JP4958876B2 - 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、入力画像に対し強調処理する画像処理装置及び方法、並びにこれらを用いた画像表示装置に関し、例えば入力画像として、元となる画像を拡大した拡大画像が入力された際に、高周波数成分の生成および加算をすることによって、解像感の高い出力画像を得るよう画像の強調処理を行うものである。

一般に画像を表す画像信号に対し適宜画像処理を施した後、画像を再生表示するということが行われている。

例えば特許文献１に記載された画像処理装置においては、多重解像度に変換された細部画像に対して、所望の周波数帯域の細部画像に対する強調係数をその所望の周波数帯域よりも低い周波数帯域の細部画像の信号に基づいて設定することにより、所望の周波数帯域を強調している。

特開平９−４４６５１号公報

しかしながら、多重解像度に変換された細部画像に対して、所望の周波数帯域の細部画像に対する強調係数を適宜設定する画像処理装置では、入力画像によっては強調処理が不適切あるいは不十分となり、適正な画質の出力画像を得ることが不可能であった。

例えば、入力画像として拡大処理を受けた画像が入力される場合、入力画像の周波数スペクトルの高周波数成分側には、拡大処理前の画像の周波数スペクトルの一部が折り返した成分（折り返し成分）が現れる。したがって単純に高周波数成分を強調すると、この折り返し成分を強調してしまい、不適切な処理となる。また、周波数帯域を限定し、折り返し成分を含まない周波数帯域のみを強調すると、周波数スペクトルで考えた場合、高周波数成分側の強調を避けることになり、結果的に不十分な強調処理となってしまう。

また、入力画像としてノイズ処理を受けた画像が入力される場合、高周波数成分側の周波数スペクトルはノイズ処理によって失われている。したがって高周波数成分を取り出そうとしても、取り出すことができず、十分に画像の強調処理を行えないことがある。

本発明の画像処理装置は、
入力画像の特定の周波数帯域近傍の成分を取り出した第１の中間画像を生成する第１の中間画像生成手段と、
前記第１の中間画像をもとに第２の中間画像を生成する第２の中間画像生成手段と、
前記第１の中間画像と前記第２の中間画像をもとに第３の中間画像を生成する中間画像後処理手段と、
前記入力画像と前記第１の中間画像と前記第３の中間画像を加算する加算手段と
を有する画像処理装置において、
前記中間画像後処理手段は、
前記第１の中間画像と前記第２の中間画像の画素値の符号を比較する符号比較手段と、
前記符号比較手段における比較の結果に基づき前記第２の中間画像の画素値を変化させる画素値変更手段とを有する
ことを特徴とする。

本発明によれば、入力画像がその周波数スペクトルにおいて、高周波数成分側に折り返し成分を含んでいる場合や、高周波数成分を十分に含んでいない場合でも画像のエッジ近傍に不自然な輝度の変化を生じることなく十分に画像の強調処理を行うことができる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による画像処理装置の構成を示す図であり、例えば画像表示装置の一部として用いることができる。

図示の画像処理装置は、第１の中間画像生成手段１と、第２の中間画像生成手段２と、中間画像後処理手段３と、加算手段４とを有する。
第１の中間画像生成手段１は、入力画像ＤＩＮから特定の周波数帯域近傍の成分を取り出した中間画像（第１の中間画像）Ｄ１を生成する。
第２の中間画像生成手段２は、中間画像Ｄ１に後述する処理を行った中間画像（第２の中間画像）Ｄ２を生成する。
中間画像後処理手段３は、中間画像Ｄ２に後述する処理を行った中間画像（第３の中間画像）Ｄ３を生成する。
加算手段４は、入力画像ＤＩＮと、中間画像Ｄ１と、中間画像Ｄ３を加算する。加算手段４による加算の結果得られる画像が最終的な出力画像ＤＯＵＴとして出力される。

図２は第１の中間画像生成手段１の構成例を示した図であり、図示の第１の中間画像生成手段１は、入力画像ＤＩＮから特定の周波数帯域よりも低い周波数成分を除去し、入力画像ＤＩＮの高周波数成分のみを取り出した画像（第１の高周波数成分画像）Ｄ１Ａを生成する高周波数成分画像生成手段１Ａと、画像Ｄ１Ａから、特定の周波数帯域よりも高い周波数成分を除去し、画像Ｄ１Ａの低周波数成分のみを取り出した画像Ｄ１Ｂを生成する低周波数成分画像生成手段１Ｂとを備える。高周波数成分画像生成手段１Ａと低周波数成分画像生成手段１Ｂとで特定の周波数帯域の成分を取り出す帯域通過フィルタ手段が構成されている。第１の中間画像生成手段１からは画像Ｄ１Ｂが中間画像Ｄ１として出力される。

図３は第２の中間画像生成手段２の構成例を示した図であり、図示の第２の中間画像生成手段２は、中間画像Ｄ１に対し、後述する非線形処理を行った画像Ｄ２Ａを出力する非線形処理手段２Ａと、画像Ｄ２Ａの高周波数成分のみを取り出した画像Ｄ２Ｂを出力する高周波数成分画像生成手段２Ｂとを備える。第２の中間画像生成手段２からは画像Ｄ２Ｂが中間画像Ｄ２として出力される。

図４は中間画像後処理手段３の構成例を示した図であり、図示の中間画像後処理手段３は、中間画像Ｄ１と中間画像Ｄ２の各画素値の符号を比較した結果を信号Ｄ３Ａとして出力する符号比較手段３Ａと、信号Ｄ３Ａに基づいて、中間画像Ｄ２の画素値を変更した画像Ｄ３Ｂを出力する画素値変更手段３Ｂとを備える。中間画像後処理手段３からは画像Ｄ３Ｂが中間画像Ｄ３として出力される。

加算手段４は、入力画像ＤＩＮに対し、中間画像Ｄ１および中間画像Ｄ３を加算し、最終的な出力画像ＤＯＵＴを生成する。

以下、本発明の実施の形態１による画像処理装置の詳細な動作について説明を行う。
まず、第１の中間画像生成手段１の詳細な動作について説明する。

まず、第１の中間画像生成手段１は、高周波数成分画像生成手段１Ａにおいて、入力画像ＤＩＮの高周波数成分のみを取り出した画像Ｄ１Ａを生成する。高周波数成分の取り出しは、ハイパスフィルタ処理を行うことで可能である。なお、高周波数成分の取り出しは画像の水平方向、垂直方向それぞれについて行う。すなわち高周波数成分画像生成手段１Ａは、入力画像ＤＩＮに対し、水平方向のハイパスフィルタ処理を行って水平方向についてのみ高周波数成分を取り出した画像Ｄ１Ａｈを生成する水平方向高周波数成分画像生成手段１Ａｈと、垂直方向のハイパスフィルタ処理を行って垂直方向についてのみ高周波数成分を取り出した画像Ｄ１Ａｖを生成する垂直方向高周波数成分画像生成手段１Ａｖとを備え、画像Ｄ１Ａは画像Ｄ１Ａｈと画像Ｄ１Ａｖとから成る。

次に、第１の中間画像生成手段１は、低周波数成分画像生成手段１Ｂにおいて、画像Ｄ１Ａの低周波数成分のみを取り出した画像Ｄ１Ｂを生成する。低周波数成分の取り出しは、ローパスフィルタ処理を行うことで可能である。なお、低周波数成分の取り出しは水平方向、垂直方向それぞれについて行う。すなわち低周波数成分画像生成手段１Ｂは、画像Ｄ１Ａｈに対し水平方向のローパスフィルタ処理を行った画像Ｄ１Ｂｈを生成する水平方向低周波数成分画像生成手段１Ｂと、画像Ｄ１Ａｖに対し垂直方向のローパスフィルタ処理を行った画像Ｄ１Ｂｖを生成する垂直方向低周波数成分画像生成手段１Ｂｖとを備え、画像Ｄ１Ｂは画像Ｄ１Ｂｈと画像Ｄ１Ｂｖとから成る。そして、第１の中間画像生成手段１からは、画像Ｄ１Ｂが中間画像Ｄ１として出力される。なお、中間画像Ｄ１は、画像Ｄ１Ｂｈに相当する画像Ｄ１ｈ、及び画像Ｄ１Ｂｖに相当する画像Ｄ１ｖから成る。

次に、第２の中間画像生成手段２の詳細な動作について説明する。
まず、第２の中間画像生成手段２は、非線形処理手段２Ａにおいて、中間画像Ｄ１に対して後述する非線形処理を行った画像Ｄ２Ａを生成する。非線形処理は、水平方向、垂直方向それぞれについて行う。すなわち非線形処理手段２Ａは、画像Ｄ１Ｂｈに対して後述する非線形処理を行って画像Ｄ２Ａｈを生成する水平方向非線形処理手段２Ａｈと、画像Ｄ１Ｂｖに対して後述する非線形処理を行って画像Ｄ２Ａｖを生成する垂直方向非線形処理手段２Ａｖとを備え、画像Ｄ２Ａは画像Ｄ２Ａｈと画像Ｄ２Ａｖとから成る。

非線形処理手段２Ａの動作についてさらに詳しく説明する。非線形処理手段２Ａは同様の構成を有する水平方向非線形処理手段２Ａｈ、及び垂直方向非線形処理手段２Ａｖを備える。ここで、水平方向非線形処理手段２Ａｈは水平方向の処理を行い、垂直方向非線形処理手段２Ａｖは垂直方向の処理を行う。

図５は水平方向非線形処理手段２Ａｈの構成例を表す図である。図示の水平方向非線形処理手段２Ａｈは、ゼロクロス判定手段３１１ｈと、信号増幅手段３１２ｈとを備える。なお、非線形処理手段２Ａｈには、画像Ｄ１ｈが入力画像ＤＩＮ３１１ｈとして入力される。

ゼロクロス判定手段３１１ｈは入力画像ＤＩＮ３１１ｈにおける画素値の変化を水平方向に沿って確認する。そして画素値が正の値から負の値へ、あるいは負の値から正の値へと変化する箇所をゼロクロス点として捉え、信号Ｄ３１１ｈによってゼロクロス点の前後にある画素（前後において隣接する画素）の位置を信号増幅手段３１２ｈに伝達する。例えばゼロクロス点の左右に位置する画素がゼロクロス点の前後に位置する画素として認識される。

信号増幅手段３１２ｈは信号Ｄ３１１ｈをもとにゼロクロス点の前後にある画素（前後において隣接する画素）を特定し、ゼロクロス点の前後にある画素についてのみその画素値を増幅させた（絶対値を大きくした）非線形処理画像Ｄ３１２ｈを生成する。すなわち、ゼロクロス点前後にある画素の画素値に対しては増幅率を１より大きな値とし、それ以外の画素の画素値に対しての増幅率は１とする。

そして水平方向非線形処理手段２Ａｈからは画像Ｄ２Ａｈとして非線形処理画像Ｄ３１２ｈが出力される。

図６は垂直方向非線形処理手段２Ａｖの構成例を表す図である。図示の垂直方向非線形処理手段２Ａｖは、ゼロクロス判定手段３１１ｖと、信号増幅手段３１２ｖとを備える。なお、非線形処理手段２Ａｖには、画像Ｄ１ｖが入力画像ＤＩＮ３１１ｖとして入力される。

ゼロクロス判定手段３１１ｖは入力画像ＤＩＮ３１１ｖにおける画素値の変化を垂直方向に沿って確認する。そして画素値が正の値から負の値へ、あるいは負の値から正の値へと変化する箇所をゼロクロス点として捉え、信号Ｄ３１１ｖによってゼロクロス点の前後にある画素（前後において隣接する画素）の位置を信号増幅手段３１２ｖに伝達する。例えばゼロクロス点の上下に位置する画素がゼロクロス点の前後に位置する画素として認識される。

信号増幅手段３１２ｖは信号Ｄ３１１ｖをもとにゼロクロス点の前後にある画素（前後において隣接する画素）を特定し、ゼロクロス点の前後にある画素についてのみその画素値を増幅させた（絶対値を大きくした）非線形処理画像Ｄ３１２ｖを生成する。すなわち、ゼロクロス点前後にある画素の画素値に対しては増幅率を１より大きな値とし、それ以外の画素の画素値に対しての増幅率は１とする。
以上が非線形処理手段２Ａの動作である。

次に、第２の中間画像生成手段２は、高周波数成分画像生成手段２Ｂにおいて、画像Ｄ２Ａの高周波数成分のみを取り出した画像Ｄ２Ｂを生成する。高周波数成分の取り出しは、ハイパスフィルタ処理を行うことで可能である。なお、高周波数成分の取り出しは画像の水平方向、垂直方向それぞれについて行う。すなわち高周波数成分画像生成手段２Ｂは、画像Ｄ２Ａｈに対し水平方向のハイパスフィルタ処理を行った画像Ｄ２Ｂｈを生成する水平方向高周波数成分画像生成手段２Ｂｈと、画像Ｄ２Ａｖに対し垂直方向のハイパスフィルタ処理を行った画像Ｄ２Ｂｖを生成する垂直方向高周波数成分画像生成手段２Ｂｖとを備え、画像Ｄ２Ｂは画像Ｄ２Ｂｈと画像Ｄ２Ｂｖとから成る。
そして第２の中間画像生成手段２からは、画像Ｄ２Ｂが中間画像Ｄ２として出力される。なお、中間画像Ｄ２は画像Ｄ２Ｂｈに相当する画像Ｄ２ｈおよび画像Ｄ２Ｂｖに相当する画像Ｄ２ｖから成る。

次に、中間画像後処理手段３の詳細な動作について説明する。
まず、中間画像後処理手段３の符号比較手段３Ａは、中間画像Ｄ１と中間画像Ｄ２の各画素値についてその符号を比較し、その結果を信号Ｄ３Ａとして出力する。ここで符号の比較は画像Ｄ１ｈと画像Ｄ２ｈの各画素について（画像中の互いに同一の位置の画素について）行なうとともに、画像Ｄ１ｖと画像Ｄ２ｖの各画素について（即ち画像中の互いに同一の位置の画素について）も行う。符号比較手段３Ａは、水平方向符号比較手段３Ａｈと、垂直方向符号比較手段３Ａｖとを備え、水平方向符号比較手段３Ａｈは画像Ｄ１ｈと画像Ｄ２ｈについて各画素の符号の比較を行ない、その結果を信号Ｄ３Ａｈとして出力し、垂直方向符号比較手段３Ａｖは、画像Ｄ１ｖと画像Ｄ２ｖについて各画素の符号の比較を行ない、その結果を信号Ｄ３Ａｖとして出力する。信号Ｄ３Ａｈおよび信号Ｄ３Ａｖが信号Ｄ３Ａとして出力される。

符号比較手段３Ａの動作についてさらに詳しく説明する。
図７（Ａ）〜（Ｄ）は画像Ｄ１ｈ、Ｄ１ｖ、Ｄ２ｈ、Ｄ２ｖを表した図であり、図７（Ａ）が画像Ｄ１ｈを、図７（Ｂ）が画像Ｄ１ｖを、図７（Ｃ）が画像Ｄ２ｈを、図７（Ｄ）が画像Ｄ２ｖを表している。図７（Ａ）〜（Ｄ）では画像の水平方向および垂直方向に合わせて水平座標、垂直座標および各座標値が表されている。また、画像Ｄ１ｈについては、水平座標ｘ、垂直座標ｙの位置にある画素の画素値がＤ１ｈ（ｘｙ）という記号で表されており、画像Ｄ１ｖについては、水平座標ｘ、垂直座標ｙの位置にある画素の画素値がＤ１ｖ（ｘｙ）という記号で表されており、画像Ｄ２ｈについては、水平座標ｘ、垂直座標ｙの位置にある画素の画素値がＤ２ｈ（ｘｙ）という記号で表されており、画像Ｄ２ｖについては、水平座標ｘ、垂直座標ｙの位置にある画素の画素値がＤ２ｖ（ｘｙ）という記号で表されている。

水平方向符号比較手段３Ａｈは画像Ｄ１ｈと画像Ｄ２ｈの同一座標の画素値について符号を比較する。すなわち、画素値Ｄ１ｈ（１１）と画素値Ｄ２ｈ（１１）の符号の比較、画素値Ｄ１ｈ（１２）と画素値Ｄ２ｈ（１２）の符号の比較、一般化して言えば、Ｄ１ｈ（ｘｙ）とＤ２ｈ（ｘｙ）の符号の比較という様に同一座標の画素値について符号の比較を行い、各画素の画素値について符号の一致、不一致を確認し、その結果を信号Ｄ３Ａｈとして出力する。また、垂直方向符号比較手段３Ａｖは画像Ｄ１ｖと画像Ｄ２ｖの同一座標の画素値について符号を比較する。すなわち、画素値Ｄ１ｖ（１１）と画素値Ｄ２ｖ（１１）の符号の比較、画素値Ｄ１ｖ（１２）と画素値Ｄ２ｖ（１２）の符号の比較、一般化して言えば、Ｄ１ｖ（ｘｙ）とＤ２ｖ（ｘｙ）の符号の比較という様に同一座標の画素値について符号の比較を行い、各画素の画素値について符号の一致、不一致を確認し、その結果を信号Ｄ３Ａｖとして出力する。そして信号Ｄ３Ａｈおよび信号Ｄ３Ａｖが信号Ｄ３Ａとして、符号比較手段３Ａから出力される。
以上が符号比較手段３Ａの動作である。

画素値変更手段３Ｂは、信号Ｄ３Ａに基づき中間画像Ｄ２の画素値を変更した画像Ｄ３Ｂを生成する。画素値変更手段３Ｂは、中間画像Ｄ２の各画素値のうち、信号Ｄ３Ａによって中間画像Ｄ１の各画素値と符号が異なると示されたものについて、中間画像Ｄ２の画素値をゼロとする。一方、符号が一致する場合には、中間画像Ｄ２をそのまま出力する。なおこの処理は、画像Ｄ２ｈおよび画像Ｄ２ｖの各々について行われる。
画素値変更手段３Ｂは、水平方向画素値変更手段３Ｂｈと、垂直方向画素値変更手段３Ｂｖとを備える。
水平方向画素値変更手段３Ｂｈは、画像Ｄ２ｈと信号Ｄ３Ａｈとを受け、信号Ｄ３Ａｈが、「符号が異なる」ことを示す場合には、画素の画素値をゼロにした画像Ｄ３Ｂｈを出力し、一方、信号Ｄ３Ａｈが「符号が一致する」ことを示す場合には、中間画像Ｄ２ｈをそのまま画像Ｄ３Ｂｈとして出力する。
垂直方向画素値変更手段３Ｂｖは、画像Ｄ２ｖと信号Ｄ３Ａｖとを受け、信号Ｄ３Ａｖが、「符号が異なる」ことを示す場合には、画素の画素値をゼロにした画像Ｄ３Ｂｖを出力し、一方、信号Ｄ３Ａｖが「符号が一致する」ことを示す場合には、中間画像Ｄ２ｖをそのまま画像Ｄ３Ｂｖとして出力する。
画素値変更手段３Ｂからは、画像Ｄ３Ｂｈおよび画像Ｄ３Ｂｖが画像Ｄ３Ｂとして出力される。

そして、画像Ｄ３Ｂが中間画像Ｄ３として中間画像後処理手段３から出力される。なお、中間画像Ｄ３は画像Ｄ３Ｂｈに相当する画像Ｄ３ｈと画像Ｄ３Ｂｖに相当する画像Ｄ３ｖとから成る。

最後に加算手段４の動作について説明する。加算手段４は入力画像ＤＩＮと中間画像Ｄ１と中間画像Ｄ３とを加算した出力画像ＤＯＵＴを生成する。そして出力画像ＤＯＵＴが最終的な出力画像として、画像処理装置から出力される。

なお、中間画像Ｄ１は画像Ｄ１ｈおよび画像Ｄ１ｖから成っており、中間画像Ｄ３は画像Ｄ３ｈおよび画像Ｄ３ｖから成っているので、入力画像ＤＩＮ、中間画像Ｄ１、及び中間画像Ｄ３を加算することは、入力画像ＤＩＮに対し、画像Ｄ１ｈ、Ｄ１ｖ、Ｄ３ｈ、及びＤ３ｖの全てを加算することを意味する。

ここで、加算手段４での加算処理は単純加算に限らず重み付け加算を用いてもよい。すなわち、画像Ｄ１ｈ、Ｄ１ｖ、Ｄ３ｈ、及びＤ３ｖの各々をそれぞれ異なる増幅率で増幅してから入力画像ＤＩＮに加算してもよい。

以下、本発明における画像処理装置を画像表示装置の一部として利用する例について説明する。この説明を通じて、本発明における画像処理装置の作用、効果も明らかなものとなるであろう。なお、以下の説明では特に断らない限り、Ｆｎという記号は入力画像ＤＩＮのナイキスト周波数を表す。

図８は本発明における画像処理装置を利用した画像表示装置であり、モニタＵ３上に原画ＤＯＲＧに対応した画像が表示される。

画像拡大手段Ｕ１は、原画ＤＯＲＧの画像サイズがモニタＵ３の画像サイズより小さい場合、原画ＤＯＲＧを拡大した画像ＤＵ１を出力する。ここで画像を拡大する手段としては、バイキュービック法などを用いることができる。

本発明における画像処理装置Ｕ２は、画像ＤＵ１に対し、先に説明した処理を行った画像ＤＵ２を出力する。そしてモニタＵ３上には画像ＤＵ２が表示される。

以下、原画ＤＯＲＧは、水平方向、垂直方向ともその画素数がモニタＵ３の画素数の半分であるとして、まず画像拡大手段Ｕ１の動作、作用について説明を行う。

図９は画像拡大手段Ｕ１の構成および動作を表す図であり、画像拡大手段Ｕ１は、水平方向ゼロ挿入手段Ｕ１Ａと、水平方向低周波数成分通過手段Ｕ１Ｂと、垂直方向ゼロ挿入手段Ｕ１Ｃと、垂直方向低周波数成分通過手段Ｕ１Ｄとを備える。水平方向ゼロ挿入手段Ｕ１Ａは原画ＤＯＲＧの水平方向に関して画素値０を持つ画素を適宜挿入した画像ＤＵ１Ａを生成する。水平方向低周波数成分通過手段Ｕ１Ｂはローパスフィルタ処理により画像ＤＵ１Ａの低周波数成分のみを取り出した画像ＤＵ１Ｂを生成する。垂直方向ゼロ挿入手段Ｕ１Ｃは画像ＤＵ１Ｂの垂直方向に関して画素値０を持つ画素を適宜挿入した画像ＤＵ１Ｃを生成する。垂直方向低周波数成分通過手段ＤＵ１Ｄは画像ＤＵ１Ｃの低周波数成分のみを取り出した画像ＤＵ１Ｄを生成する。そして画像ＤＵ１Ｄが原画ＤＯＲＧを水平方向、垂直方向とも２倍した画像ＤＵ１として、画像拡大手段Ｕ１から出力される。

図１０（Ａ）〜（Ｅ）は画像拡大手段Ｕ１の動作を詳しく説明するための図であり、図１０（Ａ）は原画ＤＯＲＧを、図１０（Ｂ）は画像ＤＵ１Ａを、図１０（Ｃ）は画像ＤＵ１Ｂを、図１０（Ｄ）は画像ＤＵ１Ｃを、図１０（Ｅ）は画像ＤＵ１Ｄを表す。図１０（Ａ）〜（Ｅ）に関して、四角（各升目）は画素を表し、その中に書かれた記号あるいは数値は各画素の画素値を表す。

水平方向ゼロ挿入手段Ｕ１Ａは図１０（Ａ）に示す原画ＤＯＲＧに対して、水平方向の１画素につき１個、画素値０をもった画素を挿入し（即ち、原画ＤＯＲＧの水平方向に隣接する画素列相互間に一つの、画素値０の画素から成る画素列を挿入し）、図１０（Ｂ）に示す画像ＤＵ１Ａを生成する。水平方向低周波数成分通過手段Ｕ１Ｂは図１０（Ｂ）に示す画像ＤＵ１Ａに対して、ローパスフィルタ処理を施し、図１０（Ｃ）に示す画像ＤＵ１Ｂを生成する。垂直方向ゼロ挿入手段Ｕ１Ｃは図１０（Ｃ）に示す画像ＤＵ１Ｂに対して、垂直方向の１画素につき１個、画素値０をもった画素を挿入し（即ち、画像ＤＵ１Ｂの垂直方向に隣接する画素行相互間に一つの、画素値０の画素から成る画素行を挿入し）、図１０（Ｄ）に示す画像ＤＵ１Ｃを生成する。垂直方向低周波数成分通過手段Ｕ１Ｄは図１０（Ｄ）に示す画像ＤＵ１Ｃに対して、ローパスフィルタ処理を施し、図１０（Ｅ）に示す画像ＤＵ１Ｄを生成する。以上の処理により原画ＤＯＲＧを水平方向、垂直方向とも２倍に拡大した画像ＤＵ１Ｄが生成される。

図１１（Ａ）〜（Ｄ）は画像拡大手段Ｕ１による処理の作用を周波数空間上で表したものであり、図１１（Ａ）は原画ＤＯＲＧの周波数スペクトル、図１１（Ｂ）は画像ＤＵ１Ａの周波数スペクトル、図１１（Ｃ）は水平方向周波数成分通過手段Ｕ１Ｂの周波数応答、図１１（Ｄ）は画像ＤＵ１Ｂの周波数スペクトルを表している。なお、図１１（Ａ）〜（Ｄ）において横軸は水平方向の空間周波数を表す周波数軸であり、縦軸は周波数スペクトルもしくは周波数応答の強度を表している。なお原画ＤＯＲＧの画素数は入力画像ＤＩＮの半分となっており、言い換えると原画ＤＯＲＧのサンプリング間隔は入力画像ＤＩＮのサンプリング間隔の２倍になっている。したがって原画ＤＯＲＧのナイキスト周波数は入力画像ＤＩＮのナイキスト周波数の半分すなわち、Ｆｎ／２となる。

なお、図１１（Ａ）〜（Ｄ）では表記を簡素にするため、１本の周波数軸しか用いていない。しかしながら、通常、画像データは２次元平面状に並んだ画素配列上に与えられた画素値から成り、その周波数スペクトルも水平方向の周波数軸および垂直方向の周波数軸で張られる平面上に与えられるものである。したがって原画ＤＯＲＧ等の周波数スペクトル等を正確に表すためには、水平方向の周波数軸および垂直方向の周波数軸の両方を記載する必要がある。しかしながらその周波数スペクトルの形状は通常、周波数軸上の原点を中心に等方的に広がったものであり、周波数軸１本で張られる空間上での周波数スペクトルを示しさえすれば、そこから周波数軸２本で張られる空間へ拡張して考察することは当業者にとって容易である。したがって以降の説明でも特に断らない限り、周波数空間上での説明は、１本の周波数軸で張られる空間を用いて行う。

まず、原画ＤＯＲＧの周波数スペクトルについて説明する。通常、自然画像が原画ＤＯＲＧとして入力されるがそのスペクトル強度は周波数空間の原点周辺に集中している。したがって原画ＤＯＲＧの周波数スペクトルは図１１（Ａ）のように表すスペクトルＳＰＯのようになる。

次に、画像ＤＵ１Ａのスペクトル強度について説明する。画像ＤＵ１Ａは、原画ＤＯＲＧに対して、水平方向に１画素につき１画素、画素値０を持った画素を挿入することで生成される。このような処理を行うと周波数スペクトルには原画ＤＯＲＧのナイキスト周波数を中心にした折り返しが発生する。すなわち周波数±Ｆｎ／２を中心にスペクトルＳＰＯが折り返したスペクトルＳＰＭが発生するので、画像ＤＵ１Ａの周波数スペクトルは図１１（Ｂ）のように表される。

次に、水平方向低周波数成分通過手段Ｕ１Ｂの周波数応答について説明する。水平方向低周波数成分通過手段はローパスフィルタによって実現されるので、その周波数応答は図１１（Ｃ）に示すように周波数が高くなるほど低くなる。

最後に、画像ＤＵ１Ｂの周波数スペクトルについて説明する。図１１（Ｂ）に示す周波数スペクトルを持った画像ＤＵ１Ａに対し、図１１（Ｃ）に示した周波数応答を持ったローパスフィルタ処理を行うことで、画像ＤＵ１Ｂが得られる。したがって画像ＤＵ１Ｂの周波数スペクトルは画像ＤＵ１Ｂに示すように、スペクトルＳＰＭの強度がある程度落ちたスペクトルＳＰ２と、スペクトルＳＰＯの強度がある程度落ちたスペクトルＳＰ１から成る。なお一般に、ローパスフィルタの周波数応答は周波数が高くなるほど低くなる。従って、スペクトルＳＰ１の強度をスペクトルＳＰＯと比較すると、水平方向低周波数成分通過手段Ｕ１Ｂによって、高周波数成分側、すなわち周波数が±Ｆｎ／２近傍でのスペクトル強度が減少したものとなる。

また、画像拡大手段Ｕ１による処理のうち、垂直方向ゼロ挿入手段Ｕ１Ｃおよび垂直方向低周波数成分通過手段Ｕ１Ｄによる処理について、その周波数空間上での作用についての説明は省略するが、その処理の内容から、垂直方向の空間周波数を表す軸方向に対して、図１１（Ａ）〜（Ｄ）を用いて説明した内容と同様の作用があることは容易に理解できる。すなわち、画像ＤＵ１Ｄの周波数スペクトルは、図１１（Ｄ）に示した周波数スペクトルが２次元上に広がったものとなる。

また、以降の説明ではスペクトルＳＰ２のことを折り返し成分と呼ぶ。この折り返し成分は、画像上では、比較的高い周波数成分を持ったノイズあるいは偽の信号として現れる。そのようなノイズあるいは偽の信号としてオーバーシュートやジャギーあるいはリンギング等が挙げられる。

以下、本発明における画像処理装置の作用、効果について説明する。
図１２（Ａ）〜（Ｅ）は入力画像ＤＩＮ（もしくは画像ＤＵ１）として原画ＤＯＲＧを拡大して得られた画像ＤＵ１Ｄが入力された場合の、入力画像ＤＩＮから中間画像Ｄ１を生成する際の作用、効果を模式的に表した図であり、図１２（Ａ）は入力画像ＤＩＮの周波数スペクトルを、図１２（Ｂ）は高周波数成分画像生成手段１Ａの周波数応答を、図１２（Ｃ）は低周波数成分画像生成手段１Ｂの周波数応答を、図１２（Ｄ）は第１の中間画像生成手段１の周波数応答を、図１２（Ｅ）は中間画像Ｄ１の周波数スペクトルを表す。なお、図１２（Ａ）〜（Ｅ）においても図１１（Ａ）〜（Ｄ）と同様の理由で周波数軸は１本しか用いていない。

さらに図１２（Ａ）〜（Ｅ）では、空間周波数が０以上となる範囲でのみ周波数スペクトルあるいは周波数応答の強度を表しているが、以下の説明での周波数スペクトルあるいは周波数応答は、周波数軸上の原点を中心に対称的な形状となる。したがって説明に用いる図は、空間周波数が０以上となる範囲のみを示したもので十分である。

まず、入力画像ＤＩＮの周波数スペクトルについて説明する。画像ＤＵ１Ｄが入力画像ＤＩＮとして入力されるので、入力画像ＤＩＮの周波数スペクトルは図１２（Ａ）に示すように、周波数スペクトルは図１１（Ｄ）で説明したものと同じ形状となり、原画ＤＯＲＧのスペクトルＳＰＯの強度がある程度落ちたスペクトルＳＰ１と折り返し成分となるスペクトルＳＰ２から成る。

次に、高周波数成分画像生成手段１Ａの周波数応答について説明する。高周波数成分画像生成手段１Ａはハイパスフィルタにより構成されているので、その周波数応答は図１２（Ｂ）に示すように周波数が低くなるほど低くなる。

次に、低周波数成分画像生成手段１Ｂの周波数応答について説明する。低周波数成分画像生成手段１Ｂはローパスフィルタにより構成されているので、その周波数応答は図１２（Ｃ）に示すように周波数が高くなるほど低くなる。

次に、第１の中間画像生成手段１の周波数応答について説明する。入力画像ＤＩＮが持つ周波数成分のうち、図１２（Ｄ）に示された低周波数成分側の領域ＲＬ１の周波数成分については、第１の中間画像生成手段１内の高周波数成分画像生成手段１Ａで弱められる。一方、図１２（Ｄ）に示された高周波数成分側の領域ＲＨ１の周波数成分については、第１の中間画像生成手段１内の低周波数成分画像生成手段１Ｂで弱められる。したがって、第１の中間画像生成手段１の周波数応答は、図１２（Ｄ）に示すように、低周波数成分側の領域ＲＬ１と高周波数成分側の領域ＲＨ１によって帯域を制限された中間の領域ＲＭ１にピークを持ったものとなる。

次に、中間画像Ｄ１の周波数スペクトルについて説明する。図１２（Ａ）に示す周波数スペクトルを持つ入力画像ＤＩＮが、図１２（Ｄ）に示した周波数応答を持つ第１の中間画像生成手段１を通過することで、中間画像Ｄ１が得られる。そして第１の中間画像生成手段１の周波数応答は、低周波数成分側の領域ＲＬ１と高周波数成分側の領域ＲＨ１によって帯域制限された中間の領域ＲＭ１にピークを持ったものなので、中間画像Ｄ１の周波数スペクトルは、入力画像ＤＩＮの周波数スペクトルのうち、低周波数成分側の領域ＲＬ１と高周波数成分側の領域ＲＨ１に含まれる部分の強度が弱くなったものとなる。従って中間画像Ｄ１は入力画像ＤＩＮの持つ高周波数成分から折り返し成分となるスペクトルＳＰ２を取り除いたものとなる。すなわち第１の中間画像生成手段１には、入力画像ＤＩＮのもつ高周波数成分から折り返し成分となるスペクトルＳＰ１を取り除いた中間画像Ｄ１を生成するという効果がある。

図１３（Ａ）〜（Ｃ）は第２の中間画像生成手段２の作用、効果を表した図であり、図１３（Ａ）は非線形処理画像Ｄ２Ａの周波数スペクトルを、図１３（Ｂ）は高周波数成分画像生成手段２Ｂの周波数応答を、図１３（Ｃ）は画像Ｄ２Ｂの周波数スペクトルを表す。なお、図１３（Ａ）〜（Ｃ）では、図１２（Ａ）〜（Ｅ）と同様の理由で、空間周波数が０以上となる範囲でのみ周波数スペクトルあるいは周波数応答の強度を表している。

後述するように非線形処理画像Ｄ２Ａでは、高周波数成分側の領域ＲＨ２に相当する高周波数成分が生成される。図１３（Ａ）はその様子を模式的に表した図である。画像Ｄ２Ｂは非線形処理画像Ｄ２Ａが高周波数成分画像生成手段２Ｂを通過することで生成される。高周波数成分画像生成手段２Ｂはハイパスフィルタで構成されており、その周波数応答は図１３（Ｂ）に示すように周波数が高くなるほど高いものとなる。従って画像Ｄ２Ｂの周波数スペクトルは図１３（Ｃ）に示すように非線形処理画像Ｄ２Ａの周波数スペクトルから低周波数成分側の領域ＲＬ２に相当する成分を取り除いたものとなる。言い換えると、非線形処理手段２Ａには高周波数成分側の領域ＲＨ２に相当する高周波数成分を生成する効果があり、高周波数成分画像生成手段２Ｂには非線形処理手段２Ａで生成された高周波数成分のみを取り出す効果がある。

上記の作用、効果についてさらに詳しく説明する。
図１４（Ａ）〜（Ｃ）及び図１５（Ａ）〜（Ｃ）はステップエッジをサンプリングした際に得られる信号について表した図である。
図１４（Ａ）はステップエッジとサンプリング間隔Ｓ１を表しており、図１４（Ｂ）はステップエッジをサンプリング間隔Ｓ１でサンプリングした際に得られる信号を表しており、図１４（Ｃ）は図１４（Ｂ）に表された信号の高周波数成分を表している。一方、図１５（Ａ）はステップエッジとサンプリング間隔Ｓ１より間隔の広いサンプリング間隔Ｓ２を表しており、図１５（Ｂ）はステップエッジをサンプリング間隔Ｓ２でサンプリングした際に得られる信号を表しており、図１５（Ｃ）は図１５（Ｂ）に表された信号の高周波数成分を表している。なお、以下の説明ではサンプリング間隔Ｓ２の長さはサンプリング間隔Ｓ１の長さの２倍であるとする。

図１４（Ｃ）及び図１５（Ｃ）に表されるようにステップエッジの中央は高周波数成分を表した信号においてゼロクロス点Ｚとして現れる。また、高周波数成分を表した信号のゼロクロス点Ｚの近傍での傾きは、サンプリング間隔が短いほど急になり、かつゼロクロス点Ｚ近傍での局所的な最大値、最小値を与える点の位置も、サンプリング間隔が短いほどゼロクロス点Ｚに近づく。

すなわち、サンプリング間隔が変わっても、エッジ近傍において高周波数成分を表す信号のゼロクロス点の位置は変化しないが、サンプリング間隔が小さくなるほど（あるいは解像度が上がるほど）エッジ近傍での高周波数成分の傾きは急になり、局所的な最大値、最小値を与える点の位置はゼロクロス点に近づく。

図１６（Ａ）〜（Ｆ）はステップエッジをサンプリング間隔Ｓ２でサンプリングした信号が２倍に拡大された後、本発明における画像処理装置に入力された際の作用、効果を表す図であり、特に第１の中間画像生成手段１および第２の中間画像生成手段２の作用、効果を表している。なお、先に述べた通り、第１の中間画像生成手段１および第２の中間画像生成手段２内部の処理は水平方向、垂直方向のそれぞれについて行われるのでその処理は一次元的に行われる。したがって図１６（Ａ）〜（Ｆ）では一次元信号を用いて処理の内容を表している。

図１６（Ａ）は、図１５（Ｂ）と同様ステップエッジをサンプリング間隔Ｓ２でサンプリングした信号である。図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）に表した信号を２倍に拡大した信号である。すなわち、原画ＤＯＲＧに図１６（Ａ）に示すようなエッジが含まれる場合、入力画像ＤＩＮとして図１６（Ｂ）に示すような信号が入力される。なお、信号を２倍に拡大するとサンプリング間隔は拡大前の半分になるため、図１６（Ｂ）に表した信号のサンプリング間隔は図１４（Ａ）〜（Ｃ）中のサンプリング間隔Ｓ１と同じになる。また、図１６（Ａ）において座標Ｐ３で表される位置はエッジ信号の低輝度側の境界部分であり、座標Ｐ４で表される位置はエッジ信号の高輝度側の境界である。

図１６（Ｃ）は図１６（Ｂ）に表した信号の高周波数成分を表した信号、すなわち高周波数成分画像生成手段１Ａから出力される画像Ｄ１Ａに相当する信号である。なお、画像Ｄ１Ａは、入力画像ＤＩＮの高周波数成分を取り出したものなので、その中には折り返し成分も含まれている。

図１６（Ｄ）は図１６（Ｃ）に表した信号の低周波数成分を表した信号、すなわち低周波数成分画像生成手段１Ｂから出力される画像Ｄ１Ｂに相当する信号である。なお先に述べたとおり画像Ｄ１Ｂが中間画像Ｄ１として出力されるので、図１６（Ｄ）は中間画像Ｄ１にも相当する。図１６（Ｄ）に示すとおり、中間画像Ｄ１においてゼロクロス点Ｚ近傍の局所的な最小値は座標Ｐ３に、局所的な最大値は座標Ｐ４に現れ、その様子は図１５（Ｃ）に示した、ステップエッジをサンプリング間隔Ｓ２でサンプリングした信号から取り出した高周波数成分と一致する。また、画像Ｄ１Ａに含まれていた折り返し成分は、低周波数成分画像生成手段１Ｂで行うローパスフィルタ処理によって取り除かれる。

図１６（Ｅ）は、図１６（Ｄ）に表した信号に対する非線形処理手段２Ａに入力された際の出力信号、すなわち、中間画像Ｄ１が入力された場合に非線形処理手段２Ａから出力される画像Ｄ２Ａを表している。非線形処理手段２Ａではゼロクロス点Ｚの前後の座標Ｐ１、Ｐ２の信号値が増幅される。したがって、画像Ｄ２Ａは図１６（Ｅ）に示すように座標Ｐ１、Ｐ２での信号値の大きさが他の値に比べ大きくなり、ゼロクロス点Ｚ近傍で、局所的な最小値の現れる位置が座標Ｐ３からよりゼロクロス点Ｚに近い座標Ｐ１に、局所的な最大値の現れる位置が座標Ｐ４からよりゼロクロス点Ｚに近い座標Ｐ１へと変化する。これは非線形処理手段２Ａにおける、ゼロクロス点Ｚ前後の画素の値を増幅するという非線形処理によって、高周波数成分が生成されたことを意味する。このように画素ごとに適応的に増幅率を変える、あるいは画素に応じて処理の内容を適宜変えることで、高周波数成分を生成することが可能になる。すなわち非線形処理手段２Ａには、中間画像Ｄ１には含まれない高周波数成分、すわなち、図１３（Ａ）に示した高周波数成分側の領域ＲＨ２に相当する高周波数成分を生成する効果がある。

図１６（Ｆ）は図１６（Ｅ）に表した信号の高周波数成分を表した信号、すなわち高周波数成分画像生成手段２Ｂから出力される画像Ｄ２Ｂに相当する信号である。画像Ｄ２Ｂのより正確な形状については後述するが、図１６（Ｆ）に示すとおり、画像Ｄ２Ｂにおいてゼロクロス点Ｚ近傍の局所的な最小値は座標Ｐ１に、最大値は座標Ｐ２に現れ、その様子は図１４（Ｃ）に示した、ステップエッジをサンプリング間隔Ｓ１でサンプリングした信号から取り出した高周波数成分と一致する。これは非線形処理手段２Ａにおいて生成された高周波数成分が高周波数成分画像生成手段２Ｂによって取り出され、画像Ｄ２Ｂとして出力されることを意味する。また、取り出された画像Ｄ２Ｂはサンプリング間隔Ｓ１に対応した周波数成分を含む信号であるといえる。言い換えると、高周波数成分画像生成手段２Ｂには非線形処理手段２Ａで生成された高周波数成分のみを取り出す効果がある。

以上が第２の中間画像生成処理手段２の機能であり、まとめると、第２の中間画像生成処理手段２内の非線形処理手段２Ａは高周波数成分側の領域ＲＨ２に相当する高周波数成分を生成する機能を有し、第２の中間画像生成処理手段２内の高周波数成分画像生成手段２Ｂは非線形処理手段２Ａで生成された高周波数成分のみを取り出す機能を有する。そして画像Ｄ２Ｂが中間画像Ｄ２として出力されるので、第２の中間画像生成手段２は、サンプリング間隔Ｓ１に対応した高周波数成分を持った中間画像Ｄ２を出力することができる。

図１７（Ａ）〜（Ｅ）、並びに図１８（Ａ）及び（Ｂ）は中間画像後処理手段３の作用、効果を説明するための図である。図１７（Ａ）〜（Ｅ）は画像Ｄ２Ｂあるいは中間画像Ｄ２のより正確な形状および中間画像後処理手段３の作用について説明するための図であり、図１８（Ａ）及び（Ｂ）は中間画像後処理手段３の効果について説明するための図である。以下これらの図を用いて中間画像処理手段３の作用、効果の説明を行う。

図１７（Ａ）は第２の中間画像生成手段２内にある非線形処理手段２Ａから出力される非線形処理画像Ｄ２Ａを模式的に示した図であり、特にゼロクロス点Ｚ近傍での非線形処理画像Ｄ２Ａを示している。

図１７（Ｂ）は図１７（Ａ）に示された領域Ｒ２付近での非線形処理画像Ｄ２Ａについて示した図であり、白丸に実線で示されたデータが非線形処理画像Ｄ２Ａを表しており、「＊」印に点線で示されたデータが非線形処理画像Ｄ２Ａの低周波数成分を表している。

非線形処理画像Ｄ２Ａの低周波数成分としては、非線形処理画像Ｄ２Ａの画素値の局所的な加重平均値が計算される。領域Ｒ２付近では、画素値のいくらかは正の値をとっているものの大半の画素値はゼロとなっているので、低周波数成分の値はゼロより若干大きな値になる。そして非線形処理画像Ｄ２Ａの画素値と低周波数成分の値を比較すると低周波数成分の値の方が若干大きくなる。一方、非線形処理画像Ｄ２Ａにおいて座標Ｐ２付近では、座標Ｐ２以外に位置する画素の画素値は、座標Ｐ２に位置する画素の画素値より小さな値となるため、低周波数成分の値は非線形処理画像Ｄ２Ａの画素値より小さな値となる。すなわち、領域Ｒ２付近と座標Ｐ２付近で、非線形処理画像Ｄ２Ａの画素値と低周波数成分の値の大小関係が入れ替わる結果となる。

図１７（Ｃ）は図１７（Ａ）に示された領域Ｒ１付近での非線形処理画像Ｄ２Ａについて示した図であり、白丸に実線で示されたデータが非線形処理画像Ｄ２Ａを表しており、「＊」印に点線で示されたデータが非線形処理画像Ｄ２Ａの低周波数成分を表している。

非線形処理画像Ｄ２Ａの低周波数成分としては、非線形処理画像Ｄ２Ａの画素値の局所的な加重平均値が計算される。領域Ｒ１付近では、画素値のいくらかは負の値をとっているものの大半の画素値はゼロとなっているので、低周波数成分の値はゼロより若干小さな値（絶対値がより大きい、負の値）になる。そして非線形処理画像Ｄ２Ａの画素値と低周波数成分の値を比較すると低周波数成分の値の方が若干小さくなる。一方、非線形処理画像Ｄ２Ａにおいて座標Ｐ１付近では、座標Ｐ１以外に位置する画素の画素値は、座標Ｐ１に位置する画素の画素値より大きな値（絶対値がより小さい、負の値）となるため、低周波数成分の値は非線形処理画像Ｄ２Ａの画素値より大きな値となる。すなわち、領域Ｒ１付近と座標Ｐ１付近で、非線形処理画像Ｄ２Ａの画素値と低周波数成分の値の大小関係が入れ替わる結果となる。

図１７（Ｄ）は第２の中間画像生成手段２内部の高周波数成分画像生成手段２Ｂから出力される画像Ｄ２Ｂを模式的に表した図である。画像Ｄ２Ｂは、非線形処理画像Ｄ２Ａの高周波数成分を取り出すことで得られるが、非線形処理画像Ｄ２Ａから高周波数成分を取り出すためには、非線形処理画像Ｄ２Ａからその低周波数成分を引けばよい。すなわち、図１７（Ｂ）、（Ｃ）に示した非線形処理画像Ｄ２Ａと低周波数成分の差が画像Ｄ２Ｂとなる。先に説明したとおり、領域Ｒ１付近では非線形処理画像Ｄ２Ａの方が低周波数成分より大きな値となっており、座標Ｐ１付近では低周波数成分の方が非線形処理画像Ｄ２Ａより大きな値となっており、座標Ｐ２付近では非線形処理画像Ｄ２Ａの方が低周波数成分より大きな値となっており、領域Ｒ２付近では低周波数成分の方が非線形処理画像Ｄ２Ａより大きな値となっているので、領域Ｒ１付近、座標Ｐ１付近、座標Ｐ２付近、領域Ｒ２付近の順に画像Ｄ２Ｂの値を見ていくと一度正の値から負の値へと変化し、座標Ｐ１で局所的な最小値をとった後、負の値から正の値へと変化する。そして座標Ｐ２で局所的な最大値をとった後、正の値から負の値へと変化する。そして画像Ｄ２Ｂが中間画像Ｄ２として出力されるので、中間画像Ｄ２も同様の変化をする。

一方、同じ箇所での中間画像Ｄ１の画素値の変化を見ると負から正へと一回変化するだけである。したがって中間画像Ｄ１と中間画像Ｄ２を比較すると、領域Ｒ１付近と領域Ｒ２付近で両者の符号が逆になる。

図１７（Ｅ）は中間画像後処理手段３から出力される中間画像Ｄ３を模式的に表す図である。中間画像後処理手段３内部の符号比較手段３Ａでは中間画像Ｄ１と中間画像Ｄ２の符号を比較し、両者の符号が逆であった場合、画素値変更手段Ｄ３Ｂにおいて該当する中間画像Ｄ２の画素値をゼロにすることとしている。一方、符号が同じである場合には、中間画像Ｄ２の画素値がそのまま中間画像Ｄ３の画素値として出力される。したがって、領域Ｒ１付近と領域Ｒ２付近における中間画像Ｄ１と中間画像Ｄ２での画素値の正負の符号の不一致が解消される。その結果、図１７（Ｅ）に示すように、座標Ｐ１、Ｐ２における局所的な最小値、最大値を保ったまま、領域Ｒ１付近、Ｒ２付近における、中間画像Ｄ１との正負の符号の不一致を解消した中間画像Ｄ３を得ることができる。

また、中間画像Ｄ３において、ゼロクロス点Ｚ近傍の局所的な最小値、最大値は座標Ｐ１、Ｐ２で表される位置にある画素に保たれたままである。これは、第２の中間画像生成手段２で生成された、サンプリング間隔Ｓ１に対応した高周波数成分が中間画像Ｄ３でも保たれていることを意味する。したがって、中間画像後処理手段３には、第２の中間画像生成手段２で生成された、サンプリング間隔Ｓ１に対応した高周波数成分を保ったまま、中間画像Ｄ１との正負の符号の不一致を解消できるという効果がある。

図１８（Ａ）はエッジ近傍で、中間画像Ｄ１と中間画像Ｄ２を入力画像ＤＩＮに加算した場合に得られる画像を模式的に表す図である。先に述べたように中間画像Ｄ１と中間画像Ｄ２とでは領域Ｒ１付近、Ｒ２付近で画素値の符号が逆である。

領域Ｒ１を例に考えた場合、中間画像Ｄ１は負の値をとっているので、入力画像ＤＩＮの画素値を小さくすることでエッジを強調する効果をもっているが、中間画像Ｄ２は正の値をとっているので、中間画像Ｄ２を加算してもエッジを強調することは出来ない。また、中間画像Ｄ１によって引かれる値の大きさより、中間画像Ｄ２によって足される値が大きい場合（中間画像Ｄ１の絶対値より、中間画像Ｄ２の絶対値が大きい場合）、図１８（Ａ）に示す通り、領域Ｒ１付近の画素値はその周囲と比較して若干大きな値となってしまう。

領域Ｒ２を例に考えた場合、中間画像Ｄ１は正の値をとっているので、入力画像ＤＩＮの画素値を大きくすることでエッジを強調する効果をもっているが、中間画像Ｄ２は負の値をとっているので、中間画像Ｄ２を加算してもエッジを強調することは出来ない。また、中間画像Ｄ１によって足される値の大きさより、中間画像Ｄ２によって引かれる値が大きい場合（中間画像Ｄ１の絶対値より、中間画像Ｄ２の絶対値が大きい場合）、図１８（Ａ）に示す通り、領域Ｒ２付近の画素値はその周囲と比較して若干小さな値となってしまう。

すなわち、中間画像Ｄ１と中間画像Ｄ２の画素値の正負の符号の不一致によって、エッジ近傍に不自然な輝度の変化が見られることとなる。通常エッジは画像の水平方向や垂直方向などある方向に沿ってある程度の長さをもつため、この不自然な輝度の変化もエッジと並んである程度の長さを持って現れることとなり、結果的にエッジ近傍に不自然な線あるいは模様が見られることとなる。

図１８（Ｂ）はエッジ近傍で、中間画像Ｄ１と中間画像Ｄ３を入力画像ＤＩＮに加算した場合に得られる画像を模式的に表す図である。先に述べたように中間画像Ｄ１と中間画像Ｄ３とでは画素値の正負の符号は一致している。したがって入力画像ＤＩＮに中間画像Ｄ１と中間画像Ｄ３を加算しても領域Ｒ１付近、Ｒ２付近に不自然な輝度の変化が現れることなく、エッジを強調することができる。

言い換えると加算手段４において入力画像ＤＩＮに中間画像Ｄ１と中間画像Ｄ３を加算することで不自然な輝度の変化を生じることなく画像の強調を行うことが可能となる。

また、先に述べたとおり中間画像Ｄ１は入力画像ＤＩＮの持つ高周波数成分から折り返し成分を取り除いたものであり、図１２（Ｅ）に示すように原画ＤＯＲＧのナイキスト周波数近傍の高周波数成分に対応している。図１１（Ｄ）で説明したとおり、原画ＤＯＲＧのナイキスト周波数近傍のスペクトル強度は画像拡大手段Ｕ１での拡大処理によって弱められているので、中間画像Ｄ１を加算することで、拡大処理によって弱められたスペクトル強度を補うことができる。また、中間画像Ｄ１から、折り返し成分は取り除かれているので、オーバーシュートやジャギーあるいはリンギングといった偽の信号を強調することはない。一方、中間画像Ｄ３はサンプリング間隔Ｓ１に対応した高周波数成分である。したがって画像Ｄ３を加算することで原画ＤＯＲＧのナイキスト周波数以上の帯域の高周波数成分を与えることができるので、画像の解像感を増すことができる。したがって、加算手段４において中間画像Ｄ１と中間画像Ｄ３を入力画像ＤＩＮに加算することで、折り返し成分を強調することなく高周波数成分を加算することが可能となり、画像の解像感を高めることが可能となる。言い換えると、折り返し成分に起因するオーバーシュートやジャギーあるいはリンギング等の増加を抑えつつ高周波数成分を加算し、画像の解像感を高めることができる。

さらに、本発明における画像処理装置では、第１の中間画像生成手段１および第２の中間画像生成手段２において、画像の水平方向に関する処理、垂直方向に関する処理を並列に行っているので、画像の水平方向のみ、あるいは垂直方向のみに限らず任意の方向に関して上記の効果を得ることができる。

また、本発明における画像処理装置では周波数空間で考えて原点からＦｎに渡る周波数帯域のうち、原画ＤＯＲＧのナイキスト周波数±Ｆｎ／２近傍（あるいは特定の周波数帯域）に入力画像ＤＩＮが持っている成分をもとに、画像ＤＩＮのナイキスト周波数±Ｆｎ近傍の高周波数成分に対応した画像Ｄ２Ｂを生成している。したがってなんらかの理由で、入力画像ＤＩＮにおいて、ナイキスト周波数±Ｆｎ近傍の周波数成分が失われていたとしても、画像Ｄ２Ｂにより、ナイキスト周波数±Ｆｎ近傍の周波数成分を与えることが可能になる。

なお、特定の周波数帯域として用いる箇所は、±Ｆｎ／２近傍に限定されるものではない。すなわち高周波数成分画像生成手段１Ａおよび低周波数成分画像生成手段１Ｂの周波数応答を適宜変更することで、利用する周波数帯域を変更することができる。

上記の説明ではナイキスト周波数近傍Ｆｎ近傍の周波数成分が失われる例として画像の拡大処理を挙げたが、入力画像ＤＩＮに対してナイキスト周波数Ｆｎ近傍の周波数成分が失われる原因はそれに限らず、他にもノイズ除去処理等が考えられる。したがって本発明における画像処理装置の用途は画像拡大処理後に限定されるものではない。

実施の形態２．
図１９は本発明の実施の形態２による画像処理方法のフローを表す図であり、本発明の実施の形態２による画像処理方法は、第１の中間画像生成ステップＳＴ１、第２の中間画像生成ステップＳＴ２、中間画像後処理ステップＳＴ３、及び加算ステップＳＴ４により実現される。

第１の中間画像生成ステップＳＴ１は、図２０に示すように、高周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ａ、及び低周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ｂを含む。

高周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ａは、水平方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ａｈ、及び垂直方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ａｖを含み、低周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ｂは、水平方向低周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ｂｈ、及び垂直方向高周波巣成分画像ＳＴ１Ｂｖを含む。

第２の中間画像生成ステップＳＴ２は、図２１に示すように、非線形処理ステップＳＴ２Ａ、及び高周波数成分画像生成ステップＳＴ２Ｂを含む。

非線形処理ステップＳＴ２Ａは、水平方向非線形処理ステップＳＴ２Ａｈ、及び垂直方向非線形処理ステップＳＴ２Ａｖを含み、高周波数成分画像生成ステップＳＴ２Ｂは、水平方向高周波数成分通過ステップＳＴ２Ｂｈ、及び垂直方向高周波数成分通過ステップＳＴ２Ｂｖを含む。

水平方向非線形処理ステップＳＴ２Ａｈは、図２２に示すように、ゼロクロス判定ステップＳＴ３１１ｈ、及び信号増幅ステップＳＴ３１２ｈを含み、垂直方向非線形処理ステップＳＴ２Ａｖは、図２３に示すように、ゼロクロス判定ステップＳＴ３１１ｖ、及び信号増幅ステップＳＴ３１２ｖから成る。

中間画像後処理ステップＳＴ３は、図２４に示すように、符号比較ステップＳＴ３Ａ、及び画素値変更ステップＳＴ３Ｂを含む。
符号比較ステップＳＴ３Ａは、水平方向符号比較ステップＳＴ３Ａｈ、及び垂直方向符号比較ステップＳＴ３Ａｖを含み、画素値変更ステップＳＴ３Ｂは、水平方向画素値変更ステップＳＴ３Ｂｈ、及び垂直方向画素値変更ステップＳＴ３Ｂｖを含む。

まず、図２０のフローに従って第１の中間画像生成ステップＳＴ１の動作について説明する。
高周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ａでは、図示しない画像入力ステップにて入力された入力画像ＤＩＮに対し、以下のような処理が行われる。まず、水平方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ａｈでは、水平方向のハイパスフィルタ処理によって、入力画像ＤＩＮから水平方向の高周波数成分を取り出した画像Ｄ１Ａｈを生成する。垂直方向高周波数成分画像ステップＳＴ１Ａｖでは、垂直方向のハイパスフィルタ処理によって、入力画像ＤＩＮから垂直方向の高周波数成分を取り出した画像Ｄ１Ａｖを生成する。すなわち、高周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ａは、高周波数成分画像生成手段１Ａと同様の処理を行い、入力画像ＤＩＮから、画像Ｄ１Ａｈおよび画像Ｄ１Ａｖから成る画像Ｄ１Ａを生成する。この動作は高周波数成分画像生成手段１Ａと同等である。

低周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ｂでは、画像Ｄ１Ａに対し、以下のような処理が行われる。まず、水平方向低周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ｂｈでは、水平方向のローパスフィルタ処理によって、画像Ｄ１Ａｈから水平方向の低周波数成分を取り出した画像Ｄ１Ｂｈを生成する。垂直方向低周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ｂｖでは、垂直方向のローパスフィルタ処理によって、画像Ｄ１Ａｖから垂直方向の低周波数成分を取り出した画像Ｄ１Ｂｖを生成する。すなわち、低周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ｂは、低周波数成分画像生成手段１Ｂと同様の処理を行い、画像Ｄ１Ａから、画像Ｄ１Ｂｈおよび画像Ｄ１Ｂｖから成る画像Ｄ１Ｂを生成する。この動作は低周波数成分画像生成手段１Ｂと同等である。

以上が第１の中間画像生成ステップＳＴ１の動作であり、第１の中間画像生成ステップＳＴ１は画像Ｄ１Ｂｈを画像Ｄ１ｈとし、画像Ｄ１Ｂｖを画像Ｄ１ｖとし、画像Ｄ１ｈおよび画像Ｄ１ｖから成る中間画像Ｄ１を出力する。以上の動作は第１の中間画像生成手段１と同等である。

次に図２１〜図２３のフローに従って第２の中間画像生成ステップＳＴ２の動作について説明する。
まず、非線形処理ステップＳＴ２Ａでは中間画像Ｄ１に対し、以下のような処理を行う。

まず、水平方向非線形処理ステップＳＴ２Ａｈでは、図２２に示すフローに従った処理で画像Ｄ１ｈから画像Ｄ２Ａｈを生成する。図２２に示すフローでの処理は以下の通りである。まず、ゼロクロス判定ステップＳＴ３１１ｈでは、画像Ｄ１ｈにおける画素値の変化を水平方向に沿って確認する。そして画素値が正の値から負の値あるいは負の値から正の値へと変化する箇所をゼロクロス点として捉え、ゼロクロス点の左右に位置する画素を信号増幅ステップＳＴ３１２ｈに通知する。信号増幅ステップＳＴ３１２ｈでは画像Ｄ１ｈについて、ゼロクロス点の左右に位置すると通知された画素の画素値を増幅し、その画像を画像Ｄ２Ａｈとして出力する。すなわち、非線形処理ステップＳＴ２Ａｈは、画像Ｄ１ｈに対し、水平方向非線形処理手段２Ａｈと同様の処理を行い、画像Ｄ２Ａｈを生成する。

次に、垂直方向非線形処理ステップＳＴ２Ａｖでは、図２３に示すフローに従った処理で画像Ｄ１ｖから画像Ｄ２Ａｖを生成する。図２３に示すフローでの処理は以下の通りである。まず、ゼロクロス判定ステップＳＴ３１１ｖでは、画像Ｄ１ｖにおける画素値の変化を垂直方向に沿って確認する。そして画素値が正の値から負の値あるいは負の値から正の値へと変化する箇所をゼロクロス点として捉え、ゼロクロス点の上下に位置する画素を信号増幅ステップＳＴ３１２ｖに通知する。信号増幅ステップＳＴ３１２ｖでは画像Ｄ１ｖについて、ゼロクロス点の上下に位置すると通知された画素の画素値を増幅し、その画像を画像Ｄ２Ａｖとして出力する。すなわち、非線形処理ステップＳＴ２Ａｖは、画像Ｄ１ｖに対し、垂直方向非線形処理手段２Ａｖと同様の処理を行い、画像Ｄ２Ａｖを生成する。

以上が非線形処理ステップＳＴ２Ａの動作であり、非線形処理ステップＳＴ２Ａは画像Ｄ２Ａｈおよび画像Ｄ２Ａｖから成る画像Ｄ２Ａを生成する。その動作は非線形処理手段２Ａと同等である。

次に、高周波数成分画像生成ステップＳＴ２Ｂでは画像Ｄ２Ａに対し、以下の様な処理を行う。
まず、水平方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ２Ｂｈでは、画像Ｄ２Ａｈに対し水平方向のハイパスフィルタ処理を行った画像Ｄ２Ｂｈを生成する。すなわち、水平方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ２Ｂｈは、水平方向高周波数成分画像生成手段２Ｂｈと同様の処理を行う。

次に、垂直方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ２Ｂｖでは、画像Ｄ２Ａｖに対し垂直方向のハイパスフィルタ処理を行った画像Ｄ２Ｂｖを生成する。すなわち、垂直方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ２Ｂｖは、垂直方向高周波数成分画像生成手段２Ｂｖと同様の処理を行う。

以上が高周波数成分画像生成ステップＳＴ２Ｂの動作であり、高周波数成分画像生成ステップＳＴ２Ｂは画像Ｄ２Ｂｈおよび画像Ｄ２Ｂｖから成る画像Ｄ２Ｂを生成する。その動作は高周波数成分画像生成手段２Ｂと同等である。

以上が第２の中間画像生成ステップＳＴ２の動作であり、第２の中間画像生成ステップＳＴ２は画像Ｄ２Ｂを中間画像Ｄ２として出力する。すなわち、画像Ｄ２Ｂｈを画像Ｄ２ｈとし、画像Ｄ２Ｂｖを画像Ｄ２ｖとした中間画像Ｄ２を出力する。この動作は第２の中間画像生成手段２と同等である。

次に図２４のフローに従って中間画像後処理ステップＳＴ３の動作について説明する。
まず、符号比較ステップＳＴ３Ａでは、中間画像Ｄ１と中間画像Ｄ２の各画素値についてその符号を比較する。ここで中間画像Ｄ１は画像Ｄ１ｈおよび画像Ｄ１ｖから成り、中間画像Ｄ２は画像Ｄ２ｈおよび画像Ｄ２ｖから成り、符号の比較は画像Ｄ１ｈと画像Ｄ２ｈの各画素について行われるとともに、画像Ｄ１ｖと画像Ｄ２ｖの各画素についても行われる。すなわち、画像Ｄ１ｈと画像Ｄ２ｈについては水平方向符号比較ステップＳＴ３Ａｈにおいて各画素の符号の比較が行われ、画像Ｄ１ｖと画像Ｄ２ｖについては垂直方向符号比較ステップＳＴ３Ａｖにおいて各画素の符号の比較が行われる。そして比較の結果を示す信号Ｄ３Ａｈおよび信号Ｄ３Ａｖが信号Ｄ３Ａとして出力される。
このように、水平方向符号比較ステップＳＴ３Ａｈは水平方向符号比較手段３Ａｈと同様の処理を行ない、中間画像Ｄ１ｈ及び中間画像Ｄ２ｈから信号Ｄ３ｈを得る。ステップＳＴ３Ａｈの動作の詳細は、水平方向符号比較手段３Ａｈと同じである。垂直方向符号比較ステップＳＴ３Ａｖは垂直方向符号比較手段３Ａｖと同様の処理を行ない、中間画像Ｄ１ｖ及び中間画像Ｄ２ｖから信号Ｄ３ｖを得る。ステップＳＴ３Ａｖの動作の詳細は、垂直方向符号比較手段３Ａｖと同じである。

画素値変更ステップＳＴ３Ｂでは、符号比較ステップＳＴ３Ａでの比較結果を示す信号Ｄ３Ａに基づき中間画像Ｄ２の画素値を変更した画像Ｄ３Ｂを生成する。すなわち、画素値変更ステップＳＴ３Ｂは、中間画像Ｄ２の各画素値のうち、符号比較ステップＳＴ３Ａにおいて中間画像Ｄ１の各画素値と符号が異なると判定されたものについて、その画素値をゼロとする。一方、符号が一致する場合には、中間画像Ｄ２をそのまま出力する。なおこの処理は、画像Ｄ２ｈおよび画像Ｄ２ｖの各々について行われる。すなわち画像Ｄ２ｈについては、水平方向画素値変更ステップＳＴ３Ｂｈにおいて、画像Ｄ１ｈと符号が異なる画素の画素値をゼロにした画像Ｄ３Ｂｈが生成され、画像Ｄ２ｖについては、垂直方向画素値変更ステップＳＴ３Ｂｖにおいて、画像Ｄ１ｖと符号が異なる画素の画素値をゼロにした画像Ｄ３Ｂｖが生成される。なお、ステップＳＴ３Ｂｈにおいて、符号が一致する場合には、中間画像Ｄ２ｈをそのまま中間画像Ｄ３ｈとして出力する。同様に、ステップＳＴ３Ｂｖにおいて、符号が一致する場合には、中間画像Ｄ２ｖをそのまま中間画像Ｄ３ｖとして出力する。そして画素値変更ステップＳＴ３Ｂからは、画像Ｄ３Ｂｈおよび画像Ｄ３Ｂｖが画像Ｄ３Ｂとして出力される。

そして、画像Ｄ３Ｂが中間画像Ｄ３として中間画像後処理ステップＳＴ３から出力される。なお、中間画像Ｄ３は画像Ｄ３Ｂｈに相当する画像Ｄ３ｈと画像Ｄ３Ｂｖに相当する画像Ｄ３ｖから成る。

以上が中間画像後処理ステップＳＴ３の動作であり、この動作は中間画像後処理手段３と同等である。

加算ステップＳＴ４は入力画像ＤＩＮ、中間画像Ｄ１、及び中間画像Ｄ３を加算し、出力画像ＤＯＵＴを生成する。なお、中間画像Ｄ１は画像Ｄ１ｈおよび画像Ｄ１ｖから成り、中間画像Ｄ３は画像Ｄ３ｈおよび画像Ｄ３ｖから成るので、加算ステップＳＴ４では画像Ｄ１ｈ、Ｄ１ｖ、Ｄ３ｈ、及びＤ３ｖの全てが入力画像ＤＩＮに加算される。この際、画像Ｄ１ｈ、Ｄ１ｖ、Ｄ３ｈ、及びＤ３ｖを入力画像ＤＩＮに単純に加算してもよいし、重み付け加算してもよい。そして出力画像ＤＯＵＴが本発明における画像処理方法の最終出力画像として出力される。以上が加算ステップＳＴ４の動作であり、この動作は加算手段４の動作と同等である。
以上が本発明における画像処理方法の動作である。

本発明における画像処理方法の動作はその説明から明らかなように、本発明の実施の形態１における画像処理装置と同等である。したがって本発明における画像処理方法は、本発明の実施の形態１における画像処理装置と同様の効果を持つ。また、上記の画像処理方法で処理された画像を、図８に示す画像表示装置で表示することもできる。

本発明の実施の形態１による画像処理装置の構成を示すブロック図である。 図１の第１の中間画像生成手段１の構成例を示すブロック図である。 図１の第２の中間画像生成手段２の構成例を示すブロック図である。 図１の中間画像後処理手段３の構成例を示すブロック図である。 図３の水平方向非線形処理手段２Ａｈの構成例を示すブロック図である。 図３の垂直方向非線形処理手段２Ａｖの構成例を示すブロック図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、図２の画像Ｄ１ｈ、画像Ｄ１ｖ、画像Ｄ２ｈ、画像Ｄ２ｖを表す図である。 本発明による画像処理装置を用いた画像表示装置の構成例を示すブロック図である。 図９の画像拡大手段Ｕ１の構成例を示すブロック図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、図９の画像拡大手段Ｕ１の動作を示す画素配置図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、図９の画像拡大手段Ｕ１の動作を示す周波数応答図及び周波数スペクトル図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、図１の第１の中間画像生成手段１の動作を示す周波数応答図及び周波数スペクトル図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、図１の第２の中間画像生成手段２の動作を示す周波数応答図及び周波数スペクトル図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、ステップエッジとステップエッジをサンプリング間隔Ｓ１でサンプリングしたときに得られる、相連続する画素の信号の値を示す図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、ステップエッジとステップエッジをサンプリング間隔Ｓ２でサンプリングしたときに得られる、相連続する画素の信号の値を示す図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、図１の第１の中間画像生成手段１および第２の中間画像生成手段２の動作を示す、相連続する画素の信号の値を示す図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、中間画像Ｄ２のより正確な形状および中間画像後処理手段３の作用を表す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、中間画像後処理手段３の効果を表す図である。 本発明の実施の形態２による画像処理方法を示すフロー図である。 図１９の第１の中間画像生成ステップＳＴ１における処理を示すフロー図である。 図１９の第２の中間画像生成ステップＳＴ２における処理を示すフロー図である。 図２１の水平方向非線形処理ステップＳＴ２Ａｈにおける処理を示すフロー図である。 図２１の垂直方向非線形処理ステップＳＴ２Ａｖにおける処理を示すフロー図である。 図１９の中間画像後処理ステップＳＴ３における処理を示すフロー図である。

符号の説明

１ 第１の中間画像生成手段、 ２ 第２の中間画像生成手段、 ３ 中間画像後処理手段、 ４ 加算手段、 ＤＩＮ 入力画像、 Ｄ１ 第１の中間画像、 Ｄ２ 第２の中間画像、 Ｄ３ 第３の中間画像、 ＤＯＵＴ 出力画像。

Claims (12)

1. 入力画像の特定の周波数帯域近傍の成分を取り出した第１の中間画像を生成する第１の中間画像生成手段と、
   前記第１の中間画像をもとに第２の中間画像を生成する第２の中間画像生成手段と、
   前記第１の中間画像と前記第２の中間画像をもとに第３の中間画像を生成する中間画像後処理手段と、
   前記入力画像と前記第１の中間画像と前記第３の中間画像を加算する加算手段と
   を有する画像処理装置において、
   前記中間画像後処理手段は、
   前記第１の中間画像と前記第２の中間画像の画素値の符号を比較する符号比較手段と、
   前記符号比較手段における比較の結果に基づき前記第２の中間画像の画素値を変化させる画素値変更手段とを有する
   ことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記画素値変更手段は、
   前記符号比較手段で前記第１の中間画像の画素値の符号と前記第２の中間画像の画素値の符号が異なると判断された場合、
   前記第２の中間画像の画素値をゼロとした処理画像を出力し、
   前記中間画像後処理手段は、
   前記処理画像を前記第３の中間画像として出力することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記第１の中間画像生成手段は、
   前記入力画像の高周波数成分のみを取り出した第１の高周波数成分画像を生成する第１の高周波数成分画像生成手段と、
   前記第１の高周波数成分画像の低周波数成分のみを取り出す低周波数成分画像生成手段とを有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
4. 前記第１の高周波数成分画像生成手段は、
   前記入力画像の各画素の水平方向近傍に存在する画素を用いて高周波数成分を取り出した第１の水平方向高周波数成分画像を生成する第１の水平方向高周波数成分画像生成手段と、
   前記入力画像の各画素の垂直方向近傍に存在する画素を用いて高周波数成分を取り出した第１の垂直方向高周波数成分画像を生成する第１の垂直方向高周波数成分画像生成手段とを有し、
   前記低周波数成分画像生成手段は、
   前記第１の水平方向高周波数成分画像の低周波数成分のみを取り出した第１の水平方向中間画像を生成する水平方向低周波数成分画像生成手段と、
   前記第１の垂直方向高周波数成分画像の低周波数成分のみを取り出した第１の垂直方向中間画像を生成する垂直方向低周波数成分画像生成手段とを有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記第２の中間画像生成手段は、
   前記第１の中間画像の画素値を画素に応じて変化させた増幅率で増幅させた非線形処理画像を生成する非線形処理手段を有する
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
6. 前記第２の中間画像生成手段は、
   前記非線形処理画像の高周波数成分のみを取り出した第２の高周波数成分画像を生成する第２の高周波数成分画像生成手段をさらに有する
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
7. 前記第１の中間画像が、
   前記第１の水平方向中間画像および前記第１の垂直方向中間画像から成り、
   前記非線形処理手段は、
   前記第１の水平方向中間画像の各画素値を画素に応じて変化させた増幅率で増幅した水平方向非線形処理画像を生成する水平方向非線形処理手段と、
   前記第１の垂直方向中間画像の各画素値を画素に応じて変化させた増幅率で増幅した垂直方向非線形処理画像を生成する垂直方向非線形処理手段とを有し、
   前記第２の高周波数成分画像生成手段は、
   前記水平方向非線形処理画像の高周波数成分のみを取り出した画像を第２の水平方向中間画像として生成する第２の水平方向高周波数成分画像生成手段と、
   前記垂直方向非線形処理画像の高周波数成分のみを取り出した画像を第２の垂直方向中間画像として生成する第２の垂直方向高周波数成分画像生成手段とを有し、
   前記第２の中間画像が、前記第２の水平方向中間画像と前記第２の垂直方向中間画像から成る
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
8. 前記水平方向非線形処理手段は、
   前記第１の水平方向中間画像の画素値が正から負もしくは負から正へと変化する箇所をゼロクロス点として判定する水平方向ゼロクロス点判定手段と、
   前記水平方向ゼロクロス点判定手段の判定結果に応じて前記第１の水平方向中間画像の各画素に対する増幅率を決定する水平方向信号増幅手段とを有し、
   前記垂直方向非線形処理手段は、
   前記第１の垂直方向中間画像の画素値が正から負もしくは負から正へと変化する箇所をゼロクロス点として判定する垂直方向ゼロクロス点判定手段と、
   前記垂直方向ゼロクロス点判定手段の判定結果に応じて前記第１の垂直方向中間画像の各画素に対する増幅率を決定する垂直方向信号増幅手段とを有する
   ことを特徴とする請求項７に記載の画像処理装置。
9. 前記符号比較手段は、
   前記第１の水平方向中間画像の画素値の符号と前記第２の水平方向中間画像の画素値の符号を比較する水平方向符号比較手段と、
   前記第１の垂直方向中間画像の画素値の符号と前記第２の垂直方向中間画像の画素値の符号を比較する垂直方向符号比較手段とを有し、
   前記画素値変更手段は、
   前記第２の水平方向中間画像の画素値を変更する水平方向画素値変更手段と
   前記第２の垂直方向中間画像の画素値を変更する垂直方向画素値変更手段とを有し、
   前記水平方向画素値変更手段は、
   前記水平方向符号比較手段において、前記第１の水平方向中間画像の画素値の符号と前記第２の水平方向中間画像の画素値の符号が異なると判断された場合、前記第２の水平方向中間画像の画素値をゼロとした第３の水平方向中間画像を生成し、
   前記垂直方向画素値変更手段は、
   前記垂直方向符号比較手段において、前記第１の垂直方向中間画像の画素値の符号と前記第２の垂直方向中間画像の画素値の符号が異なると判断された場合、前記第２の垂直方向中間画像の画素値をゼロとした第３の水平方向中間画像を生成し、
   前記第３の中間画像は、
   前記第３の水平方向中間画像および前記第３の垂直方向中間画像から成る
   ことを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の画像処理装置を備えたことを特徴とする画像表示装置。
11. 入力画像の特定の周波数帯域近傍の成分を取り出した第１の中間画像を生成する第１の中間画像生成ステップと、
    前記第１の中間画像をもとに第２の中間画像を生成する第２の中間画像生成ステップと、
    前記第１の中間画像と前記第２の中間画像をもとに第３の中間画像を生成する中間画像後処理ステップと、
    前記入力画像と前記第１の中間画像と前記第３の中間画像を加算する加算ステップを有する画像処理方法において、
    前記中間画像後処理ステップは、
    前記第１の中間画像と前記第２の中間画像の画素値の符号を比較する符号比較ステップと、
    前記符号比較ステップにおける比較の結果に基づき前記第２の中間画像の画素値を変化させる画素値変更ステップとを有する
    ことを特徴とする画像処理方法。
12. 請求項１１記載の画像処理方法により処理された画像を表示することを特徴とする画像表示装置。

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