JP5402396B2 - 映像再生装置、映像記録再生装置、および映像記録再生方法 - Google Patents

Description

本発明は、記録メディアから再生した映像信号に対し強調処理を施した映像信号を出力する映像再生装置および映像記録再生装置、または、映像入力信号に対し強調処理を施した映像信号を記録・再生する映像記録再生装置に関するものであり、特に、映像信号を拡大して記録あるいは再生する際に、その拡大処理により失われた高周波数成分を生成し、拡大された映像信号に加算をすることによって解像感の高い出力信号を得るように映像の強調処理を行うものである。

一般に映像信号に対し適宜信号処理を施した後、映像を表示するということが行われている。

例えば特許文献１に記載された画像処理装置においては、多重解像度に変換された細部画像に対して、所望とする周波数帯域の細部画像に対する強調係数をその所望とする周波数帯域よりも低周波数帯域の細部画像の信号に基づいて設定することにより、所望とする周波数帯域を強調している。

特開平９−４４６５１（段落００３１）

しかしながら、多重解像度に変換された細部画像に対して、所望とする周波数帯域の細部画像に対する強調係数を適宜設定する画像処理装置では、入力画像によっては強調処理が不適切あるいは不十分となり、適正な画質の出力画像を得ることが不可能であった。

例えば、入力画像（映像入力信号）として拡大処理を受けた画像が入力される場合、入力画像の周波数スペクトルの高周波数成分側には、拡大処理前の画像の周波数スペクトルの一部が折り返した成分（折り返し成分）が現れる。したがって単純に高周波数成分を強調するとこの折り返し成分を強調してしまい、不適切な処理となる。また、周波数帯域を限定し、折り返し成分を含まない周波数帯域のみを強調すると、周波数スペクトルで考えた場合、高周波数成分側の強調を避けることになり、結果的に不十分な強調処理となってしまう。

また、入力画像としてノイズ処理を受けた画像が入力される場合、高周波数成分側の周波数スペクトルはノイズ処理によって失われている。したがって高周波数成分を取り出そうとしても、取り出すことができず、十分に画像の強調処理を行えないことがある。

本発明は上述のような課題を解消するためになされたもので、記録された信号より出力する信号の方が水平画素数・ライン数の大きい信号フォーマットの場合や、画像の一部を拡大する場合などにより画像の高周波数成分が失われる場合にも、画像の解像感を高めることを目的とする。

本発明に係わる映像再生装置および映像記録再生装置は、記録メディアに記録された画像データを再生して、再生画像データを出力するアクセス手段と、前記再生画像データに伸張処理を行い、再生映像信号を出力する伸張処理手段と、前記再生映像信号に画像拡大処理をおこない、画像拡大映像信号と画像拡大率を示す拡大率信号とを出力する拡大処理手段と、前記画像拡大映像信号に非線形処理を施して生成した高周波数成分を付加した映像出力信号を生成する信号処理手段とを備え、
前記信号処理手段は、前記画像拡大信号から前記拡大率信号に基づいて設定される周波数帯域の信号を抽出して第１の中間画像を生成する第１の中間画像生成手段と、前記第１の中間画像に非線形処理を施して生成した高周波数成分から前記拡大率信号に基づいて設定される周波数帯域の信号を抽出して、前記第１の中間画像に加算して第２の中間画像を生成する第２の中間画像生成手段と、前記画像入力画像と前記第２の中間画像を加算して前記映像出力信号を生成する加算手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、第１の中間画像生成手段において、画像拡大映像信号の高周波成分を抽出し、更に、水平方向及び垂直方向の低周波成分を抽出して折り返し成分を除去した第１の中間画像を生成し、第２の中間画像生成手段において、第１の中間画像に非線形処理を施すことにより高周波数成分を生成し、更に、拡大率に基づいて設定される高周波成分と低周波成分の周波数帯域の成分を抽出し、第１の中間画像と加算することにより第２の中間画像を生成し、第２の中間画像を画像拡大映像信号に付加するようにしたので、記録された信号より出力する信号の方が水平画素数・ライン数の大きい信号フォーマットの場合や、画像の一部を拡大する場合などにより画像の高周波数成分が失われる場合に、画像の高周波数成分を十分に与えることができ、画像の解像感を高めることが可能になる。

本発明の実施の形態１による映像記録再生装置の構成図である。 信号処理手段１１の構成図である。 非線形処理手段１１２Ａｈの構成図である。 非線形処理手段１１２Ａｖの構成図である。 拡大処理手段１２ａ，１２ｂの構成図である。 本発明の実施の形態１による映像記録再生装置の別の構成図である。 拡大処理手段１２ｂの動作説明図である。 拡大処理手段１２ｂの動作説明図である。 第１の中間画像生成手段１１１の動作説明図である。 第２の中間画像処理手段１１２の動作説明図である。 ステップエッジとステップエッジをサンプリング間隔Ｓ１でサンプリングした信号の説明図である。 ステップエッジとステップエッジをサンプリング間隔Ｓ２でサンプリングした信号の説明図である。 第１の中間画像生成手段１１１および第２の中間画像処理手段１１２の動作説明図である。 第１の中間画像生成手段１１１の動作説明図である。 第２の中間画像生成手段１１２の動作説明図である。 加重加算手段１１２Ｄの構成図である。 本発明の実施の形態２による映像記録再生方法を示すフロー図である。 図１７の信号処理ステップＳＴ５における処理を示すフロー図である。 図１８の高周波数成分画像生成ステップＳＴ５Ａ１における処理を示すフロー図である。 図１８の低周波数成分画像生成ステップＳＴ５Ａ２における処理を示すフロー図である。 図１８の非線形処理ステップＳＴ５Ｂ１における処理を示すフロー図である。 図１８の高周波数成分画像生成ステップＳＴ５Ｂ２における処理を示すフロー図である。 図２１の水平方向非線形処理ステップＳＴ５Ｂ１ｈにおける処理を示すフロー図である。 図２１の垂直方向非線形処理ステップＳＴ５Ｂ１ｖにおける処理を示すフロー図である。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による映像記録再生装置の構成を表す図である。

映像記録再生装置１において、映像入力信号が圧縮処理部１３において、例えばＭＰＥＧ−２などの高能率の非可逆圧縮方式によりデータ圧縮された後、アクセス手段１４により記録処理され、光ディスクなどの記録メディア２に書き込まれる。また、アクセス手段１４により記録メディア２から読み出された圧縮データは、伸張処理部１５によりデータ伸張等の映像信号再生処理により映像再生信号に復元された後、拡大処理部１２ｂにおいて画像が拡大され、信号処理手段１１ｂに入力される。信号処理手段１１ｂにおいては高周波数成分を生成・加算し画像の解像感を高めるような信号処理がなされる。なお、拡大処理手段１２ｂからは信号処理をおこなった拡大映像信号の他に、拡大率に応じた制御信号ＣＴＬを出力し信号処理手段１１ｂへ送るものとする。

図２は、図１における信号処理手段１１ｂの構成を表す図である。信号処理手段１１ｂは入力信号ＤＩＮから特定の周波数帯域近傍の成分を取り出した中間画像Ｄ１１１を生成する第１の中間画像生成手段１１１、画像Ｄ１１１に後述する処理を行った中間画像Ｄ１１２を生成する第２の中間画像生成手段１１２、入力信号ＤＩＮと中間画像Ｄ１１２を加算する加算手段１１３からなり、加算手段１１３にて入力信号ＤＩＮと中間画像Ｄ１１２を加算した結果が出力信号ＤＯＵＴとして出力される。

第１の中間画像生成手段１１１は入力信号ＤＩＮから高周波数成分のみを取り出した画像Ｄ１１１Ａを生成する高周波数成分画像生成手段１１１Ａ、画像Ｄ１１１Ａの低周波数成分のみを取り出した画像Ｄ１１１Ｂを生成する低周波数成分画像生成手段１１１Ｂからなる。第１の中間画像生成手段１１１からは画像Ｄ１１１Ｂが中間画像Ｄ１１１として出力される。

第２の中間画像生成手段１１２は中間画像Ｄ１１１に対し、後述する非線形処理を行った画像Ｄ１１２Ａを出力する非線形処理手段１１２Ａ、画像Ｄ１１２Ａの高周波数成分のみを取り出した画像Ｄ１１２Ｂを出力する高周波数成分画像生成手段１１２Ｂ、中間画像Ｄ１１１と画像Ｄ１１２Ｂを加算した画像Ｄ１１２Ｃを出力する加算手段１１２Ｃからなる。第２の中間画像生成手段１１２からは画像Ｄ１１２Ｃが中間画像Ｄ１１２として出力される。

なお、上記高周波数成分画像生成手段１１１Ａ、低周波数成分画像生成手段１１１Ｂならびに高周波数成分画像生成手段１１２Ｂは、拡大処理手段１２ｂからの制御信号ＣＴＬを受け、抽出する信号帯域を設定する。

以下、本発明の実施の形態１による映像記録再生装置の詳細な動作について説明を行う。

入力端子３ａから入力された映像信号は、圧縮処理部１３において例えばＭＰＥＧ−２などの高能率の非可逆圧縮方式によりデータ圧縮された後、アクセス手段１４へ入力され、アクセス手段１４においては、光ディスクなどの記録メディア２へのデータの書き込み、読み出しを行うことにより映像再生信号を出力する。この映像再生信号は拡大処理手段１２ｂによる拡大処理により折り返し成分を有する拡大映像信号として出力される。信号処理手段１１ｂでは、拡大映像信号の折り返し成分を取り除いた高周波数成分と、拡大映像信号のナイキスト周波数以上の帯域の高周波数成分とを拡大映像信号に加算するような信号処理をおこなうことで、記録に伴うデータ圧縮により損なわれた高周波数成分を補償することで画像の解像感を高めるような映像信号を出力する。

信号処理手段１１ｂについて、以下詳細に説明する。信号処理手段１１ｂは、入力信号ＤＩＮから特定の周波数帯域近傍の成分を取り出した中間画像Ｄ１１１を生成する第１の中間画像生成手段１１１と、画像Ｄ１１１に後述する処理を行った中間画像Ｄ１１２を生成する第２の中間画像生成手段１１２と、入力信号ＤＩＮと中間画像Ｄ１１１と中間画像Ｄ１１２とを加算する加算手段１１３により構成される。

第１の中間画像生成手段１１１の詳細な動作について説明する。

第１の中間画像生成手段１１１は、高周波数成分画像生成手段１１１Ａにおいて、入力画像ＤＩＮの高周波数成分のみを取り出した画像Ｄ１１１Ａを生成する。高周波数成分の取り出しは、ハイパスフィルタ処理を行うことで可能である。なお、高周波数成分の取り出しは画像の水平方向、垂直方向それぞれについて行う。すなわち高周波数成分画像生成手段１１１Ａは、入力画像ＤＩＮに対し、水平方向のハイパスフィルタ処理を行って水平方向についてのみ高周波数成分を取り出した画像Ｄ１１１Ａｈを生成する水平方向高周波数成分画像生成手段１１１Ａｈと、垂直方向のハイパスフィルタ処理を行って垂直方向についてのみ高周波数成分を取り出した画像Ｄ１１１Ａｖを生成する垂直方向高周波数成分画像生成手段１１１Ａｖからなり、画像Ｄ１１１Ａは画像Ｄ１１１Ａｈと画像Ｄ１１１Ａｖからなる。なお、水平方向高周波数成分画像生成手段１１１Ａｈと垂直方向高周波数成分画像生成手段１１１Ａｖはそれぞれ拡大処理手段１２ｂからの制御信号ＣＴＬの値により、抽出する信号帯域設定を変更するものである。

次に、第１の中間画像生成手段１１１は、低周波数成分画像生成手段１１１Ｂにおいて、画像Ｄ１１１Ａの低周波数成分のみを取り出した画像Ｄ１１１Ｂを生成する。低周波数成分の取り出しは、ローパスフィルタ処理を行うことで可能である。なお、低周波数成分の取り出しは水平方向、垂直方向それぞれについて行う。すなわち低周波数成分画像生成手段１１１Ｂは、画像Ｄ１１１Ａｈに対し水平方向のローパスフィルタ処理を行った画像Ｄ１１１Ｂｈを生成する水平方向低周波数成分画像生成手段１１１Ｂと、画像Ｄ１１１Ａｖに対し垂直方向のローパスフィルタ処理を行った画像Ｄ１１１Ｂｖを生成する垂直方向低周波数成分画像生成手段１１１Ｂｖからなり、画像Ｄ１１１Ｂは画像Ｄ１１１Ｂｈと画像Ｄ１１１Ｂｖからなる。そして、第１の中間画像生成手段１１１からは、画像Ｄ１１１Ｂが中間画像Ｄ１１１として出力される。なお、中間画像Ｄ１１１は、画像Ｄ１１１Ｂｈに相当する画像Ｄ１１１ｈ、画像Ｄ１１１Ｂｖに相当する画像Ｄ１１１ｖからなる。なお、水平方向低周波数成分画像生成手段１１１Ｂｈと垂直方向低周波数成分画像生成手段１１１Ｂｖは、前記水平方向高周波数成分画像生成手段１１１Ａｈと垂直方向高周波数成分画像生成手段１１１Ａｖ同様に、それぞれ拡大処理手段１２ｂからの制御信号ＣＴＬの値により、抽出する信号帯域設定を変更するものである。

次に、第２の中間画像生成手段１１２の詳細な動作について説明する。

まず、第２の中間画像生成手段１１２は、非線形処理手段１１２Ａにおいて、中間画像Ｄ１１１に対して後述する非線形処理を行った画像Ｄ１１２Ａを生成する。非線形処理は、水平方向、垂直方向それぞれについて行う。すなわち非線形処理手段１１２Ａは、画像Ｄ１１１Ｂｈに対して後述する非線形処理を行って画像Ｄ１１２Ａｈを生成する水平方向非線形処理手段１１２Ａｈと、画像Ｄ１１１Ｂｖに対して後述する非線形処理を行って画像Ｄ１１２Ａｖを生成する垂直方向非線形処理手段１１２Ａｖからなり、画像Ｄ１１２Ａは画像Ｄ１１２Ａｈと画像Ｄ１１２Ａｖからなる。

非線形処理手段１１２Ａの動作についてさらに詳しく説明する。非線形処理手段１１２Ａは同様の構成からなる水平方向非線形処理手段１１２Ａｈ、垂直方向非線形処理手段１１２Ａｖを備える。ここで、水平方向非線形処理手段１１２Ａｈは水平方向の処理を行い、垂直方向非線形処理手段１１２Ａｖは垂直方向の処理を行う。

図３は水平方向非線形処理手段１１２Ａｈの構成を表す図である。水平方向非線形処理手段１１２Ａｈはゼロクロス判定手段１１２Ａｈ１、信号増幅手段１１２Ａｈ２を備える。なお、非線形処理手段１１２Ａｈには、画像Ｄ１１１ｈが入力画像ＤＩＮ１１２Ａｈ１として入力される。

ゼロクロス判定手段１１２Ａｈ１は入力画像ＤＩＮ１１２Ａｈ１における画素値の変化を水平方向に沿って確認する。そして画素値が正の値から負の値あるいは負の値から正の値へと変化する箇所をゼロクロス点として捉え、信号Ｄ１１２Ａｈ１によってゼロクロス点の前後にある画素の位置を信号増幅手段１１２Ａｈ２に伝達する。例えばゼロクロス点の左右に位置する画素がゼロクロス点の前後に位置する画素として認識される。

信号増幅手段１１２Ａｈ２は信号Ｄ１１２Ａｈ１をもとにゼロクロス点の前後にある画素を特定し、ゼロクロス点の前後にある画素についてのみその画素値を増幅させた（絶対値を大きくした）非線形処理画像Ｄ１１２Ａｈ２を生成する。すなわち、ゼロクロス点前後にある画素の画素値に対しては増幅率を１より大きな値とし、それ以外の画素の画素値に対しての増幅率は１とする。

そして水平方向非線形処理手段１１２Ａｈからは画像Ｄ１１２Ａｈとして非線形処理画像Ｄ１１２Ａｈ２が出力される。

図４は垂直方向非線形処理手段１１２Ａｖの構成を表す図である。垂直方向非線形処理手段１１２Ａｖはゼロクロス判定手段１１２Ａｖ１、信号増幅手段１１２Ａｖ２を備える。なお、非線形処理手段１１２Ａｖには、画像Ｄ１１１ｖが入力画像ＤＩＮ１１２Ａｖ１として入力される。

ゼロクロス判定手段１１２Ａｖ１は入力画像ＤＩＮ１１２Ａｖ１における画素値の変化を垂直方向に沿って確認する。そして画素値が正の値から負の値あるいは負の値から正の値へと変化する箇所をゼロクロス点として捉え、信号Ｄ１１２Ａｖ１によってゼロクロス点の前後にある画素の位置を信号増幅手段１１２Ａｖ２に伝達する。例えばゼロクロス点の上下に位置する画素がゼロクロス点の前後に位置する画素として認識される。

信号増幅手段１１２Ａｖ２は信号Ｄ１１２Ａｖ２をもとにゼロクロス点の前後にある画素を特定し、ゼロクロス点の前後にある画素についてのみその画素値を増幅させた（絶対値を大きくした）非線形処理画像Ｄ１１２Ａｖ２を生成する。すなわち、ゼロクロス点前後にある画素の画素値に対しては増幅率を１より大きな値とし、それ以外の画素の画素値に対しての増幅率は１とする。

以上が非線形処理手段１１２Ａの動作である。非線形処理手段においては、画素ごとに適応的に増幅率を変える、あるいは画素に応じて処理の内容を適宜変えることで、高周波数成分を生成しているが詳細は後述する。

次に、第２の中間画像生成手段１１２は、高周波数成分画像生成手段１１２Ｂにおいて、画像Ｄ１１２Ａの高周波数成分のみを取り出した画像Ｄ１１２Ｂを生成する。高周波数成分の取り出しは、ハイパスフィルタ処理を行うことで可能である。なお、高周波数成分の取り出しは画像の水平方向、垂直方向それぞれについて行う。すなわち高周波数成分画像生成手段１１２Ｂは、画像Ｄ１１２Ａｈに対し水平方向のハイパスフィルタ処理を行った画像Ｄ１１２Ｂｈを生成する水平方向高周波数成分画像生成手段１１２Ｂｈと、画像Ｄ１１２Ａｖに対し垂直方向のハイパスフィルタ処理を行った画像Ｄ１１２Ｂｖを生成する垂直方向高周波数成分画像生成手段１１２Ｂｖからなり、画像Ｄ１１２Ｂは画像Ｄ１１２Ｂｈと画像Ｄ１１２Ｂｖからなる。なお、水平方向高周波数成分画像生成手段１１２Ｂｈと垂直方向高周波数成分画像生成手段１１２Ｂｖは、前記水平方向高周波数成分画像生成手段１１１Ａｈと垂直方向高周波数成分画像生成手段１１１Ａｖ同様に、それぞれ拡大処理手段１２ｂからの制御信号ＣＴＬの値により、抽出する信号帯域設定を変更するものである。

次に加算手段１１２Ｃは、中間画像Ｄ１１１と画像Ｄ１１２Ｂを加算して画像Ｄ１１２Ｃを生成する。なお、中間画像Ｄ１１１は画像Ｄ１１１ｈおよび画像Ｄ１１１ｖからなっており、画像Ｄ１１２Ｂは画像Ｄ１１２Ｂｈおよび画像Ｄ１１２Ｂｖからなっているので、中間画像Ｄ１１１と画像Ｄ１１２Ｂを加算することは、画像Ｄ１１１ｈ、Ｄ１１１ｖ、Ｄ１１２Ｂｈ、Ｄ１１２Ｂｖの全てを加算することを意味する。そして第２の中間画像生成手段１１２からは、画像Ｄ１１２Ｃが中間画像Ｄ１１２として出力される。中間画像Ｄ１１２は折り返し成分を取り除いた高周波数成分であり、これを加算することは、折り返し成分を強調することなく画像の解像感を高めることを可能とするが詳細は後述する。

加算手段１１３の動作について説明する。加算手段１１３は入力画像ＤＩＮと中間画像Ｄ１１２を加算した出力画像ＤＯＵＴを生成する。そして出力画像ＤＯＵＴが出力画像として出力される。

以下、本発明における映像記録再生装置における拡大処理手段と信号処理手段の動作例について説明する。なお、以下の説明では特に断らない限り、Ｆｎという記号は入力画像ＤＩＮのナイキスト周波数を表す。

拡大処理手段１２ｂは、記録メディア２から再生された再生信号の画像サイズが、端子２ｂより出力される画像サイズより小さい場合、記録メディア２から再生された再生信号を拡大した画像を出力する。ここで画像を拡大する手段としては、バイキュービック法などを用いることができる。

本発明における信号処理手段１１ｂは、入力画像Ｄ１２ｂに対し、先に説明した処理を行った画像Ｄ１１ｂを出力する。

以下、原画ＤＯＲＧは、水平方向、垂直方向ともその画素数が出力信号の画素数の半分であるとして、まず拡大処理手段１２ｂの動作、作用について説明を行う。

図５は、拡大処理手段１２ｂの構成および動作を表す図であり、拡大処理手段１２ｂは水平方向ゼロ挿入手段１２１、水平方向低周波数成分通過手段１２２、垂直方向ゼロ挿入手段１２３、垂直方向低周波数成分通過手段１２４からなる。水平方向ゼロ挿入手段１２１は入力信号ＤＯＲＧの水平方向に関して画素値０を持つ画素を適宜挿入した画像Ｄ１２１を生成する。水平方向低周波数成分通過手段１２２はローパスフィルタ処理により画像Ｄ１２１の低周波数成分のみを取り出した画像Ｄ１２２を生成する。垂直方向ゼロ挿入手段１２３は画像Ｄ１２２の垂直方向に関して画素値０を持つ画素を適宜挿入した画像Ｄ１２３を生成する。垂直方向低周波数成分通過手段１２４は画像Ｄ１２３の低周波数成分のみを取り出した画像Ｄ１２４を生成する。そして画像Ｄ１２４が原画ＤＯＲＧを水平方向、垂直方向とも２倍した画像として、拡大処理手段から出力される。

図７は拡大処理手段１２ｂの動作を詳しく説明するための図であり、図７（Ａ）は原画ＤＯＲＧを、図７（Ｂ）は画像Ｄ１２１に、図７（Ｃ）は画像Ｄ１２２に、図７（Ｄ）は画像Ｄ１２３に、図７（Ｅ）は画像Ｄ１２４を表す。図７（Ａ）〜（Ｅ）に関して、四角は画素を表し、その中に書かれた記号あるいは数値は各画素の画素値を表す。

水平方向ゼロ挿入手段１２１は図７（Ａ）に示す原画ＤＯＲＧに対して、水平方向の１画素につき１個、画素値０をもった画素を挿入し、図７（Ｂ）に示す画像Ｄ１２１を生成する。水平方向低周波数成分通過手段１２２は図７（Ｂ）に示す画像Ｄ１２１に対して、ローパスフィルタ処理を施し、図７（Ｃ）に示す画像Ｄ１２２を生成する。垂直方向ゼロ挿入手段１２３は図７（Ｃ）に示す画像Ｄ１２２に対して、垂直方向の１画素につき１個、画素値０をもった画素を挿入し、図７（Ｄ）に示す画像Ｄ１２３を生成する。垂直方向低周波数成分通過手段１２４は図７（Ｄ）に示す画像Ｄ１２３に対して、ローパスフィルタ処理を施し、図７（Ｅ）に示す画像Ｄ１２４を生成する。以上の処理により原画ＤＯＲＧを水平方向、垂直方向とも２倍に拡大した画像Ｄ１２４が生成される。

図８は拡大処理手段１２ｂによる処理の作用を周波数空間上で表したものであり、図８（Ａ）は原画ＤＯＲＧの周波数スペクトル、図８（Ｂ）は画像Ｄ１２１の周波数スペクトル、図８（Ｃ）は水平方向周波数成分通過手段１２２の周波数応答、図８（Ｄ）は画像Ｄ１２２の周波数スペクトルを表している。なお、図８において横軸は水平方向の空間周波数を表す周波数軸であり、縦軸は周波数スペクトルもしくは周波数応答の強度を表している。なお原画ＤＯＲＧの画素数は入力画像ＤＩＮの半分となっており、言い換えると原画ＤＯＲＧのサンプリング間隔は入力画像ＤＩＮのサンプリング間隔の２倍になっている。したがって原画ＤＯＲＧのナイキスト周波数は入力画像ＤＩＮのナイキスト周波数の半分すなわち、Ｆｎ／２となる。

なお、図８では表記を簡素にするため、１本の周波数軸しか用いていない。しかしながら、通常、画像データは２次元平面状に並んだ画素配列上に与えられた画素値からなり、その周波数スペクトルも水平方向の周波数軸および垂直方向の周波数軸で張られる平面上に与えられるものである。したがって原画ＤＯＲＧ等の周波数スペクトル等を正確に表すためには、水平方向の周波数軸および垂直方向の周波数軸の両方を記載する必要がある。しかしながらその周波数スペクトルの形状は通常、周波数軸上の原点を中心に等方的に広がったものであり、周波数軸１本で張られる空間上での周波数スペクトルを示しさえすれば、そこから周波数軸２本で張られる空間へ拡張して考察することは当業者にとって容易である。したがって以降の説明でも特に断らない限り、周波数空間上での説明は、１本の周波数軸で張られる空間を用いて行う。

まず、原画ＤＯＲＧの周波数スペクトルについて説明する。通常、自然画像が原画ＤＯＲＧとして入力されるがそのスペクトル強度は周波数空間の原点周辺に集中している。したがって原画ＤＯＲＧの周波数スペクトルは図８（Ａ）のように表すスペクトルＳＰＯのようになる。

次に、画像Ｄ１２１のスペクトル強度について説明する。画像Ｄ１２１は、原画ＤＯＲＧに対して、水平方向に１画素につき１画素、画素値０を持った画素を挿入することで生成される。このような処理を行うと周波数スペクトルには原画ＤＯＲＧのナイキスト周波数を中心にした折り返しが発生する。すなわち周波数±Ｆｎ／２を中心にスペクトルＳＰＯが折り返したスペクトルＳＰＭが発生するので、画像Ｄ１２１の周波数スペクトルは図８（Ｂ）のように表される。

次に、水平方向低周波数成分通過手段１２２の周波数応答について説明する。水平方向低周波数成分通過手段はローパスフィルタによって実現されるので、その周波数応答は図８（Ｃ）に示すように周波数が高くなるほど低くなる。

最後に、画像Ｄ１２２の周波数スペクトルについて説明する。図８（Ｂ）に示す周波数スペクトルを持った画像Ｄ１２１に対し、図８（Ｃ）に示した周波数応答を持ったローパスフィルタ処理を行うことで、画像Ｄ１２２が得られる。したがって画像Ｄ１２２の周波数スペクトルは画像Ｄ１２２に示すように、スペクトルＳＰＭの強度がある程度落ちたスペクトルＳＰ２と、スペクトルＳＰＯの強度がある程度落ちたスペクトルＳＰ１からなる。なお一般に、ローパスフィルタの周波数応答は周波数が高くなるほど低くなる。従って、スペクトルＳＰ１の強度をスペクトルＳＰＯと比較すると、水平方向低周波数成分通過手段１２２によって、高周波数成分側、すなわち周波数が±Ｆｎ／２近傍でのスペクトル強度が減少したものとなる。

また、画像拡大手段１２ｂによる処理のうち、垂直方向ゼロ挿入手段１２３および垂直方向低周波数成分通過手段１２４による処理について、その周波数空間上での作用についての説明は省略するが、その処理の内容から、垂直方向の空間周波数を表す軸方向に対して、図８を用いて説明した内容と同様の作用があることは容易に理解できる。すなわち、画像Ｄ１２４の周波数スペクトルは、図８（Ｄ）に示した周波数スペクトルが２次元上に広がったものとなる。

また、以降の説明ではスペクトルＳＰ２のことを折り返し成分と呼ぶ。この折り返し成分は、画像上では、比較的高い周波数成分を持ったノイズあるいは偽の信号として現れる。そのようなノイズあるいは偽の信号としてオーバーシュートやジャギーあるいはリンギング等が挙げられる。

以下、本発明における映像記録再生装置の作用、効果について説明する。

図９（Ａ）〜（Ｅ）は入力画像ＤＩＮとして原画ＤＯＲＧを拡大して得られた画像Ｄ１２４が入力された場合の、入力画像ＤＩＮから中間画像Ｄ１１１を生成する際の作用、効果を模式的に表した図であり、図９（Ａ）は入力画像ＤＩＮの周波数スペクトルを、図９（Ｂ）は高周波数成分画像生成手段１の周波数応答を、図９（Ｃ）は低周波数成分画像生成手段２の周波数応答を、図９（Ｄ）は第１の中間画像生成手段１１１の周波数応答を、図９（Ｅ）は中間画像Ｄ１１１の周波数スペクトルを表す。なお、図９においても図８同様の理由で周波数軸は１本しか用いていない。

さらに図９では、空間周波数が０以上となる範囲でのみ周波数スペクトルあるいは周波数応答の強度を表しているが、以下の説明での周波数スペクトルあるいは周波数応答は、周波数軸上の原点を中心に対称的な形状となる。したがって説明に用いる図は、空間周波数が０以上となる範囲のみを示したもので十分である。

まず、入力画像ＤＩＮの周波数スペクトルについて説明する。入力画像ＤＩＮの周波数スペクトルは図９（Ａ）に示すように、周波数スペクトルは図８（Ｄ）で説明したものと同じ形状となり、原画ＤＯＲＧのスペクトルＳＰＯの強度がある程度落ちたスペクトルＳＰ１と折り返し成分となるスペクトルＳＰ２からなる。

次に、高周波数成分画像生成手段１１１Ａの周波数応答について説明する。高周波数成分画像生成手段１１１Ａはハイパスフィルタにより構成されているので、その周波数応答は図９（Ｂ）に示すように周波数が低くなるほど低くなる。

次に、低周波数成分画像生成手段１１１Ｂの周波数応答について説明する。低周波数成分画像生成手段１１１Ｂはローパスフィルタにより構成されているので、その周波数応答は図９（Ｃ）に示すように周波数が高くなるほど低くなる。

次に、中間画像生成手段１の周波数応答について説明する。入力画像ＤＩＮが持つ周波数成分のうち、図９（Ｄ）に示された低周波数成分側の領域ＲＬ１の周波数成分については、第１の中間画像生成手段１１１内の高周波数成分画像生成手段１１１Ａで弱められる。一方、図９（Ｄ）に示された高周波数成分側の領域ＲＨ１の周波数成分については、第１の中間画像生成手段１１１内の低周波数成分画像生成手段１１１Ｂで弱められる。したがって、第１の中間画像生成手段１１１の周波数応答は、図９（Ｄ）に示すように、低周波数成分側の領域ＲＬ１と高周波数成分側の領域ＲＨ１によって帯域を制限された中間の領域ＲＭ１にピークを持ったものとなる。

次に、中間画像Ｄ１１１の周波数スペクトルについて説明する。図９（Ａ）に示す周波数スペクトルを持つ入力画像ＤＩＮが、図９（Ｄ）に示した周波数応答を持つ第１の中間画像生成手段１１１を通過することで、中間画像Ｄ１１１が得られる。そして第１の中間画像生成手段１１１の周波数応答は、低周波数成分側の領域ＲＬ１と高周波数成分側の領域ＲＨ１によって帯域制限された中間の領域ＲＭ１にピークを持ったものなので、中間画像Ｄ１１１の周波数スペクトルは、入力画像ＤＩＮの周波数スペクトルのうち、低周波数成分側の領域ＲＬ１と高周波数成分側の領域ＲＨ１に含まれる部分の強度が弱くなったものとなる。従って中間画像Ｄ１１１は入力画像ＤＩＮの持つ高周波数成分から折り返し成分となるスペクトルＳＰ１を取り除いたものとなる。すなわち第１の中間画像生成手段１１１には、入力画像ＤＩＮのもつ高周波数成分から折り返し成分となるスペクトルＳＰ１を取り除いた中間画像Ｄ１１１を生成するという効果がある。

図１０（Ａ）〜（Ｃ）は第２の中間画像生成手段１１２の作用、効果を表した図であり、図１０（Ａ）は非線形処理画像Ｄ１１２Ａの周波数スペクトルを、図１０（Ｂ）は高周波数成分画像１１２Ｂの周波数応答を、図１０（Ｃ）は画像Ｄ１１２Ｂの周波数スペクトルを表す。なお、図１０では、図９と同様の理由で、空間周波数が０以上となる範囲でのみ周波数スペクトルあるいは周波数応答の強度を表している。

後述するように非線形処理画像Ｄ１１２Ａでは、高周波数成分側の領域ＲＨ２に相当する高周波数成分が生成される。図１０（Ａ）はその様子を模式的に表した図である。画像Ｄ１１２Ｂは非線形処理画像Ｄ１１２Ａが高周波数成分画像生成手段１１２Ｂを通過することで生成される。高周波数成分画像生成手段１１２Ｂはハイパスフィルタで構成されており、その周波数応答は図１０（Ｂ）に示すように周波数が高くなるほど高いものとなる。従って画像Ｄ１１２Ｂの周波数スペクトルは図１０（Ｃ）に示すように非線形処理画像Ｄ１１２Ａの周波数スペクトルから低周波数成分側の領域ＲＬ２に相当する成分を取り除いたものとなる。言い換えると、非線形処理手段１１２Ａには高周波数成分側の領域ＲＨ２に相当する高周波数成分を生成する効果があり、高周波数成分画像生成手段１１２Ｂには非線形処理手段１１２Ａで生成された高周波数成分のみを取り出す効果がある。

上記の作用、効果についてさらに詳しく説明する。

図１１、図１２はステップエッジをサンプリングした際に得られる信号について表した図である。図１１（Ａ）はステップエッジとサンプリング間隔Ｓ１を表しており、図１１（Ｂ）はステップエッジをサンプリング間隔Ｓ１でサンプリングした際に得られる信号を表しており、図１１（Ｃ）は図１１（Ｂ）に表された信号の高周波数成分を表している。一方、図１２（Ａ）はステップエッジとサンプリング間隔Ｓ１より間隔の広いサンプリング間隔Ｓ２を表しており、図１２（Ｂ）はステップエッジをサンプリング間隔Ｓ２でサンプリングした際に得られる信号を表し、図１２（Ｃ）は図１２（Ｂ）に表された信号の高周波数成分を表している。なお、以下の説明ではサンプリング間隔Ｓ２の長さはサンプリング間隔Ｓ１の長さの２倍であるとする。

図１１（Ｃ）、図１２（Ｃ）に表されるようにステップエッジの中央は高周波数成分を表した信号においてゼロクロス点Ｚとして現れる。また、高周波数成分を表した信号のゼロクロス点Ｚの近傍での傾きは、サンプリング間隔が短いほど急になり、かつゼロクロス点Ｚ近傍での局所的な最大値、最小値を与える点の位置も、サンプリング間隔が短いほどゼロクロス点Ｚに近づく。

すなわち、サンプリング間隔が変わっても、エッジ近傍において高周波数成分を表す信号のゼロクロス点の位置は変化しないが、サンプリング間隔が小さくなるほど（あるいは解像度が上がるほど）エッジ近傍での高周波数成分の傾きは急になり、局所的な最大値、最小値を与える点の位置はゼロクロス点に近づく。

図１３はステップエッジをサンプリング間隔Ｓ１でサンプリングした信号が２倍に拡大された後、本発明における映像記録装置に入力された際の作用、効果を表す図であり、特に第１の中間画像生成手段１１１および第２の中間画像生成手段１１２の作用、効果を表している。なお、先に述べた通り、第１の中間画像生成手段１１１および第２の中間画像生成手段１１２内部の処理は水平方向、垂直方向のそれぞれについて行われるのでその処理は一次元的に行われる。したがって図１３では一次元信号を用いて処理の内容を表している。

図１３（Ａ）は、図１２（Ｂ）同様ステップエッジをサンプリング間隔Ｓ２でサンプリングした信号である。図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）に表した信号を２倍に拡大した信号である。すなわち、原画ＤＯＲＧに図１３（Ａ）に示すようなエッジが含まれる場合、入力画像ＤＩＮとして図１３（Ｂ）に示すような信号が入力される。なお、信号を２倍に拡大するとサンプリング間隔は拡大前の半分になるため、図１３（Ｂ）に表した信号のサンプリング間隔は図１０中のサンプリング間隔Ｓ１と同じになる。また、図１３（Ａ）において座標Ｐ３で表される位置はエッジ信号の低輝度側の境界部分であり、座標Ｐ４で表される位置はエッジ信号の高輝度側の境界である。

図１３（Ｃ）は図１３（Ｂ）に表した信号の高周波数成分を表した信号、すなわち高周波数成分画像生成手段１１１Ａから出力される画像Ｄ１１１Ａに相当する信号である。なお、画像Ｄ１１１Ａは、入力画像ＤＩＮの高周波数成分を取り出したものなので、その中には折り返し成分も含まれている。

図１３（Ｄ）は図１３（Ｃ）に表した信号の低周波数成分を表した信号、すなわち低周波数成分画像生成手段１１１Ｂから出力される画像Ｄ１１１Ｂに相当する信号である。なお先に述べたとおり画像Ｄ１１１Ｂが中間画像Ｄ１１１として出力されるので、図１３（Ｄ）は中間画像Ｄ１１１にも相当する。図１３（Ｄ）に示すとおり、中間画像Ｄ１１１においてゼロクロス点Ｚ近傍の局所的な最小値は座標Ｐ３に、局所的な最大値は座標Ｐ４に表れ、その様子は図１２（Ｃ）に示した、ステップエッジをサンプリング間隔Ｓ２でサンプリングした信号から取り出した高周波数成分と一致する。また、画像Ｄ１１１Ａに含まれていた折り返し成分は、低周波数成分画像生成手段１１１Ｂで行うローパスフィルタ処理によって取り除かれる。

図１３（Ｅ）は、図１３（Ｄ）に表した信号に対する非線形処理手段１１２Ａに入力された際の出力信号、すなわち、中間画像Ｄ１１１が入力された場合に非線形処理手段１１２Ａから出力される画像Ｄ１１２Ａを表している。非線形処理手段１１２Ａではゼロクロス点Ｚの前後の座標Ｐ１、Ｐ２の信号値が増幅される。したがって、画像Ｄ１１２Ａは図１３（Ｅ）に示すように座標Ｐ１、Ｐ２での信号値の大きさが他の値に比べ大きくなり、ゼロクロス点Ｚ近傍で、局所的な最小値の現れる位置が座標Ｐ３からよりゼロクロス点Ｚに近い座標Ｐ１に、局所的な最大値の現れる位置が座標Ｐ４からよりゼロクロス点Ｚに近い座標Ｐ１へと変化する。これは非線形処理手段１１２Ａにおける、ゼロクロス点Ｚ前後の画素の値を増幅するという非線形処理によって、高周波数成分が生成されたことを意味する。このように画素ごとに適応的に増幅率を変える、あるいは画素に応じて処理の内容を適宜変えることで、高周波数成分を生成することが可能になる。すなわち非線形処理手段１１２Ａには、中間画像Ｄ１１１には含まれない高周波数成分、すわなち、図１０（Ａ）に示した高周波数成分側の領域ＲＨ２に相当する高周波数成分を生成する効果がある。

図１３（Ｆ）は図１３（Ｅ）に表した信号の高周波数成分を表した信号、すなわち高周波数成分画像生成手段１１２Ｂから出力される画像Ｄ１１２Ｂに相当する信号である。図１３（Ｆ）に示すとおり、画像Ｄ１１２Ｂにおいてゼロクロス点Ｚ近傍の局所的な最小値は座標Ｐ１に、最大値は座標Ｐ２に表れ、その様子は図１１（Ｃ）に示した、ステップエッジをサンプリング間隔Ｓ１でサンプリングした信号から取り出した高周波数成分と一致する。これは非線形処理手段１１２Ａにおいて生成された高周波数成分が高周波数成分画像生成手段１１２Ｂによって取り出され、画像Ｄ１１２Ｂとして出力されることを意味する。また、取り出された画像Ｄ１１２Ｂはサンプリング間隔Ｓ１に対応した周波数成分を含む信号であるといえる。言い換えると、高周波数成分画像生成手段１１２Ｂには非線形処理手段１１２Ａで生成された高周波数成分のみを取り出す効果がある。

加算手段１１２Ｃでは中間画像Ｄ１１１と画像Ｄ１１２Ｂを加算し画像Ｄ１１２Ｃを生成する。先に述べたとおり中間画像Ｄ１１１は入力画像ＤＩＮの持つ高周波数成分から折り返し成分を取り除いたものであり、図９（Ｅ）に示すように原画ＤＯＲＧのナイキスト周波数近傍の高周波数成分に対応している。図８（Ｄ）で説明したとおり、原画ＤＯＲＧのナイキスト周波数近傍のスペクトル強度は拡大処理手段１２ｂによって弱められているので、中間画像Ｄ１１１を加算することで、拡大処理によって弱められたスペクトル強度を補うことができる。また、中間画像Ｄ１１１から、折り返し成分は取り除かれているので、オーバーシュートやジャギーあるいはリンギングといった偽の信号を強調することはない。一方、画像Ｄ１１２Ｂはサンプリング間隔Ｓ１に対応した高周波数成分である。したがって画像Ｄ１１２Ｃを加算することで原画ＤＯＲＧのナイキスト周波数以上の帯域の高周波数成分を与えることがでるので、画像の解像感を増すことができる。したがって中間画像Ｄ１１１と画像Ｄ１１２Ｂを加算した画像Ｄ１１２Ｃを入力画像ＤＩＮに加算することで、折り返し成分を強調することなく高周波数成分を加算することが可能となり、画像の解像感を高めることが可能となる。

加算手段１１３では画像Ｄ１１２Ｃが中間画像Ｄ１１２として入力画像ＤＩＮに加算される。したがって、折り返し成分に起因するオーバーシュートやジャギーあるいはリンギング等の増加を抑えつつ高周波数成分を加算し、画像の解像感を高めることができる。

さらに、本発明における映像記録装置では、第１の中間画像生成手段１１１および第２の中間画像生成手段１１２において、画像の水平方向に関する処理、垂直方向に関する処理を並列に行っているので、画像の水平方向のみ、あるいは垂直方向のみに限らず任意の方向に関して上記の効果を得ることができる。

また、本発明における映像記録装置では周波数空間で考えて原点からＦｎに渡る周波数帯域のうち、原画ＤＯＲＧのナイキスト周波数±Ｆｎ／２近傍（あるいは特定の周波数帯域）に入力画像ＤＩＮが持っている成分をもとに、ナイキスト周波数±Ｆｎ近傍の高周波数成分に対応した画像Ｄ１１２Ｂを生成している。したがってなんらかの理由で、入力画像ＤＩＮにおいて、ナイキスト周波数±Ｆｎ近傍の周波数成分が失われていたとしても、画像Ｄ１１２Ｂにより、ナイキスト周波数±Ｆｎ近傍の周波数成分を与えることが可能になる。

次に拡大処理手段１２ｂにおける拡大率と、高周波数成分画像生成手段１１１Ａ、低周波数成分画像生成手段１１１Ｂ、高周波数成分画像生成手段１１２Ｂにおいて抽出する信号帯域について、図１５、図１６を用いて説明する。

入力画像ＤＩＮの画像の拡大率を大きくした場合には、周波数スペクトルは図１４（Ａ）における実線部に対しての破線部に示すような低い周波数成分側となる。上記に対応するためには、高周波数成分画像生成手段１１１Ａの周波数応答は、図１４（Ｂ）における実線部に対しての点線部に示すような低い周波数成分とし、低周波数成分画像生成手段１１１Ｂの周波数応答は、図１４（Ｃ）における実線部に対しての点線部に示すような低い周波数成分とする。このとき、第１の中間画像生成手段１１１の周波数応答は、図１４（Ｄ）に示された低周波数成分側の領域ＲＬ１の周波数成分については、第１の中間画像生成手段１１１内の高周波数成分画像生成手段１１１Ａで弱められ、高周波数成分側の領域ＲＨ１の周波数成分については、第１の中間画像生成手段１１１内の低周波数成分画像生成手段１１１Ｂで弱められるため、図１４（Ｂ）と（Ｃ）の点線部のような周波数応答とした場合は、第１の中間画像生成手段１１１の周波数応答は、図１４（Ｄ）の領域ＲＭ１も低い周波数成分側にピークを持ったものとなる。この場合、中間画像Ｄ１１１の周波数スペクトルは図１４（Ｅ）のように低い周波数成分側となる。

第２の中間画像生成手段１１２における入力信号である画像Ｄ１１１が前記のように低い周波数成分側となった場合、非線形処理画像Ｄ１１２Ａの周波数スペクトルは図１５（Ａ）のようになる。高周波数成分画像生成手段１１２Ｂの周波数応答は、図１５（Ｂ）における実線部に対しての点線部に示すような低い周波数成分とすると、画像Ｄ１１２Ｂの周波数スペクトルは図１５（Ｃ）の高周波数成分側の領域ＲＨ２が低周波数成分側になる。その結果、拡大率を大きくした場合に入力画像ＤＩＮの周波数スペクトルが低い周波数成分寄りとなることに対して、上記それぞれの画像生成手段において低い周波数成分を抽出するように変更することで対応できる。

よって、拡大率を大きくしたときに上記それぞれの画像生成手段において抽出する周波数成分を低周波数に変更できるなど、拡大率に応じた制御信号ＣＴＬを受けて、高周波数成分画像生成手段１１１Ａ、低周波数成分画像生成手段１１１Ｂ、高周波数成分画像生成手段１１２Ｂにおいて抽出する周波数成分を変更することで、拡大率の大きさに合わせ強調処理を自動的に調整することが可能である。

なお、上記説明では、アクセス手段に入力する信号について映像の強調処理を行い、信号を記録し、再生信号であるアクセス手段からの出力信号について映像の強調処理を行う構成としていたが、図６のように、アクセス手段に入力する信号について映像の強調処理を行う構成とし、記録信号について強調処理を行う構成において上記と同様に拡大率によって強調処理の度合いを変更してもよい。

また、上記説明では、拡大率によって強調処理の度合いを変更するために、拡大処理手段１２ｂからの制御信号ＣＴＬの値により、高周波数成分画像生成手段１１１Ａや低周波数成分画像生成手段１１１などにおいて抽出する信号帯域設定を変更するにしていたが、信号処理手段１１ｂにおける加算手段１１２Ｃの代わりに、図１６に示すような加重加算手段１１２Ｄを備え、拡大処理手段１２ｂからの制御信号ＣＴＬの値により、非線形処理手段出力信号Ｄ１１２Ｂに対して乗算する乗算値を、中間画像Ｄ１１１に対して乗算する乗算値に比べて小さくすることで強調処理の度合いを弱めるような構成としてもよい。

実施の形態２．
図１７は本発明の実施の形態２による映像記録再生方法のフローを表す図であり、本発明の実施の形態２による画像処理方法は、圧縮処理ステップＳＴ１、メディアアクセスステップＳＴ２、伸張処理ステップＳＴ３、拡大処理ステップＳＴ４、信号処理ステップＳＴ５からなる。

信号処理ステップＳＴ５は図１８に示すように、中間画像生成ステップＳＴ５Ａ、中間画像生成ステップＳＴ５Ｂ、加算ステップＳＴ５Ｃからなり、中間画像生成ステップＳＴ５Ａは高周波数成分画像生成ステップＳＴ５Ａ１、低周波数成分画像生成ステップＳＴ５Ａ２から、中間画像生成ステップＳＴ５Ｂは非線形処理ステップＳＴ５Ｂ１、高周波数成分画像生成ステップＳＴ５Ｂ２、加算ステップＳＴ５Ｂ３により実現される。

高周波数成分画像生成ステップＳＴ５Ａ１は図１９に示すように、水平方向高周波数成分通過ステップＳＴ５Ａ１ｈ、垂直方向高周波数成分通過ステップＳＴ５Ａ１ｖを含む。

低周波数成分画像生成ステップＳＴ５Ａ２は図２０に示すように、水平方向低周波数成分通過ステップＳＴ５Ａ２ｈ、垂直方向低周波数成分通過ステップＳＴ５Ａ２ｖを含む。

非線形処理ステップＳＴ５Ｂ１は図２１に示すように、水平方向非線形処理ステップＳＴ５Ｂ１ｈ、垂直方向非線形処理ステップＳＴ５Ｂ１ｖを含む。

高周波数成分画像生成ステップＳＴ５Ｂ２は図２２に示すように、水平方向高周波数成分通過ステップＳＴ５Ｂ２ｈ、垂直方向高周波数成分通過ステップＳＴ５Ｂ２ｖを含む。

水平方向非線形処理ステップＳＴ５Ｂ１ｈは図２３に示すように、ゼロクロス判定ステップＳＴ５Ｂ１１ｈ、信号増幅ステップＳＴ５Ｂ１２ｈからなり、垂直方向非線形処理ステップＳＴ５Ｂ１ｖは図２４に示すように、ゼロクロス判定ステップＳＴ５Ｂ１１ｖ、信号増幅ステップＳＴ５Ｂ１２ｖを含む。

まず、図１８、図１９ならびに図２０のフローに従って中間画像生成ステップＳＴ５Ａの動作について説明する。

高周波数成分画像生成ステップＳＴ５Ａ１では、図示しない画像入力ステップにて入力された入力画像ＤＩＮに対し、以下のような処理が行われる。まず、水平方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ５Ａ１ｈでは、水平方向のハイパスフィルタ処理によって、入力画像ＤＩＮから水平方向の高周波数成分を取り出した画像Ｄ１１１Ａｈを生成する。垂直方向高周波数成分画像ステップＳＴ５Ａ１ｖでは、垂直方向のハイパスフィルタ処理によって、入力画像ＤＩＮから垂直方向の高周波数成分を取り出した画像Ｄ１１１Ａｖを生成する。すなわち、高周波数成分画像生成ステップＳＴ５Ａ１は、高周波数成分画像生成手段１１１Ａと同様の処理を行い、入力画像ＤＩＮから、画像Ｄ１１１Ａｈおよび画像Ｄ１１１Ａｖからなる画像Ｄ１１１Ａを生成する。この動作は高周波数成分画像生成手段１１１Ａと同等である。

低周波数成分画像生成ステップＳＴ５Ａ２では、画像Ｄ１１１Ａに対し、以下のような処理が行われる。まず、水平方向低周波数成分画像生成ステップＳＴ５Ａ２ｈでは、水平方向のローパスフィルタ処理によって、画像Ｄ１１１Ａｈから水平方向の低周波数成分を取り出した画像Ｄ１１１Ｂｈを生成する。垂直方向低周波数成分画像生成ステップＳＴ５Ａ２ｖでは、垂直方向のローパスフィルタ処理によって、画像Ｄ１１１Ａｖから垂直方向の低周波数成分を取り出した画像Ｄ１１１Ｂｖを生成する。すなわち、低周波数成分画像生成ステップＳＴ５Ａ２は、低周波数成分画像生成手段１１１Ｂと同様の処理を行い、画像Ｄ１１１Ａから、画像Ｄ１１１Ｂｈおよび画像Ｄ１１１Ｂｖからなる画像Ｄ１１１Ｂを生成する。この動作は低周波数成分画像生成手段１１１Ｂと同等である。

以上が中間画像生成ステップＳＴ５Ａの動作であり、中間画像生成ステップＳＴ５Ａでは画像Ｄ１１１Ｂｈを画像Ｄ１１１ｈとし、画像Ｄ１１１Ｂｖを画像Ｄ１１１ｖとし、画像Ｄ１１１ｈおよび画像Ｄ１１１ｖからなる中間画像Ｄ１１１を出力する。以上の動作は第１の中間画像生成手段１１１と同等である。

次に図２１〜２５のフローに従って中間画像処理ステップＳＴ５Ｂの動作について説明する。

まず、非線形処理ステップＳＴ５Ｂ２では中間画像Ｄ１１１に対し、以下のような処理を行う。

まず、水平方向非線形処理ステップＳＴ５Ｂ１ｈでは、図２３に示すフローに従った処理で画像Ｄ１１１ｈから画像Ｄ１１２Ａｈを生成する。図２３に示すフローでの処理は以下の通りである。まず、ゼロクロス判定ステップＳＴ５Ｂ１１ｈでは、画像Ｄ１１１ｈにおける画素値の変化を水平方向に沿って確認する。そして画素値が正の値から負の値あるいは負の値から正の値へと変化する箇所をゼロクロス点として捉え、ゼロクロス点の左右に位置する画素を信号増幅ステップＳＴ５Ｂ１２ｈに通知する。信号増幅ステップＳＴ５Ｂ１２ｈでは画像Ｄ１１１ｈについて、ゼロクロス点の左右に位置すると通知された画素の画素値を増幅し、その画像を画像Ｄ１１２Ａｈとして出力する。すなわち、非線形処理ステップＳＴ５Ｂ１ｈは、画像Ｄ１１１ｈに対し、水平方向非線形処理手段１１２Ａｈと同様の処理を行い、画像Ｄ１１２Ａｈを生成する。

次に、垂直方向非線形処理ステップＳＴ５Ｂ１ｖでは、図２４に示すフローに従った処理で画像Ｄ１１１ｖから画像Ｄ１１２Ａｖを生成する。図２４に示すフローでの処理は以下の通りである。まず、ゼロクロス判定ステップＳＴ５Ｂ１１ｖでは、画像Ｄ１１１ｖにおける画素値の変化を垂直方向に沿って確認する。そして画素値が正の値から負の値あるいは負の値から正の値へと変化する箇所をゼロクロス点として捉え、ゼロクロス点の上下に位置する画素を信号増幅ステップＳＴ５Ｂ１２ｖに通知する。信号増幅ステップＳＴ５Ｂ１２ｖでは画像Ｄ１１１ｖについて、ゼロクロス点の上下に位置すると通知された画素の画素値を増幅し、その画像を画像Ｄ１１２Ａｖとして出力する。すなわち、非線形処理ステップＳＴ５Ｂ１ｖは、画像Ｄ１１１ｖに対し、垂直方向非線形処理手段１１２Ａｖと同様の処理を行い、画像Ｄ１１２Ａｖを生成する。

以上が非線形処理ステップＳＴ５Ｂ１の動作であり、非線形処理ステップＳＴ５Ｂ１は画像Ｄ１１２Ａｈおよび画像Ｄ１１２Ａｖからなる画像Ｄ１１２Ａを生成する。その動作は非線形処理手段１１２Ａと同等である。

次に、高周波数成分画像生成ステップＳＴ５Ｂ２では画像Ｄ１１２Ａに対し、以下の様な処理を行う。

まず、水平方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ５Ｂ２ｈでは、画像Ｄ１１２Ａｈに対し水平方向のハイパスフィルタ処理を行った画像Ｄ１１２Ｂｈを生成する。すなわち、水平方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ５Ｂ２ｈは、水平方向高周波数成分画像生成手段１１２Ｂｈと同様の処理を行う。

次に、垂直方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ５Ｂ２ｖでは、画像Ｄ１１２Ａｖに対し垂直方向のハイパスフィルタ処理を行った画像Ｄ１１２Ｂｖを生成する。すなわち、垂直方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ５Ｂ２ｖは、垂直方向高周波数成分画像生成手段１１２Ｂｖと同様の処理を行う。

以上が高周波数成分画像生成ステップＳＴ５Ｂ２の動作であり、高周波数成分画像生成ステップＳＴ５Ｂ２は画像Ｄ１１２Ｂｈおよび画像Ｄ１１２Ｂｖからなる画像Ｄ１１２Ｂを生成する。その動作は高周波数成分画像生成手段１１２Ｂと同等である。

加算ステップＳＴ５Ｂ３は画像Ｄ１１２Ｂと中間画像Ｄ１１１を加算して画像Ｄ１１２Ｃを生成する。この際、画像Ｄ１１２ＢとＤ１１１の加算は重み付け加算でもよい。この動作は加算手段１１２Ｃと同等である。

以上が中間画像処理ステップＳＴ５Ｂの動作であり、中間画像処理ステップＳＴ５Ｂは画像Ｄ１１２Ｃを中間画像Ｄ１１２として出力する。この動作は第２の中間画像生成手段１１２と同等である。

加算ステップＳＴ５Ｃは入力画像ＤＩＮと中間画像Ｄ１１２を加算し、出力画像ＤＯＵＴを生成する。そして出力画像ＤＯＵＴが本発明における画像処理方法の最終出力画像として出力される。すなわち、加算ステップＳＴ５Ｃの動作は加算手段１１３の動作と同等である。

以上が本発明における映像記録再生方法の動作である。

本発明における映像記録再生方法の動作はその説明から明らかなように、本発明の実施の形態１における映像記録再生装置と同等である。したがって本発明における映像記録再生方法は、本発明の実施の形態１における映像記録再生装置と同様の効果を持つ。

上記の説明では、映像記録再生装置について説明したが同様な構成で映像記録をおこなわない映像再生装置において、同様の強調処理をおこなうようにしてもよい。

なお、文中において一枚の絵として処理するものを画像とし、時系列で流れるものを映像あるいは映像信号としている。

１ 映像記録再生装置、 ２ 記録メディア、３ａ 入力端子、 ３ｂ 出力端子、
１１ａ，１１ｂ 信号処理手段、１２ａ，１２ｂ 拡大処理手段、１３ 圧縮処理手段、１４ アクセス手段、１５ 伸張処理手段。

Claims (13)

1. 記録メディアに記録された画像データを再生して、再生画像データを出力するアクセス手段と、
   前記再生画像データに伸張処理を行い、再生映像信号を出力する伸張処理手段と、
   前記再生映像信号に画像拡大処理をおこない、画像拡大映像信号と画像拡大率を示す拡大率信号とを出力する拡大処理手段と、
   前記画像拡大映像信号に非線形処理を施して生成した高周波数成分を付加した映像出力信号を生成する信号処理手段とを備え、
   前記信号処理手段は、
   前記画像拡大信号から前記拡大率信号に基づいて設定される周波数帯域の信号を抽出して第１の中間画像を生成する第１の中間画像生成手段と、
   前記第１の中間画像に非線形処理を施して生成した高周波数成分から前記拡大率信号に基づいて設定される周波数帯域の信号を抽出して、前記第１の中間画像に加算して第２の中間画像を生成する第２の中間画像生成手段と、
   前記画像入力画像と前記第２の中間画像を加算して前記映像出力信号を生成する加算手段とを有することを特徴とする映像再生装置。
2. 前記第１の中間画像生成手段は、
   前記入力画像の高周波数成分のみを取り出した第１の高周波数成分画像を生成し、前記拡大処理手段からの制御信号に応じて抽出する信号の周波数成分を変更する第１の高周波数成分画像生成手段と
   前記第１の高周波数成分画像の低周波数成分のみを取り出し、前記拡大処理手段からの制御信号に応じて抽出する信号の周波数成分を変更する低周波数成分画像生成手段と
   を有することを特徴とする請求項１記載の映像再生装置。
3. 前記第２の中間画像生成手段は、
   前記第１の中間画像に非線形処理を施して第１の高周波数成分画像を生成する非線形処理手段と、
   前記第１の高周波数成分画像から、前記拡大率信号に基づいて設定される周波数帯域の信号を抽出して第２の高周波数成分画像を生成する第２の高周波数成分画像生成手段と、
   前記第１の中間画像と前記第２の高周波数成分画像とを加算し、前記第２の中間画像を生成する加算手段とを有することを特徴とする請求項１記載の映像再生装置。
4. 前記第１の高周波数成分画像生成手段は、
   前記入力画像の各画素の水平方向近傍に存在する画素を用いて高周波数成分を取り出した第１の水平方向高周波数成分画像を生成する第１の水平方向高周波数成分画像生成手段と、
   前記入力画像の各画素の垂直方向近傍に存在する画素を用いて高周波数成分を取り出した第１の垂直方向高周波数成分画像を生成する第１の垂直方向高周波数成分画像生成手段とを有し、
   前記低周波数成分画像生成手段は、
   前記第１の水平方向高周波数成分画像の低周波数成分のみを取り出した第１の水平方向中間画像を生成する水平方向低周波数成分画像生成手段と、
   前記第１の垂直方向高周波数成分画像の低周波数成分のみを取り出した第１の垂直方向中間画像を生成する垂直方向低周波数成分画像生成手段とを有することを特徴とする請求項２記載の映像再生装置。
5. 前記非線形処理手段は、
   前記第１の水平方向中間画像のゼロクロス点の隣の各画素値を１より大きい増幅率で増幅した水平方向非線形処理画像を生成する水平方向非線形処理手段と、
   前記第１の垂直方向中間画像のゼロクロス点の隣の各画素値を１より大きい増幅率で増幅した垂直方向非線形処理画像を生成する垂直方向非線形処理手段とを有し、
   前記第２の高周波数成分画像生成手段は、
   前記水平方向非線形処理画像の高周波数成分のみを取り出した第２の水平方向高周波数成分画像を生成する第２の水平方向高周波数成分画像生成手段と、
   前記垂直方向非線形処理画像の高周波数成分のみを取り出した第２の垂直方向高周波数成分画像を生成する第２の垂直方向高周波数成分画像生成手段とを有することを特徴とする請求項３記載の映像再生装置。
6. 前記水平方向非線形処理手段は、
   前記第１の水平方向中間画像の画素値が正から負もしくは負から正へと変化する箇所をゼロクロス点として判定する水平方向ゼロクロス点判定手段と
   前記水平方向ゼロクロス点判定手段の判定結果に応じて前記第１の水平方向中間画像の各画素に対する増幅率を決定する水平方向信号増幅手段を有し、
   前記垂直方向非線形処理手段は、
   前記第１の垂直方向中間画像の画素値が正から負もしくは負から正へと変化する箇所をゼロクロス点として判定する垂直方向ゼロクロス点判定手段と、
   前記垂直方向ゼロクロス点判定手段の判定結果に応じて前記第１の垂直方向中間画像の各画素に対する増幅率を決定する垂直方向信号増幅手段とを有することを特徴とする請求項５記載の映像再生装置。
7. 映像入力信号に画像拡大処理をおこない、画像拡大映像信号と画像拡大率を示す拡大率信号とを出力する拡大処理手段と、
   前記画像拡大映像信号に非線形処理を施して生成した高周波数成分付加した記録映像信号を生成する信号処理手段と、
   前記記録映像信号に圧縮処理を行い、記録画像データを生成する圧縮手段と、
   前記記録画像データを、記録メディアに記録するアクセス手段とを備え、
   前記信号処理手段は、
   前記画像拡大映像信号から前記拡大率信号に基づいて設定される周波数帯域の信号を抽出して第１の中間画像を生成する第１の中間画像生成手段と、
   前記第１の中間画像に非線形処理を施して生成した高周波数成分から前記拡大率信号に基づいて設定される周波数帯域の信号を抽出して、前記第１の中間画像に加算して第２の中間画像を生成する第２の中間画像生成手段と、
   前記画像入力画像と前記第２の中間画像を加算して前記記録映像信号を生成する加算手段とを有することを特徴とする映像記録再生装置。
8. 前記第１の中間画像生成手段は、
   前記入力画像の高周波数成分のみを取り出した第１の高周波数成分画像を生成し、前記拡大処理手段からの制御信号に応じて抽出する信号の周波数成分を変更する第１の高周波数成分画像生成手段と
   前記第１の高周波数成分画像の低周波数成分のみを取り出し、前記拡大処理手段からの制御信号に応じて抽出する信号の周波数成分を変更する低周波数成分画像生成手段とを有することを特徴とする請求項７記載の映像記録再生装置。
9. 前記第２の中間画像生成手段は、
   前記第１の中間画像に非線形処理を施して第１の高周波数成分画像を生成する非線形処理手段と、
   前記第１の高周波数成分画像から、前記拡大率信号に基づいて設定される周波数帯域の信号を抽出して第２の高周波数成分画像を生成する第２の高周波数成分画像生成手段と、
   前記第１の中間画像と前記第２の高周波数成分画像とを加算し、前記第２の中間画像を生成する加算手段とを有することを特徴とする請求項７記載の映像記録再生装置。
10. 前記第１の高周波数成分画像生成手段は、
    前記入力画像の各画素の水平方向近傍に存在する画素を用いて高周波数成分を取り出した第１の水平方向高周波数成分画像を生成する第１の水平方向高周波数成分画像生成手段と、
    前記入力画像の各画素の垂直方向近傍に存在する画素を用いて高周波数成分を取り出した第１の垂直方向高周波数成分画像を生成する第１の垂直方向高周波数成分画像生成手段を有し、
    前記低周波数成分画像生成手段は、
    前記第１の水平方向高周波数成分画像の低周波数成分のみを取り出した第１の水平方向中間画像を生成する水平方向低周波数成分画像生成手段と、
    前記第１の垂直方向高周波数成分画像の低周波数成分のみを取り出した第１の垂直方向中間画像を生成する垂直方向低周波数成分画像生成手段とを有することを特徴とする請求項８記載の映像記録再生装置。
11. 前記非線形処理手段は、
    前記第１の水平方向中間画像のゼロクロス点の隣の各画素値を１より大きい増幅率で増幅した水平方向非線形処理画像を生成する水平方向非線形処理手段と、
    前記第１の垂直方向中間画像のゼロクロス点の隣の各画素値を１より大きい増幅率で増幅した垂直方向非線形処理画像を生成する垂直方向非線形処理手段とを有し、
    前記第２の高周波数成分画像生成手段は、
    前記水平方向非線形処理画像の高周波数成分のみを取り出した第２の水平方向高周波数成分画像を生成する第２の水平方向高周波数成分画像生成手段と、
    前記垂直方向非線形処理画像の高周波数成分のみを取り出した第２の垂直方向高周波数成分画像を生成する第２の垂直方向高周波数成分画像生成手段とを有することを特徴とする請求項９記載の映像記録再生装置。
12. 前記水平方向非線形処理手段は、
    前記第１の水平方向中間画像の画素値が正から負もしくは負から正へと変化する箇所をゼロクロス点として判定する水平方向ゼロクロス点判定手段と
    前記水平方向ゼロクロス点判定手段の判定結果に応じて前記第１の水平方向中間画像の各画素に対する増幅率を決定する水平方向信号増幅手段とを有し、
    前記垂直方向非線形処理手段は、
    前記第１の垂直方向中間画像の画素値が正から負もしくは負から正へと変化する箇所をゼロクロス点として判定する垂直方向ゼロクロス点判定手段と、
    前記垂直方向ゼロクロス点判定手段の判定結果に応じて前記第１の垂直方向中間画像の各画素に対する増幅率を決定する垂直方向信号増幅手段とを有することを特徴とする請求項１１記載の映像記録再生装置。
13. 映像信号に画像拡大処理をおこない、画像拡大映像信号と画像拡大率を示す拡大率信号とを出力する拡大処理ステップと、
    前記画像拡大映像信号に非線形処理を施して生成した高周波数成分を付加した映像出力信号を生成する信号処理ステップとを備えた映像記録再生方法において、
    前記信号処理ステップが、
    前記画像拡大信号から前記拡大率信号に基づいて設定される周波数帯域の信号を抽出して第１の中間画像を生成する第１の中間画像生成ステップと、
    前記第１の中間画像に非線形処理を施して生成した高周波数成分から前記拡大率信号に基づいて設定される周波数帯域の信号を抽出して、前記第１の中間画像に加算して第２の中間画像を生成する第２の中間画像生成ステップと、
    前記画像入力画像と前記第２の中間画像を加算して前記映像信号を生成する加算ステップとを有することを特徴とする映像記録再生方法。

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