(57)【要約】      （修正有）【課題】  画像角度の誤検出を抑制することができる走査線補間装置及び走査線補間方法を提供する。【解決手段】  インターレース方式からプログレッシブ方式に走査線変換する走査線補間装置であって、第１ラインメモリは、第１走査線を格納し、第２ラインメモリは、第１走査線の１水平同期期間前の第２走査線を格納する。差分値算出部は、第１走査線及び第２走査線の複数の画素を含む所定の検出領域内で補間画素を中心として点対称にある第１走査線と第２走査線との間で第１差分値を算出する、第１差分値に所定の閾値で重み付けをして第２差分値を算出する。差分値比較部は、複数の前記第２差分値の中から最小値を求めてその最小値に対応する第２差分値の算出方向を示す角度情報を生成する。補間処理部は、角度情報に対応する方向の前記第１走査線の１画素と前記第２走査線の１画素との間で平均値を求めて補間値を生成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インターレース方式の映像信号から補間画素を生成してプログレッシブ方式の映像信号に走査線変換する走査線補間装置であって、
第１走査線を格納する第１格納手段を有する第１ラインメモリと、
前記第１走査線の１水平同期期間前の第２走査線を格納する第２格納手段を有する第２ラインメモリと、
前記第１走査線及び前記第２走査線の複数の画素を含む所定の検出領域内で前記補間画素を中心として点対称にある前記第１走査線の１画素と前記第２走査線の１画素との間で第１差分値を算出する第１算出手段と、前記第１差分値に所定の閾値で重み付けをして第２差分値を算出する第２算出手段とを有する差分値算出部と、
前記閾値を設定する設定手段を有する閾値設定部と、
複数の前記第２差分値の中から最小値を求めて前記最小値に対応する前記第２差分値の算出方向を示す角度情報を生成する第１生成手段を有する差分値比較部と、
前記角度情報を受信し前記角度情報に対応する方向の前記第１走査線の１画素と前記第２走査線の１画素との間で平均値を求めて補間値を生成する第２生成手段を有する補間処理部と、
を備えることを特徴とする走査線補間装置。
【請求項２】
前記第２算出手段は、前記検出領域内で前記補間画素から前記第１走査線及び前記第２走査線の画素までの距離が離れているほど前記第１差分値により大きな重み付けを行うことを特徴とする、請求項１に記載の走査線補間装置。
【請求項３】
前記検出領域は、前記第１走査線の５画素と前記第２走査線の５画素とを含む矩形領域であることを特徴とする、請求項１に記載の走査線補間装置。
【請求項４】
前記第２算出手段は、第１閾値と前記第１閾値よりも大きい第２閾値とを用いて、前記検出領域内で前記補間画素から最も距離が離れている画素の前記第１差分値に対して前記第２閾値を加えて重み付けをし、前記検出領域内で前記補間画素から二番目に距離が離れている画素の前記第１差分値に対して前記第１閾値を加えて重み付けをすることを特徴とする、請求項３に記載の走査線補間装置。
【請求項５】
インターレース方式の映像信号から補間画素を生成してプログレッシブ方式の映像信号に走査線変換する走査線補間方法であって、
第１走査線を格納する第１格納ステップと、
前記第１走査線の１水平同期期間前の第２走査線を格納する第２格納ステップと、
前記第１走査線及び前記第２走査線の複数の画素を含む所定の検出領域内で前記補間画素を中心として点対称にある前記第１走査線の１画素と前記第２走査線の１画素との間で第１差分値を算出する第１算出ステップと、
所定の閾値を設定する設定ステップと、
前記第１差分値に前記閾値で重み付けをして第２差分値を算出する第２算出ステップと、
複数の前記第２差分値の中から最小値を求めて前記最小値に対応する前記第２差分値の算出方向を示す角度情報を生成する第１生成ステップと、
前記角度情報を受信し前記角度情報に対応する方向の前記第１走査線の１画素と前記第２走査線の１画素との間で平均値を求めて補間値を生成する第２生成ステップと、
を含むことを特徴とする走査線補間方法。
【請求項６】
前記第２算出ステップは、前記検出領域内で前記補間画素から前記第１走査線及び前記第２走査線の画素までの距離が離れているほど前記第１差分値により大きな重み付けを行うことを特徴とする、請求項５に記載の走査線補間方法。
【請求項７】
前記検出領域は、前記第１走査線の５画素と前記第２走査線の５画素とを含む矩形領域であることを特徴とする、請求項５に記載の走査線補間方法。
【請求項８】
前記第２算出ステップは、第１閾値と前記第１閾値よりも大きい第２閾値とを用いて、前記検出領域内で前記補間画素から最も距離が離れている画素の前記第１差分値に対して前記第２閾値を加えて重み付けをし、前記検出領域内で前記補間画素から二番目に距離が離れている画素の前記第１差分値に対して前記第１閾値を加えて重み付けをすることを特徴とする、請求項７に記載の走査線補間方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査線補間装置、特に、インターレース方式の映像信号をプログレッシブ方式の映像信号に走査線変換する走査線補間装置、及びその走査線補間方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターレース走査（飛び越し走査）方式の映像信号をプログレッシブ走査（順次走査）方式の映像信号に変換するために、走査線の補間処理を行う補間装置が用いられる。このような走査線補間装置においては、補間処理により作成すべき画素（以下、補間画素と呼ぶ）の周囲の画素の値に基づいて補間画素の値が算出される。例えば、エッジを有する画像または細い線の画像においては、周囲の画素の輝度分布から画像の角度を検出し、相関の高い方向にある画素を用いて補間画素の値を算出することが行われる。そのため、走査線補間装置には、映像信号により表示される画像の角度を検出する画像角度検出装置が備えられている。
【０００３】
画像角度検出装置を備えた走査線補間装置に関する発明が、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の走査線補間装置は、その画像角度検出装置において、補間画素を中心とした相関判定領域（以下、検出ウインドウと呼ぶ）内の画素を二値化し、リファレンスパターン発生部から与えられる複数のリファレンスパターンの各々と比較することで補間画素周辺の画像角度を検出している。これにより、斜め方向のエッジを有する画像または細い斜め線の画像に対する補間精度を向上させている。
【特許文献１】特開２００３−５２０２３号公報（第１３−１６頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の走査線補間装置では、内部の画像角度検出装置において、補間画素を中心とした上下方向及び斜め方法のそれぞれ２画素の差分値を計算し、その差分値に基づいて相関の強弱を判定している。しかしながら、このような２画素間の差分値に基づく判定方法では誤判定を生じることがある。
【０００５】
特許文献１に記載の走査線補間装置では、内部の画像角度検出装置において、画像角度を検出する一連の処理で少なくとも３つのラインメモリを必要とする。通常ラインメモリは個別に制御する必要があるため、ラインメモリの増加は制御系を複雑化する虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る走査線補間装置は、インターレース方式の映像信号から補間画素を生成してプログレッシブ方式の映像信号に走査線変換する走査線補間装置であって、第１ラインメモリと、第２ラインメモリと、差分値算出部と、閾値設定部と、差分値比較部と、補間処理部とを備えている。第１ラインメモリは、第１走査線を格納する第１格納手段を有する。第２ラインメモリは、第１走査線の１水平同期期間前の第２走査線を格納する第２格納手段を有する。差分値算出部は、第１走査線及び第２走査線の複数の画素を含む所定の検出領域内で補間画素を中心として点対称にある第１走査線の１画素と第２走査線の１画素との間で第１差分値を算出する第１算出手段と、第１差分値に所定の閾値で重み付けをして第２差分値を算出する第２算出手段とを有する。閾値設定部は、閾値を設定する設定手段を有する。差分値比較部は、複数の前記第２差分値の中から最小値を求めてその最小値に対応する第２差分値の算出方向を示す角度情報を生成する第１生成手段を有する。補間処理部は、角度情報を受信しその角度情報に対応する方向の前記第１走査線の１画素と前記第２走査線の１画素との間で平均値を求めて補間値を生成する第２生成手段を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、画像角度を検出する際、差分値算出部において検出領域内の画素を対象に算出した第１差分値に対して閾値で重み付けをすることにより、画像角度の誤検出を抑制することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明の一実施形態に係る走査線補間装置の構成図である。
【０００９】
走査線補間装置１００は、ラインメモリ１ａ及び１ｂと、画像角度検出部２と、補間処理部３とを備えている。また、画像角度検出部２は、差分値算出部２ａと、差分値比較部２ｂと、閾値設定部２ｃとを備えている。
【００１０】
ラインメモリ１ａは、映像信号ＶＤを１走査線分格納し、１水平同期期間ごとに走査線信号Ｌ１を出力する。ラインメモリ１ｂは、ラインメモリ１ａから受信した走査線信号Ｌ１を格納し、１水平同期期間ごとに走査線信号Ｌ２を出力する。すなわち、ラインメモリ１ａから出力される走査線信号Ｌ１と、ラインメモリ１ｂから出力される走査線信号Ｌ２とは１水平同期期間のずれがあり、走査線信号Ｌ２は走査線信号Ｌ１の１走査線前の信号となる。
【００１１】
差分値算出部２ａは、ラインメモリ１ａから出力される走査線信号Ｌ１と、ラインメモリ１ｂから出力される走査線信号Ｌ２とを受信し、補間画素を中心とした相関判定領域、すなわち、検出ウインドウに対して走査線信号Ｌ１の画素と、走査線信号Ｌ２の画素との間で輝度の差分値（以下、単に差分値と略す）を求める。ここで、検出ウインドウは、図２に示すように補間画素Ｐｉｎを中心とした走査線信号Ｌ１の５画素、及び走査線信号Ｌ２の５画素を含む５×２画素の矩形領域とする。なお、検出ウインドウのサイズは５×２画素に限るものではなく、例えば、走査線信号Ｌ１の７画素、及び走査線信号Ｌ２の７画素を含む７×２画素の矩形領域としてもよい。ただし、本実施形態では検出ウインドウのサイズを５×２画素であるとして説明を進める。図２に示すような５×２画素の検出ウインドウの場合、補間画素Ｐｉｎを中心として点対称にある上下２つの画素の組は、（Ｐ１１，Ｐ２５）、（Ｐ１２，Ｐ２４）、（Ｐ１３，Ｐ２３）、（Ｐ１４，Ｐ２２）、（Ｐ１５，Ｐ２１）の５通りがある。従って、差分値算出部２ａにおいては５通りの差分値Ｄ１〜Ｄ５が求められる。具体的には、Ｄ１＝｜Ｐ１１−Ｐ２５｜、Ｄ２＝｜Ｐ１２−Ｐ２４｜、Ｄ３＝｜Ｐ１３−Ｐ２３｜、Ｄ４＝｜Ｐ１４−Ｐ２２｜、Ｄ５＝｜Ｐ１５−Ｐ２１｜の５通りである。
【００１２】
差分値比較部２ｂは、まず、差分値算出部２ａで算出された差分値Ｄ１〜Ｄ５を受信し、閾値設定部２ｃで設定された閾値ＴＨ１及びＴＨ２を用いて差分値Ｄ１〜Ｄ５に補正を加える。ここでの補正とは、差分値Ｄ１〜Ｄ５に対して閾値ＴＨ１またはＴＨ２を加算して重み付けをすることである。具体的には、閾値ＴＨ１とＴＨ２の大小関係をＴＨ１＜ＴＨ２とし、Ｄ１’＝Ｄ１＋ＴＨ２、Ｄ２’＝Ｄ２＋ＴＨ１、Ｄ３’＝Ｄ３（重み付けなし）、Ｄ４’＝Ｄ４＋ＴＨ１、Ｄ５’＝Ｄ１＋ＴＨ２として、補間画素Ｐｉｎから距離が離れている画素間の差分値ほど重み付けを大きくするのである。ここで、閾値ＴＨ１及びＴＨ２は、固定値として予め閾値設定部２ｃに設定しておいてもよく、また、外部よりソフト的に設定できるようにしてもよい。なお、閾値ＴＨ１及びＴＨ２の重み付けによる効果は後で説明する。
【００１３】
次に、差分値比較部２ｂは、重み付けした差分値Ｄ１’〜Ｄ５’の中から最小値を求め、その最小値に対応する方向を角度情報Ｓ１として補間処理部３に送信する。ここで、角度情報Ｓ１は、差分値Ｄ１〜Ｄ５（Ｄ１’〜Ｄ５’）の計算方向に対応するフラグ情報（１〜５）として与えられ、例えば、差分値Ｄ１（Ｄ１’）が最小値として選択された場合には、角度情報Ｓ１には“１”という情報が与えられる。同様に、Ｄ２（Ｄ２’）の場合にはＳ１＝２、Ｄ３（Ｄ３’）の場合にはＳ１＝３、Ｄ４（Ｄ４’）の場合にはＳ１＝４、Ｄ５（Ｄ５’）の場合にはＳ１＝５という情報が与えられる。
【００１４】
補間処理部３は、差分値比較部２ｂから受信した角度情報Ｓ１を基に、図２に示すような５通りある方向のうち１つの方向を選択して、補間画素Ｐｉｎを中心としてその方向に点対称にある位置の２画素間の平均値を求め、それを補間値Ｓ２として出力する。例えば、差分値比較部２ｂから角度情報Ｓ１として“１”という情報を受信した場合、補間処理部３は図２に示すＤ１の方向に対応する２画素、すなわち、Ｐ１１とＰ２５との間で平均値を求め、それを補間値Ｓ２として出力する。
【００１５】
次に、画像の角度検出において、閾値ＴＨ１及びＴＨ２の重み付けを用いる効果についていくつかの例を挙げて説明する。
【００１６】
まず、第１の例として、図３（ａ）に示すように５×２画素の検出ウインドウに対してほぼ直角に交差するパターンＡがあったとする。ここで、図３（ａ）において、各画素中に記載される数字は輝度を示している。輝度は通常２５６（０〜２５５）階調で表され、数字が大きいほど明るいパターンとなる。図２に示した５つの方向（Ｄ１〜Ｄ５）に対してそれぞれ輝度の差分値を計算すると、Ｄ１＝２０−２０＝０、Ｄ２＝０−０＝０、Ｄ３＝０−０＝０、Ｄ４＝０−０＝０、Ｄ５＝２０−２０＝０となり、全ての方向の差分値が“０”となる。この段階では、どの方向に相関があるのかを判別することはできない。１つの方法として、最も誤差が少ないＤ３の方向を選択するようにすることは可能ではあるが、雑音などによって画像に微妙な変化が含まれるとＤ１やＤ５の方向が選択されることがあり、角度の誤検出となってしまう。
【００１７】
そこで、Ｄ１〜Ｄ５の各差分値に対して閾値ＴＨ１またはＴＨ２で重み付けを行う。ここで、閾値ＴＨ１とＴＨ２との大小関係をＴＨ１＜ＴＨ２とし、それぞれの値を、例えば、ＴＨ１＝５、ＴＨ２＝１０とする。閾値ＴＨ１及びＴＨ２を用いて重み付けした差分値Ｄ１’〜Ｄ５’を算出すると、Ｄ１’＝Ｄ１＋ＴＨ２＝０＋１０＝１０、Ｄ２’＝Ｄ２＋ＴＨ１＝０＋５＝５、Ｄ３’＝Ｄ３＝０、Ｄ４’＝Ｄ４＋ＴＨ１＝０＋５＝５、Ｄ５’＝Ｄ１＋ＴＨ２＝０＋１０＝１０となり、Ｄ３（Ｄ３’）の方向の差分値が最小となる。これにより、所望のＤ３の方向が選択され、補間画素ＰｉｎにはＤ３の方向に対応する２画素の平均値“０”が入力されるようになる。
【００１８】
次に、第２の例として、図３（ｂ）に示すように５×２画素の検出ウインドウに対して斜めに交差するパターンＢがあったとする。図２に示した５つの方向（Ｄ１〜Ｄ５）に対してそれぞれ輝度の差分値を計算すると、Ｄ１＝７０−７０＝０、Ｄ２＝２０−２０＝０、Ｄ３＝０−０＝０、Ｄ４＝０−０＝０、Ｄ５＝２０−２０＝０となり、全ての方向の差分値が“０”となる。この段階では、どの方向に相関があるのかを判別することはできない。
【００１９】
そこで、Ｄ１〜Ｄ５の各差分値に対して閾値ＴＨ１またはＴＨ２で重み付けを行う。ここで、閾値ＴＨ１とＴＨ２との大小関係をＴＨ１＜ＴＨ２とし、それぞれの値を、例えば、ＴＨ１＝５、ＴＨ２＝１０とする。閾値ＴＨ１及びＴＨ２を用いて重み付けした差分値Ｄ１’〜Ｄ５’を算出すると、Ｄ１’＝Ｄ１＋ＴＨ２＝０＋１０＝１０、Ｄ２’＝Ｄ２＋ＴＨ１＝０＋５＝５、Ｄ３’＝Ｄ３＝０、Ｄ４’＝Ｄ４＋ＴＨ１＝０＋５＝５、Ｄ５’＝Ｄ１＋ＴＨ２＝０＋１０＝１０となり、Ｄ３（Ｄ３’）の方向の差分値が最小となる。これにより、所望のＤ３の方向が選択され、補間画素ＰｉｎにはＤ３の方向に対応する２画素の平均値“０”が入力されるようになる。
【００２０】
〔作用効果〕
本発明の一実施形態に係る走査線補間装置１００によれば、画像角度検出部２において画像角度を検出する際、検出ウインドウ内の画素を対象に算出した差分値Ｄ１〜Ｄ５に対して閾値ＴＨ１またはＴＨ２で重み付けを行うことにより、画像角度の誤検出を抑制することができるようになる。また、補間する走査線の上下の走査線信号を格納するための２つのラインメモリ以外にラインメモリを必要としないため、制御系が複雑化することを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施形態に係る走査線補間装置の構成図。
【図２】映像画素と検出ウインドウ。
【図３】閾値を用いた画像角度検出と走査線補間の例。
【符号の説明】
【００２２】
１００・・・走査線補間装置
１ａ、１ｂ・・・ラインメモリ
２・・・画像角度検出部
２ａ・・・差分値算出部
２ｂ・・・差分値比較部
２ｃ・・・閾値設定部
３・・・補間処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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