KR20150122656A - 화상 처리 장치, 화상 처리 방법 - Google Patents

화상 처리 장치, 화상 처리 방법 Download PDF

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진 오가사와라
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케이소쿠 지켄 주식회사
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Abstract

본 발명은 화상 처리 장치 및 화상 처리 방법에 관한 것으로, 입력 화상의 수평 및 수직 방향의 주파수 성분을 넘는 주파수 영역에서 수평 및 수직 방향의 선명화 처리의 중복에 의한 주파수 성분을 생성하지 않고 화상을 선명화한다.
본 발명에 따른 화상 처리 장치는, 입력 화상 신호의 수직 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하는 수직 필터, 입력 화상 신호에 포함되는 수평 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수평 방향의 고주파를 생성하는 수평 선명화 처리부, 입력 화상 신호의 수평 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하는 수평 필터, 그리고 입력 화상 신호에 포함되는 수직 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수직 방향의 고주파를 생성하는 수직 선명화 처리부를 포함하며, 상기 수평 선명화 처리부의 전단에 상기 수직 필터가 배치된 수평 방향 처리부와 상기 수직 선명화 처리부의 전단에 상기 수평 필터가 배치된 수직 방향 처리부가 직렬 또는 병렬 연결되어 입력 화상을 선명화한다.

Description

화상 처리 장치, 화상 처리 방법{IMAGE PROCESSING DEVICE, IMAGE PROCESSING METHOD}
본 출원은 일본 특허 출원 2013-035186호(2013년 2월 25일 출원)의 우선권을 주장한 것이며, 해당 출원 공개 전체를 여기에 참조하기 위해 덧붙인다.
본 발명은 화상을 선명하게 하고 화질을 개선하기 위한 화상 처리 장치 및 화상 처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 텔레비전 수신기(TV)로 실시간으로 표시되는 동영상을 선명하게 하기에 적합한 화상 처리 장치 및 화상 처리 방법에 관한 것이다.
고해상 텔레비전(HDTV: High Definition Television, 1080×1920 픽셀) 수신기는 해상도가 HDTV에 미치지 않는 화상 신호를 확대 표시하는 경우에 화상이 흐릿하게 표시된다. 또한, HDTV의 해상도를 갖는 영상 신호를 보다 고정밀 해상도(예를 들면 4000×2000 픽셀 정도의 4K 해상도)로 확대한 경우도 마찬가지로 화상이 흐릿하게 표시된다. 이 때문에 종래의 텔레비전 수상기는, 화면에 표시되는 화상의 윤곽에 해당하는 영상 신호를 순간적으로 상승 또는 하강시켜 윤곽 보상을 수행한다. 이 윤곽 보상에서는 입력 화상 신호(휘도 신호)의 고주파 성분을 추출하여 그 고주파 성분을 증폭하고 입력 화상 신호에 가산함으로써 시각상의 화질을 향상시키고 있다.
여기서 화상을 수평 방향 및 수직 방향의 고주파 성분에 선명화 처리를 함으로써, 선명화 처리 후 화상에 있어서 대각선이 반짝이게 보이는 현상이 발생하여, 특히, 비선형 처리에 의해 나이퀴스트 주파수를 넘는 고역 주파수 성분을 생성하고 선명하게 처리하는데 문제가 되기 쉽다.
도 19는 나이퀴스트 주파수를 넘는 고역 주파수 성분을 생성하는 선명화 처리를 수직 방향 및 수평 방향으로 연속하여 실시한 구성을 표시한 도면이며, 도 20은 각 단계에 있어서 신호의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 도 20(a)은 수평 방향의 샘플링 주파수가 fh, 수직방향의 샘플링 주파수가 fv인 디지털 화상의 입력 화상 신호(Sin)의 주파수 성분을 나타낸다. 디지털 화상의 나이퀴스트 주파수는 수평 방향이 fh/2, 수직 방향이 fv/2가 되고, 도면과 같이 나이퀴스트 주파수를 넘는 범위에 주파수 성분은 존재하지 않는다. 입력 화상 신호(Sin)의 수직 방향으로 선명화 처리를 실시하면 도 20(b)와 같이 선명화 처리 후의 신호(S1)에 대해 수직 방향의 나이퀴스트 주파수 fv/2를 넘는 광역에 주파수 성분이 생성된다. 이 신호(S1)에 마찬가지로 수평 방향의 선명화 처리를 실시하면 도 20(c)와 같이 선명화 처리 후의 출력 화상 신호(Sout)에 수평 방향의 나이퀴스트 주파수 fh/2를 넘는 광역에 주파수 성분이 생성된다. 도면과 같이 출력 화상 신호(Sout)의 주파수 성분의 4개 모서리 즉 수평 방향 및 수직 방향이 모두 고주파수가 되는 영역은 수평 방향 및 수직 방향의 선명화 처리가 중복 수행되어 화상의 반짝임이 강조되어 버린다.
이러한 반짝임을 해소하기 위해 수평 방향 및 수직 방향의 선명화 처리의 전단에 2차원 필터를 배치하는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).
특허문헌 1은 도 21과 같이 수평 방향 및 수직 방향의 선명화 처리의 전단에 2차원 필터를 배치하고 있다. 도 22는 2차원 필터의 주파수 특성의 한 예를 나타내는 도면이다. 도면과 같이 2차원 필터는 입력 화상 신호(Sin)의 수평 및 수직 방향의 고주파 성분을 감쇠시키는 특성을 가진다. 도 23은 도 21 회로의 각 단계의 신호의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 도 21의 회로에 있어서 수평 방향의 샘플링 주파수가 fh, 수직 방향의 샘플링 주파수가 fv인 디지털 화상의 입력 화상 신호(Sin)에 2차원 필터를 설치하면, 필터 처리 후의 제1 신호(S1)의 주파수 성분은 도 23(b)와 같이 수평 및 수직 방향의 주파수 성분이 감쇠된다. 제1 신호(S1)에 수평 선명화 처리를 실시하면 도 23(c)와 같이 선명화 처리후의 제2 신호(S2)는 주파수 성분이 수평 방향에 확대된 신호가 된다. 가산기에 의해 제1 신호(S1) 및 제2 신호(S2)를 합성하여, 합성한 신호에 수직 선명화 처리를 실시하면 도 23(d)와 같이 선명화 처리후의 제3 신호(S3)는 주파수 성분이 수직 방향으로 확대된 신호가 된다. 그리고 후단의 가산기에 의해 수직 선명화 처리 전후의 신호가 합성된 출력 화상 신호(Sout)가 출력된다.
도 21의 회로에 의해 생성되는 출력 화상 신호(Sout)는 도 23(e)와 같이 출력 화상 신호(Sout)의 주파수 성분의 4개 모서리, 즉 수평 방향 및 수직 방향이 전부 고주파수가 되는 영역에 있어서 수평 방향에서 고주파가 생성되는 신호에 대해서 더 수직 방향으로 고주파가 생성되기 때문에, 도 20(c)의 신호보다는 악화된 정도가 작기는 하지만, 여전히 반짝/깜빡임 하는 화상이 되기 쉬운 문제가 있다. 또 여기서 반짝/깜박임을 없애기 위해서 2차원 필터로 통과 영역을 좁게 설정하면 선명화에 제공하는 신호 성분이 적어지기 때문에 효과적인 선명화를 할 수 없다는 문제도 있다.
특허문헌1: 국제공개특허 제2012/043407호
따라서 본 발명은 입력 화상의 수평 방향 및 수직 방향의 주파수 성분을 전부 넘는 주파수 영역에서 수평 방향 및 수직 방향의 선명화 처리의 중복에 의한 주파수 성분을 생성하지 않고 화상을 선명하게 하는 것이 가능한 화상 처리 장치 및 화상 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제들을 해결하기 위해 본 발명에 관한 화상 처리 장치에 따르면, 입력 화상을 나타낸 입력 화상 신호에 포함되는 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 생성한 입력 화상을 선명하게 하는 화상 처리 장치에 있어서, 적어도 입력 화상 신호에 포함되는 수평 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호의 수직 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하는 수직 필터, 입력 화상 신호에 포함되는 수평 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수평 방향의 고주파를 생성하는 수평 선명화 처리부, 적어도 입력 화상 신호에 포함되는 수직 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호의 수평 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하는 수평 필터, 입력 화상 신호에 포함되는 수직 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수직 방향의 고주파를 생성하는 수직 선명화 처리부를 포함하며, 상기 수평 선명화 처리부의 전단에 상기 수직 필터가 배치된 수평 방향 처리부와 상기 수직 선명화 처리부의 전단에 상기 수평 필터가 배치된 수직 방향 처리부가 병렬 연결되고, 병렬 연결된 상기 수평 방향 처리부 및 상기 수직 방향 처리부 중 어느 하나의 후단과 나머지 다른 하나의 전단에 연결된 증폭기를 더 포함하는 입력 화상을 선명화한다.
상기 증폭기의 증폭률 β는 0≤β≤1인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 관한 화상 처리 장치에 따르면, 입력 화상을 나타낸 입력 화상 신호에 포함되는 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 생성하는 입력 화상을 선명화하는 화상 처리 장치에 있어서, 적어도 입력 화상 신호에 포함되는 수평 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호의 수직 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하는 수직 필터, 입력 화상 신호에 포함되는 수평 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수평 방향의 고주파를 생성하는 수평 선명화 처리부, 적어도 입력 화상 신호에 포함되는 수직 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호의 수평 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하는 수평 필터, 그리고 입력 화상 신호에 포함되는 수직 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수직 방향의 고주파를 생성하는 수직 선명화 처리부를 포함하며, 상기 수평 선명화 처리부 및 상기 수직 선명화 처리부 중에서 적어도 하나는, 입력 신호에 포함되는 주파수 성분에서 적어도 직류성분을 제거하는 것에 의해 제1 신호를 생성하는 필터부, 상기 제1 신호에 대해서 상기 제1 신호의 양음에서 비대칭이 되는 비선형 처리를 실시한 제2 신호를 생성하며, 상기 제1 신호에 대해서 양의 영역에 적용하는 비선형 처리와 음의 영역에 적용하는 비선형 처리가 원점을 통과하는 연속 함수로서 표시되고, 비선형 처리에서 생성된 주파수 성분의 대역이 양의 영역과 음의 영역에서 비대칭이 되도록 비선형 처리를 수행하는 비선형 처리부, 그리고 상기 제2 신호를 조정하여 제3 신호를 생성하는 제한기를 포함하며, 상기 수평 선명화 처리부의 전단에 상기 수직 필터가 배치된 수평 방향 처리부와 상기 수직 선명화 처리부의 전단에 상기 수평 필터가 배치된 수직 방향 처리부가 직렬 또는 병렬 연결되어 입력 화상을 선명화한다.
또한 본 발명에 관한 화상 처리 장치에 따르면, 입력 화상을 나타낸 입력 화상 신호에 포함되는 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 생성하여 입력 화상을 선명화하는 화상 처리 장치에 있어서, 적어도 입력 화상 신호에 포함되는 수평 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호의 수직 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하는 수직 필터, 입력 화상 신호에 포함되는 수평 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수평 방향의 고주파를 생성하는 수평 선명화 처리부, 적어도 입력 화상 신호에 포함되는 수직 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호의 수평 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하는 수평 필터, 그리고 입력 화상 신호에 포함되는 수직 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수직 방향의 고주파를 생성하는 수직 선명화 처리부를 포함하며, 상기 수평 선명화 처리부 및 상기 수직 선명화 처리부 중에서 적어도 하나는, 입력 신호에 비선형 처리를 수행하여 제1 신호를 생성하고, 상기 입력 신호에 대해서 상기 제1 신호가 연속한 비선형 함수로 표시되며, 상기 입력 신호에 포함되지 않은 주파수 성분을 생성하는 비선형 처리를 실시하는 비선형 처리부, 상기 제1 신호에 포함되는 주파수 성분에서 적어도 직류 성분을 제거하는 것에 의해 제2 신호를 생성하는 필터부, 그리고 상기 제2 신호를 조정하여 제3 신호를 생성하는 제한기를 포함하며, 상기 수평 선명화 처리부의 전단에 상기 수직 필터가 배치된 수평 방향 처리부와 상기 수직 선명화 처리부의 전단에 상기 수평 필터가 배치된 수직 방향 처리부가 직렬 또는 병렬 연결되어 입력 화상을 선명화한다.
또한, 입력 화상 신호의 움직임을 검출하는 필드 변화 검출부를 더 포함하며, 상기 필드 변화 검출부는, 입력 화상 신호의 수직 방향의 움직임 양이 클 때 상기 수직 선명화 처리부에 의해 주파수 성분의 강조도를 낮아지게 하며, 입력 화상 신호의 수평 방향의 움직임 양이 클 때 상기 수평 선명화 처리부에 의한 주파수 성분의 강조도를 낮아지게 하는 것이 바람직하다.
또한 상술한 과제들을 해결하기 위해 본 발명에 관한 화상 처리 방법에 따르면, 입력 화상을 나타낸 입력 화상 신호에 포함되는 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 생성하는 입력 화상을 선명화하는 화상 처리 장치에 의한 화상 처리 방법에 있어서, 적어도 입력 화상 신호에 포함되는 수평 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호의 수직 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하고, 입력 화상 신호에 포함되는 수평 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수평 방향의 고주파를 생성하는 수평 방향 처리 단계, 적어도 입력 화상 신호에 포함되는 수직 방향의 고주파 부분에 있어서, 입력 화상 신호의 수평 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하고, 입력 화상 신호에 포함되는 수직 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수직 방향의 고주파를 생성하는 수직 방향 처리 단계, 그리고 상기 수직 방향 처리 단계 및 상기 수평 방향 처리 단계를 직렬로 실행할지 병렬로 실행할지를 증폭률 β에 의해 전환하는 단계를 포함하고, 상기 수직 방향 처리 단계 및 상기 수평 방향 처리 단계를 직렬 또는 병렬로 실행한다.
상기 증폭률 β는 0≤β≤1인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 관한 화상 처리 방법에 따르면, 입력 화상을 표시한 입력 화상 신호에 포함되는 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 생성하여 입력 화상을 선명화하는 화상 처리 장치에 의한 화상 처리 방법에 있어서, 적어도 입력 화상 신호에 포함되는 수평 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호의 수직 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하고, 입력 화상 신호에 포함되는 수평 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수평 방향의 고주파를 생성하는 수평 방향 처리 단계, 그리고 적어도 입력 화상 신호에 포함되는 수직 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호의 수평 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하고, 입력 화상 신호에 포함되는 수직 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수직 방향의 고주파를 생성하는 수직 방향 처리 단계를 포함하며, 상기 수평 방향 처리 단계와 상기 수직 방향 처리 단계 중에서 적어도 하나의 단계는, 입력 신호에 포함되는 주파수 성분에서 적어도 직류 성분을 제거하는 것에 의해 제1신호를 생성하는 단계, 상기 제1 신호에 대해서 상기 제1 신호의 양음에서 비대칭이 되는 비선형 처리를 실시하여 제2 신호를 생성하며, 상기 제1 신호에 대해서 양의 영역에 적용하는 비선형 처리와 음의 영역에서 적용하는 비선형 처리가 원점을 통과하는 연속 함수로 표시되고, 비선형 처리에서 생성된 주파수 성분의 영역이 양의 영역과 음의 영역에서 비대칭이 되도록 비선형 처리를 수행하는 비선형 처리 단계, 그리고 상기 제2 신호를 조정하여 제3 신호를 생성하는 조정 단계를 포함하며, 상기 수직 방향 처리 단계 및 상기 수평 방향 처리 단계를 직렬 또는 병렬로 실행한다.
또한, 본 발명에 관한 화상 처리 방법에 따르면, 입력 화상을 표시한 입력 화상 신호에 포함되는 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 생성하여 입력 화상을 선명화하는 화상 처리 장치에 의한 화상 처리 방법에 있어서, 적어도 입력 화상 신호에 포함되는 수평 방향의 고주파 부분에 있어서, 입력 화상 신호의 수직 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하고, 입력 화상 신호에 포함되는 수평 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수평 방향의 고주파를 생성하는 수평 방향 처리 단계, 그리고 적어도 입력 화상 신호에 포함되는 수직 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호의 수평 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하고, 입력 화상 신호에 포함되는 수직 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수직 방향의 고주파를 생성하는 수직 방향 처리 단계를 포함하며, 상기 수평 방향 처리 단계와 상기 수직 방향 처리 단계 중에서 적어도 하나의 단계는, 입력 신호에 비선형 처리를 수행하여 제1 신호를 생성하고, 상기 입력 신호에 대해서 상기 제1 신호가 연속한 비선형 함수로 표시되며, 상기 입력 신호에 포함되지 않는 주파수 성분을 생성하는 비선형 처리를 실시한 비선형 처리 단계, 상기 제1 신호에 포함되는 주파수 성분에서 적어도 직류 성분을 제거하는 것에 의해 제2 신호를 생성하는 단계, 그리고 상기 제2 신호를 조정하여 제3 신호를 생성하는 단계를 포함하며, 상기 수직 방향 처리 단계 및 상기 수평 방향 처리 단계를 직렬 또는 병렬로 실행한다.
또한, 입력 화상 신호의 움직임을 검출하여 입력 화상 신호의 수직 방향의 움직임 량이 클 때 상기 수직 방향 처리 단계에 의해 주파수 성분의 강조도를 낮아지게 하고, 입력 화상 신호의 수평 방향의 움직임 량이 클 때 상기 수평 방향 처리 단계에 의해 주파수 성분의 강조도를 낮아지게 하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 화상 처리 장치 및 화상 처리 방법에 따르면, 입력 화상의 수평 방향 및 수직 방향의 주파수 성분을 모두 넘는 주파수 영역에서 수평 방향 및 수직 방향의 선명화 처리의 중복에 의한 주파수 성분을 생성하지 않고 화상을 선명하게 하는 것이 가능하게 되어 화상의 반짝/깜빡임을 저감 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 선명화 처리부의 제1 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 선명화 처리에 관한 화상의 수평 방향의 신호 레벨의 파형을 나타낸 도면이다.
도 3은 고역 통과 필터의 구성의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 저역 통과 필터에 의해 구성한 고역 통과 필터의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 선명화 처리부의 제2의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 선명화 처리에 따른 화상의 수평 방향의 신호 레벨의 파형을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 화상 처리 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 있어서 신호 주파수 성분의 변화를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 화상 처리 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 화상 처리 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시 예에 있어서 신호의 주파수 성분의 변화를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 화상 처리 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시 예에 있어서 2차원 필터의 주파수 특성을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 제4 실시 예에 있어서 신호의 주파수 성분의 제1 변화를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 제4 실시 예에 있어서 신호의 주파수 성분의 제2 변화를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 화상 처리 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 제5 실시 예에 있어서 선명화 처리부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 제5 실시 예에 있어서 필드 변화 검출부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 19는 종래의 화상 수평 방향 및 수직 방향의 선명화 처리를 나타낸 도면이다.
도 20은 종래의 선명화 처리에 의해 주파수 성분의 변화를 나타낸 도면이다.
도 21은 2차원 필터를 이용한 종래의 선명화 처리를 나타낸 도면이다.
도 22는 종래의 2차원 필터의 주파수 특성을 나타낸 도면이다.
도 23은 2차원 필터를 이용한 종래의 선명화 처리에 따른 주파수 성분의 변화를 나타낸 도면이다.
이후 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
본 발명의 각 실시 예에 따른 화상 처리 장치(집적회로)는, 개략적으로 말하면 화상의 수평 방향(가로방향, 주로 주사방향)의 주파수 성분 및 수직 방향 (세로방향, 부주사 방향)의 주파수 성분에 대해서 화상을 선명화하기 위한 선명화 처리를 수행하는 장치이다.
화상 처리 장치가 실시한 선명화 처리는 입력 화상을 나타낸 신호(이하, "입력 화상 신호"라고 표기함)에 대해서 비선형 연산을 실시함에 따라, 입력 화상에 포함되는 윤곽 부분 가장자리(edge)에 상당하는 신호의 상승 및 하강을 고도로 가파르게 하는(인핸스(enhance)라 함) 처리를 의미한다. 본 발명의 화상 처리 장치가 실시하는 선명화 처리는 종래의 증폭 처리 등의 선형 연산을 이용한 선명화 처리에서 이용할 수 없는 고주파 성분을 화상 신호에 부가할 수 있기 때문에 화상을 상당히 선명하게 하는 것이 가능하다.
먼저 후술할 각 실시 예에 있어서 화상 처리 장치의 주요한 구성 요소인 선명화 처리부의 개요에 대해서 설명한다. 덧붙여 선명화 처리부는 후술할 수평 선명화 처리부 및 수직 선명화 처리부 어느 것이라도 좋다. 본 명세서에서는 수평 선명화 처리부 및 수직 선명화 처리부를 구별하지 않으며, 간단하게 "선명화 처리부"라고 표기한다.
(선명화 처리부의 제1 구성 예)
도 1은 본 발명의 선명화 처리부(FE)의 제1 구성 예를 나타낸 블록도면 이다. 이 선명화 처리부(FE)는 화상을 나타낸 디지털 신호로서 외부에서 입력되는 입력 화상 신호(Sin)에 대해서 그 입력 화상 신호(Sin)를 나타내는 화상을 선명화하기 위해 처리를 실시하는 장치이며 HPF(고역 통과 필터)(10)와 비선형 처리부(비대칭형 비선형 함수)(20)와 제한기(30)을 구비하고 있다.
입력 화상 신호(Sin)를 나타낸 화상은 정지 화상일 수도 있고 동영상 일수 있으며 입력 화상 신호(Sin)가 동영상을 나타낼 경우 그 동영상은 예를 들면 표준 화질 텔레비전(SDTV: Standard Definition Television) 또는 고화질 텔레비전(HDTV: High Definition Television)의 수상기에 의하여 실시간으로 표시되는 동영상인 것이 바람직하다.
이하, 도 2에 표시한 화상의 수평 방향의 신호 레벨(휘도 값)의 파형을 예로 하여, 각 구성부의 동작 및 출력된 파형을 설명한다. 또한 다음 설명에서는 화상의 수평 방향 신호 레벨의 파형에 대해 각 구성부에 대한 설명을 하는데, 화상의 수직 방향의 신호 레벨의 파형과, 동영상에 대한 화상 사이의 시간 방향의 신호 레벨의 파형에 대해서도 각 구성부는 수평 방향과 동일한 방법으로 선명화 처리가 가능하다는 점에 유의한다.
도 2(A)는 입력 화상 신호(Sin)의 수평 방향 신호 레벨의 파형을 나타내는 도면이고, 특히 수평 방향에 신호 레벨이 변화하는 가장자리(edge)에 해당하는 부분의 파형을 나타낸 도면이다. 또한 입력 화상 신호(Sin)의 해상도는 출력 화상 신호(Sout)의 해상도에 대응하며, 출력 화상의 해상도가 원래의 입력 화상의 해상도보다 높은 경우 입력 화상 신호(Sin)는 원래 입력 화상의 해상도를 출력 화상 신호(Sout)의 해상도에 업-컨버트(up-converting)하여 얻어진다.
예를 들면 화상 처리 장치에 의해 SDTV의 화상을 HDTV의 화상으로 출력하는 경우 입력 화상 신호(Sin)는 원래의 SDTV의 화상을 기존의 선형 변환에 의한 HDTV의 해상도로 변환한 신호가 된다.
HPF(10)은 입력 화상 신호(Sin)에 포함되는 주파수 성분의 적어도 직류 성분을 제거하여 고주파 신호인 제1 신호(S1)를 생성한다. 구체적으로는 HPF(10)은 입력 화상 신호(Sin)를 나타낸 화상에 있어서 윤곽 성분을 포함한 고주파 성분을 추출하고 도 2(A)의 입력 화상 신호(Sin)로부터 도 2(B)의 제1 신호(S1)를 추출한다.
도 3은 HPF(10) 구성을 나타낸 블록 도면이다. 도 3과 같이 HPF(10)은 m-1개의 단위 지연 소자(111~11(m-1))와 m개의 곱셈기(121~12m)와 1개의 가산기(131)에서 구성된 m 탭(m은 3이상)의 횡단형 디지털 필터(transversal digital filter)로 구성하는 것이 가능하다. 이 경우 각 곱셈기 12j(j=1~m, 이하 동일)는 입력되는 신호에 계수(Cj)를 곱하여 그 결과를 가산기(131)에 출력하는데, 계수(Cj)는 HPF(10)가 윤곽성분을 포함한 고주파 성분을 추출하도록 설정되어 있다(예를 들면 m = 3, C1 = 0.5, C2 = -1, C3 = 0.5). 또한 일반적으로 고역 통과 필터를 설계하기 보다는 저역 통과 필터를 설계하는 것이 용이하다. 도 4는 저역 통과 필터에 의해 구성된 고역 통과 필터의 한 예를 나타낸 도면이다. 도 4와 같이 저역 통과 필터(이하, "LPF" 라 한다)(11)와 감산기(12)를 사용한 구성에 의해 도 1에 표시한 HPF(10)을 실현하는 것이 가능하다.
비선형 처리부(20)는 제1 신호(S1)에 대하여 제1 신호(S1)의 양음에서 비대칭이 되는 비선형 처리를 수행함에 따라 제2 신호(S2)를 생성한다. 제1 신호(S1)는 도 2(B)와 같이 양의 방향의 윤곽 성분과 음의 방향의 윤곽 성분을 포함한다. 여기서 제1 신호(S1)의 양의 방향 및 음의 방향은 픽셀적으로 각각 백의 방향 및 흑의 방향이 되며 양 방향에 대해서 동일한(대칭적인) 비선형 처리를 적용하지 않고, 상이한(비대칭) 비선형 처리를 적용하는 것에 의해 보다 인간의 시각 특성에 있는 가장자리(edge)의 강조가 가능하게 된다. 즉 비선형 처리부(20)는 제1 신호(S1)의 양의 방향의 윤곽 성분과 음의 방향의 윤곽 성분에서 상이한(비대칭) 비선형 처리를 실시한다. 이후 제1 신호(S1)의 양음에서 비대칭이 되는 비선형 처리를 『비대칭 비선형 처리』 라고 칭한다.
비선형 처리부(20)에 따른 비대칭 비선형 처리는 제1 신호(S1)의 원점(값이 0이 되는점)을 중심으로 양의 영역에서 적용하는 비선형 처리와 음의 영역에서 적용하는 비선형 처리와의 값이 연속하고 있는 한, 모든 비선형 처리를 조합할 수 있다. 본 실시 예에 있어서 비선형 처리부(20)는 예를 들면 제1 신호(S1)가 양일 경우에는 제1 신호(S1)를 3제곱하여 제2 신호(S2)를 생성하고(S2=S13), 제1 신호(S1)가 음일 경우에는 제1 신호(S1)를 2제곱하여 부호를 음으로 한 것을 제2 신호(S2)로 생성한다(S2=-S12). 도 2(C)는 비선형 처리부(20)에 따른 비대칭 비선형 처리에 의해 제2 신호(S2)의 파형을 나타낸 도면이다. 도면과 같이 제2 신호(S2)는 양의 파형이 크게 증폭된다. 또 후술할 것과 같이, 양음에서 비대칭이 되는 비선형 처리를 실시한 것에 의해 양음에서 비대칭이 되는 고주파 성분을 생성하는 것이 가능하게 된다.
비선형 처리부(20)는 제1 신호(S1)의 양음에서 비대칭이 되는 비선형 처리를 수행한 것으로 후술한대로 인간의 지각 특성에 맞는 화상 선명화 처리가 가능하게 된다. 예를 들면, 인간의 감각에 근거한 법칙으로 베퍼-페이너 (Weber-Fechner law) 법칙이 알려져 있다. 이 법칙을 화상 인식에 적용해 보면 휘도가 낮은 영역의 윤곽은 휘도가 높은 영역의 윤곽에 비해 지각되기 쉽다고 할 수 있다. 그 때문에 예를 들면 비선형 처리부(20)는 신호 레벨(휘도)이 낮은 영역에 대해서 비선형 처리부(20)의 처리를 적용하는 것으로 처리전의 가장자리(edge) 성분이 미세해도 제1 신호(S1)에 있어 가장자리(edge) 성분을 강조한 윤곽을 지각시킨 것이 가능하게 된다. 또 비선형 처리부(20)는 휘도가 높은 영역의 윤곽이 보다 선명하게 되도록 양의 파형을 크게 증폭함으로써 휘도가 높은 영역에 있어 윤곽이 보다 지각되기 쉽게 할 수 있다. 또 어느 영역에 있어서도 비선형 처리에 의해 고주파의 주파수 성분을 생성하는 것이 가능하게 된다.
즉 비선형 처리부(20)에 의해 비대칭 비선형처리는 2제곱 처리 및 3제곱 처리의 조합으로 한정하지 않고 다른 비선형 처리를 실시하는 것이 가능하다. 예를 들면 제1 신호(S1)의 양음 각 영역에서 비선형 처리는 수학식 1에 의해 표현하는 것이 가능하다. 각 처리부에 의해 비선형 처리는 p/q로 표시된 일반적인 유리수의 지수 제곱을 모두 포함한다. 즉 이러한 거듭 제곱 처리에 있어서 제1 신호(S1)의 양음은 유지되는 것이며 예를 들면 거듭 제곱 처리로서 짝수 제곱(예를 들면 2제곱)을 할 경우에도 제1 신호(S1)가 음인 경우에는 거듭 제곱 처리후의 값의 부호는 음으로 유지된다(예를 들면 S2= -(S1)2).
Figure pct00001
또한 비선형 처리부(20)는 비대칭 비선형 처리에 대해서 삼각 함수(예를 들면 S2=Sin(S1)), 로그 함수(예를 들면 S2＝log(|S1|+1)), 감마 보정 함수(예를 들면 S2＝(S1)１／２）등 다양한 비선형 함수를 적당히 조합하여 이용 하는 것이 가능하다.
또 비선형 처리부(20)는 미리 제1 신호(S1)의 신호 레벨마다 가산 값을 테이블에서 저장하여 예를 들면 최소값 0에서 최대값 255까지 값을 갖는 8비트의 신호 레벨일 경우 제1 신호(S1)의 신호 레벨에 따라 ±10의 범위의 값을 가산하는 등 수학식 1에 나타낸 일반식에 의하지 않고 비선형 처리를 하는 것도 가능하다.
제한기(30)는 제2 신호(S2)의 진폭(신호 레벨)의 조정기로서 기능하는 것이며 제2 신호(S2)를 조정하여 출력 화상 신호(Sout)을 생성한다. 구체적으로는 제2 신호(S2)의 진폭이 소정의 상한 값 이하가 되도록 클립 처리를 하거나 제2 신호(S2)에 ０≤α＜１이 되는 게인 α을 곱셈하는 것에 의해 해당되는 각 제2 신호(S2)의 레벨의 게인을 조정한다. 또한 제한기(30)는 노이즈 제거를 위해 제2 신호(S2)에 있어 소정의 하한 값 이하의 신호 값을 0으로 반올림 처리하는 것이 가능하다. 제한기(30)는 클립 처리, 게인 조정, 반올림 처리 등을 하여 제2 신호 (S2)를 출력 화상 신호(Sout)로서 출력한다.
도면에 표시되지 않은 가산기에 의해 도 2(C)에 나타낸 출력 화상 신호 (Sout)를 화상의 선명화를 위한 보상용 신호로서 도 2(A)에 나타낸 입력 화상 신호(Sin)에 가산함으로써 도 2(D)에 나타낸 신호가 생성된다. 이 신호(Sin+Sout)에 있어 가장자리(edge)부의 상승 변화는 입력 화상 신호(Sin)의 가장자리(edge)부의 상승 변화보다도 급격하게 된다. 즉 입력 화상 신호(Sin) 보다도 선명한 화상을 얻는 것이 가능하다.
(선명화 처리부의 제2 구성예)
도 5는 본 발명의 선명화 처리부의 제2 구성 예를 나타낸 블록 도면이다. 도 5에 나타낸 선명화 처리부(FE)는 비선형 처리부(비선형 함수)(40)와 HPF(10)과 제한기(30)를 구비하고 있다. 이하, 도 6에 나타낸 화상의 수평 방향의 신호 레벨(휘도 값)의 파형을 예로 각 구성부의 동작 및 출력되는 파형을 설명한다. 또한 화상의 수직 방향의 신호 레벨의 파형이나 동작상에 있어 화상 간의 시간 방향의 신호레벨의 파형에 대해서 각 구성부는 수평 방향과 동일하게 선명화 처리를 하는 것이 가능하다.
도 6(A)는 입력 화상 신호(Sin)의 수평 방향의 신호 레벨의 파형을 나타낸 도면이며 특히 수평 방향에 신호 레벨이 변화하는 가장자리(edge)부에 해당하는 부분의 파형을 나타낸 도면이다.
비선형 처리부(40)는 입력 화상 신호(Sin)에 대해서 비선형 처리를 하는 것에 의해 제1 신호(S1)를 생성한다. 비선형 처리부(40)에 따른 비선형 처리는 화상의 윤곽을 선명하게 하는 것을 목적으로 하며 구체적으로는 도 6(A)에 나타낸 입력 화상 신호(Sin)에 나타낸 입력 화상 신호(Sin)을 도 6(B)와 같은 제1 신호(S1)로서 신호 레벨에 있어서 가장자리(edge)의 상승 변화를 급격하게 하는 처리를 하는 것을 의미한다.
비선형 처리부(40)에 의해 입력 화상 신호(Sin)에서 제1 신호(S1)를 생성하는 처리는 수학식 2에 의해 일반화하는 것이 가능하다. 비선형 처리부(40)에 의한 비선형 처리는 p/q에서 표시되는 일반적인 유리수의 지수 제곱을 모두 포함한다.
Figure pct00002
예를 들면, 비선형 처리부(40)는 입력 화상 신호(Sin)의 거듭제곱을 제1 신호(S1)로 생성한다. 비선형 처리부(40)가 입력 화상 신호(Sin)를 n 제곱하여 제1 신호(S1)를 생성하는 경우 S1=Sin n 가 된다. 입력 화상 신호(Sin)는 디지털 신호(이산화된 신호)이므로, 보다 상세하게는 입력 화상 신호(Sin)를 구성하는 데이터 열을 ×1, ×2, ×3, … 로 했을 때 제1 신호(S1)는 데이터 열×1n, ×2n, ×3n, …에 의해 구성된 데이터 신호가 된다. 또한 n은 임의의 실수이다.
예를 들면, 입력 화상 신호(Sin)가 8비트의 디지털 신호일 경우 각 픽셀의 신호 레벨은 0~255 값을 취한다. 이때 비선형 처리부(40)가 입력 화상 신호(Sin)를 2 제곱하면 도 6(B)에 예시한 바와 같이 가장자리(edge)부의 상승 변화가 급격하게 되기 때문에 화상의 윤곽이 더 강조된다.
또한, 예를 들면 비선형 처리부(40)는 입력 화상 신호(Sin)의 거듭제곱근을 제1 신호(S1)로 생성한다. 비선형 처리부(40)가 입력 화상 신호(Sin)의 n 제곱근을 제1 신호(S1)로 생성할 경우 (S1)=Sin 1 /n 가 된다. 입력 화상 신호(Sin)는 디지털 신호(이산화된 신호)이기 때문에 보다 상세하게는 입력 화상 신호(Sin)을 구성한 데이터 열을 ×1, ×2, ×3, … 로 했을 때 제1 신호(S1)는 데이터 열×11/n, ×21/n, ×31/n, … 에 의해 구성된 디지털 신호가 된다. 또한 n은 임의의 실수이다.
입력 화상 신호(Sin)의 거듭 제곱근을 제1 신호(S1)로 생성한 비선형 처리는 인간의 지각 특성에 근거한 윤곽 추출에 적합하다. 예를 들면, 인간의 감각에 기초한 법칙으로서 베버-페히너 법칙(Weber-Fechner Law)이 알려져 있다. 이 법칙을 화상 인식에 적용해 보면 휘도가 낮은 영역의 윤곽은 휘도가 높은 영역의 윤곽에 비해 지각되기 쉽다고 할 수 있다. 그 때문에 예를 들면, 휘도가 낮은 영역의 미세한 가장자리(edge) 성분을 강조하여 윤곽을 지각시키기 위해 비선형 처리부(40)는 예를 들면 감마 보정 함수(예를 들면 S1=Sin 1 / 2)로 휘도가 높은 픽셀보다 휘도가 낮은 픽셀을 더 상승하는 비선형 처리를 실시한다.
이 경우 비선형 처리부(40)는 수학식 3의 m 비트의 디지털 신호 픽셀 값 X를 정규화한 값인 X'를 산출한다. 수학식 3에 따른 정규화 후의 X'의 값은 0~1 사이의 값이 된다.
Figure pct00003
여기서 비선형 처리부(40)는 정규화 후의 X'에 수학식 4에 나타낸 감마 보정 함수를 적용하여 비선형 처리 후의 값 Y를 산출한다.
Figure pct00004
수학식 4에서 X'의 값이 작을 경우, 비선형 처리 후의 Y값이 X'에 비해 높게 상승하게 된다. 즉, 휘도가 높은 픽셀보다 휘도가 낮은 픽셀이 더 상승하게 된다. 따라서 예를 들면 도 6(B)에 예시한 가장자리(edge)의 선명화에 있어 특히 휘도가 낮은 영역의 가장자리(edge) 강조 성분이 커지게 되기 때문에, 특히 휘도 낮은 영역의 화상의 윤곽이 더 강조된다.
HPF(10)는 제1 신호(S1)에 포함되는 주파수 성분에서 적어도 직류 성분을 제거하여, 고주파 신호인 제2 신호(S2)를 생성한다. 구체적으로는 HPF(10)은 입력 화상 신호(Sin)를 비선형 처리하여 획득한 화상 윤곽 성분을 포함한 고주파 성분을 추출 처리하여, 도 6(B)의 제1 신호(S1)로부터 도 6(C)의 제2 신호(S2)를 추출한다.
제한기(30)는 제2 신호(S2)의 진폭(신호레벨)의 조정기로 기능하는 것이며 제2 신호(S2)를 조정하여 출력 화상 신호(Sout)를 생성한다. 제한기(30)는 클립 처리, 게인 조정, 반올림 처리 등을 하여 제2 신호(S2)를 출력 화상 신호(Sout)로 출력한다.
도면에 표시하지 않은 가산기는 도 6(C) 에 나타낸 출력 화상 신호(Sout)를 화상의 선명화를 위한 보상용 신호로서 도 6(A)에 나타낸 입력 화상 신호(Sin)에 가산함으로써 도 6(D)에 나타낸 신호가 생성된다. 이 신호(Sin+Sout)에 있어서 가장자리(edge)부의 상승 변화는 입력 화상 신호(Sin)의 가장자리(edge)부의 상승 변화보다 급격하게 된다. 즉, 입력 화상 신호(Sin)보다 선명한 화상을 얻는 것이 가능하다.
이후 상술한 선명화 처리부(FE)를 구비해 화상의 수평 방향(가로방향, 주주사방향)의 주파수 성분 및 수직 방향(세로방향, 부주사 방향)의 주파수 성분을 선명하게 하는 화상 처리 장치에 대해서 설명한다. 각 실시 예에 있어서 입력 화상 신호(Sin)는 수평방향의 샘플링 주파수가 fh, 수직 방향의 샘플링 주파수가 fv이고, 나이퀴스트 주파수는 수평 방향이 fh/2, 수직 방향이 fv/2인 것으로 가정한다.
(제1 실시 예)
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 화상 처리 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 화상 처리 장치(1)는 수직 LPF(수직 필터)(13) 및 수평 LPF(수평 필터)(14)와 수평 선명화 처리부(FEh) 및 수직 선명화 처리부(FEv)와 제1 가산기(15) 및 제2 가산기(16)를 구비한다. 화상 처리 장치(1)는 수평 선명화 처리부(FEh)의 전단에 수직 LPF(13)가 배치된 구성을 수평 방향 처리부로 하고, 수직 선명화 처리부(FEv)의 전단에 수평 LPF(14)가 배치된 구성을 수직 방향 처리부로 하며, 수평 방향 처리부와 수직 방향 처리부가 직렬로 연결되도록 구성한다. 도 8은 화상 처리 장치(1)의 각 기능 블록이 출력하는 신호가 나타낸 화상의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 이후 도 8의 주파수 성분과 함께 각 기능 블록의 처리를 설명한다.
수직 LPF(13)는 입력 화상 신호(Sin)의 수직 방향의 주파수 성분에서 고주파 부분을 제거하는 것이며 입력 화상 신호(Sin)의 수직 방향 성분의 고역을 부분적으로 감쇠시켜 제1 신호(S1)를 수평 선명화 처리부(FEh)에 출력한다. 도 8(b)는 제1 신호(S1)의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 수직 LPF(13)에 비하여 수직 방향에서 주파수 성분의 고역이 감쇠된다. 또한 여기서 말하는 고주파 부분 또는 고역은 반짝임의 원인이 되는 수평 방향 및 수직 방향이 모두 고주파수가 되는 영역에서 선명화 처리에 따른 고주파 성분이 발생하는 것을 방지하기 위해서 제거 또는 감쇠되는 것으로, 후단의 선명화 처리부(FE)의 선명화 특성을 고려하여 당업자가 적절히 설정 가능한 것이다.
수평 선명화 처리부(FEh)는 입력 화상 신호(Sin)에 포함되는 수평 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수평 방향의 고주파를 생성하는 것으로, 수직 LPF(13)로부터의 제1 신호(S1)에 표시되는 화상의 수평 방향에 대해서 선명화 처리를 실시하여 제2 신호(S2)을 제1 가산기(15)에 출력한다. 도 8(C)는 제2 신호(S2)의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 수평 선명화 처리부(FEh)에 의해 수평 방향에 나이퀴스트 주파수를 넘는 주파수 성분을 포함한 수평 방향의 고주파가 생성된다.
제1 가산기(15)는 입력 화상 신호(Sin)와 수평 선명화 처리부(FEh)에서 제2 신호(S2)를 가산하여 제3 신호(S3)를 생성한다. 도 8(d)은 제3 신호(S3)의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 제3 신호(S3)는 입력 화상 신호(Sin)의 주파수 성분에 수평 방향에 나이퀴스트 주파수를 넘는 주파수 성분을 포함한 수평 방향의 고주파를 더한 형태가 되며, 특히 수평 방향에 나이퀴스트 주파수를 넘는 주파수 성분을 포함한 수평 방향의 고주파는 수직 방향의 고주파 영역에는 생성되지 않는다.
수평 LPF(14)는 제3 신호(S3)의 수평 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하는 것으로 제3 신호(S3)의 수평 방향 성분의 고역을 부분적으로 감쇠시켜 제4 신호(S4)를 수직 선명화 처리부(FEv)에 출력한다. 도 8(e)는 제4 신호(S4)의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 수평 LPF(14)에 의해 수평 방향에서 주파수 성분의 고역이 감쇠된다. 또한 여기서 말하는 고주파 부분 또는 고역은 반짝임의 원인이 되는 수평 방향 및 수직 방향이 모두 고주파수가 되는 영역에서 선명화 처리에 의해 고주파 성분이 발생하는 것을 방지하기 위하여 제거 또는 감쇠되는 것이며, 후단의 수직 선명화 처리부(FEv)의 선명화 특성을 고려하여 당업자가 적절하게 설정할 수 있다.
수직 선명화 처리부(FEv)는 입력 화상 신호(Sin)에 포함되는 수직 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수직 방향의 고주파를 생성하는 것이며 수평 LPF(14)로부터의 제4 신호(S4)에 표시되는 화상의 수직 방향에 대해서 선명화 처리를 실시하여 제5 신호(S5)를 제2 가산기(6)에 출력한다. 도 8(f)는 제5 신호(S5)의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 수직 선명화 처리부(FEv)에 의해 수직 방향에 나이퀴스트 주파수를 넘는 주파수 성분을 포함한 수직 방향의 고주파가 생성된다.
제2 가산기(16)는 제1 가산기(15)에서 출력된 제3 신호(S3)와 수직 선명화 처리부(FEv)에서 출력된 제5 신호(S5)를 가산하여 출력 화상 신호(Sout)을 생성한다. 도 8(g)는 출력 화상 신호(Sout)의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 출력 화상 신호(Sout)는 입력 화상 신호(Sin)의 주파수 성분에 수평 방향 및 수직 방향에 나이퀴스트 주파수를 넘는 주파수 성분을 포함한 고주파를 더한 형태가 되며, 특히, 나이퀴스트 주파수를 넘는 주파수 성분은 수평 방향 및 수직 방향 모두 고주파가 되는 영역에서는 생성되지 않는다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 의하면 수평 선명화 처리부(FEh)의 전단에 수직 LPF(13)가 배치되고, 수직 선명화 처리부(FEv)의 전단에 수평 LPF(14)가 배치되어 있기 때문에 입력 화상의 수평 방향 및 수직 방향의 주파수 성분을 모두 넘는 주파수 영역에서 수평 방향 및 수직 방향의 선명화 처리의 중복에 의한 주파수 성분을 생성하지 않고 화상을 선명하게 하는 것이 가능하게 되어 화상의 반짝/깜빡임을 저감할 수 있다. 또한 본 발명에서는 수평 고주파 생성 및 수직 고주파 생성에 있어 각각의 필요로 하는 대역으로 설정된 필터(종래의 2차원 필터도 포함)를 개별적으로 선택할 수 있기 때문에 노이즈를 수반하지 않고 수평 방향 및 수직 방향 각각의 양호한 고주파를 얻고 화상을 선명화 할 수 있다.
또한 도 7에 나타낸 간단한 구성을 통하여 본 발명의 실시 예에 따른 화상 처리 장치(1)를 구현할 수 있으므로, 이와 같은 화상 처리 장치(1)를 고해상 텔레비전(HDTV)이나 표준 화질 텔레비전(SDTV)의 수상기 등에 이용함으로써 정지 화상뿐만 아니라 실시간으로 표시되는 동영상에 대해서도 큰 비용 증가를 발생하지 않고 화질을 개선할 수 있다.
또한 본 발명의 실시 예는 나이퀴스트 주파수를 넘는 고주파 대역의 보상도 가능하기 때문에, 특히 확대 처리가 실시된 화상 신호가 나타낸 화상의 선명화에 따른 화질 향상에 있어서 효과를 가진다. 예를 들면 고해상 텔레비전(HDTV)의 수신기의 디스플레이에서 표준 화질 텔레비전(SDTV: Standard Definition Television)의 화상 신호에 확대 처리를 실시한 화상을 표시할 경우에 본 발명의 실시 예를 적용하면 실시간으로 표시되는 화상을 간단한 구성으로 충분히 선명화 가능하다는 점에서 큰 효과를 나타낸다. 또한 현재 HDTV의 픽셀수 보다 많은 4000×2000 정도의 픽셀수의 디스플레이(이하 4k 디스플레이)나 그것에 대응한 텔레비전 방송을 위한 기술 개발이 이루어졌으므로 HDTV용 화상 신호를 업-컨버트하여 상기 4k 디스플레이에서 표시하는 경우에도 본 발명의 실시 예와 같은 점에서 큰 효과를 나타낸다.
또한 화상 처리 장치(1)에 있어서 수평 방향 및 수직 방향의 선명화 처리의 순서를 바꿔도 된다. 즉 수평 방향의 선명화 처리에 관한 구성(수직 LPF(13), 수평 선명화 처리부(FEh), 제1 가산기(15))과 수직 방향의 선명화 처리에 관한 구성(수평 LPF(14), 수직 선명화 처리부(FEv), 제2 가산기(16))의 순서를 바꾸어 입력 화상 신호(Sin)를 처리하는 것이 가능하다.
또한 수직 LPF(13) 및 수평 LPF(14) 대신에 2차원 필터를 사용해도 된다. 이 경우 수평 선명화 처리부(FEh)의 전단에는 적어도 입력 화상 신호(Sin)에 포함되는 수평 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호(Sin)의 수직 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하는 2차원 필터를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 수직 선명화 처리부(FEv)의 전단에는 적어도 입력 화상 신호(Sin)에 포함되는 수직 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호(Sin)의 수평 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하는 2차원 필터를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 여기서 말하는 고주파 부분 또는 고역은 반짝임의 원인이 되는 수평 방향 및 수직 방향 모두 고주파수가 되는 영역에서 선명화 처리에 의해 고주파 성분이 발생하는 것을 방지하기 위해서 제거 또는 감쇠되는 것으로 각 2차원 필터 후단의 선명화 처리부(FEv, FEh)의 선명화 특성을 고려하여 당업자가 적절히 설정할 수 있다.
또한, 제2 가산기(16)의 후단에 2차원 필터를 구비하여 보다 확실히 고역 성분을 감쇠시키도록 구성할 수 있다. 이러한 2차원 필터는 출력 화상 신호(Sout)의 주파수 성분 중 수평 방향 및 수직 방향이 모두 고주파수가 되는 영역을 제거하는 것이 바람직하다.
(제2 실시예)
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 화상 처리 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 화상 처리 장치(2)는 본 발명의 제1 실시 예의 화상 처리 장치(1)와 동일한 기능 블록을 구비하며, 수직 LPF(13) 및 수평 LPF(14)의 배치가 본 발명의 제1 실시 예와 다른 것이다. 각 기능 블록에 있어서, 본 발명의 제1 실시 예와 동일한 처리에 대해서는 중복되는 설명을 생략한다.
본 발명의 실시 예에 따르면 입력 화상 신호(Sin)가 수직 LPF(13) 및 수평 LPF(14)를 통과하게 되므로 각 LPF가 선명화 처리를 위해 고역 제거를 하는 것과 동시에 입력 화상 신호(Sin) 자체에 포함되는 고주파 성분을 감쇠시키는 것이 가능하다. 이러한 구성은 입력 화상 신호(Sin)의 고주파 성분에 노이즈가 많은 경우 등 입력 화상 신호(Sin) 전체의 노이즈 저감이 필요한 경우에 특히 효과가 있다.
또한 본 발명의 제1 실시 예와 마찬가지로 화상 처리 장치(2)에 있어서 수평 방향 및 수직 방향의 선명화 처리의 순서를 바꿀 수 있다. 또한, 수직 LPF(13) 및 수평 LPF(14)를 대신하여 각각 대응하는 2차원 필터를 사용해도 된다. 또 제2 가산기(16)의 후단에 2차원 필터를 구비하여 보다 확실히 고역 성분을 감쇠시키도록 구성하는 것도 가능하다.
(제3 실시 예)
도 10은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 화상 처리 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 화상 처리 장치(3)는 수직 LPF(13) 및 수평 LPF(14)와 수평 선명화 처리부(FEh) 및 수직 선명화 처리부(FEv)와 제1 가산기(15) 및 제2 가산기(16)를 구비한다. 화상 처리 장치(3)는 수평 선명화 처리부(FEh)의 전단에 수직 LPF(13)가 배치된 구성을 수평 방향 처리부로 하고, 수직 선명화 처리부(FEv)의 전단에 수평 LPF(14)가 배치된 구성을 수직 방향 처리부로 하며, 수평 방향 처리부와 수직 방향 처리부가 병렬로 연결되도록 구성된다. 도 11은 화상처리 장치(3)의 각 기능 블록이 출력하는 신호의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 이하에서는 도 11의 주파수 성분과 함께 각 기능 블록 처리를 설명한다.
수직 LPF(13)는 입력 화상 신호(Sin)의 수직 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하는 것이며 입력 화상 신호(Sin)의 수직 방향 성분의 고역을 부분적으로 감쇠시켜, 제1 신호(S1)를 수평 선명화 처리부(FEh)로 출력한다. 도 11(b)는 제1 신호(S1)의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 수직 LPF(13)에 의해 수직 방향에서 주파수 성분의 고역이 감쇠된다. 또 여기서 말하는 고주파 부분 또는 고역은 반짝임의 원인이 되는 수평 방향 및 수직방향이 모두 고주파수가 되는 영역에서 선명화 처리에 의해 고주파 성분이 발생하는 것을 방지하기 위해 제거 또는 감쇠되는 것으로 후단 수평 선명화 처리부(FEh)의 선명화 특성을 고려하여 당업자가 적절히 설정할 수 있다.
수평 선명화 처리부(FEh)는 입력 화상 신호(Sin)에 포함되는 수평 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수평 방향의 고주파를 생성하는 것이며 수직 LPF(13)에서 제1 신호(S1)에서 표시되는 화상의 수평 방향에 대해서 선명화 처리를 실시해 제2 신호(S2)를 제1 가산기(15)에 출력한다. 도 11(c)는 제2 신호(S2)의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 수평 선명화 처리부(FEh)에 의해 수평 방향에 나이퀴스트 주파수를 넘는 주파수 성분을 포함한 수평 방향의 고주파가 생성된다.
수평 LPF(14)는 입력 화상 신호(Sin)의 수평 방향의 주파수 성분의 고주파 성분을 제거하는 것이며 입력 화상 신호(Sin)의 수평 방향 성분의 고역을 부분적으로 감쇠시켜 제3 신호(S3)를 수직 선명화 처리부(FEv)에 출력한다. 도 11(d)는 제3 신호(S3)의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 수평 LPF(14)에 의해 수평 방향에서 주파수 성분의 고역이 감쇠된다. 여기서 말하는 고주파 부분 또는 고역은 반짝임의 원인이 되는 수평 방향 및 수직 방향 모두 고주파수가 되는 영역에서 선명화 처리에 의한 고주파 성분이 발생하는 것을 방지하기 위해서 제거 또는 감쇠되는 것으로 후단의 수직 선명화 처리부(FEv)의 선명화 특성을 고려하여 당업자가 적절히 설정할 수 있다.
수직 선명화 처리부(FEv)는 입력 화상신호(Sin)에 포함되는 수직 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수직 방향의 고주파를 생성하는 것으로 수평 LPF(14)에서 제3 신호(S3)에서 표시되는 화상의 수직 방향에 대해서 선명화 처리를 실시해 제4 신호(S4)를 제1 가산기(15)에 출력한다. 도 11(e)는 제4 신호(S4)의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 수직 선명화 처리부(FEv)에 의해 수직 방향에 나이퀴스트 주파수를 넘는 주파수 성분을 포함한 수직 방향의 주파수가 생성된다.
제1 가산기(15)는 수평 선명화 처리부(FEv)에서 출력된 제2 신호(S2)와 수직 선명화 처리부(FEv)에서 출력된 제4 신호(S4)를 가산하여 제5 신호(S5)를 생성한다. 도 11(f)은 제5 신호(S5)의 주파수 성분을 나타낸 도면이다.
제2 가산기(16)는 입력 화상 신호(Sin)와 제1 가산기(15)에서 출력된 제5 신호(S5)를 가산하여 출력 화상 신호(Sout)을 생성한다. 도 11(g)는 출력 화상 신호(Sout)의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 출력 화상 신호(Sout)는 입력 화상 신호(Sin)의 주파수 성분에 수평 방향 및 수직 방향에 나이퀴스트 주파수를 넘는 주파수 성분을 포함한 고주파를 더한 형태가 되며, 특히 나이퀴스트 주파수를 넘는 주파수 성분은 수평 방향 및 수직 방향 모두 고주파가 되는 영역에는 생성되지 않는다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면 수평 선명화 처리부(FEh)의 전단에 수직 LPF(13)이 배치되고, 수직 선명화 처리부(FEv)의 전단에 수평 LPF(14)가 배치되어 있기 때문에 입력 화상의 수평 방향 및 수직 방향의 주파수 성분을 모두 넘는 주파수 영역에서 수평 방향 및 수직 방향의 선명화 처리의 중복에 의한 주파수 성분을 생성하지 않고 화상을 선명화하는 것이 가능하게 되어 화상의 반짝/깜박임을 감소 시킬 수 있다. 또, 본 발명에서는 수평 고주파 생성 및 수직 고주파 생성에 있어서 각각의 필요로 하는 대역에 맞는 필터(종래의 2차원 필터도 포함)를 개별적으로 선택할 수 있기 때문에 노이즈를 수반하지 않고 수평 방향 및 수직 방향 각각의 양호한 고주파를 얻고 화상을 선명화할 수 있다.
또한, 화상 처리 장치(3)에 있어서 제2가산기(16)의 후단에 2차원 필터를 구비하여 보다 확실히 고역 성분을 구성해도 좋다. 이러한 2차원 필터는 출력 화상 신호(Sout)의 주파수 성분 중에 수평 방향 및 수직 방향 모두 고주파수가 되는 영역을 제거하는 것도 바람직하다.
(제4 실시 예)
도 12는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 화상 처리 장치의 구성을 나타낸 도면 이다. 본 발명의 제4 실시 예에 따른 화상 처리 장치(4)는 제1의 2차원 필터(21) 및 제2의 2차원 필터(22)와 수평 선명화 처리부(FEh) 및 수직 선명화 처리부(FEv)와 증폭기(전환기)(17)와 제1 가산기(15), 제2 가산기(16) 및 제3 가산기(18)를 구비한다. 화상 처리 장치(4)는 수평 선명화 처리부(FEh)의 전단에 제1의 2차원 필터(21)가 배치된 구성을 수평 방향 처리부로 하고, 수직 선명화 처리부(FEv)의 전단에 제2의 2차원 필터(22)가 배치된 구성을 수직 방향 처리부로 하며, 수평 방향 처리부의 후단과 수직 방향 처리부의 전단에 연결된 전환기(증폭기(17))를 구비하여 전환기인 증폭기(17)의 설정(증폭률β)에 의해 수평 방향 처리부와 수직 방향 처리부의 병렬 연결 및 직렬 연결을 변환시킨다. 따라서 종래와 같이 증폭기(17)의 증폭률 β는 0≤β≤1의 범위의 값이 되기 때문에 증폭률 β가 ０＜β＜１의 경우에는 증폭기(17)은 병렬 연결 및 직렬 연결 모두 어느 한쪽에 엄밀히 바꾸는 것이 아니라 병렬 연결 및 직렬 연결 각각을 포함한 회로 구성으로 할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 바람직한 2차원 필터의 주파수 특성을 나타낸 도면이다. 도 13(a)은 제1의 2차원 필터(21)의 주파수 특성을 나타내며, 도 13(b)는 제2의 2차원 필터(22)의 주파수 특성을 나타낸다. 이와 같은 제1의 2차원 필터(21) 및 제2의 2차원 필터(22)는 입력 화상 신호(Sin)의 2차원 주파수 스펙트럼의 4개의 모서리의 나이퀴스트 주파수 한계 부근의 신호 성분에 대해서도 후술할 선명화 처리에 의해 효과적인 고주파를 발생시키는 것이 가능한 특성을 가진다. 제1의 2차원 필터(21)는 적어도 입력 화상 신호(Sin)에 포함되는 수평 방향의 고주파 성분에 있어서 입력 화상 신호(Sin)의 수직 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거한다. 또, 제2의 2차원 필터(22)는 적어도 입력 화상 신호(Sin)에 포함되는 수직 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호(Sin)의 수평 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거한다. 여기서 말하는 고주파 부분이라는 것은 반짝임의 원인이 되는 수평 방향 및 수직 방향 모두 고주파수가 되는 영역에서 선명화 처리에 의한 고주파 성분이 발생하는 것을 방지하기 위해 제거 또는 감쇠되는 것이며 2차원 필터 후단의 선명화 처리부(FEv, FEh)의 선명화 특성을 고려하여 당업자가 적절히 설정할 수 있다.
증폭기(17)의 증폭률β는 0≤β≤1의 범위에서 설정 가능하다. 증폭률β가 0인 경우 화상 처리 장치(4)의 구성은 본 발명의 제3 실시 예와 같이 수평 방향 및 수직 방향의 선명화 처리가 병렬로 수행되며, 증폭률β가 1일 경우 화상 처리 장치(4)의 구성은 본 발명의 제1 실시 예와 같이 수평 방향 및 수직 방향의 선명화 처리가 직렬로 수행되는 구성이 된다. 증폭률β가 ０＜β＜１의 경우 직렬 처리에 의한 주파수 성분과 병렬 처리에 의한 주파수 성분이 생성되기 때문에 입력 화상 신호(Sin)의 특성에 맞추어 증폭률β를 설정함으로써 직렬 처리 및 병렬 처리에 의한 주파수 성분에 의하여 보다 적절한 선명화 처리를 실시하는 것이 가능하게 된다.
도 14는 증폭기(17)의 증폭률β가 0인 경우의 각 기능 블록이 출력하는 신호의 주파수 성분을 나타낸 도면이다.
제1의 2차원 필터(21)는 적어도 입력 화상 신호(Sin)에 포함되는 수평 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호(Sin)의 수직 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하며, 입력 화상 신호(Sin)의 수직 방향의 성분의 고역을 부분적으로 감쇠시켜 제1 신호(S1)를 수평 선명화 처리부(FEh)에 출력한다. 도 14(b)는 제1 신호(S1)의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 제1의 2차원 필터(21)에 의해 수직 방향에서 주파수 성분의 고역이 감쇠된다.
수평 선명화 처리부(FEh)는 입력 화상 신호(Sin)에 포함되는 수평 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수평 방향의 고주파를 생성하며, 제1의 2차원 필터(21)에서 출력된 제1 신호(S1)에 표시되는 화상의 수평 방향에 대해서 선명화 처리를 실시하여 제2 신호(S2)를 제1 가산기(15) 및 증폭기(17)에 출력한다. 도 14(C)는 제2 신호(S2)의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 수평 선명화 처리부(FEh)에 의해 수평 방향에 나이퀴스트 주파수를 넘는 주파수 성분을 포함한 수평 방향의 고주파가 생성된다.
증폭기(17)는 제2 신호(S2)에 증폭률β(=0)을 곱하지만 이 경우 증폭률β은 0이기 때문에 제3 가산기(18)의 신호 출력은 수행되지 않는다.
제2의 2차원 필터(22)는 적어도 입력 화상 신호(Sin)에 포함되는 수직 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호(Sin)의 수평 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하며, 입력 화상 신호(Sin)인 제6 신호(S6)의 수평 방향 성분의 고역을 부분적으로 감쇠시켜 제3 신호(S3)를 수직 선명화 처리부(FEv)에 출력한다. 도 14(d)는 제3 신호(S3)의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 제2의 2차원 필터(22)에 의해 수평 방향에서 주파수 성분의 고역이 감쇠된다.
수직 선명화 처리부(FEv)는 입력 화상 신호(Sin)에 포함되는 수직 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수직 방향의 고주파를 생성하며 제2의 2차원 필터(22)에서 출력된 제3 신호(S3)에 표시된 화상의 수직 방향에 대해서 선명화 처리를 실시하여 제4 신호(S4)를 제1 가산기(15)에 출력한다. 도 14(e)는 제4 신호(S4)의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 수직 선명화 처리부(FEv)에 의해 수직 방향에 나이퀴스트 주파수를 넘는 주파수 성분을 포함한 수직 방향의 고주파가 생성된다.
제1 가산기(15)는 수평 선명화 처리부(FEh)에서 출력된 제2 신호(S2)와 수직 선명화 처리부(FEv)에서 출력된 제4 신호(S4)를 가산하여 제5 신호(S5)를 생성한다. 도 14(f)는 제5 신호(S5)의 주파수 성분을 나타낸 도면이다.
제2 가산기(16)는 입력 화상 신호(Sin)와 제1 가산기(15)에서 출력된 제5 신호(S5)를 가산하여 출력 화상 신호(Sout)을 생성한다. 도 14(g)는 출력 화상 신호(Sout)의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 출력 화상 신호(Sout)는 입력 화상 신호(Sin)의 주파수 성분에 수평 방향 및 수직 방향에 나이퀴스트 주파수를 넘는 주파수 성분을 포함한 고주파를 더한 형태가 되며, 특히 나이퀴스트 주파수를 넘는 주파수 성분은 수평 방향 및 수직 방향이 모두 고주파가 되는 영역에서는 생성되지 않음과 동시에 나이퀴스트 주파수를 넘지 않는 주파수에서의 수평 방향 및 수직 방향 고주파와 모두 고주파가 되는 영역에서의 수평 방향 고주파와 수직 방향 고주파의 중복은 억제된다.
도 15는 증폭기(17)의 증폭률β가 1이 되는 경우의 각 기능 블록이 출력한 신호의 주파수 성분을 나타낸 도면이다.
제1의 2차원 필터(21)은 적어도 입력 화상 신호(Sin)에 포함되는 수평 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호(Sin)에 수직 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하며 입력 화상 신호(Sin)의 수직 방향 성분의 고역을 부분적으로 감쇠시켜 제1 신호(S1)를 수평 선명화 처리부(FEh)에 출력한다. 도 15(b)는 제1 신호(S1)의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 제1의 2차원 필터(21)에 의해 수직 방향에서 주파수 성분의 고역이 감쇠된다.
수평 선명화 처리부(FEh)는 입력 화상 신호(Sin)에 포함되는 수평 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수평 방향의 고주파를 생성하며, 제1의 2차원 필터(21)에서 출력된 제1 신호(S1)에 표시된 화상의 수평 방향에 대해서 선명화 처리를 실시하여 제2 신호(S2)를 제1 가산기(15) 및 증폭기(17)에 출력한다. 도 15(c)는 제2 신호(S2)의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 수평 선명화 처리부(FEh)에 의해 수평 방향에 나이퀴스트 주파수를 넘는 주파수 성분을 포함한 수평 방향의 고주파가 생성된다.
증폭기(17)는 제2 신호(S2)에 증폭률β(=1)을 곱하여 제3 가산기(18)에 출력한다.
제3 가산기(18)는 입력 화상 신호(Sin)와 제2 신호(S2)를 가산하여 제6 신호(S6)를 생성한다. 도 15(d)는 제6 신호(S6)의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 제6 신호(S6)는 입력 화상 신호(Sin)의 주파수 성분에 수평 방향에 나이퀴스트 주파수를 넘는 주파수 성분을 포함한 수평 방향의 고주파를 더한 형태가 되며, 특히 수평 방향에 나이퀴스트 주파수를 넘는 주파수 성분을 포함한 수평 방향의 고주파는 수직 방향의 고주파 영역에는 생성되지 않는다.
제2의 2차원 필터(22)는 적어도 제6 신호(S6)(입력 화상 신호(Sin)+제2 신호(S2))에 포함되는 수직 방향의 고주파 부분에 있어서 제6 신호(S6)(입력 화상 신호(Sin)+제2 신호(S2))의 수평 방향의 주파수 성분의 고주파 성분을 제거하며, 입력되는 제6 신호(S6)(입력 화상 신호(Sin)+제2 신호(S2))의 수평 방향 성분의 고역을 부분적으로 감쇠시켜 제3 신호(S3)를 수직 선명화 처리부(FEv)에 출력한다. 도 15(e)는 제3 신호(S3)의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 제2의 2차원필터(22)에 의해 수평 방향에서 주파수 성분의 고역이 감쇠된다.
수직 선명화 처리부(FEv)는 입력 화상 신호(Sin)을 포함한 제6 신호(S6)에 포함되는 수직 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수직 방향의 고주파를 생성하며, 제2의 2차원 필터(22)에서 출력된 제3 신호(S3)에 표시된 화상의 수직 방향에 대해서 선명화 처리를 실시하여 제4 신호(S4)를 제1 가산기(15)에 출력한다. 도 15(f)는 제4 신호(S4)의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 수직 선명화 처리부(FEv)에 의해 수직 방향에 나이퀴스트 주파수를 넘는 주파수 성분을 포함한 수직 방향의 고주파가 생성된다.
제1 가산기(15)는 수평 선명화 처리부(FEh)에서 출력된 제2 신호(S2)와 수직 선명화 처리부(FEv)에서 출력된 제4 신호(S4)를 가산하여 제5 신호(S5)를 생성한다. 도 15(g)는 제5 신호(S5)의 주파수 성분을 나타낸 도면이다.
제2 가산기(16)는 입력 화상 신호(Sin)와 제1 가산기(15)에서 출력된 제5 신호(S5)를 가산하여 출력 화상 신호(Sout)을 생성한다. 도 15(h)는 출력 화상 신호(Sout)의 주파수 성분을 나타낸 도면이다. 출력 화상 신호(Sout)는 입력 화상 신호(Sin)의 주파수 성분에 수평 방향 및 수직 방향에 나이퀴스트 주파수를 넘는 주파수 성분을 포함한 고주파를 더한 형태가 되며, 특히, 나이퀴스트 주파수를 넘는 주파수 성분은 수평 방향 및 수직 방향 모두 고주파가 되는 영역에는 생성되지 않음과 동시에 나이퀴스트 주파수를 넘지 않는 주파수에서 수평 방향 및 수직 방향 모두 고주파가 되는 영역에서 수평 방향의 고주파와 수직 방향의 고주파의 중복은 억제된다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 의하면 수평 선명화 처리부(FEh)의 전단에 제1의 2차원 필터(21)이 배치되고, 수직 선명화 처리부(FEv)의 전단에 제2의 2차원 필터(22)가 배치되어 있기 때문에 입력 화상의 수평 방향 및 수직 방향의 주파수 성분을 모두 넘는 주파수 영역에서 수평 방향 및 수직 방향의 선명화 처리의 중복에 의한 주파수 성분을 생성하지 않고 화상을 선명화하는 것이 가능하게 되어 화상의 반짝/깜빡임을 저감할 수 있다. 또한 본 발명에서는 수평의 고주파 생성 및 수직 고주파 생성에 있어서 각각의 필요로 하는 대역에 맞는 필터(2차원 필터도 포함)를 개별적으로 선택할 수 있기 때문에 노이즈를 수반하지 않고 수평 방향 및 수직 방향 각각의 양호한 고주파를 얻고 날카로운 선단과 같은 화상도 무뎌지지 않게 선명화가 가능하다.
또 화상 처리 장치(4)에 있어서 전환기인 증폭기(17)는 수평 방향 처리부 및 수직 방향 처리부의 직렬 연결 및 병렬 연결을 바꿀 수 있다. 이에 따라 증폭률을 0으로 하여 병렬 연결을 한 경우에는 수평 방향 및 수직 방향의 선명화 처리 각각에서 발생된 고주파 성분의 합이 화상의 선명화에 작용하기 때문에 인공적인 반짝임의 발생을 방지할 수 있다. 또, 증폭률을 1로 하여 직렬 연결한 경우에는 입력 화상 신호(Sin)가 이미 경사 성분을 제거한 것과 같은 흐려짐에서도 수평 방향 및 수직 방향에서 2차원적으로 고주파 성분의 생성이 이루어지기 때문에 선명화에 의한 입력 화상을 화려한 느낌으로 만드는 것이 가능하게 된다.
또한, 화상 처리 장치(4)에 있어서 증폭기(17)를 직렬 연결 및 병렬 연결의 전환기로 하고 있기 때문에 입력 화상 신호(Sin)의 특성에 맞추어 증폭률(β)을 설정하는 것에 의해 직렬 처리 및 병렬 처리에 의한 주파수 성분을 조합하여 보다 적절한 선명화 처리를 하는 것이 가능하게 된다.
덧붙여 화상 처리 장치(4)에 있어서 수평 방향 및 수직 방향의 선명화 처리의 순서를 바꾸어도 된다. 또한, 제2 가산기(16)의 후단에 2차원 필터를 구비해 보다 확실히 고역 성분을 감쇠시키도록 구성하는 것도 바람직하다.
또한, 각 가산기(15,16,18)는 각 경로로부터 입력된 동일 프레임의 화상 신호를 가산하는 것이므로 타이밍을 조정하기 위한 지연 소자를 필요에 따라 구비할 수 있다.
또, 전환기는 증폭기(17)에만 한정되지 않고 스위치 회로 등을 적절히 이용하는 것이 가능하다.
(제5 실시 예)
도 16은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 화상 처리 신호(5)의 구성을 나타낸 도면이다. 본 발명의 제5 실시 예에 따른 화상 처리 장치(5)는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 화상 처리 장치(3)에 입력 화상 신호(Sin)의 수평 및 수직 방향의 움직임 량(필드 변화)을 검출하는 필드 변화 검출부(60)를 추가하여 구성하는 것이다. 따라서 각 기능 블록에 있어서 본 발명의 제3 실시 예와 동일한 처리에 대해서는 중복되는 설명을 생략한다.
본 발명의 실시 예에 따른 필드 변화 검출부(60)는 입력 화상 신호(Sin)의 필드 변화를 검출하여 수평 선명화 처리부(FEh) 및 수직 선명화 처리부(FEv)의 주파수 성분의 강조도(게인 α의 조정)를 조정한다. 도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 선명화 처리부(FE)(수평 선명화 처리부(FEh) 및 수직 선명화 처리부(FEv))의 구성을 나타낸 도면이다. 도 17(a)에 나타낸 선명화 처리부(FE)는 도 1에 나타낸 선명화 처리부(FE)의 비선형 처리부(20)의 후단에 증폭기(50)를 설치한 구성이다. 도 17(b)에 표시된 선명화 처리부(FE)는 도 5에 나타낸 선명화 처리부(FE)의 HPF(10)의 후단에 증폭기(50)를 설치한 구성이다. 도 17에 나타낸 선명화 처리부(FE)의 증폭기(50)는 필드 변화 검출부(60)에서 출력된 제어 신호에 의해 게인을 변화시킬 수 있다. 또한 도 17에서는 설명의 편의상 증폭기(50)를 독립된 구성으로 기재하고 있지만, 증폭기(50)의 기능(게인 α의 조정)을 제한기(30)와 일체적으로 구성할 수도 있다.
도 18은 필드 변화 검출부(60)의 구성을 나타낸 도면이다. 필드 변화 검출부(60)는 프레임 메모리(61)과 수평 LPF(62) 및 수평 LPF(63)와 수직 LPF(64)및 LPF(65)와 차분 검출부(66) 및 차분 검출부(67)와 게인 결정부(68)를 구비한다.
필드 변화 검출부(60)에서 입력 화상 신호(Sin)인 현재 프레임 신호는 수평 LPF(63)및 수직 LPF(65)에 입력된다. 또 프레임 메모리(61)에서 출력되는 이전 프레임의 신호는 수평 LPF(62)및 수직 LPF(64)에 입력된다.
수평 LPF(62) 및 수평 LPF(63)의 출력 신호는 차분 검출부(66)에 입력되고, 차분 검출부(66)는 각 신호의 차분 신호(수직 움직임량)을 게인 결정부(68)에 출력한다.
수직 LPF(64) 및 수직 LPF(65)의 출력 신호는 차분 검출부(67)에 입력되고, 차분 검출부(67)는 각 신호의 차분 신호(수평 움직임량)을 게인 결정부(68)에 출력한다.
게인 결정부(68)는 수직 움직임량 값이 큰 경우 수직 선명화 처리부(FEv)에 의한 주파수 성분의 강조도를 낮게 하도록 게인(α1)을 결정하여 결정된 게인(α1)을 수직 선명화 처리부(FEv)에 출력한다. 또한 게인 결정부(68)는 수평 움직임량 값이 큰 경우 수평 선명화 처리부(FEh)에 의한 주파수 성분의 강조도를 낮게 하도록 게인(α2)를 결정하여 결정한 게인(α2)을 수평 선명화 처리부(FEh)에 출력한다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 필드 변화 검출부(60)는 입력 화상 신호(Sin)의 움직임에 대응하여 수평 방향 및 수직 방향의 선명화 처리에 따른 주파수 성분의 강조도를 결정하기 위해 입력 화상 신호(Sin)의 특징에 적합한 선명화 처리를 하는 것이 가능하다.
(비선형 처리에 의한 고주파 성분 생성 설명)
이하 참고를 위해 도 1 및 도 5에 표시한 선명화 처리부(FE)에 있어서 샘플링 주파수가 fs이며 입력 화상의 나이퀴스트 주파수(fs/2)를 넘는 고주파대역의 보상이 가능해지는 점에 대하여 설명한다.
이제 입력 화상 신호(Sin)가 (수평 방향)위치 x의 함수 f(x)에서 표현되는 것에 의해 입력 화상 신호(Sin)의 기본 각 주파수를 ω로 하면 f(x)는 수학식 5와 같은 푸리에(Fourier) 급수로 표현할 수 있다.
Figure pct00005
여기서 N은 (화상 확대 처리 전의) 샘플링 주파수(fs)에 대응하는 나이퀴스트 주파수(fs/2)를 넘지 않는 최고 주파수의 고조파 차수이다.
즉, Nω/(2π) < fs/2 ≤ (N+1)ω/(2π)이다.
예를 들면 비선형 처리부(20,40)가 입력 화상 신호(Sin)를 2 제곱하여 제1 신호(S1)를 생성하는 경우, 제1 신호(S1)에 있어 각 항은 하기 수학식 6a 내지 6c 중 하나로 표현된다.
Figure pct00006
삼각 함수에 관한 공식을 이용하면, 상기 수학식 6a 내지 6c는 하기 수학식 7a 내지 7c에 각각 변형하여 사용하는 것이 가능하다.
Figure pct00007
상기 수학식에서 (f(x))2는 (N+1)ω, (N+2)ω, …, 2Nω 등의 각 주파수 성분을 포함하므로 나이퀴스트 주파수 fs/2 보다 높은 주파수 성분을 포함한다. 이 때문에 제1 신호(S1)도 주파수 2Nω/(2π)인 고주파 성분 등과 같이 나이퀴스트 주파수(fs/2)보다 높은 주파수 성분을 포함한다.
또한 예를 들면 비선형 처리부(20,40)가 양의 제1 신호(S1)를 3제곱하여 제2 신호(S2)를 생성하는 경우 제2 신호(S2)에 있어서 각 항은 하기 수학식 8a 내지 8d 중 하나로 표현된다.
Figure pct00008
여기서, 예를 들면 ｉ＝ｊ＝ｋ＝Ｎ인 항 중에서 상기 수학식 8a, 8d에 나타낸 하기 항에 주목하면 이러한 항은 삼각 함수 공식에 의해 다음과 같이 변형하는 것이 가능하다.
Figure pct00009
또한, 예를 들면 ｉ＝ｊ＝ｋ＝-Ｎ인 항 중에서 상기 수학식 8a, 8d에 나타낸 하기 항에 주목하면 이러한 항은 삼각 함수 공식에 의해 다음과 같이 변형하는 것이 가능하다.
Figure pct00010
상기 수학식 9a, 9d, 10a, 10d에 의해 (g(x))3 은 기본 각 주파수ω의 3N 배의 주파수 성분이나 -3N배의 주파수 성분을 포함한다. (g(x))3 에 있어 다른 항에 대해서도 삼각 함수 공식에 따라 변경함으로써 (g(x))3 은 기본 각 주파수ω의 -3N배에서 3N배까지 다양한 주파수 성분을 포함하는 것을 알 수 있다.
이와 같이 비선형 처리부(20,40)에 의한 비선형 처리에 따라서 선명화 처리부(FE)에 있어서 샘플링 주파수가 fs이고 입력 화상 나이퀴스트 주파수 fs/2를 넘는 고주파수 대역의 보상이 가능하게 된다. 또한, 비대칭형 비선형 함수를 사용하는 비선형 처리부(20)는 하이패스필터(HPF) 처리후의 신호 양음에 비대칭이 되는 비선형 처리를 하는 것에 의해 양음에서 비대칭이 되는 주파수 성분을 생성하는 것이 가능하게 된다.
본 발명은 화상을 선명하게 하고 화질을 개선하기 위한 화상 처리 장치에 적용되므로 예를 들면 텔레비전(TV) 수상기에 실시간으로 표시되는 동영상을 선명하게 하기 위한 화상 처리 장치에 적용할 수 있다.
또한 본 발명은 감시 카메라의 화상 선명화 처리에 적용 가능하며 예를 들면, 화상의 일부를 확대 했을 때의 흐림을 저감할 수 있다. 또한 어두운 곳에 설치된 감시 카메라 화상이나, 야간에 촬영된 화상 등에 대해 휘도가 어두운 영역의 윤곽을 보다 선명화하는 화상 처리가 가능하게 된다.
게다가 본 발명은 원거리에서 촬영한 영상의 해상도 개선에 적용할 수 있다. 예를 들면 접근하기에 곤란한 사고 현장 등을 먼 곳에서 촬영한 화상이나, 위성 화상 등에 대해 윤곽을 선명화하는 화상 처리가 가능하게 된다.
또한 본 발명은 아날로그 콘텐츠의 고해상도 변환에 적용할 수 있다. 즉 기존의 아날로그 콘텐츠를 고해상도 콘텐츠로 변환할 때, 업-컨버트 된 화상의 윤곽을 선명하게 강조하는 화상 처리를 하여 아날로그 콘텐츠를 고화질 디지털 콘텐츠로 재생할 수 있다. 예를 들면 아날로그 TV 콘텐츠를 고해상도 콘텐츠로 변환하거나 낡은 영화 콘텐츠를 고화질 디지털 콘텐츠 (예를 들면 Blu-ray(등록상표) 콘텐츠)로 변환할 때에 적용 가능하다.
또한 본 발명은 의료분야에서도 적용 가능하다. 예를 들면 내시경 등 환부의 확대 화상을 고화질 화상으로 교체하거나 원격 의료 등에서 해상도가 낮은 환부의 영상을 고화질 화상으로 교체하는 것이 가능하다.
또한 본 발명은 컴퓨터에서 시청 가능한 동영상 콘텐츠의 고화질화에 적용 가능하다. 인터넷상의 동영상 콘텐츠를 제공하는 사이트가 다수 존재해 이미 다수의 동영상 콘텐츠가 보존되어 있다. 본 발명으로 기존 동영상 콘텐츠를 더욱 고화질, 고해상도 콘텐츠로 변환해 시청 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명을 각 도면이나 실시예에 따라 설명 했지만 당업자라면 본 개시에 따라 여러 가지 변형이나 수정을 하는 것이 용이한 점에 주의한다. 따라서 이들의 변형이나 수정은 본 발명의 범위에 포함된 것에 유의한다. 예를 들면 각 구성부, 각 스텝 등에 포함된 기능 등은 논리적으로 모순되지 않도록 재배치 가능하며 복수의 구성부나 스텝 등을 1개로 조합하거나 혹은 분할하는 것이 가능하다.
1,2,3,4,5 : 화상 처리강조 장치,
10: HPF(고역 통과 필터)
111~11(m-1): 단위 지연소자
121~12m: 곱셈기
131: 가산기
11: LPF(저역 통과 필터)
12: 감산기
13: 수직LPF (수직필터)
14: 수평LPF (수평필터)
15: 제1 가산기
16: 제2 가산기
17: 증폭기 (전환기)
18: 제3 가산기
20, 40: 비선형 처리부
21: 제1의 2차원 필터 (수직 필터)
22: 제2의 2차원 필터 (수평 필터)
30: 제한기
50: 증폭기
60: 필드 변화 검출부
61: 프레임 메모리
62,63: 수평 LPF
64,65: 수직 LPF
66,67: 차분 검출부
68: 게인 결정부

Claims (10)

  1. 입력 화상을 나타낸 입력 화상 신호에 포함되는 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 생성한 입력 화상을 선명하게 하는 화상 처리 장치에 있어서,
    적어도 입력 화상 신호에 포함되는 수평 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호의 수직 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하는 수직 필터,
    입력 화상 신호에 포함되는 수평 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수평 방향의 고주파를 생성하는 수평 선명화 처리부,
    적어도 입력 화상 신호에 포함되는 수직 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호의 수평 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하는 수평 필터, 그리고
    입력 화상 신호에 포함되는 수직 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수직 방향의 고주파를 생성하는 수직 선명화 처리부를 포함하며,
    상기 수평 선명화 처리부의 전단에 상기 수직 필터가 배치된 수평 방향 처리부와 상기 수직 선명화 처리부의 전단에 상기 수평 필터가 배치된 수직 방향 처리부가 병렬 연결되고,
    병렬 연결된 상기 수평 방향 처리부 및 상기 수직 방향 처리부 중 어느 하나의 후단과 나머지 다른 하나의 전단에 연결된 증폭기를 더 포함하는 입력 화상을 선명화하는 화상 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 증폭기의 증폭률 β는 0≤β≤1인 화상 처리 장치.
  3. 입력 화상을 나타낸 입력 화상 신호에 포함되는 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 생성하는 입력 화상을 선명화하는 화상 처리 장치에 있어서,
    적어도 입력 화상 신호에 포함되는 수평 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호의 수직 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하는 수직 필터,
    입력 화상 신호에 포함되는 수평 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수평 방향의 고주파를 생성하는 수평 선명화 처리부,
    적어도 입력 화상 신호에 포함되는 수직 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호의 수평 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하는 수평 필터, 그리고
    입력 화상 신호에 포함되는 수직 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수직 방향의 고주파를 생성하는 수직 선명화 처리부를 포함하며,
    상기 수평 선명화 처리부 및 상기 수직 선명화 처리부 중에서 적어도 하나는,
    입력 신호에 포함되는 주파수 성분에서 적어도 직류성분을 제거하는 것에 의해 제1 신호를 생성하는 필터부,
    상기 제1 신호에 대해서 상기 제1 신호의 양음에서 비대칭이 되는 비선형 처리를 실시한 제2 신호를 생성하며, 상기 제1 신호에 대해서 양의 영역에 적용하는 비선형 처리와 음의 영역에 적용하는 비선형 처리가 원점을 통과하는 연속 함수로서 표시되고, 비선형 처리에서 생성된 주파수 성분의 대역이 양의 영역과 음의 영역에서 비대칭이 되도록 비선형 처리를 수행하는 비선형 처리부, 그리고
    상기 제2 신호를 조정하여 제3 신호를 생성하는 제한기를 포함하며,
    상기 수평 선명화 처리부의 전단에 상기 수직 필터가 배치된 수평 방향 처리부와 상기 수직 선명화 처리부의 전단에 상기 수평 필터가 배치된 수직 방향 처리부가 직렬 또는 병렬 연결되어 입력 화상을 선명화하는 화상 처리 장치.
  4. 입력 화상을 나타낸 입력 화상 신호에 포함되는 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 생성하여 입력 화상을 선명화하는 화상 처리 장치에 있어서,
    적어도 입력 화상 신호에 포함되는 수평 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호의 수직 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하는 수직 필터,
    입력 화상 신호에 포함되는 수평 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수평 방향의 고주파를 생성하는 수평 선명화 처리부,
    적어도 입력 화상 신호에 포함되는 수직 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호의 수평 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하는 수평 필터, 그리고
    입력 화상 신호에 포함되는 수직 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수직 방향의 고주파를 생성하는 수직 선명화 처리부를 포함하며,
    상기 수평 선명화 처리부 및 상기 수직 선명화 처리부 중에서 적어도 하나는,
    입력 신호에 비선형 처리를 수행하여 제1 신호를 생성하고, 상기 입력 신호에 대해서 상기 제1 신호가 연속한 비선형 함수로 표시되며, 상기 입력 신호에 포함되지 않은 주파수 성분을 생성하는 비선형 처리를 실시하는 비선형 처리부,
    상기 제1 신호에 포함되는 주파수 성분에서 적어도 직류 성분을 제거하는 것에 의해 제2 신호를 생성하는 필터부, 그리고
    상기 제2 신호를 조정하여 제3 신호를 생성하는 제한기를 포함하며,
    상기 수평 선명화 처리부의 전단에 상기 수직 필터가 배치된 수평 방향 처리부와 상기 수직 선명화 처리부의 전단에 상기 수평 필터가 배치된 수직 방향 처리부가 직렬 또는 병렬 연결되어 입력 화상을 선명화하는 화상 처리 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    입력 화상 신호의 움직임을 검출하는 필드 변화 검출부를 더 포함하며,
    상기 필드 변화 검출부는,
    입력 화상 신호의 수직 방향의 움직임 양이 클 때 상기 수직 선명화 처리부에 의해 주파수 성분의 강조도를 낮아지게 하며,
    입력 화상 신호의 수평 방향의 움직임 양이 클 때 상기 수평 선명화 처리부에 의한 주파수 성분의 강조도를 낮아지게 하는 화상 처리 장치.
  6. 입력 화상을 나타낸 입력 화상 신호에 포함되는 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 생성하는 입력 화상을 선명화하는 화상 처리 장치에 의한 화상 처리 방법에 있어서,
    적어도 입력 화상 신호에 포함되는 수평 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호의 수직 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하고, 입력 화상 신호에 포함되는 수평 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수평 방향의 고주파를 생성하는 수평 방향 처리 단계,
    적어도 입력 화상 신호에 포함되는 수직 방향의 고주파 부분에 있어서, 입력 화상 신호의 수평 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하고, 입력 화상 신호에 포함되는 수직 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수직 방향의 고주파를 생성하는 수직 방향 처리 단계, 그리고
    상기 수직 방향 처리 단계 및 상기 수평 방향 처리 단계를 직렬로 실행할지 병렬로 실행할지를 증폭률 β에 의해 전환하는 단계를 포함하고,
    상기 수직 방향 처리 단계 및 상기 수평 방향 처리 단계를 직렬 또는 병렬로 실행하는 화상 처리 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 증폭률 β는 0≤β≤1인 화상 처리 방법.
  8. 입력 화상을 표시한 입력 화상 신호에 포함되는 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 생성하여 입력 화상을 선명화하는 화상 처리 장치에 의한 화상 처리 방법에 있어서,
    적어도 입력 화상 신호에 포함되는 수평 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호의 수직 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하고, 입력 화상 신호에 포함되는 수평 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수평 방향의 고주파를 생성하는 수평 방향 처리 단계, 그리고
    적어도 입력 화상 신호에 포함되는 수직 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호의 수평 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하고, 입력 화상 신호에 포함되는 수직 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수직 방향의 고주파를 생성하는 수직 방향 처리 단계를 포함하며,
    상기 수평 방향 처리 단계와 상기 수직 방향 처리 단계 중에서 적어도 하나의 단계는,
    입력 신호에 포함되는 주파수 성분에서 적어도 직류 성분을 제거하는 것에 의해 제1신호를 생성하는 단계,
    상기 제1 신호에 대해서 상기 제1 신호의 양음에서 비대칭이 되는 비선형 처리를 실시하여 제2 신호를 생성하며, 상기 제1 신호에 대해서 양의 영역에 적용하는 비선형 처리와 음의 영역에서 적용하는 비선형 처리가 원점을 통과하는 연속 함수로 표시되고, 비선형 처리에서 생성된 주파수 성분의 영역이 양의 영역과 음의 영역에서 비대칭이 되도록 비선형 처리를 수행하는 비선형 처리 단계, 그리고
    상기 제2 신호를 조정하여 제3 신호를 생성하는 조정 단계를 포함하며,
    상기 수직 방향 처리 단계 및 상기 수평 방향 처리 단계를 직렬 또는 병렬로 실행하는 화상 처리 방법.
  9. 입력 화상을 표시한 입력 화상 신호에 포함되는 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 생성하여 입력 화상을 선명화하는 화상 처리 장치에 의한 화상 처리 방법에 있어서,
    적어도 입력 화상 신호에 포함되는 수평 방향의 고주파 부분에 있어서, 입력 화상 신호의 수직 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하고, 입력 화상 신호에 포함되는 수평 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수평 방향의 고주파를 생성하는 수평 방향 처리 단계, 그리고
    적어도 입력 화상 신호에 포함되는 수직 방향의 고주파 부분에 있어서 입력 화상 신호의 수평 방향의 주파수 성분의 고주파 부분을 제거하고, 입력 화상 신호에 포함되는 수직 방향의 주파수 성분보다 높은 주파수 성분을 포함한 수직 방향의 고주파를 생성하는 수직 방향 처리 단계를 포함하며,
    상기 수평 방향 처리 단계와 상기 수직 방향 처리 단계 중에서 적어도 하나의 단계는,
    입력 신호에 비선형 처리를 수행하여 제1 신호를 생성하고, 상기 입력 신호에 대해서 상기 제1 신호가 연속한 비선형 함수로 표시되며, 상기 입력 신호에 포함되지 않는 주파수 성분을 생성하는 비선형 처리를 실시한 비선형 처리 단계,
    상기 제1 신호에 포함되는 주파수 성분에서 적어도 직류 성분을 제거하는 것에 의해 제2 신호를 생성하는 단계, 그리고
    상기 제2 신호를 조정하여 제3 신호를 생성하는 단계를 포함하며,
    상기 수직 방향 처리 단계 및 상기 수평 방향 처리 단계를 직렬 또는 병렬로 실행하는 화상 처리 방법.
  10. 청구항 6 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    입력 화상 신호의 움직임을 검출하여 입력 화상 신호의 수직 방향의 움직임 량이 클 때 상기 수직 방향 처리 단계에 의해 주파수 성분의 강조도를 낮아지게 하고, 입력 화상 신호의 수평 방향의 움직임 량이 클 때 상기 수평 방향 처리 단계에 의해 주파수 성분의 강조도를 낮아지게 하는 단계를 더 포함하는 화상 처리 방법.
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