JPS63266982A - 画像信号の補間方法及びそれを実施する画像信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 良１ユμＪＬＵｖ１ 本発明は、画像信号の補間方法及びそれを実施する画像
信号の処理装置に関する。より詳細には、テレビジョン
信号等の画像信号から印刷用のフィルムや版に必要な解
像度の画像を得るための画像信号の補間方法及びそれを
実施する画像信号の処理装置に関する。

１胆恋１Ｌ 従来、印刷や製版に使用される原稿としてはカメラで撮
影された写真フィルムが用いられて来た。

しかし、近年の電子技術の発達により、ビデオカメラや
電子スチールカメラ等で撮影され磁気テープや磁気ディ
スク等の記憶媒体に記憶された画像信号から、或はテレ
ビジョン等を介して再生又は伝送された画像から印刷や
製版の原稿を作成することへの要求が非常に高まって来
ている。

ところが、テレビジョン等で再生された画像は従来の写
真フィルムに記録された画像に比べて、画像の情報量や
品質などが著しく劣っており、そのままでは印刷や製版
用の原稿としては用いることが出来ない。例えば、テレ
ビジョンで再生された画像の場合、標準的には一画面当
たり５２５本の走査線によって構成されており、この走
査線密度が画像の解像度を制約することとなる。この画
像を、５１２Ｘ５１２画素からなるデジタル信号として
サンプリングしたテレビジョン画像を、通常のレーザー
光を用いるプロッター等により例えば３０ミクロン（μ
）の出力アバ−チャーサイズで写真フィルムに焼き付け
た場合、写真フィルム上の出力画像は約１５ミリメータ
ー（ＩＩ）四方の大きさとなり、これでは印刷又は製版
用の原稿としては小さすぎる。従ってζテレビジョン等
で再生された画像信号からのデータでは、通常の大きさ
の印刷物を得るための印刷又は製版用の原稿としては画
像データが少なすぎる。従って、このような場合、印刷
や製版に使用するのに必要な解像度を有する画像を得る
ためには、テレビジョン等からの画像信号を補間して画
像データ量を増加させ新たな画像を作成しなければなら
ない。このように画像信号を補間する方法としては、再
近傍法にアレストネギバー法（Ｎｅａｒｅｓｔ　　ｎｅ
ｉｇｈｂｏｒｍｅｔｈｏｄ）　）　、線形内挿法（パイ
リニア法（Ｂ１−１ｉｎｅａｒ　Ｍｅｔｈｏｄ）　）　
、キュービックコンボリューション法（Ｃｕｂｉｃ　　
ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ　　＋５ｅｔｈｏｄ）　）など
の内挿による補間方法が広く用いられてきた。

、Ｂが　決しよ°とする。

ところが、これらの従来の内挿による補間方法はそれぞ
れ次のような問題点を有していた。

まず、ニアレストネギバー法は、隣接する画素間の濃度
等のデータが変化しないものとして内挿時に直前のデー
タをそのまま使用するものである。

従って、ニアレストネギバー法は線画的画像を扱うのに
比較的有効である。

次に、パイリニア法は、隣接する画素のデータがリニア
ー（線形的）に変化するものとして取り扱うものであり
、直線的に変化する中間調の画像を取り扱うのに有効で
ある。

しかし、通常の画像においては、中間調の部分とコント
ラストの大きい部分とが混在しており、これら２つの補
間法では、満足すべき結果は得られない。この原因は、
これら２つの補間方法が、注目している画素に隣接する
画素のデータのみを対象とし、それら隣接する画素の更
に外周の画素のデータと注目している画素のデータとの
相関性は考慮されていないためであり、その結果これら
２つの補間方法は、限定された種類の画像においてのみ
有効となる。

一方、キュービックコンボリューション法は、注目して
いる画素の周辺の１６画素のデータに相関性を表す画素
係数を乗じてその総和を求めて内挿点のデータとするも
のであるため、上述の２つの補間法に比べて多くの周辺
の画素のデータを使用しており、隣接する画素の更に外
周の画素データとの相関性を有する補間は可能である。

しかし、その反面、１６画素分のデータをもとに複雑な
計算をすることが必要になり、演算処理に長い時間を要
するという欠点を有している。

また、これらの内挿による補間を実施した場合、結果と
して、画像を平滑化してぼけたものにしてしまうという
問題も有している。

ム題２．を　決するための　　“ 本発明は、上記の従来の補間方法の問題点を解決するた
めになされたものであり、従来より簡単な処理でもって
画像信号を補間する、新しい補間方法を提供することを
目的とする。

また、本発明は、画像のシャープネスの制御ができるよ
うにした、新しい補間方法を提供することをも目的とし
ている。

更にまた、本発明は、上記補間方法を実施する画像信号
の処理装置を提供することも目的とする。

これらの目的を達成するため、本発明に従う画像信号の
補間方法は、第１の画像において補間しようとする画素
の画像信号の値を、Ｘ軸方向の左右２つの近接画素とそ
の近傍画素との組の画像信号、Ｙ軸方向の上下２つの近
接画素とその近傍画素との組の画像信号、或は対角線上
の左上、左下、右上、右下の４つの組の近接画素の内の
少なくとも２つの組の近接画素の画像信号の値を用いて
、以下に詳しく説明する線形外挿平均法により求める。

これらの目的を達成するため、本発明に従う画像信号の
補間方法は、第１の画像において補間すべき点の画素の
少なくとも２つの近接画素の各画像信号と、当該補間す
べき点からみて各近接画素のそれぞれの延長線上に位置
する近傍画素の各々の画像信号と、の組み合わせの少な
くとも２つから、当該補間すべき点の画素の画像信号を
線形外挿法によって組み合わせごとにそれぞれ求め、且
つ、求められた画像信号を平均したものを当該補間すべ
き点の画素の新たな画像信号とすること（以下において
は、線形外挿平均法と称する）によって、印刷又は製版
の原稿に必要な解像度を有する第２の画像を形成する。

以下、図面を参照しながら本発明に従う線形外挿平均法
について説明する。

まず、上記線形外挿平均法の基本概念を一次元の場合に
ついて、第１図を参照しながら説明する。

第１図において、縦軸方向に示すｆ　（ｉ−１）。

ｆ　（ｉ）、ｆ　（ｉ＋１）、ｆ　（ｉ＋２）は、横軸
方向に示す一次元の連続する画素の位置ｉ−１゜ｔ、＋
＋１．＋＋２（但し、ｎは画素の数を表す正の整数であ
り、Ｉは、２乃至（ｎ−２）の正の整数である）におけ
る画素の濃度を表している。

ここで、線形外挿平均法によって、ｌと＋＋１の間の位
置の新たな画素ｉ＋ΔＸの画像信号ｆ（ｉ＋△Ｘ）を求
める場合、まずｉ−１とｌの画素の画像信号ｆ（ｉ−１
）とｆ　（ｉ）とから、線形外挿法によりｉ＋△Ｘにお
ける外挿値ｇ（ｉ−１゜ｉ）を求め、一方、＋＋１と＋
＋２の画素の画像信号ｆ　（ｉ＋１）とｆ　（ｉ＋２）
とから、同様にして線形外挿法によりｉ＋ΔＸにおける
外挿値ｇ（ｉ＋２．ｉ＋ｌ）を求め、更にこれらのｇ（
ｉ−１，ｉ）とｇ（ｉ＋２．＋＋１）とを平均すること
によりｆ（ｉ十へＸ）を定める。但し、Ｆを最大濃度値
として、０≦ｆ（ｉ＋△Ｘ）≦Ｆとする。

これを、式で表現すると、 ｇ（ｉ−１，１）＝ｋ（ｆ　（ｉ）−ｆ　（ｉ−１））
＋ｆ　（ｉ）・・・■ ｇ（ｉ＋２．＋＋１）＝−ｋ（ｆ　（ｉ＋２）−ｆ　（
ｉ＋１））十ｆ　（ｉ ＋１）・・・■ ｆ（ｉ＋Δｘ）＝Ｘ　（ｇ（ｉ−１，ｉ）＋ｇ（ｉ＋２
．＋＋１）） ＝Ｘ　（（ｋ＋１）（ｆ　（ｉ）十 ｆ　（ｉ＋１））　−ｋ　（ｆ　（ｉ−１）＋ｆ（ｉ＋
２））・・・■ となる。ここでｋは、画像信号の重み付けを示す実数の
係数（以下、強調係数と称する）である。

従って、このｆ（ｉ＋△Ｘ）は、強調係数ｋが正であれ
ば、従来の２点の近接画素の画像信号からパイリニア法
によって求めた補間データより強調された値となり、負
であれば、負の方向の強調がなされた値をとり得る。こ
のように、ｉと＋＋１との間の画素の位置の補間された
画像信号が求められることとなり、また強調係数にの値
を変化させることによって画像信号を任意に強調するこ
とが可能となる。

次に、以上のような線形外挿平均法の基本的概念を二次
元に拡張した場合について、第２図（Ａ）及び（Ｂ）を
参照しながら説明する。

まず、第２図（Ａ）は、ｎ×ｍ個の画素からなる第１の
画像におけ多画素の横軸方向の位置が（ｉ−１）乃至（
ｉ＋２）で縦軸方向の位置が（ｊ−１）乃至（ｉ＋２）
の部分を示している。但し、２≦ｉ≦ｎ−２，２≦ｊ≦
ｍ−２である。また、各画素の濃度、即ち画像信号の値
ｆ（ｉ−１，ｊ−１）、・・・、ｒ　（ｉ＋２．＋＋２
）は、それぞれＡ　＋　＋　＋・・・、Ａ４４と表され
ている。そして第２図（Ｂ）は、この第２図（Ａ）に示
された画像において、（横軸方向の位置、縦軸方向の位
置）で示される位置がそれぞれ（Ｉ＋Δｘ、ｊ）、（ｉ
、ｊ十△ｙ）、（ｉ＋Δｘ、３＋Δｙ）である点（但し
△ｙは、上述の△Ｘと同様に０〈Δｙ＜ｔである）に、
画像信号の値が１１（＝ｆ（ｉ＋Δｘ、ｊ））、Ｄ（＝
ｆ　（ｉ、ｊ＋△ｙ））、Ｍ（＝ｆ（ｉ＋Δｘ、ｊ＋Δ
ｙ））の画素を補間する場合を示している。（以下、こ
れらの補間されるべき点は、単に点Ｒ１点Ｄ１点Ｍと記
す。）そしてこれらの画像信号の値Ｒ，Ｄ、Ｍは上記の
弐〇によって求めることができる。即ち、点Ｒに対応し
て、Ａ□と八□との組を用いて外挿値ｇ（八、、、Ａ□
）が、さらにＡｔ４と八〇との組を用いてｇ　（Ａｓｓ
、　Ａｔ４）が求まる。次に、点りに対応して、Ａ、１
と八□との組を用いてｇ（Ａｌｔ＋　Ａｔりが、Ａ３．
とＡｏとの組を用いてｇ（Ａ□、Ａｔ４）が求まる。さ
らに、点Ｍに対応して、Ａ　＋　ＩとＡ□との組を用い
てｇ（Ａｏ、Ａ□）が、Ａ１４とＡｙｓとの組を用いて
ｇ（Ａｌ４＋　Ａｓ３）が、Ａ４４とＡ３ｓとの組を用
いてｇ（Ａ４４＋　Ａ３３）が、Ａ、１とＡＨとの組を
用いてｇ（Ａ４１＋　Ａ３ｔ）がそれぞれ求められる。

さらにまた、点Ｒ，Ｄ、Ｍに対応して求められた外挿値
ｇをそれぞれ平均した値を点Ｒ，Ｄ、Ｍの画素の画像信
号の値とすることにより補間がなされる。

上記の弐〇から、Ｒ及びＤはそれぞれ次のように表され
る。

Ｒ”Ｘ　（ｇ　（Ａｔｅ、　Ａｔｅ）　＋　ｇ　（Ａｓ
ｓ、　Ａｌ４）　）＝Ｘ　　（（ｋ＋　ｔ　）　（Ａ＊
ｔ＋Ａｔ５）−ｋ　（Ａ□＋Ａｔ＋）） ＝Ｘ　　（（ｋ＋１）（ｆ　（ｉ、ｊ）＋ｆ　（ｉ＋１
゜ｊ））−ｋ　（ｆ　（ｉ−１、ｊ）＋ｆ　（ｉ＋２゜
ｊ））・・・■ Ｄ＝Ｘ　（ｇ　（Ａｈａ、　Ａｔｅ）　＋　ｇ　（Ａ３
ｓ、　Ａａｔ）”’Ｘ　　（（ｋ　＋　１　）　（Ａｔ
ｔ＋Ａｓ＊）　−ｋ　（Ａｃｔ＋Ａ４り） ＝Ｘ　　（（ｋ＋１）（ｆ　（ｉ、ｊ）＋ｆ　（ｉ、＋
＋１）　−ｋ　　（ｆ　　（ｉ、　　ｊ−１）＋ｒ　　
（ｉ、　　＋＋２））・・・■ 但し、Ｆを画像の最高濃度とすると、０≦Ｒ≦Ｆ１０≦
Ｄ≦Ｆである。

ところでＭについては、上記のように ｇ　（Ａｔｅ、　Ａｔｔ）　、　ｇ　（Ａｈａ、　Ａｓ
５）　。

ｇ　（Ａ４４．　Ａ３３）及びｇ　（Ａ４１．　Ａｉｔ
）の４つのいずれか２つ以上を組み合わせて平均するこ
とによって求めることができる。例えば、２つを組み合
わせた場合、Ｍの値としては次の６つの値Ｍ。

乃至Ｍ６を導くことが可能である。

Ｍｒ＝Ｘ　（ｇ　（Ａｔｅ、　Ａｓ５）　＋　ｇ　（Ａ
４４．　Ａ３３）　）Ｍｔ＝Ｘ　（ｇ　（Ａｌ４．　Ａ
ｌ３）　＋　ｇ　（Ａ４１．　Ａｉｔ）　）Ｍｓ＝Ｘ　
（Ｋ　（Ａｔｅ、　Ａｔｅ）　＋　ｇ　（Ａ１４．　Ａ
ｌ３）　）Ｍ４＝Ｘ　（ｇ（Ａｌ４．　Ａｓ５）　＋　
ｇ　（Ａ４４．　Ａ１１３）　）Ｍｓ＝Ｘ　（ｇ　（Ａ
４４．　Ａｓ５）　＋　ｇ　（Ａ４１．　Ａｓ５）　）
Ｍ＠＝Ｘ　（ｇ　（Ａｉｔ、　ＡｓＲ）　＋　ｇ　（Ａ
ｈａ、　Ａｓ５）　）画像信号の捕間の場合、補間しよ
うとする点の周辺の画素の画像信号をできるだけ多く考
慮したほうが、より信頼性の高い補間値が得られる。従
って、この場合、Ｍの値を求めるためには４つの外挿値
ｇを組み合わせて平均することが最も好ましい。その場
合、Ｍは次のように求められる。

Ｍ”Ｘ　（ｇ　（Ａｚ、　Ａｓ５）　＋　Ｅ　（Ａｌ４
゜Ａｙｓ）　＋　ｇ　（Ａ４４．　Ａｓ５）＋　ｒ：　
（Ａ４１．　Ａ３５）　）・・・■−Ｘ　　（（ｋ　＋
　１　）　（Ａｔｔ＋Ａｔｓ＋Ａｓ３＋　Ａ３り　　ｋ
　（Ａ　＋＋＋　Ａ　Ｉ４＋　Ａ４４＋Ａａ＋））・・
・■ この式■は、次式のようにも表現できる。

ｆ（ｉ＋ΔＸ、ｊ＋△ｙ）− Ｘ　　（（ｋ＋１）（ｆ　（ｉ、ｊ） ＋ｆ　（ｉ、＋＋１）＋ｆ　（ｉ＋１゜＋＋１）＋ｆ　
（ｉ＋１、ｊ）） −ｋ（ｆ（ｉ−１，ｊ−１）＋ ｆ　（ｉ−１，＋＋２）＋ｆ　（ｉ＋２゜＋＋２）＋ｆ
　（ｉ＋２．３−１）） ・・・■ 但し、Ｆを最大濃度値とすると、０≦Ｍ≦Ｆ。

即ちＯ≦ｆ（ｉ＋Δｘ、ｊ＋△ｙ）≦Ｆである。

但し、Ｍの値を求めるために組み合わせる外挿値の数を
２．３．４のいずれにするかは、画像の種類、システム
の処理速度等との関係から適宜選択すればよい。

従って、弐〇、■、■に第１画像のそれぞれの画素の画
像信号の値を代入することにより、新しい画素の画像信
号の値を捕間することができる。

以上、第２図（Ａ）及び（Ｂ）においては、画素の横軸
（ｉ−１）乃至（ｉ＋２）及び縦軸（ｊ−１）乃至（ｉ
＋２）の部分を用いて説明した関係上、点Ｒの画像信号
の値すなわちＲ（＝ｆ（ｉ＋Δｘ、ｊ））、点りの画像
信号の値すなわちＤ（＝ｆ（ｉ、ｊ＋Δｙ））及び点Ｍ
の画像信号の値すなわちＭ（＝ｆ（ｉ＋Δｘ、ｊ十Δｘ
））は、２≦ｉ≦ｎ−２，２≦ｊ≦ｍ−２の範囲で示し
た。

しかしながら、ｎ×ｍ個の画素からなる第１画像を用い
て、本発明に係る補間方法を適用する場合、点Ｒの画像
信号の値すなわちＲ（−ｆ（ｉ＋Δｘ、ｊ））に関して
は、２≦ｉ＜（ｎ−２）、１６３５ｍの範囲で、点りの
画像信号の値すなわちＤ（＝ｆ　（ｉ、ｊ＋Δｙ））に
関しては、ｌ≦ｉｎｎ、２≦３＜（ｍ−２）の範囲で、
点Ｍの画像信号の値すなわちＭ（＝ｆ（ｉ＋Δｘ、ｊ＋
Δｙ））に関しては、２≦ｉ＜（ｎ　　２）、２≦ｊ＜
（ｍ２）の範囲で適用可能なものである。

なお後で説明する第６図Ａ、Ｈのフローチャートで示す
ごとく、第１画像の外側に１行、１列の画素があるもの
と仮定して、本発明の方法を適用しようとする場合は、
点Ｒは、１＜ｉ＜ｎ、１≦ｊ≦ｍの範囲で、点りは！≦
Ｉ≦ｎ、ｌ＜ｊ＜ｍの範囲で、点Ｍは１＜ｉ＜ｎ、　　
１＜ｊ＜ｍの範囲でそれぞれ適用出来ることとなる。

尚、第２図（Ｃ）は、上記の様にして線形外挿平均法を
２次元に拡張して新たな画素り、Ｍ及びＲを補間して求
める方法の考え方を示す模式図であり、 また、上記の式■は、次のようなオペレータ（演算子）
を用いて表現することも可能である。

従って、本発明に従う線形外挿平均法によって画像信号
を補間するに当たっては、第３図（Ａ）に示すような、
強調係数からなるフィルター（以下、単に空間フィルタ
ーと称する）を使用し、画像信号の値の入った２次元配
列（以下、ウィンドウと称する）との演算により補間す
る画像信号の値を求めることが出来る。さらにその際、
強調係数に異なる値を代入した複数の空間フィルターを
予め用意して使い分けることにより、画像信号の捕間に
よって形成される第２の画像の強調の程度を容易に制御
可能である。第３図（Ｂ）及び（Ｃ）は、強調係数ｋｈ
＜ｌ、と２の場合の空間フィルターをそれぞれ示してい
る。また、弐〇及び■についても、同様に第３図（Ｄ）
及び、（Ｅ）に示す空間フィルターが使用できる。

尚、本発明に従う捕間方法によっては、第１の画像が１
行ｍ列（但し、「行」は横（Ｘ）輪方向の画素の並び、
「列」は縦（Ｙ）軸方向の画素の並びを指称する）の画
素からなる場合、即ちｎ×ｍ個の画素から構成される場
合、補間すべき点を囲む２行２列の画素の画像信号を使
用するため、第１の画像の外周から画素の第１行目と第
２行目との間及び又は第１列目と第２列目との間には、
画像信号の捕間はできない場合がある。しかし、実際の
ＴＶ倍信号をサンプリング（標本化）してフレームメモ
リに記憶された第１の画像は５００×５００程度の画素
からなっており、その外周から２行２列（以下、外周部
と称する）の画素の画像信号の補間を省略しても実用上
は問題とならない。また、第１の画像の上記外周部につ
いても画像信号の補間をする必要があれば、上述の一次
元の場合の線形外挿平均法を適用して補間すること、或
は従来のニャレストキイバー法、パイリニア法、線形外
挿法を適用して補間すること（以下の説明において周辺
処理と称する）もまた可能である。

また、第１の画像の上記外周部の更に外側にも画素があ
ると仮定し、その画素に特定の画像信号を有するものと
して、本発明の線形外挿平均法をそのまま適用し、上記
外周部の補間を行うこともまた可能である。

なお、第１画像を用いて、多くの画素からなる第２画像
を得る場合は、第１画像の隣接画素間に、本発明に係る
捕間方法を用いて、それぞれ１個の新たな画素を形成せ
しめ、しかる後、その補間された画素を用いて、再度本
発明に係る補間方法を適用して、新たな補間を行い、こ
れを必要回数繰り返す事によって、目的とする多くの画
素からなる第２画像を得ることが出来るものである。

そして、本発明の捕間方法の繰り返しにおいては、１回
の補間を行うたびに、任意の値の強調係数を選択使用す
ることが可能なもので、希望するシャープネスを有する
目的画、像を得ることが出来るものである。

また、本発明は、前述した補間方法を用いた画像信号処
理装置を提供しようとするものであり、当該処理装置は
、以下の部分から主として構成されるものである。すな
わち、 テレビジョン信号等の画像信号から高解像度の画像を作
成するための画像信号の処理装置において、 テレビジョン、ビデオテープ、ビデオディスク、テレシ
ネ、光ディスクその他の媒体等の、画像処理装置源から
所望の画像を選択し、選択された画像信号について、必
要に応じてＡ／Ｄ変換を行った後、画像信号を記憶する
第１の記憶部を具備する入力部と、第１の記憶部に記憶
された画像信号を読み出し、平滑化処理、アスペクト比
補正、階調補正等の画質向上処理を行い、該処理された
画像信号を記憶する第２の記憶部を具備する画質向上処
理部と、第２の記憶部に記憶された処理画像信号を読み
出し、線形外挿平均法によって画像信号の補間を行うた
めの補間演算処理回路及び補間された画像信号を記憶す
る第３の記憶部を具備する補間演算処理部と、 第３の記憶部に記憶された補間画像信号を出力するため
の出力部と、 を備えることを特徴とする画像信号の処理装置を提供す
るものである。

以下においては、図面を用いて、本発明の好適な実施例
たる画像信号の処理装置をより具体的に説明する。

好適な実施例の説明 第４図は、本発明に従う画像信号の補間方法を実施する
ための画像信号の処理装置を示す略ブロック図である。

入力画像信号としては、テレビジジンからのＴＶ信号（
１）、ＶＴＲからのＶＴＲ信号（２）。

電子スチルカメラやレーザーディスクなどからのＶＤＲ
信号（３）が使用できる。また、フィルム、スライド、
テロップ等をテレシネ装置を介して得られたテレシネ信
号（４）も利用できる。以下、これらの信号をも含めて
総称的にＴＶ信号と記す。

これらのＴＶ信号は、アナログ信号であるため、Ａ／Ｄ
変換器（８）により量子化され、フレームメモリ（９）
にアドレスをもった信号として記憶される。一方、予め
、ディジタル化された信号、例えば光ディスク（５）或
はコンピューターグラフィックス（ＣＧ）（６）等から
のデジタル信号も入力信号として使用でき、Ａ／Ｄ変換
器（８）を介さずにフレームメモリ（９）に記憶される
。

ディジタル化された入力画像信号は、フレームメモリ９
−１．９−２のうち後続の処理に使用されていない方、
例えば第４図（Ａ）では、フレームメモリ９−１に記憶
されることとなる。なお、フレームメモリの選択及び入
力画像信号の選択は、制御部（ｌＯ）によって行われる
。Ｄ／Ａ変換器（１１）及びモニタディスプレイ（１２
）はフレームメモリ（９）の信号を必要に応じディスプ
レイ上に写し出すための装置である。

次に、フレームメモリ９−２に記憶された入力画像信号
は、画質向上処理部（１３）に供給される。このとき他
方のフレームメモリ９−１は、制御部（１０）からの指
示によって、次の入力画像信号を記憶する。このように
フレームメモリ９−１及び９−２は、上述の方法で交互
に切り換えられて使用される。なお、多くの画像信号を
並行的に記憶する必要があるときは、必要数のフレーム
メモリを用意することが出来る。

なお、ＴＶ信号がカラー画像信号の場合は、ＲＧＢデコ
ーダ（７）により、Ｒ，Ｇ、Ｂ信号に分離された後、そ
れぞれＡ／Ｄ変換器（８）によりデジタル信号に変換さ
れ、Ｒ，Ｇ、Ｂ信号のそれぞれが各フレームメモリに蓄
えられることとなる。

以上のように、ＴＶ信号など入力画像信号の場合には、
このフレームメモリの（例えば５１２×５１２個の）各
アドレス（画素に相当する）に、例えば８ビツト（従っ
て２５６レベル）の濃度値として記憶される。

フレームメモリ（９）に蓄えられた人力画像信号は、次
いで、画質向上処理部（！３）で必要な画質向上処理が
行われることとなる。すなわち、画質向上処理部（１３
）においては、フレームメモリ（９）より読み出した画
像信号について、平滑化処理、アスペクト比補正、階調
補正等の必要な処理が行われ、処理後の画像信号は、Ｃ
ＰＵ（１４）を経由して、ＲＡＭ（１５）に蓄えられる
。

このとき、ＲＡＭ（１５）に蓄えられた画像信号は、必
要に応じ、フロッピーディスク、ハードディスク等のイ
メージファイル（１６）に蓄えることも可能であるし、
また必要に応じＣＲＴディスプレイ（１７）でもって表
示し、確認することも出来るものである。

このようにしてＲＡＭ（１５）もしくはイメージファイ
ル（１６）から読み出され、ＲＡＭ　（１５）に蓄えら
れた画像信号は、補間演算回路（１８）によって、前述
した線形外挿平均法に基づき演算処理がなされる。

当該補間演算処理を、高速で実施することは、ＣＰＵ（
１４）とは別にパイプラインプロセッサ等の高速演算処
理ユニットを使用することによって、可能となる。ＲＡ
Ｍ（１５）から読み出された画像信号は、補間演算回路
（１８）において、線形外挿平均法により、新たな画素
の画像信号を演算により求め、画像メモリ（１９）に順
次記憶される。

なお、画像メモリ（１９）への各画素の信号を記憶させ
る方法としては、最終出力画像の画素の数、すなわち第
１画素の画素数の何倍に相当するかを考慮し、第４図（
Ｂ）に示すように、第１画像の隣接画素間に（２ｐ−１
）（ｐは、繰り返し行う補間の回数）個の間隔をあけて
画素の信号を配置することが効率的であ・る。

第４図（Ｂ）は、−画像メモリ（Ｉ９）に記憶された画
像について２回の外挿補間を繰り返した場合の画像信号
の配置の方法を模式的に示したものである。図中におい
て、Ｏ印は、第１画像の各画素の画像信号を示すもので
、２回繰り返して補間を行う場合は、（２９−１）より
２”−１＝３となり、第１画像の隣接画素間に３個の画
素の空間をあけて、画像メモリ（１９）中に蓄えられる
。

一方、ｘ印は第１画像の各画素の信号を用いて、本発明
の方法により１回の外挿補間を行った場合の各信号の配
置位置を示すものである。

一方Δ印は、Ｏ印及びＸ印の信号に更に本発明に係る捕
間方法を適用（２回の繰り返し補間に相当）して得た画
素の各信号の配置位置を示すものである。

以上のような形で、第１画像の元の画像信号及び補間に
より得た画像信号をそれぞれ画像メモリ（１９）に配置
せしめることによって、効果的な処理が可能となる。

必要な回数の補間演算を行った後の画像メモリ（１９）
に蓄えられた画像データは、インターフェース（２０）
を介して出力装置（２１）により、例えば、写真フィル
ム、印画紙等に出力されることとなる。なお、第４図（
Ａ）では示していないが、出力装置とは、レーザービー
ムプロッター、等を意味しスキャナーの出力部を使用す
ることも可能である。また出力装置にバッファーメモリ
等を設けである場合は、それに画像データを一時蓄えて
から出力することも可能であり、また印刷等の網点化画
像を必要とする場合は、画像データを網かけした後出力
することも可能である。

第５図（Ａ）及び（Ｂ）は、第４図（Ａ）に示した装置
を用いて、本発明に従う画像信号の補間方法を実施する
際の手続き操作の流れを例示するフローチャートである
。

さて、本発明に従う線形外挿平均法を第４図（Ａ）に示
した装置で実施する場合、まず、第１の画像の画像デー
タの横（Ｘ）軸方向及び縦（Ｙ）軸方向の画素数を変数
ＩＸ及びＩＹに初期値としてセットする（ステップ■）
。また空間フィルタｆ　（ｉ、ｊ）に値をセットする（
ステップ■）。

次に、第！の画像の第１列乃至第３列の画像データをｎ
ＡＭ（ｉ５）から配列Ｌｌ、Ｌ２．Ｌ３に読み込み外周
部について一次元の外挿法等で周辺処理して画像メモリ
（１９）に書き出す（ステップ■）。さらに列番号を示
す変数Ｊに初期値４をセットする（ステップ■）。モし
てＪ列目の画像データを配列し４に読み込む（ステップ
■）。配列し３の画像データを２倍の長さの配列ＬＬＩ
の奇数番地の要素に、そしてＬ４の画像データを同様に
２倍の長さの配列ＬＬ２の奇数番地の要素に入れる（ス
テップ■）。配列ＬＬＩ及びＬＬ２の左端２列分を一次
元の外挿法等で補間処理をする（ステップ■）。ここで
、行番号を示す変数Ｉに値ｌをセットする（ステップ■
）。そしてウィンドウｗ（ｉ、ｊ）に画像データをセッ
トしくステップ■）、このウィンドウの画像データに上
記３種類の空間フィルタを作用させて補間データＲ，Ｄ
。

Ｍの値を求め（ステップ［相］）、さらにこのＲの値を
ＬＬＩの偶数番地の要素に入れ、Ｄ及びＭを２倍の長さ
の配列ＬＬ３に入れる（ステップ■）。

その後、変数Ｉの値を１増加させ（ステップ＠）、変数
■の値を（ＩＸ−３）の値と比較して（ステップ０）、
■の方が小さいとき又はＩと等しいときは処理はステッ
プ■に戻る。大きいときには、ＬＬｌ及びＬｌ３の右端
２列分の周辺処理をして（ステップ■）、結果を画像メ
モリに書き出す（ステップ■）。次に、Ｌｌ、Ｌ２．Ｌ
３のデータを、Ｌ２、Ｌ３．Ｌ４のデータと入れ換える
（ステップ■）。ここで、変数Ｊの値を１増加させて（
ステップＯ）、Ｊの値とＩＹの値とを比較して（ステッ
プ［株］）、Ｊの方が小さいとき又はＪと等しいときは
処理はステップ■に戻る。大きければＬｌ、Ｌ２、Ｌ３
のデータを画像メモリに書き出す（ステップ［相］）。

また第６図（Ａ）及び（ｎ）は、周辺部の補間も本発明
の線形外挿平均法で行う場合のフローチャートを示すも
のである。第６図（Ａ）において、ステップ■′及びス
テップ■′は、第５図（Ａ）のフローチャートと場合と
同じである。

次に第１画像の第１列の外側にデータがあると想定して
、配列Ｌｌに値０を並べる（ステップ■′）。次に、第
１の画像の第１列乃至第２列の画像データをＲＡＭ（１
５）から配列り、２．Ｌ３にそれぞれ読み込む（ステッ
プ■′及び■′）。

さらに列番号を示す変数Ｊに初期値３をセットする（ス
テップ■′）。モしてＪ列目の画像データを配列し４に
読み込む（ステップ■′）。配列し２の画像データを２
倍の長さの配列ＬＬＩの偶数番地の要素に、モしてＬ３
の画像データを同様に２倍の長さの配列ＬＬ３の奇数番
地の要素に入れる（ステップ■′）。ここで、行番号を
示す変数夏に値−１をセットする（ステップ■′）。そ
してウィンドウｗ（ｉ、ｊ）に画像データをセットしく
ステップ［相］′）、もしウィンドウｗ（ｉ、ｊ）にセ
ットする画像データがない場合は０をセットする（ステ
ップ■′）。このウィンドウの画像データに上記３種類
の空間フィルタを作用させて補間データＲ，Ｄ、Ｍの値
を求め（ステップ＠′）、さらにこのＲの値をＬＬＩの
奇数番地の要素に入れ（ステップ■′）、Ｄを２倍の長
さの配列ＬＬ２の偶数番地に（ステップ■′）、ＭをＬ
ｌ２の奇数番地にそれぞれ入れる（ステップ■′）。そ
の後、変数！の値を１増加させ（ステップ■′）、変数
■の値を（ＩＸ＋３）の値と比較して（ステップＯ′）
、■の方が小さいとき又は■と等しいとき処理はステッ
プ［相］′に戻る。大きいときには、ＬＬＩ及びＬｌ２
を画像メモリ（１９）に書き出す（ステップ［株］′）
。次に、Ｌｌ、Ｌ２．Ｌ３及びＬＬＩのデータを、Ｌ２
．Ｌ３．Ｌ４及びＬｌ３のデータと入れ換える（ステッ
プ［相］′）。ここで、変数Ｊの値を１増加させて（ス
テップ［相］゛）、Ｊの値と（ＩＹ＋３）の値とを比較
して（ステップ０′）、Ｊの方が小さいとき又はＪと等
しいときは処理はステップ■′に戻る。大きければＬｌ
。

Ｌ２．Ｌ３のデータを画像メモリ（１９）に書き出しく
ステップ■′）補間処理を行う。

以上の手続き操作の流れで、第１画像から多くの画素数
からなる第２画像を得ることができるが、更に多くの画
素からなる最終画像を必要とする場合には、補間により
得られた第２画像について更に補間を行い、それを繰り
返すことによって、目的の画素数からなる画像を得るこ
とができるものである。

発明の効果 本発明に従う画像信号の液間方法によれば、従来のニア
レストネギバー法やバイリニアー法に比べ、補間される
点の周辺の画素の画像信号のデータを考慮した形で補間
を行うため、より高画質の画像が得られる画像信号の値
を補間でき、キュービックコンボリューション法よりア
ルゴリズムが簡単なため、より短い時間で処理できる。

さらに、強調係数を任意に変更できるため、出力される
べき補間後の画像のシャープネスを容易に制御可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、−次元の場合の線形外挿平均法について説明
するための図であり、 第２図（Ａ）は、二次元の場合の線形外挿平均法により
補間される第１の画像の部分を示す図であり、第２図（
Ｂ）は、第１の画像において補間されるべき新たな画素
とそれを囲む近接画素及び近傍画素の関係を示す図であ
り、第２図（Ｃ）は、これらの新たな画素を補間して求
める方法の考え方を示す模式図であり、 第３図（Ａ）は線形外挿平均法によりＭを求める際に使
用される、強調係数ｋからなる空間フィ゛　　ルターを
示す図であり、第３図（Ｂ）、（Ｃ）はに＝ｌｋ＝２の
場合のその空間フィルターを示す図→あり、第３図（Ｄ
）、（Ｅ）は、同様にしてＲ，Ｄを求める際に使用され
る空間フィルターをそれぞれ示す図であり、 第４図（Ａ）は、本発明に従う画像信号の補間方法を実
施するための装置を示す略ブロック図であり、第４図（
Ｂ）は、画像メモリに記載された画像について外挿補間
を２回繰り返した場合の画像信号の配置の方法を模式的
に示す図であり、第５図（Ａ）及び（Ｂ）は、線形外挿
平均法を実施する手続き操作の流れを示すフローチャー
トであり、 第６図（Ａ）及び（Ｂ）は、周辺部分をも本発明の線形
外挿平均法によって補間する場合のフローチャートであ
る。 尚、図面において、 ７・・・ＲＧＢデコーダ、８・・・Ａ／Ｄ変換器、９・
・・フレームメモリ、ｌＯ・・・制御部、１１・・・Ｄ
／Ａ変換器、１２・・・モニターディスプレイ、１３・
・・画質向上処理部、１４・・・ＣＰＵ、１５・・・■
也ＡＭ’、Ｉ６・・・イメージファイル、１７・・・Ｃ
ＲＴ、１８・・・補間演算回路、１９・・・画像メモリ
、２０・・・インターフェース、２１・・・出力装置。 （外４名） 第１図 第３図 （Ａ） （Ｂ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｃ）第
５図（Ａ） 第５図ＣＢ） 第６図（Ｂ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｘ軸方向にｎ個、且つＹ軸方向にｍ個（ｍ、ｎは
   正の整数を示す）あり全体でｎ×ｍ個の画素からなる第
   １の画像の画像信号を用いて新たな数の画素からなる第
   ２の画像を形成するための補間方法において、 （ｉ）補間しようとする画素の位置（ｉ＋Δｘ、ｊ＋Δ
   ｙ）［但し、１≦ｉ≦ｎ、１≦ｊ≦ｍであって且つ０≦
   Δｘ＜１、０≦Δｙ＜１である。尚、ｉ＝ｎ且つｊ＝ｍ
   の場合と、Δｘ＝０且つΔｙ＝０の場合と、を除く］に
   近接する上記第１の画像の少なくとも２つの近接画素の
   それぞれの画像信号と、 上記の補間しようとする画素の位置からみて上記の少な
   くとも２つの近接画素のそれぞれの延長上に存在する近
   傍画素の画像信号とを読み込むステップと、 （ｉｉ）上記の読み込まれた近接画素及び対応する近傍
   画素の画像信号の少なくとも２つの組を用いて線形外挿
   平均法によって上記の補間しようとする画素の位置の画
   像信号を補間するステップと、を有することを特徴とす
   る上記補間方法。
2. （２）補間しようとする第１の画素の位置（ｉ＋Δｘ、
   ｊ＋Δｙ）［但し、２≦ｉ＜（ｎ−２）、２≦ｊ＜（ｍ
   −２）であり且つ０＜Δｘ＜１、０＜Δｙ＜１］に対応
   する近接画素及びそれに対応する近傍画素の組が、下記
   ４つの組の位置：（イ）（ｉ、ｊ）及び（ｉ−１、ｊ−
   １）；（ロ）（ｉ、ｊ＋１）及び（ｉ、ｊ＋２）；（ハ
   ）（ｉ＋１、ｊ＋１）及び（ｉ＋２、ｊ＋２）；並びに （ニ）（ｉ＋１、ｊ）及び（ｉ＋２、ｊ−１）の内の少
   なくとも２つの組の位置における画素であり、 補間しようとする第２の画素の位置（ｉ＋Δｘ、ｊ）［
   但し、２≦ｉ＜（ｎ−２）、１≦ｊ≦ｍであり且つ０＜
   Δｘ＜１である］に対応する近接画素及びそれに対応す
   る近傍画素の組が、下記２つの組の位置： （ホ）（１−１、ｊ）及び（ｉ、ｊ）；並びに（ヘ）（
   ｉ＋１、ｊ）及び（ｉ＋２、ｊ） における画素であり、 補間しようとする第３の画素の位置（ｉ、ｊ＋Δｙ）［
   但し、１≦ｉ≦ｎ、２≦ｊ＜（ｍ−２）であり且つ０＜
   Δｙ＜１である］に対応する近接画素及びそれに対応す
   る近傍画素の組が、２つの組の位置： （ト）（ｉ、ｊ−１）及び（ｉ、ｊ）；並びに（チ）（
   ｉ、ｊ＋１）及び（ｉ、ｊ＋２） における画素であり、 上記の補間しようとする第１乃至第３の画素の画像信号
   の値を、それら第１乃至第３の画素に対応して読み込ま
   れた画像信号の値の組を用いる特許請求の範囲第１項に
   記載の画像信号の補間方法。
3. （３）補間しようとする第１の画素の位置（ｉ＋Δｘ、
   ｊ＋Δｙ）［但し、２≦ｉ＜（ｎ−２）、２≦ｊ＜（ｍ
   −２）であり且つ０＜Δｘ＜１、０＜Δｙ＜１］に対応
   する近接画素及びそれに対応する近傍画素の組が、下記
   ４つの組の位置：（イ）（ｉ、ｊ）及び（ｉ−１、ｊ−
   １）；（ロ）（ｉ、ｊ＋１）及び（ｉ、ｊ＋２）；（ハ
   ）（ｉ＋１、ｊ＋１）及び（ｉ＋２、ｊ＋２）；並びに （ニ）（ｉ＋１、ｊ）及び（ｉ＋２、ｊ−１）の内の少
   なくとも３つの組の位置における画素である特許請求の
   範囲第１項に記載の画像信号の補間方法。
4. （４）テレビジョン信号等の画像信号から高解像度の画
   像を作成するための画像信号の処理装置であって、 テレビジョン、ビデオテープ、ビデオディスク、テレシ
   ネ、光ディスクその他の媒体等の画像信号源から所望の
   画像を選択し、選択された画像信号について必要に応じ
   てＡ／Ｄ変換を行った後、該選択された画像信号を記憶
   する第１の記憶部を具備する入力部と、 上記第１の記憶部に記憶された画像信号を読み出し、画
   質向上処理を行い、該画質向上処理を施された処理画像
   信号を記憶する第２の記憶部を具備する画質向上処理部
   と、 上記第２の記憶部に記憶された処理画像信号を読み出し
   、線形外挿平均法によって、画像信号の補間を行うため
   の補間演算処理回路及び補間された画像信号を記憶する
   第３の記憶部を具備する補間演算処理部と、 上記第３の記憶部に記憶された補間画像信号を出力する
   ための出力部と、を備えることを特徴とする上記画像信
   号の処理装置。