JP2011134203A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザの視覚特性に適した画像のエッジ強調を実現する。
【解決手段】画像処理装置は、互いに異なるサイズのマスクを有し、元の画像信号を濾波する少なくとも２つのラプラシアン・フィルタ部(222,224)と、その少なくとも２つのラプラシアン・フィルタの出力にそれぞれの係数を乗算する少なくとも２つの乗算部(262,264)と、その少なくとも２つの乗算部の出力の１つまたは全てとその元の画像信号とを加算して出力する加算部(272)と、を具える。
【選択図】図１

Description

本発明は、エッジ強調に関し、特に、複数のラプラシアン・フィルタを用いた画像のエッジ強調に関する。

例えば、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）、情報処理端末、携帯電話機、ディジタル・カメラ、等の画像を表示する装置では、画像の輪郭またはエッジ部分における輝度、明度または濃度勾配を急峻にして画像を先鋭化（シャープ）にする処理を施すことができる。そのために、元の画像データを２次微分フィルタで濾波して得られたエッジ・データを、元の画像データと合成（加算または減算）することができる。

既知の或る画像処理装置において、ラプラシアン・フィルタが、入力画像信号のエッジ信号を強調化して検出する。強調化されたエッジ信号のエッジ成分は、平滑化回路で平滑化される。平滑化回路の出力信号と入力画像信号とは、加算回路で加算され出力信号となる。平滑化されたエッジ信号が入力信号に加算されるので、入力画像信号の滑らかなエッジ強調化の処理が可能となる。

既知の或る画像処理装置において、端子に入力された静止画の画像データ（輝度データ）は、ラプラシアン・フィルタに供給され、ここで画像処理をする注目画素と、これを中心とする上下左右の画素にラプラシアン係数が乗じられる。このラプラシアン係数は、例えば注目画素の値が最大値であり、注目画素の上下左右の計４画素だけでなく、斜め左上、斜め左下、斜め右上及び斜め左上の計４画素の各値がそれぞれ“−１”であり、エッジを強調する。これにより、自然なエッジ強調が行え、また、階段状パターンで起こる交互の濃淡パターンの濃淡差を縮小できるので、ジャギの発生を抑えることができる。

既知の或るエッジ強調処理装置は、画像信号の供給端に結合され画像信号の画像エッジの存在を示す第１の信号を出力端に出力するエッジ検出部と、供給端に結合され画像エッジに関するマッハ効果の程度を示す第２の信号を出力端に出力するマッハ判定部と、供給端と、エッジ検出部の出力端と、マッハ判定部の出力端に結合され第１の信号と第２の信号とに応じて画像信号の明度の変化量及び彩度の変化量を決定し、決定された明度の変化量及び彩度の変化量に応じて明度及び彩度の少なくとも一方を変化させることによりエッジ強調処理を施した画像信号を出力するエッジ強調部と、を含んでいる。それによって、液晶ディスプレイの応答速度を改善することができる。

特開平０９−２００５３０号公報 特開２００６−２７０４２１号公報 特開２００１−３３３２７８号公報

水野ほか、豊田中央研究所Ｒ＆Ｄレビュー、Ｖｏｌ．３３、Ｎｏ．３、１９９８．９

高齢者の視覚は空間的な輝度変化に対する視覚的応答が鈍いことが、一般的に知られている。既知の画像処理装置では、エッジ強調の基準として異なる２つのラプラシアン・フィルタの出力のうちの大きい出力を元の画像に重畳する。しかし、それによって画質が改善されるとは限らない。

既知の視覚特性に基づく改善された表示法では、ユーザの年齢に応じて、色補正、および１つのラプラシアン・フィルタによるエッジ強調の度合いの増大が行われる。しかし、単純にエッジ強調の度合いを変えるだけでは、高齢者のエッジに対する視覚特性に充分対応することができない。

発明者は、１つのラプラシアン・フィルタを用いて画像のエッジ強調を行うだけでは、高齢者の画像のエッジ部分に対する視覚特性に充分対応することができない、と認識した。

本発明の目的は、ユーザの視覚特性に適した画像のエッジ強調を実現することである。

本発明の実施形態の一観点（特徴）によれば、画像処理装置は、互いに異なるサイズのマスクを有し、元の画像信号を濾波する少なくとも２つのラプラシアン・フィルタ部と、その少なくとも２つのラプラシアン・フィルタの出力にそれぞれの係数を乗算する少なくとも２つの乗算部と、その少なくとも２つの乗算部の出力の１つまたは全てと前記元の画像信号とを加算して出力する加算部と、を具える。

本発明の実施形態の一観点によれば、ユーザの視覚特性に適した画像のエッジ強調を実現することができる。

図１は、実施形態による、重畳されたエッジ強調を行う機能を有する情報処理装置の概略的構成の例を示している。 図２は、３×３画素のマスクのラプラシアン・フィルタを用いたエッジ強調された画像に対する観察者の視神経の刺激応答（強度）の例を示している。 図３は、異なるサイズのマスクの２つ以上のラプラシアン・フィルタを用いたそれぞれのエッジ強調された画像に対する観察者の視神経の刺激応答（強度）の例を示している。 図４は、図１または他の実施形態による、調整されたエッジ強調による画像の望ましい補正の例を示している。 図５Ａ〜５Ｄは、それぞれ３×３画素、５×５画素、７×７画素および９×９画素のサイズのマスクを有するラプラシアン・フィルタの係数マトリックスの例を示している。 (図5Aで説明) 図６は、図１の実施形態の変形であり、別の実施形態による、修正されたエッジ強調を行う機能を有する情報処理装置の概略的構成の例を示している。 図７は、図１の実施形態の別の変形であり、さらに別の実施形態による、時分割的なエッジ強調を行う機能を有する情報処理装置の概略的構成の例を示している。 図８は、図１または７の実施形態の変形であり、さらに別の実施形態による、別の時分割的なエッジ強調を行う情報処理装置の概略的構成の例を示している。 図９Ａは、エッジ強調回路に供給される元の画像信号のフレームの時間的順序を示している。図９Ｂは、図１、６の実施形態におけるエッジ強調回路によって供給される画像信号のフレームの時間的順序を示している。図９Ｃは、図７の実施形態におけるエッジ強調回路によって供給される画像信号の時分割フレームの時間的順序を示している。図９Ｄは、図８の実施形態におけるエッジ強調回路によって供給される画像信号の時分割フレームの時間的順序を示している。

発明の目的および利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素および組み合わせによって実現され達成される。
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、典型例および説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない。

本発明の非限定的な実施形態を、図面を参照して説明する。図面において、同様のコンポーネントおよび素子には同じ参照番号が付されている。

例えば液晶表示装置のような表示装置において、観察者の視野の中心（角度０度）において輝度が例えばレベル０から４０にステップ状に変化するエッジの画像を観察者が見た場合、その観察者のエッジ画像に対する視神経の刺激応答の大きさは年齢に応じて異なる。

例えば２０才の観察者は、そのような画像上の視野の角度−８度において負の応答値を示し、角度０度付近で正方向に応答が急激に変化し、角度２度付近で最大の正の応答値を示す。一方、例えば６０才の観察者では、それらの視野の角度において正と負の値ともに視神経の刺激応答が小さく、その応答の振幅は概して２０才の観察者の約３分の１である。これは、６０才の観察者は、２０才の観察者と比較すると、輝度が急激に変化するエッジがぼやけて見えることを意味する。従って、発明者は、高齢者が表示画像を観察する場合に、若年者との比較上の高齢者の視神経の刺激応答の低下を、広い視野角度について補償することが望ましい、と認識した。

例えば、パーソナル・コンピュータで作業するときの作業標準によれば、人間の目から表示装置までの距離を４０ｃｍとすることが推奨されている。また、パーソナル・コンピュータに用いられている表示装置の画素のピッチは、一般的に約０．２６ｍｍである。この１画素分の視野は、人間の視野角度に換算すると角度４．４分に対応する。

例えば３×３画素のマスク・サイズの１つのラプラシアン・フィルタを用いて画像を補正すると、その補正画像は、エッジの両側各１画素（合計２画素）にわたってエッジの度合いが強調される。それによって、人間の視覚的なマッハ効果を増強するようにそのエッジ付近の画像の輝度が補正される。しかし、高齢者と若年者の視神経刺激に対する反応の差は、実際には視野の中心１画素のみで生じるのでなく、３画素以上にわたって生じる。それにもかかわらず、エッジを中心としてエッジから１画素分に対応する±０．５度より広い角度範囲では、エッジの度合いが強調されない。従って、高齢者に対しては、画像の充分なエッジ強調の効果を提供することができない。

一方、単純にエッジ強調の度合いを大きくすると、エッジをより明瞭にする効果はあるが、同時に人間の視覚ではそれがノイズとしても認識されるので、画質劣化が生じることがある。例えば、エッジ強調の度合いが大き過ぎると、エッジの両側に本来存在しない明るい直線と暗い直線が、視覚的に偽画像、アーティファクト（不自然さ）またはノイズとして出現することがある。

さらに、例えば７×７画素のようなより大きいマスク・サイズの１つのラプラシアン・フィルタを用いて画像を補正すると、その補正画像は、エッジ付近では振幅が小さく、エッジから両側にそれぞれ２〜３画素分離れた位置付近において補正量のピークが生じる。従って、先鋭なエッジ強調が得られない。

このように、若年者と高齢者におけるエッジ画像に対する視神経の刺激応答の特性は異なり、単一のラプラシアン・フィルタを用いても、高齢者にとってエッジ部分における充分なエッジ強調は得られない。発明者たちは、異なる複数のラプラシアン・フィルタを用いれば、高齢な観察者にとってエッジ部分における充分なエッジ強調が得られる、と認識した。

また、高齢者の色覚特性について、特に青色に対する識別力が低下することが知られている。発明者たちは、特に青色に対して異なる複数のラプラシアン・フィルタを用いれば、高齢な観察者にとってエッジ部分における充分なエッジ強調が得られる、と認識した。

図１は、実施形態による、重畳されたエッジ強調を行う機能を有する情報処理装置１０の概略的構成の例を示している。

情報処理装置１０は、画像処理装置でもあり、表示装置３００に結合されている。表示装置３００は、例えば、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、プラズマ表示装置（ＰＤＰ）および陰極線管（ＣＲＴ）であってもよいが、液晶表示装置および有機ＥＬ表示装置のようなホールド型表示装置を用いることが好ましい。情報処理装置１０は、制御部１０２、メモリ１０４、入力装置１０６、画像処理部としてのエッジ強調回路２０２、および表示駆動部２９２を含んでいる。

エッジ強調回路２０２は、フレーム・メモリ２１２、２つの２次元のラプラシアン（N^２）フィルタ２２２および２２４、フレーム・メモリまたは複数ライン・メモリ２４２および２４４、乗算器２６２および２６４、および加算器または総和器（Σ）２７２を含んでいる。ラプラシアン・フィルタ２２２は、例えば３×３画素のサイズのマスクを有していてもよい。ラプラシアン・フィルタ２２４は、ラプラシアン・フィルタ２２２のものより大きいサイズ、例えば５×５画素、７×７画素または９×９画素のサイズのマスクを有していてもよい。制御部１０２の少なくとも一部の機能は、エッジ強調回路２０２に含まれるように変形してもよい。乗算器２６２および２６４は、入力値に係数αおよびβを乗算する。３×３画素および７×７画素のサイズのマスクに対して、係数αおよびβの値は、例えば、それぞれ０．４および０．１であってもよい。

制御部１０２は、ユーザによる入力装置１０６の操作に従って、１フレーム以上の元の画像信号ＦＲ（ｍ）、ＦＲ（ｍ＋１）、ＦＲ（ｍ＋２）、．．．をフレーム・メモリ２１２に順次供給する。入力された元の画像信号は、動画像であっても、または静止画像であってもよい。入力された元の画像信号は、情報処理装置１０内で生成されたものであっても、またはリムーバブル記憶装置または外部装置から、またはネットワーク（図示せず）を介して情報処理装置１０の例えばメモリ１０４に読み込まれたものであってもよい。

フレーム・メモリ２１２はラプラシアン・フィルタ２２２および２２４の入力に結合されている。ラプラシアン・フィルタ２２２の出力はフレーム・メモリまたは複数ライン・メモリ２４２に結合されている。ラプラシアン・フィルタ２２４の出力はフレーム・メモリまたは複数ライン・メモリ２４４に結合されている。フレーム・メモリ２４２は乗算器２６２の入力に結合されている。フレーム・メモリ２４４は乗算器２６４の入力に結合されている。乗算器２６２および２６４の出力は加算器または総和器２７２の入力に結合されている。加算器２７２の出力は表示駆動部２９２の入力に結合されている。表示駆動部２９２の出力は表示装置３００に結合されている。

制御部１０２は、入力装置１０６、メモリ１０４、エッジ強調回路２０２（要素２２２〜２７２）、および表示駆動部２９２に制御信号ＣＴＬを供給する。制御部１０２は、ユーザによる入力装置１０６の操作に従って、ラプラシアン・フィルタ２２２および係数マトリックス、および乗算係数αおよびβを決定しまたは選択することができる。ユーザによって入力された年齢（値）に応じて、制御部１０２は、その年齢に適した乗算係数αおよびβが決定または選択してもよい。例えば、乗算係数αは、２０才のユーザに対して０．４と決定され、６０才のユーザに対して０．３と決定されてもよい。例えば、乗算係数βは、２０才のユーザに対して０（ゼロ）と決定され、６０才のユーザに対して０．１と決定されてもよい。

エッジ強調回路２０２において、ラプラシアン・フィルタ２２２は、フレーム・メモリ２１２から１フレームの画像データＦＲ（ｍ）からデータを順次読み込む。ラプラシアン・フィルタ２２２は、例えば３×３画素のようなマトリックスの画素データに、対応するサイズのマスクの係数マトリックスを乗算することによって、そのマトリックスの画素データを空間的２次元濾波またはフィルタ処理する。その係数マトリックスは、設計者またはユーザによって決定または選択されてもよい。

ラプラシアン・フィルタ２２２は、その濾波済みのエッジ強調画素データをフレーム・メモリ２４２に格納する。乗算器２６２は、フレーム・メモリ２４２からライン順次でその画素データを読み出して、そのデータの値に係数αを乗算し、その乗算値（積）をエッジ強調データとして加算器２７２の１つの入力に供給する。その係数αは、設計者またはユーザによって決定または選択されてもよい。

同様に、ラプラシアン・フィルタ２２４は、フレーム・メモリ２１２からフレームの画像データＦＲ（ｍ）、ＦＲ（ｍ＋１）、ＦＲ（ｍ＋２）、．．．を順次読み込む。ラプラシアン・フィルタ２２４は、例えば５×５画素、７×７画素または９×９画素単位のような相対的に大きいマトリックスの画素データに、対応するサイズのマスクの係数マトリックスを乗算することによって、そのマトリックスの画素データを空間的２次元濾波またはフィルタ処理する。その係数マトリックスは、設計者またはユーザによって決定または選択されてもよい。

ラプラシアン・フィルタ２２２および２２４は、３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の１フレームの画像データ中の青色（Ｂ）の成分についてだけエッジ強調のための濾波を行ってもよい。代替形態として、ラプラシアン・フィルタ２２２および２２４は、３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の１フレームの画像データ中の青色（Ｂ）の成分に対して、赤色（Ｒ）および緑色（Ｇ）の成分よりも、大きい乗算係数（α、β）を乗算することによって、エッジ強調のための濾波を行ってもよい。それによって、高齢者の観察者にとってより適したエッジ強調された画像表示が得られる。

ラプラシアン・フィルタ２２４は、その濾波済みのエッジ強調画素データをフレーム・メモリ２４４に格納する。乗算器２６４は、フレーム・メモリ２４４からライン順次でその画素データを読み出して、そのデータの値に係数βを乗算し、その乗算値（積）をエッジ強調データとして加算器２７２の別の入力に供給する。その係数βは、設計者またはユーザによって決定または選択されてもよい。

一方、制御部１０２は、フレーム・メモリ２１２から元の画像データＦＲ（ｍ）の画素データを加算器２７２の別の入力に供給する。乗算器２６２および２６４、およびフレーム・メモリ２１２は、制御部１０２の制御の下で、同じフレームにおける対応する画素位置の３つの画素データ、即ち１つの元の画素データおよび２種類のエッジ強調画素データを、同期的に加算器２７２の３つの入力にそれぞれ供給する。

加算器２７２は、乗算器２６２および２６４、およびフレーム・メモリ２１２から受け取った同じフレームＦＲ（ｍ）における対応する画素位置の３つの画素データを加算して、エッジ強調された画素データを生成する。そのエッジ強調された画素データは、係数β＝０の場合、若年者に適した形態のものである。そのエッジ強調された画素データは、係数β＞０の場合、高齢者により適した形態のものである。加算器２７２は、そのエッジ強調された画素データを順に表示駆動部２９２に供給する。

表示駆動部２９２は、そのエッジ強調された１フレームの画素データに従って表示装置３００を駆動し、若年者乃至高齢者のユーザの視覚特性に適した形態でエッジ強調されたそのフレーム画像を表示装置３００に表示する。

要素２２４〜２６４の直列接続回路に加えて、ラプラシアン・フィルタ２２４に対応する異なるサイズのマスクを有するラプラシアン・フィルタ、別のフレーム・メモリおよび別の乗算器の複数組の直列接続回路を、要素２２２〜２６２の直列接続回路と並列に接続してもよい。即ち、互いに異なるサイズのマスクを有するラプラシアン・フィルタを含む複数（例えば、３または４個）の直列接続回路を、加算器２７２の対応する入力に並列に接続してもよい。

図２は、３×３画素のマスクのラプラシアン・フィルタ２２２を用いたエッジ強調された画像に対する観察者の視神経の刺激応答（強度）の例を示している。図２において、実線で示された線ＰＯは、視野角度０度において左から右の正方向に強度０から４０にステップ状に変化する明るさのエッジを表す元の画像を示している。

大きい振幅の実線で示された曲線Ｒ２０は、エッジ強調されていないエッジ画像に対する２０才の観察者の視神経の刺激応答（強度）の例を示している。小さい振幅の実線で示された曲線Ｒ６０は、エッジ強調されていないエッジ画像に対する６０才の観察者の視神経の刺激応答（強度）の例を示している。図２において、視神経の刺激応答は、相対的な強度の変化を表すものであって、画像ＰＯの強度と同じ尺度で示されているものではない。

破線で示された第１のエッジ強調の線ＥＥ１は、元の画像ＰＯの強度に重畳された、３×３画素のマスクのラプラシアン・フィルタ２２２および乗算器２６２によって生成されるエッジ強調の強度の例を示している。大きい振幅の実線で示された曲線Ｒｅ２０は、３×３画素のマスクのラプラシアン・フィルタ２２２によってエッジ強調された画像に対する２０才の観察者の視神経の刺激応答（強度）を、理想的な応答として示している。小さい振幅の実線で示された曲線Ｒｅ６０は、３×３画素のマスクのラプラシアン・フィルタ２２２によってエッジ強調された画像に対する６０才の観察者の視神経の刺激応答（強度）を、補償すべき応答として示している。

エッジ強調ＥＥ１によって補正されたエッジ画像に対する６０才の観察者の視神経の刺激応答Ｒｅ６０は、２０才の観察者のまたは理想的な応答Ｒｅ２０より小さく、エッジ強調の度合いが不充分である。

図３は、異なるサイズのマスクの２つ以上のラプラシアン・フィルタ２２２、２２４、．．．によるそれぞれのエッジ強調された画像に対する観察者の視神経の刺激応答（強度）の例を示している。

図３において、一点鎖線および二点鎖線で示された第２のエッジ強調の線ＥＥ２およびＥＥ２’は、元の画像ＰＯの強度に重畳された、７×７画素のマスクのラプラシアン・フィルタ２２４におよび乗算器２６４よって生成されるエッジ強調の異なる強度の例を示している。

３×３画素のマスクのラプラシアン・フィルタ２２２を用いると、エッジの両側の合計２画素（ＰＩＸ）分しかエッジ強調が得られない。一方、例えば７×７画素のマスクのラプラシアン・フィルタ２２４ではエッジの両側の合計２画素分のエッジ強調の度合いは小さいが、エッジの両側の合計６画素分のエッジ強調が得られる。従って、異なるマスク・サイズの２種類のラプラシアン・フィルタ２２２および２２４の出力データに適切な重み係数（α、β）を乗じて、それらの乗算値（積）を元の画像データに加算することによって、高齢者にとって適したエッジ強調が得られる。

図４は、図１または他の実施形態（図６〜８）による、調整されたエッジ強調による画像の望ましい補正の例を示している。

図４において、一点鎖線で示された第２のエッジ強調ＥＥ３は、元の画像ＰＯの強度に重畳された、７×７画素のマスクのラプラシアン・フィルタ２２４によって生成され乗算器２６４によって乗算係数βが乗算されたエッジ強調の別の強度の例を示している。この場合、第２のエッジ強調ＥＥ３は、乗算器２６４の乗算係数βによって適切に調整されている。点線で示された線ＥＥＣは、元の画像ＰＯの強度に重畳された、第１のエッジ強調ＥＥ１と第２のエッジ強調ＥＥ３の合成されたエッジ強調の強度を示している。

合成されたエッジ強調ＥＥＣによって、補正されたエッジ画像に対する６０才の観察者の視神経の刺激応答は、２０才の観察者のまたは理想的な応答Ｒｅ２０に近似したものに補償される（図示せず）。また、それによって、高齢者の視覚特性に応じて、単一のエッジ強調によって発生し得る偽画像、アーティファクトまたはノイズを抑制することができる。

図５Ａ〜５Ｄは、それぞれ３×３画素、５×５画素、７×７画素および９×９画素のサイズのマスクを有するラプラシアン・フィルタ２２２および２２４の係数マトリックスの例を示している。その係数マトリックスは、例示された値に限定されることなく、設計者またはユーザによって決定または選択することができる。

図３および４において、視野角度０度から２画素分以上離れた領域において２０才の視神経の刺激応答の強度の振幅は、６０才の観察者の刺激応答の強度の振幅の約１．６倍である。また、２０才の観察者の視神経の刺激応答の強度のピーク−ピーク値は、６０才の観察者の刺激応答の強度のピーク−ピーク値の約１．５倍である。従って、６０才の観察者のエッジ強調の強度は、２０才の観察者のエッジ強度の約１．６倍以下であればよいと考えられる。６０才の観察者のためのエッジ強調の振幅または大きさは、元の画層信号の振幅の約０．６倍以下であることが望ましい。

異なるサイズのマスクを有する複数のラプラシアン・フィルタ（２２２、２２４、等）に対する乗算係数αおよびβの中の最大の乗算係数の値は、エッジ強調の強度または振幅が元の画像信号の強度または振幅の約０．６倍以下であるような値であることが望ましい。マスクのサイズは、例えば、３×３画素、５×５画素、７×７画素、９×９画素であってもよい。乗算係数βの数は、５×５画素以上のサイズのマスクを有するラプラシアン・フィルタの数に等しい（β１、β２、．．．、βｎ）。乗算係数αおよびβ（β１、β２、．．．、βｎ）のいずれの値も、約０．６以下であることが望ましい。エッジ強調に使用される異なるサイズのマスクを有する複数のラプラシアン・フィルタ（２２２、２２４、等）の乗算係数αおよびβの総和（α＋β、またはα＋β１＋β２＋．．．＋βｎ）は、約０．６以下であることが好ましい。ラプラシアン・フィルタ（α、β、β１、β２、．．．、βｎ）の数は、３乃至４個であることが好ましい。

３×３画素のマスクのラプラシアン・フィルタ２２４について、乗算係数αは、例えば、約０．６乃至約０．２７、好ましくは約０．３３乃至約０．２７であってもよい。

７×７画素のマスクのラプラシアン・フィルタ２２４について、乗算係数βは、例えば、約０．１乃至約０．０７、好ましくは約０．０９乃至約０．０７であってもよい。この値（０．０９）は、７×７画素のマスクのラプラシアン・フィルタのエッジ強調のピーク値は中心から約２画素離れた位置においてエッジを表す原画像信号の振幅の約７倍の振幅を有するので、エッジ強調の上限約０．６を約７で除算して（０．６／７）求めた近似的な値である。

５×５画素のマスクのラプラシアン・フィルタ２２４について、乗算係数βは、例えば、約０．２乃至約０．１であってもよい。９×９画素のマスクのラプラシアン・フィルタ２２４について、乗算係数βは、例えば、約０．０６乃至約０．０３であってもよい。

図６は、図１の実施形態の変形であり、別の実施形態による、修正されたエッジ強調を行う機能を有する情報処理装置１２の概略的構成の例を示している。

情報処理装置１２は、画像処理装置でもあり、表示装置３００に結合されている。情報処理装置１２は、制御部１０２、メモリ１０４、入力装置１０６、画像処理部としてのエッジ強調回路２０４、および表示駆動部２９２を含んでいる。

エッジ強調回路２０４は、フレーム・メモリ２１２、２次元のラプラシアン・フィルタ２２２および２２４、フレーム・メモリまたは複数ライン・メモリ２１４、２４２および２４４、乗算器２６２および２６４、および加算器または総和器（Σ）２７４および２７６を含んでいる。ラプラシアン・フィルタ２２２および２２４は、それぞれ図１のものと同様のサイズのマスクを有する。ラプラシアン・フィルタ２２４は、図１の場合とは異なる係数マスクまたは係数マトリックスを有してもよい。

フレーム・メモリ２１２は、ラプラシアン・フィルタ２２２の入力と、加算器２７４および２７６のそれぞれの入力とに結合されている。ラプラシアン・フィルタ２２２の出力は、フレーム・メモリまたは複数ライン・メモリ２４２に結合されている。フレーム・メモリ２４２は乗算器２６２の入力に結合されている。乗算器２６２の出力は加算器２７４の別の１つの入力に結合されている。加算器２７４の出力はフレーム・メモリ２１４に結合されている。

フレーム・メモリ２１４はラプラシアン・フィルタ２２４の入力に結合されている。ラプラシアン・フィルタ２２４の出力はフレーム・メモリ２４４に結合されている。フレーム・メモリ２２４は乗算器２６４の入力に結合されている。乗算器２６４の出力は、加算器２７６の別の入力に結合されている。加算器２７６の出力は表示駆動部２９２の入力に結合されている。表示駆動部２９２は表示装置３００に結合されている。

制御部１０２は、入力装置１０６、メモリ１０４、画像処理部としてのエッジ強調回路２０４（要素２２２〜２６４、２７４および２７６）、および表示駆動部２９２に制御信号ＣＴＬを供給する。

エッジ強調回路２０４において、フレーム・メモリ２１２、ラプラシアン・フィルタ２２２、フレーム・メモリ２４２、および乗算器２６２は、図１の場合と同様に動作する。乗算器２６２は、フレーム・メモリ２４２から読み出したデータの値に係数αを乗算し、その乗算値をエッジ強調データとして加算器２７４の１つの入力に供給する。

制御部１０２は、フレーム・メモリ２１２から元の画像データの画素データを加算器２７４の別の入力に供給する。乗算器２６２、およびフレーム・メモリ２１２は、制御部１０２の制御の下で、同じフレームＦＲ（ｍ）における対応する画素位置の２つの画素データ、即ち元の画素データおよびエッジ強調画素データを、同期的に加算器２７４の２つの入力にそれぞれ供給する。

加算器２７４は、乗算器２６２およびフレーム・メモリ２１２から受け取った同じフレームＦＲ（ｍ）における対応する画素位置の２つの画素データを加算して、その和をフレーム・メモリ２１４に格納する。

ラプラシアン・フィルタ２２４は、フレーム・メモリ２１４から１フレームの画像データを順次読み込む。ラプラシアン・フィルタ２２４は、例えば５×５画素、７×７画素または９×９画素単位のような相対的に大きいマトリックスの画素データに、対応するサイズのマスクの係数マトリックスを乗算することによって、そのマトリックスの画素データを空間的２次元濾波またはフィルタ処理する。この場合、ラプラシアン・フィルタ２２４は、ラプラシアン・フィルタ２２２によってエッジ強調された画素データをさらに濾波するので、その係数マトリックスは、図１の場合と異なってもよい。

ラプラシアン・フィルタ２２４のその他の動作は、図１の場合と同様である。フレーム・メモリ２４４および乗算器２６４は、図１の場合と同様に動作する。

乗算器２６４は、フレーム・メモリ２４４から読み出したデータの値に係数βを乗算し、その乗算値を加算器２７６の１つの入力に供給する。但し、図６における乗算器２６２および２６４の係数αおよびβは、図１の場合と異なる値を持っていてもよい。

制御部１０２は、フレーム・メモリ２１２からの元の画像データの画素データを加算器２７６の別の入力に供給する。乗算器２６４、およびフレーム・メモリ２１２は、制御部１０２の制御の下で、同じフレームにおける対応する画素位置の２つの画素データ、即ち元の画素データおよびエッジ強調画素データを、同期的に加算器２７６の２つの入力にそれぞれ供給する。

加算器２７６は、乗算器２６４、およびフレーム・メモリ２１２から同じフレームＦＲｅ（ｍ）における互いに対応する画素位置の２つの画素データを加算して、エッジ強調された画素データを生成する。加算器２７６は、そのエッジ強調された画素データを順に表示駆動部２９２に供給する。そのエッジ強調された画素データは、係数β＝０の場合、若年者に適した形態のものである。そのエッジ強調された画素データは、係数β＞０の場合、高齢者により適した形態のものである。表示駆動部２９２は、そのエッジ強調された１フレームの画素データに従って表示装置３００を駆動し、若年者乃至高齢者に適した形態でエッジ強調されたそのフレーム画像を表示装置３００に表示する。

図６の情報処理装置１２のその他の構成および動作は図１の情報処理装置１０のものと同様である。

図９Ａは、エッジ強調回路２０２または２０４に供給される元の画像信号のフレームＦＲ（ｍ）、ＦＲ（ｍ＋１）、ＦＲ（ｍ＋２）、．．．の時間的順序を示している。図９Ｂは、図１および６の実施形態におけるエッジ強調回路２０２または２０４によって供給される画像信号のフレームの時間的順序を示している。エッジ強調されたフレームＦＲｅ（ｍ）、ＦＲｅ（ｍ＋１）、ＦＲｅ（ｍ＋２）、．．．が順次表示される。フレーム・レート（周波数）は、例えば、６０フレーム／秒であってもよい。

図７は、図１の実施形態の別の変形であり、さらに別の実施形態による、時分割的なエッジ強調を行う機能を有する情報処理装置１４の概略的構成の例を示している。

情報処理装置１４は、画像処理装置でもあり、表示装置３００に結合されている。情報処理装置１４は、制御部１０２、メモリ１０４、入力装置１０６、エッジ強調回路２０６、および表示駆動部２９２を含んでいる。

エッジ強調回路２０６は、図１の要素２１２〜２６４に加えて、マルチプレクサまたはセレクタ２７８、および総和器（Σ）２８０を含んでいる。加算器２８０が、図１の加算器２７２の代わりに用いられる。

要素２１２〜２６４の相互の結合関係は図１のものと同様である。乗算器２６２および２６４の出力はマルチプレクサ２７８のそれぞれの入力に結合されている。マルチプレクサ２７８の出力は加算器２８０の１つの入力に結合されている。フレーム・メモリ２１２は、加算器２８０の別の入力に結合されている。加算器２８０の出力は表示駆動部２９２の入力に結合されている。

制御部１０２は、入力装置１０６、メモリ１０４、エッジ強調回路２０６（要素２２２〜２６４、２７８および２８０）、および表示駆動部２９２に制御信号ＣＴＬを供給する。

エッジ強調回路２０６において、フレーム・メモリ２１２、ラプラシアン・フィルタ２２２および２２４、フレーム・メモリ２４２および２４４、および乗算器２６２および２６４は、図１の場合と同様に動作する。

マルチプレクサ２７８は、制御部１０２の制御の下で、乗算器２６２および２６４等の出力に結合された少なくとも２つの入力を交互にまたは循環的に選択して、表示駆動部２９２の入力に供給する。

加算器２８０は、マルチプレクサ２７８（即ち乗算器２６２と２６４の一方）の出力およびフレーム・メモリ２１２から、同じフレームＦＲ（ｍ）における互いに対応する画素位置の２つの画素データを加算して、異なる形態でエッジ強調された画素データを時分割的に生成する。加算器２８０は、そのエッジ強調された画素データを時分割的に順に表示駆動部２９２に供給する。そのエッジ強調された画素データは、係数β＝０の場合、若年者に適した形態のものである。そのエッジ強調された画素データは、係数β＞０の場合、高齢者により適した形態のものである。

表示駆動部２９２は、そのエッジ強調された１フレームの画素データに従って表示装置３００を駆動し、ユーザの視覚特性に適した形態でエッジ強調されたそのフレーム画像を表示装置３００に表示する。その結果、ラプラシアン・フィルタ２２２によってエッジ強調されたフレーム画像と、ラプラシアン・フィルタ２２４によってエッジ強調されたフレーム画像とが時分割的に交互にまたは循環的に表示され、人間の脳で視覚的に合成された画像は、図１の場合と同様になり、高齢者の観察者に適した形態のものとなる。要素２２２、２４２および２６２のグループと、要素２２４、２４４および２６４のグループとを時分割的に動作させることによって、その２つのグループのうちの一方のグループを不動作状態にすることによって、消費電力を低減することができる。

要素２２４〜２６４の直列接続回路に加えて、ラプラシアン・フィルタ２２４に対応する異なるサイズのマスクを有するラプラシアン・フィルタ、別のフレーム・メモリおよび別の乗算器の複数組の直列接続回路を、要素２２２〜２６２の直列接続回路と並列に接続してもよい。即ち、互いに異なるサイズのマスクを有するラプラシアン・フィルタを含む複数（例えば、３または４個）の直列接続回路を、マルチプレクサ２７８の対応する入力に並列に接続してもよい。

図９Ｃは、図７の実施形態におけるエッジ強調回路２０６によって供給される画像信号の時分割フレームの時間的順序を示している。エッジ強調されたフレームＦＲｅ（ｍ）、ＦＲｅ（ｍ＋１）、ＦＲｅ（ｍ＋２）、．．．と、別のエッジ強調されたフレームＦＲｅ（ｍ）’、ＦＲｅ（ｍ＋１）’、ＦＲｅ（ｍ＋２）’、．．．が、交互に順次表示される。フレーム・レートは、例えば、６０または１２０フレーム／秒であってもよい。

３つ以上の異なるサイズのマスクを有するラプラシアン・フィルタが用いられる場合には、ラプラシアン・フィルタによってエッジ強調された３種類以上のフレーム画像が、表示装置３００に循環的に順次表示される。

図８は、図１または７の実施形態の変形であり、さらに別の実施形態による、別の時分割的なエッジ強調を行う情報処理装置１６の概略的構成の例を示している。

情報処理装置１６は、画像処理装置でもあり、表示装置３００に結合されている。情報処理装置１６は、制御部１０２、メモリ１０４、入力装置１０６、画像処理部としてのエッジ強調回路２０８、および表示駆動部２９２を含んでいる。

エッジ強調回路２０８は、図６の要素２１２〜２６４、２７８および２８０に加えて、別のマルチプレクサまたはセレクタ２８２を含んでいる。

要素２１２〜２６４、２７８および２８０の相互の結合関係は図６のものと同様である。加算器２８０の出力はマルチプレクサ２８２の１つの入力に結合されている。フレーム・メモリ２１２はマルチプレクサ２８２の別の入力に結合されている。マルチプレクサ２８２の出力は表示駆動部２９２の入力に結合されている。

制御部１０２は、入力装置１０６、メモリ１０４、エッジ強調回路２０８（要素２２２〜２６４、２７８、２８０および２８２）、および表示駆動部２９２に制御信号ＣＴＬを供給する。

エッジ強調回路２０８において、フレーム・メモリ２１２、ラプラシアン・フィルタ２２２および２２４、フレーム・メモリ２４２および２４４、乗算器２６２および２６４、マルチプレクサ２７８、および加算器２８０は、図７の場合と同様に動作する。

制御部１０２は、フレーム・メモリ２１２からの元の画像信号のフレームをマルチプレクサ２８２の別の入力に供給する。マルチプレクサ２８２は、加算器２８０の出力から供給された異なる形態でエッジ強調された画像信号の交互のまたは循環的なフレームと、フレーム・メモリ２１２からの元の画像信号のフレームとを交互にまたは循環的に選択して、表示駆動部２９２の入力に供給する。

表示駆動部２９２は、画像信号の交互のまたは循環的なフレームに従って表示装置３００を駆動し、高齢者により適した形態でエッジ強調されたそのフレーム画像を表示装置３００に表示する。その結果、元のフレーム画像と、ラプラシアン・フィルタ２２２によってエッジ強調されたフレーム画像と、ラプラシアン・フィルタ２２４によってエッジ強調されたフレーム画像とが時分割的に循環的に表示される。それによって、人の脳で視覚的に合成された時分割の画像は、図１の場合と同様になり、高齢者により適した形態のものとなる。但し、図８における乗算器２６２および２６４の係数αおよびβは、図１および７の場合とは異なるより大きい値を持っていてもよい。

図７の場合と同様に、図８において、互いに異なるサイズのマスクを有するラプラシアン・フィルタを含む複数（例えば、３または４個）の直列接続回路を、マルチプレクサ２７８の対応する入力に並列に接続してもよい。

図９Ｄは、図８の実施形態におけるエッジ強調回路２０８によって供給される画像信号の時分割フレームの時間的順序を示している。元のフレーム画像ＦＲ（ｍ）、ＦＲ（ｍ＋１）、ＦＲ（ｍ＋２）、．．．と、エッジ強調されたフレームＦＲｅ（ｍ）、ＦＲｅ（ｍ＋１）、ＦＲｅ（ｍ＋２）、．．．と、エッジ強調されたフレームＦＲｅ（ｍ）’、ＦＲｅ（ｍ＋１）’、ＦＲｅ（ｍ＋２）’、．．．とが、循環的に順次表示される。フレーム・レートは、例えば、９０または１８０フレーム／秒であってもよい。

３つ以上の異なるサイズのマスクを有するラプラシアン・フィルタが用いられる場合には、元のフレーム画像およびラプラシアン・フィルタによってエッジ強調された３つ以上のフレーム画像が、表示装置３００に循環的に順次表示される。

ラプラシアン・フィルタ２２２および２２４が、画像データの青色（Ｂ）の成分についてより大きい乗算係数（α、β）を用いてエッジ強調を行った場合には、高齢者の観察者にとってより適した画像表示が得られる。

ここで挙げた全ての例および条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明および概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例および条件に限定することなく解釈すべきである。また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換および変形を施すことができると理解すべきである。

以上の実施例を含む実施形態に関して、さらに以下の付記を開示する。
（付記１） 互いに異なるサイズのマスクを有し、元の画像信号を濾波する少なくとも２つのラプラシアン・フィルタ部と、
前記少なくとも２つのラプラシアン・フィルタの出力にそれぞれの係数を乗算する少なくとも２つの乗算部と、
前記少なくとも２つの乗算部の出力の１つまたは全てと前記元の画像信号とを加算して出力する加算部と、
を具える画像処理装置。
（付記２） さらに、前記少なくとも２つの乗算部の出力の１つを時分割的に選択して前記加算部に供給する選択部を具える、付記１に記載の画像処理装置。
（付記３） 前記選択部の出力は、前記元の画像信号のフレーム周波数の倍数のフレーム周波数で出力されるものである、付記２に記載の画像処理装置。
（付記４） さらに、前記加算部の出力と前記元の画像信号の１つを時分割的に選択して出力する別の選択部を具える、付記２に記載の画像処理装置。
（付記５） 前記別の選択部の出力は、前記元の画像信号のフレーム周波数の倍数のフレーム周波数で出力されるものである、付記４に記載の画像処理装置。
（付記６） 前記元の画像信号は３つの色成分を含み、
前記少なくとも２つのラプラシアン・フィルタは、前記３つの色成分のうちの少なくとも青色成分を濾波し、
前記少なくとも２つの乗算器は、前記少なくとも２つのラプラシアン・フィルタの出力の前記青成分に、他の色成分よりも大きい係数を乗算するものである、付記１乃至５のいずれかに記載の画像処理装置。
（付記７） 第１のサイズのマスクを有し、元の画像信号を濾波する第１のラプラシアン・フィルタ部と、
前記第１のラプラシアン・フィルタの出力に第１の係数を乗算する第１の乗算部と、
前記第１の乗算部の出力と前記元の画像信号とを加算して出力する第１の加算部と、
前記第１のサイズより大きい第２のサイズのマスクを有し、前記第１の加算部の出力を濾波する第２のラプラシアン・フィルタ部と、
前記第２のラプラシアン・フィルタの出力に第２の係数を乗算する第２の乗算部と、
前記第２の乗算部の出力と前記元の画像信号とを加算して出力する第２の加算部と、
を具える画像処理装置。
（付記８） 前記元の画像信号は３つの色成分を含み、
前記第１と第２のラプラシアン・フィルタは、前記３つの色成分のうちの少なくとも青色成分を濾波し、
前記第１の乗算器は、前記第１のラプラシアン・フィルタの出力の前記青成分に、他の色成分よりも大きい係数を乗算し、
前記第２の乗算器は、前記第２のラプラシアン・フィルタの出力の前記青成分に、他の色成分よりも大きい係数を乗算するものである、付記１乃至７のいずれかに記載の画像処理装置。

１０、１２、１４、１６ 情報処理装置
１０２ 制御部
２０２ エッジ強調回路
２１２ フレーム・メモリ
２２２、２２４ ラプラシアン・フィルタ
２４２、２４４ フレーム・メモリまたは複数ライン・メモリ
２６２、２６４ 乗算器
２７２ 加算器または総和器
２９２ 表示駆動部
３００ 表示装置

Claims (6)

1. 互いに異なるサイズのマスクを有し、元の画像信号を濾波する少なくとも２つのラプラシアン・フィルタ部と、
   前記少なくとも２つのラプラシアン・フィルタの出力にそれぞれの係数を乗算する少なくとも２つの乗算部と、
   前記少なくとも２つの乗算部の出力の１つまたは全てと前記元の画像信号とを加算して出力する加算部と、
   を具える画像処理装置。
2. さらに、前記少なくとも２つの乗算部の出力の１つを時分割的に選択して前記加算部に供給する選択部を具える、請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記選択部の出力は、前記元の画像信号のフレーム周波数の倍数のフレーム周波数で出力されるものである、請求項２に記載の画像処理装置。
4. さらに、前記加算部の出力と前記元の画像信号の１つを時分割的に選択して出力する別の選択部を具える、請求項２に記載の画像処理装置。
5. 第１のサイズのマスクを有し、元の画像信号を濾波する第１のラプラシアン・フィルタ部と、
   前記第１のラプラシアン・フィルタの出力に第１の係数を乗算する第１の乗算部と、
   前記第１の乗算部の出力と前記元の画像信号とを加算して出力する第１の加算部と、
   前記第１のサイズより大きい第２のサイズのマスクを有し、前記第１の加算部の出力を濾波する第２のラプラシアン・フィルタ部と、
   前記第２のラプラシアン・フィルタの出力に第２の係数を乗算する第２の乗算部と、
   前記第２の乗算部の出力と前記元の画像信号とを加算して出力する第２の加算部と、
   を具える画像処理装置。
6. 前記元の画像信号は３つの色成分を含み、
   前記第１と第２のラプラシアン・フィルタは、前記３つの色成分のうちの少なくとも青色成分を濾波し、
   前記第１の乗算器は、前記第１のラプラシアン・フィルタの出力の前記青成分に、他の色成分よりも大きい係数を乗算し、
   前記第２の乗算器は、前記第２のラプラシアン・フィルタの出力の前記青成分に、他の色成分よりも大きい係数を乗算するものである、請求項１乃至５のいずれかに記載の画像処理装置。

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