(57)【要約】【課題】比較的簡単な回路構成によって画像の高精細化を行うことができるようにする。【解決手段】有限台の標本化関数を用いた補間演算に従って各補間画素の画素データを求める補間処理部２と、補間画素のライン間で隣接する画素データに対して所定の演算を行うことにより、補間済みコンポジット・ビデオ信号から輝度信号と色信号とを分離するＹＣ分離回路３とを備え、補間後のコンポジット信号についても色信号の位相がライン間で逆相となるようにして、画像を高精細化してからＹＣ分離することができるようにすることにより、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号のそれぞれに対してではなく、１つのコンポジット信号に対してのみ補間処理を行うようにし、画素数の補間のために用意すべきメモリを削減する。【選択図】        図１
2004349737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
着目画素およびその周囲にある複数の周辺画素の各画素データを用いて、有限台の標本化関数を用いた補間演算を行うことにより、上記着目画素とこの着目画素の斜め方向の最近接位置に配置された４個の周辺画素のそれぞれとを結ぶ直線上の補間画素の画素データから成る補間済みコンポジット・ビデオ信号を求める補間処理手段と、
上記補間処理手段により求められた各補間画素の画素データを用いて、ライン間で隣接する画素データに対して第１の演算を行うことにより、上記補間済みコンポジット・ビデオ信号から輝度信号と色信号とを分離するＹＣ分離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ＹＣ分離手段は、上記第１の演算が行われた後の画素データを用いて、ライン方向に隣接する画素データに対して第２の演算を行うことにより、上記補間済みコンポジット・ビデオ信号から分離した色信号の位相を調整する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像処理装置に関し、特に、カラー画像を構成する画素の数を補間処理によって増やすことにより解像度を上げ、画像を高精細化する機能を備えた装置に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、カラービデオ信号は、色信号（Ｃ信号）と輝度信号（Ｙ信号）とが周波数多重されて構成され、コンポジット・ビデオ信号と呼ばれている。ＮＴＳＣ信号の場合、図１２に示すように、色信号は色副搬送波（カラーサブキャリア）と呼ばれる３．５８ＭＨｚの基準信号を直交変調して、輝度信号に多重されている。カラーサブキャリアの位相は、図１３に示すようにライン間およびフレーム間の双方で逆相となっている。また、輝度信号に色信号を多重する際、色復調時に位相の基準となるバースト信号も同時に多重される。
【０００３】
受信機側でのビデオ信号処理は、色信号と輝度信号とに対して別々に行われ、ＲＧＢ信号に変換されて表示装置に出力される。すなわち、受信機側では、コンポジット・ビデオ信号の周波数帯域特性から色信号の帯域を抜き取り、２つの色差信号（Ｒ−Ｙ信号、Ｂ−Ｙ信号）の軸で色復調を行う。そして、復調されたＲ−Ｙ信号、Ｂ−Ｙ信号からＧ−Ｙ信号をマトリクス合成で生成する。さらに、これら３つの色差信号に輝度信号を加算してＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号を生成する。
【０００４】
受信機側における上述のようなビデオ信号処理を行うために、コンポジット・ビデオ信号から色信号成分と輝度信号成分とを分離する必要がある。この分離は一般的にＹＣ分離と呼ばれる。ＹＣ分離の方法は、１次元ＹＣ分離、２次元ＹＣ分離、３次元ＹＣ分離の３つに大きく分類される。図１４は、これら３種類のＹＣ分離回路の構成を示す図である。
【０００５】
１次元ＹＣ分離は、図１４（ａ）に示すように、色信号が３．５８ＭＨｚ付近にあることに着目して、色信号の帯域を通すバンドパスフィルタで色信号を取り出し、その他の信号を輝度信号とする方法である。
【０００６】
２次元ＹＣ分離は、カラーサブキャリアの位相が周波数インタリーブにより１ライン毎に反転していることを利用したものである。すなわち、図１４（ｂ）に示すように、あるラインの信号から１ライン前の信号を引き算して色信号を取り出し、更に３．５８ＭＨｚのバンドパスフィルタで色信号を取り出す。
【０００７】
また、３次元ＹＣ分離は、カラーサブキャリアの位相が１フレーム毎に反転していることを更に利用したものである。すなわち、３次元ＹＣ分離回路は図１４（ｃ）に示すように、２フレーム間の信号を引き算して色信号を取り出す時間方向のフィルタと、上述した１次元および２次元のフィルタとを組み合わせて構成される。
【０００８】
ところで、近年ではテレビジョン画像の高精細化が強く要求されており、画像の品質を向上させるための手法として、走査線の数を増やすとともに水平画素の数を増やす方法が提供されている。
【０００９】
例えば、現行のＮＴＳＣ方式のビデオ信号は、２：１のインターレス走査を行っているため、垂直解像度は３００本程度となる。ところが、一般のテレビジョン受像機で用いられているＣＲＴの走査線は５２５本であり、インターレス走査によって解像度が低下している。そこで、フィールドバッファを用いたフィールド補間によって垂直方向の画素数を増やして走査をノン・インターレス化することにより、垂直方向の解像度を上げる手法が知られている。
【００１０】
また、高品位テレビジョン受像機に用いられているＣＲＴには、垂直画素数が通常のテレビジョン受像機のＣＲＴに比べて２倍程度に設定されたものがある。この種のテレビジョン受像機において、走査線方向の画素数を補間によって２倍に増やすことにより、水平方向の解像度を上げる手法が知られている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しなしながら、上述のようにテレビジョン画像の品質を上げるために画素数を補間すると、各ライン間におけるカラーサブキャリアの位相関係に狂いが生じ、１ライン毎に位相が反転していることを利用したＹＣ分離の手法（２次元ＹＣ分離および３次元ＹＣ分離）が利用できなくなってしまう。そのために従来は、高精細化のための補間処理を行う前にＹＣ分離処理を行わざるを得なかった。
【００１２】
ところが、ＹＣ分離を行った後に画像の高精細化を行う場合には、ＹＣ分離後に生成されたＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号のそれぞれに対して補間処理を行う必要がある。通常、画素数の補間のためには大容量のメモリが必要になるが、このメモリをＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号のそれぞれに対して用意しなくてはならないため、回路規模が非常に大きくなってしまうという問題があった。
【００１３】
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、比較的簡単な回路構成によって画像の高精細化を行うことができるようにすることを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理装置は、着目画素およびその周囲にある複数の周辺画素の各画素データを用いて、有限台の標本化関数を用いた補間演算を行うことにより、上記着目画素とこの着目画素の斜め方向の最近接位置に配置された４個の周辺画素のそれぞれとを結ぶ直線上の補間画素の画素データから成る補間済みコンポジット・ビデオ信号を求める補間処理手段と、上記補間処理手段により求められた各補間画素の画素データを用いて、ライン間で隣接する画素データに対して第１の演算を行うことにより、上記補間済みコンポジット・ビデオ信号から輝度信号と色信号とを分離するＹＣ分離手段とを備えたことを。
【００１５】
本発明の他の態様では、上記ＹＣ分離手段は、上記第１の演算が行われた後の画素データを用いて、ライン方向に隣接する画素データに対して第２の演算を行うことにより、上記補間済みコンポジット・ビデオ信号から分離した色信号の位相を調整する手段を含むことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による画像処理装置の要部構成例を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態の画像処理装置は、Ａ／Ｄ変換器１、補間処理部２およびＹＣ分離回路３を備えて構成されている。
【００１７】
Ａ／Ｄ変換器１は、アナログのコンポジット・ビデオ信号（同期信号およびバースト信号を除く）をデジタルデータに変換する。この入力コンポジット・ビデオ信号は、例えば画像中間周波処理で画像信号を検波することによって生成される。Ａ／Ｄ変換器１より出力されたデジタルのコンポジット・ビデオ信号は、補間処理部２に入力される。
【００１８】
補間処理部２は、ある着目画素を挟んで斜め方向の最近接位置に配置された２つの近接画素を結ぶ直線上の補間画素の画素値（画素データ）を、着目画素および２つの近接画素における各画素値の平均として求める補間演算を行う。このとき、各補間画素の補間位置を着目画素から各近接画素までの距離の１／４の位置に設定して着目画素の周辺に４つの補間画素を生成し、着目画素および近接画素の代わりに補間画素の画素データを出力する。
【００１９】
ＹＣ分離回路３は、補間処理部２より出力された各補間画素の画素データを用いて、輝度信号（Ｙ信号）と色信号（Ｃ信号）とが周波数インタリーブの関係になっている補間済みのコンポジット・ビデオ信号から当該輝度信号と色信号とを分離する。具体的には、補間によって生成されたあるラインの信号と１ライン前の信号とを加算し、これを上記あるラインの信号から引き算することによって色信号を取り出すとともに、これを補間済みコンポジット・ビデオ信号から引き算することによって輝度信号を取り出す。
【００２０】
以下に、補間処理部２の詳細について説明する。例えばＮＴＳＣ方式においては、サンプリング周波数が１４．３１８ＭＨｚのときに、水平１ライン期間である約６３μｓは９１０クロックとなって割り切れるので、各画素は、垂直方向に規則的に沿って並んで配置される。
【００２１】
図２は、原画像を構成する３本の走査線に含まれる各画素の配置と、本実施形態における補間処理によって得られる４個の補間画素との関係を示す図である。図２に示す水平方向が、入力信号に対応した各走査線に沿ったライン方向である。また、「●」で示された点が各走査線に沿って垂直方向と水平方向とに規則正しく配置された原画像の画素を示しており、「○」で示された点が着目画素の周辺で補間処理によって得られた補間画素を示している。
【００２２】
着目画素Ｐの周囲であって対角線上に配置された４つの補間画素Ｑ０，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３の各画素値ａ０，ａ１，ａ２，ａ３は、対角線上に一列に並んで配置される３つの画素（着目画素とそれに近接する２つの周辺画素）の画素値に基づいて計算する。例えば補間画素Ｑ０の画素値ａ０を求める場合には、この補間画素Ｑ０を含む対角線上に配置された着目画素Ｐとその最近接位置にある近接画素Ｐ０，Ｐ３との各画素値ａ，ｂ，ｅを用いる。
【００２３】
具体的には、着目画素Ｐと対角線上の画素Ｐ０とを結ぶ線上の１／４の位置に補間画素Ｑ０の位置を設定し、以下の演算によって補間画素Ｑ０の画素値ａ０を求める。
ａ０＝（８ａ＋ｂ−ｅ）／８  ・・・（１）
同様にして、他の３つの補間画素Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３の各画素値ａ１，ａ２，ａ３は、以下のようにして計算する。
ａ１＝（８ａ＋ｃ−ｄ）／８  ・・・（２）
ａ２＝（８ａ＋ｄ−ｃ）／８  ・・・（３）
ａ３＝（８ａ＋ｅ−ｂ）／８  ・・・（４）
【００２４】
ここで、上記式（１）〜（４）の補間演算中に含まれる係数｛８，１，−１｝を成す数値列の意味について説明する。この数値列は、｛−１，１，８，８，１，−１｝の数値列より成るデジタル基本関数の半分を構成するものである。このデジタル基本関数の数値列をオーバーサンプリングしながら畳み込み演算すると、図３に示すような関数が得られる。
【００２５】
図３に示す関数は、標本化関数であって、全域において１回だけ微分可能であり、しかも有限の標本位置ｔ１，ｔ２において０に収束する関数である。このように、関数の値が局所的な領域で０以外の有限の値を有し、それ以外の領域で０となる場合を有限台と言う。標本位置が±∞のところで収束する従来の標本化関数の代わりに、図３に示す有限台の標本化関数を用いて補間演算を行うことにより、有限個の離散データを用いるだけで、打ち切り誤差を生じることもなく正確な補間値を得ることができ、出力波形の歪みを最小限に抑えることができる。
【００２６】
ここで説明したように、補間画素Ｑ０〜Ｑ３に関する補間演算式（１）〜（４）中に含まれる係数｛８，１，−１｝を成す数値列は、上述した有限台の標本化関数の基礎となるものである。したがって、上記式（１）〜（４）に示す補間演算は、有限台の標本化関数を用いて画素数を歪みなく補間するものと言える。
【００２７】
図４は、上記式（１）〜（４）の補間演算を実行するためのハードウェア構成例を示す図である。図４に示す補間処理部２は、６つのＤ型フリップフロップ１０〜１５と、４つの加算器２０〜２３と、４つの減算器３０〜３３と、２つのラインメモリ５０，５２と、８倍の乗算器４０とを含んで構成されている。
【００２８】
上述したように、ＮＴＳＣ方式においては、水平１ラインに９１０クロックが対応しており、９１０個の画素によって水平１ラインが構成されているものとする。１４．３１８ＭＨｚのサンプリング周波数に対応したクロック信号ＣＫ１に同期して補間処理部２に入力される各画素データは、３つのＤ型フリップフロップ１０〜１２と、２つのラインメモリ５０，５２と、２つのＤ型フリップフロップ１３，１４に順に入力され、保持される。
【００２９】
２つのラインメモリ５０，５２のそれぞれは、１水平ラインに対応する画素データの数よりも１画素分少ない容量を有している。例えば各画素に対応して１バイトの画素データが入力されるものとすると、９１０−１＝９０９バイトの容量を有するシフトレジスタによって構成されている。また、各Ｄ型フリップフロップ１０〜１４は、入力される１画素分の画素データを保持する。
【００３０】
図２に示した３本の水平ラインに沿った画素データが順に入力されて、画素Ｐ３に対応した画素データ（画素値ｅ）がＤ型フリップフロップ１０から出力される場合を考えると、２画素分遅れて入力された画素Ｐ２の画素データ（画素値ｄ）がＤ型フリップフロップ１２から、（９１０＋１）画素分遅れて入力された画素Ｐの画素データ（画素値ａ）がラインメモリ５０から、（９１０×２）画素分遅れて入力された画素Ｐ１の画素データ（画素値ｃ）がラインメモリ５２から、（９１０×２＋２）画素分遅れて入力された画素Ｐ０の画素データ（画素値ｂ）がＤ型フリップフロップ１４からそれぞれ出力される。
【００３１】
したがって、加算器２０と減算器３０と乗算器４０とを組み合わせて、ラインメモリ５０の出力値を８倍した値（８ａ）とＤ型フリップフロップ１４の出力値（ｂ）とを加算した結果からＤ型フリップフロップ１０の出力値（ｅ）を減算することにより、上述した式（１）に示した補間画素Ｑ０の画素値ａ０が得られる。
【００３２】
同様に、加算器２１と減算器３１と乗算器４０とを組み合わせて、ラインメモリ５０の出力値を８倍した値（８ａ）とラインメモリ５２の出力値（ｃ）とを加算した結果からＤ型フリップフロップ１２の出力値（ｄ）を減算することにより、上述した式（２）に示した補間画素Ｑ１の画素値ａ１が得られる。
【００３３】
また、加算器２２と減算器３２と乗算器４０とを組み合わせて、ラインメモリ５０の出力値を８倍した値（８ａ）とＤ型フリップフロップ１２の出力値（ｄ）とを加算した結果からラインメモリ５２の出力値（ｃ）を減算することにより、上述した式（３）に示した補間画素Ｑ２の画素値ａ２が得られる。
【００３４】
さらに、加算器２３と減算器３３と乗算器４０とを組み合わせて、ラインメモリ５０の出力値を８倍した値（８ａ）とＤ型フリップフロップ１０の出力値（ｅ）とを加算した結果からＤ型フリップフロップ１４の出力値（ｂ）を減算することにより、上述した式（４）に示した補間画素Ｑ３の画素値ａ３が得られる。
【００３５】
このようにして、４つの減算器３０〜３３のそれぞれから、４つの補間画素Ｑ０〜Ｑ３のそれぞれに対応する補間値ａ０，ａ１，ａ２，ａ３が出力され、これらの値がＤ型フリップフロップ１５に一旦保持された後に、補間処理部２による４つの補間結果として出力される。なお、この補間処理部２の内容については、本発明者が既に出願した特開２０００−１４８０６１号公報に開示されている。
【００３６】
次に、ＹＣ分離回路３の動作について詳細に説明する。図５は、補間処理部２に入力されるコンポジット・ビデオ信号を構成する各画素と色信号の位相との関係を示す図である。なお、この図５は、ＮＴＳＣ方式で画像のサンプリング周波数ｆｓがカラーサブキャリアの周波数ｆＳＣの４倍（ｆｓ＝４ｆＳＣ）である場合についての関係を示している。
【００３７】
図５に示すように、色信号は４画素（４クロック）で位相が元に戻り、１画素ごとに９０度ずつ位相がずれる。また、上述のように水平１ラインは９１０個の画素によって構成されている。そのため、色信号の位相は、図５に示すようにライン間で逆相となっている。上述した２次元ＹＣ分離は、このように色信号の位相が１ラインごとに反転していることを利用して、あるラインの信号から１ライン前の信号を引き算することによって色信号を取り出している。
【００３８】
図６は、補間処理部２より出力される高精細化コンポジット・ビデオ信号を構成する各画素と色信号の位相との関係を示す図である。上述したように、補間処理部２では、図５に示す着目画素Ｐに関して、図６に示す４つの補間画素Ｑ０〜Ｑ３の各画素値ａ０〜ａ３が式（１）〜（４）によって演算される。このとき、例えば１つの補間画素Ｑ０の画素値ａ０を求めるときに用いる３つの画素Ｐ，Ｐ０，Ｐ３における色信号の位相を式（１）の係数に従ってベクトル合成すると、補間画素Ｑ０における色信号の位相は図６の矢印で示すようになる。同様に、他の３つの補間画素Ｑ１〜Ｑ３における色信号の位相も図６の矢印で示すようになる。
【００３９】
全ての画素に順次着目して上記式（１）〜（４）の演算を実行すると、４倍に高精細化された各補間画素における色信号の位相は、図６の全体に示す通りになる。この図６から明らかなように、本実施形態による補間手法に従って画像を４倍に高精細化すると、得られる高精細化コンポジット・ビデオ信号を構成する色信号の位相はきれいに整い、補間前と同様に色信号の位相はライン間で逆相となる。したがって、補間処理によって画像を高精細化した後でも、あるラインの信号と１ライン前の信号とを演算することによって色信号を抜き取ることができる。
【００４０】
例えば、着目画素Ｐから生成された補間画素Ｑ０での色信号の抜き取りは、当該補間画素Ｑ０の画素値ａ０と、１ライン前の補間画素Ｑ２’の画素値ａ２’とを用いて、
ａ０”＝ａ０−（ａ０＋ａ２’）／２．０６１６  ・・・（５）
なる演算によって行う。ここで、ａ０”は補間画素Ｑ０において色信号成分のみを有する画素値である。また、２．０６１６で割り算しているのは、色信号のベクトル方向が垂直あるいは水平からずれていることを考慮したものである（｛（８２＋（１＋１）２）１／２｝／４≒２．０６１６）。
【００４１】
この式（５）に示されるように、あるラインの画素値ａ０と１ライン前の画素値ａ２’とを加算して２．０６１６で割ると輝度信号となり、着目している画素Ｑ０の画素値ａ０からこの輝度信号成分を引けば、当該着目画素Ｑ０の色信号を分離することができる。他の補間画素Ｑ１〜Ｑ３においても同様に、次の式（６）〜（８）によって色信号を分離する。
ａ１”＝ａ１−（ａ１＋ａ３’）／２．０６１６  ・・・（６）
ａ２”＝ａ２−（ａ２＋ａ０’）／２．０６１６  ・・・（７）
ａ３”＝ａ３−（ａ３＋ａ１’）／２．０６１６  ・・・（８）
【００４２】
図７に、以上のようにして高精細化コンポジット・ビデオ信号から取り出した色信号の位相を示す。図７に示すように、取り出した色信号の位相は垂直方向あるいは水平方向からずれており、このままではバースト信号の位相との相関が正しくとれない。したがって、色信号の位相をバースト信号の位相に合わせることが必要となる。この調整をＹＣ分離回路３の後段（図示せず）で行うことも可能であるが、ＹＣ分離回路３にて行うことも可能である。
【００４３】
図８は、ＹＣ分離回路３で色信号の位相を調整した場合における当該色信号の調整済み位相を示す図である。例えば、着目画素Ｐから生成された補間画素Ｑ０における色信号の位相調整は、当該補間画素Ｑ０の画素値ａ０”と、１画素隣りの補間画素Ｑ１の画素値ａ１”とを用いて、
ａ０’’’＝（ａ０”＋ａ１”）／２  ・・・（９）
なる演算によって行う。
【００４４】
同様に、補間画素Ｑ０の対角に位置する補間画素Ｑ３における色信号の位相調整は、当該補間画素Ｑ３の画素値ａ３”と、１画素隣りの補間画素Ｑ２の画素値ａ２”とを用いて、
ａ３’’’＝（ａ２”＋ａ３”）／２  ・・・（１０）
なる演算によって行う。このように、位相調整済みの画素値を対角状に作ることにより、色信号成分が均等に並ぶので好ましい。
【００４５】
なお、ここでは２つの補間画素Ｑ０，Ｑ３における色信号を生成する例について説明したが、これと異なる対角上にある２つの補間画素Ｑ１，Ｑ２における色信号を生成するようにしても良い。また、４つの補間画素Ｑ０，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３における色信号を全て生成するようにしても良い。
【００４６】
以上詳しく説明したように、本実施形態では、上記式（１）〜（４）の補間演算によって画像を高精細化しているので、補間後の高精細化コンポジット・ビデオ信号についても補間前と同様に、色信号の位相がライン間で逆相となるようにすることができる。そのため、図１に示すようにＹＣ分離回路３の前段に補間処理部２を配置し、画像を高精細化してからＹＣ分離することができる。
【００４７】
これにより、ＹＣ分離の後に画像の高精細化処理を行っていた従来のようにＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号のそれぞれに対して補間処理を行う必要がなく、１つのコンポジット・ビデオ信号に対してのみ補間処理を行えばよくなる。したがって、画素数の補間のために用意すべきメモリを少なくでき、回路規模を削減することができる。
【００４８】
なお、上記実施形態では、高精細化コンポジット・ビデオ信号を構成する隣接ラインの信号を演算することによって色信号を抜き取り、これを高精細化コンポジット・ビデオ信号から引き算することによって輝度信号を得る例について説明したが、これとは逆に、隣接ラインの信号に対して式（５）〜（８）の右辺第２項の演算を行うことによって輝度信号を抜き取り、これを高精細化コンポジット・ビデオ信号から引き算することによって色信号を得るようにしても良い。
【００４９】
また、上記実施形態では、補間処理部２の例として、図２および図４に示す特開２０００−１４８０６１号公報に開示の補間動作を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、これも本発明者が既に出願している特開２０００−３０８０２１号公報に開示の補間動作を適用しても良い。
【００５０】
図９〜図１１は、特開２０００−３０８０２１号公報に開示の補間処理を説明するための図である。このうち図９は、原画像を構成する各画素の配置と補間処理によって得られる補間画素との関係を示す図である。ここでも、図９に示す水平方向が、入力信号に対応した各走査線に沿ったライン方向であり、「●」で示された点が各走査線に沿って垂直方向と水平方向とに規則正しく配置された原画像の画素を示しており、「○」で示された点が着目画素の周辺で補間処理によって得られた補間画素を示している。
【００５１】
図９に示す例では、隣接した３本の走査線のそれぞれに沿った３個の画素、すなわち水平方向および垂直方向のそれぞれについて３画素、合計で９個の画素Ｐ１〜Ｐ９の画素値ａ〜ｉに基づいて、これら９画素Ｐ１〜Ｐ９の中心にある中心画素Ｐ５の周囲に新たに４個の補間画素Ｑ１〜Ｑ４を生成し、これら補間画素Ｑ１〜Ｑ４の画素値Ａ１〜Ａ４を次の式（１１）〜（１４）により演算する。
Ａ１＝｛８ｅ＋（ａ＋ｂ＋ｄ）−（ｆ＋ｈ＋ｉ）｝／８  ・・・（１１）
Ａ２＝｛８ｅ＋（ｂ＋ｃ＋ｆ）−（ｄ＋ｇ＋ｈ）｝／８  ・・・（１２）
Ａ３＝｛８ｅ＋（ｄ＋ｇ＋ｈ）−（ｂ＋ｃ＋ｆ）｝／８  ・・・（１３）
Ａ４＝｛８ｅ＋（ｆ＋ｈ＋ｉ）−（ａ＋ｂ＋ｄ）｝／８  ・・・（１４）
【００５２】
ここで、中心画素Ｐ５とその右下の画素Ｐ１とを結ぶ直線上であって中心画素Ｐ５から画素Ｐ１までの距離の１／４の位置に生成される新たな画素をＱ１、中心画素Ｐ５とその左下の画素Ｐ３とを結ぶ直線上であって中心画素Ｐ５から画素Ｐ３までの距離の１／４の位置に生成される新たな画素をＱ２、中心画素Ｐ５とその右上の画素Ｐ７とを結ぶ直線上であって中心画素Ｐ５から画素Ｐ７までの距離の１／４の位置に生成される新たな画素をＱ３、中心画素Ｐ５とその左上の画素Ｐ９とを結ぶ直線上であって中心画素Ｐ５から画素Ｐ９までの距離の１／４の位置に生成される新たな画素をＱ４とする。
【００５３】
図１０は、上述した９個の画素Ｐ１〜Ｐ９の画素値ａ〜ｉを抽出する画素値抽出部１００の詳細な構成を示す図である。図１０に示すように、画素値抽出部１００は、６個のＤ型フリップフロップ１１０〜１１５と２個のラインメモリ１２０，１２１とを含んで構成されている。
【００５４】
この画素値抽出部１００には、入力信号に対応した走査線に含まれる各画素の画素値が所定ビット数のデータ（画素データ）として、所定のサンプリング周波数に対応したクロック信号ＣＫ１に同期して入力される。入力される各画素データは、縦続接続された２個のＤ型フリップフロップ１１０，１１１と、縦続接続されたラインメモリ１２０および２つのＤ型フリップフロップ１１２，１１３とにそれぞれ入力される。
【００５５】
また、ラインメモリ１２０から出力される各画素の画素データは、縦続接続されたラインメモリ１２１およびＤ型フリップフロップ１１４，１１５に入力される。ラインメモリ１２０，１２１のそれぞれは、入力信号の１走査線に対応した数の各画素の画素値を入力順に格納する先入れ先出しメモリであり、入力される各画素の画素データを１走査線分遅らせたタイミングで出力する。
【００５６】
したがって、図９において中心画素Ｐ５の左上に配置された画素Ｐ９に対応する画素データ（画素値ｉ）が画素値抽出部１００に入力された時点を考えると、１画素分先に入力された画素Ｐ８の画素データ（画素値ｈ）がＤ型フリップフロップ１１０から出力され、２画素分先に入力された画素Ｐ７の画素データ（画素値ｇ）がＤ型フリップフロップ１１１から出力される。
【００５７】
また、１走査線分先に入力された画素Ｐ６の画素データ（画素値ｆ）がラインメモリ１２０から出力され、１走査線と１画素分先に入力された中心画素Ｐ５の画素データ（画素値ｅ）がＤ型フリップフロップ１１２から出力され、１走査線と２画素分先に入力された画素Ｐ４の画素データ（画素値ｄ）がＤ型フリップフロップ１１３から出力される。
【００５８】
さらに、２走査線分先に入力された画素Ｐ３の画素データ（画素値ｃ）がラインメモリ１２１から出力され、２走査線と１画素分先に入力された画素Ｐ２の画素データ（画素値ｂ）がＤ型フリップフロップ１１４から出力され、２走査線と２画素分先に入力された画素Ｐ１の画素データ（画素値ａ）がＤ型フリップフロップ１１５から出力される。
【００５９】
このようにして、画素値抽出部１００からは、図９に示した９個の画素Ｐ１〜Ｐ９に対応した各画素データａ〜ｉが並行して出力される。
【００６０】
図１１は、９個の画素値ａ〜ｉから４個の補間画素Ｑ１〜Ｑ４における画素値Ａ１〜Ａ４を算出する画素値演算部２００の詳細な構成を示す図である。図１１に示すように、画素値演算部２００は、１２個の加算器１３０〜１４１と、４個の減算器１５０〜１５３と、８倍の乗算を行う乗算器１６０と、入力値を８で割る除算処理を行う４個の除算器１７０〜１７３とを含んで構成されている。
【００６１】
画素値Ａ１の演算処理は、加算器１３０，１３２，１３４，１３７，１３８と減算器１５０と乗算器１６０と除算器１７０とを用いて行われる。具体的には、２個の加算器１３０，１３４によって３個の画素値ａ，ｂ，ｄが加算され、他の２個の加算器１３２，１３７によって３個の画素値ｆ，ｈ，ｉが加算される。
【００６２】
そして、これら２個の加算結果を減算器１５０に入力することにより、加算器１３４から出力される加算結果である出力値（ａ＋ｂ＋ｄ）から、加算器１３７から出力される加算結果である出力値（ｆ＋ｈ＋ｉ）を減算した結果が出力される。
【００６３】
さらに、加算器１３８によって、この出力値に乗算器１６０の乗算結果（８ｅ）を加算することにより、加算結果｛８ｅ＋（ａ＋ｂ＋ｄ）−（ｆ＋ｈ＋ｉ）｝が出力される。さらに、その後段に接続された除算器１７０によって除数８で除算処理を行うことにより、式（１１）に示した画素値Ａ１が演算され、この演算結果が除算器１７０から出力される。
【００６４】
また、画素値Ａ２の演算処理は、加算器１３１，１３３，１３５，１３６，１３９と減算器１５１と乗算器１６０と除算器１７１とを用いて行われる。具体的には、２個の加算器１３１，１３５によって３個の画素値ｂ，ｃ，ｆが加算され、他の２つの加算器１３３，１３６によって３個の画素値ｄ，ｇ，ｈが加算される。
【００６５】
そして、これら２個の加算結果を減算器１５１に入力することにより、加算器１３５から出力される加算結果である出力値（ｂ＋ｃ＋ｆ）から、加算器１３６から出力される加算結果である出力値（ｄ＋ｇ＋ｈ）を減算した結果が出力される。
【００６６】
さらに、加算器１３９によって、この出力値に乗算器１６０の乗算結果（８ｅ）を加算することにより、加算結果｛８ｅ＋（ｂ＋ｃ＋ｆ）−（ｄ＋ｇ＋ｈ）｝が出力される。さらに、その後段に接続された除算器１７１によって除数８で除算処理を行うことにより、式（１２）に示した画素値Ａ２が演算され、この演算結果が除算器１７１から出力される。
【００６７】
また、画素値Ａ３の演算処理は、加算器１３１，１３３，１３５，１３６，１４０と減算器１５２と乗算器１６０と除算器１７２とを用いて行われる。具体的には、２個の加算器１３３，１３６によって３個の画素値ｄ，ｇ，ｈが加算され、他の２個の加算器１３１，１３５によって３個の画素値ｂ，ｃ，ｆが加算される。
【００６８】
そして、これら２個の加算結果を減算器１５２に入力することにより、加算器１３６から出力される加算結果である出力値（ｄ＋ｇ＋ｈ）から、加算器１３５から出力される加算結果である出力値（ｂ＋ｃ＋ｆ）を減算した結果が出力される。
【００６９】
さらに、加算器１４０によって、この出力値に乗算器１６０の乗算結果（８ｅ）を加算することにより、加算結果｛８ｅ＋（ｄ＋ｇ＋ｈ）−（ｂ＋ｃ＋ｆ）｝が出力される。さらに、その後段に接続された除算器１７２によって除数８で除算処理を行うことにより、式（１３）に示した画素値Ａ３が演算され、この演算結果が除算器１７２から出力される。
【００７０】
また、画素値Ａ４の演算処理は、加算器１３０，１３２，１３４，１３７，１４１と減算器１５３と乗算器１６０と除算器１７３とを用いて行われる。具体的には、２個の加算器１３２，１３７によって３個の画素値ｆ，ｈ，ｉが加算され、他の２個の加算器１３０，１３４によって３個の画素値ａ，ｂ，ｄが加算される。
【００７１】
そして、これら２個の加算結果を減算器１５３に入力することにより、加算器１３７から出力される加算結果である出力値（ｆ＋ｈ＋ｉ）から、加算器１３４から出力される加算結果である出力値（ａ＋ｂ＋ｄ）を減算した結果が出力される。
【００７２】
さらに、加算器１４１によって、この出力値に乗算器１６０の乗算結果（８ｅ）を加算することにより、加算結果｛８ｅ＋（ｆ＋ｈ＋ｉ）−（ａ＋ｂ＋ｄ）｝が出力される。さらに、その後段に接続された除算器１７３によって除数８で除算処理を行うことにより、式（１４）に示した画素値Ａ４が演算され、この演算結果が除算器１７３から出力される。
【００７３】
以上説明した式（１１）〜（１４）中に含まれる係数も｛８，１，−１｝の数値列から成っており、これは図３に示す有限台の標本化関数の基礎となるものである。したがって、上記式（１１）〜（１４）に示す補間演算も、有限台の標本化関数を用いて画素数を歪みなく補間するものと言える。
【００７４】
したがって、補間処理部２においてこの式（１１）〜（１４）の補間演算によって画像を高精細化する場合も、補間後の高精細化コンポジット・ビデオ信号について色信号の位相がライン間で逆相となるようにすることができ、画像を高精細化してからＹＣ分離することができる。よって、画素数の補間のために用意すべきメモリをコンポジット・ビデオ信号の１つ分に少なくでき、回路規模を削減することができる。
【００７５】
なお、上記特開２０００−３０８０２１号公報では、補間演算式として上述の式（１１）〜（１４）の他に、次の式（１５）〜（１８）あるいは式（１９）〜（２２）も開示している。本実施形態ではこれらの演算によって補間を行うようにしても良い。
Ａ１＝｛１０ｅ＋（ａ＋ｂ＋ｄ）−（ｃ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉ）｝／８  ・・・（１５）
Ａ２＝｛１０ｅ＋（ｂ＋ｃ＋ｆ）−（ａ＋ｄ＋ｇ＋ｈ＋ｉ）｝／８  ・・・（１６）
Ａ３＝｛１０ｅ＋（ｄ＋ｇ＋ｈ）−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｆ＋ｉ）｝／８  ・・・（１７）
Ａ４＝｛１０ｅ＋（ｆ＋ｈ＋ｉ）−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｇ）｝／８  ・・・（１８）
【００７６】
Ａ１＝｛１０ｅ＋２ｂ＋２ｄ−（ｃ＋ｆ＋ｇ＋ｈ）｝／１０  ・・・（１９）
Ａ２＝｛１０ｅ＋２ｂ＋２ｆ−（ａ＋ｄ＋ｈ＋ｉ）｝／１０  ・・・（２０）
Ａ３＝｛１０ｅ＋２ｄ＋２ｈ−（ａ＋ｂ＋ｆ＋ｉ）｝／１０  ・・・（２１）
Ａ４＝｛１０ｅ＋２ｆ＋２ｈ−（ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｇ）｝／１０  ・・・（２２）
【００７７】
また、上記実施形態では、画像信号の例としてＮＴＳＣ方式を挙げて説明したが、ＰＡＬ方式、ＳＥＣＡＭ方式など他の信号規格にも同様に適用することが可能である。
【００７８】
また、上記実施形態では、ＹＣ分離の手法をハードウェア構成により実現する例について説明したが、ＤＳＰやソフトウェアなどによっても実現することが可能である。例えばソフトウェアによって実現する場合、本実施形態のＹＣ分離装置は、実際にはコンピュータのＣＰＵあるいはＭＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えて構成され、ＲＡＭやＲＯＭに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。
【００７９】
したがって、コンピュータが上記実施形態の機能を果たすように動作させるプログラムを例えばＣＤ−ＲＯＭのような記録媒体に記録し、コンピュータに読み込ませることによって実現できるものである。上記プログラムを記録する記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光ディスク、光磁気ディスク、ＤＶＤ、不揮発性メモリカード等を用いることができる。また、上記プログラムをインターネット等のネットワークを介してコンピュータにダウンロードすることによっても実現できる。
【００８０】
また、上記実施形態によるＹＣ分離の機能をネットワーク環境で実現するべく、全部あるいは一部のプログラムが他のコンピュータで実行されるようになっていても良い。
【００８１】
また、コンピュータが供給されたプログラムを実行することにより上記実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して上記実施形態の機能が実現される場合や、供給されたプログラムの処理の全てあるいは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて上記実施形態の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明に含まれる。
【００８２】
その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【００８３】
【発明の効果】
本発明は上述したように、着目画素とこの着目画素の斜め方向の最近接位置に配置された４個の周辺画素のそれぞれとを結ぶ直線上の補間画素の画素値を、着目画素および周辺画素の各画素値を用いて、有限台の標本化関数を用いた補間演算に従って求め、その後で輝度信号と色信号との分離を行うようにしたので、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号のそれぞれに対してではなく、１つのコンポジット・ビデオ信号に対してのみ補間処理を行えばよく、画素数の補間のために用意すべきメモリを少なくすることができる。これにより、画像処理装置の回路規模を削減することができ、従来に比べて簡単な回路構成によって画像の高精細化を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態による画像処理装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図２】原画像を構成する３本の走査線に含まれる各画素の配置と、本実施形態における補間処理によって得られる４個の補間画素との関係を示す図である。
【図３】本実施形態の補間処理に用いる標本化関数を示す図である。
【図４】図２に示す補間演算を行う本実施形態による補間処理部の構成例を示す図である。
【図５】補間処理部に入力されるコンポジット・ビデオ信号を構成する各画素と色信号の位相との関係を示す図である。
【図６】補間処理部より出力される高精細化コンポジット・ビデオ信号を構成する各画素と色信号の位相との関係を示す図である。
【図７】高精細化コンポジット・ビデオ信号から抜き取った色信号の位相を示す図である。
【図８】高精細化コンポジット・ビデオ信号から抜き取った色信号の調整後の位相を示す図である。
【図９】原画像を構成する３本の走査線に含まれる各画素の配置と、本実施形態における他の補間処理によって得られる４個の補間画素との関係を示す図である。
【図１０】図９に示す補間演算を行う本実施形態による補間処理部を構成する画素値抽出部の構成例を示す図である。
【図１１】図９に示す補間演算を行う本実施形態による補間処理部を構成する画素値演算部の構成例を示す図である。
【図１２】コンポジット・ビデオ信号の波形を示す図である。
【図１３】コンポジット・ビデオ信号におけるカラーサブキャリアの位相を示す図である。
【図１４】従来方式による３種類のＹＣ分離回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  Ａ／Ｄ変換器
２  補間処理部
３  ＹＣ分離回路
【図１】
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【図２】
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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８】
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【図９】
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【図１０】
2004349737.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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