JP5588650B2 - シャープネス補正装置及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、映像表示装置に関し、特に映像表示装置における画像鮮明度の改善方法、さらに詳細には、シャープネス（ｓｈａｒｐｎｅｓｓ）補正装置及びその方法に関する。

一般に、映像表示装置において、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅｓ）のようなデジタル映像表示装置は、外部から入力されたＴＶ放送信号、ビデオカード（ｖｉｄｅｏ ｃａｒｄ）から印加された信号などを含む映像信号を表示する。また、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）プレーヤ、セットトップボックスなどのような多様な外部入力装置を介して信号が入力されて表示することができる。

このような映像表示装置は、ビデオ信号処理部を備えており、外部から入力される信号が表示されるために適した形態にフォーマットを変換する。ビデオ信号処理部はスケーラ部を備え、入力信号が表示装置に適合するよう解像度を調整し、入力信号をＲＧＢまたはＹＣｂＣｒに変換し、最終の出力フォーマットに入力信号フォーマットを変換する。また、映像信号のコントラスト（ｃｏｎｔｒａｓｔ）を向上させることでシャープネスを決定する。

映像表示装置で出力される映像信号において、シャープネスは、ユーザが満足するレベルの画像を表示するための重要な要素となる。ユーザの立場としては、高音質のみならず、特別なノイズなく、高画質の映像を鮮明に出力させる映像表示装置を好むためである。したがって、シャープネスの優れた画像を出力することが先決課題である。シャープネスは、学術用語で鮮明度として解釈され得、映像の明暗境界部分の明確度（ｃｌｅａｒｎｅｓｓ）を示す。

しかし、今まで公知となっていた従来技術に係るシャープネス改善方法は、全体の画像に対して一括的に適用する方法を採用しているが、このような改善方法は、画像特性ごとに改善される程度が異なり得る。画像特性は、全体画像において位置ごとに相異なり得るため、このような特性を考慮せず一括的にシャープネス改善方法を適用した場合、画像特性に応じてシャープネスの改善程度が異なることによってノイズが発生する虞がある。

関連する技術は、例えば、韓国公開特許第１０−２００６−００９７３２７号公報（特許文献１）、および、韓国公開特許第１０−２００６−００９１６３７号公報（特許文献２）に記載されている。

韓国公開特許第１０−２００６−００９７３２７号公報 韓国公開特許第１０−２００６−００９１６３７号公報

本発明は、従来技術に係る問題点を解決するために提案されたものであって、その目的は、画像の特性別にシャープネスを明確に強調することのできる最適化された鮮明度の映像を表示できる映像表示装置のシャープネス補正装置及び方法を提供することである。

前述した目的を達成するための一側面に係る本発明は、輝度信号と色相信号とに分離された画像データが入力され、特定の領域内に含まれたセルの輝度信号及び色相信号を用いてエッジ（ｅｄｇｅ）状態を分析するエッジ分析部と、前記エッジ状態に応じて、設定された鮮鋭マスクと前記セルの輝度信号とをマスク演算（ｍａｓｋ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）してシャープネス補正量を算出し、算出されたシャープネス補正量と前記セルの輝度信号とを合算して前記セルの輝度信号のシャープネスを補正するシャープネス補正部とを備えるシャープネス補正装置を提供する。

また、前述した目的を達成するための他の側面に係る本発明は、輝度信号と色相信号とに分離された画像データが入力され、特定の領域内に含まれたセルの輝度信号及び色相信号を用いてエッジ（ｅｄｇｅ）状態を分析するステップと、前記エッジ状態に応じて、設定された鮮鋭マスクと前記セルの輝度信号とをマスク演算してシャープネス補正量を算出し、算出されたシャープネス補正量と前記セルの輝度信号とを合算して前記セルの輝度信号のシャープネスを補正するステップとを含むシャープネス補正方法を提供する。

本発明によると、画像のエッジ状態に応じて特性化された鮮鋭マスクを使用してシャープネス補正量を算出し、このように算出されたシャープネス補正量を基準値とし、この基準値に応じてユーザ重み付け値を適切に付加して画像のシャープネスを改善させることによって、ノイズが発生せずにも最適化された鮮明度の映像を獲得することができる。

本発明の実施形態に係るシャープネス補正装置を示す構成図である。 本発明の実施形態に係る画像処理方式に適用された特定領域を示す図である。 図２に示された３×３領域を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像のエッジ状態を説明するために示す図である。 本発明の実施形態に係る画像のエッジ状態を説明するために示す図である。 本発明の実施形態に係る画像のエッジ状態を説明するために示す図である。 本発明の実施形態に係る画像のエッジ状態を説明するために示す図である。 本発明の実施形態に係る画像のエッジ状態を説明するために示す図である。 本発明の実施形態に係る画像のエッジ状態を説明するために示す図である。 本発明の実施形態に係る画像のエッジ状態を説明するために示す図である。 本発明の実施形態に係る画像のエッジ状態を説明するために示す図である。 図１に示されたシャープネス補正部１３０を示す構成図である。 図１に示されたシャープネス補正部１３０を示す構成図である。 図１に示されたシャープネス補正部１３０を示す構成図である。 本発明の実施形態に係る鮮鋭マスクを示す図である。 本発明の実施形態に係るマスク演算を説明するために示す図である。 本発明の実施形態に係るシャープネス補正方法を説明するために示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るネガティブユーザ重み付け値及びポジティブユーザ重み付け値を説明するために示す図である。 本発明の実施形態に係るネガティブユーザ重み付け値及びポジティブユーザ重み付け値を説明するために示す図である。

以下、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明の技術的な思想を容易に実施できる程度で詳説するために、本発明の最も好ましい実施形態を添付した図面を参照して説明する。また、明細書の全体にわたって同じ図面符号（または、参照符号）に表記された部分は同じ要素を示す。

図１は、本発明の実施形態に係るシャープネス補正装置を説明するために示すブロック図である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係るシャープネス補正装置は、輝度信号と色相信号とに分離された画像データの入力を受け取って、特定の領域内に含まれたセルの輝度信号及び色相信号を用いてエッジ（ｅｄｇｅ）状態を分析するエッジ分析部１２０と、エッジ状態に応じて設定された鮮鋭マスク（ｓｈａｒｐｅｎ ｍａｓｋ）及びセルの輝度信号をマスク演算（ｍａｓｋ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）してシャープネス補正量を算出し、算出されたシャープネス補正量とセルの輝度信号を合算し、セルの輝度信号のシャープネスを補正して出力するシャープネス補正部１３０とを備える。

また、本発明の実施形態に係るシャープネス補正装置は、ＲＧＢ画像データＲＧＢ＿ＩＮが入力され、ＲＧＢ画像データＲＧＢ＿ＩＮを輝度信号と色相信号とに分離された画像データに変換する第１色空間変換部１１０と、シャープネス補正部１３０を介してシャープネス補正された輝度信号、及び第１色空間変換部１１０から出力された色相信号をＲＧＢ画像データＲＧＢ＿ＯＵＴに変換して出力する第２色空間変換部１４０とを更に備える。

輝度信号と色相信号とに分離された画像データは、ＹＣｂＣｒ、ＨＳＶおよびＨＳＩ画像データのいずれか１つであり得る。例えば、ＹＣｂＣｒ画像データにおいて、輝度信号はＹ信号になり、色相信号はＣ信号（Ｃｈｒｏｍｉｎａｎｃｅ ｓｉｇｎａｌ）となる。輝度信号は、カラーテレビまたはビデオシステムで画像の明暗を示す電気信号を意味し、カラーテレビまたはビデオシステムでは、伝送信号の周波数の帯域幅を節減するため、輝度信号に色情報を示す信号を重複して伝送する。このとき、明るさ情報を示す信号をＹ信号といい、色情報を示す信号成分をＣ信号という。

以下、説明の便宜のためにＹＣｂＣｒ画像データを一例に挙げて説明する。

エッジ分析部１２０は、特定セルと、この特定セルに左右方向（Ｘ軸方向）に隣接して配置された少なくとも１つのセルとの輝度信号Ｙレベルの差異を用いて１次微分値及び２次微分値を算出し、算出された１次微分値及び２次微分値を用いてエッジ状態が垂直ライン（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｌｉｎｅ）であるかを判別する。

また、エッジ分析部１２０は、特定セルと、この特定セルに上下方向（Ｙ軸方向）に隣接して配置された少なくとも１つのセルとの輝度信号Ｙレベルの差異を用いて１次微分値及び２次微分値を算出し、算出された１次微分値及び２次微分値を用いてエッジ状態が水平ライン（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｌｉｎｅ）であるかを判別する。

また、エッジ分析部１２０は、特定セルと、この特定セルに対角線方向に隣接して配置された少なくとも１つのセルとの輝度信号Ｙレベルの差異を用いて１次微分値を算出し、算出された１次微分値を用いてエッジ状態が対角線ライン（ｄｉａｇｏｎａｌ ｌｉｎｅ）であるかを判別する。

図２及び図３を結びつけてエッジ分析部１２０の動作特性に対して具体的に説明する。

図２は、１つのフレーム画像データを示す図面であって、図３は、図２に示された３×３領域を示す図面である。図２において、Ｘ＿ＳＩＺＥは、１つのフレーム内でＸ軸方向に配置されたセルの個数であって、解像度に応じて決定される。例えば、解像度が２４０×１２０である場合、Ｘ＿ＳＩＺＥは２４０になる。図３において、３×３領域は画像処理のための特定領域であって、制限がない。例えば、５×５領域または７×７領域で画像処理することもできる。ただし、領域が大きければ大きいほどハードウェア（ｈａｒｄｗａｒｅ）のサイズが増加するため、ハードウェア面を考慮して可能であれば小さな領域で画像処理を行なうことが好ましい。ここでは、一例として３×３領域で画像処理を行う方法に対して説明する。

エッジ分析部１２０は、入力される３×３領域のＹ信号の入力を受け取って、３×３領域内に存在するＹ信号を用いてエッジ状態を分析する。エッジ状態は、エッジの存在有無及びエッジの形態を含む。例えば、エッジの形態は大きく、ライン性のエッジ及び非ライン性のエッジに分離される。ライン性のエッジは、水平ライン、垂直ライン、及び対角線ラインに更に分離され、エッジの強度に応じて薄いライン（ｔｈｉｎ ｌｉｎｅ）及び厚いライン（ｔｈｉｃｋ ｌｉｎｅ）に分離される。

図４は、エッジの形態を示している。同図において、「Ｗ」は明るい領域であり、「Ｂ」は暗い領域を示す。図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄ、図４Ｇ、及び図４Ｈは、ライン性のエッジに該当し、図４Ｅ及び図４Ｆは、方向性のない非ライン性のエッジに該当する。ライン性のエッジで図４Ａ及び図４Ｇは水平ラインであり、図４Ｂおよび図４Ｈは垂直ラインであり、図４Ｃ及び図４Ｄは対角線ラインに該当する。また、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、及び図４Ｄは、ライン性のエッジにおける薄いラインに該当し、図４Ｇ及び図４Ｈは厚いラインに該当する。

エッジの有無及び形態を分析するときには、画像の１次微分値及び２次微分値を利用する。

３×３領域において、Ｙ信号を利用した１次微分値及び２次微分値は、下記の数式により求め得る。下記の数式は、図３に示された３×３領域においてＸ、Ｙ座標を基本とする。

Ｘ軸の１次微分値をＦＤＸ、Ｘ軸の２次微分値をＳＤＸ、Ｙ軸の１次微分値をＦＤＹ、Ｙ軸の２次微分値をＳＤＹ、左上右下対角線の１次微分値をＦＤＬＲ、右上左下対角線の１次微分値をＦＤＲＬとする。また、下記数式において、Ｙは輝度信号であり、Ｘ＿ＳＩＺＥは入力される画像のＸ軸解像度であり、ｉ及びｊは重心座標であって、ｉはＸ軸座標、ｊはＹ軸座標、ｋは［（ｊ×Ｘ＿ＳＩＺＥ）＋（ｉ）］を示す。

前記数１、数２、数３の内容は類似している。ただし、Ｘ軸、Ｙ軸の１次微分値及び２次微分値の算出において、参照するセルが異なるように表現したものである。

一例として、数１においてＸ軸の１次微分値及び２次微分値を用いて垂直ラインの有無を判別し、Ｙ軸の１次微分値及び２次微分値を用いて水平ライン有無を判別する。同様に、左上右下／右上左下対角線の１次微分値を用いて対角線ラインの有無を判別する。そして、Ｘ軸／Ｙ軸の１次／２次微分値と、左上右下／右上左下対角線の１次微分値とをあらかじめ設定した複数の閾値（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｖａｌｕｅ）と比較してエッジの有無及び形態を判別し、これを用いてエッジの強度、すなわち厚いラインであるか、または薄いラインであるかを判別する。

下記の表１は数１において、１次／２次微分値を用いてエッジ状態を分析した結果を示す。

前記表１で示す条件は例示であって、条件の個数は制限されずに加減され得る。

本例示においては、エッジ状態の特性による画像の区別を合計５つに分けている。ここで、条件１が最も高い優先順位を有し、条件５が最も低い優先順位を有する。すなわち、条件１、条件２、条件３、条件４、条件５に行くほど優先順位が低くなる。かかるエッジ状態の分析結果にしたがって、シャープネス補正方法が異なってくる。

表１において、条件は、あらかじめ設定された複数の閾値を用いて分離する。ここで、閾値は相異なるレベル値に設定され、条件の個数に対応するように５つのレベル値に分離され得る。各閾値は、数１で算出された１次／２次微分値と比較され、その比較結果に応じて、エッジの有無及び形態に対応して条件が整合される。

条件１は、エッジ状態が強い境界（強いエッジ）であって、厚いラインよりも高いエッジ成分値を有する。条件２は、薄いラインエッジに該当する。条件３は、極度に安定化した領域及び肌色に該当する。極度に安定化した領域は、境界のない領域に該当する。肌色は色相信号を用いて分離し、その基準は、第１色空間変換部１１０において使用している色座標系により異なり得る。本実施形態で例示したＹＣｂＣｒの場合には、該当セルの輝度信号及び色相信号Ｃｂ、Ｃｒにより決定される。例えば、９０＜Ｃｂ＜１３５、８５＜Ｃｒ＜１７５を満足すれば肌色に該当するものとみなす。条件４は、安定化した領域に該当する。安定化した領域は、非ライン性のエッジであって、様々な方向性エッジを含むが、比較的にエッジ成分値の小さな安定化した領域を示す。条件５は、厚いラインエッジまたは非ライン性のエッジを含むが、比較的エッジ成分値の大きい領域を示す。

図５ないし図７は、シャープネス補正部１３０の構成を説明するために示す構成図である。

図５に示すように、シャープネス補正部１３０は、エッジ分析部１２０を介して分析されたエッジ状態に応じて設定された鮮鋭マスクを選択する鮮鋭マスク選択部１３１と、選択された鮮鋭マスク及びエッジ分析部１２０から入力されるセルの輝度信号Ｙ＿ＩＮを一対一のマスク演算し、セルの輝度信号Ｙ＿ＩＮに対するシャープネス補正量を算出するシャープネス補正量算出部１３２と、シャープネス補正量に設定された初期重み付け値ＰＤ＿ＲＡＴＩＯを付加する初期重み付け値付加部１３３と、初期重み付け値ＰＤ＿ＲＡＴＩＯが付加されたシャープネス補正信号ＹＥＮＨ及びセルの輝度信号Ｙ＿ＩＮを合算して出力する合算部１３４とを備える。

また、図６に示すように、シャープネス補正部１３０Ｂは、初期重み付け値付加部１３３と合算部１３４との間に初期重み付け値ＰＤ＿ＲＡＴＩＯが付加されたシャープネス補正量をシャープネス基準値として設定し、シャープネス基準値に応じてシャープネス基準値に対して設定されたネガティブユーザ重み付け値及びポジティブユーザ重み付け値ＵＤ＿Ｎ＿ＲＡＴＩＯ、ＵＤ＿Ｐ＿ＲＡＴＩＯを付加するユーザ重み付け値付加部２３４と、シャープネス基準値とネガティブユーザ重み付け値及びポジティブユーザ重み付け値ＵＤ＿Ｎ＿ＲＡＴＩＯ、ＵＤ＿Ｐ＿ＲＡＴＩＯが付加されたシャープネス基準値のいずれか１つを選択してシャープネス補正信号ＹＥＮＨとして出力する選択部２３５とを更に備え得る。

また、図７に示すように、シャープネス補正部１３０は、初期重み付け値付加部１３３と合算部１３４との間に初期重み付け値ＰＤ＿ＲＡＴＩＯが付加されたシャープネス補正量をシャープネス基準値として設定し、シャープネス基準値に設定されたネガティブユーザ重み付け値ＵＤ＿Ｎ＿ＲＡＴＩＯを付加するネガティブ重み付け値付加部３３４と、シャープネス基準値及びネガティブユーザ重み付け値ＵＤ＿Ｎ＿ＲＡＴＩＯが付加されたシャープネス基準値のいずれか１つを選択して出力する第１選択部３３５と、第１選択部３３５により選択されたシャープネス基準値にポジティブユーザ重み付け値ＵＤ＿Ｐ＿ＲＡＴＩＯを付加するポジティブ重み付け値付加部３３６と、第１選択部３３５により選択されたシャープネス基準値及びポジティブユーザ重み付け値ＵＤ＿Ｐ＿ＲＡＴＩＯが付加されたシャープネス基準値のいずれか１つを選択してシャープネス補正信号ＹＥＮＨとして出力する第２選択部３３７とを更に備え得る。

図５ないし図７において、鮮鋭マスク選択部１３１は、エッジ状態をあらかじめ勘案して設定された鮮鋭マスクの中から、入力されるエッジ状態に応じていずれか１つを選択する。

鮮鋭マスクは、図８に示すように、特定領域のセルと一対一で対応する係数を有するマトリックスからなる。例えば、３×３領域の場合、３×３マトリックスからなる。マトリックスの形態は制限されず、特定領域のサイズに応じて決定される。例えば、３×３形態、５×５形態、７×７形態のマトリックスが使用可能である。また、マトリックスを構成している係数は加減が可能であり、これらの合計は「０」となる。

シャープネス補正量算出部１３２は、入力されるセルの輝度信号Ｙ＿ＩＮと選択された鮮鋭マスクとを一対一でマスク演算し、シャープネス補正量を算出する。図９は、マスク演算の例示を示している。同図に示すように、Ｙ_５に対するマスク演算が行なわれると仮定すると、Ｙ_５に対するシャープネス補正量ＮＥＷ＿Ｙ_５は下記の数４の通りである。

ここで、Ｙ_１〜Ｙ_９は、各セルの輝度信号Ｙ＿ＩＮのレベル値であり、ｍ_１〜ｍ_９は、鮮鋭マスクのマトリックス係数である。

シャープネス補正量算出部１３２を介して算出されたシャープネス補正量のみではシャープネス補正が安定的に行われず、画像に応じて希望しない結果を招く虞がある。これに伴い、シャープネス補正量に初期重み付け値ＰＤ＿ＲＡＴＩＯを付加することが好ましく、初期重み付け値ＰＤ＿ＲＡＴＩＯを付加して画像に含まれている境界面を強く表現する。

初期重み付け値付加部１３３は、シャープネス補正量に初期重み付け値ＰＤ＿ＲＡＴＩＯを乗算してシャープネス基準値を算出する。ここで、シャープネス基準値はポジティブ値（正の値）、またはネガティブ値（負の値）であり得る。このとき、初期重み付け値ＰＤ＿ＲＡＴＩＯは０〜１間の値を有する。

例えば、図１１Ａに示すように、上下部に各々境界面（円形の点線参照）が存在している画像に対し、初期重み付け値ＰＤ＿ＲＡＴＩＯを付加すると、１１Ｂに示すように、画像の境界面がＡ＿ＰＯＳ、Ｂ＿ＰＯＳ、Ａ＿ＮＥＧ、及びＢ＿ＮＥＧのように拡張する。ここで、Ａ＿ＰＯＳ、Ｂ＿ＰＯＳはポジティブ値に該当し、Ａ＿ＮＥＧ、Ｂ＿ＮＥＧはネガティブ値に該当する。すなわち、ポジティブ値の場合、ポジティブ改善（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）に該当し、ネガティブ値の場合、ネガティブ改善（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）に該当する。

図６において、ユーザ重み付け値付加部２３４は、シャープネス基準値に応じて選択的にネガティブユーザ重み付け値及びポジティブユーザ重み付け値ＵＤ＿Ｎ＿ＲＡＴＩＯ、ＵＤ＿Ｐ＿ＲＡＴＩＯを付加する。ネガティブユーザ重み付け値及びポジティブユーザ重み付け値ＵＤ＿Ｎ＿ＲＡＴＩＯ、ＵＤ＿Ｐ＿ＲＡＴＩＯは、重み付け値レベルを相違にして様々なステップに分けられる。

また、過度な改善（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）を防止するために、シャープネス基準値の範囲を参照してネガティブユーザ重み付け値及びポジティブユーザ重み付け値ＵＤ＿Ｎ＿ＲＡＴＩＯ、ＵＤ＿Ｐ＿ＲＡＴＩＯを乗算する。

ユーザ重み付け値付加部２３４は、ネガティブ重み付け値付加部２３４−１及びポジティブ重み付け値付加部２３４−２を備える。ネガティブ重み付け値付加部２３４−１は、シャープネス基準値にネガティブユーザ重み付け値ＵＤ＿Ｎ＿ＲＡＴＩＯを付加する。ポジティブ重み付け値付加部２３４−２は、ポジティブユーザ重み付け値ＵＤ＿Ｐ＿ＲＡＴＩＯを付加する。このとき、ポジティブユーザ重み付け値ＵＤ＿Ｐ＿ＲＡＴＩＯ及びネガティブユーザ重み付け値ＵＤ＿Ｎ＿ＲＡＴＩＯは、０〜１間の値を有する。

図１１Ｂにおいて、シャープネス基準値がＢ＿ＮＥＧに該当する場合、ネガティブユーザ重み付け値ＵＤ＿Ｎ＿ＲＡＴＩＯを付加してＡ＿ＮＥＧに改善させ、シャープネス基準値がＢ＿ＰＯＳに該当する場合、ポジティブユーザ重み付け値ＵＤ＿Ｐ＿ＲＡＴＩＯを付加してＡ＿ＰＯＳに改善させることができる。

例えば、ネガティブ改善条件は［絶対値（絶対値（シャープネス基準値）−Ｙ＿ＩＮ）＜ＴＨＤ］であれば、０〜１間の値を有するネガティブユーザ重み付け値ＵＤ＿Ｎ＿ＲＡＴＩＯを適用し、それ以外では「１」を適用する。ポジティブ改善条件は、［（シャープネス基準値）＞ＴＨＢ］であれば、０〜１間の値を有するポジティブユーザ重み付け値ＵＤ＿Ｐ＿ＲＡＴＩＯを適用し、それ以外では「１」を適用する。ここで、ＴＨＤは、ブラック領域（暗い領域（ｄａｒｋａｒｅａ））の閾値、ＴＨＢは、ホワイト領域（明るい領域（ｂｒｉｇｈｔ ａｒｅａ））の閾値を意味する。例えば、ＴＨＤは５０であり、ＴＨＢは４０であり得る。

図６において、選択部２３５は、シャープネス基準値に応じてユーザ重み付け値の付加されたシャープネス基準値と、ユーザ重み付け値が付加されていないシャープネス基準値（または、ユーザ重み付け値「１」が付加されたシャープネス基準値）とのうち、いずれか１つを選択する。選択部２３５は、輝度信号Ｙ＿ＩＮとシャープネス基準値とを比較して、入力されるシャープネス基準値のいずれか１つを選択する。

図７において、ネガティブ重み付け値付加部３３４は、初期重み付け値付加部１３３を介して出力されるシャープネス補正量にネガティブユーザ重み付け値ＵＤ＿Ｎ＿ＲＡＴＩＯを付加する。第１選択部３３５は、ネガティブ改善信号Ｎ＿ＥＮＨＣに応答し、ネガティブユーザ重み付け値ＵＤ＿Ｎ＿ＲＡＴＩＯが付加されたシャープネス基準値、及びネガティブユーザ重み付け値ＵＤ＿Ｎ＿ＲＡＴＩＯが付加されないシャープネス基準値（または、ネガティブユーザ重み付け値「１」が付加されたシャープネス基準値）のいずれか１つを選択して出力する。

ポジティブ重み付け値付加部３３６は、第１選択部３３５を介して出力されるシャープネス基準値にポジティブユーザ重み付け値ＵＤ＿Ｐ＿ＲＡＴＩＯを付加する。第２選択部３３７は、ポジティブ改善信号Ｐ＿ＥＮＨＣに応答し、ポジティブユーザ重み付け値ＵＤ＿Ｐ＿ＲＡＴＩＯが付加されたシャープネス基準値、及びポジティブユーザ重み付け値ＵＤ＿Ｐ＿ＲＡＴＩＯが付加されないシャープネス基準値（または、ポジティブユーザ重み付け値「１」が付加されたシャープネス基準値）のうち、いずれか１つを選択して出力する。

ネガティブ改善信号Ｎ＿ＥＮＨＣは、初期重み付け値付加部１３３から出力されるシャープネス基準値及び輝度信号Ｙ＿ＩＮに応じて決定され、ポジティブ改善信号Ｐ＿ＥＮＨＣは、第１選択部３３５から出力されるシャープネス基準値及び輝度信号Ｙ＿ＩＮに応じて決定される。

図１０は、エッジ状態分析及びマスク演算までの動作を示すフローチャートである。

図１０に示すように、まずは、エッジ状態を分析する（Ｓ１０１）。エッジ状態の分析後、優先的に現セルのエッジ状態が表１において条件１に該当するかを判断する（Ｓ１０２）。判断の結果、条件１に該当する場合（Ｓ１０２：はい）、入力された輝度信号Ｙ＿ＩＮをバイパス（ｂｙ ｐａｓｓ）させる（Ｓ１０３）。条件１に該当せず（Ｓ１０３：いいえ）条件２に該当する場合（Ｓ１０４：はい）、図８に示されたＰＲＯＣ１に該当する鮮鋭マスクを用いてマスク演算を行う（Ｓ１０５）。

条件２に該当せず（Ｓ１０４：いいえ）条件３に該当する場合（Ｓ１０６：はい）、入力される輝度信号Ｙ＿ＩＮをバイパスさせる（Ｓ１０７）。条件３に該当せず（Ｓ１０６：いいえ）条件４に該当する場合（Ｓ１０８：はい）、図８に示されたＰＲＯＣ１に該当する鮮鋭マスクを用いてマスク演算を行う（Ｓ１０９）。条件４にも該当しない場合（Ｓ１０８：いいえ）、条件５であるとみなし、図８に示されたＰＲＯＣ２に該当する鮮鋭マスクを用いてマスク演算を行う（Ｓ１１０）。

以上で説明したように、本発明の技術的な思想は、好ましい実施形態から具体的に記述されたが、前記した実施形態はその説明のためのものであって、その制限のためのものでないことを注意すべきである。特に、より良い画質を獲得するためには、図１に示されたエッジ分析部１２０の前にノイズ・フィルタ（ｎｏｉｓｅ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）技法を利用することができ、第２色空間変換部１４０の前に多様なクリップ（ｃｌｉｐｐｉｎｇ）技法を利用することもできる。また、本発明は、ＴＦＴＬＣＤまたはＯＬＥＤ表示装置のみならず、その他の映像表示装置にも適用可能であることが分かる。このように、この技術分野の通常の専門家であれば本発明の技術思想の範囲内で多様な実施形態が可能であることを理解することができるのである。

１１０ 第１色空間変換部
１２０ エッジ分析部
１３０ シャープネス補正部
１４０ 第２色空間変換部
１３１ 鮮鋭マスク選択部
１３２ シャープネス補正量算出部
１３３ 初期重み付け値付加部
１３４ 合算部
２３４ ユーザ重み付け値付加部
２３５ 選択部
３３４ ネガティブ重み付け値付加部
３３５ 第１選択部
３３６ ポジティブ重み付け値付加部
３３７ 第２選択部

Claims (34)

1. 輝度信号と色相信号とに分離された画像データを入力され、フレーム内特定領域内に含まれたセルの輝度信号と色相信号を用いてエッジ（ｅｄｇｅ）の状態を分析するエッジ分析部と、
   多数のエッジ状態をあらかじめ考慮して複数の鮮鋭マスクを設定する鮮鋭マスク設定部と、
   前記エッジの状態によっていずれかの一つの鮮鋭マスクを選択し、前記選択された鮮鋭マスクと前記セルの輝度信号をマスク演算してシャープネス補正量を算出して、算出されたシャープネス補正量と前記セルの輝度信号を合算して前記特定領域内のセルの輝度信号のシャープネスを補正するシャープネス補正部と
   を備えるシャープネス補正装置において、
   前記エッジ分析部は、特定セルと、該特定セルに左右方向に隣接するよう配置された少なくとも１つのセルとの輝度信号レベルの差を用いて１次微分値及び２次微分値を算出し、算出された１次微分値及び２次微分値をあらかじめ設定された複数のしきい値と比較し前記エッジ状態が垂直ラインであるかを判別し、
   特定セルと、該特定セルに上下方向に隣接するよう配置された少なくとも１つのセルとの輝度信号レベルの差を用いて１次微分値及び２次微分値を算出し、算出された１次微分値及び２次微分値をあらかじめ設定された複数のしきい値と比較し前記エッジ状態が水平ラインであるかを判別することを特徴とするシャープネス補正装置。
2. 前記画像データは、ＹＣｒＣｂ、ＨＳＶ、およびＨＳＩ画像データの中から選択されたいずれか１つであることを特徴とする請求項１に記載のシャープネス補正装置。
3. 前記エッジ分析部は、特定セルと、該特定セルに対角線方向に隣接するよう配置された少なくとも１つのセルとの輝度信号レベルの差を用いて１次微分値を算出し、算出された１次微分値を用いて前記エッジ状態が対角線ラインであるかを判別することを特徴とする請求項１に記載のシャープネス補正装置。
4. 前記エッジ分析部は、特定セルと、該特定セルに左右方向及び上下方向に隣接するよう配置された少なくとも１つのセルとの輝度信号レベルの差を用いて１次微分値及び２次微分値を各々算出し、前記特定セルと、該特定セルに対角線方向に隣接するよう配置された少なくとも１つのセルとの輝度信号レベルの差の差を用いて１次微分値を算出し、算出された１次微分値及び２次微分値を用いて前記エッジ状態を判別することを特徴とする請求項１に記載のシャープネス補正装置。
5. 前記エッジ分析部は、前記算出された１次微分値及び２次微分値と、予め設定された複数の基準値とを各々比較し、前記エッジ状態がライン性のエッジまたは非ライン性のエッジであるかを判別することを特徴とする請求項４に記載のシャープネス補正装置。
6. 前記エッジ分析部は、前記算出された１次微分値及び２次微分値と、予め設定された複数の基準値とを各々比較し、前記エッジ状態が強い境界、薄いライン、肌色、極度に安定化した領域、安定化領域、厚いライン、及びその他の領域のいずれに該当するかを判別することを特徴とする請求項４に記載のシャープネス補正装置。
7. 前記エッジ分析部は、前記複数の基準値を用いて、前記強い境界、前記薄いライン、前記肌色、前記極度に安定化した領域、前記安定化領域、前記厚いライン、及びその他の領域の順の優先順位で判別することを特徴とする請求項６に記載のシャープネス補正装置。
8. 前記シャープネス補正部は、前記エッジ状態が前記強い境界、前記肌色、及び前記極度に安定化した領域のいずれかに該当する場合、該当セルの輝度信号をバイパスさせて出力することを特徴とする請求項６に記載のシャープネス補正装置。
9. 前記シャープネス補正部は、前記エッジ状態が前記薄いラインまたは前記安定化領域に該当する場合、前記マスク演算時において、前記エッジ状態が前記厚いライン及び前記その他の領域に該当する場合に比べて、前記鮮鋭マスクのマトリックス内に存在する係数のうち、「０」でない係数の数を少なくしてシャープネスを補正することを特徴とする請求項６に記載のシャープネス補正装置。
10. 前記鮮鋭マスクは、前記セルと一対一で対応する係数を有するマトリックスからなることを特徴とする請求項１に記載のシャープネス補正装置。
11. 前記係数の合計は、「０」であることを特徴とする請求項１０に記載のシャープネス補正装置。
12. 前記シャープネス補正部は、
    前記エッジ状態に応じて設定された鮮鋭マスクを選択する鮮鋭マスク選択部と、
    選択された鮮鋭マスク及び前記セルの輝度信号を一対一でマスク演算し、前記セルの輝度信号に対するシャープネス補正量を算出するシャープネス補正量算出部と、
    前記シャープネス補正量に設定された初期重み付け値を付加する初期重み付け値付加部と、
    前記初期重み付け値が付加されたシャープネス補正量と前記セルの輝度信号とを合算して出力する合算部と、
    を備えることを特徴とする請求項１に記載のシャープネス補正装置。
13. 前記シャープネス補正部は、
    前記エッジ状態に応じて設定された鮮鋭マスクを選択する鮮鋭マスク選択部と、
    選択された鮮鋭マスク及び前記セルの輝度信号を一対一でマスク演算し、前記セルの輝度信号に対するシャープネス補正量を算出するシャープネス補正量算出部と、
    前記シャープネス補正量に設定された初期重み付け値を付加する初期重み付け値付加部と、
    前記初期重み付け値が付加されたシャープネス補正量をシャープネス基準値として設定し、前記シャープネス基準値に応じて前記シャープネス基準値に対して設定されたユーザ重み付け値を付加するユーザ重み付け値付加部と、
    前記シャープネス基準値及び前記ユーザ重み付け値が付加されたシャープネス基準値のいずれか１つを選択して出力する選択部と、
    該選択部により選択されたシャープネス基準値と前記セルの輝度信号とを合算して出力する合算部と、
    を備えることを特徴とする請求項１に記載のシャープネス補正装置。
14. 前記シャープネス補正部は、
    前記エッジ状態に応じて設定された鮮鋭マスクを選択する鮮鋭マスク選択部と、
    選択された鮮鋭マスク及び前記セルの輝度信号を一対一でマスク演算し、前記セルの輝度信号に対するシャープネス補正量を算出するシャープネス補正量算出部と、
    前記シャープネス補正量に設定された初期重み付け値を付加する初期重み付け値付加部と、
    前記初期重み付け値が付加されたシャープネス補正量をシャープネス基準値として設定し、シャープネス基準値として設定されたネガティブユーザ重み付け値を付加するネガティブ重み付け値付加部と、
    前記シャープネス基準値及び前記ネガティブユーザ重み付け値が付加されたシャープネス基準値のいずれか１つを選択して出力する第１選択部と、
    該第１選択部により選択されたシャープネス基準値にポジティブユーザ重み付け値を付加するポジティブ重み付け値付加部と、
    前記第１選択部により選択されたシャープネス基準値及び前記ポジティブユーザ重み付け値が付加されたシャープネス基準値のいずれか１つを選択して出力する第２選択部と、
    該第２選択部により選択されたシャープネス基準値と前記セルの輝度信号とを合算して出力する合算部と、
    を備えることを特徴とする請求項１に記載のシャープネス補正装置。
15. 前記初期重み付け値は、０ないし１の間の値を有することを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれか１項に記載のシャープネス補正装置。
16. 前記ネガティブユーザ重み付け値及び前記ポジティブユーザ重み付け値は、０ないし１の間の値を有することを特徴とする請求項１４に記載のシャープネス補正装置。
17. ＲＧＢ画像データが入力され、前記ＲＧＢ画像データを前記輝度信号と色相信号とに分離された画像データに変換する第１色空間変換部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のシャープネス補正装置。
18. 前記シャープネス補正部を介して出力された輝度信号及び前記色相信号をＲＧＢ画像データに変換して出力する第２色空間変換部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のシャープネス補正装置。
19. 輝度信号と色相信号とに分離された画像データが入力され、フレーム内特定領域内に含まれたセルの輝度信号と色相信号を用いてエッジ（ｅｄｇｅ）の状態を分析するエッジ状態分析ステップと、
    多数のエッジ状態をあらかじめ考慮して複数の鮮鋭マスクを設定するステップと、
    前記エッジの状態によっていずれか一つの鮮鋭マスクを選択し、前記選択された鮮鋭マスクと前記セルの輝度信号をマスク演算してシャープネス補正量を算出して、算出されたシャープネス補正量と前記セルの輝度信号を合算して前記特定領域内のセルの輝度信号のシャープネスを補正するシャープネス補正ステップと、
    を含むシャープネス補正方法において、
    前記エッジ状態分析ステップでは、特定セルと、該特定セルに左右方向に隣接するよう配置された少なくとも１つのセルとの輝度信号レベルの差を用いて１次微分値及び２次微分値を算出し、算出された１次微分値及び２次微分値をあらかじめ設定された複数のしきい値と比較し前記エッジ状態が垂直ラインであるかを判別し、
    特定セルと、該特定セルに上下方向に隣接するよう配置された少なくとも１つのセルとの輝度信号レベルの差を用いて１次微分値及び２次微分値を算出し、算出された１次微分値及び２次微分値をあらかじめ設定された複数のしきい値と比較し前記エッジ状態が水平ラインであるかを判別することを特徴とするシャープネス補正方法。
20. 前記画像データは、ＹＣｒＣｂ、ＨＳＶ、及びＨＳＩ画像データの中から選択されたいずれか１つであることを特徴とする請求項１９に記載のシャープネス補正方法。
21. 前記エッジ状態分析ステップでは、特定セルと、該特定セルに対角線方向に隣接するよう配置された少なくとも１つのセルとの輝度信号レベルの差異の差を用いて１次微分値を算出し、算出された１次微分値を用いて前記エッジ状態が対角線ラインであるかを判別することを特徴とする請求項１９に記載のシャープネス補正方法。
22. 前記エッジ状態分析ステップでは、特定セルと、該特定セルに左右方向及び上下方向に隣接するよう配置された少なくとも１つのセルとの輝度信号レベルの差を用いて１次微分値及び２次微分値を各々算出し、前記特定セルと、該特定セルに対角線方向に隣接するよう配置された少なくとも１つのセルとの輝度信号レベルの差を用いて１次微分値を算出し、算出された１次微分値及び２次微分値を用いて前記エッジ状態を判別することを特徴とする請求項１９に記載のシャープネス補正方法。
23. 前記エッジ状態分析ステップでは、前記算出された１次微分値及び２次微分値と、設定された複数の基準値とを各々比較し、前記エッジ状態がライン性のエッジまたは非ライン性のエッジであるかを判別することを特徴とする請求項２２に記載のシャープネス補正方法。
24. 前記エッジ状態分析ステップでは、前記算出された１次微分値及び２次微分値と、あらかじめ設定された複数の基準値とを各々比較し、前記エッジ状態が強い境界、薄いライン、肌色、極度に安定化した領域、安定化領域、厚いライン、及びその他の領域のいずれに該当するかを判別することを特徴とする請求項２２に記載のシャープネス補正方法。
25. 前記エッジ状態分析ステップでは、前記複数の基準値を用いて、前記強い境界、前記薄いライン、前記肌色、前記極度に安定化した領域、前記安定化領域、前記厚いライン、及びその他の領域の順の優先順位で判別することを特徴とする請求項２４に記載のシャープネス補正方法。
26. 前記シャープネス補正ステップでは、前記エッジ状態が前記強い境界、前記肌色、及び前記極度に安定化した領域のいずれか１つに該当すると、該当セルの輝度信号をバイパスさせて出力することを特徴とする請求項２５に記載のシャープネス補正方法。
27. 前記シャープネス補正ステップでは、前記エッジ状態が薄いラインまたは前記安定化領域に該当する場合、前記マスク演算時において、前記エッジ状態が前記厚いライン及び前記その他の領域に該当する場合に比べて、前記鮮鋭マスクのマトリックス内に存在する係数のうち、「０」でない係数の数を少なくしてシャープネスを補正することを特徴とする請求項２５に記載のシャープネス補正方法。
28. 前記鮮鋭マスクは、前記セルと一対一で対応する係数を有するマトリックスからなることを特徴とする請求項１９に記載のシャープネス補正方法。
29. 前記係数の合計は、「０」であることを特徴とする請求項２８に記載のシャープネス補正方法。
30. 前記シャープネス補正ステップは、
    前記エッジ状態に応じて鮮鋭マスクを設定するステップと、
    設定された鮮鋭マスク及び前記セルの輝度信号を一対一でマスク演算し、前記セルの輝度信号に対するシャープネス補正量を算出するステップと、
    前記シャープネス補正量に設定された初期重み付け値を付加するステップと、
    前記初期重み付け値が付加されたシャープネス補正量と前記セルの輝度信号とを合算して出力するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１９に記載のシャープネス補正方法。
31. 前記シャープネス補正ステップは、
    前記エッジ状態に応じて鮮鋭マスクを設定するステップと、
    設定された鮮鋭マスク及び前記セルの輝度信号を一対一でマスク演算し、前記セルの輝度信号に対するシャープネス補正量を算出するステップと、
    前記シャープネス補正量に設定された初期重み付け値を付加するステップと、
    前記初期重み付け値が付加されたシャープネス補正量をシャープネス基準値として設定し、前記シャープネス基準値に対して設定されたユーザ重み付け値を付加するステップと、
    前記シャープネス基準値及び前記ユーザ重み付け値が付加されたシャープネス基準値のいずれか１つを選択するステップと、
    選択されたシャープネス基準値と前記セルの輝度信号とを合算して出力するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１９に記載のシャープネス補正方法。
32. 前記初期重み付け値は、０ないし１の間の値を有することを特徴とする請求項３０または３１に記載のシャープネス補正方法。
33. 前記エッジ状態分析ステップの前に、ＲＧＢ画像データが入力され、前記ＲＧＢ画像データを前記輝度信号と色相信号とに分離された画像データに変換するステップを更に含むことを特徴とする請求項１９に記載のシャープネス補正方法。
34. 前記シャープネス補正ステップの後に、前記シャープネス補正が完了した輝度信号及び前記色相信号をＲＧＢ画像データに変換して出力するステップを更に含むことを特徴とする請求項１９に記載のシャープネス補正方法。

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