JP4527750B2 - 画像処理装置及び方法並びに画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置及び方法、並びに画像表示装置に関する。本発明は特に、デジタル画像を多階調化する技術に関する。より詳しく述べれば、本発明は、デジタル画像の階調を補間する技術に係わり、特に、デジタル画像の擬似的な輪郭の発生の抑制に関するものである。

近年テレビやモニタなどディスプレイの高輝度化が進んでいる。高輝度化によって単位階調当たりの輝度の変化量も大きくなる。そこで、１０ビットの液晶パネルなど階調分解能の高い表示デバイスが開発されている。しかし、デジタル放送などは８ビットで映像が配信されるため、ディスプレイの階調が１０ビットにも拘らず、実効的な階調数は８ビットのままである。そのため、例えば、夕焼けや海などの緩やかに階調が変化する画像信号では、隣接する領域の画像レベルが階段状に変化して、少なくとも１つの画像レベルが抜けており、擬似的な輪郭のように見えてしまうなど表示デバイスの特性を十分に生かすことができない。

１つの画像レベルが抜けているような画像データを平均化処理により緩和すると、画像がぼけてしまうという問題があった。特許文献１ではこのような隣接する領域の画像レベルが階段状に変化して、少なくとも１つの画像レベルが抜けている現象を「階調のジャンプ」と定義している。特許文献１に記載された技術では、平均化処理を行わずにこの階調のジャンプを解消するため、階調ジャンプが存在する第１と第２の画像レベルを特定することによって階調補間の対象領域を抽出し、この対象領域を（Ｎ＋１）個の区分領域に区分して、Ｎ個の中間画像レベルを順次割り当てることにより対象領域の階調を補間している。

特開平１０−８４４８１号公報（段落０００２〜０００６、段落００２５〜００２８、図１、図２） 雛元孝夫監修、棟安実治、夫田口亮著、「非線形ディジタル信号処理」朝倉書店、１９９９年３月２０日、ｐ．１０６−１０７

なお、上記の非特許文献１については、後に言及する。

以上のような階調ジャンプによる擬似輪郭を、単純な平均化により解消すると画像がぼけるという問題があり、また、特許文献１による階調ジャンプ近傍の階調補間対象領域を抽出し、中間画像レベルを順次割り当てることにより階調を補間する技術では狭い領域内のデータに基づいて処理を行なうので、緩やかな変化の擬似的な輪郭を解消することができない。

本発明は前記問題点を解決するためになされたもので、階調ジャンプによる擬似輪郭を解消でき、かつ、輪郭などの階調が急峻に大きく変化する領域を有する画像の鮮鋭度を損なわない画像処理装置を提供することを目的とする。

この発明の画像処理装置は、
ｎビット（ｎは整数）の入力画像データをαビット分（αは整数）ビット拡張したｎ＋αビットの画像データを出力する原データビット拡張部と、
前記ｎ＋αビットの原データに対してビット拡張により増えた階調を平滑化処理するエッジ保存型平滑化フィルタ部とを備え、
前記エッジ保存型フィルタ部は、着目画素とその周辺の画素の各々との階調差に応じて平滑化処理をするフィルタであり、
前記エッジ保存型フィルタ部の閾値εが２ ^α であることを特徴とする。

この発明によれば、エッジ保存型フィルタを用いて着目画素とその周辺の画素の各々との階調差に応じて平滑化することで、輪郭などの階調が急峻に大きく変化する領域を有する画像の鮮鋭度を損なわずに、画像データの階調数を増やすことができるので、擬似輪郭による画質劣化を低減させることができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る画像表示装置の構成を示す図である。実施の形態１に係る画像表示装置は、入力端子１、受信部２、多階調化処理部３、及び表示部４を備える。
これらのうち、受信部２、及び多階調化処理部３により、画像処理装置が構成されている。

本実施の形態では、受信部２をアナログの画像信号からデジタルの画像データに変換するＡ／Ｄ変換器として説明を行うが、受信部２にチューナーを備え、受信部２の内部でコンポジット信号を輝度や色度信号に復調した後にデジタルの画像データに変換しても良いし、受信部２をデジタルインターフェースとして入力端子１よりデジタルのデータを受信して、ｎビットの画像データＤＩを出力しても良い。

アナログの画像信号ＳＡが入力端子１より受信部２に入力され、受信部２は、アナログの画像信号ＳＡをｎビットの画像データＤＩに変換して多階調化処理部３に出力する。多階調化処理部３は、原データビット拡張部５と、一次元ｍ次εフィルタ部６を備え、ｎビットの画像データをｎ＋αビットに変換して表示部４に出力する。原データビット拡張部５は、ｎビットの画像データＤＩをαビット分ビット拡張したｎ＋αビットの画像データＤＳを一次元ｍ次εフィルタ部６に出力する。

画像データＤＳは（他の画像データＤＩなども同様であるが）、マトリクス状に配列された画素の値を示すものであり、各画素の位置は、左上隅を原点（０，０）として、座標値（ｉ，ｊ）で表され、水平方向の座標値ｉは、右向きに、１列毎に１ずつ大きくなり、垂直方向の座標値ｊは、下向きに１行毎に１ずつ大きくなる。
画像データＤＳは、複数の行を上から下へと言う順に、各行内の複数の画素を左から右へと言う順に、各画素の値を順に表すデータの列から成るものである。
受信部２における画像信号ＳＡから画像データＤＩへの変換や、受信部２から原データビット拡張部５への画像データＤＩの供給、原データビット拡張部５における、ビット拡張、原データビット拡張部５からデータ格納部７への画像データＤＳの供給などは（以下に説明する多階調化処理部３の他の部分の動作も同様であるが）、図示しない制御部から供給される画素クロックに同期して行われる。

一次元ｍ次εフィルタ部６は、注目画素に対して一次元方向に整列した画素のデータに基づいて、急峻な変化（エッジ）を保存しながら、小振幅成分を雑音として扱って平滑化を行うエッジ保存型平滑化フィルタとして用いられているものであり、図示の一次元ｍ次εフィルタ部６は、データ格納部７、第１の差分算出部８−１〜第ｍの差分算出部８−ｍ、第１のε判定部９−１〜第ｍのε判定部９−ｍ、判定付加重平均部１０、及びデータ加算部１１を備える。原データビット拡張部５で増やした階調を平滑化することで階調ジャンプをなくし、実効的な階調数を増やす役割を持つ。
一次元ｍ次εフィルタ部６により、実効的な階調数を増やした画像データＤＯは、表示部４に出力され、表示部４は、ｎ＋αビットの画像データＤＯを表示する。

ここで、εフィルタについて説明する。εフィルタは例えば上記の非特許文献１に説明されている。

εフィルタによる一次元処理は、式（１）で表される。
ここで、ｘ（ｉ）は入力の階調、ｙ（ｉ）は出力の階調、ａ_ｋは係数、ｋは注目画素からの相対的な画素位置、εは閾値である。

図２は、式（１）のｆ（ｕ）を示す図である。ｕの絶対値が閾値ε以下の場合ｆ（ｕ）＝ｕとなり、ｕの絶対値が閾値εより大きい場合ｆ（ｕ）＝０となる。

上記の例では、ｕとしてｘ（ｉ−ｋ）−ｘ（ｉ）が供給される。
画素位置ｉの階調ｘ（ｉ）と画素位置ｉの周辺の画素位置ｉ−ｋの階調ｘ（ｉ−ｋ）との差分ｘ（ｉ−ｋ）−ｘ（ｉ）が小さい場合、ｆ（ｕ）＝ｆ｛ｘ（ｉ−ｋ）−ｘ（ｉ）｝はほぼ線形であり、係数ａ_ｋの総和を１と仮定すると、式（１）は式（２）と書き換えられ、これは重み付平均値フィルタと等しくなる。

また、式（１）は、式（３）のように書き換えることができる。

式（３）のｆ（ｕ）に図２の非線形関数を適用した場合に新たに定義されるｘ’（ｉ−ｋ）を用いると、式（３）は、式（４）と書換えることができる。式（４）において、ｘ’（ｉ−ｋ）は、差分ｘ（ｉ−ｋ）−ｘ（ｉ）が閾値ε以下の場合はｘ（ｉ−ｋ）となり、差分ｘ（ｉ−ｋ）−ｘ（ｉ）が閾値εより大きい場合はｘ（ｉ）となる。

図３（ａ）〜（ｃ）は、εフィルタの動作を説明するための図である。図３（ａ）は、εフィルタの入力信号の図であり、図３（ｂ）は、注目画素Ａにおけるεフィルタの動作を説明するための図であり、図３（ｃ）は、注目画素Ｂにおけるεフィルタの動作を説明するための図である。横軸は画素位置ｉ、縦軸は入力ｘ（ｉ）の階調を示している。

図３（ａ）に示すようなＡ点の信号を処理する場合、図２の関数ｆを用いたεフィルタによれば、図３（ｂ）に示すようにＡ点の階調から±εよりも差が大きい階調はすべてＡ点の階調に置き換えてその加重平均を求める。そのため、エッジなどの大振幅信号成分に影響されることがない。また、図３（ａ）に示すようなＢ点のようなエッジ部分においても、図３（ｃ）に示すようにエッジの画素値に近い値を持つ画素の平均をとることになりエッジの劣化が起こらない。よって、εフィルタはエッジなど信号の急峻な変化を保持しながら、小振幅雑音を除去することができる。

本実施の形態ではビット拡張により増えた階調を小振幅雑音ととらえ（小振幅雑音として扱い）εフィルタ処理を行う。つまり、ｎビットからｎ＋αビットにビット拡張する場合、εフィルタの閾値εは２^αとする。こうすることで、εフィルタは輪郭など画像の急峻な変化を保持しながら、実効的な階調数を増やすことができる。

以下α＝２の場合、即ちｎビットの画像をｎ＋２ビットに多階調化処理する場合について説明する。図４は、ｍ＝４の場合の実施の形態１の画像表示装置の構成を示す図である。
図４では、図１では、差分算出部８−１〜８−ｍの入力されるデータの符号としてＤＭ（１）〜ＤＭ（ｍ）が用いられているが、図４では、差分算出部８−１〜８−４に入力されるデータの符号としてＤＭ（ｌ２）、ＤＭ（ｌ１）、ＤＭ（ｃ）、ＤＭ（ｒ１）が用いられている。符号ＤＭ（ｌ２）、ＤＭ（ｌ１）、ＤＭ（ｃ）、ＤＭ（ｒ１）で表されるデータは、ｍ＝４の場合に符号ＤＭ（１）、ＤＭ（２）、ＤＭ（３）、ＤＭ（４）で表されるデータと同じである。差分算出部８−１〜８−４の出力ＥＤ（ｌ２）〜（ｒ１）、ε判定部９−１〜９−４の出力ＥＥ（ｌ２）〜ＥＥ（ｒ１）についても同様である。

図５（ａ）及び（ｂ）は、受信部２の動作を説明するための図である。横軸は画素位置ｉを示している。図５（ａ）ではアナログの画像信号ＳＡの階調を示し、図５（ｂ）ではデジタルの画像データＤＩの階調を示している。図５（ａ）に示すようなアナログの画像信号ＳＡが、入力端子１より受信部２に入力される。受信部２は、アナログの画像信号ＳＡを図５（ｂ）に示すようなｎビットの画像データＤＩに変換して、多階調化処理部３に出力する。
多階調化処理部３では、ｎビットの画像データＤＩは原データビット拡張部５に入力される。

図５（ａ）に示した画像信号ＳＡは、階調が緩やかに変化しているが、階調の変化に対する量子化の分解能が低い（ビット数が少ない）ため、図５（ｂ）に示した画像データＤＩでは、２値の階調（ＹとＹ＋１）に変換されている。

図６（ａ）及び（ｂ）は、原データビット拡張部５の動作を説明するための図である。横軸は画素位置ｉを示している。図６（ａ）はｎビットの画像データＤＩの階調を示し、図６（ｂ）はｎ＋２ビットの画像データＤＳの階調を示している。原データビット拡張部５は、図６（ａ）に示すようなｎビットの画像データＤＩを２ビットだけビット拡張し、図６（ｂ）に示したようなｎ＋２ビットの画像データＤＳを一次元４次εフィルタ部６に出力する。図６（ｂ）に示すようなｎ＋２ビットの画像データＤＳは、２ビット分ビット拡張されたため、図６（ａ）の画像データＤＩの階調Ｙが４Ｙに、Ｙ＋１が４（Ｙ＋１）に変換されている。

図４のデータ格納部７は例えば図７に示されるように構成されている。
データ格納部７は、カスケード接続された４個のフリップフロップＦＦ_１〜ＦＦ_４を備え、入力される画像データＤＳを、画素クロックに同期して、４個のフリップフロップＦＦ_１〜ＦＦ_４で転送する。即ち、入力される画像データＤＳを、フリップフロップＦＦ_１に、フリップフロップＦＦ_１の出力をフリップフロップＦＦ_２の入力に、フリップフロップＦＦ_２の出力をフリップフロップＦＦ_３の入力に、フリップフロップＦＦ_３の出力をフリップフロップＦＦ_４の入力に供給し、それぞれ保持させている。

この結果、入力される連続した４画素分のデータを４個のフリップフロップＦＦ_１〜ＦＦ_４で同時に保持し、同時に出力することができる。
即ち、フリップフロップＦＦ２に保持されているデータは、注目画素ｃの階調ＤＭ（ｃ）を表すデータとして出力され、フリップフロップＦＦ_３に保持されているデータは、注目画素の一つ前、即ち左隣の（水平方向の座標値ｉの差が１である）画素ｌ１の階調ＤＭ（ｌ１）を表すデータとして出力され、フリップフロップＦＦ_４に保持されているデータは、注目画素の二つ前、即ち左側に位置し、水平方向の座標値の差が２である画素ｌ２の階調ＤＭ（ｌ２）を表すデータとして出力され、フリップフロップＦＦ_１に保持されているデータは、注目画素の一つ後、即ち右隣の（座標値の差が１である）画素ｒ１の階調ＤＭ（ｒ１）を表すデータとして出力される。

図８は、画素位置ｉｃの画素を注目画素とした場合のデータ格納部７の出力を示す。横軸は画素位置ｉを示し、縦軸はデータ格納部７に入力される画像データＤＳ及びデータ格納部から出力される画像データＤＭの階調を示す。図示の例では、データ格納部７は、ＤＭ（ｌ２）＝４Ｙ、ＤＭ（ｌ１）＝４Ｙ、ＤＭ（ｃ）＝４Ｙ、ＤＭ（ｒ１）＝４Ｙ＋４を出力し、これらは第１の差分算出部８−１〜第４の差分算出部８−４に供給される。このように、データ格納部７は、画素位置ｉｃの注目画素の画像データＤＭ（ｃ）と、注目画素に連続した、該注目画素の周辺の画素の画像データＤＭ（ｌ２）、ＤＭ（ｌ１）、ＤＭ（ｒ１）とを同時に出力する。

図４の第１の差分算出部８−１は画素ｌ２の階調ＤＭ（ｌ２）と注目画素ｃの階調ＤＭ（ｃ）の差分データＥＤ（ｌ２）を生成し、第１のε判定部９−１および判定付加重平均部１０に出力する。第２の差分算出部８−２〜第４の差分算出部８−４も同様にそれぞれ周辺画素の階調ＤＭ（ｌ１）〜ＤＭ（ｒ１）に基づいて差分データＥＤ（ｌ１）〜ＥＤ（ｒ１）を生成し、それぞれ第２のε判定部９−２〜第４のε判定部９−４および判定付加重平均部１０に出力する。このように、差分算出部８−１乃至８−４は、注目画素の画像データＤＭ（ｃ）と、注目画素に連続した、該注目画素の周辺の画素の画像データＤＭ（ｌ２）、ＤＭ（ｌ１）、ＤＭ（ｒ１）の各々との差分を算出し、差分を表す差分データを出力する。

図９は、図８の画素位置ｉｃの画素を注目画素Ｐ（ｃ）としたときに、データ格納部７が出力するデータＤＭ（ｋ）、及びこれに基づいて第１の差分算出部８−１〜第４の差分算出部８−４、第１のε判定部９−１〜第４のε判定部９−４、及び判定付加重平均部１０で生成されるデータＥＤ（ｋ）、ＥＥ（ｋ）、及びＥＭを示す表であり、判定付加重平均部１０における演算の過程で得られるｆ｛ＥＤ（ｋ）｝の値も併せて示されている。

第１の差分算出部８−１は、
ＥＤ（ｌ２）＝ＤＭ（ｌ２）−ＤＭ（ｃ）＝４Ｙ−４Ｙ＝０、
を出力し、第２の差分算出部８−２は、
ＥＤ（ｌ１）＝ＤＭ（ｌ１）−ＤＭ（ｃ）＝４Ｙ−４Ｙ＝０、
を出力し、第２の差分算出部８−３は、
ＥＤ（ｃ）＝ＤＭ（ｃ）−ＤＭ（ｃ）＝４Ｙ−４Ｙ＝０、
を出力し、第４の差分算出部８−４は、
ＥＤ（ｒ１）＝ＤＭ（ｒ１）−ＤＭ（ｃ）＝（４Ｙ＋４）−４Ｙ＝４、
を出力する。

第１のε判定部９−１〜第４のε判定部９−４は、差分値ＥＤ（ｋ）を受け、ＥＤ（ｋ）がεより大きいか否かの判定を行い、該判定結果を図１０（ａ）に示される判定データＥＥ（ｋ）として判定付加重平均部１０に出力する。すなわち、ＥＤ（ｋ）がεより大きい場合は「０」を、ε以下の場合は「１」をＥＥ（ｋ）として出力する。

即ち、第１のε判定部９−１は、差分データＥＤ（ｌ２）がεよりも大きい場合は「０」を生成し、ε以下の場合は「１」を生成する。
第２のε判定部９−２〜第４のε判定部９−４も同様に差分データＥＤ（ｌ１）〜ＥＤ（ｒ１）に基づいて判定データＥＥ（ｌ１）〜ＥＥ（ｒ１）を生成する。
生成された判定データは、判定付加重平均部１０に供給される。
ここでα＝２なので閾値ε＝４と設定されている。

図９に示される例では、第１、第２、及び第３のε判定部９−１、９−２及び９−３には差分データＥＤ（ｌ２）、ＥＤ（ｌ１）、ＥＤ（ｃ）として「０」が入力され、第４のε判定部９−４には差分データＥＤ（ｒ１）として「４」が入力され、これらの差分データＥＤ（ｌ２）〜ＥＤ（ｒ１）は全てε以下であるため判定データＥＥ（ｌ２）〜ＥＥ（ｒ１）は全て「１」となる。

判定付加重平均部１０は、判定データＥＥ（ｌ２）〜ＥＥ（ｒ１）に基づいて差分データＥＤ（ｌ２）〜ＥＤ（ｒ１）を加重平均して、その結果として得られる加重平均値を表す平均データＥＭを出力する。判定データが「１」の場合は、係数ａ_ｋに差分データを乗算して加算し、「０」の場合は加算しない。言い換えると、判定データの値に応じて、差分値ＥＤ（ｋ）に対して図１０（ｂ）に示す関係を有する関数ｆ｛ＥＤ（ｋ）｝の加重平均を求める演算を行っている。

係数ａ_ｋ（＝ａ_ｌ２、ａ_ｌ１、ａ_ｃ、ａ_ｒ１）を全て０．２５とした場合、判定データＥＥ（ｌ２）〜ＥＥ（ｒ１）が上記の例では全て「１」であるので、判定付加重平均部１０の出力ＥＭは、以下の式（５）で与えられる。
ＥＭ
＝ａ_ｌ２×ＥＤ（ｌ２）＋ａ_ｌ１×ＥＤ（ｌ１）＋ａ_ｃ×ＥＤ（ｃ）＋ａ_ｒ１×ＥＤ（ｒ１）
＝０．２５×０＋０．２５×０＋０．２５×０＋０．２５×４
＝１
…（５）

原データビット拡張部５から供給される画像データＤＳに対し、各画素を順に注目画素として上記の処理が行われ、式（５）と同様の演算が行われる。
図１１は、図８の画像データＤＭに対応する加重平均値ＥＭ、即ち各画素位置ｉの画素を注目画素としたときの加重平均値ＥＭを示す。図１１の横軸が注目画素の画素位置ｉ、縦軸が加重平均値ＥＭの階調を示している。判定付加重平均部１０は、加重平均値ＥＭをデータ加算部１１に出力する。

図１２（ａ）〜（ｃ）は、データ加算部１１の動作を説明するための図である。横軸は画素位置ｉを示している。図１２（ａ）は画像データＤＳの階調を示し、図１２（ｂ）は加重平均値ＥＭの階調を示し、図１２（ｃ）は画像データＤＯの階調を示す。データ加算部１１は、図１２（ａ）に示した画像データＤＳと、図１２（ｂ）に示したような加重平均値ＥＭを加算して、図１２（ｃ）に示す画像データＤＯを出力する。例えば、図１２（ａ）〜（ｃ）における画素位置ｉａでは、ＤＳ（ｉａ）＝４Ｙ、ＥＭ（ｉａ）＝１なので
ＤＯ（ｉａ）＝ＤＳ（ｉａ）＋ＥＭ（ｉａ）＝４Ｙ＋１
となる。

以上のように、本実施の形態は、階調変化が緩やかな領域の実効的な階調数を増やすことができる。ｎビットの画像をｎ＋２ビットに変換する場合、画像信号ＳＡが緩やかに変化し、これに対応してビット拡張された画像データＤＳの階調が図１２（ａ）に示されるように、４Ｙから４Ｙ＋４へ（４＝２^２）だけジャンプする場合に、図１２（ｃ）に示すように、４Ｙ＋１、４Ｙ＋２、４Ｙ＋３を使って補間することができる。

次に、εフィルタに階調が急峻に大きく変化する信号が入力された場合の動作を説明する。図１３（ａ）〜（ｅ）は、実施の形態１に係る画像表示装置に階調が急峻に大きく変化する信号が入力された場合の動作を説明するための図である。横軸は画素位置ｉを示している。図１３（ａ）はアナログの画像信号ＳＡの階調を示し、図１３（ｂ）はｎビットの画像データＤＩの階調を示し、図１３（ｃ）はｎ＋αビットの画像データＤＳ、及びＤＭの階調を示し、図１３（ｄ）は加重平均値ＥＭの階調を示し、図１３（ｅ）はｎ＋αビットの画像データＤＯの階調を示している。

図１３（ａ）に示すようなアナログの画像信号ＳＡが、入力端子１より受信部２に入力される。受信部２は、アナログの画像信号ＳＡを図１３（ｂ）に示すようなデジタルの画像データＤＩ（ｎビット）では２値の階調（ＹとＹ＋４）に変換して、原データビット拡張部５に出力する。

原データビット拡張部５では、図１３（ｂ）の画像データＤＩの階調Ｙが４Ｙに、Ｙ＋４が４（Ｙ＋４）に変換され、図１３（ｃ）に示したような画像データＤＳを一次元４次εフィルタ部６に出力する。

図１４は、図１３（ｃ）の画素位置ｉｃの画素を注目画素Ｐ（ｃ）としたときに、データ格納部７が出力するデータＤＭ（ｋ）、及びこれに基づいて第１の差分算出部８−１〜第４の差分算出部８−４、第１のε判定部９−１〜第４のε判定部９−４、及び判定付加重平均部１０で生成されるデータＥＤ（ｋ）、ＥＥ（ｋ）、ＥＭを示す表であり、判定付加重平均部１０における演算の過程で得られるｆ｛ＥＤ（ｋ）｝の値も併せて示されている。

データ格納部７はＤＭ（ｌ２）＝４Ｙ、ＤＭ（ｌ１）＝４Ｙ、ＤＭ（ｃ）＝４Ｙ、ＤＭ（ｒ１）＝４Ｙ＋１６を第１の差分算出部８−１〜第４の差分算出部８−４に出力する。

第１の差分算出部８−１は、
ＥＤ（ｌ２）＝ＤＭ（ｌ２）−ＤＭ（ｃ）＝４Ｙ−４Ｙ＝０、
を出力し、第２の差分算出部８−２は、
ＥＤ（ｌ１）＝ＤＭ（ｌ１）−ＤＭ（ｃ）＝４Ｙ−４Ｙ＝０、
を出力し、第３の差分算出部８−３は、
ＥＤ（ｃ）＝ＤＭ（ｃ）−ＤＭ（ｃ）＝４Ｙ−４Ｙ＝０、
を出力し、第４の差分算出部８−４は、
ＥＤ（ｒ１）＝ＤＭ（ｒ１）−ＤＭ（ｃ）＝（４Ｙ＋１６）−４Ｙ＝１６、
を出力する。

従って、第１のε判定部９−１〜第３のε判定部９−３には「０」が入力され、第４のε判定部９−４には「１６」が入力される。閾値εを「４」と設定した場合、ＥＤ（ｌ２）〜ＥＤ（ｃ）は閾値以下であるので判定データＥＥ（ｌ２）〜ＥＥ（ｃ）は「１」となり、ＥＤ（ｒ１）は閾値εより大きいのでＥＥ（ｒ１）は「０」となる。

判定付加重平均部１０は、判定データが「１」の場合は係数ａ_ｋに差分データを乗算して加算し、「０」の場合は加算しない。係数ａ_ｋ（＝ａ_ｌ２、ａ_ｌ１、ａ_ｃ）を全て０．２５とした場合、判定付加重平均部１０の出力ＥＭは、以下の式（６）で与えられる。
ＥＭ＝ａ_ｌ２×ＥＤ（ｌ２）＋ａ_ｌ１×ＥＤ（ｌ１）＋ａ_ｃ×ＥＤ（ｃ）
＝０．２５×０＋０．２５×０＋０．２５×０
＝０
…（６）

原データビット拡張部５から供給される画像データＤＳに対し、各画素を順に注目画素として上記の処理が行われ、式（６）と同様の演算が行われる。
図１３（ｄ）は、図１３（ｃ）の画像データＤＭに対応する加重平均値ＥＭ、即ち各画素位置ｉの画素を注目画素としたときの加重平均値ＥＭの階調を示す。図１３（ｄ）の横軸が注目画素の画素位置ｉ、縦軸が加重平均値ＥＭの階調を示している。判定付加重平均部１０は、加重平均値ＥＭをデータ加算部１１に出力する。

データ加算部１１は、図１３（ｃ）に示した画像データＤＳと、図１３（ｄ）に示したような加重平均値ＥＭを加算して、図１３（ｅ）に示す画像データＤＯを出力する。

図１３（ｅ）に示されるように、画像データＤＯは、入力ＳＡ或いは、ＤＩと同様に急峻な変化を有し、εフィルタは階調の変化が大きい場合、急峻に大きく変化する領域の鮮鋭度を保存することができる。

以上のように、ｎビットの画像をｎ＋αビットに多階調化処理する場合、下位αビット分の変化を小振幅雑音ととらえ、εを２のα乗と設定すれば、入力と出力画像のビット分解能の差による階調のジャンプが解消され、画像の鮮鋭度を落とさずに階調が緩やかに変化する領域の階調数を増やすことができる。すなわち、実効的な階調数を増やすことができる。

以上、εフィルタの次数ｍを２^αとしたが、本発明はｍが２^α以上に限定されない。但し、ｍが２^α未満であると、以下のような問題が生じるので、ｍを２^α以上にするのが好ましい。以下、ｍ＝２^α−１の場合、その一例としてα＝２、従ってｍ＝３の場合について説明する。図１５は、ｍ＝３の場合の実施の形態１の画像表示装置の構成例を示す図である。

図１６（ａ）〜（ｅ）は、図１５に示される画像表示装置の動作を説明するための図である。横軸は画素位置ｉを示している。図１６（ａ）はアナログの画像信号ＳＡの階調を示し、図１６（ｂ）はｎビットの画像データＤＩの階調を示し、図１６（ｃ）はｎ＋２ビットの画像データＤＳ及びＤＭの階調を示し、図１６（ｄ）は加重平均値ＥＭの階調を示し、図１６（ｅ）はｎ＋２ビットの画像データＤＯの階調を示す。

図１６（ａ）に示すようなアナログの画像信号ＳＡが、入力端子１より受信部２に入力される。受信部２は、アナログの画像信号ＳＡを図１６（ｂ）に示すようなデジタルの画像データＤＩ（ｎビット）では２値の階調（ＹとＹ＋１）に変換して、原データビット拡張部５に出力する。

原データビット拡張部５では、図１６（ｂ）の画像データＤＩの階調Ｙが４Ｙに、Ｙ＋１が４（Ｙ＋１）に変換され、図１６（ｃ）に示したような画像データＤＳを一次元３次εフィルタ部６に出力する。

図１７は、図１６（ｃ）の画素位置ｉｃの画素を注目画素Ｐ（ｃ）としたときに、データ格納部７が出力するデータＤＭ（ｋ）、及びこれに基づいて第１の差分算出部８−１〜第３の差分算出部８−３、第１のε判定部９−１〜第３のε判定部９−３、および判定付加重平均部１０で生成されるデータＥＤ（ｋ）、ＥＥ（ｋ）、ＥＭを示す表である。判定付加重平均部１０における演算の過程で得られるｆ｛ＥＤ（ｋ）｝の値も併せて示されている。

図１７のデータ格納部７は３個のフリップフロップを、図７に示されたのと同様に、カスケード接続されたものであり、ＤＭ（ｌ１）＝４Ｙ、ＤＭ（ｃ）＝４Ｙ、ＤＭ（ｒ１）＝４Ｙ＋４を第１の差分算出部８−１〜第８の差分算出部８−３に出力する。

第１の差分算出部８−１は、
ＥＤ（ｌ１）＝ＤＭ（ｌ１）−ＤＭ（ｃ）＝４Ｙ−４Ｙ＝０、
を出力し、第２の差分算出部８−２は、
ＥＤ（ｃ）＝ＤＭ（ｃ）−ＤＭ（ｃ）＝４Ｙ−４Ｙ＝０、
を出力し、第３の差分算出部８−３は、
ＥＤ（ｒ１）＝ＤＭ（ｒ１）−ＤＭ（ｃ）＝（４Ｙ＋４）−４Ｙ＝４、
を出力する。

従って、第１のε判定部９−１と第２のε判定部９−２には「０」が入力され、第３のε判定部９−３には「４」が入力される。閾値εを「４」と設定した場合、ＥＤ（ｌ１）〜ＥＤ（ｒ１）は全てε以下であるためＥＥ（ｌ１）〜ＥＥ（ｒ１）は全て「１」となる。

判定付加重平均部１０は判定データが「１」の場合は係数ａ_ｋに差分データを乗算して加算し、「０」の場合は加算しない。係数ａ_ｋ（＝ａ_ｌ２、ａ_ｃ、ａ_ｒ１）を全て１／３とした場合、判定付加重平均部１０の出力ＥＭは、以下の式（７）で与えられる。
ＥＭ＝ａ_ｌ１×ＥＤ（ｌ１）＋ａ_ｃ×ＥＤ（ｃ）＋ａ_ｒ１×ＥＤ（ｒ１）
＝０．３３２５×０＋０．３３５×０＋０．３３２５×４
＝１．３３
≒１
…（７）

原データビット拡張部５から供給される画像データＤＳに対し、各画素を順に注目画素として上記の処理が行われ、式（７）と同様の演算が行われる。
図１６（ｄ）は、図１６（ｃ）の画像データＤＭに対応する加重平均値ＥＭ、即ち画素位置ｉの画素を注目画素としたときの加重平均値ＥＭの階調を示す。図１６（ｄ）の横軸が画素位置ｉ、縦軸が加重平均値ＥＭの階調を示している。判定付加重平均部１０は、加重平均値ＥＭをデータ加算部１１に出力する。

データ加算部１１は、図１６（ｃ）に示した画像データＤＳと、図１６（ｄ）に示したような加重平均値ＥＭを加算して、図１６（ｅ）に示す画像データＤＯを出力する。

以上のように、ｎビットの画像をｎ＋２ビットに変換する場合、次数３（ｍ＝３）のεフィルタは、図１６（ｅ）に示したように緩やかな階調変化の領域の４Ｙから４Ｙ＋４への階調のジャンプ（２の２乗）に対して４Ｙ＋２の階調を出現させることができない。そのため、４Ｙ＋１から4Ｙ＋３への階調のジャンプとして残ってしまうので不十分である。

即ち、階調のジャンプを完全になくすためには、εフィルタのタップ数をｍ≧２^αとする必要がある。

次に、εフィルタの次数が８（ｍ＝８）の場合の動作を説明する。図１８は、ｍ＝８の場合の実施の形態１に係る画像表示装置の構成を示す図である。

図１９（ａ）〜（ｅ）は、図１８の画像表示装置の動作を説明するための図である。横軸は画素位置ｉを示している。図１９（ａ）はアナログの画像信号ＳＡの階調を示し、図１９（ｂ）はｎビットの画像データＤＩの階調を示し、図１９（ｃ）はｎ＋αビットの画像データＤＳ及びＤＭの階調を示し、図１９（ｄ）は加重平均値ＥＭの階調を示し、図１９（ｅ）はｎ＋αビットの画像データＤＯの階調を示す。

図１９（ａ）に示すようなアナログの画像信号ＳＡが、入力端子１より受信部２に入力される。受信部２は、アナログの画像信号ＳＡを図１９（ｂ）に示すようなデジタルの画像データＤＩ（ｎビット）では２値の階調（ＹとＹ＋１）に変換して、原データビット拡張部５に出力する。

原データビット拡張部５では、図１９（ｂ）の画像データＤＩの階調Ｙが４Ｙに、Ｙ＋１が４（Ｙ＋１）に変換され、図１９（ｃ）に示したような画像データＤＳを一次元８次εフィルタ部６に出力する。

図２０は、図１９（ｃ）の画素位置ｉｃの画素を注目画素Ｐ（ｃ）としたときに、データ格納部７が出力するデータＤＭ（ｋ）、及びこれに基づいて第１の差分算出部８−１〜第８の差分算出部８−８、第１のε判定部９−１〜第８のε判定部９−８、および判定付加重平均部１０で生成されるデータＥＤ（ｋ）、ＥＥ（ｋ）、ＥＭを示す表である。判定付加重平均部１０における演算の過程で得られるｆ｛ＥＤ（ｋ）｝の値も併せて示されている。

図１８のデータ格納部７は、８個のフリップフロップを、図７に示されたのと同様に、カスケード接続されたものであり、ＤＭ（ｌ４）＝４Ｙ、ＤＭ（ｌ３）＝４Ｙ、ＤＭ（ｌ２）＝４Ｙ、ＤＭ（ｌ１）＝４Ｙ、ＤＭ（ｃ）＝４Ｙ、ＤＭ（ｒ１）＝４Ｙ＋４、ＤＭ（ｒ２）＝４Ｙ＋４、ＤＭ（ｒ３）＝４Ｙ＋４を第１の差分算出部８−１〜第８の差分算出部８−８に出力する。

第１の差分算出部８−１は、
ＥＤ（ｌ４）＝ＤＭ（ｌ４）−ＤＭ（ｃ）＝４Ｙ−４Ｙ＝０、
を出力し、第２の差分算出部８−２は、
ＥＤ（ｌ３）＝ＤＭ（ｌ３）−ＤＭ（ｃ）＝４Ｙ−４Ｙ＝０、
を出力し、第３の差分算出部８−３は、
ＥＤ（ｌ２）＝ＤＭ（ｌ２）−ＤＭ（ｃ）＝４Ｙ−４Ｙ＝０、
を出力し、第４の差分算出部８−４は、
ＥＤ（ｌ１）＝ＤＭ（ｌ１）−ＤＭ（ｃ）＝４Ｙ−４Ｙ＝０、
を出力し、第５の差分算出部８−５は、
ＥＤ（ｃ）＝ＤＭ（ｃ）−ＤＭ（ｃ）＝４Ｙ−４Ｙ＝０、
を出力し、第６の差分算出部８−６は、
ＥＤ（ｒ１）＝ＤＭ（ｒ１）−ＤＭ（ｃ）＝（４Ｙ＋４）−４Ｙ＝４、
を出力し、第７の差分算出部８−７は、
ＥＤ（ｒ２）＝ＤＭ（ｒ２）−ＤＭ（ｃ）＝（４Ｙ＋４）−４Ｙ＝４、
を出力し、第８の差分算出部８−８は、
ＥＤ（ｒ３）＝ＤＭ（ｒ３）−ＤＭ（ｃ）＝（４Ｙ＋４）−４Ｙ＝４、
を出力する。

第１のε判定部９−１〜第５のε判定部９−５には「０」が入力され、第６のε判定部９−６〜第８のε判定部９−８には「４」が入力される。閾値εを「４」と設定した場合、ＥＤ（ｌ４）〜ＥＤ（ｒ３）は全てε以下であるためＥＥ（ｌ４）〜ＥＥ（ｒ３）は全て「１」となる。

判定付加重平均部１０は判定データが「１」の場合は係数ａ_ｋに差分データを乗算して加算し、「０」の場合は加算しない。係数ａ_ｋ（＝ａ_ｌ４、ａ_ｌ３、ａ_ｌ２、ａ_ｌ１、ａ_ｃ、ａ_ｒ１、ａ_ｒ２、ａ_ｒ３）を全て０．１２５（１／８）とした場合、判定付加重平均部１０の出力ＥＭは、以下の式（８）で与えられる。
ＥＭ
＝ａ_ｌ４×ＥＤ（ｌ４）＋ａ_ｌ３×ＥＤ（ｌ３）＋ａ_ｌ２×ＥＤ（ｌ２）＋ａ_ｌ１×ＥＤ（ｌ１）
＋ａ_ｃ×ＥＤ（ｃ）＋ａ_ｒ１×ＥＤ（ｒ１）＋ａ_ｒ２×ＥＤ（ｒ２）＋ａ_ｒ３×ＥＤ（ｒ３）
＝０．１２５×０×５＋０．１２５×４×３
＝１．５
≒１
…（８）

原データビット拡張部５から供給される画像データＤＳに対し、各画素を順に注目画素として上記の処理が行われ、式（８）と同様の演算が行われる。
図１９（ｄ）は、図１９（ｃ）の画像データＤＭに対応する加重平均値ＥＭ、即ち画素位置ｉの画素を注目画素としたときの加重平均値ＥＭの階調を示す。図１９（ｄ）の横軸が注目画素の画素位置ｉ、縦軸が加重平均値ＥＭの階調の階調を示している。判定付加重平均部１０は、加重平均値ＥＭをデータ加算部１１に出力する。

データ加算部１１は、図１９（ｃ）に示した画像データＤＳと、図１９（ｄ）に示したような加重平均値ＥＭを加算して、図１９（ｅ）に示す画像データＤＯを出力する。

以上のように、ｎビットの画像をｎ＋２ビットに変換する場合、次数８（ｍ＝８）のεフィルタは、図１９（ｅ）に示したように緩やかな階調変化の領域の４Ｙから４Ｙ＋４への階調のジャンプ（２の２乗）を４Ｙ＋１、４Ｙ＋２、４Ｙ＋３を使って補間することができる。εフィルタの次数を４とした場合よりも階調変化の傾きが１／２となり、より緩やかな変化の画像にできる。

尚、εフィルタの次数が４と８（ｍ＝４，８）などの場合を説明したが、ｍ＝２^α、２×２^α、２^２×２^αと増やすことにより、さらに緩やかな変化の画像にすることもできる。また、ｍ＝２^α、２×２^α、２^２×２^αとすることで、εフィルタの除算はビットシフトを行うだけでよいため、除算回路を用意する必要がない。

図２１は、以上に説明した本実施の形態に係る画像表示装置の処理工程を示すフローチャートである。以下の説明では、εフィルタ部の次数がｍであるものとし、データの符号として、図１で用いたのと同じもの、及びこれに準じたものが用いられる。

まず、画像信号ＳＡが入力端子１に入力され、受信部２は、画像信号ＳＡを受信してｎビットの画像データＤＩを出力する（ＳＴ１）。
受信部２が出力する画像データＤＩは、多階調化処理部３の原データビット拡張部５に入力され、原データビット拡張部５では画像データＤＩをαビットだけビット拡張してｎ＋αビットの画像データＤＳを出力する（ＳＴ２）。

データ格納部７では、ｎ＋αビットの画像データＤＳが入力され、水平方向にｍ画素（ｍ≧２^α）の連続したデータを保持して、ＤＭ（１）〜ＤＭ（ｍ）として出力する（ＳＴ３）。
第１の差分算出部８−１〜第ｍの差分算出部８−ｍには、連続するｍ画素のデータＤＭ（１）〜ＤＭ（ｍ）が入力され、注目画素ＤＭ（ｃ）と周辺画素の差分をとり、差分データＥＤ（１）〜ＥＤ（ｍ）を出力する（ＳＴ４）。

第１のε判定部９−１〜第ｍのε判定部９−ｍには、差分データＥＤ（１）〜ＥＤ（ｍ）が入力され、加算を行うかどうかを示す判定データをＥＥ（１）〜ＥＥ（ｍ）を出力する（ＳＴ５）。
判定付加重平均部１０には、差分データＥＤ（１）〜ＥＤ（ｍ）と判定データＥＥ（１）〜ＥＥ（ｍ）が入力され、判定付加重平均部１０は、判定データに基づいて差分データを加重平均し、加重平均値ＥＭを出力する（ＳＴ６）。

データ加算部１１には、加重平均値ＥＭと注目画素位置の原データＤＭ（ｃ）が入力され、データ加算部１１は、これらを加算して画像データＤＯを出力する（ＳＴ７）。画像データＤＯは表示部４に入力され、表示部４は画像データＤＯに基づいて画像を表示する（ＳＴ８）。

図２２は、実施の形態１の別の構成例を示す図である。図２２の画像表示装置は、概して図１の画像表示装置と同じであるが、図１の原データビット拡張部５が設けられておらず、図１の判定付加重平均部１０及びデータ加算部１１の代わりに、判定付加重平均部３０及びデータ加算部３１が設けられている。

差分算出部８−１〜８−ｍ、及びε判定部９−１〜９−ｍはｎビットのデータに対する処理を行なう。ε判定部９−１〜９−ｍにおける閾値は「１」と設定される。これは、εフィルタ部の前にビット拡張部がないためである。

判定付加重平均部３０は、加重平均演算及びビット拡張を行なって、αビットだけビット拡張された加重平均値ＥＭを出力する。これは例えば、図４などの例について説明したのと同様の判定付加重平均の演算を行なったときに現れる小数点以下の桁の数値をも表すデータを平均データＥＭとして生成することで、このビット拡張を行なうことができる。
データ加算部３１において入力ＤＭ（ｃ）をｎ＋αビットにビット拡張して加算する。

このように、図２２の画像表示装置では、ビット拡張をεフィルタ部の前で行なわず、εフィルタの演算中に行なう。以上のように構成することで、図１に示した例と同等の効果が得られる。

実施の形態２．
図２３は、本発明の実施の形態２に係る画像表示装置の構成を示す図である。実施の形態２に係る画像表示装置は、入力端子１、受信部２、多階調化処理部３、及び表示部４を備える。これらのうち、受信部２、及び多階調化処理部３により、画像処理装置が構成されている。

アナログの画像信号ＳＡが入力端子１より受信部２に入力され、受信部２は、アナログの画像信号ＳＡをｎビットの画像データＤＩに変換して多階調化処理部３に出力する。多階調化処理部３は、原データビット拡張部５と二次元ｍ次εフィルタ部１２を備え、ｎビットの画像データをｎ＋αビットに変換して表示部４に出力する。原データビット拡張部５は、ｎビットの画像データＤＩをαビット分ビット拡張したｎ＋αビットの画像データＤＳを二次元ｍ次εフィルタ部１２に出力する。

二次元ｍ次εフィルタ部１２は、水平ｈ画素×垂直ｖ画素（ｈ、ｖはともに２^α以上の整数）の二次元領域に対して処理を行うものである。即ち、二次元ｍ次εフィルタ部１２は、注目画素を中心として、二次元方向（縦、横方向）配列された画素のデータに基づいて、急峻な変化（エッジ）を保存しながら、小振幅成分を雑音として扱って平滑化を行うエッジ保存型平滑化フィルタとして用いられているものであり、図示の二次元ｍ次εフィルタ部１２は、データ格納部３７、第１の差分算出部８−１〜第ｍの差分算出部８−ｍ、第１のε判定部９−１〜第ｍのε判定部９−ｍ、判定付加重平均部１０、及びデータ加算部１１を備え、画像データＤＳに対して実効的な階調数を増やした階調を平滑化することで階調ジャンプをなくし、実効的な階調数を増やす役割を持つ。
一次元ｍ次εフィルタ部６により、実効的な階調数を増やした画像データＤＯは、画像データＤＯを表示部４に出力され、表示部４は、ｎ＋αビットの画像データＤＯを表示する。

εフィルタによる二次元処理は、式（９）で表される。
ここで、ｘ（ｉ、ｊ）は入力の階調、ｙ（ｉ、ｊ）は出力の階調、ａ_ｋは係数、
ｋは水平方向における注目画素（ｉ、ｊ）からの相対的な画素位置、
ｋ’は垂直方向における注目画素（ｉ、ｊ）からの相対的な画素位置、εは閾値である。

以下、α＝２の場合、即ち、ｎビットの画像をｎ＋２ビットに多階調化処理する場合について説明する。図２４は、ｍ＝１６（＝４×４））の場合の実施の形態２の画像表示装置の構成を示す図である。

まず、εフィルタに階調が水平方向に緩やかに変化する信号が入力された場合の動作を説明する

受信部２は、アナログの画像信号ＳＡをｎビットの画像データＤＩに変換して、多階調化処理部３に出力する。多階調化処理部３では、ｎビットの画像データＤＩは原データビット拡張部５に入力される。

図２５（ａ）及び（ｂ）は、原データビット拡張部５の動作を説明するための図である。一つのマス目がそれぞれの画素位置を示し、各画素位置に当該画素の画像データの階調が示されている。図２５（ａ）はｎビットの画像データＤＩの階調を示し、図２５（ｂ）はｎ＋２ビットの画像データＤＳの階調を示している。

原データビット拡張部５は、図２５（ａ）に示すようなｎビットの画像データＤＩを２ビットだけビット拡張し、図２５（ｂ）に示したようなｎ＋２ビットの画像データＤＳを二次元ｍ次εフィルタ部１２に出力する。
図２５（ｂ）に示すようなｎ＋２ビットの画像データＤＳは、２ビット分ビット拡張されたため、図２５（ａ）の画像データＤＩの階調Ｙが４Ｙに、Ｙ＋１が４（Ｙ＋１）に変換されている。

図２４のデータ格納部３７は例えば図２６（ａ）に示されるように構成されている。
図示のデータ格納部３７は、入力される画像信号が供給される４個のラインメモリＬＭ１〜ＬＭ４と、ラインメモリＬＭ１〜ＬＭ４からの出力が供給される、４組のカスケード接続されたフリップフロップＦＦｔ２_１〜ＦＦｔ２_４、ＦＦｔ１_１〜ＦＦｔ１_４、ＦＦｃ_１〜ＦＦｃ_４及びＦＦｒ１_１〜ＦＦｒ１_４とを有する。

ラインメモリＬＭ１〜ＬＭ４は、各々水平方向１ライン分の画像データを格納することができ、４個ラインメモリＬＭ１〜ＬＭ４により連続した４行分のデータを保持することができる。
各ラインメモリＬＭ１〜ＬＭ４から、画面上の左端の列から順に、互いに同じ列の（互いに垂直方向に整列した）画素のデータを同時に取り出して、各組の先頭のフリップフロップＦＦｔ２_１、ＦＦｔ１_１、ＦＦｃ_１及びＦＦｒ１_１に供給する。供給されたデータは、各組のフリップフロップを順次転送される。

この結果、図２６（ｂ）に示される４×４画素領域のデータがフリップフロップＦＦｔ２_１〜ＦＦｔ２_４、ＦＦｔ１_１〜ＦＦｔ１_４、ＦＦｃ_１〜ＦＦｃ_４及びＦＦｒ１_１〜ＦＦｒ１_４に保持され、データＤＭ（ｌ２，ｔ２）〜ＤＭ（ｒ１，ｂ１）として同時に出力される。

データ格納部３７は、図２７の例えば太線ＴＬが囲む領域のデータを、ＤＭ（ｌ２，ｔ２）〜ＤＭ（ｒ１，ｂ１）として出力する。この場合太線の枠ＴＬ内の上から３行目、左から３列目の画素が注目画素であり、その座標値が（ｃ，ｃ）で表される。図示の例の場合、ＤＭ（ｌ２，ｔ２）〜ＤＭ（ｌ１，ｂ１）として４Ｙが、ＤＭ（ｃ，ｔ２）〜ＤＭ（ｒ１，ｂ１）として４Ｙ＋４が出力され、第１の差分算出部８−１〜第１６の差分算出部８−１６に供給される。

第１の差分算出部８−１は周辺画素のデータＤＭ（ｌ２，ｔ２）と注目画素のデータＤＭ（ｃ，ｃ）の差分ＥＤ（ｌ２，ｔ２）を生成し、第１のε判定部９−１および判定付加重平均部１０に出力する。第２の差分算出部８−２〜第１６の差分算出部８−１６も同様に周辺画素のデータＤＭ（ｌ２，ｔ１）〜ＤＭ（ｒ１，ｂ１）に基づいて差分データＥＤ（ｌ２，ｔ１）〜ＥＤ（ｒ１，ｂ１）を生成し、それぞれ第２のε判定部９−２〜第１６のε判定部９−１６および判定付加重平均部１０に出力する。

第１の差分算出部８−１は、
ＥＤ（ｌ２，ｔ２）＝４Ｙ−（４Ｙ＋４）＝−４、
を出力し、第２の差分算出部８−２は、
ＥＤ（ｌ２，ｔ１）＝４Ｙ−（４Ｙ＋４）＝−４、
を出力し、第３の差分算出部８−３は、
ＥＤ（ｌ２，ｃ）＝４Ｙ−（４Ｙ＋４）＝−４、
を出力し、第４の差分算出部８−４は、
ＥＤ（ｌ２，ｂ１）＝４Ｙ−（４Ｙ＋４）＝−４、
を出力し、第５の差分算出部８−５は、
ＥＤ（ｌ１，ｔ２）＝４Ｙ−（４Ｙ＋４）＝−４、
を出力し、第６の差分算出部８−６は、
ＥＤ（ｌ１，ｔ１）＝４Ｙ−（４Ｙ＋４）＝−４、
を出力し、第７の差分算出部８−７は、
ＥＤ（ｌ１，ｃ）＝４Ｙ−（４Ｙ＋４）＝−４、
を出力し、第８の差分算出部８−８は、
ＥＤ（ｌ１，ｂ１）＝４Ｙ−（４Ｙ＋４）＝−４、
を出力し、第９の差分算出部８−９は、
ＥＤ（ｃ，ｔ２）＝（４Ｙ＋４）−（４Ｙ＋４）＝０、
を出力し、第１０の差分算出部８−１０は、
ＥＤ（ｃ，ｔ１）＝（４Ｙ＋４）−（４Ｙ＋４）＝０、
を出力し、第１１の差分算出部８−１１は、
ＥＤ（ｃ，ｃ）＝（４Ｙ＋４）−（４Ｙ＋４）＝０、
を出力し、第１２の差分算出部８−１２は、
ＥＤ（ｃ，ｂ１）＝（４Ｙ＋４）−（４Ｙ＋４）＝０、
を出力し、第１３の差分算出部８−１３は、
ＥＤ（ｒ１，ｔ２）＝（４Ｙ＋４）−（４Ｙ＋４）＝０
を出力し、第１４の差分算出部８−１４は、
ＥＤ（ｒ１，ｔ１）＝（４Ｙ＋４）−（４Ｙ＋４）＝０、
を出力し、第１５の差分算出部８−１５は、
ＥＤ（ｒ１，ｃ）＝（４Ｙ＋４）−（４Ｙ＋４）＝０、
を出力し、第１６の差分算出部８−１６は、
ＥＤ（ｒ１，ｂ１）＝（４Ｙ＋４）−（４Ｙ＋４）＝０、
を出力する。

ε判定部の詳細な動作は実施の形態１で説明したε判定部と同じである。
第１のε判定部９−１は、差分データＥＤ（ｌ２，ｔ２）がεよりも大きい場合は「０」を生成し、ε以下の場合は「１」を生成する。第２のε判定部９−２〜第１６のε判定部９−１６も同様に差分データＥＤ（ｌ１，ｔ２）〜ＥＤ（ｒ１，ｂ１）に基づいて判定データＥＥ（ｌ１，ｔ２）〜ＥＥ（ｒ１，ｂ１）を生成し、判定付加重平均部１０に出力する。
図２７に示される例では、第１のε判定部９−１〜第８のε判定部９−８には「−４」が入力され、第９のε判定部９−９〜第１６のε判定部９−１６には「０」が入力されるので、εを「４」と設定した場合、ＥＤ（ｌ２，ｔ２）〜ＥＤ（ｒ１，ｂ１）は全てε以下であるため、ＥＥ（ｌ２，ｔ２）〜ＥＥ（ｒ１，ｂ１）は全て「１」となる。

判定付加重平均部１０は、判定データＥＥ（ｌ２，ｔ２）〜ＥＥ（ｒ１，ｂ１）に基づいて差分データＥＤ（ｌ２，ｔ２）〜ＥＤ（ｒ１，ｂ１）を加重平均する。判定データが「１」の場合は、係数ａ_ｋに差分データを乗算して加算し、「０」の場合は加算しない。

係数ａ_ｋ（＝ａ_ｌ２ｔ２、ａ_ｌ１ｔ２、・・・ａ_ｒ１ｂ１）を全て０．０６２５（１／１６）とした場合、判定データＥＥ（ｌ２，ｔ２）〜ＥＥ（ｒ１，ｂ１）が上記の例では全て「１」であるので、判定付加重平均部１０の出力ＥＭは、以下の式（１０）で与えられる。
ＥＭ
＝ａ_ｌ２ｔ２×ＥＤ（ｌ２，ｔ２）＋ａ_ｌ１ｔ２×ＥＤ（ｌ１，ｔ２）＋・・・
＋ａ_ｒ１ｂ１×ＥＤ（ｒ１，ｂ１）
＝０．０６２５×（−４）×８＋０．０６２５×０×８
＝−２
…（１０）

原データビット拡張部５から供給される画像データＤＳに対し、各画素を順に注目画素として上記の処理が行われ、式（１０）と同様の演算が行われる。
図２８は、図２７の画像データＤＭに対応する加重平均値ＥＭ、即ち各画素位置（ｉ，ｊ）の画素を注目画素としたときの加重平均値ＥＭを示す。各画素位置に書かれている値は階調を示している。判定付加重平均部１０は、加重平均値ＥＭをデータ加算部１１に出力する。

データ加算部１１は、図２５（ｂ）に示した画像データＤＳと、図２８に示したような加重平均値ＥＭを加算して、図２９に示す画像データＤＯを出力する。図２９は、データ加算部１１から出力されるデータＤＯの階調を示す。各画素位置に書かれている値はデータＤＯの階調を示している。

次にεフィルタに階調が垂直方向に緩やかに変化する信号が入力された場合の動作を説明する。

受信部２は、アナログの画像信号ＳＡをｎビットの画像データＤＩに変換して、多階調化処理部３に出力する。多階調化処理部３では、ｎビットの画像データＤＩは原データビット拡張部５に入力される。

図３０（ａ）及び（ｂ）は、原データビット拡張部５の動作を説明するための図である。一つのマス目がそれぞれの画素位置を示し、各画素位置に当該画素の画像データの階調が示されている。図３０（ａ）はｎビットの画像データＤＩの階調を示し、図３０（ｂ）はｎ＋２ビットの画像データＤＳの階調を示している。

原データビット拡張部５は、図３０（ａ）に示すようなｎビットの画像データＤＩを２ビットだけビット拡張し、図３０（ｂ）に示したようなｎ＋２ビットの画像データＤＳを二次元ｍ次εフィルタ部１２に出力する。
図３０（ｂ）に示すようなｎ＋２ビットの画像データＤＳは、２ビット分ビット拡張されたため、図３０（ａ）の画像データＤＩの階調Ｙが４Ｙに、Ｙ＋１が４（Ｙ＋１）に変換されている。

図３１は、画素位置（ｃ，ｃ）の画素を注目画素とした場合のデータ格納部３７の出力を示す。データ格納部３７は、図３１の太線ＴＬが囲む領域が示すように
ＤＭ（ｌ２，ｔ２）＝４Ｙ、
ＤＭ（ｌ２，ｔ１）＝４Ｙ、
ＤＭ（ｌ２，ｃ）＝４Ｙ＋４、
ＤＭ（ｌ２，ｂ１）＝４Ｙ＋４、
ＤＭ（ｌ１，ｔ２）＝４Ｙ、
ＤＭ（ｌ１，ｔ１）＝４Ｙ、
ＤＭ（ｌ１，ｃ）＝４Ｙ＋４、
ＤＭ（ｌ１，ｂ１）＝４Ｙ＋４、
ＤＭ（ｃ、ｔ２）＝４Ｙ、
ＤＭ（ｃ、ｔ１）＝４Ｙ、
ＤＭ（ｃ、ｃ）＝４Ｙ＋４、
ＤＭ（ｃ，ｂ１）＝４Ｙ＋４、
ＤＭ（ｒ１，ｔ２）＝４Ｙ、
ＤＭ（ｒ１，ｔ１）＝４Ｙ、
ＤＭ（ｒ１，ｃ）＝４Ｙ＋４、
ＤＭ（ｒ１，ｂ１）＝４Ｙ＋４、
を第１の差分算出部８−１〜第１６の差分算出部８−１６に出力する。

第１の差分算出部８−１は、
ＥＤ（ｌ２，ｔ２）＝４Ｙ−（４Ｙ＋４）＝−４、
を出力し、第２の差分算出部８−２は、
ＥＤ（ｌ２，ｔ１）＝４Ｙ−（４Ｙ＋４）＝−４、
を出力し、第３の差分算出部８−３は、
ＥＤ（ｌ２，ｃ）＝（４Ｙ＋４）−（４Ｙ＋４）＝０、
を出力し、第４の差分算出部８−４は、
ＥＤ（ｌ２，ｂ１）＝（４Ｙ＋４）−（４Ｙ＋４）＝０、
を出力し、第５の差分算出部８−５は、
ＥＤ（ｌ１，ｔ２）＝４Ｙ−（４Ｙ＋４）＝−４、
を出力し、第６の差分算出部８−６は、
ＥＤ（ｌ１，ｔ１）＝４Ｙ−（４Ｙ＋４）＝−４、
を出力し、第７の差分算出部８−７は、
ＥＤ（ｌ１，ｃ）＝（４Ｙ＋４）−（４Ｙ＋４）＝０、
を出力し、第８の差分算出部８−８は、
ＥＤ（ｌ１，ｂ１）＝（４Ｙ＋４）−（４Ｙ＋４）＝０、
を出力し、第９の差分算出部８−９は、
ＥＤ（ｃ，ｔ２）＝４Ｙ−（４Ｙ＋４）＝−４、
を出力し、第１０の差分算出部８−１０は、
ＥＤ（ｃ，ｔ１）＝４Ｙ−（４Ｙ＋４）＝−４、
を出力し、第１１の差分算出部８−１１は、
ＥＤ（ｃ，ｃ）＝（４Ｙ＋４）−（４Ｙ＋４）＝０、
を出力し、第１２の差分算出部８−１２は、
ＥＤ（ｃ，ｂ１）＝（４Ｙ＋４）−（４Ｙ＋４）＝０、
を出力し、第１３の差分算出部８−１３は、
ＥＤ（ｒ１，ｔ２）＝４Ｙ−（４Ｙ＋４）＝−４、
を出力し、第１４の差分算出部８−１４は、
ＥＤ（ｒ１，ｔ１）＝４Ｙ−（４Ｙ＋４）＝−４、
を出力し、第１５の差分算出部８−１５は、
ＥＤ（ｒ１，ｃ）＝（４Ｙ＋４）−（４Ｙ＋４）＝０、
を出力し、第１６の差分算出部８−１６は、
ＥＤ（ｒ１，ｂ１）＝（４Ｙ＋４）−（４Ｙ＋４）＝０、
を出力する。

第１のε判定部９−１は、差分データＥＤ（ｌ２，ｔ２）がεよりも大きい場合は「０」を生成し、ε以下の場合は「１」を生成する。第２のε判定部９−２〜第１６のε判定部９−１６も同様に差分データＥＤ（ｌ１，ｔ２）〜ＥＤ（ｒ１，ｂ１）に基づいて判定データＥＥ（ｌ１，ｔ２）〜ＥＥ（ｒ１，ｂ１）を生成し、判定付加重平均部１０に出力する。
図３２に示される例では、入力データは「−４」か「０」なので、εを「４」と設定した場合、ＥＤ（ｌ２，ｔ２）〜ＥＤ（ｒ１，ｂ１）は全てε以下であるためＥＥ（ｌ２，ｔ２）〜ＥＥ（ｒ１，ｂ１）は全て「１」となる。

判定付加重平均部１０は、判定データＥＥ（ｌ２，ｔ２）〜ＥＥ（ｒ１，ｂ１）に基づいて差分データＥＤ（ｌ２，ｔ２）〜ＥＤ（ｒ１，ｂ１）を加重平均する。判定データが「１」の場合は、係数ａ_ｋに差分データを乗算して加算し、「０」の場合は加算しない。

係数ａ_ｋ（＝ａ_ｌ２ｔ２、ａ_ｌ１ｔ２、・・・ａ_ｒ１ｂ１）を全て０．０６２５（１／１６）とした場合、
ＥＥ（ｌ２，ｔ２）〜ＥＥ（ｒ１，ｂ１）が上記の例では全て「１」であるので、
判定付加重平均部１０の出力ＥＭは、以下の式（１１）で与えられる。
ＥＭ
＝ａ_ｌ２ｔ２×ＥＤ（ｌ２，ｔ２）＋ａ_ｌ１ｔ２×ＥＤ（ｌ１，ｔ２）＋・・・
＋ａ_ｒ１ｂ１×ＥＤ（ｒ１，ｂ１）
＝０．０６２５×（−４）×８＋０．０６２５×０×８
＝−２
…（１１）

原データビット拡張部５から供給される画像データＤＳに対し、各画素を順に注目画素として上記の処理が行われ、式（１１）と同様の演算が行われる。
図３２は、図３１の画像データＤＭに対応する加重平均値ＥＭ、即ち各画素位置（ｉ，ｊ）の画素を注目画素としたときの加重平均値ＥＭを示す。各画素位置に書かれている値は階調を示している。判定付加重平均部１０は、加重平均値ＥＭをデータ加算部１１に出力する。

データ加算部１１は、図３０（ｂ）に示した画像データＤＳと、図３２に示したような加重平均値ＥＭを加算して、図３３に示す画像データＤＯを出力する。図３３は、データ加算部１１から出力されるデータＤＯの階調を示す。各画素位置に書かれている値はデータＤＯの階調を示している。

以上のように、本実施の形態は、水平方向及び垂直方向の少なくとも一方に階調変化が緩やかな領域の階調数を増やすことができる。すなわち、εフィルタの次数ｍを２^２×２^２（＝１６）とした場合、図２９や図３３に示したように緩やかな階調変化の領域の４Ｙから４Ｙ＋４への階調のジャンプ（２の２乗）を４Ｙ＋１、４Ｙ＋２、４Ｙ＋３を使って補間することができる。
尚、実施の形態１と同様にして、εフィルタの次数を２^２×２^２以上の次数にすることでさらに緩やかな変化の画像にすることができる。また、ｍ＝２^２×２^α、（２×２^α）×２^α、２^α×（２×２^α）、（２×２^α）×（２×２^α）とすれば、εフィルタの除算はビットシフトを行うだけでよいため、除算回路を用意する必要がない。

図３４は、以上に説明した本実施の形態に係る画像表示装置の処理工程を示すフローチャートである。以下の説明では、εフィルタ部の次数がｍであるものとし、データの符号として、図２３で用いたのと同じもの、及びこれに準じたものが用いられる。

まず、画像信号ＳＡが入力端子１に入力され、受信部２は、画像信号ＳＡを受信してｎビットの画像データＤＩを出力する（ＳＴ１１）。
受信部２が出力する画像データＤＩは、多階調化処理部３の原データビット拡張部５に入力され、原データビット拡張部５では画像データＤＩをαビットだけビット拡張してｎ＋αビットの画像データＤＳを出力する（ＳＴ１２）。

データ格納部３７では、ｎ＋αビットの画像データＤＳが入力され、ｈ×ｖ（＝ｍ）領域の画素（ｈ≧２^α、ｖ≧２^α、ｍ≧２^α×２^α）のデータを保持して、ＤＭ（１）〜ＤＭ（ｍ）として出力する（ＳＴ１３）。
第１の差分算出部８−１〜第ｍの差分算出部８−ｍには、ｈ×ｖ領域のデータＤＭ（１）〜ＤＭ（ｍ）が入力され、注目画素ＤＭ（ｃ）と周辺画素の差分をとり、差分データＥＤ（１）〜ＥＤ（ｍ）を出力する（ＳＴ１４）。

第１のε判定部９−１〜第ｍのε判定部９−ｋには、差分データＥＤ（１）〜ＥＤ（ｍ）が入力され、各差分データを加算すべきか否かの判定を行って、判定結果を示す判定データをＥＥ（１）〜ＥＥ（ｍ）を出力する（ＳＴ１５）。
判定付加重平均部１０には、差分データＥＤ（１）〜ＥＤ（ｍ）と判定データＥＥ（１）〜ＥＥ（ｍ）が入力され、判定付加重平均部１０は、判定データに基づいて差分データを加重平均し、加重平均値を表す平均データＥＭを出力する（ＳＴ１６）。

データ加算部１１には、加重平均値ＥＭと注目画素位置の原データＤＭ（ｃ）が入力され、データ加算部１１は、これらを加算して画像データＤＯを出力する（ＳＴ１７）。画像データＤＯは表示部４に入力され、表示部４は画像データＤＯに基づいて画像を表示する（ＳＴ１８）。

図３５は、実施の形態２の別の構成例を示す図である。図３５の画像表示装置は、概して図２３の画像表示装置と同じであるが、図２３の原データビット拡張部５が設けられておらず、図２３の判定付加重平均部１０及びデータ加算部１１の代わりに、判定付加重平均部３０及びデータ加算部３１が設けられている。
差分算出部８−１〜８−ｍ、及びε判定部９−１〜９−ｍはｎビットのデータに対する処理を行なう。ε判定部９−１〜９−ｍにおける閾値は「１」と設定される。これは、εフィルタ部の前にビット拡張部がないためである。

判定付加重平均部３０は、加重平均演算及びビット拡張を行なって、αビットだけビット拡張された加重平均値ＥＭを出力する。これは例えば、図２４などの例について説明したのと同様の判定付加重平均の演算を行なったときに現れる小数点以下の桁の数値をも表すデータを平均データＥＭとして生成することで、このビット拡張を行なうことができる。
データ加算部３１において入力ＤＭ（ｃ，ｃ）をｎ＋αビットにビット拡張して加算する。

このように、図３５の画像表示装置では、ビット拡張をεフィルタ部の前で行なわず、εフィルタの演算中に行なう。以上のように構成することで、図２３に示した例と同等の効果が得られる。

実施の形態３．
図３６は、本発明の実施の形態３に係る画像表示装置の構成を示す図である。実施の形態３に係る画像表示装置は、入力端子１、受信部２、多階調化処理部３、及び表示部４を備える。これらのうち、受信部２、及び多階調化処理部３により、画像処理装置が構成されている。

アナログの画像信号ＳＡが入力端子１より受信部２に入力され、受信部２は、アナログの画像信号ＳＡをｎビットの画像データＤＩに変換して多階調化処理部３に出力する。多階調化処理部３は、原データビット拡張部５と、一次元ｖ次垂直εフィルタ部１３（ｖ≧２^α）、一次元ｈ次水平εフィルタ算出部１４（ｈ≧２^α）を備え、ｎビットの画像データをｎ＋αビットに変換して表示部４に出力する。

原データビット拡張部５は、ｎビットの画像データＤＩをαビット分ビット拡張したｎ＋αビットの画像データＤＳを一次元ｖ次垂直εフィルタ部１３と一次元ｈ次水平εフィルタ部１４に出力する。

一次元ｖ次垂直εフィルタ部１３は、ｎ＋αビットの原データに対して、画像の垂直方向について（のみ）処理を行なうものであり、注目画素に対して垂直方向に整列した画素のデータに基づいて、急峻な変化（エッジ）を保存しながら、小振幅成分を雑音として扱って平滑化を行うエッジ保存型平滑化フィルタとして用いられているものであり、図示の一次元ｖ次垂直εフィルタ部１３は、例えば図３７に示されるように構成され、Ｖデータ格納部（垂直方向データ格納部）１５、第１のＶ差分算出部（垂直方向差分算出部）１６−１〜第ｖのＶ差分算出部１６−ｖ、第１のＶε判定部（垂直方向ε判定部）１７−１〜第ｖのＶε判定部１７−ｖ、Ｖ判定付加重平均部（垂直方向判定付加重平均部）１８、及びＶデータ加算部（垂直方向加算部）１９を備え、画像データＤＳの垂直方向の階調変化に対して実効的な階調数を増やした画像データＶＤＯを一次元ｈ次水平εフィルタ部１４に出力する。

一次元ｈ次水平εフィルタ部１４は、一次元ｖ次垂直εフィルタ部１３から出力されるｎ＋αビットのデータに対して、画像の水平方向について（のみ）処理を行なうものであり、注目画素に対して水平方向に整列した画素のデータに基づいて、急峻な変化（エッジ）を保存しながら、小振幅成分を雑音として扱って平滑化を行うエッジ保存型平滑化フィルタとして用いられているものであり、図示の一次元ｈ次水平εフィルタ部１４は、例えば図３８に示されるように構成され、原データ格納部２０、第１の原データ差分算出部２１−１〜第ｈの原データ差分算出部２１−ｈ、第１のＨε判定部（水平方向ε判定部）２２−１〜第ｈのＨε判定部２２−ｈ、Ｈデータ格納部（水平方向データ格納部）２３、第１のＨ差分算出部（水平方向差分算出部）２４−１〜第ｈのＨ差分算出部２４−ｈ、Ｈ判定付加重平均部（水平方向判定付加重平均部）２５、及びＨデータ加算部（水平方向データ加算部）２６を備え、画像データＤＳの水平方向の階調変化に基づいて画像データＶＤＯの実効的な階調数を増やした画像データＤＯを表示部４に出力する。
表示部４は、ｎ＋αビットの画像データＤＯを表示する。

以下、α＝２の場合、即ち、ｎビットの画像をｎ＋２ビットに多階調化処理する場合について説明する。図３９、図４０及び図４１は、ｈ＝４、ｖ＝４の場合の実施の形態３に係る画像表示装置の構成を示す図であり、それぞれ図３６、図３７及び図３８に対応する。

まず、εフィルタに階調が水平方向に緩やかに変化する信号が入力された場合の動作を説明する。

受信部２は、アナログの画像信号ＳＡをｎビットの画像データＤＩに変換して、多階調化処理部３に出力する。多階調化処理部３では、ｎビットの画像データＤＩは原データビット拡張部５に入力される。

図４２（ａ）及び（ｂ）は、原データビット拡張部５の動作を説明するための図である。一つのマス目がそれぞれの画素位置を示し、各画素位置に当該画素の画像データの階調が示されている。図４２（ａ）はｎビットの画像データＤＩの階調を示し、図４２（ｂ）はｎ＋２ビットの画像データＤＳの階調を示している。

原データビット拡張部５は、図４２（ａ）に示すようなｎビットの画像データＤＩを２ビットだけビット拡張し、図４２（ｂ）に示したようなｎ＋２ビットの画像データＤＳを一次元ｖ次垂直εフィルタ部１３と一次元ｈ次水平ε判定データ算出部７に出力する。
図４２（ｂ）に示すようなｎ＋２ビットの画像データＤＳは、２ビット分ビット拡張されたため、図４２（ａ）の画像データＤＩの階調Ｙが４Ｙに、Ｙ＋１が４（Ｙ＋１）に変換されている。

一次元ｖ次垂直εフィルタ部１３の動作について説明する。
図４０のＶデータ格納部１５は例えば図４３（ａ）に示されるように構成されている。
図示のＶデータ格納部１５は、入力される画像信号が供給される４個のラインメモリＬＭ１〜ＬＭ４と、ラインメモリＬＭ１〜ＬＭ４からの出力が供給される４個フリップフロップＦＦｔ２_１、ＦＦｔ１_１、ＦＦｃ_１及びＦＦｒ１_１とを有する。

ラインメモリＬＭ１〜ＬＭ４は、各々水平方向１ライン分の画像データを格納することができ、４個のラインメモリＬＭ１〜ＬＭ４により連続した４ライン分のデータを保持することができる。

各ラインメモリＬＭ１〜ＬＭ４から、画面上の左端の列から順に、互いに同じ列の（互いに垂直方向に整列した）画素のデータを同時に取り出して、フリップフロップＦＦｔ２_１、ＦＦｔ１_１、ＦＦｃ_１及びＦＦｒ１_１に供給する。よって、図４３（ｂ）に示すような垂直方向に整列し、連続した４画素から成る領域のデータがフリップフロップＦＦｔ２_１、ＦＦｔ１_１、ＦＦｃ_１及びＦＦｒ１_１に同じに保持される。
フリップフロップＦＦｔ２_１、ＦＦｔ１_１、ＦＦｃ_１及びＦＦｒ１_１が保持しているデータは、データＶＤＭ（ｔ２）〜ＶＤＭ（ｂ１）として同時に出力される。

Ｖデータ格納部１５は、図４４の例えば太線ＴＬで囲む領域のデータ、即ち垂直方向に整列し、互いに連続する４個の画素のデータを、同時に保持することでき、ＶＤＭ（ｔ２）〜ＶＤＭ（ｂ１）として同時に出力する。この場合、太線の枠ＴＬ内の上から３つ目（３行目）の画素が注目画素（注目行（ライン）の画素）であり、その（垂直方向の）座標値が（ｃ）で表される。図示の例の場合、ＶＤＭ（ｔ２）＝４Ｙ＋４、ＶＤＭ（ｔ１）＝４Ｙ＋４、ＶＤＭ（ｃ）＝４Ｙ、ＶＤＭ（ｂ１）＝４Ｙが出力され、第１のＶ差分算出部１６−１〜第４のＶ差分算出部１６−４に供給される。このように、Ｖデータ格納部１５は、画素位置ｃの注目画素Ｐ（ｃ）の画像データＶＤＭ（ｃ）と、注目画素に連続し、注目画素に対して垂直方向に整列した、該注目画素の周辺の画素の画像データＶＤＭ（ｔ２）、ＶＤＭ（ｔ１）、ＶＤＭ（ｂ１）とを同時に出力する。

第１のＶ差分算出部１６−１は周辺画素ｔ２の階調ＶＤＭ（ｔ２）と注目画素Ｐ（ｃ）の階調ＶＤＭ（ｃ）の差分データＶＥＤ（ｔ２）を生成し、第１のＶε判定部１７−１およびＶ判定付加重平均部１８に出力する。第２のＶ差分算出部１６−２〜第４のＶ差分算出部１６−４も同様に周辺画素の階調ＶＤＭ（ｔ１）、ＶＤＭ（ｃ）、ＶＤＭ（ｂ１）に基づいて差分データＶＥＤ（ｔ１）〜ＶＥＤ（ｂ１）を生成し、それぞれ第２のＶε判定部１７−２〜第４のＶε判定部１７−４およびＶ判定付加重平均部１８に出力する。このように、Ｖ差分算出部１６−１乃至１６−４は、注目画素の画像データＶＤＭ（ｃ）と、注目画素に連続し、注目画素に対して垂直方向に整列した、該注目画素の周辺の画素の画像データＶＤＭ（ｔ２）、ＶＤＭ（ｔ１）、ＶＤＭ（ｂ１）の各々との差分を算出し、差分を表す差分データを出力する。

図４５は、図４４の画素Ｐ（ｃ）を注目画素としたときに、Ｖデータ格納部１５が出力するデータＶＤＭ（ｋ）、及びこれに基づいて第１のＶ差分算出部１６−１〜第４のＶ差分算出部１６−４、第１のＶε判定部１７−１〜第４のＶε判定部１７−４、およびＶ判定付加重平均部１８で生成されるデータＶＥＤ（ｋ）、ＶＥＥ（ｋ）、ＶＥＭを示す表であり、Ｖ判定付加重平均部１８における演算の過程で得られるｆ｛ＥＤ（ｋ）｝の値も併せて示されている。

第１のＶ差分算出部１６−１は、
ＶＥＤ（ｔ２）＝ＶＤＭ（ｔ２）−ＶＤＭ（ｃ）＝（４Ｙ＋４）−４Ｙ＝４、
を出力し、第２のＶ差分算出部１６−２は、
ＶＥＤ（ｔ１）＝ＶＤＭ（ｔ１）−ＶＤＭ（ｃ）＝（４Ｙ＋４）−４Ｙ＝４、
を出力し、第２のＶ差分算出部１６−３は、
ＶＥＤ（ｃ）＝ＶＤＭ（ｃ）−ＶＤＭ（ｃ）＝４Ｙ−４Ｙ＝０、
を出力し、第４のＶ差分算出部１６−４は、
ＶＥＤ（ｂ１）＝ＶＤＭ（ｂ１）−ＶＤＭ（ｃ）＝４Ｙ−４Ｙ＝０
を出力する。

第１のＶε判定部１７−１は、実施の形態１などに関連して説明したε判定部と同様に、差分データＶＥＤ（ｔ２）がεよりも大きい場合は「０」を生成し、ε以下の場合は「１」を生成する。第２のＶε判定部１７−２〜第４のＶε判定部１７−４も同様に差分データＶＥＤ（ｔ１）〜ＶＥＤ（ｒ１）に基づいて判定データＶＥＥ（ｔ１）〜ＶＥＥ（ｂ１）を生成し、Ｖ判定付加重平均部１８に出力する。

図４４に示される例では、第１のＶε判定部１７−１および第２のＶε判定部１７−２には「４」が入力され、第３のＶε判定部１７−３および第４のＶε判定部１７−４には「０」が入力されるので、εを「４」と設定した場合、ＶＥＤ（ｔ２）〜ＶＥＤ（ｂ１）は全てε以下であるためＶＥＥ（ｔ２）〜ＶＥＥ（ｂ１）は全て「１」となる。

Ｖ判定付加重平均部１８は、判定データＶＥＥ（ｔ２）〜ＶＥＥ（ｂ１）に基づいて差分データＶＥＤ（ｔ２）〜ＶＥＤ（ｂ１）を加重平均する。判定データが「１」の場合は、係数ａ_ｋに差分データを乗算して加算し、「０」の場合は加算しない。

係数ａ_ｋ（＝ａ_ｔ２、ａ_ｔ１、ａ_ｃ、ａ_ｂ１）を全て０．２５とした場合、判定データＥＥ（ｔ２）〜ＥＥ（ｂ１）が上記の例では全て「１」であるので、Ｖ判定付加重平均部１８の出力ＶＥＭは、以下の式（１２）で与えられる。
ＶＥＭ
＝ａ_ｔ２×ＥＤ（ｔ２）＋ａ_ｔ１×ＥＤ（ｔ１）＋ａ_ｃ×ＥＤ（ｃ）
＋ａ_ｂ１×ＥＤ（ｂ１）
＝０．２５×４＋０．２５×４＋０．２５×０＋０．２５×０
＝２
…（１２）

原データビット拡張部５から供給される画像データＤＳに対し、各画素を順に注目画素として上記の処理が行われ、式（１２）と同様の演算が行われる。
図４６は、図４４の画像データＶＤＭに対応する加重平均値ＶＥＭ、即ち各画素位置（ｉ，ｊ）を注目画素としたときの加重平均値ＶＥＭを示す。各画素位置に書かれている値は階調を示している。Ｖ判定付加重平均部１８は、加重平均値ＶＥＭをＶデータ加算部１９に出力する。

Ｖデータ加算部１９は、図４４に示した画像データＤＳと、図４６に示したような加重平均値ＶＥＭを加算して、図４７に示す画像データＶＤＯを出力する。図４７は、Ｖデータ加算部１９から出力されるデータＶＤＯの階調を示す。各画素位置に書かれている値はデータＶＤＯの階調を示している。

一次元ｈ次水平εフィルタ部１４の動作について説明する。
図４８は、原データ格納部２０の動作を説明するための図である。原データ格納部２０の構成は実施の形態１のデータ格納部７と同様で、図４８の例えば太線ＴＬで囲む領域のデータ、即ち水平方向に整列し、互いに連続する４個の画素のデータを、同時に保持することでき、保持しているデータをＢＤＭ（ｌ２）〜ＢＤＭ（ｒ１）として同時に出力する。この場合、太線の枠ＴＬ内の左から３つ目（３列目）の画素が注目画素であり、その(水平方向の)座標値が（ｃ）で表される。

図４９は、図４８の画素Ｐ（ｃ）を注目画素としたときに、原データ格納部２０が出力するデータＢＤＭ（ｋ）、及びこれに基づいて第１の原データ差分算出部２１−１〜第４の原データ差分算出部２１−４、第１のＨε判定部２２−１〜第４のＨε判定部２２−４で生成されるデータＢＥＤ（ｋ）、ＨＥＥ（ｋ）を示す表である。

図示の例の場合、原データ格納部２０は、ＢＤＭ（ｌ２）＝４Ｙ、ＢＤＭ（ｌ１）＝４Ｙ、ＢＤＭ（ｃ）＝４Ｙ＋４、ＢＤＭ（ｒ１）＝４Ｙ＋４を第１の原データ差分算出部２１−１〜第４の原データ差分算出部２１−４に出力する。このように、原データ格納部２０は、注目画素Ｐ（ｃ）の画像データＢＤＭ（ｃ）と、注目画素に連続し、注目画素に対して水平方向に整列し、該注目画素の周辺に位置する画素の画像データＢＤＭ（ｌ２）、ＢＤＭ（ｌ１）、ＢＤＭ（ｒ１）とを同時に出力する。

第１の原データ差分算出部２１−１は、
ＢＥＤ（ｌ２）＝ＢＤＭ（ｌ２）−ＢＤＭ（ｃ）＝４Ｙ−（４Ｙ＋４）＝−４、
を出力し、第２の原データ差分算出部２１−２は、
ＢＥＤ（ｌ１）＝ＢＤＭ（ｌ１）−ＢＤＭ（ｃ）＝４Ｙ−（４Ｙ＋４）＝−４、
を出力し、第２の原データ差分算出部２１−３は、
ＢＥＤ（ｃ）＝ＢＤＭ（ｃ）−ＢＤＭ（ｃ）＝（４Ｙ＋４）−（４Ｙ＋４）＝０、
を出力し、第２の原データ差分算出部２１−４は、
ＢＥＤ（ｒ１）＝ＢＤＭ（ｒ１）−ＢＤＭ（ｃ）＝（４Ｙ＋４）−（４Ｙ＋４）＝０、
を出力する。
このように、原データ差分算出部２１−１乃至２１−４は、注目画素の画像データＢＤＭ（ｃ）と、注目画素に連続し、注目画素に対して水平方向に整列し、該注目画素の周辺に位置する画素の画像データＢＤＭ（ｌ２）、ＢＤＭ（ｌ１）、ＢＤＭ（ｒ１）の各々との差分を算出し、差分を表す差分データを出力する。

第１のＨε判定部２２−１は、実施の形態１などに関連して説明したε判定部と同様に、差分データＢＥＤ（ｌ２）がεよりも大きい場合は「０」を生成し、ε以下の場合は「１」を生成する。第２のＨε判定部２２−２〜第４のＨε判定部２２−４も同様に差分データＢＥＤ（ｌ１）〜ＢＥＤ（ｂ１）に基づいて判定データＨＥＥ（ｌ１）〜ＨＥＥ（ｒ１）を生成し、Ｈ判定付加重平均部２５に出力する。

図示の例では、第１のＨε判定部２２−１、第２のＨε判定部２２−２には「−４」が入力され、第３のＨε判定部２２−３、第４のＨε判定部２２−４には「０」が入力される。閾値εを「４」と設定した場合、ＢＥＤ（ｌ２）〜ＢＥＤ（ｒ１）は全てε以下であるためＨＥＥ（ｌ２）〜ＨＥＥ（ｒ１）は全て「１」となる。第１のＨε判定部２２−１〜第４のＨε判定部２２−４から出力される判定データＨＥＥ（ｌ２）〜ＨＥＥ（ｒ１）はＨ判定付加重平均部２５に供給される。

図５０は、Ｈデータ格納部２３の動作を説明するための図である。Ｈデータ格納部２３の構成は実施の形態１のデータ格納部７と同様で、図５０の例えば太線ＴＬで囲む領域、即ち、水平方向に整列し、互いに連続する４個の画素から成る領域のデータ（但し、原データＶＤＭではなく、Ｖデータ加算部１９から出力されるデータ、即ち、垂直方向のεフィルタリングの結果得られるデータ）を保持することができる。そして保持しているデータをＨＤＭ（ｌ２）〜ＨＤＭ（ｒ１）として同時に出力する。この場合、太線の枠ＴＬ内の左から３つ目（３列目）の画素が注目画素であり、その(水平方向の)座標値が（ｃ）で表される。このように、Ｈデータ格納部２３は、注目画素Ｐ（ｃ）の画像データＨＤＭ（ｃ）と、注目画素に連続し、注目画素に対して水平方向に整列し、該注目がの周辺に位置する画素の画像データＨＤＭ（ｌ２）、ＨＤＭ（ｌ１）、ＨＤＭ（ｒ１）とを同時に出力する。

図５１は、図５０の画素Ｐ（ｃ）の注目画素とするときに、Ｈデータ格納部２３が出力するデータＨＤＭ（ｋ）、並びにこれに基づいて第１のＨ差分算出部２４−１〜第４のＨ差分算出部２４−４、第１のＨε判定部２２−１〜第４のＨε判定部２２−４、及びＨ判定付加重平均部２５で生成されるデータＨＥＤ（ｋ）、ＨＥＥ（ｋ）、ＨＥＭを示す表である。Ｈ判定付加重平均部２５における演算の過程で得られるｆ｛ＥＤ（ｋ）｝の値も併せて示されている。

図示の例では、Ｈデータ格納部２３はＨＤＭ（ｌ２）＝４Ｙ、ＨＤＭ（ｌ１）＝４Ｙ、ＨＤＭ（ｃ）＝４Ｙ＋３、ＨＤＭ（ｒ１）＝４Ｙ＋３を第１のＨ差分算出部２４−１〜第４のＨ差分算出部２４−４に出力する。

第１のＨ差分算出部２４−１は、
ＨＥＤ（ｌ２）＝ＨＤＭ（ｌ２）−ＨＤＭ（ｃ）＝４Ｙ−（４Ｙ＋３）＝−３、
を出力し、第２のＨ差分算出部２４−２は、
ＨＥＤ（ｌ１）＝ＨＤＭ（ｌ１）−ＨＤＭ（ｃ）＝４Ｙ−（４Ｙ＋３）＝−３、
を出力し、第２のＨ差分算出部２４−３は、
ＨＥＤ（ｃ）＝ＨＤＭ（ｃ）−ＨＤＭ（ｃ）＝（４Ｙ＋３）−（４Ｙ＋３）＝０、
を出力し、第２のＨ差分算出部２４−４は、
ＨＥＤ（ｒ１）＝ＨＤＭ（ｒ１）−ＨＤＭ（ｃ）＝（４Ｙ＋３）−（４Ｙ＋３）＝０、
を出力する。
このように、Ｈ差分算出部２４−１乃至２４−４は、注目画素の画像データＨＤＭ（ｃ）と、注目画素に連続し、注目画素に対して水平方向に整列し、該注目画素の周辺に位置する画素の画像データＨＤＭ（ｌ２）、ＨＤＭ（ｌ１）、ＨＤＭ（ｒ１）の各々との差分を算出し、差分を表す差分データを出力する。

第１乃至第４のＨ差分算出部２４−１〜２４−４から、ある注目画素についての差分データＨＥＤ（ｌ２）〜ＨＥＤ（ｒ１）が出力されているとき、第１乃至第４のＨε判定部２２−１〜２２−４から、同じ注目画素についてのＨε判定データＨＥＥ（ｌ２）〜ＨＥＥ（ｒ１）が出力される。

Ｈ判定付加重平均部２５は、ある注目画素についての判定データＨＥＥ（ｌ２）〜ＨＥＥ（ｒ１）に基づいて差分データＨＥＤ（ｌ２）〜ＨＥＤ（ｒ１）を加重平均する。判定データが「１」の場合は、係数ａ_ｋに差分データを乗算して加算し、「０」の場合は加算しない。

係数ａ_ｋ（＝ａ_ｌ２、ａ_ｌ１、ａ_ｃ、ａ_ｒ１）を全て０．２５とした場合、判定データＨＥＥ（ｌ２）〜ＨＥＥ（ｒ１）が上記の例では全て「１」であるので、Ｈ判定付加重平均部２５の出力ＨＥＭは、以下の式（１３）で与えられる。
ＨＥＭ
＝ａ_ｌ２×ＨＥＤ（ｌ２）＋ａ_ｌ１×ＨＥＤ（ｌ１）＋ａ_ｃ×ＨＥＤ（ｃ）
＋ａ_ｒ１×ＨＥＤ（ｒ１）
＝０．２５×−３＋０．２５×−３＋０．２５×０＋０．２５×０
≒２
…（１３）

Ｖデータ加算部１９から供給される画素データＶＤＯ及びこれと同じ画素位置についての、原データビット拡張部５から供給される画像データＤＳに対し、各画素を順に注目画素として上記の処理が行われ、式（１３）と同様の演算が行われる。
図５２は、図５０の画像データＨＤＭに対応する加重平均値ＨＥＭ、即ち各画素位置（ｉ，ｊ）の画素を注目画素としたときの加重平均値ＨＥＭを示す。各画素位置に書かれている値は階調を示している。Ｈ判定付加重平均部２５は、加重平均値ＨＥＭをＨデータ加算部２６に出力する。

Ｈデータ加算部２６は、図４７に示される画像データＶＤＯと、図５２に示したような加重平均値ＨＥＭを加算して、図５３に示す画像データＤＯを出力する。図５３は、Ｈデータ加算部２６から出力されるデータＤＯの階調を示す。各画素位置に書かれている値はデータＤＯの階調を示している。

以上のように、本実施の形態は、水平方向及び垂直方向の少なくとも一方に階調変化が緩やかな領域の階調数を増やすことができる。水平εフィルタの次数ｈを２^２（ｈ＝４）、垂直εフィルタジスｖを２^２（＝４）とした場合、図４８に示したように緩やかな階調変化の４Ｙから４Ｙ＋４への階調のジャンプ（２の２乗）を４Ｙ＋１、４Ｙ＋２、４Ｙ＋３を使って補間することができる。
尚、実施の形態１と同様にして、εフィルタの次数ｈ、ｖを２^２以上の次数にすることでさらに緩やかな変化の画像にすることができる。また、ｈやｖを２^α、２×２^α、２^２×２^αとすることで、εフィルタの除算はビットシフトを行うだけでよいため、除算回路を用意する必要がない。

尚、これまではεフィルタの閾値εを２^αとしてきたが、本実施の形態はε＝２^αに限定されるものではない。ε＞２^αとすれば、階調数を増やすだけでなく、ノイズ除去の効果も得られる。

図５４は、以上に説明した本実施の形態に係る画像表示装置の処理工程を示すフローチャートである。以下の説明では、εフィルタ部の次数がｍであるものとし、データの符号として、図３６、図３７，及び図３８で用いたのと同じもの、及びこれに準じたものが用いられる。

まず、画像信号ＳＡが入力端子１に入力され、受信部２は、画像信号ＳＡを受信してｎビットの画像データＤＩを出力する（ＳＴ２１）。
受信部２が出力する画像データＤＩは、多階調化処理部３の原データビット拡張部５に入力され、原データビット拡張部５では画像データＤＩをαビットだけビット拡張してｎ＋αビットの画像データＤＳを出力する（ＳＴ２２）。

一次元ｖ次垂直εフィルタ部１３のＶデータ格納部１５では、ｎ＋αビットの画像データＤＳが入力され、垂直方向にｖ画素連続するデータ（ｖ≧２^α）を保持して、ＶＤＭ（１）〜ＶＤＭ（ｖ）として出力する（ＳＴ２３）。
一次元ｖ次垂直εフィルタ部１３の第１のＶ差分算出部１６−１〜第ｖのＶ差分算出部１６−ｖには、垂直方向に連続するデータＶＤＭ（１）〜ＶＤＭ（ｖ）が入力され、これらのＶ差分算出部１６−１〜１６−ｖは、注目画素のデータＶＤＭ（ｃ）と周辺画素のデータの差分をとり、差分データＶＥＤ（１）〜ＶＥＤ（ｖ）を出力する（ＳＴ２４）。

一次元ｖ次垂直εフィルタ部１３の第１のＶε判定部１７−１〜第ｖのＶε判定部１７−ｖには、差分データＶＥＤ（１）〜ＶＥＤ（ｖ）が入力され、各差分データを加算すべきか否かを示す判定データＶＥＥ（１）〜ＶＥＥ（ｖ）を出力する（ＳＴ２５）。
一次元ｖ次垂直εフィルタ部１３のＶＨ判定付加重平均部２５には、差分データＶＥＤ（１）〜ＶＥＤ（ｖ）と判定データをＶＥＥ（１）〜ＶＥＥ（ｖ）が入力され、判定データに基づいて差分データを加重平均し、加重平均値を表す平均データＶＥＭを出力する（ＳＴ２６）。

一次元ｖ次垂直εフィルタ部１３のＶデータ加算部１９には、平均データＶＥＭと注目画素位置の原データＶＤＭ（ｃ）が入力され、加算して画像データＶＤＯを出力する（ＳＴ２７）。
一次元ｈ次水平εフィルタ部１４の原データ格納部２０では、ｎ＋αビットの画像データＤＳが入力され、水平方向にｈ画素連続するデータ（ｈ≧２^α）を保持して、ＢＤＭ（１）〜ＢＤＭ（ｈ）として出力する（ＳＴ２８）。

一次元ｈ次水平εフィルタ部１４の第１の原データ差分算出部２１−１〜第ｈの原データ差分算出部２１−ｈには、水平方向に連続するデータＢＤＭ（１）〜ＢＤＭ（ｈ）が入力され、注目画素ＢＤＭ（ｃ）と周辺画素の差分をとり、差分データＢＥＤ（１）〜ＢＥＤ（ｈ）を出力する（ＳＴ２９）。
一次元ｈ次水平εフィルタ部１４の第１のＨε判定部２２−１〜第ｈのＨε判定部２２−ｈには、差分データＢＥＤ（１）〜ＢＥＤ（ｈ）が入力され、各差分データを加算すべきか否かの判定を行って、判定結果を示す判定データをＨＥＥ（１）〜ＨＥＥ（ｈ）を出力する（ＳＴ３０）。

一次元ｈ次水平εフィルタ部１４のＨデータ格納部２３では、ｎ＋αビットの画像データＶＤＯが入力され、水平方向にｈ画素連続するデータ（ｈ≧２^α）を保持して、ＨＤＭ（１）〜ＨＤＭ（ｈ）として出力する（ＳＴ３１）。
一次元ｈ次水平εフィルタ部１４の第１のＨ差分算出部２４−１〜第ｈのＨ差分算出部２４−ｈには、水平方向に連続するデータＨＤＭ（１）〜ＨＤＭ（ｈ）が入力され、これらのＨ差分算出部２４−１〜２４−ｈは、注目画素のデータＨＤＭ（ｃ）と周辺画素のデータの差分をとり、差分データＨＥＤ（１）〜ＨＥＤ（ｈ）を出力する（ＳＴ３２）。

一次元ｈ次水平εフィルタ部１４のＨ判定付加重平均部２５には、差分データＨＥＤ（１）〜ＨＥＤ（ｈ）と判定データをＨＥＥ（１）〜ＨＥＥ（ｈ）が入力され、判定データに基づいて差分データを加重平均し、加重平均値を表す平均データＨＥＭを出力する（ＳＴ３３）。
一次元ｈ次水平εフィルタ部１４のＨデータ加算部２６には、平均データＨＥＭと注目画素位置の原データＨＤＭ（ｃ）が入力され、加算して画像データＤＯを出力する（ＳＴ３４）。
画像データＤＯは表示部４に入力され、表示部４は画像データＤＯに基づいて画像を表示する（ＳＴ３５）。

図５５は、実施の形態３の別の構成例を示す図である。図５５の画像表示装置は、概して図３６の画像表示装置と同じであるが、図３６の原データビット拡張部５が設けられておらず、一次元ｖ次垂直εフィルタ部１３の代わりに、ビット拡張付一次元ｖ次垂直εフィルタ部２９が設けられている。ビット拡張付一次元ｖ次垂直εフィルタ部２９は、例えば図５６に示されるように構成されている。

図５６に示されるビット拡張付一次元ｖ次垂直εフィルタ部２９は、図３７の一次元ｖ次垂直εフィルタ部１３と概して同じであるが、図３７のＶ判定付加重平均部１８及びＶデータ加算部１９の代わりに、Ｖ判定付加重平均部３８及びＶデータ加算部３９が設けられている。

差分算出部１６−１〜１６−ｖ、及びＶε判定部１７−１〜１７−ｖはｎビットのデータに対する処理を行なう。Ｖε判定部１７−１〜１７−ｖにおける閾値は「１」と設定される。これは、εフィルタ部の前にビット拡張部がないためである。
Ｖ判定付加重平均部３８は、加重平均演算及びビット拡張を行なって、αビットだけビット拡張された加重平均値ＶＥＭを出力する。
これは例えば、図３９などの例について説明したのと同様の判定付加重平均の演算を行なったときに現れる小数点以下の桁の数値をも表すデータを平均データＶＥＭとして生成することで、このビット拡張を行なうことができる。
Ｖデータ加算部３９において入力ＶＤＭ（ｃ）をｎ＋αビットにビット拡張して加算する。
図５５の一次元ｈ次水平εフィルタ部１４としては、図３８に示されたものを用いることができる。

このように、図５５の画像表示装置では、ビット拡張をεフィルタ部の前で行なわず、εフィルタの演算中に行なう。以上のように構成することで、図３６に示した例と同等の効果が得られる。

尚、以上の実施の形態１、２及び３において、α＝２としてｎビットの画像データをｎ＋２ビットに拡張する場合について詳しく説明したが、本発明は、α＝２に限定されるものではない。

また、以上の実施の形態１、２及び３では、εフィルタの閾値εを２^αとしてきたが、本発明は、ε＝２^αに限定されない。ε＞２^αとすれば、階調数を増やすだけでなく、ノイズ除去の効果も得られる。

また、注目画素の画像データ同士の差分ＥＤ（ｃ）、ＥＤ（ｃ，ｃ）、ＶＥＤ（ｃ）は必ず「０」であり、従って、該差分についてのε判定の結果ＥＥ（ｃ）、ＥＥ（ｃ，ｃ）、ＶＥＥ（ｃ）、ＢＥＤ（ｃ）は必ず「１」であるので、注目画素の画像データの差分を求める差分算出部（図４の８−３、図２４の８−１１、図４０の１６−３、図４１の２１−３など）や、その出力ＥＤ（ｃ）、ＥＤ（ｃ，ｃ）、ＶＥＤ（ｃ）、ＢＥＤ（ｃ）が閾値εよりも大きいか否かの判定を行なうε判定部（図４の９−３、図２４の９−１１、図４０の１７−３、図４１の２２−３など）を省略し、判定付き加重平均部１０、１８、２５では、ＥＤ（ｃ）、ＥＤ（ｃ，ｃ）、ＶＥＤ（ｃ）、ＨＥＤ（ｃ）として、「０」を加算（又は無視）することとしても良い。

同様に、図４１の差分算出部２４−３も同じデータＨＤＭ（ｃ）同士の差分を求めるものであり、該差分必ず０となるので、差分算出部２４−３を省略し、Ｈ判定付加重平均部２５では、ＨＤＭ（ｃ）としてゼロを加算（或いは無視）することとしても良い。

本発明の活用例として、液晶テレビやプラズマテレビなどの画像表示装置に適用できる。

本発明の実施の形態１に係る画像表示装置の構成を示す図である。 式（１）の関数ｆ（ｕ）を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、εフィルタの動作を説明するための図である。 ｎビットの画像をｎ＋２ビットに多階調化処理する場合の実施の形態１に係る画像表示装置の構成を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１で用いられる受信部２の動作を説明するための図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１で用いられる原データビット拡張部５の動作を説明するための図である。 実施の形態１で用いられるデータ格納部７の構成例を示す図である。 実施の形態１で用いられるデータ格納部７の出力を示す図である。 実施の形態１で用いられる第１の差分算出部８−１〜第４の差分算出部８−４、第１のε判定部９−１〜第４のε判定部９−４、および判定付加重平均部１０で生成されるデータをまとめた表である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１で用いられる係る第１のε判定部９−１〜第４のε判定部９−４の動作、及び判定付加重平均部１０の動作を説明するための図である。 画像データＤＭに対応する加重平均値ＥＭを示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１で用いられるデータ加算部１１の動作を説明するための図である。 （ａ）〜（ｅ）は、実施の形態１に係る画像表示装置に階調が急峻に大きく変化する信号が入力された場合の動作を説明するための図である。 実施の形態１で用いられる第１の差分算出部８−１〜第４の差分算出部８−４、第１のε判定部９−１〜第４のε判定部９−４、および判定付加重平均部１０で生成されるデータを示す表である。 ｍ＝３の場合の実施の形態１に係る画像表示装置の構成を示す図である。 （ａ）〜（ｅ）は、図１５の画像表示装置の動作を説明するための図である。 図１５の画像表示装置の第１の差分算出部８−１〜第８の差分算出部８−８、第１のε判定部９−１〜第８のε判定部９−８、および判定付加重平均部１０で生成されるデータを示す表である。 ｍ＝８の場合の実施の形態１に係る画像表示装置の構成を示す図である。 （ａ）〜（ｅ）は、図１８の画像表示装置の動作を説明するための図である。 図１８の画像表示装置の第１の差分算出部８−１〜第８の差分算出部８−８、第１のε判定部９−１〜第８のε判定部９−８、および判定付加重平均部１０で生成されるデータを示す表である。 実施の形態１に係る画像表示装置の処理工程を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る画像表示装置の別の構成例を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る画像表示装置の構成を示す図である。 ｎビットの画像をｎ＋２ビットに多階調化処理する場合の実施の形態２に係る画像表示装置の構成を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態２で用いられる原データビット拡張部５の動作を説明するための図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態２で用いられるデータ格納部７の構成を説明するための図である。 実施の形態２で用いられるデータ格納部７の出力を説明するための図である。 図２３の画像データＤＭに対応する加重平均値ＥＭを示す図である。 実施の形態２で用いられるデータ加算部１１の動作を説明するための図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態２で用いられる原データビット拡張部５の動作を説明するための図である。 実施の形態２で用いられるデータ格納部７の出力を説明するための図である。 画像データＤＭに対応する加重平均値ＥＭを示す図である。 実施の形態２で用いられるデータ加算部１１の動作を説明するための図である。 実施の形態２に係る画像表示装置の処理工程を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る画像表示装置の別の構成例を示す図である。 実施の形態３に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。 図３６に示される一次元ｖ次垂直εフィルタ部１３の構成例を示すブロック図である。 図３６に示される一次元ｈ次水平εフィルタ部１４の構成例を示すブロック図である。 ｎビットの画像をｎ＋２ビットに多階調化処理する場合の実施の形態３に係る画像表示装置の構成を示す図である。 図３９に示される一次元ｖ次垂直εフィルタ部１３の構成例を示すブロック図である。 図３９に示される一次元ｈ次水平εフィルタ部１４の構成例を示すブロック図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態３で用いられる原データビット拡張部５の動作を説明するための図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態３で用いられるＶデータ格納部１５の構成を説明するための図である。 実施の形態３で用いられるＶデータ格納部１５の出力である。 実施の形態３で用いられる第１のＶ差分算出部１６−１〜第４のＶ差分算出部１６−４、第１のＶε判定部１７−１〜第４のＶε判定部１７−４、およびＶ判定付加重平均部１８で生成されるデータをまとめた表である。 画像データＶＤＭに対応する加重平均値ＶＥＭを示す図である。 実施の形態３で用いられるＨデータ加算部２６の動作を説明するための図である。 実施の形態３で用いられる原データ格納部２０の動作を説明するための図である。 実施の形態３で用いられる第１の原データ差分算出部２１−１〜第４の原データ差分算出部２１−４、第１のＨε判定部２２−１〜第４のＨε判定部２２−４で生成されるデータを示す表である。 実施の形態３で用いられるＨデータ格納部２３の動作を説明するための図である。 実施の形態３で用いられるＨデータ格納部２３が出力するデータＨＤＭおよび第１のＨε判定部２２−１〜第４のＨε判定部２２−４が出力する判定データＨＥＥに対応する第１のＨ差分算出部２４−１〜第４のＨ差分算出部２４−４、およびＨ判定付加重平均部２５で生成されるデータを示す表である。 画像データＨＤＭに対応する加重平均値ＨＥＭを示す図である。 実施の形態３で用いられるＨデータ加算部２６の動作を説明するための図である。 実施の形態３に係る画像表示装置の処理工程を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る画像表示装置の別の構成例を示すブロック図である。 図５５に示されるビット拡張付一次元ｖ次垂直εフィルタ部２９の構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 入力端子、 ２ 受信部、 ３ 多階調化処理部、 ４ 表示部、 ５ 原データビット拡張部、 ６ 一次元ｍ次εフィルタ部、 ７ データ格納部、 ８ 差分算出部、 ９ ε判定部、 １０ 判定付加重平均部、 １１ データ加算部、 １２ 二次元ｍ次εフィルタ部、 １３ 一次元ｖ次垂直εフィルタ部、 １４ 一次元ｈ次水平εフィルタ部、 １５ Ｖデータ格納部、 １６ Ｖ差分算出部、 １７ Ｖε判定部、 １８ Ｖ判定付加重平均部、 １９ Ｖデータ加算部、 ２０ 原データ格納部、 ２１ 原データ差分算出部、 ２２ Ｈε判定部、 ２３ Ｈデータ格納部、 ２４ Ｈ差分算出部、 ２５ Ｈ判定付加重平均部、 ２６ Ｈデータ加算部、 ２７ ビット拡張付き一次元ｍ次εフィルタ部、 ２８ ビット拡張付き二次元ｍ次εフィルタ部、 ２９ ビット拡張付き一次元ｖ次垂直εフィルタ部。

Claims (28)

1. ｎビット（ｎは整数）の入力画像データをαビット分（αは整数）ビット拡張したｎ＋αビットの画像データを出力する原データビット拡張部と、
   前記ｎ＋αビットの原データに対してビット拡張により増えた階調を平滑化処理するエッジ保存型平滑化フィルタ部と
   を備え、
   前記エッジ保存型フィルタ部は、着目画素とその周辺の画素の各々との階調差に応じて平滑化処理をするフィルタであり、
   前記エッジ保存型フィルタ部の閾値εが２ ^α である
   ことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記エッジ保存型平滑化フィルタ部が、εフィルタ部で構成されており、前記εフィルタ部の閾値εが２ ^α であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記εフィルタ部が、前記原データに対し、画像の水平方向について処理を行い、次数ｍがｍ≧２^αを満たす一次元ｍ次εフィルタ部であることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記一次元ｍ次εフィルタ部は、次数ｍがｍ＝２^ｄ×２^α（ｄは整数）を満たすεフィルタ部であり、
   前記εフィルタ部により行なわれる加重平均演算が単純平均演算である
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記一次元ｍ次εフィルタ部が、
   画像の水平方向に連続した画素データを保持して同時に出力するデータ格納部と、
   注目画素と、該注目画素の周辺の画素の各々との差分データを生成する差分算出部と、
   前記差分算出部が出力する差分データが閾値より大きいか否かを示す判定データを生成するε判定部と、
   前記ε判定部が出力する判定データと前記差分算出部が出力する差分データに基づいて加重平均値を生成する判定付加重平均部と、
   注目画素の画像データと、前記判定付加重平均部が出力する加重平均値データとの加算値を生成する加算部と
   を備えることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
6. 前記εフィルタ部が、水平ｈ画素×垂直ｖ画素の二次元領域に対して処理を行う二次元ｍ次εフィルタ部であり、
   ｈ、ｖがともに２^α以上であり、ｈ×ｖ＝ｍである
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
7. ｈ＝２^ｄ×２^α、ｖ＝２^ｅ×２^α（ｄ、ｅはともに整数）であり、
   前記εフィルタ部により行なわれる加重平均演算が単純平均演算である
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
8. 前記二次元ｍ次εフィルタ部が、
   水平ｈ画素×垂直ｖ画素の領域の画素データを保持して同時に出力するデータ格納部と、
   注目画素と、該注目画素の周辺の画素の各々との差分データを生成する差分算出部と、
   前記差分算出部が出力する差分データが閾値より大きいか否かを示す判定データを生成するε判定部と、
   前記ε判定部が出力する判定データと前記差分算出部が出力する差分データに基づいて加重平均値を生成する判定付加重平均部と、
   注目画素の画像データと、前記判定付加重平均部が出力する加重平均値データとの加算値を生成する加算部とを備えることを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
9. 前記εフィルタ部が、
   前記ｎ＋αビットの原データに対して、画像の垂直方向について処理を行う次数ｖが２^α以上であるの一次元ｖ次垂直εフィルタ部と、
   前記一次元ｖ次垂直εフィルタ部が出力するデータに対して、画像の水平方向について処理を行う次数ｈが２^α以上である一次元ｈ次水平εフィルタ部とを備える
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
10. ｖ＝２^ｅ×２^α、ｈ＝２^ｄ×２^α（ｅ、ｄはともに整数）であり、
    前記εフィルタ部により行なわれる加重平均演算が単純平均演算である
    ことを特徴とする請求項９に記載の画像処理装置。
11. 前記一次元ｖ次垂直εフィルタ部が、
    画像の垂直方向にｖ画素連続した画素データを保持して同時に出力する垂直方向データ格納部と、
    前記垂直方向データ格納部から同時に出力される、注目画素と、該注目画素に対して垂直方向に整列し、該注目画素の周辺に位置する画素の各々との垂直方向差分データを生成する垂直方向差分算出部と、
    前記垂直方向差分算出部が出力する垂直方向差分データが閾値より大きいか否かを示す判定データを生成する垂直方向ε判定部と、
    前記垂直方向ε判定部が出力する判定データと前記垂直方向差分算出部が出力する差分データに基づいて垂直方向加重平均値を生成する垂直方向判定付加重平均部と、
    注目画素の画像データと、前記垂直方向判定付加重平均部が出力する垂直方向加重平均値データとの加算値を生成する垂直方向データ加算部とを備え、
    前記一次元ｈ次水平εフィルタ部が、
    原データに対して画像の水平方向にｈ画素連続した画素データを保持して同時に出力する原データ格納部と、
    前記原データ格納部が出力する注目画素と、該注目画素に対して水平方向に整列し、該注目画素の周辺に位置する画素の各々との差分が閾値より大きいか否かを示す水平方向判定データを生成する水平方向ε判定部と、
    前記一次元ｖ次垂直εフィルタ部が出力するデータに対して水平方向に連続した画素データを保持して同時に出力する水平方向データ格納部と、
    前記水平方向データ格納部が出力する注目画素と、該注目画素に対して水平方向に整列し、該注目画素の周辺に位置する画素の各々との水平方向差分データを生成する水平方向差分算出部と、
    前記水平方向ε判定部が出力する判定データと前記水平方向差分算出部が出力する水平方向差分データに基づいて水平方向加重平均値を生成する水平方向判定付加重平均部と、
    注目画素の画像データと、前記水平方向判定付加重平均部が出力する水平方向加重平均値データとのデータ加算値を生成する水平方向加算部とを備える
    ことを特徴とする請求項９に記載の画像処理装置。
12. 受信したアナログ画像信号をデジタルの画像データに変換し、ｎビット（ｎは整数）の画像データを生成する受信部と、
    ｎビットの入力画像データをαビット分（αは整数）ビット拡張したｎ＋αビットの原データを出力する原データビット拡張部と、
    前記ｎ＋αビットの原データに対してビット拡張により増えた階調を平滑化処理するエッジ保存型平滑化フィルタ部と、
    前記エッジ保存型平滑化フィルタ部が出力するｎ＋αビットの画像を表示する表示部と
    を備え、
    前記エッジ保存型フィルタ部は、着目画素とその周辺の画素の各々との階調差に応じて平滑化処理をするフィルタであり、
    前記エッジ保存型フィルタ部の閾値εが２ ^α である
    ことを特徴とする画像表示装置。
13. 前記エッジ保存型平滑化フィルタ部が、εフィルタ部で構成されており、前記εフィルタ部の閾値εが２ ^α であることを特徴とする請求項１２に記載の画像表示装置。
14. ｎビット（ｎは整数）の入力画像データをαビット分（αは整数）ビット拡張したｎ＋αビットの原データを出力する原データビット拡張ステップと、
    連続した画素データを保持して同時に出力するデータ格納ステップと、
    前記データ格納ステップにより同時に出力される注目画素と、該注目画素の周辺の画素の各々との差分データを生成する差分算出ステップと、
    前記差分算出ステップが出力する差分データが閾値より大きいか否かを示す判定データを生成するε判定ステップと、
    前記ε判定ステップが出力する判定データと前記差分算出ステップが出力する差分データに基づいて加重平均値を生成する判定付加重平均ステップと、
    注目画素の画像データと、前記判定付加重平均ステップが出力する加重平均値データとの加算値を生成する加算ステップと
    を備えることを特徴とする画像処理方法。
15. ｎビット（ｎは整数）の入力画像データをαビット分（αは整数）ビット拡張したｎ＋αビットの原データを出力する原データビット拡張ステップと、
    水平ｈ画素×垂直ｖ画素（ｈ、ｖはともに２^α以上の整数）領域の画素データを保持して同時に出力するデータ格納ステップと、
    前記データ格納ステップにより同時に出力される注目画素と、該注目画素の周辺の画素の各々との差分データを生成する差分算出ステップと、
    前記差分算出ステップが出力する差分データが閾値より大きいか否かを判定する判定データを生成するε判定ステップと、
    前記ε判定ステップが出力する判定データと前記差分算出ステップが出力する差分データに基づいて加重平均値を生成する判定付加重平均ステップと、
    注目画素の画像データと、前記判定付加重平均ステップが出力する加重平均値データとの加算値を生成する加算ステップとを備える
    ことを特徴とする画像処理方法。
16. ｎビット（ｎは整数）の入力画像データをαビット分（αは整数）ビット拡張したｎ＋αビットの原データを出力する原データビット拡張ステップと、
    垂直方向にｖ画素（ｖは２^α以上の整数）連続した画素データを保持して同時に出力する垂直方向データ格納ステップと、
    前記垂直方向データ格納ステップにより同時に出力される注目画素と、該注目画素に対して垂直方向に整列し、該注目画素の周辺に位置する画素との差分データを生成する垂直方向差分算出ステップと、
    前記垂直方向差分算出ステップが出力する差分データが閾値より大きいか否かを示す判定データを生成する垂直方向ε判定ステップと、
    前記垂直方向ε判定ステップが出力する判定データと前記垂直方向差分算出ステップが出力する差分データに基づいて加重平均値を生成する垂直方向判定付加重平均ステップと、
    注目画素の画像データと、前記判定付加重平均ステップが出力する加重平均値データとの加算値を生成する垂直方向データ加算ステップと、
    原データのうち、水平方向にｈ画素（ｈは２^α以上の整数）連続した画素データを保持して同時に出力する原データ格納ステップと、
    前記原データ格納ステップにより同時に出力される注目画素と、該注目画素に対して水平方向に整列し、該注目画素の周辺に位置する画素との差分データが閾値より大きいか否かを示す判定データを生成する水平方向ε判定ステップと、
    前記垂直方向判定付加重平均ステップが出力する加重平均値データのうち、水平方向に連続した画素データを保持して同時に出力する水平方向データ格納ステップと、
    前記水平方向データ格納ステップにより同時に出力される注目画素と、画素注目画素に対して水平方向に整列し、該注目画素の周辺に位置する画素との差分データを生成する水平方向差分算出ステップと、
    前記水平方向ε判定ステップが出力する判定データと前記水平方向差分算出ステップが出力する差分データに基づいて加重平均値を生成する水平方向判定付加重平均ステップと、
    注目画素の画像データと、前記判定付加重平均ステップが出力する加重平均値データとの加算値を生成する水平方向データ加算ステップとを備える
    ことを特徴とする画像処理方法。
17. ｎビット（ｎは整数）の入力画像データからｎ＋αビット（αは整数）の画像データを出力するビット拡張付きエッジ保存型平滑化フィルタ部を備え、
    前記エッジ保存型フィルタ部は、着目画素とその周辺の画素の各々との階調差に応じて平滑化処理をするフィルタであり、
    前記ビット拡張付きエッジ保存型平滑化フィルタ部が、ビット拡張付きεフィルタで構成されており、
    前記ビット拡張付きεフィルタ部が、画像の水平方向について処理を行い、次数ｍがｍ≧２ ^α を満たすビット拡張付き一次元ｍ次εフィルタ部である
    ことを特徴とする画像処理装置。
18. 前記ビット拡張付きεフィルタ部の閾値εが１であることを特徴とする請求項１７に記載の画像処理装置。
19. 前記ビット拡張付き一次元ｍ次εフィルタ部は、次数ｍがｍ＝２^ｄ×２^α（ｄは整数）を満たすεフィルタ部であり、
    前記εフィルタ部により行なわれる加重平均演算が単純平均演算である
    ことを特徴とする請求項１８に記載の画像処理装置。
20. 前記ビット拡張付き一次元ｍ次εフィルタ部が、
    画像の水平方向に連続した画素データを保持して同時に出力するデータ格納部と、
    注目画素と、該注目画素の周辺の画素の各々との差分データを生成する差分算出部と、
    前記差分算出部が出力する差分データが閾値より大きいか否かを示す判定データを生成するε判定部と、
    前記ε判定部が出力する判定データと前記差分算出部が出力する差分データに基づいて加重平均演算及びビット拡張を行なってビット拡張された加重平均値を生成する判定付加重平均部と、
    注目画素の画像データをビット拡張し、前記判定付加重平均部が出力する加重平均値データと加算して、加算値を生成する加算部と
    を備えることを特徴とする請求項１８に記載の画像処理装置。
21. ｎビット（ｎは整数）の入力画像データからｎ＋αビット（αは整数）の画像データを出力するビット拡張付きエッジ保存型平滑化フィルタ部を備え、
    前記ビット拡張付きエッジ保存型フィルタ部は、着目画素とその周辺の画素の各々との階調差に応じて平滑化処理をするフィルタであり、
    前記ビット拡張付きエッジ保存型平滑化フィルタ部が、ビット拡張付きεフィルタ部で構成されており、
    前記ビット拡張付きεフィルタ部の閾値εが１であり、
    前記ビット拡張付きεフィルタ部が、水平ｈ画素×垂直ｖ画素の二次元領域に対して処理を行うビット拡張付き二次元ｍ次εフィルタ部であり、
    ｈ、ｖがともに２^α以上であり、ｈ×ｖ＝ｍである
    ことを特徴とする画像処理装置。
22. ｈ＝２^ｄ×２^α、ｖ＝２^ｅ×２^α（ｄ、ｅはともに整数）であり、
    前記ビット拡張付きεフィルタ部で行われる加重平均演算が単純平均演算である
    ことを特徴とする請求項２１に記載の画像処理装置。
23. 前記ビット拡張付き二次元ｍ次εフィルタ部が、
    水平ｈ画素×垂直ｖ画素の領域の画素データを保持して同時に出力するデータ格納部と、
    注目画素と、該注目画素の周辺の画素の各々との差分データを生成する差分算出部と、
    前記差分算出部が出力する差分データが閾値より大きいか否かを示す判定データを生成するε判定部と、
    前記ε判定部が出力する判定データと前記差分算出部が出力する差分データに基づいて加重平均演算及びビット拡張を行なってビット拡張された加重平均値を生成する判定付加重平均部と、
    注目画素の画像データをビット拡張し、前記判定付加重平均部が出力する加重平均値データと加算して、加算値を生成する加算部とを備えることを特徴とする請求項２１に記載の画像処理装置。
24. ｎビット（ｎは整数）の入力画像データからｎ＋αビット（αは整数）の画像データを出力するビット拡張付きエッジ保存型平滑化フィルタ部を備え、
    前記ビット拡張付きエッジ保存型フィルタ部は、着目画素とその周辺の画素の各々との階調差に応じて平滑化処理をするフィルタであり、
    前記ビット拡張付きエッジ保存型平滑化フィルタ部が、ビット拡張付きεフィルタ部で構成されており、
    前記ビット拡張付きεフィルタ部の閾値εが１であり、
    前記ビット拡張付きεフィルタ部が、
    前記ｎビットの原データに対して、画像の垂直方向について処理を行う次数ｖが２^α以上であるビット拡張付き一次元垂直ｖ次εフィルタ部と、
    前記ビット拡張付き一次元ｖ次垂直εフィルタ部が出力するデータに対し、画像の水平方向について処理を行う次数ｈが２^α以上である一次元ｈ次水平εフィルタ部とを備える
    ことを特徴とする画像処理装置。
25. ｖ＝２^ｅ×２^α、ｈ＝２^ｄ×２^α（ｅ、ｄはともに整数）であり、
    前記εフィルタ部により行なわれる加重平均演算が単純平均演算である
    ことを特徴とする請求項２４に記載の画像処理装置。
26. 前記ビット拡張付き一次元ｖ次垂直εフィルタ部が、
    画像の垂直方向にｖ画素連続した画素データを保持して同時に出力する垂直方向データ格納部と、
    前記垂直方向データ格納部から同時に出力される、注目画素と、該注目画素に対して垂直方向に整列し、該注目画素の周辺に位置する画素の各々との垂直方向差分データを生成する垂直方向差分算出部と、
    前記垂直方向差分算出部が出力する垂直方向差分データが閾値より大きいか否かを示す判定データを生成する垂直方向ε判定部と、
    前記垂直方向ε判定部が出力する判定データと前記垂直方向差分算出部が出力する差分データに基づいて加重平均演算及びビット拡張を行なって、ビット拡張された垂直方向加重平均値を生成する垂直方向判定付加重平均部と、
    注目画素の画像データをビット拡張して、前記垂直方向判定付加重平均部が出力する垂直方向加重平均値データとの加算値を生成する垂直方向データ加算部とを備え
    前記一次元ｈ次水平εフィルタ部が、
    原データに対して水平方向にｈ画素連続した画素データを保持して同時に出力する原データ格納部と、
    前記原データ格納部が出力する注目画素と、該注目画素に対して水平方向に整列し、該注目画素の周辺に位置する画素の各々との差分が閾値より大きいか否かを示す水平方向判定データを生成する水平方向ε判定部と、
    前記ビット拡張付き一次元ｖ次垂直εフィルタ部が出力するデータに対して水平方向に連続した画素データを保持して同時に出力する水平方向データ格納部と、
    前記水平方向データ格納部が出力する注目画素と、該注目画素に対して水平方向に整列し、該注目画素の周辺に位置する画素の各々との水平方向差分データを生成する水平方向差分算出部と、
    前記水平方向ε判定部が出力する判定データと前記水平方向差分算出部が出力する水平方向差分データに基づいて水平方向加重平均値を生成する水平方向判定付加重平均部と、
    注目画素の画像データと、前記水平方向判定付加重平均部が出力する水平方向加重平均値データとのデータ加算値を生成する水平方向加算部とを備える
    ことを特徴とする請求項２４に記載の画像処理装置。
27. 受信したアナログ画像信号をデジタルの画像データに変換し、ｎビット（ｎは整数）の入力画像データからｎ＋αビット（αは整数）の画像データを出力するビット拡張付きエッジ保存型平滑化フィルタ部と、
    前記ビット拡張付きエッジ保存型平滑化フィルタ部が出力するｎ＋αビットの画像を表示する表示部とを備え、
    前記エッジ保存型フィルタ部は、着目画素とその周辺の画素の各々との階調差に応じて平滑化処理をするフィルタであり、
    前記ビット拡張付きエッジ保存型平滑化フィルタ部が、画像の水平方向について処理を行い、次数ｍがｍ≧２ ^α を満たすビット拡張付き一次元ｍ次εフィルタ部である
    ことを特徴とする画像表示装置。
28. 前記ビット拡張付きエッジ保存型平滑化フィルタ部が、εフィルタ部で構成されており、前記εフィルタ部の閾値εが１であることを特徴とする請求項２７に記載の画像表示装置。

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