JP4553481B2 - 走査線補間装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号により表示される走査線の補間処理を行う走査線補間装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
飛び越し走査（インタレース走査）方式の映像信号を順次走査（プログレッシブ走査）方式の映像信号に変換するため、または順次走査方式における走査線の数を増加させるために、走査線の補間処理を行う走査線補間装置が用いられる。
【０００３】
このような走査線補間装置においては、補間処理により作成すべき走査線（以下、補間走査線と呼ぶ）を構成する画素（以下、補間画素と呼ぶ）の値が上下の走査線の画素の値に基づいて算出される。
【０００４】
この場合、通常は、補間画素に対して垂直方向に位置する画素を用いて補間画素の値を算出し、斜め方向のエッジを有する画像または細い斜め線の画像においては、補間画素の斜め方向に位置する画素を用いて補間画素の値を算出することが提案されている。そのために、映像信号により表示される画像において相関の高い方向を判定する相関判定回路が用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の相関判定回路では、補間画素を中心として上下方向および斜め方向のそれぞれ２画素間の差分値を検出し、その差分値に基づいて相関の高い方向の角度を判定している。しかしながら、このような２画素間の差分値を用いる方法では、角度の誤検出が生じることがある。
【０００６】
そこで、判定された方向に位置する２画素間の差分値がしきい値よりも大きい場合には、垂直方向に位置する画素を用いて補間画素の値を算出し、判定された方向に位置する２画素間の差分値がしきい値以下の場合には、斜め方向の画素を用いて補間画素の値を算出することが提案されている。
【０００７】
しかしながら、上記の走査線補間装置では、判定された方向に位置する２画素間の差分値がしきい値の近傍にある場合には、補間画素の値がばらつき、滑らかな画像が得られない。
【０００８】
例えば、図１３に示すように、斜め方向のエッジを有する画像を考える。補間画素ＩＮの上下方向の２画素８１，８２の値がそれぞれ“０”および“１００”であり、一方の斜め方向の画素８３，８４の値がそれぞれ“０”および“１００”であり、他方の斜め方向の画素８５，８６の値が“８０”および“１２０”であるとする。また、しきい値を“４０”とする。
【０００９】
この場合、補間画素ＩＮの上下方向の２画素８１，８２間の差分値が“１００”、一方の斜め方向の２画素８３，８４間の差分値が“１００”、他方の斜め方向の２画素８５，８６間の差分値が“４０”となるので、相関の高い方向は、２画素８５，８６を結ぶ直線の方向となる。この場合、２画素８５，８６間の差分値がしきい値以下であるので、斜め方向の２画素８５，８６を用いて補間画素ＩＮの値が算出される。例えば、２画素８５，８６の値の平均値“１００”が補間画素の値となる。
【００１０】
しかしながら、画素８５の値が“７５”の場合には、２画素８５，８６間の差分値がしきい値よりも大きいので、垂直方向の２画素８１，８２を用いて補間画素ＩＮの値が算出される。例えば、２画素８１，８２の値の平均値５０が補間画素ＩＮの値となる。
【００１１】
このように、画素８５の値が“５”異なるだけで補間画素の値は“５０”異なることになる。その結果、滑らかな画像が得られない。
【００１２】
本発明の目的は、斜め方向のエッジを有する画像において滑らかな補間処理を行うことができる走査線補間装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
（１）第１の発明
第１の発明に係る走査線補間装置は、入力された映像信号に基づいて補間すべき画素の値を算出することにより走査線の補間処理を行う走査線補間装置であって、補間すべき画素に対して垂直方向に位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第１の補間値を算出する第１の補間手段と、補間すべき画素に対する画像の方向を示す信号を入力する入力手段と、補間すべき画素に対して入力手段により入力された信号が示す方向を中心として複数の方向に位置する上下の走査線の複数組の画素の値の差分値をそれぞれ算出する差分算出手段と、補間すべき画素に対して入力手段により入力された信号が示す方向を中心として複数の方向に位置する上下の走査線の複数組の画素をそれぞれ用いた補間処理により第２の補間値を算出する第２の補間手段と、差分算出手段により算出された複数の差分値のうち最小値を判定する最小値判定手段と、第２の補間手段により算出された複数の第２の補間値のうち最小値判定手段により最小値と判定された差分値に対応する第２の補間値を選択する選択手段と、最小値判定手段により最小値と判定された差分値が第１の値以下の場合に、選択手段により選択された第２の補間値を補間すべき画素の値として出力し、最小値判定手段により最小値と判定された差分値が第１の値よりも大きい第２の値以上の場合に、第１の補間手段により算出された第１の補間値を補間すべき画素の値として出力し、最小値判定手段により最小値と判定された差分値が第１の値から第２の値の範囲内にある場合に、第１の補間手段により算出された第１の補間値と選択手段により選択された第２の補間値とを用いた演算により第３の補間値を算出して補間すべき画素の値として出力する補間値出力手段とを備えたものである。
【００１４】
本発明に係る走査線補間装置においては、補間すべき画素に対して垂直方向に位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第１の補間手段により第１の補間値が算出される。また、補間すべき画素に対する画像の方向を示す信号が入力手段により入力され、補間すべき画素に対して入力された信号が示す方向を中心として複数の方向に位置する上下の走査線の複数組の画素の値の差分値が差分算出手段によりそれぞれ算出される。また、補間すべき画素に対して入力された信号が示す方向を中心として複数の方向に位置する上下の走査線の複数組の画素を用いた補間処理により第２の補間手段により第２の補間値がそれぞれ算出される。差分算出手段により算出された複数の差分値のうち最小値が最小値判定手段により判定される。第２の補間手段により算出された複数の第２の補間値のうち最小値判定手段により最小値と判定された差分値に対応する第２の補間値が選択手段により選択される。最小値判定手段により最小値と判定された差分値が第１の値以下の場合に、選択手段により選択された第２の補間値が補間値出力手段により補間すべき画素の値として出力され、最小値判定手段により最小値と判定された差分値が第１の値よりも大きい第２の値以上の場合に、第１の補間値が補間値出力手段により補間すべき画素の値として出力され、最小値判定手段により最小値と判定された差分値が第１の値から第２の値の範囲内にある場合に、第１の補間値と選択手段により選択された第２の補間値とを用いた演算により第３の補間値が算出されて補間値出力手段により補間すべき画素の値として出力される。
【００１５】
このように、複数の方向のうち最も相関の高い方向が判定され、複数の方向の第２の補間値のうち最も相関の高い方向の第２の補間値が選択される。補間すべき画素の最も相関の高い斜め方向の画素の差分値が第１の値と第２の値との間にある場合に、垂直方向の画素を用いて算出された第１の補間値と最も相関の高い斜め方向の画素を用いて算出された第２の補間値とを用いた演算により補間すべき画素の値が算出されるので、斜め方向のエッジを有する画像において滑らかな補間処理を行うことができる。また、画像の角度の誤検出を修正することができる。
【００２３】
（２）第２の発明
第２の発明に係る走査線補間装置は、入力された映像信号に基づいて補間すべき画素の値を算出することにより走査線の補間処理を行う走査線補間装置であって、補間すべき画素に対して垂直方向に位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第１の補間値を算出する第１の補間手段と、補間すべき画素に対する画像の方向を示す信号を入力する入力手段と、補間すべき画素に対して入力手段により入力された信号が示す方向に位置する上下の走査線の画素の値の差分値を算出する差分算出手段と、補間すべき画素に対して入力手段により入力された信号が示す方向に位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第２の補間値を算出する第２の補間手段と、補間すべき画素に対して垂直方向の上下に位置する画素の値をそれぞれ検出する検出手段と、第２の補間手段により算出された第２の補間値が検出手段により検出された値の間にあるか否かを判定する中間値判定手段と、差分算出手段により算出された差分値が第１の値以下の場合に、第２の補間手段により算出された第２の補間値を補間すべき画素の値として出力し、差分算出手段により算出された差分値が第１の値よりも大きい第２の値以上の場合に、第１の補間手段により算出された第１の補間値を補間すべき画素の値として出力し、差分算出手段により算出された差分値が第１の値から第２の値の範囲内にある場合に、第１の補間手段により算出された第１の補間値と第２の補間手段により算出された第２の補間値とを用いた演算により第３の補間値を算出して補間すべき画素の値として出力する補間値出力手段とを備え、補間値出力手段は、中間値判定手段により第２の補間値が検出手段により検出された値の間にないと判定された場合に、差分算出手段により算出された差分値にかかわらず、第１の補間手段により算出された第１の補間値を補間すべき画素の値として出力するものである。
【００２４】
本発明に係る走査線補間装置においては、補間すべき画素に対して垂直方向に位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第１の補間手段により第１の補間値が算出される。また、補間すべき画素に対する画像の方向を示す信号が入力手段により入力され、補間すべき画素に対して入力された信号が示す方向に位置する上下の走査線の画素の値の差分値が差分算出手段により算出される。また、補間すべき画素に対して入力された信号が示す方向に位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第２の補間手段により第２の補間値が算出される。差分値が第１の値以下の場合に、第２の補間値が補間値出力手段により補間すべき画素の値として出力され、差分値が第１の値よりも大きい第２の値以上の場合に、第１の補間値が補間値出力手段により補間すべき画素の値として出力され、差分値が第１の値から第２の値の範囲内にある場合に、第１の補間値と第２の補間値とを用いた演算により第３の補間値が算出されて補間値出力手段により補間すべき画素の値として出力される。
この場合、補間すべき画素に対して垂直方向の上下に位置する画素の値がそれぞれ検出され、第２の補間値が検出された値の間にあるか否かが判定される。第２の補間値が検出された値の間にないと判定された場合に、斜め方向の差分値にかかわらず、第１の補間値が補間すべき画素の値として出力される。
【００２５】
このように、第２の補間値が補間すべき画素の上下の画素の値の間にない場合には第２の補間値を用いずに第１の補間値を用いることにより、画像の角度が誤検出された場合に誤った方向の画素を用いて補間すべき画素の値を算出することを防止することができる。
【００２６】
（３）第３の発明
第３の発明に係る走査線補間装置は、入力された映像信号に基づいて補間すべき画素の値を算出することにより走査線の補間処理を行う走査線補間装置であって、補間すべき画素に対して垂直方向に位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第１の補間値を算出する第１の補間手段と、補間すべき画素に対する画像の方向を示す信号を入力する入力手段と、補間すべき画素に対して入力手段により入力された信号が示す方向に位置する上下の走査線の画素の値の差分値を算出する差分算出手段と、補間すべき画素に対して入力手段により入力された信号が示す方向に位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第２の補間値を算出する第２の補間手段と、補間すべき画素に対して垂直方向の上下に位置する画素の差分値を算出する上下差分演算手段と、差分算出手段により算出された差分値が第１の値以下の場合に、第２の補間手段により算出された第２の補間値を補間すべき画素の値として出力し、差分算出手段により算出された差分値が第１の値よりも大きい第２の値以上の場合に、第１の補間手段により算出された第１の補間値を補間すべき画素の値として出力し、差分算出手段により算出された差分値が第１の値から第２の値の範囲内にある場合に、第１の補間手段により算出された第１の補間値と第２の補間手段により算出された第２の補間値とを用いた演算により第３の補間値を算出して補間すべき画素の値として出力する補間値出力手段とを備え、補間値出力手段は、上下差分演算手段により算出された差分値が所定値よりも小さい場合に、差分算出手段により算出された差分値にかかわらず、第１の補間手段により算出された第１の補間値を補間すべき画素の値として出力するものである。
【００２７】
この場合、補間すべき画素に対して垂直方向の上下に位置する画素の差分値が算出され、垂直方向の差分値が所定値よりも小さい場合に、斜め方向の差分値にかかわらず、第１の補間値が補間すべき画素の値として出力される。
【００２８】
このように、垂直方向の差分値が所定値よりも小さい場合に第２の補間値を用いずに第１の補間値を用いることにより、画像の角度の誤検出による画質の劣化を防止することができる。
【００３１】
（４）第４の発明
第４の発明に係る走査線補間装置は、第１〜第３のいずれかの発明に係る走査線補間装置の構成において、第１の値は０であり、第２の値は予め設定されたしきい値であるものである。
【００３２】
この場合、差分値が０の場合に、第２の補間値が補間すべき画素の値として出力され、差分値がしきい値以上の場合に、第１の補間値が補間すべき画素の値として出力され、差分値が０からしきい値の範囲内にある場合に、第１の補間値と第２の補間値とを用いた演算により算出された第３の補間値が補間すべき画素の値として出力される。
【００３３】
【発明の実施の形態】
（１）第１の実施の形態
図１は本発明の第１の実施の形態における走査線補間装置の構成を示すブロック図である。
【００３４】
図１の走査線補間装置は、ラインメモリ１、垂直方向補間回路２、斜め方向平均値演算部３、斜め方向差分絶対値演算部４および混合部５を含む。
【００３５】
映像信号ＶＤ１は、ラインメモリ１、垂直方向補間回路２、斜め方向平均値演算部３および斜め方向差分絶対値演算部４に入力される。
【００３６】
また、角度信号ＡＮが、入力端子６を介して斜め方向平均値演算部３および斜め方向差分絶対値演算部４に入力される。この角度信号ＡＮは、斜め方向のエッジを有する画像または細い斜め線の画像のように斜め方向の画像の角度を示し、後述する画像角度検出装置により与えられる。
【００３７】
ラインメモリ１は、入力された映像信号ＶＤ１を１ライン（１走査線）分遅延させて出力する。ラインメモリ１から出力される映像信号ＶＤ２は、垂直方向補間回路２、斜め方向平均値演算部３および斜め方向差分絶対値演算部４に与えられる。
【００３８】
本例では、映像信号ＶＤ１，ＶＤ２は２５６階調の輝度を有するものとする。
すなわち、映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の輝度の最小値は“０”であり、最大値は“２５５”である。
【００３９】
垂直方向補間回路２は、入力される映像信号ＶＤ１およびラインメモリ１から出力される映像信号ＶＤ２に基づいて補間画素（補間処理により作成すべき画素）に対して垂直方向の上下に位置する画素を用いて補間処理（以下、垂直方向補間処理と呼ぶ）を行い、垂直方向補間値ＩＤを出力する。この垂直方向補間回路２は、例えば、補間画素に対して垂直方向の上下に位置する画素の値の平均値を垂直方向補間値ＩＤとして算出する。垂直方向補間回路２としては、公知の補間回路を用いることができる。例えば、垂直方向補間回路２として複数の画素の値のうち中間値を選択して出力するメディアンフィルタを用いた補間回路を用いてもよい。
【００４０】
斜め方向平均値演算部３は、入力される映像信号ＶＤ１、ラインメモリ１から出力される映像信号ＶＤ２および角度信号ＡＮに基づいて補間画素に対して斜め方向に位置する上の走査線の画素の値と下の走査線の画素の値との平均値を算出し、算出結果を斜め方向平均値ＡＤとして出力する。この斜め方向平均値演算部３による斜め方向平均値ＡＤの算出処理を斜め方向補間処理と呼ぶ。
【００４１】
斜め方向差分絶対値演算部４は、入力される映像信号ＶＤ１、ラインメモリ１から出力される映像信号ＶＤ２および角度信号ＡＮに基づいて補間画素に対して斜め方向に位置する画素の値の差分の絶対値を算出し、算出結果を斜め方向差分絶対値ＤＤとして出力する。
【００４２】
混合部５は、斜め方向差分絶対値演算部４から出力される斜め方向差分絶対値ＤＤに基づいて、垂直方向補間回路２から出力される垂直方向補間値ＩＤ、斜め方向平均値演算部３から出力される斜め方向平均値ＡＤ、またはそれらの混合値を補間画素の値（以下、補間画素値と呼ぶ）ＩＳとして出力する。混合部５の詳細な動作は後述する。
【００４３】
本実施の形態では、垂直方向補間回路２が第１の補間手段に相当し、角度信号ＡＮを受ける入力端子６が入力手段に相当し、斜め方向差分絶対値算出部４が差分算出手段に相当し、斜め方向平均値演算部３が第２の補間手段に相当し、混合部５が補間値出力手段に相当する。
【００４４】
図２は画像の角度と補間処理に用いる画素との関係を説明するための模式図である。
【００４５】
図２において、ＩＬは補間走査線を示し、ＡＬは補間走査線ＩＬの上の走査線を示し、ＢＬは補間走査線ＩＬの下の走査線を示す。上の走査線ＡＬは画素Ａ１〜Ａ５を含み、下の走査線ＢＬは画素Ｂ１〜Ｂ５を含む。ＩＮは補間画素を示す。
【００４６】
図２の例では、画像の角度は矢印ｄ０で示すように水平方向に対して約４５°となっている。この場合、図１に示される角度信号ＡＮは４５°を表す。図１の斜め方向平均値演算部３は、補間画素ＩＮを中心として角度４５°の方向に位置する上の走査線ＡＬの画素Ａ４の輝度値および下の走査線ＢＬの画素Ｂ２の輝度値の平均値を斜め方向平均値ＡＤとして出力する。また、図１の斜め方向差分絶対値演算部４は、補間画素ＩＮを中心として角度４５°の方向に位置する上の走査線ＡＬの画素Ａ４の輝度値と下の走査線ＢＬの画素Ｂ２の輝度値との差分の絶対値を斜め方向差分絶対値ＤＤとして出力する。
【００４７】
図３は図１の混合部５の動作を説明するための模式図である。
図３に示すように、斜め方向差分絶対値演算部４から出力される斜め方向差分絶対値ＤＤが０の場合には、混合部５は斜め方向平均値演算部３から出力される斜め方向平均値ＡＤを補間画素値ＩＳとして出力する。また、斜め方向差分絶対値演算部４から出力される斜め方向差分絶対値ＤＤが予め設定されたしきい値ＴＨ以上の場合には、混合部５は垂直方向補間回路２から出力される垂直方向補間値ＩＤを補間画素値ＩＳとして出力する。斜め方向差分絶対値演算部４から出力される斜め方向差分絶対値ＤＤが０としきい値ＴＨとの間にある場合には、混合部５は斜め方向平均値演算部３から出力される斜め方向平均値ＡＤと垂直方向補間回路２から出力される垂直方向補間値ＩＤとを斜め方向差分絶対値ＤＤに応じた比率で混合し、混合値を補間画素値ＩＳとして出力する。
【００４８】
図４は斜め方向差分絶対値と斜め方向平均値の係数および垂直方向補間値の係数との関係を示す模式図である。
【００４９】
図１の混合部５は、斜め方向差分絶対値ＤＤが０としきい値ＴＨとの間にある場合に次式により混合値ＣＸを算出する。
【００５０】
ＣＸ＝Ｋ１・ＡＤ＋Ｋ２・ＩＤ …（１）
上式（１）において、Ｋ１およびＫ２はそれぞれ斜め方向平均値および垂直方向補間値の係数であり、Ｋ１＋Ｋ２は常に１となるように設定する。図４の横軸は斜め方向差分絶対値ＤＤを示し、縦軸は係数Ｋ１およびＫ２を示す。
【００５１】
図４に示すように、斜め方向平均値ＡＤの係数Ｋ２は、斜め方向差分絶対値ＤＤが０のときに１．０となり、斜め方向差分絶対値ＤＤが増加するにつれて減少し、斜め方向差分絶対値ＤＤがしきい値ＴＨのときに０となる。一方、垂直方向補間値ＩＤの係数Ｋ１は、斜め方向差分絶対値ＤＤが０のときに０となり、斜め方向差分絶対値ＤＤが増加するにつれて増加し、斜め方向差分絶対値ＤＤがしきい値ＴＨのときに１．０となる。
【００５２】
なお、図４の例では、斜め方向平均値ＡＤの係数Ｋ２および垂直方向補間値ＩＤの係数Ｋ１が斜め方向差分絶対値ＤＤに対して直線的に減少および増加しているが、これに限定されず、斜め方向平均値ＡＤの係数Ｋ２および垂直方向補間値ＩＤの係数Ｋ１が曲線状に変化してもよい。
【００５３】
本実施の形態の走査線補間装置においては、斜め方向差分絶対値ＤＤが０としきい値ＴＨとの間にある場合に、混合部５が斜め方向差分絶対値ＤＤに応じて垂直方向補間値ＩＤおよび斜め方向平均値ＡＤの比率を変化させて混合し、補間画素値ＩＳとして出力するので、斜め方向のエッジを有する画像において滑らかな補間処理が可能となる。
【００５４】
なお、斜め方向差分絶対値ＤＤが０の場合のみに斜め方向平均値ＡＤを補間画素値ＩＳとして出力する例を示したが、これに限るものではなく、０より大きくしきい値ＴＨより小さい任意の値で斜め方向平均値ＡＤを補間画素値ＩＳとして出力するように設定してもよい。
【００５５】
（２）第２の実施の形態
図５は本発明の第２の実施の形態における走査線補間装置の構成を示すブロック図である。
【００５６】
図５の走査線補間装置は、ラインメモリ１１、垂直方向補間回路１２、垂直方向上下画素値抽出部１３、斜め方向平均値演算部１４、垂直方向上下画素差分絶対値演算部１５、斜め方向差分絶対値演算部１６、セレクタ１７、最小値判定部１８、セレクタ１９、中間値判定部２０および混合部２１を含む。
【００５７】
映像信号ＶＤ１は、ラインメモリ１１、垂直方向補間回路１２、垂直方向上下画素値抽出部１３、斜め方向平均値演算部１４、垂直方向上下画素差分絶対値演算部１５および斜め方向差分絶対値演算部１６に入力される。また、角度信号ＡＮは、入力端子２２を介して斜め方向平均値演算部１４および斜め方向差分絶対値演算部１６に入力される。
【００５８】
ラインメモリ１１は、入力された映像信号ＶＤ１を１ライン（１走査線）遅延させて出力する。ラインメモリ１１から出力される映像信号ＶＤ２は、垂直方向補間回路１２、垂直方向上下画素値抽出部１３、斜め方向平均値演算部１４、垂直方向上下画素差分絶対値演算部１５および斜め方向差分絶対値演算部１６に与えられる。
【００５９】
本例においても、映像信号ＶＤ１，ＶＤ２は２５６階調の輝度を有するものとする。すなわち、映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の輝度の最小値は“０”であり、最大値は“２５５”である。
【００６０】
垂直方向補間回路１２は、図１の垂直方向補間回路２と同様に、入力される映像信号ＶＤ１およびラインメモリ１１から出力される映像信号ＶＤ２に基づいて補間画素に対して垂直方向の上下に位置する画素を用いて垂直方向補間処理を行い、垂直方向補間値ＩＤを出力する。
【００６１】
垂直方向上下画素値抽出部１３は、入力される映像信号ＶＤ１およびラインメモリ１１から出力される映像信号ＶＤ２に基づいて、補間画素に対して垂直方向に位置する上の走査線の画素の値および下の走査線の画素の値をそれぞれ垂直上画素値Ｐおよび垂直下画素値Ｑとして出力する。
【００６２】
斜め方向平均値演算部１４は、入力される映像信号ＶＤ１、ラインメモリ１１から出力される映像信号ＶＤ２および角度検出信号ＡＮに基づいて、補間画素に対して角度信号ＡＮにより示される角度の方向（０方向と呼ぶ）に位置する上の走査線の画素の値と下の走査線の画素の値との平均値を算出し、算出結果を斜め方向平均値Ａｂとして出力する。また、斜め方向平均値演算部１４は、角度信号ＡＮにより示される角度を中心として１つ小さい角度の方向（−１方向と呼ぶ）に位置する上の走査線の画素の値と下の走査線の画素の値との平均値を算出し、算出結果を斜め方向平均値Ａａとして出力するとともに、角度信号ＡＮにより示される角度を中心として１つ大きい角度の方向（＋１方向と呼ぶ）に位置する上の走査線の画素の値と下の走査線の画素の値との平均値を算出し、算出結果を斜め方向平均値Ａｃとして出力する。
【００６３】
垂直方向上下画素差分絶対値演算部１５は、入力される映像信号ＶＤ１およびラインメモリ１１から出力される映像信号ＶＤ２に基づいて、補間画素に対して垂直方向に位置する上の走査線の画素の値と下の走査線の画素の値との差分の絶対値を算出し、上下差分絶対値ＡＢとして出力する。
【００６４】
斜め方向差分絶対値演算部１６は、入力される映像信号ＶＤ１、ラインメモリ１１から出力される映像信号ＶＤ２および角度信号ＡＮに基づいて、補間画素に対して角度信号ＡＮにより示される角度の方向（０方向）に位置する上の走査線の画素の値と下の走査線の画素の値との差分の絶対値を算出し、斜め方向差分絶対値Ｄｂとして出力する。また、斜め方向差分絶対値演算部１６は、角度信号ＡＮにより示される角度を中心として１つ小さい角度の方向（−１方向）に位置する上の走査線の画素の値と下の走査線の画素の値との差分の絶対値を算出し、算出結果を斜め方向差分絶対値Ｄａとして出力するとともに、角度信号ＡＮにより示される角度を中心として１つ大きい角度の方向（＋１方向）に位置する上の走査線の画素の値と下の走査線の画素の値との差分の絶対値を算出し、算出結果を斜め方向差分絶対値Ｄｃとして出力する。
【００６５】
最小値判定部１８は、斜め方向差分絶対値演算部１６から出力される斜め方向差分絶対値Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃのうち最小値を判定し、最小値となる角度を示す判定結果をセレクタ１７，１９に与える。
【００６６】
セレクタ１７は、最小値判定部１８により与えられる判定結果に基づいて斜め方向平均値演算部１４から出力される斜め方向平均値Ａａ，Ａｂ，Ａｃのうち判定結果が示す角度に対応する斜め方向平均値を選択し、斜め方向平均値Ｒとして出力する。
【００６７】
セレクタ１９は、最小値判定部１８により与えられる判定結果に基づいて斜め方向差分絶対値演算部１６から出力される斜め方向差分絶対値Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃのうち判定結果が示す角度に対応する斜め方向差分絶対値を選択し、斜め方向差分絶対値Ｓとして出力する。
【００６８】
中間値判定部２０は、垂直方向上下画素値抽出部１３から出力される垂直上画素値Ｐおよび垂直下画素値Ｑならびにセレクタ１７から出力される斜め方向平均値Ｒのうち中間値を判定し、判定結果を混合部２１に与える。
【００６９】
混合部２１は、セレクタ１９から出力される斜め方向差分絶対値Ｓに基づいて、垂直方向補間回路１２から出力される垂直方向補間値ＩＤ、セレクタ１７から出力される斜め方向平均値Ｒ、またはそれらの混合値を補間画素値ＩＳとして出力する。斜め方向差分絶対値Ｓと垂直方向補間値ＩＤとの混合値の算出方法は、図２および図３に示した斜め方向平均値ＡＤと垂直方向補間値ＩＤとの混合値の算出方法と同様である。
【００７０】
また、混合部２１は、中間値判定部２０の判定結果が斜め方向平均値Ｒでない場合、すなわち斜め方向平均値Ｒが垂直上画素値Ｐと垂直下画素値Ｑとの中間値でない場合には、垂直方向補間回路１２から出力される垂直方向補間値ＩＤを補間画素値ＩＳとして出力する。それにより、斜め方向平均値Ｒが補間画素の上下の画素の値の間にない場合には、斜め方向補間処理が行われずに垂直方向補間処理が行われる。
【００７１】
斜め方向差分絶対値演算部１６は、垂直方向上下画素差分絶対値演算部１５により与えられた上下差分絶対値ＡＢが所定値よりも小さい場合に、斜め方向差分絶対値Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃとして輝度の最大値“２５５”をそれぞれ出力する。それにより、セレクタ１９から出力される斜め方向差分絶対値Ｓが最大値“２５５”となる。したがって、混合部２１は、垂直方向補間回路１２から出力される垂直方向補間値ＩＤを補間画素値ＩＳとして出力する。すなわち、補間画素の上下の画素の差分の絶対値が小さい場合には斜め方向補間処理が行われずに垂直方向補間処理が行われる。
【００７２】
本実施の形態では、垂直方向補間回路１２が第１の補間手段に相当し、角度信号ＡＮを受ける入力端子２２が入力手段に相当し、斜め方向差分絶対値演算部１６が差分算出手段に相当し、斜め方向平均値演算部１４が第２の補間手段に相当し、混合部２２が補間値出力手段に相当する。
【００７３】
また、最小値判定部１８が最小値判定手段に相当し、セレクタ１７が選択手段に相当し、垂直方向上下画素値抽出部１３が検出手段に相当し、中間値判定部２０が中間値判定手段に相当し、垂直方向上下画素差分絶対値演算部１５が上下差分演算手段に相当する。
【００７４】
図６は図５の斜め方向平均値演算部１４および斜め方向差分絶対値演算部１６による斜め方向補間処理を説明するための模式図である。
【００７５】
図６において、ＩＬは補間走査線を示し、ＡＬは補間走査線ＩＬの上の走査線を示し、ＢＬは補間走査線ＩＬの下の走査線を示す。上の走査線ＡＬは画素Ａ１〜Ａ５を含み、下の走査線ＢＬは画素Ｂ１〜Ｂ５を含む。ＩＮは補間画素を示す。
【００７６】
図６の例では、図５の角度信号ＡＮが表す画像の角度を矢印ｄ０で示し、−１方向を矢印ｄ−で示し、＋１方向を矢印ｄ＋で示す。
【００７７】
図５の斜め方向平均値演算部１４は、補間画素ＩＮを中心として矢印ｄ０の方向に位置する上の走査線ＡＬの画素Ａ４の輝度値および下の走査線ＢＬの画素Ｂ２の輝度値の平均値を斜め方向平均値Ａｂとして出力し、矢印ｄ−の方向に位置する上の走査線ＡＬの画素Ａ５の輝度値および下の走査線ＢＬの画素Ｂ１の輝度値の平均値を斜め方向平均値Ａａとして出力し、矢印ｄ＋の方向に位置する上の走査線ＡＬの画素Ａ３の輝度値および下の走査線ＢＬの画素Ｂ３の輝度値の平均値を斜め方向平均値Ａｃとして出力する。また、図５の斜め方向差分絶対値演算部１４は、補間画素ＩＮを中心として矢印ｄ０の方向に位置する上の走査線ＡＬの画素Ａ４の輝度値と下の走査線ＢＬの画素Ｂ２の輝度値との差分の絶対値を斜め方向差分絶対値Ｄｂとして出力し、矢印ｄ−の方向に位置する上の走査線ＡＬの画素Ａ５の輝度値と下の走査線ＢＬの画素Ｂ１の輝度値との差分の絶対値を斜め方向差分絶対値Ｄａとして出力するとともに、矢印ｄ＋の方向に位置する上の走査線ＡＬの画素Ａ３の輝度値と下の走査線ＢＬの画素Ｂ３の輝度値との差分の絶対値を斜め方向差分絶対値Ｄｃとして出力する。
【００７８】
本実施の形態の走査線補間装置においては、斜め方向差分絶対値Ｓが０としきい値ＴＨとの間にある場合に、斜め方向差分絶対値Ｓに応じて垂直方向補間値ＩＤおよび斜め方向差分絶対値Ｒの比率を変化させて混合し、補間画素値ＩＳとして出力するので、斜め方向のエッジを有する画像において滑らかな補間処理が可能となる。
【００７９】
また、斜め方向差分絶対値演算部１６により算出された斜め方向差分絶対値Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃに基づいて角度信号ＡＮにより示される方向、−１方向および＋１方向のうち最も相関の高い方向を判定し、斜め方向平均値演算部１４により算出された斜め方向平均値Ａａ，Ａｂ，Ａｃのうち最も相関の高い方向に対応する斜め方向平均値を選択するので、画像の角度の誤検出を修正することができる。
【００８０】
さらに、斜め方向のエッジを有する画像においては、補間画素の値は上下の画素の値の中間となる。斜め方向平均値Ｒが補間画素の上下の画素の値の中間にない場合には、斜め方向補間処理を行わずに垂直方向補間処理を行うことにより、画像の角度が誤検出された場合に誤った方向の画素に基づいて補間画素値ＩＳを算出することを防止することができる。
【００８１】
また、斜め方向のエッジを有する画像では、補間画素に対して垂直方向の上下に位置する画素間の差分は大きい。補間画素の上下の画素の差分の絶対値が小さい場合には斜め方向補間処理を行わずに垂直方向補間処理を行うことにより、画像の角度の誤検出による画質の劣化を防止することができる。
【００８２】
図７は角度信号ＡＮを出力する画像角度検出装置の構成の一例を示すブロック図である。
【００８３】
図７の画像角度検出装置は、ラインメモリ３１、２値化部３２、検出ウィンドウ内映像信号処理部３３、パターンマッチング角度検出部３４およびリファレンスパターン発生部３５を含む。
【００８４】
映像信号ＶＤ１は、ラインメモリ３１、２値化部３２および検出ウィンドウ内映像信号処理部３３に入力される。ラインメモリ３１は、入力された映像信号ＶＤ１を１ライン（１走査線）分遅延させて出力する。ラインメモリ３１から出力される映像信号ＶＤ２は、２値化部３２および検出ウィンドウ内映像信号処理部３３に与えられる。
【００８５】
２値化部３２は、入力される映像信号ＶＤ１およびラインメモリ３１から出力される映像信号ＶＤ２を、後述する検出ウィンドウ内映像信号処理部３３から与えられる平均輝度値ＬＵをしきい値として２値化し、“１”および“０”からなる２値化パターンＢＩを出力する。２値化パターンＢＩは、検出ウィンドウのサイズを有する。
【００８６】
ここで、検出ウィンドウは、例えば、映像信号ＶＤ１の７画素および映像信号ＶＤ２の７画素を含む７×２画素の矩形領域、映像信号ＶＤ１の１５画素および映像信号ＶＤ２の１５画素を含む１５×２画素の矩形領域等である。なお、以下の説明では、検出ウィンドウのサイズを７×２画素とする。この場合、２値化パターンＢＩのサイズは７×２画素となる。
【００８７】
検出ウィンドウ内映像信号処理部３３は、入力される映像信号ＶＤ１およびラインメモリ３１から出力される映像信号ＶＤ２に検出ウィンドウを設定し、検出ウィンドウ内の映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の輝度の平均値を算出し、２値化部３２に平均輝度値ＬＵを２値化のためのしきい値として与える。
【００８８】
リファレンスパターン発生部３５は、“１”および“０”からなる複数のリファレンスパターンＲＡを発生し、パターンマッチング角度検出部３４に与える。各リファレンスパターンＲＡのサイズは検出ウィンドウのサイズに等しい。
【００８９】
パターンマッチング角度検出部３４は、２値化部３２から与えられる２値化パターンＢＩをリファレンスパターン発生部３５から与えられる複数のリファレンスパターンＲＡの各々と比較し、一致したリファレンスパターンＲＡの角度を角度信号ＡＮとして出力する。以下、２値化パターンＢＩと各リファレンスパターンＲＡとの比較動作をパターンマッチングと呼ぶ。
【００９０】
図８は図７の２値化部３２から出力される２値化パターンＢＩの一例を示す模式図である。
【００９１】
図８において、ＩＮは補間画素を示し、ＩＬは補間走査線を示す。また、ＡＬは補間走査線ＩＬの上の走査線を示し、ＢＬは補間走査線ＩＬの下の走査線を示す。
【００９２】
図８の例では、輝度の低い部分（暗い部分）が“０”で示され、輝度の高い部分（明るい部分）が“１”で示されている。２値化パターンＢＩにおいては、画像のエッジの角度が４５°となっている。ここでは、水平方向の角度を０とし、右上の斜め方向の角度を正としている。
【００９３】
図９は図７のリファレンスパターン発生部３５により発生されるリファレンスパターンの例を示す模式図である。網掛けが施されている画素は、太線で示される補間画素の値の算出に用いる上下の走査線の画素である。
【００９４】
図９（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）はそれぞれ４５°、３４°、２７°、２２°および１８°のリファレンスパターンを示す。図９の例では、左上が暗い部分となり、右下が明るい部分となっている。
【００９５】
図９に示すように、二次元の輝度分布によるリファレンスパターンにおいては、補間画素を中心とした点対称の位置の画素間を結ぶ直線の角度だけでなく、それらの角度の間の角度も設定することができる。例えば、４５°、２７°および１８°の間の角度である３４°および２２°を設定することができる。
【００９６】
例えば、図８の２値化パターンＢＩは図９（ａ）のリファレンスパターンと一致する。この場合、図７パターンマッチング角度検出部３５は、４５°を示す角度信号ＡＮを出力する。
【００９７】
図７の画像角度検出装置においては、検出ウィンドウ内の映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の輝度分布を２値化パターンＢＩに変換し、２値化パターンＢＩと予め設定された複数のリファレンスパターンＲＡとのパターンマッチングを行うことにより、少ない回路規模で画像の角度を検出することができる。
【００９８】
この場合、検出ウィンドウ内の平均輝度値を２値化のしきい値として用いているので、外部から２値化のしきい値を設定することなく、画像の輝度レベルに関係なく２値化パターンＢＩを作成することができる。
【００９９】
また、二次元の輝度分布によるパターンマッチングを行っているので、２画素間の差分値を用いる場合と比較して誤検出が抑制され、斜め方向のエッジを有する画像の角度を正確に検出することができる。
【０１００】
さらに、二次元の輝度分布によるリファレンスパターンＲＡを用いることにより、検出する角度が補間画素を中心として点対称の位置にある画素を結ぶ直線の角度に限定されず、それらの角度の間の角度を検出することもできる。したがって、少ない容量のラインメモリ３１を用いてより細かい間隔で角度を検出することができる。
【０１０１】
図１０は角度信号ＡＮを出力する画像角度検出装置の構成の他の例を示すブロック図である。
【０１０２】
図１０の画像角度検出装置は、ラインメモリ４１、上ライン極大極小検出部４２、下ライン極大極小検出部４３、パターンマッチング角度検出部４４およびリファレンスパターン発生部４５を含む。
【０１０３】
映像信号ＶＤ１は、ラインメモリ４１および下ライン極大極小検出部４３に入力される。ラインメモリ４１は、入力された映像信号ＶＤ１を１ライン（１走査線）分遅延させて出力する。ラインメモリ４１から出力される映像信号ＶＤ２は、上ライン極大極小検出部４２に与えられる。
【０１０４】
上ライン極大極小検出部４２は、ラインメモリ４１から出力される映像信号ＶＤ２において水平方向の輝度分布の極大点および極小点を検出し、極大点および極小点の位置を示す極大極小パターンＰ１をパターンマッチング角度検出部４４に与える。下ライン極大極小検出部４３は、入力される映像信号ＶＤ１において水平方向の輝度分布の極大点および極小点を検出し、極大点および極小点の位置を示す極大極小パターンＰ２をパターンマッチング角度検出部４４に与える。極大極小パターンＰ１および極大極小パターンＰ２は、それぞれ検出ウィンドウの１走査線分のサイズを有する。
【０１０５】
ここで、検出ウィンドウは、例えば、映像信号ＶＤ１の７画素および映像信号ＶＤ２の７画素を含む７×２画素の矩形領域、映像信号ＶＤ１の１５画素および映像信号ＶＤ２の１５画素を含む１５×２画素の矩形領域等である。なお、以下の説明では、検出ウィンドウのサイズを７×２画素とする。この場合、極大極小パターンＰ１および極大極小パターンＰ２のサイズはそれぞれ７画素である。
【０１０６】
リファレンスパターン発生部４５は、検出ウィンドウ内の極大点および極小点の位置を示す複数のリファレンスパターンＲＢを発生し、パターンマッチング角度検出部４４に与える。各リファレンスパターンＲＢのサイズは検出ウィンドウのサイズに等しい。
【０１０７】
パターンマッチング角度検出部４４は、上ライン極大極小検出部４２から出力される極大極小パターンＰ１および下ライン極大極小検出部４３から出力される極大極小パターンＰ２をリファレンスパターン発生部４５から与えられる複数のリファレンスパターンＲＢの各々と比較し、一致したリファレンスパターンＲＢの角度を示す角度信号ＡＮを出力する。
【０１０８】
以下、極大極小パターンＰ１，Ｐ２と各リファレンスパターンＲＢとの比較動作をパターンマッチングと呼ぶ。
【０１０９】
図１１は図１０の上ライン極大極小検出部４２および下ライン極大極小検出部４３から出力される極大極小パターンＰ１，Ｐ２の一例を示す模式図である。
【０１１０】
図１１において、ＩＮは補間画素を示し、ＩＬは補間走査線を示す。また、ＡＬは補間走査線ＩＬの上の走査線を示し、ＢＬは補間走査線ＩＬの下の走査線を示す。
【０１１１】
図１１の例では、水平方向の輝度分布において極大点を有する画素の位置が「大」で示され、水平方向の輝度分布において極小点を有する画素の位置が「小」で示されている。なお、実際には、極大点を有する画素の位置および極小点を有する画素の位置は所定の数値で示される。極大極小パターンＰ１，Ｐ２においては、走査線ＡＬおよび走査線ＢＬの輝度分布において極大点同士を結ぶ直線および極小点同士を結ぶ直線の角度が４５°となっている。ここでは、水平方向の角度を０とし、右上の斜め方向の角度を正としている。
【０１１２】
図１２は図１０のリファレンスパターン発生部４５により発生されるリファレンスパターンの例を示す模式図である。
【０１１３】
図１２（ａ），（ｂ）はそれぞれ４５°および３４°のリファレンスパターンを示す。図１２において、極大点を有する画素の位置が「大」で示され、極小点を有する画素の位置が「小」で示されている。なお、実際には、極大点を有する画素の位置および極小点を有する画素の位置は所定の数値で示されている。
【０１１４】
図１２（ａ），（ｂ）に示すように、極大点および極小点を対として２つの走査線の輝度分布における極大点同士を結ぶ直線および極小点同士を結ぶ直線の角度がそれぞれ４５°および３４°に設定されている。
【０１１５】
例えば、図１１の極大極小パターンＰ１，Ｐ２は図１２（ａ）のリファレンスパターンと一致する。この場合、図１０のパターンマッチング角度検出部４４は、４５°を示す角度信号ＡＮを出力する。
【０１１６】
図１０の画像角度検出装置においては、検出ウィンドウ内の映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の輝度分布における極大点および極小点の位置を表す極大極小パターンＰ１，Ｐ２を作成し、極大極小パターンＰ１，Ｐ２と予め設定された複数のリファレンスパターンＲＢとのパターンマッチングを行うことにより、少ない回路規模で画像の角度を検出することができる。
【０１１７】
この場合、極大点および極小点を対として検出することにより、細い斜め線の画像の角度を検出することができる。
【０１１８】
また、二次元の輝度分布によるパターンマッチングを行っているので、２画素間の差分値を用いる場合と比較して誤検出が抑制され、細い斜め線の画像の角度を正確に検出することができる。
【０１１９】
さらに、二次元の輝度分布によるリファレンスパターンＲＢを用いることにより、検出する角度が補間画素を中心として点対称の位置にある画素を結ぶ直線の角度に限定されず、それらの角度の間の角度を検出することもできる。したがって、少ない容量のラインメモリ４１を用いてより細かい間隔で角度を検出することができる。
【０１２０】
なお、図５の垂直方向上下画素値抽出部１３および中間値判定部２０を用いた処理を行う場合、および垂直方向上下画素差分絶対値演算部１５を用いた処理を行う場合には、図７の画像角度検出装置を用いることが好ましい。
【０１２１】
また、画像角度検出装置の構成は上記の例に限定されず、例えば、特開平１−３３１６７号公報等に開示される公知の相関判定回路を用いてもよい。
【０１２２】
【発明の効果】
本発明によれば、補間すべき画素の斜め方向の画素の差分値が第１の値と第２の値との間にある場合に、垂直方向の画素を用いて算出された第１の補間値と斜め方向の画素を用いて算出された第２の補間値とを用いた演算により補間すべき画素の値が算出されるので、斜め方向のエッジを有する画像において滑らかな補間処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における走査線補間装置の構成を示すブロック図
【図２】画像の角度と補間処理に用いる画素との関係を説明するための模式図
【図３】図１の混合部の動作を説明するための模式図
【図４】斜め方向差分絶対値と斜め方向平均値の係数および垂直方向補間値の係数との関係を示す模式図
【図５】本発明の第２の実施の形態における走査線補間装置の構成を示すブロック図
【図６】図５の走査線補間装置の斜め方向平均値演算部および斜め方向差分絶対値演算部による斜め方向補間処理を説明するための模式図
【図７】角度信号を出力する画像角度検出装置の構成の一例を示すブロック図
【図８】図７の２値化部から出力される２値化パターンの一例を示す図
【図９】図７のリファレンスパターン発生部により発生されるリファレンスパターンの例を示す模式図
【図１０】角度信号を出力する画像角度検出装置の構成の他の例を示すブロック図
【図１１】図１０の上ライン極大極小検出部および下ライン極大極小検出部から出力される極大極小パターンの例を示す模式図
【図１２】図１１のリファレンスパターン発生部により発生されるリファレンスパターンの例を示す模式図
【図１３】従来の走査線補間装置における補間処理を説明するための模式図
【符号の説明】
１，１１ ラインメモリ
２，１２ 垂直方向補間回路
３，１４ 斜め方向平均値演算部
４，１６ 斜め方向差分絶対値演算部
５，２１ 混合部
６，２２ 入力端子
１３ 垂直方向上下画素値抽出部
１５ 垂直方向上下画素差分絶対値演算部
１７，１９ セレクタ
１８ 最小値判定部
２０ 中間値判定部
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号により表示される走査線の補間処理を行う走査線補間装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
飛び越し走査（インタレース走査）方式の映像信号を順次走査（プログレッシブ走査）方式の映像信号に変換するため、または順次走査方式における走査線の数を増加させるために、走査線の補間処理を行う走査線補間装置が用いられる。
【０００３】
このような走査線補間装置においては、補間処理により作成すべき走査線（以下、補間走査線と呼ぶ）を構成する画素（以下、補間画素と呼ぶ）の値が上下の走査線の画素の値に基づいて算出される。
【０００４】
この場合、通常は、補間画素に対して垂直方向に位置する画素を用いて補間画素の値を算出し、斜め方向のエッジを有する画像または細い斜め線の画像においては、補間画素の斜め方向に位置する画素を用いて補間画素の値を算出することが提案されている。そのために、映像信号により表示される画像において相関の高い方向を判定する相関判定回路が用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の相関判定回路では、補間画素を中心として上下方向および斜め方向のそれぞれ２画素間の差分値を検出し、その差分値に基づいて相関の高い方向の角度を判定している。しかしながら、このような２画素間の差分値を用いる方法では、角度の誤検出が生じることがある。
【０００６】
そこで、判定された方向に位置する２画素間の差分値がしきい値よりも大きい場合には、垂直方向に位置する画素を用いて補間画素の値を算出し、判定された方向に位置する２画素間の差分値がしきい値以下の場合には、斜め方向の画素を用いて補間画素の値を算出することが提案されている。
【０００７】
しかしながら、上記の走査線補間装置では、判定された方向に位置する２画素間の差分値がしきい値の近傍にある場合には、補間画素の値がばらつき、滑らかな画像が得られない。
【０００８】
例えば、図１３に示すように、斜め方向のエッジを有する画像を考える。補間画素ＩＮの上下方向の２画素８１，８２の値がそれぞれ“０”および“１００”であり、一方の斜め方向の画素８３，８４の値がそれぞれ“０”および“１００”であり、他方の斜め方向の画素８５，８６の値が“８０”および“１２０”であるとする。また、しきい値を“４０”とする。
【０００９】
この場合、補間画素ＩＮの上下方向の２画素８１，８２間の差分値が“１００”、一方の斜め方向の２画素８３，８４間の差分値が“１００”、他方の斜め方向の２画素８５，８６間の差分値が“４０”となるので、相関の高い方向は、２画素８５，８６を結ぶ直線の方向となる。この場合、２画素８５，８６間の差分値がしきい値以下であるので、斜め方向の２画素８５，８６を用いて補間画素ＩＮの値が算出される。例えば、２画素８５，８６の値の平均値“１００”が補間画素の値となる。
【００１０】
しかしながら、画素８５の値が“７５”の場合には、２画素８５，８６間の差分値がしきい値よりも大きいので、垂直方向の２画素８１，８２を用いて補間画素ＩＮの値が算出される。例えば、２画素８１，８２の値の平均値５０が補間画素ＩＮの値となる。
【００１１】
このように、画素８５の値が“５”異なるだけで補間画素の値は“５０”異なることになる。その結果、滑らかな画像が得られない。
【００１２】
本発明の目的は、斜め方向のエッジを有する画像において滑らかな補間処理を行うことができる走査線補間装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
（１）第１の発明
第１の発明に係る走査線補間装置は、入力された映像信号に基づいて補間すべき画素の値を算出することにより走査線の補間処理を行う走査線補間装置であって、補間すべき画素に対して垂直方向に位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第１の補間値を算出する第１の補間手段と、補間すべき画素に対する画像の方向を示す信号を入力する入力手段と、補間すべき画素に対して入力手段により入力された信号が示す方向を中心として複数の方向に位置する上下の走査線の複数組の画素の値の差分値をそれぞれ算出する差分算出手段と、補間すべき画素に対して入力手段により入力された信号が示す方向を中心として複数の方向に位置する上下の走査線の複数組の画素をそれぞれ用いた補間処理により第２の補間値を算出する第２の補間手段と、差分算出手段により算出された複数の差分値のうち最小値を判定する最小値判定手段と、第２の補間手段により算出された複数の第２の補間値のうち最小値判定手段により最小値と判定された差分値に対応する第２の補間値を選択する選択手段と、最小値判定手段により最小値と判定された差分値が第１の値以下の場合に、選択手段により選択された第２の補間値を補間すべき画素の値として出力し、最小値判定手段により最小値と判定された差分値が第１の値よりも大きい第２の値以上の場合に、第１の補間手段により算出された第１の補間値を補間すべき画素の値として出力し、最小値判定手段により最小値と判定された差分値が第１の値から第２の値の範囲内にある場合に、第１の補間手段により算出された第１の補間値と選択手段により選択された第２の補間値とを用いた演算により第３の補間値を算出して補間すべき画素の値として出力する補間値出力手段とを備えたものである。
【００１４】
本発明に係る走査線補間装置においては、補間すべき画素に対して垂直方向に位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第１の補間手段により第１の補間値が算出される。また、補間すべき画素に対する画像の方向を示す信号が入力手段により入力され、補間すべき画素に対して入力された信号が示す方向を中心として複数の方向に位置する上下の走査線の複数組の画素の値の差分値が差分算出手段によりそれぞれ算出される。また、補間すべき画素に対して入力された信号が示す方向を中心として複数の方向に位置する上下の走査線の複数組の画素を用いた補間処理により第２の補間手段により第２の補間値がそれぞれ算出される。差分算出手段により算出された複数の差分値のうち最小値が最小値判定手段により判定される。第２の補間手段により算出された複数の第２の補間値のうち最小値判定手段により最小値と判定された差分値に対応する第２の補間値が選択手段により選択される。最小値判定手段により最小値と判定された差分値が第１の値以下の場合に、選択手段により選択された第２の補間値が補間値出力手段により補間すべき画素の値として出力され、最小値判定手段により最小値と判定された差分値が第１の値よりも大きい第２の値以上の場合に、第１の補間値が補間値出力手段により補間すべき画素の値として出力され、最小値判定手段により最小値と判定された差分値が第１の値から第２の値の範囲内にある場合に、第１の補間値と選択手段により選択された第２の補間値とを用いた演算により第３の補間値が算出されて補間値出力手段により補間すべき画素の値として出力される。
【００１５】
このように、複数の方向のうち最も相関の高い方向が判定され、複数の方向の第２の補間値のうち最も相関の高い方向の第２の補間値が選択される。補間すべき画素の最も相関の高い斜め方向の画素の差分値が第１の値と第２の値との間にある場合に、垂直方向の画素を用いて算出された第１の補間値と最も相関の高い斜め方向の画素を用いて算出された第２の補間値とを用いた演算により補間すべき画素の値が算出されるので、斜め方向のエッジを有する画像において滑らかな補間処理を行うことができる。また、画像の角度の誤検出を修正することができる。
【００２３】
（２）第２の発明
第２の発明に係る走査線補間装置は、入力された映像信号に基づいて補間すべき画素の値を算出することにより走査線の補間処理を行う走査線補間装置であって、補間すべき画素に対して垂直方向に位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第１の補間値を算出する第１の補間手段と、補間すべき画素に対する画像の方向を示す信号を入力する入力手段と、補間すべき画素に対して入力手段により入力された信号が示す方向に位置する上下の走査線の画素の値の差分値を算出する差分算出手段と、補間すべき画素に対して入力手段により入力された信号が示す方向に位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第２の補間値を算出する第２の補間手段と、補間すべき画素に対して垂直方向の上下に位置する画素の値をそれぞれ検出する検出手段と、第２の補間手段により算出された第２の補間値が検出手段により検出された値の間にあるか否かを判定する中間値判定手段と、差分算出手段により算出された差分値が第１の値以下の場合に、第２の補間手段により算出された第２の補間値を補間すべき画素の値として出力し、差分算出手段により算出された差分値が第１の値よりも大きい第２の値以上の場合に、第１の補間手段により算出された第１の補間値を補間すべき画素の値として出力し、差分算出手段により算出された差分値が第１の値から第２の値の範囲内にある場合に、第１の補間手段により算出された第１の補間値と第２の補間手段により算出された第２の補間値とを用いた演算により第３の補間値を算出して補間すべき画素の値として出力する補間値出力手段とを備え、補間値出力手段は、中間値判定手段により第２の補間値が検出手段により検出された値の間にないと判定された場合に、差分算出手段により算出された差分値にかかわらず、第１の補間手段により算出された第１の補間値を補間すべき画素の値として出力するものである。
【００２４】
本発明に係る走査線補間装置においては、補間すべき画素に対して垂直方向に位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第１の補間手段により第１の補間値が算出される。また、補間すべき画素に対する画像の方向を示す信号が入力手段により入力され、補間すべき画素に対して入力された信号が示す方向に位置する上下の走査線の画素の値の差分値が差分算出手段により算出される。また、補間すべき画素に対して入力された信号が示す方向に位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第２の補間手段により第２の補間値が算出される。差分値が第１の値以下の場合に、第２の補間値が補間値出力手段により補間すべき画素の値として出力され、差分値が第１の値よりも大きい第２の値以上の場合に、第１の補間値が補間値出力手段により補間すべき画素の値として出力され、差分値が第１の値から第２の値の範囲内にある場合に、第１の補間値と第２の補間値とを用いた演算により第３の補間値が算出されて補間値出力手段により補間すべき画素の値として出力される。
この場合、補間すべき画素に対して垂直方向の上下に位置する画素の値がそれぞれ検出され、第２の補間値が検出された値の間にあるか否かが判定される。第２の補間値が検出された値の間にないと判定された場合に、斜め方向の差分値にかかわらず、第１の補間値が補間すべき画素の値として出力される。
【００２５】
このように、第２の補間値が補間すべき画素の上下の画素の値の間にない場合には第２の補間値を用いずに第１の補間値を用いることにより、画像の角度が誤検出された場合に誤った方向の画素を用いて補間すべき画素の値を算出することを防止することができる。
【００２６】
（３）第３の発明
第３の発明に係る走査線補間装置は、入力された映像信号に基づいて補間すべき画素の値を算出することにより走査線の補間処理を行う走査線補間装置であって、補間すべき画素に対して垂直方向に位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第１の補間値を算出する第１の補間手段と、補間すべき画素に対する画像の方向を示す信号を入力する入力手段と、補間すべき画素に対して入力手段により入力された信号が示す方向に位置する上下の走査線の画素の値の差分値を算出する差分算出手段と、補間すべき画素に対して入力手段により入力された信号が示す方向に位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第２の補間値を算出する第２の補間手段と、補間すべき画素に対して垂直方向の上下に位置する画素の差分値を算出する上下差分演算手段と、差分算出手段により算出された差分値が第１の値以下の場合に、第２の補間手段により算出された第２の補間値を補間すべき画素の値として出力し、差分算出手段により算出された差分値が第１の値よりも大きい第２の値以上の場合に、第１の補間手段により算出された第１の補間値を補間すべき画素の値として出力し、差分算出手段により算出された差分値が第１の値から第２の値の範囲内にある場合に、第１の補間手段により算出された第１の補間値と第２の補間手段により算出された第２の補間値とを用いた演算により第３の補間値を算出して補間すべき画素の値として出力する補間値出力手段とを備え、補間値出力手段は、上下差分演算手段により算出された差分値が所定値よりも小さい場合に、差分算出手段により算出された差分値にかかわらず、第１の補間手段により算出された第１の補間値を補間すべき画素の値として出力するものである。
【００２７】
この場合、補間すべき画素に対して垂直方向の上下に位置する画素の差分値が算出され、垂直方向の差分値が所定値よりも小さい場合に、斜め方向の差分値にかかわらず、第１の補間値が補間すべき画素の値として出力される。
【００２８】
このように、垂直方向の差分値が所定値よりも小さい場合に第２の補間値を用いずに第１の補間値を用いることにより、画像の角度の誤検出による画質の劣化を防止することができる。
【００３１】
（４）第４の発明
第４の発明に係る走査線補間装置は、第１〜第３のいずれかの発明に係る走査線補間装置の構成において、第１の値は０であり、第２の値は予め設定されたしきい値であるものである。
【００３２】
この場合、差分値が０の場合に、第２の補間値が補間すべき画素の値として出力され、差分値がしきい値以上の場合に、第１の補間値が補間すべき画素の値として出力され、差分値が０からしきい値の範囲内にある場合に、第１の補間値と第２の補間値とを用いた演算により算出された第３の補間値が補間すべき画素の値として出力される。
【００３３】
【発明の実施の形態】
（１）第１の実施の形態
図１は本発明の第１の実施の形態における走査線補間装置の構成を示すブロック図である。
【００３４】
図１の走査線補間装置は、ラインメモリ１、垂直方向補間回路２、斜め方向平均値演算部３、斜め方向差分絶対値演算部４および混合部５を含む。
【００３５】
映像信号ＶＤ１は、ラインメモリ１、垂直方向補間回路２、斜め方向平均値演算部３および斜め方向差分絶対値演算部４に入力される。
【００３６】
また、角度信号ＡＮが、入力端子６を介して斜め方向平均値演算部３および斜め方向差分絶対値演算部４に入力される。この角度信号ＡＮは、斜め方向のエッジを有する画像または細い斜め線の画像のように斜め方向の画像の角度を示し、後述する画像角度検出装置により与えられる。
【００３７】
ラインメモリ１は、入力された映像信号ＶＤ１を１ライン（１走査線）分遅延させて出力する。ラインメモリ１から出力される映像信号ＶＤ２は、垂直方向補間回路２、斜め方向平均値演算部３および斜め方向差分絶対値演算部４に与えられる。
【００３８】
本例では、映像信号ＶＤ１，ＶＤ２は２５６階調の輝度を有するものとする。
すなわち、映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の輝度の最小値は“０”であり、最大値は“２５５”である。
【００３９】
垂直方向補間回路２は、入力される映像信号ＶＤ１およびラインメモリ１から出力される映像信号ＶＤ２に基づいて補間画素（補間処理により作成すべき画素）に対して垂直方向の上下に位置する画素を用いて補間処理（以下、垂直方向補間処理と呼ぶ）を行い、垂直方向補間値ＩＤを出力する。この垂直方向補間回路２は、例えば、補間画素に対して垂直方向の上下に位置する画素の値の平均値を垂直方向補間値ＩＤとして算出する。垂直方向補間回路２としては、公知の補間回路を用いることができる。例えば、垂直方向補間回路２として複数の画素の値のうち中間値を選択して出力するメディアンフィルタを用いた補間回路を用いてもよい。
【００４０】
斜め方向平均値演算部３は、入力される映像信号ＶＤ１、ラインメモリ１から出力される映像信号ＶＤ２および角度信号ＡＮに基づいて補間画素に対して斜め方向に位置する上の走査線の画素の値と下の走査線の画素の値との平均値を算出し、算出結果を斜め方向平均値ＡＤとして出力する。この斜め方向平均値演算部３による斜め方向平均値ＡＤの算出処理を斜め方向補間処理と呼ぶ。
【００４１】
斜め方向差分絶対値演算部４は、入力される映像信号ＶＤ１、ラインメモリ１から出力される映像信号ＶＤ２および角度信号ＡＮに基づいて補間画素に対して斜め方向に位置する画素の値の差分の絶対値を算出し、算出結果を斜め方向差分絶対値ＤＤとして出力する。
【００４２】
混合部５は、斜め方向差分絶対値演算部４から出力される斜め方向差分絶対値ＤＤに基づいて、垂直方向補間回路２から出力される垂直方向補間値ＩＤ、斜め方向平均値演算部３から出力される斜め方向平均値ＡＤ、またはそれらの混合値を補間画素の値（以下、補間画素値と呼ぶ）ＩＳとして出力する。混合部５の詳細な動作は後述する。
【００４３】
本実施の形態では、垂直方向補間回路２が第１の補間手段に相当し、角度信号ＡＮを受ける入力端子６が入力手段に相当し、斜め方向差分絶対値算出部４が差分算出手段に相当し、斜め方向平均値演算部３が第２の補間手段に相当し、混合部５が補間値出力手段に相当する。
【００４４】
図２は画像の角度と補間処理に用いる画素との関係を説明するための模式図である。
【００４５】
図２において、ＩＬは補間走査線を示し、ＡＬは補間走査線ＩＬの上の走査線を示し、ＢＬは補間走査線ＩＬの下の走査線を示す。上の走査線ＡＬは画素Ａ１〜Ａ５を含み、下の走査線ＢＬは画素Ｂ１〜Ｂ５を含む。ＩＮは補間画素を示す。
【００４６】
図２の例では、画像の角度は矢印ｄ０で示すように水平方向に対して約４５°となっている。この場合、図１に示される角度信号ＡＮは４５°を表す。図１の斜め方向平均値演算部３は、補間画素ＩＮを中心として角度４５°の方向に位置する上の走査線ＡＬの画素Ａ４の輝度値および下の走査線ＢＬの画素Ｂ２の輝度値の平均値を斜め方向平均値ＡＤとして出力する。また、図１の斜め方向差分絶対値演算部４は、補間画素ＩＮを中心として角度４５°の方向に位置する上の走査線ＡＬの画素Ａ４の輝度値と下の走査線ＢＬの画素Ｂ２の輝度値との差分の絶対値を斜め方向差分絶対値ＤＤとして出力する。
【００４７】
図３は図１の混合部５の動作を説明するための模式図である。
図３に示すように、斜め方向差分絶対値演算部４から出力される斜め方向差分絶対値ＤＤが０の場合には、混合部５は斜め方向平均値演算部３から出力される斜め方向平均値ＡＤを補間画素値ＩＳとして出力する。また、斜め方向差分絶対値演算部４から出力される斜め方向差分絶対値ＤＤが予め設定されたしきい値ＴＨ以上の場合には、混合部５は垂直方向補間回路２から出力される垂直方向補間値ＩＤを補間画素値ＩＳとして出力する。斜め方向差分絶対値演算部４から出力される斜め方向差分絶対値ＤＤが０としきい値ＴＨとの間にある場合には、混合部５は斜め方向平均値演算部３から出力される斜め方向平均値ＡＤと垂直方向補間回路２から出力される垂直方向補間値ＩＤとを斜め方向差分絶対値ＤＤに応じた比率で混合し、混合値を補間画素値ＩＳとして出力する。
【００４８】
図４は斜め方向差分絶対値と斜め方向平均値の係数および垂直方向補間値の係数との関係を示す模式図である。
【００４９】
図１の混合部５は、斜め方向差分絶対値ＤＤが０としきい値ＴＨとの間にある場合に次式により混合値ＣＸを算出する。
【００５０】
ＣＸ＝Ｋ１・ＡＤ＋Ｋ２・ＩＤ …（１）
上式（１）において、Ｋ１およびＫ２はそれぞれ斜め方向平均値および垂直方向補間値の係数であり、Ｋ１＋Ｋ２は常に１となるように設定する。図４の横軸は斜め方向差分絶対値ＤＤを示し、縦軸は係数Ｋ１およびＫ２を示す。
【００５１】
図４に示すように、斜め方向平均値ＡＤの係数Ｋ２は、斜め方向差分絶対値ＤＤが０のときに１．０となり、斜め方向差分絶対値ＤＤが増加するにつれて減少し、斜め方向差分絶対値ＤＤがしきい値ＴＨのときに０となる。一方、垂直方向補間値ＩＤの係数Ｋ１は、斜め方向差分絶対値ＤＤが０のときに０となり、斜め方向差分絶対値ＤＤが増加するにつれて増加し、斜め方向差分絶対値ＤＤがしきい値ＴＨのときに１．０となる。
【００５２】
なお、図４の例では、斜め方向平均値ＡＤの係数Ｋ２および垂直方向補間値ＩＤの係数Ｋ１が斜め方向差分絶対値ＤＤに対して直線的に減少および増加しているが、これに限定されず、斜め方向平均値ＡＤの係数Ｋ２および垂直方向補間値ＩＤの係数Ｋ１が曲線状に変化してもよい。
【００５３】
本実施の形態の走査線補間装置においては、斜め方向差分絶対値ＤＤが０としきい値ＴＨとの間にある場合に、混合部５が斜め方向差分絶対値ＤＤに応じて垂直方向補間値ＩＤおよび斜め方向平均値ＡＤの比率を変化させて混合し、補間画素値ＩＳとして出力するので、斜め方向のエッジを有する画像において滑らかな補間処理が可能となる。
【００５４】
なお、斜め方向差分絶対値ＤＤが０の場合のみに斜め方向平均値ＡＤを補間画素値ＩＳとして出力する例を示したが、これに限るものではなく、０より大きくしきい値ＴＨより小さい任意の値で斜め方向平均値ＡＤを補間画素値ＩＳとして出力するように設定してもよい。
【００５５】
（２）第２の実施の形態
図５は本発明の第２の実施の形態における走査線補間装置の構成を示すブロック図である。
【００５６】
図５の走査線補間装置は、ラインメモリ１１、垂直方向補間回路１２、垂直方向上下画素値抽出部１３、斜め方向平均値演算部１４、垂直方向上下画素差分絶対値演算部１５、斜め方向差分絶対値演算部１６、セレクタ１７、最小値判定部１８、セレクタ１９、中間値判定部２０および混合部２１を含む。
【００５７】
映像信号ＶＤ１は、ラインメモリ１１、垂直方向補間回路１２、垂直方向上下画素値抽出部１３、斜め方向平均値演算部１４、垂直方向上下画素差分絶対値演算部１５および斜め方向差分絶対値演算部１６に入力される。また、角度信号ＡＮは、入力端子２２を介して斜め方向平均値演算部１４および斜め方向差分絶対値演算部１６に入力される。
【００５８】
ラインメモリ１１は、入力された映像信号ＶＤ１を１ライン（１走査線）遅延させて出力する。ラインメモリ１１から出力される映像信号ＶＤ２は、垂直方向補間回路１２、垂直方向上下画素値抽出部１３、斜め方向平均値演算部１４、垂直方向上下画素差分絶対値演算部１５および斜め方向差分絶対値演算部１６に与えられる。
【００５９】
本例においても、映像信号ＶＤ１，ＶＤ２は２５６階調の輝度を有するものとする。すなわち、映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の輝度の最小値は“０”であり、最大値は“２５５”である。
【００６０】
垂直方向補間回路１２は、図１の垂直方向補間回路２と同様に、入力される映像信号ＶＤ１およびラインメモリ１１から出力される映像信号ＶＤ２に基づいて補間画素に対して垂直方向の上下に位置する画素を用いて垂直方向補間処理を行い、垂直方向補間値ＩＤを出力する。
【００６１】
垂直方向上下画素値抽出部１３は、入力される映像信号ＶＤ１およびラインメモリ１１から出力される映像信号ＶＤ２に基づいて、補間画素に対して垂直方向に位置する上の走査線の画素の値および下の走査線の画素の値をそれぞれ垂直上画素値Ｐおよび垂直下画素値Ｑとして出力する。
【００６２】
斜め方向平均値演算部１４は、入力される映像信号ＶＤ１、ラインメモリ１１から出力される映像信号ＶＤ２および角度検出信号ＡＮに基づいて、補間画素に対して角度信号ＡＮにより示される角度の方向（０方向と呼ぶ）に位置する上の走査線の画素の値と下の走査線の画素の値との平均値を算出し、算出結果を斜め方向平均値Ａｂとして出力する。また、斜め方向平均値演算部１４は、角度信号ＡＮにより示される角度を中心として１つ小さい角度の方向（−１方向と呼ぶ）に位置する上の走査線の画素の値と下の走査線の画素の値との平均値を算出し、算出結果を斜め方向平均値Ａａとして出力するとともに、角度信号ＡＮにより示される角度を中心として１つ大きい角度の方向（＋１方向と呼ぶ）に位置する上の走査線の画素の値と下の走査線の画素の値との平均値を算出し、算出結果を斜め方向平均値Ａｃとして出力する。
【００６３】
垂直方向上下画素差分絶対値演算部１５は、入力される映像信号ＶＤ１およびラインメモリ１１から出力される映像信号ＶＤ２に基づいて、補間画素に対して垂直方向に位置する上の走査線の画素の値と下の走査線の画素の値との差分の絶対値を算出し、上下差分絶対値ＡＢとして出力する。
【００６４】
斜め方向差分絶対値演算部１６は、入力される映像信号ＶＤ１、ラインメモリ１１から出力される映像信号ＶＤ２および角度信号ＡＮに基づいて、補間画素に対して角度信号ＡＮにより示される角度の方向（０方向）に位置する上の走査線の画素の値と下の走査線の画素の値との差分の絶対値を算出し、斜め方向差分絶対値Ｄｂとして出力する。また、斜め方向差分絶対値演算部１６は、角度信号ＡＮにより示される角度を中心として１つ小さい角度の方向（−１方向）に位置する上の走査線の画素の値と下の走査線の画素の値との差分の絶対値を算出し、算出結果を斜め方向差分絶対値Ｄａとして出力するとともに、角度信号ＡＮにより示される角度を中心として１つ大きい角度の方向（＋１方向）に位置する上の走査線の画素の値と下の走査線の画素の値との差分の絶対値を算出し、算出結果を斜め方向差分絶対値Ｄｃとして出力する。
【００６５】
最小値判定部１８は、斜め方向差分絶対値演算部１６から出力される斜め方向差分絶対値Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃのうち最小値を判定し、最小値となる角度を示す判定結果をセレクタ１７，１９に与える。
【００６６】
セレクタ１７は、最小値判定部１８により与えられる判定結果に基づいて斜め方向平均値演算部１４から出力される斜め方向平均値Ａａ，Ａｂ，Ａｃのうち判定結果が示す角度に対応する斜め方向平均値を選択し、斜め方向平均値Ｒとして出力する。
【００６７】
セレクタ１９は、最小値判定部１８により与えられる判定結果に基づいて斜め方向差分絶対値演算部１６から出力される斜め方向差分絶対値Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃのうち判定結果が示す角度に対応する斜め方向差分絶対値を選択し、斜め方向差分絶対値Ｓとして出力する。
【００６８】
中間値判定部２０は、垂直方向上下画素値抽出部１３から出力される垂直上画素値Ｐおよび垂直下画素値Ｑならびにセレクタ１７から出力される斜め方向平均値Ｒのうち中間値を判定し、判定結果を混合部２１に与える。
【００６９】
混合部２１は、セレクタ１９から出力される斜め方向差分絶対値Ｓに基づいて、垂直方向補間回路１２から出力される垂直方向補間値ＩＤ、セレクタ１７から出力される斜め方向平均値Ｒ、またはそれらの混合値を補間画素値ＩＳとして出力する。斜め方向差分絶対値Ｓと垂直方向補間値ＩＤとの混合値の算出方法は、図２および図３に示した斜め方向平均値ＡＤと垂直方向補間値ＩＤとの混合値の算出方法と同様である。
【００７０】
また、混合部２１は、中間値判定部２０の判定結果が斜め方向平均値Ｒでない場合、すなわち斜め方向平均値Ｒが垂直上画素値Ｐと垂直下画素値Ｑとの中間値でない場合には、垂直方向補間回路１２から出力される垂直方向補間値ＩＤを補間画素値ＩＳとして出力する。それにより、斜め方向平均値Ｒが補間画素の上下の画素の値の間にない場合には、斜め方向補間処理が行われずに垂直方向補間処理が行われる。
【００７１】
斜め方向差分絶対値演算部１６は、垂直方向上下画素差分絶対値演算部１５により与えられた上下差分絶対値ＡＢが所定値よりも小さい場合に、斜め方向差分絶対値Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃとして輝度の最大値“２５５”をそれぞれ出力する。それにより、セレクタ１９から出力される斜め方向差分絶対値Ｓが最大値“２５５”となる。したがって、混合部２１は、垂直方向補間回路１２から出力される垂直方向補間値ＩＤを補間画素値ＩＳとして出力する。すなわち、補間画素の上下の画素の差分の絶対値が小さい場合には斜め方向補間処理が行われずに垂直方向補間処理が行われる。
【００７２】
本実施の形態では、垂直方向補間回路１２が第１の補間手段に相当し、角度信号ＡＮを受ける入力端子２２が入力手段に相当し、斜め方向差分絶対値演算部１６が差分算出手段に相当し、斜め方向平均値演算部１４が第２の補間手段に相当し、混合部２２が補間値出力手段に相当する。
【００７３】
また、最小値判定部１８が最小値判定手段に相当し、セレクタ１７が選択手段に相当し、垂直方向上下画素値抽出部１３が検出手段に相当し、中間値判定部２０が中間値判定手段に相当し、垂直方向上下画素差分絶対値演算部１５が上下差分演算手段に相当する。
【００７４】
図６は図５の斜め方向平均値演算部１４および斜め方向差分絶対値演算部１６による斜め方向補間処理を説明するための模式図である。
【００７５】
図６において、ＩＬは補間走査線を示し、ＡＬは補間走査線ＩＬの上の走査線を示し、ＢＬは補間走査線ＩＬの下の走査線を示す。上の走査線ＡＬは画素Ａ１〜Ａ５を含み、下の走査線ＢＬは画素Ｂ１〜Ｂ５を含む。ＩＮは補間画素を示す。
【００７６】
図６の例では、図５の角度信号ＡＮが表す画像の角度を矢印ｄ０で示し、−１方向を矢印ｄ−で示し、＋１方向を矢印ｄ＋で示す。
【００７７】
図５の斜め方向平均値演算部１４は、補間画素ＩＮを中心として矢印ｄ０の方向に位置する上の走査線ＡＬの画素Ａ４の輝度値および下の走査線ＢＬの画素Ｂ２の輝度値の平均値を斜め方向平均値Ａｂとして出力し、矢印ｄ−の方向に位置する上の走査線ＡＬの画素Ａ５の輝度値および下の走査線ＢＬの画素Ｂ１の輝度値の平均値を斜め方向平均値Ａａとして出力し、矢印ｄ＋の方向に位置する上の走査線ＡＬの画素Ａ３の輝度値および下の走査線ＢＬの画素Ｂ３の輝度値の平均値を斜め方向平均値Ａｃとして出力する。また、図５の斜め方向差分絶対値演算部１４は、補間画素ＩＮを中心として矢印ｄ０の方向に位置する上の走査線ＡＬの画素Ａ４の輝度値と下の走査線ＢＬの画素Ｂ２の輝度値との差分の絶対値を斜め方向差分絶対値Ｄｂとして出力し、矢印ｄ−の方向に位置する上の走査線ＡＬの画素Ａ５の輝度値と下の走査線ＢＬの画素Ｂ１の輝度値との差分の絶対値を斜め方向差分絶対値Ｄａとして出力するとともに、矢印ｄ＋の方向に位置する上の走査線ＡＬの画素Ａ３の輝度値と下の走査線ＢＬの画素Ｂ３の輝度値との差分の絶対値を斜め方向差分絶対値Ｄｃとして出力する。
【００７８】
本実施の形態の走査線補間装置においては、斜め方向差分絶対値Ｓが０としきい値ＴＨとの間にある場合に、斜め方向差分絶対値Ｓに応じて垂直方向補間値ＩＤおよび斜め方向差分絶対値Ｒの比率を変化させて混合し、補間画素値ＩＳとして出力するので、斜め方向のエッジを有する画像において滑らかな補間処理が可能となる。
【００７９】
また、斜め方向差分絶対値演算部１６により算出された斜め方向差分絶対値Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃに基づいて角度信号ＡＮにより示される方向、−１方向および＋１方向のうち最も相関の高い方向を判定し、斜め方向平均値演算部１４により算出された斜め方向平均値Ａａ，Ａｂ，Ａｃのうち最も相関の高い方向に対応する斜め方向平均値を選択するので、画像の角度の誤検出を修正することができる。
【００８０】
さらに、斜め方向のエッジを有する画像においては、補間画素の値は上下の画素の値の中間となる。斜め方向平均値Ｒが補間画素の上下の画素の値の中間にない場合には、斜め方向補間処理を行わずに垂直方向補間処理を行うことにより、画像の角度が誤検出された場合に誤った方向の画素に基づいて補間画素値ＩＳを算出することを防止することができる。
【００８１】
また、斜め方向のエッジを有する画像では、補間画素に対して垂直方向の上下に位置する画素間の差分は大きい。補間画素の上下の画素の差分の絶対値が小さい場合には斜め方向補間処理を行わずに垂直方向補間処理を行うことにより、画像の角度の誤検出による画質の劣化を防止することができる。
【００８２】
図７は角度信号ＡＮを出力する画像角度検出装置の構成の一例を示すブロック図である。
【００８３】
図７の画像角度検出装置は、ラインメモリ３１、２値化部３２、検出ウィンドウ内映像信号処理部３３、パターンマッチング角度検出部３４およびリファレンスパターン発生部３５を含む。
【００８４】
映像信号ＶＤ１は、ラインメモリ３１、２値化部３２および検出ウィンドウ内映像信号処理部３３に入力される。ラインメモリ３１は、入力された映像信号ＶＤ１を１ライン（１走査線）分遅延させて出力する。ラインメモリ３１から出力される映像信号ＶＤ２は、２値化部３２および検出ウィンドウ内映像信号処理部３３に与えられる。
【００８５】
２値化部３２は、入力される映像信号ＶＤ１およびラインメモリ３１から出力される映像信号ＶＤ２を、後述する検出ウィンドウ内映像信号処理部３３から与えられる平均輝度値ＬＵをしきい値として２値化し、“１”および“０”からなる２値化パターンＢＩを出力する。２値化パターンＢＩは、検出ウィンドウのサイズを有する。
【００８６】
ここで、検出ウィンドウは、例えば、映像信号ＶＤ１の７画素および映像信号ＶＤ２の７画素を含む７×２画素の矩形領域、映像信号ＶＤ１の１５画素および映像信号ＶＤ２の１５画素を含む１５×２画素の矩形領域等である。なお、以下の説明では、検出ウィンドウのサイズを７×２画素とする。この場合、２値化パターンＢＩのサイズは７×２画素となる。
【００８７】
検出ウィンドウ内映像信号処理部３３は、入力される映像信号ＶＤ１およびラインメモリ３１から出力される映像信号ＶＤ２に検出ウィンドウを設定し、検出ウィンドウ内の映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の輝度の平均値を算出し、２値化部３２に平均輝度値ＬＵを２値化のためのしきい値として与える。
【００８８】
リファレンスパターン発生部３５は、“１”および“０”からなる複数のリファレンスパターンＲＡを発生し、パターンマッチング角度検出部３４に与える。各リファレンスパターンＲＡのサイズは検出ウィンドウのサイズに等しい。
【００８９】
パターンマッチング角度検出部３４は、２値化部３２から与えられる２値化パターンＢＩをリファレンスパターン発生部３５から与えられる複数のリファレンスパターンＲＡの各々と比較し、一致したリファレンスパターンＲＡの角度を角度信号ＡＮとして出力する。以下、２値化パターンＢＩと各リファレンスパターンＲＡとの比較動作をパターンマッチングと呼ぶ。
【００９０】
図８は図７の２値化部３２から出力される２値化パターンＢＩの一例を示す模式図である。
【００９１】
図８において、ＩＮは補間画素を示し、ＩＬは補間走査線を示す。また、ＡＬは補間走査線ＩＬの上の走査線を示し、ＢＬは補間走査線ＩＬの下の走査線を示す。
【００９２】
図８の例では、輝度の低い部分（暗い部分）が“０”で示され、輝度の高い部分（明るい部分）が“１”で示されている。２値化パターンＢＩにおいては、画像のエッジの角度が４５°となっている。ここでは、水平方向の角度を０とし、右上の斜め方向の角度を正としている。
【００９３】
図９は図７のリファレンスパターン発生部３５により発生されるリファレンスパターンの例を示す模式図である。網掛けが施されている画素は、太線で示される補間画素の値の算出に用いる上下の走査線の画素である。
【００９４】
図９（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）はそれぞれ４５°、３４°、２７°、２２°および１８°のリファレンスパターンを示す。図９の例では、左上が暗い部分となり、右下が明るい部分となっている。
【００９５】
図９に示すように、二次元の輝度分布によるリファレンスパターンにおいては、補間画素を中心とした点対称の位置の画素間を結ぶ直線の角度だけでなく、それらの角度の間の角度も設定することができる。例えば、４５°、２７°および１８°の間の角度である３４°および２２°を設定することができる。
【００９６】
例えば、図８の２値化パターンＢＩは図９（ａ）のリファレンスパターンと一致する。この場合、図７パターンマッチング角度検出部３５は、４５°を示す角度信号ＡＮを出力する。
【００９７】
図７の画像角度検出装置においては、検出ウィンドウ内の映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の輝度分布を２値化パターンＢＩに変換し、２値化パターンＢＩと予め設定された複数のリファレンスパターンＲＡとのパターンマッチングを行うことにより、少ない回路規模で画像の角度を検出することができる。
【００９８】
この場合、検出ウィンドウ内の平均輝度値を２値化のしきい値として用いているので、外部から２値化のしきい値を設定することなく、画像の輝度レベルに関係なく２値化パターンＢＩを作成することができる。
【００９９】
また、二次元の輝度分布によるパターンマッチングを行っているので、２画素間の差分値を用いる場合と比較して誤検出が抑制され、斜め方向のエッジを有する画像の角度を正確に検出することができる。
【０１００】
さらに、二次元の輝度分布によるリファレンスパターンＲＡを用いることにより、検出する角度が補間画素を中心として点対称の位置にある画素を結ぶ直線の角度に限定されず、それらの角度の間の角度を検出することもできる。したがって、少ない容量のラインメモリ３１を用いてより細かい間隔で角度を検出することができる。
【０１０１】
図１０は角度信号ＡＮを出力する画像角度検出装置の構成の他の例を示すブロック図である。
【０１０２】
図１０の画像角度検出装置は、ラインメモリ４１、上ライン極大極小検出部４２、下ライン極大極小検出部４３、パターンマッチング角度検出部４４およびリファレンスパターン発生部４５を含む。
【０１０３】
映像信号ＶＤ１は、ラインメモリ４１および下ライン極大極小検出部４３に入力される。ラインメモリ４１は、入力された映像信号ＶＤ１を１ライン（１走査線）分遅延させて出力する。ラインメモリ４１から出力される映像信号ＶＤ２は、上ライン極大極小検出部４２に与えられる。
【０１０４】
上ライン極大極小検出部４２は、ラインメモリ４１から出力される映像信号ＶＤ２において水平方向の輝度分布の極大点および極小点を検出し、極大点および極小点の位置を示す極大極小パターンＰ１をパターンマッチング角度検出部４４に与える。下ライン極大極小検出部４３は、入力される映像信号ＶＤ１において水平方向の輝度分布の極大点および極小点を検出し、極大点および極小点の位置を示す極大極小パターンＰ２をパターンマッチング角度検出部４４に与える。極大極小パターンＰ１および極大極小パターンＰ２は、それぞれ検出ウィンドウの１走査線分のサイズを有する。
【０１０５】
ここで、検出ウィンドウは、例えば、映像信号ＶＤ１の７画素および映像信号ＶＤ２の７画素を含む７×２画素の矩形領域、映像信号ＶＤ１の１５画素および映像信号ＶＤ２の１５画素を含む１５×２画素の矩形領域等である。なお、以下の説明では、検出ウィンドウのサイズを７×２画素とする。この場合、極大極小パターンＰ１および極大極小パターンＰ２のサイズはそれぞれ７画素である。
【０１０６】
リファレンスパターン発生部４５は、検出ウィンドウ内の極大点および極小点の位置を示す複数のリファレンスパターンＲＢを発生し、パターンマッチング角度検出部４４に与える。各リファレンスパターンＲＢのサイズは検出ウィンドウのサイズに等しい。
【０１０７】
パターンマッチング角度検出部４４は、上ライン極大極小検出部４２から出力される極大極小パターンＰ１および下ライン極大極小検出部４３から出力される極大極小パターンＰ２をリファレンスパターン発生部４５から与えられる複数のリファレンスパターンＲＢの各々と比較し、一致したリファレンスパターンＲＢの角度を示す角度信号ＡＮを出力する。
【０１０８】
以下、極大極小パターンＰ１，Ｐ２と各リファレンスパターンＲＢとの比較動作をパターンマッチングと呼ぶ。
【０１０９】
図１１は図１０の上ライン極大極小検出部４２および下ライン極大極小検出部４３から出力される極大極小パターンＰ１，Ｐ２の一例を示す模式図である。
【０１１０】
図１１において、ＩＮは補間画素を示し、ＩＬは補間走査線を示す。また、ＡＬは補間走査線ＩＬの上の走査線を示し、ＢＬは補間走査線ＩＬの下の走査線を示す。
【０１１１】
図１１の例では、水平方向の輝度分布において極大点を有する画素の位置が「大」で示され、水平方向の輝度分布において極小点を有する画素の位置が「小」で示されている。なお、実際には、極大点を有する画素の位置および極小点を有する画素の位置は所定の数値で示される。極大極小パターンＰ１，Ｐ２においては、走査線ＡＬおよび走査線ＢＬの輝度分布において極大点同士を結ぶ直線および極小点同士を結ぶ直線の角度が４５°となっている。ここでは、水平方向の角度を０とし、右上の斜め方向の角度を正としている。
【０１１２】
図１２は図１０のリファレンスパターン発生部４５により発生されるリファレンスパターンの例を示す模式図である。
【０１１３】
図１２（ａ），（ｂ）はそれぞれ４５°および３４°のリファレンスパターンを示す。図１２において、極大点を有する画素の位置が「大」で示され、極小点を有する画素の位置が「小」で示されている。なお、実際には、極大点を有する画素の位置および極小点を有する画素の位置は所定の数値で示されている。
【０１１４】
図１２（ａ），（ｂ）に示すように、極大点および極小点を対として２つの走査線の輝度分布における極大点同士を結ぶ直線および極小点同士を結ぶ直線の角度がそれぞれ４５°および３４°に設定されている。
【０１１５】
例えば、図１１の極大極小パターンＰ１，Ｐ２は図１２（ａ）のリファレンスパターンと一致する。この場合、図１０のパターンマッチング角度検出部４４は、４５°を示す角度信号ＡＮを出力する。
【０１１６】
図１０の画像角度検出装置においては、検出ウィンドウ内の映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の輝度分布における極大点および極小点の位置を表す極大極小パターンＰ１，Ｐ２を作成し、極大極小パターンＰ１，Ｐ２と予め設定された複数のリファレンスパターンＲＢとのパターンマッチングを行うことにより、少ない回路規模で画像の角度を検出することができる。
【０１１７】
この場合、極大点および極小点を対として検出することにより、細い斜め線の画像の角度を検出することができる。
【０１１８】
また、二次元の輝度分布によるパターンマッチングを行っているので、２画素間の差分値を用いる場合と比較して誤検出が抑制され、細い斜め線の画像の角度を正確に検出することができる。
【０１１９】
さらに、二次元の輝度分布によるリファレンスパターンＲＢを用いることにより、検出する角度が補間画素を中心として点対称の位置にある画素を結ぶ直線の角度に限定されず、それらの角度の間の角度を検出することもできる。したがって、少ない容量のラインメモリ４１を用いてより細かい間隔で角度を検出することができる。
【０１２０】
なお、図５の垂直方向上下画素値抽出部１３および中間値判定部２０を用いた処理を行う場合、および垂直方向上下画素差分絶対値演算部１５を用いた処理を行う場合には、図７の画像角度検出装置を用いることが好ましい。
【０１２１】
また、画像角度検出装置の構成は上記の例に限定されず、例えば、特開平１−３３１６７号公報等に開示される公知の相関判定回路を用いてもよい。
【０１２２】
【発明の効果】
本発明によれば、補間すべき画素の斜め方向の画素の差分値が第１の値と第２の値との間にある場合に、垂直方向の画素を用いて算出された第１の補間値と斜め方向の画素を用いて算出された第２の補間値とを用いた演算により補間すべき画素の値が算出されるので、斜め方向のエッジを有する画像において滑らかな補間処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における走査線補間装置の構成を示すブロック図
【図２】画像の角度と補間処理に用いる画素との関係を説明するための模式図
【図３】図１の混合部の動作を説明するための模式図
【図４】斜め方向差分絶対値と斜め方向平均値の係数および垂直方向補間値の係数との関係を示す模式図
【図５】本発明の第２の実施の形態における走査線補間装置の構成を示すブロック図
【図６】図５の走査線補間装置の斜め方向平均値演算部および斜め方向差分絶対値演算部による斜め方向補間処理を説明するための模式図
【図７】角度信号を出力する画像角度検出装置の構成の一例を示すブロック図
【図８】図７の２値化部から出力される２値化パターンの一例を示す図
【図９】図７のリファレンスパターン発生部により発生されるリファレンスパターンの例を示す模式図
【図１０】角度信号を出力する画像角度検出装置の構成の他の例を示すブロック図
【図１１】図１０の上ライン極大極小検出部および下ライン極大極小検出部から出力される極大極小パターンの例を示す模式図
【図１２】図１１のリファレンスパターン発生部により発生されるリファレンスパターンの例を示す模式図
【図１３】従来の走査線補間装置における補間処理を説明するための模式図
【符号の説明】
１，１１ ラインメモリ
２，１２ 垂直方向補間回路
３，１４ 斜め方向平均値演算部
４，１６ 斜め方向差分絶対値演算部
５，２１ 混合部
６，２２ 入力端子
１３ 垂直方向上下画素値抽出部
１５ 垂直方向上下画素差分絶対値演算部
１７，１９ セレクタ
１８ 最小値判定部
２０ 中間値判定部
Claims (4)
- 入力された映像信号に基づいて補間すべき画素の値を算出することにより走査線の補間処理を行う走査線補間装置であって、
前記補間すべき画素に対して垂直方向に位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第１の補間値を算出する第１の補間手段と、
前記補間すべき画素に対する画像の方向を示す信号を入力する入力手段と、
前記補間すべき画素に対して前記入力手段により入力された信号が示す方向を中心として複数の方向に位置する上下の走査線の複数組の画素の値の差分値をそれぞれ算出する差分算出手段と、
前記補間すべき画素に対して前記入力手段により入力された信号が示す方向を中心として複数の方向に位置する上下の走査線の複数組の画素をそれぞれ用いた補間処理により第２の補間値を算出する第２の補間手段と、
前記差分算出手段により算出された複数の差分値のうち最小値を判定する最小値判定手段と、
前記第２の補間手段により算出された複数の第２の補間値のうち前記最小値判定手段により最小値と判定された差分値に対応する第２の補間値を選択する選択手段と、
前記最小値判定手段により最小値と判定された差分値が第１の値以下の場合に、前記選択手段により選択された第２の補間値を前記補間すべき画素の値として出力し、前記最小値判定手段により最小値と判定された差分値が前記第１の値よりも大きい第２の値以上の場合に、前記第１の補間手段により算出された第１の補間値を前記補間すべき画素の値として出力し、前記最小値判定手段により最小値と判定された差分値が前記第１の値から前記第２の値の範囲内にある場合に、前記第１の補間手段により算出された第１の補間値と前記選択手段により選択された第２の補間値とを用いた演算により第３の補間値を算出して前記補間すべき画素の値として出力する補間値出力手段とを備えたことを特徴とする走査線補間装置。 - 入力された映像信号に基づいて補間すべき画素の値を算出することにより走査線の補間処理を行う走査線補間装置であって、
前記補間すべき画素に対して垂直方向に位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第１の補間値を算出する第１の補間手段と、
前記補間すべき画素に対する画像の方向を示す信号を入力する入力手段と、
前記補間すべき画素に対して前記入力手段により入力された信号が示す方向に位置する上下の走査線の画素の値の差分値を算出する差分算出手段と、
前記補間すべき画素に対して前記入力手段により入力された信号が示す方向に位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第２の補間値を算出する第２の補間手段と、
前記補間すべき画素に対して垂直方向の上下に位置する画素の値をそれぞれ検出する検出手段と、
前記第２の補間手段により算出された第２の補間値が前記検出手段により検出された値の間にあるか否かを判定する中間値判定手段と、
前記差分算出手段により算出された差分値が第１の値以下の場合に、前記第２の補間手段により算出された第２の補間値を前記補間すべき画素の値として出力し、前記差分算出手段により算出された差分値が前記第１の値よりも大きい第２の値以上の場合に、前記第１の補間手段により算出された第１の補間値を前記補間すべき画素の値として出力し、前記差分算出手段により算出された差分値が前記第１の値から前記第２の値の範囲内にある場合に、前記第１の補間手段により算出された第１の補間値と前記第２の補間手段により算出された第２の補間値とを用いた演算により第３の補間値を算出して前記補間すべき画素の値として出力する補間値出力手段とを備え、
前記補間値出力手段は、前記中間値判定手段により第２の補間値が前記検出手段により検出された値の間にないと判定された場合に、前記差分算出手段により算出された差分値にかかわらず、前記第１の補間手段により算出された第１の補間値を前記補間すべき画素の値として出力することを特徴とする走査線補間装置。 - 入力された映像信号に基づいて補間すべき画素の値を算出することにより走査線の補間処理を行う走査線補間装置であって、
前記補間すべき画素に対して垂直方向に位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第１の補間値を算出する第１の補間手段と、
前記補間すべき画素に対する画像の方向を示す信号を入力する入力手段と、
前記補間すべき画素に対して前記入力手段により入力された信号が示す方向に位置する上下の走査線の画素の値の差分値を算出する差分算出手段と、
前記補間すべき画素に対して前記入力手段により入力された信号が示す方向に位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第２の補間値を算出する第２の補間手段と、
前記補間すべき画素に対して垂直方向の上下に位置する画素の差分値を算出する上下差分演算手段と、
前記差分算出手段により算出された差分値が第１の値以下の場合に、前記第２の補間手段により算出された第２の補間値を前記補間すべき画素の値として出力し、前記差分算出手段により算出された差分値が前記第１の値よりも大きい第２の値以上の場合に、前記第１の補間手段により算出された第１の補間値を前記補間すべき画素の値として出力し、前記差分算出手段により算出された差分値が前記第１の値から前記第２の値の範囲内にある場合に、前記第１の補間手段により算出された第１の補間値と前記第２の補間手段により算出された第２の補間値とを用いた演算により第３の補間値を算出して前記補間すべき画素の値として出力する補間値出力手段とを備え、
前記補間値出力手段は、前記上下差分演算手段により算出された差分値が所定値よりも小さい場合に、前記差分算出手段により算出された差分値にかかわらず、前記第１の補間手段により算出された第１の補間値を前記補間すべき画素の値
として出力することを特徴とする走査線補間装置。 - 前記第１の値は０であり、前記第２の値は予め設定されたしきい値であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の走査線補間装置。
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