DE69818949T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Interpolieren von Bildsignalen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Interpolieren von Bildsignalen Download PDF

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T3/00—Geometric image transformation in the plane of the image
    • G06T3/40—Scaling the whole image or part thereof
    • G06T3/4007—Interpolation-based scaling, e.g. bilinear interpolation

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Interpolationsverfahren und eine Interpolationsvorrichtung für ein Bildsignal.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Methoden zum photoelektrischen Lesen eines Bilds, welches auf einem photographischen Film aufgezeichnet ist, um ein Bildsignal zu gewinnen, zum Durchführen einer passenden Bildverarbeitung bezüglich des Bildsignals und zum anschließenden Reproduzieren eines sichtbaren Bilds unter Verwendung des verarbeiteten Bildsignals sind auf verschiedenen Gebieten bekannt. Bei Bildaufzeichnungs- und -wiedergabesystemen, bei denen ein Bildsignal gewonnen und aus diesem Bildsignal ein sichtbares Bild reproduziert wird, wird in solchen Fällen, in denen die interessierende Zone innerhalb des sichtbaren Bilds detailliert betrachtet werden soll, diese interessierende Zone häufig vergrößert und vergrößert wiedergegeben. Wenn in derartigen Fällen die Vergrößerung der Bildgröße so durchgeführt wird, daß die Anzahl der Bildsignalkomponenten des das vergrößerte Bild repräsentierenden Bildsignals identisch ist mit der Anzahl der Bildsignalkomponenten des für das Vorlagenbild stehenden Vorlagenbildsignals, wird die Schärfe des vergrößerten Bilds erkennbar geringer als die Schärfe des Vorlagenbilds, bedingt durch das Sehvermögen des menschlichen Auges. Wenn daher das Bild ausschließlich vergrößert und dann wiedergegeben wird, kann kein vergrößertes Bild mit hoher Schärfe gewonnen werden, und die Einzelheiten des Bilds lassen sich nicht exakt erkennen.
  • Um die obigen Probleme zu beseitigen, kann man eine vorbestimmte Interpolationsverarbeitung (im folgenden: Interpolation) bezüglich des Vorlagenbildsignals oder Original bildsignals durchführen, welches durch Lesen einer Bildvorlage gewonnen wurde, um ein Interpolationsbildsignal zu gewinnen, bei dem es sich um ein Sekundärbildsignal handelt und das aus einer Anzahl von Bildsignalkomponenten besteht, die sich von derjenigen des Vorlagenbildsignals unterscheidet. Speziell wird bei der Wiedergabe eines vergrößerten Bildes ein Interpolationsbildsignal aus einer Anzahl von Bildsignalkomponenten, die größer ist als diejenige des Vorlagenbildsignals, mit Hilfe der Interpolation gewonnen. Dann kann ein sichtbares Bild aus dem Interpolationsbildsignal reproduziert werden. Auf diese Weise wird verhindert, daß sich die Schärfe des vergrößerten Bildes verringert.
  • Als Interpolationsverfahren zum Durchführen der Interpolation von Bildsignalen sind unterschiedliche Verfahren vorgeschlagen worden. Von diesen Verfahren ist das Verfahren unter Verwendung der Spline-Interpolationsfunktionen dritter Ordnung weit verbreitet. Bei dem Interpolationsverfahren unter Verwendung von Spline-Interpolationsfunktionen dritter Ordnung werden digitale Vorlagenbildsignalkomponenten {Zk} in jedem Abschnitt verbunden durch eine Funktion {fk} dritter Ordnung, und der Wert von fk entsprechend einer Stelle, an der ein Interpolationspunkt eingerichtet ist (das heißt einer Startposition in jedem Abschnitt) wird als Wert für die interpolierte Bildsignalkomponente hergenommen.
  • Die Interpolationen, die in der oben beschriebenen Weise an dem Vorlagenbildsignal ausgeführt werden, können ein Bild liefern, welches eine hohe Schärfe aufweist. Als Interpolationsverarbeitungen sind kubische Spline-Interpolation und dergleichen bekannt. Im folgenden soll beschrieben werden, wie kubische Spline-Interpolationen durchgeführt werden.
  • 18 ist eine anschauliche Darstellung, welche zeigt, wie interpolierte Bildsignalkomponenten mit Hilfe einer kubischen Spline-Interpolation aus Vorlagenbildsignalkomponenten gewonnen werden, die mit einer Periode eines gleichmäßigen Intervalls abgetastet werden und Abtastpunkte (Bildelemente) darstellen, die eine Ordnung in eine Richtung bilden. Wie in 18 gezeigt ist, sind die Bildsignalkomponenten (die Vorlagenbildsignalkomponenten), die als Digitalsignalkomponenten von einem Vorlagenbild de tektiert wurden, und die eine Folge von Bildelementen Xk–2 Xk–1 Xk Xk+1 Xk+2, ... dargestellt werden, mit Zk–2, Zk–1, Zk, Zk+1 Zk+2, ... dargestellt. Es wird eine Spline-Interpolationsfunktion dritter Ordnung für jeden der Abschnitte Xk–2~Xk–1, Xk–1~Xk, Xk~Xk+1 und Xk+1~Xk+2 eingestellt. Die Spline-Interpolationsfunktionen entsprechend den jeweiligen Abschnitten sind dargestellt durch fk–2, fk–1, fk und fk+2. Die Interpolationsfunktionen sind Funktionen dritter Ordnung, bei denen die Lage jedes Abschnitts als Variable fungiert.
  • Zunächst soll im folgenden beschrieben werden, wie die Interpolation durchgeführt wird, wenn ein für die Interpolation hergenommener Punkt (im folgenden als Interpolationspunkt bezeichnet) Xp in den Abschnitt Xk~Xk+1 fällt. Die Spline-Interpolationsfunktion fk entsprechend dem Abschnitt Xk~Xk+1 wird durch folgende Formel (1) dargestellt. fk(x) = Akx3 + Bkx2 + Ckx + Dk (1)
  • Bei der kubischen Spline-Interpolation ist es erforderlich, daß die Spline-Interpolationsfunktion fk durch die Vorlagen-Abtastpunkte (Bildelemente) verläuft, und daß der Differentialkoeffizient dritter Ordnung der Spline-Interpolationsfunktion fk zwischen benachbarten Abschnitten stetig ist. Daher müssen die folgenden Formeln (2), (3), (4) und (5) erfüllt sein. fk(Xk) = Zk (2)fk(Xk+1) = Zk+1 (3) fk'(Xk) = fk–1'(Xk) (4) fk'(Xk+1) = fk+1'(Xk+1) (5)
  • In diesen Formeln repräsentiert fk' die erste Ableitung (3Akx2 + 2Bkx + Ck) der Funktion fk. Streng genommen, enthält die kubische Spline-Interpolationsoperation die Kontinuitätsbedingungen für den Differentialkoeffizienten zweiter Ordnung. Allerdings werden mit den Kontinuitätsbedingungen für den Differentialkoeffizienten zweiter Ordnung die Formeln kompliziert. Deshalb wird üblicherweise die kubische Spline-Interpolation in der oben angegebenen vereinfachten Form durchgeführt.
  • Außerdem ist es bei der kubischen Spline-Interpolation erforderlich, daß der Differentialkoeffizient erster Ordnung an dem Bildelement Xk die Bedingung bezüglich der Bildelemente Xk–1 und Xk+1 erfüllt, die sich vor bzw. hinter dem Bildelement Xk befinden, wonach der Differentialkoeffizient erster Ordnung am Bildelement Xk übereinstimmen sollte mit dem Gradienten (Zk+1 – Zk–1)/(Xk+1 – Xk–1) der für die Bildelemente Xk–1 und Xk+1 stehenden Bildsignalkomponenten Zk–1 und Zk+1. Daher muß notwendigerweise die folgende Formel (6) erfüllt sein. fk'(Xk) = (Zk+1 – Zk–1)/(Xk+1 – Xk–1) (6)
  • Außerdem muß der Differentialkoeffizient erster Ordnung am Bildelement Xk+1 die Bedingung bezüglich der Bildelemente Xk und Xk+1 erfüllen, die sich vor und hinter dem Bildelement Xk+1 befinden, wonach der Differentialkoeffizient erster Ordnung am Bildelement Xk+1 übereinstimmen sollte mit dem Gradienten (Zk+2 – Zk/(Xk+2 – Xk) der für die Bildelemente Xk und Xk+2 stehenden Bildsignalkomponenten Zk und Zk+2. Deshalb muß folgende Formel (7) erfüllt sein. fk'(Xk+1) = (Zk+2 – Zk)/(Xk+2 – Xk) (7)
  • An dieser Stelle sei angenommen, daß das Intervall (das heißt das Gitterintervall) an jedem der Abschnitte Xk–2~Xk–1, Xk–1~Xk, Xk~Xk+1 und Xk+1~Xk+2 den Wert 1 habe, und daß die Stelle des Interpolationspunkts Xp, der aus dem Bildelement Xk in Richtung des Bildelements Xk+1 entnommen wird, durch t repräsentiert werde (0 ≤ t ≤ 1). In diesen Fällen erhält man aus den obigen Formeln (1) bis (7): fk(0) = Dk = Zk fk(1) = Ak + Bk + Ck + Dk = Zk+1 fk'(0) = Ck = (Zk+1 – Zk–1)/2 fk'(1) = 3Ak + 2Bk + Ck = (Zk+2 – Zk)/2
  • Daraus gewinnt man folgende Formeln Ak = (Zk+2 – 3Zk+1 + 3Zk – Zk–1)/2 Bk = (–Zk+2 + 4Zk+1 – 5Zk + 2Zk–1)/2 Ck = (Zk+1 – Zk–1)/2 .Dk = Zk.
  • Wie oben beschrieben wurde, erfolgt eine Variablen–Umwandlung von X = t, und daher stellt sich die Spline-Interpolationsfunktion fk(x) durch folgende Formel dar. fk(x) = fk(t)
  • Deshalb läßt sich eine interpolierte Bildsignalkomponente Zp entsprechend dem Interpolationspunkt Xp durch folgende Formel (8) darstellen. Zp = fk(t) = Akt3 + Bkt2 + Ckt + Dk (8)
  • Setzt man die Koeffizienten Ak, Bk, Ck und Dk in die Formel (8) ein, erhält man Zp = {(Zk+2 – 3Zk+1 + 3Zk – Zk–1)/2}t3 +{(–Zk+2 + 4Zk+1 – 5Zk + 2Zk–1)/2}t2 +{(Zk+1 – Zk–1)/2}t + Zk
  • Das Umordnen dieser Formel bezüglich der Bildsignalkomponenten Zk–1, Zk Zk+1 und Zk+2 liefert folgende Formel (9). Zp = {(–t3 + 2t2 – t)/2}Zk–1 +{(3t3 – 5t2 + 2)/2}Zk +{(–3t3 + 4t2 + t)/2}Zk+1 + {(t3 – t2)/2}Zk+2 (9)
  • Die Koeffizienten für die Bildsignalkomponenten Zk–1, Zk, Zk+1 und Zk+2 werden als Interpolationskoeffizienten ck–1, ck, ck+1 und ck+2 bezeichnet. Insbesondere lassen sich die Interpolationskoeffzienten ck–1, ck, ck+1 und ck+2, die den Bildsignalkomponenten Zk–1, Zk, Zk+1 bzw. Zk+2 in Formel (9) entsprechen, durch folgende Formeln darstellen ck–1 = (–t3 + 2t2 – t)/2 ck = (3t3 – 5t2 + 2)/2 ck+1 = (–3t3 + 4t2 + t)/2 ck+2 = (t3 – t2)/2
  • Die oben beschriebenen Operationen werden für die Abschnitte Xk–2~Xk–1, Xk–1~Xk, Xk~Xk+1 und Xk+1~Xk+2 wiederholt. Auf diese Weise kann man ein Interpolationsbild signal erhalten, welches gebildet wird durch Bildsignalkomponenten, welche in Intervallen auftreten, die verschieden sind von jenen der Bildsignalkomponenten des gesamten Vorlagenbildsignals.
  • Wie oben erläutert wurde, ist es bei der kubischen Spline-Interpolation notwendig, daß die Spline-Interpolationsfunktion durch die Vorlagenabtastpunkte (Bildelemente) gehen und daß der Differentialkoeffizient erster Ordnung der Spline-Interpolationsfunktion zwischen benachbarten Abschnitten stetig ist. Mit Hilfe der Interpolationsfunktion für die kubische Spline-Interpolation wird das Interpolationsbildsignal zur Verwendung bei der Reproduktion eines Sekundärbilds (das heißt des durch die Interpolation gewonnenen Bilds), welches eine vergleichsweise große Schärfe besitzt, gewonnen. Andererseits ist in dem Bereich des Vorlagenbilds, in welchem die Änderung der Dichte nur sanft verläuft, die Interpolation vorzugsweise derart vorzunehmen, daß ein Sekundärbild erhalten werden kann, bei dem die Schärfe vergleichsweise gering und der Bildverlauf glatt ist. Als Interpolationsfunktion zum Gewinnen des für das Sekundärbild, in welchem die Schärfe vergleichsweise gering und der Bildverlauf glatt ist, repräsentativen Interpolationsbildsignals ist beispielsweise eine B-Spline-Interpolationsfunktion bekannt. Bei der B-Spline-Interpolation braucht die Spline-Interpolationsfunktion nicht durch die Vorlagenabtastpunkte (Bildelemente) zu gehen, und der Differentialkoeffizient erster Ordnung und der Differentialkoeffizient zweiter Ordnung {dargestellt durch f''(X)} der Spline-Interpolationsfunktion sind zwischen benachbarten Abschnitten stetig.
  • Insbesondere sollten in folgender Formel (1) fk(x) = Akx3 + Bkx2 + Ckx + Dk (1)die nachstehenden Bedingungen erfüllt sein. fk'(Xk) = fk–1'(Xk) (4) fk'(Xk+1) = fk+1'(Xk+1) (5) fk''(Xk) = fk–1''(Xk) (10) fk''(Xk+1) = fk+1''(Xk+1) (11)
  • Außerdem muß der Differentialkoeffizient erster Ordnung bei dem Bildelement Xk die Bedingung bezüglich der Bildelemente Xk–1 und Xk+1 vor und hinter dem Bildelement Xk erfüllen, wonach der Differentialkoeffizient erster Ordnung bei dem Bildelement Xk übereinstimmen sollte mit dem Gradienten (Zk+1 – Zk–1)/(Xk+1 – Xk–1) der Bildsignalkomponenten Zk–1 und Zk+1, welche die Bildelemente Xk–1 bzw. Xk+1 repräsentieren. Deshalb muß folgende Formel (6) erfüllt sein: fk'(Xk) = (Zk+1 – Zk–1)/(Xk+1 – Xk–1) (6)
  • Außerdem muß der Differentialkoeffizient erster Ordnung am Bildelement Xk+1 die Bedingung bezüglich der Bildelemente Xk und Xk+2 vor und nach dem Bildelement Xk+1 erfüllen, wonach der Differentialkoeffizient erster Ordnung bei dem Bildelement Xk+1 übereinstimmen sollte mit dem Gradienten (Zk+2 – Zk)/(Xk+2 – Xk) der Bildsignalkomponenten Zk und Zk+2, welche die Bildelemente Xk bzw. Xk+2 repräsentieren. Daher muß folgende Formel (7) erfüllt sein. fk'(Xk+1) = (Zk+2 – Zk)/(Xk+2 – Xk) (7)
  • Im allgemeinen läßt sich die Funktion f(X) annähernd durch folgende Formel (12) darstellen f(X) = f(0) + f'(0)X + {f''(0)/2}X2 (12)
  • Es sei hier angenommen, daß das Intervall (das heißt das Gitterintervall) jedes der Abschnitte Xk–2~Xk–1, Xk–1~Xk, Xk~Xk+1 und Xk+1~Xk+2 den Wert 1 hat und die Lage des Interpolationspunkts Xp, der von dem Bildelement Xk in Richtung des Bildelements Xk+1 gewählt wird, durch t dargestellt wird (0 ≤ t ≤ 1). In diesen Fällen sollte aus den Formeln (1), (4), (5), (6), (7), (10), (11) und (12) folgendes erhalten werden: fk'(0) = Ck = (Zk+1 – Zk–1)/2 fk'(1) = 3Ak + 2Bk + Ck = (Zk+2 – Zk)2 fk''(0) = Zk+1 – 2Zk + Zk–1 = 2B
  • Deshalb sollten folgende Formeln erhalten werdenAk = (Zk+2 – 3Zk+1 + 3Zk – Zk–1)/6 Bk = (Zk+1 + 2Zk + Zk–1)/2 Ck = (Zk+1 – Zk–1)/2
  • Da Dk unbekannt ist, wird dieser Wert dargestellt durch die Formel Dk = (D1Zk+2 + D2Zk+1 + D3Zk + D4Zk–1)/6
  • Wie oben beschrieben wurde, erfolgt eine Variablen-Umwandlung von X = t, und deshalb wird die Spline-Interpolationsfunktion fk(x) durch folgende Formel dargestellt fk(x) = fk(t).
  • Daher gilt fk(t) = {(Zk+2 – 3Zk+1 + 3Zk – Zk–1)/6}t3 + {(Zk+1 – 2Zk + Zk–1)/2}t2 + {(Zk+1 – Zk–1)2}t +(D1Zk+2 + D2Zk+1 + D3Zk + D4Zk–1)/6
  • Das Anordnen dieser Formel in Bezug auf die Bildsignalkomponenten Zk–1, Zk, Zk+1 und Zk+2 liefert folgende Formel (13) fk(t) = {(–t3 + 3t2 – 3t + D4)/6}Zk–1 + {(3t3 – 6t2 + D3)/6}Zk + {(–3t3 + 3t2 + 3t + D2)/6}Zk+1 + {(t3 + D1)/6}Zk+2 (13)
  • Wenn t = 1 gesetzt wird, erhält man folgende Formel fk(1) = {(D4 – 1)/6}Zk–1 + {(D3 – 3)/6}Zk + {(D2 + 3)/6}Zk+1 + {(D1 + 1)/6}Zk+2
  • Für den Abschnitt Xk+1~Xk+2 erhält man aus der Formel (13) folgende Formel (14): fk+1(t) = {(–t3 + 3t2 – 3t + D4)/6}Zk + {(3t3 – 6t2 + D3)/6}Zk+1 + {(–3t3 + 3t2 + 3t + D2)/6}Zk+2 + {(t3 + D1)/6}Zk+3 (14)
  • Wenn t = 0 gesetzt wird, erhält man hieraus folgende Formel fk+1(0) = (D4/6)Zk + (D3/6)Zk+1 + (D2/6)Zk+2 + (D1/6)Zk+3
  • Aus der Stetigkeitsbedingung {fk(1) = fk+1(0)} und der Bedingung, daß die den jeweiligen Vorlagenbildsignalkomponenten entsprechenden Koeffizienten einander gleichen, ergibt sich D4 – 1 = 0, D3 – 3 = D4, D2 + 3 = D3, D1 + 1 = D2 und D1 = 0. Daher gilt Dk = (Zk+1 + 4Zk + Zk–1)/6.
  • Dementsprechend erhält man folgende Formel (15) Zp = fk(t) = {(–t3 + 3t2 – 3t + 1)/6}Zk–1 +{(3t3 – 6t2 + 4)/6}Zk +{(–3t3 + 3t2 + 3t + 1)/6}Zk+1 +(t3/t)Zk+2 (15)
  • Daher lassen sich die Interpolationskoeffizienten bk–1, bk, bk+1 und bk+2, die den Bildsignalkomponenten Zk–1, Zk, Zk+1 bzw. Zk+2 entsprechen, durch folgende Formeln darstellen: bk–1 = (–t3 + 3t2 – 3t + 1)/6 bk = (3t3 – 6t2 + 4)/6 bk+1 = (–3t3 + 3t2 + 3t + 1)/6 bk+2 = t3/6.
  • Die oben beschriebenen Operationen werden für die Abschnitte Xk–2~Xk–1, Xk–1~Xk, Xk~Xk+1 und Xk+1~Xk+2 wiederholt. Auf diese Weise kann ein Interpolationsbildsignal gewonnen werden, welches aus Bildsignalkomponenten besteht, die in Intervallen auftreten, die verschieden sind von jenen der Bildsignalkomponenten des vollständigen Vorlagenbildsignals.
  • In den Fällen, in denen ein Sekundärbild (ein Interpolationsbild) mit hoher Schärfe reproduziert werden soll, kann auf diese Weise die kubische Spline-Interpolation verwendet werden. In solchen Fällen, in denen ein Sekundärbild mit geringer Schärfe und glattem Bildverlauf reproduziert werden soll, kann beispielsweise die B-Spline-Interpolation eingesetzt werden.
  • Wenn das Objekt eines Bildes eine Person ist, sind möglicherweise Muster von Kleidungsstücken der Person und ein Muster des Gesichts der Person in das Bild eingebettet. Wenn die Größe eines derartigen Bildes vergrößert werden soll, besteht der Wunsch, daß die Muster der Bekleidungsstücke mit hoher Schärfe wiedergegeben werden, und eine hautfarbige Zone, beispielsweise das Muster des Gesichts der Person, mit geringer Schärfe wiedergegeben wird, wobei Rauschen, beispielsweise in Form von Körnigkeit, beseitigt und glatte Bildübergänge gebildet werden. In den Fällen allerdings, in denen das Bild mit der kubischen Spline-Interpolation oder der B-Spline-Interpolation vergrößert wird, die oben erläutert wurden, kann die Verarbeitung nicht in der Weise ausgeführt werden, daß die Schärfe in einem gewissen Bildbereich vergrößert wird und gleichzeitig ein gewisser Bereich des Bildes glatt gehalten wird. Deshalb ist es notwendig, auszuwählen, ob Schärfe oder rauschvermindernde Effekte geopfert werden sollen, wobei die Bildvergrößerung nicht in der Weise durchgeführt werden kann, daß gleichzeitig beide Anforderungen bezüglich Schärfe und bezüglich Rauschen erfüllt werden.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Das Hauptziel der Erfindung ist die Schaffung eines Interpolationsverfahrens für ein Bildsignal, bei dem die Bildvergrößerung und Bildverkleinerung mit Interpolationsopera tionen in der Weise durchgeführt werden kann, daß die Schärfe in einem gewissen Bereich des Bildes geändert werden kann.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Interpolationsverfahrens für ein Bildsignal, bei dem ein Interpolationsbild, welches das gleiche ist wie ein Interpolationsbild, welches durch Umwandeln von Farbsignalen in ein Luminanzsignal und Farbdifferenzsignale erhalten wird, und bei dem Interpolationsoperationen bezüglich des Luminanzsignals und der Farbdifferenzsignale durchgeführt werden, mit einem reduzierten Aufwand an Operationen gewonnen werden kann.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zum Durchführen des Interpolationsverfahrens für ein Bildsignal.
  • Die vorliegende Erfindung schafft ein erstes Interpolationsverfahren für ein Bildsignal, bei dem ein Interpolationsvorgang bezüglich eines Vorlagenbildsignals durchgeführt wird, welches aus einer Reihe von Bildsignalkomponenten gebildet wird, die Bildelemente in einem Bild repräsentieren, durch den Interpolationsvorgang ein Interpolationsbildsignal gewonnen wird, welches aus einer Reihe von Bildsignalkomponenten besteht, die in Intervallen auftreten, welche sich von jenen der Bildsignalkomponenten des Vorlagenbildsignals unterscheiden, umfassend folgende Schritte:
    • i) Durchführen von Interpolationsvorgängen bezüglich des Vorlagenbildsignals und nach Maßgabe eines ersten und eines zweiten Interpolationsprozesses zum Gewinnen von Interpolationsbildern mit unterschiedlichen Schärfestufen, wodurch eine Merkmalsgröße erhalten wird, welche die Schärfe des Vorlagenbilds repräsentiert,
    • ii) Durchführen eines Interpolationsvorgangs bezüglich des Vorlagenbildsignals und nach Maßgabe eines dritten Interpolationsprozesses, wodurch ein Interpolationsbildsignal berechnet wird, und
    • iii) Korrigieren des Interpolationsbildsignals nach Maßgabe der Merkmalsgröße, um so ein endgültiges Interpolationsbildsignal zu erhalten.
  • Bei dem ersten Interpolationsverfahren für ein Bildsignal gemäß der Erfindung sollte wie auch bei dem ersten und dem zweiten Interpolationsprozeß zum Gewinnen von Interpolationsbildern mit verschiedenen Schärfegraden, ein B-Spline-Interpolationsprozeß als Interpolationsprozeß entsprechend einem Bild mit einer vergleichsweise geringen Schärfe verwendet werden, sollte ein kubischer Spline-Interpolationsprozeß vorzugsweise als der Interpolationsprozeß entsprechend einem Bildsignal mit einer Schärfe größer als die vergleichsweise geringe Schärfe verwendet werden. Dies deshalb, weil dann, wenn der B-Spline-Interpolationsprozeß und der kubische Spline-Interpolationsprozeß miteinander kombiniert werden, der Differentialkoeffizient erster Ordnung stetig wird.
  • Allerdings ist das erste Interpolationsverfahren für ein Bildsignal gemäß der Erfindung nicht beschränkt auf die Kombination des B-Spline-Interpolationsprozesses und des kubischen Spline-Interpolationsprozesses. Beispielsweise können unterschiedliche Interpolationsprozesse, so zum Beispiel der B-Spline-Interpolationsprozeß, der kubische Spline-Interpolationsprozeß, ein linearer Interpolationsprozeß und ein Lagrange-Interpolationsprozeß verwendet werden, wobei man eine beliebige Kombination aus zwei solchen Prozessen verwenden kann.
  • Um die Merkmalsgröße und das Interpolationsbildsignal zu berechnen, muß man nicht unbedingt die Ergebnisse von Berechnungen mit arithmetischen Formeln gewinnen. In den Fällen beispielsweise, in denen das Interpolationsverfahren für ein Bildsignal gemäß der Erfindung mit einem Rechner durchgeführt wird, bedeutet der Begriff „Berechnungen einer Merkmalsgröße und eines Interpolationsbildsignals" physische Berechnungen, so zum Beispiel das Schreiben von Information über die berechnete Merkmalsgröße und Information, welche das berechnete Interpolationsbildsignal repräsentiert, in den Speicher des Rechners.
  • Als den dritten Interpolationsprozeß kann man einen der oben aufgelisteten Interpolationsprozesse verwenden. Insbesondere wird vorzugsweise als dritter Interpolationsprozeß entweder der erste oder der zweite Interpolationsprozeß verwendet.
  • Auch die Berechnung der Merkmalsgröße sollte vorzugsweise durchgeführt werden durch Berechnung von Differenzwerten zwischen dem Interpolationsbildsignal, welches gewonnen wird durch die Interpolation des Vorlagenbildsignals und gemäß dem ersten Interpolationsprozeß, und einem Interpolationsbildsignal, welches erhalten wird durch die Interpolation bezüglich des Vorlagenbildsignals und gemäß dem zweiten Interpolationsprozeß.
  • Alternativ läßt sich die Berechnung der Merkmalsgröße durchführen durch Berechnen von Differenz-Interpolationskoeffizienten, welche Differenzen repräsentieren zwischen Interpolationskoeffizienten des ersten Interpolationsprozesses und Interpolationskoeffizienten des zweiten Interpolationsprozesses, Durchführen eines Interpolationsvorgangs bezüglich des Vorlagenbilds und gemäß den Differenz-Interpolationskoeffizienten, um dadurch ein Differenz-Interpolationsbildsignal zu berechnen.
  • Bei einem zweiten Interpolationsverfahren für ein Bildsignal gemäß der Erfindung wird das erste Interpolationsverfahren für ein Bildsignal gemäß der Erfindung speziell bei einem Farbbild angewendet. Insbesondere schafft die Erfindung auch ein zweites Interpolationsverfahren für ein Bildsignal, bei dem ein Interpolationsvorgang bezüglich eines Vorlagenbilds durchgeführt wird, welches durch eine Reihe von Bildsignalkomponenten gebildet wird, die Bildelemente in einem Farbbild repräsentieren, aus dem Interpolationsvorgang ein Interpolationsbildsignal erhalten wird, welches aus einer Reihe von Bildsignalkomponenten besteht, die in Intervallen auftreten, die sich von jenen der Bildsignalkomponenten des Vorlagenbilds unterscheiden, umfassend folgende Schritte:
    • i) Umwandeln von R-, G- und B-Farbsignalkomponenten, die jedes der Bildelemente in dem von dem Vorlagenbildsignal repräsentierenden Farbbild repräsentieren, in eine Luminanzsignalkomponente und eine Farbdifferenzsignalkomponente, die jeweils die Bildelemente in dem Farbbild repräsentieren,
    • ii) Berechnen einer interpolierten Bildsignalkomponente bezüglich der so erhaltenen Luminanzsignalkomponenten, die die Bildelemente in dem Farbbild repräsentieren, wobei die Berechnung unter Verwendung des Anspruchs 1 durchgeführt wird,
    • iii) Berechnen einer interpolierten Farbdifferenzsignalkomponente durch Verwenden eines Interpolationsprozesses, der Stabilität Bedeutung beimißt, bezüglich der so erhaltenen Farbdifferenzsignalkomponenten, die die Bildelemente in dem Farbbild repräsentieren, und
    • iv) Umwandeln der interpolierten Luminanzsignalkomponente und der interpolierten Farbdifferenzsignalkomponente in R-, G- und B-Farbsignalkomponenten,

    wodurch ein Interpolationsbildsignal erhalten wird, welches sich zusammensetzt aus den R-, G- und B-Farbsignalkomponenten, die aus der Umwandlung der interpolierten Luminanzsignalkomponente und der interpolierten Farbdifferenzsignalkomponente erhalten wurde.
  • Der Interpolationsprozeß, der Bedeutung bezüglich der Stabilität hat, ist ein Prozeß, der die Kontinuität der Signalwerte dann garantiert, wenn eine Bildsignalkomponente aus den Vorlagensignalkomponenten interpoliert wird. Beispielsweise kann in dem Interpolationsprozeß, der Stabilität Bedeutung verleiht, der B-Spline-Interpolationsprozeß verwendet werden.
  • Die Erfindung schafft außerdem eine erste Interpolationsvorrichtung für ein Bildsignal, bei dem ein Interpolationsvorgang bezüglich eines Vorlagenbildsignals durchgeführt wird, welches aus einer Reihe von Bildsignalkomponenten gebildet wird, die Bildelemente in einem Bild repräsentieren, durch den Interpolationsvorgang ein Interpolationsbildsignal gewonnen wird, welches aus einer Reihe von Bildsignalkomponenten besteht, die in Intervallen auftreten, welche sich von jenen der Bildsignalkomponenten des Vorlagenbilds unterscheiden, umfassend:
    • i) eine Merkmalsgrößen-Berechnungseinrichtung zum Durchführen von Interpolationsvorgängen bezüglich des Vorlagenbildsignals und nach Maßgabe eines ersten und eines zweiten Interpolationsprozesses, um Interpolationsbilder mit unterschiedlichen Schärfestufen zu erhalten, wodurch eine Merkmalsgröße gewonnen wird, welche die Schärfe des Vorlagenbilds repräsentiert,
    • ii) eine Interpolationseinrichtung zum Durchführen eines Interpolationsvorgangs bezüglich des Vorlagenbildsignals und nach Maßgabe eines dritten Interpolationsprozesses, um dadurch ein Interpolationsbildsignal zu erhalten, und
    • iii) eine Korrektureinrichtung zum Korrigieren des Interpolationsbildsignals nach Maßgabe der Merkmalsgröße, wodurch ein endgültiges Interpolationsbildsignal erhalten wird.
  • Bei der ersten Interpolationsvorrichtung für ein Bildsignal gemäß der Erfindung sollte für den ersten und den zweiten Interpolationsprozeß zum Gewinnen von Interpolationsbildern unterschiedlicher Schärfestufen ein B-Spline-Interpolationsprozeß für ein Bild mit vergleichsweise geringer Schärfe verwendet werden, und der kubische Spline-Interpolationsprozeß sollte vorzugsweise für ein Bild mit einer Schärfe verwendet werden, die größer ist als die genannte vergleichsweise geringe Schärfe. Allerdings ist die erste Interpolationsvorrichtung für ein Bildsignal gemäß der Erfindung nicht beschränkt auf die Kombination des B-Spline-Interpolationsprozesses und des kubischen Spline-Interpolationsprozesses. Beispielsweise können verschiedene andere Interpolationsprozesses verwendet werden, so zum Beispiel ein linearer Interpolationsprozeß oder der Lagrange-Interpolationsprozeß.
  • Außerdem wird bei der ersten Interpolationsvorrichtung für ein Bildsignal gemäß der Erfindung als dritter Interpolationsprozeß entweder der erste oder der zweite Interpolationsprozeß vorzugsweise verwendet.
  • Vorzugsweise ist es so, daß die Merkmalsgrößen-Berechnungseinrichtung eine Einrichtung aufweist, um als Merkmalsgröße Differenzwerte zwischen einem Interpolationsbildsignal, welches erhalten wird durch Ausführen des Interpolationsvorgangs bezüglich des Vorlagenbilds, um einem Interpolationsbildsignal zu berechnen, welches erhalten wird durch Ausführen des Interpolationsvorgangs bezüglich des Vorlagenbildsignals und nach Maßgabe des zweiten Interpolationsprozesses.
  • Alternativ kann die Merkmalsgrößen-Berechnungseinrichtung aufweisen:
    eine Einrichtung zum Berechnen von Differenz-Interpolationskoeffizienten, die Differenzen zwischen Interpolationskoeffizienten in dem ersten Interpolationsprozeß und solchen in dem zweiten Interpolationsprozeß repräsentieren, und
    eine Einrichtung, die als die Merkmalsgröße ein Differenz-Interpolationsbildsignal berechnet, welches erhalten wird durch Ausführen einer Interpolationsoperation bezüglich des Vorlagenbildsignals und nach Maßgabe der Differenz-Interpolationskoeffizienten.
  • In einer zweiten Interpolationsvorrichtung für ein Bildsignal gemäß der Erfindung wird das erste Interpolationsverfahren für ein Bildsignal gemäß der Erfindung speziell auf ein Farbbild angewendet. Insbesondere schafft die Erfindung eine zweite Interpolationsvorrichtung für ein Bildsignal, welches gebildet wird durch eine Reihe von Bildsignalkomponenten, die Bildelemente in einem Farbbild repräsentieren, wobei durch den Interpolationsvorgang ein Interpolationsbildsignal erhalten wird, gebildet durch eine Reihe von Bildsignalkomponenten, die in Intervallen auftreten, die sich unterscheiden von jenen der Bildsignalkomponenten des Vorlagenbildsignals, umfassend:
    • i) eine erste Umwandlungseinrichtung zum Umwandeln von R-, G- und B-Farbsignalkomponenten, die jedes der Bildsignalkomponente in dem von dem Vorlagenbildsignal repräsentierten Farbbild repräsentieren, in eine Luminanzsignalkomponente und eine Farbdifferenzsignalkomponente, die jedes der Bildelemente in dem Farbbild repräsentieren,
    • ii) eine Berechnungseinrichtung für eine interpolierte Luminanzsignalkomponente bezüglich der so erhaltenen Luminanzsignalkomponenten, die die Bildelemente in dem Farbbild repräsentieren, wobei die Berechnung unter Verwendung einer Interpolationsmethode für ein Bilsignal gemäß Anspruch 1 erfolgt,
    • iii) eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer interpolierten Farbdifferenzsignalkomponente durch Verwenden eines Interpolationsprozesses, welcher Stabilität Bedeutung beimißt, bezüglich der so erhaltenen Farbdifferenzsignalkomponenten, die die Bildelemente in dem Farbbild repräsentieren, und
    • iv) eine zweite Umwandlungseinrichtung zum Umwandeln der interpolierten Luminanzsignalkomponente und der interpolierten Farbdifferenzsignalkomponente in R-, G- und B-Farbsignalkomponenten,

    wodurch ein Interpolationsbildsignal erhalten wird, welches sich zusammensetzt aus den R-, G- und B-Farbsignalkomponenten, die durch die Umwandlung der interpolierten Luminanzsignalkomponente und der interpolierten Farbdifferenzsignalkomponente erhalten wurden.
  • Die Erfindung schafft außerdem ein drittes Interpolationsverfahren für ein Bildsignal, bei dem ein Interpolationsvorgang bezüglich eines Vorlagenbilds durchgeführt wird, welches durch eine Reihe von Bildsignalkomponenten gebildet wird, die Bildelemente in einem Farbbild repräsentieren, aus dem Interpolationsvorgang ein Interpolationsbildsignal erhalten wird, welches aus einer Reihe von Bildsignalkomponenten besteht, die in Intervallen auftreten, die sich von jenen der Bildsignalkomponenten des Vorlagenbilds unterscheiden, umfassend folgende Schritte:
    • i) Durchführen eines Interpolationsvorgangs bezüglich jeder der Farbsignalkomponenten für R, G und B, die die Bildelemente in dem durch das Vorlagenbildsignal repräsentierten Farbbild bedeuten, wobei der Interpolationsvorgang ausgeführt wird durch Verwenden eines vorbestimmten Interpolationsprozesses, wodurch interpolierte Zwischen-Farbsignalkomponenten bezüglich jeder der Farbsignalkomponenten für R, G und B berechnet werden,
    • ii) Berechnen von Luminanzsignalkomponenten des Vorlagenbildsignals aus den Farbsignalkomponenten für R, G und B, die die Bildelemente in dem von dem Vorlagenbildsignal repräsentierten Farbbild bedeuten,
    • iii) Berechnen einer Merkmalsgröße, die die Schärfe des Vorlagenbildsignals repräsentiert, aus den Luminanzsignalkomponenten, und
    • iv) Korrigieren der interpolierten Zwischen-Farbsignalkomponenten nach Maßgabe der Merkmalsgröße,

    wodurch ein Interpolationsbildsignal erhalten wird, das sich zusammensetzt aus den korrigierten, interpolierten Zwischen-Farbsignalkomponenten für R, G und B.
  • Bei dem dritten Interpolationsverfahren für ein Bildsignal gemäß der Erfindung sollte der vorbestimmte Interpolationsprozeß ein Prozeß sein, welcher Stabilität Bedeutung verleiht.
  • Außerdem sollte die Berechnung der Merkmalsgröße vorzugsweise durchgeführt werden durch Berechnen von Differenz-Interpolationskoeffizienten, die Differenzen zwischen Interpolationskoeffizienten in einem Interpolationsprozeß repräsentieren, der Schärfe Bedeutung verleiht, und Interpolationskoeffizienten in dem vorbestimmten Interpolationsprozeß repräsentieren, ein Interpolationsvorgang bezüglich der Luminanzsignalkomponenten und nach Maßgabe der Differenz-Interpolationskoeffizienten durchgeführt wird, um dadurch interpolierte Differenz-Luminanzsignalkomponenten zu berechnen.
  • Der Interpolationsprozeß, welcher Stabilität Bedeutung verleiht, ist ein Prozeß, der die Kontinuität der Signalwerte garantiert, wenn eine Bildsignalkomponente aus den Vorlagensignalkomponenten interpoliert wird. Um ein Beispiel zu geben, der Interpolationsprozeß, welcher Stabilität Bedeutung verleiht, kann der oben beschriebene B-Spline-Interpolationsprozeß sein. Der Interpolationsprozeß, welcher Schärfe Bedeutung verleiht, ist ein Prozeß, welcher der Schärfe Bedeutung beimißt. Um ein Beispiel zu nennen, kann der Prozeß, welcher der Schärfe Bedeutung beimißt, der oben beschriebene kubische Spline-Interpolationsprozeß sein.
  • Weiterhin sollte bei dem dritten Interpolationsverfahren für ein Bildsignal gemäß der Erfindung die Berechnung des Merkmalwerts durchgeführt werden durch Extrahieren von Kantenkomponenten aus den Luminanzsignalkomponenten und durch Ausführen einer Interpolation bezüglich der Kantenkomponenten und nach Maßgabe eines Interpolationsprozesses, welcher die Schärfe betont.
  • Die Erfindung schafft außerdem eine Interpolationsvorrichtung für ein Bildsignal, bei dem ein Interpolationsvorgang bezüglich eines Vorlagenbilds durchgeführt wird, welches durch eine Reihe von Bildsignalkomponenten gebildet wird, die Bildelemente in einem Farbbild repräsentieren, aus dem Interpolationsvorgang ein Interpolationsbildsignal erhalten wird, welches aus einer Reihe von Bildsignalkomponenten besteht, die in Intervallen auftreten, die sich von jenen der Bildsignalkomponenten des Vorlagenbilds unterscheiden, umfassend:
    • i) eine Zwischeninterpolationseinrichtung zum Durchführen eines Interpolationsvorgangs bezüglich jeder der Farbsignalkomponenten für R, G und B, die die Bildelemente in dem von dem Vorlagenbildsignal repräsentierten Farbbild bedeuten, wobei der Interpolationsvorgang durchgeführt wird durch Verwenden eines vorbestimmten Interpolationsprozesses, wodurch interpolierte Zwischen-Farbsignalkomponenten bezüglich jeder der Farbsignalkomponenten R, G und B berechnet werden,
    • ii) eine Luminanzsignalkomponenten-Berechnungseinrichtung zum Berechnen von Luminanzsignalkomponenten des Vorlagenbildsignals aus den Farbsignalkomponenten R, G und B, die die Bildelemente in dem von dem Vorlagenbild repräsentierten Farbbild bedeuten, und
    • iii) eine Merkmalsgrößen-Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer Merkmalsgröße, welche die Schärfe des Vorlagenbilds repräsentiert, aus den Luminanzsignalkomponenten, und
    • iv) eine Korrektureinrichtung zum Korrigieren der interpolierten Zwischen-Farbsignalkomponenten nach Maßgabe der Merkmalsgröße,

    wodurch ein Interpolationsbildsignal erhalten wird, welches sich zusammensetzt aus den korrigierten interpolierten Zwischen-Bildsignalkomponenten R, G und B.
  • Bei der dritten Interpolationsvorrichtung für ein Bildsignal gemäß der Erfindung sollte der vorbestimmte Interpolationsprozeß vorzugsweise ein Prozeß sein, welcher Stabilität betont.
  • Außerdem sollte die Merkmalsgrößen-Berechnungseinrichtung eine Einrichtung sein, die die Berechnung der Merkmalsgröße durchführt, indem sie Differenz-Interpolationskoeffizienten berechnet, die Differenzen zwischen Interpolationskoeffizienten in einem Interpolationsprozeß, der Schärfe Bedeutung beimißt, und Interpolationskoeffizienten in dem vorbestimmten Interpolationsprozeß repräsentieren, die eine Interpolationsoperation bezüglich der Luminanzsignalkomponenten und nach Maßgabe der Differenz-Interpolationskoeffizienten durchführt, um dadurch interpolierte Differenz-Interpolationskomponenten zu berechnen.
  • Außerdem sollte bei der dritten Interpolationsvorrichtung für ein Bildsignal gemäß der Erfindung die Merkmalsgrößen-Berechnungseinrichtung eine Einrichtung sein, die die Berechnung der Merkmalsgröße dadurch vornimmt, daß sie Kantenkomponenten aus den Luminanzsignalkomponenten extrahiert und einen Interpolationsvorgang bezüglich der Kantenkomponenten und nach Maßgabe eines Interpolationsprozesses durchführt, welcher Schärfe Bedeutung beimißt.
  • Bei dem ersten Interpolationsverfahren und der ersten Interpolationsvorrichtung für ein Bildsignal gemäß der Erfindung werden die Interpolationen bezüglich des Vorlagenbildsignals und gemäß dem ersten und dem zweiten Interpolationsprozeß durchgeführt, um Interpolationsbilder unterschiedlicher Schärfestufen zu erlangen, und hierdurch wird die Merkmalsgröße gewonnen, die die Schärfe des Vorlagenbildsignals repräsentiert. Außerdem erfolgt die Interpolation bezüglich des Vorlagenbildsignals und nach Maßgabe des dritten Interpolationsprozesses, um das Interpolationsbildsignal zu berechnen, welches dann nach Maßgabe der Merkmalsgröße korrigiert wird, um so das endgültige Interpolationsbildsignal zu gewinnen. Da das Interpolationsbildsignal auf diese Weise gemäß der Merkmalsgröße korrigiert wird, welche für die Schärfe des Bildes steht, läßt sich die Schärfe in Bezug auf einen Bildbereich hervorheben, der mit einem hohen Maß an Schärfe reproduziert werden soll. Außerdem läßt sich die Schärfe in Bezug auf einen Bildbereich verringern, der glatt bei geringem Maß an Schärfe reproduziert werden soll. Deshalb läßt sich die Schärfe in einem gewissen Bildbereich steigern, oder läßt sich ein gewisser Bildbereich glätten, demzufolge die Schärfe oder rauschreduzierende Effekte nicht geopfert werden müssen.
  • Bei dem zweiten Interpolationsverfahren und der zweiten Interpolationsvorrichtung für ein Bildsignal gemäß der Erfindung lassen sich die gleichen Effekte erzielen, wie sie oben angegeben wurden.
  • Bei dem dritten Verfahren und der dritten Vorrichtung zum Interpolieren eines Bildsignals gemäß der Erfindung wird die Interpolation bezüglich jeder der Farbsignalkomponenten R, G und B durchgeführt, welche die Bildelemente in dem durch das Vorlagenbildsignal repräsentierten Farbbild repräsentieren, und die Interpolation erfolgt durch Verwendung des vorbestimmten Interpolationsprozesses. Hierdurch werden die interpolierten Zwischenfarbsignalkomponenten bezüglich jeder der Farbsignalkomponenten R, G und B berechnet. Außerdem werden die Luminanzsignalkomponenten (Leuchtdichtesignalkomponenten) des Vorlagenbildsignals aus den Farbbildsignalkomponenten R, G und B berechnet, die für die Bildelemente des durch das Vorlagenbildsignal dargestellten Farbbildes repräsentieren. Die Merkmalsgröße, welche für die Schärfe des Vorlagenbildsignals steht, wird aus den Luminanzsignalkomponenten berechnet. Dann werden die interpolierten Zwischenfarbsignalkomponenten gemäß der Merkmalsgröße korrigiert, und hierdurch wird das endgültige Interpolationsbildsignal gewonnen, zusammengesetzt aus den korrigierten interpolierten Zwischenfarbsignalkomponenten R, G und B. Da die interpolierten Zwischenfarbsignalkomponenten, die auf diese Weise mit der Merkmalsgröße korrigiert wurden, welche die Schärfe des Vorlagenbilds repräsentiert, läßt sich die Schärfe in Bezug auf einen Bildbereich hervorheben, der mit einem hohen Maß an Schärfe wiedergegeben werden soll. Auch läßt sich die Schärfe in Bezug auf einen Bildbereich reduzieren, der glatt bei geringer Schärfe reproduziert werden soll. Folglich kann die Schärfe in einem gewissen Bildbereich gesteigert werden oder ein gewisser Bereich des Bildes kann geglättet werden, so daß die Schärfe und die rauschreduzierenden Effekte nicht geopfert werden müssen. Bei dem dritten Verfahren und der dritten Vorrichtung zum Interpolieren eines Bildsignals gemäß der Erfindung, bei dem bzw. bei der lediglich die Luminanzsignalkomponenten aus dem Vorlagenbildsignal berechnet werden, ist es nicht notwendig, solche Operationen durchzuführen, mit denen das Vorlagenbildsignal vollständig umgewandelt wird in die Luminanzsignalkomponenten und die Farbdifferenzsignalkomponenten. Folglich läßt sich die Zeit zur Ausführung der Operationen kurz halten, die Interpolation läßt sich rasch durchführen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Blockdiagramm, welches ein Bildwiedergabesystem zeigt, welches mit einer ersten Ausführungsform der Interpolationsvorrichtung zum Durchführen des Interpolationsverfahrens eines Bildsignals gemäß der Erfindung ausgestattet wird,
  • 2 ist eine graphische Darstellung einer Korrekturfunktion,
  • 3A, 3B und 3C sind anschauliche Ansichten, die zeigen, wie eine Verarbeitung in einer Addiereinrichtung 35 der ersten Ausführungsform durchgeführt wird,
  • 4 ist ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Interpolationsvorrichtung zum Durchführen des Interpolationsverfahrens für ein Farbbildsignal gemäß der Erfindung,
  • 5 ist ein Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform der Interpolationsvorrichtung zum Durchführen des Interpolationsverfahrens für ein Bildsignal gemäß der Erfindung,
  • 6 ist eine graphische Darstellung einer Korrekturfunktion, die bei der dritten Ausführungsform verwendet wird,
  • 7 ist ein Blockdiagramm einer vierten Ausführungsform der Interpolationsvorrichtung zum Durchführen des Interpolationsverfahrens für ein Bildsignal gemäß der Erfindung,
  • 8 ist ein Blockdiagramm eines Bildwiedergabesystems, ausgestattet mit einer fünften Ausführungsform der Interpolationsvorrichtung zum Durchführen des Interpolationsverfahrens für ein Bildsignal gemäß der Erfindung,
  • 9 ist eine graphische Darstellung einer Korrekturfunktion,
  • 10 ist ein Blockdiagramm, welches eine Interpolationsvorrichtung für ein Bildsignal zeigt, hier für den Vergleich mit der fünften Ausführungsform,
  • 11 ist ein Flußdiagramm, welches einen Signalstrom in der Interpolationsvorrichtung für ein Bildsignal nach 10 veranschaulicht,
  • 12 ist ein Flußdiagramm einer modifizierten Version des in 11 gezeigten Signalflusses,
  • 13 ist ein Flußdiagramm einer modifizierten Version des in 12 gezeigten Signalflusses,
  • 14 ist ein Flußdiagramm einer modifizierten Version des Signalsflusses nach 13,
  • 15 ist ein Blockdiagramm einer sechsten Ausführungsform der Interpolationsvorrichtung zum Durchführen des Interpolationsverfahrens für ein Bildsignal gemäß der Erfindung,
  • 16 ist eine anschauliche Darstellung eines Kantenextrahierfilters,
  • 17 ist ein Blockdiagramm einer Interpolationsvorrichtung für ein Bildsignal, hier für den Vergleich mit der sechsten Ausführungsform, und
  • 18 ist eine anschauliche graphische Darstellung, die zeigt, wie interpolierte Bildsignalkomponenten mit Hilfe einer kubischen Spline-Interpolation aus Vorlagenbildsignalkomponenten gewonnen werden, die mit einer Periode gleichen Intervalls abgetastet werden und Abtastpunkt (Bildelemente) repräsentieren, die in einer Richtung angeordnet sind.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand der begleitenden Zeichnungen in größerer Ausführlichkeit beschrieben.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Bildwiedergabesystem zeigt, ausgestattet mit einer Interpolationsvorrichtung 30 als erste Ausführungsform der Interpolationsvorrichtung zum Durchführen des Interpolationsverfahrens für ein Bildsignal gemäß der Erfindung. Wie in 1 gezeigt ist, enthält das mit der Interpolationsvorrichtung 30 der ersten Ausführungsform ausgestattete Bildwiedergabesystem eine Bildsignal-Speichereinrichtung 10 zum Speichern eines ein Bild repräsentierenden Bildsignals, und eine Bildverarbeitungsvorrichtung 20 zum Durchführen einer vorbestimmten Signalverarbeitung bezüglich des Vorlagenbildsignals Sorg (welches ein Farbbild oder ein Schwarz-Weiß-Bild darstellt), das von der Bildsignal-Speichereinrichtung 10 empfangen wird, so daß man ein Bildsignal entsprechend einer vorgegebenen Wiedergabegröße erhalten kann. Das Bildwiedergabesystem enthält außerdem eine Bildwiedergabeeinrichtung 40 zum Reproduzieren eines sichtbaren Bildes vorbestimmter Wiedergabegröße aus einem Interpolationsbildsignal S', welches gewonnen wird durch die vorbestimmte Signalverarbeitung, die von der Bildverarbeitungsvorrichtung 20 ausgeführt wird. Die Bildwiedergabeeinrichtung 40 kann eine Kathodenstrahlröhre, ein Drucker oder dergleichen sein.
  • Die Bildverarbeitungsvorrichtung 20 führt bezüglich des Vorlagenbildsignals Sorg eine solche Signalverarbeitung durch, daß ein Bildsignal entsprechend einer von verschiedenen Größen (beispielsweise L-Größe, Postkartengröße, A4-Größe und dergleichen) von Photopapier für die Bildwiedergabe erhalten werden kann. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 20 ist mit der Interpolationsvorrichtung 30 gemäß der Erfindung ausgestattet, die einer Interpolation zur Gewinnung eines Interpolationsbildsignals ausgestattet ist, wobei letzteres aus einer Anzahl von Bildsignalkomponenten besteht, die verschieden ist von der Anzahl der Bildsignalkomponenten des Vorlagenbildsignals Sorg, wenn die Bildgröße zu vergrößern oder zu verkleinern ist.
  • Das bei dieser Ausführungsform verwendete Vorlagenbildsignal Sorg besteht aus einer Reihe digitaler Bildsignalkomponenten Sk–2, Sk–1, Sk, Sk+1, Sk+2, ..., die Abtastpunkten (Bildelementen) Xk–2, Xk–1, Xk, Xk+1, Xk+2, ... entsprechen, die mit einer Periode gleichen Abstands abgetastet werden und in einer Richtung gruppiert sind.
  • Die Interpolationsvorrichtung 30, die in die Bildverarbeitungsvorrichtung 20 eingebaut ist, enthält eine kubische Spline-Interpolationseinrichtung 31 zum Gewinnen eines Interpolationssignals SC durch Verwendung eines kubischen Spline-Interpolationsprozesses in Bezug auf das Vorlagenbildsignal Sorg. Die Interpolationsvorrichtung 30 enthält weiterhin eine B-Spline-Interpolationseinrichtung 32 zum Erhalten eines Interpolationssignals SB durch Verwendung eines B-Spline-Interpolationsprozesses bezüglich des Vorlagenbildsignals Sorg. Die Interpolationsvorrichtung 30 enthält darüber hinaus eine Addiereinrichtung 33 zum Berechnen eines Differenzsignals ΔS (= SC – SB), welches Differenzwerte zwischen dem Interpolationssignal SC und dem Interpolationssignal SB darstellt, ferner eine Korrektureinrichtung 34 zum Korrigieren des Differenzsignals ΔS in einer unten noch zu beschreibenden Art und Weise, um dadurch ein Korrektursignal ΔS' zu erhalten. Die Interpolationsvorrichtung 30 enthält weiterhin eine Addiereinrichtung 35 zum Subtrahieren des Korrektursignals ΔS' von dem Interpolationssignal SC, um dadurch das endgültige Interpolationsbildsignal S' (= SC – ΔS') zu gewinnen.
  • Die kubische Spline-Interpolationseinrichtung 31 berechnet das Interpolationssignal SC unter Einsatz des oben erwähnten kubischen Spline-Interpolationsprozesses bezüglich des Vorlagenbildsignals Sorg. Insbesondere berechnet die kubische Spline-Interpolationseinrichtung 31 Interpolationskoeffizienten ck–1, ck, ck+1 und ck+2, die den Vorlagensignalkomponenten Yk–1, Yk, Yk+1 bzw. Yk+2 entsprechen, entsprechend der unten angegebenen Formel (16), die als kubische Spline-Interpolationsformel dritter Ordnung dient und eine interpolierte Signalkomponente Y' darstellt entsprechend einem Interpolationspunkt Xp, der sich zwischen Vorlagenabtastpunkten (Bildelementen) Xk und Xk+1 befindet. Die Berechnungen folgen folgenden Formeln: Y' = ck–1Yk–1 + ckYk + ck+1Yk+1 + ck+2Yk+2 (16) ck–1 = (–t3 + 2t2 – t)/2 ck = (3t3 – 5t2 + 2)/2 ck+1 = (–3t3 + 4t2 + t)/2 ck+2 – (t3 – t2)/2wobei t mit 0 ≤ t ≤ 1 die Stelle des Interpolationspunkts Xp repräsentiert, bezogen auf das Bildelement Xk, welches als Referenzposition dient, und weisend in Richtung zu dem Bildelement Xk+1, wobei das Gitterintervall auf den Wert 1 eingestellt ist.
  • Die B-Spline-Interpolationseinrichtung 32 berechnet das Interpolationssignal SB unter Einsatz des oben erwähnten B-Spline-Interpolationsprozesses bezüglich des Vorlagenbildsignals Sorg. Speziell berechnet die B-Spline-Interpolationseinrichtung 32 Interpolationskoeffizienten bk–1, bk, bk+1 und bk+2, die den Vorlagenbildsignalkomponenten Yk–1, Yk, Yk+1 und Yk+2 in der nachstehenden Formel (17) entsprechen. Die Formel (17) dient als B-Spline-Interpolationsformel dritter Ordnung und bedeutet eine interpolierte Signal komponente Y' entsprechend dem Interpolationspunkt Xp zwischen den Originalabtastpunkten Xk und Xk+1. Die Berechnungen werden mit folgenden Formeln durchgeführt: Y' = bk–1Yk–1 + bkYk + bk+1Yk+1 + bk+2Yk+2 (17) bk–1 = (–t3 + 3t2 – 3t + 1)/6 bk = (3t3 – 6t2 + 4)/6 bk+1 = (–3t3 + 3t2 + 3t + 1)/6 bk+2 = t3/6wobei t mit 0 ≤ t ≤ 1 die Stelle des Interpolationspunkts Xp repräsentiert, bezogen auf das Bildelement Xk, welches als Referenzposition dient, und weisend in Richtung zu dem Bildelement Xk+1, wobei das Gitterintervall auf den Wert 1 eingestellt ist.
  • Ein aktuelles Bild setzt sich zusammen aus Bildelementen, die in zweidimensionalen Richtungen gruppiert sind. Daher werden die kubischen Spline-Interpolationskoeffizienten ck–1, ck, ck+1 und ck+2 für jede der beiden verschiedenen Richtungen (eine Richtung i und eine Richtung j) eines Feldes von Bildelementen innerhalb des Bildes berechnet. Die kubischen Spline-Interpolationskoeffizienten ck–1, ck, ck+1 und ck+2, die auf diese Weise berechnet wurden, werden hier auch häufig als Interpolationskoeffizienten Cij bezeichnet. Die B-Spline-Interpolationskoeffizienten bk–1, bk, bk+1 und bk+2, die für jede i- und j-Richtung des Bildes von Bildelementen in dem Bild berechnet wurden, werden hier häufig auch als Interpolationskoeffizienten Bij bezeichnet.
  • In dem mit dieser Ausführungsform ausgestatteten Bildwiedergabesystem kann das in der oben beschriebenen Weise gewonnene Interpolationsbildsignal S' direkt in die Bildwiedergabeeinrichtung 40 eingegeben werden. Alternativ läßt sich das Intervall der Bildsignalkomponenten des Interpolationsbildsignals S' derart erweitern, daß es dem Intervall der Bildsignalkomponenten des Vorlagenbildsignals Sorg gleicht. Auf diese Weise läßt sich ein Interpolationsbild als Bild wiedergeben, welches gegenüber dem Vorlagenbild vergrößert ist.
  • Die Korrektureinrichtung 34 berechnet das Korrektursignal ΔS' entsprechend dem Differenzsignal ΔS, welches die Differenzwerte zwischen dem Interpolationssignal SC und dem Interpolationssignal SB darstellt. Insbesondere berechnet die Korrektureinrichtung 34 das Korrektursignal ΔS' gemäß einer Korrekturfunktion, wie sie in 2 gezeigt ist. Wenn der Absolutwert des Differenzsignals ΔS kleiner als S1 ist, wird bei der Korrekturfunktion der Wert des Differenzsignals ΔS direkt als Wert des Korrektursignals ΔS' verwendet, das heißt ΔS = ΔS'. Wenn der Absolutwert des Differenzsignals ΔS größer als S1 wird, wird der Absolutwert des Korrektursignals ΔS' auf einen kleinen Wert gebracht. Wenn der Absolutwert des Differenzsignals ΔS größer als ein vorbestimmter Wert wird, wird der Wert des Korrektursignals ΔS' auf 0 gesetzt.
  • Da das Interpolationssignal SC entsprechend dem oben erläuterten kubischen Spline-Interpolationsprozeß berechnet wird, ist das Interpolationssignal SC ein Signal, welches zu einem reproduzierten Bild mit einem vergleichsweise hohen Maß an Schärfe führt. Da weiterhin das Interpolationssignal SB entsprechend dem oben erläuterten B-Spline-Interpolationsprozeß berechnet wird, ist das Interpolationssignal SB ein Signal, welches ein geglättetes reproduziertes Bild liefert, das einen vergleichsweise geringen Schärfepegel aufweist. Das Differenzsignal ΔS, welches die Differenzwerte zwischen dem Interpolationssignal SC und dem Interpolationssignal SB repräsentiert, nimmt folglich in Bezug auf einen Bildbereich mit einem hohen Maß an Schärfe, beispielsweise einem Kanten- oder Randbereich des Bildes, einen großen Wert an. Außerdem nimmt das Differenzsignal ΔS einen kleinen Wert für einen glatten Bildbereich an. In den Fällen also, in denen das Differenzsignal ΔS in der Korrektureinrichtung 34 und nach Maßgabe der in 2 gezeigten Korrekturfunktion korrigiert wird, nimmt das Korrektursignal ΔS' einen Wert von 0 oder einen kleinen Wert in Bezug auf den Bildbereich an, der ein hohes Maß an Schärfe aufweist, und es nimmt einen Wert bezüglich des glatten Bildbereichs an, der größer ist als der Wert für den Bildbereich mit einem hohen Maß an Schärfe.
  • Im folgenden soll erläutert werden, wie das Bildwiedergabesystem, welches mit dieser Ausführungsform ausgerüstet ist, arbeitet.
  • Zunächst liest die Bildverarbeitungsvorrichtung 20 das Vorlagenbildsignal Sorg aus der Bildsignal-Speichereinrichtung 10 aus. Um das Interpolationsbildsignal S' zu gewinnen, welches ein vergrößertes Bild entsprechend der Größe des in der Bildwiedergabeeinrichtung 40 verwendeten Photopapiers entspricht, liefert die Bildverarbeitungsvorrichtung 20 das Vorlagenbildsignal Sorg an die Interpolationsvorrichtung 30 innerhalb der Bildverarbeitungsvorrichtung 20.
  • In der Interpolationsvorrichtung 30 wird das Vorlagenbildsignal Sorg in die kubische Spline-Interpolationseinrichtung 31 und in die B-Spline-Interpolationseinrichtung 32 eingespeist, die die Werte von t in den jeweiligen Interpolationskoeffizienten gemäß der Größe des photographischen Papiers einstellen, welches in der Bildwiedergabeeinrichtung 40 verwendet wird. Wenn beispielsweise ein Bildgrößen-Vergrößerungsfaktor von 2 spezifiziert ist, werden als Werte von t die Werte 0,5 und 1,0 eingestellt. Wenn ein Bildvergrößerungsfaktor von 4 spezifiziert ist, werden als Werte für t die Werte 0,25; 0,5; 0,75 und 1,0 eingestellt. Wenn der Bildvergrößerungs-Skalenfaktor von 10 spezifiziert ist, werden als die Werte für t 0,1; 0,2; ...; 1,0 eingestellt. Das Interpolationssignal SC und das Interpolationssignal SB werden entsprechend den so eingestellten Werten für t berechnet. Das von der kubischen Spline-Interpolationseinrichtung 31 gewonnene Interpolationssignal SC und das von der B-Spline-Interpolationseinrichtung 32 gebildete Interpolationssignal SB werden der Addiereinrichtung 33 zugeführt, die das Differenzsignal ΔS, welches für die Differenzwerte zwischen den Signalen SC und SB steht, berechnet. Das berechnete Differenzsignal ΔS wird der Korrektureinrichtung 34 zugeführt.
  • In der Korrektureinrichtung 34 wird das empfangene Differenzsignal ΔS entsprechend der in 2 gezeigten Korrekturfunktion korrigiert, und dadurch erhält man das Korrektursignal ΔS'. Wie oben erläutert, erhält das Differenzsignal ΔS einen großen Wert in Bezug auf einen Bildbereich mit einem hohen Maß an Schärfe, beispielsweise in Bezug auf einen Kantenbereich des Bildes. Außerdem nimmt das Differenzsignal ΔS einen kleinen Wert für einen glatten Bildbereich an, beispielsweise für ein Muster eines Gesichts einer Person. In den Fällen also, in denen das Differenzsignal ΔS entsprechend der in 2 gezeigten Korrekturfunktion korrigiert ist, nimmt das Korrektursignal ΔS' einen Wert von 0 oder einen kleinen Wert in Bezug auf den Bildbereich mit einem hohen Maß an Schärfe an, es nimmt bei einem glatten Bildbereich einen Wert an, der größer ist als der Wert für einen Bildbereich mit einem hohen Maß an Schärfe.
  • Das in der Korrektureinrichtung 34 berechnete Korrektursignal ΔS' wird in die Addiereinrichtung 35 eingegeben, welche die Differenzwerte zwischen dem Interpolationssignal SC und dem Korrektursignal ΔS' berechnet. Wie in 3A gezeigt ist, ist das Interpolationssignal SC, da es entsprechend dem obigen kubischen Spline-Interpolationsprozeß berechnet wird, ein Signal, welches ein reproduziertes Bild mit einem relativ hohen Maß an Schärfe liefert. Wie allerdings in 3A in dem Bereich B angedeutet ist, hat das Interpolationssignal SC einen derartigen Kennwert, daß Rauschen, beispielsweise Körnigkeit in einer photographischen Aufnahme, die möglicherweise wahrnehmbar ist in einem hautfarbigen Bereich, in dem Bild geglättet werden kann. Wie in 3B dargestellt ist, nimmt das Korrektursignal ΔS' einen Wert von 0 oder einen kleinen Wert bezüglich des Bildbereichs mit einem hohen Maß an Schärfe an (Abschnitte A, A in 3A), und nimmt in Bezug auf den glatten Bildbereich einen Wert an, der größer ist als der Wert des Bildbereichs mit dem hohen Maß an Schärfe. Deshalb bleiben gemäß 3C in dem Interpolationsbildsignal S', welches durch Subtrahieren des Korrektursignals ΔS' von dem Interpolationssignal SC erhalten wird, die Werte in den Bereichen A, A mit einem hohen Maß an Schärfe in dem Interpolationssignal SC erhalten, Rauschen in dem Bereich B, welcher glatt sein sollte, wird beseitigt. Das so erhaltene Interpolationsbildsignal S' wird in die Bildwiedergabeeinrichtung 40 eingegeben.
  • Die Bildwiedergabeeinrichtung 40 reproduziert aus dem empfangenen Interpolationsbildsignal S' ein sichtbares Bild. Das auf diese Weise reproduzierte sichtbare Bild ist ein Bild, in welchem ein Kantenbereich, ein feiner Teilbereich und dergleichen eine vergleichsweise hohe Bildschärfe aufweisen, während ein Bereich wie zum Beispiel der hautfarbene Teil einer Person, glatt erscheint und einen vergleichsweise geringen Schär fewert besitzt. Aus diesem Grund läßt sich die Bildgröße derart vergrößern oder verkleinern, daß man ein Bild reproduzieren kann, welches die passenden Grade an Schärfe entsprechend den unterschiedlichen Bildbereichen aufweist.
  • Im folgenden wird eine zweite Ausführungsform der Interpolationsvorrichtung für ein Bildsignal gemäß der Erfindung beschrieben.
  • 4 ist ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Interpolationsvorrichtung zum Durchführen des Interpolationsverfahrens für ein Bildsignal gemäß der Erfindung. Die zweite Ausführungsform der Interpolationsvorrichtung ist in der gleichen Weise in ein Bildwiedergabesystem inkorporiert wie die in 1 gezeigte Interpolationsvorrichtung 30. In 4 sind die Bildsignal-Speichereinrichtung 10, die Bildverarbeitungsvorrichtung 20 und die Bildwiedergabeeinrichtung 40, die in 1 dargestellt sind, nicht gezeigt. Die zweite Ausführungsform nach 4 ist die gleiche wie die in 1 gezeigte Interpolationsvorrichtung 30 der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß anstelle der B-Spline-Interpolationseinrichtung 32 und der Addiereinrichtung 33 eine (kubische Spline-B-Spline)-Interpolationseinrichtung 36 verwendet wird. Letztere berechnet Differenzinterpolationskoeffizienten dk–1, dk, dk+1 und dk+2, bei denen es sich um die Differenzen zwischen den Interpolationskoeffizienten ck–1, ck, ck+1, ck+2 in Formel (16), die als kubische Spline-Interpolationsformel fungiert, und den Interpolationskoeffizienten bk–1, bk, bk+1, bk+2 in Formel (17), die als B-Spline-Interpolationsformel dient, handelt. Außerdem führt die (kubische Spline-B-Spline)-Interpolationseinrichtung 36 eine Interpolation entsprechend den Differenzinterpolationskoeffizienten dk–1, dk, dk+1 und dk+2 durch und gewinnt dadurch ein Differenzinterpolationssignal ΔS''.
  • Wie oben ausgeführt, wird in der (kubische Spline-B-Spline)-Interpolationseinrichtung 36 eine Berechnung zum Erhalten der Differenzinterpolationskoeffizienten dk–1, dk, dk+1 und dk+2 durchgeführt, indem die Differenzen zwischen den Interpolationskoeffizienten ck–1, ck, ck+1, ck+2 in Formel (16), die als kubische Spline-Interplationsformel dient, und den Interpolationskoeffizienten bk–1, bk, bk+1, bk+2 in Formel (17), die als B-Spline-Interpolationsformel dient, sind. Außerdem wird die Interpolation entsprechend den Differenzinterpolationskoeffizienten dk–1, dk, dk+1 und dk+2 durchgeführt. Das so erhaltene Differenzinterpolationssignal ΔS'' nimmt folglich Werte an, die im wesentlichen identisch sind mit den Werten des Differenzsignals ΔS, welches die Differenzen zwischen dem Interpolationssignal SC und dem Interpolationssignal SB repräsentiert und bei der ersten, oben beschriebenen Ausführungsform mit Hilfe der Addiereinrichtung 33 erhalten wurden.
  • Das Differenzinterpolationssignal ΔS'' wird dann in der Korrektureinrichtung 34 korrigiert, um ein Korrektursignal ΔS' zu erhalten. Außerdem werden in der Addiereinrichtung 35 Differenzwerte zwischen dem Interpolationssignal SC und dem Korrektursignal ΔS' berechnet, um ein Interpolationsbildsignal S' zu gewinnen. Wie bei der obigen ersten Ausführungsform werden gemäß 3C in dem Interpolationsbildsignal S' die Werte der Abschnitte A, A mit hohem Maß an Schärfe in dem Interpolationssignal SC erhalten, Rauschen in dem Bereich B, der glatt sein sollte, wird beseitigt. Anschließend wird in der Bildwiedergabeeinrichtung 40 aus dem Interpolationsbildsignal S' ein sichtbares Bild reproduziert, welches in einem Kantenbereich, einem Kleinmusterbereich oder dergleichen eine vergleichsweise große Schärfe besitzt und in einem Bereich wie zum Beispiel dem hautfarbenen Bereich einer Person, die Schärfe einen vergleichsweise geringen Pegel hat. Die Bildgröße läßt sich also derart vergrößern oder verkleinern, daß ein Bild mit geeigneten Schärfewerten entsprechend den unterschiedlichen Bildbereichen reproduziert werden kann.
  • Bei der zweiten Ausführungsform kann in der (kubische Spline-B-Spline)-Interpolationseinrichtung 36 gleichzeitig die Verarbeitung durchgeführt werden, die im wesentlichen identisch ist mit der Verarbeitung, die durch die Addiereinrichtung 33 bei der ersten Ausführungsform wahrgenommen wird. Daher kann der Aufbau der Vorrichtung der gleiche bleiben. Außerdem läßt sich die für die Operationen erforderliche Zeit gering halten, die Verarbeitung kann rasch durchgeführt werden.
  • Bei der ersten und der zweiten oben beschriebenen Ausführungsform wird das Korrektursignal ΔS' der Berechnung mit dem Interpolationssignal SC unterzogen, das von der kubischen Spline-Interpolationseinrichtung 31 berechnet wurde. Alternativ kann die Modifikation in der Weise erfolgen, daß das Korrektursignal ΔS' der Berechnung mit dem Interpolationssignal SB unterzogen wird, das von der B-Spline-Interpolationseinrichtung 32 berechnet wurde. In diesen Fällen kann in der Korrektureinrichtung 34 eine Korrekturfunktion verwendet werden, die gegenüber der in 2 gezeigten Funktion invers ist. Insbesondere kann die Korrekturfunktion derart eingerichtet sein, daß sie einen Wert von 0 oder einen kleinen Wert gegenüber einem Bereich annimmt, in welchem der Signalwert des Differenzsignals ΔS oder ΔS'' klein ist, während die Korrekturfunktion einen großen Wert bezüglich eines Bereichs annimmt, in welchem der Signalwert des Differenzsignals ΔS oder ΔS'' groß ist.
  • Im folgenden wird eine dritte Ausführungsform der Interpolationsvorrichtung für ein Bildsignal gemäß der Erfindung beschrieben.
  • 5 ist ein Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform der Interpolationsvorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Interpolationsverfahrens für ein Bildsignal. Die dritte Ausführungsform der Interpolationsvorrichtung ist eingebaut in ein Bildwiedergabesystem genauso, wie es bei der in 1 gezeigten Interpolationsvorrichtung 30 der Fall ist. In 5 sind die Bildsignal-Speichereinrichtung 10, die Bildverarbeitungsvorrichtung 20 und die Bildwiedergabeeinrichtung 40, die in 1 zu sehen sind, nicht dargestellt. Wie in 5 gezeigt ist, enthält die dritte Ausführungsform der Interpolationsvorrichtung eine Lagrange-Interpolationseinrichtung 37 zum Durchführen einer Interpolation bezüglich des Vorlagenbildsignals Sorg und gemäß dem bekannten Lagrange-Interpolationsprozeß, um dadurch ein Interpolationssignal SL zu gewinnen. Außerdem enthält die Interpolationsvorrichtung die kubische Spline-Interpolationseinrichtung 31 und die B-Spline-Interpolationseinrichtung 32 zum Berechnen des Interpolationssignals SC bzw. des Interpolationssignals SB in der gleichen Weise wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Darüber hinaus enthält die Interpolationsvorrichtung eine Korrektureinrichtung 34' zum Korrigieren des Interpolationssignals SC und des Interpo lationssignals SB, um so korrigierte Signale SC' und SB' zu erhalten. Schließlich enthält die Interpolationsvorrichtung außerdem eine Divisionseinrichtung 38 zum Dividieren des korrigierten Interpolationssignals SC' durch das korrigierte Interpolationssignal SB', um dadurch ein Quotientensignal SD zu erhalten. Die Interpolationsvorrichtung besitzt eine Operationseinrichtung 39 zur Bildung des Korrektursignals SD', welches zur Korrektur des Interpolationssignals SL aus dem Quotientensignal SD, und eine Multipliziereinrichtung 50 zum Multiplizieren des Interpolationssignals SL mit dem Korrektursignal SD'.
  • Die Korrektureinrichtung 34' korrigiert das Interpolationssignal SC und das Signal SB gemäß einer Korrekturfunktion, die in 6 gezeigt ist. Insbesondere sind in einem hellen Bildbereich, wo die Signalwerte groß sind, Differenzen der Bilddichte visuell eher wahrnehmbar als in einem dunklen Bildbereich. Durch Korrigieren des Interpolationssignals SC und des Interpolationssignals SB gemäß der in 6 gezeigten Korrekturfunktion läßt sich also der helle Bildbereich, bei dem die Signalwerte groß sind, hervorheben oder betonen.
  • Die Dividiereinrichtung 38 dividiert das konigierte Interpolationssignal SC' durch das korrigierte Interpolationssignal SB' und erhält dadurch das Quotientensignal SD. Da das Interpolationssignal SC entsprechend dem oben erläuterten kubischen Spline-Interpolationsprozeß berechnet wird, handelt es sich um ein Signal, welches ein reproduziertes Bild mit einem vergleichsweise hohen Maß an Schärfe liefert. Da das Interpolationssignal SB entsprechend dem oben erläuterten B-Spline-Interpolationsprozeß berechnet wird, ist das Interpolationssignal ein Signal, welches ein glattes reproduziertes Bild liefert, das ein relativ geringes Maß an Schärfe aufweist. Deshalb nimmt das Quotientensignal SD einen Wert größer als 1 in Bezug auf einen Bildbereich mit einem hohen Maß an Schärfe an, beispielsweise in einem Kantenbereich des Bilds. Außerdem nimmt das Quotientensignal SD einen Wert von etwa 1 in Bezug auf einem glatten Bildbereich an.
  • Die Operationseinrichtung 39 berechnet aus dem Quotientensignal SD das zum Korrigieren des Interpolationssignals SL zu verwendende Korrektursignal SD'. Speziell wird das Korrektursignal SD' von der Operationseinrichtung 39 so berechnet, daß es einen Wert kleiner als 1 bezüglich eines Werts des Quotientensignals SD nahe bei 1 annehmen kann und einen Wert größer als 1 für einen Wert des Quotientensignals SD größer als 1 annehmen kann.
  • Im folgenden wird die Arbeitsweise der dritten Ausführungsform erläutert.
  • Das Vorlagenbildsignal Sorg, welches in die Interpolationsvorrichtung eingespeist wurde, wird an die Lagrange-Interpolationseinrichtung 37, die kubische Spline-Interpolationseinrichtung 31 und die B-Spline-Interpolationseinrichtung 32 gegeben. In der Lagrange-Interpolationseinrichtung 37 wird das Interpolationssignal SL entsprechend dem Lagrange-Interpolationsprozeß berechnet. In der kubischen Spline-Interpolationseinrichtung 31 und der B-Spline-Interpolationseinrichtung 32 werden die Interpolationssignale SC und SB in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform berechnet. Die Interpolationssignale SC und SB werden in die Korrektureinrichtung 34' eingespeist und entsprechend der in 6 gezeigten Korrekturfunktion korrigiert. Auf diese Weise werden die korrigierten Interpolationssignale SC' und SB' berechnet, die in die Dividiereinrichtung 38 eingegeben werden, in der das Quotientensignal SD (= SC'/SB') berechnet wird. Das Quotientensignal SD nimmt einen Wert größer als 1 für einen Bildbereich mit einem hohen Maß an Schärfe an, beispielsweise einen Kantenbereich in dem Bild. Außerdem nimmt das Quotientensignal SD einen Wert von etwa 1 bei einem glatten Bildbereich an. Das Quotientensignal SD wird in die Operationseinrichtung 39 eingegeben, die das Korrektursignal SD' berechnet, welches einen Wert größer als 1 für einen Bildbereich mit einem hohen Maß an Bildschärfe annimmt, beispielsweise einen Kantenbereich des Bildes, und einen Wert kleiner als 1 für einen glatten Bildbereich annimmt.
  • In der Multipliziereinrichtung 50 wird das Interpolationssignal SL mit dem Korrektursignal SD' multipliziert. Das Interpolationssignal SL ist ein Signal, welches ein reproduziertes Bild mit einem Grad an Schärfe liefert, der weder sehr hoch noch sehr niedrig ist. Dureh Multiplizieren mit dem Korrektursignal SD' wird das Interpolationssignal SL derart korrigiert, daß der Signalwert für einen glatten Bildbereich klein und für einen Bildbereich mit einem vergleichsweise hohen Grad an Schärfe groß werden kann. Daher wurde in dem Interpolationsbildsignal S', welches gewonnen wird durch die Multiplikation des Interpolationssignals SL mit dem Korrektursignal SD', der Wert des Interpolationssignals SL in Bezug auf den Bildbereich, der glatt werden soll, verringert, und der Wert des Interpolationssignals SL in Bezug auf den Bildbereich, der ein großes Maß an Schärfe aufweisen sollte, wurde hervorgehoben. Das so erhaltene Interpolationsbildsignal S' wird in die Bildwiedergabeeinrichtung 40 eingespeist, und von dieser wird ein sichtbares Bild anhand des Interpolationsbildsignals S' erzeugt.
  • Wie oben ausgeführt, ist bei der dritten Ausführungsform das von der Bildwiedergabeeinrichtung 40 erzeugte sichtbare Bild ein Bild, bei dem ein Kantenbereich, ein scharf abgesetzter Bereich und dergleichen ein vergleichsweise hohes Maß an Schärfe besitzt, während ein Bereich entsprechend beispielsweise der Hautfarbe einer Person glatt ist und einen vergleichsweise geringen Grad an Schärfe besitzt. Daher läßt sich das Bildformat derart vergrößern oder verkleinern, daß ein Bild mit passenden Schärfegraden gemäß den unterschiedlichen Bereichen des Bildes reproduziert werden kann.
  • Bei der dritten Ausführungsform wird von der Korrektureinrichtung 34' die Korrektur entsprechend der in 6 dargestellten Korrekturfunktion bezüglich der Interpolationssignale SC und SB durchgeführt. Alternativ kann die Korrektur mit der in 6 gezeigten Korrekturfunktion zunächst bezüglich des Vorlagenbildsignals Sorg durchgeführt werden, um anschließend die Interpolationen mit der kubischen Spline-Interpolationseinrichtung 31 und der B-Spline-Interpolationseinrichtung 32 durchzuführen. Außerdem muß die Korrektur nicht notwendiger Weise vorgenommen werden.
  • Im folgenden wird eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Interpolationsvorrichtung für ein Bildsignal beschrieben.
  • 7 ist ein Blockdiagramm, welches eine vierte Ausführungsform der Interpolationsvorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Interpolationsverfahrens für ein Bildsignal zeigt. Die vierte Ausführungsform der Interpolationsvorrichtung ist in der gleichen Weise in ein Bildwiedergabesystem eingebaut wie bei der in 1 gezeigten Interpolationsvorrichtung 30. In 7 sind die Bildsignal-Speichereinrichtung 10, die Bildverarbeitungsvorrichtung 20 und die Bildwiedergabeeinrichtung 40, die in 1 dargestellt sind, nicht dargestellt. Die vierte Ausführungsform der Interpolationsvorrichtung führt eine Verarbeitung insbesondere eines Farbvorlagenbildsignals Sorg durch. Die Interpolationsvorrichtung enthält einen ersten Wandler 51 zum Umwandeln von R-, G- und B-Farbsignalkomponenten, die zusammen jeweils das Bildelement repräsentieren, in YCC-Luminanz- und Farbdifferenzsignalkomponenten gemäß folgender Formel (18): Y = 0,299 × R + 0,587 × G + 0,114 × B C1 = –0,299 × R – 0,587 × G + 0,886 × B C2 = 0,701 × R – 0,587 × G – 0,114 × B (18)
  • Die Interpolationsvorrichtung enthält außerdem eine betonte kubische Spline-Interpolationseinrichtung 31' zum Erhalten einer interpolierten Luminanzsignalkomponente YC durch Verwenden eines betonten kubischen Spline-Interpolationsprozesses bezüglich der Luminanzsignalkomponenten Y, die Bestandteil der YCC-Luminanz- und Farbdifferenzsignalkomponenten sind, die von dem ersten, Wandler 51 erhalten wurden. Die Interpolationsvorrichtung enthält weiterhin eine betonte B-Spline-Interpolationseinrichtung 32' zum Gewinnen einer interpolierten Luminanzsignalkomponente YB unter Verwendung eines betonten B-Spline-Interpolationsprozesses für die Luminanzsignalkomponenten Y. Darüber hinaus enthält die Interpolationsvorrichtung die B-Spline-Interpolationseinrichtung 32 zum Erhalten von interpolierten Farbdifferenzsignalkomponenten C1B und C2B, wozu der B-Spline-Interpolationsprozeß für die Farbdifferenzsignalkomponenten C1 und C2 angewendet wird, die Teil der YCC-Luminanz- und Farbdifferenzsignalkomponenten sind, die von dem ersten Wandler 51 erhalten wurden. Die Interpolationsvorrichtung enthält weiterhin eine Addiereinrichtung 33' zum Berechnen einer Differenzsignalkomponente ΔY, die für die Differenz zwischen der interpolierten Luminanzsignalkomponente YC und der interpolierten Luminanzsignalkomponente YB steht. Weiterhin enthält die Interpolationseinrichtung eine Korrektureinrichtung 34' zum Korrigieren der Differenzsignalkomponente ΔY in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform, die oben erläutert wurde, um so eine korrigierte Signalkomponente ΔY' zu erhalten. Die Interpolationsvorrichtung enthält darüber hinaus einen Addierer 35' zum Subtrahieren der Korrektursignalkomponente ΔY' von der interpolierten Lu minanzsignalkomponente YC, um dadurch eine interpolierte Luminanzsignalkomponente YC' zu erhalten. Die Interpolationsvorrichtung enthält außerdem einen zweiten Wandler 52 zum Umwandeln der interpolierten Luminanzsignalkomponente YC' und der interpolierten Farbdifferenzsignalkomponenten C1B, C2B in interpolierte Farbsignalkomponenten R', G' und B' gemäß folgender Formel (19): R' = YC' + C2B G' = YC' – 0,194 × C2B – 0,509 × C2B B' = YC' + C1B (19).
  • Wie zum Beispiel in der US-Anmeldung mit dem Aktenzeichen 08/679,830 beschrieben ist, wichtet sowohl die betonte kubische Spline-Interpolationseinrichtung 31' als auch die betonte B-Spline-Interpolationseinrichtung 32' die oben genannten Interpolationskoeffizienten ck–1, ck, ck+1 und ck+2 und die erwähnten Interpolationskoeffizienten bk–1, bk, bk+1 und bk+2 und addiert sie, welche Koeffizienten einander entsprechen und für die jeweiligen Vorlagenbildsignalkomponenten Yk–1, Yk, Yk+1 und Yk+2 eingerichtet sind. Die gewichteten Additionen werden mit den unten angegebenen Formeln (20), (21), (22) und (23) durchgeführt. Auf diese Weise werden Interpolationskoeffizienten ak–1, ak, ak+1 und ak+2 ermittelt. Außerdem wird die Interpolation entsprechend diesen Interpolationskoeffizienten ak–1, ak, ak+1 und ak+2 durchgeführt. ak–1 = (1 – α)ck–1 + αbk–1 = {(2α – 3)t3 – (3α – 6)t2 – 3t + α}/6 (20) ak = (1 – α)ck + αbk = {(9 – 6α)t3 + (9α – 15)t2 + (6 – 2α)}/6 (21) ak+1 = (1 – α)ck+1 + αbk+1 = {(6α – 9)t3 – (9α = 12)t2 + 3t + α}/6 (22) ak+2 = (1 – α)ck+2 + αbk+2 = {(3 – 2α)t3 + (3α – 3)t2}/6 (23)
  • In der betonten kubischen Spline-Interpolationseinrichtung 31' wird der Wert des Parameters α auf kleiner als 0 eingestellt, demzufolge ein Interpolationsbild mit einem höheren Maß an Schärfe als bei einem Bild erhalten wird, welches mit dem herkömmlichen kubischen Spline-Interpolationsprozeß gewonnen wird. In der betonten B-Spline-Interpolationseinrichtung 32' wird der Wert des Parameters α auf größer als 1 eingestellt, so daß ein glatteres Interpolationsbild als dasjenige Bild erhalten wird, welches mit dem normalen B-Spline-Interpolationsprozeß gewonnen wird.
  • Im folgenden wird die Arbeitsweise der vierten Ausführungsform beschrieben.
  • Zunächst wird das Vorlagenbildsignal Sorg in den ersten Wandler 51 eingegeben, in welchem die Farbsignalkomponenten R, G und B, die jedes der Bildelemente des farbigen Vorlagenbilds repräsentieren, umgewandelt werden in die Luminanzsignalkomponente Y und die Farbdifferenzsignalkomponenten C1, C2, entsprechend der oben angegebenen Formel (18). Auf diese Weise erhält man die Luminanzsignalkomponenten Y und die Farbdifferenzsignalkomponenten C1, C2, die den Bildelementen des Vorlagenfarbbildes entsprechen. Danach werden die Luminanzsignalkomponenten Y in die betonte kubische Spline-Interpolationseinrichtung 31' und die betonte B-Spline-Interpolationseinrichtung 32' eingegeben. Die Farbdifferenzsignalkomponenten C1, C2 werden in die B-Spline-Interpolationseinrichtung 32 eingegeben.
  • In der betonten kubischen Spline-Interpolationseinrichtung 31' und der betonten B-Spline-Interpolationseinrichtung 32' werden die Interpolationen bezüglich der Luminanzsignalkomponenten Y und nach Maßgabe der Interpolationskoeffizienten ak–1, ak, ak+1 und ak+2, die mit Hilfe der oben angegebenen Formeln (20), (21), (22) und (23) berechnet wurden, und des Parameters α durchgeführt. Die interpolierten Luminanzsignalkomponenten YC und YB werden auf diese Weise gewonnen. Außerdem werden in der B-Spline-Interpolationseinrichtung 32 die Interpolationen bezüglich der Farbdifferenzsignalkomponenten C1 und C2 entsprechend dem B-Spline-Interpolationsprozeß in der gleichen Weise durchgeführt, wie dies in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurde. Die interpolierten Farbdifferenzsignalkomponenten C1B und C2B werden auf diese Weise gewonnen.
  • Die interpolierten Luminanzsignalkomponenten YC und YB werden in dem Addierer 33', der Korrektureinrichtung 34' und dem Addierer 35' in der gleichen Weise wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform verarbeitet, wodurch die interpolierten Luminanzsignalkomponenten YC' von dem Addierer 35' ausgegeben werden. Die interpolierten Luminanzsignalkomponenten YC', und die interpolierten Farbdifferenzsignalkomponenten C1B und C2B werden in dem zweiten Wandler 52 eingegeben und entsprechend der obigen Formel (19) umgewandelt in die interpolierten Farbsignalkomponenten R', G' und B'.
  • Die in der Interpolationsvorrichtung gewonnenen interpolierten Farbsignalkomponenten R', G' und B' dienen als die Farbsignalkomponenten in dem interpolierten Bildsignal S'. Das interpolierte Bildsignal S' wird in die Bildwiedergabeeinrichtung 40 eingegeben und dient zum Reproduzieren eines sichtbaren Bilds.
  • Wie oben beschrieben, werden bei der vierten Ausführungsform bezüglich der Luminanzsignalkomponenten Y die Interpolationen in der gleichen Weise wie bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel durchgeführ. Bezüglich der Luminanzsignalkomponenten Y besitzt daher das Bild eine derartige Charakteristik, das ein Kantenbereich, eine abgesetzte feine Zone und dergleichen ein vergleichsweise hohes Maß an Schärfe aufweisen können, während ein Bereich wie zum Beispiel ein Bereich mit Hautfarbe einer Person glatt mit einem vergleichsweise geringen Maß an Schärfe zum Ausdruck kommen. Außerdem hat bezüglich der Farbdifferenzsignalkomponenten C1 und C2 das Bild eine glatte Charakteristik. Deshalb lassen sich Probleme vermeiden, die dadurch entstehen, daß es zu verschiedenen Farbtönen aufgrund verschiedener Richtungen und unterschiedlicher Stärken der einzelnen Bildelemente in dem sichtbaren Bild kommt, welches durch die Interpolation gemäß der üblichen Methode gewonnen wird, wonach eine interpolierte Farbsignalkomponente mit dem Interpolationsprozeß berechnet wird, welcher der Schärfe für jede der Farbsignalkomponenten R, G und B Bedeutung verleiht. Da außerdem die Sichtempfindlichkeit von Menschen äußerst empfindlich ist für Luminanzsignalkomponenten, hingegen für Farbdifferenzsignalkompnenten nicht besonders empfindlich ist, hängt die Bildschärfe besonders von der Luminanzänderung ab. Bei der vierten Ausführungsform, bei der die Interpolationen bezüglich der Luminanzsignalkomponenten Y in der gleichen Weise wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform durchgeführt werden, läßt sich aus dem interpolierten Bildsignal S' ein Bild in der Weise reproduzieren, daß ein Kantenbereich, ein scharf abgesetzter Bereich und dergleichen in dem Bild ein vergleichsweise hohes Maß an Schärfe besitzen, während ein Bildbereich, der zum Beispiel der Haut einer Person entspricht, glatt zum Ausdruck kommt und ein vergleichsweise geringes Maß an Schärfe besitzt.
  • Bei der oben beschriebenen vierten Ausführungsform werden die Interpolationen bezüglich der Luminanzsignalkomponenten von der betonten kubischen Spline-Interpolationseinrichtung 31' und der betonten B-Spline-Interpolationseinrichtung 32' durchgeführt. Alternativ können die Interpolationen bezüglich der Luminanzsignalkomponenten Y auch von der kubischen Spline-Interpolationseinrichtung 31 und der B-Spline-Interpolationseinrichtung 32 ausgeführt werden, die bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform vorhanden sind. Als weitere Alternative können die Interpolationen in der gleichen Weise wie bei der oben beschriebenen zweiten oder dritten Ausführungsform durchgeführt werden.
  • Bei der ersten, der zweiten und der dritten Ausführungsform, die oben beschrieben wurden, werden die Interpolationen mit Hilfe der kubischen Spline-Interpolationseinrichtung 31 und der B-Spline-Interpolationseinrichtung 32[oder der (kubischen Spline-B-Spline)-Interpolationseinrichtung 36] durchgeführt. Alternativ können bei der ersten, der zweiten und der dritten oben beschriebenen Ausführungsform die Interpolationen auch von der betonten kubischen bzw. B-Spline-Interpolationseinrichtung 31' bzw. 32' durchgeführt werden, so wie bei der vierten Ausführungsform.
  • Bei der oben beschriebenen vierten Ausführungsform wird die Korrektursignalkomponente ΔY' der Berechnung mit der interpolierten Luminanzsignalkomponente YC unterzogen, die von der betonten kubischen Spline-Interpolationseinrichtung 31' berechnet wurde. Alternativ kann die Korrektursignalkomponente ΔY' auch der Berechnung mit der interpolierten Luminanzsignalkomponente YB unterzogen werden, die von der B-Spline-Interpolationseinrichtung 32' berechnet wurde.
  • Bei der vierten Ausführungsform werden als die Signalkomponenten in dem Luminanz/Farbdifferenz-Raum die YCC-Luminanz- und die Farbdifferenzsignalkomponenten verwendet. Alternativ können auch Luminanz- oder Farbdifferenzsignalkomponenten verwendet werden, die dargestellt werden durch L*a*b*, L*u*v*.
  • Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen verwendet die Interpolationsvorrichtung das Vorlagenbildsignal Sorg, welches vorab in der Bildsignal-Speichereinrichtung 10 gespeichert wurde. Allerdings ist die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht beschränkt auf diese Ausführungsform. Beispielsweise kann ein für ein Bild repräsentatives Bildsignal verwendet werden, welches mit Hilfe einer Bildlesevorrichtung detektiert wurde.
  • Im folgenden wird eine fünfte Ausführungsform der Interpolationsvorrichtung für ein Bildsignal gemäß der Erfindung beschrieben.
  • 8 zeigt als Blockdiagramm ein Bildwiedergabesystem mit einer Interpolationsvorrichtung 30 als fünfte Ausführungsform der Interpolationsvorrichtung zum Durchführen des Interpolationsverfahrens für ein Bildsignal gemäß der Erfindung. Wie aus 8 hervorgeht, enthält das Bildwiedergabesystem, welches mit der Interpolationsvorrichtung 130 der fünften Ausführungsform ausgestattet ist, eine Bildsignal-Speichereinrichtung 110 zum Speichern eines ein Bild repräsentierenden Bildsignals, und eine Bildverarbeitungsvorrichtung 120 zum Durchführen einer vorbestimmten Signalverarbeitung bezüglich des Farbvorlagenbildsignals Sorg, welches von der Bildsignal-Speichereinrichtung 110 empfangen wurde, damit ein Bildsignal gewonnen wird, welches einer vorbestimmten Wiedergabegröße entspricht. Das Bildwiedergabesystem enthält außerdem eine Bildwiedergabeeinrichtung 140 zum Reproduzieren eines sichtbaren Bildes vorbestimmter Reproduktionsgröße aus einem Interpolationsbildsignal S', welches gewonnen wird durch die vorbestimmte Signalverarbeitung, die durch die Bildverarbeitungsvorrichtung 120 ausgeführt wird. Die Bildwiedergabeeinrichtung 140 kann eine Kathodenstrahlröhre, ein Drucker oder dergleichen sein.
  • Die Bildverarbeitungsvorrichtung 120 führt die Signalverarbeitung bezüglich des Vorlagenbildsignals Sorg derart durch, daß ein Bildsignal gemäß beispielsweise einer von verschiedenen Größen (L-Größe, Postkartengröße, A4-Größe und dergleichen) eines photographischen Papiers für die Bildwiedergabe erhalten werden kann. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 120 ist ausgestattet mit der Interpolationsvorrichtung 130 gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung, die eine Interpolation zum Gewinnen eines Interpolationsbildsignals durchführt, welches aus einer Anzahl von Bildsignalkomponenten besteht, die verschieden ist von jener der Bildsignalkomponenten des Vorlagenbildsignals Sorg, wenn das Bildformat vergrößert oder verkleinert wird.
  • Das Vorlagenbildsignal Sorg, welches bei dieser Ausführungsform verwendet wird, besteht aus einer Folge digitaler Bildsignalkomponenten Sk–2, Sk–1, Sk, Sk+1, Sk+2, ..., welche Abtastpunkten (Bildelementen) Xk-2, Xk–1, Xk, Xk+1, Xk+2, ... entsprechen, die mit gleichem Abtastintervall abgetastet sind und in einer Richtung gruppiert sind.
  • Die Interpolationsvorrichtung 130 der fünften Ausführungsform ist in die Bildverarbeitungsvorrichtung 120 eingebaut und enthält einen Luminanzwandler 131 zum Gewinnen einer Luminanzsignalkomponente Y aus den Farbsignalkomponenten R, G und B, die für jedes der Bildelemente in dem Vorlagenfarbbild stehen, welches durch das Vorlagenbild signal Sorg dargestellt wird, wobei die Umwandlung gemäß folgender Formel (24) erfolgt: Y = 0,299 × R + 0,587 × G + 0,114 × B (24)
  • Die Interpolationsvorrichtung 130 enthält ferner eine (kubische Spline-B-Spline)-Interpolationseinrichtung 132, welche Differenzinterpolationskoeffizienten berechnet, bei denen es sich um die Differenzen zwischen den Interpolationskoeffizienten in einer unten angegebenen kubischen Spline-Interpolationsformel und den Interpolationskoeffizienten in einer unten angegebenen B-Spline-Interpolationsformel handelt. Außerdem führt die (kubische Spline-B-Spline)-Interpolationseinrichtung 132 eine Interpolationsoperation gemäß den Differenzinterpolationskoeffizienten durch und gewinnt damit eine interpolierte Luminanzsignalkomponente YCB. Die Interpolationsvorrichtung 130 enthält weiterhin eine B-Spline-Interpolationseinrichtung 133 zum Durchführen eines B-Spline-Interpolationsprozesses bezüglich jeder der Farbsignalkomponenten R, G und B, welche das Vorlagenbildsignal Sorg darstellen, um auf diese Weise interpolierte Signalkomponenten RB, GB und BB zu gewinnen. Darüber hinaus enthält die Interpolationsvorrichtung 130 eine Korrektureinrichtung 134 zum Korrigieren der interpolierten Luminanzsignalkomponente YCB in einer unten noch zu beschreibenden Weise, um eine korrigierte Luminanzsignalkomponente YCB' zu gewinnen. Ferner enthält die Interpolationsvorrichtung 130 einen Addierer 135 zum Berechnen einer Differenz-Luminanzsignalkomponente ΔY (= YCB – YCB'), die für den Differenzwert zwischen der interpolierten Luminanzsignalkomponente YCB und der korrigierten Luminanzsignalkomponente YCB' steht. Ferner enthält die Interpolationsvorrichtung 130 Addierer 136, 137 und 138 zum Addieren der Differenz-Luminanzsignalkomponente ΔY auf die interpolierten Signalkomponenten RB, GB und BB, um dadurch interpolierte Signalkomponenten RB', GB' und BB' zu erhalten. Auf diese Weise wird ein endgültiges Interpolationsbildsignal S' gewonnen, zusammengesetzt aus den so erhaltenen interpolierten Signalkomponenten RB', GB' und BB'.
  • Der kubische Spline-Interpolationsprozeß und der B-Spline-Interpolationsprozeß werden im folgenden erläutert. Bei dem kubischen Spline-Interpolationsprozeß werden Berechnungen durchgeführt, um Interpolationskoeffizienten ck–1, ck, ck+1 und ck+2 aufzufinden, die den Vorlagenbildsignalkomponenten Zk–1, Zk, Zk+1 und Zk+2 entsprechen, wozu die unten angegebene Formel (25) verwendet wird, die als kubische Spline-Interpolationsformel dritter Ordnung fungiert und eine interpolierte Signalkomponente Zcp' repräsentiert entsprechend einem Interpolationspunkt Xp, der zwischen Vorlagenabtastpunkten (Bildelementen) Xk und Xk+1 liegt. Die Berechnungen gehorchen folgenden Formeln: Zcp' = ck–1Zk–1 + ckZk + ck+1Zk+1 + ck+2Zk+2 (25) ck–1 = (–t3 + 2t2 – t)/2 ck = (3t3 – 5t2 + 2)/2 ck+1 = (–3t3 + 4t2 + t)/2 ck+2 = (t3 – t2)/2wobei t mit 0 ≤ t ≤ 1 die Stelle des Interpolationspunkts Xp bedeutet, die auf das als Referenzposition fungierende Bildelement Xk bezogen ist, während die Richtung zu dem Bildelement Xk+1 weist, und wobei das Gitterintervall auf „1" eingestellt ist.
  • Bei dem B-Spline-Interpolationsprozeß werden Berechnungen vorgenommen, um Interpolationskoeffizienten bk–1, bk, bk+1 und bk+2 aufzufinden, die den Vorlagenbildsignalkomponenten Zk–1, Zk, Zk+1 und Zk+2 entsprechen, wozu die unten angegebene Formel (26) verwendet wird, die als B-Spline-Interpolationsformel dritter Ordnung fungiert und eine interpolierte Signalkomponente Zcb' repräsentiert entsprechend dem Interpolations punkt Xp, der zwischen Vorlagenabtastpunkten (Bildelementen) Xk und Xk+1 liegt. Die Berechnungen gehorchen folgenden Formeln: Zcb' = bk–1Zk–1 + bkZk + bk+1Zk+1 + bk+2Zk+2 (26) bk–1 = (–t3 + 3t2 – 3t + 1)/6 bk = (3t3 – 6t2 + 4)/6 bk+1 = (–3t3 + 3t2 + 3t + 1)/6 bk+2 = t3/6wobei t mit 0 ≤ t ≤ 1 die Stelle des Interpolationspunkts Xp bedeutet, die auf das als Referenzposition fungierende Bildelement Xk bezogen ist, während die Richtung zu dem Bildelement Xk+1 weist, und wobei das Gitterintervall auf „1" eingestellt ist.
  • In der (kubischen Spline-B-Spline)-Interpolationseinrichtung 132 werden die Differenzen zwischen den Interpolationskoeffizienten ck–1, ck, ck+1, ck+2 in der Formel (25), die als kubische Spline-Interpolationsformel fungiert, und die Interpolationskoeffizienten bk–1 bk, bk+1, bk+2 in der Formel (26), die als die B-Spline-Interpolationsformel fungiert, berechnet als Differenzinterpolationskoeffizienten dk–1, dk, dk+1 und dk+2. Weiterhin erfolgt die Interpolation gemäß den Differenzinterpolationskoeffizienten dk–1, dk, dk+1 und dk+2, und hierdurch wird die interpolierte Luminanzsignalkomponente YCB erhalten, die einen Wert im wesentlichen identisch mit dem Wert der Differenzsignalkomponente aufweist, die der Differenz zwischen einer interpolierten Signalkomponente, die mit Hilfe der kubischen Spline-Interpolation bezüglich der Luminanzsignalkomponente Y erhalten wird, und der interpolierten Signalkomponente entspricht, die man durch die B-Spline-Interpolation bezüglich der Luminanzsignalkomponenten Y erhält.
  • Ein wirkliches Bild setzt sich zusammen aus den Bildelementen, die in zwei Richtungen als Gruppe angeordnet sind. Daher werden die kubischen Spline-Interpolationskoeffizienten ck–1, ck, ck+1 und ck+2 für jede der beiden Richtungen berechnet (eine Richtung i und eine Richtung j), in die sich ein Feld der Bildelemente des Bildes erstreckt. Außerdem werden die B-Spline-Interpolationskoeffizienten bk–1, bk, bk+1 und bk+2 für sowohl die Richtung i als auch die Richtung j des Feldes von Bildelementen in dem Bild berechnet. Darüber hinaus werden die Differenzinterpolationskoeffizienten dk–1, dk, dk+1 und dk+2 sowohl für die Richtung i als auch die Richtung j des Feldes von Bildelementen in dem Bild berechnet.
  • In dem Bildwiedergabesystem, welches mit dieser Ausführungsform ausgestattet ist, kann das auf diese Weise gewonnene Interpolationsbildsignal S' direkt in die Bildwiedergabeeinrichtung 140 eingegeben werden. Alternativ läßt sich das Intervall der Bildsignalkomponenten des Interpolationsbildsignals S' derart strecken, daß es dem Intervall der Bildsignalkomponenten des Vorlagenbildsignals Sorg gleichen. Damit läßt sich das Interpolationsbild als Bild reproduzieren, welches gegenüber dem Vorlagenbild vergrößert ist.
  • Die Korrektureinrichtung 134 berechnet die korrigierten Luminanzsignalkomponenten YCB' entsprechend den interpolierten Luminanzsignalkomponenten YCB. Speziell berechnet die Korrektureinrichtung 134 die korrigierten Luminanzsignalkomponenten YCB' gemäß einer in 9 gezeigten Korrekturfunktion, bei der in den Fällen, in denen die Absolutwerte der interpolierten Luminanzsignalkomponenten YCB kleiner als S1 sind, die Werte der interpolierten Luminanzsignalkomponenten YCB direkt als die Werte der korrigierten Luminanzsignalkomponenten YCB' hergenommen werden, das heißt YCB = YCB'. Wenn die Absolutwerte der interpolierten Luminanzsignalkomponenten YCB größer als S1 sind, werden die Absolutwerte der korrigierten Luminanzsignalkomponenten YCB' auf einen kleinen Wert gesetzt. In den Fällen, in denen die Absolutwerte der interpolierten Luminanzsignalkomponenten YCB größer als ein vorbestimmter Wert sind, werden die Werte der korrigierten Luminanzsignalkomponenten YCB' auf 0 gesetzt.
  • Da die interpolierten Luminanzsignalkomponenten YCB durch die Interpolation gewonnen werden, die gemäß den Differenzinterpolationskoeffizienten durchgeführt wird, welche die Differenzen zwischen den Interpolationskoeffizienten des kubischen Spline-Interpolationsprozesses, der ein reproduziertes Bild mit einem vergleichsweise hohen Wert an Schärfe liefert, und den Interpolationskoeffizienten des B-Spline-Interpolationsprozesses, der ein glattes reproduziertes Bild mit einem vergleichsweise geringen Maß an Schärfe liefert, repräsentieren, nehmen die interpolierten Luminanzsignalkomponenten YCB einen großen Wert für einen Bildbereich an, der ein hohes Maß an Schärfe aufweist, beispielsweise einen Kantenbereich innerhalb des Bildes. Außerdem nehmen die interpolierten Luminanzsignalkomponenten YCB bei einem glatten Bildbereich einen kleinen Wert an. Wenn die interpolierten Luminanzsignalkomponenten YCB in der Korrektureinrichtung 134 und gemäß der in 9 gezeigten Korrekturfunktion korrigiert werden, nehmen die korrigierten Luminanzsignalkomponenten YCB' einen Wert von 0 oder einen kleinen Wert für den Bildbereich an, der ein hohes Maß an Schärfe besitzt, sie nehmen einen Wert größer als der Wert für diesen Bildbereich mit einem hohen Maß an Schärfe für einen glatten Bildbereich.
  • Im folgenden soll beschrieben werden, wie das Bildwiedergabesystem mit der fünften Ausführungsform nach 8 arbeitet.
  • Als erstes liest die Bildverarbeitungsvorrichtung 120 das Vorlagenbildsignal Sorg aus der Bildsignal-Speichereinrichtung 110 aus. Um das interpolierte Bildsignal S' zu erhalten, welches ein vergrößertes Bild entsprechend der Größe des Photopapiers in der Bildwiedergabeeinrichtung 140 entspricht, liefert die Bildverarbeitungsvorrichtung 120 das Vorlagenbildsignal Sorg in die Interpolationsvorrichtung 130, die sich in der Bildverarbeitungsvorrichtung 120 befindet.
  • In der Interpolationsvorrichtung 130 wird das Vorlagenbildsignal Sorg in den Luminanzwandler 131 und die B-Spline-Interpolationseinrichtung 133 eingegeben. In dem Luminanzwandler 131 wird aus den Farbsignalkomponenten R, G und B die Luminanzsignalkomponente Y gewonnen, wobei die Farbsignalkomponenten jedes Bildelements des Vorlagenfarbbilds repräsentieren, welches durch das Vorlagenbildsignal Sorg dargestellt wird, wozu die obige Formel (24) benutzt wird. Die B-Spline-Interpolationseinrichtung 133 stellt die Werte von t der einzelnen Interpolationskoeffizienten entsprechend der Größe des photographischen Papiers in der Bildwiedergabeeinrichtung 140 ein. Wenn zum Beispiel der Bildvergrößerungs-Skalenfaktor 2 vorgegeben ist, werden als Werte für t die Werte 0,5 und 1,0 eingestellt. Beträgt der Bildvergrößerungs-Skalenfaktor 4, werden als Werte für t die Werte 0,25; 0,5; 0,75 und 1,0 eingestellt. Bei einem Bildvergrößerungs-Skalenfaktor von 10 erhält t die Werte 0,1; 0,2; ...; 1,0. Die interpolierten Signalkomponenten RB, GB und BB werden entsprechend den so eingestellten Werten für t berechnet.
  • Die Luminanzsignalkomponenten Y, die in der oben erläuterten Weise gewonnen wurden, werden in die (kubische Spline-B-Spline)-Interpolationseinrichtung 132 eingegeben, die ebenso wie die B-Spline-Interpolationseinrichtung 133 die Werte von t der jeweiligen Interpolationskoeffizienten entsprechend der Größe des photographischen Papiers in der Bildwiedergabeeinrichtung 140 einstellt. Die interpolierten Luminanzsignalkomponenten YCB werden entsprechend den Einstellwerten für t berechnet. Die interpolierten Luminanzsignalkomponenten YCB werden dann in die Korrektureinrichtung 134 eingegeben.
  • In der Korrektureinrichtung 134 werden die interpolierten Luminanzsignalkomponenten YCB gemäß der in 9 gezeigten Korrekturfunktion korrigiert, und hierdurch werden die korrigierten Luminanzsignalkomponenten YCB' gewonnen. Wie oben ausgeführt wurde, nehmen die interpolierten Luminanzsignalkomponenten YCB einen großen Wert für einen Bildbereich mit einem hohen Grad an Schärfe an, beispielsweise für einen Kantenbereich des Bildes. Außerdem nehmen die interpolierten Luminanzsignalkomponenten YCB einen kleinen Wert für einen glatten Bildbereich an, beispielsweise bei dem Muster eines Gesichts einer Person. Wenn die interpolierten Luminanzsignalkomponenten YCB also gemäß der in 9 gezeigten Korrekturfunktion korrigiert werden, nehmen die korrigierten Luminanzsignalkomponenten YCB' einen Wert von 0 oder einen kleinen Wert für einen Bildbereich mit einem hohen Maß an Schärfe an, bei einem glatten Bildbereich nehmen sie einen Wert an, der größer ist als der Wert für den Bildbereich mit einem hohen Maß an Schärfe.
  • Die korrigierten Luminanzsignalkomponenten YCB', die in der Korrektureinrichtung 134 berechnet wurden, werden auf den Addierer 135 gegeben, der die Differenz-Luminanzsignalkomponenten ΔY berechnet, welche repräsentativ sind für die Differenzwerte zwischen den interpolierten Luminanzsignalkomponenten YCB und den korrigierten Luminanzsignalkomponenten YCB'. Wie in 3A gezeigt ist, bilden, da die interpolierten Luminanzsignalkomponenten YCB gemäß der Differenz zwischen der kubischen Spline-Interpolation und der B-Spline-Interpolation berechnet werden, die interpolierten Luminanzsignalkomponenten YCB ein Luminanzsignal, welches zu einem reproduzierten Bild führt, das ein vergleichsweise hohes Maß an Schärfe aufweist. Wie allerdings durch den Abschnitt B in 3A gezeigt ist, enthalten die interpolierten Luminanzsignalkomponenten YCB Rauschen mit einem geringen Wert, beispielsweise aufgrund der Körnigkeit einer photographischen Aufnahme, während in dem Bild ein hautfarbener Bereich glatt sein sollte. Wie in 3B gezeigt ist, nehmen die korrigierten Luminanzsignalkomponenten YCB' einen Wert von 0 oder einen kleinen Wert für einen Bildbereich an, der ein hohes Maß an Schärfe besitzt (Bereiche A, A in 3A), und nehmen bezüglich eines glatten Bildbereichs einen Wert an, der größer ist als der Wert für den Bildbereich mit einem hohen Maß an Schärfe. Daher haben gemäß 3C in den Differenz-Luminanzsignalkomponenten ΔY, die gewonnen werden durch Subtrahieren der korrigierten Luminanzsignalkomponenten YCB' von den interpolierten Luminanzsignalkomponenten YCB die Werte der Abschnitte A, A mit einem hohen Maß an Schärfe in den interpolierten Luminanzsignalkomponenten YCB erhalten, während Rauschen in den Bereich B, welcher glatt sein sollte, beseitigt wird. Insbesondere repräsentieren die Differenz-Luminanzsignalkomponenten ΔY lediglich die Kantenkomponenten innerhalb der Luminanzsignalkomponenten Y.
  • In den Addierern 136, 137 und 138 werden die so gewonnenen Differenz-Luminanzsignalkomponenten ΔY auf die interpolierten Signalkomponenten RB, GB und BB addiert. Hierdurch werden die interpolierten Signalkomponenten RB', GB' und BB' erhalten. Dadurch erhält man das Interpolationsbildsignal S', zusammengesetzt aus den so gewonnenen interpolierten Signalkomponenten RB', GB' und BB'. Das so gewonnene Interpolationsbildsignal S' wird in die Bildwiedergabeeinrichtung 140 eingegeben.
  • Die Bildwiedergabeeinrichtung 140 reproduziert aus dem empfangenen Interpolationsbildsignal S' ein sichtbares Bild, in welchem ein Kantenbereich, ein scharf abgesetzter Bereich oder dergleichen ein vergleichsweise hohes Maß an Schärfe besitzt, und wohingegen ein Bereich, der zum Beispiel einem hautfarbenen Teil einer Person entspricht, glatt in Erscheinung tritt und ein vergleichsweise geringes Maß an Schärfe aufweist. Deshalb kann das Bildformat derart vergrößert oder verkleinert werden, daß ein Bild mit passenden Schärfegraden entsprechend den unterschiedlichen Bereichen in dem Bild reproduziert werden kann.
  • Ein Vergleich zwischen der fünften Ausführungsform der Interpolationsvorrichtung gemäß der Erfindung mit einer Vergleichs-Interpolationsvorrichtung soll im folgenden gezogen werden. 10 zeigt eine Interpolationsvorrichtung, die mit der fünften Ausführungsform verglichen werden soll. Die Vergleichs-Interpolationsvorrichtung nach 10 enthält einen ersten Wandler 131' zum Umwandeln der die Bildelemente repräsentierenden Farbsignalkomponenten R, G und B in YCC-Luminanz- und Farbdifferenzsignalkomponenten, und zwar mit Hilfe der folgenden Formel (27): Y = 0,299 × R + 0,587 × G + 0,114 × B Cb = –0,299 × R – 0,587 × G + 0,886 × B Cr = 0,701 × R – 0,587 × G – 0,114 × B (27)
  • Die Vergleichs-Interpolationsvorrichtung enthält weiterhin eine kubische Spline-Interpolationseinrichtung 132' zum Gewinnen der interpolierten Luminanzsignalkomponente YC durch Ausführen eines kubischen Spline-Interpolationsprozesses in Bezug auf die Luminanzsignalkomponente Y, die sich unter den YCC-Luminanz- und Farbdifferenzsignalkomponenten befinden, die von dem ersten Wandler 131' gebildet wurden. Die Vergleichs-Interpolationsvorrichtung enthält weiterhin eine B-Spline-Interpolationseinrichtung 133A' zum Gewinnen einer interpolierten Luminanzsignalkomponente YB mit Hilfe eines B-Spline-Interpolationsprozesses in Bezug auf die Luminanzsignalkomponenten Y. Außerdem enthält die Vergleichs-Interpolationsvorrichtung eine B-Spline-Interpolationseinrichtung 133B' zum Gewinnen von interpolierten Farbdifferenzsignalkomponenten CbB bzw. CrB durch Verwendung des B-Spline- Interpolationsprozesses bezüglich der Farbdifferenzsignalkomponenten Cb und Cr, die sich unter den YCC-Luminanz- und Farbdifferenzsignalkomponenten befinden, die der erste Wandler 131' gebildet hat. Die Vergleichs-Interpolationsvorrichtung enthält außerdem einen Addierer 135' zum Berechnen einer Differenzsignalkomponente ΔY, die eine Differenz zwischen der interpolierten Luminanzsignalkomponente YC und der interpolierten Luminanzsignalkomponente YB repräsentiert. Die Vergleichs-Interpolationsvorrichtung enthält weiterhin eine Korrektureinrichtung 134' zum Korrigieren der Differenzsignalkomponente ΔY wie bei der fünften, oben beschriebenen Ausführungsform, um auf diese Weise eine Korrektursignalkomponente ΔY' zu erhalten. Weiterhin enthält die Vergleichs-Interpolationsvorrichtung einen Addierer 135' zum Subtrahieren der Korrektursignalkomponente ΔY' aus der interpolierten Luminanzsignalkomponente YC, um so eine interpolierte Luminanzsignalkomponenten YC zu erhalten. Weiterhin enthält die Vergleichs-Interpolationsvorrichtung einen zweiten Wandler 137' zum Umwandeln der interpolierten Luminanzsignalkomponente YC' und der interpolierten Farbdifferenzsignalkomponenten CbB, CrB in interpolierte Farbsignalkomponenten R', G' und B', wozu folgende Formel (28) verwendet wird: R' = YC' + CrB G' = YC' – 0,194 × CrB – 0,509 × CrB B' = YC' + CbB (28)
  • 11 ist ein Flußdiagramm, welches einen Signalfluß in der in 10 gezeigten Vergleichs-Interpolationsvorrichtung veranschaulicht. In 11 ist die in der Korrektureinrichtung 134' durchgeführte Verarbeitung mit „Filter" bezeichnet. Außerdem ist eine Eingabe-Ausgabe-Funktion des Filters mit F bezeichnet. In 11 lassen sich bezüglich der Luminanzsignalkomponenten, die gewonnen wurden durch Umwandeln des Vorlagenbildsignals Sorg aus den Farbsignalkomponenten R, G und B in die YCC-Luminanz- und Farbdifferenzsignalkomponenten die Luminanzwerte des Vorlagenbildsingals an den Bildelementen Xk–1, Xk, Xk+1 und Xk+2 darstellen als Yk–1, Yk, Yk+1 und Yk+2. Dabei läßt sich eine interpolierte Luminanzsignalkomponente Yp am Bildelement Xp durch folgende Formel (29) darstellen. Yp = (kubische Spline-Interpolation) – F[(kubische Spline-Interpolation) – (B-Spline-Interpolation)]
  • Figure 00550001
  • In Formel (29) bedeutet I die Eingangs-Ausgangs-Funktion des Filters, welches direkt daß Eingangssignal als Ausgangssignal liefert. Außerdem bedeuten ck T, bk T und Yk folgendes: ck T = (ck–1ckck+1ck+2)Interpolationskoeffizientenvektor in dem kubischen Spline-Interpolationsprozeß bk T = (bk–1bkbk+1bk+2)Interpolationskoeffizientenvektor in dem B-Spline-Interpolationsprozeß dritter Ordnung Yk T = (Yk–1YkYk+1Yk+2)Luminanzwertvektor am Vorlagenpunkt
    Yk : Transponierter Vektor von Yk T
  • Der Signalfluß der Formel (29) läßt sich wie in 12 gezeigt darstellen. Der Signalfluß in 12 ist demjenigen nach 11 äquivalent.
  • Im folgenden werden die Fälle beschrieben, in denen die Zusammensetzung des Ausgangssignals des Filters (das heißt der Korrektureinrichtung 134') nach der Umwandlung von YCC in RGB durchgeführt wird. Gemäß der Formel (29) lassen sich bezüglich der Farbdifferenzsignalkomponenten Cb und Cr interpolierte Werte C1p und C2p des Interpolationspunkts Xp durch folgende Formeln (30) und (31) darstellen: C1p = bk TC1k (30) C2p = bk TC2k (31)
  • Wie Yk in der Formel (29) sind C1k und C2k in den Formeln (30) und (31) die Farbdifferenzvektoren am Vorlagenpunkt innerhalb des Vorlagenbildsignals Sorg und lassen sich folgendermaßen darstellen: C1k T = (C1k–1C1kC1k+1C1k+2)Erster Farbdifferenzvektor am Vorlagenpunkt C2k T = (C2C2kC2k+1C2k+2)Zweiter Farbdifferenzvektor am Vorlagenpunkt
    C1k : Transponierter Vektor für C1k T
    C2k: Transponierter Vektor für C2k T
  • Wenn die Werte von R, G und B am Interpolationspunkt Xp durch Rp, Gp bzw. Bp dargestellt werden, läßt sich die Beziehung zwischen den YCC-Luminanz- und Farbdifferenzsignalkomponenten einerseits und den Farbsignalkomponenten R, G und B andererseits durch folgende Formeln (32) und (33) darstellen:
  • Figure 00570001
  • Das Einsetzen der Formeln (29), (30) und (31) in die Formel (32) liefert folgende Formel:
  • Figure 00570002
  • Die beiden ersten Terme der Formel (34) bedeuten, daß der B-Spline-Interpolationsprozeß bezüglich jeder der YCC-Luminanz- und Farbdifferenzsignalkomponenten durchgeführt wird und die resultierenden Signalkomponenten umgewandelt werden in die Farbsignalkomponenten R, G und B. Wenn die Formel (34) verwendet wird, läßt sich der in 12 gezeigte Signalfluß modifizieren zu dem in 13 gezeigten Signalfluß.
  • Ändert man die Reihenfolge, in der die Umwandlung von den YCC-Luminanz- und Farbdifferenzsignalkomponenten in die Farbsignalkomponenten R, G und B erfolgt und die B-Spline-Interpolation durchgeführt wird, so ergibt sich folgendes: in 13 lassen sich die interpolierten Werte der Farbsignalkomponenten R, G und B, bevor sie auf das Ausgangssignal des Filters addiert werden, mit R'p, G'p bzw. B'p bezeichnen. Aus den zwei ersteren Termen in der Formel (34) lassen sich dann die interpolierten Werte R'p, G'p und B'p durch folgende Formel (35) darstellen:
  • Figure 00580001
  • Als Hilfe zum leichteren Verständnis soll hier nur der interpolierte Wert G'p betrachtet werden. Die anderen interpolierten Werte R'p und B'p lassen sich in der gleichen Weise gewinnen wie der interpolierte Wert G'p. Aus der Formel (35) läßt sich der interpolierte Wert G'p durch folgende Formel (36) darstellen:
  • Figure 00580002
  • Weil hGHbk in der Formel (36) ein Skalarwert ist, läßt sich die Formel (36) zu folgender Formel (37) modifizieren: G'p = hGHbk + αG = (hGHbk)T + αG = bk THThG T + αG (37)
  • Aus der obigen Formel (15) ergibt sich bk–1 + bk + bk+1 + bk+2 = 1. Deshalb läßt sich die Formel (37) durch folgende Formeln (38) und (39) darstellen: G'p = bk THThG T + αG = bk T(hGH)T + αGbk TET = bk T[(hGH)T + αGET] = bk T(hGH + αGE)T (38) E = (1 1 1 1) (39)
  • Der Teil (hGH + αGE)T in der Formel (38) bedeutet diejenigen G-Komponenten von den Farbsignalkomponenten R, G und B, die aus der Umwandlung der YCC-Luminanz- und Farbdifferenzsignalkomponenten erhalten wurden, die für die Bildelemente Xk–1, Xk, Xk+1 und Xk+2 stehen. Daher bedeutet die Formel (38) insgesamt, daß der B-Spline-Interpolationsprozeß bezüglich der G-Komponenten durchgeführt wird, die erhalten wurden durch Umwandeln der YCC-Luminanz- und Farbdifferenzsignalkomponenten in die Farbsignalkomponenten R, G und B. Bezüglich der Komponenten R und B werden die gleichen Ergebnisse erzielt, wenn die Reihenfolge, in welcher die Verarbeitung der Umwandlung von den YCC-Luminanz- und Farbdifferenzsignalkomponenten in die Farbsignalkomponenten R, G und B, und der B-Spline-Interpolationsprozeß durchgeführt werden, geändert wird.
  • In 13 wird in den Fällen, in denen die Reihenfolge, in denen die Umwandlung von den YCC-Luminanz- und Farbdifferenzsignalkomponenten in die Farbsignalkomponenten R, G und B und die B-Spline-Interpolation durchgeführt werden, geändert wird, der von der in 13 durch die gestrichelte Linie umfaßte Bereich derart modifiziert, daß die Farbsignalkomponenten R, G und B in YCC-Luminanz- und Farbdifferenzsignalkomponenten und anschließend die YCC-Luminanz- und Farbdifferenzsignalkomponenten unmittelbar wieder in Farbdifferenzsignalkomponenten R, G und B umgewandelt werden. Die Umwandlung von den Farbsignalkomponenten R, G und B in die YCC-Luminanz- und Farbdifferenzsignalkomponenten und die Umwandlung von letzteren in die Farbsignalkomponenten können folglich einander aufheben, und man kann einfach die in 14 dargestellte Verarbeitung durchführen. 14 zeigt den Signalfluß bei der Verarbeitung, die bei der fünften Ausführungsform der Vorrichtung nach 8 gemäß der Erfindung durchgeführt wird. Es versteht sich also, daß die fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Interpolationsvorrichtung im wesentlichen die identischen Funktionen hat wie die Vergleichs-Interpolationsvorrichtung nach 10.
  • Bezüglich eines Bildes mit einer Bildgröße von M × N-Bildelementen läßt sich grob abschätzen, daß 3MN Multiplikationen notwendig sind, um jede der YCC-Luminanz- und Farbdifferenzsignalkomponenten aus den Farbsignalkomponenten R, G und B zu berechnen, oder um jede der Farbsignalkomponenten R, G und B aus den YCC-Luminanz- und Farbdifferenzsignalkomponenten zu errechnen. Um also die Umwandlung von den Farbsignalkomponenten R, G und B in die YCC-Luminanz- und Farbdifferenzsignalkomponenten vollständig auszuführen, sind 9MN Multiplikationen erforderlich. Für den Interpolationsvorgang, beispielsweise den kubischen Spline-Interpolationsprozeß, bei dem eine 4 × 4-Filterverarbeitung erfolgt, sind 16MN Multiplikationen erforderlich. Die nachstehende Tabelle 1 zeigt einen Vergleich der Anzahl von Multiplikationen für die Farbumwandlung und die Interpolation zwischen der fünften Ausführungsform der Erfindung und der Vergleichs-Interpolationsvorrichtung.
  • Aus der folgenden Tabelle 1 läßt sich ersehen, daß bei der fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Interpolationsvorrichtung die Zeit für die Operationen um etwa 20 geringer sein kann als bei der Vergleichs-Interpolationsvorrichtung.
  • Tabelle 1
    Figure 00610001
  • Wie oben ausgeführt, ist bei der fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Interpolationsvorrichtung das aus dem mit der obigen Verarbeitung behandelten Interpolationsbildsignal S' reproduzierte sichtbare Bild ein Bild, bei dem ein Kantenbereich, ein fein abgesetzter Bereich oder dergleichen mit einem vergleichsweise hohen Maß an Schärfe versehen ist, während ein Bereich wie zum Beispiel ein hautfarbener Bereich einer Person glatt ist und einen vergleichsweise geringen Schärfewert hat.
  • Die Bildgröße läßt sich also derart vergrößern oder verkleinern, daß ein Bild mit einer passenden Schärfe entsprechend den verschiedenen Bereichen innerhalb des Bildes reproduziert werden kann. Auch bei der fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Interpolationsvorrichtung, bei der lediglich die Luminanzsignalkomponenten Y aus dem Vorlagenbildsignal Sorg berechnet und das Interpolationsbildsignal S' wie bei der Vergleichs-Interpolationsvorrichtung nach 10 gewonnen wird, besteht keine Notwendigkeit für die Durchführung von Operationen zur vollständigen Umwandlung des Vorlagenbildsignals Sorg in die Luminanzsignalkomponenten Y und die Farbdifferenzsignalkomponenten Cb und Cr. Folglich läßt sich die Zeit für die Operationen kurz halten, die Interpolation läßt sich rasch durchführen.
  • Im folgenden wird eine sechste Ausführungsform der Interpolationsvorrichtung für ein Bildsignal gemäß der Erfindung beschrieben.
  • 15 ist ein Blockdiagramm einer sechsten Ausführungsform der Interpolationsvorrichtung zum Durchführen des Interpolationsverfahrens für ein Bildsignal gemäß der Erfindung. Die sechste Ausführungsform der Interpolationsvorrichtung ist in der gleichen Weise in das Bildwiedergabesystem eingebaut, wie dies bei der Interpolationsvorrichtung 130 nach 8 der Fall ist. In 15 sind die Bildsignal-Speichereinrichtung 110, die Bildverarbeitungsvorrichtung 120 und die Bildwiedergabeeinrichtung 140 aus 8 nicht dargestellt. Die sechste Ausführungsform der Interpolationsvorrichtung enthält einen Luminanzwandler 151 zum Gewinnen einer Luminanzsignalkomponente Y aus den Farbsignalkomponenten R, G und B, die jedes der Bildelemente in dem Vorlagenfarbbild repräsentieren, welches durch das Vorlagenbildsignal Sorg dargestellt wird, wobei die oben angegebene Formel (24) verwendet wird. Außerdem enthält die Interpolationsvorrichtung ein Kantenextrahierfilter 154 zum Durchführen einer Filterung bezüglich der Luminanzsignalkomponenten Y, und mit einem Filter nach 16, um auf diese Weise ein in dem Bild enthaltene Kante zu extrahieren. Kanten-Extraktionssignalkomponenten Y', die hierdurch erhalten werden, werden von einer in der Interpolationsvorrichtung enthaltenen kubischen Spline-Interpolationseinrichtung 152 einer kubischen Spline-Interpolation unterzogen, wodurch eine interpolierte Luminanzsignalkomponente YC' gewonnen wird. Die Interpolationsvorrichtung enthält weiterhin eine B-Spline-Interpolationseinrichtung 153 zum Durchführen einer B-Spline-Interpolation bezüglich jeder der Farbsignalkomponenten R, G und B, die das Vorlagenbildsignal Sorg bilden, wodurch interpolierte Signalkomponenten RB, GB und BB gewonnen werden. Außerdem enthält die Interpolationsvorrichtung Addierer 156, 157 und 158 zum Addieren der interpolierten Signalkomponente YC' auf die interpolierten Signalkomponenten RB, GB und BB, um dadurch interpolierte Signalkomponenten RB', GB' und BB' zu erhalten. Auf diese Weise wird ein endgültiges Interpolationsbildsignal S' gewonnen, zusammengesetzt aus den so erhaltenen interpolierten Signalkomponenten RB', GB' und BB'.
  • Im folgenden wird die Arbeitsweise der sechsten Ausführungsform beschrieben. Das Vorlagenbildsignal Sorg wird in den Luminanzwandler 151 eingegeben, und aus diesem werden die Luminanzsignalkomponenten Y des Vorlagenbildsignals Sorg erhalten, wobei letzteres auch in die B-Spline-Interpolationseinrichtung 153 eingegeben wird, in welcher wie bei der fünften Ausführungsform eine B-Spline-Interpolation bezüglich jeder der Farbbildsignalkomponenten R, G und B durchgeführt wird, so daß interpolierte Signalkomponenten RB, GB und BB erhalten werden. In dem Kantenextraktionsfilter 154 erfolgt eine Filterung der Luminanzsignalkomponenten Y, wodurch eine Kante innerhalb des Bildes erkannt wird. Auf diese Weise werden die Kanten-Extraktionssignalkomponenten Y' von dem Kantenextraktionsfilter 154 gewonnen, und sie werden anschließend in die kubische Spline-Interpolationseinrichtung 152 eingegeben, wodurch interpolierte Luminanzsignalkomponenten YC' gewonnen werden. Die Kanten-Extraktionssignalkomponenten Y' repräsentieren lediglich die Kantenkomponenten innerhalb der Luminanzsignalkomponenten Y. Innerhalb der interpolierten Luminanzsignalkomponenten YC', die durch die kubische Spline-Interpolation bezüglich der Kanten-Extraktionssignalkomponenten Y' erhalten werden, ist der Kantenbereich betont oder hervorgehoben. In den Addierern 156, 157 und 158 wird die interpolierte Luminanzsignalkomponente YC' auf die interpolierten Signalkomponenten RB, GB und BB addiert. Auf diese Weise werden die interpolierten Signalkomponenten RB', GB' und BB' erhalten. Wie bei der oben beschriebenen fünften Ausführungsform ist das aus den so interpolierten Signalkomponenten RB', GB' und BB' gewonnene Bild ein Bild, in welchem ein Kantenbereich, ein scharf abgesetzter Bereich oder dergleichen einen vergleichsweise hohen Schärfewert hat, während ein Bereich wie zum Beispiel Hautfarbe einer Person glatt erscheint und ein vergleichsweise geringes Maß an Schärfe besitzt. Deshalb kann das Bildformat derart vergrößert oder verkleinert werden, daß man ein Bild mit passenden Schärfewerten entsprechend den unterschiedlichen Bereichen des Bildes erhält.
  • Ein Vergleich zwischen der sechsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Interpolationsvorrichtung mit der Vergleichs-Interpolationsvorrichtung soll im folgenden erläutert werden. 17 zeigt eine Interpolationsvorrichtung, die als Vergleichsvorrichtung zum Vergleich mit der sechsten Ausführungsform verwendet wird. Die Vergleichs-Interpolationsvorrichtung nach 17 enthält einen ersten Wandler 151' zum Umwandeln der Farbsignalkomponenten R, G und B, welche jedes Bildelement repräsentieren, in YCC-Luminanz- und Farbdifferenzsignalkomponenten, wozu die obige Formel (27) verwendet wird. Die Vergleichs-Interpolationsvorrichtung enthält außerdem ein Kantenextraktionsfilter 154' zum Filtern der Luminanzsignalkomponente Y aus den YCC-Luminanz- und Farbdifferenzsignalkomponenten, die von dem ersten Wandler 151' erhal ten werden, wobei das gleiche Filter wie bei der sechsten Ausführungsform vorhanden ist, das oben erläutert wurde, um auf diese Weise eine Kante in dem Bild aus den Luminanzsignalkomponenten Y zu extrahieren. Hierbei werden Kanten-Extraktionssignalkomponenten Y' erhalten. Die Vergleichs-Interpolationsvorrichtung enthält weiterhin eine kubische Spline-Interpolationsvorrichtung 152' zum Gewinnen einer interpolierten Luminanzsignalkomponente YC' durch Verwendung einer kubischen Spline-Interpolation bezüglich der Kanten-Extraktionssignalkomponenten Y'. Die Vergleichs-Interpolationsvorrichtung enthält weiterhin eine B-Spline-Interpolationseinrichtung 153A' zum Gewinnen einer interpolierten Luminanzsignalkomponente YB mit Hilfe der B-Spline-Interpolation bezüglich der Luminanzsignalkomponente Y. Die Vergleichs-Interplationsvorrichtung enthält weiterhin eine B-Spline-Interpolationseinrichtung 153B' zum Gewinnen von interpolierten Farbdifferenzsignalkomponenten CbB und CrB unter Einsatz der B-Spline-Interplation bezüglich der Farbdifferenzsignalkomponenten Cb und Cr, die sich unter den YCC-Luminanz- und Farbdifferenzsignalkomponenten befinden, die von dem ersten Wandler 151' erhalten wurden. Die Vergleichs-Interpolationsvorrichtung enthält weiterhin einen Addierer 156' zum Berechnen einer Additionssignalkomponente YBC, bei der es sich um die Summe der interpolierten Luminanzsignalkomponente YC' und der interpolierten Luminanzsignalkomponente YB handelt. Die Vergleichs-Interpolationsvorrichtung enthält außerdem einen zweiten Wandler 159' zum Umwandeln der Additionssignalkomponente YBC und der interpolierten Farbdifferenzsignalkomponenten CbB, CrB in interpolierte Farbsignalkomponenten R', G', und B' mit Hilfe der obigen Formel (28).
  • Bei der so aufgebauten Vergleichs-Interpolationsvorrichtung besteht keine Notwendigkeit, die Farbsignalkomponenten R, G und B in den ersten Wandler 151' vollständig in die YCC-Luminanz- und Farbdifferenzsignalkomponenten umzuwandeln. Allerdings ist es bei der sechsten Ausführungsform der Erfindung, bei der lediglich die Luminanzsignalkomponenten Y aus dem Vorlagenbildsignal Sorg berechnet werden und das Interpolationsbildsignal S' wie bei der in 17 gezeigten Vergleichs-Interpolationsvorrichtung erhalten wird, nicht notwendig, Operationen zum vollständigen Umwandeln des Vorlagenbildsignals Sorg in die Luminanzsignalkomponenten Y und die Farbdifferenzsignalkomponenten Cb und Cr auszuführen. Deshalb läßt sich die für die Operationen aufzuwendende Zeit gering halten, die Interpolation läßt sich rasch ausführen.
  • Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen verwendet die Interpolationsvorrichtung das Vorlagenbildsignal Sorg, welches vorab in der Bildsignal-Speichereinrichtung 110 gespeichert wurde. Allerdings ist die erfindungsgemäße Interpolationsvorrichtung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise kann ein Bildsignal verwendet werden, welches ein Bild repräsentiert, welches mit Hilfe eines Bildlesegeräts erfaßt wurde.

Claims (32)

  1. Interpolationsverfahren für ein Bildsignal, bei dem ein Interpolationsvorgang bezüglich eines Vorlagenbildsignals durchgeführt wird, welches aus einer Reihe von Bildsignalkomponenten gebildet wird, die Bildelemente in einem Bild repräsentieren, durch den Interpolationsvorgang ein Interpolationsbildsignal gewonnen wird, welches aus einer Reihe von Bildsignalkomponenten besteht, die in Intervallen auftreten, welche sich von jenen der Bildsignalkomponenten des Vorlagenbildsignals unterscheiden, umfassend folgende Schritte: i) Durchführen von Interpolationsvorgängen bezüglich des Vorlagenbildsignals und nach Maßgabe eines ersten und eines zweiten Interpolationsprozesses zum Gewinnen von Interpolationsbildern mit unterschiedlichen Schärfestufen, wodurch eine Merkmalsgröße erhalten wird, welche die Schärfe des Vorlagenbilds repräsentiert, ii) Durchführen eines Interpolationsvorgangs bezüglich des Vorlagenbildsignals und nach Maßgabe eines dritten Interpolationsprozesses, wodurch ein Interpolationsbildsignal berechnet wird, und iii) Korrigieren des Interpolationsbildsignals nach Maßgabe der Merkmalsgröße, um so ein endgültiges Interpolationsbildsignal zu erhalten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem einer von dem ersten und dem zweiten Interpolationsprozeß zum Gewinnen von Interpolationsbildern mit unterschied lichen Schärfestufen ein B-Spline-Interpolationsprozeß ist, und der andere Interpolationsprozeß ein kubischer Spline-Interpolationsprozeß ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der dritte Interpolationsprozeß dem ersten Interpolationsprozeß oder dem zweiten Interpolationsprozeß entspricht.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der dritte Interpolationsprozeß dem ersten Interpolationsprozeß oder dem zweiten Interpolationsprozeß entspricht.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei dem die Berechnung der Merkmalsgröße durchgeführt wird, indem Differenzwerte zwischen einem Interpolationsbildsignal, welches durch die Interpolation des Vorlagenbildsignals und gemäß dem ersten Interpolationsprozeß erhalten wird, und einem Interpolationssignal berechnet werden, welches erhalten wird durch die Interpolation bezüglich des Vorlagenbilds und entsprechend dem zweiten Interpolationsprozeß.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei dem die Berechnung der Merkmalsgröße durchgeführt wird durch Berechnen von Differenz-Interpolationskoeffizienten, welche Differenzen repräsentieren zwischen Interpolationskoeffizienten des ersten Interpolationsprozesses und Interpolationskoeffizienten des zweiten Interpolationsprozesses, Durchführen eines Interpolationsvorgangs bezüglich des Vorlagenbilds und gemäß den Differenz-Interpolationskoeffizienten, um dadurch ein Differenz-Interpolationsbildsignal zu berechnen.
  7. Interpolationsverfahren für ein Bildsignal, bei dem ein Interpolationsvorgang bezüglich eines Vorlagenbilds durchgeführt wird, welches durch eine Reihe von Bildsignalkomponenten gebildet wird, die Bildelemente in einem Farbbild repräsentieren, aus dem Interpolationsvorgang ein Interpolationsbildsignal erhalten wird, welches aus einer Reihe von Bildsignalkomponenten besteht, die in Intervallen auftreten, die sich von jenen der Bildsignalkomponenten des Vorlagenbilds unterscheiden, umfassend folgende Schritte: i) Umwandeln von R-, G- und B-Farbsignalkomponenten, die jedes der Bildelemente in dem von dem Vorlagenbildsignal repräsentierten Farbbild repräsentieren, in eine Luminanzsignalkomponente und eine Farbdifferenzsignalkomponente, die jeweils die Bildelemente in dem Farbbild repräsentieren, ii) Berechnen einer interpolierten Bildsignalkomponente bezüglich der so erhaltenen Luminanzsignalkomponenten, die die Bildelemente in dem Farbbild repräsentieren, wobei die Berechnung unter Verwendung des Anspruchs 1 durchgeführt wird, iii) Berechnen einer interpolierten Farbdifferenzsignalkomponente durch Verwenden eines Interpolationsprozesses, der Stabilität Bedeutung beimißt, bezüglich der so erhaltenen Farbdifferenzsignalkomponenten, die die Bildelemente in dem Farbbild repräsentieren, und iv) Umwandeln der interpolierten Luminanzsignalkomponente und der interpolierten Farbdifferenzsignalkomponente in R-, G- und B-Farbsignalkomponenten, wodurch ein Interpolationsbildsignal erhalten wird, welches sich zusammensetzt aus den R-, G- und B-Farbsignalkomponenten, die aus der Umwandlung der interpolierten Luminanzsignalkomponente und der interpolierten Farbdifferenzsignalkomponente erhalten wurden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem im Rahmen der Interpolationsmethode für ein Bildsignal einer von dem ersten und dem zweiten Interpolationsprozeß zum Gewinnen von Interpolationsbildern mit unterschiedlichen Schärfestufen ein B-Spline-Interpolationsprozeß ist, während der andere Interpolationsprozeß ein kubischer Spline-Interpolationsprozeß ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem im Zuge der Interpolationsmethode für ein Bildsignal der dritte Interpolationsprozeß entweder dem ersten oder dem zweiten Interpolationsprozeß entspricht.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem im Zuge der Interpolationsmethode für ein Bildsignal der dritte Interpolationsprozeß entweder dem ersten oder dem zweiten Interpolationsprozeß entspricht.
  11. Verfahren nach Anspruch 7, 8, 9 oder 10, bei dem im Rahmen der Interpolationsmethode für ein Bildsignal die Berechnung der Merkmalsgröße durchgeführt wird durch Berechnen von Differenzwerten zwischen einem Interpolationsbildsignal, welches erhalten wird durch Durchführen der Interpolation bezüglich des Vorlagenbilds und nach Maßgabe des ersten Interpolationsprozesses, und eines Interpolationsbildsignals, welches erhalten wird durch den Interpolationsvorgang bezüglich des Vorlagenbilds und nach Maßgabe des zweiten Interpolationsprozesses.
  12. Verfahren nach Anspruch 7, 8, 9 oder 10, bei dem im Rahmen der Interpolationsmethode für ein Bildsignal die Berechnung der Merkmalsgröße durchgeführt wird durch Berechnen von Differenzinterpolationskoeffizienten, die Differenzen zwischen Interpolationskoeffizienten in dem ersten Interpolationsprozeß und Interpolationskoeffizienten in dem zweiten Interpolationsprozeß repräsentieren, Durchführen einer Interpolation bezüglich des Vorlagenbildsignals und nach Maßgabe der Differenzinterpolationskoeffizienten, um dadurch ein Differenz-Interpolationsbildsignal zu berechnen.
  13. Interpolationsvorrichtung für ein Bildsignal, bei dem ein Interpolationsvorgang bezüglich eines Vorlagenbildsignals durchgeführt wird, welches aus einer Reihe von Bildsignalkomponenten gebildet wird, die Bildelemente in einem Bild repräsentieren, durch den Interpolationsvorgang ein Interpolationsbildsignal gewonnen wird, welches aus einer Reihe von Bildsignalkomponenten besteht, die in Intervallen auftreten, welche sich von jenen der Bildsignalkomponenten des Vorlagenbildsignals unterscheiden, umfassend: i) eine Merkmalsgrößen-Berechnungseinrichtung zum Durchführen von Interpolationsvorgängen bezüglich des Vorlagenbildsignals und nach Maßgabe eines ersten und eines zweiten Interpolationsprozesses, um Interpolationsbilder mit unterschiedlichen Schärfestufen zu erhalten, wodurch eine Merkmalsgröße gewonnen wird, welche die Schärfe des Vorlagenbilds repräsentiert, ii) eine Interpolationseinrichtung zum Durchführen eines Interpolationsvorgangs bezüglich des Vorlagenbildsignals und nach Maßgabe eines dritten Interpolationsprozesses, um dadurch ein Interpolationsbildsignal zu erhalten, und iii) eine Korrektureinrichtung zum Korrigieren des Interpolationsbildsignals nach Maßgabe der Merkmalsgröße, wodurch ein endgültiges Interpolationsbildsignal erhalten wird.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei dem der eine von dem ersten und dem zweiten Interpolationsprozeß zum Gewinnen von Interpolationsbildern mit unterschiedlichen Schärfestufen ein B-Spline-Interpolationsprozeß ist, während der andere Interpolationsprozeß ein kubischer Spline-Interpolationsprozeß ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei dem der dritte Interpolationsprozeß dem ersten Interpolationsprozeß oder dem zweiten Interpolationsprozeß entspricht.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 14, bei dem der dritte Interpolationsprozeß dem ersten Interpolationsprozeß oder dem zweiten Interpolationsprozeß entspricht.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 13, 14, 15 oder 16, bei der die Merkmalsgrößen-Berechnungseinrichtung eine Einrichtung aufweist, um als Merkmalsgröße Differenzwerte zwischen einem Interpolationsbildsignal, welches erhalten wird durch Ausführen des Interpolationsvorgangs bezüglich des Vorlagenbilds, und einem Interpolationsbildsignal zu berechnen, welches erhalten wird durch Ausführen des Interpolationsvorgangs bezüglich des Vorlagenbildsignals und nach Maßgabe des zweiten Interpolationsprozesses.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 13; 14, 15 oder 16, bei dem die Merkmalsgrößen-Berechnungseinrichtung aufweist: eine Einrichtung zum Berechnen von Differenz-Interpolationskoeffizienten, die Differenzen zwischen Interpolationskoeffizienten in dem ersten Interpolationsprozeß und solchen in dem zweiten Interpolationsprozeß repräsentieren, und eine Einrichtung, die als die Merkmalsgröße ein Differenz-Interpolationsbildsignal berechnet, welches erhalten wird durch Ausführen einer Interpolationsoperation bezüglich des Vorlagenbildsignals und nach Maßgabe der Differenz-Interpolationskoeffizienten.
  19. Interpolationsvorrichtung für ein Bildsignal, welches gebildet wird durch eine Reihe von Bildsignalkomponenten, die Bildelemente in einem Farbbild repräsentieren, wobei durch den Interpolationsvorgang ein Interpolationsbildsignal erhalten wird, gebildet durch eine Reihe von Bildsignalkomponenten, die in Intervallen auftreten, die sich unterscheiden von jenen der Bildsignalkomponenten des Vorlagenbildsignals, umfassend: i) eine erste Umwandlungseinrichtung zum Umwandeln von R-, G- und B-Farbsignalkomponenten, die jedes der Bildsignalkomponente in dem von dem Vorlagenbildsignal repräsentierten Farbbild repräsentieren, in eine Luminanzsignalkomponente und eine Farbdifferenzsignalkomponente, die jedes der Bildelemente in dem Farbbild repräsentieren, ii) eine Berechnungseinrichtung für eine interpolierte Luminanzsignalkomponente bezüglich der so erhaltenen Luminanzsignalkomponenten, die die Bildelemente in dem Farbbild repräsentieren, wobei die Berechnung unter Verwendung einer Interpolationsmethode für ein Bildsignal gemäß Anspruch 1 erfolgt, iii) eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer interpolierten Farbdifferenzsignalkomponente durch Verwenden eines Interpolationsprozesses, welcher Stabilität Bedeutung beimißt, bezüglich der so erhaltenen Farbdifferenzsignalkomponenten, die die Bildelemente in dem Farbbild repräsentieren, und iv) eine zweite Umwandlungseinrichtung zum Umwandeln der interpolierten Luminanzsignalkomponente und der interpolierten Farbdifferenzsignalkomponente in R-, G- und B-Farbsignalkomponenten, wodurch ein Interpolationsbildsignal erhalten wird, welches sich zusammensetzt aus den R-, G- und B-Farbsignalkomponenten, die durch die Umwandlung der interpolierten Luminanzsignalkomponente und der interpolierten Farbdifferenzsignalkomponente erhalten wurden.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 19, bei der im Rahmen der Interpolationsmethode für ein Bildsignal einer von dem ersten und dem zweiten Interpolationsprozeß zum Gewinnen von Interpolationsbildern mit unterschiedlichen Schär festufen ein B-Spline-Interpolationsprozeß ist, während der andere Interpolationsprozeß ein kubischer Spline-Interpolationsprozeß ist.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 19, bei der im Rahmen der Interpolationsmethode für ein Bildsignal der dritte Interpolationsprozeß entweder dem ersten oder dem zweiten Interpolationsprozeß entspricht.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der im Rahmen der Interpolationsmethode für ein Bildsignal der dritte Interpolationsprozeß entweder dem ersten oder dem zweiten Interpolationsprozeß entspricht.
  23. Vorrichtung nach Anspruch 19, 20, 21 oder 22, bei dem im Rahmen der Interpolationsmethode für ein Bildsignal die Berechnung der Merkmalsgröße durchgeführt wird durch Berechnen von Differenzwerten zwischen einem Interpolationsbildsignal, welches erhalten wird durch Durchführen der Interpolation bezüglich des Vorlagenbilds und nach Maßgabe des ersten Interpolationsprozesses, und eines Interpolationsbildsignals, welches erhalten wird durch den Interpolationsvorgang bezüglich des Vorlagenbilds und nach Maßgabe des zweiten Interpolationsprozesses.
  24. Vorrichtung nach Anspruch 19, 20, 21 oder 22, bei dem im Rahmen der Interpolationsmethode für ein Bildsignal die Berechnung der Merkmalsgröße durchgeführt wird durch Berechnen von Differenzinterpolationskoeffizienten, die Differenzen zwischen Interpolationskoeffizienten in dem ersten Interpolationsprozeß und Interpolationskoeftizienten in dem zweiten Interpolationsprozeß repräsentieren, Durchführen einer Interpolation bezüglich des Vorlagenbildsignals und nach Maßgabe der Differenzinterpolationskoeffizienten, um dadurch ein Differenz-Interpolationsbildsignal zu berechnen.
  25. Interpolationsverfahren für ein Bildsignal, bei dem ein Interpolationsvorgang bezüglich eines Vorlagenbilds durchgeführt wird, welches durch eine Reihe von Bildsignalkomponenten gebildet wird, die Bildelemente in einem Farbbild repräsentieren, aus dem Interpolationsvorgang ein Interpolationsbildsignal erhalten wird, welches aus einer Reihe von Bildsignalkomponenten besteht, die in Intervallen auftreten, die sich von jenen der Bildsignalkomponenten des Vorlagenbilds unterscheiden, umfassend folgende Schritte: i) Durchführen eines Interpolationsvorgangs bezüglich jeder der Farbsignalkomponenten für R, G und B, die die Bildelemente in dem durch das Vorlagenbildsignal repräsentierten Farbbild bedeuten, wobei der Interpolationsvorgang ausgeführt wird durch Verwenden eines vorbestimmten Interpolationsprozesses, wodurch interpolierte Zwischen-Farbsignalkomponenten bezüglich jeder der Farbsignalkomponenten für R, G und B berechnet werden, ii) Berechnen von Luminanzsignalkomponenten des Vorlagenbildsignals aus den Farbsignalkomponenten für R, G und B, die die Bildelemente in dem von dem Vorlagenbildsignal repräsentierten Farbbild bedeuten, iii) Berechnen einer Merkmalsgröße, die die Schärfe des Vorlagenbildsignals repräsentiert, aus den Luminanzsignalkomponenten, und iv) Korrigieren der interpolierten Zwischen-Farbsignalkomponenten nach Maßgabe der Merkmalsgröße, wodurch ein Interpolationsbildsignal erhalten wird, das sich zusammensetzt aus den korrigierten, interpolierten Zwischen-Farbsignalkomponenten für R, G und B.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, bei dem der vorbestimmte Interpolationsprozeß ein solcher Prozeß ist, der Stabilität Bedeutung verleiht.
  27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, bei dem die Berechnung der Merkmalsgröße durchgeführt wird durch Berechnen von Differenz-Interpolationskoeffizienten, die Differenzen zwischen Interpolationskoeffizienten in einem Interpolationsprozeß repräsentieren, der Schärfe Bedeutung verleiht, und Interpolationskoeffizienten in dem vorbestimmten Interpolationsprozeß repräsentieren, ein Interpolationsvorgang bezüglich der Luminanzsignalkomponenten und nach Maßgabe der Differenz-Interpolationskoeffizienten durchgeführt wird, um dadurch interpolierte Differenz-Luminanzsignalkomponenten zu berechnen.
  28. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, bei dem die Berechnung der Merkmalsgröße durchgeführt wird durch Extrahieren von Kantenkomponenten aus den Luminanzsignalkomponenten, und durch Ausführen einer Interpolationsoperation bezüglich der Kantenkomponenten und nach Maßgabe eines Interpolationsprozesses, welcher Schärfe Bedeutung verleiht.
  29. Interpolationsvorrichtung für ein Bildsignal, bei dem ein Interpolationsvorgang bezüglich eines Vorlagenbilds durchgeführt wird, welches durch eine Reihe von Bildsignalkomponenten gebildet wird, die Bildelemente in einem Farbbild repräsentieren, aus dem Interpolationsvorgang ein Interpolationsbildsignal erhalten wird, welches aus einer Reihe von Bildsignalkomponenten besteht, die in Intervallen auftreten, die sich von jenen der Bildsignalkomponenten des Vorlagenbilds unterscheiden, umfassend: i) eine Zwischeninterpolationseinrichtung zum Durchführen eines Interpolationsvorgangs bezüglich jeder der Farbsignalkomponenten für R, G und B, die die Bildelemente in dem von dem Vorlagenbildsignal repräsentierten Farbbild bedeuten, wobei der Interpolationsvorgang durchgeführt wird durch Verwenden eines vorbestimmten Interpolationsprozesses, wodurch interpolierte Zwischen-Farbsignalkomponenten bezüglich jeder der Farbsignalkomponenten R, G und B berechnet werden, ii) eine Luminanzsignalkomponenten-Berechnungseinrichtung zum Berechnen von Luminanzsignalkomponenten des Vorlagenbildsignals aus den Farbsignalkomponenten R, G und B, die die Bildelemente in dem von dem Vorlagenbild repräsentierten Farbbild bedeuten, und iii) eine Merkmalsgrößen-Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer Merkmalsgröße, welche die Schärfe des Vorlagenbilds repräsentiert, aus den Luminanzsignalkomponenten, und iv) eine Korrektureinrichtung zum Korrigieren der interpolierten Zwischen-Farbsignalkomponenten nach Maßgabe der Merkmalsgröße, wodurch ein Interpolationsbildsignal erhalten wird, welches sich zusammensetzt aus den korrigierten interpolierten Zwischen-Bildsignalkomponenten R, G und B.
  30. Vorrichtung nach Anspruch 29, bei der der vorbestimmte Interpolationsprozeß ein solcher Prozeß ist, der Stabilität Bedeutung verleiht.
  31. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder 30, bei der die Merkmalsgrößen-Berechnungseinrichtung eine Einrichtung ist, die die Berechnung der Merkmalsgröße durchführt, indem sie Differenz-Interpolationskoeffizienten berechnet, die Differenzen zwischen Interpolationskoeffizienten in einem Interpolationsprozeß, der Schärfe Bedeutung beimißt, und Interpolationskoeffizienten in dem vorbestimmten Interpolationsprozeß repräsentieren, die eine Interpolation soperation bezüglich der Luminanzsignalkomponenten und nach Maßgabe der Differenz-Interpolationskoeffizienten durchführt, um dadurch interpolierte Differenz-Luminanzsignalkomponenten zu berechnen.
  32. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder 30, bei dem die Merkmalsgrößen-Berechnungseinrichtung eine Einrichtung ist, die die Berechnung der Merkmalsgröße dadurch vornimmt, daß sie Kantenkomponenten aus den Luminanzsignalkomponenten extrahiert und einen Interpolationsvorgang bezüglich der Kantenkomponenten und nach Maßgabe eines Interpolationsprozesses durchführt, welcher Schärfe Bedeutung beimißt.
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