JP4022935B2 - 画像処理装置および処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、線型補間を用いて画像サイズを変換する際に、補間位置を適切に設定することで画質を向上させる、画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、例えばテレビジョン受像機において、主たる画面に対して例えば任意の比率で縮小された、所謂、子画面を同時に１乃至は複数枚表示することが求められている。このような場合、従来では、縮小表示のために画素数変換を施す際に、補間原点を固定して、変換比に応じた間隔で得られる画素位置で補間処理を行なっていた。
【０００３】
このような、画質の劣化を防ぎつつ任意の比率で拡大／縮小する際の補間処理の方法として、線型補間と称される方法が知られている。この線形補間とは、原画像を拡大／縮小した変換画像における任意の画素の、原画像上での位置を求め、原画像における、求められた位置の近傍４点の画素の濃淡値に基づき、変換画像における、上述の点の濃淡値を求めるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような補間処理において、変換比によっては、原信号の画素位置と補間後の画素位置とが一致する箇所が周期的に生じる。この場合、原信号と同一の濃淡値の画素と、補間した画素とが周期的に表示されてしまうことになる。これら原信号と同一の濃淡値の画素と補間した画素とでは、画素のエネルギが異なるため、画面上において画像のぎらつき，輝度むら，あるいは画素抜けなどとなって観察されてしまい、非常に見苦しいという問題点があった。この問題は、特に文字表示において影響が大きい。
【０００５】
これを防ぐために、従来では、例えば補間処理前にローパスフィルタによるプレフィルタ処理を行うことが行なわれていた。しかしながら、任意の倍率で以て画像の拡大／縮小を行なう場合には、適応的にフィルタの特性を変化させなければならないために、最適なフィルタリング処理が難しいという問題点があった。また、処理によっては、逆に画像が不鮮明になってしまう場合もあった。
【０００６】
したがって、この発明の目的は、例えば線型補間処理を用いて画像サイズを変化させる際に、原信号の位置と補間信号の位置とが重ならないようにすることで画質を向上させるような、画像処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上述した課題を解決するために、ビデオ信号が書き込まれるメモリを有し、メモリから読み出されたビデオ信号に基づく画像のサイズを線形補間により変換する補間処理手段を備えた画像処理装置において、原信号による画サイズおよび変換後の画サイズとから補間間隔を求める補間間隔算出手段と、補間間隔に基づく補間位置に対して付加することによって原信号の画素位置と補間位置とが周期的に重ならないようなオフセット値を出力するオフセット値出力手段とを有し、補間処理手段は、オフセット値出力手段によってオフセットされた補間間隔に基づく補間位置に基づき線形補間処理を行うようにされ、メモリは、１ライン分ずらした画素信号が書き込まれる２のフィールドメモリと、それぞれのフィールドメモリからの画素信号が１画素分遅延される２のディレイラインとから構成され、線形補間は、補間位置の画素の近傍とされる上下左右の４点の画素の濃淡値と、近傍の４点により囲まれた範囲内の内分比とに基づき補間位置の画素の濃淡値が求められることを特徴とする画像処理装置である。
また、この発明は、ビデオ信号が書き込まれるメモリを有し、メモリから読み出されたビデオ信号に基づく画像のサイズを線形補間により変換する補間処理手段を備えた画像処理装置において、原信号による画サイズおよび変換後の画サイズとから補間間隔を求める補間間隔算出手段と、補間間隔に基づく補間位置に対して付加することによって原信号の画素位置と補間位置とが周期的に重ならないようなオフセット値を出力するオフセット値出力手段とを有し、補間処理手段は、オフセット値出力手段によってオフセットされた補間間隔に基づく補間位置に基づき線形補間処理を行うようにされ、原信号の画サイズとして垂直方向のライン数Ｃｓと変換後の画サイズとして垂直方向のライン数Ｃｔとの最大公約数Ｃでライン数Ｃｓおよびライン数Ｃｔをそれぞれ除した値ｓおよび値ｔについて、値ｔが奇数のとき、オフセット値は１／２ｔとされ、値ｔが偶数のとき、オフセット値はｓ／ｔからｓ／ｔの整数部分を差し引いた値の１／２とされることを特徴とする画像処理装置である。
【０００９】
上述したように、この発明は、補間間隔に基づく補間位置に対してオフセット値が付加されるため、線型補間により画像の拡大／縮小を行なった場合の画像の輝度むらが抑えられる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、この発明による画像処理装置の構成の一例を示す。この例では、入力された画像信号に対して拡大／縮小率を設定し、所定画素の上下左右４点の濃淡値で以て線型補間を行なう。そして、補間の位置を適切に選択することで、原信号と補間位置とが重ならないようにし、画素のエネルギを拡散させることで画質の向上を図る。
【００１１】
除算器１に対して、原信号の１ライン内の有効サンプル数（１ラインにおける画素数）Ｈ_activeおよび変換後の信号の有効水平画素数Ｈ_sizeとが供給される。同様に、除算器１に対して、原信号の１フィールド内有効ライン数Ｖ_activeおよび変換後の有効ライン数Ｖ_sizeとが供給される。
【００１２】
これらの値は、例えばユーザによる設定ならびにシステム設定値に基づき、図示されないシステムコントローラから供給される。また、図示しないが、所定の手段によって、入力された画像信号に基づき、水平ブランキングパルスＨ_blk ，サンプリングクロックｆ_s ，垂直ブランキングパルスＶ_blk ，およびラインクロックｆ_H などが抽出される。
【００１３】
除算器１において、供給された各値に基づき除算が行なわれる。水平補間間隔ＨｄｐがＨ_active／Ｈ_sizeから求められる。同様に、垂直補間間隔ＶｄｑがＶ_active／Ｖ_sizeから求められる。水平補間間隔Ｈｄｐは、水平補間アドレス／係数発生器２に供給され、垂直補間間隔Ｖｄｑは、垂直補間アドレス／係数発生器３に供給される。
【００１４】
なお、１ライン内有効サンプル数Ｈ_activeは、４８０，６４０，７２０，７６８，あるいは９１０などといったディスプレイの規格に対応した値を取り、１フィールド内有効ライン数Ｖ_activeは、ビデオ信号の規格に応じ、５２５本／６０Ｈｚのシステムにおいては２４０本、６２５本／５０Ｈｚのシステムにおいては２８６本などとされる。例えば、画像をアスペクト比一定で面積比１６／９倍に拡大する場合には、Ｈ_activeが７２０，Ｖ_activeが２４０本の場合には、Ｈ_sizeが９６０，Ｖ_sizeが３２０本とされる。この場合、水平補間間隔Ｈｄｐおよび垂直補間間隔Ｖｄｑは、共に３／４とされる。
【００１５】
水平アドレス／係数発生器２では、供給された水平補間間隔Ｈｄｐ，水平ブランキングパルスＨ_blk ，およびサンプリングクロックｆ_s に基づき、補間処理に用いられるデータを後述するフィールドメモリ５から読み出す際のアドレスとされる補間水平アドレスｍと、水平方向に隣り合った画素を合成し補間する際の係数とされる水平補間係数ｐ_n1とが生成される。また、ｐ_n1の１に対する補数であるｐ_n2が生成される。
【００１６】
同様に、垂直アドレス／係数発生器３では、供給された垂直補間間隔Ｖｄｑ，垂直ブランキングパルスＶ_blk ，およびラインクロックｆ_H に基づき、補間垂直アドレスｎ，垂直補間係数ｑ_n1およびｑ_n1の１に対する補数であるｑ_n2が生成される。これら水平アドレス／係数発生器２および垂直アドレス／係数発生器３での処理の詳細は、後述する。
【００１７】
上述したように、この実施の一形態においては、線型補間によって画像の拡大／縮小を行なう。図２および図３を用いて、この線型補間を概略的に説明する。ここでは、図２に示されるように、原画像１００を任意の倍率ｋに拡大し変換画像１０１を形成する場合について説明する。先ず、変換画像１０１上の点Ｘ_n が原画像１００において対応する点ｘ_n を求める。点ｘ_n の座標は、点Ｘ_n の座標値を倍率ｋで割ることで求めることができる。例えば、点Ｘ_n の座標がＸ（５，３）であるとすると、点ｘ_n は、ｘ（５／ｋ，３／ｋ）と求められる。
【００１８】
原画像の座標上では、この座標を求められた点ｘ_n に対して、点ｘ_n を囲う画素が近傍に４点存在する。この様子を図３に示し、近傍４点をそれぞれＡ_m,n ，Ａ_m+1,n ，Ａ_m,n+1 ，およびＡ_m+1,n+1 とする。これら４点の画素の濃淡値と、点ｘ_n の位置の近傍４点によって囲まれた範囲内における内分比に基づき、次に示す数式（１）により点ｘ_n の濃淡値を求めることができる。内分比は、水平方向には、上述の水平補間係数およびその１に対する補数であるｐ_n1およびｐ_n2、垂直方向には、上述の垂直補間係数およびその１に対する補数であるｑ_n1およびｑ_n2がそれぞれ用いられる。
【００１９】
【数１】

【００２０】
この点ｘの濃淡値は、変換座標における点Ｘの濃淡値と等しい。したがって、この数式（１）による計算を変換画像上の全ての画素について行うことで画素の補間がなされ、変換画像を得ることができる。なお、この処理において、変換座標上の点から原画像上の点への写像によって計算を行うのは、画素抜けを防ぐためである。
【００２１】
端子４から画素信号Ａ_s が例えばビデオ信号の走査に従い順次供給される。この画素信号Ａ_s は、例えば輝度信号Ｙ，色差信号Ｕ／Ｖ，あるいはＲＧＢ信号に基づくディジタルデータからなり、必要に応じて、図示されない前段においてフィルタリングされ供給される。
【００２２】
画素信号Ａ_s は、フィールドメモリ５および６に書き込まれる。この書き込みは、これらフィールドメモリ５および６とでラインアドレスが１ライン分ずらされてなされる。図４は、このときのフィールドメモリ５および６におけるアドレスマッピングの一例を示す。この図において、縦横方向は、それぞれ垂直方向および水平方向に対応し、１ライン内有効サンプル数Ｍおよび１フィールド内有効ライン数Ｎに対して、水平方向にＭ画素、垂直方向にＮ−１ライン分のアドレスを有する。なお、これら１ライン内有効サンプル数Ｍおよび１フィールド内有効ライン数Ｎは、上述のＨ_activeおよびＶ_activeに対応する。
【００２３】
この例では、図４Ａに示されるフィールドメモリ６には第１ライン目から第Ｎ−１ライン目までの画素信号が書き込まれ、フィールドメモリ５には第２ライン目から第Ｎライン目までの画素データが書き込まれる。なお、どちらのメモリに対しても、水平方向についてはＭ画素目までが書き込まれる。すなわち、同じアドレス（ｍ，ｎ）に対して、フィールドメモリ６では画素信号Ａ_m,n が、フィールドメモリ５では画素信号Ａ_m,n+1 がそれぞれ書き込まれることになる。
【００２４】
これらフィールドメモリ５および６の同じアドレスから画素信号がそれぞれ読み出される。この読み出しは、水平方向に対しては、上述の水平補間アドレス／係数発生器２から出力された水平補間アドレスｍに基づきなされる。同様に、垂直方向に対しては、垂直補間アドレス／係数発生器３から出力された垂直補間アドレスｎに基づきなされる。
【００２５】
フィールドメモリ５から読み出された画素信号は、乗算器７ａ，７ｂ，および加算器７ｃからなる積和演算器７における、乗算器７ａの一方の入力端に供給されると共に、１画素ディレイ８を介して１画素分遅延され、乗算器７ｂの一方の入力端に供給される。例えば、フィールドメモリ５から画素信号Ａ_m,n+1 が読み出された場合、乗算器７ａには画素信号Ａ_m,n+1 が直接的に供給され、乗算器７ｂには１画素分遅延された画素信号Ａ_m+1,n+1 がそれぞれ供給される。
【００２６】
乗算器７ａの他方の入力端には補間係数ｐ_n1が供給され、乗算器７ｂの他方の入力端には補間係数ｐ_n2が供給される。そして、これら乗算器７ａおよび７ｂにおいて、これら補間係数と上述の画素信号との乗算がそれぞれ行なわれ、乗算結果が加算器７ｃの一方および他方の入力端に供給される。加算器７ｃの加算結果が積和演算器７の演算結果とされる。このように、積和演算器７では、上述の数式（１）における後ろの括弧内の演算がなされる。この演算結果は、同様な構成を有する積和演算器１１における乗算器１１ａの一方の入力端に供給される。
【００２７】
フィールドメモリ６から読み出された画素信号に対しても、同様な処理がなされる。すなわち、メモリ６から読み出された画素信号Ａ_m,n が積和演算器９における乗算器９ａの一方の入力端に供給されるとともに、１画素ディレイ１０で１画素分遅延され画素信号Ａ_m-1,n とされ乗算器９ｂの一方の入力端に供給される。乗算器９ａおよび９ｂにおいて、係数ｐ_n1およびｐ_n2との乗算がそれぞれなされ、乗算結果が加算器９ｃで加算される。上述と同様に、積和演算器９で、数式（１）における前の括弧内の演算がなされ、その演算結果が積和演算器１１の乗算器１１ｂの一方の入力端に供給される。
【００２８】
積和演算器１１において、乗算器１１ａおよび１１ｂの他方の入力端に対して、それぞれ上述の補間係数ｑ_n1およびｑ_n2が供給される。乗算器１１ａおよび１１ｂにおいて、上述の積和演算器７および９の演算結果とこれら補間係数ｑ_n1およびｑ_n2との間でそれぞれ乗算が行なわれ、この乗算結果が加算器１１ｃで加算される。そして、加算結果が積和演算器１１の演算結果とされ、点ｘ_n の濃淡値が求められる。この演算結果は、出力端１２に導出される。
【００２９】
次に、上述の構成における水平補間アドレス／係数発生器２および垂直補間アドレス／係数発生器３について説明する。この実施の一形態においては、これら発生器２および３によって、補間位置の適切な設定がなされる。なお、これら発生器２および３は、供給される信号が異なるのみで基本構成としては同一のものであるため、以下の説明においては、垂直補間アドレス／係数発生器３についてのみ説明を行なう。
【００３０】
図５は、垂直補間アドレス／係数発生器３の構成の一例を示す。垂直補間間隔Ｖｄｑが端子２０に供給される。また、ラインクロックｆ_H および垂直ブランキングパルスＶ_blk が端子２１および２２にそれぞれ供給される。クロックｆ_H は、後述するレジスタ２３および２５の動作クロックとされる。また、垂直ブランキングパルスＶ_blk は、レジスタ２３，２５，および後述するセレクタ２６に供給される。
【００３１】
端子２０に供給された垂直補間間隔Ｖｄｑは、レジスタ２３に記憶される。垂直補間間隔Ｖｄｑは、加算器２４の一方の入力端を介してレジスタ２５に供給される。垂直補間間隔Ｖｄｑは、このレジスタ２５で１クロックｆ_H 分遅延され、セレクタ２６の一方の入力端を介して加算器２４の他方の入力端に供給される。すなわち、垂直補間間隔Ｖｄｑは、この加算器２４において１クロックｆ_H 毎に累積加算される。
【００３２】
セレクタ２６の他方の入力端には、オフセット値ｑ₀ が供給される。このオフセット値ｑ₀ は、垂直補間間隔Ｖｄｑに基づく補間位置に対して付加することによって、原信号の画素位置と補間位置とが周期的に重ならないような値が選択される。すなわち、セレクタ２６では、垂直ブランキングパルスＶ_blk に基づき、垂直ブランキング期間に他方の入力端が選択される。また、この垂直ブランキング期間に、レジスタ２３および２５とがクリアされる。
【００３３】
クリアされたレジスタ２５に対して上述のオフセット値ｑ₀ が記憶されると共に、レジスタ２３に対して垂直補間間隔Ｖｄｑが再び記憶される。そして、レジスタ２５において、このオフセット値を初期値として初期化がなされ、垂直補間間隔Ｖｄｑが累積加算される。したがって、有効ライン区間でのレジスタ２５の出力は、各ラインに対して、ｑ₀ ，ｑ₀ ＋２ｄｐ，・・・，ｑ₀ ＋（Ｎ−１）ｄｐとされる。
【００３４】
このオフセット値ｑ₀ の算出方法を説明する。ＣはＣｓ，Ｃｔの最大公約数、ｓ，ｔは自然数として、先ず、垂直方向でＣｓラインをＣｔラインへと変換する場合において、ｔが奇数の場合について説明する。例えば、垂直方向で４８０ラインを３６０ラインへと変換する、４８０→３６０変換（縮小）について考えてみる。このとき補間間隔Ｖｄｑは、Ｖｄｑ＝４８０／３６０＝４／３とされる。
【００３５】
従来の方法では、図６Ａのように、丸印で示される原信号に関して、一致、若しくは１／３（あるいは２／３）および２／３（あるいは１／３）ずれた位置に、三角印で示される補間信号が出現する。このとき、補間開始位置を例えば１／６ずらすと、図６Ｂに示されるように、常に、丸印で示される原信号の位置と三角印で示される補間信号の位置とが一致することがなくなる。なお、以下の説明において、原信号は図中で丸印で、補間信号は図中で三角印で示す。また、原信号と補間信号とを結ぶ線に付された数値は、該当する補間信号に対する原信号のエネルギ分配の割合を示す。
【００３６】
また、４８０→６００変換（拡大）について考えてみる。このとき補間間隔Ｖｄｑは、Ｖｄｑ＝４８０／６００＝４／５とされる。従来の方法では、図７Ａのように、原信号に関して、一致、若しくは４／５（あるいは１／５），３／５（あるいは２／５），２／５（あるいは３／５），および１／５（あるいは４／５）ずれた位置に補間信号が出現する。このとき、補間開始位置を例えば１／１０ずらすと、図７Ｂに示されるように、常に原信号の位置と補間信号の位置とが一致することがなくなる。
【００３７】
これらの例からわかるように、変換前および変換後の値を、双方の最大公約数で双方の値を割った値で求められる、最も簡単な整数比ｓ：ｔで表すと（例えば４８０→３６０変換では４：３、４８０→６００変換では４：５と表される）、補間開始位置に対してオフセット値が無い場合、補間信号は、原信号に対して一致、若しくはｋ／ｔ（ｋはｔ未満の自然数）ずれた位置に出現する。従って、補間開始位置を１／２ｔずらすと、常に原信号の位置と補間信号の位置とが一致することがなくなる。この実施の一形態においては、このようにして得られた値を、オフセット値ｑ₀ として補間開始位置に対して付加する。
【００３８】
この効果については、各原信号について、線形補間によるエネルギー伝搬分布を調べると理解できる。例えば、４８０→３６０変換（縮小）について考えてみる。４→３変換（最大公約数１２０）であるから、補間によるエネルギーは、３／４で均一に伝搬されるのが理想的である。上述の、図６Ａに示される従来の方法では、原信号が〔１：（２／３）：（２／３）：（２／３）〕のパターン（１，３）でエネルギー分配され、その最大変位差（むら）は、１／３（＝１−２／３）である。
【００３９】
一方、図６Ｂに示されるような、この実施の一形態による方法を用いると、原信号が〔（５／６）：（２／３）：（２／３）：（５／６）〕のパターン（２，２）でエネルギー配分され、その最大変位差（むら）は、１／６（＝５／６−２／３）となる。このように、この実施の一形態による方法は、従来の方法に比べて、エネルギー分布の変動周期が短く、且つ最大変位差が小とされ、より平滑な、理想に近い補間であることがいえる。
【００４０】
同様に、４８０→６００変換（縮小）について考えてみる。４→５変換であるから、補間によるエネルギー分布は、５／４で均一に分配されるのが理想的である。図７Ａに示される従来の方法では、原信号が〔（７／５）：（６／５）：（６／５）：（６／５）〕のパターン（１，３）でエネルギー配分され、その最大変位差（むら）は、１／５（＝７／５−６／５）である。
【００４１】
一方、図７Ｂに示されるような、この実施の一形態による方法を用いると、原信号が〔（１３／１０）：（１３／１０）：（６／５）：（６／５）〕のパターン（２，２）でエネルギー配分され、その最大変位差（むら）は、１／１０（＝１３／１０−６／５）となる。この場合にも、上述と同様、従来の方法に比べてより平滑な理想に近い補間であることがいえる。
【００４２】
このように、Ｃｓ→Ｃｔ（ＣはＣｓ，Ｃｔの最大公約数、ｓ，ｔは自然数）変換の場合、ｔが奇数であれば、補間間隔Ｖｄｑ＝Ｃｓ／Ｃｔ＝ｓ／ｔ，補間開始オフセット値ｑ₀ ＝１／２ｔとすることにより、より理想的な線形補間を施することができる。
【００４３】
ところで、このｔが奇数の場合では、ｔ＝２ｓ＋１（ｓは自然数）で表わすことができる。この場合、ｋ／ｔ（ｋはｔ未満の自然数）に対して１／２ｔずらすということは、補間信号の位置は、ｋ／ｔ＋１／（２ｔ）＝（２ｋ＋１）／（２（２ｓ＋１））になる。したがって、ｋ＝ｓで、原信号に対して１／２ずれた位置が存在する。例えば、図６Ａおよび図６Ｂに示される４→３変換では、１／３に対して、１／６ずらすと、１／３＋１／６＝３／６＝１／２（ｋ＝１，ｔ＝３）とされる。また例えば、図７Ａおよび図７Ｂに示される４→５変換では、２／５に対して、１／１０ずらすと、２／５＋１／１０＝５／１０＝１／２（ｋ＝２，ｔ＝５）とされる。このように、ｔが奇数の場合、簡単な整数比で補間周期が十分長い場合の補間開始位置のオフセット値は、ｑ₀ ＝１／２の固定値で問題無いとされる。
【００４４】
これに対して、ｔが偶数の場合には、ｔ＝２ｔ（ｔは自然数）で表わすことができる。このとき、ｓが奇数であることは自明で、ｓ＝２ｔ＋１（ｔは自然数）で表わすことができる。従来の場合の補間位置は、ｋ／ｔ＝ｋ／（２ｔ）（ｋはｔ未満の自然数）であるので、ｋ＝ｔ＝ｔ／２で原信号に対して１／２ずれた位置が存在する。したがって、奇数の場合同様に、補間開始位置のオフセット値をｑ₀ ＝１／２の固定値とすると、簡単な整数比の場合全く効果がない。
【００４５】
そこで、今度はｔが偶数の場合、補間開始オフセットが、ｑ₀ ＝（ｓ／ｔ−ｉｎｔ（ｓ／ｔ））／２で良いことを証明する。これは、
ｋ／ｔ＋１／２ｔ＝ｊ／ｔ＋（ｓ／ｔ−ｉｎｔ（ｓ／ｔ））／２・・・（２）
このような数式（２）を満たす自然数ｋ，ｊが存在することを示せばよい。
【００４６】
この数式（２）の両辺に２ｔを掛け整理すると、ｋ＝ｊ＋ｐ−ｑｓ，ｓ＝ｉｎｔ（ｓ／ｔ）になる。ここで、ｐ，ｑ，ｓはすべて整数であるので、数式（２）を満たすｋ，ｊの組は、存在する。
【００４７】
例えば、５→２変換では、ｊ＝ｋのとき、上述の数式（２）の左辺は、
ｋ／ｔ＋１／２ｔ＝ｋ／２＋１／４
このように求められ、右辺は、
ｊ／ｔ＋（ｓ／ｔ−ｉｎｔ（ｓ／ｔ））／２＝ｋ／２＋（５／２−ｉｎｔ（５／２））／２＝ｋ／２＋１／４
このように求められる。これらにより、補間開始位置のオフセット値ｑ₀ は、
ｑ₀ ＝（５／２−ｉｎｔ（５／２））／２＝１／４
このように求められる。図８Ａおよび図８Ｂは、それぞれこのオフセット値ｑ₀ を用いない場合と用いた場合について、原信号と補間信号との位置関係を示す。
【００４８】
また例えば、３→４変換では、ｊ＝ｋ−１のとき、上述の数式（２）の左辺は、
ｋ／ｔ＋１／（２ｔ）＝ｋ／４＋１／８
このように求められ、右辺は、
ｊ／ｔ＋（ｓ／ｔ−ｉｎｔ（ｓ／ｔ））／２＝（ｋ−１）／４＋（３／４−ｉｎｔ（３／４））／２＝ｋ／４＋１／８
このように求められる。これらにより、補間開始位置のオフセット値ｑ₀ は、
ｑ₀ ＝（３／４−ｉｎｔ（３／４））／２＝３／８
このように求められる。図９Ａおよび図９Ｂは、それぞれこのオフセット値ｑ₀ を用いない場合と用いた場合について、原信号と補間信号との位置関係を示す。
【００４９】
このように、ｔが偶数の場合、簡単な整数比で補間周期が十分長い場合の補間開始位置のオフセット値ｑ₀ は、ｑ₀ ＝（ｓ／ｔ−ｉｎｔ（ｓ／ｔ））／２で問題無いとされる。
【００５０】
なお、この実施の一形態による方法は、対称型ＦＩＲプリフィルタとの組み合わせに関しても、用いて好適とされる。例えば、２→１変換において、図１０Ａに示される従来の方法では、線形補間のみでは〔１：０〕のパターンで単なる間引き処理になり、プリフィルタ処理が必要とされる。ところが、図１０Ｂに示されるように、この実施の一形態による方法では、線形補間で〔（１／２）：（１／２）〕（一定）となるので、プリフィルタ処理は不要とされる。
【００５１】
また、５→２変換において、図１１Ａに示される従来の方法では、〔（１／２）：（３／８）：（３／８）：（３／８）：（３／８）〕のパターン（１，４）でエネルギー配分され、その最大変位差（むら）は、１／８（＝１／２−３／８）とされる。これに対して、図１１Ｂに示される実施の一形態による方法では、〔（７／１６）：（３／８）：（３／８）：（７／１６）：（３／８）〕のパターン（１，２，１，１）でエネルギー配分され、その最大変位差（むら）は、１／１６（＝７／１６−３／８）であり、より平滑な、理想に近い補間がなされるといえる。
【００５２】
このオフセット値の算出方法には、様々な方法が考えられる。この実施の一形態においては、垂直補間間隔Ｖｄｑに対して、上述のｔが奇数の場合には、
ｑ₀ ＝ａｂｓ（Ｖｄｑ−１）／２ ・・・（３）
この数式（３）によって求められ、
また、ｔが偶数の場合には、
ｑ₀ ＝（Ｖｄｑ−ｉｎｔ（Ｖｄｑ））／２ ・・・（４）
この数式（４）によって求められる。
【００５３】
すなわち、垂直補間間隔Ｖｄｑが端子２０からオフセット値演算器２７に供給される。そして、このオフセット値演算器２７において、上述のｔが奇数の場合には数式（３）が計算され、ｔが偶数の場合には数式（４）が計算される。このようにして得られたオフセット値ｑ₀ は、セレクタ２６の他方の入力端に供給される。
【００５４】
オフセット値演算器２７におけるｔが奇数であるか偶数であるかの判断は、例えば除算器１に供給されたＶ_activeおよびＶ_sizeに基づき行なうことが可能とされる。また例えば、予め垂直補間間隔Ｖｄｑの値に対するｔの偶数／奇数の関係をＲＯＭ(Read Only Memory)などの記憶手段にテーブルとして持ち、垂直補間間隔Ｖｄｑが供給された際にこのテーブルを参照するようにしてもよい。
【００５５】
なお、このオフセット値ｑ₀ を得る方法は、これらの数式（３）および数式（４）によって求める方法に限定されない。例えば、予め作成された、垂直補間間隔Ｖｄｑに対するオフセット値ｑ₀ のテーブルをＲＯＭなどの記憶手段に記憶させ、設定された垂直補間間隔Ｖｄｑに基づきこのテーブルを参照することによってオフセット値ｑ₀ を得るようにしてもよい。この場合、変換後の有効ライン数Ｖ_sizeは、段階的に設定可能とすると好ましい。
【００５６】
このようにして、レジスタ２５から、オフセット値ｑ₀ が付加され垂直補間間隔Ｖｄｑが累積加算された出力δ＋ｔＶｄｑが出力される。この出力δ＋ｔＶｄｑのうち、整数部は、垂直補間アドレスｔとして端子２９に導出される。一方、レジスタ２５の出力のうち小数部は、垂直補間係数ｑ_n1として端子３０に導出される。また、この小数部すなわち垂直補間係数ｑ_n1は、減算器３１において１から減ぜられ、係数ｑ_n2とされ端子３２に導出される。
【００５７】
なお、水平補間アドレス／係数発生器２においても、この垂直補間アドレス／係数発生器３と同様の処理がなされる。すなわち、この水平補間アドレス／係数発生器２において、供給されたＨｄｐ，水平ブランキングパルスＨ_blk ，およびサンプリングクロックｆ_s に基づき、例えば上述の数式（２）のｑ₀ およびＶｄｑをｐ₀ およびＨｄｐに置き換えた式によってオフセット値ｐ₀ が生成される。そして、１ライン毎に、このオフセット値ｐ₀ を初期値として水平補間間隔Ｈｄｐが累積加算され、この累積加算値に基づき水平補間アドレスｍ，水平補間係数ｐ_n1，ｐ_n2が出力される。
【００５８】
図１２〜図１５は、同様の方法によって、垂直方向と共に水平方向に対してもオフセット値を付加した例を、オフセット値を付加しない例と対比させて示す。図１２〜図１５は、画像のアスペクト比を変えずに、それぞれ面積比で４／９，１／４，１６／９，および４倍とした例である。面積比４／９の図１２では、垂直補間間隔Ｖｄｑおよび水平補間間隔Ｈｄｐが共に３／２とされ、垂直方向のオフセット値ｑ₀ および水平方向のオフセット値ｐ₀ が共に１／４とされる。以下同様に、図１３では、Ｖｄｑ＝Ｈｄｐ＝２，ｑ₀ ＝ｐ₀ ＝１／２、図１４では、Ｖｄｑ＝Ｈｄｐ＝３／４，ｑ₀ ＝ｐ₀ ＝１／８、図１５では、Ｖｄｑ＝Ｈｄｐ＝１／２，ｑ₀ ＝ｐ₀ ＝１／４とされる。
【００５９】
これらの図からも分かるように、オフセット値を付さない例である図１２Ａ，図１３Ａ，図１４Ａ，および図１５Ａでは、どれも周期的に原信号位置と補間位置とが重なるのに対して、オフセット値を付した例である図１２Ｂ，図１３Ｂ，図１４Ｂ，および図１５Ｂでは、何れも原信号位置と補間位置とが重ならない。
【００６０】
このように、この発明を適用することによって、原信号位置に対して補間信号位置が重なることが無いため、線型補間により原信号の各画素のエネルギが略均等に分散される。これにより、例えば補間処理前にプレフィルタを入れなくても、画像の拡大／縮小変換処理後の「ぎらつき」や輝度むら、画素抜けなどを抑えることが可能とされる。
【００６１】
なお、上述の説明では、画像の拡大／縮小を、原画像のアスペクト比を変えずに行なっているが、これはこの例に限定されない。すなわち、原画像に対して変換後の画像のアスペクト比を変えるような拡大／縮小を行なう場合に対しても、この発明を適用することができる。したがって、この発明は、例えばＮＴＳＣ方式からＰＡＬ方式への変換といったような、互いに異なるビデオ信号形式間の変換にも適用することができる。
【００６２】
また、上述では、上下左右の４点による線型補間の例について説明したが、これはこの例に限定されるものではなく、他の補間方法についても適用可能なものである。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、補間係数を求める際の補間間隔の累積が所定の方法で以て算出されたオフセット値を付されてなされるため、原信号位置と補間位置とが重なることがない。そのため、線型補間による原信号の各画素のエネルギが略均等に拡散され、補間処理後の画像の「ぎらつき」や輝度むら、画素抜けなどが抑えられ、画質の向上を図れる効果がある。
【００６４】
また、そのため、補間処理前にプレフィルタを入れる必要が無いという効果がある。また、若し、プレフィルタを入れる場合でも、その構成を簡素化することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による画像処理装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】線型補間を説明するための略線図である。
【図３】線型補間を説明するための略線図である。
【図４】フィールドメモリのアドレスマッピングの一例を示す略線図である。
【図５】垂直補間アドレス／係数発生器の構成の一例を示すブロック図である。
【図６】オフセット値の有無による原信号位置および補間位置との関係の違いを概略的に示す略線図である。
【図７】オフセット値の有無による原信号位置および補間位置との関係の違いを概略的に示す略線図である。
【図８】オフセット値の有無による原信号位置および補間位置との関係の違いを概略的に示す略線図である。
【図９】オフセット値の有無による原信号位置および補間位置との関係の違いを概略的に示す略線図である。
【図１０】オフセット値の有無による原信号位置および補間位置との関係の違いを概略的に示す略線図である。
【図１１】オフセット値の有無による原信号位置および補間位置との関係の違いを概略的に示す略線図である。
【図１２】オフセット値の有無による原信号位置および補間位置との関係の違いを概略的に示す略線図である。
【図１３】オフセット値の有無による原信号位置および補間位置との関係の違いを概略的に示す略線図である。
【図１４】オフセット値の有無による原信号位置および補間位置との関係の違いを概略的に示す略線図である。
【図１５】オフセット値の有無による原信号位置および補間位置との関係の違いを概略的に示す略線図である。
【符号の説明】
１・・・除算器、２・・・水平補間アドレス／係数発生器、３・・・垂直補間アドレス／係数発生器、４，５・・・フィールドメモリ、７，９，１１・・・積和演算器、２３，２５・・・レジスタ、２４・・・加算器、２６・・・セレクタ、２７・・・オフセット値演算器、３１・・・減算器

Claims (10)

1. ビデオ信号が書き込まれるメモリを有し、該メモリから読み出されたビデオ信号に基づく画像のサイズを線形補間により変換する補間処理手段を備えた画像処理装置において、
   原信号による画サイズおよび変換後の画サイズとから補間間隔を求める補間間隔算出手段と、
   上記補間間隔に基づく補間位置に対して付加することによって上記原信号の画素位置と上記補間位置とが周期的に重ならないようなオフセット値を出力するオフセット値出力手段と
   を有し、
   上記補間処理手段は、上記オフセット値出力手段によってオフセットされた補間間隔に基づく補間位置に基づき線形補間処理を行うようにされ、
   上記メモリは、１ライン分ずらした画素信号が書き込まれる２のフィールドメモリと、それぞれのフィールドメモリからの画素信号が１画素分遅延される２のディレイラインとから構成され、
   上記線形補間は、上記補間位置の画素の近傍とされる上下左右の４点の画素の濃淡値と、該近傍の４点により囲まれた範囲内の内分比とに基づき上記補間位置の画素の濃淡値が求められる
   ことを特徴とする画像処理装置。
2. 請求項１に記載の画像処理装置において、
   上記補間処理手段は、
   上記補間間隔を累積加算し、１フィールド毎に該累積加算値を上記オフセット値に基づき初期化する累積加算手段を備え、
   上記累積加算値の整数部からなるアドレス情報に基づき上記メモリ手段から読み出されたビデオ信号を用い、上記累積加算値の小数部からなる補間係数に基づいて線形補間処理を行う
   ことを特徴とする画像処理装置。
3. 請求項１に記載の画像処理装置において、
   上記原信号とされるビデオ信号は、１ライン内の画素数とフィールド内のライン数とが所定の規格に対応したビデオ信号であって、
   上記補間間隔算出手段には、原信号の１ライン内の画素数およびフィールド内のライン数と、変換後の１ライン内の画素数およびフィールド内のライン数とが上記画サイズとして供給される
   ことを特徴とする画像処理装置。
4. 請求項１に記載の画像処理装置において、
   上記補間間隔算出手段、上記オフセット値出力手段、および上記累積加算手段とは、水平方向および垂直方向に対してそれぞれ具備される
   ことを特徴とする画像処理装置。
5. 請求項１に記載の画像処理装置において、
   上記オフセット値出力手段は、所定の上記補間間隔に対する上記オフセット値が予め記憶された記憶手段からなることを特徴とする画像処理装置。
6. ビデオ信号が書き込まれるメモリを有し、該メモリから読み出されたビデオ信号に基づく画像のサイズを線形補間により変換する補間処理手段を備えた画像処理装置において、
   原信号による画サイズおよび変換後の画サイズとから補間間隔を求める補間間隔算出手段と、
   上記補間間隔に基づく補間位置に対して付加することによって上記原信号の画素位置と上記補間位置とが周期的に重ならないようなオフセット値を出力するオフセット値出力手段と
   を有し、
   上記補間処理手段は、上記オフセット値出力手段によってオフセットされた補間間隔に基づく補間位置に基づき線形補間処理を行うようにされ、
   上記原信号の画サイズとして垂直方向のライン数Ｃｓと変換後の画サイズとして垂直方向のライン数Ｃｔとの最大公約数Ｃで上記ライン数Ｃｓおよび上記ライン数Ｃｔをそれぞれ除した値ｓおよび値ｔについて、値ｔが奇数のとき、上記オフセット値は１／２ｔとされ、該値ｔが偶数のとき、上記オフセット値はｓ／ｔからｓ／ｔの整数部分を差し引いた値の１／２とされる
   ことを特徴とする画像処理装置。
7. 請求項６に記載の画像処理装置において、
   上記補間処理手段は、
   上記補間間隔を累積加算し、１フィールド毎に該累積加算値を上記オフセット値に基づき初期化する累積加算手段を備え、
   上記累積加算値の整数部からなるアドレス情報に基づき上記メモリ手段から読み出されたビデオ信号を用い、上記累積加算値の小数部からなる補間係数に基づいて線形補間処理を行う
   ことを特徴とする画像処理装置。
8. 請求項６に記載の画像処理装置において、
   上記原信号とされるビデオ信号は、１ライン内の画素数とフィールド内のライン数とが所定の規格に対応したビデオ信号であって、
   上記補間間隔算出手段には、原信号の１ライン内の画素数およびフィールド内のライン数と、変換後の１ライン内の画素数およびフィールド内のライン数とが上記画サイズとして供給される
   ことを特徴とする画像処理装置。
9. 請求項６に記載の画像処理装置において、
   上記補間間隔算出手段、上記オフセット値出力手段、および上記累積加算手段とは、水平方向および垂直方向に対してそれぞれ具備される
   ことを特徴とする画像処理装置。
10. 請求項６に記載の画像処理装置において、
    上記オフセット値出力手段は、所定の上記補間間隔に対する上記オフセット値が予め記憶された記憶手段からなることを特徴とする画像処理装置。

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