JPH05153562A - 相関検出補間方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 相関判断ミスによる画質劣化を防止した補間
装置の提供 【構成】 補間ライン上の上下の走査線上の画素の相加
平均を得る演算手段と、画素の相関値を得る相関値検出
手段と、相関性の基準設定値を出力する設定手段と、２
値化信号を出力する比較手段と、補間ラインを決定する
決定手段と、演算手段の出力を選択通過させる選択手段
を備え、先ず、補間すべき画素の上下６画素について相
関性を判断し、次に、斜め方向のみ相関性がある場合
は、さらに浅い角度についても相関性を判断した上で、
補間方向を決定する相関補間検出装置及び方法。これに
より、相関検出エラーの防止および斜め線の適切な補間
を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、階調画像を扱うテレ
ビ、ビデオ、プリンタ、複写機等の映像および情報分野
において、例えばフィールド信号からフレーム信号を作
成する際に使用する補間方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、映像機器のディジタル化にともな
い画素密度の変換技術の重要性が高まっている。IDTV
(Improved Definition T.V.) やEDTV (Enhanced Defini
tion T.V.) においては、放送電波、ビデオ信号等にお
いては、２つのフィールドから１つのフレームとするイ
ンターレースであるため、ノンインターレース化が重要
な技術である。このノンインターレース化は、静止画の
ようにフレーム相関のある場合には１フィールド前の情
報を利用して容易に行なえるが、動画のようにフレーム
相関のない場合には、１フィールド前の情報は１／６０
秒前の時点の情報であるので利用できず、１フィールド
を走査線間で補間を行うことにより１フレームにする必
要がある。同様に、ビデオプリンタ等の映像信号のハー
ドコピー機器でも、プリントエンジン部はフレーム相当
の画素数で記録を行なう構成を採り、入力映像信号が静
止画であるときはフレームをそのまま記録し、動画であ
る場合にはひとつのフィールドの情報を補間することに
よりフレーム相当の画素数に変換し記録を行なってい
る。

【０００３】従来これらのフィールド補間は、上下の走
査線の画素の加算平均をとる線形補間という手法を用い
ている。この手法は、少ない画素情報から多くの画素の
データを作り出すという補間の性質から、解像度を高め
ることを諦め画素数の増加による画像の滑らかさを目的
とするものである。補間された画像は、通常フレーム画
像と比べてボケた印象の画像となる。

【０００４】そこで、この線形補間の問題点を解決する
ために別の補間方法として、画像が持つ連続性等の統計
的な性質を利用することにより、相関検出を用いて線形
補間以上に画像中の斜め線の滑らかさを得、さらに線形
補間以上の垂直解像度を得ることを目的とした補間方法
が検討されている。以下図５を参照しながら、この相関
検出を有した補間方法ついて説明する。

【０００５】図５において、ＡラインとＣラインは同一
のフィールドで連続して入力される走査線であり、Ｂラ
インはこのフィールドでは入力されない走査線であり補
間すべきラインである。補間すべき画素をＢラインの中
のＢｎとすると、Ａ、Ｃライン間のＢn を通る３方向の
輝度レベルの差Δ1 、Δ2 、Δ3 は、次の式で表わされ
る。

【０００６】 補間すべき値Ｂn は、次のように選ばれる。 つまり、この補間方法は、補間すべき画素Ｂn の上の画
素Ａn と下の画素Ｃnとのレベル差と、右上の画素Ａn+1
と左下の画素Ｃn-1 とのレベル差と、左上の画素Ａn-1
と右下の画素Ｃn+1とのレベル差とを比較し、最も画素
レベル差の少ない方向が画像の連続性即ち相関性が高い
と判断し、その方向の画素の組の平均値を補間値とする
ものである。（「写真工業」1989年10月号 PP107〜108
参照)また、同様の考えを階層的に適用し補間方向を３
方向より左右に拡大したものもある。（特開平２−１７
７６８３号公報）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術では、補間方向を決定する相関性の判断を、右下が
り、左下がり、上下方向という複数の補間方向における
画素のレベル差の絶対値を相互比較し、その中で最小の
ものを最も相関性が高いと判断し、その補間ラインの方
向に対して補間を行なうため、下記の課題がある。

【０００８】どの補間方向にも画素レベル差が大きい場
合は、本来相関性が無いと判断して線形補間を行なうべ
きであるにも関わらず、その中で画素レベル差が少しで
も小さいものを選択するため、相関性の検出を誤るとい
う問題点があり、誤った方向の画素の平均値を補間値と
して補間を行ってしまい、その画素がノイズとなり画質
劣化が生じるという問題がある。

【０００９】また、どの補間ラインの方向にも画素レベ
ル差が小さくすべての方向に相関性がある場合でも、本
来相関性が有ると判断して線形補間を行なうべきである
にも関わらず、その中で画素レベル差が少しでも小さい
ものを選択するため、同様に誤検出が生じノイズによる
画質劣化が生じるという問題がある。図６は補間による
ノイズが発生する画像の例である。実線の円は入力され
る画素であり、破線の円は補間される画素である。垂直
に１画素間隔で２本の縦の黒ラインの画像が入力され、
Ｂｎの画素を補間により得る場合、図中に示した３方向
の画素レベル差の最小のものを選択するわけであるが、
この例では３方向とも画素レベル差が小さいが、それぞ
れの画素レベルは少しずつばらつくため僅かの差で左右
どちらかの斜め方向のレベル差が最小であれば、斜め方
向の補間を選択しＢｎの補間値として黒を選んでしまい
補間ノイズとなるという問題がある。

【００１０】また例えば、垂直方向の画素のレベル差に
比べ、右下がり方向と左下がり方向の両方の画素のレベ
ル差が小さい場合、即ち画素のレベル差による相関性判
断に矛盾が生じる場合も、本来相関性が無いと判断し垂
直方向の線形補間を行なうべきであるに関わらず、従来
例ではどちらかが選択され同様に画質劣化が生じるとい
う問題点を有していた。

【００１１】一般的に、相関補間方式は、画像の連続性
という性質から相関性を検出し、補間方向の検出が適切
にできれば、画像中の斜め線の滑らかさと垂直解像度の
向上が図れる点が特長であるが、相関性の検出に誤りが
あれば、ノイズとなって画質を劣化させるという問題が
ある。このため、如何に正しく相関性を判断できるかが
極めて重要である。

【００１２】特に、実際のフィールド信号からフレーム
信号並に滑らかな画像を得るには、かなり水平に近い斜
め線まで改善させる必要があるため、補間方向として最
低７方向が必要である。この７方向の中で最も水平に近
い方向で補間をする場合には、かなり水平に近い斜め線
まで改善が可能となるが、誤って補間した場合には、補
間を行なう画素間は水平方向に６画素も離れていること
になり、大きなノイズや水平解像度の劣化を引き起こす
ことになるという問題がある。このため、相関性を判断
するため参照する画素数が多い場合は、水平方向に近づ
けば近づくほど、精度の高い相関検出が必要となる。

【００１３】本発明は上記問題点に鑑み、相関判断ミス
による画質劣化を防止し、さらに水平に近い方向の補間
性能を向上させた相関検出を備えた補間装置の提供を目
的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の相関補間検出方法は、補間すべき画素を
B(0)とし、その真上の画素をA(0)、真下の画素をC(0)、
前記A(0)を含む左右の７画素をA(-3),A(-2),A(-1),A
(0),A(1),A(2),A(3) 、前記C(0)を含む左右の７画素をC
(-3),C(-2),C(-1),C(0),C(1),C(2),C(3) とし、前記B
(0)を通る７方向の補間ライン上の画素の組であるA(-3)
とC( 3) 、A(-2) とC( 2) 、A(-1) とC( 1) 、A(0)とC
(0)、A( 1) とC(-1) 、A( 2) とC(-2) 、A( 3) とC(-3)
について、前記A(-1) とC( 1) 、A(0)とC(0)、A( 1)
とC(-1) からなる３方向の補間ラインを有する第１の領
域と前記A( 1) とC(-1) 、A( 2) とC(-2) 、A( 3) とC
(-3) からなる３方向の補間ラインを有する第２の領域
と前記A(-3) とC( 3) 、A(-2) とC( 2) 、A(-1) とC(
1) からなる３方向の補間ラインを有する第３の領域と
に分けて、前記B(0)を補間する方法であって、前記第１
の領域の各補間ラインについて、２つの画素レベルの差
と、所定の基準設定値とを比較し、相関性の有無を検出
するステップと、前記第１の領域において左下がり方向
（A(1)−C(-1) 方向）の相関性があるときは、前記第２
の領域の３方向の補間ラインについて、同様に相関性の
有無を検出し、相関性の検出された補間ラインに対して
は、その２つの画素レベルの相加平均を前記B(0)の値と
し、 相関性の検出に矛盾がある場合には、A(1)−C(-
1)方向の画素レベルの相加平均を前記B(0)の値とするス
テップと、前記第１の領域において右下がり方向（A(-
1) −C(1)方向）の相関性があるときは、前記第３の領
域の３方向の補間ラインについて、同様に相関性の有無
を検出し、相関性の検出された補間ラインに対しては、
その２つの画素レベルの相加平均を前記B(0)の値とし、
相関性の検出に矛盾がある場合には、A(-1) −C(1)方
向の画素レベルの相加平均を前記B(0)の値とするステッ
プと、前記第１の領域において上記以外のときは、A(0)
−C(0)方向の画素レベルの相加平均を前記B(0)の値とす
るステップとから補間すべき画素の値B(0)の値を決定し
補間することを特徴としている。

【００１５】また、本発明の相関検出補間装置は、補間
すべき画素をB(0)とし、その真上の画素をA(0)、真下の
画素をC(0)、前記A(0)を含む左右の７画素をA(-3),A(-
2),A(-1),A(0),A(1),A(2),A(3) 、前記C(0)を含む左右
の７画素をC(-3),C(-2),C(-1),C(0),C(1),C(2),C(3) と
し、前記B(0)を通る７方向の補間ライン上の画素の組で
あるA(-3) とC( 3) 、A(-2) とC( 2) 、A(-1) とC( 1)
、A(0)とC(0)、A( 1) とC(-1) 、A( 2) とC(-2) 、A
(3) とC(-3) について、前記A(-1) とC( 1) 、A(0)とC
(0)、A( 1) とC(-1) からなる３方向の補間ラインを有
する第１の領域と前記A( 1) とC(-1) 、A( 2) とC(-2)
、A( 3) とC(-3) からなる３方向の補間ラインを有す
る第２の領域と前記A(-3) とC( 3) 、A(-2) とC( 2) 、
A(-1) とC( 1) からなる３方向の補間ラインを有する第
３の領域とに分けて、前記B(0)の補間をする装置であっ
て、前記７方向の各補間ライン毎に、２つの画素レベル
の相加平均をとり、補間すべき画素B(0)の画素レベルを
求めておく演算手段と、前記７方向の各補間ライン上毎
に、２つの画素レベルの差をとり、相関値を検出する相
関値検出手段と、前記相関値検出手段が出力する相関値
につき、相関性の有無を判定するための基準設定値を出
力する設定手段と、前記第１の領域、第２の領域及び第
３の領域において、前記相関値検出手段から出力される
相関値と、前記基準設定値との大小を比較し、各方向毎
の相関性の有無を示す二値化信号を、各領域毎に出力す
る比較手段と、前記比較手段の出力により補間すべき方
向を決定する決定手段と、前記決定手段の出力に対応し
た前記演算手段の出力を選択通過させる選択手段とを備
え、前記決定手段は、前記第１の領域、第２の領域及び
第３の領域に対する各々の二値化信号をデコードし、前
記選択手段を制御する第１、第２及び第３のデコード回
路からなり、前記二値化信号がA(1)−C(-1) 方向（左下
がり）の補間ラインの相関性を有することを示すとき
は、前記第１のデコード回路の出力よりも前記第２のデ
コード回路の出力を優先し、前記二値化信号がA(-1) −
C(1)方向（右下がり）の補間ラインの相関性を有するこ
とを示すときは、前記第１のデコード回路の出力よりも
前記第３のデコード回路の出力を優先し、前記二値化信
号がそれ以外のときは、前記第１のデコード回路の出力
を優先して選択手段の制御信号を出力するようにしてい
る。

【００１６】また、前記設定手段は、強弱２段階の基準
設定値を出力し、前記比較手段は、前記第１の領域にお
いては前記弱い設定基準値を用い、前記第２の領域及び
第３の領域においては前記強い設定基準値を用いてもよ
い。

【００１７】

【作用】本発明は上記した構成によって、相関値検出手
段からの相関値に基づいて、比較手段は、前記第１の領
域、第２の領域及び第３の領域毎に、各補間ラインの相
関性の有無を判定する。決定手段は、前記第１の領域に
おいて、左下がり方向の相関性のみを有するときは、第
２の領域における相関性に基づいて補間方向を決定し、
前記第１の領域において、右下がり方向の相関性のみを
有するときは、第３の領域における相関性に基づいて補
間方向を決定し、前記第１の領域において、それ以外の
ときは、その領域の相関性に基づいて補間方向を決定す
る。この決定手段の出力に従って、選択手段は、演算手
段から入力される各補間ライン毎の演算値に中から、補
間すべき値を選択出力する。

【００１８】

【実施例】以下本発明の一実施例の相関検出補間装置に
ついて、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の
実施例における相関検出補間装置の一構成例を示すブロ
ック図である。図１において、１Ａ〜１Ｆは、１画素分
の遅延を行なう水平遅延手段であり、補間すべき画素の
上の走査線（Ａライン）の画素データが順次シフトされ
ていく。

【００１９】２Ａ〜２Ｆは、１画素分の遅延を行なう水
平遅延手段であり、補間すべき画素の下の走査線（Ｃラ
イン）の画素データが順次シフトされていく。３Ａ〜３
Ｆは、補間すべき画素の位置に合わせるため３画素分の
遅延を行なう水平遅延手段である。４Ａ〜４Ｇは、Ａラ
イン上の画素とＣライン上の画素の相加平均演算を行な
う演算手段である。

【００２０】５Ａ〜５Ｆは、Ａライン上の画素とＣライ
ン上の画素の減算を行ない各種方向の画素レベル差を算
出する画素レベル差を演算することにより相関値を検出
する減算手段である。６は、ＡラインをＣラインと同時
に出力されるようタイミングに合わせるため１走査線期
間の遅延を行なう垂直遅延手段である。

【００２１】７Ａ、７Ｃは、５Ａ〜５Ｃ、５Ｅ〜５Ｇか
らの入力の絶対値と、設定値k1とを比較し、設定値より
大きければ１、小さければ０の２値化する絶対値比較手
段である。７Ｂは、５Ｃ〜５Ｅからの入力の絶対値を設
定値、k0とを比較し、設定値より大きければ１、小さけ
れば０の２値化する絶対値比較手段である。

【００２２】８Ａは、所定の設定値k0、を出力する設定
手段であり、絶対値比較手段７Ｂに入力される。８Ｂ
は、所定の設定値k1、を出力する設定手段であり、絶対
値比較手段７Ａ及び７Ｃに入力される。９は、二値信号
群に基づいて最適な補間ラインを決定する決定手段であ
る。

【００２３】１０は、選択信号により複数の入力からひ
とつを選択通過させる選択手段である。図４は、図１の
決定手段９と選択手段１０の詳細回路図の一例である。
９１、９２、９３は３ｂｉｔ入力のデコーダであり、８
本の出力はそれぞれ、入力が図中のシンボルの右に記入
された３ｂｉｔの数字の組合せに該当したときにアクテ
ィブになる。

【００２４】９４Ａ、９４Ｂ、９４Ｃ、９４Ｄ、９４Ｅ
は、それぞれ６入力、４入力、３入力、３入力、４入力
のＯＲゲートである。９５Ａ〜９５Ｆは２入力のＡＮＤ
ゲートである。１００Ａ〜１００Ｇは、アナログスイッ
チであり、出力をワイヤード・オア接続している。

【００２５】ＡＮＤゲート９５Ａ、９５Ｂ、９５Ｃは、
デコーダ９１が(1,0,0) を選択した場合だけデコーダ９
３とＯＲゲート９４Ｄ、９４Ｅによる判断結果を選択手
段１０に与え、ＡＮＤゲート９５Ｄ、９５Ｅ、９５Ｆ
は、デコーダ９１が(0,0, 1 )を選択した場合だけデコ
ーダ９２とＯＲゲート９４Ｂ、９４Ｃによる判断結果を
選択手段１０に与える働きをする。デコーダが上記以外
を選択した場合は、デコーダ９１とＯＲゲート９４Ａに
よる判断結果を選択手段１０に与える。これら決定手段
９の出力は、選択手段１０の対応するアナログスイッチ
１００Ａ〜１００Ｇに与えられ、対応する補間ラインの
補間値が画像出力端子から出力される。

【００２６】以上のように構成された本実施例の相関検
出補間装置について、図を用いてその動作を説明する。
図１の画像入力端子から入力された画像情報は、水平遅
延手段２Ａ〜２ＦによりＣライン上７画素C(-3),C(-2),
C(-1),C(0),C(1),C(2),C(3) の情報列に変換される。同
様に、垂直遅延手段６と水平遅延手段１Ａ〜１Ｆにより
Ａライン上７画素A(-3),A(-2),A(-1),A(0),A(1),A(2),A
(3) の情報列に変換される。

【００２７】図２は、補間すべき画素B(0)（図中添字付
きのＢ）を中心にして、入力されるＡラインとＣライン
の画素情報（図中添字付きのＡ、Ｃ）と補間すべき画素
情報の置関係、７方向の補間ライン、及びその補間値
（図中添字付きのＨ）を示し、補間動作の概念図であ
る。Ａライン、Ｃライン上の画素情報は、図１の演算手
段４Ａ〜４Ｇに入力される。演算手段４Ａ〜４Ｇは、補
間すべき画素b(0)を通る補間ライン７方向について、そ
れぞれの補間ライン毎の補間値として相加平均を計算し
ておく。演算手段４Ａ、４Ｂ、４Ｃは、それぞれ図２に
おける右下がり１８度、２７度、４５度の補間方向にお
ける補間値H(-3) 、H(-2) 、H(-1) を算出する。演算手
段４Ｄは垂直方向のの補間値H(0)を算出する。また演算
手段４Ｅ、４Ｆ、４Ｇは、それぞれ図２における左下が
り４５度、２７度、１８度の補間方向における補間値H
(-3) 、H(-2) 、H(-1) を算出する。これらの補間値
は、決定手段１０に入力され、後述する決定手段９の処
理により、これらの７種類の補間値のどれを用いるべき
かが決定され、選択手段１０より選択通過され、映像出
力端子から出力される。

【００２８】Ａライン、Ｃライン上の画素情報は、図１
の減算手段５Ａ〜５Ｇにも入力される。減算手段５Ａ〜
５Ｇは、Ａライン上の画素とＣライン上の画素の減算
を、相関ライン７方向毎に行ない画素レベル差を算出す
る。減算手段５Ａ、５Ｂ、５Ｃは、それぞれ図２におけ
る右下がり１８度、２７度、４５度の補間方向における
画素レベル差を算出する。減算手段５Ｄは垂直方向の画
素レベル差を算出する。また減算手段５Ｅ、５Ｆ、５Ｇ
は、それぞれ図２における左下がり４５度、２７度、１
８度の補間方向における画素レベル差を算出する。算出
された７つの画素レベル差は、５Ａ〜５Ｃ、５Ｃ〜５
Ｅ、５Ｅ〜５Ｇの３組に分けられ、それぞれ絶対値比較
手段７Ａ〜７Ｃに入力される。

【００２９】減算手段５Ｃ、５Ｄ、５Ｅの出力は、絶対
値比較手段７Ｂにより絶対値演算で正の値に変換される
とともに、設定手段８Ａが出力する所定の設定値k0と比
較され、設定値k0より小さい場合は１、大きい場合は０
という相関性の有無をを表わすそれぞれ１ビットの二値
化信号（D(-1),D(0),D(1) ）に変換される。この二値化
信号（D(-1),D(0),D(1) ）は、図２の中心の６画素から
なる第１の領域における３方向の相関ラインについての
相関性の有無を意味する。

【００３０】減算手段５Ａ、５Ｂ、５Ｃの出力は、絶対
値比較手段７Ａにより絶対値演算で正の値に変換される
とともに、設定手段８Ｂが出力する所定の設定値k1（k1
＜k0）と比較され、同様に二値化信号（E(-3),E(-2),E
(-1) ）に変換される。この二値化信号（E(-3),E(-2),E
(-1) ）は、図２のA(-3),A(-2),A(-1),C(1),C(2),C(3)
の６画素からなる第２の領域における３方向の相関ライ
ンについての相関性の有無を意味する。

【００３１】減算手段５Ｅ、５Ｆ、５Ｇの出力は、絶対
値比較手段７Ｃにより絶対値演算で正の値に変換される
とともに、設定手段８Ｂが出力する所定の設定値k1と比
較され二値化信号(E(1),E(2),E(3))に変換される。二値
化信号（E(1),E(2),E(3 ))は、図２のA(1),A(2),A(3),C
(-3),C(-2),C(-1)の６画素からなる第２の領域における
３方向の相関ラインについての相関性の有無を意味す
る。

【００３２】決定手段９は、これらの二値化信号の組(D
(-1),D(0),D(1)) (E(1),E(2),E(3))（E(-3),E(-2),E(-
1))に基づいて、補間値H(-3) 〜 H(3) のどれが補間値
として最適かを決定する。図３は、決定手段９の特性を
示すチャート図であり、設定値k0を用いて得られた第１
の領域における二値化信号( D(-1),D(0),D(1) ）と、設
定値k1を用いて得られた第２の領域における二値化信号
（E(1),E(2),E(3)）及び第３の領域における二値化信号
（E(-3),E(-2),E(-1) ）による補間方向の場合分けを示
す。図中の＜数字＞は、補間方向を表している。

【００３３】第１の領域における二値化出力(D(-1),D
(0),D(1)）に対する補間方向の決定について説明する。
（0,0,0 ）は、垂直、右下がり４５度、左下がり４５度
の３種類の補間方向の何れに対しても画素レベル差が所
定の設定値k0を越え有意な相関性がないことを意味して
おり、補間方向として垂直方向のH(0)を選択し、（1,1,
1 ）は３方向全てに相関があることになり結果的に有意
な方向性が見いだせないため同じくH(0)を選択し、（1,
0,1 ）は、右下がり４５度方向に相関性があり、かつ左
下がり４５度方向に相関性があることになり、相関検出
に矛盾があるため誤検出と見なし、無相関と同様にH(0)
を選択する。また、（0,1,0 ）は垂直の相関があるため
H(0)を選択する。

【００３４】（0,0,1 ）は、左下がり方向の画素レベル
差が所定の設定値k0を越えるため、この領域内ではH(1)
方向の相関が高いと見なせるが、補間すべき方向として
はさらに左下がり方向に浅い角度の可能性があるため、
後述する第２の領域における（E(1),E(2),E(3)）を考慮
して決定する。（1,0,0 ）に関しても同様に、この領域
内ではH(-1) 方向の相関が高いが、補間すべき方向とし
てはさらに右下がり方向に浅い角度の可能性があるた
め、後述の（E(-3),E(-2),E(-1) ）を考慮して決定す
る。

【００３５】また、（0,1,1 ）と（1,1,0 ）は、相関性
に矛盾はないが補間方向としては４５度と垂直の間を示
しているため、補間性能を上げる場合は（0,0,1 ）およ
び（1,0,0 ）と同じ扱いをしても良いが、本実施例では
補間ミスを減らす意味から（0,1,0 ）と同等に扱いH(0)
を選択している。次に、第２の領域における（E(1),E
(2),E(3)）の状態に対する補間方向の判断について説明
する。

【００３６】第２の領域において相関性を判断する設定
値k1は、k1＜k0であるため、（D(-1),D(0),D(1) ）＝
（0,0,1 ）であってもE(1)が１になるとは限らない。し
たがって、この場合も図３に示す８通りの組合せが存在
する。（E(1),E(2),E(3)）＝（0,0,0 ）は、設定値k1で
は３種類の補間方向の何れに対しても有意な相関性がな
いため補間方向として前回の判断結果であるH(1)を選択
し、（1,0,1 ）は、相関検出に矛盾があるため、無相関
と同様にH(1)を選択する。

【００３７】ところが、（1,1,1 ）は、３方向全てに相
関があることになり結果的に有意な方向性が見いだせな
いが、前回の判断と併せてH(2)を選択する。また、有意
な相関性が見られる（0,0,1 ）、（0,1,0 ）、（1,0,0
）に対しては今回の判断結果を優先しH(3)、H(2)、H
(1)を選択する。（0,1,1 ）および（1,1,0 ）は、相関
に矛盾はないが相関方向が７方向の補間ラインの間を意
味しているため、（0,0,1 ）および（0,1,0 ）と同じ扱
いをすることもできるが、本実施例では補間ミスを減ら
す意味からより垂直に近い（0,1,0 ）および(1,0,0) と
同等の扱いをし、H(2)およびH(1)を選択している。

【００３８】第３の領域における（E(-3),E(-2),E(-1)
）の状態に対する補間方向の判断について説明する。
相関性を判断する設定値k1はk1＜k0であるため、（D(-
1),D(0),D(1)）＝（1,0,0 ）であってもE(-1) が１にな
るとは限らず、この場合も同様に図３に示す８通りの組
合せが存在する。

【００３９】（E(-3),E(-2),E(-1) ）＝（0,0,0 ）は、
設定値k1では３種類の補間方向の何れに対しても有意な
相関性がないため補間方向として前回の判断結果である
H(-1) を選択し、（1,0,1 ）では、相関検出に矛盾があ
るため、無相関と同様にH(-1) を選択する。ところが、
（1,1,1 ）は、３方向全てに相関があることになり結果
的に有意な方向性が見いだせないが、前回の判断と併せ
てH(-2) を選択する。

【００４０】また、有意な相関性が見られる（0,0,1
）、（0,1,0 ）、（1,0,0 ）に対しては今回の判断結
果を優先しH(-1) 、H(-2) 、H(-3) を選択する。（0,1,
1 ）および（1,1,0 ）は、相関に矛盾はないが相関方向
が補間ラインの間を意味しているため、（0,1,0 ）およ
び（1,0,0）と同じ扱いをすることもできるが、本実施
例では補間ミスを減らす意味からより垂直に近い（0,0,
1 ）および(0,1,0) と同等の扱いをし、H(-1) およびH
(-2) を選択している。

【００４１】次に上記特性を具現化した図４の回路の動
作を説明する。比較手段７Ｂからの二値データ（D(-1),
D(0),D(1) ）は、デコーダ９１によりデコードされ、比
較手段７Ａ、７Ｃからの二値データ（E(1),E(2),E
(3)）、（E(-3),E(-2),E(-1) ）は、デコーダ９２、９
３によりデコードされる。ＡＮＤゲート９５Ａ、９５
Ｂ、９５Ｃは、デコーダ９１が(1,0,0) を選択した場合
だけデコーダ９３とＯＲゲート９４Ｄ、９４Ｅによる判
断結果を選択手段１０に与え、ＡＮＤゲート９５Ｄ、９
５Ｅ、９５Ｆは、デコーダ９１が(0,0, １)を選択した
場合だけデコーダ９２とＯＲゲート９４Ｂ、９４Ｃによ
る判断結果を選択手段１０に与える働きをする。デコー
ダが上記以外を選択した場合は、デコーダ９１とＯＲゲ
ート９４Ａによる判断結果を選択手段１０に与える。こ
れら決定手段９の出力が選択手段１０のアナログスイッ
チ１００Ａ〜１００Ｇに与えられると、対応する補間ラ
インの補間値が画像出力端子から出力される。

【００４２】例えば、（D(-1),D(0),D(1) ）が（1,0,0
）のときはデコーダ９１の出力（1,0,0 ）がアクティ
ブになりＡＮＤゲート９５Ａ、９５Ｂ、９５Ｃをアクテ
ィブにし、このとき（E(-3),E(-2),E(-1) ）が（1、1、0)
のときはＯＲゲート９４ＤがアクティブになるためＡＮ
Ｄゲート９５Ｂを通過してバッファゲート１００Ｂをア
クティブにし、補間値H(-2) が画像出力端子に出力され
る。

【００４３】以上述べてきた本実施例の動作をまとめる
と、まず、第１の領域の６画素の情報を用いて、補間す
べき画素を含む３方向の補間ラインの画素のレベル差を
検出し、緩い設定値k0と比較して二値化し、これら３方
向の補間ラインに対する二値化出力の組合せを用いて３
種類の補間方向の中から最適の補間ラインを決定する。
次に、第１の領域において左下がり方向の補間方向が選
ばれた場合は、第２の領域の６画素に対して厳しい設定
値k1を用いた３種類の補間方向の中から最適の補間ライ
ンを決定し、第１の領域において右下がり方向の補間方
向が選ばれた場合は、同様に第３の領域の６画素に対し
て同様に３種類の補間方向の中から最適の補間ラインを
決定する。７方向の補間ラインから決定されたひとつの
補間ラインに対して、その方向に線形補間を行なうもの
である。

【００４４】なお、本実施例において、上下の走査線上
の画素を７画素づつとし７つの補間方向について説明し
たが、例えば５画素づつとし５方向の補間とするには、
第２、第３の領域に補間ラインをそれぞれ２方向にして
２段階目の判断とすることで容易に可能である。本実施
例ではモノクロ情報として説明したが、カラー情報につ
いては輝度信号又はＧ信号（ＲＧＢ信号の場合）を用い
て相関性を検出し、他の信号に対して同じ方向に補間す
る手法が適切である。

【００４５】また、本実施例はハードウェア構成で説明
したが、実質的に同一のソフトウェアルーチンを用いて
も実現できる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、補間方向を決定する相関性を各補間ライン毎に独立
に判断でき、それらの組合せの全ての場合に応じて最適
な補間方向を決定することができるため、従来例の方式
である各方向の画素レベル差を相互比較する方式に比べ
て次の点で優れた効果がある。

【００４７】どの補間方向にも画素レベル差が大きい場
合は、相関性が無いと明確に判断できるので、それに起
因する相関性の検出エラーを防止できるという効果があ
り、相関検出誤りによるノイズがなくなり画質劣化が防
止できる。また、どの補間ラインの方向にも画素レベル
差が小さく、本来全ての方向に相関性がある場合でも、
全方向に相関性が有ると明確に判断できるので、それに
起因する相関性の検出エラーを防止できるという効果が
あり、同様に画質劣化が防止できる。

【００４８】さらに、補間すべき画素に近い６画素によ
る確実性の高い相関情報を用いてさらに４５度以下の浅
い角度に対する相関検出を行なうため、検出ミスの確率
が高い浅い角度に対する検出エラーが防止できる。これ
らの効果の総合すると、ノイズの発生が無い、画像中の
斜め線が滑らかである、解像度の高い補間ができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における相関検出補間装置のブ
ロック図である。

【図２】同実施例における補間すべき画素B(0)を中心に
して、入力されるＡラインとＣラインの画素情報と補間
すべき画素情報の位置関係、７方向の補間ライン、及び
その補間値（図中添字付きのＨ）を示し、補間動作の概
念図である。

【図３】同実施例における相関検出動作説明のためのチ
ャート図である。

【図４】同実施例における相関検出補間装置の決定手段
および選択手段の詳細回路図である。

【図５】従来例の相関検出を有した補間方法の説明図で
ある。

【図６】従来例の補間ノイズが発生する画像例の説明図
である。

【符号の説明】

１Ａ〜１Ｆ 水平遅延手段 ２Ａ〜２Ｆ 水平遅延手段 ３Ａ〜３Ｇ 水平遅延手段 ４Ａ〜４Ｇ 演算手段 ５Ａ〜５Ｇ 減算手段 ６ 垂直遅延手段 ７Ａ〜７Ｃ 絶対値比較手段 ８Ａ〜８Ｂ 設定手段 ９ 決定手段 １０ 選択手段 ９１〜９３ デコーダ ９４Ａ〜９４Ｅ ＯＲゲート ９５Ａ〜９５Ｆ ＡＮＤゲート １００Ａ〜１００Ｇ アナログスイッチ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】補間すべき画素をB(0)とし、その真上の画
   素をA(0)、真下の画素をC(0)、 前記A(0)を含む左右の７画素をA(-3),A(-2),A(-1),A
   (0),A(1),A(2),A(3) 、 前記C(0)を含む左右の７画素をC(-3),C(-2),C(-1),C
   (0),C(1),C(2),C(3) とし、 前記B(0)を通る７方向の補間ライン上の画素の組である
   A(-3) とC( 3) 、A(-2) とC( 2) 、A(-1) とC( 1) 、A
   (0)とC(0)、 A( 1) とC(-1) 、A( 2) とC(-2) 、A( 3) とC(-3) につ
   いて、 前記A(-1) とC( 1) 、A(0)とC(0)、A( 1) とC(-1) から
   なる３方向の補間ラインを有する第１の領域と前記A(
   1) とC(-1) 、A( 2) とC(-2) 、A( 3) とC(-3) からな
   る３方向の補間ラインを有する第２の領域と前記A(-3)
   とC( 3) 、A(-2) とC( 2) 、A(-1) とC( 1) からなる３
   方向の補間ラインを有する第３の領域とに分けて、前記
   B(0)を補間する方法であって、 前記第１の領域の各補間ラインについて、２つの画素レ
   ベルの差と、所定の基準設定値とを比較し、相関性の有
   無を検出するステップと、 前記第１の領域において左下がり方向（A(1)−C(-1) 方
   向）の相関性があるときは、前記第２の領域の３方向の
   補間ラインについて、同様に相関性の有無を検出し、相
   関性の検出された補間ラインに対しては、その２つの画
   素レベルの相加平均を前記B(0)の値とし、 相関性の検
   出に矛盾がある場合には、A(1)−C(-1)方向の画素レベ
   ルの相加平均を前記B(0)の値とするステップと、 前記第１の領域において右下がり方向（A(-1) −C(1)方
   向）の相関性があるときは、前記第３の領域の３方向の
   補間ラインについて、同様に相関性の有無を検出し、相
   関性の検出された補間ラインに対しては、その２つの画
   素レベルの相加平均を前記B(0)の値とし、 相関性の検
   出に矛盾がある場合には、A(-1) −C(1)方向の画素レベ
   ルの相加平均を前記B(0)の値とするステップと、 前記第１の領域において上記以外のときは、A(0)−C(0)
   方向の画素レベルの相加平均を前記B(0)の値とするステ
   ップとから補間すべき画素の値B(0)の値を決定し補間す
   ることを特徴とする相関検出補間方法。
2. 【請求項２】前記第１の領域の相関性の有無を検出する
   ステップにおいて用いられる設定基準値は、前記第２の
   領域及び第３の領域の相関性の有無を検出するステップ
   において用いられる設定基準値よりも、大きい値である
   ことを特徴とする請求項１記載の相関検出方法。
3. 【請求項３】補間すべき画素をB(0)とし、その真上の画
   素をA(0)、真下の画素をC(0)、 前記A(0)を含む左右の７画素をA(-3),A(-2),A(-1),A
   (0),A(1),A(2),A(3) 、 前記C(0)を含む左右の７画素をC(-3),C(-2),C(-1),C
   (0),C(1),C(2),C(3) とし、 前記B(0)を通る７方向の補間ライン上の画素の組である
   A(-3) とC( 3) 、A(-2) とC( 2) 、A(-1) とC( 1) 、A
   (0)とC(0)、 A( 1) とC(-1) 、A( 2) とC(-2) 、A( 3) とC(-3) につ
   いて、 前記A(-1) とC( 1) 、A(0)とC(0)、A( 1) とC(-1) から
   なる３方向の補間ラインを有する第１の領域と前記A(
   1) とC(-1) 、A( 2) とC(-2) 、A( 3) とC(-3) からな
   る３方向の補間ラインを有する第２の領域と前記A(-3)
   とC( 3) 、A(-2) とC( 2) 、A(-1) とC( 1) からなる３
   方向の補間ラインを有する第３の領域とに分けて、前記
   B(0)の補間をする装置であって、 前記７方向の各補間ライン毎に、２つの画素レベルの相
   加平均をとり、補間すべき画素B(0)の画素レベルを求め
   ておく演算手段と、 前記７方向の各補間ライン上毎に、２つの画素レベルの
   差をとり、相関値を検出する相関値検出手段と、 前記相関値検出手段が出力する相関値につき、相関性の
   有無を判定するための基準設定値を出力する設定手段
   と、 前記第１の領域、第２の領域及び第３の領域において、
   前記相関値検出手段から出力される相関値と、前記基準
   設定値との大小を比較し、各方向毎の相関性の有無を示
   す二値化信号を、各領域毎に出力する比較手段と、 前記比較手段の出力により補間すべき方向を決定する決
   定手段と、 前記決定手段の出力に対応した前記演算手段の出力を選
   択通過させる選択手段とを備え、 前記決定手段は、前記第１の領域、第２の領域及び第３
   の領域に対する各々の二値化信号をデコードし、前記選
   択手段を制御する第１、第２及び第３のデコード回路か
   らなり、 前記二値化信号がA(1)−C(-1) 方向（左下がり）の補間
   ラインの相関性を有することを示すときは、前記第１の
   デコード回路の出力よりも前記第２のデコード回路の出
   力を優先し、 前記二値化信号がA(-1) −C(1)方向（右下がり）の補間
   ラインの相関性を有することを示すときは、前記第１の
   デコード回路の出力よりも前記第３のデコード回路の出
   力を優先し、 前記二値化信号がそれ以外のときは、前記第１のデコー
   ド回路の出力を優先して選択手段の制御信号を出力する
   ことを特徴とする相関検出補間装置。
4. 【請求項４】前記設定手段は、強弱２段階の基準設定値
   を出力し、 前記比較手段は、 前記第１の領域においては、前記弱い設定基準値を用
   い、 前記第２の領域及び第３の領域においては、前記強い設
   定基準値を用いる構成となっていることを特徴とする請
   求項３記載の相関検出補間装置。