(57)【要約】本発明は、エッジに沿ったビデオ画像内のピクセルの補間時のエラー低減のための方法に関する。２つの補間法の出力（４、６）を結合することによって、及び１つの補間法の出力のみを用いる混合ファクタ（ｋ）を計算することによって、補間の結果が改善され得る。第２の補間法により得られるピクセルの方向にエッジ依存の補間の推定エラーを適用する場合、上記出力が向上される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビデオ画像のエッジ指向の空間補間のエラー低減のための方法であって、
前記ビデオ画像内の空間エッジに沿った既存のピクセルの間において第１の補間されるピクセルを計算するステップと、
前記既存のピクセルの間において第２の補間されるピクセルを補間するステップと、
前記第１の補間されるピクセルの信頼性を示す混合ファクタを計算するステップと、
前記混合ファクタを用いて、前記第１の補間されるピクセルと前記第２の補間されるピクセルとを混合することによって、出力補間されるピクセルを計算するステップと
を有する方法。
【請求項２】
動き補償される補間、動き適応型補間、又は線形補間に基づいて、前記第２のピクセルを計算することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記空間エッジに沿った前記既存のピクセルのピクセル値間の第１の絶対差を測定し、前記出力補間されるピクセルのピクセル値と前記第１の補間されるピクセルのピクセル値との間の第２の絶対差を測定し、前記第２の絶対差が、前記第１の絶対差の定数倍であるように前記混合ファクタを計算することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記補間される出力ピクセルが、前記エッジに沿った前記既存のピクセルの間の真ん中で空間的に補間される場合、前記定数は２であることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記定数が、前記エッジに沿った前記既存のピクセルに関連する空間の位置に依存することを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記空間エッジ｜a-b｜に沿った前記既存のピクセルのピクセル値間の第１の絶対差を測定し、前記出力ピクセル｜c-d｜を空間的に囲んでいるピクセル値間の第２の絶対差を測定し、｜a-b｜/(w*｜c-d｜)であるように前記混合ファクタを計算し、該式でｗが定数であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
【数１】
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であるように、前記出力ピクセル値を計算することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ビデオ画像内の既存のピクセルの間においてピクセルを補間するためのデバイスであって、
前記ビデオ画像内の検出されるエッジに沿った前記既存のピクセルの間において、第１のピクセルを補間する第１の補間手段と、
前記既存のピクセルの間において第２のピクセルを補間する第２の補間手段と、
前記第１のピクセルの信頼性を示す混合ファクタを計算する計算手段と、
出力信号を得るために、前記混合ファクタに従って、前記第１の補間されるピクセルと前記第２のピクセルとを混合する混合手段と
を有するデバイス。
【請求項９】
前記出力信号を表示するための表示デバイスと、
請求項８に記載の補間するためのデバイスと
を有する表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオ画像のエッジ指向の空間補間のための方法及びデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
空間的なエッジ指向の補間を標準の補間の結果と比較することによって、更に、エッジ指向の補間の信頼性を用いるこれらの結果を重み付けすることによって、補間の出力が高められる。このことは、プログレッシブビデオ画像を生成するようにデインタレースする、空間スケーリングの場合、更に、既にデインタレースされた画像のポスト処理の際に可能である。
【０００３】
空間スケーリングは、ビデオライン上のピクセルの数又は入力ビデオ信号のビデオラインの数が、ディスプレイ用に必要な数と異なる場合はいつでも必要である。これは、インタレースされたビデオ信号が、プログレッシブビデオ信号を供給するためにデインタレースされなければならない場合、又は、元の信号が供給し得るのと異なる比を表示デバイスが要求するのに応じてアスペクト比が適応されなければならない場合である。高品位の空間スケーリングは、補間するローパスフィルタを使用するアップスケーリングによって実現される。このフィルタでは、入力信号が、まず、所望の帯域幅の２倍のサンプリング周波数でサンプリングされる。これらのサンプルが補間され、その後ゼロスタッフィング(zero-stuffing)方法によって大幅に減らされる。入力信号の帯域幅は低下されないが、更に、追加のスペクトル成分がピクチャを向上するために用いられることはできない。
【０００４】
米国特許第５，６６１，５２５号公報は、インタレースされた走査フォーマットを用いて表わされるビデオフレームのシーケンスを、プログレッシブに走査されたフォーマットに変換する、又はデインタレースする方法及び装置を説明している。この開示公報によれば、複数の補間が入力ビデオ画像において実施される。正確な補間を必要とするピクセルが、正確な補間を必要としないピクセルの後に補間される。補間は、推定されるピクセル値のエラーを最小化するために、このシーケンスで実行される。各々の補間は、それ自体の推定される信頼性に従って重み付けされる。補間された値を重み付けすることによって、デインタレースされたフレームのピクセル値は、最小化されたエラーを含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この方法の欠点は、演算作業が非常に大きいということである。異なる補間法でピクセルを補間することによって、大量のデータが生成される。これらのピクセル値のそれぞれが重み付けされる場合、演算オーバーヘッドが増大し、このことはビデオ画像をデインタレースするための装置を高価にする。この従来技術のシステムの別の欠点は、一部の補間法に対しては、どのように信頼性を推定するかが明らかではないことである。
【０００６】
本発明の目的は、全ての補間法の信頼性の推定／計算を必要としないビデオ画像の既存のピクセルの間でピクセル値を補間するための経済的かつ安価な方法及び装置を供給することにある。本発明は、独立クレームによって規定される。従属クレームは、有利な実施形態を規定する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
有利なことに、算出時間が低減される高速補間が供給され得る。
【０００８】
エッジ指向のデインタレース又は空間スケーリングの場合には、エッジ指向が誤って推定された場合に過度のアーチファクトが起こり得る。このようなエッジ指向の検出エラーは、現在知られている方法では、特にあまり細かい部分をもたないピクチャ部分では避けられないので、エラー訂正が実行されるべきである。本発明による異なる補間方法を混合することにより、エッジ指向されて補間される画像をポスト処理することによって、良好な結果が実現される。より信頼のおけるエッジ依存の補間については、より少ない異なる補間器の出力が使用されるべきであり、その逆も同様である。補間の結果を混合することにより、この出力は、少なくともポスト処理の前にそうだったのと同程度に良好である。
【０００９】
本発明の用途に適しているエッジ依存の補間のある実施例は、T. Doyle及び M. Looymans著、高品位テレビ（HDTV）の信号処理における「エッジ情報を用いるプログレッシブ走査（Progressive scan conversion using edge information）」第II章、  L. Chiariglione (編集)、 １９９０年、７１１〜７２１ページの文献に説明されている。
【００１０】
エッジ依存の補間は、長く鋭いエッジが検出されている場合に信頼性が高い。この場合、この出力は、画像内にエッジがない場合及び細かい部分が少ない場合より高度に重み付けされるべきである。
【００１１】
第２のピクセルは、好ましくは、請求項２に従って、これらの補間方法が良好な結果を伴ってロバストな補間を保証するので補間される。これらの補間方法のぼやけ及び他の欠点が低減される。
【００１２】
請求項３による方法は、更に好ましい。エッジ依存の補間の結果が、ロバストネスの問題を被らないようなロバストな補間方法によって改善され得る。２つの補間方法の欠点はある程度互いに平均化され、そのため、全体の結果が改善されることができる。全体の出力とエッジ依存の出力との間の絶対差が、エッジに沿った既存のピクセル間の絶対差に定数フラクションを乗じるものであるように、混合パラメータが設定されるとき、出力はロバストである。
【００１３】
請求項４乃至５による混合ファクタは、更に推奨される。混合ファクタを調整することによって、出力の結果が調整され得る。定数は、既存のピクセル間の補間されるピクセルの空間的な位置に依拠し、このことは補間の基本である。この本質は、出力とエッジ依存の補間されるピクセルとの間の絶対差が、定数の倍数と等しく、好ましくは、補間の出力が補間の入力、すなわち、エッジ依存の補間に関する元のピクセルの絶対差の間の半分である場合は２倍であるということである。
【００１４】
請求項６によれば、混合ファクタは２つの値に依存し、１つ目は、どのくらい正確にエッジが見出されているかについての測定値である角度差であり、２つ目は、角度補間がこの時点でどのくらい関連しているかについての測定値である、周囲の、特に垂直又は水平の差である。定数ｗは、特定の用途に対する必要性又は個人の好みに従って、角度又は周囲の平均のいずれかに対してより強調して使用されてもよい。混合ファクタは１にクリップされることが好ましい。
【００１５】
請求項７によれば、混合ファクタは、第２の補間器、すなわち、動き補償されるデインタレーサからの元の出力と角度平均値とを混合するために用いられる。ただ１つのデインタレースの方法がエラー対策を提供し、上記混合はこの対策によってのみ行われる。
【００１６】
本発明の他の態様は、既述された方法又は既述された装置を、走査レートコンバータ、ビデオコンプレッサ、又はデインタレースデバイス、表示システム及びテレビ受像機において使用することである。
【００１７】
本発明のこれら及び他の態様は、本明細書の以下に説明される実施例から明らかになると共に、これらの実施例を参照して明瞭に説明されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、垂直ラインＬ及び水平カラムＣをもつ表示マトリックスを示している。ラインＬ及びカラムＣの各々の交差部は１つのピクセルを含み、このピクセル値は、表示されるべき画像の元のポイントの８ビットの色表現である。ピクセルａ，ｂ，ｃ，ｄ及びｅが示されている。ピクセルａ，ｂは、画像の検出されたエッジに沿っている。ピクセルｃ，ｄは、補間されるべきピクセルｅのまわりに垂直に配されている。インタレースされるビデオ信号において、ラインＬは秒ごとに送信されず、足りない情報が補間によって生成されるので、補間値が元の値の近くに来ることは重要である。エッジに沿ったピクセルａ，ｂと共に、補間されるべきピクセルｅから垂直にオフセットするピクセルｃ，ｄに沿って補間することによって、計算値の正確さが向上される。
【００１９】
図２では、エッジ依存の補間の出力Ｆｉ（ｘ，ｙ，ｎ）と、混合ファクタｋで動き補償される補間の出力Ｆｉ２（ｘ，ｙ，ｎ）とを加算することによる、出力値Ｆ０（ｘ，ｙ，ｎ）の計算が示されている。エッジ依存の補間の出力は、元のピクセル値ａ，ｂに依存するＦｉ（ｘ，ｙ，ｎ）である。補間角度が検出される場合、ａをｂから予測すること及びその逆が可能である。補間ピクセルｅがａとｂとの中間に正確に位置を有するならば、予測エラーは、ａを用いて予測される場合のｂの予測エラーより２倍小さいことが考えられ得る。つまり、ｅの正しい値が、補間角度によって計算されるものから逸脱する可能性はあるけれども、この偏差は、ａの値とｂの値との間の絶対差より２倍小さいことが考えられるという意味である。
【００２０】
エッジ依存の補間のロバストネスを改善するとき、ロバストネスの問題を被らないような第２の補間法が必要である。この補間法は、ｃとｄとに沿った線形補間であり得る。Ｆ0（ｘ，ｙ，ｎ）とＦｉ（ｘ，ｙ，ｎ）との間の絶対差がピクセル値ｂ及びａの絶対値の半分に等しいようにｋが設定されている、図２に示されるような混合器を用いて、第２の補間Ｆｉ２（ｘ，ｙ，ｎ）の出力とエッジ依存の補間Ｆｉ（ｘ，ｙ，ｎ）の出力を混合することによって、補間の結果が改善され得る。
【００２１】
形式的に、混合ファクタｋは以下の数式によって計算される。
【数２】
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出力は更に以下の数式によって規定される。
Ｆ０（ｘ，ｙ，ｎ）＝ｋＦｉ（ｘ，ｙ，ｎ）＋（１−ｋ）Ｆｉ２（ｘ，ｙ，ｎ）
このことは以下の数式をもたらす。
【数３】
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上記値δは０による除算を防止する。ｋは１にクリップされることが好ましい。分母のファクタ２は、ａとｂとの間の距離関係からもたらされる。
【００２２】
図３は、改善された補間器のインプリメンテーションのブロック図を示している。入力信号１はラインメモリ２に供給され、ラインのピクセル値がラインの間に補間を可能にするために記憶される。入力信号１は、更に、エッジ依存の補間４に、及びライン補間６に供給される。前のラインの記憶されたピクセル値は、ラインメモリ２からエッジ依存の補間４及びライン補間６へ供給される。混合ファクタｋ及びｋ−１は、混合ファクタの計算デバイス７によって計算される。エッジ依存の補間４の出力Ｆｉ（ｘ，ｙ，ｎ）は、混合ファクタｋにより重み付けされる。ライン補間６の出力は、（１−ｋ）により重み付けされる。これらの重み付けされた出力値が加算され、表示デバイスＤによって表示される出力値Ｆ０（ｘ，ｙ，ｎ）がもたらされる。
【００２３】
本発明による出力値を重み付けすることによって、現在のピクチャ特性に依存する補間の結果を供給することが可能になる。エッジ依存の補間が他の補間法より優れている場合、その結果は強調され、その逆も同じである。
【００２４】
上述の実施例は、本発明を限定するよりむしろ例示するものであり、当業者であれば、添付の請求項の範囲から逸脱することなく、多くの代替の実施例を案出することが可能であろうことに留意する必要がある。請求項において、括弧内に記されるいかなる参照符号も請求項の範囲を限定するものとして、解釈されてはならない。さらに、動詞「有する(comprising)」は列記されたもの以外の他の構成要素又はステップの存在を除外しないものとする。構成要素に先行する単数表現の冠詞「a」又は「an」は、そうした構成要素の複数の存在を除外するものではない。本発明は、幾つかの別個の素子を有するハードウェアによって、更に適切にプログラムされたコンピュータによって実施されることができる。幾つかの手段を列挙するデバイスクレームにおいて、これらの手段の幾つかは、ハードウェアの１つの同じアイテムによって具現化されることができる。ある方策が相互に異なる従属クレームにおいて詳述されているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に用いられることができないということを示すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】表示マトリックスを示している。
【図２】出力ピクセルの計算を示している。
【図３】インプリメンテーションのブロック図を示している。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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