JP5247632B2 - 画像処理装置及び方法、並びに画像表示装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル化された画像を拡大する画像処理装置及び方法、並びに画像表示装置及び方法に関するものであり、画像を拡大する際に、高周波数成分を生成することによって、解像感の高い拡大画像を得るものである。

一般に画像処理装置は、出力画像の画素数が入力画像の画素数より多い場合、画像を拡大処理しなければならない。従来の画像処理装置では注目する画素近傍の画素がもつ画素値を重み付け加算して画像を拡大していた。また、カラー画像に対する処理では輝度信号に画像強調処理を行っている。

例えば特許文献１に記載された画像処理装置においては、各シフトレジスタからそれぞれ出力される主走査方向の隣り合った５個の画素データに所定の重み付け定数を乗算し、各画素データにおける乗算結果を加算するための演算回路を備え、画像データの拡大処理を行う場合に、演算回路での演算結果をこれらの画素データの中央の画素データとしてセレクタにて選択して出力している。

さらに特許文献２に記載された鮮鋭度強調回路においては、入力した映像信号の輝度成分に対して、その輝度成分の最も高い高域の成分が含まれる周波数帯を中心として強調する第１の強調回路と、第１の強調回路よりも低い中心周波数で映像信号の輝度成分を強調する第２の強調回路を備えている。

特開平６−３１１３４６号公報 特開２０００−１１５５８２号公報

注目する画素近傍の画素がもつ画素値を重み付け加算することは入力画像の低周波数成分のみを通過させるローパスフィルタ処理となる。従って、上記の従来の技術では、拡大画像に対して高周波数成分を十分に与えることが出来ないため、拡大画像の解像感が失われるという問題があった。

また、入力した映像信号の輝度成分に対して、強調処理を行う場合、濃淡が変化することがある。

本発明は上述のような課題を解消するためになされたもので、本発明の画像処理装置は
カラー画像を拡大する画像処理装置において、
前記カラー画像の輝度成分を表す画像を拡大し、第１の拡大画像を出力する第１の画像拡大手段と、
前記カラー画像の輝度成分を表す画像の高周波数成分を取り出し、第１の高周波数成分画像を生成する第１の高周波数成分画像生成手段と、
前記第１の高周波数成分画像を拡大し、第２の拡大画像を出力する第２の画像拡大手段と、
前記第２の拡大画像を入力とし、第２の高周波数成分画像を出力する高周波数成分画像処理手段と、
前記第１の拡大画像と前記第２の高周波数成分画像を加算する第１の加算手段と、
前記カラー画像の色差成分を表す画像を拡大した色差拡大画像を出力する画像拡大手段と、
前記色差拡大画像を補正する色差補正手段
を有することを特徴とする。

本発明によれば、カラー画像の濃淡が変化することなく、高周波数成分を十分に与えることができ、解像感のある拡大画像を得ることができる。

本発明の実施の形態１の画像処理装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１の画像処理装置を用いた画像表示装置の構成例を示すブロック図である。 図１の輝度画像拡大手段６の構成をより詳細に示すブロック図である。 （ａ）〜（ｄ）は、画像拡大手段２Ａの動作を示す画素配置図である。 画像拡大手段２Ａの構成例を示すブロック図である。 画像拡大手段２Ｂの構成例を示すブロック図である。 水平方向非線形処理手段３１ｈの構成例を示すブロック図である。 垂直方向非線形処理手段３１ｖの構成例を示すブロック図である。 色差補正手段５の構成例を示すブロック図である。 色差補正手段６における画素値と増幅率の関係の一例を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、拡大画像Ｄ２Ａを得る過程を説明するための周波数スペクトル及び周波数応答を示す図である。 （ａ）〜（ｆ）は、中間画像Ｄ３２Ａを得る過程を説明するための周波数スペクトル及び周波数応答を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、中間画像Ｄ３２Ｂを得る過程を説明するための周波数スペクトル及び周波数応答を示す図である。 （ａ）〜（ｅ）は、ステップエッジ信号とステップエッジ信号を異なるサンプリング周波数でサンプリングした際に得られる信号とその高周波数成分の信号強度を示す図である。 （ａ）〜（ｆ）は、非線形処理手段３１と高周波数成分画像生成手段３２Ｂのを説明するための、信号強度を示す図である。 拡大画像Ｄｏｕｔの周波数スペクトルの説明図である。 （ａ）〜（ｄ）は、中間画像Ｄ３２Ａ、Ｄ３２Ｂを加算する効果を説明するための、信号強度を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、中間画像Ｄ３２Ａ、Ｄ３２Ｂを加算する効果及び不具合の説明するための信号強度を示す図である。 色差補正手段６における画素値と増幅率の関係の他の例を示す図である。 （ａ）〜（ｅ）は、ステップエッジ信号とステップエッジ信号を異なるサンプリング周波数でサンプリングした際に得られる信号とその高周波数成分の信号強度を示す図である。 （ａ）〜（ｆ）は、非線形処理手段３１と高周波数成分画像生成手段３２Ｂの動作を説明するための信号の強度を示す図である。 本発明の実施の形態２の画像処理装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態２の画像処理方法を示すフロー図である。 高周波数成分画像生成ステップＳＴ１を示すフロー図である。 画像拡大ステップＳＴ２Ｂを示すフロー図である。 高周波数成分画像処理ステップＳＴ３を示すフロー図である。 水平方向非線形処理ステップＳＴ３１ｈを示すフロー図である。 垂直方向非線形処理ステップＳＴ３１ｖを示すフロー図である。 色差増減ステップＳＴ５を示すフロー図である。 実施の形態１の高周波数成分画像処理手段３の変形例を示すブロック図である。 実施の形態２の高周波数成分画像処理ステップＳＴ３の変形例を示すフロー図である。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による画像処理装置の構成を表す図であり、例えば図２に示す画像表示装置の一部として用いることができる。ここで図２に示す画像表示装置は図１に示す画像処理装置を内部に含む画像処理装置Ｕ１及び表示部９を備えており、画像処理装置Ｕ１において画像ＤＯＲＧに対する出力として得られた画像ＤＵ１が表示部９に表示される。

画像ＤＵ１は輝度信号（Ｙ）と色差信号（Ｃｒ、Ｃｂ）に分かれている（以下、ＹＣｂＣｒ形式と呼ぶこともある）ので、通常、表示部９において表示される前に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色信号（以下ＲＧＢ形式と呼ぶこともある）に変換される。ＹＣｂＣｒ形式とＲＧＢ形式の間の変換は例えば国際電気通信連合による勧告ＩＴＵ−Ｒ．ＢＴ６０１等に記載されており、ＲＧＢ形式からＹＣｂＣｒ形式への変換は
Ｙ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ
Ｃｒ＝０．５００Ｒ−０．４１９Ｇ−０．０８１Ｂ
Ｃｂ＝−０．１６９Ｒ−０．３３１Ｇ＋０．５００Ｂ
…（１）
により行なわれ、ＹＣｂＣｒ形式からＲＧＢ形式への変換は
Ｒ＝１．０００Ｙ＋１．４０２Ｃｒ＋０．０００Ｃｂ
Ｇ＝１．０００Ｙ−０．７１４Ｃｒ−０．３４４Ｃｂ
Ｂ＝１．０００Ｙ＋０．０００Ｃｒ＋１．７７２Ｃｂ
…（２）
により行なわれる。なお、式（１）、式（２）に示した式は一例であって、ＹＣｂＣｒ形式とＲＧＢ形式の間の変換方法はこれに限定されない。また、入力画像が８ビットデータの場合、Ｃｒ、Ｃｂの値は通常−１２８以上１２７以下の範囲に、Ｒ、Ｇ、Ｂの値は０以上２５５以下の範囲に、それぞれ丸め込まれる。

実施の形態１による画像処理装置は、入力カラー画像ＩＭＧＩＮを入力とし、出力カラー画像ＩＭＧＯＵＴを出力とする。入力カラー画像ＩＭＧＩＮはカラー画像であり、輝度成分を表す信号ＹＩＮ（以下、入力輝度画像ＹＩＮと呼ぶ）と色差成分を表す信号ＣＲＩＮ及びＣＢＩＮから成る。信号ＣＲＩＮ（以下、入力ＣＲ画像ＣＲＩＮと呼ぶ）は色差成分のうちＣｒ成分を表し、信号ＣＢＩＮ（以下、入力ＣＢ画像ＣＢＩＮと呼ぶ）は色差成分のうちＣｂ成分を表す。出力カラー画像ＩＭＧＯＵＴもカラー画像であり、輝度成分を表す信号ＹＯＵＴ（以下、出力輝度画像ＹＯＵＴと呼ぶ）と色差成分を表す信号ＣＲＯＵＴ及びＣＢＯＵＴから成る。信号ＣＲＯＵＴ（以下、出力ＣＲ画像ＣＲＯＵＴと呼ぶ）は色差成分のうちＣｒ成分を表し、信号ＣＢＯＵＴ（以下、入力ＣＢ画像ＣＢＯＵＴと呼ぶ）は色差成分のうちＣｂ成分を表す。

図示の画像処理装置は、輝度画像拡大手段６、ＣＢ画像拡大手段（第１の色差画像拡大手段）２Ｃ、ＣＲ画像拡大手段（第２の色差画像拡大手段）２Ｄ、及び色差信号補正手段５を有する。

ＣＢ画像拡大手段２Ｃは入力ＣＢ画像ＣＢＩＮを拡大した画像（ＣＢ拡大画像）Ｄ２Ｃを出力する。

ＣＲ画像拡大手段２Ｄは入力ＣＲ画像ＣＲＩＮを拡大した画像（ＣＲ拡大画像）Ｄ２Ｄを出力する。

輝度画像拡大手段６は、画像拡大手段２Ａと、高周波数成分画像生成手段１と、画像拡大手段２Ｂと、高周波数成分画像処理手段３と、加算手段４とを備え、入力輝度画像ＹＩＮを拡大した画像Ｄ４と高周波数成分画像（高周波数成分処理画像）Ｄ３を出力する。

なお、特別の理由がない限り、輝度画像拡大手段６、画像拡大手段２Ｃ、画像拡大手段２Ｄでの拡大率は同じである。
また、ＣＢ画像拡大手段２ＣおよびＣＲ画像拡大手段２Ｄの動作、構成は後述する画像拡大手段２Ａの動作、構成と同様とする。

図３は輝度画像拡大手段６の構成の詳細を表す図であり、入力輝度画像ＹＩＮが入力画像Ｄｉｎとして、出力輝度画像ＹＯＵＴが出力画像Ｄｏｕｔとして表されている。以下、画像拡大手段２Ａ、高周波数成分画像生成手段１、画像拡大手段２Ｂ、及び高周波数成分画像処理手段３の構成をより詳細に説明する。

画像拡大手段２Ａは、入力画像Ｄｉｎを拡大して拡大画像Ｄ２Ａを生成する。
高周波数成分画像生成手段１は、入力画像Ｄｉｎの高周波数成分のみを取り出して高周波数成分画像Ｄ１を生成する。

画像拡大手段２Ｂは、高周波数成分画像生成手段１から出力される高周波数成分画像Ｄ１を拡大して拡大画像（高周波数成分拡大画像）Ｄ２Ｂを生成する。
高周波数成分画像処理手段３は、画像拡大手段２Ｂから出力される拡大画像Ｄ２Ｂに対して後述の処理を行い、高周波数成分画像Ｄ３を生成する。

色差補正手段５は、色差拡大画像Ｄ２Ｃ、Ｄ２Ｄを補正して、出力ＣＢ画像ＣＢＯＵＴ及び出力ＣＲ画像ＣＲＯＵＴを出力する。

加算手段４は、画像拡大手段２Ａから出力される拡大画像Ｄ２Ａに、高周波数成分画像処理手段３から出力される高周波数成分画像Ｄ３を加算して、その結果を最終的な輝度拡大画像、即ち出力画像Ｄｏｕｔとして出力する。加算手段４の出力は、色差補正手段５から出力される、出力ＣＢ画像ＣＢＯＵＴ及び出力ＣＲ画像ＣＲＯＵＴとともに、例えば図２に示す画像表示装置の表示部９に画像ＤＵ１として供給され、表示部９による画像表示に用いられる。

なお、本明細書において、拡大、高周波数成分生成、高周波数成分処理などの処理は「画像」に対して行なわれる旨記載されるが、具体的には、画像を表すデジタルデータに対して行われる。また、「画像」との記載も具体的には「画像データ」を意味する場合がある。

画像拡大手段２Ａ、高周波数成分画像生成手段１、画像拡大手段２Ｂ、及び高周波数成分画像処理手段３の詳細な動作については後述するが、高周波数成分画像Ｄ３のもつ周波数成分は拡大画像Ｄ２Ａがもつ周波数成分より高い周波数帯域のものとなる。従って加算手段４において拡大画像Ｄ２Ａに高周波数成分画像Ｄ３を加算することで、高周波数成分を多く含んだ拡大画像Ｄｏｕｔを得ることができる。

画像拡大手段２Ａは、水平方向及び垂直方向の少なくとも一方に画像を拡大するものであり、例えば、水平方向及び垂直方向に同じ倍率で拡大を行なうが、代わりに、水平方向及び垂直方向に異なる倍率で拡大を行なうものであっても良い。また、水平方向及び垂直方向の一方にのみ拡大を行なうものであっても良く、例えば入力画像に対して表示画面が横長である場合に水平方向にのみ拡大を行なうことがある。

高周波数成分画像生成手段１は、入力画像Ｄｉｎの高周波数成分（所定の周波数Ｆｂよりも高い成分）を取り出して、高周波数成分画像Ｄ１を生成するものであり、後述の方法でそれぞれ水平方向高周波数成分画像Ｄ１ｈ及び垂直方向高周波数成分画像Ｄ１ｖを生成する水平方向高周波数成分画像生成手段１ｈ及び垂直方向高周波数成分画像生成手段１ｖを備える。水平方向高周波数成分画像Ｄ１ｈと垂直方向高周波数成分画像Ｄ１ｖとで高周波数成分画像Ｄ１が構成されている。

画像拡大手段２Ｂは、水平方向高周波数成分画像Ｄ１ｈを拡大した拡大画像Ｄ２Ｂｈを生成する画像拡大手段２Ｂｈ及び垂直方向高周波数成分画像Ｄ１ｖを拡大した拡大画像Ｄ２Ｂｖを生成する画像拡大手段２Ｂｖを備える。拡大画像Ｄ２Ｂｈと拡大画像Ｄ２Ｂｖとで拡大画像Ｄ２Ｂが構成されている。

画像拡大手段２Ａが水平方向及び垂直方向の両方向に拡大を行なう場合、画像拡大手段２Ｂｈは、水平方向高周波数成分画像Ｄ１ｈを水平方向及び垂直方向の両方向に拡大し、画像拡大手段２Ｂｖは、垂直方向高周波数成分画像Ｄ１ｖを水平方向及び垂直方向の両方向に拡大する。画像拡大手段２Ｂｈ及び２Ｂｖによる、水平方向高周波数成分画像Ｄ１ｈ及び垂直方向高周波数成分画像Ｄ１ｖの拡大は、画像拡大手段２Ａによる拡大と水平方向及び垂直方向の各々について同じ倍率で行なわれる。

高周波数成分画像処理手段３は、高周波数成分画像生成手段３２Ａと、非線形処理画像生成手段３０と、加算手段３４を備えている。

高周波数成分画像生成手段３２Ａは拡大画像Ｄ２Ｂを入力とし、中間画像（高周波数成分画像）Ｄ３２Ａを出力し、
非線形処理画像生成手段３０は拡大画像Ｄ２Ｂを入力とし、中間画像（エッジ鮮鋭化画像）Ｄ３２Ｂを出力し、
加算手段３４は、中間画像Ｄ３２Ａ、Ｄ３２Ｂを入力とし、高周波数成分画像Ｄ３を出力する。

高周波数成分画像生成手段３２Ａは、拡大画像Ｄ２Ｂの高周波数成分（所定の周波数Ｆｄよりも高い成分）を取り出して中間画像（高周波数成分画像）Ｄ３２Ａを出力するものであり、拡大画像Ｄ２Ｂｈに含まれる水平方向の高周波数成分のみを取り出した水平方向中間画像Ｄ３２Ａｈを生成する水平方向高周波数成分画像生成手段３２Ａｈと、拡大画像Ｄ２Ｂｖの垂直方向の高周波数成分のみを取り出した垂直方向中間画像Ｄ３２Ａｖを生成する垂直方向高周波数成分画像生成手段３２Ａｖを備え、高周波数成分画像生成手段３２Ａからは、水平方向中間画像Ｄ３２Ａｈと垂直方向中間画像Ｄ３２Ａｖから成る中間画像Ｄ３２Ａが出力される。

非線形処理画像生成手段（エッジ鮮鋭化画像生成手段）３０は、拡大画像Ｄ２Ｂに対して非線形処理を含む処理を行った中間画像（エッジ鮮鋭化画像）Ｄ３２Ｂを出力するものであり、非線形処理手段３１、及び高周波数成分画像生成手段３２Ｂを備える。
非線形処理手段３１は、拡大画像Ｄ２Ｂに対して後述するエッジの鮮鋭化のための非線形処理を行った非線形処理画像Ｄ３１を生成する。
高周波数成分画像生成手段３２Ｂは非線形処理画像Ｄ３１に含まれる高周波数成分（所定の周波数Ｆｆよりも高い成分）を取り出した中間画像Ｄ３２Ｂを出力する。

非線形処理手段３１は、拡大画像Ｄ２Ｂｈに対して非線形処理した非線形処理画像Ｄ３１ｈを生成する水平方向非線形処理手段３１ｈと、拡大画像Ｄ２Ｂｖに対して非線形処理した非線形処理画像Ｄ３１ｖを生成する垂直方向非線形処理手段３１ｖを備えており、非線形処理画像Ｄ３１は非線形処理画像Ｄ３１ｈと非線形処理画像Ｄ３１ｖから成る。

高周波数成分画像生成手段３２Ｂは、非線形処理画像Ｄ３１ｈから高周波数成分を取り出し、水平方向中間画像Ｄ３２Ｂｈを生成する水平方向高周波数成分画像生成手段３２Ｂｈと、非線形処理画像Ｄ３１ｖから高周波数成分を取り出し、垂直方向中間画像Ｄ３２Ｂｖを生成する垂直方向高周波数成分画像生成手段３２Ｂｖを備え、中間画像Ｄ３２Ｂは水平方向中間画像Ｄ３２Ｂｈと垂直方向中間画像Ｄ３２Ｂｖから成る。

加算手段３４は、中間画像Ｄ３２Ａと中間画像Ｄ３２Ｂを加算し、高周波数成分画像Ｄ３として出力する。

以下、輝度画像拡大手段６において、入力画像Ｄｉｎを水平方向、垂直方向ともに２倍に拡大した拡大画像Ｄｏｕｔを生成する場合を例にし、各構成要素の動作をさらに詳細に説明する。

まず、画像拡大手段２Ａの動作について説明する。画像拡大手段２Ａは入力画像Ｄｉｎを水平方向、垂直方向ともに２倍に拡大した拡大画像Ｄ２Ａを生成する。図４（ａ）〜（ｄ）は画像拡大手段２Ａにおける拡大画像Ｄ２Ａの生成手順の一例を模式的に示した図であり、図５は画像拡大手段２Ａの一例を示した図である。

画像拡大手段２Ａは、ゼロ挿入手段２１Ａと、低周波数成分通過手段２２Ａを備える。以下、図４（ａ）〜（ｄ）を用いてゼロ挿入手段２１Ａ及び低周波数成分通過手段２２Ａの動作を説明する。図４（ａ）は入力画像Ｄｉｎ（特に画像の一部を構成する画素の配列）を、図４（ｂ）はゼロ挿入手段２１Ａで生成されるゼロ挿入画像Ｄ２１Ａを、図４（ｃ）は低周波数成分通過手段２２Ａにおいて拡大画像Ｄ２Ａを生成する際使用されるフィルタ係数を、図４（ｄ）は低周波数成分通過手段２２Ａで生成された拡大画像Ｄ２Ａを表す。図４（ａ）、（ｂ）、（ｄ）には画素の位置に対応させて水平座標Ｘ、垂直座標Ｙを記載している。

ゼロ挿入手段２１Ａでは入力画像Ｄｉｎに対して画素値０をもつ画素を水平方向には（入力画像Ｄｉｎの）１画素につき１個（隣り合う２つの画素相互間に１個）、垂直方向には（入力画像Ｄｉｎの）１ラインにつき１本（隣り合う２本のライン相互間に１本）を挿入したゼロ挿入画像Ｄ２１Ａを生成する。
「ＰＸＹ」が入力画像Ｄｉｎの座標（Ｘ，Ｙ）における画素の画素値を表し、「Ｐ’ＸＹ」がゼロ挿入画像Ｄ２１Ａの座標（Ｘ，Ｙ）の画素の画素値を表すとすると、ゼロ挿入画像Ｄ２１Ａの、Ｐ’（２Ｘ−１）（２Ｙ−１）で表わされる画素値は、入力画像ＤｉｎのＰＸＹに等しく、Ｐ’（２Ｘ−１）（２Ｙ）、Ｐ’（２Ｘ）（２Ｙ）、Ｐ’（２Ｘ）（２Ｙ−１）で表わされる画素値は、ゼロに等しい。

低周波数成分通過手段２２Ａではゼロ挿入画像Ｄ２１Ａに対し、図４（ｃ）に示されたフィルタ係数で表されたフィルタ演算を行うことで、図４（ｄ）に示される拡大画像Ｄ２Ａを生成する。
例えば、拡大画像Ｄ２Ａに含まれる、座標（Ｘ，Ｙ）の画素の画素値ＱＸＹは下記の式（３）のように計算される。

ＱＸＹ＝（４／１６）×
｛Ｐ’（Ｘ−１）（Ｙ−１）＋２Ｐ’Ｘ（Ｙ−１）＋Ｐ’（Ｘ＋１）（Ｙ−１）
＋２Ｐ’（Ｘ−１）Ｙ＋４Ｐ’ＸＹ＋２Ｐ’（Ｘ＋１）Ｙ
＋Ｐ’（Ｘ−１）（Ｙ＋１）＋２Ｐ’Ｘ（Ｙ＋１）＋Ｐ’（Ｘ＋１）（Ｙ＋１）｝
…（３）

なお、図４（ｃ）で表されるフィルタ係数はローパスフィルタを表すので、式（３）で表される低周波数成分通過手段２２Ａにおける処理はゼロ挿入画像Ｄ２１Ａの低周波数成分（所定の周波数Ｆａ以下の成分）を取り出すことに対応する。

また、式（３）において
Ｐ’（Ｘ−１）（Ｙ−１）、２Ｐ’Ｘ（Ｙ−１）、Ｐ’（Ｘ＋１）（Ｙ−１）、２Ｐ’（Ｘ−１）Ｙ、Ｐ’ＸＹ、２Ｐ’（Ｘ＋１）Ｙ、Ｐ’（Ｘ−１）（Ｙ＋１）、Ｐ’Ｘ（Ｙ＋１）、Ｐ’（Ｘ＋１）（Ｙ＋１）
のうちいくつかはその値が０であり、それ以外は入力画像Ｄｉｎの画素値そのものになる。従って拡大処理は入力画像Ｄｉｎにおいて注目する画素の近傍の画素値を加重加算する処理と同じである。

次に水平方向高周波数成分画像生成手段１ｈ及び垂直方向高周波数成分画像生成手段１ｖの動作について説明する。
水平方向高周波数成分画像生成手段１ｈは入力画像Ｄｉｎに対して、入力画像Ｄｉｎの各画素及びその水平方向近傍にある、例えば所定数の画素を用いたハイパスフィルタをかけて水平方向高周波数成分画像Ｄ１ｈを生成する。
一方、垂直方向高周波数成分画像生成手段１ｖは入力画像Ｄｉｎに対して、入力画像Ｄｉｎの各画素及びその垂直方向近傍にある、例えば所定数の画素を用いたハイパスフィルタをかけて垂直方向高周波数成分画像Ｄ１ｖを生成する。

ハイパスフィルタをかけることは高周波数成分を取り出すことに対応し、水平方向高周波数成分画像Ｄ１ｈには、入力画像Ｄｉｎの水平方向の高周波数成分（所定の水平周波数よりも高い成分から成る）が含まれ、垂直方向高周波数成分画像Ｄ１ｖには、入力画像Ｄｉｎの垂直方向の高周波数成分（所定の垂直方向周波数よりも高い成分から成る）が含まれる。

水平方向高周波数成分画像生成手段１ｈで行なわれるハイパスフィルタをかける処理としては、例えば、該手段１ｈへの入力信号からその水平方向の低周波数成分（もしくは各画素に対して水平方向に整列した所定数の画素から成る局所領域における画素値の単純平均値あるいは加重平均値）を差し引くことで高周波数成分を取り出す処理を行なうことができる。
同様に、垂直方向高周波数成分画像生成手段１ｖで行なわれるハイパスフィルタをかける処理としては、例えば、該手段１ｖへの入力信号からその垂直方向の低周波数成分（もしくは各画素に対して垂直方向に整列した所定数の画素から成る局所領域における画素値の単純平均値あるいは加重平均値）を差し引くことで高周波数成分を取り出す処理を行なうことができる。

次に画像拡大手段２Ｂｈ及び２Ｂｖの動作について説明する。画像拡大手段２Ｂｈは水平方向高周波数成分画像Ｄ１ｈを水平方向、垂直方向とも２倍に拡大した拡大画像Ｄ２Ｂｈを生成し、画像拡大手段２Ｂｖは垂直方向高周波数成分画像Ｄ１ｖを水平方向、垂直方向とも２倍に拡大した拡大画像Ｄ２Ｂｖを生成する。

画像拡大手段２Ｂｈ及び画像拡大手段２Ｂｖの各々は、図５を参照して説明した画像拡大手段２Ａと同様に構成することができる。従って、画像拡大手段２Ｂｈと画像拡大手段２Ｂｖとで構成される画像拡大手段２Ｂは図６のように示すことができる。
画像拡大手段２Ｂｈの入力は水平方向高周波数成分画像Ｄ１ｈであり、出力が拡大画像Ｄ２Ｂｈとなる。画像拡大手段２Ｂｖの入力は垂直方向高周波数成分画像Ｄ１ｖであり、出力が拡大画像Ｄ２Ｂｖである。

画像拡大手段２Ｂｈは、ゼロ挿入手段２１Ｂｈと、低周波数成分通過手段２２Ｂｈとを備え、画像拡大手段２Ｂｖは、ゼロ挿入手段２１Ｂｖと、低周波数成分通過手段２２Ｂｖとを備える。
ゼロ挿入手段２１Ｂｈ及びゼロ挿入手段２１Ｂｖの各々は、図５のゼロ挿入手段２１Ａと同様のものであり、低周波数成分通過手段２２Ｂｈ及び低周波数成分通過手段２２Ｂｖの各々は、図５の低周波数成分通過手段２２Ａと同様のものである。

ゼロ挿入手段２１Ｂｈから出力されるゼロ挿入画像Ｄ２１Ｂｈとゼロ挿入手段２１Ｂｖから出力されるゼロ挿入画像Ｄ２１Ｂｖとで、ゼロ挿入手段２１Ｂの出力としてのゼロ挿入画像Ｄ２１Ｂが構成される。
低周波数成分通過手段２２Ｂｈから出力される拡大画像Ｄ２Ｂｈと低周波数成分通過手段２２Ｂｖから出力される拡大画像Ｄ２Ｂｖとで、低周波数成分通過手段２２Ｂの出力としての拡大画像Ｄ２Ｂが構成される。低周波数成分通過手段２２Ｂの出力は、ゼロ挿入画像Ｄ２１Ｂの低周波数成分（Ｆｃ以下の成分）を取り出したものである。

次に高周波数成分画像生成手段３２Ａの動作について説明する。
水平方向高周波数成分画像生成手段３２Ａｈは、拡大画像Ｄ２Ｂｈに水平方向のハイパスフィルタをかけて所定の水平方向周波数以上の成分から成る、高周波数成分を取り出し、水平方向中間画像Ｄ３２Ａｈを生成する。
一方、垂直方向高周波数成分画像生成手段３２Ａｖは、拡大画像Ｄ２Ｂｖに垂直方向のハイパスフィルタをかけて所定の垂直方向周波数以上の成分から成る、高周波数成分を取り出し、垂直方向中間画像Ｄ３２Ａｖを生成する。
そして水平方向中間画像Ｄ３２Ａｈと垂直方向中間画像Ｄ３２Ａｖから成る中間画像Ｄ３２Ａが高周波数成分画像生成手段３２Ａから出力される。

水平方向高周波数成分画像生成手段３２Ａｈで行なわれるハイパスフィルタをかける処理は、水平方向高周波数成分画像生成手段１ｈにおける処理と同様に行ない、垂直方向高周波数成分画像生成手段３２Ａｖで行なわれるハイパスフィルタをかける処理は、垂直方向高周波数成分画像生成手段１ｖにおける処理と同様に行なうことができる。
即ち、水平方向高周波数成分画像生成手段３２Ａｈで行なわれるハイパスフィルタをかける処理としては、水平方向高周波数成分画像生成手段１ｈにおける処理と同様に、例えば、該手段３２Ａｈへの入力信号からその水平方向の低周波数成分（もしくは各画素に対して水平方向に整列した所定数の画素から成る局所領域における画素値の単純平均値あるいは加重平均値）を差し引くことで高周波数成分を取り出す処理を行なうことができる。

同様に、垂直方向高周波数成分画像生成手段３２Ａｖで行なわれるハイパスフィルタをかける処理としては、例えば、該手段３２Ａｖへの入力信号からその垂直方向の低周波数成分（もしくは各画素に対して垂直方向に整列した所定数の画素から成る局所領域における画素値の単純平均値あるいは加重平均値）を差し引くことで高周波数成分を取り出す処理を行なうことができる。

次に非線形処理手段３１の動作について説明する。非線形処理手段３１は、水平方向非線形処理手段３１ｈと、垂直方向非線形処理手段３１ｖを備える。水平方向非線形処理手段３１ｈと垂直方向非線形処理手段３１ｖとは互いに同様に構成されている。但し、水平方向非線形処理手段３１ｈは水平方向の処理を行ない、垂直方向非線形処理手段３１ｖは垂直方向の処理を行なう。

図７は水平方向非線形処理手段３１ｈの内部構成を表す図である。図示の水平方向非線形処理手段３１ｈは、ゼロクロス判定手段３１１ｈと、信号増幅手段３１２ｈを備える。

ゼロクロス判定手段３１１ｈは、入力される拡大画像Ｄ２Ｂｈにおける画素値の変化を水平方向に沿って確認する。そして画素値が正の値から負の値あるいは負の値から正の値に変化する箇所をゼロクロス点として捉え、信号Ｄ３１１ｈによってゼロクロス点の前後にある画素（図示の例では、直前及び直後の各１画素）の位置を信号増幅手段３１２ｈに伝達する。
なお、水平方向非線形処理手段３１ｈではゼロクロス点の左右に位置する画素がゼロクロス点の前後にある画素として認識される。

水平方向信号増幅手段３１２ｈは、水平方向ゼロクロス判定手段３１１ｈの判定結果に応じて決められる増幅率で第３の拡大画像Ｄ２Ｂｈの画素値を増幅する。具体的には、信号増幅手段３１２ｈは、信号Ｄ３１１ｈをもとにゼロクロス点の前後にある画素（ゼロクロス点を含む所定の領域内に存在する画素）を特定し、ゼロクロス点の前後にある画素についてのみその画素値を増幅させた（絶対値を大きくした）非線形処理画像Ｄ３１ｈを生成する。すなわちゼロクロス点の前後にある画素の画素値に対する増幅率を１より大きな値とし、それ以外の画素の画素値に対する増幅率は１とする。
このような処理により、水平方向に並んだ画素の信号値のステップ状の変化を含むエッジの鮮鋭化が行なわれる。

図８は垂直方向非線形処理手段３１ｖの内部構成を表す図である。図示の垂直方向非線形処理手段３１ｖは、ゼロクロス判定手段３１１ｖと、信号増幅手段３１２ｖを備える。

ゼロクロス判定手段３１１ｖは、入力される拡大画像Ｄ２Ｂｖにおける画素値の変化を垂直方向に沿って確認する。そして画素値が正の値から負の値あるいは負の値から正の値に変化する箇所をゼロクロス点として捉え、信号Ｄ３１１ｖによってゼロクロス点の前後にある画素（図示の例では、直前及び直後の各１画素）の位置を信号増幅手段３１２ｖに伝達する。
なお、垂直方向非線形処理手段３１ｖではゼロクロス点の上下に位置する画素がゼロクロス点の前後にある画素として認識される。

垂直方向信号増幅手段３１２ｖは、垂直方向ゼロクロス判定手段３１１ｖの判定結果に応じて決められる増幅率で第４の拡大画像Ｄ２Ｂｖの画素値を増幅する。具体的には、信号増幅手段３１２ｖは、信号Ｄ３１１ｖをもとにゼロクロス点の前後にある画素（ゼロクロス点を含む所定の領域内に存在する画素）を特定し、ゼロクロス点の前後にある画素についてのみその画素値を増幅させた（絶対値を大きくした）非線形処理画像Ｄ３１ｖを生成する。すなわちゼロクロス点の前後にある画素の画素値に対する増幅率を１より大きな値とし、それ以外の画素の画素値に対する増幅率は１とする。
このような処理により、垂直方向に並んだ画素の信号値のステップ状の変化を含むエッジの鮮鋭化が行なわれる。

なお、図示の例では、ゼロクロス点の直前及び直後の各々１個ずつの画素についてのみ、画素値を増幅させているが、ゼロクロス点の前及び後の所定数の画素、言い換えると、ゼロクロス点を含む所定の領域内に存在する画素について、画素値を増幅させることとしても良い。また上記「所定の領域」の大きさ（所定の領域に含まれる画素の数）を画像拡大手段２Ｂにおける画像の拡大率に応じて変える（拡大率に対して適切な値に定める）こととしても良い。

次に高周波数成分画像生成手段３２Ｂの動作について説明する。
水平方向高周波数成分画像生成手段３２Ｂｈは、非線形処理画像Ｄ３１ｈに水平方向のハイパスフィルタをかけて所定の水平方向周波数以上の成分から成る、高周波数成分を取り出し、水平方向中間画像Ｄ３２Ｂｈを生成する。一方、垂直方向高周波数成分画像生成手段３２Ｂｖは、非線形処理画像Ｄ３１ｖに垂直方向のハイパスフィルタをかけて所定の垂直方向周波数以上の成分から成る、高周波数成分を取り出し、垂直方向中間画像Ｄ３２Ｂｖを生成する。このようにして生成された水平方向中間画像Ｄ３２Ｂｈと垂直方向中間画像Ｄ３２Ｂｖから成る中間画像Ｄ３２Ｂが高周波数成分画像生成手段３２Ｂから出力される。

水平方向高周波数成分画像生成手段３２Ｂｈで行なわれるハイパスフィルタをかける処理は、水平方向高周波数成分画像生成手段１ｈにおける処理と同様に行ない、垂直方向高周波数成分画像生成手段３２Ｂｖで行なわれるハイパスフィルタをかける処理は、垂直方向高周波数成分画像生成手段１ｖにおける処理と同様に行なうことができる。
即ち、水平方向高周波数成分画像生成手段３２Ｂｈで行なわれるハイパスフィルタをかける処理としては、例えば、該手段３２Ｂｈへの入力信号からその水平方向の低周波数成分（もしくは各画素に対して水平方向に整列した所定数の画素から成る局所領域における画素値の単純平均値あるいは加重平均値）を差し引くことで高周波数成分を取り出す処理を行なうことができる。

同様に、垂直方向高周波数成分画像生成手段３２Ｂｖで行なわれるハイパスフィルタをかける処理としては、例えば、該手段３２Ｂｖへの入力信号からその垂直方向の低周波数成分（もしくは各画素に対して垂直方向に整列した所定数の画素から成る局所領域における画素値の単純平均値あるいは加重平均値）を差し引くことで高周波数成分を取り出す処理を行なうことができる。

次に加算手段３４の動作について説明する。加算手段３４は、中間画像Ｄ３２Ａと中間画像Ｄ３２Ｂを加算した結果を高周波数成分画像Ｄ３として出力する。

ここで中間画像Ｄ３２Ａは水平方向中間画像Ｄ３２Ａｈ及び垂直方向中間画像Ｄ３２Ａｖから成り、中間画像Ｄ３２Ｂは水平方向中間画像Ｄ３２Ｂｈ及び垂直方向中間画像Ｄ３２Ｂｖから成るので、中間画像Ｄ３２Ａと中間画像Ｄ３２Ｂを加算するとは、水平方向中間画像Ｄ３２Ａｈ、垂直方向中間画像Ｄ３２Ａｖ、水平方向中間画像Ｄ３２Ｂｈ、垂直方向中間画像Ｄ３２Ｂｖを加算することを意味する。なおここでの加算処理は、単純加算に限らず、各画像に個別の重みを付けて加算する処理であっても良い。

最後に加算手段４の動作について説明する。加算手段４は、拡大画像Ｄ２Ａと高周波数成分画像Ｄ３を加算する。そして加算手段４において拡大画像Ｄ２Ａと高周波数成分画像Ｄ３を加算した結果得られた画像が、最終的な拡大画像Ｄｏｕｔとして輝度画像拡大手段６から出力される。また、高周波数成分画像Ｄ３も輝度画像拡大手段６から出力される。なおここでの加算処理は、単純加算に限らず、各画像に個別の重みを付けて加算する処理であっても良い。

次に色差増減手段５の詳細な動作について説明する。図９は色差増減手段５の構成を表す図であり、色差増減手段５は増幅率決定手段５Ａ、色差Ｃｒ増幅手段５Ｂ１、及び色差Ｃｂ増幅手段５Ｂ２を備える。

増幅率決定手段５Ａは入力ＣＲ画像ＣＲＩＮ及び入力ＣＢ画像ＣＢＩＮの各画素に対する増幅率を高周波数成分画像Ｄ３の同一座標の画素値に基づいて決定し、その結果を増幅率Ｄ５Ａとして出力する。

図１０は、高周波数成分画像Ｄ３の画素値（以下、Ｌと表す）と増幅率決定手段５Ａで決定される増幅率（以下、ＧＡＩＮと表す）の関係を表す図である。
図示のように、Ｌがゼロの場合、ＧＡＩＮは１となり、Ｌが正の値の場合、ＧＡＩＮは１より大きな値となり、Ｌが負の場合、ＧＡＩＮは１より小さい正の値となる。このようなＬとＧＡＩＮの関係は例えば、以下の式

で表すことが出来る。ここでｋｐ、ｋｍは正の値をとる予め定められた係数であり、ｋｐは図１０の曲線のＬ＞０の領域における傾きを表し、ｋｍは図１０の曲線のＬ＜０の領域における傾きを表す。

なお、ＧＡＩＮは必ず正の値をとる。式（４）によってＧＡＩＮを計算する場合、Ｌのとりうる値に対してｋｍの値を十分小さくすれば、ＧＡＩＮの値が常に正の値となるようにすることが出来る。例えばＬを符号付きの８ビット整数値とした場合、Ｌの取りうる値は−１２８以上１２７以下である。従ってｋｍは１／１２８より小さな値とすればよい。一般化すれば、Ｌのとりうる値が−ＭＬ以上（ＭＬは正の値）であれば、ｋｍの値を１／ＭＬ以下とすればよく、これによりＧＡＩＮが負の値とならないようにすることができる。このようにｋｍに対する制限はＬの取りうる値の最小値から容易に考えることが出来る。

色差Ｃｒ増減手段５Ｂ１は増幅率Ｄ５Ａを入力ＣＲ画像ＣＲＩＮの画素値に対してかけた結果を画像Ｄ５Ｃとして出力する。増幅率Ｄ５Ａが１より大きい場合、入力ＣＲ画像ＣＲＩＮの画素値は増幅され、増幅率Ｄ５Ａが１より小さい場合、入力ＣＲ画像ＣＲＩＮの画素値は減少され、増幅率Ｄ５Ａが１の場合、入力ＣＲ画像ＣＲＩＮの画素値は維持されることになる。なお、増幅率Ｄ５Ａの値は、高周波数成分画像Ｄ３の画素値が正の場合、１より大きくなり、負の場合、１より小さくなり、ゼロの場合、１となるので、結局、入力ＣＲ画像ＣＲＩＮの画素値は、高周波数成分画像Ｄ３の画素値が正の場合、増幅され、負の場合、減少され、ゼロの場合、維持される。

同様に、色差Ｃｂ増減手段５Ｂ２は増幅率Ｄ５Ａを入力ＣＢ画像ＣＢＩＮの画素値に対してかけた結果を画像Ｄ５Ｄとして出力する。増幅率Ｄ５Ａが１より大きい場合、入力ＣＢ画像ＣＢＩＮの画素値は増幅され、増幅率Ｄ５Ａが１より小さい場合、入力ＣＢ画像ＣＢＩＮの画素値は減少され、増幅率Ｄ５Ａが１の場合、入力ＣＢ画像ＣＢＩＮの画素値は維持されることになる。なお、増幅率Ｄ５Ａの値は、高周波数成分画像Ｄ３の画素値が正の場合、１より大きくなり、負の場合、１より小さくなり、ゼロの場合、１となるので、結局、入力ＣＢ画像ＣＢＩＮの画素値は、高周波数成分画像Ｄ３の画素値が正の場合、増幅され、負の場合、減少され、ゼロの場合、維持される。

そして、画像Ｄ５Ｃが出力ＣＲ画像ＣＲＯＵＴとして出力され、画像Ｄ５Ｄが出力ＣＢ画像ＣＢＯＵＴとして出力される。また、出力ＣＲ画像ＣＲＯＵＴ及び出力ＣＢ画像ＣＢＯＵＴは最終的な出力カラー画像ＩＭＧＯＵＴの一部として、画像処理装置から出力される。
以上が色差増減手段５の動作である。

以下、本発明における画像処理装置の作用、効果について説明する。
まず、輝度画像拡大手段６の作用、効果から説明する。
拡大画像Ｄ２Ａは、入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎより低い周波数に相当する周波数成分を含み、高周波数成分画像Ｄ３は入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎ以上の周波数に相当する周波数成分を含む。従って、拡大画像Ｄ２Ａと高周波数成分画像Ｄ３を加算して生成される拡大画像Ｄｏｕｔは画像拡大後のナイキスト周波数に至る全ての周波数領域にわたって周波数成分を持つことになる。

まず、拡大画像Ｄ２Ａが入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎより低い周波数に相当する周波数成分を持つことについて説明する。

図１１（ａ）〜（ｄ）は入力画像Ｄｉｎから拡大画像Ｄ２Ａを生成する際の作用を模式的に表した図であり、図１１（ａ）は入力画像Ｄｉｎの周波数スペクトルを、図１１（ｂ）はゼロ挿入画像Ｄ２１Ａの周波数スペクトルを、図１１（ｃ）は低周波数成分通過手段２２Ａの周波数応答を、図１１（ｄ）は拡大画像Ｄ２Ａの周波数スペクトルを表している。

入力画像Ｄｉｎの周波数スペクトルについて説明する。入力画像Ｄｉｎからは通常、自然画などが入力されるが、これらの画像のスペクトル強度は周波数空間の原点周辺に集中している。従って入力画像Ｄｉｎの周波数スペクトルは図１１（ａ）のように表すことが出来る。ここで図１１（ａ）の縦軸はスペクトル強度を、横軸は空間周波数を、Ｆｎは入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数を表している。

なお、通常入力画像Ｄｉｎは２次元の画像のため、その周波数スペクトルも２次元の周波数空間で表されるが、その形状は図１１（ａ）に示した周波数スペクトルが原点を中心に等方的に広がったものとなる。従って周波数スペクトルについて説明するためには最低限、１次元分の形状を示せばよく、今後、特に断らない限り、周波数空間の形状は１次元分のみ示して説明を行う。

次にゼロ挿入画像Ｄ２１Ａの周波数スペクトルについて説明する。入力画像Ｄｉｎに対してゼロ挿入手段２１Ａで（入力画像Ｄｉｎの）１画素につき１画素、画素値０を持った画素を挿入することで周波数空間上では周波数Ｆｎを中心にした折り返しが発生する。その結果、ゼロ挿入画像Ｄ２１Ａの周波数スペクトルは図１１（ｂ）のようになる。

次に低周波数成分通過手段２２Ａの周波数応答について説明する。先に述べたように低周波数成分通過手段２２Ａにおける演算はローパスフィルタ処理となっているので、図１１（ｃ）に示すように低周波数成分通過手段２２Ａの周波数応答は、周波数が高くなるほど低くなる。図示の例では、低周波数成分通過手段２２Ａが主に第１の周波数Ｆａ（＝Ｆｎ）以下の周波数成分を通過させるものとしている。

最後に拡大画像Ｄ２Ａの周波数スペクトルについて説明する。図１１（ｂ）に示した周波数スペクトルを持つゼロ挿入画像Ｄ２１Ａが図１１（ｃ）に示した周波数応答を持った低周波数成分通過手段２２Ａを通ることで拡大画像Ｄ２Ａが生成される。従って拡大画像Ｄ２Ａの周波数スペクトルはゼロ挿入画像Ｄ２１Ａの周波数スペクトルから、斜線で示した高周波数側の領域Ｒ２ＡＨが除かれたものとなる。

従って、拡大画像Ｄ２Ａは主に入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎより低い周波数に相当する周波数成分を持つことになる。

次に高周波数成分画像Ｄ３が主に入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎ以上の周波数に相当する周波数成分を持つことについて説明する。高周波数成分画像Ｄ３は中間画像Ｄ３２Ａと中間画像Ｄ３２Ｂを加算して得られるが、中間画像Ｄ３２Ａは特に入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎに近い周波数に相当する周波数成分を持ち、中間画像Ｄ３２Ｂは特に入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎより高い周波数に相当する周波数成分を持ち、高周波数成分画像Ｄ３では中間画像Ｄ３２Ａ、Ｄ３２Ｂがもつ周波数成分が加算されるので、入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎ以上の周波数成分を持つことになる。

まず、中間画像Ｄ３２Ａの周波数スペクトルについて説明する。
図１２（ａ）〜（ｆ）は中間画像Ｄ３２Ａを生成する際の作用を模式的に表した図であり、図１２（ａ）は高周波数成分画像生成手段１の周波数応答を、図１２（ｂ）は高周波数成分画像Ｄ１（又はＤ１ｈ若しくはＤ１ｖ）の周波数スペクトルを、図１２（ｃ）は画像拡大手段２Ｂ内のゼロ挿入手段２１Ｂによって生成されるゼロ挿入画像Ｄ２１Ｂ（又はＤ２１Ｂｈ若しくはＤ２１Ｂｖ）の周波数スペクトルを、図１２（ｄ）は拡大画像Ｄ２Ｂ（又はＤ２Ｂｈ若しくはＤ２Ｂｖ）の周波数スペクトルを、図１２（ｅ）は高周波数成分画像生成手段３２Ａ（又は３２Ａｈ若しくは３２Ａｖ）の周波数応答を、図１２（ｆ）は高周波数成分画像生成手段３２Ａから出力される中間画像Ｄ３２Ａ（又はＤ３２Ａｈ若しくはＤ３２Ａｖ）の周波数スペクトルを表している。

まず、高周波数成分画像生成手段１の周波数応答及び高周波数成分画像Ｄ１の周波数スペクトルについて説明する。高周波数成分画像生成手段１は入力画像Ｄｉｎのうち、主に所定の周波数Ｆｂ以上の成分を通過させるハイパスフィルタを用いて高周波数成分画像Ｄ１を生成するので、図１２（ａ）に示すように高周波数成分画像生成手段１の周波数応答は、周波数が高くなるほど高くなる。図１１（ａ）に示した周波数スペクトルを持つ入力画像Ｄｉｎが図１２（ａ）に示す周波数応答をもつハイパスフィルタを通過することで高周波数成分画像Ｄ１が得られる。図示の例では、高周波数成分画像Ｄ１の周波数スペクトルは図１２（ｂ）に示すように周波数が低い領域（周波数Ｆｂよりも低い領域）では小さくなり、周波数が高い領域（周波数Ｆｂ以上の領域）でのみある程度の強度をもつことになる。

次に画像拡大手段２Ｂ内のゼロ挿入画像Ｄ２１Ｂの周波数スペクトルについて説明する。先に画像拡大手段２Ａのゼロ挿入手段２１Ａについて説明したのと同様に、ゼロ挿入手段２１Ｂによって折り返しが発生するので、画像拡大手段２Ｂ内のゼロ挿入画像Ｄ２１Ｂの周波数スペクトルは図１２（ｃ）のようになる。

次に拡大画像Ｄ２Ｂの周波数スペクトルについて説明する。
拡大画像Ｄ２Ｂを生成する際、ゼロ挿入画像Ｄ２１Ｂの高周波数成分側の周波数スペクトル（例えば所定の周波数Ｆｃよりも高い領域の成分）が、低周波数成分通過手段２２Ｂによって取り除かれるので、拡大画像Ｄ２Ｂの周波数スペクトルは図１２（ｄ）に示すように高周波数側の領域（周波数Ｆｃよりも高い領域）Ｒ３２ＡＨが取り除かれたものとなる。

最後に高周波数成分画像生成手段３２Ａの周波数応答及び中間画像Ｄ３２Ａの周波数スペクトルについて説明する。高周波数成分画像生成手段３２Ａは主に所定の周波数Ｆｄ以上の成分を通過させるハイパスフィルタとなっているのでその周波数応答は図１２（ｅ）に示すように周波数が高くなるほど高くなる。中間画像Ｄ３２Ａは、図１２（ｄ）に示した周波数スペクトルをもつ拡大画像Ｄ２Ｂが、図１２（ｅ）に示した周波数応答をもつハイパスフィルタを通過することで生成される。従って中間画像Ｄ３２Ａの周波数応答は図１２（ｆ）に示すように、図１２（ｄ）に示した拡大画像Ｄ２Ｂの周波数スペクトルからさらに低周波数側の領域（周波数Ｆｄよりも低い領域）Ｒ３２ＡＬが取り除かれたものとなる。

従って中間画像Ｄ３２Ａは主に入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎに近い周波数に相当する周波数成分 (周波数Ｆｄから周波数Ｆｃまでの周波数成分)を持つことになる。

次に中間画像Ｄ３２Ｂの周波数スペクトルについて説明する。
図１３（ａ）〜（ｃ）は中間画像Ｄ３２Ｂを生成する際の作用を模式的に表した図であり、図１３（ａ）は非線形処理手段３１（又は３１ｈ若しくは３１ｖ）により高周波数成分が生成される様子を、図１３（ｂ）は高周波数成分画像生成手段３２Ｂの周波数応答を、図１３（ｃ）は中間画像Ｄ３２Ｂの周波数スペクトルを表している。

後述するように、非線形処理画像Ｄ３１には入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎより高い周波数に相当する高周波数成分が生成される。図１３（ａ）はその様子を模式的に表した図である。図示の例では、周波数Ｆｅ以上の成分が生成されている。中間画像Ｄ３２Ｂは非線形処理画像Ｄ３１が高周波数成分画像生成手段３２Ｂを通過することで生成される。高周波数成分画像生成手段３２Ｂは主に周波数Ｆｆ以上の成分を通過させるハイパスフィルタでありその周波数応答は図１３（ｂ）に示すように、周波数が高くなるほど高くなっている。従って中間画像Ｄ３２Ｂの周波数スペクトルは図１３（ｃ）に示すように、非線形処理画像Ｄ３１の周波数スペクトルから低周波数側の領域Ｒ３２ＢＬが取り除かれたものとなるので、入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎより高い周波数に相当するものとなる。

図１４（ａ）〜（ｅ）、図１５（ａ）〜（ｆ）を用いて中間画像Ｄ３２Ｂの周波数スペクトルについてより詳しく説明を行う。なお、説明を簡単にするため各々１次元信号として記載した。

図１４（ａ）〜（ｅ）は、輝度、彩度などの成分値がステップ状に変化する画像（ステップ画像）を表すステップエッジ信号と、該ステップエッジ信号を互いに異なるサンプリング周波数でサンプリングした際に得られる信号及びその高周波数成分信号の信号強度を表している。図１４（ａ）はステップエッジ信号を表す。

図１４（ｂ）はステップエッジ信号をサンプリング間隔Ｓ１でサンプリングして得られる信号、図１４（ｃ）はステップエッジ信号を間隔Ｓ１でサンプリングして得られる信号の高周波数成分を表し、図１４（ｄ）はステップエッジ信号をサンプリング間隔Ｓ２でサンプリングして得られる信号、図１４（ｅ）はステップエッジ信号を間隔Ｓ１でサンプリングして得られる信号の高周波数成分を表す。
なお、サンプリング間隔Ｓ１はサンプリング間隔Ｓ２より短くなっており、サンプリング間隔を短くすることは画像を拡大することと同じである。
なお、図１４を用いて説明する、ステップエッジ信号に対するサンプリング間隔Ｓ１、Ｓ２と高周波数成分の関係は特定のサンプリング間隔の組み合わせに依存する話ではないが、以下、サンプリング間隔Ｓ２は入力画像Ｄｉｎのサンプリング間隔と同じであり、サンプリング間隔Ｓ１はサンプリング間隔Ｓ２の半分であるとする。

図１４（ｂ）、（ｃ）及び図１４（ｄ）、（ｅ）に示されるようにエッジの中央は高周波数成分信号（図１４（ｃ）、（ｅ））においてゼロクロス点Ｚとして現れる。また、図１４（ｂ）、（ｃ）と図１４（ｄ）、（ｅ）を比較すると明らかなように、ゼロクロス点Ｚの前後での高周波数成分信号の傾きはサンプリング間隔を短くするにつれて（あるいは画像を拡大させるのに応じて）急になり、かつゼロクロス点Ｚの近傍で高周波数成分の局所的な最大値、最小値を与える点の位置もゼロクロス点Ｚに近づく。

従って画像を拡大する際、入力画像Ｄｉｎの高周波数成分を取り出し、その変化をゼロクロス近傍で急峻にし、かつゼロクロス近傍で局所的な最大値、最小値を与える点をゼロクロス点に近づけることで入力画像Ｄｉｎの解像度には含まれない（あるいは入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数より高い）高周波数成分を生成し、これによりエッジの鮮鋭化が可能となる。

図１５（ａ）〜（ｆ）は、高周波数成分画像生成手段１、画像拡大手段２Ｂ、非線形処理手段３１及び高周波数成分画像生成手段３２Ｂによる高周波数成分生成の手順を模式的に表した図であり、図１５（ａ）は輝度、彩度などの成分値がステップ状に変化する画像（ステップ画像）、図１５（ｂ）はステップ画像に対応した入力画像Ｄｉｎ、図１５（ｃ）は高周波数成分画像Ｄ１、図１５（ｄ）は拡大画像Ｄ２Ｂ、図１５（ｅ）は非線形処理画像Ｄ３１、図１５（ｆ）は中間画像Ｄ３２Ｂを表す。

また、図１５（ａ）〜（ｆ）において座標Ｐ３はエッジ近傍において信号強度が低い値をとる領域（低レベル側）の境界に相当する画素であり、座標Ｐ４は高い値をとる領域（高レベル側）の境界に相当する画素である。

ステップ画像に対応した入力画像Ｄｉｎ、高周波数成分画像Ｄ１については図１４（ａ）〜（ｅ）で説明した通りであり、その説明は省略し、まず拡大画像Ｄ２Ｂの説明を行う。
なお、高周波数成分画像Ｄ１においてゼロクロス点Ｚ近傍での局所的な最大値は、高レベル側の境界に現われるので座標Ｐ４で表される画素に局所的な最大値が現われ、逆に局所的な最小値は、低レベル側の境界に現われるので座標Ｐ３で表される画素に局所的な最小値が現われる。

拡大画像Ｄ２Ｂ（又はＤ２Ｂｈ若しくはＤ２Ｂｖ）はゼロ挿入手段２１Ｂで高周波数成分画像Ｄ１に対して（画像Ｄ１の）１画素につき１画素、画素値０をもった画素を挿入した後、低周波数成分通過手段２２Ｂでその低周波数成分を取り出すことで得られる。低周波数成分を取り出すことは高周波数成分画像Ｄ１（図１５（ｃ））について局所領域における平均的な画素値を求めることと同じであり、拡大画像Ｄ２Ｂ（又はＤ２Ｂｈ若しくはＤ２Ｂｖ）は、図１５（ｄ）に示したように、高周波数成分画像Ｄ１とほぼ同じ形をした、サンプリング数の増えた信号となる。

なお、画像が拡大されるのでゼロクロス点Ｚと座標Ｐ３で表される画素の間に新たに座標Ｐ１で表される画素が、ゼロクロス点Ｚと座標Ｐ４で表される画素の間に新たに座標Ｐ２で表される画素が現われる。また、拡大画像Ｄ２Ｂにおいてもゼロクロス点Ｚ近傍での局所的な最大値は座標Ｐ４で表される画素に、局所的な最小値は座標Ｐ３で表される画素に現われる。

次に非線形処理画像Ｄ３１の説明を行う。非線形処理画像Ｄ３１は、非線形処理手段３１が拡大画像Ｄ１中のゼロクロス点Ｚを検出し、そのゼロクロス点Ｚの前後の画素の画素値を増幅した結果として出力される。従って非線形処理画像Ｄ３１（又はＤ３１ｈ若しくはＤ３１ｖ）では、座標Ｐ１、Ｐ２で表される画素の画素値が増幅されることになり、非線形処理画像Ｄ３１は図１５（ｅ）に示したような信号となる。

最後に中間画像Ｄ３２Ｂの説明を行う。中間画像Ｄ３２Ｂ（図１５（ｆ））は非線形処理画像Ｄ３１（図１５(ｅ)）のもつ高周波数成分が高周波数成分画像生成手段３２Ｂにて取り出されたものである。高周波数成分は、入力信号から入力信号の低周波数成分（もしくは局所領域における画素値の単純平均値あるいは加重平均値）を差し引くことで取り出すことができる。

非線形処理画像Ｄ３１（図１５（ｅ））ではゼロクロス点Ｚの前後の画素（座標Ｐ１、Ｐ２で表される画素）については、その画素値が信号増幅手段３１２ｈ、３１２ｖにて増幅されているため、局所領域における平均的な画素値からの差は大きくなる。一方、ゼロクロス点近傍のその他の画素については、その画素値が増幅されることはないので、局所領域における平均的な画素値からの差は小さな値となる。従って拡大画像Ｄ２Ｂ（図１５（ｄ））と比較すると中間画像Ｄ３２Ｂ（図１５（ｆ））では、ゼロクロス点Ｚの近傍での局所的な最大値、最小値を与える点はそれぞれ座標Ｐ２、Ｐ１で表される画素となり、よりゼロクロス点Ｚへと近づく。また、局所的な最大値、最小値を与える点がゼロクロス点Ｚへと近づいた分、ゼロクロス点近傍での信号の変化も急になる。

先に説明したようにこれは中間画像Ｄ３２Ｂに、入力画像Ｄｉｎの解像度には含まれない高周波数成分が含まれることを意味する。言い換えると非線形処理手段３１において、拡大画像Ｄ２Ｂのゼロクロス点前後の画素値を増幅することで、入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎより高い周波数に対応した高周波数成分を生成したことになる。

別の観点から説明すれば、非線形処理画像生成手段３０において拡大画像Ｄ２Ｂに対し非線形処理を行うことで、入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎより高い周波数に対応した高周波数成分を生成することが出来る。

また、中間画像Ｄ３２Ｂは非線形処理手段３１において生成した高周波数成分を高周波数成分画像生成手段３２Ｂで取り出すことで生成されるので、入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎより高い周波数に対応した高周波数成分をもつ画像となる。

拡大画像Ｄ２Ａ、中間画像Ｄ３２Ａ、中間画像Ｄ３２Ｂが持つ周波数成分を図示すると図１６のようになる。拡大画像Ｄ２Ａには主に入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎより低い周波数に相当する領域ＲＬに対応した周波数成分が含まれている。一方、中間画像Ｄ３２Ａには入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎに近い周波数に相当する領域ＲＭに対応した周波数成分が含まれており、中間画像Ｄ３２Ｂには入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎより高い周波数に相当する領域ＲＨに対応した周波数成分が含まれている。

中間画像Ｄ３２Ａと中間画像Ｄ３２Ｂを加算して高周波数成分画像Ｄ３を生成すれば、高周波数成分画像Ｄ３には、中間画像Ｄ３２Ａが持つ周波数成分と中間画像Ｄ３２Ｂが持つ周波数成分の双方が含まれることになる。中間画像Ｄ３２Ａには入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎに近い周波数に相当する周波数成分が含まれており、中間画像Ｄ３２Ｂには入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎより高い周波数に相当する周波数成分が含まれているので、高周波数成分画像Ｄ３には入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎ以上の周波数成分が含まれることになる。そして、拡大画像Ｄ２Ａに高周波数成分画像Ｄ３を加算し出力画像Ｄｏｕｔを得ることで、出力画像Ｄｏｕｔに対して入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎ以上の周波数成分を与えることが可能になり、出力画像Ｄｏｕｔの解像感を増すことが出来る。

図１７（ａ）〜（ｄ）は上記の効果を別の観点から説明するための図である。図１７（ａ）はステップエッジ信号を表している。図１７（ａ）に示すエッジではエッジ中央より左側の方が右側より輝度が低くなっている。すなわち、エッジ中央より左側が低レベル側、右側が高レベル側になる。図１７（ｂ）はステップエッジ信号をサンプリング間隔Ｓ２でサンプリングして得られる入力画像Ｄｉｎを表している。

図１７（ｃ）は図１７（ｂ）に示す入力画像Ｄｉｎに対して得られる拡大画像Ｄ２Ａを表している。拡大画像Ｄ２Ａは、入力画像Ｄｉｎに対して補間演算を行って得られるので、サンプリング間隔はＳ２の半分のＳ１になるが、エッジ近傍の信号の変化はなだらかなままであり、低レベル側の境界は座標Ｐ３で表される画素であり、高レベル側の境界は座標Ｐ４で表される画素のままである。

図１７（ｄ）はサンプリング間隔Ｓ１でステップエッジ信号をサンプリングした画像 (図１７（ｂ）の画像と同じく符号Ｄｉｎで示す)を表している。低レベル側の境界は座標Ｐ１で表される画素であり、高レベル側の境界は座標Ｐ２で表される画素であり、拡大画像Ｄ２Ａと比較し、エッジ近傍での信号の変化が急になっている。

中間画像Ｄ３２Ａと中間画像Ｄ３２Ｂを加算することで、拡大画像Ｄ２のエッジ近傍での信号の傾きが補正され、図１７（ｄ）に示すステップエッジ信号をサンプリング間隔Ｓ１でサンプリングした画像に近い画像が得られ、出力輝度画像ＹＯＵＴの解像感を高めることが出来る。

人間の目はカラー画像の解像感においては輝度成分の与える情報が支配的であるので、上記の説明の様に、中間画像Ｄ３２Ａ、Ｄ３２Ｂ（あるいは高周波数成分）を拡大画像Ｄ２Ａに加算し、出力輝度画像ＹＯＵＴの解像感を増すことで出力カラー画像ＩＭＧＯＵＴにおいても画像の鮮鋭感を増し、画質を向上することが可能であるが、高周波数成分の加算を過度に行うと画質低下を招くことがある。

図１８（ａ）及び（ｂ）は高周波数成分の加算による画質低下について説明するための図である。図１８（ａ）は高周波数成分の加算に適度に行うことによって、画像の鮮鋭感を増した場合を、図１８（ｂ）は高周波数成分の加算を過度に行った結果、画質の低下を招いた場合を表す。

図１８（ａ）は、図１７（ｃ）に示された拡大画像Ｄ２Ａに対して、このとき得られる中間画像Ｄ３２Ａ及び中間画像Ｄ３２Ｂを加算した結果を示す図であり、図１７（ｃ）において座標Ｐ３で表されたステップエッジの低輝度側の境界部分が、図１８（ａ）では座標Ｐ１で表される位置へと修正され、図１７（ｃ）において座標Ｐ４で表されたステップエッジの高輝度側の境界部分が、図１８（ａ）では座標Ｐ２で表される位置へと修正され、その結果、図１７（ｃ）と図１８（ａ）を比較すると、図１８（ａ）の方が図１４（ｂ）に示すステップエッジをサンプリング間隔Ｓ１でサンプリングした信号へと近づいていることがわかる。これは高周波数成分の加算を適度に行うことによって、画像の鮮鋭感が増したことを表す。

一方、図１８（ｂ）も、図１７（ｃ）に示された拡大画像Ｄ２Ａに対して図１５（ｄ）に示された中間画像Ｄ３２Ａ及び図１５（ｆ）に示された中間画像Ｄ３２Ｂを加算した結果を示す図であるが、図１８（ａ）の場合とは異なり、高周波数成分の加算が過度に行われた場合を表している。図１８（ａ）と比較すると座標Ｐ１、Ｐ３で表される位置の輝度がその周辺と比べて不自然に低くなったり（アンダーシュート）、座標Ｐ２、Ｐ４で表される位置の輝度がその周辺と比べて不自然に高くなったり（オーバーシュート）している。

特に入力輝度画像ＹＩＮにおいてオーバーシュートが発生すると輝度信号が必要以上に大きくなる。式（３）から、輝度信号（Ｙ）の値が大きくなるとＲＧＢ形式へ変換した場合、Ｒ、Ｇ、Ｂを表す各式の右辺の第１項が大きくなるので、結果的にＲ、Ｇ、Ｂとも大きな値になることがわかる。

Ｒ、Ｇ、Ｂとも大きな値になるということは白色に近づくことを意味する。白色に近づくとは言い換えれば色が薄くなるということである。もともと無彩色に近い部分で色が薄くなっても相対的に目立たないが、有彩色部分(彩度が比較的高い部分)のエッジ付近で色が薄くなると、エッジの周りのみ色が薄くなり、不自然な感じを与える。

言い換えると、有彩色の部分に高周波数成分画像Ｄ３によって加算される輝度の大きさ（以下、補正量）が必要以上に大きくなると、色差に対し、輝度が相対的に大きくなりすぎ、色が薄くなるという問題が起きうる。また、上と逆の議論から、補正量が必要以上に小さな負の値になった場合、色差に対し、輝度が相対的に小さくなりすぎ、色が濃くなりすぎるという問題が起きうる。つまり有彩色部分のエッジの近傍で色の濃淡が変化するという問題がある。

上記の問題は、補正量が正の値の場合は色差が輝度に対し相対的に小さくなってしまうことが、補正量が負の値の場合は色差が輝度に対し相対的に大きくなってしまうということが原因である。

そこで本発明は、補正量に応じて色差信号を適宜増減させることで、色差が輝度に対し相対的に小さくなったり大きくなったりすることを防止することとしている。

即ち、補正量が正の値の場合は、色差が相対的に小さくなるのを防止するために、色差信号を増幅し、補正量が負の値の場合は、色差が相対的に大きくなるのを防止するために、色差信号を減少させる。

本発明の画像処理装置においては色差増減手段５で高周波数成分画像Ｄ３の画素値に応じて、色差信号の値を増減させることとしている。即ち、高周波数成分画像Ｄ３の画素値が正の場合は増幅率決定手段５Ａから増幅率Ｄ５Ａとして１より大きい値を出力し、色差Ｃｒ増減手段５Ｂ１及び色差Ｃｂ増減手段５Ｂ２で色差信号が増幅される。また、高周波数成分画像Ｄ３の画素値が負の場合は増幅率決定手段５Ａから増幅率Ｄ５Ａとして１より小さい値が出力され、色差Ｃｒ増減手段５Ｂ１及び色差Ｃｂ増減手段５Ｂ２で色差信号が減少される。従って上述した問題を未然に防ぐことが可能である。

以上のように実施の形態１による画像処理装置ではカラー画像において、有彩色部分のエッジ付近で色の濃淡が変化するという不具合の発生を抑えつつ、解像感のある拡大画像を得ることができる。有彩色部分のエッジ付近で色の濃淡が変化すると視覚特性上不自然に感じられるので、実施の形態１による画像処理装置によって、視覚特性上も非常に好ましい効果が得られる。

また、入力ＣＲ画像ＣＲＩＮ及び入力ＣＢ画像ＣＢＩＮの各画素値に対して同じ増幅率Ｄ５Ａをかけることで色の濃淡（あるいは彩度）は変化するが、入力ＣＲ画像ＣＲＩＮ及び入力ＣＢ画像ＣＢＩＮの各画素値の比は変化しないので、色相が変化することはない。
従って実施の形態１による画像処理装置では、色相を変化させることなく、エッジ付近で発生する色の濃淡を補正することが可能である。

以上に説明したように、輝度成分については高周波数成分画像生成手段１で生成した高周波数成分画像Ｄ１を画像拡大手段２Ｂで拡大した画像拡大手段２Ｂを、高周波数成分画像処理手段３で処理することによって、入力画像Ｄｉｎ（あるいは入力輝度画像ＹＩＮ）のナイキスト周波数Ｆｎ以上の周波数に相当する周波数成分を含んだ高周波数成分画像Ｄ３を得ることができる。そして、加算手段４において、入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎより低い周波数に相当する領域の周波数成分を含む拡大画像Ｄ２Ａと入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎ以上の周波数に相当する領域の周波数成分を含む高周波数成分画像Ｄ３を加算して拡大画像Ｄｏｕｔを生成することとしているので、拡大画像Ｄｏｕｔに対して高周波数成分を十分に与えることができ、解像感のある拡大画像Ｄｏｕｔ（あるいは出力輝度画像ＹＯＵＴ）を得ることができる。

また、高周波数成分画像生成手段１において、水平方向の高周波数成分を取り出した水平方向高周波数成分画像Ｄ１ｈと垂直方向の高周波数成分を取り出した垂直方向高周波数成分画像Ｄ１ｖを生成することで、画像の水平方向、垂直方向のうちの任意の方向について入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎ以上の周波数に相当した周波数成分を生成することが可能となる。すなわち、水平方向高周波数成分画像Ｄ１ｈを画像拡大手段２Ｂｈで拡大した拡大画像Ｄ２Ｂｈに対し、水平方向高周波数成分画像生成手段３２Ａｈで水平方向のハイパスフィルタをかけることで、水平方向に関して入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎに近い周波数に相当した周波数成分をもった中間画像Ｄ３２Ａｈが生成され、垂直方向高周波数成分画像Ｄ１ｖを画像拡大手段２Ｂｖで拡大した拡大画像Ｄ２Ｂｖに対し、垂直方向高周波数成分画像生成手段３２Ａｖで垂直方向のハイパスフィルタをかけることで、垂直方向に関して入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎに近い周波数に相当した周波数成分をもった中間画像Ｄ３２Ａｖが生成される。
また、水平方向及び垂直方向について異なる特性のハイパスフィルタをかけることで、水平方向と垂直方向とで水平方向と垂直方向とでナイキスト周波数Ｆｎに近い周波数に相当した周波数成分を異なる程度に含むようにすることもできる。

また、拡大画像Ｄ２Ｂｈに対し水平方向非線形処理手段３１ｈで非線形処理を行って生成した非線形処理画像Ｄ３１ｈに対して、水平方向高周波数成分画像生成手段３２Ｂｈでハイパスフィルタをかけることで、水平方向に関して入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎより高い周波数に相当した周波数成分をもった中間画像Ｄ３２Ｂｈが生成され、拡大画像Ｄ２Ｂｖに対し垂直方向非線形処理手段３１ｖで非線形処理を行って生成した非線形処理画像Ｄ３１ｖに対して、垂直方向高周波数成分画像生成手段３２Ｂｖでハイパスフィルタをかけることで、垂直方向に関して入力画像Ｄｉｎのナイキスト周波数Ｆｎより高い周波数に相当した周波数成分をもった中間画像Ｄ３２Ｂｖが生成される。
また、水平方向及び垂直方向について異なる特性の非線形処理及びハイパスフィルタリングを行なうことで、水平方向と垂直方向とでナイキスト周波数Ｆｎより高い周波数に相当した周波数成分を異なる程度に含むようにすることもできる。

そして色差成分については色差補正手段５によって補正をかけることで、エッジ近傍で色の濃淡が変化するのを防止することができる。

なお、エッジ近傍で色の濃淡が変化するのを防止するために用いる増幅率Ｄ５Ａは、高周波数成分画像Ｄ３の画素値が正の場合は１より大きい値をとる、あるいは負の場合は１より小さい正の値をとるものであればよい。
但し、色差信号に対する補正をより効果的にするには、高周波数成分画像Ｄ３の画素値がより大きな正の値になるほど、増幅率Ｄ５Ａもより大きな値にし、高周波数成分画像Ｄ３の画素値がより小さな負の値になるほど、増幅率Ｄ５Ａもより小さな１より小さい正の値にした方がよい。
しかしながら、そのようでなくとも、高周波数成分画像Ｄ３の画素値に対して増幅率Ｄ５Ａが単調に増加するものであればよい。
また、色差信号に対する過補正を防止するために増幅率Ｄ５Ａの範囲に制限を設けてもよい。即ち閾値ＴＨ１、ＴＨ２（ＴＨ１＞１、１＞ＴＨ２＞０とする）を設け、増幅率（ＧＡＩＮ）と高周波数成分画像Ｄ３の画素値（Ｌ）の関係を例えば

と定義してもよい。式（５）におけるｋｐ、ｋｍは式（４）について説明したのと同じものである。式（５）で表される増幅率ＧＡＩＮと画素値Ｌの関係は図１９に示されるごとくである。
このように閾値によって増幅率（ＧＡＩＮ）の値に上限、下限を設けることで、色差増減手段５で色差成分に対して過補正がかかることを防止できる。

なお、ＧＡＩＮとＬの関係は式（４）、式（５）以外にも様々な変形例が考えられる。
また、上述の説明では色差Ｃｒ増幅手段５Ｂ１及び色差Ｃｂ増幅手段５Ｂ２で同じ増幅率を用いているが、色差Ｃｒ乗算手段５Ｂ１と色差Ｃｂ乗算手段５Ｂ２とで異なる増幅率を用いるようにしてもよい。

また、増幅率計算手段５Ａは高周波数成分画像Ｄ３の画素値の平均値を用いて増幅率Ｄ５Ａを計算してもよい。このようにしても、高周波数成分画像Ｄ３の画素値が正になっている箇所では増幅率Ｄ５Ａを１より大きな値とする、あるいは高周波数成分画像Ｄ３の画素値が負になっている箇所では増幅率Ｄ５Ａを１より小さな値とすることが出来るので、エッジ近傍で色の濃淡が変化するのを防止することが出来る。要するに増幅率計算手段５Ａは、高周波数成分画像Ｄ３の画素値に応じて増幅率を定められる構成であればよい。

なお、輝度画像拡大手段６において、入力画像Ｄｉｎから拡大画像Ｄｏｕｔを生成する場合の拡大率を水平方向、垂直方向とも２倍として説明を行ったが拡大率は２倍に限定されるものではない。すなわち、画像拡大手段２Ａにおいて入力画像Ｄｉｎを水平方向、垂直方向ともに所望の倍率に拡大した拡大画像Ｄ２Ａを生成し、高周波数成分生成手段１において入力画像Ｄｉｎをもとに高周波数成分画像Ｄ１を生成し、画像拡大手段２Ｂにおいて、高周波数成分画像Ｄ１を水平方向、垂直方向ともに所望の倍率（画像拡大手段２Ａにおける拡大倍率と同じ倍率）に拡大した拡大画像Ｄ２Ｂを生成し、高周波数成分画像処理手段３において拡大画像Ｄ２Ｂをもとに高周波数成分画像Ｄ３を生成し、加算手段４において拡大画像Ｄ２Ａと高周波数成分画像Ｄ３を加算し、最終的な拡大画像Ｄｏｕｔを得ればよい。
さらに、先にも述べたように、水平方向の拡大率と垂直方向の拡大率とは同じでなくても良く、また水平方向、垂直方向の一方についてのみ拡大を行なっても良い。

また、上記の説明では水平方向、垂直方向ともゼロクロス点の前後１画素についてのみ増幅率を大きくするとしたが、増幅率の制御の例はこの限りではなく、例えば拡大率に応じて適宜変化させる（拡大率に応じた値に設定する）ことも出来る。

以下、拡大率が上記の例とは異なる場合について、図２０（ａ）〜（ｅ）及び図２１（ａ）〜（ｆ）を参照して説明する。

図２０（ａ）にステップエッジ信号、図２０（ｂ）にステップエッジ信号をサンプリング間隔Ｓ１でサンプリングして得られる信号、図２０（ｃ）はステップエッジ信号をサンプリング間隔Ｓ１でサンプリングして得られる信号の高周波数成分を表し、図２０（ｄ）はステップエッジ信号を間隔Ｓ１の３倍の間隔Ｓ３でサンプリングして得られる信号、図２０（ｅ）はステップエッジ信号を間隔Ｓ３でサンプリングして得られる信号の高周波数成分を表す。なお、図２０（ｄ）及び（ｅ）において画素の位置ＰＬ１、ＰＲ１はステップエッジ信号の境界（輝度の明暗が変化する地点）を表す。通常、ステップエッジ信号をサンプリングした画像の高周波数成分を表す信号において、ゼロクロス点Ｚ近傍での局所的な最大値、最小値を与える画素の位置は、ステップエッジ信号の境界の位置とほぼ一致する。

図２１（ａ）〜（ｆ）は、拡大率が３倍の場合の、高周波数成分画像生成手段１、画像拡大手段２Ｂ、非線形処理手段３１及び高周波数成分画像生成手段３２Ｂによる高周波数成分生成の手順を模式的に表した図であり、図２１（ａ）は輝度、彩度などの成分値がステップ状に変化する画像（ステップ画像）、図２１（ｂ）はステップ画像に対応した入力画像Ｄｉｎ、図２１（ｃ）は高周波数成分画像Ｄ１、図２１（ｄ）は拡大画像Ｄ２Ｂ、図２１（ｅ）は非線形処理画像Ｄ３１、図２１（ｆ）は中間画像Ｄ３２Ｂを表す。なお、説明を簡単にするため各々１次元信号として記載した。

図２１（ｄ）に示すように、拡大画像Ｄ２Ｂにおいてゼロクロス点Ｚ近傍での局所的な最大値、最小値を与える画素の位置ＰＬ１、ＰＲ１は、拡大画像Ｄ２Ｂにおいてもステップエッジ信号の境界の位置とほぼ一致する。通常、本実施の形態の説明で用いた拡大方法ではこのＰＬ１、ＰＲ１の位置は変化せず、ＰＬ１、ＰＲ１で表す位置とゼロクロス点Ｚの間に存在する画素の数が多くなる。また、ＰＬ１、ＰＲ１で表す位置とゼロクロス点Ｚの間に存在する画素の数は拡大画像Ｄ２Ｂを生成する際の拡大率を大きくすれば（あるいはサンプリング間隔を短くすれば）多くなる。
一方、ステップエッジ信号を短いサンプリング間隔でサンプリングした画像の高周波数成分を表す信号では、ゼロクロス点Ｚ近傍での局所的な最大値、最小値を与える画素の位置はよりゼロクロス点Ｚに近づき、ゼロクロス点にＺより近い画素ほど高周波数成分を表す信号の振幅が大きくなる。

従って、ゼロクロス点Ｚ前後の信号のみ増幅して非線形処理画像Ｄ３１を生成する際に、ＰＬ１及びＰＲ１よりゼロクロス点Ｚにより近い画素になるほど振幅が大きくなるよう処理してやることが好ましく、例えば位置ＰＬ１、ＰＲ１よりゼロクロス点Ｚに近い画素ではゼロクロス点Ｚにより近い画素ほど大きな増幅率で、ＰＬ１、ＰＲ１よりゼロクロス点Ｚから遠い画素については増幅率１で拡大画像Ｄ２Ｂの画素値を増幅することで、図２１（ｅ）に示すような、ゼロクロス点Ｚにより近い画素ほど大きな振幅をもった非線形処理画像Ｄ３１を生成することができる。そしてこのようにして生成した拡大画像Ｄ２Ｂからハイパスフィルタ処理によって高周波数成分のみを取り出すことで図２１（ｆ）に示すようなサンプリング間隔Ｓ１に対応した中間画像Ｄ３２Ｂを生成できる。

以上をまとめると、位置ＰＬ１、ＰＲ１とゼロクロス点Ｚの間に存在する画素の数は拡大画像Ｄ２Ｂ生成時の拡大率によって異なるので、拡大画像Ｄ２Ｂから非線形処理画像Ｄ３１を生成する際にゼロクロス点Ｚ前後において増幅率を１より大きくする画素の数を画像の拡大率に応じて変えてもよい。また、これらの画素に対する増幅率も画素に応じて、例えば、ゼロクロス点Ｚからの距離に応じて変えてもよい。たとえば、ゼロクロス点Ｚに近い画素ほど増幅率を大きくしてもよい。

また、拡大画像Ｄ２Ａに中間画像Ｄ３２Ｂを加算するだけでもナイキスト周波数Ｆｎより高い領域の高周波数成分を与えることが出来るので、画像の解像感を増すことは可能である。すなわち、高周波数成分画像処理手段３が高周波数成分画像生成手段３２Ａを含まず、非線形処理画像生成手段３０を含む構成であっても良い。

そのような変形例として、高周波数成分画像処理手段３を図３０に示した構成にする例が考えられる。図３０に示した構成での各構成要素のうち加算手段３５以外の動作は図３に記載されたものと同等であるのでその説明は省略する。加算手段３５は水平方向中間画像Ｄ３２Ｂｈと垂直方向中間画像Ｄ３２Ｂｖを加算する。そして加算結果が高周波数成分画像Ｄ３として高周波数成分画像処理手段３から出力される。

図３０に示した高周波数成分画像処理手段３を備えた画像処理装置によっても非線形処理画像生成手段３０によって生成されるナイキスト周波数Ｆｎより高い領域の高周波数成分が高周波数成分画像Ｄ３を介して拡大画像Ｄ２Ａに加算されるので、出力画像Ｄｏｕｔの解像感を高めることが出来る。また、色差成分は色差補正手段５によって補正されるのでエッジ近傍で色の濃淡が変化することもない。

実施の形態２．
実施の形態１では、本発明をハードウエアにより実現するものとして説明したが、図１に示される構成の一部又は全部をソフトウエアにより、即ちプログラムされたコンピュータにより実現することも可能である。その場合の処理を図２２、並びに図２３〜図２９を参照して説明する。

図２２は、実施の形態２の画像処理装置を示す。図示の画像処理装置は、ＣＰＵ１１と、プログラムメモリ１２と、データメモリ１３と、これらを接続するバス１４を有する。
ＣＰＵ１１は、プログラムメモリ１２に記憶されたプログラムに従って動作する。動作の過程で種々のデータをデータメモリ１３に記憶させる。処理の結果生成される拡大画像Ｄｏｕｔは、インターフェース１５を介して表示部９に供給され、表示部９による表示に用いられる。
以下、ＣＰＵ１１により行なわれる処理を図２３〜図２９を参照して説明する。

実施の形態２による画像処理方法は図２２の画像処理装置で実施され、入力カラー画像ＩＭＧＩＮを入力とし、出力カラー画像ＩＭＧＯＵＴを出力とする。入力カラー画像ＩＭＧＩＮはカラー画像であり、輝度成分を表す信号ＹＩＮ（以下、入力輝度画像ＹＩＮと呼ぶ）と色差成分を表す信号ＣＲＩＮ及びＣＢＩＮから成る。信号ＣＲＩＮ（以下、入力ＣＲ画像ＣＲＩＮと呼ぶ）は色差成分のうちＣｒ成分を表し、信号ＣＢＩＮ（以下、入力ＣＢ画像ＣＢＩＮと呼ぶ）は色差成分のうちＣｂ成分を表す。出力カラー画像ＩＭＧＯＵＴもカラー画像であり、輝度成分を表す信号ＹＯＵＴ（以下、出力輝度画像ＹＯＵＴと呼ぶ）と色差成分を表す信号ＣＲＯＵＴ及びＣＢＯＵＴから成る。信号ＣＲＯＵＴ（以下、出力ＣＲ画像ＣＲＯＵＴと呼ぶ）は色差成分のうちＣｒ成分を表し、信号ＣＢＯＵＴ（以下、入力ＣＢ画像ＣＢＯＵＴと呼ぶ）は色差成分のうちＣｂ成分を表す。

図２３は図２２の画像処理装置で実施される画像処理方法のフローを表す図であり、図２３に示される画像処理方法は、輝度画像拡大ステップＳＴ６、ＣＢ画像拡大ステップＳＴ２Ｃ、ＣＲ画像拡大ステップＳＴ２Ｄ、及び色補正ステップＳＴ５を有する。

輝度画像拡大ステップＳＴ６は、画像拡大ステップＳＴ２Ａ、高周波数成分画像生成ステップＳＴ１、画像拡大ステップＳＴ２Ｂ、高周波数成分画像処理ステップＳＴ３、及び加算ステップＳＴ４を有し、入力輝度画像ＹＩＮを拡大した画像Ｄ４と高周波数成分画像Ｄ３を出力する。
以下の説明では、入力輝度画像ＹＩＮを入力画像Ｄｉｎ、画像Ｄ４のことを拡大画像Ｄｏｕｔと呼ぶこともある。

画像拡大ステップＳＴ２Ａは入力画像Ｄｉｎを、図１、図３の画像拡大手段２Ａと同様の処理で拡大した拡大画像Ｄ２Ａを生成する。

ＣＢ画像拡大ステップＳＴ２Ｃは入力ＣＢ画像ＣＢＩＮを拡大したＣＢ拡大画像Ｄ２Ｃを出力する。

ＣＲ画像拡大ステップＳＴ２Ｄは入力ＣＲ画像ＣＲＩＮを拡大したＣＲ拡大画像Ｄ２Ｄを出力する。

なお、特別の理由がない限り、輝度画像拡大ステップＳＴ６、ＣＢ画像拡大ステップＳＴ２Ｃ、及びＣＲ画像拡大ステップＳＴ２Ｄでの拡大率は同じである。
また、ＣＢ画像拡大ステップＳＴ２ＣおよびＣＲ画像拡大ステップＳＴ２Ｄの動作、構成は画像拡大ステップＳＴ２Ａの動作、構成と同様とする。

高周波数成分画像生成ステップＳＴ１は、図２４に示すように、水平方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ１ｈ、及び垂直方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ１ｖを有する。水平方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ１ｈでは入力画像Ｄｉｎに対し、図３の水平方向高周波数成分画像生成手段１ｈと同様の処理を行い、水平方向高周波数成分画像Ｄ１ｈを生成する。一方、垂直方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ１ｖでは入力画像Ｄｉｎに対し、図３の垂直方向高周波数成分画像生成手段１ｖと同様の処理を行い、垂直方向高周波数成分画像Ｄ１ｖを生成する。

画像拡大ステップＳＴ２Ｂは、図２５に示すように、画像拡大ステップＳＴ２Ｂｈ、及び画像拡大ステップＳＴ２Ｂｖを有する。
画像拡大ステップＳＴ２Ｂｈでは、水平方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ１ｈで生成した水平方向高周波数成分画像Ｄ１ｈに対し、図３の画像拡大手段２Ｂｈと同様の処理を行い、拡大画像Ｄ２Ｂｈを生成する。
画像拡大ステップＳＴ２Ｂｖでは、垂直方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ１ｖで生成した垂直方向高周波数成分画像Ｄ１ｖに対し、図３の画像拡大手段２Ｂｖと同様の処理を行い、拡大画像Ｄ２Ｂｖを生成する。

次に高周波数成分画像処理ステップＳＴ３の動作を説明する。
高周波数成分画像処理ステップＳＴ３は、図２６に示すように、高周波数成分画像生成ステップＳＴ３２Ａ、非線形処理画像生成ステップＳＴ３０、及び加算ステップＳＴ３４を有する。
高周波数成分通過ステップＳＴ３２Ａは、水平方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ３２Ａｈ、垂直方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ３２Ａｖを有する。

非線形処理画像生成ステップＳＴ３０は、非線形処理ステップＳＴ３１、及び高周波数成分画像生成ステップＳＴ３２Ｂを有する。
非線形処理ステップＳＴ３１は水平方向非線形処理ステップＳＴ３１ｈ、及び垂直方向非線形処理ステップＳＴ３１ｖを有する。
高周波数成分画像生成ステップＳＴ３２Ｂは、水平方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ３２Ｂｈ、垂直方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ３２Ｂｖを有する。

水平方向高周波数成分通過ステップＳＴ３２Ａｈでは、画像拡大ステップＳＴ２Ｂｈで生成した拡大画像Ｄ２Ｂｈに対し、図３の水平方向高周波数成分画像生成手段３２Ａｈと同様の処理を行い、水平方向中間画像Ｄ３２Ａｈを生成する。垂直方向高周波数成分通過ステップＳＴ３２Ａｖでは、画像拡大ステップＳＴ２Ｂｖで生成した拡大画像Ｄ２Ｂｖに対し、図３の垂直方向高周波数成分画像生成手段３２Ａｖと同様の処理を行い、垂直方向中間画像Ｄ３２Ａｖを生成する。
そして高周波数成分画像生成ステップＳＴ３２Ａでは水平方向中間画像Ｄ３２Ａｈと垂直方向中間画像Ｄ３２Ａｖから成る中間画像Ｄ３２Ａが生成される。
このように、高周波数成分通過ステップＳＴ３２Ａでは、図３の高周波数成分画像生成手段３２Ａと同様の動作が行われる。

水平方向非線形処理ステップＳＴ３１ｈは、図２７に示すようにゼロクロス判定ステップＳＴ３１１ｈと信号増幅ステップＳＴ３１２ｈを有する。
水平方向非線形処理ステップＳＴ３１ｈの動作は以下のごとくである。
まず、ゼロクロス判定ステップＳＴ３１１ｈで、画像拡大ステップＳＴ２Ｂｈで生成した拡大画像Ｄ２Ｂｈにおける画素値の変化を水平方向に沿って確認する。そして画素値が正の値から負の値あるいは負の値から正の値に変化する箇所をゼロクロス点として捉え、ゼロクロス点の左右に位置する画素を特定する。信号増幅ステップＳＴ３１２ｈでは、拡大画像Ｄ２Ｂｈのうち、ゼロクロス判定ステップＳＴ３１１ｈで特定されたゼロクロス点の左右に位置する画素の画素値を増幅し、その結果得られる画像を非線形処理画像Ｄ３１ｈとして生成する。

垂直方向非線形処理ステップＳＴ３１ｖは、図２８に示すようにゼロクロス判定ステップＳＴ３１１ｖと信号増幅ステップＳＴ３１２ｖを有する。
垂直方向非線形処理ステップＳＴ３１ｖの動作は以下のごとくである。
まず、ゼロクロス判定ステップＳＴ３１１ｖで、画像拡大ステップＳＴ２Ｂｖで生成した拡大画像Ｄ２Ｂｖにおける画素値の変化を垂直方向に沿って確認する。そして画素値が正の値から負の値あるいは負の値から正の値に変化する箇所をゼロクロス点として捉え、ゼロクロス点の上下に位置する画素を特定する。信号増幅ステップＳＴ３１２ｖでは、拡大画像Ｄ２Ｂｖのうち、ゼロクロス判定ステップＳＴ３１１ｖで特定されたゼロクロス点の上下に位置する画素の画素値を増幅し、その結果得られる画像を非線形処理画像Ｄ３１ｖとして生成する。

そして高周波数成分画像生成ステップＳＴ３１では水平方向非線形処理画像Ｄ３１ｈと垂直方向非線形処理画像Ｄ３１ｖから成る非線形処理画像Ｄ３１が生成される。
このように、非線形処理ステップＳＴ３１では、図３の非線形処理手段３１と同様の動作が行われる。

水平方向高周波数成分通過ステップＳＴ３２Ｂｈは、水平方向非線形処理ステップＳＴ３１ｈで生成した非線形処理画像Ｄ３１ｈにハイパスフィルタをかけ、水平方向中間画像Ｄ３２Ｂｈを生成する。垂直方向高周波数成分通過ステップＳＴ３２Ｂｖは、垂直方向非線形処理ステップＳＴ３１ｖで生成した非線形処理画像Ｄ３１ｖにハイパスフィルタをかけ、垂直方向中間画像Ｄ３２Ｂｖを生成する。

そして高周波数成分画像生成ステップＳＴ３２Ｂでは水平方向中間画像Ｄ３２Ｂｈと垂直方向中間画像Ｄ３２Ｂｖから成る中間画像Ｄ３２Ｂが生成される。
このように、高周波数成分通過ステップＳＴ３２Ｂでは、図３の高周波数成分画像生成手段３２Ｂと同様の動作が行われる。

加算ステップＳＴ３４は、高周波数成分画像生成ステップＳＴ３２Ａで生成した中間画像Ｄ３２Ａと非線形処理画像生成ステップＳＴ３２Ｂで生成した中間画像Ｄ３２Ｂを加算し、高周波数成分画像Ｄ３を得る。このように、ステップＳＴ３４では、図３の加算手段３４と同様の動作が行われる。
なお、ここでの加算は加算手段３４と同様、加重加算でもよい。

以上が、高周波数成分画像処理ステップＳＴ３の動作であり、この動作は、図１、図３の高周波数成分画像処理手段３と同じである。

加算ステップＳＴ４は、画像拡大ステップＳＴ２Ａで生成した拡大画像Ｄ２Ａと高周波数成分画像処理ステップＳＴ３で生成した高周波数成分画像Ｄ３を加算した画像Ｄｏｕｔを生成する。そして生成された画像Ｄｏｕｔが出力輝度画像ＹＯＵＴとなり、最終的な出力カラー画像ＩＭＧＯＵＴの一部として、画像処理装置から出力される。
この動作は、図１、図３の加算手段４と同じである。

以上が輝度画像拡大ステップＳＴ６の動作であり、この動作が実施の形態１における輝度画像拡大手段６と同じである。

次に色差増減ステップＳＴ５の詳細な動作について説明する。図２９は色差増減ステップＳＴ５の構成を表す図であり、色差増減ステップＳＴ５は増幅率決定ステップＳＴ５Ａ、色差Ｃｒ増減ステップＳＴ５Ｂ１、色差Ｃｂ増減ステップＳＴ５Ｂ２を含む。

増幅率決定ステップＳＴ５Ａは入力ＣＲ画像ＣＲＩＮ及び入力ＣＢ画像ＣＢＩＮの各画素に対する増幅率を高周波数成分画像Ｄ３の同一座標の画素値に基づいて決定し、その結果を増幅率Ｄ５Ａとして出力する。

色差Ｃｒ増減ステップＳＴ５Ｂ１は増幅率Ｄ５Ａを入力ＣＲ画像ＣＲＩＮの画素値に対してかけた結果を画像Ｄ５Ｃとして出力する。

色差Ｃｂ増減ステップＳＴ５Ｂ２は増幅率Ｄ５Ａを入力ＣＢ画像ＣＢＩＮの画素値に対してかけた結果を画像Ｄ５Ｄとして出力する。

そして、画像Ｄ５Ｃが出力ＣＲ画像ＣＲＯＵＴとして出力され、画像Ｄ５Ｄが出力ＣＢ画像ＣＢＯＵＴとして出力される。また、出力ＣＲ画像ＣＲＯＵＴ及び出力ＣＢ画像ＣＢＯＵＴは最終的な出力カラー画像ＩＭＧＯＵＴの一部として、画像処理装置から出力される。

以上が色差増減ステップＳＴ５の動作であり、この動作は実施の形態１における色差増減手段５と同じである。

以上が実施の形態２による画像処理方法の動作である。上記の説明から明らかなように実施の形態２による画像処理方法でも実施の形態１による画像処理装置と同様の処理で画像を拡大できるため、実施の形態１による画像処理装置と同様の効果が得られる。また、実施の形態２による画像処理方法にも、実施の形態１による画像処理装置と同様の変形を行うことができ、その場合に得られる効果も実施の形態１による画像処理装置と同様である。

例えば、高周波数成分画像処理ステップＳＴ３を図３１に示した構成にする変形例が考えられる。図３１中の各ステップの動作のうち加算ステップＳＴ３５以外は図２６に記載されたものと同等であるのでその説明は省略する。加算ステップＳＴ３５では水平方向中間画像Ｄ３２Ｂｈと垂直方向中間画像Ｄ３２Ｂｖを加算し、高周波数成分画像Ｄ３を生成する。図３１に示した高周波数成分画像処理ステップＳＴ３をもちいた画像処理方法でも、非線形処理画像生成ステップＳＴ３０で生成されるナイキスト周波数Ｆｎより高い領域の高周波数成分が、高周波数成分画像Ｄ３を介して与えられるので、画像の解像感を増す効果が得られる。また、色差成分は色差補正ステップＳＴ５によって補正されるのでエッジ近傍で色の濃淡が変化することもない。

なお、変形例は上記のものに留まらず、実施の形態１による画像処理装置に加えられる変形はすべて実施の形態２による画像処理方法に適用可能である。例えば拡大率に応じて非線形処理画像生成ステップＳＴ３０の動作を適宜変化させる（設定する）ことが出来る。その際、実施の形態２による画像処理方法の各構成要素をどのように変形させればよいかは、実施の形態１との対比から明らかである。

また、実施の形態２による画像処理装置は実施の形態１で説明した画像処理装置と同様画像表示装置の一部として用いることができるため、実施の形態２による画像処理装置で生成された画像Ｄｏｕｔを表示する画像表示装置も、実施の形態１で説明した画像処理装置と同様の効果が得られる。さらに、実施の形態１及び実施の形態２の画像処理装置を用いて実施される画像処理方法、及びこれを用いた画像表示方法も同様の効果が得られる。

１ 高周波数成分画像生成手段、 ２Ａ 画像拡大手段、 ２Ｂ 画像拡大手段、 ３ 高周波数成分画像処理手段、 ４ 加算手段、 ５ 色差補正手段、 ６ 輝度画像拡大手段、 ３０ 非線形画像生成手段、 ３１ 非線形処理手段、 ３２Ａ 高周波数成分画像生成手段、 ３２Ｂ 高周波数成分画像生成手段、 ３４ 加算手段、 ＤＩＲＧＢ 入力カラー画像、 ＤＯＲＧＢ 出力カラー画像。

Claims (19)

1. カラー画像を拡大する画像処理装置において、
   前記カラー画像の輝度成分を表す画像を拡大し、第１の拡大画像を出力する第１の画像拡大手段と、
   前記カラー画像の輝度成分を表す画像の高周波数成分を取り出し、第１の高周波数成分画像を生成する第１の高周波数成分画像生成手段と、
   前記第１の高周波数成分画像を拡大し、第２の拡大画像を出力する第２の画像拡大手段と、
   前記第２の拡大画像を入力とし、第２の高周波数成分画像を出力する高周波数成分画像処理手段と、
   前記第１の拡大画像と前記第２の高周波数成分画像を加算する第１の加算手段と、
   前記カラー画像の色差成分を表す画像を拡大した色差拡大画像を出力する画像拡大手段と、
   前記色差拡大画像を補正する色差補正手段
   を有する画像処理装置。
2. 前記色差補正手段は、
   前記色差拡大画像に対する増幅率を計算する増幅率計算手段と、
   前記色差拡大画像に対する増幅率によって前記色差拡大画像の各画素値を増幅する色差増幅手段を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記増幅率計算手段は、
   前記第２の高周波数成分画像の画素値が正の場合、前記色差拡大画像に対する増幅率を１以上の値とする
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記増幅率計算手段は、
   前記第２の高周波数成分画像の画素値が負の場合、前記色差拡大画像に対する増幅率を１以下の値とする
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記増幅率計算手段は、
   前記第２の高周波数成分画像の画素値が零の場合、前記色差拡大画像に対する増幅率を１とする
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
6. 前記高周波数成分画像処理手段は、
   前記第２の拡大画像の高周波数成分を取り出して第１の中間画像を出力する第２の高周波数成分画像生成手段と、
   前記第２の拡大画像に対して非線形処理を含む処理を行った第２の中間画像を出力する非線形処理画像生成手段と、
   前記第１の中間画像と前記第２の中間画像を加算する第２の加算手段を含む
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像処理装置。
7. 前記高周波数成分画像処理手段は、
   前記第２の拡大画像に対して非線形処理を含む処理を行った第２の中間画像を出力する非線形処理画像生成手段を含む
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像処理装置。
8. 前記非線形処理画像生成手段は、
   前記第２の拡大画像に対して非線形処理を行った第１の非線形処理画像を生成する非線形処理手段と、
   前記第１の非線形処理画像から高周波数成分を取り出し、前記第２の中間画像とする第３の高周波数成分画像生成手段を含む
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
9. 前記非線形処理画像生成手段は、
   前記第２の拡大画像に対して非線形処理を行った第１の非線形処理画像を生成する非線形処理手段と、
   前記第１の非線形処理画像から高周波数成分を取り出し、前記第２の中間画像とする第３の高周波数成分画像生成手段を含む
   ことを特徴とする請求項７に記載の画像処理装置。
10. 前記第１の高周波数成分画像生成手段は、
    前記入力画像の各画素について水平方向近傍に存在する画素の画素値を用いて水平方向高周波数成分画像を生成する第１の水平方向高周波数成分画像生成手段を有し、
    前記第２の画像拡大手段は、
    前記第１の水平方向高周波数成分画像を拡大し、第３の拡大画像を出力する第３の画像拡大手段を有し、
    前記第２の拡大画像は、前記第３の拡大画像を含み、
    前記第２の高周波数成分画像生成手段は、
    前記第３の拡大画像の高周波数成分のみを取り出し、第１の水平方向中間画像を出力する第２の水平方向高周波数成分画像生成手段を有し、
    前記非線形処理手段は、
    前記第３の拡大画像に対して非線形処理を行った第２の非線形処理画像を出力する水平方向非線形処理手段を有し、
    前記第３の高周波数成分画像生成手段は、
    前記第２の非線形処理画像から高周波数成分を取り出し、第２の水平方向中間画像を出力する第３の水平方向高周波数成分画像生成手段を有し、
    前記第１の中間画像は前記第１の水平方向中間画像を含み、
    前記第２の中間画像は前記第２の水平方向中間画像を含む
    ことを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
11. 前記第１の高周波数成分画像生成手段は、
    前記入力画像の各画素について垂直方向近傍に存在する画素の画素値を用いて垂直方向高周波数成分画像を生成する第１の垂直方向高周波数成分画像生成手段を有し、
    前記第２の画像拡大手段は、
    前記第１の垂直方向高周波数成分画像を拡大し、第４の拡大画像を出力する第４の画像拡大手段を有し、
    前記第２の拡大画像は、前記第４の拡大画像を含み、
    前記第２の高周波数成分画像生成手段は、
    前記第４の拡大画像の高周波数成分のみを取り出し、第１の垂直方向中間画像を出力する第２の垂直方向高周波数成分画像生成手段を有し、
    前記非線形処理手段は、
    前記第４の拡大画像に対して非線形処理を行った第３の非線形処理画像を出力する垂直方向非線形処理手段を有し、
    前記第３の高周波数成分画像生成手段は、
    前記第３の非線形処理画像から高周波数成分を取り出し、第２の垂直方向中間画像を出力する第３の垂直方向高周波数成分画像生成手段を有し、
    前記第１の中間画像は前記第１の垂直方向中間画像を含み、
    前記第２の中間画像は前記第２の垂直方向中間画像を含む
    ことを特徴とする請求項８又は１０に記載の画像処理装置。
12. 前記第１の高周波数成分画像生成手段は、
    前記入力画像の各画素について水平方向近傍に存在する画素の画素値を用いて水平方向高周波数成分画像を生成する第１の水平方向高周波数成分画像生成手段と
    前記入力画像の各画素について垂直方向近傍に存在する画素の画素値を用いて垂直方向高周波数成分画像を生成する第１の垂直方向高周波数成分画像生成手段を有し、
    前記第２の画像拡大手段は、
    前記第１の水平方向高周波数成分画像を拡大し、第３の拡大画像を出力する第３の画像拡大手段と
    前記第１の垂直方向高周波数成分画像を拡大し、第４の拡大画像を出力する第４の画像拡大手段を有し、
    前記第２の拡大画像は、前記第３の拡大画像と前記第４の拡大画像を含み、
    前記第２の高周波数成分画像生成手段は、
    前記第３の拡大画像の高周波数成分のみを取り出し、第１の水平方向中間画像を出力する第２の水平方向高周波数成分画像生成手段と
    前記第４の拡大画像の高周波数成分のみを取り出し、第１の垂直方向中間画像を出力する第２の垂直方向高周波数成分画像生成手段を有し、
    前記非線形処理手段は、
    前記第３の拡大画像に対して非線形処理を行った第２の非線形処理画像を出力する水平方向非線形処理手段と、
    前記第４の拡大画像に対して非線形処理を行った第３の非線形処理画像を出力する垂直方向非線形処理手段を有し、
    前記第３の高周波数成分画像生成手段は、
    前記第２の非線形処理画像から高周波数成分を取り出し、第２の水平方向中間画像を出力する第３の水平方向高周波数成分画像生成手段と、
    前記第３の非線形処理画像から高周波数成分を取り出し、第２の垂直方向中間画像を出力する第３の垂直方向高周波数成分画像生成手段を有し、
    前記第１の中間画像は前記第１の水平方向中間画像と前記第１の垂直方向中間画像を含み、
    前記第２の中間画像は前記第２の水平方向中間画像と前記第２の垂直方向中間画像を含む
    ことを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
13. 前記水平方向非線形処理手段は、
    前記第３の拡大画像の画素値が正から負もしくは負から正へと変化する箇所をゼロクロス点として判定する水平方向ゼロクロス判定手段と、
    前記水平方向ゼロクロス判定手段の判定結果に応じて決められる増幅率で前記第３の拡大画像の画素値を増幅する水平方向信号増幅手段とを有し、
    前記垂直方向非線形処理手段は、
    前記第４の拡大画像の画素値が正から負もしくは負から正へと変化する箇所をゼロクロス点として判定する垂直方向ゼロクロス判定手段と、
    前記垂直方向ゼロクロス判定手段の判定結果に応じて決められる増幅率で前記第４の拡大画像の画素値を増幅する垂直方向信号増幅手段とを有し、
    前記第３の高周波数成分画像生成手段は、
    前記水平方向信号増幅手段の出力する画像から高周波数成分を取り出す第３の水平方向高周波数成分画像生成手段と、
    前記垂直方向信号増幅手段の出力する画像から高周波数成分を取り出す第３の垂直方向高周波数成分画像生成手段を有する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の画像処理装置。
14. 前記水平方向信号増幅手段は、
    前記水平方向ゼロクロス判定手段で判定されたゼロクロス点を含む第１の領域内に存在する画素の画素値に対する増幅率を１より大きな値とし、それ以外の画素の画素値に対する増幅率を１とし、
    前記垂直方向信号増幅手段は、
    前記垂直方向ゼロクロス判定手段で判定されたゼロクロス点を含む第２の領域内に存在する画素の画素値に対する増幅率を１より大きな値とし、それ以外の画素の画素値に対する増幅率を１とする
    ことを特徴とする請求項１３に記載の画像処理装置。
15. 前記第１の領域及び前記第２の領域の少なくとも一方は前記第２の画像拡大手段における拡大率に応じて定められる
    ことを特徴とする請求項１４に記載の画像処理装置。
16. 前記第１の領域に存在する画素に対する増幅率及び前記第２の領域に存在する画素に対する増幅率の少なくとも一方は画素に応じて定められる
    ことを特徴とする請求項１４又は１５に記載の画像処理装置。
17. 請求項１乃至１６のいずれかに記載の画像処理装置を備えたことを特徴とする画像表示装置。
18. カラー画像を拡大する画像処理方法において、
    前記カラー画像の輝度成分を表す画像を拡大し、第１の拡大画像を出力する第１の画像拡大ステップと、
    前記カラー画像の輝度成分を表す画像の高周波数成分を取り出し、第１の高周波数成分画像を生成する第１の高周波数成分画像生成ステップと、
    前記第１の高周波数成分画像を拡大し、第２の拡大画像を出力する第２の画像拡大ステップと、
    前記第２の拡大画像を入力とし、第２の高周波数成分画像を出力する高周波数成分画像処理ステップと、
    前記第１の拡大画像と前記第２の高周波数成分画像を加算する第１の加算ステップと、
    前記カラー画像の色差成分を表す画像を拡大した色差拡大画像を出力する色差画像拡大ステップと、
    前記色差拡大画像を補正する色差補正ステップ
    を有する画像処理方法。
19. 請求項１８に記載の画像処理方法により処理された画像を表示することを特徴とする画像表示装置。

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