(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号の変化部分に対して補正処理を行う映像信号処理装置であって、
前記映像信号に対する補正値を保持する補正値保持手段と、
前記映像信号のうちで補正対象となる画素を決定するための条件を保持する条件保持手段と、
前記条件保持手段に保持された条件に従い、前記映像信号の水平成分が山状および谷状に変化する部分を特定し、山の頂点および谷の底に位置する画素を、それぞれ、山頂画素および谷底画素として検出する補正画素検出手段と、
前記映像信号について、前記山頂画素には前記補正値保持手段に保持された補正値を加算し、前記谷底画素からは前記補正値を減算する加減算手段とを備えた、映像信号処理装置。
【請求項２】
前記補正画素検出手段は、
前記映像信号の１次微分信号を求める１次微分検出手段と、
前記１次微分検出手段で求めた１次微分信号に基づき、前記山頂画素と前記谷底画素とを検出する１次微分処理手段とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の映像信号処理装置。
【請求項３】
前記補正画素検出手段は、
前記１次微分検出手段で求めた１次微分信号からノイズ成分を除去するノイズ除去手段をさらに含み、
前記１次微分処理手段は、前記ノイズ除去手段を通過した１次微分信号に基づき、前記山頂画素と前記谷底画素とを検出することを特徴とする、請求項２に記載の映像信号処理装置。
【請求項４】
前記１次微分処理手段は、画面の左からｉ番目（ｉは整数）の画素における、前記１次微分検出手段で求めた１次微分信号の信号レベルをＤi としたときに、（Ｄi-1 −Ｄi ）と（Ｄi −Ｄi+1 ）とがいずれも前記条件保持手段に保持されたしきい値より大きく、かつ、Ｄi の絶対値が所定値より小さい場合には、ｉ番目の画素を前記山頂画素として検出し、（Ｄi −Ｄi-1 ）と（Ｄi+1 −Ｄi ）とがいずれも前記しきい値より大きく、かつ、Ｄi の絶対値が所定値より小さい場合には、ｉ番目の画素を前記谷底画素として検出することを特徴とする、請求項２に記載の映像信号処理装置。
【請求項５】
前記補正画素検出手段は、画面の左からｉ番目（ｉは整数）の画素における、前記映像信号の信号レベルをＰi としたときに、（Ｐi −Ｐi-1 ）と（Ｐi −Ｐi+1 ）とがいずれも前記条件保持手段に保持されたしきい値より大きい場合には、ｉ番目の画素を前記山頂画素として検出し、（Ｐiー1 −Ｐi ）と（Ｐi+1 −Ｐi ）とがいずれも前記しきい値より大きい場合には、ｉ番目の画素を前記谷底画素として検出することを特徴とする、請求項１に記載の映像信号処理装置。
【請求項６】
入力された制御信号に基づき、前記条件保持手段に保持された条件を制御する条件制御手段をさらに備えた、請求項１に記載の映像信号処理装置。
【請求項７】
前記補正値保持手段は、加算用の補正値と減算用の補正値とを別個に保持し、
前記加減算手段は、前記山頂画素には前記加算用の補正値を加算し、前記谷底画素からは前記減算用の補正値を減算することを特徴とする、請求項１に記載の映像信号処理装置。
【請求項８】
前記加減算手段は、前記映像信号のレベルに応じて前記補正値保持手段に保持された補正値を調整し、前記映像信号に対して調整後の補正値を加減算することを特徴とする、請求項１に記載の映像信号処理装置。
【請求項９】
入力された制御信号に基づき、前記補正値保持手段に保持された補正値を制御する補正値制御手段をさらに備えた、請求項１に記載の映像信号処理装置。
【請求項１０】
前記補正値制御手段は、前記映像信号から算出された動き量に基づき、前記補正値保持手段に保持された補正値を制御することを特徴とする、請求項９に記載の映像信号処理装置。
【請求項１１】
前記映像信号の水平画素数を増加させる高密度化手段をさらに備え、
前記補正画素検出手段と前記加減算手段とは、前記高密度化手段を通過した前記映像信号に対して処理を行うことを特徴とする、請求項１に記載の映像信号処理装置。
【請求項１２】
映像信号の変化部分に対して補正処理を行う映像信号処理方法であって、
前記映像信号に対する補正値を保持する補正値保持ステップと、
前記映像信号のうちで補正対象となる画素を検出するための条件を保持する条件保持ステップと、
前記条件保持ステップで保持された条件に従い、映像信号の水平成分が山状および谷状に変化する部分を特定し、山の頂点および谷の底に位置する画素を、それぞれ、山頂画素および谷底画素として検出する補正画素検出ステップと、
前記映像信号について、前記山頂画素には前記補正値保持ステップで保持された補正値を加算し、前記谷底画素からは前記補正値を減算する加減算ステップとを備えた、映像信号処理方法。
【請求項１３】
映像信号の変化部分に対して補正処理を行う映像信号処理方法をコンピュータで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記録媒体であって、
前記映像信号に対する補正値を保持する補正値保持ステップと、
前記映像信号のうちで補正対象となる画素を検出するための条件を保持する条件保持ステップと、
前記条件保持ステップで保持された条件に従い、映像信号の水平成分が山状および谷状に変化する部分を特定し、山の頂点および谷の底に位置する画素を、それぞれ、山頂画素および谷底画素として検出する補正画素検出ステップと、
前記映像信号について、前記山頂画素には前記補正値保持ステップで保持された補正値を加算し、前記谷底画素からは前記補正値を減算する加減算ステップとを備えた、映像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記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号を高画質化する映像信号処理装置に関し、より特定的には、プロジェクタやテレビなどの映像表示機器において表示映像信号を高画質化する映像信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から映像表示機器では、映像信号の高画質化を図る技術として、映像信号のエッジ成分を検出し、検出したエッジを急峻化する技術が知られている。この技術は、ルミナンス・トランジェント・インプルーブメント（Luminance Transient Improvement ）技術、あるいは、カラー・トランジェント・インプルーブメント（Color Transient Improvement ）技術と呼ばれる（以下、ＬＴＩ技術と呼ぶ）。図７は、ＬＴＩ技術によって映像信号のエッジが急峻化される様子を示す図である。図７において、破線で示すように緩やかに変化する映像信号に対してＬＴＩ技術を適用した場合、ＡおよびＢの範囲がエッジ成分として検出され、エッジを急峻化した結果として、実線で示すような映像信号が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＬＴＩ技術には、以下に示すように、画質改善の効果に限界があるという問題がある。ＬＴＩ技術では、映像信号のうちでエッジ成分として検出された部分にのみ、画質改善の効果が現れる。そこで、画質改善の効果が不十分であることを理由として、さらに高周波域に効果が及ぶようにエッジ検出の条件などを変化させると、それよりも低い周波数域のすべてに過度に効果が現れる。このため、本来滑らかに変化すべき映像信号が階段状に変化し、映像信号を表示した場合に、視聴者は、すべての物が平面で構成されたかのような、不自然な印象を受ける。このようにＬＴＩ技術では、画質改善の効果を強くすると、本来滑らかに変化すべき映像信号が階段状に変化するようになるという副作用があるため、一定以上に画質改善の効果を上げることができないという問題がある。
【０００４】
それ故に、本発明は、ＬＴＩ技術とは異なる新規な手法で、映像信号を高画質化する映像信号処理装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、映像信号の変化部分に対して補正処理を行う映像信号処理装置であって、
映像信号に対する補正値を保持する補正値保持手段と、
映像信号のうちで補正対象となる画素を決定するための条件を保持する条件保持手段と、
条件保持手段に保持された条件に従い、映像信号の水平成分が山状および谷状に変化する部分を特定し、山の頂点および谷の底に位置する画素を、それぞれ、山頂画素および谷底画素として検出する補正画素検出手段と、
映像信号について、山頂画素には補正値保持手段に保持された補正値を加算し、谷底画素からは補正値を減算する加減算手段とを備える。
【０００６】
このような第１の発明によれば、映像信号から山頂画素と谷底画素とが検出され、山頂画素はより高く、谷底画素はより低く補正されるので、変化部分を強調した鮮鋭感のある映像信号を提供することができる。特に、ＬＴＩ技術のように、本来滑らかに変化すべき映像信号が階段状に変化し、映像信号を表示したときに、すべての物が平面で構成されたかのような不自然な印象を視聴者に与えることなく、ＬＴＩ技術よりもさらに鮮鋭感を増した高画質の映像信号を提供することができる。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、補正画素検出手段は、
映像信号の１次微分信号を求める１次微分検出手段と、
１次微分検出手段で求めた１次微分信号に基づき、山頂画素と谷底画素とを検出する１次微分処理手段とを含むことを特徴とする。
【０００８】
このような第２の発明によれば、１次微分信号に基づき山頂画素と谷底画素とを求め、変化部分を強調した鮮鋭感のある映像信号を提供することができる。
【０００９】
第３の発明は、第２の発明において、補正画素検出手段は、
１次微分検出手段で求めた１次微分信号からノイズ成分を除去するノイズ除去手段をさらに含み、
１次微分処理手段は、ノイズ除去手段を通過した１次微分信号に基づき、山頂画素と谷底画素とを検出することを特徴とする。
【００１０】
このような第３の発明によれば、映像信号にノイズが重畳した場合に、補正後の映像信号に元の映像信号よりも大きなノイズ成分が重畳される不具合を防止することができる。したがって、ノイズ成分の多い映像信号に対しても、安定した動作を行い、鮮鋭感を増した高画質な映像信号を安定して提供することができる。
【００１１】
第４の発明は、第２の発明において、１次微分処理手段は、画面の左からｉ番目（ｉは整数）の画素における、１次微分検出手段で求めた１次微分信号の信号レベルをＤi としたときに、（Ｄi-1 −Ｄi ）と（Ｄi −Ｄi+1 ）とがいずれも条件保持手段に保持されたしきい値より大きく、かつ、Ｄi の絶対値が所定値より小さい場合には、ｉ番目の画素を山頂画素として検出し、（Ｄi −Ｄi-1 ）と（Ｄi+1 −Ｄi ）とがいずれもしきい値より大きく、かつ、Ｄi の絶対値が所定値より小さい場合には、ｉ番目の画素を谷底画素として検出することを特徴とする。
【００１２】
このような第４の発明によれば、１次微分信号の信号レベルについて大小判定を行うことにより山頂画素と谷底画素とを求め、変化部分を強調した鮮鋭感のある映像信号を提供することができる。
【００１３】
第５の発明は、第１の発明において、補正画素検出手段は、画面の左からｉ番目（ｉは整数）の画素における、映像信号の信号レベルをＰi としたときに、（Ｐi −Ｐi-1 ）と（Ｐi −Ｐi+1 ）とがいずれも条件保持手段に保持されたしきい値より大きい場合には、ｉ番目の画素を山頂画素として検出し、（Ｐiー1 −Ｐi ）と（Ｐi+1 −Ｐi ）とがいずれもしきい値より大きい場合には、ｉ番目の画素を谷底画素として検出することを特徴とする。
【００１４】
このような第５の発明によれば、映像信号の信号レベルについて大小判定を行うことにより山頂画素と谷底画素とを求め、変化部分を強調した鮮鋭感のある映像信号を提供することができる。
【００１５】
第６の発明は、第１の発明において、入力された制御信号に基づき、条件保持手段に保持された条件を制御する条件制御手段をさらに備える。
【００１６】
このような第６の発明によれば、画質補正の効果が及ぶ範囲を自由に設定し、視聴者の嗜好や映像信号の特性などに応じて、鮮鋭感を増した高画質な映像信号を提供することができる。
【００１７】
第７の発明は、第１の発明において、補正値保持手段は、加算用の補正値と減算用の補正値とを別個に保持し、
加減算手段は、山頂画素には加算用の補正値を加算し、谷底画素からは減算用の補正値を減算することを特徴とする。
【００１８】
このような第７の発明によれば、山頂画素に対する補正値と谷底画素に対する補正値とを別個に制御することにより、山頂画素と谷底画素との間で補正の効果のバランスを取ることができる。
【００１９】
第８の発明は、第１の発明において、加減算手段は、映像信号のレベルに応じて補正値保持手段に保持された補正値を調整し、映像信号に対して調整後の補正値を加減算することを特徴とする。
【００２０】
このような第８の発明によれば、映像信号の信号レベルに応じて補正値を自動的に調整することにより、さらに高精度に画質補正の効果の強さを自動的に調整し、さらに鮮鋭感の増した高画質な映像信号を提供することができる。
【００２１】
第９の発明は、第１の発明において、入力された制御信号に基づき、補正値保持手段に保持された補正値を制御する補正値制御手段をさらに備える。
【００２２】
このような第９の発明によれば、画質補正の効果の強さを自由に設定し、視聴者の嗜好や映像信号の特性などに応じて、鮮鋭感を増した高画質な映像信号を提供することができる。
【００２３】
第１０の発明は、第９の発明において、補正値制御手段は、映像信号から算出された動き量に基づき、補正値保持手段に保持された補正値を制御することを特徴とする。
【００２４】
このような第１０の発明によれば、映像信号が動画である場合には補正値を大きくすることにより、静止画と動画との間で補正の効果のバランスを取ることができる。
【００２５】
第１１の発明は、第１の発明において、映像信号の水平画素数を増加させる高密度化手段をさらに備え、
補正画素検出手段と加減算手段とは、高密度化手段を通過した映像信号に対して処理を行うことを特徴とする。
【００２６】
このような第１１の発明によれば、高密度化手段で映像信号のサンプリング周波数を増加させることにより、その後の処理で折り返し雑音などの不具合を生じることなく、再現可能な信号の周波数帯域を増加させることができる。
【００２７】
第１２の発明は、映像信号の変化部分に対して補正処理を行う映像信号処理方法であって、
映像信号に対する補正値を保持する補正値保持ステップと、
映像信号のうちで補正対象となる画素を検出するための条件を保持する条件保持ステップと、
条件保持ステップで保持された条件に従い、映像信号の水平成分が山状および谷状に変化する部分を特定し、山の頂点および谷の底に位置する画素を、それぞれ、山頂画素および谷底画素として検出する補正画素検出ステップと、
映像信号について、山頂画素には補正値保持ステップで保持された補正値を加算し、谷底画素からは補正値を減算する加減算ステップとを備える。
【００２８】
第１３の発明は、映像信号の変化部分に対して補正処理を行う映像信号処理方法をコンピュータで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記録媒体であって、映像信号処理方法は、
映像信号に対する補正値を保持する補正値保持ステップと、
映像信号のうちで補正対象となる画素を検出するための条件を保持する条件保持ステップと、
条件保持ステップで保持された条件に従い、映像信号の水平成分が山状および谷状に変化する部分を特定し、山の頂点および谷の底に位置する画素を、それぞれ、山頂画素および谷底画素として検出する補正画素検出ステップと、
映像信号について、山頂画素には補正値保持ステップで保持された補正値を加算し、谷底画素からは補正値を減算する加減算ステップとを備える。
【００２９】
このような第１２および第１３の発明によれば、映像信号から山頂画素と谷底画素とが検出され、山頂画素はより高く、谷底画素はより低く補正されるので、変化部分を強調した鮮鋭感のある映像信号を提供することができる。特に、ＬＴＩ技術のように、本来滑らかに変化すべき映像信号が階段状に変化し、映像信号を表示したときに、すべての物が平面で構成されたかのような不自然な印象を視聴者に与えることなく、ＬＴＩ技術よりもさらに鮮鋭感を増した高画質の映像信号を提供することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る映像信号処理装置の構成を示すブロック図である。図１に示す映像信号処理装置は、高密度化部１、１次微分検出部２、ノイズ除去部３、補正画素決定条件制御部４、補正画素決定条件記憶部５、補正画素決定部６ａ、加減算値制御部７、加減算値記憶部８、および、加減算部９を備える。
【００３１】
図１に示す映像信号処理装置は、概ね、以下のように動作する。高密度化部１は、入力映像信号１１の水平画素数を増加させ、高密度映像信号１２を求める。補正画素決定条件記憶部５は、補正対象となる画素を決定するためのしきい値３１を記憶している。加減算値記憶部８は、高密度映像信号１２に加減算するための加算用の補正値３３と減算用の補正値３４とを記憶している。しきい値３１は、補正画素決定条件制御部４によって制御され、２つの補正値３３、３４は、加減算値制御部７によって制御される。
【００３２】
１次微分検出部２は、高密度映像信号１２の１次微分信号１３を生成する。ノイズ除去部３は、１次微分検出部２で生成された１次微分信号１３からノイズ成分を除去する。補正画素決定部６ａは、しきい値３１を用いてノイズ除去後の１次微分信号１４について大小判定を行い、高密度映像信号１２が山状および谷状に変化する部分を特定し、山の頂点に位置する画素（以下、「山頂画素」という）と谷の底に位置する画素（以下、「谷底画素」という）とを検出する。
【００３３】
加減算部９は、高密度映像信号１２のうち、補正画素決定部６ａで山頂画素として検出された画素には加算用の補正値３３を加算し、補正画素決定部６ａで谷底画素として検出された画素からは減算用の補正値３４を減算する。
【００３４】
以下、各構成要素の詳細を説明する。高密度化部１には、入力映像信号１１が入力される。入力映像信号１１は、映像輝度信号でも映像色差信号でもよいが、本実施形態では映像輝度信号であると仮定する。高密度化部１は、入力映像信号１１に対して水平画素数を増加させるフィルタ処理を適用し、高密度映像信号１２を出力する。例えば、高密度化部１は、ＮＴＳＣ信号である入力映像信号１１を、ハイビジョン信号である高密度映像信号１２に変換する。このように高密度化部１で入力映像信号１１のサンプリング周波数を増加させることにより、その後の処理で折り返し雑音などの不具合を生じることなく、再現可能な信号の周波数帯域を増加させることができる。
【００３５】
１次微分検出部２は、次式（１）を用いて、高密度映像信号１２の１次微分信号１３を求め、その結果をノイズ除去部３に出力する。
Ｄi ＝Ｐi+1 −Ｐi-1   …（１）
ただし、上式（１）において、Ｐi およびＤi は、それぞれ、画面の左からｉ番目の画素における高密度映像信号１２および１次微分信号１３の信号レベルである。
【００３６】
ノイズ除去部３は、いわゆるフレームノイズリダクション手法を用いて１次微分信号１３に含まれるノイズ成分を除去し、ノイズ除去後の１次微分信号１４を補正画素決定部６ａに出力する。より詳細に述べると、ノイズ除去部３は、１次微分信号１３を複数フレーム分蓄積し、画面上で同じ位置にある画素を各フレームから取り出して時間方向にフィルタ処理を行う。これにより、各画素に間欠的に重畳したノイズを除去することができる。ノイズ除去部３を備えない映像信号処理装置では、入力映像信号１１にノイズが重畳した場合、１次微分信号１３にもノイズが重畳し、補正画素決定部６ａにおける判断にもその影響が及び、出力映像信号１５には入力映像信号１１よりも大きなノイズ成分が重畳される。ノイズ除去部３は、このような不具合を防止する機能を有する。
【００３７】
なお、ノイズ除去部３は、データ蓄積のための回路量を削減するため、１次微分信号１３のうち下位側の何ビットかを無視して、上位側のビットについてのみノイズ除去を行うこととしてもよい。例えば、高密度映像信号１２のデータ幅が１０ビットである場合、ノイズ除去部３は、下位側の２ビットを無視し、上位側の８ビットについてのみノイズ除去を行うこととしてもよい。
【００３８】
補正画素決定部６ａには、ノイズ除去後の１次微分信号１４と、補正画素決定条件記憶部５に記憶されたしきい値３１とが入力される。補正画素決定部６ａは、これらの入力に基づき、高密度映像信号１２に含まれる山頂画素と谷底画素とを検出し、その位置を示す補正画素決定信号３２を出力する。
【００３９】
加減算部９には、高密度映像信号１２に加えて、補正画素決定信号３２と加算用の補正値３３と減算用の補正値３４とが入力される。加減算部９は、高密度映像信号１２のうち、補正画素決定信号３２が山頂画素を示す画素には、加算用の補正値３３を加算し、補正画素決定信号３２が谷底画素を示す画素からは、減算用の補正値３４を減算する。
【００４０】
図２は、補正画素決定部６ａの動作を示すフローチャートである。補正画素決定部６ａは、ノイズ除去後の１次微分信号１４の各画素について、図２に示す処理を行い、各画素が山の頂点または谷の底に位置するか否かを判定する。
【００４１】
図２に示すように、補正画素決定部６ａは、始めに、判定対象の画素の１次微分信号の信号レベルをＤi 、判定対象の画素の１つ左にある画素の１次微分信号の信号レベルをＤi-1 、判定対象の画素の１つ右にある画素の１次微分信号の信号レベルをＤi+1 、補正画素決定条件記憶部５に記憶されたしきい値３１をＴ、ステップＳ１０１で使用する第２のしきい値をΔとする（ステップＳ１００）。
【００４２】
次に、補正画素決定部６ａは、Ｄi が値０に十分近いか否かを判定する。具体的には、補正画素決定部６ａは、Ｄi の絶対値（｜Ｄi ｜）と第２のしきい値Δとを比較し、前者が後者より小さい場合はステップＳ１０２へ、それ以外の場合はステップＳ１１１へ進む（ステップＳ１０１）。なお、本実施形態では、第２のしきい値Δは、補正画素決定部６ａに記憶されているとするが、これに代えて、しきい値Ｔとともに補正画素決定条件記憶部５に記憶されていることとしてもよい。
【００４３】
次に、補正画素決定部６ａは、ステップＳ１０２からステップＳ１０９までの処理により、Ｄi-1 、Ｄi 、Ｄi+1 の大小関係を判定する。より詳細に述べると、補正画素決定部６ａは、Ｄi-1 からＤi を引いた差Ｘを求め（ステップＳ１０２）、求めた差Ｘがしきい値Ｔより大きい場合はステップＳ１０４へ、それ以外の場合はステップＳ１０６へ進む（ステップＳ１０３）。
【００４４】
ステップＳ１０３でＹｅｓの場合、補正画素決定部６ａは、Ｄi からＤi+1 を引いた差Ｘを求め（ステップＳ１０４）、求めた差Ｘがしきい値Ｔより大きい場合はステップＳ１１０へ、それ以外の場合はステップＳ１１１へ進む（ステップＳ１０５）。
【００４５】
ステップＳ１０３でＮｏの場合、補正画素決定部６ａは、Ｄi からＤi-1 を引いた差Ｘを求め（ステップＳ１０６）、求めた差Ｘがしきい値Ｔより大きい場合はステップＳ１０８へ、それ以外の場合はステップＳ１１１へ進む（ステップＳ１０７）。
【００４６】
ステップＳ１０７でＹｅｓの場合、補正画素決定部６ａは、Ｄi+1 からＤi を引いた差Ｘを求め（ステップＳ１０８）、求めた差Ｘがしきい値Ｔより大きい場合はステップＳ１１２へ、それ以外の場合はステップＳ１１１へ進む（ステップＳ１０９）。
【００４７】
その後、補正画素決定部６ａは、対象画素について、ステップＳ１１０では「山の頂点」と、ステップＳ１１２では「谷の底」と、ステップＳ１１１では「その他」と判定し、その画素についての処理を終了する。
【００４８】
図３は、本実施形態に係る映像信号処理装置によって映像信号が補正される様子を示す図である。図３において、Ｐi およびＤi は、それぞれ、画面の左からｉ番目の画素における高密度映像信号１２および１次微分信号１３の信号レベルである。
【００４９】
図３（ａ）に示すように、映像信号がｉ番目の画素において極大となる場合には、（Ｄi-1 −Ｄi ）と（Ｄi −Ｄi+1 ）とはいずれも比較的大きな値となり、Ｄi は０に近い値となる。したがって、（Ｄi-1 −Ｄi ）と（Ｄi −Ｄi+1 ）とがいずれもしきい値Ｔより大きく、かつ、Ｄi の絶対値が第２のしきい値Δより小さい場合には、ｉ番目の画素が山頂画素として検出され、この画素には加算用の補正値３３（図３（ａ）に示す値Ａ）が加算される。
【００５０】
また、図３（ｂ）に示すように、映像信号がｉ番目の画素において極小となる場合には、（Ｄi −Ｄi-1 ）と（Ｄi+1 −Ｄi ）とはいずれも比較的大きな値となり、Ｄi は０に近い値となる。したがって、（Ｄi −Ｄi-1 ）と（Ｄi+1 −Ｄi ）とがいずれもしきい値Ｔより大きく、かつ、Ｄi の絶対値が第２のしきい値Δより小さい場合には、ｉ番目の画素が谷底画素として検出され、この画素からは減算用の補正値３４（図３（ｂ）に示す値Ｂ）が減算される。
【００５１】
このように映像信号から山頂画素と谷底画素とを検出して、山頂画素をより高く、谷底画素をより低く補正することにより、映像信号の変化部分を強調し、映像信号の鮮鋭感を増すことができる。
【００５２】
一方、図３（ｃ）に示すように、映像信号が画素Ｐｉにおいて増加から一定に変化する場合には、（Ｄi-1 −Ｄi ）は比較的大きな値となるが、（Ｄi+1 −Ｄi ）は０に近い値となる。したがって、補正画素決定部６ａは、このような点を山頂画素でも谷底画素でもないと判定する。よって、このような画素には、補正処理は行われない。
【００５３】
図４は、本実施形態に係る映像信号処理装置によって、補正画素が検出される様子を示す図である。例えば、映像信号の水平成分の信号レベルが図４に示すように変化した場合、本実施形態に係る映像信号処理装置は、白抜き丸印で示す山頂画素と、黒塗り丸印で示す谷底画素とを検出し、これら４つの画素に所定の加減算処理を行う。一方、この装置は、図４に示す画素以外の画素をいずれも「その他」と判定し、これらの画素には加減算処理を行わない。特に、この装置は、符号Ｐを付した箇所のように、片側では信号レベルが一定となる画素には補正処理を行わないという特徴を有する。また、この装置は、信号レベルが変化する部分について１画素のみを補正するという特徴も有する。
【００５４】
なお、図２に示すフローチャートでは、４つのステップ（Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０６およびＳ１０８）において１次微分信号の差Ｘを求めることとしたが、Ｄi が値０に十分近いことを考慮して、各ステップではＤi を値０とみなして演算処理を簡略化してもよい。この方式を採用した場合、Ｄi-1 と（−Ｄi+1 ）とがいずれもしきい値Ｔより大きく、かつ、Ｄi の絶対値が第２のしきい値Δより小さい場合に、ｉ番目の画素が山頂画素として検出される。また、（−Ｄi-1 ）とＤi+1とがいずれもしきい値Ｔより大きく、かつ、Ｄi の絶対値が第２のしきい値Δより小さい場合に、ｉ番目の画素が谷底画素として検出される。
【００５５】
以下、しきい値３１と２つの補正値３３、３４の設定方法について説明する。しきい値３１は、補正画素決定条件記憶部５に記憶されている。補正画素決定条件制御部４は、第１の制御信号２１に基づき、しきい値３１を制御する。すなわち、しきい値３１は、第１の制御信号２１に基づき制御される。
【００５６】
第１の制御信号２１としては、入力映像信号１１の特性が与えられる。例えば、第１の制御信号２１は、入力映像信号１１がコンポーネント信号またはコンポジット信号のいずれであるかや、入力映像信号１１が４：２：２形式または４：４：４形式のいずれであるかを示す。
【００５７】
補正画素決定条件制御部４は、このような第１の制御信号２１に基づき、しきい値３１を制御する。これにより、入力映像信号１１の特性に応じて、画質補正の効果が及ぶ範囲を調整し、最適な画質補正を行うことができる。
【００５８】
一方、加算用の補正値３３と減算用の補正値３４とは、加減算値記憶部８に記憶されている。加減算値制御部７は、第２の制御信号２２に基づき、これら２つの補正値３３、３４を制御する。すなわち、２つの補正値３３、３４は、第２の制御信号２２に基づき制御される。
【００５９】
第２の制御信号２２としては、第１に、視聴者からの画質調整信号が与えられる。例えば、映像信号処理装置がシャープネス（鮮鋭度）を調整できるように構成されている場合、視聴者からの画質調整信号は、第２の制御信号２２に入力される。
【００６０】
また、第２の制御信号２２としては、第２に、入力映像信号１１から算出された動き量が与えられる。静止画と動画とに同じ補正値を加減算した場合、人の目には、動画に対する補正は効果が少ないように認識される。したがって、映像信号が動画である場合には、２つの補正値３３、３４を大きくすることにより、静止画と動画との間で補正の効果のバランスを取ることができる。
【００６１】
加減算値制御部７は、このような第２の制御信号２２に基づき、加算用の補正値３３と減算用の補正値３４とを制御する。これにより、視聴者の嗜好や入力映像信号１１から算出された動き量に応じて、画質補正の強さを調整し、最適な画質補正を行うことができる。
【００６２】
なお、第１および第２の制御信号２１、２２として与えられる信号は、上述したものに限るものではなく、画質に影響を及ぼす任意の制御情報に基づき、しきい値３１と２つの補正値３３、３４を制御することができる。
【００６３】
また、加算用の補正値３３と減算用の補正値３４とを別個に記憶している理由は、以下のとおりである。山頂画素と谷底画素とに同じ補正値を加減算した場合、人の目には、山頂画素に対する補正は効果が少ないように認識される。したがって、山頂画素に対する補正値（すなわち、加算用の補正値３３）と谷底画素に対する補正値（すなわち、減算用の補正値３４）とを別個に記憶し、前者を後者より大きくすることにより、山頂画素と谷底画素との間で補正の効果のバランスを取ることができる。
【００６４】
以上に示すように、本実施形態に係る映像信号処理装置によれば、映像信号から山頂画素と谷底画素とが検出され、山頂画素はより高く、谷底画素はより低く補正されるので、変化部分を強調した鮮鋭感のある映像信号を提供することができる。特に、ＬＴＩ技術のように、本来滑らかに変化すべき映像信号が階段状に変化し、映像信号を表示したときに、すべての物が平面で構成されたかのような不自然な印象を視聴者に与えることなく、ＬＴＩ技術よりもさらに鮮鋭感を増した高画質の映像信号を提供することができる。
【００６５】
また、映像信号のサンプリング周波数を増加させることにより、その後の処理で折り返し雑音などの不具合を生じることなく、再現可能な信号の周波数帯域を増加させることができる。また、映像信号に対してノイズ除去を行うことにより、映像信号に重畳したノイズの影響が、補正後の映像信号に及ぶことを防止することができる。したがって、ノイズ成分の多い映像信号に対しても、安定した動作を行い、鮮鋭感を増した高画質な映像信号を安定して提供することができる。また、しきい値と補正値とを制御信号に基づき制御することにより、画質補正の効果が及ぶ範囲と画質補正の強さを自由に設定し、映像信号の特性や視聴者の嗜好や映像信号から算出された動き量などに応じて、鮮鋭感を増した高画質な映像信号を提供することができる。
【００６６】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る映像信号処理装置の構成を示すブロック図である。本実施形態は、１次微分信号ではなく、入力映像信号に基づき、補正対象の画素を決定することを特徴とする。本実施形態の構成要素のうち、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して、説明を省略する。
【００６７】
ノイズ除去部３は、第１の実施形態と同様に、フレームノイズリダクション手法を用いて、ノイズ除去を行う。ただし、ノイズ除去部３には高密度映像信号１２が入力されるので、ノイズ除去部３からはノイズ除去後の高密度映像信号１６が出力される。
【００６８】
補正画素決定部６ｂには、ノイズ除去後の高密度映像信号１６としきい値３１とが入力される。補正画素決定部６ｂは、これらの入力に基づき、高密度映像信号１２に含まれる山頂画素と谷底画素とを検出し、その位置を示す補正画素決定信号３２を出力する。
【００６９】
図６は、補正画素決定部６ｂの動作を示すフローチャートである。補正画素決定部６ｂは、ノイズ除去後の高密度映像信号１６の各画素について、図６に示す処理を行い、各画素が山の頂点または谷の底に位置するか否かを判定する。
【００７０】
図６に示すように、補正画素決定部６ｂは、始めに、判定対象の画素の高密度映像信号の信号レベルをＰi 、判定対象の画素の１つ左にある画素の高密度映像信号の信号レベルをＰi-1 、判定対象の画素の１つ右にある画素の高密度映像信号の信号レベルをＰi+1 、補正画素決定条件記憶部５に記憶されたしきい値３１をＴとする（ステップＳ２０１）。
【００７１】
次に、補正画素決定部６ｂは、ステップＳ２０２からステップＳ２０９までの処理により、Ｐi-1 、Ｐi 、Ｐi+1 の大小関係を判定する。より詳細に述べると、補正画素決定部６ｂは、Ｐi からＰi-1 を引いた差Ｘを求め（ステップＳ２０２）、求めた差Ｘがしきい値Ｔより大きい場合はステップＳ２０４へ、それ以外の場合はステップＳ２０６へ進む（ステップＳ２０３）。
【００７２】
ステップＳ２０３でＹｅｓの場合、補正画素決定部６ｂは、Ｐi からＰi+1 を引いた差Ｘを求め（ステップＳ２０４）、求めた差Ｘがしきい値Ｔより大きい場合はステップＳ２１０へ、それ以外の場合はステップＳ２１１へ進む（ステップＳ２０５）。
【００７３】
ステップＳ２０３でＮｏの場合、補正画素決定部６ｂは、Ｐi-1 からＰi を引いた差Ｘを求め（ステップＳ２０６）、求めた差Ｘがしきい値Ｔより大きい場合はステップＳ２０８へ、それ以外の場合はステップＳ２１１へ進む（ステップＳ２０７）。
【００７４】
ステップＳ２０７でＹｅｓの場合、補正画素決定部６ｂは、Ｐi+1 からＰi を引いた差Ｘを求め（ステップＳ２０８）、求めた差Ｘがしきい値Ｔより大きい場合にはステップＳ２１２へ、それ以外の場合はステップＳ２１１へ進む（ステップＳ２０９）。
【００７５】
その後、補正画素決定部６ｂは、対象画素について、ステップＳ２１０では「山の頂点」と、ステップＳ２１２では「谷の底」と、ステップＳ２１１では「その他」と判定し、その画素についての処理を終了する。
【００７６】
このように、本実施形態に係る補正画素決定部６ｂによっても、高密度映像信号１２に含まれる山頂画素と谷底画素とを検出することができる。したがって、本実施形態に係る映像信号処理装置は、第１の実施形態に係る映像信号処理装置と同様の効果を奏する。
【００７７】
なお、上述した第１および第２の実施形態では、加減算部９は、加算用の補正値３３または減算用の補正値３４をそのまま加減算することとした。これに代えて、加減算部９は、高密度映像信号１２の信号レベルに応じて、これら２つの補正値３３、３４を調整し、調整後の補正値を高密度映像信号１２に加減算することとしてもよい。例えば、加減算部９は、高密度映像信号１２の信号レベルが高いときには２つの補正値３３、３４を大きく、高密度映像信号１２の信号レベルが低いときには２つの補正値３３、３４を小さく調整し、調整後の補正値を高密度映像信号１２に加減算することとしてもよい。
【００７８】
あるいは、高密度映像信号１２の信号レベルが最大値Ｐmax に近く、加算用の補正値３３を加算すると、その和が最大値Ｐmax を越える場合、加減算部９は、その和が最大値Ｐmax を越えないように加算用の補正値３３を小さく調整した後に、調整後の加算用の補正値３３を高密度映像信号１２に加算することとしてもよい。高密度映像信号１２の信号レベルが最小値Ｐmin に近い場合も同様である。このように、高密度映像信号１２の信号レベルに応じて補正値を自動的に調整することにより、さらに高精度に画質補正の効果の強さを調整し、さらに鮮鋭感の増した高画質な映像信号を提供することができる。
【００７９】
また、図２および図６に示すフローチャートでは、４つの判断ステップで共通したしきい値Ｔを用いたが、４つの判断ステップで互いに異なるしきい値を用いることとしてもよい。あるいは、山頂画素と判断するための２つの判断ステップでは共通した第１のしきい値を用い、谷底画素と判断するための２つの判断ステップでは共通した第２のしきい値を用いることとしてもよい。
【００８０】
また、上述した実施形態では、画質改善の効果を高めるために、高密度化部１とノイズ除去部３とを備えることとしたが、これらの構成要素を備えないこととしてもよい。また、映像輝度信号を補正することとしたが、同様の用法を映像色差信号に適用してもよい。この場合、しきい値３１や加算用の補正値３３や減算用の補正値３４は、映像色差信号に適した値を使用すべきことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る映像信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る映像信号処理装置の補正画素決定部の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る映像信号処理装置によって映像信号が補正される様子を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る映像信号処理装置によって補正対象となる画素が検出される様子を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る映像信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る映像信号処理装置の補正画素決定部の動作を示すフローチャートである。
【図７】従来のエッジ強調技術において補正対象となる画素の範囲を示す図である。
【符号の説明】
１…高密度化部
２…１次微分検出部
３…ノイズ除去部
４…補正画素決定条件制御部
５…補正画素決定条件記憶部
６ａ、６ｂ…補正画素決定部
７…加減算値制御部
８…加減算値記憶部
９…加減算部
１１…入力映像信号
１２…高密度映像信号
１３…１次微分信号
１４…ノイズ除去後の１次微分信号
１５…出力映像信号
１６…ノイズ除去後の高密度映像信号
２１、２２…制御信号
３１…しきい値
３２…補正画素決定信号
３３…加算用の補正値
３４…減算用の補正値
【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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