(57)【要約】【課題】所望の周波数帯域の細部画像に対する強調係数を適宜設定する画像処理装置では、入力画像によっては強調処理が不適切あるいは不十分となり、適正な画質の出力画像を得ることが不可能であった。【解決手段】入力画像（ＤＩＮ）の特定の周波数帯域近傍の成分を取り出した第１の中間画像（Ｄ１）を生成する中間画像生成手段（１）と、第１の中間画像（Ｄ１）を処理した第２の中間画像（Ｄ２）を生成する中間画像処理手段（２）と、入力画像（ＤＩＮ）と第２の中間画像（Ｄ２）を加算する加算手段（３）を有する。中間画像処理手段（２）は、中間画像（Ｄ１）の画素に応じて処理の内容を変化させる非線形処理手段（２Ａ）を含む。【選択図】図１
2010034959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像の特定の周波数帯域近傍の成分を取り出した第１の中間画像を生成する中間画像生成手段と、
前記第１の中間画像をもとに第２の中間画像を生成する中間画像処理手段と、
前記入力画像と前記第２の中間画像を加算する第１の加算手段とを有する画像処理装置において、
前記中間画像処理手段は、前記第１の中間画像の画素に応じて処理の内容を変化させる非線形処理手段を含む
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記中間画像生成手段は、前記入力画像の低周波数成分及び高周波数成分を除去して、所定の周波数成分のみを取り出すことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記中間画像生成手段は、
前記入力画像の高周波数成分のみを取り出した第１の高周波数成分画像を生成する第１の高周波数成分画像生成手段と、
前記第１の高周波数成分画像の低周波数成分のみを取り出す低周波数成分画像生成手段とを有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記非線形処理手段は、
前記第１の中間画像の各画素値を画素に応じて変化させた増幅率で増幅した非線形処理画像を生成するものであって、
前記中間画像処理手段は、
前記非線形処理画像の高周波数成分のみを取り出した第２の高周波数成分画像を生成する第２の高周波数成分画像生成手段と、
前記第１の中間画像と前記第２の高周波数成分画像を加算する第２の加算手段とをさらに有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記第１の高周波数成分画像生成手段は、
前記入力画像の各画素の水平方向近傍に存在する画素を用いて高周波数成分を取り出した第１の水平方向高周波数成分画像を生成する第１の水平方向高周波数成分画像生成手段と、
前記入力画像の各画素の垂直方向近傍に存在する画素を用いて高周波数成分を取り出した第１の垂直方向高周波数成分画像を生成する第１の垂直方向高周波数成分画像生成手段とを有し、
前記低周波数成分画像生成手段は、
前記第１の水平方向高周波数成分画像の低周波数成分のみを取り出した第１の水平方向中間画像を生成する水平方向低周波数成分画像生成手段と、
前記第１の垂直方向高周波数成分画像の低周波数成分のみを取り出した第１の垂直方向中間画像を生成する垂直方向低周波数成分画像生成手段と
を有することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記第１の中間画像が、
前記第１の水平方向中間画像および前記第１の垂直方向中間画像から成り、
前記非線形処理手段は、
前記第１の水平方向中間画像の各画素値を画素に応じて変化させた増幅率で増幅した水平方向非線形処理画像を生成する水平方向非線形処理手段と、
前記第１の垂直方向中間画像の各画素値を画素に応じて変化させた増幅率で増幅した垂直方向非線形処理画像を生成する垂直方向非線形処理手段とを有し、
前記第２の高周波数成分画像生成手段は、
前記水平方向非線形処理画像の高周波数成分のみを取り出した第２の水平方向高周波数成分画像を生成する第２の水平方向高周波数成分画像生成手段と、
前記垂直方向非線形処理画像の高周波数成分のみを取り出した第２の垂直方向高周波数成分画像を生成する第２の垂直方向高周波数成分画像生成手段とを有する
ことを特徴とする請求項５記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記水平方向非線形処理手段は、
前記第１の水平方向中間画像の画素値が正から負もしくは負から正へと変化する箇所をゼロクロス点として判定する水平方向ゼロクロス点判定手段と、
前記水平方向ゼロクロス点判定手段の判定結果に応じて前記第１の水平方向中間画像の各画素に対する増幅率を決定する水平方向信号増幅手段とを有し、
前記垂直方向非線形処理手段は、
前記第１の垂直方向中間画像の画素値が正から負もしくは負から正へと変化する箇所をゼロクロス点として判定する垂直方向ゼロクロス点判定手段と、
前記垂直方向ゼロクロス点判定手段の判定結果に応じて前記第１の垂直方向中間画像の各画素に対する増幅率を決定する垂直方向信号増幅手段とを有する
ことを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれかに記載の画像処理装置を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項９】
入力画像の特定の周波数帯域近傍の成分を取り出した第１の中間画像を生成する中間画像生成ステップと、
前記第１の中間画像をもとに第２の中間画像を生成する中間画像処理ステップと、
前記入力画像と前記第２の中間画像を加算する加算ステップとを有する画像処理方法において、
前記中間画像処理ステップは、前記第１の中間画像の画素に応じて処理の内容を変化させる非線形処理ステップを含む
ことを特徴とする画像処理方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の画像処理方法で処理された画像を表示する画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力画像に対し強調処理する画像処理装置及び方法、並びにこれらを用いた画像表示装置に関し、例えば入力画像として、元となる画像を拡大した拡大画像が入力された際に、高周波数成分の生成および加算をすることによって、解像感の高い出力画像を得るよう画像の強調処理を行うものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に画像を表す画像信号に対し適宜画像処理を施した後、画像を再生表示するということが行われている。
【０００３】
例えば特許文献１に記載された画像処理装置においては、多重解像度に変換された細部画像に対して、所望の周波数帯域の細部画像に対する強調係数をその所望の周波数帯域よりも低周波数帯域の細部画像の信号に基づいて設定することにより、所望の周波数帯域を強調している。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−４４６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、多重解像度に変換された細部画像に対して、所望の周波数帯域の細部画像に対する強調係数を適宜設定する画像処理装置では、入力画像によっては強調処理が不適切あるいは不十分となり、適正な画質の出力画像を得ることが不可能であった。
【０００６】
例えば、入力画像として拡大処理を受けた画像が入力される場合、入力画像の周波数スペクトルの高周波数成分側には、拡大処理前の画像の周波数スペクトルの一部が折り返した成分（折り返し成分）が現れる。したがって単純に高周波数成分を強調すると、この折り返し成分を強調してしまい、不適切な処理となる。また、周波数帯域を限定し、折り返し成分を含まない周波数帯域のみを強調すると、周波数スペクトルで考えた場合、高周波数成分側の強調を避けることになり、結果的に不十分な強調処理となってしまう。
【０００７】
また、入力画像としてノイズ処理を受けた画像が入力される場合、高周波数成分側の周波数スペクトルはノイズ処理によって失われている。したがって高周波数成分を取り出そうとしても、取り出すことができず、十分に画像の強調処理を行えないことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の画像処理装置は、
入力画像の特定の周波数帯域近傍の成分を取り出した第１の中間画像を生成する中間画像生成手段と、
前記第１の中間画像をもとに第２の中間画像を生成する中間画像処理手段と、
前記入力画像と前記第２の中間画像を加算する第１の加算手段とを有する画像処理装置において、
前記中間画像処理手段は、前記第１の中間画像の画素に応じて処理の内容を変化させる非線形処理手段を含む
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、入力画像がその周波数スペクトルにおいて、高周波数成分側に折り返し成分を含んでいる場合や、高周波数成分を十分に含んでいない場合でも十分に画像の強調処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による画像処理装置の構成を表す図であり、例えば画像表示装置の一部として用いることができる。
【００１１】
図示の画像処理装置は、中間画像生成手段１と、中間画像処理手段２と、加算手段３とを有する。
中間画像生成手段１は、入力画像ＤＩＮの特定の周波数帯域近傍の成分を取り出した中間画像（第１の中間画像）Ｄ２を生成する。
中間画像処理手段２は、第１の中間画像Ｄ２に後述する処理を行なった中間画像（第２の中間画像）Ｄ２を生成する。
加算手段３は、入力画像ＤＩＮと第２の中間画像Ｄ２を加算する。加算手段３による加算結果が出力画像ＤＯＵＴとして出力される。
【００１２】
中間画像生成手段１は、入力画像ＤＩＮから高周波数成分のみを取り出した画像（第１の高周波数成分画像）Ｄ１Ａを生成する高周波数成分画像生成手段１Ａと、画像Ｄ１Ａの低周波数成分のみを取り出した画像Ｄ１Ｂを生成する低周波数成分画像生成手段１Ｂとを備える。高周波数成分画像生成手段１Ａと低周波数成分画像生成手段１Ｂとで帯域通過フィルタ手段が構成されている。中間画像生成手段１からは画像Ｄ１Ｂが中間画像Ｄ１として出力される。
【００１３】
中間画像処理手段２は、中間画像Ｄ１に対し、後述する非線形処理を行った画像Ｄ２Ａを出力する非線形処理手段２Ａと、画像Ｄ２Ａの高周波数成分のみを取り出した画像Ｄ２Ｂを出力する高周波数成分画像生成手段２Ｂと、中間画像Ｄ１と画像Ｄ２Ｂを加算した画像Ｄ２Ｃを出力する加算手段２Ｃとを備える。中間画像処理手段２からは画像Ｄ２Ｃが中間画像Ｄ２として出力される。
【００１４】
以下、実施の形態１による画像処理装置の詳細な動作について説明を行う。
まず、中間画像生成手段１の詳細な動作について説明する。
【００１５】
まず、中間画像生成手段１は、高周波数成分画像生成手段１Ａにおいて、入力画像ＤＩＮの高周波数成分のみを取り出した画像Ｄ１Ａを生成する。高周波数成分の取り出しは、ハイパスフィルタ処理を行うことで可能である。なお、高周波数成分の取り出しは画像の水平方向、垂直方向それぞれについて行う。すなわち高周波数成分画像生成手段１Ａは、入力画像ＤＩＮに対し、水平方向のハイパスフィルタ処理を行って水平方向についてのみ高周波数成分を取り出した画像Ｄ１Ａｈを生成する水平方向高周波数成分画像生成手段１Ａｈと、垂直方向のハイパスフィルタ処理を行って垂直方向についてのみ高周波数成分を取り出した画像Ｄ１Ａｖを生成する垂直方向高周波数成分画像生成手段１Ａｖとを備え、画像Ｄ１Ａは画像Ｄ１Ａｈと画像Ｄ１Ａｖから成る。
【００１６】
次に、中間画像生成手段１は、低周波数成分画像生成手段１Ｂにおいて、画像Ｄ１Ａの低周波数成分のみを取り出した画像Ｄ１Ｂを生成する。低周波数成分の取り出しは、ローパスフィルタ処理を行うことで可能である。なお、低周波数成分の取り出しは水平方向、垂直方向それぞれについて行う。すなわち低周波数成分画像生成手段１Ｂは、画像Ｄ１Ａｈに対し水平方向のローパスフィルタ処理を行った画像Ｄ１Ｂｈを生成する水平方向低周波数成分画像生成手段１Ｂｈと、画像Ｄ１Ａｖに対し垂直方向のローパスフィルタ処理を行った画像Ｄ１Ｂｖを生成する垂直方向低周波数成分画像生成手段１Ｂｖとを備え、画像Ｄ１Ｂは画像Ｄ１Ｂｈと画像Ｄ１Ｂｖから成る。そして、中間画像生成手段１からは、画像Ｄ１Ｂが中間画像Ｄ１として出力される。なお、中間画像Ｄ１は、画像Ｄ１Ｂｈに相当する画像Ｄ１ｈ、及び画像Ｄ１Ｂｖに相当する画像Ｄ１ｖから成る。
【００１７】
次に、中間画像処理手段２の詳細な動作について説明する。
まず、中間画像処理手段２は、非線形処理手段２Ａにおいて、中間画像Ｄ１に対して後述する非線形処理を行った画像Ｄ２Ａを生成する。非線形処理は、水平方向、垂直方向それぞれについて行う。すなわち非線形処理手段２Ａは、画像Ｄ１Ｂｈに対して後述する非線形処理を行って画像Ｄ２Ａｈを生成する水平方向非線形処理手段２Ａｈと、画像Ｄ１Ｂｖに対して後述する非線形処理を行って画像Ｄ２Ａｖを生成する垂直方向非線形処理手段２Ａｖとを備え、画像Ｄ２Ａは画像Ｄ２Ａｈと画像Ｄ２Ａｖから成る。
【００１８】
非線形処理手段２Ａの動作についてさらに詳しく説明する。非線形処理手段２Ａは同様の構成を有する水平方向非線形処理手段２Ａｈ、及び垂直方向非線形処理手段２Ａｖを備える。ここで、水平方向非線形処理手段２Ａｈは水平方向の処理を行い、垂直方向非線形処理手段２Ａｖは垂直方向の処理を行う。
【００１９】
図２は水平方向非線形処理手段２Ａｈの構成を表す図である。水平方向非線形処理手段２Ａｈは、ゼロクロス判定手段３１１ｈと、信号増幅手段３１２ｈとを備える。なお、非線形処理手段２Ａｈには、画像Ｄ１ｈが入力画像ＤＩＮ３１１ｈとして入力される。
【００２０】
ゼロクロス判定手段３１１ｈは入力画像ＤＩＮ３１１ｈにおける画素値の変化を水平方向に沿って確認する。そして画素値が正の値から負の値あるいは負の値から正の値へと変化する箇所をゼロクロス点として捉え、信号Ｄ３１１ｈによってゼロクロス点の前後にある画素(前後において隣接する画素)の位置を信号増幅手段３１２ｈに伝達する。例えばゼロクロス点の左右に位置する画素がゼロクロス点の前後に位置する画素として認識される。
【００２１】
信号増幅手段３１２ｈは信号Ｄ３１１ｈをもとにゼロクロス点の前後にある画素(前後において隣接する画素)を特定し、ゼロクロス点の前後にある画素についてのみその画素値を増幅させた（絶対値を大きくした）非線形処理画像Ｄ３１２ｈを生成する。すなわち、ゼロクロス点前後にある画素の画素値に対しては増幅率を１より大きな値とし、それ以外の画素の画素値に対しての増幅率は１とする。
【００２２】
そして水平方向非線形処理手段２４ｈからは画像２４ｈとして非線形処理画像Ｄ３１２ｈが出力される。
【００２３】
図３は垂直方向非線形処理手段２Ａｖの構成を表す図である。垂直方向非線形処理手段２Ａｖは、ゼロクロス判定手段３１１ｖと、信号増幅手段３１２ｖとを備える。なお、非線形処理手段２Ａｖには、画像Ｄ１ｖが入力画像ＤＩＮ３１１ｖとして入力される。
【００２４】
ゼロクロス判定手段３１１ｖは入力画像ＤＩＮ３１１ｖにおける画素値の変化を垂直方向に沿って確認する。そして画素値が正の値から負の値あるいは負の値から正の値へと変化する箇所をゼロクロス点として捉え、信号Ｄ３１１ｖによってゼロクロス点の前後にある画素(前後において隣接する画素)の位置を信号増幅手段３１２ｖに伝達する。例えばゼロクロス点の上下に位置する画素がゼロクロス点の前後に位置する画素として認識される。
【００２５】
信号増幅手段３１２ｖは信号Ｄ３１１ｖをもとにゼロクロス点の前後にある画素(前後において隣接する画素)を特定し、ゼロクロス点の前後にある画素についてのみその画素値を増幅させた（絶対値を大きくした）非線形処理画像Ｄ３１２ｖを生成する。すなわち、ゼロクロス点前後にある画素の画素値に対しては増幅率を１より大きな値とし、それ以外の画素の画素値に対しての増幅率は１とする。
以上が非線形処理手段２Ａの動作である。
【００２６】
次に、中間画像処理手段２は、高周波数成分画像生成手段２Ｂにおいて、画像Ｄ２Ａの高周波数成分のみを取り出した画像Ｄ２Ｂを生成する。高周波数成分の取り出しは、ハイパスフィルタ処理を行うことで可能である。なお、高周波数成分の取り出しは画像の水平方向、垂直方向それぞれについて行う。すなわち高周波数成分画像生成手段２Ｂは、画像Ｄ２Ａｈに対し水平方向のハイパスフィルタ処理を行った画像Ｄ２Ｂｈを生成する水平方向高周波数成分画像生成手段２Ｂｈと、画像Ｄ２Ａｖに対し垂直方向のハイパスフィルタ処理を行った画像Ｄ２Ｂｖを生成する垂直方向高周波数成分画像生成手段２Ｂｖとを備え、画像Ｄ２Ｂは画像Ｄ２Ｂｈと画像Ｄ２Ｂｖから成る。
【００２７】
次に加算手段２Ｃは、中間画像Ｄ１と画像Ｄ２Ｂを加算して画像Ｄ２Ｃを生成する。なお、中間画像Ｄ１は画像Ｄ１ｈおよび画像Ｄ１ｖから成っており、画像Ｄ２Ｂは画像Ｄ２Ｂｈおよび画像Ｄ２Ｂｖから成っているので、中間画像Ｄ１と画像Ｄ２Ｂを加算するとは、画像Ｄ１ｈ、Ｄ１ｖ、Ｄ２Ｂｈ、Ｄ２Ｂｖの全てを加算することを意味する。そして中間画像処理手段２からは、画像Ｄ２Ｃが中間画像Ｄ２として出力される。
【００２８】
ここで、加算手段２Ｃでの加算処理は単純加算に限らず重み付け加算を用いてもよい。すなわち、画像Ｄ１ｈ、Ｄ１ｖ、Ｄ２Ｂｈ、Ｄ２Ｂｖの各々をそれぞれ異なる増幅率で増幅してから加算してもよい。
【００２９】
最後に加算手段３の動作について説明する。加算手段３は入力画像ＤＩＮと中間画像Ｄ２を加算した出力画像ＤＯＵＴを生成する。そして出力画像ＤＯＵＴが最終的な出力画像として、画像処理装置から出力される。
【００３０】
以下、本発明における画像処理装置を画像表示装置の一部として利用する例について説明する。この説明を通じて、本発明における画像処理装置の作用、効果も明らかなものとなるであろう。なお、以下の説明では特に断らない限り、符号Ｆｎは入力画像ＤＩＮのナイキスト周波数を表す。
【００３１】
図４は本発明における画像処理装置を利用した画像表示装置であり、モニタＵ３上に原画ＤＯＲＧに対応した画像が表示される。
【００３２】
画像拡大手段Ｕ１は、原画ＤＯＲＧの画像サイズがモニタＵ３の画像サイズより小さい場合、原画ＤＯＲＧを拡大した画像ＤＵ１を出力する。ここで画像を拡大する手段としては、バイキュービック法などを用いることができる。
【００３３】
本発明における画像処理装置Ｕ２は、画像ＤＵ１に対し、先に説明した処理を行った画像ＤＵ２を出力する。そしてモニタＵ８上には画像ＤＵ２が表示される。
【００３４】
以下、原画ＤＯＲＧは、水平方向、垂直方向ともその画素数がモニタＵ３の画素数の半分であるとして、まず画像拡大手段Ｕ１の動作、作用について説明を行う。
【００３５】
図５は画像拡大手段Ｕ１の構成および動作を表す図であり、画像拡大手段Ｕ１は水平方向ゼロ挿入手段Ｕ１Ａ、水平方向低周波数成分通過手段Ｕ１Ｂ、垂直方向ゼロ挿入手段Ｕ１Ｃ、及び垂直方向低周波数成分通過手段Ｕ１Ｄを備える。水平方向ゼロ挿入手段Ｕ１Ａは原画ＤＯＲＧの水平方向に関して画素値０を持つ画素を適宜挿入した画像ＤＵ１Ａを生成する。水平方向低周波数成分通過手段Ｕ１Ｂはローパスフィルタ処理により画像ＤＵ１Ａの低周波数成分のみを取り出した画像ＤＵ１Ｂを生成する。垂直方向ゼロ挿入手段Ｕ１Ｃは画像ＤＵ１Ｂの垂直方向に関して画素値０を持つ画素を適宜挿入した画像ＤＵ１Ｃを生成する。垂直方向低周波数成分通過手段ＤＵ１Ｄは画像ＤＵ１Ｃの低周波数成分のみを取り出した画像ＤＵ１Ｄを生成する。そして画像ＤＵ１Ｄが原画ＤＯＲＧを水平方向、垂直方向とも２倍した画像ＤＵ１として、画像拡大手段Ｕ１から出力される。
【００３６】
図６（Ａ）〜（Ｅ）は画像拡大手段Ｕ１の動作を詳しく説明するための図であり、図６（Ａ）は原画ＤＯＲＧを、図６（Ｂ）は画像ＤＵ１Ａを、図６（Ｃ）は画像ＤＵ１Ｂを、図６（Ｄ）は画像ＤＵ１Ｃを、図６（Ｅ）は画像ＤＵ１Ｄを表す。図６（Ａ）〜（Ｅ）に関して、四角(各升目)は画素を表し、その中に書かれた記号あるいは数値は各画素の画素値を表す。
【００３７】
水平方向ゼロ挿入手段Ｕ１Ａは図６（Ａ）に示す原画ＤＯＲＧに対して、水平方向の１画素につき１個、画素値０をもった画素を挿入し（即ち、原画ＤＯＲＧの水平方向に隣接する画素列相互間に一つの、画素値０の画素から成る画素列を挿入し）、図６（Ｂ）に示す画像ＤＵ１Ａを生成する。水平方向低周波数成分通過手段Ｕ１Ｂは図６（Ｂ）に示す画像ＤＵ１Ａに対して、ローパスフィルタ処理を施し、図６（Ｃ）に示す画像ＤＵ１Ｂを生成する。垂直方向ゼロ挿入手段Ｕ１Ｃは図６（Ｃ）に示す画像ＤＵ１Ｂに対して、垂直方向の１画素につき１個、画素値０をもった画素を挿入し（即ち、画像ＤＵ１Ｂの垂直方向に隣接する画素行相互間に一つの、画素値０の画素から成る画素行を挿入し）、図６（Ｄ）に示す画像ＤＵ１Ｃを生成する。垂直方向低周波数成分通過手段Ｕ１Ｄは図６（Ｄ）に示す画像ＤＵ１Ｃに対して、ローパスフィルタ処理を施し、図６（Ｅ）に示す画像ＤＵ１Ｄを生成する。以上の処理により原画ＤＯＲＧを水平方向、垂直方向とも２倍に拡大した画像ＤＵ１Ｄが生成される。
【００３８】
図７（Ａ）〜（Ｄ）は、画像拡大手段Ｕ１による処理の作用を周波数空間上で表したものであり、図７（Ａ）は原画ＤＯＲＧの周波数スペクトル、図７（Ｂ）は画像ＤＵ１Ａの周波数スペクトル、図７（Ｃ）は水平方向周波数成分通過手段Ｕ１Ｂの周波数応答、図７（Ｄ）は画像ＤＵ１Ｂの周波数スペクトルを表している。なお、図７（Ａ）〜（Ｄ）において横軸は水平方向の空間周波数を表す周波数軸であり、縦軸は周波数スペクトルもしくは周波数応答の強度を表している。なお原画ＤＯＲＧの画素数は入力画像ＤＩＮの半分となっており、言い換えると原画ＤＯＲＧのサンプリング間隔は入力画像ＤＩＮのサンプリング間隔の２倍になっている。したがって原画ＤＯＲＧのナイキスト周波数は入力画像ＤＩＮのナイキスト周波数の半分すなわち、Ｆｎ／２となる。
【００３９】
なお、図７（Ａ）〜（Ｄ）では表記を簡素にするため、１本の周波数軸しか用いていない。しかしながら、通常、画像データは２次元平面状に並んだ画素配列上に与えられた画素値から成り、その周波数スペクトルも水平方向の周波数軸および垂直方向の周波数軸で張られる平面上に与えられるものである。したがって原画ＤＯＲＧ等の周波数スペクトル等を正確に表すためには、水平方向の周波数軸および垂直方向の周波数軸の両方を記載する必要がある。しかしながらその周波数スペクトルの形状は通常、周波数軸上の原点を中心に等方的に広がったものであり、周波数軸１本で張られる空間上での周波数スペクトルを示しさえすれば、そこから周波数軸２本で張られる空間へ拡張して考察することは当業者にとって容易である。したがって以降の説明でも特に断らない限り、周波数空間上での説明は、１本の周波数軸で張られる空間を用いて行う。
【００４０】
まず、原画ＤＯＲＧの周波数スペクトルについて説明する。通常、自然画像が原画ＤＯＲＧとして入力されるがそのスペクトル強度は周波数空間の原点周辺に集中している。したがって原画ＤＯＲＧの周波数スペクトルは図７（Ａ）のように表すスペクトルＳＰＯのようになる。
【００４１】
次に、画像ＤＵ１Ａのスペクトル強度について説明する。画像ＤＵ１Ａは、原画ＤＯＲＧに対して、水平方向に１画素につき１画素、画素値０を持った画素を挿入することで生成される。このような処理を行うと周波数スペクトルには原画ＤＯＲＧのナイキスト周波数を中心にした折り返しが発生する。すなわち周波数±Ｆｎ／２を中心にスペクトルＳＰＯが折り返したスペクトルＳＰＭが発生するので、画像ＤＵ１Ａの周波数スペクトルは図７（Ｂ）のように表される。
【００４２】
次に、水平方向低周波数成分通過手段Ｕ１Ｂの周波数応答について説明する。水平方向低周波数成分通過手段Ｕ１Ｂはローパスフィルタによって実現されるので、その周波数応答は図７（Ｃ）に示すように周波数が高くなるほど低くなる。
【００４３】
最後に、画像ＤＵ１Ｂの周波数スペクトルについて説明する。図７（Ｂ）に示す周波数スペクトルを持った画像ＤＵ１Ａに対し、図７（Ｃ）に示した周波数応答を持ったローパスフィルタ処理を行うことで、画像ＤＵ１Ｂが得られる。したがって画像ＤＵ１Ｂの周波数スペクトルは画像ＤＵ１Ｂに示すように、スペクトルＳＰＭの強度がある程度落ちたスペクトルＳＰ２と、スペクトルＳＰＯの強度がある程度落ちたスペクトルＳＰ１から成る。なお一般に、ローパスフィルタの周波数応答は周波数が高くなるほど低くなる。従って、スペクトルＳＰ１の強度をスペクトルＳＰＯと比較すると、水平方向低周波数成分通過手段Ｕ１Ｂによって、高周波数成分側、すなわち周波数が±Ｆｎ／２近傍でのスペクトル強度が減少したものとなる。
【００４４】
また、画像拡大手段Ｕ１による処理のうち、垂直方向ゼロ挿入手段Ｕ１Ｃおよび垂直方向低周波数成分通過手段Ｕ１Ｄによる処理について、その周波数空間上での作用についての説明は省略するが、その処理の内容から、垂直方向の空間周波数を表す軸方向に対して、図７（Ａ）〜（Ｄ）を用いて説明した内容と同様の作用があることは容易に理解できる。すなわち、画像ＤＵ１Ｄの周波数スペクトルは、図７（Ｄ）に示した周波数スペクトルが２次元上に広がったものとなる。
【００４５】
また、以降の説明ではスペクトルＳＰ２のことを折り返し成分と呼ぶ。この折り返し成分は、画像上では、比較的高い周波数成分を持ったノイズあるいは偽の信号として現れる。そのようなノイズあるいは偽の信号としてオーバーシュートやジャギーあるいはリンギング等が挙げられる。
【００４６】
以下、本発明における画像処理装置の作用、効果について説明する。
図８（Ａ）〜（Ｅ）は入力画像ＤＩＮ（もしくは画像ＤＵ１）として原画ＤＯＲＧを拡大して得られた画像ＤＵ１Ｄが入力された場合の、入力画像ＤＩＮから中間画像Ｄ１を生成する際の作用、効果を模式的に表した図であり、図８（Ａ）は入力画像ＤＩＮの周波数スペクトルを、図８（Ｂ）は高周波数成分画像生成手段１の周波数応答を、図８（Ｃ）は低周波数成分画像生成手段２の周波数応答を、図８（Ｄ）は中間画像生成手段１の周波数応答を、図８（Ｅ）は中間画像Ｄ１の周波数スペクトルを表す。なお、図８（Ａ）〜（Ｅ）においても図７（Ａ）〜（Ｄ）と同様の理由で周波数軸は１本しか用いていない。
【００４７】
さらに図８（Ａ）〜（Ｅ）では、空間周波数が０以上となる範囲でのみ周波数スペクトルあるいは周波数応答の強度を表しているが、以下の説明での周波数スペクトルあるいは周波数応答は、周波数軸上の原点を中心に対称的な形状となる。したがって説明に用いる図は、空間周波数が０以上となる範囲のみを示したもので十分である。
【００４８】
まず、入力画像ＤＩＮの周波数スペクトルについて説明する。画像ＤＵ１Ｄが入力画像ＤＩＮとして入力されるので、入力画像ＤＩＮの周波数スペクトルは図８（Ａ）に示すように、周波数スペクトルは図７（Ｄ）で説明したものと同じ形状となり、原画ＤＯＲＧのスペクトルＳＰＯの強度がある程度落ちたスペクトルＳＰ１と折り返し成分となるスペクトルＳＰ２から成る。
【００４９】
次に、高周波数成分画像生成手段１Ａの周波数応答について説明する。高周波数成分画像生成手段１Ａはハイパスフィルタにより構成されているので、その周波数応答は図８（Ｂ）に示すように周波数が低くなるほど低くなる。
【００５０】
次に、低周波数成分画像生成手段１Ｂの周波数応答について説明する。低周波数成分画像生成手段１Ｂはローパスフィルタにより構成されているので、その周波数応答は図８（Ｃ）に示すように周波数が高くなるほど低くなる。
【００５１】
次に、中間画像生成手段１の周波数応答について説明する。入力画像ＤＩＮが持つ周波数成分のうち、図８（Ｄ）に示された低周波数成分側の領域ＲＬ１の周波数成分については、中間画像生成手段１内の高周波数成分画像生成手段１Ａで弱められる。一方、図８（Ｄ）に示された高周波数成分側の領域ＲＨ１の周波数成分については、中間画像生成手段１内の低周波数成分画像生成手段１Ｂで弱められる。したがって、中間画像生成手段１の周波数応答は、図８（Ｄ）に示すように、低周波数成分側の領域ＲＬ１と高周波数成分側の領域ＲＨ１によって帯域を制限された中間の領域ＲＭ１にピークを持ったものとなる。
この中間の領域ＲＭ１は、原画ＤＯＲＧに画素値０を持った画素を挿入することに伴って発生される折り返し成分を含まないものであり、原画ＤＯＲＧのナイキスト周波数Ｆｎ／２以下の領域の一部を占める。
【００５２】
次に、中間画像Ｄ１の周波数スペクトルについて説明する。図８（Ａ）に示す周波数スペクトルを持つ入力画像ＤＩＮが、図８（Ｄ）に示した周波数応答を持つ中間画像生成手段１を通過することで、中間画像Ｄ１が得られる。そして中間画像生成手段１の周波数応答は、低周波数成分側の領域ＲＬ１と高周波数成分側の領域ＲＨ１によって帯域制限された中間の領域ＲＭ１にピークを持ったものなので、中間画像Ｄ１の周波数スペクトルは、入力画像ＤＩＮの周波数スペクトルのうち、低周波数成分側の領域ＲＬ１と高周波数成分側の領域ＲＨ１に含まれる部分の強度が弱くなったものとなる。従って中間画像Ｄ１は入力画像ＤＩＮの持つ高周波数成分から折り返し成分となるスペクトルＳＰ１を取り除いたものとなる。すなわち中間画像生成手段１には、入力画像ＤＩＮのもつ高周波数成分から折り返し成分となるスペクトルＳＰ１を取り除いた中間画像Ｄ１を生成するという効果がある。
【００５３】
図９（Ａ）〜（Ｃ）は中間画像処理手段２の作用、効果を表した図であり、図９（Ａ）は非線形処理画像Ｄ２Ａの周波数スペクトルを、図９（Ｂ）は高周波数成分画像２Ｂの周波数応答を、図９（Ｃ）は画像Ｄ２Ｂの周波数スペクトルを表す。なお、図９（Ａ）〜（Ｃ）では、図８（Ａ）〜（Ｅ）と同様の理由で、空間周波数が０以上となる範囲でのみ周波数スペクトルあるいは周波数応答の強度を表している。
【００５４】
後述するように非線形処理画像Ｄ２Ａでは、高周波数成分側の領域ＲＨ２に相当する高周波数成分が生成される。図９（Ａ）はその様子を模式的に表した図である。画像Ｄ２Ｂは非線形処理画像Ｄ２Ａが高周波数成分画像生成手段２Ｂを通過することで生成される。高周波数成分画像生成手段２Ｂはハイパスフィルタで構成されており、その周波数応答は図９（Ｂ）に示すように周波数が高くなるほど高いものとなる。従って画像Ｄ２Ｂの周波数スペクトルは図９（Ｃ）に示すように非線形処理画像Ｄ２Ａの周波数スペクトルから低周波数成分側の領域ＲＬ２に相当する成分を取り除いたものとなる。言い換えると、非線形処理手段２Ａには高周波数成分側の領域ＲＨ２に相当する高周波数成分を生成する効果があり、高周波数成分画像生成手段２Ｂには非線形処理手段２Ａで生成された高周波数成分のみを取り出す効果がある。
【００５５】
上記の作用、効果についてさらに詳しく説明する。
図１０（Ａ）〜（Ｃ）及び図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、ステップエッジと、ステップエッジをサンプリングした際に得られる相連続する画素の信号の値を示す図である。
図１０（Ａ）はステップエッジと、サンプリング間隔Ｓ１を表しており、図１０（Ｂ）はステップエッジをサンプリング間隔Ｓ１でサンプリングした際に得られる信号を表しており、図１０（Ｃ）は図１０（Ｂ）に表された信号の高周波数成分を表している。一方、図１１（Ａ）はステップエッジとサンプリング間隔Ｓ１より間隔の広いサンプリング間隔Ｓ２を表しており、図１１（Ｂ）はステップエッジをサンプリング間隔Ｓ２でサンプリングした際に得られる信号を表しており、図１１（Ｃ）は図１１（Ｂ）に表された信号の高周波数成分を表している。なお、以下の説明ではサンプリング間隔Ｓ２の長さはサンプリング間隔Ｓ１の長さの半分であるとする。
【００５６】
図１０（Ｃ）、図１１（Ｃ）に表されるようにステップエッジの中央は高周波数成分を表した信号においてゼロクロス点Ｚとして現れる。また、高周波数成分を表した信号のゼロクロス点Ｚの近傍での傾きは、サンプリング間隔が短いほど急になり、かつゼロクロス点Ｚ近傍での局所的な最大値、最小値を与える点の位置も、サンプリング間隔が短いほどゼロクロス点Ｚに近づく。
【００５７】
すなわち、サンプリング間隔が変わっても、エッジ近傍において高周波数成分を表す信号のゼロクロス点の位置は変化しないが、サンプリング間隔が小さくなるほど（あるいは解像度が上がるほど）エッジ近傍での高周波数成分の傾きは急になり、局所的な最大値、最小値を与える点の位置はゼロクロス点に近づく。
【００５８】
図１２（Ａ）〜（Ｆ）はステップエッジをサンプリング間隔Ｓ２でサンプリングした信号が２倍に拡大された後、本発明における画像処理装置に入力されるときの、中間画像生成手段１および中間画像処理手段２の動作を表している。なお、先に述べた通り、中間画像生成手段１および中間画像処理手段２の内部の処理は水平方向、垂直方向のそれぞれについて行われるのでその処理は一次元的に行われる。したがって図１２（Ａ）〜（Ｆ）では一次元信号を用いて処理の内容を表している。
【００５９】
図１２（Ａ）は、図１１（Ｂ）と同様に、ステップエッジをサンプリング間隔Ｓ２でサンプリングした信号である。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）に表した信号を２倍に拡大した信号である。すなわち、原画ＤＯＲＧに図１２（Ａ）に示すようなエッジが含まれる場合、入力画像ＤＩＮとして図１２（Ｂ）に示すような信号が入力される。なお、信号を２倍に拡大するとサンプリング間隔は拡大前の半分になるため、図１２（Ｂ）に表した信号のサンプリング間隔は図１０（Ａ）〜（Ｃ）中のサンプリング間隔Ｓ１と同じになる。また、図１２（Ａ）において座標Ｐ３で表される位置はエッジ信号の低輝度側の境界部分であり、座標Ｐ４で表される位置はエッジ信号の高輝度側の境界部分である。
【００６０】
図１２（Ｃ）は図１２（Ｂ）に表した信号の高周波数成分を表した信号、すなわち高周波数成分画像生成手段１Ａから出力される画像Ｄ１Ａに相当する信号である。なお、画像Ｄ１Ａは、入力画像ＤＩＮの高周波数成分を取り出したものなので、その中には折り返し成分も含まれている。
【００６１】
図１２（Ｄ）は図１２（Ｃ）に表した信号の低周波数成分を表した信号、すなわち低周波数成分画像生成手段１Ｂから出力される画像Ｄ１Ｂに相当する信号である。なお先に述べたとおり画像Ｄ１Ｂが中間画像Ｄ１として出力されるので、図１２（Ｄ）は中間画像Ｄ１にも相当する。図１２（Ｄ）に示すとおり、中間画像Ｄ１においてゼロクロス点Ｚ近傍の局所的な最小値は座標Ｐ３に、局所的な最大値は座標Ｐ４に表れ、その様子は図１１（Ｃ）に示した、ステップエッジをサンプリング間隔Ｓ２でサンプリングした信号から取り出した高周波数成分と一致する。また、画像Ｄ１Ａに含まれていた折り返し成分は、低周波数成分画像生成手段１Ｂで行うローパスフィルタ処理によって取り除かれる。
【００６２】
図１２（Ｅ）は、図１２（Ｄ）に表した信号に対する非線形処理手段２Ａに入力された際の出力信号、すなわち、中間画像Ｄ１が入力された場合に非線形処理手段２Ａから出力される画像Ｄ２Ａを表している。非線形処理手段２Ａではゼロクロス点Ｚの前後の座標Ｐ１、Ｐ２の信号値が増幅される。したがって、画像Ｄ２Ａは図１２（Ｅ）に示すように座標Ｐ１、Ｐ２での信号値の大きさが他の値に比べ大きくなり、ゼロクロス点Ｚ近傍で、局所的な最小値の現れる位置が座標Ｐ３からよりゼロクロス点Ｚに近い座標Ｐ１に、局所的な最大値の現れる位置が座標Ｐ４からよりゼロクロス点Ｚに近い座標Ｐ１へと変化する。これは非線形処理手段２Ａにおける、ゼロクロス点Ｚ前後の画素の値を増幅するという非線形処理によって、高周波数成分が生成されたことを意味する。このように画素ごとに適応的に増幅率を変える、あるいは画素に応じて処理の内容を適宜変えることで、高周波数成分を生成することが可能になる。すなわち非線形処理手段２Ａには、中間画像Ｄ１には含まれない高周波数成分、すわなち、図９（Ａ）に示した高周波数成分側の領域ＲＨ２に相当する高周波数成分を生成する効果がある。
【００６３】
図１２（Ｆ）は図１２（Ｅ）に表した信号の高周波数成分を表した信号、すなわち高周波数成分画像生成手段２Ｂから出力される画像Ｄ２Ｂに相当する信号である。図１２（Ｆ）に示すとおり、画像Ｄ２Ｂにおいてゼロクロス点Ｚ近傍の局所的な最小値は座標Ｐ１に、最大値は座標Ｐ２に表れ、その様子は図１０（Ｃ）に示した、ステップエッジをサンプリング間隔Ｓ１でサンプリングした信号から取り出した高周波数成分と一致する。これは非線形処理手段２Ａにおいて生成された高周波数成分が高周波数成分画像生成手段２Ｂによって取り出され、画像Ｄ２Ｂとして出力されることを意味する。また、取り出された画像Ｄ２Ｂはサンプリング間隔Ｓ１に対応した周波数成分を含む信号であるといえる。言い換えると、高周波数成分画像生成手段２Ｂには非線形処理手段２Ａで生成された高周波数成分のみを取り出す効果がある。
【００６４】
加算手段２Ｃでは中間画像Ｄ１と画像Ｄ２Ｂを加算し画像Ｄ２Ｃを生成する。先に述べたとおり中間画像Ｄ１は入力画像ＤＩＮの持つ高周波数成分から折り返し成分を取り除いたものであり、図８（Ｅ）に示すように原画ＤＯＲＧのナイキスト周波数近傍の高周波数成分に対応している。図７（Ｄ）で説明したとおり、原画ＤＯＲＧのナイキスト周波数近傍のスペクトル強度は画像拡大手段Ｕ１での拡大処理によって弱められているので、中間画像Ｄ１を加算することで、拡大処理によって弱められたスペクトル強度を補うことができる。また、中間画像Ｄ１から、折り返し成分は取り除かれているので、オーバーシュートやジャギーあるいはリンギングといった偽の信号を強調することはない。一方、画像Ｄ２Ｂはサンプリング間隔Ｓ１に対応した高周波数成分である。したがって画像Ｄ２Ｃを加算することで原画ＤＯＲＧのナイキスト周波数以上の帯域の高周波数成分を与えることがでるので、画像の解像感を増すことができる。したがって中間画像Ｄ１と画像Ｄ２Ｂを加算した画像Ｄ２Ｃを入力画像ＤＩＮに加算することで、折り返し成分を強調することなく高周波数成分を加算することが可能となり、画像の解像感を高めることが可能となる。
【００６５】
加算手段３では画像Ｄ２Ｃが中間画像Ｄ２として入力画像ＤＩＮに加算される。したがって、折り返し成分に起因するオーバーシュートやジャギーあるいはリンギング等の増加を抑えつつ高周波数成分を加算し、画像の解像感を高めることができる。
【００６６】
さらに、本発明における画像処理装置では、中間画像生成手段１および中間画像処理手段２において、画像の水平方向に関する処理、垂直方向に関する処理を並列に行っているので、画像の水平方向のみ、あるいは垂直方向のみに限らず任意の方向に関して上記の効果を得ることができる。
【００６７】
また、本発明における画像処理装置では周波数空間で考えて原点からＦｎに渡る周波数帯域のうち、原画ＤＯＲＧのナイキスト周波数±Ｆｎ／２近傍（あるいは特定の周波数帯域）に入力画像ＤＩＮが持っている成分をもとに、ナイキスト周波数±Ｆｎ近傍の高周波数成分に対応した画像Ｄ２Ｂを生成している。したがって、なんらかの理由で、入力画像ＤＩＮにおいて、ナイキスト周波数±Ｆｎ近傍の周波数成分が失われていたとしても、画像Ｄ２Ｂにより、ナイキスト周波数±Ｆｎ近傍の周波数成分を与えることが可能になる。
【００６８】
なお、特定の周波数帯域として用いる箇所は、±Ｆｎ／２近傍に限定されるものではない。すなわち高周波数成分画像生成手段１Ａおよび低周波数成分画像生成手段１Ｂの周波数応答を適宜変更することで、利用する周波数帯域を変更することができる。
【００６９】
上記の説明ではナイキスト周波数近傍Ｆｎ近傍の周波数成分が失われる例として画像の拡大処理を挙げたが、入力画像ＤＩＮに対してナイキスト周波数Ｆｎ近傍の周波数成分が失われる原因はそれに限らず、他にもノイズ除去処理等が考えられる。したがって本発明における画像処理装置の用途は画像拡大処理後に限定されるものではない。
【００７０】
実施の形態２．
図１３は本発明の実施の形態２による画像処理方法を示すフロー図であり、本発明の実施の形態２による画像処理方法は、中間画像生成ステップＳＴ１、中間画像処理ステップＳＴ２、及び加算ステップＳＴ３により実現される。
【００７１】
中間画像生成ステップＳＴ１は図１４に示すように、高周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ａ、及び低周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ｂを含む。
【００７２】
高周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ａは水平方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ａｈ、及び垂直方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ａｖを含み、低周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ｂは水平方向低周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ｂｈ、及び垂直方向高周波巣成分画像ＳＴ１Ｂｖを含む。
【００７３】
中間画像処理ステップＳＴ２は図１５に示すように、非線形処理ステップＳＴ２Ａ、高周波数成分画像生成ステップＳＴ２Ｂ、及び加算ステップＳＴ２Ｃを含む。
【００７４】
非線形処理ステップＳＴ２Ａは水平方向非線形処理ステップＳＴ２Ａｈ、及び垂直方向非線形処理ステップＳＴ２Ａｖを含み、高周波数成分画像生成ステップＳＴ２Ｂは水平方向高周波数成分通過ステップＳＴ２Ｂｈ、及び垂直方向高周波数成分通過ステップＳＴ２Ｂｖを含む。
【００７５】
水平方向非線形処理ステップＳＴ２Ａｈは図１６に示すように、ゼロクロス判定ステップＳＴ３１１ｈ、及び信号増幅ステップＳＴ３１２ｈを含み、垂直方向非線形処理ステップＳＴ２Ａｖは図１７に示すように、ゼロクロス判定ステップＳＴ３１１ｖ、及び信号増幅ステップＳＴ３１２ｖを含む。
【００７６】
まず、図１４のフローに従って中間画像生成ステップＳＴ１の動作について説明する。
高周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ａでは、図示しない画像入力ステップにて入力された入力画像ＤＩＮに対し、以下のような処理が行われる。まず、水平方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ａｈでは、水平方向のハイパスフィルタ処理によって、入力画像ＤＩＮから水平方向の高周波数成分を取り出した画像Ｄ１Ａｈを生成する。垂直方向高周波数成分画像ステップＳＴ１Ａｖでは、垂直方向のハイパスフィルタ処理によって、入力画像ＤＩＮから垂直方向の高周波数成分を取り出した画像Ｄ１Ａｖを生成する。すなわち、高周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ａは、高周波数成分画像生成手段１Ａと同様の処理を行い、入力画像ＤＩＮから、画像Ｄ１Ａｈおよび画像Ｄ１Ａｖから成る画像Ｄ１Ａを生成する。この動作は高周波数成分画像生成手段１Ａと同等である。
【００７７】
低周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ｂでは、画像Ｄ１Ａに対し、以下のような処理が行われる。まず、水平方向低周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ｂｈでは、水平方向のローパスフィルタ処理によって、画像Ｄ１Ａｈから水平方向の低周波数成分を取り出した画像Ｄ１Ｂｈを生成する。垂直方向低周波数成分画像生成ステップＳＴＢｖでは、垂直方向のローパスフィルタ処理によって、画像Ｄ１Ａｖから垂直方向の低周波数成分を取り出した画像Ｄ１Ｂｖを生成する。すなわち、低周波数成分画像生成ステップＳＴ１Ｂは、低周波数成分画像生成手段１Ｂと同様の処理を行い、画像Ｄ１Ａから、画像Ｄ１Ｂｈおよび画像Ｄ１Ｂｖから成る画像Ｄ１Ｂを生成する。この動作は低周波数成分画像生成手段１Ｂと同等である。
【００７８】
以上が中間画像生成ステップＳＴ１の動作であり、中間画像生成ステップＳＴ１は画像Ｄ１Ｂｈを画像Ｄ１ｈとし、画像Ｄ１Ｂｖを画像Ｄ１ｖとし、画像Ｄ１ｈおよび画像Ｄ１ｖから成る中間画像Ｄ１を出力する。以上の動作は中間画像生成手段１と同等である。
【００７９】
次に図１５〜１７に従って中間画像処理ステップＳＴ２の動作について説明する。
まず、非線形処理ステップＳＴ２Ａでは中間画像Ｄ１に対し、以下のような処理を行う。
【００８０】
まず、水平方向非線形処理ステップＳＴ２Ａｈでは、図１６に示すフローに従った処理で画像Ｄ１ｈから画像Ｄ２Ａｈを生成する。図１６に示すフローでの処理は以下の通りである。まず、ゼロクロス判定ステップＳＴ３１１ｈでは、画像Ｄ１ｈにおける画素値の変化を水平方向に沿って確認する。そして画素値が正の値から負の値あるいは負の値から正の値へと変化する箇所をゼロクロス点として捉え、ゼロクロス点の左右に位置する画素を信号増幅ステップＳＴ３１２ｈに通知する。信号増幅ステップＳＴ３１２ｈでは画像Ｄ１ｈについて、ゼロクロス点の左右に位置すると通知された画素の画素値を増幅し、その画像を画像Ｄ２Ａｈとして出力する。すなわち、非線形処理ステップＳＴ２Ａｈは、画像Ｄ１ｈに対し、水平方向非線形処理手段２Ａｈと同様の処理を行い、画像Ｄ２Ａｈを生成する。
【００８１】
次に、垂直方向非線形処理ステップＳＴ２Ａｖでは、図１７に示すフローに従った処理で画像Ｄ１ｖから画像Ｄ２Ａｖを生成する。図１７に示すフローでの処理は以下の通りである。まず、ゼロクロス判定ステップＳＴ３１１ｖでは、画像Ｄ１ｖにおける画素値の変化を垂直方向に沿って確認する。そして画素値が正の値から負の値あるいは負の値から正の値へと変化する箇所をゼロクロス点として捉え、ゼロクロス点の上下に位置する画素を信号増幅ステップＳＴ３１２ｖに通知する。信号増幅ステップＳＴ３１２ｖでは画像Ｄ１ｖについて、ゼロクロス点の上下に位置すると通知された画素の画素値を増幅し、その画像を画像Ｄ２Ａｖとして出力する。すなわち、非線形処理ステップＳＴ２Ａｖは、画像Ｄ１ｖに対し、垂直方向非線形処理手段２Ａｖと同様の処理を行い、画像Ｄ２Ａｖを生成する。
【００８２】
以上が非線形処理ステップＳＴ２Ａの動作であり、非線形処理ステップＳＴ２Ａは画像Ｄ２Ａｈおよび画像Ｄ２Ａｖから成る画像Ｄ２Ａを生成する。その動作は非線形処理手段２Ａと同等である。
【００８３】
次に、高周波数成分画像生成ステップＳＴ２Ｂでは画像Ｄ２Ａに対し、以下の様な処理を行う。
【００８４】
まず、水平方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ２Ｂｈでは、画像Ｄ２Ａｈに対し水平方向のハイパスフィルタ処理を行った画像Ｄ２Ｂｈを生成する。すなわち、水平方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ２Ｂｈは、水平方向高周波数成分画像生成手段２Ｂｈと同様の処理を行う。
【００８５】
次に、垂直方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ２Ｂｖでは、画像Ｄ２Ａｖに対し垂直方向のハイパスフィルタ処理を行った画像Ｄ２Ｂｖを生成する。すなわち、垂直方向高周波数成分画像生成ステップＳＴ２Ｂｖは、垂直方向高周波数成分画像生成手段２Ｂｖと同様の処理を行う。
【００８６】
以上が高周波数成分画像生成ステップＳＴ２Ｂの動作であり、高周波数成分画像生成ステップＳＴ２Ｂは画像Ｄ２Ｂｈおよび画像Ｄ２Ｂｖから成る画像Ｄ２Ｂを生成する。その動作は高周波数成分画像生成手段２Ｂと同等である。
【００８７】
加算ステップＳＴ２Ｃは画像Ｄ２Ｂと中間画像Ｄ１を加算して画像Ｄ２Ｃを生成する。この際、画像Ｄ２ＢとＤ１の加算は重み付け加算でもよい。この動作は加算手段２Ｃと同等である。
【００８８】
以上が中間画像処理ステップＳＴ２の動作であり、中間画像処理ステップＳＴ２は画像Ｄ２Ｃを中間画像Ｄ２として出力する。この動作は中間画像処理手段２と同等である。
【００８９】
加算ステップＳＴ３は入力画像ＤＩＮと中間画像Ｄ２を加算し、出力画像ＤＯＵＴを生成する。そして出力画像ＤＯＵＴが本発明における画像処理方法の最終出力画像として出力される。すなわち、加算ステップＳＴ３の動作は加算手段３の動作と同等である。
以上が本発明における画像処理方法の動作である。
【００９０】
本発明における画像処理方法の動作はその説明から明らかなように、本発明の実施の形態１における画像処理装置と同等である。したがって本発明における画像処理方法は、本発明の実施の形態１における画像処理装置と同様の効果を持つ。また、上記の画像処理方法で処理された画像を、図４に示す画像表示装置で表示することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施の形態１による画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の水平方向非線形処理手段２Ａｈの構成を示すブロック図である。
【図３】図１の垂直方向非線形処理手段２Ａｖの構成を示すブロック図である。
【図４】図１の画像処理装置を用いた画像表示装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図４の画像拡大手段Ｕ１の構成を示すブロック図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｅ）は、図４の画像拡大手段Ｕ１の動作を示す画素配置図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｄ）は、図４の画像拡大手段Ｕ１の動作を示す周波数応答図及び周波数スペクトル図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｅ）は、図１の中間画像生成手段１の動作を示す周波数応答図及び周波数スペクトル図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）は、中間画像処理手段２の動作を示す周波数応答図及び周波数スペクトル図である。。
【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）は、ステップエッジとステップエッジをサンプリング間隔Ｓ１でサンプリングしたときに得られる、相連続する画素の信号の値を示す図である。
【図１１】（Ａ）〜（Ｃ）は、ステップエッジとステップエッジをサンプリング間隔Ｓ２でサンプリングしたときに得られる、相連続する画素の信号の値を示す図である。
【図１２】（Ａ）〜（Ｆ）は、図１の中間画像生成手段１および中間画像処理手段２の動作を示す、相連続する画素の信号の値を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態２による画像処理方法を示すフロー図である。
【図１４】図１３の中間画像生成ステップＳＴ１における処理を示すフロー図である。
【図１５】図１３の中間画像処理ステップＳＴ２における処理を示すフロー図である。
【図１６】図１５の水平方向非線形処理ステップＳＴ２Ａｈにおける処理を示すフロー図である。
【図１７】図１５の垂直方向非線形処理ステップＳＴ２Ａｖにおける処理を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００９２】
１  中間画像生成手段、  ２  中間画像処理手段、  ３  加算手段、  Ｄｉｎ  入力画像、  Ｄｏｕｔ  出力画像。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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