(57)【要約】【課題】第１の情報信号を第２の情報信号に変換する際に当該第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための推定式の係数データとして、常に最適なものを得る。【解決手段】教師信号ＳＴに対して水平、垂直の間引き処理を行って、生徒信号ＳＳを生成する。第２の情報信号に対応した教師信号ＳＴ及び第１の情報信号に対応した生徒信号ＳＳから、複数の学習データを取得する。類似度判定部１１４は、学習データの夫々に対応して、その生徒信号部分の、第２の情報信号における注目位置に対応した第１の情報信号部分に対する類似度Ｒを取得する。複数の学習データおよび類似度Ｒを用いて、類似度Ｒをパラメータとして含む生成式の係数データである係数種データｗijを求める。係数データ算出部１１８は、この係数種データｗij及び最も類似していることを示す類似度Ｒの値を用い、上述の生成式に基づいて、推定式の係数データＷｉを求める。【選択図】        図６
2005311629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の情報データからなる第１の情報信号を、複数の情報データからなる第２の情報信号に変換する際に使用される推定式の係数データを生成する装置であって、
上記第１の情報信号に基づいて、上記第２の情報信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第１のデータ選択手段と、
上記第１の情報信号に対応した生徒信号に基づいて、上記第２の情報信号に対応した教師信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第２のデータ選択手段と、
上記第２のデータ選択手段で選択された複数の情報データの、上記第１のデータ選択手段で選択された複数の情報データに対する類似度を取得する類似度判定手段と、
上記生徒信号に基づいて、上記教師信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第３のデータ選択手段と、
上記教師信号における各注目位置の情報データ、該各注目位置に対応して上記第３のデータ選択手段で選択された複数の情報データおよび該各注目位置に対応して上記類似度判定手段で取得された類似度を用いて、上記推定式の係数データを生成するための、上記類似度をパラメータとして含む生成式の係数データである係数種データを求める第１の算出手段と、
上記第１の算出手段で求められた係数種データおよび最も類似していることを示す上記類似度の値を用い、上記生成式に基づいて、上記第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための、上記推定式の係数データを求める第２の算出手段と
を備えることを特徴とする係数データ生成装置。
【請求項２】
上記第１の算出手段は、
上記教師信号における各注目位置の情報データ、該各注目位置に対応して上記第３のデータ選択手段で選択された複数の情報データおよび該各注目位置に対応して上記類似度判定手段で取得された類似度を用いて、上記係数種データを求める正規方程式を生成する正規方程式生成部と、
上記正規方程式生成部で生成された正規方程式を解いて、上記係数種データを求める係数種データ算出部とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の係数データ生成装置。
【請求項３】
上記第１の算出手段で対象となる、上記教師信号における各注目位置は、
上記類似度判定手段で取得される類似度の値が上記最も類似していることを示す値に対して所定範囲内に存在する注目位置からなる
ことを特徴とする請求項１に記載の係数データ生成装置。
【請求項４】
上記類似度判定手段は、
上記第２のデータ選択手段で選択された複数の情報データおよび上記第１のデータ選択手段で選択された複数の情報データに基づいて差分二乗和を求め、該差分二乗和を上記類似度とする
ことを特徴とする請求項１に記載の係数データ生成装置。
【請求項５】
上記類似度判定手段は、
上記第２のデータ選択手段で選択された複数の情報データおよび上記第１のデータ選択手段で選択された複数の情報データに基づいて相互相関係数を求め、該相互相関係数を上記類似度とする
ことを特徴とする請求項１に記載の係数データ生成装置。
【請求項６】
上記教師信号を格納する記憶手段と、
上記記憶手段に格納されている上記教師信号に基づいて上記生徒信号を生成する生徒信号生成手段とをさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の係数データ生成装置。
【請求項７】
上記教師信号として上記第１の情報信号を用い、
上記第１の情報信号に基づいて上記生徒信号を生成する生徒信号生成手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の係数データ生成装置。
【請求項８】
複数の情報データからなる第１の情報信号を、複数の情報データからなる第２の情報信号に変換する際に使用される推定式の係数データを生成する方法であって、
上記第１の情報信号に基づいて、上記第２の情報信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第１のデータ選択工程と、
上記第１の情報信号に対応した生徒信号に基づいて、上記第２の情報信号に対応した教師信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第２のデータ選択工程と、
上記第２のデータ選択工程で選択された複数の情報データの、上記第１のデータ選択工程で選択された複数の情報データに対する類似度を取得する類似度判定工程と、
上記生徒信号に基づいて、上記教師信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第３のデータ選択工程と、
上記教師信号における各注目位置の情報データ、該各注目位置に対応して上記第３のデータ選択工程で選択された複数の情報データおよび該各注目位置に対応して上記類似度判定工程で取得された類似度を用いて、上記推定式の係数データを生成するための、上記類似度をパラメータとして含む生成式の係数データである係数種データを求める第１の算出工程と、
上記第１の算出工程で求められた係数種データおよび最も類似していることを示す上記類似度の値を用い、上記生成式に基づいて、上記第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための、上記推定式の係数データを求める第２の算出工程と
を備えることを特徴とする係数データ生成方法。
【請求項９】
複数の情報データからなる第１の情報信号を、複数の情報データからなる第２の情報信号に変換する際に使用される推定式の係数データを生成するために、
上記第１の情報信号に基づいて、上記第２の情報信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第１のデータ選択工程と、
上記第１の情報信号に対応した生徒信号に基づいて、上記第２の情報信号に対応した教師信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第２のデータ選択工程と、
上記第２のデータ選択工程で選択された複数の情報データの、上記第１のデータ選択工程で選択された複数の情報データに対する類似度を取得する類似度判定工程と、
上記生徒信号に基づいて、上記教師信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第３のデータ選択工程と、
上記教師信号における各注目位置の情報データ、該各注目位置に対応して上記第３のデータ選択工程で選択された複数の情報データおよび該各注目位置に対応して上記類似度判定工程で取得された類似度を用いて、上記推定式の係数データを生成するための、上記類似度をパラメータとして含む生成式の係数データである係数種データを求める第１の算出工程と、
上記第１の算出工程で求められた係数種データおよび最も類似していることを示す上記類似度の値を用い、上記生成式に基づいて、上記第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための、上記推定式の係数データを求める第２の算出工程と
を備える係数データ生成方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項１０】
複数の情報データからなる第１の情報信号を、複数の情報データからなる第２の情報信号に変換する際に使用される推定式の係数データを生成するために、
上記第１の情報信号に基づいて、上記第２の情報信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第１のデータ選択工程と、
上記第１の情報信号に対応した生徒信号に基づいて、上記第２の情報信号に対応した教師信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第２のデータ選択工程と、
上記第２のデータ選択工程で選択された複数の情報データの、上記第１のデータ選択工程で選択された複数の情報データに対する類似度を取得する類似度判定工程と、
上記生徒信号に基づいて、上記教師信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第３のデータ選択工程と、
上記教師信号における各注目位置の情報データ、該各注目位置に対応して上記第３のデータ選択工程で選択された複数の情報データおよび該各注目位置に対応して上記類似度判定工程で取得された類似度を用いて、上記推定式の係数データを生成するための、上記類似度をパラメータとして含む生成式の係数データである係数種データを求める第１の算出工程と、
上記第１の算出工程で求められた係数種データおよび最も類似していることを示す上記類似度の値を用い、上記生成式に基づいて、上記第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための、上記推定式の係数データを求める第２の算出工程と
を備える係数データ生成方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１１】
複数の情報データからなる第１の情報信号を、複数の情報データからなる第２の情報信号に変換する装置であって、
上記第１の情報信号に基づいて、上記第２の情報信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択するデータ選択手段と、
上記第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための、推定式の係数データを生成する係数データ生成手段と、
上記データ選択手段で選択された複数の情報データおよび上記係数データ生成手段で生成された係数データを用い、上記推定式に基づいて、上記第２の情報信号における注目位置の情報データを求める算出手段とを備え、
上記係数データ生成手段は、
上記第１の情報信号に基づいて、上記第２の情報信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第１のデータ選択手段と、
上記第１の情報信号に対応した生徒信号に基づいて、上記第２の情報信号に対応した教師信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第２のデータ選択手段と、
上記第２のデータ選択手段で選択された複数の情報データの、上記第１のデータ選択手段で選択された複数の情報データに対する類似度を取得する類似度判定手段と、
上記生徒信号に基づいて、上記教師信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第３のデータ選択手段と、
上記教師信号における各注目位置の情報データ、該各注目位置に対応して上記第３のデータ選択手段で選択された複数の情報データおよび該各注目位置に対応して上記類似度判定手段で取得された類似度を用いて、上記推定式の係数データを生成するための、上記類似度をパラメータとして含む生成式の係数データである係数種データを求める第１の算出手段と、
上記第１の算出手段で求められた係数種データおよび最も類似していることを示す上記類似度の値を用い、上記生成式に基づいて、上記第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための、上記推定式の係数データを求める第２の算出手段とを有する
ことを特徴とする情報信号処理装置。
【請求項１２】
複数の情報データからなる第１の情報信号を、複数の情報データからなる第２の情報信号に変換する方法であって、
上記第１の情報信号に基づいて、上記第２の情報信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択するデータ選択工程と、
上記第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための、推定式の係数データを生成する係数データ生成工程と、
上記データ選択工程で選択された複数の情報データおよび上記係数データ生成工程で生成された係数データを用い、上記推定式に基づいて、上記第２の情報信号における注目位置の情報データを求める算出工程とを備え、
上記係数データ生成工程は、
上記第１の情報信号に基づいて、上記第２の情報信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第１のデータ選択工程と、
上記第１の情報信号に対応した生徒信号に基づいて、上記第２の情報信号に対応した教師信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第２のデータ選択工程と、
上記第２のデータ選択工程で選択された複数の情報データの、上記第１のデータ選択工程で選択された複数の情報データに対する類似度を取得する類似度判定工程と、
上記生徒信号に基づいて、上記教師信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第３のデータ選択工程と、
上記教師信号における各注目位置の情報データ、該各注目位置に対応して上記第３のデータ選択工程で選択された複数の情報データおよび該各注目位置に対応して上記類似度判定工程で取得された類似度を用いて、上記推定式の係数データを生成するための、上記類似度をパラメータとして含む生成式の係数データである係数種データを求める第１の算出工程と、
上記第１の算出工程で求められた係数種データおよび最も類似していることを示す上記類似度の値を用い、上記生成式に基づいて、上記第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための、上記推定式の係数データを求める第２の算出工程とを有する
ことを特徴とする情報信号処理方法。
【請求項１３】
複数の情報データからなる第１の情報信号を、複数の情報データからなる第２の情報信号に変換するために、
上記第１の情報信号に基づいて、上記第２の情報信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択するデータ選択工程と、
上記第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための、推定式の係数データを生成する係数データ生成工程と、
上記データ選択工程で選択された複数の情報データおよび上記係数データ生成工程で生成された係数データを用い、上記推定式に基づいて、上記第２の情報信号における注目位置の情報データを求める算出工程とを備え、
上記係数データ生成工程は、
上記第１の情報信号に基づいて、上記第２の情報信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第１のデータ選択工程と、
上記第１の情報信号に対応した生徒信号に基づいて、上記第２の情報信号に対応した教師信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第２のデータ選択工程と、
上記第２のデータ選択工程で選択された複数の情報データの、上記第１のデータ選択工程で選択された複数の情報データに対する類似度を取得する類似度判定工程と、
上記生徒信号に基づいて、上記教師信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第３のデータ選択工程と、
上記教師信号における各注目位置の情報データ、該各注目位置に対応して上記第３のデータ選択工程で選択された複数の情報データおよび該各注目位置に対応して上記類似度判定工程で取得された類似度を用いて、上記推定式の係数データを生成するための、上記類似度をパラメータとして含む生成式の係数データである係数種データを求める第１の算出工程と、
上記第１の算出工程で求められた係数種データおよび最も類似していることを示す上記類似度の値を用い、上記生成式に基づいて、上記第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための、上記推定式の係数データを求める第２の算出工程とを有する
情報信号処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項１４】
複数の情報データからなる第１の情報信号を、複数の情報データからなる第２の情報信号に変換するために、
上記第１の情報信号に基づいて、上記第２の情報信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択するデータ選択工程と、
上記第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための、推定式の係数データを生成する係数データ生成工程と、
上記データ選択工程で選択された複数の情報データおよび上記係数データ生成工程で生成された係数データを用い、上記推定式に基づいて、上記第２の情報信号における注目位置の情報データを求める算出工程とを備え、
上記係数データ生成工程は、
上記第１の情報信号に基づいて、上記第２の情報信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第１のデータ選択工程と、
上記第１の情報信号に対応した生徒信号に基づいて、上記第２の情報信号に対応した教師信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第２のデータ選択工程と、
上記第２のデータ選択工程で選択された複数の情報データの、上記第１のデータ選択工程で選択された複数の情報データに対する類似度を取得する類似度判定工程と、
上記生徒信号に基づいて、上記教師信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第３のデータ選択工程と、
上記教師信号における各注目位置の情報データ、該各注目位置に対応して上記第３のデータ選択工程で選択された複数の情報データおよび該各注目位置に対応して上記類似度判定工程で取得された類似度を用いて、上記推定式の係数データを生成するための、上記類似度をパラメータとして含む生成式の係数データである係数種データを求める第１の算出工程と、
上記第１の算出工程で求められた係数種データおよび最も類似していることを示す上記類似度の値を用い、上記生成式に基づいて、上記第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための、上記推定式の係数データを求める第２の算出工程とを有する
情報信号処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、第１の情報信号を第２の情報信号に変換する際に使用される推定式の係数データを生成する装置および方法、その係数データを用いて第１の情報信号を第２の情報信号に変換する装置および方法、並びにそれらの方法をコンピュータに実行させるためのプログラムおよびそのプログラムを記録した媒体に関する。
【０００２】
詳しくは、この発明は、第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための推定式の係数データを、第２の情報信号に対応した教師信号および第１の情報信号に対応した生徒信号とから取得される複数の学習データ、およびその複数の学習データの生徒信号部分の、第２の情報信号における注目位置に対応した第１の情報信号部分に対する類似度を用いて、推定式の係数データを生成するための、類似度をパラメータとして含む生成式の係数データである係数種データを求め、この係数種データおよび最も類似していることを示す類似度の値を用い、生成式に基づいて、求めることによって、第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための推定式の係数データとして常に最適なものを得ることができ、第２の情報信号によって得られる出力の質の向上を図ることができるようにした係数データ生成装置等に係るものである。
【背景技術】
【０００３】
近年において、画像信号や音声信号の解像度あるいはサンプリング周波数などを向上させる技術が種々提案されている。例えば、標準あるいは低解像度に相当する標準テレビジョン信号から、高解像度のいわゆるＨＤＴＶ信号にアップコンバージョンを行う場合や、サブサンプル補間を行う場合には、従来の補間処理による手法よりも、クラス分類適応処理による手法の方が、性能的に良好な結果が得られることが知られている。
【０００４】
このクラス分類適応処理は、標準あるいは低解像度に相当する標準テレビジョン信号（ＳＤ信号）を高解像度の信号（ＨＤ信号）に変換する場合に、ＨＤ信号の注目画素位置の画素データが属するクラスを検出し、このクラスに対応した推定式の係数データを用い、当該推定式に基づいて、ＳＤ信号の複数の画素データから、ＨＤ信号の注目画素位置の画素データを生成するものである。そして、このクラス分類を伴う変換処理で使用される推定式の係数データは、クラス毎に最小二乗法等の学習によって決定される。
【０００５】
例えば、特許文献１には、係数データを生成するための、解像度などを調整するためのパラメータを含む生成式の係数データである係数種データが、クラス毎に、最小二乗法等の学習によって予め決定されており、これらの係数種データおよびパラメータの値を用い、生成式に基づいて、クラス分類を伴う変換処理で使用される推定式の係数データを得ること、が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２１８４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、ＨＤ信号における注目画素位置の画素データを求めるための推定式の係数データは、従来、当該ＨＤ信号における注目画素位置の画素データが属するクラスに対応し、そのクラスに属する画素データを平均的に高い精度で求めることができるものであり、当該ＨＤ信号における注目画素位置の画素データを求めるための推定式の係数データとしては、必ずしも最適なものではなかった。
【０００８】
この発明の目的は、第１の情報信号を第２の情報信号に変換する際に当該第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための推定式の係数データとして常に最適なものを得、第２の情報信号によって得られる出力の質の向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る係数データ生成装置は、複数の情報データからなる第１の情報信号を、複数の情報データからなる第２の情報信号に変換する際に使用される推定式の係数データを生成する装置であって、第１の情報信号に基づいて、第２の情報信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第１のデータ選択手段と、第１の情報信号に対応した生徒信号に基づいて、第２の情報信号に対応した教師信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第２のデータ選択手段と、この第２のデータ選択手段で選択された複数の情報データの、第１のデータ選択手段で選択された複数の情報データに対する類似度を取得する類似度判定手段と、生徒信号に基づいて、教師信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第３のデータ選択手段と、教師信号における各注目位置の情報データ、この各注目位置に対応して第３のデータ選択手段で選択された複数の情報データおよびこの各注目位置に対応して類似度判定手段で取得された類似度を用いて、推定式の係数データを生成するための、類似度をパラメータとして含む生成式の係数データである係数種データを求める第１の算出手段と、この第１の算出手段で求められた係数種データおよび最も類似していることを示す類似度の値を用い、生成式に基づいて、第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための、推定式の係数データを求める第２の算出手段とを備えるものである。
【００１０】
また、この発明に係る係数データ生成方法は、複数の情報データからなる第１の情報信号を、複数の情報データからなる第２の情報信号に変換する際に使用される推定式の係数データを生成する方法であって、第１の情報信号に基づいて、第２の情報信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第１のデータ選択工程と、第１の情報信号に対応した生徒信号に基づいて、第２の情報信号に対応した教師信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第２のデータ選択工程と、この第２のデータ選択工程で選択された複数の情報データの、第１のデータ選択工程で選択された複数の情報データに対する類似度を取得する類似度判定工程と、生徒信号に基づいて、教師信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択する第３のデータ選択工程と、教師信号における各注目位置の情報データ、この各注目位置に対応して第３のデータ選択工程で選択された複数の情報データおよびこの各注目位置に対応して類似度判定工程で取得された類似度を用いて、推定式の係数データを生成するための、類似度をパラメータとして含む生成式の係数データである係数種データを求める第１の算出工程と、この第１の算出工程で求められた係数種データおよび最も類似していることを示す類似度の値を用い、生成式に基づいて、第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための、推定式の係数データを求める第２の算出工程とを備えるものである。
【００１１】
また、この発明に係るプログラムは上述した係数データ生成方法をコンピュータに実行させるためのものである。また、この発明に係るコンピュータ読み取り可能な媒体は、そのプログラムを記録したものである。
【００１２】
この発明においては、第１の情報信号を第２の情報信号に変換する際に当該第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための推定式の係数データが生成される。ここで、情報信号は、例えば画像信号、音声信号等である。情報信号が画像信号であるとき情報データは各画素に対応した画素データを意味し、また情報信号が音声信号であるとき情報データはサンプルデータを意味している。
【００１３】
第１の情報信号に基づいて、第２の情報信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データ（第１の比較タップのデータ）が選択される。
【００１４】
第１の情報信号に対応した生徒信号に基づいて、第２の情報信号に対応した教師信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データ（第２の比較タップのデータ）が選択される。例えば、教師信号は記憶手段に格納されており、生徒信号はこの記憶手段に格納されている教師信号に基づいて生成される。また例えば、教師信号として第１の情報信号が用いられ、生徒信号はこの第１の情報信号に基づいて生成される。
【００１５】
生徒信号から選択された第２の比較タップのデータの、第１の情報信号から選択された第１の比較タップのデータに対する類似度が取得される。例えば、第１、第２の比較タップのデータに基づいて差分二乗和が求められ、この差分二乗和が類似度とされる。また例えば、第１、第２の比較タップのデータに基づいて相互相関係数が求められ、この相互相関係数が類似度とされる。
【００１６】
生徒信号に基づいて、教師信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データ（予測タップ）が選択される。そして、教師信号における各注目位置の情報データ、この各注目位置に対応した予測タップのデータおよびこの各注目位置に対応した類似度が用いられ、推定式の係数データを生成するための、類似度をパラメータとして含む生成式の係数データである係数種データが求められる。
【００１７】
例えば、教師信号における各注目位置の情報データ、この各注目位置に対応した予測タップのデータおよびこの各注目位置に対応した類似度が用いられて、係数種データを求めるための正規方程式が生成されると共に、この正規方程式が解かれて係数種データが求められる。
【００１８】
また例えば、この係数種データを求めるための対象となる、教師信号における各注目位置は、類似度の値が、最も類似していることを示す値に対して所定範囲内に存在する注目位置からなるものとされる。これにより、後述するように最も類似していることを示す類似度の値を用いて係数データを求める場合の係数種データの精度を高めることができる。
【００１９】
そして、上述したように求められた係数種データおよび最も類似していることを示す類似度の値が用いられ、上述の生成式に基づいて、第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための、推定式の係数データが求められる。
【００２０】
上述したように、教師信号として第１の情報信号を用いることで、係数種データは、その生徒信号部分が注目位置に対応した第１の情報信号部分に似通った、つまり類似度の高い学習データが多く使用されて求められたものとなり、当該注目位置の情報データを得るための係数データをより高い精度で求めることが可能となる。
【００２１】
このように求められる係数データは、当該第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための推定式の係数データとして常に最適なものとなり、第２の情報信号によって得られる出力の質の向上を図ることが可能となる。
【００２２】
この発明に係る情報信号処理装置は、複数の情報データからなる第１の情報信号を、複数の情報データからなる第２の情報信号に変換する装置であって、第１の情報信号に基づいて、第２の情報信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択するデータ選択手段と、第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための、推定式の係数データを生成する係数データ生成手段と、データ選択手段で選択された複数の情報データおよび係数データ生成手段で生成された係数データを用い、推定式に基づいて、第２の情報信号における注目位置の情報データを求める算出手段とを備え、係数データ生成手段は、上述した係数データ生成装置と同様の構成とされるものである。
【００２３】
また、この発明に係る情報信号処理方法は、複数の情報データからなる第１の情報信号を、複数の情報データからなる第２の情報信号に変換する方法であって、第１の情報信号に基づいて、第２の情報信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データを選択するデータ選択工程と、第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための、推定式の係数データを生成する係数データ生成工程と、データ選択工程で選択された複数の情報データおよび係数データ生成工程で生成された係数データを用い、推定式に基づいて、第２の情報信号における注目位置の情報データを求める算出工程とを備え、係数データ生成工程は、上述した係数データ生成方法と同様の工程を有するものとされる。
【００２４】
また、この発明に係るプログラムは上述した情報信号処理方法をコンピュータに実行させるためのものである。また、この発明に係るコンピュータ読み取り可能な媒体は、そのプログラムを記録したものである。
【００２５】
この発明においては、第１の情報信号が、第２の情報信号に変換される。すなわち、第１の情報信号に基づいて、第２の情報信号における注目位置の周辺に位置する複数の情報データ（予測タップのデータ）が選択される。また、上述した係数データ生成装置または係数データ生成方法と同様にして、第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための、推定式の係数データが生成される。そして、予測タップのデータおよび係数データが用いられ、推定式に基づいて、第２の情報信号における注目位置の情報データが求められる。この場合、第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための推定式の係数データとして常に最適なものが用いられるため、当該第２の情報信号における注目位置の情報データが良好に得られ、第２の情報信号によって得られる出力の質の向上を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
この発明によれば、第１の情報信号を第２の情報信号に変換する際に当該第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための推定式の係数データを、第２の情報信号に対応した教師信号および第１の情報信号に対応した生徒信号とから取得される複数の学習データおよびその複数の学習データの生徒信号部分の、第２の情報信号における注目位置に対応した第１の情報信号部分に対する類似度を用いて、推定式の係数データを生成するための、類似度をパラメータとして含む生成式の係数データである係数種データを求め、この係数種データおよび最も類似していることを示す類似度の値を用い、生成式に基づいて、求めるものであり、第２の情報信号における注目位置の情報データを求めるための推定式の係数データとして常に最適なものを得ることができ、第２の情報信号によって得られる出力の質の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
この発明の第１の実施の形態について説明する。図１は、第１の実施の形態としての画像信号処理装置１００の構成を示している。この画像信号処理装置１００は、５２５ｉ信号というＳＤ(Standard Definition)信号である画像信号Ｖａを、１０５０ｉ信号というＨＤ(High Definition)信号である画像信号Ｖｂに変換する。ここで、画像信号Ｖａは第１の情報信号を構成し、画像信号Ｖｂは第２の情報信号を構成している。５２５ｉ信号は、１フレームのライン数が５２５本である、インタレース方式の画像信号である。１０５０ｉ信号は、１フレームのライン数が１０５０本である、インタレース方式の画像信号である。
【００２８】
図２は、ＳＤ信号（５２５ｉ信号）およびＨＤ信号（１０５０ｉ信号）のあるフレーム（Ｆ）の画素位置関係を示すものであり、奇数（ｏ）フィールドの画素位置を実線で示し、偶数（ｅ）フィールドの画素位置を破線で示している。大きなドットがＳＤ信号の画素（ＳＤ画素）であり、小さいドットがＨＤ信号の画素（ＨＤ画素）である。図２から分かるように、ＨＤ信号の画素データとしては、ＳＤ信号のラインに近い位置のラインデータＬ１，Ｌ１′と、ＳＤ信号のラインから遠い位置のラインデータＬ２，Ｌ２′とが存在する。ここで、Ｌ１，Ｌ２は奇数フィールドのラインデータ、Ｌ１′，Ｌ２′は偶数フィールドのラインデータである。また、ＨＤ信号の各ラインの画素数は、ＳＤ信号の各ラインの画素数の２倍である。
【００２９】
図１に戻って、画像信号処理装置１００は、入力端子１０１と、予測タップ選択部１０２と、比較タップ選択部１０３とを有している。入力端子１０１は、画像信号Ｖａを入力するための端子である。タップ選択部１０２，１０３は、それぞれ、入力端子１０１に入力される画像信号Ｖａに基づいて、画像信号Ｖｂにおける注目画素位置の周辺に位置する複数の画素データを、予測タップ、比較タップのデータとして選択的に抽出する。
【００３０】
図３は、予測タップのデータとして抽出される複数の画素データのパターン例を示している。この例では、予測タップのデータとして１１個の画素データｘ1〜ｘ11が抽出される。ここで、図３は奇数フィールドの例を示しており、ｙ1〜ｙ4は画像信号Ｖｂにおける注目画素位置の画素データであり、画素データｘ6の位置が中心予測タップ位置である。この場合、予測タップは、奇数フィールドだけでなく、偶数フィールドにもタップが張られている。
【００３１】
図４は、比較タップのデータとして抽出される複数の画素データのパターン例を示している。この例では、比較タップのデータとして５個の画素データxc1〜xc5が抽出される。ここで、図４は奇数フィールドの例を示しており、ｙ1〜ｙ4は画像信号Ｖｂにおける注目画素位置の画素データであり、画素データxc3の位置が中心比較タップ位置である。この場合、比較タップは、奇数フィールドのみに張られている。
【００３２】
また、画像信号処理装置１００は、記憶手段としての教師画像メモリ１０４と、係数データ生成部１０５とを有している。教師画像メモリ１０４は、上述した画像信号Ｖｂに対応したＨＤ信号（１０５０ｉ信号）である教師信号ＳＴを格納するメモリである。係数データ生成部１０５は、比較タップ選択部１０３で抽出された比較タップのデータとしての複数の画素データxciおよび教師画像メモリ１０４に格納されている教師信号ＳＴを用いて、後述する推定予測演算部１０６で使用される、画像信号Ｖｂにおける注目画素位置の画素データを求めるための、（１）式の推定式の係数データＷｉ（ｉ＝１〜ｎ）を生成する。この係数データＷｉは、画像信号Ｖａ（５２５ｉ信号）を画像信号Ｖｂ（１０５０ｉ信号）に変換するための情報である。
【００３３】
【数１】
2005311629.tif 000003
【００３４】
上述の図２に示すように、ＳＤ信号（５２５ｉ信号）をＨＤ信号（１０５０ｉ信号）に変換する場合、奇数、偶数のそれぞれのフィールドにおいて、ＳＤ信号の１画素に対応してＨＤ信号の４画素を得る必要がある。この場合、奇数、偶数のそれぞれのフィールドにおけるＨＤ信号を構成する２×２の単位画素ブロックＵＢ内の４画素は、それぞれ中心予測タップに対して異なる位相ずれを持っている。
【００３５】
図５は、奇数、偶数フィールドにおけるＨＤ信号を構成する２×２の単位画素ブロックＵＢ内の４画素における中心予測タップからの位相ずれを示している。奇数フィールドの場合、単位画素ブロックＵＢ内の４画素ＨＤ１〜ＨＤ４の位置は、それぞれ、中心予測タップＳＤ０の位置から、水平方向にｋ１〜ｋ４、垂直方向にｍ１〜ｍ４だけずれている。偶数フィールドの場合、単位画素ブロックＵＢ内の４画素ＨＤ１′〜ＨＤ４′の位置は、それぞれ、中心予測タップＳＤ０′の位置から、水平方向にｋ１′〜ｋ４′、垂直方向にｍ１′〜ｍ４′だけずれている。
【００３６】
そのため、奇数、偶数のそれぞれのフィールドにおいて、画像信号Ｖｂにおける注目画素位置には４画素（ＨＤ１〜ＨＤ４またはＨＤ１′〜ＨＤ４′）が存在する。したがって、上述したように係数データ生成部１０５で生成される係数データＷｉは、当該４画素の画素データｙ1〜ｙ4をそれぞれ求めるための、４画素分の係数データＷｉからなっている。
【００３７】
係数データ生成部１０５は、この推定式の係数データＷｉを、類似度Ｒをパラメータとして含む（２）式の生成式に基づいて求める。類似度Ｒの詳細については、後述する。
Ｗｉ＝ｗi0＋ｗi1Ｒ＋ｗi2Ｒ2＋ｗi3Ｒ3      ・・・（２）
【００３８】
この係数データＷｉの生成方法について説明する。
まず、（２）式の生成式の係数データである係数種データｗijを求める。ここで、（３）式のように、ｔj（ｊ＝０〜３）を定義する。
ｔ0＝１，ｔ1＝Ｒ，ｔ2＝Ｒ2，ｔ3＝Ｒ3      ・・・（３）
この（３）式を用いると、（２）式は、（４）式のように書き換えられる。
【００３９】
【数２】
2005311629.tif 000004
【００４０】
最終的に、学習によって未定係数ｗijを求める。すなわち、画像信号Ｖａに対応した生徒信号ＳＳと画像信号Ｖｂに対応した教師信号ＳＴとを用いて、二乗誤差を最小にする係数値を決定する。いわゆる、最小二乗法による解法である。
【００４１】
学習数をｍ、ｋ（１≦ｋ≦ｍ）番目の学習データにおける残差をｅk、二乗誤差の総和をＥとすると、（１）式および（２）式を用いて、Ｅは（５）式で表される。ここで、ｘikは生徒信号のｉ番目の予測タップ位置におけるｋ番目の画素データ、ｙkはそれに対応するｋ番目の教師信号の画素データを表している。
【００４２】
【数３】
2005311629.tif 000005
【００４３】
最小二乗法による解法では、（５）式のｗijによる偏微分が０になるようなｗijを求める。これは、（６）式で示される。
【００４４】
【数４】
2005311629.tif 000006
【００４５】
以下、（７）式、（８）式のように、Ｘipjq，Ｙipを定義すると、（６）式は、（９）式のように、行列を用いて書き換えられる。
【００４６】
【数５】
2005311629.tif 000007
【００４７】
【数６】
2005311629.tif 000008
【００４８】
この（９）式が、係数種データｗijを算出するための正規方程式である。この正規方程式を、掃き出し法(Gauss-Jordanの消去法)等を用いて解き、係数種データｗijを求める。
【００４９】
次に、この係数種データij、および最も類似していることを示す類似度Ｒの値を用い、（２）式の生成式に基づいて、係数データＷｉを求める。
【００５０】
係数データ生成部１０５についてさらに説明する。図６は、係数データ生成部１０５の構成を示している。この係数データ生成部１０５は、上述した係数データＷｉの生成方法に基づいて、係数データＷｉを生成する。
【００５１】
この係数データ生成装置１０５は、生徒画像生成部１１１を有している。この生徒画像生成部１１１は、教師画像メモリ１０４から読み出された教師信号ＳＴに対して、水平および垂直の間引き処理を行って、上述した画像信号Ｖａに対応した、ＳＤ信号（５２５ｉ信号）である生徒信号ＳＳを生成する。
【００５２】
また、係数データ生成装置１０５は、予測タップ選択部１１２と、比較タップ選択部１１３とを有している。これらタップ選択部１１２，１１３は、それぞれ、生徒画像生成部１１１で生成された生徒信号ＳＳに基づいて、教師信号ＳＴにおける注目画素位置の周辺に位置する複数の画素データを、予測タップ、比較タップのデータとして選択的に抽出する。これらタップ選択部１１２，１１３は、それぞれ、上述したタップ選択部１０２，１０３に対応している。
【００５３】
また、係数データ生成部１０５は、類似度判定部１１４を有している。この類似度判定部１１４は、比較タップ選択部１１３で抽出された比較タップのデータとしての複数の画素データsciの、上述した比較タップ選択部１０３（図１参照）で抽出された比較タップのデータとしての複数の画素データxciに対する類似度Ｒを取得する。
【００５４】
例えば、類似度判定部１１４は、複数の画素データsciおよび複数の画素データxciに基づいて、（１０）式に示すように、差分二乗和を求め、この差分二乗和を類似度Ｒとする。この（１０）式において、比較タップのデータが、図４に示すように、５個の画素データからなる場合、ｎ＝５である。
【００５５】
【数７】
2005311629.tif 000009
【００５６】
また例えば、類似度判定部１１４は、複数の画素データsciおよび複数の画素データxciに基づいて、（１１）式に示すように、相互相関係数を求め、この相互相関係数を類似度Ｒとする。この（１１）式において、比較タップのデータが、図４に示すように、５個の画素データからなる場合、ｎ＝５である。
【００５７】
【数８】
2005311629.tif 000010
【００５８】
また、係数データ生成部１０５は、教師タップ選択部１１５を有している。この教師タップ選択部１５６は、教師信号ＳＴに基づいて、当該教師信号ＳＴにおける注目画素位置の画素データｙを選択的に抽出する。
【００５９】
また、係数データ生成部１０５は、正規方程式生成部１１６を有している。この正規方程式生成部１１６は、教師タップ選択部１１５で抽出された、教師信号ＳＴにおける各注目画素位置の画素データｙと、この各注目画素位置の画素データｙにそれぞれ対応して予測タップ選択部１１２で選択的に抽出された、予測タップのデータとしての複数の画素データｘｉと、各注目画素位置の画素データｙにそれぞれ対応して類似度判定部１１４で取得された類似度Ｒの値とから、（２）式の生成式の係数データである係数種データｗijを得るための正規方程式（（９）式参照）を生成する。
【００６０】
この場合、１個の画素データｙとそれに対応する複数個の画素データｘｉとの組み合わせで１個の学習データが生成される。教師信号ＳＴとそれに対応した生徒信号ＳＳとの間で、類似度の値を異にする多くの学習データが生成されていく。これにより、正規方程式生成部１１６では、多くの学習データが登録された正規方程式が生成される。
【００６１】
またこの場合、正規方程式生成部１１６では、４画素（図５のＨＤ１〜ＨＤ４またはＨＤ１′〜ＨＤ４′参照）分の正規方程式が生成される。この場合、ＨＤ１〜ＨＤ４，ＨＤ１′〜ＨＤ４′に対応した正規方程式は、それぞれ、中心予測タップＳＤ０，ＳＤ０′からのずれ値がＨＤ１〜ＨＤ４，ＨＤ１′〜ＨＤ４′と同じ関係にある画素データｙから構成される学習データのみを用いて生成される。
【００６２】
なお、正規方程式生成部１１６では、教師信号ＳＴの全ての注目画素位置に対応した学習データを用いて正規方程式を生成してもよいが、正規方程式を生成するための対象となる教師信号ＳＴの各注目画素位置を、類似度判定部１１４で取得される類似度Ｒの値が最も類似していることを示す値に対して所定範囲内に存在する注目画素位置からなるようにしてもよい。これにより、後述するように最も類似していることを示す類似度Ｒの値を用いて係数データＷｉを求める場合の係数種データｗijの精度を高めることができる。
【００６３】
例えば、類似度Ｒを（１０）式の差分二乗和として得る場合、最も類似していることを示す類似度Ｒの値が０であることから、この類似度Ｒの値が所定値以下となる注目画素位置のみを正規方程式を生成するための対象としてもよい。また例えば、類似度Ｒを（１１）式の相互相関係数として得る場合、類似度Ｒは−１から１の値をとり、最も類似していることを示す類似度Ｒの値が１であることから、この類似度Ｒの値が０．５以上となる注目画素位置のみを正規方程式を生成するための対象としてもよい。
【００６４】
また、係数データ生成部１０５は、係数種データ算出部１１７と、係数データ算出部１１８とを有している。係数種データ算出部１１７は、正規方程式生成部１１６から正規方程式のデータの供給を受け、当該正規方程式を掃き出し法等によって解き、４画素分の係数種データｗijを求める。係数データ算出部１１８は、係数種データ算出部１１７で求められた４画素分の係数種データｗijおよび最も類似していることを示す類似度Ｒの値を用い、（２）式の生成式に基づいて、４画素分の係数データＷｉを求める。
【００６５】
図６に示す係数データ生成部１０５の動作を説明する。
生徒画像生成部１１１では、教師信号ＳＴに対して水平および垂直の間引き処理が行われて、生徒信号ＳＳが生成される。比較タップ選択部１１３では、生徒信号ＳＳに基づいて、教師信号ＳＴにおける注目画素位置の周辺に位置する複数の画素データsciが比較タップのデータとして選択的に抽出される。この複数の画素データsciは類似度判定部１１４に供給される。また、この類似度判定部１１４には、比較タップ選択部１０３（図１参照）で選択的に抽出された比較タップのデータとしての複数の画素データxciが供給される。
【００６６】
類似度判定部１１４では、複数の画素データsciの、複数の画素データxciに対する類似度Ｒが取得される。この場合、複数の画素データsciおよび複数の画素データxciに基づいて、例えば差分二乗和、相互相関関数等が求められ、それが類似度Ｒとされる（（１０）式、（１１）式参照）。このように求められた類似度Ｒの値は、正規方程式生成部１１６に供給される。
【００６７】
予測タップ選択部１１２では、生徒信号ＳＳに基づいて、教師信号ＳＴにおける注目画素位置の周辺に位置する複数の画素データｘｉが予測タップのデータとして選択的に抽出される。この複数の画素データｘｉは、正規方程式生成部１１６に供給される。また、教師タップ選択部１１５では、教師信号ＳＴに基づいて、当該教師信号ＳＴにおける注目画素位置の画素データｙが選択的に抽出される。この画素データｙは、正規方程式生成部１１６に供給される。
【００６８】
正規方程式生成部１１６では、教師タップ選択部１１５で抽出された、教師信号ＳＴにおける各注目画素位置の画素データｙと、この各注目画素位置の画素データｙにそれぞれ対応して予測タップ選択部１１２で選択的に抽出された、予測タップのデータとしての複数の画素データｘｉと、各注目画素位置の画素データｙにそれぞれ対応して類似度判定部１１４で取得された類似度Ｒの値とから、４画素（図５のＨＤ１〜ＨＤ４またはＨＤ１′〜ＨＤ４′参照）分の、係数種データｗij（（２）式参照）を得るための正規方程式（（９）式参照）が生成される。
【００６９】
係数データ生成部１０５では、正規方程式生成部１１６から正規方程式のデータが供給され、当該正規方程式が掃き出し法等によって解かれ、４画素分の係数種データｗijが求められる。この４画素分の係数種データｗijは係数データ算出部１１８に供給される。係数データ算出部１１８では、４画素分の係数種データｗijおよび最も類似していることを示す類似度Ｒの値が用いられ、（２）式の生成式に基づいて、４画素分の係数データＷｉが求められる。
【００７０】
図１に戻って、画像信号処理装置１００は、推定予測演算部１０６と、後処理部１０７と、出力端子１０８とを有している。推定予測演算部１０６は、予測タップ選択部１０２で選択的に抽出された予測タップのデータとしての複数の画素データｘｉと、係数データ生成部１０５で生成された係数データＷｉとを用い、（１）式の推定式に基づいて、画像信号Ｖｂにおける注目画素位置の画素データｙを求める。
【００７１】
上述したように、ＳＤ信号（５２５ｉ信号）をＨＤ信号（１０５０ｉ信号）に変換する際には、各フィールドにおいて、ＳＤ信号の１画素（図５のＳＤ０またはＳＤ０′）に対して、ＨＤ信号の４画素（図５のＨＤ１〜ＨＤ４、またはＨＤ1′〜ＨＤ４′）を得る必要がある。この推定予測演算部１０６は、画像信号Ｖｂにおける注目画素位置に存在する単位画素ブロックＵＢ毎に、画素データを求める。
【００７２】
すなわち、この推定予測演算部１０６には、予測タップ選択部１０２より単位画素ブロックＵＢ内の４画素（注目画素）に対応した、予測タップのデータｘｉが供給され、また係数データ生成部１０５からその単位画素ブロックＵＢ内の４画素に対応した４画素分の係数データＷｉが供給される。そして、この推定予測演算部１０６は、単位画素ブロックＵＢを構成する４画素の画素データｙ1〜ｙ4を、それぞれ上述した（１）式の推定式で、個別に演算する。
【００７３】
後処理部１０７は、推定予測演算部１０６より順次出力される、単位画素ブロックＵＢ内の４画素の画素データｙ1〜ｙ4を線順次化し、１０５０ｉ信号のフォーマットで出力する。出力端子１０８は、後処理部１０７から出力される画像信号Ｖｂ（１０５０ｉ信号）を出力するための端子である。
【００７４】
次に、画像信号処理装置１００の動作を説明する。
ＳＤ信号である画像信号Ｖａが入力端子１０１に入力される。比較タップ選択部１０３では、入力端子１０１に入力される画像信号Ｖａに基づいて、画像信号Ｖｂにおける注目画素位置の周辺に位置する複数の画素データxciが比較タップのデータとして選択的に抽出される。この複数の画素データxciは係数データ生成部１０５に供給される。
【００７５】
係数データ生成部１０５では、この複数の画素データxciおよび教師画像メモリ１０４に格納されている教師信号ＳＴが用いられ、推定予測演算部１０６で使用される、画像信号Ｖｂにおける注目画素位置の画素データを求めるための、（１）式の推定式の係数データＷｉ（ｉ＝１〜ｎ）が生成される。この場合、画像信号Ｖｂにおける注目画素位置に存在する単位画素ブロックＵＢ内の４画素にそれぞれ対応した、４画素分の係数データＷｉが生成される。この係数データＷｉは推定予測演算部１０６に供給される。
【００７６】
予測タップ選択部１０２では、画像信号Ｖａに基づいて、画像信号Ｖｂにおける注目画素位置の周辺に位置する複数の画素データｘｉが、予測タップのデータとして選択的に抽出される。この複数の画素データｘｉは、推定予測演算部１０６に供給される。推定予測演算部１０６では、複数の画素データｘｉと、４画素分の係数データＷｉとから、画像信号Ｖｂにおける注目画素位置に存在する単位画素ブロックＵＢ内の４画素（注目画素）の画素データｙ1〜ｙ4が、（１）式の推定式に基づいて、個別に演算される。
【００７７】
画像信号Ｖｂにおける注目画素位置は順次移動していく。それに伴って推定予測演算部１０６より順次出力される、画像信号Ｖｂを構成する各単位画素ブロックＵＢ内の４画素の画素データｙ1〜ｙ4は、後処理部１０７に供給される。この後処理部１０７では、推定予測演算部１０６より順次供給される単位画素ブロックＵＢ内の４画素の画素データｙ1〜ｙ4が線順次化され、１０５０ｉ信号のフォーマットで出力される。つまり、後処理部１０７からは画像信号Ｖｂ（０５０ｉ信号）が得られ、この画像信号Ｖｂは出力端子１０８に出力される。
【００７８】
上述したように、画像信号Ｖｂにおける注目画素位置の画素データｙ1〜ｙ4を求めるための（１）式の推定式の係数データＷｉは、以下のように求められる。すなわち、まず画像信号Ｖｂに対応した教師信号ＳＴおよび画像信号Ｖａに対応した生徒信号ＳＳから取得される複数の学習データ、およびその複数の学習データの生徒信号ＳＳ部分の、画像信号Ｖｂにおける注目画素位置に対応した画像信号Ｖａ部分に対する類似度Ｒが用いられ、推定式の係数データＷｉを生成するための、類似度Ｒをパラメータとして含む生成式の係数データである係数種データｗijが求められる。そして、この係数種データｗijおよび最も類似していることを示す類似度Ｒの値が用いられ、（２）式の生成式に基づいて、当該係数データＷｉが求められる。
【００７９】
したがって、図１に示す画像信号処理装置１００によれば、画像信号Ｖｂにおける注目画素位置の画素データｙ1〜ｙ4を求めるための推定式の係数データＷｉとして常に最適なものを得ることができ、推定予測演算部１０６で当該注目画素位置の画素データｙ1〜ｙ4を良好に得ることができ、結果的に画像信号Ｖｂによって得られる画像の画質が向上する。
【００８０】
次に、この発明の第２の実施の形態を説明する。図７は、第２の実施の形態としての画像信号処理装置１００Ａの構成を示している。この図７において、図１と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００８１】
この画像信号処理装置１００Ａは、図１に示す画像信号処理装置１００における教師画像メモリ１０４を有していない。この画像信号処理装置１００Ａにおいては、入力端子１０１に入力される画像信号Ｖａが、教師信号ＳＴとして、係数データ生成部１０５に供給される。この画像信号処理装置１００Ａにおけるその他は、図１に示す画像信号処理装置１００と同様に構成される。
【００８２】
この画像信号処理装置１００Ａにおける係数データ生成部１０５の生徒画像生成部１１１（図６参照）では、この教師信号ＳＴとしての画像信号Ｖａに対して、水平および垂直の間引き処理が行われて、生徒信号ＳＳが生成される。これにより、係数データ生成部１０５では、図１の画像信号処理装置１００で説明した教師信号ＳＴおよび生徒信号ＳＳと同様の関係にある教師信号ＳＴおよび生徒信号ＳＳを用いて、図１に示す画像信号処理装置１００におけると同様に、係数データＷｉを生成できる。
【００８３】
この画像信号処理装置１００Ａによれば、教師信号ＳＴを格納しておく教師画像メモリ１０４を設ける必要がなく、安価かつ簡単に構成できる。また、この画像信号処理装置１００Ａによれば、画像信号Ｖａそのものを教師信号ＳＴとして使用するものであり、係数データ生成部１０５で、画像信号Ｖｂにおける注目画素位置の画素データｙ1〜ｙ4を得るための係数データＷｉに係る係数種データｗijを、その生徒信号部分が当該注目画素位置に対応した画像信号Ｖａ部分に似通った、つまり類似度Ｒの高い学習データを多く使用して求めることができ、当該注目画素位置に対応した係数データＷｉをより高い精度で得ることができる。
【００８４】
なお、図１、図７の画像信号処理装置１００，１００Ａにおける処理を、例えば図８に示すような画像信号処理装置５００により、ソフトウェアで実現することも可能である。
【００８５】
まず、図８に示す画像信号処理装置５００について説明する。この画像信号処理装置５００は、装置全体の動作を制御するＣＰＵ(Central Processing Unit)５０１と、このＣＰＵ５０１の制御プログラム等が格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）５０２と、ＣＰＵ５０１の作業領域を構成するＲＡＭ（Random Access Memory）５０３とを有している。これらＣＰＵ５０１、ＲＯＭ５０２およびＲＡＭ５０３は、それぞれバス５０４に接続されている。
【００８６】
また、画像信号処理装置５００は、外部記憶装置としてのＨＤＤ(Hard Disk Drive)５０５と、光ディスク、磁気ディスク、メモリカード等のリムーバブルな記憶媒体を取り扱うドライブ５０６とを有している。これらドライブ５０５，５０６は、それぞれバス５０４に接続されている。例えば、教師信号ＳＴは、ＨＤＤ５０５に予め記憶されている。
【００８７】
また、画像信号処理装置５００は、インターネット等の通信網５０７に有線または無線で接続する通信部５０８を有している。この通信部５０８は、インタフェース５０９を介してバス５０４に接続されている。
【００８８】
また、画像信号処理装置５００は、ユーザインタフェース部を備えている。このユーザインタフェース部は、リモコン送信機５１０からのリモコン信号ＲＭを受信するリモコン信号受信回路５１１と、ＬＣＤ（liquid Crystal Display）、ＰＤＰ(Plasma Display Panel)等からなるディスプレイ５１３とを有している。受信回路５１１はインタフェース５１２を介してバス５０４に接続され、同様にディスプレイ５１３はインタフェース５１４を介してバス５０４に接続されている。
【００８９】
また、画像信号処理装置５００は、ＳＤ信号である画像信号Ｖａを入力するための入力端子５１５と、ＨＤ信号である画像信号Ｖｂを出力するための出力端子５１７とを有している。入力端子５１５はインタフェース５１６を介してバス５０４に接続され、同様に出力端子５１７はインタフェース５１８を介してバス５０４に接続される。
【００９０】
ここで、上述したようにＲＯＭ５０２に制御プログラム等を予め格納しておく代わりに、これら制御プログラム等を例えばインターネットなどの通信網５０７より通信部５０８を介してダウンロードし、ＨＤＤ５０５やＲＡＭ３０３に格納して使用することもできる。また、これら制御プログラム等をリムーバブルな記憶媒体で提供するようにしてもよい。
【００９１】
また、処理すべき画像信号Ｖａを入力端子５１５より入力する代わりに、予めＨＤＤ５０５に記録しておき、あるいはインターネットなどの通信網５０７より通信部５０８を介してダウンロードしてもよい。また、処理後の画像信号Ｖｂを出力端子５１７に出力する代わり、あるいはそれと並行してディスプレイ５１３に供給して画像表示をしたり、さらにはＨＤＤ５０５に格納したり、通信部５０８を介してインターネットなどの通信網５０７に送出するようにしてもよい。
【００９２】
図９のフローチャートを参照して、図８に示す画像信号処理装置５００における、画像信号Ｖａから画像信号Ｖｂを得るための処理手順を説明する。
【００９３】
まず、ステップＳ１０で、処理を開始し、ステップＳ１１で、例えば入力端子５１５より装置内に１フレーム分または１フィールド分の画像信号Ｖａを入力する。このように入力される画像信号ＶａはＲＡＭ５０３に一時的に記憶される。なお、この画像信号Ｖａが装置内のＨＤＤ５０５に予め記録されている場合には、このＨＤＤ５０５から画像信号Ｖａを読み出し、それをＲＡＭ５０３に一時的に記憶する。
【００９４】
そして、ステップＳ１２で、画像信号Ｖａの全フレームまたは全フィールドの処理が終わっているか否かを判定する。処理が終わっているときは、ステップＳ１３で、処理を終了する。一方、処理が終わっていないときは、ステップＳ１４に進む。
【００９５】
このステップＳ１４では、画像信号Ｖａに基づいて、画像信号Ｖｂにおける注目画素位置の周辺に位置する複数の画素データxciを比較タップのデータとして取得し、ステップＳ１５で、教師信号ＳＴおよび比較タップのデータxciを用いて、画像信号Ｖｂにおける注目画素位置の画素データｙ1〜ｙ4を求めるための、推定式（（１）式参照）の係数データＷｉを生成する。
【００９６】
図１０は、このステップＳ１５における係数データ生成処理の処理手順を示している。
すなわち、ステップＳ２０で、処理を開始し、ステップＳ２１で、１フレーム分または１フィールド分の教師信号ＳＴを入力する。この場合、例えばＨＤＤ５０５に記憶されている教師信号ＳＴを読み出し、それをＲＡＭ５０３に一時的に記憶する。なお、教師信号ＳＴとして上述のステップＳ１１で既に入力された画像信号Ｖａを使用する場合には、このステップＳ２１における処理は省略される。
【００９７】
次に、ステップＳ２２で、教師信号ＳＴの全フレームまたは全フィールドの処理が終了したか否かを判定する。処理が終了していないときは、ステップＳ２３で、ステップＳ２１で入力された教師信号ＳＴに対して、水平および垂直の間引き処理を行って、生徒信号ＳＳを生成する。
【００９８】
次に、ステップＳ２４で、生徒信号ＳＳに基づいて、教師信号ＳＴにおける注目画素位置の周辺に位置する複数の画素データsciを比較タップのデータとして取得する。そして、ステップＳ２５で、ステップＳ２４で取得された複数の画素データsciの、上述したステップＳ１４で取得された複数の画素データxciに対する類似度Ｒを算出する。例えば、画素データxci，sciを用いて、差分二乗和（（１０）式参照）を求め、それを類似度Ｒとする。また例えば、画素データxci，sciを用いて、相互相関係数（（１１）式参照）を求め、それを類似度Ｒとする。
【００９９】
次に、ステップＳ２６で、類似度Ｒが条件を満たすか否かを判定する。すなわち、ステップＳ２５で算出された類似度Ｒの値が、最も類似していることを示す値に対して所定範囲内に存在するか否かを判定する。例えば、類似度Ｒを差分二乗和として得る場合、最も類似していることを示す類似度Ｒの値が０であることから、類似度Ｒの値が所定値以下であるか否かを判定する。また例えば、類似度Ｒを相互相関係数として得る場合、類似度Ｒは−１から１の値をとり、最も類似していることを示す類似度Ｒの値が１であることから、この類似度Ｒの値が０．５以上となるか否かを判定する。
【０１００】
類似度Ｒが条件を満たすときは、ステップＳ２７に進む。一方、類似度Ｒが条件を満たさないときは、ステップＳ２４に戻り、教師信号ＳＴにおける次の注目画素位置についての処理に移る。このステップＳ２６の処理は必ずしも必要ではないが、この処理を設けることで、後述するように最も類似していることを示す類似度Ｒの値を用いて係数データＷｉを求める場合における係数種データｗijの精度を高めることができる。
【０１０１】
ステップＳ２７では、生徒信号ＳＳに基づいて、教師信号ＳＴにおける注目画素位置の周辺に位置する複数の画素データｘｉを予測タップのデータとして取得する。また、ステップＳ２８で、教師信号ＳＴに基づいて、当該教師信号ＳＴにおける注目画素位置の画素データｙを教師タップのデータとして取得する。
【０１０２】
そして、ステップＳ２９で、ステップＳ２５で算出された類似度Ｒの値、ステップＳ２７で取得された複数の画素データｘｉ、ステップＳ２８で取得された画素データｙを用いて、（９）式に示す正規方程式を得るための足し込みをする（（７）式、（８）式参照）。この場合、４画素（図５のＨＤ１〜ＨＤ４またはＨＤ１′〜ＨＤ４′参照）分の正規方程式が並行して生成されていく。
【０１０３】
次に、ステップＳ３０で、ステップＳ２１で入力された１フレーム分または１フィールド分の教師信号ＳＴの画素データの全領域において学習処理が終了したか否かを判定する。学習処理を終了しているときは、ステップＳ２１に戻って、次の１フレーム分または１フィールド分の教師信号ＳＴの入力を行って、上述したと同様の処理を繰り返す。一方、学習処理を終了していないときは、ステップＳ２４に戻って、教師信号ＳＴにおける次の注目画素位置についての処理に移る。
【０１０４】
また、ステップＳ２２で、教師信号ＳＴの全フレームまたは全フィールドの処理が終了しているときは、ステップＳ３１に進む。このステップＳ３１では、上述のステップＳ２９の足し込み処理によって生成された、正規方程式を解いて、４画素分の係数種データｗijを算出する。そして、ステップＳ３２で、ステップＳ３１で求められた４画素分の係数種データｗijおよび最も類似していることを示す類似度Ｒの値を用いて、生成式（（２）式参照）に基づいて、４画素分の係数データＷｉを算出し、その後ステップＳ３３で、処理を終了する。
【０１０５】
図９に戻って、ステップＳ１５の処理の後に、ステップＳ１６に進む。このステップＳ１６では、画像信号Ｖａに基づいて、画像信号Ｖｂにおける注目画素位置の周辺に位置する複数の画素データｘｉを予測タップのデータとして取得する。そして、ステップＳ１７で、ステップＳ１５で生成された係数データＷｉ、およびステップＳ１６で取得された複数の画素データｘｉを使用して、（１）式の推定式に基づいて、画像信号Ｖｂにおける注目画素位置の単位画素ブロックＵＢ内に存在する４画素の画素データｙ1〜ｙ4を生成する。
【０１０６】
次に、ステップＳ１８で、ステップＳ１１で入力された１フレーム分または１フィールド分の画像信号Ｖａの画素データの全領域において画像信号Ｖｂの画素データを得る処理が終了したか否かを判定する。終了しているときは、ステップＳ１１に戻り、次の１フレーム分または１フィールド分の画像信号Ｖａの入力処理に移る。一方、処理が終了していないときは、ステップＳ１４に戻って、教師信号ＳＴにおける、次の注目画素位置についての処理に移る。
【０１０７】
このように、図９に示すフローチャートに沿って処理をすることで、入力された画像信号Ｖａの画素データを処理して、画像信号Ｖｂの画素データを得ることができる。
【０１０８】
なお、上述実施の形態においては、情報信号が画像信号である場合を示したが、この発明はこれに限定されない。例えば、情報信号が音声信号である場合にも、この発明を同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
この発明は、第１の情報信号を第２の情報信号に変換する際に使用される推定式の係数データとして常に最適なものを得ることができ、第２の情報信号によって得られる出力の質の向上を図ることができるものであり、例えばＳＤ信号をＨＤ信号に変換する用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】第１の実施の形態としての画像信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】ＳＤ信号（５２５ｉ信号）とＨＤ信号（１０５０ｉ信号）の画素位置関係を示す図である。
【図３】予測タップのパターン例を示す図である。
【図４】比較タップのパターン例を示す図である。
【図５】ＨＤ信号の単位画素ブロック内の４画素の中心予測タップからの位相ずれを示す図である。
【図６】係数データ生成部の構成を示すブロック図である。
【図７】第２の実施の形態としての画像信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図８】ソフトウェアで実現するための画像信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図９】画像信号処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】係数データ生成処理の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１１】
１００，１００Ａ・・・画像信号処理装置、１０１・・・入力端子、１０２・・・予測タップ選択部、１０３・・・比較タップ選択部、１０４・・・教師画像メモリ、１０５・・・係数データ生成部、１０６・・・推定予測演算部、１０７・・・後処理部、１０８・・・出力端子、１１１・・・生徒画像生成部、１１２・・・予測タップ選択部、１１３・・・比較タップ選択部、１１４・・・類似度判定部、１１５・・・教師タップ選択部、１１６・・・正規方程式生成部、１１７・・・係数種データ算出部、１１８・・・係数データ算出部、５００・・・画像信号処理装置
【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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