JP5247627B2 - Image processing apparatus and method, and image display apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、デジタル化された画像を拡大する画像処理装置及び方法、並びに画像表示装置及び方法に関するものであり、画像を拡大する際に、高周波数成分を生成することによって、解像感の高い拡大画像を得るものである。 The present invention relates to an image processing apparatus and method for enlarging a digitized image, and an image display apparatus and method, and generates a high frequency component when enlarging an image, thereby providing a high resolution feeling. An enlarged image is obtained.
一般に画像処理装置は、出力画像の画素数が入力画像の画素数より多い場合、画像を拡大処理しなければならない。従来の画像処理装置では注目する画素近傍の画素がもつ画素値を重み付け加算して画像を拡大していた。 In general, when the number of pixels of the output image is larger than the number of pixels of the input image, the image processing apparatus must enlarge the image. In a conventional image processing apparatus, an image is enlarged by weighting and adding pixel values of pixels in the vicinity of the pixel of interest.
例えば特許文献1に記載された画像処理装置においては、各シフトレジスタからそれぞれ出力される主走査方向の隣り合った5個の画素データに所定の重み付け定数を乗算し、各画素データにおける乗算結果を加算するための演算回路を備え、画像データの拡大処理を行う場合に、演算回路での演算結果をこれらの画素データの中央の画素データとしてセレクタにて選択して出力している。
For example, in the image processing apparatus described in
注目する画素近傍の画素がもつ画素値を重み付け加算することは入力画像の低周波数成分のみを通過させるローパスフィルタ処理となる。従って、上記の従来の技術では、拡大画像に対して高周波数成分を十分に与えることが出来ないため、拡大画像の解像感が失われるという問題があった。 Weighting and adding pixel values of pixels in the vicinity of the target pixel is a low-pass filter process that passes only the low-frequency component of the input image. Therefore, the above-described conventional technique has a problem that the resolution of the enlarged image is lost because a high-frequency component cannot be sufficiently applied to the enlarged image.
本発明は上述のような課題を解消するためになされたもので、本発明の画像処理装置は、
入力画像を拡大する画像処理装置において、
前記入力画像を拡大し、第1の拡大画像を出力する第1の画像拡大手段と、
前記入力画像の高周波数成分を取り出し、第1の高周波数成分画像を生成する第1の高周波数成分画像生成手段と、
前記第1の高周波数成分画像を拡大し、第2の拡大画像を出力する第2の画像拡大手段と、
前記第2の拡大画像を入力とし、第2の高周波数成分画像を出力する高周波数成分画像処理手段と、
前記第1の拡大画像と前記第2の高周波数成分画像を加算する第1の加算手段と
を有する画像処理装置において、
前記高周波数成分画像処理手段は、
前記第2の拡大画像の高周波数成分を取り出して第1の中間画像を出力する第2の高周波数成分画像生成手段を含む第1の補正成分生成手段と、
前記第2の拡大画像に対して非線形処理を含む処理を行った第2の中間画像を出力する非線形処理画像生成手段を含を含む第2の補正成分生成手段と、
前記第1の補正成分生成手段の出力と、前記第2の補正成分生成手段の出力を加算する第2の加算手段とを備え、
前記第2の加算手段における加算の結果が、前記高周波数成分画像処理手段の出力として用いられ、
前記第1の補正成分生成手段が、前記第1の中間画像の各画素値を前記第1の拡大画像の画素値に応じて求められる第1の増幅率によって増幅した第3の中間画像を出力する第1の高周波数成分画像補正手段をさらに備え、
前記第3の中間画像が前記第1の補正成分生成手段の出力として用いられる
ことを特徴とする。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and the image processing apparatus of the present invention includes:
In an image processing apparatus for enlarging an input image,
First image enlarging means for enlarging the input image and outputting a first enlarged image;
First high frequency component image generation means for extracting a high frequency component of the input image and generating a first high frequency component image;
Second image enlarging means for enlarging the first high frequency component image and outputting a second enlarged image;
High-frequency component image processing means for receiving the second enlarged image and outputting a second high-frequency component image;
In the image processing apparatus having the first enlarged image and the first addition means for adding the second high-frequency component image,
The high frequency component image processing means includes
First correction component generation means including second high frequency component image generation means for extracting a high frequency component of the second enlarged image and outputting a first intermediate image;
Second correction component generation means including non-linear processing image generation means for outputting a second intermediate image obtained by performing processing including non-linear processing on the second enlarged image;
A second addition means for adding the output of the first correction component generation means and the output of the second correction component generation means;
The result of the addition in the second addition means is used as the output of the high frequency component image processing means,
The first correction component generation means outputs a third intermediate image obtained by amplifying each pixel value of the first intermediate image with a first amplification factor obtained according to the pixel value of the first enlarged image. Further comprising first high frequency component image correcting means
The third intermediate image is used as an output of the first correction component generation means.
本発明によれば、過度のオーバーシュートを発生することなく、高周波数成分を十分に与えることができ、解像感のある拡大画像を得ることができる。 According to the present invention, a high-frequency component can be sufficiently provided without causing excessive overshoot, and an enlarged image with a sense of resolution can be obtained.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1による画像処理装置の構成を表す図であり、例えば図2に示す画像表示装置の一部として用いることができる。ここで図2に示す画像表示装置は図1に示す画像処理装置を内部に含む画像処理装置U1及び表示部9を備えており、画像処理装置U1において画像DORGに対する出力として得られた画像DU1が表示部9に表示される。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an image processing apparatus according to
実施の形態1による画像処理装置は、画像拡大手段2Aと、高周波数成分画像生成手段1と、画像拡大手段2Bと、高周波数成分画像処理手段3と、加算手段4とを備える。
画像拡大手段2Aは、入力画像Dinを拡大して拡大画像D2Aを生成する。
高周波数成分画像生成手段1は、入力画像Dinの高周波数成分のみを取り出して高周波数成分画像D1を生成する。
The image processing apparatus according to
The image enlarging means 2A enlarges the input image Din and generates an enlarged image D2A.
The high frequency component image generation means 1 extracts only the high frequency component of the input image Din and generates a high frequency component image D1.
画像拡大手段2Bは、高周波数成分画像生成手段1から出力される高周波数成分画像D1を拡大して拡大画像(高周波数成分拡大画像)D2Bを生成する。
高周波数成分画像処理手段3は、画像拡大手段2Bから出力される拡大画像D2Bに対して後述の処理を行い、高周波数成分画像(高周波数成分処理画像)D3を生成する。
The image enlarging means 2B enlarges the high frequency component image D1 output from the high frequency component image generating means 1 to generate an enlarged image (high frequency component enlarged image) D2B.
The high frequency component image processing means 3 performs a process described later on the enlarged image D2B output from the image enlargement means 2B, and generates a high frequency component image (high frequency component processed image) D3.
加算手段4は、画像拡大手段2Aから出力される拡大画像D2Aに、高周波数成分画像処理手段3から出力される高周波数成分画像D3を加算して、その結果を最終的な拡大画像、即ち出力画像Doutとして出力する。加算手段4の出力は、例えば図2に示す画像表示装置の表示部9に画像DU1として供給され、表示部9による画像表示に用いられる。
The adding means 4 adds the high frequency component image D3 output from the high frequency component image processing means 3 to the enlarged image D2A output from the image enlarging means 2A, and the result is the final enlarged image, that is, the output Output as an image Dout. The output of the adding means 4 is supplied as, for example, an image DU1 to the
なお、本明細書において、拡大、高周波数成分生成、高周波数成分処理などの処理は「画像」に対して行なわれる旨記載されるが、具体的には、画像を表すデジタルデータに対して行われる。また、「画像」との記載も具体的には「画像データ」を意味する場合がある。 In this specification, it is described that processing such as enlargement, high-frequency component generation, and high-frequency component processing is performed on an “image”. Specifically, it is performed on digital data representing an image. Is called. In addition, the description of “image” may specifically mean “image data”.
画像拡大手段2A、高周波数成分画像生成手段1、画像拡大手段2B、及び高周波数成分画像処理手段3の詳細な動作については後述するが、高周波数成分画像D3のもつ周波数成分は拡大画像D2Aがもつ周波数成分より高い周波数帯域のものとなる。従って加算手段4において拡大画像D2Aに高周波数成分画像D3を加算することで、高周波数成分を多く含んだ拡大画像Doutを得ることができる。
Detailed operations of the
図3は図1に示した実施の形態1による画像処理装置の構成の詳細を表す図である。以下、図3を参照して、画像拡大手段2A、高周波数成分画像生成手段1、画像拡大手段2B、及び高周波数成分画像処理手段3の構成をより詳細に説明する。
FIG. 3 is a diagram showing details of the configuration of the image processing apparatus according to the first embodiment shown in FIG. Hereinafter, the configuration of the image enlarging means 2A, the high frequency component image generating means 1, the
画像拡大手段2Aは、水平方向及び垂直方向の少なくとも一方に画像を拡大するものであり、例えば、水平方向及び垂直方向に同じ倍率で拡大を行なうが、代わりに、水平方向及び垂直方向に異なる倍率で拡大を行なうものであっても良い。また、水平方向及び垂直方向の一方にのみ拡大を行なうものであっても良く、例えば入力画像に対して表示画面が横長である場合に水平方向にのみ拡大を行なうことがある。 The image enlarging means 2A enlarges the image in at least one of the horizontal direction and the vertical direction. For example, the image enlarging means 2A enlarges the image in the horizontal direction and the vertical direction at the same magnification, but instead, the magnifications differ in the horizontal direction and the vertical direction. It is also possible to perform enlargement with. Further, enlargement may be performed only in one of the horizontal direction and the vertical direction. For example, when the display screen is horizontally long with respect to the input image, enlargement may be performed only in the horizontal direction.
高周波数成分画像生成手段1は、入力画像Dinの高周波数成分(所定の周波数Fbよりも高い成分)を取り出して、高周波数成分画像D1を生成するものであり、後述の方法でそれぞれ水平方向高周波数成分画像D1h及び垂直方向高周波数成分画像D1vを生成する水平方向高周波数成分画像生成手段1h及び垂直方向高周波数成分画像生成手段1vを備える。水平方向高周波数成分画像D1hと垂直方向高周波数成分画像D1vとで高周波数成分画像D1が構成されている。
The high frequency component image generation means 1 extracts a high frequency component (a component higher than the predetermined frequency Fb) of the input image Din and generates a high frequency component image D1. A horizontal high-frequency component
画像拡大手段2Bは、水平方向高周波数成分画像D1hを拡大した拡大画像D2Bhを生成する画像拡大手段2Bh及び垂直方向高周波数成分画像D1vを拡大した拡大画像D2Bvを生成する画像拡大手段2Bvを備える。拡大画像D2Bhと拡大画像D2Bvとで拡大画像D2Bが構成されている。 The image enlarging means 2B includes an image enlarging means 2Bh that generates an enlarged image D2Bh obtained by enlarging the horizontal high-frequency component image D1h, and an image enlarging means 2Bv that generates an enlarged image D2Bv obtained by enlarging the vertical high-frequency component image D1v. The enlarged image D2B is composed of the enlarged image D2Bh and the enlarged image D2Bv.
画像拡大手段2Aが水平方向及び垂直方向の両方向に拡大を行なう場合、画像拡大手段2Bhは、水平方向高周波数成分画像D1hを水平方向及び垂直方向の両方向に拡大し、画像拡大手段2Bvは、垂直方向高周波数成分画像D1vを水平方向及び垂直方向の両方向に拡大する。画像拡大手段2Bh及び2Bvによる、水平方向高周波数成分画像D1h及び垂直方向高周波数成分画像D1vの拡大は、画像拡大手段2Aによる拡大と水平方向及び垂直方向の各々について同じ倍率で行なわれる。 When the image enlarging means 2A enlarges in both the horizontal and vertical directions, the image enlarging means 2Bh enlarges the horizontal high frequency component image D1h in both the horizontal and vertical directions, and the image enlarging means 2Bv The direction high frequency component image D1v is enlarged in both the horizontal direction and the vertical direction. The enlargement of the horizontal high-frequency component image D1h and the vertical high-frequency component image D1v by the image enlargement means 2Bh and 2Bv is performed at the same magnification for each of the enlargement by the image enlargement means 2A and the horizontal and vertical directions.
高周波数成分画像処理手段3は、第1の補正成分生成手段3Aと、第2の補正成分生成手段3Bと、加算手段34を備えている。第1の補正成分生成手段3Aは、高周波数成分画像生成手段32Aと、高周波数成分画像補正手段33Aとを備え、第2の補正成分生成手段3Bは、非線形処理画像生成手段30と、高周波数成分画像補正手段33Bとを備える。
The high frequency component image processing means 3 includes a first correction component generation means 3A, a second correction component generation means 3B, and an addition means 34. The first correction component generation unit 3A includes a high frequency component
高周波数成分画像生成手段32Aは、拡大画像D2Bの高周波数成分(所定の周波数Fdよりも高い成分)を取り出して中間画像(高周波数成分画像)D32Aを出力するものであり、拡大画像D2Bhに含まれる水平方向の高周波数成分のみを取り出した水平方向中間画像D32Ahを生成する水平方向高周波数成分画像生成手段32Ahと、拡大画像D2Bvの垂直方向の高周波数成分のみを取り出した垂直方向中間画像D32Avを生成する垂直方向高周波数成分画像生成手段32Avを備え、高周波数成分画像生成手段32Aからは、水平方向中間画像D32Ahと垂直方向中間画像D32Avから成る中間画像D32Aが出力される。
The high frequency component image generating means 32A extracts the high frequency component (component higher than the predetermined frequency Fd) of the enlarged image D2B and outputs an intermediate image (high frequency component image) D32A, which is included in the enlarged image D2Bh. A horizontal high-frequency component image generating unit 32Ah that generates a horizontal intermediate image D32Ah that extracts only the high-frequency component in the horizontal direction, and a vertical intermediate image D32Av that extracts only the high-frequency component in the vertical direction of the enlarged image D2Bv. A vertical high-frequency component image generating unit 32Av is generated, and an intermediate image D32A composed of a horizontal intermediate image D32Ah and a vertical intermediate image D32Av is output from the high-frequency component
非線形処理画像生成手段(エッジ鮮鋭化画像生成手段)30は、拡大画像D2Bに対して非線形処理を含む処理を行った中間画像(エッジ鮮鋭化画像)D32Bを出力するものであり、非線形処理手段31、及び高周波数成分画像生成手段32Bを備える。
非線形処理手段31は、拡大画像D2Bに対して後述するエッジの鮮鋭化のための非線形処理を行った非線形処理画像D31を生成する。
高周波数成分画像生成手段32Bは非線形処理画像D31に含まれる高周波数成分(所定の周波数Ffよりも高い成分)のみを取り出した中間画像D32Bを出力する。
The nonlinear processed image generating means (edge sharpened image generating means) 30 outputs an intermediate image (edge sharpened image) D32B obtained by performing processing including nonlinear processing on the enlarged image D2B. And high frequency component image generation means 32B.
The nonlinear processing means 31 generates a nonlinear processed image D31 obtained by performing nonlinear processing for edge sharpening, which will be described later, on the enlarged image D2B.
The high frequency component
非線形処理手段31は、拡大画像D2Bhに対して非線形処理した非線形処理画像D31hを生成する水平方向非線形処理手段31hと、拡大画像D2Bvに対して非線形処理した非線形処理画像D31vを生成する垂直方向非線形処理手段31vを備えており、非線形処理画像D31は非線形処理画像D31hと非線形処理画像D31vから成る。
The non-linear processing means 31 generates a non-linear processed image D31h that is non-linearly processed with respect to the enlarged image D2Bh, and a vertical non-linear process that generates a non-linearly processed image D31v that is non-linearly processed with respect to the enlarged image D2Bv.
高周波数成分画像生成手段32Bは、非線形処理画像D31hから高周波数成分を取り出し、水平方向中間画像D32Bhを生成する水平方向高周波数成分画像生成手段32Bhと、非線形処理画像D31vから高周波数成分を取り出し、垂直方向中間画像D32Bvを生成する垂直方向高周波数成分画像生成手段32Bvを備え、中間画像D32Bは水平方向中間画像D32Bhと垂直方向中間画像D32Bvから成る。
The high frequency component
高周波数成分画像補正手段33Aは、拡大画像D2Aと中間画像D32Aとを入力とし、中間画像D32Aを拡大画像D2Aの画素値に応じて求められる増幅率によって増幅した中間画像(補正画像)D33Aを出力するものであり、水平方向中間画像D32Ahに対して補正処理を行って、水平方向中間画像D33Ahを生成する水平方向高周波数成分画像補正手段33Ahと、垂直方向中間画像D32Avに対して補正処理を行って、垂直方向中間画像D33Avを生成する垂直方向高周波数成分画像補正手段33Avを備える。水平方向中間画像D33Ahと垂直方向中間画像D33Avとで中間画像D33Aが構成される。
The high frequency component
高周波数成分画像補正手段33Bは、拡大画像D2Aと中間画像D32Bとを入力とし、中間画像D32Bを拡大画像D2Aの画素値に応じて求められる増幅率によって増幅した中間画像(補正画像)D33Bを出力するものであり、水平方向中間画像D32Bhに対して補正処理を行って、水平方向中間画像D33Bhを生成する水平方向高周波数成分画像補正手段33Bhと、垂直方向中間画像D32Bvに対して補正処理を行って、垂直方向中間画像D33Bvを生成する垂直方向高周波数成分画像補正手段33Bvを備える。水平方向中間画像D33Bhと垂直方向中間画像D33Bvとで中間画像D33Bが構成される。
The high frequency component
加算手段34は、中間画像D33Aと、中間画像D33Bを加算し、加算結果を高周波数成分画像D3として出力する。 The adding means 34 adds the intermediate image D33A and the intermediate image D33B, and outputs the addition result as a high frequency component image D3.
以下、入力画像Dinを水平方向、垂直方向ともに2倍に拡大した拡大画像Doutを生成する場合を例にし、各構成要素の動作をさらに詳細に説明する。この説明を通じて本発明の作用、効果もより明らかなものとなるであろう。 Hereinafter, the operation of each component will be described in more detail by taking as an example the case of generating an enlarged image Dout in which the input image Din is doubled in both the horizontal direction and the vertical direction. Through this description, the operation and effect of the present invention will become clearer.
まず、画像拡大手段2Aの動作について説明する。画像拡大手段2Aは入力画像Dinを水平方向、垂直方向ともに2倍に拡大した拡大画像D2Aを生成する。図4(a)〜(d)は画像拡大手段2Aにおける拡大画像D2Aの生成手順の一例を模式的に示した図であり、図5は画像拡大手段2Aの一例を示した図である。
First, the operation of the image enlarging means 2A will be described. The image enlarging means 2A generates an enlarged image D2A obtained by enlarging the input image Din twice in both the horizontal direction and the vertical direction. FIGS. 4A to 4D are diagrams schematically showing an example of a procedure for generating the enlarged image D2A in the
画像拡大手段2Aは、ゼロ挿入手段21Aと、低周波数成分通過手段22Aを備える。以下、図4(a)〜(d)を用いてゼロ挿入手段21A及び低周波数成分通過手段22Aの動作を説明する。図4(a)は入力画像Din(特に画像の一部を構成する画素の配列)を、図4(b)はゼロ挿入手段21Aで生成されるゼロ挿入画像D21Aを、図4(c)は低周波数成分通過手段22Aにおいて拡大画像D2Aを生成する際使用されるフィルタ係数を、図4(d)は低周波数成分通過手段22Aで生成された拡大画像D2Aを表す。図4(a)、(b)、(d)には画素の位置に対応させて水平座標X、垂直座標Yを記載している。
The
ゼロ挿入手段21Aでは入力画像Dinに対して画素値0をもつ画素を水平方向には(入力画像Dinの)1画素につき1個(隣り合う2つの画素相互間に1個)、垂直方向には(入力画像Dinの)1ラインにつき1本(隣り合う2本のライン相互間に1本)を挿入したゼロ挿入画像D21Aを生成する。
「PXY」が入力画像Dinの座標(X,Y)における画素の画素値を表し、「P’XY」がゼロ挿入画像D21Aの座標(X,Y)の画素の画素値を表すとすると、ゼロ挿入画像D21Aの、P’(2X−1)(2Y−1)で表わされる画素値は、入力画像DinのPXYに等しく、P’(2X−1)(2Y)、P’(2X)(2Y)、P’(2X)(2Y−1)で表わされる画素値は、ゼロに等しい。
In the zero insertion means 21A, one pixel per pixel (in the input image Din) having a
If “PXY” represents the pixel value of the pixel at the coordinates (X, Y) of the input image Din, and “P′XY” represents the pixel value of the pixel at the coordinates (X, Y) of the zero-inserted image D21A, then zero. The pixel value represented by P ′ (2X−1) (2Y−1) in the insertion image D21A is equal to PXY in the input image Din, and P ′ (2X−1) (2Y), P ′ (2X) (2Y). ), P ′ (2X) (2Y−1), the pixel value is equal to zero.
低周波数成分通過手段22Aではゼロ挿入画像D21Aに対し、図4(c)に示されたフィルタ係数で表されたフィルタ演算を行うことで、図4(d)に示される拡大画像D2Aを生成する。
例えば、拡大画像D2Aに含まれる、座標(X,Y)の画素の画素値QXYは下記の式(1)のように計算される。
The low frequency component passing means 22A performs the filter operation represented by the filter coefficient shown in FIG. 4C on the zero insertion image D21A, thereby generating the enlarged image D2A shown in FIG. .
For example, the pixel value QXY of the pixel at coordinates (X, Y) included in the enlarged image D2A is calculated as in the following equation (1).
QXY=(4/16)×
{P’(X−1)(Y−1)+2P’X(Y−1)+P’(X+1)(Y−1)
+2P’(X−1)Y+4P’XY+2P’(X+1)Y
+P’(X−1)(Y+1)+2P’X(Y+1)+P’(X+1)(Y+1)}
…(1)
QXY = (4/16) ×
{P ′ (X−1) (Y−1) + 2P′X (Y−1) + P ′ (X + 1) (Y−1)
+ 2P ′ (X−1) Y + 4P′XY + 2P ′ (X + 1) Y
+ P ′ (X−1) (Y + 1) + 2P′X (Y + 1) + P ′ (X + 1) (Y + 1)}
... (1)
なお、図4(c)で表されるフィルタ係数はローパスフィルタを表すので、式(1)で表される低周波数成分通過手段22Aにおける処理はゼロ挿入画像D21Aの低周波数成分(所定の周波数Fa以下の成分)を取り出すことに対応する。
Since the filter coefficient represented in FIG. 4C represents a low-pass filter, the processing in the low-frequency
また、式(1)において
P’(X−1)(Y−1)、2P’X(Y−1)、P’(X+1)(Y−1)、2P’(X−1)Y、P’XY、2P’(X+1)Y、P’(X−1)(Y+1)、P’X(Y+1)、P’(X+1)(Y+1)
のうちいくつかはその値が0であり、それ以外は入力画像Dinの画素値そのものになる。従って拡大処理は入力画像Dinにおいて注目する画素の近傍の画素値を適宜加重加算する処理と同じである。
In the formula (1), P ′ (X−1) (Y−1), 2P′X (Y−1), P ′ (X + 1) (Y−1), 2P ′ (X−1) Y, P 'XY, 2P' (X + 1) Y, P '(X-1) (Y + 1), P'X (Y + 1), P' (X + 1) (Y + 1)
Some of them have a value of 0, and the others have pixel values themselves of the input image Din. Therefore, the enlargement process is the same as the process of appropriately weighting and adding pixel values near the pixel of interest in the input image Din.
次に水平方向高周波数成分画像生成手段1h及び垂直方向高周波数成分画像生成手段1vの動作について説明する。
水平方向高周波数成分画像生成手段1hは入力画像Dinに対して、入力画像Dinの各画素及びその水平方向近傍にある、例えば所定数の画素を用いたハイパスフィルタをかけて水平方向高周波数成分画像D1hを生成する。
一方、垂直方向高周波数成分画像生成手段1vは入力画像Dinに対して、入力画像Dinの各画素及びその垂直方向近傍にある、例えば所定数の画素を用いたハイパスフィルタをかけて垂直方向高周波数成分画像D1vを生成する。
Next, operations of the horizontal direction high frequency component
The horizontal high-frequency component image generating means 1h applies a high-pass filter using, for example, a predetermined number of pixels in the vicinity of each pixel of the input image Din and the horizontal direction to the input image Din, and applies the horizontal high-frequency component image. D1h is generated.
On the other hand, the vertical high frequency component
ハイパスフィルタをかけることは高周波数成分を取り出すことに対応し、水平方向高周波数成分画像D1hには、入力画像Dinの水平方向の高周波数成分(所定の水平周波数よりも高い成分から成る)が含まれ、垂直方向高周波数成分画像D1vには、入力画像Dinの垂直方向の高周波数成分(所定の垂直方向周波数よりも高い成分から成る)が含まれる。 Applying a high-pass filter corresponds to extracting a high-frequency component, and the horizontal high-frequency component image D1h includes a high-frequency component in the horizontal direction of the input image Din (consisting of a component higher than a predetermined horizontal frequency). The vertical high frequency component image D1v includes a high frequency component in the vertical direction of the input image Din (consisting of a component higher than a predetermined vertical frequency).
水平方向高周波数成分画像生成手段1hで行なわれるハイパスフィルタをかける処理としては、例えば、該手段1hへの入力信号からその水平方向の低周波数成分(もしくは各画素に対して水平方向に整列した所定数の画素から成る局所領域における画素値の単純平均値あるいは加重平均値)を差し引くことで高周波数成分を取り出す処理を行なうことができる。
同様に、垂直方向高周波数成分画像生成手段1vで行なわれるハイパスフィルタをかける処理としては、例えば、該手段1vへの入力信号からその垂直方向の低周波数成分(もしくは各画素に対して垂直方向に整列した所定数の画素から成る局所領域における画素値の単純平均値あるいは加重平均値)を差し引くことで高周波数成分を取り出す処理を行なうことができる。
As a process for applying a high-pass filter performed by the horizontal high-frequency component
Similarly, as a process of applying a high-pass filter performed by the vertical high frequency component image generating means 1v, for example, from the input signal to the
次に画像拡大手段2Bh及び2Bvの動作について説明する。画像拡大手段2Bhは水平方向高周波数成分画像D1hを水平方向、垂直方向とも2倍に拡大した拡大画像D2Bhを生成し、画像拡大手段2Bvは垂直方向高周波数成分画像D1vを水平方向、垂直方向とも2倍に拡大した拡大画像D2Bvを生成する。 Next, the operation of the image enlarging means 2Bh and 2Bv will be described. The image enlarging means 2Bh generates an enlarged image D2Bh obtained by enlarging the horizontal high-frequency component image D1h twice in both the horizontal and vertical directions, and the image enlarging means 2Bv converts the vertical high-frequency component image D1v in both the horizontal and vertical directions. An enlarged image D2Bv enlarged twice is generated.
画像拡大手段2Bh及び画像拡大手段2Bvの各々は、図5を参照して説明した画像拡大手段2Aと同様に構成することができる。従って、画像拡大手段2Bhと画像拡大手段2Bvとで構成される画像拡大手段2Bは図6のように示すことができる。
画像拡大手段2Bhの入力は水平方向高周波数成分画像D1hであり、出力が拡大画像D2Bhとなる。画像拡大手段2Bvの入力は垂直方向高周波数成分画像D1vであり、出力が拡大画像D2Bvである。
Each of the image enlarging means 2Bh and the image enlarging means 2Bv can be configured in the same manner as the image enlarging means 2A described with reference to FIG. Therefore, the
The input of the image enlarging means 2Bh is a horizontal high frequency component image D1h, and the output is an enlarged image D2Bh. The input of the image enlarging means 2Bv is a vertical high frequency component image D1v, and the output is an enlarged image D2Bv.
画像拡大手段2Bhは、ゼロ挿入手段21Bhと、低周波数成分通過手段22Bhとを備え、画像拡大手段2Bvは、ゼロ挿入手段21Bvと、低周波数成分通過手段22Bvとを備える。
ゼロ挿入手段21Bh及びゼロ挿入手段21Bvの各々は、図5のゼロ挿入手段21Aと同様のものであり、低周波数成分通過手段22Bh及び低周波数成分通過手段22Bvの各々は、図5の低周波数成分通過手段22Aと同様のものである。
The image enlarging unit 2Bh includes a zero insertion unit 21Bh and a low frequency component passing unit 22Bh, and the image enlarging unit 2Bv includes a zero insertion unit 21Bv and a low frequency component passing unit 22Bv.
Each of the zero insertion means 21Bh and the zero insertion means 21Bv is the same as the zero insertion means 21A of FIG. 5, and each of the low frequency component passage means 22Bh and the low frequency component passage means 22Bv is a low frequency component of FIG. This is the same as the passing means 22A.
ゼロ挿入手段21Bhから出力されるゼロ挿入画像D21Bhとゼロ挿入手段21Bvから出力されるゼロ挿入画像D21Bvとで、ゼロ挿入手段21Bの出力としてのゼロ挿入画像D21Bが構成される。
低周波数成分通過手段22Bhから出力される拡大画像D2Bhと低周波数成分通過手段22Bvから出力される拡大画像D2Bvとで、低周波数成分通過手段22Bの出力としての拡大画像D2Bが構成される。低周波数成分通過手段22Bの出力は、ゼロ挿入画像D21Bの低周波数成分(Fc以下の成分)を取り出したものである。
The zero insertion image D21B as the output of the zero insertion means 21B is composed of the zero insertion image D21Bh output from the zero insertion means 21Bh and the zero insertion image D21Bv output from the zero insertion means 21Bv.
The enlarged image D2B as the output of the low frequency component passing means 22B is composed of the enlarged image D2Bh outputted from the low frequency component passing means 22Bh and the enlarged image D2Bv outputted from the low frequency component passing means 22Bv. The output of the low frequency component passing means 22B is obtained by extracting the low frequency component (component below Fc) of the zero insertion image D21B.
次に高周波数成分画像生成手段32Aの動作について説明する。
水平方向高周波数成分画像生成手段32Ahは、拡大画像D2Bhに水平方向のハイパスフィルタをかけて所定の水平方向周波数以上の成分から成る、高周波数成分のみを取り出し、水平方向中間画像D32Ahを生成する。
一方、垂直方向高周波数成分画像生成手段32Avは、拡大画像D2Bvに垂直方向のハイパスフィルタをかけて所定の垂直方向周波数以上の成分から成る、高周波数成分のみを取り出し、垂直方向中間画像D32Avを生成する。
そして水平方向中間画像D32Ahと垂直方向中間画像D32Avから成る中間画像D32Aが高周波数成分画像生成手段32Aから出力される。
Next, the operation of the high frequency component image generating means 32A will be described.
The horizontal high-frequency component image generating means 32Ah applies a horizontal high-pass filter to the enlarged image D2Bh to extract only high-frequency components composed of components of a predetermined horizontal frequency or more, and generates a horizontal intermediate image D32Ah.
On the other hand, the vertical high-frequency component image generation means 32Av applies a high-pass filter in the vertical direction to the enlarged image D2Bv to extract only the high-frequency components composed of components having a frequency equal to or higher than a predetermined vertical frequency, and generates a vertical intermediate image D32Av. To do.
Then, an intermediate image D32A composed of the horizontal intermediate image D32Ah and the vertical intermediate image D32Av is output from the high frequency component image generating means 32A.
水平方向高周波数成分画像生成手段32Ahで行なわれるハイパスフィルタをかける処理は、水平方向高周波数成分画像生成手段1hにおける処理と同様に行ない、垂直方向高周波数成分画像生成手段32Avで行なわれるハイパスフィルタをかける処理は、垂直方向高周波数成分画像生成手段1vにおける処理と同様に行なうことができる。
即ち、水平方向高周波数成分画像生成手段32Ahで行なわれるハイパスフィルタをかける処理としては、水平方向高周波数成分画像生成手段1hにおける処理と同様に、例えば、該手段32Ahへの入力信号からその水平方向の低周波数成分(もしくは各画素に対して水平方向に整列した所定数の画素から成る局所領域における画素値の単純平均値あるいは加重平均値)を差し引くことで高周波数成分を取り出す処理を行なうことができる。
The high-pass filter processing performed by the horizontal high-frequency component image generation unit 32Ah is performed in the same manner as the horizontal high-frequency component
That is, the processing for applying the high-pass filter performed by the horizontal high-frequency component image generation means 32Ah is, for example, from the input signal to the means 32Ah in the horizontal direction, as in the processing by the horizontal high-frequency component image generation means 1h. To extract a high frequency component by subtracting the low frequency component of (or a simple average value or a weighted average value of pixel values in a local region composed of a predetermined number of pixels aligned in the horizontal direction with respect to each pixel). it can.
同様に、垂直方向高周波数成分画像生成手段32Avで行なわれるハイパスフィルタをかける処理としては、例えば、該手段32Avへの入力信号からその垂直方向の低周波数成分(もしくは各画素に対して垂直方向に整列した所定数の画素から成る局所領域における画素値の単純平均値あるいは加重平均値)を差し引くことで高周波数成分を取り出す処理を行なうことができる。 Similarly, as a process for applying a high-pass filter performed by the vertical high frequency component image generating means 32Av, for example, from the input signal to the means 32Av, a low frequency component in the vertical direction (or in a direction perpendicular to each pixel). By subtracting a simple average value or a weighted average value of pixel values in a local region composed of a predetermined number of aligned pixels, it is possible to perform processing for extracting a high frequency component.
次に非線形処理手段31の動作について説明する。非線形処理手段31は、水平方向非線形処理手段31hと、垂直方向非線形処理手段31vを備える。水平方向非線形処理手段31hと垂直方向非線形処理手段31vとは互いに同様に構成されている。但し、水平方向非線形処理手段31hは水平方向の処理を行ない、垂直方向非線形処理手段31vは垂直方向の処理を行なう。 Next, the operation of the nonlinear processing means 31 will be described. The nonlinear processing means 31 includes a horizontal nonlinear processing means 31h and a vertical nonlinear processing means 31v. The horizontal non-linear processing means 31h and the vertical non-linear processing means 31v are configured in the same manner. However, the horizontal non-linear processing means 31h performs horizontal processing, and the vertical non-linear processing means 31v performs vertical processing.
図7は水平方向非線形処理手段31hの内部構成を表す図である。図示の水平方向非線形処理手段31hは、ゼロクロス判定手段311hと、信号増幅手段312hを備える。 FIG. 7 is a diagram showing the internal configuration of the horizontal nonlinear processing means 31h. The illustrated horizontal non-linear processing means 31h includes a zero-cross determining means 311h and a signal amplifying means 312h.
ゼロクロス判定手段311hは、入力される拡大画像D2Bhにおける画素値の変化を水平方向に沿って確認する。そして画素値が正の値から負の値あるいは負の値から正の値に変化する箇所をゼロクロス点として捉え、信号D311hによってゼロクロス点の前後にある画素(図示の例では、直前及び直後の各1画素)の位置を信号増幅手段312hに伝達する。
なお、水平方向非線形処理手段31hではゼロクロス点の左右に位置する画素がゼロクロス点の前後にある画素として認識される。
The zero cross determination means 311h confirms the change in the pixel value in the inputted enlarged image D2Bh along the horizontal direction. Then, a point where the pixel value changes from a positive value to a negative value or from a negative value to a positive value is regarded as a zero cross point, and pixels before and after the zero cross point by the signal D311h (in the illustrated example, each of the pixels immediately before and after 1 pixel) is transmitted to the signal amplifying means 312h.
In the horizontal non-linear processing means 31h, pixels located on the left and right of the zero cross point are recognized as pixels before and after the zero cross point.
水平方向信号増幅手段312hは、水平方向ゼロクロス判定手段311hの判定結果に応じて決められる増幅率で第3の拡大画像D2Bhの画素値を増幅する。具体的には、信号増幅手段312hは、信号D311hをもとにゼロクロス点の前後にある画素(ゼロクロス点を含む所定の領域内に存在する画素)を特定し、ゼロクロス点の前後にある画素についてのみその画素値を増幅させた(絶対値を大きくした)非線形処理画像D31hを生成する。すなわちゼロクロス点の前後にある画素の画素値に対する増幅率を1より大きな値とし、それ以外の画素の画素値に対する増幅率は1とする。
このような処理により、水平方向に並んだ画素の信号値のステップ状の変化を含むエッジの鮮鋭化が行なわれる。
The horizontal direction
By such processing, edge sharpening including stepwise changes in signal values of pixels arranged in the horizontal direction is performed.
図8は垂直方向非線形処理手段31vの内部構成を表す図である。図示の垂直方向非線形処理手段31vは、ゼロクロス判定手段311vと、信号増幅手段312vを備える。 FIG. 8 is a diagram showing the internal configuration of the vertical nonlinear processing means 31v. The illustrated vertical non-linear processing means 31v includes a zero-cross determining means 311v and a signal amplifying means 312v.
ゼロクロス判定手段311vは、入力される拡大画像D2Bvにおける画素値の変化を垂直方向に沿って確認する。そして画素値が正の値から負の値あるいは負の値から正の値に変化する箇所をゼロクロス点として捉え、信号D311vによってゼロクロス点の前後にある画素(図示の例では、直前及び直後の各1画素)の位置を信号増幅手段312vに伝達する。
なお、垂直方向非線形処理手段31vではゼロクロス点の上下に位置する画素がゼロクロス点の前後にある画素として認識される。
The zero-
The vertical nonlinear processing means 31v recognizes pixels located above and below the zero cross point as pixels before and after the zero cross point.
垂直方向信号増幅手段312vは、垂直方向ゼロクロス判定手段311vの判定結果に応じて決められる増幅率で第4の拡大画像D2Bvの画素値を増幅する。具体的には、信号増幅手段312vは、信号D311vをもとにゼロクロス点の前後にある画素(ゼロクロス点を含む所定の領域内に存在する画素)を特定し、ゼロクロス点の前後にある画素についてのみその画素値を増幅させた(絶対値を大きくした)非線形処理画像D31vを生成する。すなわちゼロクロス点の前後にある画素の画素値に対する増幅率を1より大きな値とし、それ以外の画素の画素値に対する増幅率は1とする。
このような処理により、垂直方向に並んだ画素の信号値のステップ状の変化を含むエッジの鮮鋭化が行なわれる。
The vertical direction
By such processing, edge sharpening including step-like changes in signal values of pixels arranged in the vertical direction is performed.
なお、図示の例では、ゼロクロス点の直前及び直後の各々1個ずつの画素についてのみ、画素値を増幅させているが、ゼロクロス点の前及び後の所定数の画素、言い換えると、ゼロクロス点を含む所定の領域内に存在する画素について、画素値を増幅させることとしても良い。また上記「所定の領域」の大きさ(所定の領域に含まれる画素の数)を画像拡大手段2Bにおける画像の拡大率に応じて変える(拡大率に対して適切な値に定める)こととしても良い。
In the example shown in the figure, the pixel value is amplified only for each one pixel immediately before and after the zero cross point, but a predetermined number of pixels before and after the zero cross point, in other words, the zero cross point is determined. It is also possible to amplify the pixel value for a pixel that exists in a predetermined region. Alternatively, the size of the “predetermined area” (the number of pixels included in the predetermined area) may be changed according to the image enlargement ratio in the
次に高周波数成分画像生成手段32Bの動作について説明する。
水平方向高周波数成分画像生成手段32Bhは、非線形処理画像D31hに水平方向のハイパスフィルタをかけて所定の水平方向周波数以上の成分から成る、高周波数成分のみを取り出し、水平方向中間画像D32Bhを生成する。一方、垂直方向高周波数成分画像生成手段32Bvは、非線形処理画像D31vに垂直方向のハイパスフィルタをかけて所定の垂直方向周波数以上の成分から成る、高周波数成分のみを取り出し、垂直方向中間画像D32Bvを生成する。このようにして生成された水平方向中間画像D32Bhと垂直方向中間画像D32Bvから成る中間画像D32Bが高周波数成分画像生成手段32Bから出力される。
Next, the operation of the high frequency component image generating means 32B will be described.
The horizontal high-frequency component image generating means 32Bh applies a high-pass filter in the horizontal direction to the non-linearly processed image D31h to extract only high-frequency components composed of components having a frequency equal to or higher than a predetermined horizontal frequency, and generates a horizontal intermediate image D32Bh. . On the other hand, the vertical high-frequency component image generation means 32Bv applies a high-pass filter in the vertical direction to the nonlinear processed image D31v to extract only the high-frequency component composed of components having a frequency equal to or higher than a predetermined vertical frequency, and outputs the vertical intermediate image D32Bv. Generate. An intermediate image D32B composed of the horizontal intermediate image D32Bh and the vertical intermediate image D32Bv generated in this way is output from the high frequency component image generating means 32B.
水平方向高周波数成分画像生成手段32Bhで行なわれるハイパスフィルタをかける処理は、水平方向高周波数成分画像生成手段1hにおける処理と同様に行ない、垂直方向高周波数成分画像生成手段32Bvで行なわれるハイパスフィルタをかける処理は、垂直方向高周波数成分画像生成手段1vにおける処理と同様に行なうことができる。
即ち、水平方向高周波数成分画像生成手段32Bhで行なわれるハイパスフィルタをかける処理としては、例えば、該手段32Bhへの入力信号からその水平方向の低周波数成分(もしくは各画素に対して水平方向に整列した所定数の画素から成る局所領域における画素値の単純平均値あるいは加重平均値)を差し引くことで高周波数成分を取り出す処理を行なうことができる。
The high-pass filter processing performed by the horizontal high-frequency component image generation unit 32Bh is performed in the same manner as the processing by the horizontal high-frequency component
That is, as a process for applying a high-pass filter performed by the horizontal high-frequency component image generating means 32Bh, for example, the horizontal low-frequency component (or the horizontal alignment for each pixel) from the input signal to the means 32Bh. By subtracting the simple average value or the weighted average value of the pixel values in the local area composed of the predetermined number of pixels, it is possible to perform processing for extracting the high frequency component.
同様に、垂直方向高周波数成分画像生成手段32Bvで行なわれるハイパスフィルタをかける処理としては、例えば、該手段32Bvへの入力信号からその垂直方向の低周波数成分(もしくは各画素に対して垂直方向に整列した所定数の画素から成る局所領域における画素値の単純平均値あるいは加重平均値)を差し引くことで高周波数成分を取り出す処理を行なうことができる。 Similarly, as a process for applying a high-pass filter performed by the vertical high frequency component image generating means 32Bv, for example, from the input signal to the means 32Bv, the vertical low frequency component (or the vertical direction for each pixel). By subtracting a simple average value or a weighted average value of pixel values in a local region composed of a predetermined number of aligned pixels, it is possible to perform processing for extracting a high frequency component.
次に、高周波数成分画像補正手段33Aの詳細な動作について説明する。
図9は高周波数成分画像補正手段33Aの内部構成を表す図であり、図示の高周波数成分画像補正手段33Aは、
増幅率計算手段3MAと、画素値増幅手段3MBとを有する。
Next, the detailed operation of the high frequency component
FIG. 9 is a diagram showing the internal configuration of the high frequency component image correcting means 33A. The high frequency component image correcting means 33A shown in FIG.
It has amplification factor calculation means 3MA and pixel value amplification means 3MB.
増幅率計算手段3MAは、拡大画像D2Aの画素値をもとに増幅率D3MAを決定する。
画素値増幅手段3MBは、増幅率決定手段3MAにより決定された増幅率D3MAで中間画像D32Aの画素値を増幅し、その結果を中間画像D3MBとして出力する。高周波数成分画像補正手段33Aからは中間画像D3MBが中間画像D33Aとして出力される。
以上のように増幅率D3MAによって中間画像D32Aの画素値が増幅されるが、この動作は画素ごとに行われる。すわなち、増幅率計算手段3MAは増幅率D3MAを中間画像D32Aの各画素値に対して計算する。すなわち、中間画像D32Aにおいて水平座標がx、垂直座標がyで表される画素の画素値は、拡大画像D2Aにおいて水平座標がx、垂直座標がyで表される画素の画素値を用いて計算された増幅率D3MAでもって増幅される。
The amplification factor calculation means 3MA determines the amplification factor D3MA based on the pixel value of the enlarged image D2A.
The pixel value amplification unit 3MB amplifies the pixel value of the intermediate image D32A with the amplification factor D3MA determined by the amplification factor determination unit 3MA, and outputs the result as the intermediate image D3MB. The intermediate image D3MB is output as the intermediate image D33A from the high frequency component image correcting means 33A.
As described above, the pixel value of the intermediate image D32A is amplified by the amplification factor D3MA. This operation is performed for each pixel. That is, the amplification factor calculation means 3MA calculates the amplification factor D3MA for each pixel value of the intermediate image D32A. That is, the pixel value of the pixel represented by the horizontal coordinate x and the vertical coordinate y in the intermediate image D32A is calculated using the pixel value of the pixel represented by the horizontal coordinate x and the vertical coordinate y in the enlarged image D2A. Amplified with the amplified gain D3MA.
先に述べた通り、増幅率D3MAに基づいて中間画像D32Aの画素値が増幅されるが、中間画像D32Aは、水平方向中間画像D32Ahと垂直方向中間画像D32Avから成るので、増幅率D3MAとしては、水平方向中間画像D32Ahに対する増幅率D3MAhと垂直方向中間画像D32Avに対する増幅率D3MAvが決定される。即ち、増幅率決定手段3MA内の水平方向増幅率計算手段3MAhでは拡大画像D2Aの画素値をもとに増幅率D3MAhが決定され、垂直方向増幅率計算手段3MAvでは拡大画像D2Aの画素値をもとに増幅率D3MAvが決定され、増幅率計算手段3MAからは増幅率D3MAh及び増幅率D3MAvが増幅率D3MAとして出力される。 As described above, the pixel value of the intermediate image D32A is amplified based on the amplification factor D3MA. The intermediate image D32A is composed of the horizontal intermediate image D32Ah and the vertical intermediate image D32Av. An amplification factor D3MAh for the horizontal intermediate image D32Ah and an amplification factor D3MAv for the vertical intermediate image D32Av are determined. That is, the horizontal direction gain calculation means 3MAh in the gain determination means 3MA determines the gain D3MAh based on the pixel value of the enlarged image D2A, and the vertical direction gain calculation means 3MAv has the pixel value of the enlarged image D2A. Then, the amplification factor D3MAv is determined, and the amplification factor calculation means 3MA outputs the amplification factor D3MAh and the amplification factor D3MAv as the amplification factor D3MA.
図10(a)及び(b)を用いて増幅率計算手段3MAの動作についてさらに詳しく説明する。増幅率計算手段3MAは拡大画像D2Aの画素値をもとに増幅率D3MAを計算する。
この増幅率は拡大画像D2Aの画素値が大きな場合、小さい値となるよう計算される。図10(a)及び(b)は増幅率決定手段3MAにおいて計算される増幅率D3MAの一例を表しており、図10(a)は水平方向増幅率決定手段3MAhで計算される増幅率D3MAhを、図10(b)は垂直方向増幅率決定手段3MAvで計算される増幅率D3MAvを表す。
The operation of the amplification factor calculation means 3MA will be described in more detail with reference to FIGS. 10 (a) and 10 (b). The amplification factor calculation means 3MA calculates the amplification factor D3MA based on the pixel value of the enlarged image D2A.
This amplification factor is calculated to be a small value when the pixel value of the enlarged image D2A is large. FIGS. 10A and 10B show an example of the amplification factor D3MA calculated by the amplification factor determination unit 3MA. FIG. 10A shows the amplification factor D3MAh calculated by the horizontal direction amplification factor determination unit 3MAh. FIG. 10B shows the amplification factor D3MAv calculated by the vertical direction amplification factor determination means 3MAv.
増幅率D3MAhは、図10(a)に示すように、拡大画像D2Aの画素値が大きい場合、小さな値をとる。一例として、傾きkMh1、kMh2、kMh3がすべて負の数であるとして、拡大画像D2Aの画素値が0の場合はある所定の値GMhbをとり、画素値が0からある値AMh1の間は傾きkMh1で減少していき、画素値がAMh1からある値AMh2の間は傾きkMh2で減少していき、画素値がAMh2以上の場合は傾きkMh3で減少していくといった形が考えられる。なお、明らかに増幅率は0以上であった方がよいので、上記の決定において増幅率が負の値になった場合はその値を0とする。
As shown in FIG. 10A, the amplification factor D3MAh takes a small value when the pixel value of the enlarged image D2A is large. As an example, assuming that the slopes kMh1, kMh2, and kMh3 are all negative numbers, a predetermined value GMhb is taken when the pixel value of the enlarged image D2A is 0, and the slope kMh1 is between the
この関係を、増幅率D3MAhをG、拡大画像D2Aの画素値をLとして表すと
なお、増幅率D3MAhは拡大画像D2Aの画素値が大きい場合、小さな値となるよう制御することが目的であるので、傾きkMh1、kMh2、kMh3がすべて負の数である必要はなく、上記のような制御ができるのであれば例えば傾きkMh3のみが負でもよい。さらに言えば、増幅率D3MAhは拡大画像D2Aの画素値が大きい場合、小さな値となるよう制御することができるのであれば式(2)における各係数のとる値は自由である。また、増幅率D3MAhの求め方も式(2)に制限されるものではない。 The amplification factor D3MAh is intended to be controlled so as to be small when the pixel value of the enlarged image D2A is large. Therefore, the slopes kMh1, kMh2, and kMh3 do not have to be negative numbers as described above. For example, only the slope kMh3 may be negative as long as it can be controlled. Furthermore, if the pixel value of the enlarged image D2A is large, the amplification factor D3MAh can be controlled to have a small value as long as each coefficient in Expression (2) takes any value. Further, the method for obtaining the amplification factor D3MAh is not limited to the equation (2).
増幅率D3MAvは、図10(b)に示すように、拡大画像D2Aの画素値が大きい場合、小さな値をとる。一例として、傾きkMv1、kMv2、kMv3がすべて負の数であるとして、拡大画像D2Aの画素値が0の場合はある所定の値GMvbをとり、画素値が0からある値AMv1の間は傾きkMv1で減少していき、画素値がAMv1からある値AMv2の間は傾きkMv2で減少していき、画素値がAMv2以上の場合は傾きkMv3で減少していくといった形が考えられる。なお、明らかに増幅率は0以上であった方がよいので、上記の決定において増幅率が負の値になった場合はその値を0とする。
As illustrated in FIG. 10B, the amplification factor D3MAv takes a small value when the pixel value of the enlarged image D2A is large. As an example, assuming that the slopes kMv1, kMv2, and kMv3 are all negative numbers, a predetermined value GMvb is taken when the pixel value of the enlarged image D2A is 0, and the slope kMv1 is between the
この関係を、増幅率D3MAvをG、拡大画像D2Aの画素値をLとして表すと
なお、増幅率D3MAvは拡大画像D2Aの画素値が大きい場合、小さな値となるよう制御することが目的であるので、傾きkMv1、kMv2、kMv3がすべて負の数である必要はなく、上記のような制御ができるのであれば例えば傾きkMv3のみが負でもよい。さらに言えば、増幅率D3MAvは拡大画像D2Aの画素値が大きい場合、小さな値となるよう制御することができるのであれば式(3)における各係数のとる値は自由である。また、増幅率D3MAvの求め方も式(3)に制限されるものではない。
以上が増幅率計算手段3MAの動作である。
Note that the amplification factor D3MAv is intended to be controlled to be a small value when the pixel value of the enlarged image D2A is large. Therefore, the slopes kMv1, kMv2, and kMv3 do not have to be negative numbers as described above. For example, only the slope kMv3 may be negative as long as it can be controlled. Furthermore, if the pixel value of the enlarged image D2A is large, the amplification factor D3MAv can be set to a small value as long as it can be controlled to be a small value. Further, the method for obtaining the amplification factor D3MAv is not limited to the expression (3).
The above is the operation of the amplification factor calculation means 3MA.
次に画素値増幅手段3MBは、増幅率D3MAに基づいて中間画像D32Aの画素値を増幅する。中間画像D32Aは水平方向中間画像D32Ahと垂直方向中間画像D32Avとから成るので、画素値増幅手段3MBは、水平方向中間画像D32Ahの画素値を増幅するための水平方向画素値増幅手段3MBhと、垂直方向中間画像D32Avの画素値を増幅するための垂直方向画素値増幅手段3MBvとを有する。 Next, the pixel value amplifying unit 3MB amplifies the pixel value of the intermediate image D32A based on the amplification factor D3MA. Since the intermediate image D32A includes a horizontal intermediate image D32Ah and a vertical intermediate image D32Av, the pixel value amplifying unit 3MB includes a horizontal pixel value amplifying unit 3MBh for amplifying the pixel value of the horizontal intermediate image D32Ah, and a vertical value. Vertical direction pixel value amplifying means 3MBv for amplifying the pixel value of the direction intermediate image D32Av.
水平方向画素値増幅手段3MBhは、増幅率D3MAhに基づいて水平方向中間画像D32Ahの画素値を増幅した画像D3MBhを出力し、垂直方向画素値増幅手段3MBvは、増幅率D3MAvに基づいて垂直方向中間画像D32Avの画素値を増幅した画像D3MBvを出力する。先にも述べたようにこの動作は画素ごとに行われる。すなわち、水平方向中間画像D32Ahにおいて水平座標がx、垂直座標がyで表される画素の画素値は、拡大画像D2Aにおいて水平座標がx、垂直座標がyで表される画素の画素値を用いて計算された増幅率D3MAhでもって増幅され、垂直方向中間画像D32Avにおいて水平座標がx、垂直座標がyで表される画素の画素値は、拡大画像D2Aにおいて水平座標がx、垂直座標がyで表される画素の画素値を用いて計算された増幅率D3MAvでもって増幅される。そして画素値増幅手段3MBからは画像D3MBh及び画像D3MBvが画像D3MBとして出力される。 The horizontal pixel value amplifying unit 3MBh outputs an image D3MBh obtained by amplifying the pixel value of the horizontal intermediate image D32Ah based on the amplification factor D3MAh, and the vertical pixel value amplifying unit 3MBv is based on the amplification factor D3MAv. An image D3MBv obtained by amplifying the pixel value of the image D32Av is output. As described above, this operation is performed for each pixel. That is, the pixel value of the pixel represented by the horizontal coordinate x and the vertical coordinate y in the horizontal intermediate image D32Ah is the pixel value of the pixel represented by the horizontal coordinate x and the vertical coordinate y in the enlarged image D2A. The pixel value of the pixel amplified by the amplification factor D3MAh calculated in the above and represented by the horizontal coordinate x and the vertical coordinate y in the vertical intermediate image D32Av is the horizontal coordinate x and the vertical coordinate y in the enlarged image D2A. Is amplified with the amplification factor D3MAv calculated using the pixel value of the pixel represented by Then, the image value D3MBh and the image D3MBv are output as the image D3MB from the pixel value amplifying unit 3MB.
そして画像D3MBが中間画像D33Aとして高周波数成分画像補正手段33Aから出力される。中間画像D33Aは画像D3MBhに相当する水平方向中間画像D33Ahと画像D3MBvに相当する垂直方向中間画像D33Avから成る。
以上が画素値増幅率手段3MBの動作である。
Then, the image D3MB is output from the high frequency component image correcting means 33A as the intermediate image D33A. The intermediate image D33A includes a horizontal intermediate image D33Ah corresponding to the image D3MBh and a vertical intermediate image D33Av corresponding to the image D3MBv.
The above is the operation of the pixel value amplification factor means 3MB.
以上が高周波数成分補正手段33Aの動作であり、高周波数成分画像補正手段33Aでは、拡大画像D2Aの画素値に応じて決められる増幅率(あるいはゲイン、利得)によって、中間画像D32Aに補正が加えられる。
The above is the operation of the high frequency
次に、高周波数成分画像補正手段33Bの詳細な動作について説明する。
図11は高周波数成分画像補正手段33Bの内部構成を表す図であり、図示の高周波数成分画像補正手段33Bは、増幅率計算手段3HAと、画素値増幅手段3HBとを有する。
Next, a detailed operation of the high frequency component
FIG. 11 is a diagram showing an internal configuration of the high frequency component
増幅率決定手段3HAは、拡大画像D2Aの画素値をもとに増幅率D3HAを決定する。画素値増幅手段3HBは、増幅率計算手段3HAにより決定された増幅率D3HAで中間画像D32Bの画素値を増幅し、その結果を中間画像D3HBとして出力する。高周波数成分画像補正手段33Bからは中間画像D3HBが中間画像D33Bとして出力される。
以上のように増幅率D3HAによって中間画像D32Bの画素値が増幅されるが、この動作は画素ごとに行われる。すわなち、増幅率決定手段3HAは増幅率D3HAを中間画像D32Bの各画素値に対して計算する。すなわち、中間画像D32Bにおいて水平座標がx、垂直座標がyで表される画素の画素値は、拡大画像D2Aにおいて水平座標がx、垂直座標がyで表される画素の画素値を用いて計算された増幅率D3HAでもって増幅される。
The amplification factor determination means 3HA determines the amplification factor D3HA based on the pixel value of the enlarged image D2A. The pixel value amplifying unit 3HB amplifies the pixel value of the intermediate image D32B with the amplification factor D3HA determined by the amplification factor calculating unit 3HA, and outputs the result as the intermediate image D3HB. An intermediate image D3HB is output as an intermediate image D33B from the high frequency component image correcting means 33B.
As described above, the pixel value of the intermediate image D32B is amplified by the amplification factor D3HA. This operation is performed for each pixel. That is, the amplification factor determining means 3HA calculates the amplification factor D3HA for each pixel value of the intermediate image D32B. That is, the pixel value of the pixel represented by the horizontal coordinate x and the vertical coordinate y in the intermediate image D32B is calculated using the pixel value of the pixel represented by the horizontal coordinate x and the vertical coordinate y in the enlarged image D2A. Amplified with the amplification factor D3HA.
先に述べた通り、増幅率D3HAに基づいて中間画像D32Bの画素値が増幅されるが、中間画像D32Bは、水平方向中間画像D32Bhと垂直方向中間画像D32Bvから成るので、増幅率D3HAとしては、水平方向中間画像D32Bhに対する増幅率D3HAhと垂直方向中間画像D32Bvに対する増幅率D3HAvが決定される。即ち、増幅率計算手段3HA内の水平方向増幅率決定手段3HAhでは拡大画像D2Aの画素値をもとに増幅率D3HAhが決定され、垂直方向増幅率決定手段3HAvでは拡大画像D2Aの画素値をもとに増幅率D3HAvが決定され、増幅率決定手段3HAからは増幅率D3HAh及び増幅率D3HAvが増幅率D3HAとして出力される。 As described above, the pixel value of the intermediate image D32B is amplified based on the amplification factor D3HA. Since the intermediate image D32B is composed of the horizontal intermediate image D32Bh and the vertical intermediate image D32Bv, the amplification factor D3HA is: An amplification factor D3HAh for the horizontal intermediate image D32Bh and an amplification factor D3HAv for the vertical intermediate image D32Bv are determined. That is, the horizontal direction amplification factor determination unit 3HAh in the amplification factor calculation unit 3HA determines the amplification factor D3HAh based on the pixel value of the enlarged image D2A, and the vertical direction amplification factor determination unit 3HAv uses the pixel value of the enlarged image D2A. Then, the amplification factor D3HAv is determined, and the amplification factor determination unit 3HA outputs the amplification factor D3HAh and the amplification factor D3HAv as the amplification factor D3HA.
図12(a)及び(b)を用いて増幅率決定手段3HAの動作についてさらに詳しく説明する。増幅率計算手段3HAは拡大画像D2Aの画素値をもとに増幅率D3HAを計算する。この増幅率は拡大画像D2Aの画素値が大きな場合、小さい値となるよう計算される。図12(a)及び(b)は増幅率決定手段3HAにおいて計算される増幅率D3HAの一例を表しており、図12(a)は水平方向増幅率決定手段3HAhで計算される増幅率D3HAhを、図12(b)は垂直方向増幅率決定手段3HAvで計算される増幅率D3HAvを表す。 The operation of the amplification factor determining means 3HA will be described in more detail with reference to FIGS. 12 (a) and 12 (b). The amplification factor calculation means 3HA calculates the amplification factor D3HA based on the pixel value of the enlarged image D2A. This amplification factor is calculated to be a small value when the pixel value of the enlarged image D2A is large. 12A and 12B show an example of the amplification factor D3HA calculated by the amplification factor determination unit 3HA, and FIG. 12A shows the amplification factor D3HAh calculated by the horizontal direction amplification factor determination unit 3HAh. FIG. 12B shows the amplification factor D3HAv calculated by the vertical direction amplification factor determination means 3HAv.
増幅率D3HAhは、図12(a)に示すように、拡大画像D2Aの画素値が大きい場合、小さな値をとる。一例として、傾きkHh1、kHh2、kHh3がすべて負の数であるとして、拡大画像D2Aの画素値が0の場合はある所定の値GHhbをとり、画素値が0からある値AHh1の間は傾きkHh1で減少していき、画素値がAHh1からある値AHh2の間は傾きkHh2で減少していき、画素値がAHh2以上の場合は傾きkHh3で減少していくといった形が考えられる。なお、明らかに増幅率は0以上であった方がよいので、上記の決定において増幅率が負の値になった場合はその値を0とする。 As shown in FIG. 12A, the amplification factor D3HAh takes a small value when the pixel value of the enlarged image D2A is large. As an example, assuming that the slopes kHh1, kHh2, and kHh3 are all negative numbers, a predetermined value GHhb is taken when the pixel value of the enlarged image D2A is 0, and the slope kHh1 is between 0 and a value AHh1. It is conceivable that the pixel value decreases with a slope kHh2 between AHh1 and a certain value AHh2, and decreases with a slope kHh3 when the pixel value is greater than or equal to AHh2. Obviously, it is better that the amplification factor is 0 or more. Therefore, when the amplification factor becomes a negative value in the above determination, the value is set to 0.
この関係を、増幅率D3HAhをG、拡大画像D2Aの画素値をLとして表すと
なお、増幅率D3HAhは拡大画像D2Aの画素値が大きい場合、小さな値となるよう制御することが目的であるので、傾きkHh1、kHh2、kHh3がすべて負の数である必要はなく、上記のような制御ができるのであれば例えば傾きkHh3のみが負でもよい。さらに言えば、増幅率D3HAhは拡大画像D2Aの画素値が大きい場合、小さな値となるよう制御することができるのであれば式(4)における各係数のとる値は自由である。また、増幅率D3HAhの求め方も式(4)に制限されるものではない。 Note that the amplification factor D3HAh is intended to be controlled to be a small value when the pixel value of the enlarged image D2A is large. Therefore, the slopes kHh1, kHh2, and kHh3 do not have to be negative numbers as described above. For example, only the slope kHh3 may be negative as long as it can be controlled. Furthermore, if the pixel value of the enlarged image D2A is large, the amplification factor D3HAh can be controlled to have a small value as long as each coefficient in Expression (4) takes any value. Further, the method for obtaining the amplification factor D3HAh is not limited to the equation (4).
増幅率D3HAvは、図12(b)に示すように、拡大画像D2Aの画素値が大きい場合、小さな値をとる。一例として、傾きkHv1、kHv2、kHv3がすべて負の数であるとして、拡大画像D2Aの画素値が0の場合はある所定の値GHvbをとり、画素値が0からある値AHv1の間は傾きkHv1で減少していき、画素値がAHv1からある値AHv2の間は傾きkHv2で減少していき、画素値がAHv2以上の場合は傾きkHv3で減少していくといった形が考えられる。なお、明らかに増幅率は0以上であった方がよいので、上記の決定において増幅率が負の値になった場合はその値を0とする。 As shown in FIG. 12B, the amplification factor D3HAv takes a small value when the pixel value of the enlarged image D2A is large. As an example, assuming that the slopes kHv1, kHv2, and kHv3 are all negative numbers, a predetermined value GHvb is taken when the pixel value of the enlarged image D2A is 0, and the slope kHv1 is between 0 and a value AHv1. It can be considered that the pixel value decreases with a slope kHv2 between AHv1 and a certain value AHv2, and decreases with a slope kHv3 when the pixel value is greater than or equal to AHv2. Obviously, it is better that the amplification factor is 0 or more. Therefore, when the amplification factor becomes a negative value in the above determination, the value is set to 0.
この関係を、増幅率D3HAvをG、拡大画像D2Aの画素値をLとして表すと
なお、増幅率D3HAvは拡大画像D2Aの画素値が大きい場合、小さな値となるよう制御することが目的であるので、傾きkHv1、kHv2、kHv3がすべて負の数である必要はなく、上記のような制御ができるのであれば例えば傾きkHv3のみが負でもよい。さらに言えば、増幅率D3HAvは拡大画像D2Aの画素値が大きい場合、小さな値となるよう制御することができるのであれば式(5)における各係数のとる値は自由である。また、増幅率D3HAvの求め方も式(5)に制限されるものではない。
以上が増幅率計算手段3HAの動作である。
Note that the amplification factor D3HAv is intended to be controlled to be a small value when the pixel value of the enlarged image D2A is large. Therefore, the slopes kHv1, kHv2, and kHv3 do not have to be negative numbers as described above. For example, only the slope kHv3 may be negative as long as it can be controlled. Furthermore, if the pixel value of the enlarged image D2A is large, the gain D3HAv can be set to a small value as long as it can be controlled to be a small value. Further, the method for obtaining the amplification factor D3HAv is not limited to the equation (5).
The above is the operation of the amplification factor calculation means 3HA.
次に画素値増幅手段3HBは、増幅率D3HAに基づいて中間画像D32Bの画素値を増幅する。中間画像D32Bは水平方向中間画像D32Bhと垂直方向中間画像D32Bvとから成るので、画素値増幅手段3HBは、水平方向中間画像D32Bhの画素値を増幅するための水平方向画素値増幅手段3HBhと、垂直方向中間画像D32Bvの画素値を増幅するための垂直方向画素値増幅手段3HBvとを有する。 Next, the pixel value amplifying unit 3HB amplifies the pixel value of the intermediate image D32B based on the amplification factor D3HA. Since the intermediate image D32B includes a horizontal intermediate image D32Bh and a vertical intermediate image D32Bv, the pixel value amplifying unit 3HB and a horizontal pixel value amplifying unit 3HBh for amplifying the pixel value of the horizontal intermediate image D32Bh Vertical direction pixel value amplification means 3HBv for amplifying the pixel value of the direction intermediate image D32Bv.
水平方向画素値増幅手段3HBhは、増幅率D3HAhに基づいて水平方向中間画像D32Bhの画素値を増幅した画像D3HBhを出力し、垂直方向画素値増幅手段3HBvは、増幅率D3HAvに基づいて垂直方向中間画像D32Bvの画素値を増幅した画像D3HBvを出力する。先にも述べたようにこの動作は画素ごとに行われる。すなわち、水平方向中間画像D32Bhにおいて水平座標がx、垂直座標がyで表される画素の画素値は、拡大画像D2Aにおいて水平座標がx、垂直座標がyで表される画素の画素値を用いて計算された増幅率D3HAhでもって増幅され、垂直方向中間画像D32Avにおいて水平座標がx、垂直座標がyで表される画素の画素値は、拡大画像D2Aにおいて水平座標がx、垂直座標がyで表される画素の画素値を用いて計算された増幅率D3HAvでもって増幅される。そして画素値増幅手段3HBからは画像D3HBh及び画像D3HBvが画像D3HBとして出力される。 The horizontal pixel value amplifying unit 3HBh outputs an image D3HBh obtained by amplifying the pixel value of the horizontal intermediate image D32Bh based on the amplification factor D3HAh, and the vertical pixel value amplifying unit 3HBv is based on the amplification factor D3HAv. An image D3HBv obtained by amplifying the pixel value of the image D32Bv is output. As described above, this operation is performed for each pixel. That is, the pixel value of the pixel represented by the horizontal coordinate x and the vertical coordinate y in the horizontal intermediate image D32Bh is the pixel value of the pixel represented by the horizontal coordinate x and the vertical coordinate y in the enlarged image D2A. The pixel value of the pixel that is amplified by the amplification factor D3HAh calculated in the above and represented by the horizontal coordinate x and the vertical coordinate y in the vertical intermediate image D32Av is the horizontal coordinate x and the vertical coordinate y in the enlarged image D2A. Is amplified with the amplification factor D3HAv calculated using the pixel value of the pixel represented by The pixel value amplifying unit 3HB outputs an image D3HBh and an image D3HBv as an image D3HB.
そして画像D3HBが中間画像D33Bとして高周波数成分画像処理手段33Bから出力される。中間画像D33Bは画像D3HBhに相当する水平方向中間画像D33Bhと画像D3HBvに相当する垂直方向中間画像D33Bvから成る。
以上が画素値増幅率手段3HBの動作である。
The image D3HB is output from the high frequency component image processing means 33B as the intermediate image D33B. The intermediate image D33B includes a horizontal intermediate image D33Bh corresponding to the image D3HBh and a vertical intermediate image D33Bv corresponding to the image D3HBv.
The above is the operation of the pixel value amplification factor means 3HB.
以上が高周波数成分補正手段33Bの動作であり、高周波数成分画像補正手段33Bでは、拡大画像D2Aの画素値に応じて決められる増幅率(あるいはゲイン、利得)によって、中間画像D32Bに補正が加えられる。
The above is the operation of the high frequency
次に加算手段34の動作について説明する。加算手段34は、中間画像D33Aと中間画像D33Bを加算した結果を高周波数成分画像D3として出力する。 Next, the operation of the adding means 34 will be described. The adding means 34 outputs the result of adding the intermediate image D33A and the intermediate image D33B as a high frequency component image D3.
ここで中間画像D33Aは水平方向中間画像D33Ah及び垂直方向中間画像D33Avから成り、中間画像D33Bは水平方向中間画像D33Bh及び垂直方向中間画像D33Bvから成るので、中間画像D33Aと中間画像D33Bを加算するとは、水平方向中間画像D33Ah、垂直方向中間画像D33Av、水平方向中間画像D33Bh、及び垂直方向中間画像D33Bvを加算することを意味する。なおここでの加算処理は、単純加算に限らず、各画像に個別の重みを付けて加算する処理であっても良い。 Here, since the intermediate image D33A is composed of the horizontal intermediate image D33Ah and the vertical intermediate image D33Av, and the intermediate image D33B is composed of the horizontal intermediate image D33Bh and the vertical intermediate image D33Bv, the intermediate image D33A and the intermediate image D33B are added together. , Horizontal intermediate image D33Ah, vertical intermediate image D33Av, horizontal intermediate image D33Bh, and vertical intermediate image D33Bv. The addition process here is not limited to simple addition, and may be a process of adding each image with an individual weight.
最後に加算手段4の動作について説明する。加算手段4は、拡大画像D2Aと高周波数成分画像D3を加算する。そして加算手段4において拡大画像D2Aと高周波数成分画像D3を加算した結果得られた画像が、最終的な拡大画像Doutとして画像処理装置から出力される。なおここでの加算処理は、単純加算に限らず、各画像に個別の重みを付けて加算する処理であっても良い。 Finally, the operation of the adding means 4 will be described. The adding means 4 adds the enlarged image D2A and the high frequency component image D3. Then, an image obtained as a result of adding the enlarged image D2A and the high frequency component image D3 in the adding means 4 is output from the image processing apparatus as a final enlarged image Dout. The addition process here is not limited to simple addition, and may be a process of adding each image with an individual weight.
以下、本発明における画像処理装置の作用、効果について説明する。
本発明の実施の形態では、中間画像D32A及びD32Bをそのまま加算して高周波数成分画像D3を生成して拡大画像D2Aに加算するわけではなく、中間画像D32A及びD32Bを高周波数成分画像補正手段33A及び33Bで補正した後に加算して高周波数成分画像D3を生成して、拡大画像D2Aに加算しているが、以下、仮に中間画像D32A及びD32Bをそのまま加算して高周波数成分画像D3を生成して、拡大画像D2Aに加算した場合に得られる効果について説明し、その後で、中間画像D32A及びD32Bの代わりに、中間画像D33A及びD33Bを加算することによる効果について説明する。
The operation and effect of the image processing apparatus according to the present invention will be described below.
In the embodiment of the present invention, the intermediate images D32A and D32B are not added as they are, but the high frequency component image D3 is generated and added to the enlarged image D2A. The intermediate images D32A and D32B are not added to the high frequency component
拡大画像D2Aは、入力画像Dinのナイキスト周波数Fnより低い周波数に相当する周波数成分を含み、高周波数成分画像D3は入力画像Dinのナイキスト周波数Fn以上の周波数に相当する周波数成分を含む。従って、拡大画像D2Aと高周波数成分画像D3を加算して生成される拡大画像Doutは画像拡大後のナイキスト周波数に至る全ての周波数領域にわたって周波数成分を持つことになる。 The enlarged image D2A includes a frequency component corresponding to a frequency lower than the Nyquist frequency Fn of the input image Din, and the high frequency component image D3 includes a frequency component corresponding to a frequency equal to or higher than the Nyquist frequency Fn of the input image Din. Therefore, the magnified image Dout generated by adding the magnified image D2A and the high frequency component image D3 has frequency components over all frequency regions that reach the Nyquist frequency after the image is magnified.
まず、拡大画像D2Aが入力画像Dinのナイキスト周波数Fnより低い周波数に相当する周波数成分を持つことについて説明する。 First, it will be described that the enlarged image D2A has a frequency component corresponding to a frequency lower than the Nyquist frequency Fn of the input image Din.
図13(a)〜(d)は入力画像Dinから拡大画像D2Aを生成する際の作用を模式的に表した図であり、図13(a)は入力画像Dinの周波数スペクトルを、図13(b)はゼロ挿入画像D21Aの周波数スペクトルを、図13(c)は低周波数成分通過手段22Aの周波数応答を、図13(d)は拡大画像D2Aの周波数スペクトルを表している。 FIGS. 13A to 13D are diagrams schematically showing the action when the enlarged image D2A is generated from the input image Din. FIG. 13A shows the frequency spectrum of the input image Din. b) shows the frequency spectrum of the zero insertion image D21A, FIG. 13 (c) shows the frequency response of the low-frequency component passing means 22A, and FIG. 13 (d) shows the frequency spectrum of the enlarged image D2A.
入力画像Dinの周波数スペクトルについて説明する。入力画像Dinからは通常、自然画などが入力されるが、これらの画像のスペクトル強度は周波数空間の原点周辺に集中している。従って入力画像Dinの周波数スペクトルは図13(a)のように表すことが出来る。ここで図13(a)の縦軸はスペクトル強度を、横軸は空間周波数を、Fnは入力画像Dinのナイキスト周波数を表している。 The frequency spectrum of the input image Din will be described. Normally, natural images and the like are input from the input image Din, but the spectral intensities of these images are concentrated around the origin of the frequency space. Therefore, the frequency spectrum of the input image Din can be expressed as shown in FIG. Here, the vertical axis in FIG. 13A represents the spectral intensity, the horizontal axis represents the spatial frequency, and Fn represents the Nyquist frequency of the input image Din.
なお、通常入力画像Dinは2次元の画像のため、その周波数スペクトルも2次元の周波数空間で表されるが、その形状は図13(a)に示した周波数スペクトルが原点を中心に等方的に広がったものとなる。従って周波数スペクトルについて説明するためには最低限、1次元分の形状を示せばよく、今後、特に断らない限り、周波数空間の形状は1次元分のみ示して説明を行う。 Since the normal input image Din is a two-dimensional image, its frequency spectrum is also represented in a two-dimensional frequency space, but its shape is isotropic with the frequency spectrum shown in FIG. It will spread to. Therefore, in order to describe the frequency spectrum, it is only necessary to show the shape of one dimension at a minimum. In the future, unless otherwise specified, the shape of the frequency space will be described by showing only one dimension.
次にゼロ挿入画像D21Aの周波数スペクトルについて説明する。入力画像Dinに対してゼロ挿入手段21Aで(入力画像Dinの)1画素につき1画素、画素値0を持った画素を挿入することで周波数空間上では周波数Fnを中心にした折り返しが発生する。その結果、ゼロ挿入画像D21Aの周波数スペクトルは図13(b)のようになる。 Next, the frequency spectrum of the zero insertion image D21A will be described. By inserting one pixel per pixel (of the input image Din) and a pixel value of 0 with respect to the input image Din by the zero insertion means 21A, folding around the frequency Fn occurs in the frequency space. As a result, the frequency spectrum of the zero insertion image D21A is as shown in FIG.
次に低周波数成分通過手段22Aの周波数応答について説明する。先に述べたように低周波数成分通過手段22Aにおける演算はローパスフィルタ処理となっているので、図13(c)に示すように低周波数成分通過手段22Aの周波数応答は、周波数が高くなるほど低くなる。図示の例では、低周波数成分通過手段22Aが主に第1の周波数Fa(=Fn)以下の周波数成分を通過させるものとしている。 Next, the frequency response of the low frequency component passing means 22A will be described. As described above, since the calculation in the low frequency component passing means 22A is low pass filter processing, the frequency response of the low frequency component passing means 22A becomes lower as the frequency becomes higher as shown in FIG. . In the example shown in the figure, the low frequency component passing means 22A mainly passes the frequency component equal to or lower than the first frequency Fa (= Fn).
最後に拡大画像D2Aの周波数スペクトルについて説明する。図13(b)に示した周波数スペクトルを持つゼロ挿入画像D21Aが図13(c)に示した周波数応答を持った低周波数成分通過手段22Aを通ることで拡大画像D2Aが生成される。従って拡大画像D2Aの周波数スペクトルはD21Aの周波数スペクトルから、斜線で示した高周波数側の領域R2AHが除かれたものとなる。 Finally, the frequency spectrum of the enlarged image D2A will be described. An enlarged image D2A is generated by passing the zero insertion image D21A having the frequency spectrum shown in FIG. 13B through the low frequency component passing means 22A having the frequency response shown in FIG. 13C. Therefore, the frequency spectrum of the enlarged image D2A is obtained by removing the region R2AH on the high frequency side indicated by the oblique lines from the frequency spectrum of D21A.
従って、拡大画像D2Aは主に入力画像Dinのナイキスト周波数Fnより低い周波数に相当する周波数成分を持つことになる。 Therefore, the enlarged image D2A mainly has a frequency component corresponding to a frequency lower than the Nyquist frequency Fn of the input image Din.
次に高周波数成分画像D3が主に入力画像Dinのナイキスト周波数Fn以上の周波数に相当する周波数成分を持つことについて説明する。仮に高周波数成分画像補正手段33A及び33Bによる補正を行わないとすれば、高周波数成分画像D3は中間画像D32Aと中間画像D32Bを加算して得られるが、中間画像D32Aは特に入力画像Dinのナイキスト周波数Fnに近い周波数に相当する周波数成分を持ち、中間画像D32Bは特に入力画像Dinのナイキスト周波数Fnより高い周波数に相当する周波数成分を持ち、高周波数成分画像D3では中間画像D32A、D32Bがもつ周波数成分が加算されるので、入力画像Dinのナイキスト周波数Fn以上の周波数成分を持つことになる。 Next, it will be described that the high frequency component image D3 mainly has a frequency component corresponding to a frequency equal to or higher than the Nyquist frequency Fn of the input image Din. If correction by the high frequency component image correction means 33A and 33B is not performed, the high frequency component image D3 is obtained by adding the intermediate image D32A and the intermediate image D32B. The intermediate image D32A is particularly Nyquist of the input image Din. The intermediate image D32B has a frequency component corresponding to a frequency higher than the Nyquist frequency Fn of the input image Din, and the high-frequency component image D3 has the frequencies of the intermediate images D32A and D32B. Since the components are added, the input image Din has a frequency component equal to or higher than the Nyquist frequency Fn.
まず、中間画像D32Aの周波数スペクトルについて説明する。
図14(a)〜(f)は中間画像D32Aを生成する際の作用を模式的に表した図であり、図14(a)は高周波数成分画像生成手段1の周波数応答を、図14(b)は高周波数成分画像D1(又はD1h若しくはD1v)の周波数スペクトルを、図14(c)は画像拡大手段2B内のゼロ挿入手段21Bによって生成されるゼロ挿入画像D21B(又はD21Bh若しくはD21Bv)の周波数スペクトルを、図14(d)は拡大画像D2B(又はD2Bh若しくはD2Bv)の周波数スペクトルを、図14(e)は高周波数成分画像生成手段32A(又は32Ah若しくは32Av)の周波数応答を、図14(f)は高周波数成分画像生成手段32Aから出力される中間画像D32A(又はD32Ah若しくはD32Av)の周波数スペクトルを表している。
First, the frequency spectrum of the intermediate image D32A will be described.
14 (a) to 14 (f) are diagrams schematically showing the action when the intermediate image D32A is generated, and FIG. 14 (a) shows the frequency response of the high-frequency component image generating means 1 as shown in FIG. b) shows the frequency spectrum of the high frequency component image D1 (or D1h or D1v), and FIG. 14C shows the zero insertion image D21B (or D21Bh or D21Bv) generated by the zero insertion means 21B in the image enlargement means 2B. 14D shows the frequency spectrum of the enlarged image D2B (or D2Bh or D2Bv), FIG. 14E shows the frequency response of the high-frequency component image generation means 32A (or 32Ah or 32Av), and FIG. (F) shows the frequency spectrum of the intermediate image D32A (or D32Ah or D32Av) output from the high frequency component image generating means 32A. It represents the torque.
まず、高周波数成分画像生成手段1の周波数応答及び高周波数成分画像D1の周波数スペクトルについて説明する。高周波数成分画像生成手段1は入力画像Dinのうち、主に所定の周波数Fb以上の成分を通過させるハイパスフィルタを用いて高周波数成分画像D1を生成するので、図14(a)に示すように高周波数成分画像生成手段1の周波数応答は、周波数が高くなるほど高くなる。図13(a)に示した周波数スペクトルを持つ入力画像Dinが図14(a)に示す周波数応答をもつハイパスフィルタを通過することで高周波数成分画像D1が得られる。図示の例では、高周波数成分画像D1の周波数スペクトルは図14(b)に示すように周波数が低い領域(周波数Fbよりも低い領域)では小さくなり、周波数が高い領域(周波数Fb以上の領域)でのみある程度の強度をもつことになる。 First, the frequency response of the high frequency component image generation means 1 and the frequency spectrum of the high frequency component image D1 will be described. Since the high-frequency component image generating means 1 generates the high-frequency component image D1 using a high-pass filter that mainly passes a component of the predetermined frequency Fb or higher in the input image Din, as shown in FIG. The frequency response of the high frequency component image generation means 1 increases as the frequency increases. The input image Din having the frequency spectrum shown in FIG. 13A passes through the high-pass filter having the frequency response shown in FIG. 14A, so that a high frequency component image D1 is obtained. In the illustrated example, the frequency spectrum of the high frequency component image D1 is small in a low frequency region (a region lower than the frequency Fb) as shown in FIG. 14B, and a high frequency region (a region higher than the frequency Fb). It will have a certain level of strength only.
次に画像拡大手段2B内のゼロ挿入画像D21Bの周波数スペクトルについて説明する。先に画像拡大手段2Aのゼロ挿入手段21Aについて説明したのと同様に、ゼロ挿入手段21Bによって折り返しが発生するので、画像拡大手段2B内のゼロ挿入画像D21Bの周波数スペクトルは図14(c)のようになる。
Next, the frequency spectrum of the zero insertion image D21B in the
次に拡大画像D2Bの周波数スペクトルについて説明する。
拡大画像D2Bを生成する際、ゼロ挿入画像D21Bの高周波数成分側の周波数スペクトル(例えば所定の周波数Fcよりも高い領域の成分)が、低周波数成分通過手段22Bによって主に取り除かれるので、拡大画像D2Bの周波数スペクトルは図14(d)に示すように高周波数側の領域(周波数Fcよりも高い領域)R32AHが取り除かれたものとなる。
Next, the frequency spectrum of the enlarged image D2B will be described.
When generating the magnified image D2B, the frequency spectrum on the high frequency component side of the zero insertion image D21B (for example, a component in a region higher than the predetermined frequency Fc) is mainly removed by the low frequency component passing means 22B, so the magnified image The frequency spectrum of D2B is obtained by removing the high frequency side region (region higher than the frequency Fc) R32AH as shown in FIG.
最後に高周波数成分画像生成手段32Aの周波数応答及び中間画像D32Aの周波数スペクトルについて説明する。高周波数成分画像生成手段32Aは主に所定の周波数Fd以上の成分を通過させるハイパスフィルタとなっているのでその周波数応答は図14(e)に示すように周波数が高くなるほど高くなる。中間画像D32Aは、図14(d)に示した周波数スペクトルをもつ拡大画像D2Bが、図14(e)に示した周波数応答をもつハイパスフィルタを通過することで生成される。従って中間画像D32Aの周波数応答は図14(f)に示すように、図14(d)に示した拡大画像D2Bの周波数スペクトルからさらに低周波数側の領域(周波数Fdよりも低い領域)R32ALが取り除かれたものとなる。 Finally, the frequency response of the high frequency component image generating means 32A and the frequency spectrum of the intermediate image D32A will be described. Since the high-frequency component image generating means 32A is a high-pass filter that mainly passes components of a predetermined frequency Fd or higher, the frequency response becomes higher as the frequency becomes higher as shown in FIG. The intermediate image D32A is generated by passing the enlarged image D2B having the frequency spectrum shown in FIG. 14D through the high-pass filter having the frequency response shown in FIG. Accordingly, the frequency response of the intermediate image D32A is, as shown in FIG. 14 (f), the lower frequency side region (region lower than the frequency Fd) R32AL is removed from the frequency spectrum of the enlarged image D2B shown in FIG. 14 (d). It will be.
従って中間画像D32Aは主に入力画像Dinのナイキスト周波数Fnに近い周波数に相当する周波数成分(周波数Fdから周波数Fcまでの周波数成分)を持つことになる。 Accordingly, the intermediate image D32A mainly has a frequency component (frequency component from the frequency Fd to the frequency Fc) corresponding to the frequency close to the Nyquist frequency Fn of the input image Din.
次に中間画像D32Bの周波数スペクトルについて説明する。
図15(a)〜(c)は中間画像D32Bを生成する際の作用を模式的に表した図であり、図15(a)は非線形処理手段31(又は31h若しくは31v)により高周波数成分が生成される様子を、図15(b)は高周波数成分画像生成手段32Bの周波数応答を、図15(c)は中間画像D32Bの周波数スペクトルを表している。
Next, the frequency spectrum of the intermediate image D32B will be described.
FIGS. 15A to 15C are diagrams schematically showing the action when the intermediate image D32B is generated. FIG. 15A shows a high frequency component generated by the nonlinear processing means 31 (or 31h or 31v). FIG. 15 (b) shows the frequency response of the high-frequency component image generation means 32B, and FIG. 15 (c) shows the frequency spectrum of the intermediate image D32B.
後述するように、非線形処理画像D31には入力画像Dinのナイキスト周波数Fnより高い周波数に相当する高周波数成分が生成される。図15(a)はその様子を模式的に表した図である。図示の例では、周波数Fe以上の成分が生成されている。中間画像D32Bは非線形処理画像D31が高周波数成分画像生成手段32Bを通過することで生成される。高周波数成分画像生成手段32Bは主に周波数Ff以上の成分を通過させるハイパスフィルタでありその周波数応答は図15(b)に示すように、周波数が高くなるほど高くなっている。従って中間画像D32Bの周波数スペクトルは図15(c)に示すように、非線形処理画像D31の周波数スペクトルから低周波数側の領域R32BLが取り除かれたものとなるので、入力画像Dinのナイキスト周波数Fnより高い周波数に相当するものとなる。 As will be described later, a high frequency component corresponding to a frequency higher than the Nyquist frequency Fn of the input image Din is generated in the nonlinear processed image D31. FIG. 15A is a diagram schematically showing the state. In the illustrated example, a component having a frequency of Fe or higher is generated. The intermediate image D32B is generated when the nonlinear processed image D31 passes through the high frequency component image generating means 32B. The high-frequency component image generating means 32B is a high-pass filter that mainly passes components of the frequency Ff or higher, and the frequency response becomes higher as the frequency becomes higher as shown in FIG. Accordingly, as shown in FIG. 15C, the frequency spectrum of the intermediate image D32B is higher than the Nyquist frequency Fn of the input image Din because the low-frequency region R32BL is removed from the frequency spectrum of the nonlinear processed image D31. It corresponds to the frequency.
図16(a)〜(e)、図17(a)〜(f)を用いて中間画像D32Bの周波数スペクトルについてより詳しく説明を行う。なお、説明を簡単にするため各々1次元信号として記載した。 The frequency spectrum of the intermediate image D32B will be described in more detail with reference to FIGS. 16 (a) to 16 (e) and FIGS. 17 (a) to 17 (f). In addition, in order to simplify description, each is described as a one-dimensional signal.
図16(a)〜(e)は、輝度、彩度などの成分値がステップ状に変化する画像(ステップ画像)を表すステップエッジ信号と、該ステップエッジ信号を互いに異なるサンプリング周波数でサンプリングした際に得られる信号及びその高周波数成分信号の信号強度を表している。図16(a)はステップエッジ信号を表す。 16A to 16E show a step edge signal representing an image (step image) in which component values such as luminance and saturation change stepwise, and when the step edge signal is sampled at different sampling frequencies. The signal strength of the obtained signal and its high frequency component signal are shown. FIG. 16A shows a step edge signal.
図16(b)はステップエッジ信号をサンプリング間隔S1でサンプリングして得られる信号、図16(c)はステップエッジ信号を間隔S1でサンプリングして得られる信号の高周波数成分を表し、図16(d)はステップエッジ信号をサンプリング間隔S2でサンプリングして得られる信号、図16(e)はステップエッジ信号を間隔S1でサンプリングして得られる信号の高周波数成分を表す。
なお、サンプリング間隔S1はサンプリング間隔S2より短くなっており、サンプリング間隔を短くすることは画像を拡大することと同じである。
FIG. 16B shows a signal obtained by sampling the step edge signal at the sampling interval S1, and FIG. 16C shows a high frequency component of the signal obtained by sampling the step edge signal at the interval S1, and FIG. d) shows a signal obtained by sampling the step edge signal at the sampling interval S2, and FIG. 16E shows a high frequency component of the signal obtained by sampling the step edge signal at the interval S1.
Note that the sampling interval S1 is shorter than the sampling interval S2, and shortening the sampling interval is the same as enlarging the image.
図16(b)、(c)及び図16(d)、(e)に示されるようにエッジの中央は高周波数成分信号(図16(c)、(e))においてゼロクロス点Zとして現れる。また、図16(b)、(c)と図16(d)、(e)を比較すると明らかなように、ゼロクロス点Zの前後での高周波数成分信号の傾きはサンプリング間隔を短くするにつれて(あるいは画像を拡大させるのに応じて)急になり、かつゼロクロス点Zの近傍で高周波数成分の局所的な最大値、最小値を与える点の位置もゼロクロス点Zに近づく。
なお、図16を用いて説明した、ステップエッジ信号に対するサンプリング間隔S1、S2と高周波数成分の関係は特定のサンプリング間隔の組み合わせに依存する話ではないが、以下、サンプリング間隔S2は入力画像Dinのサンプリング間隔と同じであるとする。
As shown in FIGS. 16B, 16C, 16D, and 16E, the center of the edge appears as a zero cross point Z in the high frequency component signal (FIGS. 16C and 16E). Further, as is apparent from a comparison between FIGS. 16B and 16C and FIGS. 16D and 16E, the slope of the high-frequency component signal before and after the zero-cross point Z decreases as the sampling interval decreases ( Alternatively, the position of the point giving the local maximum and minimum values of the high-frequency component near the zero-cross point Z also approaches the zero-cross point Z (according to the enlargement of the image).
The relationship between the sampling intervals S1 and S2 with respect to the step edge signal and the high-frequency component described with reference to FIG. 16 is not dependent on the combination of specific sampling intervals, but hereinafter, the sampling interval S2 is determined based on the input image Din. Assume that it is the same as the sampling interval.
従って画像を拡大する際、入力画像Dinの高周波数成分を取り出し、その変化をゼロクロス近傍で急峻にし、かつゼロクロス近傍で局所的な最大値、最小値を与える点をゼロクロス点に近づけることで入力画像Dinの解像度には含まれない(あるいは入力画像Dinのナイキスト周波数より高い)高周波数成分を生成し、これによりエッジの鮮鋭化が可能となる。 Therefore, when enlarging the image, the high frequency component of the input image Din is taken out, the change is made steep near the zero cross, and the point giving the local maximum and minimum values near the zero cross is brought close to the zero cross point. A high-frequency component that is not included in the resolution of Din (or higher than the Nyquist frequency of the input image Din) is generated, thereby making it possible to sharpen the edge.
図17(a)〜(f)は、高周波数成分画像生成手段1、画像拡大手段2B、非線形処理手段31及び高周波数成分画像生成手段32Bによる高周波数成分生成の手順を模式的に表した図であり、図17(a)は輝度、彩度などの成分値がステップ状に変化する画像(ステップ画像)、図17(b)はステップ画像に対応した入力画像Din、図17(c)は高周波数成分画像D1、図17(d)は拡大画像D2B、図17(e)は非線形処理画像D31、図17(f)は中間画像D32Bを表す。
FIGS. 17A to 17F are diagrams schematically illustrating a procedure of high frequency component generation by the high frequency component
また、図17(a)〜(f)において座標P3はエッジ近傍において信号強度が低い値をとる領域(低レベル側)の境界に相当する画素であり、座標P4は高い値をとる領域(高レベル側)の境界に相当する画素である。 In FIGS. 17A to 17F, the coordinate P3 is a pixel corresponding to the boundary of the region where the signal intensity is low (on the low level side) near the edge, and the coordinate P4 is a region where the value is high (high). This is a pixel corresponding to the boundary on the level side.
ステップ画像に対応した入力画像Din、高周波数成分画像D1については図16(a)〜(e)で説明した通りであり、その説明は省略し、まず拡大画像D2Bの説明を行う。 The input image Din and the high-frequency component image D1 corresponding to the step image are as described in FIGS. 16A to 16E, and the description thereof is omitted. First, the enlarged image D2B will be described.
なお、高周波数成分画像D1においてゼロクロス点Z近傍での局所的な最大値は、高レベル側の境界に現われるので座標P4で表される画素に局所的な最大値が現われ、逆に局所的な最小値は、低レベル側の境界に現われるので座標P3で表される画素に局所的な最小値が現われる。 In the high frequency component image D1, the local maximum value in the vicinity of the zero cross point Z appears at the boundary on the high level side. Therefore, the local maximum value appears at the pixel represented by the coordinate P4, and conversely the local maximum value appears. Since the minimum value appears at the boundary on the low level side, a local minimum value appears at the pixel represented by the coordinate P3.
拡大画像D2B(又はD2Bh若しくはD2Bv)はゼロ挿入手段21Bで高周波数成分画像D1に対して(画像D1の)1画素につき1画素、画素値0をもった画素を挿入した後、低周波数成分通過手段22Bでその低周波数成分を取り出すことで得られる。低周波数成分を取り出すことは高周波数成分画像D1(図17(c))について局所領域における平均的な画素値を求めることと同じであり、拡大画像D2B(又はD2Bh若しくはD2Bv)は、図17(d)に示したように、高周波数成分画像D1とほぼ同じ形をした、サンプリング数の増えた信号となる。 The enlarged image D2B (or D2Bh or D2Bv) is passed through the low-frequency component after inserting one pixel per pixel (image D1) with a pixel value of 0 into the high-frequency component image D1 by the zero insertion means 21B. It is obtained by extracting the low frequency component by means 22B. Extracting the low frequency component is the same as obtaining the average pixel value in the local region for the high frequency component image D1 (FIG. 17C), and the enlarged image D2B (or D2Bh or D2Bv) is shown in FIG. As shown in d), the signal has the same shape as the high-frequency component image D1 and has an increased sampling number.
なお、画像が拡大されるのでゼロクロス点Zと座標P3で表される画素の間に新たに座標P1で表される画素が、ゼロクロス点Zと座標P4で表される画素の間に新たに座標P2で表される画素が現われる。また、拡大画像D2Bにおいてもゼロクロス点Z近傍での局所的な最大値は座標P4で表される画素に、局所的な最小値は座標P3で表される画素に現われる。 Since the image is enlarged, a new pixel represented by the coordinate P1 between the zero-cross point Z and the pixel represented by the coordinate P3 is a new coordinate between the zero-cross point Z and the pixel represented by the coordinate P4. A pixel represented by P2 appears. Also in the enlarged image D2B, the local maximum value in the vicinity of the zero cross point Z appears in the pixel represented by the coordinate P4, and the local minimum value appears in the pixel represented by the coordinate P3.
次に非線形処理画像D31の説明を行う。非線形処理画像D31は、非線形処理手段31が拡大画像D1中のゼロクロス点Zを検出し、そのゼロクロス点Zの前後の画素の画素値を増幅した結果として出力される。従って非線形処理画像D31(又はD31h若しくはD31v)では、座標P1、P2で表される画素の画素値が増幅されることになり、非線形処理画像D31は図17(e)に示したような信号となる。 Next, the nonlinear processed image D31 will be described. The nonlinear processed image D31 is output as a result of the nonlinear processing means 31 detecting the zero cross point Z in the enlarged image D1 and amplifying the pixel values of the pixels before and after the zero cross point Z. Accordingly, in the nonlinear processed image D31 (or D31h or D31v), the pixel values of the pixels represented by the coordinates P1 and P2 are amplified, and the nonlinear processed image D31 has a signal as shown in FIG. Become.
最後に中間画像D32Bの説明を行う。中間画像D32B(図17(f))は非線形処理画像D31(図17(e))のもつ高周波数成分が高周波数成分画像生成手段32Bにて取り出されたものである。高周波数成分は、入力信号から入力信号の低周波数成分(もしくは局所領域における画素値の単純平均値あるいは加重平均値)を差し引くことで取り出すことができる。 Finally, the intermediate image D32B will be described. The intermediate image D32B (FIG. 17 (f)) is obtained by extracting the high frequency component of the nonlinear processed image D31 (FIG. 17 (e)) by the high frequency component image generating means 32B. The high frequency component can be extracted by subtracting the low frequency component of the input signal (or a simple average value or a weighted average value of pixel values in the local region) from the input signal.
非線形処理画像D31(図17(e))ではゼロクロス点Zの前後の画素(座標P1、P2で表される画素)については、その画素値が信号増幅手段312h、312vにて増幅されているため、局所領域における平均的な画素値からの差は大きくなる。一方、ゼロクロス点近傍のその他の画素については、その画素値が増幅されることはないので、局所領域における平均的な画素値からの差は小さな値となる。従って拡大画像D2B(図17(d))と比較すると中間画像D32B(図17(f))では、ゼロクロス点Zの近傍での局所的な最大値、最小値を与える点はそれぞれ座標P2、P1で表される画素となり、よりゼロクロス点Zへと近づく。また、局所的な最大値、最小値を与える点がゼロクロス点Zへと近づいた分、ゼロクロス点近傍での信号の変化も急になる。
In the nonlinear processed image D31 (FIG. 17 (e)), the pixel values of the pixels before and after the zero cross point Z (pixels represented by coordinates P1 and P2) are amplified by the
先に説明したようにこれは中間画像D32Bに、入力画像Dinの解像度には含まれない高周波数成分が含まれることを意味する。言い換えると非線形処理手段31において、拡大画像D2Bのゼロクロス点前後の画素値を増幅することで、入力画像Dinのナイキスト周波数Fnより高い周波数に対応した高周波数成分を生成したことになる。 As described above, this means that the intermediate image D32B includes high frequency components that are not included in the resolution of the input image Din. In other words, the nonlinear processing means 31 amplifies pixel values around the zero cross point of the enlarged image D2B, thereby generating a high frequency component corresponding to a frequency higher than the Nyquist frequency Fn of the input image Din.
また、中間画像D32Bは非線形処理手段31において生成した高周波数成分を高周波数成分画像生成手段32Bで取り出すことで生成されるので、入力画像Dinのナイキスト周波数Fnより高い周波数に対応した高周波数成分をもつ画像となる。 Further, since the intermediate image D32B is generated by extracting the high frequency component generated by the nonlinear processing means 31 by the high frequency component image generating means 32B, the high frequency component corresponding to a frequency higher than the Nyquist frequency Fn of the input image Din is obtained. It becomes an image with.
拡大画像D2A、中間画像D32A、中間画像D32Bが持つ周波数成分を図示すると図21のようになる。拡大画像D2Aには主に入力画像Dinのナイキスト周波数Fnより低い周波数に相当する領域RLに対応した周波数成分が含まれている。一方、中間画像D32Aには入力画像Dinのナイキスト周波数Fnに近い周波数に相当する領域RMに対応した周波数成分が含まれており、中間画像D32Bには入力画像Dinのナイキスト周波数Fnより高い周波数に相当する領域RHに対応した周波数成分が含まれている。 FIG. 21 shows frequency components of the enlarged image D2A, the intermediate image D32A, and the intermediate image D32B. The enlarged image D2A mainly includes a frequency component corresponding to a region RL corresponding to a frequency lower than the Nyquist frequency Fn of the input image Din. On the other hand, the intermediate image D32A includes a frequency component corresponding to a region RM corresponding to a frequency close to the Nyquist frequency Fn of the input image Din, and the intermediate image D32B corresponds to a frequency higher than the Nyquist frequency Fn of the input image Din. The frequency component corresponding to the area | region RH to be included is contained.
中間画像D32Aと中間画像D32Bを加算して高周波数成分画像D3を生成すれば、高周波数成分画像D3には、中間画像D32Aが持つ周波数成分と中間画像D32Bが持つ周波数成分の双方が含まれることになる。中間画像D32Aには入力画像Dinのナイキスト周波数Fnに近い周波数に相当する周波数成分が含まれており、中間画像D32Bには入力画像Dinのナイキスト周波数Fnより高い周波数に相当する周波数成分が含まれているので、高周波数成分画像D3には入力画像Dinのナイキスト周波数Fn以上の周波数成分が含まれることになる。そして、拡大画像D2Aに高周波数成分画像D3を加算し出力画像Doutを得ることで、出力画像Doutに対して入力画像Dinのナイキスト周波数Fn以上の周波数成分を与えることが可能になり、出力画像Doutの解像感を増すことが出来る。 If the high frequency component image D3 is generated by adding the intermediate image D32A and the intermediate image D32B, the high frequency component image D3 includes both the frequency component of the intermediate image D32A and the frequency component of the intermediate image D32B. become. The intermediate image D32A includes a frequency component corresponding to a frequency close to the Nyquist frequency Fn of the input image Din, and the intermediate image D32B includes a frequency component corresponding to a frequency higher than the Nyquist frequency Fn of the input image Din. Therefore, the high frequency component image D3 includes frequency components equal to or higher than the Nyquist frequency Fn of the input image Din. Then, by adding the high frequency component image D3 to the enlarged image D2A to obtain the output image Dout, it becomes possible to give the output image Dout a frequency component equal to or higher than the Nyquist frequency Fn of the input image Din. The resolution can be increased.
図18(a)〜(d)は上記の効果を別の観点から説明するための図である。図18(a)はステップエッジ信号を表している。図18(a)に示すエッジではエッジ中央より左側の方が右側より輝度が低くなっている。すなわち、エッジ中央より左側が低レベル側、右側が高レベル側になる。図18(b)はステップエッジ信号をサンプリング間隔S2でサンプリングして得られる入力画像Dinを表している。 FIGS. 18A to 18D are diagrams for explaining the above effect from another viewpoint. FIG. 18A shows a step edge signal. In the edge shown in FIG. 18A, the luminance on the left side of the edge center is lower than that on the right side. That is, the left side from the center of the edge is the low level side, and the right side is the high level side. FIG. 18B shows an input image Din obtained by sampling the step edge signal at the sampling interval S2.
図18(c)は図18(b)に示す入力画像Dinに対して得られる拡大画像D2Aを表している。拡大画像D2Aは、入力画像Dinに対して補間演算を行って得られるので、サンプリング間隔はS2の倍のS1になるが、エッジ近傍の信号の変化はなだらかなままであり、低レベル側の境界は座標P3で表される画素であり、高レベル側の境界は座標P4で表される画素のままである。 FIG. 18C shows an enlarged image D2A obtained for the input image Din shown in FIG. Since the enlarged image D2A is obtained by performing an interpolation operation on the input image Din, the sampling interval is S1, which is twice as large as S2, but the change in the signal in the vicinity of the edge remains gentle, and the boundary on the low level side Is a pixel represented by the coordinate P3, and the boundary on the high level side remains the pixel represented by the coordinate P4.
図18(d)はサンプリング間隔S1でステップエッジ信号をサンプリングした画像(図18(b)の画像と同じく符号Dinで示す)を表している。
低レベル側の境界は座標P1で表される画素であり、高レベル側の境界は座標P2で表される画素であり、拡大画像D2Aと比較し、エッジ近傍での信号の変化が急になっている。
FIG. 18D shows an image obtained by sampling the step edge signal at the sampling interval S1 (indicated by the symbol Din as in the image of FIG. 18B).
The boundary on the low level side is the pixel represented by the coordinate P1, and the boundary on the high level side is the pixel represented by the coordinate P2, and the change in the signal near the edge is abrupt compared to the enlarged image D2A. ing.
中間画像D32Aと中間画像D32Bを加算することで、拡大画像D2のエッジ近傍での信号の傾きが補正され、図18(d)に示すステップエッジ信号をサンプリング間隔S1でサンプリングした画像に近い画像が得られ、画像の解像感を高めることが出来る。 By adding the intermediate image D32A and the intermediate image D32B, the inclination of the signal in the vicinity of the edge of the enlarged image D2 is corrected, and an image close to the image obtained by sampling the step edge signal shown in FIG. 18D at the sampling interval S1 is obtained. It can be obtained and the resolution of the image can be enhanced.
上記の説明の様に、中間画像D32A、D32B(あるいは高周波数成分)を拡大画像D2Aに加算することで画像の鮮鋭感を増し、画質を向上することが可能であるが、高周波数成分の加算を過度に行うと画質低下を招くことがある。そこで、本発明の画像処理装置では、高周波数成分画像補正手段33A、33Bを用いることで、その画質低下を未然に防止することとした。 As described above, by adding the intermediate images D32A and D32B (or high frequency components) to the enlarged image D2A, the sharpness of the image can be increased and the image quality can be improved. If it is excessively performed, image quality may be degraded. Therefore, in the image processing apparatus of the present invention, the high-frequency component image correction means 33A and 33B are used to prevent the deterioration of the image quality.
図19(a)及び(b)は高周波数成分の加算による画質低下について説明するための図である。
図19(a)は高周波数成分の加算を適度に行うことによって、画像の鮮鋭感を増した場合を、図19(b)は高周波数成分の加算を過度に行った結果、画質の低下を招いた場合を表す。
19 (a) and 19 (b) are diagrams for explaining image quality degradation due to addition of high frequency components.
FIG. 19A shows a case where the sharpness of the image is increased by appropriately adding the high frequency components, and FIG. 19B shows a case where the image quality is deteriorated as a result of excessive addition of the high frequency components. Indicates the invitation.
図19(a)は、図18(c)に示された拡大画像D2Aに対して図17(d)に示された中間画像D32A及び図17(f)に示された中間画像D32Bを加算した結果を示す図であり、図18(c)において座標P3で表されたステップエッジの低輝度側の境界部分が、図19(a)では座標P1で表される位置へと修正され、図18(c)において座標P4で表されたステップエッジの高輝度側の境界部分が、図19(a)では座標P2で表される位置へと修正され、その結果、図18(c)と図19(a)を比較すると、図19(a)の方が図16(b)に示すステップエッジをサンプリング間隔S1でサンプリングした信号へと近づいていることがわかる。これは高周波数成分の加算に適度に行うことによって、画像の鮮鋭感が増したことを表す。 In FIG. 19 (a), the intermediate image D32A shown in FIG. 17 (d) and the intermediate image D32B shown in FIG. 17 (f) are added to the enlarged image D2A shown in FIG. 18 (c). FIG. 18 is a diagram illustrating the result, and the boundary portion on the low luminance side of the step edge represented by the coordinate P3 in FIG. 18C is corrected to the position represented by the coordinate P1 in FIG. The boundary portion on the high luminance side of the step edge represented by the coordinate P4 in (c) is corrected to the position represented by the coordinate P2 in FIG. 19 (a), and as a result, FIG. 18 (c) and FIG. Comparing (a), it can be seen that FIG. 19 (a) is closer to the signal obtained by sampling the step edge shown in FIG. 16 (b) at the sampling interval S1. This represents that the sharpness of the image is increased by appropriately performing the addition of the high frequency component.
一方、図19(b)も、図18(c)に示された拡大画像D2Aに対して図17(d)に示された中間画像D32A及び図17(f)に示された中間画像D32Bを加算した結果を示す図であるが、図19(a)の場合とは異なり、高周波数成分の加算が過度に行われた場合を表している。図19(a)と比較すると座標P1、P3で表される位置の輝度がその周辺と比べて不自然に低くなったり(アンダーシュート)、座標P2、P4で表される位置の輝度がその周辺と比べて不自然に高くなったり(オーバーシュート)して、画質が低下していることがわかる。 On the other hand, FIG. 19B also shows an intermediate image D32A shown in FIG. 17D and an intermediate image D32B shown in FIG. 17F with respect to the enlarged image D2A shown in FIG. Although it is a figure which shows the result of adding, unlike the case of Fig.19 (a), the case where the addition of a high frequency component is performed excessively is represented. Compared to FIG. 19A, the luminance at the positions represented by the coordinates P1 and P3 is unnaturally lower than the surroundings (undershoot), or the luminance at the positions represented by the coordinates P2 and P4 is the surroundings. It can be seen that the image quality is degraded due to an unnatural increase (overshoot).
中間画像D32Aや中間画像D32Bによって加算あるいは減算される輝度の大きさ(以下、補正量)が必要以上に大きくなると、これら画質の低下要因となるアンダーシュートやオーバーシュートが発生しやすくなる。そこで中間画像D32Aや中間画像D32Bによる補正量が必要以上に大きくならないよう調整すればよいと考えられる。 When the magnitude of luminance (hereinafter referred to as a correction amount) added or subtracted by the intermediate image D32A or the intermediate image D32B becomes larger than necessary, undershoot and overshoot that cause a reduction in image quality are likely to occur. Therefore, it is considered that adjustment should be made so that the correction amount by the intermediate image D32A and the intermediate image D32B does not become larger than necessary.
その方法として例えば中間画像D32Aや中間画像D32Bによって与えられる補正量の局所的な最大値を検出し、
検出された最大値が所定の値を超えた場合は、中間画像D32Aや中間画像D32Bによる補正量が小さくなるよう適宜ゲインをかけることで、補正量が必要以上に大きくならないようにする方法が考えられる。
As the method, for example, the local maximum value of the correction amount given by the intermediate image D32A or the intermediate image D32B is detected,
When the detected maximum value exceeds a predetermined value, a method is considered in which the correction amount is not increased more than necessary by appropriately applying a gain so that the correction amount by the intermediate image D32A or the intermediate image D32B is reduced. It is done.
ところがこのような方法をとると局所的な最大値を判定するために数画素分のデータを参照しなければならず、回路規模の増加を招く。さらに垂直方向に数画素分のデータを参照しようとするとラインメモリの追加を伴い、コストアップの要因ともなる。 However, when such a method is adopted, data for several pixels must be referred to determine a local maximum value, resulting in an increase in circuit scale. Furthermore, if it is attempted to refer to data for several pixels in the vertical direction, line memory is added, which causes a cost increase.
そこで本発明は、拡大画像D2Aの画素値に基づいて、中間画像D32Aや中間画像D32Bにかける増幅率を変更することで、中間画像D32Aや中間画像D32Bによって加算される補正量が必要以上に大きくならないようにし、特にオーバーシュートの発生を防止することとしたものである。実施の形態1による画像処理装置では、高周波数成分画像補正手段33A及び高周波数成分画像補正手段33Bにおいて、中間画像D32A及び中間画像D32Bに対して、拡大画像D2Aの画素値に応じて適宜異なる増幅率をかけることで、補正量を調節する。
Therefore, the present invention changes the amplification factor applied to the intermediate image D32A and the intermediate image D32B based on the pixel value of the enlarged image D2A, so that the correction amount added by the intermediate image D32A and the intermediate image D32B is larger than necessary. In particular, the occurrence of overshoot is prevented. In the image processing apparatus according to the first embodiment, the high frequency component
高周波数成分画像補正手段33Aでは図10(a)及び(b)に示すような増幅率D3MAによって中間画像D32Aが補正され、高周波数成分画像補正手段33Bでは図12(a)及び(b)に示すような増幅率D3HAによって中間画像D32Bが補正される。
これらの増幅率は拡大画像D2Aの画素値が大きくなるほど減少している。このような増幅率でもって補正することでオーバーシュートの発生を抑えることが出来る。理由を以下に述べる。
In the high frequency component
These amplification factors decrease as the pixel value of the enlarged image D2A increases. By correcting with such an amplification factor, the occurrence of overshoot can be suppressed. The reason is described below.
中間画像D32Aは拡大画像D2Bに対してハイパスフィルタ処理を行うことで生成される。ここでハイパスフィルタ処理は拡大画像D2Bの各画素値から局所的な平均値を引くことに相当する。従って拡大画像D2Bにおいて画素値が大きな正の値である画素は、その画素に対して与えられるハイパスフィルタ処理後の出力値、すなわち中間画像D32Aの画素値も大きな正の値となる可能性が高い。 The intermediate image D32A is generated by performing high-pass filter processing on the enlarged image D2B. Here, the high-pass filter processing corresponds to subtracting a local average value from each pixel value of the enlarged image D2B. Therefore, a pixel whose pixel value is a large positive value in the enlarged image D2B is highly likely to have a large positive value even after the high-pass filter processing given to that pixel, that is, the pixel value of the intermediate image D32A. .
一方、拡大画像D2Bは高周波数成分画像D1を拡大することで生成される。拡大処理は注目する画素近傍の画素値を加重加算することに相当する。
従って拡大画像D2Bの画素値を算出する際、高周波数成分画像D1内の画素値が大きな正の値である画素を用いる箇所では、拡大画像D2Bの画素値として大きな正の値が得られる可能性が高い。
On the other hand, the enlarged image D2B is generated by enlarging the high frequency component image D1. The enlargement process corresponds to weighted addition of pixel values near the pixel of interest.
Therefore, when calculating the pixel value of the enlarged image D2B, a large positive value may be obtained as the pixel value of the enlarged image D2B at a location where a pixel having a large positive value in the high-frequency component image D1 is used. Is expensive.
高周波数成分画像D1は入力画像Dinにハイパスフィルタ処理を行うことで生成される。ここでハイパスフィルタ処理は各画素値から局所的な平均値を引くことに相当するので、入力画像Dinにおいて画素値が大きな正の値である画素は、高周波数成分画像D1の画素値も大きな正の値になる可能性が高い。 The high frequency component image D1 is generated by performing high-pass filter processing on the input image Din. Here, the high-pass filter processing is equivalent to subtracting a local average value from each pixel value, so that a pixel having a large positive pixel value in the input image Din is a positive pixel having a large pixel value in the high-frequency component image D1. Is likely to be
以上の話を逆から述べると、入力画像Dinにおいて、大きな正の値を持った画素があった場合、高周波数成分画像D1中で同画素に対応する画素の画素値は大きな正の値になる可能性が高い。また、高周波数成分画像D1において、画素値が大きな正の値である画素があった場合、同画素値をもちいて算出される拡大画像D2Bの画素値も大きな正の値となる可能性が高いので、入力画像Dinにおいて、大きな正の値を持った画素があった場合、拡大画像D2B上で同画素に対応する位置にある画素も大きな正の値を持つ可能性が高い。さらに、拡大画像D2Bにおいて、画素値が大きな正の値である画素は、その画素に対して与えられるハイパスフィルタ処理後の出力値、すなわち中間画像D32Aの画素値も大きな正の値となる可能性が高いので、入力画像Dinにおいて、大きな正の値を持った画素があった場合、中間画像D32A上で同画素に対応する位置にある画素も大きな正の値を持つ可能性が高い。 In other words, if there is a pixel having a large positive value in the input image Din, the pixel value of the pixel corresponding to the pixel in the high frequency component image D1 becomes a large positive value. Probability is high. In addition, in the high-frequency component image D1, when there is a pixel having a large positive value, the pixel value of the enlarged image D2B calculated using the same pixel value is likely to be a large positive value. Therefore, when there is a pixel having a large positive value in the input image Din, it is highly likely that a pixel at a position corresponding to the same pixel on the enlarged image D2B also has a large positive value. Further, in the enlarged image D2B, a pixel whose pixel value is a large positive value may have a large positive value for the output value after high-pass filter processing given to the pixel, that is, the pixel value of the intermediate image D32A. Therefore, if there is a pixel having a large positive value in the input image Din, there is a high possibility that a pixel at a position corresponding to the pixel on the intermediate image D32A also has a large positive value.
一方、拡大画像D2Aは入力画像Dinに拡大処理を行うことで生成される。拡大処理は注目する画素近傍の画素値を加重加算することに相当する。従って拡大画像D2Aの画素値を算出する際、入力画像Din内の画素値が大きいな正の値である画素を用いる箇所では、拡大画像D2Aの画素値が大きな正の値になる可能性が高い。また、先に述べた様に、入力画像Dinにおいて、大きな正の値を持った画素があった場合、中間画像D32A上で同画素に対応する位置にある画素も大きな正の値を持つ可能性が高い。従って入力画像Dinにおいて、大きな正の値を持った画素があった場合、中間画像D32Aにおいても、拡大画像D2Aにおいても、同画素に対応する位置にある画素は大きな正の値を持つ可能性が高い。 On the other hand, the enlarged image D2A is generated by performing an enlargement process on the input image Din. The enlargement process corresponds to weighted addition of pixel values near the pixel of interest. Therefore, when calculating the pixel value of the enlarged image D2A, the pixel value of the enlarged image D2A is likely to be a large positive value at a location where a pixel having a large pixel value in the input image Din is used. . In addition, as described above, when there is a pixel having a large positive value in the input image Din, a pixel at a position corresponding to the pixel on the intermediate image D32A may also have a large positive value. Is expensive. Therefore, when there is a pixel having a large positive value in the input image Din, there is a possibility that a pixel at a position corresponding to the pixel in the intermediate image D32A or the enlarged image D2A has a large positive value. high.
従って、拡大画像D2Aの画素値が大きい場合、中間画像D32Aの画素値も大きな正の値となる可能性が高く、言い換えると中間画像D32Aによって補正量が過度に加算され、オーバーシュートが発生する可能性が高くなる。 Therefore, when the pixel value of the enlarged image D2A is large, the pixel value of the intermediate image D32A is likely to be a large positive value. In other words, the correction amount is excessively added by the intermediate image D32A, and overshoot may occur. Increases nature.
また、中間画像D32Bは拡大画像D2Bに対し、非線形処理手段31で非線形処理を行った後、高周波数成分画像生成手段32Bにおいてハイパスフィルタ処理を行うことで得られる。非線形処理手段31ではゼロクロス点の近傍のみ中間画像D32Aを増幅させるので、基本的に拡大画像D2Bが大きな正の値を持っていると非線形処理手段31の出力する非線形処理画像D31も大きな正の値を持っていると考えられる。非線形処理画像D31が大きな正の値を持っている場合、非線形処理画像D31に対するハイパスフィルタ処理結果である中間画像D32Bも大きな正の値をもつ可能性が高い。さらに、拡大画像D2Aの画素値が大きい場合、拡大画像D2Bの画素値も大きな正の値になる可能性が高い。 The intermediate image D32B is obtained by subjecting the enlarged image D2B to non-linear processing by the non-linear processing means 31 and then performing high-pass filter processing in the high-frequency component image generating means 32B. Since the non-linear processing means 31 amplifies the intermediate image D32A only in the vicinity of the zero cross point, basically, if the enlarged image D2B has a large positive value, the non-linear processing image D31 output from the non-linear processing means 31 also has a large positive value. It is considered to have. When the nonlinear processed image D31 has a large positive value, there is a high possibility that the intermediate image D32B, which is the high-pass filter processing result for the nonlinear processed image D31, also has a large positive value. Furthermore, when the pixel value of the enlarged image D2A is large, the pixel value of the enlarged image D2B is likely to be a large positive value.
以上をまとめると、拡大画像D2Aの画素値が大きい場合、中間画像D32Aの画素値も中間画像D32Bの画素値も大きな正の値となる可能性が高い。言い換えると中間画像D32Aや中間画像D32Bによって補正量が過度に加算され、オーバーシュートが発生する可能性が高くなる。 In summary, when the pixel value of the enlarged image D2A is large, the pixel value of the intermediate image D32A and the pixel value of the intermediate image D32B are likely to be large positive values. In other words, the correction amount is excessively added by the intermediate image D32A and the intermediate image D32B, and the possibility of occurrence of overshoot increases.
従って、拡大画像D2Aの画素値が大きい場合、中間画像D32Aと中間画像D32Bの少なくとも一方、あるいは両方にかける増幅率を小さくすることで、補正量が過度に大きくならないよう制御できると期待できる。言い換えると、オーバーシュートが発生しにくくなるよう制御できると期待できる。 Therefore, when the pixel value of the enlarged image D2A is large, it can be expected that the correction amount can be controlled so as not to become excessively large by reducing the amplification factor applied to at least one of the intermediate image D32A and the intermediate image D32B. In other words, it can be expected that control can be performed so that overshoot is less likely to occur.
例えば、図10(a)及び(b)、図12(a)及び(b)、あるいは式(2)〜(5)に示すような、拡大画像D2Aの画素値が大きくなるほど増幅率が減少するような単調減少の関数に基づいて、増幅率D3MAあるいは増幅率D3HAを決定することで、そのような(オーバーシュートが発生しにくくなるような)処理が可能となる。 For example, as shown in FIGS. 10A and 10B, FIGS. 12A and 12B, or equations (2) to (5), the amplification factor decreases as the pixel value of the enlarged image D2A increases. By determining the amplification factor D3MA or the amplification factor D3HA based on such a monotonically decreasing function, such a process (which makes it difficult for overshoot to occur) can be performed.
なお、図10(a)及び(b)、図12(a)及び(b)あるいは式(2)〜(5)に示すような単調減少の関数はほんの一例であり、すなわち、拡大画像D2Aの画素値が大きい場合、小さな値となる増幅率を決定できる方法であればよい。 Note that the monotonically decreasing function as shown in FIGS. 10A and 10B, FIGS. 12A and 12B, or equations (2) to (5) is only an example, that is, the enlarged image D2A. If the pixel value is large, any method can be used as long as the amplification factor can be determined as a small value.
以上のように実施の形態1による画像処理装置では、オーバーシュートの発生を抑えつつ、画像の強調処理を行うことができるという効果を奏する。画像中にオーバーシュートが過度に発生すると画像の一部のみが異様にちらつき、視覚特性上不愉快に感じられるので、実施の形態1による画像処理装置では、視覚特性上も非常に好ましいものである。 As described above, the image processing apparatus according to the first embodiment has an effect that image enhancement processing can be performed while suppressing the occurrence of overshoot. If an excessive overshoot occurs in the image, only a part of the image flickers abnormally and feels unpleasant in terms of visual characteristics. Therefore, the image processing apparatus according to the first embodiment is very favorable in terms of visual characteristics.
まとめると中間画像D33Aと画像D33Bを拡大画像D2Aに加算することで過度なオーバーシュートの発生を抑えつつ画像の解像感を高めることが可能となる。 In summary, by adding the intermediate image D33A and the image D33B to the enlarged image D2A, it is possible to improve the resolution of the image while suppressing the occurrence of excessive overshoot.
このようにして、実施の形態1による画像処理装置では、過度なオーバーシュートの発生を抑えつつ、解像感の高い出力画像Doutを得ることとしている。
In this manner, the image processing apparatus according to
以上に説明したように、高周波数成分画像生成手段1で生成した高周波数成分画像D1を画像拡大手段2Bで拡大した画像拡大手段2Bを、高周波数成分画像処理手段3で処理することによって、入力画像Dinのナイキスト周波数Fn以上の周波数に相当する周波数成分を含んだ高周波数成分画像D3を得ることができる。そして、加算手段4において、入力画像Dinのナイキスト周波数Fnより低い周波数に相当する領域の周波数成分を含む拡大画像D2Aと入力画像Dinのナイキスト周波数Fn以上の周波数に相当する領域の周波数成分を含む高周波数成分画像D3を加算して拡大画像Doutを生成することとしているので、拡大画像Doutに対して高周波数成分を十分に与えることができ、解像感のある拡大画像Doutを得ることができる。
As described above, the high-frequency component
また、高周波数成分画像生成手段1において、水平方向の高周波数成分を取り出した水平方向高周波数成分画像D1hと垂直方向の高周波数成分を取り出した垂直方向高周波数成分画像D1vを生成することで、画像の水平方向、垂直方向のうちの任意の方向について入力画像Dinのナイキスト周波数Fn以上の周波数に相当した周波数成分を生成することが可能となる。すなわち、水平方向高周波数成分画像D1hを画像拡大手段2Bhで拡大した拡大画像D2Bhに対し、水平方向高周波数成分画像生成手段32Ahで水平方向のハイパスフィルタをかけることで、水平方向に関して入力画像Dinのナイキスト周波数Fnに近い周波数に相当した周波数成分をもった中間画像D32Ahが生成され、垂直方向高周波数成分画像D1vを画像拡大手段2Bvで拡大した拡大画像D2Bvに対し、垂直方向高周波数成分画像生成手段32Avで垂直方向のハイパスフィルタをかけることで、垂直方向に関して入力画像Dinのナイキスト周波数Fnに近い周波数に相当した周波数成分をもった中間画像D32Avが生成される。
また、水平方向及び垂直方向について異なる特性のハイパスフィルタをかけることで、水平方向と垂直方向とで水平方向と垂直方向とでナイキスト周波数Fnに近い周波数に相当した周波数成分を異なる程度に含むようにすることもできる。
Further, the high frequency component image generation means 1 generates a horizontal high frequency component image D1h obtained by extracting the horizontal high frequency component and a vertical high frequency component image D1v obtained by extracting the vertical high frequency component. It is possible to generate a frequency component corresponding to a frequency equal to or higher than the Nyquist frequency Fn of the input image Din in any one of the horizontal direction and the vertical direction of the image. That is, by applying a horizontal high-pass filter to the enlarged image D2Bh obtained by enlarging the horizontal high-frequency component image D1h by the image enlarging means 2Bh by the horizontal high-frequency component image generating means 32Ah, the input image Din An intermediate image D32Ah having a frequency component corresponding to a frequency close to the Nyquist frequency Fn is generated, and a vertical high frequency component image generating unit is generated with respect to the enlarged image D2Bv obtained by enlarging the vertical high frequency component image D1v by the image enlarging unit 2Bv. By applying a high-pass filter in the vertical direction at 32 Av, an intermediate image D32Av having a frequency component corresponding to a frequency close to the Nyquist frequency Fn of the input image Din in the vertical direction is generated.
Further, by applying high-pass filters having different characteristics in the horizontal direction and the vertical direction, frequency components corresponding to frequencies close to the Nyquist frequency Fn are included in the horizontal direction and the vertical direction in different levels. You can also
また、拡大画像D2Bhに対し水平方向非線形処理手段31hで非線形処理を行って生成した非線形処理画像D31hに対して、水平方向高周波数成分画像生成手段32Bhでハイパスフィルタをかけることで、水平方向に関して入力画像Dinのナイキスト周波数Fnより高い周波数に相当した周波数成分をもった中間画像D32Bhが生成され、拡大画像D2Bvに対し垂直方向非線形処理手段31vで非線形処理を行って生成した非線形処理画像D31vに対して、垂直方向高周波数成分画像生成手段32Bvでハイパスフィルタをかけることで、垂直方向に関して入力画像Dinのナイキスト周波数Fnより高い周波数に相当した周波数成分をもった中間画像D32Bvが生成される。
また、水平方向及び垂直方向について異なる特性の非線形処理及びハイパスフィルタリングを行なうことで、水平方向と垂直方向とでナイキスト周波数Fnより高い周波数に相当した周波数成分を異なる程度に含むようにすることもできる。
Further, by applying a high-pass filter to the non-linearly processed image D31h generated by performing non-linear processing on the enlarged image D2Bh by the horizontal
Further, by performing nonlinear processing and high-pass filtering with different characteristics in the horizontal direction and the vertical direction, frequency components corresponding to frequencies higher than the Nyquist frequency Fn can be included in different levels in the horizontal direction and the vertical direction. .
そして中間画像D32Aについては高周波数成分補正手段33Aで、中間画像D32Bについては高周波数成分補正手段33Bで、拡大画像D2Aの画素値が大きい場合、小さくなるよう制御される増幅率によって補正をかけることで、過度のオーバーシュートが発生するのを防止することができる。
Then, the intermediate image D32A is corrected by the high frequency
なお、上記のように過度のオーバーシュートを防止するために拡大画像D2Aの画素値が大きい場合、小さくなるよう増幅率を制御するのは一例であり、目的に応じて拡大画像D2Aと増幅率の関係は適宜設定できる。たとえば本実施の形態1における画像処理装置のように、入力画像Dinからハイパスフィルタを用いて高周波数成分を取り出し、それをもとに生成した成分を加算する場合、ハイパスフィルタの通過帯域を通過するようなノイズが入力画像に含まれていると、入力画像によってはノイズが強調される場合があり、このような現象は特に画像の輝度が低い場合に起こりやすい。従って、例えば図20に示すように、拡大画像D2Aの画素値ある程度が小さい場合とある程度大きい場合に増幅率が小さくなるよう設定することも可能である。このようにすることで、画像の低輝度部分ではノイズが強調されるのを防止しつつ、過度のオーバーシュートが発生するのを防止することが可能になる。 Note that when the pixel value of the enlarged image D2A is large in order to prevent excessive overshoot as described above, the amplification factor is controlled so as to be small, and the enlarged image D2A and the amplification factor may be controlled according to the purpose. The relationship can be set as appropriate. For example, as in the image processing apparatus according to the first embodiment, when a high frequency component is extracted from an input image Din using a high pass filter, and components generated based on the high frequency component are added, the high frequency component passes through the pass band of the high pass filter. When such noise is included in the input image, the noise may be emphasized depending on the input image. Such a phenomenon is likely to occur particularly when the luminance of the image is low. Therefore, for example, as shown in FIG. 20, it is possible to set the amplification factor to be small when the pixel value of the enlarged image D2A is small to some extent and large to some extent. By doing so, it is possible to prevent excessive overshoot from occurring while preventing noise from being emphasized in the low-luminance portion of the image.
ここで図20において記号GbはGMhb、GMvb、GHhb、GHvbのいずれかに、記号k1〜k3はkMh1〜kMh3、kMv1〜kMv3、kHh1〜kHh3、kHv1〜kHv3のいずれかに、記号A1、A2はAMh1、AMh2、AMv1、AMv2、AHh1、AHh2、AHv1、AHv2のいずれかに相当する。 Here, in FIG. 20, the symbol Gb is any one of GMhb, GMvb, GHhb, GHvb, the symbols k1 to k3 are any of kMh1 to kMh3, kMv1 to kMv3, kHh1 to kHh3, kHv1 to kHv3, and the symbols A1 and A2 are It corresponds to any of AMh1, AMh2, AMv1, AMv2, AHh1, AHh2, AHv1, and AHv2.
要するに拡大画像D2Aの画素値に応じて中間画像D32A、D32Bにかける増幅率を適宜変更してやることで、出力画像Doutに発生しうる様々なアーティファクトを防止することができる。 In short, various artifacts that can occur in the output image Dout can be prevented by appropriately changing the amplification factors applied to the intermediate images D32A and D32B according to the pixel values of the enlarged image D2A.
また、中間画像D32Aと中間画像D32Bの両方を上記のような増幅率でもって補正することで最大の効果を得ることが出来るが、中間画像D32Aと中間画像D32Bのいずれか一方のみを上記のような増幅率でもって補正するだけでも効果は得られる。 Further, the maximum effect can be obtained by correcting both the intermediate image D32A and the intermediate image D32B with the amplification factor as described above, but only one of the intermediate image D32A and the intermediate image D32B is as described above. The effect can be obtained simply by correcting with a large amplification factor.
また、上記の実施の形態では、高周波数成分画像処理手段3が、高周波数成分画像補正手段33A及び33Bの双方を備えているが、一方のみでも良い。例えば、第2の補正成分生成手段3Bが、高周波数成分画像補正手段33Bを備えず、非線形処理画像生成手段30が出力する中間画像D32Bを第2の補正成分生成手段3Bの出力として用いても良く、第1の補正成分生成手段3Aが、高周波数成分画像補正手段33Aを備えず、高周波数成分画像生成手段32Aが出力する中間画像D32Aを第1の補正成分生成手段3Aの出力として用いても良い。
In the above embodiment, the high frequency component image processing means 3 includes both the high frequency component image correction means 33A and 33B, but only one of them may be provided. For example, the second correction
さらに中間画像D33Aと中間画像D33Bを加算手段34で加算して高周波数成分画像D3を得ることで、任意の方向について入力画像Dinのナイキスト周波数Fn以上の周波数に相当した周波数成分を持った高周波数成分画像D3を得ることできる。 Further, the high frequency component image D3 is obtained by adding the intermediate image D33A and the intermediate image D33B by the adding means 34, whereby a high frequency having a frequency component corresponding to a frequency equal to or higher than the Nyquist frequency Fn of the input image Din in any direction. A component image D3 can be obtained.
なお、入力画像Dinから拡大画像Doutを生成する場合の拡大率を水平方向、垂直方向とも2倍として説明を行ったが拡大率は2倍に限定されるものではない。すなわち、画像拡大手段2Aにおいて入力画像Dinを水平方向、垂直方向ともに所望の倍率に拡大した拡大画像D2Aを生成し、高周波数成分生成手段1において入力画像Dinをもとに高周波数成分画像D1を生成し、画像拡大手段2Bにおいて、高周波数成分画像D1を水平方向、垂直方向ともに所望の倍率(画像拡大手段2Aにおける拡大倍率と同じ倍率)に拡大した拡大画像D2Bを生成し、高周波数成分画像処理手段3において拡大画像D2Bをもとに高周波数成分画像D3を生成し、加算手段4において拡大画像D2Aと高周波数成分画像D3を加算し、最終的な拡大画像Doutを得ればよい。
さらに、先にも述べたように、水平方向の拡大率と垂直方向の拡大率とは同じでなくても良く、また水平方向、垂直方向の一方についてのみ拡大を行なっても良い。
Note that the description has been made assuming that the enlargement ratio when generating the enlarged image Dout from the input image Din is double in both the horizontal and vertical directions, but the enlargement ratio is not limited to double. That is, the
Furthermore, as described above, the horizontal enlargement factor and the vertical enlargement factor may not be the same, and enlargement may be performed only in one of the horizontal direction and the vertical direction.
また、上記の説明では水平方向、垂直方向ともゼロクロス点の前後1画素についてのみ増幅率を大きくするとしたが、増幅率の制御の例はこの限りではなく、例えば拡大率に応じて適宜変化させる(拡大率に応じた値に設定する)ことも出来る。 In the above description, the amplification factor is increased only for one pixel before and after the zero cross point in both the horizontal direction and the vertical direction. However, the example of the amplification factor control is not limited to this, and is appropriately changed according to, for example, the enlargement factor ( It can also be set to a value according to the enlargement ratio).
以下、拡大率が上記の例とは異なる場合について、図22(a)〜(e)及び図23(a)〜(f)を参照して説明する。 Hereinafter, the case where the enlargement ratio is different from the above example will be described with reference to FIGS. 22 (a) to 22 (e) and FIGS. 23 (a) to 23 (f).
図22(a)にステップエッジ信号、図22(b)にステップエッジ信号をサンプリング間隔S1でサンプリングして得られる信号、図22(c)はステップエッジ信号をサンプリング間隔S1でサンプリングして得られる信号の高周波数成分を表し、図22(d)はステップエッジ信号を間隔S1の3倍の間隔S3でサンプリングして得られる信号、図22(e)はステップエッジ信号を間隔S3でサンプリングして得られる信号の高周波数成分を表す。なお、図22(d)及び(e)において画素の位置PL1、PR1はステップエッジ信号の境界(輝度の明暗が変化する地点)を表す。通常、ステップエッジ信号をサンプリングした画像の高周波数成分を表す信号において、ゼロクロス点Z近傍での局所的な最大値、最小値を与える画素の位置は、ステップエッジ信号の境界の位置とほぼ一致する。 FIG. 22A shows a step edge signal, FIG. 22B shows a signal obtained by sampling the step edge signal at the sampling interval S1, and FIG. 22C shows that obtained by sampling the step edge signal at the sampling interval S1. FIG. 22D shows a signal obtained by sampling a step edge signal at an interval S3 that is three times the interval S1, and FIG. 22E shows a step edge signal sampled at an interval S3. Represents the high frequency component of the resulting signal. In FIGS. 22D and 22E, pixel positions PL1 and PR1 represent step edge signal boundaries (points at which brightness brightness changes). Usually, in a signal representing a high-frequency component of an image obtained by sampling the step edge signal, the position of the pixel that gives the local maximum value and minimum value in the vicinity of the zero cross point Z substantially coincides with the position of the boundary of the step edge signal. .
図23(a)〜(f)は、拡大率が3倍の場合の、高周波数成分画像生成手段1、画像拡大手段2B、非線形処理手段31及び高周波数成分画像生成手段32Bによる高周波数成分生成の手順を模式的に表した図であり、図23(a)は輝度、彩度などの成分値がステップ状に変化する画像(ステップ画像)、図23(b)はステップ画像に対応した入力画像Din、図23(c)は高周波数成分画像D1、図23(d)は拡大画像D2B、図23(e)は非線形処理画像D31、図23(f)は中間画像D32Bを表す。なお、説明を簡単にするため各々1次元信号として記載した。 23A to 23F show high frequency component generation by the high frequency component image generation means 1, the image enlargement means 2B, the non-linear processing means 31, and the high frequency component image generation means 32B when the enlargement ratio is three times. FIG. 23A is an image (step image) in which component values such as luminance and saturation change stepwise, and FIG. 23B is an input corresponding to the step image. Image Din, FIG. 23C shows the high-frequency component image D1, FIG. 23D shows the enlarged image D2B, FIG. 23E shows the nonlinear processed image D31, and FIG. 23F shows the intermediate image D32B. In addition, in order to simplify description, each is described as a one-dimensional signal.
図23(d)に示すように、拡大画像D2Bにおいてゼロクロス点Z近傍での局所的な最大値、最小値を与える画素の位置PL1、PR1は、拡大画像D2Bにおいてもステップエッジ信号の境界の位置とほぼ一致する。通常、本実施の形態の説明で用いた拡大方法ではこのPL1、PR1の位置は変化せず、PL1、PR1で表す位置とゼロクロス点Zの間に存在する画素の数が多くなる。また、PL1、PR1で表す位置とゼロクロス点Zの間に存在する画素の数は拡大画像D2Bを生成する際の拡大率を大きくすれば(あるいはサンプリング間隔を短くすれば)多くなる。
一方、ステップエッジ信号を短いサンプリング間隔でサンプリングした画像の高周波数成分を表す信号では、ゼロクロス点Z近傍での局所的な最大値、最小値を与える画素の位置はよりゼロクロス点Zに近づき、ゼロクロス点にZより近い画素ほど高周波数成分を表す信号の振幅が大きくなる。
As shown in FIG. 23D, pixel positions PL1 and PR1 that give local maximum and minimum values near the zero-cross point Z in the enlarged image D2B are the positions of the boundary of the step edge signal in the enlarged image D2B. Almost matches. Normally, in the enlargement method used in the description of the present embodiment, the positions of PL1 and PR1 do not change, and the number of pixels existing between the positions represented by PL1 and PR1 and the zero-cross point Z increases. Further, the number of pixels existing between the positions represented by PL1 and PR1 and the zero-cross point Z increases as the enlargement ratio when generating the enlarged image D2B is increased (or the sampling interval is shortened).
On the other hand, in the signal representing the high frequency component of the image obtained by sampling the step edge signal at a short sampling interval, the position of the pixel giving the local maximum value and minimum value near the zero cross point Z is closer to the zero cross point Z, and the zero cross A pixel closer to the point than Z has a larger amplitude of a signal representing a high frequency component.
従って、ゼロクロス点Z前後の信号のみ増幅して非線形処理画像D31を生成する際に、PL1及びPR1よりゼロクロス点Zにより近い画素になるほど振幅が大きくなるよう処理してやることが好ましく、例えば位置PL1、PR1よりゼロクロス点Zに近い画素ではゼロクロス点Zにより近い画素ほど大きな増幅率で、PL1、PR1よりゼロクロス点Zから遠い画素については増幅率1で拡大画像D2Bの画素値を増幅することで、図23(e)に示すような、ゼロクロス点Zにより近い画素ほど大きな振幅をもった非線形処理画像D31を生成することができる。
そしてこのようにして生成した拡大画像D2Bからハイパスフィルタ処理によって高周波数成分のみを取り出すことで図23(f)に示すようなサンプリング間隔S1に対応した中間画像D32Bを生成できる。
Accordingly, when generating the nonlinear processed image D31 by amplifying only the signals before and after the zero cross point Z, it is preferable to perform processing so that the amplitude becomes larger as the pixel is closer to the zero cross point Z than PL1 and PR1, for example, positions PL1, PR1 By amplifying the pixel value of the enlarged image D2B at a pixel closer to the zero cross point Z with a larger amplification factor as the pixel closer to the zero cross point Z and with a gain of 1 for pixels farther from the zero cross point Z than PL1 and PR1, FIG. As shown in (e), it is possible to generate a nonlinear processed image D31 having a larger amplitude as the pixel is closer to the zero cross point Z.
Then, by extracting only the high frequency component from the enlarged image D2B generated in this way by high-pass filter processing, an intermediate image D32B corresponding to the sampling interval S1 as shown in FIG. 23 (f) can be generated.
以上をまとめると、位置PL1、PR1とゼロクロス点Zの間に存在する画素の数は拡大画像D2B生成時の拡大率によって異なるので、拡大画像D2Bから非線形処理画像D31を生成する際にゼロクロス点Z前後において増幅率を1より大きくする画素の数を画像の拡大率に応じて変えてもよい。また、これらの画素に対する増幅率も画素に応じて、例えばゼロクロス点Zからの距離に応じて変えてもよい。たとえば、ゼロクロス点Zに近い画素ほど増幅率を大きくしてもよい。 In summary, since the number of pixels existing between the positions PL1 and PR1 and the zero cross point Z varies depending on the enlargement ratio at the time of generating the enlarged image D2B, the zero cross point Z is generated when generating the nonlinear processed image D31 from the enlarged image D2B. The number of pixels whose amplification factor is greater than 1 before and after may be changed in accordance with the enlargement factor of the image. Further, the amplification factors for these pixels may be changed according to the pixels, for example, according to the distance from the zero cross point Z. For example, the amplification factor may be increased as the pixel is closer to the zero cross point Z.
また、拡大画像D2Aに中間画像D33Bを加算するだけでも、ナイキスト周波数Fnより高い領域の高周波数成分を与え、画像の解像感を増すことが可能である。ナイキスト周波数Fnより高い領域の高周波数成分は非線形処理画像生成手段30による非線形処理によって生成されるので、高周波数成分画像処理手段3はその内部に非線形処理画像生成手段30を含んでいればよく、そのような変形例として例えば図35に示した構成も考えられる。図35に示した構成での各構成要素のうち加算手段35以外の動作は図3に記載されたものと同等であるのでその説明は省略する。加算手段35は水平方向中間画像D33Bhと垂直方向中間画像D33Bvを加算する。そして加算結果が高周波数成分画像D3として高周波数成分画像処理手段3から出力される。 Further, even by adding the intermediate image D33B to the enlarged image D2A, it is possible to give a high frequency component in a region higher than the Nyquist frequency Fn and increase the resolution of the image. Since the high frequency component in the region higher than the Nyquist frequency Fn is generated by nonlinear processing by the nonlinear processing image generation means 30, the high frequency component image processing means 3 only needs to include the nonlinear processing image generation means 30 therein. As such a modification, for example, the configuration shown in FIG. 35 is also conceivable. The operations of the components shown in FIG. 35 other than the adding means 35 are the same as those described in FIG. The adding means 35 adds the horizontal intermediate image D33Bh and the vertical intermediate image D33Bv. The addition result is output from the high frequency component image processing means 3 as a high frequency component image D3.
図35に示した画像処理装置によっても非線形処理画像生成手段30によって生成されるナイキスト周波数Fnより高い領域の高周波数成分が高周波数成分画像D3を介して拡大画像D2Aに加算されるので、出力画像Doutの解像感を高めることが出来る。 35, the high frequency component in the region higher than the Nyquist frequency Fn generated by the nonlinear processed image generating means 30 is added to the enlarged image D2A via the high frequency component image D3, so that the output image The resolution of Dout can be enhanced.
実施の形態2.
実施の形態1では、本発明をハードウエアにより実現するものとして説明したが、図1に示される構成の一部又は全部をソフトウエアにより、即ちプログラムされたコンピュータにより実現することも可能である。その場合の処理を図24、並びに図25〜図32を参照して説明する。
In the first embodiment, the present invention has been described as being realized by hardware. However, part or all of the configuration shown in FIG. 1 may be realized by software, that is, by a programmed computer. Processing in that case will be described with reference to FIG. 24 and FIGS.
図24は、実施の形態2の画像処理装置を示す。図示の画像処理装置は、CPU11と、プログラムメモリ12と、データメモリ13と、これらを接続するバス14を有する。
CPU11は、プログラムメモリ12に記憶されたプログラムに従って動作する。動作の過程で種々のデータをデータメモリ13に記憶させる。処理の結果生成される拡大画像Doutは、インターフェース15を介して表示部9に供給され、表示部9による表示に用いられる。
以下、CPU11により行なわれる処理を図25〜図32を参照して説明する。
FIG. 24 shows an image processing apparatus according to the second embodiment. The illustrated image processing apparatus includes a
The
Hereinafter, processing performed by the
図25は、図24の画像処理装置で実施される画像処理方法のフローを表す図であり、図16に示される画像処理方法は、画像拡大ステップST2A、高周波数成分画像生成ステップST1、画像拡大ステップST2B、高周波数成分画像処理ステップST3、及び加算ステップST4を有する。 25 is a diagram illustrating a flow of an image processing method performed by the image processing apparatus in FIG. 24. The image processing method illustrated in FIG. 16 includes an image enlargement step ST2A, a high-frequency component image generation step ST1, and an image enlargement. Step ST2B, high frequency component image processing step ST3, and addition step ST4 are included.
画像拡大ステップST2Aは図示しない画像入力ステップにて入力された入力画像Dinを、図1、図3の画像拡大手段2Aと同様の処理で拡大した拡大画像D2Aを生成する。
In the image enlarging step ST2A, an enlarged image D2A is generated by enlarging the input image Din input in the image input step (not shown) by the same processing as the
高周波数成分画像生成ステップST1は、図26に示すように、水平方向高周波数成分画像生成ステップST1h、及び垂直方向高周波数成分画像生成ステップST1vを有する。水平方向高周波数成分画像生成ステップST1hでは、入力画像Dinに対し、図3の水平方向高周波数成分画像生成手段1hと同様の処理を行い、水平方向高周波数成分画像D1hを生成する。一方、垂直方向高周波数成分画像生成ステップST1vでは、入力画像Dinに対し、図3の垂直方向高周波数成分画像生成手段1vと同様の処理を行い、垂直方向高周波数成分画像D1vを生成する。
As shown in FIG. 26, the high frequency component image generation step ST1 includes a horizontal direction high frequency component image generation step ST1h and a vertical direction high frequency component image generation step ST1v. In the horizontal direction high frequency component image generation step ST1h, the input image Din is processed in the same manner as the horizontal direction high frequency component
画像拡大ステップST2Bは、図27に示すように、画像拡大ステップST2Bh、及び画像拡大ステップST2Bvを有する。
画像拡大ステップST2Bhでは、水平方向高周波数成分画像生成ステップST1hで生成した水平方向高周波数成分画像D1hに対し、図3の画像拡大手段2Bhと同様の処理を行い、拡大画像D2Bhを生成する。
画像拡大ステップST2Bvでは、垂直方向高周波数成分画像生成ステップST1vで生成した垂直方向高周波数成分画像D1vに対し、図3の画像拡大手段2Bvと同様の処理を行い、拡大画像D2Bvを生成する。
As shown in FIG. 27, the image enlargement step ST2B includes an image enlargement step ST2Bh and an image enlargement step ST2Bv.
In the image enlarging step ST2Bh, the horizontal direction high frequency component image D1h generated in the horizontal direction high frequency component image generating step ST1h is subjected to the same processing as the image enlarging means 2Bh in FIG. 3 to generate an enlarged image D2Bh.
In the image enlarging step ST2Bv, the vertical high frequency component image D1v generated in the vertical high frequency component image generating step ST1v is subjected to the same processing as the image enlarging means 2Bv in FIG. 3 to generate an enlarged image D2Bv.
次に高周波数成分画像処理ステップST3の動作を説明する。
高周波数成分画像処理ステップST3は、図28に示すように、高周波数成分画像生成ステップST32A、非線形処理画像生成ステップST30、高周波数成分画像補正ステップST33A、高周波数成分画像補正ステップST33B、及び加算ステップST34を有する。
高周波数成分通過ステップST32Aは、水平方向高周波数成分画像生成ステップST32Ah、及び垂直方向高周波数成分画像生成ステップST32Avを有する。
Next, the operation of the high frequency component image processing step ST3 will be described.
As shown in FIG. 28, the high frequency component image processing step ST3 includes a high frequency component image generation step ST32A, a non-linear processing image generation step ST30, a high frequency component image correction step ST33A, a high frequency component image correction step ST33B, and an addition step. It has ST34.
The high frequency component passing step ST32A includes a horizontal high frequency component image generation step ST32Ah and a vertical high frequency component image generation step ST32Av.
非線形処理画像生成ステップST30は、非線形処理ステップST31、及び高周波数成分画像生成ステップST32Bを有する。
非線形処理ステップST31は水平方向非線形処理ステップST31h、及び垂直方向非線形処理ステップST31vを有する。
高周波数成分画像生成ステップST32Bは、水平方向高周波数成分画像生成ステップST32Bh、及び垂直方向高周波数成分画像生成ステップST32Bvを有する。
The nonlinear processed image generation step ST30 has a nonlinear processing step ST31 and a high frequency component image generation step ST32B.
The nonlinear processing step ST31 includes a horizontal nonlinear processing step ST31h and a vertical nonlinear processing step ST31v.
The high frequency component image generation step ST32B includes a horizontal direction high frequency component image generation step ST32Bh and a vertical direction high frequency component image generation step ST32Bv.
水平方向高周波数成分通過ステップST32Ahでは、画像拡大ステップST2Bhで生成した拡大画像D2Bhに対し、図3の水平方向高周波数成分画像生成手段32Ahと同様の処理を行い、水平方向中間画像D32Ahを生成する。垂直方向高周波数成分通過ステップST32Avでは、画像拡大ステップST2Bvで生成した拡大画像D2Bvに対し、図3の垂直方向高周波数成分画像生成手段32Avと同様の処理を行い、垂直方向中間画像D32Avを生成する。
そして高周波数成分画像生成ステップST32Aでは水平方向中間画像D32Ahと垂直方向中間画像D32Avから成る中間画像D32Aが生成される。
このように、高周波数成分通過ステップST32Aでは、図3の高周波数成分画像生成手段32Aと同様の動作が行われる。
In the horizontal high-frequency component passing step ST32Ah, the enlarged image D2Bh generated in the image enlargement step ST2Bh is subjected to the same processing as the horizontal high-frequency component image generating unit 32Ah in FIG. 3 to generate the horizontal intermediate image D32Ah. . In the vertical high-frequency component passing step ST32Av, the enlarged image D2Bv generated in the image enlargement step ST2Bv is subjected to the same processing as the vertical high-frequency component image generating means 32Av in FIG. 3 to generate the vertical intermediate image D32Av. .
In the high frequency component image generation step ST32A, an intermediate image D32A composed of the horizontal intermediate image D32Ah and the vertical intermediate image D32Av is generated.
Thus, in the high frequency component passing step ST32A, the same operation as the high frequency component image generating means 32A of FIG. 3 is performed.
水平方向非線形処理ステップST31hは、図29に示すようにゼロクロス判定ステップST311hと信号増幅ステップST312hを有する。
水平方向非線形処理ステップST31hの動作は以下のごとくである。
まず、ゼロクロス判定ステップST311hで、画像拡大ステップST2Bhで生成した拡大画像D2Bhにおける画素値の変化を水平方向に沿って確認する。そして画素値が正の値から負の値あるいは負の値から正の値に変化する箇所をゼロクロス点として捉え、ゼロクロス点の左右に位置する画素を特定する。信号増幅ステップST312hでは、拡大画像D2Bhのうち、ゼロクロス判定ステップST311hで特定されたゼロクロス点の左右に位置する画素の画素値を増幅し、その結果得られる画像を非線形処理画像D31hとして生成する。
As shown in FIG. 29, the horizontal non-linear processing step ST31h includes a zero cross determination step ST311h and a signal amplification step ST312h.
The operation of the horizontal nonlinear processing step ST31h is as follows.
First, in the zero cross determination step ST311h, a change in the pixel value in the enlarged image D2Bh generated in the image enlargement step ST2Bh is confirmed along the horizontal direction. A location where the pixel value changes from a positive value to a negative value or from a negative value to a positive value is regarded as a zero cross point, and pixels located on the left and right sides of the zero cross point are specified. In the signal amplification step ST312h, the pixel values of the pixels located on the left and right of the zero cross point specified in the zero cross determination step ST311h in the enlarged image D2Bh are amplified, and an image obtained as a result is generated as the nonlinear processed image D31h.
垂直方向非線形処理ステップST31vは、図30に示すようにゼロクロス判定ステップST311vと信号増幅ステップST312vを有する。
垂直方向非線形処理ステップST31vの動作は以下のごとくである。
まず、ゼロクロス判定ステップST311vで、画像拡大ステップST2Bvで生成した拡大画像D2Bvにおける画素値の変化を垂直方向に沿って確認する。そして画素値が正の値から負の値あるいは負の値から正の値に変化する箇所をゼロクロス点として捉え、ゼロクロス点の上下に位置する画素を特定する。信号増幅ステップST312vでは、拡大画像D2Bvのうち、ゼロクロス判定ステップST311vで特定されたゼロクロス点の上下に位置する画素の画素値を増幅し、その結果得られる画像を非線形処理画像D31vとして生成する。
As shown in FIG. 30, the vertical nonlinear processing step ST31v includes a zero cross determination step ST311v and a signal amplification step ST312v.
The operation of the vertical nonlinear processing step ST31v is as follows.
First, in the zero cross determination step ST311v, a change in pixel value in the enlarged image D2Bv generated in the image enlargement step ST2Bv is confirmed along the vertical direction. A portion where the pixel value changes from a positive value to a negative value or from a negative value to a positive value is regarded as a zero cross point, and pixels located above and below the zero cross point are specified. In the signal amplification step ST312v, the pixel values of the pixels located above and below the zero-cross point specified in the zero-cross determination step ST311v in the enlarged image D2Bv are amplified, and the resulting image is generated as the nonlinear processed image D31v.
そして高周波数成分画像生成ステップST31では水平方向非線形処理画像D31Ahと垂直方向非線形処理画像D32Avから成る非線形処理画像D31が生成される。
このように、非線形処理ステップST31では、図3の非線形処理手段31と同様の動作が行われる。
In the high frequency component image generation step ST31, a nonlinear processed image D31 including a horizontal direction nonlinear processed image D31Ah and a vertical direction nonlinear processed image D32Av is generated.
Thus, in the non-linear processing step ST31, the same operation as that of the non-linear processing means 31 of FIG. 3 is performed.
水平方向高周波数成分通過ステップST32Bhは、水平方向非線形処理ステップST31hで生成した非線形処理画像D31hにハイパスフィルタをかけ、水平方向中間画像D32Bhを生成する。垂直方向高周波数成分通過ステップST32Bvは、垂直方向非線形処理ステップST31vで生成した非線形処理画像D31vにハイパスフィルタをかけ、垂直方向中間画像D32Bvを生成する。
そして高周波数成分画像生成ステップST32Bでは水平方向中間画像D32Bhと垂直方向中間画像D32Bvから成る中間画像D32Bが生成される。
このように、高周波数成分通過ステップST32Bでは、図3の高周波数成分画像生成手段32Bと同様の動作が行われる。
In the horizontal high-frequency component passing step ST32Bh, a high-pass filter is applied to the nonlinear processed image D31h generated in the horizontal nonlinear processing step ST31h to generate a horizontal intermediate image D32Bh. In the vertical direction high frequency component passing step ST32Bv, a high-pass filter is applied to the nonlinear processed image D31v generated in the vertical nonlinear processing step ST31v to generate a vertical intermediate image D32Bv.
In the high frequency component image generation step ST32B, an intermediate image D32B composed of the horizontal intermediate image D32Bh and the vertical intermediate image D32Bv is generated.
Thus, in the high frequency component passing step ST32B, the same operation as that of the high frequency component
次に、高周波数成分画像補正ステップST33Aの詳細な動作について説明する。
高周波数成分画像補正ステップST33Aは、図31に示すように増幅率計算ステップST3MAと画素値増幅ステップST3MBを含み、拡大画像D2Aの画素値
に応じて求められる増幅率を使って、中間画像D32Aの各画素値を補正する。なおここで言う補正とは、拡大画像D2Aの画素値に応じて求められる増幅率を、中間画像D32Aの各画素値に掛け合わせる(あるいは拡大画像D2Aの画素値に応じて求められる増幅率によって画素値を増幅する)ことを意味する。
Next, the detailed operation of the high frequency component image correction step ST33A will be described.
As shown in FIG. 31, the high frequency component image correction step ST33A includes an amplification factor calculation step ST3MA and a pixel value amplification step ST3MB. The amplification factor obtained in accordance with the pixel value of the enlarged image D2A is used for the intermediate image D32A. Each pixel value is corrected. The correction mentioned here means that the amplification factor determined according to the pixel value of the enlarged image D2A is multiplied by each pixel value of the intermediate image D32A (or the pixel by the amplification factor determined according to the pixel value of the enlarged image D2A). Means to amplify the value).
ここで中間画像D32Aは、水平方向中間画像D32Ahと垂直方向中間画像D32Avとから成るので、増幅率の計算は水平方向中間画像D32Ahと垂直方向中間画像D32Avの各々について行われる。すなわち、水平方向中間画像D32Ahに関しては水平方向増幅率決定ステップST3MAhにおいて各画素に対する増幅率が決定され、垂直方向中間画像D32Avに関しては垂直方向増幅率決定ステップST3MAvにおいて各画素に対する増幅率が決定される。 Here, since the intermediate image D32A is composed of a horizontal intermediate image D32Ah and a vertical intermediate image D32Av, the amplification factor is calculated for each of the horizontal intermediate image D32Ah and the vertical intermediate image D32Av. That is, for the horizontal intermediate image D32Ah, the amplification factor for each pixel is determined in the horizontal direction amplification factor determination step ST3MAh, and for the vertical intermediate image D32Av, the amplification factor for each pixel is determined in the vertical direction amplification factor determination step ST3MAv. .
ここで水平方向増幅率決定ステップST3MAhの動作は水平方向増幅率決定手段3MAhと、垂直方向増幅率決定ステップST3MAvの動作は垂直方向増幅率決定手段3MAvと同様であるのでその説明は省略する。 Here, the operation of the horizontal direction gain determination step ST3MAh is the same as that of the horizontal direction gain determination unit 3MAh, and the operation of the vertical direction gain determination step ST3MAv is the same as that of the vertical direction gain determination unit 3MAv.
次に画素値増幅ステップST3MBでは、増幅率決定ステップST3MAにおいて決定された増幅率に基づいて中間画像D32Aの各画素がもつ画素値を増幅する。ここで中間画像D32Aは水平方向中間画像D32Ah及び垂直方向中間画像D32Avから成るので、画素値の増幅は、水平方向中間画像D32Ahと垂直方向中間画像D32Avの各々について行われる。 Next, in the pixel value amplification step ST3MB, the pixel value of each pixel of the intermediate image D32A is amplified based on the amplification factor determined in the amplification factor determination step ST3MA. Here, since the intermediate image D32A is composed of the horizontal intermediate image D32Ah and the vertical intermediate image D32Av, the pixel value is amplified for each of the horizontal intermediate image D32Ah and the vertical intermediate image D32Av.
即ち、水平方向画素値増幅ステップST3MBhでは、水平方向増幅率決定ステップST3MAhで決定された増幅率に基づいて水平方向中間画像D32Ahの各画素値が増幅した画像D3MBhが生成される。また、垂直方向画素値増幅ステップST3MBvでは、垂直方向増幅率決定ステップST3MAvで決定された増幅率に基づいて垂直方向中間画像D32Avの各画素値が増幅した画像D3MBvが生成される。この動作は画素値変更手段3MBの動作と同じである。 That is, in the horizontal pixel value amplification step ST3MBh, an image D3MBh in which each pixel value of the horizontal intermediate image D32Ah is amplified based on the amplification factor determined in the horizontal amplification factor determination step ST3MAh is generated. Also, in the vertical direction pixel value amplification step ST3MBv, an image D3MBv in which each pixel value of the vertical direction intermediate image D32Av is amplified based on the amplification factor determined in the vertical direction amplification factor determination step ST3MAv is generated. This operation is the same as that of the pixel value changing means 3MB.
そして画像D3MBhに相当する水平方向中間画像D33Ahと画像D3MBvに相当する垂直方向中間画像D33Avから成る中間画像D33Aが、高周波数成分画像補正ステップST33Aによって生成される。 Then, an intermediate image D33A composed of a horizontal intermediate image D33Ah corresponding to the image D3MBh and a vertical intermediate image D33Av corresponding to the image D3MBv is generated by the high frequency component image correction step ST33A.
以上が高周波数成分画像補正ステップST33Aの動作であり、その動作は図9の高周波数成分補正手段33Aの動作と同等である。 The above is the operation of the high frequency component image correction step ST33A, and the operation is equivalent to the operation of the high frequency component correction means 33A of FIG.
次に、高周波数成分画像補正ステップST33Bの詳細な動作について説明する。
高周波数成分画像補正ステップST33Bは、図32に示すように増幅率計算ステップST3HAと画素値増幅ステップST3HBを含み、拡大画像D2Aの画素値に応じて求められる増幅率を使って、中間画像D32Bの各画素値を補正する。なおここで言う補正とは、拡大画像D2Aの画素値に応じて求められる増幅率を、中間画像D32Bの各画素値に掛け合わせる(あるいは拡大画像D2Aの画素値に応じて求められる増幅率によって画素値を増幅する)ことを意味する。
Next, the detailed operation of the high frequency component image correction step ST33B will be described.
As shown in FIG. 32, the high frequency component image correction step ST33B includes an amplification factor calculation step ST3HA and a pixel value amplification step ST3HB, and uses the amplification factor obtained in accordance with the pixel value of the enlarged image D2A. Each pixel value is corrected. The correction referred to here is the multiplication of the amplification factor determined according to the pixel value of the enlarged image D2A to each pixel value of the intermediate image D32B (or the pixel by the amplification factor determined according to the pixel value of the enlarged image D2A). Means to amplify the value).
ここで中間画像D32Bは、水平方向中間画像D32Bhと垂直方向中間画像D32Bvとから成るので、増幅率の計算は水平方向中間画像D32Bhと垂直方向中間画像D32Bvの各々について行われる。すなわち、水平方向中間画像D32Bhに関しては水平方向増幅率決定ステップST3HAhにおいて各画素に対する増幅率が決定され、垂直方向中間画像D32Bvに関しては垂直方向増幅率決定ステップST3HAvにおいて各画素に対する増幅率が決定される。ここで水平方向増幅率決定ステップST3HAhの動作は水平方向増幅率決定手段3HAhと、垂直方向増幅率決定ステップST3HAvの動作は垂直方向増幅率決定手段3HAvと同様であるのでその説明は省略する。 Here, since the intermediate image D32B is composed of the horizontal intermediate image D32Bh and the vertical intermediate image D32Bv, the amplification factor is calculated for each of the horizontal intermediate image D32Bh and the vertical intermediate image D32Bv. That is, for the horizontal intermediate image D32Bh, the amplification factor for each pixel is determined in the horizontal direction amplification factor determination step ST3HAh, and for the vertical direction intermediate image D32Bv, the amplification factor for each pixel is determined in the vertical direction amplification factor determination step ST3HAv. . Here, the operation of the horizontal direction gain determination step ST3HAh is the same as that of the horizontal direction gain determination unit 3HAh, and the operation of the vertical direction gain determination step ST3HAv is the same as that of the vertical direction gain determination unit 3HAv.
次に画素値増幅ステップST3HBでは、増幅率決定ステップST3HAにおいて決定された増幅率に基づいて中間画像D32Bの各画素がもつ画素値を増幅する。ここで中間画像D32Bは水平方向中間画像D32Bh及び垂直方向中間画像D32Bvから成るので、画素値の増幅は、水平方向中間画像D32Bhと垂直方向中間画像D32Bvの各々について行われる。 Next, in the pixel value amplification step ST3HB, the pixel value of each pixel of the intermediate image D32B is amplified based on the amplification factor determined in the amplification factor determination step ST3HA. Here, since the intermediate image D32B is composed of the horizontal direction intermediate image D32Bh and the vertical direction intermediate image D32Bv, the amplification of the pixel value is performed for each of the horizontal direction intermediate image D32Bh and the vertical direction intermediate image D32Bv.
即ち、水平方向画素値増幅ステップST3HBhでは、水平方向増幅率決定ステップST3HAhで決定された増幅率に基づいて水平方向中間画像D32Bhの各画素値を増幅した画像D3HBhが生成される。また、垂直方向画素値増幅ステップST3HBvでは、垂直方向増幅率決定ステップST3MAvで決定された増幅率に基づいて垂直方向中間画像D32Avの各画素値が増幅した画像D3HBvが生成される。この動作は画素値変更手段3HBの動作と同じである。 That is, in the horizontal pixel value amplification step ST3HBh, an image D3HBh is generated by amplifying each pixel value of the horizontal intermediate image D32Bh based on the amplification factor determined in the horizontal amplification factor determination step ST3HAh. Also, in the vertical direction pixel value amplification step ST3HBv, an image D3HBv in which each pixel value of the vertical direction intermediate image D32Av is amplified based on the amplification factor determined in the vertical direction amplification factor determination step ST3MAv is generated. This operation is the same as that of the pixel value changing means 3HB.
そして画像D3HBhに相当する水平方向中間画像D33Bhと画像D3HBvに相当する垂直方向中間画像D33Bvから成る中間画像D33Bが、高周波数成分画像補正ステップST33Bによって生成される。 Then, an intermediate image D33B composed of a horizontal intermediate image D33Bh corresponding to the image D3HBh and a vertical intermediate image D33Bv corresponding to the image D3HBv is generated by the high frequency component image correction step ST33B.
以上が高周波数成分画像補正ステップST33Bの動作であり、その動作は図11の高周波数成分補正手段33Bの動作と同等である。 The above is the operation of the high frequency component image correction step ST33B, and the operation is equivalent to the operation of the high frequency component correction means 33B of FIG.
高周波数成分画像生成ステップST32Aと高周波数成分画像補正ステップST33Aの組み合わせが、第1の補正成分生成手段3Aの動作に対応し、
非線形処理画像生成ステップST30と高周波数成分画像補正ステップST33Bの組み合わせが、第2の補正成分生成手段3Bの動作に対応する。
The combination of the high frequency component image generation step ST32A and the high frequency component image correction step ST33A corresponds to the operation of the first correction component generation means 3A.
The combination of the nonlinear processed image generation step ST30 and the high frequency component image correction step ST33B corresponds to the operation of the second correction component generation means 3B.
加算ステップST34は、高周波数成分画像補正ステップST33Aで生成した中間画像D33Aと高周波数成分画像補正ステップST33Bで生成した中間画像D33Bを加算し、高周波数成分画像D3を得る。このように、ステップST34では、図3の加算手段34と同様の動作が行われる。 In the addition step ST34, the intermediate image D33A generated in the high frequency component image correction step ST33A and the intermediate image D33B generated in the high frequency component image correction step ST33B are added to obtain a high frequency component image D3. Thus, in step ST34, the same operation as that of the adding means 34 in FIG. 3 is performed.
以上が、高周波数成分画像処理ステップST3の動作であり、この動作は、図1、図3の高周波数成分画像処理手段3と同じである。 The above is the operation of the high frequency component image processing step ST3, and this operation is the same as that of the high frequency component image processing means 3 of FIGS.
加算ステップST4は、画像拡大ステップST2Aで生成した拡大画像D2Aと高周波数成分画像処理ステップST3で生成した高周波数成分画像D3を加算した画像Doutを生成する。そして生成された画像Doutが図示しないステップによって、最終的な拡大画像として出力される。
この動作は、図1、図3の加算手段4と同じである。
The adding step ST4 generates an image Dout obtained by adding the enlarged image D2A generated in the image enlarging step ST2A and the high frequency component image D3 generated in the high frequency component image processing step ST3. Then, the generated image Dout is output as a final enlarged image through a step (not shown).
This operation is the same as that of the adding means 4 in FIGS.
以上が実施の形態2による画像処理方法の動作である。上記の説明から明らかなように実施の形態2による画像処理方法でも実施の形態1による画像処理装置と同様の処理で画像を拡大できるため、実施の形態1による画像処理装置と同様の効果が得られる。また、実施の形態2による画像処理方法にも、実施の形態1による画像処理装置と同様の変形を行うことができ、その場合に得られる効果も実施の形態1による画像処理装置と同様である。 The above is the operation of the image processing method according to the second embodiment. As is clear from the above description, the image processing method according to the second embodiment can also enlarge an image by the same processing as that of the image processing device according to the first embodiment, so that the same effect as the image processing device according to the first embodiment can be obtained. It is done. Also, the image processing method according to the second embodiment can be modified in the same manner as the image processing apparatus according to the first embodiment, and the effect obtained in that case is the same as that of the image processing apparatus according to the first embodiment. .
例えば高周波数成分画像処理ステップST3を図36に示した構成へと変形する例が考えられる。図36中の各ステップの動作のうち加算ステップST35以外は図28に記載されたものと同等であるのでその説明は省略する。加算ステップST35では水平方向中間画像D33Bhと垂直方向中間画像D33Bvを加算する。そして得られた加算結果が高周波数成分画像D3として、高周波数成分画像処理ステップST3から出力される。このようにして得られた高周波数成分画像D3を拡大画像D2Aに加算するだけでも、ナイキスト周波数Fnより高い領域の高周波数成分を与えることが出来るので画像の解像感を増す効果が得られる。要するに非線形処理画像生成ステップST30による非線形処理によってナイキスト周波数Fnより高い領域の高周波数成分が生成されるので、高周波数成分画像処理ステップST3はその内部で非線形処理画像生成ステップST30による非線形処理を実行できればよい。 For example, an example in which the high frequency component image processing step ST3 is modified to the configuration shown in FIG. 36 other than the addition step ST35 in the operation of each step in FIG. 36 is the same as that described in FIG. In the addition step ST35, the horizontal intermediate image D33Bh and the vertical intermediate image D33Bv are added. The obtained addition result is output as a high frequency component image D3 from the high frequency component image processing step ST3. Even by simply adding the high frequency component image D3 obtained in this way to the enlarged image D2A, a high frequency component in a region higher than the Nyquist frequency Fn can be given, so that an effect of increasing the resolution of the image can be obtained. In short, since the high frequency component in the region higher than the Nyquist frequency Fn is generated by the nonlinear processing in the nonlinear processing image generation step ST30, the high frequency component image processing step ST3 can execute the nonlinear processing in the nonlinear processing image generation step ST30 therein. Good.
なお、変形例は上記のものに留まらず、実施の形態1による画像処理装置に加えられる変形はすべて実施の形態2による画像処理方法に適用可能である。例えば拡大率に応じて非線形処理画像生成ステップST30の動作を適宜変化させる(設定する)ことが出来る。その際、実施の形態2による画像処理方法の各構成要素をどのように変形させればよいかは、実施の形態1との対比から明らかである。 Note that the modifications are not limited to those described above, and all modifications applied to the image processing apparatus according to the first embodiment can be applied to the image processing method according to the second embodiment. For example, it is possible to appropriately change (set) the operation of the nonlinear processing image generation step ST30 according to the enlargement ratio. At this time, it is clear from the comparison with the first embodiment how each component of the image processing method according to the second embodiment should be modified.
また、実施の形態2による画像処理装置は実施の形態1で説明した画像処理装置と同様画像表示装置の一部として用いることができるため、実施の形態2による画像処理装置で生成された画像Doutを表示する画像表示装置も、実施の形態1で説明した画像処理装置と同様の効果が得られる。さらに、実施の形態1及び実施の形態2の画像処理装置を用いて実施される画像処理方法、及びこれを用いた画像表示方法も同様の効果が得られる。 In addition, since the image processing apparatus according to the second embodiment can be used as a part of the image display apparatus similar to the image processing apparatus described in the first embodiment, the image Dout generated by the image processing apparatus according to the second embodiment. The image display apparatus that displays the same effect as the image processing apparatus described in the first embodiment can also be obtained. Further, the image processing method implemented using the image processing apparatuses of the first and second embodiments and the image display method using the same can obtain the same effects.
実施の形態3.
図33は本発明の実施の形態3による画像処理装置の構成を表す図である。実施の形態3による画像処理装置は、画像拡大手段2Aと、高周波数成分画像生成手段1と、画像拡大手段2Bと、高周波数成分画像処理手段3と、高周波数成分画像補正手段33Cと、加算手段4とを備える。また、高周波数成分画像処理手段3は、高周波数成分画像生成手段32A、非線形処理画像生成手段30、及び加算手段34を備える。実施の形態3による画像処理装置も実施の形態1による画像処理装置と同様、図2に示す画像表示装置の一部として利用可能である。
FIG. 33 is a diagram illustrating a configuration of an image processing apparatus according to the third embodiment of the present invention. The image processing apparatus according to
ここで、画像拡大手段2A、高周波数成分画像生成手段1、画像拡大手段2B、高周波数成分画像生成手段32A、及び非線形処理画像生成手段30の動作は実施の形態1による画像処理装置と同様である。
Here, the operations of the image enlarging means 2A, the high frequency component image generating means 1, the
加算手段34は、中間画像D32Aと中間画像D32Bを加算する。そして得られた画像が高周波数成分画像D3として出力される。 The adding means 34 adds the intermediate image D32A and the intermediate image D32B. The obtained image is output as a high frequency component image D3.
高周波数成分画像補正手段33Cは高周波数成分画像D3の各画素値を、拡大画像D2Aの画素値に応じて求められる増幅率で増幅し、高周波数成分画像D33Cを出力する。
The high frequency component
高周波数成分画像補正手段33Cの詳細な動作は、実施の形態1による画像処理装置において、高周波数成分画像補正手段33Aが中間画像D32Aに対して行っていた動作あるいは高周波数成分画像補正手段33Bが中間画像D32Bに対して行っていた動作と同様に、補正対象画像(D3)の各画素の画素値を、拡大画像D2Aの(同じ画素の画素値)に応じて定められる増幅率で増幅するものとすることが出来るのでその説明は省略する。また、高周波数成分画像補正手段33Cの詳細な構成についても同様である。
The detailed operation of the high frequency component
加算手段4は、拡大画像D2Aと高周波数成分画像D33Cを加算し、最終的な出力画像Doutを出力する。 The adding means 4 adds the enlarged image D2A and the high frequency component image D33C, and outputs a final output image Dout.
実施の形態3による画像処理装置でも実施の形態1による画像処理装置と同様、高周波数成分画像処理手段3において、入力画像Dinのナイキスト周波数以上の高周波数成分を与えることで出力画像Doutの解像感を増すことが可能である。 Similarly to the image processing apparatus according to the first embodiment, the image processing apparatus according to the third embodiment resolves the output image Dout by giving a high frequency component equal to or higher than the Nyquist frequency of the input image Din in the high frequency component image processing means 3. It is possible to increase the feeling.
また、高周波数成分画像補正手段33Cが高周波数成分画像D3に対して行なう動作は実施の形態1による画像処理装置において、高周波数成分画像補正手段33Aが中間画像D32Aに対して行っていた動作あるいは高周波数成分画像補正手段33Bが中間画像D32Bに対して行っていた動作と同様である。従って、高周波数成分(高周波数成分画像D3)による補正が過度に行われ、オーバーシュート等が発生し、画質が低下するといった問題の発生を防ぐことが出来る。
The operation performed by the high frequency component
さらに、実施の形態1による画像処理装置と比較した場合、高周波数成分画像補正手段の数が少ないので実施の形態1より少ない回路規模で構成可能である。 Further, when compared with the image processing apparatus according to the first embodiment, since the number of high frequency component image correction means is small, it can be configured with a circuit scale smaller than that of the first embodiment.
なお、ナイキスト周波数Fnより高い領域の高周波数成分は非線形処理画像生成手段30による非線形処理によって生成されるので、高周波数成分画像処理手段3はその内部に非線形処理画像生成手段30を含んでいればよく、そのような変形例として例えば図37に示した構成も考えられる。図37に示した構成での各構成要素のうち加算手段35以外の動作は実施の形態1あるいは図33で説明したものと同等であるのでその説明は省略する。加算手段35は中間画像D32Bに含まれる水平方向中間画像D32Bhと垂直方向中間画像D32Bvを加算する。そして加算結果が補正対象画像(D3)として高周波数成分画像処理手段3から出力される。 Since the high frequency component in the region higher than the Nyquist frequency Fn is generated by nonlinear processing by the nonlinear processed image generating means 30, the high frequency component image processing means 3 may include the nonlinear processed image generating means 30 therein. For example, a configuration shown in FIG. 37 is also conceivable as such a modification. The operations of the components shown in FIG. 37 other than the adding means 35 are the same as those described in the first embodiment or FIG. The adding means 35 adds the horizontal direction intermediate image D32Bh and the vertical direction intermediate image D32Bv included in the intermediate image D32B. The addition result is output from the high frequency component image processing means 3 as a correction target image (D3).
図37に示した画像処理装置によっても非線形処理画像生成手段30によって生成されるナイキスト周波数Fnより高い領域の高周波数成分が高周波数成分画像D33Cを介して拡大画像D2Aに加算されるので、出力画像Doutの解像感を高めることが出来る。 37, the high frequency components in the region higher than the Nyquist frequency Fn generated by the nonlinear processed image generation means 30 are added to the enlarged image D2A via the high frequency component image D33C, so that the output image The resolution of Dout can be enhanced.
なお、変形例は上記のものに留まらず、実施の形態1による画像処理装置に加えられる変形を必要に応じて実施の形態3による画像処理装置に適用することが出来る。例えば拡大率に応じて非線形処理画像生成手段30の動作を適宜変化させる(設定する)ことが出来る。その際、実施の形態3による画像処理装置の各構成要素をどのように変形させればよいかは、実施の形態1との対比から明らかである。 The modifications are not limited to those described above, and modifications applied to the image processing apparatus according to the first embodiment can be applied to the image processing apparatus according to the third embodiment as necessary. For example, it is possible to appropriately change (set) the operation of the nonlinear processed image generating means 30 according to the enlargement ratio. At this time, it is clear from the comparison with the first embodiment how each component of the image processing apparatus according to the third embodiment should be modified.
実施の形態4.
図34は本発明の実施の形態4による画像処理方法の構成を表す図である。実施の形態4による画像処理方法は、画像拡大ステップST2Aと、高周波数成分画像生成ステップST1と、画像拡大ステップST2Bと、高周波数成分画像処理ステップST3と、高周波数成分画像補正ステップST33Cと、加算ステップST4とを備える。また、高周波数成分画像処理ステップST3は、高周波数成分画像生成ステップST32A、非線形処理画像生成ステップST30、及び加算ステップST34を含む。実施の形態4による画像処理方法も実施の形態2による画像処理方法と同様、図24に示す画像表示装置の一部として利用可能である。
FIG. 34 is a diagram showing a configuration of an image processing method according to the fourth embodiment of the present invention. The image processing method according to the fourth embodiment includes an image enlargement step ST2A, a high frequency component image generation step ST1, an image enlargement step ST2B, a high frequency component image processing step ST3, and a high frequency component image correction step ST33C. Step ST4. The high frequency component image processing step ST3 includes a high frequency component image generation step ST32A, a non-linear processing image generation step ST30, and an addition step ST34. Similarly to the image processing method according to the second embodiment, the image processing method according to the fourth embodiment can be used as a part of the image display apparatus shown in FIG.
ここで、画像拡大ステップST2A、高周波数成分画像生成ステップST1、画像拡大ステップST2B、高周波数成分画像生成ステップST32A、及び非線形処理画像生成ステップST30の動作は実施の形態2による画像処理方法と同様である。 Here, the operations of the image enlargement step ST2A, the high frequency component image generation step ST1, the image enlargement step ST2B, the high frequency component image generation step ST32A, and the non-linear processing image generation step ST30 are the same as those of the image processing method according to the second embodiment. is there.
加算ステップST34は、中間画像D32Aと中間画像D32Bを加算する。そして得られた画像が高周波数成分画像D3として出力される。 The adding step ST34 adds the intermediate image D32A and the intermediate image D32B. The obtained image is output as a high frequency component image D3.
高周波数成分画像補正ステップST33Cは高周波数成分画像D3の各画素値を、拡大画像D2Aの画素値に応じて求められる増幅率で増幅し、高周波数成分画像D33Cを出力する。 The high frequency component image correction step ST33C amplifies each pixel value of the high frequency component image D3 with an amplification factor determined according to the pixel value of the enlarged image D2A, and outputs a high frequency component image D33C.
なお、高周波数成分画像補正ステップST33Cの詳細な動作は、実施の形態2による画像処理方法において、高周波数成分画像補正ステップST33Aが中間画像D32Aに対して行っていた動作あるいは高周波数成分画像補正ステップST33Bが中間画像D32Bに対して行っていた動作と同様にすることが出来るのでその説明は省略する。また、高周波数成分画像補正ステップST33Cの詳細な構成についても同様である。 The detailed operation of the high frequency component image correction step ST33C is the same as that performed by the high frequency component image correction step ST33A on the intermediate image D32A in the image processing method according to the second embodiment or the high frequency component image correction step. Since the operation can be the same as that performed by ST33B on intermediate image D32B, a description thereof will be omitted. The same applies to the detailed configuration of the high-frequency component image correction step ST33C.
加算ステップST4は、拡大画像D2Aと高周波数成分画像D33Cを加算し、最終的な出力画像Doutを出力する。 In the addition step ST4, the enlarged image D2A and the high frequency component image D33C are added, and a final output image Dout is output.
実施の形態4による画像処理方法の動作は実施の形態3による画像処理装置と同様であるので、実施の形態3による画像処理装置と同様の効果を得ることが出来る。 Since the operation of the image processing method according to the fourth embodiment is the same as that of the image processing apparatus according to the third embodiment, the same effect as that of the image processing apparatus according to the third embodiment can be obtained.
なお、ナイキスト周波数Fnより高い領域の高周波数成分は非線形処理画像生成ステップST30による非線形処理によって生成されるので、高周波数成分画像処理ステップST3はその内部に非線形処理画像生成ステップST30を含んでいればよく、そのような変形例として例えば図38に示した構成も考えられる。図38に示した構成での各構成要素のうち加算ステップST35以外の動作は実施の形態2あるいは図34で説明したものと同等であるのでその説明は省略する。加算ステップST35は中間画像D32Bに含まれる水平方向中間画像D32Bhと垂直方向中間画像D32Bvを加算する。そして加算結果が高周波数成分処理画像D3として高周波数成分画像処理ステップST3から出力される。 Since the high frequency components in the region higher than the Nyquist frequency Fn are generated by the nonlinear processing by the nonlinear processing image generation step ST30, the high frequency component image processing step ST3 includes the nonlinear processing image generation step ST30 therein. For example, the configuration shown in FIG. 38 is also conceivable as such a modification. Of the components in the configuration shown in FIG. 38, the operations other than the addition step ST35 are the same as those described in the second embodiment or FIG. The adding step ST35 adds the horizontal intermediate image D32Bh and the vertical intermediate image D32Bv included in the intermediate image D32B. The addition result is output from the high frequency component image processing step ST3 as the high frequency component processed image D3.
図38に示した画像処理方法によっても非線形処理画像生成ステップST30によって生成されるナイキスト周波数Fnより高い領域の高周波数成分が高周波数成分画像D33Cを介して拡大画像D2Aに加算されるので、出力画像Doutの解像感を高めることが出来る。 Since the high frequency components in the region higher than the Nyquist frequency Fn generated by the non-linear processing image generation step ST30 are also added to the enlarged image D2A via the high frequency component image D33C by the image processing method shown in FIG. The resolution of Dout can be enhanced.
なお、変形例は上記のものに留まらず、実施の形態1による画像処理装置に加えられる変形を必要に応じて実施の形態4による画像処理方法に適用することが出来る。例えば拡大率に応じて非線形処理画像生成ステップST30の動作を適宜変化させる(設定する)ことが出来る。その際、実施の形態4による画像処理方法の各構成要素をどのように変形させればよいかは、実施の形態1との対比から明らかである。 Note that the modifications are not limited to those described above, and modifications applied to the image processing apparatus according to the first embodiment can be applied to the image processing method according to the fourth embodiment as necessary. For example, it is possible to appropriately change (set) the operation of the nonlinear processing image generation step ST30 according to the enlargement ratio. At this time, it is clear from the comparison with the first embodiment how each component of the image processing method according to the fourth embodiment should be modified.
1 高周波数成分画像生成手段、 2A 画像拡大手段、 2B 画像拡大手段、 3 高周波数成分画像処理手段、 3A 補正成分生成手段、 3B 補正成分生成手段、 4 加算手段、 30 非線形画像生成手段、 31 非線形処理手段、 32A 高周波数成分画像生成手段、 32B 高周波数成分画像処理手段、 33A 高周波数成分画像補正手段、 33B 高周波数成分画像補正手段、 33C 高周波数成分画像補正手段、 34 加算手段、 Din 入力画像、 D1 高周波数成分画像、 D2A 拡大画像、 D2B 拡大画像、 D3 高周波数成分画像、 D32A 中間画像、 D32B 中間画像、 D33A 中間画像、 D33B 中間画像、 D33C 高周波数成分画像、 Dout 出力画像。
DESCRIPTION OF
Claims (25)
前記入力画像を拡大し、第1の拡大画像を出力する第1の画像拡大手段と、
前記入力画像の高周波数成分を取り出し、第1の高周波数成分画像を生成する第1の高周波数成分画像生成手段と、
前記第1の高周波数成分画像を拡大し、第2の拡大画像を出力する第2の画像拡大手段と、
前記第2の拡大画像を入力とし、第2の高周波数成分画像を出力する高周波数成分画像処理手段と、
前記第1の拡大画像と前記第2の高周波数成分画像を加算する第1の加算手段と
を有する画像処理装置において、
前記高周波数成分画像処理手段は、
前記第2の拡大画像の高周波数成分を取り出して第1の中間画像を出力する第2の高周波数成分画像生成手段を含む第1の補正成分生成手段と、
前記第2の拡大画像に対して非線形処理を含む処理を行った第2の中間画像を出力する非線形処理画像生成手段を含を含む第2の補正成分生成手段と、
前記第1の補正成分生成手段の出力と、前記第2の補正成分生成手段の出力を加算する第2の加算手段とを備え、
前記第2の加算手段における加算の結果が、前記高周波数成分画像処理手段の出力として用いられ、
前記第1の補正成分生成手段が、前記第1の中間画像の各画素値を前記第1の拡大画像の画素値に応じて求められる第1の増幅率によって増幅した第3の中間画像を出力する第1の高周波数成分画像補正手段をさらに備え、
前記第3の中間画像が前記第1の補正成分生成手段の出力として用いられる
ことを特徴とする画像処理装置。 In an image processing apparatus for enlarging an input image,
First image enlarging means for enlarging the input image and outputting a first enlarged image;
First high frequency component image generation means for extracting a high frequency component of the input image and generating a first high frequency component image;
Second image enlarging means for enlarging the first high frequency component image and outputting a second enlarged image;
High-frequency component image processing means for receiving the second enlarged image and outputting a second high-frequency component image;
In the image processing apparatus having the first enlarged image and the first addition means for adding the second high-frequency component image,
The high frequency component image processing means includes
First correction component generation means including second high frequency component image generation means for extracting a high frequency component of the second enlarged image and outputting a first intermediate image;
Second correction component generation means including non-linear processing image generation means for outputting a second intermediate image obtained by performing processing including non-linear processing on the second enlarged image;
A second addition means for adding the output of the first correction component generation means and the output of the second correction component generation means;
The result of the addition in the second addition means is used as the output of the high frequency component image processing means,
The first correction component generation means outputs a third intermediate image obtained by amplifying each pixel value of the first intermediate image with a first amplification factor obtained according to the pixel value of the first enlarged image. Further comprising first high frequency component image correcting means
The image processing apparatus, wherein the third intermediate image is used as an output of the first correction component generation unit.
前記入力画像を拡大し、第1の拡大画像を出力する第1の画像拡大手段と、
前記入力画像の高周波数成分を取り出し、第1の高周波数成分画像を生成する第1の高周波数成分画像生成手段と、
前記第1の高周波数成分画像を拡大し、第2の拡大画像を出力する第2の画像拡大手段と、
前記第2の拡大画像を入力とし、第2の高周波数成分画像を出力する高周波数成分画像処理手段と、
前記第1の拡大画像と前記第2の高周波数成分画像を加算する第1の加算手段と
を有する画像処理装置において、
前記高周波数成分画像処理手段は、
前記第2の拡大画像の高周波数成分を取り出して第1の中間画像を出力する第2の高周波数成分画像生成手段を含む第1の補正成分生成手段と、
前記第2の拡大画像に対して非線形処理を含む処理を行った第2の中間画像を出力する非線形処理画像生成手段を含む第2の補正成分生成手段と、
前記第1の補正成分生成手段の出力と、前記第2の補正成分生成手段の出力を加算する第2の加算手段とを備え、
前記第2の加算手段における加算の結果が、前記高周波数成分画像処理手段の出力として用いられ、
前記第2の補正成分生成手段が、前記第2の中間画像の各画素値を前記第1の拡大画像の画素値に応じて求められる第2の増幅率によって増幅した第4の中間画像を出力する第2の高周波数成分画像補正手段をさらに備え、
前記第4の中間画像が前記第2の補正成分生成手段の出力として用いられる
ことを特徴とする画像処理装置。 In an image processing apparatus for enlarging an input image,
First image enlarging means for enlarging the input image and outputting a first enlarged image;
First high frequency component image generation means for extracting a high frequency component of the input image and generating a first high frequency component image;
Second image enlarging means for enlarging the first high frequency component image and outputting a second enlarged image;
High-frequency component image processing means for receiving the second enlarged image and outputting a second high-frequency component image;
In the image processing apparatus having the first enlarged image and the first addition means for adding the second high-frequency component image,
The high frequency component image processing means includes
First correction component generation means including second high frequency component image generation means for extracting a high frequency component of the second enlarged image and outputting a first intermediate image;
Second correction component generation means including nonlinear processing image generation means for outputting a second intermediate image obtained by performing processing including nonlinear processing on the second enlarged image;
A second addition means for adding the output of the first correction component generation means and the output of the second correction component generation means;
The result of the addition in the second addition means is used as the output of the high frequency component image processing means,
The second correction component generation means outputs a fourth intermediate image obtained by amplifying each pixel value of the second intermediate image with a second amplification factor obtained according to the pixel value of the first enlarged image. A second high frequency component image correcting means for
The image processing apparatus, wherein the fourth intermediate image is used as an output of the second correction component generation unit.
前記第4の中間画像が前記第2の補正成分生成手段の出力として用いられる
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 The second correction component generation means outputs a fourth intermediate image obtained by amplifying each pixel value of the second intermediate image with a second amplification factor obtained according to the pixel value of the first enlarged image. A second high frequency component image correcting means for
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the fourth intermediate image is used as an output of the second correction component generation unit.
前記第2の拡大画像に対して非線形処理を行った第1の非線形処理画像を生成する非線形処理手段と、
前記第1の非線形処理画像から高周波数成分を取り出し、前記第2の中間画像とする第3の高周波数成分画像生成手段を含む
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の画像処理装置。 The nonlinear processed image generation means includes:
Nonlinear processing means for generating a first nonlinear processed image obtained by performing nonlinear processing on the second enlarged image;
The image according to any one of claims 1 to 3, further comprising third high-frequency component image generation means that extracts a high-frequency component from the first nonlinear processed image and sets the second intermediate image as the second intermediate image. Processing equipment.
前記第1の増幅率を決定する第1の増幅率計算手段と、
前記第1の増幅率で前記第1の中間画像の各画素値を増幅する第1の画素値増幅手段を含む
ことを特徴とする項1又は3に記載の画像処理装置。 The first high frequency component image correction means includes:
First amplification factor calculating means for determining the first amplification factor;
4. The image processing apparatus according to claim 1, further comprising first pixel value amplifying means for amplifying each pixel value of the first intermediate image at the first amplification factor.
前記第2の増幅率を決定する第2の増幅率計算手段と、
前記第2の増幅率で前記第2の中間画像の各画素値を増幅する第2の画素値増幅手段を含む
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の画像処理装装置。 The second high frequency component image correcting means includes:
Second amplification factor calculating means for determining the second amplification factor;
4. The image processing apparatus according to claim 2, further comprising a second pixel value amplifying unit that amplifies each pixel value of the second intermediate image at the second amplification factor. 5.
前記第1の増幅率を決定する第1の増幅率計算手段と、
前記第1の増幅率で前記第1の中間画像の各画素値を増幅する第1の画素値増幅手段を含み、
前記第2の高周波数成分画像補正手段は、
前記第2の増幅率を決定する第2の増幅率計算手段と、
前記第2の増幅率で前記第2の中間画像の各画素値を増幅する第2の画素値増幅手段を含む
ことを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。 The first high frequency component image correction means includes:
First amplification factor calculating means for determining the first amplification factor;
First pixel value amplifying means for amplifying each pixel value of the first intermediate image at the first amplification factor;
The second high frequency component image correcting means includes:
Second amplification factor calculating means for determining the second amplification factor;
The image processing apparatus according to claim 3, further comprising a second pixel value amplifying unit that amplifies each pixel value of the second intermediate image at the second amplification factor.
前記入力画像の各画素について水平方向近傍に存在する画素の画素値を用いて水平方向高周波数成分画像を生成する第1の水平方向高周波数成分画像生成手段を有し、
前記第2の画像拡大手段は、
前記第1の水平方向高周波数成分画像を拡大し、第3の拡大画像を出力する第3の画像拡大手段を有し、
前記第2の拡大画像は、前記第3の拡大画像を含み、
前記第2の高周波数成分画像生成手段は、
前記第3の拡大画像の高周波数成分のみを取り出し、第1の水平方向中間画像を出力する第2の水平方向高周波数成分画像生成手段を有し、
前記非線形処理手段は、
前記第3の拡大画像に対して非線形処理を行った第2の非線形処理画像を出力する水平方向非線形処理手段を有し、
前記第3の高周波数成分画像生成手段は、
前記第2の非線形処理画像から高周波数成分を取り出し、第2の水平方向中間画像を出力する第3の水平方向高周波数成分画像生成手段を有し、
前記第1の中間画像は前記第1の水平方向中間画像を含み、
前記第2の中間画像は前記第2の水平方向中間画像を含み、
前記第1の増幅率計算手段は、前記第1の拡大画像の画素値に応じて第1の水平方向増幅率を計算する第1の水平方向増幅率計算手段を有し、
前記第1の画素値増幅手段は、前記第1の水平方向増幅率で前記第1の水平方向中間画像の各画素値を増幅した第3の水平方向中間画像を出力する第1の水平方向画素値増幅手段を有し、
前記第2の増幅率計算手段は、第2の水平方向増幅率を計算する第2の水平方向増幅率計算手段を有し、
前記第2の画素値増幅手段は、前記第2の水平方向増幅率で前記第2の水平方向中間画像の各画素値を増幅した第4の水平方向中間画像を出力する第2の水平方向画素値増幅手段を有し、
前記第3の中間画像は前記第3の水平方向中間画像を含み、
前記第4の中間画像は前記第4の水平方向中間画像を含む
ことを特徴とする請求項7に記載の画像処理装置。 The first high frequency component image generation means includes:
A first horizontal high-frequency component image generating unit that generates a horizontal high-frequency component image using a pixel value of a pixel existing in the vicinity of the horizontal direction for each pixel of the input image;
The second image enlargement means includes:
A third image enlarging means for enlarging the first horizontal high-frequency component image and outputting a third enlarged image;
The second enlarged image includes the third enlarged image,
The second high frequency component image generating means includes:
A second horizontal high frequency component image generating means for extracting only the high frequency component of the third enlarged image and outputting the first horizontal intermediate image;
The nonlinear processing means includes:
A horizontal nonlinear processing means for outputting a second nonlinear processed image obtained by performing nonlinear processing on the third enlarged image;
The third high frequency component image generation means includes:
A third horizontal high frequency component image generating means for extracting a high frequency component from the second nonlinear processed image and outputting a second horizontal intermediate image;
The first intermediate image includes the first horizontal intermediate image;
The second intermediate image includes the second horizontal intermediate image;
The first amplification factor calculation means includes first horizontal amplification factor calculation means for calculating a first horizontal amplification factor according to a pixel value of the first enlarged image,
The first pixel value amplifying means outputs a first horizontal pixel that outputs a third horizontal intermediate image obtained by amplifying each pixel value of the first horizontal intermediate image at the first horizontal gain. Having value amplification means,
The second amplification factor calculation means includes second horizontal amplification factor calculation means for calculating a second horizontal amplification factor,
The second pixel value amplifying means outputs a second horizontal pixel that outputs a fourth horizontal intermediate image obtained by amplifying each pixel value of the second horizontal intermediate image with the second horizontal gain. Having value amplification means,
The third intermediate image includes the third horizontal intermediate image;
The image processing apparatus according to claim 7, wherein the fourth intermediate image includes the fourth horizontal intermediate image.
前記第3の拡大画像の画素値が正から負もしくは負から正へと変化する箇所をゼロクロス点として判定する水平方向ゼロクロス判定手段と、
前記水平方向ゼロクロス判定手段の判定結果に応じて決められる増幅率で前記第3の拡大画像の画素値を増幅する水平方向信号増幅手段とを有し、
前記第3の水平方向高周波数成分画像生成手段は、
前記水平方向信号増幅手段の出力する画像から高周波数成分を取り出す
ことを特徴とする請求項8に記載の画像処理装置。 The horizontal nonlinear processing means includes:
A horizontal direction zero cross determining means for determining a point where the pixel value of the third enlarged image changes from positive to negative or from negative to positive as a zero cross point;
Horizontal signal amplification means for amplifying the pixel value of the third enlarged image at an amplification factor determined according to the determination result of the horizontal direction zero-cross determination means,
The third horizontal high-frequency component image generating means is
The image processing apparatus according to claim 8, wherein a high-frequency component is extracted from an image output from the horizontal signal amplification unit.
前記水平方向ゼロクロス判定手段で判定されたゼロクロス点を含む第1の領域内に存在する画素の画素値に対する増幅率を1より大きな値とし、それ以外の画素の画素値に対する増幅率を1とする
ことを特徴とする請求項9に記載の画像処理装置。 The horizontal direction signal amplification means includes
The amplification factor for the pixel value of the pixel existing in the first region including the zero-cross point determined by the horizontal zero-cross determination unit is set to a value larger than 1, and the amplification factor for the pixel values of the other pixels is set to 1. The image processing apparatus according to claim 9.
ことを特徴とする請求項10に記載の画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 10, wherein the first area is determined according to an enlargement ratio in the second image enlargement unit.
ことを特徴とする請求項10又は11に記載の画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 10 or 11, wherein an amplification factor for a pixel existing in the first region is determined according to the pixel.
前記入力画像の各画素について垂直方向近傍に存在する画素の画素値を用いて垂直方向高周波数成分画像を生成する第1の垂直方向高周波数成分画像生成手段を有し、
前記第2の画像拡大手段は、
前記第1の垂直方向高周波数成分画像を拡大し、第4の拡大画像を出力する第4の画像拡大手段を有し、
前記第2の拡大画像は、前記第4の拡大画像を含み、
前記第2の高周波数成分画像生成手段は、
前記第4の拡大画像の高周波数成分のみを取り出し、第1の垂直方向中間画像を出力する第2の垂直方向高周波数成分画像生成手段を有し、
前記非線形処理手段は、
前記第4の拡大画像に対して非線形処理を行った第3の非線形処理画像を出力する垂直方向非線形処理手段を有し、
前記第3の高周波数成分画像生成手段は、
前記第3の非線形処理画像から高周波数成分を取り出し、第2の垂直方向中間画像を出力する第3の垂直方向高周波数成分画像生成手段を有し、
前記第1の中間画像は前記第1の垂直方向中間画像を含み、
前記第2の中間画像は前記第2の垂直方向中間画像を含み、
前記第1の増幅率計算手段は、前記第1の拡大画像の画素値に応じて第1の垂直方向増幅率を計算する第1の垂直方向増幅率計算手段を有し、
前記第1の画素値増幅手段は、前記第1の垂直方向増幅率で前記第1の垂直方向中間画像の各画素値を増幅した第3の垂直方向中間画像を出力する第1の垂直方向画素値増幅手段を有し、
前記第2の増幅率計算手段は、第2の垂直方向増幅率を計算する第2の垂直方向増幅率計算手段を有し、
前記第2の画素値増幅手段は、前記第2の垂直方向増幅率で前記第2の垂直方向中間画像の各画素値を増幅した第4の垂直方向中間画像を出力する第2の垂直方向画素値増幅手段を有し、
前記第3の中間画像は前記第3の垂直方向中間画像を含み、
前記第4の中間画像は前記第4の垂直方向中間画像を含む
ことを特徴とする請求項7乃至12のいずれかに記載の画像処理装置。 The first high frequency component image generation means includes:
First vertical high-frequency component image generation means for generating a vertical high-frequency component image using pixel values of pixels existing in the vicinity of the vertical direction for each pixel of the input image;
The second image enlargement means includes:
A fourth image enlarging means for enlarging the first vertical high-frequency component image and outputting a fourth enlarged image;
The second enlarged image includes the fourth enlarged image,
The second high frequency component image generating means includes:
A second vertical high frequency component image generating means for extracting only the high frequency component of the fourth enlarged image and outputting the first vertical intermediate image;
The nonlinear processing means includes:
Vertical nonlinear processing means for outputting a third nonlinear processed image obtained by performing nonlinear processing on the fourth enlarged image;
The third high frequency component image generation means includes:
A third vertical high frequency component image generating means for extracting a high frequency component from the third nonlinear processed image and outputting a second vertical intermediate image;
The first intermediate image includes the first vertical intermediate image;
The second intermediate image includes the second vertical intermediate image;
The first amplification factor calculation means has first vertical amplification factor calculation means for calculating a first vertical amplification factor according to a pixel value of the first enlarged image,
The first pixel value amplifying means outputs a first vertical pixel that outputs a third vertical intermediate image obtained by amplifying each pixel value of the first vertical intermediate image with the first vertical gain. Having value amplification means,
The second amplification factor calculation means has second vertical amplification factor calculation means for calculating a second vertical amplification factor,
The second pixel value amplifying means outputs a second vertical pixel that outputs a fourth vertical intermediate image obtained by amplifying each pixel value of the second vertical intermediate image at the second vertical gain. Having value amplification means,
The third intermediate image includes the third vertical intermediate image;
The image processing apparatus according to claim 7, wherein the fourth intermediate image includes the fourth vertical intermediate image.
前記第4の拡大画像の画素値が正から負もしくは負から正へと変化する箇所をゼロクロス点として判定する垂直方向ゼロクロス判定手段と、
前記垂直方向ゼロクロス判定手段の判定結果に応じて決められる増幅率で前記第4の拡大画像の画素値を増幅する垂直方向信号増幅手段とを有し、
前記第3の垂直方向高周波数成分画像生成手段は、前記垂直方向信号増幅手段の出力する画像から高周波数成分を取り出す
ことを特徴とする請求項13に記載の画像処理装置。 The vertical nonlinear processing means includes:
Vertical zero-cross determination means for determining a point where the pixel value of the fourth enlarged image changes from positive to negative or from negative to positive as a zero-cross point;
Vertical direction signal amplification means for amplifying the pixel value of the fourth enlarged image at an amplification factor determined according to the determination result of the vertical direction zero cross determination means,
The image processing apparatus according to claim 13, wherein the third vertical high-frequency component image generation unit extracts a high-frequency component from an image output from the vertical signal amplification unit.
前記垂直方向ゼロクロス判定手段で判定されたゼロクロス点を含む第2の領域内に存在する画素の画素値に対する増幅率を1より大きな値とし、それ以外の画素の画素値に対する増幅率を1とする
ことを特徴とする請求項14に記載の画像処理装置。 The vertical signal amplification means includes
The amplification factor for the pixel value of the pixel existing in the second region including the zero-cross point determined by the vertical zero-cross determination unit is set to a value larger than 1, and the amplification factor for the pixel values of other pixels is set to 1. The image processing apparatus according to claim 14.
ことを特徴とする請求項15に記載の画像処理装置。 16. The image processing apparatus according to claim 15, wherein the second area is determined according to an enlargement ratio in the second image enlargement unit.
ことを特徴とする請求項15又は16に記載の画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 15 or 16, wherein an amplification factor for a pixel existing in the second region varies depending on the pixel.
前記入力画像の各画素について水平方向近傍に存在する画素の画素値を用いて水平方向高周波数成分画像を生成する第1の水平方向高周波数成分画像生成手段と
前記入力画像の各画素について垂直方向近傍に存在する画素の画素値を用いて垂直方向高周波数成分画像を生成する第1の垂直方向高周波数成分画像生成手段を有し、
前記第2の画像拡大手段は、
前記第1の水平方向高周波数成分画像を拡大し、第3の拡大画像を出力する第3の画像拡大手段と、
前記第1の垂直方向高周波数成分画像を拡大し、第4の拡大画像を出力する第4の画像拡大手段を有し、
前記第2の拡大画像は、前記第3の拡大画像と前記第4の拡大画像を含み、
前記第2の高周波数成分画像生成手段は、
前記第3の拡大画像の高周波数成分のみを取り出し、第1の水平方向中間画像を出力する第2の水平方向高周波数成分画像生成手段と、
前記第4の拡大画像の高周波数成分のみを取り出し、第1の垂直方向中間画像を出力する第2の垂直方向高周波数成分画像生成手段を有し、
前記非線形処理手段は、
前記第3の拡大画像に対して非線形処理を行った第2の非線形処理画像を出力する水平方向非線形処理手段と、
前記第4の拡大画像に対して非線形処理を行った第3の非線形処理画像を出力する垂直方向非線形処理手段を有し、
前記第3の高周波数成分画像生成手段は、
前記第2の非線形処理画像から高周波数成分を取り出し、第2の水平方向中間画像を出力する第3の水平方向高周波数成分画像生成手段と、
前記第3の非線形処理画像から高周波数成分を取り出し、第2の垂直方向中間画像を出力する第3の垂直方向高周波数成分画像生成手段を有し、
前記第1の中間画像は前記第1の水平方向中間画像と前記第1の垂直方向中間画像を含み、
前記第2の中間画像は前記第2の水平方向中間画像と前記第2の垂直方向中間画像を含み、
前記第1の増幅率計算手段は、前記第1の拡大画像の画素値に応じて第1の水平方向増幅率を計算する第1の水平方向増幅率計算手段と前記第1の拡大画像の画素値に応じて第1の垂直方向増幅率を計算する第1の垂直方向増幅率計算手段を有し、
前記第1の画素値増幅手段は、前記第1の水平方向増幅率で前記第1の水平方向中間画像の各画素値を増幅した第3の水平方向中間画像を出力する第1の水平方向画素値増幅手段と前記第1の垂直方向増幅率で前記第1の垂直方向中間画像の各画素値を増幅した第3の垂直方向中間画像を出力する第1の垂直方向画素値増幅手段を有し、
前記第2の増幅率計算手段は、第2の水平方向増幅率を計算する第2の水平方向増幅率計算手段と第2の垂直方向増幅率を計算する第2の垂直方向増幅率計算手段を有し、
前記第2の画素値増幅手段は、前記第2の水平方向増幅率で前記第2の水平方向中間画像の各画素値を増幅した第4の水平方向中間画像を出力する第2の水平方向画素値増幅手段と前記第2の垂直方向増幅率で前記第2の垂直方向中間画像の各画素値を増幅した第4の垂直方向中間画像を出力する第2の垂直方向画素値増幅手段を有し、
前記第3の中間画像は前記第3の水平方向中間画像と前記第3の垂直方向中間画像を含み、
前記第4の中間画像は前記第4の水平方向中間画像と前記第4の垂直方向中間画像を含む
ことを特徴とする請求項7に記載の画像処理装置。 The first high frequency component image generation means includes:
First horizontal high-frequency component image generating means for generating a horizontal high-frequency component image using pixel values of pixels existing in the horizontal direction for each pixel of the input image, and a vertical direction for each pixel of the input image First vertical high frequency component image generation means for generating a vertical high frequency component image using pixel values of pixels present in the vicinity;
The second image enlargement means includes:
Third image enlarging means for enlarging the first horizontal high-frequency component image and outputting a third enlarged image;
A fourth image enlarging means for enlarging the first vertical high-frequency component image and outputting a fourth enlarged image;
The second enlarged image includes the third enlarged image and the fourth enlarged image,
The second high frequency component image generating means includes:
A second horizontal high frequency component image generating means for extracting only the high frequency component of the third enlarged image and outputting a first horizontal intermediate image;
A second vertical high frequency component image generating means for extracting only the high frequency component of the fourth enlarged image and outputting the first vertical intermediate image;
The nonlinear processing means includes:
A horizontal nonlinear processing means for outputting a second nonlinear processed image obtained by performing nonlinear processing on the third enlarged image;
Vertical nonlinear processing means for outputting a third nonlinear processed image obtained by performing nonlinear processing on the fourth enlarged image;
The third high frequency component image generation means includes:
Third horizontal high frequency component image generation means for extracting a high frequency component from the second non-linearly processed image and outputting a second horizontal intermediate image;
A third vertical high frequency component image generating means for extracting a high frequency component from the third nonlinear processed image and outputting a second vertical intermediate image;
The first intermediate image includes the first horizontal intermediate image and the first vertical intermediate image;
The second intermediate image includes the second horizontal intermediate image and the second vertical intermediate image;
The first amplification factor calculation means calculates a first horizontal amplification factor according to a pixel value of the first enlarged image, and a pixel of the first enlarged image. First vertical gain calculating means for calculating the first vertical gain according to the value;
The first pixel value amplifying means outputs a first horizontal pixel that outputs a third horizontal intermediate image obtained by amplifying each pixel value of the first horizontal intermediate image at the first horizontal gain. Value amplification means and first vertical pixel value amplification means for outputting a third vertical intermediate image obtained by amplifying each pixel value of the first vertical intermediate image with the first vertical gain. ,
The second gain calculating means includes second horizontal gain calculating means for calculating a second horizontal gain and second vertical gain calculating means for calculating a second vertical gain. Have
The second pixel value amplifying means outputs a second horizontal pixel that outputs a fourth horizontal intermediate image obtained by amplifying each pixel value of the second horizontal intermediate image with the second horizontal gain. Value amplification means and second vertical pixel value amplification means for outputting a fourth vertical intermediate image obtained by amplifying each pixel value of the second vertical intermediate image with the second vertical gain. ,
The third intermediate image includes the third horizontal intermediate image and the third vertical intermediate image;
The image processing apparatus according to claim 7, wherein the fourth intermediate image includes the fourth horizontal intermediate image and the fourth vertical intermediate image.
前記入力画像を拡大し、第1の拡大画像を出力する第1の画像拡大手段と、
前記入力画像の高周波数成分を取り出し、第1の高周波数成分画像を生成する第1の高周波数成分画像生成手段と、
前記第1の高周波数成分画像を拡大し、第2の拡大画像を出力する第2の画像拡大手段と、
前記第2の拡大画像を入力とし、第2の高周波数成分画像を出力する高周波数成分画像処理手段と、
前記第2の高周波数成分画像の各画素値を前記第1の拡大画像の画素値に応じて求められる第3の増幅率によって増幅した第3の高周波数成分画像を出力する第3の高周波数成分画像補正手段と、
前記第1の拡大画像と前記第3の高周波数成分画像を加算する第1の加算手段と
を有する画像処理装置において、
前記高周波数成分画像処理手段は、
前記第2の拡大画像の高周波数成分を取り出して第1の中間画像を出力する第2の高周波数成分画像生成手段と、
前記第2の拡大画像に対して非線形処理を含む処理を行った第2の中間画像を出力する非線形処理画像生成手段と、
前記第1の中間画像と前記第2の中間画像を加算する第2の加算手段とを含み、
前記第2の加算手段による加算の結果が前記第2の高周波数成分画像として前記高周波数成分画像処理手段から出力される
ことを特徴とする画像処理装置。 In an image processing apparatus for enlarging an input image,
First image enlarging means for enlarging the input image and outputting a first enlarged image;
First high frequency component image generation means for extracting a high frequency component of the input image and generating a first high frequency component image;
Second image enlarging means for enlarging the first high frequency component image and outputting a second enlarged image;
High-frequency component image processing means for receiving the second enlarged image and outputting a second high-frequency component image;
A third high frequency for outputting a third high frequency component image obtained by amplifying each pixel value of the second high frequency component image with a third amplification factor obtained according to the pixel value of the first enlarged image Component image correction means;
In the image processing apparatus having the first enlarged image and the first addition means for adding the third high-frequency component image,
The high frequency component image processing means includes
Second high frequency component image generation means for extracting a high frequency component of the second enlarged image and outputting a first intermediate image;
Nonlinear processed image generation means for outputting a second intermediate image obtained by performing processing including nonlinear processing on the second enlarged image;
Second addition means for adding the first intermediate image and the second intermediate image;
The result of the addition by the second addition means is output from the high frequency component image processing means as the second high frequency component image.
前記入力画像を拡大し、第1の拡大画像を出力する第1の画像拡大ステップと、
前記入力画像の高周波数成分を取り出し、第1の高周波数成分画像を生成する第1の高周波数成分画像生成ステップと、
前記第1の高周波数成分画像を拡大し、第2の拡大画像を出力する第2の画像拡大ステップと、
前記第2の拡大画像の高周波数成分画像に処理を加える高周波数成分画像処理ステップと、
前記第1の拡大画像と前記高周波数成分画像処理ステップによる処理の結果得られる画像を加算する第1の加算ステップと
を有する画像処理方法において、
前記高周波数成分画像処理ステップは、
前記第2の拡大画像の高周波数成分を取り出す第2の高周波数成分画像生成ステップと、
前記第2の拡大画像に対して非線形処理を含む処理を行う非線形処理画像生成ステップと、
前記第2の高周波数成分画像生成ステップにより得られる画像及び前記非線形処理画像生成ステップにより得られる画像を加算する第2の加算ステップとを含み、
前記第2の高周波数成分画像生成ステップにより得られる画像、前記非線形処理画像生成ステップにより得られる画像、及び前記第2の加算ステップの結果得られる画像の少なくとも一つに対し、前記第1の拡大画像に基づいて高周波数成分画像の補正を行う高周波数成分画像補正ステップをさらに有し、
前記高周波数成分画像補正ステップは、
前記補正の対象となる画像の各画素の画素値を、前記第1の拡大画像に応じて求められた増幅率によって増幅することを特徴とする
特徴とする画像処理方法。 In an image processing method for enlarging an input image,
A first image enlargement step of enlarging the input image and outputting a first enlarged image;
A first high-frequency component image generation step of extracting a high-frequency component of the input image and generating a first high-frequency component image;
A second image enlargement step of enlarging the first high frequency component image and outputting a second enlarged image;
A high frequency component image processing step of applying processing to the high frequency component image of the second enlarged image;
In the image processing method comprising: the first enlarged image; and a first addition step of adding an image obtained as a result of the processing by the high-frequency component image processing step.
The high frequency component image processing step includes:
A second high-frequency component image generating step for extracting a high-frequency component of the second enlarged image;
A non-linearly processed image generating step for performing processing including non-linear processing on the second enlarged image;
A second addition step of adding the image obtained by the second high-frequency component image generation step and the image obtained by the nonlinear processing image generation step,
The at least one of the image obtained by the second high-frequency component image generation step, the image obtained by the nonlinear processing image generation step, and the image obtained as a result of the second addition step, the first enlargement A high frequency component image correction step for correcting the high frequency component image based on the image;
The high frequency component image correction step includes:
An image processing method, wherein the pixel value of each pixel of the image to be corrected is amplified by an amplification factor obtained according to the first enlarged image.
前記入力画像を拡大し、第1の拡大画像を出力する第1の画像拡大手段と、
前記入力画像の高周波数成分を取り出し、第1の高周波数成分画像を生成する第1の高周波数成分画像生成手段と、
前記第1の高周波数成分画像を拡大し、第2の拡大画像を出力する第2の画像拡大手段と、
前記第2の拡大画像に対して非線形処理を含む処理を行う非線形処理画像生成手段と、
前記非線形処理画像生成手段によって非線形処理された画像の画素値を前記第1の拡大画像の画素値に応じて求められる増幅率によって増幅する高周波数成分画像補正手段と
前記高周波数成分画像補正手段による処理を受けた画像と前記第1の拡大画像を加算する加算手段
を含む
ことを特徴とする画像処理装置。 In an image processing apparatus for enlarging an input image,
First image enlarging means for enlarging the input image and outputting a first enlarged image;
First high frequency component image generation means for extracting a high frequency component of the input image and generating a first high frequency component image;
Second image enlarging means for enlarging the first high frequency component image and outputting a second enlarged image;
Non-linear processing image generation means for performing processing including non-linear processing on the second enlarged image;
A high-frequency component image correcting unit that amplifies the pixel value of the image nonlinearly processed by the non-linearly processed image generating unit by an amplification factor determined according to the pixel value of the first enlarged image; and the high-frequency component image correcting unit An image processing apparatus comprising addition means for adding the processed image and the first enlarged image.
前記入力画像を拡大し、第1の拡大画像を出力する第1の画像拡大ステップと、
前記入力画像の高周波数成分を取り出し、第1の高周波数成分画像を生成する第1の高周波数成分画像生成ステップと、
前記第1の高周波数成分画像を拡大し、第2の拡大画像を出力する第2の画像拡大ステップと、
前記第2の拡大画像に対して非線形処理を含む処理を行う非線形処理画像生成ステップと、
前記非線形処理画像生成ステップによって非線形処理された画像の画素値を前記第1の拡大画像の画素値に応じて求められる増幅率によって増幅する高周波数成分画像補正ステップと
前記高周波数成分画像補正ステップによる処理を受けた画像と前記第1の拡大画像を加算する加算ステップ
を有する
ことを特徴とする画像処理方法。 In an image processing method for enlarging an input image,
A first image enlargement step of enlarging the input image and outputting a first enlarged image;
A first high-frequency component image generation step of extracting a high-frequency component of the input image and generating a first high-frequency component image;
A second image enlargement step of enlarging the first high frequency component image and outputting a second enlarged image;
A non-linearly processed image generating step for performing processing including non-linear processing on the second enlarged image;
A high frequency component image correction step for amplifying the pixel value of the image nonlinearly processed by the nonlinear processing image generation step by an amplification factor determined according to the pixel value of the first enlarged image; and the high frequency component image correction step. An image processing method comprising: an adding step of adding the processed image and the first enlarged image.
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