(57)【要約】  信号処理装置（５００ａ）は、画像を表す入力信号に対して上記画像を鮮鋭化する処理を施し、該鮮鋭化させた画像を表す信号を出力するものであって、上記入力信号で表される画像の水平方向および垂直方向を除く方向の周波数成分のうち高周波成分を上記入力信号から除去することによって斜め低減信号を生成する２次元フィルタ（２００）と、上記斜め低減信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号を非線形処理部（１０２）により非線形処理することによって鮮鋭化した鮮鋭化信号（Ｓ１０１）を生成する鮮鋭化処理部（１００Ａ）と、鮮鋭化信号（Ｓ１０１）で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号を非線形処理部（１０２）により非線形処理することによって鮮鋭化した鮮鋭化信号（Ｓ１０２）を生成する鮮鋭化処理部（１００Ｂ）とを備える。
2012043407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表す入力信号に対して上記画像を鮮鋭化する処理を施し、該鮮鋭化させた画像を表す信号を出力する信号処理装置であって、
上記入力信号で表される画像の水平方向および垂直方向を除く方向の周波数成分のうち高周波成分を上記入力信号から除去することによって斜め低減信号を生成する高周波成分除去手段と、
上記斜め低減信号を入力とし、上記斜め低減信号を鮮鋭化させた鮮鋭化信号を出力する鮮鋭化手段とを備え、
上記鮮鋭化手段は、
入力される信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号を鮮鋭化した水平側鮮鋭化信号を出力する水平側鮮鋭化手段と、
入力される信号で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号を鮮鋭化した垂直側鮮鋭化信号を出力する垂直側鮮鋭化手段とを備えており、
上記水平側鮮鋭化手段と上記垂直側鮮鋭化手段とは縦列接続されており、
上記斜め低減信号は、縦列接続された上段側の上記水平側鮮鋭化手段または上記垂直側鮮鋭化手段に入力され、
上記鮮鋭化手段は、縦列接続された下段側の上記水平側鮮鋭化手段または上記垂直側鮮鋭化手段から出力される信号を、上記鮮鋭化信号として出力し、
上記水平側鮮鋭化手段は、
入力される信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を除去することによって水平側低周波除去信号を生成して出力する水平側低周波成分除去手段と、
上記水平側低周波除去信号を入力とし、上記水平側低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記水平側低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記水平側低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する水平側非線形処理信号を生成し、当該水平側非線形処理信号を出力する水平側非線形処理手段と、
上記水平側鮮鋭化手段に入力される信号と上記水平側非線形処理信号とを加算することによって、上記水平側鮮鋭化信号を生成して出力する水平側加算手段とを備え、
上記垂直側鮮鋭化手段は、
入力される信号で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を除去することによって垂直側低周波除去信号を生成して出力する垂直側低周波成分除去手段と、
上記垂直側低周波除去信号を入力とし、上記垂直側低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記垂直側低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記垂直側低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する垂直側非線形処理信号を生成し、当該垂直側非線形処理信号を出力する垂直側非線形処理手段と、
上記垂直側鮮鋭化手段に入力される信号と上記垂直側非線形処理信号とを加算することによって、上記垂直側鮮鋭化信号を生成して出力する垂直側加算手段とを備えることを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
縦列接続の上段側に上記水平側鮮鋭化手段が設けられ、
縦列接続の下段側に上記垂直側鮮鋭化手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
縦列接続の上段側に上記垂直側鮮鋭化手段が設けられ、
縦列接続の下段側に上記水平側鮮鋭化手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項４】
上記高周波成分除去手段にて上記斜め低減信号を生成する前に、上記入力信号に含まれる周波数成分のうち少なくとも直流成分を除去する直流成分除去手段と、
上記入力信号と上記鮮鋭化信号とを加算するとともに、該加算にて得られる信号を出力する入力信号加算手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項５】
上記入力信号を入力とし、上記入力信号を鮮鋭化させたサブ鮮鋭化信号を出力するサブ鮮鋭化手段と、
隣接する複数の画素から成るブロック領域毎に、上記入力信号と上記斜め低減信号との差分を算出するとともに、当該算出した差分が所定値以上であるか否かを判定する差分判定手段と、
上記鮮鋭化信号および上記サブ鮮鋭化信号を入力とし、上記差分判定手段にて算出した差分が所定値以上である上記ブロック領域については上記鮮鋭化信号を出力するともに、上記差分判定手段にて算出した差分が所定値未満である上記ブロック領域については上記サブ鮮鋭化信号を出力する信号出力手段とをさらに備え、
上記サブ鮮鋭化手段は、
入力される信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号を鮮鋭化した水平側サブ鮮鋭化信号を出力する水平側サブ鮮鋭化手段と、
入力される信号で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号を鮮鋭化した垂直側サブ鮮鋭化信号を出力する垂直側サブ鮮鋭化手段とを備え、
上記水平側サブ鮮鋭化手段と上記垂直側サブ鮮鋭化手段とは縦列接続されており、
上記入力信号は、縦列接続された上段側の上記水平側サブ鮮鋭化手段または上記垂直側サブ鮮鋭化手段に入力され、
上記サブ鮮鋭化手段は、縦列接続された下段側の上記水平側サブ鮮鋭化手段または上記垂直側サブ鮮鋭化手段から出力される信号を、上記サブ鮮鋭化信号として出力し、
上記水平側サブ鮮鋭化手段は、
入力される信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を除去することによって水平側サブ低周波除去信号を生成して出力する水平側サブ低周波成分除去手段と、
上記水平側サブ低周波除去信号を入力とし、上記水平側サブ低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記水平側サブ低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記水平側サブ低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する水平側サブ非線形処理信号を生成し、当該水平側サブ非線形処理信号を出力する水平側サブ非線形処理手段と、
上記水平側サブ鮮鋭化手段に入力される信号と上記水平側サブ非線形処理信号とを加算することによって、上記水平側サブ鮮鋭化信号を生成して出力する水平側サブ加算手段とを備え、
上記垂直側サブ鮮鋭化手段は、
入力される信号で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を除去することによって垂直側サブ低周波除去信号を生成して出力する垂直側サブ低周波成分除去手段と、
上記垂直側サブ低周波除去信号を入力とし、上記垂直側サブ低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記垂直側サブ低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記垂直側サブ低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する垂直側サブ非線形処理信号を生成し、当該垂直側サブ非線形処理信号を出力する垂直側サブ非線形処理手段と、
上記垂直側サブ鮮鋭化手段に入力される信号と上記垂直側サブ非線形処理信号とを加算することによって、上記垂直側サブ鮮鋭化信号を生成して出力する垂直側サブ加算手段とを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項６】
上記水平側鮮鋭化手段が上記垂直側鮮鋭化手段より上段に設けられている場合、上記水平側サブ鮮鋭化手段が上記垂直側サブ鮮鋭化手段より上段に設けられ、
上記水平側鮮鋭化手段が上記垂直側鮮鋭化手段より下段に設けられている場合、上記水平側サブ鮮鋭化手段が上記垂直側サブ鮮鋭化手段より下段に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の信号処理装置。
【請求項７】
上記水平側非線形処理手段は、上記水平側非線形処理信号の振幅を、第１の所定の倍率値を乗算することによって調整する水平側振幅調整手段を備え、
上記垂直側非線形処理手段は、上記垂直側非線形処理信号の振幅を、第２の所定の倍率値を乗算することによって調整する垂直側振幅調整手段を備え、
上記水平側サブ非線形処理手段は、上記水平側サブ非線形処理信号の振幅を、第３の所定の倍率値を乗算することによって調整する水平側サブ振幅調整手段を備え、
上記垂直側サブ非線形処理手段は、上記垂直側サブ非線形処理信号の振幅を、第４の所定の倍率値を乗算することによって調整する垂直側サブ振幅調整手段を備え、
上記第１の所定の倍率値は上記第２の所定の倍率値よりも大きく、上記第３の所定の倍率値は上記第４の所定の倍率値よりも大きいことを特徴とする請求項５または６に記載の信号処理装置。
【請求項８】
上記水平側非線形処理手段、上記垂直側非線形処理手段、上記水平側サブ非線形処理手段、および上記垂直側サブ非線形処理手段の少なくともいずれかは、
２以上の偶数を冪指数として、入力される信号を冪乗することにより偶数冪乗信号を生成する偶数冪乗演算手段と、
上記偶数冪乗信号のうち、符号の正負が、上記入力される信号と異なる部分の符号を反転する符号変換手段とを備え、
上記符号変換手段によって符号が反転された上記偶数冪乗信号を出力することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項９】
上記水平側非線形処理手段、上記垂直側非線形処理手段、上記水平側サブ非線形処理手段、および上記垂直側サブ非線形処理手段の少なくともいずれかは、
２以上の偶数を冪指数として、入力される信号を冪乗することにより偶数冪乗信号を生成する偶数冪乗演算手段と、
上記偶数冪乗信号を微分することによって微分信号を生成する微分手段と、
上記微分信号のうち、符号の正負が、上記入力される信号と異なる部分の符号を反転する符号変換手段とを備え、
上記符号変換手段によって符号が反転された上記微分信号を出力することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項１０】
上記水平側非線形処理手段、上記垂直側非線形処理手段、上記水平側サブ非線形処理手段、および上記垂直側サブ非線形処理手段の少なくともいずれかは、
３以上の奇数を冪指数として、入力される信号を冪乗する奇数冪乗演算手段を備え、
上記奇数冪乗演算手段によって冪乗された信号を出力することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項１１】
上記水平側非線形処理手段、上記垂直側非線形処理手段、上記水平側サブ非線形処理手段、および上記垂直側サブ非線形処理手段の少なくともいずれかは、
入力される信号を、当該入力される信号の取り得る最大値で除算した値の絶対値の平方根と、上記最大値とを乗算することによって平方根信号を生成する平方根演算手段と、
上記平方根信号のうち、符号の正負が、上記入力される信号と異なる部分の符号を反転する符号変換手段とを備え、
上記符号変換手段によって符号が反転された上記平方根信号を出力することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項１２】
上記水平側非線形処理手段、上記垂直側非線形処理手段、上記水平側サブ非線形処理手段、および上記垂直側サブ非線形処理手段の少なくともいずれかは、
入力される信号の値が０の近傍のとき、絶対値が上記入力される信号の絶対値よりも大きい信号を出力することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項１３】
上記水平側低周波成分除去手段、上記垂直側低周波成分除去手段、上記水平側サブ低周波成分除去手段、および上記垂直側サブ低周波成分除去手段の少なくともいずれかは、
タップ数が３以上の高域通過型のフィルタであることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項１４】
上記水平側低周波成分除去手段、上記垂直側低周波成分除去手段、上記水平側サブ低周波成分除去手段、および上記垂直側サブ低周波成分除去手段の少なくともいずれかは、
出力する信号のうち、絶対値が所定下限値よりも小さい部分の信号値を０に変更する低レベル信号除去手段と、
出力する信号のうち、絶対値が所定上限値よりも大きい部分の信号値を、符号を維持して絶対値のみ当該上限値以下に変更する高レベル信号除去手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の信号処理装置が備えるコンピュータを動作させる制御プログラムであって、上記コンピュータを上記の各手段として機能させるための制御プログラム。
【請求項１６】
画像を表す入力信号に対して上記画像を鮮鋭化する処理を施し、該鮮鋭化させた画像を表す信号を出力する集積回路であって、
上記入力信号で表される画像の水平方向および垂直方向を除く方向の周波数成分のうち高周波成分を上記入力信号から除去することによって斜め低減信号を生成する高周波成分除去回路と、
上記斜め低減信号を入力とし、上記斜め低減信号を鮮鋭化させた鮮鋭化信号を出力する鮮鋭化回路とを有し、
上記鮮鋭化回路は、
入力される信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号を鮮鋭化した水平側鮮鋭化信号を出力する水平側鮮鋭化回路と、
入力される信号で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号を鮮鋭化した垂直側鮮鋭化信号を出力する垂直側鮮鋭化回路とを有しており、
上記水平側鮮鋭化回路と上記垂直側鮮鋭化回路とは縦列接続されており、
上記斜め低減信号は、縦列接続された上段側の上記水平側鮮鋭化回路または上記垂直側鮮鋭化回路に入力され、
上記鮮鋭化回路は、縦列接続された下段側の上記水平側鮮鋭化回路または上記垂直側鮮鋭化回路から出力される信号を、上記鮮鋭化信号として出力し、
上記水平側鮮鋭化回路は、
入力される信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を除去することによって水平側低周波除去信号を生成して出力する水平側低周波成分除去回路と、
上記水平側低周波除去信号を入力とし、上記水平側低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記水平側低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記水平側低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する水平側非線形処理信号を生成し、当該水平側非線形処理信号を出力する水平側非線形処理回路と、
上記水平側鮮鋭化回路に入力される信号と上記水平側非線形処理信号とを加算することによって、上記水平側鮮鋭化信号を生成して出力する水平側加算回路とを有し、
上記垂直側鮮鋭化回路は、
入力される信号で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を除去することによって垂直側低周波除去信号を生成して出力する垂直側低周波成分除去回路と、
上記垂直側低周波除去信号を入力とし、上記垂直側低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記垂直側低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記垂直側低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する垂直側非線形処理信号を生成し、当該垂直側非線形処理信号を出力する垂直側非線形処理回路と、
上記垂直側鮮鋭化回路に入力される信号と上記垂直側非線形処理信号とを加算することによって、上記垂直側鮮鋭化信号を生成して出力する垂直側加算回路とを有していることを特徴とする集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を鮮鋭化することにより画質を向上させる信号処理装置等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、画像処理装置等にて、画像の画質を改善するために、画像を鮮鋭化する処理（以下、鮮鋭化処理）が行なわれている。例えば、従来のテレビジョン受像機では、自機に表示する画像の輪郭部に相当する画像信号の立ち上がりおよび立ち下がりを急峻にする輪郭補償が行なわれている。この輪郭補償は、テレビジョン受像機のディスプレイに入力された画像信号（輝度信号）の高周波成分を抽出し、該抽出した高周波成分を増幅したものを、上記入力された画像信号に加算することによって行なわれる。これにより、テレビジョン受像機内の各回路で行なれる処理によって劣化する画像信号の周波数特性を改善し、見かけ上の画質を向上させている。【０００３】
画質の劣化改善に関連する技術として、特許文献１に開示されている技術がある。特許文献１に開示されている技術は、時空間フィルタと線形演算を用いたエンハンサとを用いることによって、画像信号の符号化効率を高める技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国公開特許公報「特開２００６−３１０９３４号公報（公開日：２００６年１１月９日）」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術による鮮鋭化処理は、処理対象となる画像信号に対して線形演算を施す処理である。よって、従来技術による鮮鋭化処理では、サンプリング周波数ｆｓの１／２の周波数であるナイキスト周波数ｆｓ／２の近傍の周波数成分が増大するものの、ナイキスト周波数ｆｓ／２よりも高い周波数成分（つまり、処理対象となる画像信号に含まれない高周波数成分）を利用することができないこと。そのため、特に、画像を拡
大処理する場合には、画質を十分に改善することができない。【０００６】
例えば、高精細テレビジョン（ＨＤＴＶ：High Definition Television）（１０８０×１９２０画素のフルハイビジョン）のテレビジョン受像機におけるディスプレイに、従来のアナログテレビ等にて表示されるような、解像度がフルハイビジョンの半分以下の画像を拡大処理して表示する場合において、上記拡大処理後の画像信号に対して従来技術による鮮鋭化処理を施しても、上記拡大処理後の画像信号におけるナイキスト周波数Ｆｂｓ／２の近傍の周波数成分を抽出することはできない（なお、サンプリング周波数ｆｓの２倍が、拡大処理後の画像信号のサンプリング周波数Ｆｂｓである（Ｆｂｓ＝２ｆｓ））。その結果、従来技術による鮮鋭化処理を施しても、拡大処理後の画像は、ぼやけて表示されることになる。【０００７】
なお、特許文献１に開示されている構成のように、鮮鋭化処理の前に、時空間フィルタを用いて、画像の水平方向および垂直方向を除く斜め方向の高周波成分を減衰させてから鮮鋭化処理を施すことにより、鮮鋭化処理後の画像において斜め線がギラギラして見える現象を抑制することができる。しかしながら、この場合においても、依然として、画像の水平方向および垂直方向については、上述した理由により、画質を十分に改善することができない。【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成により、画像を高度に鮮鋭化することができる信号処理装置、制御プログラム、および集積回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る信号処理装置は、画像を表す入力信号に対して上記画像を鮮鋭化する処理を施し、該鮮鋭化させた画像を表す信号を出力する信号処理装置であって、上記入力信号で表される画像の水平方向および垂直方向を除く方向の周波数成分のうち高周波成分を上記入力信号から除去することによって斜め低減信号を生成する高周波成分除去手段と、上記斜め低減信号を入力とし、上記斜め低減信号を鮮鋭化させた鮮鋭化信号を出力する鮮鋭化手段とを備え、上記鮮鋭化手段は、入力される信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号を鮮鋭化した水平側鮮鋭化信号を出力する水平側鮮鋭化手段と、入力される信号で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号を鮮鋭化した垂直側鮮鋭化信号を出力する垂直側鮮鋭化手段とを備えており、上記水平側鮮鋭化手段と上記垂直側鮮鋭化手段とは縦列接続されており、上記斜め低減信号は、縦列接続された上段側の上記水平側鮮鋭化手段または上記垂直側鮮鋭化手段に入力され、上記鮮鋭化手段は、縦列接続された下段側の上記水平側鮮鋭化手段または上記垂直側鮮鋭化手段から出力される信号を、上記鮮鋭化信号として出力し、上記水平側鮮鋭化手段は、入力される信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を除去することによって水平側低周波除去信号を生成して出力する水平側低周波成分除去手段と、上記水平側低周波除去信号を入力とし、上記水平側低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記水平側低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記水平側低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する水平側非線形処理信号を生成し、当該水平側非線形処理信号を出力する水平側非線形処理手段と、上記水平側鮮鋭化手段に入力される信号と上記水平側非線形処理信号とを加算することによって、上記水平側鮮鋭化信号を生成して出力する水平側加算手段とを備え、上記垂直側鮮鋭化手段は、入力される信号で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を除去することによって垂直側低周波除去信号を生成して出力する垂直側低周波成分除去手段と、上記垂直側低周波除去信号を入力とし、上記垂直側低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記垂直側低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記垂直側低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する垂直側非線形処理信号を生成し、当該垂直側非線形処理信号を出力する垂直側非線形処理手段と、上記垂直側鮮鋭化手段に入力される信号と上記垂直側非線形処理信号とを加算することによって、上記垂直側鮮鋭化信号を生成して出力する垂直側加算手段とを備えることを特徴としている。【００１０】
また、本発明に係る集積回路は、画像を表す入力信号に対して上記画像を鮮鋭化する処理を施し、該鮮鋭化させた画像を表す信号を出力する集積回路であって、上記入力信号で表される画像の水平方向および垂直方向を除く方向の周波数成分のうち高周波成分を上記入力信号から除去することによって斜め低減信号を生成する高周波成分除去回路と、上記斜め低減信号を入力とし、上記斜め低減信号を鮮鋭化させた鮮鋭化信号を出力する鮮鋭化回路とを有し、上記鮮鋭化回路は、入力される信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号を鮮鋭化した水平側鮮鋭化信号を出力する水平側鮮鋭化回路と、入力される信号で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号を鮮鋭化した垂直側鮮鋭化信号を出力する垂直側鮮鋭化回路とを有しており、上記水平側鮮鋭化回路と上記垂直側鮮鋭化回路とは縦列接続されており、上記斜め低減信号は、縦列接続された上段側の上記水平側鮮鋭化回路または上記垂直側鮮鋭化回路に入力され、上記鮮鋭化回路は、縦列接続された下段側の上記水平側鮮鋭化回路または上記垂直側鮮鋭化回路から出力される信号を、上記鮮鋭化信号として出力し、上記水平側鮮鋭化回路は、入力される信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を除去することによって水平側低周波除去信号を生成して出力する水平側低周波成分除去回路と、上記水平側低周波除去信号を入力とし、上記水平側低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記水平側低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記水平側低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する水平側非線形処理信号を生成し、当該水平側非線形処理信号を出力する水平側非線形処理回路と、上記水平側鮮鋭化回路に入力される信号と上記水平側非線形処理信号とを加算することによって、上記水平側鮮鋭化信号を生成して出力する水平側加算回路とを有し、上記垂直側鮮鋭化回路は、入力される信号で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を除去することによって垂直側低周波除去信号を生成して出力する垂直側低周波成分除去回路と、上記垂直側低周波除去信号を入力とし、上記垂直側低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記垂直側低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記垂直側低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する垂直側非線形処理信号を生成し、当該垂直側非線形処理信号を出力する垂直側非線形処理回路と、上記垂直側鮮鋭化回路に入力される信号と上記垂直側非線形処理信号とを加算することによって、上記垂直側鮮鋭化信号を生成して出力する垂直側加算回路とを有していることを特徴としている。【００１１】
上記の構成によれば、入力信号で表される画像の水平方向および垂直方向を除く方向の周波数成分のうち高周波成分を上記入力信号から除去することによって斜め低減信号を生成し、斜め低減信号に対して２つの鮮鋭化処理を順次施し、鮮鋭化信号を出力する。【００１２】
一方の鮮鋭化処理は、入力される信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号を鮮鋭化した高調波である水平側鮮鋭化信号を生成する処理である。水平側鮮鋭化信号を生成するにあたり、まず、入力される信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を除去することによって水平側低周波除去信号を生成する。そして、水平側低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも水平側低周波除去信号の値が０の近傍のとき、水平側低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する水平側非線形処理信号を生成する。そして、入力される信号と水平側低周波除去信号とを加算することによって、水平側鮮鋭化信号を生成する。【００１３】
そして、もう一方の鮮鋭化処理は、入力される信号で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号を鮮鋭化した高調波である垂直側鮮鋭化信号を生成する処理である。垂直側鮮鋭化信号を生成するにあたり、まず、入力される信号で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を除去することによって垂直側低周波除去信号を生成する。そして、垂直側低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも垂直側低周波除去信号の値が０の近傍のとき、垂直側低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する垂直側非線形処理信号を生成する。そして、入力される信号と垂直側低周波除去信号とを加算することによって、垂直側鮮鋭化信号を生成する。【００１４】
よって、２つの鮮鋭化処理により、斜め低減信号で表される画像の水平方向および垂直方向を除く方向の周波数成分に対して非線形処理を施さず、画像の水平方向および垂直方向の周波数成分に対して非線形処理を施した信号を鮮鋭化信号として出力することができる。【００１５】
ここで、水平側鮮鋭化信号は、入力される信号と、水平側低周波除去信号を２乗する等の非線形処理を施した水平側非線形処理信号とを加算することにより生成される。ただし、生成される信号の符号の正負は、水平側低周波除去信号の符号の正負が維持される。【００１６】
同様に、垂直側鮮鋭化信号は、入力される信号と、垂直側低周波除去信号を２乗する等の非線形処理を施した垂直側非線形処理信号とを加算することにより生成される。ただし、生成される信号の符号の正負は、垂直側低周波除去信号の符号の正負が維持される。【００１７】
そのため、水平側鮮鋭化信号および垂直側鮮鋭化信号には、斜め低減信号には含まれない高帯域の周波数成分が含まれる。その結果、水平側鮮鋭化信号および垂直側鮮鋭化信号は、斜め低減信号を離散化する場合のサンプリング周波数の１／２の周波数であるナイキスト周波数よりも高い周波数成分を含むこととなる。【００１８】
したがって、本発明に係る信号処理装置および集積回路は、画像の斜め方向の周波数成分を減衰させた上で、画像の水平方向および垂直方向の周波数成分のエッジ部分に相当する信号の立ち上がりおよび立ち下がりを急峻にすることができる。とりわけ、線形演算を施す従来の鮮鋭化処理と比べて、より高度に、エッジ部分に相当する信号の立ち上がりおよび立ち下がりを急峻にすることができる。【００１９】
その結果、本発明に係る信号処理装置および集積回路は、画像の水平方向および垂直方向について従来よりも高度に（強く）鮮鋭化しつつ、鮮鋭化後の画像の斜め線がギラギラして見える現象を抑制することができ、画質および解像度感を大幅に向上させることができるという効果を奏する。【００２０】
人間の視覚は、水平方向および垂直方向については解像度の劣化を認識しやすいが、斜め方向については解像度の劣化を認識しにくいことが一般的に知られている。このため、斜め方向の解像度を劣化させた上で、水平方向および垂直方向の解像度を向上させることにより、高解像度化を認識しやすくなるという効果を奏する。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明に係る信号処理装置は、画像を表す入力信号に対して上記画像を鮮鋭化する処理を施し、該鮮鋭化させた画像を表す信号を出力する信号処理装置であって、上記入力信号で表される画像の水平方向および垂直方向を除く方向の周波数成分のうち高周波成分を上記入力信号から除去することによって斜め低減信号を生成する高周波成分除去手段と、上記斜め低減信号を入力とし、上記斜め低減信号を鮮鋭化させた鮮鋭化信号を出力する鮮鋭化手段とを備え、上記鮮鋭化手段は、入力される信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号を鮮鋭化した水平側鮮鋭化信号を出力する水平側鮮鋭化手段と、入力される信号で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号を鮮鋭化した垂直側鮮鋭化信号を出力する垂直側鮮鋭化手段とを備えており、上記水平側鮮鋭化手段と上記垂直側鮮鋭化手段とは縦列接続されており、上記斜め低減信号は、縦列接続された上段側の上記水平側鮮鋭化手段または上記垂直側鮮鋭化手段に入力され、上記鮮鋭化手段は、縦列接続された下段側の上記水平側鮮鋭化手段または上記垂直側鮮鋭化手段から出力される信号を、上記鮮鋭化信号として出力し、上記水平側鮮鋭化手段は、入力される信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を除去することによって水平側低周波除去信号を生成して出力する水平側低周波成分除去手段と、上記水平側低周波除去信号を入力とし、上記水平側低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記水平側低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記水平側低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する水平側非線形処理信号を生成し、当該水平側非線形処理信号を出力する水平側非線形処理手段と、上記水平側鮮鋭化手段に入力される信号と上記水平側非線形処理信号とを加算することによって、上記水平側鮮鋭化信号を生成して出力する水平側加算手段とを備え、上記垂直側鮮鋭化手段は、入力される信号で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を除去することによって垂直側低周波除去信号を生成して出力する垂直側低周波成分除去手段と、上記垂直側低周波除去信号を入力とし、上記垂直側低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記垂直側低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記垂直側低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する垂直側非線形処理信号を生成し、当該垂直側非線形処理信号を出力する垂直側非線形処理手段と、上記垂直側鮮鋭化手段に入力される信号と上記垂直側非線形処理信号とを加算することによって、上記垂直側鮮鋭化信号を生成して出力する垂直側加算手段とを備えている。【００２２】
また、本発明に係る集積回路は、画像を表す入力信号に対して上記画像を鮮鋭化する処理を施し、該鮮鋭化させた画像を表す信号を出力する集積回路であって、上記入力信号で表される画像の水平方向および垂直方向を除く方向の周波数成分のうち高周波成分を上記入力信号から除去することによって斜め低減信号を生成する高周波成分除去回路と、上記斜め低減信号を入力とし、上記斜め低減信号を鮮鋭化させた鮮鋭化信号を出力する鮮鋭化回路とを有し、上記鮮鋭化回路は、入力される信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号を鮮鋭化した水平側鮮鋭化信号を出力する水平側鮮鋭化回路と、入力される信号で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号を鮮鋭化した垂直側鮮鋭化信号を出力する垂直側鮮鋭化回路とを有しており、上記水平側鮮鋭化回路と上記垂直側鮮鋭化回路とは縦列接続されており、上記斜め低減信号は、縦列接続された上段側の上記水平側鮮鋭化回路または上記垂直側鮮鋭化回路に入力され、上記鮮鋭化回路は、縦列接続された下段側の上記水平側鮮鋭化回路または上記垂直側鮮鋭化回路から出力される信号を、上記鮮鋭化信号として出力し、上記水平側鮮鋭化回路は、入力される信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を除去することによって水平側低周波除去信号を生成して出力する水平側低周波成分除去回路と、上記水平側低周波除去信号を入力とし、上記水平側低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記水平側低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記水平側低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する水平側非線形処理信号を生成し、当該水平側非線形処理信号を出力する水平側非線形処理回路と、上記水平側鮮鋭化回路に入力される信号と上記水平側非線形処理信号とを加算することによって、上記水平側鮮鋭化信号を生成して出力する水平側加算回路とを有し、上記垂直側鮮鋭化回路は、入力される信号で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を除去することによって垂直側低周波除去信号を生成して出力する垂直側低周波成分除去回路と、上記垂直側低周波除去信号を入力とし、上記垂直側低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記垂直側低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記垂直側低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する垂直側非線形処理信号を生成し、当該垂直側非線形処理信号を出力する垂直側非線形処理回路と、上記垂直側鮮鋭化回路に入力される信号と上記垂直側非線形処理信号とを加算することによって、上記垂直側鮮鋭化信号を生成して出力する垂直側加算回路とを有している。【００２３】
よって、画像の水平方向および垂直方向を除く方向の周波数成分に対して非線形処理を施さず、画像の水平方向および垂直方向の周波数成分に対して非線形処理を施した信号を出力することができる。【００２４】
したがって、画像の斜め方向の周波数成分を減衰させた上で、画像の水平方向および垂直方向の周波数成分のエッジ部分に相当する信号の立ち上がりおよび立ち下がりを急峻にすることができる。とりわけ、線形演算を施す従来の鮮鋭化処理と比べて、より高度に、エッジ部分に相当する信号の立ち上がりおよび立ち下がりを急峻にすることができる。【００２５】
本発明の他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分分かるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した信号処理装置の変形例の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示した信号処理装置が備える２次元フィルタの２次元周波数特性を示す概要図である。
【図４】２次元フィルタの設計例を示す模試図である。（ａ）は、２次元フィルタのタップ係数を示す説明図である。（ｂ）は、２次元フィルタの透過特性を示す模式図である。
【図５】２次元フィルタの他の設計例を示す模試図である。（ａ）は、２次元フィルタのタップ係数を示す説明図である。（ｂ）は、２次元フィルタの透過特性を示す模式図である。
【図６】本発明に係る信号処理装置に含まれる鮮鋭化処理部の構成を示すブロック図である。
【図７】図６に示した鮮鋭化処理部に含まれる高周波成分抽出部の構成を示すブロック図である。
【図８】図７に示した高周波成分抽出部に含まれるフィルタの他の構成例を示すブロック図である。
【図９】図９の（ａ）は、図６に示した鮮鋭化処理部に入力される信号の波形を模式的に示す図である。図９の（ｂ）は、図６に示した鮮鋭化処理部にて生成される高周波信号の波形を模式的に示す図である。図９の（ｃ）は、図６に示した鮮鋭化処理部にて生成される非線形信号の波形を模式的に示す図である。図９の（ｄ）は、図６に示した鮮鋭化処理部にて生成される符号変換信号の波形を模式的に示す図である。図９の（ｅ）は、図６に示した鮮鋭化処理部にて生成される出力信号の波形を模式的に示す図である。
【図１０】図１０の（ａ）は、図６に示した鮮鋭化処理部に入力される信号の波形を模式的に示す図である。図１０の（ｂ）は、図１０の（ａ）に示した信号を、従来技術によりエンハンスした波形を模式的に示す図である。
【図１１】本発明に係る信号処理装置に含まれる鮮鋭化処理部の他の構成を示すブロック図である。
【図１２】図１１に示した鮮鋭化処理部に含まれる微分部の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１３の（ａ）は、図１１に示した鮮鋭化処理部に入力される信号の波形を模式的に示す図である。図１３の（ｂ）は、図１１に示した鮮鋭化処理部にて生成される高周波信号の波形を模式的に示す図である。図１３の（ｃ）は、図１１に示した鮮鋭化処理部にて生成される非線形信号の波形を模式的に示す図である。図１３の（ｄ）は、図１１に示した鮮鋭化処理部にて生成される微分信号の波形を模式的に示す図である。図１３の（ｅ）は、図１１に示した鮮鋭化処理部にて生成される符号変換信号の波形を模式的に示す図である。図１３の（ｆ）は、図１１に示した鮮鋭化処理部にて生成される出力信号の波形を模式的に示す図である。
【図１４】本発明に係る信号処理装置に含まれる鮮鋭化処理部のさらなる他の構成を示すブロック図である。
【図１５】図１５の（ａ）は、図１４に示した鮮鋭化処理部に入力される信号の波形を模式的に示す図である。図１５の（ｂ）は、図１４に示した鮮鋭化処理部にて生成される高周波信号の波形を模式的に示す図である。図１５の（ｃ）は、図１４に示した鮮鋭化処理部にて生成される非線形信号の波形を模式的に示す図である。図１５の（ｄ）は、図１４に示した鮮鋭化処理部にて生成される出力信号の波形を模式的に示す図である。
【図１６】本発明に係る信号処理装置に含まれる鮮鋭化処理部のさらなる他の構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明に係る信号処理装置に含まれる鮮鋭化処理部のさらなる他の構成を示すブロック図である。
【図１８】サンプリング周波数ｆｓの画像信号の周波数スペクトルを示す模式図である。
【図１９】図１９は、図１８に示した周波数スペクトルを有する画像信号をアップコンバートすることによって、画素数を横方向に２倍に拡大した後の画像信号の周波数スペクトルを示す模式図である。
【図２０】図１９に示した周波数スペクトルを有する画像信号に対して、図１に示した信号処理装置にて鮮鋭化処理を施した後の画像信号の周波数スペクトルを示す模式図である。
【図２１】（ａ）は、鮮鋭化前の画像に含まれる縦線、横線、および斜め線を示す図である。（ｂ）は、（ａ）に示す縦線、横線、および斜め線のそれぞれに対して、図１に示した信号処理装置にて鮮鋭化処理を施した後の縦線、横線、および斜め線を示す図である。（ｃ）は、（ａ）に示す画像の斜め線に対して、図１に示した信号処理装置が備える２次元フィルタにて高周波成分を減衰させずに、図１に示した信号処理装置が備える鮮鋭化処理部にて鮮鋭化処理を施した後の画像に含まれる斜め線を示す図である。
【図２２】本発明の他の実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２３】図２２に示した信号処理装置の変形例の構成を示すブロック図である。
【図２４】本発明のさらなる他の実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２５】図２４に示した信号処理装置の変形例の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（信号処理装置の概要）
各実施形態に係る信号処理装置（集積回路）５００は、概略的に言えば、画像の水平方向（横方向、主走査方向）の周波数成分および垂直方向（縦方向、副走査方向）の周波数成分に対して、画像を鮮鋭化するための鮮鋭化処理を施す装置である。
【００２８】
信号処理装置５００が施す鮮鋭化処理とは、画像を表す信号（以下、画像信号と表記する）に対して非線形演算を施すことによって、画像に含まれる輪郭部分（エッジ）に相当する信号の立ち上がりおよび立ち下がりを高度に急峻にする（エンハンスする）処理である。信号処理装置５００が施す鮮鋭化処理は、従来から知られている線形演算を用いる鮮鋭化処理では利用することができない高周波数成分を画像信号に付加することができるため、従来よりも画像を高度に（強く）鮮鋭化することができる。信号処理装置５００が施す鮮鋭化処理の詳細については後述する。
【００２９】
ところで、画像の水平方向および垂直方向を除く斜め方向の周波数成分は、水平方向の周波数成分および垂直方向の周波数成分を含んでいる。そのため、単に、画像の水平方向の周波数成分および垂直方向の周波数成分を鮮鋭化すると、斜め方向については過度に鮮鋭化され、斜め線のエッジ部分は縁取られたような状態になる（図２１の（ｃ）にて後述する）。つまり、単に、画像の水平方向の周波数成分および垂直方向の周波数成分を鮮鋭化するだけでは、一般的に、斜め線がギラギラして見える現象が生じる。なお、斜め線がギラギラして見える現象は、字幕（文字スーパー）や細かい模様（樹木の枝葉、スタジアムの観客席）などを鮮鋭化した際に発生するものである。また、鮮鋭化された斜め線が動くと、フリッカが生じる。そのため、画質劣化を防止するためには、斜め線がギラギラして見える現象を抑制する必要がある。
【００３０】
そして、信号処理装置５００が施す鮮鋭化処理は、従来よりも画像を高度に（強く）鮮鋭化するものであるから、単に、画像の水平方向の周波数成分および垂直方向の周波数成分を鮮鋭化するだけでは、斜め線がギラギラして見える現象がより顕著に生じることとなる。
【００３１】
そこで、信号処理装置５００は、鮮鋭化処理を施すにあたり、画像の斜め方向の周波数成分を減衰させてから、画像の水平方向の周波数成分および垂直方向の周波数成分のそれぞれについて鮮鋭化処理を施す。
【００３２】
したがって、信号処理装置５００によれば、画像の水平方向および垂直方向について従来よりも高度に（強く）鮮鋭化しつつ、鮮鋭化後の画像の斜め線がギラギラして見える現象を抑制することができる。
【００３３】
なお、本明細書では、後述する信号処理装置５００ａ〜５００ｆを区別しないとき、単に、「信号処理装置５００」と表記する。また、以下では、信号処理装置５００に入力される画像信号を、入力信号ＳＡと表記する。また、信号処理装置５００から出力される画像信号を、出力信号ＳＯと表記する。
【００３４】
入力信号ＳＡで表される画像（以下、原画像とも表記する）は、静止画像であってもよいし、動画像であってもよい。さらに、動画像は、例えば、標準画質テレビジョン（ＳＤＴＶ：Standard Definition Television）または高精細テレビジョン（ＨＤＴＶ）の受像機等にて、リアルタイムに表示されるものである。なお、動画像は、時間的に連続する複数のフレーム（画面）から構成されているものとする。
【００３５】
また、入力信号ＳＡは、画像の水平方向に隣接して並ぶ画素の画素値から成るデータ列（画素値の系列）によって構成されているものとして説明するが、画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素の画素値から成るデータ列によって構成されていてもよい。
【００３６】
（鮮鋭化処理部の概要）
次に、信号処理装置５００の主要な構成要素である鮮鋭化処理部（水平側鮮鋭化手段、垂直側鮮鋭化手段、水平側サブ鮮鋭化手段、垂直側サブ鮮鋭化手段、水平側鮮鋭化回路、垂直側鮮鋭化回路）１００の概要について説明する。なお、鮮鋭化処理部１００は、後述する鮮鋭化処理部１００ａ〜１００ｅのいずれであってもよい。本明細書では、鮮鋭化処理部１００ａ〜１００ｅを区別しないとき、単に、「鮮鋭化処理部１００」と表記する。
【００３７】
鮮鋭化処理部１００は、鮮鋭化処理部１００に入力される信号に対して、波形を鮮鋭化するための鮮鋭化処理を施し、該鮮鋭化された信号を出力するものである。ここで、鮮鋭化処理とは、入力される信号で表される画像含まれる輪郭部分（エッジ）に相当する信号の立ち上がりおよび立ち下がりを急峻にする（エンハンスする）処理である。
【００３８】
以下では、鮮鋭化処理部１００に入力される信号を、入力信号Ｓｉｎとも表記する。また、鮮鋭化処理部１００から出力される信号を、出力信号Ｓｏｕｔとも表記する。
【００３９】
また、鮮鋭化処理部１００は、後述するように、少なくとも、非線形演算を行なう非線形処理部（水平側非線形処理手段、垂直側非線形処理手段、水平側サブ非線形処理手段、垂直側サブ非線形処理手段、水平側非線形処理回路、垂直側非線形処理回路）１０２を備えている。本明細書では、後述する非線形処理部１０２ａ〜１０２ｅを区別しないとき、単に「非線形処理部１０２」と表記するものとする。
【００４０】
そして、鮮鋭化処理部１００は、入力信号Ｓｉｎの高周波成分に対して非線形処理部１０２にて非線形演算を施すことにより、入力信号Ｓｉｎに含まれない高周波成分（具体的には、入力信号Ｓｉｎを離散化する場合のサンプリング周波数の１／２の周波数であるナイキスト周波数より高い周波数成分）を、出力信号Ｓｏｕｔに含ませることができる。そのため、鮮鋭化処理部１００にて鮮鋭化処理を行なうと、従来から知られている線形演算を用いる鮮鋭化処理と比べて、入力信号Ｓｉｎの立ち上がりおよび立ち下がりを、より急峻なものにすることができる。なお、出力信号Ｓｏｕｔを、入力信号Ｓｉｎの高調波とも表記する。
【００４１】
鮮鋭化処理部１００の詳細な構成については、後述する。
【００４２】
〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について図１から図２１に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本実施形態に係る信号処理装置５００を、信号処理装置５００ａと表記する。
【００４３】
信号処理装置５００ａは、原画像の斜め線を低減した上で、原画像の水平方向および垂直方向のそれぞれについて鮮鋭化処理を施す装置である。
【００４４】
なお、画像の斜め方向は、画像の水平方向および垂直方向と比べると、一般的に人間が視認しにくいものであるため、鮮鋭化後の画像において斜め線が低減されている状態であっても、視聴者の主観的な画質には影響を及ぼさない。
【００４５】
（信号処理装置の構成）
図１を参照しながら、信号処理装置５００ａの構成について説明する。図１は、信号処理装置５００ａの構成を示すブロック図である。同図に示すように、信号処理装置５００ａは、２次元フィルタ（高周波成分除去手段、高周波成分除去回路）２００、および鮮鋭化ユニット（鮮鋭化手段、鮮鋭化回路）１５０を備えている。
【００４６】
２次元フィルタ２００は、入力信号ＳＡで表される原画像の水平方向および垂直方向を除く斜め方向の高周波成分を減衰させる、いわゆる２次元ローパスフィルタである。２次元フィルタ２００から出力される信号を、フィルタ信号Ｓ２００（斜め低減信号）と表記する。なお、２次元フィルタ２００の特性については後述する。
【００４７】
次に、鮮鋭化ユニット１５０は、縦列接続された２つの鮮鋭化処理部１００を備えている。鮮鋭化処理部１００は、上述したように、入力信号Ｓｉｎに含まれる高周波成分に対して非線形演算を施すことにより、入力信号Ｓｉｎの高調波を出力する。
【００４８】
一方の鮮鋭化処理部１００は、入力される信号で表される画像の水平方向について鮮鋭化処理を施すものである。当該鮮鋭化処理部１００を、特に、鮮鋭化処理部１００Ａ（水平側鮮鋭化手段、水平側鮮鋭化回路）と表記する。また、鮮鋭化処理部１００Ａから出力される高調波を、鮮鋭化信号Ｓ１０１（水平側鮮鋭化信号）と表記する。
【００４９】
次に、もう一方の鮮鋭化処理部１００は、入力される信号で表される画像の垂直方向について鮮鋭化処理を施すものである。当該鮮鋭化処理部１００を、特に、鮮鋭化処理部１００Ｂ（垂直側鮮鋭化手段、垂直側鮮鋭化回路）と表記する。また、鮮鋭化処理部１００Ｂから出力される高調波を、鮮鋭化信号Ｓ１０２（垂直側鮮鋭化信号）と表記する。
【００５０】
そして、同図に示すように、鮮鋭化処理部１００Ａは、縦列接続の上段側に設けられ、鮮鋭化処理部１００Ｂは、縦列接続の下段側に設けられる。
【００５１】
なお、フィルタ信号Ｓ２００は鮮鋭化処理部１００Ａに入力され、鮮鋭化処理部１００Ａから出力される鮮鋭化信号Ｓ１０１は、鮮鋭化処理部１００Ｂに入力される。鮮鋭化処理部１００Ｂから出力される鮮鋭化信号Ｓ１０２は、出力信号ＳＯとなる。
【００５２】
（変形例）
鮮鋭化処理部１００Ａと鮮鋭化処理部１００Ｂとの接続順はどちらが先であってもよい。つまり、水平方向について鮮鋭化処理を施した後に垂直方向について鮮鋭化処理を施す代わりに、垂直方向について鮮鋭化処理を施した後に、水平方向について鮮鋭化処理を施す構成であってもよい。
【００５３】
当該変形例に係る信号処理装置５００を信号処理装置５００ｂと表記する。信号処理装置５００ｂの構成を示すブロック図は、図２に示すとおりである。
【００５４】
同図に示すとおり、信号処理装置５００ｂは、２次元フィルタ２００および鮮鋭化ユニット（鮮鋭化手段、鮮鋭化回路）１５１を備えており、鮮鋭化ユニット１５１は、上段に鮮鋭化処理部１００Ｂを、下段に鮮鋭化処理部１００Ａを、縦列接続させて備えている。
【００５５】
この場合、フィルタ信号Ｓ２００は鮮鋭化処理部１００Ｂに入力され、鮮鋭化処理部１００Ｂから出力される鮮鋭化信号Ｓ１０２は鮮鋭化処理部１００Ａに入力される。鮮鋭化処理部１００Ａから出力される鮮鋭化信号Ｓ１０１は、出力信号ＳＯとなる。
【００５６】
なお、鮮鋭化の対象となる画像に含まれる周波数成分に依って、信号処理装置５００ａおよび信号処理装置５００ｂのいずれが適するかが決まる。具体的には、水平方向の周波数成分が垂直方向の周波数成分より高い画像（例えば、テレビジョン放送の映像）に対しては、水平方向について先に鮮鋭化処理を施す構成である信号処理装置５００ａが適している。一方、垂直方向の周波数成分が水平方向の周波数成分より多い画像に対しては、垂直方向について先に鮮鋭化処理を施す構成である信号処理装置５００ｂが適している。
【００５７】
（２次元フィルタ部の特性）
次に、図３を参照しながら、２次元フィルタ２００の２次元周波数特性について説明する。図３は、画像の２次元周波数特性の一部を示しており、横軸は水平方向の周波数を表し、縦軸は副水平方向の周波数を表している。なお、水平方向のサンプリング周波数をｆｈと表記し、副水平方向のサンプリング周波数をｆｖと表記している。
【００５８】
２次元フィルタ２００は、（１）図３に示す横軸および縦軸におけるナイキスト周波数を示す点を結んだ線分Ａ−Ｂ上、線分Ｂ−Ｃ上、線分Ｃ−Ｄ上、及び線分Ｄ−Ａ上においては周波数成分を少なくとも３ｄＢ減衰させ、（３）領域Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ（網掛け部分）においては周波数成分を３ｄＢ以上減衰させ、（３）点Ｔ、Ｕ、Ｖ、Ｗにおいては周波数成分を遮断させる特性を満たすものである。当該特性を満たすものであれば、２次元フィルタ２００はどのようなものであってもよい。
【００５９】
次に、図４および図５を参照しながら、上記特性を満たす２次元フィルタ２００の設計例について説明する。図４および図５は、２次元フィルタ２００の設計例を示す模試図である。
【００６０】
まず、水平方向および垂直方向のそれぞれを３タップで構成する２次元ローパスフィルタにて２次元フィルタ２００を設計する場合について説明する。この場合、タップ係数を図４の（ａ）に示す値に設定すると、２次元フィルタ２００の透過特性は、図４の（ｂ）に示すとおりとなる。図４の（ｂ）から分かるように、この２次元フィルタ２００は、斜め方向の高周波成分を高度に減衰することができる。
【００６１】
また、水平方向および垂直方向のそれぞれを７タップで構成する２次元ローパスフィルタにて２次元フィルタ２００を設計する場合について説明する。この場合、タップ係数を図５の（ａ）に示す値に設定すると、２次元フィルタ２００の透過特性は、図５の（ｂ）に示すとおりとなる。図５の（ｂ）から分かるように、この２次元フィルタ２００は、斜め方向の高周波成分をさらに高度に減衰することができる。
【００６２】
なお、図４の（ａ）および図５の（ａ）に示したタップ係数は一例に過ぎず、この値に限定されるものではない。
【００６３】
（鮮鋭化処理部の構成）
次に、鮮鋭化処理部１００の詳細な構成について説明する。
【００６４】
（鮮鋭化処理部の構成例１）
図６は、鮮鋭化処理部１００ａの構成を示すブロック図である。同図に示すとおり、鮮鋭化処理部１００ａは、高周波成分抽出部（水平側低周波成分除去手段、垂直側低周波成分除去手段、水平側サブ低周波成分除去手段、垂直側サブ低周波成分除去手段、水平側低周波成分除去回路、垂直側低周波成分除去回路）１１、非線形処理部１０２ａ、および加算部（水平側加算手段、垂直側加算手段、水平側サブ加算手段、垂直側サブ加算手段、水平側加算回路、垂直側加算回路）１５を備えている。
【００６５】
まず、高周波成分抽出部１１について説明する。高周波成分抽出部１１は、概略的には、入力信号Ｓｉｎに含まれる高周波成分を抽出し、高周波信号Ｓ１１（水平側低周波除去信号、垂直側低周波除去信号、水平側サブ低周波除去信号、垂直側サブ低周波除去信号）として出力するものである。図７を参照しながら、高周波成分抽出部１１の構成について説明する。図７は、高周波成分抽出部１１の構成を示すブロック図である。
【００６６】
同図に示すように、高周波成分抽出部１１は、フィルタ１１０と、丸め処理部（低レベル信号除去手段）１３２、およびリミッタ（高レベル信号除去手段）１３３とを備えている。
【００６７】
フィルタ１１０は、フィルタ１１０は、ｍ−１個の単位遅延素子１１１ｈ（ｈ＝１、２、…、ｍ−１：ｍは３以上の正の整数を示す）と、ｍ個の乗算部１１２ｋ（ｋ＝１、２、…、ｍ）と、加算部１３１とを備える、ｍタップのトランスバーサル型の高域通過フィルタであり、入力信号Ｓｉｎを入力とし、高域信号ＳＨ１を出力する。
【００６８】
単位遅延素子１１１ｈのそれぞれは、入力された信号を単位時間ずつ遅延させた信号を出力するものである。なお、単位遅延素子１１１１（ｈ＝１）には、入力信号Ｓｉｎが入力される。
【００６９】
なお、鮮鋭化処理部１００Ａでは、単位遅延素子１１１ｈのそれぞれが、入力された信号で表される画像の水平方向に単位時間ずつ遅延させた信号（つまり、入力された信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号）を出力する。一方、鮮鋭化処理部１００Ｂでは、単位遅延素子１１１ｈのそれぞれが、入力された信号で表される画像の垂直方向に単位時間ずつ遅延させた信号（つまり、入力された信号で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号）を出力する。
【００７０】
乗算部１１２ｋのそれぞれは、入力される信号に係数Ｃｋを乗算し、該乗算した結果を加算部１３１に出力する。ここで、係数Ｃｋは、フィルタ１１０が高域通過フィルタとして機能するように予め設定されるものである。例えば、ｍ＝３の場合、Ｃ１＝０．５、Ｃ２＝−１、Ｃ３＝０．５と設定することにより、フィルタ１１０は、高域通過フィルタとして機能する。
【００７１】
加算部１３１は、乗算部１１２ｋから出力される信号を加算することによって、高域信号ＳＨ１を生成する。
【００７２】
なお、一般的に知られているように、高域通過フィルタよりも低域通過フィルタの方が容易に実現可能である。そこで、フィルタ１１０は、低域通過フィルタを用いて構成してもよい。図８に、フィルタ１１０の他の構成例を示す。同図に示すように、フィルタ１１０は、低域通過フィルタ１１０１と減算部１１０２とによって構成してもよい。
【００７３】
丸め処理部１３２は、後段の非線形処理部１０２にてノイズを増幅させないために、高域信号ＳＨ１に含まれるノイズとみなせる低レベル信号を除去することによって、低レベル除去信号ＳＨ２を生成する。
【００７４】
具体的には、高域信号ＳＨ１の信号値のうち、絶対値が所定の下限値ＬＶ以下の信号値を“０”に変更することによって、低レベル除去信号ＳＨ２を生成する。
【００７５】
例えば、入力信号Ｓｉｎが、−２５５から２５５のいずれかの整数値を取り得る場合において、下限値ＬＶを“２”とすると、高域信号ＳＨ１の信号値のうち、絶対値が“２”以下の信号値を全てノイズとみなして“０”に変更する（つまり、丸める）。
【００７６】
次に、リミッタ１３３は、既に十分なエネルギーを有する信号を後段の非線形処理部１０２にてさらに増幅させないために、低レベル除去信号ＳＨ２に含まれる高レベルの信号値を除去することによって、高周波信号Ｓ１１を生成する。
【００７７】
具体的には、低レベル除去信号ＳＨ２の信号値が所定の上限値ＵＶ１以下となるように、低レベル除去信号ＳＨ２の信号のうち、絶対値が上限値ＵＶ１よりも大きい部分について、絶対値を上限値ＵＶ１以下に変更する処理（以下、クリップ処理とも表記する）を行なうことによって、高周波信号Ｓ１１を生成する。
【００７８】
例えば、低レベル除去信号ＳＨ２の信号値の絶対値が“６４”を超える部分について、当該部分の信号値を、符号に応じて“６４”または“−６４”に変更する。または、“０”に変更してもよい。
【００７９】
なお、入力信号Ｓｉｎが８ビット信号である場合、上述したフィルタ１１０では、この８ビット信号に対して、例えば１２ビット演算で３ｒｄＭＳＢ（８ビット信号で６４または−６４程度）以下に制限した信号を入力信号Ｓｉｎに加算する。そのため、丸め処理部１３２およびリミッタ１３３は、フィルタ１１０で行なわれた演算結果を、８ビット信号相当に制限する処理を行なっている。
【００８０】
また、上述では、高周波成分抽出部１１は、丸め処理部１３２とリミッタ１３３とをそれぞれ備える構成としたが、これらを一体にした部材を備える構成としてもよい。
【００８１】
次に、非線形処理部１０２ａについて説明する。非線形処理部１０２ａは、図６に示すように、非線形演算部（偶数冪乗演算手段、平方根演算手段）２１、符号変換部（符号変換手段）４１、およびリミッタ（水平側振幅調整手段、垂直側振幅調整手段、水平側サブ振幅調整手段、垂直側サブ振幅調整手段）５１を備えている。
【００８２】
非線形演算部２１は、高周波信号Ｓ１１に対して非線形演算を施し、非線形信号Ｓ２１を生成する。
【００８３】
ここで、非線形演算部２１にて行なう非線形演算について説明する。以下では、非線形演算部２１への入力信号値をｘとし、非線形演算部２１からの出力信号値をｙとし、非線形演算部２１にて行なう非線形演算を、ｙ＝ｆ（ｘ）という関数で表す。
【００８４】
ここで、関数ｆ（ｘ）は、正負対称（原点対称）に単調増加する非線形関数であるものとする。なお、単調増加とは広義の単調増加を意味するものとする。ただし、関数ｆ（ｘ）は、少なくともｘ＝“０”の近傍で単調増加するものであればよい。また、関数ｆ（ｘ）は、少なくともｘ＝“０”の近傍で、｜ｆ（ｘ）｜＞｜ｘ｜であることが好ましい。
【００８５】
このような関数ｆ（ｘ）として、例えば、下記数式（１）〜（３）で示されるものが挙げられる。なお、下記数式（２）および（３）で示される関数ｆ（ｘ）を用いる場合、当該関数ｆ（ｘ）は、０≦ｘ≦１の区間での値の増加が大きいため、当該区間で用いることが好ましい。
【００８６】
【数１】
2012043407.tif 000003
【００８７】
【数２】
2012043407.tif 000004
【００８８】
【数３】
2012043407.tif 000005
【００８９】
関数ｆ（ｘ）として上記数式（１）を用いる場合、非線形演算部２１は、２以上の偶数を冪指数として高周波信号Ｓ１１を冪乗することにより非線形信号Ｓ２１（偶数冪乗信号、平方根信号）を生成する。例えば、上記数式（１）においてｎ＝１の場合（つまり、ｆ（ｘ）＝ｘ２である場合）、非線形演算部２１は、高周波信号Ｓ１１を２乗することにより、非線形信号Ｓ２１を生成する。この場合、高周波信号Ｓ１１を構成するデータ列が、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３、…であるとすると、高周波信号Ｓ１１を２乗した非線形信号Ｓ２１は、データ列Ｘ１２，Ｘ２２，Ｘ３２、…で構成されるデジタル信号となる。
【００９０】
ところで、高周波信号Ｓ１１の信号値が、−２５５〜２５５のいずれかの整数値である場合、関数ｆ（ｘ）を用いるにあたり、ｘを２５５で正規化してもよい。例えば、上記数式（２）を用いる代わりに、上記数式（２）で示される関数ｆ（ｘ）の右辺のｘを、ｘ／２５５で正規化するとともに、右辺に２５５を乗算した下記数式（４）を用いてもよい。なお、下記数式（４）は、ｆ（ｘ）＞ｘという条件を満たす。
【００９１】
【数４】
2012043407.tif 000006
【００９２】
上記数式（４）では、上記数式（２）で示される関数ｆ（ｘ）の右辺のｘを、２５５で正規化するとともに、右辺に２５５を乗算したが、右辺に乗算する数値は正規化するための値（この例では２５５）と同じ値である必要はなく、｜ｆ（ｘ）｜＞｜ｘ｜という条件を満たすものであればよい。例えば、２５５の代わりに右辺に１００を乗算した下記数式（５）を用いてもよい。
【００９３】
【数５】
2012043407.tif 000007
【００９４】
また、関数ｆ（ｘ）は、下記数式（６）に示す三角関数を用いたものであってもよい。
【００９５】
【数６】
2012043407.tif 000008
【００９６】
次に、符号変換部４１は、高周波信号Ｓ１１の符号ビット情報に基づき、非線形信号Ｓ２１に高周波信号Ｓ１１の符号を反映させたものを、符号変換信号Ｓ４１として生成する。すなわち、符号変換部４１は、非線形信号Ｓ２１のうち、符号が、高周波信号Ｓ１１と同じ部分については、符号をそのまま維持する。一方、非線形信号Ｓ２１のうち、符号が、高周波信号Ｓ１１と異なる部分については、符号の正負を反転させる。
【００９７】
次に、リミッタ５１は、符号変換部４１が生成する符号変換信号Ｓ４１の振幅（信号レベル、強度）を調整する処理（以下、振幅調整処理とも表記する）を行なうことにより、非線形処理信号Ｓ１２（水平側非線形処理信号、垂直側非線形処理信号、水平側サブ非線形処理信号、垂直側サブ非線形処理信号）を生成する。具体的には、リミッタ５１は、符号変換信号Ｓ４１に、所定の倍率値α（｜α｜＜１）（第１〜第４の所定の倍率値）を乗算することにより、符号変換信号Ｓ４１の振幅を調整する。
【００９８】
なお、倍率値αは、映像の動きやノイズの量に応じて適宜設定可能であることが望ましい。なお、倍率値αを固定値にする場合は、例えば、絶対値が０．５以下の値とすることが望ましい。
【００９９】
さらに、リミッタ５１は、既に十分なエネルギーを有する信号をさらに増幅させないために、非線形処理信号Ｓ１２の信号値が所定の上限値ＵＶ２以下となるように、非線形処理信号Ｓ１２の信号のうち、絶対値が上限値ＵＶ２よりも大きい部分について、絶対値を当該上限値ＵＶ２以下に変更する処理（以下、クリップ処理とも表記する）を行なう。例えば、非線形処理信号Ｓ１２の信号値の絶対値が“６４”を超える部分について、当該部分の信号値を、符号に応じて“６４”または“−６４”に変更する。または、“０”に変更してもよい。
【０１００】
なお、非線形処理部１０２ａは、リミッタ５１を備えず、符号変換信号Ｓ４１の振幅調整処理およびクリップ処理を行なわない構成としてもよい。この場合、符号変換部４１が生成する符号変換信号Ｓ４１が、非線形処理信号Ｓ１２として非線形処理部１０２ａから出力される。
【０１０１】
最後に、加算部１５について説明する。加算部１５は、非線形処理信号Ｓ１２を補償用信号として、入力信号Ｓｉｎに加算することにより、出力信号Ｓｏｕｔを生成するものである。なお、加算部１５には、入力信号Ｓｉｎと非線形処理信号Ｓ１２との間のタイミングを調整するための遅延素子が適宜含まれているものとする。
【０１０２】
（構成例１における信号の波形）
次に、図９の（ａ）〜（ｅ）を参照しながら、鮮鋭化処理部１００ａの各部にて生成される信号の波形について説明する。図９の（ａ）〜（ｅ）は、鮮鋭化処理部１００ａの各部にて生成される信号の波形を模式的に示す図である。ここでは、図９の（ａ）に示す信号が、入力信号Ｓｉｎとして鮮鋭化処理部１００ａに入力されるものとする。
【０１０３】
まず、入力信号Ｓｉｎが高周波成分抽出部１１に入力されると、入力信号Ｓｉｎに含まれる高周波成分が抽出され、図９の（ｂ）に示される高周波信号Ｓ１１が生成される。
【０１０４】
続いて、非線形処理部１０２ａの非線形演算部２１にて行なわれる非線形演算が、ｆ（ｘ）＝ｘ２である場合、高周波信号Ｓ１１を２乗した非線形信号Ｓ２１が、非線形演算部２１にて生成される（図９の（ｃ）参照）。
【０１０５】
続いて、非線形信号Ｓ２１が符号変換部４１に入力されると、図９の（ｄ）に示される符号変換信号Ｓ４１が生成される。同図に示すとおり、符号変換信号Ｓ４１は、図９の（ｂ）に示される高周波信号Ｓ１１の符号の正負が維持されている。
【０１０６】
続いて、符号変換信号Ｓ４１がリミッタ５１に入力されると、振幅調整処理およびクリップ処理が行なわれ、非線形処理信号Ｓ１２が生成される。その後、加算部１５によって、非線形処理信号Ｓ１２が入力信号Ｓｉｎに加算されると、出力信号Ｓｏｕｔが生成される（図９の（ｅ）参照）。
【０１０７】
なお、図９の（ｅ）に示した非線形処理信号Ｓ１２における信号の立ち上がりおよび立ち下がりは、線形演算を用いて入力信号Ｓｉｎをエンハンスした場合における信号の立ち上がりおよび立ち下がりよりも、急峻となるので、図１０を参照しながら説明する。
【０１０８】
図１０の（ａ）に示す信号は、図９の（ａ）に示した入力信号Ｓｉｎと同じものである。そして、図１０の（ａ）に示す入力信号Ｓｉｎをエンハンスする場合、線形演算を用いた鮮鋭化処理では、図１０の（ａ）に示す入力信号Ｓｉｎから高域信号を抽出し、該抽出した高域信号に入力信号Ｓｉｎを加算するという方法が用いられる。したがって、線形演算を用いた鮮鋭化処理では、入力信号Ｓｉｎに含まれていないナイキスト周波数を超えた信号成分が付加されることはない。
【０１０９】
そのため、線形演算を用いた鮮鋭化処理では、図１０の（ｂ）で示される信号が生成される。図１０の（ｂ）で示される信号における立ち上がりは、図１０の（ａ）に示す入力信号Ｓｉｎにおける信号の立ち上がりよりも急峻となるものの、鮮鋭化処理部１００ａにて生成される非線形処理信号Ｓ１２（図９の（ｅ））における信号の立ち上がりの方が、より急峻となる。
【０１１０】
（鮮鋭化処理部の構成例２）
上述した非線形処理部１０２ａにおいて、非線形演算部２１にて生成される非線形信号Ｓ２１を微分する構成としてもよい。非線形信号Ｓ２１を微分することによって、非線形信号Ｓ２１に含まれる直流成分を除去することができるからである。
【０１１１】
そこで、図１１を参照しながら、鮮鋭化処理部１００ｂの構成例について説明する。図１１は、鮮鋭化処理部１００ｂの構成を示すブロック図である。
【０１１２】
同図に示すとおり、鮮鋭化処理部１００ｂは、高周波成分抽出部１１、非線形処理部１０２ｂ、および加算部１５を備えている。そして、非線形処理部１０２ｂは、図６に示した非線形処理部１０２ａの構成に加え、非線形演算部２１と符号変換部４１との間に、微分部（微分手段）３１を備えている。高周波成分抽出部１１、非線形処理部１０２ｂの微分部３１以外の部材、および加算部１５は、上述したものと同じものであるので、ここではその詳細な説明を省略する。
【０１１３】
微分部３１は、非線形演算部２１にて生成される非線形信号Ｓ２１を微分することにより、微分信号Ｓ３１を生成するものである。
【０１１４】
図１２を参照しながら、微分部３１の構成について説明する。図１２は、微分部３１の構成を示すブロック図である。同図に示すように、微分部３１は、単位遅延素子３１１１と減算部３１１２とから構成されており、微分部３１に入力される信号に対して後退差分を算出するものである。
【０１１５】
そして、微分部３１が生成した微分信号Ｓ３１に対して、符号変換部４１は、高周波信号Ｓ１１の符号ビット情報に基づき、非線形信号Ｓ２１に高周波信号Ｓ１１の符号を反映させたものを、符号変換信号Ｓ４２として生成する。すなわち、符号変換部４１は、微分信号Ｓ３１のうち、符号が、高周波信号Ｓ１１と同じ部分については、符号をそのまま維持する。一方、非線形信号Ｓ２１のうち、符号が、高周波信号Ｓ１１と異なる部分については、符号の正負を反転させる。
【０１１６】
そして、リミッタ５１は、符号変換部４１にて生成される符号変換信号Ｓ４２に対して、振幅調整処理およびクリップ処理を行なうことによって、非線形処理信号Ｓ１２を生成する。振幅調整処理では、符号変換信号Ｓ４２に、所定の倍率値αを乗算することにより、符号変換信号Ｓ４２の振幅を調整する。
【０１１７】
なお、非線形処理部１０２ｂは、リミッタ５１を備えず、符号変換信号Ｓ４２の振幅調整処理およびクリップ処理を行なわない構成としてもよい。この場合、符号変換部４１が生成する符号変換信号Ｓ４２が、非線形処理信号Ｓ１２として非線形処理部１０２ｂから出力される。
【０１１８】
（構成例２における信号の波形）
次に、図１３の（ａ）〜（ｆ）を参照しながら、鮮鋭化処理部１００ｂの各部にて生成される信号の波形について説明する。図１３の（ａ）〜（ｆ）は、鮮鋭化処理部１００ｂの各部にて生成される信号の波形を模式的に示す図である。ここでは、図１３の（ａ）に示す信号が、入力信号Ｓｉｎとして鮮鋭化処理部１００ｂに入力されるものとする。なお、図１３の（ａ）に示す信号は、図９の（ａ）に示す信号と同じである。
【０１１９】
まず、入力信号Ｓｉｎが高周波成分抽出部１１に入力されると、入力信号Ｓｉｎに含まれる高周波成分が抽出され、図１３の（ｂ）に示される高周波信号Ｓ１１が生成される。
【０１２０】
続いて、非線形処理部１０２ｂの非線形演算部２１にて行なわれる非線形演算が、ｆ（ｘ）＝ｘ２である場合、高周波信号Ｓ１１を２乗した非線形信号Ｓ２１が、非線形演算部２１にて生成される（図１３の（ｃ）参照）。
【０１２１】
続いて、非線形信号Ｓ２１が微分部３１に入力されると、図１３の（ｄ）に示される微分信号Ｓ３１が生成される。なお、微分信号Ｓ３１では、非線形信号Ｓ２１に含まれていた直流成分が除去されている。
【０１２２】
続いて、微分信号Ｓ３１が符号変換部４１に入力されると、図１３の（ｅ）に示される符号変換信号Ｓ４２が生成される。同図に示すとおり、符号変換信号Ｓ４２は、図１３の（ｂ）に示される高周波信号Ｓ１１の符号の正負が維持されている。
【０１２３】
続いて、符号変換信号Ｓ４１がリミッタ５１に入力されると、振幅調整処理およびクリップ処理が行なわれ、非線形処理信号Ｓ１２が生成される。最後に、加算部１５によって、非線形処理信号Ｓ１２が入力信号Ｓｉｎに加算されると、出力信号Ｓｏｕｔが生成される（図１３の（ｆ）参照）。
【０１２４】
なお、図１３の（ｆ）に示される出力信号Ｓｏｕｔにおける信号の立ち上がりおよび立ち下がりは、線形演算を用いて鮮鋭化する場合よりも、急峻となる。
【０１２５】
（鮮鋭化処理部の構成例３）
上述した非線形処理部１０２ａおよび非線形処理部１０２ｂの構成では、符号変換部４１を備える構成としたが、高周波信号Ｓ１１に対して施す非線形演算が、高周波信号Ｓ１１の符号の正負を維持するものであれば、符号変換部４１を備える必要はない。
【０１２６】
そこで、図１４を参照しながら、符号変換部４１を備えない鮮鋭化処理部１００ｃの構成例について説明する。図１４は、鮮鋭化処理部１００ｃの構成を示すブロック図である。
【０１２７】
同図に示すとおり、鮮鋭化処理部１００ｃは、高周波成分抽出部１１、非線形処理部１０２ｃ、および加算部１５を備えている。そして、非線形処理部１０２ｃは、非線形演算部（奇数冪乗演算手段）２２、およびリミッタ５１を備えている。高周波成分抽出部１１、リミッタ５１、および加算部１５は、上述したものと同じものであるので、ここではその詳細な説明を省略する。
【０１２８】
非線形演算部２２は、高周波信号Ｓ１１に対して非線形演算を施し、非線形信号Ｓ２２を生成する。
【０１２９】
ここで、非線形演算部２２にて行なう非線形演算について説明する。以下では、非線形演算部２２への入力信号値をｘとし、非線形演算部２２からの出力信号値をｙとし、非線形演算部２２にて行なう非線形演算を、ｙ＝ｇ（ｘ）という関数で表す。
【０１３０】
ここで、関数ｇ（ｘ）は、正負対称（原点対称）に単調増加する非線形関数であるものとする。なお、単調増加とは、広義の単調増加を意味するものとする。ただし、関数ｇ（ｘ）は、少なくともｘ＝“０”の近傍で単調増加するものであればよい。また、関数ｇ（ｘ）は、少なくともｘ＝“０”の近傍で、｜ｇ（ｘ）｜＞｜ｘ｜であることが好ましい。
【０１３１】
このような関数ｇ（ｘ）として、例えば、下記数式（７）が挙げられる。
【０１３２】
【数７】
2012043407.tif 000009
【０１３３】
関数ｇ（ｘ）として上記数式（７）を用いる場合、非線形演算部２２は、３以上の奇数を冪指数として高周波信号Ｓ１１を冪乗することにより非線形信号Ｓ２２を生成する。例えば、上記数式（７）においてｎ＝１の場合（つまり、ｇ（ｘ）＝ｘ３である場合）、非線形演算部２２は、高周波信号Ｓ１１を３乗することにより、非線形信号Ｓ２２を生成する。この場合、高周波信号Ｓ１１を構成するデータ列が、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３、…であるとすると、高周波信号Ｓ１１を３乗した非線形信号Ｓ２２は、データ列Ｘ１３，Ｘ２３，Ｘ３３、…で構成されるデジタル信号となる。
【０１３４】
そして、リミッタ５１は、非線形演算部２２にて生成される非線形信号Ｓ２２に対して、振幅調整処理およびクリップ処理を行なうことによって、非線形処理信号Ｓ１２を生成する。
【０１３５】
なお、非線形処理部１０２ｃは、リミッタ５１を備えず、非線形信号Ｓ２２の振幅調整処理およびクリップ処理を行なわない構成としてもよい。この場合、非線形演算部２２が生成する非線形信号Ｓ２２が、非線形処理信号Ｓ１２として非線形処理部１０２ｃから出力される。
【０１３６】
（構成例３における信号の波形）
次に、図１５の（ａ）〜（ｄ）を参照しながら、鮮鋭化処理部１００ｃの各部にて生成される信号の波形について説明する。図１５の（ａ）〜（ｄ）は、鮮鋭化処理部１００ｃの各部にて生成される信号の波形を模式的に示す図である。ここでは、図１５の（ａ）に示す信号が、入力信号Ｓｉｎとして鮮鋭化処理部１００ｃに入力されるものとする。なお、図１５の（ａ）に示す信号は、図９の（ａ）に示す信号と同じである。
【０１３７】
まず、入力信号Ｓｉｎが高周波成分抽出部１１に入力されると、入力信号Ｓｉｎに含まれる高周波成分が抽出され、図１５の（ｂ）に示される高周波信号Ｓ１１が生成される。
【０１３８】
続いて、非線形演算部２２にて行なわれる非線形演算が、ｆ（ｘ）＝ｘ３である場合、高周波信号Ｓ１１を３乗した非線形信号Ｓ２２が、非線形演算部２２にて生成される（図１５の（ｃ）参照）。
【０１３９】
続いて、非線形信号Ｓ２２がリミッタ５１に入力されると、振幅調整処理およびクリップ処理が行なわれ、非線形処理信号Ｓ１２が生成される。最後に、加算部１５によって、非線形処理信号Ｓ１２が入力信号Ｓｉｎに加算されると、出力信号Ｓｏｕｔが生成される（図１５の（ｄ）参照）。
【０１４０】
なお、図１５の（ｄ）に示される出力信号Ｓｏｕｔにおける信号の立ち上がりおよび立ち下がりは、線形演算を用いて鮮鋭化する場合よりも、急峻となっている。
【０１４１】
（ナイキスト周波数を超える周波数が生成される理由）
次に、鮮鋭化処理部１００が生成する出力信号Ｓｏｕｔが、入力信号Ｓｉｎが有する高調波成分等のナイキスト周波数ｆｓ／２を超える高周波成分を含む理由について説明する。
【０１４２】
ここでは、入力信号Ｓｉｎが、時間をｘとした関数Ｆ（ｘ）で表現されるものとする。そして、入力信号Ｓｉｎの基本角周波数をωとすると、関数Ｆ（ｘ）は、下記数式（８）のようにフーリエ級数で表現することができる。
【０１４３】
【数８】
2012043407.tif 000010
【０１４４】
ここで、Ｎは、サンプリング周波数ｆｓに対するナイキスト周波数ｆｓ／２を超えない最高周波数の高調波の次数である。すなわち、下記数式（９）が満たされる。
【０１４５】
【数９】
2012043407.tif 000011
【０１４６】
次に、関数Ｆ（ｘ）で表される入力信号Ｓｉｎの直流成分ａ０以外の信号をＧ（ｘ）と表記すると、Ｇ（ｘ）は下記数式（１０）で表される。
【０１４７】
【数１０】
2012043407.tif 000012
【０１４８】
ここで、鮮鋭化処理部１００に入力される入力信号Ｓｉｎは、信号Ｇ（ｘ）または信号Ｇ（ｘ）の高周波成分を含む。
【０１４９】
そして、例えば、非線形演算部２１にて行なわれる非線形演算が、ｆ（ｘ）＝ｘ２である場合、非線形演算部２１にて生成される非線形信号Ｓ２１は、高周波信号Ｓ１１を２乗することにより得られる信号である。ここで、上記数式（１０）により、（Ｇ（ｘ））２の各項は、下記数式（１１）〜（１３）のいずれかで表される（ｉ＝±１、±２、…、±Ｎ；ｊ＝±１、±２、…、±Ｎ）。
【０１５０】
【数１１】
2012043407.tif 000013
【０１５１】
【数１２】
2012043407.tif 000014
【０１５２】
【数１３】
2012043407.tif 000015
【０１５３】
ここで、三角関数に関する公式を用いることにより、上記数式（１１）〜（１３）は、それぞれ、下記数式（１４）〜（１６）に書き直すことができる。
【０１５４】
【数１４】
2012043407.tif 000016
【０１５５】
【数１５】
2012043407.tif 000017
【０１５６】
【数１６】
2012043407.tif 000018
【０１５７】
上記数式（１４）〜（１６）から分かるように、（Ｇ（ｘ））２は、（Ｎ＋１）ω、（Ｎ＋２）ω、…、２Ｎω等の角周波数成分を含む。
【０１５８】
よって、（Ｇ（ｘ））２は、ナイキスト周波数ｆｓ／２より高い周波数成分を含むこととなる。つまり、非線形演算部２１にて生成される非線形信号Ｓ２１は、周波数２Ｎω／（２π）といった高調波成分等のように、ナイキスト周波数ｆｓ／２より高い周波数成分を含むこととなる。
【０１５９】
同様に、例えば、非線形演算部２２にて行なわれる非線形演算が、ｆ（ｘ）＝ｘ３である場合、非線形演算部２２にて生成される非線形信号Ｓ２２は、高周波信号Ｓ１１を３乗することにより得られる信号である。ここで、上記数式（１０）により、（Ｇ（ｘ））３の各項は、下記数式（１７）〜（２０）のいずれかで表される（ｉ＝±１、±２、…、±Ｎ；ｊ＝±１、±２、…、±Ｎ；ｋ＝±１、±２、…、±Ｎ）。
【０１６０】
【数１７】
2012043407.tif 000019
【０１６１】
【数１８】
2012043407.tif 000020
【０１６２】
【数１９】
2012043407.tif 000021
【０１６３】
【数２０】
2012043407.tif 000022
【０１６４】
ここで、例えば、ｉ＝ｊ＝ｋ＝Ｎである項のうち、上記数式（１７）および（２０）で示される項に着目すると、これらの項は、三角関数に関する公式を用いることにより、下記数式（２１）および（２２）に書き直すことができる。
【０１６５】
【数２１】
2012043407.tif 000023
【０１６６】
【数２２】
2012043407.tif 000024
【０１６７】
また、例えば、ｉ＝ｊ＝ｋ＝−Ｎである項のうち、上記数式（１７）および（２０）で示される項に着目すると、これらの項は、三角関数に関する公式を用いることにより、下記数式（２３）および（２４）に書き直すことができる。
【０１６８】
【数２３】
2012043407.tif 000025
【０１６９】
【数２４】
2012043407.tif 000026
【０１７０】
上記数式（２１）〜（２４）から分かるように、（Ｇ（ｘ））３は、基本角周波数ωの３Ｎ倍の周波数成分、および、−３Ｎ倍の周波数成分を含む。（Ｇ（ｘ））３の他の項についても三角関数の公式によって書き直すことにより、（Ｇ（ｘ））３は、基本角周波数ωの−３Ｎ倍から３Ｎ倍までの様々な周波数成分を含むことが分かる。
【０１７１】
よって、（Ｇ（ｘ））３は、ナイキスト周波数ｆｓ／２より高い周波数成分を含むこととなる。つまり、非線形演算部２２にて生成される非線形信号Ｓ２２は、周波数３Ｎω／（２π）といった高調波成分等のように、ナイキスト周波数ｆｓ／２より高い周波数成分を含むこととなる。
【０１７２】
以上のように、鮮鋭化処理部１００にて生成される出力信号Ｓｏｕｔは、入力信号Ｓｉｎに含まれない高周波成分、すなわちナイキスト周波数より高い周波数成分を含むこととなる。
【０１７３】
（鮮鋭化処理部の他の構成例１）
鮮鋭化処理部１００にて施す非線形演算は、上述した以外にも様々に考えられる。そこで、図１６および図１７を参照しながら、鮮鋭化処理部１００ｄおよび１００ｅの構成例について説明する。
【０１７４】
まず、図１６は、鮮鋭化処理部１００ｄの構成を示すブロック図である。同図に示すとおり、鮮鋭化処理部１００ｄは、高周波成分抽出部１１、非線形処理部１０２ｄ、および加算部１５を備えている。高周波成分抽出部１１および加算部１５は、上述したものと同じものであるので、ここではその詳細な説明を省略する。
【０１７５】
非線形処理部１０２ｄは、２乗演算部６１、第１微分部７１、第２微分部８１、および乗算部９１を備えている。
【０１７６】
２乗演算部６１は、高周波信号Ｓ１１を２乗することにより２乗信号Ｓ６１を生成するものである。すなわち、高周波信号Ｓ１１を構成するデータ列が、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、…であるとすると、高周波信号Ｓ１１を２乗した２乗信号Ｓ６１は、データ列Ｘ１２、Ｘ２２、Ｘ３２、…によって構成されるデジタル信号となる。
【０１７７】
次に、第１微分部７１は、２乗演算部６１にて生成される２乗信号Ｓ６１を微分することにより、第１微分信号Ｓ７１を生成する。なお、第１微分部７１の構成は、例えば、微分部３１と同様の構成である。
【０１７８】
次に、第２微分部８１は、入力信号Ｓｉｎを微分することにより、第２微分信号Ｓ８１を生成する。なお、第２微分部８１の構成は、例えば、微分部３１と同様の構成である。
【０１７９】
そして、乗算部９１は、第１微分信号Ｓ７１と第２微分信号Ｓ８１とを乗算することにより、非線形処理信号Ｓ１２を生成する。すなわち、第１微分信号Ｓ７１を構成するデータ列が、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、…であるとし、第２微分信号Ｓ８１を構成するデータ列が、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、…であるとすると、非線形処理信号Ｓ１２は、データ列Ｕ１・Ｖ１、Ｕ２・Ｖ２、Ｕ３・Ｖ３、…によって構成されるデジタル信号となる。
【０１８０】
なお、上述では、非線形演算を施すために２乗演算部６１を設ける構成としたが、２乗演算部６１に代えて、高周波信号Ｓ１１を４乗する４乗演算部を用いてもよい。より一般的には、２以上の偶数を冪指数とする高周波信号Ｓ１１の冪乗に相当する信号を生成する冪乗演算部を用いてもよい。
【０１８１】
（鮮鋭化処理部の他の構成例２）
上述した鮮鋭化処理部１００ｄの構成では、２乗演算部６１を備える構成としたが、２乗演算部６１に代えて、入力された信号の絶対値を計算する絶対値処理部６２を備える構成としてもよい。
【０１８２】
そこで、図１７を参照しながら、絶対値処理部６２を備える鮮鋭化処理部１００ｅの構成例について説明する。図１７は、鮮鋭化処理部１００ｅの構成を示すブロック図である。
【０１８３】
同図に示すとおり、鮮鋭化処理部１００ｅは、高周波成分抽出部１１、非線形処理部１０２ｅ、および加算部１５を備えている。高周波成分抽出部１１および加算部１５は、上述したものと同じものであるので、ここではその詳細な説明を省略する。
【０１８４】
非線形処理部１０２ｅは、絶対値処理部６２、第１微分部７１、第２微分部８１、および乗算部９１を備えている。第１微分部７１、第２微分部８１、および乗算部９１は、上述したものと同じものであるので、ここではその詳細な説明を省略する。
【０１８５】
絶対値処理部６２は、高周波信号Ｓ１１の絶対値に相当する信号である絶対値信号Ｓ６２を生成する。すなわち、高周波信号Ｓ１１を構成するデータ列が、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３、…であるとすると、絶対値信号Ｓ６２は、データ列｜Ｘ１｜、｜Ｘ２｜、｜Ｘ３｜、…によって構成されるデジタル信号となる。
【０１８６】
次に、第１微分部７１は、絶対値処理部６２にて生成される絶対値信号Ｓ６２を微分することにより、第１微分信号Ｓ７２を生成する。
【０１８７】
そして、乗算部９１は、第１微分信号Ｓ７２と第２微分信号Ｓ８１とを乗算することにより、非線形処理信号Ｓ１２を生成する。
【０１８８】
（信号処理装置の好適な適用例）
図１８に示す周波数スペクトルを有する画像信号をアップコンバートすることによって画素数を横方向に２倍にする拡大処理が施された後の画像信号の周波数スペクトルを図１９に示す。図１９に示すように、拡大処理後の画像信号には、サンプリング周波数ｆｓに対するナイキスト周波数ｆｓ／２と、新たなサンプリング周波数Ｆｂｓに対するナイキスト周波数Ｆｂｓ／２（＝ｆｓ）との間に周波数成分が存在しない。そのため、拡大処理後の画像信号に対して、従来から知られている線形演算を用いる鮮鋭化処理を施した場合、ナイキスト周波数Ｆｂｓ／２の近傍の周波数成分が加算されることはない。
【０１８９】
これに対して、信号処理装置５００では、上述したように、鮮鋭化処理を施した後の画像信号に、ナイキスト周波数より高い周波数成分を含めることが可能であるため、図１９に示した周波数スペクトルを有する画像信号に対して、信号処理装置５００にて鮮鋭化処理を施した後の画像信号の周波数スペクトルは、例えば、図２０に示すようになる。同図に示すように、当該周波数スペクトルには、ナイキスト周波数ｆｓ／２よりも高い周波数成分が付加される。つまり、原信号に含まれない高周波数成分が付加される。
【０１９０】
このように、信号処理装置５００は、従来から知られている線形演算を用いる鮮鋭化処理では利用することができない高周波数成分を付加することができるので、拡大処理後の画像信号で表される画像を好適に鮮鋭化することができる。
【０１９１】
なお、画像の斜め方向の周波数成分については鮮鋭化前に低減させているため、斜め方向についてナイキスト周波数ｆｓ／２よりも高い周波数成分が付加される度合いは少ない。
【０１９２】
（鮮鋭化後の画像の様子）
図２１を参照しながら、信号処理装置５００ａまたは信号処理装置５００ｂにて、画像に鮮鋭化処理を施した様子について説明する。図２１は、画像を鮮鋭化する様子を示す概要図である。
【０１９３】
図２１の（ａ）は、鮮鋭化前の画像に含まれる縦線、横線、および斜め線を示す図である。同図に示すように、鮮鋭化前の画像は、ややボケているものとする。
【０１９４】
図２１の（ｂ）は、図２１の（ａ）に示す縦線、横線、および斜め線のそれぞれに対して、信号処理装置５００ａまたは信号処理装置５００ｂにて鮮鋭化処理を施した後の縦線、横線、および斜め線を示す図である。同図に示すように、鮮鋭化後は、鮮鋭化前とくらべて、鮮鋭度および解像度が向上していることがわかる。
【０１９５】
なお、図２１の（ｃ）は、図２１の（ａ）に示す画像の斜め線に対して、２次元フィルタ２００にて高周波成分を減衰させずに、鮮鋭化処理部１００Ａおよび鮮鋭化処理部１００Ｂにて鮮鋭化処理を施した後の画像に含まれる斜め線を示す図である。同図に示すように、この場合、斜め線のエッジ部分が過度に鮮鋭化され、縁取られた状態になっている。
【０１９６】
図２１の（ｂ）からわかるように、信号処理装置５００ａまたは信号処理装置５００ｂによれば、画像の水平方向および垂直方向について従来よりも高度に（強く）鮮鋭化しつつ、鮮鋭化後の画像の斜め線がギラギラして見える現象を抑制することができる。
【０１９７】
（２次元フィルタに応じた鮮鋭化度合いの設定）
鮮鋭化処理部１００Ａおよび鮮鋭化処理部１００Ｂにて施す鮮鋭化の度合いは、２次元フィルタ２００にて画像の斜め方向の周波数成分を減衰させる度合いに応じて設定することが好ましい。
【０１９８】
具体的には、２次元フィルタ２００にて画像の斜め方向の周波数成分を大きく減衰させない場合、画像の斜め線が幾分残存することから、鮮鋭化後の画像の斜め線がギラギラして見える現象を抑えるためには、後段の鮮鋭化処理部１００Ａおよび鮮鋭化処理部１００Ｂにて施す鮮鋭化の度合いは大きくしないことが好ましい。一方、２次元フィルタ２００にて画像の斜め方向の周波数成分を大きく減衰させる場合、画像の斜め線が減少することから、後段の鮮鋭化処理部１００Ａおよび鮮鋭化処理部１００Ｂにて施す鮮鋭化の度合いを大きくしても、鮮鋭化後の画像の斜め線はあまりギラギラするようには見えない。
【０１９９】
鮮鋭化処理部１００Ａおよび鮮鋭化処理部１００Ｂにて施す鮮鋭化の度合いは、次に示す２通りの方法により設定することができる。
【０２００】
１つ目は、リミッタ５１にて符号変換信号Ｓ４１に乗算する倍率値αを設定する方法である。
【０２０１】
つまり、２次元フィルタ２００にて画像の斜め方向の周波数成分を減衰させる量が大きいほど、倍率値αの値を大きく設定する。倍率値αの値を大きく設定することにより、符号変換信号Ｓ４１の振幅が大きくなり、その結果、非線形処理信号Ｓ１２の振幅が大きくなる。これにより、鮮鋭化の度合いが大きくなる。
【０２０２】
一方、２次元フィルタ２００にて画像の斜め方向の周波数成分を減衰させる量が小さいほど、倍率値αの値を小さく設定する。倍率値αの値を小さく設定することにより、符号変換信号Ｓ４１の振幅が小さくなり、その結果、非線形処理信号Ｓ１２の振幅が小さくなる。これにより、鮮鋭化の度合いが小さくなる。
【０２０３】
２つ目は、高周波成分抽出部１１が備えるフィルタ１１０の係数Ｃｋを設定する（周波数特性を変える）方法である。つまり、２次元フィルタ２００にて減衰させる斜め方向の周波数成分の度合いに応じたフィルタ１１０を用いる方法である。
【０２０４】
つまり、２次元フィルタ２００にて画像の斜め方向の周波数成分を減衰させる量が大きいほど、フィルタ１１０にて通過させる周波数成分が多くなるように係数Ｃｋのそれぞれを設定する。このように係数Ｃｋを設定すると、高域信号ＳＨ１が大きくなり、その結果、非線形処理信号Ｓ１２の振幅が大きくなる。これにより、鮮鋭化の度合いが大きくなる。
【０２０５】
一方、２次元フィルタ２００にて画像の斜め方向の周波数成分を減衰させる量が小さいほど、フィルタ１１０にて通過させる周波数成分が少なくなるように係数Ｃｋのそれぞれを設定する。このように係数Ｃｋを設定すると、高域信号ＳＨ１が小さくなり、その結果、非線形処理信号Ｓ１２の振幅が小さくなる。これにより、鮮鋭化の度合いが小さくなる。
【０２０６】
〔実施形態２〕
実施形態１にて説明した信号処理装置５００ａまたは信号処理装置５００ｂは、原画像の斜め線を低減した上で、原画像の水平方向および垂直方向のそれぞれについて鮮鋭化処理を施す構成である。そのため、鮮鋭化後の画像では、斜め線は低減された状態のままである。鮮鋭化後の画像に、原画像の斜め線を加える構成とすれば、鮮鋭化後の画像をさらに高画質にすることができる。
【０２０７】
そこで、本実施形態では、鮮鋭化後の画像に、原画像を加算する形態について説明する。本発明の一実施形態について図２２および図２３に基づいて説明すると以下の通りである。本実施形態に係る信号処理装置５００を、信号処理装置５００ｃと表記する。なお、説明の便宜上、実施形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、特に記載する場合を除きその説明を省略する。
【０２０８】
（信号処理装置の構成）
図２２を参照しながら、信号処理装置５００ｃの構成について説明する。図２２は、信号処理装置５００ｃの構成を示すブロック図である。同図に示すように、信号処理装置５００ｃは、高域通過フィルタ（直流成分除去手段）２２０、２次元フィルタ２００、鮮鋭化ユニット１５０、および加算部（入力信号加算手段）２４０を備えている。
【０２０９】
高域通過フィルタ２２０は、一般に知られているハイパスフィルタであり、入力信号ＳＡで表される原画像の直流成分を除去するものであれば、どのようなフィルタであってもよい。また、１次元フィルタであっても２次元フィルタであってもよい。高域通過フィルタ２２０から出力される信号を、高域信号Ｓ２２０と表記する。
【０２１０】
次に、２次元フィルタ２００および鮮鋭化ユニット１５０は、実施形態１と同一である。ただし、２次元フィルタ２００は、高域信号Ｓ２２０で表される画像の水平方向および垂直方向を除く斜め方向の高周波成分を減衰させる。
【０２１１】
次に、加算部２４０は、鮮鋭化ユニット１５０の鮮鋭化処理部１００Ｂから出力される鮮鋭化信号Ｓ１０２と、入力信号ＳＡとを加算することによって、出力信号ＳＯを生成する。なお、加算部２４０には、鮮鋭化信号Ｓ１０２と入力信号ＳＡとの間のタイミングを調整するための遅延素子が適宜含まれているものとする。
【０２１２】
なお、高域通過フィルタ２２０を設けている理由は、鮮鋭化信号Ｓ１０２と入力信号ＳＡとを加算部２４０にて加算したときに、直流成分が倍増することを防止するためであり、加算対象となる信号の一方から直流成分を除去している。
【０２１３】
また、直流成分を除去した後に斜め方向の高周波成分を減衰させる代わりに、斜め方向の高周波成分を減衰させた後に直流成分を除去してもよい。つまり、高域通過フィルタ２２０と２次元フィルタ２００との接続順についても逆であってもよい。
【０２１４】
また、高域通過フィルタ２２０と２次元フィルタ２００とを別体として設ける代わりに、機能が一体化された１つのフィルタを設けてもよい。
【０２１５】
（変形例）
本実施形態の場合にも、実施形態１にて説明したように、鮮鋭化処理部１００Ａと鮮鋭化処理部１００Ｂとの接続順はどちらが先であってもよい。当該変形例に係る信号処理装置５００を信号処理装置５００ｄと表記する。信号処理装置５００ｄの構成を示すブロック図は、図２３に示すとおりとなる。
【０２１６】
同図に示すとおり、信号処理装置５００ｄは、信号処理装置５００ｃの鮮鋭化ユニット１５０に代えて鮮鋭化ユニット１５１を備えている。そして、フィルタ信号Ｓ２００は、鮮鋭化ユニット１５１の鮮鋭化処理部１００Ｂに入力される。そして、鮮鋭化処理部１００Ｂから出力される鮮鋭化信号Ｓ１０２は鮮鋭化処理部１００Ａに入力される。そして、鮮鋭化ユニット１５１の鮮鋭化処理部１００Ａから出力される鮮鋭化信号Ｓ１０１は加算部２４０に入力される。
【０２１７】
（鮮鋭化後の画像の様子）
上述したように、信号処理装置５００ｃまたは信号処理装置５００ｄでは、鮮鋭化後の画像に対して、原画像の斜め線を加えることによって、斜め線を増強させる。そのため、例えば、図２１の（ａ）に示す斜め線に対して、信号処理装置５００ｃまたは信号処理装置５００ｄにて鮮鋭化処理を施した場合、図２１の（ｂ）に示す斜め線よりも、斜め線が増強されるので、鮮鋭化後の画像は、図２１の（ｂ）よりも高画質に見える。
（２次元フィルタに応じた鮮鋭化度合いの設定）
本実施形態の場合にも、実施形態１にて説明したように、２次元フィルタ２００にて画像の斜め方向の周波数成分を減衰させる度合いに応じて、鮮鋭化処理部１００Ａおよび鮮鋭化処理部１００Ｂにて施す鮮鋭化の度合いを設定することが好ましい。当該設定内容は、実施形態１にて説明した内容と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０２１８】
〔実施形態３〕
本実施形態では、原画像に含まれる斜め線の低減量に応じて、鮮鋭化度合いを切り替える形態について説明する。本発明の一実施形態について図２４および図２５に基づいて説明すると以下の通りである。本実施形態に係る信号処理装置５００を、信号処理装置５００ｅと表記する。なお、説明の便宜上、実施形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、特に記載する場合を除きその説明を省略する。
【０２１９】
（信号処理装置の構成）
図２４を参照しながら、信号処理装置５００ｅの構成について説明する。図２４は、信号処理装置５００ｅの構成を示すブロック図である。同図に示すように、信号処理装置５００ｅは、２次元フィルタ２００、鮮鋭化ユニット１５０、鮮鋭化ユニット（サブ鮮鋭化手段）１５２、差分判定部（差分判定手段）３００、および信号出力部（信号出力手段）３２０を備えている。
【０２２０】
２次元フィルタ２００および鮮鋭化ユニット１５０は、実施形態１と同一である。ただし、鮮鋭化ユニット１５０の鮮鋭化処理部１００Ｂは、鮮鋭化信号Ｓ１０２を接続点Ｉｎ１に出力する。
【０２２１】
次に、鮮鋭化ユニット１５２は、入力信号ＳＡを鮮鋭化するものである。鮮鋭化ユニット１５２は、縦列接続された鮮鋭化処理部１００Ｃ（水平側サブ鮮鋭化手段）および鮮鋭化処理部１００Ｄ（垂直側サブ鮮鋭化手段）を備えている。
【０２２２】
鮮鋭化処理部１００Ｃは、入力される信号で表される画像の水平方向について鮮鋭化処理を施すものである。鮮鋭化処理部１００Ｃは鮮鋭化処理部１００Ａと同じ構成であるが、後述するように、鮮鋭化処理部１００Ａよりも鮮鋭化の度合いが小さい。鮮鋭化処理部１００Ｃから出力される高調波を、鮮鋭化信号Ｓ１０３（水平側サブ鮮鋭化信号）と表記する。
【０２２３】
次に、鮮鋭化処理部１００Ｄは、入力される信号で表される画像の垂直方向について鮮鋭化処理を施すものである。鮮鋭化処理部１００Ｄは鮮鋭化処理部１００Ｂと同じ構成であるが、後述するように、鮮鋭化処理部１００Ｂよりも鮮鋭化の度合いが小さい。鮮鋭化処理部１００Ｄから出力される高調波を、鮮鋭化信号Ｓ１０４（垂直側サブ鮮鋭化信号）と表記する。
【０２２４】
そして、同図に示すように、鮮鋭化処理部１００Ｃは、縦列接続の上段側に設けられ、入力信号ＳＡが入力される。鮮鋭化処理部１００Ｄは、縦列接続の下段側に設けられ、鮮鋭化信号Ｓ１０３が入力される。そして、本実施形態の場合、鮮鋭化処理部１００Ｄから出力される鮮鋭化信号Ｓ１０４は、接続点Ｉｎ２に出力される。
【０２２５】
なお、下記（１）および（２）の少なくともいずれかのとおりに設定されているため、鮮鋭化処理部１００Ｃは鮮鋭化処理部１００Ａよりも鮮鋭化の度合いが小さく、また、鮮鋭化処理部１００Ｄは鮮鋭化処理部１００Ｂよりも鮮鋭化の度合いが小さい。
【０２２６】
（１）鮮鋭化処理部１００Ｃが備えるリミッタ５１が符号変換信号Ｓ４１に乗算する倍率値α（以下、α１と表記する）は、鮮鋭化処理部１００Ａが備えるリミッタ５１が符号変換信号Ｓ４１に乗算する倍率値α（以下、α２と表記する）よりも小さくなるように設定する。例えば、α１はα２の１／３倍程度とする。同様に、鮮鋭化処理部１００Ｄが備えるリミッタ５１が符号変換信号Ｓ４１に乗算する倍率値α（以下、α３と表記する）は、鮮鋭化処理部１００Ｂが備えるリミッタ５１が符号変換信号Ｓ４１に乗算する倍率値α（以下、α４と表記する）よりも小さくなるように設定する。例えば、α３はα４の１／３倍程度とする。
【０２２７】
これにより、鮮鋭化処理部１００Ｃおよび鮮鋭化処理部１００Ｄでは、それぞれ、鮮鋭化処理部１００Ａおよび鮮鋭化処理部１００Ｂよりも符号変換信号Ｓ４１の振幅が小さくなり、その結果、非線形処理信号Ｓ１２の振幅が小さくなる。よって、鮮鋭化処理部１００Ｃおよび鮮鋭化処理部１００Ｄは、鮮鋭化処理部１００Ａおよび鮮鋭化処理部１００Ｂよりも、鮮鋭化の度合いが小さくなる。
【０２２８】
（２）鮮鋭化処理部１００Ｃが備えるフィルタ１１０は、通過させる周波数成分が少なくなるように係数Ｃｋのそれぞれを設定し、鮮鋭化処理部１００Ａが備えるフィルタ１１０は、通過させる周波数成分が多くなるように係数Ｃｋのそれぞれを設定する。同様に、鮮鋭化処理部１００Ｄが備えるフィルタ１１０は、通過させる周波数成分が少なくなるように係数Ｃｋのそれぞれを設定し、鮮鋭化処理部１００Ｂが備えるフィルタ１１０は、通過させる周波数成分が多くなるように係数Ｃｋのそれぞれを設定する。
【０２２９】
これにより、鮮鋭化処理部１００Ｃおよび鮮鋭化処理部１００Ｄでは、それぞれ、鮮鋭化処理部１００Ａおよび鮮鋭化処理部１００Ｂよりも高域信号ＳＨ１が小さくなり、その結果、非線形処理信号Ｓ１２の振幅が小さくなる。よって、鮮鋭化処理部１００Ｃおよび鮮鋭化処理部１００Ｄは、鮮鋭化処理部１００Ａおよび鮮鋭化処理部１００Ｂよりも、鮮鋭化の度合いが小さくなる。
【０２３０】
次に、差分判定部３００は、２次元フィルタ２００にて斜め方向の周波数成分が低減された度合いを検出するものである。具体的には、隣接する複数の画素から成るブロック領域毎に、入力信号ＳＡとフィルタ信号Ｓ２００との差分を算出し、該算出した差分の値が所定値（以下、所定値ＴＨと表記する）以上であるか否かを判定する。ブロック領域としては、（１）連続する２つの画素（ある画素とその右隣の画素、または、ある画素とその左隣の画素）、（２）連続する３つ画素（ある画素とその左右の画素）、（３）隣接する５つの画素（例えば、ある画素とその上下左右の画素）（４）４画素×４画素の１６画素から成るもの等の様々があるが、これらに限定されるものではない。
【０２３１】
そして、差分判定部３００は、ブロック領域毎の判定結果を信号出力部３２０に通知する。
【０２３２】
なお、差分判定部３００には、入力信号ＳＡとフィルタ信号Ｓ２００との間のタイミングを調整するための遅延素子が適宜含まれているものとする。
【０２３３】
次に、信号出力部３２０は、差分判定部３００による判定結果に従って、接続点Ｏｕｔと、接続点Ｉｎ１および接続点Ｉｎ２との接続を切り替えるスイッチである。
【０２３４】
具体的には、入力信号ＳＡとフィルタ信号Ｓ２００との差分が所定値ＴＨ以上であるとき、接続点Ｏｕｔと接続点Ｉｎ１とを接続する。この場合、鮮鋭化処理部１００Ｂから出力される鮮鋭化信号Ｓ１０２が、出力信号ＳＯとして信号出力部３２０から出力される。一方、入力信号ＳＡとフィルタ信号Ｓ２００との差分が所定値ＴＨ未満であるとき、接続点Ｏｕｔと接続点Ｉｎ２とを接続する。この場合、鮮鋭化処理部１００Ｄから出力される鮮鋭化信号Ｓ１０４が、出力信号ＳＯとして信号出力部３２０から出力される。
【０２３５】
なお、鮮鋭化ユニット１５０、鮮鋭化ユニット１５２、および信号出力部３２０の少なくともいずれかには、鮮鋭化信号Ｓ１０２と鮮鋭化信号Ｓ１０４との間のタイミングを調整するための遅延素子が適宜含まれているものとする。
【０２３６】
以上の構成により、信号処理装置５００ｅでは、２次元フィルタ２００にて低減した斜め方向の周波数成分の度合いに応じて、出力信号ＳＯを切り替えて出力する。
【０２３７】
（変形例）
本実施形態の場合にも、実施形態１にて説明したように、鮮鋭化処理部１００Ａと鮮鋭化処理部１００Ｂとの接続順はどちらが先であってもよい。当該変形例に係る信号処理装置５００を信号処理装置５００ｆと表記する。信号処理装置５００ｆの構成を示すブロック図は、図２５に示すとおりとなる。
【０２３８】
同図に示すとおり、信号処理装置５００ｆは、信号処理装置５００ｅの鮮鋭化ユニット１５０に代えて鮮鋭化ユニット（鮮鋭化手段）１５１を備えており、また、信号処理装置５００ｅの鮮鋭化ユニット１５２に代えて鮮鋭化ユニット（サブ鮮鋭化手段）１５３を備えている。
【０２３９】
この場合、フィルタ信号Ｓ２００は鮮鋭化処理部１００Ｂに入力される。そして、鮮鋭化処理部１００Ｂから出力される鮮鋭化信号Ｓ１０２は鮮鋭化処理部１００Ａに入力される。そして、鮮鋭化処理部１００Ａは鮮鋭化信号Ｓ１０１を信号出力部３２０の接続点Ｉｎ１に出力する。
【０２４０】
また、入力信号ＳＡは鮮鋭化処理部１００Ｄに入力される。そして、鮮鋭化処理部１００Ｄから出力される鮮鋭化信号Ｓ１０４は鮮鋭化処理部１００Ｃに入力される。そして、鮮鋭化処理部１００Ｃは鮮鋭化信号Ｓ１０３を信号出力部３２０の接続点Ｉｎ２に出力する。
【０２４１】
（鮮鋭化後の画像の様子）
上述したように、信号処理装置５００ｅまたは信号処理装置５００ｆでは、斜め線の低減量が多いブロック領域では、フィルタ信号Ｓ２００を鮮鋭化して出力し、斜め線の低減量が少ないブロック領域では、入力信号ＳＡを鮮鋭化して出力する。つまり、斜め線の低減量に応じて適度な鮮鋭化を施すことができる。そのため、例えば、図２１の（ａ）に示す斜め線に対して、信号処理装置５００ｅまたは信号処理装置５００ｆにて鮮鋭化処理を施した場合、図２１の（ｂ）に示す斜め線よりも、斜め線が増強されるので、鮮鋭化後の画像は、図２１の（ｂ）よりも高画質に見える。
【０２４２】
（２次元フィルタに応じた鮮鋭化度合いの設定）
本実施形態の場合にも、実施形態１にて説明したように、２次元フィルタ２００にて画像の斜め方向の周波数成分を減衰させる度合いに応じて、鮮鋭化処理部１００Ａおよび鮮鋭化処理部１００Ｂにて施す鮮鋭化の度合いを設定することが好ましい。当該設定内容は、実施形態１にて説明した内容と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０２４３】
〔付記事項〕
最後に、信号処理装置５００の各ブロックは、集積回路（ＩＣチップ）上に形成された論理回路によってハードウェアとして構成してもよいし、次のようにＣＰＵ（central processing unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
【０２４４】
ソフトウェアによって実現する場合は、信号処理装置５００（特に、鮮鋭化処理部１００）は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラム及び各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである信号処理装置５００の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記信号処理装置５００に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
【０２４５】
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ類、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク類、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード類、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ類、ＰＬＤ（Programmable logic device）等の論理回路類などを用いることができる。
【０２４６】
また、信号処理装置５００を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを、通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＩＥＥＥ８０２．１１無線、ＨＤＲ（High Data Rate）、ＮＦＣ（Near Field Communication）、ＤＬＮＡ（Digital Living Network Alliance）、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。
【０２４７】
このように本明細書において、手段とは必ずしも物理的手段を意味するものではなく、各手段の機能がソフトウェアによって実現される場合も含む。さらに、１つの手段の機能が２つ以上の物理的手段により実現されても、もしくは２つ以上の手段の機能が１つの物理的手段により実現されてもよい。
【０２４８】
さらに、本発明に係る信号処理装置は、縦列接続の上段側に上記水平側鮮鋭化手段が設けられ、縦列接続の下段側に上記垂直側鮮鋭化手段が設けられている構成であってもよい。
【０２４９】
上記の構成によれば、水平方向について先に鮮鋭化処理を施した後に垂直方向について鮮鋭化処理を施す構成であるため、水平方向の周波数成分が垂直方向の周波数成分より高い画像（例えば、テレビジョン放送の映像）を好適に鮮鋭化することができる。
【０２５０】
さらに、本発明に係る信号処理装置は、縦列接続の上段側に上記垂直側鮮鋭化手段が設けられ、縦列接続の下段側に上記水平側鮮鋭化手段が設けられている構成であってもよい。
【０２５１】
上記の構成によれば、垂直方向について先に鮮鋭化処理を施した後に水平方向について鮮鋭化処理を施す構成であるため、垂直方向の周波数成分が水平方向の周波数成分より高い画像を好適に鮮鋭化することができる。
【０２５２】
さらに、本発明に係る信号処理装置は、上記高周波成分除去手段にて上記斜め低減信号を生成する前に、上記入力信号に含まれる周波数成分のうち少なくとも直流成分を除去する直流成分除去手段と、上記入力信号と上記鮮鋭化信号とを加算するとともに、該加算にて得られる信号を出力する入力信号加算手段とをさらに備える構成であってもよい。
【０２５３】
上記の構成によれば、さらに、斜め低減信号を生成する前に、入力信号に含まれる周波数成分のうち少なくとも直流成分を除去する。また、入力信号と鮮鋭化信号とを加算するとともに、該加算にて得られる信号を出力する。
【０２５４】
よって、入力信号で表される画像に含まれていた斜め線を、鮮鋭化信号で表される画像に含めることができる。さらに、斜め低減信号では少なくとも直流成分を除去されているので、入力信号と鮮鋭化信号とを加算した結果、直流成分が増強されることはない。
【０２５５】
したがって、鮮鋭化後の画像の画質および解像度感をさらに向上させることができるという効果を奏する。
【０２５６】
さらに、本発明に係る信号処理装置は、上記入力信号を入力とし、上記入力信号を鮮鋭化させたサブ鮮鋭化信号を出力するサブ鮮鋭化手段と、隣接する複数の画素から成るブロック領域毎に、上記入力信号と上記斜め低減信号との差分を算出するとともに、当該算出した差分が所定値以上であるか否かを判定する差分判定手段と、上記鮮鋭化信号および上記サブ鮮鋭化信号を入力とし、上記差分判定手段にて算出した差分が所定値以上である上記ブロック領域については上記鮮鋭化信号を出力するともに、上記差分判定手段にて算出した差分が所定値未満である上記ブロック領域については上記サブ鮮鋭化信号を出力する信号出力手段とをさらに備え、上記サブ鮮鋭化手段は、入力される信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号を鮮鋭化した水平側サブ鮮鋭化信号を出力する水平側サブ鮮鋭化手段と、入力される信号で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号を鮮鋭化した垂直側サブ鮮鋭化信号を出力する垂直側サブ鮮鋭化手段とを備え、上記水平側サブ鮮鋭化手段と上記垂直側サブ鮮鋭化手段とは縦列接続されており、上記入力信号は、縦列接続された上段側の上記水平側サブ鮮鋭化手段または上記垂直側サブ鮮鋭化手段に入力され、上記サブ鮮鋭化手段は、縦列接続された下段側の上記水平側サブ鮮鋭化手段または上記垂直側サブ鮮鋭化手段から出力される信号を、上記サブ鮮鋭化信号として出力し、上記水平側サブ鮮鋭化手段は、入力される信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を除去することによって水平側サブ低周波除去信号を生成して出力する水平側サブ低周波成分除去手段と、上記水平側サブ低周波除去信号を入力とし、上記水平側サブ低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記水平側サブ低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記水平側サブ低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する水平側サブ非線形処理信号を生成し、当該水平側サブ非線形処理信号を出力する水平側サブ非線形処理手段と、上記水平側サブ鮮鋭化手段に入力される信号と上記水平側サブ非線形処理信号とを加算することによって、上記水平側サブ鮮鋭化信号を生成して出力する水平側サブ加算手段とを備え、上記垂直側サブ鮮鋭化手段は、入力される信号で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を除去することによって垂直側サブ低周波除去信号を生成して出力する垂直側サブ低周波成分除去手段と、上記垂直側サブ低周波除去信号を入力とし、上記垂直側サブ低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記垂直側サブ低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記垂直側サブ低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する垂直側サブ非線形処理信号を生成し、当該垂直側サブ非線形処理信号を出力する垂直側サブ非線形処理手段と、上記垂直側サブ鮮鋭化手段に入力される信号と上記垂直側サブ非線形処理信号とを加算することによって、上記垂直側サブ鮮鋭化信号を生成して出力する垂直側サブ加算手段とを備える構成であってもよい。
【０２５７】
上記の構成によれば、さらに、入力信号に対して２つの鮮鋭化処理を順次施し、サブ鮮鋭化信号を出力する。
【０２５８】
一方の鮮鋭化処理は、入力される信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号を鮮鋭化した高調波である水平側サブ鮮鋭化信号を生成する処理である。水平側サブ鮮鋭化信号を生成するにあたり、まず、入力される信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を除去することによって水平側サブ低周波除去信号を生成する。そして、水平側サブ低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも水平側サブ低周波除去信号の値が０の近傍のとき、水平側サブ低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する水平側サブ非線形処理信号を生成する。そして、入力される信号と水平側サブ低周波除去信号とを加算することによって、水平側サブ鮮鋭化信号を生成する。
【０２５９】
そして、もう一方の鮮鋭化処理は、入力される信号で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号を鮮鋭化した高調波である垂直側サブ鮮鋭化信号を生成する処理である。垂直側サブ鮮鋭化信号を生成するにあたり、まず、入力される信号で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を除去することによって垂直側サブ低周波除去信号を生成する。そして、垂直側サブ低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも垂直側サブ低周波除去信号の値が０の近傍のとき、垂直側サブ低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する垂直側サブ非線形処理信号を生成する。そして、入力される信号と垂直側サブ低周波除去信号とを加算することによって、垂直側サブ鮮鋭化信号を生成する。
【０２６０】
よって、２つの鮮鋭化処理により、入力信号で表される画像の水平方向および垂直方向を除く方向の周波数成分に対して非線形処理を施さず、画像の水平方向および垂直方向の周波数成分に対して非線形処理を施した信号をサブ鮮鋭化信号として出力することができる。
【０２６１】
ここで、水平側サブ鮮鋭化信号は、入力される信号と、水平側サブ低周波除去信号を２乗する等の非線形処理を施した水平側サブ非線形処理信号とを加算することにより生成される。ただし、生成される信号の符号の正負は、水平側サブ低周波除去信号の符号の正負が維持される。
【０２６２】
同様に、垂直側サブ鮮鋭化信号は、入力される信号と、垂直側サブ低周波除去信号を２乗する等の非線形処理を施した垂直側サブ非線形処理信号とを加算することにより生成される。ただし、生成される信号の符号の正負は、垂直側サブ低周波除去信号の符号の正負が維持される。
【０２６３】
そのため、水平側サブ鮮鋭化信号および垂直側サブ鮮鋭化信号には、入力信号には含まれない高帯域の周波数成分が含まれる。その結果、水平側サブ鮮鋭化信号および垂直側サブ鮮鋭化信号は、入力信号を離散化する場合のサンプリング周波数の１／２の周波数であるナイキスト周波数よりも高い周波数成分を含むこととなる。
【０２６４】
そして、隣接する複数の画素から成るブロック領域毎に、入力信号と斜め低減信号との差分を算出するとともに、当該算出した差分が所定値以上であるか否かを判定し、差分が所定値以上であるブロック領域については鮮鋭化信号を出力し、差分が所定値未満であるブロック領域についてはサブ鮮鋭化信号を出力する。
【０２６５】
つまり、斜め線の低減量が多いブロック領域では、斜め低減信号を鮮鋭化して得られた鮮鋭化信号を出力し、斜め線の低減量が少ないブロック領域では、入力信号を鮮鋭化して得られたサブ鮮鋭化信号を出力する。
【０２６６】
したがって、斜め線の低減量に応じて、出力する信号を切り替えることができる。そのため、鮮鋭化手段にて施す鮮鋭化の度合いが、サブ鮮鋭化手段にて施す鮮鋭化の度合いとは異なるものとなるように設定することにより、斜め線の低減量に応じて鮮鋭化の度合いを異ならせることができるという効果を奏する。
【０２６７】
さらに、本発明に係る信号処理装置は、上記水平側鮮鋭化手段が上記垂直側鮮鋭化手段より上段に設けられている場合、上記水平側サブ鮮鋭化手段が上記垂直側サブ鮮鋭化手段より上段に設けられ、上記水平側鮮鋭化手段が上記垂直側鮮鋭化手段より下段に設けられている場合、上記水平側サブ鮮鋭化手段が上記垂直側サブ鮮鋭化手段より下段に設けられている構成であってもよい。
【０２６８】
上記の構成によれば、さらに、入力信号に対して施す２つの鮮鋭化処理の順序と、斜め低減信号に対して施す２つの鮮鋭化処理の順序とを同じにすることができる。
【０２６９】
さらに、本発明に係る信号処理装置は、上記水平側非線形処理手段は、上記水平側非線形処理信号の振幅を、第１の所定の倍率値を乗算することによって調整する水平側振幅調整手段を備え、上記垂直側非線形処理手段は、上記垂直側非線形処理信号の振幅を、第２の所定の倍率値を乗算することによって調整する垂直側振幅調整手段を備え、上記水平側サブ非線形処理手段は、上記水平側サブ非線形処理信号の振幅を、第３の所定の倍率値を乗算することによって調整する水平側サブ振幅調整手段を備え、上記垂直側サブ非線形処理手段は、上記垂直側サブ非線形処理信号の振幅を、第４の所定の倍率値を乗算することによって調整する垂直側サブ振幅調整手段を備え、上記第１の所定の倍率値は上記第２の所定の倍率値よりも大きく、上記第３の所定の倍率値は上記第４の所定の倍率値よりも大きい構成であってもよい。
【０２７０】
上記の構成によれば、さらに、水平側鮮鋭化処理手段、垂直側鮮鋭化処理手段、サブ水平側鮮鋭化処理手段、および、サブ垂直側鮮鋭化処理手段が出力する信号の振幅を適切な大きさに調整することができる。そして、水平側鮮鋭化処理手段が出力する信号の振幅を、サブ水平側鮮鋭化処理手段が出力する信号の振幅より大きくすることができるとともに、垂直側鮮鋭化処理手段が出力する信号の振幅を、サブ垂直側鮮鋭化処理手段が出力する信号の振幅より大きくすることができる。
【０２７１】
したがって、斜め線の低減量が多いブロック領域では、斜め線の低減量が少ないブロック領域よりも、高度に（強く）鮮鋭化することができるという効果を奏する。
【０２７２】
さらに、本発明に係る信号処理装置は、上記水平側非線形処理手段、上記垂直側非線形処理手段、上記水平側サブ非線形処理手段、および上記垂直側サブ非線形処理手段の少なくともいずれかは、２以上の偶数を冪指数として、入力される信号を冪乗することにより偶数冪乗信号を生成する偶数冪乗演算手段と、上記偶数冪乗信号のうち、符号の正負が、上記入力される信号と異なる部分の符号を反転する符号変換手段とを備え、上記符号変換手段によって符号が反転された上記偶数冪乗信号を出力する構成であってもよい。
【０２７３】
上記の構成によれば、さらに、２以上の偶数を冪指数として、入力される信号を冪乗することにより偶数冪乗信号を生成するとともに、上記偶数冪乗信号のうち、符号の正負が上記冪乗前の周波数成分と異なる部分の符号を反転し、反転後の信号を出力する。
【０２７４】
よって、入力される信号を、２以上の偶数を冪指数として冪乗するとともに、符号の正負は、上記冪乗前の低周波除去信号の符号の正負を維持したものが出力されるので、当該出力される信号と、上記入力される信号とを加算することによって得られる信号は、上記入力される信号には含まれない高い周波数成分が含まれる。
【０２７５】
したがって、線形演算を施す従来の方法よりも、鮮鋭化の対象となる信号に含まれるエッジ部分に相当する信号の立ち上がりおよび立ち下がりをより急峻にすることができるという効果を奏する。
【０２７６】
さらに、本発明に係る信号処理装置は、上記水平側非線形処理手段、上記垂直側非線形処理手段、上記水平側サブ非線形処理手段、および上記垂直側サブ非線形処理手段の少なくともいずれかは、２以上の偶数を冪指数として、入力される信号を冪乗することにより偶数冪乗信号を生成する偶数冪乗演算手段と、上記偶数冪乗信号を微分することによって微分信号を生成する微分手段と、上記微分信号のうち、符号の正負が、上記入力される信号と異なる部分の符号を反転する符号変換手段とを備え、上記符号変換手段によって符号が反転された上記微分信号を出力する構成であってもよい。
【０２７７】
上記の構成によれば、さらに、２以上の偶数を冪指数として、入力される信号を冪乗することによって偶数冪乗信号を生成するとともに、偶数冪乗信号を微分することによって微分信号を生成し、上記微分信号のうち、符号の正負が上記冪乗前の周波数成分と異なる部分の符号を反転し、反転後の信号を出力する。
【０２７８】
よって、入力される信号を、２以上の偶数を冪指数として冪乗し、冪乗後の信号に含まれ得る直流成分を微分することによって除去するとともに、符号の正負は、上記冪乗前の入力される信号の符号の正負を維持したものが出力されるので、当該出力される信号と、上記入力される信号とを加算することによって得られる信号は、上記入力される信号には含まれない高い周波数成分が含まれる。
【０２７９】
したがって、線形演算を施す従来の方法よりも、鮮鋭化の対象となる信号に含まれるエッジ部分に相当する信号の立ち上がりおよび立ち下がりをより急峻にすることができるという効果を奏する。なお、冪乗後の信号に含まれ得る直流成分を微分することによって除去しているので、冪乗後の信号に含まれ得る直流成分を除去しない場合と比べて、信号の立ち上がりおよび立ち下がりをより急峻にすることができる。
【０２８０】
さらに、本発明に係る信号処理装置は、上記水平側非線形処理手段、上記垂直側非線形処理手段、上記水平側サブ非線形処理手段、および上記垂直側サブ非線形処理手段の少なくともいずれかは、３以上の奇数を冪指数として、入力される信号を冪乗する奇数冪乗演算手段を備え、上記奇数冪乗演算手段によって冪乗された信号を出力する構成であってもよい。
【０２８１】
上記の構成によれば、さらに、３以上の奇数を冪指数として、入力される信号を冪乗し、該冪乗された信号を出力する。
【０２８２】
よって、入力される信号を、３以上の奇数を冪指数として冪乗したものが、出力されるので、当該出力される信号と、上記入力される信号とを加算することによって得られる信号は、上記入力される信号には含まれない高い周波数成分が含まれる。
【０２８３】
したがって、線形演算を施す従来の方法よりも、鮮鋭化の対象となる信号に含まれるエッジ部分に相当する信号の立ち上がりおよび立ち下がりをより急峻にすることができるという効果を奏する。
【０２８４】
さらに、本発明に係る信号処理装置は、上記水平側非線形処理手段、上記垂直側非線形処理手段、上記水平側サブ非線形処理手段、および上記垂直側サブ非線形処理手段の少なくともいずれかは、入力される信号を、当該入力される信号の取り得る最大値で除算した値の絶対値の平方根と、上記最大値とを乗算することによって平方根信号を生成する平方根演算手段と、上記平方根信号のうち、符号の正負が、上記入力される信号と異なる部分の符号を反転する符号変換手段とを備え、上記符号変換手段によって符号が反転された上記平方根信号を出力する構成であってもよい。
【０２８５】
上記の構成によれば、上記入力される信号を、当該入力される信号の取り得る最大値で除算した値（つまり、入力される信号を正規化した値）の絶対値の平方根と、上記最大値とを乗算した平方根信号であって、符号の正負は上記入力される信号符号の正負を維持したものが、出力される。
【０２８６】
よって、上記出力される信号と、上記入力される信号とを加算することによって得られる信号は、上記入力される信号には含まれない高い周波数成分が含まれる。
【０２８７】
したがって、線形演算を施す従来の方法よりも、鮮鋭化の対象となる信号に含まれるエッジ部分に相当する信号の立ち上がりおよび立ち下がりをより急峻にすることができるという効果を奏する。
【０２８８】
さらに、本発明に係る信号処理装置は、上記水平側非線形処理手段、上記垂直側非線形処理手段、上記水平側サブ非線形処理手段、および上記垂直側サブ非線形処理手段の少なくともいずれかは、入力される信号の値が０の近傍のとき、絶対値が上記入力される信号の絶対値よりも大きい信号を出力する構成であってもよい。
【０２８９】
上記の構成によれば、入力される信号の値が０の近傍のとき、絶対値が上記入力される信号の絶対値よりも大きい信号を出力する。
【０２９０】
よって、入力される信号の値が０の近傍の区間では、出力信号を生成する際に鮮鋭化の対象となる信号に加算する信号の値を、鮮鋭化の対象となる信号より大きい値にすることができる。
【０２９１】
したがって、低周波除去信号の値が０の近傍の区間において、鮮鋭化の対象となる信号に含まれるエッジ部分に相当する信号の立ち上がりおよび立ち下がりをより急峻にすることができるという効果を奏する。
【０２９２】
さらに、本発明に係る信号処理装置は、上記水平側低周波成分除去手段、上記垂直側低周波成分除去手段、上記水平側サブ低周波成分除去手段、および上記垂直側サブ低周波成分除去手段の少なくともいずれかは、タップ数が３以上の高域通過型のフィルタである構成であってもよい。
【０２９３】
上記の構成によれば、タップ数が３以上の高域通過型のフィルタであるので、鮮鋭化の対象となる信号から、少なくとも直流成分を適切に除去することができる。
【０２９４】
よって、鮮鋭化の対象となる信号に含まれる直流成分を除いた信号に対して非線形処理を施した信号と鮮鋭化の対象となる信号とを加算することによって得られる信号は、鮮鋭化の対象となる信号には含まれない高い周波数成分が含まれる。
【０２９５】
したがって、線形演算を施す従来の方法よりも、鮮鋭化の対象となる信号に含まれるエッジ部分に相当する信号の立ち上がりおよび立ち下がりをより急峻にすることができるという効果を奏する。
【０２９６】
さらに、本発明に係る信号処理装置は、上記水平側低周波成分除去手段、上記垂直側低周波成分除去手段、上記水平側サブ低周波成分除去手段、および上記垂直側サブ低周波成分除去手段の少なくともいずれかは、出力する信号のうち、絶対値が所定下限値よりも小さい部分の信号値を０に変更する低レベル信号除去手段と、出力する信号のうち、絶対値が所定上限値よりも大きい部分の信号値を、符号を維持して絶対値のみ当該上限値以下に変更する高レベル信号除去手段とをさらに備える構成であってもよい。
【０２９７】
上記の構成によれば、出力する信号のうち、絶対値が所定下限値よりも小さい部分の信号値を０に変更するとともに、出力する信号のうち、絶対値が所定上限値よりも大きい部分の信号値を、符号を維持して絶対値のみ当該上限値以下に変更する。
【０２９８】
よって、出力する信号に含まれるノイズを除去することができるとともに、出力する信号に含まれるエネルギーが大きい高周波成分が、非線形処理によって増幅されることを防ぐことができる。
【０２９９】
したがって、出力される信号において、ノイズが除去されており、かつ、エネルギーが大きい高周波成分が増幅されることを防止できるという効果を奏する。
【０３００】
なお、上記信号処理装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記各手段として動作させることにより上記信号処理装置をコンピュータにて実現させる上記信号処理装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。
【０３０１】
さらに、上記集積回路を備えるチップも、本発明の範疇に入る。
【０３０２】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０３０３】
発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施形態または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する特許請求事項の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【０３０４】
本発明は、画像を表すデジタル信号を処理する装置に適用できる。特に、静止画や動画像などを表示するディスプレイ装置等に好適に適用できる。
【符号の説明】
【０３０５】
１１                        高周波成分抽出部（水平側低周波成分除去手段、垂直側低周波成分除去手段、水平側サブ低周波成分除去手段、垂直側サブ低周波成分除去手段、水平側低周波成分除去回路、垂直側低周波成分除去回路）
１５                        加算部（水平側加算手段、垂直側加算手段、水平側サブ加算手段、垂直側サブ加算手段、水平側加算回路、垂直側加算回路）
２１                        非線形演算部（偶数冪乗演算手段、平方根演算手段）
２２                        非線形演算部（奇数冪乗演算手段）
３１                        微分部（微分手段）
４１                        符号変換部（符号変換手段）
５１                        リミッタ（水平側振幅調整手段、垂直側振幅調整手段、水平側サブ振幅調整手段、垂直側サブ振幅調整手段）
１００、１００ａ〜１００ｅ    鮮鋭化処理部（水平側鮮鋭化手段、垂直側鮮鋭化手段、水平側サブ鮮鋭化手段、垂直側サブ鮮鋭化手段、水平側鮮鋭化回路、垂直側鮮鋭化回路）
１００Ａ                      鮮鋭化処理部（水平側鮮鋭化手段、水平側鮮鋭化回路）
１００Ｂ                      鮮鋭化処理部（垂直側鮮鋭化手段、垂直側鮮鋭化回路）
１００Ｃ                      鮮鋭化処理部（水平側サブ鮮鋭化手段）
１００Ｄ                      鮮鋭化処理部（垂直側サブ鮮鋭化手段）
１０２、１０２ａ〜１０２ｅ    非線形処理部（水平側非線形処理手段、垂直側非線形処理手段、水平側サブ非線形処理手段、垂直側サブ非線形処理手段、水平側非線形処理回路、垂直側非線形処理回路）
１５０、１５１                鮮鋭化ユニット（鮮鋭化手段、鮮鋭化回路）
１５２、１５３                サブ鮮鋭化ユニット（サブ鮮鋭化手段）
２００                        ２次元フィルタ（高周波成分除去手段、高周波成分除去回路）
２２０                        高域通過フィルタ（直流成分除去手段）
２４０                        加算部（入力信号加算手段）
３００                        差分判定部（差分判定手段）
３２０                        信号出力部（信号出力手段）
５００、５００ａ〜５００ｆ    信号処理装置（集積回路）
Ｓ１１                        高周波信号（水平側低周波除去信号、垂直側低周波除去信号、水平側サブ低周波除去信号、垂直側サブ低周波除去信号）
Ｓ１２                        非線形処理信号（水平側非線形処理信号、垂直側非線形処理信号、水平側サブ非線形処理信号、垂直側サブ非線形処理信号）
Ｓ２１                        非線形信号（偶数冪乗信号、平方根信号）
Ｓ２２                        非線形信号
Ｓ３１                        微分信号
Ｓ１０１                      鮮鋭化信号（水平側鮮鋭化信号）
Ｓ１０２                      鮮鋭化信号（垂直側鮮鋭化信号）
Ｓ１０３                      鮮鋭化信号（水平側サブ鮮鋭化信号）
Ｓ１０４                      鮮鋭化信号（垂直側サブ鮮鋭化信号）
Ｓ２００                      フィルタ信号（斜め低減信号）
Ｓ２２０                      高域信号
ＳＡ                          入力信号
ＳＯ                          出力信号
【図１】
2012043407.tif 000027
【図２】
2012043407.tif 000028
【図３】
2012043407.tif 000029
【図４】
2012043407.tif 000030
【図５】
2012043407.tif 000031
【図６】
2012043407.tif 000032
【図７】
2012043407.tif 000033
【図８】
2012043407.tif 000034
【図９】
2012043407.tif 000035
【図１０】
2012043407.tif 000036
【図１１】
2012043407.tif 000037
【図１２】
2012043407.tif 000038
【図１３】
2012043407.tif 000039
【図１４】
2012043407.tif 000040
【図１５】
2012043407.tif 000041
【図１６】
2012043407.tif 000042
【図１７】
2012043407.tif 000043
【図１８】
2012043407.tif 000044
【図１９】
2012043407.tif 000045
【図２０】
2012043407.tif 000046
【図２１】
2012043407.tif 000047
【図２２】
2012043407.tif 000048
【図２３】
2012043407.tif 000049
【図２４】
2012043407.tif 000050
【図２５】
2012043407.tif 000051
【国際調査報告】
2012043407.tif 000052
2012043407.tif 000053
2012043407.tif 000054
2012043407.tif 000055