除去第三信号的直流成分而生成第四信号。并且，基于上述第一信号使上述第四信号中正负与上述第一信号不同的部分的正负颠倒，以使得能够基于第四信号生成第二信号。这样，应与输入信号进行加法运算的第二信号，基于以2以上的偶数为幂指数的上述第一信号的乘幂，以使得第一信号的正负被保存的方式被生成，因此能够得到与本发明的第二方式相同的效果。并且，基于从第三信号除去直流成分后的信号生成第二信号，因此与本发明的第四方面相比，效果的程度增大，能够使图像更加清晰。
[0084]根据本发明的第六方面，基于上述第一信号的绝对值生成第二信号，因此第二信号包含输入信号的频率成分的2倍以上的高频成分。另外，第二信号以使得上述第一信号的正负被保存的方式被生成。通过将这样的第二信号与输入信号进行加法运算，能够比基于线性处理的现有技术中的图像增强装置得到更大的画质改善。另外，能够以简单的结构使图像充分清晰，因此，不仅对静止图像，而且对于实时显示的运动图像也能够在不导致成本大幅增加的情况下改善画质。进而，在以图像放大处理后的图像信号为输入信号的情况下，与现有技术中的图像增强装置相比，能够在通过使图像清晰而改善画质方面得到较大的效果。
[0085]根据本发明的第七方面，与上述第一信号的绝对值相当的信号作为第三信号被生成，通过对第三信号进行微分而生成除去了直流成分的第四信号，对输入信号进行微分而得到的第五信号，与第四信号进行乘法运算，由此生成第二信号作为保存有第一信号的正负的信号。这样，应与输入信号进行加法运算的第二信号，基于上述第一信号的绝对值，以使得上述第一信号的正负被保存的方式被生成，因此能够得到与本发明的第六方式相同的效果。
[0086]根据本发明的第八方面，与上述第一信号的绝对值相当的信号作为第三信号被生成，通过除去第三信号的直流成而生成第四信号。并且，以使得能够基于第四信号生成第二信号的方式，将第四信号中正负与上述第一信号不同的部分的正负基于上述第一信号颠倒。这样，应与输入信号进行加法运算的第二信号，基于上述第一信号的绝对值，以使得上述第一信号的正负被保存的方式被生成，因此能够得到与本发明的第六方式相同的效果。
[0087]根据本发明的第九方面，基于以3以上的奇数为幂指数的上述第一信号的乘幂生成第二信号，上述第一信号的正负被保存在该第二信号中。这样，应与输入信号进行加法运算的第二信号，基于以3以上的奇数为幂指数的上述第一信号的乘幂被生成，由于没有必要进行用于保存上述第一信号的正负的处理，因此能够以更简单的结构，比基于线性处理的现有技术中的图像增强装置得到更大的画质改善。另外，能够以简单的结构使图像充分清晰，因此，不仅对静止图像，而且对于实时显示的运动图像也能够在不导致成本大幅增加的情况下改善画质。进而，在以图像放大处理后的图像信号为输入信号的情况下，与现有技术中的图像增强装置相比，能够在通过使图像清晰而改善画质方面得到较大的效果。
[0088]根据本发明的第十方面，以3以上的奇数为幂指数对上述第一信号进行乘幂而生成第三信号，调整第三信号的振幅，由此生成第二信号。因此，即使第三信号通过第一信号的乘幂运算而具有过大的振幅(信号电平)，也由于适当的振幅的第二信号与输入信号进行加法运算，因此能够良好地使输入信号表示的图像清晰。
[0089]根据本发明的第十一方面，上述第三信号的绝对值比上述第一信号的绝对值大的区间至少在上述O附近出现，因此能够将基于与该区间对应的第三信号的第二信号附加至输入信号，使得输入信号表示的图像得以充分地清晰。
[0090]根据本发明的第十二方面，上述第三信号相对于上述第一信号在上述第一信号的最大振幅的至少1/2以下的范围内，非线性或正负对称地、单调非减少，因此充分包含应补偿的频率成分的补偿用信号作为第二信号被生成。通过将该第二信号附加至输入信号，能够使得输入信号表示的图像充分地清晰。
[0091]根据本发明的第十三方面，滤波部具备抽头数为3以上的高频通过型数字滤波器，因此包含应补偿的频率成分的适当的第一信号被生成，通过将基于该第一信号的该第二信号与输入信号进行加法运算，能够使输入信号表示的图像充分地清晰。
[0092]根据本发明的第十四方面，将上述第一信号中绝对值比规定的下限值小的部分的信号值变为0，因此输入信号中包含的噪声不因对上述第一信号的非线性处理而放大。另夕卜，将第一信号中绝对值比规定的上限值大的部分的信号值的绝对值变为该上限值以下的规定值，因此已经作为高频成分具有足够能量的信号成分不因对上述第一信号的非线性处理而被过度放大。于是，通过将基于这样调整后的第一信号的第二信号与输入信号的加法运算，能够良好地使输入信号表示的图像清晰。
[0093]根据本发明的第十五方面，通过对作为补偿用信号应与输入信号进行加法运算的上述第二信号的振幅进行调整，输入信号被适当地补偿，因此能够良好地使输入信号表示的图像清晰。
【附图说明】
[0094]图1是表示本发明的第一实施方式的图像增强装置的结构的框图。
[0095]图2是表示上述第一实施方式中的高通滤波器(高频通过滤波器)的结构的框图。
[0096]图3是表示上述第一实施方式中的高通滤波器的其他的结构例的框图。
[0097]图4是表不上述第一实施方式中的微分器的结构的框图。
[0098]图5是用于说明现有技术中的图像增强装置的动作的信号波形图(A?E)。
[0099]图6是用于说明上述第一实施方式的图像增强装置的动作的信号波形图(A?F)。
[0100]图7是表示用于说明现有技术中的图像增强装置的动作的频谱的附图(A、B)。
[0101]图8是表示用于说明上述第一实施方式的图像增强装置对放大后的图像的动作的频谱的附图(A、B)。
[0102]图9是用于说明上述第一实施方式的第一变形例的框图。
[0103]图10是表示在上述第一变形例的垂直方向处理部使用的高通滤波器的结构的框图。
[0104]图11是表示在上述第一变形例的垂直方向处理部使用的微分器的结构的框图。
[0105]图12是用于说明上述第一实施方式的第二变形例的框图。
[0106]图13是表示在上述第二变形例的时间方向处理部使用的高通滤波器的结构的框图。
[0107]图14是表示在上述第二变形例的时间方向处理部使用的微分器的结构的框图。
[0108]图15是表示本发明的第二实施方式的图像增强装置的结构的框图。
[0109]图16是表示本发明的第三实施方式的图像增强装置的结构的框图。
[0110]图17是用于说明上述第三实施方式的图像增强装置的动作的信号波形图(A?D)。
[0111]图18是表示本发明的第四实施方式的图像增强装置的结构的框图。
[0112]图19是表示本发明的第五实施方式的图像增强装置的结构的框图。
[0113]图20是用于说明上述第四实施方式的图像增强装置的动作的信号波形图(A?E)。
[0114]图21是用于说明上述第五实施方式的图像增强装置的动作的信号波形图(A?F)。
[0115]图22是表示本发明的第六实施方式的图像增强装置的结构的框图。
[0116]图23是表示本发明的第七实施方式的图像增强装置的结构的框图。
[0117]图24是表示为了验证本发明的效果而使用的原始图像的附图。
[0118]图25是表示对象图像的图，该对象图像是对上述原始图像进行放大处理后切取一部分而得到的图像。
[0119]图26是将对上述对象图像实施现有技术中的图像增强装置进行的处理后所得的图像(B)，与上述对象图像(A) —起表示的附图。
[0120]图27是表示对上述对象图像实施上述第二实施方式的图像增强装置进行的处理后所得的图像(A)，和实施上述第三实施方式的图像增强装置进行的处理后所得的图像(B)的图。
[0121]图28是表示为了通过图像增强程序以软件的形式实现本发明的图像增强装置而使用的个人计算机的结构的框图。
【具体实施方式】
[0122]下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0123](1.第一实施方式)
[0124](1.1 结构)
[0125]图1是表示本发明的第一实施方式的图像增强装置的结构的框图。该图像增强装置100为对作为表示图像的数字信号而从外部输入的输入图像信号Sin，实施用于使该输入图像信号Sin所表示的图像清晰的处理(以下称为“图像增强处理”或简称为“增强处理”)的装置，包括:高频通过滤波器(以下称为“高通滤波器”或者“HPF”)11、非线性处理部102和加法运算器16，其中，非线性处理部102包括平方运算器(即，“2次幂运算器”或“自乘运算器”)12、第一微分器13、第二微分器14和乘法运算器15。上述输入图像信号Sin被送至HPF11、第二微分器14和加法运算器16。此外，输入图像信号Sin表示的图像既可以是静止图像也可以是运动图像，在输入图像信号Sin表现的是运动图像的情况下，该运动图像也可以是例如标准画质电视(SDTV:Standard Definit1n Televis1n，标准分辨率电视)或高清晰电视(HDTV:High Definit1n Televis1n，高分辨率电视)的接收机中实时显示的运动图像。这点在其他的实施方式中也是同样的。
[0126]HPFll将包含输入图像信号Sin所表示的图像中的轮廓成分的高频成分抽出。图2是表示该HPFll的结构的框图。如图2所示，该HPF具备m抽头(m为3以上)横向(transversal)型的数字滤波器110，此外还具备舍入处理器132和限制器133，该数字滤波器HO具备m-Ι个单位延迟元件111、112、……、11 (m_l)，m个乘法运算器121、122、……、12m和I个加法运算器131。在此，各乘法运算器12j将被输入的信号乘以系数Cj并将乘法运算的结果输出至加法运算器131 (j = I?m)，系数Cl?Cm设定为:HPF11中的上述数字滤波器110作为用于将包含上述轮廓成分的高频成分提取的高频通过滤波器起作用。例如使m = 3，C1 = 0.5，C2 = -1，C3 = 0.5时，上述数字滤波器110对在后面叙述的图5(B)中所示那样的输入图像信号Sin，输出如图5 (C)所示那样的信号作为高频成分信号Sil。这样得到的高频成分信号Sil，经过舍入处理器132和限制器133从HPFll作为第一信号SI被输出。
[0127]舍入处理器132是为了使得在后级的非线性处理部102中不将噪声放大而设置的，将高频成分信号Sil中的规定的下限值以下的信号值舍入为O。例如，在输入图像信号Sin取O?255的范围的值的情况下，即为256灰度等级的图像信号的情况下，将2以下的信号值舍入为O。限制器133是为了使得在后级的非线性处理部102中不过度地将作为高频成分已经具有足够能量的信号放大而设置的，将超过规定上限值的信号值变更为该上限值以下的规定值(例如O或该上限值)。例如，在输入图像信号Sin取O?255的范围的值的情况下，使绝对值超过64的信号值为0，或者使绝对值超过64的信号值按照其符号成为±64。
[0128]但是，一般而言，与实现高频通过滤波器相比，实现低域通过滤波器更容易。因此，也可以通过如图3所示的使用低域通过滤波器(以下称为“LPF”)1011和减法运算器1012的结构，实现图2所示的作为高频通过滤波器的数字滤波器110。
[0129]从HPFll输出的第一信号SI被输入至非线性处理部102的平方运算器12。平方运算器12通过将第一信号SI平方而生成平方信号S12。即S12 = S12。此外，第一信号SI为数字信号(离散化的信号)，更详细而言，使构成第一信号SI的数据列为X1、X2、X3、……时，平方信号S12为由信号数据列X12、X22、X32、……构成的数字信号。该平方信号S12被输入至第一微分器13，该微分器13通过将该平方信号S12微分而生成第一微分信号S13。该第一微分信号S13被输入至乘法运算器15。在此，平方信号S12为数字信号，是离散化的，因此第一微分器13通过例如图4所示那样的算出后向差分(backward difference)的电路生成第一微分信号S13。如图4所示的结构中，通过单位延迟元件1021和减法运算器1022实现微分器，数字信号Sb为通过将数字信号Sa微分而得到的信号。
[0130]另一方面，非线性处理部102的第二微分器14通过对输入图像信号Sin进行微分而生成第二微分信号S14，该第二微分信号S14也被输入至乘法运算器15。在此，第二微分器14也例如通过图4所示这样的结构而实现。
[0131]乘法运算器15通过将第一微分信号S13与第二微分信号S14进行乘法运算而生成第二信号S2。即，32 = 313\514。此外，第一和第二微分信号313、514都是数字信号(离散化的信号)，因此更详细而言，在使构成第一微分信号S13的数据列(数据串)为U1、U2、U3、……，使构成第二微分信号S14的数据列为V1、V2、V3、……时，第二信号S2为由数据列Ul *V1、U2 *V2、U3 *V3、……构成的数字信号。该第二信号S2从非线性处理部102输出、并被输入至加法运算器16。此外，由于在HPF11、平方运算器12、第一和第二微分器13、14的处理中产生延迟，因此在乘法运算器15，根据需要包含用于在第一微分信号S13和第二微分信号S14之间调整定时(timing，即“时间”或“时机”)的延迟元件。
[0132]加法运算器16通过将上述第二信号S2作为用于使图像清晰的补偿用信号与输入图像信号Sin进行加法运算而生成输出图像信号Sout。S卩，Sout = Sin+S2。此外，在加法运算器16中，也根据需要包含用于在输入图像信号Sin与第二信号S2之间调整定时的延迟元件。此外，作为用于对作为补偿用信号的第二信号S2的电平(振幅)进行调整的调整器，优选在加法运算器16的内部或乘法运算器15与加法运算器16之间设置增益调整器和限制器中的至少一个。在此，增益调整器是通过对所输入的信号乘以OS α <I的常数α来调整该信号的电平的单元(器件)，限制器是将所输入的信号中绝对值大于规定的上限值的部分的信号值的绝对值变更为该上限值(不改变正负)，由此调整该信号的电平的单
J L.ο
[0133]加法运算器16生成的输出图像信号Sout作为表示使输入图像信号Sin所表示的图像清晰而得到的图