JP4371907B2 - 画素特徴判定装置、画素補間装置、及び映像信号処理装置 - Google Patents
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第9の技術手段は、第1又は2の技術手段において、前記フィールド内の垂直方向で隣り合う各実画素間の画素情報の差分値を算出する垂直方向差分手段と、前記注目画素の1ライン上で前記注目画素から等距離離れた実画素間の画素情報の差分値と、前記注目画素の1ライン下で前記注目画素から等距離離れた実画素間の画素情報の差分値とを、算出する離間画素差分手段と、前記垂直方向差分手段で算出された実画素の垂直方向の差分値のうち、前記領域指定手段で指定された実画素領域内の垂直方向の差分値と、前記離間画素差分手段で算出された差分値とに基づいて、前記注目画素が角の絵柄の一部の画素であるか否かを判定する角判定手段と、前記水平方向複雑さ判定手段で判定された、前記注目画素の上ライン及び下ラインの水平方向複雑さと、前記垂直方向差分手段で算出された実画素の垂直方向の差分値のうち、前記領域指定手段で指定された実画素領域内の垂直方向の差分値とに基づいて、前記注目画素が縦線絵柄の一部の画素であるか否かを判定する縦線判定手段と、前記垂直方向差分手段で算出された実画素の垂直方向の差分値のうち、前記領域指定手段で指定された実画素領域内の垂直方向の差分値とに基づいて、前記注目画素がフラットな絵柄の一部の画素であるか否かを判定するフラット判定手段とをさらに備え、前記角判定手段は、前記垂直方向差分手段で算出された前記領域指定手段で指定された差分値のうち、前記注目画素の2つ上の実画素ラインと1つ上の実画素ラインとの差分値及び前記注目画素の1つ下の実画素ラインと2つ下の実画素ラインとの差分値が、全て所定の閾値より小さい場合、且つ、前記離間画素差分手段で算出された差分値のうち、前記注目画素の上ライン又は下ラインのいずれかに対応する差分値が、所定の閾値より大きい場合に、前記注目画素が角絵柄の一部の画素であると判定し、前記縦線判定手段は、前記水平方向複雑さ判定手段における判定結果において、前記注目画素の上ライン又は下ラインのいずれかが、所定の複雑さ以上の複雑さをもつ場合、且つ、前記垂直方向差分手段で算出され前記領域指定手段で指定された差分値のうち、前記注目画素から左右共に数画素以内に位置する垂直ライン上の実画素全ての差分値において、前記注目画素の1つ上のラインと1つ下のラインとの差分値が全て所定の閾値より小さいか、或いは前記注目画素を通る垂直ラインの差分値が全て所定の閾値より小さいか、或いは前記注目画素の2つ上の実画素ラインと1つ上の実画素ラインとの差分値及び前記注目画素の1つ下の実画素ラインと2つ下の実画素ラインとの差分値が全て所定の閾値より小さい場合に、前記注目画素が縦線絵柄の一部の画素であると判定し、前記フラット判定手段は、前記垂直方向差分手段で算出され前記領域指定手段で指定された差分値のうち、前記注目画素から左右共に数画素以内に位置する垂直ライン上の実画素全ての差分値において、前記注目画素の1つ上のラインと1つ下のラインとの差分値が全て所定の閾値より小さい場合に、前記注目画素がフラットな絵柄の一部の画素であると判定することによって、前記注目画素が、複雑な絵柄、角の絵柄、縦線絵柄、フラットな絵柄、或いはそれら以外の絵柄のうち、いずれの特徴の絵柄の画素に該当するかを判定することを特徴としたものである。
第10の技術手段は、第9の技術手段において、前記領域指定手段は、前記注目画素に対し、前記水平方向の差分値については前記所定範囲の実画素領域を指定し、前記垂直方向の差分値については前記所定範囲の実画素領域のうち適切な数の差分値が指定されるように実画素領域を指定することを特徴としたものである。
まず、本発明の特徴部分である画素特徴判定装置における処理について説明する。ここで説明する前段処理は、中間処理において、全ての補間対象画素に対し画素補間方向検出装置で補間方向を検出することで処理を増やすことを避けるため、及び補間方向の検出精度を上げるために、補間方向を決定する前の段階で、斜め線や斜めエッジなどの構成画素ではない注目画素を、予め画素補間方向検出装置での処理(及びそれに基づく補間処理)から省くことや、画素補間装置(フィールド内補間装置3)での補間処理を正確なものとすることを、主たる目的とする。なお、図1においては、この画素特徴判定手段11をフィールド内補間装置3の一構成要素として画素補間方向検出手段12と区別して図示しているが、画素特徴判定手段11は、補間方向検出をより正確に実行させるための画素補間方向検出手段12の一構成要素であるとも謂える。
画素特徴判定手段11では、縦線絵柄判定,複雑絵柄判定,角絵柄判定,フラット絵柄判定を実行する前の段階で、図3(B)で例示するように、実画素E及び矢印方向(又はその反対方向)での差分を実行し、水平方向ラインの複雑さの判定を行う。なお、フラット絵柄判定,角絵柄判定については、ここで説明する複雑さの判定を実行することなく実行できるので、先立って実行してもよい。
フラット絵柄判定処理を実行するには、まず、垂直方向の差分を実行する。この垂直方向差分では、フィールド内の垂直方向で隣り合う各実画素E間の画素情報の差分値、すなわち各実画素E間の垂直方向の差分値を算出する。ここで、垂直方向の差分値の算出も、各注目画素Tに対し、所定範囲の実画素領域を指定してから実行するようにしてもよい。
縦線判定手段21は、水平方向複雑さ判定手段18で判定された、注目画素Tの上ライン及び下ラインの水平方向複雑さと、垂直方向差分手段15で算出された実画素の垂直方向の差分値(上下差分値)のうち、領域指定手段16で指定された実画素領域内の垂直方向の差分値とに基づいて、注目画素が縦線(縦線絵柄)の一部の画素であるか否かを判定する。従って、縦線絵柄判定処理では、上述した水平ライン複雑さ及び垂直方向差分の双方が必要となる。ここで、水平ライン複雑さを判定するために水平方向差分が必要となるが、縦線絵柄判定処理に拘わらず、水平方向差分値及び垂直方向差分値の双方が必要な形態にあっては、その指定する実画素領域の範囲を異ならせてもよく、その注目画素Tに対し、水平方向の差分値について指定する実画素領域を所定範囲Xとすると、垂直方向の差分値についてはその所定範囲Xの実画素領域のうち適切な数の差分値が指定されるように実画素領域を指定するようにしてもよい。
角判定手段20は、垂直方向差分手段15で算出された実画素Eの垂直方向の差分値のうち、領域指定手段16で指定された実画素領域内の垂直方向の差分値と、離間画素差分手段17で算出された差分値とに基づいて、注目画素Tが角(角の絵柄)の一部の画素であるか否かを判定する。従って、角絵柄判定処理においては、離間画素差分手段17において求められる離間した実画素間での差分が必要となる。ここで、離間画素差分手段17における離間画素差分処理では、領域指定手段16で指定された実画素領域内において、離間差分値を算出する。このように、離間画素差分値の算出は、各注目画素Tに対し、所定範囲の実画素領域を指定してから実行してもよい。
複雑判定手段19は、水平方向複雑さ判定手段18で判定された、注目画素Tの上ライン及び下ラインの水平方向複雑さに基づいて、注目画素Tが複雑な絵柄の一部の画素である(注目画素Tの周囲が複雑である)か否かを判定する。従って、複雑絵柄判定処理においては、実画素ラインの水平方向複雑さを判定に用いる。注目画素Tの1つ上の実画素ライン及び1つ下の実画素ラインの水平方向複雑さに基づいて、注目画素Tが複雑な絵柄の一部の画素であるか否かを判定する。
次に、上述のごとき各実施形態の画素特徴判定装置(画素特徴判定手段11)を備え、さらに画素補間方向検出装置(画素補間方向検出手段12)を備えた画素補間装置を説明する。この画素補間装置(フィールド内補間装置3)は、補間値算出手段27及び補間手段29を少なくとも含む画素補間手段13を備えるものとするが、画素補間方向検出装置は任意である。まず、画素補間方向検出装置における中間処理について説明し、画素補間については、後段処理で説明する。
〔画素領域特定・画素情報合計算出処理(円形状フィルタセット)〕
図4は、本発明の一実施形態に係わる画素補間装置における画素補間方向検出装置で特定される画素領域の例を説明するための図で、図4(A),(B)はその画素領域の異なる例を示す図である。
補間方向判定手段25は、合計算出手段24で算出された各画素領域毎の合計、及び合計がなされた各画素領域の位置関係に基づいて、相関の最も強い方向を検出し、検出した方向を補間方向として判定する手段である。換言すると、補間方向判定手段25では、合計算出手段24で算出された合計に基づいて、それら合計がなされた中心画素領域及び各周辺画素領域の並ぶ方向のうち、相関の最も強い方向を補間方向として判定する。このように、補間方向判定手段25では、円形状フィルタ結果より相関の高い補間方向を判断する。
上述のごときいずれかの補間方向判定手段25によって判定された注目画素毎の補間方向は、そのまま補間方向として決定してもよいが、補間方向をより正確に決定するために、判定された補間方向を補正することが好ましい。この補正は補間方向補正手段26により実行される。
〔補間処理〕
次に、後段処理として、補間処理を中心に説明する。ここで説明する画素補間装置は、図1のフィールド内補間装置3に該当するが、少なくとも図1乃至図7で前述した各実施形態に係る画素特徴判定装置(画素特徴判定手段11)のいずれかを備えるものとし、好ましくは同じく前述した画素補間方向検出装置(画素補間方向検出手段12)も備えるものとする。この画素補間装置(フィールド内補間装置3)は、補間信号を生成することから補間信号生成装置とも謂え、以下に説明するいずれかの画素補間手段13を備える。
図8は、図1のフィールド内補間装置における補間処理を説明するための模式図で、図8(A)〜(F),(G)〜(K),(L)は、それぞれ補間方向が0番〜5番,10番〜6番,11番の方向であると判定されたときに補間に用いる実画素の一例を説明するための図である。図8において、Gは補間元の実画素(補間に用いる実画素)であり、その他、図2と同等の要素は同じ符号で表し、その説明を省略している。
図9は、図1のフィールド内補間装置における補間値チェック処理を説明するための模式図である。図9において、図2と同様の要素には同じ符号を付して、その説明を省略している。
次に、図1の全体で例示する映像信号処理装置について簡単に説明する。この映像信号処理装置は、動いていないと判定された画素(以下「静止画素」という)と動いていると判定された画素(以下「動画素」という)とを判定し区別する静止画素/動画素判定装置1と、主として対となるフィールド間で補間を行うフレーム内補間装置2と、上述のごときフレーム内補間装置3とを備える。この映像信号処理装置は、上述の各実施形態に係る画素補間装置のいずれかをその構成要素として含むものとする。
図10は、図1におけるフィールド内補間装置の回路構成例を示すブロック図で、図中、31はブロック領域合成回路、32は方向決定回路、33,34は遅延器(D)、35は方向LPF(方向ローパスフィルタ)、36は補間値作成回路、37は補間値選択回路(SEL)、38はミス判定回路、39は水平方向画素減算器、40は水平方向複雑さ判定回路、41は垂直方向画素減算器、42は複雑判定回路、43は縦線判定回路、44はフラット判定回路、45は角判定回路、46,47はorゲート、48は補間値選択回路(SEL)である。
Claims (16)
- インタレース走査の映像信号をプログレッシブ走査の映像信号に変換するIP変換を行うに際し、フィールド内で補間する対象である注目画素に対し、該注目画素の特徴を周辺の実画素の特徴から判定する画素特徴判定装置であって、
前記フィールド内の水平方向で隣り合う各実画素間の画素情報の差分値を算出する水平方向差分手段と、
補間対象となる画素である注目画素に対し、該注目画素を中心とする所定範囲の実画素領域を指定する領域指定手段と、
前記水平方向差分手段で算出された実画素の水平方向の差分値のうち、前記領域指定手段で指定された実画素領域内の水平方向の差分値に基づいて、実画素ライン毎の水平方向の複雑さを判定する水平方向複雑さ判定手段と、
該水平方向複雑さ判定手段で判定された、前記注目画素の上ライン及び下ラインの水平方向複雑さに基づいて、前記注目画素が複雑な絵柄の一部の画素であるか否かを判定する複雑判定手段とを備え、
前記水平方向複雑さ判定手段は、水平方向に隣り合う各実画素間の画素情報の差分値を、絶対値を同じくする2つの閾値と比較する手段と、該比較の結果に基づいて前記差分値を負値,ゼロ値,正値に符号化する手段と、該符号化した値に基づいて、前記差分値が隣同士の符号が同符号であるか異符号であるかを判定する手段と、該判定した結果、ライン毎に同符号又は異符号の数をカウントする手段と、該カウントした結果の数に基づいて、ライン毎に、ラインの複雑さを所定の複数段階の複雑さの中から選定する手段を有し、
前記複雑判定手段は、前記水平方向複雑さ判定手段における判定結果において、前記注目画素の上ライン又は下ラインのいずれかが、所定の複雑さ以上の複雑さをもつ場合、前記注目画素が複雑な絵柄の一部の画素であると判定することを特徴とする画素特徴判定装置。 - 前記領域指定手段は、前記複雑判定手段での判定に適した所定範囲の実画素領域を指定する手段をさらに有し、前記複雑判定手段は、前記指定された実画素領域で判定を行うことを特徴とする請求項1に記載の画素特徴判定装置。
- 前記フィールド内の垂直方向で隣り合う各実画素間の画素情報の差分値を算出する垂直方向差分手段と、
前記注目画素の1ライン上で前記注目画素から等距離離れた実画素間の画素情報の差分値と、前記注目画素の1ライン下で前記注目画素から等距離離れた実画素間の画素情報の差分値とを、算出する離間画素差分手段と、
前記垂直方向差分手段で算出された実画素の垂直方向の差分値のうち、前記領域指定手段で指定された実画素領域内の垂直方向の差分値と、前記離間画素差分手段で算出された差分値とに基づいて、前記注目画素が角の絵柄の一部の画素であるか否かを判定する角判定手段とをさらに備え、
該角判定手段は、前記垂直方向差分手段で算出された前記領域指定手段で指定された差分値のうち、前記注目画素の2つ上の実画素ラインと1つ上の実画素ラインとの差分値及び前記注目画素の1つ下の実画素ラインと2つ下の実画素ラインとの差分値が、全て所定の閾値より小さい場合、且つ、前記離間画素差分手段で算出された差分値のうち、前記注目画素の上ライン又は下ラインのいずれかに対応する差分値が、所定の閾値より大きい場合に、前記注目画素が角絵柄の一部の画素であると判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の画素特徴判定装置。 - 前記領域指定手段は、前記角判定手段での判定に適した所定範囲の実画素領域を指定する手段をさらに有し、前記角判定手段は、前記指定された実画素領域で判定を行うことを特徴とする請求項3に記載の画素特徴判定装置。
- 前記フィールド内の垂直方向で隣り合う各実画素間の画素情報の差分値を算出する垂直方向差分手段と、
前記水平方向複雑さ判定手段で判定された、前記注目画素の上ライン及び下ラインの水平方向複雑さと、前記垂直方向差分手段で算出された実画素の垂直方向の差分値のうち、前記領域指定手段で指定された実画素領域内の垂直方向の差分値とに基づいて、前記注目画素が縦線絵柄の一部の画素であるか否かを判定する縦線判定手段とをさらに備え、
該縦線判定手段は、前記水平方向複雑さ判定手段における判定結果において、前記注目画素の上ライン又は下ラインのいずれかが、所定の複雑さ以上の複雑さをもつ場合、且つ、前記垂直方向差分手段で算出され前記領域指定手段で指定された差分値のうち、前記注目画素から左右共に数画素以内に位置する垂直ライン上の実画素全ての差分値において、前記注目画素の1つ上のラインと1つ下のラインとの差分値が全て所定の閾値より小さいか、或いは前記注目画素を通る垂直ラインの差分値が全て所定の閾値より小さいか、或いは前記注目画素の2つ上の実画素ラインと1つ上の実画素ラインとの差分値及び前記注目画素の1つ下の実画素ラインと2つ下の実画素ラインとの差分値が全て所定の閾値より小さい場合に、前記注目画素が縦線絵柄の一部の画素であると判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の画素特徴判定装置。 - 前記領域指定手段は、前記縦線判定手段での判定に適した所定範囲の実画素領域を指定する手段をさらに有し、前記縦線判定手段は、前記指定された実画素領域で判定を行うことを特徴とする請求項5に記載の画素特徴判定装置。
- 前記フィールド内の垂直方向で隣り合う各実画素間の画素情報の差分値を算出する垂直方向差分手段と、
前記垂直方向差分手段で算出された実画素の垂直方向の差分値のうち、前記領域指定手段で指定された実画素領域内の垂直方向の差分値とに基づいて、前記注目画素がフラットな絵柄の一部の画素であるか否かを判定するフラット判定手段とをさらに備え、
該フラット判定手段は、前記垂直方向差分手段で算出され前記領域指定手段で指定された差分値のうち、前記注目画素から左右共に数画素以内に位置する垂直ライン上の実画素全ての差分値において、前記注目画素の1つ上のラインと1つ下のラインとの差分値が全て所定の閾値より小さい場合に、前記注目画素がフラットな絵柄の一部の画素であると判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の画素特徴判定装置。 - 前記領域指定手段は、前記フラット判定手段での判定に適した所定範囲の実画素領域を指定する手段をさらに有し、前記フラット判定手段は、前記指定された実画素領域で判定を行うことを特徴とする請求項7に記載の画素特徴判定装置。
- 前記フィールド内の垂直方向で隣り合う各実画素間の画素情報の差分値を算出する垂直方向差分手段と、
前記注目画素の1ライン上で前記注目画素から等距離離れた実画素間の画素情報の差分値と、前記注目画素の1ライン下で前記注目画素から等距離離れた実画素間の画素情報の差分値とを、算出する離間画素差分手段と、
前記垂直方向差分手段で算出された実画素の垂直方向の差分値のうち、前記領域指定手段で指定された実画素領域内の垂直方向の差分値と、前記離間画素差分手段で算出された差分値とに基づいて、前記注目画素が角の絵柄の一部の画素であるか否かを判定する角判定手段と、
前記水平方向複雑さ判定手段で判定された、前記注目画素の上ライン及び下ラインの水平方向複雑さと、前記垂直方向差分手段で算出された実画素の垂直方向の差分値のうち、前記領域指定手段で指定された実画素領域内の垂直方向の差分値とに基づいて、前記注目画素が縦線絵柄の一部の画素であるか否かを判定する縦線判定手段と、
前記垂直方向差分手段で算出された実画素の垂直方向の差分値のうち、前記領域指定手段で指定された実画素領域内の垂直方向の差分値とに基づいて、前記注目画素がフラットな絵柄の一部の画素であるか否かを判定するフラット判定手段とをさらに備え、
前記角判定手段は、前記垂直方向差分手段で算出された前記領域指定手段で指定された差分値のうち、前記注目画素の2つ上の実画素ラインと1つ上の実画素ラインとの差分値及び前記注目画素の1つ下の実画素ラインと2つ下の実画素ラインとの差分値が、全て所定の閾値より小さい場合、且つ、前記離間画素差分手段で算出された差分値のうち、前記注目画素の上ライン又は下ラインのいずれかに対応する差分値が、所定の閾値より大きい場合に、前記注目画素が角絵柄の一部の画素であると判定し、
前記縦線判定手段は、前記水平方向複雑さ判定手段における判定結果において、前記注目画素の上ライン又は下ラインのいずれかが、所定の複雑さ以上の複雑さをもつ場合、且つ、前記垂直方向差分手段で算出され前記領域指定手段で指定された差分値のうち、前記注目画素から左右共に数画素以内に位置する垂直ライン上の実画素全ての差分値において、前記注目画素の1つ上のラインと1つ下のラインとの差分値が全て所定の閾値より小さいか、或いは前記注目画素を通る垂直ラインの差分値が全て所定の閾値より小さいか、或いは前記注目画素の2つ上の実画素ラインと1つ上の実画素ラインとの差分値及び前記注目画素の1つ下の実画素ラインと2つ下の実画素ラインとの差分値が全て所定の閾値より小さい場合に、前記注目画素が縦線絵柄の一部の画素であると判定し、
前記フラット判定手段は、前記垂直方向差分手段で算出され前記領域指定手段で指定された差分値のうち、前記注目画素から左右共に数画素以内に位置する垂直ライン上の実画素全ての差分値において、前記注目画素の1つ上のラインと1つ下のラインとの差分値が全て所定の閾値より小さい場合に、前記注目画素がフラットな絵柄の一部の画素であると判定することによって、
前記注目画素が、複雑な絵柄、角の絵柄、縦線絵柄、フラットな絵柄、或いはそれら以外の絵柄のうち、いずれの特徴の絵柄の画素に該当するかを判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の画素特徴判定装置。 - 前記領域指定手段は、「前記注目画素に対し、前記水平方向の差分値については前記所定範囲の実画素領域を指定し、前記垂直方向の差分値については前記所定範囲の実画素領域のうち適切な数の差分値が指定されるように実画素領域を指定することを特徴とする請求項9に記載の画素特徴判定装置。
- 前記離間画素差分手段における差分値の算出、及び、前記水平方向差分手段及び垂直方向差分手段における差分値の算出は、前記領域指定手段による指定の前に、1フィールド分実行することを特徴とする請求項9に記載の画素特徴判定装置。
- 前記離間画素差分手段における差分値の算出、及び、前記水平方向差分手段及び垂直方向差分手段における差分値の算出は、前記領域指定手段による指定の前に、前記領域指定手段による指定で最低限必要な実画素領域分実行することを特徴とする請求項9に記載の画素特徴判定装置。
- 前記離間画素差分手段における差分値の算出、或いは、該算出及び前記水平方向差分手段及び垂直方向差分手段における差分値の算出は、各注目画素に対し、前記領域指定手段で前記所定範囲の実画素領域を指定してから実行することを特徴とする請求項9に記載の画素特徴判定装置。
- 請求項9に記載の画素特徴判定装置を備えた画素補間装置であって、前記画素特徴判定装置において複雑な絵柄、角の絵柄、縦線絵柄、フラットな絵柄のいずれかの一部の画素であると判定された注目画素に対し、各絵柄に対して予め定められた位置関係にある実画素の画素情報から補間値を算出する補間値算出手段と、該補間値算出手段で算出された補間値で各注目画素を補間する補間手段と、をさらに備えたことを特徴とする画素補間装置。
- 請求項14に記載の画素補間装置であって、フィールド内で補間する画素に対し、その補間の方向を検出する画素補間方向検出装置をさらに備え、
該画素補間方向検出装置は、補間対象となる画素である注目画素に対し、該注目画素を中心とする領域であって、現フィールドに存在する複数の実画素を少なくとも含む中心画素領域と、前記注目画素を囲まない領域であって、前記注目画素から略等距離に円状に配置された、複数の実画素を少なくとも含む複数の周辺画素領域と、を特定する画素領域特定手段と、該画素領域特定手段で特定された中心画素領域及び複数の周辺画素領域に含まれる画素の画素情報の合計を、各画素領域毎に算出する合計算出手段と、該合計算出手段で算出された各画素領域毎の合計、及び合計がなされた各画素領域の位置関係に基づいて、相関の最も強い方向を検出し、該検出した方向を補間方向として判定する補間方向判定手段を備え、
前記補間値算出手段は、前記画素特徴判定装置において複雑な絵柄、角の絵柄、縦線絵柄、フラットな絵柄以外の絵柄の画素であると判定された各注目画素に対し、前記画素補間方向検出装置で検出された補間方向に基づいて、該補間方向上の実画素から補間値を算出することを特徴とする画素補間装置。 - 請求項14又は15に記載の画素補間装置を備え、インタレース走査の映像信号のうち動いていないと判定された画素の信号をフレーム内補間し、インタレース走査の映像信号のうち動いていると判定された画素の信号を前記画素補間装置で補間して、インタレース走査の映像信号をプログレッシブ走査の映像信号に変換することを特徴とする映像信号処理装置。
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