【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、画像表示装置、および画像処理方法
【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、
上記画像データの所定の周波数成分を検出するフィルタ手段と、
上記所定の周波数成分に基づいて、上記入力画像を補間する補間画素の密度を上記画像データの変化に応じて調整するための調整量を求め、当該調整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】  上記フィルタ手段は、遮断周波数が異なる２つの帯域通過フィルタにより構成され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、上記入力画像の所定の周波数成分に上記入力画像の一次微分を乗じた値に基づいて上記調整量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】  上記変換倍率制御手段は、任意に設定される上記補間画素の基準変換倍率を上記調整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１〜３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項５】  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、
上記入力画像データの所定の周波数成分を検出するフィルタ手段と、
上記所定の周波数成分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入力画像の輪郭部の変化に応じて調整するための調整量を求め、当該調整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６】  補間変換手段は、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１〜５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項７】  請求項１〜６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８】  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、
上記画像データの所定の周波数成分を検出する工程と、
上記所定の周波数成分に基づいて、上記入力画像を補間する補間画素の密度を上記画像データの変化に応じて調整するための調整量を求め、当該調整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９】  上記入力画像の所定の周波数成分に上記入力画像の一次微分を乗じた値に基づいて上記調整量を求めることを特徴とする請求項８に記載の画像処理方法。
【請求項１０】  任意に設定される上記補間画素の基準変換倍率を上記調整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７〜９のいずれか１項に記載の画像処理方法。
【請求項１１】  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、
上記入力画像データの所定の周波数成分を検出する工程と、
上記所定の周波数成分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入力画像の輪郭部の変化に応じて調整するための調整量を求め、当該調整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１２】  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７〜１１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】
本発明は、画像を拡大、または縮小処理を含む画像処理装置、および画像処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像を任意の倍率に拡大・縮小する場合、原画像の画素データに対し所定の補間演算を行なうことにより原画像の画素数とは異なる数の補間画素データを算出する。例えば、表示画素数が１０２４画素×７２８ラインのディスプレイに対し、入力画像（原画像）の画像フォーマットが６４０画素×４８０ラインの場合、ディスプレイ全体に入力画像を表示するには、補間演算によりディスプレイの表示画素数に対応した数の補間画素データを算出する必要がある（この場合の拡大処理における変換倍率は１．６倍である）。
【０００３】
図１５は、画像を拡大する場合の補間画素データの算出方法について説明するための説明図である。同図において、Ｐｎ，Ｐｎ＋１は原画像を構成する画素データの一部であり、ｑｎ（図中、×により示す）は補間点、ｐｏｎは補間点ｑｎにおいて算出された補間画素データである。図１３は線形補間により補間画素データを算出する場合について示しており、Ｆ（ｘ）は補間演算に用いる補間係数の特性を示す関数である。ここでは簡単のため、原画像の各画素の間隔を１とし、補間点ｑｎと画素データＰｎとの距離をｒとした場合、補間画素データＰｏｎは以下の式により算出される。
【０００４】
【数１】
2002262071.tif 000001
【０００５】
図１６は、図１５に基づいて説明した補間演算により、画像を拡大する場合の補間画素データの算出方法を説明するための説明図である。同図においてｐ１１，ｐ１２，ｐ１３は原画像の画素データ、ｑ１１〜ｑ１７（図中、×により示す）は補間画素データを算出するための補間点、ｐｏ１１〜ｐｏ１７は補間点ｑ１１〜ｑ１７において算出される補間画素データである。同図は原画像を３倍に拡大する場合について示しており、原画像の画素間の間隔を１として、補間点ｑ１１〜ｑ１７は１／３の間隔で設定される。同図に示すように、変換倍率、または変換画素数に応じて補間点ｑｎを設定し、設定された全ての補間点ｑｎについて式（１）に示す補間演算を行なうことにより拡大画像、または縮小画像を生成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の補間演算により画像を拡大した場合の問題点について図１７に基づいて説明する。図１７は、従来の補間演算により入力画像を拡大して得られる出力画像を示している。同図に示すように、従来の補間演算により画像を拡大した場合、入力画像の輪郭部Ｊに対応する出力画像の輪郭部J’の鮮鋭度が低下するという問題があった。また、従来一般的に用いられている、輪郭信号を用いた輪郭強調によれば、輪郭部周辺にオーバーシュートやアンダーシュートによる画質劣化が生じる問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、画像の輪郭部の鮮鋭度を適切に調整し、また、輪郭部における画質劣化を生じることなく画像の拡大、および縮小を行なうことが可能な画像処理装置を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による画像処理装置は、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、
上記画像データの所定の周波数成分を検出するフィルタ手段と、
上記所定の周波数成分に基づいて、上記入力画像を補間する補間画素の密度を上記画像データの変化に応じて調整するための調整量を求め、当該調整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。
【０００９】
また、本発明による画像処理装置は、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、
上記入力画像データの所定の周波数成分を検出するフィルタ手段と、
上記所定の周波数成分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入力画像の輪郭部の変化に応じて調整するための調整量を求め、当該調整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。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の一実施形態による画像処理装置の動作を概略的に説明するための説明図である。原画像をｎ倍の変換倍率で拡大する場合の動作について示している。図１においてｐ（ｘ）は原画像の画像レベルを表す画像データ、ａ（ｘ）は画像データｐ（ｘ）の高域画像データ、ｄ（ｘ）は画像データｐ（ｘ）の一次微分データである。ｃ（ｘ）は、高域画像データａ（ｘ）、および一次微分データｄ（ｘ）に基づいて以下の式により算出される変換倍率である。
【００１１】
【数２】
2002262071.tif 000002
【００１２】
式（２）において、ｎは画像全体としての設定倍率であり、ｋは輪郭部の鮮鋭度を制御する所定の係数である。ここで、設定倍率ｎは画像全体としての変換倍率である。図１に示すように変換倍率ｃ（ｘ）は、画像レベルが変化する輪郭部の前部（図１においてｂにより示す区間）では設定倍率ｎに比して高く、輪郭部の後部（図１においてｃにより示す区間）では設定倍率ｎに比して低くなる。ただし、変換倍率ｃ（ｘ）の平均値はｎとなる。Ｐｏは変換倍率ｃ（ｘ）に基づいて拡大された画像データである。画像データＰｏにおいて、ｂ’により示す区間は上述した輪郭部の前部（区間ｂ）に対応しており、ｃ’により示す区間は上述した輪郭部の後部（区間ｃ）に対応している。このように、輪郭部における変換倍率を部分的に変化させることにより、輪郭部の鮮鋭度が保存された拡大画像を得ることができる。さらに、式（２）において、係数ｋの値を大きくすることにより輪郭部の前部（区間ｂ）および後部（区間ｃ）における変換倍率ｃ（ｘ）を所望の大きさとし、画像の鮮鋭度を調整することができる。
【００１３】
以上のように、画像の拡大処理を行なう際、原画像の高域画像データ、および一次微分データを検出することにより得られる画像レベルの変化に関する特徴量に基づいて、輪郭部における変換倍率を部分的に変化させることにより、輪郭部の鮮鋭度を保存し、また調整することができる。
【００１４】
図１に基づいて説明したように、輪郭部における変換倍率を部分的に変化させるには、変換倍率が高い部分では補間密度を相対的に高くし、変換倍率が低い部分では補間密度を相対的に低くすることにより補間画素データを算出すればよい。
【００１５】
図２は、輪郭部における補間画素データの生成方法について説明するための説明図である。同図において、ｐ１，ｐ２，ｐ３は輪郭部における原画像の画素データを表し、ｑ’１〜ｑ’７は変換倍率に応じて設定される仮の補間点（以下、単に補間点と称す）を表している。同図は、設定倍率ｎを３倍とした場合の画素数の変換動作を示しており、この場合、原画像の各画素データの間隔を１とすると、設定倍率ｎの逆数、すなわち１／３の間隔で画像データｐ（ｘ）が補間されるように補間点ｑ’１〜ｑ’７が設定される。ここで、変換倍率ｃ（ｘ）が相対的に高い輪郭部の前部では補間密度が高く、変換倍率が相対的に低い輪郭部の後部では補間密度が低くなるように仮想的な補間点ｑ’１〜ｑ’７に対応する実際の補間点を設定する。ｑ１〜ｑ７は、補間点ｑ’１〜ｑ’７に対応する実際の補間点としての画素データ生成点である。画素データ生成点ｑ１〜ｑ７の位置は、各補間点ｑ’１〜ｑ’７における変換倍率ｃ（ｑ’１）〜ｃ（ｑ’７）の逆数に基づいて算出される。つまり、ｑ１とｑ２との距離はｐ１とｐ２との距離を１とした場合、ｑ’２における変換倍率ｃ（ｑ’２）の逆数により求められ、同様にｑ２とｑ３との距離はｑ’３における変換倍率ｃ（ｑ’３）の逆数により求められる。従って、各補間点ｑ’ｎにおける変換倍率ｃ（ｑ’ｎ）の逆数を累積加算することで各画素データ生成点ｑｎの位置が設定される。尚、画像レベルの変化が生じない区間ａ（輪郭部以外の領域）においては、補間点ｑ’および画素データ生成点ｑの位置は同一となる。
【００１６】
上記のように設定された画素データ生成点ｑ１〜ｑ７における補間画素データｐｏ’１〜ｐｏ’７を算出し、これらの補間画素データｐｏ’１〜ｐｏ’７を原画像に対応する新たな画像の画素データｐｏ１〜ｐｏ７とすることにより輪郭部の鮮鋭度を制御することができる。ここで、補間画素データｐ’ｏｎは、図２に示す補間係数Ｆ（ｘ）により式（１）に基づいて算出することができる。
【００１７】
上記の動作を画像の水平方向、および垂直方向について行なうことにより、輪郭部の鮮鋭度を保存し、また適切に調整された状態で画素数の変換（画像の拡大・縮小、走査線補間等）を行なうことができる。
尚、上記の説明では、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においても適用することができる。この場合、輪郭部の画像が欠落することなく画像を縮小することができる。
【００１８】
以下、上記動作を実現する画像処理装置の構成を図面に基づいて説明する。図３は、本実施の形態による画像処理装置の構成を示すブロック図である。垂直画素数変換部６１は、原画像を表す画像データＰｉの垂直方向の画素数を変換し、画像データＰｖを出力する。水平画素数変換部６２は、画像データＰｖの水平方向の画素数を変換し、画像データＰｏを出力する。
【００１９】
垂直高域通過フィルタ１２は、画像データＰｉの垂直方向における高域画像データＶａ（ｙ）を出力する。また、垂直微分手段１３は画像データＰｉの垂直方向における一次微分データＶｄ（ｙ）を出力する。垂直変換倍率制御手段１４は、画像データＰｉの垂直方向の高域画像データＶａ（ｙ）、および一次微分結果Ｖｄ（ｙ）に基づいて、垂直変換倍率Ｖｃ（ｙ）を算出し、垂直画素数変換手段１１に出力する。垂直変換倍率Ｖｃ（ｙ）は、式（２）において、ａ（ｙ）およびｄ（ｙ）をそれぞれＶａ（ｙ）およびＶｄ（ｙ）に置き換えることにより、以下の式により表される。
【００２０】
【数３】
2002262071.tif 000003
【００２１】
垂直画素数変換手段１１は、式（３）により算出された垂直変換倍率Ｖｃ（ｙ）に基づいて、図２に示す動作により垂直方向の補間画素データｐｏ’ｍを算出し、垂直方向の画素数が変換された画像データＰｖを水平画素数変換部６２に出力する。
【００２２】
水平高域通過フィルタ１６は、画像データＰｖの水平方向における高域画像データＨａ（ｘ）を出力する。また、水平微分手段１７は画像データＰｖの水平方向における一次微分データＨｄ（ｘ）を出力する。水平変換倍率制御手段１８は、画像データＰｖの水平方向の高域画像データＨａ（ｘ）、および一次微分データＨｄ（ｘ）に基づいて、水平変換倍率Ｈｃ（ｘ）を算出し、水平画素数変換手段１５に出力する。水平変換倍率Ｈｃ（ｘ）は、式（２）において、ａ（ｘ）およびｄ（ｘ）をそれぞれＨａ（ｘ）およびＨｄ（ｘ）に置き換えることにより、以下の式により表される。
【００２３】
【数４】
2002262071.tif 000004
【００２４】
水平画素数変換手段１５は、式（４）により算出された水平変換倍率Ｈｃ（ｘ）に基づいて、図２に示す動作により補間画素データｐｏ’ｎを算出し、画像データＰｏを出力する。
【００２５】
垂直画素数変換部６１、および水平画素数変換部６２の基本的な動作は同様であり、水平画素数変換部６２を垂直画素数変換部６１の前段に設けても同様の効果を奏する。
尚、設定倍率ｎを１に設定することにより、輪郭強調のみを行なうことができる。また、設定倍率ｎを垂直方向と、水平方向とで異なる値に設定してもよい。例えば、垂直方向の設定倍率ｎを２とし、水平方向の設定倍率ｎを１とすることで、インタレース画像からノンインタレース画像への変換（走査線補間）を行なうことができる。さらに、式（３）、（４）により算出される垂直変換倍率Ｖｃ（ｘ）、および水平変換倍率Ｈｃ（ｘ）の係数ｋを独立に設定することで、垂直方向における輪郭部の鮮鋭度、および水平方向にける輪郭部の鮮鋭度を独立に制御することができる。
【００２６】
また、垂直高域通過フィルタ１２、および水平高域通過フィルタ１６の代わりに、図４に示すように垂直低域通過フィルタ４２、および水平低域通過フィルタ４６を用いて垂直方向、および水平方向の高域画像データを出力するよう構成してもよい。つまり、垂直低域通過フィルタ４２により出力される低域画像データＶｓ（ｙ）と、画像データＰｉとの差分により垂直方向における高域画像データＶａ（ｙ）を出力し、水平低域通過フィルタ４６により出力される低域画像データＨｓ（ｘ）と、画像データＰｖとの差分により水平方向における高域画像データＨａ（ｘ）を出力するよう構成してもよい。
【００２７】
実施の形態２．
実施の形態１による画像処理装置（図３に示す）において、垂直高域通過フィルタ１２、水平高域通過フィルタ１５を特定の帯域成分を出力する帯域フィルタ（バンドパスフィルタ）によって構成してもよい。実施の形態２による画像処理装置は、画像レベルの変化に関する特徴量を、画像データの輪郭部を形成する特定の帯域成分に基づいて算出するものである。
【００２８】
図５は、本実施の形態による画素数変換器６の構成を示す図である。同図において、１２０は画像データＰｉの垂直方向における特定の帯域成分を出力する垂直帯域フィルタである。垂直帯域フィルタ１２０は、第１の低域通過フィルタ１２１の出力Ｖｓ１（ｙ）と、これと遮断周波数が異なる第２の低域通過フィルタ１２２の出力Ｖｓ２（ｙ）との差分を算出するように構成されている。１６０は画像データＰｖの水平方向における特定の帯域成分を出力する水平帯域フィルタである。水平帯域フィルタ１６０は、第１の低域通過フィルタ１６１の出力Ｈｓ１（ｘ）と、これと遮断周波数が異なる第２の低域通過フィルタ１６２の出力Ｈｓ２（ｘ）との差分を算出するように構成されている。
【００２９】
図５に示す画像処理装置において、垂直画素数変換部６１、および水平画素数変換部６２の動作は同様であるので、ここでは水平画素数変換部６２の動作について説明する。図６は、水平画素数変換部６２の動作を説明するための説明図である。図６においてｐ（ｘ）は画像データＰｖの水平方向における画像レベルを示す画像データ、Ｈｓ１（ｘ）は第１の低域通過フィルタ１６１の出力、Ｈｓ２は第２の低域通過フィルタ１６２の出力、Ｈｓ１（ｘ）−Ｈｓ２（ｘ）は水平帯域フィルタ１６０の出力である。Ｈｄ（ｘ）は画像データｐ（ｘ）の一次微分データ、Ｈｃ（ｘ）は画像データｐ（ｘ）をｎ倍に拡大する場合の変換倍率、ｐｏは変換倍率Ｈｃ（ｘ）に基づいて拡大された画像データを示す。図６に示す水平変換倍率Ｈｃ（ｘ）は、水平帯域フィルタ１６０、水平微分手段１７の出力に基づいて以下の式により算出される。
【００３０】
【数５】
2002262071.tif 000005
【００３１】
式（５）において、ｎは設定倍率、ｋは所定の係数である。水平変換倍率制御手段１８は、上式（５）により水平変換倍率Ｈｃ（ｘ）を算出し、水平画素数変換手段１５に出力する。水平画素数変換手段１５は、水平変換倍率Ｈｃ（ｘ）に基づいて、実施の形態１において述べた動作と同様に画素数の変換を行なう。同様の動作を垂直方向についても行ない、垂直方向の画素数を変換する。
図５に示す画像処理装置は、垂直方向の画素数変換を行なった後に水平方向の画素数を変換するよう構成されているが、水平方向の画素数変換を行なってから垂直方向の画素数変換を行なっても同様の効果が得られる。
【００３２】
上記の構成により、原画像の特定の高域成分に基づいて変換倍率ｃ（ｘ）を設定することにより、輪郭部において特定の高域成分のみを強調することができる。
【００３３】
実施の形態３．
実施の形態１、２では、垂直方向の画素数変換、および水平方向の画素数変換の動作を順次行なうよう構成したが、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行なうようにしてもよい。本実施の形態による画像処理装置は、垂直方向と水平方向の画素数変換を同時に行う画像処理装置に関する。
【００３４】
図７は、本実施の形態による画像処理装置の画素数変換器の構成を示す図である。高域通過フィルタ２０は、原画像の２次元方向における高域画像データａ（ｘ，ｙ）を算出する。具体的には、演算対象となる補間点ｑ’ｎｍの水平、垂直、および斜め方向に配列する画素データに基づいてフィルタ演算を行なう。ここで、補間点ｑ’ｎｍは、実施の形態１、２で述べた補間点ｑｎ’に相当するが、本実施の形態における補間点ｑ’ｎｍは垂直、および水平の２方向、すなわち２次元方向に存在する。一次微分手段２１は、原画像の２次元方向における一次微分データｄ（ｘ，ｙ）を算出する。具体的には、演算対象となる補間点ｑ’ｎｍの水平、垂直、および斜め方向に配列する画素データに基づいて一次微分演算を行なう。
本実施の形態において、補間点ｑ’ｎｍ、画素データ生成点ｑ’ｎｍ、変換倍率ｃ（ｘ，ｙ）、高域画像データａ（ｘ，ｙ）、一次微分データｄ（ｄ，ｙ）は、実施の形態１、２における補間点ｑ’ｎ、画素データ生成点ｑｎ、変換倍率ｃ（ｘ）、高域画像データａ（ｘ）、一次微分データｄ（ｘ）に相当する。
【００３５】
変換倍率制御手段２２は、原画像の二次元方向における高域画像データａ（ｘ，ｙ）、および１次微分データｄ（ｘ，ｙ）に基づいて、以下の式により変換倍率ｃ（ｘ，ｙ）を算出する。
【００３６】
【数６】
2002262071.tif 000006
【００３７】
ここで、変換倍率ｃ（ｘ，ｙ）は２次元データにより表され、水平方向および垂直方向における変換倍率が同時に算出される。画素数変換手段１９は、各補間点ｑ’ｎｍにおける変換倍率ｃ（ｘ，ｙ）に基づいて、画素データ生成点ｑｎｍを算出する。図８に、２次元データとして表される補間点ｑ’ｎｍ、および対応する画素データ生成点ｑｎｍの一例を示す。画素数変換手段１９は画素データ生成点ｑｎｍに隣接する４点の画素データに基づいて補間演算を行なう。図９は、ｑｎｍに隣接する原画像の画素データｐ１１，ｐ１２，ｐ２１，ｐ２２に基づいて補間画素データｐｏ’ｎｍを算出する場合の算出方法について説明するための説明図である。同図において、Ｇ（ｘ）は、２次元方向の補間演算に用いる補間係数の特性であり、対角方向に向かい合う画素データの間の距離が１の場合について示している。補間画素データｐｏ’ｎｍは、各画素データ生成点ｑｎｍと、隣接する画素データｐ１１，ｐ１２，ｐ２１，ｐ２２との距離をｒ１１，ｒ１２，ｒ２１，ｒ２２とした場合、以下の式により算出することができる。
【００３８】
【数７】
2002262071.tif 000007
【００３９】
以上のように、２次元方向の演算により、画素データ生成点ｑｎｍに最も近い近い画素データのうち少なくとも４点の画素データに基づいて補間演算を行なうことで、より精度の高い補間演算を行なうことができる。
【００４０】
尚、上記の構成は図４、５に示す画像処理装置にも適用することができる。すなわち、図４に示す画像処理装置に適用する場合は、図１０に示すように、低域通過フィルタ４０により出力される２次元方向における低域画像データｓ（ｘ，ｙ）と、画像データＰｉとの差分により高域画像データａ（ｘ，ｙ）を出力する。また、図５に示す画像表示装置に適用する場合は、図１１に示すように、第１の低域通過フィルタ３１の出力ｓ１（ｘ，ｙ）と、遮断周波数が異なる第２の低域通過フィルタ３２の出力ｓ２（ｘ，ｙ）との差分により原画像の２次元方向における特定の帯域成分を算出し、変換倍率制御手段２２に出力するよう構成する。
【００４１】
実施の形態４．
実施の形態４は、実施の形態１〜３による画像処理装置の動作をソフトウェア制御により行なう場合の画像処理方法に関する。図１２は本実施の形態による画像処理方法を示すフローチャートである。同図に示すフローチャートは、汎用コンピュータや、画像処理装置に内蔵されたマイクロコンピュータに以下において説明する画像処理を実行させるプログラムとして適用してもよい。同図に示すフローチャートは、垂直方向の画素数変換、および水平方向の画素数変換を順次行なう場合の画像処理方法について示している。
【００４２】
Ｓｔ１において、垂直方向の画素数変換に必要な画素データが原画像の画像データＰｉ（図３参照）から抽出される。ここでは、原画像を垂直方向に補間する各補間点ｑ’ｍにおける高域画像データＶａ（ｙ）、および一次微分データＶｄ（ｙ）の算出に必用な画素データが抽出される。具体的には、演算の対象となる補間点ｑ’ｍに対し、垂直方向に隣接する画素データが抽出される。次に、Ｓｔ１において抽出された画素データに基づいて、補間点ｑ’ｍにおける垂直方向の高域画像データＶａ（ｑ’ｍ）、および一次微分データＶｄ（ｑ’ｍ）が算出される（Ｓｔ２）。
【００４３】
次に、Ｓｔ２において算出された補間点ｑ’ｍにおける画像データＰｉの高域画像データＶａ（ｑ’ｍ）、および一次微分データＶｄ（ｑ’ｍ）により、式（３）に基づいて、補間点ｑ’ｍにおける変換倍率Ｖｃ（ｑ’ｍ）が算出される（Ｓｔ３）。次に、Ｓｔ３において算出された変換倍率Ｖｃ（ｑ’ｍ）に基づいて、画素データ生成点ｑｍを算出して設定し、この画素データ生成点ｑｍにおいて補間演算を行なう。そして、この演算により得られた補間画素データｐｏ’ｍを、原画像に対応する新たな画像を構成する画素データｐｏｍとして保存する（Ｓｔ４）。上記Ｓｔ１〜Ｓｔ４の動作を水平方向に行なった後（Ｓｔ５）、次のラインに配列する補間点ｑ’ｍ＋１についてＳｔ１〜Ｓｔ４の動作を行なう（Ｓｔ６）。Ｓｔ５において、画像の左側からＳｔ１〜Ｓｔ４の演算を行なう場合は画像の右端が画像の最終端となる。上記の動作を最終ラインに達するまで行なうことにより垂直方向の画素数が変換された画像データＰｖ（図３参照）が生成される。
【００４４】
垂直方向の画素数が変換された後、Ｓｔ７において、水平方向の画素数変換に必要な画素データが画像データＰｖから抽出される。ここでは、原画像を水平方向に補間する各補間点ｑ’ｎにおける高域画像データＨａ（ｘ）、および一次微分データＨｄ（ｘ）の算出に必要な画素データが抽出される。具体的には、演算の対象となる補間点ｑ’ｎに対し、水平方向に隣接する画素データが抽出される。次に、Ｓｔ８において抽出された画素データに基づいて、補間点ｑ’ｎにおける水平方向の高域周波数成分Ｈａ（ｑ’ｎ）、および一次微分値Ｈｄ（ｑ’ｎ）が算出される（Ｓｔ８）。
【００４５】
次に、Ｓｔ８において算出された補間点ｑ’ｎにおける画像データＰｉの高域画像データＨａ（ｑ’ｎ）、および一次微分データＨｄ（ｑ’ｎ）により、式（４）に基づいて、補間点ｑ’ｎにおける変換倍率Ｈｃ（ｑ’ｎ）が算出される（Ｓｔ９）。次に、Ｓｔ９において算出された変換倍率Ｈｃ（ｑ’ｎ）に基づいて、画素データ生成点ｑｎを算出して設定し、この画素データ生成点ｑｎにおいて補間演算を行なう。そして、この演算により得られた補間画素データｐ’ｏｎを、原画像に対応する新たな画像を構成する画素データｐｏｎとして保存する（Ｓｔ１０）。上記Ｓｔ７〜Ｓｔ１０の動作を水平方向に行なった後（Ｓｔ１１）、次のラインに配列する補間点ｑ’ｎ＋１についてＳｔ７〜Ｓｔ１０の動作を行なう（Ｓｔ１２）。Ｓｔ１１において、画像の左側からＳｔ７〜Ｓｔ１０の演算を行なう場合は画像の右端が画像の最終端となる。上記の動作を最終ラインに達するまで行なうことにより垂直方向および水平方向の画素数が変換された画像データＰｏが生成される。
【００４６】
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よい。また、上記の画像処理方法は、水平方向と垂直方向の画素数を同時に変換する場合についても適用することができる。
【００４７】
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、補間画素データを画像の左から右、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。
【００４８】
尚、実施の形態２に示したように複数の帯域フィルタを用いて、特定の高域画像データを出力する場合は、Ｓｔ２、およびＳｔ８において、２種類のフィルタ演算を行ない、両者の演算結果の差を出力すればよい。
【００４９】
実施の形態５．
本実施の形態は、実施の形態１〜４に示す画像処理装置を用いた画像表示装置に関するものである。フォーマットの異なる画像信号を表示するには、画像表示装置において入力画像を表示可能な画素数に変換する必要がある。例えば、６４０ドット×４８０ラインの画像を、１０２４ドット×７２８ラインの表示装置（例えば、液晶パネル）に表示するには、表示装置において画素数の変換を行なう。入力画像の画素数に対し、表示装置の表示画素数が大きい場合、従来の技術において述べたように、画像の拡大処理に伴い輪郭部の鮮鋭度が劣化する問題が生じる。こうした問題は、画像表示装置に実施の形態１〜４に示す画像処理装置を設けるか、あるいはこうした画像処理装置の出力を画像表示装置に与えることにより解決することができる。
【００５０】
図１３に、本実施の形態による画像処理装置の構成を示す。同図において、６は実施の形態１〜４に示す画像処理装置により構成される画素数変換器であり、内部構成は、図３、４、５、７、１０または１１により示される。デジタル画像データは入力端子１を介して画像信号調整手段４に入力され、対応する同期信号は、入力端子２を介して制御手段３１に入力される。制御手段３１は、同期信号に基づいて制御信号を生成する。画像信号調整手段４は、画像データを後段の画素数変換器６での処理に適した形式に変換する（例えば、画像データが符号化されたデジタル画像データの場合は復号化処理を行なう。）。画像信号調整手段４により出力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。ここで、メモリ手段５は、画素数変換器６での処理に必要な（少なくとも２ライン以上）画像データを記憶する。
【００５１】
画素数変換器６は、メモリ手段５により出力される画像データＰｉに対し、実施の形態１〜４において述べた動作により画素数の変換処理を行なう。画素数変換器６により出力された画像データＰｏは画像調整手段７に入力される。画像調整手段７は、画像データＰｏに対してコントラスト、彩度の調整や階調制御などの画像処理を行ない、表示装置３０に出力する。表示手段３０は、制御手段３１の制御信号に基づいて、画像データＰｏに対応する画像を表示する。
【００５２】
図１４は、アナログ形式の画像信号を表示する場合の画像表示装置の構成例を示す図である。Ａ／Ｄ変換手段３は、アナログ画像信号を所定のサンプリング周期で標本化し、画像信号調整手段４に出力する。画像信号調整手段４は、入力された画像データを後段の画素数変換器６での処理に適した形式に変換する。例えば、画素数変換器６において画像データＰｉをＲＧＢの３原色画像データとして処理する場合は、入力画像信号をＲＧＢの３原色画像データに変換する。また、画素数変換器６において画像データＰｉをＹＣ信号として処理する場合は、入力画像信号をＹＣ信号に変換する。画像信号調整手段４で所定の形式に変換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。
【００５３】
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に入力される。画素数変換器６により出力された画像データＰｏは、画像調整手段７に入力される。画像調整手段７は、画像データＰｏに対してコントラスト、彩度の調整や階調制御などの画像処理を行ない、Ｄ／Ａ変換手段８に出力する。Ｄ／Ａ変換器８は、アナログ形式に変換した画像信号を表示手段９に出力する。表示手段９は、制御手段１０の制御信号に基づいて、画像データＰｏに対応する画像を表示する。
【００５４】
【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、画像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像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による画像処理動作を説明するための説明図である。
【図２】  実施の形態１による画像処理動作を説明するための説明図である。
【図３】  実施の形態１による画像処理装置の構成を示す図である。
【図４】  実施の形態１による画像処理装置の構成を示す図である。
【図５】  実施の形態２による画像処理装置の構成を示す図である。
【図６】  実施の形態２による画像処理動作を説明するための説明図である。
【図７】  実施の形態３による画像処理装置の構成を示す図である。
【図８】  実施の形態３による画像処理装置の動作を説明するための説明図である。
【図９】  実施の形態３による画像処理装置の動作を説明するための説明図である。
【図１０】  実施の形態３による画像処理装置の構成を示す図である。
【図１１】  実施の形態３による画像処理装置の構成を示す図である。
【図１２】  実施の形態４による画像処理方法を示すフローチャートである。
【図１３】  実施の形態５による画像表示装置の構成を示す図である。
【図１４】  実施の形態５による画像表示装置の構成を示す図である。
【図１５】  従来の画素数の変換動作について説明するための説明図である。
【図１６】  従来の画素数の変換動作について説明するための説明図である。
【図１７】  従来の画像処理における問題点を説明するための説明図である。
【符号の説明】
６  画素数変換器、９，３０  表示手段、１０，３１  制御手段、１１  垂直画素数変換手段、１２  垂直高域通過フィルタ、１３  垂直微分手段、１４  垂直変換倍率制御手段、１５  水平画素数変換手段、１６  帯域制限手段、１７  水平微分手段、１８  水平変換倍率制御手段、１９  画素数変換手段、２０  高域通過フィルタ、２１  微分手段、２２  変換倍率制御手段、３１，１２１，１６１  第１の低域通過フィルタ、３２，１２２，１６２  第２の低域通過フィルタ、４０  低域通過フィルタ、４２  垂直低域通過フィルタ、４６  水平低域通過フィルタ。