JP3760531B2 - 画像補間装置および画像補間方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、ビデオプリンターにおける画素の補間処理に適用して好適な画像補間装置、画像補間方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、昇華式カラープリンターの高精細化が進んでいるが、入力画像はビデオ信号程度の解像度が主流であり、高解像度のものは余り普及していない。つまり、プリンター側では高解像度のプリントが可能であるにもかかわらず、これに比べて入力画像データの解像度が低い。そこで、高解像度のプリントを行う場合には、プリンター内部で画像データに所定の補間処理を施して、疑似的に高解像度の画像データにする必要がある。しかし、画像データの補間処理の方法によってプリント出力の画質が大きく左右されるため、より高画質な補間処理方法が求められていた。
【０００３】
昇華式カラープリンターでは、サーマルヘッドの移動方向、つまり副走査方向についてはアナログ的に階調を変化させることにより解像度を制御できるので、主に１ライン分のプリントを行うように配列されたサーマルヘッドの発熱素子の方向、つまり主走査方向の画像補間が必要とされる。すなわち、画像に対して主走査方向の画素を２倍に補間する処理が求められていた。このような、画像補間方法として、第１に同じ画素を２画素ずつ並べて単純に２倍に拡大する単純拡大方式、第２に上下方向の平均値を補間画素に用いる平均値補間方式などが主に用いられていたが、第３に近傍画素の情報を用いた高度な補間処理として近傍画素の大小関係のパターンによって、斜め方向の平均値を補間画素に用いるパターン認識平均値補間方式があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の画像補間方式では、以下に述べるような問題点があった。つまり、第１の単純拡大方式では、画像のエッジの画素が保存されるため画像のボケはないが、斜め方向のエッジがギザギザになり、画像の品質が低下するという不都合があった。また、第２の平均値補間方式では、平均値を補間画素とするため画像がボケてしまい、斜め方向のエッジのギザギザが少し残るという不都合があった。また、第３のパターン認識平均値補間方式では、斜め方向のエッジは滑らかに補間されるが、平均値を補間画素とするため画像がボケてしまい、さらに、文字などの人工画像においては直角コーナーが斜めに補間されるため、文字が変形してしまうという不都合があった。
【０００５】
この発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、画像のボケを無くすと共に、文字などの変形を無くすことができる画像補間装置および画像補間方法の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の画像補間装置は、画像を単純に２倍に拡大する単純拡大手段と、画像の局所的なエッジ方向を検出するエッジ検出手段と、上記エッジ検出手段により検出されたエッジ方向により係数を選択して選択された上記係数の有する周波数特性により所定周波数帯域に対して所定ゲインでフィルターをかけるフィルター手段と、備え、上記単純拡大手段により主走査方向に２倍に拡大した上記画像の画素に対して上記エッジ検出手段によりエッジ方向を検出し、検出されたエッジ方向に上記フィルター手段によりフィルターをかけるようにした画像補間装置において、エッジ検出手段は、画像の局所的な最大傾き方向を検出する最大傾き方向検出手段と、最大傾き検出手段により検出された最大傾き方向と垂直方向をエッジ方向として検出する垂直方向検出手段と、垂直方向検出手段により検出されたエッジ方向を複数の領域に仮想的に分割し、エッジ方向が属する領域を指定するエッジ方向領域指定手段と、エッジ方向領域指定手段によりエッジ方向が斜め方向であると検出された場合であって、補間すべき画素が画像のうちの直角の角部であることを検出したとき、エッジ方向領域指定手段によるエッジ方向を主走査方向に対して水平方向に選択する直角コーナーパターン検出手段と、を有するものである。
【０００７】
また、この発明の画像補間方法は、画像を単純に２倍に拡大し、画像の局所的なエッジ方向を検出し、検出された上記エッジ方向により係数を選択して選択された上記係数の有する周波数特性により所定周波数帯域に対して所定ゲインでフィルターをかけ、上記単純拡大する際に主走査方向に２倍に拡大した上記画像の画素に対してエッジ方向を検出し、検出されたエッジ方向にフィルターをかけるようにした画像補間方法において、エッジ検出は、上記画像の局所的な最大傾き方向を検出し、検出された最大傾き方向に対して垂直方向をエッジ方向として検出し、検出されたエッジ方向を少なくとも水平方向、垂直方向、斜め方向を有する複数の領域に仮想的に分割し、エッジ方向が属する領域を指定し、エッジ方向が斜め方向に属する場合であって、補間すべき画素が画像のうちの直角の角部であることを検出したとき、エッジ方向は主走査方向に対して水平方向を選択する、ものである。
【０００９】
この発明の画像補間装置および画像補間方法によれば以下の作用をする。
まず、エッジ検出手段の作用を説明する。最大傾き方向検出手段により画像の局所的な最大傾き方向が検出される。そして、垂直方向検出手段により最大傾き方向に垂直な方向をエッジ方向として検出するようにする。以下に、局所的な傾き情報によるエッジ検出方法を説明する。一般に、滑らかなアナログ画像の関数に対して、その局所的な最大傾き方向は、空間１次微分により表すことができる。
【００１０】
この空間１次微分で表すベクトルに垂直な方向がエッジ方向に相当する。同様に、ディジタル画像データに対して、その局所的な最大傾き方向は、一般にベクトルで表すことができる。
【００１１】
このベクトルに垂直なベクトルを求める。つまり、補間対象画素を囲む画像ブロックにおいて、画像データの値がゼロの画素、画像データの値が中間値の画素、画像データの値が最大値の画素、がある。このとき、ベクトルは、画像データの値がゼロ、中間値の画素から最大値の画素の方向を示す。そして、このベクトルに垂直なベクトルの方向がエッジ方向に相当する。
【００１２】
このようにして得られたエッジ方向の傾きの値によって、エッジ方向領域指定手段によって画像のエッジ方向を少なくとも水平方向、垂直方向、斜め方向を含む８つの領域に分割する。
【００１３】
次に、エッジ検出手段により、斜め方向が検出された場合に、直角コーナーパターン検出手段により文字などの直角コーナーパターンの検出が行われる。補間対象画素を囲む画像ブロックにおいて、画像データの値がゼロの画素、画像データの値が中間値の画素、画像データの値が最大値の画素がある。このとき、ベクトルは、画像データの値がゼロ、中間値の画素から最大値の画素の方向を示す。そして、このベクトルに垂直なベクトルは、補間対象画素を含む中間値の画素の方向にもかかわらず、周辺のゼロの画素の影響により決める方向のベクトルとして検出される。そして、このベクトルの方向がエッジ方向に相当する。
【００１４】
ところが、直角コーナーパターンは、自然画像ではなく、文字などの人工画像に多く含まれるため、ベクトルの方向がエッジ方向として検出されると、文字の形が歪んでしまう。そこで、この直角コーナーパターンを検出するために周辺画素の傾きを計算する。
【００１５】
このとき、周辺画素の傾きの絶対値が小さく、かつ同符号ならば、直角コーナーパターンとみなし、水平方向が選択される。この直角コーナーパターンの検出処理によって文字などの人工画像の変形を抑えることができる。このようにして、画像の局所的なエッジ方向が検出される。
【００１６】
次に、フィルター手段の作用を説明する。エッジ検出手段において検出されたエッジ方向に応じて、２次元適応フィルターのエッジ方向対応係数選択手段は係数を切り換える。これらのフィルター係数は方向性を持ったものであり、２次元ローパスフィルターを構成し、これにより、エッジ方向のギザギザ成分をカットし、これに垂直な方向のエッジの急峻さを保存するような特性を持っているので、斜め方向のエッジがギザギザにならずに滑らかに補間される。
【００１７】
また、画素の平均値を用いる方法に比べて特性の良いローパスフィルターを構成することができるので、画像のボケを抑えることができる。さらに、これらのフィルターは、単純２倍拡大画像に対して施されるため、画素の平均値を用いる方法に比べて水平方向のエッジがボケずに保存される。
このように、斜めエッジが滑らかに補間され、画像のボケが少なく、文字などの変形も少ない、高画質の補間画像を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本実施の形態を説明する。本実施の形態の画像補間装置は、ディジタル画像に対して、画像を単純に２倍に拡大した後に、局所的なエッジ方向を検出して、その方向のギザギザの周波数成分をカットするような方向性を持った２次元適応ディジタルフィルターによって画像補間を行うことにより、斜め方向のエッジを滑らかに補間して、画像のボケを少なくすると共に、文字などの変形の少ない、高画質な補間画像を得ることができるものである。
【００１９】
まず、本実施の形態の画像補間装置を適用するカラービデオプリンターについて説明する。このカラービデオプリンターは、ビデオ信号を入力するビデオ入力部１と、ビデオ入力部１から入力されたアナログのビデオ信号を量子化してディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２と、ディジタルビデオ信号を１フレーム分のディジタルビデオ信号のデータを記憶して保持するフレームメモリとしての画像メモリ４と、画像メモリ４に対するディジタルビデオ信号の書き込み及び読み出しを制御するメモリ制御部３と、各種設定を行うスイッチ部５と、スイッチ部５における設定に基づいてメモリ制御部の動作を制御するシステム制御部６と、システム制御部６からの制御によりメカ機構の動作を制御する機構制御部７と、機構制御部７により動作される印画用紙送りモーター等のメカ機構８と、メカ機構８の印画用紙送りモーターによる印画用紙の送り出しに同期して画像メモリ４から１ラインずつのディジタルビデオ信号のデータを受け取り、各種画像処理を施す画像処理部９と、印画用紙に画像処理を施されたディジタルビデオ信号のデータをプリントするサーマルヘッド１１とを有する。
【００２０】
ここで、特に、本実施の形態では、画像処理部９において、ディジタル画像に対して、画像を単純に２倍に拡大した後に、局所的なエッジ方向を検出して、その方向のギザギザの周波数成分をカットするような方向性を持った２次元適応ディジタルフィルターによって画像補間を行うことにより、斜め方向のエッジに対して滑らかに画像補間を行うノンリニア補間ブロック１０を有する。
【００２１】
このように構成されたカラービデオプリンターは以下のような動作をする。ビデオ入力部１からＡ／Ｄ変換器２にビデオ信号が供給され、Ａ／Ｄ変換器２においてビデオ入力部１から供給されたアナログのビデオ信号が量子化されてディジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器２において変換されたディジタルビデオ信号はメモリ制御部３に供給される。メモリ制御部３から画像メモリ４に１フレーム分のディジタルビデオ信号のデータが記憶されるように書き込み動作が行われる。
【００２２】
スイッチ部５において設定された各種設定に基づいてシステム制御部６からメモリ制御部に対してデータの書き込みまたは読み出しの動作が制御される。また、システム制御部６から機構制御部７に対してメカ機構の動作指令が供給されると、機構制御部７により印画用紙送りモーター等のメカ機構８が動作される。そこで、システム制御部６からメモリ制御部に対して画像メモリ４からデータの読み出しの動作指令が供給される。すると、メカ機構８の印画用紙送りモーターによる印画用紙の送り出しに同期して画像メモリ４から１ラインずつのディジタルビデオ信号のデータが読み出されて画像処理部９に供給される。画像処理部９において１ラインずつのディジタルビデオ信号のデータに対して各種画像処理が施される。画像処理を施されたディジタルビデオ信号のデータはサーマルヘッド１１に供給される。サーマルヘッド１１において、この画像データの階調に応じた発熱量で印画用紙にディジタルビデオ信号のデータがプリントされる。
【００２３】
ここで、特に、本実施の形態では、画像処理部９のノンリニア補間ブロック１０において、ディジタル画像に対して、画像を単純に２倍に拡大した後に、局所的なエッジ方向を検出して、その方向のギザギザの周波数成分をカットするような方向性を持った２次元適応ディジタルフィルターによって画像補間を行うことにより、斜め方向のエッジを滑らかに補間して、画像のボケを少なくすると共に、文字などの変形の少ない、高画質な補間画像を得ることができるように画像補間が行われる。
【００２４】
次に、図２を用いて画像処理部について説明する。図２に示す画像処理部は図１に示した画像処理部９に対応する。この画像処理部は、図１に示したシステム制御部６からのコントルールデータＤｃを格納するレジスタ１２と、コントルールデータＤｃおよびレジスタ１２からのデータに基づいて画像処理部の主走査方向の動作を制御する主走査方向コントローラ１３と、コントルールデータＤｃおよびレジスタ１２からのデータに基づいて画像処理部の副走査方向の動作を制御する副走査方向コントローラ１４とを有する。
【００２５】
また、この画像処理部は、図１に示したメモリ制御部３を介して画像メモリから供給される１ライン分の入力画像データＤｉを順次１ライン毎に一時的に保持するラインバッファ１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、ラインバッファ１５ａ，１５ｂ，１５ｃに一時的に保持された１ライン毎の入力画像データＤｉを副走査方向に補間する副走査方向補間ブロック１６と、フィールドデータに対して補間を行うリニア補間ブロック１７とを有する。ここで、特に、本実施の形態では、副走査方向の補間が施された画像データのフィールドデータおよびフレームデータのそれぞれに対して、画像を単純に２倍に拡大した後に、局所的なエッジ方向を検出して、その方向のギザギザの周波数成分をカットするような方向性を持った２次元適応ディジタルフィルターによって画像補間を行うことにより、斜め方向のエッジを滑らかに画像補間を行うフィールド／フレーム補間ブロック１０（図１に示したノンリニア補間ブロック１０に対応する。）を有する。
【００２６】
また、この画像処理部は、例えばＰＡＬ方式の走査線数をＮＴＳＣ方式の走査線数に変換するリサイズブロック１８と、リサイズブロックにより走査線数が変換された画像データの１ライン分を一時的に保持するラインバッファ１９と、画像データに対して各種編集機能を付加する編集機能ブロック２０と、１ライン分のシャープネス補正用の画像データを一時的に保持するラインバッファ２１と、強調処理を行うシャープネスブロック２２と、サーマルヘッドにおける蓄熱補正を行う蓄熱補正ブロック２５と、短時定数の応答系の蓄熱補正データを記憶する蓄熱補正メモリ２３と、長時定数の応答系の蓄熱補正データを記憶する蓄熱補正メモリ２４と、入力信号を２値化したときの一定しきい値で落とされた濃淡に相当する雑音（ディザ）を原信号に加えるディザブロック２６とを有する。
【００２７】
このように構成された画像処理部は以下のような動作をする。図１に示したシステム制御部６からのコントルールデータＤｃがレジスタ１２、主走査方向コントローラ１３及び副走査方向コントローラ１４に供給される。レジスタ１２に格納されたコントルールデータＤｃは主走査方向コントローラ１３及び副走査方向コントローラ１４に供給される。主走査方向コントローラ１３においてコントルールデータＤｃおよびレジスタ１２からのデータに基づいて画像処理部の主走査方向の動作が制御され、副走査方向コントローラ１４においてコントルールデータＤｃおよびレジスタ１２からのデータに基づいて画像処理部の副走査方向の動作が制御される。具体的には、主走査方向コントローラ１３及び副走査方向コントローラ１４から、画像補間処理用のラインバッファ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ、リサイズおよび編集機能用のラインバッファ１９、シャープネス用のラインバッファ２１、蓄熱補正用の蓄熱補正メモリ２３、２４のそれぞれに対して制御信号が供給される。
【００２８】
また、図１に示したメモリ制御部３を介して画像メモリからラインバッファ１５ａ，１５ｂ，１５ｃに１ライン分の入力画像データＤｉが順次供給される。つまり、ラインバッファ１５ａには１ライン後の画像データＤｉ＋１が一時的に保持され，ラインバッファ１５ｂには現在のラインの画像データＤｉが一時的に保持され，ラインバッファ１５ｃには１ライン前の画像データＤｉ−１が一時的に保持される。ラインバッファ１５ａ，１５ｂ，１５ｃに一時的に保持された１ライン毎の入力画像データＤｉ＋１、Ｄｉ、Ｄｉ−１が副走査方向補間ブロック１６に供給される。副走査方向補間ブロック１６において、入力画像データＤｉ＋１、Ｄｉ、Ｄｉ−１は副走査方向に補間される。例えば、副走査方向補間ブロック１６において、フィールドデータが補間されて、画像データが９０度回転されて、副走査方向に２枚のプリント出力を得るようにして、副走査方向の補間が行われる。副走査方向の補間が行われた画像データまたは副走査方向の補間が行われずにスルーした画像データはフィールド／フレーム補間ブロック１０に供給される。なお、副走査補間が行われたときは、後段のフィールド／フレーム補間ブロック１０においてフィールド／フレーム補間は行われず、フィールド／フレーム補間が行われるのは副走査補間が行われずにスルーしたときにのみ行うように処理を分けている。
【００２９】
ここで、特に、本実施の形態では、フィールド／フレーム補間ブロック１０において、副走査方向の補間が施されずにスルーした画像データのフィールドデータおよびフレームデータのそれぞれに対して、画像を単純に２倍に拡大した後に、局所的なエッジ方向を検出して、その方向のギザギザの周波数成分をカットするような方向性を持った２次元適応ディジタルフィルターによって画像補間を行うことにより、斜め方向のエッジを滑らかにする画像補間が行われる。具体的には、フィールド／フレーム補間ブロック１０において、フィールドデータまたはフレームデータが２倍に補間される。また、ここでフィールド／フレーム補間ブロック１０をノンリニア補間ブロックと呼んでいるのは、ここで用いる後述する適応フィルターが（一般的に）非線形なフィルターであるからである。フィールドデータとフレームデータとでそれぞれ２倍に補間された画像データはリニア補間ブロック１７に供給される。リニア補間ブロック１７において、フレームデータはスルーして、フィールドデータに対してのみ２倍に補間が行われる。つまり、ノンリニア補間およびリニア補間のそれぞれの処理において、フレームデータは２倍補間およびスルーで計２倍補間され、フィールドデータは２倍補間および２倍補間で計４倍補間される。ここでリニア補間ブロック１７と呼ぶのは、ここで用いるフィルターが線形なフィルターであるからである。
【００３０】
このように補間された画像データはリサイズブロック１８に供給される。リサイズブロック１８において、例えばＰＡＬ方式の走査線数がＮＴＳＣ方式の走査線数に変換される。走査線数が変換された画像データはラインバッファ１９に供給される。ここで、入力画像データＤｉが入力されたから、ラインバッファ１９に現ラインの画像データが供給される時点までで、１ライン分の画像データの書き込み読み出し処理時間を要する。つまり、ラインバッファ１５、副走査補間ブロック１６、フィールド／フレーム補間ブロック１０、リニア補間ブロック１７、リサイズブロック１８、ラインバッファ１９への書き込み処理までは同期して行われる。
【００３１】
そして、ラインバッファ１９からリサイズブロックにより走査線数が変換された画像データの１ライン分が読み出されて編集機能ブロック２０に供給される。編集機能ブロック２０において、画像データに対して各種編集機能が付加される。各種編集機能が付加された画像データはシャープネスブロック２２に供給される。シャープネスブロック２２において強調処理が行われる。このとき、ラインバッファ２１において１ライン分のシャープネス補正用の画像データが一時的に保持される。シャープネス補正された画像データは蓄熱補正ブロック２５に供給される。
【００３２】
蓄熱補正ブロック２５において、サーマルヘッドにおける蓄熱補正が行われる。このとき、蓄熱補正メモリ２３から短時定数の応答系の蓄熱補正データが蓄熱補正ブロック２５に供給され、蓄熱補正メモリ２４から長時定数の応答系の蓄熱補正データが蓄熱補正ブロック２５に供給され、２つの応答系は異なる処理で補正される。
【００３３】
蓄熱補正された画像データはディザブロック２６に供給される。ディザブロック２６において、入力信号を２値化したときの一定しきい値で落とされた濃淡に相当する雑音（ディザ）が原信号に加えられる。このようにして、ディザブロック２６から出力画像データＤｏが出力される。
【００３４】
ここで、画像データがラインバッファ１９から読み出されてから、ディザブロック２６から出力画像データＤｏが出力される時点までで、１ライン分の画像データの書き込み読み出し処理時間を要する。つまり、ラインバッファ１９からの読み出し、編集機能ブロック２０、シャープネスブロック２２、蓄熱補正ブロック２５、ディザブロック２６の処理までは同期して行われる。
【００３５】
次に、本実施の形態の画像補間装置の具体的構成及び動作について説明する。図３にフィールド／フレーム補間ブロック１０の構成を示す。図３に示す構成は図２に示したフィールド／フレーム補間ブロック１０に対応する。図３において、フィールド／フレーム補間ブロック１０は、画像を単純に２倍に拡大する単純拡大部３０と、画像の局所的なエッジ方向を検出するエッジ検出部３３と、エッジ検出方向のギザギザの周波数成分をカットするような方向性を持った２次元適応フィルター３４とを有する。ここで、Ｇi,j,Ｇ’i,j はディジタル画像データを表し、ｉは副走査方向（ラインインクリメント）、ｊは主走査方向（ライン方向）を表す。
【００３６】
単純拡大部３０は、２倍アップサンプリング回路３１と、ゼロ次ホールド回路３２とを有する。２倍アップサンプリング回路３１は、ディジタル画像データＧi-1,j を２倍のサンプリング周波数でサンプリングする２倍アップサンプリング回路３１ａと，ディジタル画像データＧi,j を２倍のサンプリング周波数でサンプリングする２倍アップサンプリング回路３１ｂ，ディジタル画像データＧi+1,j を２倍のサンプリング周波数でサンプリングする２倍アップサンプリング回路３１ｃとを有する。また、ゼロ次ホールド回路３２は、２倍のサンプリング周波数でサンプリングされたディジタル画像データＧi-1,j に１サンプリング時点前のデータを加算するゼロ次ホールド回路３２ａと，２倍のサンプリング周波数でサンプリングされたディジタル画像データＧi,j に１サンプリング時点前のデータを加算するゼロ次ホールド回路３２ｂ，２倍のサンプリング周波数でサンプリングされたディジタル画像データＧi+1,j に１サンプリング時点前のデータを加算するゼロ次ホールド回路３２ｃとを有する。
【００３７】
図４にエッジ検出部の機能ブロックを示す。図４に示す機能ブロックは図３に示したエッジ検出部３３に相当する。このエッジ検出部は、画像の局所的な最大傾きを検出する最大傾き検出手段４０と、最大傾きに対して垂直な方向をエッジ方向として検出する垂直方向検出手段４１と、検出されたエッジ方向を少なくとも水平方向４３、垂直方向４４、斜め方向４５の所定の領域に分割し、エッジ方向領域を指定するエッジ方向領域指定手段４２と、文字などの直角コーナーパターンを検出する直角コーナーパターン検出手段４６とを有する。
【００３８】
図５に２次元適応フィルターの機能ブロックを示す。図５に示す機能ブロックは図３に示す２次元適応フィルター３４に対応する。この２次元適応フィルターは、エッジ方向対応係数選択手段５０と、方向性を有する周波数特性を持つ係数５１（Ｈ1 〜Ｈ8 ）とを有する。
【００３９】
このように構成されたフィールド／フレーム補間ブロック１０の動作を以下に説明する。
まず、単純拡大部３０の動作を説明する。２倍アップサンプリング回路３１ａにおいて、ディジタル画像データＧi-1,j が２倍のサンプリング周波数でサンプリングされ，２倍アップサンプリング回路３１ｂにおいてディジタル画像データＧi,j が２倍のサンプリング周波数でサンプリングされ，２倍アップサンプリング回路３１ｃにおいてディジタル画像データＧi+1,j が２倍のサンプリング周波数でサンプリングされる。すると、２倍アップサンプリング回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃからそれぞれ原サンプリング時点での値と、２倍サンプリング時点での０（ゼロ）の値とが出力される。
【００４０】
２倍アップサンプリング回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃからそれぞれ原サンプリング時点での値と、２倍サンプリング時点での０（ゼロ）の値とがゼロ次ホールド回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃに供給される。ゼロ次ホールド回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃにおいて、それぞれ原サンプリング時点での値と、２倍サンプリング時点での１サンプリング時点前の値とが加算される。このようにして、単純拡大部３０から主走査方向に２倍に拡大した画像データが得られる。
【００４１】
次に、エッジ検出部の動作を説明する。まず、最大傾き方向検出手段４０により画像の局所的な最大傾き方向が検出される。そして、垂直方向検出手段４１により最大傾き方向に垂直な方向をエッジ方向として検出するようにする。以下に、局所的な傾き情報によるエッジ検出方法を説明する。一般に、滑らかなアナログ画像を関数ｆ（ｘ，ｙ）とをくと、その局所的な最大傾き方向は、空間１次微分により数１式のベクトルで表すことができる。
【００４２】
【数１】
ｇｒａｄ ｆ（ｘ，ｙ）＝（∂ｆ（ｘ，ｙ）／∂ｘ，∂ｆ（ｘ，ｙ）／∂ｙ）
【００４３】
この数１式で表すベクトルに垂直な方向がエッジ方向に相当する。同様に、ディジタル画像データをＧi,j とおくと、その局所的な最大傾き方向は、一般に次のような数２式のベクトル（ｐi,j ，ｑi,j ）で表すことができる。
【００４４】
【数２】
（ｐi,j ，ｑi,j ）＝（Ｇi+1,j −Ｇi,j ，Ｇi,j+1 −Ｇi,j ）
【００４５】
また、位相を合わせるため大きなエリアで計算する場合には数３式のベクトルで表すことができる。
【００４６】
【数３】
（ｐi,j ，ｑi,j ）＝（（Ｇi+1,j+1 ＋Ｇi+1,j ＋Ｇi+1,j-1 ）−（Ｇi-1,j+1 ＋Ｇi-1,j ＋Ｇi-1,j-1 ），（Ｇi+1,j+1 ＋Ｇi,j+1 ＋Ｇi-1,j+1 ）−（Ｇi+1,j-1 ＋Ｇi,j-1 ＋Ｇi-1,j-1 ））
【００４７】
このベクトル（ｐi,j ，ｑi,j ）に垂直なベクトルは、図６に示すように求められる。つまり、補間対象画素を囲む３×３の画像ブロックにおいて、狭い斜線で示す画素は画像データの値がゼロであり、広い斜線で示す画素は画像データの値が中間値であり、空白の画素は画像データの値が最大値である。このとき、ベクトル（ｐi,j ，ｑi,j ）は、画像データの値がゼロ、中間値の画素から最大値の画素の方向を示す。この場合、図６において、左下の３つの画素がゼロであり、左斜め上から右斜め下への補間対象画素を含む３つの画素が中間値であり、右上の３つの画素が最大値であるので、補間対象画素のベクトルは右斜め上方向である。そして、このベクトルに垂直なベクトルは、左斜め上または右斜め下への補間対象画素を含む中間値の３つの画素の方向である、ベクトル（−ｑi,j ，ｐi,j ）またはベクトル（ｑi,j ，−ｐi,j ）である。そして、このベクトル（−ｑi,j ，ｐi,j ）またはベクトル（ｑi,j ，−ｐi,j ）の方向がエッジ方向に相当する。
【００４８】
次に、単純拡大部３０により画像をｊ主走査方向（ライン方向）に単純に２倍に拡大した場合、ベクトル（ｐi,j ，ｑi,j ）はベクトル（２ｐi,j ，ｑi,j ）となり、ベクトル（２ｐi,j ，ｑi,j ）に垂直なベクトルは、図７に示すようにに求められる。つまり、ｊ主走査方向に２倍された補間対象画素を囲む３×６の画像ブロックにおいて、狭い斜線で示す画素は画像データの値がゼロであり、広い斜線で示す画素は画像データの値が中間値であり、空白の画素は画像データの値が最大値である。このとき、図６に示したそれぞれの画素がｊ主走査方向に２倍される。ベクトル（２ｐi,j ，ｑi,j ）は、画像データの値がゼロ、中間値の画素から最大値の画素の方向を示す。この場合、図７において、左下の６つの画素がゼロであり、左斜め上から右斜め下へのｊ主走査方向に２倍された補間対象画素を含む６つの画素が中間値であり、右上の６つの画素が最大値であるので、補間対象画素のベクトルは右斜め上方向である。そして、このベクトルに垂直なベクトルは、左斜め上または右斜め下へのｊ主走査方向に２倍された補間対象画素を含む中間値の６つの画素の方向である、ベクトル（−ｑi,j ，２ｐi,j ）またはベクトル（ｑi,j ，−２ｐi,j ）である。そして、このベクトル（−ｑi,j ，２ｐi,j ）またはベクトル（ｑi,j ，−２ｐi,j ）の方向がエッジ方向に相当する。このベクトルをこの方向の直線の傾きａi,j で表すと数４式のようになる。
【００４９】
【数４】
ａi,j ＝ｔａｎθi,j ＝−２ｐi,j ／ｑi,j
このａi,j の値によって画像の局所的なエッジ方向を表すことができる。
【００５０】
次に、このようなエッジ方向検出の詳細を説明する。画像データＧi,j をｊ主走査方向に２倍に拡大した画像データをｇi,k とおくと、数５式のようになる。
【００５１】
【数５】
【００５２】
先に説明した空間１次微分（ｐi,j ，ｑi,j ）に相当する量は、２倍拡大後の画像データｇi,k に対して（ｒi,k ，ｓi,k ）として数６式で得られる。
【００５３】
【数６】
【００５４】
ここで、ｍａｘ［＊，＊］は絶対値の大きい方を表す。このように、（ｒi,k ，ｓi,k ）は２倍拡大画像における位相を考慮したものになっていることが分かる。
【００５５】
さらに、ｉ，ｋ方向の２次微分値を計算し、その絶対値が小さい場合は、画像曲面の曲がりが少ないと判断し、数７式を採用する。
【００５６】
【数７】
【００５７】
このように、ｉ，ｋ方向の２次微分値が小さいときは、大きなエリアで傾きベクトルを算出することによって、誤検出を防ぐことができる。ベクトル（ｒi,k ，ｓi,k ）から、先に画像の局所的なエッジ方向を数４式で表わした傾きａi,j に相当する量は、傾きｂi,k として数８式で表される。
【００５８】
【数８】
ｂi,k ＝−２ｒi,k ／ｓi,k
【００５９】
このようにして得られた傾きｂi,k の値によって、エッジ方向領域指定手段４２によって画像のエッジ方向を少なくとも水平方向４３、垂直方向４４、斜め方向４５を含む図８に示すような８つの領域に分割する。先に求めた傾きａi,j の値によって画像のエッジ方向を分割しても同様であるので、図８において、８分割に領域を分割する例を示す。領域▲１▼は傾きａi,j の値が正であって３／４以下のときである。領域▲２▼は傾きａi,j の値が３／４より大であって３／２以下のときである。領域▲３▼は傾きａi,j の値が３／２より大であって４以下のときである。領域▲４▼は傾きａi,j の絶対値が４より大のときである。領域▲５▼は傾きａi,j の値が負であって−３／４以上のときである。領域▲６▼は傾きａi,j の値が−３／４より小であって−３／２以上のときである。領域▲７▼は傾きａi,j の値が−３／２より小であって−４以上のときである。領域▲８▼はｐi,j の絶対値が定数以下のときである。つまり、領域▲８▼が水平方向４３、領域▲４▼が垂直方向４４、領域▲１▼、領域▲２▼、領域▲３▼、領域▲５▼、領域▲６▼、領域▲７▼が斜め方向４５である。
【００６０】
次に、図８において、エッジ方向指定手段４２により、領域▲１▼、領域▲２▼、領域▲３▼、領域▲５▼、領域▲６▼、領域▲７▼などの斜め方向４５が検出された場合に、直角コーナーパターン検出手段４６により図９に示す文字などの直角コーナーパターンの検出が行われる。図９において、補間対象画素を囲む３×３の画像ブロックにおいて、狭い斜線で示す画素は画像データの値がゼロであり、広い斜線で示す画素は画像データの値が中間値であり、空白の画素は画像データの値が最大値である。このとき、ベクトル（ｐi,j ，ｑi,j ）は、画像データの値がゼロ、中間値の画素から最大値の画素の方向を示す。この場合、図９において、左下の２つの画素がゼロであり、補間対象画素を含む２つの画素が中間値であり、残りの上から右に延びる５つの画素が最大値であるので、補間対象画素のベクトルは右斜め上方向として検出される。そして、このベクトルに垂直なベクトルは、補間対象画素を含む中間値の画素がｊ方向であるにもかかわらず、左斜め上または右斜め下への２つの方向である、ベクトル（−ｑi,j ，ｐi,j ）またはベクトル（ｑi,j ，−ｐi,j ）として検出される。そして、このベクトル（−ｑi,j ，ｐi,j ）またはベクトル（ｑi,j ，−ｐi,j ）の方向がエッジ方向に相当する。
【００６１】
ところが、図９に示すような直角コーナーパターンは、自然画像ではなく、文字などの人工画像に多く含まれるため、図９に示すように、ベクトル（−ｑi,j ，ｐi,j ）またはベクトル（ｑi,j ，−ｐi,j ）の方向がエッジ方向として検出されると、文字の形が歪んでしまう。そこで、この直角コーナーパターンを検出するために、数９式のように周辺画素の傾きを計算する。これは、ｋ：奇数（ｏｄｄ）で図８において領域▲５▼、領域▲６▼、領域▲７▼の斜め方向４５が選択された場合である。
【００６２】
【数９】
ｄｍi,j ＝ｇi+2,k −ｇi+2,k-2
ｄｎi,k ＝ｇi,k+2 −ｇi-2,k-2
ｄｈ１i,k ＝ｇi,k −ｇi+2,k
ｄｈ２i,k ＝ｇi,k-2 −ｇi+2,k-2
【００６３】
このとき、ｄｍi,k とｄｎi,k の絶対値が小さく、かつｄｈ１i,k とｄｈ２i,k が同符号ならば、直角コーナーパターンとみなし、図８において、領域▲８▼の水平方向４３が選択される。他の場合も同様の処理が行われ、この直角コーナーパターンの検出処理によって文字などの人工画像の変形を抑えることができる。このようにして、画像の局所的なエッジ方向が検出される。
【００６４】
次に、２次元適応フィルターの動作を説明する。エッジ検出部において検出された図８に示す領域▲１▼〜領域▲８▼のエッジ方向に応じて、２次元適応フィルターのエッジ方向対応係数選択手段５０は係数５１を、図１０及び図１１に示すＨ1 （Ｚi ，Ｚj ）〜Ｈ8 （Ｚi ，Ｚj ）に切り換える。図１０において、Ｈ1 （Ｚi ，Ｚj ）は、ｉ副走査方向の第１ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，＋５／１６，＋５／１６，−３／３２，−１／３２であり、第２ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，０，０，０，０であり、第３ラインに対して、ｊ主走査方向に−１／３２，−３／３２，＋５／１６，＋５／１６，０，０，０である。Ｈ2 （Ｚi ，Ｚj ）は、ｉ副走査方向の第１ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，０，＋５／１６，−３／３２，−１／３２であり、第２ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，＋５／８，０，０，０であり、第３ラインに対して、ｊ主走査方向に−１／３２，−３／３２，＋５／１６，０，０，０，０である。Ｈ3 （Ｚi ，Ｚj ）は、ｉ副走査方向の第１ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，０，＋５／３２，−３／３２，−１／３２であり、第２ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，＋５／３２，＋５／８，＋５／３２，０，０であり、第３ラインに対して、ｊ主走査方向に−１／３２，−３／３２，＋５／３２，０，０，０，０である。Ｈ4 （Ｚi ，Ｚj ）は、ｉ副走査方向の第１ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，０，０，０，０であり、第２ラインに対して、ｊ主走査方向に−１／３２，−３／３２，＋５／１６，＋５／８，＋５／１６，−３／３２，−１／３２であり、第３ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，０，０，０，０である。
【００６５】
また、図１１において、Ｈ5 （Ｚi ，Ｚj ）は、ｉ副走査方向の第１ラインに対して、ｊ主走査方向に−１／３２，−３／３２，＋５／１６，＋５／１６，０，０，０，であり、第２ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，０，０，０，０であり、第３ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，＋５／１６，＋５／１６，−３／３２，−１／３２である。Ｈ6 （Ｚi ，Ｚj ）は、ｉ副走査方向の第１ラインに対して、ｊ主走査方向に−１／３２，−３／３２，＋５／１６，０，０，０，０，であり、第２ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，＋５／８，０，０，０であり、第３ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，０，＋５／１６，−３／３２，−１／３２である。Ｈ7 （Ｚi ，Ｚj ）は、ｉ副走査方向の第１ラインに対して、ｊ主走査方向に−１／３２，−３／３２，＋５／３２，０，０，０，０，であり、第２ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，＋５／３２，＋５／８，＋５／３２，０，０であり、第３ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，０，＋５／３２，−３／３２，−１／３２である。Ｈ8 （Ｚi ，Ｚj ）は、ｉ副走査方向の第１ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，＋５／３２，０，０，０であり、第２ラインに対して、ｊ主走査方向に−１／３２，−３／３２，＋５／３２，＋５／８，＋５／３２，−３／３２，−１／３２であり、第３ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，＋５／３２，０，０，０である。
【００６６】
これらの係数による各フィルター動作はｊ主走査方向に施されるので、３ライン程度の画像メモリを内部に有すれば良い。また、フィルター係数が２の倍数なので、比較的安価にハードウエア化することができる。
【００６７】
このような２次元適応フィルターの係数Ｈ1 （Ｚi ，Ｚj ）〜Ｈ8 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性を図１２〜図１６に示す。この周波数特性は、それぞれＸ周波数およびＹ周波数の２次元に対するゲインを示す。図１２にＨ5 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性を示す。ここで、Ｈ1 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性はＸ＝０で左右反転したものである。図１３にＨ6 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性を示す。ここで、Ｈ2 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性はＸ＝０で左右反転したものである。図１４にＨ7 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性を示す。ここで、Ｈ3 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性はＸ＝０で左右反転したものである。このように、Ｈ1 （Ｚi ，Ｚj ）、Ｈ2 （Ｚi ，Ｚj ）、Ｈ3 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性は、それぞれＨ5 （Ｚi ，Ｚj ）、Ｈ6 （Ｚi ，Ｚj ）、Ｈ7 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性をｉ副走査方向に反転したものである。図１５にＨ4 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性を示す。図１６にＨ8 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性を示す。
【００６８】
これらのフィルター係数は方向性を持ったものであり、２次元ローパスフィルターを構成し、これにより、エッジ方向のギザギザ成分をカットし、これに垂直な方向のエッジの急峻さを保存するような特性を持っているので、斜め方向のエッジがギザギザにならずに滑らかに補間される。
【００６９】
また、画素の平均値を用いる方法に比べて特性の良いローパスフィルターを構成することができるので、画像のボケを抑えることができる。さらに、これらのフィルターは、単純２倍拡大画像に対して施されるため、画素の平均値を用いる方法に比べて水平方向のエッジがボケずに保存されるという利点がある。
【００７０】
このように、本実施の形態により、斜めエッジが滑らかに補間され、画像のボケが少なく、文字などの変形も少ない、高画質の補間画像を得ることができる。
【００７１】
また、上例に限らず、ディジタルカラープリンターにおいて低解像度画像を高解像度で印画する場合や、コンピュータ上で画像を高解像度化するソフトウエアにより構成しても良い。
【００７２】
また、本実施の形態を用いて２倍の画素に補間した後に、自由倍率の解像度変換手段により解像度変換を施すようにしてもよく、この場合、単独で自由倍率の解像度変換手段により解像度変換を施した場合に比べて、より高画質の出力画像を得ることができる。
【００７３】
【発明の効果】
この発明の画像補間装置は、画像の局所的なエッジ方向を検出するエッジ検出手段と、上記エッジ検出手段により検出されたエッジ方向により係数を選択して選択された上記係数の有する周波数特性により所定周波数帯域に対して所定ゲインでフィルターをかけるフィルター手段とを備え、上記画像の特定の画素を１方向に２倍に補間するようにしたので、エッジ方向のギザギザ成分をカットし、これに垂直な方向のエッジの急峻さを保存することにより、斜めエッジが滑らかに補間され、画像のボケが少なく、文字などの変形も少ない、高画質の補間画像を得ることができるという効果を奏する。
【００７４】
また、この発明の画像補間装置は、上述において、上記エッジ検出手段は、上記画像の局所的な最大傾き方向を検出する最大傾き方向検出手段と、上記最大傾き検出手段により検出された最大傾き方向に対して垂直方向をエッジ方向として検出する垂直方向検出手段と、上記垂直方向検出手段により検出されたエッジ方向を複数の領域に分割し、上記エッジ方向が属する領域を指定するエッジ方向領域指定手段と、を有するようにしたので、画像の局所的なエッジ方向を検出して、このエッジ方向に応じて係数を変えてフィルターをかけることができるという効果を奏する。
【００７５】
また、この発明の画像補間装置は、上述において、上記フィルター手段は、２次元ディジタルフィルターであって、方向性を有する周波数特性を持った係数と、上記係数のうち上記エッジ検出手段により検出されたエッジ方向に対応した係数を選択するエッジ方向対応係数選択手段とを有するので、エッジ方向に応じて係数を変えて異なる周波数特性によるフィルターをかけることができるという効果を奏する。
【００７６】
また、この発明の画像補間装置は、上記エッジ検出手段は、上記画像の局所的な最大傾き方向を検出する最大傾き方向検出手段と、上記最大傾き検出手段により検出された最大傾き方向と垂直方向をエッジ方向として検出する垂直方向検出手段と、上記垂直方向検出手段により検出されたエッジ方向を複数の領域に分割し、上記エッジ方向が属する領域を指定するエッジ方向領域指定手段と、上記エッジ方向領域指定手段によりエッジ方向が斜め方向であると検出された場合であって、補間すべき画素が画像のうちの直角の角部であることを検出したとき、上記エッジ方向領域指定手段によるエッジ方向を水平方向に選択する直角コーナーパターン検出手段とを有するので、直角コーナーパターンを有する文字などの画像の変形を抑えることができるという効果を奏する。
【００７７】
また、この発明の画像補間方法は、画像の局所的なエッジ方向を検出し、検出された上記エッジ方向により係数を選択して選択された上記係数の有する周波数特性により所定周波数帯域に対して所定ゲインでフィルターをかけ、上記画像の特定の画素を１方向に２倍に補間するようにしたので、エッジ方向のギザギザ成分をカットし、これに垂直な方向のエッジの急峻さを保存することにより、斜めエッジが滑らかに補間され、画像のボケが少なく、文字などの変形も少ない、高画質の補間画像を得ることができるという効果を奏する。
【００７８】
また、この発明の画像補間方法は、上述において、上記エッジ検出は、上記画像の局所的な最大傾き方向を検出し、検出された上記最大傾き方向に対する垂直方向をエッジ方向として検出し、検出された上記エッジ方向を複数の領域に分割し、上記エッジ方向が属する領域を指定するようにしたので、画像の局所的なエッジ方向を検出することにより、このエッジ方向に応じて係数を変えてフィルターをかけることができるという効果を奏する。
【００７９】
また、この発明の画像補間方法は、上述において、上記フィルターは、２次元ディジタルフィルターであって、方向性を有する周波数特性を持った係数のうち上記エッジ検出により検出されたエッジ方向に対応した係数を選択するようにしたので、エッジ方向に応じて係数を変えて異なる周波数特性によるフィルターをかけることができるという効果を奏する。
【００８０】
また、この発明の画像補間方法は、上述において、上記エッジ検出は、上記画像の局所的な最大傾き方向を検出し、検出された上記最大傾き方向に対して垂直方向をエッジ方向として検出し、検出された上記エッジ方向を少なくとも水平方向、垂直方向、斜め方向を有する複数の領域に分割し、上記エッジ方向が属する領域を指定し、上記エッジ方向が斜め方向に属する場合であって、補間すべき画素が画像のうちの直角の角部であることを検出したとき、上記エッジ方向は水平方向を選択するようにしたので、直角コーナーパターンを有する文字などの画像の変形を抑えることができるという効果を奏する。
【００８１】
また、この発明のビデオプリンターは、ビデオ画像の画像データに所定の補間処理を施して、補間された画像データを用いてプリントヘッドによりプリントするビデオプリンターにおいて、画像の局所的なエッジ方向を検出するエッジ検出手段と、上記エッジ検出手段により検出されたエッジ方向により係数を選択して選択された上記係数の有する周波数特性により所定周波数帯域に対して所定ゲインでフィルターをかけるフィルター手段とを備え、上記画像の特定の画素を１方向に２倍に補間してプリントするようにしたので、エッジ方向のギザギザ成分をカットし、これに垂直な方向のエッジの急峻さを保存することにより、斜めエッジが滑らかに補間され、画像のボケが少なく、文字などの変形も少ない、高画質の補間画像のプリント出力を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の画像補間装置を適用するビデオプリンターの構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態の画像処理部ブロック図である。
【図３】本実施の形態のフィールド／フレーム補間ブロックの構成を示すブロック図である。
【図４】本実施の形態のエッジ検出部の機能ブロック図である。
【図５】本実施の形態の２次元適応フィルターの機能ブロック図である。
【図６】本実施の形態の画像の傾きベクトルを示す図である。
【図７】本実施の形態の補間画像の傾きベクトルを示す図である。
【図８】本実施の形態の画像のエッジ方向の領域を示す図である。
【図９】本実施の形態の直角コーナーパターンを示す図である。
【図１０】本実施の形態の２次元適応フィルターの係数を示す図である。
【図１１】本実施の形態の２次元適応フィルターの係数を示す図である。
【図１２】本実施の形態の係数Ｈ5 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性（Ｈ1 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性はＸ＝０で左右反転したもの）を示す図である。
【図１３】本実施の形態の係数Ｈ6 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性（Ｈ2 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性はＸ＝０で左右反転したもの）を示す図である。
【図１４】本実施の形態の係数Ｈ7 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性（Ｈ3 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性はＸ＝０で左右反転したもの）を示す図である。
【図１５】本実施の形態の係数Ｈ4 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性を示す図である。
【図１６】本実施の形態の係数Ｈ8 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性を示す図である。
【符号の説明】
１ ビデオ入力部、２ Ａ／Ｄ変換器、３ メモリ制御部、４ 画像メモリ、５スイッチ部、６ システム制御部、７ 機構制御部、８ 機構、９ 画像処理部、１０ ノンリニア補間ブロック（フィールド／フレーム補間ブロック）、１１ サーマルヘッド、１２ レジスタ、１３ 主走査方向コントローラ、１４ 副走査方向コントローラ、１５ ラインバッファ、１６ 副走査補間ブロック、１７ リニア補間ブロック、１８ リサイズブロック、１９ ラインバッファ、２０ 編集機能ブロック、２１ ラインバッファ、２２ シャープネスブロック、２３ 蓄熱補正メモリ（短時定数）、２４ 蓄熱補正メモリ（長時定数）、２５ 蓄熱補正ブロック、２６ ディザブロック、Ｄｃ システム制御部コントロールデータ、Ｄｉ 入力画像データ、Ｄｏ 出力画像データ、３０ 単純拡大部、３１ ２倍アップサンプリング回路、３２ ゼロ次ホールド回路、３３ エッジ検出部、３４ ２次元適応フィルター、４０ 最大傾き方向検出手段、４１ 垂直方向検出手段、４２ エッジ方向領域指定手段、４３ 水平方向領域、４４垂直方向領域、４５ 斜め方向領域、４６ 直角コーナーパターン検出手段、５０ エッジ方向対応係数選択手段、５１ 係数（方向性を有する周波数特性を持つ）
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、ビデオプリンターにおける画素の補間処理に適用して好適な画像補間装置、画像補間方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、昇華式カラープリンターの高精細化が進んでいるが、入力画像はビデオ信号程度の解像度が主流であり、高解像度のものは余り普及していない。つまり、プリンター側では高解像度のプリントが可能であるにもかかわらず、これに比べて入力画像データの解像度が低い。そこで、高解像度のプリントを行う場合には、プリンター内部で画像データに所定の補間処理を施して、疑似的に高解像度の画像データにする必要がある。しかし、画像データの補間処理の方法によってプリント出力の画質が大きく左右されるため、より高画質な補間処理方法が求められていた。
【０００３】
昇華式カラープリンターでは、サーマルヘッドの移動方向、つまり副走査方向についてはアナログ的に階調を変化させることにより解像度を制御できるので、主に１ライン分のプリントを行うように配列されたサーマルヘッドの発熱素子の方向、つまり主走査方向の画像補間が必要とされる。すなわち、画像に対して主走査方向の画素を２倍に補間する処理が求められていた。このような、画像補間方法として、第１に同じ画素を２画素ずつ並べて単純に２倍に拡大する単純拡大方式、第２に上下方向の平均値を補間画素に用いる平均値補間方式などが主に用いられていたが、第３に近傍画素の情報を用いた高度な補間処理として近傍画素の大小関係のパターンによって、斜め方向の平均値を補間画素に用いるパターン認識平均値補間方式があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の画像補間方式では、以下に述べるような問題点があった。つまり、第１の単純拡大方式では、画像のエッジの画素が保存されるため画像のボケはないが、斜め方向のエッジがギザギザになり、画像の品質が低下するという不都合があった。また、第２の平均値補間方式では、平均値を補間画素とするため画像がボケてしまい、斜め方向のエッジのギザギザが少し残るという不都合があった。また、第３のパターン認識平均値補間方式では、斜め方向のエッジは滑らかに補間されるが、平均値を補間画素とするため画像がボケてしまい、さらに、文字などの人工画像においては直角コーナーが斜めに補間されるため、文字が変形してしまうという不都合があった。
【０００５】
この発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、画像のボケを無くすと共に、文字などの変形を無くすことができる画像補間装置および画像補間方法の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の画像補間装置は、画像を単純に２倍に拡大する単純拡大手段と、画像の局所的なエッジ方向を検出するエッジ検出手段と、上記エッジ検出手段により検出されたエッジ方向により係数を選択して選択された上記係数の有する周波数特性により所定周波数帯域に対して所定ゲインでフィルターをかけるフィルター手段と、備え、上記単純拡大手段により主走査方向に２倍に拡大した上記画像の画素に対して上記エッジ検出手段によりエッジ方向を検出し、検出されたエッジ方向に上記フィルター手段によりフィルターをかけるようにした画像補間装置において、エッジ検出手段は、画像の局所的な最大傾き方向を検出する最大傾き方向検出手段と、最大傾き検出手段により検出された最大傾き方向と垂直方向をエッジ方向として検出する垂直方向検出手段と、垂直方向検出手段により検出されたエッジ方向を複数の領域に仮想的に分割し、エッジ方向が属する領域を指定するエッジ方向領域指定手段と、エッジ方向領域指定手段によりエッジ方向が斜め方向であると検出された場合であって、補間すべき画素が画像のうちの直角の角部であることを検出したとき、エッジ方向領域指定手段によるエッジ方向を主走査方向に対して水平方向に選択する直角コーナーパターン検出手段と、を有するものである。
【０００７】
また、この発明の画像補間方法は、画像を単純に２倍に拡大し、画像の局所的なエッジ方向を検出し、検出された上記エッジ方向により係数を選択して選択された上記係数の有する周波数特性により所定周波数帯域に対して所定ゲインでフィルターをかけ、上記単純拡大する際に主走査方向に２倍に拡大した上記画像の画素に対してエッジ方向を検出し、検出されたエッジ方向にフィルターをかけるようにした画像補間方法において、エッジ検出は、上記画像の局所的な最大傾き方向を検出し、検出された最大傾き方向に対して垂直方向をエッジ方向として検出し、検出されたエッジ方向を少なくとも水平方向、垂直方向、斜め方向を有する複数の領域に仮想的に分割し、エッジ方向が属する領域を指定し、エッジ方向が斜め方向に属する場合であって、補間すべき画素が画像のうちの直角の角部であることを検出したとき、エッジ方向は主走査方向に対して水平方向を選択する、ものである。
【０００９】
この発明の画像補間装置および画像補間方法によれば以下の作用をする。
まず、エッジ検出手段の作用を説明する。最大傾き方向検出手段により画像の局所的な最大傾き方向が検出される。そして、垂直方向検出手段により最大傾き方向に垂直な方向をエッジ方向として検出するようにする。以下に、局所的な傾き情報によるエッジ検出方法を説明する。一般に、滑らかなアナログ画像の関数に対して、その局所的な最大傾き方向は、空間１次微分により表すことができる。
【００１０】
この空間１次微分で表すベクトルに垂直な方向がエッジ方向に相当する。同様に、ディジタル画像データに対して、その局所的な最大傾き方向は、一般にベクトルで表すことができる。
【００１１】
このベクトルに垂直なベクトルを求める。つまり、補間対象画素を囲む画像ブロックにおいて、画像データの値がゼロの画素、画像データの値が中間値の画素、画像データの値が最大値の画素、がある。このとき、ベクトルは、画像データの値がゼロ、中間値の画素から最大値の画素の方向を示す。そして、このベクトルに垂直なベクトルの方向がエッジ方向に相当する。
【００１２】
このようにして得られたエッジ方向の傾きの値によって、エッジ方向領域指定手段によって画像のエッジ方向を少なくとも水平方向、垂直方向、斜め方向を含む８つの領域に分割する。
【００１３】
次に、エッジ検出手段により、斜め方向が検出された場合に、直角コーナーパターン検出手段により文字などの直角コーナーパターンの検出が行われる。補間対象画素を囲む画像ブロックにおいて、画像データの値がゼロの画素、画像データの値が中間値の画素、画像データの値が最大値の画素がある。このとき、ベクトルは、画像データの値がゼロ、中間値の画素から最大値の画素の方向を示す。そして、このベクトルに垂直なベクトルは、補間対象画素を含む中間値の画素の方向にもかかわらず、周辺のゼロの画素の影響により決める方向のベクトルとして検出される。そして、このベクトルの方向がエッジ方向に相当する。
【００１４】
ところが、直角コーナーパターンは、自然画像ではなく、文字などの人工画像に多く含まれるため、ベクトルの方向がエッジ方向として検出されると、文字の形が歪んでしまう。そこで、この直角コーナーパターンを検出するために周辺画素の傾きを計算する。
【００１５】
このとき、周辺画素の傾きの絶対値が小さく、かつ同符号ならば、直角コーナーパターンとみなし、水平方向が選択される。この直角コーナーパターンの検出処理によって文字などの人工画像の変形を抑えることができる。このようにして、画像の局所的なエッジ方向が検出される。
【００１６】
次に、フィルター手段の作用を説明する。エッジ検出手段において検出されたエッジ方向に応じて、２次元適応フィルターのエッジ方向対応係数選択手段は係数を切り換える。これらのフィルター係数は方向性を持ったものであり、２次元ローパスフィルターを構成し、これにより、エッジ方向のギザギザ成分をカットし、これに垂直な方向のエッジの急峻さを保存するような特性を持っているので、斜め方向のエッジがギザギザにならずに滑らかに補間される。
【００１７】
また、画素の平均値を用いる方法に比べて特性の良いローパスフィルターを構成することができるので、画像のボケを抑えることができる。さらに、これらのフィルターは、単純２倍拡大画像に対して施されるため、画素の平均値を用いる方法に比べて水平方向のエッジがボケずに保存される。
このように、斜めエッジが滑らかに補間され、画像のボケが少なく、文字などの変形も少ない、高画質の補間画像を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本実施の形態を説明する。本実施の形態の画像補間装置は、ディジタル画像に対して、画像を単純に２倍に拡大した後に、局所的なエッジ方向を検出して、その方向のギザギザの周波数成分をカットするような方向性を持った２次元適応ディジタルフィルターによって画像補間を行うことにより、斜め方向のエッジを滑らかに補間して、画像のボケを少なくすると共に、文字などの変形の少ない、高画質な補間画像を得ることができるものである。
【００１９】
まず、本実施の形態の画像補間装置を適用するカラービデオプリンターについて説明する。このカラービデオプリンターは、ビデオ信号を入力するビデオ入力部１と、ビデオ入力部１から入力されたアナログのビデオ信号を量子化してディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２と、ディジタルビデオ信号を１フレーム分のディジタルビデオ信号のデータを記憶して保持するフレームメモリとしての画像メモリ４と、画像メモリ４に対するディジタルビデオ信号の書き込み及び読み出しを制御するメモリ制御部３と、各種設定を行うスイッチ部５と、スイッチ部５における設定に基づいてメモリ制御部の動作を制御するシステム制御部６と、システム制御部６からの制御によりメカ機構の動作を制御する機構制御部７と、機構制御部７により動作される印画用紙送りモーター等のメカ機構８と、メカ機構８の印画用紙送りモーターによる印画用紙の送り出しに同期して画像メモリ４から１ラインずつのディジタルビデオ信号のデータを受け取り、各種画像処理を施す画像処理部９と、印画用紙に画像処理を施されたディジタルビデオ信号のデータをプリントするサーマルヘッド１１とを有する。
【００２０】
ここで、特に、本実施の形態では、画像処理部９において、ディジタル画像に対して、画像を単純に２倍に拡大した後に、局所的なエッジ方向を検出して、その方向のギザギザの周波数成分をカットするような方向性を持った２次元適応ディジタルフィルターによって画像補間を行うことにより、斜め方向のエッジに対して滑らかに画像補間を行うノンリニア補間ブロック１０を有する。
【００２１】
このように構成されたカラービデオプリンターは以下のような動作をする。ビデオ入力部１からＡ／Ｄ変換器２にビデオ信号が供給され、Ａ／Ｄ変換器２においてビデオ入力部１から供給されたアナログのビデオ信号が量子化されてディジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器２において変換されたディジタルビデオ信号はメモリ制御部３に供給される。メモリ制御部３から画像メモリ４に１フレーム分のディジタルビデオ信号のデータが記憶されるように書き込み動作が行われる。
【００２２】
スイッチ部５において設定された各種設定に基づいてシステム制御部６からメモリ制御部に対してデータの書き込みまたは読み出しの動作が制御される。また、システム制御部６から機構制御部７に対してメカ機構の動作指令が供給されると、機構制御部７により印画用紙送りモーター等のメカ機構８が動作される。そこで、システム制御部６からメモリ制御部に対して画像メモリ４からデータの読み出しの動作指令が供給される。すると、メカ機構８の印画用紙送りモーターによる印画用紙の送り出しに同期して画像メモリ４から１ラインずつのディジタルビデオ信号のデータが読み出されて画像処理部９に供給される。画像処理部９において１ラインずつのディジタルビデオ信号のデータに対して各種画像処理が施される。画像処理を施されたディジタルビデオ信号のデータはサーマルヘッド１１に供給される。サーマルヘッド１１において、この画像データの階調に応じた発熱量で印画用紙にディジタルビデオ信号のデータがプリントされる。
【００２３】
ここで、特に、本実施の形態では、画像処理部９のノンリニア補間ブロック１０において、ディジタル画像に対して、画像を単純に２倍に拡大した後に、局所的なエッジ方向を検出して、その方向のギザギザの周波数成分をカットするような方向性を持った２次元適応ディジタルフィルターによって画像補間を行うことにより、斜め方向のエッジを滑らかに補間して、画像のボケを少なくすると共に、文字などの変形の少ない、高画質な補間画像を得ることができるように画像補間が行われる。
【００２４】
次に、図２を用いて画像処理部について説明する。図２に示す画像処理部は図１に示した画像処理部９に対応する。この画像処理部は、図１に示したシステム制御部６からのコントルールデータＤｃを格納するレジスタ１２と、コントルールデータＤｃおよびレジスタ１２からのデータに基づいて画像処理部の主走査方向の動作を制御する主走査方向コントローラ１３と、コントルールデータＤｃおよびレジスタ１２からのデータに基づいて画像処理部の副走査方向の動作を制御する副走査方向コントローラ１４とを有する。
【００２５】
また、この画像処理部は、図１に示したメモリ制御部３を介して画像メモリから供給される１ライン分の入力画像データＤｉを順次１ライン毎に一時的に保持するラインバッファ１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、ラインバッファ１５ａ，１５ｂ，１５ｃに一時的に保持された１ライン毎の入力画像データＤｉを副走査方向に補間する副走査方向補間ブロック１６と、フィールドデータに対して補間を行うリニア補間ブロック１７とを有する。ここで、特に、本実施の形態では、副走査方向の補間が施された画像データのフィールドデータおよびフレームデータのそれぞれに対して、画像を単純に２倍に拡大した後に、局所的なエッジ方向を検出して、その方向のギザギザの周波数成分をカットするような方向性を持った２次元適応ディジタルフィルターによって画像補間を行うことにより、斜め方向のエッジを滑らかに画像補間を行うフィールド／フレーム補間ブロック１０（図１に示したノンリニア補間ブロック１０に対応する。）を有する。
【００２６】
また、この画像処理部は、例えばＰＡＬ方式の走査線数をＮＴＳＣ方式の走査線数に変換するリサイズブロック１８と、リサイズブロックにより走査線数が変換された画像データの１ライン分を一時的に保持するラインバッファ１９と、画像データに対して各種編集機能を付加する編集機能ブロック２０と、１ライン分のシャープネス補正用の画像データを一時的に保持するラインバッファ２１と、強調処理を行うシャープネスブロック２２と、サーマルヘッドにおける蓄熱補正を行う蓄熱補正ブロック２５と、短時定数の応答系の蓄熱補正データを記憶する蓄熱補正メモリ２３と、長時定数の応答系の蓄熱補正データを記憶する蓄熱補正メモリ２４と、入力信号を２値化したときの一定しきい値で落とされた濃淡に相当する雑音（ディザ）を原信号に加えるディザブロック２６とを有する。
【００２７】
このように構成された画像処理部は以下のような動作をする。図１に示したシステム制御部６からのコントルールデータＤｃがレジスタ１２、主走査方向コントローラ１３及び副走査方向コントローラ１４に供給される。レジスタ１２に格納されたコントルールデータＤｃは主走査方向コントローラ１３及び副走査方向コントローラ１４に供給される。主走査方向コントローラ１３においてコントルールデータＤｃおよびレジスタ１２からのデータに基づいて画像処理部の主走査方向の動作が制御され、副走査方向コントローラ１４においてコントルールデータＤｃおよびレジスタ１２からのデータに基づいて画像処理部の副走査方向の動作が制御される。具体的には、主走査方向コントローラ１３及び副走査方向コントローラ１４から、画像補間処理用のラインバッファ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ、リサイズおよび編集機能用のラインバッファ１９、シャープネス用のラインバッファ２１、蓄熱補正用の蓄熱補正メモリ２３、２４のそれぞれに対して制御信号が供給される。
【００２８】
また、図１に示したメモリ制御部３を介して画像メモリからラインバッファ１５ａ，１５ｂ，１５ｃに１ライン分の入力画像データＤｉが順次供給される。つまり、ラインバッファ１５ａには１ライン後の画像データＤｉ＋１が一時的に保持され，ラインバッファ１５ｂには現在のラインの画像データＤｉが一時的に保持され，ラインバッファ１５ｃには１ライン前の画像データＤｉ−１が一時的に保持される。ラインバッファ１５ａ，１５ｂ，１５ｃに一時的に保持された１ライン毎の入力画像データＤｉ＋１、Ｄｉ、Ｄｉ−１が副走査方向補間ブロック１６に供給される。副走査方向補間ブロック１６において、入力画像データＤｉ＋１、Ｄｉ、Ｄｉ−１は副走査方向に補間される。例えば、副走査方向補間ブロック１６において、フィールドデータが補間されて、画像データが９０度回転されて、副走査方向に２枚のプリント出力を得るようにして、副走査方向の補間が行われる。副走査方向の補間が行われた画像データまたは副走査方向の補間が行われずにスルーした画像データはフィールド／フレーム補間ブロック１０に供給される。なお、副走査補間が行われたときは、後段のフィールド／フレーム補間ブロック１０においてフィールド／フレーム補間は行われず、フィールド／フレーム補間が行われるのは副走査補間が行われずにスルーしたときにのみ行うように処理を分けている。
【００２９】
ここで、特に、本実施の形態では、フィールド／フレーム補間ブロック１０において、副走査方向の補間が施されずにスルーした画像データのフィールドデータおよびフレームデータのそれぞれに対して、画像を単純に２倍に拡大した後に、局所的なエッジ方向を検出して、その方向のギザギザの周波数成分をカットするような方向性を持った２次元適応ディジタルフィルターによって画像補間を行うことにより、斜め方向のエッジを滑らかにする画像補間が行われる。具体的には、フィールド／フレーム補間ブロック１０において、フィールドデータまたはフレームデータが２倍に補間される。また、ここでフィールド／フレーム補間ブロック１０をノンリニア補間ブロックと呼んでいるのは、ここで用いる後述する適応フィルターが（一般的に）非線形なフィルターであるからである。フィールドデータとフレームデータとでそれぞれ２倍に補間された画像データはリニア補間ブロック１７に供給される。リニア補間ブロック１７において、フレームデータはスルーして、フィールドデータに対してのみ２倍に補間が行われる。つまり、ノンリニア補間およびリニア補間のそれぞれの処理において、フレームデータは２倍補間およびスルーで計２倍補間され、フィールドデータは２倍補間および２倍補間で計４倍補間される。ここでリニア補間ブロック１７と呼ぶのは、ここで用いるフィルターが線形なフィルターであるからである。
【００３０】
このように補間された画像データはリサイズブロック１８に供給される。リサイズブロック１８において、例えばＰＡＬ方式の走査線数がＮＴＳＣ方式の走査線数に変換される。走査線数が変換された画像データはラインバッファ１９に供給される。ここで、入力画像データＤｉが入力されたから、ラインバッファ１９に現ラインの画像データが供給される時点までで、１ライン分の画像データの書き込み読み出し処理時間を要する。つまり、ラインバッファ１５、副走査補間ブロック１６、フィールド／フレーム補間ブロック１０、リニア補間ブロック１７、リサイズブロック１８、ラインバッファ１９への書き込み処理までは同期して行われる。
【００３１】
そして、ラインバッファ１９からリサイズブロックにより走査線数が変換された画像データの１ライン分が読み出されて編集機能ブロック２０に供給される。編集機能ブロック２０において、画像データに対して各種編集機能が付加される。各種編集機能が付加された画像データはシャープネスブロック２２に供給される。シャープネスブロック２２において強調処理が行われる。このとき、ラインバッファ２１において１ライン分のシャープネス補正用の画像データが一時的に保持される。シャープネス補正された画像データは蓄熱補正ブロック２５に供給される。
【００３２】
蓄熱補正ブロック２５において、サーマルヘッドにおける蓄熱補正が行われる。このとき、蓄熱補正メモリ２３から短時定数の応答系の蓄熱補正データが蓄熱補正ブロック２５に供給され、蓄熱補正メモリ２４から長時定数の応答系の蓄熱補正データが蓄熱補正ブロック２５に供給され、２つの応答系は異なる処理で補正される。
【００３３】
蓄熱補正された画像データはディザブロック２６に供給される。ディザブロック２６において、入力信号を２値化したときの一定しきい値で落とされた濃淡に相当する雑音（ディザ）が原信号に加えられる。このようにして、ディザブロック２６から出力画像データＤｏが出力される。
【００３４】
ここで、画像データがラインバッファ１９から読み出されてから、ディザブロック２６から出力画像データＤｏが出力される時点までで、１ライン分の画像データの書き込み読み出し処理時間を要する。つまり、ラインバッファ１９からの読み出し、編集機能ブロック２０、シャープネスブロック２２、蓄熱補正ブロック２５、ディザブロック２６の処理までは同期して行われる。
【００３５】
次に、本実施の形態の画像補間装置の具体的構成及び動作について説明する。図３にフィールド／フレーム補間ブロック１０の構成を示す。図３に示す構成は図２に示したフィールド／フレーム補間ブロック１０に対応する。図３において、フィールド／フレーム補間ブロック１０は、画像を単純に２倍に拡大する単純拡大部３０と、画像の局所的なエッジ方向を検出するエッジ検出部３３と、エッジ検出方向のギザギザの周波数成分をカットするような方向性を持った２次元適応フィルター３４とを有する。ここで、Ｇi,j,Ｇ’i,j はディジタル画像データを表し、ｉは副走査方向（ラインインクリメント）、ｊは主走査方向（ライン方向）を表す。
【００３６】
単純拡大部３０は、２倍アップサンプリング回路３１と、ゼロ次ホールド回路３２とを有する。２倍アップサンプリング回路３１は、ディジタル画像データＧi-1,j を２倍のサンプリング周波数でサンプリングする２倍アップサンプリング回路３１ａと，ディジタル画像データＧi,j を２倍のサンプリング周波数でサンプリングする２倍アップサンプリング回路３１ｂ，ディジタル画像データＧi+1,j を２倍のサンプリング周波数でサンプリングする２倍アップサンプリング回路３１ｃとを有する。また、ゼロ次ホールド回路３２は、２倍のサンプリング周波数でサンプリングされたディジタル画像データＧi-1,j に１サンプリング時点前のデータを加算するゼロ次ホールド回路３２ａと，２倍のサンプリング周波数でサンプリングされたディジタル画像データＧi,j に１サンプリング時点前のデータを加算するゼロ次ホールド回路３２ｂ，２倍のサンプリング周波数でサンプリングされたディジタル画像データＧi+1,j に１サンプリング時点前のデータを加算するゼロ次ホールド回路３２ｃとを有する。
【００３７】
図４にエッジ検出部の機能ブロックを示す。図４に示す機能ブロックは図３に示したエッジ検出部３３に相当する。このエッジ検出部は、画像の局所的な最大傾きを検出する最大傾き検出手段４０と、最大傾きに対して垂直な方向をエッジ方向として検出する垂直方向検出手段４１と、検出されたエッジ方向を少なくとも水平方向４３、垂直方向４４、斜め方向４５の所定の領域に分割し、エッジ方向領域を指定するエッジ方向領域指定手段４２と、文字などの直角コーナーパターンを検出する直角コーナーパターン検出手段４６とを有する。
【００３８】
図５に２次元適応フィルターの機能ブロックを示す。図５に示す機能ブロックは図３に示す２次元適応フィルター３４に対応する。この２次元適応フィルターは、エッジ方向対応係数選択手段５０と、方向性を有する周波数特性を持つ係数５１（Ｈ1 〜Ｈ8 ）とを有する。
【００３９】
このように構成されたフィールド／フレーム補間ブロック１０の動作を以下に説明する。
まず、単純拡大部３０の動作を説明する。２倍アップサンプリング回路３１ａにおいて、ディジタル画像データＧi-1,j が２倍のサンプリング周波数でサンプリングされ，２倍アップサンプリング回路３１ｂにおいてディジタル画像データＧi,j が２倍のサンプリング周波数でサンプリングされ，２倍アップサンプリング回路３１ｃにおいてディジタル画像データＧi+1,j が２倍のサンプリング周波数でサンプリングされる。すると、２倍アップサンプリング回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃからそれぞれ原サンプリング時点での値と、２倍サンプリング時点での０（ゼロ）の値とが出力される。
【００４０】
２倍アップサンプリング回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃからそれぞれ原サンプリング時点での値と、２倍サンプリング時点での０（ゼロ）の値とがゼロ次ホールド回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃに供給される。ゼロ次ホールド回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃにおいて、それぞれ原サンプリング時点での値と、２倍サンプリング時点での１サンプリング時点前の値とが加算される。このようにして、単純拡大部３０から主走査方向に２倍に拡大した画像データが得られる。
【００４１】
次に、エッジ検出部の動作を説明する。まず、最大傾き方向検出手段４０により画像の局所的な最大傾き方向が検出される。そして、垂直方向検出手段４１により最大傾き方向に垂直な方向をエッジ方向として検出するようにする。以下に、局所的な傾き情報によるエッジ検出方法を説明する。一般に、滑らかなアナログ画像を関数ｆ（ｘ，ｙ）とをくと、その局所的な最大傾き方向は、空間１次微分により数１式のベクトルで表すことができる。
【００４２】
【数１】
ｇｒａｄ ｆ（ｘ，ｙ）＝（∂ｆ（ｘ，ｙ）／∂ｘ，∂ｆ（ｘ，ｙ）／∂ｙ）
【００４３】
この数１式で表すベクトルに垂直な方向がエッジ方向に相当する。同様に、ディジタル画像データをＧi,j とおくと、その局所的な最大傾き方向は、一般に次のような数２式のベクトル（ｐi,j ，ｑi,j ）で表すことができる。
【００４４】
【数２】
（ｐi,j ，ｑi,j ）＝（Ｇi+1,j −Ｇi,j ，Ｇi,j+1 −Ｇi,j ）
【００４５】
また、位相を合わせるため大きなエリアで計算する場合には数３式のベクトルで表すことができる。
【００４６】
【数３】
（ｐi,j ，ｑi,j ）＝（（Ｇi+1,j+1 ＋Ｇi+1,j ＋Ｇi+1,j-1 ）−（Ｇi-1,j+1 ＋Ｇi-1,j ＋Ｇi-1,j-1 ），（Ｇi+1,j+1 ＋Ｇi,j+1 ＋Ｇi-1,j+1 ）−（Ｇi+1,j-1 ＋Ｇi,j-1 ＋Ｇi-1,j-1 ））
【００４７】
このベクトル（ｐi,j ，ｑi,j ）に垂直なベクトルは、図６に示すように求められる。つまり、補間対象画素を囲む３×３の画像ブロックにおいて、狭い斜線で示す画素は画像データの値がゼロであり、広い斜線で示す画素は画像データの値が中間値であり、空白の画素は画像データの値が最大値である。このとき、ベクトル（ｐi,j ，ｑi,j ）は、画像データの値がゼロ、中間値の画素から最大値の画素の方向を示す。この場合、図６において、左下の３つの画素がゼロであり、左斜め上から右斜め下への補間対象画素を含む３つの画素が中間値であり、右上の３つの画素が最大値であるので、補間対象画素のベクトルは右斜め上方向である。そして、このベクトルに垂直なベクトルは、左斜め上または右斜め下への補間対象画素を含む中間値の３つの画素の方向である、ベクトル（−ｑi,j ，ｐi,j ）またはベクトル（ｑi,j ，−ｐi,j ）である。そして、このベクトル（−ｑi,j ，ｐi,j ）またはベクトル（ｑi,j ，−ｐi,j ）の方向がエッジ方向に相当する。
【００４８】
次に、単純拡大部３０により画像をｊ主走査方向（ライン方向）に単純に２倍に拡大した場合、ベクトル（ｐi,j ，ｑi,j ）はベクトル（２ｐi,j ，ｑi,j ）となり、ベクトル（２ｐi,j ，ｑi,j ）に垂直なベクトルは、図７に示すようにに求められる。つまり、ｊ主走査方向に２倍された補間対象画素を囲む３×６の画像ブロックにおいて、狭い斜線で示す画素は画像データの値がゼロであり、広い斜線で示す画素は画像データの値が中間値であり、空白の画素は画像データの値が最大値である。このとき、図６に示したそれぞれの画素がｊ主走査方向に２倍される。ベクトル（２ｐi,j ，ｑi,j ）は、画像データの値がゼロ、中間値の画素から最大値の画素の方向を示す。この場合、図７において、左下の６つの画素がゼロであり、左斜め上から右斜め下へのｊ主走査方向に２倍された補間対象画素を含む６つの画素が中間値であり、右上の６つの画素が最大値であるので、補間対象画素のベクトルは右斜め上方向である。そして、このベクトルに垂直なベクトルは、左斜め上または右斜め下へのｊ主走査方向に２倍された補間対象画素を含む中間値の６つの画素の方向である、ベクトル（−ｑi,j ，２ｐi,j ）またはベクトル（ｑi,j ，−２ｐi,j ）である。そして、このベクトル（−ｑi,j ，２ｐi,j ）またはベクトル（ｑi,j ，−２ｐi,j ）の方向がエッジ方向に相当する。このベクトルをこの方向の直線の傾きａi,j で表すと数４式のようになる。
【００４９】
【数４】
ａi,j ＝ｔａｎθi,j ＝−２ｐi,j ／ｑi,j
このａi,j の値によって画像の局所的なエッジ方向を表すことができる。
【００５０】
次に、このようなエッジ方向検出の詳細を説明する。画像データＧi,j をｊ主走査方向に２倍に拡大した画像データをｇi,k とおくと、数５式のようになる。
【００５１】
【数５】
先に説明した空間１次微分（ｐi,j ，ｑi,j ）に相当する量は、２倍拡大後の画像データｇi,k に対して（ｒi,k ，ｓi,k ）として数６式で得られる。
【００５３】
【数６】
ここで、ｍａｘ［＊，＊］は絶対値の大きい方を表す。このように、（ｒi,k ，ｓi,k ）は２倍拡大画像における位相を考慮したものになっていることが分かる。
【００５５】
さらに、ｉ，ｋ方向の２次微分値を計算し、その絶対値が小さい場合は、画像曲面の曲がりが少ないと判断し、数７式を採用する。
【００５６】
【数７】
このように、ｉ，ｋ方向の２次微分値が小さいときは、大きなエリアで傾きベクトルを算出することによって、誤検出を防ぐことができる。ベクトル（ｒi,k ，ｓi,k ）から、先に画像の局所的なエッジ方向を数４式で表わした傾きａi,j に相当する量は、傾きｂi,k として数８式で表される。
【００５８】
【数８】
ｂi,k ＝−２ｒi,k ／ｓi,k
【００５９】
このようにして得られた傾きｂi,k の値によって、エッジ方向領域指定手段４２によって画像のエッジ方向を少なくとも水平方向４３、垂直方向４４、斜め方向４５を含む図８に示すような８つの領域に分割する。先に求めた傾きａi,j の値によって画像のエッジ方向を分割しても同様であるので、図８において、８分割に領域を分割する例を示す。領域▲１▼は傾きａi,j の値が正であって３／４以下のときである。領域▲２▼は傾きａi,j の値が３／４より大であって３／２以下のときである。領域▲３▼は傾きａi,j の値が３／２より大であって４以下のときである。領域▲４▼は傾きａi,j の絶対値が４より大のときである。領域▲５▼は傾きａi,j の値が負であって−３／４以上のときである。領域▲６▼は傾きａi,j の値が−３／４より小であって−３／２以上のときである。領域▲７▼は傾きａi,j の値が−３／２より小であって−４以上のときである。領域▲８▼はｐi,j の絶対値が定数以下のときである。つまり、領域▲８▼が水平方向４３、領域▲４▼が垂直方向４４、領域▲１▼、領域▲２▼、領域▲３▼、領域▲５▼、領域▲６▼、領域▲７▼が斜め方向４５である。
【００６０】
次に、図８において、エッジ方向指定手段４２により、領域▲１▼、領域▲２▼、領域▲３▼、領域▲５▼、領域▲６▼、領域▲７▼などの斜め方向４５が検出された場合に、直角コーナーパターン検出手段４６により図９に示す文字などの直角コーナーパターンの検出が行われる。図９において、補間対象画素を囲む３×３の画像ブロックにおいて、狭い斜線で示す画素は画像データの値がゼロであり、広い斜線で示す画素は画像データの値が中間値であり、空白の画素は画像データの値が最大値である。このとき、ベクトル（ｐi,j ，ｑi,j ）は、画像データの値がゼロ、中間値の画素から最大値の画素の方向を示す。この場合、図９において、左下の２つの画素がゼロであり、補間対象画素を含む２つの画素が中間値であり、残りの上から右に延びる５つの画素が最大値であるので、補間対象画素のベクトルは右斜め上方向として検出される。そして、このベクトルに垂直なベクトルは、補間対象画素を含む中間値の画素がｊ方向であるにもかかわらず、左斜め上または右斜め下への２つの方向である、ベクトル（−ｑi,j ，ｐi,j ）またはベクトル（ｑi,j ，−ｐi,j ）として検出される。そして、このベクトル（−ｑi,j ，ｐi,j ）またはベクトル（ｑi,j ，−ｐi,j ）の方向がエッジ方向に相当する。
【００６１】
ところが、図９に示すような直角コーナーパターンは、自然画像ではなく、文字などの人工画像に多く含まれるため、図９に示すように、ベクトル（−ｑi,j ，ｐi,j ）またはベクトル（ｑi,j ，−ｐi,j ）の方向がエッジ方向として検出されると、文字の形が歪んでしまう。そこで、この直角コーナーパターンを検出するために、数９式のように周辺画素の傾きを計算する。これは、ｋ：奇数（ｏｄｄ）で図８において領域▲５▼、領域▲６▼、領域▲７▼の斜め方向４５が選択された場合である。
【００６２】
【数９】
ｄｍi,j ＝ｇi+2,k −ｇi+2,k-2
ｄｎi,k ＝ｇi,k+2 −ｇi-2,k-2
ｄｈ１i,k ＝ｇi,k −ｇi+2,k
ｄｈ２i,k ＝ｇi,k-2 −ｇi+2,k-2
【００６３】
このとき、ｄｍi,k とｄｎi,k の絶対値が小さく、かつｄｈ１i,k とｄｈ２i,k が同符号ならば、直角コーナーパターンとみなし、図８において、領域▲８▼の水平方向４３が選択される。他の場合も同様の処理が行われ、この直角コーナーパターンの検出処理によって文字などの人工画像の変形を抑えることができる。このようにして、画像の局所的なエッジ方向が検出される。
【００６４】
次に、２次元適応フィルターの動作を説明する。エッジ検出部において検出された図８に示す領域▲１▼〜領域▲８▼のエッジ方向に応じて、２次元適応フィルターのエッジ方向対応係数選択手段５０は係数５１を、図１０及び図１１に示すＨ1 （Ｚi ，Ｚj ）〜Ｈ8 （Ｚi ，Ｚj ）に切り換える。図１０において、Ｈ1 （Ｚi ，Ｚj ）は、ｉ副走査方向の第１ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，＋５／１６，＋５／１６，−３／３２，−１／３２であり、第２ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，０，０，０，０であり、第３ラインに対して、ｊ主走査方向に−１／３２，−３／３２，＋５／１６，＋５／１６，０，０，０である。Ｈ2 （Ｚi ，Ｚj ）は、ｉ副走査方向の第１ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，０，＋５／１６，−３／３２，−１／３２であり、第２ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，＋５／８，０，０，０であり、第３ラインに対して、ｊ主走査方向に−１／３２，−３／３２，＋５／１６，０，０，０，０である。Ｈ3 （Ｚi ，Ｚj ）は、ｉ副走査方向の第１ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，０，＋５／３２，−３／３２，−１／３２であり、第２ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，＋５／３２，＋５／８，＋５／３２，０，０であり、第３ラインに対して、ｊ主走査方向に−１／３２，−３／３２，＋５／３２，０，０，０，０である。Ｈ4 （Ｚi ，Ｚj ）は、ｉ副走査方向の第１ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，０，０，０，０であり、第２ラインに対して、ｊ主走査方向に−１／３２，−３／３２，＋５／１６，＋５／８，＋５／１６，−３／３２，−１／３２であり、第３ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，０，０，０，０である。
【００６５】
また、図１１において、Ｈ5 （Ｚi ，Ｚj ）は、ｉ副走査方向の第１ラインに対して、ｊ主走査方向に−１／３２，−３／３２，＋５／１６，＋５／１６，０，０，０，であり、第２ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，０，０，０，０であり、第３ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，＋５／１６，＋５／１６，−３／３２，−１／３２である。Ｈ6 （Ｚi ，Ｚj ）は、ｉ副走査方向の第１ラインに対して、ｊ主走査方向に−１／３２，−３／３２，＋５／１６，０，０，０，０，であり、第２ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，＋５／８，０，０，０であり、第３ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，０，＋５／１６，−３／３２，−１／３２である。Ｈ7 （Ｚi ，Ｚj ）は、ｉ副走査方向の第１ラインに対して、ｊ主走査方向に−１／３２，−３／３２，＋５／３２，０，０，０，０，であり、第２ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，＋５／３２，＋５／８，＋５／３２，０，０であり、第３ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，０，＋５／３２，−３／３２，−１／３２である。Ｈ8 （Ｚi ，Ｚj ）は、ｉ副走査方向の第１ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，＋５／３２，０，０，０であり、第２ラインに対して、ｊ主走査方向に−１／３２，−３／３２，＋５／３２，＋５／８，＋５／３２，−３／３２，−１／３２であり、第３ラインに対して、ｊ主走査方向に０，０，０，＋５／３２，０，０，０である。
【００６６】
これらの係数による各フィルター動作はｊ主走査方向に施されるので、３ライン程度の画像メモリを内部に有すれば良い。また、フィルター係数が２の倍数なので、比較的安価にハードウエア化することができる。
【００６７】
このような２次元適応フィルターの係数Ｈ1 （Ｚi ，Ｚj ）〜Ｈ8 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性を図１２〜図１６に示す。この周波数特性は、それぞれＸ周波数およびＹ周波数の２次元に対するゲインを示す。図１２にＨ5 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性を示す。ここで、Ｈ1 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性はＸ＝０で左右反転したものである。図１３にＨ6 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性を示す。ここで、Ｈ2 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性はＸ＝０で左右反転したものである。図１４にＨ7 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性を示す。ここで、Ｈ3 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性はＸ＝０で左右反転したものである。このように、Ｈ1 （Ｚi ，Ｚj ）、Ｈ2 （Ｚi ，Ｚj ）、Ｈ3 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性は、それぞれＨ5 （Ｚi ，Ｚj ）、Ｈ6 （Ｚi ，Ｚj ）、Ｈ7 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性をｉ副走査方向に反転したものである。図１５にＨ4 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性を示す。図１６にＨ8 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性を示す。
【００６８】
これらのフィルター係数は方向性を持ったものであり、２次元ローパスフィルターを構成し、これにより、エッジ方向のギザギザ成分をカットし、これに垂直な方向のエッジの急峻さを保存するような特性を持っているので、斜め方向のエッジがギザギザにならずに滑らかに補間される。
【００６９】
また、画素の平均値を用いる方法に比べて特性の良いローパスフィルターを構成することができるので、画像のボケを抑えることができる。さらに、これらのフィルターは、単純２倍拡大画像に対して施されるため、画素の平均値を用いる方法に比べて水平方向のエッジがボケずに保存されるという利点がある。
【００７０】
このように、本実施の形態により、斜めエッジが滑らかに補間され、画像のボケが少なく、文字などの変形も少ない、高画質の補間画像を得ることができる。
【００７１】
また、上例に限らず、ディジタルカラープリンターにおいて低解像度画像を高解像度で印画する場合や、コンピュータ上で画像を高解像度化するソフトウエアにより構成しても良い。
【００７２】
また、本実施の形態を用いて２倍の画素に補間した後に、自由倍率の解像度変換手段により解像度変換を施すようにしてもよく、この場合、単独で自由倍率の解像度変換手段により解像度変換を施した場合に比べて、より高画質の出力画像を得ることができる。
【００７３】
【発明の効果】
この発明の画像補間装置は、画像の局所的なエッジ方向を検出するエッジ検出手段と、上記エッジ検出手段により検出されたエッジ方向により係数を選択して選択された上記係数の有する周波数特性により所定周波数帯域に対して所定ゲインでフィルターをかけるフィルター手段とを備え、上記画像の特定の画素を１方向に２倍に補間するようにしたので、エッジ方向のギザギザ成分をカットし、これに垂直な方向のエッジの急峻さを保存することにより、斜めエッジが滑らかに補間され、画像のボケが少なく、文字などの変形も少ない、高画質の補間画像を得ることができるという効果を奏する。
【００７４】
また、この発明の画像補間装置は、上述において、上記エッジ検出手段は、上記画像の局所的な最大傾き方向を検出する最大傾き方向検出手段と、上記最大傾き検出手段により検出された最大傾き方向に対して垂直方向をエッジ方向として検出する垂直方向検出手段と、上記垂直方向検出手段により検出されたエッジ方向を複数の領域に分割し、上記エッジ方向が属する領域を指定するエッジ方向領域指定手段と、を有するようにしたので、画像の局所的なエッジ方向を検出して、このエッジ方向に応じて係数を変えてフィルターをかけることができるという効果を奏する。
【００７５】
また、この発明の画像補間装置は、上述において、上記フィルター手段は、２次元ディジタルフィルターであって、方向性を有する周波数特性を持った係数と、上記係数のうち上記エッジ検出手段により検出されたエッジ方向に対応した係数を選択するエッジ方向対応係数選択手段とを有するので、エッジ方向に応じて係数を変えて異なる周波数特性によるフィルターをかけることができるという効果を奏する。
【００７６】
また、この発明の画像補間装置は、上記エッジ検出手段は、上記画像の局所的な最大傾き方向を検出する最大傾き方向検出手段と、上記最大傾き検出手段により検出された最大傾き方向と垂直方向をエッジ方向として検出する垂直方向検出手段と、上記垂直方向検出手段により検出されたエッジ方向を複数の領域に分割し、上記エッジ方向が属する領域を指定するエッジ方向領域指定手段と、上記エッジ方向領域指定手段によりエッジ方向が斜め方向であると検出された場合であって、補間すべき画素が画像のうちの直角の角部であることを検出したとき、上記エッジ方向領域指定手段によるエッジ方向を水平方向に選択する直角コーナーパターン検出手段とを有するので、直角コーナーパターンを有する文字などの画像の変形を抑えることができるという効果を奏する。
【００７７】
また、この発明の画像補間方法は、画像の局所的なエッジ方向を検出し、検出された上記エッジ方向により係数を選択して選択された上記係数の有する周波数特性により所定周波数帯域に対して所定ゲインでフィルターをかけ、上記画像の特定の画素を１方向に２倍に補間するようにしたので、エッジ方向のギザギザ成分をカットし、これに垂直な方向のエッジの急峻さを保存することにより、斜めエッジが滑らかに補間され、画像のボケが少なく、文字などの変形も少ない、高画質の補間画像を得ることができるという効果を奏する。
【００７８】
また、この発明の画像補間方法は、上述において、上記エッジ検出は、上記画像の局所的な最大傾き方向を検出し、検出された上記最大傾き方向に対する垂直方向をエッジ方向として検出し、検出された上記エッジ方向を複数の領域に分割し、上記エッジ方向が属する領域を指定するようにしたので、画像の局所的なエッジ方向を検出することにより、このエッジ方向に応じて係数を変えてフィルターをかけることができるという効果を奏する。
【００７９】
また、この発明の画像補間方法は、上述において、上記フィルターは、２次元ディジタルフィルターであって、方向性を有する周波数特性を持った係数のうち上記エッジ検出により検出されたエッジ方向に対応した係数を選択するようにしたので、エッジ方向に応じて係数を変えて異なる周波数特性によるフィルターをかけることができるという効果を奏する。
【００８０】
また、この発明の画像補間方法は、上述において、上記エッジ検出は、上記画像の局所的な最大傾き方向を検出し、検出された上記最大傾き方向に対して垂直方向をエッジ方向として検出し、検出された上記エッジ方向を少なくとも水平方向、垂直方向、斜め方向を有する複数の領域に分割し、上記エッジ方向が属する領域を指定し、上記エッジ方向が斜め方向に属する場合であって、補間すべき画素が画像のうちの直角の角部であることを検出したとき、上記エッジ方向は水平方向を選択するようにしたので、直角コーナーパターンを有する文字などの画像の変形を抑えることができるという効果を奏する。
【００８１】
また、この発明のビデオプリンターは、ビデオ画像の画像データに所定の補間処理を施して、補間された画像データを用いてプリントヘッドによりプリントするビデオプリンターにおいて、画像の局所的なエッジ方向を検出するエッジ検出手段と、上記エッジ検出手段により検出されたエッジ方向により係数を選択して選択された上記係数の有する周波数特性により所定周波数帯域に対して所定ゲインでフィルターをかけるフィルター手段とを備え、上記画像の特定の画素を１方向に２倍に補間してプリントするようにしたので、エッジ方向のギザギザ成分をカットし、これに垂直な方向のエッジの急峻さを保存することにより、斜めエッジが滑らかに補間され、画像のボケが少なく、文字などの変形も少ない、高画質の補間画像のプリント出力を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の画像補間装置を適用するビデオプリンターの構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態の画像処理部ブロック図である。
【図３】本実施の形態のフィールド／フレーム補間ブロックの構成を示すブロック図である。
【図４】本実施の形態のエッジ検出部の機能ブロック図である。
【図５】本実施の形態の２次元適応フィルターの機能ブロック図である。
【図６】本実施の形態の画像の傾きベクトルを示す図である。
【図７】本実施の形態の補間画像の傾きベクトルを示す図である。
【図８】本実施の形態の画像のエッジ方向の領域を示す図である。
【図９】本実施の形態の直角コーナーパターンを示す図である。
【図１０】本実施の形態の２次元適応フィルターの係数を示す図である。
【図１１】本実施の形態の２次元適応フィルターの係数を示す図である。
【図１２】本実施の形態の係数Ｈ5 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性（Ｈ1 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性はＸ＝０で左右反転したもの）を示す図である。
【図１３】本実施の形態の係数Ｈ6 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性（Ｈ2 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性はＸ＝０で左右反転したもの）を示す図である。
【図１４】本実施の形態の係数Ｈ7 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性（Ｈ3 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性はＸ＝０で左右反転したもの）を示す図である。
【図１５】本実施の形態の係数Ｈ4 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性を示す図である。
【図１６】本実施の形態の係数Ｈ8 （Ｚi ，Ｚj ）の周波数特性を示す図である。
【符号の説明】
１ ビデオ入力部、２ Ａ／Ｄ変換器、３ メモリ制御部、４ 画像メモリ、５スイッチ部、６ システム制御部、７ 機構制御部、８ 機構、９ 画像処理部、１０ ノンリニア補間ブロック（フィールド／フレーム補間ブロック）、１１ サーマルヘッド、１２ レジスタ、１３ 主走査方向コントローラ、１４ 副走査方向コントローラ、１５ ラインバッファ、１６ 副走査補間ブロック、１７ リニア補間ブロック、１８ リサイズブロック、１９ ラインバッファ、２０ 編集機能ブロック、２１ ラインバッファ、２２ シャープネスブロック、２３ 蓄熱補正メモリ（短時定数）、２４ 蓄熱補正メモリ（長時定数）、２５ 蓄熱補正ブロック、２６ ディザブロック、Ｄｃ システム制御部コントロールデータ、Ｄｉ 入力画像データ、Ｄｏ 出力画像データ、３０ 単純拡大部、３１ ２倍アップサンプリング回路、３２ ゼロ次ホールド回路、３３ エッジ検出部、３４ ２次元適応フィルター、４０ 最大傾き方向検出手段、４１ 垂直方向検出手段、４２ エッジ方向領域指定手段、４３ 水平方向領域、４４垂直方向領域、４５ 斜め方向領域、４６ 直角コーナーパターン検出手段、５０ エッジ方向対応係数選択手段、５１ 係数（方向性を有する周波数特性を持つ）
Claims (2)
- 画像を単純に２倍に拡大する単純拡大手段と、画像の局所的なエッジ方向を検出するエッジ検出手段と、上記エッジ検出手段により検出されたエッジ方向により係数を選択して選択された上記係数の有する周波数特性により所定周波数帯域に対して所定ゲインでフィルターをかけるフィルター手段と、を備え、上記単純拡大手段により主走査方向に２倍に拡大した上記画像の画素に対して上記エッジ検出手段によりエッジ方向を検出し、検出されたエッジ方向に上記フィルター手段によりフィルターをかけるようにした画像補間装置において、
上記エッジ検出手段は、
上記画像の局所的な最大傾き方向を検出する最大傾き方向検出手段と、
上記最大傾き検出手段により検出された最大傾き方向と垂直方向をエッジ方向として検出する垂直方向検出手段と、
上記垂直方向検出手段により検出されたエッジ方向を複数の領域に仮想的に分割し、上記エッジ方向が属する領域を指定するエッジ方向領域指定手段と、
上記エッジ方向領域指定手段によりエッジ方向が斜め方向であると検出された場合であって、補間すべき画素が画像のうちの直角の角部であることを検出したとき、上記エッジ方向領域指定手段によるエッジ方向を主走査方向に対して水平方向に選択する直角コーナーパターン検出手段と、
を有することを特徴とする画像補間装置。 - 画像を単純に２倍に拡大し、画像の局所的なエッジ方向を検出し、検出された上記エッジ方向により係数を選択して選択された上記係数の有する周波数特性により所定周波数帯域に対して所定ゲインでフィルターをかけ、上記単純拡大する際に主走査方向に２倍に拡大した上記画像の画素に対してエッジ方向を検出し、検出されたエッジ方向にフィルターをかけるようにした画像補間方法において、
上記エッジ検出は、上記画像の局所的な最大傾き方向を検出し、
検出された上記最大傾き方向に対して垂直方向をエッジ方向として検出し、
検出された上記エッジ方向を少なくとも水平方向、垂直方向、斜め方向を有する複数の領域に仮想的に分割し、上記エッジ方向が属する領域を指定し、
上記エッジ方向が斜め方向に属する場合であって、
補間すべき画素が画像のうちの直角の角部であることを検出したとき、上記エッジ方向は主走査方向に対して水平方向を選択する、
ようにしたことを特徴とする画像補間方法。
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