(57)【要約】【課題】画素値を高精度に補間する。【解決手段】映像信号補間装置１０は、補間対象画素の周辺にある複数の周辺画素の各々について、当該周辺画素と他の複数の周辺画素との相関演算値を演算する相関演算部１３，１５と、複数の周辺画素の各々について演算された複数の相関演算値に基づいて、周辺画素の各々と輝度値が等しいサブピクセルの位置を推定するサブピクセル推定部１４，１６と、補間対象画素の画素値として、各サブピクセルから補間対象画素までの距離に応じた画素値の加重平均を演算する加重平均演算部１７と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
補間対象画素の周辺にある複数の周辺画素の各々について、当該周辺画素と他の複数の周辺画素との相関演算値を演算する相関演算部と、
前記複数の周辺画素の各々について演算された複数の相関演算値に基づいて、前記周辺画素の各々と輝度値が等しいサブピクセルの位置を推定するサブピクセル推定部と、
前記補間対象画素の画素値として、前記各サブピクセルから前記補間対象画素までの距離に応じた画素値の加重平均を演算する加重平均演算部と、
を備えることを特徴とする映像信号補間装置。
【請求項２】
前記相関演算部は、前記補間対象画素の上側に並ぶ周辺画素の各々と、前記補間対象画素の下側に並ぶ周辺画素の各々との相関演算値を演算することを特徴とする請求項１に記載の映像信号補間装置。
【請求項３】
前記サブピクセル推定部は、前記補間対象画素の上側に並ぶ周辺画素の各々について、前記補間対象画素の下側に並ぶ周辺画素との相関演算値の極値を演算し、当該相関演算値の極値に対応する位置を前記サブピクセルの位置として推定することを特徴とする請求項２に記載の映像信号補間装置。
【請求項４】
前記サブピクセル推定部は、前記補間対象画素の下側に並ぶ周辺画素の各々について、前記補間対象画素の上側に並ぶ周辺画素との相関演算値の極値を演算し、当該相関演算値の極値に対応する位置を前記サブピクセルの位置として推定することを特徴とする請求項２〜３のいずれか１項に記載の映像信号補間装置。
【請求項５】
前記サブピクセル推定部は、前記各サブピクセルの位置として、前記補間対象画素が並ぶ直線上の位置を推定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の映像信号補間装置。
【請求項６】
前記加重平均演算部は、斜め上の周辺画素と輝度値が等しいサブピクセルの位置、および斜め下の周辺画素と輝度値が等しいサブピクセルの位置に基づいて、前記画素値の加重平均を演算することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の映像信号補間装置。
【請求項７】
前記加重平均演算部は、前記サブピクセル推定部により推定された複数のサブピクセルの位置から、前記補間対象画素の近傍にある２つ以上のサブピクセルの位置を選択し、選択されたサブピクセルの位置に基づいて前記画素値の加重平均を演算することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の映像信号補間装置。
【請求項８】
補間対象画素の周辺にある複数の周辺画素の各々について、当該周辺画素と他の複数の周辺画素との相関演算値を演算する相関演算部と、
前記複数の周辺画素の各々について演算された複数の相関演算値に基づいて、前記周辺画素の各々と輝度値が等しいサブピクセルの位置を演算するサブピクセル推定部と、
前記補間対象画素の画素値として、前記各サブピクセルから前記補間対象画素までの距離に応じた画素値の加重平均を演算する加重平均演算部と、
前記加重平均演算部により演算された映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信号補間装置。
【請求項９】
補間対象画素の周辺にある複数の周辺画素の各々について、当該周辺画素と他の複数の周辺画素との相関演算値を演算し、
前記複数の周辺画素の各々について演算された複数の相関演算値に基づいて、前記周辺画素の各々と輝度値が等しいサブピクセルの位置を演算し、
前記補間対象画素の画素値として、前記各サブピクセルから前記補間対象画素までの距離に応じた画素値の加重平均を演算する、
映像信号補間方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像信号補間装置および映像信号補間方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来文献（特許文献１）には、映像表示装置に用いられる映像信号補間装置の一例が示されている。この映像信号補間装置では、補間対象画素の上下方向にある２つの画素を用いて補間を行う上下補間処理と、補間対象画素の斜め方向にある２つの画素を用いて補間を行う斜め補間処理と、が利用されている。斜め補間処理では、補間対象画素の斜め上側の画像ブロックと斜め下側の画像ブロックの相関が調べられ、良好に相関する２つの画像ブロックの画素を用いて補間が行われる。
【特許文献１】特開平４−３６４６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、ディスプレイの大画面化に伴い、さらなる補間精度の向上が求められている。しかしながら、従来技術の斜め補間処理では、画素間距離が最小単位として演算が行われるため、斜め補間処理の精度は画素間距離よりも高くならない、という問題がある。
【０００４】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、画素値を高精度に補間することが可能な映像信号補間装置および映像信号補間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】
【０００５】
上述した目的を達成するために、本発明に係る映像信号補間装置は、補間対象画素の周辺にある複数の周辺画素の各々について、当該周辺画素と他の複数の周辺画素との相関演算値を演算する相関演算部と、複数の周辺画素の各々について演算された複数の相関演算値に基づいて、周辺画素の各々と輝度値が等しいサブピクセルの位置を推定するサブピクセル推定部と、補間対象画素の画素値として、各サブピクセルから補間対象画素までの距離に応じた画素値の加重平均を演算する加重平均演算部と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明に係る映像信号補間装置は、補間対象画素の周辺にある複数の周辺画素の各々について、当該周辺画素と他の複数の周辺画素との相関演算値を演算する相関演算部と、複数の周辺画素の各々について演算された複数の相関演算値に基づいて、周辺画素の各々と輝度値が等しいサブピクセルの位置を演算するサブピクセル推定部と、補間対象画素の画素値として、各サブピクセルから補間対象画素までの距離に応じた画素値の加重平均を演算する加重平均演算部と、加重平均演算部により演算された映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。
【０００７】
また、本発明に係る映像信号補間方法は、補間対象画素の周辺にある複数の周辺画素の各々について、当該周辺画素と他の複数の周辺画素との相関演算値を演算し、複数の周辺画素の各々について演算された複数の相関演算値に基づいて、周辺画素の各々と輝度値が等しいサブピクセルの位置を演算し、補間対象画素の画素値として、各サブピクセルから補間対象画素までの距離に応じた画素値の加重平均を演算する、映像信号補間方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、画素値を高精度に補間することが可能な映像信号補間装置および映像信号補間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】
【０００９】
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。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る映像信号補間装置１０を示すブロック図である。映像信号補間装置１０は、２つの画素列発生回路１１，１２と、上側ライン相関演算部１３と、上側ラインサブピクセル推定部１４と、下側ライン相関演算部１５と、下側ラインサブピクセル推定部１６と、加重平均演算部１７と、を備えている。
【００１１】
図２は、映像信号補間装置１０に入力される画像である。図３に示されるように、映像信号補間装置１０は、水平画素列の間に新たな水平画素列ＡＰを追加する。以下、映像信号補間装置１０により補間対象画素ＡＰｘが生成される状況を一例として、映像信号補間装置１０の各構成の処理について説明する。なお、以降の図では、横方向位置ｉを画素群の上側に示し、縦方向位置ｊを画素群の左側に示す。また、横方向位置ｉ、縦方向位置ｊにある画素をＰ（ｉ，ｊ）と定義する。
【００１２】
上側の画素列発生回路１１は、映像信号を取り込んで、複数の輝度値からなる画素列を発生させる。下側の画素列発生回路１２は、１Ｈ遅延映像信号を取り込んで、複数の輝度値からなる画素列を発生させる。下側の画素列発生回路１２が発生する画素列は、上側の画素列発生回路１１が発生する画素列よりも、１水平期間遅延されたものである。
【００１３】
上側ライン相関演算部１３は、補間対象画素ＡＰｘの周辺にある複数の周辺画素の各々について、当該周辺画素と他の周辺画素との相関演算値を演算する。図４を参照して、より詳しく説明する。上側ライン相関演算部１３は、補間対象画素ＡＰｘの一段上側の水平画素列（ｊ＝０）の中の１画素を中心として、３画素×３画素のブロックＢ０を設定する。それと共に、上側ライン相関演算部１３は、補間対象画素ＡＰｘの一段下側の水平画素列（ｊ＝１）の中の１画素を中心として、３画素×３画素のブロックＢ１を設定する。そして、上側ライン相関演算部１３は、ブロックＢ０およびブロックＢ１について差分絶対値の総和、差分自乗値の総和などの相関演算値を演算する。
【００１４】
より詳しく説明すると、上側ライン相関演算部１３は、一段上側の水平画素列Ｐ（−５，０）〜Ｐ（５，０）に含まれる各画素を中心としてブロックＢ０を設定すると共に、一段下側の水平画素列Ｐ（−５，１）〜Ｐ（５，１）の各画素を中心としてブロックＢ１を設定する。そして、上側ライン相関演算部１３は、ブロックＢ０およびブロックＢ１の全ての組み合わせについて相関演算値を演算する。上側ライン相関演算部１３は、一段上側の水平画素列の各画素について演算された相関演算値を出力する。ちなみに、図４に示されるように、ブロックＢ０およびブロックＢ１の模様が類似する場合に、ブロックＢ０およびブロックＢ１は良好に相関する。
【００１５】
なお、上側ライン相関演算部１３は、相関演算値として差分絶対値の総和を演算する場合には、ブロックＢ０およびブロックＢ１において対応関係にある２つの画素の輝度値の差分を演算し、全ての差分の絶対値を加算する。また、上側ライン相関演算部１３は、相関演算値として差分自乗値の総和を演算する場合には、ブロックＢ０およびブロックＢ１において対応関係にある２つの画素の輝度値の差分を演算し、全ての差分の自乗値を加算する。このように演算された相関演算値は、ブロックＢ０およびブロックＢ１の相関度合いを表す指標値であり、ブロックＢ０およびブロックＢ１の相関度合いが高くなるほど小さくなり、ブロックＢ０およびブロックＢ１の相関度合いが低くなるほど大きくなる。
【００１６】
上側ラインサブピクセル推定部１４は、一段上側の周辺画素の各々について演算された相関演算値に基づいて、各々の周辺画素と輝度値が等しいサブピクセルの方向および位置を推定する。図５および図６を参照して、上側ラインサブピクセル推定部１４によるサブピクセルの推定について、より詳しく説明する。
【００１７】
図５は、一段上側の水平画素列Ｐ（−５，０）〜Ｐ（５，０）の中の特定の１画素について演算された相関演算値を示している。図５において、横軸は、一段下側の各画素Ｐ（−５，１）〜Ｐ（５，１）の横方向位置ｉを示しており、縦軸は、特定の１画素を中心とするブロックＢ０と、一段下側の各画素を中心とするブロックＢ１との相関演算値を示している。上側ラインサブピクセル推定部１４は、相関演算値を示す複数の点に近似曲線を適用して、複数の点の間を補間する。そして、上側ラインサブピクセル推定部１４は、相関演算値が極小となる横方向位置ｉとして−０．４を演算する。
【００１８】
上側ラインサブピクセル推定部１４は、一段上側の全ての画素Ｐ（−５，０）〜Ｐ（５，０）について、相関演算値が極小となる横方向位置ｉを演算する。ここで、横方向位置ｉは、各々の周辺画素と輝度値が等しいサブピクセルが存在する方向および位置を表している。すなわち、図６に示されるように、横方向位置ｉは、輝度値が等しいサブピクセルが存在する方向（矢印）と等価であり、補間対象画素ＡＰｘを通過する水平ラインＬ上において、輝度値が等しいサブピクセルが存在する位置と等価である。上側ラインサブピクセル推定部１４は、一段上側の全ての画素について演算された横方向位置ｉを出力する。
【００１９】
下側ライン相関演算部１５は、上記の下側ライン相関演算部１５と同様な処理を行う。すなわち、下側ライン相関演算部１５は、ブロックＢ０およびブロックＢ１の全ての組み合わせについて相関演算値を演算する。そして、下側ライン相関演算部１５は、一段下側の各画素Ｐ（−５，１）〜Ｐ（５，１）について演算された相関演算値を出力する。
【００２０】
下側ラインサブピクセル推定部１６は、上側ラインサブピクセル推定部１６と同様な処理を行う。すなわち、下側ラインサブピクセル推定部１６は、一段下側の全ての画素Ｐ（−５，１）〜Ｐ（５，１）について、相関演算値が極小となる一段上側の各画素Ｐ（−５，０）〜Ｐ（５，０）の横方向位置ｉを演算し、一段下側の各画素Ｐ（−５，１）〜Ｐ（５，１）と輝度値が等しいサブピクセルの方向および位置を推定する。そして、上側ラインサブピクセル推定部１６は、一段下側の全ての画素について演算された横方向位置ｉを出力する。
【００２１】
加重平均演算部１７は、上側ラインサブピクセル推定部１４および下側ラインサブピクセル推定部１６により推定された複数のサブピクセルから、補間対象画素ＡＰｘを挟む位置にあり、且つ、補間対象画素ＡＰｘの近傍にある２つのサブピクセルを選択する。特に、本実施形態の映像信号補間装置１０は斜め補間を行うものであるため、加重平均演算部１７は、斜め上の周辺画素と輝度値が等しいサブピクセル、および斜め下の周辺画素と輝度値が等しいサブピクセルを選択する。そして、加重平均演算部１７は、補間対象画素ＡＰｘの輝度値として、各サブピクセルから補間対象画素ＡＰｘまでの距離に応じて、２つのサブピクセルの輝度値の加重平均を演算する。
【００２２】
図７に示されるように、サブピクセルＳＰ（１，−１）から補間対象画素ＡＰｘまでの距離がＬａであり、サブピクセルＳＰ（０，１）から補間対象画素ＡＰｘまでの距離がＬｂである場合には、加重平均演算部１７は、サブピクセルＳＰ（１，−１）の輝度値にＬｂ／（Ｌａ＋Ｌｂ）を乗じた値と、サブピクセルＳＰ（０，１）の輝度値にＬａ／（Ｌａ＋Ｌｂ）を乗じた値とを足し合わせることで、補間対象画素ＡＰｘの輝度値を演算する。加重平均演算部１７は、補間された映像信号を出力する。
【００２３】
本実施形態の映像信号補間装置１０によれば、補間対象画素ＡＰｘの周辺にある周辺画素について、相関値が極大となる複数のサブピクセルを求め、これらのサブピクセルを用いて補間対象画素ＡＰｘの輝度値を求めるため、補間対象画素ＡＰｘを高精度に補間することができる。このように補間対象画素ＡＰｘを高精度に補間することにより、大画面で高解像度のフラットパネルディスプレイなどにおいても、映像の補間精度が不足することなく、十分に高画質な映像を表示させることができる。
【００２４】
なお、上述した実施形態では、補間対象画素ＡＰｘを輝度値を補間するために、補間対象画素ＡＰｘの周辺にある２つの画素の輝度値を用いたが、補間対象画素ＡＰｘの周辺にある３つ以上の画素の輝度値を用いてもよい。また、上述した実施形態では、補間対象画素ＡＰｘの輝度値を補間するために、上側水平ラインの画素の輝度値と下側水平ラインの画素の輝度値を用いたが、上側水平ラインにある２つ以上の画素の輝度値を用いてもよいし、下側水平ラインにある２つ以上の画素の輝度値を用いてもよい。
【００２５】
続いて、図８を参照して、上述した映像信号補間装置１０を備えるテレビジョン装置３０（映像表示装置）の一例について説明する。図８は、本実施形態に係る映像信号補間装置１０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。
【００２６】
テレビジョン装置３０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３１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３３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３５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４３と、ここからの音声信号を適宜増幅してスピーカ４７に供給するアンプ部４５とを有している。
【００２７】
ここで、映像信号変換部３５から映像信号を供給される映像信号処理部３７は、上述した映像信号補間装置１０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３９によりＲＧＢ信号に分離され、ＣＲＴドライブ４１により適宜、電力増幅されてＣＲＴ４２により映像として表示される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態に係る映像信号補間装置を示すブロック図である。
【図２】映像信号補間装置に入力される映像を示す模式図である。
【図３】映像信号補間装置による補間処理を説明するための第１の模式図である。
【図４】映像信号補間装置による補間処理を説明するための第２の模式図である。
【図５】映像信号補間装置による補間処理を説明するための第３の模式図である。
【図６】映像信号補間装置による補間処理を説明するための第４の模式図である。
【図７】映像信号補間装置による補間処理を説明するための第５の模式図である。
【図８】本実施形態に係る映像信号補間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】
【００２９】
１０…映像信号補間装置、１１，１２…画素列発生回路、１３…上側ライン相関演算部、１４…上側ラインサブピクセル推定部、１５…下側ライン相関演算部、１６…下側ラインサブピクセル推定部、１７…加重平均演算部、３０…テレビジョン装置。
【図１】
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【図５】
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【図８】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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