(57)【要約】【課題】画像のエッジを補正する際に、広域フィルタと狭域フィルタの差分から変化の緩やかな低周波エッジを抽出し、その低周波エッジにのみ選択的にエッジ補正処理を行えるようにする。【解決手段】画像エッジ補正装置１０は、画像信号を輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃに分けて入力する信号入力部１１、入力された輝度信号Ｙに対して所定の周波数成分を抽出するための狭域フィルタ１７、狭域フィルタ１７よりも広い周波数成分を抽出するための広域フィルタ１６、狭域フィルタ１７と広域フィルタ１６により抽出された周波数成分の差分から低周波エッジ領域を抽出する低周波エッジ領域抽出部１８、前記低周波エッジ領域に対して補正信号を生成し、生成した補正信号を輝度信号Ｙに加算して輝度補正信号を生成する輝度補正部１９を備える。輝度補正部１９は、輝度信号Ｙから定まる範囲に基づいて、前記輝度補正信号に対してクランプ処理した後に出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像のエッジを補正する画像エッジ補正装置において、画像信号を輝度信号とクロマ信号に分けて入力する信号入力手段と、該入力された輝度信号に対して所定の周波数成分を抽出するための狭域フィルタと、該狭域フィルタよりも広い周波数成分を抽出するための広域フィルタと、前記狭域フィルタと広域フィルタにより抽出された周波数成分の差分から低周波エッジ領域を抽出する低周波エッジ領域抽出手段とを備えていることを特徴とする画像エッジ補正装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエッジ補正装置において、前記低周波エッジ領域に対して補正信号を生成し、該生成した補正信号を前記輝度信号に加算して輝度補正信号を生成する輝度補正手段を備えていることを特徴とする画像エッジ補正装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像エッジ補正装置において、前記輝度補正手段は、前記低周波エッジ領域を明領域と暗領域に分割し、該分割した明領域と暗領域それぞれに対してゲインを設定する手段を備えていることを特徴とする画像エッジ補正装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の画像エッジ補正装置において、前記輝度補正手段は、前記輝度信号から定まる範囲に基づいて、前記輝度補正信号に対してクランプ処理を行う手段を備えていることを特徴とする画像エッジ補正装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか１に記載の画像エッジ補正装置において、前記輝度補正手段により出力された前記輝度補正信号に対して所定の周波数成分を抽出するための第１の狭域フィルタと、該第１の狭域フィルタよりも広い周波数成分を抽出するための第１の広域フィルタと、前記第１の狭域フィルタと第１の広域フィルタにより抽出された周波数成分の差分から高周波エッジ領域を抽出する高周波エッジ領域抽出手段と、該抽出された高周波エッジ領域に対して補正信号を生成し、該生成した補正信号を前記輝度補正信号に加算してエッジ強調輝度補正信号を生成するエッジ強調輝度補正手段とを備えていることを特徴とする画像エッジ補正装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像エッジ補正装置において、前記エッジ強調輝度補正手段は、前記輝度補正信号から定まる範囲に基づいて、前記エッジ強調輝度補正信号に対してオーバーシュート及び／又はアンダーシュートを制御する手段を備えていることを特徴とする画像エッジ補正装置。
【請求項７】
画像のエッジを補正する画像エッジ補正装置において、画像信号を輝度信号とクロマ信号に分けて入力する信号入力手段と、該入力されたクロマ信号に対して所定の周波数成分を抽出するための狭域フィルタと、該狭域フィルタよりも広い周波数成分を抽出するための広域フィルタと、前記狭域フィルタと広域フィルタにより抽出された周波数成分の差分から低周波エッジ領域を抽出する低周波エッジ領域抽出手段とを備えていることを特徴とする画像エッジ補正装置。
【請求項８】
請求項７に記載のエッジ補正装置において、前記低周波エッジ領域に対して補正信号を生成し、該生成した補正信号を前記クロマ信号に加算してクロマ補正信号を生成するクロマ補正手段を備えていることを特徴とする画像エッジ補正装置。
【請求項９】
請求項８に記載の画像エッジ補正装置において、前記クロマ補正手段は、前記低周波エッジ領域を明領域と暗領域に分割し、該分割した明領域と暗領域それぞれに対してゲインを設定する手段を備えていることを特徴とする画像エッジ補正装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の画像エッジ補正装置において、前記クロマ補正手段は、前記クロマ信号から定まる範囲に基づいて、前記クロマ補正信号に対してクランプ処理を行う手段を備えていることを特徴とする画像エッジ補正装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１に記載の画像エッジ補正装置を備えた映像表示装置。
【請求項１２】
画像のエッジを補正する画像エッジ補正方法において、画像信号を輝度信号とクロマ信号に分けて入力する信号入力ステップと、該入力された輝度信号に対して所定の周波数成分を抽出するための狭域フィルタ及び該狭域フィルタよりも広い周波数成分を抽出するための広域フィルタにより抽出された周波数成分の差分から低周波エッジ領域を抽出する低周波エッジ領域抽出ステップとを有することを特徴とする画像エッジ補正方法。
【請求項１３】
前記低周波エッジ領域に対して補正信号を生成し、該生成した補正信号を前記輝度信号に加算して輝度補正信号を生成する輝度補正ステップを有することを特徴とする請求項１２に記載の画像エッジ補正方法。
【請求項１４】
前記輝度補正ステップは、前記低周波エッジ領域を明領域と暗領域に分割し、該分割した明領域と暗領域それぞれに対してゲインを設定するステップを有することを特徴とする請求項１３に記載の画像エッジ補正方法。
【請求項１５】
前記輝度補正ステップは、前記輝度信号から定まる範囲に基づいて、前記輝度補正信号に対してクランプ処理を行うステップを有することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の画像エッジ補正方法。
【請求項１６】
前記輝度補正ステップにて出力された前記輝度補正信号に対して所定の周波数成分を抽出するための第１の狭域フィルタ及び該第１の狭域フィルタよりも広い周波数成分を抽出するための第１の広域フィルタにより抽出された周波数成分の差分から高周波エッジ領域を抽出する高周波エッジ領域抽出ステップと、該抽出された高周波エッジ領域に対して補正信号を生成し、該生成した補正信号を前記輝度補正信号に加算してエッジ強調輝度補正信号を生成するエッジ強調輝度補正ステップとを有することを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１に記載の画像エッジ補正方法。
【請求項１７】
前記エッジ強調輝度補正ステップは、前記輝度補正信号から定まる範囲に基づいて、前記エッジ強調輝度補正信号に対してオーバーシュート及び／又はアンダーシュートを制御するステップを有することを特徴とする請求項１６に記載の画像エッジ補正方法。
【請求項１８】
画像のエッジを補正する画像エッジ補正方法において、画像信号を輝度信号とクロマ信号に分けて入力する信号入力ステップと、該入力されたクロマ信号に対して所定の周波数成分を抽出するための狭域フィルタ及び該狭域フィルタよりも広い周波数成分を抽出するための広域フィルタにより抽出された周波数成分の差分から低周波エッジ領域を抽出する低周波エッジ領域抽出ステップとを有することを特徴とする画像エッジ補正方法。
【請求項１９】
前記低周波エッジ領域に対して補正信号を生成し、該生成した補正信号を前記クロマ信号に加算してクロマ補正信号を生成するクロマ補正ステップを有することを特徴とする請求項１８に記載の画像エッジ補正方法。
【請求項２０】
前記クロマ補正ステップは、前記低周波エッジ領域を明領域と暗領域に分割し、該分割した明領域と暗領域それぞれに対してゲインを設定するステップを有することを特徴とする請求項１９に記載の画像エッジ補正方法。
【請求項２１】
前記クロマ補正ステップは、前記クロマ信号から定まる範囲に基づいて、前記クロマ補正信号に対してクランプ処理を行うステップを有することを特徴とする請求項１９又は２０に記載の画像エッジ補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像エッジ補正装置、映像表示装置、及び画像エッジ補正方法、より詳細には、テレビジョン装置やデジタルカメラ等のデジタル画像に対して画像のエッジ特性を改善するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビ信号に対して周波数帯域が制限されたり、画像の拡大／縮小処理（電子ズーム）によりエッジがぼかされることで画像の先鋭性を失うことがある。そこで、画像の先鋭性を取り戻すために、２つの補正処理を行う。１つは大きな低周波数エッジ（すなわち、変化の緩いエッジ）の特性を改善する処理で、このようなエッジは十分広いＴｒａｎｓｉｅｎｔ  Ａｒｅａ（過渡領域）を持ち、十分大きなコントラストのあるエッジである。この変化の緩いエッジに対する補正をＴＩ（Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ）処理という。さらに、このＴＩ処理を輝度信号に対して行う場合、ＬＴＩ（Ｌｕｍａ  Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ）処理といい、クロマ信号に対して行う場合、ＣＴＩ処理（Ｃｈｒｏｍａ  Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ）という。
【０００３】
もう１つの補正処理は、高周波数エッジ（すなわち、変化の急なエッジ、画像の細部を表すエッジ）を含めた全てのエッジ情報を強調する処理である。この補正をＥＥ（Ｅｄｇｅ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）処理という。通常、ＴＩ処理はＯｖｅｒ／Ｕｎｄｅｒｓｈｏｏｔを付けず、ＥＥ処理はＯｖｅｒ／Ｕｎｄｅｒｓｈｏｏｔを付ける。また、ＥＥ処理は２次微分を用いたＬａｐｌａｃｉａｎフィルタなどを用いて実現され、このＬａｐｌａｃｉａｎフィルタの出力は上記ＴＩ処理の結果に加算されて最終の補正結果として出力される。
【０００４】
一方、上記ＴＩ処理として、遅延手法により注目画素の近隣で画素の最大値と最小値を検出し、注目画素に対して２次微分の値が確実に正のときに最大値を出力し、その２次微分値が確実に負のときに最小値を出力する方法がある。この方法は変化の急なエッジ、すなわち画像の細部を表すエッジに対しても影響があるので、その処理結果は不自然な画像になってしまう。
【０００５】
上記問題点に対して、例えば特許文献１には、上記補正出力（最大値と最小値）を直接使用せずに原画像の値と重み付け平均して出力する方法が開示されている。重み付け係数にはＳＴ（Ｓｔｅｐ  Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）という信号を使う。ＳＴは１次微分に相当する信号を作って、その絶対値を正規化したものである。上記補正出力にＳＴを乗じ、原画像信号に（１−ＳＴ）を乗じ、これらを加算して出力する。
【特許文献１】米国特許第６０９４２０５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の発明は、重み付け平均によって変化の急なエッジ（画像細部）に対する補正をある程度抑えてＴＩ処理を実現するが、エッジの選択性がないため、変化の急なエッジに対する不要な補正処理自体をなくすことができない。従って、画像に不自然な補正効果が残ってしまう。
【０００７】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、画像のエッジを補正する際に、広域フィルタと狭域フィルタの差分から変化の緩やかな低周波エッジを抽出し、その低周波エッジにのみ選択的にＴＩ処理を行えるようにすること、
また、ＴＩ処理に対して速度変調機能（黒部分の強調機能）を付与できるようにすること、
また、ＴＩ処理に加えて、別の広域フィルタと狭域フィルタの差分から変化の急な高周波エッジを抽出し、その高周波エッジを含むエッジに対してＥＥ処理を行い、さらにオーバー／アンダーシュートを制御できるようにすること、
さらに、これらの画像エッジの補正処理を簡単なハードウェア構成で実現できるようにすること、を目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、第１の技術手段は、画像のエッジを補正する画像エッジ補正装置において、画像信号を輝度信号とクロマ信号に分けて入力する信号入力手段と、該入力された輝度信号に対して所定の周波数成分を抽出するための狭域フィルタと、該狭域フィルタよりも広い周波数成分を抽出するための広域フィルタと、前記狭域フィルタと広域フィルタにより抽出された周波数成分の差分から低周波エッジ領域を抽出する低周波エッジ領域抽出手段とを備えていることを特徴としたものである。
【０００９】
第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記低周波エッジ領域に対して補正信号を生成し、該生成した補正信号を前記輝度信号に加算して輝度補正信号を生成する輝度補正手段を備えていることを特徴としたものである。
【００１０】
第３の技術手段は、第２の技術手段において、前記輝度補正手段は、前記低周波エッジ領域を明領域と暗領域に分割し、該分割した明領域と暗領域それぞれに対してゲインを設定する手段を備えていることを特徴としたものである。
【００１１】
第４の技術手段は、第２又は第３の技術手段において、前記輝度補正手段は、前記輝度信号から定まる範囲に基づいて、前記輝度補正信号に対してクランプ処理を行う手段を備えていることを特徴としたものである。
【００１２】
第５の技術手段は、第２乃至第４のいずれか１の技術手段において、前記輝度補正手段により出力された前記輝度補正信号に対して所定の周波数成分を抽出するための第１の狭域フィルタと、該第１の狭域フィルタよりも広い周波数成分を抽出するための第１の広域フィルタと、前記第１の狭域フィルタと第１の広域フィルタにより抽出された周波数成分の差分から高周波エッジ領域を抽出する高周波エッジ領域抽出手段と、該抽出された高周波エッジ領域に対して補正信号を生成し、該生成した補正信号を前記輝度補正信号に加算してエッジ強調輝度補正信号を生成するエッジ強調輝度補正手段とを備えていることを特徴としたものである。
【００１３】
第６の技術手段は、第５の技術手段において、前記エッジ強調輝度補正手段は、前記輝度補正信号から定まる範囲に基づいて、前記エッジ強調輝度補正信号に対してオーバーシュート及び／又はアンダーシュートを制御する手段を備えていることを特徴としたものである。
【００１４】
第７の技術手段は、画像のエッジを補正する画像エッジ補正装置において、画像信号を輝度信号とクロマ信号に分けて入力する信号入力手段と、該入力されたクロマ信号に対して所定の周波数成分を抽出するための狭域フィルタと、該狭域フィルタよりも広い周波数成分を抽出するための広域フィルタと、前記狭域フィルタと広域フィルタにより抽出された周波数成分の差分から低周波エッジ領域を抽出する低周波エッジ領域抽出手段とを備えていることを特徴としたものである。
【００１５】
第８の技術手段は、第７の技術手段において、前記低周波エッジ領域に対して補正信号を生成し、該生成した補正信号を前記クロマ信号に加算してクロマ補正信号を生成するクロマ補正手段を備えていることを特徴としたものである。
【００１６】
第９の技術手段は、第８の技術手段において、前記クロマ補正手段は、前記低周波エッジ領域を明領域と暗領域に分割し、該分割した明領域と暗領域それぞれに対してゲインを設定する手段を備えていることを特徴としたものである。
【００１７】
第１０の技術手段は、第８又は第９の技術手段において、前記クロマ補正手段は、前記クロマ信号から定まる範囲に基づいて、前記クロマ補正信号に対してクランプ処理を行う手段を備えていることを特徴としたものである。
【００１８】
第１１の技術手段は、第１乃至第１０のいずれか１に記載の画像エッジ補正装置を備えた映像表示装置である。
【００１９】
第１２の技術手段は、画像のエッジを補正する画像エッジ補正方法において、画像信号を輝度信号とクロマ信号に分けて入力する信号入力ステップと、該入力された輝度信号に対して所定の周波数成分を抽出するための狭域フィルタ及び該狭域フィルタよりも広い周波数成分を抽出するための広域フィルタにより抽出された周波数成分の差分から低周波エッジ領域を抽出する低周波エッジ領域抽出ステップとを有することを特徴としたものである。
【００２０】
第１３の技術手段は、第１２の技術手段において、前記低周波エッジ領域に対して補正信号を生成し、該生成した補正信号を前記輝度信号に加算して輝度補正信号を生成する輝度補正ステップを有することを特徴としたものである。
【００２１】
第１４の技術手段は、第１３の技術手段において、前記輝度補正ステップは、前記低周波エッジ領域を明領域と暗領域に分割し、該分割した明領域と暗領域それぞれに対してゲインを設定するステップを有することを特徴としたものである。
【００２２】
第１５の技術手段は、第１３又は第１４の技術手段において、前記輝度補正ステップは、前記輝度信号から定まる範囲に基づいて、前記輝度補正信号に対してクランプ処理を行うステップを有することを特徴としたものである。
【００２３】
第１６の技術手段は、第１３乃至第１５のいずれか１の技術手段において、前記輝度補正ステップにて出力された前記輝度補正信号に対して所定の周波数成分を抽出するための第１の狭域フィルタ及び該第１の狭域フィルタよりも広い周波数成分を抽出するための第１の広域フィルタにより抽出された周波数成分の差分から高周波エッジ領域を抽出する高周波エッジ領域抽出ステップと、該抽出された高周波エッジ領域に対して補正信号を生成し、該生成した補正信号を前記輝度補正信号に加算してエッジ強調輝度補正信号を生成するエッジ強調輝度補正ステップとを有することを特徴としたものである。
【００２４】
第１７の技術手段は、第１６の技術手段において、前記エッジ強調輝度補正ステップは、前記輝度補正信号から定まる範囲に基づいて、前記エッジ強調輝度補正信号に対してオーバーシュート及び／又はアンダーシュートを制御するステップを有することを特徴としたものである。
【００２５】
第１８の技術手段は、画像のエッジを補正する画像エッジ補正方法において、画像信号を輝度信号とクロマ信号に分けて入力する信号入力ステップと、該入力されたクロマ信号に対して所定の周波数成分を抽出するための狭域フィルタ及び該狭域フィルタよりも広い周波数成分を抽出するための広域フィルタにより抽出された周波数成分の差分から低周波エッジ領域を抽出する低周波エッジ領域抽出ステップとを有することを特徴としたものである。
【００２６】
第１９の技術手段は、第１８の技術手段において、前記低周波エッジ領域に対して補正信号を生成し、該生成した補正信号を前記クロマ信号に加算してクロマ補正信号を生成するクロマ補正ステップを有することを特徴としたものである。
【００２７】
第２０の技術手段は、第１９の技術手段において、前記クロマ補正ステップは、前記低周波エッジ領域を明領域と暗領域に分割し、該分割した明領域と暗領域それぞれに対してゲインを設定するステップを有することを特徴としたものである。
【００２８】
第２１の技術手段は、第１９又は第２０の技術手段において、前記クロマ補正ステップは、前記クロマ信号から定まる範囲に基づいて、前記クロマ補正信号に対してクランプ処理を行うステップを有することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００２９】
画像のエッジを補正する際に、広域フィルタと狭域フィルタの差分から変化の緩やかな低周波エッジを抽出し、その低周波エッジにのみ選択的にＴＩ処理を行うことができるため、より自然な補正効果を得ることができる。また、画像エッジの補正を汎用フィルタの組み合わせによる簡単な構成で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態である画像エッジ補正装置の構成例を示すブロック図で、図中、１０は画像エッジ補正装置で、該画像エッジ補正装置１０は、大きく分けてＣＴＩ（Ｃｈｒｏｍａ  Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ）処理部１，ＬＴＩ（Ｌｕｍａ  Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ）処理部２，ＥＥ（Ｅｄｇｅ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）処理部３、及び信号入力部１１から構成され、ＣＴＩ処理部１は、広域フィルタ１２，狭域フィルタ１３，低周波エッジ領域抽出部１４，クロマ補正部１５からなり、ＬＴＩ処理部２は、広域フィルタ１６，狭域フィルタ１７，低周波エッジ領域抽出部１８，輝度補正部１９からなり、ＥＥ処理部３は、広域フィルタ２０，狭域フィルタ２１，高周波エッジ領域抽出部２２，エッジ強調輝度補正部２３からなる。
【００３１】
尚、本発明の実施形態は、画像エッジ補正装置１０に限らず、画像エッジ補正装置１０を備えた映像表示装置（例えば、ＣＲＴやＬＣＤ、プラズマディスプレイなど）の形態としてもよい。
【００３２】
図１において、信号入力部１１は、画像信号をクロマ信号Ｃと輝度信号Ｙに分けて、クロマ信号ＣをＣＴＩ処理部１に、輝度信号ＹをＬＴＩ処理部２に入力する。ＣＴＩ処理部１は、入力されたクロマ信号Ｃから低周波エッジ領域（すなわち、変化の緩やかなエッジ）を抽出し、その低周波エッジ領域に対して補正信号を生成し、生成した補正信号をクロマ信号Ｃに加算してクロマ補正信号を生成する。ＬＴＩ処理部２は、入力された輝度信号Ｙから低周波エッジ領域を抽出し、その低周波エッジ領域に対して補正信号を生成し、生成した補正信号を輝度信号Ｙに加算して輝度補正信号を生成する。
【００３３】
さらに、本実施形態では、ＬＴＩ処理部２から出力される輝度補正信号はＥＥ処理部３へ入力される。ＥＥ処理部３では入力された輝度補正信号から高周波エッジ領域（すなわち、変化の急なエッジ）を抽出し、その高周波エッジ領域に対して補正信号を生成し、生成した補正信号を前記輝度補正信号に加算してエッジ強調輝度補正信号を生成する。尚、ＣＴＩ処理部１から出力されるクロマ補正信号をＥＥ処理部３へ入力するようにしてもよいが、一般的にクロマ信号の帯域幅は輝度信号に比較してかなり狭く、元の画像信号の周波数特性によってはあまり効果がない場合がある。従って、画像信号の周波数特性に応じてＣＴＩ処理部１，ＬＴＩ処理部２，ＥＥ処理部３を適切に組み合わせて構成すればよい。
【００３４】
ここで、ＣＴＩ処理部１，ＬＴＩ処理部２，ＥＥ処理部３を構成する各部について以下に詳細に説明する。
ＣＴＩ処理部１において、信号入力部１１から入力されたクロマ信号Ｃに対して、低周波エッジ領域抽出部１４は、広域フィルタ１２と狭域フィルタ１３により抽出された周波数成分の差分から低周波エッジ領域を抽出する。クロマ補正部１５は、抽出された低周波エッジ領域に対して補正信号を生成し、生成した補正信号を上記クロマ信号Ｃに加算してクロマ補正信号を生成する。
【００３５】
ＬＴＩ処理部２において、信号入力部１１から入力された輝度信号Ｙに対して、低周波エッジ領域抽出部１８は、広域フィルタ１６と狭域フィルタ１７により抽出された周波数成分の差分から低周波エッジ領域を抽出する。輝度補正部１９は、抽出された低周波エッジ領域に対して補正信号を生成し、生成した補正信号を上記輝度信号Ｙに加算して輝度補正信号を生成する。
【００３６】
さらに、ＥＥ処理部３において、ＬＴＩ処理部２から入力された輝度補正信号に対して、高周波エッジ領域抽出部２２は、広域フィルタ２０と狭域フィルタ２１により抽出された周波数成分の差分から高周波エッジ領域を抽出する。エッジ強調輝度補正部２３は、抽出された高周波エッジ領域に対して補正信号を生成し、生成した補正信号を上記輝度補正信号に加算してエッジ強調輝度補正信号を生成する。
【００３７】
上記ＣＴＩ処理部１，ＬＴＩ処理部２，ＥＥ処理部３において、低周波エッジ領域あるいは高周波エッジ領域の抽出には、広域フィルタと狭域フィルタの組み合わせを用いる。この広域フィルタ１２，１６，２０、狭域フィルタ１３，１７，２１は、例えばＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタで構成され、ローパス、ハイパスのどちらを用いても構わない。
【００３８】
図２は、フィルタ周波数特性の一例を示す図で、図中、縦軸に振幅｜Ｇ｜、横軸に周波数ｆを示す。本例では広域フィルタ及び狭域フィルタにローパスフィルタを適用した場合を代表例として説明する。
図２（Ａ）において、Ｈ１は画像信号の周波数特性、Ｈ２は広域フィルタの周波数特性、Ｈ３は狭域フィルタの周波数特性、ｆ１は画像信号のカットオフ周波数、ｆ２は広域フィルタのカットオフ周波数、ｆ３は狭域フィルタのカットオフ周波数を示す。この周波数特性Ｈ１は、テレビジョン画面における解像度とは異なる。例えば、ＮＴＳＣ方式の水平方向のテレビ輝度信号には２２１サイクルまでの周波数成分が含まれている。サンプリング定理によれば、この２２１サイクルの信号を表示するためには、最低４４２（２２１×２）の解像度を有する画面（パネル）が必要となる。しかしながら、画面上の解像度が上がっても画像信号の周波数自体は変わらない。従って、画像信号の周波数特性Ｈ１とそのカットオフ周波数ｆ１は入力信号に基づいて決定されることになる。
【００３９】
広域フィルタ及び狭域フィルタのカットオフ周波数ｆ２，ｆ３は、画像信号の周波数特性Ｈ１を見極めた上で、ＬＴＩ処理，ＣＴＩ処理，ＥＥ処理に応じて適切に設定される。
ＬＴＩ処理を実現する場合、低周波エッジのみを選択的に抽出できるように広域フィルタ及び狭域フィルタのカットオフ周波数を設定しておく。この場合、カットオフ周波数ｆ２をカットオフ周波数ｆ１よりもかなり小さく設定しておく必要があり、カットオフ周波数ｆ３には抽出したいエッジの最低周波数を設定しておく。
【００４０】
また、ＥＥ処理を実現する場合、高周波エッジを含む領域を抽出できるように広域フィルタ及び狭域フィルタのカットオフ周波数を設定しておく。この場合、カットオフ周波数ｆ２はカットオフ周波数ｆ１と同じあるいはそれ以下に設定し、カットオフ周波数ｆ３には強調したいエッジの最低周波数を設定しておく。このＥＥ処理では、高周波エッジ（画像細部のエッジ）を強調するだけでなく、ＬＴＩ処理で改善されたエッジに対しても強調処理を行うことができるように、カットオフ周波数を設定する。
【００４１】
また、ＣＴＩ処理を実現する場合、低周波エッジのみを抽出できるように広域フィルタ及び狭域フィルタのカットオフ周波数を設定しておく。テレビジョン信号の場合、クロマ信号の帯域幅は輝度信号よりかなり狭い。輝度信号と同様に画像信号の周波数特性Ｈ１を見極めた上で、上記ＥＥ処理と同様に広域フィルタ及び狭域フィルタを設定する。すなわち、カットオフ周波数ｆ２はカットオフ周波数ｆ１以下に設定し、カットオフ周波数ｆ３には抽出したいエッジの最低周波数を設定しておく。
【００４２】
図２（Ｂ）において、Ｈ４は広域フィルタの周波数特性Ｈ２と狭域フィルタの周波数特性Ｈ３により実現される周波数特性を示す。広域フィルタ，狭域フィルタが１次元フィルタであれば、その効果は１次元の周波数特性Ｈ４で表すことができる。この際、周波数特性Ｈ４のフィルタ係数は、周波数特性Ｈ２のフィルタ係数と、周波数特性Ｈ３のフィルタ係数の差から求められる。
【００４３】
しかしながら、広域フィルタ，狭域フィルタが共に２次元フィルタの場合、周数数特性Ｈ４のフィルタ係数は上記のように差で表すことができない。この場合、画像信号に対して、周波数特性Ｈ２を乗じた結果と周波数特性Ｈ３を乗じた結果の差を求め、その差を周数数特性Ｈ４の結果として出力するようにする。
【００４４】
本発明によると、画像のエッジを補正する際に、広域フィルタと狭域フィルタの差分から変化の緩やかな低周波エッジを抽出し、この低周波エッジにのみ選択的にＴＩ処理を行うことができるため、より自然な補正効果を得ることができる。さらに、これらの画像エッジの補正処理を単なるＦＩＲフィルタの組み合わせで実現することができるため、ハードウェアの構成が簡単となる。
【００４５】
図３は、本発明の他の実施形態に係るクロマ補正部１５及び輝度補正部１９の詳細構成例を示すブロック図である。
図３（Ａ）はクロマ補正部１５の詳細構成例を示すブロック図で、クロマ補正部１５はゲイン設定手段１５ａ，クランプ手段１５ｂを備えている。図３（Ｂ）は輝度補正部１９の詳細構成例を示すブロック図で、輝度補正部１９はゲイン設定手段１９ａ，クランプ手段１９ｂを備えている。図３（Ａ）に示すクロマ補正部１５と、図３（Ｂ）に示す輝度補正部１９は、処理対象とする入力信号が異なるだけで基本的に同様な処理を行うため、輝度補正部１９を代表例として以下に説明する。
【００４６】
図３（Ｂ）において、ゲイン設定手段１９ａは、低周波エッジ領域抽出部１８によって抽出された低周波エッジ領域を明領域と暗領域に分割し、分割した明領域と暗領域それぞれに対してゲインを設定する（詳細は図５参照）。これにより、暗領域のゲインを大きく設定して黒部分を強調することができる。また、クランプ手段１９ｂは、輝度信号Ｙから定まる範囲に基づいて、輝度補正信号に対してクランプ処理を行う。これにより、オーバーシュート／アンダーシュートをなくすことができる。このように、輝度補正部１９は、ゲイン設定手段１９ａ及びクランプ手段１９ｂを付加することで、ＬＴＩ処理において輝度信号Ｙに対する速度変調特性（黒部分の強調）を付与することができる。
【００４７】
クランプ手段１９ｂは、予め指定した領域(例えば、５×５のマスク)における輝度信号Ｙからその最大値ｍａｘ及び最小値ｍｉｎを求めた後、ＬＴＩ処理した輝度補正信号に対して、求めた最大値ｍａｘ及び最小値ｍｉｎを用いてクランプ処理を行う。最大値ｍａｘより大きければ、最大値ｍａｘを出力し、最小値ｍｉｎより小さければ、最小値ｍｉｎを出力する。それ以外の値はそのまま出力する。このクランプ処理した結果は入力画像信号の輝度補正信号として出力される。
【００４８】
尚、図３（Ａ）に示すクロマ補正部１５は、ゲイン設定手段１５ａ及びクランプ手段１５ｂを付加することで、クロマ信号Ｃに対して上記と同様の処理を行うことができ、これにより、ＣＴＩ処理においてクロマ信号Ｃに対するエッジ特性を改善することができる。この際、クロマ補正部１５は、ゲイン設定手段１５ａを含まない構成としてもよい。
【００４９】
本発明によると、明領域と暗領域に分けてゲイン設定を行い、さらにクランプ処理を行うことで黒部分を強調することができるため、ＬＴＩ処理に対して速度変調機能を付与することができると共に、さらに、ＣＴＩ処理に対してエッジ特性を改善することができる。
【００５０】
図４は、エッジ強調輝度補正部２３の詳細構成例を示すブロック図で、エッジ強調輝度補正部２３はオーバー／アンダーシュート制御手段２３ａを備えている。
オーバー／アンダーシュート制御手段２３ａは、輝度補正部１９から入力される輝度補正信号から定まる範囲に基づいて、エッジ強調輝度補正信号に対してオーバーシュート及び／又はアンダーシュートを制御する。
【００５１】
すなわち、ＬＴＩ処理の結果（輝度補正信号）に対して、予め指定した領域(例えば、５×５のマスク)における輝度補正信号からその最大値ｍａｘ及び最小値ｍｉｎを求める。次に、オーバー／アンダーシュートの範囲（最小値ＭＩＮ〜最大値ＭＡＸ）を予め指定した割合（パーセンテージ）：ｐを用いて以下のように計算する。
ＭＡＸ＝ｍａｘ＋ｐ（ｍａｘ−ｍｉｎ）・・・式（１）
ＭＩＮ＝ｍｉｎ−ｐ（ｍａｘ−ｍｉｎ）・・・式（２）
但し、ｍａｘ：輝度補正信号の最大値、ｍｉｎ：輝度補正信号の最小値、ｐ：所定の割合
【００５２】
上記式（１）及び式（２）から計算した最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮを信号フォーマットで定義した最大値及び最小値でクランプする。その後、エッジ強調輝度補正信号に対して、求めた最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮを用いてクランプ処理を行う。最大値ＭＡＸより大きければ、最大値ＭＡＸを出力し、最小値ＭＩＮより小さければ、最小値ＭＩＮを出力する。それ以外の値はそのまま出力する。このクランプ処理した結果は入力画像信号のエッジ強調輝度補正信号として出力される。
【００５３】
本発明によると、ＬＴＩ処理後に、別の広域フィルタと狭域フィルタの差分から変化の急な高周波エッジを抽出し、この高周波エッジに対してＥＥ処理を行い、さらに、その処理結果に対してオーバー／アンダーシュートを制御することができるため、より効果的なエッジ補正を行うことができる。
【００５４】
図５は、ゲイン設定手段１９ａによる処理の一例を説明するための図である。
図５（Ａ）は原画像輝度信号Ｙを示し、図５（Ｂ）は原画像輝度信号Ｙを広域フィルタ１６及び狭域フィルタ１７に入力してその差分から生成された補正信号Ｙｃを示し、図５（Ｃ）は原画像輝度信号Ｙと補正信号Ｙｃに基づいて算出された輝度補正信号Ｙｓを示す。ゲイン設定手段１９ａは、低周波エッジ領域抽出部１８によって抽出された低周波エッジ領域を明領域と暗領域に分割し、分割した明領域と暗領域それぞれに対してゲインを設定する。ここではエッジ中心（図中、点線で示す）で明領域と暗領域に分割している。
後述の式（３）において、補正信号Ｙｃに乗じるｋｉ（ｋｉ＞０）は、暗領域（あるいは明領域）の強調強度を表す係数で、暗領域係数ｋｉをｋｄ、明領域係数ｋｉをｋｌとする。エッジ補正時に、このｋｄを使うか、ｋｌを使うかは予めわからない。本例では図５（Ｂ）に示す補正信号Ｙｃの符号を見て、画素毎にｋｄかｋｌを決定する。すなわち、Ｙｃ＜０の時はｋｄを、Ｙｃ＞０の時はｋｌを使って補正を行う。
【００５５】
本発明の画像エッジ補正方法では、入力画像信号（輝度信号Ｙあるいはクロマ信号Ｃ）に補正信号を加算することで輝度補正信号あるいはクロマ補正信号を求める。例えば、輝度補正信号Ｙｓの場合、以下の式（３）により算出される。
Ｙｓ＝Ｙ＋ｋｉ×Ｙｃ・・・式（３）
但し、Ｙｓ：輝度補正信号、Ｙ：入力輝度信号、ｋｉ（０＜ｋｉ）：暗領域（あるいは明領域）の強調強度を表す係数、Ｙｃ：低周波エッジ領域に対する補正信号
【００５６】
上記式（３）から明らかなように、本発明では、原画像信号をベースにしてエッジ補正を行うため、複雑且つ大量の論理演算等を必要とせず、簡単な装置構成で効果的な画像エッジ補正を実現することができる。
【００５７】
図６は、本発明が適用される画像エッジ補正方法の一例を説明するためのフロー図である。本例は、クロマ信号Ｃに対するＣＴＩ処理の流れを図１に示した画像エッジ補正装置１０に基づいて説明するものとする。
まず、画像エッジ補正装置１０は、信号入力部１１からクロマ信号Ｃを入力し（ステップＳ１）、入力されたクロマ信号Ｃに対してＣＴＩ補正を行うかどうか判断し（ステップＳ２）、ＣＴＩ補正を行う場合（ＹＥＳの場合）、クロマ信号Ｃを広域フィルタ１２と狭域フィルタ１３に入力する。低周波エッジ領域抽出部１４は、広域フィルタ１２と狭域フィルタ１３の差分を求め（ステップＳ３）、その差分から低周波エッジ領域を抽出する（ステップＳ４）。
【００５８】
次に、クロマ補正部１５は、抽出された低周波エッジ領域に対してＣＴＩ補正処理を行う。すなわち、低周波エッジ領域に対して補正信号を生成し、生成した補正信号をクロマ信号Ｃに加算してクロマ補正信号を生成し、さらに、そのクロマ補正信号に対してクランプ処理を行う（ステップＳ５）。最後に、クロマ補正部１５は、クランプ処理したクロマ補正信号を出力する(ステップＳ６)。また、上記ステップＳ２において、ＣＴＩ補正を行わない場合（ＮＯの場合）、クロマ信号Ｃをそのまま出力する(ステップＳ７)。
【００５９】
図７は、本発明が適用される画像エッジ補正方法の他の例を説明するためのフロー図である。本例は、輝度信号Ｙに対するＬＴＩ処理の流れを図１に示した画像エッジ補正装置１０に基づいて説明するものとする。
まず、画像エッジ補正装置１０は、信号入力部１１から輝度信号Ｙを入力し（ステップＳ１１）、入力された輝度信号Ｙに対してＬＴＩ補正を行うかどうか判断し（ステップＳ１２）、ＬＴＩ補正を行う場合（ＹＥＳの場合）、輝度信号Ｙを広域フィルタ１６と狭域フィルタ１７に入力する。低周波エッジ領域抽出部１８は、広域フィルタ１６と狭域フィルタ１７の差分を求め（ステップＳ１３）、その差分から低周波エッジ領域を抽出する（ステップＳ１４）。
【００６０】
次に、輝度補正部１９は、抽出された低周波エッジ領域に対してＬＴＩ補正処理を行う。すなわち、低周波エッジ領域に対して補正信号を生成し、生成した補正信号を輝度信号Ｙに加算して輝度補正信号を生成し、さらに、その輝度補正信号に対してクランプ処理を行う（ステップＳ１５）。輝度補正部１９は、クランプ処理した輝度補正信号をＥＥ処理部３に出力する(ステップＳ１６)。また、上記ステップＳ１２において、ＬＴＩ補正を行わない場合（ＮＯの場合）、輝度信号ＹをそのままＥＥ処理部３に出力する(ステップＳ１７)。
【００６１】
次に、ＥＥ処理部３において、上記ステップＳ１６で出力された輝度補正信号あるいは上記ステップＳ１７で出力された輝度信号Ｙを広域フィルタ２０と狭域フィルタ２１に入力する。高周波エッジ領域抽出部２２は、広域フィルタ２０と狭域フィルタ２１の差分を求め（ステップＳ１８）、その差分から高周波エッジ領域を抽出する（ステップＳ１９）。
【００６２】
次に、エッジ強調輝度補正部２３は、抽出された高周波エッジ領域に対してＥＥ補正処理を行う。すなわち、高周波エッジ領域に対して補正信号を生成し、生成した補正信号を輝度補正信号あるいは輝度信号Ｙに加算してエッジ強調輝度補正信号を生成し、さらに、そのエッジ強調輝度補正信号に対してオーバー／アンダーシュート制御処理を行う（ステップＳ２０）。最後に、エッジ強調輝度補正部２３は、オーバー／アンダーシュート制御処理を行ったエッジ強調輝度補正信号を出力する(ステップＳ２１)。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態である画像エッジ補正装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】フィルタ周波数特性の一例を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係るクロマ補正部及び輝度補正部の詳細構成例を示すブロック図である。
【図４】エッジ強調輝度補正部の詳細構成例を示すブロック図である。
【図５】ゲイン設定手段による処理の一例を説明するための図である。
【図６】本発明が適用される画像エッジ補正方法の一例を説明するためのフロー図である。
【図７】本発明が適用される画像エッジ補正方法の他の例を説明するためのフロー図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０…画像エッジ補正装置、１１…信号入力部、１２，１６，２０…広域フィルタ、１３，１７，２１…狭域フィルタ、１４，１８…低周波エッジ領域抽出部、１５…クロマ補正部、１５ａ，１９ａ…ゲイン設定手段、１５ｂ，１９ｂ…クランプ手段、１９…輝度補正部、２２…高周波エッジ領域抽出部、２３…エッジ強調輝度補正部、２３ａ…オーバー／アンダーシュート制御手段。
【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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