(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
偶数番目ラインおよび奇数番目ラインの一方のラインからなる第１フィールドと他方のラインからなる第２フィールドとで構成される画像データの画像サイズを変更する画像処理装置であって、
所定の規則により、前記第１及び第２フィールドにそれぞれ対応する第１及び第２補間係数を出力する補間係数算出部と、
前記第１フィールドの２本の入力ライン上の画素データから前記第１補間係数を用いて、前記画像サイズ変更後の前記画像データの前記第１フィールドの第１補間画素値を算出し、前記第２フィールドの２本の入力ライン上の画素データから前記第２補間係数を用いて、前記画像サイズ変更後の前記画像データの前記第２フィールドの第２補間画素値を算出する画素補間部と、を備え、
前記補間係数算出部は、前記所定の規則により、互いに異なる値をもつ前記第１及び第２補間係数を算出することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像処理装置であって、
前記所定の規則は、前記第１及び第２補間係数の初期値を互いに異なる値に設定し且つ前記第１及び第２補間係数のそれぞれを前記初期値を起点として入力ライン毎に順次変化させて算出するものである、画像処理装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の画像処理装置であって、
前記補間係数算出部は、
前記第１フィールドの先頭ラインが入力する度に前記第１補間係数の初期値を選択し、前記第２フィールドの先頭ラインが入力する度に前記第２補間係数の初期値を選択する選択手段と、
前記選択手段で選択された前記第１補間係数の前記初期値を起点とし、前記画像サイズの拡大率に対応した値を当該初期値に前記入力ライン毎に加算して前記第１補間係数を算出し、前記選択手段で選択された前記第２補間係数の前記初期値を起点とし、前記画像サイズの拡大率に対応した値を当該初期値に前記入力ライン毎に加算して前記第２補間係数を算出する加算手段と、
前記加算手段から出力された前記第１補関係数が前記各フィールドのライン間隔に対応する単位長を超えた場合に、前記第１補間係数から前記単位長を減算した値を前記第１補間係数として出力し、前記加算手段から出力された前記第２補関係数が前記単位長を超えた場合に、前記第２補間係数から前記単位長を減算した値を前記第２補間係数として出力する減算手段と、
前記補間係数算出部への前記第１フィールドの前記各入力ライン上の全画素データについて前記第１補間画素値を算出する度に前記第１フィールドの前記入力ラインを次に切り換えさせ、前記補間係数算出部への前記第２フィールドの前記各入力ライン上の全画素データについて前記第２補間画素値を算出する度に前記第２フィールドの前記入力ラインを次に切り換えさせる入力ライン切換手段と、
を備える、画像処理装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の画像処理装置であって、前記入力ラインとして前記画像データの水平方向のラインを用いる、画像処理装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の画像処理装置であって、前記画像サイズの拡大率をＥｘ、前記第１補間係数の初期値をＧ１、前記第２補間係数の初期値をＧ２、前記拡大率に対応する値をＶRATIO、前記ライン間隔に対応する単位長をＰBASEで表すとき、前記値ＶRATIOおよび前記初期値Ｇ２が次式、
Ｇ２＝ＶRATIO／２±Ｇ１／２    （１）
ＶRATIO＝ＰBASE／Ｅｘ         （２）
に従って算出される、画像処理装置。
【請求項６】
偶数番目ラインおよび奇数番目ラインの一方のラインからなる第１フィールドと他方のラインからなる第２フィールドとで構成される画像データの画像サイズを変更する画像処理方法であって、
（ａ）所定の規則により、前記第１及び第２フィールドにそれぞれ対応し、互いに異なる値をもつ第１及び第２補間係数を算出する工程と、
（ｂ）前記第１フィールドの２本の入力ライン上の画素データから前記第１補間係数を用いて、前記画像サイズ変更後の前記画像データの前記第１フィールドの第１補間画素値を算出し、前記第２フィールドの２本の入力ライン上の画素データから前記第２補間係数を用いて、前記画像サイズ変更後の前記画像データの前記第２フィールドの第２補間画素値を算出する工程と、
を備えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項７】
請求項６記載の画像処理方法であって、前記工程（ａ）において、前記所定の規則により、前記第１及び第２補間係数の初期値を互いに異なる値に設定し、且つ前記第１及び第２補間係数のそれぞれを前記初期値を起点として入力ライン毎に順次変化させて算出する、画像処理方法。
【請求項８】
請求項６または７記載の画像処理方法であって、前記工程（ａ）は、
（ａ−１）前記第１フィールドの先頭ラインが入力する度に前記第１補間係数の初期値を選択し、前記第２フィールドの先頭ラインが入力する度に前記第２補間係数の初期値を選択する工程と、
（ａ−２）前記工程（ａ−１）で選択された前記第１補間係数の前記初期値を起点とし、前記画像サイズの拡大率に対応した値を当該初期値に前記入力ライン毎に順次加算して前記第１補間係数を算出し、前記工程（ａ−１）で選択された前記第２補間係数の前記初期値を起点とし、前記画像サイズの拡大率に対応した値を当該初期値に前記入力ライン毎に順次加算して前記第２補間係数を算出する工程と、
（ａ−３）前記工程（ａ−２）で算出された前記第１補関係数が前記各フィールドのライン間隔に対応する単位長を超えた場合には前記第１補間係数から前記単位長を減算した値を前記第１補間係数として出力し、前記工程（ａ−２）で算出された前記第２補関係数が前記単位長を超えた場合には前記第２補間係数から前記単位長を減算した値を前記第２補間係数として出力する工程と、
（ａ−４）前記工程（ｂ）において、前記第１フィールドの前記各入力ライン上の全画素データについて前記第１補間画素値を算出する度に前記第１フィールドの前記入力ラインを次に切り換え、前記工程（ｂ）において、前記第２フィールドの前記各入力ライン上の全画素データについて前記第２補間画素値を算出する度に前記第２フィールドの前記入力ラインを次に切り換える工程と、
を備える、画像処理方法。
【請求項９】
請求項６〜８の何れか１項に記載の画像処理方法であって、前記工程（ａ）において、前記入力ラインとして前記画像データの水平方向のラインを用いる、画像処理方法。
【請求項１０】
請求項６〜９の何れか１項に記載の画像処理方法であって、前記工程（ａ）において、
前記画像サイズの拡大率をＥｘ、前記第１補間係数の初期値をＧ１、前記第２補間係数の初期値をＧ２、および前記拡大率に対応する値をＶRATIO、前記ライン間隔に対応する単位長をＰBASEで表すとき、前記値ＶRATIOおよび前記初期値Ｇ２を次式、
Ｇ２＝ＶRATIO／２±Ｇ１／２    （１）
ＶRATIO＝ＰBASE／Ｅｘ         （２）
に従って算出する、画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル・カメラなどに搭載される撮像センサで撮像した画像データのサイズを変更する画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル・ビデオ・カメラなどで撮像した画像信号は、デジタル信号に変換された後、画素補間、色空間変換、輪郭強調およびフィルタリングなどの種々の画像処理を施されて液晶モニターなどの表示装置に表示される。表示装置にその画像を縮小表示する場合、その画像信号から所定数の水平ラインおよび垂直ラインを間引いた画像が表示されるが、表示装置にその画像を拡大表示する場合は、画像信号の各フレームを構成する水平ラインもしくは垂直ラインの間に補間ラインが内挿される。
【０００３】
一般に、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）規格のテレビ信号のようにインターレース（飛越し走査）形式で表示される画像データを垂直方向に拡大する場合、１フレーム内の偶数番目の水平ライン（偶数ライン）からなる第１フィールドと奇数番目の水平ライン（奇数ライン）からなる第２フィールドとをフレーム・メモリに格納しておく。そして、そのフレーム・メモリからプログレッシブ（順次走査）形式で各水平ラインの画素データを読出し、線形補間法などにより水平ライン間に補間ラインを内挿するフレーム内補間を実行して拡大後の画像データを創り出しそれを一旦フレーム・メモリに格納し、当該メモリから拡大後の画像データをインターレース形式で読み出すことで拡大画像が表示される。例えば、図１１に示すように、ｎ番目（ｎ≧０）の水平ラインＬXとｎ＋１番目の水平ラインＬYとの間に補間ラインＬIを内挿する場合、その補間ラインＬI上の補間画素値Ｚ１は、当該補間画素の上下のライン上の画素値Ｘ１，Ｙ１を参照し、Ｚ１＝α・Ｘ１＋（１−α）・Ｙ１（０＜α＜１：内挿比率）で算出される。尚、図１１において記号「○」は第１フィールド内の画素、「□」は第２フィールド内の画素、「△」は補間画素を示している。
【０００４】
しかしながら、前記フレーム内補間は、拡大後の画像データを一旦記憶する領域を必要とするためフレーム・メモリのサイズを増大させ、高消費電力とコスト高を招くという問題がある。そこで、独立したフレーム・メモリを使用せずに画像データを垂直方向に拡大する場合は、第１フィールドおよび第２フィールドの各フィールド内で水平ライン間に補間ラインを内挿するフィールド内補間が実行される。すなわち、図１２（ａ）に示すように、第１フィールド内の水平ラインＬX1，ＬX2間に補間ラインＬIXを内挿し、次に、同図（ｂ）に示すように第２フィールドＬY1，ＬY2間に補間ラインＬIYを内挿することで、１フレームの拡大画像が各フィールド毎に生成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記フィールド内補間による拡大画像では、上記フレーム内補間の場合と比べると、垂直解像度が低下して輪郭線がぼやけたり、水平ラインを横断する斜線がギザギザ状に見えたりするという画質劣化が生じ易いという問題があった。
【０００６】
以上の問題に鑑みて本発明が解決しようとするところは、画像サイズを拡大しても上記画質劣化、特に水平ラインを横断する斜線がギザギザ状に見える不具合を抑制し得る画像処理装置および画像処理方法を提供する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、偶数番目ラインおよび奇数番目ラインの一方のラインからなる第１フィールドと他方のラインからなる第２フィールドとで構成される画像データの画像サイズを変更する画像処理装置であって、所定の規則により、前記第１及び第２フィールドにそれぞれ対応する第１及び第２補間係数を出力する補間係数算出部と、前記第１フィールドの２本の入力ライン上の画素データから前記第１補間係数を用いて、前記画像サイズ変更後の前記画像データの前記第１フィールドの第１補間画素値を算出し、前記第２フィールドの２本の入力ライン上の画素データから前記第２補間係数を用いて、前記画像サイズ変更後の前記画像データの前記第２フィールドの第２補間画素値を算出する画素補間部と、を備え、前記補間係数算出部は、前記所定の規則により、互いに異なる値をもつ前記第１及び第２補間係数を算出することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の画像処理装置であって、前記所定の規則は、前記第１及び第２補間係数の初期値を互いに異なる値に設定し且つ前記第１及び第２補間係数のそれぞれを前記初期値を起点として入力ライン毎に順次変化させて算出するものである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の画像処理装置であって、前記補間係数算出部は、前記第１フィールドの先頭ラインが入力する度に前記第１補間係数の初期値を選択し、前記第２フィールドの先頭ラインが入力する度に前記第２補間係数の初期値を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された前記第１補間係数の前記初期値を起点とし、前記画像サイズの拡大率に対応した値を当該初期値に前記入力ライン毎に加算して前記第１補間係数を算出し、前記選択手段で選択された前記第２補間係数の前記初期値を起点とし、前記画像サイズの拡大率に対応した値を当該初期値に前記入力ライン毎に加算して前記第２補間係数を算出する加算手段と、前記加算手段から出力された前記第１補関係数が前記各フィールドのライン間隔に対応する単位長を超えた場合に、前記第１補間係数から前記単位長を減算した値を前記第１補間係数として出力し、前記加算手段から出力された前記第２補関係数が前記単位長を超えた場合に、前記第２補間係数から前記単位長を減算した値を前記第２補間係数として出力する減算手段と、前記補間係数算出部への前記第１フィールドの前記各入力ライン上の全画素データについて前記第１補間画素値を算出する度に前記第１フィールドの前記入力ラインを次に切り換えさせ、前記補間係数算出部への前記第２フィールドの前記各入力ライン上の全画素データについて前記第２補間画素値を算出する度に前記第２フィールドの前記入力ラインを次に切り換えさせる入力ライン切換手段と、を備えるものである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の画像処理装置であって、前記入力ラインとして前記画像データの水平方向のラインを用いるものである。
【００１１】
そして請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載の画像処理装置であって、前記画像サイズの拡大率をＥｘ、前記第１補間係数の初期値をＧ１、前記第２補間係数の初期値をＧ２、前記拡大率に対応する値をＶRATIO、前記ライン間隔に対応する単位長をＰBASEで表すとき、前記値ＶRATIOおよび前記初期値Ｇ２が次式、
Ｇ２＝ＶRATIO／２±Ｇ１／２    （１）
ＶRATIO＝ＰBASE／Ｅｘ         （２）
に従って算出されるものである。
【００１２】
次に、請求項６に係る発明は、偶数番目ラインおよび奇数番目ラインの一方のラインからなる第１フィールドと他方のラインからなる第２フィールドとで構成される画像データの画像サイズを変更する画像処理方法であって、（ａ）所定の規則により、前記第１及び第２フィールドにそれぞれ対応し、互いに異なる値をもつ第１及び第２補間係数を算出する工程と、（ｂ）前記第１フィールドの２本の入力ライン上の画素データから前記第１補間係数を用いて、前記画像サイズ変更後の前記画像データの前記第１フィールドの第１補間画素値を算出し、前記第２フィールドの２本の入力ライン上の画素データから前記第２補間係数を用いて、前記画像サイズ変更後の前記画像データの前記第２フィールドの第２補間画素値を算出する工程と、を備えることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項７に係る発明は、請求項６記載の画像処理方法であって、前記工程（ａ）において、前記所定の規則により、前記第１及び第２補間係数の初期値を互いに異なる値に設定し、且つ前記第１及び第２補間係数のそれぞれを前記初期値を起点として入力ライン毎に順次変化させて算出するものである。
【００１４】
請求項８に係る発明は、請求項６または請求項７記載の画像処理方法であって、前記工程（ａ）は、（ａ−１）前記第１フィールドの先頭ラインが入力する度に前記第１補間係数の初期値を選択し、前記第２フィールドの先頭ラインが入力する度に前記第２補間係数の初期値を選択する工程と、（ａ−２）前記工程（ａ−１）で選択された前記第１補間係数の前記初期値を起点とし、前記画像サイズの拡大率に対応した値を当該初期値に前記入力ライン毎に順次加算して前記第１補間係数を算出し、前記工程（ａ−１）で選択された前記第２補間係数の前記初期値を起点とし、前記画像サイズの拡大率に対応した値を当該初期値に前記入力ライン毎に順次加算して前記第２補間係数を算出する工程と、（ａ−３）前記工程（ａ−２）で算出された前記第１補関係数が前記各フィールドのライン間隔に対応する単位長を超えた場合には前記第１補間係数から前記単位長を減算した値を前記第１補間係数として出力し、前記工程（ａ−２）で算出された前記第２補関係数が前記単位長を超えた場合には前記第２補間係数から前記単位長を減算した値を前記第２補間係数として出力する工程と、（ａ−４）前記工程（ｂ）において、前記第１フィールドの前記各入力ライン上の全画素データについて前記第１補間画素値を算出する度に前記第１フィールドの前記入力ラインを次に切り換え、前記工程（ｂ）において、前記第２フィールドの前記各入力ライン上の全画素データについて前記第２補間画素値を算出する度に前記第２フィールドの前記入力ラインを次に切り換える工程と、を備えものである。
【００１５】
請求項９に係る発明は、請求項６〜８の何れか１項に記載の画像処理方法であって、前記工程（ａ）において、前記入力ラインとして前記画像データの水平方向のラインを用いるものである。
【００１６】
そして請求項１０に係る発明は、請求項６〜９の何れか１項に記載の画像処理方法であって、前記工程（ａ）において、前記画像サイズの拡大率をＥｘ、前記第１補間係数の初期値をＧ１、前記第２補間係数の初期値をＧ２、および前記拡大率に対応する値をＶRATIO、前記ライン間隔に対応する単位長をＰBASEで表すとき、前記値ＶRATIOおよび前記初期値Ｇ２を次式、
Ｇ２＝ＶRATIO／２±Ｇ１／２    （１）
ＶRATIO＝ＰBASE／Ｅｘ         （２）
に従って算出するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の種々の実施の形態について説明する。
【００１８】
＜全体構成＞  図１は、本発明の実施の形態に係る画像処理装置１の全体構成図である。この画像処理装置１は、第１フィールド内または第２フィールド内で垂直方向に隣接する第１入力ライン上および第２入力ライン上の画素データを用いて補間ライン上の補間画素値を算出する画素補間部２と、垂直方向へ画像サイズを拡大する補間処理に利用される補間係数α（０＜α＜単位長；αは実数）および補間係数β（β＝単位長−α）を算出する補間係数算出部３とを備えて構成される。
【００１９】
この画像処理装置１は、フレーム・メモリ（図示せず）に格納されたビデオ信号を第１フィールドおよび第２フィールドの各フィールド毎に読み込んで画像処理を実行する。尚、第１フィールドとは、奇数番目ラインからなる奇数フィールドと偶数番目ラインからなる偶数フィールドとの一方のフィールド、第２フィールドは他方のフィールドである。本実施の形態では、ビデオ信号は、「Ｒ（赤）」，「Ｇ（緑）」，「Ｂ（青）」の３原色成分からなるＲＧＢ成分から、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｂ，ＣｒとからなるＹＣｂＣｒ成分へ色空間変換されている。
【００２０】
前記画素補間部２には、フレーム・メモリから転送された２本の水平ライン（以下、単に「ライン」と呼ぶ。）上の画素データがそれぞれ、第１入力ライン上および第２入力ライン上の画素データとして同期して入力する。このために２本のライン・メモリ（図示せず）が設けられている。すなわち、ｐ番目（ｐ：２以上の整数）ライン上の画素データが第１入力ライン上のデータとして画素補間部２に入力する場合、その画素データは第１のライン・メモリにも転送され記憶される。そして、次のｐ＋１番目ライン上の画素データが第１入力ライン上のデータとして入力する時に、その第１のライン・メモリに記憶された画素データが読み出されて第２入力ライン上のデータとして入力する。この時、更に第１のライン・メモリから読み出された画素データを第２のライン・メモリに記憶しておくと、第１のライン・メモリに記憶された画素データを第１入力ライン上のデータとし、第２のライン・メモリに記憶された画素データを第２入力ライン上のデータとして読出し、画素補間部２に入力させることができる。
【００２１】
上記補間係数算出部３から画素補間部２に出力される補間係数αは第１入力ラインに対応付けされ、補間係数βは、第２入力ラインに対応付けされる数値である。すなわち、図２に示すように第１入力ラインＬ１上の画素値をＰ１、第２入力ラインＬ２上の画素値をＰ２で示すとき、補間画素値ＰIはＰI＝α・Ｐ１＋β・Ｐ２で算出される。尚、図２中、記号「○」は第１フィールド内の画素、記号「△」は補間画素を示しており、第２フィールド内の画素に対しても同様にして補間画素値が生成される。
【００２２】
図３は、上記補間係数算出部３の回路構成の一例を示す図である。尚、図３中、セレクタＳＥＬ１〜ＳＥＬ４の入力端子のうち、「０」を付した端子は当該セレクタに「Ｌ（Low）」レベルの制御信号が入力した時に選択される端子、「１」を付した端子は当該セレクタに「Ｈ（High）」レベルの制御信号が入力した時に選択される端子である。
【００２３】
図３に示すように、補間係数算出部３は、第１フィールドの先頭ラインに対応する補間係数の初期値（８ビット値）を記憶するレジスタＲＥＧ１と、第２フィールドの先頭ラインに対応する補間係数の第２の初期値（８ビット値）を記憶するレジスタＲＥＧ２とを備えている。尚、本実施の形態では、第１フィールドもしくは第２フィールドのライン間隔に対応する値を１２８（０ｘ８０）に設定し、この値を単位長ＰBASEとして扱う。ここで「０ｘ」は１６進法表記を指す接頭記号である。
【００２４】
またレジスタＲＥＧ３には、画像データの垂直方向への拡大率Ｅｘに対応した、０〜１２８の範囲内の値（ピッチ）ＶRATIO（８ビット値）が記憶される。本実施の形態では、レジスタＲＥＧ１には初期値Ｇ１として単位長ＰBASE（＝１２８＝０ｘ８０）の値が記憶され、レジスタＲＥＧ２には次式（１）に従って算出される初期値Ｇ２が記憶される。
【００２５】
Ｇ２＝ＶRATIO／２±Ｇ１／２      （１）
上式（１）中の値ＶRATIOは次式（２）に従って算出される。
【００２６】
ＶRATIO＝ＰBASE／Ｅｘ            （２）
本実施の形態では、図３に示す回路構成と適合するように上式（１）として次式（１ａ）が採用される。
【００２７】
Ｇ２＝ＶRATIO／２＋Ｇ１／２    （１ａ）
例えば、拡大率Ｅｘとして１．０，１．５，２．０が指定されたとき、上式（２）に従ってＶRATIOは、それぞれ１２８（０ｘ８０），８５（０ｘ５５），６４（０ｘ４０）に算出される。但し、小数点以下の数値は切り捨てられる。よって拡大率Ｅｘが１．０，１．５，２．０のとき、初期値Ｇ２は、上式（１ａ）を用いてそれぞれ１２８（０ｘ８０）、１０７（０ｘ６ｂ）、９６（０ｘ６０）に自動的に設定される。従って、上式（１），（２）を用いることで拡大率（Ｅｘ）を指定すれば自動的にレジスタＲＥＧ２，ＲＥＧ３に記憶する値を算出することが可能となる。
【００２８】
前記セレクタＳＥＬ１は、タイミングジェネレータ（図示せず）またはＣＰＵ（中央処理装置）から伝達される選択制御信号ＣＳ１に従って、レジスタＲＥＧ１に記憶された初期値とレジスタＲＥＧ２に記憶された初期値との一方を選択して出力する。選択制御信号ＣＳ１が「Ｌ」レベルにあるとき、セレクタＳＥＬ１はレジスタＲＥＧ１に格納された初期値を選択してセレクタＳＥＬ２に出力し、他方、選択制御信号ＣＳ１が「Ｈ」レベルにあるとき、セレクタＳＥＬ１はレジスタＲＥＧ２に格納された初期値を選択してセレクタＳＥＬ２に出力する。
【００２９】
また加算器Ｐ１は、レジスタＲＥＧ３に格納された設定値ＶRATIOと、セレクタＳＥＬ３から出力された値とを加算した加算値をセレクタＳＥＬ２および比較回路ＣＭＰ１に出力する。前記比較回路ＣＭＰ１は、加算器Ｐ１から出力された加算値と単位長（０ｘ８０）とを比較し、当該加算値が単位長未満の間は「Ｈ」レベル、当該加算値が単位長以上になった時は「Ｌ」レベルのライン信号ＳＬＮをＤＭＡ（ダイレクト・メモリ・アクセス）コントローラなどに出力する。ＤＭＡコントローラなどは、ライン信号ＳＬＮのレベルに基づいて上記第１および第２入力ラインを次のラインの組に切り換えるか、再度同じラインの組を使用するかを制御する。
【００３０】
前記セレクタＳＥＬ２は、タイミングジェネレータまたはＣＰＵから伝達されるリセット信号ＶRSTの信号レベルが「Ｈ」レベルにあるときにセレクタＳＥＬ１から出力される初期値を選択してフリップ・フロップＦ／Ｆに出力する。他方、リセット信号ＶRSTの信号レベルが「Ｌ」レベルにあるとき、すなわち画素補間部２に同一フィールド内の画素データが入力する間は、加算器Ｐ１から出力される加算値を選択してフリップ・フロップＦ／Ｆに出力する。
【００３１】
前記フリップ・フロップＦ／Ｆは、クロック信号ＣＬＫと同期して動作し、論理積素子１０を介して入力するイネーブル信号ＬENによりセレクタＳＥＬ２から伝達される値を入力ライン毎に保持してセレクタＳＥＬ３、セレクタＳＥＬ４、減算器Ｓ２および比較回路ＣＭＰ２に出力する。またその値は、前記第１および第２入力ラインの属するフィールドが第１フィールドと第２フィールドとの一方から他方への切換時に出力されるリセット信号ＶRSTを受けてリセットされる。尚、インバータ１５には、画素補間部２への第１および第２入力ライン上の画素データの入力を停止させる時に「Ｈ」レベルの停止信号ＤAが入力し、その時以外には「Ｌ」レベルの信号が入力する。よってインバータ１５は前記停止信号ＤAをレベル反転した反転信号を論理積素子１０に出力し、論理積素子１０はその反転信号とイネーブル信号ＬENとを論理積演算した信号をフリップ・フロップＦ／Ｆのイネーブル端子に出力する。
【００３２】
比較回路ＣＭＰ２は、前記フリップ・フロップＦ／Ｆから伝達された値と単位長（０ｘ８０）とを比較し、その値が単位長を超えている場合は「Ｈ」レベル信号を、その値が単位長以下の場合は「Ｌ」レベル信号を論理和素子１４，１６に出力する。また比較回路ＣＭＰ３は、前記フリップ・フロップＦ／Ｆから出力された値が単位長に一致した時点で「Ｈ」レベル信号を論理和素子１４，１６に出力する。論理和素子１４，１６は、前記比較回路ＣＭＰ２，ＣＭＰ３の双方から出力された信号を論理和演算して得られる選択信号をセレクタＳＥＬ３，ＳＥＬ４に出力し、セレクタＳＥＬ３は、その選択信号が「Ｌ」レベルにある場合は、フリップ・フロップＦ／Ｆから直接伝達される値を選択して加算器Ｐ１に出力し、他方、その選択信号が「Ｈ」レベルにある場合は、減算器Ｓ２から伝達される値を選択して加算器Ｐ１に出力する。
【００３３】
またセレクタＳＥＬ４は、論理和素子１６から入力する選択信号が「Ｈ」レベルの場合は、減算器Ｓ２から伝達された値を選択し、当該値を上記補間係数αとして画素補間部２に出力し、他方、比較回路ＣＭＰ２から出力された信号レベルが「Ｌ」の場合は、フリップ・フロップＦ／Ｆから直接伝達された値を選択し、当該値を上記補間係数αとして画素補間部２に出力する。減算器Ｓ１は、単位長（０ｘ８０）から前記補間係数αを減算して補間係数βを生成し、画素補間部２に出力する。このようにして補間係数α，βが画素補間部２に出力される。
【００３４】
次に図４は、画素補間部２の回路構成の例を示す図であり、画素補間部２における処理は次の通りである。画素補間部２は、上記フレーム・メモリから読み出されたＹＣｂＣｒ成分（２４ビット値）の輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｂ，Ｃｒの各色成分（８ビット値）について画素補間（解像度変換）を実行する。そのため画素補間部２は、Ｙ成分について画素補間処理を実行するＹチャンネル２０と、Ｃｂ成分およびＣｒ成分についてそれぞれＹ成分と同様に画素補間処理を実行するＣｂチャンネル２１およびＣｒチャンネル２２とを備えている。Ｙチャンネル２０は、論理積素子１１を介して入力する第２入力ライン上の画素データのＹ成分に補間係数βを乗算する乗算器Ｍ２と、論理積素子１２を介して入力する第１入力ライン上の画素データのＹ成分に補間係数αを乗算する乗算器Ｍ１と、乗算器Ｍ１，Ｍ２の双方から伝達された各値を加算して得られる補間画素値を出力する加算器Ｐ２とから構成される。尚、本実施の形態では、画像データをＲＧＢ成分からＹＣｂＣｒ成分に変換したためＹＣｂＣｒ成分の画素補間処理を実行しているが、他の色空間成分、例えば、ＲＧＢ成分や、ＮＴＳＣ（National Television System Commitee）方式で採用されているＹＵＶ成分やＹＩＱ成分などの各色成分について補間画素値を算出しても構わない。また、上述したように、ＣＰＵなどからインバータ１５に「Ｈ」レベルの停止信号ＤAが入力すると、論理積素子１１，１２に「Ｌ」レベル信号が入力し画素補間部２への画素データの入力は停止して、画素補間処理は停止する。
【００３５】
＜動作＞  以上の構成を有する画像処理装置１の動作例について以下に詳述する。図５および図６は、垂直方向に２倍に拡大された画像データを示す説明図であり、図５は、ｋ＝０，…，２ｎ（ｎ：１以上の自然数）を付した入力ラインからなる第１フィールド（偶数フィールド）を、図６は、ｋ＝１，…，２ｎ＋１を付した入力ラインからなる第２フィールド（奇数フィールド）をそれぞれ拡大した時の補間データを示す図である。尚、図５と図６において、補間ラインの右側における括弧中の数値は当該第１入力ライン上の画素データに重み付けする補間係数αを示している。
【００３６】
先ず、画像データの拡大率が指定される。以下、画像データを垂直方向に２倍に拡大する場合を想定し、垂直方向の拡大率ＥｘをＥｘ＝２．０に設定する。
【００３７】
次にＣＰＵは上式（１ａ），（２）を用いてレジスタＲＥＧ２，ＲＥＧ３に格納する初期値Ｇ２とピッチＶRATIOとを算出する。これにより第１フィールドに対応する補間係数の初期値Ｇ１、ピッチＶRATIO、および第２フィールドに対応する補間係数の初期値Ｇ２は、（Ｇ１，ＶRATIO，Ｇ２）＝（１２８，６４，９６）に設定される。これら値はＣＰＵからレジスタＲＥＧ１〜ＲＥＧ３に転送され記憶される。
【００３８】
次に、ＤＭＡ転送などによりフレーム・メモリから画素補間部２に上記第１入力ライン上の画素データとして、第１フィールドの先頭ライン（０番目ライン；ｋ＝０）上の画素データが順次入力する。上記第２入力ライン上の画素データは全画素値が零値からなる仮想ライン（ｋ＝−２）上のデータとして扱われる。この時、セレクタＳＥＬ１は前記タイミングジェネレータまたはＣＰＵなどから「Ｈ」レベルの選択制御信号ＣＳ１を受けることでレジスタＲＥＧ１に記憶した初期値Ｇ１（＝１２８）を選択して読み込み、セレクタＳＥＬ２に出力する。またセレクタＳＥＬ２は上記リセット信号ＶRSTを受けると、セレクタＳＥＬ１から伝達された初期値Ｇ１を選択してフリップ・フロップＦ／Ｆに出力する。フリップ・フロップＦ／Ｆは、画素補間部２に同一ライン上の画素データが入力している間、その値（１２８）を保持して出力する。
【００３９】
次いで、比較回路ＣＭＰ２は、前記フリップ・フロップＦ／Ｆから伝達された初期値Ｇ１（＝０ｘ８０）と単位長（０ｘ８０）とを比較し、「Ｌ」レベル信号をセレクタＳＥＬ４に出力すると同時に論理和素子１４，１６に出力する。他方、比較回路ＣＭＰ３は、前記フリップ・フロップＦ／Ｆから伝達された初期値Ｇ１と単位長とを比較し、双方が一致するため「Ｈ」レベル信号を発する。よって、論理和素子１４，１６は「Ｈ」レベルの選択信号を出力するから、セレクタＳＥＬ３，ＳＥＬ４は共に、減算器Ｓ２から出力される値（零値）を「１」側端子から選択して出力する。よって、セレクタＳＥＬ４は補間係数αとして零値を出力し、減算器Ｓ１は補間係数βとして１２８（＝単位長−α）を出力する。
【００４０】
そして、画素補間部２は、図５に示すように、上述した手順で第１入力ライン（０番目ライン；ｋ＝０）上の画素データに補間係数α（＝零）を乗算（重み付け）し、仮想ライン（ｋ＝−２）上の画素データに補間係数β（＝１２８）を乗算して平均化した補間データからなる補間ラインＥ０ａを出力する。図５中、各補間ラインの右側に付した括弧内の数値は、当該第１入力ライン上の画素データに重み付ける補間係数αの値である。ここで、図５中の補間ラインは、２本の入力ライン間において（補間係数β）：（補間係数α）の比率で内分した位置に引かれる。すなわち、ｋ番目ラインに対応する補間係数がα、ｋ＋２番目ラインに対応する補間係数がβである場合、これら２本の入力ラインから生成される補間ラインは、ｋ番目ラインとｋ＋２番目ラインとの間にβ：αの比率の内分線となる。従って、入力ラインに重み付ける補間係数の値が大きい程、当該補間ラインはその入力ライン近くに配置される。図６〜図１０でも以下、同様である。
【００４１】
このように画素補間部２に０番目ライン上と仮想ライン上との画素データが入力して両ライン間の補間画素データが算出される間、比較回路ＣＭＰ１には、加算器Ｐ１から、セレクタＳＥＬ３から伝達された補間係数α（＝零）とレジスタＲＥＧ３内のピッチ（６４）とを加算した加算値（６４）が入力するから、比較回路ＣＭＰ１は「Ｈ」レベルのライン信号ＳＬＮを出力する。
【００４２】
尚、ＤＭＡコントローラなどは、原則処理として、前記ライン信号ＳＬＮのレベルが「Ｈ」の場合、次に画素補間部２に入力させるラインの組として、ライン番号が同じ現在の入力ラインの組を再度選択させ、他方、ライン信号ＳＬＮのレベルが「Ｌ」の場合、次に画素補間部２に入力させるラインの組として、ライン番号が１段増加した新たな入力ラインの組を選択させるように制御する。但し、例外処理として、偶数フィールドの先頭ラインが第１入力ラインとして入力している場合、ライン信号ＳＬＮのレベルが「Ｈ」でも、次の補間ラインを算出する際、入力ラインの組として新たなラインの組が選択される。今、ライン信号ＳＬＮのレベルは「Ｈ」であるが、第１入力ラインとして偶数フィールドの先頭ライン（ｋ＝０）が入力しているから、次の補間ラインを算出する際には２番目ライン（第１入力ライン）と０番目ライン（第２入力ライン）との組が選択される。
【００４３】
従って、上記補間ラインＥ０ａ上の全ての補間画素値が算出された後、次の第１入力ラインとして２番目ライン（ｋ＝２）上の画素データ、第２入力ラインとして０番目ライン（ｋ＝０）上の画素データがそれぞれ画素補間部２に入力する。
【００４４】
他方、セレクタＳＥＬ２は、加算器Ｐ１から出力された加算値（６４）を選択してフリップ・フロップＦ／Ｆに出力し、フリップ・フロップＦ／Ｆはその値（６４）を保持して比較回路ＣＭＰ２，ＣＭＰ３に出力する。比較回路ＣＭＰ２，ＣＭＰ３は共に、フリップ・フロップＦ／Ｆから伝達された値（６４）と単位長（１２８）とを比較して「Ｌ」レベル信号を論理和素子１４，１６とに出力するから、セレクタＳＥＬ３，ＳＥＬ４は共に「０」側端子から入力する値（６４）を選択し、補間係数αとして画素補間部２および減算器Ｓ１に出力する。また減算器Ｓ１は、補間係数βとして６４の値を画素補間部２に出力する。
【００４５】
従って、図５に示すように、画素補間部２は、２番目ラインに補間係数α（＝６４）を重み付けし，０番目ラインに補間係数β（＝６４）を重み付けして得られる補間ラインＥ２ａを出力する。図５中、補間ラインＥ２ａは、０番目ラインと２番目ラインとの間の１：１の内分位置に引かれている。
【００４６】
また画素補間部２に２番目ライン上と０番目ライン上の画素データが入力して両ライン間の補間画素データが算出される間、比較回路ＣＭＰ１には、加算器Ｐ１から加算値（１２８）が入力するから、比較回路ＣＭＰ１は「Ｌ」レベルのライン信号ＳＬＮを出力する。従って、上述の原則処理が適用されることで、次の入力ラインの組として４番目ライン（第１入力ライン）と２番目ライン（第２入力ライン）とが選択される。
【００４７】
続いて、図５に示す補間ラインＥ４ａ，Ｅ４ｂ，…が上述と同様の手順で入力ライン毎に順次算出された後に、第１フィールドに対する画素補間処理が終了する。
【００４８】
次に、上記第１フィールドの場合と同様に、第２フィールドに補間処理を施した結果を図６に示す。図６に示すように、画素補間部２は、第１入力ラインである１番目ライン（ｋ＝１）に補間係数α（＝９６）を重み付けし、第２入力ラインであって全画素値が零値からなる仮想ライン（ｋ＝−１）に補間係数β（＝３２）を重み付けして得られる補間ラインＯ１ａを出力する。次に、第１入力ラインとして入力する３番目ライン（ｋ＝３）に補間係数α（＝３２）を重み付けし、第２入力ラインとして入力する１番目ラインに補間係数β（＝９６）を重み付けして得られる補間ラインＯ３ａを出力する。以下、第１入力ラインとして入力する２ｍ＋３番目ライン（ｍ：０以上の整数）に補間係数α（＝３２）を重み付けし、第２入力ラインとして入力する２ｍ＋１番目ラインに補間係数β（＝９６）を重み付けして得られる補間ラインＯ３ａ，Ｏ５ａ，Ｏ７ａ，…と、第１入力ラインとして入力する２ｍ＋３番目ラインに補間係数α（＝９６）を重み付けし、第２入力ラインとして入力する２ｍ＋１番目ラインに補間係数β（＝３２）を重み付けして得られる補間ラインＯ３ｂ，Ｏ５ｂ，Ｏ７ｂ，…とが画素補間部２から算出される。
【００４９】
図７は、図５および図６に示した各補間ラインを合成した補間フレームを示す説明図である。同図に示す通り、補間フレームでは、破線で示される偶数ラインＥ２ａ，Ｅ４ａ，Ｅ４ｂ，…と、一点鎖線で示される奇数ラインＯ１ａ，Ｏ３ａ，Ｏ３ｂ，…とが重なること無く、位相が１８０°ずれた状態で交互に配置される。これは、第１フィールドに対応する補間係数の初期値（１２８）と、第２フィールドに対応する補間係数の初期値（９６）とを異なる値に設定したため、補間後の第１フィールドに対する補間後の第２フィールドの先頭ラインの位置がオフセットされたからである。このような補間フィールドにより、画像を表示する際にラインを横断する斜線や境界線がギザギザ状に見える画質劣化は改善され、良質な拡大画像を表示することが可能となる。
【００５０】
次に、上記画像処理装置１を用いて画像データを垂直方向に１．５倍に拡大する場合について説明する。
【００５１】
先ず、画像データの拡大率が１．５倍（Ｅｘ＝１．５）に設定され、次いで、ＣＰＵは上式（１ａ），（２）を用いてレジスタＲＥＧ２，ＲＥＧ３に格納する初期値Ｇ２とピッチＶRATIOとが算出される。これにより第１フィールドに対応する補間係数の初期値Ｇ１、ピッチＶRATIO、および第２フィールドに対応する補間係数の初期値Ｇ２は、（Ｇ１，ＶRATIO，Ｇ２）＝（１２８，８５，１０７）に設定される。これら値はＣＰＵからレジスタＲＥＧ１〜ＲＥＧ３に転送され記憶される。これ以後の処理は、画像データを垂直方向に２倍に拡大した場合の上述の処理と同様である。
【００５２】
図８〜図１０は、垂直方向に１．５倍に拡大された画像データの補間ラインを示す説明図であり、図８は、ｌ＝０，…，２ｎ（ｎ：１以上の整数）を付した入力ラインからなる第１フィールド（偶数フィールド）を、図９は、ｌ＝１，…，２ｎ＋１を付した入力ラインからなる第２フィールド（奇数フィールド）をそれぞれ拡大した時の補間フィールドを示す図である。尚、図８および図９中、ｌ＝−２，−１を付したラインは全画素値が零値からなる仮想ラインである。また、上記図５および図６と同様に、補間ラインの右側の括弧中の数値は当該第１入力ラインに対応する補間係数αを示している。
【００５３】
また、図１０は、補間後の第１フィールドおよび第２フィールドを合成して得られる補間フレームを示す図である。同図に示す通り、補間後の第１フィールドに対して補間後の第２フィールドの先頭ラインの位置がオフセットされているため、補間フレームでは、破線で示される偶数ラインＥ２ａ，Ｅ４ａ，Ｅ４ｂ，…と、一点鎖線で示される奇数ラインＯ１ａ，Ｏ３ａ，Ｏ５ａ，Ｏ５ｂ，…とが重なること無く、位相が１８０°ずれた状態で交互に配置される。これにより、画像データを２倍に拡大する場合と同じく、ラインを横断する斜線や境界線がギザギザ状に見えたり、垂直解像度が低下して輪郭線がぼやけたりする画質劣化は改善され、良質な拡大動画像を表示することが可能となる。
【００５４】
以上、画像データの垂直方向への拡大率が１．５と２．０の場合について説明したが、本実施の形態に係る画像処理装置１は１．０〜２．０の範囲内の任意の拡大率に適用できる。
【００５５】
【発明の効果】
以上の如く、本発明の請求項１に係る画像処理装置および請求項６に係る画像処理方法によれば、ラインを横断する斜線や境界線がギザギザ状に見える画質劣化を改善し、良質な拡大画像を表示することが可能となる。
【００５６】
また請求項２および請求項７によれば、上記第１フィールドと上記第２フィールドとで上記補間係数の初期値が異なるため、両者間で全ての補間係数を異なる値で算出することが可能となる。これにより上述の画質劣化を防止することが可能となる。
【００５７】
また請求項３および請求項８によれば、上記第１フィールドおよび第２フィールドに対応する補間係数の初期値を指定すると、それら初期値は各フィールドの先頭ラインが入力する度に読み出される。よって、上記第１フィールドと第２フィールドとの各補間係数の初期値を確実に指定でき、上述の画質劣化を確実に防止することが可能となる。
【００５８】
また請求項４および請求項９によれば、特に水平ラインを横断する斜線や輪郭線がギザギザ状に見える画質劣化を抑制することが可能となる。
【００５９】
また請求項５および請求項１０によれば、画像データの拡大率（Ｅｘ）を指定するだけで、補間係数の初期値Ｇ２や値ＶRATIOを自動的に決定できる。よって、これら値を用いて補間画素値を算出することで、上述の画質劣化を確実に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像処理装置の全体構成を示す回路図である。
【図２】実施の形態に係る画像処理装置における画素補間法の例を示す説明図である。
【図３】実施の形態に係る画像処理装置の補間係数算出部の構成を示す回路図である。
【図４】実施の形態に係る画像処理装置の画素補間部の構成を示す回路図である。
【図５】偶数フィールドを垂直方向に２倍に拡大した補間フィールドを示す説明図である。
【図６】奇数フィールドを垂直方向に２倍に拡大した補間フィールドを示す説明図である。
【図７】図５に示す第１フィールドと図６に示す第２フィールドとを合成した補間フレームを示す説明図である。
【図８】偶数フィールドを垂直方向に１．５倍に拡大した補間フィールドを示す説明図である。
【図９】奇数フィールドを垂直方向に１．５倍に拡大した補間フィールドを示す説明図である。
【図１０】図８に示す第１フィールドと図９に示す第２フィールドとを合成した補間フレームを示す説明図である。
【図１１】プログレッシブ形式の画像データの補間画素値の算出方法の例を示す図である。
【図１２】インターレース形式の画像データの補間画素値の算出方法の例を示す図であり、（ａ）は偶数フィールド内補間の例、（ｂ）は奇数フィールド内補間の例を示す図である。
【符号の説明】
１  画像処理装置
２  画素補間部
３  補間係数算出部
２０  Ｙチャンネル
２１  Ｃｂチャンネル
２２  Ｃｒチャンネル
【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】
0004682380.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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