【手続補正書】
【提出日】平成16年12月10日(2004.12.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  画像処理装置、画像処理方法、および画像表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  入力画像を表す画像データに補間演算処理を行うことにより、上記入力画像の画素数を変換する画像処理装置であって、
上記入力画像を構成する画素データの変化パターンを検出する変化パターン検出手段と、
上記変化パターンに基づいて、上記入力画像を補間する補間画素の密度を上記画素データの変化に応じて調整するための倍率変化量を求め、当該倍率変化量を用いて上記補間画素の各々の変換倍率を求める変換倍率制御手段と、
上記変換倍率に基づいて上記補間画素の各々の補間位置を求め、当該補間位置における補間演算により上記補間画素の画素データを算出する補間演算手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】  上記変化パターン検出手段は、隣接する画素データの比較結果に基づいて上記変化パターンを検出することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】  上記変換倍率制御手段は、任意に設定される基準変換倍率を上記倍率変化量を用いて調整することにより上記変換倍率を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項４】  入力画像の輪郭を補正して出力する画像処理装置であって、
上記入力画像を構成する画素データの変化パターンを検出する変化パターン検出手段と、
上記変化パターンに基づいて、上記入力画像の輪郭部を補正する補間画素の密度を上記画素データの変化に応じて調整するための倍率変化量を求め、当該倍率変化量を用いて上記補間画素の各々の変換倍率を求める変換倍率制御手段と、
上記変換倍率に基づいて上記補間画素の各々の補間位置を求め、当該補間位置における補間演算により上記補間画素の画素データを算出する補間演算手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】  補間演算手段は、変換倍率の逆数を水平および／または垂直方向に累積加算することにより、上記補間画素の水平および／または垂直方向における補間位置を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項６】  請求項１〜５のいずれか１項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７】  入力画像を表す画像データに補間演算処理を行うことにより、上記入力画像の画素数を変換する画像処理方法であって、
上記入力画像を構成する画素データの変化パターンを検出する工程と、
上記変化パターンに基づいて、上記入力画像を補間する補間画素の密度を上記画素データの変化に応じて調整するための倍率変化量を求め、当該倍率変化量を用いて上記補間画素の各々の変換倍率を求める工程と、
上記変換倍率に基づいて上記補間画素の各々の補間位置を求め、当該補間位置における補間演算により上記補間画素の画素データを算出する工程とを備えたことを特徴とする画像処理方法。
【請求項８】  上記変化パターンを、隣接する画素データの比較結果に基づいて検出することを特徴とする請求項７に記載の画像処理方法。
【請求項９】  任意に設定される基準変換倍率を上記倍率変化量を用いて調整することにより上記変換倍率を求めることを特徴とする請求項７〜８のいずれか１項に記載の画像処理方法。
【請求項１０】  入力画像の輪郭を補正して出力する画像処理方法であって、
上記入力画像を構成する画素データの変化パターンを検出する工程と、
上記変化パターンに基づいて、上記入力画像の輪郭部を補正する補間画素の密度を上記画素データの変化に応じて調整するための倍率変化量を求め、当該倍率変化量を用いて上記補間画素の各々の変換倍率を求める工程と、
上記変換倍率に基づいて上記補間画素の各々の補間位置を求め、当該補間位置における補間演算により上記補間画素の画素データを算出する工程とを備えたことを特徴とする画像処理方法。
【請求項１１】  変換倍率の逆数を水平および／または垂直方向に累積加算することにより、上記補間画素の水平および／または垂直方向における補間位置を算出することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、元画像データから新たな画像データを生成する、例えばデジタル画像を任意の倍率に拡大あるいは縮小するのに用いられる画像処理装置および画像表示装置、画像処理方法および画像表示方法に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は、従来の画素数変換方法で画素数を３倍に変換した場合を示す図である。図において横軸は、画像の水平位置または垂直位置を示し、縦軸は、画像データのレベル（明るさ）を示す。水平方向と垂直方向の画素数の変換は、動作が同じであるので、水平方向の画素数変換の動作のみ説明する。
【０００３】
図１４のように入力画像データが平坦部（ｈ）とレベル変化（輪郭）部（ｊ、ｋ）で構成されている場合、平坦部（ｈ）もレベル変化部（ｊ、ｋ）も一律に３倍に変換されるため、レベル変化部は、ｊ１、ｋ１のように滑らかなレベル変化に変換される。
【０００４】
図１５および図１６は、従来の画素数変換方法の詳細な動作を説明する図である。図においてｐ（ｎ）、ｐ（ｎ＋１）は入力画像データの隣接した２画素、ｑ（ｍ）は出力画像データの１画素、Ｆ（ｘ）は画素数変換に用いるフィルタのレスポンス特性の一例である。
【０００５】
ｐ（ｎ）とｐ（ｎ＋１）の距離を１とし、出力画像ｑ（ｍ）がｐ（ｎ）から距離ｒの位置の場合、出力画像ｑ（ｍ）は以下の式により求められる。
ｑ（ｍ）＝Ｆ（ｒ）×ｐ（ｎ）＋Ｆ（１−ｒ）×ｐ（ｎ＋１）
【０００６】
図１６に示したように出力画像データの画素ごと（ｑ１からｑ７）に上記演算を実施することで画素数を変換することができる。
【０００７】
上記実施の説明では、フィルタのレスポンス特性として図１５に示した線形フィルタを用いた場合を示したが、図１７のようなレスポンス特性のフィルタを用いて、輪郭部（ｊ１、ｋ１）の鮮鋭度を改善する場合もある。
【０００８】
また、図１８に示すように複数のレスポンス特性のフィルタを用意し、画像に応じて切り替える方式が、特開平９−２６６５３１号公報に開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の画像処理方法は、以上のように構成されているので、画像を拡大する場合に輪郭部分の鮮鋭度の低下や鮮鋭度を改善するために新たにアンダーシュート（プリシュート）やオーバーシュートが発生し、また、画像を縮小する場合に輪郭部の画素が欠けるなどのいわゆる輪郭部の画質劣化が発生するといった問題点がある。
【００１０】
また、画像に応じてフィルタを切り替えることで、フィルタの切り替わり部分で画像の連続性が損なわれるといった問題点もある。
【００１１】
この発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、例えば画像表示を行うに際し任意の倍率に変倍する場合、画像の連続性を損なわずに画像の鮮鋭度を保った（特に、輪郭部の画質劣化を抑えた）画像処理を行うことを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像処理装置は、入力画像を表す画像データに補間演算処理を行うことにより、上記入力画像の画素数を変換する画像処理装置であって、
上記入力画像を構成する画素データの変化パターンを検出する変化パターン検出手段と、
上記変化パターンに基づいて、上記入力画像を補間する補間画素の密度を上記画素データの変化に応じて調整するための倍率変化量を求め、当該倍率変化量を用いて上記補間画素の各々の変換倍率を求める変換倍率制御手段と、
上記変換倍率に基づいて上記補間画素の各々の補間位置を求め、当該補間位置における補間演算により上記補間画素の画素データを算出する補間演算手段とを備えたものである。
【００１３】
また、本発明に係る画像処理装置は、入力画像の輪郭を補正して出力する画像処理装置であって、
上記入力画像を構成する画素データの変化パターンを検出する変化パターン検出手段と、
上記変化パターンに基づいて、上記入力画像の輪郭部を補正する補間画素の密度を上記画素データの変化に応じて調整するための倍率変化量を求め、当該倍率変化量を用いて上記補間画素の各々の変換倍率を求める変換倍率制御手段と、
上記変換倍率に基づいて上記補間画素の各々の補間位置を求め、当該補間位置における補間演算により上記補間画素の画素データを算出する補間演算手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、各実施の形態に説明するものは、画像の変化パターンを検出する変化パターン検出手段と画像を任意の倍率に変換する画素数変換手段を有し、画像データの変化パターンに応じて変換倍率を制御することでレベル変化部に対応する新たな画像データを生成するようにしたものである。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における画像処理方法を説明するための説明図である。
図において横軸は、画像の水平位置あるいは垂直位置、縦軸は、画像データのレベル（明るさ）を示している。また、図中上段は、入力画像データ、下段は、前記入力画像データを拡大した場合を示している。
【００１６】
次に動作について説明する。
画素数の変換において、垂直画素数の変換と水平画素数の変換は、同様の動作によって実現されるので、ここでは、水平画素数の変換の動作について説明する。
【００１７】
入力画像データから画像のレベルの変化を検出し、平坦部（期間ａ）とレベル変化部に相当する輪郭部（期間ｂおよびｃ）を判別する（以降、簡単のためレベル変化部を輪郭部として説明する）。
【００１８】
さらに輪郭部は、画像のレベルが変化する前部（期間ｂ）および後部（期間ｃ）を判別する（この場合、入力画像データが元画像データであり、例えば水平方向や垂直方向のような表示画面上の一方向に連続する複数の画素に対応する。この元画像データ間のレベル変化より、元画像データにおける輪郭部を検出する（レベル変化検出工程）。ここで検出された輪郭部は複数の領域に分けられる）。
【００１９】
なお、後に詳述するように、レベル変化検出を行うと共にレベル変化の形態を表わす極性情報も出力されるように構成される（ここまでの動作を行う部分までが画像データ比較工程）。
【００２０】
判別された画像の平坦部ａは、一定の変換倍率ｎで画素数を変換する。ここで、一定の変換倍率ｎとは、画像のフォーマット変換や画像を任意の倍率で拡大あるいは縮小するために必要な任意の倍率である。画像のフォーマット変換の一例として、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）の出力フォーマットの１つである６４０画素×４８０ラインの画像を１０２４画素×７６８ラインの画像に変換する場合、変換倍率ｎは、１．６倍である。
【００２１】
一方、画像の輪郭部（期間ｂおよびｃ）では、画像の変化量に応じて変換倍率を制御する。すなわち、複数の領域に分けられた輪郭部では、それぞれの領域に対応する新たな画像データを生成する際の生成条件（ここでいう生成条件とは、例えば、変換倍率である）が異なる。より具体的には、輪郭の前部ｂは、平坦部ａより高い倍率で変換し、後部ｃは、平坦部ａより低い倍率で画素数を変換する（画像データ比較工程により得られる極性情報に基づいて輪郭部に対応する元画像データからレベル変化（輪郭）部に対応する新たな画像データを生成する際の生成条件を生成する生成条件生成工程、生成条件に基づいてレベル変化（輪郭）部に対応する元画像データからレベル変化（輪郭）部に対応する新たな画像データを生成する画像データ生成工程を含む）。
【００２２】
図２は、入力画像データを縮小する場合を示した図である。画像の平坦部ａは、一定の変換倍率で縮小し、輪郭の前部ｂは、平坦部ａより高い倍率で変換し、輪郭の後部ｃは、平坦部ａより低い倍率で変換する（輪郭部が複数の領域に分けられ、それぞれの領域に対応する生成条件を異ならせている、あるいは生成条件が異なっている）。この場合、複数の領域の内の、少なくとも隣接する２つの領域に関して異なっていることが必要である。
【００２３】
上記動作を画像の水平方向と垂直方向に実施することで、画素数を変換することができる。
【００２４】
なお、水平方向の画素数変換と垂直方向の画素数変換は、順次実施することも同時に実施することもできる。
【００２５】
また、水平方向の変換倍率と垂直方向の変換倍率は、互いに異なる倍率でも良い。
【００２６】
なお、以上に説明した動作は、表示画面上の水平方向について説明しているが、垂直方向に同様の動作を施せば、垂直方向の画像処理を実現できる。
【００２７】
また、表示画面上の水平方向（垂直方向）について輪郭部を検出した場合には、水平方向（輪郭部の検出が垂直方向の場合には垂直方向）における新たな画像データの生成条件を出力するが、輪郭検出を行う場合に水平方向（垂直方向）に対応する互いに隣接する３個または５個の元画像データ間のレベル変化を検出すると、処理が単純化され、装置を簡略化することができる。
【００２８】
以下、さらに図面を参照しながら、より詳細な形態について説明する。
図３は、この発明の実施の形態１における画像表示装置を表す図である。図において、１は画像信号の入力端子、２は同期信号の入力端子、３はＡ／Ｄ変換手段、４は画像調整手段、５は入力された元画像データを記憶するメモリ手段、６は画素数変換器、７は画像調整手段、８はＤ／Ａ変換手段、９は表示手段、１０は制御手段である。
【００２９】
画像信号と同期信号が入力端子１、２に入力される。制御手段１０は、入力端子２に入力された同期信号を基準に所定の周波数のサンプリングクロックと画像調整手段４以降を制御するクロックやタイミング信号を発生する。Ａ／Ｄ変換手段３は、入力端子１に入力された画像信号を制御手段１０が出力したサンプリングクロックでサンプリングし、デジタルの画像データに変換する。Ａ／Ｄ変換手段３で変換された画像データは、画像調整手段４に入力され、所望の画像調整が施される。
【００３０】
ここで、所望の画像調整とは、例えばメモリ手段５以降を３原色のデータとして処理するに際し、入力画像信号として輝度信号と色信号とが入力される場合やコンポジット信号が入力される場合は、輝度信号と色信号とから３原色のデータへの変換やコンポジット信号から３原色のデータへの変換、あるいは、その逆に３原色の信号が入力され、メモリ手段５以降を輝度信号と色信号とで処理する場合は、３原色のデータから処理に適した形式のデータへの変換などが考えられる。さらに、明るさやコントラストの調整など、画素数変換とは独立した任意の画像調整が施されても良い。
【００３１】
画像調整手段４で処理された画像データは、メモリ手段５に一時的に記憶される（記憶工程）。ここで、メモリ手段５は、以降の画素数変換に必要な画素を記憶できるだけ（少なくとも２ライン以上）の容量を持つ。
【００３２】
次に、制御手段１０の制御によって、メモリ手段５から所定のタイミングで画像データが読み出されるが、必ずしもサンプリングクロックと同一のタイミングでなくても良く、表示手段９を制御するのに必要な任意の周波数で読み出すことができる。
【００３３】
メモリ手段５から読み出された画像データＰｉは、画素数変換器６に入力され、前述したように、画像の輪郭部において、画像のレベルの変化量に応じて変換倍率が制御されながら画素数の変換が行われ、変換後の画像データＰｏが出力される。
【００３４】
画素数変換器６が出力した画像データは、画像調整手段７に入力され、所望の画像調整が施される。ここで、所望の画像調整とは、明るさ、コントラスト、彩度の調整や階調制御などの画素数変換に独立した各種処理および補正や、表示手段９に入力するための信号形式の変換などが含まれる。
【００３５】
画像調整手段７で処理された画像データは、Ｄ／Ａ変換手段８に入力され、アナログの画像信号に変換される。Ｄ／Ａ変換手段８で変換された画像信号は、表示手段９に入力され、制御手段１０の制御により所定のタイミングで表示される。
【００３６】
なお、図３では、Ｄ／Ａ変換手段８でアナログの画像信号に変換して、表示手段９に入力する構成について示したが、表示手段９がデジタルの画像データを直接入力して表示できる場合は、Ｄ／Ａ変換手段８を省略することができる（この表示手段９における動作が表示工程に対応する）。
【００３７】
次に、画素数変換器６のより詳細な動作について説明する。
ここで画素数変換器６は水平、垂直のそれぞれの方向に独立に画素数変換を行うように構成して良いが、ここでは垂直方向および水平方向の両方向に対して画素数変換を行う場合について説明する。
【００３８】
図４は、この発明の実施の形態１における画素数変換器６の詳細な構成を示す図である。
図において、１１は垂直画素数変換手段、１２は垂直変化パターン検出手段、１３は垂直変換倍率制御手段、１４は水平画素数変換手段、１５は水平変化パターン検出手段、１６は水平変換倍率制御手段である。
【００３９】
垂直変化パターン検出手段１２は、画像データＰｉの垂直方向の元画像データのレベルの変化パターンを検出して、垂直変化パターン検出結果ｖｄ１を出力する。ここで、画像データＰｉは、図３に示したメモリ手段５から読み出された画像データで、垂直画素数変換手段１１および垂直変化パターン検出手段１２が必要とする複数の画素で構成される。
【００４０】
垂直変換倍率制御手段１３は、垂直変化パターン検出手段１２が出力する垂直変化パターン検出結果ｖｄ１から垂直方向の変換倍率ｖｃ１を求め、垂直画素数変換手段１１に出力する。垂直画素数変換手段１１は、垂直方向の変換倍率ｖｃ１に基づいて入力画像の垂直方向の画素数を変換し、変換結果Ｐｖを出力する。
【００４１】
次に、水平変化パターン検出手段１５は、垂直画素数変換手段１１が出力した画像データＰｖの水平方向の変化パターンを検出して、水平変化パターン検出結果ｈｄ１を出力する。水平変換倍率制御手段１６は、水平変化パターン検出手段１５が出力する水平変化パターン検出結果ｈｄ１から水平方向の変換倍率ｈｃ１を求め、水平画素数変換手段１４に出力する。水平画素数変換手段１４は、水平方向の変換倍率ｈｃ１に基づいて入力画像の水平方向の画素数を変換し、変換結果Ｐｏを出力する。
【００４２】
上述の説明においては、垂直および水平の両方向に画素数変換を施す構成例について述べたが、以下では画素数変換の動作について述べる。なお、理解し易くするために水平方向の画素数変換の動作について説明する。
【００４３】
図４に示す構成において、垂直変化パターン検出手段１２、水平変化パターン検出手段１５は輪郭検出手段として機能し、垂直変換倍率制御手段１３、水平変換倍率制御手段１６は生成条件生成手段として機能し、垂直画素数変換手段１１、水平画素数変換手段１４は画像データ生成手段として機能する（もちろん、垂直、水平のいずれか一方のデータ処理のための構成、例えば垂直方向に対する新たな画像データ生成においては、垂直変化パターン検出手段１２、垂直変換倍率制御手段１３、垂直画素数変換手段１１のみによって画像処理系が構成されていても良く、水平方向に関しても同様である）。
【００４４】
なお、図３、４に示した構成を参照して説明したが、メモリ手段５から出力される画像データＰｉに対して、垂直変化パターン検出手段１２の直前に雑音除去のための低域濾波器（ローパスフィルタ：ＬＰＦ）を設けても良い。この場合、垂直画素数変換手段１１には画像データＰｉをそのまま入力し、垂直変化パターン検出手段１２にはこの直前に設けられるＬＰＦの出力を入力する。このようにすると、画像データＰｉ上に存在する雑音を輪郭部として処理することがなくなり、輪郭部のみ的確に処理することが可能となる（この場合には、垂直変化パターン検出手段１２およびＬＰＦにより輪郭検出手段が構成される）。
【００４５】
もちろん、このようなＬＰＦは水平変化パターン検出手段１５の直前に配置することもでき、垂直方向のデータ処理と同様の効果を水平方向に対して得ることができる（この場合には、水平変化パターン検出手段１５およびＬＰＦにより輪郭検出手段が構成される）。もちろん垂直方向、水平方向のいずれか一方向、あるいは両方向に対してこれらの構成を採用することが可能である。
【００４６】
なお、以上の説明においては、垂直方向には垂直変化パターン検出手段１２あるいはその前段にＬＰＦを設けるものについて述べたが、垂直変換倍率制御手段１３の前段がバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）であっても同様の効果を期待できる（これは言うまでもなく、水平方向に対しても同様の構成を採用すれば同様の効果を得ることができる）。この場合には、垂直変化パターン検出手段１２およびＢＰＦ（あるいは水平変化パターン検出手段１５およびＢＰＦ）により輪郭検出手段が構成される。
【００４７】
図５は、この発明の実施の形態１における水平変化パターン検出手段１５の詳細な構成を示す図である。
図において、１７および１８は画像データを水平方向に対応する画像データ単位（１画素分）で遅延する画像データ遅延手段、１９および２０は２個の画像データのレベルを比較する画像データ比較手段、２１は画像データ比較結果処理手段である。
【００４８】
画像データ遅延手段１７は入力された画像データＰｖを水平方向に対する画像データ単位（ここでは、水平方向の１画素分）遅延し、１画素遅延画素データＰｄ１を出力する。画像データ遅延手段１８は、画像データ遅延手段１７の１画素遅延画素データＰｄ１を水平方向に対する画像データ単位遅延し（すなわち、画像データ遅延手段１７および画像データ遅延手段１８を経由することにより、最大、水平方向の２画素分の遅延となる）、２画素遅延画素データＰｄ２を出力する。
【００４９】
ここで、入力された画像データＰｖは、水平方向に対する画像データ単位に遅延されていないので０画素遅延画素データＰｄ０（Ｐｄ０＝Ｐｖ）と称すると、２画素、１画素および０画素遅延画像データＰｄ２、Ｐｄ１およびＰｄ０は、表示画面上の水平方向に対応する互いに隣接する３個の元画像データの、第１画素（Ｐｄ２）、第２画素（Ｐｄ１）および第３画素（Ｐｄ０）の入力画像データに相当することになる。
【００５０】
画像データ比較手段１９には、表示画面上の水平方向に対応する互いに隣接する３個の元画像データのうち第１画素（Ｐｄ２）および第２画素（Ｐｄ１）の画像データが図中の入力（ｂ）、（ａ）にそれぞれ入力され、第１画素と第２画素間（第一区間）の画像データのレベルを比較し、比較結果ｈｃｏｍｐ１を出力する。
【００５１】
画像データ比較手段２０には、表示画面上の水平方向に対応する互いに隣接する３個の元画像データのうち第２画素（Ｐｄ１）および第３画素（Ｐｄ０）の画像データが図中の入力（ｂ）、（ａ）にそれぞれ入力され、第２画素と第３画素間（第二区間）の画像データのレベルを比較し、比較結果ｈｃｏｍｐ２を出力する。
【００５２】
図６は、画像データ比較手段１９、２０の動作を説明する図である。
図６中の、横軸は図５に示した画像データ比較手段１９、２０それぞれに示した入力（ａ）、縦軸は図５に示した画像データ比較手段１９、２０それぞれに示した入力（ｂ）の画像データのレベル（画像データの値）を示している。なお、図では、各入力（ａ）、（ｂ）において８ｂｉｔ（すなわち０〜２５５階調）の入力が行われる例を示している。
【００５３】
画像データ比較手段１９、２０は、入力（ａ）、（ｂ）間のレベルの大小比較を行い、図６に示す様に比較結果（＋）、（０）または（−）を出力する。すなわち、入力（ｂ）のレベル＞入力（ａ）のレベル＋ｄの時に比較結果（＋）を、入力（ａ）のレベル−ｄ≦入力（ｂ）のレベル≦入力（ａ）のレベル＋ｄの時に比較結果（０）を、入力（ｂ）のレベル＜入力（ａ）のレベル−ｄの時に比較結果（−）を出力する。ここで、ｄは画像データのレベルの大小比較をする際の不感帯の幅を決定する値であり、入力（ａ）、（ｂ）の画像データの間にレベル差があっても、その差が＋ｄから−ｄの範囲の時には、比較結果（０）を各々出力する（＋ｄから−ｄの範囲を不感帯と称し、以下の記述では±ｄと表現する場合もある）。
【００５４】
この場合の不感帯±ｄは、例えば画像データにノイズが含まれている時に、そのノイズにより水平変化パターン検出手段１５がノイズをパターンの変化として検出しないように設定する。
【００５５】
表１は、実施の形態１における画像データ比較結果処理手段２１の動作を説明するために元画像データの変化パターン比較結果ｈｃｏｍｐ１，ｈｃｏｍｐ２、出力される水平変化パターンｈｄ１および水平変換倍率ｈｃ１を示している。
【００５６】
【表１】
2002158869.tif 000001
【００５７】
ここで、画像データ比較手段１９、２０の各比較結果出力ｈｃｏｍｐ１およびｈｃｏｍｐ２は、表示画面上の水平方向に対応する互いに隣接する３個の元画像データの第１画素と第２画素間（第一区間）、および第２画素と第３画素間（第二区間）に対応する元画像データ間の状態変化（極性変化）をそれぞれ検出することに相当する。
【００５８】
そして、画像データ比較結果処理手段２１は、表１に示した元画像データ間における変化パターンに従い、これら第一区間の画素間における比較結果出力ｈｃｏｍｐ１（第１の極性情報）および第二区間の画素間における比較結果出力ｈｃｏｍｐ２（第２の極性情報）の組み合わせに応じて水平変化パターンｈｄ１を出力する。
【００５９】
表１を参照すると理解できるように、元画像データの変化パターンは基本的に９つの場合（水平変化パターンｈｄ１がＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、ＨおよびＪの場合）に分類することができる。
【００６０】
すなわち、
ａ）３つの画素間に亙ってレベル変動を生じていない場合（水平変化パターンｈｄ１がＡ。変換倍率にはｎが与えられる）。
ｂ）第一区間でレベル変化を生じないが第二区間でレベル増加を生じる場合（水平変化パターンｈｄ１がＢ。変換倍率にはｎ＋αが与えられる）。
【００６１】
ｃ）第一区間でレベル変化を生じないが第二区間でレベル減少を生じる場合（水平変化パターンｈｄ１がＣ。変換倍率にはｎ＋αが与えられる）。
ｄ）第一区間でレベル増加を生じ第二区間でレベル変化を生じない場合（水平変化パターンｈｄ１がＤ。変換倍率にはｎ−αが与えられる）。
【００６２】
ｅ）第一区間でレベル減少を生じ第二区間でレベル変化を生じない場合（水平変化パターンｈｄ１がＥ。変換倍率にはｎ−αが与えられる）。
ｆ）第一区間および第二区間でレベル増加を生じる場合（水平変化パターンｈｄ１がＦ。変換倍率にはｎが与えられる）。
【００６３】
ｇ）第一区間および第二区間でレベル減少を生じる場合（水平変化パターンｈｄ１がＧ。変換倍率にはｎが与えられる）。
ｈ）第一区間でレベル増加を生じ第二区間でレベル減少を生じる場合（水平変化パターンｈｄ１がＨ。変換倍率にはｎが与えられる）。
【００６４】
ｉ）第一区間でレベル減少を生じ第二区間でレベル増加を生じる場合（水平変化パターンｈｄ１がＪ。変換倍率にはｎが与えられる）の各場合である。
【００６５】
ここで、比較結果出力ｈｃｏｍｐ１，ｈｃｏｍｐ２はそれぞれ第１、第２の極性情報であるが、これら比較結果出力ｈｃｏｍｐ１，ｈｃｏｍｐ２の組み合わせに対応して分類される水平変化パターンｈｄ１（表中のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、ＨおよびＪ）におのおの対応する、例えばコード情報を生成して以降の処理がなされても良い。
【００６６】
図７は、水平画素数の変換の動作を詳細に説明する図であり、表１に示された関係に従って元画像データの各変化パターン（図７中（ａ））、水平変化パターンｈｄ１（図７中（ｂ））および水平変換倍率（図７中（ｃ））および出力画像データ（図７中（ｄ））について示している。
【００６７】
水平変換倍率制御手段１６は、水平変化パターン検出手段１５の出力水平変化パターン検出結果ｈｄ１に基づいて、表示画面上の水平方向に対応する互いに隣接する３個の元画像データの第２画素に対する倍率変化量（ここでは＋αまたは−α。但し、αは０＜α＜ｎ。倍率変化量は変換倍率ｎの補正係数として機能する。）を、任意の変換倍率ｎに加算（あるいは減算）して出力する。
【００６８】
すなわち、第一区間および第二区間の変化極性の検出結果に基づいてレベル変化を検出して変換倍率ｎを補正するために変化状態に応じて変換倍率ｎの補正係数として倍率変化量αの変化を与えると、任意の特性を有する輪郭部分における最終的な変換倍率を自由に制御することができるようになり、高性能な変換が実現できる。
【００６９】
この結果、期間ａでは変換倍率ｎ、期間ｂではｎより高い倍率（このときの変換倍率はｎ＋α）、期間ｃではｎより低い倍率（このときの変換倍率はｎ−α）で画素数が変換されることになる。ただし、以下の式で示されるように１ラインにおける水平変換倍率ｈｃ１の平均値は、ｎであるので、画像の変換倍率は局部的に上下するが、画像全体の変換倍率はｎとなる。
ＡＶＥ（ｈｃ１）＝ｎ
ただし、ＡＶＥ（ｘ）は変換倍率ｘの１ラインの平均値を示す。
【００７０】
なお、垂直方向においても、上述の水平方向の画素数変換と同様の動作であり、この垂直方向の場合においても垂直方向の画素数の平均値はｎとなる（垂直方向の変換倍率がｎの場合。もちろん水平方向、垂直方向の変換倍率はそれぞれ独立に設定することができる）。
【００７１】
図８は、図７の輪郭部分における画素数変換の動作をより詳細に説明するための説明図である。
【００７２】
画像データＰｖの画素の一部（ｐ１、ｐ２、ｐ３）は、上記動作によって、ｑ１１〜ｑ１７のように変換される。期間ｂでは、期間ａより画素の密度が高くなり、期間ｃでは、期間ａより画素の密度が低くなる。この結果（ｑ１１〜ｑ１７）が表示手段９では、ｓ１１〜ｓ１７に示したように等しい間隔で表示されるので、画素密度が高い部分は、ｎより高い倍率で拡大され、画素密度の低い部分では、ｎより低い倍率で拡大されることになる。
【００７３】
更に述べると、ｑ１１とｑ１２の距離は、ｐ１とｐ２の距離（処理前の画素の間隔）を１とした場合、ｑ１２における変換倍率の逆数で示される。また、ｑ１１からｑ１３の距離は、ｑ１１からｑ１２の距離にｑ１３における変換倍率の逆数を加算すればよい。このように、水平変換倍率制御手段１６が出力する変換倍率ｈｃ１の逆数を水平方向に累積加算することで、各画素の位置が求められる。
【００７４】
より具体的には、この累積加算した結果から、処理に必要な画素（例えば、ｐ１、ｐ２、ｐ３などの画素が記憶されたメモリ手段のアドレス）やフィルタ係数（フィルタ係数の番号（フィルタ係数がルックアップテーブルの場合の番号（アドレス））やフィルタ係数そのものを指し示す）を求めることができる。
【００７５】
上記動作によって、画像データＰｖの画素の一部（ｐ１、ｐ２、ｐ３）は、ｑ１１〜ｑ１７のように変換される。図８に示されたものにおいて、期間ｂでは、期間ａより画素の密度が高くなり、期間ｃでは、期間ａより画素の密度が低くなる。より具体的には、この結果（ｑ１１〜ｑ１７）が表示手段９では、ｓ１１〜ｓ１７に示したように等しい間隔で表示されるので、画素密度が高い部分ではｎより高い倍率（変換倍率はｎ＋α）で拡大され、画素密度の低い部分ではｎより低い倍率（変換倍率はｎ−α）で拡大されることになる。
【００７６】
なお、上記動作の説明では画像を拡大する場合について説明したが、画像を縮小する場合も同様で、期間ｂではｎより高い倍率で縮小され（ｎよりは縮小されない）、期間ｃではｎより低い倍率で縮小される（ｎより縮小される）。
【００７７】
したがって、任意の変換倍率ｎが１より大きい場合は、輪郭部の鮮鋭度を損なうことなく画像が拡大され、１より小さい場合は、輪郭部の画像の欠けが減るように画像が縮小される。すなわち、拡大、縮小の両方において入力画像の輪郭情報を保存する効果がある。
【００７８】
また、倍率変化量αを大きく取ることで、入力画像の輪郭の鮮鋭度を高くすることができ、倍率変化量αによって輪郭部の鮮鋭度を制御することができる。
【００７９】
また、変換倍率ｎが１の時は、画像全体の拡大・縮小は行われず、輪郭部の鮮鋭度のみが制御される。
【００８０】
また、変換倍率ｎと倍率変化量αとを、垂直方向と水平方向とで独立に設定することにより、水平方向の変換倍率と水平方向の輪郭の鮮鋭度、および垂直方向の変換倍率と垂直方向の輪郭の鮮鋭度を独立に制御することができる。
【００８１】
例えば、垂直方向の変換倍率ｎを２に設定し、水平方向の変換倍率ｎを１に設定することで、インタレース画像からノンインタレース画像に変換（走査線補間）することができ、水平方向と垂直方向の輪郭を独立に所望の鮮鋭度に制御できる。
【００８２】
なお、上記動作の説明では、画素数変換の動作として垂直方向の画素数変換と水平方向の画素数変換の動作を順次実施する場合について説明したが、水平方向の画素数を変換した後に垂直方向の画素数を変換しても同様の効果を得ることができる。
【００８３】
また、垂直方向の画素数変換と水平方向の画素数変換を同時に実施しても同様の効果を得ることができる。
【００８４】
また、上記動作の説明では、画素数の変換に用いるフィルタとして線形フィルタの場合について説明したが、非線形などの任意の形のフィルタを用いることができる。
【００８５】
図９は、画素数変換器６で垂直方向と水平方向の画素数変換を同時に行う場合の構成を示す図である。図において２２は画素数変換手段、２３は変化パターン検出手段、２４は変換倍率制御手段である。変化パターン検出手段２３は画像データＰｉの垂直および水平方向の変化パターンｖｄ１、ｈｄ１を出力する。
【００８６】
変換倍率制御手段２４は水平変化パターン検出結果ｈｄ１と垂直変化パターン検出結果ｖｄ１に基づいて変換倍率ｃ１を決定し、画素数変換手段１７に出力する。画素数変換手段２２は変換倍率ｃ１に基づいて垂直方向と水平方向の画素数を同時に二次元的に変換する。
【００８７】
なお、垂直変化パターン検出結果ｖｄ１、水平変化パターン検出結果ｈｄ１および変換倍率ｃ１の関係は、表１に示す関係と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００８８】
実施の形態２．
実施の形態１においては、表示画面上の水平方向に対応する互いに隣接する３個の元画像データの第１画素と第２画素間（第一区間）、および第２画素と第３画素（第二区間）の元画像データ変化の極性をそれぞれ検出し、第一区間および第二区間の変化極性の検出結果の組み合わせによりレベル変化を検出していたが、変化極性だけでなく変化量も検出するような構成として、第一区間および第二区間の変化極性および変化量の検出結果の組み合わせによりレベル変化を検出して変換倍率ｎを補正するために、変化の状態に応じて変換倍率ｎの補正係数として倍率変化量α、β（ここでは、倍率変化量αは実施の形態１に述べたものと同様に与えられ、倍率変化量βは、変換倍率ｎ−倍率変化量α−ＡＢＳ（β）＞０なる条件を満足するように与えられる。ＡＢＳ（β）は倍率変化量βの絶対値。）の変化を与えると、任意の特性を有する輪郭部分における最終的な変換倍率を自由に制御することができるようになり、より高性能な変換が実現できる。
【００８９】
図１０は、実施の形態２における画像データ比較手段１９、２０の動作の一例を説明する図である。
図において、図６と同様に、横軸は図５に示した画像データ比較手段１９、２０それぞれに示した入力（ａ）、縦軸は図５に示した画像データ比較手段１９、２０それぞれに示した入力（ｂ）の画像データのレベル（画像データの値）を示している。なお、図では、各入力（ａ）、（ｂ）において８ｂｉｔ（すなわち０〜２５５階調）の入力が行われる例を示している。
【００９０】
実施の形態２においては、画像データ比較手段１９、２０は、入力（ａ）、（ｂ）の画像データのレベルの大小比較を行い、例えば、図１０に示す様に比較結果（２＋）、（＋）、（０）、（−）または（２−）を出力する。
【００９１】
すなわち、２＊（ａ）＋ｄ＜（ｂ）の時に比較結果（２＋）を、（ａ）＋ｄ＜（ｂ）≦２＊（ａ）＋ｄの時に比較結果（＋）を、（ａ）−ｄ≦（ｂ）≦（ａ）＋ｄの時に比較結果（０）を、０．５＊（ａ）−ｄ≦（ｂ）＜（ａ）−ｄの時に比較結果（−）を、（ｂ）＜０．５＊（ａ）−ｄの時に比較結果（２−）を出力する（これにより、以下に述べる所定の変化範囲が決定される）。
【００９２】
ここで、ｄは実施の形態１と同様に画像データのレベルの大小比較をする際の不感帯の幅を決定する値であり、入力（ａ）、（ｂ）の画像データの間にレベル差があっても、その差が−ｄから＋ｄの範囲の時には、比較結果（０）を各々出力する。
【００９３】
表２〜４は、実施の形態２における、画像データ比較結果処理手段２１の動作を説明するために、元画像データの変化パターン、比較結果ｈｃｏｍｐ１，ｈｃｏｍｐ２、出力される水平変化パターンｈｄ１および水平変換倍率ｈｃ１を示している。
【００９４】
【表２】
2002158869.tif 000002
【００９５】
【表３】
2002158869.tif 000003
【００９６】
【表４】
2002158869.tif 000004
【００９７】
ここで、画像データ比較手段１９、２０の各比較結果出力ｈｃｏｍｐ１およびｈｃｏｍｐ２は、表示画面上の水平方向に対応する互いに隣接する３個の元画像データの第１画素と第２画素間（第一区間）および第２画素と第３画素間（第二区間）にそれぞれ対応する元画像データ間の状態変化（極性の変化）と変化量をそれぞれ検出することに相当する。
【００９８】
そして、画像データ比較結果処理手段２１は表２〜表４に示した元画像データ間における変化パターンに従い、これら第一区間の画素間における比較結果出力ｈｃｏｍｐ１および第二区間の画素間における比較結果出力ｈｃｏｍｐ２の組み合わせに応じて、水平変化パターンｈｄ１を出力する。
【００９９】
表２〜４を参照すると理解できるように、元画像データの変化パターンは実施の形態１に説明した表１に示した基本的な９つの場合（水平変化パターンｈｄ１がＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、ＨおよびＪの場合）およびレベル増加あるいはレベル減少の程度を考慮した４つの場合（水平変化パターンｈｄ１がＢ＋、Ｃ−、Ｄ＋およびＥ−の場合）の合計１３の場合に分類することができる。
【０１００】
なお、水平変化パターンｈｄ１がＡ、Ｂ、Ｂ＋、Ｃ、Ｃ−、Ｄ、Ｄ＋、ＥおよびＥ−までを表２に、水平変化パターンｈｄ１がＦおよびＧを表３に、水平変化パターンｈｄ１がＨおよびＪを表４に各々示してある。
【０１０１】
表２〜４を参照して、上記の分類について以下説明する。
ａ）３つの画素間に亙ってレベル変動を生じていない場合（水平変化パターンｈｄ１がＡ。変換倍率にはｎが与えられる）。
ｂ）第一区間でレベル変化を生じないが第二区間で所定の変化範囲までのレベル増加を生じる場合（水平変化パターンｈｄ１がＢ。変換倍率にはｎ＋αが与えられる）。
【０１０２】
ｃ）第一区間でレベル変化を生じないが第二区間で所定の変化範囲を越えてレベル増加を生じる場合（水平変化パターンｈｄ１がＢ＋。変換倍率にはｎ＋α＋βが与えられる）。
ｄ）第一区間でレベル変化を生じないが第二区間で所定の変化範囲までのレベル減少を生じる場合（水平変化パターンｈｄ１がＣ。変換倍率にはｎ＋αが与えられる）。
【０１０３】
ｅ）第一区間でレベル変化を生じないが第二区間で所定の変化範囲を越えてレベル減少を生じる場合（水平変化パターンｈｄ１がＣ−。変換倍率にはｎ＋α＋βが与えられる）。
ｆ）第一区間で所定の変化範囲までのレベル増加を生じ第二区間でレベル変化を生じない場合（水平変化パターンｈｄ１がＤ。変換倍率にはｎ−αが与えられる）。
【０１０４】
ｇ）第一区間で所定の変化範囲を越えてレベル増加を生じ第二区間でレベル変化を生じない場合（水平変化パターンｈｄ１がＤ＋。変換倍率にはｎ−α−βが与えられる）。
ｈ）第一区間で所定の変化範囲までのレベル減少を生じ第二区間でレベル変化を生じない場合（水平変化パターンｈｄ１がＥ。変換倍率にはｎ−αが与えられる）。
【０１０５】
ｉ）第一区間で所定の変化範囲を越えてレベル減少を生じ第二区間でレベル変化を生じない場合（水平変化パターンｈｄ１がＥ−。変換倍率にはｎ−α−βが与えられる）。
ｊ）第一区間および第二区間で所定の変化範囲までのレベル増加を生じる場合、第一区間では所定の変化範囲を越えてレベル増加を生じ第二区間では所定の変化範囲までのレベル増加を生じる場合、第一区間では所定の変化範囲までのレベル増加を生じ第二区間では所定の変化範囲を越えてレベル増加を生じる場合、および第一区間ならびに第二区間で所定の変化範囲を越えてレベル増加を生じる場合（水平変化パターンｈｄ１がＦ。変換倍率にはｎが与えられる）。
【０１０６】
ｋ）第一区間および第二区間で所定の変化範囲までのレベル減少を生じる場合、第一区間では所定の変化範囲を越えてレベル減少を生じ第二区間では所定の変化範囲までのレベル減少を生じる場合、第一区間では所定の変化範囲までのレベル減少を生じ第二区間では所定の変化範囲を越えてレベル減少を生じる場合、および第一区間ならびに第二区間で所定の変化範囲を越えてレベル減少を生じる場合（水平変化パターンｈｄ１がＧ。変換倍率にはｎが与えられる）。
ｌ）第一区間では所定の変化範囲までのレベル増加を生じ第二区間では所定の変化範囲までのレベル減少を生じる場合、第一区間では所定の変化範囲を越えてレベル増加を生じ第二区間では所定の変化範囲までのレベル減少を生じる場合、第一区間では所定の変化範囲までのレベル増加を生じ第二区間では所定の変化範囲を越えてレベル減少を生じる場合、および第一区間では所定の変化範囲を越えてレベル増加を生じ第二区間では所定の変化範囲を越えてレベル減少を生じる場合（水平変化パターンｈｄ１がＨ。変換倍率にはｎが与えられる）。
【０１０７】
ｍ）第一区間では所定の変化範囲までのレベル減少を生じ第二区間では所定の変化範囲までのレベル増加を生じる場合、第一区間では所定の変化範囲を越えてレベル減少を生じ第二区間では所定の変化範囲までのレベル増加を生じる場合、第一区間では所定の変化範囲までのレベル減少を生じ第二区間では所定の変化範囲を越えてレベル増加を生じる場合、および第一区間では所定の変化範囲を越えてレベル減少を生じ第二区間では所定の変化範囲を越えてレベル増加を生じる場合（水平変化パターンｈｄ１がＪ。変換倍率にはｎが与えられる）の各場合である。
【０１０８】
ここで、比較結果出力ｈｃｏｍｐ１，ｈｃｏｍｐ２はそれぞれ第１、第２の極性情報であるが、これら比較結果出力ｈｃｏｍｐ１，ｈｃｏｍｐ２の組み合わせに対応して分類される水平変化パターンｈｄ１（表中のＡ、Ｂ、Ｂ＋、Ｃ、Ｃ−、Ｄ、Ｄ＋、Ｅ、Ｅ−、Ｆ、Ｇ、ＨおよびＪ）におのおの対応する、例えばコード情報を生成して以降の処理がなされても良い。
【０１０９】
この実施の形態２における倍率変化量βは、実施の形態１に述べた倍率変化量αによって得られる画像における輪郭部でのレベル変化が急激である場合に、そのレベル変化を更に大きくなるようにするか、逆に、レベル変化を小さくなるようにするかのいずれかの機能を実現するために用いられる（但し、先にも述べたように、倍率変化量βは、変換倍率ｎ−倍率変化量α−ＡＢＳ（β）＞０なる条件を満足するように与えられる。なお、倍率変化量βは正負いずれの値もとりうる。）。
【０１１０】
例えば、水平変化パターンｈｄ１がＢであるものとＢ＋であるものとは比較結果出力ｈｃｏｍｐ２において、所定の変化範囲までのレベル増加を生じているか所定の変化範囲を越えてレベル増加を生じているかの点で異なる。
【０１１１】
水平変化パターンｈｄ１がＢ＋のように所定の変化範囲を越えてレベル増加を生じている際、最終的に得られる画像における輪郭部をさらに強調するために正の倍率変化量βを変換倍率ｎ＋αに加算し（実質、与えられる変換倍率ｎ＋α＋ＡＢＳ（β））、輪郭部を弱めるためには負の倍率変化量βを変換倍率ｎ＋αに加算する（実質、与えられる変換倍率ｎ＋α−ＡＢＳ（β））。
【０１１２】
このような手法は、同様に、水平変化パターンｈｄ１がＣ−、Ｄ＋およびＥ−である場合にも適用される。
【０１１３】
例えば、ディジタル画像信号を処理する場合、簡単な構成としては倍率変化量αやβ等をそれぞれ一つの値（データ）として記憶しておき参照することが行われる（もちろん、より複雑には倍率変化量αやβ等を複数記憶しておきレベル変化の状態によって選択するように構成することもできる）。
【０１１４】
このような簡単な構成を採用する場合には、この実施の形態２に述べる手法が非常に有効であり、倍率変換を行う場合、簡単な構成で輪郭部を確実に表現できる。
【０１１５】
なお、実施の形態２は、画像データ比較手段１９、２０の出力する検出結果と画像データ比較結果処理手段２１の出力する変化パターンが異なるが構成および動作については実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【０１１６】
実施の形態３．
実施の形態１または２においては、画像の変化パターンを表示画面上の互いに隣接する３個の元画像データの第１画素と第２画素間（第一区間）、および第２画素と第３画素（第二区間）に対応する元画像データ変化を検出して、変化パターンを出力していたが、表示画面上の互いに隣接する５個の元画像データの第１画素に連続し、当該第１画素よりも先行する画素（先行画素）と第１画素間（先行区間）、第１画素と第２画素（第一区間）、第２画素と第３画素（第二区間）および第３画素と当該第３画素に後続する画素に対応する後続画素（後続区間）の各元画像データ変化の極性をそれぞれ検出して、変化パターンを出力するように構成して、第一区間〜第四区間における変化極性の検出結果の組み合わせによりレベル変化を検出して変換倍率ｎを補正するために、変化の状態に応じて変換倍率ｎの補正係数として倍率変化量α、γ分の変化（ここでは、倍率変化量αは実施の形態１に述べたものと同様に与えられ、倍率変化量γは、変換倍率ｎ−倍率変化量α−ＡＢＳ（γ）＞０なる条件を満足するように与えられる。ＡＢＳ（γ）は倍率変化量γの絶対値。）を与えると、任意の特性を有する輪郭部分における最終的な変換倍率を自由に制御することができるようになり、全体構成の簡略性を維持しながら、さらに高性能な変換を実現することができるようになる。
【０１１７】
図１１は、実施の形態３における水平変化パターン検出手段５の詳細な構成を示す図である。
図において、１７、１８、２５および２６は画像データを水平方向に対応する画像データ単位で遅延する画像データ遅延手段、１９、２０、２７および２８は２個の画像データのレベルを比較する画像データ比較手段、２９は画像データ比較結果処理手段である。
なお、図中において図５と同じ符号を付した部分は、同一の動作を行う部分である。
【０１１８】
画像データ遅延手段２５は、入力された画像データＰｖを水平方向に対する画像データ単位（ここでは、水平方向の１画素分）遅延し、１画素遅延画素データＰｄ１を出力する。画像データ遅延手段１７は、画像データ遅延手段２５の１画素遅延画素データＰｄ１を水平方向に対する画像データ単位遅延し、２画素遅延画素データＰｄ２を出力する。画像データ遅延手段１８は、画像データ遅延手段１７の１画素遅延画素データＰｄ２を水平方向に対する画像データ単位遅延し、３画素遅延画素データＰｄ３を出力する。画像データ遅延手段２６は、画像データ遅延手段１８の１画素遅延画素データＰｄ３を水平方向に対する画像データ単位遅延し（すなわち、画像データ遅延手段２５、１７、１８、２６を経由することにより、最大で水平方向の４画素分の遅延となる）、４画素遅延画素データＰｄ４を出力する。
【０１１９】
ここで、入力された画像データＰｖは、水平方向に対する画像データ単位に遅延されていないので０画素遅延画素データＰｄ０（Ｐｄ０＝Ｐｖ）と称すると、４画素、３画素、２画素、１画素および０画素遅延画像データＰｄ４、Ｐｄ３、Ｐｄ２、Ｐｄ１およびＰｄ０は、表示画面上の水平方向に対応する互いに隣接する５個の元画像データの、先行画素（Ｐｄ４）、第１画素（Ｐｄ３）、第２画素（Ｐｄ２）、第３画素（Ｐｄ１）および後続画素（Ｐｄ０）の入力画像データに相当することになる。
【０１２０】
画像データ比較手段１９には、表示画面上の水平方向に対応する互いに隣接する５個の元画像データのうち第１画素（Ｐｄ３）および第２画素（Ｐｄ２）の画像データが入力され、第１画素と第２画素間（第一区間）の画像データのレベルを比較し、第１の極性情報としての比較結果ｈｃｏｍｐ１を出力する。
【０１２１】
画像データ比較手段２０には、表示画面上の水平方向に対応する互いに隣接する５個の元画像データのうち第２画素（Ｐｄ２）および第３画素（Ｐｄ１）の画像データが入力され、第２画素と第３画素間（第二区間）の画像データのレベルを比較し、第２の極性情報としての比較結果ｈｃｏｍｐ２を出力する。
【０１２２】
画像データ比較手段２７には、表示画面上の水平方向に対応する互いに隣接する５個の元画像データのうち先行画素（Ｐｄ４）および第１画素（Ｐｄ３）の画像データが入力され、先行画素と第１画素間（先行区間）の画像データのレベルを比較し、第３の極性情報としての比較結果ｈｃｏｍｐ０を出力する。
【０１２３】
画像データ比較手段２８には、表示画面上の水平方向に対応する互いに隣接する５個の元画像データのうち第３画素（Ｐｄ１）および後続画素（Ｐｄ０）の画像データが入力され、第３画素と後続画素間（後続区間）の画像データのレベルを比較し、第４の極性情報としての比較結果ｈｃｏｍｐ３を出力する。
【０１２４】
以上のように構成すると、実施の形態３と実施の形態１および２との関係は以下の通りとなる。
【０１２５】
実施の形態３における第１画素、第２画素および第３画素は、それぞれ実施の形態１および２の第１画素、第２画素、および第３画素に対応する。また、実施の形態３における第一区間および第二区間は、実施の形態１および２における第一区間および第二区間に対応する。
【０１２６】
表５は、実施の形態３における、画像データ比較結果処理手段２９の動作を説明するために、元画像データの変化パターン、比較結果ｈｃｏｍｐ１，ｈｃｏｍｐ２，ｈｃｏｍｐ０およびｈｃｏｍｐ３、出力される水平変化パターンｈｄ１および水平変換倍率ｈｃ１を示している。
【０１２７】
【表５】
2002158869.tif 000005
【０１２８】
ここで、画像データ比較手段２７、１９、２０および２８の各比較結果出力ｈｃｏｍｐ０、ｈｃｏｍｐ１、ｈｃｏｍｐ２およびｈｃｏｍｐ３は、表示画面上の水平方向に対応する互いに隣接する５個の元画像データの先行画素と第１画素間（先行区間）、第１画素と第２画素（第一区間）、第２画素と第３画素（第二区間）および第３画素と後続画素（後続区間）の元画像データ間の状態変化（極性変化）の極性をそれぞれ検出することに相当する。
【０１２９】
そして、画像データ比較結果処理手段２９は表５に示した元画像データ間における変化パターンに従い、これら、第一区間の画素間における比較結果出力ｈｃｏｍｐ１、第二区間の画素間における比較結果出力ｈｃｏｍｐ２、先行区間の画素間における比較結果出力ｈｃｏｍｐ０および後続区間の画素間における比較結果出力ｈｃｏｍｐ３の組み合わせに応じて水平変化パターンｈｄ１を出力する。
【０１３０】
表５を参照すると理解できるように、元画像データの変化パターンは実施の形態１に説明した表１に示した基本的な９つの場合（水平変化パターンｈｄ１がＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、ＨおよびＪの場合）およびこれら９つの場合をさらに水平変化パターンの前後の変化の状態を考慮した４つの場合（水平変化パターンｈｄ１がＢＦ、ＣＧ、ＤＦおよびＥＧの場合）の合計１３の場合に分類することができる。
【０１３１】
この実施の形態においては、比較結果出力ｈｃｏｍｐ１およびｈｃｏｍｐ２を表１に示したような基本的な変化パターン（すなわち、隣接する３画素間の変化パターン）とみて、当該基本的な変化パターンの時間的に前の変化を表わす比較結果出力ｈｃｏｍｐ０および基本的な変化パターンの時間的に後の変化を表わす比較結果出力ｈｃｏｍｐ３に応じて（すなわち、先の３画素の前後の２画素分の変化）水平変換倍率ｈｃ１を設定する。
【０１３２】
すなわち、
ａ）第一区間および第二区間においてレベル変化を生じていない場合（水平変化パターンｈｄ１がＡ。このときは先行区間および後続区間における変化パターンは無関係。変換倍率にはｎが与えられる）。
【０１３３】
ｂ）第一区間においてレベル変化を生じておらず第二区間でレベル増加を生じ、かつ後続区間でレベル減少を生じているかレベル変化を生じていない場合（水平変化パターンｈｄ１がＢ。このときは先行区間における変化パターンは無関係。変化倍率にはｎ＋αが与えられる）。
ｃ）第一区間においてレベル変化を生じておらず第二区間でレベル増加を生じ、かつ後続区間でレベル増加を生じている場合（水平変化パターンｈｄ１がＢＦ。このときは先行区間における変化パターンは無関係。変化倍率にはｎ＋α＋γが与えられる）。
【０１３４】
ｄ）第一区間においてレベル変化を生じておらず第二区間でレベル減少を生じ、かつ後続区間でレベル減少を生じている場合（水平変化パターンｈｄ１がＣＧ。このときは先行区間における変化パターンは無関係。変化倍率にはｎ＋α＋γが与えられる）。
ｅ）第一区間においてレベル変化を生じておらず第二区間でレベル減少を生じ、かつ後続区間でレベル変化を生じていないかレベル増加を生じている場合（水平変化パターンｈｄ１がＣ。このときは先行区間における変化パターンは無関係。変化倍率にはｎ＋αが与えられる）。
【０１３５】
ｆ）第一区間においてレベル増加を生じ第二区間でレベル変化を生じておらず、かつ先行区間でレベル減少を生じているかレベル変化を生じていない場合（水平変化パターンｈｄ１がＤ。このときは後続区間における変化パターンは無関係。変化倍率にはｎ−αが与えられる）。
ｇ）第一区間においてレベル増加を生じ第二区間でレベル変化を生じておらず、かつ先行区間でレベル増加を生じている場合（水平変化パターンｈｄ１がＤＦ。このときは後続区間における変化パターンは無関係。変化倍率にはｎ−α−γが与えられる）。
【０１３６】
ｈ）第一区間においてレベル減少を生じ第二区間でレベル変化を生じておらず、かつ先行区間でレベル減少を生じている場合（水平変化パターンｈｄ１がＥＧ。このときは後続区間における変化パターンは無関係。変化倍率にはｎ−α−γが与えられる）。
ｉ）第一区間においてレベル減少を生じ第二区間でレベル変化を生じておらず、かつ先行区間でレベル変化を生じていないかレベル増加を生じている場合（水平変化パターンｈｄ１がＥ。このときは後続区間における変化パターンは無関係。変化倍率にはｎ−αが与えられる）。
【０１３７】
ｊ）第一区間および第二区間の各区間においてレベル増加を生じている場合（水平変化パターンｈｄ１がＦ。このときは先行区間および後続区間における変化パターンは無関係。変化倍率にはｎが与えられる）。
ｋ）第一区間および第二区間の各区間においてレベル減少を生じている場合（水平変化パターンｈｄ１がＧ。このときは先行区間および後続区間における変化パターンは無関係。変化倍率にはｎが与えられる）。
【０１３８】
ｌ）第一区間ではレベル増加を生じ、第二区間ではレベル減少を生じている場合（水平変化パターンｈｄ１がＨ。このときは先行区間および後続区間における変化パターンは無関係。変化倍率にはｎが与えられる）。
ｍ）第一区間ではレベル減少を生じ、第二区間ではレベル増加を生じている場合（水平変化パターンｈｄ１がＪ。このときは先行区間および後続区間における変化パターンは無関係。変化倍率にはｎが与えられる）の各場合である。
【０１３９】
ここで、比較結果出力ｈｃｏｍｐ１，ｈｃｏｍｐ２，ｈｃｏｍｐ０およびｈｃｏｍｐ３はそれぞれ第１、第２、第３および第４の極性情報であるが、これら比較結果出力ｈｃｏｍｐ１，ｈｃｏｍｐ２，ｈｃｏｍｐ０およびｈｃｏｍｐ３の組み合わせに対応して分類される水平変化パターンｈｄ１（表中のＡ、Ｂ、ＢＦ、ＣＧ、Ｃ、Ｄ、ＤＦ、ＥＧ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、ＨおよびＪ）におのおの対応する、例えばコード情報を生成して以降の処理がなされても良い。
【０１４０】
この実施の形態３における倍率変化量βは、実施の形態１に述べた倍率変化量αによって得られる画像における輪郭部でのレベル変化が急激である場合に、そのレベル変化を更に大きくなるようにするか、逆に、レベル変化を小さくなるようにするかのいずれかの機能を実現するために用いられる（但し、先にも述べたように、倍率変化量γは、変換倍率ｎ−倍率変化量α−ＡＢＳ（γ）＞０なる条件を満足するように与えられる。なお、倍率変化量γは正負いずれの値もとりうる。）。
【０１４１】
例えば、水平変化パターンｈｄ１がＢであるものとＢＦであるものとは比較結果出力ｈｃｏｍｐ３において、後続区間においてレベル増加を生じている（または、レベル変化が生じていない）か、当該区間においてレベル増加を生じているかの点で異なる。
【０１４２】
水平変化パターンｈｄ１がＢＦのように後続区間においてレベル増加を生じている際、最終的に得られる画像における輪郭部をさらに強調するために正の倍率変化量γを変換倍率ｎ＋αに加算し（実質、与えられる変換倍率ｎ＋α＋ＡＢＳ（γ））、輪郭部を弱めるためには負の倍率変化量γを変換倍率ｎ＋αに加算する（実質、与えられる変換倍率ｎ＋α−ＡＢＳ（γ））。
【０１４３】
このような手法は、同様に、水平変化パターンｈｄ１がＣＧ、ＤＦおよびＥＧである場合にも適用される。
【０１４４】
例えば、ディジタル画像信号を処理する場合、簡単な構成としては倍率変化量αやγ等をそれぞれ一つの値（データ）として記憶しておき参照することが行われる（もちろん、より複雑には倍率変化量αやγ等を複数記憶しておきレベル変化の状態によって選択するように構成することもできる）。
【０１４５】
このような簡単な構成を採用する場合には、この実施の形態３に述べる手法が非常に有効であり、倍率変換を行う場合、簡単な構成で輪郭部を確実に表現できる。
【０１４６】
また、画像データ比較手段２７、１９、２０および２８から出力される比較結果出力ｈｃｏｍｐ０、ｈｃｏｍｐ１、ｈｃｏｍｐ２およびｈｃｏｍｐ３、すなわち表示画面上の水平方向に対応する互いに隣接する５個の画素に対応する５つの元画像データの第１画素に連続し当該第１画素よりも先行する画素（先行画素）と第１画素間（先行区間）、第１画素と第２画素間（第一区間）、第２画素と第３画素間（第二区間）および第３画素と当該第３画素に後続する画素に対応する後続画素間（後続区間）のそれぞれに対応する各元画像データ間の状態変化（極性変化）とその変化量をそれぞれ検出して、第一区間の画素間における比較結果出力ｈｃｏｍｐ１、第二区間の画素間における比較結果出力ｈｃｏｍｐ２、先行区間の画素間における比較結果出力ｈｃｏｍｐ０および後続区間の画素間における比較結果出力ｈｃｏｍｐ３の組み合わせを予めルックアップテーブル等に用意しておき、この用意されたルックアップテーブル等を参照して比較結果出力に対応する水平変化パターンｈｄ１を出力するように構成しても良い。
【０１４７】
なお、実施の形態３は、実施の形態１および２とは水平変化パターン検出手段１５の構成が異なるが、その他の構成および動作については実施の形態１および２と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【０１４８】
また、変化パターンによる分類において、実施の形態３の説明のために用いた表５に示された例に、さらに実施の形態２の説明のために用いた表２〜４に示された例の考え方を適用し、各区間のレベル変化の度合いを考慮して与える水平変換倍率ｈｃ１を設定することができることは説明するまでもない。
【０１４９】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態１から３においては、入力される画像信号がアナログ信号の場合について示したが、これに限るものではなく、デジタルの画像データが入力されても良い。
【０１５０】
図１２は、この発明の実施の形態４における画像表示装置を示す図である。
図において、３０はデジタル画像データの入力端子、３１は画像調整手段７からの出力データを表示するデジタルデータを直接入力することのできる表示手段、３２は制御手段である。
【０１５１】
次に動作について説明する。
デジタルの画像データが入力端子３０に入力され、この入力端子３０に入力された画像データは画像調整手段４に入力される。また、同期信号が入力端子２に入力され、この入力端子２に入力された同期信号は制御手段３２に入力される。
【０１５２】
画像調整手段４、メモリ手段５、画素数変換器６および画像調整手段７は、制御手段３２から出力される制御信号に基づいて、実施の形態１および実施の形態２と同様の動作により、画素数の変換とその他の画像処理を行う。
【０１５３】
画像調整手段７が出力した画像データは、表示手段３１に直接入力され、制御手段３２から出力される制御信号に基づいて所定のタイミングで表示される。その他の詳細な動作の説明は、実施の形態１、実施の形態２および実施の形態３に述べた動作と基本的に同様であるので、説明は省略する。
【０１５４】
なお、上記実施の形態４における動作の説明では、デジタル画像データを直接入力できる表示手段３１を用いて説明したが、表示手段３１の代わりに実施の形態１に示したＤ／Ａ変換手段８および表示手段９を用いて構成することもできる。
【０１５５】
以上、実施の形態１から４について、主に水平方向の画像データの画像処理について説明したが、垂直方向の画像データの画像処理に適用できることは敢えて説明するまでもなく、それにより得られる効果も同様のものが垂直方向についても得られる。
【０１５６】
実施の形態５．
なお、上記実施の形態１から４では、ハードウエアによって画素数を変換する構成について説明したが、ソフトウエアによって画素数の変換を行うこともできる。図１３は、ソフトウエア処理（もちろん、ソフトウェア、ハードウェアが混在していても良い）による画素数変換の動作（画像処理方法・画像表示方法）を説明するフローチャートである。
【０１５７】
次に動作について説明する。
ここで、画素数変換は、水平、垂直のそれぞれの方向に独立に画素数変換を行うように構成して良いが、ここでは垂直方向および水平方向の両方向に対して画素数変換を行う場合について説明する。
【０１５８】
（図中Ａのフローによる垂直方向のデータ生成動作の開始）
理解を容易にするため図４を参照するならば、垂直変化パターン検出手段１２は下記に述べるようなデータ抽出部と垂直変化パターン検出部とを含む。
データ抽出部において、画素数を変換する画像データ（図４のＰｉに相当）から着目画素に対する垂直変化パターンの検出とフィルタ演算に必要な複数の画素データを抽出する。
【０１５９】
垂直変化パターン検出部１２において、データ抽出部で抽出された複数の画素データから垂直方向の変化パターン検出結果（図４のｖｄ１に相当）を算出する（ここまでがレベル変化検出工程に相当する）。
【０１６０】
垂直変換倍率算出部（図４の垂直変換倍率制御手段１３に相当）では、垂直変化パターン検出部で算出された変化パターン検出結果および画像全体の変換倍率（図７のｎに相当）から着目画素に対する垂直方向の変換倍率（図４のｖｃ１に相当）を算出する（生成条件生成工程）。
【０１６１】
フィルタ演算部（図４を参照するならば、垂直画素数変換手段１１）では、垂直変換倍率演算部で算出された変換倍率とデータ抽出部で抽出された複数の画素データからフィルタ演算を実施し、演算結果を保存する（画像データ生成工程）。
【０１６２】
上記動作を着目画素が画像の端に達するまで繰り返す。ここで、画像の端とは、画像の左側から演算する場合は、画像の右端を示す。
【０１６３】
着目画素が画像の端に達した場合は、着目画素を次のラインに移動し上記演算を実施する。この動作を全画素に実施することで、垂直方向の画素数の変換が完了する（図中Ａのフローによる動作の終了）。
【０１６４】
（図中Ｂのフローによる水平方向のデータ生成動作の開始）
理解を容易にするために図４を参照するならば水平変換パターン検出手段１５は下記に述べるようなデータ抽出部と水平変化パターン検出部とを備える。
次のデータ抽出部では、垂直方向の画素数が変換された画像データ（図４のＰｖに相当）から、着目画素に対する水平変化パターンの検出とフィルタ演算に必要な複数の画素データを抽出する。
【０１６５】
水平変化パターン検出部において、データ抽出部で抽出された複数の画素データから水平方向の変化パターン検出結果（図４のｈｄ１に相当）を算出する。水平変換倍率算出部（図４の水平変換倍率制御手段１６に相当）では、水平変化パターン検出部で算出された水平変化パターン検出結果および画像全体の変換倍率（図５のｎに相当）から着目画素に対する水平方向の変換倍率（図４のｈｃ１に相当）を算出する。
【０１６６】
フィルタ演算部（図４の水平画素数変換手段１４に相当）では、水平変換倍率演算部で算出された変換倍率（新たな画像データを生成する際の生成条件）とデータ抽出部で抽出された複数の画素データからフィルタ演算を実施し、演算結果を保存する。
【０１６７】
次に上記動作を着目画素が画像の端に達するまで繰り返す。
【０１６８】
着目画素が画像の端に達した場合は、着目画素を次のラインに移動し上記演算を実施する。この動作を全着目画素に実施することで、画素数の変換が完了する（図中Ｂのフローによる動作の終了）。
【０１６９】
なお、上記動作の説明では、垂直方向の画素数を変換した後に水平方向の画素数を変換する場合について示したが、水平方向の画素数を変換した後に垂直方向の画素数を変換しても良い（すなわち、図中Ｂのフローによる動作を先に実施した後、図中Ａのフローによる動作が行われても良い）。また、先に述べたように、図中Ａのフローによる動作と、図中Ｂのフローによる動作のいずれか一方の動作が実施されても良い。
【０１７０】
また、上記動作の説明では、垂直および水平の画素数を変換する際に着目画素を画像の左から右、上から下の順番で演算する場合について示したが、この限りではなく、任意の方向から演算しても同様の結果を得ることができる。
【０１７１】
なお、先に述べた変換倍率に対応する１ラインの平均値ｎ（垂直、水平のいずれかの方向の変換倍率がｎのとき。もちろん、垂直、水平各方向の変換倍率はそれぞれ独立に設定することができる）は、垂直、水平の両方向（両方向に変換倍率がｎであるとき）あるいはいずれか一方の方向において成立するように構成する。
【０１７２】
【発明の効果】
本発明に係る画像処理装置および画像処理方法によれば、画素データの変化に応じて補間画素の密度を調整する倍率変化量を求め、当該倍率変化量を用いて補間画素の画素データを算出するので、輪郭部における鮮鋭度を損なうことなく画像の拡大処理を行うことができる。
また、入力画像の輪郭部を補正する補間画素の密度を画素データの変化に応じて調整するための倍率変化量を求め、当該倍率変化量を用いて補間画素の画素データを算出するので、輪郭部の鮮鋭度を向上させ、より鮮明な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１における画像処理動作を示す図である。
【図２】  実施の形態１における画像処理動作を示す図である。
【図３】  実施の形態１における画像表示装置の構成を示す図である。
【図４】  実施の形態１における画像処理装置の構成を示す図である。
【図５】  実施の形態１における画像処理動作の構成を示す図である。
【図６】  実施の形態１における画像処理動作を示す図である。
【図７】  実施の形態１における画像処理動作を示す図である。
【図８】  実施の形態１における画像処理動作を示す図である。
【図９】  実施の形態１における画像処理動作の別の構成を示す図である。
【図１０】  実施の形態２における画像処理動作を示す図である。
【図１１】  実施の形態３における画像表示装置の構成を示す図である。
【図１２】  実施の形態４における画像表示装置の構成を示す図である。
【図１３】  実施の形態５における画像処理動作のフローチャートである。
【図１４】  従来の画像処理動作を示す図である。
【図１５】  従来の画像処理動作を示す図である。
【図１６】  従来の画像処理動作を示す図である。
【図１７】  従来の画像処理手段のレスポンス特性の一例を示す図である。
【図１８】  従来の画像処理手段のレスポンス特性の一例を示す図である。
【符号の説明】
６  画素数変換器、１２  垂直変化パターン検出手段、１３  垂直変換倍率制御手段、１１  垂直画素数変換手段、１５  水平変化パターン検出手段、１６  水平変換倍率制御手段、１４  水平画素数変換手段、１７，１８，２５，２６  遅延手段、１９，２０，２７，２８  画像データ比較手段、２２  画素数変換手段、２３  変化パターン検出手段、２４  変換倍率制御手段、２９  画像データ比較結果処理手段、ｈｃｏｍｐ１，ｈｃｏｍｐ２，ｈｃｏｍｐ３，ｈｃｏｍｐ４  比較結果出力、ｈｄ１  水平変化パターン検出結果、ｖｄ１  垂直変化パターン検出結果、ｈｃ１  水平変換倍率、ｖｃ１  垂直変換倍率。