JPH1166298A - Interpolation processor of digital image signal - Google Patents

Interpolation processor of digital image signal

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JPH1166298A
JPH1166298A JP22626997A JP22626997A JPH1166298A JP H1166298 A JPH1166298 A JP H1166298A JP 22626997 A JP22626997 A JP 22626997A JP 22626997 A JP22626997 A JP 22626997A JP H1166298 A JPH1166298 A JP H1166298A
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JP
Japan
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interpolation processing
interpolation
sample
digital image
image signal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP22626997A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Fukuda
淳 福田
Yoshinori Izumi
▲吉▼則 和泉
Masahide Naemura
昌秀 苗村
Yasumasa Ito
泰雅 伊藤
Tadanobu Mizutani
肇伸 水谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Hoso Kyokai NHK, Japan Broadcasting Corp filed Critical Nippon Hoso Kyokai NHK
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Publication of JPH1166298A publication Critical patent/JPH1166298A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make an edge sharp and to improve apparent resolution by executing an in-area average difference correction processing. SOLUTION: The interpolation processor of a digital image signal is constituted so as to improve appearance resolution by correction a signal which is interpolation-processed. Here, an interpolation processing 1 is executed by considering an interpolation sampling phase, so as to permit an area where the sample point of the signal before the interpolation processing presents (range in the horizontal direction and/or the longitudinal direction of the image) to match with the area where plural sample points corresponding to the area after the interpolation processing represent in most of the parts of the both areas, and correction processings 2 and 3 are executed so as to make the average 4 of a sample value in the area after the interpolation processing equal to the sample value before the interpolation processing.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル画像信
号の内挿処理装置に関するもので、特に、ディジタル画
像信号のアップコンバート処理装置等に用いて好適なも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital image signal interpolation processing device, and more particularly, to a digital image signal up-conversion processing device.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディジタル画像信号の内挿処理は、ディ
ジタル信号処理理論により実現される。また、内挿処理
を行う手法としては、内挿フィルタの条件を満たすどの
ようなフィルタを用いても構わないが、例えば、最近隣
内挿法(nearest neighber interpolation) 、共1次内
挿法(bi-linear interpolation) および3次たたみこみ
内挿法(cubic convolution interpolation) などの有名
な内挿フィルタに関して、“画像解析ハンドブック(初
版)”(高木、下田監修;東京大学出版会発行,pp.441
−444 , 1991年1月17日発行)に詳述されている内挿処
理の手法を用いて実現される。
2. Description of the Related Art The interpolation processing of a digital image signal is realized by digital signal processing theory. As a method of performing the interpolation processing, any filter that satisfies the conditions of the interpolation filter may be used. For example, a nearest neighbor interpolation method, a bilinear interpolation method (nearest neighbor interpolation), For the famous interpolation filters such as bi-linear interpolation and cubic convolution interpolation, see "Image Analysis Handbook (First Edition)" (Takagi and Shimoda, published by The University of Tokyo Press, pp.441)
−444, issued on Jan. 17, 1991).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ディジタル画像信号の
内挿処理は、例えば上述した手法により、画像信号に内
挿フィルタ処理を施すことにより実現されるが、内挿フ
ィルタを有限タップ数で実現する限り通過帯域の特性は
理想特性にはならず、高域成分が減衰し、画像の解像度
を下げる方向に働く。この問題を解決するために、従来
は、解像度を向上させるべく、内挿処理とは無関係に内
挿処理後の画像に一律に別途エンハンスを行っていた。
The interpolation processing of the digital image signal is realized by performing an interpolation filter processing on the image signal by, for example, the above-mentioned method. However, the interpolation filter is realized with a finite number of taps. As far as possible, the characteristics of the passband do not become the ideal characteristics, but the high-frequency components are attenuated, and the resolution of the image is reduced. In order to solve this problem, conventionally, in order to improve the resolution, the image after the interpolation processing is separately and uniformly enhanced independently of the interpolation processing.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、ディジタル画
像信号の内挿処理装置において、内挿処理が施された信
号の補正を行うことにより見かけ上の解像度を向上させ
るように構成したものである。ここで、補正の手法とし
ては、内挿処理前の信号のサンプル点が代表するエリア
(画像の水平方向および/または垂直方向における範
囲)と、そのエリアに対応する内挿処理後の複数のサン
プル点が代表するエリアとが双方のエリアの大部分にお
いて一致するように、内挿サンプル位相を考慮して内挿
処理を施し、内挿処理後のエリア内のサンプル値の平均
が、内挿処理前のサンプル値と等しくなるように補正処
理を行うものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a digital image signal interpolation processing device which is configured to improve the apparent resolution by correcting a signal subjected to interpolation processing. is there. Here, as a correction method, an area (a range in the horizontal direction and / or the vertical direction of the image) represented by the sample points of the signal before the interpolation processing, and a plurality of samples after the interpolation processing corresponding to the area. Interpolation processing is performed in consideration of the interpolated sample phase so that the area represented by the point coincides with the majority of both areas, and the average of the sample values in the area after the interpolation processing is calculated. The correction processing is performed so as to be equal to the previous sample value.

【0005】すなわち、本発明ディジタル画像信号の内
挿処理装置は、ディジタル画像信号の内挿処理装置にお
いて、内挿前の入力ディジタル画像信号のサンプル点が
代表するエリアと内挿後の複数のサンプル点が代表する
エリアとが双方のエリアの大部分において一致するよう
に前記入力ディジタル画像信号を内挿処理する内挿処理
手段と、前記入力ディジタル画像信号のサンプル点が代
表するエリアに対応する前記内挿処理後の複数のサンプ
ル点のサンプル値の平均値を検出する平均値検出手段
と、前記入力ディジタル画像信号のサンプル点のサンプ
ル値から前記平均値検出手段によって検出された前記対
応する前記内挿処理後の複数のサンプル点のサンプル値
の平均値を減算する減算手段と、前記内挿処理手段の出
力である前記内挿処理後の複数のサンプル点の各サンプ
ル値に前記減算手段の出力中のそれぞれエリアが対応す
る出力を該出力の符号を含めて加算する加算手段とを少
なくとも具えて構成したことを特徴とするものである。
That is, the digital image signal interpolation processing device of the present invention is a digital image signal interpolation processing device, wherein an area represented by a sample point of an input digital image signal before interpolation and a plurality of samples after interpolation are provided. Interpolation processing means for interpolating the input digital image signal so that the area represented by the point is substantially the same in both areas; and the interpolation processing means corresponding to the area represented by the sample point of the input digital image signal. Average value detection means for detecting an average value of the sample values of the plurality of sample points after the interpolation processing; and the corresponding internal signal detected by the average value detection means from the sample values of the sample points of the input digital image signal. Subtraction means for subtracting an average value of sample values of a plurality of sample points after the interpolation processing; and the interpolation processing which is an output of the interpolation processing means. Adding means for adding an output corresponding to each area in the output of the subtraction means to each sample value of a plurality of subsequent sample points, including the sign of the output, and adding means. is there.

【0006】また、本発明ディジタル画像信号の内挿処
理装置は、ディジタル画像信号の内挿処理装置におい
て、内挿前の入力ディジタル画像信号のサンプル点が代
表するエリアと内挿後の複数のサンプル点が代表するエ
リアとが双方のエリアの大部分において一致するように
前記入力ディジタル画像信号を内挿処理する内挿処理手
段と、前記入力ディジタル画像信号のサンプル点が代表
するエリアに対応する前記内挿処理後の複数のサンプル
点のサンプル値の平均値を検出する平均値検出手段と、
該平均値検出手段によって検出された前記対応する前記
内挿処理後の複数のサンプル点のサンプル値の平均値か
ら前記入力ディジタル画像信号のサンプル点のサンプル
値を減算する減算手段と、前記内挿処理手段の出力であ
る前記内挿処理後の複数のサンプル点の各サンプル値に
前記減算手段の出力中のそれぞれエリアが対応する出力
を該出力の符号を反転させて加算する加算手段とを少な
くとも具えて構成したことを特徴とするものである。
Further, the present invention provides a digital image signal interpolation processing apparatus, comprising: a digital image signal interpolation processing apparatus comprising: an area represented by sample points of an input digital image signal before interpolation; and a plurality of samples after interpolation. Interpolation processing means for interpolating the input digital image signal so that the area represented by the point is substantially the same in both areas; and the interpolation processing means corresponding to the area represented by the sample point of the input digital image signal. Average value detecting means for detecting an average value of sample values of a plurality of sample points after the interpolation processing,
Subtraction means for subtracting the sample value of the sample point of the input digital image signal from the average value of the sample values of the corresponding plurality of sample points after the interpolation processing detected by the average value detection means; and Adding means for inverting the sign of the output and adding an output corresponding to each area in the output of the subtraction means to each sample value of the plurality of sample points after the interpolation processing, which is an output of the processing means, It is characterized by comprising.

【0007】また、本発明ディジタル画像信号の内挿処
理装置は、前記内挿処理手段が、画像の水平および/ま
たは垂直方向に1:2の内挿処理を行う内挿処理手段で
あることを特徴とするものである。
Further, in the digital image signal interpolation processing apparatus according to the present invention, the interpolation processing means is an interpolation processing means for performing a 1: 2 interpolation processing in a horizontal and / or vertical direction of the image. It is a feature.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照し、発明の
実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。ディジ
タル画像信号のサンプル値は、理論上は面積をもたない
空間内の一点の値として考えられているが、実際には微
小面積をもつセンサ(例えばCCD)によりサンプルさ
れた値となっている。本発明では、この考え方を拡張し
て、ディジタル画像信号のサンプル値を、各サンプル点
間を等分する線分で囲まれたエリア内の平均値であると
考える。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below based on embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Although the sampled value of the digital image signal is theoretically considered as a value of one point in a space having no area, it is actually a value sampled by a sensor (for example, a CCD) having a small area. . In the present invention, this idea is extended to consider that the sample value of the digital image signal is an average value in an area surrounded by a line segment equally dividing each sample point.

【0009】前述したように、本発明ディジタル画像信
号の内挿処理装置は、その動作原理として、内挿処理前
の信号のサンプル点が代表するエリアと、そのエリアに
対応する内挿処理後の複数のサンプル点が代表するエリ
ア(例えば、1:2の内挿であれば、内挿後の隣接する
2つのサンプル点がそれぞれ代表するエリアの和)とが
双方のエリアの大部分において一致するように、内挿サ
ンプル位相を考慮して内挿処理を施し、そのエリア内の
内挿処理後のサンプル値の平均が、内挿処理前のサンプ
ル値と等しくなるように補正を行うものである。
As described above, the digital image signal interpolation processing apparatus according to the present invention operates based on the principle that an area represented by a sample point of a signal before interpolation processing and an area corresponding to that area after interpolation processing are used. The area represented by a plurality of sample points (for example, in the case of 1: 2 interpolation, the sum of the areas represented by two adjacent sample points after interpolation) matches in most of both areas. Thus, interpolation processing is performed in consideration of the interpolation sample phase, and correction is performed so that the average of the sample values after the interpolation processing in the area becomes equal to the sample value before the interpolation processing. .

【0010】上記において、内挿の比率や内挿処理前の
サンプル位相によっては、内挿処理前のサンプル点が代
表するエリアと、内挿処理後の複数のサンプル点が代表
するエリアとが完全には一致しなくなる。その場合に
は、内挿処理後のサンプル点について、内挿処理前のサ
ンプル点が代表するエリアに含まれる内挿処理後の全サ
ンプル点が代表する全てのエリアのうち、内挿処理前の
サンプル点が代表するエリア内に完全に含まれる部分の
比率がなるべく大きくなるようなサンプル位相で、すな
わち、内挿処理前のサンプル点が代表するエリアと、そ
こに含まれる内挿処理後のサンプル点が代表する全エリ
アとの差が最も小さくなるようなサンプル位相で内挿処
理を施し、内挿処理前のサンプル点が代表するエリアに
ほぼ完全に含まれる内挿処理後のエリアを代表するサン
プル点に対して以下に説明するエリア内平均差分補正処
理を施す。ここで、内挿処理後のサンプル位相は、内挿
処理前後のサンプル点の位置関係により予め定めておく
ものとする。
In the above, depending on the interpolation ratio and the sample phase before the interpolation processing, the area represented by the sample points before the interpolation processing and the area represented by a plurality of sample points after the interpolation processing are completely completed. Will not match. In that case, for the sample points after the interpolation process, of all the areas represented by all the sample points after the interpolation process included in the area represented by the sample points before the interpolation process, At the sample phase where the ratio of the part completely included in the area represented by the sample point is as large as possible, that is, the area represented by the sample point before the interpolation processing and the sample included therein after the interpolation processing Interpolation is performed at the sample phase that minimizes the difference from the entire area represented by the point, and represents the area after the interpolation that is almost completely included in the area represented by the sample point before the interpolation. The in-area average difference correction processing described below is performed on the sample points. Here, the sample phase after the interpolation processing is determined in advance based on the positional relationship between the sample points before and after the interpolation processing.

【0011】図1(a)は、入力ディジタル画像信号の
各サンプル点(内挿処理前の各サンプル点、なお、図面
においては、内挿処理を省略して内挿とのみ記してい
る)を○印で示したもので、ここでは、理解を容易にす
るために、画像を水平方向にのみサンプルするものと
し、横軸は各サンプル点の水平方向位置(図面では、水
平位置とのみ記している)を、縦軸は大きさを、すなわ
ち各サンプル値をアナログ的にそれぞれ示している。
FIG. 1A shows sample points of an input digital image signal (each sample point before the interpolation processing; in the drawing, interpolation processing is omitted and only interpolation is described). In order to facilitate understanding, it is assumed here that the image is sampled only in the horizontal direction, and the horizontal axis is the horizontal position of each sample point (in the drawing, only the horizontal position is indicated. The vertical axis represents the magnitude, that is, each sample value in an analog manner.

【0012】次に、内挿処理について説明する。最も代
表的な内挿処理の例として、図1(b)に示すような内
挿処理が考えられる。この図1(b)に示す内挿処理
は、図1(a)の各サンプル点の水平方向位置の各中心
点における信号の大きさを、例えば、両隣接サンプル点
のサンプル値を平均するなどして求め、この点(図1
(b)に×印で示す)と内挿処理前の各サンプル点(○
印で示す)を併せて内挿処理後のサンプル点とする内挿
処理である。
Next, the interpolation process will be described. As the most typical example of the interpolation processing, an interpolation processing as shown in FIG. The interpolation processing shown in FIG. 1B calculates the signal magnitude at each center point of the horizontal position of each sample point in FIG. 1A by, for example, averaging the sample values of both adjacent sample points. This point (Fig. 1
(Indicated by a cross in (b)) and each sample point before interpolation (○
(Indicated by a mark) together with the sample points after the interpolation process.

【0013】しかし、図1(b)に示す内挿処理では、
図1(a)に示すそれぞれのサンプル点(例えば、A,
B,Cなど)が図2の横軸下にA,B,Cなどの両端矢
印で示すエリアを代表する点であると考えたとき、図1
(b)に×印で示される各サンプル点の代表するエリア
の大きさは図1(a)の半分となるが、○印および×印
の一組の隣接サンプル点がカバーするエリアは、内挿処
理前のサンプル点(図1(a)参照)がカバーするエリ
ア(図2のエリア)と一致しないことになる。
However, in the interpolation processing shown in FIG.
Each sample point (for example, A,
B, C, etc.) are considered to be points representing areas indicated by double-headed arrows such as A, B, C, etc. below the horizontal axis in FIG.
The size of the representative area of each sample point indicated by a cross in (b) is half that of FIG. 1 (a), but the area covered by a pair of adjacent sample points of a circle and a cross is the inside. The sample point before the insertion processing (see FIG. 1A) does not coincide with the area (the area in FIG. 2) which is covered.

【0014】本発明ディジタル画像信号の内挿処理装置
においては、前述したように、内挿処理手段が、内挿処
理前の入力ディジタル画像信号のサンプル点が代表する
エリアと、入力ディジタル画像信号に内挿後の複数のサ
ンプル点が代表するエリアとが双方のエリアの大部分に
おいて一致するように入力ディジタル画像信号を内挿処
理するものでない限り、本発明を構成することができな
いので、図1(b)につき上述したような内挿処理は本
発明に適用することができない。
In the digital image signal interpolation processing apparatus of the present invention, as described above, the interpolation processing means includes an area represented by the sample points of the input digital image signal before the interpolation processing and an input digital image signal. The present invention cannot be configured unless the input digital image signal is subjected to interpolation processing so that the area represented by the plurality of sample points after interpolation matches in most of both areas. The interpolation processing described above with respect to (b) cannot be applied to the present invention.

【0015】本発明に適用することのできる内挿処理の
例として、図1(c)に示す内挿(1:2の内挿)を挙
げることができる。図1(c)に示す内挿処理は、図1
(b)とサンプル点の数は同じであるが、サンプル点の
位置は、図1(b)の各サンプル点(内挿処理前後のサ
ンプル点)の中心となる関係にある内挿処理である。た
だし、図1(c)に示す内挿処理では内挿処理前のサン
プル点は内挿処理後のサンプル点を構成しないものとす
る。図3に、図1(c)に示す内挿処理を施されたサン
プル点が、どのエリアを代表するサンプル点であるかと
いうことを示すために、図3の横軸下に、A1,A2,B 1,
2,C1,C2 などの両端矢印で示している。図2と図3
を参照するに、内挿処理前の入力ディジタル画像信号の
サンプル点が代表するエリアA,B,Cは、入力ディジ
タル画像信号に内挿処理後の複数(本例の場合、2個)
のサンプル点の代表するエリア、それぞれA1,A2,B1,
2,C1,C2 に一致する(例えば、AがA1,A2 に一致
する、の意味) ことが分かる。なお、図1(c)に示す
内挿処理を行う内挿フィルタは、複数の遅延素子の遅延
量と内挿フィルタの係数を調整することにより容易に実
現することができる。
The interpolation processing which can be applied to the present invention
As an example, the interpolation (1: 2 interpolation) shown in FIG.
I can do it. The interpolation processing shown in FIG.
(B) has the same number of sample points,
The position is shown at each sample point in FIG.
Interpolation point). Was
However, in the interpolation processing shown in FIG.
Pull points do not constitute sample points after interpolation.
You. FIG. 3 shows a sample obtained by performing the interpolation processing shown in FIG.
Which area the pull point is representative of
In order to show this, A below the horizontal axis of FIG.1, ATwo, B 1,
BTwo, C1, CTwoAnd the like. 2 and 3
As shown in the figure, the input digital image signal before interpolation is processed.
Areas A, B, and C represented by sample points are input digital
Multiple (two in this example) after interpolation processing to the total image signal
Area representative of the sample points of1, ATwo, B1,
BTwo, C1, CTwo(For example, A becomes A1, ATwoMatches
Meaning). It should be noted that FIG.
The interpolation filter that performs the interpolation process has a delay of multiple delay elements.
By adjusting the amount and the coefficients of the interpolation filter.
Can be manifested.

【0016】次に、図2中のサンプル点Aのエリアに着
目すると、図3中でこのサンプル点Aのエリアに対応す
るサンプル点はA1 とA2 である。図2より、サンプル
点Aに対応するエリアでは、単位エリア当たり大きさA
の値を持つことが期待されるが、実際には、図3のサン
プル点A1 とA2 の平均の大きさは図2のサンプル点A
の大きさと一致しない(サンプル点Aの大きさより小さ
くなる)。そこで本発明では、図3のサンプル点A1
2 の大きさの平均が図2のサンプル点Aの大きさに等
しくなるように、サンプル点Aの大きさとサンプル点A
1,A2 の大きさの平均との差分量をそれぞれサンプル点
1,A2 のサンプル値に加算する処理を行う。以下にお
いては、この処理をエリア内平均差分補正処理と呼ぶ。
Next, focusing on the area of the sample point A in FIG. 2, the sample points corresponding to the area of the sample point A in FIG. 3 are A 1 and A 2 . According to FIG. 2, in the area corresponding to the sample point A, the size per unit area is A
However, in practice, the average magnitude of the sample points A 1 and A 2 in FIG.
(Smaller than the size of sample point A). Therefore, in the present invention, the size of the sample point A and the sample point A are set so that the average of the size of the sample points A 1 and A 2 in FIG. 3 becomes equal to the size of the sample point A in FIG.
1, performs a process for adding to each sample value of the sample points A 1, A 2 the difference of the average size of the A 2. Hereinafter, this process is referred to as an intra-area average difference correction process.

【0017】これは、具体的には、図2のサンプル点A
の大きさから図3のサンプル点A1,A2 の大きさの平均
を減算し、その減算結果(差分量)を図3のサンプル点
1,A2 のサンプル値に、それぞれ符号(+または−)
を含めて加算することによって行われる。また、上記に
おいては、上記減算を、図3のサンプル点A1,A2 の大
きさの平均から図2のサンプル点Aの大きさを減算する
ようにしてもよいが、この場合には、減算結果(差分
量)の符号(+または−)を反転して図3のサンプル点
1,A2 のサンプル値にそれぞれ加算するようにする。
This is, specifically, the sampling point A in FIG.
The average of the sizes of the sample points A 1 and A 2 in FIG. 3 is subtracted from the size of the sample points A 1 and A 2 , and the subtraction result (the difference amount) is added to the sample values of the sample points A 1 and A 2 in FIG. Or-)
This is performed by adding together. Further, in the above, the size of the sample point A in FIG. 2 may be subtracted from the average of the size of the sample points A 1 and A 2 in FIG. 3, but in this case, The sign (+ or-) of the subtraction result (difference amount) is inverted and added to the sample values of the sample points A 1 and A 2 in FIG.

【0018】図4(a)〜(c)は、本発明によるエリ
ア内平均差分補正処理の動作を示し、以下、これに基づ
いて説明する。また、この図においても、横軸は水平方
向位置、縦軸は信号の大きさを示している。まず、図4
(a)に示す波形は、原アナログ信号波形である。この
信号が水平1次元空間内で図1(a)に示す位相でサン
プルされ、次いで図1(c)に示す位相で内挿処理を施
された信号から復元されるアナログ信号波形は図4
(b)となる。なお、この図4(b)に示す波形は一般
的な位相で内挿処理された図1(b)に示す位相のサン
プル点から復元されるアナログ信号波形と理論的にも一
致する。一方、内挿処理後のサンプル点にエリア内平均
差分補正処理を施した信号波形はイメージ的に図4
(c)に示すようになり、これは図4(b)に示す信号
波形(エリア内平均差分補正処理前の信号波形)より原
信号に近い高域成分を有していることが分かる。すなわ
ち、エリア内平均差分補正処理により、エッジがシャー
プになり、見かけ上の解像度が向上する。
FIGS. 4A to 4C show the operation of the intra-area average difference correction processing according to the present invention, which will be described below. Also in this figure, the horizontal axis indicates the horizontal position and the vertical axis indicates the signal magnitude. First, FIG.
The waveform shown in (a) is the original analog signal waveform. This signal is sampled in the horizontal one-dimensional space at the phase shown in FIG. 1A, and then the analog signal waveform restored from the signal subjected to the interpolation processing at the phase shown in FIG.
(B). It should be noted that the waveform shown in FIG. 4B also theoretically matches the analog signal waveform restored from the sample point of the phase shown in FIG. On the other hand, the signal waveform obtained by performing the intra-area average difference correction processing on the sample points after the interpolation processing is schematically shown in FIG.
FIG. 4C shows that the signal has a high-frequency component closer to the original signal than the signal waveform shown in FIG. 4B (the signal waveform before the intra-area average difference correction processing). In other words, the edge is sharpened by the mean difference correction processing in the area, and the apparent resolution is improved.

【0019】図5は、本発明ディジタル画像信号の内挿
処理装置の一実施形態をブロック図で示している。入力
ディジタル画像信号(図1(a)に示すサンプルされた
信号)は、例えば水平方向に1:2の内挿処理を行う内
挿処理部1と減算器2の被減算端子とに供給され、内挿
処理部1の出力側から、図1(c)に示すような内挿処
理された信号が得られる。この内挿処理された信号は2
分岐され、一方は加算器3の入力端子の1つに供給され
るが、他方は平均値検出部4に供給される。平均値検出
部4においては、図3のA1,A2 の平均値、B1,B2
平均値、C1,C2 の平均値、 ----というように順次に2
個のサンプル値の平均値を演算して求める。求められた
平均値(平均値検出部4の出力)は減算器2の減算端子
に供給されて、図2のサンプル点Aの大きさから図3の
1,A2 の大きさの平均値の減算を行う。
FIG. 5 shows the interpolation of the digital image signal of the present invention.
One embodiment of the processing device is shown in a block diagram. input
Digital image signal (sampled as shown in FIG.
Signal) is, for example, an interpolation processing of 1: 2 in the horizontal direction.
The signal is supplied to the insertion processing unit 1 and the subtracted terminal of the subtractor 2,
From the output side of the processing unit 1, interpolation processing as shown in FIG.
A controlled signal is obtained. This interpolated signal is 2
One is supplied to one of the input terminals of the adder 3
However, the other is supplied to the average value detection unit 4. Average value detection
In part 4, A in FIG.1, ATwoAverage value of B1, BTwoof
Average, C1, CTwoThe average of ----2 sequentially
The average value of the sample values is calculated and obtained. I was asked
The average value (the output of the average value detection unit 4) is a subtraction terminal of the subtractor 2.
From the size of the sample point A in FIG.
A1, ATwoSubtraction of the average of the magnitudes of

【0020】次に、加算器3においては、上述したよう
に、その入力端子の1つには内挿処理部1の出力が供給
されているが、他方の入力端子には減算器2の減算出力
が供給され、相互間で信号の加算を行う。この場合、減
算器2の減算出力は、その符号(+または−)を含めて
加算器3の他方の入力端子に供給されるものとし、その
結果、内挿後のエリア内のサンプル値の平均が、内挿前
のサンプル値に等しくなる。
Next, in the adder 3, as described above, one of its input terminals is supplied with the output of the interpolation processing unit 1, while the other input terminal is provided with the subtractor 2 of the subtractor 2. Outputs are supplied and signals are added to each other. In this case, the subtraction output of the subtracter 2 including the sign (+ or-) is supplied to the other input terminal of the adder 3, and as a result, the average of the sample values in the area after interpolation is obtained. Becomes equal to the sample value before interpolation.

【0021】本発明装置の他の実施形態としては、減算
器2(図5参照)の被減算端子と減算端子に供給される
信号を、相互に入れ替えてもよい。この場合には、減算
器2の減算出力は、その符号(+または−)を反転させ
て加算器3(図5参照)の他方の入力端子(一方とか他
方の表現は、図5についての前述の説明に従うものとす
る)に供給されるようにする。
In another embodiment of the device of the present invention, the signals supplied to the subtracted terminal and the subtracted terminal of the subtractor 2 (see FIG. 5) may be interchanged. In this case, the subtraction output of the subtracter 2 has its sign (+ or-) inverted and the other input terminal of the adder 3 (see FIG. 5) (one or the other expression is the same as that of FIG. 5). Shall be supplied).

【0022】以上の説明では、本発明の理解を容易にす
るため、水平方向(一次元空間)にのみ画像をサンプル
するものとしたが、次に、これを水平、垂直の各方向を
含む2次元空間用に構成した場合の本発明ディジタル画
像信号の内挿処理装置について説明する。
In the above description, in order to facilitate understanding of the present invention, an image is sampled only in the horizontal direction (one-dimensional space). The digital image signal interpolation processing apparatus according to the present invention when configured for a dimensional space will be described.

【0023】図6 (a), (b) は、2次元空間に正方格
子でサンプルされた入力ディジタル画像信号(図6
(a))に対し、水平、垂直ともに1:2の内挿処理を
施す場合の、それぞれ内挿処理前(図6(a))、処理
後(図6(b))のサンプル点を内挿処理前については
○、内挿処理後については×でそれぞれ示している。ま
た、図6(a)では中央のサンプル点が代表するエリア
を正方形の枠で囲み、そのエリアに対応する内挿処理後
の複数(4個)のサンプル点×を図6(b)において○
で囲んで示している。このように、内挿処理された信号
は、入力信号に比べて4倍のサンプル点を持つことにな
る。ここでも、内挿処理後の4個のサンプル点が代表す
るエリアの和と、内挿前のサンプル点が代表するエリア
とは双方のエリアの大部分において一致するように内挿
処理するものとする。このような内挿処理は、一般的な
ディジタルフィルタの遅延量と内挿フィルタの係数の適
切な設定により容易に実現することができる。
FIGS. 6A and 6B show input digital image signals (FIG. 6) sampled in a two-dimensional space using a square lattice.
(A)), the sample points before (FIG. 6 (a)) and after (FIG. 6 (b)) the interpolation processing are performed when the interpolation processing of 1: 2 is performed in both the horizontal and vertical directions. The symbol before the insertion process is indicated by 、, and the value after the interpolation process is indicated by ×. In FIG. 6A, the area represented by the central sample point is surrounded by a square frame, and a plurality of (four) sample points X after interpolation processing corresponding to the area are represented by circles in FIG. 6B.
It is shown enclosed by. Thus, the signal subjected to the interpolation processing has four times as many sample points as the input signal. Also here, the sum of the areas represented by the four sample points after the interpolation processing and the area represented by the sample points before the interpolation are to be subjected to the interpolation processing so as to match in most of both areas. I do. Such interpolation processing can be easily realized by appropriately setting the delay amount of a general digital filter and the coefficients of the interpolation filter.

【0024】また、内挿処理前のサンプル点がラインオ
フセットされている場合の例を図7(a), (b) に示
す。本例では、○印で示すラインオフセットされた内挿
処理前のサンプル点が代表するエリアと、×印で示す対
応する内挿処理後の複数のサンプル点が代表する全エリ
アとは完全には一致しないが、その差が最も小さくなる
ように内挿処理後のサンプル位相を選ぶものとする。
FIGS. 7A and 7B show an example in which the sample points before the interpolation processing are line-offset. In this example, the area represented by the line-offset sample points before the interpolation processing indicated by the mark ○ and the entire area represented by the corresponding plurality of sample points after the interpolation processing indicated by the mark 完全 are completely It is assumed that the sample phase after the interpolation processing is selected so as not to match, but to minimize the difference.

【0025】次に、エリア内平均差分補正処理を行うに
あたって、平均値検出部(図5の平均値検出部4に相
当)では、入力ディジタル画像信号のサンプル点が代表
するエリアに属する内挿処理部出力信号の4個のサンプ
ル値の平均を計算し、差分検出部(図5の減算器2に相
当)では、入力ディジタル画像信号のサンプル値と、そ
の点に対応する平均値検出部出力信号(4個のサンプル
値の平均)との差分量を求める。
Next, in performing the intra-area average difference correction processing, the average value detection section (corresponding to the average value detection section 4 in FIG. 5) performs interpolation processing belonging to the area represented by the sample point of the input digital image signal. The average of four sample values of the output signal is calculated, and the difference detection unit (corresponding to the subtracter 2 in FIG. 5) outputs the sample value of the input digital image signal and the output signal of the average value detection unit corresponding to that point. (Average of four sample values) is calculated.

【0026】さらに、差分補正部(図5の加算器3に相
当)では、内挿処理された4個のサンプル値に対して差
分検出部により求められた差分量だけエリア内平均差分
の加算または減算(差分検出部の構成如何によって加算
または減算となる)による補正を行い、入力ディジタル
画像信号のサンプル値とそれらサンプル点に対応するエ
リア内の内挿処理されたサンプル点のサンプル値の平均
との差をなくするようにする。
Further, the difference correction unit (corresponding to the adder 3 in FIG. 5) adds or subtracts the average difference in the area by the difference amount obtained by the difference detection unit to the interpolated four sample values. Correction is performed by subtraction (addition or subtraction depending on the configuration of the difference detection unit), and the sample values of the input digital image signal and the average of the sample values of the interpolation-processed sample points in the area corresponding to those sample points are calculated. To eliminate the difference.

【0027】本発明者らは、輝度信号の水平2画素、垂
直2画素内に4個のサンプル値の加算平均をとることに
より画素サイズを1/4にしたディジタル画像に対し、
従来の内挿処理の改善(内挿処理後、一律エンハンスを
行う)と本発明によるエリア内平均差分補正処理を施し
た結果とをコンピュータシミュレーションにより比較
し、本発明の方がはるかに優れた解像度が得られるとい
うことを確認した。
The present inventors have calculated the average of four sample values in two horizontal pixels and two vertical pixels of a luminance signal, and obtained a digital image having a pixel size of 1/4.
A comparison between the improvement of the conventional interpolation processing (perform uniform enhancement after the interpolation processing) and the result of performing the average difference correction processing in the area according to the present invention by computer simulation shows that the present invention has much better resolution. Was obtained.

【0028】以上により1次元空間(水平または垂直方
向のみ)および2次元空間(水平および垂直の両方向)
の場合について、本発明ディジタル画像信号の内挿処理
装置の構成ならびに動作の説明を終わるが、上記構成を
とることにより、内挿処理部で内挿された内挿信号の大
きさによっては、最終出力(エリア内平均差分補正され
た信号)にオーバーフローやアンダーフローが生じるこ
とがある。最後に、これの補正方法について述べる。
As described above, one-dimensional space (only in the horizontal or vertical direction) and two-dimensional space (in both the horizontal and vertical directions)
The description of the configuration and operation of the digital image signal interpolation processing apparatus of the present invention is finished for the case (1), but by adopting the above configuration, depending on the magnitude of the interpolation signal interpolated by the interpolation processing unit, Overflow or underflow may occur in the output (the signal corrected for the average difference within the area). Finally, a method of correcting this will be described.

【0029】オーバーフローやアンダーフローの補正方
法として、上述した2次元空間の場合を例にとれば、例
えば、対応する4個のサンプル値内の1つのサンプル値
でオーバーフローが生じた際には、残りの3個のサンプ
ル値でオーバーフローした分を吸収するように新たに差
分量を設定し直す処理を施し、対応画素の平均値を一致
させるようにする。この処理のフローチャートを図8に
示す。なお、ハードウェアの規模を縮小することが特に
求められている場合には、簡易処理としてオーバーフロ
ーやアンダーフローの補正を行わなくてもそれ程問題は
ない。しかし、その場合には、オーバーフローまたはア
ンダーフローが発生したサンプル値は、オーバーフロー
分またはアンダーフロー分は無視されるため、最終出力
信号(補正された信号)において、入力ディジタル画像
信号のサンプル点が代表するエリア内の補正された信号
の平均は、もとの入力ディジタル画像信号の大きさと、
時によりある程度異なってしまう可能性がある。
As an example of a method of correcting overflow or underflow, in the case of the above-described two-dimensional space, for example, when an overflow occurs at one sample value among the corresponding four sample values, the remaining A process of resetting the difference amount so as to absorb the overflow of the three sample values is performed so that the average values of the corresponding pixels match. FIG. 8 shows a flowchart of this process. When it is particularly required to reduce the scale of the hardware, there is not much problem even if the overflow and the underflow are not corrected as the simple processing. However, in this case, since the overflow or underflow portion of the sample value in which the overflow or underflow has occurred is ignored, the sample point of the input digital image signal is representative in the final output signal (corrected signal). The average of the corrected signal in the area of interest is the magnitude of the original input digital image signal,
It may be somewhat different from time to time.

【0030】[0030]

【発明の効果】従来の内挿処理だけによれば、内挿フィ
ルタの有限タップ数に起因して高域成分が減衰し、画像
の解像度が低下するという問題があったのに対し、本発
明によれば、エリア内平均差分補正処理を行うことによ
り、エッジがシャープになり、見かけ上の解像度を向上
させることができる。
According to the conventional interpolation processing alone, there is a problem that the high-frequency component is attenuated due to the finite number of taps of the interpolation filter and the resolution of the image is reduced. According to the method, by performing the intra-area average difference correction processing, the edge becomes sharp, and the apparent resolution can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a), (b) および (c) に、それぞれ内挿処
理前の入力ディジタル画像信号のサンプル点○と、これ
に内挿処理されたディジタル画像信号のサンプル点×の
うち本発明に適用できないものとできるもの(1:2の
内挿)とを示している。
FIGS. 1 (a), 1 (b) and 1 (c) show sample points ○ of an input digital image signal before interpolation processing and sample points の of a digital image signal interpolated therefrom, respectively. What is not applicable to the invention and what can be applied (interpolation of 1: 2) are shown.

【図2】図1(a)のサンプル点○によって代表される
エリアを両端矢印の線で示している。
FIG. 2 shows an area represented by a sample point ○ in FIG.

【図3】図1(c)のサンプル点×によって代表される
エリアを両端矢印の線で示している。
FIG. 3 shows an area represented by a sample point x in FIG.

【図4】本発明によるエリア内平均差分補正処理の動作
を示している。
FIG. 4 shows the operation of the intra-area average difference correction processing according to the present invention.

【図5】本発明ディジタル画像信号の内挿処理装置の一
実施形態をブロック図で示している。
FIG. 5 is a block diagram showing an embodiment of a digital image signal interpolation processing apparatus according to the present invention.

【図6】(a) および (b) に、それぞれ本発明装置を
2次元空間用に構成したときの入力ディジタル画像信号
のサンプル点○と、これに1:2の内挿処理を施したデ
ィジタル画像信号のサンプル点×を示している。
FIGS. 6 (a) and 6 (b) show sample points ○ of an input digital image signal when the apparatus of the present invention is configured for a two-dimensional space, and digital points obtained by performing 1: 2 interpolation processing on the sample points. A sample point x of the image signal is shown.

【図7】(a) および (b) に、それぞれ本発明装置を
ラインオフセットされている入力ディジタル画像信号
(2次元空間)に構成したときの入力ディジタル画像信
号のサンプル点○と、これに1:2の内挿処理を施した
ディジタル画像信号のサンプル点×を示している。
FIGS. 7 (a) and 7 (b) show sample points ○ of the input digital image signal when the apparatus of the present invention is configured as a line-offset input digital image signal (two-dimensional space), respectively. : 2 indicates a sample point x of the digital image signal subjected to the interpolation processing of 2.

【図8】オーバーフローやアンダーフローの補正を行う
処理をフローチャートで示している。
FIG. 8 is a flowchart illustrating a process of correcting an overflow or an underflow.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 内挿処理部 2 減算器 3 加算器 4 平均値検出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Interpolation processing part 2 Subtractor 3 Adder 4 Average value detection part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 泰雅 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 水谷 肇伸 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yasumasa Ito 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo Japan Broadcasting Research Institute (72) Inventor: Hajinobu Mizutani 1-1-10 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo 11 Japan Broadcasting Corporation Broadcasting Research Institute

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ディジタル画像信号の内挿処理装置にお
いて、内挿前の入力ディジタル画像信号のサンプル点が
代表するエリアと内挿後の複数のサンプル点が代表する
エリアとが双方のエリアの大部分において一致するよう
に前記入力ディジタル画像信号を内挿処理する内挿処理
手段と、前記入力ディジタル画像信号のサンプル点が代
表するエリアに対応する前記内挿処理後の複数のサンプ
ル点のサンプル値の平均値を検出する平均値検出手段
と、前記入力ディジタル画像信号のサンプル点のサンプ
ル値から前記平均値検出手段によって検出された前記対
応する前記内挿処理後の複数のサンプル点のサンプル値
の平均値を減算する減算手段と、前記内挿処理手段の出
力である前記内挿処理後の複数のサンプル点の各サンプ
ル値に前記減算手段の出力中のそれぞれエリアが対応す
る出力を該出力の符号を含めて加算する加算手段とを少
なくとも具えて構成したことを特徴とするディジタル画
像信号の内挿処理装置。
In a digital image signal interpolation processing apparatus, an area represented by sample points of an input digital image signal before interpolation and an area represented by a plurality of sample points after interpolation are larger than both areas. Interpolation processing means for performing interpolation processing on the input digital image signal so as to coincide with each other, and sample values of a plurality of sample points after the interpolation processing corresponding to an area represented by sample points of the input digital image signal Average value detection means for detecting an average value of the input digital image signal, and the sample values of the corresponding plurality of sample points after the interpolation processing detected by the average value detection means from the sample values of the sample points of the input digital image signal. Subtraction means for subtracting an average value; and subtraction means for subtracting each sample value of a plurality of sample points after the interpolation processing, which is an output of the interpolation processing means. A digital image signal interpolation processing apparatus comprising at least an adding means for adding an output corresponding to each area in the output including a sign of the output.
【請求項2】 ディジタル画像信号の内挿処理装置にお
いて、内挿前の入力ディジタル画像信号のサンプル点が
代表するエリアと内挿後の複数のサンプル点が代表する
エリアとが双方のエリアの大部分において一致するよう
に前記入力ディジタル画像信号を内挿処理する内挿処理
手段と、前記入力ディジタル画像信号のサンプル点が代
表するエリアに対応する前記内挿処理後の複数のサンプ
ル点のサンプル値の平均値を検出する平均値検出手段
と、該平均値検出手段によって検出された前記対応する
前記内挿処理後の複数のサンプル点のサンプル値の平均
値から前記入力ディジタル画像信号のサンプル点のサン
プル値を減算する減算手段と、前記内挿処理手段の出力
である前記内挿処理後の複数のサンプル点の各サンプル
値に前記減算手段の出力中のそれぞれエリアが対応する
出力を該出力の符号を反転させて加算する加算手段とを
少なくとも具えて構成したことを特徴とするディジタル
画像信号の内挿処理装置。
2. An interpolation processing apparatus for a digital image signal, wherein an area represented by sample points of the input digital image signal before interpolation and an area represented by a plurality of sample points after interpolation are larger than both areas. Interpolation processing means for performing interpolation processing on the input digital image signal so as to coincide with each other, and sample values of a plurality of sample points after the interpolation processing corresponding to an area represented by sample points of the input digital image signal Average value detecting means for detecting an average value of the input digital image signal from the average value of the sample values of the plurality of sample points after the interpolation processing detected by the average value detecting means. Subtraction means for subtracting a sample value; and output of the subtraction means to each sample value of the plurality of sample points after the interpolation processing, which is the output of the interpolation processing means. A digital image signal interpolation processing device comprising at least an adding means for adding an output corresponding to each area in the output while inverting the sign of the output and adding the output.
【請求項3】 請求項1または2記載のディジタル画像
信号の内挿処理装置において、前記内挿処理手段は、画
像の水平および/または垂直方向に1:2の内挿処理を
行う内挿処理手段であることを特徴とするディジタル画
像信号の内挿処理装置。
3. An interpolation processing apparatus for digital image signals according to claim 1, wherein said interpolation processing means performs 1: 2 interpolation processing in a horizontal and / or vertical direction of the image. A digital image signal interpolation processing device.
JP22626997A 1997-08-22 1997-08-22 Interpolation processor of digital image signal Withdrawn JPH1166298A (en)

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