JP4268696B2 - Image processing apparatus and processing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インターレース信号に対してライン単位でアクセスする形式のフィールドメモリを用いてライン数変換処理を施す際に、原画像のインターレース関係を保つような補間処理を行なう画像処理装置および処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
通常、ビデオ信号の伝送や処理は、インターレース方式で以てなされる。このインターレース方式によるビデオ信号では、周知のように、1フレームが例えば奇数フィールドおよび偶数フィールドの2つのフィールドから構成され、奇数フィールドで走査されたラインの間を偶数フィールドのラインが走査する。この場合、奇数フィールドと偶数フィールドとでは、走査の開始位置に0.5H(水平周波数)分のタイミングの差が生じることになり、これによりインターレースの関係が保たれる。
【0003】
一方、このビデオ信号に対してライン数変換を施し、画像の拡大や縮小を行なうことが要求されている。このライン数変換は、フィールドメモリに対して、ビデオ信号がライン単位(1H単位)で書き込まれることによってなされる。書き込みがライン単位でなされるため、フィールドメモリに対して奇数および偶数フィールドが同じように書き込まれる。すなわち、奇数および偶数フィールドの所定ラインが同じメモリの同じアドレスに書き込まれ、上述の0.5H分の走査線開始位置のずれが反映されない。そのため、このフィールドメモリ空間上では上述のインターレースの関係が保たれなくなる。
【0004】
したがって、フィールド内処理でライン数を増やす、画像の拡大処理を、このフィールドメモリからそのままデータを読み出すことにより行なうと、処理後の解像度が劣化してしまうという問題点があった。これは、ライン数変換を行なう際には、フィールド内の隣接する2ラインを用いて例えば線型補間によって補間処理がなされるため、フィールド間でのラインの関係が変わってしまい、適切な補間処理がなされないためである。なお、フィールド内でライン数を減らす、画像の縮小処理の際には、このことは特に問題とされない。
【0005】
そのため、従来では、フィールドメモリからのラインの読み出しの際に、フィールド間での読み出しのタイミングをインターレース相当時間、すなわち0.5Hだけずらすことによって、この拡大時における解像度の劣化の問題に対処していた。この方法によれば、例えば画像の2倍の拡大といったような、ライン数が整数倍となるような変換の際には効果があった。
【0006】
図7は、ライン数を2倍に変換するために、読み出しタイミングを0.5Hずらす方法によってラインを読み出し、線型補間による補間処理を行った結果の一例を示す。この図7において示されている各画素は、各ライン上の水平方向の位置が同じ代表点を表している。この表現は、以下の同様な図において共通である。「○」は白レベルの画素を、また「×」は黒レベルの画素をそれぞれ表し、ODDフィールドおよびEVENフィールドライン上の各画素は、インターレースの関係が保たれている。また、「●」は50%以下の暗いグレーを、「○」に斜線が付された記号は50%以上の明るいグレーをそれぞれ表す。さらに、図中で最上に位置するODDのラインが例えば第1番目のライン上の画素とする。
【0007】
フィールドメモリに書き込まれた、図7Aに示されるような原信号は、図7Bに示されるように、ODDフィールドとEVENフィールドとで同様に扱われフィールドメモリに書き込まれる。ライン数を2倍に変換する場合には、これらの画素に基づき図7B中に矢印で示される位置、すなわち、各フィールドにおける1/2ライン毎の位置で補間処理がなされる。そして、読み出しの際に0.5H分のタイミング制御がなされ、図7Cに示されるような画素が得られる。白レベルの画素と黒レベルの画素とで補間された画素は、グレーの画素とされる。このように、ライン数を2倍にする変換処理においては、この従来の方法で問題なく補間処理が行なえる。
【0008】
なお、このライン数を2倍にする変換処理において、フィールド内補間処理を行なわずに、例えばODDフィールド,EVENフィールドの両フィールドを重ねた1フレームの映像を2フィールドにわたって連続して表示する方法や、それぞれのフィールドを2度ずつ読み出すことによってライン数を2倍にする方法が考えられる。しかし、これらの方法では、前者では、図8Aに示されるように、時間がずれている画像が同一画面に表示されるため動きが不自然になってしまう。また、後者では、図8Bに示されるように、解像度が落ちるという問題があり、良い方法とはいえない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、画像の拡大においてより自由な拡大率が要求され、拡大率が整数値とならない変換、例えば画像の4/3倍の拡大といったような変換が必要とされる場合がある。このような場合には、最適なインターレース関係が保たれずに、解像度の劣化やラインフリッカの発生などが生じ、見苦しい画像になってしまうという問題点があった。
【0010】
図9は、この従来技術によって4/3倍の拡大処理を行なった場合の補間処理の結果の一例を示す。フィールドメモリに書き込まれた、図9Aに示されるような原画素信号は、図9Bに示されるように、ODDフィールドおよびEVENフィールド間で有するインターレースの関係が失われて、フィールドメモリに書き込まれる。ライン数を4/3倍に変換する場合には、図9B中に矢印で示される位置、すなわち、各フィールドにおける1/(4/3)ライン毎、すなわち、3/4ライン毎の位置で補間処理がなされる。そして、読み出しの際に0.5H分のタイミング制御がなされ、図9Cに示されるような画素が得られる。これは、原画素信号において対称だった形状が非対称とされているため、フリッカとして観察される。
【0011】
このように、従来の方法においては、フィールドメモリに対するデータの書き込みの際にインターレースの関係が保たれていないため、ライン数を例えば4/3倍といった、拡大率が整数値とならないような変換処理で得られる画像は、原信号の画像に対して歪んでしまうという問題点があった。
【0012】
したがって、この発明の目的は、インターレース信号に対してライン単位でアクセスするフィールドメモリを用いてライン数変換を行なう際に、拡大率が整数値にならない場合でも、原信号のインターレース関係を持った補間処理結果が得られるような画像処理装置および処理方法を提供することにある。
【0013】
【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、ライン単位でアクセスされ、インターレースされたビデオ信号の奇数フィールドまたは偶数フィールドの第1ラインからのビデオ信号が記憶される第1のフィールドメモリと、
ライン単位でアクセスされ、インターレースされたビデオ信号の奇数フィールドまたは偶数フィールドの第2ラインからのビデオ信号が記憶される第2のフィールドメモリと、
第1および第2のフィールドメモリに同一の読出アドレスを供給して第1および第2のフィールドメモリから、同一フィールド内で互いに隣接する2本の走査線上のビデオ信号A n およびA n+1を同時に読み出す垂直補間アドレスと補間係数q n2 およびq n1 とを発生するアドレス係数発生手段と、
第1および第2のフィールドメモリから読み出された2つのビデオ信号A n およびA n+1 のそれぞれに対して補間係数q n2 およびq n1 を乗じると共に、補間係数 が乗じられた2つのビデオ信号を加算したビデオ信号を出力する補間手段とを有し、
アドレス係数発生手段は、
Vdp=V1/V2(V1:入力ビデオ信号の有効ライン数、V2:出力ビデオ信号の有効ライン数)とするときに、奇数フィールドおよび偶数フィールドの各ラインに対して、(奇数フィールド:0.5,0.5+Vdp,0.5+2Vdp,・・・、偶数フィールド:0,Vdp,2Vdp,・・・)の出力を発生し、
出力のうち、整数部は、垂直補間アドレスとして第1および第2のフィールドメモリに供給され、
出力のうち、小数部は、垂直補間係数q n1 として補間手段に供給されると共に、垂直補間係数q n2 =1−q n1 が補間手段に供給される画像処理装置である。
【0014】
また、この発明は、上述した課題を解決するために、ライン単位でアクセスされ、インターレースされたビデオ信号の奇数フィールドまたは偶数フィールドの第1ラインからのビデオ信号を第1のフィールドメモリに記憶し、ライン単位でアクセスされ、インターレースされたビデオ信号の奇数フィールドまたは偶数フィールドの第2ラインからのビデオ信号を第2のフィールドメモリに記憶する記憶ステップと、
第1および第2のフィールドメモリに同一の読出アドレスを供給して第1および第2のフィールドメモリから、同一フィールド内で互いに隣接する2本の走査線上のビデオ信号を同時に読み出す垂直補間アドレスと補間係数q n2 およびq n1 とを発生するアドレス係数発生ステップと、
第1および第2のフィールドメモリから読み出された2つのビデオ信号A n およびA n+1 のそれぞれに対して補間係数q n2 およびq n1 を乗じると共に、補間係数が乗じられた2つのビデオ信号を加算したビデオ信号を出力する補間ステップとを有し、
アドレス係数発生ステップは、
Vdp=V1/V2(V1:入力ビデオ信号の有効ライン数、V2:出力ビデオ信号の有効ライン数)とするときに、奇数フィールドおよび偶数フィールドの各ラインに対して、(奇数フィールド:0.5,0.5+Vdp,0.5+2Vdp,・・・、偶数フィールド:0,Vdp,2Vdp,・・・)の出力を発生し、
出力のうち、整数部は、垂直補間アドレスとして第1および第2のフィールドメモリに供給され、
出力のうち、小数部は、垂直補間係数q n1 として補間ステップで使用されると共に、垂直補間係数q n2 =1−q n1 が補間ステップで使用される画像処理方法である。
【0015】
上述したように、この発明は、奇数および偶数フィールドの走査の開始点に対応した値で1フィールド毎に初期化され累積加算された補間間隔に基づき、ライン数変換の際の補間処理がなされるため、補間処理結果においてインターレースの精度が保たれる。
【0016】
【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任意に拡大/縮小率を設定し、隣接した2ラインにより線型補間を行なう。そして、補間の位置を適切に選択することで、インターレースの関係を保つようにし、画質の向上を図る。
【0017】
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Vactiveおよび変換後の有効ライン数Vsizeとが供給される。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。例えば、525本/50Hzシステムで有効ライン数240本として、画像を拡大してライン数を4/3倍の320本に変換する場合には、Vactive=240(本)、Vsize=320本とされる。除算器1において、垂直補間間隔VdpがVactive/Vsizeにより求められる。この垂直補間間隔Vdpは、垂直補間アドレス/係数発生器2に供給される。
【0018】
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、画像信号の垂直ブランキング期間を示す垂直ブランキングパルスVblk ,および1H毎に発せられるラインクロックfH などが抽出され、垂直補間アドレス/係数発生器2に供給される。
【0019】
垂直アドレス/係数発生器2では、供給された垂直補間間隔Vdp,垂直ブランキングパルスVblk ,およびラインクロックfH に基づき、補間垂直アドレスnおよび垂直補間係数qn1とが生成される。また、qn1の1に対する補数であるqn2が生成される。この垂直アドレス/係数発生器2での処理の詳細は、後述する。
【0020】
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に示されるように、拡大前の座標における画素An およびAn+1 に対して、拡大後の座標における画素xn の位置が求められる。そして、この画素xn の位置の画素An およびAn+1 に対する内分比に基づき、次に示す数式(1)によって画素xn のデータが求められる。内分比は、上述の垂直補間係数およびその1に対する補数であるqn1およびqn2がそれぞれ用いられる。
【0021】
xn =qn2・An +qn1・An+1 ・・・(1)
図1の端子3からラインデータAt が例えば画像信号の走査に従い順次供給される。このラインデータAt は、ラインを構成するそれぞれの画素データ、例えば輝度信号Y,色差信号U/V,あるいはRGB信号からなる。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】
ラインデータAt は、ライン単位でアクセスがなされるフィールドメモリ4および5に書き込まれる。この書き込みは、これらメモリ4および5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3は、このときの、これらメモリ4および5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、1フィールド内有効ライン数Nに対して垂直方向にN−1ライン分のアドレスを有する。なお、ここで、1フィールド内有効ライン数Nは、ビデオ信号の規格に応じ、例えば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288本とされる。
【0023】
この例では、図3Aに示されるフィールドメモリ5には第1ライン目から第N−1ライン目までのラインデータが書き込まれ、図3Bに示されるフィールドメモリ4には第2ライン目から第Nライン目までのラインデータが書き込まれる。すなわち、同じラインアドレスnに対して、フィールドメモリ5ではラインAn が、フィールドメモリ4ではラインAn-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4および5からのラインデータの読み出しは、上述の垂直補間アドレス/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、互いに同じアドレスからなされる。フィールドメモリ4から読み出されたラインデータは、乗算器6a,6b,および加算器6cからなる積和演算器6における、乗算器6aの一方の入力端に供給される。同様に、フィールドメモリ5から読み出されたラインデータは、乗算器6bの一方の入力端に供給される。
【0025】
乗算器6aの他方の入力端には補間係数qn1が供給され、乗算器6bの他方の入力端には補間係数qn2が供給される。そして、これら乗算器6aおよび6bにおいて、これら補間係数と上述のラインデータとの乗算がそれぞれ行なわれ、乗算結果が加算器6cの一方および他方の入力端に供給される。加算器6cの加算結果が積和演算器6の演算結果とされる。このように、積和演算器6において上述の数式(1)の演算がなされ、ラインデータxn が得られる。
【0026】
次に、上述の構成における垂直補間アドレス/係数発生器2について説明する。この実施の一形態においては、この発生器2によって、ラインの補間位置の適切な選択がなされる。図4は、垂直補間アドレス/係数発生器2の構成の一例を示す。垂直補間間隔Vdpが端子10に供給される。また、ラインクロックfH および垂直ブランキングパルスVblk が端子11および12にそれぞれ供給される。ラインクロックfH は、後述するレジスタ13および15の動作クロックとされる。また、垂直ブランキングパルスVblk は、レジスタ13,15,および後述するセレクタ16に供給される。
【0027】
端子10に供給された垂直補間間隔Vdpは、レジスタ13に記憶される。垂直補間間隔Vdpは、加算器14を介してレジスタ15に供給される。垂直補間間隔Vdpは、このレジスタ15で1クロックfH 分遅延され、セレクタ16を介して加算器14の他方の入力端に供給される。すなわち、垂直補間間隔Vdpは、この加算器14において累積加算される。
【0028】
一方、セレクタ17に対して、入力ビデオ信号の奇数/偶数フィールドを判別するためのodd/even信号が供給される。この信号は、例えば入力ビデオ信号が奇数フィールドのときに‘H’レベルとされ、偶数フィールドのときに‘L’レベルとされる。また、セレクタ17に対して、偶数フィールドの走査の開始点に対応する第1の値および奇数フィールドの走査の開始点に対応する第2の値がそれぞれ供給される。これら第1および第2の値は、例えば1水平期間を表す1Hに対応させ、第1の値が〔0.5〕、第2の値が〔0〕とされる。そして、odd/even信号に基づき、入力ビデオ信号が奇数フィールドのときには第1の値が、偶数フィールドのときには第2の値が選択され出力される。この出力は、セレクタ16に供給される。
【0029】
セレクタ16において、垂直ブランキング期間に入力としてセレクタ17の出力が選択される。これにより、レジスタ15における初期値がodd/even信号に対応した第1または第2の値に設定され、垂直ブランキング期間毎に垂直補間間隔Vdpが初期化される。すなわち、セレクタ17においてodd/even信号に基づいて選択された第1あるいは第2の値が垂直補間間隔Vdpに対するオフセット値とされ、初期化がなされる。したがって、例えば上述のように第1の値が〔0.5〕、第2の値が〔0〕とされた場合、有効ライン区間でのレジスタ15の出力は、奇数フィールドおよび偶数フィールドのそれぞれにおいて、各ラインに対して以下のようになる。
【0030】
奇数フィールド:0.5,0.5+Vdp,0.5+2Vdp,・・・,0.5+(N−1)Vdp
偶数フィールド:0,Vdp,2Vdp,・・・,(N−1)Vdp」
このようにして得られるレジスタ15の出力のうち、整数部は、垂直補間アドレスnとして端子18に導出される。一方、レジスタ15の出力のうち小数部は、垂直補間係数qn1として端子19に導出される。また、この小数部すなわち垂直補間係数qn1は、減算器20において1から減ぜられ、係数qn2とされ端子21に導出される。
【0031】
このように、この発明においては、垂直補間間隔Vdpに対して、奇数フィールドおよび偶数フィールドのそれぞれに所定のオフセットが付加される。これにより、補間処理の開始位置が付加されたオフセット分だけずらされる。図5および図6を用いて、この発明による補間処理を概念的に説明する。
【0032】
図5は、インターレース信号のライン数を1フィールド当たり2倍に変換し、画像を2倍に拡大する例を示す。この場合、補間間隔は、1フィールドにおけるライン間隔の1/2とされる。図5Aに示される画素のうち、ODDフィールドの画素がフィールドメモリ4および5にそれぞれ書き込まれる。この例では、ODDフィールドでは、セレクタ17においてオフセット値として〔0.5〕が選択されているため、図5Bの左側に示されるように、最初の補間位置が0.5H分ずらされる。それに対して、EVENフィールドでは、オフセット値として〔0〕が選択されているため、図5Bの右側に示されるように、最初のラインが補間の開始位置とされる。
【0033】
図5Cは、この場合の補間結果の一例を示す。ODDフィールドおよびEVENフィールド共に、最初の補間位置で生成された画素は最初のラインとされる。ODDフィールドでは、最初のラインが「×」と「×」との補間、次のラインが「×」そのままの出力、その次のラインが「×」と「○」との1/2ずつの補間、さらに次のラインが「○」そのままの出力、・・・というように生成されるため、図5Cの左側に示されるような補間結果が得られる。同様に、EVENでは、最初のラインが「×」そのままの出力、次のラインが「×」と「○」との1/2ずつの補間、・・・とされ、図5Cの右側に示されるような補間結果が得られる。
【0034】
したがって、これらODDフィールドおよびEVENフィールドとからなる1フレームの画像では、図5Aに示される原画像による画像と略同等の画像が得られる。
【0035】
次に、図6は、この発明を用いて、拡大率が整数値ではない場合、例えば原画像を4/3倍に拡大する場合の例を示す。この場合には、補間間隔は、1フィールドにおけるライン間隔の3/4とされる。この例においても、補間の開始位置は、図6Bに示されるように、EVENフィールドに対してODDフィールドが0.5H分ずらされている。
【0036】
ODDフィールドでは、最初のラインが「×」と「×」との補間、次のラインが「×」と「○」との比率が3/4:1/4の補間、さらに次のラインが「○」そのままの出力、・・・とされ、「×」と「○」との比率が3/4:1/4の補間がなされたラインは、黒に近いグレーとされ、図6Cの左側に示されるような補間結果が得られる。一方、EVENフィールドにおいては、最初のラインが「×」そのままの出力、次のラインが「×」と「○」との比率が1/4:3/4の補間、さらに次のラインが「○」と「○」の補間、・・・とされ、図6Cの右側に示されるような補間結果が得られる。
【0037】
したがって、これらODDフィールドおよびEVENフィールドとからなる1フレームの画像では、この図6Cに示されるように、略図6Aの原画像通りの画像が得られ、上述の従来例において図9Cに示されるような形状の歪みも無い。このように、この発明を用いることにより、拡大率が整数値とならない場合のライン数変換においても、インターレースの精度を保つことが可能とされる。
【0038】
なお、上述の実施の一形態では、この発明が上下2ラインによる線型補間を行なう場合に適用されると説明したが、これはこの例に限定されるものではない。例えば、この発明は、さらに多数のラインによる線型補間を行なう場合にも適用することが可能である。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、インターレースの精度を有している信号に対してライン単位でアクセスする形式のフィールドメモリを用いてライン数変換を施す際に、奇数フィールドの補間開始位置に偶数フィールドに対して0.5Hのオフセットが付されているために、変換比が整数値とならないような場合でも、最適なインターレース関係が得られるという効果がある。
【0040】
しらがって、この発明を用いることにより、画像拡大において、変換比が整数値とならないようなライン数変換を行なった場合でも、画像の解像度の劣化や、ラインフリッカの発生を抑えることが可能とされる。
【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】フィールドメモリのマッピングの一例を示す略線図である。
【図4】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5】この発明によるライン数の2倍の変換を説明するための略線図である。
【図6】この発明によるライン数の4/3倍の変換を説明するための略線図である。
【図7】従来技術によるライン数の2倍の変換を説明するための略線図である。
【図8】フレーム重ね合わせおよびフィールド内2度読み出しを説明するための略線図である。
【図9】従来技術によるライン数の4/3倍の変換を説明するための略線図である。
【符号の説明】
1・・・除算器、2・・・補間アドレス/係数発生器、4,5・・・フィールドメモリ、6・・・積和演算器、13,15・・・レジスタ、14・・・加算器、16,17・・・セレクタ、20・・・減算器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image processing apparatus and a processing method for performing an interpolating process for maintaining an interlaced relationship of an original image when performing a line number conversion process using a field memory of a type in which an interlace signal is accessed in line units. .
[0002]
[Prior art]
Usually, transmission and processing of video signals are performed by an interlace method. In the interlace video signal, as is well known, one frame is composed of two fields, for example, an odd field and an even field, and an even field line scans between lines scanned in the odd field. In this case, a timing difference of 0.5H (horizontal frequency) is generated at the start position of scanning between the odd field and the even field, thereby maintaining the interlaced relationship.
[0003]
On the other hand, it is required to perform line number conversion on the video signal to enlarge or reduce the image. This line number conversion is performed by writing video signals in line units (1H units) to the field memory. Since writing is performed in line units, odd and even fields are written to the field memory in the same way. That is, the predetermined lines in the odd and even fields are written to the same address in the same memory, and the above-described shift of the scanning line start position by 0.5H is not reflected. For this reason, the interlace relationship described above cannot be maintained in this field memory space.
[0004]
Therefore, if the image enlargement process for increasing the number of lines in the in-field processing and reading the data as it is from the field memory is performed, there is a problem that the resolution after the process is deteriorated. This is because when the number of lines is converted, interpolation processing is performed by, for example, linear interpolation using two adjacent lines in the field, so that the line relationship between fields changes, and appropriate interpolation processing is performed. It is not done. Note that this is not particularly a problem when performing image reduction processing in which the number of lines in the field is reduced.
[0005]
For this reason, conventionally, when the line is read from the field memory, the timing of reading between the fields is shifted by an interlace equivalent time, that is, 0.5H, to cope with the problem of resolution degradation at the time of enlargement. It was. According to this method, there is an effect at the time of conversion in which the number of lines is an integral multiple, for example, enlargement of the image twice.
[0006]
FIG. 7 shows an example of a result of performing interpolation processing by linear interpolation by reading a line by a method of shifting the readout timing by 0.5H in order to convert the number of lines to double. Each pixel shown in FIG. 7 represents a representative point having the same horizontal position on each line. This representation is common in the following similar figures. “◯” represents a white level pixel, and “x” represents a black level pixel, and the pixels on the ODD field and the EVEN field line have an interlaced relationship. Further, “●” represents a dark gray of 50% or less, and a symbol with a hatched “◯” represents a light gray of 50% or more. Furthermore, the ODD line located at the top in the drawing is, for example, a pixel on the first line.
[0007]
The original signal written in the field memory as shown in FIG. 7A is handled in the same way in the ODD field and the EVEN field as shown in FIG. 7B and written into the field memory. When the number of lines is converted to double, interpolation processing is performed based on these pixels at the position indicated by the arrow in FIG. 7B, that is, at each half line position in each field. Then, timing control for 0.5H is performed at the time of reading, and a pixel as shown in FIG. 7C is obtained. A pixel interpolated between a white level pixel and a black level pixel is a gray pixel. As described above, in the conversion processing for doubling the number of lines, interpolation processing can be performed without any problem by this conventional method.
[0008]
In addition, in the conversion process for doubling the number of lines, for example, a method of continuously displaying one frame of video in which both the ODD field and the EVEN field are superimposed over two fields without performing the intra-field interpolation process. A method of doubling the number of lines by reading each field twice can be considered. However, in these methods, as shown in FIG. 8A, in the former method, images that are shifted in time are displayed on the same screen, so that the movement becomes unnatural. In the latter case, as shown in FIG. 8B, there is a problem that the resolution is lowered, which is not a good method.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, there is a case where a more free enlargement ratio is required for the enlargement of the image, and conversion in which the enlargement ratio does not become an integer value, for example, conversion such as enlargement of 4/3 times the image may be required. In such a case, there is a problem in that an optimal interlace relationship is not maintained, resolution is deteriorated, line flicker occurs, and the like, resulting in an unsightly image.
[0010]
FIG. 9 shows an example of the result of the interpolation process when the enlargement process of 4/3 is performed according to this conventional technique. The original pixel signal written in the field memory as shown in FIG. 9A is written into the field memory with the interlace relationship between the ODD field and the EVEN field lost as shown in FIG. 9B. When converting the number of lines to 4/3 times, interpolation is performed at the position indicated by the arrow in FIG. 9B, that is, every 1 / (4/3) line in each field, that is, every 3/4 line. Processing is done. Then, timing control for 0.5H is performed at the time of reading, and a pixel as shown in FIG. 9C is obtained. This is observed as flicker because the symmetrical shape in the original pixel signal is asymmetric.
[0011]
As described above, in the conventional method, since the interlaced relationship is not maintained when data is written to the field memory, the number of lines is, for example, 4/3 times, so that the enlargement ratio does not become an integer value. There is a problem that the image obtained by the above method is distorted with respect to the original signal image.
[0012]
Therefore, an object of the present invention is to perform interpolating with an interlace relationship of the original signal even when the enlargement ratio does not become an integer value when performing line number conversion using a field memory that accesses the interlaced signal in units of lines. An object of the present invention is to provide an image processing apparatus and a processing method capable of obtaining a processing result.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides a first field memory in which a video signal from a first line of an odd field or an even field of an interlaced video signal accessed in units of lines is stored;
A second field memory in which the video signal from the second line of the odd or even field of the interlaced video signal accessed in line units is stored;
From the first and second field memories by supplying the same read address to the first and second field memories, the two scanning lines adjacent to each other in the same field video signal A n and A n + 1 Address coefficient generating means for generating a vertical interpolation address and interpolation coefficients q n2 and q n1 to be read simultaneously;
The two video signals A n and A n + 1 read from the first and second field memories are respectively multiplied by the interpolation coefficients q n2 and q n1 and the two video signals multiplied by the interpolation coefficient Interpolating means for outputting a video signal obtained by adding
Address coefficient generation means
When Vdp = V1 / V2 (V1: number of effective lines of input video signal, V2: number of effective lines of output video signal), (odd field: 0.5) for each line of the odd field and even field. , 0.5 + Vdp, 0.5 + 2Vdp,..., Even field: 0, Vdp, 2Vdp,.
Of the output, the integer part is supplied to the first and second field memories as the vertical interpolation address,
The fractional part of the output is an image processing apparatus in which the vertical interpolation coefficient q n1 is supplied to the interpolation means and the vertical interpolation coefficient q n2 = 1−q n1 is supplied to the interpolation means .
[0014]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention stores the video signal from the first line of the odd field or even field of the interlaced video signal accessed in units of lines in the first field memory, Storing the video signal from the second line of the odd or even field of the interlaced video signal accessed in units of lines in a second field memory;
Vertical interpolation address and interpolation for simultaneously reading out video signals on two adjacent scanning lines in the same field from the first and second field memories by supplying the same readout address to the first and second field memories An address coefficient generation step for generating coefficients q n2 and q n1 ;
The two video signals A n and A n + 1 read from the first and second field memories are respectively multiplied by the interpolation coefficients q n2 and q n1 and the two video signals multiplied by the interpolation coefficient An interpolation step for outputting a video signal obtained by adding
The address coefficient generation step is
When Vdp = V1 / V2 (V1: number of effective lines of input video signal, V2: number of effective lines of output video signal), (odd field: 0.5) for each line of the odd field and even field. , 0.5 + Vdp, 0.5 + 2Vdp,..., Even field: 0, Vdp, 2Vdp,.
Of the output, the integer part is supplied to the first and second field memories as the vertical interpolation address,
The fractional part of the output is an image processing method in which the vertical interpolation coefficient q n1 is used in the interpolation step and the vertical interpolation coefficient q n2 = 1−q n1 is used in the interpolation step .
[0015]
As described above, according to the present invention, the interpolation processing at the time of converting the number of lines is performed based on the interpolation interval that is initialized and cumulatively added for each field with a value corresponding to the scanning start point of the odd and even fields. Therefore, the interlace accuracy is maintained in the interpolation processing result.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of the configuration of an image processing apparatus according to the present invention. In this example, an enlargement / reduction ratio is arbitrarily set for an input image signal, and linear interpolation is performed using two adjacent lines. Then, by appropriately selecting the interpolation position, the interlace relationship is maintained, and the image quality is improved.
[0017]
The
[0018]
Although not shown, based on the input image signal, a vertical blanking pulse V blk indicating a vertical blanking period of the image signal, a line clock f H generated every 1H, and the like are extracted by a predetermined means, This is supplied to the vertical interpolation address /
[0019]
The vertical address /
[0020]
As described above, in this embodiment, the image is enlarged / reduced by linear interpolation. As shown in FIG. 2, with respect to the pixels An and A n + 1 at the coordinates before enlargement, the position of the pixel x n at the coordinates after enlargement is obtained. Then, based on the interior division ratio for the pixels A n and A n + 1 position of the pixel x n, data of the pixel x n is obtained by the following equation (1). As the internal ratio, q n1 and q n2 which are the above-described vertical interpolation coefficients and their complements of 1 are used, respectively.
[0021]
x n = q n2 · An + q n1 · An + 1 (1)
Line data At is sequentially supplied from the terminal 3 of FIG. 1 in accordance with, for example, scanning of an image signal. The line data At is composed of pixel data constituting the line, for example, a luminance signal Y, a color difference signal U / V, or an RGB signal. If necessary, it is filtered and supplied in a preceding stage (not shown).
[0022]
Line data A t is accessed line by line is written in the
[0023]
In this example, line data from the first line to the (N-1) th line is written in the
[0024]
Reading of the line data from the
[0025]
The interpolation coefficient q n1 is supplied to the other input terminal of the multiplier 6a, and the interpolation coefficient q n2 is supplied to the other input terminal of the
[0026]
Next, the vertical interpolation address /
[0027]
The vertical interpolation interval Vdp supplied to the terminal 10 is stored in the
[0028]
On the other hand, an odd / even signal for discriminating odd / even fields of the input video signal is supplied to the
[0029]
In the
[0030]
Odd field: 0.5, 0.5 + V dp, 0.5 + 2 V dp,..., 0.5+ (N−1) V dp
Even field: 0, V dp, 2 V dp,..., (N−1) V dp ”
Of the output of the
[0031]
Thus, in the present invention, a predetermined offset is added to each of the odd field and the even field with respect to the vertical interpolation interval Vdp. Thereby, the start position of the interpolation process is shifted by the added offset. The interpolation processing according to the present invention will be conceptually described with reference to FIGS.
[0032]
FIG. 5 shows an example in which the number of lines of the interlace signal is converted to twice per field and the image is enlarged twice. In this case, the interpolation interval is ½ of the line interval in one field. Of the pixels shown in FIG. 5A, the pixels in the ODD field are written into the
[0033]
FIG. 5C shows an example of the interpolation result in this case. In both the ODD field and the EVEN field, the pixel generated at the first interpolation position is the first line. In the ODD field, the first line is interpolated between “x” and “x”, the next line is output as “x”, and the next line is interpolated by half of “x” and “o”. Further, since the next line is generated as an output of “◯” as it is,..., An interpolation result as shown on the left side of FIG. 5C is obtained. Similarly, in EVEN, the first line is output as “x” as it is, the next line is interpolated by half of “x” and “o”, and so on, and is shown on the right side of FIG. 5C. Such an interpolation result is obtained.
[0034]
Therefore, in a one-frame image composed of the ODD field and the EVEN field, an image substantially equivalent to the original image shown in FIG. 5A is obtained.
[0035]
Next, FIG. 6 shows an example of using the present invention when the enlargement ratio is not an integer value, for example, when the original image is enlarged 4/3 times. In this case, the interpolation interval is 3/4 of the line interval in one field. Also in this example, as shown in FIG. 6B, the ODD field is shifted by 0.5H from the EVEN field as the interpolation start position.
[0036]
In the ODD field, the first line is interpolated between “×” and “×”, the next line is interpolated with the ratio of “×” and “◯” being 3/4: 1/4, and the next line is “ The line that has been interpolated with the ratio of “×” to “O” being 3/4: 1/4 is assumed to be a gray close to black, on the left side of FIG. 6C. An interpolation result as shown is obtained. On the other hand, in the EVEN field, the output of the first line is “X” as it is, the next line is an interpolation of the ratio of “×” and “O” to 1/4: 3/4, and the next line is “O”. ”And“ ◯ ”are interpolated, and an interpolation result as shown on the right side of FIG. 6C is obtained.
[0037]
Therefore, in the one-frame image composed of the ODD field and the EVEN field, as shown in FIG. 6C, an image as shown in the original image of FIG. 6A is obtained, and in the above-described conventional example, as shown in FIG. 9C. There is no distortion of the shape. As described above, by using the present invention, it is possible to maintain the accuracy of the interlace even in the line number conversion when the enlargement ratio does not become an integer value.
[0038]
In the above-described embodiment, it has been described that the present invention is applied to the case where linear interpolation with upper and lower two lines is performed, but this is not limited to this example. For example, the present invention can be applied to a case where linear interpolation is performed using a larger number of lines.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the number of lines is converted using a field memory having a format in which a signal having interlace accuracy is accessed in units of lines, the interpolation start position of the odd field is set. Since an offset of 0.5H is added to the even field, there is an effect that an optimum interlace relationship can be obtained even when the conversion ratio does not become an integer value.
[0040]
Therefore, by using the present invention, it is possible to suppress degradation of image resolution and occurrence of line flicker even when the number of lines is converted so that the conversion ratio does not become an integer value in image enlargement. It is said.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of an image processing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining linear interpolation;
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of field memory mapping;
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of a vertical interpolation address / coefficient generator.
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining conversion of twice the number of lines according to the present invention;
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a conversion of 4/3 times the number of lines according to the present invention.
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a conversion of twice the number of lines according to the prior art.
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining frame superposition and twice-in-field reading.
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a conversion of 4/3 times the number of lines according to the prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
ライン単位でアクセスされ、インターレースされたビデオ信号の奇数フィールドまたは偶数フィールドの第2ラインからのビデオ信号が記憶される第2のフィールドメモリと、
上記第1および第2のフィールドメモリに同一の読出アドレスを供給して上記第1および第2のフィールドメモリから、同一フィールド内で互いに隣接する2本の走査線上のビデオ信号A n およびA n+1を同時に読み出す垂直補間アドレスと補間係数q n2 およびq n1 とを発生するアドレス係数発生手段と、
上記第1および第2のフィールドメモリから読み出された2つのビデオ信号A n およびA n+1 のそれぞれに対して補間係数q n2 およびq n1 を乗じると共に、補間係数 が乗じられた2つのビデオ信号を加算したビデオ信号を出力する補間手段とを有し、
上記アドレス係数発生手段は、
Vdp=V1/V2(V1:入力ビデオ信号の有効ライン数、V2:出力ビデオ信号の有効ライン数)とするときに、奇数フィールドおよび偶数フィールドの各ラインに対して、(奇数フィールド:0.5,0.5+Vdp,0.5+2Vdp,・・・、偶数フィールド:0,Vdp,2Vdp,・・・)の出力を発生し、
上記出力のうち、整数部は、上記垂直補間アドレスとして上記第1および第2のフィールドメモリに供給され、
上記出力のうち、小数部は、上記垂直補間係数q n1 として上記補間手段に供給されると共に、上記垂直補間係数q n2 =1−q n1 が上記補間手段に供給される画像処理装置。 A first field memory in which video signals from a first line of odd or even fields of an interlaced video signal accessed in units of lines are stored;
A second field memory in which the video signal from the second line of the odd or even field of the interlaced video signal accessed in line units is stored;
Video signals of the first and the second field memories by supplying the same read address to the first and second field memories, two scanning lines adjacent to each other in the same field A n and A n + Address coefficient generating means for generating a vertical interpolation address for simultaneously reading 1 and interpolation coefficients q n2 and q n1 ;
With multiplying interpolation coefficients q n2 and q n1 for each of the two video signals A n and A n + 1 read out from the first and second field memories, two video interpolation coefficient is multiplied by Interpolating means for outputting a video signal obtained by adding the signals ,
The address coefficient generating means is
When Vdp = V1 / V2 (V1: number of effective lines of input video signal, V2: number of effective lines of output video signal), (odd field: 0.5) for each line of the odd field and even field. , 0.5 + Vdp, 0.5 + 2Vdp,..., Even field: 0, Vdp, 2Vdp,.
Of the output, the integer part is supplied to the first and second field memories as the vertical interpolation address,
Among the outputs, the decimal part is supplied to the interpolation means as the vertical interpolation coefficient q n1 and the vertical interpolation coefficient q n2 = 1−q n1 is supplied to the interpolation means .
V1<V2とされる画像処理装置。The image processing apparatus according to claim 1 .
An image processing apparatus in which V1 <V2 .
上記第1および第2のフィールドメモリに同一の読出アドレスを供給して上記第1および第2のフィールドメモリから、同一フィールド内で互いに隣接する2本の走査線上のビデオ信号を同時に読み出す垂直補間アドレスと補間係数q n2 およびq n1 とを発生するアドレス係数発生ステップと、
上記第1および第2のフィールドメモリから読み出された2つのビデオ信号A n およびA n+1 のそれぞれに対して補間係数q n2 およびq n1 を乗じると共に、補間係数が乗じられた2つのビデオ信号を加算したビデオ信号を出力する補間ステップとを有し、
上記アドレス係数発生ステップは、
Vdp=V1/V2(V1:入力ビデオ信号の有効ライン数、V2:出力ビデオ信号の有効ライン数)とするときに、奇数フィールドおよび偶数フィールドの各ラインに対して、(奇数フィールド:0.5,0.5+Vdp,0.5+2Vdp,・・・、偶数フィールド:0,Vdp,2Vdp,・・・)の出力を発生し、
上記出力のうち、整数部は、垂直補間アドレスとして上記第1および第2のフィールドメモリに供給され、
上記出力のうち、小数部は、上記垂直補間係数q n1 として上記補間ステップで使用されると共に、上記垂直補間係数q n2 =1−q n1 が上記補間ステップで使用される画像処理方法。 The video signal from the first line of the odd or even field of the interlaced video signal accessed in line units is stored in a first field memory, and the odd field of the interlaced video signal accessed in line units or Storing the video signal from the second line of the even field in a second field memory;
A vertical interpolation address for supplying the same read address to the first and second field memories and simultaneously reading video signals on two scanning lines adjacent to each other in the same field from the first and second field memories. And an address coefficient generation step for generating interpolation coefficients q n2 and q n1 ,
With multiplying interpolation coefficients q n2 and q n1 for each of the two video signals A n and A n + 1 read out from the first and second field memories, two video interpolation coefficient is multiplied by An interpolation step for outputting a video signal obtained by adding the signals ,
The address coefficient generation step is
When Vdp = V1 / V2 (V1: number of effective lines of input video signal, V2: number of effective lines of output video signal), (odd field: 0.5) for each line of the odd field and even field. , 0.5 + Vdp, 0.5 + 2Vdp,..., Even field: 0, Vdp, 2Vdp,.
Of the output, the integer part is supplied to the first and second field memories as a vertical interpolation address,
The image processing method in which the decimal part of the output is used as the vertical interpolation coefficient q n1 in the interpolation step and the vertical interpolation coefficient q n2 = 1−q n1 is used in the interpolation step .
V1<V2とされる画像処理方法。The image processing method according to claim 3 .
An image processing method in which V1 <V2 .
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