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【発明の名称】 画像処理装置
【発明者】 【氏名】染谷 郁男
【住所又は居所】東京都品川区北品川６丁目７番３５号 ソニー株式会社内

【氏名】菰田 昌博
【住所又は居所】東京都品川区北品川６丁目７番３５号 ソニー株式会社内

【氏名】武智 彩
【住所又は居所】東京都品川区北品川６丁目７番３５号 ソニー株式会社内
【要約】 【課題】エンハンス処理の周波数帯域を広げ、画質改善の効果を向上するとともに、簡単な回路構成で画像信号に対して２次元におけるエンハンス処理を実現できる画像処理装置を提供する。

【解決手段】エンハンサとして垂直ハイパスフィルタ、垂直ローパスフィルタ及び水平ハイパスフィルタ、水平ローパスフィルタ（１００，１６０，１１０，１２０，１７０）をそれぞれ設け、垂直、水平方向にそれぞれ高周波成分と低周波成分を抽出する。第一水平フィルタ（１１０）のカットオフ周波数をサンプリング周波数の１／８以下にし、ロールオフ率を略１．０にする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号に対して垂直方向に高周波成分を抽出する第１の垂直フィルタと、
上記第１の垂直フィルタの出力信号に対して上記画像信号の水平方向に高周波成分を抽
出する第１の水平フィルタと、
上記第１の垂直フィルタの出力信号に対して上記画像信号の水平方向に低周波成分を抽
出する第２の水平フィルタと、
上記第１の水平フィルタの出力を選択的に出力する第１の選択回路と、
上記第１の選択回路の出力と上記第２の水平フィルタの出力とを加算する第１の加算回路と、
を備え、
上記第１の水平フィルタのカットオフ周波数は、信号処理のサンプリング周波数の８分の１以下の周波数であり、ロールオフ率が略１．０に設定されている
画像処理装置。
【請求項２】
上記第１の垂直フィルタのカットオフ周波数は、信号処理のサンプリング周波数の４分の１以下の周波数に設定されている
請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
上記第１の垂直フィルタは、水平方向における上記画像信号の１ライン分のサンプリング値を蓄積する、直列接続されている複数の記憶手段と、
上記複数の記憶手段に蓄積された少なくとも１ライン前の画像信号と現在のラインの画像信号とを所定の重み係数値で加算する垂直フィルタ加算部とを有する
請求項１記載の画像処理装置。
【請求項４】
上記第１及び第２の水平フィルタは、水平方向における上記画像信号の複数のサンプリング値に所定の重み係数値を乗算して加算する水平フィルタ加算部を含む
請求項３記載の画像処理装置。
【請求項５】
上記水平フィルタ加算部のタップ数は、上記垂直フィルタ加算部のタップ数より多く設けられている
請求項４記載の画像処理装置。
【請求項６】
上記水平フィルタ加算部において、上記画像信号を水平方向に順次複数サンプリングした中央に位置するタップの入力値に対する重み係数値以外の重み係数値が負に設定されている
請求項４記載の画像処理装置。
【請求項７】
上記画像信号に対して垂直方向に低周波数成分を抽出する第２の垂直フィルタと、
上記第２の垂直フィルタの出力信号に対して、上記画像信号の水平方向に高周波成分を抽出する第３の水平フィルタと、
上記第１の水平フィルタの出力を選択的に出力する第２の選択回路と、
上記第２の選択回路の出力と上記第３の水平フィルタの出力とを加算する第２の加算回路とをさらに有し、
上記第３の水平フィルタのカットオフ周波数は、信号処理のサンプリング周波数の８分の１以下の周波数であり、ロールオフ率が略１．０に設定されている
請求項１記載の画像処理装置。
【請求項８】
上記画像信号を所定の遅延時間だけ遅らせて出力する遅延回路と、
上記第１および第２の加算回路の出力と上記遅延回路の出力とを加算する加算手段とを有する
請求項７記載の画像処理装置。
【請求項９】
上記遅延回路の出力と所定の基準信号とを比較する比較回路と、
上記比較回路の比較結果に応じて、上記第１の水平フィルタの出力を選択する選択手段とを有し、
上記加算手段には、上記遅延回路の出力にさらに上記選択手段の出力信号が加算される
請求項８記載の画像処理装置。
【請求項１０】
上記第１の水平フィルタから上記選択手段への出力信号を所定の上限値でクリップする非線形処理手段を有する
請求項９記載の画像処理装置。
【請求項１１】
第１の加算回路からの出力信号を所定の上限値でクリップする第１の非線形処理手段と、
第２の加算回路からの出力信号を所定の上限値でクリップする第２の非線形処理手段を有する
請求項７記載の画像処理装置。
【請求項１２】
上記画像信号の違いに応じて、上記第１の加算回路による上記第２の水平フィルタの出力信号への上記第１の水平フィルタの出力信号の加算、または、上記第２の加算回路による上記第３の水平フィルタの出力信号への上記第１の水平フィルタの出力信号の加算を選択的に行う、
請求項７記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像信号の所望の周波数成分、特に高周波成分を強調するエンハンサを用いて画質の改善をはかる画像処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像に鮮鋭感を出すために、画像信号の高周波成分（高域成分）を強調する、いわゆるエンハンス処理が有効な手段である。このように信号の高域成分を強調する回路は一般的にエンハンサと呼ばれている。
ディスプレイなどの画像表示装置において、表示前の画像信号に対してエンハンス処理を施すことによって、画像のシャープさが改善され、キラキラ感のある画質を実現できる。
【０００３】
通常エンハンサは高域通過フィルタ（ハイパスフィルタ）によって実現される。ハイパスフィルタによって画像信号の高域成分を抽出し、抽出した高域成分をもとの画像信号に加えることによって、高域成分が強調された画像信号が得られる。
【０００４】
図１３は一般的に利用されているエンハンサの一構成例を示している。図示のように、このエンハンサは、ハイパスフィルタ１０、非線形処理回路２０、加算回路３０及びリミッタ４０によって構成されている。ハイパスフィルタ１０は、遅延回路１１、１２及び加算回路１３によって構成されている。
【０００５】
ハイパスフィルタ１０において、遅延回路１１と１２は、入力信号Ｓinに対してそれぞれ１または２サンプリング周期（ＴS または２ＴS ）の時間で遅らせて出力する。加算回路１３は、３つの信号入力端子（タップ）Ｔ１、Ｔ２及びＴ３を有し、これらのタップからの入力信号に対して、予め与えられた係数値で重み付けて加算する。加算回路１３の係数値を制御することによって、フィルタの種類及びフィルタの特性を制御できる。
【０００６】
ここで、入力信号Ｓinを時間関数ｓ（ｔ）として表記すると、タップＴ１，Ｔ２とＴ３の入力信号はそれぞれｓ（ｔ）、ｓ（ｔ−ΔＴ）及びｓ（ｔ−２ΔＴ）となる。なお、ここで、ΔＴ＝ＴS またはΔＴ＝２ＴS である。加算回路の係数値をｗ1 ，ｗ2 及びｗ3 とすると、加算回路の出力信号ｓO （ｔ）は、次式によって与えられる。
【０００７】
［数１］
ｓO （ｔ）＝ｗ1 ・ｓ（ｔ）＋ｗ2 ・ｓ（ｔ−ΔＴ）
＋ｗ3 ・ｓ（ｔ−２ΔＴ） …（１）
【０００８】
非線形処理回路２０は、加算回路の出力信号ｓO （ｔ）に対して非線形処理を施して、処理結果を加算回路３０に出力する。
加算回路３０は、遅延回路１１の出力信号Ｓ2 と非線形処理回路の出力信号とを加算し、加算結果をリミッタ４０に出力する。
リミッタ４０は、入力信号の振幅レベルを所定のしきい値以下に制限して出力する。
【０００９】
加算回路１３の係数値ｗ1 ，ｗ2 及びｗ3 を適宜設定することによって、入力信号ｓ（ｔ）に対してハイパスフィルタ処理を実現できる。このため、図１３に示す回路は、エンハンサとして機能する。
【００１０】
ハイパスフィルタの特性を実現するための係数値の一例は、例えば、−１／４，１／２，−１／４である。即ち、加算回路１３において、各タップに与えられた係数値は、図１４に示すとおりである。この係数によって得られるハイパスフィルタの特性は、図１５に示されている。
また、遅延回路１１と１２の遅延時間が２ＴS の場合、１サンプリング分の場合の係数値−１／４，０，１／２，０，−１／４に相当する。この係数によって得られるハイパスフィルタの特性は、図１６に示されている。
なお、図１５及び図１６において、横軸は周波数を、縦軸はフィルタの利得を示している。横軸において、サンプリング周波数ｆS を単位に周波数を表示している。図示のように、最大周波数は０．５ｆS であり、即ち、サンプリング定理によって規定された最大周波数である。
【００１１】
図１５及び図１６に示す周波数特性を持つハイパスフィルタを用いることで、入力信号Ｓinに対して、高域成分を強調するエンハンサを実現できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、上述した従来のエンハンサにおいて、入力信号の有効帯域に対して強調される帯域は一部分であった。
図１７は、例えば、高い解像度を有するＨＤ（High definition ）信号の周波数スペクトラムを示すグラフである。ＨＤ信号のサンプリング周波数ｆS が７４．２５ＭＨｚであるため、図１７に示すように、３７．１２５ＭＨｚの周波数成分まで表現できる。しかし、ＨＤ信号自体には、３０ＭＨｚ以上の周波数成分はほとんどなく、上記のフィルタ係数値−１／４，１／２，−１／４を用いたエンハンサの場合、エンハンス効果が限られている。
【００１３】
一方、フィルタ係数値−１／４，０，１／２，０，−１／４を用いる場合は、中間の周波数帯域において信号成分が強調されるが、高域成分、例えば３０ＭＨｚ付近の周波数成分に対するエンハンス効果はほとんどない。
さらに、上述した係数値を用いた場合、ハイパスフィルタを通したあとの信号に、信号のエッジ部分に縁取りが発生してしまうという不利益がある。
【００１４】
図１８及び図１９は、入力信号、フィルタの係数値及びエンハンサの出力信号のサンプリング値を示している。図１８は、係数値として−１／４，１／２，−１／４を用いた場合を示し、図１９は、係数値として−１／４，０，１／２，０，−１／４を用いた場合を示している。
図示のように、係数値として−１／４，０，１／２，０，−１／４を用いた場合出力信号に縁取りが発生してしまう。
【００１５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンハンス処理の周波数帯域を広げ、画質改善の効果を向上するとともに、簡単な回路構成で画像信号に対して２次元におけるエンハンス処理を実現できる画像処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点の画像処理装置は、画像信号に対して垂直方向に高周波成分を抽出する第１の垂直フィルタと、上記第１の垂直フィルタの出力信号に対して上記画像信号の水平方向に高周波成分を抽出する第１の水平フィルタと、上記第１の垂直フィルタの出力信号に対して上記画像信号の水平方向に低周波成分を抽出する第２の水平フィルタと、上記第１の水平フィルタの出力を選択的に出力する第１の選択回路と、上記第１の選択回路の出力と上記第２の水平フィルタの出力とを加算する第１の加算回路と、を備え、上記第１の水平フィルタのカットオフ周波数は、信号処理のサンプリング周波数の８分の１以下の周波数であり、ロールオフ率が略１．０に設定されている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の画像処理装置によれば、水平方向における通過帯域を広くとれ、エンハンス効果を向上でき、かつコントラストを改善できる。
また、本発明によれば、１次元のフィルタによって２次元のフィルタリング処理を簡単に実現でき、簡単な回路構成によってより高度なエンハンス効果を実現できる。
さらに、本発明によれば、あるレベル以上の信号に対してのみ垂直・水平両方に高域成分を強調することによって、違和感がなく画質のキラキラ感を回復できる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明に係るエンハンサを用いた画像処理装置の一実施形態を示す回路図である。
図示のように、本実施形態の画像処理装置は、垂直ハイパスフィルタ１００、水平ハイパスフィルタ１１０、水平ローパスフィルタ１２０、スイッチ１３０、加算回路１４０、非線形回路１５０、垂直ローパスフィルタ１６０、水平ハイパスフィルタ１７０、スイッチ１８０、加算回路１９０、非線形回路２００，２１０、スイッチ２２０、遅延合わせ回路２３０、比較回路（コンパレータ）２４０、加算回路２５０及びリミッタ２６０によって構成されている。
【００１９】
以下、本実施形態の画像処理装置の各構成部分について説明する。
垂直ハイパスフィルタ１００及び垂直ローパスフィルタ１６０は、それぞれ入力画像信号Ｓinに対して、垂直方向における高周波数成分（垂直高域）ＳHHと低周波成分（垂直低域）ＳHLを出力する。
なお、ここで、画像信号Ｓinは水平方向のサンプリングデータとして一ラインずつ入力されるとすると、垂直フィルタリング処理のために、水平方向のサンプリングデータを垂直方向のサンプリングデータに変換する下記の変換回路が必要である。
【００２０】
図２は、入力される水平方向のサンプリングデータから垂直方向のサンプリングデータを出力する水平−垂直変換回路を含む垂直フィルタの一例を示している。
図示のように、垂直フィルタは、水平−垂直変換回路と加算回路によって構成されている。そのうち、水平−垂直変換回路は、ラインメモリ１０１と１０２によって構成されている。これらのラインメモリ１０１と１０２は、例えば、シフトレジスタ、ＦＩＦＯ（First in first out）などによって構成され、画像信号の１ライン分のデータを記憶するデータ記憶容量を持つ。また、ラインメモリ１０１と１０２は、外部から供給されるサンプリングクロックＣＫS に応じて、クロック信号ＣＫS の周期毎に入力データを出力側にシフトする。
【００２１】
図２に示すように、入力データをＤ１とし、ラインメモリ１０１の出力データをＤ２、ラインメモリ１０２の出力データをＤ３とすれば、Ｄ１，Ｄ２とＤ３は、垂直方向に隣り合う３つのサンプリングデータとして出力される。
サンプリングデータＤ１，Ｄ２とＤ３は、図示のように、加算回路１０３に供給される。なお、加算回路１０３は、３つの入力タップＴ１，Ｔ２とＴ３を持ち、それぞれの入力タップにサンプリングデータＤ１，Ｄ２とＤ３が入力される。加算回路１０３は、予め設定された係数値で３つの入力データに対して重み付き加算処理を行うことによって、フィルタリング処理を行う。また、係数値を適宜設定することによって、ハイパスフィルタ及びローパスフィルタなど異なる通過帯域特性を持つフィルタを実現できる。
【００２２】
ここで、一例として、加算回路１０３は図１４に示す係数値を用いて、垂直方向においてハイパスフィルタリング処理を行うとする。この場合フィルタの周波数特性は図１５に示すとおりである。図示のように、ハイパスフィルタのカットオフ周波数ｆC は約ｆS ／４である。
加算回路１０３の係数値を変えることによって、垂直フィルタの周波数特性を変更でき、垂直ハイパスフィルタ及び垂直ローパスフィルタを実現できる。
【００２３】
なお、上述した垂直フィルタは、２つのラインメモリ及び３つのタップを持つ加算回路によって実現される。本発明の画像処理装置では垂直フィルタの構成はこれに限られない。例えば、よりタップ数の多い加算回路で重み付け加算処理を行うことによって、カットオフ周波数ｆC がもっと低い垂直ハイパスフィルタを実現できる。しかし、この場合、ラインメモリの数を増やす必要があり、回路規模が大きくなる。このため、本実施形態の画像処理装置において、垂直フィルタの加算回路のタップ数は、水平フィルタの加算回路のタップ数よりも小さく設定される。
【００２４】
次に、本実施形態の画像処理装置の水平フィルタについて説明する。図１に示すように、水平フィルタは、水平ハイパスフィルタ１１０、水平ローパスフィルタ１２０及び水平ハイパスフィルタ１７０を含む。
図１に示すように、垂直ハイパスフィルタ１００の出力信号ＳHHは水平ハイパスフィルタ１１０及び水平ローパスフィルタ１２０にそれぞれ供給され、垂直ローパスフィルタ１６０の出力信号ＳHLは水平ハイパスフィルタ１７０に供給される。
水平ハイパスフィルタ１１０，１７０は、入力信号の高域成分を抽出し、水平ローパスフィルタ１２０は、入力信号の低域成分を抽出する。
【００２５】
以下、図３を参照しつつ、水平ハイパスフィルタの一構成例について説明する。
図３に示すように、水平ハイパスフィルタは、カスケード接続された複数の遅延回路１１２−１，１１２−２，…，１１２−１０及び加算回路１１３によって構成されている。各遅延回路は、入力信号を１サンプリング周期で遅延して出力する。加算回路１１３は、図示のように、例えば１１の入力タップＴ１，Ｔ２，…，Ｔ１１を有し、各入力タップから入力されるデータに対して所定の係数値を用いて重み付け加算処理を行う。係数値を適宜設定することによって、所望の通過帯域特性を持つフィルタを実現できる。
【００２６】
図４は、係数値の一例を示している。この係数値を用いることによって、図５に示すハイパス（高域通過）特性を実現できる。
図５に示すように、本例のハイパスフィルタは、カットオフ周波数ｆC が低く（約ｆS ／８）、広い通過帯域を持っている。
このように、本実施形態の画像処理装置において、水平ハイパスフィルタのカットオフ周波数ｆC を低くするので、強調する帯域、即ち利得が１．０付近となる帯域が広げられ、高い周波数成分から低い周波数成分まで強調され、エンハンス処理の効果を向上することできる。また、これによって、信号が低周波帯域から強調されるので、画像のコントラストの改善効果も得られる。
【００２７】
また、本実施形態において、水平ハイパスフィルタを設計する際、ロールオフ率を大きくし、１．０付近にすることによってセンタのタップ以外の係数が正にならず、リンギングの発生を防止できる。これは、ロールオフ率を小さくすればするほど、センタのタップ以外の係数に負と正が混在し、値も大きくなるので、リンギングが目立つようになるからである。
【００２８】
さらに、図４に示す係数値を変更することにより、異なる周波数特性を持つ水平ハイパスフィルタを実現できる。
図６は、係数値を変えることによって水平ハイパスフィルタの周波数特性の変化を示している。図示のように、係数値を変えることで、水平ハイパスフィルタにおける遮断帯域から通過帯域への過渡領域の勾配が変化するので、異なるエンハンス効果を実現できる。
本実施形態の画像処理装置において、例えば、画像表示装置の特性に応じて予め数種類の係数値を用意し、表示装置に応じて係数値を切り替えることでそれぞれ所望のエンハンス効果を実現できる。
【００２９】
図１に示す本実施形態の画像処理装置において、水平ハイパスフィルタ１７０は、例えば上述した水平ハイパスフィルタ１１０と同じ周波数特性を持ってもよい。一方、水平ローパスフィルタ１２０は、水平ハイパスフィルタ１１０と逆に、低周波数成分を通過させ、高周波数成分を遮断する特性を持つ。
【００３０】
図７は、本実施形態の画像処理装置において、水平ハイパスフィルタ１１０、水平ローパスフィルタ１２０及び水平ハイパスフィルタ１７０の出力信号の周波数成分を概念的に示している。図７において、横軸は水平方向の周波数成分（以下、水平周波数と表記する）を示し、縦軸は垂直方向の周波数成分（以下、垂直周波数と表記する）を示している。また、領域Ａは、垂直方向において低域、水平方向において高域成分を示し、領域Ｂは、水平方向において低域、垂直方向において高域成分を示し、さらに領域Ｃは、水平・垂直両方において高域成分を示している。
【００３１】
図１の画像処理装置において、水平ハイパスフィルタ１１０の出力信号は、垂直ハイパスフィルタ１００の出力ＳHHに対してさらに水平方向にハイパスフィルタで処理した信号であり、即ち、図７における領域Ｃの周波数成分を持つ。水平ローパスフィルタ１２０の出力信号は、垂直ハイパスフィルタ１００の出力ＳHHに対してさらに水平方向にローパスフィルタで処理した信号であり、即ち、図７における領域Ｂの周波数成分を持つ。一方、水平ハイパスフィルタ１７０の出力信号は、垂直ローパスフィルタ１６０の出力信号ＳHLに対してさらに水平方向にハイパスフィルタで処理した信号であり、即ち、図７における領域Ａの周波数成分を持つ。
【００３２】
本実施形態の画像処理装置は、入力画像信号Ｓinに対して垂直と水平フィルタを用いて、それぞれ水平と垂直方向においてエンハンス処理を行うことによって、画像信号に対して２次元のエンハンス処理を実現できる。そして、エンハンス処理された周波数成分を選択的に取り込むことによって、所定の周波数帯域の信号のみをエンハンスすることができ、所望のエンハンス効果を実現できる。
例えば、本実施形態の画像処理装置において、上述した３つの領域Ａ、Ｂ及びＣの周波数成分に対して、所定のモードで組み合わせることによって、画像信号に対して１次元のフィルタによって２次元でのフィルタリング処理を実現でき、所望の周波数帯域を強調するエンハンス効果を実現できる。
【００３３】
以下、本実施形態の画像処理装置の動作について説明する。図１に示すように、画像処理装置に周波数成分を選択するためのスイッチ１３０，１８０及び２２０、さらに、これらのスイッチによって選択された周波数成分を加算するための加算回路１４０，１９０及び２５０が設けられている。
【００３４】
スイッチ１３０は、制御信号Ｓc1に応じて水平ハイパスフィルタ１１０の出力信号（図７に示す周波数成分Ｃを持つ）を選択し、加算回路１４０に入力する。例えば、制御信号Ｓc1が「１」のとき、スイッチ１３０は、水平ハイパスフィルタ１１０の出力信号を加算回路１４０に出力し、逆に制御信号Ｓc1が「０」のとき、スイッチ１３０は水平ハイパスフィルタ１１０の出力信号を選択しない。
同様に、スイッチ１８０は、制御信号Ｓc2に応じて信号水平ハイパスフィルタ１１０の出力信号を選択し、加算回路１９０に入力する。例えば、制御信号Ｓc2が「１」のとき、スイッチ１８０は、水平ハイパスフィルタ１１０の出力信号を加算回路１９０に出力し、逆に制御信号Ｓc2が「０」のとき、スイッチ１８０は水平ハイパスフィルタ１１０の出力信号を選択しない。
【００３５】
加算回路１４０は、水平ローパスフィルタ１２０の出力信号（図７に示す領域Ｂの周波数成分を持つ）とスイッチ１３０によって選択された信号とを加算し、加算結果を非線形回路１５０に出力する。このため、制御信号Ｓc1が「１」のとき、加算回路１４０から周波数成分（Ｂ＋Ｃ）を持つ信号を出力する。逆に、制御信号Ｓc1が「０」のとき、加算回路１４０から領域Ｂの周波数成分のみを持つ信号を出力する。
同様に、加算回路１９０は、水平ハイパスフィルタ１７０の出力信号（図７に示す領域Ａの周波数成分を持つ）とスイッチ１８０によって選択された信号とを加算し、加算結果を非線形回路２００に出力する。このため、制御信号Ｓc2が「１」のとき、加算回路１９０から領域（Ａ＋Ｃ）の周波数成分を持つ信号を出力する。逆に、制御信号Ｓc2が「０」のとき、加算回路１９０から領域Ａの周波数成分のみを持つ信号を出力する。
【００３６】
非線形回路１５０は、加算回路１４０の出力信号に対して非線形処理を施し、処理結果を加算回路２５０に出力する。非線形回路２００は、加算回路１９０の出力信号に対して非線形処理を施し、処理結果を加算回路２５０に出力する。なお、非線形回路１５０と２００における非線形処理は、例えば、入力信号に対してコアリング量、クリッピング量、エンハンス量及びリミット量などをそれぞれ調整する処理が含まれる。
【００３７】
さらに、図１に示すように、水平ハイパスフィルタ１１０の出力信号が非線形回路２１０に入力され、ここで非線形処理が施された出力信号がスイッチ２２０によって選択されて、加算回路２５０に出力される。
【００３８】
非線形回路２１０は、非線形回路１５０及び２００とほぼ同じ機能を有する。即ち、非線形回路２１０は、入力信号に対してコアリング量、クリッピング量、エンハンス量及びリミット量などをそれぞれ調整する。
【００３９】
図８は、非線形回路２１０の入出力特性を例示している。（但し、非線形回路２１０については負側の入出力特性がゼロであるが、非線形回路２１０と同等の機能の非線形回路１５０及び２００については負側の入出力特性が原点Ｏに対して点対称である）。図示のように、ここで２つの特性（特性１と特性２）が示されている。特性１では、入力信号のレベルがあるしきい値Ｓth1 以下のとき、入力信号レベルに対して所定の傾きで出力信号レベルが決まる。入力信号レベルがしきい値Ｓth1 を越えた場合、出力信号レベルがあるクリッピング値（上限値）でクリップされる。
一方、特性２では、入力信号レベルがあるしきい値Ｓth2 を越えたとき、所定の負の傾きで出力レベルが低減し、入力信号レベルが所定のリミッタ値ＳLTを越えたとき、出力信号が０レベルに保持される。
また、図８に示すように、特性１及び特性２の何れの場合に、入力信号レベルがあるコアリング量以下のとき、出力信号レベルが０に保持される。
【００４０】
スイッチ２２０は、コンパレータ２４０の出力信号に応じて非線形回路２１０の出力を選択して加算回路２５０に出力する。例えば、コンパレータ２４０の出力信号が「１」のとき、スイッチ２２０は、非線形回路２１０の出力信号を選択して加算回路２５０に出力する。逆に、コンパレータ２４０の出力信号が「０」のとき、スイッチ２２０は、非線形回路２１０の出力信号を選択しない。
【００４１】
コンパレータ２４０は、遅延合わせ回路２３０の出力信号ＳDLと所定のしきい値Ｓthとを比較し、信号ＳDLがしきい値Ｓthより大きいとき、「１」を出力し、逆に信号ＳDLがしきい値Ｓthより小さいとき、「０」を出力する。
遅延合わせ回路２３０は、入力信号Ｓinに所定の遅延を与えた遅延信号ＳDLを出力する。なお、遅延合わせ回路２３０の遅延時間Δｔは、垂直ハイパスフィルタ１００、水平ハイパスフィルタ１１０などのフィルタ回路の処理時間に応じて設定される。また、垂直ハイパスフィルタ１００の処理時間には、ラインメモリによる信号遅延も含まれる。
【００４２】
コンパレータ２４０、非線形回路２１０及びスイッチ２２０によって、遅延合わせ回路の出力信号ＳDLがしきい値Ｓthより大きいとき、水平ハイパスフィルタ１１０の出力信号を非線形処理した結果、即ち、領域Ｃの周波数成分を持つ信号が選択され、加算回路２５０に出力される。逆に、遅延合わせ回路２３０の出力信号ＳDLがしきい値Ｓthより小さいとき、水平ハイパスフィルタ１１０の出力信号が選択されない。
【００４３】
図９は、スイッチ２２０によって選択された信号領域を示している。図９において、領域Ｋには垂直高域・水平高域の信号、即ち、図７に示す領域Ｃの周波数成分が含まれる。
このように、本実施形態の画像処理装置において、所定のしきい値レベルを越えた信号に対して、垂直高域かつ水平高域の信号成分、即ち、図９に示すＫ領域の信号を加えて画面上斜め方向におけるエンハンス処理が行われる。これによって、輝度レベルの高い白信号に対して画面上斜め方向においてエンハンス処理が施されるので、表示画像のキラキラ感を回復できる。
【００４４】
次に、スイッチ１３０と１８０の選択によって実現可能なエンハンスモードについて、図１０を参照しつつ説明する。
図１０において、４つのエンハンスモードが示されている。また、各モードに対応する制御信号Ｓc1とＳc2の状態も示されている。
【００４５】
図１０に示すように、制御信号Ｓc1とＳc2がともに「０」のとき、モード１に示すエンハンス処理が行われる。この状態において、スイッチ１３０と１８０が水平ハイパスフィルタ１１０の出力信号を選択しない。このため、モード１におけるＸ領域には図７に示す領域Ａの周波数成分、即ち、垂直低域、水平高域の信号成分が含まれ、Ｙ領域には図７に示す領域Ｂの周波数成分、即ち、水平高域、水平低域の信号成分が含まれる。
【００４６】
次に、制御信号Ｓc1が「０」、制御信号Ｓc2が「１」のとき、モード２に示すエンハンス処理が行われる。この状態において、スイッチ１３０が水平ハイパスフィルタ１１０の出力信号を選択しないが、スイッチ１８０がそれを選択する。このため、モード２におけるＸ領域には領域（Ａ＋Ｃ）の周波数成分が含まれ、Ｙ領域には領域Ｂの周波数成分が含まれる。
【００４７】
次いで、制御信号Ｓc1が「１」、制御信号Ｓc2が「０」のとき、モード３に示すエンハンス処理が行われる。この状態において、スイッチ１３０が水平ハイパスフィルタ１１０の出力信号を選択するが、スイッチ１８０はそれを選択しない。このため、モード３におけるＸ領域には領域Ａの周波数成分が含まれ、Ｙ領域には領域（Ｂ＋Ｃ）の周波数成分が含まれる。
【００４８】
最後に、制御信号Ｓc1とＳc2がともに「１」のとき、モード４に示すエンハンス処理が行われる。この状態において、スイッチ１３０とスイッチ１８０がともに水平ハイパスフィルタ１１０の出力信号を選択する。このため、モード３におけるＸ領域には領域（Ａ＋Ｃ）の周波数成分が含まれ、Ｙ領域には領域（Ｂ＋Ｃ）の周波数成分が含まれる。即ち、モード４では、Ｘ領域とＹ領域の一部分が重なり、この周波数成分に対して２重のエンハンス処理が行われる。
【００４９】
上述したように、モード１では、垂直高域・水平高域の領域Ｃの周波数成分が選択されないので、画面上斜め方向においてエンハンスの効果が低い。一方、モード４では、領域Ｃの周波数成分が２重にエンハンスされるので、他の周波数成分とのバランスが悪くなる。このため、本実施形態の画像処理装置において、モード１、モード２及びモード３を適宜選択し、さらに入力の輝度レベルに応じて、垂直高域・水平高域の領域Ｃの周波数成分を選択して加算することによって、所望のエンハンス効果を実現できる。
【００５０】
以下、画像信号に応じてエンハンスモードの選択について説明する。
エンハンスモードの選択は、例えば、画像信号の走査線の違いによって異なる。画像信号が表示装置に表示されるとき、垂直方向がなまっていると見かけ上画質の劣化がより目立つ。このため、斜め方向の周波数成分をモード３によって垂直方向でエンハンスすると画質の改善効果が顕著に現れる。
【００５１】
図１１と図１２は、それぞれインターレース走査とプログレッシブ走査の場合における垂直及び水平方向のエンハンス処理を示す図である。
図１１（ａ）に示すように、インターレ−ス走査の場合、奇数ラインの走査と偶数ラインの走査が別々に行われ、奇数フィールド（図１７に示す第１フィールド）と偶数フィールド（図１７に示す第２フィールド）がそれぞれ表示される。第１のフィールドと第２のフィールドの走査線が画面上１ライン分ずれているので、これらのフィールドが合わせて１フレーム分の画像が表示される。
一方、図１２（ａ）に示すように、プログレッシブ走査の場合、すべてのラインが順次走査される。即ち、一回の走査で１フレーム分の画像が表示される。
【００５２】
図１１に示すインターレース走査の場合、斜め方向の成分を垂直方向にエンハンスすると、奇数フィールドと偶数フィールドにおいてそれぞれエンハンス処理が行われるので、画面上垂直方向に１ラインおきにサンプルされた複数の画素に対してフィルタがかけられる。このため、図１１（ｂ）に示すように、エンハンス処理の結果、縁取りが広がってしまう。
一方、図１２に示すプログレッシブ走査の場合、奇数フィールドと偶数フィールドの区別がなく、一フレームの画像信号の各ラインが連続して入力される。このため、図１２（ｂ）に示すように、垂直方向のエンハンス処理には、画面上垂直方向に連続した複数の画素信号に対してフィルタ処理が行われるので、エンハンス処理の結果、インターレース走査のように縁取りが広がることがない。
【００５３】
なお、図１１（ｃ）に示すように、インターレース走査の場合、奇数フィールドまたは偶数フィールドに関係なく、水平方向に画像信号が連続して入力されるので、水平方向のエンハンス処理は、プログレッシブ走査の場合とほぼ同じ効果が得られる。
【００５４】
上述したように、インターレース走査の場合、プログレッシブ走査の場合に較べて、着目する画素から離れたところにエンハンスの波形ができてしまい、縁取りが広がってしまう。そこで、インターレース走査の場合には、モード２を選択して斜め方向の周波数成分のエンハンスを水平方向で行い、プログレッシブ走査の場合、モード３を選択して斜め方向の周波数成分のエンハンスを垂直方向で行う。これによって、それぞれの異なる走査方式に最適なエンハンスモードでエンハンス処理を実現でき、画質の改善効果をさらに向上できる。
【００５５】
また、何らかの理由で信号帯域が狭くなると、画像信号の波形が鈍って、白ピーク付近の高輝度信号、例えば、ネックレスなどの画像においてキラキラ感がなくなる。このような場合、上述したように、非線形回路２１０、スイッチ２２０及びコンパレータ２４０によって、あるしきい値レベル以上の信号に対してのみ正側にエンハンスする。これによって、エンハンスする部分が他の部分に較べてより強調したい白信号に限られ、それ以外のレベルの信号がエンハンスされないので、斜め方向の帯域が２重にエンハンスされ、強調されすぎることを防止できる。こうすることによって、白信号のみをより強調でき、違和感なくキラキラ感を回復することが可能である。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態の画像処理装置によれば、所望の周波数帯域の信号をエンハンス可能である。
また、本実施形態によれば、垂直、水平方向にそれぞれ１次元のフィルタを用いて、２次元におけるフィルタリング処理が実現可能である。さらに、画像信号の走査線の構造に応じて最適なエンハンスモードを選択することによって、エンハンス効果の改善を実現できる。
また、本実施形態の画像処理装置において、あるレベル以上の信号に対して垂直かつ水平高域におけるエンハンス処理を行うことによって、違和感なく画質のキラキラ感を回復できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る画像処理装置の一実施形態を示す回路図である。
【図２】ラインメモリを含む垂直ハイパスフィルタの一構成例を示す回路図である。
【図３】水平ハイパスフィルタの一構成例を示す回路図である。
【図４】水平ハイパスフィルタの係数値の一例を示す図である。
【図５】水平ハイパスフィルタの周波数特性の一例を示す図である。
【図６】係数値を変えることによってフィルタの特性の変化を示す図である。
【図７】画像信号の周波数成分を示す図である。
【図８】非線形回路の入出力特性を示す図である。
【図９】垂直高域かつ水平高域信号成分の領域を示す図である。
【図１０】エンハンスモードを示す図である。
【図１１】インターレース走査におけるエンハンス処理を示す図である。
【図１２】プログレッシブ走査におけるエンハンス処理を示す図である。
【図１３】従来のエンハンサの一構成例を示す回路図である。
【図１４】エンハンサを構成するハイパスフィルタの係数値の一例を示す図である。
【図１５】従来のハイパスフィルタの周波数特性の一例を示す図である。
【図１６】従来のハイパスフィルタの周波数特性の他の例を示す図である。
【図１７】ＨＤ映像信号の周波数成分の一例を示す図である。
【図１８】入力信号、フィルタ係数値及びエンハンサの出力信号のサンプリング値の一例を示す図である。
【図１９】入力信号、フィルタ係数値及びエンハンサの出力信号のサンプリング値の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０…ハイパスフィルタ、１１，１２…遅延回路、１３…加算回路、２０…非線形回路、３０…加算回路、４０…リミッタ、１００…垂直ハイパスフィルタ、１１０…水平ハイパスフィルタ、１２０…水平ローパスフィルタ、１３０…スイッチ、１４０…加算回路、１５０…非線形回路、１６０…垂直ローパスフィルタ、１７０…水平ハイパスフィルタ、１８０…スイッチ、１９０…加算回路、２００…非線形回路、２１０…非線形回路、２２０…スイッチ、２３０…遅延合わせ回路、２４０…コンパレータ、２５０…加算回路、２６０…リミッタ。
【出願人】 【識別番号】０００００２１８５
【氏名又は名称】ソニー株式会社
【住所又は居所】東京都品川区北品川６丁目７番３５号
【出願日】 平成１８年６月１９日（２００６．６．１９）
【代理人】 【識別番号】１０００９４０５３
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 隆久
【公開番号】 特開２００６−３０４３５２（Ｐ２００６−３０４３５２Ａ）
【公開日】 平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【出願番号】 特願２００６−１６９３７８（Ｐ２００６−１６９３７８）