(57)【要約】本発明は、第１解像度を有する第１画像を第１解像度と異なる第２解像度を有する第２画像に変換するための画像変換ユニット（２００）に関する。画像変換ユニット（２００）は、第１画像の画素群の画素値に基づいて第１フィルタ係数を決定するための係数決定手段（１０６）と、所定のフィルタ係数を有する第１フィルタ係数を結合して最終的なフィルタ係数にするための結合手段（２０４乃至２１０）と、第１フィルタ係数と第１画像の画素値の第１の一とに基づいて第２画像の第２画素値を演算するための適応フィルタリング手段（１０４）とを有する。
2006522977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１解像度を有する第１画像を該第１解像度と異なる第２解像度を有する第２画像に変換するための画像変換ユニットであって：
前記第１画像の画素群の画素値に基づいて第１フィルタ係数を決定するための係数決定手段；及び
前記第１フィルタ係数と前記第１画像の前記画素値の第１の一とに基づいて前記第２画像の第２画素値を演算するための適応フィルタリング手段；
を有する画像変換ユニットであり、
前記第１フィルタ係数の前記決定を制御するための制御手段を有する；
ことを特徴とする画像変換ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の画像変換ユニットであって、所定のフィルタ係数と前記画素群の前記画素値に基づく第２フィルタ係数を結合することにより前記第１フィルタ係数を演算するように備えられ、前記結合は前記制御手段により制御される、ことを特徴とする画像変換ユニット。
【請求項３】
請求項２に記載の画像変換ユニットであって：
前記第２フィルタ係数と前記所定のフィルタ係数との差を演算するための第１演算手段；
前記差を利得係数と乗算することにより重み付け差分を演算するための第２演算手段；及び
前記重み付け差分に基づいて前記第１フィルタ係数を演算するための第３演算手段；
を有する、ことを特徴とする画像変換ユニット。
【請求項４】
請求項３に記載の画像変換ユニットであって、第３演算手段は、前記所定のフィルタ係数に前記重み付け差分を加算することにより前記第１フィルタ係数を演算するように備えられている、ことを特徴とする画像変換ユニット。
【請求項５】
請求項３に記載の画像変換ユニットであって、第３演算手段は、前記第２フィルタ係数に前記重み付け差分を加算することにより前記第１フィルタ係数を演算するように備えられている、ことを特徴とする画像変換ユニット。
【請求項６】
請求項１に記載の画像変換ユニットであって、前記係数決定手段は、前記画素群の前記画素値から得られるデータを前記第２フィルタ係数に変換するために所定のルックアップテーブルを有し、該所定のルックアップテーブルはトレーニングプロセスにより得られる、ことを特徴とする画像変換ユニット。
【請求項７】
請求項１に記載の画像変換ユニットであって、前記係数決定手段は最適化アルゴリズムにより前記差イ２フィルタ係数を演算するように備えられている、ことを特徴とする画像変換ユニット。
【請求項８】
請求項１に記載の画像変換ユニットであって、前記第１画像の前記画素値の第１の一の隣接において求められる最小画素値と最大画素値との間に前記第２画素値を限定するようにクリッピングユニットを有する、ことを特徴とする画像変換ユニット。
【請求項９】
第１画像に対応する信号を受信するための受信手段；及び
第１画像を第２画像に変換するための画像変換ユニットであって、請求項１に記載された画像変換ユニットである、画像変換ユニット；
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の画像処理装置であって、前記第２画像を表示するための表示装置を更に有する、ことを特徴とする画像変換装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の画像処理装置であって、テレビジョンである、ことを特徴とする画像変換装置。
【請求項１２】
第１解像度を有する第１画像を該第１解像度と異なる第２解像度を有する第２画像に変換するための方法であって：
前記第１画像の画素群の画素値に基づいて第１フィルタ係数を決定する段階；及び
前記第１フィルタ係数と前記第１画像の前記画素値の第１の一とに基づいて前記第２画像の第２画素値を演算する段階；
を有する方法であり、
前記第１フィルタ係数の前記決定を制御する；
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
コンピュータ構成によりローディングされるコンピュータプログラムであって、第１解像度を有する第１画像を該第１解像度と異なる第２解像度を有する第２画像に変換するための命令を有するコンピュータプログラムであり、前記コンピュータ構成は処理手段とメモリとを有し、前記コンピュータプログラムは、ローディングされた後に次の段階であって：
前記第１画像の画素群の画素値に基づいて第１フィルタ係数を決定する段階；
前記第１フィルタ係数と前記第１画像の前記画素値の第１の一とに基づいて前記第２画像の第２画素値を演算する段階；及び
前記第１係数の前記決定を制御する段階；
を実行する能力を有する前記処理手段を備えていることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１解像度を有する第１画像を第１解像度より高い第２解像度を有する第２画像に変換するための画像変換ユニットであって：
第１画像の画素群の画素値に基づいて第１フィルタ係数を決定するための係数決定手段；及び
第１画像の画素値の第１の一と第１フィルタ係数とに基づいて第２画像の第２画素値を演算するための適応フィルタリング手段；
を有する画像変換ユニットに関する。
【０００２】
本発明は、画像処理装置であって：
第１画像に対応する信号を受信するための受信手段；及び
上記のような、第１画像を第２画像に変換するための画像変換ユニット；
を有する、画像処理装置に更に関する。
【０００３】
本発明は、第１解像度を有する第１画像を第１解像度と異なる第２解像度を有する第２画像に変換するための方法であって：
第１画像の画素群の画素値に基づいて第１フィルタ係数を決定する段階；及び
第１画像の画素値の第１の一と第１フィルタ係数とに基づいて第２画像の第２画素値を演算する段階；
を有する方法に更に関する。
【０００４】
本発明は、更に、第１解像度を有する第１画像を第１解像度と異なる第２解像度を有する第２画像に変換するための命令を有するコンピュータ構成によりロードされるコンピュータプログラムプロダクトに更に関する。
【背景技術】
【０００５】
ＨＤＴＶの出現は、高解像度（ＨＤ）テレビジョン（ＴＶ）ディスプレイにおいて標準解像度（ＳＤ）映像素材を視聴することができる空間アップコンバージョン技術の必要性を強調するものである。従来の技術には、例えば、双線形補間のような線形補間方法及び多相補間ローパスフィルタを用いる方法がある。前者は、低品質のためにテレビジョンのアプリケーションにおいて一般的ではないが、後者は市販されているＩＣにおいて利用可能である。それらの線形の方法を用いると、フレームにおける画素数は増加するが、画像について認識されるシャープネスは向上しない。換言すれば、表示能力を十分に引き出すことができない。
【０００６】
従来の線形技術に加えて、多くの非線形アルゴリズムはこのようなアップコンバージョンを達成するために提供されてきた。それらの技術を、ときどき、コンテンツに基づく、コンテンツ適応又はエッジ依存性空間アップコンバージョンという。多くのそれらのアップコンバージョン技術は、概括文献“Ｔｏｗａｒｄｓ  ａｎ  ｏｖｅｒｖｉｅｗ  ｏｆ  ｓｐａｔｉａｌ  ｕｐ−ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ”，Ｍｅｎｇ  Ｚｈａｏ  ｅｔ  ａｌ．，ｔｈｅ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＩＳＣＥ  ２００２，Ｅｒｆｕｒｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ，２３−２６  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２００２に記載されている。
【０００７】
その文献に記載されているコンテンツ適応画像アップコンバージョンは、サンプリングに基づく線形アップコンバージョン方法に比べて、非常に改善されたシャープネスの印象を与えることが判明している。しかしながら、それらの方法の短所は、それらが主観的知覚において必ずしも最適ではなく、それらの性能についてのこの特徴に関してどのように改善するかに関する手掛かりを伴っていないことである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、主観的知覚において最適である画像を提供するように備えられている、冒頭の段落で説明している種類の画像変換ユニットを提供することである。
【０００９】
このような本発明の目的は、画像変換ユニットが第１フィルタ係数の決定を制御する制御手段を有することで達成される。係数決定手段にインタフェースを与えることにより、適応フィルタリングは外部から制御されることができ、それ故、そのフィルタリングは実際の画像コンテンツにのみ依存することはないが又、付加制御データに依存する。この制御データは、第２画像又は第２画像から得られる画像をみているユーザにより、直接、与えられることが可能である。好適には、制御データは、それぞれの所定の好みに対応する制御データの集合からの選択により与えられる。代替として、変換は、画像のメタデータであって、例えば、画像の種類又はジャンルに基づいて制御される。例えば、シャープネス改善量は、サッカーの試合を表示する画像の場合に比べて漫画を表示する画像の場合に、より大きい。
【００１０】
本発明に従った画像変換の実施形態は、画素群の画素値に基づく第２フィルタ係数を所定のフィルタ係数と結合させることにより第１フィルタ係数を演算するように備えられ、それらの結合は制御手段により制御されることを特徴とする。それは、第１フィルタ係数が２つの成分であって、第２フィルタ係数及び所定のフィルタ係数に基づいていることを意味する。換言すれば、第１フィルタ係数は、実際の画像コンテンツ及び固定値それぞれに基づいている。それらの成分間の比は、フィルタリング及び、例えば、シャープネスの改善を決定する。
【００１１】
それらの２つの成分の結合又は混合を達成するために、好適には、本発明に従った画像変換ユニットは：
−  第１フィルタ係数と所定のフィルタ係数との間の差分を演算するための第１演算手段と；
−  その差を利得係数と乗算することにより重み付け差分を演算するための第２演算手段と；
−  その重み付け差分に基づいて、第１フィルタ係数を演算するための第３演算手段と；
を有する。
第３演算手段は、所定のフィルタ係数に重み付け差分を加算することにより第１フィルタ係数を演算するように備えられ、又は、代替として、第３演算手段は、第２フィルタ係数に重み付け差分を加算することにより第１フィルタ係数を演算するように備えられる。
【００１２】
本発明に従った画像変換ユニットの実施形態においては、係数決定手段は、第２フィルタ係数に画素群の画素値から得られたデータを変換するための所定のルックアップテーブルを有し、所定のルックアップテーブル（ＬＵＴ）はトレーニングプロセスにより得られる。この実施形態の有利点は、第２フィルタ係数の決定が必要とする演算資源の利用は比較的少ないことである。アップコンバージョンユニットの場合にフィルタ係数を決定するためにＬＵＴを適用する方法については上記の参照文献において開示されている。
【００１３】
本発明に従った画像変換ユニットの実施形態においては、最適化アルゴリズムにより第２フィルタ係数を演算するために、係数演算手段が備えられている。好適には、最適化アルゴリズムは最小二乗法（ＬＭＳ）アルゴリズムである。ＬＭＳアルゴリズムは比較的単純且つロバストである。アップコンバージョンユニットの場合にフィルタ係数を決定するための最適化アルゴリズムを適用する方法については、上記の参照文献において開示されている。
【００１４】
本発明に従った画像変換ユニットの実施形態においては、画像変換ユニットは、第１画像の画素値の第１の一の隣接において求められる最小画素値と最大画素値との間に第２画素値を限定するためにクリッピングユニットを有する。特に上記の強調の場合における変換はオーバーシュートに繋がり得る。知覚的には、これはシャープネスの印象の改善に繋がるが、それらのオーバーシュートが強過ぎないように注意を払う必要がある。それ故、“強調された出力信号”は、空間的隣接において見出される最小画素値と最大画素値との間で（ソフト）クリッピングされる。ここでは、種々の選択肢が存在する。それらの最小値及び最大値を、入力画像、即ち、第１画像から、又は、出力画像、即ち、第２画像から得ることができる。
【００１５】
本発明の他の目的は、主観的知覚において最適である画像を与えるように備えられている、冒頭の段落で説明した種類の画像処理装置を提供することである。
【００１６】
このような本発明の目的は、画像変換ユニットが係数決定手段を制御する制御手段を更に有することにおいて達成される。画像処理装置は、第２画像を表示するための表示装置を任意に有する。画像処理装置は、例えば、テレビジョン、セットトップボックス、衛星チューナ、ＶＣＲ（ビデオカセットレコーダ）プレーヤ又はＤＶＤ（Ｄｅｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）プレーヤであることが可能である。
【００１７】
本発明の他の目的は、主観的知覚において最適である画像を与える、冒頭の段落で説明した種類の方法を提供することである。
【００１８】
このような本発明の目的は、その方法が第１フィルタ係数の決定の制御を更に有することにおいて達成される。
【００１９】
本発明の他の目的は、主観的知覚において最適である画像を与える、冒頭の段落で説明した種類のコンピュータプログラムプロダクトを提供することである。
【００２０】
このような本発明の目的は、コンピュータプログラムプロダクトが、ローディングされた後に、
−  第１画像の画素群の画素値に基づいて第１フィルタ係数を決定すること；
−  第１フィルタ係数と第１画像の画素値の第１の一とに基づいて第２画像の第２画素値を演算すること；及び
−  第１フィルタ係数の決定を制御すること；
を実行する能力を有する処理手段を与えることにおいて、達成される。
【００２１】
画像変換ユニットの修正及び変形は、上記の画像処理装置、方法及びコンピュータプログラムプロダクトの修正及び変形に対応させることが可能である。
【００２２】
本発明に従った、画像変換ユニット、画像処理装置、方法及びコンピュータプログラムプロダクトの上記の及び他の特徴については、以下で添付図面を参照して説明する実施形態により明らかになり、理解できるであろう。
【００２３】
一連の図における同じ参照番号は同様の部分を示すように使用している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１Ａは、従来技術に従った画像変換ユニット１００の実施形態の模式図である。画像変換ユニット１００は、入力コネクタ１０８において標準解像度（ＳＤ）画像を与えられ、出力コネクタ１１０において高解像度（ＨＤ）画像を与える。画像変換ユニット１００は：
−  ＨＤ出力画素の位置と対応するＳＤ入力画像の第１の一における特定の位置の第１の隣接において画素１乃至４（図１Ｂ参照）の画素値の第１集合を取得するように備えられ、そして、ＳＤ入力画像の第１の一における特定の一の第２の隣接における画素１乃至１６の画素値の第２集合を取得するように備えられている画素取得ユニット１０２；
−  画素値の第１集合及び画素値の第２集合に基づいてフィルタ係数を演算するように備えられているフィルタ係数決定ユニット１０６であって、換言すれば、フィルタ係数はローカルウィンドウにおいてＳＤ入力画像から近似され、これは、図１Ｂと関連付けて説明される最小二乗法（ＬＭＳ）を用いることにより実行される、フィルタ係数決定ユニット１０６；並びに
−  式（１）で定められるフィルタ係数及び画素値の第１集合に基づいてＨＤ出力画素の
画素値を演算するための適応フィルタリングユニット１０４であって、それ故、フィルタ係数決定ユニット１０６は適応フィルタリングユニット１０４を制御するように供えられている、適応フィルタリングユニット１０４；
を有する。適応フィルタリングユニット１０４は、次の式（１）で定められる４次補間アルゴリズムを用い、
【００２５】
【数１】
2006522977.tif 000003
ここで、ＦＨＤ（ｉ，ｊ）はＨＤ出力画素の輝度値を表し、ＦＳＤ（ｉ，ｊ）は入力画素の輝度値であり、ｗｅ（ｉ）はフィルタ係数を表している。
【００２６】
図１Ｂは、従来技術に従った方法を説明するために、ＨＤ出力画像の１つのＨＤ画素とＳＤ入力画像の多数の画素１乃至１６を模式的に示している。ＨＤ出力画素は、画素１乃至４の４つの画素値の重み付け平均として補間される。それは、ＨＤ出力画素ＦＨＤの輝度値が、次の式（２）のように、その４つの隣接画素の輝度値の重み付け合計として得られることを意味し、
ＦＨＤ＝ｗｅ（１）ＦＳＤ（１）＋ｗｅ（２）ＦＳＤ（２）＋ｗｅ（３）ＦＳＤ（３）＋ｗｅ（４）ＦＳＤ（４）            （２）
ここで、ＦＳＤ（１）乃至ＦＳＤ（４）は４つのＳＤ入力画素１乃至４の画素値であり、ｗｅ（１）乃至ｗｅ（４）はＬＭＳ法により演算されるフィルタ係数である。従来の方法について記載されている上記の文献の著者は、エッジの方向がスケーリングにより変化するという理にかなった仮定を仮定している。その仮定の結果は、最適なフィルタ係数が、標準的解像度のグリッドにおいて、補間される係数に等しいものであり、
−  画素１は画素５、７、１１及び４から得られ（画素１はその４つの隣接画素から得られることを意味している）、
−  画素２は画素６、８、３及び１２から得られ、
−  画素３は画素９、２、１３及び１５から得られ、そして
−  画素４は画素１、１０、１４及び１６から得られる。
これは、ＬＳＭ最適化を用いて、ＨＤ出力画素を補間する４つのフィルタ係数が見つけられる４つの線形方程式を与える。
【００２７】
４つの重みを演算するために用いられる、ＳＤグリッドにおける画素の集合としてＭを表すと、次の式（３）のように、最適化における集合Ｍに対する二乗平均誤差（ＭＳＥ）を、オリジナルのＳＤ画素ＦＳＤと補間されたＳＤ画素ＦＳＩとの間の差分の二乗の合計として表すことができる。
【００２８】
【数２】
2006522977.tif 000004
この式は行列方程式において次の式（４）のようになる。
【００２９】
【数３】
2006522977.tif 000005
ここで、
【００３０】
【数４】
2006522977.tif 000006
は、Ｍ（画素ＦＳＤ（１，１）乃至ＦＳＤ（１，４）、ＦＳＤ（２，１）乃至ＦＳＤ（２，４）、ＦＳＤ（３，１）乃至ＦＳＤ（３，４）、ＦＳＤ（４，１）乃至ＦＳＤ（４，４））におけるＳＤ画素を有し、Ｃは、ｋ番目の行が、
【００３１】
【数５】
2006522977.tif 000007
におけるｋ番目のＳＤ画素の４つの対角線のＳＤの隣接画素を有する４ｘＭ２行列である。各々の行の重み付け合計は、式（３）において用いられているような画素ＦＳＩを表す。最小ＭＳＥ、即ち、ＬＭＳを求めるために、
【００３２】
【数６】
2006522977.tif 000008
に対して、次の式のように、ＭＳＥの偏差が演算される。
【００３３】
【数７】
2006522977.tif 000009
【００３４】
【数８】
2006522977.tif 000010
【００３５】
【数９】
2006522977.tif 000011
式（７）を解くことにより。フィルタ係数が求められ、式（２）を用いることにより、ＨＤ出力画素の画素値を演算することができる。
【００３６】
この実施例においては、４ｘ４の画素のウィンドウが、フィルタ係数の演算のために用いられる。より大きいウィンドウであって、例えば、４ｘ４に代わる、８ｘ８のウィンドウにおけるＬＭＳ最適化は、より良好な結果を与える。
【００３７】
図１Ｃは、従来技術に従った画像変換ユニット１０１の他の実施形態の模式図である。フィルタ係数決定ユニット１０６は、圧縮ユニット１０７と、トレーニングプロセス中に得られるデータを有するＬＵＴ１０９とを有する。圧縮スキームは、スライディングウィンドウにおける画素のどれがそのウィンドウの画素の平均輝度値より大きいか、及びスライディングウィンドウにおける画素のどれがそのウィンドウの画素の平均輝度値より小さいかを検出することに基づいている。これは、スライディングウィンドウの全ての位置に対して、０（平均輝度値より小さい画素値）と１（平均輝度値より大きい画素値）のパターンをもたらす。このパターンはＬＵＴ１０９のエントリと対応している。ＬＵＴ１０９のそれぞれの出力において、適切なフィルタ係数が所定の入力に対して与えられる。文献“Ｔｏｗａｒｄｓ  ａｎ  ｏｖｅｒｖｉｅｗ  ｏｆ  ｓｐａｔｉａｌ  ｕｐ−ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ”，Ｍｅｎｇ  Ｚｈａｏ  ｅｔ  ａｌ．，ｔｈｅ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＩＳＣＥ  ２００２，Ｅｒｆｕｒｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ，２３−２６  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２００２において、このような従来技術に従った画像変換ユニット１０１の実施形態について、詳しく記載されている。
【００３８】
図２Ａは、本発明に従った画像変換ユニット２００の実施形態の模式図である。この画像変換ユニット２００は、図１Ａ及び図１Ｃと関連付けて説明した、画像変換ユニット１００及び１０１と同じ構成要素を基本的に有する。それらの構成要素は：
−  入力画像の画素値を取得するように備えられている画素取得ユニット１０２；
−  取得された画素値に基づいて、フィルタ係数を演算するように備えられているフィルタ係数決定ユニット１０６；及び
−  取得された画素値に基づいて、ＨＤ出力画素の画素値を演算するための適応フィルタリングユニット；
を有する。
【００３９】
従来技術に従った画像変換ユニット１００及び１０１と本発明に従った画像変換ユニットとの違いは、本発明に従った画像変換ユニット２１０は、適応フィルタリングユニット１０４に与えられるフィルタ係数の決定を制御するように制御手段２０４乃至２１０を有することである。換言すれば、本発明に従った画像変換ユニット２１０は、既知の係数決定ユニット１０６を有するフィルタ係数演算ユニット２０２を有する。フィルタ係数演算ユニット２０２は：
−  係数決定ユニット１０６により演算される画像コンテンツ依存性フィルタ係数ｗｃと制御ユニット２１０により与えられる所定のフィルタ係数ｗｐとの差ｄを演算するための減算ユニット２０６；
−  制御ユニット２１０により与えられる利得係数ｇと差ｄを乗算することにより重み付け差分Ｄを演算するための乗算ユニット２０８；並びに
−  画像コンテンツ依存性フィルタ係数ｗｃに重み付け差分Ｄを加算することにより、適応フィルタリングユニット１０４に与えられる、結果としてのフィルタ係数を演算するための加算ユニット２０４；
を更に有する。減算ユニット２０６により実行される演算は次の式（８）により与えられる。
【００４０】
ｄ＝ｗｃ−ｗｐ                        （８）
乗算ユニット２０８により実行される演算は次の式（９）により与えられる。
【００４１】
Ｄ＝ｄ＊ｇ                   （９）
加算ユニット２０４により実行される演算は次の式（１０）により与えられる。
【００４２】
ｗｅ＝Ｄ＋ｗｃ                        （１０）
式８乃至１０を結合させることにより、結果として得られるフィルタ係数ｗｅは次の式（１１）により与えられる。
【００４３】
ｗｅ＝ｗｃ＋ｇ（ｗｃ−ｗｐ）＝（１＋ｇ）ｗｃ−ｇｗｐ        （１１）
それは、本発明に従ったこの実施形態が画素群のコンテンツ適応アップコンバージョンについての第１パラメータと画素群の非コンテンツ適応アップコンバージョン（線形）についての第２パラメータとの差を演算するように構成されていることを意味するものである。一般に、コンテンツ適応アップコンバージョンはエンハンスされたシャープネスを結果として得る一方、線形アップコンバージョンは付加画素のみを結果として得る。その演算された差は、シャープネスのエンハンスメントの量を制御するために用いられる。差信号は利得係数により乗算され、第１パラメータに加算される。その利得に依存して、所定の最適化器準に基づくコンテンツ適応アップコンバージョンの場合に達成される物と比べてより低い又はより高いシャープネスのエンハンスメントを得ることが可能である。
【００４４】
特に、フィルタ係数演算ユニット２０２の画像変換ユニット２００の効果について、多くの実施例に従って説明することができる。四角形内に４つのＳＤ画素が存在すると仮定する。その四角形の中央のＨＤ画素の値は、それらの４つのＳＤ画素の補間に基づいて演算される必要がある。線形補間の場合、次の所定のフィルタ係数、即ち、ｗｐ（１）＝１／４、ｗｐ（２）＝１／４、ｗｐ（３）＝１／４及びｗｐ（４）＝１／４を適用することが可能である。フィルタ係数決定ユニット１０６が、次のような、４つのＳＤ画素についてのフィルタ係数、即ち、ｗｃ（１）＝１／２、ｗｃ（２）＝０、ｗｃ（３）＝１／２及びｗｃ（４）＝０に依存する次の画像コンテンツを決定すると仮定する。式（８）を用いて、次の差であって、ｄ（ｉ）＝（１／２；０；１／２；０）−（１／４；１／４；１／４；１／４）＝（１／４；−１／４；１／４；−１／４）が演算される。式（１０）を用い且つ単位利得の場合、次のフィルタ係数であって、ｗｅ＝（１／４；−１／４；１／４；−１／４）＋（１／２；０；１／２；０）＝（３／４：−１／４；３／４；−１／４）が演算される。それらの４つのフィルタ係数は適応フィルタリングユニット１０４に与えられ、その適応フィルタリングユニット１０４は式（２）において特定されるＨＤ画素の値を
演算する。
【００４５】
利得ｇ及び所定のフィルタ係数ｗｐ（ｉ）が制御ユニット２１０により与えられる。この制御ユニット２１０は、ユーザ入力データが受け入れられる外部インタフェース２１２を有する。この制御ユニット２１０は、ユーザ入力データを利得ｇについての値の適切な集合と所定のフィルタ係数ｗｐ（ｉ）とに変換するように備えられている。
【００４６】
画像取得ユニット１０２、フィルタ係数演算ユニット２０２、制御ユニット２１０および適応フィルタリングユニット１０４は、１つの処理器を用いて実施される。通常、それらの機能は、ソフトウェアプログラムプロダクトの制御下で実行される。実行中、通常、ソフトウェアプログラムプロダクトは、ＲＡＭのようなメモリ内にローディングされ、それから実行される。そのプログラムを、ＲＯＭ、ハードディスク若しくは磁気及び／又は光記憶装置のようなバックグラウンドメモリからローディングすることが可能であり、又は、インターネットのようなネットワークを介してローディングすることが可能である。任意に、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）が開示される機能性を与える。
【００４７】
図２Ｂは、本発明に従った画像変換ユニット２０１の代替の実施形態の模式図である。この実施形態２０１と図２Ａに関連付けて説明した実施形態２００との違いは、所定のフィルタ係数ｗｐに重み付け差分Ｄを加算することにより、適応フィルタリングユニット１０４に与えられる、結果としてのフィルタ係数を演算するように加算ユニット２０４が備えられていることである。それは、加算ユニット２０４により実行される演算は式（１２９により与えられることを意味する。
【００４８】
ｗｅ＝Ｄ＋ｗｐ                        （１２）
式８、９乃至１２を結合させることにより、結果として得られる画像変換ユニット２０１のフィルタ係数ｗｅは次式（１３）により与えられる。
【００４９】
ｗｅ＝ｗｐ＋ｇ（ｗｃ−ｗｐ）＝ｇｗｃ＋（１−ｇ）ｗｐ        （１３）
他の代替の実施形態が可能であることは明らかである。例えば、係数決定ユニット１０６により演算される画像コンテンツ依存性フィルタ係数ｗｃと制御ユニット２１０により与えられる所定のフィルタ係数ｗｐとの間の差ｄを演算するための減算ユニット２０６は、式（８）において特定されるように、反対の向きで動作することが可能である。それは、減算ユニット２０６により実行される演算が式（１４）により与えられることを意味する。
【００５０】
ｄ＝ｗｐ−ｗｃ                        （１４）
その場合、結果としてのフィルタ係数ｗｅについての次の演算を適用することができる。
式８、９乃至１２を結合させることにより、結果として得られる画像変換ユニット２０１のフィルタ係数ｗｅは次式（１３）により与えられる。
【００５１】
ｗｅ＝ｗｃ＋ｇ（ｗｐ−ｗｃ）＝（１−ｇ）ｗｃ＋ｇｗｐ        （１５）
又は
ｗｅ＝ｗｐ＋ｇ（ｗｐ−ｗｃ）＝ｇｗｃ＋（１＋ｇ）ｗｐ        （１６）
ＳＤ入力画像をＨＤ出力画像に変換するために、多くの処理段階が必要である。図３Ａ乃至３Ｄを用いて、それらの処理段階について説明する。図３ＡはＳＤ入力画像の模式図である。図３Ｄは図３ＡのＳＤ入力画像から得られるＨＤ出力画像の模式図であり、図３Ｂ及び３Ｃは中間結果の模式図である。
−  図３ＡはＳＤ入力画像の模式図である。各々のＸ印はそれぞれの画素に対応する。
−  図３Ｂは、解像度を増加させるために画素が加えられた、図３ＡのＳＤ入力画像の模式図である。加えられた画素は＋印で示されている。それらの加えられた画素は、それぞれの対角線方向の隣接画素の補間により演算される。補間についてのフィルタ係数は、図２Ａ又は図２Ｂと関連付けて説明したように決定される。
−  図３Ｃは、４５°回転させた後の図３Ｂの画像を示している。図３Ａに基づいて図３Ｂに示しているのと同じ画像を演算するために適応された画像変換ユニット２００を、図３Ｂに示す画像に基づいて図３Ｄに示すような画像を演算するために用いることができる。それは、新しい画素値が、それぞれの対角線方向の隣接画素の補間により演算されることを意味する。それらの対角線方向の第１部分（Ｘ印で示されている）はＳＤ入力画像のオリジナルの画素値に対応することと、それらの対角線方向の隣接画素の第２部分（＋印で示されている）は、補間によりＳＤ入力画像のオリジナルの画素値から導き出された画素値に対応することに留意されたい。
−  図３Ｄは最終的なＨＤ出力画像の模式図である。最後の変換段階において加算された画素はｏ印で示している。
【００５２】
図４は、本発明に従った画像処理装置の実施形態であって：
−  ＳＤ画像を表す信号を受信するための受信手段４０２；
−  図２Ａ及び２Ｂのいずれに関連付けて示している画像変換ユニット４０４；並びに
−  画像変換ユニット４０４のＨＤ出力画像を表示するための表示装置４０６であって、光学式である、表示装置４０６；
を有する、実施形態の模式図である。信号は、アンテナ又はケーブルにより受信されるブロードキャスト信号であることが可能であるが又、ＶＣＲ（ビデオカセットレコーダ）又はＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）のような記憶装置からの信号であることが可能である。信号は入力コネクタ４０８に与えられる。画像処理装置４００は、例えば、テレビジョンであることが可能である。代替として、画像処理装置４００はオプションの表示装置を有しないが、表示装置４０６を有する装置にＨＤ画像を与える。それ故、画像処理装置４００は、例えば、セットトップボックス、衛星チューナ、ＶＣＲプレーヤ又はＤＶＤプレーヤであることが可能である。しかし、それは又、映画スタジオ又は放送会社により供給されるシステムであることが可能である。
【００５３】
上記の実施形態は本発明を制限するものではなく、当業者が同時提出の特許請求の範囲における範囲から逸脱することなく、代替の実施形態をデザインすることができるものであることに留意する必要がある。用語‘を有する’は、請求項に挙げていない要素又は段階の存在を排除するものではない。要素の単数表現はそのような要素の複数の存在を排除するものではない。本発明は、適切にプログラムされたコンピュータにより及びいくつかの個別の要素を有するハードウェアにより実行されることができる。幾つかの手段を挙げている請求項においては、それらの手段の幾つかは全く同一のハードウェアにより実施されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１Ａ】従来技術に従った画像変換ユニットの実施形態についての模式図である。
【図１Ｂ】従来技術に従った方法について説明するための多くの画素を模式的に示す図である。
【図１Ｃ】従来技術に従った画像変換ユニットの他の実施形態についての模式図である。
【図２Ａ】本発明に従った画像変換ユニットの実施形態についての模式図である。
【図２Ｂ】本発明に従った画像変換ユニットの他の実施形態についての模式図である。
【図３Ａ】ＳＤ入力画像の模式図である。
【図３Ｂ】解像度を高くするために画素を加えた、図３ＡのＳＤ入力画像の模式図である。
【図３Ｃ】４５°回転させた後の図３Ｂの画像の模式図である。
【図３Ｄ】図３ＡのＳＤ入力画像から得られたＨＤ出力画像の模式図である。
【図４】本発明に従った画像処理装置の実施形態の模式図である。
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【図４】
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【国際調査報告】
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