JP4950653B2

JP4950653B2 - 画像表示装置、画像信号処理装置、及び画像信号処理方法

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Publication number: JP4950653B2
Application number: JP2006348122A
Authority: JP
Inventors: 利幸浪岡
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-12-25
Filing date: 2006-12-25
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2026-12-25
Also published as: US20080151102A1; EP1940153A2; CN101212686A; US8218076B2; JP2008160565A

Description

本発明は、画像表示装置、画像信号処理装置、及び画像信号処理方法に関する。

従来の画像信号処理装置として、入力された画像信号を高解像度化処理（超解像度化処理）するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２０７６１号公報

しかしながら、インターレース・プログレッシブ変換回路から入力された画像信号を高解像度化処理する際に、高品位な高解像度化画像を得ることができない懼れがある。インターレース・プログレッシブ変換回路により動画用の補間処理が行われた画像信号では、補間された信号は元画像信号と比して劣化した信号となっている。このため、高解像度化処理する元画像信号として上記動画用の補間処理が行われた画像信号を用いた場合、劣化した信号の影響により、鮮鋭な画像信号を得ることができない。

そこで、本発明は、高品位な高解像度化画像を得ることが可能な画像表示装置、画像信号処理装置、及び画像信号処理方法を提供することを目的とする。

本発明に係る画像信号処理装置は、インターレース・プログレッシブ変換処理を行うインターレース・プログレッシブ変換回路と、インターレース・プログレッシブ変換回路から入力された画像信号を高解像度化処理する高解像度化回路と、を備え、高解像度化回路は、インターレース・プログレッシブ変換回路から入力された画像信号が動画用の補間処理が行われた画像信号を含むときに、この動画用の補間処理が行われた画像信号を高解像度化処理の元画像信号として使用しないことを特徴とする。

また、本発明に係る画像信号処理方法は、インターレース・プログレッシブ変換処理を行った画像信号を高解像度化する画像信号処理方法であって、インターレース・プログレッシブ変換処理を行った画像信号が動画用の補間処理を行った画像信号を含むときに、この動画用の補間処理が行われた画像信号を高解像度化処理の元画像信号として使用しないことを特徴とする。

更に、本発明に係る画像表示装置は、インターレース・プログレッシブ変換処理を行うインターレース・プログレッシブ変換回路と、インターレース・プログレッシブ変換回路から入力された画像信号を高解像度化処理する高解像度化回路と、高解像度化回路により高解像度化された画像信号に基づく画像を表示する表示手段と、を備え、高解像度化回路は、インターレース・プログレッシブ変換回路から入力された画像信号が動画用の補間処理が行われた画像信号を含むときに、この動画用の補間処理が行われた画像信号を高解像度化処理の元画像信号として使用しないことを特徴とする。

本発明によれば、高品位な高解像度化画像を得ることが可能となる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１を参照して、本実施形態に係る画像信号処理装置１の構成を説明する。図１は、本実施形態に係る画像信号処理装置１の構成を示すブロック図である。画像信号処理装置１は、インターレース・プログレッシブ変換回路３と、高解像度化回路５とを備えている。

インターレース・プログレッシブ変換回路３は、インターレース・プログレッシブ変換処理を行う。すなわち、入力された画像信号（輝度信号（Ｙ信号）及び色差信号（Ｃ信号））における画像の動きを検出して静止画と動画とを判定し、静止画と判定したときには静止画用の補間処理を行い、動画と判断したときには動画用の補間処理を行う。インターレース・プログレッシブ変換回路３は、インターレース・プログレッシブ変換処理が行われた画像信号（Ｙ信号及びＣ信号）を、高解像度化回路５に出力する。ここで、インターレース・プログレッシブ変換回路３から出力される画像信号（Ｙ信号及びＣ信号）は、低解像度の画像信号（Ｙ信号及びＣ信号）である。

インターレース・プログレッシブ変換回路３から出力される画像信号は、静止画と判定された場合、インターレース・プログレッシブ変換回路３に入力された元画像信号と、静止画用の補間処理が行われた画像信号とを含むこととなる。静止画用の補間処理が行われた画像信号には、インターレース・プログレッシブ変換回路３に入力された元画像信号における異なるフィールドの画像信号が採用される。

一方、動画と判定された場合、インターレース・プログレッシブ変換回路３から出力される画像信号は、インターレース・プログレッシブ変換回路３に入力された元画像信号と、動画用の補間処理が行われた画像信号とを含むこととなる。動画用の補間処理が行われた画像信号は、インターレース・プログレッシブ変換回路３に入力された元画像信号におけるフィールド間の画像信号から所定の演算により得られる。このように、動画用の補間処理が行われた画像信号は、演算により求められるため、静止画用の補間処理が行われた画像信号に比して劣化しており、信号の信頼性が低い。

インターレース・プログレッシブ変換回路３は、静止画と動画との上記判定結果を動き検出信号として出力する。インターレース・プログレッシブ変換回路３から出力された動き検出信号は、高解像度化回路５に入力される。

高解像度化回路５は、インターレース・プログレッシブ変換回路３から入力された画像信号（Ｙ信号及びＣ信号）を高解像度化処理し、高解像度化処理が行われた画像信号（Ｙ信号及びＣ信号）を出力する。ここで、高解像度化回路５から出力される画像信号（Ｙ信号及びＣ信号）は、高解像度の画像信号（Ｙ信号及びＣ信号）である。

高解像度化回路５は、低解像度のＹ信号を高解像度化処理する第１の高解像度化回路１０と、低解像度のＣ信号を高解像度化処理する第２の高解像度化回路２０とを有している。

第１の高解像度化回路１０は、図２に示されるように、伸張フィルタ部１１、サブピクセルシフト探索部１２、対応点演算部１３，１６、誤差演算部１４，１７、及び仮解像度画像修正部１５，１８を備えている。図２は、第１の高解像度化回路１０の構成を説明するためのブロック図である。

伸張フィルタ部１１は、インターレース・プログレッシブ変換回路３から入力された画像信号（Ｙ信号）をスケーリングフィルタ処理により伸張する。これにより、低解像度の画像信号（Ｙ信号）は、仮に高解像度化された画像信号（Ｙ信号）に変換されることとなる。伸張フィルタ部１１は、仮に高解像度化された画像信号（仮高解像度画像信号）を、対応点演算部１３及び仮解像度画像修正部１５に出力する。

サブピクセルシフト探索部１２は、まず、インターレース・プログレッシブ変換回路３から入力された画像信号（Ｙ信号）に基づいて、低解像度画像における画像の自己相関を検出する。そして、サブピクセルシフト探索部１２は、低解像度画像における画像の自己相関の検出結果により、サブピクセルシフトを求め、自己合同対応点を出力する。サブピクセルシフト探索部１２は、自己合同対応点を、対応点演算部１３と誤差演算部１４とに出力する。

ここで、サブピクセルシフト探索部１２は、インターレース・プログレッシブ変換回路３から出力された動き検出信号に基づいて、サブピクセルシフトするための元画像信号を選択する。すなわち、サブピクセルシフト探索部１２は、インターレース・プログレッシブ変換回路３から入力された動き検出信号に基づいて、インターレース・プログレッシブ変換回路３から入力された画像信号が動画用の補間処理が行われた画像信号を含むか否かを判断する。

そして、サブピクセルシフト探索部１２は、インターレース・プログレッシブ変換回路３から入力された画像信号が動画用の補間処理が行われた画像信号を含むときに、動画用の補間処理が行われた画像信号をサブピクセルシフトするための元画像信号として使用しない。このとき、サブピクセルシフト探索部１２は、インターレース・プログレッシブ変換回路３から入力された画像信号、すなわちインターレース・プログレッシブ変換回路３に入力された画像信号（インターレース・プログレッシブ変換処理のための元画像）及び静止画用の補間処理が行われた画像信号をサブピクセルシフトするための元画像信号として使用する。

一方、サブピクセルシフト探索部１２は、インターレース・プログレッシブ変換回路３から入力された画像信号が静止画用の補間処理が行われた画像信号を含むときには、インターレース・プログレッシブ変換回路３から入力された画像信号、すなわちインターレース・プログレッシブ変換回路３に入力された画像信号及び静止画用の補間処理が行われた画像信号を高解像度化処理の元画像信号として使用する。

対応点演算部１３には、伸張フィルタ部１１とサブピクセルシフト探索部１２とからの出力が入力される。対応点演算部１３は、伸張フィルタ部１１から入力された画像信号（仮高解像度画像信号）に基づく仮高解像度画像から、自己合同対応点に対応する点を重み付け加算により演算する。対応点演算部１３は、演算結果（自己合同対応点に対応する点）を誤差演算部１４に出力する。

誤差演算部１４には、対応点演算部１３とサブピクセルシフト探索部１２とからの出力が入力される。誤差演算部１４は、対応点演算部１３から出力された自己合同対応点に対応する点と、サブピクセルシフト探索部１２から出力された自己合同対応点との値の誤差を演算する。誤差演算部１４は、演算結果（上記誤差）を、仮解像度画像修正部１５に出力する。

仮解像度画像修正部１５は、伸張フィルタ部１１と誤差演算部１４とからの出力が入力される。仮解像度画像修正部１５は、誤差演算部１４にて演算された上記誤差に基づいて、伸張フィルタ部１１から入力された画像信号（仮高解像度画像信号）を修正する。仮解像度画像修正部１５は、修正した画像信号（仮高解像度画像信号）を、対応点演算部１３と仮解像度画像修正部１５とに出力する。

対応点演算部１６は、上記対応点演算部１３と同様に、仮解像度画像修正部１５から入力された画像信号（仮高解像度画像信号）に基づく仮高解像度画像から、自己合同対応点に対応する点を重み付け加算により演算する。対応点演算部１６は、演算結果（自己合同対応点に対応する点）を誤差演算部１７に出力する。

誤差演算部１７は、上記誤差演算部１４と同様に、対応点演算部１６から出力された自己合同対応点に対応する点と、サブピクセルシフト探索部１２から出力された自己合同対応点との値の誤差を演算する。誤差演算部１７は、演算結果（上記誤差）を、仮解像度画像修正部１８に出力する。

仮解像度画像修正部１８は、上記仮解像度画像修正部１５と同様に、誤差演算部１７にて演算された上記誤差に基づいて、仮解像度画像修正部１５から入力された画像信号（仮高解像度画像信号）を修正する。

上述したように、第１の高解像度化回路１０は、対応点演算、誤差演算、及び仮高解像度画像の修正の一連の処理を複数回（本実施形態では、２回）繰り返すことにより、鮮鋭化された高解像度の画像信号（Ｙ信号）を得る。第１の高解像度化回路１０は、得られた高解像度の画像信号（Ｙ信号）を出力する。

第２の高解像度化回路２０は、インターレース・プログレッシブ変換回路３から入力された画像信号（Ｃ信号）を線形ＨＤ（High Definition）変換処理する。第２の高解像度化回路２０は、線形ＨＤ変換処理された画像信号（Ｃ信号）を、高解像度の画像信号（Ｃ信号）として出力する。

以上のように、本実施形態では、サブピクセルシフト探索部１２が、インターレース・プログレッシブ変換回路３から入力された画像信号が動画用の補間処理が行われた画像信号を含むときに、動画用の補間処理が行われた画像信号をサブピクセルシフトするための元画像信号として使用していない。すなわち、高解像度化回路５（第１の高解像度化回路１０）は、動画用の補間処理が行われた画像信号を高解像度化処理に用いない。このため、高解像度化された画像信号として、鮮鋭な画像信号が得られることとなる。この結果、画像信号処理装置１では、高品位な高解像度化画像を得ることができる。

続いて、図３を参照して、上述した画像信号処理装置１を備えるテレビジョン装置３０（画像表示装置）の一例について説明する。図３は、本実施形態に係る画像信号処理装置１を備えたテレビジョン装置の一例を示すブロック図である。

テレビジョン装置３０は、アンテナ素子から放送信号を供給されこれを復調して映像音声信号を出力するチューナ３１と、この映像音声信号が供給され外部入力とのスイッチングを行うＡＶスイッチ（ＳＷ）部３３と、映像信号が供給されると所定の映像信号処理を施してＹ信号と色差信号とに変換して出力する映像信号変換部３５とを備えている。テレビジョン装置は、更に、映像音声信号から音声信号を分離する音声抽出部４３と、ここからの音声信号を適宜増幅してスピーカ４７に供給するアンプ部４５とを有している。

ここで、映像信号変換部３５から映像信号を供給される画像信号処理部３７は、上述した画像信号処理装置１が適用される。ノンインターレース化された映像信号は、ＲＧＢプロセッサ３９によりＲＧＢ信号に分離され、ＣＲＴドライブ４１により適宜、電力増幅されてＣＲＴ４２により映像として表示される。

本実施形態に係る画像信号処理装置の構成を示すブロック図である。第１の高解像度化回路の構成を説明するためのブロック図である。本実施形態に係る画像信号処理装置を備えたテレビジョン装置の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１…画像信号処理装置、３…インターレース・プログレッシブ変換回路、５…高解像度化回路、１０…第１の高解像度化回路、１１…伸張フィルタ部、１２…サブピクセルシフト探索部、１３，１６…対応点演算部、１４，１７…誤差演算部、１５，１８…仮解像度画像修正部、３０…テレビジョン装置、３７…画像信号処理部、４２…ＣＲＴ。

Claims

インターレース・プログレッシブ変換処理を行うインターレース・プログレッシブ変換回路と、
前記インターレース・プログレッシブ変換回路から入力された画像信号を高解像度化処理する高解像度化回路と、を備え、
前記高解像度化回路は、前記インターレース・プログレッシブ変換回路から入力された前記画像信号が動画用の補間処理が行われた画像信号を含むときに、この動画用の補間処理が行われた前記画像信号を高解像度化処理の元画像信号として使用しないことを特徴とする画像信号処理装置。
前記インターレース・プログレッシブ変換回路は、入力された画像信号における画像の動きを検出して静止画と動画とを判定し、静止画と判定したときには静止画用の補間処理を行い、動画と判断したときには動画用の補間処理を行い、静止画と動画との判定結果を動き検出信号として出力し、
前記高解像度化回路は、前記インターレース・プログレッシブ変換回路から入力された前記動き検出信号に基づいて、前記インターレース・プログレッシブ変換回路から入力された前記画像信号が動画用の補間処理が行われた前記画像信号を含むか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載の画像信号処理装置。
前記高解像度化回路は、前記インターレース・プログレッシブ変換回路から入力された前記画像信号が動画用の補間処理が行われた前記画像信号を含むときに、前記インターレース・プログレッシブ変換回路に入力された画像信号及び静止画用の補間処理が行われた画像信号を高解像度化処理の元画像信号として使用することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像信号処理装置。
前記高解像度化回路は、前記インターレース・プログレッシブ変換回路から入力された画像信号に基づく画像の自己相関を検出し、該画像の自己相関の検出により、サブピクセルシフトを求め、自己合同対応点を出力するサブピクセルシフト探索部を有し、
前記サブピクセルシフト探索部は、前記インターレース・プログレッシブ変換回路から入力された前記画像信号が動画用の補間処理が行われた前記画像信号を含むときに、動画用の補間処理が行われた前記画像信号をサブピクセルシフトする元画像信号として使用しないことを特徴とする請求項１に記載の画像信号処理装置。
前記サブピクセルシフト探索部は、前記インターレース・プログレッシブ変換回路から入力された前記画像信号が動画用の補間処理が行われた前記画像信号を含むときに、前記インターレース・プログレッシブ変換回路に入力された画像信号及び静止画用の補間処理が行われた画像信号をサブピクセルシフトする元画像信号として使用することを特徴とする請求項４に記載の画像信号処理装置。
インターレース・プログレッシブ変換処理を行うインターレース・プログレッシブ変換回路と、
前記インターレース・プログレッシブ変換回路から入力された画像信号を高解像度化処理する高解像度化回路と、
前記高解像度化回路により高解像度化された画像信号に基づく画像を表示する表示手段と、を備え、
前記高解像度化回路は、前記インターレース・プログレッシブ変換回路から入力された前記画像信号が動画用の補間処理が行われた画像信号を含むときに、この動画用の補間処理が行われた前記画像信号を高解像度化処理の元画像信号として使用しないことを特徴とする画像表示装置。
インターレース・プログレッシブ変換処理を行った画像信号を高解像度化する画像信号処理方法であって、
インターレース・プログレッシブ変換処理を行った画像信号が動画用の補間処理を行った画像信号を含むときに、この動画用の補間処理を行った前記画像信号を高解像度化処理の元画像信号として使用しないことを特徴とする画像信号処理方法。