画像変換ユニット及び方法
第１解像度を有する第１入力画像を、第２解像度を有する出力画像に変換するための画像変換ユニット（２００）は、第１入力画像の画素値に基づいて第１フィルタ係数を決定するための係数決定手段（１０６）を有する。係数決定手段（１０６）は、第１画像の入力画素値と第１フィルタ係数とに基づいて出力画像の画素値を計算するための適応フィルタリング手段（１０４）を制御するように備えられている。適応フィルタリング手段（１０４）は非線型演算を実行するように備えられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１解像度を有する第１画像を、第２解像度を有する第２画像に変換するための画像変換ユニットであって：
− 第１画像の第１画素値に基づいて、第１フィルタ係数を決定するための係数決定手段；
及び
− 第１画像の画素値群の第１画素値と第１フィルタ係数とに基づいて、第２画像の第２画素値を計算するための適応フィルタリング手段；
を有する画像変換ユニットに関する。
【０００２】
本発明は、第１解像度を有する第１画像を、第２解像度を有する第２画像に変換する方法であって：
− 第１画像の第１画素値に基づいて、第１フィルタ係数を決定する段階；及び
− 第１画像の画素値群の第１画素値と第１フィルタ係数とに基づいて、第２画像の第２画素値を計算する段階；
を有する方法に更に関する。
【０００３】
本発明は、画像処理装置であって：
− 第１画像に対応する信号を受信するための受信手段；及び
− 第１画像を第２画像に変換するための上記の画像変換ユニット；
を有する画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００４】
ＨＤＴＶの出現は、標準精細（ＳＤ）映像素材を高精細（ＨＤ）テレビジョン（ＴＶ）ディスプレイ上で視認できるようにする空間アップコンバージョン技術に対する要求を強調する結果となっている。変換技術には、双線型補間のような線型補間方法と、多位相補間ローパス補間フィルタを用いる方法がある。前者は、低品質のために、テレビジョン向けアプリケーションにおいては一般的でないが、後者は、市販されているＩＣにおいて利用可能である。線型方法を用いる場合、フレーム中の画素数は増加するが、スペクトルの高周波数部分は拡張されない、即ち、画像のシャープネスが増大したとは感じられない。換言すれば、ディスプレイの能力は十分に活用されていない。
【０００５】
従来の線型技術に加えて、多くの非線型アルゴリズムがこのアップコンバージョンを達成するために提案されてきている。これらの技術は、コンテンツベースの又はエッジ依存性の空間アップコンバージョンと呼ばれることがある。それらの技術の一部は、家庭用電化製品市場において既に利用されている。
【０００６】
冒頭の段落で説明した種類の画像変換ユニットの態様については、文献、“Ｎｅｗ Ｅｄｇｅ−Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ”，ｂｙ Ｘｉｎ Ｌｉ ｅｔ ａｌ．，ｉｎ ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ＩＭ上げＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｖｏｌ．１０，Ｎｏ．１０，Ｏｃｔｏｂｅｒ ２００１，ｐｐ．１５２１−１５２７に記載されている。このような画像変換ユニットにおいては、補間用アップコンバージョンフィルタのフィルタ係数は局部的画像コンテンツに適合される。補間アップコンバージョンフィルタアパチャは、次式により規定される４次の補間アルゴリズムを用い、
【０００７】
【数１】
ここでは、ＦＨＤ（ｉ，ｊ）はＨＤ出力画素の輝度値を表し、ＦＳＤ（ｉ，ｊ）は入力画素の輝度値を及びｗｉはフィルタ係数を表す。フィルタ係数は、最小二乗法（ＬＭＳ）による最適化手法を用いて、より大きいアパチャから得られる。又、上記の参照文献において、フィルタ係数がどのように計算されるかについて、記載されている。又、従来技術に従った方法については、図１Ａ及び図１Ｂと関連付けて説明する。その方法は、ぼけを回避するために、エッジを横断するのではなく、エッジに沿って補間することを目的としている。その著者は、エッジ補間はスケーリングと共に変化しないという、実用にかなった仮定を設けている。それ故、ＬＭＳ法を用いることにより、局部的ウィンドウ内のＳＤ入力画像からフィルタ係数を近似することができる。
【０００８】
上記の従来技術の参照文献に従った“Ｎｅｗ Ｅｄｇｅ−Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ”方法は、多くの画像部分において比較的うまく作用するが、出力画像の一部においては、直接的近傍における画素値と比較して、相対的に大きい又は小さい画素値が存在する、即ち、それらの画素値は異常値として補間される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、冒頭の段落で説明した種類の画像変換ユニットであって、比較的ロバストである画像変換ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような本発明の目的は、適応フィルタリング手段が非線型演算を実行するように備えられることにおいて達成される。それは、適応フィルタリング手段が次の式２及び３により規定されるような線型フィルタＧに対する要求を満たさないことを意味する。
【００１１】
αＧ（Ａ）＝Ｇ（αＡ） （２）
Ｇ（Ａ）＋Ｇ（Ｂ）＝Ｇ（Ａ＋Ｂ） （３）
ここで、Ａ及びＢは入力値であり、αは定数である。
【００１２】
非線型演算の利点は、結果的に得られる出力画素の画素値が異常値であるリスクを伴わずに、フィルタ係数の選択においてより多くの自由度が導入できることである。換言すれば、変換ユニットのロバスト性が増大するということである。
【００１３】
典型的には、ＳＤ入力画像は、ＣＣＩＲ−６０１において規定される画素マトリクスであって、例えば、６２５ｘ７２０画素又は５２５ｘ７２０画素を有する。ＨＤ出力画像は、水平方向及び垂直方向のより多くの画素であって、例えば、２倍又は１．５倍の画素数を有する画素マトリクスを有する。
【００１４】
画素値は輝度又は色値である。
【００１５】
本発明の実施形態に従って、非線型演算は、画素値群の第１画素値に基づいて補間値をクリップ（ｃｌｏｐ）することを有する。例えば、ＨＤ出力画素値は、最近接ＳＤ画素における又は近傍における画素値のダイナミックレンジに依存するいくらか大きい範囲における、最も暗い、即ち、最も小さい輝度値と、最も明るい、即ち、最も大きい輝度値との間でクリップされる。クリッピングの有利点は、クリッピングが実行することが比較的容易であることである。
【００１６】
本発明に従った他の実施形態においては、適応フィルタリング手段は次数統計的フィルタを有する。このフィルタは、差動次数統計的フィルタであることが可能である。次数統計的フィルタの例はメディアンフィルタである。
【００１７】
本発明に従った他の実施形態においては、係数決定手段は、画素値群の第１画素値の近傍における画素値から導き出されたデータを第１フィルタ係数に変換するための変換手段を有し、変換手段はトレーニングプロセスに基づいて設計される。この実施形態の有利点は、フィルタ係数の決定は比較的小規模の計算資源の使用を必要とすることである。好適には、トレーニング手段は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を有する。アップコンバージョンユニットの場合にフィルタ係数を決定するためにＬＵＴを用いる方法については、文献、“Ｔｏｗａｒｄｓ ａｎ ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ ｓｐｅｔｉａｌ ｕｐ−ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ”，ｂｙ Ｍｅｎｇ Ｚｈａｏ ｅｔ ａｌ．，Ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＣＥ ２００２，Ｅｒｆｕｒｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ，２３−２６ Ｓｅｐｔａｍｂｅｒ ２００２に開示されている。
【００１８】
本発明に従った画像変換の実施形態においては、係数計算手段が、最適化アルゴリズムにより第１フィルタ係数を計算するために備えられている。好適には、最適化アルゴリズムは最小二乗法アルゴリズムである。ＬＭＳアルゴリズムは比較的簡単でロバストである。
【００１９】
本発明の他の目的は、比較的ロバストである、冒頭の段落において説明した種類の方法を提供することである。
【００２０】
この本発明の目的は、第２画素値を計算する段階が非線型演算を有することにおいて達成される。
【００２１】
本発明の他の目的は、画像変換ユニットが比較的ロバストである、冒頭で説明した種類の画像処理装置を提供することである。
【００２２】
このような本発明の目的は、画像処理装置の適応フィルタリング手段が非線型演算を実行するように備えられていることにおいて達成される。画像処理装置は、第２画像を表示するための表示ディスプレイを任意に有する。画像処理装置は、例えば、ＴＶ，セットトップボックス、ＶＣＲ（ビデオカセットレコーダ）プレーヤ又はＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）プレーヤであることが可能である。
【００２３】
画層変換ユニットの変更及びその変動は、上記の方法及び画像処理装置の変更及び変動に対応する。
【００２４】
本発明に従った画像変換ユニット、方法お呼び画像処理装置の上記の及び他の特徴は、添付図面を参照して、以下で説明する実施形態に関連して、明らかになり、理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１Ａは、従来技術に従った画像変換ユニット１００の態様の模式図である。画像変換ユニット１００は、入力コネクタ１０８において標準精細（ＳＤ）画像を供給され、出力コネクタ１１０において高精細（ＨＤ）画像を供給する。画像変換ユニット１００は次のようなものを有する。
− ＨＤ出力画素の位置に対応するＳＤ入力画像群の第１画像内の特定の位置の第１近傍における画素１乃至４（図１Ｂ参照）の画素値の第１集合を取得するように備えられ、ＳＤ入力画像群の第１画像内の特定の位置の第２近傍における画素１乃至１６の画素値の第２集合を取得するように備えられている、画素取得ユニット１０２。；
− 画素値の第１集合と画素値の第２集合とに基づいてフィルタ係数を計算するように備えられているフィルタ係数決定ユニット１０６。換言すれば、フィルタ係数は、局部的ウィンドウ内のＳＤ入力画像から近似される。これは、図１Ｂに関連して説明される最小二乗（ＬＭＳ）法を用いることによりなされる。
− 式１において規定されるようなフィルタ係数と画素値の第１集合とに基づいてＨＤ出力画素の画素値を計算するための適応フィルタリングユニット。それ故、フィルタ係数決定ユニット１０６は、適応フィルタリングユニット１０４を制御するように備えられている。
【００２６】
図１Ｂは、従来技術に従った方法を説明するために、ＨＤ出力画像の１つのＨＤ画素とＳＤ入力画像の多くの画素１乃至１６とを示す模式図である。ＨＤ出力画素は、画素１乃至４の４つの画素値の重み付け平均として補間されている。このことは、ＨＤ出力画素ＦＨＤの輝度値が、４つのＳＤ近傍画素の輝度値の重み付け合計としての結果であることを意味し、次式で表される。
【００２７】
ＦＨＤ＝ｗ１ＦＳＤ（１）＋ｗ２ＦＳＤ（２）＋Ｗ３ＦＳＤ（３）＋ｗ４ＦＳＤ（４） （４）
ここで、ＦＳＤ（１）乃至ＦＳＤ（４）は４つのＳＤ入力画素１乃至４の画素値、ｗ１乃至ｗ４はＬＭＳ法により計算されたフィルタ係数である。従来の技術について説明した上記の参照文献の著者は、エッジの方位がスケーリングと共に変化しないという実用にかなった過程を設けている。この仮定の帰結は、最適化フィルタ係数は、標準解像度グリッドにおいては、補間されるべき係数と同じであり、次のように表される。
− 画素１は５、７、１１及び１４から（画素１は４つの隣接画素から導き出される）
− 画素２は６、８、３及び１２から
− 画素３は９、２、１３及び１５から
− 画素４は１、１０、１４及び１６から
これは、ＬＳＭ最適化を用いて、ＨＤ出力画素を補間するために４つのフィルタ係数が見つけられた、４つの線型方程式の集合を与える。
【００２８】
４つの重み付けを計算するために用いられる、ＳＤグリッドにおける画素集合としてＭで表すことにより、最適化における集合Ｍに対する最小二乗誤差（ＭＳＥ）は、元々のＳＤ画素ＦＳＤと補間されたＳＤ画素ＦＳＩとの間の二乗差の合計として表され、次式のようになる。
【００２９】
【数２】
この式は、マトリクス形式としては、次式のようになる。
【００３０】
【数３】
ここで、
【００３１】
【数４】
は、Ｍ（画素ＦＳＤ（１，１）乃至ＦＳＤ（１，４）、ＦＳＤ（２，１）乃至ＦＳＤ（２，４）、ＦＳＤ（３，１）乃至ＦＳＤ（３，４）、ＦＳＤ（４，１）乃至ＦＳＤ（４，４））におけるＳＤ画素を有し、Ｃは４ｘＭ２のマトリクスであり、そのマトリクスのｋ番目の行は、
【００３２】
【数５】
におけるｋ番目のＳＤ画素の４つの対角線方向のＳＤ隣接画素を有する。各々の行の重み付け合計は、式（５）において用いられた、画素ＦＳＩを表す。最小のＭＳＥ，即ち、ＬＭＳを求めるために、
【００３３】
【数６】
に対するＭＳＥの微分を、次式のように計算する。
【００３４】
【数７】
【００３５】
【数８】
【００３６】
【数９】
式（７）を解くことにより、フィルタ係数が求められ、式（４）を用いることにより、ＨＤ出力画素の画素値が計算される。
【００３７】
この例においては、４ｘ４の画素のウィンドウがフィルタ係数の計算に対して用いられている。より大きいウィンドウであって、例えば、４ｘ４に代えて８ｘ８のウィンドウにおけるＬＭＳ最適化はより良好な結果を与える。
【００３８】
図１Ｃは、従来技術に従った画像変換ユニット１０１の代替の態様を示す模式図である。フィルタ係数決定ユニット１０６は、トレーニングプロセスの間に導き出されるデータを有するＬＵＴ１０９と圧縮ユニット１０７とを有する。圧縮スキームは、スライディングウィンドウにおける画素のどれがそのウィンドウにおける画素の平均輝度値より上であり、そのウィンドウの画素のどれがそのウィンドウにおける画素の平均輝度値より下であるかの検出に基づいている。これは、スライディングウィンドウの全ての位置に対して、０（平均輝度値より小さい画素値）と１（平均輝度値より大きい画素値）とより成るパターンを結果として得る。このパターンは、ＬＵＴ１０９の入力に対応している。ＬＵＴ１０９のそれぞれの出力において、適切なフィルタ係数が与えられた入力に対して提供される。文献、“Ｔｏｗａｒｄｓ ａｎ ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ ｓｐｅｔｉａｌ ｕｐ−ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ”，ｂｙ Ｍｅｎｇ Ｚｈａｏ ｅｔ ａｌ．，Ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＣＥ ２００２，Ｅｒｆｕｒｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ，２３−２６ Ｓｅｐｔａｍｂｅｒ ２００２において、従来技術に従った画像変換ユニット１０１のこの態様ついて、更に記載されている。
【００３９】
図２は、本発明に従った画像変換ユニット２００の実施形態を示す模式図である。この画像変換ユニット２００は、基本的には、図１Ａ乃至１Ｃそれぞれに関連して説明したような画像変換ユニット１００及び１０１と同じ種類の構成要素を有している。違いは、適応フィルタリングユニット１０４が非線型演算を実行するように備えられていることである。適応フィルタリングユニットが非線型演算を実行するように備えられていることを考慮することにより、係数決定ユニット１０６がフィルタ係数を決定するように、任意に備えられている。ここのとは、フィルタ係数を決定するために付加的制約が存在することを意味している。
【００４０】
数値の例により、種々のタイプの非線型演算について、以下に説明する。それらの例においては、ＦＳＤ（ｉ）はＳＤ入力画素の画素値と一致し、Ｗｉは非規格化フィルタ係数と一致し、ＦＨＤはＨＤ出力画素の画素値である。
【００４１】
線型補間の場合、ＨＤ出力画素の画素値は、式（４）により計算される。この式は、非規格化フィルタ係数に対して、次の式（１０）に書き換えられる。
【００４２】
ＦＨＤ＝（Ｗ１ＦＳＤ（１）＋Ｗ２ＦＳＤ（２）＋Ｗ３ＦＳＤ（３）＋Ｗ４ＦＳＤ（４））／（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３＋Ｗ４） （１０）
表１においては、一部の例は、式１０に従って、ＦＳＤ（ｉ）、Ｗｉ及びＦＨＤに対して与えられる。
【表１】
本発明に従った実施形態においては、適応フィルタリングユニット１０４は、どのＨＤが補間されたかに基づいて、ＳＤ入力画素の値の間のＨＤ出力画素の画素値をクリップするように備えられている。表２は、表１から導き出された一部の例を示している。表１の第４行を表２の第４行と比較することにより、ＨＤ出力画素の値は最小値に、即ち、ＳＤ入力画素の値１０、１５、８、１１における８にクリップされることが理解できる。表１の第５行を表２の第５行と比較することにより、ＨＤ出力画素の値は最大値に、即ち、ＳＤ入力画素の値１０、１５、８、１１における１５にクリップされることが理解できる。
【表２】
本発明に従った他の実施形態においては、適応フィルタリングユニット１０４は、出力画素値として重み付けメディアン値を決定するように備えられている。表３において、入力値と出力値とが挙げられている。
【表３】
この場合、重み付けメディアン値は、画素値とそれぞれのフィルタ係数とに基づく値の集合Ｓを生成することにより決定される。例えば、１０に等しい画素値を有する第１画素に対するフィルタ係数は４である。このとき、この画素値は、集合Ｓにおいて４回、現れる。画素値１５は、集合Ｓにおいて３回、現れる。重み付けメディアン値は集合Ｓの要素をソーティングすることにより決定され、続いて、順序付けられた集合の中央の要素を取る。それ故、次のようになる。
【００４３】
Ｓ＝｛８，８，８，８，８，１０，１０，１０，１０，１１，１５，１５，１５｝及びＦＳＤ＝１０
画素取得ユニット１０２、フィルタ係数決定ユニット１０６及び適応フィルタリングユニット１０４は、１つのプロセッサを用いて実行されることが可能である。名目上、これらの機能は、ソフトウェアプログラムプロダクトの制御下で実行される。実行中、名目的に、ソフトウェアプログラムプロダクトは、ＲＡＭのようなメモリにロードされ、それから実行される。そのプログラムは、例えば、ＲＯＭ、ハードディスク若しくは磁気記憶装置及び／又は光記憶装置のようなバックグラウンドメモリからロードされることが可能であり、若しくは、インターネットのようなネットワークからロードされることが可能である。任意に、特定用途向け集積回路が上記の機能を備えることができる。
【００４４】
ＳＤ入力画像をＨＤ出力画像に変換するために、多くの処理段階が必要である。図３Ａ乃至３Ｄを参照して、それらの処理段階について説明する。図３Ａは、ＳＤ入力画像の模式図である。図３Ｄ筈３ＡのＳＤ入力画像から導かれたＨＤ出力画像の模式図であり、図３Ｂ及び３Ｃはそれらの中間的な結果を示している。
【００４５】
図３ＡはＳＤ入力画像の模式図である。各々のＸ符号はそれぞれの画素に対応している。
【００４６】
図３Ｂは、解像度を増加させるために画素が加えられた図３ＡのＳＤ入力画像の模式図である。付け加えられた画素は＋符号で示されている。それらの付け加えられた画素は、それぞれの対角線方向の隣接画素の補間により計算される。補間のフィルタ係数は、図２Ｂに関連して説明したようにして決定される。
【００４７】
図３Ｃは、４５°回転した後の図３Ｂの画像の模式図である。図３Ａに基づいて図３Ｂに示している画像を計算するために適用されるものと同じ画像変換ユニット２００が、図３Ｂに示されている画像に基づいて図３Ｄに示す画像を計算するために用いられる。このことは、新しい画素値は、それぞれの対角線方向の隣接画素の補間により計算されることを意味する。それらの対角線方向の隣接画素の第１部分（Ｘ符号により示されている）は、ＳＤ入力画像の元々の画素値に対応し、それらの対角線方向の隣接画素の第２部分（＋符号により示されている）は、補間によりＳＤ入力画像の元々の画素値から導き出された画素値に対応していることに留意されたい。
【００４８】
図３Ｄは、最終的なＨＤ出力画像の模式図である。最後の変換段階に付け加えられた画素はｏ符号により示されている。
【００４９】
図４は、本発明に従った画像処理装置４００の実施形態の模式図であって、その画像処理装置４００は次を有する。
− ＳＤ画像を表す信号を受信するための受信手段４０２。信号は、アンテナ又はケーブルにより受信された放送信号であることが可能であるが又、ビデオカセットレコーダ（ＶＣＲ）又はＤＶＤ（Ｃｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）のような記憶装置からの信号であることが可能である。信号は入力コネクタ４０８に供給される。
− 図２Ｂに関連して説明した画像変換ユニット４０４。
− 画像変換ユニット２００のＨＤ出力画像を表示するための表示装置４０６。この表示装置は任意である。
【００５０】
画像処理装置４００は、例えば、ＴＶであることが可能である。代替として、画像処理装置４００は任意の表示装置から構成されるのではなく、表示装置４０６を有する装置にＨＤ画増を供給する。それ故、画像処理装置４００は、例えば、セットトップボックス、衛星放送チューナ、ＶＣＲプレーヤ又はＤＶＤプレーヤであることが可能である。しかし、又、映画スタジオ又は放送会社により提供されるシステムであることが可能である。
【００５１】
上記の実施形態は本発明を限定するものではないこと、及び、当業者は、同時提出の特許請求の範囲の権利範囲から逸脱することなく多くの他の実施形態を設計することができること、に留意する必要がある。表現“を有する”及びこの表現からの派生語は、請求項に記載した要素又は段階以外の要素又は段階を排除するものではない。要素の単数表現は、そのような要素の複数の存在を排除するものではない。本発明は、幾つかの別個の手段を有するハードウェアにより及び適切にプログラムされたコンピュータにより実施することができる。幾つかの手段を列挙している装置請求項においては、それらの手段の幾つかを、全く同一のハードウェアのアイテムにより実施することができる。互いに異なる従属請求項に列挙されている特定の手段は、それらの手段の組み合わせを有利に用いることができないことを表すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１Ａ】従来技術に従った画像変換ユニットの実施形態を示す模式図である。
【図１Ｂ】従来技術に従った方法を説明するために多くの画素を示す模式図である。
【図１Ｃ】従来技術に従った画像変換ユニットの他の実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明に従った画像変換ユニットの実施形態を示す模式図である。
【図３Ａ】ＳＤ入力画像を示す模式図である。
【図３Ｂ】解像度を高めるために画素が加えられた図３ＡのＳＤ入力画像を示す模式図である。
【図３Ｃ】４５°回転した後の図３Ｂの画像を示す模式図である。
【図３Ｄ】図３ＡのＳＤ入力画像から導き出されたＨＤ出力画像を示す模式図である。
【図４】本発明に従った画像処理装置の実施形態を示す模式図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１解像度を有する第１画像を、第２解像度を有する第２画像に変換するための画像変換ユニットであって：
− 第１画像の第１画素値に基づいて、第１フィルタ係数を決定するための係数決定手段；
及び
− 第１画像の画素値群の第１画素値と第１フィルタ係数とに基づいて、第２画像の第２画素値を計算するための適応フィルタリング手段；
を有する画像変換ユニットに関する。
【０００２】
本発明は、第１解像度を有する第１画像を、第２解像度を有する第２画像に変換する方法であって：
− 第１画像の第１画素値に基づいて、第１フィルタ係数を決定する段階；及び
− 第１画像の画素値群の第１画素値と第１フィルタ係数とに基づいて、第２画像の第２画素値を計算する段階；
を有する方法に更に関する。
【０００３】
本発明は、画像処理装置であって：
− 第１画像に対応する信号を受信するための受信手段；及び
− 第１画像を第２画像に変換するための上記の画像変換ユニット；
を有する画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００４】
ＨＤＴＶの出現は、標準精細（ＳＤ）映像素材を高精細（ＨＤ）テレビジョン（ＴＶ）ディスプレイ上で視認できるようにする空間アップコンバージョン技術に対する要求を強調する結果となっている。変換技術には、双線型補間のような線型補間方法と、多位相補間ローパス補間フィルタを用いる方法がある。前者は、低品質のために、テレビジョン向けアプリケーションにおいては一般的でないが、後者は、市販されているＩＣにおいて利用可能である。線型方法を用いる場合、フレーム中の画素数は増加するが、スペクトルの高周波数部分は拡張されない、即ち、画像のシャープネスが増大したとは感じられない。換言すれば、ディスプレイの能力は十分に活用されていない。
【０００５】
従来の線型技術に加えて、多くの非線型アルゴリズムがこのアップコンバージョンを達成するために提案されてきている。これらの技術は、コンテンツベースの又はエッジ依存性の空間アップコンバージョンと呼ばれることがある。それらの技術の一部は、家庭用電化製品市場において既に利用されている。
【０００６】
冒頭の段落で説明した種類の画像変換ユニットの態様については、文献、“Ｎｅｗ Ｅｄｇｅ−Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ”，ｂｙ Ｘｉｎ Ｌｉ ｅｔ ａｌ．，ｉｎ ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ＩＭ上げＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｖｏｌ．１０，Ｎｏ．１０，Ｏｃｔｏｂｅｒ ２００１，ｐｐ．１５２１−１５２７に記載されている。このような画像変換ユニットにおいては、補間用アップコンバージョンフィルタのフィルタ係数は局部的画像コンテンツに適合される。補間アップコンバージョンフィルタアパチャは、次式により規定される４次の補間アルゴリズムを用い、
【０００７】
【数１】
ここでは、ＦＨＤ（ｉ，ｊ）はＨＤ出力画素の輝度値を表し、ＦＳＤ（ｉ，ｊ）は入力画素の輝度値を及びｗｉはフィルタ係数を表す。フィルタ係数は、最小二乗法（ＬＭＳ）による最適化手法を用いて、より大きいアパチャから得られる。又、上記の参照文献において、フィルタ係数がどのように計算されるかについて、記載されている。又、従来技術に従った方法については、図１Ａ及び図１Ｂと関連付けて説明する。その方法は、ぼけを回避するために、エッジを横断するのではなく、エッジに沿って補間することを目的としている。その著者は、エッジ補間はスケーリングと共に変化しないという、実用にかなった仮定を設けている。それ故、ＬＭＳ法を用いることにより、局部的ウィンドウ内のＳＤ入力画像からフィルタ係数を近似することができる。
【０００８】
上記の従来技術の参照文献に従った“Ｎｅｗ Ｅｄｇｅ−Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ”方法は、多くの画像部分において比較的うまく作用するが、出力画像の一部においては、直接的近傍における画素値と比較して、相対的に大きい又は小さい画素値が存在する、即ち、それらの画素値は異常値として補間される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、冒頭の段落で説明した種類の画像変換ユニットであって、比較的ロバストである画像変換ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような本発明の目的は、適応フィルタリング手段が非線型演算を実行するように備えられることにおいて達成される。それは、適応フィルタリング手段が次の式２及び３により規定されるような線型フィルタＧに対する要求を満たさないことを意味する。
【００１１】
αＧ（Ａ）＝Ｇ（αＡ） （２）
Ｇ（Ａ）＋Ｇ（Ｂ）＝Ｇ（Ａ＋Ｂ） （３）
ここで、Ａ及びＢは入力値であり、αは定数である。
【００１２】
非線型演算の利点は、結果的に得られる出力画素の画素値が異常値であるリスクを伴わずに、フィルタ係数の選択においてより多くの自由度が導入できることである。換言すれば、変換ユニットのロバスト性が増大するということである。
【００１３】
典型的には、ＳＤ入力画像は、ＣＣＩＲ−６０１において規定される画素マトリクスであって、例えば、６２５ｘ７２０画素又は５２５ｘ７２０画素を有する。ＨＤ出力画像は、水平方向及び垂直方向のより多くの画素であって、例えば、２倍又は１．５倍の画素数を有する画素マトリクスを有する。
【００１４】
画素値は輝度又は色値である。
【００１５】
本発明の実施形態に従って、非線型演算は、画素値群の第１画素値に基づいて補間値をクリップ（ｃｌｏｐ）することを有する。例えば、ＨＤ出力画素値は、最近接ＳＤ画素における又は近傍における画素値のダイナミックレンジに依存するいくらか大きい範囲における、最も暗い、即ち、最も小さい輝度値と、最も明るい、即ち、最も大きい輝度値との間でクリップされる。クリッピングの有利点は、クリッピングが実行することが比較的容易であることである。
【００１６】
本発明に従った他の実施形態においては、適応フィルタリング手段は次数統計的フィルタを有する。このフィルタは、差動次数統計的フィルタであることが可能である。次数統計的フィルタの例はメディアンフィルタである。
【００１７】
本発明に従った他の実施形態においては、係数決定手段は、画素値群の第１画素値の近傍における画素値から導き出されたデータを第１フィルタ係数に変換するための変換手段を有し、変換手段はトレーニングプロセスに基づいて設計される。この実施形態の有利点は、フィルタ係数の決定は比較的小規模の計算資源の使用を必要とすることである。好適には、トレーニング手段は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を有する。アップコンバージョンユニットの場合にフィルタ係数を決定するためにＬＵＴを用いる方法については、文献、“Ｔｏｗａｒｄｓ ａｎ ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ ｓｐｅｔｉａｌ ｕｐ−ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ”，ｂｙ Ｍｅｎｇ Ｚｈａｏ ｅｔ ａｌ．，Ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＣＥ ２００２，Ｅｒｆｕｒｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ，２３−２６ Ｓｅｐｔａｍｂｅｒ ２００２に開示されている。
【００１８】
本発明に従った画像変換の実施形態においては、係数計算手段が、最適化アルゴリズムにより第１フィルタ係数を計算するために備えられている。好適には、最適化アルゴリズムは最小二乗法アルゴリズムである。ＬＭＳアルゴリズムは比較的簡単でロバストである。
【００１９】
本発明の他の目的は、比較的ロバストである、冒頭の段落において説明した種類の方法を提供することである。
【００２０】
この本発明の目的は、第２画素値を計算する段階が非線型演算を有することにおいて達成される。
【００２１】
本発明の他の目的は、画像変換ユニットが比較的ロバストである、冒頭で説明した種類の画像処理装置を提供することである。
【００２２】
このような本発明の目的は、画像処理装置の適応フィルタリング手段が非線型演算を実行するように備えられていることにおいて達成される。画像処理装置は、第２画像を表示するための表示ディスプレイを任意に有する。画像処理装置は、例えば、ＴＶ，セットトップボックス、ＶＣＲ（ビデオカセットレコーダ）プレーヤ又はＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）プレーヤであることが可能である。
【００２３】
画層変換ユニットの変更及びその変動は、上記の方法及び画像処理装置の変更及び変動に対応する。
【００２４】
本発明に従った画像変換ユニット、方法お呼び画像処理装置の上記の及び他の特徴は、添付図面を参照して、以下で説明する実施形態に関連して、明らかになり、理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１Ａは、従来技術に従った画像変換ユニット１００の態様の模式図である。画像変換ユニット１００は、入力コネクタ１０８において標準精細（ＳＤ）画像を供給され、出力コネクタ１１０において高精細（ＨＤ）画像を供給する。画像変換ユニット１００は次のようなものを有する。
− ＨＤ出力画素の位置に対応するＳＤ入力画像群の第１画像内の特定の位置の第１近傍における画素１乃至４（図１Ｂ参照）の画素値の第１集合を取得するように備えられ、ＳＤ入力画像群の第１画像内の特定の位置の第２近傍における画素１乃至１６の画素値の第２集合を取得するように備えられている、画素取得ユニット１０２。；
− 画素値の第１集合と画素値の第２集合とに基づいてフィルタ係数を計算するように備えられているフィルタ係数決定ユニット１０６。換言すれば、フィルタ係数は、局部的ウィンドウ内のＳＤ入力画像から近似される。これは、図１Ｂに関連して説明される最小二乗（ＬＭＳ）法を用いることによりなされる。
− 式１において規定されるようなフィルタ係数と画素値の第１集合とに基づいてＨＤ出力画素の画素値を計算するための適応フィルタリングユニット。それ故、フィルタ係数決定ユニット１０６は、適応フィルタリングユニット１０４を制御するように備えられている。
【００２６】
図１Ｂは、従来技術に従った方法を説明するために、ＨＤ出力画像の１つのＨＤ画素とＳＤ入力画像の多くの画素１乃至１６とを示す模式図である。ＨＤ出力画素は、画素１乃至４の４つの画素値の重み付け平均として補間されている。このことは、ＨＤ出力画素ＦＨＤの輝度値が、４つのＳＤ近傍画素の輝度値の重み付け合計としての結果であることを意味し、次式で表される。
【００２７】
ＦＨＤ＝ｗ１ＦＳＤ（１）＋ｗ２ＦＳＤ（２）＋Ｗ３ＦＳＤ（３）＋ｗ４ＦＳＤ（４） （４）
ここで、ＦＳＤ（１）乃至ＦＳＤ（４）は４つのＳＤ入力画素１乃至４の画素値、ｗ１乃至ｗ４はＬＭＳ法により計算されたフィルタ係数である。従来の技術について説明した上記の参照文献の著者は、エッジの方位がスケーリングと共に変化しないという実用にかなった過程を設けている。この仮定の帰結は、最適化フィルタ係数は、標準解像度グリッドにおいては、補間されるべき係数と同じであり、次のように表される。
− 画素１は５、７、１１及び１４から（画素１は４つの隣接画素から導き出される）
− 画素２は６、８、３及び１２から
− 画素３は９、２、１３及び１５から
− 画素４は１、１０、１４及び１６から
これは、ＬＳＭ最適化を用いて、ＨＤ出力画素を補間するために４つのフィルタ係数が見つけられた、４つの線型方程式の集合を与える。
【００２８】
４つの重み付けを計算するために用いられる、ＳＤグリッドにおける画素集合としてＭで表すことにより、最適化における集合Ｍに対する最小二乗誤差（ＭＳＥ）は、元々のＳＤ画素ＦＳＤと補間されたＳＤ画素ＦＳＩとの間の二乗差の合計として表され、次式のようになる。
【００２９】
【数２】
この式は、マトリクス形式としては、次式のようになる。
【００３０】
【数３】
ここで、
【００３１】
【数４】
は、Ｍ（画素ＦＳＤ（１，１）乃至ＦＳＤ（１，４）、ＦＳＤ（２，１）乃至ＦＳＤ（２，４）、ＦＳＤ（３，１）乃至ＦＳＤ（３，４）、ＦＳＤ（４，１）乃至ＦＳＤ（４，４））におけるＳＤ画素を有し、Ｃは４ｘＭ２のマトリクスであり、そのマトリクスのｋ番目の行は、
【００３２】
【数５】
におけるｋ番目のＳＤ画素の４つの対角線方向のＳＤ隣接画素を有する。各々の行の重み付け合計は、式（５）において用いられた、画素ＦＳＩを表す。最小のＭＳＥ，即ち、ＬＭＳを求めるために、
【００３３】
【数６】
に対するＭＳＥの微分を、次式のように計算する。
【００３４】
【数７】
【００３５】
【数８】
【００３６】
【数９】
式（７）を解くことにより、フィルタ係数が求められ、式（４）を用いることにより、ＨＤ出力画素の画素値が計算される。
【００３７】
この例においては、４ｘ４の画素のウィンドウがフィルタ係数の計算に対して用いられている。より大きいウィンドウであって、例えば、４ｘ４に代えて８ｘ８のウィンドウにおけるＬＭＳ最適化はより良好な結果を与える。
【００３８】
図１Ｃは、従来技術に従った画像変換ユニット１０１の代替の態様を示す模式図である。フィルタ係数決定ユニット１０６は、トレーニングプロセスの間に導き出されるデータを有するＬＵＴ１０９と圧縮ユニット１０７とを有する。圧縮スキームは、スライディングウィンドウにおける画素のどれがそのウィンドウにおける画素の平均輝度値より上であり、そのウィンドウの画素のどれがそのウィンドウにおける画素の平均輝度値より下であるかの検出に基づいている。これは、スライディングウィンドウの全ての位置に対して、０（平均輝度値より小さい画素値）と１（平均輝度値より大きい画素値）とより成るパターンを結果として得る。このパターンは、ＬＵＴ１０９の入力に対応している。ＬＵＴ１０９のそれぞれの出力において、適切なフィルタ係数が与えられた入力に対して提供される。文献、“Ｔｏｗａｒｄｓ ａｎ ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ ｓｐｅｔｉａｌ ｕｐ−ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ”，ｂｙ Ｍｅｎｇ Ｚｈａｏ ｅｔ ａｌ．，Ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＣＥ ２００２，Ｅｒｆｕｒｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ，２３−２６ Ｓｅｐｔａｍｂｅｒ ２００２において、従来技術に従った画像変換ユニット１０１のこの態様ついて、更に記載されている。
【００３９】
図２は、本発明に従った画像変換ユニット２００の実施形態を示す模式図である。この画像変換ユニット２００は、基本的には、図１Ａ乃至１Ｃそれぞれに関連して説明したような画像変換ユニット１００及び１０１と同じ種類の構成要素を有している。違いは、適応フィルタリングユニット１０４が非線型演算を実行するように備えられていることである。適応フィルタリングユニットが非線型演算を実行するように備えられていることを考慮することにより、係数決定ユニット１０６がフィルタ係数を決定するように、任意に備えられている。ここのとは、フィルタ係数を決定するために付加的制約が存在することを意味している。
【００４０】
数値の例により、種々のタイプの非線型演算について、以下に説明する。それらの例においては、ＦＳＤ（ｉ）はＳＤ入力画素の画素値と一致し、Ｗｉは非規格化フィルタ係数と一致し、ＦＨＤはＨＤ出力画素の画素値である。
【００４１】
線型補間の場合、ＨＤ出力画素の画素値は、式（４）により計算される。この式は、非規格化フィルタ係数に対して、次の式（１０）に書き換えられる。
【００４２】
ＦＨＤ＝（Ｗ１ＦＳＤ（１）＋Ｗ２ＦＳＤ（２）＋Ｗ３ＦＳＤ（３）＋Ｗ４ＦＳＤ（４））／（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３＋Ｗ４） （１０）
表１においては、一部の例は、式１０に従って、ＦＳＤ（ｉ）、Ｗｉ及びＦＨＤに対して与えられる。
【表１】
本発明に従った実施形態においては、適応フィルタリングユニット１０４は、どのＨＤが補間されたかに基づいて、ＳＤ入力画素の値の間のＨＤ出力画素の画素値をクリップするように備えられている。表２は、表１から導き出された一部の例を示している。表１の第４行を表２の第４行と比較することにより、ＨＤ出力画素の値は最小値に、即ち、ＳＤ入力画素の値１０、１５、８、１１における８にクリップされることが理解できる。表１の第５行を表２の第５行と比較することにより、ＨＤ出力画素の値は最大値に、即ち、ＳＤ入力画素の値１０、１５、８、１１における１５にクリップされることが理解できる。
【表２】
本発明に従った他の実施形態においては、適応フィルタリングユニット１０４は、出力画素値として重み付けメディアン値を決定するように備えられている。表３において、入力値と出力値とが挙げられている。
【表３】
この場合、重み付けメディアン値は、画素値とそれぞれのフィルタ係数とに基づく値の集合Ｓを生成することにより決定される。例えば、１０に等しい画素値を有する第１画素に対するフィルタ係数は４である。このとき、この画素値は、集合Ｓにおいて４回、現れる。画素値１５は、集合Ｓにおいて３回、現れる。重み付けメディアン値は集合Ｓの要素をソーティングすることにより決定され、続いて、順序付けられた集合の中央の要素を取る。それ故、次のようになる。
【００４３】
Ｓ＝｛８，８，８，８，８，１０，１０，１０，１０，１１，１５，１５，１５｝及びＦＳＤ＝１０
画素取得ユニット１０２、フィルタ係数決定ユニット１０６及び適応フィルタリングユニット１０４は、１つのプロセッサを用いて実行されることが可能である。名目上、これらの機能は、ソフトウェアプログラムプロダクトの制御下で実行される。実行中、名目的に、ソフトウェアプログラムプロダクトは、ＲＡＭのようなメモリにロードされ、それから実行される。そのプログラムは、例えば、ＲＯＭ、ハードディスク若しくは磁気記憶装置及び／又は光記憶装置のようなバックグラウンドメモリからロードされることが可能であり、若しくは、インターネットのようなネットワークからロードされることが可能である。任意に、特定用途向け集積回路が上記の機能を備えることができる。
【００４４】
ＳＤ入力画像をＨＤ出力画像に変換するために、多くの処理段階が必要である。図３Ａ乃至３Ｄを参照して、それらの処理段階について説明する。図３Ａは、ＳＤ入力画像の模式図である。図３Ｄ筈３ＡのＳＤ入力画像から導かれたＨＤ出力画像の模式図であり、図３Ｂ及び３Ｃはそれらの中間的な結果を示している。
【００４５】
図３ＡはＳＤ入力画像の模式図である。各々のＸ符号はそれぞれの画素に対応している。
【００４６】
図３Ｂは、解像度を増加させるために画素が加えられた図３ＡのＳＤ入力画像の模式図である。付け加えられた画素は＋符号で示されている。それらの付け加えられた画素は、それぞれの対角線方向の隣接画素の補間により計算される。補間のフィルタ係数は、図２Ｂに関連して説明したようにして決定される。
【００４７】
図３Ｃは、４５°回転した後の図３Ｂの画像の模式図である。図３Ａに基づいて図３Ｂに示している画像を計算するために適用されるものと同じ画像変換ユニット２００が、図３Ｂに示されている画像に基づいて図３Ｄに示す画像を計算するために用いられる。このことは、新しい画素値は、それぞれの対角線方向の隣接画素の補間により計算されることを意味する。それらの対角線方向の隣接画素の第１部分（Ｘ符号により示されている）は、ＳＤ入力画像の元々の画素値に対応し、それらの対角線方向の隣接画素の第２部分（＋符号により示されている）は、補間によりＳＤ入力画像の元々の画素値から導き出された画素値に対応していることに留意されたい。
【００４８】
図３Ｄは、最終的なＨＤ出力画像の模式図である。最後の変換段階に付け加えられた画素はｏ符号により示されている。
【００４９】
図４は、本発明に従った画像処理装置４００の実施形態の模式図であって、その画像処理装置４００は次を有する。
− ＳＤ画像を表す信号を受信するための受信手段４０２。信号は、アンテナ又はケーブルにより受信された放送信号であることが可能であるが又、ビデオカセットレコーダ（ＶＣＲ）又はＤＶＤ（Ｃｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）のような記憶装置からの信号であることが可能である。信号は入力コネクタ４０８に供給される。
− 図２Ｂに関連して説明した画像変換ユニット４０４。
− 画像変換ユニット２００のＨＤ出力画像を表示するための表示装置４０６。この表示装置は任意である。
【００５０】
画像処理装置４００は、例えば、ＴＶであることが可能である。代替として、画像処理装置４００は任意の表示装置から構成されるのではなく、表示装置４０６を有する装置にＨＤ画増を供給する。それ故、画像処理装置４００は、例えば、セットトップボックス、衛星放送チューナ、ＶＣＲプレーヤ又はＤＶＤプレーヤであることが可能である。しかし、又、映画スタジオ又は放送会社により提供されるシステムであることが可能である。
【００５１】
上記の実施形態は本発明を限定するものではないこと、及び、当業者は、同時提出の特許請求の範囲の権利範囲から逸脱することなく多くの他の実施形態を設計することができること、に留意する必要がある。表現“を有する”及びこの表現からの派生語は、請求項に記載した要素又は段階以外の要素又は段階を排除するものではない。要素の単数表現は、そのような要素の複数の存在を排除するものではない。本発明は、幾つかの別個の手段を有するハードウェアにより及び適切にプログラムされたコンピュータにより実施することができる。幾つかの手段を列挙している装置請求項においては、それらの手段の幾つかを、全く同一のハードウェアのアイテムにより実施することができる。互いに異なる従属請求項に列挙されている特定の手段は、それらの手段の組み合わせを有利に用いることができないことを表すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１Ａ】従来技術に従った画像変換ユニットの実施形態を示す模式図である。
【図１Ｂ】従来技術に従った方法を説明するために多くの画素を示す模式図である。
【図１Ｃ】従来技術に従った画像変換ユニットの他の実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明に従った画像変換ユニットの実施形態を示す模式図である。
【図３Ａ】ＳＤ入力画像を示す模式図である。
【図３Ｂ】解像度を高めるために画素が加えられた図３ＡのＳＤ入力画像を示す模式図である。
【図３Ｃ】４５°回転した後の図３Ｂの画像を示す模式図である。
【図３Ｄ】図３ＡのＳＤ入力画像から導き出されたＨＤ出力画像を示す模式図である。
【図４】本発明に従った画像処理装置の実施形態を示す模式図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１解像度を有する第１画像を、第２解像度を有する第２画像に変換するための画像変換ユニットであって：
前記第１画像の画素値に基づいて第１フィルタ係数を決定するための係数決定手段；及び
前記第１画像の画素値群の第１画素値と前記第１フィルタ係数とに基づいて、前記第２画像の第２画素値を計算するための適応フィルタリング手段；
を有する画像変換ユニットであり、
前記適応フィルタリング手段は非線型演算を実行するように備えられている；
ことを特徴とする画像変換ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の画像変換ユニットであって、前記非線型演算は前記画素値群の前記第１画素に基づいて中間値をクリップすることを有する、ことを特徴とする画像変換ユニット。
【請求項３】
請求項１に記載の画像変換ユニットであって、前記適応フィルタリング手段は次数統計的フィルタを有する、ことを特徴とする画像変換ユニット。
【請求項４】
請求項３に記載の画像変換ユニットであって、前記次数統計的フィルタは差動次数統計的フィルタである、ことを特徴とする画像変換ユニット。
【請求項５】
請求項３に記載の画像変換ユニットであって、前記次数統計的フィルタはメディアンフィルタである、ことを特徴とする画像変換ユニット。
【請求項６】
請求項１に記載の画像変換ユニットであって、係数決定手段は、前記第１フィルタ係数に前記画素値群の前記第１画素値の隣接画素における画素値群から導き出されたデータを変換するための変換手段を有し、該変換手段はトレーニングプロセスに基づいて設計されている、ことを特徴とする画像変換ユニット。
【請求項７】
請求項６に記載の画像変換ユニットであって、前記トレーニング手段はルックアップテーブルを有する、ことを特徴とする画像変換ユニット。
【請求項８】
請求項１に記載の画像変換ユニットであって、前記係数計算手段は最適化アルゴリズムにより前記第１フィルタ係数を計算するように備えられている、ことを特徴とする画像変換ユニット。
【請求項９】
第１解像度を有する第１画像と前記第１解像度を有する第２画像とを有する第１画像シーケンスを、第２解像度を有する第３画像を有する第２画像シーケンスに変換する方法であって：
前記第１画像の画素値に基づいて第１フィルタ係数を決定する段階；及び
前記第１画像の画素値群の第１画素値と前記第１フィルタ係数とに基づいて、前記第２画像の第２画素値を計算する段階；
を有する画像変換ユニットであり、
前記第２画素値を計算する前記段階は非線型演算を有する；
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
第１画像に対応する信号を受信するための受信手段；及び
請求項１に記載の、前記第１画像を第２画像に変換するための画像変換ユニット；
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の画像処理装置であって、前記第２画像を表示するための表示装置を更に有する、ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の画像処理装置であって、前記表示装置はテレビジョンである、ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項１】
第１解像度を有する第１画像を、第２解像度を有する第２画像に変換するための画像変換ユニットであって：
前記第１画像の画素値に基づいて第１フィルタ係数を決定するための係数決定手段；及び
前記第１画像の画素値群の第１画素値と前記第１フィルタ係数とに基づいて、前記第２画像の第２画素値を計算するための適応フィルタリング手段；
を有する画像変換ユニットであり、
前記適応フィルタリング手段は非線型演算を実行するように備えられている；
ことを特徴とする画像変換ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の画像変換ユニットであって、前記非線型演算は前記画素値群の前記第１画素に基づいて中間値をクリップすることを有する、ことを特徴とする画像変換ユニット。
【請求項３】
請求項１に記載の画像変換ユニットであって、前記適応フィルタリング手段は次数統計的フィルタを有する、ことを特徴とする画像変換ユニット。
【請求項４】
請求項３に記載の画像変換ユニットであって、前記次数統計的フィルタは差動次数統計的フィルタである、ことを特徴とする画像変換ユニット。
【請求項５】
請求項３に記載の画像変換ユニットであって、前記次数統計的フィルタはメディアンフィルタである、ことを特徴とする画像変換ユニット。
【請求項６】
請求項１に記載の画像変換ユニットであって、係数決定手段は、前記第１フィルタ係数に前記画素値群の前記第１画素値の隣接画素における画素値群から導き出されたデータを変換するための変換手段を有し、該変換手段はトレーニングプロセスに基づいて設計されている、ことを特徴とする画像変換ユニット。
【請求項７】
請求項６に記載の画像変換ユニットであって、前記トレーニング手段はルックアップテーブルを有する、ことを特徴とする画像変換ユニット。
【請求項８】
請求項１に記載の画像変換ユニットであって、前記係数計算手段は最適化アルゴリズムにより前記第１フィルタ係数を計算するように備えられている、ことを特徴とする画像変換ユニット。
【請求項９】
第１解像度を有する第１画像と前記第１解像度を有する第２画像とを有する第１画像シーケンスを、第２解像度を有する第３画像を有する第２画像シーケンスに変換する方法であって：
前記第１画像の画素値に基づいて第１フィルタ係数を決定する段階；及び
前記第１画像の画素値群の第１画素値と前記第１フィルタ係数とに基づいて、前記第２画像の第２画素値を計算する段階；
を有する画像変換ユニットであり、
前記第２画素値を計算する前記段階は非線型演算を有する；
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
第１画像に対応する信号を受信するための受信手段；及び
請求項１に記載の、前記第１画像を第２画像に変換するための画像変換ユニット；
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の画像処理装置であって、前記第２画像を表示するための表示装置を更に有する、ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の画像処理装置であって、前記表示装置はテレビジョンである、ことを特徴とする画像処理装置。
【図２】
【図４】
【図４】
【公表番号】特表２００６−５０２６４３（Ｐ２００６−５０２６４３Ａ）
【公表日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−５４２７０１（Ｐ２００４−５４２７０１）
【出願日】平成１５年９月１７日（２００３．９．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００３／００４１５１
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０３４７０２
【国際公開日】平成１６年４月２２日（２００４．４．２２）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【氏名又は名称原語表記】Ｋｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｎ．Ｖ．
【住所又は居所原語表記】Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １，５６２１ ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年９月１７日（２００３．９．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００３／００４１５１
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０３４７０２
【国際公開日】平成１６年４月２２日（２００４．４．２２）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【氏名又は名称原語表記】Ｋｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｎ．Ｖ．
【住所又は居所原語表記】Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １，５６２１ ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ
【Ｆターム（参考）】
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