JP5287581B2 - Image processing apparatus and image processing method - Google Patents
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Description
本発明は、画像を拡大する画像処理装置及び画像処理方法に関し、特に、拡大後画像に含まれる斜め線のギザギザ感を軽減するための画像処理装置及び画像処理方法に関する。 The present invention relates to an image processing apparatus and an image processing method for enlarging an image, and more particularly to an image processing apparatus and an image processing method for reducing the jagged feeling of oblique lines included in an enlarged image.
パソコンやTV受像機などが備えるデジタル表示ディスプレイに、画素数が小さい入力画像信号を表示画素数まで拡大して表示したい場合がある。このような場合は、線形補間法又はバイキュービック法のいずれかを用いるのが一般的である。これらの方法では、出力画像位置に応じたフィルタリングを行い、元画素間に画素を補間する。画素を補間することで結果的に画像を拡大させることができる。 There is a case where an input image signal having a small number of pixels is desired to be enlarged to the number of display pixels on a digital display provided in a personal computer or a TV receiver. In such a case, it is common to use either the linear interpolation method or the bicubic method. In these methods, filtering according to the output image position is performed, and pixels are interpolated between the original pixels. As a result, the image can be enlarged by interpolating the pixels.
しかしながら、線形補間法やバイキュービック法などの従来の一般的な方法によると、後述するように、出力画像(拡大後画像)に含まれる斜め線がギザギザに見えるとういう問題があった。そこで、斜め線のギザギザ感を軽減するための画像拡大方法が従来より提案されている。例えば、特許文献1には、出力画素位置に隣接した2つの走査線間の中間に、斜め線情報に基づいた画素を生成し、出力画素位置に隣接する走査線上の画素と前記中間画素とを用いて走査線変換する方法が開示されている。また、特許文献2には、画素補間する位置周辺の元画像間の水平方向及び垂直方向のエッジ検出結果を比較し、連続性があると判断した画素については、その連続した画素同士のフィルタリングにより画素補間する方法が開示されている。
However, according to a conventional general method such as a linear interpolation method or a bicubic method, there is a problem that a diagonal line included in an output image (enlarged image) looks jagged as described later. In view of this, an image enlargement method for reducing the jagged feeling of diagonal lines has been proposed. For example, in
図11は、前記した従来技術の違いを説明するための図である。図11(a)は、入力画像(拡大前画像)を示している。この図に示すように、入力画像には、明るい部分(白)と暗い部分(黒)との境界線が斜め方向に存在するものとする。図11(b)は、従来の一般的な方法により入力画像を垂直方向に2倍拡大した後の画像を示している。従来の一般的な方法では、垂直方向に隣接する2つの元画素の平均値を求め、この平均値の画素値を持つ画素を補間することになる。そのため、図11(b)に示すように、境界線付近にグレーの画素が補間され、斜め線がギザギザに見えるという問題が発生していた。図11(c)は、特許文献1又は2に開示されている従来方法により入力画像を垂直方向に2倍拡大した後の画像を示している。特許文献1又は2に開示されている従来方法では、入力画像に含まれる斜め線を検出し、検出した斜め線上の画素対の相関を利用した補間処理を行う。そのため、図11(c)に示すように、斜め線上には黒の画素が補間され、斜め線以外の領域には白の画素が補間される結果、従来の一般的な方法に比べて斜め線のギザギザ感を軽減することができる。
FIG. 11 is a diagram for explaining a difference between the above-described conventional techniques. FIG. 11A shows an input image (image before enlargement). As shown in this figure, it is assumed that a boundary line between a bright part (white) and a dark part (black) exists in an oblique direction in the input image. FIG. 11B shows an image after the input image is enlarged twice in the vertical direction by a conventional general method. In the conventional general method, an average value of two original pixels adjacent in the vertical direction is obtained, and pixels having a pixel value of this average value are interpolated. For this reason, as shown in FIG. 11B, there is a problem that gray pixels are interpolated in the vicinity of the boundary line, and the oblique line looks jagged. FIG. 11C shows an image after the input image is enlarged twice in the vertical direction by the conventional method disclosed in
しかしながら、特許文献1に開示されている装置は走査線変換装置であり、垂直方向の画素数を変換する装置である。すなわち、特許文献1には、垂直方向に加えて水平方向に画像を拡大する構成については開示されていない。
However, the device disclosed in
また、特許文献2に開示されている従来方法では、拡大後画像の画質の面で問題がある。すなわち、画像を垂直方向及び水平方向に拡大する場合は、一方の拡大処理の結果を他方の拡大処理に反映させるのが好ましい(後述する)。しかし、特許文献2に開示されている従来方法では、水平拡大フィルタリング結果と垂直拡大フィルタリング結果と斜め方向拡大フィルタリング結果のいずれかを選択するようになっているので、一方の拡大処理の結果を他方の拡大処理に反映させることができない。
Further, the conventional method disclosed in
本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、斜め線のギザギザ感を軽減しつつ良好な画質で垂直及び水平方向に画像を拡大することのできる画像処理装置及び画像処理方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an image processing apparatus and an image that can enlarge an image in the vertical and horizontal directions with good image quality while reducing the jagged feeling of diagonal lines. It is to provide a processing method.
本発明の実施の形態に係る第1の特徴は、入力画像に含まれる斜め線上の画素対の相関を利用した補間処理を行うことで斜め線処理付きの拡大処理を実現する画像処理装置であって、拡大後画像に含まれる画素の位置である出力画素位置を決定する決定部と、前記出力画素位置周辺の所定数の入力画素群を抽出する抽出部と、前記出力画素位置と前記所定数の入力画素群とに基づいて垂直方向及び水平方向のうちの一方に前記斜め線処理付きの拡大処理を行う第1の拡大部と、前記出力画素位置と前記抽出部により抽出された所定数の入力画素群とに基づいて第2の斜め線を検出し、前記出力画素位置と前記第2の斜め線と前記第1の拡大部の拡大処理結果とに基づいて拡大後画素を生成することにより垂直方向及び水平方向のうちの他方に前記斜め線処理付きの拡大処理を行う第2の拡大部とを備えたことである。 A first feature according to the embodiment of the present invention is an image processing apparatus that realizes enlargement processing with diagonal line processing by performing interpolation processing using correlation between pixel pairs on diagonal lines included in an input image. A determination unit that determines an output pixel position that is a position of a pixel included in the enlarged image, an extraction unit that extracts a predetermined number of input pixel groups around the output pixel position, the output pixel position and the predetermined number A first enlargement unit that performs the enlargement process with the diagonal line processing in one of the vertical direction and the horizontal direction based on the input pixel group, and the output pixel position and a predetermined number of extractions by the extraction unit By detecting a second diagonal line based on the input pixel group and generating a post-enlargement pixel based on the output pixel position, the second diagonal line, and the enlargement processing result of the first enlargement unit In the other of the vertical and horizontal directions It is to have a second expansion section for performing enlargement processing with serial diagonal process.
本発明の実施の形態に係る第2の特徴は、前記第1の特徴を備えた画像処理装置において、前記第1の拡大部が、垂直方向に前記斜め線処理付きの拡大処理を行い、前記第2の拡大部が、水平方向に前記斜め線処理付きの拡大処理を行うことである。 According to a second feature of the present invention, in the image processing apparatus having the first feature, the first enlargement unit performs an enlargement process with the oblique line process in a vertical direction, A 2nd expansion part is performing the expansion process with the said diagonal line process in a horizontal direction.
本発明の実施の形態に係る第3の特徴は、前記第2の特徴を備えた画像処理装置において、前記第1の拡大部が、前記所定数の入力画素群に含まれる斜め線である第1の斜め線を検出する垂直拡大用斜め線検出部と、前記第1の斜め線に基づいて前記出力画素位置と垂直方向に隣接するライン上の画素を前処理画素として生成する垂直拡大用斜め線処理部と、前記第1の斜め線上の画素に基づいて垂直方向拡大後画素を生成する垂直方向拡大フィルタ部とを備え、前記第2の拡大部が、前記所定数の入力画素群に含まれる斜め線である第2の斜め線を検出する水平拡大用斜め線検出部と、前記第2の斜め線と前記第1の拡大部の拡大処理結果とに基づいて前記出力画素位置と水平方向に隣接するライン上の画素を前処理画素として生成する水平拡大用斜め線処理部と、前記第2の斜め線上の画素に基づいて水平方向拡大後画素を生成する水平方向拡大フィルタ部とを備えたことである。 According to a third feature of an embodiment of the present invention, in the image processing apparatus having the second feature, the first enlargement unit is a diagonal line included in the predetermined number of input pixel groups. A vertical enlargement oblique line detection unit that detects one oblique line, and a vertical enlargement oblique line that generates, as a preprocessing pixel, a pixel on a line adjacent to the output pixel position in the vertical direction based on the first oblique line. A line processing unit and a vertical expansion filter unit that generates a pixel after vertical expansion based on pixels on the first diagonal line, and the second expansion unit is included in the predetermined number of input pixel groups A horizontal enlargement oblique line detection unit for detecting a second oblique line that is a diagonal line, and the output pixel position and the horizontal direction based on the second oblique line and the enlargement processing result of the first enlargement unit water generates a pixel on an adjacent line as preprocessing pixels And enlarging oblique line processing unit, it is to have a horizontal expansion filter portion for generating a pixel after horizontal expansion based on pixels of the second diagonal line.
本発明の実施の形態に係る第4の特徴は、前記第3の特徴を備えた画像処理装置において、前記垂直拡大用斜め線検出部が、前記所定数の入力画素群のうち前記出力画素位置と垂直方向に隣接するvライン目及びv+1ライン目上の入力画素対を通る斜め線を前記第1の斜め線として検出し、前記水平拡大用斜め線検出部が、前記所定数の入力画素群のうち前記出力画素位置と水平方向に隣接するh画素目及びh+1画素目上の入力画素対を通り、かつ、連続する2つの前記垂直方向拡大後画素間を通る斜め線を前記第2の斜め線として検出することである。 According to a fourth feature of the present invention, in the image processing apparatus having the third feature, the vertical enlargement oblique line detection unit is configured to output the output pixel position in the predetermined number of input pixel groups. A diagonal line passing through the pair of input pixels on the v-th line and the v + 1-th line adjacent to each other in the vertical direction is detected as the first diagonal line, and the horizontal enlargement diagonal line detection unit detects the predetermined number of input pixel groups. Of the second diagonal line passing through the input pixel pair on the h pixel and the h + 1 pixel adjacent to the output pixel position in the horizontal direction and passing between the two consecutive pixels in the vertical direction after expansion. It is to detect as a line.
本発明の実施の形態に係る第5の特徴は、前記第4の特徴を備えた画像処理装置において、前記垂直拡大用斜め線検出部が、複数の前記第1の斜め線の中からその画素対の差分絶対値が最小となる相関を検出し、前記水平拡大用斜め線検出部が、複数の前記第2の斜め線及び連続する2つの前記垂直方向拡大後画素対の中からその画素対の差分絶対値が最小となる相関を検出することである。 According to a fifth feature of the present invention, in the image processing apparatus having the fourth feature, the vertical enlargement oblique line detection unit includes a pixel of the plurality of first oblique lines. A correlation that minimizes the absolute value of the difference between the pair is detected, and the horizontal enlargement oblique line detection unit detects the pixel pair from among the plurality of second oblique lines and the two consecutive vertically enlarged pixel pairs. Is to detect the correlation that minimizes the difference absolute value.
本発明の実施の形態に係る第6の特徴は、前記第5の特徴を備えた画像処理装置において、前記垂直拡大用斜め線処理部が、前記出力画素位置の垂直方向距離に応じた重み付けをし、前記水平拡大用斜め線処理部が、前記出力画素位置の水平方向距離に応じた重み付けをすることである。 According to a sixth feature of the present invention, in the image processing apparatus having the fifth feature, the vertical enlargement oblique line processing unit weights the output pixel position according to a vertical distance. and, wherein the horizontal expansion for oblique line processing unit is to Rukoto weighted according to the horizontal distance of the output pixel position.
本発明の実施の形態に係る第7の特徴は、前記第3の特徴を備えた画像処理装置において、前記垂直方向拡大フィルタ部が、前記出力画素位置の垂直方向距離に応じた重み付けをして前記垂直方向拡大後画素を生成し、前記水平方向拡大フィルタ部が、前記出力画素位置の水平方向距離に応じた重み付けをして前記水平方向拡大後画素を生成することである。 According to a seventh feature of the embodiment of the present invention, in the image processing apparatus having the third feature, the vertical enlargement filter unit weights the output pixel position according to a vertical distance. The vertically expanded pixel is generated, and the horizontal expansion filter unit weights the output pixel position according to a horizontal distance to generate the horizontally expanded pixel.
本発明の実施の形態に係る第8の特徴は、入力画像に含まれる斜め線上の画素対の相関を利用した補間処理を行うことで斜め線処理付きの拡大処理を実現する画像処理方法であって、拡大後画像に含まれる画素の位置である出力画素位置を決定する決定ステップと、前記出力画素位置周辺の所定数の入力画素群を抽出する抽出ステップと、前記出力画素位置と前記所定数の入力画素群とに基づいて垂直方向及び水平方向のうちの一方に前記斜め線処理付きの拡大処理を行う第1の拡大ステップと、前記出力画素位置と前記抽出ステップで抽出された所定数の入力画素群とに基づいて第2の斜め線を検出し、前記出力画素位置と前記第2の斜め線と前記第1の拡大ステップの拡大処理結果とに基づいて拡大後画素を生成することにより垂直方向及び水平方向のうちの他方に前記斜め線処理付きの拡大処理を行う第2の拡大ステップと、を備えたことである。 An eighth feature according to the embodiment of the present invention is an image processing method for realizing enlargement processing with diagonal line processing by performing interpolation processing using correlation between pixel pairs on diagonal lines included in an input image. A determination step of determining an output pixel position that is a position of a pixel included in the enlarged image, an extraction step of extracting a predetermined number of input pixel groups around the output pixel position, the output pixel position and the predetermined number A first enlargement step for performing the enlargement process with the oblique line process in one of the vertical direction and the horizontal direction based on the input pixel group, and the output pixel position and a predetermined number of extractions performed in the extraction step By detecting a second diagonal line based on the input pixel group and generating a post-enlargement pixel based on the output pixel position, the second diagonal line, and the enlargement processing result of the first enlargement step Vertical direction A second expansion step of performing enlargement processing with the oblique line processing to the other of fine horizontal is that having a.
本発明によれば、斜め線のギザギザ感を軽減しつつ良好な画質で垂直及び水平方向に画像を拡大することのできる画像処理装置及び画像処理方法を提供することが可能である。 According to the present invention, it is possible to provide an image processing apparatus and an image processing method capable of enlarging an image in the vertical and horizontal directions with good image quality while reducing the jagged feeling of diagonal lines.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態における画像処理装置の構成図である。この画像処理装置は、入力画像に含まれる斜め線上の画素対の相関を利用した補間処理を行うことで斜め線処理付きの拡大処理を実現する画像処理装置であって、図1(a)に示すように、出力画素位置決定部101と、m×n画素抽出部102と、斜め線処理付垂直方向拡大部301と、斜め線処理付水平方向拡大部302とを備えている。
FIG. 1 is a configuration diagram of an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention. This image processing apparatus is an image processing apparatus that realizes enlargement processing with diagonal line processing by performing interpolation processing using correlation between pixel pairs on diagonal lines included in an input image. FIG. As shown, an output pixel
出力画素位置決定部101は、入力された垂直同期信号及び水平同期信号と垂直方向拡大率及び水平方向拡大率とに基づいて出力画素位置を決定する。出力画素位置は、拡大後画像に含まれる画素の位置であり、例えばxとyの座標値で表される。
The output pixel
m×n画素抽出部102は、入力された画像信号から出力画素位置周辺の水平方向m画素×垂直方向n画素を抽出する処理部であり、具体的には、nライン以上のラインバッファで構成される。m×n画素抽出部102により抽出される画素は少なくとも2ライン×2画素以上である。また、m×n画素抽出部102に入力される画像信号の画素値はRGB又は輝度色差の値である。
The m × n
斜め線処理付垂直方向拡大部301は、出力画素位置とm×nの入力画素群とに基づいて垂直方向に斜め線処理付きの拡大処理を行う処理部であり、図1(b)に示すように、垂直拡大用斜め線検出部103と、垂直拡大用斜め線処理部105と、垂直方向拡大フィルタ部106とを備えている。垂直拡大用斜め線検出部103は、m×nの入力画素群に含まれる斜め線(第1の斜め線)を検出する。垂直拡大用斜め線処理部105は、第1の斜め線上の画素(第1の前処理画素)を生成する。垂直方向拡大フィルタ部106は、第1の斜め線上の画素に基づいて垂直方向拡大後画素を生成する。
The
斜め線処理付水平方向拡大部302は、出力画素位置とm×nの入力画素群と斜め線処理付垂直方向拡大部301の拡大処理結果とに基づいて水平方向に斜め線処理付きの拡大処理を行う処理部であり、図1(b)に示すように、水平拡大用斜め線検出部104と、水平拡大用斜め線処理部107と、水平方向拡大フィルタ部108とを備えている。水平拡大用斜め線検出部104は、m×nの入力画素群に含まれる斜め線(第2の斜め線)を検出する。水平拡大用斜め線処理部107は、第2の斜め線上の画素(第2の前処理画素)を生成する。水平方向拡大フィルタ部108は、第2の斜め線上の画素に基づいて水平方向拡大後画素を生成する。
The
図2は、本発明の実施の形態における画像処理装置の動作を示すフローチャートである。以下、図2に従って、本画像処理装置の構成を更に詳しく説明する。 FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the image processing apparatus according to the embodiment of the present invention. Hereinafter, the configuration of the image processing apparatus will be described in more detail with reference to FIG.
まず、出力画素位置決定部101は、出力画素位置を決定する(ステップS1)。出力画素位置は、拡大後画像に含まれる画素の位置である。垂直方向の位置は垂直方向拡大率に基づいて決定され、水平方向の位置は水平方向拡大率に基づいて決定される。図3(a)は、垂直方向拡大前後の画素位置の関係を示している。垂直方向拡大前の隣接画素の間隔を1とした場合、垂直方向拡大後の隣接画素の間隔dvは垂直方向拡大率の逆数である。例えば、垂直方向拡大率が2倍である場合、垂直方向拡大後の隣接画素の間隔dvは0.5となる。この場合、出力画素位置の垂直方向距離yは、1ライン目から順に「0」「0.5」「0」「0.5」・・・というように、垂直方向上端からの距離の小数部で表される。同様に、図3(b)は、水平方向拡大前後の画素位置の関係を示している。水平方向拡大前の隣接画素の間隔を1とした場合、水平方向拡大後の隣接画素の間隔dhは水平方向拡大率の逆数である。例えば、水平方向拡大率が2倍である場合、水平方向拡大後の隣接画素の間隔dhは0.5となる。この場合、出力画素位置の水平方向距離xは、1画素目から順に「0」「0.5」「0」「0.5」・・・というように、水平方向左端からの距離の小数部で表される。
First, the output pixel
次に、m×n画素抽出部102は、出力画素位置周辺の入力画素群を抽出する(ステップS2)。図4は、m×n画素抽出部102により抽出される入力画素群の範囲を示している。すなわち、m×n画素抽出部102は、図中に実線の枠で示すように、出力画素位置を取り囲む4つの入力画素を中心にm×n画素を抽出するようになっている。
Next, the m × n
次に、垂直拡大用斜め線検出部103は、出力画素位置と垂直方向に隣接する入力画素対を通る斜め線を検出する(ステップS3)。図5は、m×n画素抽出部102により抽出された入力画素群から検出される斜め線の組み合わせを示している。すなわち、垂直拡大用斜め線検出部103は、画素P(h,v)とP(h,v+1)の間を通るvライン目とv+1ライン目上の画素対を結ぶ線分、具体的には、線分P(h,v)−P(h,v+1)、線分P(h−1,v)−P(h+1,v+1)、線分P(h+1,v)−P(h−1,v+1)、線分P(h−2,v)−P(h+2,v+1)、線分P(h+2,v)−P(h−2,v+1)、・・・を検出する。そして、検出した複数の斜め線の中から1つを選び出すために、まずは各斜め線の画素対の差分絶対値を算出する。
Next, the vertical enlargement oblique line detection unit 103 detects an oblique line passing through the pair of input pixels adjacent to the output pixel position in the vertical direction (step S3). FIG. 5 shows combinations of diagonal lines detected from the input pixel group extracted by the m × n
相関Cva = |P(h,v)−P(h,v+1)|
相関Cvb = | P(h-1,v)−P(h+1,v+1)|
相関Cvc= | P(h+1,v)−P(h-1,v+1)|
相関Cvd= | P(h-2,v)−P(h+2,v+1)|
相関Cve= | P(h+2,v)−P(h-2,v+1)|
・・・
次いで、垂直拡大用斜め線検出部103は、算出した差分絶対値(相関)のうち最小値となる相関を検出し、検出した相関を構成する斜め線情報(画素対)を出力する。例えば、相関Cvcが最小値である場合は、斜め線情報(Dv1,Dv2)=(P(h+1,v),P(h−1,v+1))を出力する。
Correlation Cva = | P (h, v) −P (h, v + 1) |
Correlation Cvb = | P (h-1, v) −P (h + 1, v + 1) |
Correlation Cvc = | P (h + 1, v) −P (h-1, v + 1) |
Correlation Cvd = | P (h-2, v) −P (h + 2, v + 1) |
Correlation Cve = | P (h + 2, v) −P (h-2, v + 1) |
...
Next, the vertical enlargement oblique line detection unit 103 detects a correlation that is the minimum value among the calculated absolute difference values (correlation), and outputs oblique line information (pixel pairs) constituting the detected correlation. For example, when the correlation Cvc is the minimum value, diagonal line information (Dv1, Dv2) = (P (h + 1, v), P (h-1, v + 1)) is output.
次に、垂直拡大用斜め線処理部105は、垂直方向拡大フィルタ部106で使用する画素(前処理画素)を生成する(ステップS4)。まず、垂直拡大用斜め線検出部103から出力された斜め線情報Dv1とP(h,v)を、P(h,v)と出力画素位置との垂直方向距離yに応じて補間する。言い換えると、斜め線情報Dv1とP(h,v)について、垂直方向距離yに応じた重み付けをする。
Next, the vertical enlargement diagonal
前処理画素 Tv1 = P(h,v)×(0.5−y)×2 + Dv1×y×2 (y≦0.5)
Tv1 = Dv1 (y>0.5)
同様に、斜め線情報Dv2とP(h,v+1)を、P(h,v)と出力画素位置との垂直方向距離yに応じて補間する。言い換えると、斜め線情報Dv2とP(h,v+1)について、垂直方向距離yに応じた重み付けをする。
Preprocess pixel Tv1 = P (h, v) × (0.5−y) × 2 + Dv1 × y × 2 (y ≦ 0.5)
Tv1 = Dv1 (y> 0.5)
Similarly, the oblique line information Dv2 and P (h, v + 1) are interpolated according to the vertical distance y between P (h, v) and the output pixel position. In other words, the diagonal line information Dv2 and P (h, v + 1) are weighted according to the vertical direction distance y.
前処理画素 Tv2 = Dv2 (y<0.5)
Tv2 = P(h,v+1)×(y−0.5)×2 + Dv2×(1.0−y)×2 (y≧0.5)
図6は、斜め線情報(Dv1,Dv2)が(P(h+1,v),P(h−1,v+1))である場合の斜め線、垂直方向距離yを示している。前処理画素Tv1はP(h,v)とP(h+1,v)から算出され、前処理画素Tv2はP(h,v+1)とP(h−1,v+1)から算出される。このような前処理を行えば、垂直方向距離yに応じた重み付けがされるので、出力画素位置が入力画素位置に一致した場合でも「画素とび」のような不連続現象の発生を抑制することが可能となる。
Pre-processing pixel Tv2 = Dv2 (y <0.5)
Tv2 = P (h, v + 1) × (y−0.5) × 2 + Dv2 × (1.0−y) × 2 (y ≧ 0.5)
FIG. 6 shows the diagonal line and the vertical distance y when the diagonal line information (Dv1, Dv2) is (P (h + 1, v), P (h-1, v + 1)). The preprocessing pixel Tv1 is calculated from P (h, v) and P (h + 1, v), and the preprocessing pixel Tv2 is calculated from P (h, v + 1) and P (h-1, v + 1). If such pre-processing is performed, weighting according to the vertical distance y is performed, so that even when the output pixel position matches the input pixel position, the occurrence of discontinuous phenomena such as “pixel skip” is suppressed. Is possible.
次に、垂直方向拡大フィルタ106は、垂直方向拡大補間を行う(ステップS5)。すなわち、垂直拡大用斜め線処理部105により生成された前処理画素Tv1,Tv2を用いて、出力画素位置との距離yに応じて補間する。言い換えると、前処理画素Tv1,Tv2について、垂直方向距離yに応じた重み付けをする。
Next, the
垂直方向拡大後画素SV = Tv1×(1−y) + Tv2×y
これにより、斜め線処理付き垂直方向拡大処理が完了し、垂直方向拡大後画素SVが出力される。斜め線処理付き垂直方向拡大処理の内容はここで例示した内容に限定されるものではない。例えば、特許文献1に開示されているように、斜め線の画素対の中間値と出力画素位置に隣接する画素との補間によっても、斜め線処理付き垂直方向拡大処理を実現することができる。
Vertically expanded pixel SV = Tv1 × (1−y) + Tv2 × y
Thereby, the vertical enlargement process with the diagonal line process is completed, and the vertically enlarged pixel SV is output. The contents of the vertical enlargement process with the diagonal line process are not limited to the contents exemplified here. For example, as disclosed in
一方、前記垂直拡大用斜め線検出処理(ステップS3)と並行して水平拡大用斜め線検出処理を行う。すなわち、水平拡大用斜め線検出部104は、出力画素位置と水平方向に隣接する垂直方向拡大後画素間を通る斜め線を検出する(ステップS6)。図7は、m×n画素抽出部102により抽出された入力画素群から検出される斜め線の組み合わせを示している。ここで、図中のSV(h,v)とSV(h+1,v)は、連続する2つの垂直方向拡大後画素である。「連続する」とは、SV(h,v)に続いてSV(h+1,v)が垂直方向拡大フィルタ106から出力されることを意味している。水平拡大用斜め線検出部104は、SV(h,v)とSV(h+1,v)間を通り、かつ、h画素目及びh+1画素目上の画素対の線分、具体的には、線分SV(h,v)−SV(h+1,v)、線分P(h,v)−P(h+1,v+1)、線分P(h+1,v)−P(h,v+1)、線分P(h,v−1)−P(h+1,v+2)、線分P(h+1,v−1)−P(h,v+2)、・・・を検出する。そして、検出した複数の斜め線の中から1つを選び出すために、まずは各斜め線の画素対の差分絶対値を算出する。
On the other hand, horizontal enlargement oblique line detection processing is performed in parallel with the vertical enlargement oblique line detection processing (step S3). That is, the horizontal enlargement oblique line detection unit 104 detects an oblique line passing between the output pixel position and the vertically enlarged pixels adjacent in the horizontal direction (step S6). FIG. 7 shows combinations of diagonal lines detected from the input pixel group extracted by the m × n
相関Cha = |SV(h,v)−SV(h,v+1)|
相関Chb= | P(h,v)−P(h+1,v+1)|
相関Chc= | P(h+1,v)−P(h,v+1)|
相関Chd= | P(h,v-1)−P(h+1,v+2)|
相関Che= | P(h+1,v-1)−P(h,v+2)|
・・・
次いで、水平拡大用斜め線検出部104は、算出した差分絶対値(相関)のうち最小値となる相関を検出し、検出した相関を構成する斜め線情報(画素対)を出力する。例えば、相関Chcが最小値である場合は、斜め線情報(Dh1,Dh2)=(P(h,v+1),P(h+1,v))を出力する。
Correlation Cha = | SV (h, v) −SV (h, v + 1) |
Correlation Chb = | P (h, v) −P (h + 1, v + 1) |
Correlation Chc = | P (h + 1, v) −P (h, v + 1) |
Correlation Chd = | P (h, v-1) −P (h + 1, v + 2) |
Correlation Che = | P (h + 1, v-1) −P (h, v + 2) |
...
Next, the horizontal enlargement diagonal line detection unit 104 detects a correlation that is the minimum value among the calculated absolute difference values (correlation), and outputs diagonal line information (pixel pairs) that constitutes the detected correlation. For example, when the correlation Chc is the minimum value, diagonal line information (Dh1, Dh2) = (P (h, v + 1), P (h + 1, v)) is output.
次に、水平拡大用斜め線処理部107は、水平方向拡大フィルタ部108で使用する画素(前処理画素)を生成する(ステップS7)。まず、水平拡大用斜め線検出部104から出力された斜め線情報Dh1とSV(h,v)を、SV(h,v)と出力画素位置との水平方向距離xに応じて補間する。言い換えると、斜め線情報Dh1とSV(h,v)について、水平方向距離xに応じた重み付けをする。
Next, the horizontal enlargement diagonal
前処理画素 Th1 = SV(h,v)×(0.5−x)×2 + Dh1×x×2 (x≦0.5)
Th1 = Dh1 (x>0.5)
同様に、斜め線情報Dh2とSV(h+1,v)を、SV(h,v)と出力画素位置との水平方向距離xに応じて補間する。言い換えると、斜め線情報Dh2とSV(h+1,v)について、水平方向距離xに応じた重み付けをする。
Pre-processing pixel Th1 = SV (h, v) × (0.5−x) × 2 + Dh1 × x × 2 (x ≦ 0.5)
Th1 = Dh1 (x> 0.5)
Similarly, the diagonal line information Dh2 and SV (h + 1, v) are interpolated according to the horizontal distance x between SV (h, v) and the output pixel position. In other words, the diagonal line information Dh2 and SV (h + 1, v) are weighted according to the horizontal distance x.
前処理画素 Th2 = Dh2 (x<0.5)
Th2 = SV(h+1,v)×(x−0.5)×2 + Dh2×(1.0−x)×2 (x≧0.5)
図8は、斜め線情報(Dh1,Dh2)が(P(h,v+1),P(h+1,v))である場合の斜め線、水平方向距離xを示している。前処理画素Th1はSV(h,v)とP(h,v+1)から算出され、前処理画素Th2はSV(h+1,v)とP(h+1,v)から算出される。このような前処理を行えば、水平方向距離xに応じた重み付けがされるので、出力画素位置が垂直方向拡大後の画素位置に一致した場合でも「画素とび」のような不連続現象の発生を抑制することが可能となる。
Preprocessing pixel Th2 = Dh2 (x <0.5)
Th2 = SV (h + 1, v) × (x−0.5) × 2 + Dh2 × (1.0−x) × 2 (x ≧ 0.5)
FIG. 8 shows the diagonal line and the horizontal distance x when the diagonal line information (Dh1, Dh2) is (P (h, v + 1), P (h + 1, v)). The preprocessing pixel Th1 is calculated from SV (h, v) and P (h, v + 1), and the preprocessing pixel Th2 is calculated from SV (h + 1, v) and P (h + 1, v). If such pre-processing is performed, weighting according to the horizontal distance x is performed, so that even when the output pixel position coincides with the pixel position after enlargement in the vertical direction, a discontinuous phenomenon such as “pixel skip” occurs. Can be suppressed.
次に、水平方向拡大フィルタ部108は、水平方向拡大補間を行う(ステップS8)。すなわち、水平拡大用斜め線処理部107により生成された前処理画素Th1,Th2を用いて、出力画素位置との距離xに応じて補間する。言い換えると、前処理画素Th1,Th2について、水平方向距離xに応じた重み付けをする。
Next, the horizontal
水平方向拡大後画素SH = Th1×(1−x) + Th2×x
これにより、斜め線処理付きで垂直方向及び水平方向に拡大された画素SHが出力される。全ての出力画素について同様の処理を繰り返す(ステップS9)。
Horizontally expanded pixel SH = Th1 × (1−x) + Th2 × x
As a result, the pixel SH expanded with the diagonal line processing in the vertical direction and the horizontal direction is output. The same process is repeated for all output pixels (step S9).
以上のように、本発明では、斜め線処理付垂直方向拡大部301と斜め線処理付水平方向拡大部302とが直列接続された分離型フィルタ構造を採用しているため、垂直方向の拡大処理の結果が水平方向の拡大処理に反映される。これにより、斜め線のギザギザ感を軽減しつつ良好な画質で垂直及び水平方向に画像を拡大することが可能となる。以下、本発明の効果を明確にするために、特許文献1及び2に開示される従来技術との違いについて説明する。
As described above, in the present invention, the vertical
図9は、特許文献1に開示されている従来技術を発展させた装置の構成図である。既に説明した通り、特許文献1に開示されている装置は走査線変換装置である。そのため、入力画像の水平方向画素数とデジタル表示ディスプレイの水平方向表示画素数とが異なる場合、そのままでは画像を表示することができない。そこで、図9に示すように、特許文献1に開示されている装置を2つ直列に接続する。前段の装置は垂直方向画素数変換装置とし、後段の装置は画像を90度回転して水平方向画素数変換装置とすれば、画像を表示することが可能になると推測される。しかしながら、この場合は、図9に示すように、垂直方向画素数変換装置と水平方向画素数変換装置の両方に、斜め線検出等に用いるm×n画素抽出部304及び307が必要になる。m×n画素抽出部304及び307はラインバッファにより構成されており、ハイビジョン映像などの水平方向画素数が大きい画像では、ラインバッファに必要なメモリ容量が非常に大きくなり、装置のコスト増大の主要因となってしまう問題点がある。加えて、垂直方向拡大後の画素を使用して斜め線を検出することになるため、垂直方向の拡大率が大きいほど、垂直方向拡大後の隣接画素間の画素値の差は小さくなりやすい。その結果、水平方向画素数変換装置のm×n画素抽出部307における斜め線の検出精度が低下してしまう問題点を有している。それに対して、本発明では、図1(a)に示すように、装置全体の回路規模の多くの割合を占めるm×n画素抽出部307に相当する処理部が存在しない。そのため、回路規模の削減による装置コストの削減が可能である。
FIG. 9 is a configuration diagram of an apparatus obtained by developing the prior art disclosed in
図10は、特許文献2に開示されている従来技術と本発明との違いを簡単に説明するための概念図である。既に説明した通り、特許文献2に開示されている従来方法では、垂直方向の拡大処理の結果を水平方向の拡大処理に反映することができない。それに対して、本発明では、図10に示すように、白の元画素11と黒の元画素15とを用いてグレーの拡大後画素14を生成した後、このグレーの拡大後画素14と白の元画素12とを用いて淡いグレーの拡大後画素13を生成することができる。すなわち、本発明によれば、垂直方向の拡大処理の結果が水平方向の拡大処理に反映されるので、特許文献2に開示されている従来技術に比べて良好な画質を提供することが可能である。
FIG. 10 is a conceptual diagram for briefly explaining the difference between the prior art disclosed in
なお、ここでは、垂直方向拡大処理を行った後に水平方向拡大処理を行うこととしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、水平方向拡大処理を行った後に垂直方向拡大処理を行う必要がある場合は、斜め線処理付垂直方向拡大部301と斜め線処理付水平方向拡大部302とを入れ替えることも可能である。この場合、水平方向の拡大処理の結果が垂直方向の拡大処理に反映されることになるのはいうまでもない。
Here, the horizontal enlargement process is performed after the vertical enlargement process, but the present invention is not limited to this. That is, when it is necessary to perform the vertical direction enlargement process after performing the horizontal direction enlargement process, the vertical
101…出力画素位置決定部
102…m×n画素抽出部
103…垂直拡大用斜め線検出部
104…水平拡大用斜め線検出部
105…垂直拡大用斜め線処理部
106…垂直方向拡大フィルタ部
107…水平拡大用斜め線処理部
108…水平方向拡大フィルタ部
301…斜め線処理付垂直方向拡大部
302…斜め線処理付水平方向拡大部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
拡大後画像に含まれる画素の位置である出力画素位置を決定する決定部と、
前記出力画素位置周辺の所定数の入力画素群を抽出する抽出部と、
前記出力画素位置と前記所定数の入力画素群とに基づいて垂直方向及び水平方向のうちの一方に前記斜め線処理付きの拡大処理を行う第1の拡大部と、
前記出力画素位置と前記抽出部により抽出された所定数の入力画素群とに基づいて第2の斜め線を検出し、前記出力画素位置と前記第2の斜め線と前記第1の拡大部の拡大処理結果とに基づいて拡大後画素を生成することにより垂直方向及び水平方向のうちの他方に前記斜め線処理付きの拡大処理を行う第2の拡大部と、を備えたことを特徴とする画像処理装置。 An image processing apparatus that realizes enlargement processing with diagonal line processing by performing interpolation processing using correlation between pixel pairs on diagonal lines included in an input image,
A determination unit that determines an output pixel position that is a position of a pixel included in the enlarged image;
An extraction unit for extracting a predetermined number of input pixel groups around the output pixel position;
A first enlargement unit that performs an enlargement process with oblique line processing in one of a vertical direction and a horizontal direction based on the output pixel position and the predetermined number of input pixel groups;
A second diagonal line is detected based on the output pixel position and a predetermined number of input pixel groups extracted by the extraction unit, and the output pixel position, the second diagonal line, and the first enlargement unit And a second enlargement unit that performs enlargement processing with diagonal line processing in the other of the vertical direction and the horizontal direction by generating post-enlargement pixels based on the enlargement processing result. Image processing device.
前記第2の拡大部は、水平方向に前記斜め線処理付きの拡大処理を行う
ことを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。 The first enlargement unit performs an enlargement process with the oblique line process in a vertical direction,
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the second enlargement unit performs the enlargement process with the diagonal line process in a horizontal direction.
前記第2の拡大部は、前記所定数の入力画素群に含まれる斜め線である第2の斜め線を検出する水平拡大用斜め線検出部と、前記第2の斜め線と前記第1の拡大部の拡大処理結果とに基づいて前記出力画素位置と水平方向に隣接するライン上の画素を前処理画素として生成する水平拡大用斜め線処理部と、前記第2の斜め線上の画素に基づいて水平方向拡大後画素を生成する水平方向拡大フィルタ部とを備えた
ことを特徴とする請求項2記載の画像処理装置。 The first enlargement unit detects a first oblique line, which is an oblique line included in the predetermined number of input pixel groups, and an output based on the first oblique line and the output based on the first oblique line A vertical enlargement diagonal line processing unit that generates pixels on a line adjacent to the pixel position in the vertical direction as a preprocessing pixel, and a vertical enlargement that generates a post-vertical enlargement pixel based on the pixels on the first diagonal line With a filter section,
The second enlargement unit includes a horizontal enlargement oblique line detection unit that detects a second oblique line that is an oblique line included in the predetermined number of input pixel groups, the second oblique line, and the first oblique line. Based on a horizontal enlargement diagonal line processing unit that generates a pixel on a line adjacent to the output pixel position in the horizontal direction as a preprocessing pixel based on an enlargement processing result of the enlargement unit, and a pixel on the second diagonal line The image processing apparatus according to claim 2, further comprising a horizontal enlargement filter unit that generates pixels after horizontal enlargement.
前記水平拡大用斜め線検出部は、前記所定数の入力画素群のうち前記出力画素位置と水平方向に隣接するh画素目及びh+1画素目上の入力画素対を通り、かつ、連続する2つの前記垂直方向拡大後画素間を通る斜め線を前記第2の斜め線として検出する
ことを特徴とする請求項3記載の画像処理装置。 The vertical enlargement oblique line detection unit detects an oblique line passing through an input pixel pair on the v-th line and the (v + 1) -th line adjacent to the output pixel position in the vertical direction in the predetermined number of input pixel groups. Detected as diagonal lines,
The horizontal enlargement oblique line detection unit passes through the input pixel pair on the h pixel and the h + 1 pixel adjacent to the output pixel position in the horizontal direction in the predetermined number of input pixel groups, and two continuous pixels. The image processing apparatus according to claim 3, wherein an oblique line passing between the pixels after the vertical enlargement is detected as the second oblique line.
前記水平拡大用斜め線検出部は、複数の前記第2の斜め線及び連続する2つの前記垂直方向拡大後画素対の中からその画素対の差分絶対値が最小となる相関を検出する
ことを特徴とする請求項4記載の画像処理装置。 The vertical enlargement diagonal line detection unit detects a correlation that minimizes the absolute value of the difference between the pixel pair from the plurality of first diagonal lines,
The horizontal enlargement oblique line detection unit detects a correlation that minimizes the absolute value of the difference between the pixel pair from the plurality of the second oblique lines and the two consecutive pixel enlargements in the vertical direction. The image processing apparatus according to claim 4, wherein:
前記水平拡大用斜め線処理部は、前記出力画素位置の水平方向距離に応じた重み付けをする
ことを特徴とする請求項5記載の画像処理装置。 The vertical enlargement oblique line processing unit performs weighting according to a vertical distance of the output pixel position ,
The horizontal enlarging oblique line processing unit, an image processing apparatus according to claim 5, wherein the you weighted according to the horizontal distance of the output pixel position.
前記水平方向拡大フィルタ部は、前記出力画素位置の水平方向距離に応じた重み付けをして前記水平方向拡大後画素を生成する
ことを特徴とする請求項3記載の画像処理装置。 The vertical enlargement filter unit generates the post-vertical enlargement pixel by weighting according to a vertical distance of the output pixel position,
The image processing apparatus according to claim 3, wherein the horizontal enlargement filter unit generates the post-horizontal enlargement pixel by performing weighting according to a horizontal distance of the output pixel position.
拡大後画像に含まれる画素の位置である出力画素位置を決定する決定ステップと、
前記出力画素位置周辺の所定数の入力画素群を抽出する抽出ステップと、
前記出力画素位置と前記所定数の入力画素群とに基づいて垂直方向及び水平方向のうちの一方に前記斜め線処理付きの拡大処理を行う第1の拡大ステップと、
前記出力画素位置と前記抽出ステップで抽出された所定数の入力画素群とに基づいて第2の斜め線を検出し、前記出力画素位置と前記第2の斜め線と前記第1の拡大ステップの拡大処理結果とに基づいて拡大後画素を生成することにより垂直方向及び水平方向のうちの他方に前記斜め線処理付きの拡大処理を行う第2の拡大ステップと、を備えたことを特徴とする画像処理方法。 An image processing method for realizing enlargement processing with diagonal line processing by performing interpolation processing using correlation between pixel pairs on diagonal lines included in an input image,
A determination step of determining an output pixel position that is a position of a pixel included in the image after enlargement;
An extraction step of extracting a predetermined number of input pixel groups around the output pixel position;
A first enlargement step for performing enlargement processing with diagonal line processing in one of a vertical direction and a horizontal direction based on the output pixel position and the predetermined number of input pixel groups;
A second diagonal line is detected based on the output pixel position and a predetermined number of input pixel groups extracted in the extraction step, and the output pixel position, the second diagonal line, and the first expansion step are detected. And a second enlargement step for performing enlargement processing with diagonal line processing in the other of the vertical direction and the horizontal direction by generating post-enlargement pixels based on the enlargement processing result. Image processing method.
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