JP5103314B2 - Image signal processing apparatus, image signal processing method, and video display apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、画像信号を高解像度化するための技術に関する。   The present invention relates to a technique for increasing the resolution of an image signal.

最近のテレビ受像機は大画面化が進んでおり、放送や通信、蓄積媒体などから入力された画像信号をそのまま表示するのではなく、デジタル信号処理によって水平・垂直方向の画素数を増やして表示することが一般的に行われている。この際、一般的に知られているsinc関数を用いたローパスフィルタやスプライン関数等によって画素数を増やすだけでは解像度を上げることはできない。   Recent television receivers have become larger in screen size and do not display image signals input from broadcasting, communication, storage media, etc., as they are, but display them by increasing the number of pixels in the horizontal and vertical directions by digital signal processing. It is generally done. In this case, the resolution cannot be increased only by increasing the number of pixels by a generally known low-pass filter using a sinc function, a spline function, or the like.

そこで、入力された複数の画像フレーム(以下、フレームと略記)を合成して1枚のフレームとすることにより、高解像度化しながら画素数を増やす技術が特許文献1に開示されている。   Therefore, Patent Document 1 discloses a technique for increasing the number of pixels while increasing the resolution by combining a plurality of input image frames (hereinafter abbreviated as “frames”) into one frame.

同様に、3枚の入力画像フレームの各位相差に基づいて各画像信号を加重加算し、折返し成分を除去して、高解像度化を実現する技術が特許文献2に開示されている。   Similarly, Patent Document 2 discloses a technique for realizing high resolution by performing weighted addition of each image signal based on each phase difference of three input image frames and removing aliasing components.

また、9枚の入力画像フレームの各位相差に基づいて各画像信号を加重加算し、折返し成分を除去して、水平方向と垂直方向からなる2次元方向の高解像度化を実現する技術が特許文献3記載の技術に開示されている。   Also, a technique for realizing high resolution in a two-dimensional direction composed of a horizontal direction and a vertical direction by weighting and adding each image signal based on each phase difference of nine input image frames and removing aliasing components. 3 is disclosed.

特開2007−324789号JP 2007-324789 特開平8−336046号JP-A-8-336046 特開平9−69755号JP-A-9-69755

地上波や衛星(BS、CS)を用いた現在のデジタルテレビ放送では、従来のSD(Standard Definition)の画像信号に加え、HD(High Definition)の画像信号にて番組が放送されている。HD画像信号のような高画素数信号の放送であっても、ずべての番組がHDカメラ(高解像度カメラ)で撮影した画像信号ではない。例えば、一部の番組やシーンでは、SDカメラのような低画素数カメラで撮影された画像信号を、HD画像信号のような高画素数信号に変換(アップコンバート)して放送することがよく知られている。   In the current digital television broadcasting using terrestrial waves and satellites (BS, CS), programs are broadcast with HD (High Definition) image signals in addition to conventional SD (Standard Definition) image signals. Even a broadcast with a high pixel number signal such as an HD image signal is not an image signal obtained by shooting all programs with an HD camera (high resolution camera). For example, in some programs and scenes, it is often the case that an image signal shot with a low pixel number camera such as an SD camera is converted (up-converted) into a high pixel number signal such as an HD image signal before broadcasting. Are known.

このようなアップコンバート後の信号に対して特許文献1、2、3に示した従来の解像度変換処理を行っても高解像度化の効果が少ないという課題があった。   Even if the conventional resolution conversion processing shown in Patent Documents 1, 2, and 3 is performed on such an up-converted signal, there is a problem that the effect of increasing the resolution is small.

本発明は、上記従来技術の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、画像信号をより好適に高解像度化することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to improve the resolution of an image signal more suitably.

上記目的を達成するために、本発明の一実施の態様は、例えば、特許請求の範囲に記載されるように構成すればよい。   In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention may be configured as described in the claims, for example.

本発明によれば、画像信号をより好適に高解像度化することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to more suitably increase the resolution of an image signal.

以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

また、各図面において、同一の符号が付されている構成要素は同様の機能を有すること
とする。
Moreover, in each drawing, the component to which the same code | symbol is attached | subjected shall have the same function.

また、本明細書の各記載及び各図面における「位相」という表現は、2次元画像空間において用いた場合は、2次元画像上の「位置」という意味も含む。当該位置は、小数画素精度の位置を意味する。   Further, the expression “phase” in each description and each drawing of this specification includes the meaning of “position” on a two-dimensional image when used in a two-dimensional image space. The said position means the position of decimal pixel precision.

また、本明細書の各記載及び各図面における「アップコンバート」という表現は、画像の画素数を多くする変換処理(画素数増加処理)または画像を拡大する変換処理(画像拡大変換処理)を意味する。   In addition, the expression “up-conversion” in each description and each drawing of the present specification means conversion processing for increasing the number of pixels of an image (pixel number increase processing) or conversion processing for enlarging an image (image enlargement conversion processing). To do.

また、本明細書の各記載及び各図面における「動き補償」という表現は、位相差もしくはサンプリング位相差、すなわち空間的な位置の差を算出して位置合わせを行う意味を含む。   Further, the expression “motion compensation” in each description and each drawing of the present specification includes a meaning of performing alignment by calculating a phase difference or a sampling phase difference, that is, a spatial position difference.

また、本明細書の各記載及び各図面における「Re軸」という表現は、実数軸を意味する。   In addition, the expression “Re axis” in each description and each drawing in this specification means a real number axis.

また、本明細書の各記載及び各図面における「Im軸」という表現は、虚数軸を意味する。   In addition, the expression “Im axis” in each description and each drawing in this specification means an imaginary axis.

以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1に、本発明の実施例1に係る画像信号処理装置を示し、その特徴について述べる。本実施例に係る画像信号処理装置は、例えばテレビジョン受像機等の映像表示装置に適用される。以下の本実施例の説明においては、画像信号処理装置として映像表示装置を例にして説明する。   FIG. 1 shows an image signal processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, and features thereof will be described. The image signal processing apparatus according to this embodiment is applied to a video display apparatus such as a television receiver. In the following description of the present embodiment, a video display device will be described as an example of the image signal processing device.

図1において、本実施例に係る画像信号処理装置は、例えばテレビジョン放送信号などの動画像のフレーム列が入力される入力部(1)と、この入力部(1)から入力されたフレームを高解像度化するための解像度変換部(2)と、更にこの解像度変換部(2)によって高解像度化されたフレームに基づき画像を表示する表示部(3)とを備えている。ここで、入力部(1)は、必要であれば、選局、復調、ストリーム分離機能を有してもよい。また、他の機器からの映像を入力する入力端子でもよい。また、表示部(3)として、例えばプラズマディスプレイパネル、液晶表示パネル、もしくは電子/電解放出型ディスプレイパネルが用いられる。以下、解像度変換部(2)の詳細について説明する。   In FIG. 1, an image signal processing apparatus according to the present embodiment includes an input unit (1) to which a frame sequence of a moving image such as a television broadcast signal is input, and a frame input from the input unit (1). A resolution conversion unit (2) for increasing the resolution and a display unit (3) for displaying an image based on the frame whose resolution is increased by the resolution conversion unit (2) are further provided. Here, the input unit (1) may have a channel selection, demodulation, and stream separation function, if necessary. Also, an input terminal for inputting video from another device may be used. As the display section (3), for example, a plasma display panel, a liquid crystal display panel, or an electron / electrolytic emission display panel is used. Details of the resolution conversion unit (2) will be described below.

解像度変換部(2)では、放送局側でSD→HD変換(アップコンバート)された映像や、受信側におけるLSIチップなどで画素数変換処理をされた低解像度映像を、高解像度の映像に変換する。すなわち、図1の例では、入力部(1)に入力される映像が既に放送局側でSD→HD変換(アップコンバート)されていてもよく、入力部(1)に入力された映像信号が、例えば画素数変換部(107)によって画素数変換処理されたのち、解像度変換部(2)に入力されてもよい。以下、解像度変換部(2)の具体的な構成および動作について詳しく説明する。   The resolution converter (2) converts the SD-to-HD converted (up-converted) video on the broadcast station side and the low-resolution video that has undergone pixel number conversion processing on the receiving side, such as an LSI chip, into high-resolution video. To do. That is, in the example of FIG. 1, the video input to the input unit (1) may already be converted from SD to HD (up-conversion) on the broadcast station side, and the video signal input to the input unit (1) For example, after the pixel number conversion processing by the pixel number conversion unit (107), it may be input to the resolution conversion unit (2). Hereinafter, a specific configuration and operation of the resolution conversion unit (2) will be described in detail.

図1において、まず原成分抽出部(101)は、原成分抽出部(101)に入力されるフレーム#1とフレーム#2の信号を用いて、フレーム#1の原成分(例えば、図3に示した(301)の成分)を抽出する。このとき、原成分抽出部(101)による原成分の抽出処理においては、拡大率(m/n)の情報が用いられる。拡大率(m/n)の情報は、入力部(5)を介して
から入力されてもよいが、記憶部(108)に予め記憶しておいてもよい。また、フレーム#1とフレーム#2とともに、ストリームデータに含められた状態で入力されてもよい。
In FIG. 1, first, the original component extraction unit (101) uses the signals of frame # 1 and frame # 2 input to the original component extraction unit (101) to generate the original component of frame # 1 (for example, in FIG. The component (301) shown) is extracted. At this time, in the original component extraction process by the original component extraction unit (101), information on the enlargement ratio (m / n) is used. The information on the enlargement ratio (m / n) may be input through the input unit (5), but may be stored in advance in the storage unit (108). Further, it may be input together with frame # 1 and frame # 2 in a state included in the stream data.

続いて、折返し成分抽出部(103)により、フレーム#1の折返し成分(例えば、図3に示した(305)の成分)を抽出する。このとき、減算器(102)を用いて、原成分抽出部(101)に入力されるフレーム#1の信号から原成分抽出部(101)の出力信号を減じる構成にすれば、折返し成分抽出部(103)を実現できる。周波数変換部(104)によって、抽出した折返し成分をフレーム#1の折返し成分をもとの高域成分に戻す。ここで、周波数変換部(104)の処理においては、基準位相(δ)の情報が用いられる。ここで、基準位相(δ)とは、上記の放送局側のSD→HD変換や受信側における画素数変換処理において、拡大処理の基準となる画像中の位置を示す位相情報である。基準位相(δ)の情報は、入力部(5)から入力されてもよいが、記憶部(108)に予め記憶しておいてもよい。また、フレーム#1とフレーム#2とともに、ストリームデータに含められた状態で入力されてもよい。次に、上記高域成分を加算器(105)によって原成分と加算または混合して、高域成分再生部(106)の出力信号とする。なお、加算器(105)における加算、混合処理は、単純加算でもよく、原成分と高域成分とにそれぞれ係数を乗じて加算してもよい。すなわち、原成分と高域成分とを変数とする関数を用いた混合であればいずれの関数でもかまわない。   Subsequently, the aliasing component extraction unit (103) extracts the aliasing component of frame # 1 (for example, the component (305) shown in FIG. 3). At this time, if the subtracter (102) is used to subtract the output signal of the original component extraction unit (101) from the signal of frame # 1 input to the original component extraction unit (101), the aliasing component extraction unit (103) can be realized. The frequency conversion unit (104) returns the extracted aliasing component to the original high frequency component of the aliasing component of frame # 1. Here, in the process of the frequency conversion unit (104), information on the reference phase (δ) is used. Here, the reference phase (Δ) is phase information indicating a position in an image that is a reference for enlargement processing in the above-described SD → HD conversion on the broadcasting station side and pixel number conversion processing on the receiving side. The information on the reference phase (δ) may be input from the input unit (5), but may be stored in advance in the storage unit (108). Further, it may be input together with frame # 1 and frame # 2 in a state included in the stream data. Next, the high frequency component is added or mixed with the original component by the adder (105) to obtain an output signal of the high frequency component reproduction unit (106). Note that the addition and mixing processing in the adder (105) may be simple addition or may be added by multiplying the original component and the high frequency component by respective coefficients. That is, any function may be used as long as it is a mixture using a function having the original component and the high frequency component as variables.

ここで、原成分抽出部(101)は、図2に示すように、画素数を変更せずに折返し成分を除去または低減するものである。以下、原成分抽出部(101)の動作の詳細について説明する。   Here, as shown in FIG. 2, the original component extraction unit (101) removes or reduces the aliasing component without changing the number of pixels. Details of the operation of the original component extraction unit (101) will be described below.

図2において、原成分抽出部(101)は、入力部(3)から2枚の画像フレーム#1および#2を入力し、折返し成分の除去または低減を行い、折返し成分を除去または低減した後の原成分を出力する。原成分抽出部(101)は、位置推定(201)および位相シフト(216)によって、2枚の入力画像フレームの各画像信号に対して位相シフトを行い、各画像信号からそれぞれ2つの信号を生成する。
これにより、2枚の入力画像フレームの画像信号から4つの信号を生成することができる。折返し成分除去(217)によって、2枚の入力画像フレームの位相差に基づいて、当該4つの信号の各信号について、当該4つの信号の折返し成分を打ち消して合成するための係数を画素ごとに算出する。生成する画像のそれぞれの画素について、上記4つの信号の各信号が有する対応画素の画素値に各係数を乗じた和を算出し、原成分画像の画素値を生成する。これを生成画像の各画素について行うことにより、原成分画像を生成することができる。これにより、2枚の入力画像フレームを用いて、より折返し成分が少ない画像を生成することができる。
In FIG. 2, the original component extraction unit (101) receives two image frames # 1 and # 2 from the input unit (3), removes or reduces aliasing components, and removes or reduces aliasing components. The original component of is output. The original component extraction unit (101) performs phase shift on each image signal of two input image frames by position estimation (201) and phase shift (216), and generates two signals from each image signal. To do.
Thereby, four signals can be generated from the image signals of the two input image frames. Based on the phase difference between the two input image frames, a coefficient for canceling and synthesizing the aliasing components of the four signals is calculated for each pixel based on the phase difference between the two input image frames. To do. For each pixel of the image to be generated, the sum of the pixel value of the corresponding pixel included in each of the four signals is multiplied by each coefficient to calculate the pixel value of the original component image. By performing this for each pixel of the generated image, an original component image can be generated. Thereby, an image with fewer aliasing components can be generated using two input image frames.

なお、上述のとおり、本実施例に係る解像度変換部(2)の処理で想定する処理対象信号は、放送局側でSD→HD変換(アップコンバート)され、入力部(1)に入力される映像や、入力部(1)に入力された後にLSIチップなどの画素数変換部(107)によって画素数を増加された映像(すなわち拡大された映像)など、画素数変換された低解像度映像である。例えば、低解像度映像の画素数をm/n倍(ただし、m、nは整数)に増加した信号が入力された場合は、画素数変換前のサンプリング周波数(fs)と画素数変換後のサンプリング周波数(fs’)との間に、fs=fs’*n/m の関係式が成り立つものとする。このとき、画素数変換前のサンプリング周波数(fs)を基準に仮想的に推定した位相差θと、図2に示す原成分抽出部(101)の中の位置推定部(201)によって、画素数変換後のサンプリング周波数(fs’)を基準に実際に推定した位相差θ’(1202)との間にも同様に、θ=θ’*n/m の関係式が成り立つ。   As described above, the processing target signal assumed in the processing of the resolution conversion unit (2) according to the present embodiment is SD → HD converted (up-converted) on the broadcasting station side and input to the input unit (1). Low-resolution video that has undergone pixel number conversion, such as video or video that has been input to the input unit (1) and has been increased in number of pixels by a pixel number conversion unit (107) such as an LSI chip (i.e., an enlarged video) is there. For example, when a signal in which the number of pixels of a low-resolution video is increased by m / n times (where m and n are integers) is input, the sampling frequency (fs) before pixel number conversion and the sampling after pixel number conversion It is assumed that a relational expression of fs = fs ′ * n / m holds between the frequency (fs ′). At this time, the number of pixels is calculated by the phase difference θ virtually estimated based on the sampling frequency (fs) before the pixel number conversion and the position estimation unit (201) in the original component extraction unit (101) shown in FIG. Similarly, a relational expression of θ = θ ′ * n / m is established between the phase difference θ ′ (1202) actually estimated based on the converted sampling frequency (fs ′).

図2に示す位置推定部(201)では、原成分抽出部(101)に入力されるフレーム#1上の処理対象の画素のサンプリング位相(標本化位置)を基準として、フレーム#2上の対応する画素の位置を推定し、画素数変換後のサンプリング周波数(fs’)をもとに画素ごとにサンプリング位相差θ’(1202)を求め、動き補償部(1201)にてフレーム#2を動き補償してフレーム#1と位置を合わせたのちに、位相シフト部(216)および折返し成分除去部(217)を用いて折返し成分を除去または低減する。   In the position estimation unit (201) shown in FIG. 2, the correspondence on the frame # 2 is determined based on the sampling phase (sampling position) of the pixel to be processed on the frame # 1 input to the original component extraction unit (101). The position of the target pixel is estimated, the sampling phase difference θ ′ (1202) is obtained for each pixel based on the sampling frequency (fs ′) after the number of pixels conversion, and the motion compensation unit (1201) moves the frame # 2 After compensation and alignment with frame # 1, the aliasing component is removed or reduced using the phase shift unit (216) and aliasing component removal unit (217).

図3に、原成分抽出部(101)の上記動作における折り返し成分と原成分の関係を示す。ここで、同図に示す周波数fsは、アップコンバートなどの画素数変換を行う前のサンプリング周波数であり、上述のように画素数変換後のサンプリング周波数(fs’)との間に、fs=fs’*n/m の関係式が成り立つものとする。同図は、図2に示した遅延器(205)(207)とπ/2位相シフト器(206)(208)の各出力を、1次元の周波数領域で示したものである。同図(a)において、遅延器(205)(207)から出力されたフレーム#1とフレーム#2の信号はそれぞれ、原成分(301)(302)と、元のサンプリング周波数(fs)から折り返された折返し成分(305)(306)を加えた信号となる。このとき、折返し成分(306)は位相差θ(202)だけ位相が回転している。ここで、位相差θ(202)とは、図2に示す位置推定部(201)により、原成分抽出部(101)に入力されるフレーム#1上の処理対象の画素のサンプリング位相(標本化位置)を基準として、フレーム#2上の対応する画素の位置を推定した結果の位相差θ’(1202)、すなわち対応する画素間の「ずれ量」を、上述したθ=θ’*n/m の関係式によって変換したのちに、画素間隔(=標本化間隔=2π)で正規化した値である。   FIG. 3 shows the relationship between the aliasing component and the original component in the above operation of the original component extraction unit (101). Here, the frequency fs shown in the figure is the sampling frequency before performing the pixel number conversion such as up-conversion, and fs = fs between the sampling frequency (fs ′) after the pixel number conversion as described above. It is assumed that the relational expression '* n / m holds. This figure shows the outputs of the delay units (205) and (207) and the π / 2 phase shifters (206) and (208) shown in FIG. 2 in a one-dimensional frequency domain. In the figure (a), the signals of frame # 1 and frame # 2 output from the delay units (205) and (207) are respectively folded back from the original components (301) and (302) and the original sampling frequency (fs). The signal obtained by adding the folded components (305) and (306). At this time, the phase of the aliasing component (306) is rotated by the phase difference θ (202). Here, the phase difference θ (202) is the sampling phase (sampling) of the pixel to be processed on frame # 1 input to the original component extraction unit (101) by the position estimation unit (201) shown in FIG. Position) as a reference, the phase difference θ ′ (1202) as a result of estimating the position of the corresponding pixel on the frame # 2, that is, the “deviation amount” between the corresponding pixels is expressed as θ = θ ′ * n / It is a value normalized by the pixel interval (= sampling interval = 2π) after conversion by the relational expression of m.

一方、π/2位相シフト器(206)(208) から出力されたフレーム#1とフレーム#2の信号はそれぞれ、π/2位相シフト後の原成分(303)(304)と、π/2位相シフト後の折返し成分(307)(308)を加えた信号となる。同図(b)および同図(c)は、同図(a)に示した各成分の位相関係をわかりやすくするために、原成分と折返し成分をそれぞれ抜き出して示したものである。   On the other hand, the signals of frame # 1 and frame # 2 output from the π / 2 phase shifter (206) (208) are the original components (303) (304) after π / 2 phase shift and π / 2, respectively. The signal is obtained by adding the aliasing components (307) and (308) after the phase shift. (B) and (c) show the original component and the aliasing component extracted for easy understanding of the phase relationship between the components shown in (a).

ここで、同図(b)に示す4つの成分のベクトル和を取ったときに、Re軸の成分を1とし、Im軸の成分を0とするとともに、同図(c)に示す4つの成分のベクトル和を取ったときに、Re軸とIm軸の両方の成分を0とするように、各成分に乗算する係数を決定して加重和をとれば、折返し成分を打ち消してキャンセルし、原成分だけを抽出することができる。   Here, when the vector sum of the four components shown in FIG. 4B is taken, the Re-axis component is set to 1, the Im-axis component is set to 0, and the four components shown in FIG. When the vector sum is taken, the coefficients to be multiplied by each component are determined so that both the Re-axis and Im-axis components are set to 0, and the weighted sum is taken. Only the components can be extracted.

放送局側でのSD→HD変換(アップコンバート)や、画素数変換部(107)における画素数変換には、ローパスフィルタが一般的に用いられる。このとき、ローパスフィルタの周波数特性に応じて、各成分の周波数ごとの信号強度が変化するが、図3に示す原成分(301)と(302)の間、あるいは折返し成分(305)(306)(307)(308)の間では、周波数ごとの信号強度の変化の度合いは同一となるため、係数決定部(209)にて従来技術の解像度変換部(4)で用いる位相差θの替わりに位相差(θ’*n/m)を用いて係数(C00,C10,C20,C30)を決定することによって、折返し成分をキャンセルすることができる。   A low pass filter is generally used for SD → HD conversion (up-conversion) on the broadcasting station side and pixel number conversion in the pixel number conversion unit (107). At this time, the signal intensity for each frequency of each component changes according to the frequency characteristics of the low-pass filter, but between the original components (301) and (302) shown in FIG. 3 or the aliasing components (305) (306). Between (307) and (308), the degree of change in signal intensity for each frequency is the same, so that the coefficient determination unit (209) replaces the phase difference θ used in the conventional resolution conversion unit (4). The aliasing component can be canceled by determining the coefficients (C00, C10, C20, C30) using the phase difference (θ ′ * n / m).

ここで、図13を用いて、係数決定器(209)で発生する各係数(C00,C10,C20,C30)の決定方法について説明する。   Here, the determination method of each coefficient (C00, C10, C20, C30) generated by the coefficient determiner (209) will be described with reference to FIG.

まず、図13に、係数決定器(209)の動作と具体例を示す。同図(a)に示すように、図3(b)に示した4つの成分のベクトル和を取ったときに、Re軸の成分を1とし、Im軸の成分を0とするとともに、図3(c)に示した4つの成分のベクトル和を取ったときに、Re軸とIm軸の両方の成分を0とするように、各成分に乗算する係数を決定すれば、2枚のフレーム画像だけを用いて、1次元方向の折返し成分が少ない画像を抽出する画像信号処理装置を実現できる。   First, FIG. 13 shows the operation and specific example of the coefficient determiner (209). As shown in FIG. 3A, when the vector sum of the four components shown in FIG. 3B is taken, the Re-axis component is set to 1, the Im-axis component is set to 0, and FIG. If the coefficients to be multiplied by each component are determined so that both the Re-axis and Im-axis components are 0 when the vector sum of the four components shown in (c) is taken, two frame images It is possible to realize an image signal processing apparatus that extracts an image with a small amount of aliasing components in the one-dimensional direction.

ここで、図2に示すように、遅延器(205)の出力(フレーム#1の原成分と折返し成分の和)に対する係数をC00、π/2位相シフト器(206)の出力(フレーム#1の原成分と折返し成分のそれぞれのπ/2位相シフト結果の和)に対する係数をC10、遅延器(207)の出力(位置推定部(201)および動き補償部(1201)によって、フレーム#1を基準として画素ごとに小数画素精度で動き補償したフレーム#2の原成分と折返し成分の和)に対する係数をC20、ヒルベルト変換器(208)の出力(上述のように動き補償したフレーム#2の原成分と折返し成分のそれぞれのπ/2位相シフト結果の和)に対する係数をC30とする。上述のように、画素数変換前のサンプリング周波数(fs)を基準に仮想的に推定した位相差θと、図2に示す原成分抽出部(101)の中の位置推定部(201)によって、画素数変換後のサンプリング周波数(fs’)を基準に実際に推定した位相差θ’(1202)との間に、θ=θ’*n/m の関係式が成り立つ。このため、図13(a)に示した、(1)原成分のRe軸の合計=0、(2)原成分のIm軸の合計=0、(3)折返し成分のRe軸の合計=1、(4)折返し成分のIm軸の合計=0、の条件を満たすようにすると、画素数変換前のサンプリング周波数(fs)を基準にした位相差θを用いて、図3(b)および図3(c)に示した各成分の位相関係から、図13(b)に示す連立方程式を得ることができる。これを解くと、図13(c)に示す結果を導くことができる。係数決定器(209)では、図13(a)、図13(b)、図13(c)のいずれかを満たす係数C00、C10、C20、C30を出力する。   Here, as shown in FIG. 2, the coefficient for the output of the delay unit (205) (the sum of the original and folded components of frame # 1) is C00, and the output of the π / 2 phase shifter (206) (frame # 1 The coefficient for the original component and the folded component of each π / 2 phase shift result) is C10, and the output of the delay unit (207) (the position estimation unit (201) and the motion compensation unit (1201) As a reference, the coefficient for the frame # 2 original component of frame # 2 compensated with decimal pixel accuracy for each pixel and the sum of the folded components is C20, and the output of the Hilbert transformer (208) (the original of frame # 2 subjected to motion compensation as described above) The coefficient for the sum of the π / 2 phase shift results of the component and the aliasing component is C30. As described above, the phase difference θ virtually estimated based on the sampling frequency (fs) before the pixel number conversion and the position estimation unit (201) in the original component extraction unit (101) shown in FIG. A relational expression of θ = θ ′ * n / m holds between the phase difference θ ′ (1202) actually estimated based on the sampling frequency (fs ′) after the pixel number conversion. For this reason, as shown in FIG. 13 (a), (1) Sum of Re-axis of original component = 0, (2) Sum of Im-axis of original component = 0, (3) Sum of Re-axis of folded component = 1 (4) When the condition that the sum of the Im axis of the aliasing components = 0 is satisfied, the phase difference θ based on the sampling frequency (fs) before conversion of the number of pixels is used, and FIG. From the phase relationship of each component shown in 3 (c), simultaneous equations shown in FIG. 13 (b) can be obtained. When this is solved, the result shown in FIG. 13C can be derived. The coefficient determiner (209) outputs coefficients C00, C10, C20, and C30 that satisfy any one of FIGS. 13 (a), 13 (b), and 13 (c).

一例として、画素数変換前のサンプリング周波数(fs)を基準にした位相差θをπ/8ごとに0〜2πまで変化させたときの係数C00、C10、C20、C30の値を、図13(d)に示す。   As an example, the values of the coefficients C00, C10, C20, and C30 when the phase difference θ based on the sampling frequency (fs) before pixel number conversion is changed from 0 to 2π every π / 8 are shown in FIG. Shown in d).

以上のように、係数決定器(209)が各係数(C00,C10,C20,C30)を発生し、図2に示す原成分抽出部(101)の折返し成分除去部(217)は、この係数を用いることにより折返し成分をキャンセルすることが可能となる。   As described above, the coefficient determiner (209) generates each coefficient (C00, C10, C20, C30), and the aliasing component removal unit (217) of the original component extraction unit (101) shown in FIG. It is possible to cancel the aliasing component by using.

次に、図1の解像度変換部(2)の全体動作例を、従来の映像信号の解像度変換の例と比較して説明する。   Next, an overall operation example of the resolution conversion unit (2) in FIG. 1 will be described in comparison with a conventional resolution conversion example of a video signal.

まず、従来の映像信号の解像度変換処理の例を図4から図6を用いて説明する。以下の例では、映像が放送局側でのSD→HD変換(アップコンバート)される場合について説明する。   First, an example of resolution conversion processing of a conventional video signal will be described with reference to FIGS. In the following example, a case where video is subjected to SD → HD conversion (up-conversion) on the broadcast station side will be described.

地上波や衛星(BS、CS)を用いた現在のデジタルテレビ放送では、SD(Standard Definition)の画像信号に加え、HD(High Definition)の画像信号にて番組が放送されている。図4に示すように、全番組がHDカメラ(401)で撮影された画像信号になっているわけではなく、SDカメラ(402)で撮影された画像信号を、SD→HD変換器(403)によってHDと同じ画素数を持つ信号に変換(アップコンバート)し、番組ごとに、あるいはシーンごとに切替器(404)で切り替えて、伝送路(405)に出力していることがよく知られている。なお、伝送路(405)は、放送だけでなく、通信、蓄積(録画)なども含むとともに、画像符号化や多重等の信号処理も含む。   In current digital television broadcasting using terrestrial waves and satellites (BS, CS), programs are broadcast with HD (High Definition) image signals in addition to SD (Standard Definition) image signals. As shown in FIG. 4, not all programs are image signals captured by the HD camera (401), but the image signals captured by the SD camera (402) are converted into an SD → HD converter (403). It is well known that the signal is converted (up-converted) into a signal having the same number of pixels as HD, switched for each program or scene by the switch (404), and output to the transmission line (405). Yes. The transmission path (405) includes not only broadcasting but also communication, storage (recording), etc., and also includes signal processing such as image encoding and multiplexing.

上記のように、事前に画素数変換された画像信号が入力された場合に、特許文献1に示すような従来の解像度変換処理をそのまま適用しても、高解像度化の効果が少ない。以下、その詳細について説明する。   As described above, when an image signal whose number of pixels has been converted in advance is input, even if the conventional resolution conversion processing as disclosed in Patent Document 1 is applied as it is, the effect of increasing the resolution is small. The details will be described below.

図5に、SD→HD変換器(403)の一般的な構成を示す。例えば、画素数をm/n倍(ただし、m、nは整数)に変更する場合、まずアップレート器(501)にてm倍にアップレート(すなわち、m画素ごとに入力データを順番に配置し、その間の(m-1)個の画素には”0”を挿入)したのち、所定の特性を持ったローパスフィルタ(502)を掛け、ダウンレート器(503)にて1/n倍にダウンレート(すなわちn画素ごとに1画素を等間隔に選択して間引き出力)する。この画素数変換処理を、水平方向および垂直方向に独立して実施することにより、2次元の入力画像フレームを任意の画素数のサイズに変換できる。   FIG. 5 shows a general configuration of the SD → HD converter (403). For example, when changing the number of pixels to m / n times (where m and n are integers), the up-rate unit (501) first up-times m times (i.e., arranges input data for each m pixels in order). Then, insert (0) into the (m-1) pixels in the meantime, and then apply a low-pass filter (502) with the specified characteristics, and reduce it to 1 / n times with the down rate device (503). Down rate (that is, one pixel is selected at equal intervals for every n pixels and thinned out). By performing this pixel number conversion process independently in the horizontal direction and the vertical direction, a two-dimensional input image frame can be converted into a size of an arbitrary number of pixels.

図6は、動作の一例として、SD画像からHD画像に変換する際の水平拡大率を8/3(=1920/720)として、図5に示した各部の出力信号の周波数スペクトルを示したものである。図6(a)〜(e)の横軸は周波数fを、縦軸は信号成分の強度を、上向きの矢印(601)はサンプリングキャリア(正弦波)の位置(周波数)を示している。また、SD画像の水平サンプリング周波数をfsとし、SD→HD変換後のHD画像の水平サンプリング周波数をfs’(=8/3fs)とする。   FIG. 6 shows the frequency spectrum of the output signal of each part shown in FIG. 5, assuming that the horizontal enlargement ratio when converting from an SD image to an HD image is 8/3 (= 1920/720) as an example of the operation. It is. 6A to 6E, the horizontal axis indicates the frequency f, the vertical axis indicates the intensity of the signal component, and the upward arrow (601) indicates the position (frequency) of the sampling carrier (sine wave). Further, the horizontal sampling frequency of the SD image is fs, and the horizontal sampling frequency of the HD image after SD → HD conversion is fs ′ (= 8/3 fs).

図6(a)は、SDカメラ(402)の出力信号の周波数スペクトルを示しており、ナイキスト周波数(=fs/2)以上の周波数成分をもともと含んでいると想定する。この信号に対して、水平方向に8/3倍に拡大するために、SD→HD変換(403)において8倍アップレート、ローパスフィルタ、1/3倍ダウンレートの各処理を行う。   FIG. 6 (a) shows the frequency spectrum of the output signal of the SD camera (402), and it is assumed that it originally contains a frequency component equal to or higher than the Nyquist frequency (= fs / 2). In order to enlarge this signal by 8/3 times in the horizontal direction, each process of 8 times up rate, low pass filter and 1/3 times down rate is performed in the SD → HD conversion (403).

図6(b)は、SD→HD変換(403)における8倍アップレート器(501)の出力信号の周波数スペクトルを示しており、同図(a)に示したサンプリングキャリアの間隔がfsから8fsに広がることを示している。   FIG. 6 (b) shows the frequency spectrum of the output signal of the 8-times up-rate device (501) in the SD → HD conversion (403). The sampling carrier interval shown in FIG. It shows that it spreads.

図6(c)は、SD→HD変換(403)におけるローパスフィルタ(502)の出力信号の周波数スペクトルを示している。ローパスフィルタ(502)のカットオフ周波数をfs/2と想定すると、同図のようにf=0とf=8fsの近傍の周波数成分だけを残し、その他の周波数成分は除去または低減される。この際、ナイキスト周波数(=fs/2)以上の周波数成分は、折返し成分として残留する。   FIG. 6 (c) shows the frequency spectrum of the output signal of the low-pass filter (502) in the SD → HD conversion (403). Assuming that the cut-off frequency of the low-pass filter (502) is fs / 2, only the frequency components in the vicinity of f = 0 and f = 8fs are left as shown in the figure, and the other frequency components are removed or reduced. At this time, the frequency component equal to or higher than the Nyquist frequency (= fs / 2) remains as a folded component.

図6(d)は、SD→HD変換(403)における1/3倍ダウンレート器(503)の出力信号の周波数スペクトルを示しており、SD→HD変換後のサンプリング周波数fs’(=8fs/3)の整数倍の位置に新たなサンプリングキャリアが発生する。このサンプリングキャリアに対して、ローパスフィルタ(502)を通過した周波数成分が畳み込まれることを示している。   FIG. 6 (d) shows the frequency spectrum of the output signal of the 1/3 times down-rate device (503) in the SD → HD conversion (403), and the sampling frequency fs ′ (= 8 fs / after SD → HD conversion). A new sampling carrier is generated at an integer multiple of 3). This shows that the frequency component that has passed through the low-pass filter (502) is convoluted with respect to this sampling carrier.

図6(d)’は、同図(d)の横軸のスケールを変換して、0≦f≦fsの範囲を見やすくしたものであり、図4に示した伝送路(405)を流れるSD→HD変換後の信号の周波数スペクトルを示している。ここで、図6(d)’に示す原成分に関し、ナイキスト周波数(=fs/2)以上の周波数成分がローパスフィルタ(502)によって減衰しており、もともとの位置に残留してない点が、図3に示した原信号の周波数スペクトルと大きく異なる。すなわち、この信号に対して、そのまま従来の解像度変換処理を行っても、折返し成分を除去または低減する効果しかないため図6(e)に示す周波数スペクトルのようになってしまい、LPF(502)の通過帯域(602)を超える周波数成分を再現することができず高解像度化の効果が少ない。   FIG. 6 (d) ′ is a diagram in which the scale of the horizontal axis in FIG. 6 (d) is converted to make it easy to see the range of 0 ≦ f ≦ fs. The SD flowing through the transmission line (405) shown in FIG. → Shows the frequency spectrum of the signal after HD conversion. Here, regarding the original component shown in FIG. 6 (d) ′, the frequency component equal to or higher than the Nyquist frequency (= fs / 2) is attenuated by the low-pass filter (502) and does not remain in the original position. This is very different from the frequency spectrum of the original signal shown in FIG. That is, even if the conventional resolution conversion processing is performed on this signal as it is, there is only an effect of removing or reducing the aliasing component, so that the frequency spectrum shown in FIG. 6 (e) is obtained, and the LPF (502) The frequency component exceeding the pass band (602) cannot be reproduced, and the effect of increasing the resolution is small.

次に、図1の解像度変換部(2)の全体動作例を図7を用いて説明する。   Next, an example of the overall operation of the resolution conversion unit (2) in FIG. 1 will be described with reference to FIG.

ここでは一例として、図4に示す構成により、SDカメラ(402)からの信号をSD→HD変換器(403)によって8/3倍に拡大(アップコンバート)された信号が入力された場合を想定して、以下、解像度変換部(2)における各部の動作を説明する。   Here, as an example, it is assumed that a signal obtained by enlarging (up-converting) the signal from the SD camera (402) by 8/3 times by the SD → HD converter (403) is input with the configuration shown in FIG. The operation of each unit in the resolution conversion unit (2) will be described below.

図7(a)は、解像度変換部(2)への入力信号の周波数スペクトルを表しており、上述した従来技術の動作の説明に用いた図6(d’)と同一のスペクトルである。ここで、8/3倍に拡大(アップコンバート)する前のサンプリング周波数をfsとした場合、fs/2の周波数を超えた原信号の高域成分は、上述したローパスフィルタ(502)によって遮断されるとともに、fs/2を対称軸として折返し成分に変換されている。ローパスフィルタ(502)の遮断特性に応じて高域成分が残留することもあるが、この残留成分は本実施例の動作に大きな影響を与えないため、図示および説明は省略する。   FIG. 7 (a) shows the frequency spectrum of the input signal to the resolution conversion unit (2), which is the same spectrum as FIG. 6 (d ') used for the description of the operation of the prior art described above. Here, if the sampling frequency before being expanded (up-converted) by 8/3 is fs, the high-frequency component of the original signal exceeding the fs / 2 frequency is blocked by the low-pass filter (502) described above. And converted to a folded component with fs / 2 as the axis of symmetry. Depending on the cutoff characteristic of the low-pass filter (502), a high-frequency component may remain, but this residual component does not significantly affect the operation of the present embodiment, so illustration and description thereof are omitted.

図1に示す原成分抽出部(101)では、図7(a)の信号を入力として折返し成分を除去または低減し、図7(b)の信号を出力する。また、折返し成分抽出部(103)では、図7(a)の信号から図7(b)の信号を減じて、図7(c)の信号を出力する。   The original component extraction unit (101) shown in FIG. 1 receives the signal of FIG. 7 (a) as an input, removes or reduces the aliasing component, and outputs the signal of FIG. 7 (b). Further, the aliasing component extraction unit (103) subtracts the signal of FIG. 7 (b) from the signal of FIG. 7 (a) and outputs the signal of FIG. 7 (c).

図1に示す周波数変換部(104)では、図7(c)の信号を、fs/2を対称軸として高域に折り返すことにより、もとの周波数スペクトルに戻して出力する。周波数変換部(104)の詳細な構成および動作については、後述する。   The frequency converter (104) shown in FIG. 1 returns the signal shown in FIG. 7 (c) to the original frequency spectrum by folding it back to a high frequency with fs / 2 as the axis of symmetry. The detailed configuration and operation of the frequency conversion unit (104) will be described later.

高域成分再生部(106)では、図7(b)の信号と図7(d)の信号を加算して図7(e)の信号とし、解像度変換部(2)の出力とする。このとき、従来技術の動作の説明に用いた図6(e)のスペクトルよりも高周波成分を再生できる。   In the high frequency component reproduction unit (106), the signal of FIG. 7 (b) and the signal of FIG. 7 (d) are added to obtain the signal of FIG. 7 (e), which is output from the resolution conversion unit (2). At this time, a higher frequency component can be reproduced than the spectrum of FIG. 6 (e) used for explaining the operation of the prior art.

次に、図8に、周波数変換部(104)の構成例を示す。前述のように、周波数変換部(104)は、fs/2を対称軸として、入力信号の周波数スペクトルの低域側と高域側を反転して、もとの周波数スペクトルに戻して出力する。この動作を実現するためには、一般に知られているように、同図に示すような1/fsを1周期とする振幅1の正弦波(=cos(2πfs*t+δ))を出力するキャリア(搬送波)発生器(803)を用意し、乗算器(801)を用いて入力信号とキャリアを乗算したのちに、ローパスフィルタ(802)によって不要な周波数成分を除去または低減すればよい。   Next, FIG. 8 shows a configuration example of the frequency conversion unit (104). As described above, the frequency conversion unit (104) inverts the low frequency side and the high frequency side of the frequency spectrum of the input signal with fs / 2 as the axis of symmetry, and returns and outputs the original frequency spectrum. In order to realize this operation, as is generally known, a sine wave of amplitude 1 (= cos (2πfs * t + δ)) with 1 / fs as one cycle as shown in the figure is output. After preparing a carrier (carrier wave) generator (803) and multiplying an input signal and a carrier using a multiplier (801), unnecessary frequency components may be removed or reduced by a low-pass filter (802).

さらに、図9を用いて、周波数変換部(104)の動作を詳しく説明する。同図(a)は、周波数変換部(104)の入力信号、すなわち折返し成分抽出部(103)の出力信号の周波数スペクトルを示しており、図7(c)に示した周波数スペクトルと同一である。図9(b)は、周波数反転用のキャリアの周波数スペクトルを示しており、1/fsを1周期とする正弦波のため、周波数±fsの線スペクトルとなる。同図(c)は、乗算器(801)の出力信号の周波数スペクトルを示しており、同図(a)と同図(b)の信号を周波数領域で畳み込んだ結果となる。同図(d)は、ローパスフィルタ(802)の通過帯域を示しており、同図(c)の信号のうち -fs≦f≦fsの周波数成分だけを通過させる。ローパスフィルタ(802)の出力の周波数スペクトルは同図(e)のようになり、fs/2を対称軸として、入力信号(同図(a))の周波数スペクトルの低域と高域を反転した結果が得られる。なお、ローパスフィルタ(802)の替わりにバンドパスフィルタを用い、同図(e)に示す周波数成分だけを通過するように構成しても同様の効果が得られることは明らかである。   Further, the operation of the frequency conversion unit (104) will be described in detail with reference to FIG. FIG. 9A shows the frequency spectrum of the input signal of the frequency conversion unit 104, that is, the output signal of the aliasing component extraction unit 103, which is the same as the frequency spectrum shown in FIG. . FIG. 9 (b) shows the frequency spectrum of the carrier for frequency inversion, which is a sine wave having 1 / fs as one cycle, and thus a line spectrum of frequency ± fs. FIG. 5C shows the frequency spectrum of the output signal of the multiplier 801, which is the result of convolving the signals of FIG. 5A and FIG. 5B in the frequency domain. FIG. 4D shows the pass band of the low-pass filter 802, and only the frequency component of −fs ≦ f ≦ fs in the signal of FIG. The frequency spectrum of the output of the low-pass filter (802) is as shown in Fig. (E), and the low and high frequencies of the input signal (Fig. (A)) are inverted with fs / 2 as the axis of symmetry. Results are obtained. It is obvious that the same effect can be obtained by using a band-pass filter instead of the low-pass filter (802) and passing only the frequency component shown in FIG.

上述した図7(e)において、原成分と、折返し成分から再生した高域成分を、位相も含めて正しく接続するためには、上記のキャリア発生器(803)で発生するキャリアの基準位相(δ)と拡大前後の画素の位置を、図10に示すような関係にすればよい。以下、詳しく説明する。   In FIG. 7 (e) described above, in order to correctly connect the original component and the high frequency component reproduced from the folded component, including the phase, the reference phase of the carrier generated by the carrier generator (803) ( The relationship between δ) and the positions of the pixels before and after enlargement may be set as shown in FIG. This will be described in detail below.

上述した例にならい、図4に示す構成により、SDカメラ(402)からの信号をSD→HD変換器(403)によって8/3倍に拡大(アップコンバート)された場合の(a)拡大前の信号、(b)拡大後の信号、(c)キャリア信号の各位置関係を、図10(a)(b)(c)にそれぞれ示す。同図(a)に示すように、拡大前の信号の画素(1001-1)(1001-2)(1001-3)(1001-4)としたときに、8/3倍に拡大後の信号の画素位置は、同図(b)に示す画素(1002-1)(1002-2)(1002-3)…(1002-9)のようになっているものと想定する。すなわち、画素(1001-1)と画素(1002-1)の位置、および画素(1001-4)と画素(1002-9)の位置が一致するように拡大されていると想定する。このとき、画素(1001-1)と画素(1002-1)の位置、および画素(1001-4)と画素(1002-9)の位置を基準位相として、同図(c)に示すキャリア信号(cos)の位相が0となるように設定する。このように設定することにより、上記基準位相の位置でキャリア信号の値が1(=cos0)となり、図8に示す周波数変換部(104)の出力(すなわち、図7(d)に示す折返し成分から再生した高域成分)の位相と、図7(b)に示す原成分の位相を一致させることができる。   (A) Before enlargement when the signal from the SD camera (402) is enlarged (up-converted) by 8/3 times by the SD → HD converter (403) according to the configuration shown in FIG. 10 (a), (b), and (c) show the positional relationships of the above signal, (b) the signal after enlargement, and (c) the carrier signal. As shown in the figure (a), when the pixel (1001-1) (1001-2) (1001-3) (1001-4) of the signal before enlargement is used, the signal after enlargement to 8/3 times These pixel positions are assumed to be the pixels (1002-1), (1002-2), (1002-3),... (1002-9) shown in FIG. That is, it is assumed that the positions of the pixel (1001-1) and the pixel (1002-1) and the positions of the pixel (1001-4) and the pixel (1002-9) are enlarged so as to match. At this time, using the positions of the pixels (1001-1) and (1002-1) and the positions of the pixels (1001-4) and (1002-9) as reference phases, the carrier signal shown in FIG. cos) is set to zero. By setting in this way, the value of the carrier signal becomes 1 (= cos0) at the position of the reference phase, and the output of the frequency converter (104) shown in FIG. 8 (that is, the aliasing component shown in FIG. 7 (d)). And the phase of the original component shown in FIG. 7B can be matched.

なお、図9に示した動作には、画素数変換後のサンプリング周波数(fs’)の影響が考慮されていないが、これについては一般によく知られているオーバサンプリング技術によって解決できる。すなわち、画素数変換後のサンプリング周波数(fs’)によって新たに発生する折返し成分が妨害となり、周波数スペクトルの一部が重なって図9(e)に示した所望の成分を再生できない場合には、サンプリング周波数(fs、fs’)に比べて十分に高周波の別のサンプリング周波数(fs’’、ただしfs’’≫fs、かつfs’’≫fs’)を用いてfs’→fs’’のサンプリング周波数変換(画素数変換)したのちに図9に示した動作を行い、再度fs’’→fs’のサンプリング周波数変換を行えば、上述した周波数反転の動作を実現できる。   The operation shown in FIG. 9 does not consider the influence of the sampling frequency (fs ′) after the pixel number conversion, but this can be solved by a generally well-known oversampling technique. That is, when the aliasing component newly generated by the sampling frequency (fs ′) after the pixel number conversion becomes an obstacle and a part of the frequency spectrum is overlapped, the desired component shown in FIG. Sampling of fs' → fs' 'using another sampling frequency (fs'', but fs' '>> fs and fs'' >> fs') that is sufficiently higher than the sampling frequency (fs, fs') If the operation shown in FIG. 9 is performed after frequency conversion (pixel number conversion) and fs ″ → fs ′ sampling frequency conversion is performed again, the above-described frequency inversion operation can be realized.

上記オーバサンプリング技術を改良し、複素正弦波の乗算により周波数変換する技術が特許文献4などに開示されている。この技術によれば、正弦波掛算とフィルタによる方法では、実信号処理のため、正負周波数を区別することができず、広帯域信号を少量周波数シフトする場合や、サンプリングによる折返し成分が妨害となり、周波数シフトを2回に分けて行なう必要がある等の問題点が解決される。また、複素正弦波の乗算により周波数変換を行なうので、実信号処理による場合のように広帯域信号で和信号と差信号が重なってしまう場合や、サンプリングによる折返しが妨害となる場合でも、一回の周波数変換で処理が可能となり、構成要素の削減を図ることができる。   Patent Document 4 discloses a technique for improving the above oversampling technique and performing frequency conversion by multiplication with a complex sine wave. According to this technique, the method using a sine wave multiplication and a filter cannot distinguish between positive and negative frequencies because of real signal processing, and when a wideband signal is shifted by a small amount of frequency, or when the aliasing component due to sampling becomes an interference, Problems such as the need to shift in two steps are solved. In addition, since frequency conversion is performed by multiplication of complex sine waves, even if the sum signal and difference signal overlap in a wideband signal as in the case of real signal processing, or if aliasing due to sampling interferes, Processing can be performed by frequency conversion, and the number of components can be reduced.

特開平1−292904号 図11に、特許文献4に記載の技術を用いて周波数変換部(104)を構成した例を示す。図8に示した構成では、キャリア発生器(803)で発生するキャリア(cos波)は正負周波数を区別することができなかったが、図11に示す構成では、キャリア発生器(1105)(1106)によってcos波およびそれと位相がπ/2異なる(すなわち直交する)sin波を同時に発生するとともに、π/2位相シフト器(1101)によって入力信号の直交成分を生成し、乗算器(1102)(1103)および加算器(1104)を用いて、周波数反転と、上述したサンプリングによる折返し成分(妨害)の除去または低減を同時に行うことができる。この動作については、特許文献4に詳しく記載されているので、ここでの説明は省略する。なお、π/2位相シフト器(1101)として、特許文献1に記載されているヒルベルト変換器をそのまま用いればよい。FIG. 11 shows an example in which the frequency conversion unit (104) is configured using the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-292904. In the configuration shown in FIG. 8, the carrier (cos wave) generated by the carrier generator (803) cannot distinguish between positive and negative frequencies. However, in the configuration shown in FIG. 11, the carrier generator (1105) (1106) ) Simultaneously generates a cos wave and a sin wave having a phase difference of π / 2 (i.e., orthogonal), and generates a quadrature component of the input signal by a π / 2 phase shifter (1101), and a multiplier (1102) ( 1103) and adder (1104) can be used to simultaneously perform frequency inversion and removal or reduction of the aliasing component (interference) by sampling as described above. Since this operation is described in detail in Patent Document 4, a description thereof is omitted here. As the π / 2 phase shifter (1101), the Hilbert transformer described in Patent Document 1 may be used as it is.

なお、上記では、入力信号に水平方向の折返し成分が含まれている場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、入力信号に垂直方向や時間方向の折返し成分が含まれる場合や、2次元あるいは3次元方向の折返し成分を含む場合にも適用できることは明らかである。この場合、各部で用いるフィルタ、位相シフト、およびキャリア(正弦波)などを、折返し成分が発生している方向に読み替えて適用すればよい。例えば、入力信号に垂直方向の折返し成分を含む場合には、垂直フィルタ、垂直位相シフト、および垂直周波数を持つキャリアを用いればよい。例えば、インタレース走査形態の信号をプログレッシブ走査形態の信号に変換する処理(IP変換)は、垂直方向の画素数(走査線数)を2倍に増加させるアップコンバート処理であるため、IP変換された信号を実施例1に係る画像信号処理装置の入力画像フレームとして、上述した拡大率m/n倍(ただし、m、nは整数)にてm=2、n=1とおけば、垂直方向の解像度変換処理を実現できる。   In the above description, the case where the input signal includes a horizontal folding component is described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the input signal is folded in the vertical direction or the time direction. It is clear that the present invention can be applied to a case where a component is included or a case where a folded component in a two-dimensional or three-dimensional direction is included. In this case, the filter, phase shift, carrier (sinusoidal wave), etc. used in each part may be read and applied in the direction in which the aliasing component is generated. For example, when the input signal includes a folding component in the vertical direction, a carrier having a vertical filter, a vertical phase shift, and a vertical frequency may be used. For example, the process of converting an interlaced scan format signal into a progressive scan format signal (IP conversion) is an up-conversion process that doubles the number of pixels in the vertical direction (number of scan lines), so it is IP-converted. As an input image frame of the image signal processing apparatus according to the first embodiment, if m = 2 and n = 1 at the above-described enlargement ratio m / n (where m and n are integers), the vertical direction Resolution conversion processing can be realized.

図4から図6を用いて説明した従来の映像信号の解像度変換処理の例及び図7から図11を用いて説明した本実施例に係る解像度変換部(2)の動作、構成例は、いずれも、映像が放送局側でのSD→HD変換(アップコンバート)される場合について説明した。しかし、映像が受信側、すなわち本実施例に係る画像信号処理部の画素数変換部(107)において画素数変換された場合も、解像度変換の処理が放送局側から受信側に変わるのみで、その他の説明は上記の説明と同様である。   The example of the conventional resolution conversion processing of the video signal described with reference to FIGS. 4 to 6 and the operation and configuration example of the resolution conversion unit (2) according to the present embodiment described with reference to FIGS. Also, the case where the video is converted from SD to HD (up-conversion) on the broadcasting station side has been described. However, even when the video is converted at the receiving side, that is, the pixel number converting unit (107) of the image signal processing unit according to the present embodiment, the resolution conversion process only changes from the broadcasting station side to the receiving side, Other explanations are the same as the above explanation.

以上説明した実施例1に係る画像信号処理装置は、事前に画素数変換された画像信号がに対しても、好適な高解像度化が実現できるという効果を有する。   The image signal processing apparatus according to the first embodiment described above has an effect that a high resolution can be realized even for an image signal whose number of pixels has been converted in advance.

次に、図12乃至図15を用いて、本発明の実施例2について説明する。実施例2は、実施例1に係る解像度変換部(2)と同等の動作を、別の構成に換えて実施したものである。以下、その具体的な構成および動作について詳しく説明する。   Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, an operation equivalent to that of the resolution conversion unit (2) according to the first embodiment is performed by changing to another configuration. Hereinafter, the specific configuration and operation will be described in detail.

図12において、原成分抽出部(101)の各部の動作については、実施例1に係る原成分抽出部(101)の各部の動作と同様なので、説明を省略する。一方、折返し成分抽出部(1203)(1210)は、上述した折返し成分除去部(217)と同様の構成だが、各係数決定器(1209)(1216)で発生する係数(C02,C12,C22,C32)(C03,C13,C23,C33)を後述のように設定することにより、折返し成分抽出部(1203)(1210)の出力信号の位相が互いに直交するような形態で、それぞれ折返し成分を抽出する。すなわち、折返し成分抽出部(1203)の出力は、実施例1に係る図1に示す減算器(102)から出力される折返し成分と略同一になるようにし、折返し成分抽出部(1210)の出力は、実施例1に係る図11のπ/2位相シフト器(1101)から出力される折返し成分と略同一になるようにする。周波数変換部(104)および高域成分再生部(106)の各構成は、実施例1に係る図11および図1に示した各部の構成と同様なので、説明を省略する。   In FIG. 12, the operation of each unit of the original component extraction unit (101) is the same as the operation of each unit of the original component extraction unit (101) according to the first embodiment, and thus the description thereof is omitted. On the other hand, the aliasing component extraction units (1203) and (1210) have the same configuration as the aliasing component removal unit (217) described above, but the coefficients (C02, C12, C22, C32) (C03, C13, C23, C33) are set as described below, and the aliasing components are extracted in such a way that the phases of the output signals of the aliasing component extraction units (1203) and (1210) are orthogonal to each other. To do. That is, the output of the folding component extraction unit (1203) is made substantially the same as the folding component output from the subtractor (102) shown in FIG. 1 according to the first embodiment, and the output of the folding component extraction unit (1210). Is substantially the same as the aliasing component output from the π / 2 phase shifter (1101) of FIG. 11 according to the first embodiment. The configurations of the frequency conversion unit (104) and the high frequency component reproduction unit (106) are the same as the configurations of the units shown in FIGS.

続いて、図13乃至図15を用いて、係数決定器(209)(1209)(1216)で発生する各係数(C00,C10,C20,C30)(C02,C12,C22,C32)(C03,C13,C23,C33)の決定方法について説明する。   Subsequently, with reference to FIGS. 13 to 15, the coefficients (C00, C10, C20, C30) (C02, C12, C22, C32) (C03, C30, C30) generated by the coefficient determiners (209) (1209) (1216) are used. A method for determining C13, C23, and C33) will be described.

まず、係数決定器(209)の係数決定動作は実施例1にて説明した図13の係数決定動作と同様であるため、説明を省略する。   First, the coefficient determination operation of the coefficient determiner (209) is the same as the coefficient determination operation of FIG.

続いて、図14に、係数決定器(1203)の動作と具体例を示す。係数決定器(1203)では、図14(a)に示すように、(1)原成分のRe軸の合計=0、(2)原成分のIm軸の合計=0、(3)折返し成分のRe軸の合計=1、(4)折返し成分のIm軸の合計=0とおくことによって、図14(b)に示す連立方程式を得ることができる。これを解くと、図14(c)(d)に示すような折返し成分のRe軸の信号のみを取り出す係数(C02、C12、C22、C32)を導出できる。   Next, FIG. 14 shows an operation and a specific example of the coefficient determiner (1203). In the coefficient determiner (1203), as shown in FIG. 14 (a), (1) the sum of the Re-axis of the original component = 0, (2) the sum of the Im-axis of the original component = 0, (3) By setting the sum of the Re axes = 1 and (4) the sum of the Im axes of the folded components = 0, the simultaneous equations shown in FIG. 14B can be obtained. Solving this, it is possible to derive coefficients (C02, C12, C22, C32) for extracting only the Re-axis signal of the folded component as shown in FIGS.

図15に、係数決定器(1216)の動作と具体例を示す。上記と同様に、係数決定器(1216)では、図15(a)に示すように、(1)原成分のRe軸の合計=0、(2)原成分のIm軸の合計=0、(3)折返し成分のRe軸の合計=0、(4)折返し成分のIm軸の合計=1とおくことによって、図15(b)に示す連立方程式を得ることができる。これを解くと、図15(c)(d)に示すような折返し成分のRe軸の信号のみを取り出す係数(C03、C13、C23、C33)を導出できる。   FIG. 15 shows the operation and specific example of the coefficient determiner (1216). Similarly to the above, in the coefficient determiner (1216), as shown in FIG. 15 (a), (1) the sum of the Re-axis of the original component = 0, (2) the sum of the Im-axis of the original component = 0, The simultaneous equations shown in FIG. 15B can be obtained by setting 3) the sum of the Re-axis of the folding component = 0 and (4) the sum of the Im-axis of the folding component = 1. Solving this, it is possible to derive coefficients (C03, C13, C23, C33) for extracting only the Re-axis signal of the aliasing component as shown in FIGS. 15 (c) and 15 (d).

このように求めた各係数を用いることにより、図12に示した折返し成分抽出部(1203)(1216)の各出力(折返し成分)は、互いに位相が直交する。従って、図11に示した周波数変換部(104)におけるπ/2位相シフト(1101)を不要にでき、図12に示す周波数変換部(104)のように、乗算器(1102)(1103)に折返し成分抽出部(1203)(1216)の各出力をそのまま入力して、上述した周波数変換の動作を実現できる。   By using the coefficients thus obtained, the outputs (folded components) of the folded component extraction units (1203) and (1216) shown in FIG. 12 are in phase with each other. Accordingly, the π / 2 phase shift (1101) in the frequency conversion unit (104) shown in FIG. 11 can be eliminated, and the multipliers (1102) and (1103) are added to the frequency conversion unit (104) shown in FIG. The above-described frequency conversion operation can be realized by inputting the outputs of the aliasing component extraction units (1203) and (1216) as they are.

なお、図13乃至図15からわかるように、各係数(C00,C10,C20,C30) (C02,C12,C22,C32)(C03,C13,C23,C33)は、同一の位相差θに対して各係数間の並び順が異なるだけなので、図12における係数決定器(217)(1209)(1216)を統一して、回路を簡略化してもよいことは明らかである。また、図13および図14からわかるように、C02=1-C00, C12=-C10, C22=-C20, C32=-C30 の関係となるため、折返し成分のRe軸の合計=フレーム#1の信号−原成分のRe軸の合計の関係となる。従って、図1に示す折返し成分抽出部(103)のような減算器(102)を用い、遅延器(205)の出力から折返し成分除去部(217)の出力信号を減じることによって、折返し成分抽出部(1203)の出力信号の替わりにして、折返し成分抽出部(1203)の回路を簡略化してもよい。   As can be seen from FIGS. 13 to 15, each coefficient (C00, C10, C20, C30) (C02, C12, C22, C32) (C03, C13, C23, C33) is equal to the same phase difference θ. Since the arrangement order of the coefficients is different, it is clear that the circuit may be simplified by unifying the coefficient determiners (217), (1209), and (1216) in FIG. Further, as can be seen from FIGS. 13 and 14, since the relationship of C02 = 1−C00, C12 = −C10, C22 = −C20, C32 = −C30 is satisfied, the sum of the re-axis of the aliasing component = frame # 1 This is the total relationship between the signal and the original component Re axis. Accordingly, by using a subtracter (102) such as the aliasing component extraction unit (103) shown in FIG. 1, the aliasing component extraction is performed by subtracting the output signal of the aliasing component removal unit (217) from the output of the delay unit (205). The circuit of the aliasing component extraction unit (1203) may be simplified instead of the output signal of the unit (1203).

図13乃至図15に示した各計算式を1つにまとめると、図16に示す行列演算式になる。すなわち、図16(a)における左辺の部分行列(1601)(1602)(1603)は、図13乃至図15の各(a)の右辺の値を表す。また、図16(a)における右辺第1項の行列(1604)は、図13乃至図15の左辺の各係数(C00,C10,C20,C30)(C02,C12,C22,C32)(C03,C13,C23,C33)に乗じる係数を表す。また、図16(a)における右辺第2項の部分行列(1605)(1606)(1607)は、各係数(C00,C10,C20,C30)(C02,C12,C22,C32)(C03,C13,C23,C33)そのものである。この行列演算式を解くと、図16(b)のように各係数を求めることができる。なお、位相差θの値によっては、各係数の解が不定になって求められないときは、強制的に係数C00=1とし、他の係数(C10,C20,C30,C02,C12,C22,C32,C03,C13,C23,C33)をすべて0にするなどして、解像度変換部(2)に入力されたフレーム#1の信号が、そのまま出力されるようにすればよい。   When the calculation formulas shown in FIGS. 13 to 15 are combined into one, the matrix calculation formula shown in FIG. 16 is obtained. That is, the left side partial matrices (1601), (1602), and (1603) in FIG. 16 (a) represent the values on the right side of each (a) in FIGS. Further, the matrix (1604) of the first term on the right side in FIG. 16 (a) is the coefficient (C00, C10, C20, C30) (C02, C12, C22, C32) (C03, C13, C23, and C33) are multiplied. In addition, the submatrix (1605) (1606) (1607) of the second term on the right side in FIG. 16 (a) is represented by the coefficients (C00, C10, C20, C30) (C02, C12, C22, C32) (C03, C13). , C23, C33) itself. When this matrix arithmetic expression is solved, each coefficient can be obtained as shown in FIG. Depending on the value of the phase difference θ, when the solution of each coefficient becomes indefinite and cannot be obtained, the coefficient C00 = 1 is forcibly set and other coefficients (C10, C20, C30, C02, C12, C22, The signal of frame # 1 input to the resolution conversion unit (2) may be output as it is, for example, by setting all of C32, C03, C13, C23, and C33) to 0.

以上説明した実施例2に係る画像信号処理装置は、実施例1に係る画像信号処理装置の効果に加えて、周波数変換部において、サンプリングによる不要な折返し成分(妨害)を防ぐためのオーバサンプリングやπ/2位相シフト(ヒルベルト変換)が不要になり、構成要素の削減、およびオーバサンプリングやπ/2位相シフトによって生じる処理時間(遅延時間)の削減を図ることができるという効果を有する。   In addition to the effects of the image signal processing apparatus according to the first embodiment, the image signal processing apparatus according to the second embodiment described above includes oversampling for preventing unnecessary aliasing components (interferences) due to sampling in the frequency converter. π / 2 phase shift (Hilbert transform) is not required, and it is possible to reduce the number of components and the processing time (delay time) caused by oversampling or π / 2 phase shift.

本発明の実施例3は、図1に示した画像信号処理装置の構成のうち、原成分抽出部(101)
に替えて、図20に示す原成分抽出部(2014)を用いることにより、入力された3枚のフレーム画像を用いて高解像度化する画像信号処理装置を実現するものである。
The third embodiment of the present invention includes an original component extraction unit (101) in the configuration of the image signal processing apparatus shown in FIG.
Instead of this, an original signal extraction unit (2014) shown in FIG. 20 is used to realize an image signal processing apparatus that increases the resolution by using three input frame images.

原成分抽出部(2014)の動作は、特許文献2に記載されている技術を改善したものである。よって、まず、図17を用いて、特許文献2に記載されている従来技術の動作を説明する。特許文献2に記載の技術では、同図(a)(b)(c)に示すように、3枚のフレーム(#1、#2、#3)の信号を用いて折返し成分をキャンセルし、原信号(1701)(1702)(1703)だけを取り出す。このとき、フレーム#1に含まれる折返し成分(1704)の位相を基準とし、フレーム#2\の折返し成分(1705)の位相差α、およびフレーム#3の折返し成分(1706)の位相差βを画素ごとに推定し、図18に示す行列演算式を解くことによって、各フレーム(#1、#2、#3)の信号に乗じる係数(C00,C10,C20)を求める。この係数(C00,C10,C20)を、フレーム#1の信号(原成分(1701)と折返し成分(1704)の和)、フレーム#2の信号(原成分(1702)と折返し成分(1705)の和)、フレーム#3の信号(原成分(1703)と折返し成分(1706)の和)にそれぞれ乗じて加重加算することにより、折返し成分(1704)(1705)(1706)をキャンセルして、原成分(1701)(1702)(1703)だけを抽出する。この動作については、特許文献2に詳しく述べられているので、詳細な説明は省略する。   The operation of the original component extraction unit (2014) is an improvement of the technique described in Patent Document 2. Therefore, first, the operation of the prior art described in Patent Document 2 will be described with reference to FIG. In the technique described in Patent Document 2, as shown in FIGS. 3A, 3B, and 3C, the aliasing component is canceled using signals of three frames (# 1, # 2, and # 3), Only the original signals (1701) (1702) (1703) are taken out. At this time, with reference to the phase of the aliasing component (1704) included in frame # 1, the phase difference α of the aliasing component (1705) of frame # 2 \ and the phase difference β of the aliasing component (1706) of frame # 3 The coefficients (C00, C10, C20) to be multiplied by the signals of the respective frames (# 1, # 2, # 3) are obtained by estimating for each pixel and solving the matrix arithmetic expression shown in FIG. This coefficient (C00, C10, C20) is calculated from the signal of frame # 1 (sum of original component (1701) and aliasing component (1704)) and the signal of frame # 2 (original component (1702) and aliasing component (1705)). Sum) and frame # 3 signal (the sum of the original component (1703) and the aliasing component (1706)), respectively, and weighted addition to cancel the aliasing components (1704), (1705) and (1706). Only components (1701) (1702) (1703) are extracted. Since this operation is described in detail in Patent Document 2, detailed description thereof is omitted.

特許文献2に記載されている従来技術も、上述した特許文献1に記載されている従来技術と同様に、折返し成分を除去または低減する効果しかないため、事前に画素数変換された画像信号が入力された場合には高解像度化の効果が少ない。   Similarly to the conventional technique described in Patent Document 1 described above, the conventional technique described in Patent Document 2 has only an effect of removing or reducing the aliasing component. When input, the effect of increasing the resolution is small.

一方、本発明の実施例3に係る図20に示す原成分抽出部(2014)では、入力されたフレーム#1の信号は、遅延器(2001)を介して、折返し成分除去部(2013)に入力する。また、入力されたフレーム#2の信号は、位置推定部(2002)によってフレーム#2とフレーム#1の対応する画素どうしの位相差α’(2011) 、すなわち対応する画素間の「ずれ量」を画素ごとに求めたのち、動き補償部(2003)によって上記ずれ量を小数画素精度で補償した信号を生成して、折返し成分除去部(2013)に入力する。同様に、入力されたフレーム#3の信号は、位置推定部(2004)によってフレーム#3とフレーム#1の対応する画素どうしの位相差β’(2012) 、すなわち対応する画素間の「ずれ量」を画素ごとに求めたのち、動き補償部(2005)によって上記ずれ量を小数画素精度で補償した信号を生成して、折返し成分除去部(2013)に入力する。このとき、実施例1と同様に、特許文献2に記載されているようなアップレート(広帯域補間)は必要なく、画素(サンプリング点)を補間して画像データを高密度化する必要もない。   On the other hand, in the original component extraction unit (2014) shown in FIG. 20 according to the third embodiment of the present invention, the input signal of frame # 1 is sent to the aliasing component removal unit (2013) via the delay unit (2001). input. In addition, the input signal of frame # 2 is detected by the position estimation unit (2002) by the phase difference α ′ (2011) between corresponding pixels of frame # 2 and frame # 1, that is, the “deviation amount” between the corresponding pixels. Is calculated for each pixel, and a signal in which the shift amount is compensated with decimal pixel accuracy is generated by the motion compensation unit (2003) and input to the aliasing component removal unit (2013). Similarly, the input signal of frame # 3 is output from the position estimation unit (2004) by the phase difference β ′ (2012) between corresponding pixels of frame # 3 and frame # 1, that is, the “deviation amount between corresponding pixels”. ”Is obtained for each pixel, and a signal in which the shift amount is compensated with decimal pixel accuracy is generated by the motion compensation unit (2005) and input to the aliasing component removal unit (2013). At this time, as in the first embodiment, the up-rate (broadband interpolation) described in Patent Document 2 is not necessary, and it is not necessary to interpolate pixels (sampling points) to increase the density of image data.

折返し成分除去部(2013)では、上述した位相差(α’、β’)から、画素数変換を行う前のサンプリング周波数(fs)を基準に推定した位相差(α、β)に変換したのちに、係数決定器(2006)にて係数(C00,C10,C20)を画素ごとに決定し、乗算器(2007)(2008)(2009)および加算器(2010)を用いて各信号を加重加算することによって折返し成分を除去または低減し、原成分抽出部(2014)の出力とする。   The aliasing component removal unit (2013) converts the phase difference (α ′, β ′) described above into a phase difference (α, β) estimated based on the sampling frequency (fs) before the pixel number conversion. The coefficient (C00, C10, C20) is determined for each pixel by the coefficient determiner (2006), and each signal is weighted and added using the multipliers (2007) (2008) (2009) and the adder (2010). As a result, the aliasing component is removed or reduced and used as the output of the original component extraction unit (2014).

ここで、係数決定器(2006)で用いる各位相差(α、β)は、画素数をm/n倍(ただし、m、nは整数)に増加する画素数変換を行う前のサンプリング周波数(fs)を基準に推定した位相差であり、画素数変換後のサンプリング周波数(fs’)を基準に推定した位相差(α’、β’)との間には、α=α’*n/m および β=β’*n/m の関係式が成り立つ。この位相差(α、β)を用いれば、従来技術と同様の図18に示す行列演算式を利用して、係数(C00,C10,C20)を決定できる。   Here, each phase difference (α, β) used in the coefficient determiner (2006) is the sampling frequency (fs) before performing the pixel number conversion that increases the number of pixels by m / n times (where m and n are integers). ) As a reference, and α = α ′ * n / m between the phase difference (α ′, β ′) estimated based on the sampling frequency (fs ′) after conversion of the number of pixels. And β = β '* n / m. If this phase difference (α, β) is used, the coefficients (C00, C10, C20) can be determined using the matrix calculation formula shown in FIG.

なお、実施例3に係る画像信号処理装置は、原成分抽出部(2014)の出力(原成分)を、図1に示した原成分抽出部(101)の出力(原成分)としてそのまま利用できる。従って、図1に示した解像度変換部(2)における原成分抽出部(101)以外の各部の構成および動作、すなわち折返し抽出部(103)および高域成分再生部(106)の構成および動作は、実施例1に係る画像信号処理装置と同様であるため、説明は省略する。   The image signal processing apparatus according to the third embodiment can use the output (original component) of the original component extraction unit (2014) as it is as the output (original component) of the original component extraction unit (101) shown in FIG. . Therefore, the configuration and operation of each part other than the original component extraction unit (101) in the resolution conversion unit (2) shown in FIG. 1, that is, the configuration and operation of the aliasing extraction unit (103) and the high frequency component reproduction unit (106) are as follows. Since this is the same as the image signal processing apparatus according to the first embodiment, the description thereof is omitted.

以上説明した実施例3に係る画像信号処理装置によれば、放送局側でSD→HD変換(アップコンバート)された映像など、前段の処理で画素数変換された低解像度映像に含まれる3枚の画像を用いて、折返し成分を低減するとともに高周波成分を再現して、高解像度の画像を生成するできる。   According to the image signal processing apparatus according to the third embodiment described above, three images included in the low-resolution video whose number of pixels has been converted in the preceding process, such as a video that has been converted from SD to HD (up-conversion) on the broadcast station side. Using this image, the aliasing component can be reduced and the high frequency component can be reproduced to generate a high-resolution image.

次に、図19及び図21を用いて、本発明の実施例4について説明する。実施例4は、実施例3に係る解像度変換部(2)と同等の動作を、別の構成に換えて実施したものである。以下、その具体的な構成および動作について詳しく説明する。   Next, Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIGS. In the fourth embodiment, an operation equivalent to that of the resolution conversion unit (2) according to the third embodiment is performed by changing to another configuration. Hereinafter, the specific configuration and operation will be described in detail.

まず、実施例3に係る図18に示した行列演算式を図19(a)に示す行列演算式に拡張し、図19(b)のように各係数(C00,C10,C20)(C01,C11,C21)(C02,C12,C22)を求める。ここで、図19(a)における左辺の部分行列(1801)は、(1)原成分のRe軸の合計=1、(2)折返し成分のRe軸の合計=0、(3)折返し成分のIm軸の合計=0、であることを表す。同様に、図19(a)における左辺の部分行列(1901)は、(1)原成分のRe軸の合計=0、(2)折返し成分のRe軸の合計=1、(3)折返し成分のIm軸の合計=0、であることを表し、図19(a)における左辺の部分行列(1902)は、(1)原成分のRe軸の合計=0、(2)折返し成分のRe軸の合計=0、(3)折返し成分のIm軸の合計=1、であることを表す。図19(a)における右辺第1項の行列(1802)は、図18における行列(1802)と同一である。なお、各位相差(α、β)は、画素数をm/n倍(ただし、m、nは整数)に増加する画素数変換を行う前のサンプリング周波数(fs)を基準に推定した位相差であり、画素数変換後のサンプリング周波数(fs’)を基準に推定した位相差(α’、β’)との間には、α=α’*n/m および β=β’*n/m の関係式が成り立つ。   First, the matrix computing equation shown in FIG. 18 according to the third embodiment is expanded to the matrix computing equation shown in FIG. 19A, and each coefficient (C00, C10, C20) (C01, C11, C21) (C02, C12, C22) is obtained. Here, the submatrix (1801) on the left side in FIG. 19 (a) is (1) the sum of the Re-axis of the original component = 1, (2) the sum of the Re-axis of the aliasing component = 0, and (3) of the aliasing component. Indicates that the sum of the Im axis is 0. Similarly, the submatrix (1901) on the left side in FIG. 19 (a) is (1) the sum of the Re-axis of the original component = 0, (2) the sum of the Re-axis of the folded component = 1, and (3) the folded component. In FIG. 19 (a), the submatrix (1902) on the left-hand side of FIG. 19A represents (1) the sum of the Re-axis of the original component = 0, and (2) the Re-axis of the folded component. It represents that the sum is 0, and (3) the sum of the folding axis of the Im axis is 1. The matrix (1802) of the first term on the right side in FIG. 19 (a) is the same as the matrix (1802) in FIG. Each phase difference (α, β) is a phase difference estimated on the basis of the sampling frequency (fs) before the pixel number conversion that increases the number of pixels by m / n times (where m and n are integers). Yes, α = α ′ * n / m and β = β ′ * n / m between the phase difference (α ′, β ′) estimated based on the sampling frequency (fs ′) after pixel number conversion The following relational expression holds.

図19(b)のように求めた各係数(C00,C10,C20)(C01,C11,C21)(C02,C12,C22)を動き補償後の各フレーム(#1、#2、#3)の信号に乗じることにより、原成分のRe軸の合計、折返し成分のRe軸の合計、折返し成分のIm軸の合計の各成分を抽出できる。   Each frame (# 1, # 2, # 3) after motion compensation of each coefficient (C00, C10, C20) (C01, C11, C21) (C02, C12, C22) obtained as shown in FIG. 19 (b) By multiplying this signal, it is possible to extract each component of the sum of the Re axis of the original component, the sum of the Re axis of the folded component, and the sum of the Im axis of the folded component.

図21に、実施例4に係る解像度変換部(2)の構成を示す。同図において、原成分抽出部(2014)は、図19(b)のように求めた係数(C00,C10,C20)を各フレーム(#1、#2、#3)の信号に乗じて原成分のRe軸の合計の成分を抽出するものである。原成分抽出部(2014)の各部の動作については、実施例3に係る図20に示した原成分抽出部(2014)の各部の動作と同様なので、説明は省略する。   FIG. 21 shows the configuration of the resolution conversion unit (2) according to the fourth embodiment. In the figure, the original component extraction unit (2014) multiplies the signals of each frame (# 1, # 2, # 3) by the coefficients (C00, C10, C20) obtained as shown in FIG. The total component of the Re axis of the component is extracted. Since the operation of each unit of the original component extraction unit (2014) is the same as the operation of each unit of the original component extraction unit (2014) shown in FIG. 20 according to the third embodiment, description thereof is omitted.

図21における折返し成分抽出部(2111)は、乗算器(2102)(2103)(2104)および加算器(2105)を用いて、図19(b)のように求めた係数(C01,C11,C21)を各フレーム(#1、#2、#3)の信号に乗じて折返し成分のRe軸の合計の成分を抽出するものである。   The aliasing component extraction unit (2111) in FIG. 21 uses the multipliers (2102) (2103) (2104) and the adder (2105) to obtain the coefficients (C01, C11, C21) obtained as shown in FIG. ) Is multiplied by the signal of each frame (# 1, # 2, # 3) to extract the total component of the aliasing component on the Re axis.

同様に、図21における折返し成分抽出部(2112)は、乗算器(2107)(2108)(2109)および加算器(2110)を用いて、図19(b)のように求めた係数(C02,C12,C22)を各フレーム(#1、#2、#3)の信号に乗じて折返し成分のIm軸の合計の成分を抽出するものである。   Similarly, the aliasing component extraction unit (2112) in FIG. 21 uses the multipliers (2107), (2108), (2109), and the adder (2110) to obtain the coefficients (C02, C12, C22) is multiplied by the signal of each frame (# 1, # 2, # 3) to extract the sum component of the aliasing component on the Im axis.

このようにして抽出した原成分のRe軸の合計、折返し成分のRe軸の合計、折返し成分のIm軸の合計の各成分を、実施例2に係る図12に示した高域成分再生部(106)に入力し、高解像度化した信号を出力する。高域成分再生部(106)の各部の動作については、実施例2に係る高域成分再生部(106)の各部の動作と同様なので、説明を省略する。   Each component of the total of the Re axis of the original component extracted in this way, the total of the Re axis of the folded component, and the total of the Im axis of the folded component is represented by the high frequency component reproduction unit ( 106) and output a high resolution signal. Since the operation of each unit of the high frequency component reproduction unit (106) is the same as the operation of each unit of the high frequency component reproduction unit (106) according to the second embodiment, the description thereof is omitted.

なお、図19(b)からわかるように、C01=1-C00、C11=-C10、C21=-C20の関係になるため、図1に示した折返し成分抽出部(103)のように、図21に示した折返し成分抽出部(2111)の替わりに、フレーム#1の入力信号(遅延器(2001)の出力)から原成分(加算器(2010)の出力)を減じることによって、折返し成分のRe軸の合計の成分としてもよいことは明らかである。   As can be seen from FIG. 19 (b), the relationship is C01 = 1−C00, C11 = −C10, C21 = −C20, and therefore, as in the aliasing component extraction unit (103) shown in FIG. 21. Instead of the aliasing component extraction unit (2111) shown in FIG. 21, by subtracting the original component (output of the adder (2010)) from the input signal (output of the delay device (2001)) of frame # 1, It is obvious that the total component of the Re axis may be used.

以上説明した実施例4に係る画像信号処理装置は、実施例3に係る画像信号処理装置の効果に加えて、周波数変換部において、サンプリングによる不要な折返し成分(妨害)を防ぐためのオーバサンプリングやπ/2位相シフト(ヒルベルト変換)が不要になり、構成要素の削減、およびオーバサンプリングやπ/2位相シフトによって生じる処理時間(遅延時間)の削減を図ることができるという効果を有する。   In addition to the effects of the image signal processing apparatus according to the third embodiment, the image signal processing apparatus according to the fourth embodiment described above includes oversampling for preventing unnecessary aliasing components (interferences) due to sampling in the frequency converter. π / 2 phase shift (Hilbert transform) is not required, and it is possible to reduce the number of components and the processing time (delay time) caused by oversampling or π / 2 phase shift.

なお、本発明の各実施例における拡大率(m/n)と基準位相(δ)をそれぞれパラメータ化し、送信側から受信側に対して、映像信号(フレーム#1、#2、#3など)と対応づけて伝送するようにしてもよい。   It should be noted that the enlargement ratio (m / n) and the reference phase (δ) in each embodiment of the present invention are parameterized, and the video signal (frame # 1, # 2, # 3, etc.) is transmitted from the transmission side to the reception side. And may be transmitted in association with each other.

また、拡大率(m/n)と基準位相(δ)は、例えば、送受信間で同様かつ所定の値となるように予め定めておき、送信装置と受信装置においてそれぞれ当該所定の値を記憶部などに予め記憶してき、互いに用いればよい。このようにすれば、送信装置、受信装置間における拡大率(m/n)と基準位相(δ)の送信、受信や受信装置における検出等は不要になる。   Further, the enlargement ratio (m / n) and the reference phase (δ) are determined in advance so as to be the same and predetermined values between transmission and reception, for example, and the predetermined values are respectively stored in the transmission device and the reception device. May be stored in advance and used together. In this way, transmission of the enlargement ratio (m / n) and the reference phase (δ) between the transmission device and the reception device, detection at the reception or reception device, and the like become unnecessary.

また、拡大率(m/n)あるいは基準位相(δ)が受信側で検出あるいは再生できない場合は、上述した解像度変換処理を止めて、例えばフレーム#1の入力信号が画像信号処理装置の出力信号としてそのまま出力されるように構成してもよい。   If the enlargement ratio (m / n) or the reference phase (δ) cannot be detected or reproduced on the receiving side, the resolution conversion process described above is stopped and, for example, the input signal of frame # 1 is the output signal of the image signal processing device. May be configured to be output as they are.

なお、本発明の各実施例は、上記実施例で説明した装置以外に、例えば、DVDプレーヤー、磁気ディスクプレーヤー、もしくは半導体メモリプレーヤーにも同様に適用できる。また例えば、1セグ放送を受信するための携帯画像表示端末(例えば携帯電話)にも適用できる。   Each embodiment of the present invention can be similarly applied to, for example, a DVD player, a magnetic disk player, or a semiconductor memory player in addition to the devices described in the above embodiments. For example, the present invention can also be applied to a portable image display terminal (for example, a mobile phone) for receiving 1-segment broadcasting.

また画像フレームとしては、テレビジョン放送信号以外の信号の画像フレームを用いてもよい。また、例えば、インターネットを介して送信されるストリーミング画像や、DVDプレーヤーやHDDプレーヤーから再生された画像の画像フレームを用いてもよい。   As the image frame, an image frame of a signal other than the television broadcast signal may be used. Further, for example, a streaming image transmitted via the Internet or an image frame of an image reproduced from a DVD player or an HDD player may be used.

また、上述した各実施例ではフレーム単位での高解像度化を例に挙げて説明した。しかし高解像度化の対象は、必ずしもフレーム全体でなくとも良い。例えば、入力画像または入力映像のフレームの一部分を解像度化の対象としても良い。すなわち、入力映像のフレームの一部分の複数フレーム分を対象として上述した本発明の一の実施例の画像処理を実施すれば、入力画像または入力映像の一部分の高画質な拡大画像を得ることができる。これは、例えば、映像の一部分の拡大表示などに適用できる。   Further, in each of the above-described embodiments, the description has been given by taking as an example high resolution in frame units. However, the target for higher resolution is not necessarily the entire frame. For example, a part of the frame of the input image or input video may be set as the resolution target. That is, if the image processing according to the embodiment of the present invention described above is performed for a plurality of frames of a part of the frame of the input video, a high-quality enlarged image of the input image or a part of the input video can be obtained. . This can be applied to, for example, an enlarged display of a part of an image.

上述した本発明の各実施例によれば、低解像度の画像を好適に高解像度に変換する処理を行うことができ、高画質な高解像度画像を好適に得ることができる。   According to each embodiment of the present invention described above, it is possible to perform processing for suitably converting a low-resolution image to high resolution, and it is possible to suitably obtain a high-resolution high-resolution image.

本発明の実施例1に係る構成の説明図である。It is explanatory drawing of the structure which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る構成の説明図である。It is explanatory drawing of the structure which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る動作の説明図である。It is explanatory drawing of the operation | movement which concerns on Example 1 of this invention. 従来技術の解像度変換処理の説明図である。It is explanatory drawing of the resolution conversion process of a prior art. 従来技術の解像度変換処理の説明図である。It is explanatory drawing of the resolution conversion process of a prior art. 従来技術の解像度変換処理の説明図である。It is explanatory drawing of the resolution conversion process of a prior art. 本発明の実施例1に係る動作の説明図である。It is explanatory drawing of the operation | movement which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る構成の説明図である。It is explanatory drawing of the structure which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る動作の説明図である。It is explanatory drawing of the operation | movement which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る動作の説明図である。It is explanatory drawing of the operation | movement which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る別構成の説明図である。It is explanatory drawing of another structure which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係る構成の説明図である。It is explanatory drawing of the structure which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例1に係る動作の説明図である。It is explanatory drawing of the operation | movement which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係る動作の説明図である。It is explanatory drawing of the operation | movement which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る動作の説明図である。It is explanatory drawing of the operation | movement which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る動作の説明図である。It is explanatory drawing of the operation | movement which concerns on Example 2 of this invention. 従来技術の動作の説明図である。It is explanatory drawing of operation | movement of a prior art. 従来技術の動作の説明図である。It is explanatory drawing of operation | movement of a prior art. 本発明の実施例3に係る動作の説明図である。It is explanatory drawing of the operation | movement which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例3に係る構成の説明図である。It is explanatory drawing of the structure which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例4に係る構成の説明図である。It is explanatory drawing of the structure which concerns on Example 4 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,5…入力部;2,4…解像度変換部;3…表示部;101,2014…原成分抽出部;102…減算器;103,1203,1210,2111,2112…折返し成分抽出部;104…周波数変換部;105,214,1104,1208,1215,2010,2105,2110…加算器;106…高域成分再生部;107…画素数変換部;108…記憶部;201,2002,2004…位置推定部;202,1202,2011,2012…位相差;203,204…アップレート器;205,207,2001…遅延器;206,208,1101…π/2位相シフト器;209,1209,1216,2006,2101,2106…係数決定器;210,211,212,213,801,1102,1103,1204,1205,1206,1207,1211,1212,1213,1214,2007,2008,2009,2102,2103,2104,2107,2108,2109…乗算器;216…位相シフト部;217,2013…折返し成分除去部;301,302,1701,1702,1703…原成分;303,304…π/2位相シフト後の原成分;305,306,307,308,1704,1705,1706…折返し成分;401…HDカメラ;402…SDカメラ;403…SD→HD変換器;404…切替器;405…伝送路;501…アップレート器;502,802…ローパスフィルタ;503…ダウンレート器;601…サンプリングキャリア;602…ローパスフィルタ(LPF)の通過帯域;803,1105,1106…キャリア発生器;1001,1002…画素;1201,2003,2005…動き補償部;1601,1602,1603,1604,1605,1606,1607,1801,1802,1803,1901,1902,1903,1904…係数;   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,5 ... Input part; 2,4 ... Resolution conversion part; 3 ... Display part; 101,2014 ... Original component extraction part; 102 ... Subtractor; 103,1203,1210,2111,2112 ... Folding component extraction part; 104 ... frequency conversion unit; 105, 214, 1104, 1208, 1215, 2010, 2105, 2110 ... adder; 106 ... high frequency component reproduction unit; 107 ... pixel number conversion unit; 108 ... storage unit; 201, 2002, 2004 ... position estimation 202, 1202, 2011, 2012 ... phase difference; 203, 204 ... up-rate device; 205, 207, 2001 ... delay device; 206, 208, 1101 ... π / 2 phase shifter; 209, 1209, 1216, 2006, 2101, 2106 ... coefficient Determiner; 210, 211, 212, 213, 801, 1102, 1103, 1204, 1205, 1206, 1207, 1211, 1212, 1213, 1214, 2007, 2008, 2009, 2102, 2103, 2104, 2107, 2108, 2109 ... Multiplier; 216 ... Phase shift Part; 217, 2013 ... aliasing component removal part; 301, 302, 1701, 1702, 1703 ... original component; 303, 304 ... original component after π / 2 phase shift; 305, 306, 307, 308, 1704, 1705, 1706 ... aliasing component; 401 ... HD camera; 402 ... SD camera; 403 ... SD to HD converter; 404 ... switcher; 405 ... transmission path; 501 ... up-rate device; 502,802 ... low-pass filter; 503 ... down-rate device; 601 ... Sampling carrier; 602 ... Low pass filter (LPF) passband; 803, 1105, 1106 ... Carrier generator; 1001, 1002 ... Pixel; 1201, 2003, 2005 ... Motion compensation unit; 1601, 1602, 1603, 1604, 1605,1606,1607,1801,1802,1803,1901,1902,1903,1904 ... coefficient;

Claims (19)

映像信号から折返し成分を除去または低減した原成分信号を生成する原成分信号生成部と、
前記映像信号に含まれる折返し成分に基づいて高域成分信号を生成し、前記原成分信号生成部が生成した前記原成分信号と前記高域成分信号とを用いて高解像画像信号を生成する高解像画像信号生成部とを備えることを特徴とする画像信号処理装置。
An original component signal generation unit that generates an original component signal obtained by removing or reducing the aliasing component from the video signal;
A high frequency component signal is generated based on the aliasing component included in the video signal, and a high resolution image signal is generated using the original component signal generated by the original component signal generation unit and the high frequency component signal. An image signal processing apparatus comprising: a high-resolution image signal generation unit.
前記映像信号は所定の拡大率で画素数変換された映像信号であって、
前記原成分信号生成部は、前記映像信号に含まれる複数の画像信号に対して、または前記複数の画像信号に位相シフト処理を行い、前記位相シフト処理前後の複数の画像信号に対して、前記映像信号における複数の画像信号間の位相差と前記所定の拡大率とを用いて算出した係数を乗じて加算して、原成分信号を生成することを特徴とする請求項1記載の画像信号処理装置。
The video signal is a video signal obtained by converting the number of pixels at a predetermined magnification,
The original component signal generation unit performs phase shift processing on the plurality of image signals included in the video signal or on the plurality of image signals, and on the plurality of image signals before and after the phase shift processing, 2. The image signal processing according to claim 1, wherein an original component signal is generated by multiplying and adding a coefficient calculated using a phase difference between a plurality of image signals in a video signal and the predetermined enlargement ratio. apparatus.
前記高解像画像信号生成部は、
前記映像信号から折返し成分を抽出して折返し成分信号を生成する折返し成分信号生成部と、
前記折返し成分信号生成部が生成した折返し成分信号を周波数変換して高域成分信号を生成する周波数変換部と、
前記周波数変換部が生成した高域成分信号と前記原成分信号生成部が生成した原成分信号とを加算または混合する加算・混合部とを備えることを特徴とする請求項1記載の画像信号処理装置。
The high-resolution image signal generator is
A folded component signal generating unit that extracts a folded component from the video signal and generates a folded component signal;
A frequency converter that generates a high-frequency component signal by frequency-converting the aliasing component signal generated by the aliasing component signal generator;
The image signal processing according to claim 1, further comprising: an addition / mixing unit that adds or mixes the high-frequency component signal generated by the frequency conversion unit and the original component signal generated by the original component signal generation unit. apparatus.
前記映像信号は所定の拡大率で拡大処理された映像信号であって、
前記周波数変換部は、
前記拡大処理の基準となる位相の情報である基準位相情報と前記所定の拡大率を用いて正弦波を生成し、生成した前記正弦波と前記折返し成分信号生成部が生成した折返し成分信号との乗算結果に基づいて前記高域成分信号を生成することを特徴とする請求項3記載の画像信号処理装置。
The video signal is a video signal that has been enlarged at a predetermined magnification,
The frequency converter is
A sine wave is generated using reference phase information which is phase information serving as a reference for the enlargement process and the predetermined enlargement ratio, and the generated sine wave and the folded component signal generated by the folded component signal generation unit 4. The image signal processing apparatus according to claim 3, wherein the high frequency component signal is generated based on a multiplication result.
前記基準位相情報は、前記画像信号処理装置に外部から入力されるか、または前記画像信号処理装置が有する記憶部に予め記憶されることを特徴とする請求項4記載の画像信号処理装置。   The image signal processing apparatus according to claim 4, wherein the reference phase information is input from the outside to the image signal processing apparatus or stored in advance in a storage unit included in the image signal processing apparatus. 映像信号から折返し成分を除去または低減した原成分信号を生成する原成分信号生成ステップと、
前記映像信号に含まれる折返し成分に基づいて高域成分信号を生成し、前記原成分信号生成ステップにおいて生成した前記原成分信号と前記高域成分信号とを用いて高解像画像信号を生成する高解像画像信号生成ステップとを備えることを特徴とする画像信号処理方法。
An original component signal generating step for generating an original component signal in which the aliasing component is removed or reduced from the video signal;
A high frequency component signal is generated based on the aliasing component included in the video signal, and a high resolution image signal is generated using the original component signal and the high frequency component signal generated in the original component signal generation step. An image signal processing method comprising: a high-resolution image signal generation step.
前記映像信号は所定の拡大率で画素数変換された映像信号であって、
前記原成分信号生成ステップは、前記映像信号に含まれる複数の画像信号に対して、または前記複数の画像信号に位相シフト処理を行い、前記位相シフト処理前後の複数の画像信号に対して、前記映像信号における複数の画像信号間の位相差と前記所定の拡大率とを用いて算出した係数を乗じて加算して、原成分信号を生成することを特徴とする請求項6記載の画像信号処理方法。
The video signal is a video signal obtained by converting the number of pixels at a predetermined magnification,
The original component signal generation step performs phase shift processing on the plurality of image signals included in the video signal or on the plurality of image signals, and on the plurality of image signals before and after the phase shift processing, 7. The image signal processing according to claim 6, wherein an original component signal is generated by multiplying and adding a coefficient calculated using a phase difference between a plurality of image signals in a video signal and the predetermined enlargement ratio. Method.
前記高解像画像信号生成ステップは、
前記映像信号から折返し成分を抽出して折返し成分信号を生成する折返し成分信号生成ステップと、
前記折返し成分信号生成ステップにおいて生成した折返し成分信号を周波数変換して高域成分信号を生成する周波数変換ステップと、
前記周波数変換ステップにおいて生成した高域成分信号と前記原成分信号生成ステップにおいて生成した原成分信号とを加算または混合する加算・混合ステップとを備えることを特徴とする請求項6記載の画像信号処理方法。
The high-resolution image signal generation step includes
A folding component signal generation step of generating a folding component signal by extracting the folding component from the video signal;
A frequency conversion step of generating a high-frequency component signal by frequency-converting the folding component signal generated in the folding component signal generation step;
7. The image signal processing according to claim 6, further comprising an addition / mixing step of adding or mixing the high-frequency component signal generated in the frequency conversion step and the original component signal generated in the original component signal generation step. Method.
前記映像信号は所定の拡大率で拡大処理された映像信号であって、
前記周波数変換ステップは、
前記拡大処理の基準となる位相の情報である基準位相情報と前記所定の拡大率を用いて正弦波を生成し、生成した前記正弦波と前記折返し成分信号生成ステップにおいて生成した折返し成分信号との乗算結果に基づいて前記高域成分信号を生成することを特徴とする請求項8記載の画像信号処理方法。
The video signal is a video signal that has been enlarged at a predetermined magnification,
The frequency conversion step includes
A sine wave is generated using reference phase information which is phase information serving as a reference for the enlargement process and the predetermined enlargement ratio, and the generated sine wave and the folded component signal generated in the folded component signal generation step 9. The image signal processing method according to claim 8, wherein the high frequency component signal is generated based on a multiplication result.
放送側において所定の拡大率で画素数変換された映像信号を入力する入力部と、
前記映像信号に含まれる折返し成分を除去または低減した原成分信号を生成し、前記映像信号に含まれる折返し成分に基づいて高域成分信号を生成し、前記原成分信号と前記高域成分信号とを用いて高解像映像信号を生成する解像度変換部と、
前記解像度変換部が生成した高解像映像信号を表示する映像表示装置。
An input unit for inputting a video signal in which the number of pixels is converted at a predetermined magnification on the broadcast side;
Generating an original component signal in which the aliasing component included in the video signal is removed or reduced, generating a high frequency component signal based on the aliasing component included in the video signal, and the original component signal, the high frequency component signal, A resolution converter that generates a high-resolution video signal using
A video display device that displays the high-resolution video signal generated by the resolution converter.
前記解像度変換部は、前記映像信号に含まれる複数の画像信号に対して、または前記複数の画像信号に位相シフト処理を行い、前記位相シフト処理前後の複数の画像信号に対して、前記映像信号における複数の画像信号間の位相差と前記所定の拡大率とを用いて算出した係数を乗じて加算して、原成分信号を生成することを特徴とする請求項10記載の映像表示装置。   The resolution converter performs phase shift processing on the plurality of image signals included in the video signal or on the plurality of image signals, and the video signal on the plurality of image signals before and after the phase shift processing. The video display device according to claim 10, wherein the original component signal is generated by multiplying and adding a coefficient calculated using the phase difference between the plurality of image signals and the predetermined magnification. 前記解像度変換部は、前記映像信号から折返し成分を抽出して折返し成分信号を生成し、前記折返し成分信号を周波数変換して高域成分信号を生成し、前記高域成分信号と前記原成分信号とを加算または混合して高解像映像信号を生成することを特徴とする請求項10記載の映像表示装置。   The resolution conversion unit extracts a folding component from the video signal to generate a folding component signal, converts a frequency of the folding component signal to generate a high frequency component signal, and generates the high frequency component signal and the original component signal. The video display device according to claim 10, wherein a high-resolution video signal is generated by adding or mixing the two. 前記解像度変換部は、前記拡大処理の基準となる位相の情報である基準位相情報と前記所定の拡大率を用いて正弦波を生成し、生成した前記正弦波と前記折返し成分信号との乗算結果に基づいて前記高域成分信号を生成することを特徴とする請求項12記載の映像表示装置。   The resolution conversion unit generates a sine wave using reference phase information which is phase information serving as a reference for the enlargement process and the predetermined enlargement factor, and a multiplication result of the generated sine wave and the aliasing component signal The video display apparatus according to claim 12, wherein the high frequency component signal is generated based on the image. 前記基準位相情報は、前記画像信号処理装置に外部から入力されるか、または前記映像表示装置が有する記憶部に予め記憶されることを特徴とする請求項13記載の映像表示装置。   The video display device according to claim 13, wherein the reference phase information is input from the outside to the image signal processing device or stored in advance in a storage unit included in the video display device. 映像信号を入力する入力部と、
前記入力部に入力された映像信号を所定の拡大率で画素数変換する画素数変換部と、
前記画素数変換部から画素数変換後の映像信号を入力し、前記画素数変換後の映像信号に含まれる折返し成分を除去または低減した原成分信号を生成し、前記画素数変換後の映像信号に含まれる折返し成分に基づいて高域成分信号を生成し、前記原成分信号と前記高域成分信号とを用いて高解像映像信号を生成する解像度変換部と、
前記解像度変換部が生成した高解像映像信号を表示する映像表示装置。
An input unit for inputting a video signal;
A pixel number conversion unit that converts the number of pixels of the video signal input to the input unit at a predetermined magnification;
A video signal after pixel number conversion is input from the pixel number conversion unit, an original component signal in which aliasing components included in the video signal after pixel number conversion are removed or reduced is generated, and the video signal after pixel number conversion A resolution conversion unit that generates a high-frequency component signal based on the aliasing component included in the signal, and generates a high-resolution video signal using the original component signal and the high-frequency component signal;
A video display device that displays the high-resolution video signal generated by the resolution converter.
前記解像度変換部は、前記画素数変換後の映像信号に含まれる複数の画像信号に対して、または前記複数の画像信号に位相シフト処理を行い、前記位相シフト処理前後の複数の画像信号に対して、前記画素数変換後の映像信号に含まれる複数の画像信号間の位相差と前記所定の拡大率とを用いて算出した係数を乗じて加算して、原成分信号を生成することを特徴とする請求項15記載の映像表示装置。   The resolution converter performs a phase shift process on the plurality of image signals included in the video signal after the pixel number conversion, or on the plurality of image signals before and after the phase shift process. The original component signal is generated by multiplying and adding the coefficient calculated using the phase difference between the plurality of image signals included in the video signal after the pixel number conversion and the predetermined enlargement ratio. The video display device according to claim 15. 前記解像度変換部は、前記画素数変換後の映像信号から折返し成分を抽出して折返し成分信号を生成し、前記折返し成分信号を周波数変換して高域成分信号を生成し、前記高域成分信号と前記原成分信号とを加算または混合して高解像映像信号を生成することを特徴とする請求項15記載の映像表示装置。   The resolution conversion unit extracts a folding component from the video signal after the pixel number conversion to generate a folding component signal, frequency-converts the folding component signal to generate a high frequency component signal, and the high frequency component signal 16. The video display apparatus according to claim 15, wherein a high-resolution video signal is generated by adding or mixing the original component signal and the original component signal. 前記解像度変換部は、前記拡大処理の基準となる位相の情報である基準位相情報と前記所定の拡大率を用いて正弦波を生成し、生成した前記正弦波と前記折返し成分信号との乗算結果に基づいて前記高域成分信号を生成することを特徴とする請求項17記載の映像表示装置。   The resolution conversion unit generates a sine wave using reference phase information which is phase information serving as a reference for the enlargement process and the predetermined enlargement factor, and a multiplication result of the generated sine wave and the aliasing component signal The video display device according to claim 17, wherein the high-frequency component signal is generated based on the image. 前記基準位相情報は、前記画像信号処理装置に外部から入力されるか、または前記映像表示装置が有する記憶部に予め記憶されることを特徴とする請求項18記載の映像表示装置。   19. The video display device according to claim 18, wherein the reference phase information is input from the outside to the image signal processing device or stored in advance in a storage unit included in the video display device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016002245A1 (en) * 2014-07-04 2016-01-07 株式会社日立製作所 Image processing system, and image processing method

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6059899B2 (en) * 2012-07-25 2017-01-11 日本放送協会 Frame interpolation apparatus and program
US10107757B2 (en) 2015-03-30 2018-10-23 Gemological Institute Of America Inc. (Gia) Apparatus and method for fluorescence grading of gemstones

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3570563B2 (en) * 1994-01-13 2004-09-29 ソニー株式会社 Signal broadband device
JP2002374504A (en) * 2001-06-14 2002-12-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Video signal format conversion method, video signal format inverse conversion method, video signal format converter, and video signal format inverse converter
JP2005072935A (en) * 2003-08-25 2005-03-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method for generating high resolution image
JP4518043B2 (en) * 2006-05-31 2010-08-04 株式会社日立製作所 Image signal processing apparatus, method for increasing resolution of image signal, and program for executing the method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016002245A1 (en) * 2014-07-04 2016-01-07 株式会社日立製作所 Image processing system, and image processing method
JPWO2016002245A1 (en) * 2014-07-04 2017-04-27 株式会社 日立産業制御ソリューションズ Image processing system and image processing method

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