[發明專利]圖像增強裝置、圖像增強方法

有效

• 申請號: 201380029164.0
• 申請日: 2013-08-07
• 公開（公告）號: CN104335568B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 合志清一
• 申請（專利權）人: 株式會社計測技術研究所
• 主分類號: H04N5/208
• 分類號: H04N5/208;G06T5/20;H04N1/409
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 舒艷君,李洋

本申請主張日本專利申請2012-177476號(2012年8月9日提交)的優先權，在此組入該申請的全部公開內容以便用于參照。

技術領域

本發明涉及用于銳化圖像來改善畫質的圖像增強裝置以及圖像增強方法，例如涉及適用于電視(TV)接收機中實時顯示的動態圖像的銳化的圖像增強裝置以及圖像增強方法。

背景技術

以往，廣泛地公知有用于銳化圖像來改善畫質的圖像增強處理。例如，在現有的電視接收機中，進行使與顯示的圖像的輪廓部相當的影像信號的上升、下降急劇的輪廓補償。在該輪廓補償中，提取輸入圖像信號(亮度信號)的高頻成分，并將該高頻成分放大而與輸入圖像信號相加，由此來提高視覺上的畫質。圖10是表示由現有的圖像增強處理帶來的圖像的信號電平的波形變化的圖。圖10(A)是表示輸入圖像信號的水平方向的信號電平的波形的圖，特別是表示水平方向上的與信號電平變化的邊緣相當的部分的波形的圖。圖10(B)是從輸入圖像信號提取的高頻成分，通過將該高頻成分放大而與輸入圖像信號相加，從而能夠得到圖10(C)所示的邊緣的上升變化急劇的輸出圖像信號。

另外，近年，尤其是也提出了將輸入圖像升頻轉換為更高分辨率的輸出圖像，并對該升頻轉換后的圖像進行增強處理的被稱為超分辨率的技術(例如，參照非專利文獻1)。

非專利文獻1：S.Farsiu，D.Robinson，M.Elad,and P.Milanfar，”Fast and Robust Multi-frame Super-resolution”，IEEE Transactions on Image Processing，vol.13，no.10，pp.1327-1344，October 2004.

現有的圖像增強處理是基于線性的數字信號處理的圖像增強處理，因此，無法生成比奈奎斯特頻率高的頻率成分、即無法生成比成為對象的圖像的采樣頻率的1/2高的頻率成分。因此，無法為了改善畫質而生成、利用超過奈奎斯特頻率的頻率成分來銳化圖像。

例如，在全高清(HDTV：High Definition Television，1080×1920像素)的電視接收機中對分辨率不滿足HDTV的圖像信號進行放大顯的情況下，圖像被模糊地顯示。另外，在將具有HDTV的分辨率的圖像信號放大為更高清晰度的分辨率(例如4000×2000像素左右的4K分辨率)的情況下，圖像也同樣被模糊地顯示。像這樣圖像模糊的原因是因為，在放大處理后的圖像信號中，僅包含到放大前的原始圖像的奈奎斯特頻率為止的頻率成分，不包含放大后的圖像的奈奎斯特頻率附近的頻率成分。

以下，根據圖11對圖像的放大、增強處理所帶來的頻率成分的變化進行說明。圖11(A)表示采樣頻率為fs的數字圖像信號的頻譜，圖11(B)是對該數字圖像信號進行升頻轉換而將像素數在水平方向上放大了2倍的情況下的頻譜。放大處理后的采樣頻率Fbs為原來的采樣頻率fs的2倍(Fsb＝2·fs)。這里，如圖11(B)所示，在升頻轉換后的數字圖像信號中，在與原來的采樣頻率fs對應的奈奎斯特頻率fs/2、和與新的采樣頻率Fbs對應的新的奈奎斯特頻率Fbs/2＝fs之間，不存在頻率成分。

圖11(C)表示對升頻轉換后的數字圖像信號，進行使用現有的線性數字信號處理的圖像增強處理的情況下的頻譜。如圖所示，通過使用線性數字信號處理的圖像增強處理，使原來的奈奎斯特頻率fs/2附近的頻率成分增大。但是，在使用現有的線性數字信號處理的圖像增強處理中，不生成超過原來的奈奎斯特頻率fs/2的頻率成分。因此，在使用現有的線性數字信號處理的圖像增強處理中，不會如圖11(D)所例示那樣，超過原來的奈奎斯特頻率fs/2，而生成新的奈奎斯特頻率Fbs/2附近的頻率成分。即，針對升頻轉換后的數字圖像信號，無法為了改善畫質而生成、利用超過奈奎斯特頻率的頻率成分來銳化圖像。

另外，非專利文獻1等所記載的現有的超分辨率技術對采樣頻率相同的多個幀反復實施運算處理，從各幀選擇分辨率較高的像素并對其進行合成，從而進行圖像增強處理。因此，對于圖像而言有時無法正確地恢復，從而在動態圖像中存在產生失真圖像突然出現那樣的閃爍的可能性，另外，存在使用多個幀的運算的處理量非常繁重這一問題。

發明內容

因此，本發明的目的在于，提供一種能夠以不對多個幀反復進行運算的方式，利用超過奈奎斯特頻率的頻率成分來銳化圖像的圖像增強裝置以及圖像增強方法。