(57)【要約】【課題】走査線に対し斜めに伸びる傾斜部分や走査線方向と小さな角度をなして伸びる細線を含む画像であっても、傾斜部分の境界線に「ボケ」や「ガタツキ」が発生せず且つ細線部分に切断が生じない走査線変換を可能にする。【解決手段】補間画素を挟んで点対称の位置にあり、周辺画素を同数含む２つの画素ブロックからそれぞれなる複数の画素ブロック対の各々についてパターンの類似度を計算するパターンマッチング手段４と、該複数の画素ブロック対のそれぞれについて２つの画素ブロックに互いに類似するエッジが存在するか否かを判定する類似エッジ判定手段５と、類似エッジ判定手段により類似エッジが存在すると判定された画素ブロック対の中、パターンマッチング手段により計算された類似度が最も高い画素ブロック対の２つの画素ブロックの位置に基づき補間方向を決定する補間方向決定手段６とを備える。【選択図】      図１
2004254273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも補間走査線を挟む２本の走査線及び該２本の走査線にそれぞれ隣接する２本の走査線上にあり、前記補間走査線上の補間画素近傍に位置する周辺画素の中から選択される参照画素に基づき前記補間画素を生成する走査線補間装置であって、
前記補間画素を挟んで点対称の位置にあり、前記周辺画素を同数含む２つの画素ブロックからそれぞれなる複数の画素ブロック対の各々について、２つの画素ブロックのパターンの類似度を該２つの画素ブロック内の画素の画素値に基づいて計算するパターンマッチング手段と、
前記複数の画素ブロック対の各々について、２つの画素ブロックに互いに対応する位置関係にある類似エッジが存在するか否かを、一方の画素ブロック内の相隣接する走査線上にあり走査線の方向と直交する方向に並ぶ２つの画素の画素値の差分と他方の画素ブロックの対応する位置にある２つの画素の画素値の差分とに基づき判定する類似エッジ判定手段と、
前記類似エッジ判定手段により類似エッジが存在すると判定された画素ブロック対の中、前記パターンマッチング手段により計算された類似度が最も高い画素ブロック対の２つの画素ブロックの位置に基づき補間方向を決定する補間方向決定手段と、
抽出された画素ブロック対の中から前記補間方向決定手段により決定された補間方向に対応する画素ブロック対の２つの画素ブロックの中心にそれぞれ位置する画素を参照画素として前記補間画素を生成する補間手段と
を備えたことを特徴とする走査線補間装置。
【請求項２】
少なくとも補間走査線を挟む２本の走査線及び該２本の走査線にそれぞれ隣接する２本の走査線上にあり、前記補間走査線上の補間画素近傍に位置する周辺画素の中から選択される参照画素に基づき前記補間画素を生成する走査線補間装置であって、
前記補間画素を挟んで点対称の位置にあり、前記周辺画素を同数含む２つの画素ブロックからそれぞれなる複数の画素ブロック対の各々について、２つの画素ブロックのパターンの類似度を該２つの画素ブロック内の画素の画素値に基づいて計算するパターンマッチング手段と、
抽出された画素ブロック対のそれぞれについて、２つの画素ブロックに互いに対応する位置関係にある類似エッジが存在するか否かを、一方の画素ブロック内の相隣接する走査線上にあり走査線の方向と直交する方向に並ぶ２つの画素の画素値の差分と他方の画素ブロックの対応する位置にある２つの画素の画素値の差分とに基づき判定する類似エッジ判定手段と、
前記類似エッジ判定手段により類似エッジが存在すると判定された画素ブロック対の中、前記パターンマッチング手段により計算された類似度が最も高い画素ブロック対の２つの画素ブロックの位置に基づき補間方向を決定する補間方向決定手段と、
抽出された画素ブロック対の中から前記補間方向決定手段により決定された補間方向に対応する画素ブロック対の２つの画素ブロックの中心にそれぞれ位置する画素が存在する場合はその中心画素を参照画素とし、存在しない場合は２つの画素ブロックのそれぞれの中心近傍の複数の画素を参照画素として、前記補間画素を生成する補間手段と
を備えたことを特徴とする走査線補間装置。
【請求項３】
補間手段は、補間方向に対応する画素ブロック対の２つの画素ブロックの中心にそれぞれ画素が存在しない場合は、２つの画素ブロックのそれぞれの中心に最も近い２つの画素を参照画素とすることを特徴とする請求項２に記載の走査線補間装置。
【請求項４】
パターンマッチング手段は、画素ブロック対を構成する一方の画素ブロックの画素と、他方の画素ブロックの対応の位置にある画素の画素値の差分の絶対値を該画素ブロック対の全ての画素について求め、それらを加算する加算手段を有し、該加算手段の加算結果を類似度として出力することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の走査線補間装置。
【請求項５】
パターンマッチング手段は、画素ブロック対を構成する一方の画素ブロックの画素と、他方の画素ブロックの対応の位置にある画素の画素値の差分の絶対値を該画素ブロック対の全ての画素について求め、それらを加算する加算手段と、該加算手段の加算結果を画素ブロックの画素数で重み付けする重み付け手段とを有し、該重み付け手段の出力を前記類似度として出力することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の走査線補間装置。
【請求項６】
パターンマッチング手段は、画素ブロック対を構成する一方の画素ブロックの画素と、他方の画素ブロックの対応の位置にある画素の画素値の差分の絶対値を該画素ブロック対の全ての画素について求め、それらを重み付けして加算する加算手段を備え、該加算手段の加算結果を前記類似度として出力することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の走査線補間装置。
【請求項７】
類似エッジ判定手段は、画素ブロック対を構成する一方の画素ブロック内において相隣接する２本の走査線上にあり走査線の方向と直交する方向に隣接する２つの画素の画素値の差分が所定値より大きく、他方の画素ブロックの対応の位置にある２つの画素の画素値の差分が該所定値より大きく、且つこれらの差分が同一符号である場合に類似エッジが存在すると判定することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の走査線補間装置。
【請求項８】
補間方向決定手段は、類似エッジ判定手段により類似エッジが存在すると判定された画素ブロック対の中、類似度が最も高い画素ブロック対の２つの画素ブロックの中心にそれぞれ位置する２つの画素を結ぶ方向を補間方向として決定することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の走査線補間装置。
【請求項９】
補間方向決定手段は、類似エッジ判定手段により類似エッジが存在すると判定された画素ブロック対の中、最も類似度の高い画素ブロック対の２つの画素ブロックの中心にそれぞれ位置する２つの画素を結ぶ方向と、２番目に類似度の高い画素ブロック対の２つの画素ブロックの中心にそれぞれ位置する２つの画素を結ぶ方向とが大きく異なる場合には、走査線の方向と直交する方向を補間方向として決定することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の走査線補間装置。
【請求項１０】
補間走査線の上方で相隣接する２本の走査線上にあり、走査線の方向と直交する方向に並ぶ２つの周辺画素、及び該補間走査線の下方で相隣接する２本の走査線上にあり、走査線の方向と直交する方向に並ぶ２つの周辺画素のそれぞれについて、走査線の方向に隣接する他の周辺画素との画素値の差分に基づいて、補間画素が走査線の方向と直交する方向に伸びる境界を有する物体の像を構成するか否かを判定する例外判定手段を有し、
該例外判定手段により前記補間画素が走査線の方向と直交する方向に伸びる境界を有する物体の像を構成すると判定された場合、補間方向決定手段はパターンマッチング手段の計算結果及び類似エッジ判定手段の判定結果に拘わらず、走査線に直交する方向を補間方向として決定することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の走査線補間装置。
【請求項１１】
補間画素の補間方向と補間走査線上にあり前記補間画素の一方の側に隣接する他の補間画素の補間方向とが大きく異なり、且つ前記補間画素の補間方向と前記補間走査線上にあり該補間画素の他方の側に隣接する他の補間画素の補間方向とが大きく異なる場合には、補間手段に出力される前記補間画素の補間方向を走査線方向と直交する方向に補正する孤立方向補正手段を備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の走査線補間装置。
【請求項１２】
補間手段は１フィールド前の画素を用いて補間画素を生成する静止画用補間部と、同じフィールド内の画素を用いて補間画素を生成する動画用補間部と、補間画素が画像中の静止画部分を構成するかあるいは動画部分を構成するかを判定する動き検出部と、該動き検出部の判定結果に従い、前記静止画用補間部が生成した補間画素と前記動画用補間部が生成した補間画素とを混合する混合部とを含むことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の走査線補間装置。
【請求項１３】
入力される映像信号に対し、表示される画像の画質を調整するための処理を加える画質処理部と、該画質処理部から供給される映像信号の走査線を補間すべく設けられた請求項１から１２のいずれか一項に記載の走査線補間装置とを備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の画像処理装置と、該画像処理装置から供給される映像信号に応じた画像を表示する表示手段とを備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１５】
少なくとも補間走査線を挟む２本の走査線及び該２本の走査線にそれぞれ隣接する２本の走査線上にあり、前記補間走査線上の補間画素近傍に位置する周辺画素の中から選択される参照画素に基づき前記補間画素を生成する走査線補間方法であって、
前記補間画素を挟んで点対称の位置にあり、前記周辺画素を同数含む２つの画素ブロックからそれぞれなる複数の画素ブロック対の各々について、２つの画素ブロックのパターンの類似度を該２つの画素ブロック内の画素の画素値に基づいて計算するパターンマッチングステップと、
抽出された画素ブロック対のそれぞれについて、２つの画素ブロックに互いに対応する位置関係にある類似エッジが存在するか否かを、一方の画素ブロック内の相隣接する走査線上にあり走査線の方向と直交する方向に並ぶ２つの画素の画素値の差分と他方の画素ブロックの対応する位置にある２つの画素の画素値の差分とに基づき判定する類似エッジ判定ステップと、
前記類似エッジ判定手段により類似エッジが存在すると判定された画素ブロック対の中、パターンマッチング手段により計算された類似度が最も高い画素ブロック対の２つの画素ブロックの位置に基づき補間方向を決定する補間方向決定ステップと、
抽出された画素ブロック対の中から前記補間方向決定手段により決定された補間方向に対応する画素ブロック対の２つの画素ブロックの中心にそれぞれ位置する画素を参照画素として前記補間画素を生成する補間ステップと
を含むことを特徴とする走査線補間方法。
【請求項１６】
少なくとも補間走査線を挟む２本の走査線及び該２本の走査線にそれぞれ隣接する２本の走査線上にあり、前記補間走査線上の補間画素近傍に位置する周辺画素の中から選択される参照画素に基づき前記補間画素を生成する走査線補間方法であって、
前記補間画素を挟んで点対称の位置にあり、前記周辺画素を同数含む２つの画素ブロックからそれぞれなる複数の画素ブロック対の各々について、２つの画素ブロックのパターンの類似度を該２つの画素ブロック内の画素の画素値に基づいて計算するパターンマッチングステップと、
抽出された画素ブロック対のそれぞれについて、２つの画素ブロックに互いに対応する位置関係にある類似エッジが存在するか否かを、一方の画素ブロック内の相隣接する走査線上にあり走査線の方向と直交する方向に並ぶ２つの画素の画素値の差分と他方の画素ブロックの対応する位置にある２つの画素の画素値の差分とに基づき判定する類似エッジ判定ステップと、
前記類似エッジ判定手段により類似エッジが存在すると判定された画素ブロック対の中、パターンマッチング手段により計算された類似度が最も高い画素ブロック対の２つの画素ブロックの位置に基づき補間方向を決定する補間方向決定ステップと、
抽出された画素ブロック対の中から前記補間方向決定手段により決定された補間方向に対応する画素ブロック対の２つの画素ブロックの中心にそれぞれ位置する画素が存在する場合はその中心画素を参照画素とし、存在しない場合は２つの画素ブロックのそれぞれの中心近傍の画素を参照画素として、前記補間画素を生成する補間ステップと
を含むことを特徴とする走査線補間方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像を補間し解像度を変換する走査線補間技術、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変換する走査線補間技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
飛越走査方式であるインターレース方式の映像では、１フレームの映像信号は２フィールドの映像信号により構成される。即ち、第１フィールドの映像信号が走査された後、第２フィールドの映像信号が走査され１フレームの映像が表示される。また、同一フレームでは、第１フィールドの走査線と第２フィールドの走査線とは交互する位置関係にある。即ち、第１フィールドの走査線の両側には第２フィールドの走査線が隣接し、第２フィールドの走査線の両側には第１フィールドの走査線が隣接する。一方、順次走査であるプログレッシブ方式の映像信号では、１フレームの映像は１フィールドの映像により構成され、同一フレーム内の走査線に隣接する走査線は同一フィールドの走査線となる。
【０００３】
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変換するためには、インターレース方式の第１フィールドの映像信号からプログレッシブ方式の１つのフレームの映像信号を生成し、インターレース方式の第２フィールドの映像信号からプログレッシブ方式の別のフレームの映像信号を生成する必要がある。このため、インターレース方式の１フィールドの映像信号に対し、補間により走査線を追加し、プログレッシブ方式の１フレームの映像信号に変換する走査線変換を行わなければならない。
【０００４】
一般には、インターレース方式の映像が静止画像である場合には、２フィールドの走査線を用い、一方のフィールドの走査線の間に他方のフィールドの走査線をはめ込むことにより補間走査線を生成する、いわゆるフィールド間補間といわれる走査線変換が行われる。一方、インターレース方式の映像信号が動画像である場合には、同一フィールド内の走査線を用い、隣接走査線上の画素の画素データ（画素値）を平均化し補間走査線を生成する、いわゆるフィールド内補間といわれる走査線変換が行われる。また、映像を静止画像部分と動画像部分とに分け、静止画像部分についてはフィールド間補間により走査線を補間し、動画像部分についてはフィールド内補間により走査線変換を行うようにしたものもある（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１に記載の走査線変換は、隣接走査線間の映像信号（画素値）を垂直方向に平均化して画素を生成し走査線を補間するものであるが、映像に走査線に対し斜めに伸びる傾斜部分がある場合には、単に画素を垂直方向に平均化したものを補間画素とするだけでは傾斜部分の境界線に「ボケ」や「ガタツキ」が目立つ映像となる。これに対処するため、補間画素を生成する際に、隣接走査線上にあり、補間画素に関して点対称の位置にある複数の２つの画素の組（以下、画素対という）の中から最も相関性の高い画素対を補間に使用する画素対として選択するようにしたものもある（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平３−１７９８９０号公報（第３−４項、第４図）
【特許文献２】
特開２００２−１１２２０３号公報（第４−６項、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の走査線変換技術では、走査線方向と小さな角度をなして伸びる細線を含む画像の場合、この細線部分の補間が困難、即ち、補間走査線上に細線の画素を正しく生成することが困難であるという問題がある。その理由を以下に説明する。
【０００８】
特許文献１に記載されているような隣接走査線間の映像信号（画素値）を垂直方向に平均化して補間走査線を生成するライン平均走査線補間技術では、補間走査線上の補間画素は、該補間画素の直上の画素と直下の画素の平均として生成するが、細線の幅が非常に狭いときには直上の画素と直下の画素が細線を構成しない画素である場合があり、このような場合には走査線変換後の細線はこの箇所で切断され、その結果、切れ切れの線として表示されてしまう。
【０００９】
また、特許文献２に記載の走査線変換技術では、補間走査線上の補間画素を挟んで点対称の位置にある画素対の２つの画素間の相関性を求めるが、この走査線変換技術では、相関性の高低を画素対の一方を構成する画素を中心画素とする所定数の画素を含む画素ブロックの値（以下、画素ブロック値という）と、画素対の他方を構成する画素を中心画素とする同じ数の画素を含む別の画素ブロックの値との差から判断している。画素ブロック値は、画素ブロック内の画素の画素値の総和あるいは重み係数を掛けた後の画素値の総和から求められるが、ここで細線の幅が非常に狭いと２つの画素ブロック値の差が同じである画素対が複数存在する場合があり、この場合には細線の傾斜方向を特定できず、補間画素を生成するための画素対を正しく選択することができないので特許文献１の場合と同様、走査線変換後の細線はこの箇所で切断され、その結果切れ切れの線として表示されるという問題がある。
【００１０】
本発明は上記問題に鑑みなされたものであり、走査線に対し斜めに伸びる傾斜部分や走査線方向と小さな角度をなして伸びる細線を含む画像であっても、傾斜部分の境界線に「ボケ」や「ガタツキ」が発生せず且つ細線部分に切断が生じない走査線変換を可能にする走査線補間装置及び走査線補間方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、少なくとも補間走査線を挟む２本の走査線及び該２本の走査線にそれぞれ隣接する２本の走査線上にあり、前記補間走査線上の補間画素近傍に位置する周辺画素の中から選択される参照画素に基づき前記補間画素を生成する本発明の走査線補間装置は、
前記補間画素を挟んで点対称の位置にあり、前記周辺画素を同数含む２つの画素ブロックからそれぞれなる複数の画素ブロック対の各々について、２つの画素ブロックのパターンの類似度を該２つの画素ブロック内の画素の画素値に基づいて計算するパターンマッチング手段と、
前記複数の画素ブロック対の各々について、２つの画素ブロックに互いに対応する位置関係にある類似エッジが存在するか否かを、一方の画素ブロック内の相隣接する走査線上にあり走査線の方向と直交する方向に並ぶ２つの画素の画素値の差分と他方の画素ブロックの対応する位置にある２つの画素の画素値の差分とに基づき判定する類似エッジ判定手段と、
前記類似エッジ判定手段により類似エッジが存在すると判定された画素ブロック対の中、前記パターンマッチング手段により計算された類似度が最も高い画素ブロック対の２つの画素ブロックの位置に基づき補間方向を決定する補間方向決定手段と、
抽出された画素ブロック対の中から前記補間方向決定手段により決定された補間方向に対応する画素ブロック対の２つの画素ブロックの中心にそれぞれ位置する画素を参照画素として前記補間画素を生成する補間手段と
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１に本発明の実施の形態１に係る走査線補間装置の構成を示す。同図に示すようにこの装置は、第１〜第３の遅延手段１〜３、パターンマッチング手段４、類似エッジ判定手段、斜め線認識手段６、補間手段７を含む。尚、説明を簡単にするため、以下では、補間すべき画素（補間画素）を挟んで点対称の位置にある２つの画素を画素対、画素対を構成する画素を中心画素とし、所定数の画素からなる領域を画素ブロック、補間画素を挟んで点対称の位置にある画素ブロックを画素ブロック対という。
【００１３】
図１において、入力端子２００から入力されたインターレース方式の映像信号は、入力映像信号を１Ｈ（１水平走査期間）分遅延する第１の遅延手段１、パターンマッチング手段４、及び類似エッジ判定手段５に入力される。第１の遅延手段１により１Ｈ分遅延された映像信号は、第１の遅延手段１と同様の構成の第２の遅延手段２、パターンマッチング手段４、類似エッジ判定手段５、及び補間手段７に入力される。第２の遅延手段２により更に１Ｈ分遅延された映像信号は、第１の遅延手段１と同様の構成の第３の遅延手段３、パターンマッチング手段４、類似エッジ判定手段５、及び補間手段７に入力される。第３の遅延手段３により更に１Ｈ分遅延された映像信号は、パターンマッチング手段４、及び類似エッジ判定手段５に入力される。
【００１４】
図２は、入力映像信号、第１の遅延手段１、第２の遅延手段２、及び第３の遅延手段３からそれぞれ出力される信号から構成される走査線上の画素の配列を模式的に示した図である。第１の走査線Ａは第３の遅延手段３から出力された信号により構成された走査線であり、第２の走査線Ｂは第２の遅延手段２から出力された信号により構成された走査線であり、第３の走査線Ｃは第１の遅延手段１から出力された信号により構成された走査線であり、第４の走査線Ｄは入力端子２００に入力される映像信号により構成された走査線である。
【００１５】
以下に、走査線Ｂと走査線Ｃとの間に補間走査線Ｐを生成する場合について説明する。補間走査線Ｐの補間画素Ｐ０の画素値をＰ（０）、走査線Ｂ上にあり、補間画素Ｐ０の真上に位置する画素Ｂ０の画素値をＢ（０）、走査線Ａにあり、画素Ｂ０の真上に位置する画素Ａ０の画素値をＡ（０）、走査線Ｃにあり、補間画素Ｐ０の真下に位置する画素Ｃ０の画素値をＣ（０）、走査線Ｄにあり、画素Ｃ０の真下に位置する画素Ｄ０の画素値をＤ（０）とする。
【００１６】
また、走査線Ａにあり、画素Ａ０からｎ（ｎは正の整数）画素だけ走査方向に（図では右側に）離れた位置にある画素Ａｎの画素値をＡ（ｎ）で表し、画素Ａ０からｎ画素だけ走査方向と反対の方向に（図では左側に）離れた位置にある画素Ａ‐ｎの画素値をＡ（−ｎ）で表す。従って、走査線Ａ上の画素の画素値は、Ａ（０）から走査線方向にＡ（１），Ａ（２），Ａ（３），・・・となり、走査方向と反対の方向にはＡ（−１），Ａ（−２），Ａ（−３），・・・となる。
走査線Ｂ上の画素の画素値も、Ｂ（０）から走査方向にＢ（１），Ｂ（２），Ｂ（３），・・・となり、走査方向と反対の方向にはＢ（−１），Ｂ（−２），Ｂ（−３），・・・となる。
走査線Ｃの画素の画素値も、Ｃ（０）から走査方向にＣ（１），Ｃ（２），Ｃ（３），・・・となり、走査方向と反対の方向にはＣ（−１），Ｃ（−２），Ｃ（−３），・・・となる。
走査線Ｄの画素の画素値も、Ｄ（０）から走査方向にＤ（１），Ｄ（２），Ｄ（３），・・・となり、走査方向と反対の方向にはＤ（−１），Ｄ（−２），Ｄ（−３），・・・となる。
【００１７】
ここで、補間画素Ｐ０を挟んで点対称の位置にある画素Ｂｎと画素Ｃ‐ｎとを結ぶ直線の方向を、「方向ｎ」と定める（ｎは整数）。即ち、画素Ｐ０を通り、画素Ｂ０と画素Ｃ０とを結ぶ直線の方向は方向０、画素Ｐ０を通り画素Ｂ１と画素Ｃ−１とを結ぶ直線の方向は方向１、画素Ｐ０を通り画素Ｂ２と画素Ｃ−２とを結ぶ直線の方向は方向２となる。同様に、画素Ｐ０を通り画素Ｂ−１と画素Ｃ１とを結ぶ直線の方向は方向−１、画素Ｐ０を通り画素Ｂ−２と画素Ｃ２とを結ぶ直線の方向は方向−２となる。図２には、方向−４から方向４までを示している。
【００１８】
また、補間画素Ｐ０を挟んで点対称の位置にある、画素Ｂｎと画素Ｂｎ＋１の中心の位置と、画素Ｃ‐ｎと画素Ｃ−（ｎ＋１）の中心の位置とを結ぶ直線の方向を、「方向ｎ．５」と定める。即ち、画素Ｐ０を通り画素Ｂ０と画素Ｂ１の中心と画素Ｃ０と画素Ｃ−１の中心とを結ぶ直線の方向は方向０．５、画素Ｐ０を通り、画素Ｂ１と画素Ｂ２の中心と画素Ｃ−１と画素Ｃ−２の中心とを結ぶ直線の方向は方向１．５となる。同様に、画素Ｐ０を通り画素Ｂ０と画素Ｂ−１の中心と画素Ｃ０と画素Ｃ１の中心とを結ぶ直線の方向は方向−０．５、画素Ｐ０を通り画素Ｂ−１と画素Ｂ−２の中心と画素Ｃ１と画素Ｃ２の中心とを結ぶ直線の方向は方向−１．５となる。図３には、方向−３．５から方向３．５までを示している。
【００１９】
＜パターンマッチング手段４＞
次に、パターンマッチング手段４について説明する。パターンマッチング手段４は、方向‐４〜方向４のそれぞれについて補間画素Ｐ０を挟んで点対称の位置にある画素ブロック対の類似度を計算する機能を有する。
【００２０】
図４を参照して、方向３の類似度を計算する場合について説明する。この場合、それぞれ一点鎖線で囲まれた画素ブロック４０１と画素ブロック４０２の類似度を計算することになる。
画素ブロック４０１は、画素Ｂ３を中心画素とする９個の画素Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４から構成される領域である。画素ブロック４０２は、画素Ｃ−３を中心画素とする９個の画素Ｂ−４，Ｂ−３，Ｂ−２，Ｃ−４，Ｃ−３，Ｃ−２，Ｄ−４，Ｄ−３，Ｄ−２から構成される領域である。画素ブロック４０１と画素ブロック４０２とが方向３の画素ブロック対を構成する。
【００２１】
尚、方向ｎ（ｎは−４〜４までの整数）の類似度を計算する場合、Ｂｎを中心画素とする９画素から構成される画素ブロックと、Ｃ−ｎを中心画素とする９画素から構成される画素ブロックとの類似度を計算することとなる。
【００２２】
方向３の類似度を計算するには、まず下記の式（１）〜（９）に従い、画素ブロック４０１内の画素と画素ブロック４０２内の対応する位置にある画素の画素値の差分の絶対値を、すべての画素について計算する。
ｄ０＝｜Ａ（２）  −  Ｂ（−４）｜  …式（１）
ｄ１＝｜Ａ（３）  −  Ｂ（−３）｜  …式（２）
ｄ２＝｜Ａ（４）  −  Ｂ（−２）｜  …式（３）
ｄ３＝｜Ｂ（２）  −  Ｃ（−４）｜  …式（４）
ｄ４＝｜Ｂ（３）  −  Ｃ（−３）｜  …式（５）
ｄ５＝｜Ｂ（４）  −  Ｃ（−４）｜  …式（６）
ｄ６＝｜Ｃ（２）  −  Ｃ（−４）｜  …式（７）
ｄ７＝｜Ｃ（３）  −  Ｃ（−３）｜  …式（８）
ｄ８＝｜Ｃ（４）  −  Ｃ（−２）｜  …式（９）
【００２３】
次に、式（１）〜式（９）により計算した差分の絶対値ｄ１〜ｄ９の総和を方向３における類似度Ｓ（３）として算出する。
Ｓ（３）  ＝  ｄ０＋ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｄ４＋ｄ５＋ｄ６＋ｄ７＋ｄ８  …式（１０）
【００２４】
ここで、式（１０）に従い算出されるＳ（３）は、画素ブロック４０１と画素ブロック４０２との類似性が高いほど０に近づき、類似性が低ければ大きな値となる。これは、式（１）〜式（１０）から容易に理解できる。パターンマッチング手段４は他の方向についても同様に類似度を算出し、その結果を各方向の類似度Ｓ（ｎ）（ｎは−４〜４までの整数）として、斜め線認識手段６に出力する。
【００２５】
なお、画素値の差分の絶対値ｄ１〜ｄ９の総和を求める際に、画素ブロックの中心に近い画素の重みが大きく、画素ブロックの周辺の画素の重みが小さくなるように、式（１０）に代え、下記の式に従って重み付け加算を行ってもよい。
Ｓ（３）  ＝  ０．１×ｄ０＋０．１×ｄ１＋０．１×ｄ２＋０．１×ｄ３＋０．２×ｄ４＋０．１×ｄ５＋０．１×ｄ６＋０．１×ｄ７＋０．１×ｄ８  …式（１１）
【００２６】
また、類似度の計算に使用する画素ブロックは、図４に示した３×３画素の矩形ブロック４０１，４０２に限られるものではない。例えば図６に示すように菱形のブロック４０３，４０４としてもよく、あるいは図７に示すように、２×３画素の矩形ブロック４０５，４０６としてもよい。
【００２７】
さらに、類似度の算出方法は上に説明したものに限られるものではなく、補間画素を挟んで点対称の位置にある２つの画素ブロックのパターンの類似性を各方向について数値化できる方法であれば任意の算出方法を用いることができる。
【００２８】
また、図５に示すように方向３の画素ブロックは９画素、方向０．５の画素ブロックは６画素と各方向によって画素ブロックの画素数が異なっていてもよい。方向３はＢ３を中心とした９画素から構成される画素ブロックとＣ３を中心とする９画素から構成される画素ブロックとの類似度を計算し、方向０．５はＢ０とＢ１の中心を中心とした６画素から構成される画素ブロックとＣ０とＣ−１の中心を中心とする６画素から構成される画素ブロックとの類似度を計算する。
【００２９】
方向３の類似度を計算するには、前記同様にまず下記の式（１）〜（９）に従い、画素ブロック４０１内の画素と画素ブロック４０２内の対応する位置にある画素の画素値の差分の絶対値を、すべての画素について計算する。
ｄ０＝｜Ａ（２）  −  Ｂ（−４）｜  …式（１）
ｄ１＝｜Ａ（３）  −  Ｂ（−３）｜  …式（２）
ｄ２＝｜Ａ（４）  −  Ｂ（−２）｜  …式（３）
ｄ３＝｜Ｂ（２）  −  Ｃ（−４）｜  …式（４）
ｄ４＝｜Ｂ（３）  −  Ｃ（−３）｜  …式（５）
ｄ５＝｜Ｂ（４）  −  Ｃ（−４）｜  …式（６）
ｄ６＝｜Ｃ（２）  −  Ｃ（−４）｜  …式（７）
ｄ７＝｜Ｃ（３）  −  Ｃ（−３）｜  …式（８）
ｄ８＝｜Ｃ（４）  −  Ｃ（−２）｜  …式（９）
また、方向０．５の類似度を計算するには下記の式（１−ｂ）〜（６−ｂ）に従い、画素ブロック４０１（ｂ）内の画素と画素ブロック４０２（ｂ）内の対応する位置にある画素の画素値の差分の絶対値を、すべての画素について計算する。
ｄ０（ｂ）＝｜Ａ（０）  −  Ｂ（−１）｜  …式（１−ｂ）
ｄ１（ｂ）＝｜Ａ（１）  −  Ｂ（  ０）｜  …式（２−ｂ）
ｄ２（ｂ）＝｜Ｂ（０）  −  Ｂ（−１）｜  …式（３−ｂ）
ｄ３（ｂ）＝｜Ｂ（１）  −  Ｃ（  ０）｜  …式（４−ｂ）
ｄ４（ｂ）＝｜Ｃ（０）  −  Ｃ（−１）｜  …式（５−ｂ）
ｄ５（ｂ）＝｜Ｃ（１）  −  Ｃ（  ０）｜  …式（６−ｂ）
【００３０】
次に、式（１）〜式（９）により計算した差分の絶対値ｄ０〜ｄ８の総和を方向３における類似度Ｓ（３）とし、式（１−ｂ）〜式（６−ｂ）により計算した差分の絶対値ｄ０〜ｄ５における総和を類似度Ｓ（０．５）として算出する。
この時、類似度Ｓ（３）は差分の絶対値ｄ０〜ｄ８の９画素の総和に対するものであるが、類似度Ｓ（０．５）は差分の絶対値ｄ０（ｂ）〜ｄ５（ｂ）の６画素の総和に対するものであるため、Ｓ（３）は１／９倍、Ｓ（０．５）は１／６倍というように、画素ブロックの画素数によって下記のような重み付けを行う。
Ｓ（３）  ＝  （ｄ０＋ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｄ４＋ｄ５＋ｄ６＋ｄ７＋ｄ８）＊  １／９          …式（１２）
Ｓ（０．５）  ＝  （ｄ０（ｂ）＋ｄ１（ｂ）＋ｄ２（ｂ）＋ｄ３（ｂ）＋ｄ４（ｂ）＋ｄ５（ｂ））＊  １／６  …式（１３）
【００３１】
ここで、式（１２）、式（１３）に従い算出されるＳ（３）、Ｓ（０．５）は、前記同様に画素ブロック４０１と画素ブロック４０２との類似性が高いほど０に近づき、類似性が低ければ大きな値となる。他の方向についても同様に類似度を算出し、その結果を各方向の類似度Ｓ（ｎ）として、斜め線認識手段６に出力する。
【００３２】
＜類似エッジ判定手段＞
次に、類似エッジ判定手段５について説明する。類似エッジ判定手段５は画素ブッロク対を構成する２つの画素ブロック（図４では画素ブロック４０１と画素ブロック４０２）に互いに類似するエッジ（以下、類似エッジという）が存在するか否かを判定する機能を有する。
【００３３】
以下に方向３について類似エッジが存在するか否かを判定する場合の類似エッジ判定手段５の動作を図４を参照して説明する。
類似エッジ判定手段５は、方向３に対応する一方の画素ブロック４０１において、相隣接する走査線上にあり、中心画素を通り走査方向と直交する方向に隣接する２つの画素の画素値の差分を計算する。
ｖ１＝Ａ（３）  −  Ｂ（３）  …式（１４）
ｖ２＝Ｂ（３）  −  Ｃ（３）  …式（１５）
同様に、方向３に対応する他方の画素ブロック４０２において、相隣接する走査線上にあり、中心画素を通り走査方向と直交する方向に隣接する２つの画素の画素値の差分を計算する。
ｖ３＝Ｂ（−３）  −  Ｃ（−３）  …式（１６）
ｖ４＝Ｃ（−３）  −  Ｄ（−３）  …式（１７）
次に、下記の条件１−１及び条件１−２のいずれかが満たされるか否かを調べる。
条件１−１
｜ｖ１｜  ＞  Ｔｈ  かつ  ｜ｖ３｜  ＞  Ｔｈ  かつ  Ｖ１  と  Ｖ３が同一符号。
条件１−２
｜ｖ２｜  ＞  Ｔｈ  かつ  ｜ｖ４｜  ＞  Ｔｈ  かつ  Ｖ２  と  Ｖ４が同一符号。
ここでＴｈは所定の閾値である。
【００３４】
条件１−１及び条件１−２の少なくとも一方が満たされる場合、画素ブロック４０１と画素ブロック４０２には類似エッジが存在すると判定し、方向３に関する類似エッジの判定結果を示す信号Ｖ（３）を「１」に設定し、斜め線認識手段６に出力する。また、上記条件１−１及び条件１−２が両方とも満たされない場合は、画素ブロック３０１と画素ブロック３０２には類似エッジが存在しないと判定し、方向３に関する類似エッジの判定結果を示す信号Ｖ（３）を「０」に設定して斜め線認識手段６に出力する。
【００３５】
同様に他の方向ｎ（ｎは−４〜４までの整数）についても画素ブロック対に類似エッジが存在するか否かを判定し、方向ｎに関する類似エッジの判定結果を示す信号Ｖ（ｎ）を判定結果に応じて「１」または「０」に設定して斜め線認識手段６に出力する。
【００３６】
なお、類似エッジ判定手段は上述の構成に限定されるものではなく、画素ブロック対を成す二つの画素ブロックのそれぞれについて、少なくとも３本の走査線上の画素の画素値の垂直方向への変化の有無を検出することにより類似エッジの有無を判定する任意の構成とすることができる。
【００３７】
＜斜め線認識手段６＞
次に、斜め線認識手段６の動作について説明する。斜め線認識手段６には、パターンマッチング手段４が生成する全ての方向についての画素ブロック対の類似度Ｓ（ｎ）と、類似エッジ判定手段５が生成する全ての方向についての類似エッジ判定結果Ｖ（ｎ）とが供給される。斜め線認識手段６は、類似エッジ判定結果Ｖ（ｎ）が１（類似エッジが存在する）である方向の中から、類似度Ｓ（ｎ）の値が最小（類似度が最も高い）ものを斜め線の方向として認識し、斜め線の方向を示す信号ｄｉｒを方向を表す数値（−４〜４までの整数）に設定し、補間手段７に出力する。
【００３８】
＜補間手段７＞
次に、補間手段７の動作について説明する。補間手段７は、斜め線認識手段６の出力ｄｉｒを受けて、補間画素Ｐ０の生成に使用する走査線Ｂ、Ｃ上の画素を決定する。例えば信号ｄｉｒの値が３の場合には、方向３上にある画素Ｂ３及びＣ−３の画素値Ｂ（３）及びＣ（−３）から下記の式に従い補間画素Ｐ０の画素値Ｐ（０）を計算する。
Ｐ（０）  ＝  ｛  Ｂ（３）  ＋  Ｃ（−３）  ｝  ／  ２  …式（１８）
一般には信号ｄｉｒの値がｎの場合、補間データＰ（０）は、
Ｐ（０）  ＝  ｛  Ｂ（ｎ）  ＋  Ｃ（−ｎ）  ｝  ／  ２  …式（１９）
として計算される。
【００３９】
また、画素ブロックの中心に画素が存在しない場合は、補間手段７で斜め線認識手段６の出力ｄｉｒを受けて、補間画素ＰＯの生成に使用する走査線Ｂ、Ｃ上の画素の決定を、中心近傍の複数の画素で決定してもよい。例えば、図７の場合、走査線Ｂ上の画素をＢ２及びＢ３の画素、走査線Ｃ上の画素をＣ−２及びＣ−３の画素と決定し、その平均値から補間画素ＰＯの画素値Ｐ（０）を計算する。
Ｐ（０）  ＝｛（ｂ（２）＋ｂ（３））／２  ＋  （Ｃ（−２）＋Ｃ（−３））／２｝／２    …式（２０）
一般には信号ｄｉｒの値がｎ．５の場合、補間データＰ（０）は、
Ｐ（０）  ＝｛（ｂ（ｎ）＋ｂ（ｎ＋１））／２  ＋  （Ｃ（−ｎ）＋Ｃ（−ｎ−１））／２｝／２    …式（２１）
として計算される。
【００４０】
以上説明したように本実施形態によれば、画素対をなす２つの画素ブロックのパターンの類似性とエッジの類似性の両方に基づいて斜め線の傾斜方向を求めるようにしたので、画素ブロック値のみから傾斜方向を求める従来の走査線変換とは異なり、斜め線の幅が狭く、且つ走査線と成す角度が小さくても正確に傾斜方向を認識することが可能であり、細線の切断やボケ、ガタツキを従来に比べ大幅に低減することができる。
【００４１】
なお、本実施の形態１の走査線補間装置はハードウェアで実現されるものとして説明したが、ソフトウェアの処理により実現できることは言うまでもない。
【００４２】
実施の形態２．
実施の形態１の斜め線認識手段６は、類似エッジ判定結果を示す信号Ｖ（ｎ）の値が１（類似エッジが存在する）である方向の中から類似度Ｓ（ｎ）が最小（類似度が最も高い）のものを、斜め線の方向として補間手段７に出力するように構成されているが、斜め線の認識精度をより高めるために、
類似度Ｓ（ｎ）が１番小さい方向のｄｉｒ１（ｄｉｒ１は−４〜４までの方向を表す整数値を取る）と２番目に小さい方向のｄｉｒ２（ｄｉｒ２は−４〜４までの方向を表す整数値を取る）を選択し、
方向ｄｉｒ１の類似度と方向ｄｉｒ２の類似度の差の絶対値が所定値以下の場合のみｄｉｒ１を斜め線の認識方向ｄｉｒとし、そうでない場合は、斜め線が存在しないと認識して０をｄｉｒとして出力するようにしてもよい。
【００４３】
実施の形態３．
実施の形態１及び２では、斜め線認識手段６はパターンマッチング手段４と類似エッジ判定手段５の出力結果から斜め線を認識するが、補間画素近辺に小さな物体の像が存在する場合、これを誤って斜め線として認識する可能性がある。このような誤認識を防止するため、補間画素近辺に小さな物体の像が存在するか否かを判定する例外判定手段を設けてもよい。
【００４４】
例外判定手段を備えた走査線補間装置の構成を図８に示す。同図において１Ｈ遅延手段１，２，３、パターンマッチング手段４、類似エッジ判定手段５、補間手段７は、実施の形態１のものと同様の構成なので説明を省略し、例外判定手段８と斜め線認識手段６についてのみ以下に説明する。
【００４５】
例外判定手段８には、入力映像信号、１Ｈ遅延手段１，２，３の出力信号がそれぞれ入力される。例外判定手段８は、まず下記の演算を行う。
ｈｌ１  ＝  Ａ（−１）  −  Ａ（０）      …式（２２）
ｈｌ２  ＝  Ｂ（−１）  −  Ｂ（０）      …式（２３）
ｈｌ３  ＝  Ｃ（−１）  −  Ｃ（０）      …式（２４）
ｈｌ４  ＝  Ｄ（−１）  −  Ｄ（０）      …式（２５）
ｈｒ１  ＝  Ａ（１）  −  Ａ（０）      …式（２６）
ｈｒ２  ＝  Ｂ（１）  −  Ｂ（０）      …式（２７）
ｈｒ３  ＝  Ｃ（１）  −  Ｃ（０）      …式（２８）
ｈｒ４  ＝  Ｄ（１）  −  Ｄ（０）      …式（２９）
【００４６】
次に、下記条件２−１から条件２−６及び条件３−１、条件３−２が満たされるか否かをそれぞれ調べる。
条件２−１
｜ｈｌ１｜  ＞  Ｔｈ２  かつ  ｜ｈｌ２｜  ＞  Ｔｈ２  かつ  ｈｌ１  と  ｈｌ２  が同一符号。
条件２−２
｜ｈｌ２｜  ＞  Ｔｈ２  かつ  ｜ｈｌ３｜  ＞  Ｔｈ２  かつ  ｈｌ２  と  ｈｌ３  が同一符号。
条件２−３
｜ｈｌ３｜  ＞  Ｔｈ２  かつ  ｜ｈｌ４｜  ＞  Ｔｈ２  かつ  ｈｌ３  と  ｈｌ４  が同一符号。
条件２−４
｜ｈｒ１｜  ＞  Ｔｈ２  かつ  ｜ｈｒ２｜  ＞  Ｔｈ２  かつ  ｈｒ１  と  ｈｒ２  が同一符号。
条件２−５
｜ｈｒ２｜  ＞  Ｔｈ２  かつ  ｜ｈｒ３｜  ＞  Ｔｈ２  かつ  ｈｒ２  と  ｈｒ３  が同一符号。
条件２−６
｜ｈｒ３｜  ＞  Ｔｈ２  かつ  ｜ｈｒ４｜  ＞  Ｔｈ２  かつ  ｈｒ３  と  ｈｒ４  が同一符号。
条件３−１
｜ｈｌ２｜  ＞  Ｔｈ３  かつ  ｜ｈｌ３｜  ＞  Ｔｈ３  かつ  ｈｌ２  と  ｈｌ３  が異符号。
条件３−２
｜ｈｒ２｜  ＞  Ｔｈ３  かつ  ｜ｈｒ３｜  ＞  Ｔｈ３  かつ  ｈｒ２  と  ｈｒ３  が異符号。
ここでＴｈ２及びＴｈ３は所定の閾値である。
【００４７】
例外判定手段８は条件２−１から条件２−６及び、条件３−１、条件３−２の少なくとも一つの条件が満たされるときは、補間画素の近辺に斜め線とは異なる物体の像が存在すると判定し例外判定信号ＥＸを１に設定して、斜め線認識手段６に出力する。また、条件２−１から条件２−６及び条件３−１、条件３−２のいずれも満たされないときは、斜め線とは異なる物体の像は存在しないと判定し例外判定信号ＥＸを０に設定して斜め線認識手段６に出力する。
【００４８】
斜め線認識手段６は、例外判定信号ＥＸが１のときは、パターンマッチング手段４から出力される信号Ｓ（ｎ）及び類似エッジ判定手段から出力される信号Ｖ（ｎ）の如何に関わらず、斜め線の認識方向を示す信号ｄｉｒを０に設定して補間手段７に出力する。
例外判定信号ＥＸが０のときには、実施の形態１または２の場合と同様にパターンマッチング手段４から出力される信号Ｓ（ｎ）及び類似エッジ判定手段から出力される信号Ｖ（ｎ）に基づいて斜め線の方向を決定し、決定された方向に応じた値を有する方向信号ｄｉｒを補間手段７に出力する。
【００４９】
補間手段７が方向信号ｄｉｒを基に補間画素Ｐ０の画素値Ｐ（０）を補間により求める処理は、実施の形態１、２の場合と同様である。
【００５０】
なお、例外判定手段は上述の構成に限定されるものではなく、少なくとも補間画素に垂直方向に隣接する画素とこの画素に走査方向に隣接する画素の画素値の差分を所定の閾値と比較し、比較結果に基づいて斜め線に接する物体の像の存在の有無を判定する他の任意の構成とすることができる。
【００５１】
本実施形態によれば、補間画素近辺に小さな物体の像が存在しても、これを誤って斜め線として認識することが防止される。
【００５２】
実施の形態４．
実施の形態１、２、及び３では、斜め線認識手段６が認識した斜め線の方向に基づき補間手段７が補間方向を決定し、補間方向にある画素の画素値から補間画素の画素値を生成しているが、斜め線認識の精度を更に高めるために、補間画素の補間方向を、同じ補間走査線上にある他の補間画素の補間方向と比較し、比較結果に基づいて補間方向を補正する手段を備えてもよい。
【００５３】
他の補間画素の補間方向に基づき補間方向を補正する手段（以下、孤立方向補正手段という）を備えた走査線補間装置の構成を図９に示す。１Ｈ遅延手段１，２，３、パターンマッチング手段４、類似エッジ判定手段５、斜め線認識手段６、補間手段７は、実施の形態１のものと同様の構成を有するので説明を省略し、孤立方向補正手段９についてのみ以下に説明する。
【００５４】
実施の形態１と同様、斜め線認識手段６は、パターンマッチング手段４から出力される類似度を示す信号Ｓ（ｎ）及び類似エッジ判定手段５から出力される類似エッジの存在の有無を示す信号Ｖ（ｎ）に基づき斜め線の認識方向を示す信号ｄｉｒを決定する。実施の形態４では、この信号ｄｉｒは孤立方向補正手段９に出力される。
【００５５】
次に、孤立方向補正手段９の動作について説明する。孤立方向補正手段９は、画素値Ｐ（−１），Ｐ（０），Ｐ（１）をそれぞれ有する補間走査線上の画素Ｐ−１，Ｐ０，Ｐ１について斜め線認識手段６が認識した方向ｄｉｒ（−１），ｄｉｒ（０），ｄｉｒ（１）から、下記の演算を行う。
ｄＬ＝｜ｄｉｒ（−１）  −  ｄｉｒ（０）｜  …式（３０）
ｄＲ＝｜ｄｉｒ（１）  −  ｄｉｒ（０）｜  …式（３１
【００５６】
次に下記条件４−１及び４−２を満たすか否かを判定する。
条件４−１
ｄＬ  ≦  Ｔｈ
条件４−２
ｄＲ  ≦  Ｔｈ
【００５７】
上記条件４−１及び４−２の少なくとも一方を満たす場合は、補間画素Ｐ０に関する孤立方向補正後の斜め線認識方向ｃｄｉｒとして、斜め線認識手段６が補間画素Ｐ０について決定したｄｉｒ（０）をそのまま補間手段７に出力する。上記条件４−１及び４−２が両方とも満たされない場合は、孤立方向補正後の斜め線認識方向ｃｄｉｒとして０を補間手段７に出力する。
【００５８】
以後、補間手段は実施の形態１の場合と同様、斜め線の認識方向ｃｄｉｒを基に補間画素Ｐ０の画素値Ｐ（０）を生成する。このように本実施形態では、補間画素のｄｉｒと同じ補間走査線上の隣接画素のｄｉｒとの差が大きい場合、補間画素のｄｉｒを０に補正するのでノイズ等による誤認識を避けることができる。
【００５９】
実施の形態５．
実施の形態１〜４は、同じフィールド内の画素から補間画素を生成しているが、補間画素が静止画部分にあるかあるいは動画部分にあるかを判定し、動画部分にあると判定された場合には実施の形態１〜４と同様の処理（即ちフィールド内補間）により補間画素を生成し、静止画部分にあると判定された場合には１フィールド前の走査線をはめ込むことにより補間画素を生成する（即ちフィールド間補間）ようにしてもよい。
【００６０】
補間画素が静止画部分にあるかあるいは動画部分にあるかに応じてフィールド内補間及びフィールド間補正のいずれかを選択して行う走査線補間装置の構成を図１０示す。
同図において、入力端子２００に入力されたインターレース方式の映像信号は、フィールド間補間により補間信号を生成する静止画用補間手段２０１、フィールド内補間により補間信号を生成する動画用補間手段２０２、入力映像内の動きを検出する動き検出手段２０３、入力映像信号と補間信号とからプログレッシブ方式の映像信号を生成する時間軸変換手段２０５に入力される。静止画補間手段２０１により生成された静止画用補間信号と、動画補間手段２０２により生成された動画用補間信号は、混合手段２０４に入力され、動き検出手段２０３の動き検出結果に基づいて混合される。時間軸変換手段２０５は、混合手段２０４からの補間信号に基づく補間走査線を入力映像信号の走査線間にはめ込むとともに、入力映像信号と補間信号との出力タイミング調整を行い、プログレッシブ方式の映像信号を出力する。
【００６１】
静止画用補間手段２０１はフィールドメモリを備え、例えば入力映像信号の１フィールド前の映像信号を補間信号として出力する。動画用補間手段２０２は、例えば実施の形態１と同様のフィールド内補間により補間信号を生成し出力する。動き検出手段２０３はフレームメモリを備え、フレームメモリ内の映像信号と入力映像信号との差分を求め、差分が大きい個所を動画部として判断し、動き検出信号を出力する。
【００６２】
混合手段２０４は、動き検出手段２０３からの動き検出信号に応じ、動画部については動画用補間手段２０２からの補間信号に基づき、その他の部分については静止画用補間手段２０１からの補間信号に基づき補間走査線を生成し出力する。時間軸変換手段２０５は入力映像信号と補間信号との出力タイミングを調節し、プログレッシブ方式の映像信号として出力する。
【００６３】
本実施形態によれば、補間画素が動画部分にあるときにはフィールド内補間により補間画素を生成し、補間画素が静止画部分にあるときにはフィールド間補間により補間画素を生成するので、画面全体に渡って画像を高品質に表示することが可能となる。
【００６４】
実施の形態６．
本発明の実施の形態６として、画質調整機能及び走査線補間機能を有する画像処理装置について説明する。図１１に示すように、この画像処理装置１１は走査線補間部１４、画像処理部１５、入力端子１８、出力端子１９を含む。走査線補間部１４としては、上に説明した実施の形態１〜５のいずれかの装置を用いることができる。以下にこの画像処理装置の動作を説明する。
【００６５】
ＤＶＤやＶＴＲ等のビデオ信号源からインターレース方式の映像信号が入力端子１８を介して画像処理部１８に供給されると、画像処理部１５は、画質調整（画面サイズ、コントラスト、明るさ、及び色の調整、輪郭強調、ガンマ変換など）を行い、この調整後のインターレース方式の映像信号を走査線補間部１４に供給する。
【００６６】
走査線補間部は、実施の形態１〜５で説明した処理により各走査線間に新たに生成した走査線を補間することにより、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変換して画像処理部１５に供給する。画像処理部１５はこのプログレッシブ方式の映像信号を出力端子１９から外部の画像表示装置に供給する。尚、画像処理装置１１に、ＤＶＤ、磁気テープ、ハードディスク等に記録した映像信号を再生する映像再生装置を内蔵し、この映像再生装置から入力端子１８にインターレース方式の映像信号を供給してもよい。
【００６７】
本実施形態の画像処理装置を用いれば、走査線に対し斜めに伸びる傾斜部分や走査線方向と小さな角度をなして伸びる細線を含む画像であっても、傾斜部分の境界線に「ボケ」や「ガタツキ」を発生させることなく、且つ細線部分に切断箇所を発生させることなく、画質調整及び走査線変換を行うことができる。
【００６８】
実施の形態７．
本発明の実施の形態７として、走査線補間機能及び画質調整機能を有する画像処理装置を備えた画像表示装置について説明する。図１２に示すように、この画像表示装置１０は、画像処理装置１１、受信アンテナ１２、チューナ１３、ドライバ１６、ＣＲＴ１７を含む。画像処理装置１１の構成は、実施の形態６で説明したものと同様であり、画像処理部１５及び走査線補間部１４を含む。以下にこの画像表示装置の動作を説明する。
【００６９】
受信アンテナ１２で捕らえたテレビ放送信号はチューナ１３に供給される。チューナ１３は、選局、中間波増幅、検波の各処理を行い、ＮＴＳＣ方式の映像信号を画像処理装置１１に出力する。
【００７０】
実施の形態６で説明したように、画像処理装置１１では、画像処理部１５が画質調整（画面サイズ、コントラスト、明るさ、及び色の調整、輪郭強調、ガンマ変換など）を行い、調整後のインターレース方式の映像信号を走査線補間部１４に供給する。走査線補間部１４は、実施の形態１〜５で説明した処理により各走査線間に新たに生成した走査線を補間し、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変換して画像処理部１５に供給する。画像処理部１５はこのプログレッシブ方式の映像信号をＣＲＴ１７を駆動するドライバ１６に供給し、それにより画像がＣＲＴ１７に表示される。尚、画像を表示する手段はＣＲＴに限定されるものではなく、ＬＣＤ、ＥＬ、ＰＤＰ（プラズマディスプレイ）、ＬＣＯＳ（反射型液晶）等、任意のタイプのものを用いることができる。また、チューナ１３は必ずしも必要ではなく、ＤＶＤやＶＴＲ等のビデオ信号源からインターレース方式の映像信号を画像処理部１５に供給するようにしてもよい。
【００７１】
本実施形態の画像表示装置を用いれば、アンテナを介して受信した画像が走査線に対し斜めに伸びる傾斜部分や走査線方向と小さな角度をなして伸びる細線を含む画像であっても、傾斜部分の境界線に「ボケ」や「ガタツキ」を発生させることなく、且つ細線部分に切断箇所を発生させることなく、画質調整及び走査線変換を行い、表示することができる。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、走査線に対し斜めに伸びる傾斜部分や走査線方向と小さな角度をなして水平方向に伸びる細線を含む画像であっても、傾斜部分の境界線に「ボケ」や「ガタツキ」が発生せず且つ細線部分に切断が生じたりすることのない走査線変換が可能となる。
【００７３】
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る走査線補間装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１の装置における映像信号の画素の配列を模式的に示した図である。
【図３】実施の形態１の装置における映像信号の画素の配列を模式的に示した図である。
【図４】補間画素の生成に用いる画素ブロックを示す図である。
【図５】補間画素の生成に用いる画素ブロックを示す図である。
【図６】補間画素の生成に用いる画素ブロックを示す図である。
【図７】補間画素の生成に用いる画素ブロックを示す図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る走査線補間装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係る走査線補間装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態５に係る走査線補間装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態６に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態７に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。
【符号の簡単な説明】
１，２，３  遅延手段、  ４  パターンマッチング手段、  ５  類似エッジ判定手段、  ６  斜め線認識手段、  ７  補間手段、  ８  例外判定手段、  ９  孤立方向判定手段、  １０  画像表示装置、  １１  画像処理装置、  １２  アンテナ、  １３  チューナ、  １４  走査線補間部、  １５  画像処理部、  １６  ドライバ、  １７  ＣＲＴ、  １８  入力端子、  １９  出力端子、  ２００  映像入力端子、  ２０１  静止画用補間手段、  ２０２  動画用補間手段、２０３  動き検出手段、  ２０４  混合手段、  ２０５  時間軸変換手段。
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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