JPH09326921A - ディジタル画像の拡大方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像の拡大を行った際に、原画像の水平，垂
直，斜めエッジのシャープさを保ち、かつ歪みや、ぼけ
の少ない拡大画像を提供する。 【解決手段】 拡大の対象となる画像の注目画素とその
周辺画素との濃度値の変化量を検出し、その濃度値の変
化量としきい値とを比較することにより、注目画素とそ
の周辺画素との相互関係を示す基本パターンの中から１
つのパターンを特定し、該パターンに応じた拡大画素の
濃度値を求めるための最適な所定の各係数データを所定
の計算式の係数として用い、拡大後の画素の濃度値を求
める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、テレビ，
パーソナルコンピュータ，ＶＴＲ，ディジタルカメラな
ど、原画像を拡大して表示する表示装置に利用するディ
ジタル画像の拡大方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル形式で記録された画像を拡大
表示するにあたり、拡大の対象となる画像を拡大する
際、必要となる画素の濃度値を全て同じ補間方法で補間
するようにして行われているのが通常である。例えば、
従来から行われる補間方法として主に３つの方法があ
る。

【０００３】１つめは、注目画素に最も近い画素の濃度
値を、補間しようとする画素の濃度値として用いる０次
補間法（最近傍法）である。２つめは、補間しようとす
る画素の濃度値として注目画素の最近傍の４つの画素の
濃度値の線形補間を用いる１次補間法（線形補間法）で
ある。そして３つめは、標本化関数（ｓｉｎｅ関数）を
近似した３次補間法（キュービック・コンボルーショ
ン）を用い、注目画素の周囲の画素の濃度値を用いて３
次式による補間を行う方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のディジタル画像
の拡大は以上のような方法を用いて行われているが、上
記のような０次補間法では、単に各画素を拡大するだけ
であるため、拡大後の画像は元の画像に比べて粗くな
り、境界に歪みを生じてしまうという問題点があり、ま
た、１次補間法では、０次補間法に比べて境界の歪みは
減少するが、周囲の画素との平均値を用いて拡大画素を
得るために、拡大後は輪郭部分がぼやけてしまうという
問題点があり、さらに、３次補間法では、補間データを
求めるのに、サイン関数を用い、より複雑な処理を行う
ことで、上記２つの方法に比べて、境界の歪みや輪郭の
ぼけを抑制することはできるが、その演算に膨大な時間
を要し、また拡大後には拡大前に比べて相対的にサンプ
リング間隔が小さくなり、元の画像に対応する高周波数
成分が含まれなくなることから、画像のサイズが大きく
なった分、やはりぼけて見えてしまうという問題点があ
る。

【０００５】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたもので、ディジタル画像を拡大する際に、
原画像の水平，垂直，斜めエッジのシャープさを保ち、
歪みや、ぼけの少ない拡大画像を得ることができるディ
ジタル画像の拡大方法を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明に係
るディジタル画像の拡大方法は、拡大の対象となる画像
の注目画素とその周辺画素との濃度値の差を検出し、そ
の濃度値の差としきい値とを比較して、注目画素とその
周辺画素との相互関係を示すパターンとして、かかる相
関関係を示す複数の基本パターンの中から１つを特定
し、拡大後の画素の濃度値を求めるための所定の計算式
の各係数データを、上記特定したパターンに応じたもの
として選択し、拡大後の画素の濃度値を求めるものであ
る。

【０００７】また、本発明の第２の発明に係るディジタ
ル画像の拡大方法は、上記第１の発明において、原画像
の全体あるいは一部である，あるブロックの濃度値に対
し、所定のしきい値を用いて、該ブロック内の注目画素
とその周辺画素との相互関係を示す基本パターンの各パ
ターンの度数を求め、該求めた基本パターンの度数か
ら、該ブロック内に存在する各注目画素についての基本
パターンが一部のパターンに偏っているか否かを判定
し、該判定結果から、上記しきい値の設定が拡大の対象
となる画像に対し有効であるか否かを判断し、有効であ
れば前回のしきい値を用い、有効でなければ前回のしき
い値に代わる新たなしきい値を設定し、そのしきい値を
用いて拡大後の画素の濃度値を求めるものである。

【０００８】また、本発明の第３の発明に係るディジタ
ル画像の拡大方法は、上記第１の発明において、拡大の
対象となる画像の注目画素とその周辺画素との相互関係
を示す複数の基本パターンの各々に対応して、注目画素
とその周辺画素，及び周辺画素同士の相互関係を示す詳
細パターンと、該詳細パターン用のしきい値を設け、か
つ拡大画素の濃度値を求めるための所定の計算式の各係
数データを、上記詳細パターンに応じたものとして選択
し、周辺画素同士の濃度値の差を検出し、その濃度値の
差と詳細パターン用しきい値とを比較し、その比較結果
である詳細パターンを用いて、拡大後の画素の濃度値を
求めるものである。

【０００９】また、本発明の第４の発明に係るディジタ
ル画像の拡大方法は、上記第１の発明において、上記し
きい値を段階的に設け、かつ拡大の対象となる画像の注
目画素とその周辺画素との相互関係を示す複数の基本パ
ターンに応じた拡大画素の濃度値を求めるための所定の
計算式の各係数データを段階的に設け、注目画素とその
周辺画素の相互関係を示す段階的な基本パターンを用い
て、拡大後の画素の濃度値を求めるものである。

【００１０】また、本発明の第５の発明に係るディジタ
ル画像の拡大方法は、上記第１の発明において、拡大の
対象となる画像の注目画素のデータが、カラーのディジ
タル画像のＹＵＶデータの輝度を表すＹデータの場合、
Ｙデータの濃度値を高，中，低の３段階に判定し、高域
値の場合には高域値用のしきい値を用い、中域値の場合
には中域値用のしきい値を用い、低域値の場合には低域
値用のしきい値を用いて、拡大後の画素の濃度値を求め
るものである。

【００１１】また、本発明の第６の発明に係るディジタ
ル画像の拡大方法は、上記第１の発明において、注目画
素とその周辺画素との相互関係を示す複数の基本パター
ンの中から特定されたパターンに応じた所定の倍率の拡
大画素の濃度値を求めるための所定の計算式の各係数デ
ータとして、垂直，水平，斜め（−４５度）方向には同
じ係数データを設定し、その他の角度の係数データにつ
いては、垂直方向と斜め方向の係数データの平均値及び
水平方向と斜め方向の係数データの平均値を用いた任意
の倍率に対応した各係数データを用いて、拡大後の画素
の濃度値を求めるものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、本発明の請求項１に対応する実施
の形態１．に係るディジタル画像の拡大方法について、
図面を参照しながら説明する。なお、以降で説明する各
実施の形態において扱うデータ形式は、ＹＵＶデータ形
式を用いるものとし、演算量の軽減のために、ＵＶ（色
差）データについては人間の視覚では変化の違いが分か
りにくいという特性を利用し、Ｙ（輝度）データに対し
てのみ本発明を適用し、ＵＶ（色差）データに関しては
従来の最近傍法を適用するものとする。また、出力され
る画像は、入力されたＹＵＶデータ形式の原画像を、垂
直，水平方向にそれぞれ２倍に拡大した拡大画像とす
る。

【００１３】図２は原画像データ（輝度）と右下方向に
拡大後の画像データ（輝度）を示したものである。図３
は原画像データ（色差）と右下方向に拡大後の画像デー
タ（色差）を示したものである。図４は基本パターンを
示したものであり、◇印は拡大の対象となる画像の注目
画素の濃度値を示しており、○印は注目画素の濃度値に
近い、つまり注目画素に対する濃度値の変化量（差）が
しきい値内にある周辺画素を示しており、●印が注目画
素の濃度値に近くない、つまり注目画素に対する濃度値
の変化量がしきい値内にない周辺画素を示している。

【００１４】（表１）は図４に示した、基本パターンに
対応した原画像の拡大後に、原画像の水平，垂直，斜め
エッジのシャープさを保ち、歪みや、ぼけの少ない拡大
画像を得ることができるように設定された各係数データ
を示したものである。なお、ここでは、上記（表１）の
パターン７に対応した係数データの設定は、注目画素Ｙ
２２から見て、右斜め下方にエッジがあると考えられる
ので、該エッジに注目して拡大を行うような値となって
いる。例えば、拡大前のＹ２２は拡大後のＹ’２２，
Ｙ’２３，Ｙ’３２，Ｙ’３３となるため、Ｙ’２２は
拡大後、拡大前の画素と隣接しないことを考慮して、Ｙ
２２のままの濃度値を保つように（１６．０．０．０）
とし、また、Ｙ’３３については拡大前の画素全てと隣
接し、Ｙ２２とＹ３３とにエッジがあることを考慮し、
Ｙ２２，Ｙ２３，Ｙ３２，Ｙ３３との濃度値を用いて補
間画素を求めるように係数（６．２．２．６）を求め
る。

【００１５】

【表１】

【００１６】以下、図１に示される、本発明の実施の形
態１．によるディジタル画像の拡大方法のフローチャー
トを参照しつつ、その動作を説明する。まず、ステップ
Ｓ１において、拡大の対象となる注目画素が図２のＹ２
２である場合、その周辺画素Ｙ２３，Ｙ３２，Ｙ３３と
の濃度値の変化量をそれぞれ検出すると、 H1 = ｜Y23 - Y22 ｜ …(1) H2 = ｜Y32 - Y22 ｜ …(2) H3 = ｜Y33 - Y22 ｜ …(3) となる。

【００１７】次に、ステップＳ２において、図４の基本
パターンの中からパターンを特定する。しきい値をｍと
し、上記差分値Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３との大小を比較する。
例えば、ｍ＜Ｈ１，ｍ＜Ｈ２，ｍ＞Ｈ３の関係が成り立
っていると仮定すると、注目画素とその周辺画素との相
互関係はパターン７となる。

【００１８】次に、ステップＳ３において、そのパター
ンに応じた拡大画素の濃度値を求めるための所定の各係
数データを（表１）から求め、これを計算式(4) ,(5),
(6),(7) の係数として用い、垂直，水平方向にそれぞれ
２倍に拡大した後の画素の濃度値を求める。例えば、パ
ターン７の場合では、Ｙ２２の拡大後の画素の濃度値
Ｙ’２２，Ｙ’２３，Ｙ’３２，Ｙ’３３は各係数を、 A1=16, B1=C1=D1=0 A2=12, B2=4, C2=D2=0 A3=12, B3=0, C3=4, D3=0 A4=6, B4=2, C4=2, D4=6 とし、計算式(4),(5),(6),(7) に代入し求められる。

【００１９】 Y'22 =1/16・ ( A1 ×Y22 + B1×Y23 + C1×Y32 + D1×Y33 ) …(4) Y'23 =1/16・ ( A2 ×Y22 + B2×Y23 + C2×Y32 + D2×Y33 ) …(5) Y'32 =1/16・ ( A3 ×Y22 + B3×Y23 + C3×Y32 + D3×Y33 ) …(6) Y'33 =1/16・ ( A4 ×Y22 + B4×Y23 + C4×Y32 + D4×Y33 ) …(7) そして、上記ステップＳ１〜Ｓ３からなる拡大処理を、
ステップＳ４において、１枚分の拡大画像が生成された
と判定されるまで繰り返すことで、垂直，水平方向にそ
れぞれ２倍に拡大した画像のＹデータを得ることができ
る。

【００２０】また、ＵＶデータについては、図３に示す
ように、注目画素が図３(a) のＵＶ２２である場合、最
近傍法により拡大を行い、図３(b) のような拡大画像デ
ータとなる。

【００２１】以上のように、本実施の形態１．によれ
ば、拡大の対象となる画像の注目画素Ｙ２２とその周辺
画素Ｙ２３，Ｙ３２，Ｙ３３との濃度値の変化量Ｈ１，
Ｈ２，Ｈ３を検出し、これらとしきい値ｍとを比較する
ことにより、注目画素を拡大する際のパターンを特定
し、拡大画素の濃度値を求めるための計算式(4),(5),
(6),(7) の各係数データを該パターンに応じたものとし
て選択し、拡大後の画素Ｙ’２２，Ｙ’２３，Ｙ’３
２，Ｙ’３３を求め、また、ＵＶデータについては、最
近傍法により拡大画像を生成することにより、拡大時の
演算量を軽減し、かつ原画像の水平，垂直，斜めエッジ
のシャープさを保って、歪みや、ぼけの少ない拡大画像
を得ることができる。

【００２２】なお、本実施の形態１．において、設定さ
れた各係数データ値は一例であり、これ以外に、（表
１）のＡｎ〜Ｄｎ（ｎ：１〜４）の係数の合計値が、計
算式の分母になるような設定値を用いるようにしてもよ
い。また、使用する計算式も一例であり、他の計算式を
用いてもよい。

【００２３】実施の形態２．以下、本発明の請求項２に
対応する実施の形態２．に係るディジタル画像の拡大方
法について、図面を参照しながら説明する。図５は図１
に示した実施の形態１におけるディジタル画像の拡大方
法に、新たにしきい値設定手段を設けた、本実施の形態
２．におけるディジタル画像の拡大方法のフローチャー
トを示したものである。なお、本実施の形態２．では、
原画像を、縦，横３２画素を一つのブロックとして複数
ブロックに分けている。

【００２４】以下、図５に示される、本発明の実施の形
態２．におけるディジタル画像の拡大方法のフローチャ
ートを参照しつつ、その動作を説明する。しきい値設定
手段Ｍ１では、ステップＳ５〜Ｓ７において、一つのブ
ロック内のＹデータについて、上記実施の形態１．で示
したのと同様に、拡大の対象となる画像の注目画素とそ
の周辺画素との濃度値の変化量を検出し、その濃度値の
変化量としきい値ｍとを比較することにより、注目画素
とその周辺画素との相互関係を示す複数の基本パターン
の個々の度数を求め、ステップＳ８において、該度数の
分布を観察することで基本パターン中の一部のパターン
に偏りがあるか否かを判断し、偏りがなければ、しきい
値ｍの値に問題がないと判断し、そのブロックに対して
は、しきい値ｍを用い、実施の形態１と同様の拡大処理
を行う。偏りがあれば、ステップＳ９に進んで、しきい
値ｍに代わるしきい値Ｎを新たに設定し、基本パターン
中の一部のパターンに偏りがなくなるまで上記ステップ
Ｓ５〜Ｓ８の処理を繰り返し行い、ステップＳ１０にて
収束後のしきい値Ｎを用いて、当該ブロックに対し、実
施の形態１と同様の拡大処理を行う。

【００２５】以上のような、ステップＳ５からステップ
Ｓ１０に示す拡大処理をステップＳ１１にて１枚分の拡
大画像生成完了と判定されるまで各ブロックに対し繰り
返し行う（ステップＳ１２参照）ことで、垂直，水平方
向にそれぞれ２倍に拡大した画像のＹデータを得ること
ができる。

【００２６】以上のように本発明の実施の形態２．によ
れば、原画像の各ブロック毎にしきい値ｍを用い、注目
画素に対する相互関係を示す複数のパターンの個々の度
数を求め、その度数に偏りがあるか否かを判断すること
により、原画像を構成する画素に対して各ブロック毎に
有効なしきい値を設定することができ、原画像を構成す
る各画素に対して、より最適な濃度値を設定して拡大処
理を行うことができる。

【００２７】なお、実施の形態２．において、１ブロッ
クを縦，横３２画素を単位とするＹデータについて、基
本パターンの個々の総数を求め、偏りがあるか否かを判
断したが、Ｙデータの単位である１ブロックの大きさは
縦，横３２画素に限定されるものでないことはいうまで
もない。

【００２８】実施の形態３．以下、本発明の請求項３に
対応する実施の形態３．に係るディジタル画像の拡大方
法について、図面を参照しながら説明する。図６は図１
に示した実施の形態１．におけるディジタル画像の拡大
方法に、新たに詳細パターン特定手段Ｍ２を設けたディ
ジタル画像の拡大方法のフローチャートを示した図であ
る。また、図７は図４に示したパターン７に対応する詳
細パターンを示したものである。（表２）は上記図７に
対応する詳細パターンに対応した、原画像の拡大後に原
画像の水平，垂直，斜めエッジのシャープさを保って、
歪みや、ぼけの少ない拡大画像を得ることができるよう
に設定された各係数データを示したものである。

【００２９】

【表２】

【００３０】以下、図６に示される、本発明の実施の形
態３．におけるディジタル画像の拡大方法のフローチャ
ートを参照しつつ、その動作を説明する。詳細パターン
特定手段Ｍ２では、実施の形態１．（ステップＳ１３〜
Ｓ１４）で特定された基本パターンに対して、それぞれ
対応する詳細パターンとその詳細パターン用のしきい値
Ｒ（Ｒ＜ｍ）を設けることにより、拡大の対象となる注
目画素とその周辺画素との相互関係をさらに詳しく表現
することができる。例えば、ステップＳ１３〜Ｓ１４の
処理によって基本パターンとしてパターン７（図４参
照）が特定された場合には、図２のＹ２２を除く周辺画
素Ｙ２３，Ｙ３２，Ｙ３３相互の濃度値の変化量をステ
ップＳ１５においてそれぞれ検出すると、 H4 = ｜Y32 - Y23 ｜ …(8) H5 = ｜Y33 - Y23 ｜ …(9) H6 = ｜Y32 - Y33 ｜ …(10) となる。

【００３１】次に、ステップＳ１６において、図７の詳
細パターンの中からパターンを特定する。しきい値Ｒと
差分値Ｈ４，Ｈ５，Ｈ６との大小を比較する。例えば、
Ｒ＞Ｈ４，Ｒ＜Ｈ５，Ｒ＜Ｈ６の関係が成り立っている
と仮定すると、周辺画素どうしの相互関係はパターン７
Ａとなる。なお、周辺画素同士の変化量が全てしきい値
Ｒよりも小さくなるパターンは詳細パターンには当ては
まらず、表１に示した基本パターン７の係数値を用いて
拡大画素を求めることになる。

【００３２】次に、ステップＳ１７において、上記特定
された詳細パターンに応じた拡大画素の濃度値を求める
ための所定の各係数データを（表２）から求め、それら
を計算式(4),(5),(6),(7) の係数として用い、垂直，水
平方向にそれぞれ２倍の拡大後の画素の濃度値を求め
る。例えば、パターン７Ａの場合では、Ｙ２２の拡大後
の画素の濃度値Ｙ’２２，Ｙ’２３，Ｙ’３２，Ｙ’３
３は各係数を、 A1=16, B1=C1=D1=0 A2=14, B2=2, C2=D2=0 A3=14, B3=0, C3=2, D3=0 A4=1, B4=7, C4=7, D4=1 とし、計算式(4),(5),(6),(7) に代入して求められる。

【００３３】これらの拡大処理をステップＳ１８にて、
１枚分の原画像のＹデータについて全て繰り返して行わ
れたと判断されるまで行うことで、垂直，水平方向にそ
れぞれ２倍に拡大された画像のＹデータを得ることがで
きる。

【００３４】以上のように本発明の実施の形態３．によ
れば、基本パターンの個々のパターンに対してその詳細
パターン、及び該詳細パターン用のしきい値Ｒを設け、
またその詳細パターンに応じた拡大画素の濃度値を求め
るための新たな所定の各係数データを設けることによ
り、周辺画素どうしの濃度値の変化量Ｈ４，Ｈ５，Ｈ６
を検出し、上記しきい値Ｒと比較することにより、注目
画素とその周辺画素との関係、及び周辺画素どうしの相
互関係を知ることができ、上記実施の形態１．または
２．よりも一層、歪みや、ぼけの少ない拡大画像を得る
ことができる。

【００３５】なお、本実施の形態３．において、パター
ン７のみに対して詳細パターンを作成して示したが、そ
の他のパターンに対しても詳細パターンをそれぞれ設定
するようにする場合でも同様の効果を得ることができ
る。

【００３６】実施の形態４．以下、本発明の請求項４に
対応する実施の形態４．に係るディジタル画像の拡大方
法について、図面を参照しながら説明する。図８は、図
１に示した実施の形態１．におけるディジタル画像の拡
大方法の，基本パターンの中からパターンを特定する方
法に代えて、段階的な基本パターンの中からパターンを
特定するようにした本実施の形態４．におけるディジタ
ル画像の拡大方法のフローチャートを示したものであ
る。また、（表３）は上記基本パターンとして段階を２
段にし、２段階目の基本パターンに応じた拡大画素の濃
度値を求めるための所定の各係数データを示したもので
ある。

【００３７】

【表３】

【００３８】以下、拡大処理法について詳述する。しき
い値をｍ、Ｓ（ｍ＞Ｓ）と２段階に設け、実施の形態
１．と同様に、ステップＳ１９において、拡大の対象と
なる画像の注目画素と、その周辺画素との濃度値の変化
量を検出し、次いでステップＳ２０において、しきい値
ｍを用いて、該しきい値ｍと差分値Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３と
の間での大小を比較する。例えば、ｍ＜Ｈ１、ｍ＜Ｈ
２、ｍ＞Ｈ３の関係が成り立っていると仮定すると、注
目画素とその周辺画素との相互関係は図４に示した１段
階目の基本パターンのうちのパターン７となる。さら
に、ステップＳ２０で、しきい値Ｓを用いて、該しきい
値Ｓと差分値Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３との間での大小を比較
し、Ｓ＜Ｈ１，Ｓ＜Ｈ２，Ｓ＞Ｈ３の関係が成り立って
いると仮定すると、注目画素とその周辺画素との相互関
係は（表３）に示す２段階目の基本パターン７１とな
る。

【００３９】次に、ステップＳ２１において、上記パタ
ーンに応じた拡大画素の濃度値を求めるための所定の各
係数データを（表３）から求め、これを計算式(4),(5),
(6),(7) の係数として用い、これにより垂直，水平方向
にそれぞれ２倍に拡大した後の画素の濃度値を求める。
例えば、パターン７１の場合では、Ｙ２２の拡大後の画
素の濃度値Ｙ’２２，Ｙ’２３，Ｙ’３２，Ｙ’３３は
各係数を、 A1=16, B1=C1=D1=0 A2=14, B2=2, C2=D2=0 A3=14, B3=0, C3=2, D3=0 A4=2, B4=6, C4=6, D4=2 とし、計算式(4),(5),(6),(7) に代入して求められる。

【００４０】そしてステップＳ２２にてＹｅｓと判定さ
れるまで、これらの拡大処理を１枚分の原画像のＹデー
タについて繰り返すことで、垂直，水平方向にそれぞれ
２倍に拡大した画像のＹデータを得ることができる。

【００４１】以上のように実施の形態４．によれば、し
きい値ｍ、Ｓ（ｍ＞Ｓ）を設け、基本パターンとそのパ
ターンに応じた拡大画素の濃度値を求めるための所定の
各係数データを２段階に設けることにより、注目画素と
その周辺画素の関係を“０”、“１”判定ではなく多段
階的に判定することができ、拡大時により歪みや、ぼけ
の少ない処理を行うことができる。

【００４２】なお、本実施の形態４．では、拡大画素の
濃度値を求めるための所定の各係数データを２段階設け
るようにしたが、３段階以上設けるようにしてもよい。

【００４３】実施の形態５．以下、本発明の請求項５に
対応する実施の形態５．に係るディジタル画像の拡大方
法について、図面を参照しながら説明する。図９は図１
に示した、実施の形態１．におけるディジタル画像の拡
大方法に、新たにしきい値選択手段を設けた本実施の形
態５．におけるディジタル画像の拡大方法のフローチャ
ートを示したものである。

【００４４】以下、拡大処理法について詳述する。ステ
ップＳ２３において、上記各実施の形態で示したのと同
様に、拡大の対象となる画像の注目画素と、その周辺画
素との濃度値の変化量を検出し、次いでステップＳ２４
で上記注目画素の濃度値に応じてしきい値の選択を行
う。ここで、しきい値選択手段Ｍ３として、しきい値ｍ
をその中域値用のしきい値とし、新たに高域値用のしき
い値Ｅ（Ｅ＞ｍ）と低域値用のしきい値Ｆ（Ｆ＞ｍ）を
それぞれ設け、また、濃度値の高，中，低域値を判断す
るための濃度レベルＧ，Ｉ（Ｇ＞Ｉ）を設け、拡大の対
象となる画像の注目画素のＹデータが高域値（Ｙ＞Ｇ）
（明るい画素）の場合には、しきい値Ｅを用い、拡大の
対象となる画像の注目画素のＹデータが中域値（Ｇ＞Ｙ
＞Ｉ）の場合には、しきい値ｍを用い、拡大の対象とな
る画像の注目画素のＹデータが低域値（Ｙ＜Ｉ）（暗い
画素）の場合には、しきい値Ｆを用いて、ステップＳ２
５〜ステップＳ２７を経て実施の形態１．で示したのと
同様の拡大処理を行う。

【００４５】以上のように本実施の形態５．によれば、
拡大の対象となる画像の注目画素のデータがカラーのデ
ィジタル画像のＹＵＶデータの輝度を表すＹデータの場
合については、Ｙデータの濃度値が中域値の場合にはし
きい値ｍを用い、高域値の場合にはしきい値Ｅを用い、
低域値の場合にはしきい値Ｆを用いることにより、高
域，低域には、中域に比べてパターン１（図４参照）の
発生率が高くなり、原画像の明暗部においては、画像を
拡大した際のエッジ部がなめらかになり、人間の視覚特
性から中域のシャープさが強調された拡大画像を得るこ
とができる。

【００４６】なお、上記実施の形態５．では、高域用の
しきい値Ｅと低域用のしきい値Ｆとの大きさを変えるよ
うにしたが、これらのしきい値として同じ値のものを用
いるようにしてもよい。

【００４７】実施の形態６．以下、本発明の請求項６に
対応する実施の形態６．に係るディジタル画像の拡大方
法について、図面を参照しながら説明する。図１０は図
１に示した実施の形態１．におけるディジタル画像の拡
大方法に、新たに各係数データ値作成手段Ｍ４を設けた
本実施の形態６．におけるディジタル画像の拡大方法の
フローチャートを示したものである。なお、本実施の形
態においては、原画像を垂直，水平方向に２倍に拡大す
るための各係数データから、原画像を垂直，水平方向に
３倍に拡大するための各係数データを作成するようにし
ている。（表４）は上記各係数データ値作成手段Ｍ４に
より作成された垂直，水平方向に３倍に拡大するために
必要な、図４に示すパターン７に対応した、新たに必要
な各係数データを示したものである。

【００４８】

【表４】

【００４９】図１１は原画像データ（輝度）と垂直，水
平方向に３倍に拡大した拡大後の画像データ（輝度）を
示したものである。図１２は原画像データ（色差）と垂
直，水平方向に３倍に拡大した拡大後の画像データ（色
差）を示したものである。

【００５０】各係数データ値作成手段Ｍ４では、ステッ
プＳ２８において、（表１）に示される垂直，水平方向
に２倍にするための各係数データ値を基に、垂直，水平
方向に３倍にするために新たに必要な各係数データ値を
求める。例えば、拡大の対象となる注目画素が図２のＹ
２２である場合、垂直，水平方向に３倍に拡大するため
には、拡大後の画素の濃度値Ｙ’２２，Ｙ’２３，Ｙ’
３２，Ｙ’３３を求めるための各係数データの他に、拡
大後の画素の濃度値Ｙ’２４，Ｙ’３４，Ｙ’４２，
Ｙ’４３，Ｙ’４４を求めるための各係数データを求め
る必要がある。注目画像Ｙ２２から見て水平方向にある
Ｙ’２４には、（表１）に示されるＹ’２３を求めるた
めの係数データをそのまま用い、垂直方向にあるＹ’４
２には、（表１）に示されるＹ’３２を求めるための係
数データをそのまま用い、斜め（−４５度）方向にある
Ｙ’４４には、（表１）に示されるＹ’３３を求めるた
めの係数データをそのまま用いる。水平方向と斜め方向
の間にあるＹ’３４に関しては、水平方向にあるＹ’２
３を求めるための係数データと斜め方向にあるＹ’３３
を求めるための係数データとの平均値を用い、垂直方向
と斜め方向の間にあるＹ’４３に関しては、垂直方向に
あるＹ’３２を求めるための係数データと斜め方向にな
るＹ’３３を求めるための係数データとの平均値を用い
る。例えば、パターン７の場合では、ステップＳ２９〜
Ｓ３１において、Ｙ２２の垂直，水平方向への拡大後の
画素の濃度値Ｙ’２２，Ｙ’２３，Ｙ’３２，Ｙ’３
３，Ｙ’２４，Ｙ’３４，Ｙ’４２，Ｙ’４３，Ｙ’４
４は各係数を、 A1=16, B1=C1=D1=0 A2=12, B2=4, C2=D2=0 A3=12, B3=0, C3=4, D3=0 A4=6, B4=2, C4=2, D4=6 A5=12, B5=4, C5=D5=0 A6=9, B6=3, C6=1, D6=3 A7=12, B7=0, C7=4, D7=0 A8=9, B8=1, C8=3, D8=3 A9=6, B9=2, C9=2, D9=6 とし、計算式(4),(5),(6),(7) (11),(12),(13),(14),(1
5)に代入し求められる。

【００５１】 Y'24 =1/16・ ( A5 ×Y22 + B5×Y23 + C5×Y32 + D5×Y33 ) …(11) Y'34 =1/16・ ( A6 ×Y22 + B6×Y23 + C6×Y32 + D6×Y33 ) …(12) Y'42 =1/16・ ( A7 ×Y22 + B7×Y23 + C7×Y32 + D7×Y33 ) …(13) Y'43 =1/16・ ( A8 ×Y22 + B8×Y23 + C8×Y32 + D8×Y33 ) …(14) Y'44 =1/16・ ( A9 ×Y22 + B9×Y23 + C9×Y32 + D9×Y33 ) …(15) これらの拡大処理を１枚分の原画像のＹデータについて
繰り返し、ステップＳ３２でＹｅｓと判定されると、垂
直，水平方向にそれぞれ３倍の拡大画像のＹデータを得
ることができる。

【００５２】また、ＵＶデータについては、図１２に示
すように、注目画素が図１２（ａ）のＵＶ２２である場
合、最近傍法により拡大を行い図１２（ｂ）のような拡
大画像データとなる。

【００５３】以上のように本実施の形態６．によれば、
垂直，水平方向に２倍に拡大するための所定の各係数デ
ータから、垂直，水平方向に３倍に拡大するための各係
数データを生成することにより、上記各実施の形態と同
様に、拡大時により歪みや、ぼけの少ない処理を行うこ
とができるとともに、容易に拡大倍率を任意の倍率に変
更することができる。

【００５４】なお、本実施の形態６．においては、垂
直，水平方向に３倍に拡大するようにしたが、他の任意
の倍率に拡大することができるのは言うまでもない。

【００５５】また、上記実施の形態１．〜５．において
は、原画像を垂直，水平方向にそれぞれ２倍に拡大する
場合を例に挙げて説明したが、他の倍率に拡大する場合
であっても同様の効果が得られる。また、１画素おきに
拡大処理を行うようにすることにより、２倍、３倍とい
った整数倍ではなく、１．５倍や２．５倍等の倍率に拡
大処理することも可能である。

【００５６】また、実施の形態１．〜６．において、Ｕ
Ｖデータに対しては、最近傍法を適用して拡大処理する
ようにしたが、ＹＵＶデータ全てに対して、上記各実施
の形態による拡大処理を適用するようにしてもよい。

【００５７】また、実施の形態１．〜６．においては、
基本パターンとして８個のパターンを用いたが、パター
ンの個数を減少、あるいは増加させてもよい。

【００５８】また、実施の形態１．〜６．において、基
本パターンを４画素分の範囲での基本パターンとした
が、基本パターンを構成する画素数を大きくしてもよ
い。

【００５９】さらに、実施の形態１．〜４．、及び実施
の形態６．において、処理するデータとしてＹＵＶ形式
のデータを対象としたが、他の形式のデータに本発明を
適用してもよい。

【００６０】

【発明の効果】以上のように第１の発明によれば、拡大
の対象となる画像の注目画素とその周辺画素との濃度値
の変化量を検出し、その濃度値の変化量としきい値とを
比較することにより、予め準備された，注目画素とその
周辺画素との相互関係を示す基本パターンの中から１つ
のパターンを特定し、該パターンに応じて拡大画素の濃
度値を求めるための計算式の各係数データを変化させ
て、拡大後の画素の濃度値を求め、拡大画像を生成する
ことにより、原画像の水平，垂直，斜めエッジのシャー
プさを保って、かつ、歪みや、ぼけの少ない拡大画像を
得ることができるという効果が得られる。

【００６１】また、第２の発明によれば、上記第１の発
明において、原画像の全体、あるいは一部であるブロッ
クの濃度値に対し、少なくとも１度、所定のしきい値を
用い、ブロック内の注目画素とその周辺画素との相互関
係を示すパターンの個々の総数を求め、一部のパターン
に偏っていないかを判断することにより、しきい値の設
定が拡大の対象となる画像に対し有効であるか否かを判
断し、有効であれば最初のしきい値を用い、有効でなけ
れば最初のしきい値に代わる新たなしきい値を設定し、
そのしきい値を用いて拡大後の画素の濃度値を求め拡大
画像を生成することにより、どのような特徴を持った原
画像に対しても最適なしきい値を設定することができ、
それにともない最適な拡大パターンを得ることができる
という効果が得られる。

【００６２】また、第３の発明によれば、拡大の対象と
なる画像の注目画素とその周辺画素との相互関係を示す
基本パターンの個々のパターンに、詳細パターンと詳細
パターン用のしきい値をそれぞれ設け、またそのパター
ンに応じた拡大画素の濃度値を求めるための新たな所定
の各係数データを設けることにより、周辺画素どうしの
濃度値の変化量を検出し、その濃度値の変化量と詳細パ
ターン用のしきい値とを比較することにより、注目画素
とその周辺画素と周辺画素どうしの相互関係を示す詳細
パターンを特定することができ、それにともない周辺画
素どうしの相互関係を示した計算式の各係数データを得
ることができ、最適な拡大パターンを得ることができる
という効果が得られる。

【００６３】また、第４の発明によれば、しきい値を段
階的に設け、かつ拡大の対象となる画像の注目画素とそ
の周辺画素との相互関係を示す基本パターンとそのパタ
ーンに応じた拡大画素の濃度値を求めるための所定の各
係数データを段階的に設けることにより、注目画素とそ
の周辺画素の相互関係を示す段階的な基本パターンを特
定することができ、それにともない注目画素とその周辺
画素の濃度値が非常に近い場合を示した計算式の各係数
データを得ることができるという効果が得られる。

【００６４】また、第５の発明によれば、拡大の対象と
なる画像の注目画素のデータが、カラーのディジタル画
像のＹＵＶデータの輝度を表すＹデータの場合について
は、Ｙデータの濃度値を高，中，低の３段階に分類する
ことにより、高域値の場合には高域値用のしきい値を用
い、中域値の場合には中域値用のしきい値を用い、低域
値の場合には低域値用のしきい値をそれぞれ用いること
ができ、それにともない原画像の明暗部に対し、画像を
拡大した際にエッジ部をなめらかにすることができ、歪
みを目立たなくすることができるという効果が得られ
る。

【００６５】さらに、第６の発明によれば、注目画素と
その周辺画素との相互関係を示す基本パターンの中から
特定されたパターンに応じた所定の倍率の拡大画像を求
めるための所定の各係数データより、垂直，水平，斜め
（−４５度）方向には同じ係数データを設定し、その他
の係数データについては、垂直方向と斜め方向の係数デ
ータの平均値及び水平方向と斜め方向の係数データの平
均値を設定することにより、任意の倍率の拡大画像を求
めるための計算式の各係数データを、パターン毎に別途
用意することなく求めることができるという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の発明によるディジタル画像の拡大方法
を説明するためのフローチャートを示す図。

【図２】 上記ディジタル画像の拡大方法における輝度
データの拡大方法を示す模式図。

【図３】 上記ディジタル画像の拡大方法における色差
データの拡大方法を示す模式図。

【図４】 上記ディジタル画像の拡大方法における拡大
時の基本パターンを示す模式図。

【図５】 第２の発明によるディジタル画像の拡大方法
を説明するためのフローチャートを示す図。

【図６】 第３の発明によるディジタル画像の拡大方法
を説明するためのフローチャートを示す図。

【図７】 上記第３の発明によるディジタル画像の拡大
方法における拡大時の詳細パターンを示す模式図。

【図８】 第４の発明によるディジタル画像の拡大方法
を説明するためのフローチャートを示す図。

【図９】 第５の発明によるディジタル画像の拡大方法
を説明するためのフローチャートを示す図。

【図１０】 第６の発明によるディジタル画像の拡大方
法を説明するためのフローチャートを示す図。

【図１１】 上記第６の発明によるディジタル画像の拡
大方法における画像を垂直，水平方向に３倍に拡大する
輝度データの拡大方法を示す模式図。

【図１２】 上記第６の発明によるディジタル画像の拡
大方法における画像を垂直，水平方向に３倍に拡大する
色差データの拡大方法を示す模式図。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 拡大の対象となる画像の注目画素とその
   周辺画素との濃度値の差を検出し、 その濃度値の差としきい値とを比較して、注目画素とそ
   の周辺画素との相互関係を示すパターンとして、かかる
   相関関係を示す複数の基本パターンの中から１つを特定
   し、 拡大後の画素の濃度値を求めるための所定の計算式の各
   係数データを、上記特定したパターンに応じたものとし
   て選択し、拡大後の画素の濃度値を求めることを特徴と
   するディジタル画像の拡大方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のディジタル画像の拡大方
   法において、 原画像の全体あるいは一部である，あるブロックの濃度
   値に対し、所定のしきい値を用いて、該ブロック内の注
   目画素とその周辺画素との相互関係を示す基本パターン
   の各パターンの度数を求め、 該求めた基本パターンの度数から、該ブロック内に存在
   する各注目画素についての基本パターンが一部のパター
   ンに偏っているか否かを判定し、 該判定結果から、上記しきい値の設定が拡大の対象とな
   る画像に対し有効であるか否かを判断し、 有効であれば前回のしきい値を用い、有効でなければ前
   回のしきい値に代わる新たなしきい値を設定し、 そのしきい値を用いて拡大後の画素の濃度値を求めるこ
   とを特徴とするディジタル画像の拡大方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載のディジタル画像の拡大方
   法において、 拡大の対象となる画像の注目画素とその周辺画素との相
   互関係を示す複数の基本パターンの各々に対応して、注
   目画素とその周辺画素，及び周辺画素同士の相互関係を
   示す詳細パターンと、該詳細パターン用のしきい値を設
   け、かつ拡大画素の濃度値を求めるための所定の計算式
   の各係数データを、上記詳細パターンに応じたものとし
   て選択し、 周辺画素同士の濃度値の差を検出し、 その濃度値の差と詳細パターン用しきい値とを比較し、
   その比較結果である詳細パターンを用いて、拡大後の画
   素の濃度値を求めることを特徴とするディジタル画像の
   拡大方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載のディジタル画像の拡大方
   法において、 上記しきい値を段階的に設け、かつ拡大の対象となる画
   像の注目画素とその周辺画素との相互関係を示す複数の
   基本パターンに応じた拡大画素の濃度値を求めるための
   所定の計算式の各係数データを段階的に設け、 注目画素とその周辺画素の相互関係を示す段階的な基本
   パターンを用いて、拡大後の画素の濃度値を求めること
   を特徴とするディジタル画像の拡大方法。
5. 【請求項５】 請求項１記載のディジタル画像の拡大方
   法において、 拡大の対象となる画像の注目画素のデータが、カラーの
   ディジタル画像のＹＵＶデータの輝度を表すＹデータの
   場合、Ｙデータの濃度値を高，中，低の３段階に判定
   し、 高域値の場合には高域値用のしきい値を用い、中域値の
   場合には中域値用のしきい値を用い、低域値の場合には
   低域値用のしきい値を用いて、拡大後の画素の濃度値を
   求めることを特徴とするディジタル画像の拡大方法。
6. 【請求項６】 請求項１記載のディジタル画像の拡大方
   法において、 注目画素とその周辺画素との相互関係を示す複数の基本
   パターンの中から特定されたパターンに応じた所定の倍
   率の拡大画素の濃度値を求めるための所定の計算式の各
   係数データとして、垂直，水平，斜め（−４５度）方向
   には同じ係数データを設定し、 その他の角度の係数データについては、垂直方向と斜め
   方向の係数データの平均値及び水平方向と斜め方向の係
   数データの平均値を用いた任意の倍率に対応した各係数
   データを用いて、拡大後の画素の濃度値を求めることを
   特徴とするディジタル画像の拡大方法。