信号处理装置、控制程序以及集成电路的制作方法

文档序号:7885352阅读:309来源:国知局
专利名称:信号处理装置、控制程序以及集成电路的制作方法
技术领域
本发明涉及通过使图像锐化来提高画质的信号处理装置等。
背景技术
以往,为了用图像处理装置等改善图像的画质而对图像进行锐化的处理(以下称为锐化处理)。例如,在现有的电视接收机中,进行使本机中显示的相当于图像的轮廓部的图像信号的上升沿和下降沿陡峭的轮廓补偿。该轮廓补偿是通过提取输入电视接收机的显示器的图像信号(亮度信号)的高频成分,将对该提取的高频成分进行放大所得的信号与上述输入的图像信号相加而进行的。由此,通过由电视接收机内的各电路进行的处理来改善恶化的图像信号的频率特性,提高所呈现的画质。作为关于改善画质恶化的技术,有专利文献I公开的技术。专利文献I公开的技术通过利用时间空间滤波器和采用线性运算的增强器来提高图像信号的编码化效率。
_4] 现有技术文献
_5] 专利文献 专利文献1:日本公开特许公报“特开2006-310934号公报(
公开日:2006年11月
9日),,

发明内容
_7] 发明要解决的问题然而,现有技术的锐化处理是对作为处理对象的图像信号实施线性运算的处理。因此,在现有技术的锐化处理中,采样频率f s的1/2的频率即奈奎斯特频率f s/2附近的频率成分增大,而无法利用比奈奎斯特频率fs/2高的频率成分(也就是说,作为处理对象的图像信号中不包含的高频率成分)。因此,特别是在对图像进行扩大处理的情况下,无法充分改善画质。例如,在高清晰度电视(HDTV:High Definition Television)( 1080X 1920像素的全高清)的电视接收机的显示器中,对现有的模拟电视等中显示的、分辨率为全高清的一半以下的图像进行扩大处理来显示的情况下,即使对上述扩大处理后的图像信号实施现有技术的锐化处理,也无法提取上述扩大处理后的图像信号中的奈奎斯特频率Fbs/2附近的频率成分(此外,采样频率fs的2倍为扩大处理后的图像信号的采样频率Fbs(Fbs = 2fs))。其结果是,即使实施现有技术的锐化处理,扩大处理后的图像也会模糊地显示。此外,如专利文献I公开的构成那样,在锐化处理之前,利用时间空间滤波器使图像的除了水平方向和垂直方向以外的倾斜方向的高频成分衰减再实施锐化处理,由此能抑制在锐化处理后的图像中会刺眼地见到斜线的现象。然而,即使在这种情况下,由于上述理由,在图像的水平方向和垂直方向上依然无法充分地改善画质。本发明是鉴于上述问题而完成的,其目的在于利用简易的构成来提供能使图像高度锐化的信号处理装置、控制程序以及集成电路。
用于解决问题的方案为了解决上述问题,本发明的信号处理装置是对表示图像的输入信号实施使上述图像锐化的处理,输出表示该锐化后的图像的信号的信号处理装置,具备:高频成分除去机构,其从上述输入信号除去用上述输入信号表示的图像的除了水平方向和垂直方向以外的方向的频率成分中的高频成分,由此生成倾斜降低信号;以及锐化机构,其将上述倾斜降低信号作为输入,输出使上述倾斜降低信号锐化后的锐化信号,上述锐化机构具备:水平侧锐化机构,其输出将表示包括在用所输入的信号表示的图像的水平方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的水平侧锐化信号;以及垂直侧锐化机构,其输出将表示包括在用所输入的信号表示的图像的垂直方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的垂直侧锐化信号,上述水平侧锐化机构和上述垂直侧锐化机构级联连接,上述倾斜降低信号被输入到级联连接的上级侧的上述水平侧锐化机构或者上述垂直侧锐化机构,上述锐化机构将从级联连接的下级侧的上述水平侧锐化机构或者上述垂直侧锐化机构输出的信号作为上述锐化信号来输出,上述水平侧锐化机构具备:水平侧低频成分除去机构,其从表示包括在用所输入的信号表示的图像的水平方向上相邻排列的像素的像素群的信号中包含的频率成分至少除去直流成分,由此生成并输出水平侧低频除去信号;水平侧非线性处理机构,其将上述水平侧低频除去信号作为输入,维持上述水平侧低频除去信号的符号的正负,并且,至少在上述水平侧低频除去信号的值为O附近时,生成相对于上述水平侧低频除去信号非线性地广义单调增加的水平侧非线性处理信号,输出该水平侧非线性处理信号;以及水平侧相加机构,其将输入到上述水平侧锐化机构的信号和上述水平侧非线性处理信号相加,由此生成并输出上述水平侧锐化信号,上述垂直侧锐化机构具备:垂直侧低频成分除去机构,其从表示包括在用所输入的信号表示的图像的垂直方向上相邻排列的像素的像素群的信号中包含的频率成分至少除去直流成分,由此生成并输出垂直侧低频除去信号;垂直侧非线性处理机构,其将上述垂直侧低频除去信号作为输入,维持上述垂直侧低频除去信号的符号的正负,并且,至少在上述垂直侧低频除去信号的值为O附近时,生成相对于上述垂直侧低频除去信号非线性地广义单调增加的垂直侧非线性处理信号,输出该垂直侧非线性处理信号;以及垂直侧相加机构,其将输入到上述垂直侧锐化机构的信号和上述垂直侧非线性处理信号相加,由此生成并输出上述垂直侧锐化信号。另外,本发明的集成电路是对表示图像的输入信号实施使上述图像锐化的处理,输出表示该锐化后的图像的信号的集成电路,具有:高频成分除去电路,其从上述输入信号除去用上述输入信号表示的图像的除了水平方向和垂直方向以外的方向的频率成分中的高频成分,由此生成倾斜降低信号;以及锐化电路,其将上述倾斜降低信号作为输入,输出使上述倾斜降低信号锐化后的锐化信号,上述锐化电路具有:水平侧锐化电路,其输出将表示包括在用所输入的信号表示的图像的水平方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的水平侧锐化信号;以及垂直侧锐化电路,其输出将表示包括在用所输入的信号表示的图像的垂直方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的垂直侧锐化信号,上述水平侧锐化电路和上述垂直侧锐化电路级联连接,上述倾斜降低信号被输入到级联连接的上级侧的上述水平侧锐化电路或者上述垂直侧锐化电路,上述锐化电路将从级联连接的下级侧的上述水平侧锐化电路或者上述垂直侧锐化电路输出的信号作为上述锐化信号来输出,上述水平侧锐化电路具有:水平侧低频成分除去电路,其从表示包括在用所输入的信号表示的图像的水平方向上相邻排列的像素的像素群的信号中包含的频率成分至少除去直流成分,由此生成并输出水平侧低频除去信号;水平侧非线性处理电路,其将上述水平侧低频除去信号作为输入,维持上述水平侧低频除去信号的符号的正负,并且,至少在上述水平侧低频除去信号的值为O附近时,生成相对于上述水平侧低频除去信号非线性地广义单调增加的水平侧非线性处理信号,输出该水平侧非线性处理信号;以及水平侧相加电路,其将输入到上述水平侧锐化电路的信号和上述水平侧非线性处理信号相加,由此生成并输出上述水平侧锐化信号,上述垂直侧锐化电路具有:垂直侧低频成分除去电路,其从表示包括在用所输入的信号表示的图像的垂直方向上相邻排列的像素的像素群的信号中包含的频率成分至少除去直流成分,由此生成并输出垂直侧低频除去信号;垂直侧非线性处理电路,其将上述垂直侧低频除去信号作为输入,维持上述垂直侧低频除去信号的符号的正负,并且,至少在上述垂直侧低频除去信号的值为O附近时,生成相对于上述垂直侧低频除去信号非线性地广义单调增加的垂直侧非线性处理信号,输出该垂直侧非线性处理信号;以及垂直侧相加电路,其将输入到上述垂直侧锐化电路的信号和上述垂直侧非线性处理信号相加,由此生成并输出上述垂直侧锐化信号。根据上述构成,将用输入信号表示的图像的除了水平方向和垂直方向以外的方向的频率成分中的高频成分从上述输入信号除去,由此生成倾斜降低信号,对倾斜降低信号依次实施2个锐化处理,输出锐化信号。一方锐化处理是生成将表示包括在用所输入的信号表示的图像的水平方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的高次谐波即水平侧锐化信号的处理。每当生成水平侧锐化信号时,首先从表示包括在用所输入的信号表示的图像的水平方向上相邻排列的像素的像素群的信号中包含的频率成分至少除去直流成分,由此生成水平侧低频除去信号。然后,维持水平侧低频除去信号的符号的正负,并且,至少在水平侧低频除去信号的值为O附近时,生成相对于水平侧低频除去信号非线性地广义单调增加的水平侧非线性处理信号。然后,将所输入的信号和水平侧低频除去信号相加,由此生成水平侧锐化信号。并且,另一方锐化处理是生成将表示包括在用所输入的信号表示的图像的垂直方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的高次谐波即垂直侧锐化信号的处理。每当生成垂直侧锐化信号时,首先,从表示包括在用所输入的信号表示的图像的垂直方向上相邻排列的像素的像素群的信号中包含的频率成分至少除去直流成分,由此生成垂直侧低频除去信号。然后,维持垂直侧低频除去信号的符号的正负,并且,至少在垂直侧低频除去信号的值为O附近时,生成相对于垂直侧低频除去信号非线性地广义单调增加的垂直侧非线性处理信号。然后,将所输入的信号和垂直侧低频除去信号相加,由此生成垂直侧锐化信号。因此,通过2个锐化处理,能将对用倾斜降低信号表示的图像的除了水平方向和垂直方向以外的方向的频率成分不实施非线性处理,而对图像的水平方向和垂直方向的频率成分实施了非线性处理的信号作为锐化信号来输出。在此,水平侧锐化信号是通过将所输入的信号和对水平侧低频除去信号实施平方等非线性处理后的水平侧非线性处理信号相加而生成的。其中,所生成的信号的符号的正负维持水平侧低频除去信号的符号的正负。同样,垂直侧锐化信号是通过将所输入的信号和对垂直侧低频除去信号实施平方等非线性处理后的垂直侧非线性处理信号相加而生成的。其中,所生成的信号的符号的正负维持垂直侧低频除去信号的符号的正负。因此,在水平侧锐化信号和垂直侧锐化信号中含有倾斜降低信号中不包含的高频带的频率成分。其结果是,水平侧锐化信号和垂直侧锐化信号会包含比使倾斜降低信号离散化的情况下的采样频率的1/2的频率即奈奎斯特频率高的频率成分。因此,本发明的信号处理装置和集成电路能在使图像的倾斜方向的频率成分衰减的基础上,使相当于图像的水平方向和垂直方向的频率成分的边缘部分的信号的上升沿和下降沿陡峭。特别是与实施线性运算的现有的锐化处理相比,能使相当于边缘部分的信号的上升沿和下降沿更加陡峭。其结果是,本发明的信号处理装置和集成电路能在图像的水平方向和垂直方向上比以往更高(强)地锐化,并且能抑制锐化后的图像的斜线看上去刺眼的现象,实现能大幅度提高画质和分辨率感的效果。一般已知人类的视觉对于水平方向和垂直方向容易识别分辨率的恶化,对于倾斜方向难以识别分辨率的恶化。因此,在使倾斜方向的分辨率恶化的基础上使水平方向和垂直方向的分辨率提高,由此实现容易识别高分辨率化的效果。发明效果如以上那样,本发明的信号处理装置是对表示图像的输入信号实施使上述图像锐化的处理,输出表示该锐化后的图像的信号的信号处理装置,具备:高频成分除去机构,其从上述输入信号除去用上述输入信号表示的图像的除了水平方向和垂直方向以外的方向的频率成分中的高频成分,由此生成倾斜降低信号;以及锐化机构,其将上述倾斜降低信号作为输入,输出使上述倾斜降低信号锐化后的锐化信号,上述锐化机构具备:水平侧锐化机构,其输出将表示包括在用所输入的信号表示的图像的水平方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的水平侧锐化信号;以及垂直侧锐化机构,其输出将表示包括在用所输入的信号表示的图像的垂直方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的垂直侧锐化信号,上述水平侧锐化机构和上述垂直侧锐化机构级联连接,上述倾斜降低信号被输入到级联连接的上级侧的上述水平侧锐化机构或者上述垂直侧锐化机构,上述锐化机构将从级联连接的下级侧的上述水平侧锐化机构或者上述垂直侧锐化机构输出的信号作为上述锐化信号来输出,上述水平侧锐化机构具备:水平侧低频成分除去机构,其从表示包括在用所输入的信号表示的图像的水平方向上相邻排列的像素的像素群的信号中包含的频率成分至少除去直流成分,由此生成并输出水平侧低频除去信号;水平侧非线性处理机构,其将上述水平侧低频除去信号作为输入,维持上述水平侧低频除去信号的符号的正负,并且,至少在上述水平侧低频除去信号的值为O附近时,生成相对于上述水平侧低频除去信号非线性地广义单调增加的水平侧非线性处理信号,输出该水平侧非线性处理信号;以及水平侧相加机构,其将输入到上述水平侧锐化机构的信号和上述水平侧非线性处理信号相加,由此生成并输出上述水平侧锐化信号,上述垂直侧锐化机构具备:垂直侧低频成分除去机构,其从表示包括在用所输入的信号表示的图像的垂直方向上相邻排列的像素的像素群的信号中包含的频率成分至少除去直流成分,由此生成并输出垂直侧低频除去信号;垂直侧非线性处理机构,其将上述垂直侧低频除去信号作为输入,维持上述垂直侧低频除去信号的符号的正负,并且,至少在上述垂直侧低频除去信号的值为O附近时,生成相对于上述垂直侧低频除去信号非线性地广义单调增加的垂直侧非线性处理信号,输出该垂直侧非线性处理信号;以及垂直侧相加机构,其将输入到上述垂直侧锐化机构的信号和上述垂直侧非线性处理信号相加,由此生成并输出上述垂直侧锐化信号。另外,本发明的集成电路是对表示图像的输入信号实施使上述图像锐化的处理,输出表示该锐化后的图像的信号的集成电路,具有:高频成分除去电路,其从上述输入信号除去用上述输入信号表示的图像的除了水平方向和垂直方向以外的方向的频率成分中的高频成分,由此生成倾斜降低信号;以及锐化电路,其将上述倾斜降低信号作为输入,输出使上述倾斜降低信号锐化后的锐化信号,上述锐化电路具有:水平侧锐化电路,其输出将表示包括在用所输入的信号表示的图像的水平方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的水平侧锐化信号;以及垂直侧锐化电路,其输出将表示包括在用所输入的信号表示的图像的垂直方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的垂直侧锐化信号,上述水平侧锐化电路和上述垂直侧锐化电路级联连接,上述倾斜降低信号被输入到级联连接的上级侧的上述水平侧锐化电路或者上述垂直侧锐化电路,上述锐化电路将从级联连接的下级侧的上述水平侧锐化电路或者上述垂直侧锐化电路输出的信号作为上述锐化信号来输出,上述水平侧锐化电路具有:水平侧低频成分除去电路,其从表示包括在用所输入的信号表示的图像的水平方向上相邻排列的像素的像素群的信号中包含的频率成分至少除去直流成分,由此生成并输出水平侧低频除去信号;水平侧非线性处理电路,其将上述水平侧低频除去信号作为输入,维持上述水平侧低频除去信号的符号的正负,并且,至少在上述水平侧低频除去信号的值为O附近时,生成相对于上述水平侧低频除去信号非线性地广义单调增加的水平侧非线性处理信号,输出该水平侧非线性处理信号;以及水平侧相加电路,其将输入到上述水平侧锐化电路的信号和上述水平侧非线性处理信号相加,由此生成并输出上述水平侧锐化信号,上述垂直侧锐化电路具有:垂直侧低频成分除去电路,其从表示包括在用所输入的信号表示的图像的垂直方向上相邻排列的像素的像素群的信号中包含的频率成分至少除去直流成分,由此生成并输出垂直侧低频除去信号;垂直侧非线性处理电路,其将上述垂直侧低频除去信号作为输入,维持上述垂直侧低频除去信号的符号的正负,并且,至少在上述垂直侧低频除去信号的值为O附近时,生成相对于上述垂直侧低频除去信号非线性地广义单调增加的垂直侧非线性处理信号,输出该垂直侧非线性处理信号;以及垂直侧相加电路,其将输入到上述垂直侧锐化电路的信号和上述垂直侧非线性处理信号相加,由此生成并输出上述垂直侧锐化信号。因此,能输出对图像的除了水平方向和垂直方向以外的方向的频率成分不实施非线性处理,而对图像的水平方向和垂直方向的频率成分实施了非线性处理的信号。因此,能在使图像的倾斜方向的频率成分衰减的基础上,使相当于图像的水平方向和垂直方向的频率成分的边缘部分信号的上升沿和下降沿陡峭。特别是,与实施线性运算的现有的锐化处理相比,能使相当于边缘部分的信号的上升沿和下降沿更加陡峭。本发明的其它目的、特征和优点可通过以下所示的记载而充分理解。另外,本发明的优点能通过参照附图的如下说明而明白。


图1是示出本发明的一个实施方式的信号处理装置的构成的框图。图2是示出图1所示的信号处理装置的变形例的构成的框图。
图3是示出图1所示的信号处理装置所具备的二维滤波器的二维频率特性的概要图。图4是示出二维滤波器的设计例的示意图。(a)是示出二维滤波器的抽头系数的说明图。(b)是示出二维滤波器的透过特性的示意图。图5是示出二维滤波器的其它设计例的示意图。(a)是示出二维滤波器的抽头系数的说明图。(b)是示出二维滤波器的透过特性的示意图。图6是示出本发明的信号处理装置中包括的锐化处理部的构成的框图。图7是示出图6所示的锐化处理部中包括的高频成分提取部的构成的框图。图8是示出图7所示的高频成分提取部中包括的滤波器的其它构成例的框图。图9的(a)是示意性地示出输入图6所示的锐化处理部的信号的波形的图。图9的(b)是示意性地示出由图6所示的锐化处理部生成的高频信号的波形的图。图9的(c)是示意性地示出由图6所示的锐化处理部生成的非线性信号的波形的图。图9的(d)是示意性地示出由图6所示的锐化处理部生成的符号变换信号的波形的图。图9的(e)是示意性地示出由图6所示的锐化处理部生成的输出信号的波形的图。图10的(a)是示意性地示出输入图6所示的锐化处理部的信号的波形的图。图10的(b)是示意性地示出利用现有技术将图10的(a)所示的信号增强后的波形的图。图11是示出本发明的信号处理装置中包括的锐化处理部的其它构成的框图。图12是示出图11所示的锐化处理部中包括的微分部的构成的框图。图13的(a)是示意性地示出输入图11所示的锐化处理部的信号的波形的图。图13的(b)是示意性地示出由图11所示的锐化处理部生成的高频信号的波形的图。图13的(c)是示意性地示出由图11所示的锐化处理部生成的非线性信号的波形的图。图13的(d)是示意性地示出由图11所示的锐化处理部生成的微分信号的波形的图。图13的(e)是示意性地示出由图11所示的锐化处理部生成的符号变换信号的波形的图。图13的(f)是示意性地示出由图11所示的锐化处理部生成的输出信号的波形的图。图14是示出本发明的信号处理装置中包括的锐化处理部的另一其它构成的框图。图15的(a)是示意性地示出输入图14所示的锐化处理部的信号的波形的图。图15的(b)是示意性地示出由图14所示的锐化处理部生成的高频信号的波形的图。图15的(c)是示意性地示出由图14所示的锐化处理部生成的非线性信号的波形的图。图15的(d)是示意性地示出由图14所示的锐化处理部生成的输出信号的波形的图。图16是示出本发明的信号处理装置中包括的锐化处理部的另一其它构成的框图。图17是示出本发明的信号处理装置中包括的锐化处理部的另一其它构成的框图。图18是示出采样频率fs的图像信号的频谱的示意图。图19是示出对具有图18所示的频谱的图像信号进行上变频,由此将像素数在横方向上扩大为2倍后的图像信号的频谱的示意图。图20是示出对具有图19所示的频谱的图像信号由图1所示的信号处理装置实施锐化处理后的图像信号的频谱的示意图。
图21 (a)是示出锐化前的图像中包含的纵线、横线和斜线的图。(b)是示出由图1所示的信号处理装置对(a)所示的纵线、横线和斜线分别实施锐化处理后的纵线、横线和斜线的图。(C)是示出对(a)所示的图像的斜线不由图1所示的信号处理装置所具备的二维滤波器来使高频成分衰减,而是由图1所示的信号处理装置所具备的锐化处理部来实施锐化处理后的图像中包含的斜线的图。图22是示出本发明的其它实施方式的信号处理装置的构成的框图。图23是示出图22所示的信号处理装置的变形例的构成的框图。图24是示出本发明的另一其它实施方式的信号处理装置的构成的框图。图25是示出图24所示的信号处理装置的变形例的构成的框图。
具体实施例方式信号处理装置的概要概要地说,各实施方式的信号处理装置(集成电路)500是对图像的水平方向(横方向,主扫描方向)的频率成分和垂直方向(纵方向,副扫描方向)的频率成分实施用于使图像锐化的锐化处理的装置。信号处理装置500所实施的锐化处理是指对表示图像的信号(以下记为图像信号)实施非线性运算,由此使相当于图像中包含的轮廓部分(边缘)的信号的上升沿和下降沿高度地陡峭(增强)的处理。信号处理装置500所实施的锐化处理能对图像信号附加采用以往已知的线性运算的锐化处理所无法利用的高频率成分,因此与以往相比能使图像高度(强)地锐化。后面详细说明信号处理装置500所实施的锐化处理。然而,图像的除了水平方向和垂直方向以外的倾斜方向的频率成分包含水平方向的频率成分和垂直方向的频率成分。因此,如果仅使图像的水平方向的频率成分和垂直方向的频率成分锐化,则会使倾斜方向过度锐化,斜线的边缘部分就会成为如被镶边那样的状态(用图21的(c)在后面说明)。也就是说,仅使图像的水平方向的频率成分和垂直方向的频率成分锐化,一般会发生斜线看上去刺眼的现象。此外,斜线看上去刺眼的现象会在对字幕(文字叠加)、细小的图案(树木的枝葉,体育场的观众席)等进行锐化时发生。另外,当被锐化的斜线运动时,会产生闪烁。因此,为了防止画质恶化,需要抑制斜线看上去刺眼的现象。并且,信号处理装置500所实施的锐化处理与以往相比使图像更高度(强)地锐化,因此仅使图像的水平方向的频率成分和垂直方向的频率成分锐化,会更显著地产生斜线看上去刺眼的现象。因此,信号处理装置500每当实施锐化处理时,使图像的倾斜方向的频率成分衰减,再对图像的水平方向的频率成分和垂直方向的频率成分分别实施锐化处理。因此,根据信号处理装置500,与以往相比对图像的水平方向和垂直方向更高度(强)地进行锐化,并且能抑制锐化后的图像的斜线看上去刺眼的现象。此外,在本说明书中,在不区别后述的信号处理装置500a 500f时,单记为“信号处理装置500”。另外,以下将输入信号处理装置500的图像信号记为输入信号SA。另外,将从信号处理装置500输出的图像信号记为输出信号S0。用输入信号SA表示的图像(以下也记为原图像河以是静止图像,也可以是动态图像。而且,动态图像由例如标准画质电视(SDTV:Standard Definition Television)或者高清晰度电视(HDTV)的接收机等实时显示。此外,动态图像包括在时间上连续的多帧(画面)。另外,在说明时,假定输入信号SA包括数据列(像素值的系列),数据列包括在图像的水平方向上相邻排列的像素的像素值,但是也可以是数据列包括在图像的垂直方向上相邻排列的像素的像素值。锐化处理部的概要下面说明作为信号处理装置500的主要构成要素的锐化处理部(水平侧锐化机构、垂直侧锐化机构、水平侧副锐化机构、垂直侧副锐化机构、水平侧锐化电路、垂直侧锐化电路)100的概要。此外,锐化处理部100也可以是后述的锐化处理部IOOa IOOe中的任一个。在本说明书中,在不区别锐化处理部IOOa IOOe时,单记为“锐化处理部100”。锐化处理部100对输入到锐化处理部100的信号实施用于使波形锐化的锐化处理,输出进行该锐化所得的信号。在此,所谓锐化处理是指使相当于用所输入的信号表示的图像中包含的轮廓部分(边缘)的信号的上升沿和下降沿陡峭(增强)的处理。以下,将输入到锐化处理部100的信号也记为输入信号Sin。另外,将从锐化处理部100输出的信号也记为输出信号Sout。另外,如后所述,锐化处理部100至少具备进行非线性运算的非线性处理部(水平侧非线性处理机构、垂直侧非线性处理机构、水平侧副非线性处理机构、垂直侧副非线性处理机构、水平侧非线性处理电路、垂直侧非线性处理电路)102。在本说明书中,在不区别后述的非线性处理部102a 102e时,单记为“非线性处理部102”。并且,锐化处理部100由非线性处理部102对输入信号Sin的高频成分实施非线性运算,由此能使输出信号Sout包含输入信号Sin中不包含的高频成分(具体地说,是比使输入信号Sin离散化的情况下的采样频率的1/2的频率即奈奎斯特频率高的频率成分)。因此,当由锐化处理部100进行锐化处理时,与使用以往已知的线性运算的锐化处理相比,能使输入信号Sin的上升沿和下降沿更陡峭。此外,也将输出信号Sout记为输入信号Sin的高次谐波。锐化处理部100的详细构成在后面说明。实施方式I根据图1至图21如下说明本发明的一个实施方式。此外,将本实施方式的信号处理装置500记为信号处理装置500a。信号处理装置500a是在降低原图像的斜线的基础上对原图像的水平方向和垂直方向分别实施锐化处理的装置。此外,与图像的水平方向和垂直方向相比,一般人类难以视觉识别图像的倾斜方向,因此即使是在锐化后的图像中降低了斜线的状态下,也不会影响到视听者的主观的画质。信号处理装置的构成参照图1说明信号处理装置500a的构成。图1是示出信号处理装置500a的构成的框图。如该图所示,信号处理装置500a具备二维滤波器(高频成分除去机构、高频成分除去电路)200和锐化单元(锐化机构、锐化电路)150。
二维滤波器200是使以输入信号SA表示的原图像的除了水平方向和垂直方向以外的倾斜方向的高频成分衰减的所谓二维低通滤波器。将从二维滤波器200输出的信号记为滤波信号S200 (倾斜降低信号)。此外,二维滤波器200的特性在后面说明。然后,锐化单元150具备级联连接的2个锐化处理部100。如上所述,锐化处理部100对输入信号Sin中包含的高频成分实施非线性运算,由此输出输入信号Sin的高次谐波。一方锐化处理部100用于在用所输入的信号表示的图像的水平方向上实施锐化处理。将该锐化处理部100特别记为锐化处理部100A(水平侧锐化机构、水平侧锐化电路)。另外,将从锐化处理部100A输出的高次谐波记为锐化信号SlOl (水平侧锐化信号)。然后,另一方锐化处理部100用于在用所输入的信号表示的图像的垂直方向上实施锐化处理。将该锐化处理部100特别记为锐化处理部100B (垂直侧锐化机构、垂直侧锐化电路)。另外,将从锐化处理部100B输出的高次谐波记为锐化信号S102 (垂直侧锐化信号)。并且,如该图所示,锐化处理部100A设于级联连接的上级侧,锐化处理部100B设于级联连接的下级侧。此外,滤波信号S200被输入到锐化处理部100A,从锐化处理部100A输出的锐化信号SlOl被输入到锐化处理部100B。从锐化处理部100B输出的锐化信号S102为输出信号SO0(变形例)锐化处理部100A和锐化处理部100B的连接顺序哪个在前都可以。也就是说,也可以是在垂直方向上实施锐化处理后在水平方向上实施锐化处理的构成,来代替在水平方向上实施锐化处理后在垂直方向上实施锐化处理的构成。将该变形例的信号处理装置500记为信号处理装置500b。示出信号处理装置500b的构成的框图如图2所示。如该图所示,信号处理装置500b具备二维滤波器200和锐化单元(锐化机构,锐化电路)151,锐化单元151以级联连接的方式在上级具备锐化处理部100B,在下级具备锐化处理部100A。在这种情况下,滤波信号S200被输入到锐化处理部100B,从锐化处理部100B输出的锐化信号S102被输入到锐化处理部100A。从锐化处理部100A输出的锐化信号SlOl是
输出信号so。此外,依照作为锐化的对象的图像中包含的频率成分来决定适于信号处理装置500a和信号处理装置500b中的哪一个。具体地说,对于水平方向的频率成分比垂直方向的频率成分高的图像(例如,电视播放的视频),在水平方向上先实施锐化处理的构成的信号处理装置500a合适。另一方面,对于垂直方向的频率成分比水平方向的频率成分多的图像,在垂直方向上先实施锐化处理的构成的信号处理装置500b合适。二维滤波器部的特性下面参照图3说明二维滤波器200的二维频率特性。图3示出图像的二维频率特性的一部分,横轴表示水平方向的频率,纵轴表示副水平方向的频率。此外,将水平方向的采样频率记为fh,将副水平方向的采样频率记为fv。
二维滤波器200满足如下特性:(I)在将图3所示的横轴和纵轴上的示出奈奎斯特频率的点连结的线段A-B上、线段B-C上、线段C-D上和线段D-A上,使频率成分至少衰减3dB ;(3)在区域P、Q、R、S (网格部分)中使频率成分衰减3dB以上;(3)在点T、U、V、W处隔断频率成分。只要满足该特性即可,何种二维滤波器200都可以。下面参照图4和图5说明满足上述特性的二维滤波器200的设计例。图4和图5是示出二维滤波器200的设计例的示意图。首先,说明用水平方向和垂直方向分别包括3抽头的二维低通滤波器来设计二维滤波器200的情况。在这种情况下,当将抽头系数设定为图4的(a)所示的值时,二维滤波器200的透过特性如图4的(b)所示。从图4的(b)可知,该二维滤波器200能使倾斜方向的高频成分高度衰减。另外,说明用水平方向和垂直方向分别包括7抽头的二维低通滤波器来设计二维滤波器200的情况。在这种情况下,当将抽头系数设定为图5的(a)所示的值时,二维滤波器200的透过特性如图5的(b)所示。从图5的(b)可知,该二维滤波器200能使倾斜方向的高频成分进一步高度衰减。此外,图4的(a)和图5的(a)所示的抽头系数不过是一个例副,不限于该值。锐化处理部的构成下面说明锐化处理部100的详细构成。

锐化处理部的构成例I图6是示出锐化处理部IOOa的构成的框图。如该图所示,锐化处理部IOOa具备高频成分提取部(水平侧低频成分除去机构、垂直侧低频成分除去机构、水平侧副低频成分除去机构、垂直侧副低频成分除去机构、水平侧低频成分除去电路、垂直侧低频成分除去电路)11、非线性处理部102a以及相加部(水平侧相加机构、垂直侧相加机构、水平侧副相加机构、垂直侧副相加机构、水平侧相加电路、垂直侧相加电路)15。首先说明高频成分提取部11。概略地说,高频成分提取部11提取输入信号Sin中包含的高频成分,作为高频信号Sll (水平侧低频除去信号、垂直侧低频除去信号、水平侧副低频除去信号、垂直侧副低频除去信号)输出。参照图7说明高频成分提取部11的构成。图7是示出高频成分提取部11的构成的框图。如该图所示,高频成分提取部11具备滤波器110、舍入处理部(低电平信号除去机构)132以及限幅器(高电平信号除去机构)133。滤波器110具备m-1个单位延迟元件Illh (h = I, 2, "^m-1:m表示3以上的正整数)、m个乘法部112k Ck= 1,2,…,m)以及相加部131,是m抽头的横向型的高通滤波器,将输入信号Sin作为输入,将高段信号SHl作为输出。单位延迟元件Illh分别用于输出使输入的信号按每个单位时间延迟的信号。此夕卜,输入信号Sin被输入到单位延迟元件1111 (h = I)。此外,在锐化处理部100A中,单位延迟元件Illh分别输出在用所输入的信号表示的图像的水平方向上按每个单位时间延迟的信号(也就是说,表示包括在用所输入的信号表示的图像的水平方向上相邻排列的像素的像素群的信号)。另一方面,在锐化处理部100B中,单位延迟元件Illh分别输出在用所输入的信号表示的图像的垂直方向上按每个单位时间延迟的信号(也就是说,表示包括在用所输入的信号表示的图像的垂直方向上相邻排列的像素的像素群的信号)。乘法部112k分别将所输入的信号乘以系数Ck,将该相乘的结果输出到相加部131。在此,系数Ck是为了使滤波器110发挥高通滤波器的功能而预先设定的。例如在m=3的情况下,设定为Cl = 0.5,C2 = -1,C3 = 0.5,由此滤波器110发挥高通滤波器的功倉泛。相加部131将从乘法部112k输出的信号相加,由此生成高段信号SH1。此外,如一般所知,与高通滤波器相比,低通滤波器能更容易实现。因此,滤波器110也可以用低通滤波器来构成。图8示出滤波器110的其它构成例。如该图所示,滤波器110也可以包括低通滤波器1101和减法部1102。为了不由后级的非线性处理部102放大噪声,舍入处理部132除去高段信号SHl中包含的视为噪声的低电平信号,由此生成低电平除去信号SH2。具体地说,将高段信号SHl的信号值中的绝对值为规定的下限值LV以下的信号值变更为“0”,由此生成低电平除去信号SH2。例如,在输入信号Sin能取-255至255中的任一整数值的情况下,如果设下限值LV为“2”,则将高段信号SHl的信号值中的绝对值为“2”以下的信号值全部视为噪声而变更为“0”(即舍入)。然后,为了不使已经具有足够能量的信号被后级的非线性处理部102进一步放大,限幅器133除去低电平除去信号SH2中包含的高电平的信号值,由此生成高频信号S11。具体地说,为了使低电平除去信号SH2的信号值为规定的上限值UVl以下,对于低电平除去信号SH2的信号中的绝对值大于上限值UVl的部分进行将绝对值变更为上限值UVl以下的处理(以下,也记为削波处理),由此生成高频信号S11。例如,对于低电平除去信号SH2的信号值的绝对值超过“64”的部分,将该部分的信号值按符号变更为“64”或者“-64”。或者也可以变更为“O”。此外,在输入信号Sin为8比特信号的情况下,在上述滤波器110中,针对该8比特信号,例如将在12比特运算中限制为3rdMSB (在8比特信号中为64或者-64程度)以下的信号与输入信号Sin相加。因此,舍入处理部132和限幅器133将在滤波器110中进行的运算结果限制为相当于8比特信号的处理。另外,在上述内容中,高频成分提取部11构成为分别具备舍入处理部132和限幅器133,但是也可以构成为使它们一体化而成的构件。下面说明非线性处理部102a。如图6所示,非线性处理部102a具备非线性运算部(偶数幂运算机构,平方根运算机构)21、符号变换部(符号变换机构)41以及限幅器(水平侧振幅调整机构、垂直侧振幅调整机构、水平侧副振幅调整机构、垂直侧副振幅调整机构)51。非线性运算部21对高频信号Sll实施非线性运算,生成非线性信号S21。在此,说明由非线性运算部21进行的非线性运算。以下,设对非线性运算部21的输入信号值为x,设来自非线性运算部21的输出信号值为y,将由非线性运算部21进行的非线性运算用y = f (X)的函数表示。在此,函数f (X)是正负对称(原点对称)地单调增加的非线性函数。此外,单调增加意味着广义的单调增加。其中,函数f (X)只要至少在X= “0”附近单调增加即可。另夕卜,优选函数f (X)至少在X = “0”附近为|f (x) I > |x|。
这种函数f (X)例如能举出用下述数学式(I) (3)表示的函数。此外,在使用由下述数学式(2)和(3)表示的函数f (X)的情况下,该函数f (X)在OSxS I的区间中的值的增加大,因此优选在该区间使用。[数学式I]f(x)=x2n(n 为自然数)...(I)[数学式2]f (X) = I X 11/2 …(2)[数学式3]f (x) = |x|1/10— (3)在使用上述数学式(I)作为函数f (x)的情况下,非线性运算部21将2以上的偶数作为幂指数对高频信号Sll进行乘方,由此生成非线性信号S21 (偶数幂信号,平方根信号)。例如,在上述数学式(I)中n = I的情况(也就是说,f (X) = X2的情况)下,非线性运算部21对高频信号Sll进行平方,由此生成非线性信号S21。在这种情况下,设构成高频信号Sll的数据列为X1,X2,X3,…,则对高频信号Sll进行平方后的非线性信号S21为包括数据列X12,X22,X32,…的数字信号。然而,在高频信号Sll的信号值为-255 255中的任一个整数值的情况下,也可以每当使用函数f (X)时,用255将X标准化。例如,也可以代替使用上述数学式(2)而使用将用上述数学式(2)示出的函数f (X)的右边的X以x/255标准化,并且对右边乘以255的下述数学式(4)。此外,下述数学式(4)满足f (x)>x的条件。[数学式4] f (X) = 255 I x/255 |1/2…(4)在上述数学式(4)中,对由上述数学式(2)示出的函数f (X)的右边的X用255进行标准化,并且对右边乘以255,但是对右边相乘的数值不需要是与用于标准化的值(在该例中为255)相同的值,只要满足|f (x) I > X的条件即可。例如,也可以代替255而使用对右边乘以100的下述数学式(5)。[数学式5]f (X) =100 I x/255 I 1/2…(5)另外,函数f (X)也可以使用下述数学式(6)所示的三角函数。[数学式6]f (X) = 255 I sin {(x/255) (Ji/2)} |— (6)然后,符号变换部41基于高频信号Sll的符号比特信息而生成在非线性信号S21中反映了高频信号Sll的符号的信号作为符号变换信号S41。即,符号变换部41对于非线性信号S21中的符号与高频信号Sll相同的部分原样维持符号。另一方面,对于非线性信号S21中的符号与高频信号Sll不同的部分,使符号的正负颠倒。然后,限幅器51进行调整符号变换部41所生成的符号变换信号S41的振幅(信号电平,强度)的处理(以下也记为振幅调整处理),由此生成非线性处理信号S12 (水平侧非线性处理信号、垂直侧非线性处理信号、水平侧副非线性处理信号、垂直侧副非线性处理信号)。具体地说,限幅器51将符号变换信号S41乘以规定的倍率值a ( I a I < I)(第I 第4规定的倍率值),由此调整符号变换信号S41的振幅。
此外,希望能与视频的运动、噪声的量相应地适当设定倍率值a。此外,在使倍率值a为固定值的情况下,例如希望绝对值为0.5以下的值。而且,为了使已经具有足够能量的信号不被进一步放大,限幅器51对于非线性处理信号S12的信号中的绝对值大于上限值UV2的部分进行将绝对值变更为该上限值UV2以下的处理(以下也记为削波处理),使得非线性处理信号S12的信号值为规定的上限值UV2以下。例如,对于非线性处理信号S12的信号值的绝对值超过“64”的部分,将该部分的信号值按符号变更为“64”或者“-64”。或者,也可以变更为“O”。此外,非线性处理部102a也可以不具备限幅器51,成为不进行符号变换信号S41的振幅调整处理和削波处理的构成。在这种情况下,将符号变换部41所生成的符号变换信号S41作为非线性处理信号S12从非线性处理部102a输出。最后说明相加部15。相加部15将非线性处理信号S12作为补偿用信号与输入信号Sin相加,由此生成输出信号Sout。此外,使相加部15中适当地包括用于调整输入信号Sin与非线性处理信号S12之间的定时的延迟元件。构成例I中的信号的波形下面参照图9的(a) (e)来说明由锐化处理部IOOa的各部生成的信号的波形。图9的(a) (e)是示意性地示出由锐化处理部IOOa的各部生成的信号的波形的图。在此,设图9的(a)所示的信号作为输入信号Sin被输入到锐化处理部100a。首先,当输入信号Sin被输入到高频成分提取部11时,提取输入信号Sin中包含的高频成分,生成图9的(b)所示的高频信号S11。然后,在由非线性处理部102a的非线性运算部21进行的非线性运算是f (x)=X2的情况下,由非线性运算部21生成对高频信号Sll进行平方所得的非线性信号S21 (参照图9的(C))。然后,当非线性信号S21被输入到符号变换部41时,生成图9的(d)所示的符号变换信号S41。如该图所示,符号变换信号S41维持图9的(b)所示的高频信号Sll的符号的正负。然后,当符号变换信号S41被输入到限幅器51时,进行振幅调整处理和削波处理,生成非线性处理信号S12。然后,当利用相加部15将非线性处理信号S12与输入信号Sin相加时,生成输出信号Sout (参照图9的(e))。此外,图9的(e)所示的非线性处理信号S12的信号的上升沿和下降沿与用线性运算来增强输入信号Sin的情况下的信号的上升沿和下降沿相比更陡峭,因此参照图10来进行说明。图10的(a)所示的信号与图9的(a)所示的输入信号Sin相同。并且,在对图10的(a)所示的输入信号Sin进行增强的情况下,在使用线性运算的锐化处理中,使用从图10的(a)所示的输入信号Sin提取高段信号,将该提取的高段信号与输入信号Sin相加的方法。因此,在使用线性运算的锐化处理中,不会附加输入信号Sin中不包含的超过奈奎斯特频率的信号成分。因此,在使用线性运算的锐化处理中,生成由图10的(b)所示的信号。由图10的(b)所示的信号的上升沿比图10的(a)所示的输入信号Sin的信号的上升沿陡峭,而由锐化处理部IOOa生成的非线性处理信号S12 (图9的(e))的信号的上升沿更加陡峭。
锐化处理部的构成例2在上述非线性处理部102a中,也可以构成为对由非线性运算部21生成的非线性信号S21进行微分。这是由于通过对非线性信号S21进行微分,能除去非线性信号S21中包含的直流成分。因此,参照图11说明锐化处理部IOOb的构成例。图11是示出锐化处理部IOOb的构成的框图。如该图所示,锐化处理部IOOb具备高频成分提取部11、非线性处理部102b以及相加部15。并且,非线性处理部102b除了图6所示的非线性处理部102a的构成以外,还在非线性运算部21与符号变换部41之间具备微分部(微分机构)31。高频成分提取部11、非线性处理部102b的微分部31以外的构件和相加部15与上述记载相同,因此在此省略其详细的说明。微分部31用于对由非线性运算部21生成的非线性信号S21进行微分,由此生成微分信号S31。参照图12说明微分部31的构成。图12是示出微分部31的构成的框图。如该图所示,微分部31包括单位延迟元件3111和减法部3112,用于对输入到微分部31的信号算出后向差分。然后,对于微分部31生成的微分信号S31,符号变换部41基于高频信号Sll的符号比特信息而生成在非线性信号S21中反映了高频信号Sll的符号的信号作为符号变换信号S42。即,符号变换部41对于微分信号S31中的符号与高频信号Sll相同的部分,原样维持符号。另一方面,对于非线性信号S21中的符号与高频信号Sll不同的部分,使符号的正负颠倒。然后,限幅器51对由符号变换部41生成的符号变换信号S42进行振幅调整处理和削波处理,由此生成非线性处理信号S12。在振幅调整处理中,对符号变换信号S42乘以规定的倍率值a,由此调整符号变换信号S42的振幅。此外,非线性处理部102b也可以不具备限幅器51,成为不进行符号变换信号S42的振幅调整处理和削波处理的构成。在这种情况下,将符号变换部41所生成的符号变换信号S42作为非线性处理信号S12从非线性处理部102b输出。
_3] 构成例2的信号的波形下面参照图13的(a) (f)说明由锐化处理部IOOb的各部生成的信号的波形。图13的(a) (f)是示意性地示出由锐化处理部IOOb的各部生成的信号的波形的图。在此,图13的(a)所示的信号作为输入信号Sin被输入到锐化处理部100b。此外,图13的Ca)所示的信号与图9的(a)所示的信号相同。首先,当输入信号Sin被输入到高频成分提取部11时,提取输入信号Sin中包含的高频成分,生成图13的(b )所示的高频信号S11。然后,在由非线性处理部102b的非线性运算部21进行的非线性运算是f (x)=X2的情况下,由非线性运算部21生成将高频信号Sll平方后的非线性信号S21 (参照图13的(C))。然后,当非线性信号S21被输入到微分部31时,生成图13的(d)所示的微分信号S31。此外,在微分信号S31中,除去了非线性信号S21中包含的直流成分。
然后,当微分信号S31被输入到符号变换部41时,生成图13的(e)所示的符号变换信号S42。如该图所示,符号变换信号S42维持图13的(b)所示的高频信号Sll的符号的正负。然后,当符号变换信号S41被输入到限幅器51时,进行振幅调整处理和削波处理,生成非线性处理信号S12。最后,当由相加部15将非线性处理信号S12与输入信号Sin相加时,生成输出信号Sout (参照图13的(f))。此外,图13的(f)所示的输出信号Sout的信号的上升沿和下降沿比使用线性运算来进行锐化的情况陡峭。锐化处理部的构成例3在上述非线性处理部102a和非线性处理部102b的构成中,构成为具备符号变换部41,但是对高频信号Sll实施的非线性运算只要维持高频信号Sll的符号的正负即可,不一定具备符号变换部41。因此,参照图14说明不具备符号变换部41的锐化处理部IOOc的构成例。图14是示出锐化处理部IOOc的构成的框图。如该图所示,锐化处理部IOOc具备高频成分提取部11、非线性处理部102c以及相加部15。并且,非线性处理部102c具备非线性运算部(奇数幂运算机构)22和限幅器51。高频成分提取部11、限幅器51和相加部15与上述记载相同,因此在此省略其详细说明。非线性运算部22对高频信号Sll实施非线性运算,生成非线性信号S22。在此, 说明由非线性运算部22进行的非线性运算。以下,设对非线性运算部22的输入信号值为x,设来自非线性运算部22的输出信号值为y,将由非线性运算部22进行的非线性运算用y = g (X)的函数表示。在此,设函数g (X)为正负对称(原点对称)地单调增加的非线性函数。此外,单调增加意味着广义的单调增加。其中,函数g (X)只要至少在X =“0”附近单调增加即可。另外,优选函数g (X)至少在X =“0”附近为|g (x) I > |x|。这种函数g (X)例如能举出下述数学式(7)。[数学式7]g(x) = x3n(n 为自然) (7)在使用上述数学式(7)作为函数g (X)的情况下,非线性运算部22将3以上的奇数作为幂指数对高频信号Sll进行乘方,由此生成非线性信号S22。例如,在上述数学式(7)中,在n = I的情况(也就是说,g (X)= X3的情况)下,非线性运算部22对高频信号Sll进行立方,由此生成非线性信号S22。在这种情况下,如果设构成高频信号Sll的数据列为XI,X2,X3,…,则对高频信号Sll进行立方后的非线性信号S22为包括数据列X13,X23,X33,…的数字信号。然后,限幅器51对由非线性运算部22生成的非线性信号S22进行振幅调整处理和削波处理,由此生成非线性处理信号S12。此外,非线性处理部102c也可以不具备限幅器51,成为不进行非线性信号S22的振幅调整处理和削波处理的构成。在这种情况下,将非线性运算部22所生成的非线性信号S22作为非线性处理信号S12从非线性处理部102c输出。构成例3的信号的波形
下面参照图15的(a) (d)说明由锐化处理部IOOc的各部生成的信号的波形。图15的(a) (d)是示意性地示出由锐化处理部IOOc的各部生成的信号的波形的图。在此,图15的(a)所示的信号作为输入信号Sin被输入到锐化处理部100c。此外,图15的Ca)所示的信号与图9的(a)所示的信号相同。首先,当输入信号Sin被输入到高频成分提取部11时,提取输入信号Sin中包含的高频成分,生成图15的(b )所示的高频信号S11。然后,在由非线性运算部22进行的非线性运算是f (x) = X3的情况下,由非线性运算部22生成将高频信号Sll立方后的非线性信号S22 (参照图15的(C))。然后,当非线性信号S22被输入到限幅器51时,进行振幅调整处理和削波处理,生成非线性处理信号S12。最后,利用相加部15将非线性处理信号S12与输入信号Sin相加,生成输出信号Sout (参照图15的(d))。此外,图15的(d)所示的输出信号Sout的信号的上升沿和下降沿比使用线性运算来进行锐化的情况陡峭。 生成超过奈奎斯特频率的频率的理由下面说明锐化处理部100所生成的输出信号Sout含有超过输入信号Sin所具有的高次谐波成分等的奈奎斯特频率fs/2的高频成分的理由。在此,输入信号Sin用设时间为X的函数F (X)表现。并且,设输入信号Sin的基本角频率为《,则函数F (X)能如下述数学式(8)那样用傅里叶级数表现。[数学式8]F(x) = a_Ncos(-N) cox+a_N+1cos (-N+1) cox+***+a^cos (-1) cox+ag+ajcos co x+a2cos2 co x+…+aNcosN co x+b_Nsin(_N) cox+b_N+1sin(_N+1) cox+…+L1Sin(_1) cox+biSin co x+b2sin2 co x+*** +bNsinN co x*** (8)在此,N是不超过对采样频率fs的奈奎斯特频率fs/2的最高频率的高次谐波的次数。即,满足下述数学式(9)。[数学式9]Nw / (2 ) < fs/2 ( (N+l) w / (2 )...(9)下面,将用函数F (X)表示的输入信号Sin的直流成分a0以外的信号记为G (X),则G (X)用下述数学式(10)表示。[数学式10]G (X) =a_Ncos (_N) co x+a_N+1cos (-N+1) co x+...+a^cos (_1) co x+ajcos co x+a2cos2 co x+*** +aNcosN co x+b_Nsin(_N) cox+b_N+1sin(_N+1) cox+…+L1Sin(_1) cox+ID1Sin co x+b2sin2 co x+...+bNsinN co x...(10)在此,输入到锐化处理部100的输入信号Sin含有信号G (X)或者信号G (X)的高频成分。并且,例如在由非线性运算部21进行的非线性运算是f (x) = X2的情况下,由非线性运算部21生成的非线性信号S21是通过对高频信号Sll进行平方而得到的信号。在此,利用上述数学式(10),(G (x 2的各项用下述数学式(11) (13)中的任一个表示(i=±1,±2,,±N ; j = ±1, ±2,…,土N)。[数学式11]ajcosi co x ajcos j co x...(11)[数学式12]ajcosi co x bjsinj co x...(12)[数学式I3]bjsini co x bjsinj co x...(13)在此,使用与三角函数有关的公式,由此,上述数学式(11) (13)能分别改写为下述数学式(14) (16)。[数学式14](a^j/2) [cos (i+j) co x+cos (1-j) cox]...(14)[数学式I5](ajbj/2) {sin(i+j) cox-sin(1-j) cox}…(15)[数学式16](-bjbj/2) {cos (i+j) cox~cos (1-j) cox}…(16)从上述数学式(14) (16)可知,(G(X))2 含有(N+ l)co,(N+2) ,…,2N 等角频率成分。因此,(G (X))2含有比奈奎斯特频率fs/2高的频率成分。也就是说,由非线性运算部21生成的非线性信号S21含有频率为2N / (2 )的高次谐波成分等这样比奈奎斯特频率fs/2高的频率成分。同样,例如,在由非线性运算部22进行的非线性运算是f (X)= X3的情况下,由非线性运算部22生成的非线性信号S22是通过对高频信号Sll进行立方而得到的信号。在此,利用上述数学式(10),(G (x 3的各项用下述数学式(17) (20)中的任一个表示(i=±1,±2,…,土N ;j = ±1, ±2,…,土N ;k = ±1, ±2,…,土N)。[数学式17]ajcosi co x ajcos j co x akcosk co x...(17)[数学式18]ajcosi co x ajcos j co x bksink co x...(18)[数学式19]aiCosi co x bjsinj co x bksinkco x...(19)[数学式2O]bjsini co x bjsinj co x bksink co x...(20)在此,例如关注i = j = k = N的项中的用上述数学式(17)和(20)所示的项,贝Ij这些项能通过使用与三角函数有关的公式改写为下述数学式(21)和(22)。[数学式21](aNcosN co X) 3=aN3 {(3/4) cosN co X+(1/4) cos3N co x}...(21)[数学式22](bNsinN co x)3 = bN3 {(3/4) sinN co x- (I/4) sin3N co x}…(22)另外, 例如关注i = j = k = -N的项中的用上述数学式(17)和(20)所示的项,贝Ij这些项能通过使用与三角函数有关的公式改写为下述数学式(23)和(24)。[数学式23]{aNcos (-Nco X)}3 = aN3[ (3/4) cos (-N co x) + (1/4) cos (_3N co x) ]...(23)[数学式24]{bNsin (-N co x)}3= bN3 {(3/4) sin (-N co x) - (1/4) sin (_3N co x)}...(24)从上述数学式(21) (24)可知,(G (x)) 3含有基本角频率co的3N倍的频率成分和-3N倍的频率成分。(G (X)) 3的其它项也利用三角函数的公式来改写,由此可知(G(X)) 3含有基本角频率《的-3N倍至3N倍的各种频率成分。因此,(G (X))3含有比 奈奎斯特频率fs/2高的频率成分。也就是说,由非线性运算部22生成的非线性信号S22包含如频率为3N / (2 )的高次谐波成分等这样比奈奎斯特频率fs/2高的频率成分。如以上那样,由锐化处理部100生成的输出信号Sout含有输入信号Sin中不包含的高频成分即比奈奎斯特频率高的频率成分。锐化处理部的其它构成例I由锐化处理部100实施的非线性运算除了上述以外还能想到各种运算。因此,参照图16和图17说明锐化处理部IOOd和IOOe的构成例。首先,图16是示出锐化处理部IOOd的构成的框图。如该图所示,锐化处理部IOOd具备高频成分提取部11、非线性处理部102d以及相加部15。高频成分提取部11和相加部15与上述记载相同,因此在此省略其详细说明。非线性处理部102d具备平方运算部61、第I微分部71、第2微分部81以及乘法部91。平方运算部61通过对高频信号Sll进行平方来生成平方信号S61。S卩,如果设构成高频信号Sll的数据列为XI,X2,X3,…,则在对高频信号Sll进行平方后的平方信号S61为包括数据列XI2,X22,X32,…的数字信号。然后,第I微分部71对由平方运算部61生成的平方信号S61进行微分,由此生成第I微分信号S71。此外,第I微分部71的构成例如是与微分部31同样的构成。然后,第2微分部81对输入信号Sin进行微分,由此生成第2微分信号S81。此夕卜,第2微分部81的构成例如是与微分部31同样的构成。然后,乘法部91将第I微分信号S71和第2微分信号S81相乘,由此生成非线性处理信号S12。S卩,设构成第I微分信号S71的数据列为Ul, U2, U3,…,构成第2微分信号S81的数据列为VI,V2,V3,…,则非线性处理信号S12为包括数据列Ul VI,U2 V2,U3 V3,…的数字信号。此外,在上述记载中,设为为了实施非线性运算而设置平方运算部61的构成,但是也可以代替平方运算部61而利用对高频信号Sll进行四次方的四次方运算部。更一般地说,也可以使用生成相当于以2以上的偶数为幂指数的高频信号Sll的乘方的信号的幂运算部。锐化处理部的其它构成例2
在上述锐化处理部IOOd的构成中,成为具备平方运算部61的构成,但是也可以代替平方运算部61,具备计算所输入的信号的绝对值的绝对值处理部62。因此,参照图17说明具备绝对值处理部62的锐化处理部IOOe的构成例。图17是示出锐化处理部IOOe的构成的框图。如该图所示,锐化处理部IOOe具备高频成分提取部11、非线性处理部102e以及相加部15。高频成分提取部11和相加部15与上述记载相同,因此在此省略其详细说明。非线性处理部102e具备绝对值处理部62、第I微分部71、第2微分部81以及乘法部91。第I微分部71、第2微分部81和乘法部91与上述记载相同,因此在此省略其详细说明。绝对值处理部62生成相当于高频信号Sll的绝对值的信号即绝对值信号S62。即,设构成高频信号Sll的数据列为X1,X2,X3,…,则绝对值信号S62为包括数据列|X11,
X2|,|X3|,…的数字信号。然后,第I微分部71对由绝对值处理部62生成的绝对值信号S62进行微分,由此生成第I微分信号S72。然后,乘法部91将第I微分信号S72和第2微分信号S81相乘,由此生成非线性处理信号S12。信号处理装置的优选应用例
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图19示出了对具有图18所示的频谱的图像信号进行上变频从而对像素数实施了在横方向上变为2倍的扩大处理后的图像信号的频谱。如图19所示,在扩大处理后的图像信号中,在对采样频率fs的奈奎斯特频率fs/2和对新的采样频率Fbs的奈奎斯特频率Fbs/2 (= fs)之间不存在频率成分。因此,在对扩大处理后的图像信号实施以往已知的使用线性运算的锐化处理的情况下,不会加上奈奎斯特频率Fbs/2附近的频率成分。与此相对,在信号处理装置500中,如上述那样,能在实施了锐化处理后的图像信号中含有比奈奎斯特频率高的频率成分,因此由信号处理装置500对具有图19所示的频谱的图像信号实施锐化处理后的图像信号的频谱例如为如图20所示那样。如该图所示,在该频谱中附加有比奈奎斯特频率fs/2高的频率成分。也就是说,附加有原信号中不包含的高频率成分。这样,信号处理装置500能附加在以往已知的使用线性运算的锐化处理中无法利用的高频率成分,因此能使以扩大处理后的图像信号表示的图像合适地锐化。此外,在锐化前使图像的倾斜方向的频率成分降低,因此在倾斜方向上附加比奈奎斯特频率fs/2高的频率成分的程度低。锐化后的图像的样子参照图21说明由信号处理装置500a或者信号处理装置500b对图像实施锐化处理后的样子。图21是示出使图像锐化的样子的概要图。图21的(a)是示出锐化前的图像中包含的纵线、横线和斜线的图。如该图所示,锐化前的图像稍模糊。图21的(b)是示意性地示出由信号处理装置500a或者信号处理装置500b对图21的(a)所示的纵线、横线和斜线分别实施锐化处理后的纵线、横线和斜线的图。如该图所示,可知锐化后与锐化前相比,锐度和分辨率提高了。
此外,图21的(C)是示意性地示出对于图21的(a)所示的图像的斜线,不由二维滤波器200使高频成分衰减,而是由锐化处理部100A和锐化处理部100B实施锐化处理后的图像中包含的斜线的图。如该图所示,在这种情况下,斜线的边缘部分被过度锐化,成为镶边的状态。从图21的(b)可知,根据信号处理装置500a或者信号处理装置500b,与以往相比能对图像的水平方向和垂直方向高度(强)地进行锐化,并且抑制锐化后的图像的斜线看上去刺眼的现象。与二维滤波器相应的锐化程度的设定优选由锐化处理部100A和锐化处理部100B实施的锐化的程度按由二维滤波器200使图像的倾斜方向的频率成分衰减的程度而设定。具体地说,在没有由二维滤波器200使图像的倾斜方向的频率成分大大衰减的情况下,会保留少许图像的斜线,因此为了抑制锐化后的图像的斜线看上去刺眼的现象,优选不加大由后级的锐化处理部100A和锐化处理部100B实施的锐化的程度。另一方面,在由二维滤波器200使图像的倾斜方向的频率成分大大衰减的情况下,图像的斜线降低,因此即使加大由后级的锐化处理部100A和锐化处理部100B实施的锐化的程度,锐化后的图像的斜线也几乎不会看上去刺眼。能通过如下所示2种方法来设定由锐化处理部100A和锐化处理部100B实施的锐
化的程度。第I种方法为设定由限幅器51对符号变换信号S41相乘的倍率值a。也就是说,由二维滤波器200使图像的倾斜方向的频率成分衰减的量越大,倍率值a的值设定得越大。通过将倍率值a的值设定得大,符号变换信号S41的振幅会变大,其结果是非线性处理信号S12的振幅变大。由此,锐化的程度变大。另一方面,由二维滤波器200使图像的倾斜方向的频率成分衰减的量越小,将倍率值a的值设定得越小。通过将倍率值a的值设定得小,符号变换信号S41的振幅会变小,其结果是非线性处理信号S12的振幅变小。由此,锐化的程度变小。第2种方法是设定高频成分提取部11所具备的滤波器110的系数Ck (改变频率特性)。也就是说,使用与由二维滤波器200衰减的倾斜方向的频率成分的程度相应的滤波器 110。也就是说,分别设定系数Ck,使得由二维滤波器200使图像的倾斜方向的频率成分衰减的量越大,通过滤波器110的频率成分越多。若这样设定系数Ck,则高段信号SHl变大,其结果是非线性处理信号S12的振幅变大。由此,锐化的程度变大。另一方面,分别设定系数Ck,使得由二维滤波器200使图像的倾斜方向的频率成分衰减的量越小,通过滤波器110的频率成分越少。这样设定系数Ck,则高段信号SHl变小,其结果是非线性处理信号S12的振幅变小。由此,锐化的程度变小。实施方式2由实施方式I说明的信号处理装置500a或者信号处理装置500b是在降低原图像的斜线的基础上分别对原图像的水平方向和垂直方向实施锐化处理的构成。因此,在锐化后的图像中,斜线原样保持降低后的状态。如果是在锐化后的图像中加上原图像的斜线的构成,就能使锐化后的图像成为更高画质。
因此,在本实施方式中,说明对锐化后的图像加上原图像的方式。基于图22和图23如下说明本发明的一个实施方式。将本实施方式的信号处理装置500记为信号处理装置500c。此外,为了便于说明,对具有与由实施方式I示出的各构件相同的功能的构件标注相同的附图标记,除了特别记载的情况以外,省略其说明。信号处理装置的构成参照图22说明信号处理装置500c的构成。图22是示出信号处理装置500c的构成的框图。如该图所示,信号处理装置500c具备高通滤波器(直流成分除去机构)220、二维滤波器200、锐化单元150以及相加部(输入信号相加机构)240。高通滤波器220是一般已知的高通滤波器,只要除去用输入信号SA表示的原图像的直流成分即可,何种滤波器都可以。另外,可以是一维滤波器,也可以是二维滤波器。将从高通滤波器220输出的信号记为高段信号S220。然后,二维滤波器200和锐化单元150与实施方式I相同。其中,二维滤波器200使以高段信号S220表示的图像的除了水平方向和垂直方向以外的倾斜方向的高频成分衰减。然后,相加部240将从锐化单元150的锐化处理部100B输出的锐化信号S102和输入信号SA相加,由此生成输出信号S0。此外,在相加部240中适当地包括用于调整锐化信号S102和输入信号SA之间的定时的延迟兀件。此外,设有高通滤波器220的理由是,在由相加部240将锐化信号S102和输入信号SA相加时,为了防止直流成分倍增,从作为相加对象的信号中的一方除去直流成分。另外,也可以代替在除去直流成分后使倾斜方向的高频成分衰减,而在使倾斜方向的高频成分衰减后除去直流成分。也就是说,高通滤波器220和二维滤波器200的连接顺序也可以反过来。另外,也可以代替独立设置高通滤波器220和二维滤波器200,而设有功能一体化的I个滤波器。夺形例在本实施方式的情况下,也如由实施方式I说明的那样,锐化处理部100A和锐化处理部100B的连接顺序哪个在前都可以。将该变形例的信号处理装置500记为信号处理装置500d。表示信号处理装置500d的构成的框图如图23所示。如该图所示,信号处理装置500d代替信号处理装置500c的锐化单元150而具备锐化单元151。并且,滤波信号S200被输入到锐化单元151的锐化处理部100B。然后,从锐化处理部100B输出的锐化信号S102被输入到锐化处理部100A。然后,从锐化单元151的锐化处理部100A输出的锐化信号SlOl被输入到相加部240。锐化后的图像的样子如上述那样,在信号处理装置500c或者信号处理装置500d中,对锐化后的图像加上原图像的斜线,由此使斜线增强。因此,例如在由信号处理装置500c或者信号处理装置500d对图21的(a)所示的斜线实施锐化处理的情况下,与图21的(b)所示的斜线相比斜线被增强了,因此锐化后的图像看起来比图21的(b)的画质高。与二维滤波器相应的锐化程度的设定在本实施方式的情况下,也如由实施方式I说明的那样,优选按由二维滤波器200使图像的倾斜方向的频率成分衰减的程度来设定由锐化处理部IOOA和锐化处理部100B实施的锐化的程度。该设定内容与由实施方式I说明的内容同样,因此在此省略其说明。实施方式3在本实施方式中,说明按原图像中包含的斜线的降低量来切换锐化程度的方式。根据图24和图25如下说明本发明的一个实施方式。将本实施方式的信号处理装置500记为信号处理装置500e。此外,为了便于说明,对具有与由实施方式I示出的各构件相同的功能的构件标注相同的附图标记,除了特别记载的情况以外,省略其说明。信号处理装置的构成参照图24说明信号处理装置500e的构成。图24是示出信号处理装置500e的构成的框图。如该图所示,信号处理装置500e具备二维滤波器200、锐化单元150、锐化单元(副锐化机构)152、差分判断部(差分判断机构)300以及信号输出部(信号输出机构)320。二维滤波器200和锐化单元150与实施方式I相同。其中,锐化单元150的锐化处理部100B对连接点Inl输出锐化信号S102。然后,锐化单元152使输入信号SA锐化。锐化单元152具备级联连接的锐化处理部100C (水平侧副锐化机构)和锐化处理部100D (垂直侧副锐化机构)。锐化处理部100C在用所输入的信号表示的图像的水平方向上实施锐化处理。锐化处理部100C是与锐化处理部100A相同的构成,但是如后述那样,与锐化处理部100A相比锐化的程度较小。将从锐化处理部100C输出的高次谐波记为锐化信号S103 (水平侧副锐化信号)。然后,锐化处理部100D在用所输入的信号表示的图像的垂直方向上实施锐化处理。锐化处理部100D是与锐化处理部100B相同的构成,但是如后述那样,与锐化处理部100B相比锐化的程度较小。将从锐化处理部100D输出的高次谐波记为锐化信号S104 (垂直侧副锐化信号)。并且,如该图所示,锐化处理部100C设于级联连接的上级侧,输入信号SA输入到锐化处理部100C。锐化处理部100D设于级联连接的下级侧,锐化信号S103输入到锐化处理部100D。并且,在本实施方式的情况下,从锐化处理部100D输出的锐化信号S104被输出到连接点In2。此外,按下述(I)和(2)中的至少一个进行设定,因此锐化处理部100C与锐化处理部100A相比锐化的程度较小,另外,锐化处理部100D与锐化处理部100B相比锐化的程度较小。(I)设定为锐化处理部100C所具备的限幅器51对符号变换信号S41相乘的倍率值a (以下记为a I)比锐化处理部100A所具备的限幅器51对符号变换信号S41相乘的倍率值a (以下记为a 2)小。例如,a I为a 2的1/3倍程度。同样,设定为锐化处理部100D所具备的限幅器51对符号变换信号S41相乘的倍率值a (以下记为a 3)比锐化处理部100B所具备的限幅器51对符号变换信号S41相乘的倍率值a (以下记为a 4)小。例如,a 3为a 4的1/3倍程度。由此,在锐化处理部100C和锐化处理部100D中,与锐化处理部100A和锐化处理部100B相比,符号变换信号S41的振幅分别变小,其结果是非线性处理信号S12的振幅变小。因此,锐化处理部100C和锐化处理部100D与锐化处理部100A和锐化处理部100B相比锐化的程度变小。(2)对锐化处理部100C所具备的滤波器110分别设定系数Ck使得通过的频率成分变少,对锐化处理部100A所具备的滤波器110分别设定系数Ck使得通过的频率成分变多。同样,对锐化处理部100D所具备的滤波器110分别设定系数Ck使得通过的频率成分变少,对锐化处理部100B所具备的滤波器110分别设定系数Ck使得通过的频率成分变多。由此,在锐化处理部100C和锐化处理部100D中,与锐化处理部100A和锐化处理部100B相比,高段信号SHl分别变小,其结果是非线性处理信号S12的振幅变小。因此,锐化处理部100C和锐化处理部100D与锐化处理部100A和锐化处理部100B相比锐化的程度变小。然后,差分判断部300检测由二维滤波器200使倾斜方向的频率成分降低的程度。具体地说,按包括相邻的多个像素的每个块区域算出输入信号SA和滤波信号S200的差分,判断该算出的差分的值是否为规定值(以下记为规定值TH)以上。块区域有:(I)连续的2个像素(某个像素和其右邻的像素,或者某个像素和其左邻的像素);(2 )连续的3个像素(某个像素和其左右的像素);(3)相邻的5个像素(例如,某个像素和其上下左右的像素);(4)包括4像素X 4像素的16像素等各种形式,不过不限于此。然后,差分判断部300将每个块区域的判断结果通知给信号输出部320。此外,在差分判断部300中适当地包括用于调整输入信号SA和滤波信号S200之间的定时的延迟元件。并且,信号输出部320是根据差分判断部300的判断结果来切换连接点Out与连接点Inl和连接点In2的连接的开关。具体地说,在输入信号SA与滤波信号S200的差分为规定值TH以上时,将连接点Out与连接点Inl连接。在这种情况下,将从锐化处理部100B输出的锐化信号S102作为输出信号SO从信号输出部320输出。另一方面,在输入信号SA与滤波信号S200的差分不足规定值TH时,将连接点Out与连接点In2连接。在这种情况下,将从锐化处理部100D输出的锐化信号S104作为输出信号SO从信号输出部320输出。此外,在锐化单元150、锐化单元152和信号输出部320中的至少任一个中,适当地包括用于调整锐化信号S102和锐化信号S104之间的定时的延迟元件。通过以上构成,信号处理装置500e按由二维滤波器200降低的倾斜方向的频率成分的程度来切换输出信号so。夺形例在本实施方式的情况下,也如由实施方式I说明的那样,锐化处理部100A和锐化处理部100B的连接顺序哪个在前都可以。将该变形例的信号处理装置500记为信号处理装置500f。表示信号处理装置500f的构成的框图如图25所示。如该图所示,信号处理装置500f代替信号处理装置500e的锐化单元150而具备锐化单元(锐化机构)151,另外,代替信号处理装置500e的锐化单元152而具备锐化单元(副锐化机构)153。在这种情况下,滤波信号S200被输入到锐化处理部100B。然后,从锐化处理部100B输出的锐化信号S102被输入到锐化处理部100A。然后,锐化处理部100A将锐化信号SlOl输出到信号输出部320的连接点Ini。
另外,输入信号SA被输入到锐化处理部100D。然后,从锐化处理部100D输出的锐化信号S104被输入到锐化处理部100C。然后,锐化处理部100C将锐化信号S103输出到信号输出部320的连接点In2。锐化后的图像的样子如上述那样,在信号处理装置500e或者信号处理装置500f中,在斜线的降低量多的块区域中,将滤波信号S200锐化并输出,在斜线的降低量少的块区域中,将输入信号SA锐化并输出。也就是说,能按斜线的降低量来实施适度的锐化。因此,例如在由信号处理装置500e或者信号处理装置500f对图21的(a)所示的斜线实施锐化处理的情况下,与图21的(b)所示的斜线相比斜线被增强,因此锐化后的图像看起来比图21的(b)画质高。与二维滤波器相应的锐化程度的设定在本实施方式的情况下,也如由实施方式I说明的那样,优选按由二维滤波器200使图像的倾斜方向的频率成分衰减的程度来设定由锐化处理部100A和锐化处理部100B实施的锐化的程度。该设定内容与由实施方式I说明的内容是同样的,因此在此省略其说明。附沣事项最后,信号处理装置500的各块可以利用形成在集成电路(IC芯片)上的逻辑电路来构成为硬件,也可以如下那样使用CPU (central processing unit:中央处理器)用软件实现。在用软件实现的情况下,信号处理装置500 (特别是锐化处理部100)具备:执行实现各功能的控制程序的命令的CPU、保存上述程序的ROM (read only memory:只读存储器)、展开上述程序的RAM (random access memory:随机存取存储器)、保存上述程序和各种数据的存储器等存储装置(记录介质)等。并且,本发明的目的也能通过将用计算机可读地记录有作为实现上述功能的软件的信号处理装置500的控制程序的程序代码(执行形式程序,中间代码程序,源程序)的记录介质提供给上述信号处理装置500,由该计算机(或者CPU、MPU)读出并执行记录于记录介质的程序代码来实现。上述记录介质例如能采用磁带、盒带等带类、包括软(7 口 ''J e —(注册商标))盘/硬盘等磁盘、⑶-R0M/M0/MD/DVD/⑶-R等光盘的盘类、IC卡(包括存储卡)/光卡等卡类或者掩蔽型R0M/EPR0M/EEPR0M/快闪ROM等半导体存储器类、PLD (Programmable logicdevice:可编程逻辑器件)等逻辑电路类等。另外,也可以将信号处理装置500构成为能与通信网络连接,通过通信网络提供上述程序代码。该通信网络没有特别限定,例如可以利用互联网、内联网、外联网、LAN、ISDN、VAN、CATV通信网、虚拟专用网(virtual private network)、电话线路网、移动通信网、卫星通信网等。另外,构成通信网络的传送介质没有特别限定,例如既可以利用IEEE1394、USB、电力线传输、有线TV线路、电话线、ADSL线路等有线,也可以利用IrDA、遥控的红外线、蓝牙(Bluetooth (注册商标))、IEEE802.11无线、HDR (High Data Rate:高数据速率)、NFC (Near Field Communication:近场通信)、DLNA (Digital Living NetworkAlliance:数字生活网络联盟)、便携电话网、卫星线路、地面波数字网等无线。这样,在本说明书中,机构并非一定意味着物理机构,也包括用软件来实现各机构的功能的情况。而且,也可以是I个机构的功能由2个以上物理的机构实现,或者也可以是2个以上的机构的功能由I个物理的机构实现。
而且,在本发明的信号处理装置中,也可以构成为在级联连接的上级侧设置上述水平侧锐化机构,在级联连接的下级侧设置上述垂直侧锐化机构。根据上述构成,是先在水平方向上实施锐化处理后在垂直方向上实施锐化处理的构成,因此能适于对水平方向的频率成分比垂直方向的频率成分高的图像(例如电视播放的视频)进行锐化。而且,在本发明的信号处理装置中,也可以构成为在级联连接的上级侧设置上述垂直侧锐化机构,在级联连接的下级侧设置上述水平侧锐化机构。根据上述构成,是先在垂直方向上实施锐化处理后在水平方向上实施锐化处理的构成,因此能适于对垂直方向的频率成分比水平方向的频率成分高的图像进行锐化。而且,在本发明的信号处理装置中,也可以构成为还具备:直流成分除去机构,其在由上述高频成分除去机构生成上述倾斜降低信号前,除去上述输入信号中包含的频率成分中的至少直流成分;以及输入信号相加机构,其将上述输入信号和上述锐化信号相加,并且输出由该相加得到的信号。根据上述构成,进一步在生成倾斜降低信号前除去输入信号中包含的频率成分中的至少直流成分。另外,将输入信号和锐化信号相加,并且输出由该相加得到的信号。因此,能使以输入信号表示的图像中包含的斜线包含于用锐化信号表示的图像中。而且,在倾斜降低信号中至少除去了直流成分,因此将输入信号和锐化信号相加的结果不会增强直流成分。因此,实现如下效果:能进一步提高锐化后的图像的画质和分辨率感。而且,在本发明的信号处理装置中,也可以构成为还具备:副锐化机构,其将上述输入信号作为输入,输出使上述输入信号锐化后的副锐化信号;差分判断机构,其按包括相邻的多个像素的每个块区域,算出上述输入信号与上述倾斜降低信号的差分,并且判断该算出的差分是否为规定值以上;以及信号输出机构,其将上述锐化信号和上述副锐化信号作为输入,针对由上述差分判断机构算出的差分为规定值以上的上述块区域输出上述锐化信号,并且针对由上述差分判断机构算出的差分不足规定值的上述块区域输出上述副锐化信号,上述副锐化机构具备:水平侧副锐化机构,其输出将表示包括在用所输入的信号表示的图像的水平方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的水平侧副锐化信号;以及垂直侧副锐化机构,其输出将表示包括在用所输入的信号表示的图像的垂直方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的垂直侧副锐化信号,上述水平侧副锐化机构和上述垂直侧副锐化机构级联连接,上述输入信号被输入到级联连接的上级侧的上述水平侧副锐化机构或者上述垂直侧副锐化机构,上述副锐化机构将从级联连接的下级侧的上述水平侧副锐化机构或者上述垂直侧副锐化机构输出的信号作为上述副锐化信号来输出,上述水平侧副锐化机构具备:水平侧副低频成分除去机构,其从表示包括在用所输入的信号表示的图像的水平方向上相邻排列的像素的像素群的信号中包含的频率成分至少除去直流成分,由此生成并输出水平侧副低频除去信号;水平侧副非线性处理机构,其将上述水平侧副低频除去信号作为输入,维持上述水平侧副低频除去信号的符号的正负,并且,至少在上述水平侧副低频除去信号的值为0附近时,生成相对于上述水平侧副低频除去信号非线性地广义单调增加的水平侧副非线性处理信号,输出该水平侧副非线性处理信号;以及水平侧副相加机构,其将输入到上述水平侧副锐化机构的信号和上述水平侧副非线性处理信号相加,由此生成并输出上述水平侧副锐化信号,上述垂直侧副锐化机构具备:垂直侧副低频成分除去机构,其从表示包括在用所输入的信号表示的图像的垂直方向上相邻排列的像素的像素群的信号中包含的频率成分至少除去直流成分,由此生成并输出垂直侧副低频除去信号;垂直侧副非线性处理机构,其将上述垂直侧副低频除去信号作为输入,维持上述垂直侧副低频除去信号的符号的正负,并且,至少在上述垂直侧副低频除去信号的值为O附近时,生成相对于上述垂直侧副低频除去信号非线性地广义单调增加的垂直侧副非线性处理信号,输出该垂直侧副非线性处理信号;以及垂直侧副相加机构,其将输入到上述垂直侧副锐化机构的信号和上述垂直侧副非线性处理信号相加,由此生成并输出上述垂直侧副锐化信号。根据上述构成,进一步对输入信号依次实施2个锐化处理,输出副锐化信号。一方锐化处理是生成将表示包括在用所输入的信号表示的图像的水平方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的高次谐波即水平侧副锐化信号的处理。每当生成水平侧副锐化信号时,首先从表示包括在用所输入的信号表示的图像的水平方向上相邻排列的像素的像素群的信号中包含的频率成分至少除去直流成分,由此生成水平侧副低频除去信号。然后,维持水平侧副低频除去信号的符号的正负,并且至少在水平侧副低频除去信号的值为0附近时,生成相对于水平侧副低频除去信号非线性地广义单调增加的水平侧副非线性处理信号。然后,将所输入的信号和水平侧副低频除去信号相加,由此生成水平侧副锐化信号。并且,另一方锐化处理是生成将表示包括在用所输入的信号表示的图像的垂直方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的高次谐波即垂直侧副锐化信号的处理。每当生成垂直侧副锐化信号时,首先从表示包括在用所输入的信号表示的图像的垂直方向上相邻排列的像素的像素群的信号中包含的频率成分至少除去直流成分,由此生成垂直侧副低频除去信号。然后,维持垂直侧副低频除去信号的符号的正负,并且,至少在垂直侧副低频除去信号的值为0附近时,生成相对于垂直侧副低频除去信号非线性地广义单调增加的垂直侧副非线性处理信号。然后,将所输入的信号和垂直侧副低频除去信号相加,由此生成垂直侧副锐化信号。因此,通过2个锐化处理,能将对用输入信号表示的图像的除了水平方向和垂直方向以外的方向的频率成分不实施非线性处理,而对图像的水平方向和垂直方向的频率成分实施了非线性处理的信号作为副锐化信号来输出。在此,水平侧副锐化信号是通过将所输入的信号与对水平侧副低频除去信号进行平方等实施了非线性处理的水平侧副非线性处理信号相加而生成的。其中,所生成的信号的符号的正负维持水平侧副低频除去信号的符号的正负。同样,垂直侧副锐化信号是通过将所输入的信号与对垂直侧副低频除去信号进行平方等实施了非线性处理的垂直侧副非线性处理信号相加而生成的。其中,所生成的信号的符号的正负维持垂直侧副低频除去信号的符号的正负。因此,在水平侧副锐化信号和垂直侧副锐化信号中含有输入信号中所不包含的高频带的频率成分。其结果是,水平侧副锐化信号和垂直侧副锐化信号含有比将输入信号离散化的情况下的采样频率的1/2的频率即奈奎斯特频率高的频率成分。然后,按包括相邻的多个像素的每个块区域算出输入信号与倾斜降低信号的差分,并且判断该算出的差分是否为规定值以上,针对差分为规定值以上的块区域输出锐化信号,针对差分不足规定值的块区域输出副锐化信号。也就是说,在斜线的降低量多的块区域中,输出将倾斜降低信号锐化而得到的锐化信号,在斜线的降低量少的块区域中,输出将输入信号锐化而得到的副锐化信号。因此,能按斜线的降低量来切换输出的信号。因此,实现如下效果:能将由锐化机构实施的锐化的程度设定为与由副锐化机构实施的锐化的程度不同,由此根据斜线的降低量而使锐化的程度不同。而且,在本发明的信号处理装置中,也可以构成为在上述水平侧锐化机构设于上述垂直侧锐化机构的上级的情况下,上述水平侧副锐化机构设于上述垂直侧副锐化机构的上级,在上述水平侧锐化机构设于上述垂直侧锐化机构的下级的情况下,上述水平侧副锐化机构设于上述垂直侧副锐化机构的下级。根据上述构成,还能使对输入信号实施的2个锐化处理的顺序与对倾斜降低信号实施的2个锐化处理的顺序相同。而且,在本发明的信号处理装置中,也可以构成为:上述水平侧非线性处理机构具备对上述水平侧非线性处理信号的振幅通过乘以第I规定的倍率值来进行调整的水平侧振幅调整机构,上述垂直侧非线性处理机构具备对上述垂直侧非线性处理信号的振幅通过乘以第2规定的倍率值来进行调整的垂直侧振幅调整机构,上述水平侧副非线性处理机构具备对上述水平侧副非线性处理信号的振幅通过乘以第3规定的倍率值来进行调整的水平侧副振幅调整机构,上述垂直侧副非线性处理机构具备对上述垂直侧副非线性处理信号的振幅通过乘以第4规定的倍率值来进行调整的垂直侧副振幅调整机构,上述第I规定的倍率值大于上述第2规定的倍率值,上述第3规定的倍率值大于上述第4规定的倍率值。根据上述构成,还能将水平侧锐化处理机构、垂直侧锐化处理机构、副水平侧锐化处理机构和副垂直侧锐化处理机构所输出的信号的振幅调整为适当大小。并且,能使水平侧锐化处理机构输出的信号的振幅比副水平侧锐化处理机构输出的信号的振幅大,并且使垂直侧锐化处理机构输出的信号的振幅比副垂直侧锐化处理机构输出的信号的振幅大。因此,实现如下效果:在斜线的降低量多的块区域中,与斜线的降低量少的块区域相比,能高度(强)地进行锐化。而且,在本发明的信号处理装置中,也可以构成为:上述水平侧非线性处理机构、上述垂直侧非线性处理机构、上述水平侧副非线性处理机构和上述垂直侧副非线性处理机构中的至少任一个具备:偶数幂运算机构,其将2以上的偶数作为幂指数,通过对所输入的信号进行乘方来生成偶数幂信号;以及符号变换机构,其将上述偶数幂信号中的符号的正负与上述所输入的信号不同的部分的符号颠倒,输出利用上述符号变换机构颠倒了符号的上述偶数幂信号。根据上述构成,进一步将2以上的偶数作为幂指数,对所输入的信号进行乘方,由此生成偶数幂信号,并且将上述偶数幂信号中的符号的正负与上述乘方前的频率成分不同的部分的符号颠倒,输出颠倒后的信号。因此,对所输入的信号将2以上的偶数作为幂指数来进行乘方,并且输出符号的正负维持上述乘方前的低频除去信号的符号的正负的信号,因此通过将该输出的信号和上述所输入的信号相加而得到的信号含有上述所输入的信号中不包含的高频率成分。因此,与实施线性运算的现有方法相比,实现如下效果:能使作为锐化的对象的信号中包含的相当于边缘部分的信号的上升沿和下降沿更陡峭。而且,在本发明的信号处理装置中,也可以构成为上述水平侧非线性处理机构、上述垂直侧非线性处理机构、上述水平侧副非线性处理机构和上述垂直侧副非线性处理机构中的至少任一个具备:偶数幂运算机构,其将2以上的偶数作为幂指数,通过对所输入的信号进行乘方来生成偶数幂信号;微分机构,其通过对上述偶数幂信号进行微分来生成微分信号;以及符号变换机构,其将上述微分信号中的符号的正负与上述所输入的信号不同的部分的符号颠倒,输出利用上述符号变换机构颠倒了符号的上述微分信号。根据上述构成,进一步将2以上的偶数作为幂指数,通过对所输入的信号进行乘方来生成偶数幂信号,并且通过对偶数幂信号进行微分来生成微分信号,将上述微分信号中的符号的正负与上述乘方前的频率成分不同的部分的符号颠倒,输出颠倒后的信号。因此,对所输入的信号将2以上的偶数作为幂指数来进行乘方,将乘方后的信号中会含有的直流成分通过微分来除去,并且输出符号的正负维持上述乘方前的所输入的信号的符号的正负的信号,因此通过将该输出的信号和上述所输入的信号相加而得到的信号含有上述所输入的信号中不包含的高频率成分。因此,实现如下效果:与实施线性运算的现有方法相比,能使作为锐化的对象的信号中包含的相当于边缘部分的信号的上升沿和下降沿更陡峭。此外,通过微分来除去乘方后的信号中会包含的直流成分,因此与不除去在乘方后的信号中会包含的直流成分的情况相比,能使信号的上升沿和下降沿更陡峭。而且,在本发明的信号处理装置中,也可以构成为上述水平侧非线性处理机构、上述垂直侧非线性处理机构、上述水平侧副非线性处理机构和上述垂直侧副非线性处理机构中的至少任一个具备:奇数幂运算机构,其将3以上的奇数作为幂指数,对所输入的信号进行乘方,输出利用上述奇数幂运算机构进行乘方所得的信号。根据上述构成,进一步将3以上的奇数作为幂指数,对所输入的信号进行乘方,输出进行该乘方所得的信号。因此,输出以3以上的奇数作为幂指数来对所输入的信号进行乘方的信号,因此通过将该输出的信号和上述所输入的信号相加而得到的信号含有上述所输入的信号中不包含的高频率成分。因此,实现如下效果:与实施线性运算的现有方法相比,能使作为锐化的对象的信号中包含的相当于边缘部分的信号的上升沿和下降沿更陡峭。而且,在本发明的信号处理装置中,也可以构成为上述水平侧非线性处理机构、上述垂直侧非线性处理机构、上述水平侧副非线性处理机构和上述垂直侧副非线性处理机构中的至少任一个具备:平方根运算机构,其将所输入的信号除以该所输入的信号能取得的最大值所得的值的绝对值的平方根乘以上述最大值,由此生成平方根信号;以及符号变换机构,其将上述平方根信号中的符号的正负与上述所输入的信号不同的部分的符号颠倒,输出利用上述符号变换机构颠倒了符号的上述平方根信号。根据上述构成,将上述所输入的信号除以该所输入的信号能取得的最大值所得的值(也就是说,将所输入的信号标准化后的值)的绝对值的平方根乘以上述最大值所得的平方根信号,上述平方根信号的符号的正负维持上述所输入的信号的符号的正负。因此,将上述输出的信号和上述所输入的信号相加而得到的信号含有上述所输入的信号中不包含的高频率成分。因此,实现如下效果:与实施线性运算的现有方法相比,能使作为锐化的对象的信号中包含的相当于边缘部分的信号的上升沿和下降沿更陡峭。而且,在本发明的信号处理装置中,也可以构成为上述水平侧非线性处理机构、上述垂直侧非线性处理机构、上述水平侧副非线性处理机构和上述垂直侧副非线性处理机构中的至少任一个在所输入的信号的值为0附近时,输出绝对值大于上述所输入的信号的绝对值的信号。根据上述构成,在所输入的信号的值为0附近时,输出绝对值大于上述所输入的信号的绝对值的信号。因此,在所输入的信号的值为0附近的区间中,能使在示出输出信号时与作为锐化的对象的信号相加的信号的值为比作为锐化的对象的信号大的值。因此,实现如下效果:在低频除去信号的值为0附近的区间中,能使作为锐化的对象的信号中包含的相当于边缘部分的信号的上升沿和下降沿更陡峭。而且,在本发明的信号处理装置中,也可以构成为上述水平侧低频成分除去机构、上述垂直侧低频成分除去机构、上述水平侧副低频成分除去机构和上述垂直侧副低频成分除去机构中的至少任一个是抽头数为3以上的高通型滤波器。根据上述构成,由于是抽头数为3以上的高通型滤波器,因此能从作为锐化的对象的信号至少适当除去直流成分。因此,将对除去了作为锐化的对象的信号中包含的直流成分的信号实施了非线性处理的信号和作为锐化的对象的信号相加而得到的信号含有作为锐化的对象的信号中不包含的高频率成分。因此,实现如下效果:与实施线性运算的现有方法相比,能使作为锐化的对象的信号中包含的相当于边缘部分的信号的上升沿和下降沿更陡峭。而且,在本发明的信号处理装置中,也可以构成为上述水平侧低频成分除去机构、上述垂直侧低频成分除去机构、上述水平侧副低频成分除去机构和上述垂直侧副低频成分除去机构中的至少任一个还具备:低电平信号除去机构,其将输出的信号中的绝对值小于规定下限值的部分的信号值变更为0 ;以及高电平信号除去机构,其对输出的信号中的绝对值大于规定上限值的部分的信号值维持符号而仅将绝对值变更为该上限值以下。根据上述构成,将输出的信号中的绝对值小于规定下限值的部分的信号值变更为0,并且对输出的信号中的绝对值大于规定上限值的部分的信号值维持符号而仅将绝对值变更为该上限值以下。因此,能除去输出的信号中包含的噪声,并且能防止输出的信号中所包含的能量大的高频成分通过非线性处理而放大。因此,实现如下效果:能在输出的信号中除去噪声,并且能防止能量大的高频成分被放大。此外,上述信号处理装置也可以通过计算机来实现,在这种情况下,使计算机作为上述各机构来工作从而由计算机来实现上述信号处理装置的上述信号处理装置的控制程序和记录该控制程序的计算机可读的记录介质也属于本发明的范畴。而且,具备上述集成电路的芯片也属于本发明的范畴。
本发明不限于上述各实施方式,能在权利要求所示的范围进行各种变更,将在不同的实施方式中分别公开的技术方案适当地组合得到的实施方式也包含于本发明的技术范围。在说明书中出现的具体实施方式
或者实施例终究只是用于明确本发明的技术内容,不应限定于这种具体例而狭义地解释,能在本发明的精神和所记载的权利要求的范围内进行各种变更实施。工业实用件本发明能应用于对表示图像的数字信号进行处理的装置。特别能适用于显示静止图像、动态图像等的显示装置等。附图标记说明:11:高频成分提取部(水平侧低频成分除去机构、垂直侧低频成分除去机构、水平侧副低频成分除去机构、垂直侧副低频成分除去机构、水平侧低频成分除去电路、垂直侧低频成分除去电路)15:相加部(水平侧相加机构、垂直侧相加机构、水平侧副相加机构、垂直侧副相加机构、水平侧相加电路、垂直侧相加电路)21:非线性运算部(偶数幂运算机构、平方根运算机构)22:非线性运算部(奇数幂运算机构)31:微分部(微分机构)41:符号变换部(符号变换机构)51:限幅器(水平侧振幅调整机构、垂直侧振幅调整机构、水平侧副振幅调整机构、垂直侧副振幅调整机构)IOOUOOa IOOe:锐化处理部(水平侧锐化机构、垂直侧锐化机构、水平侧副锐化机构、垂直侧副锐化机构、水平侧锐化电路、垂直侧锐化电路)100A:锐化处理部(水平侧锐化机构、水平侧锐化电路)100B:锐化处理部(垂直侧锐化机构、垂直侧锐化电路)100C:锐化处理部(水平侧副锐化机构)100D:锐化处理部(垂直侧副锐化机构)102、102a 102e:非线性处理部(水平侧非线性处理机构、垂直侧非线性处理机构、水平侧副非线性处理机构、垂直侧副非线性处理机构、水平侧非线性处理电路、垂直侧非线性处理电路)150,151:锐化单元(锐化机构、锐化电路)152、153:副锐化单元(副锐化机构)200:二维滤波器(高频成分除去机构、高频成分除去电路)220:高通滤波器(直流成分除去机构)240:相加部(输入信号相加机构)300:差分判断部(差分判断机构)320:信号输出部(信号输出机构)500,500a 500f:信号处理装置(集成电路)Sll:高频信号(水平侧低频除去信号、垂直侧低频除去信号、水平侧副低频除去信号、垂直侧副低频除去信号)S12:非线性处理信号(水平侧非线性处理信号、垂直侧非线性处理信号、水平侧副非线性处理信号、垂直侧副非线性处理信号)S21:非线性信号(偶数幂信号、平方根信号)S22:非线性信号S31:微分信号SlOl:锐化信号(水平侧锐化信号)S102:锐化信号(垂直侧锐化信号)S103:锐化信号(水平侧副锐化信号)S104:锐化信号(垂直侧副锐化信号)S200:滤波信号(倾斜降低信号)S220:高段信号SA:输入信号SO:输出信号
权利要求
1.一种信号处理装置,其特征在于, 对表示图像的输入信号实施使上述图像锐化的处理,输出表示该锐化后的图像的信号,具备: 高频成分除去机构,其从上述输入信号除去用上述输入信号表示的图像的除了水平方向和垂直方向以外的方向的频率成分中的高频成分,由此生成倾斜降低信号;以及 锐化机构,其将上述倾斜降低信号作为输入,输出使上述倾斜降低信号锐化后的锐化信号, 上述锐化机构具备: 水平侧锐化机构,其输出将表示包括在用所输入的信号表示的图像的水平方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的水平侧锐化信号;以及 垂直侧锐化机构,其输出将表示包括在用所输入的信号表示的图像的垂直方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的垂直侧锐化信号, 上述水平侧锐化机构和上述垂直侧锐化机构级联连接, 上述倾斜降低信号被输入到级联连接的上级侧的上述水平侧锐化机构或者上述垂直侧锐化机构, 上述锐化机构将从级联连接的下级侧的上述水平侧锐化机构或者上述垂直侧锐化机构输出的信号作为上述锐化信号来输出, 上述水平侧锐化机构具备: 水平侧低频成分除去机构,其从表示包括在用所输入的信号表示的图像的水平方向上相邻排列的像素的像素群的信号中包含的频率成分至少除去直流成分,由此生成并输出水平侧低频除去号; 水平侧非线性处理机构,其将上述水平侧低频除去信号作为输入,维持上述水平侧低频除去信号的符号的正负,并且,至少在上述水平侧低频除去信号的值为O附近时,生成相对于上述水平侧低频除去信号非线性地广义单调增加的水平侧非线性处理信号,输出该水平侧非线性处理信号;以及 水平侧相加机构,其将输入到上述水平侧锐化机构的信号和上述水平侧非线性处理信号相加,由此生成并输出上述水平侧锐化信号, 上述垂直侧锐化机构具备: 垂直侧低频成分除去机构,其从表示包括在用所输入的信号表示的图像的垂直方向上相邻排列的像素的像素群的信号中包含的频率成分至少除去直流成分,由此生成并输出垂直侧低频除去信号; 垂直侧非线性处理机构,其将上述垂直侧低频除去信号作为输入,维持上述垂直侧低频除去信号的符号的正负,并且,至少在上述垂直侧低频除去信号的值为O附近时,生成相对于上述垂直侧低频除去信号非线性地广义单调增加的垂直侧非线性处理信号,输出该垂直侧非线性处理信号;以及 垂直侧相加机构,其将输入到上述垂直侧锐化机构的信号和上述垂直侧非线性处理信号相加,由此生成并输出上述垂直侧锐化信号。
2.根据权利要求1所述的信号处理装置,其特征在于, 在级联连接的上级侧设有上述水平侧锐化机构,在级联连接的下级侧设有上述垂直侧锐化机构。
3.根据权利要求1所述的信号处理装置,其特征在于, 在级联连接的上级侧设有上述垂直侧锐化机构, 在级联连接的下级侧设有上述水平侧锐化机构。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的信号处理装置,其特征在于,还具备: 直流成分除去机构,其在由上述高频成分除去机构生成上述倾斜降低信号前,除去上述输入信号中包含的频率成分中的至少直流成分;以及 输入信号相加机构 ,其将上述输入信号和上述锐化信号相加,并且输出由该相加得到的信号。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的信号处理装置,其特征在于,还具备: 副锐化机构,其将上述输入信号作为输入,输出使上述输入信号锐化后的副锐化信号; 差分判断机构,其按包括相邻的多个像素的每个块区域,算出上述输入信号与上述倾斜降低信号的差分,并且判断该算出的差分是否为规定值以上;以及 信号输出机构,其将上述锐化信号和上述副锐化信号作为输入,针对由上述差分判断机构算出的差分为规定值以上的上述块区域输出上述锐化信号,并且针对由上述差分判断机构算出的差分不足规定值的上述块区域输出上述副锐化信号, 上述副锐化机构具备: 水平侧副锐化机构,其输出将表示包括在用所输入的信号表示的图像的水平方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的水平侧副锐化信号;以及 垂直侧副锐化机构,其输出将表示包括在用所输入的信号表示的图像的垂直方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的垂直侧副锐化信号, 上述水平侧副锐化机构和上述垂直侧副锐化机构级联连接, 上述输入信号被输入到级联连接的上级侧的上述水平侧副锐化机构或者上述垂直侧副锐化机构, 上述副锐化机构将从级联连接的下级侧的上述水平侧副锐化机构或者上述垂直侧副锐化机构输出的信号作为上述副锐化信号来输出, 上述水平侧副锐化机构具备: 水平侧副低频成分除去机构,其从表示包括在用所输入的信号表示的图像的水平方向上相邻排列的像素的像素群的信号中包含的频率成分至少除去直流成分,由此生成并输出水平侧副低频除去号; 水平侧副非线性处理机构,其将上述水平侧副低频除去信号作为输入,维持上述水平侧副低频除去信号的符号的正负,并且,至少在上述水平侧副低频除去信号的值为O附近时,生成相对于上述水平侧副低频除去信号非线性地广义单调增加的水平侧副非线性处理信号,输出该水平侧副非线性处理信号;以及 水平侧副相加机构,其将输入到上述水平侧副锐化机构的信号和上述水平侧副非线性处理信号相加,由此生成并输出上述水平侧副锐化信号, 上述垂直侧副锐化机构具备: 垂直侧副低频成分除去机构,其从表示包括在用所输入的信号表示的图像的垂直方向上相邻排列的像素的像素群的信号中包含的频率成分至少除去直流成分,由此生成并输出垂直侧副低频除去号; 垂直侧副非线性处理机构,其将上述垂直侧副低频除去信号作为输入,维持上述垂直侧副低频除去信号的符号的正负,并且,至少在上述垂直侧副低频除去信号的值为O附近时,生成相对于上述垂直侧副低频除去信号非线性地广义单调增加的垂直侧副非线性处理信号,输出该垂直侧副非线性处理信号;以及 垂直侧副相加机构,其将输入到上述垂直侧副锐化机构的信号和上述垂直侧副非线性处理信号相加,由此生成并输出上述垂直侧副锐化信号。
6.根据权利要求5所述的信号处理装置,其特征在于, 在上述水平侧锐化机构设于上述垂直侧锐化机构的上级的情况下,上述水平侧副锐化机构设于上述垂直侧副锐化机构的上级, 在上述水平侧锐化机构设于上述垂直侧锐化机构的下级的情况下,上述水平侧副锐化机构设于上述垂直侧副锐化机构的下级。
7.根据权利要求5或者6所述的信号处理装置,其特征在于, 上述水平侧非线性处理机构具备对上述水平侧非线性处理信号的振幅通过乘以第I规定的倍率值来进行调整的水平侧振幅调整机构, 上述垂直侧非线性处理机构具备对上述垂直侧非线性处理信号的振幅通过乘以第2规定的倍率值来进行调整的垂直侧振幅调整机构, 上述水平侧副非线性处理机构具备`对上述水平侧副非线性处理信号的振幅通过乘以第3规定的倍率值来进行调整的水平侧副振幅调整机构, 上述垂直侧副非线性处理机构具备对上述垂直侧副非线性处理信号的振幅通过乘以第4规定的倍率值来进行调整的垂直侧副振幅调整机构, 上述第I规定的倍率值大于上述第2规定的倍率值,上述第3规定的倍率值大于上述第4规定的倍率值。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的信号处理装置,其特征在于, 上述水平侧非线性处理机构、上述垂直侧非线性处理机构、上述水平侧副非线性处理机构和上述垂直侧副非线性处理机构中的至少任一个具备: 偶数幂运算机构,其将2以上的偶数作为幂指数,通过对所输入的信号进行乘方来生成偶数幂信号;以及 符号变换机构,其将上述偶数幂信号中的符号的正负与上述所输入的信号不同的部分的符号颠倒, 输出利用上述符号变换机构颠倒了符号的上述偶数幂信号。
9.根据权利要求1至7中的任一项所述的信号处理装置,其特征在于, 上述水平侧非线性处理机构、上述垂直侧非线性处理机构、上述水平侧副非线性处理机构和上述垂直侧副非线性处理机构中的至少任一个具备: 偶数幂运算机构,其将2以上的偶数作为幂指数,通过对所输入的信号进行乘方来生成偶数幂信号; 微分机构,其通过对上述偶数幂信号进行微分来生成微分信号;以及 符号变换机构,其将上述微分信号中的符号的正负与上述所输入的信号不同的部分的符号颠倒, 输出利用上述符号变换机构颠倒了符号的上述微分信号。
10.根据权利要求1至7中的任一项所述的信号处理装置,其特征在于, 上述水平侧非线性处理机构、上述垂直侧非线性处理机构、上述水平侧副非线性处理机构和上述垂直侧副非线性处理机构中的至少任一个具备: 奇数幂运算机构,其将3以上的奇数作为幂指数,对所输入的信号进行乘方, 输出利用上述奇数幂运算机构进行乘方所得的信号。
11.根据权利要求1至7中的任一项所述的信号处理装置,其特征在于, 上述水平侧非线性处理机构、上述垂直侧非线性处理机构、上述水平侧副非线性处理机构和上述垂直侧副非线性处理机构中的至少任一个具备: 平方根运算机构,其将所输入的信号除以该所输入的信号能取得的最大值所得的值的绝对值的平方根乘以上述最大值,由此生成平方根信号;以及 符号变换机构,其将上述平方根信号中的符号的正负与上述所输入的信号不同的部分的符号颠倒, 输出利用上述符号变换机构颠倒了符号的上述平方根信号。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的信号处理装置,其特征在于, 上述水平侧非线性处理机构、上述垂直侧非线性处理机构、上述水平侧副非线性处理机构和上述垂直侧副非线性 处理机构中的至少任一个, 在所输入的信号的值为O附近时,输出绝对值大于上述所输入的信号的绝对值的信号。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的信号处理装置,其特征在于, 上述水平侧低频成分除去机构、上述垂直侧低频成分除去机构、上述水平侧副低频成分除去机构和上述垂直侧副低频成分除去机构中的至少任一个是抽头数为3以上的高通型滤波器。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的信号处理装置,其特征在于, 上述水平侧低频成分除去机构、上述垂直侧低频成分除去机构、上述水平侧副低频成分除去机构和上述垂直侧副低频成分除去机构中的至少任一个还具备: 低电平信号除去机构,其将输出的信号中的绝对值小于规定下限值的部分的信号值变更为O ;以及 高电平信号除去机构,其对输出的信号中的绝对值大于规定上限值的部分的信号值维持符号而仅将绝对值变更为该上限值以下。
15.一种控制程序,由权利要求1至14中的任一项所述的信号处理装置所具备,使计算机工作,使上述计算机发挥上述各机构的功能。
16.一种集成电路,其特征在于, 对表示图像的输入信号实施使上述图像锐化的处理,输出表示该锐化后的图像的信号的集成电路,具有: 高频成分除去电路,其从上述输入信号除去用上述输入信号表示的图像的除了水平方向和垂直方向以外的方向的频率成分中的高频成分,由此生成倾斜降低信号;以及 锐化电路,其将上述倾斜降低信号作为输入,输出使上述倾斜降低信号锐化后的锐化信号, 上述锐化电路具有: 水平侧锐化电路,其输出将表示包括在用所输入的信号表示的图像的水平方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的水平侧锐化信号;以及 垂直侧锐化电路,其输出将表示包括在用所输入的信号表示的图像的垂直方向上相邻排列的像素的像素群的信号锐化后的垂直侧锐化信号, 上述水平侧锐化电路和上述垂直侧锐化电路级联连接, 上述倾斜降低信号被输入到级联连接的上级侧的上述水平侧锐化电路或者上述垂直侧锐化电路, 上述锐化电路将从级联连接的下级侧的上述水平侧锐化电路或者上述垂直侧锐化电路输出的信号作为上述锐化信号来输出, 上述水平侧锐化电路具有: 水平侧低频成分除去电路,其从表示包括在用所输入的信号表示的图像的水平方向上相邻排列的像素的像素群的信号中包含的频率成分至少除去直流成分,由此生成并输出水平侧低频除去号; 水平侧非线性处理电路,其将上述水平侧低频除去信号作为输入,维持上述水平侧低频除去信号的符号的正负,并且,至少在上述水平侧低频除去信号的值为O附近时,生成相对于上述水平侧低频除去信号非线性地广义单调增加的水平侧非线性处理信号,输出该水平侧非线性处理信号;以及 水平侧相加电路,其将输入到上述水平侧锐化电路的信号和上述水平侧非线性处理信号相加,由此生成并输出上述水平侧锐化信号, 上述垂直侧锐化电路具有: 垂直侧低频成分除去电路,其从表示包括在用所输入的信号表示的图像的垂直方向上相邻排列的像素的像素群的信号中包含的频率成分至少除去直流成分,由此生成并输出垂直侧低频除去信号; 垂直侧非线性处理电路,其将上述垂直侧低频除去信号作为输入,维持上述垂直侧低频除去信号的符号的正负,并且,至少在上述垂直侧低频除去信号的值为O附近时,生成相对于上述垂直侧低频除去信号非线性地广义单调增加的垂直侧非线性处理信号,输出该垂直侧非线性处理信号;以及 垂直侧相加电路,其将输入到上述垂直侧锐化电路的信号和上述垂直侧非线性处理信号相加,由此生成并输出上述垂直侧锐化信号。
全文摘要
信号处理装置(500a)用于对表示图像的输入信号实施使上述图像锐化的处理,输出表示该锐化后的图像的信号,具备二维滤波器(200),其从上述输入信号除去用上述输入信号表示的图像的除了水平方向和垂直方向以外的方向的频率成分中的高频成分,由此生成倾斜降低信号;锐化处理部(100A),其生成利用非线性处理部(102)对表示包括在用上述倾斜降低信号表示的图像的水平方向上相邻排列的像素的像素群的信号进行非线性处理从而锐化后的锐化信号(S101);以及锐化处理部(100B),其生成利用非线性处理部(102)对表示包括在用锐化信号(S101)表示的图像的垂直方向上相邻排列的像素的像素群的信号进行非线性处理从而锐化后的锐化信号(S102)。
文档编号H04N5/208GK103141077SQ20118004727
公开日2013年6月5日 申请日期2011年9月22日 优先权日2010年9月29日
发明者合志清一 申请人:夏普株式会社
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