JPH10208030A

JPH10208030A - 画像処理装置および処理方法

Info

Publication number: JPH10208030A
Application number: JP9008918A
Authority: JP
Inventors: Akira Shirahama; 旭白浜; Shinichiro Miyazaki; 慎一郎宮崎; Takeshi Ono; 武司大野; Nobuo Ueki; 伸夫上木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1997-01-21
Publication date: 1998-08-07
Anticipated expiration: 2017-01-21
Also published as: JP4022935B2; CN1198058A; EP0854438A3; US6067124A; EP0854438A2; KR100528272B1; KR19980070657A; CN1161971C

Abstract

(57)【要約】【課題】線型補間処理を用いて画像サイズを変化させ
る際に、原信号の位置と補間信号の位置とが重ならない
ようにして、画質の向上を図る。【解決手段】原画像と変換後の画サイズから得られる
補間間隔Ｖｄｐがレジスタ２３に記憶され、レジスタ２
５からセレクタ２６を介し、加算器２４で累積加算され
る。回路２７で、所定の計算がなされ、オフセット値ｑ
₀が求められる。垂直ブランキング期間に、セレクタ２
６で値ｑ₀が選択されると共に、レジスタ２５が初期化
される。これにより、Ｖｄｐの累積値に対して値ｑ₀が
付加された値δ＋ｎＶｄｐが得られる。値δ＋ｎＶｄｐ
に基づき、原画像の読み出しアドレスｎと線型補間係数
ｑ_n1，ｑ_n2が求められる。水平方向に対しても同様な処
理がなされ、アドレスｍと係数ｐ_n1，ｐ_n2が求められ
る。補間位置に対して適切なオフセット値が付加され、
原信号と補間位置とが重ならず、画質の向上が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、線型補間を用い
て画像サイズを変換する際に、補間位置を適切に設定す
ることで画質を向上させる、画像処理装置および処理方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、例えばテレビジョン受像機におい
て、主たる画面に対して例えば任意の比率で縮小され
た、所謂、子画面を同時に１乃至は複数枚表示すること
が求められている。このような場合、従来では、縮小表
示のために画素数変換を施す際に、補間原点を固定し
て、変換比に応じた間隔で得られる画素位置で補間処理
を行なっていた。

【０００３】このような、画質の劣化を防ぎつつ任意の
比率で拡大／縮小する際の補間処理の方法として、線型
補間と称される方法が知られている。この線形補間と
は、原画像を拡大／縮小した変換画像における任意の画
素の、原画像上での位置を求め、原画像における、求め
られた位置の近傍４点の画素の濃淡値に基づき、変換画
像における、上述の点の濃淡値を求めるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
補間処理において、変換比によっては、原信号の画素位
置と補間後の画素位置とが一致する箇所が周期的に生じ
る。この場合、原信号と同一の濃淡値の画素と、補間し
た画素とが周期的に表示されてしまうことになる。これ
ら原信号と同一の濃淡値の画素と補間した画素とでは、
画素のエネルギが異なるため、画面上において画像のぎ
らつき，輝度むら，あるいは画素抜けなどとなって観察
されてしまい、非常に見苦しいという問題点があった。
この問題は、特に文字表示において影響が大きい。

【０００５】これを防ぐために、従来では、例えば補間
処理前にローパスフィルタによるプレフィルタ処理を行
うことが行なわれていた。しかしながら、任意の倍率で
以て画像の拡大／縮小を行なう場合には、適応的にフィ
ルタの特性を変化させなければならないために、最適な
フィルタリング処理が難しいという問題点があった。ま
た、処理によっては、逆に画像が不鮮明になってしまう
場合もあった。

【０００６】したがって、この発明の目的は、例えば線
型補間処理を用いて画像サイズを変化させる際に、原信
号の位置と補間信号の位置とが重ならないようにするこ
とで画質を向上させるような、画像処理装置および処理
方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上述した課
題を解決するために、線型補間を用いて画像サイズを変
換する画像処理装置において、ビデオ信号を書き込むメ
モリ手段と、原信号による画サイズおよび変換後の画サ
イズとから補間間隔を求める補間間隔算出手段と、補間
間隔に基づく補間位置に対して付加することによって原
信号の画素位置と補間位置とが周期的に重ならないよう
なオフセット値を出力するオフセット値出力手段と、補
間間隔を累積加算し、１フィールド毎に該累積加算値を
オフセット値に基づき初期化する累積加算手段と、累積
加算値の整数部からなるアドレス情報に基づきメモリ手
段から読み出されたビデオ信号を用い、累積加算値の小
数部からなる補間係数に基づき線型補間によって補間処
理を行なう補間処理手段とを有することを特徴とする画
像処理装置である。

【０００８】また、この発明は、上述した課題を解決す
るために、線型補間を用いて画像サイズを変換する画像
処理方法において、ビデオ信号を書き込むメモリ手段
と、原信号による画サイズおよび変換後の画サイズとか
ら補間間隔を求める補間間隔算出のステップと、補間間
隔に基づく補間位置に対して付加することによって原信
号の画素位置と補間位置とが周期的に重ならないような
オフセット値を出力するオフセット値出力のステップ
と、補間間隔を累積加算し、１フィールド毎に該累積加
算値をオフセット値に基づき初期化する累積加算のステ
ップと、累積加算値の整数部からなるアドレス情報に基
づきメモリ手段から読み出されたビデオ信号を用い、累
積加算値の小数部からなる補間係数に基づき線型補間に
よって補間処理を行なう補間処理のステップとを有する
ことを特徴とする画像処理方法である。

【０００９】上述したように、この発明は、補間間隔に
基づく補間位置に対して、原信号の画素位置と補間位置
とが周期的に重ならないようなオフセット値が付加され
るため、線型補間により画像の拡大／縮小を行なった場
合の画像の輝度むらが抑えられる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態
を、図面を参照しながら説明する。図１は、この発明に
よる画像処理装置の構成の一例を示す。この例では、入
力された画像信号に対して拡大／縮小率を設定し、所定
画素の上下左右４点の濃淡値で以て線型補間を行なう。
そして、補間の位置を適切に選択することで、原信号と
補間位置とが重ならないようにし、画素のエネルギを拡
散させることで画質の向上を図る。

【００１１】除算器１に対して、原信号の１ライン内の
有効サンプル数（１ラインにおける画素数）Ｈ_activeお
よび変換後の信号の有効水平画素数Ｈ_sizeとが供給され
る。同様に、除算器１に対して、原信号の１フィールド
内有効ライン数Ｖ_activeおよび変換後の有効ライン数Ｖ
_sizeとが供給される。

【００１２】これらの値は、例えばユーザによる設定な
らびにシステム設定値に基づき、図示されないシステム
コントローラから供給される。また、図示しないが、所
定の手段によって、入力された画像信号に基づき、水平
ブランキングパルスＨ_blk，サンプリングクロック
ｆ_s，垂直ブランキングパルスＶ_blk，およびラインク
ロックｆ_Hなどが抽出される。

【００１３】除算器１において、供給された各値に基づ
き除算が行なわれる。水平補間間隔ＨｄｐがＨ_active／
Ｈ_sizeから求められる。同様に、垂直補間間隔Ｖｄｑが
Ｖ_active／Ｖ_sizeから求められる。水平補間間隔Ｈｄｐ
は、水平補間アドレス／係数発生器２に供給され、垂直
補間間隔Ｖｄｑは、垂直補間アドレス／係数発生器３に
供給される。

【００１４】なお、１ライン内有効サンプル数Ｈ_active
は、４８０，６４０，７２０，７６８，あるいは９１０
などといったディスプレイの規格に対応した値を取り、
１フィールド内有効ライン数Ｖ_activeは、ビデオ信号の
規格に応じ、５２５本／６０Ｈｚのシステムにおいては
２４０本、６２５本／５０Ｈｚのシステムにおいては２
８６本などとされる。例えば、画像をアスペクト比一定
で面積比１６／９倍に拡大する場合には、Ｈ_activeが７
２０，Ｖ_activeが２４０本の場合には、Ｈ_sizeが９６
０，Ｖ_sizeが３２０本とされる。この場合、水平補間間
隔Ｈｄｐおよび垂直補間間隔Ｖｄｑは、共に３／４とさ
れる。

【００１５】水平アドレス／係数発生器２では、供給さ
れた水平補間間隔Ｈｄｐ，水平ブランキングパルスＨ
_blk，およびサンプリングクロックｆ_sに基づき、補間
処理に用いられるデータを後述するフィールドメモリ５
から読み出す際のアドレスとされる補間水平アドレスｍ
と、水平方向に隣り合った画素を合成し補間する際の係
数とされる水平補間係数ｐ_n1とが生成される。また、ｐ
_n1の１に対する補数であるｐ_n2が生成される。

【００１６】同様に、垂直アドレス／係数発生器３で
は、供給された垂直補間間隔Ｖｄｑ，垂直ブランキング
パルスＶ_blk，およびラインクロックｆ_Hに基づき、補
間垂直アドレスｎ，垂直補間係数ｑ_n1およびｑ_n1の１に
対する補数であるｑ_n2が生成される。これら水平アドレ
ス／係数発生器２および垂直アドレス／係数発生器３で
の処理の詳細は、後述する。

【００１７】上述したように、この実施の一形態におい
ては、線型補間によって画像の拡大／縮小を行なう。図
２および図３を用いて、この線型補間を概略的に説明す
る。ここでは、図２に示されるように、原画像１００を
任意の倍率ｋに拡大し変換画像１０１を形成する場合に
ついて説明する。先ず、変換画像１０１上の点Ｘ_nが原
画像１００において対応する点ｘ_nを求める。点ｘ_nの
座標は、点Ｘ_nの座標値を倍率ｋで割ることで求めるこ
とができる。例えば、点Ｘ_nの座標がＸ（５，３）であ
るとすると、点ｘ_nは、ｘ（５／ｋ，３／ｋ）と求めら
れる。

【００１８】原画像の座標上では、この座標を求められ
た点ｘ_nに対して、点ｘ_nを囲う画素が近傍に４点存在
する。この様子を図３に示し、近傍４点をそれぞれＡ
_m,n，Ａ_m+1,n，Ａ_m,n+1，およびＡ_m+1,n+1とする。
これら４点の画素の濃淡値と、点ｘ_nの位置の近傍４点
によって囲まれた範囲内における内分比に基づき、次に
示す数式（１）により点ｘ_nの濃淡値を求めることがで
きる。内分比は、水平方向には、上述の水平補間係数お
よびその１に対する補数であるｐ_n1およびｐ_n2、垂直方
向には、上述の垂直補間係数およびその１に対する補数
であるｑ_n1およびｑ_n2がそれぞれ用いられる。

【００１９】

【数１】

【００２０】この点ｘの濃淡値は、変換座標における点
Ｘの濃淡値と等しい。したがって、この数式（１）によ
る計算を変換画像上の全ての画素について行うことで画
素の補間がなされ、変換画像を得ることができる。な
お、この処理において、変換座標上の点から原画像上の
点への写像によって計算を行うのは、画素抜けを防ぐた
めである。

【００２１】端子４から画素信号Ａ_sが例えばビデオ信
号の走査に従い順次供給される。この画素信号Ａ_sは、
例えば輝度信号Ｙ，色差信号Ｕ／Ｖ，あるいはＲＧＢ信
号に基づくディジタルデータからなり、必要に応じて、
図示されない前段においてフィルタリングされ供給され
る。

【００２２】画素信号Ａ_sは、フィールドメモリ５およ
び６に書き込まれる。この書き込みは、これらフィール
ドメモリ５および６とでラインアドレスが１ライン分ず
らされてなされる。図４は、このときのフィールドメモ
リ５および６におけるアドレスマッピングの一例を示
す。この図において、縦横方向は、それぞれ垂直方向お
よび水平方向に対応し、１ライン内有効サンプル数Ｍお
よび１フィールド内有効ライン数Ｎに対して、水平方向
にＭ画素、垂直方向にＮ−１ライン分のアドレスを有す
る。なお、これら１ライン内有効サンプル数Ｍおよび１
フィールド内有効ライン数Ｎは、上述のＨ_activeおよび
Ｖ_activeに対応する。

【００２３】この例では、図４Ａに示されるフィールド
メモリ６には第１ライン目から第Ｎ−１ライン目までの
画素信号が書き込まれ、フィールドメモリ５には第２ラ
イン目から第Ｎライン目までの画素データが書き込まれ
る。なお、どちらのメモリに対しても、水平方向につい
てはＭ画素目までが書き込まれる。すなわち、同じアド
レス（ｍ，ｎ）に対して、フィールドメモリ６では画素
信号Ａ_m,nが、フィールドメモリ５では画素信号Ａ
_m,n+1がそれぞれ書き込まれることになる。

【００２４】これらフィールドメモリ５および６の同じ
アドレスから画素信号がそれぞれ読み出される。この読
み出しは、水平方向に対しては、上述の水平補間アドレ
ス／係数発生器２から出力された水平補間アドレスｍに
基づきなされる。同様に、垂直方向に対しては、垂直補
間アドレス／係数発生器３から出力された垂直補間アド
レスｎに基づきなされる。

【００２５】フィールドメモリ５から読み出された画素
信号は、乗算器７ａ，７ｂ，および加算器７ｃからなる
積和演算器７における、乗算器７ａの一方の入力端に供
給されると共に、１画素ディレイ８を介して１画素分遅
延され、乗算器７ｂの一方の入力端に供給される。例え
ば、フィールドメモリ５から画素信号Ａ_m,n+1が読み出
された場合、乗算器７ａには画素信号Ａ_m,n+1が直接的
に供給され、乗算器７ｂには１画素分遅延された画素信
号Ａ_m+1,n+1がそれぞれ供給される。

【００２６】乗算器７ａの他方の入力端には補間係数ｐ
_n1が供給され、乗算器７ｂの他方の入力端には補間係数
ｐ_n2が供給される。そして、これら乗算器７ａおよび７
ｂにおいて、これら補間係数と上述の画素信号との乗算
がそれぞれ行なわれ、乗算結果が加算器７ｃの一方およ
び他方の入力端に供給される。加算器７ｃの加算結果が
積和演算器７の演算結果とされる。このように、積和演
算器７では、上述の数式（１）における後ろの括弧内の
演算がなされる。この演算結果は、同様な構成を有する
積和演算器１１における乗算器１１ａの一方の入力端に
供給される。

【００２７】フィールドメモリ６から読み出された画素
信号に対しても、同様な処理がなされる。すなわち、メ
モリ６から読み出された画素信号Ａ_m,nが積和演算器９
における乗算器９ａの一方の入力端に供給されるととも
に、１画素ディレイ１０で１画素分遅延され画素信号Ａ
_m-1,nとされ乗算器９ｂの一方の入力端に供給される。
乗算器９ａおよび９ｂにおいて、係数ｐ_n1およびｐ_n2と
の乗算がそれぞれなされ、乗算結果が加算器９ｃで加算
される。上述と同様に、積和演算器９で、数式（１）に
おける前の括弧内の演算がなされ、その演算結果が積和
演算器１１の乗算器１１ｂの一方の入力端に供給され
る。

【００２８】積和演算器１１において、乗算器１１ａお
よび１１ｂの他方の入力端に対して、それぞれ上述の補
間係数ｑ_n1およびｑ_n2が供給される。乗算器１１ａおよ
び１１ｂにおいて、上述の積和演算器７および９の演算
結果とこれら補間係数ｑ_n1およびｑ_n2との間でそれぞれ
乗算が行なわれ、この乗算結果が加算器１１ｃで加算さ
れる。そして、加算結果が積和演算器１１の演算結果と
され、点ｘ_nの濃淡値が求められる。この演算結果は、
出力端１２に導出される。

【００２９】次に、上述の構成における水平補間アドレ
ス／係数発生器２および垂直補間アドレス／係数発生器
３について説明する。この実施の一形態においては、こ
れら発生器２および３によって、補間位置の適切な設定
がなされる。なお、これら発生器２および３は、供給さ
れる信号が異なるのみで基本構成としては同一のもので
あるため、以下の説明においては、垂直補間アドレス／
係数発生器３についてのみ説明を行なう。

【００３０】図５は、垂直補間アドレス／係数発生器３
の構成の一例を示す。垂直補間間隔Ｖｄｑが端子２０に
供給される。また、ラインクロックｆ_Hおよび垂直ブラ
ンキングパルスＶ_blkが端子２１および２２にそれぞれ
供給される。クロックｆ_Hは、後述するレジスタ２３お
よび２５の動作クロックとされる。また、垂直ブランキ
ングパルスＶ_blkは、レジスタ２３，２５，および後述
するセレクタ２６に供給される。

【００３１】端子２０に供給された垂直補間間隔Ｖｄｑ
は、レジスタ２３に記憶される。垂直補間間隔Ｖｄｑ
は、加算器２４の一方の入力端を介してレジスタ２５に
供給される。垂直補間間隔Ｖｄｑは、このレジスタ２５
で１クロックｆ_H分遅延され、セレクタ２６の一方の入
力端を介して加算器２４の他方の入力端に供給される。
すなわち、垂直補間間隔Ｖｄｑは、この加算器２４にお
いて１クロックｆ_H毎に累積加算される。

【００３２】セレクタ２６の他方の入力端には、オフセ
ット値ｑ₀が供給される。このオフセット値ｑ₀は、垂
直補間間隔Ｖｄｑに基づく補間位置に対して付加するこ
とによって、原信号の画素位置と補間位置とが周期的に
重ならないような値が選択される。すなわち、セレクタ
２６では、垂直ブランキングパルスＶ_blkに基づき、垂
直ブランキング期間に他方の入力端が選択される。ま
た、この垂直ブランキング期間に、レジスタ２３および
２５とがクリアされる。

【００３３】クリアされたレジスタ２５に対して上述の
オフセット値ｑ₀が記憶されると共に、レジスタ２３に
対して垂直補間間隔Ｖｄｑが再び記憶される。そして、
レジスタ２５において、このオフセット値を初期値とし
て初期化がなされ、垂直補間間隔Ｖｄｑが累積加算され
る。したがって、有効ライン区間でのレジスタ２５の出
力は、各ラインに対して、ｑ₀，ｑ₀＋２ｄｐ，・・
・，ｑ₀＋（Ｎ−１）ｄｐとされる。

【００３４】このオフセット値ｑ₀の算出方法を説明す
る。ＣはＣｓ，Ｃｔの最大公約数、ｓ，ｔは自然数とし
て、先ず、垂直方向でＣｓラインをＣｔラインへと変換
する場合において、ｔが奇数の場合について説明する。
例えば、垂直方向で４８０ラインを３６０ラインへと変
換する、４８０→３６０変換（縮小）について考えてみ
る。このとき補間間隔Ｖｄｑは、Ｖｄｑ＝４８０／３６
０＝４／３とされる。

【００３５】従来の方法では、図６Ａのように、丸印で
示される原信号に関して、一致、若しくは１／３（ある
いは２／３）および２／３（あるいは１／３）ずれた位
置に、三角印で示される補間信号が出現する。このと
き、補間開始位置を例えば１／６ずらすと、図６Ｂに示
されるように、常に、丸印で示される原信号の位置と三
角印で示される補間信号の位置とが一致することがなく
なる。なお、以下の説明において、原信号は図中で丸印
で、補間信号は図中で三角印で示す。また、原信号と補
間信号とを結ぶ線に付された数値は、該当する補間信号
に対する原信号のエネルギ分配の割合を示す。

【００３６】また、４８０→６００変換（拡大）につい
て考えてみる。このとき補間間隔Ｖｄｑは、Ｖｄｑ＝４
８０／６００＝４／５とされる。従来の方法では、図７
Ａのように、原信号に関して、一致、若しくは４／５
（あるいは１／５），３／５（あるいは２／５），２／
５（あるいは３／５），および１／５（あるいは４／
５）ずれた位置に補間信号が出現する。このとき、補間
開始位置を例えば１／１０ずらすと、図７Ｂに示される
ように、常に原信号の位置と補間信号の位置とが一致す
ることがなくなる。

【００３７】これらの例からわかるように、変換前およ
び変換後の値を、双方の最大公約数で双方の値を割った
値で求められる、最も簡単な整数比ｓ：ｔで表すと（例
えば４８０→３６０変換では４：３、４８０→６００変
換では４：５と表される）、補間開始位置に対してオフ
セット値が無い場合、補間信号は、原信号に対して一
致、若しくはｋ／ｔ（ｋはｔ未満の自然数）ずれた位置
に出現する。従って、補間開始位置を１／２ｔずらす
と、常に原信号の位置と補間信号の位置とが一致するこ
とがなくなる。この実施の一形態においては、このよう
にして得られた値を、オフセット値ｑ₀として補間開始
位置に対して付加する。

【００３８】この効果については、各原信号について、
線形補間によるエネルギー伝搬分布を調べると理解でき
る。例えば、４８０→３６０変換（縮小）について考え
てみる。４→３変換（最大公約数１２０）であるから、
補間によるエネルギーは、３／４で均一に伝搬されるの
が理想的である。上述の、図６Ａに示される従来の方法
では、原信号が〔１：（２／３）：（２／３）：（２／
３）〕のパターン（１，３）でエネルギー分配され、そ
の最大変位差（むら）は、１／３（＝１−２／３）であ
る。

【００３９】一方、図６Ｂに示されるような、この実施
の一形態による方法を用いると、原信号が〔（５／
６）：（２／３）：（２／３）：（５／６）〕のパター
ン（２，２）でエネルギー配分され、その最大変位差
（むら）は、１／６（＝５／６−２／３）となる。この
ように、この実施の一形態による方法は、従来の方法に
比べて、エネルギー分布の変動周期が短く、且つ最大変
位差が小とされ、より平滑な、理想に近い補間であるこ
とがいえる。

【００４０】同様に、４８０→６００変換（縮小）につ
いて考えてみる。４→５変換であるから、補間によるエ
ネルギー分布は、５／４で均一に分配されるのが理想的
である。図７Ａに示される従来の方法では、原信号が
〔（７／５）：（６／５）：（６／５）：（６／５）〕
のパターン（１，３）でエネルギー配分され、その最大
変位差（むら）は、１／５（＝７／５−６／５）であ
る。

【００４１】一方、図７Ｂに示されるような、この実施
の一形態による方法を用いると、原信号が〔（１３／１
０）：（１３／１０）：（６／５）：（６／５）〕のパ
ターン（２，２）でエネルギー配分され、その最大変位
差（むら）は、１／１０（＝１３／１０−６／５）とな
る。この場合にも、上述と同様、従来の方法に比べてよ
り平滑な理想に近い補間であることがいえる。

【００４２】このように、Ｃｓ→Ｃｔ（ＣはＣｓ，Ｃｔ
の最大公約数、ｓ，ｔは自然数）変換の場合、ｔが奇数
であれば、補間間隔Ｖｄｑ＝Ｃｓ／Ｃｔ＝ｓ／ｔ，補間
開始オフセット値ｑ₀＝１／２ｔとすることにより、よ
り理想的な線形補間を施することができる。

【００４３】ところで、このｔが奇数の場合では、ｔ＝
２ｓ＋１（ｓは自然数）で表わすことができる。この場
合、ｋ／ｔ（ｋはｔ未満の自然数）に対して１／２ｔず
らすということは、補間信号の位置は、ｋ／ｔ＋１／
（２ｔ）＝（２ｋ＋１）／（２（２ｓ＋１））になる。
したがって、ｋ＝ｓで、原信号に対して１／２ずれた位
置が存在する。例えば、図６Ａおよび図６Ｂに示される
４→３変換では、１／３に対して、１／６ずらすと、１
／３＋１／６＝３／６＝１／２（ｋ＝１，ｔ＝３）とさ
れる。また例えば、図７Ａおよび図７Ｂに示される４→
５変換では、２／５に対して、１／１０ずらすと、２／
５＋１／１０＝５／１０＝１／２（ｋ＝２，ｔ＝５）と
される。このように、ｔが奇数の場合、簡単な整数比で
補間周期が十分長い場合の補間開始位置のオフセット値
は、ｑ₀＝１／２の固定値で問題無いとされる。

【００４４】これに対して、ｔが偶数の場合には、ｔ＝
２ｔ（ｔは自然数）で表わすことができる。このとき、
ｓが奇数であることは自明で、ｓ＝２ｔ＋１（ｔは自然
数）で表わすことができる。従来の場合の補間位置は、
ｋ／ｔ＝ｋ／（２ｔ）（ｋはｔ未満の自然数）であるの
で、ｋ＝ｔ＝ｔ／２で原信号に対して１／２ずれた位置
が存在する。したがって、奇数の場合同様に、補間開始
位置のオフセット値をｑ₀＝１／２の固定値とすると、
簡単な整数比の場合全く効果がない。

【００４５】そこで、今度はｔが偶数の場合、補間開始
オフセットが、ｑ₀＝（ｓ／ｔ−ｉｎｔ（ｓ／ｔ））／
２で良いことを証明する。これは、ｋ／ｔ＋１／２ｔ＝ｊ／ｔ＋（ｓ／ｔ−ｉｎｔ（ｓ／ｔ））／２・・・（２）このような数式（２）を満たす自然数ｋ，ｊが存在する
ことを示せばよい。

【００４６】この数式（２）の両辺に２ｔを掛け整理す
ると、ｋ＝ｊ＋ｐ−ｑｓ，ｓ＝ｉｎｔ（ｓ／ｔ）にな
る。ここで、ｐ，ｑ，ｓはすべて整数であるので、数式
（２）を満たすｋ，ｊの組は、存在する。

【００４７】例えば、５→２変換では、ｊ＝ｋのとき、
上述の数式（２）の左辺は、ｋ／ｔ＋１／２ｔ＝ｋ／２＋１／４このように求められ、右辺は、ｊ／ｔ＋（ｓ／ｔ−ｉｎｔ（ｓ／ｔ））／２＝ｋ／２＋
（５／２−ｉｎｔ（５／２））／２＝ｋ／２＋１／４このように求められる。これらにより、補間開始位置の
オフセット値ｑ₀は、ｑ₀＝（５／２−ｉｎｔ（５／２））／２＝１／４このように求められる。図８Ａおよび図８Ｂは、それぞ
れこのオフセット値ｑ₀を用いない場合と用いた場合に
ついて、原信号と補間信号との位置関係を示す。

【００４８】また例えば、３→４変換では、ｊ＝ｋ−１
のとき、上述の数式（２）の左辺は、ｋ／ｔ＋１／（２ｔ）＝ｋ／４＋１／８このように求められ、右辺は、ｊ／ｔ＋（ｓ／ｔ−ｉｎｔ（ｓ／ｔ））／２＝（ｋ−
１）／４＋（３／４−ｉｎｔ（３／４））／２＝ｋ／４
＋１／８このように求められる。これらにより、補間開始位置の
オフセット値ｑ₀は、ｑ₀＝（３／４−ｉｎｔ（３／４））／２＝３／８このように求められる。図９Ａおよび図９Ｂは、それぞ
れこのオフセット値ｑ₀を用いない場合と用いた場合に
ついて、原信号と補間信号との位置関係を示す。

【００４９】このように、ｔが偶数の場合、簡単な整数
比で補間周期が十分長い場合の補間開始位置のオフセッ
ト値ｑ₀は、ｑ₀＝（ｓ／ｔ−ｉｎｔ（ｓ／ｔ））／２
で問題無いとされる。

【００５０】なお、この実施の一形態による方法は、対
称型ＦＩＲプリフィルタとの組み合わせに関しても、用
いて好適とされる。例えば、２→１変換において、図１
０Ａに示される従来の方法では、線形補間のみでは
〔１：０〕のパターンで単なる間引き処理になり、プリ
フィルタ処理が必要とされる。ところが、図１０Ｂに示
されるように、この実施の一形態による方法では、線形
補間で〔（１／２）：（１／２）〕（一定）となるの
で、プリフィルタ処理は不要とされる。

【００５１】また、５→２変換において、図１１Ａに示
される従来の方法では、〔（１／２）：（３／８）：
（３／８）：（３／８）：（３／８）〕のパターン
（１，４）でエネルギー配分され、その最大変位差（む
ら）は、１／８（＝１／２−３／８）とされる。これに
対して、図１１Ｂに示される実施の一形態による方法で
は、〔（７／１６）：（３／８）：（３／８）：（７／
１６）：（３／８）〕のパターン（１，２，１，１）で
エネルギー配分され、その最大変位差（むら）は、１／
１６（＝７／１６−３／８）であり、より平滑な、理想
に近い補間がなされるといえる。

【００５２】このオフセット値の算出方法には、様々な
方法が考えられる。この実施の一形態においては、垂直
補間間隔Ｖｄｑに対して、上述のｔが奇数の場合には、ｑ₀＝ａｂｓ（Ｖｄｑ−１）／２・・・（３）この数式（３）によって求められ、また、ｔが偶数の場
合には、ｑ₀＝（Ｖｄｑ−ｉｎｔ（Ｖｄｑ））／２・・・（４）この数式（４）によって求められる。

【００５３】すなわち、垂直補間間隔Ｖｄｑが端子２０
からオフセット値演算器２７に供給される。そして、こ
のオフセット値演算器２７において、上述のｔが奇数の
場合には数式（３）が計算され、ｔが偶数の場合には数
式（４）が計算される。このようにして得られたオフセ
ット値ｑ₀は、セレクタ２６の他方の入力端に供給され
る。

【００５４】オフセット値演算器２７におけるｔが奇数
であるか偶数であるかの判断は、例えば除算器１に供給
されたＶ_activeおよびＶ_sizeに基づき行なうことが可能
とされる。また例えば、予め垂直補間間隔Ｖｄｑの値に
対するｔの偶数／奇数の関係をＲＯＭ(Read Only Memor
y)などの記憶手段にテーブルとして持ち、垂直補間間隔
Ｖｄｑが供給された際にこのテーブルを参照するように
してもよい。

【００５５】なお、このオフセット値ｑ₀を得る方法
は、これらの数式（３）および数式（４）によって求め
る方法に限定されない。例えば、予め作成された、垂直
補間間隔Ｖｄｑに対するオフセット値ｑ₀のテーブルを
ＲＯＭなどの記憶手段に記憶させ、設定された垂直補間
間隔Ｖｄｑに基づきこのテーブルを参照することによっ
てオフセット値ｑ₀を得るようにしてもよい。この場
合、変換後の有効ライン数Ｖ_sizeは、段階的に設定可能
とすると好ましい。

【００５６】このようにして、レジスタ２５から、オフ
セット値ｑ₀が付加され垂直補間間隔Ｖｄｑが累積加算
された出力δ＋ｔＶｄｑが出力される。この出力δ＋ｔ
Ｖｄｑのうち、整数部は、垂直補間アドレスｔとして端
子２９に導出される。一方、レジスタ２５の出力のうち
小数部は、垂直補間係数ｑ_n1として端子３０に導出され
る。また、この小数部すなわち垂直補間係数ｑ_n1は、減
算器３１において１から減ぜられ、係数ｑ_n2とされ端子
３２に導出される。

【００５７】なお、水平補間アドレス／係数発生器２に
おいても、この垂直補間アドレス／係数発生器３と同様
の処理がなされる。すなわち、この水平補間アドレス／
係数発生器２において、供給されたＨｄｐ，水平ブラン
キングパルスＨ_blk，およびサンプリングクロックｆ_s
に基づき、例えば上述の数式（２）のｑ₀およびＶｄｑ
をｐ₀およびＨｄｐに置き換えた式によってオフセット
値ｐ₀が生成される。そして、１ライン毎に、このオフ
セット値ｐ₀を初期値として水平補間間隔Ｈｄｐが累積
加算され、この累積加算値に基づき水平補間アドレス
ｍ，水平補間係数ｐ_n1，ｐ_n2が出力される。

【００５８】図１２〜図１５は、同様の方法によって、
垂直方向と共に水平方向に対してもオフセット値を付加
した例を、オフセット値を付加しない例と対比させて示
す。図１２〜図１５は、画像のアスペクト比を変えず
に、それぞれ面積比で４／９，１／４，１６／９，およ
び４倍とした例である。面積比４／９の図１２では、垂
直補間間隔Ｖｄｑおよび水平補間間隔Ｈｄｐが共に３／
２とされ、垂直方向のオフセット値ｑ₀および水平方向
のオフセット値ｐ₀が共に１／４とされる。以下同様
に、図１３では、Ｖｄｑ＝Ｈｄｐ＝２，ｑ₀＝ｐ₀＝１
／２、図１４では、Ｖｄｑ＝Ｈｄｐ＝３／４，ｑ₀＝ｐ
₀＝１／８、図１５では、Ｖｄｑ＝Ｈｄｐ＝１／２，ｑ
₀＝ｐ₀＝１／４とされる。

【００５９】これらの図からも分かるように、オフセッ
ト値を付さない例である図１２Ａ，図１３Ａ，図１４
Ａ，および図１５Ａでは、どれも周期的に原信号位置と
補間位置とが重なるのに対して、オフセット値を付した
例である図１２Ｂ，図１３Ｂ，図１４Ｂ，および図１５
Ｂでは、何れも原信号位置と補間位置とが重ならない。

【００６０】このように、この発明を適用することによ
って、原信号位置に対して補間信号位置が重なることが
無いため、線型補間により原信号の各画素のエネルギが
略均等に分散される。これにより、例えば補間処理前に
プレフィルタを入れなくても、画像の拡大／縮小変換処
理後の「ぎらつき」や輝度むら、画素抜けなどを抑える
ことが可能とされる。

【００６１】なお、上述の説明では、画像の拡大／縮小
を、原画像のアスペクト比を変えずに行なっているが、
これはこの例に限定されない。すなわち、原画像に対し
て変換後の画像のアスペクト比を変えるような拡大／縮
小を行なう場合に対しても、この発明を適用することが
できる。したがって、この発明は、例えばＮＴＳＣ方式
からＰＡＬ方式への変換といったような、互いに異なる
ビデオ信号形式間の変換にも適用することができる。

【００６２】また、上述では、上下左右の４点による線
型補間の例について説明したが、これはこの例に限定さ
れるものではなく、他の補間方法についても適用可能な
ものである。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、補間係数を求める際の補間間隔の累積が所定の方法
で以て算出されたオフセット値を付されてなされるた
め、原信号位置と補間位置とが重なることがない。その
ため、線型補間による原信号の各画素のエネルギが略均
等に拡散され、補間処理後の画像の「ぎらつき」や輝度
むら、画素抜けなどが抑えられ、画質の向上を図れる効
果がある。

【００６４】また、そのため、補間処理前にプレフィル
タを入れる必要が無いという効果がある。また、若し、
プレフィルタを入れる場合でも、その構成を簡素化する
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による画像処理装置の構成の一例を示
すブロック図である。

【図２】線型補間を説明するための略線図である。

【図３】線型補間を説明するための略線図である。

【図４】フィールドメモリのアドレスマッピングの一例
を示す略線図である。

【図５】垂直補間アドレス／係数発生器の構成の一例を
示すブロック図である。

【図６】オフセット値の有無による原信号位置および補
間位置との関係の違いを概略的に示す略線図である。

【図７】オフセット値の有無による原信号位置および補
間位置との関係の違いを概略的に示す略線図である。

【図８】オフセット値の有無による原信号位置および補
間位置との関係の違いを概略的に示す略線図である。

【図９】オフセット値の有無による原信号位置および補
間位置との関係の違いを概略的に示す略線図である。

【図１０】オフセット値の有無による原信号位置および
補間位置との関係の違いを概略的に示す略線図である。

【図１１】オフセット値の有無による原信号位置および
補間位置との関係の違いを概略的に示す略線図である。

【図１２】オフセット値の有無による原信号位置および
補間位置との関係の違いを概略的に示す略線図である。

【図１３】オフセット値の有無による原信号位置および
補間位置との関係の違いを概略的に示す略線図である。

【図１４】オフセット値の有無による原信号位置および
補間位置との関係の違いを概略的に示す略線図である。

【図１５】オフセット値の有無による原信号位置および
補間位置との関係の違いを概略的に示す略線図である。

【符号の説明】

１・・・除算器、２・・・水平補間アドレス／係数発生
器、３・・・垂直補間アドレス／係数発生器、４，５・
・・フィールドメモリ、７，９，１１・・・積和演算
器、２３，２５・・・レジスタ、２４・・・加算器、２
６・・・セレクタ、２７・・・オフセット値演算器、３
１・・・減算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上木伸夫東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】線型補間を用いて画像サイズを変換する
画像処理装置において、ビデオ信号を書き込むメモリ手段と、原信号による画サイズおよび変換後の画サイズとから補
間間隔を求める補間間隔算出手段と、上記補間間隔に基づく補間位置に対して付加することに
よって上記原信号の画素位置と上記補間位置とが周期的
に重ならないようなオフセット値を出力するオフセット
値出力手段と、上記補間間隔を累積加算し、１フィールド毎に該累積加
算値を上記オフセット値に基づき初期化する累積加算手
段と、上記累積加算値の整数部からなるアドレス情報に基づき
上記メモリ手段から読み出されたビデオ信号を用い、上
記累積加算値の小数部からなる補間係数に基づき線型補
間によって補間処理を行なう補間処理手段とを有するこ
とを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】請求項１に記載の画像処理装置におい
て、上記補間間隔算出手段、上記オフセット値出力手段、お
よび上記累積加算手段とは、水平方向および垂直方向に
対してそれぞれ具備されることを特徴とする画像処理装
置。
【請求項３】請求項１に記載の画像処理装置におい
て、上記オフセット値出力手段は、所定の上記補間間隔に対
する上記オフセット値が予め記憶された記憶手段からな
ることを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】線型補間を用いて画像サイズを変換する
画像処理方法において、ビデオ信号を書き込むメモリ手段と、原信号による画サイズおよび変換後の画サイズとから補
間間隔を求める補間間隔算出のステップと、上記補間間隔に基づく補間位置に対して付加することに
よって上記原信号の画素位置と上記補間位置とが周期的
に重ならないようなオフセット値を出力するオフセット
値出力のステップと、上記補間間隔を累積加算し、１フィールド毎に該累積加
算値を上記オフセット値に基づき初期化する累積加算の
ステップと、上記累積加算値の整数部からなるアドレス情報に基づき
上記メモリ手段から読み出されたビデオ信号を用い、上
記累積加算値の小数部からなる補間係数に基づき線型補
間によって補間処理を行なう補間処理のステップとを有
することを特徴とする画像処理方法。