WO2002051143A1 - Dispositif d'interpolation de lignes de balayage - Google Patents

Description

技術分野

本発明は、 映像信号により表示される走査線の補間処理を行う走査線補間装置 に関する。 明

背景技術

細

飛び越し走査 （イン夕レース走査） 方式の映像信号を順次走査 （プログレッシ ブ走査） 方式の映像信号に変換するため、 または順次走査方式における走査線の 数を増加させるために、 走査線の補間処理を行う走査線補間装置が用いられる。 このような走査線補間装置においては、 補間処理により作成すべき走査線 （以 下、 補間走査線と呼ぶ） を構成する画素 （以下、 補間画素と呼ぶ） の値が上下の 走査線の画素の値に基づいて算出される。

この場合、 通常は、 補間画素に対して垂直方向に位置する画素を用いて補間画 素の値を算出し、 斜め方向のエッジを有する画像または細い斜め線の画像におい ては、 補間画素の斜め方向に位置する画素を用いて補間画素の値を算出すること が提案されている。 そのために、 映像信号により表示される画像において相関の 高い方向を判定する相関判定回路が用いられる。

従来の相関判定回路では、 補間画素を中心として上下方向および斜め方向のそ れぞれ 2画素間の差分値を検出し、 その差分値に基づいて相関の高い方向の角度 を判定している。 しかしながら、 このような 2画素間の差分値を用いる方法では 、 角度の誤検出が生じることがある。

そこで、 判定された方向に位置する 2画素間の差分値がしきい値よりも大きい 場合には、 垂直方向に位置する画素を用いて補間画素の値を算出し、 判定された 方向に位置する 2画素間の差分値がしきい値以下の場合には、 斜め方向の画素を 用いて補間画素の値を算出することが提案されている。

しかしながら、 上記の走査線補間装置では、 判定された方向に位置する 2画素 間の差分値がしきい値の近傍にある場合には、 補間画素の値がばらつき、 滑らか な画像が得られない。

例えば、 図 1 3に示すように、 斜め方向のエッジを有する画像を考える。 補間 画素 I Nの上下方向の 2画素 81 , 82の値がそれぞれ "0" および "100" であり、 一方の斜め方向の画素 83, 84の値がそれぞれ " 0" および " 100 " であり、 他方の斜め方向の画素 85， 86の値が "80" および "120" で あるとする。 また、 しきい値を "40" とする。

この場合、 補間画素 I Nの上下方向の 2画素 81， 82間の差分値が "100 " 、 一方の斜め方向の 2画素 83, 84間の差分値が "100" 、 他方の斜め方 向の 2画素 85， 86間の差分値が " 40" となるので、 相関の高い方向は、 2 画素 85, 86を結ぶ直線の方向となる。 この場合、 2画素 85, 86間の差分 値がしきい値以下であるので、 斜め方向の 2画素 85, 86を用いて補間画素 I Nの値が算出される。 例えば、 2画素 85， 86の値の平均値 "100" が捕間 画素の値となる。

しかしながら、 画素 85の値が "75" の場合には、 2画素 85, 86間の差 分値がしきい値よりも大きいので、 垂直方向の 2画素 81, 82を用いて補間画 素 I Nの値が算出される。 例えば、 2画素 8 1， 82の値の平均値 50が補間画 素 I Nの値となる。

このように、 画素 85の値が "5" 異なるだけで補間画素の値は "50" 異な ることになる。 その結果、 滑らかな画像が得られない。 発明の開示

本発明の目的は、 斜め方向のエッジを有する画像において滑らかな補間処理を 行うことができる走査線補間装置を提供することである。

本発明の一局面に従う走査線補間装置は、 入力された映像信号に基づいて補間 すべき画素の値を算出することにより走査線の補間処理を行う走査線補間装置で あって、 補間すべき画素に対して垂直方向に位置する上下の走査線の画素を用い た補間処理により第 1の補間値を算出する第 1の補間手段と、 補間すべき画素に 対する画像の方向を示す信号を入力する入力手段と、 補間すべき画素に対して入 力手段により入力された信号が示す方向に位置する上下の走査線の画素の値の差 分値を算出する差分算出手段と、 補間すべき画素に対して入力手段により入力さ れた信号が示す方向に位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第 2 の補間値を算出する第 2の補間手段と、 差分算出手段により算出された差分値が 第 1の値以下の場合に、 第 2の補間手段により算出された第 2の補間値を補間す べき画素の値として出力し、 差分算出手段により算出された差分値が第 1の値よ りも大きい第 2の値以上の場合に、 第 1の補間手段により算出された第 1の補間 値を補間すべき画素の値として出力し、 差分算出手段により算出された差分値が 第 1の値から第 2の値の範囲内にある場合に、 第 1の補間手段により算出された 第 1の補間値と第 2の補間手段により算出された第 2の補間値とを用いた演算に より第 3の補間値を算出して補間すべき画素の値として出力する補間値出力手段 とを備えたものである。

本発明に係る走査線補間装置においては、 補間すべき画素に対して垂直方向に 位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第 1の補間手段により第 1 の補間値が算出される。 また、 補間すべき画素に対する画像の方向を示す信号が 入力手段により入力され、 補間すべき画素に対して入力された信号が示す方向に 位置する上下の走査線の画素の値の差分値が差分算出手段により算出される。 ま た、 補間すべき画素に対して入力された信号が示す方向に位置する上下の走査線 の画素を用いた補間処理により第 2の補間手段により第 2の補間値が算出される 。 差分値が第 1の値以下の場合に、 第 2の補間値が補間値出力手段により補間す べき画素の値として出力され、 差分値が第 1の値よりも大きい第 2の値以上の場 合に、 第 1の補間値が補間値出力手段により補間すべき画素の値として出力され 、 差分値が第 1の値から第 2の値の範囲内にある場合に、 第 1の補間値と第 2の 補間値とを用いた演算により第 3の補間値が算出されて補間値出力手段により補 間すべき画素の値として出力される。

このように、 補間すべき画素の斜め方向の画素の差分値が第 1の値と第 2の値 との間にある場合に、 垂直方向の画素を用いて算出された第 1の補間値と斜め方 向の画素を用いて算出された第 2の補間値とを用いた演算により補間すべき画素 の値が算出されるので、 斜め方向のエッジを有する画像において滑らかな補間処 理を行うことができる。

補間値出力手段は、 差分算出手段により算出された差分値が第 1の値から第 2 の値の範囲内にある場合に、 差分値に応じた比率で第 1の補間手段により算出さ れた第 1の補間値と第 2の補間手段により算出された第 2の補間値とを加算し、 加算結果を補間すべき画素の値として出力してもよい。

この場合、 差分値が第 1の値と第 2の値との間にある場合に、 差分値に応じた 比率で第 1の補間値と第 2の補間値とが加算されるので、 滑らかな補間処理が可 能となる。

補間値出力手段は、 差分算出手段により算出された差分値が第 1の値から第 2 の値に近づくにつれて、 第 1の補間手段により算出された第 1の補間値の比率が 増加するとともに第 2の補間手段により算出された第 2の補間値の比率が減少す るように第 1の補間値と第 2の補間値とを加算してもよい。

この場合、 差分値が第 1の値から第 2の値に近づくにつれて、 第 1の補間値の 比率が増加するとともに第 2の補間値の比率が減少するように第 1の補間値と第 2の補間値とが加算されるので、 さらに滑らかな補間処理が可能となる。

差分算出手段は、 補間すべき画素に対して入力手段により入力された信号が示 す方向を中心として複数の方向に位置する複数組の画素の値の差分値をそれぞれ 算出し、 第 2の補間手段は、 補間すべき画素に対して入力手段により入力された 信号が示す方向を中心として複数の方向に位置する複数組の画素をそれぞれ用い た補間処理により複数の第 2の補間値をそれぞれ算出し、 走査線補間装置は、 差 分算出手段により算出された複数の差分値のうち最小値を判定する最小値判定手 段と、 第 2の補間手段により算出された複数の第 2の補間値のうち最小値判定手 段により最小値と判定された差分値に対応する第 2の補間値を選択して補間値出 力手段に与える選択手段とをさらに備えてもよい。

この場合、 補間すべき画素に対して入力された信号が示す方向を中心として複 数の方向に位置する複数組の画素の値の差分値がそれぞれ算出され、 補間すべき 画素に対して入力された信号が示す方向を中心として複数の方向に位置する複数 組の画素をそれぞれ用いた補間処理により複数の第 2の補間値がそれぞれ算出さ れる。 そして、 複数の差分値のうち最小値が判定され、 複数の第 2の補間値のう ち最小値と判定された差分値に対応する第 2の補間値が選択されて補間値出力手 段に与えられる。

このようにして、 複数の方向のうち最も相関の高い方向を判定し、 複数の方向 の第 2の補間値のうち最も相関の高い方向の第 2の補間値を選択することにより 、 画像の角度の誤検出を修正することができる。

走査線補間装置は、 補間すべき画素に対して垂直方向の上下に位置する画素の 値をそれぞれ検出する検出手段と、 第 2の補間手段により算出された第 2の補間 値が検出手段により検出された値の間にあるか否かを判定する中間値判定手段と をさらに備え、 補間値出力手段は、 中間値判定手段により第 2の補間値が検出手 段により検出された値の間にないと判定された場合に、 差分算出手段により算出 された差分値にかかわらず、 第 1の補間手段により算出された第 1の補間値を補 間すべき画素の値として出力してもよい。

この場合、 補間すべき画素に対して垂直方向の上下に位置する画素の値がそれ ぞれ検出され、 第 2の補間値が検出された値の間にあるか否かが判定される。 第 2の補間値が検出された値の間にないと判定された場合に、 斜め方向の差分値に かかわらず、 第 1の補間値が補間すべき画素の値として出力される。

このように、 第 2の補間値が補間すべき画素の上下の画素の値の間にない場合 には第 2の補間値を用いずに第 1の補間値を用いることにより、 画像の角度が誤 検出された場合に誤った方向の画素を用いて補間すべき画素の値を算出すること を防止することができる。

走査線補間装置は、 補間すべき画素に対して垂直方向の上下に位置する画素の 差分値を算出する上下差分演算手段をさらに備え、 補間値出力手段は、 上下差分 演算手段により算出された差分値が所定値よりも小さい場合に、 差分算出手段に より算出された差分値にかかわらず、 第 1の補間手段により算出された第 1の補 間値を補間すべき画素の値として出力してもよい。

この場合、 補間すべき画素に対して垂直方向の上下に位置する画素の差分値が 算出され、 垂直方向の差分値が所定値よりも小さい場合に、 斜め方向の差分値に かかわらず、 第 1の補間値が補間すべき画素の値として出力される。

このように、 垂直方向の差分値が所定値よりも小さい場合に第 2の補間値を用 いずに第 1の補間値を用いることにより、 画像の角度の誤検出による画質の劣化 を防止することができる。

第 2の補間手段は、 補間すべき画素に対して入力手段により入力された信号が 示す方向に位置する上下の走査線の画素の平均値を第 2の補間値として算出して もよい。

この場合、 第 2の補間値は、 補間すべき画素の斜め方向に位置する画素の値の 平均値となる。

第 1の値は 0であり、 第 2の値は予め設定されたしきい値であってもよい。 この場合、 差分値が 0の場合に、 第 2の補間値が補間すべき画素の値として出 力され、 差分値がしきい値以上の場合に、 第 1の補間値が補間すべき画素の値と して出力され、 差分値が 0からしきい値の範囲内にある場合に、 第 1の補間値と 第 2の補間値とを用いた演算により算出された第 3の補間値が補間すべき画素の 値として出力される。

走査線補間装置は、 入力された映像信号に基づいて補間すべき画素に関する画 像の角度を検出して画像の方向を示す信号を入力手段に与える画像角度検出手段 をさらに備え、 画像角度検出手段は、 入力された映像信号を複数の走査線および 補間すべき画素を含む所定の検出領域内で 2値化して 2値化パターンを発生する 2値化パターン発生手段と、 複数の方向を有する 2値画像を複数の参照パターン として発生する参照パターン発生手段と、 2値化パターン発生手段により発生さ れた 2値化パターンを参照パターン発生手段により発生された複数の参照パター ンの各々と比較し、 比較結果に基づいて補間すべき画素に関する画像の角度を検 出する比較手段とを備えてもよい。

画像角度検出手段において、 入力された映像信号が 2値化パターン発生手段に より所定の検出領域内で 2値化されて 2値化パターンが発生される。 また、 参照 パターン発生手段により複数の方向を有する 2値画像が複数の参照パターンとし て発生される。 そして、 比較手段により 2値化パターンが複数の参照パターンの 各々と比較され、 比較結果に基づいて補間すべき画素に関する画像の角度が検出 される。

この場合、 二次元のパターンの比較を行っているので、 2画素間の差分値を用 いる場合と比較して誤検出が抑制され、 斜め方向のエッジを有する画像の角度を 正確に検出することができる。

また、 二次元の参照パターンを用いることにより、 検出する角度が補間すべき 画素を中心とする点対称の位置にある画素を結ぶ直線の角度に限定されず、 それ らの間の角度を検出することもできる。 したがって、 回路規模を大きくすること なく、 より細かい間隔で角度を検出することができる。

走査線補間装置は、 入力された映像信号に基づいて補間すべき画素に関する画 像の角度を検出して画像の方向を示す信号を入力手段に与える画像角度検出手段 をさらに備え、 画像角度検出手段は、 入力された映像信号において複数の走査線 および補間すべき画素を含む所定の検出領域内で各走査線ごとに水平方向の輝度 分布の極大点または極小点の位置を表す極大極小パターンを発生する極大極小パ ターン発生手段と、 検出領域内で各走査線ごとに水平方向の輝度分布の極大点ま たは極小点の位置を表す複数の参照パターンを発生する参照パターン発生手段と 、 極大極小パターン発生手段により発生された極大極小パターンを参照パターン 発生手段により発生された複数の参照パターンの各々と比較し、 比較結果に基づ いて補間すべき画素に関する画像の角度を検出する比較手段とを含んでもよい。 画像角度検出手段においては、 入力された映像信号において極大極小パターン 発生手段により所定の検出領域内で各走査線ごとに水平方向の輝度分布の極大点 または極小点の位置を表す極大極小パターンが発生される。 また、 参照パターン 発生手段により検出領域内で各走査線ごとに水平方向の輝度分布の極大点または 極小点の位置を表す複数の参照パターンが発生される。 そして、 比較手段により 極大極小パターンが複数の参照パターンの各々と比較され、 ^較結果に基づいて 補間すべき画素に関する画像の角度が検出される。

この場合、 二次元のパターンの比較を行っているので、 2画素間の差分値を用 いる場合と比較して誤検出が抑制され、 細い斜め線の画像の角度を正確に検出す ることができる。

また、 二次元の参照パターンを用いることにより、 検出する角度が補間すべき 画素を中心とする点対称の位置にある画素を結ぶ直線の角度に限定されず、 それ らの間の角度を検出することもできる。 したがって、 回路規模を大きくすること なく、 より細かい間隔で角度を検出することができる。

本発明の他の局面に従う走査線補間装置は、 入力された映像信号に基づいて補 間すべき画素の値を算出することにより走査線の補間処理を行う走査線補間装置 であって、 補間すべき画素に対して垂直方向に位置する上下の走査線の画素を用 いた補間処理により第 1の補間値を算出する第 1の補間装置と、 補間すべき画素 に対する画像の方向を示す信号を入力する入力端子と、 補間すべき画素に対して 入力端子に入力された信号が示す方向に位置する上下の走査線の画素の値の差分 値を算出する差分算出装置と、 補間すべき画素に対して入力端子に入力された信 号が示す方向に位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第 2の補間 値を算出する第 2の補間装置と、 差分算出装置により算出された差分値が第 1の 値以下の場合に、 第 2の補間装置により算出された第 2の補間値を補間すべき画 素の値として出力し、 差分算出装置により算出された差分値が第 1の値よりも大 きい第 2の値以上の場合に、 第 1の補間装置により算出された第 1の補間値を補 間すべき画素の値として出力し、 差分算出装置により算出された差分値が第 1の 値から第 2の値の範囲内にある場合に、 第 1の補間装置により算出された第 1の 補間値と第 2の補間装置により算出された第 2の補間値とを用いた演算により第 3の補間値を算出して補間すべき画素の値として出力する補間値出力装置とを備 えたものである。

本発明に係る走査線補間装置においては、 補間すべき画素に対して垂直方向に 位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第 1の補間装置により第 1 の補間値が算出される。 また、 補間すべき画素に対する画像の方向を示す信号が 入力端子に入力され、 補間すべき画素に対して入力された信号が示す方向に位置 する上下の走査線の画素の値の差分値が差分算出装置により算出される。 また、 補間すべき画素に対して入力された信号が示す方向に位置する上下の走査線の画 素を用いた補間処理により第 2の補間装置により第 2の補間値が算出される。 差 分値が第 1の値以下の場合に、 第 2の補間値が補間値出力装置により補間すべき 画素の値として出力され、 差分値が第 1の値よりも大きい第 2の値以上の場合に、 第 1の補間値が補間値出力装置により補間すべき画素の値として出力され、 差分 値が第 1の値から第 2の値の範囲内にある場合に、 第 1の補間値と第 2の補間値 とを用いた演算により第 3の補間値が算出されて補間値出力装置により補間すベ き画素の値として出力される。

このように、 補間すべき画素の斜め方向の画素の差分値が第 1の値と第 2の値 との間にある場合に、 垂直方向の画素を用いて算出された第 1の補間値と斜め方 向の画素を用いて算出された第 2の補間値とを用いた演算により補間すべき画素 の値が算出されるので、 斜め方向のエッジを有する画像において滑らかな補間処 理を行うことができる。

補間値出力装置は、 差分算出装置により算出された差分値が第 1の値から第 2 の値の範囲内にある場合に、 差分値に応じた比率で第 1の補間装置により算出さ れた第 1の補間値と第 2の補間装置により算出された第 2の補間値とを加算し、 加算結果を補間すべき画素の値として出力してもよい。

この場合、 差分値が第 1の値と第 2の値との間にある場合に、 差分値に応じた 比率で第 1の補間値と第 2の補間値とが加算されるので、 滑らかな補間処理が可 能となる。

補間値出力装置は、 差分算出装置により算出された差分値が第 1の値から第 2 の値に近づくにつれて、 第 1の補間装置により算出された第 1の補間値の比率が 増加するとともに第 2の補間装置により算出された第 2の補間値の比率が減少す るように第 1の補間値と第 2の補間値とを加算してもよい。

この場合、 差分値が第 1の値から第 2の値に近づくにつれて、 第 1の補間値の 比率が増加するとともに第 2の補間値の比率が減少するように第 1の補間値と第 2の補間値とが加算されるので、 さらに滑らかな補間処理が可能となる。

差分算出装置は、 補間すべき画素に対して入力端子に入力された信号が示す方 向を中心として複数の方向に位置する複数組の画素の値の差分値をそれぞれ算出 し、 第 2の補間装置は、 補間すべき画素に対して入力端子に入力された信号が示 す方向を中心として複数の方向に位置する複数組の画素をそれぞれ用いた補間処 理により複数の第 2の補間値をそれぞれ算出し、 走査線補間装置は、 差分算出装 置により算出された複数の差分値のうち最小値を判定する最小値判定装置と、 第 2の補間装置により算出された複数の第 2の補間値のうち最小値判定装置により 最小値と判定された差分値に対応する第 2の補間値を選択して補間値出力装置に 与える選択装置とをさらに備えてもよい。

この場合、 補間すべき画素に対して入力された信号が示す方向を中心として複 数の方向に位置する複数組の画素の値の差分値がそれぞれ算出され、 補間すべき 画素に対して入力された信号が示す方向を中心として複数の方向に位置する複数 組の画素をそれぞれ用いた補間処理により複数の第 2の補間値がそれぞれ算出さ れる。 そして、 複数の差分値のうち最小値が判定され、 複数の第 2の補間値のう ち最小値と判定された差分値に対応する第 2の補間値が選択されて補間値出力装 置に与えられる。

このようにして、 複数の方向のうち最も相関の高い方向を判定し、 複数の方向 の第 2の補間値のうち最も相関の高い方向の第 2の補間値を選択することにより、 画像の角度の誤検出を修正することができる。

走査線補間装置は、 補間すべき画素に対して垂直方向の上下に位置する画素の 値をそれぞれ検出する検出装置と、 第 2の補間装置により算出された第 2の補間 値が検出装置により検出された値の間にあるか否かを判定する中間値判定装置と をさらに備え、 補間値出力装置は、 中間値判定装置により第 2の補間値が検出装 置により検出された値の間にないと判定された場合に、 差分算出装置により算出 された差分値にかかわらず、 第 1の補間装置により算出された第 1の補間値を補 間すべき画素の値として出力してもよい。

この場合、 補間すべき画素に対して垂直方向の上下に位置する画素の値がそれ ぞれ検出され、 第 2の補間値が検出された値の間にあるか否かが判定される。 第 2の補間値が検出された値の間にないと判定された場合に、 斜め方向の差分値に かかわらず、 第 1の補間値が補間すべき画素の値として出力される。

このように、 第 2の補間値が補間すべき画素の上下の画素の値の間にない場合 には第 2の補間値を用いずに第 1の補間値を用いることにより、 画像の角度が誤 検出された場合に誤った方向の画素を用いて補間すべき画素の値を算出すること を防止することができる。

走査線補間装置ば、 補間すべき画素に対して垂直方向の上下に位置する画素の 差分値を算出する上下差分演算装置をさらに備え、 補間値出力装置は、 上下差分 演算装置により算出された差分値が所定値よりも小さい場合に、 差分算出装置に より算出された差分値にかかわらず、 第 1の補間装置により算出された第 1の補 間値を補間すべき画素の値として出力してもよい。

この場合、 補間すべき画素に対して垂直方向の上下に位置する画素の差分値が 算出され、 垂直方向の差分値が所定値よりも小さい場合に、 斜め方向の差分値に かかわらず、 第 1の補間値が補間すべき画素の値として出力される。

このように、 垂直方向の差分値が所定値よりも小さい場合に第 2の補間値を用 いずに第 1の補間値を用いることにより、 画像の角度の誤検出による画質の劣化 を防止することができる。

第 2の補間装置は補間すべき画素に対して入力端子に入力された信号が示す方 向に位置する上下の走査線の画素の平均値を第 2の補間値として算出してもよい。 この場合、 第 2の補間値は、 補間すべき画素の斜め方向に位置する画素の値の 平均値となる。

第 1の値は 0であり、 第 2の値は予め設定されたしきい値であってもよい。 この場合、 差分値が 0の場合に、 第 2の補間値が補間すべき画素の値として出 力され、 差分値がしきい値以上の場合に、 第 1の補間値が補間すべき画素の値と して出力され、 差分値が 0からしきい値の範囲内にある場合に、 第 1の補間値と 第 2の補間値とを用いた演算により算出された第 3の補間値が補間すべき画素の 値として出力される。

走査線補間装置は、 入力された映像信号に基づいて補間すべき画素に関する画 像の角度を検出して画像の角度を示す信号を入力端子に与える画像角度検出装置 をさらに備え、 画像角度検出装置は、 入力された映像信号を複数の走査線および 補間すべき画素を含む所定の検出領域内で 2値化して 2値化パターンを発生する 2値化パターン発生装置と、 複数の方向を有する 2値画像を複数の参照パターン として発生する参照パターン発生装置と、 2値化パターン発生装置により発生さ れた 2値化パターンを参照パターン発生装置により発生された複数の参照パター ンの各々と比較し、 比較結果に基づいて補間すべき画素に関する画像の角度を検 出する比較装置とを含んでもよい。

画像角度検出装置において、 入力された映像信号が 2値化パターン発生装置に より所定の検出領域内で 2値化されて 2値化パターンが発生される。 また、 参照 パターン発生装置により複数の方向を有する 2値画像が複数の参照パターンとし て発生される。 そして、 比較装置により 2値化パターンが複数の参照パターンの 各々と比較され、 比較結果に基づいて補間すべき画素に関する画像の角度が検出 される。 · - この場合、 二次元のパターンの比較を行っているので、 2画素間の差分値を用 いる場合と比較して誤検出が抑制され、 斜め方向のエッジを有する画像の角度を 正確に検出することができる。

また、 二次元の参照パターンを用いることにより、 検出する角度が補間すべき 画素を中心とする点対称の位置にある画素を結ぶ直線の角度に限定されず、 それ らの間の角度を検出することもできる。 したがって、 回路規模を大きくすること なく、 より細かい間隔で角度を検出することができる。

走査線補間装置は、 入力された映像信号に基づいて補間すべき画素に関する画 像の角度を検出して画像の角度を示す信号を入力端子に与える画像角度検出装置 をさらに備え、 画像角度検出装置は、 入力された映像信号において複数の走査線 および補間すべき画素を含む所定の検出領域内で各走査線ごとに水平方向の輝度 分布の極大点または極小点の位置を表す極大極小パターンを発生する極大極小パ ターン発生装置と、 検出領域内で各走査線ごとに水平方向の輝度分布の極大点ま たは極小点の位置を表す複数の参照パターンを発生する参照パターン発生装置と 、 極大極小パターン発生装置により発生された極大極小パターンを参照パターン 発生装置により発生された複数の参照パターンの各々と比較し、 比較結果に基づ いて補間すべき画素に関する画像の角度を検出する比較装置とを含んでもよい。 画像角度検出装置においては、 入力された映像信号において極大極小パターン 発生装置により所定の検出領域内で各走査線ごとに水平方向の輝度分布の極大点 または極小点の位置を表す極大極小パターンが発生される。 また、 参照パターン 発生装置により検出領域内で各走査線ごとに水平方向の輝度分布の極大点または 極小点の位置を表す複数の参照パターンが発生される。 そして、 比較装置により 極大極小パターンが複数の参照パターンの各々と比較され、 比較結果に基づいて 補間すべき画素に関する画像の角度が検出される。

この場合、 二次元のパターンの比較を行っているので、 2画素間の差分値を用 いる場合と比較して誤検出が抑制され、 細い斜め線の画像の角度を正確に検出す ることができる。

また、 二次元の参照パターンを用いることにより、 検出する角度が補間すべき 画素を中心とする点対称の位置にある画素を結ぶ直線の角度に限定されず、 それ らの間の角度を検出することもできる。 したがって、 回路規模を大きくすること なく、 より細かい間隔で角度を検出することができる。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明の第 1の実施の形態における走査線補間装置の構成を示すプロ ック図、

図 2は、 画像の角度と補間処理に用いる画素との関係を説明するための模式図 図 3は、 図 1の混合部の動作を説明するための模式図、

図 4は、 斜め方向差分絶対値と斜め方向平均値の係数および垂直方向補間値の 係数との関係を示す模式図、

図 5は、 本発明の第 2の実施の形態における走査線補間装置の構成を示すプロ ック図、

図 6は、 図 5の走査線補間装置の斜め方向平均値演算部および斜め方向差分絶 対値演算部による斜め方向補間処理を説明するための模式図、

図 7は、 角度信号を出力する画像角度検出装置の構成の一例を示すブロック図 図 8は、 図 7の 2値化部から出力される 2値化パターンの一例を示す図、 図 9は、 図 7のリフアレンスパターン発生部により発生されるリフアレンスパ ターンの例を示す模式図、

図 1 0は、 角度信号を出力する画像角度検出装置の構成の他の例を示すブロッ ク図、

図 1 1は、 図 1 0の上ライン極大極小検出部および下ライン極大極小検出部か ら出力される極大極小パターンの例を示す模式図、

図 1 2は、 図 1 1のリファレンスパターン発生部により発生されるリファレン スパターンの例を示す模式図、

図 1 3は、 従来の走査線補間装置における補間処理を説明するための模式図で ある。 発明を実施するための最良の形態

( 1 ) 第 1の実施の形態

図 1は本発明の第 1の実施の形態における走査線補間装置の構成を示すブロッ ク図である。

図 1の走査線補間装置は、 ラインメモリ 1、 垂直方向補間回路 2、 斜め方向平 均値演算部 3、 斜め方向差分絶対値演算部 4および混合部 5を含む。

映像信号 V D 1は、 ラインメモリ 1、 垂直方向補間回路 2、 斜め方向平均値演 算部 3および斜め方向差分絶対値演算部 4に入力される。

また、 角度信号 A Nが、 入力端子 6を介して斜め方向平均値演算部 3および斜 め方向差分絶対値演算部 4に入力される。 この角度信号 A Nは、 斜め方向のエツ ジを有する画像または細い斜め線の画像のように斜め方向の画像の角度を示し、 後述する画像角度検出装置により与えられる。

ラインメモリ 1は、 入力された映像信号 V D 1を 1ライン （1走査線） 分遅延 させて出力する。 ラインメモリ 1から出力される映像信号 V D 2は、 垂直方向補 間回路 2、 斜め方向平均値演算部 3および斜め方向差分絶対値演算部 4に与えら れる。

本例では、 映像信号 V D 1 , V D 2は 2 5 6階調の輝度を有するものとする。 すなわち、 映像信号 V D 1， V D 2の輝度の最小値は " 0 " であり、 最大値は " 2 5 5 " である。

垂直方向補間回路 2は、 入力される映像信号 V D 1およびラインメモリ 1から 出力される映像信号 V D 2に基づいて補間画素 （補間処理により作成すべき画素 ) に対して垂直方向の上下に位置する画素を用いて補間処理 （以下、 垂直方向補 間処理と呼ぶ） を行い、 垂直方向補間値 I Dを出力する。 この垂直方向補間回路 2は、 例えば、 補間画素に対して垂直方向の上下に位置する画素の値の平均値を 垂直方向補間値 I Dとして算出する。 垂直方向補間回路 2としては、 公知の補間 回路を用いることができる。 例えば、 垂直方向補間回路 2として複数の画素の値 のうち中間値を選択して出力するメディアンフィルタを用いた補間回路を用いて もよい。

斜め方向平均値演算部 3は、 入力される映像信号 V D 1、 ラインメモリ 1から 出力される映像信号 V D 2および角度信号 A Nに基づいて補間画素に対して斜め 方向に位置する上の走査線の画素の値と下の走査線の画素の値との平均値を算出 し、 算出結果を斜め方向平均値 A Dとして出力する。 この斜め方向平均値演算部 3による斜め方向平均値 A Dの算出処理を斜め方向補間処理と呼ぶ。

斜め方向差分絶対値演算部 4は、 入力される映像信号 V D 1、 ラインメモリ 1 から出力される映像信号 V D 2および角度信号 A Nに基づいて補間画素に対して 斜め方向に位置する画素の値の差分の絶対値を算出し、 算出結果を斜め方向差分 絶対値 D Dとして出力する。

混合部 5は、 斜め方向差分絶対値演算部 4から出力される斜め方向差分絶対値 D Dに基づいて、 垂直方向補間回路 2から出力される垂直方向補間値 I D、 斜め 方向平均値演算部 3から出力される斜め方向平均値 A D、 またはそれらの混合値 を補間画素の値 （以下、 補間画素値と呼ぶ） I Sとして出力する。 混合部 5の詳 細な動作は後述する。

本実施の形態では、 垂直方向補間回路 2が第 1の補間手段または第 1の補間装 置に相当し、 角度信号 A Nを受ける入力端子 6が入力手段または入力端子に相当 し、 斜め方向差分絶対値算出部 4が差分算出手段または差分算出装置に相当し、 斜め方向平均値演算部 3が第 2の補間手段または第 2の補間装置に相当し、 混合 部 5が補間値出力手段または補間値出力装置に相当する。

図 2は画像の角度と補間処理に用いる画素との関係を説明するための模式図で ある。

図 2において、 I Lは補間走査線を示し、 A Lは補間走査線 I Lの上の走査線 を示し、 B Lは補間走査線 I Lの下の走査線を示す。 上の走査線 A Lは画素 A 1 〜A 5を含み、 下の走査線 B Lは画素 B 1〜B 5を含む。 I Nは補間画素を示す 図 2の例では、 画像の角度は矢印 d 0で示すように水平方向に対して約 4 5 ° となっている。 この場合、 図 1に示される角度信号 ANは 45° を表す。 図 1の 斜め方向平均値演算部 3は、 補間画素 I Nを中心として角度 45° の方向に位置 する上の走査線 ALの画素 A 4の輝度値および下の走査線 B Lの画素 B 2の輝度 値の平均値を斜め方向平均値 ADとして出力する。 また、 図 1の斜め方向差分絶 対値演算部 4は、 補間画素 I Nを中心として角度 45° の方向に位置する上の走 査線 A Lの画素 A 4の輝度値と下の走査線 BLの画素 B 2の輝度値との差分の絶 対値を斜め方向差分絶対値 DDとして出力する。

図 3は図 1の混合部 5の動作を説明するための模式図である。

図 3に示すように、 斜め方向差分絶対値演算部 4から出力される斜め方向差分 絶対値 D Dが 0の場合には、 混合部 5は斜め方向平均値演算部 3から出力される 斜め方向平均値 ADを補間画素値 I Sとして出力する。 また、 斜め方向差分絶対 値演算部 4から出力される斜め方向差分絶対値 DDが予め設定されたしきい値 T H以上の場合には、 混合部 5は垂直方向補間回路 2から出力される垂直方向補間 値 I Dを補間画素値 I Sとして出力する。 斜め方向差分絶対値演算部 4から出力 される斜め方向差分絶対値 DDが 0としきい値 THとの間にある場合には、 混合 部 5は斜め方向平均値演算部 3から出力される斜め方向平均値 ADと垂直方向補 間回路 2から出力される垂直方向補間値 I Dとを斜め方向差分絶対値 D Dに応じ た比率で混合し、 混合値を補間画素値 I Sとして出力する。

図 4は斜め方向差分絶対値と斜め方向平均値の係数および垂直方向補間値の係 数との関係を示す模式図である。

図 1の混合部 5は、 斜め方向差分絶対値 D Dが 0としきい値 T Hとの間にある 場合に次式により混合値 CXを算出する。

CX = K 1 · AD + K2 ' I D … （ 1 )

上式 （1) において、 K 1および K 2はそれぞれ斜め方向平均値および垂直方 向補間値の係数であり、 K 1 +K2は常に 1となるように設定する。 図 4の横軸 は斜め方向差分絶対値 DDを示し、 縦軸は係数 K 1および K 2を示す。

図 4に示すように、 斜め方向平均値 A Dの係数 K 1は、 斜め方向差分絶対値 D Dが 0のときに 1. 0となり、 斜め方向差分絶対値 DDが増加するにつれて減少 し、 斜め方向差分絶対値 DDがしきい値 THのときに 0となる。 一方、 垂直方向 補間値 I Dの係数 K2は、 斜め方向差分絶対値 DDが 0のときに 0となり、 斜め 方向差分絶対値 DDが増加するにつれて増加し、 斜め方向差分絶対値 DDがしき い値 THのときに 1. 0となる。 '

なお、 図 4の例では、 斜め方向平均値 ADの係数 K 1および垂直方向補間値 I Dの係数 K 2が斜め方向差分絶対値 DDに対して直線的に減少および増加してい るが、 これに限定されず、 斜め方向平均値 ADの係数 K1および垂直方向補間値 I Dの係数 K 2が曲線状に変化してもよい。

本実施の形態の走査線補間装置においては、 斜め方向差分絶対値 DDが 0とし きい値 THとの間にある場合に、 混合部 5が斜め方向差分絶対値 DDに応じて垂 直方向補間値 I Dおよび斜め方向平均値 ADの比率を変化させて混合し、 補間画 素値 I Sとして出力するので、 斜め方向のエッジを有する画像において滑らかな 補間処理が可能となる。

なお、 斜め方向差分絶対値 DDが 0の場合のみに斜め方向平均値 ADを補間画 素値 I Sとして出力する例を示したが、 これに限るものではなく、 0より大きく しきい値 THより小さい任意の値で斜め方向平均値 ADを補間画素値 I Sとして 出力するように設定してもよい。

(2) 第 2の実施の形態

図 5は本発明の第 2の実施の形態における走査線補間装置の構成を示すブロッ ク図である。

図 5の走査線補間装置は、 ラインメモリ 1 1、 垂直方向補間回路 12、 垂直方 向上下画素値抽出部 1 3、 斜め方向平均値演算部 14、 垂直方向上下画素差分絶 対値演算部 1 5、 斜め方向差分絶対値演算部 1 6、 セレクタ 1 7、 最小値判定部 1 8、 セレクタ 1 9、 中間値判定部 20および混合部 2 1を含む。

映像信号 VD 1は、 ラインメモリ 1 1、 垂直方向補間回路 1 2、 垂直方向上下 画素値抽出部 1 3、 斜め方向平均値演算部 14、 垂直方向上下画素差分絶対値演 算部 1 5および斜め方向差分絶対値演算部 1 6に入力される。 また、 角度信号 A Nは、 入力端子 22を介して斜め方向平均値演算部 14および斜め方向差分絶対 値演算部 1 6に入力される。

ラインメモリ 1 1は、 入力された映像信号 VD 1を 1ライン （1走査線） 遅延 させて出力する。 ラインメモリ 1 1から出力される映像信号 VD 2は、 垂直方向 補間回路 12、 垂直方向上下画素値抽出部 13、 斜め方向平均値演算部 14、 垂 直方向上下画素差分絶対値演算部 1 5および斜め方向差分絶対値演算部 1 6に与 えられる。

本例においても、 映像信号 VD 1, VD 2は 256階調の輝度を有するものと する。 すなわち、 映像信号 VD 1， VD 2の輝度の最小値は "0" であり、 最大 値は " 255" である。

垂直方向補間回路 1 2は、 図 1の垂直方向補間回路 2と同様に、 入力される映 像信号 VD 1およびラインメモリ 1 1から出力される映像信号 VD 2に基づいて 補間画素に対して垂直方向の上下に位置する画素を用いて垂直方向補間処理を行 レ 垂直方向補間値 I Dを出力する。

垂直方向上下画素値抽出部 1 3は、 入力される映像信号 VD 1およびラインメ モリ 1 1から出力される映像信号 VD 2に基づいて、 補間画素に対して垂直方向 に位置する上の走査線の画素の値および下の走査線の画素の値をそれぞれ垂直上 画素値 Pおよび垂直下画素値 Qとして出力する。

斜め方向平均値演算部 14は、 入力される映像信号 VD 1、 ラインメモリ 1 1 から出力される映像信号 VD 2および角度信号 ANに基づいて、 補間画素に対し て角度信号 ANにより示される角度の方向 （0方向と呼ぶ） に位置する上の走査 線の画素の値と下の走査線の画素の値との平均値を算出し、 算出結果を斜め方向 平均値 Abとして出力する。 また、 斜め方向平均値演算部 14は、 角度信号 AN により示される角度を中心として 1つ小さい角度の方向 （— 1方向と呼ぶ） に位 置する上の走査線の画素の値と下の走査線の画素の値との平均値を算出し、 算出 結果を斜め方向平均値 Aaとして出力するとともに、 角度信号 ANにより示され る角度を中心として 1つ大きい角度の方向 （+ 1方向と呼ぶ） に位置する上の走 查線の画素の値と下の走査線の画素の値との平均値を算出し、 算出結果を斜め方 向平均値 Acとして出力する。

垂直方向上下画素差分絶対値演算部 15は、 入力される映像信号 VD 1および ラインメモリ 1 1から出力される映像信号 VD 2に基づいて、 補間画素に対して 垂直方向に位置する上の走査線の画素の値と下の走査線の画素の値との差分の絶 対値を算出し、 上下差分絶対値 A Bとして出力する。

斜め方向差分絶対値演算部 1 6は、 入力される映像信号 V D 1、 ラインメモリ 1 1から出力される映像信号 V D 2および角度信号 A Nに基づいて、 補間画素に 対して角度信号 A Nにより示される角度の方向 （0方向） に位置する上の走査線 の画素の値と下の走査線の画素の値との差分の絶対値を算出し、 斜め方向差分絶 対値 D bとして出力する。 また、 斜め方向差分絶対値演算部 1 6は、 角度信号 A Nにより示される角度を中心として 1つ小さい角度の方向 （― 1方向） に位置す る上の走査線の画素の値と下の走査線の画素の値との差分の絶対値を算出し、 算 出結果を斜め方向差分絶対値 D aとして出力するとともに、 角度信号 A Nにより 示される角度を中心として 1つ大きい角度の方向 （+ 1方向） に位置する上の走 査線の画素の値と下の走査線の画素の値との差分の絶対値を算出し、 算出結果を 斜め方向差分絶対値 D cとして出力する。

最小値判定部 1 8は、 斜め方向差分絶対値演算部 1 6から出力される斜め方向 差分絶対値 D a， D b , D cのうち最小値を判定し、 最小値となる角度を示す判 定結果をセレクタ 1 7， 1 9に与える。

セレクタ 1 7は、 最小値判定部 1 8により与えられる判定結果に基づいて斜め 方向平均値演算部 1 4から出力される斜め方向平均値 A a , A b , A cのうち判 定結果が示す角度に対応する斜め方向平均値を選択し、 斜め方向平均値 として. 出力する。

セレクタ 1 9は、 最小値判定部 1 8により与えられる判定結果に基づいて斜め 方向差分絶対値演算部 1 6から出力される斜め方向差分絶対値 D a， D b , D c のうち判定結果が示す角度に対応する斜め方向差分絶対値を選択し、 斜め方向差 分絶対値 Sとして出力する。

中間値判定部 2 0は、 垂直方向上下画素値抽出部 1 3から出力される垂直上画 素値 Pおよび垂直下画素値 Qならびにセレクタ 1 7から出力される斜め方向平均 値 Rのうち中間値を判定し、 判定結果を混合部 2 1に与える。

混合部 2 1は、 セレクタ 1 9から出力される斜め方向差分絶対値 Sに基づいて 、 垂直方向補間回路 1 2から出力される垂直方向補間値 I D、 セレクタ 1 7から 出力される斜め方向平均値 R、 またはそれらの混合値を補間画素値 I Sとして出 力する。 斜め方向差分絶対値 Sと垂直方向補間値 I Dとの混合値の算出方法は、 図 2および図 3に示した斜め方向平均値 A Dと垂直方向補間値 I Dとの混合値の 算出方法と同様である。

また、 混合部 2 1は、 中間値判定部 2 0の判定結果が斜め方向年均値 Rでない 場合、 すなわち斜め方向平均値 Rが垂直上画素値 Pと垂直下画素値 Qとの中間値 でない場合には、 垂直方向補間回路 1 2から出力される垂直方向補間値 I Dを補 間画素値 I Sとして出力する。 それにより、 斜め方向平均値 Rが補間画素の上下 の画素の値の間にない場合には、 斜め方向補間処理が行われずに垂直方向補間処 理が行われる。

斜め方向差分絶対値演算部 1 6は、 垂直方向上下画素差分絶対値演算部 1 5に より与えられた上下差分絶対値 A Bが所定値よりも小さい場合に、 斜め方向差分 絶対値 D a , D b , D cとして輝度の最大値 " 2 5 5 " をそれぞれ出力する。 そ れにより、 セレクタ 1 9から出力される斜め方向差分絶対値 Sが最大値 " 2 5 5 " となる。 したがって、 混合部 2 1は、 垂直方向補間回路 1 2から出力される垂 直方向補間値 I Dを補間画素値 I Sとして出力する。 すなわち、 補間画素の上下 の画素の差分の絶対値が小さい場合には斜め方向補間処理が行われずに垂直方向 補間処理が行われる。

本実施の形態では、 垂直方向補間回路 1 2が第 1の補間手段または第 1の補間 装置に相当し、 角度信号 A Nを受ける入力端子 2 2が入力手段または入力端子に 相当し、 斜め方向差分絶対値演算部 1 6が差分算出手段ま は差分算出装置に相 当し、 斜め方向平均値演算部 1 4が第 2の補間手段または第 2の補間装置に相当 し、 混合部 2 2が補間値出力手段または補間値出力装置に相当する。

また、 最小値判定部 1 8が最小値判定手段または最小値判定装置に相当し、 セ レク夕 1 7が選択手段または選択装置に相当し、 垂直方向上下画素値抽出部 1 3 が検出手段または検出装置に相当し、 中間値判定部 2 0が中間値判定手段または 中間値判定装置に相当し、 垂直方向上下画素差分絶対値演算部 1 5が上下差分演 算手段または上下差分演算装置に相当する。

図 6は図 5の斜め方向平均値演算部 1 4および斜め方向差分絶対値演算部 1 6 による斜め方向補間処理を説明するための模式図である。 図 6において、 I Lは補間走査線を示し、 A Lは補間走査線 I Lの上の走査線 を示し、 BLは補間走査線 I Lの下の走査線を示す。 上の走査線 ALは画素 A1 〜A5を含み、 下の走査線 BLは画素 B 1〜B 5を含む。 I Nは補間画素を示す 図 6の例では、 図 5の角度信号 ANが表す画像の角度を矢印 d 0で示し、 — 1 方向を矢印 d—で示し、 + 1方向を矢印 d+で示す。

図 5の斜め方向平均値演算部 14は、 補間画素 I Nを中心として矢印 d 0の方 向に位置する上の走査線 ALの画素 A4の輝度値および下の走査線 B Lの画素 B 2の輝度値の平均値を斜め方向平均値 Abとして出力し、 矢印 d—の方向に位置 する上の走査線 ALの画素 A 5の輝度値および下の走査線 BLの画素 B 1の輝度 値の平均値を斜め方向平均値 A aとして出力し、 矢印 d +の方向に位置する上の 走査線 A Lの画素 A 3の輝度値および下の走査線 B Lの画素 B 3の輝度値の平均 値を斜め方向平均値 Acとして出力する。 また、 図 5の斜め方向差分絶対値演算 部 14は、 補間画素 I Nを中心として矢印 d 0の方向に位置する上の走査線 A L の画素 A 4の輝度値と下の走査線 B Lの画素 B 2の輝度値との差分の絶対値を斜 め方向差分絶対値 Dbとして出力し、 矢印 d—の方向に位置する上の走査線 AL の画素 A 5の輝度値と下の走査線 B Lの画素 B 1の輝度値との差分の絶対値を斜 め方向差分絶対値 D aとして出力するとともに、 矢印 d+の方向に位置する上の 走査線 A Lの画素 A 3の輝度値と下の走査線 B Lの画素 B 3の輝度値との差分の 絶対値を斜め方向差分絶対値 D cとして出力する。

本実施の形態の走査線補間装置においては、 斜め方向差分絶対値 Sが 0としき い値 THとの間にある場合に、 斜め方向差分絶対値 Sに応じて垂直方向補間値 I Dおよび斜め方向差分絶対値 Rの比率を変化させて混合し、 補間画素値 I Sとし て出力するので、 斜め方向のエッジを有する画像において滑らかな補間処理が可 能となる。

また、 斜め方向差分絶対値演算部 1 6により算出された斜め方向差分絶対値 D a, Db， D cに基づいて角度信号 ANにより示される方向、 — 1方向および + 1方向のうち最も相関の高い方向を判定し、 斜め方向平均値演算部 14により算 出された斜め方向平均値 A a, Ab, Acのうち最も相関の高い方向に対応する 斜め方向平均値を選択するので、 画像の角度の誤検出を修正することができる。 さらに、 斜め方向のエッジを有する画像においては、 補間画素の値は上下の画 素の値の中間となる。 斜め方向平均値 Rが補間画素の上下の画素の値の中間にな い場合には、 斜め方向補間処理を行わずに垂直方向補間処理を行うことにより、 画像の角度が誤検出された場合に誤った方向の画素に基づいて補間画素値 I Sを 算出することを防止することができる。

また、 斜め方向のエッジを有する画像では、 補間画素に対して垂直方向の上下 に位置する画素間の差分は大きい。 補間画素の上下の画素の差分の絶対値が小さ い場合には斜め方向補間処理を行わずに垂直方向補間処理を行うことにより、 画 像の角度の誤検出による画質の劣化を防止することができる。

図 7は角度信号 ANを出力する画像角度検出装置の構成の一例を示すプロック 図である。

図 7の画像角度検出装置は、 ラインメモリ 3 1、 2値化部 3 2、 検出ウィンド ゥ内映像信号処理部 3 3、 パターンマッチング角度検出部 3 4およびリファレン スパターン発生部 3 5を含む。

映像信号 V D 1は、 ラインメモリ 3 1、 2値化部 3 2および検出ウィンドウ内 映像信号処理部 3 3に入力される。 ラインメモリ 3 1は、 入力された映像信号 V D 1を 1ライン （1走査線） 分遅延させて出力する。 ラインメモリ 3 1から出力 される映像信号 V D 2は、 2値化部 3 2および検出ウィンドウ内映像信号処理部 3 3に与えられる。

2値化部 3 2は、 入力される映像信号 V D 1およびラインメモリ 3 1から出力 される映像信号 V D 2を、 後述する検出ウィンドウ内映像信号処理部 3 3から与 えられる平均輝度値 L Uをしきい値として 2値化し、 " 1 " および " 0 " からな る 2値化パターン B Iを出力する。 2値化パターン B Iは、 検出ウィンドウのサ ィズを有する。

ここで、 検出ウィンドウは、 例えば、 映像信号 V D 1の 7画素および映像信号 V D 2の 7画素を含む 7 X 2画素の矩形領域、 映像信号 V D 1の 1 5画素および 映像信号 V D 2の 1 5画素を含む 1 5 X 2画素の矩形領域等である。 なお、 以下 の説明では、 検出ウィンドウのサイズを 7 X 2画素とする。 この場合、 2値化パ ターン B Iのサイズは 7 X 2画素となる。

検出ウィンドウ内映像信号処理部 33は、 入力される映像信号 VD 1およびラ インメモリ 31から出力される映像信号 VD 2に検出ウィンドウを設定し、 検出 ウィンドウ内の映像信号 VD 1, VD 2の輝度の平均値を算出し、 2値化部 32 に平均輝度値 LUを 2値化のためのしきい値として与える。

リファレンスパターン発生部 35は、 "1" および " 0" からなる複数のリフ アレンスパターン RAを発生し、 パターンマッチング角度検出部 34に与える。 各リファレンスパターン RAのサイズは検出ウインドウのサイズに等しい。 パターンマッチング角度検出部 34は、 2値化部 32から与えられる 2値化パ タ一ン B Iをリファレンスパターン発生部 35から与えられる複数のリファレン スパターン RAの各々と比較し、 一致したリファレンスパターン RAの角度を角 度信号 ANとして出力する。 以下、 2値化パターン B Iと各リファレンスパ夕一 ン R Aとの比較動作をパターンマッチングと呼ぶ。

図 8は図 7の 2値化部 32から出力される 2値化パターン B Iの一例を示す模 式図である。

図 8において、 I Nは補間画素を示し、 I Lは補間走査線を示す。 また、 AL は補間走査線 I Lの上の走査線を示し、 BLは補間走査線 I Lの下の走査線を示 す。

図 8の例では、 輝度の低い部分 （暗い部分） が "0" で示され、 輝度の高い部 分 （明るい部分） が "1" で示されている。 2値化パターン B Iにおいては、 画 像のエッジの角度が 45° となっている。 ここでは、 水平方向の角度を 0とし、 右上の斜め方向の角度を正としている。

図 9は図 7のリファレンスパターン発生部 35により発生されるリファレンス パターンの例を示す模式図である。 網掛けが施されている画素は、 太線で示され る補間画素の値の算出に用いる上下の走査線の画素である。

図 9 (a) , (b) , (c) , (d) ， (e) はそれぞれ 45° 、 34° 、 2 7° 、 22° および 18° のリファレンスパターンを示す。 図 9の例では、 左上 が暗い部分となり、 右下が明るい部分となっている。

図 9に示すように、 二次元の輝度分布によるリファレンスパターンにおいては 、 補間画素を中心とした点対称の位置の画素間を結ぶ直線の角度だけでなく、 そ れらの角度の間の角度も設定することができる。 例えば、 4 5 ° 、 2 7 ° および 1 8 ° の間の角度である 3 4 ° および 2 2 ° を設定することができる。

例えば、 図 8の 2値化パターン B Iは図 9 ( a ) のリファレンスパターンと一 致する。 この場合、 図 7パターンマッチング角度検出部 3 5は、 4 5 ° を示す角 度信号 A Nを出力する。

図 7の画像角度検出装置においては、 検出ウィンドウ内の映像信号 V D 1 , V D 2の輝度分布を 2値化パターン B Iに変換し、 2値化パターン B Iと予め設定 された複数のリファレンスパターン R Aとのパターンマッチングを行うことによ り、 少ない回路規模で画像の角度を検出することができる。

この場合、 検出ウィンドウ内の平均輝度値を 2値化のしきい値として用いてい るので、 外部から 2値化のしきい値を設定することなく、 画像の輝度レベルに関 係なく 2値化パターン B Iを作成することができる。

また、 二次元の輝度分布によるパターンマッチングを行っているので、 2画素 間の差分値を用いる場合と比較して誤検出が抑制され、 斜め方向のエッジを有す る画像の角度を正確に検出することができる。

さらに、 二次元の輝度分布によるリファレンスパターン R Aを用いることによ り、 検出する角度が補間画素を中心として点対称の位置にある画素を結ぶ直線の 角度に限定されず、 それらの角度の間の角度を検出することもできる。 したがつ て、 少ない容量のラインメモリ 3 1を用いてより細かい間隔で角度を検出するこ とができる。

図 1 0は角度信号 A Nを出力する画像角度検出装置の構成の他の例を示すプロ ック図である。

図 1 0の画像角度検出装置は、 ラインメモリ 4 1、 上ライン極大極小検出部 4 2、 下ライン極大極小検出部 4 3、 パターンマッチング角度検出部 4 4およびリ ファレンスパターン発生部 4 5を含む。

映像信号 V D 1は、 ラインメモリ 4 1および下ライン極大極小検出部 4 3に入 力される。 ラインメモリ 4 1は、 入力された映像信号 V D 1を 1ライン （1走査 線） 分遅延させて出力する。 ラインメモリ 4 1から出力される映像信号 V D 2は 、 上ライン極大極小検出部 4 2に与えられる。

上ライン極大極小検出部 4 2は、 ラインメモリ 4 1から出力される映像信号 V D 2において水平方向の輝度分布の極大点および極小点を検出し、 極大点および 極小点の位置を示す極大極小パターン P 1をパターンマッチング角度検出部 4 4 に与える。 下ライン極大極小検出部 4 3は、 入力される映像信号 V D 1において 水平方向の輝度分布の極大点および極小点を検出し、 極大点および極小点の位置 を示す極大極小パターン P 2をパターンマッチング角度検出部 4 4に与える。 極 大極小パターン P 1および極大極小パターン P 2は、 それぞれ検出ウィンドウの 1走査線分のサイズを有する。

ここで、 検出ウィンドウは、 例えば、 映像信号 V D 1の 7画素および映像信号 V D 2の 7画素を含む 7 X 2画素の矩形領域、 映像信号 V D 1の 1 5画素および 映像信号 V D 2の 1 5画素を含む 1 5 X 2画素の矩形領域等である。 なお、 以下 の説明では、 検出ウィンドウのサイズを 7 X 2画素とする。 この場合、 極大極小 パターン P 1および極大極小パターン P 2のサイズはそれぞれ 7画素である。

リファレンスパ夕一ン発生部 4 5は、 検出ウィンドウ内の極大点および極小点 の位置を示す複数のリファレンスパターン R Bを発生し、 パターンマッチング角 度検出部 4 4に与える。 各リファレンスパターン R Bのサイズは検出ウィンドウ のサイズに等しい。

パターンマッチング角度検出部 4 4は、 上ライン極大極小検出部 4 2から出力 される極大極小パターン P 1および下ライン極大極小検出部 4 3から出力される 極大極小パターン P 2をリファレンスパターン発生部 4 5から与えられる複数の リファレンスパターン R Bの各々と比較し、 一致したリファレンスパターン R B の角度を示す角度信号 A Nを出力する。

以下、 極大極小パターン P I , P 2と各リファレンスパターン R Bとの比較動 作をパターンマッチングと呼ぶ。

図 1 1は図 1 0の上ライン極大極小検出部 4 2および下ライン極大極小検出部 4 3から出力される極大極小パターン P 1， P 2の一例を示す模式図である。 図 1 1において、 I Nは補間画素を示し、 I Lは補間走査線を示す。 また、 A Lは補間走査線 I Lの上の走査線を示し、 B Lは補間走査線 I Lの下の走査線を 示す。

図 1 1の例では、 水平方向の輝度分布において極大点を有する画素の位置が 「 大 J で示され、 水平方向の輝度分布において極小点を有する画素の位置が 「小」 で示されている。 なお、 実際には、 極大点を有する画素の位置および極小点を有 する画素の位置は所定の数値で示される。 極大極小パターン P 1， P 2において は、 走査線 ALおよび走査線 B Lの輝度分布において極大点同士を結ぶ直線およ び極小点同士を結ぶ直線の角度が 45 ° となっている。 ここでは、 水平方向の角 度を 0とし、 右上の斜め方向の角度を正としている。

図 12は図 10のリファレンスパターン発生部 45により発生されるリファレ ンスパターンの例を示す模式図である。

図 12 (a) ， （b) はそれぞれ 45 ° および 34° のリファレンスパターン を示す。 図 12において、 極大点を有する画素の位置が 「大」 で示され、 極小点 を有する画素の位置が 「小」 で示されている。 なお、 実際には、 極大点を有する 画素の位置および極小点を有する画素の位置は所定の数値で示されている。

図 12 (a) , (b) に示すように、 極大点および極小点を対として 2つの走 査線の輝度分布における極大点同士を結ぶ直線および極小点同士を結ぶ直線の角 度がそれぞれ 45° および 34° に設定されている。

例えば、 図 11の極大極小パ夕一ン P 1 , P 2は図 12 (a) のリファレンス パターンと一致する。 この場合、 図 10のパターンマッチング角度検出部 44は 、 45 ° を示す角度信号 ANを出力する。

図 10の画像角度検出装置においては、 検出ウインドウ内の映像信号 VD 1， VD 2の輝度分布における極大点および極小点の位置を表す極大極小パターン P 1， P 2を作成し、 極大極小パターン P 1, P 2と予め設定された複数のリファ レンスパターン RBとのパターンマッチングを行うことにより、 少ない回路規模 で画像の角度を検出することができる。

この場合、 極大点および極小点を対として検出することにより、 細い斜め線の 画像の角度を検出することができる。

また、 二次元の輝度分布によるパターンマッチングを行っているので、 2画素 間の差分値を用いる場合と比較して誤検出が抑制され、 細い斜め線の画像の角度 を正確に検出することができる。

さらに、 二次元の輝度分布によるリファレンスパターン R Bを用いることによ り、 検出する角度が補間画素を中心として点対称の位置にある画素を結ぶ直線の 角度に限定されず、 それらの角度の間の角度を検出することもできる。 したがつ て、 少ない容量のラインメモリ 4 1を用いてより細かい間隔で角度を検出するこ とができる。

なお、 図 5の垂直方向上下画素値抽出部 1 3および中間値判定部 2 0を用いた 処理を行う場合、 および垂直方向上下画素差分絶対値演算部 1 5を用いた処理を 行う場合には、 図 7の画像角度検出装置を用いることが好ましい。

また、 画像角度検出装置の構成は上記の例に限定されず、 例えば、 特開平 1一 3 3 1 6 7号公報等に開示される公知の相関判定回路を用いてもよい。

本発明によれば、 補間すべき画素の斜め方向の画素の差分値が第 1の値と第 2 の値との間にある場合に、 垂直方向の画素を用いて算出された第 1の補間値と斜 め方向の画素を用いて算出された第 2の補間値とを用いた演算により補間すべき 画素の値が算出されるので、 斜め方向のエッジを有する画像において滑らかな補 間処理を行うことができる。

Claims

求 の 範 囲

1 . 入力された映像信号に基づいて補間すべき画素の値を算出することにより走 查線の補間処理を行う走査線補間装置であって、

前記補間すべき画素に対して垂直方向に位置する上下の走査線の画素を用いた 補間処理により第 1の補間値を算出する第 1の補間手段と、

前記補間すべき画素に対する画像の方向を示す信号を入力する入力手段と、 前記補間すべき画素に対して前記入力手段により入力された信号が示す方向に 位置する上下の走査線の画素の値の差分値を算出する差分算出手段と、

前記補間すべき画素に対して前記入力手段により入力された信号が示す方向に 位置する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第 2の補間値を算出する第 2の補間手段と、

前記差分算出手段により算出された差分値が第 1の値以下の場合に、 前記第 2 の補間手段により算出された第 2の補間値を前記補間すべき画素の値として出力 し、 前記差分算出手段により算出された差分値が前記第 1の値よりも大きい第 2 の値以上の場合に、 前記第 1の補間手段により算出された第 1の補間値を前記補 間すべき画素の値として出力し、 前記差分算出手段により算出された差分値が前 記第 1の値から前記第 2の値の範囲内にある場合に、 前記第 1の補間手段により 算出された第 1の補間値と前記第 2の補間手段により算出された第 2の補間値と を用いた演算により第 3の補間値を算出して前記補間すべき画素の値として出力 する補間値出力手段とを備えた、 走査線補間装置。

2 . 前記補間値出力手段は、 前記差分算出手段により算出された差分値が前記第 1の値から前記第 2の値の範囲内にある場合に、 前記差分値に応じた比率で前記 第 1の補間手段により算出された第 1の補間値と前記第 2の補間手段により算出 された第 2の補間値とを加算し、 加算結果を前記補間すべき画素の値として出力 する、 請求項 1記載の走査線補間装置。

3 . 前記補間値出力手段は、 前記差分算出手段により算出された差分値が前記第 1の値から前記第 2の値に近づくにつれて、 前記第 1の補間手段により算出され た第 1の補間値の比率が増加するとともに前記第 2の補間手段により算出された 第 2の補間値の比率が減少するように前記第 1の補間値と前記第 2の補間値とを 加算する、 請求項 2記載の走査線補間装置。

4 . 前記差分算出手段は、 前記補間すべき画素に対して前記入力手段により入力 された信号が示す方向を中心として複数の方向に位置する複数組の画素の値の差 分値をそれぞれ算出し、

前記第 2の補間手段は、 前記補間すべき画素に対して前記入力手段により入力 された信号が示す方向を中心として複数の方向に位置する複数組の画素をそれぞ れ用いた補間処理により複数の第 2の補間値をそれぞれ算出し、

前記差分算出手段により算出された複数の差分値のうち最小値を判定する最小 値判定手段と、

前記第 2の補間手段により算出された複数の第 2の補間値のうち前記最小値判 定手段により最小値と判定された差分値に対応する第 2の補間値を選択して前記 補間値出力手段に与える選択手段とをさらに備えた、 請求項 1記載の走査線補間

5 . 前記補間すべき画素に対して垂直方向の上下に位置する画素の値をそれぞれ 検出する検出手段と、

前記第 2の補間手段により算出された第 2の補間値が前記検出手段により検出 された値の間にあるか否かを判定する中間値判定手段とをさらに備え、

前記補間値出力手段は、 前記中間値判定手段により第 2の補間値が前記検出手 段により検出された値の間にないと判定された場合に、 前記差分算出手段により 算出された差分値にかかわらず、 前記第 1の補間手段により算出された第 1の補 間値を前記補間すべき画素の値として出力する、 請求項 1記載の走査線補間装置

6 . 前記補間すべき画素に対して垂直方向の上下に位置する画素の差分値を算出 する上下差分演算手段をさらに備え、

前記補間値出力手段は、 前記上下差分演算手段により算出された差分値が所定 値よりも小さい場合に、 前記差分算出手段により算出された差分値にかかわらず

、 前記第 1の補間手段により算出された第 1の補間値を前記補間すべき画素の値 として出力する、 請求項 1記載の走査線補間装置。

7 . 前記第 2の補間手段は、 前記補間すべき画素に対して前記入力手段により入 力された信号が示す方向に位置する上下の走査線の画素の平均値を前記第 2の補 間値として算出する、 請求項 1記載の走査線補間装置。

8 . 前記第 1の値は 0であり、 前記第 2の値は予め設定されたしきい値である、 請求項 1記載の走査線補間装置。

9 . 入力された映像信号に基づいて補間すべき画素に関する画像の角度を検出し て画像の方向を示す信号を前記入力手段に与える画像角度検出手段をさらに備え 前記画像角度検出手段は、

前記入力された映像信号を複数の走査線および前記補間すべき画素を含む所定 の検出領域内で 2値化して 2値化パターンを発生する 2値化パターン発生手段と 複数の方向を有する 2値画像を複数の参照パターンとして発生する参照パ夕一 ン発生手段と、

前記 2値化パターン発生手段により発生された 2値化パターンを前記参照パ夕 ーン発生手段により発生された複数の参照パターンの各々と比較し、 比較結果に 基づいて前記補間すべき画素に関する画像の角度を検出する比較手段とを含む、 請求項 1記載の走査線補間装置。

1 0 . 入力された映像信号に基づいて補間すべき画素に関する画像の角度を検出 して画像の方向を示す信号前記入力手段に与える画像角度検出手段をさらに備え 前記画像角度検出手段は、

前記入力された映像信号において複数の走査線および前記補間すべき画素を含 む所定の検出領域内で各走査線ごとに水平方向の輝度分布の極大点または極小点 の位置を表す極大極小パターンを発生する極大極小パターン発生手段と、 前記検出領域内で各走査線ごとに水平方向の輝度分布の極大点または極小点の 位置を表す複数の参照パターンを発生する参照パターン発生手段と、

前記極大極小パターン発生手段により発生された極大極小パターンを前記参照 パ夕一ン発生手段により発生された複数の参照パターンの各々と比較し、 比較結 果に基づいて前記補間すべき画素に関する画像の角度を検出する比較手段とを含 む、 請求項 1記載の走査線補間装置。

1 1 . 入力された映像信号に ¾づいて補間すべき画素の値を算出することにより 走査線の補間処理を行う走査線補間装置であって、

前記補間すべき画素に対して垂直方向に位置する上下の走査線の画素を用いた 補間処理により第 1の補間値を算出する第 1の補間装置と、

前記補間すべき画素に対する画像の方向を示す信号を入力する入力端子と、 前記補間すべき画素に対して前記入力端子に入力された信号が示す方向に位置 する上下の走査線の画素の値の差分値を算出する差分算出装置と、

前記補間すべき画素に対して前記入力端子に入力された信号が示す方向に位置 する上下の走査線の画素を用いた補間処理により第 2の補間値を算出する第 2の 補間装置と、

前記差分算出装置により算出された差分値が第 1の値以下の場合に、 前記第 2 の補間装置により算出された第 2の補間値を前記補間すべき画素の値として出力 し、 前記差分算出装置により算出された差分値が前記第 1の値よりも大きい第 2 の値以上の場合に、 前記第 1の補間装置により算出された第 1の補間値を前記補 間すべき画素の値として出力し、 前記差分算出装置により算出された差分値が前 記第 1の値から前記第 2の値の範囲内にある場合に、 前記第 1の補間装置により 算出された第 1の補間値と前記第 2の補間装置により算出された第 2の補間値と を用いた演算により第 3の補間値を算出して前記補間すべき画素の値として出力 する補間値出力装置とを備えた、 走査線補間装置。

1 2 . 前記補間値出力装置は、 前記差分算出装置により算出された差分値が前記 第 1の値から前記第 2の値の範囲内にある場合に、 前記差分値に応じた比率で前 記第 1の補間装置により算出された第 1の補間値と前記第 2の補間装置により算 出された第 2の補間値とを加算し、 加算結果を前記補間すべき画素の値として出 力する、 請求項 1 1記載の走査線補間装置。

1 3 . 前記補間値出力装置は、 前記差分算出装置により算出された差分値が前記 第 1の値から前記第 2の値に近づくにつれて、 前記第 1の補間装置により算出さ れた第 1の補間値の比率が増加するとともに前記第 2の補間装置により算出され た第 2の補間値の比率が減少するように前記第 1の補間値と前記第 2の補間値と を加算する、 請求項 1 2記載の走査線補間装置。

1 4 . 前記差分算出装置は、 前記補間すべき画素に対して前記入力端子に入力さ れた信号が示す方向を中心として複数の方向に位置する複数組の画素の値の差分 値をそれぞれ算出し、

前記第 2の補間装置は、 前記補間すべき画素に対して前記入力端子に入力され た信号が示す方向を中心として複数の方向に位置する複数組の画素をそれぞれ用 いた補間処理により複数の第 2の補間値をそれぞれ算出し、

前記差分算出装置により算出された複数の差分値のうち最小値を判定する最小 値判定装置と、

前記第 2の補間装置により算出された複数の第 2の補間値のうち前記最小値判 定装置により最小値と判定された差分値に対応する第 2の補間値を選択して前記 補間値出力装置に与える選択装置とをさらに備えた、 請求項 1 1記載の走査線補

1 5 . 前記補間すべき画素に対して垂直方向の上下に位置する画素の値をそれぞ れ検出する検出装置と、

前記第 2の補間装置により算出された第 2の補間値が前記検出装置により検出 された値の間にあるか否かを判定する中間値判定装置とをさらに備え、

前記補間値出力装置は、 前記中間値判定装置により第 2の補間値が前記検出装 置により検出された値の間にないと判定された場合に、 前記差分算出装置により 算出された差分値にかかわらず、 前記第 1の補間装置により算出された第 1の補 間値を前記補間すべき画素の値として出力する、 請求項 1 1記載の走査線補間装

1 6 . 前記補間すべき画素に対して垂直方向の上下に位置する画素の差分値を算 出する上下差分演算装置をさらに備え、

前記補間値出力装置は、 前記上下差分演算装置により算出された差分値が所定 値よりも小さい場合に、 前記差分算出装置により算出された差分値にかかわらず 、 前記第 1の補間装置により算出された第 1の補間値を前記補間すべき画素の値 として出力する、 請求項 1 1記載の走査線補間装置。

1 7 . 前記第 2の補間装置は、 前記補間すべき画素に対して前記入力端子に入力 された信号が示す方向に位置する上下の走査線の画素の平均値を前記第 2の補間 値として算出する、 請求項 1 1記載の走査線補間装置。

1 8 . 前記第 1の値は 0であり、 前記第 2の値は予め設定されたしきい値である 、 請求項 1 1記載の走査線補間装置。

1 9 . 入力された映像信号に基づいて補間すべき画素に関する画像の角度を検出 して画像の方向を示す信号を前記入力端子に与える画像角度検出装置をさらに備 え、

前記画像角度検出装置は、

前記入力された映像信号を複数の走査線および前記補間すべき画素を含む所定 の検出領域内で 2値化して 2値化パターンを発生する 2値化パターン発生装置と 複数の方向を有する 2値画像を複数の参照パターンとして発生する参照パター ン発生装置と、

前記 2値化パターン発生装置により発生された 2値化パターンを前記参照パ夕 ーン発生装置により発生された複数の参照パターンの各々と比較し、 比較結果に 基づいて前記捕間すべき画素に関する画像の角度を検出する比較装置とを含む、 請求項 1 1記載の走査線補間装置。 .

2 0 . 入力された映像信号に基づいて補間すべき画素に関する画像の角度を検出 して画像の方向を示す信号を前記入力端子に与える画像角度検出装置をさらに備 え、

前記画像角度検出装置は、

前記入力された映像信号において複数の走査線および前記補間すべき画素を含 む所定の検出領域内で各走査線ごとに水平方向の輝度分布の極大点または極小点 の位置を表す極大極小パターンを発生する極大極小パ夕一ン発生装置と、 前記検出領域内で各走査線ごとに水平方向の輝度分布の極大点または極小点の 位置を表す複数の参照パターンを発生する参照パターン発生装置と、

前記極大極小パターン発生装置により発生された極大極小パターンを前記参照 パ夕一ン発生装置により発生された複数の参照パターンの各々と比較し、 比較結 果に基づいて前記補間すべき画素に関する画像の角度を検出する比較装置とを含 む、 請求項 1 1記載の走査線補間装置。