JP2008182725A - 画素補間回路および画素補間方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 補間方向として補間画素を中心とした点対称の位置の画素間を結ぶ直線の角度だけでなく、それらの角度の間の角度も設定することができる画素補間回路および画素補間方法を提供することである。
【解決手段】 リファレンスパターンは、補間画素の周囲に位置する参照画素において補間画素を中心とした点対称にある画素間を結ぶ直線の角度の間の角度からなる直線上にある中間点同士を斜めに結ぶ輪郭に対応する２値化パターンとともに中間点同士を斜めに結ぶ補間方向を含み、中間点同士を結ぶ補間方向が指定された場合、当該各中間点の両側に位置する４つの画素データを選択し、当該４つの画素データを用いて補間画素を算出する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、補間画素を算出する画素補間回路および画素補間方法に関する。

飛び越し走査（インタレース走査）の映像信号を順次走査（プログレッシブ走査）の映像信号に変換するために、また、順次走査の映像信号を拡大または縮小した映像信号に変換するために、走査線の補間処理を行う補間回路が用いられる。このような補間回路においては、補間処理により作成すべき画素（以下、補間画素と呼ぶ）の周囲の画素の値に基づいて補間画素の値が算出される。この場合、周囲の画素のうち相関の高い方向にある画素を用いて補間画素の値を算出することが行われる。

例えば、斜め方向のエッジを有する画像または細い斜め線の画像においては、補間画素の斜め方向の画素を用いて補間画素の値を算出する。そのために、映像信号により表示される画像において相関の高い方向を判定する相関判定回路が用いられる。
特開平５−６８２４０号公報 特開平１１−１４６３４６号公報 特開２０００−２５３２３８号公報

従来の相関判定回路では、補間画素を中心として上下方向および斜め方向のそれぞれ２画素間の差分値を検出し、その差分値に基づいて相関の高い方向を判定している。しかしながら、このような２画素間の差分値を用いる方法では、誤判定が生じることがある。そのため、斜め方向のエッジを有する画像または細い斜め線の画像において補間処理を行った場合に滑らかな画像が得られない。

例えば、図３６に示すように、細い斜め線の画像の場合、補間画素ＩＮの上下方向の２画素８１，８２間の差分値、一方の斜め方向の２画素８３，８４間の差分値および他方の斜め方向の２画素８５，８６間の差分値が等しくなる。そのため、相関の高い方向を誤判定する場合がある。

また、特許第２６４２２６１号（特開平５−６８２４０号公報）に開示された画素補間回路では、補間画素の上下の走査線から各々３画素、計６画素の周辺画素を抽出し、予め作成された補間テーブルを用いて、上下方向、右斜め方向、または左斜め方向のいずれの方向に相関が高いかを判定し、相関の最も高い方向で補間画素の値を算出する方法を採用している。

しかし、特許第２６４２２６１号に開示された画素補間回路を用いて補間画素の値を算出するとノイズが発生することがある。

例えば、図３７（ａ）に示すように、エッジを有する画像の場合、特許第２６４２２６１号に開示された画素補間回路は、補間画素ＩＮの上下走査線の６画素Ａ〜Ｆに対して、予め作成した補間テーブルを用いて相関が高い方向を判定する。この場合、画素補間回路は、左斜め方向に最も相関性が高いと判定し、図３７（ｂ）に示すように、左斜め上の画素Ａおよび右斜め下の画素Ｆを用いて補間画素の値を算出する。左斜め上の画素Ａが「白」であり、右斜め下の画素Ｆが「白」であるため、補間画素ＩＮも「白」と算出される。しかし、図３７（ａ）の画像の場合、補間画素ＩＮは、「黒」となるべきである。その結果、補間画素ＩＮがノイズとなる。

本発明の目的は、補間方向として補間画素を中心とした点対称の位置の画素間を結ぶ直線の角度だけでなく、それらの角度の間の角度も設定することができる画素補間回路および画素補間方法を提供することである。

（第１の発明）
第１の発明に係る画素補間回路は、画像データから補間画素に隣接する２つのラインに配列する複数の画素を補間演算に用いる参照画素として抽出し、当該参照画素の各々の階調値を表す参照画素データを出力する手段と、前記参照画素データから閾値を求める閾値算出手段と、前記閾値に基づいて前記参照画素データを２値化した２値化パターンデータを出力する手段と、前記２値化パターンに対応する補間方向を格納したパターンテーブルを参照し、補間方向を指定する手段と、指定された補間方向に位置する画素データを選択する選択手段と、選択された画素データを用いて補間画素の画素データを算出する手段とを備え、前記パターンテーブルは、前記補間画素の周囲に位置する前記参照画素において前記補間画素を中心とした点対称にある画素間を結ぶ直線の角度の間の角度からなる直線上にある中間点同士を斜めに結ぶ輪郭に対応する２値化パターンとともに前記中間点同士を斜めに結ぶ補間方向を含み、前記中間点同士を結ぶ補間方向が指定された場合、前記選択手段は当該各中間点の両側に位置する４つの画素データを選択し、当該４つの画素データを用いて前記補間画素を算出するものである。

本発明に係る画素補間回路では、補間方向として補間画素を中心とした点対称の位置の画素間を結ぶ直線の角度だけでなく、それらの角度の間の角度も設定することができる。したがって、ノイズとならない補間画素を算出することができる。

（第２の発明）
第２の発明に係る画素補間回路は、第１の発明に係る画素補間回路の構成において、閾値算出手段が参照画素データの平均値を算出することにより閾値を求めるものである。

（第３の発明）
第３の発明に係る画素補間回路は、第１の発明に係る画素補間回路の構成において、閾値算出手段が参照画素データの最大値および最小値の平均値を算出することにより閾値を求めるものである。

（第４の発明）
第４の発明に係る画素補間方法は、画像データから補間画素に隣接する２つのラインに配列する複数の画素を補間演算に用いる参照画素として抽出し、当該参照画素の各々の階調値を表す参照画素データを出力する第１の出力ステップと、前記参照画素データから閾値を求める算出ステップと、前記閾値に基づいて前記参照画素データを２値化した２値化パターンデータを出力する第２の出力ステップと、前記２値化パターンに対応する補間方向を格納したパターンテーブルを参照して、補間方向を指定する指定ステップと、指定された補間方向に位置する画素データを用いて補間画素の画素データを算出する算出ステップとを備え、前記パターンテーブルは、前記補間画素の周囲に位置する前記参照画素において前記補間画素を中心とした点対称にある画素間を結ぶ直線の角度の間の角度からなる直線上にある中間点同士を斜めに結ぶ輪郭に対応する２値化パターンとともに前期中間点同士を斜めに結ぶ補間方向を含み、前記中間点同士を結ぶ方向の補間方向が指定された場合、当該各中間点の両側に位置する４つの画素データを用いて前記補間画素を算出するものである。

本発明に係る画素補間回路では、補間方向として補間画素を中心とした点対称の位置の画素間を結ぶ直線の角度だけでなく、それらの角度の間の角度も設定することができる。したがって、ノイズとならない補間画素を算出することができる。

（第５の発明）
第５の発明に係る画素補間方法は、第４の発明に係る画素補間方法において、参照画素データの平均値を算出することにより閾値を求めるものである。

（第６の発明）
第６の発明に係る画素補間方法は、第４の発明に係る画素補間方法において、参照画素データの最大値および最小値の平均値を算出することにより閾値を求めるものである。

本発明によれば、補間方向として補間画素を中心とした点対称の位置の画素間を結ぶ直線の角度だけでなく、それらの角度の間の角度も設定することができる。したがって、ノイズとならない補間画素を算出することができる。

（１）第１の実施の形態
図１は本発明の第１の実施の形態における画像角度検出装置の構成を示すブロック図である。

図１の画像角度検出装置１０ａは、ラインメモリ１ａ，１ｂ，１ｃ、２値化部２、第１のパターンマッチング角度検出部３、孤立検出点除去部４、検出ウィンドウ内映像信号処理部５、リファレンスパターン発生部６ａ、上ライン極大極小検出部７ａ、下ライン極大極小検出部８ａおよびＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）コンバータ１２を含む。

Ａ／Ｄコンバータ１２は、アナログの映像信号ＡＶをアナログデジタル変換し、デジタル映像信号ＶＤ１を出力する。Ａ／Ｄコンバータ１２より出力される映像信号ＶＤ１は、ラインメモリ１ａ、２値化部２、検出ウィンドウ内映像信号処理部５および下ライン極大極小検出部８ａに入力される。ラインメモリ１ａは、Ａ／Ｄコンバータ１２より出力される映像信号ＶＤ１を１ライン（１走査線）分遅延させて出力する。ラインメモリ１ａから出力される映像信号ＶＤ２は、２値化部２、検出ウィンドウ内映像信号処理部５および上ライン極大極小検出部７ａに与えられる。

本例では、映像信号ＶＤ１，ＶＤ２は２５６階調の輝度を有するものとする。すなわち、映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の輝度の最小値は“０”であり、最大値は“２５５”である。

２値化部２は、Ａ／Ｄコンバータ１２より出力される映像信号ＶＤ１およびラインメモリ１ａから出力される映像信号ＶＤ２を、後述する検出ウィンドウ内映像信号処理部５から与えられる平均輝度値ＬＵをしきい値として２値化し、“１”および“０”からなる２値化パターンＢＩを出力する。２値化パターンＢＩは、検出ウィンドウのサイズを有する。

ここで、検出ウィンドウは、例えば、映像信号ＶＤ１の７画素および映像信号ＶＤ２の７画素を含む７×２画素の矩形領域、映像信号ＶＤ１の１５画素および映像信号ＶＤ２の１５画素を含む１５×２画素の矩形領域等である。なお、以下の説明では、検出ウィンドウのサイズを７×２画素とする。この場合、２値化パターンＢＩのサイズは７×２画素となる。

検出ウィンドウ内映像信号処理部５は、入力される映像信号ＶＤ１およびラインメモリ１ａから出力される映像信号ＶＤ２に検出ウィンドウを設定し、検出ウィンドウ内の映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の輝度の平均値を算出し、２値化部２に平均輝度値ＬＵを２値化のためのしきい値として与える。

なお、本実施の形態においては、検出ウィンドウ内の全画素の輝度の平均値を２値化のためのしきい値として用いることとしたが、これに限定されず、検出ウィンドウ内の画素の値の最大値と最小値との平均値を２値化のためのしきい値として用いてもよく、輝度を大きさ順に並べたときの中央値を２値化のためのしきい値として用いてもよく、輝度を大きさ順に並べた際の中央値に値が近い複数画素の平均値などを２値化のためのしきい値として用いてもよい。

また、検出ウィンドウ内映像信号処理部５は、検出ウィンドウ内の映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の水平方向の輝度分布が単調増加または単調減少しているか否かを判定し、単調増加および単調減少していない場合には、２値化部２にしきい値として最小値“０”または最大値“２５５”を与えてもよい。それにより、２値化部２は、すべて“１”または“０”からなる２値化パターンＢＩを出力する。この場合、映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の隣接する２つの画素間の差分値を順次算出し、差分値の正負の符号が同じであれば、単調増加または単調減少していると判定することができる。

さらに、検出ウィンドウ内映像信号処理部５は、検出ウィンドウ内の映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の輝度の最大値と最小値との差をコントラストとして算出し、算出されたコントラストが所定値よりも低い場合には、２値化部２にしきい値として最小値“０”または最大値“２５５”を与える。それにより、２値化部２は、すべて“１”または“０”からなる２値化パターンＢＩを出力する。

上ライン極大極小検出部７ａは、ラインメモリ１ａから出力される映像信号ＶＤ２の水平方向の輝度分布に極大点または極小点が存在するか否かを判定し、判定結果を第１のパターンマッチング角度検出部３に与える。下ライン極大極小検出部８ａは、入力される映像信号ＶＤ１の水平方向の輝度分布に極大点または極小点が存在するか否かを判定し、判定結果を第１のパターンマッチング角度検出部３に与える。

リファレンスパターン発生部６ａは、“１”および“０”からなる複数のリファレンスパターンＲＡを発生し、第１のパターンマッチング角度検出部３に与える。各リファレンスパターンＲＡのサイズは検出ウィンドウのサイズに等しい。

第１のパターンマッチング角度検出部３は、２値化部２から与えられる２値化パターンＢＩをリファレンスパターン発生部６ａから与えられる複数のリファレンスパターンＲＡの各々と比較し、一致したリファレンスパターンＲＡの角度および識別信号を角度情報ＰＡとして出力する。この角度および識別信号については後述する。以下、２値化パターンＢＩと各リファレンスパターンＲＡとの比較動作を第１のパターンマッチングと呼ぶ。

上記のように、検出ウィンドウ内の映像信号ＶＤ１および映像信号ＶＤ２の輝度分布が共に単調増加および単調減少していない場合には、２値化部２からすべて“１”または“０”からなる２値化パターンＢＩが出力されてもよい。この場合、第１のパターンマッチング角度検出部３からは角度情報ＰＡが出力されない。

また、細い斜め線の画像の場合には、検出ウィンドウ内の画素の値に極大値又は極小値が現れる。したがって、細い斜め線の画像を考慮しない場合には、単調増加または単調減少の判定を行い、細い斜め線の画像を考慮する場合には、単調増加または単調減少の判定を行わない。

また、検出ウィンドウ内の映像信号ＶＤ１，ＶＤ２のコントラストが所定値よりも低い場合には、２値化部２からすべて“１”または“０”の２値化パターンＢＩが出力されるので、第１のパターンマッチング角度検出部３からは角度情報ＰＡが出力されない。

映像信号ＶＤ１，ＶＤ２のコントラストが低い場合には、斜め方向の画素を用いた補間処理の効果は低い。斜め方向の画素を用いた補間処理では、正確な角度が検出されていないとノイズを発生してしまう場合があるので、効果が低い場合には、斜め方向の画素を用いた補間処理が行われないように角度情報ＰＡを出力しない。

さらに、上ライン極大極小検出部７ａまたは下ライン極大極小検出部８ａにより検出ウィンドウ内の映像信号ＶＤ１または映像信号ＶＤ２の輝度分布に極大点または極小点が存在することが検出された場合には、第１のパターンマッチング角度検出部３は第１のパターンマッチングを行わない。したがって、角度情報ＰＡが出力されないようにしてもよい。

孤立検出点除去部４は、対象となる補間画素を含む走査線（以下、補間走査線と呼ぶ）に対して１つ上の補間走査線の角度情報ＰＡおよび１つ下の補間走査線の角度情報ＰＡが一致しているか否かを判定し、一致している場合には、第１のパターンマッチング角度検出部３から出力される角度情報ＰＡを角度信号ＡＮとして出力し、一致していない場合には、第１のパターンマッチング角度検出部３から出力される角度情報ＰＡを出力しない。

本実施の形態では、２値化部２が２値化パターン発生手段に相当し、リファレンスパターン発生部６ａが参照パターン発生手段に相当し、第１のパターンマッチング角度検出部３が比較手段に相当する。また、検出ウィンドウ内映像信号処理部５が平均輝度算出手段、第１の判定手段およびコントラスト検出手段に相当し、２値化部２が２値化手段に相当し、上ライン極大極小検出部７ａおよび下ライン極大極小検出部８ａが第２の判定手段を構成する。さらに、孤立検出点除去部４が連続性検出手段に相当する。

図２は図１の２値化部２から出力される２値化パターンＢＩの一例を示す模式図である。

図２において、ＩＮは補間画素を示し、ＩＬは補間走査線を示す。また、ＡＬは補間走査線ＩＬの上の走査線を示し、ＢＬは補間走査線ＩＬの下の走査線を示す。

図２の例では、輝度の低い部分（暗い部分）が“０”で示され、輝度の高い部分（明るい部分）が“１”で示されている。２値化パターンＢＩにおいては、画像のエッジの角度が４５°となっている。ここでは、水平方向の角度を０とし、右上の斜め方向の角度を正としている。

図３は画像の斜めエッジの角度と補間処理に用いる画素との関係を説明するための模式図である。

図３（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）はそれぞれ画像のエッジの角度が４５°、３４°、２７°、２２°および１８°の場合を示し、図３（ｆ），（ｇ），（ｈ），（ｉ），（ｊ）は画像のエッジの角度が−４５°、−３４°、−２７°、−２２°および−１８°の場合を示す。ここでも、水平方向の角度を０とし、右上の斜め方向の角度を正とし、左上の斜め方向の角度を負としている。

図３において、網掛けが施されている画素は、補間画素ＩＮの値の算出に用いる上下の走査線ＡＬ，ＢＬの画素である。例えば、図３（ａ）に示すように、画像のエッジの角度が４５°の場合には、斜め上方４５°の方向にある１つの画素および斜め下方４５°の方向にある１つの画素を用いて補間画素ＩＮの値を算出する。図３（ｂ）に示すように、画像のエッジの角度が３４°の場合には、斜め上方３４°の方向にある２つの画素および斜め下方３４°の方向にある２つの画素を用いて補間画素ＩＮの値を算出する。

図４、図５、図６および図７は図１のリファレンスパターン発生部６ａにより発生されるリファレンスパターンの例を示す模式図である。網掛けが施されている画素は、太線で示される補間画素の値の算出に用いる上下の走査線の画素である。

図４（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）はそれぞれ４５°、３４°、２７°、２２°および１８°のリファレンスパターンを示す。図４の例では、左上が暗い部分となり、右下が明るい部分となっている。図５（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）はそれぞれ４５°、３４°、２７°、２２°および１８°のリファレンスパターンを示す。図５の例では、左上が明るい部分となり、右下が暗い部分となっている。

図６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）はそれぞれ−４５°、−３４°、−２７°、−２２°および−１８°のリファレンスパターンを示す。図６の例では、右上が暗い部分となり、左下が明るい部分となっている。図７（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）はそれぞれ−４５°、−３４°、−２７°、−２２°および−１８°のリファレンスパターンを示す。図７の例では、右上が明るい部分となり、左下が暗い部分となっている。

図４〜図７に示すリファレンスパターンは、第１のパターンマッチング角度検出部３において、２値化部２から出力される２値化パターンＢＩと比較される。その場合、第１のパターンマッチング角度検出部３は、２値化パターンＢＩに応じて図４〜図７に示すいずれか一つのリファレンスパターンを識別する識別信号および角度を決定する。この識別信号は、角度が正か負か、左上が明るい部分か否か、左下が明るい部分か否か、右上が明るい部分か否か、および右下が明るい部分か否かを示す。

また、図４〜図７に示すように、二次元の輝度分布によるリファレンスパターンにおいては、補間画素を中心とした点対称の位置の画素間を結ぶ直線の角度だけでなく、それらの角度の間の角度も設定することができる。例えば、４５°、２７°および１８°の間の角度である３４°および２２°を設定することができる。

例えば、図２の２値化パターンＢＩは図５（ａ）の４つのリファレンスパターンのうちの１つのリファレンスパターンと一致する。この場合、図１の第１のパターンマッチング角度検出部３は、図５（ａ）のリファレンスパターンを識別する識別信号および４５°を示す角度を角度情報ＰＡとして出力する。

図８は図１の孤立検出点除去部４の処理を説明するための模式図である。図８（ａ），（ｂ）において、ＩＮ１、ＩＮ２およびＩＮ３は補間画素、ＩＬ１、ＩＬ２およびＩＬ３は補間走査線、ＡＬおよびＢＬは走査線である。

ここで、補間走査線ＩＬ２の補間画素ＩＮ２を処理の対象とする。図８（ａ）に示すように、第１のパターンマッチング角度検出部３により補間画素ＩＮ２に対する角度４５°および図５（ａ）のリファレンスパターンを識別する識別信号を含む角度情報ＰＡが出力された場合、孤立検出点除去部４は、上下の補間走査線ＩＬ１，ＩＬ３において補間画素ＩＮ２対して角度情報ＰＡにより決定される方向にある補間画素ＩＮ１，ＩＮ３に対する角度情報が共に角度情報ＰＡと一致するか否かを判定する。補間画素ＩＮ１，ＩＮ３に対する角度情報が共に角度情報ＰＡと一致する場合には、孤立検出点除去部４は、画像の斜めエッジの角度が連続しているとみなし、第１のパターンマッチング角度検出部３から出力される角度情報ＰＡを角度信号ＡＮとして出力する。補間画素ＩＮ１，ＩＮ３に対する角度情報のうち少なくとも一方が角度情報ＰＡと一致しない場合には、孤立検出点除去部４は、画像の斜めエッジの角度が連続しないとみなし、第１のパターンマッチング角度検出部３から出力される角度情報ＰＡを出力しない。

なお、補間画素ＩＮ１，ＩＮ３に対する角度情報のうち少なくとも一方が角度情報ＰＡと一致する場合に第１のパターンマッチング角度検出部３から出力される角度情報ＰＡを角度信号ＡＮとして出力し、補間画素ＩＮ１，ＩＮ３に対する角度情報が共に角度情報ＰＡと一致しない場合に第１のパターンマッチング角度検出部３から出力される角度情報ＰＡを角度信号ＡＮとして出力しないように孤立検出点除去部４を構成してもよい。

また、図８（ａ）に点線の矢印で示すように、補間画素ＩＮ１またはその両側の補間画素ＩＮ１ａ，ＩＮ１ｂのうち少なくとも１つに対する角度情報が角度情報ＰＡと一致する場合および補間画素ＩＮ３またはその両側の補間画素ＩＮ３ａ，ＩＮ３ｂのうち少なくとも１つに対する角度情報が角度情報ＰＡと一致する場合に、第１のパターンマッチング角度検出部３より出力される角度情報ＰＡを角度信号ＡＮとして出力するように孤立検出点除去部４を構成してもよい。また、補間画素ＩＮ１またはその両側の補間画素ＩＮ１ａ，ＩＮ１ｂのうち少なくとも１つに対する角度情報が角度情報ＰＡと一致する場合に第１のパターンマッチング角度検出部３より出力される角度情報ＰＡを角度信号ＡＮとして出力するように孤立検出点除去部４を構成してもよく、または補間画素ＩＮ３またはその両側の補間画素ＩＮ３ａ，ＩＮ３ｂのうち少なくとも１つに対する角度情報が角度情報ＰＡと一致する場合に、第１のパターンマッチング角度検出部３より出力される角度情報ＰＡを角度信号ＡＮとして出力するように孤立検出点除去部４を構成してもよい。

さらに、図８（ｂ）に示すように、補間画素ＩＮ１の両側の複数の補間画素ＩＮ１ａ〜ＩＮ１ｆのうち少なくとも１つに対する角度情報が角度情報ＰＡと一致する場合および補間画素ＩＮ３の両側の複数の補間画素ＩＮ３ａ〜ＩＮ３ｆのうち少なくとも１つに対する角度情報が角度情報ＰＡと一致する場合に、第１のパターンマッチング角度検出部３より出力される角度情報ＰＡを角度信号ＡＮとして出力するように孤立検出点除去部４を構成してもよい。また、補間画素ＩＮ１の両側の複数の補間画素ＩＮ１ａ〜ＩＮ１ｆのうち少なくとも１つに対する角度情報が角度情報ＰＡと一致する場合に、第１のパターンマッチング角度検出部３より出力される角度情報ＰＡを角度信号ＡＮとして出力するように孤立検出点除去部４を構成してもよく、または補間画素ＩＮ３の両側の複数の補間画素ＩＮ３ａ〜ＩＮ３ｆのうち少なくとも１つに対する角度情報が角度情報ＰＡと一致する場合に、第１のパターンマッチング角度検出部３より出力される角度情報ＰＡを角度信号ＡＮとして出力するように孤立検出点除去部４を構成してもよい。

さらに、上下の走査線で補間画素に対する角度が一致する場合のみ、第１のパターンマッチング角度検出部３より出力される角度情報ＰＡを角度信号ＡＮとして出力するように孤立検出点除去部４を構成することとして説明を行ったが、これに限定されず、注目する補間画素に対する角度と上下の走査線の補間画素に対する角度との差が所定の範囲内にある場合に第１のパターンマッチング角度検出部３より出力される角度情報ＰＡを角度信号ＡＮとして出力するように孤立検出点除去部４を構成してもよい。例えば、注目する補間画素に対する角度情報が角度２７°を示す場合には、上下の走査線の補間画素に対する角度情報が角度１８°〜４５°の範囲内および同一の識別信号を示す場合に第１のパターンマッチング角度検出部３より出力される角度情報ＰＡを角度信号ＡＮとして出力するように孤立検出点除去部４を構成してもよい。また、注目する補間画素に対する角度情報が角度３４°を示す場合には、上下の走査線の補間画素に対する角度情報が角度２２°〜４５°の範囲内および同一の識別信号を示す場合に第１のパターンマッチング角度検出部３より出力される角度情報ＰＡを角度信号ＡＮとして出力するように孤立検出点除去部４を構成してもよい。さらに、注目する補間画素に対する角度に応じて上記の所定の範囲が異なってもよい。

本実施の形態の画像角度検出装置１０ａにおいては、検出ウィンドウ内の映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の輝度分布を２値化パターンＢＩに変換し、２値化パターンＢＩと予め設定された複数のリファレンスパターンＲＡとのパターンマッチングを行うことにより、少ない回路規模で画像の斜めエッジの角度を検出することができる。

この場合、検出ウィンドウ内の平均輝度値を２値化のしきい値として用いているので、外部から２値化のしきい値を設定することなく、画像の輝度レベルに関係なく必ず“０”および“１”の両方を含む２値化パターンＢＩを作成することができる。

また、二次元の輝度分布によるパターンマッチングを行っているので、２画素間の差分値を用いる場合と比較して誤検出が抑制され、斜め方向のエッジを有する画像の斜めエッジの角度を正確に検出することができる。

さらに、二次元の輝度分布によるリファレンスパターンＲＡを用いることにより、検出する角度が補間画素を中心として点対称の位置にある画素を結ぶ直線の角度に限定されず、それらの角度の間の角度を検出することもできる。したがって、少ない容量のラインメモリ１ａを用いてより細かい間隔で角度を検出することができる。

また、検出された画像の斜めエッジの角度に連続性がない場合には、孤立検出点除去部４により角度情報ＰＡが除去されるので、ノイズによる誤検出を防止することができる。

（２）第２の実施の形態
図９は本発明の第２の実施の形態における画像角度検出装置の構成を示すブロック図である。

本発明の第２の実施の形態における画像角度検出装置の構成が、第１の実施の形態における画像角度検出装置の構成と異なるのは以下の点である。

図９の画像角度検出装置１０ｂは、ラインメモリ１ａ〜１ｇ，１ｍ，１ｎ、２値化部２、第１のパターンマッチング角度検出部３、孤立検出点除去部４、検出ウィンドウ内映像信号処理部５、リファレンスパターン発生部６ａ、上ライン極大極小検出部７ａ、下ライン極大極小検出部８ａおよびＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）コンバータ１２を含む。

Ａ／Ｄコンバータ１２は、アナログの映像信号ＡＶをアナログデジタル変換し、デジタル映像信号ＶＤ１を出力する。Ａ／Ｄコンバータ１２より出力される映像信号ＶＤ１は、ラインメモリ１ａ、２値化部２、検出ウィンドウ内映像信号処理部５および下ライン極大極小検出部８ａに入力される。ラインメモリ１ａは、Ａ／Ｄコンバータ１２より出力される映像信号ＶＤ１を１ライン（１走査線）分遅延させて出力する。ラインメモリ１ａから出力される映像信号ＶＤ２は、２値化部２、検出ウィンドウ内映像信号処理部５および上ライン極大極小検出部７ａに与えられる。

本例では、映像信号ＶＤ１，ＶＤ２は２５６階調の輝度を有するものとする。すなわち、映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の輝度の最小値は“０”であり、最大値は“２５５”である。

２値化部２は、Ａ／Ｄコンバータ１２より出力される映像信号ＶＤ１およびラインメモリ１ａから出力される映像信号ＶＤ２を、後述する検出ウィンドウ内映像信号処理部５から与えられる平均輝度値ＬＵをしきい値として２値化し、“１”および“０”からなる２値化パターンＢＩを出力する。２値化パターンＢＩは、検出ウィンドウのサイズを有する。

ここで、検出ウィンドウは、例えば、映像信号ＶＤ１の７画素および映像信号ＶＤ２の７画素を含む７×２画素の矩形領域、映像信号ＶＤ１の１５画素および映像信号ＶＤ２の１５画素を含む１５×２画素の矩形領域等である。なお、以下の説明では、検出ウィンドウのサイズを７×２画素とする。この場合、２値化パターンＢＩのサイズは７×２画素となる。

検出ウィンドウ内映像信号処理部５は、入力される映像信号ＶＤ１およびラインメモリ１ａから出力される映像信号ＶＤ２に検出ウィンドウを設定し、検出ウィンドウ内の映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の輝度の平均値を算出し、２値化部２、孤立検出点除去部４およびラインメモリ１ｄに平均輝度値ＬＵを２値化のためのしきい値として与える。

また、検出ウィンドウ内映像信号処理部５は、検出ウィンドウ内の映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の最大値および最小値を算出し、孤立検出点除去部４およびラインメモリ１ｆに最大値を与え、孤立検出点除去部４およびラインメモリ１ｍに最小値を与える。

なお、本実施の形態においても、検出ウィンドウ内の全画素の輝度の平均値を２値化のためのしきい値として用いることとしたが、これに限定されず、検出ウィンドウ内の画素の値の最大値と最小値との平均値を２値化のためのしきい値として用いてもよく、輝度を大きさ順に並べたときの中央値を２値化のためのしきい値として用いてもよく、輝度を大きさ順に並べた際の中央値に値が近い複数画素の平均値などを２値化のためのしきい値として用いてもよい。

ラインメモリ１ｄは、検出ウィンドウ内映像信号処理部５より出力されるしきい値を１ライン（１走査線）分遅延させてラインメモリ１ｅおよび孤立検出点除去部４に出力する。ラインメモリ１ｅは、ラインメモリ１ｄより出力されるしきい値をさらに１ライン（１走査線）分遅延させて孤立検出点除去部４に出力する。

ラインメモリ１ｆは、検出ウィンドウ内映像信号処理部５より出力される最大値を１ライン（１走査線）分遅延させてラインメモリ１ｇおよび孤立検出点除去部４に出力する。ラインメモリ１ｇは、ラインメモリ１ｆより出力される最大値をさらに１ライン（１走査線）分遅延させて孤立検出点除去部４に出力する。

ラインメモリ１ｍは、検出ウィンドウ内映像信号処理部５より出力される最小値を１ライン（１走査線）分遅延させてラインメモリ１ｎおよび孤立検出点除去部４に出力する。ラインメモリ１ｎは、ラインメモリ１ｍより出力される最小値をさらに１ライン（１走査線）分遅延させて孤立検出点除去部４に出力する。

孤立検出点除去部４は、ラインメモリ１ｂより与えられる対象となる補間画素を含む走査線（以下、補間走査線と呼ぶ）に対して、第１のパターンマッチング角度検出部３より与えられる１つ上の補間走査線の角度情報ＰＡ、およびラインメモリ１ｃより与えられる１つ下の補間走査線の角度情報ＰＡが一致しているか否かを判定する。

また、孤立検出点除去部４は、ラインメモリ１ｄより与えられる対象となる補間画素を含む走査線（以下、補間走査線と呼ぶ）に対して、検出ウィンドウ内映像信号処理部５より与えられる１つ上の補間走査線のしきい値、およびラインメモリ１ｅより与えられる１つ下の補間走査線のしきい値が一致しているか否かを判定する。

また、孤立検出点除去部４は、ラインメモリ１ｆより与えられる対象となる補間画素を含む走査線（以下、補間走査線と呼ぶ）に対して、検出ウィンドウ内映像信号処理部５より与えられる１つ上の補間走査線の最大値およびラインメモリ１ｇより与えられる１つ下の補間走査線の最大値が一致しているか否かを判定する。

また、孤立検出点除去部４は、ラインメモリ１ｍより与えられる対象となる補間画素を含む走査線（以下、補間走査線と呼ぶ）に対して、検出ウィンドウ内映像信号処理部５より与えられる１つ上の補間走査線の最小値およびラインメモリ１ｎより与えられる１つ下の補間走査線の最小値が一致しているか否かを判定する。

角度情報の判定結果、しきい値の判定結果、最大値の判定結果および最小値の判定結果に基づいて、対象となる補間画素の連続性を判定する。

図１０は補間画素の連続性を説明するための説明図である。

図１０において、補間画素ＩＮ１に対する検出ウィンドウをＡで示し、補間画素ＩＮ２に対する検出ウィンドウをＢで示し、補間画素ＩＮ３に対する検出ウィンドウをＣで示す。検出ウィンドウＡを用いて補間画素ＩＮ１の角度情報が算出され、検出ウィンドウＢを用いて補間画素ＩＮ２の角度情報が算出され、検出ウィンドウＣを用いて補間画素ＩＮ３の角度情報が算出される。

また、検出ウィンドウＡ内の画素の値を用いて２値化のためのしきい値が算出され、検出ウィンドウＢ内の画素の値を用いて２値化のためのしきい値が算出され、検出ウィンドウＣ内の画素の値を用いて２値化のためのしきい値が算出される。

また、検出ウィンドウＡ内の画素の値の最大値が算出され、検出ウィンドウＢ内の画素の値の最大値が算出され、検出ウィンドウＣ内の画素の値の最大値が算出される。

さらに、検出ウィンドウＡ内の画素の値の最小値が算出され、検出ウィンドウＢ内の画素の値の最小値が算出され、検出ウィンドウＣ内の画素の値の最小値が算出される。

例えば、図１０に示すように、破線の矢印方向に連続した斜めのエッジを有する画像の場合、補間画素ＩＮ１〜ＩＮ３に対する角度情報は、ほぼ近似した値となり、検出ウィンドウＡ〜Ｃ内の最大値は、ほぼ近似した値となり、検出ウィンドウＡ〜Ｃ内の最小値は、ほぼ近似した値となる。例えば、画像が２５６階調で表わされる場合、±１０階調、±２０階調または±３０階調等の範囲を近似範囲として設定してもよい。

したがって、孤立検出点除去部４は、補間画素ＩＮ１〜ＩＮ３に対する角度情報の差が近似範囲内にあり、検出ウィンドウＡ〜Ｃに対する２値化のためのしきい値の差が近似範囲内にあり、検出ウィンドウＡ〜Ｃに対する画素の値の最大値の差が近似範囲内にあり、かつ検出ウィンドウＡ〜Ｃに対する画素の値の最小値の差が近似範囲内にある場合に、第１のパターンマッチング角度検出部３から出力される角度情報ＰＡを角度信号ＡＮとして出力する。

一方、補間画素ＩＮ１〜ＩＮ３に対する角度情報の差、検出ウィンドウＡ〜Ｃに対する２値化のためのしきい値の差、検出ウィンドウＡ〜Ｃに対する画素の値の最大値の差、検出ウィンドウＡ〜Ｃに対する画素の値の最小値の差の少なくともいずれかが近似範囲内にない場合、第１のパターンマッチング角度検出部３から出力される角度情報ＰＡを出力しない。

なお、本実施の形態においては、補間画素ＩＮ１〜ＩＮ３に対する角度情報の差が近似範囲内にあり、検出ウィンドウＡ〜Ｃに対する２値化のためのしきい値の差が近似範囲内にあり、検出ウィンドウＡ〜Ｃに対する画素の値の最大値の差が近似範囲内にあり、かつ検出ウィンドウＡ〜Ｃに対する画素の値の最小値の差が近似範囲内にある場合に、第１のパターンマッチング角度検出部３から出力される角度情報ＰＡを角度信号ＡＮとして出力することとしたが、これに限定されず、補間画素ＩＮ１〜ＩＮ３に対する角度情報の差が近似範囲内にあり、かつ検出ウィンドウＡ〜Ｃに対する２値化のためのしきい値の差、検出ウィンドウＡ〜Ｃに対する画素の値の最大値の差、検出ウィンドウＡ〜Ｃに対する画素の値の最小値の差の少なくとも１つが近似範囲にある場合に、第１のパターンマッチング角度検出部３から出力される角度情報ＰＡを角度信号ＡＮとして出力するようにしてもよい。

本実施の形態では、２値化部２が２値化パターン発生手段に相当し、リファレンスパターン発生部６ａが参照パターン発生手段に相当し、第１のパターンマッチング角度検出部３が比較手段に相当する。また、検出ウィンドウ内映像信号処理部５が平均輝度算出手段、第１の判定手段およびコントラスト検出手段に相当し、２値化部２が２値化手段に相当し、上ライン極大極小検出部７ａおよび下ライン極大極小検出部８ａが第２の判定手段を構成する。さらに、孤立検出点除去部４が連続性検出手段に相当する。

本実施の形態の画像角度検出装置１０ｂにおいては、検出ウィンドウ内の映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の輝度分布を２値化パターンＢＩに変換し、２値化パターンＢＩと予め設定された複数のリファレンスパターンＲＡとのパターンマッチングを行うことにより、少ない回路規模で画像の斜めエッジの角度を検出することができる。

この場合、第１のパターンマッチング角度検出部３から出力される角度情報ＰＡ、検出ウィンドウに対する２値化のためのしきい値、検出ウィンドウに対する画素の値の最大値、または検出ウィンドウに対する画素の値の最小値により補間画素に連続性があるか否かが判定され、補間画素に連続性がないと判定された場合に孤立検出点除去部４により角度情報ＰＡが除去されるので、ノイズによる誤検出を確実に防止することができる。さらに、検出ウィンドウ内の平均輝度値を２値化のしきい値として用いているので、外部から２値化のしきい値を設定することなく、画像の輝度レベルに関係なく必ず“０”および“１”の両方を含む２値化パターンＢＩを作成することができる。

また、二次元の輝度分布によるパターンマッチングを行っているので、２画素間の差分値を用いる場合と比較して誤検出が抑制され、斜め方向のエッジを有する画像の斜めエッジの角度を正確に検出することができる。

さらに、二次元の輝度分布によるリファレンスパターンＲＡを用いることにより、検出する角度が補間画素を中心として点対称の位置にある画素を結ぶ直線の角度に限定されず、それらの角度の間の角度を検出することもできる。したがって、少ない容量のラインメモリ１ａを用いてより細かい間隔で角度を検出することができる。

また、検出された画像の斜めエッジの角度に連続性がない場合には、孤立検出点除去部４により角度情報ＰＡが除去されるので、ノイズによる誤検出を防止することができる。

（３）第３の実施の形態
図１１は本発明の第３の実施の形態における画像角度検出装置の構成を示すブロック図である。

図１１の画像角度検出装置１０ｃは、ラインメモリ１ａ，１ｈ，１ｋ、上ライン極大極小検出部７、下ライン極大極小検出部８、リファレンスパターン発生部６ｂ、第２のパターンマッチング角度検出部９、孤立検出点除去部４、検出ウィンドウ内映像信号処理部５ａおよびＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）コンバータ１２を含む。

Ａ／Ｄコンバータ１２は、アナログの映像信号ＡＶをアナログデジタル変換し、デジタル映像信号ＶＤ１を出力する。Ａ／Ｄコンバータ１２より出力される映像信号ＶＤ１は、ラインメモリ１ａおよび下ライン極大極小検出部８に入力される。ラインメモリ１ａは、Ａ／Ｄコンバータ１２より出力される映像信号ＶＤ１を１ライン（１走査線）分遅延させて出力する。ラインメモリ１ａから出力される映像信号ＶＤ２は、上ライン極大極小検出部７および検出ウィンドウ内映像信号処理部５ａに与えられる。

上ライン極大極小検出部７は、ラインメモリ１ａから出力される映像信号ＶＤ２において水平方向の輝度分布の極大点および極小点を検出し、極大点および極小点の位置を示す極大極小パターンＰ１を第２のパターンマッチング角度検出部９に与える。下ライン極大極小検出部８は、Ａ／Ｄコンバータ１２より出力される映像信号ＶＤ１において水平方向の輝度分布の極大点および極小点を検出し、極大点および極小点の位置を示す極大極小パターンＰ２を第２のパターンマッチング角度検出部９に与える。極大極小パターンＰ１および極大極小パターンＰ２は、それぞれ検出ウィンドウの１走査線分のサイズを有する。

ここで、検出ウィンドウは、例えば、映像信号ＶＤ１の７画素および映像信号ＶＤ２の７画素を含む７×２画素の矩形領域、映像信号ＶＤ１の１５画素および映像信号ＶＤ２の１５画素を含む１５×２画素の矩形領域等である。なお、以下の説明では、検出ウィンドウのサイズを７×２画素とする。この場合、極大極小パターンＰ１および極大極小パターンＰ２のサイズはそれぞれ７画素である。

リファレンスパターン発生部６ｂは、検出ウィンドウ内の極大点および極小点の位置を示す複数のリファレンスパターンＲＢを発生し、第２のパターンマッチング角度検出部９に与える。各リファレンスパターンＲＢのサイズは検出ウィンドウのサイズに等しい。

第２のパターンマッチング角度検出部９は、上ライン極大極小検出部７から出力される極大極小パターンＰ１および下ライン極大極小検出部８から出力される極大極小パターンＰ２をリファレンスパターン発生部６ｂから与えられる複数のリファレンスパターンＲＢの各々と比較し、一致したリファレンスパターンＲＢの角度を示す角度情報ＰＢを出力する。

以下、極大極小パターンＰ１，Ｐ２と各リファレンスパターンＲＢとの比較動作を第２のパターンマッチングと呼ぶ。

検出ウィンドウ内映像信号処理部５ａは、検出ウィンドウ内の映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の輝度分布の最大値と最小値との差をコントラストとして算出する。検出ウィンドウ内の映像信号ＶＤ１，ＶＤ２のコントラストが所定値よりも低い場合には、検出ウィンドウ内映像信号処理部５ａは第２のパターンマッチング角度検出部９が第２のパターンマッチングを行わないように制御する。したがって、角度情報ＰＢが出力されない。

映像信号ＶＤ１，ＶＤ２のコントラストが低い場合には、斜め方向の画素を用いた補間処理の効果は低い。斜め方向の画素を用いた補間処理はノイズを伴うので、効果が低い場合には、斜め方向の画素を用いた補間処理が行われないように角度情報ＰＢを出力しない。

ラインメモリ１ｈは、第２のパターンマッチング角度検出部９より出力される角度情報ＰＢを１ライン（１走査線）分遅延させてラインメモリ１ｋおよび孤立検出点除去部４に出力する。ラインメモリ１ｋは、ラインメモリ１ｈより出力される角度情報ＰＢをさらに１ライン（１走査線）分遅延させて孤立検出点除去部４に出力する。孤立検出点除去部４は、ラインメモリ１ｈより与えられる対象となる補間画素を含む走査線（以下、補間走査線と呼ぶ）に対して、第２のパターンマッチング角度検出部９より与えられる１つ上の補間走査線の角度情報ＰＢ、およびラインメモリ１ｋより与えられる１つ下の補間走査線の角度情報ＰＢが一致しているか否かを判定し、一致している場合には、第２のパターンマッチング角度検出部９から出力される角度情報ＰＢを角度信号ＡＮとして出力し、一致していない場合には、第２のパターンマッチング角度検出部９から出力される角度情報ＰＢを出力しない。

本実施の形態では、上ライン極大極小検出部７および下ライン極大極小検出部８が極大極小パターン発生手段を構成し、リファレンスパターン発生部６ｂが参照パターン発生手段に相当し、第２のパターンマッチング角度検出部９が比較手段に相当する。また、検出ウィンドウ内映像信号処理部５ａがコントラスト検出手段に相当し、孤立検出点除去部４が連続性検出手段に相当する。

図１２は図１１の上ライン極大極小検出部７および下ライン極大極小検出部８から出力される極大極小パターンＰ１，Ｐ２の一例を示す模式図である。

図１２において、ＩＮは補間画素を示し、ＩＬは補間走査線を示す。また、ＡＬは補間走査線ＩＬの上の走査線を示し、ＢＬは補間走査線ＩＬの下の走査線を示す。

図１２の例では、水平方向の輝度分布において極大点を有する画素の位置が「大」で示され、水平方向の輝度分布において極小点を有する画素の位置が「小」で示されている。なお、実際には、極大点を有する画素の位置および極小点を有する画素の位置は所定の数値で示される。極大極小パターンＰ１，Ｐ２においては、走査線ＡＬおよび走査線ＢＬの輝度分布において極大点同士を結ぶ直線および極小点同士を結ぶ直線の角度が４５°となっている。ここでは、水平方向の角度を０とし、右上の斜め方向の角度を正としている。

図１３は図１１のリファレンスパターン発生部６ｂにより発生されるリファレンスパターンの例を示す模式図である。

図１３（ａ），（ｂ）はそれぞれ４５°および３４°のリファレンスパターンを示す。図１３において、極大点を有する画素の位置が「大」で示され、極小点を有する画素の位置が「小」で示されている。なお、実際には、極大点を有する画素の位置および極小点を有する画素の位置は所定の数値で示されている。

図１３（ａ），（ｂ）に示すように、極大点および極小点を対として２つの走査線の輝度分布における極大点同士を結ぶ直線および極小点同士を結ぶ直線の角度がそれぞれ４５°および３４°に設定されている。

例えば、図１２の極大極小パターンＰ１，Ｐ２は図１３（ａ）のリファレンスパターンと一致する。この場合、図１１の第２のパターンマッチング角度検出部９は、４５°を示す角度情報ＰＢを出力する。

本実施の形態の画像角度検出装置１０ｃにおいては、検出ウィンドウ内の映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の輝度分布における極大点および極小点の位置を表す極大極小パターンＰ１，Ｐ２を作成し、極大極小パターンＰ１，Ｐ２と予め設定された複数のリファレンスパターンＲＢとのパターンマッチングを行うことにより、少ない回路規模で画像の斜めエッジの角度を検出することができる。

この場合、極大点および極小点を対として、または極大点もしくは極小点のいずれかを対として検出することにより、細い斜め線の画像の角度を検出することができる。

また、二次元の輝度分布によるパターンマッチングを行っているので、２画素間の差分値を用いる場合と比較して誤検出が抑制され、細い斜め線の画像の角度を正確に検出することができる。

さらに、二次元の輝度分布によるリファレンスパターンＲＢを用いることにより、検出する角度が補間画素を中心として点対称の位置にある画素を結ぶ直線の角度に限定されず、それらの角度の間の角度を検出することもできる。したがって、少ない容量のラインメモリ１ａを用いてより細かい間隔で角度を検出することができる。

また、検出された画像の斜めエッジの角度に連続性がない場合には、孤立検出点除去部４により角度情報ＰＢが除去されるので、ノイズによる誤検出を防止することができる。

なお、図１１のリファレンスパターン発生部６ｂにより発生されるリファレンスパターンＲＢは図１３に示した例に限定されるものではなく、任意のリファレンスパターンを用いることができる。また、リファレンスパターンＲＢは、極大および極小を両方含む必要もなく、極大または極小のいずれか一方を含んでもよい。

（４）第４の実施の形態
図１４は本発明の第４の実施の形態における画像角度検出装置の構成を示すブロック図である。

図１４の画像角度検出装置１０ｄは、ラインメモリ１ａ〜１ｃ，１ｈ，１ｋ、２値化部２、第１のパターンマッチング角度検出部３、孤立検出点除去部４、検出ウィンドウ内映像信号処理部５、リファレンスパターン発生部６、上ライン極大極小検出部７、下ライン極大極小検出部８、第２のパターンマッチング角度検出部９およびＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）コンバータ１２を含む。

Ａ／Ｄコンバータ１２は、アナログの映像信号ＡＶをアナログデジタル変換し、デジタル映像信号ＶＤ１を出力する。Ａ／Ｄコンバータ１２より出力される映像信号ＶＤ１は、ラインメモリ１ａ、２値化部２、検出ウィンドウ内映像信号処理部５および下ライン極大極小検出部８に入力される。ラインメモリ１ａは、Ａ／Ｄコンバータ１２より出力される映像信号ＶＤ１を１ライン（１走査線）分遅延させて出力する。ラインメモリ１ａから出力される映像信号ＶＤ２は、２値化部２、検出ウィンドウ内映像信号処理部５および上ライン極大極小検出部７に与えられる。

ラインメモリ１ａ、２値化部２、第１のパターンマッチング角度検出部３および検出ウィンドウ内映像信号処理部５の動作は、図１のラインメモリ１ａ、２値化部２、第１のパターンマッチング角度検出部３および検出ウィンドウ内映像信号処理部５の動作と同様である。また、上ライン極大極小検出部７、下ライン極大極小検出部８および第２のパターンマッチング角度検出部９の動作は、図１１の上ライン極大極小検出部７、下ライン極大極小検出部８および第２のパターンマッチング角度検出部９の動作と同様である。さらに、孤立検出点除去部４の動作は、図１，図９および図１１の孤立検出点除去部４の動作と同様である。

リファレンスパターン発生部６は、図１のリファレンスパターン発生部６ａと同様にリファレンスパターンＲＡを発生するとともに、図１１のリファレンスパターン発生部６ｂと同様にリファレンスパターンＲＢを発生する。

本実施の形態では、２値化部２が２値化パターン発生手段に相当し、リファレンスパターン発生部６が第１および第２の参照パターン発生手段に相当し、第１のパターンマッチング角度検出部３が第１の比較手段に相当し、第２のパターンマッチング角度検出部９が第２の比較手段に相当する。

本実施の形態の画像角度検出装置１０ｄにおいては、検出ウィンドウ内の映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の輝度分布を２値化パターンＢＩに変換し、２値化パターンＢＩと予め設定された複数のリファレンスパターンＲＡとのパターンマッチングを行うことにより、少ない回路規模で画像の斜めエッジの角度を検出することができる。

この場合、検出ウィンドウ内の平均輝度値を２値化のしきい値として用いているので、外部から２値化のしきい値を設定することなく、画像の輝度レベルに関係なく２値化パターンＢＩを作成することができる。

また、検出ウィンドウ内の映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の輝度分布における極大点および極小点の位置を表す極大極小パターンＰ１，Ｐ２を作成し、極大極小パターンＰ１，Ｐ２と予め設定された複数のリファレンスパターンＲＢとのパターンマッチングを行うことにより、少ない回路規模で画像の斜めエッジの角度を検出することができる。

この場合、極大点および極小点を対として、または極大点もしくは極小点のいずれかを対として検出することにより、細い斜め線の画像の角度を検出することができる。

また、二次元の輝度分布によるパターンマッチングを行っているので、２画素間の差分値を用いる場合と比較して誤検出が抑制され、斜め方向のエッジを有する画像および細い斜め線の画像の角度を正確に検出することができる。

さらに、二次元の輝度分布によるリファレンスパターンＲＡ，ＲＢを用いることにより、検出する角度が補間画素を中心として点対称の位置にある画素を結ぶ直線の角度に限定されず、それらの角度の間の角度を検出することもできる。したがって、少ない容量のラインメモリ１ａを用いてより細かい間隔で角度を検出することができる。

また、検出された画像の斜めエッジの角度に連続性がない場合には、孤立検出点除去部４により角度情報ＰＡ，ＰＢが除去されるので、ノイズによる誤検出を防止することができる。

（５）第５の実施の形態
図１５は本発明の第５の実施の形態における画像角度検出装置の構成を示すブロック図である。

図１５の画像角度検出装置１０ｅが図１４の画像角度検出装置１０ｄと異なるのは、間引き処理部１１をさらに備える点である。本実施の形態では、間引き処理部１１が間引き手段に相当する。

Ａ／Ｄコンバータ１２は、アナログの映像信号ＡＶをアナログデジタル変換し、デジタル映像信号ＶＤ１を出力する。Ａ／Ｄコンバータ１２より出力される映像信号ＶＤ１は、間引き処理部１１に与えられる。間引き処理部１１は、水平方向において映像信号ＶＤ１の画素を間引き、映像信号ＶＤ３として出力する。間引き処理部１１から出力される映像信号ＶＤ３は、ラインメモリ１ａ、２値化部２、検出ウィンドウ内映像信号処理部５および下ライン極大極小検出部８に入力される。

それにより、同じリファレンスパターンＲＡ，ＲＢを用いて、図１４の画像角度検出装置１０ｄに比べてより水平に近い斜めエッジの角度（以下、浅い角度とよぶ。）の画像を検出することが可能となる。例えば、間引き処理部１１が水平方向において映像信号ＶＤ１の画素を１画素おきに間引くことにより、同じリファレンスパターンＲＡ，ＲＢを用いて間引かない場合に比べて約半分のより浅い角度を検出することができる。したがって、検出範囲を広くすることができる。

なお、図１の画像角度検出装置１０ａ、図９の画像角度検出装置１０ｂおよび図１１の画像角度検出装置１０ｃに間引き処理部１１を設けてもよい。

（６）第６の実施の形態
図１６は本発明の第６の実施の形態における画像角度検出装置の構成を示すブロック図である。

図１６の画像角度検出装置１０ｆは、ラインメモリ３１、２値化部３２、検出ウィンドウ内映像信号処理部３３、１次確定角度検出部３４、確定角度リファレンスパターン発生部３５、候補検出部３６、候補リファレンスパターン発生部３７、２次確定角度検出部３８、ラインメモリ３９ａ、ラインメモリ３９ｂ、３次確定角度検出部４０およびＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）コンバータ４２を含む。

Ａ／Ｄコンバータ４２は、アナログの映像信号ＡＶをアナログデジタル変換し、デジタル映像信号ＶＤ１を出力する。Ａ／Ｄコンバータ４２より出力される映像信号ＶＤ１は、ラインメモリ３１、２値化部３２および検出ウィンドウ内映像信号処理部３３に入力される。ラインメモリ３１は、Ａ／Ｄコンバータ４２より出力される映像信号ＶＤ１を１ライン（１走査線）分遅延させて出力する。ラインメモリ３１から出力される映像信号ＶＤ２は、２値化部３２および検出ウィンドウ内映像信号処理部３３に与えられる。

本例では、映像信号ＶＤ１，ＶＤ２は２５６階調の輝度を有するものとする。すなわち、映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の輝度の最小値は“０”であり、最大値は“２５５”である。

２値化部３２は、入力される映像信号ＶＤ１およびラインメモリ３１から出力される映像信号ＶＤ２を、後述する検出ウィンドウ内映像信号処理部３３から与えられる平均輝度値ＬＵをしきい値として２値化し、“１”および“０”からなる２値化パターンＢＩを出力する。２値化パターンＢＩは、検出ウィンドウのサイズを有する。

ここで、検出ウィンドウは、例えば、映像信号ＶＤ１の７画素および映像信号ＶＤ２の７画素を含む７×２画素の矩形領域、映像信号ＶＤ１の１５画素および映像信号ＶＤ２の１５画素を含む１５×２画素の矩形領域等である。なお、以下の説明では、検出ウィンドウのサイズを７×２画素とする。この場合、２値化パターンＢＩのサイズは７×２画素となる。

検出ウィンドウ内映像信号処理部３３は、入力される映像信号ＶＤ１およびラインメモリ３１から出力される映像信号ＶＤ２に検出ウィンドウを設定し、検出ウィンドウ内の映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の輝度の平均値を算出し、２値化部３２に平均輝度値ＬＵを２値化のためのしきい値として与える。

なお、本実施の形態においても、検出ウィンドウ内の全画素の輝度の平均値を２値化のためのしきい値として用いることとしたが、これに限定されず、検出ウィンドウ内の画素の値の最大値と最小値との平均値を２値化のためのしきい値として用いてもよく、輝度を大きさ順に並べたときの中央値を２値化のためのしきい値として用いてもよく、輝度を大きさ順に並べた際の中央値に値が近い複数画素の平均値などを２値化のためのしきい値として用いてもよい。

さらに、検出ウィンドウ内映像信号処理部３３は、検出ウィンドウ内の映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の輝度の最大値と最小値との差をコントラストとして算出し、算出されたコントラストが所定値よりも低い場合には、２値化部３２にしきい値として最小値“０”または最大値“２５５”を与える。それにより、２値化部３２は、すべて“１”または“０”からなる２値化パターンＢＩを出力する。

確定角度リファレンスパターン発生部３５は、“１”および“０”からなる複数の確定角度リファレンスパターンＲＡを発生し、１次確定角度検出部３４に与える。各確定角度リファレンスパターンＲＡのサイズは検出ウィンドウのサイズに等しい。

１次確定角度検出部３４は、２値化部３２から与えられる２値化パターンＢＩを確定角度リファレンスパターン発生部３５から与えられる複数の確定角度リファレンスパターンＲＡの各々と比較し、一致した確定角度リファレンスパターンＲＡの角度を角度情報ＰＡとして出力する。以下、２値化パターンＢＩと各確定角度リファレンスパターンＲＡとの比較動作を１次確定のパターンマッチングと呼ぶ。

ここで、１次確定のパターンマッチングにより対象となる画素の角度を決定することを１次確定と呼び、１次確定のパターンマッチングにより角度が決定された画素を１次確定された画素と呼ぶ。

検出ウィンドウ内の映像信号ＶＤ１，ＶＤ２のコントラストが所定値よりも低い場合には、２値化部３２からすべて“１”または“０”の２値化パターンＢＩが出力されるので、１次確定角度検出部３４からは角度情報ＰＡが出力されない。

映像信号ＶＤ１，ＶＤ２のコントラストが低い場合には、斜め方向の画素を用いた補間処理の効果は低い。斜め方向の画素を用いた補間処理では、正確な角度が検出されていないとノイズを発生してしまう場合があるので、効果が低い場合には、斜め方向の画素を用いた補間処理が行われないように角度情報ＰＡを出力しない。

候補リファレンスパターン発生部３７は、“１”および“０”からなる複数の候補リファレンスパターンＲＢを発生し、候補検出部３６に与える。各候補リファレンスパターンＲＢのサイズは検出ウィンドウのサイズに等しい。

候補検出部３６は、２値化部３２から与えられる２値化パターンＢＩを候補リファレンスパターン発生部３７から与えられる複数の候補リファレンスパターンＲＢの各々と比較し、一致した候補リファレンスパターンＲＢの種類を候補情報ＰＢとして出力する。以下、２値化パターンＢＩと各候補リファレンスパターンＲＢとの比較動作を候補検出のパターンマッチングと呼ぶ。

ここで、候補検出のパターンマッチングにより候補リファレンスパターンが検出された画素を候補画素と呼ぶ。

２次確定角度検出部３８は、対象となる画素に対して１次確定角度検出部３４から角度情報ＰＡが与えられた場合、すなわち、対象となる画素が１次確定された画素である場合には、その角度情報ＰＡを角度情報ＰＣとして出力する。また、２次確定角度検出部３８は、対象となる画素に対して候補検出部３６から候補情報ＰＢが与えられた場合、すなわち、対象となる画素が候補画素である場合には、候補情報ＰＢに応じて対象となる画素の近傍の所定範囲を探索し、対象となる画素の近傍の所定範囲に１次確定された画素が存在する場合に、１次確定された画素の角度情報ＰＡを対象とする画素の角度情報ＰＣとして出力する。このように、候補画素に近傍の１次確定された画素の角度情報を設定することを２次確定と呼ぶ。

角度情報ＰＣは３次確定角度検出部４０に入力されるとともに、ラインメモリ３９ａに入力されて１ライン遅延されて角度情報ＰＤとして出力される。また、角度情報ＰＤは３次確定角度検出部４０に入力されるとともに、ラインメモリ３９ｂに入力されて１ライン遅延されて角度情報ＰＥとして出力される。角度情報ＰＥは３次確定角度検出部４０に入力される。

３次確定角度検出部４０は、対象となる補間画素を含む走査線（以下、補間走査線と呼ぶ）の角度情報ＰＤに対して１つ上の補間走査線の角度情報ＰＥおよび１つ下の補間走査線の角度情報ＰＣが一致しているか否かを判定し、一致している場合には、ラインメモリ３９ａから出力される角度情報ＰＤを角度信号ＡＮとして出力し、一致していない場合には、ラインメモリ３９ａから出力される角度情報ＰＤを出力しない。

本実施の形態では、２値化部３２が２値化パターン発生手段に相当し、確定角度リファレンスパターン発生部３５が確定角度パターン発生手段に相当し、１次確定角度検出部３４が１次確定角度検出手段に相当し、候補リファレンスパターン発生部３７が候補パターン発生手段に相当し、候補検出部３６が候補検出手段に相当し、２次確定角度検出部３８が２次確定角度検出手段を構成する。さらに、３次確定角度検出部４０が３次確定角度検出手段に相当する。

本実施の形態における図１６の２値化部３２から出力される２値化パターンＢＩは、例えば、図２に示した２値化パターンＢＩと同様である。また、本実施の形態における画像の斜めエッジの角度と補間処理に用いる画素との関係は、図３に示した関係と同様である。

図１７、図１８、図１９および図２０は図１６の確定角度リファレンスパターン発生部３５により発生される確定角度リファレンスパターンの例を示す模式図である。網掛けが施されている画素は、太線で示される補間画素の値の算出に用いる上下の走査線の画素である。

図１７（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ４５°、３４°、２７°および２２°の確定角度リファレンスパターンを示す。図１７の例では、左上が暗い部分となり、右下が明るい部分となっている。図１８（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ４５°、３４°、２７°および２２°の確定角度リファレンスパターンを示す。図１８の例では、左上が明るい部分となり、右下が暗い部分となっている。

図１９（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ−４５°、−３４°、−２７°および−２２°の確定角度リファレンスパターンを示す。図１９の例では、右上が暗い部分となり、左下が明るい部分となっている。図２０（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ−４５°、−３４°、−２７°および−２２°の確定角度リファレンスパターンを示す。図２０の例では、右上が明るい部分となり、左下が暗い部分となっている。

図１７〜図２０に示す、これらの確定角度リファレンスパターンにおいては、補間すべき画素に対して上側に位置する上ラインの画素列と、補間すべき画素に対して下側に位置する下ラインの画素列とを水平方向に見た場合に、１の値の画素と０の値の画素との境界が上ラインの画素列および下ラインの画素列それぞれに１つだけ存在し、かつ１の値の画素から０の値の画素への方向が、それぞれの画素列で同じ方向である。

すなわち、確定角度リファレンスパターンは上ラインおよび下ラインともに輝度変化がありかつ同一方向の輝度勾配を持っている場合の２値化パターンと同一の特徴を持つので確実に画像の角度を特定でき、１次確定のパターンマッチングにおいて２値化パターンが確定角度リファレンスパターンと一致した場合は、斜めエッジの角度を１次確定することができる。

また、図１７〜図２０に示すように、二次元の輝度分布による確定角度リファレンスパターンにおいては、補間画素を中心とした点対称の位置の画素間を結ぶ直線の角度だけでなく、それらの角度の間の角度も設定することができる。例えば、４５°、２７°および１８°の間の角度である３４°および２２°を設定することができる。

例えば、図２の２値化パターンＢＩは図１８（ａ）の４つの確定角度リファレンスパターンのうちの１つの確定角度リファレンスパターンと一致する。この場合、図１６の第１のパターンマッチング角度検出部３は、図１８（ａ）の４５°を示す角度情報ＰＡを出力する。

図２１、図２２、図２３および図２４は図１６の候補リファレンスパターン発生部３７により発生される候補リファレンスパターンの例を示す模式図である。図２１〜図２４の候補リファレンスパターンを用いることにより、浅い斜めのエッジを有する画像の角度を検出することができる。

図２１（ａ），（ｂ）は２次確定角度検出部３８において、図２１に示す矢印の方向への探索に用いられる候補リファレンスパターンで、それぞれ左方向と右方向への探索に用いられる候補リファレンスパターンを示す。図２１の例では、左上が暗い部分となり、右下が明るい部分となっている。

図２２（ａ），（ｂ）は２次確定角度検出部３８において、図２２に示す矢印の方向への探索に用いられる候補リファレンスパターンで、それぞれ左方向と右方向への探索に用いられる候補リファレンスパターンを示す。図２２の例では、左上が明るい部分となり、右下が暗い部分となっている。

図２３（ａ），（ｂ）は２次確定角度検出部３８において、図２３に示す矢印の方向への探索に用いられる候補リファレンスパターンで、それぞれ右方向と左方向への探索に用いられる候補リファレンスパターンを示す。図２３の例では、右上が暗い部分となり、左下が明るい部分となっている。

図２４（ａ），（ｂ）は２次確定角度検出部３８において、図２４に示す矢印の方向への探索に用いられる候補リファレンスパターンで、それぞれ右方向と左方向への探索に用いられる候補リファレンスパターンを示す。図２４の例では、右上が明るい部分となり、左下が暗い部分となっている。

図２１〜図２４に示す、これらの候補リファレンスパターンにおいては、補間すべき画素に対して上側に位置する上ラインの画素列と、補間すべき画素に対して下側に位置する下ラインの画素列とを水平方向に見た場合に、１の値の画素と０の値の画素との境界が上下いずれか一方のラインの画素列に１つだけ存在し、かつ他方のラインの画素列は１の値または０の値のみからなる。

すなわち、候補リファレンスパターンは上ラインまたは下ラインいずれかに輝度変化があり、かつ他方のラインには輝度変化が無いかもしくは小さい場合の２値化パターンと同一の特徴を持つので、角度は確定できないものの２値化パターンが候補リファレンスパターンと一致した場合は、補間すべき画素の近傍を探索すれば斜めエッジの角度が１次確定された画素が存在する可能性があると考えられる。

例えば、図３１の画像の例で説明する。画素Ｂおよび画素Ｃに対する２値化パターンＢＩは、図２１（ｂ）の３つの候補リファレンスパターンのうちの１つの候補リファレンスパターンとそれぞれ一致する。また、画素Ｄに対する２値化パターンＢＩは、図１７の（ｄ）の確定角度リファレンスパターンと一致し、角度が２２°に１次確定できる。また、画素Ｅおよび画素Ｆに対する２値化パターンＢＩは、図２１（ａ）の３つの候補リファレンスパターンのうちの１つの候補リファレンスパターンとそれぞれ一致する。

この場合、画素Ｂおよび画素Ｃに関しては、図２１（ｂ）の矢印が示す通り右方向に探索すれば、１次確定された画素Ｄが見つかるため、画素Ｂおよび画素Ｃに対して画素Ｄの角度情報を設定することができる。以下、候補画素に近傍の１次確定された画素の角度情報を設定することを２次確定と呼ぶ。

同様に、画素Ｅおよび画素Ｆに関しては、図２１（ａ）の矢印が示す通り左方向に探索すれば、１次確定された画素Ｄが見つかるため、画素Ｅまたは画素Ｆに対して画素Ｄの角度情報を設定して２次確定することができる。

なお、より精度を高めるためには、１次確定された角度情報に応じて２次確定するかどうかを判断することが有効である。すなわち、図２１（ａ）および（ｂ）の候補リファレンスパターンの場合は、候補画素の近傍において、図１７のいずれかの確定角度パターンで１次確定された画素を探索し、２値化パターンが図１７の確定角度パターンと一致した場合に２次確定する。図２２（ａ）および（ｂ）の候補リファレンスパターンの場合は、候補画素の近傍において、図１８のいずれかの確定角度パターンで１次確定された画素を探索し、２値化パターンが図１８の確定角度パターンと一致した場合に２次確定する。図２３（ａ）および（ｂ）の候補リファレンスパターンの場合は、候補画素の近傍において、図１９のいずれかの確定角度パターンで１次確定された画素を探索し、２値化パターンが図１９の確定角度パターンと一致した場合に２次確定する。図２４（ａ）および（ｂ）の候補リファレンスパターンの場合は、候補画素の近傍において、図２０のいずれかの確定角度パターンで１次確定された画素を探索し、２値化パターンが図２０の確定角度パターンと一致した場合に２次確定する。

なお、本実施の形態においては、矢印方向に探索することとしたが、これに限定されず、矢印方向およびその逆方向に探索することとしてもよい。

図２５、図２６、図２７および図２８は図１６の候補リファレンスパターン発生部３７により発生される候補リファレンスパターンの例を示す模式図である。図２５〜図２８の候補リファレンスパターンを用いることにより、細い斜め線を有する画像の角度を検出することが可能となる。

図２５（ａ），（ｂ）は２次確定角度検出部３８において、図２５に示す矢印の方向への探索に用いられる候補リファレンスパターンで、それぞれ左方向と右方向への探索に用いられる候補リファレンスパターンを示す。

図２６（ａ），（ｂ）は２次確定角度検出部３８において、図２６に示す矢印の方向への探索に用いられる候補リファレンスパターンで、それぞれ左方向と右方向への探索に用いられる候補リファレンスパターンを示す。

図２７（ａ），（ｂ）は２次確定角度検出部３８において、図２７に示す矢印の方向への探索に用いられる候補リファレンスパターンで、それぞれ右方向と左方向への探索に用いられる候補リファレンスパターンを示す。

図２８（ａ），（ｂ）は２次確定角度検出部３８において、図２８に示す矢印の方向への探索に用いられる候補リファレンスパターンで、それぞれ右方向と左方向への探索に用いられる候補リファレンスパターンを示す。

図２５〜図２８に示す、これらの候補リファレンスパターンにおいては、補間すべき画素に対して上側に位置する上ラインの画素列と、補間すべき画素に対して下側に位置する下ラインの画素列とを水平方向に見た場合に、１の値の画素と０の値の画素との境界が上ラインの画素列および下ラインの画素列それぞれに１つだけ存在し、かつ１の値の画素から０の値の画素への方向が、それぞれの画素列で異なる。

すなわち、候補リファレンスパターンは上ラインおよび下ラインともに輝度変化があり、かつ異なる方向の輝度勾配を持っている場合の２値化パターンと同一の特徴を持つので、角度は確定できないものの２値化パターンが候補リファレンスパターンと一致した場合は、補間すべき画素の近傍を探索すれば細い線の斜めエッジの角度が１次確定された画素が存在する可能性があると考えられる。

例えば、図３２の画像の例で説明すると、画素Ｂおよび画素Ｃに対する２値化パターンＢＩは、図２１（ｂ）の３つの候補リファレンスパターンのうちの１つの候補リファレンスパターンとそれぞれ一致する。また、画素Ｄに対する２値化パターンＢＩは、図１７の（ｄ）の確定角度リファレンスパターンと一致し、角度が２２°に１次確定できる。また、画素Ｅおよび画素Ｆに対する２値化パターンＢＩは、図２５（ａ）の３つの候補リファレンスパターンのうちの１つの候補リファレンスパターンとそれぞれ一致する。

この場合、画素Ｂおよび画素Ｃに関しては、図２１（ｂ）の矢印が示す通り右方向に探索すれば、１次確定された画素Ｄが見つかるため、画素Ｂおよび画素Ｃに対して、画素Ｄの角度情報を設定し２次確定することができる。また、画素Ｅおよび画素Ｆに関しては、図２５（ａ）の矢印が示す通り左方向に探索すれば、１次確定された画素Ｄが見つかるため、画素Ｅおよび画素Ｆに対して画素Ｄの角度情報を設定し２次確定することができる。

なお、より精度を高めるためには、１次確定された角度情報に応じて２次確定するかどうかを判断することが有効である。すなわち、図２５（ａ）および（ｂ）の候補リファレンスパターンの場合は、候補画素の近傍において、図１７のいずれかの確定角度パターンで１次確定された画素を探索し、２値化パターンが図１７の確定角度パターンと一致した場合に２次確定する。図２６（ａ）および（ｂ）の候補リファレンスパターンの場合は、候補画素の近傍において、図１８のいずれかの確定角度パターンで１次確定された画素を探索し、２値化パターンが図１８の確定角度パターンと一致した場合に２次確定する。図２７（ａ）および（ｂ）の候補リファレンスパターンの場合は、候補画素の近傍において、図１９のいずれかの確定角度パターンで１次確定された画素を探索し、２値化パターンが図１９の確定角度パターンと一致した場合に２次確定する。図２８（ａ）および（ｂ）の候補リファレンスパターンの場合は、候補画素の近傍において、図２０のいずれかの確定角度パターンで１次確定された画素を探索し、２値化パターンが図２０の確定角度パターンと一致した場合に２次確定する。

なお、本実施の形態においては、矢印方向に探索することとしたが、これに限定されず、矢印方向およびその逆方向に探索することとしてもよい。

図２９は図１６の３次確定角度検出部４０の処理を説明するための模式図である。図２９（ａ），（ｂ）において、ＩＮ１、ＩＮ２およびＩＮ３は補間画素、ＩＬ１、ＩＬ２およびＩＬ３は補間走査線、ＡＬおよびＢＬは走査線である。

ここで、補間走査線ＩＬ２の補間画素ＩＮ２を処理の対象とする。図２９（ａ）に示すように、２次確定角度検出部３８により補間画素ＩＮ２に対する角度が４５°と検出された場合、３次確定角度検出部４０は、上下の補間走査線ＩＬ１，ＩＬ３において補間画素ＩＮ２の４５°の方向にある補間画素ＩＮ１，ＩＮ３に対する角度が共に４５°であるか否かを判定する。補間画素ＩＮ１，ＩＮ３に対する角度が共に４５°である場合には、３次確定角度検出部４０は、画像の斜めエッジの角度が連続しているとみなし、ラインメモリ３９ａから出力される角度情報ＰＤを角度信号ＡＮとして出力する。補間画素ＩＮ１，ＩＮ３に対する角度のうち少なくとも一方が４５°でない場合には、３次確定角度検出部４０は、画像の斜めエッジの角度が連続しないとみなし、ラインメモリ３９ａから出力される角度情報ＰＤを出力しない。

なお、補間画素ＩＮ１，ＩＮ３に対する角度のうち少なくとも一方が４５°である場合にラインメモリ３９ａから出力される角度情報ＰＤを角度信号ＡＮとして出力し、補間画素ＩＮ１，ＩＮ３に対する角度が共に４５°でない場合にラインメモリ３９ａから出力される角度情報ＰＤを角度信号ＡＮとして出力しないように３次確定角度検出部４０を構成してもよい。

また、図２９（ａ）に点線の矢印で示すように、補間画素ＩＮ１またはその両側の補間画素ＩＮ１ａ，ＩＮ１ｂのうち少なくとも１つに対する角度が４５°である場合および補間画素ＩＮ３またはその両側の補間画素ＩＮ３ａ，ＩＮ３ｂのうち少なくとも１つに対する角度が４５°である場合に、ラインメモリ３９ａより出力される角度情報ＰＤを角度信号ＡＮとして出力するように３次確定角度検出部４０を構成してもよい。また、補間画素ＩＮ１またはその両側の補間画素ＩＮ１ａ，ＩＮ１ｂのうち少なくとも１つに対する角度が４５°である場合にラインメモリ３９ａより出力される角度情報ＰＤを角度信号ＡＮとして出力するように３次確定角度検出部４０を構成してもよく、または補間画素ＩＮ３またはその両側の補間画素ＩＮ３ａ，ＩＮ３ｂのうち少なくとも１つに対する角度が４５°である場合に、ラインメモリ３９ａより出力される角度情報ＰＤを角度信号ＡＮとして出力するように３次確定角度検出部４０を構成してもよい。

さらに、図２９（ｂ）に示すように、補間画素ＩＮ１の両側の複数の補間画素ＩＮ１ａ〜ＩＮ１ｆのうち少なくとも１つに対する角度が４５°である場合および補間画素ＩＮ３の両側の複数の補間画素ＩＮ３ａ〜ＩＮ３ｆのうち少なくとも１つに対する角度が４５°である場合に、ラインメモリ３９ａより出力される角度情報ＰＤを角度信号ＡＮとして出力するように３次確定角度検出部４０を構成してもよい。また、補間画素ＩＮ１の両側の複数の補間画素ＩＮ１ａ〜ＩＮ１ｆのうち少なくとも１つに対する角度が４５°である場合に、ラインメモリ３９ａより出力される角度情報ＰＤを角度信号ＡＮとして出力するように３次確定角度検出部４０を構成してもよく、または補間画素ＩＮ３の両側の複数の補間画素ＩＮ３ａ〜ＩＮ３ｆのうち少なくとも１つに対する角度が４５°である場合に、ラインメモリ３９ａより出力される角度情報ＰＤを角度信号ＡＮとして出力するように３次確定角度検出部４０を構成してもよい。

さらに、上下の走査線で補間画素に対する角度が一致する場合のみ、ラインメモリ３９ａより出力される角度情報ＰＤを角度信号ＡＮとして出力するように３次確定角度検出部４０を構成することとして説明を行ったが、これに限定されず、注目する補間画素に対する角度と上下の走査線の補間画素に対する角度との差が所定の範囲内にある場合にラインメモリ３９ａより出力される角度情報ＰＤを角度信号ＡＮとして出力するように３次確定角度検出部４０を構成してもよい。例えば、注目する補間画素に対する角度が２７°の場合には、上下の走査線の補間画素に対する角度が１８°〜４５°の範囲内にある場合にラインメモリ３９ａより出力される角度情報ＰＤを角度信号ＡＮとして出力するように３次確定角度検出部４０を構成してもよい。また、注目する補間画素に対する角度が３４°の場合には、上下の走査線の補間画素に対する角度が２２°〜４５°の範囲内にある場合にラインメモリ３９ａより出力される角度情報ＰＤを角度信号ＡＮとして出力するように３次確定角度検出部４０を構成してもよい。さらに、注目する補間画素に対する角度に応じて上記の所定の範囲が異なってもよい。

本実施の形態の画像角度検出装置１０ｆにおいては、検出ウィンドウ内の映像信号ＶＤ１，ＶＤ２の輝度分布を２値化パターンＢＩに変換し、２値化パターンＢＩと予め設定された複数の確定角度リファレンスパターンＲＡおよび候補リファレンスパターンＲＢとのパターンマッチングを行うことにより、少ない回路規模で画像の斜めエッジの角度を検出することができる。

この場合、検出ウィンドウ内の平均輝度値を２値化のしきい値として用いているので、外部から２値化のしきい値を設定することなく、画像の輝度レベルに関係なく必ず“０”および“１”の両方を含む２値化パターンＢＩを作成することができる。

また、二次元の輝度分布によるパターンマッチングを行っているので、２画素間の差分値を用いる場合と比較して誤検出が抑制され、斜め方向のエッジを有する画像の斜めエッジの角度を正確に検出することができる。

さらに、二次元の輝度分布による確定角度リファレンスパターンＲＡおよび候補リファレンスパターンＲＢを用いることにより、検出する角度が補間画素を中心として点対称の位置にある画素を結ぶ直線の角度に限定されず、それらの角度の間の角度を検出することもできる。したがって、少ない容量のラインメモリ３１、ラインメモリ３９ａおよびラインメモリ３９ｂを用いてより細かい間隔で角度を検出することができる。

また、検出された画像の斜めエッジの角度に連続性がない場合には、３次確定角度検出部４０により角度情報ＰＤが除去されるので、ノイズによる誤検出を防止することができる。

さらに、２次確定角度検出部３８により対象となる画素の近傍を探索して１次確定された画素が存在する場合、その１次確定された画素の角度情報を用いて２次確定することができるので、浅い斜めのエッジを有する画像の角度の検出や細い斜め線の画像の角度の検出を確実に行うことができる。

図３０は画像角度検出装置を備えた走査線補間装置構成を示すブロック図である。

図３０において、走査線補間装置１００は、画像角度検出装置１０および補間回路２０により構成される。画像角度検出装置１０および補間回路２０には、映像信号ＶＤ１が入力される。

画像角度検出装置１０は、図１の画像角度検出装置１０ａ、図９の画像角度検出装置１０ｂ、図１１の画像角度検出装置１０ｃ、図１４の画像角度検出装置１０ｄ、図１５の画像角度検出装置１０ｅまたは図１６の画像角度検出装置１０ｆからなる。画像角度検出装置１０は、映像信号ＶＤ１に基づいて画像の斜めエッジの角度を検出し、角度信号ＡＮを出力する。補間回路２０は、角度信号ＡＮに基づいて補間画素の斜め方向の画素を選択し、選択された画素の値を用いて補間画素の値を算出する。

図３０の走査線補間装置１００においては、画像角度検出装置１０により斜め方向のエッジを有する画像または細い斜め線の画像の角度を正確に検出することができる。したがって、斜め方向のエッジを有する画像または細い斜め線の画像において斜め方向の画素を用いて正確な補間処理を行うことができる。

なお、図１、図９、図１４および図１５のリファレンスパターン発生部６ａ，６により発生されるリファレンスパターンＲＡは、図４〜図７に示した例に限定されず、任意のリファレンスパターンを用いることができる。

図３３、図３４および図３５は図１、図９、図１４および図１５のリファレンスパターン発生部６ａ，６により発生されるリファレンスパターンの他の例を示す模式図である。図３３〜図３５のリファレンスパターンのサイズは１５×２画素である。

網掛けが施されている画素は、太線で示される補間画素の値の算出に用いる上下の走査線の画素である。

図３３（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ１６°、１４°および１３°のリファレンスパターンを示す。図３４（ｄ），（ｅ），（ｆ）はそれぞれ１１°、１０°および９°のリファレンスパターンを示す。図３５（ｇ），（ｈ）はそれぞれ９°および８°のリファレンスパターンを示す。図３３〜図３５の例では、左上が暗い部分となり、右下が明るい部分となっているが、これに限定されるものではない。

図３３〜図３５のリファレンスパターンでは、検出ウィンドウのサイズを広げることにより、より浅い角度まで設定することができる。

なお、図１６の確定角度リファレンスパターン発生部３５により発生される確定角度リファレンスパターンＲＡは、図１７〜図２０に示した例に限定されず、任意の確定角度リファレンスパターンを用いることができる。また、図１６の候補リファレンスパターン発生部３７により発生される候補リファレンスパターンＲＢは、図２１〜図２８に示した例に限定されず、任意の候補リファレンスパターンを用いることができる。

本発明は補間画素の算出等に利用することができる。

本発明の第１の実施の形態における画像角度検出装置の構成を示すブロック図 図１の２値化部から出力される２値化パターンの一例を示す図 画像の斜めエッジの角度と補間処理に用いる画素との関係を説明するための模式図 図１のリファレンスパターン発生部により発生されるリファレンスパターンの例を示す模式図 図１のリファレンスパターン発生部により発生されるリファレンスパターンの例を示す模式図 図１のリファレンスパターン発生部により発生されるリファレンスパターンの例を示す模式図 図１のリファレンスパターン発生部により発生されるリファレンスパターンの例を示す模式図 図１の孤立検出点除去部の処理を説明するための模式図 本発明の第２の実施の形態における画像角度検出装置の構成を示すブロック図 補間画素の連続性を説明するための説明図 本発明の第３の実施の形態における画像角度検出装置の構成を示すブロック図 図１１の上ライン極大極小検出部および下ライン極大極小検出部から出力される極大極小パターンの例を示す模式図 図１１のリファレンスパターン発生部により発生されるリファレンスパターンの例を示す模式図 本発明の第４の実施の形態における画像角度検出装置の構成を示すブロック図 本発明の第５の実施の形態における画像角度検出装置の構成を示すブロック図 本発明の第６の実施の形態における画像角度検出装置の構成を示すブロック図 図１６の確定角度リファレンスパターン発生部により発生される確定角度リファレンスパターンの例を示す模式図 図１６の確定角度リファレンスパターン発生部により発生される確定角度リファレンスパターンの例を示す模式図 図１６の確定角度リファレンスパターン発生部により発生される確定角度リファレンスパターンの例を示す模式図 図１６の確定角度リファレンスパターン発生部により発生される確定角度リファレンスパターンの例を示す模式図 図１６の候補リファレンスパターン発生部により発生される候補リファレンスパターンの例を示す模式図 図１６の候補リファレンスパターン発生部により発生される候補リファレンスパターンの例を示す模式図 図１６の候補リファレンスパターン発生部により発生される候補リファレンスパターンの例を示す模式図 図１６の候補リファレンスパターン発生部により発生される候補リファレンスパターンの例を示す模式図 図１６の候補リファレンスパターン発生部により発生される候補リファレンスパターンの例を示す模式図 図１６の候補リファレンスパターン発生部により発生される候補リファレンスパターンの例を示す模式図 図１６の候補リファレンスパターン発生部により発生される候補リファレンスパターンの例を示す模式図 図１６の候補リファレンスパターン発生部により発生される候補リファレンスパターンの例を示す模式図 図１６の３次確定角度検出部の処理を説明するための模式図 画像角度検出装置を備えた走査線補間装置の構成を示すブロック図 従来の２値化および参照パターンとの比較によって斜めエッジを検出する方法を説明するための模式図 従来の２値化および参照パターンとの比較によって斜めエッジを検出する方法を説明するための模式図 リファレンスパターン発生部により発生されるリファレンスパターンの他の例を示す模式図 リファレンスパターン発生部により発生されるリファレンスパターンの他の例を示す模式図 リファレンスパターン発生部により発生されるリファレンスパターンの他の例を示す模式図 従来の相関判定回路による細い斜め線の画像の相関方向の検出を説明するための模式図 従来の画素補間回路による画素の補間を説明するための模式図

符号の説明

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ ラインメモリ
１ｇ，１ｈ，１ｋ，１ｍ，１ｎ ラインメモリ
２，３２ ２値化部
３ 第１のパターンマッチング角度検出部
４ 孤立検出点除去部
５，５ａ，３３ 検出ウィンドウ内映像信号処理部
６，６ａ，６ｂ リファレンスパターン発生部
７，７ａ 上ライン極大極小検出部
８，８ａ 下ライン極大極小検出部
９ 第２のパターンマッチング角度検出部
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ 画像角度検出装置
１１ 間引き処理部
１２，４２ Ａ／Ｄ（アナログ・デジタル）コンバータ
２０ 補間回路
３１，３９ａ，３９ｂ ラインメモリ
３４ １次確定角度検出部
３５ 確定角度リファレンスパターン発生部
３６ 候補検出部
３７ 候補リファレンスパターン発生部
３８ ２次確定角度検出部
４０ ３次確定角度検出部
１００ 走査線補間装置

Claims (6)

1. 画像データから補間画素に隣接する２つのラインに配列する複数の画素を補間演算に用いる参照画素として抽出し、当該参照画素の各々の階調値を表す参照画素データを出力する手段と、
   前記参照画素データから閾値を求める閾値算出手段と、
   前記閾値に基づいて前記参照画素データを２値化した２値化パターンデータを出力する手段と、
   前記２値化パターンに対応する補間方向を格納したパターンテーブルを参照し、補間方向を指定する手段と、
   指定された補間方向に位置する画素データを選択する選択手段と、
   選択された画素データを用いて補間画素の画素データを算出する手段とを備え、
   前記パターンテーブルは、前記補間画素の周囲に位置する前記参照画素において前記補間画素を中心とした点対称にある画素間を結ぶ直線の角度の間の角度からなる直線上にある中間点同士を斜めに結ぶ輪郭に対応する２値化パターンとともに前記中間点同士を斜めに結ぶ補間方向を含み、
   前記中間点同士を結ぶ補間方向が指定された場合、前記選択手段は当該各中間点の両側に位置する４つの画素データを選択し、当該４つの画素データを用いて前記補間画素を算出することを特徴とする画素補間回路。
2. 閾値算出手段が参照画素データの平均値を算出することにより閾値を求めることを特徴とする請求項１に記載の画素補間回路。
3. 閾値算出手段が参照画素データの最大値および最小値の平均値を算出することにより閾値を求めることを特徴とする請求項１に記載の画素補間回路。
4. 画像データから補間画素に隣接する２つのラインに配列する複数の画素を補間演算に用いる参照画素として抽出し、当該参照画素の各々の階調値を表す参照画素データを出力する第１の出力ステップと、
   前記参照画素データから閾値を求める算出ステップと、
   前記閾値に基づいて前記参照画素データを２値化した２値化パターンデータを出力する第２の出力ステップと、
   前記２値化パターンに対応する補間方向を格納したパターンテーブルを参照して、補間方向を指定する指定ステップと、
   指定された補間方向に位置する画素データを用いて補間画素の画素データを算出する算出ステップとを備え、
   前記パターンテーブルは、前記補間画素の周囲に位置する前記参照画素において前記補間画素を中心とした点対称にある画素間を結ぶ直線の角度の間の角度からなる直線上にある中間点同士を斜めに結ぶ輪郭に対応する２値化パターンとともに前期中間点同士を斜めに結ぶ補間方向を含み、
   前記中間点同士を結ぶ方向の補間方向が指定された場合、当該各中間点の両側に位置する４つの画素データを用いて前記補間画素を算出することを特徴とする画素補間方法。
5. 参照画素データの平均値を算出することにより閾値を求めることを特徴とする請求項４に記載の画素補間方法。
6. 参照画素データの最大値および最小値の平均値を算出することにより閾値を求めることを特徴とする請求項４に記載の画素補間方法。

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