JP4189645B2 - 画像処理方法および画像処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、インターレース画像データをプログレッシブ画像データ(ノンインターレース画像データ)に変換する際に動画領域でフィールド内補間を行う方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
現行の標準カラーテレビジョン方式としては、NTSC(National Television System Committee)方式やPAL(Phase Alternation by Line)方式などが存在するが、これらは、インターレース走査(飛び越し走査)を採用している。
【0003】
インターレース走査は、奇数フィールド(奇数番目のフィールド)の有効走査期間では、図17の実線矢印Foで示すように、画面左上端の点Posから画面下端の左右方向における中央の点Poeにかけて、画面上で想定する走査線の1本おきの位置を走査し、偶数フィールド(偶数番目のフィールド)の有効走査期間では、同図の破線矢印Feで示すように、画面上端の左右方向における中央の点Pesから画面右下端の点Peeにかけて、画面上で想定する走査線の残りの1本おきの位置を走査するものである。
【0004】
したがって、インターレース画像信号(インターレース走査による画像信号)では、隣接する奇数フィールドおよび偶数フィールドによって1フレームが構成される。NTSC方式では、フレーム周波数が30Hz、フィールド周波数が60Hzで、垂直帰線期間を含めて、1フレームが525本の水平ラインで構成され、1フィールドが262.5本の水平ラインで構成される。PAL方式では、フレーム周波数が25Hz、フィールド周波数が50Hzで、垂直帰線期間を含めて、1フレームが625本の水平ラインで構成され、1フィールドが312.5本の水平ラインで構成される。
【0005】
これに対して、ノンインターレース走査(順次走査)は、図18の実線矢印で示すように、画面左上端の点Psから画面右下端の点Peにかけて、画面上で想定する走査線の位置を1本ずつ順次走査するものである。
【0006】
したがって、プログレッシブ画像信号(ノンインターレース走査による画像信号)では、奇数フィールドおよび偶数フィールドの概念が無く、整数本の水平ラインによって1フレームが構成される。
【0007】
テレビジョン方式などで用いられているインターレース画像信号は、伝送帯域を抑え、かつフリッカ(ちらつき)を起こさないように工夫されたものであって、高画質化のためには、プログレッシブ画像信号の方が望ましい。
【0008】
また、最近では、大型ディスプレイを備えるテレビジョン受信機が多くなっているが、大型ディスプレイでインターレース画像信号を表示すると、走査線の間隔が目立って、表示画質が劣化する。そのため、これらのテレビジョン受信機では、内部の画像処理によって、インターレース画像信号をプログレッシブ画像信号に変換する、いわゆるIP(Interlace−Progressive)変換が実行されることが多い。
【0009】
さらに、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ(PDP:Plasma Display Panel)、またはLED(Light EmittingDiode)を並べて構成したディスプレイなどでは、上記のような理由以外に、ディスプレイ駆動方式としてプログレッシブ画像信号が必要な場合があり、IP変換を行う必要がある場合が存在する。
【0010】
IP変換は、後述のように、基本的には、もとのインターレース画像データから新たに走査線データを生成するもので、この新たに生成される走査線データによって、変換後のプログレッシブ画像の画質が大きく左右される。
【0011】
図19に、IP変換のための信号処理装置(回路)の一例を示す。入力インターレース画像信号としては、コンポジット映像信号iCV、輝度信号と色信号に分離された映像信号iY/C、または赤、緑、青の原色信号からなる映像信号iRGBが存在しうる。
【0012】
コンポジット映像信号iCVは、コムフィルタ1で、輝度信号と色信号に分離された映像信号cY/Cに変換され、その映像信号cY/C、または入力映像信号iY/Cは、クロマデコーダ2で、輝度信号と赤および青の色差信号とからなる映像信号iYUVに変換される。
【0013】
この映像信号iYUV、または入力映像信号iRGBが、セレクタ3で選択され、A/Dコンバータ4でデジタル映像データdYUVまたはdRGBに変換されて、イメージプロセッサ5に供給される。
【0014】
イメージプロセッサ5には、CPU6およびメモリ7が接続され、このイメージプロセッサ5において、後述のように、インターレース画像データdYUVまたはdRGBが、赤、緑、青の原色データからなるプログレッシブ画像データpRGBに変換される。ただし、イメージプロセッサ5としては、プロセッサシステムとしてCPUおよびメモリが一体化されたものが用いられることもある。
【0015】
イメージプロセッサ5からのプログレッシブ画像データpRGBは、D/Aコンバータ8でアナログ画像信号に変換されて、アナログ駆動のディスプレイ駆動回路に供給され、または、デジタル画像データのまま、デジタル駆動のディスプレイ駆動回路に供給される。
【0016】
イメージプロセッサ5でのIP変換には、ライン間の補間を用いる。ライン間の補間の方式としては、インターレース画像の異なるフィールドのデータから補間データ(補間により生成されるデータ)を生成するフィールド間補間と、インターレース画像の同一フィールド内のデータから補間データを生成するフィールド内補間とがある。
【0017】
図20に、フィールド間補間の例を示す。この例では、インターレース画像の順次連続する3フィールドをF0,F1,F2とするとき、フィールドF1に対応するプログレッシブ画像のフレームPgの補間ライン(補間により生成されるライン)Lgについては、破線の円および黒く塗り潰した円で示すように、フィールドF1の前後のフィールドF0,F2の、画面上で補間ラインLgと同じ位置のラインL0,L2上の画素のデータを補間したデータを、補間ラインLgの画素データとする。
【0018】
図21に、フィールド内補間の例を示す。この例では、インターレース画像の順次連続する3フィールドをF0,F1,F2とするとき、フィールドF1に対応するプログレッシブ画像のフレームPgの補間ラインLgについては、破線の円および黒く塗り潰した円で示すように、フィールドF1の、画面上で補間ラインLgの真上および真下に位置するラインLuおよびLd上の画素のデータを補間したデータを、補間ラインLgの画素データとする。
【0019】
静止画の場合には、もともと1枚の画像をインターレース化して2フィールドに分けているので、その2フィールドの間で補間を行うことによって、最も解像度の良い補間をすることができる。
【0020】
これに対して、動画の場合には、インターレース画像の、あるフィールドの次のフィールドは、すでに違うシーンの画像であるので、図21のようなフィールド内補間を行う。ただし、フィールド内補間では、もとになる情報が1フィールドの情報のみであるため、変換後のプログレッシブ画像も、情報量が少なくなり、動画の場合には、静止画の場合と比べると、画像鮮鋭度に欠ける場合がある。
【0021】
フィールド内補間では、一般的には、図22に示すように、インターレース画像の同一フィールド上の、補間画素(補間によりデータが生成される画素)Cの真上の画素U2および真下の画素D2のデータから、補間画素Cのデータを生成する。
【0022】
すなわち、便宜上、画素(ドット)と、その値(データ)とを、同じ符号で示すと、補間画素Cの値は、例えば、画素U2の値と画素D2の値の平均値(U2+D2)/2とする。このような補間を、上下方向の補間、略して上下補間と称する。
【0023】
しかしながら、この上下補間では、補間データには上下方向の相関しか反映されないため、補間対象の領域に斜め方向の相関がある場合には、適切な補間データとならず、プログレッシブ画像の画質が劣化する。例えば、斜め線の画像部分では、斜め方向に相関があるが、この部分で上下補間を行うと、プログレッシブ画像にジャギーを生じる。
【0024】
そこで、上下補間により補間データを生成する代わりに、斜め補間(斜め方向の補間)により補間データを生成することによって、プログレッシブ画像の画質を向上させることが考えられている。
【0025】
例えば、図23に示すように、インターレース画像の同一フィールド上の、補間ラインLgの真上および真下のラインLuおよびLd上に、補間画素Cを中心に画素U0〜U4およびD0〜D4を想定し、斜め補間の補間方向として、画素U1と画素D3を結ぶ方向、画素U0と画素D4を結ぶ方向、画素U3と画素D1を結ぶ方向、および画素U4と画素D0を結ぶ方向の、4つの方向を設定する。
【0026】
そして、インターレース画像のフィールド内補間を行う動画領域で、相関がある方向を検出し、例えば、画素U1と画素D3を結ぶ方向に相関があるときには、画素U1およびD3のデータから、補間画素Cのデータを生成する。すなわち、例えば、C=(U1+D3)/2とする。
【0027】
このような斜め補間によれば、斜め方向をスムーズに表現して、斜め線でのジャギーを軽減することができ、プログレッシブ画像の画質を向上させることができる。
【0028】
特許文献1(特開2002−57994公報)には、フィールド内補間を行う画像部分に斜め線があっても、滑らかに補間することができるように、上記の画素U2のデータと画素D2のデータとの差の絶対値が閾値より小さい場合には、画素U2およびD2のデータの平均値を補間データとし、上記の絶対値が閾値以上である場合には、画素U2およびD2を含む補間画素Cの近傍の複数画素、例えば6画素(図23の画素U1〜U3,D1〜D3)のデータ中の、中間的な値を示す2つのデータの平均値を補間データとすることが示されている。
【0029】
なお、特許文献2(特開2000−78539公報)には、インターレース画像などの部分画像に動きがあるか否かを判定する場合の、テロップなどの人工的な画像の動きを自然画像の動きとは別に検出する方法として、フレーム間の差分およびフィールド間の差分が、それぞれ、しきい値より大きいときには、テロップなどの人工的な画像の動きがあるものと判定することが示されている。
【0030】
【特許文献1】
特開2002−57994公報。
【特許文献2】
特開2000−78539公報。
【0031】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の、動画領域でのフィールド内補間の斜め補間では、絵柄によっては、誤った方向の画素の間で補間が実行されることによって、結果的にプログレッシブ画像の画質が劣化することがある。
【0032】
具体的には、画像中に、画面を流れるテロップ文字などのように、近傍の画素に対する独立性が高く、例えば近傍の画素に対する輝度の差が大きく、かつエッジを有する文字部などが存在する場合である。
【0033】
図24に、その一例として、テロップ文字中のアルファベット“H”を示す。これは、“H”の横線部分が、実ライン(インターレース画像のライン)Li中の2本のラインLir,Lisで表現されている場合である。ラインLiqは、ラインLirの真上の実ラインである。
【0034】
この場合、ラインLiq,Lirにまたがる楕円9内の部分につき、図23に示したように補間画素Cの上下に画素U0〜U4,D0〜D4を想定すると、各画素の輝度レベルは、黒レベルを0、白レベルを255として、例えば、図25の各画素中に記述した数値のように、画素U0については、“H”の左側縦線部分であるため、白レベルに近く、画素U1については、左側縦線部分の右側エッジ部であるため、黒レベルに近く、画素U2〜U4については、“H”の文字部分を外れているため、より黒レベルに近く、画素D0〜D4については、“H”の横線部分であるため、白レベルに近く、しかも、画素D0〜D4のなかでは、画素D4が最も、画素U0との間のレベル差が小さい。
【0035】
その結果、画素U0と画素D4との間の相関が最も高く、画素U0と画素D4を結ぶ方向が補間方向として検出され、その方向に補間が実行される。すなわち、補間画素Cのデータとしては、画素U0の値と画素D4の値の平均値が生成される。
【0036】
そのため、変換後のプログレッシブ画像には、図26に示すように、“H”の横線部分の最上部に孤立的な輝点を生じ、プログレッシブ画像の品位が低下する。
【0037】
図示していないが、文字部分および背景部分の輝度によっては、プログレッシブ画像に孤立的な暗点を生じる。
【0038】
そこで、この発明は、インターレース画像データをプログレッシブ画像データに変換する際に動画領域でフィールド内補間を行うに当たって、斜め線の画像部分でのジャギーを軽減することができると同時に、特に、画面を流れるテロップ文字などのように、近傍の画素に対する独立性が高く、かつエッジを有する画像部分で、プログレッシブ画像に孤立的な特異点が現れるのを防止することができるようにしたものである。
【0039】
【課題を解決するための手段】
第1の発明の画像処理方法は、
画像処理装置がインターレース画像データをプログレッシブ画像データに変換する際に動画領域でフィールド内補間を行う方法として、
プログレッシブ画像の、補間によりデータが生成される画素を補間画素と定義し、インターレース画像の、画面垂直方向を上下方向と定義し、画面垂直方向に交差する方向を斜め方向と定義し、画面水平方向を左右方向と定義するとき、
補間画素近傍におけるインターレース画像の、上下方向の相関の有無として、補間画素の上下の画素の間の相関の有無を検出して、相関がない場合に、第1の条件を満たすと判断する第1の工程と、
補間画素近傍におけるインターレース画像の、補間に用いられる画素範囲内で左右方向に離れた画素の間の相関の有無を検出して、相関がない場合に、第2の条件を満たすと判断する第2の工程と、
補間画素近傍におけるインターレース画像の、補間に用いられる画素範囲内で左右方向に隣接する画素の間の相関の有無を検出して、相関がない場合に、第3の条件を満たすと判断する第3の工程と、
上記第1、第2および第3の条件を全て満たすか否かを判断して、全て満たす場合には、上下方向の補間によって補間画素のデータを生成し、いずれかの条件を満たさない場合には、斜め方向の補間によって補間画素のデータを生成する第4の工程と、
を備えるものである。
第2の発明の画像処理方法は、
画像処理装置がインターレース画像データをプログレッシブ画像データに変換する際に動画領域でフィールド内補間を行う方法として、
プログレッシブ画像の、補間によりデータが生成される画素を補間画素と定義し、インターレース画像の、画面垂直方向を上下方向と定義し、画面垂直方向に交差する方向を斜め方向と定義し、画面水平方向を左右方向と定義するとき、
補間画素近傍におけるインターレース画像の、上下方向の相関の有無として、補間画素の上方および下方の、それぞれ2本の走査線上において、補間に用いられる画素範囲内で、それぞれ左右方向に複数対が存在する対の画素の間の相関の有無を検出して、補間画素の上方または下方の、左右方向における全ての対の画素の間に相関がある場合に、第1の条件を満たすと判断する第1の工程と、
補間画素近傍におけるインターレース画像の、補間に用いられる画素範囲内で左右方向に離れた画素の間の相関の有無を検出して、相関がない場合に、第2の条件を満たすと判断する第2の工程と、
補間画素近傍におけるインターレース画像の、補間に用いられる画素範囲内で左右方向に隣接する画素の間の相関の有無を検出して、相関がない場合に、第3の条件を満たすと判断する第3の工程と、
上記第1、第2および第3の条件を全て満たすか否かを判断して、全て満たす場合には、上下方向の補間によって補間画素のデータを生成し、いずれかの条件を満たさない場合には、斜め方向の補間によって補間画素のデータを生成する第4の工程と、
を備えるものである。
【0040】
上記の第1または第2の発明の画像処理方法では、第1、第2および第3の条件を全て満たす場合を、斜め方向の補間が実行されることによってプログレッシブ画像に孤立的な特異点を生じる画像パターンであると判断して、第1、第2および第3の条件を全て満たす場合には、斜め方向の補間ではなく、上下方向の補間を実行するので、プログレッシブ画像に孤立的な特異点が現れるのを防止することができる。
【0041】
【発明の実施の形態】
〔発明の方法の概要:図1および図2〕
この発明では、動画領域でフィールド内補間を行って個々の補間画素のデータ(画素値)を生成するに当たって、以下の実施形態に示すように、個々の補間画素ごとに条件1,2,3の3つの条件を満たすか否かを判断し、3つの条件を全て満たすときには、その補間画素につき、補間方向を上下方向と決定して、上下方向の補間を実行し、3つの条件のいずれか一つでも満たさないときには、その補間画素につき、補間方向を斜め方向と決定して、斜め方向の補間を実行する。
【0042】
補間方向としては、図1に示すように、上下方向、上下方向に対して反時計方向に回転した第1斜め方向および第2斜め方向、および上下方向に対して時計方向に回転した第3斜め方向および第4斜め方向を設定する。
【0043】
図2に示すように、図22および図23と同様に、インターレース画像の同一フィールド上の、補間ラインLgの真上および真下のラインLuおよびLd上に、補間画素Cを中心に画素U0〜U4およびD0〜D4を想定すると、第1斜め方向は、画素U1と画素D3を結ぶ方向であり、第2斜め方向は、画素U0と画素D4を結ぶ方向であり、第3斜め方向は、画素U3と画素D1を結ぶ方向であり、第4斜め方向は、画素U4と画素D0を結ぶ方向である。
【0044】
ただし、斜め補間の補間方向としては、より多くの方向を設定することもできる。
【0045】
さらに、インターレース画像の同一フィールド上の、ラインLuの真上のラインLt上、およびラインLdの真下のラインLb上にも、補間画素Cを中心に画素T0〜T4およびB0〜B4を想定し、補間画素Cを中心とした、上下方向にはインターレース画像の4ライン分、左右方向には5画素分の領域を、条件判定用エリアとして設定する。
【0046】
ただし、斜め補間の補間方向として、より多くの方向を設定する場合には、それに応じて条件判定用エリアも変更する。
【0047】
図2中の、上下相関検出用一次データc00,c01,c02,c03,c04は、後述のように、それぞれ、画素T0,T1,T2,T3,T4と画素U0,U1,U2,U3,U4との間の相関の検出結果を示すデータであり、上下相関検出用一次データc20,c21,c22,c23,c24は、後述のように、それぞれ、画素D0,D1,D2,D3,D4と画素B0,B1,B2,B3,B4との間の相関の検出結果を示すデータである。
【0048】
条件1,2,3の判定のための画素データ(画素値)としては、インターレース画像データ(映像データ)中の輝度データ(輝度値)を用いる。
【0049】
なお、以下でも、便宜上、画素(ドット)と、その値(データ)とを、同じ符号で示す。
【0050】
以上の画像処理、すなわち以下の実施形態の画像処理は、ハードウェア回路として構成される画像処理装置が実行し、または一部または全部をCPUが処理プログラムに従って実行する。
【0051】
なお、以下の第1および第2の実施形態は、条件3の判定の方法に違いがあるだけで、その他は同じである。
【0052】
〔第1の実施形態:図3〜図11〕
(条件1の判定:図3〜図7)
条件1は、上下相関(上下方向の相関)の有無に関する。
【0053】
<第1の方法:図3、図4>
図24に示したアルファベット“H”には、横線部分があるため、図25に示したように上下方向にレベル差が存在し、すなわち上下方向の相関がなく、そのため、上述したように斜め補間が実行されると、図26のようにプログレッシブ画像に孤立的な特異点を生じる。
【0054】
そこで、条件1についての第1の方法では、このように上下相関がない場合、すなわち上下方向のレベル差が大きい場合には、斜め補間ではなく、上下補間が実行されるように、上下相関の有無を検出して、上下相関がない場合には、条件1を満たすと判断し、上下相関がある場合には、条件1を満たさないと判断する。
【0055】
最も単純な方法としては、画素U2の値と画素D2の値との差の絶対値abs(U2−D2)を算出し、図3に示すように、絶対値abs(U2−D2)が、定められた閾値Vth1より大きいときには、上下相関がなく、条件1を満たすと判断して、条件1についての判定フラグfg1を1とし、絶対値abs(U2−D2)が閾値Vth1以下であるときには、上下相関があり、条件1を満たさないと判断して、判定フラグfg1を0とする。
【0056】
画素U2の値と画素D2の値との差の絶対値abs(U2−D2)の代わりに、画素T2の値と画素D2の値との差の絶対値abs(T2−D2)を用いてもよい。
【0057】
さらに、補間画素Cの上側の左右方向に近接する複数画素の値の平均値と、補間画素Cの下側の左右方向に近接する複数画素の値の平均値との差の絶対値を、閾値Vth1と比較してもよく、これによれば、より精度のよい判別をすることができる。
【0058】
例えば、図4に示すように、画素U0〜U4の値の平均値ave(U0〜U4)と画素D0〜D4の値の平均値ave(D0〜D4)との差の絶対値abs{ave(U0〜U4)−ave(D0〜D4)}を算出し、これが閾値Vth1より大きいときには、上下相関がなく、条件1を満たすと判断して、判定フラグfg1を1とし、絶対値abs{ave(U0〜U4)−ave(D0〜D4)}が閾値Vth1以下であるときには、上下相関があり、条件1を満たさないと判断して、判定フラグfg1を0とする。
【0059】
要するに、条件1についての第1の方法としては、補間画素Cの上側の1個または複数の画素と補間画素Cの下側の1個または複数の画素との間の相関の有無を検出し、相関がないときには、条件1を満たすと判断して、判定フラグfg1を1とし、相関があるときには、条件1を満たさないと判断して、判定フラグfg1を0とする。
【0060】
<第2の方法:図5〜図7>
図24に示したアルファベット“H”のように横線部分が存在する場合でも、ラインLtとラインLuとの間、またはラインLdとラインLbとの間では、強い相関を示すことが多い。
【0061】
図5および図6に、その例を示す。図5は、“H”の横線部分が2本の線で表現されている場合であり、図6は、“H”の横線部分が1本の線で表現されている場合である。
【0062】
図5の場合には、同図に示すように横線部分がラインLd,Lbであるとき、ラインLtとラインLuとの間の相関が強く、ラインLdとラインLbとの間の相関も強い。図6の場合には、同図に示すように横線部分がラインLdであるとき、ラインLtとラインLuとの間の相関が強い。
【0063】
そこで、条件1についての第2の方法では、図2に示した条件判定用エリア内で、このようにラインLtとラインLuとの間の相関またはラインLdとラインLbとの間の相関が強い場合には、補間ラインLgの真上のラインLuと真下のラインLdとの間の相関の如何にかかわらず、斜め補間ではなく、上下補間が実行されるように、条件1を満たすものと判断する。
【0064】
具体的には、画素T0の値と画素U0の値との差の絶対値abs(T0−U0)を算出し、図7中の(A)に示すように、絶対値abs(T0−U0)が、上記の閾値Vth1より小さい閾値Vth2より大きいときには、画素T0と画素U0との間に強い相関がないと判断して、上記のデータc00を1とし、絶対値abs(T0−U0)が閾値Vth2以下であるときには、画素T0と画素U0との間に強い相関があると判断して、データc00を0とする。
【0065】
画素T1,U1間、画素T2,U2間、画素T3,U3間、画素T4,U4間、画素D0,B0間、画素D1,B1間、画素D2,B2間、画素D3,B3間、画素D4,B4間でも、同様に、強い相関があるか否かを検出し、データc01,c02,c03,c04,c20,c21,c22,c23,c24の値を決定する。
【0066】
そして、データc00〜c04が全て0であるときには、ラインLtとラインLuとの間の相関が強いと判断し、データc20〜c24が全て0であるときには、ラインLdとラインLbとの間の相関が強いと判断し、図7中の(B)に示すように、ラインLtとラインLuとの間の相関が強いとき(c00=c01=c02=c03=c04=0のとき)、またはラインLdとラインLbとの間の相関が強いとき(c20=c21=c22=c23=c24=0のとき)には、条件1を満たすと判断して、条件1についての判定フラグfg1を1とする。
【0067】
データc00〜c04のいずれかが1であり、かつデータc20〜c24のいずれかが1であるときには、すなわち、ラインLtとラインLuとの間の相関が強くなく、かつラインLdとラインLbとの間の相関が強くないと判断したときには、条件1を満たさないと判断して、判定フラグfg1を0とする。
【0068】
なお、ラインLtまたはLd上の一つの画素の値とラインLuまたはLb上の一つの画素の値との差の絶対値を、閾値Vth2と比較する代わりに、ノイズの影響を減らすために、ラインLtまたはLd上の左右方向に近接する複数画素の値の平均値とラインLuまたはLb上の左右方向に近接する複数画素の値の平均値との差の絶対値を、閾値Vth2と比較してもよい。
【0069】
文字などの画像部分では、その部分の性質を判定するに当たって、その部分の近傍の部分まで判定のためのエリアを広げると、判定精度を上げることができる場合がある。上述した第2の方法は、この考えを応用したものである。
【0070】
(条件2の判定:図8、図9)
条件2は、補間画素Cの左右の離れた画素の間での相関の有無に関する。以下では、この相関を左右大域相関と称する。ただし、条件2では、補間ラインLgの真上および真下のラインLuおよびLdのみを考慮する。
【0071】
図24に示したアルファベット“H”の画像部分では、“H”の左側縦線部分の右側エッジの左右(左は左側縦線部分内、右は左側縦線部分と右側縦線部分との間の背景部分)で輝度の差が大きいため、斜め補間が実行されると、図26のようにプログレッシブ画像に孤立的な特異点を生じる。
【0072】
そこで、条件2については、このように左右方向に大きなレベル差がある場合には、斜め補間ではなく、上下補間が実行されるように、左右大域相関の有無を検出して、左右大域相関がない場合、すなわち左右方向に大きなレベル差がある場合には、条件2を満たすと判断し、左右大域相関がある場合、すなわち左右方向に大きなレベル差がない場合には、条件2を満たさないと判断する。
【0073】
一例として、図2に示した条件判定用エリアの左端の画素U0およびD0の値の和(U0+D0)と、右端の画素U4およびD4の値の和(U4+D4)との差の絶対値abs{(U0+D0)−(U4+D4)}を算出し、図8に示すように、絶対値abs{(U0+D0)−(U4+D4)}が、定められた閾値Hth1より大きいときには、左右大域相関がなく、条件2を満たすと判断して、条件2についての判定フラグfg2を1とし、絶対値abs{(U0+D0)−(U4+D4)}が閾値Hth1以下であるときには、左右大域相関があり、条件2を満たさないと判断して、判定フラグfg2を0とする。
【0074】
あるいは、他の例として、図9に示すように、左端の画素U0の値と右端の画素U4の値との差の絶対値abs(U0−U4)が閾値Hth1より大きいとき、または左端の画素D0の値と右端の画素D4の値との差の絶対値abs(D0−D4)が閾値Hth1より大きいときには、左右大域相関がなく、条件2を満たすと判断して、判定フラグfg2を1とし、絶対値abs(U0−U4)およびabs(D0−D4)が閾値Hth1以下であるときには、左右大域相関があり、条件2を満たさないと判断して、判定フラグfg2を0とする。
【0075】
ただし、図8および図9では、条件2についての閾値という意味で、閾値を共にHth1で表しているが、実際の値としては、図8の場合の閾値Hth1と図9の場合の閾値Hth1は異なる値にする。
【0076】
(条件3の判定:図10)
条件3は、左右方向に隣接する画素の間での相関の有無に関する。以下では、この相関を左右小域相関と称する。ただし、条件3でも、条件2と同様に、補間ラインLgの真上および真下のラインLuおよびLdのみを考慮する。
【0077】
斜め補間が実行されることによって図26のように孤立的な特異点を生じるのは、ほとんどが文字の角に当たり、左右方向のエッジが存在する部分である。
【0078】
そこで、条件3については、左右方向のエッジが存在する場合には、斜め補間ではなく、上下補間が実行されるように、左右小域相関の有無を検出して、左右小域相関がない場合、すなわち左右方向のエッジが存在する場合には、条件3を満たすと判断し、左右小域相関がある場合、すなわち左右方向のエッジが存在しない場合には、条件3を満たさないと判断する。
【0079】
具体的には、(1)画素U0の値と画素U1の値との差の絶対値abs(U0−U1)、(2)画素D0の値と画素D1の値との差の絶対値abs(D0−D1)、(3)画素U1の値と画素U2の値との差の絶対値abs(U1−U2)、(4)画素D1の値と画素D2の値との差の絶対値abs(D1−D2)、(5)画素U2の値と画素U3の値との差の絶対値abs(U2−U3)、(6)画素D2の値と画素D3の値との差の絶対値abs(D2−D3)、(7)画素U3の値と画素U4の値との差の絶対値abs(U3−U4)、および(8)画素D3の値と画素D4の値との差の絶対値abs(D3−D4)を算出し、図10に示すように、これら8個の絶対値のいずれか一つでも、定められた閾値Hth2より大きいときには、左右小域相関がなく、条件3を満たすと判断して、条件3についての判定フラグfg3を1とし、上記8個の絶対値の全てが閾値Hth2以下であるときには、左右小域相関があり、条件3を満たさないと判断して、判定フラグfg3を0とする。
【0080】
(総合的な判断と補間方向の決定)
上述したように条件1,2,3を満たすか否かを判断した後、条件1,2,3を全て満たすか否かを判断し、条件1,2,3を全て満たすときには、すなわち判定フラグfg1,fg2,fg3が全て1であるときには、その補間画素につき、補間方向を上下方向と決定して、上下方向の補間を実行し、条件1,2,3のいずれか一つでも満たさないときには、すなわち判定フラグfg1,fg2,fg3のいずれかが0であるときには、その補間画素につき、補間方向を斜め方向と決定して、斜め方向の補間を実行する。
【0081】
したがって、文字のエッジ部のように、斜め補間が実行されることによってプログレッシブ画像に孤立的な特異点を生じる画像部分では、斜め補間ではなく、上下補間が実行されることになり、プログレッシブ画像に孤立的な特異点が現れるのが防止される。
【0082】
(画像処理装置の例:図11)
図11に、以上のような画像処理方法を実行する画像処理装置の一例を示す。
【0083】
この例は、ハードウェア回路として構成された場合で、動画補間処理部10には、入力画像データとして、インターレース画像データの動画領域として検出された部分の画像データが供給される。
【0084】
動画補間処理部10では、第1条件判定部11、第2条件判定部12および第3条件判定部13において、それぞれ上記の条件1,2および3を満たすか否かを判断するとともに、これと並行して、動画補間方向検出部15において、斜め補間を行う場合の補間方向(斜め方向)が検出される。
【0085】
すなわち、斜め補間の補間方向として、あらかじめ、図1に示したような第1斜め方向、第2斜め方向、第3斜め方向および第4斜め方向を設定する場合には、そのいずれかの方向が、個々の補間画素についての補間方向として検出される。
【0086】
論理回路14では、第1条件判定部11、第2条件判定部12および第3条件判定部13の判定結果のフラグfg1,fg2およびfg3の論理積(AND)が求められ、上述したようにフラグfg1,fg2,fg3が全て1であるときには、論理回路14の出力の総合判定結果が“1”とされ、フラグfg1,fg2,fg3のいずれかが0であるときには、総合判定結果が“0”とされる。
【0087】
そして、補間方向決定部16では、論理回路14の出力の総合判定結果に応じて、総合判定結果が“1”であるときには、動画補間方向検出部15で検出された補間方向(斜め方向)の如何にかかわらず、補間方向を上下方向と決定し、総合判定結果が“0”であるときには、動画補間方向検出部15で検出された補間方向(斜め方向)を、そのまま補間方向として決定する。
【0088】
補間データ生成部17では、補間方向決定部16で決定された方向の補間を実行し、補間データ(補間画素の画素データ)を生成する。
【0089】
〔第2の実施形態:図12〜図16〕
第1の実施形態の例では、条件3を満たすか否かを判断するに当たって、図10に示したように、上記(1)〜(8)の8個の絶対値を算出し、閾値Hth2と比較する必要がある。
【0090】
そこで、第2の実施形態では、条件3の判定のための演算規模を縮小するために、条件3の判定に当たって、図11に示したような動画補間方向検出部15での検出結果を利用する。
【0091】
図12は、この場合の画像処理装置の一例を示し、第3条件判定部13では、動画補間方向検出部15で検出された、斜め補間を行う場合の補間方向(斜め方向)を利用して、条件3を満たすか否かを判断する。その他は、図11の例と同じである。
【0092】
具体的に、動画補間方向検出部15で、図13の両矢印で示すように、画素U0と画素D4を結ぶ方向(上記の第2斜め方向)が、最も相関が強く、斜め補間を行う場合の補間方向として検出された場合、条件3の左右小域相関(左右方向に隣接する画素の間での相関)の有無については、画素U0の値と画素U1の値との差の絶対値abs(U0−U1)、および画素D3の値と画素D4の値との差の絶対値abs(D3−D4)を算出し、図14に示すように、絶対値abs(U0−U1)またはabs(D3−D4)が閾値Hth2より大きいときには、左右小域相関がなく、条件3を満たすと判断して、判定フラグfg3を1とし、絶対値abs(U0−U1)およびabs(D3−D4)が閾値Hth2以下であるときには、左右小域相関があり、条件3を満たさないと判断して、判定フラグfg3を0とする。
【0093】
また、動画補間方向検出部15で、図15の両矢印で示すように、画素U1と画素D3を結ぶ方向(上記の第1斜め方向)が、最も相関が強く、斜め補間を行う場合の補間方向として検出された場合、条件3の左右小域相関の有無については、(a)画素U0の値と画素U1の値との差の絶対値abs(U0−U1)、(b)画素U1の値と画素U2の値との差の絶対値abs(U1−U2)、(c)画素D2の値と画素D3の値との差の絶対値abs(D2−D3)、および(d)画素D3の値と画素D4の値との差の絶対値abs(D3−D4)を算出し、図16に示すように、これら4個の絶対値のいずれか一つでも閾値Hth2より大きいときには、左右小域相関がなく、条件3を満たすと判断して、判定フラグfg3を1とし、上記4個の絶対値の全てが閾値Hth2以下であるときには、左右小域相関があり、条件3を満たさないと判断して、判定フラグfg3を0とする。
【0094】
この第2の実施形態によれば、第3条件判定部13の演算規模を第1の実施形態の半分以下に縮小することができる。
【0095】
【発明の効果】
上述したように、この発明によれば、斜め線の画像部分でのジャギーを軽減することができると同時に、特に、画面を流れるテロップ文字などのように、近傍の画素に対する独立性が高く、かつエッジを有する画像部分で、プログレッシブ画像に孤立的な特異点が現れるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明における補間方向の一例を示す図である。
【図2】この発明における条件判定用エリアの一例を示す図である。
【図3】条件1の判定方法の一例を示す図である。
【図4】条件1の判定方法の一例を示す図である。
【図5】画面を流れるテロップ文字の一例を示す図である。
【図6】画面を流れるテロップ文字の一例を示す図である。
【図7】条件1の判定方法の一例を示す図である。
【図8】条件2の判定方法の一例を示す図である。
【図9】条件2の判定方法の一例を示す図である。
【図10】条件3の判定方法の一例を示す図である。
【図11】この発明の画像処理装置の一例を示す図である。
【図12】この発明の画像処理装置の他の例を示す図である。
【図13】条件3の別の判定方法を示す図である。
【図14】条件3の別の判定方法を示す図である。
【図15】条件3の別の判定方法を示す図である。
【図16】条件3の別の判定方法を示す図である。
【図17】インターレース走査の説明に供する図である。
【図18】ノンインターレース走査の説明に供する図である。
【図19】IP変換のための信号処理装置の一例を示す図である。
【図20】フィールド間補間の例を示す図である。
【図21】フィールド内補間の例を示す図である。
【図22】上下補間の説明に供する図である。
【図23】斜め補間の説明に供する図である。
【図24】インターレース画像の流れるテロップ文字の部分を示す図である。
【図25】図24の楕円内の部分の画素データの具体例を示す図である。
【図26】図24の楕円内の部分で斜め補間を行った場合に生じる輝点を示す図である。
【符号の説明】
主要部については図中に全て記述したので、ここでは省略する。
Claims (6)
- 画像処理装置がインターレース画像データをプログレッシブ画像データに変換する際に動画領域でフィールド内補間を行う方法として、
プログレッシブ画像の、補間によりデータが生成される画素を補間画素と定義し、インターレース画像の、画面垂直方向を上下方向と定義し、画面垂直方向に交差する方向を斜め方向と定義し、画面水平方向を左右方向と定義するとき、
補間画素近傍におけるインターレース画像の、上下方向の相関の有無として、補間画素の上下の画素の間の相関の有無を検出して、相関がない場合に、第1の条件を満たすと判断する第1の工程と、
補間画素近傍におけるインターレース画像の、補間に用いられる画素範囲内で左右方向に離れた画素の間の相関の有無を検出して、相関がない場合に、第2の条件を満たすと判断する第2の工程と、
補間画素近傍におけるインターレース画像の、補間に用いられる画素範囲内で左右方向に隣接する画素の間の相関の有無を検出して、相関がない場合に、第3の条件を満たすと判断する第3の工程と、
上記第1、第2および第3の条件を全て満たすか否かを判断して、全て満たす場合には、上下方向の補間によって補間画素のデータを生成し、いずれかの条件を満たさない場合には、斜め方向の補間によって補間画素のデータを生成する第4の工程と、
を備える画像処理方法。 - 画像処理装置がインターレース画像データをプログレッシブ画像データに変換する際に動画領域でフィールド内補間を行う方法として、
プログレッシブ画像の、補間によりデータが生成される画素を補間画素と定義し、インターレース画像の、画面垂直方向を上下方向と定義し、画面垂直方向に交差する方向を斜め方向と定義し、画面水平方向を左右方向と定義するとき、
補間画素近傍におけるインターレース画像の、上下方向の相関の有無として、補間画素の上方および下方の、それぞれ2本の走査線上において、補間に用いられる画素範囲内で、それぞれ左右方向に複数対が存在する対の画素の間の相関の有無を検出して、補間画素の上方または下方の、左右方向における全ての対の画素の間に相関がある場合に、第1の条件を満たすと判断する第1の工程と、
補間画素近傍におけるインターレース画像の、補間に用いられる画素範囲内で左右方向に離れた画素の間の相関の有無を検出して、相関がない場合に、第2の条件を満たすと判断する第2の工程と、
補間画素近傍におけるインターレース画像の、補間に用いられる画素範囲内で左右方向に隣接する画素の間の相関の有無を検出して、相関がない場合に、第3の条件を満たすと判断する第3の工程と、
上記第1、第2および第3の条件を全て満たすか否かを判断して、全て満たす場合には、上下方向の補間によって補間画素のデータを生成し、いずれかの条件を満たさない場合には、斜め方向の補間によって補間画素のデータを生成する第4の工程と、
を備える画像処理方法。 - 請求項1または2の画像処理方法において、
上記第3の工程では、上記左右方向に隣接する画素の間の相関の有無として、斜め方向の補間を行う場合の補間方向として検出された方向の位置において左右方向に隣接する画素の間の相関の有無のみを検出する画像処理方法。 - インターレース画像データをプログレッシブ画像データに変換する際に動画領域でフィールド内補間を行う装置として、
プログレッシブ画像の、補間によりデータが生成される画素を補間画素と定義し、インターレース画像の、画面垂直方向を上下方向と定義し、画面垂直方向に交差する方向を斜め方向と定義し、画面水平方向を左右方向と定義するとき、
補間画素近傍におけるインターレース画像の、上下方向の相関の有無として、補間画素の上下の画素の間の相関の有無を検出して、相関がない場合に、第1の条件を満たすと判断する第1の手段と、
補間画素近傍におけるインターレース画像の、補間に用いられる画素範囲内で左右方向に離れた画素の間の相関の有無を検出して、相関がない場合に、第2の条件を満たすと判断する第2の手段と、
補間画素近傍におけるインターレース画像の、補間に用いられる画素範囲内で左右方向に隣接する画素の間の相関の有無を検出して、相関がない場合に、第3の条件を満たすと判断する第3の手段と、
上記第1、第2および第3の条件を全て満たすか否かを判断して、全て満たす場合には、上下方向の補間によって補間画素のデータを生成し、いずれかの条件を満たさない場合には、斜め方向の補間によって補間画素のデータを生成する第4の手段と、
を備える画像処理装置。 - インターレース画像データをプログレッシブ画像データに変換する際に動画領域でフィールド内補間を行う装置として、
プログレッシブ画像の、補間によりデータが生成される画素を補間画素と定義し、インターレース画像の、画面垂直方向を上下方向と定義し、画面垂直方向に交差する方向を斜め方向と定義し、画面水平方向を左右方向と定義するとき、
補間画素近傍におけるインターレース画像の、上下方向の相関の有無として、補間画素の上方および下方の、それぞれ2本の走査線上において、補間に用いられる画素範囲内で、それぞれ左右方向に複数対が存在する対の画素の間の相関の有無を検出して、補間画素の上方または下方の、左右方向における全ての対の画素の間に相関がある場合に、第1の条件を満たすと判断する第1の手段と、
補間画素近傍におけるインターレース画像の、補間に用いられる画素範囲内で左右方向に離れた画素の間の相関の有無を検出して、相関がない場合に、第2の条件を満たすと判断する第2の手段と、
補間画素近傍におけるインターレース画像の、補間に用いられる画素範囲内で左右方向に隣接する画素の間の相関の有無を検出して、相関がない場合に、第3の条件を満たすと判断する第3の手段と、
上記第1、第2および第3の条件を全て満たすか否かを判断して、全て満たす場合には、上下方向の補間によって補間画素のデータを生成し、いずれかの条件を満たさない場合には、斜め方向の補間によって補間画素のデータを生成する第4の手段と、
を備える画像処理装置。 - 請求項4または5の画像処理装置において、
上記第3の手段は、上記左右方向に隣接する画素の間の相関の有無として、斜め方向の補間を行う場合の補間方向として検出された方向の位置において左右方向に隣接する画素の間の相関の有無のみを検出する画像処理装置。
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