全ての値の変化量を必ずしも積算する必要はなく、始端画素とこの始端画素から注目画素までの画素の１つ以上の値の変化量を積算すれば、少なくとも上記従来例において生じるようなジッタを抑制することができる。この点は、右積算値Ｒｄｓも同様であって、終端画素とこの終端画素から注目画素までの画素の１つ以上の値の変化量を積算すれば少なくとも上記従来例において生じるようなジッタを抑制することができる。

もっとも、左積算値Ｌｄｓは、始端画素とこの始端画素から注目画素までの画素の１つの値の変化量を積算するだけでは、２つの画素の値を積算するだけであるから画素データの値がノイズにより大きく変化しているときにはジッタを十分に抑制できない場合がある。このことは３つの画素の値を積算すれば改善されるが、さらに実際の液晶表示装置やプラズマディスプレイ等では少なくとも４つの画素の値を積算する構成（積算数を十分にとる構成）によりジッタを十分に抑制することができる。また積算されるべき画素の値の数は、多いほどジッタが確実に抑制されるが、計算のための回路規模が大きくなりまた計算の時間もかかるためコストパフォーマンスが低下する。この点、実際の液晶表示装置やプラズマディスプレイ等では多くとも７つまでの画素の値を積算する構成（積算数を大きくし過ぎない構成）によりコストパフォーマンスを低下させないように回路を製造することが可能である。以上の点を鑑みれば、積算されるべき画素の値の数は、４つから７つまでが好適である。なおこの点は、右積算値Ｒｄｓも同様である。

＜３． 変形例＞
上記実施形態におけるデジタル画像エッジ補正回路１００は、左変化量算出部１０２により算出された左積算値Ｌｄｓと、右変化量算出部１０３により算出された右積算値Ｒｄｓとを使用するが、必ずしも画像における左右方向の積算値を使用する必要はなく、画像における上下方向や任意の方向であってもよい。もっとも、上記実施形態のように画像における左右方向に積算することは、映像データに含まれる画素データの配列順に積算することができるので、簡単な構成で実現可能でき、好適である。

上記実施形態において、左変化量算出部１０２は、注目画素の値ａを基準値として左画素の値Ｌａ（ｎ）の変化量および注目画素の値ａの変化量を計算することにより左積算値Ｌｄｓを算出し、右変化量算出部１０３は、終端画素の値Ｒａ（６）を基準値として右画素の値Ｒａ（ｎ）の変化量および注目画素の値ａの変化量を計算することにより右積算値Ｒｄｓを算出する。このように基準値を設定することにより、大小関係判定部１０５において大小関係の比較対象となる左積算値Ｌｄｓおよび右積算値Ｒｄｓを容易に算出することができる。しかしこれに代えて、左変化量算出部１０２は、始端画素の値Ｌａ（６）を基準値として左積算値Ｌｄｓを算出し、右変化量算出部１０３は、注目画素の値ａを基準値として右積算値Ｒｄｓを算出してもよい。このように基準値を設定しても同様に左積算値Ｌｄｓおよび右積算値Ｒｄｓを容易に算出することができる。また、左画素の値Ｌａ（ｎ）の変化量および注目画素の値ａの変化量と、右画素の値Ｒａ（ｎ）の変化量および注目画素の値ａの変化量との大小関係を比較することが可能なような適宜の値を基準値として、左変化量算出部１０２および右変化量算出部１０３において上記計算を行う構成であってもよい。

上記実施形態におけるデジタル画像エッジ補正回路１００は、表示装置に表示されるべき映像データにおける画像エッジを強調補正するために使用されるが、これに限定されることなく、輝度データや濃度データ、色差データなどの画像データにおける画像エッジを強調補正する、カメラ（撮像装置）、スキャナ、およびプリンタなどの画像処理を行う電子機器に広く使用することができる。

上記実施形態におけるデジタル画像エッジ補正回路１００は、全てが電子回路により構成され、典型的には大規模集積回路（ＬＳＩ:Large Scale Integration）により構成される。この点、従来のデジタル画像エッジ補正回路をＬＳＩにより構成する場合に比べ、上記実施形態におけるデジタル画像エッジ補正回路１００は前述したように積算値を算出する必要があり、そのためのロジック回路をさらに増設しなければならない。しかし、増設により増加するＬＳＩのロジック部分の面積はほとんど無視できる程度（具体的には０．１％以下）であるため問題はない。

ここで、上記実施形態におけるデジタル画像エッジ補正回路１００を構成する電子回路の一部または全部の機能（具体的には、シフトレジスタ１０１、左変化量算出部１０２、右変化量算出部１０３、エッジ判定部１０４、大小関係判定部１０５、および画素データ置換部１０６の全部または一部の機能）は、当該デジタル画像エッジ補正回路１００以外の外部回路や装置、または上記構成要素と同一の機能を有するソフトウェア、例えばアプリケーションソフトウェア、デバイスドライバ、ファームウェアなどの各種プログラムなどにより実現されてもよい。これらのプログラムは、表示装置などの電子機器やこれを制御するコンピュータ装置などに含まれる記憶装置（例えば半導体メモリやハードディスクなど）に記憶されており、例えばＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体から適宜読み出されることにより、または通信回線を介して上記記憶装置に与えられる。

本発明の一実施形態に係るデジタル画像エッジ補正回路の構成を示すブロック図である。 上記実施形態において、注目画素およびその周辺の画素の水平位置と、これらの画素の補正前後の値との関係を示す図である。 上記実施形態において、画素データにノイズが含まれている場合の、注目画素およびその周辺の画素の水平位置と、これらの画素の補正前後の値との関係を示す図である。

符号の説明

１００ …デジタル画像エッジ補正回路
１０１ …シフトレジスタ
１０２ …左変化量算出部
１０３ …右変化量算出部
１０４ …エッジ判定部
１０５ …大小関係判定部
１０６ …画素データ置換部
Ｄａ …画素データ
Ｄａ’ …補正画素データ
Ｌｄｓ …左積算値
Ｒｄｓ …右積算値
ａ …注目画素の値
Ｌａ（ｎ）…左画素の値
Ｒａ（ｎ）…右画素の値
Ｌａ（６）…始端画素の値
Ｒａ（６）…終端画素の値

Claims (9)

1. 映像信号により示される画像のエッジ部分を補正する画像エッジ補正回路であって、
   前記画像における注目画素が前記画像のエッジ部分であるか否かを判定するエッジ判定部と、
   所定の第１の基準画素の値を基準とした、前記注目画素から所定の第１の方向へＮ（Ｎは自然数）画素だけ離れた画素である始端画素の値の変化量、および前記注目画素を含んで前記注目画素から前記始端画素までの間の１つ以上の第１の画素の値の変化量を積算した第１の積算値を算出する第１の積算値算出部と、
   所定の第２の基準画素の値を基準とした、前記注目画素から前記第１の方向と逆方向の第２の方向へＮ画素だけ離れた画素である終端画素の値の変化量、および前記注目画素を含んで前記注目画素から前記終端画素までの間の１つ以上の画素であって前記注目画素を中心として前記第１の画素と対称な位置にある第２の画素の値の変化量を積算した第２の積算値を算出する第２の積算値算出部と、
   前記エッジ判定部により前記注目画素が前記画像のエッジ部分であると判定される場合、前記第１の積算値の絶対値が前記第２の積算値の絶対値未満であるときには前記注目画素の値を前記始端画素の値に設定し、前記第１の積算値の絶対値が前記第２の積算値の絶対値以上であるときには前記注目画素の値を前記終端画素の値に設定することによりエッジ補正を行うか、または、前記第１の積算値の絶対値が前記第２の積算値の絶対値以下であるときには前記注目画素の値を前記始端画素の値に設定し、前記第１の積算値の絶対値が前記第２の積算値の絶対値を超えるときには前記注目画素の値を前記終端画素の値に設定することによりエッジ補正を行う補正手段と
   を備えることを特徴とする、画像エッジ補正回路。
2. 前記第１の積算値算出部は、前記始端画素の変化量と、前記注目画素を含んで前記注目画素から前記始端画素までの間の全ての第１の画素の値の変化量とを積算した第１の積算値を算出し、
   前記第２の積算値算出部は、前記終端画素の変化量と、前記注目画素を含んで前記注目画素から前記終端画素までの間の全ての第２の画素の値の変化量とを積算した第２の積算値を算出することを特徴とする、請求項１に記載の画像エッジ補正回路。
3. 前記Ｎは４から７までのいずれか１つの自然数であることを特徴とする、請求項２に記載の画像エッジ補正回路。
4. 前記第１の積算値算出部は、前記注目画素の値を前記第１の基準画素の値として前記第１の積算値を算出し、
   前記第２の積算値算出部は、前記終端画素の値を前記第２の基準画素の値として前記第２の積算値を算出することを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の画像エッジ補正回路。
5. 前記第１の積算値算出部は、前記始端画素の値を前記第１の基準画素の値として前記第１の積算値を算出し、
   前記第２の積算値算出部は、前記注目画素の値を前記第２の基準画素の値として前記第２の積算値を算出することを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の画像エッジ補正回路。
6. 前記エッジ判定部は、前記第１の積算値算出部から受け取った前記第１の積算値の符号と、前記第２の積算値算出部から受け取った前記第２の積算値の符号とを比較した結果、同じである場合に前記注目画素が前記画像のエッジ部分であると判定し、異なる場合に前記注目画素が前記画像のエッジ部分でないと判定することを特徴とする、請求項４または請求項５に記載の画像エッジ補正回路。
7. 前記第１の方向は、前記映像信号に含まれる画素の値の配列順に応じて配列される画素の配列方向に対して逆の方向に相当する前記画像の左方向であることを特徴とする、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の画像エッジ補正回路。
8. 映像信号により示される画像のエッジ部分を補正する画像エッジ補正方法であって、
   前記画像における注目画素が前記画像のエッジ部分であるか否かを判定するエッジ判定ステップと、
   所定の第１の基準画素の値を基準とした、前記注目画素から所定の第１の方向へＮ（Ｎは自然数）画素だけ離れた画素である始端画素の値の変化量、および前記注目画素を含んで前記注目画素から前記始端画素までの間の１つ以上の第１の画素の値の変化量を積算した第１の積算値を算出する第１の積算値算出ステップと、
   所定の第２の基準画素の値を基準とした、前記注目画素から前記第１の方向と逆方向の第２の方向へＮ画素だけ離れた画素である終端画素の値の変化量、および前記注目画素を含んで前記注目画素から前記終端画素までの間の１つ以上の画素であって前記注目画素を中心として前記第１の画素と対称な位置にある第２の画素の値の変化量を積算した第２の積算値を算出する第２の積算値算出ステップと、
   前記エッジ判定ステップにおいて前記注目画素が前記画像のエッジ部分であると判定される場合、前記第１の積算値の絶対値が前記第２の積算値の絶対値未満であるときには前記注目画素の値を前記始端画素の値に設定し、前記第１の積算値の絶対値が前記第２の積算値の絶対値以上であるときには前記注目画素の値を前記終端画素の値に設定することによりエッジ補正を行うか、または、前記第１の積算値の絶対値が前記第２の積算値の絶対値以下であるときには前記注目画素の値を前記始端画素の値に設定し、前記第１の積算値の絶対値が前記第２の積算値の絶対値を超えるときには前記注目画素の値を前記終端画素の値に設定することによりエッジ補正を行う補正ステップと
   を備えることを特徴とする、画像エッジ補正方法。
9. 映像信号により示される画像のエッジ部分を補正する画像エッジ補正を行うためコンピュータに、
   前記画像における注目画素が前記画像のエッジ部分であるか否かを判定するエッジ判定ステップと、
   所定の第１の基準画素の値を基準とした、前記注目画素から所定の第１の方向へＮ（Ｎは自然数）画素だけ離れた画素である始端画素の値の変化量、および前記注目画素を含んで前記注目画素から前記始端画素までの間の１つ以上の第１の画素の値の変化量を積算した第１の積算値を算出する第１の積算値算出ステップと、
   所定の第２の基準画素の値を基準とした、前記注目画素から前記第１の方向と逆方向の第２の方向へＮ画素だけ離れた画素である終端画素の値の変化量、および前記注目画素を含んで前記注目画素から前記終端画素までの間の１つ以上の画素であって前記注目画素を中心として前記第１の画素と対称な位置にある第２の画素の値の変化量を積算した第２の積算値を算出する第２の積算値算出ステップと、
   前記エッジ判定ステップにおいて前記注目画素が前記画像のエッジ部分であると判定される場合、前記第１の積算値の絶対値が前記第２の積算値の絶対値未満であるときには前記注目画素の値を前記始端画素の値に設定し、前記第１の積算値の絶対値が前記第２の積算値の絶対値以上であるときには前記注目画素の値を前記終端画素の値に設定することによりエッジ補正を行うか、または、前記第１の積算値の絶対値が前記第２の積算値の絶対値以下であるときには前記注目画素の値を前記始端画素の値に設定し、前記第１の積算値の絶対値が前記第２の積算値の絶対値を超えるときには前記注目画素の値を前記終端画素の値に設定することによりエッジ補正を行う補正ステップと
   を実行させる、プログラム。

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