专利名称：图像处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种处理数字影像信号的图像处理装置，特别地，涉及一种使灰度提高来复原平滑的影像的图像处理装置。
背景技术：
伴随着近年来的数字图像处理装置的高性能化，高分辨率的影像内容正在增加。 另外,在作为影像和声音的传输方式的HDMI (High-Definition Multimedia Interface，高清晰度多媒体接口 )中，可以进行按超过8比特的深色(de印color)的传输，并且能够进行深色输出的再生装置也正在增加。另外，伴随着用于显示影像的显示器的性能提高，能够以8比特以上的精度进行显示的显示器也正在增加。将通过影像摄像机等拍摄的影像作为模拟影像记录在胶片上，并且通过模拟-数字转换(以下称为A/D转换)，将其转换为数字影像数据。但是，由于在存储在光盘等存储介质中时的数据容量的削减等原因，通过A/D转换所得到的数字影像数据的量化比特宽度被限制在8比特左右。尽管由于在现有的显示器中影像显示时的分辨率为8比特左右，因而即使进行显示的影像数据为8比特也没有问题，但是在能够以8比特以上的精度进行显示的显示器中进行显示时，特别是在显示CG (Computer Graphics，计算机图形)等中的梯度(gradation) 影像等的平缓变化的影像信号的情况下，8比特的LSB(Least Significant Bit，最低有效比特)的差显著出现，并且在画面上被视觉识别为等高线状。作为抑制这样的图像质量恶化的方法，提出了在诸如专利文献1中所记载的比特
扩展装置。图1是专利文献1的比特扩展装置的构成示例。在图1的比特扩展装置中，向输入端子001提供诸如8比特的图像信号Si，并且通过由10比特化电路002在LSB侧上附加2 比特“0”，将图像信号Sl比特扩展为10比特而成为影像信号S2。将10比特的影像信号S2 传送到基于输入图像信号Sl的图像的性质来输出控制信号的控制信号输出电路020、以及根据来自控制信号输出电路020的控制信号自适应地转换为10比特的信号的转换部030。前述控制信号输出电路020由加法器005和比较器006构成，而转换部030由低通滤波器(LPF) 003、LSB提取电路004、加法器007、009、以及开关008构成。将10比特化电路002的输出信号S2分别传送到转换部030的低通滤波器003、加法器007、以及控制信号输出电路020的加法器005。转换部030的低通滤波器003对10比特化后的图像信号S2 进行滤波处理，并输出信号S3。将上述信号S3传送到LSB提取电路004、以及控制信号输出电路020的加法器005。在控制信号输出电路020的加法器005中，输出低通滤波器003 的输出信号S3与10比特化电路的输出信号S2的差S5 = S2-S3，并传送到比较器006。比较器006将该差S5与给定的阈值(例如，相当于2比特的“4”)进行比较，并且如后述的， 基于该比较结果，输出用于在不失去输入图像信号的高频成分的情况下附加低位比特的控制信号Cl、以及用于控制低位比特的附加方式的控制信号C2。
转换部030的LSB提取电路004仅将10比特的图像信号S3的LSB侧的2比特作为输出信号S4取出，并提供给开关008。将来自上述比较器006的控制信号Cl作为接通/ 断开控制信号提供给开关008。将上述控制信号C2提供给加法器007，并且将来自加法器 007的输出信号传送到转换部030的加法器009。将来自开关008的输出信号提供给加法器009，并且通过输出端子010来取出来自加法器009的输出信号。这里，低通滤波器003由FIR(有限冲激响应)滤波器构成，并且考虑其传递函数由以下的数式1表达的情况。(1+2 X Z_1+2 X Z_2+2 X Z_3+Z_4) /8 (式 1)图2(A)示出了输入到输入端子001的影像信号D001、以及来自低通滤波器003 的输出信号S3的变化D002。图2(B)示出了在将图2(A)的影像信号DOOl输入到输入端子001时的来自输出端子010的输出影像数据D003。当将影像信号DOOl与输出影像数据 D003进行比较时，可知信号的变化变得平滑。另外，作为第二方法，提出了专利文献2中所记载的图像处理装置。在专利文献2的图像处理装置中，当在输入影像的靠近排列的像素中，在相邻的像素数据的值不同的变化点像素的附近，在变化点像素的前后多个像素处多个相同的数据发生连续时，按照在变化点像素的前后处平滑地进行变化的方式线性地进行比特扩展。图4 示出了当将符号DOll那样变化的影像数据输入到专利文献2的图像处理装置中时，由专利文献2的图像处理装置输出的影像数据D012的变化。由于在区域AOll和A013中，在数据的变化点的周边，相同的数据在多个像素发生连续，因此线性地进行比特扩展。由于在区域 A012中，在数据的变化点的周边连续地发生变化，并且多个相同值的像素发生连续，因此， 直接输出所输入的数据。另外，作为第三方法，提出了图5所示的专利文献3中所记载的图像处理装置。根据专利文献3的图像处理装置，在对输入影像信号进行比特扩展时，可以不依赖于低通滤波器的频率特性来得到平滑变化的信号。如图5所示，在专利文献3中所记载的装置中，使用低通滤波器041来提取8比特的输入影像的低频成分。接下来，输出由舍入处理运算部042对低通滤波器041输出的低频成分(8比特以上)舍入处理为与输入信号 Si相同的8比特的影像数据、以及舍入处理为10比特的影像数据。在加法器044中，从输入信号Si中减去上述舍入处理为10比特的影像数据，并且提取高频成分。另外，将从舍入处理运算部042输出的舍入处理为8比特的影像数据输入到比特扩展部046。在加法器047 中，将从比特扩展部046输出的10比特的影像信号与从减法器044输出的影像信号相加， 并且通过限制器048，将(s+11)比特限制为10比特并输出。在比特扩展部046中，执行输入的8比特的低频信号的LSB的变化、以及相同的值发生连续的区域的检测，并且将相同的值发生连续且与先前的变化点的变化量为8比特的最小变化量(ILSB)时，按照从先前的变化点向接下来的变化点线性变化的方式，在8比特的低频信号的LSB上附加2比特。结果， 在比特扩展部046中，按照在8比特的低频信号发生ILSB变化(即，进行8比特的最小变化)的变化点的附近，线性且平滑地进行变化的方式进行比特扩展。现有技术文献专利文献专利文献1 JP特开平8-237669号公报
专利文献2 JP特开2004-54210号公报专利文献3 JP特开2007-221569号公报
发明内容
发明要解决的问题根据上述现有的图像处理装置，能够提高低频部分的灰度，并输出平滑的影像。但是，在专利文献1的比特扩展装置中，可能会在特定的区域中产生不必要的噪声。作为示例，考虑将如图3的(A)的符号D004那样变化的影像信号输入到输入端子001 的情况。图3的(A)示出了输入到输入端子001的影像信号D004、以及来自低通滤波器 003的输出信号S3的变化D005。图3的⑶的符号D006示出了在将图3的㈧的影像信号D004输入到输入端子001时的来自输出端子010的输出影像数据的变化。在图1的加法器005中，计算信号S3 (D005)与信号S2(D004)的差，并作为差信号S5输出。在比较器 006中，基于上述的差S5来输出用于控制输出影像的控制信号Cl和C2。此时，假定将比较器006进行比较的阈值设为“4”。在图3的㈧的区域A002中，由于信号S3(D005)与信号 S2 (D004)的差为“4”以上，不在加法器007和009中对其进行加法而输出S2 (D004)，而在区域AOOl和A003中，由于信号S3(D005)与信号S2 (D004)的差处于“4”以下，根据控制信号Cl使开关008接通，并执行基于加法器007和009的加法。结果，如图3的⑶的符号 D006所示，在区域AOOl和A003中产生了噪声。另外，在专利文献2的图像处理装置中，在图4的区域AOll和A013中，由于线性变化地进行比特扩展，可以得到平滑地变化的影像，而在区域A012中，由于并未应用线性补偿，因此无法在区域AOll和A013之间得到平滑的影像，并且由于区域A012的影响，有可能视觉识别出轮廓。另外，在专利文献3的图像处理装置中，对低频成分与高频成分进行分离，并且在仅对低频成分执行图像修正之后，输出将低频成分与高频成分相加后的影像。在专利文献 3的图像处理装置中，在比特扩展部046中，检测来自低通滤波器的输出数据的变化和连续性，并基于上述的变化和连续性的信息，按照线性且平滑地变化的方式加以修正。但是，由于对于变化量在8比特的2LSB以上的部分不施加修正，并且为了加以该修正而需要大量的存储器，因此存在电路规模增大的可能。用于解决问题的手段为了解决上述问题，本发明的图像处理装置是一种从量化的数字影像数据复原原始影像的图像处理装置，具备输入单元，输入所述量化的数字影像数据；滤波器单元，对从所述输入单元输出的第一影像数据施加滤波器处理；舍入单元，将从所述滤波器单元输出的第二影像数据转换为所述第一影像数据的比特宽度；比较单元，对从所述舍入单元输出的第三影像数据与所述第一影像数据进行比较；影像输出控制单元，基于从所述比较单元输出的比较结果来生成控制信号；比特附加单元，对所述第一影像数据附加预先确定的比特数；输出影像选择单元，基于所述控制信号，对所述第二影像数据、以及从所述比特附加单元输出的第四影像数据进行选择并输出；以及输出单元，将从所述输出影像选择单元输出的第五影像数据输出到外部。
根据本发明，在所述图像处理装置中，所述滤波器单元是用于提取所述第一影像数据的低频成分的低通滤波器。根据本发明，在所述图像处理装置中，所述比较单元检测所述第一影像数据与所述第三影像数据相等。 根据本发明，在所述图像处理装置中，所述影像输出控制单元具有比较结果保持单元，保持一个以上的从所述比较单元输出的所述比较结果，所述影像输出控制单元基于所述比较结果保持单元所保持的一个以上的所述比较结果中预先确定的多个比较结果，来生成所述控制信号。根据本发明，在所述图像处理装置中，具有存储器单元，用于保持所述第一影像数据，其中，替代所述第一影像数据，向所述滤波器单元输入由所述存储器单元输出的垂直影像数据串，替代所述第一影像数据，向所述比特附加单元输入由所述存储器单元输出的第六影像数据，替代所述第一影像数据，向所述比较单元输入所述第六影像数据，在所述垂直影像数据串中包括所述第六影像数据。根据本发明，在所述图像处理装置中，所述比特附加单元具有提取所述第一影像数据的高频成分的高通滤波器；以及加法单元，将从所述高通滤波器输出的所述第一影像数据的高频成分与所述第一影像数据相加，其中，将从所述加法单元输出的数据作为所述第四影像数据输出。如以上那样，在本发明中，使得在特定的区域中并不产生不必要的噪声或轮廓，并且可以输出高灰度的平滑影像。发明的效果如以上已经说明的那样，根据本发明，在对量化后的影像数据的比特宽度进行扩展并输出时，可以在不破坏输入影像的情况下输出高灰度的平滑影像。
图1是示出了专利文献1中所记载的比特扩展装置的构成示例的框图。图2是用于说明该比特扩展装置的动作的图，该图2的㈧是示出了输入到输入端子的影像信号和来自低通滤波器的输出信号的变化的图，该图2的(B)是示出了在将图 2的(A)的影像信号输入到输入端子时的来自输出端子的输出影像数据的变化的图。图3是用于说明该比特扩展装置的问题的图，该图3的(A)是示出了输入到输入端子的影像信号的图，该图3的(B)是示出了在将图3的(A)的影像信号输入到输入端子时的来自输出端子的输出影像数据的变化的图。图4是用于说明专利文献2中所记载的图像处理装置的动作的图。图5是示出了专利文献3中所记载的图像处理装置的构成示例的框图。图6是示出了本发明的第一实施方式的图像处理装置的构成示例的框图。图7是用于说明该图像处理装置的输入数据和输出数据的控制的动作的图，该图 7的(A)是示出了影像数据的值的变化、以及该影像数据通过低通滤波器之后的数据的变化的图，该图7的⑶是示出了在输入图7的㈧的影像数据时的来自比较电路的比较结果、以及来自影像输出控制电路的控制信号的变迁的图。图8是示出了该图像处理装置在输入图7的影像数据时的输出数据的图。
图9是示出了本发明的第二实施方式的图像处理装置的构成示例的框图。图10是用于说明本发明的第二和第四实施方式的图像处理装置的低通滤波器的动作的图，该图10的(A)是示出了由HR滤波器构成的低通滤波器的滤波器系数的一个示例的图，该图10的(B)是示出了像素的排列的一个示例的图。图11是用于说明本发明的第二实施方式的图像处理装置的存储器控制和低通滤波器的处理的关系的图。图12是用于说明该图像处理装置的数据输出控制部的动作的图。图13是用于说明该图像处理装置的输出数据的选择动作的图，该图13的㈧是例示了作为针对每个像素排列了比较电路的比较结果的示例且全部的像素的比较结果为 “1”的情况的图，该图13的⑶是例示了存在比较结果为“0”的像素的情况的图。图14是示出了本发明的第三实施方式的图像处理装置的构成示例的框图。图15是用于说明本发明的第三和第四实施方式的图像处理装置的高通滤波器的构成示例的框图。图16是用于说明本发明的第三实施方式的图像处理装置的输入数据和输出数据的控制的动作的图，该图16的(A)是示出了影像数据的值的变化、以及该影像数据通过低通滤波器之后的数据的值的变化的图，该图16的(B)是示出了在图16的(A)的影像数据发生变化时的比较电路的比较结果、以及影像输出控制电路的控制信号的值的变迁的图。图17是用于说明本发明的第三实施方式的图像处理装置的高通滤波器的动作的图，该图17的㈧是示出了从图15的HR滤波器输出的数据的变化的图，该图17的(B) 是示出了从图15的1/n增益电路输出的数据的变化的图，该图17的(C)是示出了图15的加法器所输出的影像数据的值的变化的图。图18是示出了本发明的第三实施方式的图像处理装置在输入图16的影像数据时的输出数据的图。图19是示出了本发明的第四实施方式的图像处理装置的构成示例的框图。图20是用于说明该第四实施方式的图像处理装置的高通滤波器的动作的图，图 20的(A)是例示了高通滤波器内的FIR滤波器为3X3的FIR滤波器的情况的图，图20的 (B)是例示了像素的排列的图。图21是用于说明本发明的第四实施方式的图像处理装置的存储器控制和低通滤波器的处理的关系的图。图22是用于说明本发明的第四实施方式的图像处理装置的数据输出控制部的动作的图。图23是用于说明本发明的第四实施方式的图像处理装置的输出数据的选择动作的图，该图23的(A)是例示了作为针对每个像素排列了比较电路的比较结果的示例且全部的像素的比较结果为“1”的情况的图，该图23的⑶是例示了存在比较结果为“0”的像素的情况的图。
具体实施例方式以下，将参照附图来说明本发明的实施方式。第一实施方式
7
在图6中示出了本发明的第一实施方式。在图6中，101是存储了影像内容的存储介质，102是影像信号处理电路，103是低通滤波器(LPF)，104是舍入电路，105是比较电路，106是影像输出控制电路，107、108、110是延迟电路，109是比特附加电路，111是输出影像选择电路，112是输出电路(HDMI)。在存储介质101中，存储了通过诸如MPEG2等方式压缩后的影像内容。在影像信号处理电路(输入单元)102中，输入从存储介质101中读出的影像内容MV1，对该影像内容 MVl施加解码处理等信号处理，并输出量化后的8比特的影像数据VII。低通滤波器(滤波器单元)103仅提取8比特的影像数据VIl的低频成分，并且通过在提取时的运算过程中进行比特扩展，输出10比特的影像数据LP1。这里，作为示例，低通滤波器103由FIR(有限冲激响应)滤波器构成，并且其传递函数由以下的数式2来表达。(1+2 X Z-1+6 X Z_2+4 X rLD/16 (式 2)但是，为了以10比特进行输出，不执行基于16的除法，而在低通滤波器的最终级将其限制为10比特并输出。在舍入电路(舍入单元)104中，通过对低通滤波器103输出的10比特的影像数据LPl的低位2比特进行四舍五入，作为与输入影像数据VIl相同的8 比特的影像数据RDl而输出。向比较电路(比较单元)105输入从舍入电路104输出的影像数据RD1、以及由延迟电路108使影像数据VIl延迟一定时间后的影像数据VI2。这里， 通过在延迟电路108中，使影像数据VIl延迟在低通滤波器103和舍入电路104处的处理中所花费的时间量来输出影像数据VI2，在相同的定时(timing)处将影像数据RDl和影像数据VI2输入到比较电路105。在比较电路105中，将8比特的影像数据RDl与8比特的影像数据VI2进行比较，并且输出影像数据RDl与影像数据VI2是否一致的比较结果CPl。 该比较结果CPl在影像数据RDl与影像数据VI2 —致的情况下变为“1”，而在影像数据RDl 与影像数据VI2不一致的情况下变为“0”。在影像输出控制电路(影像输出控制单元)106中，基于比较电路105输出的比较结果CP1，输出用于控制输出影像的控制信号0C1。在比特附加电路(比特附加单元)109 中，通过在输入影像数据VIl的LSB(最低有效比特)侧附加2比特，将其作为10比特的影像数据BSl进行输出。这里，作为示例，使附加的2比特为“00”。向输出影像选择电路(输出影像选择单元)111输入由影像输出控制电路106输出的控制信号0C1、使由低通滤波器 103输出的影像数据LPl延迟一定时间后的影像数据LP2、以及使由比特附加电路109输出的影像数据BSl延迟一定时间后的影像数据BS2。这里，通过在延迟电路107中，使影像数据LPl延迟在舍入电路104、比较电路105、影像输出控制电路106处的处理中所花费的时间量来输出影像数据LP2。通过在延迟电路110中，使影像数据BSl延迟从在低通滤波器 103、舍入电路104、比较电路105、影像输出控制电路106处的处理中所花费的时间中减去在比特附加电路109处的处理中所花费的时间所得的时间量，来输出影像数据BS2。通过延迟电路107和110，在相同的定时处将控制信号0C1、影像数据LP2和影像数据BS2输入到输出影像选择电路111。在输出影像选择电路111中，根据控制信号OCl，选择影像数据 LP2或影像数据BS2，将其作为影像数据VOl来输出。这里，在控制信号OCl为“ 1 ”的情况下，将影像数据LP2作为影像数据VOl来输出。 在控制信号OCl为“0”的情况下，将影像数据BS2作为影像数据VOl来输出。将从输出影像选择电路111输出的10比特的影像数据VOl输入到HDMI 112中，并且在HDMI 112中执行遵循HDMI标准的并行-串行转换，并输出到HDMI电缆中。影像输出控制电路106具有能够保持多个比较结果CPl的比较结果保持电路(比较结果保持单元)113，并且基于比较结果保持电路113所保持的比较结果来输出控制信号 OCl0这里，在比较结果保持电路113中保持的全部的比较结果为“1”时，对控制信号OCl输出“1”，而在比较结果保持电路113中保持的比较结果中的一个以上的比较结果为“0”时， 对控制信号OCl输出“0”。这里，作为示例，在比较结果保持电路113中可以保持3个比较结果，并且在每次输入新的比较结果时，从较旧的比较结果开始顺序删除。图7的㈧的实线DlOl表示图6的影像数据VIl的值的变化，而虚线D102示出了在将如实线DlOl那样变化的影像数据VIl输入到低通滤波器103时的影像数据LPl的数据的变化。图7的⑶示出了在输入了将如图7的㈧的符号DlOl那样变化的影像数据VIl时的、从比较电路105输出的比较结果CP1、以及从影像输出控制电路106输出的控制信号OCl的变迁。另外，图8示出了在影像数据VIl如图7的(A)的实线DlOl那样发生了变化时的影像数据VOl的输出值。如图7的(A)的虚线D102所示，通过在低通滤波器103中提取低频成分，可以得到与影像数据VIl的变化DlOl相比平滑地变化的影像数据。对于如虚线D102那样变化的影像数据LP1，由舍入电路104对LSB侧的2比特进行四舍五入，并将其作为8比特的影像数据RDl输入到比较电路105。这里，在将数据DlOl 与对数据D102的低位2比特进行四舍五入后的数据进行了比较时的比较结果CPl由图7的 (B)所示。如图7的(B)所示，在区域A102中，8比特的影像数据RDl与影像数据VIl不一致，在CPl中输出“0”。基于在比较结果保持电路113中所保持的三个比较结果来生成由影像输出控制电路106输出的控制信号0C1。如图7的⑶的符号a那样，在比较结果保持电路113中所存储的前后总共3个像素的比较结果全部为“1”的情况下，对控制信号OCl输出“1”。如图7的(B)的符号b那样，在比较结果保持电路113中所存储的前后总共3个像素的比较结果中包含即使一个“0”的情况下，对控制信号OCl输出“0”。由于在图7(A) 的区域AlOl和A103中控制信号OCl变为“1”，因此，将使影像数据LPl延迟后的影像数据 LP2作为影像数据VOl输出。由于在图7(A)的区域A102中控制信号OCl变为“0”，因此， 将对影像数据VIl附加了 2比特后的影像数据BS2作为影像数据VOl输出。结果，从输出影像选择电路111输出的影像数据VOl变为图8的数据D103那样，并且在图7的(A)的数据DlOl的8比特的ILSB的变化点处，能够得到更平滑的信号变化。第二实施方式图9示出了本发明的第二实施方式的构成示例。图9相对于作为第一实施方式的构成示例的图6增加了存储器部(存储器单元)114，并且去往低通滤波器103的影像数据、去往比特附加电路109的影像数据、去往延迟电路108的影像数据的输出源变为了存储器部114，这一点与第一实施方式不同。在存储器部114中，可以保持多行(line)的影像数据VII。这里，作为示例，可以保持3+1行的影像数据。另外，低通滤波器103从存储器部114使用垂直地排列的3个像素的影像数据LM1，从影像数据LMl中提取低频成分。这里，作为示例，低通滤波器103由 3X3的HR滤波器构成，并且滤波器系数如图10的㈧那样。在如图10的⑶那样排列的像素中，在计算像素V22的值时，采用以下的数式3的计算式。
(((VI1 X 1) + (V12 X 2) + (V13 X 1)) +((V21X2) + (V22 X 4) + (V23 X 2)) +((V31 X 1) + (V32 X 2) + (V33 X 1))) /16 (式 3)但是，为了以10比特进行输出，不执行基于16的除法，而在低通滤波器103的最终级限制为10比特并输出。图11和图12示出了输入影像VIl的像素的排列。这里，说明在将像素VlOl的数据输入到影像数据VIl中的时间中的动作。将像素VlOl的影像数据作为影像数据VIl输入到存储器部114中。在该时间，在在此之前的时间中输入的区域LlOl的像素数据全部保持在存储器部114中。因此，为了将像素V102作为中心像素来提取低频成分，低通滤波器 103对范围FlOl执行数式3的滤波器运算。对于通过上述滤波器运算所得到的像素V102的影像数据，由舍入电路104对低位2比特进行四舍五入，并将其作为8比特的影像数据RDl 输入到比较电路105。另一方面，从存储器部114将像素V102的数据作为像素数据LM2输出。由延迟电路108对像素数据LM2附加一定的延迟，并且将从低通滤波器103输出的像素V102的影像数据LPl经过舍入电路104的处理之后输入到比较电路105，同时作为影像数据VI2输入到比较电路105中。在比较电路105中，将影像数据RDl与影像数据VI2进行比较，并且输出比较结果CP1。在影像输出控制电路106中，将输入的比较结果CPl保持在比较结果保持电路113中，并且基于所保持的比较结果来生成控制信号OCl。这里，在比较结果保持电路113中，能够保持3+1行的比较结果，并且在保持新的比较结果时，从最旧的比较结果开始顺序地删除。在针对像素V102的影像数据将比较电路105处的比较结果在CPl中输出时，将图12的·像素的比较结果保持在比较结果保持电路113中。这里，图13是针对每个像素排列了比较电路105的比较结果的示例，并且使用图 12和图13来说明控制信号OCl的控制方法。为了输出图12的像素V103的数据，在影像输出控制电路106中，在处于区域F102中的全部像素的比较结果为“1”的情况下(在图13的 (A)的情况下)，在控制信号OCl中输出“1”，而在处于区域F102中的像素中存在即使一个比较结果为“0”的像素的情况下(在图13的⑶的情况下)，在控制信号OCl中输出“0”。在延迟电路107中，按照将像素V103的来自低通滤波器103的输出数据与上述控制信号OCl同时地输入到输出影像选择电路111的方式附加一定的延迟并作为影像数据 LP2输出。在延迟电路110中，按照将由比特附加电路109对像素V103附加了 2比特的影像数据BSl与上述控制信号OCl同时地输入到输出影像选择电路111的方式附加一定的延迟并作为影像数据BS2输出。在输出影像选择电路111中，当控制信号OCl为“1”时，将影像数据LP2作为影像数据VOl输出，而当控制信号OCl为“0”时，将影像数据BS2作为影像数据VOl输出。将从输出影像选择电路111输出的10比特的影像数据VOl输入到HDMI 112中，并且在HDMI 112中，执行遵循HDMI标准的并行-串行转换，并输出到HDMI电缆中。根据本第二实施方式，由于对于平面排列的像素可以平面地提取低频成分，因此可以二维地得到平滑的影像。第三实施方式图14示出了第三实施方式的构成示例。图14相对于作为第一实施方式的构成示例的图6的不同点在于比特附加电路 109具有高通滤波器(HPF) 115、LSB增加电路116、以及加法器117。
在比特附加电路109中，由高通滤波器115提取8比特的影像数据VIl的高频成分，在LSB增加电路116中在8比特的影像数据VIl的LSB侧附加2比特从而作为10比特的影像数据输出，并且由加法器(加法单元)117在对影像数据VIl附加2比特而10比特化后的影像数据上加上影像数据VIl的高频成分，从而作为10比特的影像数据BSl输出。 这里，作为示例，由LSB增加电路116附加的2比特的值为“00”。作为示例，高通滤波器115具有图15所示那样的构成。图15的118是FIR滤波器，119是1/n增益电路，120是限制器。作为示例，FIR滤波器118为具有以下的数式4那样的传递函数的滤波器。(1-4 X Z-1+6 X T2-\ X rLD/16 (式 4)但是，为了以10比特进行输出，不执行基于16的除法，而在限制器120中限制为 10比特并输出。尽管在本第三实施方式中，内置了 HR滤波器118作为比特附加电路109的高通滤波器，但是也可以基于影像数据VII、以及由低通滤波器103所输出的影像数据LPl 来提取高频成分。在该情况下，可以通过从影像数据VIl减去影像数据LP1，来计算出影像数据VIl的高频成分。1/n增益电路119用于将来自HR滤波器118的输出值的振幅降低为1/n。这里， 作为示例，n = 4。限制器120用于对来自1/n增益电路119的输出数据加以限制，并且在这里，作为示例，由于其在10比特的-2 +1的范围内收敛，因此将10比特的-2以下的值限制为_2，而将1以上的值限制为1。在图16的㈧中，示出了图14的影像数据VIl的值的变化D104、以及此时由低通滤波器103输出的影像数据LPl的值的变化D105。图16的⑶示出了在如图16的㈧那样影像数据VIl和影像数据LPl发生了变化时的从比较电路105输出的比较结果CP1、以及由影像输出控制电路106输出的控制信号OCl的值的变迁。根据图16的⑶，由于在区域 A104和A106中，控制信号OCl为“1”，因此，作为来自输出影像选择电路111的输出影像数据V01，选择来自延迟电路107的输出影像数据LP2。另外，由于在区域A105中，控制信号 OCl为“0”，因此，作为来自输出影像选择电路111的输出影像数据V01，选择来自延迟电路 110的输出影像数据BS2。图17示出了在图14的影像数据VIl如图16的㈧的符号D104那样发生了变化时的比特附加电路109内的比特附加处理的状况。具体地，图17的(A)示出了从图15的 HR滤波器118输出的数据HPl的变化，图17的⑶示出了从1/n增益电路119输出的数据HP2的变化，而图17(C)示出了将来自高通滤波器115的输出影像数据HP3与将8比特的影像数据VIl扩展为10比特后的影像数据BAl相加后的影像数据BS2的值的变化。当对HR滤波器118输入如图16的㈧的符号D104那样变化的影像数据VIl时， 在HR滤波器118中，执行如数式4所示那样的传递函数的滤波器，并且得到如图17的(A) 那样变化的k比特的数据HPl (K > 10)。对于数据HP1，由1/n增益电路119将数据振幅修改为1/n (这里，作为示例，η = 4)，并且将其作为数据ΗΡ2输出。由限制器120将数据ΗΡ2 限制为在-2 +1的范围内收敛，并且输出10比特的数据ΗΡ3。如图17的⑶所示，由于从1/n增益电路119输出的数据ΗΡ2处于min(-2) max(+l)的范围内，将从限制器120 输出的数据HP3如图17的⑶那样进行输出。在加法器116中，将由LSB增加电路116对如图16㈧的符号D104那样变化的影像数据VIl附加了 2比特(值为“00”)之后的影像数据BAl与10比特的数据BAl相加，并且将其作为10比特的影像数据BSl输出。此时，影像数据BSl的变化如图17的(C)那样。当将图16与图17合在一起时，在图14的输出影像选择电路111中，当控制信号 OCl为“ 1 ”时(区域A104、A106)，选择影像数据LP2并输出，而当控制信号OCl为“0”时 (区域A105)，选择影像数据BS2并输出。结果，得到了影像数据V01，作为如图18的符号 D106那样变化的数据。可以理解的是，在如区域A104那样平缓变化的区域中可以得到更平滑地变化的数据，而在如区域A105那样陡峭变化的区域中可以得到更强调变化的数据。第四实施方式在图19中示出了第四实施方式的构成示例。本第四实施方式形成了对上述第二实施方式与第三实施方式进行合并后的构成。在存储器部114中，可以保持多行的影像数据VII。这里，作为示例，可以保持3+1 行的影像数据。另外，低通滤波器103从存储器部114使用垂直地排列的3个像素的影像数据LM1，从影像数据LMl中提取低频成分。这里，作为示例，低通滤波器103由3X3的FIR 滤波器构成，并且滤波器系数与第二实施方式的图10的(A)相同。在如图10的(B)那样排列的像素中，在计算像素V22的值时的运算式如同第二实施方式的数式3的运算式。但是，为了以10比特进行输出，不执行基于16的除法，而在低通滤波器的最终级将其限制为 10比特并输出。另外，与前述第三实施方式同样地，高通滤波器115形成为如图15那样的构成。高通滤波器115从存储器部114使用垂直地排列的3个像素的影像数据LM1，从影像数据LMl 中提取高频成分。将图15所示的高通滤波器115内的HR滤波器118设为如图20的㈧所示的那样的3X3的HR滤波器。在如图20的⑶那样排列的像素中，在计算像素V22的值时，采用以下的数式5的运算式。(((VllX (-1)) + (V12X (+2)) + (V13X (_1))) +((V21X (+2)) + (V22 X (_4)) + (V23 X (+2))) +((V31 X -1)) + (V32 X (+2)) + (V33 X (+1) )))/16 (式 5)但是，为了以10比特进行输出，不执行基于16的除法，而在限制器120中将其限制为10比特并输出。图21和图22示出了影像数据VIl的像素的排列。这里，说明在将像素V104的数据输入到影像数据VIl中的时间中的动作。将像素V104的影像数据作为影像数据VIl输入到存储器部114中。在该时间，在在此之前的时间中输入的区域L102的像素数据保持在存储器部114中。因此，为了以像素V105作为中心像素来提取低频成分，低通滤波器103 对范围F103根据第二实施方式的数式3执行滤波器运算。对于通过上述滤波器运算所得到的影像数据V105，由舍入电路104对低位2比特进行四舍五入，并将其作为8比特的影像数据RDl输入到比较电路105。另一方面，从存储器部114将像素V105的数据作为像素数据LM2输出。由延迟电路108对该像素数据LM2附加一定的延迟，并且将从低通滤波器103输出的像素V105的影像数据LPl经过舍入电路104的处理输入到比较电路105，同时将其作为影像数据VI2输入到比较电路105中。
在比较电路105中，将影像数据RDl与影像数据VI2进行比较，并且输出比较结果CP1。在影像输出控制电路106中，将输入的比较结果CPl保持在比较结果保持电路113 中，并且基于比较结果保持电路113中所保持的比较结果来生成控制信号OCl。这里，在比较结果保持电路113中，能够保持3+1行的比较结果，并且在保持新的比较结果时，从最旧的比较结果开始顺序地进行删除。在针对像素V105的影像数据将比较电路105处的比较结果在CPl中输出时，将图22的·像素的比较结果保持在比较结果保持电路113中。这里，图23是针对每个像素排列了比较电路105的比较结果的示例，并且使用图 22和图23来说明控制信号OCl的控制方法。为了输出图22的像素V106的数据，在影像输出控制电路106中，在处于区域F104中的全部像素的比较结果为“1”的情况下(在图23 的(A)的情况下)，对控制信号OCl输出“1”，而在处于区域F104中的像素中存在即使一个比较结果为“0”的像素的情况下(在图23的⑶的情况下)，对控制信号OCl输出“0”。另一方面，在比特附加电路109中，与输入到低通滤波器103的数据相同，输入垂直地排列的3个像素的影像数据LMl，并由高通滤波器115来执行高频成分的提取。高通滤波器115所具有的FIR滤波器118(参照图15)对图21的区域F103，根据数式5的运算式来执行高频成分的提取。对于由HR滤波器118所得到的高频成分HP1，由1/n增益电路 119将信号振幅降低为l/η (这里，作为示例，η = 4)，并且将其作为高频成分ΗΡ2输出，并且由限制器120限制信号振幅(这里，作为示例，-2 +1)并作为高频成分ΗΡ3输出。在 LSB增加电路116中，在影像数据VIl的LSB侧附加2比特(这里，作为示例，值“00”)，从而输出影像数据ΒΑ1。在加法器117中，将影像数据BAl与高频成分ΗΡ3相加，并输出10比特的影像数据BSl。在延迟电路107中，按照将像素V106的来自低通滤波器103的输出数据LPl与上述控制信号OCl同时地输入到输出影像选择电路111的方式附加一定的延迟并作为影像数据LP2输出。在延迟电路110中，按照将由比特附加电路109对像素V106扩展为10比特后的影像数据BSl与上述控制信号OCl同时地输入到输出影像选择电路111的方式附加一定的延迟并作为影像数据BS2输出。在输出影像选择电路111中，当控制信号OCl为“1” 时，将影像数据LP2作为影像数据VOl输出，而当控制信号OCl为“0”时，将影像数据BS2 作为影像数据VOl输出。将从输出影像选择电路111输出的10比特的影像数据VOl输入到HDMI 112中，并且在HDMI 112中，执行遵循HDMI标准的并行-串行转换，并将其输出到 HDMI电缆中。因此，根据本第四实施方式，通过对于平面排列的像素平面地提取低频成分，可以二维地得到平滑的影像，并且可以对陡峭变化的高频区域平面地施加强调处理。产业上的可用性如以上所说明的，根据本发明，由于在对量化后的影像数据的比特宽度进行扩展之后输出时，可以在不破坏输入影像的情况下输出高灰度的平滑影像，因此在应用于图像处理装置时较为有用。符号说明102 影像信号处理电路(输入单元)103 滤波器电路(滤波器单元)104 舍入电路(舍入单元)
105 比较电路(比较单元)106 影像输出控制电路(影像输出控制单元)107、108、110 延迟电路109 比特附加电路(比特附加单元)111 输出影像选择电路(输出影像选择单元)112 HDMI (输出单元)113 比较结果保持电路(比较结果保持单元)114 存储器部(存储器单元)115 高通滤波器117 加法电路(加法单元)
权利要求
1.一种图像处理装置，从量化的数字影像数据复原原始影像，具备 输入单元，输入所述量化的数字影像数据；滤波器单元，对从所述输入单元输出的第一影像数据施加滤波器处理； 舍入单元，将从所述滤波器单元输出的第二影像数据转换为所述第一影像数据的比特宽度；比较单元，对从所述舍入单元输出的第三影像数据与所述第一影像数据进行比较； 影像输出控制单元，基于从所述比较单元输出的比较结果来生成控制信号； 比特附加单元，对所述第一影像数据附加预先确定的比特数； 输出影像选择单元，基于所述控制信号，对所述第二影像数据、和从所述比特附加单元输出的第四影像数据进行选择并输出；以及输出单元，将从所述输出影像选择单元输出的第五影像数据输出到外部。
2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，所述滤波器单元是用于提取所述第一影像数据的低频成分的低通滤波器。
3.根据权利要求2所述的图像处理装置，其中，所述比较单元检测所述第一影像数据与所述第三影像数据相等。
4.根据权利要求2或3所述的图像处理装置，其中，所述影像输出控制单元具有比较结果保持单元，所述比较结果保持单元保持一个以上的从所述比较单元输出的所述比较结果，所述影像输出控制单元基于所述比较结果保持单元所保持的一个以上的所述比较结果中预先确定的多个比较结果，来生成所述控制信号。
5.根据权利要求2到4任一项所述的图像处理装置，其中，具有存储器单元，所述存储器单元用于保持所述第一影像数据， 代替所述第一影像数据，向所述滤波器单元输入由所述存储器单元输出的垂直影像数据串，代替所述第一影像数据，向所述比特附加单元输入由所述存储器单元输出的第六影像数据，代替所述第一影像数据，向所述比较单元输入所述第六影像数据， 在所述垂直影像数据串中含有所述第六影像数据。
6.根据权利要求2到5任一项所述的图像处理装置，其中所述比特附加单元具有提取所述第一影像数据的高频成分的高通滤波器；以及加法单元，将从所述高通滤波器输出的所述第一影像数据的高频成分与所述第一影像数据相加，将从所述加法单元输出的数据作为所述第四影像数据输出。
全文摘要
一种图像处理装置，对量化的数字影像的比特宽度进行扩展并复原高灰度的影像，由低通滤波器(103)提取8比特的输入影像数据(VI1)的低频成分，在低频成分提取时的运算过程中得到扩展为10比特的影像数据(LP1)。对于该影像数据(LP1)，由舍入电路(104)对低位2比特进行四舍五入，并作为8比特的影像数据(RD1)输出。比较电路(105)比较所述影像数据(RD1)和影像数据(VI2)，影像输出控制电路(106)基于所述比较的结果(CP1)来输出控制信号(OC1)。在比特附加电路(109)中，在影像数据(VI1)的LSB侧附加2比特并输出10比特的影像数据(BS1)。输出影像选择电路(111)基于所述控制信号(OC1)，选择影像数据(LP2)和影像数据(BS2)的任一个，作为10比特的影像数据(VO1)输出。
文档编号H04N5/20GK102461151SQ200980159688
公开日2012年5月16日 申请日期2009年11月5日 优先权日2009年6月23日
发明者村上晋哉, 柳泽玲互 申请人:松下电器产业株式会社