JP2015050585A - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の鮮鋭化処理部FEの第1の構成例を示すブロック図である。この鮮鋭化処理部FEは、画像を表すデジタル信号として外部から入力される入力画像信号Sin(または、非線形処理等がなされた入力信号)に対し、その入力画像信号Sinの表す画像を鮮鋭化するための処理を施す装置であって、HPF10(高域通過フィルタ)と、非線形演算部20(非対称型非線形関数)と、リミッタ30とを備えている。
図6は、本発明の鮮鋭化処理部の第2の構成例を示すブロック図である。この鮮鋭化処理部FEは、非線形演算部40(非線形関数)と、HPF10と、リミッタ30とを備えている。以下、図7に示す画像の水平方向の信号レベル(輝度値)の波形を例に、各構成部の動作及び出力される波形の説明を行う。なお、画像の垂直方向の信号レベルの波形や、動画像における画像間の時間方向の信号レベルの波形についても、各構成部は水平方向と同等の処理で鮮鋭化処理を行うことが可能である。
図8は、本発明の第1実施形態に係る画像処理装置100の構成を示す図である。画像処理装置100は、入力画像信号Sinに非線形処理を行って第1信号S1を生成する第1非線形処理部101と、第1信号S1に水平方向及び垂直方向への鮮鋭化処理を行って第2信号S2を生成する鮮鋭化処理ブロック102と、入力画像信号Sinに第2信号S2を加算して出力画像信号Soutを生成する第1加算器103とを備える。鮮鋭化処理ブロック102は、水平鮮鋭化処理部FEh、垂直鮮鋭化処理部FEv、第2加算器104及び第3加算器105を備え、水平鮮鋭化処理部FEhと垂直鮮鋭化処理部FEvとが直列に接続される構成となっている。
図8に示した第1実施形態に係る画像処理装置100において、第1非線形処理部101の前に、2次元LPFを配置してもよい。図10は、2次元LPFの周波数特性の一例を示す図である。図示の通り、2次元LPFは入力画像信号Sinの水平及び垂直方向の高周波成分を減衰させる特性を持つ。以下に説明する画像のギラギラ感の抑圧を効果的に行うためには、2次元LPFは、図10(A)に示すように、水平方向の高周波かつ垂直方向の高周波の成分を減衰させることが好ましい。また、後述する2次元HPFを使用する場合に組み合わせるには、図10(B)に示すような全方向に対して等価な高域遮断特性を持つ2次元LPFであることが好ましい。ただし、直線状又はその他の高域遮断形状であってもギラギラ感の抑圧効果は有する。
図13は、本発明の第2実施形態に係る画像処理装置200の構成を示す図である。画像処理装置200は、入力画像信号Sinに非線形処理を行って第1信号S1を生成する第1非線形処理部201と、第1信号S1に水平方向及び垂直方向への鮮鋭化処理を行って第2信号S2を生成する鮮鋭化処理ブロック202と、入力画像信号Sinに第2信号S2を加算して出力画像信号Soutを生成する第1加算器203とを備える。鮮鋭化処理ブロック202は、水平鮮鋭化処理部FEh、垂直鮮鋭化処理部FEv及び第2加算器104を備え、水平鮮鋭化処理部FEhと垂直鮮鋭化処理部FEvとが並列に接続される構成となっている。以下、各機能ブロックについて、第1実施形態と同等の内容については重複する説明を省略する。
図14は、本発明の第3実施形態に係る画像処理装置300の構成を示す図である。画像処理装置300は、入力画像信号Sinに非線形処理を行って第1信号S1を生成する第1非線形処理部301と、第1信号S1に水平方向及び垂直方向への鮮鋭化処理を行って第2信号S2を生成する鮮鋭化処理ブロック302と、入力画像信号Sinに第2信号S2を加算して出力画像信号Soutを生成する第1加算器303とを備える。鮮鋭化処理ブロック302は、水平鮮鋭化処理部FEh、垂直鮮鋭化処理部FEv、第2加算器304、第3加算器305及び増幅器308を備える。鮮鋭化処理ブロック302は、水平鮮鋭化処理部FEhの後段と垂直鮮鋭化処理部FEvの前段とに接続された切替器(増幅器308)を備え、切替器である増幅器308の増幅率βの設定により、水平鮮鋭化処理部FEhと垂直鮮鋭化処理部FEvの並列接続及び直列接続を切り替えるものである。以下、各機能ブロックについて、第1実施形態と同等の内容については重複する説明を省略する。
図15は、本発明の第4実施形態に係る画像処理装置400の構成を示す図である。画像処理装置400は、入力画像信号Sinに非線形処理を行って第1信号S1を生成する第1非線形処理部401と、第1信号S1に水平方向及び垂直方向への鮮鋭化処理を行って第2信号S2を生成する鮮鋭化処理ブロック402と、入力画像信号Sinに第2信号S2を加算して出力画像信号Soutを生成する第1加算器403を備える。鮮鋭化処理ブロック402は、水平鮮鋭化処理部FEh及び垂直鮮鋭化処理部FEvの代わりに1つの2次元鮮鋭化処理部FE2dを備えた構成となっている。以下、各機能ブロックについて、第1実施形態と同等の内容については重複する説明を省略する。
図18は、本発明の第5実施形態に係る画像処理装置500の構成を示す図である。画像処理装置500は、第1非線形処理部501及び502と、水平鮮鋭化処理部FEhと、垂直鮮鋭化処理部FEvと、第1加算器503と、第2加算器504とを備える。画像処理装置500は、水平鮮鋭化処理部FEhと垂直鮮鋭化処理部FEvとが直列に接続される構成となっている。以下、各機能ブロックについて、第1実施形態と同等の内容については重複する説明を省略する。
10 HPF
111〜11(m−1) 単位遅延素子
121〜12m 乗算器
131 加算器
11 LPF
12 減算器
20、40 非線形演算部
30 リミッタ
50 2次元HPF
101、201、301、401、501、502 第1非線形処理部
102、202、302、402 鮮鋭化処理ブロック
103、203、303、403、503 第1加算器
104、204、304、504 第2加算器
105、305 第3加算器
106 2次元LPF
107 第2非線形処理部
308 増幅器
FEh 水平鮮鋭化処理部
FEv 垂直鮮鋭化処理部
FE2d 2次元鮮鋭化処理部
Claims (21)
- 入力画像を鮮鋭化した出力画像を生成する画像処理装置であって、
前記入力画像を表す入力画像信号に非線形処理を行い、第1信号を生成する第1非線形処理部と、
前記第1信号に鮮鋭化処理を行い、前記第1信号に含まれる周波数成分より高い周波数成分を含む第2信号を生成する鮮鋭化処理ブロックと、
前記第2信号を前記入力画像信号に加算して前記出力画像を表す出力画像信号を生成する加算器とを備える画像処理装置。 - 前記鮮鋭化処理ブロックは、
入力画像信号に含まれる水平方向の周波数成分より高い周波数成分を含む水平方向の高調波を生成する水平鮮鋭化処理部と、
入力画像信号に含まれる垂直方向の周波数成分より高い周波数成分を含む垂直方向の高調波を生成する垂直鮮鋭化処理部とを備え、
前記水平鮮鋭化処理部と前記垂直鮮鋭化処理部とが、直列又は並列に接続される、請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記水平鮮鋭化処理部及び前記垂直鮮鋭化処理部の少なくとも一方は、
入力信号に含まれる周波数成分の少なくとも直流成分を除去するフィルタ部と、
前記フィルタ部の出力信号に対して前記フィルタ部の出力信号の正負で非対称となる非線形処理を行う非線形演算部であって、前記フィルタ部の出力信号に対して、正の領域に適用する非線形処理と負の領域に適用する非線形処理とが原点を通る連続関数として表され、且つ、非線形処理で生成された周波数成分の帯域が、正の領域と負の領域で非対称となる非線形処理を行う非線形演算部と、
前記非線形演算部の出力信号を調整するリミッタとを含む、請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記水平鮮鋭化処理部及び前記垂直鮮鋭化処理部の少なくとも一方は、
入力信号に非線形処理を行う非線形演算部であって、前記入力信号に対して当該非線形演算部の出力信号が連続した非線形関数として表され、且つ、前記入力信号に含まれない周波数成分を生成する非線形処理を行う非線形演算部と、
前記非線形演算部の出力信号に含まれる周波数成分の少なくとも直流成分を除去するフィルタ部と、
前記フィルタ部の出力信号を調整するリミッタとを含む、請求項2に記載の画像処理装置。 - 並列に接続された前記水平鮮鋭化処理部及び前記垂直鮮鋭化処理部のいずれか一方の後段と、いずれか他方の前段とに接続された増幅器を備える、請求項2乃至4のいずれか一項に記載の画像処理装置。
- 前記増幅器の増幅率βは0≦β≦1である、請求項5に記載の画像処理装置。
- 前記鮮鋭化処理ブロックは、
入力画像信号に含まれる水平方向及び垂直方向の周波数成分の少なくとも直流成分を除去する2次元HPFと、
前記2次元HPFの出力信号に対して前記2次元HPFの出力信号の正負で非対称となる非線形処理を行う非線形演算部であって、前記2次元HPFの出力信号に対して、正の領域に適用する非線形処理と負の領域に適用する非線形処理とが原点を通る連続関数として表され、且つ、非線形処理で生成された周波数成分の帯域が、正の領域と負の領域で非対称となる非線形処理を行う非線形演算部と、
前記非線形演算部の出力信号を調整するリミッタとを含む、請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記鮮鋭化処理ブロックは、
入力画像信号に非線形処理を行う非線形演算部であって、前記入力画像信号に対して当該非線形演算部の出力信号が連続した非線形関数として表され、且つ、前記入力画像信号に含まれない周波数成分を生成する非線形処理を行う非線形演算部と、
前記非線形演算部の出力信号に含まれる水平方向及び垂直方向の周波数成分の少なくとも直流成分を除去する2次元HPFと、
前記2次元HPFの出力信号を調整するリミッタとを含む、請求項1に記載の画像処理装置。 - さらに、前記入力画像を表す入力画像信号に非線形処理を行う第2非線形処理部を備え、前記加算器は、前記第2信号を、前記第2非線形処理部によって処理された信号に加算して前記出力画像を表す出力画像信号を生成する、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の画像処理装置。
- さらに、前記第1非線形処理部の前段又は後段に2次元LPFを備える、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の画像処理装置。
- 入力画像を鮮鋭化した出力画像を生成する画像処理装置であって、
入力信号に非線形処理を行う第1非線形処理部と、その後段に配置され入力信号に含まれる水平方向の周波数成分より高い周波数成分を含む水平方向の高調波を生成する水平鮮鋭化処理部と、前記水平鮮鋭化処理部の前段に配置された前記第1非線形処理部への入力信号と前記水平鮮鋭化処理部の出力信号とを加算する第1加算器とを含む水平方向処理部と、
入力信号に非線形処理を行う第1非線形処理部と、その後段に配置され入力信号に含まれる垂直方向の周波数成分より高い周波数成分を含む垂直方向の高調波を生成する垂直鮮鋭化処理部と、前記垂直鮮鋭化処理部の前段に配置された前記第1非線形処理部への入力信号と前記垂直鮮鋭化処理部の出力信号とを加算する第2加算器とを含む垂直方向処理部とを備え、
前記水平方向処理部と前記垂直方向処理部とを直列に接続して入力画像信号を処理する画像処理装置。 - 入力画像を鮮鋭化した出力画像を生成する画像処理装置における画像処理方法であって、
前記画像処理装置における処理手順が、
(a)前記入力画像を表す入力画像信号に非線形処理を行い、第1信号を生成するステップと、
(b)前記第1信号に鮮鋭化処理を行い、前記第1信号に含まれる周波数成分より高い周波数成分を含む第2信号を生成するステップと、
(c)前記第2信号を前記入力画像信号に加算して前記出力画像を表す出力画像信号を生成するステップとを含む画像処理方法。 - 前記ステップ(b)は、
入力画像信号に含まれる水平方向の周波数成分より高い周波数成分を含む水平方向の高調波を生成する水平方向処理ステップと、
入力画像信号に含まれる垂直方向の周波数成分より高い周波数成分を含む垂直方向の高調波を生成する垂直方向処理ステップとを含み、
前記水平方向処理ステップと前記垂直方向処理ステップを、直列又は並列に実行する、請求項12に記載の画像処理方法。 - 前記水平方向処理ステップと前記垂直方向処理ステップの少なくとも一方は、
入力信号に含まれる周波数成分の少なくとも直流成分を除去することにより信号を生成する直流成分除去ステップと、
前記直流成分除去ステップで生成された信号に対して前記直流成分除去ステップで生成された信号の正負で非対称となる非線形処理を行って信号を生成する非線形処理ステップであって、前記直流成分除去ステップで生成された信号に対して、正の領域に適用する非線形処理と負の領域に適用する非線形処理とが原点を通る連続関数として表され、且つ、非線形処理で生成された周波数成分の帯域が、正の領域と負の領域で非対称となる非線形処理を行う非線形処理ステップと、
前記非線形処理ステップで生成された信号を調整して信号を生成する調整ステップと、を含む、請求項13に記載の画像処理方法。 - 前記水平方向処理ステップと前記垂直方向処理ステップの少なくとも一方は、
入力信号に非線形処理を行い信号を生成する非線形処理ステップであって、前記入力信号に対して当該非線形処理ステップで生成された信号が連続した非線形関数として表され、且つ、前記入力信号に含まれない周波数成分を生成する非線形処理を行う非線形処理ステップと、
前記非線形処理ステップで生成された信号に含まれる周波数成分の少なくとも直流成分を除去することにより信号を生成する直流成分除去ステップと、
前記直流成分除去ステップで生成された信号を調整して信号を生成するステップとを含む、請求項13に記載の画像処理方法。 - 前記水平方向処理ステップ及び前記垂直方向処理ステップを直列に実行するか並列に実行するかの割合を増幅率βにより調整するステップを含む、請求項13乃至15のいずれか一項に記載の画像処理方法。
- 前記増幅率βは0≦β≦1である、請求項16に記載の画像処理方法。
- 前記ステップ(b)は、
入力画像信号に含まれる水平方向及び垂直方向の周波数成分の少なくとも直流成分を除去する直流成分除去ステップと、
前記直流成分除去ステップで生成された信号に対して前記直流成分除去ステップで生成された信号の正負で非対称となる非線形処理を行って信号を生成する非線形処理ステップであって、前記直流成分除去ステップで生成された信号に対して、正の領域に適用する非線形処理と負の領域に適用する非線形処理とが原点を通る連続関数として表され、且つ、非線形処理で生成された周波数成分の帯域が、正の領域と負の領域で非対称となる非線形処理を行う非線形処理ステップと、
前記非線形処理ステップで生成された信号を調整して信号を生成する調整ステップと、を含む、請求項12に記載の画像処理方法。 - 前記ステップ(b)は、
入力画像信号に非線形処理を行い信号を生成する非線形処理ステップであって、前記入力画像信号に対して当該非線形処理ステップで生成された信号が連続した非線形関数として表され、且つ、前記入力画像信号に含まれない周波数成分を生成する非線形処理を行う非線形処理ステップと、
前記非線形処理ステップで生成された信号に含まれる水平方向及び垂直方向の周波数成分の少なくとも直流成分を除去することにより信号を生成する直流成分除去ステップと、
前記直流成分除去ステップで生成された信号を調整して信号を生成するステップとを含む、請求項12に記載の画像処理方法。 - さらに、
(d)前記入力画像を表す入力画像信号に非線形処理を行うステップを含み、
前記ステップ(c)は、前記第2信号を、前記ステップ(d)で生成された信号に加算して前記出力画像を表す出力画像信号を生成する、請求項12乃至19のいずれか一項に記載の画像処理方法。 - 前記ステップ(a)は、2次元LPFに前記入力画像信号を通過させてから非線形処理を行う、請求項12乃至20のいずれか一項に記載の画像処理方法。
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