JP2010004358A - Image processing device, and image processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像符号化技術、画像復号化技術、画像解像度変換技術に係り、特に最適な画像処理を行うことができる画像処理装置および画像処理方法に関する。 The present invention relates to an image encoding technique, an image decoding technique, and an image resolution conversion technique, and more particularly to an image processing apparatus and an image processing method capable of performing optimum image processing.
一般に、高解像度のディスプレイを用いて画像を表示する場合、入力された画像をディスプレイの解像度に合わせて高解像度の画素に画素数を変換する場合がある。例えば、特許文献1では、画素の補間を行った後にエッジ強調を行い、最後に平滑化処理を行うことで高解像度処理を行う技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1に記載された技術では、入力された画像に対して最初に画素の補間を行い、高解像度化を行うので、その後の処理のデータ量が増大してしまい、処理の負荷が増大する。
However, in the technique described in
そこで、本発明は、処理負荷の増大を最小限に抑えて高解像度化を行うことができる画像処理装置および画像処理方法を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an image processing apparatus and an image processing method capable of increasing resolution while minimizing an increase in processing load.
上述した課題を解決するために、本発明の一態様によれば、入力される映像信号に対してエッジ強調処理を行う第1のフィルタと、前記第1のフィルタによる画像処理が行われた前記映像信号の補間画素を生成し、高解像度の映像信号を生成する第2のフィルタと、前記第2のフィルタによる画像処理が行われた前記映像信号の画像内のエッジの方向に応じて異なる平滑化処理を行う第3のフィルタとを備えることを特徴とする画像処理装置が提供される。 In order to solve the above-described problem, according to one aspect of the present invention, a first filter that performs edge enhancement processing on an input video signal and the image processing performed by the first filter are performed. A second filter that generates interpolated pixels of the video signal and generates a high-resolution video signal, and smoothing that differs depending on the direction of the edge in the image of the video signal that has undergone image processing by the second filter There is provided an image processing apparatus comprising a third filter for performing the digitization process.
また、本発明の別の一態様によれば、入力される映像信号に対してエッジ強調処理を行い、前記エッジ強調処理による画像処理が行われた前記映像信号の補間画素を生成し、高解像度の映像信号を生成し、前記高解像度の映像信号の生成が行われた前記映像信号の画像内のエッジの方向に応じて異なる平滑化処理を行うことを特徴とする画像処理方法が提供される。 Further, according to another aspect of the present invention, an edge enhancement process is performed on an input video signal, an interpolation pixel of the video signal subjected to the image process by the edge enhancement process is generated, and a high resolution An image processing method is provided in which a different smoothing process is performed according to an edge direction in an image of the video signal on which the high-resolution video signal is generated. .
本発明によれば、処理負荷の増大を最小限に抑えて高解像度化を行うことができる画像処理装置および画像処理方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an image processing apparatus and an image processing method capable of increasing the resolution while minimizing an increase in processing load.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、図1および図2を参照して、本発明の一実施形態に係る画像処理装置の構成について説明する。この画像処理装置は、例えば、ノートブック型パーソナルコンピュータ10として実現されている。
First, the configuration of an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. This image processing apparatus is realized as, for example, a notebook
図1は、ノートブック型パーソナルコンピュータ10のディスプレイユニットを開いた状態における斜視図である。本コンピュータ10は、コンピュータ本体11と、ディスプレイユニット12とから構成されている。ディスプレイユニット12には、LCD(Liquid Crystal Display)17から構成される表示装置が組み込まれており、そのLCD17の表示画面は、ディスプレイユニット12のほぼ中央に位置されている。
FIG. 1 is a perspective view of the notebook
ディスプレイユニット12は、コンピュータ本体11に対して開放位置と閉塞位置との間を回動自在に取り付けられている。コンピュータ本体11は薄い箱形の筐体を有しており、その上面にはキーボード13、本コンピュータ10を電源オン/オフするためのパワーボタン14、入力操作パネル15およびタッチパッド16などが配置されている。
The
入力操作パネル15は、押下されたボタンに対応するイベントをシステムに入力する入力装置であり、複数の機能をそれぞれに起動するための複数のボタンを備えている。これらボタン群には、TV起動ボタン15A、DVD(Digital Versatile Disc)起動ボタン15Bが含まれている。TV起動ボタン15Aは、デジタルTV放送番組のような放送番組データの再生及び記録を行うためのTV機能を起動するためのボタンであり、ユーザによって押下されると、このTV機能を実行するためのTVアプリケーションプログラムが起動される。また、DVD起動ボタン15Bは、DVDに記録されたビデオコンテンツを再生するためのボタンであり、ユーザによって押下されると、ビデオコンテンツを再生するためのアプリケーションプログラムが自動的に起動される。
The
次に、図2を参照して、本コンピュータ10のシステム構成について説明する。
Next, the system configuration of the
本コンピュータ10は、図2に示されているように、CPU111、ノースブリッジ112、主メモリ113、グラフィクスコントローラ114、サウスブリッジ119、BIOS−ROM120、ハードディスクドライブ(HDD)121、光ディスクドライブ(ODD)122、デジタルTV放送チューナ123、エンベデッドコントローラ/キーボードコントローラIC(EC/KBC)124およびネットワークコントローラ125等を備えている。
As shown in FIG. 2, the
CPU111は、本コンピュータ10の動作を制御するために設けられたプロセッサであり、ハードディスクドライブ(HDD)121から主メモリ113にロードされる、オペレーティングシステム(OS)およびビデオ再生アプリケーション201のような各種アプリケーションプログラムを実行する。
The
また、CPU111は、BIOS−ROM120に格納されたシステムBIOS(Basic Input Output System)も実行する。システムBIOSはハードウェア制御のためのプログラムである。
The
ノースブリッジ112はCPU111のローカルバスとサウスブリッジ119との間を接続するブリッジデバイスである。ノースブリッジ112には、主メモリ113をアクセス制御するメモリコントローラも内蔵されている。また、ノースブリッジ112は、AGP(Accelerated Graphics Port)バスなどを介してグラフィクスコントローラ114との通信を実行する機能も有している。
The
グラフィクスコントローラ114は本コンピュータ10のディスプレイモニタとして使用されるLCD17を制御する表示コントローラである。このグラフィクスコントローラ114はビデオメモリ(VRAM)114Aに書き込まれた画像データからLCD17に送出すべき表示信号を生成する。
The
サウスブリッジ119は、LPC(Low Pin Count)バス上の各デバイス、およびPCI(Peripheral Component Interconnect)バス上の各デバイスを制御する。また、サウスブリッジ119は、HDD121、ODD122を制御するためのIDE(Integrated Drive Electronics)コントローラを内蔵している。さらに、サウスブリッジ119は、デジタルTV放送チューナ123を制御する機能、およびBIOS−ROM120をアクセス制御するための機能も有している。
The
HDD121は、各種ソフトウェア及びデータを格納する記憶装置である。光ディスクドライブ(ODD)122は、ビデオコンテンツが格納されたDVDなどの記憶メディアを駆動するためのドライブユニットである。デジタルTV放送チューナ123は、デジタルTV放送番組のような放送番組データを外部から受信するための受信装置である。
The HDD 121 is a storage device that stores various software and data. The optical disk drive (ODD) 122 is a drive unit for driving a storage medium such as a DVD in which video content is stored. The digital
エンベデッドコントローラ/キーボードコントローラIC(EC/KBC)124は、電力管理のためのエンベデッドコントローラと、キーボード(KB)13およびタッチパッド16を制御するためのキーボードコントローラとが集積された1チップマイクロコンピュータである。このエンベデッドコントローラ/キーボードコントローラIC(EC/KBC)124は、ユーザによるパワーボタン14の操作に応じて本コンピュータ10を電源オン/オフする機能を有している。さらに、エンベデッドコントローラ/キーボードコントローラIC(EC/KBC)124は、ユーザによるTV起動ボタン15A、DVD起動ボタン15Bの操作に応じて、本コンピュータ10を電源オンすることもできる。ネットワークコントローラ125は、例えばインターネットなどの外部ネットワークとの通信を実行する通信装置である。
The embedded controller / keyboard controller IC (EC / KBC) 124 is a one-chip microcomputer in which an embedded controller for power management and a keyboard controller for controlling the keyboard (KB) 13 and the
ビデオ再生アプリケーション201は、圧縮符号化された動画像データをデコード、高解像度化および再生するためのソフトウェアである。このビデオ再生アプリケーション201は、MPEG−2規格や、H.264/AVC規格に対応するソフトウェアデコーダである。ビデオ再生アプリケーション201は、H.264/AVC規格で定義された符号化方式で圧縮符号化されている動画像ストリーム(例えば、デジタルTV放送チューナ123によって受信されたデジタルTV放送番組、光ディスクドライブ(ODD)122から読み出されるHD(High Definition)規格のビデオコンテンツ、など)をデコード、高解像度化するための機能を有している。
The
ビデオ再生アプリケーション201は、例えば図3に示すように、例えばODD122によって読み取られたDVDディスク等の映像信号(低解像度データ)を入力し、入力された映像信号である低解像度データを高解像度データに変換する。ビデオ再生アプリケーション201は、鮮鋭化処理部50、高解像度化処理部51、ジャギー低減処理部52を備える。鮮鋭化処理部50は、入力される低解像度の映像信号(画像データ)に対してエッジ強調処理を行う第1のフィルタである。この第1のフィルタは、アンシャープ処理により映像信号のエッジ強調処理を行う。高解像度化処理部51は、第1のフィルタによる画像処理が行われた映像信号の補間画素を生成し、高解像度の映像信号を生成する。この第2のフィルタは、例えばキュービック・コンボリューション法により映像信号の補間画素を生成し、高解像度の映像信号を生成する。ジャギー低減処理部52は、第2のフィルタによる画像処理が行われた映像信号の画像内のエッジの方向に応じて異なる平滑化処理を行う。この第3のフィルタは、映像信号の画像の所定の1画素を対象画素とし、この対象画素と当該対象画素の周囲の8画素とについて所定の演算(後述)を行い、対象画素がエッジであるか否かを判別する。また、対象画素がエッジであるか否かを判別した判別結果により、平滑化処理における画素の組み合わせを変化させる。
For example, as shown in FIG. 3, the
ジャギー低減処理部52は、図4に示すように、メモリ60、エッジ判定部61、平滑化処理部62を備える。メモリ60は、ジャギー低減処理部52に入力された映像信号を一時的に記憶する例えばバッファメモリであり、1フレーム分の高解像度画像データを保持する。エッジ判定部61は、メモリ60から出力された画像データ(映像信号)内のエッジの方向の判定を行う。エッジ判定部61は、映像信号の画像の所定の1画素を対象画素とし、この対象画素と当該対象画素の周囲の8画素とについて所定の演算(後述)を行い、対象画素がエッジであるか否かを判別する。平滑化処理部62は、エッジ判定部61によって所定の対象画素がエッジであるか否かを判別した判別結果により、平滑化処理における画素の組み合わせを変化させる。
As shown in FIG. 4, the jaggy
また、本発明の映像処理装置に係る映像処理方法について、図5を参照して説明する。 A video processing method according to the video processing apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
まず、入力される低解像度の画像データ(映像信号)に対して鮮鋭化処理部50でエッジ強調処理を行う(ステップS101)。このエッジ強調処理では、アンシャープ処理により映像信号のエッジ強調処理を行う。エッジ強調処理による画像処理が行われた映像信号の補間画素を生成し、高解像度の映像信号を生成する(ステップS102)。この高解像度化処理では、映像信号の補間画素を生成し、高解像度の映像信号を生成する。この高解像度化処理は、例えばキュービック・コンボリューション法により映像信号の補間画素を生成し、高解像度の映像信号を生成する。次に、高解像度の映像信号の画像内のエッジの方向に応じて異なる平滑化処理を行う(ステップS103)。この平滑化処理を行う場合、まず、平滑化処理を行うが、例えば図6に示すように、映像信号の画像の所定の1画素、例えば「画素a」を対象画素とし、この対象画素「画素a」と当該対象画素「画素a」の周囲の8画素(「画素b〜i」)とについて図7に示す条件1〜4の演算を行い、対象画素がエッジであるか否かを判別する。なお、各画素の輝度値を、
Y(a),Y(b),Y(c)......
と表すこととし、次のいづれかの条件を満たす場合は、対象画素aはエッジ部分に該当すると判定する。ただし、閾値であるth1〜th3は以下の条件を満たすものとする。
First, the sharpening
Y (a), Y (b), Y (c) ...
When any of the following conditions is satisfied, it is determined that the target pixel a corresponds to the edge portion. However, the thresholds th1 to th3 satisfy the following conditions.
th1>th2>th3
例えば、条件1により、図8に示すようなエッジ(対象画素a)を判定することができる。なお、画素の輝度値を黒〜白の濃淡で表している。
th1>th2> th3
For example, an edge (target pixel a) as shown in FIG. Note that the luminance value of the pixel is represented by shades of black to white.
また条件2により、図9に示すようなエッジ(対象画素a)を判定することができる。 Further, an edge (target pixel a) as shown in FIG.
さらに条件3により、図10に示すようなエッジ(対象画素a)を判定することができる。 Furthermore, an edge (target pixel a) as shown in FIG.
また条件4により、図11に示すようなエッジ(対象画素a)を判定することができる。 Further, according to condition 4, an edge (target pixel a) as shown in FIG. 11 can be determined.
ジャギー低減処理部52の平滑化処理部62では、エッジ判定部61から判定結果を受け取り、エッジと判別された場合は、平滑化処理をおこなう。また、対象画素がエッジであるか否かを判別した判別結果により、平滑化処理における画素の組み合わせを変化させる。
The smoothing
例えば、条件1または2を満たすエッジである場合は「画素a、d、g」を使用し、次の演算により平滑化処理を行う。
For example, if the edge satisfies the
(m*Y(d)+n*Y(a)+m*Y(g))/(n+2*m) ただし、n,mは0以上の整数。 (m * Y (d) + n * Y (a) + m * Y (g)) / (n + 2 * m) where n and m are integers greater than 0.
以上の演算結果を対象画素の輝度値とする。 The above calculation result is used as the luminance value of the target pixel.
さらに、条件3または4を満たすエッジである場合は「画素a、b、i」を使用し、
(m*Y(b)+n*Y(a)+m*Y(i))/(n+2*m)を対象画素の輝度値とする。
Furthermore, if the edge satisfies the
Let (m * Y (b) + n * Y (a) + m * Y (i)) / (n + 2 * m) be the luminance value of the target pixel.
これらの平滑化処理によりジャギーを低減することができる。 These smoothing processes can reduce jaggy.
また、上述したエッジ判定部61及び平滑化処理部62での演算は、対象画素を変えながら、メモリ60に格納された画像データ(映像信号)の全画素に対しておこなう。
In addition, the calculation in the
例えば、図12は、図8における画素の輝度値を示している。ここで、th1=30、th2=10、th3=5とすると、
Y(i)-Y(a)=255-125=130>th1
Y(h)-Y(a)=255-125=130>th2
Y(f)-Y(a)=255-125=130>th2
Y(a)-Y(c)=125-115=10>th3
Y(a)-Y(e)=125-115=10>th3
となり、条件1を満たす。よって対象画素a、d、gの画素を使用して平滑化処理を行う。
For example, FIG. 12 shows the luminance values of the pixels in FIG. Here, if th1 = 30, th2 = 10, th3 = 5,
Y (i) -Y (a) = 255-125 = 130> th1
Y (h) -Y (a) = 255-125 = 130> th2
Y (f) -Y (a) = 255-125 = 130> th2
Y (a) -Y (c) = 125-115 = 10> th3
Y (a) -Y (e) = 125-115 = 10> th3
And
例えばn=2、m=1として計算すると、平滑化処理後の対象画素aの輝度値は、(1*255+2*125+1*255)/(2+2*1)=190となる。 For example, when calculating with n = 2 and m = 1, the luminance value of the target pixel a after the smoothing process is (1 * 255 + 2 * 125 + 1 * 255) / (2 + 2 * 1) = 190 .
以上で平滑化処理を終了する。なお、上述した処理は、ビデオ再生アプリケーション201を用いて行っているが、これに限定されることなく、専用のIC等のハードウェアを用いて実行することも可能である。
This completes the smoothing process. The above-described processing is performed using the
上述した実施形態によれば、少ない処理量で鮮鋭な高解像度画像を得ることができる。すなわち、映像信号の低解像度から高解像度への変換処理をエッジ強調処理の後に行うことにより、画像処理の負荷の増大を最小限に抑えて高解像度化を行うことができる
なお、本発明は、上述した実施形態そのままに限定されるものではない。本発明は、実施段階では、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変更して具現化できる。
According to the above-described embodiment, a sharp high-resolution image can be obtained with a small amount of processing. That is, by performing the conversion process from the low resolution to the high resolution of the video signal after the edge enhancement process, it is possible to increase the resolution while minimizing an increase in the load of the image processing. The embodiments described above are not limited to the above. In the implementation stage, the present invention can be embodied by changing the components without departing from the scope of the invention.
また、上述した実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることで、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above-described embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
10…コンピュータ、12…ディスプレイユニット、14…電源ボタン、17…LCD、50…鮮鋭化処理部、51…高解像度化処理部、52…ジャギー低減処理部、60…メモリ、61…エッジ判定部、62…平滑化処理部62、111…CPU、113…(主)メモリ、114…グラフィックスコントローラ、120…BIOS−ROM、121…HDD、124…EC/KBC、201…ビデオ再生アプリケーション
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記第1のフィルタによる画像処理が行われた前記映像信号の補間画素を生成し、高解像度の映像信号を生成する第2のフィルタと、
前記第2のフィルタによる画像処理が行われた前記映像信号の画像内のエッジの方向に応じて異なる平滑化処理を行う第3のフィルタとを備えることを特徴とする画像処理装置。 A first filter that performs edge enhancement processing on an input video signal;
A second filter that generates an interpolated pixel of the video signal that has undergone image processing by the first filter, and generates a high-resolution video signal;
An image processing apparatus comprising: a third filter that performs different smoothing processing according to an edge direction in an image of the video signal that has been subjected to image processing by the second filter.
前記第3のフィルタは、前記映像信号の画像の所定の1画素を対象画素とし、前記対象画素と当該対象画素の周囲の8画素とについて所定の演算を行い、前記対象画素がエッジであるか否かを判別することを特徴とする画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 1.
The third filter sets a predetermined pixel of the image of the video signal as a target pixel, performs a predetermined calculation on the target pixel and eight pixels around the target pixel, and determines whether the target pixel is an edge. An image processing apparatus that determines whether or not.
前記第3のフィルタは、前記対象画素がエッジであるか否かを判別する判別結果により、前記平滑化処理における画素の組み合わせを変化させることを特徴とする画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 1.
The image processing apparatus according to claim 3, wherein the third filter changes a combination of pixels in the smoothing process according to a determination result for determining whether or not the target pixel is an edge.
前記第1のフィルタは、アンシャープ処理により前記映像信号のエッジ強調処理を行うことを特徴とする画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 1.
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the first filter performs edge enhancement processing of the video signal by unsharp processing.
前記第2のフィルタは、キュービック・コンボリューション法により前記映像信号の補間画素を生成し、高解像度の映像信号を生成することを特徴とする画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 1.
The image processing apparatus, wherein the second filter generates an interpolated pixel of the video signal by a cubic convolution method and generates a high-resolution video signal.
前記第3のフィルタから出力された映像信号を表示する表示手段をさらに備えることを特徴とする画像処理装置。 The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 5,
An image processing apparatus, further comprising display means for displaying a video signal output from the third filter.
前記エッジ強調処理による画像処理が行われた前記映像信号の補間画素を生成し、高解像度の映像信号を生成し、
前記高解像度の映像信号の生成が行われた前記映像信号の画像内のエッジの方向に応じて異なる平滑化処理を行うことを特徴とする画像処理方法。 Perform edge enhancement processing on the input video signal,
Generating an interpolated pixel of the video signal that has undergone image processing by the edge enhancement processing, and generating a high-resolution video signal;
An image processing method, comprising: performing different smoothing processing according to an edge direction in an image of the video signal on which the high-resolution video signal is generated.
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WO2013005357A1 (en) * | 2011-07-06 | 2013-01-10 | パナソニック株式会社 | Edge direction detection device, edge correction device, edge direction detection method and edge correction method |
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