专利名称：图像角度检测装置及包含该装置的扫描线插补装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测由视频信号显示的图像的角度的图像角度检测装置和包含它们扫描线插补装置以及图像角度检测方法。
背景技术：
为将隔行扫描的视频信号变换为顺序扫描的视频信号，而且为将顺序扫描的视频信号变换为扩大或缩小的视频信号，使用进行扫描线插补处理的插补电路。这种插补电路中根据利用插补处理应生成的像素(以下称插补像素)的周围像素值算出插补像素的值。例如在具有倾斜方向边缘的图像或细斜线的图像中，实施从周围像素的辉度分布中检测图像的角度，用位于相关性高的方向上的像素算出插补像素的值。
特开平9-37214号公报中提出能在具有倾斜边缘的图像中进行扫描线插补的顺序扫描线插补装置的方案。
该顺序扫描线插补装置在将隔行扫描的视频信号变换为顺序扫描的视频信号之际，从以插补像素为中心位于点对称关系的原像素组中选择像素值的差分绝对值计算用的原像素的候补组。分别算出所选组的像素值的差分绝对值，根据各组的各原像素的边缘信息校正它们的差分绝对值，检测经校正的差分绝对值为最小的原像素的组，根据检测出的原像素的组生成插补像素。
这样一来，可对有倾斜边缘的图像进行扫描线插补。
然而，以往的顺序扫描线插补装置不能识别图像边缘是直线形状或是圆弧形的曲线形状。因此，对有圆弧形等的曲线形状的边缘的图像进行插补处理时不能得到平滑的图像。
发明内容
本发明的目的是提供能正确检测由视频信号显示的图像的角度和形状的图像角度检测装置。
本发明的另一目的是提供可实行由视频信号显示的图像的角度和形状相适应的插补的扫描线插补装置。
本发明的再一个目的是提供能正确地检测由视频信号显示的图像的角度和形状的图像角度检测方法。
按照本发明的一个方面的图像角度检测装置，是根据输入的视频信号检测扫描线间的各插补扫描线中的应插补像素有关的图像角度的图像角度检测装置，具备在包含多条扫描线和应插补像素的规定检测范围内对输入的视频信号进行二值化并发生二值化图形的二值化图形发生器，发生有不同方向的数字图像作为多个基准图形的基准图形发生器，将二值化图形发生器发生的二值化图形与基准图形发生器发生的多个基准图形的每一个作比较，根据比较结果检测应插补像素有关的图像的角度的比较器，根据关于应插补像素由比较器检测出的图像角度与上和下的插补扫描线中检测出的图像角度的组合检测图像形状的形状检测器。
本发明的图像角度检测装置利用二值化图形发生器在规定的检测范围内将输入的视频信号进行二值化，发生二值化图形。此外，利用基准图形发生器发生有多个方向的二值化图像作为多个基准图形。然后由比较器将二值化图形与多个基准图形的各个作比较，根据比较结果检测有关应插补像素的图像角度。再根据对于应插补像素由比较器检测的图像角度与上和下的插补扫描线中检测的图像角度的组合，由形状检测器检测图像形状。
这种情况下由于进行二维的图形的比较，与用2个像素间的差分值的情况下作比较，能抑制误检测，并能正确检测具有倾斜方向边缘的图像角度。此外，通过用2维基准图形，检测角度不限于连接位于以应插补像素为中心的点对称位置的像素的直线的角度，也能检测它们之间的角度，从而能以更细的层次检测角度。
此外，如果通过二值化图形与多个基准图形的比较一次检测图像的曲线形状，则必须至少包含3条扫描线的庞大数目的基准图形，电路规模也大，并不现实。本发明的图像角度检测装置中，首先在小范围对各插补扫描线的各应插补像素分别检测局部的图像角度，根据检测的角度的上下方向的组合检测图像的形状。这时，通过利用二值化图形与多个基准图形的比较，改良检测图像角度的构成的一部分，可检测图像的形状。
因而，利用图像形状的检测对图像角度的检测处理不会产生延迟，而且也不加大电路规模，能正确地检测图像角度和图像形状。
形状检测器，也可以对于应插补像素由比较器检测出的图像角度位于上插补扫描线中检测出的图像角度与下插补扫描线中检测出的图像角度之间，并且上插补扫描线中检测出的图像角度的绝对值比下插补扫描线中检测出的图像角度的绝对值大的情况下，对于应插补像素检测出的图像角度、上插补扫描线中检测出的图像角度以及下插补扫描线中检测出的图像角度为正值时，输出表示图像形状为凸向右下方形状的形状检测信号，对于应插补像素检测出的图像角度、上插补扫描线中检测出的图像角度以及下插补扫描线中检测出的图像角度为负值时，输出表示图像形状为凸向左下方形状的形状检测信号，对于应插补像素由比较器检测出的图像角度位于上插补扫描线中检测出的图像角度与下插补扫描线中检测出的图像角度之间，并且上插补扫描线中检测出的图像角度的绝对值比下插补扫描线中检测出的图像角度的绝对值小的情况下，对于应插补像素检测出的图像角度、上插补扫描线中检测出的图像角度以及下插补扫描线中检测出的图像角度为正值时，输出表示图像形状为凸向左上方形状的形状检测信号，对于应插补像素检测出的图像角度、上插补扫描线中检测出的图像角度以及下插补扫描线中检测出的图像角度为负值时，输出表示图像形状为凸向右上方形状的形状检测信号。
这种情况下根据对于应插补像素检测的图像角度与上和下的插补扫描线中检测的角度的组合，能检测图像形状是凸向哪个方向。
形状检测器也可以在检测出图像的形状为圆弧的情况下，输出表示圆弧内侧方向的形状检测信号。
这种情况下可根据表示圆弧内侧的形状检测信号判断具有圆弧形状的图像中的圆弧的朝向。
二值化图形发生器也可包含根据检测范围内的视频信号的辉度算出二值化用的阈值的阈值算出装置，和通过使用阈值算出装置算出的阈值使输入的视频信号二值化，从而发生二值化图形的二值化装置。
这种情况下由于根据检测范围内的视频信号的辉度算出二值化用的阈值，故可不从外部设定阈值、与视频信号的辉度层次无关地发生二值化图形。
图像角度检测装置也可进一步具备判定检测范围内的视频信号中各扫描线的水平方向的辉度分布是否单调增加或单调减小的判定器，比较器在判定器判定为辉度分布非单调增加及单调减小的情况下，不进行二值化图形与多个基准图形的各个的比较。
在检测范围内的视频信号中各扫描线的水平方向的辉度分布不是单调增加和单调减小时，不进行二值化图形与多个基准图形的各个的比较，不检测图像角度。从而抑制由噪声引起的误检测。
也可以进一步具备检测检测范围内的视频信号的对比度的对比度检测器，比较器在对比度检测器检出的对比度比规定值还小的情况下，不进行二值化图形与多个基准图形的各个的比较。
在视频信号的对比度低的情况下，用倾斜方向的像素的插补处理效果小。因此在检测范围内的视频信号的对比度比规定值还小的情况下，不进行二值化图形与多个基准图形的各自的比较，不检测图像角度。从而可只在效果大的情况下进行用带有噪声的倾斜方向像素的插补处理。
也可以由基准图形发生器发生的多个基准图形各自包含配置于应插补像素的上侧扫描线的第1像素列与配置于应插补像素的下侧扫描线的第2像素列，第1像素列具有从第1像素值向第2像素值的一个变化点，第2像素列具有从第1像值向第2像素值的一个变化点，第1像素列中的从第1像素值向第2像素值的变化方向与第2像素列中从第1像素值的第2像素值的变化方向是相同的。
该基准图形中，配置于上侧扫描线的像素列与配置于下侧扫描线的像素列都有辉度变化，并且有同一方向的辉度梯度。这种基准图形相当于倾斜边缘的图像。因而二值化图形与基准图形一致时能可靠地确定倾斜边缘的角度。
按照本发明的另一方面的扫描线插补装置，具备根据输入的视频信号检测有关应插补像素的图像角度和图像形状的图像角度检测装置，和通过根据述图像角度检测装置检测的角度和形状，选择插补处理用的像素，用所选择的像素算出应插补像素的值，从而生成插补扫描线的插补电路，图像角度检测装置包含在含有多条扫描线和各插补扫描线中的应插补像素的规定范围内对输入的视频信号进行二值化，发生二值化图形的二值化图形发生器。发生有多个方向的数字图像作为多个基准图形的基准图形发生器，将二值化图形发生器发生的二值化图形与基准图形发生器发生的多个基准图形的各个作比较，根据比较结果检测有关应插补像素的图像角度的比较器，以及根据对于应插补像素由比较器检测的图像角度与上和下的插补扫描线中检测的图像角度的组合，检测图像形状的形状检测器。
本发明的扫描线插补装置，图像角度检测装置根据输入的视频信号正确检测有关应插补像素的图像角度和图像形状，根据图像角度检测装置检测的角度和形状选择用于插补处理的像素，使用插补电路选择的像素算出应插补像素的值，从而生成插补扫描线。
这种情况下，由于按照图像形状选择插补用的像素，故不仅直线形状、而且曲线形状的倾斜边缘也能平滑地插补。
从而有可能作适合于由视频信号所显示的图像角度和形状的平滑插补。
形状检测器在检测出图像形状的圆弧时输出表示圆弧内侧方向的形状检测信号，插补电路通过根据形状检测器输出的形状检测信号，从圆弧的内侧选择插补处理用的像素，用所选择的像素算出应插补像素的值，从而生成插补扫描线。
这种情况下，根据表示圆弧的内侧方向的形状检测信号从圆弧内侧选择插补处理用的像素，用所选择的像素算出应插补像素的值。从而有可能作沿圆弧形状的平滑的插补。
形状检测器在检测出图像形状为圆弧时输出表示圆弧内侧方向的形状检测信号，插补电路根据形状检测器输出的形状检测信号，选择相对于对应插补像素检出的图像角度方向上的上和下的扫描线位置仅向圆弧的内侧方向移动0.5个像素的位置，用选择位置的像素的值算出应插补像素的值，从而生成插补扫描线。
这种情况下，根据表示圆弧内侧的形状检测信号从圆弧内侧的特定像素选择插补处理用的像素，用所选择的像素算出应插补像素的值。从而有可能作沿圆弧形状的平滑的插补。
而且，由于能按圆弧形状选择插补用的像素，故不仅直线形状，而且圆弧形状的倾斜边缘也可平滑地插补。
按照本发明的再一方面的图像角度检测方法，是根据输入的视频信号检测有关扫描线间的各插补扫描线中的应插补像素的图像角度的图像角度检测方法，包括在包含多条扫描线和应插补像素的规定检测范围内将输入的视频信号二值化，发生二值化图形的步骤，发生有不同方向的数字图像作为多个基准图像的步骤，将所发生的二值化图形与发生的多个基准图像各自作比较，根据比较结果检测有关应插补像素的图像角度的步骤，根据对于应插补像素检测的图像角度与上和下的插补扫描线中检测的图像角度的组合检测图像形状的步骤。
本发明的图像角度检测方法，在规定的检测范围内将输入的视频信号二值化，发生二值化图形。此外发生有多个方向的二值化图像作为多个基准图形。然后，将二值化图形与多个基准图形的各个作比较，根据比较结果检测有关应插补像素的图像角度。进而根据对应插补像素检测的图像角度与上和下的插补扫描线中检测的图像角度的组合，检测图像形状。
这种情况下，由于进行二维图形的比较，故与用2个像素间的差分值的情况下相比较，能抑制误检测，正确地检测具有倾斜方向边缘的图像角度。此外，通过采用二维的基准图形，检测角度不限于连接位于以应插补像素为中心的点对称位置的像素的直线角度，也能检测它们之间的角度。从而能以更细的层次检测角度。
又，首先在小范围对各插补扫描线的各应插补像素分别检测局部的图像角度，根据检测的角度的上下方向的组合检测图像的形状。这时，通过利用二值化图形与多个基准图形的比较，改良检测图像角度的构成的一部分，可检测图像的形状。
从而，利用图像形状的检测，对图像角度的检测处理不会产生延迟，而且也不会加大电路规模，能正确地检测图像角度和图像形状。
图1示出本发明的实施形态的图像角度检测装置的构成框图。
图2示出该装置的二值化单元输出的二值化图形的一例。
图3示出图1的基准图形发生单元发生的基准图形的例子的模式图。
图4示出图1的基准图形发生单元发生的基准图形的例子的模式图。
图5示出图1的基准图形发生单元发生的基准图形的例子的模式图。
图6示出图1的基准图形发生单元发生的基准图形的例子的模式图。
图7为说明图1的圆弧形状检测单元的处理用的模式图。
图8示出具备图1的图像角度检测装置的扫描线插补装置的构成框图。
图9示出图8的扫描线插补装置中的插补电路的构成框图。
图10示出图1的图像角度检测装置检测的图像角度的一例的模式图。
图11示出用图1的图像角度检测装置检测的图像角度信息和圆弧形状信息的像素的插补例子的模式图。
图12示出仅用图1的图像角度检测装置检测的图像角度信息的像素的插补例子的模式图。
具体实施例方式
图1示出本发明的实施形态的图像角度检测装置构成框图。
图1的图像角度检测装置10包括行存储器1a，行存储器1b，行存储器1c，二值化单元2，角度检测单元3，圆弧形状检测单元4，检测窗内视频信号处理单元5，基准图形发生单元6，以及A/D(模/数)转换器7。
A/D转换器7将模拟视频信号VA作模数转换，输出数字视频信号VD1。A/D转换器7输出的视频信号VD1被输入至行存储器1a和检测窗内视频信号处理单元5。行存储器1a使A/D转换器7输出的视频信号VD1延迟1行(1扫描线)并输出。行存储器1a输出的视频信号VD2供给二值化单元2和检测窗内视频信号处理单元5。
本例中，设视频信号VD1、VD2有256阶辉度。即视频信号VD1、VD2的辉度最小值为0，最大值为255。
二值化单元2以后述的检测窗内视频信号处理单元5提供的平均辉值LU作为阈值，对A/D转换器7输出的视频信号VD1和行存储器1a输出的视频信号VD2进行二值化，输出由“1”和“0”构成的二值化图形BI。二值化图形BI具有检测窗的大小。
这里，检测窗是例如包含视频信号VD1的7个像素和视频信号VD2的7个像素的7×2像素的矩形区域、包含视频信号VD1的15个像素和视频信号VD2的15个像素的15×2像素的矩形区域等。在下面的说明中，设检测窗的大小为9×2像素。这时，二值化图形BI的大小为9×2像素。检测窗的大小不限于此，在本发明范围内可任意设定。
检测窗内视频信号处理单元5对输入的视频信号VD1和行存储器1a输出的视频信号VD2设定检测窗，算出检测窗内的视频信号VD1、VD2的辉度平均值，将平均辉度值LU供给二值化单元2作为二值化用的阈值。
本实施形态中，假设用检测窗内的全部像素的辉度平均值作为二值化用的阈值，但是不限于此，也可用检测窗内的像素值的最大值与最小值的平均值作为二值化用的阈值，也可用按大小排列辉度时的中间值作为二值化用的阈值，也可用按大小排列辉度时的中间值附近的多个像素的平均值等作为二值化用的阈值。
检测窗内视频信号处理单元5判定检测窗内的视频信号VD1、VD2的水平方向的辉度分布是否为单调增加或单调减小，在不是单调增加和单调减小时，也可对二值化单元2提供最小值“0”或最大值“255”作为阈值。这样，二值化单元2输出全部由“1”或“0”构成的二值化图形BI。这时，依次算出视频信号VD1、VD2的邻接的2个像素间的差分值，如果差分值的正负符号相同，则可判定为单调增加或单调减小。
又，检测窗内视频信号处理单元5算出检测窗内的视频信号VD1、VD2的辉度最大值与最小值的差作为对比度，当算出的对比度低于规定值时，对二值化单元2提供最小值“0”或最大值“255”作为阈值。这样，二值化单元2输出全部由“1”或“0”构成的二值化图形BI。
基准图形发生单元6发生由“1”和“0”构成的多个基准图形RA，供给角度检测单元3。各基准图形RA的大小等于检测窗的大小。
角度检测单元3将二值化单元2提供的二值化图形BI与基准图形发生单元6提供的多个基准图形RA的各个作比较，输出相一致的基准图形RA的角度作为角度信息S1。关于此角度以后再述，以下，将二值化图形BI与各基准图形RA的比较动作称作图形匹配。
如上所述，在检测窗内的视频信号VD1和VD2的辉度分布都不是单调增加和单调减小时，二值化单元2也可以输出全由“1”或“0”构成的二值化图形BI。这时，角度检测单元3不输出角度信息S1。
又，在检测窗内的视频信号VD1、VD2的对比度小于规定值时，由于二值化单元2输出全部“1”或“0”的二值化图形BI，故角度检测单元3不输出角度信息S1。
视频信号VD1、VD2的对比度低时，用倾斜方向像素的插补处理效果低。在用倾斜方向像素的插补处理中，有时未检出正确的角度时会发生噪声，故在效果低的情况下不输出角度信息S1使不实施用倾斜方向像素的插补处理。
行存储器1b输出使角度检测单元3输出的角度信息S1延迟1行(1扫描线)的角度信息S2，供给圆弧形状检测单元4和行存储器1c。行存储器1c输出使行存储器1b输出的角度信息S2延迟1行(1扫描线)的角度信息S3，供给圆弧形状检测单元4。
这里，称含有插补像素的扫描线为插补扫描线。圆弧形状检测单元4根据相对于成为对象的插补扫描线上1条插补扫描线的角度信息S3，下1条插补扫描线的角度信息S1以及成为对象的插补扫描线的角度信息S2的组合，输出图像边缘的角度信息T1，同时识别圆弧形状输出圆弧形状信息T2。关于角度检测和圆弧形状识别在后面详述。
图2示出图1的二值化单元2输出的二值化图形BI的一例的模式图。
图2中，IN表示插补像素，IL表示插补扫描线。另外，AL表示插补扫描线IL的上扫描线，BL表示插补扫描线IL的下扫描线。
图2的例中辉度低(暗)的部分用“0”表示，辉度高(亮)的部分用“1”表示。二值化图形BI中图像的边缘角度是45°。这里，设水平方向的角度为0，右上的倾斜方向的角度为正。
图3、图4、图5及图6示出图1的基准图形发生单元6发生的基准图形的例子的模式图。加上网点的像素是用来算出以粗线所示的插补像素的值的上下扫描线的像素。
图3(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分别表示45°、34°、27°、22°、18°以及16°的基准图形。图3的例中规定左上部分为暗，右下部分为亮。图4(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分别表示45°、34°、27°、22°、18°以及16°的基准图形。图4的例中规定左上部分为亮，右下部分为暗。
图5(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分别表示-45°、-34°、-27°、-22°、-18°、以及-16°的基准图形。图5的例中规定右上部分为暗，左下部分为亮。图6(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分别表示-45°、-34°、-27°、-22°、-18°、以及-16°的基准图形。图6的例中规定右上部分为亮，左下部分为暗。
图3～图6所示的基准图形在角度检测单元3中与二值化单元2输出的二值化图形BI作比较，角度检测单元3输出相一致的基准图形所具有的角度信息S1。
如图3～图6所示，在二维辉度分布形成的基准图形中，不仅连接以插补像素为中心的点对称位置的像素间的直线的角度，而且也能设定这些角度之间的角度。例如，能设定45°、27°、以及18°之间的角度即34°和22°。
例如，图2的二值化图形BI可与图4(a)的6个基准图形中的一个基准图形相一致。这时，图1的角度检测单元3输出图4(a)的基准图形所示的45°作为角度信息S1。
此外，图1的基准图形发生单元6发生的基准图形RA不限于图3～图6所示的例，可用任意大小的基准图形。
图7为说明图1的圆弧形状检测单元4的处理用图。图7根据插补像素的检测角度、下插补扫描线中的检测角度和上插补扫描线中的检测角度的组合，示出识别的圆弧形状的例子。
具体而言，圆弧形状分为图7的5种情况A、B、C、D及E的组合。
图7的情况A的组合例中，表示圆弧形的边缘(圆弧沿)的凸形方向是“右下”，圆弧形的内侧接触的方向是“左”。这时，插补像素的检测角度的绝对值为下插补扫描线中的检测角度的绝对值与上插补扫描线中的检测角度的绝对值的中间值，并且上插补扫描线中的检测角度的绝对值大于下插补扫描线中的检测角度的绝对值，所有的检测角度都是正值。
圆弧形状检测单元4输出插补像素的检测角度作为角度信息T1，同时在识别圆弧形状时输出圆弧形的内侧接触的方向作为圆弧形状信息T2。
图7的右端示出了圆弧形状的模式图和圆弧内侧的例子。多个小箭头连接表示识别的圆弧，各小箭头的方向沿着圆弧表示检测出的角度，粗箭头表示圆弧的内侧。
图7的情况B、C、D各组合也与图7情况A同样，表示圆弧边缘凸形的方向和圆弧内侧接触的方向。
图7情况B的组合例中，表示圆弧边缘凸形的方向是“右上”，圆弧内侧接触的方向是“左”。这时，插补像素的检测角度的绝对值是下插补扫描线中的检测角度的绝对值与上插补扫描线中的检测角度的绝对值的中间值，并且上插补扫描线中的检测角度的绝对值小于下插补扫描线中的检测角度的绝对值，所有的角度都是负值。
图7情况C的组合例中，表示圆弧边缘凸形的方向是“左上”，圆弧内侧接触的方向是“右”。这时，插补像素的检测角度的绝对值是下插补扫描线中的检测角度的绝对值与上插补扫描线中的检测角度的绝对值的中间值，并且上插补扫描线中的检测角度的绝对值小于下插补扫描线中的检测角度的绝对值，所有的角度都是正值。
图7情况D的组合例中，表示圆弧边缘凸形的方向是“左下”，圆弧内侧接触的方向是“右”。这时，插补像素的检测角度的绝对值是下插补扫描线中的检测角度的绝对值与上插补扫描线中的检测角度的绝对值的中间值，并且上插补扫描线中的检测角度的绝对值小于下插补扫描线中的检测角度的绝对值，所有的角度都是负值。
图7的情况E的组合例中，表示未能识别圆弧边缘的检测角度的组合。即图7的情况A、B、C、D的组合例中哪一个也不是的组合全都适用于图7的情况E。
这里所谓的中间值是夹于2个数值X、Y之间的值，设X＜Y，则大于X、小于Y的所有的值都是中间值。
上插补扫描线中的检测角度的基准位置，对应于上插补扫描线中相对于插补像素位于由该插补像素的检测角度决定的方向上的1点，下插补扫描线中的检测角度的基准位置，对应于下插补扫描线中相对于插补像素位于由该插补像素的检测角度决定的方向上的1点。
作为上插补扫描线中的检测角度的基准位置，也可用包含上插补扫描线中相对于插补像素位于由该插补像素的检测角度决定的方向上的1点的水平方向的一定宽度的区域(多个像素部分的区域)。而且，作为下插补扫描线中的检测角度的基准位置，也可用包含下插补扫描线中相对于插补像素位于由该插补像素的检测角度决定的方向上的1点的水平方向的一定宽度的区域(多个像素部分的区域)。
又，图7中的插补像素的检测角度、下插补扫描线中的检测角度以及上插补扫描线的检测角度的组合，仅是举出各自的例，但不限于此，也可以是未图示的组合。
本实施形态的图像角度检测装置10中通过将检测窗内的视频信号VD1、VD2的辉度分布变换成二值化图形BI，进行二值化图形BI与预先设定的多个基准图形RA的图形匹配，从而能以小的电路规模检测图像的倾斜边缘角度。
这时，用检测窗内的平均辉度值作为二值化的阈值，因此可不从外部设定二值化的阈值，作成与图像辉度等级无关地必然包含“0”和“1”两方面的二值化图形BI。
又，由于进行由二维辉度分布的图形匹配，因此与采用2个像素间的差分值的情况相比，能抑制误检测，可正确地检测具有倾斜方向边缘的图像倾斜边缘角度。
又，通过采用由二维辉度分布产生的基准图形RA，检测的角度就不限于连接位于以插补像素为中心的点对称位置的像素的直线的角度，也能检测它们的角度之间的角度。因此能用较少容量的行存储器1a以更细的间隔检测角度。
又，由于能根据插补像素的检测角度、下插补扫描线中的检测角度以及上插补扫描线中的检测角度的组合识别圆弧形状，故无必要准备必须用3条扫描线以上的圆弧形状的基准图形。从而可能不增加图像角度检测装置10的电路规模或计算规模，检测图像角度并识别圆弧形状。
图8示出具备图1的图像角度检测装置的扫描线插补装置的构成框图。
图8中，扫描线插补装置100由图像角度检测装置10和插补电路20构成。视频信号VA输入到图像角度检测装置10和插补电路20。
图像角度检测装置10由图1的图像角度检测装置10构成。图像角度检测装置10根据视频信号VA检测图像的倾斜边缘角度和圆弧形状，输出角度信息T1并输出圆弧形状信息T2。插补电路20根据角度信息T1和圆弧形状信息T2从上下扫描线选择插补像素的倾斜方向的像素，用所选择像素的辉度值算出插补像素的辉度值，输出插补视频信号VOUT。
图8的扫描线插补装置100中，利用图像角度检测装置10能正确检测具有不仅包含直线形状，而且包含圆弧形状的倾斜方向边缘的图像角度，并能识别圆弧形状。因而在具有不仅包含直线形状而且包含圆弧形状的倾斜方向边缘的图像中，也能选择倾斜方向的适当像素进行平滑的插补处理。
图9示出图8的扫描线插补装置100中的插补电路20的构成框图。
图9的插补电路20包含A/D(模/数)转换器21、行存储器22、插补像素选择电路23以及平均值演算电路24。
A/D转换器21输出将模拟视频信号VA作模数转换后的数字视频信号VD1。A/D转换器21输出的视频信号VD1被输入到行存储器22和插补像素选择电路23。行存储器22使A/D转变器21输出的视频信号VD1延迟1行(1扫描线)并输出。行存储器22输出的视频信号VD2供给插补像素选择电路23。
插补像素选择电路23用所供给的视频信号VD1、视频信号VD2、图像角度检测装置10的角度信息T1和圆弧形状信息T2，从上扫描线选择插补基准像素P1并输出到平均值演算电路24从下扫描线选择插补基准像素P2并输出到平均值演算电路24。
平均值演算电路24根据插补基准像素P1和插补基准像素P2算出插补像素的辉度值并输出。
由插补像素选择电路23所作的插补基准像素的选择，是为了插补时使图像中的边缘变得平滑而进行的。插补像素选择电路23选择性地实施图像具有直线形状边缘情况下的动作与图像具有圆弧形状边缘情况下的动作。即，插补像素选择电路23在图像具有直线形状边缘的情况下，根据角度信息T1从上下扫描线选择图3～图6所示的加网点部分的像素作为插补基准像素。插补基准像素的中心位置作为插补基准位置。插补像素选择电路23在图像具有圆弧形状边缘的情况下，在上下扫描线中对于插补像素确定用角度信息T1所示的方向位置，相对于该确定的位置根据圆弧形状信息T2选择在圆弧形状内侧水平方向上移动后的位置作为插补基准位置。
用图7举个例，在检测出情况A的圆弧形状的情况下，圆弧形内侧的方向如粗箭头所示是左侧，因此插补像素选择电路23在上下扫描线中，对插补像素确定由角度信息T1所示的方向的位置，相对于该确定的位置，从向左移动后的位置选择上下各自的插补基准位置。
此外，通过实验确认，当图像具有圆弧形状时，对图像具有直线形状边缘时所选择的插补基准位置值位移0.5像素后的位置作为插补基准位置选择插补基准位置的情况下，通过插补最平滑地形成圆弧形。
平均值演算电路24演算插补基准位置所属的像素的平均辉度值，决定插补像素的辉度值。此外，虽未图示，但平均值演算电路24也可包含相关演算电路，按照插补基准位置所属的像素之间的相关大小，即插补基准位置所在的像素的差分的大小进行插补演算。这时，即使有不管何种原因引起角度和圆弧形状的误检测，也能降低因插补引起的噪声。
图10示出图1的图像角度检测装置10检测的图像角度信息的一例。图10中示出具有圆弧边缘的图像的例。图11示出用图1的图像角度检测装置10检测的图像角度信息和圆弧形状信息的像素的插补例。与其相对，图12示出只用图1的图像角度检测装置10检测的图像角度信息的像素的插补例。
图10～图12中，IL1、IL2和IL3表示插补扫描线，AL、BL、CL及DL表示扫描线。图10～图12中扫描线AL、BL、CL、DL上的各值表示各像素的辉度值。图10中插补扫描线IL1、IL2、IL3上的各值表示角度信息。图11和图12中插补扫描线IL1、IL2、IL3上的各值表示各插补像素的辉度值。
这里，设IN为成为对象的插补像素。这时IL2为成为对象的插补扫描线，BL为上扫描线CL为下扫描线，IL1为上插补扫描线，IL3为下插补扫描线。另外，图11和图12中用×表示插补基准位置P1、P2、P3、P4。图10的例中，与成为对象的插补像素IN的图像有关的角度为27°。
图12的例中在上下扫描线BL、CL中对插补像素IN选择27°的方向位置作为插补基准位置P3、P4。由于插补基准位置P3、P4所在的像素Q3、Q4的辉度值分别为“100”，故通过用插补基准位置P3、P4所在的像素Q3、Q4的插补演算，插补像素IN的辉度值为“100”。通过同样地算出其他插补像素的辉度值得到图12的处理结果。
图11的例中，设上插补扫描线IL1的基准像素为R1，下插补扫描线IL3的基准像素为R2。由于基准像素R1的角度信息为45°，基准像素R2的角度信息为18°，故图11的例相当于图7的情况A，与圆弧形内侧相接触的方向为左面。因而上下扫描线BL、CL中对插补像素IN确定27°的方向位置P1、P2，相对于确定的位置P1、P2选择向水平方向的左面移动0.5个像素位置作为插补基准位置P1、P2。插补基准位置P1、P2所在的像素的辉度值为相邻的2个像素Q11、Q12以及像素Q21、Q22的辉度值“100”和“0”的平均辉度值，分别是“50”。因而通过用插补基准位置P1、P2所在的像素的插补演算，插补像素IL的辉度值为“50”。通过同样地算出其他插补像素的辉度值得到图11的处理结果。
图11和图12中，插补扫描线IL1、IL2、IL3上的值表示各插补像素的辉度值，黑点是各扫描线取辉度中间值的点，虚线是用直线连接各辉度取中间值点的线。即，虚线表示图像的边缘。本例的情况，中间值为辉度值“50”。
将图11的处理结果与图12的处理结果作比较，在如图12所示那样仅用图像角度信息算出插补像素辉度值的情况下，插补后的图像边缘形状成为折线状，通过插补不能得到平滑的边缘。即，图12的处理因为是根据局部识别的角度方向的插补，所以在看整体连续性的情况下，不一定是平滑的插补。
与此相对，如图11所示那样，根据图像的角度信息和圆弧形状信息算出插补像素辉度值的情况下，可见能呈现接近圆弧形状的平滑的边缘。
又，本例中以识别圆弧形状时的插补基准位置的移位量为0.5个像素作了说明，但不限于此，也可设定任意的移位量。
本实施形状中，二值化单元2和检测窗内视频信号处理单元5相当于二值化图形发生器，基准图形发生单元6相当于基准图形发生器，角度检测单元3相当于比较器。又，圆弧形状检测单元4相当于形状检测器。另外检测窗内视频信号处理单元5相当于阈值算出装置和判别器，二值化单元2相当于二值化装置。
权利要求
1.一种图像角度检测装置，根据输入的视频信号检测扫描线间的各插补扫描线中的应插补像素有关的图像角度，其特征在于，具备在包含多条扫描线和所述应插补像素的规定检测范围内对所述输入的视频信号进行二值化并发生二值化图形的二值化图形发生器，发生有不同方向的数字图像作为多个基准图形的基准图形发生器，将所述二值化图形发生器发生的二值化图形与所述基准图形发生器发生的多个基准图形的每一个作比较，根据比较结果检测所述应插补像素有关的图像的角度的比较器，根据关于所述应插补像素由所述比较器检测出的图像角度与上和下的插补扫描线中检测出的图像角度的组合检测图像形状的形状检测器。
2.如权利要求1所述的图像角度检测装置，其特征在于，所述形状检测器，对于所述应插补像素由所述比较器检测出的图像角度位于上插补扫描线中检测出的图像角度与下插补扫描线中检测出的图像角度之间，并且上插补扫描线中检测出的图像角度的绝对值比下插补扫描线中检测出的图像角度的绝对值大的情况下，对于所述应插补像素检测出的图像角度、所述上插补扫描线中检测出的图像角度以及所述下插补扫描线中检测出的图像角度为正值时，输出表示图像形状为凸向右下方形状的形状检测信号，对于所述应插补像素检测出的图像角度、所述上插补扫描线中检测出的图像角度以及所述下插补扫描线中检测出的图像角度为负值时，输出表示图像形状为凸向左下方形状的形状检测信号，对于所述应插补像素由所述比较器检测出的图像角度位于上插补扫描线中检测出的图像角度与下插补扫描线中检测出的图像角度之间，并且上插补扫描线中检测出的图像角度的绝对值比下插补扫描线中检测出的图像角度的绝对值小的情况下，对于所述应插补像素检测出的图像角度、所述上插补扫描线中检测出的图像角度以及所述下插补扫描线中检测出的图像角度为正值时，输出表示图像形状为凸向左上方形状的形状检测信号，对于所述应插补像素检测出的图像角度、所述上插补扫描线中检测出的图像角度以及所述下插补扫描线中检测出的图像角度为负值时，输出表示图像形状为凸向右上方形状的形状检测信号。
3.如权利要求1所述的图像角度检测装置，其特征在于，所述形状检测器在检测出图像形状为圆弧的情况下，输出表示圆弧内侧方向的形状检测信号。
4.如权利要求1所述的图像角度检测装置，其特征在于，所述二值化图形发生器包含根据所述检测范围内的视频信号的辉度算出二值化用的阈值的阈值算出装置，和通过使用所述阈值算出装置算出的阈值使所述输入的视频信号二值化，从而发生所述二值化图形的二值化装置。
5.如权利要求1所述的图像角度检测装置，其特征在于，进一步具备判定所述检测范围内的视频信号中各扫描线的水平方向的辉度分布是否单调增加或单调减小的判定器，所述比较器在所述判定器判定为所述辉度分布非单调增加及单调减小的情况下，不进行所述二值化图形与所述多个基准图形的各个的比较。
6.如权利要求1所述的图像角度检测装置，其特征在于，进一步具备检测所述检测范围内的视频信号的对比度的对比度检测器，所述比较器在所述对比度检测器检出的对比度比规定值还小的情况下，不进行所述二值化图形与所述多个基准图形的各个的比较。
7.如权利要求1所述的图像角度检测装置，其特征在于，所述基准图形发生器发生的多个基准图形各自包含配置于所述应插补像素的上侧扫描线的第1像素列与配置于所述应插补像素的下侧扫描线的第2像素列，所述第1像素列具有从第1像素值向第2像素值的一个变化点，所述第2像素列具有从第1像值向第2像素值的一个变化点，所述第1像素列中的从第1像素值向第2像素值的变化方向与第2像素列中从第1像素值的第2像素值的变化方向是相同的。
8.一种扫描线插补装置，其特征在于，具备根据输入的视频信号检测有关应插补像素的图像角度和图像形状的图像角度检测装置，以及通过根据述图像角度检测装置检测的角度和形状，选择插补处理用的像素，用所选择的像素算出所述应插补像素的值，从而生成插补扫描线的插补电路，所述图像角度检测装置包含在含有多条扫描线和各插补扫描线中的所述应插补像素的规定范围内对所述输入的视频信号进行二值化，发生二值化图形的二值化图形发生器。发生有不同方向的数字图像作为多个基准图形的基准图形发生器，将所述二值化图形发生器发生的二值化图形与基准图形发生器发生的多个基准图形的各个作比较，根据比较结果检测有关所述应插补像素的图像角度的比较器，以及根据对于所述应插补像素由所述比较器检测的图像角度与上和下的插补扫描线中检测的图像角度的组合，检测图像形状的形状检测器。
9.如权利要求8所述的扫描线插补装置，其特征在于，所述形状检测器在检测出图像形状为圆弧时输出表示圆弧内侧方向的形状检测信号，所述插补电路通过根据所述形状检测器输出的形状检测信号，从圆弧的内侧选择插补处理用的像素，用所选择的像素算出所述应插补像素的值，从而生成插补扫描线。
10.如权利要求8所述的扫描线插补装置，其特征在于，所述形状检测器在检测出图像形状为圆弧时输出表示圆弧内侧方向的形状检测信号，所述插补电路根据所述形状检测器输出的形状检测信号，选择相对于对插补像素检出的图像角度方向上的上和下的扫描线位置仅向圆弧的内侧方向移动0.5个像素的位置，用所述选择位置的像素的值算出所述应插补像素的值，从而生成插补扫描线。
11.一种图像角度检测方法，根据输入的视频信号检测有关扫描线间的各插补扫描线中的应插补像素的图像角度，其特征在于，包括在包含多条扫描线和所述应插补像素的规定检测范围内将所述输入的视频信号二值化，发生二值化图形的步骤，发生有不同方向的数字图像作为基准图像的步骤，将所发生的二值化图形与所述发生的多个基准图像各自作比较，根据比较结果检测有关所述应插补像素的图像角度的步骤，根据对于所述应插补像素所述检测的图像角度与上和下的插补扫描线中检测的图像角度的组合检测图像形状的步骤。
全文摘要
二值化单元以检测窗内视频信号处理单元提供的平均辉度作为阈值对A/D转换器输入的视频信号和行存储器输出的视频信号进行二值化，输出二值化图形。基准图形发生单元发生多个基准图形。角度检测单元将二值化图形与各基准图形作比较，输出相符的基准图形的角度作为角度信息。圆弧形状检测单元对包含作为对象的插补像素的插补扫描线根据上一条插补扫描线的角度信息、下一条插补扫描线的角度信息以及该插补扫描线的角度信息的组合输出图像的边缘角度信息和圆弧形状信息。
文档编号G06T7/60GK1653810SQ0381025
公开日2005年8月10日 申请日期2003年4月30日 优先权日2002年5月7日
发明者川村秀昭, 笠原光弘, 大喜智明 申请人:松下电器产业株式会社