(57)【要約】【課題】画素値の誤補間を抑制する。【解決手段】画像伸張装置１は、補間対象画素の上側画素および下側画素の画素値に基づいて、補間対象画素の画素値を求める上下補間部２２と、補間対象画素を中心として反対方向にある２つの画素であって、補間対象画素の斜め上側の画素および斜め下側の画素の画素値に基づいて、補間対象画素の画素値を求める斜め補間部２４と、補間対象画素周辺のエッジ形状を表す指標値として、補間対象画素を含む画像ブロックの画素値と、当該画像ブロックの左右両側にある２つの画像ブロックの画素値の平均値との差分を求める差分演算部２８と、差分演算部により求められたエッジ形状の指標値に応じた混合比にしたがって、上下補間部により求められた補間対象画素の画素値と、斜め補間部により求められた補間対象画素の画素値とを混合する混合部３２と、を備える。【選択図】図２
2008252449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
補間対象画素の上側画素および下側画素の画素値に基づいて、補間対象画素の画素値を求める上下補間部と、
補間対象画素を中心として反対方向にある２つの画素であって、補間対象画素の斜め上側の画素および斜め下側の画素の画素値に基づいて、補間対象画素の画素値を求める斜め補間部と、
補間対象画素の周辺のエッジ形状を表す指標値として、補間対象画素を含む画像ブロックの画素値と、当該画像ブロックの左右両側にある２つの画像ブロックの画素値の平均値との差分を求める差分演算部と、
前記差分演算部により求められたエッジ形状の指標値に応じた混合比にしたがって、前記上下補間部により求められた補間対象画素の画素値と、前記斜め補間部により求められた補間対象画素の画素値とを混合する混合部と、
を備えることを特徴とする画像伸張装置。
【請求項２】
前記差分演算部は、
補間対象画素を含む画像ブロックの画素値として、当該画像ブロックに含まれる全画素の画素値の総和を求め、
前記左右両側にある２つの画像ブロックの画素値の平均値として、当該２つの画像ブロックに含まれる全画素の画素値の総和の２分の１を求め、
前記補間対象画素を含む画像ブロックに含まれる全画素の画素値の総和と、前記２つの画像ブロックに含まれる全画素の画素値の総和の２分の１との差分を求める、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像伸張装置。
【請求項３】
前記差分演算部により求められたエッジ形状の指標値が小さいほど、前記混合比における前記上下補間部により求められた画素値の比率を小さくするとともに、前記斜め補間部により求められた画素値の比率を大きくし、
前記差分演算部により求められたエッジ形状の指標値が大きいほど、前記混合比における前記上下補間部により求められた画素値の比率を大きくするとともに、前記斜め補間部により求められた画素値の比率を小さくすることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の画像伸張装置。
【請求項４】
前記斜め補間部にて補間対象画素を補間するために利用される各画素を含む２つの画像ブロックの相関度を表す指標値として、当該２つの画像ブロックの画素値の差分を求める相関演算部を、さらに備え、
前記相関演算部により求められた相関度の指標値が小さいほど、前記混合比における前記上下補間部により求められた画素値の比率を小さくするとともに、前記斜め補間部により求められた画素値の比率を大きくし、
前記相関演算部により求められた相関度の指標値が大きいほど、前記混合比における前記上下補間部により求められた画素値の比率を大きくするとともに、前記斜め補間部により求められた画素値の比率を小さくすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像伸張装置。
【請求項５】
前記差分演算部は、補間対象画素における上下方向の画素値変化を表す指標値として、補間対象画素の上側画素および下側画素の画素値の差分を、さらに求めるものであり、
前記差分演算部により求められた画素値変化の指標値が大きいほど、前記混合比における前記上下補間部により求められた画素値の比率を小さくするとともに、前記斜め補間部により求められた画素値の比率を大きくし、
前記差分演算部により求められた画素値変化の指標値が小さいほど、前記混合比における前記上下補間部により求められた画素値の比率を大きくするとともに、前記斜め補間部により求められた画素値の比率を小さくすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像伸張装置。
【請求項６】
前記差分演算部により求められたエッジ形状の指標値に基づいて、上下補間による画素値および斜め補間による画素値の混合比を算出する混合比算出部を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像伸張装置。
【請求項７】
前記混合比算出部は、パラメータｋを、
【数１】
2008252449.tif 000008
にしたがって求め、
前記混合部は、補間対象画素の画素値Ｉを、
【数２】
2008252449.tif 000009
にしたがって求めることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像伸張装置。
【請求項８】
補間対象画素の上側画素および下側画素の画素値に基づいて、補間対象画素の画素値を求める上下補間部と、
補間対象画素を中心として反対方向にある２つの画素であって、補間対象画素の斜め上側の画素および斜め下側の画素の画素値に基づいて、補間対象画素の画素値を求める斜め補間部と、
補間対象画素の周辺のエッジ形状を表す指標値として、補間対象画素を含む画像ブロックの画素値と、当該画像ブロックの左右両側にある２つの画像ブロックの画素値の平均値との差分を求める差分演算部と、
前記差分演算部により求められたエッジ形状の指標値に応じた混合比にしたがって、前記上下補間部により求められた補間対象画素の画素値と、前記斜め補間部により求められた補間対象画素の画素値とを混合する混合部と、
前記混合部により混合された画像を表示するディスプレイと、
を備えることを特徴とする映像表示装置。
【請求項９】
補間対象画素周辺のエッジ形状を表す指標値として、補間対象画素を含む画像ブロックの画素値と、当該画像ブロックの左右両側にある２つの画像ブロックの画素値の平均値との差分を求め、
前記エッジ形状の指標値に応じた混合比にしたがって、上下補間により求められた補間対象画素の画素値と、斜め補間により求められた補間対象画素の画素値とを混合する、画像伸張方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素値を補間して画像を伸張する画像伸張装置、この画像伸張装置を含んで構成される映像表示装置、および画素値を補間して画像を伸張する画像伸張方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばデジタルテレビ装置の内部において、ディジタル画像を拡大する画像伸張装置が用いられている。このような画像伸張装置では、既にある画素ラインの間に新たな画素ラインを生成することで、ディジタル画像を拡大する。新たな画素ラインを生成する際に、画像伸張装置は、既にある画素の画素値を利用して、新たに生成する画素の画素値を補間する。
【０００３】
画像伸張装置の一例が、従来文献（特開２００６−２２２９６５号公報）に示されている。この従来文献に係る画像伸張装置では、画像中のエッジ方向を検出して、検出されたエッジ方向に画素値を補間する。但し、この従来文献に係る画像伸張装置では、画素値の誤補間については考慮されていない。
【特許文献１】特開２００６−２２２９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
新たに生成する画素の画素値を、その画素の斜め方向にある画素の画素値で補間する場合には、画素値の誤補間が発生してしまう場合がある。例えば、画像中のエッジが斜めに直線状に延びていれば、画素値の誤補間は発生し難いが、画像中のエッジが屈曲した形状である場合には、画素値の誤補間が発生しやすい。このように誤補間された画素はドット状に視認されてしまう。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、画素値の誤補間を抑制することが可能な画像伸張装置、映像表示装置および画像伸張方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するために、本発明に係る画像伸張装置は、補間対象画素の上側画素および下側画素の画素値に基づいて、補間対象画素の画素値を求める上下補間部と、補間対象画素を中心として反対方向にある２つの画素であって、補間対象画素の斜め上側の画素および斜め下側の画素の画素値に基づいて、補間対象画素の画素値を求める斜め補間部と、補間対象画素の周辺のエッジ形状を表す指標値として、補間対象画素を含む画像ブロックの画素値と、当該画像ブロックの左右両側にある２つの画像ブロックの画素値の平均値との差分を求める差分演算部と、差分演算部により求められたエッジ形状の指標値に応じた混合比にしたがって、上下補間部により求められた補間対象画素の画素値と、斜め補間部により求められた補間対象画素の画素値とを混合する混合部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る映像表示装置は、補間対象画素の上側画素および下側画素の画素値に基づいて、補間対象画素の画素値を求める上下補間部と、補間対象画素を中心として反対方向にある２つの画素であって、補間対象画素の斜め上側の画素および斜め下側の画素の画素値に基づいて、補間対象画素の画素値を求める斜め補間部と、補間対象画素の周辺のエッジ形状を表す指標値として、補間対象画素を含む画像ブロックの画素値と、当該画像ブロックの左右両側にある２つの画像ブロックの画素値の平均値との差分を求める差分演算部と、差分演算部により求められたエッジ形状の指標値に応じた混合比にしたがって、上下補間部により求められた補間対象画素の画素値と、斜め補間部により求められた補間対象画素の画素値とを混合する混合部と、混合部により混合された画像を表示するディスプレイと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る画像伸張方法は、補間対象画素周辺のエッジ形状を表す指標値として、補間対象画素を含む画像ブロックの画素値と、当該画像ブロックの左右両側にある２つの画像ブロックの画素値の平均値との差分を求め、エッジ形状の指標値に応じた混合比にしたがって、上下補間により求められた補間対象画素の画素値と、斜め補間により求められた補間対象画素の画素値とを混合する、画像伸張方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、画素値の誤補間を抑制することが可能な画像伸張装置、映像表示装置および画像伸張方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１１】
（画像伸張装置の構成）
図１は、本実施形態に係る画像伸張装置１のブロック図である。画像伸張装置１は、入力画像を取り込んで、入力画像を水平方向および垂直方向に伸張してから、伸張された画像を出力画像として出力する。画像伸張装置１は、入力画像を水平方向に２倍に伸張する水平２倍スケーリング部１０と、入力画像を垂直方向に２倍に伸張する垂直２倍スケーリング部２０とを備えている。
【００１２】
図２は、垂直２倍スケーリング部２０を詳細に示すブロック図である。垂直２倍スケーリング部２０は、上下補間部２２と、斜め補間部２４と、ライン選択部３４と、ブロック相関演算部２６と、輝度差分演算部２８と、混合比算出部３０と、混合部３２と、ライン選択部３４とを備えている。
【００１３】
例えば、図３に示される入力画像１００が画像伸張装置１に入力されると、水平２倍スケーリング部１０は、既にある垂直画素ラインの間に新たな垂直画素ラインを生成する。水平２倍スケーリング部１０により変換された入力画像を、図４に示す。次に、垂直２倍スケーリング部２０は、実線で示される既存の水平画素ライン（実画像ライン）１０２の間に、破線で示される新たな水平画素ライン（補間ライン）１０４を生成する。
【００１４】
この実施形態では、垂直２倍スケーリング部２０は、補間対象画素１１０の上下方向にある少なくとも１つの画素の画素値（輝度値）に基づいて補間対象画素１１０の画素値を補間する上下方向補間と、補間対象画素１１０の斜め方向にある少なくとも１つの画素の画素値に基づいて補間対象画素１１０の画素値を補間する斜め方向補間と、を併用している。なお、この実施形態では、各画素の画素値は輝度値であるが、各画素の画素値は色値であってもよい。
【００１５】
（上下補間処理）
図５〜図７を参照して、垂直２倍スケーリング部２０により実行される上下補間処理について説明する。上下補間処理は、垂直２倍スケーリング部２０の上下補間部２２により実行される。
【００１６】
図５に示されるように、上下補間処理では、補間対象画素１１０の輝度値が、その上側の画素の輝度値Ｉｕおよびその下側の画素の輝度値Ｉｄを用いて補間される。具体的には、補間対象画素１１０の輝度値は、その上側の画素の輝度値Ｉｕおよびその下側の画素の輝度値Ｉｄに基づいて、線形補間や３次畳込み補間などの補間方法により求められる。
【００１７】
図４に示される入力画像は、理想的には図６に示されるように補間されて、高輝度領域と低輝度領域との間のエッジが明瞭となることが好ましい。しかし、上述した上下補間のみを行った場合には、図７に示されるように、補間対象画素１１０の輝度値は中間的な輝度値となり、高輝度領域と低輝度領域との間のエッジがギザギザな画像となってしまう。ちなみに、このギザギザのエッジは、ジャギーと呼ばれている。このようなジャギーを抑制してより理想的に補間するために、本実施形態では、上下補間および斜め補間が併用されている。
【００１８】
（斜め補間処理）
図８〜図１５を参照して、垂直２倍スケーリング部２０により実行される斜め補間処理について説明する。斜め補間処理は、垂直２倍スケーリング部２０の斜め補間部２４およびブロック相関演算部２６により実行される。
【００１９】
斜め補間処理では、図８に示されるように、補間対象画素１１０の上側に並ぶ複数の画素１〜１１の輝度値、および補間対象画素１１０の下側に並ぶ複数の画素１’〜１１’の輝度値が利用して、補間対象画素１１０の輝度値が補間される。
【００２０】
ブロック相関演算部２６は、相関度が最大となる２つの画像ブロックを探索する。すなわち、図９に示されるように、ブロック相関演算部２６は、補間対象画素１１０から見て左斜め上側の画像ブロックＡ１２０と、補間対象画素１１０から見て右斜め下側の画像ブロックＢ１３０とを設定する。そして、図１０に示されるように、ブロック相関演算部２６は、画像ブロックＡ１２０を、破線で示される画像ブロックＡ１２０’の位置まで水平方向にシフトさせるとともに、画像ブロックＢ１３０を、破線で示される画像ブロックＢ１３０’の位置まで水平方向にシフトさせる。画像ブロックＡ１２０および画像ブロックＢ１３０をシフトさせる際に、画像ブロックＡ１２０および画像ブロックＢ１３０は、補間対象画素１１０を基準として互いに反対方向にあり、且つ、補間対象画素１１０から等距離にある関係を維持している。ブロック相関演算部２６は、シフトされた各位置において、画像ブロックＡ１２０および画像ブロックＢ１３０の相関度を算出し、画像ブロックＡ１２０および画像ブロックＢ１３０の相関度が最大となる位置を探索する。この結果、図１１に示されるように、ブロック相関演算部２６は、画像ブロックＡ１２０および画像ブロックＢ１３０の相関度が最大となる位置を決定する。ブロック相関演算部２６は、決定された画像ブロックＡ１２０および画像ブロックＢ１３０の方向の情報を、相関ベクトルとして出力する。
【００２１】
斜め補間部２４は、ブロック相関演算部２６により演算された相関ベクトルを利用して、画像ブロックＡ１２０および画像ブロックＢ１３０の位置を特定する。そして、斜め補間部２４は、相関度が最大となる画像ブロックＡ１２０および画像ブロックＢ１３０の画素値を利用して、補間対象画素１１０の輝度値を補間する。具体的には、図１２に示されるように、斜め補間部２４は、画像ブロックＡ１２０の中心の画素１２５の輝度値および画像ブロックＡ１２０の中心の画素１３５の輝度値の平均値を、補間対象画素１１０の輝度値として算出する。なお、図１２にはエッジの傾角が大きい一例が示されているが、図１３に示されるようにエッジの傾角が小さい場合にも、同様に補間対象画素１１０の輝度値が補間される。
【００２２】
以上に説明した斜め補間処理では、エッジの傾角が一定であったが、エッジが曲がっている場合には、斜め補間処理が適切に行われない場合がある。例えば、図１４に示されるように、エッジが下から突出した形状である場合には、境界から離れた２つの高輝度領域１２０，１３０を、相関度が最大となる位置として決定し、補間対象画素１１０の輝度値が補間される。この結果、図１５に示されるように、低輝度領域の中に高輝度画素１１０がドット状に現れるような誤補間が生じてしまう。本実施形態の画像伸張装置１は、このような誤補間にも対処している。
【００２３】
（上下補間および斜め補間の混合処理）
図１６〜図２０を参照して、垂直２倍スケーリング部２０により実行される上下補間および斜め補間の混合処理について説明する。上下補間および斜め補間の混合処理は、垂直２倍スケーリング部２０のブロック相関演算部２６、輝度差分演算部２８、混合比算出部３０および混合部３２により実行される。
【００２４】
図１６に示される状況を一例として、上下補間および斜め補間の混合処理を説明する。図１６では、直線状のエッジが斜め方向に延びており、相関度が最大となる画像ブロックＡ１２０および画像ブロックＢ１３０が設定されている。また、補間対象画素１１０を中心とする画像ブロックＣ１４０、この画像ブロックＣ１４０の右側にある画像ブロックＤ１５０、およびこの画像ブロックＣ１４０の左側にある画像ブロックＥ１６０が設定されている。なお、画像ブロックＤ１５０は画像ブロックＡ１２０の内部にあり、画像ブロックＥ１６０は画像ブロックＢ１３０の内部にある。
【００２５】
ブロック相関演算部２６は、画像ブロックＡ１２０および画像ブロックＢ１３０において対応関係にある２つの画素の輝度値の差分を、画像ブロックＡ１２０および画像ブロックＢ１３０の全て画素について算出し、算出された全ての差分の絶対値を加算する。このようにして算出された値は、画像ブロックＡおよび画像ブロックＢの相関度の指標値であり、以下の説明では、この指標値を、画像ブロックＡおよび画像ブロックＢの相関差分値Ｄ１と呼ぶ。相関差分値Ｄ１は、画像ブロックＡおよび画像ブロックＢの相関度が高いほど小さくなり、画像ブロックＡおよび画像ブロックＢの相関度が低いほど大きくなる数値である。具体的には、図１７に示されるように、画像ブロックＡの各画素の輝度値をＩａ１〜Ｉａ９とし、画像ブロックＢの各画素の輝度値をＩｂ１〜Ｉｂ９とした場合、ブロック相関演算部２６は、次の数式（１）にしたがって相関差分値Ｄ１を算出する。
【００２６】
【数１】
2008252449.tif 000003
【００２７】
輝度差分演算部２８は、補間対象画素１１０を中心として画像ブロックＣ１４０を設定する。また、輝度差分演算部２８は、ブロック相関演算部２６により演算された相関ベクトルを利用して、画像ブロックＣ１４０の水平方向に画像ブロックＤ１５０および画像ブロックＥ１６０を設定する。すなわち、輝度差分演算部２８は、相関ベクトルから特定される画像ブロックＡ１２０の内部であって、画像ブロックＣ１４０の右水平方向の位置に、画像ブロックＤ１５０を設定する。また、輝度差分演算部２８は、相関ベクトルから特定される画像ブロックＢ１３０の内部であって、画像ブロックＣ１４０の左水平方向の位置に、画像ブロックＥ１６０を設定する。なお、画像ブロックＤ１５０および画像ブロックＥ１６０は、画像ブロックＣ１４０から等距離の位置にある。
【００２８】
輝度差分演算部２８は、画像ブロックＣ１４０の輝度値Ｓ１と、画像ブロックＤ１５０および画像ブロックＥ１６０の輝度値の平均値Ｓ２を算出してから、輝度値の差分Ｓ２−Ｓ１を算出する。より詳しく説明すると、輝度差分演算部２８は、画像ブロックＣ１４０の輝度値Ｓ１を表す値として、画像ブロックＣに含まれる全ての画素の輝度値の総和を算出する。また、輝度差分演算部２８は、画像ブロックＤ１５０および画像ブロックＥ１６０の輝度値の平均値Ｓ２を表す値として、画像ブロックＤおよび画像ブロックＥに含まれる全ての画素の輝度値を加算してそれらの輝度値の総和を求めてから、この輝度値の総和の１／２を算出する。そして、輝度差分演算部２８は、画像ブロックＣ１４０の輝度値の総和Ｓ１と、画像ブロックＤ１５０および画像ブロックＥ１６０の輝度値の総和の１／２Ｓ２との差分の絶対値Ｄ２を算出する。
【００２９】
輝度差分演算部２８により算出された値Ｄ２は、補間対象画素の周辺のエッジ形状を表す指標値である。輝度差分演算部２８により算出された値Ｄ２は、図１８に示されるように直線状のエッジが斜めに延びる画像の性質を利用している。図１８（ａ）に示されるようなエッジが中心を通る画像ブロック２００と、図１８（ｂ）に示されるような中心線２２０を基準として左右対称である２つの画像ブロック２０２，２０４とを想定する。この場合、図１８（ａ）の画像ブロック２００の輝度値の平均値と、図１８（ｂ）の２つの画像ブロック２０２，２０４の輝度値の平均値とは、ほぼ等しくなるという性質がある。このような性質は、図１８（ｃ），（ｄ）に示されるように、２つの画像ブロック２０２，２０４の離間距離が大きくなっても変わらない。
【００３０】
すなわち、補間対象画素の周辺にあるエッジが真っ直ぐであるほど、輝度差分演算部２８により算出された値Ｄ２は小さくなり、補間対象画素の周辺にあるエッジが曲がっているほど、輝度差分演算部２８により算出された値Ｄ２は大きくなる。具体的には、図１９に示されるように、画像ブロックＣ１４０の各画素の輝度値をＩｃ１〜Ｉｃ６とし、画像ブロックＤ１５０の各画素の輝度値Ｉｄ１〜Ｉｄ６とし、画像ブロックＥ１６０の各画素の輝度値Ｉｅ１〜Ｉｅ６とした場合、輝度差分演算部２８は、次の数式（２）にしたがって指標値Ｄ２を算出する。
【００３１】
【数２】
2008252449.tif 000004
【００３２】
また、輝度差分演算部２８は、補間対象画素１１０の上側の画素の輝度値と下側の画素の輝度値との差分の絶対値Ｄ３を算出する。輝度差分演算部２８により算出された値Ｄ３は、補間対象画素における上下方向の画素値変化を表す指標値である。補間対象画素１１０付近で輝度値の変化が大きいほど、輝度差分演算部２８により算出された値Ｄ３は大きくなり、補間対象画素１１０付近で輝度値の変化が小さいほど、輝度差分演算部２８により算出された値Ｄ３は小さくなる。具体的には、図５に示されるように、補間対象画素１１０の上側の画素の輝度値をＩｕとし、補間対象画素１１０の下側の画素の輝度値をＩｄとした場合、輝度差分演算部２８は、次の数式（３）にしたがって指標値Ｄ３を算出する。
【００３３】
【数３】
2008252449.tif 000005
【００３４】
混合比算出部３０は、上下補間と斜め補間の混合比を決定するパラメータｋを算出する。具体的には、混合比算出部３０は、次の数式（４）にしたがってパラメータｋを算出する。なお、次の数式（４）は、輝度値が好適に補間されることが確認された経験式である。
【００３５】
【数４】
2008252449.tif 000006
【００３６】
混合部３２は、上下補間部２２により算出された補間対象画素１１０の輝度値Ｉｖと、斜め補間部２４により算出された補間対象画素１１０の輝度値Ｉｓとを混合して、補間対象画素１１０の輝度値を算出する処理を行う。具体的には、混合部３２は、次の数式（５）にしたがって補間対象画素１１０の輝度値Ｉを算出する。
【００３７】
【数５】
2008252449.tif 000007
【００３８】
上記の数式（４）および数式（５）から、補間対象画素１１０の輝度値Ｉは、次に説明する傾向を持つことが理解できる。画像ブロックＡおよび画像ブロックＢの相関度の指標値Ｄ１が大きいほど、補間対象画素１１０の輝度値Ｉにおいて、上下補間の比率が大きく、斜め補間の比率が小さい。補間対象画素１１０の周辺のエッジ形状を表す指標値Ｄ２が大きいほど、補間対象画素１１０の輝度値Ｉにおいて、上下補間の比率が大きく、斜め補間の比率が小さい。補間対象画素１１０における上下方向の画素値変化を表す指標値Ｄ３が大きいほど、補間対象画素１１０の輝度値Ｉにおいて、上下補間の比率が小さく、斜め補間の比率が大きい。
【００３９】
ライン選択部３４は、水平２倍スケーリング部１０からの水平画素ライン、または混合部３２からの水平画素ラインのいずれか一方を選択して出力する。
【００４０】
（本実施形態の効果）
本実施形態の画像伸張装置１では、補間対象画素１１０の周辺のエッジ形状を表す指標値Ｄ２が小さいほど、上下補間により求められた輝度値Ｉｖの比率が小さくされるとともに、斜め補間により求められた輝度値Ｉｓの比率が大きくされる。また、補間対象画素１１０の周辺のエッジ形状を表す指標値Ｄ２が大きいほど、上下補間により求められた輝度値Ｉｖの比率が大きくされるとともに、斜め補間により求められた輝度値Ｉｓの比率が小さくされる。
【００４１】
したがって、図１６に示されるように、補間対象画素１１０の周辺でエッジが直線状に延びている場合には、補間対象画素１１０の周辺のエッジ形状を表す指標値Ｄ２が小さくなり、上下補間により求められた輝度値Ｉｖの比率が小さくされるとともに、斜め補間により求められた輝度値Ｉｓの比率が大きくされる。よって、補間対象画素１１０は、斜め補間によりジャギーを抑制しつつ好適に補間される。
【００４２】
一方、図２０に示されるように、補間対象画素１１０の周辺でエッジが曲がっている場合には、補間対象画素１１０の周辺のエッジ形状を表す指標値Ｄ２が大きくなり、上下補間により求められた輝度値Ｉｖの比率が大きくされるとともに、斜め補間により求められた輝度値Ｉｓの比率が小さくされる。よって、補間対象画素１１０は、上下補間によりドット状の誤補間を抑制しつつ好適に補間される。
【００４３】
また、本実施形態の画像伸張装置１では、画像ブロックＡおよび画像ブロックＢの相関度の指標値Ｄ１が小さいほど、上下補間により求められた輝度値Ｉｖの比率が小さくされるとともに、斜め補間により求められた輝度値Ｉｓの比率が大きくされる。また、画像ブロックＡおよび画像ブロックＢの相関度の指標値Ｄ１が大きいほど、上下補間により求められた輝度値Ｉｖの比率が大きくされるとともに、斜め補間により求められた輝度値Ｉｓの比率が小さくされる。
【００４４】
したがって、補間対象画素１１０の周辺でエッジが直線状に延びており、画像ブロックＡおよび画像ブロックＢが良好に相関する場合には、画像ブロックＡおよび画像ブロックＢの相関度の指標値Ｄ１が小さくなり、上下補間により求められた輝度値Ｉｖの比率が小さくされるとともに、斜め補間により求められた輝度値Ｉｓの比率が大きくされる。よって、補間対象画素１１０は、斜め補間によりジャギーを抑制しつつ好適に補間される。
【００４５】
一方、画像ブロックＡおよび画像ブロックＢが良好に相関しない場合には、画像ブロックＡおよび画像ブロックＢの相関度の指標値Ｄ１が大きくなり、上下補間により求められた輝度値Ｉｖの比率が大きくされるとともに、斜め補間により求められた輝度値Ｉｓの比率が小さくされる。よって、画像ブロックＡおよび画像ブロックＢが相関しない状況下で斜め補間を行うことにより生じる誤補間が抑制される。
【００４６】
また、本実施形態の画像伸張装置１では、補間対象画素１１０における上下方向の輝度値変化を表す指標値Ｄ３が大きいほど、上下補間により求められた輝度値Ｉｖの比率が小さくされるとともに、斜め補間により求められた輝度値Ｉｓの比率が大きくされる。また、補間対象画素１１０における上下方向の輝度値変化を表す指標値Ｄ３が小さいほど、上下補間により求められた輝度値Ｉｖの比率が大きくされるとともに、斜め補間により求められた輝度値Ｉｓの比率が小さくされる。
【００４７】
したがって、補間対象画素１１０の上側の画素の輝度値と下側の画素の輝度値との差分が大きい場合には、補間対象画素１１０における上下方向の輝度値変化を表す指標値Ｄ３が大きくなり、上下補間により求められた輝度値Ｉｖの比率が小さくされるとともに、斜め補間により求められた輝度値Ｉｓの比率が大きくされる。よって、補間対象画素１１０は、斜め補間によりジャギーを抑制しつつ好適に補間される。
【００４８】
一方、補間対象画素１１０の上側の画素の輝度値と下側の画素の輝度値との差分が小さい場合には、補間対象画素１１０における上下方向の輝度値変化を表す指標値Ｄ３が小さくなり、上下補間により求められた輝度値Ｉｖの比率が大きくされるとともに、斜め補間により求められた輝度値Ｉｓの比率が小さくされる。よって、補間対象画素１１０は、上下補間により好適に補間される。
【００４９】
（画像伸張処理のフロー）
上述した画像伸張装置１における輝度値の補間処理は、補間処理用の専用回路（ＬＳＩ：LargeScale Integration）を用いることにより実現してもよいし、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）が補間処理プログラムを実行することにより実現してもよい。図２１には、補間処理プログラムのフローチャートが示されている。
【００５０】
ステップ２１０１において、画像伸張装置１は、補間対象画素１１０の上側の画素の輝度値と、下側の画素の輝度値とから、上下補間による輝度値Ｉｖを算出する。
【００５１】
ステップ２１０２において、画像伸張装置１は、補間対象画素１１０の斜め方向にある画像ブロックＡおよび画像ブロックＢを水平方向にシフトさせつつ、画像ブロックＡおよび画像ブロックＢの相関度を算出する。同時に、画像伸張装置１は、画像ブロックＡおよび画像ブロックＢの相関度の指標値Ｄ１を算出する。
【００５２】
ステップ２１０３において、画像伸張装置１は、最も相関度の大きな画像ブロックＡおよび画像ブロックＢを特定して、画像ブロックＡの中心の画素の輝度値と、画像ブロックＢの中心の画素の輝度値とから、斜め補間による輝度値Ｉｓを算出する。
【００５３】
ステップ２１０４において、画像伸張装置１は、補間対象画素１１０を含む画像ブロックＣの輝度値、およびその左右にある画像ブロックＤおよび画像ブロックＥの輝度値を元に、補間対象画素１１０の周辺のエッジ形状を表す指標値Ｄ２を算出する。同時に、画像伸張装置１は、補間対象画素１１０における上下方向の輝度値変化を表す指標値Ｄ３を算出する。
【００５４】
ステップ２１０５において、画像伸張装置１は、上記の演算により得られた数値Ｄ１，Ｄ２およびＤ３に基づいて、上下補間および斜め補間の混合比ｋを算出する。
【００５５】
ステップ２１０６において、画像伸張装置１は、混合比ｋに応じて上下補間による輝度値および斜め補間による輝度値を混合し、補間対象画素１１０の輝度値Ｉを算出する。
【００５６】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されない。例えば、斜め方向の相関度の調査は、必ずしも３画素×３画素の画像ブロックで行う必要はなく、１画素×１画素、３画素×１画素、５画素×３画素などの様々な大きさの画像ブロックで行ってもよい。また同様に、エッジ形状の調査は、必ずしも３画素×２画素の画像ブロックで行う必要はなく、図２２に示されるように３画素×４画素で行ってもよいし、１画素×１画素、３画素×５画素などの他の様々な大きさの画像ブロックで行ってもよい。
【００５７】
続いて、図２３を参照して、上述した画像伸張装置１を備えるテレビジョン装置４０（映像表示装置）の一例について説明する。図２３は、本実施形態に係る画像伸張装置１を備えたテレビジョン装置の一例を示すブロック図である。
【００５８】
テレビジョン装置４０は、アンテナ素子から放送信号を供給されこれを復調して映像音声信号を出力するチューナ４１と、この映像音声信号が供給され外部入力とのスイッチングを行うＡＶスイッチ（ＳＷ）部４３と、映像信号が供給されると所定の映像信号処理を施してＹ信号と色差信号とに変換して出力する映像信号変換部４５とを備えている。テレビジョン装置は、更に、映像音声信号から音声信号を分離する音声抽出部５３と、ここからの音声信号を適宜増幅してスピーカ５７に供給するアンプ部５５とを有している。
【００５９】
ここで、映像信号変換部４５から映像信号を供給される映像信号処理部４７は、上述した画像伸張装置１が適用される。ノンインターレース化された映像信号は、ＲＧＢプロセッサ４９によりＲＧＢ信号に分離され、ＣＲＴドライブ５１により適宜、電力増幅されてＣＲＴ５２により映像として表示される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本実施形態に係る画像伸張装置を示すブロック図である。
【図２】垂直２倍スケーリング部を詳細に示すブロック図である。
【図３】画像伸張装置に入力される入力画像を示す模式図である。
【図４】変換された入力画像を示す模式図である。
【図５】上下補間を説明するための模式図である。
【図６】理想的な補間状態を示す模式図である。
【図７】上下補間による補間状態を示す模式図である。
【図８】斜め補間を説明するための第１の模式図である。
【図９】斜め補間を説明するための第２の模式図である。
【図１０】斜め補間を説明するための第３の模式図である。
【図１１】斜め補間を説明するための第４の模式図である。
【図１２】斜め補間を説明するための第５の模式図である。
【図１３】斜め補間を説明するための第６の模式図である。
【図１４】斜め補間を説明するための第７の模式図である。
【図１５】斜め補間を説明するための第８の模式図である。
【図１６】混合処理を説明するための第１の模式図である。
【図１７】混合処理を説明するための第２の模式図である。
【図１８】混合処理を説明するための第３の模式図である。
【図１９】混合処理を説明するための第４の模式図である。
【図２０】混合処理を説明するための第５の模式図である。
【図２１】画像伸張装置による処理を示すフローチャートである。
【図２２】本実施形態の変形例を示す模式図である。
【図２３】本実施形態に係る画像伸張装置を備えたテレビジョン装置の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６１】
１…画像伸張装置、１０…水平２倍スケーリング部、２０…垂直２倍スケーリング部、
２２…上下補間部、２４…斜め補間部、２６…ブロック相関演算部、
２８…輝度差分演算部、３０…混合比算出部、３２…混合部、３４…ライン選択部。
【図１】
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【図２】
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【図８】
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【図９】
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【図２１】
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【図２３】
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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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２２】
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