加相同的参照附图标记，省略其说明。另外，在图11的结构中，图4的结构中的单位延迟元件1021置换为与I水平期间的量相当的延迟元件的线阵存储器(LM) 1021B，除了这点，与图4的结构相同，对同一部分附加相同的参照附图标记，省略其说明。此外，图4的结构中的第一微分器13形成为第二信号S2中不包含有关图像的水平方向的空间频率的直流成分，而图11的结构中的第一微分器13形成为第二信号S2中不包含有关图像的垂直方向的空间频率的直流成分。
[0173]另外，在以由电视接收机等显示的运动图像为处理对象的情况下，各像素值随时间而变化，因此设置用于时间方向的图像增强处理的时间方向处理部1300，如图12所示，优选图像增强装置除了具备上述水平方向处理部1100和垂直方向处理部1200外还具备时间方向处理部1300。在此情况下，使用与上述实施方式相同的输入图像信号SI，在上述实施方式中，使HPFll为图13所示的结构，使第一和第二微分器13、14为图14所示的结构，由此能够实现时间方向部1300。图13的结构中，除了图2的结构中的单位延迟元件111?Ilm被分别置换为与I帧期间的量的延迟元件相当的帧存储器(FM) IllC?ll(m-l)C之外，与图2的结构相同，对同一部分附加相同的参照附图标记，省略其说明。另外，图14的结构中，除了图4的结构中的单位延迟元件1021被置换为与I帧期间的量的延迟元件相当的帧存储器(FM)1021C之外，与图4的结构相同，对同一部分附加相同的参照附图标记，省略其说明。此外，图13的结构中的HPF11C，提取图像的时间方向的频率成分中的高频成分(至少除去直流成分)，图14的结构中的第一微分器13形成为:使第二信号S2不包含有关图像的时间方向的频率的直流成分。
[0174]此外，在本实施方式中，为了对第一信号SI实施非线性处理而设置了平方运算器12，但是也可以代替该平方运算器12，使用对第一信号SI进行4次方运算的4次方运算器，另外，一般而言，也可以使用生成与以2以上的偶数为幂指数的第一信号SI的乘幂相当的信号的乘幂运算器。另外，也可以将本实施方式中的第一微分器13和第二微分器14的一方或双方替换成其他的高通滤波器(HPF)。而且，通常微分器也能够看作是一种高通滤波器。
[0175](2.第二实施方式)
[0176]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。该图像增强装置200为对输入图像信号Sin实施图像增强处理的装置，该图像增强处理用于使作为数字信号从外部输入的该输入图像信号Sin所表示的图像清晰，该图像增强装置200包括HPFl1、非线性处理部202和加法运算器16，其中，非线性处理部202具有绝对值处理器22以取代上述第一实施方式中的平方运算器12。本实施方式的其他部分与上述第一实施方式相同(图1?图4)，因此对相同的部分附加相同的参照附图标记，省略其说明。
[0177]在本实施方式中，从HPFl I输出的第一信号SI，被输入至非线性处理部202的绝对值处理器22。绝对值处理器22生成与第一信号SI的绝对值相当的信号作为绝对值信号S22。即，使构成第一信号SI的数据列为X1、X2、X3、……时，绝对值信号S22为由数据列|X1|、|X2|、|X3|、……构成的数字信号。该绝对值信号S22被输入至第一微分器13，该微分器13通过对该绝对值信号S22进行微分而生成第一微分信号S23。该第一微分信号S23被输入至乘法运算器15。
[0178]另一方面，非线性处理部202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。
[0179]乘法运算器15通过对第一微分信号S23和第二微分信号S14进行乘法运算而生成第二信号S2。该第二信号S2从非线性处理部102输出并被输入加法运算器16。
[0180]加法运算器16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，由此生成输出图像信号Sout。
[0181]接着，着眼于对输入图像信号Sin中如图6(A)所示那样在水平方向图像信号的电平(像素值)发生变化的边缘所相当的部分的处理，对上述那样构成的本实施方式的图像增强装置200的动作进行说明。
[0182]本实施方式也进行与上述第一实施方式的动作基本相同的动作。即，表示与图6(A)所示的边缘相当的部分的输入图像信号Sin被输入至本实施方式的图像增强装置200时，生成图5(C)所不的信号作为第一信号SI。在本实施方式中，该第一信号SI被输入至非线性处理部102中的绝对值处理器22。该绝对值处理器22由图5(C)所示的第一信号SI生成与图6(B)所示的信号S12类似的绝对值信号S22。S卩，绝对值处理器22，在使构成第一信号SI的数据列为X1、X2、X3、……时，生成由数据列|X1|、|X2|、|X3|、……构成的数字信号作为绝对值信号S22。与此相对，平方信号S12为由数据列X12、X22、X32、……构成的数字信号。因此，平方信号S12与绝对值信号S22的信号电平虽然不同，但是平方信号S12与绝对值信号S22整体的信号波形为同样的形状(图6(B))。
[0183]于是，由这样的绝对值信号S22，通过第一微分器13生成与图6(C)所示的第一微分信号S13相同的第一微分信号S23。通过此时的绝对值S22的微分除去直流成分。
[0184]另一方面，由输入图像信号Sin，通过第二微分器14生成图6(D)所示的第二微分信号S14。由该第二微分信号S14与上述第一微分信号S23，通过乘法运算器15生成图6 (E)所示的第二信号S2。该第二信号S2作为补偿用信号在加法运算器16与输入图像信号Sin进行加法运算，由此生成图6(F)所示的输出图像信号Sout。该输出图像信号Sout的边缘部的上升，与现有技术的图像增强装置的图像输出信号的边缘部的上升(图5(D))相比更陆。
[0185]从上述说明可知，从包含绝对值处理器22的非线性处理部102作为补偿用信号输出的第二信号S2，是通过对作为从HPFll输出的高频信号的第一信号SI (图5(C))实施非线性处理而得到的信号。另外，通过第一微分器13，第二信号S2成为不含直流成分的信号。进而，通过第二微分器14得到的第二微分信号S14，与第一微分信号S23进行乘法运算，由此第一信号(图5(C))的正负被实质保存在第二信号S2(图6(E))中。在本实施方式中，基于这样的对第一信号SI的处理的非线性和第一信号SI的正负保存性，输出图像信号Sout的边缘部的上升比现有技术的图像增强装置的图像输出信号的边缘部的上升(图5(D))更陡(图6(F))，与现有技术相比能够得到更清晰的图像。
[0186]在本实施方式中，对第一信号SI的处理的非线性是基于绝对值处理器22的，绝对值处理器22进行的处理被施加于第一信号SI，由此生成比输入图像信号Sin的奈奎斯特频率fs/2高的频率成分。即，当将三角函数sinx的绝对值I sinx|以傅里叶级数展开时，包含COS(2 3ix)的项等、与χ的2倍以上的频率成分对应的项出现。因此，通过绝对值处理器22生成的绝对值信号S22包含:含有输入图像信号Sin的高频成分的第一信号SI的谐波。于是，作为补偿用信号与输入图像信号Sin进行加法运算的第二信号S2，包含比上述奈奎斯特频率fs/2高的高频成分。
[0187]于是，根据本实施方式，与第一实施方式同样地能够比基于线性处理的现有技术的图像增强装置得到更大的画质改善。另外，能够以图15所示的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图像信号Sin的情况下，与不能够进行超过奈奎斯特频率fs/2的高频区域的补偿的现有技术的图像增强装置相比，能够使放大处理后的图像充分清晰而大幅改善画质。
[0188]此外，在本实施方式中，也与第一实施方式同样地优选:除了进行水平方向的图像增强处理，还进行该图像的垂直方向的图像增强处理。因此，如图9所示那样，优选图像增强装置200具备用于水平方向的图像增强处理的水平方向处理部1100和用于垂直方向的图像增强处理的垂直方向处理部1200(参照图9?图11)。这一点在后述的其他实施方式中也相同。另外，在以由电视接收机等显示的运动图像为处理对象的情况下，各像素值随时间变化，因此优选:设置用于时间方向的图像增强处理的时间方向处理部1300，如图12所示，图像增强装置200除了具备上述水平方向处理部1100和垂直方向处理部1200，还具备时间方向处理部1300(参照图12?图14)。这一点在后述的其他实施方式中也相同。
[0189](3.第三实施方式)
[0190]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。该图像增强装置300为对作为数字信号从外部输入的输入图像信号Sin实施图像增强处理的装置，该图像增强处理用于使该输入图像信号Sin所表示的图像清晰，该图像增强装置300包括HPFl1、非线性处理部302和加法运算器16，其中，非线性处理部302包括3次方运算器32和限制器33。本实施方式的结构中非线性处理部302以外的部分与上述第一实施方式相同(图1?图4)，因此对相同的部分附加相同的参照附图标记，省略其说明。
[0191]在本实施方式中，从HPFll输出的第一信号SI被输入非线性处理部302的3次方运算器32。3次方运算器32通过对第一信号SI进行3次方运算而生成3次方信号S32。即S32 = S13。此外，由于第一信号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，3次方信号532为由数据列乂13、乂23133、……构成的数字信号。该3次方信号S32被输入至限制器33。
[0192]限制器33具有作为3次方信号S32振幅(信号电平)的调整器的功能。具体而言，通过使OS α <1的常数α与3次方信号S32相乘，进行该信号的电平的增益调整，进而，以使得3次方信号S32的增益调整后的振幅为规定的上限值以下的方式进行限幅(clipping)处理。例如，当3次方信号S32的增益调整后的信号值的绝对值超过32时，使限制器33的输出信号与其符号相对应地为±32。限制器33的输出信号从非线性处理部302作为第二信号S2被输出，被输入至加法运算器16。
[0193]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相加，生成输出图像信号Sout。
[0194]接着，着眼于对输入图像信号Sin中如图17㈧所示那样在水平方向图像信号的电平(像素值)发生变化的边缘所相当的部分的处理，对上述那样构成的本实施方式的图像增强装置300的动作进行说明。
[0195]当表示与图17(A)所示的边缘相当的部分的输入图像信号Sin被输入本实施方式的图像增强装置300时，生成图17(B)所示的信号作为第一信号SI。在本实施方式中，该第一信号SI被输入至非线性处理部102的3次方运算器32。3次方运算器32由第一信号SI生成图17(C)所示那样的3次方信号S32。在此，在使构成第一信号SI的数据列为X1、X2、X3、……时，该3次方信号S32为由数据列X13、X23、X33、……构成的数字信号。于是，在3次方信号S32中，第一信号SI的正负被保存。
[0196]这样的3次方信号S32，在限制器33中，通过增益调整和减幅处理对振幅进行调整后，作为第二信号S2从非线性处理部302被输出。通过将该第二信号S2作为补偿用信号在加法运算器16与输入图像信号Sin相加，生成图17(D)所示的输出图像信号Sout。该输出图像信号Sout的边缘部的上升，与现有技术的图像增强装置的输出信号的边缘部的上升(图5(D))相比更陡。
[0197]通过上述说明可知，作为补偿用信号与输入图像信号Sin进行加法运算的第二信号S2，是通过对作为从HPFlI输出的高频信号的第一信号SI (图17 (B))进行非线性处理而得到的信号。即该第二信号S2由第一信号SI通过3次方运算器32被生成，并且与基于平方运算器12的非线性处理不同，第一信号SI的正负被保存在第二信号S2中。在本实施方式中，基于这样的对第一信号SI的处理的非线性和第一信号SI的正负的保存性，输出图像信号Sout中的边缘部的上升比现有技术的图像增强装置的图像输出信号的边缘部的上升(图5(D))更陡(图17(D))，与现有技术相比能够得到更清晰的图像。
[0198]在本实施方式中，对第一信号SI的处理的非线性基于3次方运算器32进行。艮P，在本实施方式中也与第一实施方式同样，从HPFll输出的第一信号SI包含上述式(2)所示的信号g(x)或信号g(x)的高频成分，从3次方运算器32输出的3次方信号S32是将该第一信号SI进行3次方运算而得的信号。于是，求取(g(x))3时，通过式(2)，该(g(x)) 3中的各项由下述式中的一个表示。
[0199]afosi ω χ.ajcos j ω χ.akcosk ω χ......(5a)
[0200]aposi ω χ.ajcos j ω χ.bksink ω χ......(5b)
[0201]afosi ω χ.bjsinj ω χ.bksink ω χ......(5c)
[0202]IDiSini ω χ.bjsinj ω χ.bksink ω χ......(5d)
[0203](i = ±1，±2，......，土N ； j = ±1，±2，......，土N ；k = ±1，±2，......，土N)
[0204]现在，例如着眼于i = j = k = N的项之中上述式(5a) (5d)所示的下述项时，这些项能够通过三角函数公式改写为下述这样。
[0205](aNcosN ωχ)3= a Ν3 [ (3/4) cosN ω χ+ (I/4) cos3N ω χ]......(6a)
[0206](bNsinNco χ)3= b Ν3[ (3/4) sinNco χ — (1/4) sin3Nω χ]......(6d)
[0207]另外，例如着眼于i = j = k = -N的项之中由上述式(5a) (5d)所示的下述项时，该项能够通过三角函数公式改写为下述这样。
[0208][aNcos (_Νω χ) ]3= a Ν3[ (3/4) cos (_Ν