(57)【要約】【課題】映像信号にノイズが重畳していてもビット精度を拡張することができ、微弱な質感を減衰させるという弊害が少なく、質感を保持することができる映像信号処理装置を提供する。【解決手段】非線形ＬＰＦ１は、８ビットのデジタル映像信号に非線形ＬＰＦ処理を施して１２ビット精度の低周波成分信号を出力する。ビット精度変換部３は低周波成分信号を８ビット精度に変換する。減算器４は、デジタル映像信号からビット精度変換部３の出力信号を減算して８ビット精度の高低周波成分信号を出力する。加算器５は、非線形ＬＰＦ１より出力された低周波成分信号と減算器４より出力された高低周波成分信号とを加算する。【選択図】図１
2010021689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の量子化ビット数のデジタル映像信号に非線形のローパスフィルタ処理を施して、前記第１の量子化ビット数より大きい第２の量子化ビット数精度の低周波成分信号を出力する非線形ローパスフィルタと、
前記非線形ローパスフィルタより出力された前記低周波成分信号を前記第１の量子化ビット数精度に変換するビット精度変換部と、
前記デジタル映像信号と前記ビット精度変換部の出力信号とが互いの位相が揃えられた状態で入力され、前記デジタル映像信号から前記ビット精度変換部の出力信号を減算して前記第１の量子化ビット数精度の高低周波成分信号を出力する減算器と、
前記非線形ローパスフィルタより出力された前記低周波成分信号と前記減算器より出力された前記高低周波成分信号とを加算して出力する第１の加算器と
を備えることを特徴とする映像信号処理装置。
【請求項２】
前記非線形ローパスフィルタは、
中心に位置する注目画素とこの注目画素の周囲に位置する複数の周辺画素とを含む所定の領域内で、前記注目画素の画素信号と前記複数の周辺画素それぞれの画素信号との差分を求める複数の差分器と、
前記複数の差分器より出力された正または負の差分値それぞれが入力され、入力値が正の第１の値と負の第２の値との間の範囲では入力値を出力し、入力値が前記第１の値を超えて正の第３の値以下であるときは入力値を減衰させた値を出力し、入力値が前記第２の値を超えて負の第４の値以上であるときは入力値を増幅させた値を出力し、入力値が前記第３及び第４の値を超えるときは０を出力する複数の非線形演算部と、
前記複数の非線形演算部からの出力値を全て加算する累積加算部と、
前記累積加算部からの出力値を前記周辺画素の数で平均値化する平均値化部と、
前記注目画素の画素信号と前記平均値化部の出力信号とを加算する第２の加算器とを有する
ことを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
【請求項３】
前記累積加算部と前記平均値化部との間に、前記累積加算部からの正または負の出力値が入力されるリミッタを備え、
前記リミッタは、入力値が正の第５の値と負の第６の値との間の範囲では入力値を出力し、入力値が前記第５の値を超えて正の第７の値以下であるときは入力値を減衰させた値を出力し、入力値が前記第６の値を超えて負の第８の値以上であるときは入力値を増幅させた値を出力し、入力値が前記第７及び第８の値を超えるときは０を出力することを特徴とする請求項２記載の映像信号処理装置。
【請求項４】
中心に位置する注目画素とこの注目画素の周囲に位置する複数の周辺画素とを含む所定の領域内で、前記注目画素の画素信号と前記複数の周辺画素それぞれの画素信号との差分を求める複数の差分器と、
前記複数の差分器より出力された正または負の差分値それぞれが入力され、入力値が正の第１の値と負の第２の値との間の範囲では入力値を出力し、入力値が前記第１の値を超えて正の第３の値以下であるときは入力値を減衰させた値を出力し、入力値が前記第２の値を超えて負の第４の値以上であるときは入力値を増幅させた値を出力し、入力値が前記第３及び第４の値を超えるときは０を出力する複数の非線形演算部と、
前記複数の非線形演算部からの出力値を全て加算する累積加算部と、
前記累積加算部からの正または負の出力値が入力され、入力値が正の第５の値と負の第６の値との間の範囲では入力値を出力し、入力値が前記第５の値を超えて正の第７の値以下であるときは入力値を減衰させた値を出力し、入力値が前記第６の値を超えて負の第８の値以上であるときは入力値を増幅させた値を出力し、入力値が前記第７及び第８の値を超えるときは０を出力するリミッタと、
前記リミッタからの出力値を前記周辺画素の数で平均値化する平均値化部と、
前記注目画素の画素信号と前記平均値化部の出力信号とを加算する加算器と
を備えることを特徴とする非線形ローパスフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像信号のビット精度を拡張する処理を行う映像信号処理装置及び非線形ローパスフィルタに係り、特に、映像の微弱な質感（テクスチャ）を保持することができ、映像信号にノイズが重畳していてもビット精度拡張処理の効果を得ることができる映像信号処理装置及び非線形ローパスフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルの表示分解能は従来８ビット程度であったが、近年、表示分解能が１０ビット以上の液晶パネルが登場しており、表示画像のコントラストも向上している。また、映像信号の処理技術の進歩に伴い、ノイズ低減処理や階調補正を行うことが当然のこととなってきている。液晶パネルに入力される映像信号はＤＶＤやハイビジョン放送等の８ビットで量子化されたデジタル映像信号であることが一般的である。表示分解能が１０ビットの液晶パネルに８ビットの映像信号を表示した場合には、８ビット量子化に起因する等高線状の階調縞が見えてしまい、滑らかな階調が表示できない場合がある。この現象は、ガンマ補正処理やコントラスト強調のような階調補正処理を行うとさらに顕著に現れる。
【０００３】
そこで、滑らかな階調を表示するために、映像信号のビット精度を拡張する処理を行う映像信号処理装置が種々提案されている。例えば特開２００４−０５４２１０号公報（特許文献１）には、グラデーション部を検出し、そのグラデーション部に下位ビットを付与してビット精度を拡張することが記載されている。特開２００７−１８１１８９号公報（特許文献２）には、階調縞が目立ちやすいグラデーション部を検出し、ビット精度の高い線形補間により望ましいグラデーションを得ることが記載されている。また、特開２００８−０４７９８６号公報（特許文献３）には、非線形ローパスフィルタやコアリング回路を用いて、映像信号のビット精度を拡張する処理を行う映像信号処理装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００４−０５４２１０号公報
【特許文献２】特開２００７−１８１１８９号公報
【特許文献３】特開２００８−０４７９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１，２に記載のようなグラデーション部を検出してビット精度を拡張する場合、グラデーション部を検出する際に誤検出が発生する。映像信号の最下位ビットよりも大きなノイズが重畳するとグラデーション部を検出できず、十分な効果が得られない。映像信号にノイズが重畳していた場合でも効果的にビット精度を拡張することができる映像信号処理装置が望まれる。また、肌の質感のような微弱な質感を保持することができる映像信号処理装置が望まれる。
【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、映像信号にある程度のノイズが重畳していても効果的にビット精度を拡張することができ、微弱な質感を減衰させるという弊害が少なく、質感を保持することができる映像信号処理装置を提供することを目的とする。
また、映像信号のビット精度を拡張する処理を行う映像信号処理装置に用いて好適な非線形ローパスフィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、第１の量子化ビット数のデジタル映像信号に非線形のローパスフィルタ処理を施して、前記第１の量子化ビット数より大きい第２の量子化ビット数精度の低周波成分信号を出力する非線形ローパスフィルタ（１）と、前記非線形ローパスフィルタより出力された前記低周波成分信号を前記第１の量子化ビット数精度に変換するビット精度変換部（３）と、前記デジタル映像信号と前記ビット精度変換部の出力信号とが互いの位相が揃えられた状態で入力され、前記デジタル映像信号から前記ビット精度変換部の出力信号を減算して前記第１の量子化ビット数精度の高低周波成分信号を出力する減算器（４）と、前記非線形ローパスフィルタより出力された前記低周波成分信号と前記減算器より出力された前記高低周波成分信号とを加算して出力する第１の加算器（５）とを備えることを特徴とする映像信号処理装置を提供する。
ここで、前記非線形ローパスフィルタ（１）は、中心に位置する注目画素とこの注目画素の周囲に位置する複数の周辺画素とを含む所定の領域内で、前記注目画素の画素信号と前記複数の周辺画素それぞれの画素信号との差分を求める複数の差分器（１２ａ〜１２ｘ）と、前記複数の差分器より出力された正または負の差分値それぞれが入力され、入力値が正の第１の値と負の第２の値との間の範囲では入力値を出力し、入力値が前記第１の値を超えて正の第３の値以下であるときは入力値を減衰させた値を出力し、入力値が前記第２の値を超えて負の第４の値以上であるときは入力値を増幅させた値を出力し、入力値が前記第３及び第４の値を超えるときは０を出力する複数の非線形演算部（１３ａ〜１３ｘ）と、前記複数の非線形演算部からの出力値を全て加算する累積加算部（１４）と、前記累積加算部からの出力値を前記周辺画素の数で平均値化する平均値化部（１６）と、前記注目画素の画素信号と前記平均値化部の出力信号とを加算する第２の加算器（１７）とを有することが好ましい。
また、前記累積加算部（１４）と前記平均値化部（１６）との間に、前記累積加算部からの正または負の出力値が入力されるリミッタ（１５）を備え、前記リミッタは、入力値が正の第５の値と負の第６の値との間の範囲では入力値を出力し、入力値が前記第５の値を超えて正の第７の値以下であるときは入力値を減衰させた値を出力し、入力値が前記第６の値を超えて負の第８の値以上であるときは入力値を増幅させた値を出力し、入力値が前記第７及び第８の値を超えるときは０を出力することが好ましい。
【０００７】
さらに、本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、中心に位置する注目画素とこの注目画素の周囲に位置する複数の周辺画素とを含む所定の領域内で、前記注目画素の画素信号と前記複数の周辺画素それぞれの画素信号との差分を求める複数の差分器（１２ａ〜１２ｘ）と、前記複数の差分器より出力された正または負の差分値それぞれが入力され、入力値が正の第１の値と負の第２の値との間の範囲では入力値を出力し、入力値が前記第１の値を超えて正の第３の値以下であるときは入力値を減衰させた値を出力し、入力値が前記第２の値を超えて負の第４の値以上であるときは入力値を増幅させた値を出力し、入力値が前記第３及び第４の値を超えるときは０を出力する複数の非線形演算部（１３ａ〜１３ｘ）と、前記複数の非線形演算部からの出力値を全て加算する累積加算部（１４）と、前記累積加算部からの正または負の出力値が入力され、入力値が正の第５の値と負の第６の値との間の範囲では入力値を出力し、入力値が前記第５の値を超えて正の第７の値以下であるときは入力値を減衰させた値を出力し、入力値が前記第６の値を超えて負の第８の値以上であるときは入力値を増幅させた値を出力し、入力値が前記第７及び第８の値を超えるときは０を出力するリミッタ（１５）と、前記リミッタからの出力値を前記周辺画素の数で平均値化する平均値化部（１６）と、前記注目画素の画素信号と前記平均値化部の出力信号とを加算する加算器（１７）とを備えることを特徴とする非線形ローパスフィルタを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の映像信号処理装置及び非線形ローパスフィルタによれば、映像信号にある程度のノイズが重畳していても効果的にビット精度を拡張することができ、微弱な質感を減衰させるという弊害が少なく、質感を保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の映像信号処理装置及び非線形ローパスフィルタについて、添付図面を参照して説明する。図１は本発明の映像信号処理装置の一実施形態を示すブロック図である。本実施形態においては、量子化ビット数８ビットの映像信号を１２ビット精度に拡張する場合を例とする。本発明は、８ビットを１２ビット精度に拡張する場合に限定されるものではなく、第１のビット数を有する映像信号を第１のビット数より多い第２のビット数精度に拡張するものであればよい。
【００１０】
図１において、８ビットの映像信号の画素信号は非線形ローパスフィルタ（非線形ＬＰＦ）１及び遅延器２に順次入力される。映像信号は輝度信号でも色信号でもよい。非線形ＬＰＦ１からは１２ビット精度の低周波成分信号が出力される。非線形ＬＰＦ１の具体的構成及び動作については後に詳述する。非線形ＬＰＦ１の出力信号はビット精度変換部３及び加算器５に入力される。ビット精度変換部３は、１２ビットにおける下位４ビットを四捨五入した上で下位４ビットを切り捨てることによって８ビットの信号として出力する。ビット精度変換部３の８ビットの出力信号は減算器４に入力される。
【００１１】
遅延器２は、入力された映像信号（画素信号）を非線形ＬＰＦ１及びビット精度変換部３における処理時間だけ遅延させる。遅延器２からの８ビットの画素信号は減算器４に入力される。これによって、減算器４に入力されるビット精度変換部３の出力信号と遅延器２より出力される画素信号とは互いの位相が一致する。減算器４は、遅延器２より出力された画素信号からビット精度変換部３の出力信号を減算することによって、８ビット精度の高周波成分信号を出力する。加算器５は、非線形ＬＰＦ１の出力信号と減算器４の出力信号とを加算して出力する。
【００１２】
この図１に示す映像信号処理装置の入力映像信号と出力映像信号とを比較すると、低周波成分信号のビット精度は８ビットから１２ビットに増大しているが、高周波成分信号は実質的に８ビットのままで変化しない。従って、全帯域の映像信号における処理としては、入力映像信号と出力映像信号とで８ビットＬＳＢが変化するのみとなり、大きな弊害が発生しにくい。低周波成分信号にエッジ成分が含まれるとエッジ成分が変化（減衰）し、映像全体の鮮鋭感が低下したり、質感が減退したりする。そこで、本実施形態では非線形ＬＰＦ１によって低周波成分信号にエッジ成分が含まれないようにしている。
【００１３】
次に、図２を用いて非線形ＬＰＦ１の具体的構成及び動作について説明する。図２において、領域内画素信号発生部１１は、一例として、図３に示すように、水平方向５画素、垂直方向５画素の計２５画素の領域内の画素信号を発生する。図３の画素Ｐ１１〜Ｐ１５，Ｐ２１〜Ｐ２５，Ｐ３１〜Ｐ３５，Ｐ４１〜Ｐ４５，Ｐ５１〜Ｐ５５における中央に位置する画素Ｐ３３が、映像信号処理装置による処理の対象となる注目画素である。ここでは領域を２５画素としたが、さらに多い画素としてもよい。また、必ずしも水平方向及び垂直方向に連続した画素の領域としなくてもよい。例えば全体で８１画素の領域における水平方向及び垂直方向に画素を間引いて２５画素の領域としてもよい。
【００１４】
図４は、図３に示す２５画素の画素信号を発生させるための領域内画素信号発生部１１の具体的構成例を示している。図４において、入力端子1100には画素信号が入力され、この画素信号は画素遅延器1101〜1104によって１画素ずつ順次遅延される。入力端子1100に入力された画素信号はラインメモリ1105によって１ライン分遅延される。ラインメモリ1105より出力された画素信号は画素遅延器1106〜1109によって１画素ずつ順次遅延され、ラインメモリ1110によってさらに１ライン分遅延される。ラインメモリ1110より出力された画素信号は画素遅延器1111〜1114によって１画素ずつ順次遅延され、ラインメモリ1115によってさらに１ライン分遅延される。
【００１５】
ラインメモリ1115より出力された画素信号は画素遅延器1116〜1119によって１画素ずつ順次遅延され、ラインメモリ1120によってさらに１ライン分遅延される。ラインメモリ1120より出力された画素信号は画素遅延器1121〜1124によって１画素ずつ順次遅延される。出力端子1125〜1129からは画素Ｐ５１〜Ｐ５５の画素信号が出力される。出力端子1130〜1134からは画素Ｐ４１〜Ｐ４５の画素信号が出力される。出力端子1135〜1139からは画素Ｐ３１〜Ｐ３５の画素信号が出力される。出力端子1140〜1144からは画素Ｐ２１〜Ｐ２５の画素信号が出力される。出力端子1145〜1149からは画素Ｐ１１〜Ｐ１５の画素信号が出力される。出力端子1137から出力される画素信号が注目画素Ｐ３３の画素信号である。
【００１６】
図２に戻り、領域内画素信号発生部１１より出力された注目画素Ｐ３３の画素信号は、２４個の差分器１２ａ〜１２ｘ及び加算器１７に供給される。差分器１２ａ〜１２ｘには、領域内画素信号発生部１１より出力された、注目画素Ｐ３３の画素信号以外の画素信号がそれぞれ供給される。差分器１２ａ〜１２ｘは、注目画素Ｐ３３の画素信号と他の２４画素それぞれの画素信号との差分をとって正または負の差分値を非線形演算部１３ａ〜１３ｘに供給する。
【００１７】
非線形演算部１３ａ〜１３ｘは、図５に示すように、入力信号が０からしきい値ａ，−ａまでの範囲では入力信号の値をそのまま出力し、しきい値ａからその２倍の値２ａまでの範囲では値２ａから入力信号の値を減じた値を出力し、しきい値−ａからその２倍の−２ａまでの範囲では値−２ａに入力信号の値を加えた値を出力し、値２ａ以上及び値−２ａ以下の場合は０を出力する。累積加算部１４は、非線形演算部１３ａ〜１３ｘの出力信号を全て加算する。なお、図２では、便宜上、符号Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ３３，Ｐ５４，Ｐ５５をそれぞれの画素からの画素信号を示す符号として付している。
【００１８】
ここでは、非線形演算部１３ａ〜１３ｘにおける非線形処理の特性を図５に示すように正方向及び負方向で三角形状としたが、台形状としてもよい。非線形処理の特性は図５に示すものに限定されるものではなく、入力値が正の第１の値（ａ）と負の第２の値（−ａ）との間の範囲では入力値を出力し、入力値が第１の値（ａ）を超えて正の第３の値（２ａ）以下であるときは入力値を減衰させた値を出力し、入力値が第２の値を超えて負の第４の値（−２ａ）以上であるときは入力値を増幅させた値を出力し、入力値が第３及び第４の値を超えるときは０を出力するものであればよい。
【００１９】
累積加算部１４の正または負の出力はリミッタ１５による制限を受けて、平均値化部１６に入力される。リミッタ１５における制限特性については後述する。平均値化部１６はリミッタ１５の出力を累積加算部１４における累積加算数である２４で除算することによって平均値を算出する。加算器１７は、注目画素Ｐ３３の画素信号と平均値化部１６より出力された平均値とを加算して出力する。
【００２０】
非線形ＬＰＦ１は、図２に示す構成によって、エッジ成分を除いた上でローパスフィルタをかけることができ、エッジ部への影響を小さく抑えることができる。特に、非線形演算部１３ａ〜１３ｘでは、値２ａ，−２ａの絶対値よりも大きな値を０にして、ローパスフィルタをかけないようにしているので、明確なエッジ成分に対する影響を極めて小さく抑えることができる。また、累積加算部１４への入力信号はしきい値ａ，−ａの絶対値が上限となるので、差分器１２ａ〜１２ｘからの差分値そのものを累積加算し、平均値化部１６で平均値化する場合と比較して、取り扱う数値が小さくなる。従って、非線形ＬＰＦ１をハードウェアにて構成した場合の回路規模は小さくなる。
【００２１】
ここで、リミッタ１５を設けている理由と、リミッタ１５における制限特性について説明する。上記のように、非線形ＬＰＦ１では明確なエッジ成分に対する影響を抑えることができるが、リミッタ１５を設けない場合には、次のような不具合が発生する可能性がある。即ち、８ビットの信号におけるＬＳＢから４，５程度（値4/256，5/256程度）の微弱な信号で表現されている肌のしわやそばかすのような質感、絵画のタッチのような微妙な表現がやや削がれてしまって、映像の品位を損なうおそれがある。リミッタ１５はこのような不具合を避けるために設けている。
【００２２】
図６に示すように、リミッタ１５は、一例として、入力信号が０からしきい値ｂ，−ｂまでの範囲では入力信号の値をそのまま出力し、しきい値ｂからその２倍の値２ｂまでの範囲では値２ｂから入力信号の値を減じた値を出力し、しきい値−ｂからその２倍の−２ｂまでの範囲では値−２ｂに入力信号の値を加えた値を出力し、値２ｂ以上及び値−２ｂ以下の場合は０を出力する。ここでは、リミッタ１５の制限特性を図６に示すように正方向及び負方向で三角形状としたが、台形状としてもよい。リミッタ１５の制限特性は図６に示すものに限定されるものではなく、入力値が正の第５の値（ｂ）と負の第６の値（−ｂ）との間の範囲では入力値を出力し、入力値が第５の値を超えて正の第７の値（２ｂ）以下であるときは入力値を減衰させた値を出力し、入力値が第６の値を超えて負の第８の値（−２ｂ）以上であるときは入力値を増幅させた値を出力し、入力値が第７及び第８の値を超えるときは０を出力するものであればよい。
【００２３】
図７〜図９を用いて、図３の領域における画像のパターンの例と、それぞれのパターンにおける累積加算部１４の出力値について説明する。図７（Ａ）は図３の画素Ｐ１１〜Ｐ１５，Ｐ２１〜Ｐ２５，Ｐ３１〜Ｐ３５，Ｐ４１〜Ｐ４５，Ｐ５１〜Ｐ５５における画素値（輝度値）を示しており、画素Ｐ３３のみが画素値１００でその他が全て画素値１０４となっている。この場合、図７（Ｂ）に示すように、画素Ｐ３３が孤立点となっており、明確なエッジではない微弱エッジの状態となっている。この図７の場合の累積加算部１４の出力値は４×２４で９６となる。
【００２４】
図８（Ａ）は、画素Ｐ１３，Ｐ２３，Ｐ３３，Ｐ４３，Ｐ５３が画素値１００でその他が全て画素値１０４となっている場合を示している。この場合、図８（Ｂ）に示すように、明確なエッジではない線状の微弱エッジの状態となっている。この図８の場合の累積加算部１４の出力値は４×２０＋０×４で８０となる。図９（Ａ）は、画素Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ４１，Ｐ４２，Ｐ５１，Ｐ５２が画素値１０１でその他が全て画素値１００となっている場合を示している。この場合、図９（Ｂ）に示すように、左側の２列と右側の３列とで画素値１の差を有する明確なグラデーション部となっている。この図９の場合の累積加算部１４の出力値は１×１０＋０×１４で１０となる。
【００２５】
これら図７〜図９より分かるように、累積加算部１４の出力値が比較的大きい場合、注目画素Ｐ３３はグラデーション部ではなく微弱エッジであると判断できる。図６に示すリミッタ１５の制限特性は、図７〜図９に示す微弱エッジ及びグラデーション部における累積加算部１４の出力値に基づいて最適な特性とすればよい。具体的には、累積加算部１４の出力値が大きい微弱エッジの場合に、平均値化部１６への入力が極めて小さい値や０になるようにリミッタ１５で制限する。累積加算部１４の出力値は、非線形ＬＰＦ１で演算する領域の画素数によって異なることになるので、しきい値ｂの値や出力信号を０とする入力信号の値（図６の例では値２ｂ）は、非線形ＬＰＦ１で演算する領域の画素数に応じて最適な値とすればよい。
【００２６】
ここで、図１０〜図１３を用いて図１の映像信号処理装置によるグラデーション部及び微弱エッジの信号波形の処理例について説明する。図１０はノイズが重畳していないグラデーション部の信号波形の場合の動作説明図である。図１０（Ａ）は信号レベルが８ビットのＬＳＢずつ増大して階段状となっているグラデーション部の信号波形を１次元的に示している。この図１０（Ａ）の信号波形に非線形ＬＰＦ１によって非線形ＬＰＦを施すと、図１０（Ｂ）となる。この図１０（Ｂ）の信号波形をビット精度変換部３によって８ビットにすると、図１０（Ｃ）となる。減算器４によって図１０（Ａ）と図１０（Ｃ）の信号波形の差分をとると、図１０（Ｄ）に示すように０となる。加算器５によって図１０（Ｂ）と図１０（Ｄ）の信号波形を加算すると、図１０（Ｅ）の信号波形となる。このように、グラデーション部では、非線形ＬＰＦ１による非線形ＬＰＦの処理が施される。
【００２７】
次に図１１及び図１２を用いて微弱エッジの信号波形の場合の処理について説明する。図１１はリミッタ１５によるリミッタ処理を行わない場合の動作説明図であり、図１２はリミッタ１５によるリミッタ処理を行う本実施形態の動作説明図である。図１１（Ａ）及び図１２（Ａ）は、線状の微弱エッジの信号波形を１次元的に示している。微弱エッジと他の部分との画素値の差は８ビットで４なる値である。まずリミッタ１５によるリミッタ処理を行わない図１１の場合、図１１（Ａ）の信号波形にリミッタ１５によるリミッタ処理を行わずに非線形ＬＰＦを施すと、図１１（Ｂ）となる。この図１１（Ｂ）の信号波形をビット精度変換部３によって８ビットにすると、図１１（Ｃ）となる。減算器４によって図１１（Ａ）と図１１（Ｃ）の信号波形の差分をとると、図１１（Ｄ）に示すような信号波形となる。加算器５によって図１１（Ｂ）と図１１（Ｄ）の信号波形を加算すると、図１１（Ｅ）の信号波形となる。
【００２８】
図１１より分かるように、リミッタ１５を設けない構成では、加算器５の出力波形は図１１（Ｅ）に示すように波形がなまってしまい鮮鋭感が低下する。
【００２９】
これに対して、リミッタ１５によるリミッタ処理を行う図１２の場合には、図１２（Ａ）の信号波形に非線形ＬＰＦ１によって非線形ＬＰＦを施すと、図１２（Ｂ）となる。この図１２（Ｂ）の信号波形をビット精度変換部３によって８ビットにすると、図１２（Ｃ）となる。減算器４によって図１２（Ａ）と図１２（Ｃ）の信号波形の差分をとると、図１２（Ｄ）に示すように０となる。加算器５によって図１２（Ｂ）と図１２（Ｄ）の信号波形を加算すると、図１２（Ｅ）の信号波形となる。微弱エッジの信号波形の場合の場合には、リミッタ１５によって累積加算部１４より出力される累積加算値を０とするので、非線形ＬＰＦ１の出力は原信号を保つ。従って、加算器５の出力波形は図１２（Ｅ）に示すように非線形ＬＰＦ１の影響を受けない。
【００３０】
図１３は、ランダムノイズが重畳したグラデーション部の信号波形の場合の動作説明図である。図１３（Ａ）はランダムノイズが重畳したグラデーション部の信号波形を１次元的に示している。この図１３（Ａ）の信号波形に非線形ＬＰＦ１によって非線形ＬＰＦを施すと、図１３（Ｂ）となる。この図１３（Ｂ）の信号波形をビット精度変換部３によって８ビットにすると、図１３（Ｃ）となる。減算器４によって図１３（Ａ）と図１３（Ｃ）の信号波形の差分をとると、図１３（Ｄ）に示すような信号波形となる。加算器５によって図１３（Ｂ）と図１３（Ｄ）の信号波形を加算すると、図１３（Ｅ）の信号波形となる。
【００３１】
図１３（Ｅ）から分かるように、図１３（Ｅ）に示す信号は、大局的な傾斜（即ち、低周波成分）が１２ビット精度となっており、この低周波成分に８ビット精度のノイズ成分（即ち、高周波成分）が重畳した信号となっている。本実施形態によれば、微弱な高周波成分が維持されるため、ランダムノイズのようなノイズ成分が維持されることになる。本実施形態の映像信号処理装置の後段でノイズのランダム性を利用してノイズ低減を行う例えばフレーム巡回型のノイズ低減装置を用いてノイズ低減処理を施せば、図１３（Ｆ）に示す信号が得られる。但し、このようなノイズ低減処理を施しても微弱エッジは保存される。
【００３２】
本実施形態では、上述のように、非線形ＬＰＦ１の出力は低周波成分信号、減算器４の出力は高周波成分信号であり、両者の信号を分離して処理している。ランダム性の強い信号は非線形ＬＰＦ１における累積加算によって打ち消されてしまうので、映像信号にある程度のノイズが重畳していても効果的にビット精度を拡張することが可能である。また、高周波成分信号に対してはそのまま非線形ＬＰＦ１の出力信号に加算しているので、微弱エッジを保持させることが可能となり、微弱な質感を減衰させるという弊害が少なく、質感を保持することが可能である。
【００３３】
上述した特許文献１，２に記載の発明では、グラデーション部を検出してビット拡張する構成であるので、グラデーション部にノイズが重畳してグラデーション部ではないと判断されてしまうと、ビット精度が拡張されない。実際のテレビジョン信号はノイズが重畳していることが多いため、特許文献１，２に記載の発明はビット精度の拡張処理の効果が乏しい。一方、本実施形態では、上記のようにノイズの影響をさほど受けることなく、ビット精度を拡張することができる。
【００３４】
本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。本発明はハードウェアで構成してもよく、ソフトウェアで構成してもよい。また、両者を混在させて構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１の非線形ローパスフィルタ１の具体的構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態で処理する画素信号の領域の例を示す図である。
【図４】図１の領域内画素信号発生部１１の具体的構成例を示すブロック図である。
【図５】図２の非線形演算部１３ａ〜１３ｘにおける非線形演算の特性例を示す図である。
【図６】図２のリミッタ１５におけるリミッタ特性の例を示す図である。
【図７】孤立点の微弱エッジの例を示す図である。
【図８】線状の微弱エッジの例を示す図である。
【図９】グラデーション部の例を示す図である。
【図１０】ノイズが重畳していないグラデーション部の信号波形の場合の動作説明図である。
【図１１】リミッタ処理を行わない場合の微弱エッジの信号波形の場合の動作説明図である。
【図１２】リミッタ処理を行う場合の微弱エッジの信号波形の場合の動作説明図である。
【図１３】ノイズが重畳したグラデーション部の信号波形の場合の動作説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  非線形ローパスフィルタ
２  遅延器
３  ビット精度変換部
４  減算器
５，１７  加算器
１１  領域内画素信号発生部
１２ａ〜１２ｘ  差分器
１３ａ〜１３ｘ  非線形演算部
１４  累積加算部
１５  リミッタ
１６  平均値化部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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