JP3438032B2 - 空間周波数適応補間方法および空間周波数適応補間装置 - Google Patents

空間周波数適応補間方法および空間周波数適応補間装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、階調画像を扱うテレ
ビ、ビデオ、プリンタ、複写機等の映像および情報分野
において、例えばフィールド信号からフレーム信号を作
成する空間周波数適応補間方法および空間周波数適応補
間装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、映像機器のディジタル化に伴い画
素密度の変換技術の重要性が高まっている。ＩＤＴＶや
ＥＤＴＶにおいては、ノンインターレース化が重要な技
術であり、静止画のようにフレーム相関のある場合には
１フィールド前の情報を利用してノンインターレース化
を行い、フレーム相関のない場合にはフィールド内の走
査線間の補間を用いてノンインターレース化を行ってい
る。同様に、ビデオプリンタ等の映像信号のハードコピ
ー機器でも、プリントエンジン部はフレーム相当の画素
数で記録を行う構成をとり、入力映像信号が静止してい
るときはフレームをそのまま記録し、動いている場合に
はひとつのフィールドの情報を補間してフレーム相当の
画素数に変換し記録を行っている。
【０００３】従来、これらのフィールド補間は、上下の
走査線の画素の加算平均をとる線形補間という手法を用
いている。この手法は、少ない画素情報から多くの画素
のデータを作り出すという補間の性質から、解像度を高
めることをあきらめ、画素数の増加による画像の滑らか
さを目的としたものであり、通常、フレーム画像と比べ
てボケた印象の画像となる。
【０００４】このことは、原理的に避けがたい性質であ
るが、画像が持つ連続性等の統計的な性質を利用するこ
とにより、相関検出を用いて線形補間以上に画像中の斜
め線の滑らかさを得、さらに線形補間以上の垂直解像度
を得ることを目的とした補間方法が検討されている。
【０００５】以下、図面を参照しながら、上記した相関
検出を有した補間方法の従来例について説明する。
【０００６】図２２は従来の相関検出を有した補間方法
の原理を示すものである（従来例１）。図２２におい
て、ＡラインとＣラインは同一のフィールドで連続して
入力される走査線であり、Ｂラインはこのフィールドで
は入力されない走査線である。
【０００７】補間すべき注目画素をＢラインの中の画素
Ｂn とする。Ａ，Ｃ間の３方向の輝度レベルの差を式
（１），（２），（３）で表わす。
【０００８】 △1 ＝｜Ａn-1 −Ｃn+1 ｜ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（１） △2 ＝｜Ａn −Ｃn ｜ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（２） △3 ＝｜Ａn+1 −Ｃn-1 ｜ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（３） ここで、△1 ，△2 ，△3 のうち△1 が最小のときは補
間値Ｂn として式（４）を選び、△2 ，△3 がそれぞれ
最小のときは式（５），（６）を選ぶ。
【０００９】 Ｂn ＝（Ａn-1 ＋Ｃn+1 ）／２ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（４） Ｂn ＝（Ａn ＋Ｃn ）／２ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（５） Ｂn ＝（Ａn+1 ＋Ｃn-1 ）／２ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（６） つまり、注目画素Ｂn の上下の画素Ａn とＣn の画素レ
ベル差と、右上の画素Ａn+1 と左下の画素Ｃn-1 の画素
レベル差と、左上の画素Ａn-1 と右下の画素Ｃn+1 の画
素レベル差とを比較し、最も画素レベル差の小さい方向
が画像の連続性すなわち相関性が高いと判断し、その方
向の画素の組の平均値を補間値とするものである（「写
真工業」１９８９年１０月号 １０７〜１０８ペー
ジ）。
【００１０】また、特開平５−１５３５６３号公報に記
載の相関検出補間方法および装置では、補間ライン毎の
相関性確度を得るファジィ前件部と補間ラインの方向を
表すファジィ後件部とを備えてファジィ推論を行うこと
により、補間ラインを決定し、水平に近い方向の補間も
可能にしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
１に示す構成では、さらに補間ラインを増やし水平に近
い方向も補間ラインの候補に加えた場合、孤立点を発生
しやすい。図２３に示す例で説明する。図２３におい
て、Ａn-2 ，Ａn-1 ，Ａn ，Ａn+1 ，Ａn+2 を低輝度の
画素、Ｃn-2 ，Ｃn-1 ，Ｃn ，Ｃn+1 ，Ｃn+2 ，Ｃn+3
を中輝度の画素、Ａn-3 ，Ａn+3 ，Ｃn-3 を高輝度の画
素とし、Ｂn を注目画素とすると、従来例１の方法で
は、相関性が最も高いことから、水平に近いＡn+3 ，Ｃ
n-3 の補間ラインが選択され、注目画素Ｂn は高輝度に
なってしまい、その結果として注目画素Ｂn は孤立点と
なってしまう。したがって、従来例１の方法では、せい
ぜい図２２の例に示すようなＡn-1 〜Ａn+1 ，Ｃn-1 〜
Ｃn+1 の上下それぞれ３画素ずつを使った補間しかでき
ないという課題を有していた。
【００１２】また、特開平５−１５３５６３号公報に示
された方法では補間ラインを固定（例えば７パターンの
補間ライン）にした場合、水平の空間周波数が低い領域
では水平に近い方向の補間でノイズに強い優れた補間特
性を示すが、空間周波数が高い領域では、ファジィ推論
に入力される補間ラインの情報（レベル差の情報）に加
えたくない水平に近い方向の情報が含まれるため、ファ
ジィ推論の誤判定の要因となった。
【００１３】図２４に示す例で説明する。図２４におい
て、Ａn-3 ，Ａn-1 ，Ａn+2 ，Ｃn- 3 ，Ｃn-1 ，
Ｃn+1 ，Ｃn+3 は低輝度の画素、Ａn-2 ，Ａn ，
Ａn+1 ，Ａn+3 ，Ｃn-2 ，Ｃn ，Ｃn+2 は高輝度の画素
を示し、Ｂn を注目画素とする。図２４の例は水平の空
間周波数が高い（輝度のアップダウンが激しい）場合で
ある。特開平５−１５３５６３号公報の方法によると、
Ａn-2 ，Ｃn+2 の補間方向、もしくはＡn-1 ，Ｃn+1 の
補間方向あたりにファジィ推論の結果がでると考えられ
るが、どちらが選ばれるかによってＢn の値は大きく異
なる。また、どちらが選ばれるかは、求める補間すべき
画素にはあまり関係しているとは考えられないＣn+3の
画素の輝度に影響されやすい。つまり、特開平５−１５
３５６３号公報に示される方法により補間で参照する画
素数を固定にすると、誤判定をする場合がある。
【００１４】相関による補間方式は、画像の連続性とい
う性質から相関性を検出し補間方向を適切に選ぶことが
できると、画像中の斜め線の滑らかさと垂直解像度の向
上が図れるが、相関方向の誤検出はノイズとなって画質
を劣化させるため、如何に正しく相関性を判断できるか
が極めて重要である。
【００１５】また、実際のフィールド信号からフレーム
信号並に滑らかな画像を得るためには、かなり水平に近
い斜め線まで改善させる必要があり補間方向として最低
７方向が必要である。この中で最も水平に近い方向で補
間をする場合、補間を行う画素間は水平方向に６画素も
離れていることになり、誤って補間した場合には大きな
ノイズや水平解像度の劣化を引き起こすことになるた
め、相関検出の誤りをさらに減らす必要がある。
【００１６】本発明は上記課題に鑑み、水平に近い方向
の補間も行え、水平の空間周波数が高い画像の場合も誤
判定が少ない空間周波数適応補間方法および空間周波数
適応補間装置を提供するものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】（１） 本発明に係る請
求項１の空間周波数適応補間方法は、補間すべき走査線
上の注目画素と前記注目画素の上に位置する上部走査線
上の画素と前記注目画素の下に位置する下部走査線上の
画素とを通る複数の角度の補間ラインを設定し、いずれ
かの方向に補間することにより映像信号の走査線を補間
する方法であって、前記注目画素ごとに前記複数の角度
の補間ラインのうちの１つの補間ラインを選択する互い
にアルゴリズムを異にする複数の補間方向決定ステップ
が用意されており、前記注目画素周辺の水平の空間周波
数を検出する空間周波数検出ステップと、前記空間周波
数検出ステップで得られる空間周波数情報に基づいて、
前記複数の補間方向決定ステップのうちの１つを選択す
る補間処理選択ステップと、前記補間処理選択ステップ
で選択された前記補間方向決定ステップにより得られた
補間ラインを用いて前記注目画素を生成する補間画素生
成ステップとで、前記補間すべき走査線上の補間を行う
ことを特徴とするものである。
【００１８】（２） 本発明に係る請求項２の空間周波
数適応補間方法は、上記請求項１の空間周波数適応補間
方法において、空間周波数検出ステップは、注目画素周
辺の上部走査線上の画素集合と前記注目画素周辺の下部
走査線上の画素集合との少なくとも一方の画素集合にお
いて、前記注目画素近傍の中央グループと前記中央グル
ープの左に存在する左グループと前記中央グループの右
に存在する右グループとに分離したとき、前記中央グル
ープの第１の代表値と前記左グループの第２の代表値と
の第１のレベル差を求める第１のレベル差検出ステップ
と、前記第１の代表値と前記右グループの第３の代表値
との第２のレベル差を求める第２のレベル差検出ステッ
プと、前記第１のレベル差と前記第２のレベル差との平
均のレベル差を求める平均レベル差検出ステップと、前
記第２の代表値と前記第３の代表値との第３のレベル差
を求める第３のレベル差検出ステップと、前記平均のレ
ベル差と前記第３のレベル差とを比較して空間周波数情
報を生成する空間周波数判定ステップとからなることを
特徴とするものである。
【００１９】（３） 本発明に係る請求項３の空間周波
数適応補間方法は、上記請求項２の空間周波数適応補間
方法において、空間周波数判定ステップは、平均のレベ
ル差の第３のレベル差に対する比を求めたとき、前記比
が所定の第１のしきい値よりも大きいならば注目画素を
中心に垂直に近い第１の領域に対する補間方向の判別精
度の高い第１の補間方向決定ステップを選択する空間周
波数情報を生成し、前記比が前記所定の第１のしきい値
以下ならば前記注目画素を中心に水平に近い第２の領域
に対する判別精度が高い第２の補間方向決定ステップを
選択する空間周波数情報を生成することを特徴とするも
のである。
【００２０】（４） 本発明に係る請求項４の空間周波
数適応補間装置は、補間すべき走査線上の注目画素と前
記注目画素の上に位置する上部走査線上の画素と前記注
目画素の下に位置する下部走査線上の画素とを通る複数
の角度の補間ラインを設定し、いずれかの方向に補間す
ることにより映像信号の走査線を補間する装置であっ
て、前記注目画素ごとに前記複数の角度の補間ラインの
うちの１つの補間ラインを求める互いにアルゴリズムを
異にする複数の補間方向決定手段と、前記注目画素周辺
の水平の空間周波数を検出する空間周波数検出手段と、
前記空間周波数検出手段から出力される空間周波数情報
に基づいて、複数の前記補間方向決定手段から出力され
る複数の補間方向信号を合成する補間方向合成手段と、
前記補間方向合成手段から出力される補間方向合成信号
によって補間すべき前記注目画素を入力された画像信号
から生成する補間画素生成手段とを備えたことを特徴と
するものである。
【００２１】（５） 本発明に係る請求項５の空間周波
数適応補間装置は、上記請求項４の空間周波数適応補間
装置において、補間方向合成手段は、空間周波数検出手
段から出力される空間周波数情報によって、異なるアル
ゴリズムに基づく複数の補間方向決定手段から出力され
る複数の補間方向信号のうちいずれか１つを選択する手
段であることを特徴とするものである。
【００２２】（６） 本発明に係る請求項６の空間周波
数適応補間装置は、補間すべき走査線上の注目画素と前
記注目画素の上に位置する上部走査線上の画素と前記注
目画素の下に位置する下部走査線上の画素とを通る複数
の角度の補間ラインを設定し、いずれかの方向に補間す
ることにより映像信号の走査線を補間する装置であっ
て、前記注目画素ごとに前記複数の角度の補間ラインの
うちの１つの補間ラインを求める互いにアルゴリズムを
異にする複数の補間方向決定手段と、複数の前記補間方
向決定手段から出力されるそれぞれの補間方向信号によ
って補間画素信号を生成する複数の補間画素生成手段
と、前記注目画素周辺の水平の空間周波数を検出する空
間周波数検出手段と、前記空間周波数検出手段から出力
される空間周波数情報によって複数の前記補間画素生成
手段から出力される複数の前記補間画素信号を合成する
補間画素合成手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。
【００２３】（７） 本発明に係る請求項７の空間周波
数適応補間装置は、上記請求項６の空間周波数適応補間
装置において、補間画素合成手段は、空間周波数検出手
段から出力される空間周波数情報によって、異なるアル
ゴリズムに基づく複数の補間画素生成手段から出力され
る複数の前記補間画素信号のうちいずれか１つを選択す
る手段であることを特徴とするものである。
【００２４】（８） 本発明に係る請求項８の空間周波
数適応補間装置は、上記請求項４から請求項７のいずれ
かの空間周波数適応補間装置において、複数の補間方向
決定手段は、注目画素を中心に垂直に近い第１の領域の
判別精度が高い第１の補間方向決定手段と、前記注目画
素を中心に水平に近い第２の領域の判別精度が高い第２
の補間方向決定手段とであることを特徴とするものであ
る。
【００２５】（９） 本発明に係る請求項９の空間周波
数適応補間装置は、上記請求項８の空間周波数適応補間
装置において、第１の補間方向決定手段における注目画
素を生成する場合に候補となる補間ライン数は、第２の
補間方向決定手段における注目画素を生成する場合に候
補となる補間ライン数よりも少ないことを特徴とするも
のである。
【００２６】（１０） 本発明に係る請求項１０の空間
周波数適応補間装置は、上記請求項４から請求項９のい
ずれかの空間周波数適応補間装置において、補間方向決
定手段の少なくとも１つは、補間ラインを５方向以上設
定し、補間ライン上の２つの画素について画素のレベル
差を前記各補間ライン毎に演算する演算手段と、前記演
算手段により得られたレベル差から各補間ライン毎の相
関性を判断するファジィ前件部と、前記ファジィ前件部
からの相関性の判断を基に前記補間ラインの中から補間
すべき方向を決定するファジィ後件部とを備え、前記フ
ァジィ後件部は、前記補間すべき方向を求めるための第
１の重心演算手段と、前記第１の重心演算手段で得られ
た補間方向の重心を所定の第１の関数で変換する重心変
換手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２７】（１１） 本発明に係る請求項１１の空間
周波数適応補間装置は、上記請求項１０の空間周波数適
応補間装置において、空間周波数が低い場合に用いると
き、重心変換手段で用いられる所定の第１の関数は、補
間方向の重心が水平に近い補間方向の場合、さらに水平
に近い補間方向に寄せる特性を持つ関数であることを特
徴とするものである。
【００２８】（１２） 本発明に係る請求項１２の空間
周波数適応補間装置は、上記請求項１０の空間周波数適
応補間装置において、空間周波数が高い場合に用いると
き、重心変換手段で用いられる所定の第１の関数は、補
間方向の重心を垂直に近い補間方向に寄せる特性を持つ
関数であることを特徴とするものである。
【００２９】（１３） 本発明に係る請求項１３の空間
周波数適応補間装置は、上記請求項１から請求項９のい
ずれかの空間周波数適応補間装置において、補間方向決
定手段の１つは、補間ラインを５方向以上設定し、前記
補間ライン上の２つの画素について画素のレベル差を前
記各補間ライン毎に演算する演算手段と、前記演算手段
により得られたレベル差から各補間ライン毎の相関性を
判断するファジィ前件部と、前記ファジィ前件部からの
相関性の判断を基に前記補間ラインの中から補間すべき
方向を決定するファジィ後件部とを備え、前記ファジィ
後件部は、前記補間すべき方向を求めるための第２の重
心演算手段と、前記第２の重心演算手段で行われる重心
演算の分母となる前記補間ライン毎の相関性の確度情報
の和を所定の第２の関数で変換する確度情報和変換手段
とを備えたことを特徴とするものである。
【００３０】（１４） 本発明に係る請求項１４の空間
周波数適応補間装置は、上記請求項１３の空間周波数適
応補間装置において、確度情報和変換手段で用いられる
所定の第２の関数は、確度情報の和が所定の第２のしき
い値よりも小さければ前記確度情報の和を前記確度情報
の和以上の値に変換し、前記確度情報の和が前記所定の
第２のしきい値以上ならば前記確度情報の和を前記確度
情報の和以下の値に変換する関数であることを特徴とす
るものである。
【００３１】（１５） 本発明に係る請求項１５の空間
周波数適応補間装置は、上記請求項４から請求項１４の
いずれかの空間周波数適応補間装置において、空間周波
数検出手段は、注目画素周辺の前記上部走査線上の画素
集合を用いて水平の空間周波数を検出する上部空間周波
数検出手段と、前記注目画素周辺の下部走査線上の画素
集合を用いて水平の空間周波数を検出する下部空間周波
数検出手段との少なくとも一方を備え、補間方向合成手
段もしくは補間画素合成手段に入力する空間周波数情報
を生成することを特徴とするものである。
【００３２】（１６） 本発明に係る請求項１６の空間
周波数適応補間装置は、上記請求項４から請求項１５の
いずれかの空間周波数適応補間装置において、空間周波
数検出手段は、注目画素周辺の上部走査線上の画素集合
を用いて水平の空間周波数を検出する上部空間周波数検
出手段と、前記注目画素周辺の下部走査線上の画素集合
を用いて水平の空間周波数を検出する下部空間周波数検
出手段と、前記上部空間周波数検出手段から出力される
上部空間周波数情報と前記下部空間周波数検出手段から
出力される下部空間周波数情報を比較して高い方の空間
周波数情報を出力する空間周波数比較手段とを備え、補
間方向合成手段もしくは補間画素合成手段に入力する空
間周波数情報を生成することを特徴とするものである。
【００３３】（１７） 本発明に係る請求項１７の空間
周波数適応補間装置は、上記請求項１６の空間周波数適
応補間装置において、上部空間周波数検出手段および下
部空間周波数検出手段は、前記注目画素周辺の前記補間
ライン上の上部走査線上もしくは下部走査線上の画素集
合において、前記注目画素近傍の中央グループと前記中
央グループの左に存在する左グループと前記中央グルー
プの右に存在する右グループに分離したとき、前記中央
グループの第１の代表値と前記左グループの第２の代表
値との第１のレベル差を求める第１のレベル差検出手段
と、前記第１の代表値と前記右グループの第３の代表値
との第２のレベル差を求める第２のレベル差検出手段
と、前記第１のレベル差と前記第２のレベル差との平均
のレベル差を求める平均レベル差検出手段と、前記第２
の代表値と前記第３の代表値との第３のレベル差を求め
る第３のレベル差検出手段と、前記平均のレベル差と前
記第３のレベル差とを比較して水平の空間周波数情報を
生成する空間周波数判定手段とを備えることを特徴とす
るものである。
【００３４】
【作用】
（１） 請求項１の空間周波数適応補間方法において
は、まず、空間周波数検出ステップで注目画素周辺の水
平の空間周波数を検出する。補間処理選択ステップで、
検出した空間周波数情報に基づいて複数の補間方向決定
ステップの１つを選択する。空間周波数が高い領域ほど
注目画素を中心に垂直に近い領域に対する判別精度が高
い補間方向決定ステップを選択し、空間周波数が低い領
域ほど注目画素を中心に水平に近い領域に対する判別精
度が高い補間方向決定ステップを選択する。補間画素生
成ステップで、選択した補間方向決定ステップにおいて
決定された補間ラインを用いて注目画素を生成する。こ
れにより、空間周波数の違いによる補間ミスを減らすこ
とができる。
【００３５】（２） 請求項２の空間周波数適応補間方
法においては、第１のレベル差検出ステップで中央グル
ープの第１の代表値と左グループの第２の代表値との第
１のレベル差を求め、第２のレベル差検出ステップで中
央グループの第１の代表値と右グループの第３の代表値
との第２のレベル差を求め、第３のレベル差検出ステッ
プで前記第２の代表値と前記第３の代表値との第３のレ
ベル差を求める。平均レベル差検出ステップで第１のレ
ベル差と第２のレベル差との平均のレベル差を求め、空
間周波数判定ステップで、前記平均のレベル差と前記第
３のレベル差とを比較することにより空間周波数情報を
生成する。すなわち、注目画素周辺の水平の空間周波数
の検出および判定が合理的に行われ、空間周波数情報を
容易に生成できる。
【００３６】（３） 請求項３の空間周波数適応補間方
法においては、前記平均のレベル差の第３のレベル差に
対する比を求め、この比が所定のしきい値より大きいと
きは水平の空間周波数が高いものとして垂直に近い第１
の領域に対する補間方向の判別精度の退化第１の補間方
向決定ステップで補間ラインを決定し、所定のしきい値
以下であるときは水平の空間周波数が高くないものとし
て水平に近い第２の領域に対する判別精度が高い第２の
補間方向決定ステップで補間ラインを決定する。
【００３７】これにより、上部走査線上の画素と下部走
査線上の画素との相関性の高さの判定における精度を高
めることができ、補間ミスを軽減できる。
【００３８】（４） 請求項４の空間周波数適応補間装
置においては、複数の補間方向決定手段がそれぞれのア
ルゴリズムに従ってそれぞれ１つの補間ラインを決定す
る。補間ラインは、一応全体としては複数決定されるこ
とになる。一方、空間周波数検出手段は注目画素周辺の
水平の空間周波数を検出する。補間方向合成手段は、前
記複数の補間方向決定手段から出力される複数の補間方
向信号を合成して補間方向合成信号を出力する。この補
間方向合成手段は、水平の空間周波数が高いほど注目画
素を中心に垂直に近い領域の判別精度が高い補間方向決
定手段で決定した補間方向の重みを重くして合成し、逆
に水平の空間周波数が低いほど注目画素を中心に水平に
近い領域の判別精度が高い補間方向決定手段で決定した
補間方向の重みを重くして合成する。この合成により、
最終的に補間ラインは１つのみが選択されることにな
る。補間画素生成手段は、前記補間方向合成信号に基づ
いて入力された画像信号から注目画素を生成する。
【００３９】（５） 請求項５の空間周波数適応補間装
置においては、複数の補間方向決定手段から出力される
複数の補間方向信号を合成することに代えて、それらの
補間方向信号のうちいずれか１つを選択するようにした
ので、水平の空間周波数が高いほど垂直に近い領域の判
別精度が高い補間方向決定手段で決定した補間方向が選
択され、水平の空間周波数が低いほど水平に近い領域の
判別精度が高い補間方向決定手段で決定した補間方向が
選択される。合成ではなく、単に選択するだけであるの
で、構成が簡素化される。
【００４０】（６） 請求項６の空間周波数適応補間装
置においては、複数の補間方向決定手段がそれぞれのア
ルゴリズムに従ってそれぞれ１つの補間ラインを決定す
る。そして、対応した複数の補間画素生成手段は各補間
方向決定手段からの補間方向信号によって補間画素信号
を生成する。補間画素信号は、一応全体としては複数生
成されることになる。一方、空間周波数検出手段は注目
画素周辺の水平の空間周波数を検出する。補間画素合成
手段は、前記複数の補間画素生成手段から出力される複
数の補間画素信号を合成して最終的な補間画素信号を出
力する。この補間画素合成手段は、水平の空間周波数が
高いほど注目画素を中心に垂直に近い領域の判別精度が
高い補間方向決定手段で決定した補間画素の重みを重く
して合成し、逆に水平の空間周波数の低いほど注目画素
を中心に水平に近い領域の判別精度が高い補間方向決定
手段で決定した補間画素の重みを重くして合成する。
【００４１】（７） 請求項７の空間周波数適応補間装
置においては、複数の補間画素生成手段から出力される
複数の補間画素信号を合成することに代えて、それらの
補間画素信号のうちいずれか１つを選択するようにした
ので、水平の空間周波数が高いほど垂直に近い領域の判
別精度が高い補間方向決定手段から出力される補間方向
信号によって生成された補間画素が選択され、水平の空
間周波数が低いほど水平に近い領域の判別精度が高い補
間方向決定手段から出力される補間方向信号によって生
成された補間画素が選択される。合成ではなく、単に選
択するだけであるので、構成が簡素化される。
【００４２】（８） 請求項８の空間周波数適応補間装
置においては、補間方向決定手段を、注目画素を中心に
垂直に近い第１の領域の判別精度を高くした第１の補間
方向決定手段と、注目画像を中心に水平に近い第２の領
域の判別精度を高くした第２の補間方向決定手段との２
つにしている。このように２つに限定することにより、
構成を簡素化できる。
【００４３】（９） 請求項９の空間周波数適応補間装
置においては、第１の補間方向決定手段を構成するに当
たり、第１の補間方向決定手段が候補とする補間ライン
数を第２の補間方向決定手段が候補とする補間ライン数
よりも少なくしており、このことにより第１の領域の補
間ラインが選択されやすくなり、判別精度も高くなる。
【００４４】（１０） 請求項１０の空間周波数適応補
間装置においては、ファジィ前件部は補間ライン上の２
つの画素についてのレベル差から各補間ライン毎の相関
性を判断し、ファジィ後件部は相関性の判断に基づいて
複数の補間ラインの中から補間すべき方向を決定する。
その決定に際して、重心演算手段で得られた補間方向の
重心を所定の第１の関数で変換するが、どのような関数
を採用するかで、補間すべき方向としての候補を種々の
条件に応じた適切なものに調整することができる。
【００４５】ところで、ファジィ推論を用いると各補間
ラインの確度情報を総合判断するため全体としては重心
が中心方向に寄りやすい傾向がある。一方、水平の空間
周波数が低い場合は補間方向の選択に誤りが生じにくい
という性質がある。そこで、 （１１） 請求項１１の空間周波数適応補間装置におい
ては、水平の空間周波数が低い場合、前記所定の第１の
関数を、補間方向の重心が水平に近い補間方向の場合、
さらに水平に近い補間方向に寄せる特性を持つ関数にし
てある。このような重心変換手段を有する補間方向決定
手段は、注目画素を中心に水平に近い領域の判別精度が
高い補間方向決定手段に適している。
【００４６】（１２） 請求項１２の空間周波数適応補
間装置においては、水平の空間周波数が高い場合、前記
所定の第１の関数を、補間方向の重心を垂直に近い補間
方向に寄せる特性を持つ関数にしてある。このような重
心変換手段を有する補間方向決定手段は、注目画素を中
心に垂直に近い領域の判別精度が高い補間方向決定手段
に適している。
【００４７】（１３） 請求項１３の空間周波数適応補
間装置においては、ファジィ前件部は補間ライン上の２
つの画素についてのレベル差から各補間ライン毎の相関
性を判断し、ファジィ後件部は相関性の判断に基づいて
複数の補間ラインの中から補間すべき方向を決定する。
その決定に際しての重心演算において、その重心演算の
前に、重心演算の分母となる補間ライン毎の相関性の確
度情報の和を所定の第２の関数で変換する。どのような
関数を採用するかで、補間すべき方向としての候補を種
々の条件に応じた適切なものに調整することができる。
【００４８】ところで、確度情報の和が小さいことは全
補間方向が信頼度が低いことを意味し、確度情報の和が
大きいことはある程度信頼できる補間方向が存在するこ
とを意味している。そこで、 （１４） 請求項１４の空間周波数適応補間装置におい
ては、前記所定の第２の関数として、確度情報の和が所
定の第２のしきい値よりも小さいときに確度情報の和を
元の確度情報の和以上の値に変換し、かつ、確度情報の
和が所定の第２のしきい値以上のときに確度情報の和を
元の確度情報の和以下の値に変換するような関数として
ある。したがって、確度情報の和が小さいときは垂直に
近い補間方向を選択し、確度情報の和が大きいときは、
ファジィ推論の特性から重心が中心寄りになりやすいこ
とに抗するように、水平に近い補間方向を選択する。こ
れにより、補間ミスが低減し、また、水平に近い補間方
向も選ばれやすくなる。
【００４９】（１５） 請求項１５の空間周波数適応補
間装置は、空間周波数検出手段について特定したもので
ある。空間周波数検出手段は、上部空間周波数検出手段
と下部空間周波数検出手段との少なくとも一方を備え、
補間方向合成手段もしくは補間画素合成手段に入力する
空間周波数情報を生成するものであればよい。上下いず
れの空間周波数検出手段も注目画素周辺の走査線上の画
素集合を用いて水平の空間周波数を検出するものであ
る。上下いずれか一方だけとすれば構成が簡単になる。
両方にすれば、最終的な補間方向の選択をより精度高く
行える。
【００５０】（１６） 請求項１６の空間周波数適応補
間装置においては、上部空間周波数検出手段と、下部空
間周波数検出手段と、上部空間周波数情報と下部空間周
波数情報を比較して高い方の空間周波数情報を出力する
空間周波数比較手段とを備えており、これら３つの手段
により、例えば、上部空間周波数と下部空間周波数の少
なくとも一方が高い周波数である状態と、両者が高い周
波数ではなくかつ少なくとも一方が高くも低くもない周
波数である状態と、両者ともに低い周波数である状態と
の３つの状態に分類することに利用できる。そして、こ
の３つのグループに分類された各空間周波数情報を用い
て、補間方向合成手段から出力されるべき補間方向信号
もしくは補間画素合成手段から出力されるべき補間画素
信号を、水平の空間周波数の高低の度合いに応じて３段
階に分けて選択することに利用できる。
【００５１】（１７） 請求項１７の空間周波数適応補
間装置においては、第１のレベル差検出手段が中央グル
ープの第１の代表値と左グループの第２の代表値との第
１のレベル差を求め、第２のレベル差検出手段が中央グ
ループの第１の代表値と右グループの第３の代表値との
第２のレベル差を求め、第３のレベル差検出手段が前記
第２の代表値と前記第３の代表値との第３のレベル差を
求める。平均レベル差検出手段が第１のレベル差と第２
のレベル差との平均のレベル差を求め、空間周波数判定
手段が、前記平均のレベル差と前記第３のレベル差とを
比較することにより空間周波数情報を生成する。すなわ
ち、注目画素周辺の水平の空間周波数の検出および判定
が合理的に行われ、空間周波数情報を容易に生成でき
る。
【００５２】
【実施例】以下、本発明の一実施例の空間周波数適応補
間方法について、図面を参照しながら説明する。
【００５３】図２は空間周波数適応補間方法の手順を示
したフローチャートである。まず、空間周波数検出ステ
ップ１２で注目画素周辺の水平の空間周波数を求める。
次に、補間処理選択ステップ１３で、得られた水平の空
間周波数情報から空間周波数に適した補間処理を選択す
る。水平の空間周波数が高い場合、第１の補間方向決定
ステップ１４に進み、第１の補間方向決定方法で補間方
向を求める。また、水平の空間周波数が高くない場合は
第２の補間方向決定ステップ１５に進み、第２の補間方
向決定方法で補間方向を求める。補間画素生成ステップ
１６は、第１の補間方向決定ステップ１４もしくは第２
の補間方向決定ステップ１５で得られた補間方向の情報
によって補間画素を生成する。
【００５４】図４は水平の空間周波数を検出する方法の
説明図である。図４に示す円は注目画素周辺の上部もし
くは下部走査線上の画素を示している。画素４３が注目
画素（図示していない）の垂直方向ライン上（垂直の補
間ライン上）にある画素である。
【００５５】まず、走査線上の画素を３つのグループに
分離する。本実施例では破線で囲んだ中央グループ４
８、中央グループ４８の左の画素集合である左グループ
４７、中央グループ４８の右の画素集合である右グルー
プ４９に分離している。次に各グループの代表値を求め
る。本実施例では中央グループ４８の代表値（以後第１
の代表値と呼ぶ）を画素４３のレベル（例えば輝度
値）、左グループ４７の代表値（以後第２の代表値と呼
ぶ）を画素４０のレベル、右グループ４９の代表値（以
後第３の代表値と呼ぶ）を画素４６のレベルとする。な
お、第２の代表値を画素４１のレベル、第３の代表値を
画素４５のレベルとしてもよいし、それぞれのグループ
の平均レベルやメディアン値を用いる方法もある。
【００５６】次に、第１の代表値４３と第２の代表値４
０とのレベル差と、第１の代表値４３と第３の代表値４
６とのレベル差とを求め（第１および第２のレベル差検
出ステップ）、２つのレベル差の平均値（以後、中央レ
ベル変化値と呼ぶ）を求める（平均レベル差検出ステッ
プ）。また、第２の代表値４０と第３の代表値４６との
レベル差（以後、両端レベル変化値と呼ぶ）を求める
（第３のレベル差検出ステップ）。次に、中央レベル変
化値と両端レベル変化値とを比較して、注目画素周辺の
水平の空間周波数を判別する（空間周波数判定ステッ
プ）。
【００５７】本実施例では２つの補間方向決定方法のど
ちらか一方を選択する構成にしているので、水平の空間
周波数を２つの空間周波数グループに分類すればよい。
上部もしくは下部の走査線上の少なくともどちらか一方
において、中央レベル変化値が両端レベル変化値よりも
大きいとき、第１の空間周波数グループとし、それ以外
を第２の空間周波数グループとする。例えば前述した図
２３に示す例の場合、明らかに上部の走査線（Ａライ
ン）上の中央レベル変化値が両端レベル変化値よりも大
きい。したがって、第１の空間周波数グループに分類さ
れる。
【００５８】注目画素周囲が第１の空間周波数グループ
に分類された場合は第１の補間方向決定方法を選択し、
それ以外は第２の補間方法を選択する。
【００５９】第２の補間方向決定方法は、水平の空間周
波数が低い場合に適した補間方法を用いる。例えば、特
開平５−１５３５６３号公報で示される相関検出補間方
法で、水平に近い補間ラインも含めたファジィ推論を行
う方法がある。
【００６０】第１の補間方向決定方法は、水平の空間周
波数が高い場合に適した補間方法を用いる。例えば、従
来例１で示した方法がある。また、特開平５−１５３５
６３号公報に示される相関検出補間方法で、第１の補間
方向決定方法で候補となる補間ライン数を少なくしたフ
ァジィ推論を行う方法を用いてもよい。また、単純に上
下の画素の平均を求める線形補間を用いてもよい。
【００６１】また、第１もしくは第２の補間方向決定方
法として、後述する本発明の補間方向を修正する機能
（重心変換手段、確度情報和変換手段）を備えたファジ
ィ推論を用いてもよい。
【００６２】第１の補間方向決定方法もしくは第２の補
間方向決定方法で求められた補間ライン（補間方向）を
用いて補間画素を生成すると、補間ミスが少なく、水平
方向に近い方向の補間も可能となる。
【００６３】本実施例では、水平の空間周波数を検出す
るのに当たり、走査線上の画素を３グループに分け、そ
れぞれのグループの代表値間のレベル差を用いて求めた
が、この方法に限られるものではなく、帯域フィルタを
用いて水平の空間周波数を求める方法等もある。また、
画素の分離方法、代表値の決め方も本実施例の方法に限
られるものではなく、中央グループを３画素にしたり、
代表値を平均値にする方法等、様々な方法がある。ま
た、代表値を複数用意して水平の空間周波数による分類
をもっと精度良く行ってもよい。
【００６４】また、本実施例では補間方向決定方法を２
つ用意したが、２つに限られるものではなく、２つ以上
であればいくつでもよい。なお、このとき、分類する空
間周波数グループの数も増える。また、補間方向決定方
法も本実施例に示した方法に限られるものではない。
【００６５】また、本実施例では、中央レベル変化値と
両端レベル変化値を単純に比較して補間方向決定方法を
決定したが、中央レベル変化値の両端レベル変化値に対
する比、もしくは両端レベル変化値の中央レベル変化値
に対する比を求め、その比を所定の第１のしきい値と比
較した結果を用いて補間方向決定方法を選択してもよ
い。
【００６６】図１は本発明の実施例における空間周波数
適応補間装置のブロック図を示すものである。図１に示
す空間周波数適応補間装置は、第１の補間方向決定手段
１、第２の補間方向決定手段２、空間周波数検出手段
３、補間方向合成手段４および補間画素生成手段５から
なる。第１の補間方向決定手段１は水平の空間周波数が
高い場合に適しており、第２の補間方向決定手段２は水
平の空間周波数が低い場合に適している。
【００６７】まず、画像信号６が第１の補間方向決定手
段１に入力され、第１の補間方向が決定される。同時に
画像信号６は第２の補間方向決定手段２に入力され、第
２の補間方向が決定される。また、画像信号６は空間周
波数検出手段３にも入力される。空間周波数検出手段３
では、注目画素周辺の水平の空間周波数を検出し、空間
周波数情報９を出力する。補間方向合成手段４では第１
の補間方向信号７と第２の補間方向信号８を空間周波数
情報９を用いて合成する。なお、補間方向合成手段４で
補間方向信号７，８を合成する代わりに、第１の補間方
向信号７と第２の補間方向信号８のいずれかを選択する
構成にしてもよい。補間方向合成手段４で合成された補
間方向合成信号１０は補間画素生成手段５に入力され
る。補間画素生成手段５は入力された補間方向合成信号
１０を用いて、画像信号６から補間画素信号１１を生成
する。
【００６８】図５は本発明の実施例の空間周波数適応補
間装置における（第１または第２の）補間方向決定手段
の実施例である補間方向決定回路のブロック図である。
この回路において、ファジィ推論手段７２に重心変換手
段（もしくは確度情報和変換手段）を設けることによ
り、前述の第１の補間方向決定手段１の実施例である第
１の補間方向決定回路あるいは第２の補間方向決定手段
２の実施例である第２の補間方向決定回路とすることが
できる。
【００６９】補間方向決定回路は、１画素の遅延を行う
遅延手段５０〜６１、補間ライン上の画素間のレベル差
を演算することにより相関値を検出する減算手段６４〜
７０、一走査線期間の遅延を行う垂直遅延手段６２、入
力のデータの最大値、最小値を求める最大最小決定手段
６３、相関性の確度を得るファジィ推論の前件部演算手
段７１および相関性の確度によりファジィ推論を行うフ
ァジィ推論手段（ファジィ後件部）７２からなる。
【００７０】本実施例の補間方向決定回路は、特開平５
−１５３５６３号公報に記載された相関検出補間装置の
相関検出の部分を抜き出した構成にほぼ等しい。異なる
部分はファジィ推論手段に新たに重心変換手段もしくは
確度情報和変換手段を付加したところである（後述）。
【００７１】以下、動作を説明する（ファジィ後件部以
外の動作の詳細な説明は特開平５−１５３５６３号公報
を参照）。画像入力端子から入力された画像信号６は水
平遅延手段５０〜５５により、図２４に示すようなＣラ
イン上７画素Ｃn-3 ，Ｃn-2，Ｃn-1 ，Ｃn ，Ｃn+1 ，
Ｃn+2 ，Ｃn+3 の情報に変換される。同様に、垂直遅延
手段６２と水平遅延手段５６〜６１により図２４に示す
ようなＡライン上７画素Ａn-3 ，Ａn-2 ，Ａn-1 ，
Ａn ，Ａn+1 ，Ａn+2 ，Ａn+3 の情報に変換される。
【００７２】減算手段６４〜７０は、Ａライン上の画素
とＣライン上の画素の減算を行い各種方向のレベル差を
算出するもので、減算手段６４は図６におけるＡn-3 ，
Ｃn+ 3 の補間方向におけるレベル差８６を算出する。減
算手段６５はＡn-2 ，Ｃn+2の補間方向のレベル差８７
を算出する。同様に減算手段６６〜７０は各方向のレベ
ル差８８〜９２を算出する。
【００７３】また、最大最小決定手段６３は各画素の情
報（画像信号６，７４〜８５，１０２）から最大値９
３、最小値９４を求める。
【００７４】前件部演算手段７１は、減算手段６４〜７
０において求められた各補間ライン毎のレベル差８６〜
９２と、最大最小決定手段６３により求められた最大値
９３、最小値９４を用いて、各補間ライン毎の相関性の
確度情報９５〜１０１を得る。
【００７５】さらに、ファジィ推論手段（ファジィ後件
部）７２において、これらの確度情報９５〜１０１をも
とにファジィ推論を行い、最も相関性が高い補間ライン
の決定を行う。
【００７６】図６は前件部演算手段７１の実施例である
前件部演算回路のブロック図である。
【００７７】メンバーシップ関数選択手段（ＭＳ選択手
段）１２３は、最大値９３および最小値９４で第１およ
び第２のメンバーシップ関数を正規化した場合の関数の
形に最も近いメンバーシップ関数のテーブルを選択する
ものである。
【００７８】相関性の確度を表す第１のメンバーシップ
関数（ＭＳ１）１１０〜１１６は、図７（ａ）〜（ｄ）
に数例を示すような６４種類の関数で、メンバーシップ
関数選択手段１２３によりこれらの中の最適なテーブル
が選択される。
【００７９】また、非相関性の確度を表す第２のメンバ
ーシップ関数（ＭＳ２）１１７〜１２２は、図７（ｅ）
〜（ｈ）に数例を示すような６４種類の関数で、第１の
メンバーシップ関数と同様に、メンバーシップ関数選択
手段１２３によりこれらのうちの最適なテーブルが選択
される。
【００８０】ＭＩＮ１２４〜１２７はファジィ論理積
（Ｍｉｎ演算）を行うファジィ論理積演算手段で、第１
および第２メンバーシップ関数テーブルの出力に対し各
補間ライン毎にファジィ論理積を演算し、各補間ライン
毎の相関性の確度を求めるものである。
【００８１】続いて、以上のように構成された前件部演
算回路における動作について説明する。
【００８２】まず、メンバーシップ関数選択手段１２３
において、図５に示す最大最小決定手段６３から出力さ
れる最大値９３の上位３ビットおよび最小値９４の上位
３ビットの情報をそれぞれデコードし、それぞれ６４種
類ある第１および第２のメンバーシップ関数の中から、
最大値９３および最小値９４で第１および第２のメンバ
ーシップ関数を正規化した場合の関数の形に最も近いメ
ンバーシップ関数のテーブルが選択される。図５に示す
減算手段６４〜７０から出力される信号８６〜９２を、
求めたメンバーシップ関数のテーブルで引き、相関性の
確度９７，９８，９９，１２９，１３１，１３５，１３
７、および非相関性の確度１２８，１３０，１３２，１
３３，１３４，１３６を得る。これらの確度を用い、フ
ァジィ論理積（Ｍｉｎ演算）をＭＩＮ１２４〜１２７で
求めることにより、それぞれの補間方向の確度情報９５
〜１０１を求める。
【００８３】続いて、ファジィ推論手段（ファジィ後件
部）７２について説明する。
【００８４】まず、図８（ａ）に補間ラインの方向を表
わすファジィ後件部のメンバーシップ関数を示す。図８
において、Ｈ-3は図２３に示したＡn-3 ，Ｃn+3 の補間
方向の後件部メンバーシップ関数であり、それぞれＨ-2
はＡn-2 ，Ｃn+2 、Ｈ-1はＡn-1 ，Ｃn+1 、Ｈ0 は
Ａn ，Ｃn 、Ｈ1 はＡn+1 ，Ｃn-1 、Ｈ2 はＡn+2 ，Ｃ
n- 2 、Ｈ3 はＡn+3 ，Ｃn-3 の補間方向の後件部メンバ
ーシップ関数である。本実施例では計算の簡略化のため
図８（ｂ）に示すように簡略化したメンバーシップ関数
を用いて、ファジィ制御則の後件部を整数とした簡略化
ファジィ推論を行っており、各補間ライン毎のＨ-3，Ｈ
-2，Ｈ-1，Ｈ0 ，Ｈ1 ，Ｈ2 ，Ｈ3 をそれぞれ−３，−
２，−１，０，１，２，３の重みをもつものとして重心
を求めている。
【００８５】図９にファジィ推論手段（ファジィ後件
部）７２の実施例であるファジィ推論回路のブロック図
を示す。ファジィ推論回路（ファジィ後件部）は重心を
求める第１の重心演算手段１３８と、重心変換手段１３
９からなる。
【００８６】第１の重心演算手段１３８の実施例である
第１の重心演算回路は多入力の加算手段３１０〜３１
２、減算手段３１３、除算手段３１４からなる。多入力
加算手段３１０は、３倍する代わりに３並列にされた前
件部演算手段７１（図５）から出力された確度信号９５
と、２倍する代わりに２並列にされた確度信号９６と、
確度信号９７との加算を行い、多入力加算手段３１１
は、３倍する代わりに３並列にされた確度信号１０１
と、２倍する代わりに２並列にされた確度信号１００
と、確度信号９９の加算を行う。減算手段３１３は、多
入力加算手段３１１から出力された信号３１６より多入
力加算手段３１０から出力された信号３１５を減算す
る。なお、確度信号９８の重みＨ0 は０倍であるため加
算も減算もされない。
【００８７】また、多入力加算手段３１２により、確度
信号９５〜１０１の総和３１８が求められる。そして、
除算手段３１４において減算手段３１３の出力３１７を
多入力加算手段３１２の出力３１８で除算することによ
り重心が求められる。
【００８８】重心変換手段１３９は本実施例ではルック
アップテーブル（図示していない）で実現している。特
開平５−１５３５６３号公報に示される方式では重心か
ら補間方向を求める場合、入力される数値（信号１４
０）に３．５を加え、小数点以下を切り捨てた特性を実
現する構成であり、小数点以下の四捨五入も同時に行っ
ている。このとき、図１０（ａ）に示す特性を格納した
テーブルで実現している。これにより、符号付きの数値
を７方向の補間ラインを示す‘０’から‘６’までの値
で表わすことができる。
【００８９】図２０に重心の変換方法の説明図を示す。
図２０（ａ），（ｂ）において横軸が重心の入力値で、
縦軸が変換された重心の出力を示す。破線で示す関数３
８０，３８２は重心を全く変えない場合を示している。
重心変換手段１３９では、まず重心を関数３８１で変換
する。次に、得られた新たな重心を使って特開平５−１
５３５６３号公報で示された方法（３．５の加算と小数
以下の切り捨て）で７方向の補間ラインを示す‘０’か
ら‘６’に値に直す。以上の２つの処理を合成してルッ
クアップテーブルで実現すると、図１０（ｂ）に示す特
性を格納したテーブルとなる。
【００９０】図２０（ａ）に示す関数３８１は、補間方
向が水平に近い補間方向となる方へ重心を寄せる特性を
持つ関数であり、入力される重心の値が正の場合は、入
力される重心の値以上の値に変換し、入力される重心の
値が負の場合は、入力される重心の値以下の値とする関
数である。
【００９１】ファジィ推論を用いる相関検出補間方法は
各補間ラインの確度情報を総合判断するため、むしろ全
体としては重心が中心方向に寄りやすい傾向がある。し
たがって、空間周波数が低い場合は、図２４で説明した
ようなパターンが起こりにくく、総合判断による補間方
向の選択が誤りにくいので、図２０（ａ）に示す関数３
８１で重心を変換して、水平に近い補間方向を選択しや
すくするとよい。
【００９２】図２０（ａ）に示す関数３８１で重心を変
換する重心変換手段１３９を備えた補間方向決定回路
は、図１で示した第２の補間方向決定手段２の実施例と
して使用できる。
【００９３】なお、重心変換手段のルックアップテーブ
ルの内容を図１０（ａ）に示す特性にしたもの（重心の
変換を行わないものに等しい）を、第２の補間方向決定
手段２の実施例としてもよい。
【００９４】次に、重心の変換を図２０（ｂ）に示す方
法で行った場合について説明する。
【００９５】図２０（ｂ）に示す関数３８３は、補間方
向が垂直に近い補間方向となる方へ重心を寄せる特性を
持つ関数であり、入力される重心の値が正の場合は、入
力される重心の値以下の値に変換し、入力される重心の
値が負の場合は、入力される重心の値以上の値とする関
数である。したがって、図１０（ｃ）に示すような特性
を持つルックアップテーブルを持つとよい。
【００９６】図２０（ｂ）に示す関数で重心を変換する
重心変換手段１３９を備えた補間方向決定回路は、図１
で示した第１の補間方向決定手段１の実施例として使用
できる。
【００９７】なお、ファジィ推論を行う場合に候補とな
る補間ラインの数を減らした構成の方向決定手段を第１
の補間方向決定手段１としてもよい。例えば、補間ライ
ン数を７つから５つに減らした構成がある（図示してい
ない）。
【００９８】図１９に本発明の別の実施例の補間方向決
定手段（相関検出補間装置）におけるファジィ推論手段
（ファジィ後件部）の実施例であるファジィ推論回路の
ブロック図を示す。図１９に示すファジィ推論回路は、
確度情報の和を変換する確度情報和変換手段３２１を備
えた補間方向の重心を求める第２の重心演算手段３２０
および補間ラインを決定する補間ライン決定手段３２２
からなる。
【００９９】図９に示すファジィ推論回路と異なる点
は、図９に示すファジィ推論回路の場合は重心演算後の
重心を所定の関数（所定の第１の関数）で変換するのに
対し、図１９に示すファジィ推論回路の場合は重心演算
前に重心演算の分母となる確度情報の和を所定の関数
（所定の第２の関数）で変換する点である。確度情報は
重心演算の分子にも使われているので、両者は違った処
理結果となる。
【０１００】図２１に確度情報の和の変換関数の一例で
ある確度情報和変換関数を示す。図２１において横線は
入力される確度情報の和で縦線は出力される変換後の確
度情報の和を示す。破線で示す関数３８４は確度情報の
和を全く変えない場合の関数である。関数３８５が確度
情報の和を変換する関数である。本実施例では関数３８
４を点３８６を中心として右回りに回転させたものを確
度情報和変換関数としている。一般には、入力される確
度情報の和が所定の第２のしきい値３８７よりも小さけ
れば、出力される確度情報の和を入力される確度情報の
和以上の値に変換し、入力される確度情報の和が所定の
第２のしきい値３８７以上であれば、出力される確度情
報の和を入力される確度情報の和以下の値に変換する関
数であればよい。
【０１０１】以上の関数で確度情報の和を変換すると、
所定の第２のしきい値３８７より確度情報の和が小さい
場合、変換された確度情報の和である分母が大きくなり
重心が中心寄りになり、垂直に近い補間方向を選択しや
すくなる。逆に、確度情報の和が所定の第２のしきい値
３８７以上の場合は分母が小さくなるため、重心が中心
から離れやすくなり、水平に近い補間方向を選択しやす
くなる。
【０１０２】総合的にみると、確度情報の和が小さいこ
とは全補間方向の信頼度が低いことを表し、逆に確度情
報の和が大きい場合は（確度が高い）ある程度信頼でき
る補間方向が存在することを表している。したがって、
確度情報の和が小さい場合は、垂直に近い補間方向を選
択するようにし、逆に確度情報の和が大きい場合は、前
述したようにファジィ推論の特性から重心が中心寄りに
なりやすいので、重心演算の分母となる確度情報の和を
小さい値に変換して、重心を水平の補間方向寄りに変換
するとよい。以上により補間ミスが軽減され、水平に近
い補間方向が選ばれやすくなる。
【０１０３】図１９に示したファジィ推論回路を備えた
（相関検出）補間方向決定回路は図１に示した第２の補
間方向決定手段２の実施例として使用できる。
【０１０４】なお、空間周波数による切り換えを行わず
単独で図１９に示したファジィ推論回路を備えた相関検
出補間装置を構成しても、優れた補間性能が得られる。
【０１０５】次に、図１９に示したファジィ推論回路の
動作について説明する。第２の重心演算手段３２０の実
施例である第２の重心演算回路は、多入力の加算手段３
２３〜３２５、減算手段３２６、除算手段３２７および
確度情報和変換手段３２１からなる。多入力加算手段３
２３は、３倍する代わりに３並列にされた前件部演算手
段７１（図５）から出力された確度信号９５と、２倍す
る代わりに２並列にされた確度信号９６と、確度信号９
７との加算を行い、多入力加算手段３２４は、３倍する
代わりに３並列にされた確度信号１０１と、２倍する代
わりに２並列にされた確度信号１００と、確度信号９９
の加算を行う。減算手段３２６は、多入力加算手段３２
４から出力される信号３２９より多入力加算手段３２３
から出力された信号３２８を減算する。なお、確度信号
９８の重みＨ0 は０倍であるため加算も減算もされな
い。
【０１０６】また、多入力加算手段３２５により、確度
信号９５〜１０１の総和３３１が求められる。確度情報
の和３３１は確度情報和変換手段３２１で変換され変換
後の確度情報和３３２となる。確度情報和変換手段３２
１は図２１に示した変換を行うルックアップテーブルで
構成できる。除算手段３２７において減算手段３２６の
出力３３０を確度情報和変換手段３２１から出力される
変換後の確度情報和３３２で除算することにより重心が
求められる。
【０１０７】第２の重心演算手段３２０から出力された
重心情報３３３は補間ライン決定手段３２２に入力され
る。補間ライン決定手段３２２では重心情報３３３から
補間方向を求める場合、入力される数値（信号３３３）
に３．５を加え、小数点以下を切り捨てた特性を実現す
る構成であり、小数点以下の四捨五入も同時に行ってい
る。このとき、図１０（ａ）に示す特性を格納したテー
ブルで実現している。
【０１０８】これにより、符号付きの数値を７方向の補
間ラインを示す‘０’から‘６’までの値で表す。
【０１０９】図１１は図１における第１の補間方向決定
手段１の別の実施例である第１の補間方向決定回路のブ
ロック図である。第１の補間方向決定回路は、１画素の
遅延を行う遅延手段１４２〜１４９、画素レベル差を演
算することにより相関値を検出する減算手段１５０〜１
５２、一走査線期間の遅延を行う垂直遅延手段１４１お
よび各方向の相関性を比較して補間方向を決定する補間
方向比較手段１５３からなる。
【０１１０】画像入力端子から入力された画像信号６は
水平遅延手段１４２〜１４５により、図２２に示すよう
なＣライン上の３画素Ｃn-1 ，Ｃn ，Ｃn+1 の情報に変
換される。同様に、垂直遅延手段１４１と水平遅延手段
１４６〜１４９により図２２に示すようなＡライン上３
画素Ａn-1 ，Ａn ，Ａn+1 の情報に変換される。なお、
遅延手段１４２，１４３，１４６，１４７は図５に示し
た補間方向決定回路と遅延時間を合わせるためのもので
あり、このように構成することによって遅延手段をそれ
ぞれの回路で共有することができるようになる。（本実
施例では別の回路として説明する。） 減算手段１５０〜１５２は、Ａライン上の画素とＣライ
ン上の画素の減算を行い各種方向のレベル差を算出する
もので、減算手段１５０は図２２におけるＡn- 1 ，Ｃ
n+1 の補間方向におけるレベル差１６１を算出する。同
様に減算手段１５１，１５２は各補間方向のレベル差１
６２，１６３を算出する。補間方向比較手段１５３では
入力された各方向のレベル差１６１〜１６３を用いて補
間方向７を決定する。
【０１１１】図１２に図１１における補間方向比較手段
１５３の実施例である補間方向比較回路のブロック図を
示す。補間方向比較回路は比較器１６５〜１６７、デコ
ーダ１６８および選択回路１６９からなる。
【０１１２】図１１の減算手段１５０から出力されたレ
ベル差１６１および減算手段１５１から出力されたレベ
ル差１６２は比較器１６５に入力される。比較器１６５
はレベル差１６１がレベル差１６２より小さければロー
レベル信号を信号線１７３に出力し、それ以外はハイレ
ベル信号を信号線１７３に出力する。同様に、比較器１
６６はレベル差１６２がレベル差１６３より小さければ
ローレベル信号を出力し、それ以外はハイレベル信号を
出力する。同じく、比較器１６７はレベル差１６３がレ
ベル差１６１より小さければローレベル信号を出力し、
それ以外はハイレベル信号を出力する。
【０１１３】デコーダ１６８では比較器１６５〜１６７
の出力信号１７３〜１７５から補間方向を決定する。デ
コーダ１６８はレベル差１６２が最小のレベル差の１つ
であるとき、信号線１７７にハイレベル信号を出力し、
信号線１７６，１７８にローレベルを出力する。また、
デコーダ１６８はレベル差１６２が最小ではなく、かつ
レベル差１６１が最小のレベル差の１つであるとき、信
号線１７６をハイレベルにし、信号線１７７，１７８を
ローレベルにする。また、デコーダ１６８はレベル差１
６３がレベル差１６１，１６２より小さい場合、信号線
１７８にハイレベル信号を出力し、信号線１７６、１７
７にローレベル信号を出力する。
【０１１４】信号線１７６〜１７８は選択回路１６９に
入力される。選択回路１６９はスリーステートのバッフ
ァゲート１７０〜１７２からなる。なお、バッファゲー
ト１７０〜１７２はそれぞれ３ビットの信号をスリース
テートで出力する。信号線１７６がハイレベルのときバ
ッファゲート１７０は値‘２’を信号線７に出力し、信
号線１７７がハイレベルのときバッファゲート１７１は
値‘３’を信号線７に出力し、信号線１７８がハイレベ
ルのときバッファゲート１７２は値‘４’を信号線７に
出力する。
【０１１５】値‘２’〜値‘４’はそれぞれ補間方向を
表し、図５で示した補間方向決定回路の出力信号８との
整合（同じ値が同じ補間方向を示すこと）が取られてい
る。
【０１１６】また、図示しなかったが、クロックも同期
されており、遅延時間も調整されている。
【０１１７】図１３は空間周波数検出手段３の実施例で
ある空間周波数検出回路のブロック図である。空間周波
数検出回路は、３画素の遅延を行う遅延手段１８１〜１
８４、画素レベル差を演算する減算手段１８５〜１９
０、一走査線期間の遅延を行う垂直遅延手段１８０、お
よび水平の空間周波数を判定する空間周波数判定手段１
９１からなる。
【０１１８】画像入力端子から入力された画像信号６は
遅延手段１８１により３画素遅延され、さらに遅延手段
１８２により３画素遅延（合計６画素遅延）される。し
たがって、図４における画素４０，４３，４６の注目画
素の下部走査線の情報（代表値）を得ることができる。
同様に、垂直遅延手段１８０と遅延手段１８３，１８４
により注目画素の上部走査線の情報（代表値）を得るこ
とができる。これらの代表値６，１９２〜１９６の情報
を用いて、上下それぞれの走査線における中央レベル変
化値と両端レベル変化値を求める。減算手段１８５〜１
９０では中央レベル変化値、両端レベル変化値および空
間周波数情報を求めるために必要なレベル差１９７〜２
０２が求められる。得られたレベル差１９７〜２０２は
空間周波数判定手段１９１に入力され、水平の空間周波
数情報が検出される。
【０１１９】図１４は空間周波数判定手段１９１の実施
例である空間周波数判別回路のブロック図である。空間
周波数判定回路は、注目画素周辺の上部走査線上の空間
周波数を検出する上部空間周波数検出手段２０５と、注
目画素周辺の下部走査線上の空間周波数を検出する下部
空間周波数検出手段２０６と、前記上部空間周波数検出
手段２０５から出力される上部空間周波数情報３５４，
３５５と前記下部空間周波数検出手段２０６から出力さ
れる下部空間周波数情報３７０，３７１を比較し、高い
方の空間周波数情報を出力する空間周波数比較手段２０
７とからなる。
【０１２０】図１４に示す空間周波数判定回路は水平の
空間周波数を３つのグループに分類している。まず上部
空間周波数検出手段２０５の実施例である上部空間周波
数検出回路について説明する。
【０１２１】上部空間周波数検出回路は、加算手段３４
０、除算手段３４１，３４２、比較器３４３，３４４お
よび論理素子３４５からなる。まず、上部走査線の中央
レベル変化値３４８を求めるため、レベル差１９７とレ
ベル差１９８とを加算手段３４０で加算し、除算手段３
４１で１／２にして平均化する。次に除算手段３４２に
おいて、中央レベル変化値３４８をレベル差（両端レベ
ル変化値）１９９で除算する。得られた比３４９を比較
器３４３でしきい値３５０と比較する。比較器３４３は
比３４９がしきい値３５０より大きければハイレベル信
号を信号線３５４に出力する。信号線３５４がハイレベ
ルであることは上部空間周波数が高いことを示す。な
お、このとき論理素子３４５はローレベル信号を信号線
３５５に出力する。
【０１２２】一方、比３４９は比較器３４４でしきい値
３５１と比較される。比較器３４４は比３４９がしきい
値３５１よりも大きければハイレベル信号を信号線３５
３に出力する。論理素子３４５は信号線３５４がローレ
ベルで、信号線３５３がハイレベルのとき、ハイレベル
信号を信号線３５５に出力する。信号線３５５がハイレ
ベルであることは上部空間周波数が高くも低くもないこ
とを示す。また、信号線３５４，３５５の両方ともロー
レベルの場合は上部空間周波数が低いことを示す。
【０１２３】下部空間周波数検出回路は、加算手段３５
６、除算手段３５７，３５８、比較器３５９，３６０お
よび論理素子３６１からなる。まず、下部走査線の中央
レベル変化値３６４を求めるため、レベル差２００とレ
ベル差２０１とを加算手段３５６で加算し、除算手段３
５７で１／２にして平均化する。次に除算手段３５８に
おいて、中央レベル変化値３６４をレベル差（両端レベ
ル変化値）２０２で除算する。得られた比３６５を比較
器３５９でしきい値３６６と比較する。比較器３５９は
比３６５がしきい値３６６より大きければハイレベル信
号を信号線３７０に出力する。信号線３７０がハイレベ
ルであることは下部空間周波数が高いことを示す。な
お、このとき論理素子３６１はローレベル信号を信号線
３７１に出力する。
【０１２４】一方、比３６５は比較器３６０でしきい値
３６７と比較される。比較器３６０は比３６５がしきい
値３６７よりも大きければハイレベル信号を信号線３６
９に出力する。論理素子３６１は信号線３７０がローレ
ベルで、信号線３６９がハイレベルのとき、ハイレベル
信号を信号線３７１に出力する。信号線３７１がハイレ
ベルであることは下部空間周波数が高くも低くもないこ
とを示す。また、信号線３７０，３７１の両方ともロー
レベルの場合は上部空間周波数が低いことを示す。
【０１２５】なお、しきい値３５０としきい値３６６は
同じ値で、例えば値‘２’がある。
【０１２６】また、しきい値３５１としきい値３６７は
同じ値で、例えば値‘１’がある。
【０１２７】空間周波数比較手段２０７は、論理素子３
７１〜３７４からなる。空間周波数比較手段２０７は上
部空間周波数情報３５４，３５５と下部空間周波数情報
３７０，３７１を比較し、空間周波数が高い方を出力す
る。論理素子３７１は信号線３５４と信号線３７０とに
おいて、少なくとも一方がハイレベルの場合にハイレベ
ル信号を信号線９Ａに出力する。信号線９Ａがハイレベ
ルのとき、信号線９Ｂ，信号線９Ｃはローレベル信号と
なる。信号線９Ａがハイレベルになることは、上部空間
周波数と下部空間周波数の少なくとも一方が高い周波数
であることを示す。
【０１２８】論理素子３７２がハイレベル信号を信号線
３７５に出力するのは、信号線３５５と信号線３７１と
において、少なくとも一方がハイレベルのときである。
信号線９Ａがローレベルで、信号線３７５がハイレベル
のとき、論理素子３７３はハイレベル信号を信号線９Ｂ
に出力する。このとき、信号線９Ｃはローレベルにな
る。信号線９Ｂがハイレベルになることは、上部空間周
波数と下部空間周波数との両方が高い周波数ではなく、
かつ上部空間周波数と下部空間周波数の少なくとも一方
が高くも低くもない空間周波数を持つことを示す。ま
た、信号線９Ｃがハイレベルになることは、上部空間周
波数と下部空間周波数の両方とも空間周波数が低いこと
を示す。
【０１２９】以上により、空間周波数を３つのグループ
に分類できる。得られた信号線９Ａ〜９Ｃの情報が空間
周波数情報９となる。
【０１３０】なお、水平の空間周波数の高低の判断基準
値は、入力画像および使用される装置によって異なる。
【０１３１】また、装置を簡単化するため上部空間周波
数検出手段のみ、あるいは下部空間周波数検出手段のみ
の構成にしてもよい。
【０１３２】図１４に示す空間周波数判定回路では水平
の空間周波数の判定を誤る可能性がある。これは、代表
値を中央とその両端の画素としているためであり、誤り
を減らすには、入力画像（ムービーやＬＤ等）により代
表値の取り方を変えたり（グループ毎の平均レベルやメ
ディアン値を代表値にする方法がある）、複数の代表値
を用いて空間周波数判定回路を構成する等の応用が考え
られる。
【０１３３】また、本実施例の空間周波数判定回路では
水平の空間周波数を３つのグループに分離したが、３つ
に限られるものではない。
【０１３４】また、空間周波数検出手段３として、帯域
フィルタ等を用いて水平の空間周波数を検出してもよ
い。
【０１３５】図１５は図１における補間方向合成手段４
の実施例である補間方向合成回路のブロック図を示した
ものである。補間方向合成回路は平均を求める演算手段
２２５およびスリーステートのバッファゲート２２６〜
２２８からなる。第１の補間方向決定手段１によって求
められた補間方向信号７と、第２の補間方向決定手段２
によって求められた補間方向信号８とは演算手段２２５
に入力され平均が取られる。本実施例では、補間方向の
情報７は‘０’〜‘６’の値をとる（前述）。
【０１３６】したがって、例えば補間方向信号７が値
‘０’で補間方向信号８が値‘２’の場合は演算手段２
２５から出力される補間方向信号２２９は値‘１’にな
る。なお、演算手段２２５では小数点以下は四捨五入さ
れる。これらの補間方向信号７，８，２２９のうちの１
つがバッファゲート２２６〜２２８によって選択され、
補間方向合成信号１０として出力される。本実施例では
空間周波数検出手段３の出力信号９Ａがハイレベル（水
平の空間周波数が高い）の場合は第１の補間方向決定手
段１から出力される補間方向信号７が選ばれ、出力信号
９Ｃがハイレベル（水平の空間周波数が低い）の場合は
第２の補間方向決定手段２から出力される補間方向信号
８が選ばれ、出力信号９Ｂがハイレベル（水平の空間周
波数が高くも低くもない）の場合は演算手段２２５によ
って出力される補間方向信号２２９が選択され、補間合
成信号１０となる。
【０１３７】図１６は図１における補間画素生成手段５
の実施例である補間画素生成回路のブロック図である。
補間画素生成回路は、１画素の遅延を行う遅延手段２３
１〜２４２、画素の平均を求める演算手段２４４〜２５
０、一走査線期間の遅延を行う垂直遅延手段２３０およ
び選択手段２５１からなる。
【０１３８】演算手段２４４〜２５０は、図２４に示す
ところのＡライン上の画素とＣライン上の画素の相加平
均演算を行う演算手段である。演算手段２４４は図２４
における右下がりのＡn-3 ，Ｃn+3 の補間方向における
補間値２６５を算出する。演算手段２４５は図２４にお
けるＡn-2 ，Ｃn+2 の補間方向における補間値２６６を
算出する。同様に、演算手段２４６〜２５０はそれぞれ
の補間方向における補間値２６７〜２７１を算出する。
【０１３９】選択手段２５１は図１における補間方向合
成手段４から出力される補間方向合成信号１０を用い
て、これらの７種類の補間値２６５〜２７１のうちの１
つを選び、映像出力端子に出力する。
【０１４０】図１７は図１６における選択手段２５１の
実施例である選択回路のブロック図である。図１７に示
す選択回路は、デコーダ２８０およびスリーステートの
バッファゲート２８１〜２８７からなる。図１における
補間方向合成手段４から出力された補間方向合成信号１
０はデコーダ２８０に入力され、それぞれ補間方向の補
間値２６５〜２７１のうちいずれか１つを選択するよう
な選択信号２８８〜２９４を出力する。スリーステート
のバッファゲート２８１〜２８７は選択信号２８８〜２
９４のいずれか１つがハイレベルになったときに、対応
するバッファゲートがアクティブになり、選択された補
間ラインの補間値が補間画素信号１１として画像出力端
子から出力される。なお、バッファゲート２８１〜２８
７の出力はワイヤードオアされている。
【０１４１】本実施例では、補間方向決定手段は第１の
補間方向決定手段１と第２の補間方向決定手段２の２つ
しか示されていないが、２つに限るものではなく、多数
存在してもよい。また、補間方向決定手段は、本実施例
の方法に限定されるものではない。
【０１４２】また、図５，図１１，図１３，図１６に示
した遅延手段などの、回路上重複する部分はまとめた構
成にしてもよい。例えば、一走査線期間の遅延を行う垂
直遅延手段６２，１４１，１８０，２３０は装置の上で
同一の回路にしてもよい。
【０１４３】図３は本発明の別の実施例における空間周
波数適応補間装置のブロック図を示すものである。図３
に示す空間周波数補間装置は、第１の補間方向決定手段
２０、第２の補間方向決定手段２１、空間周波数検出手
段２２、第１の補間画素生成手段２３、第２の補間画素
生成手段２４および補間画素合成手段２５からなる。
【０１４４】まず、画像信号２６が第１の補間方向決定
手段２０に入力され、第１の補間方向が決定される。同
時に画像信号２６は第２の補間方向決定手段２１にも入
力され、第２の補間方向が決定される。第１の補間方向
決定手段２０から出力された第１の補間方向信号２７に
よって、第１の補間画素生成手段２３は画像信号２６か
ら第１の補間画素信号３０を生成する。同様に、第２の
補間方向決定手段２１から出力された第２の補間方向信
号２８を用いて、第２の補間画素生成手段２４は画像信
号２６から第２の補間画素信号３１を生成する。
【０１４５】また、空間周波数検出手段２２は注目画素
周囲の水平の空間周波数を検出し、空間周波数情報２９
を出力する。補間画素合成手段２５では第１の補間画素
信号３０と第２の補間画素信号３１を空間周波数情報２
９を用いて合成する。なお、補間画素合成手段２５で第
１の補間画素信号３０と第２の補間画素信号３１を合成
する代わりに、第１の補間画素信号３０と第２の補間画
素信号３１のいずれかを選択する構成にしてもよい。
【０１４６】図３における第１の補間方向決定手段２０
は、図１１に示した第１の補間方向決定回路と同じ構成
で実現できる。また、第２の補間方向決定手段２１は、
図５に示した補間方向決定回路（例えば、図１９に示す
ファジィ推論回路を備えたもの）と同じ構成で実現でき
る。また、空間周波数検出手段２２は、図１３に示した
空間周波数検出回路と同じ構成で実現できる。
【０１４７】また、第１の補間画素生成手段２３並びに
第２の補間画素生成手段２４は、図１６に示した補間画
素生成回路と同じ構成で実現できる。
【０１４８】図１８に補間画素合成手段２５の実施例で
ある補間画素合成回路のブロック図を示す。補間画素合
成回路は、平均を求める演算手段３０３およびスリース
テートのバッファゲート３００〜３０２からなる。
【０１４９】第１の補間画素生成手段２３によって生成
された第１の補間画素信号３０と、第２の補間画素生成
手段２４によって生成された第２の補間画素信号３１は
演算手段３０３に入力され平均が取られる。第１の補間
画素信号３０、第２の補間画素信号３１および演算手段
３０３から出力される補間画素信号３０４のうちの１つ
が、バッファゲート３００〜３０２によって選択され補
間画素信号３２として出力される。
【０１５０】本実施例では空間周波数検出手段２２の出
力信号２９Ａがハイレベル（水平の空間周波数が高い）
の場合は、第１の補間画素生成手段２３から出力される
補間画素信号３０が選ばれ、空間周波数検出手段２２か
ら出力される出力信号２９Ｃがハイレベル（水平の空間
周波数が低い）の場合は第２の補間画素生成手段２４か
ら出力される補間画素信号３１が選ばれ、出力信号９Ｂ
がハイレベル（水平の空間周波数が高くも低くもない）
の場合は演算手段３０３から出力される補間画素信号３
０４が選択される構成になっている。
【０１５１】以上の構成をとることによって、補間画素
の合成もしくは選択が可能となる。
【０１５２】最初の実施例で示した空間周波数適応補間
装置との違いは、最初の実施例の場合に空間周波数適応
補間装置で生成される補間画素信号１１が、必ず補間さ
れる画素を通る補間ライン上の上下の画素の平均値であ
るのに対し、本実施例における空間周波数適応補間装置
で生成される補間画素信号３２は、必ずしも補間される
画素を通る補間ライン上の上下の画素の平均値にはなっ
ていないことである。
【０１５３】つまり、演算手段３０３で平均をとること
により、どの補間ライン上の上下の画素の平均値とも等
しくない補間画素が生成される可能性がある点が異な
る。
【０１５４】本実施例では選択する補間画素信号を３つ
（補間画素信号３０，３１，３０４）にしたが、３つに
限られるものではなく、演算手段３０３も平均ではな
く、水平の空間周波数の重みによって連続的に変化する
構成にしてもよい。
【０１５５】また、本実施例では補間方法決定手段並び
に補間画素生成手段はそれぞれ２つずつにしているが、
これらは２つに限られるものではない。
【０１５６】また、すべての実施例でモノクロ情報を例
にとって説明したが、カラー情報にも適用できる。カラ
ー情報については、Ｒ，Ｇ，Ｂ独立して適用する方法は
適切でなく、レベルとして輝度信号あるいはＧ信号を用
いて相関を検出し、Ｒ，Ｇ，Ｂに対して同じ方向に補間
する手法が適切である。
【０１５７】また、遅延手段として、ラッチやフリップ
フロップ等を用いて、所定クロックで同期した同期回路
で構成してもよい。
【０１５８】また、本実施例ではハードウエア構成で説
明したが、命令を実行するＣＰＵ（もしくはＤＳＰ）、
ＣＰＵに与える命令やテーブルを格納するＲＯＭ、ＣＰ
Ｕが命令を実行するためのワークエリアおよびＣＰＵが
本発明の補間をするために用いる走査線３本分のライン
バッファのためのＲＡＭ、フィールド映像信号を取り込
んだりＣＰＵが補間したフレーム映像信号を出力するた
めのＩＯポートとでＣＰＵシステムを構成し（図示して
いない）、実質的に同一なソフトウエアルーチンを用い
て実現してもよい。
【０１５９】
【発明の効果】
（１） 請求項１の空間周波数適応補間方法によれば、
注目画素周辺の水平の空間周波数に適応して補間方向決
定ステップを選択し補間ラインを決定するから、空間周
波数が高い場合の補間ミスを少なくした状態で水平に近
い方向も補間することができる。
【０１６０】（２） 請求項２の空間周波数適応補間方
法によれば、中央グループと左グループの差である第１
のレベル差と中央グループと右グループの差である第２
のレベル差との平均のレベル差を求めるとともに、左グ
ループと右グループの差である第３のレベル差を求め、
平均のレベル差と第３のレベル差との比較に基づいて空
間周波数情報を生成するから、注目画素周辺の水平の空
間周波数の検出および判定を合理的に行うことができ、
空間周波数情報を容易に生成できる。
【０１６１】（３） 請求項３の空間周波数適応補間方
法によれば、平均のレベル差の第３のレベル差に対する
比を求め、この比が所定のしきい値より大きいときは水
平の空間周波数が高いものとして垂直に近い第１の領域
に対する補間方向の判別精度の高い第１の補間方向決定
ステップで補間ラインを決定し、所定のしきい値以下で
あるときは水平の空間周波数が高くないとして水平に近
い第２の領域に対する判別精度が高い第２の補間方向設
定ステップで補間ラインを決定するようにしたので、上
部走査線上の画素と下部走査線上の画素との相関性の高
さの判定における精度を高いものとできる。
【０１６２】（４） 請求項４の空間周波数適応補間装
置によれば、注目画素周辺の水平の空間周波数に適応し
て補間ラインを合成するから、空間周波数が高い場合の
補間ミスを少なくした状態で水平に近い方向も補間する
ことができる。
【０１６３】（５） 請求項５の空間周波数適応補間装
置によれば、複数の補間方向決定手段から出力される複
数の補間方向信号を空間周波数情報に基づいて単に１つ
だけ選択するようにしたので、構成を簡素化することが
できる。
【０１６４】（６） 請求項６の空間周波数適応補間装
置によれば、注目画素周辺の水平の空間周波数に適応し
て補間画素を合成するから、空間周波数が高い場合の補
間ミスを少なくした状態で水平に近い方向も補間するこ
とができる。予め生成された複数の補間画素を合成する
ので、補間ライン上の対の画素の平均値とは異なる値の
補間画素も生成でき、きめの細かい補間が可能となる。
【０１６５】（７） 請求項７の空間周波数適応補間装
置によれば、複数の補間画素生成手段から出力される複
数の補間画素信号を空間周波数情報に基づいて単に１つ
だけ選択するようにしたので、構成を簡素化することが
できる。
【０１６６】（８） 請求項８の空間周波数適応補間装
置によれば、第１の補間方向決定手段として注目画素を
中心に垂直に近い第１の領域の判別精度の高いものと
し、第２の補間方向決定手段として注目画素を中心に水
平に近い第２の領域の判別精度を高いものとするといっ
た具合に、それぞれの空間周波数に適した補間方向決定
手段を用いることができる。
【０１６７】（９） 請求項９の空間周波数適応補間装
置によれば、第１の補間方向決定手段が候補とする補間
ライン数を第２の補間方向決定手段が候補とする補間ラ
イン数よりも少なくすることで第１の補間方向決定手段
を垂直に近い第１の領域で判別精度の高いものにしてあ
る。
【０１６８】（１０） 請求項１０の空間周波数適応補
間装置によれば、ファジィ後件部がファジィ前件部によ
る相関性の判断に基づいて複数の補間ラインの中から補
間すべき方向を決定する。このとき、重心演算手段で得
られた補間方向の重心を所定の第１の関数で変換する
が、どのような関数を採用するかによって、補間すべき
方向としての候補を種々の条件に応じた適切なものに調
整することができる。
【０１６９】ところで、ファジィ推論を用いると各補間
ラインの確度情報を総合判断するため全体としては重心
が中心方向に寄りやすい傾向がある。一方、水平の空間
周波数が低い場合は補間方向の選択に誤りが生じにくい
という性質がある。そこで、 （１１） 請求項１１の空間周波数適応補間装置によれ
ば、前記所定の第１の関数を、補間方向の重心が水平に
近い補間方向の場合、さらに水平に近い補間方向に寄せ
る特性を持つ関数にしてあり、そのような重心変換手段
を有する補間方向決定手段は、注目画素を中心に水平に
近い領域の判別精度が高い補間方向決定手段に適したも
のとして提供することができる。
【０１７０】（１２） 請求項１２の空間周波数適応補
間装置によれば、前記所定の第１の関数を、補間方向の
重心を垂直に近い補間方向に寄せる特性を持つ関数にし
てあり、そのような重心変換手段を有する補間方向決定
手段は、注目画素を中心に垂直に近い領域の判別精度が
高い補間方向決定手段に適したものとして提供すること
ができる。
【０１７１】（１３） 請求項１３の空間周波数適応補
間装置によれば、ファジィ後件部がファジィ前件部によ
る相関性の判断に基づいて複数の補間ラインの中から補
間すべき方向を決定する際の重心演算の前に、重心演算
の分母となる補間ライン毎の相関性の確度情報の和を所
定の第２の関数で変換するが、どのような関数を採用す
るかによって、補間すべき方向としての候補を種々の条
件に応じた適切なものに調整することができる。
【０１７２】ところで、確度情報の和が小さいことは全
補間方向が信頼度が低いことを意味し、確度情報の和が
大きいことはある程度信頼できる補間方向が存在するこ
とを意味している。そこで、 （１４） 請求項１４の空間周波数適応補間装置によれ
ば、前記所定の第２の関数として、確度情報の和が所定
の第２のしきい値よりも小さいときに確度情報の和を元
の確度情報の和以上の値に変換し、かつ、確度情報の和
が所定の第２のしきい値以上のときに確度情報の和を元
の確度情報の和以下の値に変換するような関数としてあ
る。そのような確度情報和変換手段を有する補間方向決
定手段は、全体として、確度情報の和が大きいときは、
ファジィ推論の特性から重心が中心寄りになりやすいこ
とに抗するように水平に近い補間方向を選択することに
なり、水平に近い補間方向を選ばれやすくする。また、
確度情報の和が小さいときは垂直に近い補間方向が選ば
れやすくなり、補間ミスが低減する。
【０１７３】（１５） 請求項１５の空間周波数適応補
間装置によれば、いずれも注目画素周辺の走査線上の画
素集合を用いて水平の空間周波数を検出する上部空間周
波数検出手段と下部空間周波数検出手段との少なくとも
一方を備えていればよいとするものであるが、上下いず
れか一方だけとすれば構成を簡単にすることができ、両
方にすれば最終的な補間方向の選択をより高精度に行う
ことができる。
【０１７４】（１６） 請求項１６の空間周波数適応補
間装置によれば、上部空間周波数検出手段と下部空間周
波数検出手段と高い方の空間周波数情報を出力する空間
周波数比較手段との３つの手段により、補間方向決定手
段の選択を合理的に行うことができる。
【０１７５】（１７） 請求項１７の空間周波数適応補
間装置によれば、中央グループと左グループの差である
第１のレベル差と中央グループと右グループの差である
第２のレベル差との平均のレベル差を求めるとともに、
左グループと右グループの差である第３のレベル差を求
め、平均のレベル差と第３のレベル差との比較に基づい
て空間周波数情報を生成するから、注目画素周辺の水平
の空間周波数の検出および判定を合理的に行うことがで
き、空間周波数情報を容易に生成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における空間周波数適応補間装
置のブロック図である。
【図２】本発明の実施例における空間周波数適応補間方
法の手順を示したフローチャートである。
【図３】本発明の別の実施例における空間周波数適応補
間装置のブロック図である。
【図４】本発明の実施例における水平の空間周波数を検
出する方法の説明図である。
【図５】本発明の補間方向決定手段の実施例である補間
方向決定回路のブロック図である。
【図６】図５における前件部演算手段７１の実施例であ
る前件部演算回路のブロック図である。
【図７】図５における前件部演算手段７１の実施例にお
ける第１と第２のメンバーシップ関数の特性を示すグラ
フである。
【図８】図５におけるファジィ推論手段７２の実施例に
おけるファジィ後件部のメンバーシップ関数の特性を示
すグラフである。
【図９】図５における本発明のファジィ推論手段７２の
実施例であるファジィ推論回路のブロック図である。
【図１０】図９における重心変換手段１２の補間方向を
決定するテーブルの特性を示すグラフである。
【図１１】図１における第１の補間方向決定手段１の実
施例である第１の補間方向決定回路のブロック図であ
る。
【図１２】図１１における補間方向比較手段１５３の実
施例である補間方向比較回路のブロック図である。
【図１３】図１における空間周波数検出手段３の実施例
である空間周波数検出回路のブロック図である。
【図１４】図１３における空間周波数判定手段１９１の
実施例である空間周波数判定回路のブロックである。
【図１５】図１における補間方向合成手段４の実施例で
ある補間方向合成回路のブロック図である。
【図１６】図１における補間画素生成手段５の実施例で
ある補間画素生成回路のブロック図である。
【図１７】図１６における選択手段２５１の実施例であ
る選択回路のブロック図である。
【図１８】図３における補間画素合成手段２５の実施例
である補間画素合成回路のブロック図である。
【図１９】図５における本発明の別のファジィ推論手段
７２の実施例であるファジィ推論回路のブロック図であ
る。
【図２０】図９における重心変換手段１３９の重心の変
換方法の説明図である。
【図２１】図１９における確度情報和変換手段３２１で
用いる確度情報和変換関数の説明図である。
【図２２】従来の相関検出を有した補間方法の説明図で
ある。
【図２３】従来の補間ミスが発生する画像例の説明図で
ある。
【図２４】水平の空間周波数が高い画像例の説明図であ
る。
【符号の説明】
１，２０ 第１の補間方向決定手段 ２，２１ 第２の補間方向決定手段 ３，２２ 空間周波数決定手段 ４ 補間方向合成手段 ５ 補間画素生成手段 ２３ 第１の補間画素生成手段 ２４ 第２の補間画素生成手段 ２５ 補間画素合成手段 ４０〜４６ 画素 ４７ 左グループ ４８ 中央グループ ４９ 右グループ ５０〜６１，１４２〜１４９，２３１〜２４２ 遅延手
段 ６２，１４１，１８０，２３０ 一走査線期間の遅延を
行う垂直遅延手段 ６４〜７０，１３３，１５０〜１５２，１８５〜１９
０，３２６ 減算手段 ６３ 最大最小決定手段 ７１ 前件部演算手段 ７２ ファジィ推論手段（ファジィ後件部） １１０〜１１６ 第１のメンバーシップ関数 １１７〜１２２ 第２のメンバーシップ関数 １２３ メンバーシップ関数選択手段 １２４〜１２７ ファジィ論理積演算手段 １３８ 第１の重心演算手段 １３９ 重心変換手段 １５３ 補間方向比較手段 １６５〜１６７，３４３，３４４，３５９，３６０ 比
較器 １６８，２８０ デコーダ １７０〜１７２，２２６〜２２８，２８１〜２８７，３
００〜３０２スリーステートのバッファゲート １８１〜１８４ ３画素の遅延を行う遅延手段 １９１ 空間周波数判定手段 ２０５ 上部空間周波数検出手段 ２０６ 下部空間周波数検出手段 ２０７ 空間周波数比較手段 ２５５，２４４〜２５１，３０３ 平均を求める演算手
段 ２５１ 選択手段 ３１０〜３１２，３２３〜３２５ 多入力の加算手段 ３１４，３２７，３４１，３４２，３５７，３５８ 除
算手段 ３２０ 第２の重心演算手段 ３２１ 確度情報和変換手段 ３２２ 補間ライン決定手段 ３４０，３５６ 加算手段 ３４５，３６１，３７１，３７２，３７３，３７４ 論
理素子 ３８１，３８３ 重心の変換関数 ３８５ 信頼度の和の変換関数 ３８７ しきい値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−3564（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−153563（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−131689（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−43590（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−207271（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 7/00 - 7/088 H04N 1/38 - 1/393

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 補間すべき走査線上の注目画素と前記注
    目画素の上に位置する上部走査線上の画素と前記注目画
    素の下に位置する下部走査線上の画素とを通る複数の角
    度の補間ラインを設定し、いずれかの方向に補間するこ
    とにより映像信号の走査線を補間する方法であって、前記注目画素ごとに前記複数の角度の補間ラインのうち
    の１つの補間ラインを選択する互いにアルゴリズムを異
    にする複数の補間方向決定ステップが用意されており、 前記注目画素周辺の水平の空間周波数を検出する空間周
    波数検出ステップと、前記空間周波数検出ステップで得られる空間周波数情報
    に基づいて、前記 複数の補間方向決定ステップのうちの
    １つを選択する補間処理選択ステップと、 前記補間処理選択ステップで選択された前記補間方向決
    定ステップにより得られた補間ラインを用いて前記注目
    画素を生成する補間画素生成ステップとで、 前記補間すべき走査線上の補間を行うことを特徴とする
    空間周波数適応補間方法。
  2. 【請求項２】 空間周波数検出ステップは、注目画素周
    辺の上部走査線上の画素集合と前記注目画素周辺の下部
    走査線上の画素集合との少なくとも一方の画素集合にお
    いて、前記注目画素近傍の中央グループと前記中央グル
    ープの左に存在する左グループと前記中央グループの右
    に存在する右グループとに分離したとき、前記中央グル
    ープの第１の代表値と前記左グループの第２の代表値と
    の第１のレベル差を求める第１のレベル差検出ステップ
    と、前記第１の代表値と前記右グループの第３の代表値
    との第２のレベル差を求める第２のレベル差検出ステッ
    プと、前記第１のレベル差と前記第２のレベル差との平
    均のレベル差を求める平均レベル差検出ステップと、前
    記第２の代表値と前記第３の代表値との第３のレベル差
    を求める第３のレベル差検出ステップと、前記平均のレ
    ベル差と前記第３のレベル差とを比較して空間周波数情
    報を生成する空間周波数判定ステップとからなることを
    特徴とする請求項１記載の空間周波数適応補間方法。
  3. 【請求項３】 空間周波数判定ステップは、平均のレベ
    ル差の第３のレベル差に対する比を求めたとき、前記比
    が所定の第１のしきい値よりも大きいならば注目画素を
    中心に垂直に近い第１の領域に対する補間方向の判別精
    度の高い第１の補間方向決定ステップを選択する空間周
    波数情報を生成し、前記比が前記所定の第１のしきい値
    以下ならば前記注目画素を中心に水平に近い第２の領域
    に対する判別精度が高い第２の補間方向決定ステップを
    選択する空間周波数情報を生成することを特徴とする請
    求項２記載の空間周波数適応補間方法。
  4. 【請求項４】 補間すべき走査線上の注目画素と前記注
    目画素の上に位置する上部走査線上の画素と前記注目画
    素の下に位置する下部走査線上の画素とを通る複数の角
    度の補間ラインを設定し、いずれかの方向に補間するこ
    とにより映像信号の走査線を補間する装置であって、前記注目画素ごとに前記複数の角度の補間ラインのうち
    の１つの補間ラインを求める互いにアルゴリズムを異に
    する複数の補間方向決定手段と、 前記注目画素周辺の水平の空間周波数を検出する空間周
    波数検出手段と、 前記空間周波数検出手段から出力される空間周波数情報
    に基づいて、複数の前記補間方向決定手段から出力され
    る複数の補間方向信号を合成する補間方向合成手段と、 前記補間方向合成手段から出力される補間方向合成信号
    によって補間すべき前記注目画素を入力された画像信号
    から生成する補間画素生成手段とを備えたことを特徴と
    する空間周波数適応補間装置。
  5. 【請求項５】 補間方向合成手段は、空間周波数検出手
    段から出力される空間周波数情報によって、異なるアル
    ゴリズムに基づく複数の補間方向決定手段から出力され
    る複数の補間方向信号のうちいずれか１つを選択する手
    段であることを特徴とする請求項４記載の空間周波数適
    応補間装置。
  6. 【請求項６】 補間すべき走査線上の注目画素と前記注
    目画素の上に位置する上部走査線上の画素と前記注目画
    素の下に位置する下部走査線上の画素とを通る複数の角
    度の補間ラインを設定し、いずれかの方向に補間するこ
    とにより映像信号の走査線を補間する装置であって、前記注目画素ごとに前記複数の角度の補間ラインのうち
    の１つの補間ラインを求める互いにアルゴリズムを異に
    する複数の補間方向決定手段と、 複数の前記補間方向決定手段から出力されるそれぞれの
    補間方向信号によって補間画素信号を生成する複数の補
    間画素生成手段と、 前記注目画素周辺の水平の空間周波数を検出する空間周
    波数検出手段と、 前記空間周波数検出手段から出力される空間周波数情報
    によって複数の前記補間画素生成手段から出力される複
    数の前記補間画素信号を合成する補間画素合成手段とを
    備えたことを特徴とする空間周波数適応補間装置。
  7. 【請求項７】 補間画素合成手段は、空間周波数検出手
    段から出力される空間周波数情報によって、異なるアル
    ゴリズムに基づく複数の補間画素生成手段から出力され
    る複数の前記補間画素信号のうちいずれか１つを選択す
    る手段であることを特徴とする請求項６記載の空間周波
    数適応補間装置。
  8. 【請求項８】 複数の補間方向決定手段は、注目画素を
    中心に垂直に近い第１の領域の判別精度が高い第１の補
    間方向決定手段と、前記注目画素を中心に水平に近い第
    ２の領域の判別精度が高い第２の補間方向決定手段とで
    あることを特徴とする請求項４から請求項７のいずれか
    に記載の空間周波数適応補間装置。
  9. 【請求項９】 第１の補間方向決定手段における注目画
    素を生成する場合に候補となる補間ライン数は、第２の
    補間方向決定手段における注目画素を生成する場合に候
    補となる補間ライン数よりも少ないことを特徴とする請
    求項８記載の空間周波数適応補間装置。
  10. 【請求項１０】 補間方向決定手段の少なくとも１つ
    は、補間ラインを５方向以上設定し、補間ライン上の２
    つの画素について画素のレベル差を前記各補間ライン毎
    に演算する演算手段と、前記演算手段により得られたレ
    ベル差から各補間ライン毎の相関性を判断するファジィ
    前件部と、前記ファジィ前件部からの相関性の判断を基
    に前記補間ラインの中から補間すべき方向を決定するフ
    ァジィ後件部とを備え、前記ファジィ後件部は、前記補
    間すべき方向を求めるための第１の重心演算手段と、前
    記第１の重心演算手段で得られた補間方向の重心を所定
    の第１の関数で変換する重心変換手段とを備えたことを
    特徴とする請求項４から請求項９のいずれかに記載の空
    間周波数適応補間装置。
  11. 【請求項１１】 空間周波数が低い場合に用いるとき、
    重心変換手段で用いられる所定の第１の関数は、補間方
    向の重心が水平に近い補間方向の場合、さらに水平に近
    い補間方向に寄せる特性を持つ関数であることを特徴と
    する請求項１０記載の空間周波数適応補間装置。
  12. 【請求項１２】 空間周波数が高い場合に用いるとき、
    重心変換手段で用いられる所定の第１の関数は、補間方
    向の重心を垂直に近い補間方向に寄せる特性を持つ関数
    であることを特徴とする請求項１０記載の空間周波数適
    応補間装置。
  13. 【請求項１３】 補間方向決定手段の１つは、補間ライ
    ンを５方向以上設定し、前記補間ライン上の２つの画素
    について画素のレベル差を前記各補間ライン毎に演算す
    る演算手段と、前記演算手段により得られたレベル差か
    ら各補間ライン毎の相関性を判断するファジィ前件部
    と、前記ファジィ前件部からの相関性の判断を基に前記
    補間ラインの中から補間すべき方向を決定するファジィ
    後件部とを備え、前記ファジィ後件部は、前記補間すべ
    き方向を求めるための第２の重心演算手段と、前記第２
    の重心演算手段で行われる重心演算の分母となる前記補
    間ライン毎の相関性の確度情報の和を所定の第２の関数
    で変換する確度情報和変換手段とを備えたことを特徴と
    する請求項４から請求項９のいずれかに記載の空間周波
    数適応補間装置。
  14. 【請求項１４】 確度情報和変換手段で用いられる所定
    の第２の関数は、確度情報の和が所定の第２のしきい値
    よりも小さければ前記確度情報の和を前記確度情報の和
    以上の値に変換し、前記確度情報の和が前記所定の第２
    のしきい値以上ならば前記確度情報の和を前記確度情報
    の和以下の値に変換する関数であることを特徴とする請
    求項１３記載の空間周波数適応補間装置。
  15. 【請求項１５】 空間周波数検出手段は、注目画素周辺
    の前記上部走査線上の画素集合を用いて水平の空間周波
    数を検出する上部空間周波数検出手段と、前記注目画素
    周辺の下部走査線上の画素集合を用いて水平の空間周波
    数を検出する下部空間周波数検出手段との少なくとも一
    方を備え、補間方向合成手段もしくは補間画素合成手段
    に入力する空間周波数情報を生成することを特徴とする
    請求項４から請求項１４のいずれかに記載の空間周波数
    適応補間装置。
  16. 【請求項１６】 空間周波数検出手段は、注目画素周辺
    の上部走査線上の画素集合を用いて水平の空間周波数を
    検出する上部空間周波数検出手段と、前記注目画素周辺
    の下部走査線上の画素集合を用いて水平の空間周波数を
    検出する下部空間周波数検出手段と、前記上部空間周波
    数検出手段から出力される上部空間周波数情報と前記下
    部空間周波数検出手段から出力される下部空間周波数情
    報を比較して高い方の空間周波数情報を出力する空間周
    波数比較手段とを備え、補間方向合成手段もしくは補間
    画素合成手段に入力する空間周波数情報を生成すること
    を特徴とする請求項４から請求項１５のいずれかに記載
    の空間周波数適応補間装置。
  17. 【請求項１７】 上部空間周波数検出手段および下部空
    間周波数検出手段は、前記注目画素周辺の前記補間ライ
    ン上の上部走査線上もしくは下部走査線上の画素集合に
    おいて、前記注目画素近傍の中央グループと前記中央グ
    ループの左に存在する左グループと前記中央グループの
    右に存在する右グループに分離したとき、前記中央グル
    ープの第１の代表値と前記左グループの第２の代表値と
    の第１のレベル差を求める第１のレベル差検出手段と、
    前記第１の代表値と前記右グループの第３の代表値との
    第２のレベル差を求める第２のレベル差検出手段と、前
    記第１のレベル差と前記第２のレベル差との平均のレベ
    ル差を求める平均レベル差検出手段と、前記第２の代表
    値と前記第３の代表値との第３のレベル差を求める第３
    のレベル差検出手段と、前記平均のレベル差と前記第３
    のレベル差とを比較して水平の空間周波数情報を生成す
    る空間周波数判定手段とを備えることを特徴とする請求
    項１６記載の空間周波数適応補間装置。
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