(57)【要約】【課題】デジタル画像のフィルタリング方法及びシステムを提供すること。【解決手段】表示対象のデジタル画像から複数画素の第１の画素行列を選択する。第１の画素行列内の各画素の輝度値を解析し、その最大輝度値と最小輝度値の輝度差を算出する。第１の画素行列の中心画素を所定の輝度閾値と比較して、輝度差に応じて中心画素を分類する。上記選択、解析及び分類を画像の画素ごとに順に繰り返す。次に、さらなる解析のために、分類された画素からターゲット画素を選択し、ターゲット画素を中心画素とする第２の画素行列を選択する。第２の画素行列内のこのターゲット画素を囲む画素の分類を解析し、分類解析に応じた範囲でターゲット画素をフィルタリングする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示対象のデジタル画像から複数画素の第１の画素行列を選択し、
前記第１の画素行列内の各画素の輝度値を解析し、その最大輝度値と最小輝度値の輝度差を算出し、
所定の輝度閾値と比較して、前記輝度差に応じて前記第１の画素行列の中心画素を分類し、
前記デジタル画像の画素ごとに、前記選択、前記解析及び前記分類を順に繰り返し、
さらなる解析のために、前記分類された画素からターゲット画素を選択し、
前記ターゲット画素が中心画素である第２の画素行列を選択し、
前記第２の画素行列内の前記ターゲット画素を囲む画素の分類を解析し、
前記分類解析に応じた範囲で前記ターゲット画素をフィルタリングするデジタル画像フィルタリング方法。
【請求項２】
当該方法は、１０８０インターレース方式、７２０プログレッシブ方式、５７６インターレース方式及び４８０インターレース方式のうちの一方式の画像に対して行われる請求項１記載のデジタル画像フィルタリング方法。
【請求項３】
前記選択された第１の画素行列は３×３画素行列を有する請求項１又は２記載のデジタル画像フィルタリング方法。
【請求項４】
前記第１の画素行列を前記表示対象のデジタル画像の左上隅部から選択る請求項１乃至３のいずれか１項に記載のデジタル画像フィルタリング方法。
【請求項５】
前記第２の画素行列の前記ターゲット画素を「ボケ」画素又は「鮮明」画素として分類する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のデジタル画像フィルタリング方法。
【請求項６】
前記選択された第２の画素行列は１７×１７画素行列を有する請求項１乃至５のいずれか１項に記載のデジタル画像リング方法。
【請求項７】
前記分類解析の間に鮮明画素が検出された場合に前記第２の画素行列の大きさを縮小して、前記ターゲット画素を前記縮小行列の中心画素として維持し、
前記縮小行列内の前記ターゲット画素を囲む画素の分類を解析し、
前記分類解析に応じた範囲で前記ターゲット画素をフィルタリングする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のデジタル画像リング方法。
【請求項８】
使用時に、表示対象のデジタル画像から複数画素の第１の画素行列を選択する分割器と、
使用時に、前記第１の画素行列内の各画素の輝度値を解析し、その最大輝度値と最小輝度値の輝度差を算出する構成とした画像ボケ検出器と、
使用時に、所定の輝度閾値と比較して、前記輝度差に応じて前記第１の画素行列の中心画素を分類する構成としたフラグメモリと、
使用時に、さらなる解析のために、前記分類された画素からターゲット画素を選択するよう構成され、当該ターゲット画素が第２の画素行列の中心画素であるセレクタであり、さらに使用時に、前記第２の画素行列内の前記ターゲット画素を囲む画素の分類を解析する構成とした前記セレクタと、
使用時に、前記分類解析に応じた範囲で前記ターゲット画素をフィルタリングする構成としたフィルタと、
を備えることを特徴とするデジタル画像フィルタリングシステム。
【請求項９】
前記画像のフォーマットは、１０８０インターレース方式、７２０プログレッシブ方式、５７６インターレース方式及び４８０インターレース方式のうちの一つである請求項８記載のデジタル画像フィルタリングシステム。
【請求項１０】
前記選択された第１の画素行列は３×３画素行列を有する請求項８又は９記載のデジタル画像フィルタリングシステム。
【請求項１１】
前記第１の画素行列は前記表示対象のデジタル画像の左上隅部から選択される請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のデジタル画像フィルタリングシステム。
【請求項１２】
前記第２の画素行列の前記ターゲット画素は「ボケ」画像又は「鮮明」画像として分類される請求項８乃至１１のいずれか１項に記載のデジタル画像フィルタリングシステム。
【請求項１３】
前記選択された第２の画素行列は１７×１７画素行列を有する請求項８乃至１２のいずれか１項に記載のデジタル画像フィルタリングシステム。
【請求項１４】
前記セレクタは、使用時に、前記分類解析の間に鮮明画素が検出された場合に前記第２の画素行列の大きさを縮小して、前記ターゲット画素を前記縮小行列の中心画素として維持する構成とされ、
前記セレクタは、さらに使用時に、前記縮小行列内の前記ターゲット画素を囲む画素の分類を解析する構成とされ、
前記フィルタは、使用時に、前記分類解析に応じた範囲で前記ターゲット画素をフィルタリングする構成とされた請求項８乃至１３のいずれか１項に記載のデジタル画像フィルタリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビ画質の改善に関する。特に、本発明は、表示対象の画像のボケの検出及びフィルタリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
高品位テレビ（ＨＤＴＶ）は、デジタル映像伝送分野で、特に欧州や米国やアジアにおいて目下大きな関心の的である。米国と日本におけるＨＤＴＶ用に用いられる映像フォーマットは主に１０８０ｉ（インターレース）であり、用いられる圧縮方式（すなわち、コーデック）はＭＰＥＧ２である。欧州では、ＨＤＴＶは７２０ｐ（プログレッシブ）方式をサポートしており、コーデックは例えばＨ．２６４／ＡＶＣであり、これはＭＰＥＧ２圧縮方式よりも良好な性能を有する。しかし、Ｈ．２６４／ＡＶＣコーデックを使用したときに符号化画像にボケが入り込むことがあり、ブロックノイズが原因で同様のボケがＭＰＥＧ２符号化画像に生ずることがある。このボケは画像の異なる領域に生ずることがあり、必ずしも画像全体に同一の強度／程度で発生するとは限らない。同様に、５７６ｉ方式又は４８０ｉ方式をサポートする標準画質テレビ（ＳＤＴＶ）を用いたときにボケを生ずることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ボケを低減する目下の方法は、画像を鮮明にすべく画像全体にフィルタを適用するものである。しかし、このような方法は、往々にして表示画像の画質を大幅には改善できない。例えば、ボケていなかった領域までもが当該方法による鮮明化技術が適用されると、「過度に鮮明化された」画像領域が生成される。このような画像領域は画像を不自然に見せてしまうため、視聴者にとって不快な画像に映ってしまう。
【０００４】
本発明は、画像のボケ部分を検出し、検出されたボケの程度に応じて画像領域をフィルタリングすることで、前述の問題を克服し改善することを目的としている。
【０００５】
本発明によれば、
表示対象のデジタル画像から複数画素の第１の画素行列を選択し、
前記第１の画素行列内の各画素の輝度値を解析し、その最大輝度値と最小輝度値の輝度差を算出し、
所定の輝度閾値と比較して、前記輝度差に応じて前記第１の画素行列の中心画素を分類し、
前記デジタル画像の画素ごとに、前記選択、前記解析及び前記分類を順に繰り返し、
さらなる解析のために、前記分類された画素からターゲット画素を選択し、
前記ターゲット画素が中心画素である第２の画素行列を選択し、
前記第２の画素行列内の前記ターゲット画素を囲む画素の分類を解析し、
前記分類解析に応じた範囲で前記ターゲット画素をフィルタリングするデジタル画像フィルタリング方法が提供される。
【０００６】
本発明は、さらに、
使用時に、表示対象のデジタル画像から複数画素の第１の画素行列を選択する分割器と、
使用時に、前記第１の画素行列内の各画素の輝度値を解析し、その最大輝度値と最小輝度値の輝度差を算出する構成とした画像ボケ検出器と、
使用時に、所定の輝度閾値と比較して、前記輝度差に応じて前記第１の画素行列の中心画素を分類する構成としたフラグメモリと、
使用時に、さらなる解析のために、前記分類された画素からターゲット画素を選択するよう構成され、当該ターゲット画素が第２の画素行列の中心画素であるセレクタであり、さらに使用時に、前記第２の画素行列内の前記ターゲット画素を囲む画素の分類を解析する構成とした前記セレクタと、
使用時に、前記分類解析に応じた範囲で前記ターゲット画素をフィルタリングするよう構成したフィルタと、を備えるデジタル画像フィルタリングシステムを提供する。
【０００７】
本発明の実施は、ＨＤＴＶ及びＳＤＴＶデジタル映像伝送の画質の全体的改善につながる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明に係るＨＤＴＶ／ＳＤＴＶ画像フィルタリングを実行するシステムを示す。このシステムは、原画像データを記憶し、このデータを分割器２へ送るフレームメモリ１を備える。分割器２は、表示対象の画像をボケについて解析される複数の画素領域に分割する。画像ボケ検出器３は、分割器２に接続されており、画素の輝度値を解析して、発生するあらゆるボケの程度を判定する。フラグメモリ４により画素ごとに順にフラグが立てられる。フラグメモリ４からのデータはセレクタ７へ送られる。セレクタ７は、弱フィルタ構成要素５と強フィルタ構成要素６を介して弱フィルタリング又は強フィルタリングを適用すべきかそれぞれ選択する。
【００１０】
映像フォーマットが７２０ｐのＨＤＴＶ画像は１２８０（水平）×７２０（垂直）画素から成る一方で、１０８０ｉ方式のＨＤＴＶ画像は１９２０（水平）×１０８０（垂直）画素を有する。加えて、本発明は、５７６ｉ（７２０×５７６画素）又は４８０ｉ（７２０×４８０画素）方式を用いるＳＤＴＶに適用することができる。これらの映像フォーマットのいずれかに対する本発明に係る方法の実施時に、ボケが発見された領域に応じて、表示対象の画像の各画素を分類することが先ず必要である。本発明の一実施形態では、フレームメモリ１が記憶する原画像データは、分割器２によって一連のブロックに順に分割される。まず、図２に示すように、画像の左上隅部の３×３画素ブロックを考察する。このブロックは、以下の行列により表される。
ｐ（０，０）  ｐ（０，１）  ｐ（０，２）
ｐ（１，０）  ｐ（１，１）  ｐ（１，２）
ｐ（２，０）  ｐ（２，１）  ｐ（２，２）
【００１１】
この行列は、画像ボケ検出器３を用いて８個の囲み画素の輝度値を解析することによって中心画素を分類するために選択される。次に、ブロック内の画素の最大輝度値と最小輝度値の差分が算出される。例えば、ブロックの画素の輝度値が、
３０Ｈ  ３２Ｈ  ９５Ｈ
３０Ｈ  ３３Ｈ  ９６Ｈ
３１Ｈ  ３２Ｈ  ９７Ｈ
である場合、このブロックに関する差分が９７Ｈ−３０Ｈ＝６７Ｈと算出される。
【００１２】
この差分が所定の閾値を上回る場合、本ブロックは物体のエッジ又は表示対象である画像の一部のエッジを含むと見なされる。この場合、このブロックはボケの徴候を一切含まないと判定される。このため、このブロックの中心画素は「鮮明」と見なされ、対応するデータがこの画素に関連してフラグメモリ４に格納される。逆に、算出された差分が所定の閾値未満の場合、この画素ブロックは画像のボケ部分と見なされ、中心画素には「ボケ」画素としてシステムによりフラグが立てられる。
【００１３】
続いて、次の画素ブロックを同一の方法で解析する。
ｐ（０，１）  ｐ（０，２）  ｐ（０，３）
ｐ（１，１）  ｐ（１，２）  ｐ（１，３）
ｐ（２，１）  ｐ（２，２）  ｐ（２，３）
次に、
ｐ（０，２）  ｐ（０，３）  ｐ（０，４）
ｐ（１，２）  ｐ（１，３）  ｐ（１，４）
ｐ（２，２）  ｐ（２，３）  ｐ（２，４）
といったように、以下に示す最終画素ブロック
ｐ（７１７，１２７７）  ｐ（７１７，１２７８）  ｐ（７ｌ７，ｌ２７９）
ｐ（７１８，１２７７）  ｐ（７１８，１２７８）  ｐ（７１８，１２７９）
ｐ（７１９，１２７７）  ｐ（７１９，１２７８）  ｐ（７１９，１２７９）
が解析されるまで上記解析を続ける。
【００１４】
この解析が完了すると、各画素（画素ブロックのうち一つの中心画素）が「ボケ」画素又は「鮮明」画素として判定される。「鮮明」画素は、画像内のエッジを画成していると言える。
【００１５】
全ての画素がボケ又は鮮明と判定されると、各画素のフィルタリングされる程度を判定するために、セレクタ７によりさらなる解析が実行される。「ターゲット画素」を考察する。画素グリッドは、例えば１７×１７画素をターゲット画素の真上８行と真下８行と左横８列と右横８列の画素によって形成され、ターゲット画素が画素グリッドの中心に配置される。本実施形態では１７×１７グリッドの例を説明するが、各種寸法の画素グリッドを用いて同様の解析及び成果を達成することもできる。１７×１７画素グリッド内に鮮明画素が存在しない場合（又は、このグリッド内の全ての画素がボケと判定された場合）、この画素はボケていると見なされる。このように、かなりの強フィルタ６がターゲット画素に適用されなければならない。１７×１７画素グリッド内に鮮明画素が存在する場合、グリッドは縮小され、例えば９×９画素グリッド（ターゲット画素の真上と真下と左横と右横の各４画素、ただしここでも画素グリッドについては各種寸法が可能）に縮小される。この縮小された画素グリッドが同様に解析される。縮小されたグリッド内に鮮明画素が存在しない場合、かなりの弱フィルタ５がターゲット画素に適用される。９×９画素グリッド内に鮮明画素が存在する場合、フィルタは一切適用されず、画素はその目下の値を維持する。上記強フィルタ６（Ｆ（強））と弱フィルタ５（Ｆ（弱））の一例を以下に示す。
−０．２  −０．２  −０．２
Ｆ（強）＝［  −０．２    ２．６  −０．２  ］
−０．２  −０．２  −０．２
−０．１  −０．１  −０．１
Ｆ（弱）＝［  −０．１    １．８  −０．１  ］
−０．１  −０．１  −０．１
【００１６】
フレーム処理方法に加え、映像フォーマットがインターレース方式の場合、本発明は好ましくはフィールド処理を用いる。
【００１７】
本実施形態によれば、ボケの領域及び程度に応じて画像上のボケをフィルタリングすることで画質を大幅に高めつつ、ボケていないと判断された領域は変わらない。このため、画像領域の過度の鮮明化は最小化される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るシステムの構成要素を示す図
【図２】画素配列を含む本発明によるフィルタリング対象画像を示す図
【符号の説明】
【００１９】
１  フレームメモリ
２  分割器
３  画像ボケ検出器
４  フラグメモリ
５  弱フィルタ構成要素
６  強フィルタ構成要素
７  セレクタ
【図１】
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【図２】
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