Устройство для совершенствования изображений, способ совершенствования изображений, программа для совершенствования изображений и устройство для обработки сигналов

Устройство для совершенствования изображений, способ совершенствования изображений, программа для совершенствования изображений и устройство для обработки сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к устройствам для совершенствования изображений, способам совершенствования изображений и программам для совершенствования изображений для обеспечения улучшенного качества изображения посредством повышения резкости изображения. В более общем случае, настоящее изобретение относится к устройствам для обработки сигналов или тому подобному для улучшения качества сигнала, таким как устройство для совершенствования изображений, подходящее для повышения резкости движущихся изображений, отображаемых в реальном времени, например, в телевизионных (TV) приемниках.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Широко известны способы совершенствования изображений для улучшенного качества изображения посредством повышения резкости изображения. Например, в известных телевизионных приемниках может использоваться способ компенсации контуров для улучшения крутизны переднего фронта/заднего фронта в сигналах изображения, которые представляют контуры изображений, подлежащих отображению. При компенсации контуров из видеосигналов (сигналы яркости) выделяют высокочастотные компоненты перед их вводом в устройство отображения телевизионного приемника. Высокочастотные компоненты усиливают, а затем добавляют к видеосигналу, в результате чего достигается улучшенное визуальное качество отображаемого изображения посредством улучшения частотных характеристик деградированных видеосигналов после различных процессов обработки, выполненных в нескольких цепях, начиная с исходного ввода в приемник, и кончая конечным вводом в устройство отображения.

Известные способы совершенствования изображений, в том числе вышеописанная компенсация контуров, в общем случае основаны на линейной обработке цифровых сигналов, и по этой причине ни в одном из этих способов нельзя использовать частотные компоненты, имеющие частоту, превышающую частоту Найквиста, то есть, любые частотные компоненты, имеющие частоту, превышающую половину частоты дискретизации целевого изображения. Следовательно, невозможно восстановить частотные компоненты, имеющие частоты, превышающие частоту Найквиста, для обеспечения улучшенного качества изображения, или выполнить повышение резкости изображения путем использования указанных частотных компонент. В результате, имеет место проблема, например, в системе телевидения HDTV (телевидение высокой четкости). В частности, в телевизионных приемниках системы «Full High-Vision» (1080×1920 пикселей), когда разрешающая способность входящих сигналов изображения ниже, чем в системе HDTV и в устройстве отображения выполняется процесс укрупнения изображения, результирующие изображения оказываются размытыми. Поскольку эти размытые изображения не имеют частотных компонент, близких к частоте Найквиста, ни один из известных способов совершенствования изображений не способен обеспечить выделение целевых частотных компонент для усиления, и, следовательно, невозможно улучшить качество этих изображений.

В попытках решения указанной проблемы используются различные подходы. Одним из примеров является попытка использовать межкадровую или внутрикадровую автокорреляцию и т.д. (см., например, не патентный документ 1 и патентный документ 3), чтобы повысить разрешающую способность с целью получения резких изображений даже в том случае, если вышеописанные процессы укрупнения изображения уже выполнены. Другим примером является попытка использовать анизотропные диффузионные фильтры (см., например, не патентный документ 2) для сглаживания, до определенной степени, краев в тангенциальных направлениях при сглаживании, до другой определенной степени, краев в вертикальном направлении. Еще одним примером является устройство обработки изображений (патентный документ 1), в котором используются нелинейные схемы для регулирования величины выреза, величины отсечения, величины улучшения контуров, величины ограничения и т.д. сигнала, добавляемого к сигналу изображения, для выделения высокочастотных компонент с целью обеспечения улучшенного качества изображения. Также предложена схема компенсации качества изображения, в которой используются схемы нелинейного преобразования (Патентный документ 2) для подавления «звона» (затухающие колебания на заднем фронте импульса) на краевых участках импульса или ступенчатых сигналов в сигналах изображения, с целью компенсации высокочастотных сигналов без снижения уровня качества изображения.

ДОКУМЕНТЫ, ОТНОСЯЩИЕ К ИЗВЕСТНОМУ УРОВНЮ ТЕХНИКИ

Патентные документы

Патентный документ 1: Бюллетень JPA 2006-304352

Патентный документ 2: Бюллетень JPA H7-312704

Патентный документ 3: Бюллетень JPA 2007-310837

Не патентные документы

Не патентный документ 1: «A Study on One Frame Reconstruction-based Supper-resolution Using Image Segmentation», Nobuyuki Matsumoto and Takashi Ida, Technical Research Reports, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Vol. 108, Issue 4 pp. 31-36, IE2008-6, April 2008.

Не патентный документ 2: “Modeling Texture with Total variation Minimization and Oscillating Patterns in Image Processing”, Liminuta A. Vese and Stanley J.Osher, Journal of Scientific Computing, Vol. 19, Nos. 1 -3, December 2003.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

Однако способ повышения разрешающей способности, в котором используются анизотропные диффузионные фильтры и который раскрыт в не патентном документе 2, требует усложненных процессов обработки и не применим для таких процессов, как отображение движущихся изображений в телевизионных приемниках, где требуется обработка в режиме реального времени. Способ повышения разрешающей способности, раскрытый в не патентном документе 1, может быть приемлемым, но он связан с большим ростом затрат, поскольку для него потребуется массивная LSI. В устройстве для обработки изображений, описанном в Патентном документе 1, и в схеме компенсации качества изображения, описанной в Патентном документе 2, необходимо использование нелинейной обработки только для ограниченных целей, таких как операция отсечения сигнала, добавляемого к сигналу изображения, подавление «звона» при компенсации высокочастотных сигналов и т.д. Указанная схема компенсации качества изображения или устройство обработки изображений не может обеспечить достаточную резкость изображения при отображении изображений, подвергнутых вышеописанным процессам укрупнения изображения.

Следовательно, целью настоящего изобретения является обеспечение устройств для совершенствования изображений, способов совершенствования изображений и т.д., которые способны обеспечить достаточное повышение резкости изображения, в результате чего улучшается качество изображения не только в случае неподвижных изображений, но также и для движущихся изображений, и для случаев, когда эти изображения уже подверглись процессам укрупнения изображений, как было описано выше, посредством подходящей высокочастотной компенсации при использовании простой конфигурации. В более общем случае, целью настоящего изобретения является обеспечение устройств для обработки сигналов и т.д., которые способны улучшить качество сигналов посредством подходящей высокочастотной компенсации с простой конфигурацией.

СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ УКАЗАННЫХ ПРОБЛЕМ

Первый аспект настоящего изобретения обеспечивает устройство для совершенствования изображений для повышения резкости изображения, представленного входным сигналом, которое содержит:

секцию фильтра для создания первого сигнала путем удаления из входного сигнала, который представляет изображение, по меньшей мере постоянной составляющей частотных компонент, содержащихся во входном сигнале;

нелинейный процессор для создания второго сигнала путем выполнения нелинейного процесса с первым сигналом; и

секцию сумматора для добавления второго сигнала к входному сигналу.

В этой конфигурации нелинейный процессор

создает третий сигнал на основе первого сигнала, причем третий сигнал монотонно возрастает в широком смысле, нелинейно или при положительно-отрицательной симметрии относительно первого сигнала, по меньшей мере, в окрестности нуля, и

создает второй сигнал на основе третьего сигнала, так что положительные и отрицательные знаки в первом сигнале по существу сохраняются во втором сигнале, когда второй сигнал не содержит постоянную составляющую.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения обеспечивается устройство для совершенствования изображений согласно первому аспекту настоящего изобретения, где нелинейный процессор

создает третий сигнал путем возведения первого сигнала в заранее определенную степень, где показатель степени равен двум или большему четному числу, и

создает второй сигнал на основе третьего сигнала, так что положительные и отрицательные знаки в первом сигнале по существу сохраняются во втором сигнале.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения обеспечивается устройство для совершенствования изображений согласно второму аспекту настоящего изобретения, где нелинейный процессор включает в себя:

оператор возведения в степень для создания третьего сигнала путем возведения первого сигнала в заранее определенную степень, где показатель степени равен двум или большему четному числу;

первый дифференцирующий блок для создания четвертого сигнала путем дифференцирования третьего сигнала;

второй дифференцирующий блок для создания пятого сигнала путем дифференцирования входного сигнала; и

умножитель для создания второго сигнала на основе произведения четвертого сигнала и пятого сигнала.

Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения обеспечивается устройство для совершенствования изображений согласно второму аспекту настоящего изобретения, где нелинейный процессор включает в себя:

оператор возведения в степень для создания третьего сигнала путем возведения первого сигнала в заранее определенную степень, где показатель степени равен двум или большему четному числу; и

преобразователь знака для изменения положительных или отрицательных знаков на противоположные в третьем сигнале на основе первого сигнала, если положительные или отрицательные знаки отличаются от соответствующих знаков в первом сигнале, для создания второго сигнала на основе третьего сигнала.

Согласно пятому аспекту настоящего изобретения обеспечивается устройство для совершенствования изображений согласно второму аспекту настоящего изобретения, где нелинейный процессор включает в себя:

оператор возведения в степень для создания третьего сигнала путем возведения первого сигнала в заранее определенную степень, где показатель степени равен двум или большему четному числу;

фильтр для создания четвертого сигнала путем удаления постоянной составляющей из третьего сигнала; и

преобразователь знака для изменения положительных или отрицательных знаков на противоположные в четвертом сигнале на основе первого сигнала, если положительные или отрицательные знаки отличаются от соответствующих знаков в первом сигнале, для создания второго сигнала на основе четвертого сигнала.

Согласно шестому аспекту настоящего изобретения обеспечивается устройство для совершенствования изображений согласно первому аспекту настоящего изобретения, где нелинейный процессор

создает в качестве третьего сигнала сигнал, представляющий абсолютное значение первого сигнала, и

создает второй сигнал на основе третьего сигнала, так что положительные и отрицательные знаки в первом сигнале по существу сохраняются во втором сигнале.

Согласно седьмому аспекту настоящего изобретения обеспечивается устройство для совершенствования изображений согласно шестому аспекту настоящего изобретения, где нелинейный процессор включает в себя:

процессор абсолютного значения для создания в качестве третьего сигнала, сигнала, представляющего абсолютное значение первого сигнала;

первый дифференцирующий блок для создания четвертого сигнала путем дифференцирования третьего сигнала;

второй дифференцирующий блок для создания пятого сигнала путем дифференцирования входного сигнала; и

умножитель для создания второго сигнала на основе произведения четвертого сигнала и пятого сигнала.

Согласно восьмому аспекту настоящего изобретения обеспечивается устройство для совершенствования изображений согласно шестому аспекту настоящего изобретения, где нелинейный процессор включает в себя:

процессор абсолютного значения для создания в качестве третьего сигнала, сигнала представляющего абсолютное значение первого сигнала;

фильтр для создания четвертого сигнала путем удаления постоянной составляющей из третьего сигнала; и

преобразователь знака для изменения положительных или отрицательных знаков на противоположные в четвертом сигнале на основе первого сигнала, если положительные или отрицательные знаки отличаются от соответствующих знаков в первом сигнале, для создания второго сигнала на основе четвертого сигнала.

Согласно девятому аспекту настоящего изобретения обеспечивается устройство для совершенствования изображений согласно первому аспекту настоящего изобретения, где нелинейный процессор создает третий сигнал сначала путем возведения первого сигнала в заранее определенную степень, где показатель степени равен трем или большему нечетному числу, а затем создает второй сигнал на основе третьего сигнала.

Согласно десятому аспекту настоящего изобретения обеспечивается устройство для совершенствования изображений согласно девятому аспекту настоящего изобретения, где нелинейный процессор включает в себя:

оператор возведения в степень для создания третьего сигнала путем возведения первого сигнала в заранее определенную степень, где показатель степени равен трем или большему нечетному числу; и

регулятор для создания второго сигнала путем регулирования амплитуды третьего сигнала.

Согласно одиннадцатому аспекту настоящего изобретения обеспечивается устройство для совершенствования изображений согласно первому аспекту настоящего изобретения, где нелинейный процессор создает третий сигнал таким образом, что абсолютное значение третьего сигнала превышает абсолютное значение первого сигала по меньшей мере в одном диапазоне в вышеупомянутой окрестности нуля.

Согласно двенадцатому аспекту настоящего изобретения обеспечивается устройство для совершенствования изображений согласно первому аспекту настоящего изобретения, где нелинейный процессор создает третий сигнал на основе первого сигнала, причем третий сигнал монотонно возрастает в широком смысле, нелинейно или при положительно-отрицательной симметрии относительно первого сигнала по меньшей мере в диапазоне, где первый сигнал имеет амплитуду, не превышающую половину его максимальной амплитуды.

Согласно тринадцатому аспекту настоящего изобретения обеспечивается устройство для совершенствования изображений согласно первому аспекту настоящего изобретения, где секция фильтра включает в себя цифровой фильтр верхних частот с тремя или более отводами.

Согласно четырнадцатому аспекту настоящего изобретения обеспечивается устройство для совершенствования изображений согласно первому аспекту настоящего изобретения, где нелинейный процессор включает в себя:

блок округления для замены значения части первого сигнала на нуль, если значение сигнала имеет абсолютное значение, меньшее заранее определенного нижнего предельного значения; и

ограничитель для замены значения части первого сигнала на заранее определенное значение замены, если сигнал имеет абсолютное значение, превышающее заранее определенное верхнее предельное значение, причем заранее определенное значение замены имеет абсолютное значение, не превышающее верхнее предельное значение.

Согласно пятнадцатому аспекту настоящего изобретения обеспечивается устройство для совершенствования изображений согласно первому аспекту настоящего изобретения, где нелинейный процессор включает в себя регулятор для регулирования амплитуды второго сигнала.

Другие аспекты настоящего изобретения здесь не описываются, поскольку они станут ясными исходя из вышеописанных аспектов с первого по пятнадцатый, и соответствующих описаний, относящихся к вариантам изобретения, которые будут предложены ниже.

ПРЕИМУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно первому аспекту настоящего изобретения в качестве первого сигнала создается сигнал, получаемый путем удаления постоянных составляющих из первого сигнала. Второй сигнал создается путем нелинейной обработки первого сигнала. В частности, создается третий сигнал, который монотонно возрастает в широком смысле, нелинейно или при положительно-отрицательной симметрии по отношению к первому сигналу по меньшей мере в окрестности нуля, и на основе этого третьего сигнала создается второй сигнал. Во втором сигнале сохраняются положительные и отрицательные знаки как в первом сигнале, и, вдобавок, второй сигнал не содержит постоянных составляющих. Как было сказано, второй сигнал добавляется к входному сигналу. Сигнал, полученный в результате такого добавления, является выходным сигналом устройства для совершенствования изображений. Поскольку нелинейный процесс, выполняемый с первым сигналом, порождает гармоники исходного сигнала, выходной сигнал содержит компоненты более высоких частот, чем частота Найквиста fs/2, которая является частотой Найквиста частоты дискретизации fs, используемой для получения дискретных сигналов из входного сигнала. По этой причине можно существенно улучшить качество изображения по сравнению с известными устройствами для совершенствования изображений, которые основаны на линейной обработке. Также, поскольку открывается возможность существенного повышения резкости изображений при простой конфигурации, можно улучшить качество не только для неподвижных изображений, но также для движущихся изображений, которые отображаются в режиме реального времени, без существенного увеличения затрат. Кроме того, в тех случаях, когда входной сигнал обеспечивается сигналом изображения, который был подвергнут процессам обработки, связанным с укрупнением изображения, первый аспект настоящего изобретения обеспечивает значительное улучшение качества изображения путем достаточного повышения резкости изображения, которое уже было подвергнуто процессам укрупнения, по сравнению с известными устройствами для совершенствования изображений, которые не способны обеспечить компенсацию высокочастотных диапазонов, расположенных за частотой Найквиста fs/2.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения выполняется возведение первого сигнала в степень с показателем степени, равным двум или большему четному числу. На основе этого вычисления степени создается второй сигнал, так что во втором сигнале сохраняются положительные и отрицательные знаки, как в первом сигнале, и этот второй сигнал добавляется к входному сигналу. Таким образом, можно обеспечить существенное улучшение качества изображения по сравнению с известными устройствами для совершенствования изображений, которые основаны на линейной обработке. Также, поскольку можно обеспечить существенное повышение резкости изображений при простой конфигурации, открывается возможность улучшения качества не только для неподвижных изображений, но также для движущихся изображений, которые отображаются в режиме реального времени, без существенного увеличения затрат. Кроме того, в тех случаях, когда входной сигнал обеспечивается сигналом изображения, который был подвергнут процессам обработки, связанным с укрупнением изображения, второй аспект настоящего изобретения обеспечивает лучшие рабочие характеристики, чем известные устройства для совершенствования изображений, при улучшении качества изображения путем повышения резкости изображения.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения первый сигнал возводится в степень, где показатель степени равен двум или большему четному числу для создания третьего сигнала. Путем дифференцирования третьего сигнала создается четвертый сигнал, который не содержит постоянных составляющих. Кроме того, дифференцируют входной сигнал для получения пятого сигнала, который умножают на четвертый сигнал для создания второго сигнала, в котором сохраняются положительные и отрицательные знаки, как в первом сигнале. Как было описано выше, создание второго сигнала в качестве компенсационного сигнала, добавляемого к входному сигналу, основано на первом сигнале, возведенном в степень, равную двум или большему четному числу, и сохранении положительных и отрицательных знаков, обнаруженных в первом сигнале. Таким образом, третий аспект настоящего изобретения обеспечивает такие же преимущества, как и второй аспект настоящего изобретения.

Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения первый сигнал возводится в степень, где показатель степени равен двум или большему четному числу для создания третьего сигнала. Второй сигнал создают на основе третьего сигнала путем изменения положительных или отрицательных знаков в третьем сигнале на противоположные на основе первого сигнала, если эти положительные или отрицательные знаки отличаются от соответствующих знаков в первом сигнале. Как было описано выше, создание второго сигнала, добавляемого к входному сигналу, основано на первом сигнале, возведенном в степень, равную двум или большему четному числу, и сохранении положительных и отрицательных знаков, обнаруженных в первом сигнале. Таким образом, четвертый аспект настоящего изобретения обеспечивает такие же преимущества, как и второй аспект настоящего изобретения.

Согласно пятому аспекту настоящего изобретения первый сигнал возводится в степень, где показатель степени равен двум или большему четному числу для создания третьего сигнала. Четвертый сигнал создается путем удаления постоянных составляющих из третьего сигнала. Второй сигнал создают на основе четвертого сигнала путем изменения положительных или отрицательных знаков в четвертом сигнале на противоположные на основе первого сигнала, если эти положительные или отрицательные знаки отличаются от соответствующих знаков в первом сигнале. Как было описано выше, создание второго сигнала, добавляемого к входному сигналу, основано на первом сигнале, возведенном в степень, равную двум или большему четному числу, и сохранении положительных и отрицательных знаков, обнаруженных в первом сигнале. Таким образом, пятый аспект настоящего изобретения обеспечивает такие же преимущества, как и второй аспект настоящего изобретения. Кроме того, поскольку второй сигнал создают из сигнала, который получен из третьего сигнала путем удаления постоянных составляющих, пятый аспект настоящего изобретения обеспечивает более высокий уровень компенсации и способен повысить резкость изображения в большей степени, чем четвертый аспект настоящего изобретения.

Согласно шестому аспекту настоящего изобретения второй сигнал создают на основе абсолютных значений первого сигнала, и поэтому второй сигнал содержит гармонические компоненты, частоты которых в два или более раз превышают частоты частотных компонент во входном сигнале. Также второй сигнал создается таким образом, что в нем сохраняются положительные и отрицательные знаки, как в первом сигнале. Благодаря добавлению второго сигнала, как было описано выше, к входному сигналу открывается возможность существенного улучшения качества изображения по сравнению с известными устройствами для совершенствования изображений, которые основаны на линейной обработке. Также, поскольку можно обеспечить существенное повышение резкости изображений при простой конфигурации, можно улучшить качество не только для неподвижных изображений, но также для движущихся изображений, которые отображаются в режиме реального времени без существенного увеличения затрат. Кроме того, в тех случаях, когда входной сигнал обеспечивается сигналом изображения, который был подвергнут процессам обработки, связанным с укрупнением изображения, шестой аспект настоящего изобретения обеспечивает лучшие рабочие характеристики, чем известные устройства для совершенствования изображений при улучшении качества изображения путем повышения резкости изображения.

Согласно седьмому аспекту настоящего изобретения в качестве третьего сигнала создают сигнал, представляющий абсолютные значения первого сигнала. Путем дифференцирования третьего сигнала создается четвертый сигнал, который не содержит постоянных составляющих. Кроме того, дифференцируют входной сигнал для получения пятого сигнала, который затем умножают на четвертый сигнал для создания второго сигнала, в котором сохраняются положительные и отрицательные знаки, как в первом сигнале. Как было описано выше, создание второго сигнала добавляемого к входному сигналу, основано на абсолютном значении первого сигнала и сохранении положительных и отрицательных знаков, обнаруженных в первом сигнале. Таким образом, седьмой аспект настоящего изобретения обеспечивает такие же преимущества, как и шестой аспект настоящего изобретения.

Согласно восьмому аспекту настоящего изобретения в качестве третьего сигнала создают сигнал, представляющий абсолютные значения первого сигнала. Путем удаления постоянных составляющих из третьего сигнала создается четвертый сигнал. Затем создают второй сигнал на основе четвертого сигнала путем изменения положительных или отрицательных знаков в четвертом сигнале на противоположные на основе первого сигнала, если эти положительные или отрицательные знаки отличаются от соответствующих знаков в первом сигнале. Как было описано выше, создание второго сигнала, добавляемого к входному сигналу, основано на абсолютном значении первого сигнала и сохранении положительных и отрицательных знаков, обнаруженных в первом сигнале. Таким образом, восьмой аспект настоящего изобретения обеспечивает такие же преимущества, как и шестой аспект настоящего изобретения.

Согласно девятому аспекту настоящего изобретения первый сигнал возводится в степень, где показатель степени равен трем или большему нечетному числу, для создания второго сигнала, причем в этом втором сигнале сохраняются положительные и отрицательные знаки, как в третьем сигнале. Как было описано выше, создание второго сигнала, добавляемого к входному сигналу, основано на первом сигнале, возведенном в степень, равную трем или большему нечетному числу, так что не требуется специальный процесс для сохранения положительных и отрицательных знаков, обнаруженных в первом сигнале. Следовательно, открывается возможность существенного улучшения качества изображения при более простой конфигурации по сравнении с известными устройствами для совершенствования изображений, которые основаны на линейной обработке. Также, поскольку можно обеспечить достаточное повышение резкости изображений при простой конфигурации, можно повысить качество изображения не только для неподвижных изображений, но также для движущихся изображений, которые отображаются в режиме реального времени, без существенного увеличения затрат. Кроме того, в тех случаях, когда входной сигнал обеспечивается сигналом изображения, который был подвергнут процессам обработки, связанным с укрупнением изображения, девятый аспект настоящего изобретения обеспечивает лучшие рабочие характеристики, чем известные устройства для совершенствования изображений при улучшении качества изображения путем повышения резкости изображения.

Согласно десятому аспекту настоящего изобретения первый сигнал возводится в степень, где показатель степени равен трем или большему нечетному числу, для создания третьего сигнала, причем второй сигнал создается путем регулирования амплитуды третьего сигнала. Это означает, что даже в том случае, если третий сигнал имеет завышенную амплитуду (уровень сигнала) в результате операции возведения в степень первого сигнала, к входному сигналу добавляется второй сигнал, который имеет подходящую амплитуду. Таким образом, можно обеспечить соответствующее повышение резкости для изображения, представленного входным сигналом.

Согласно одиннадцатому аспекту настоящего изобретения абсолютные значения третьего сигнала превышают абсолютные значения первого сигнала по меньшей мере в одном диапазоне в вышеупомянутой окрестности нуля. Следовательно, возможно достаточное повышение резкости изображения путем добавления второго сигнала, созданного из третьего сигнала, на основе этого диапазона.

Согласно двенадцатому аспекту настоящего изобретения третий сигнал монотонно возрастает в широком смысле, нелинейно или при положительно-отрицательной симметрии по отношению к первому сигналу по меньшей мере в диапазоне, где первый сигнал имеет амплитуду, не превышающую половины его максимальной амплитуды. Таким образом, второй сигнал, созданный в качестве компенсационного сигнала, содержит достаточное количество частотных компонент для использования при компенсации, и, следовательно, возможно достаточное повышение резкости для изображения, представленного входным сигналом, путем добавления к входному сигналу второго сигнала.

Согласно тринадцатому аспекту настоящего изобретения обеспечена секция фильтра на основе цифрового фильтра верхних частот с тремя или более отводами. Таким образом, созданный первый сигнал содержит частотные компоненты для использования при компенсации, и, следовательно, возможно весьма существенное повышение резкости для изображения, представленного входным сигналом, путем добавления второго сигнала к входному сигналу.

Согласно четырнадцатому аспекту настоящего изобретения значения сигнала с абсолютным значением, меньшим заранее определенного нижнего предельного значения, изменяют до нуля, что означает, что шумы, содержащиеся во входном сигнале, не будут усилены в нелинейном процессе, выполняемом с первым сигналом. Также, значения сигнала с абсолютным значением, превышающим заранее определенное верхнее предельное значение, изменяют до заранее определенного значения, имеющего абсолютное значение, не превышающее упомянутое верхнее значение. Это означает, что компоненты сигнала, которые уже обладают достаточной энергией, такие как высокочастотные компоненты, нет необходимости усиливать в ходе нелинейного процесса, выполняемого с первым сигналом. На основе первого сигнала, который формируют, как было описано выше, создается второй сигнал. Следовательно, возможно весьма существенное повышение резкости для изображения, представленного входным сигналом, путем добавления второго сигнала к входному сигналу.

Согласно пятнадцатому аспекту настоящего изобретения регулируют амплитуду второго сигнала, который должен быть добавлен к входному сигналу в качестве компенсационного сигнала, в результате чего выполняется подходящая компенсация для входного сигнала. Следовательно, возможно весьма существенное повышение резкости для изображения, представленного входным сигналом, путем добавления к входному сигналу второго сигнала.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - блок-схема, показывающая конфигурацию устройства для совершенствования изображений согласно первому варианту настоящего изобретения;

Фиг.2 - блок-схема, показывающая конфигурацию фильтра верхних частот (высокочастотного фильтра) в первом варианте;

Фиг.3 - блок-схема, показывающая другую конфигурацию фильтра верхних частот в первом варианте;

Фиг.4 - блок-схема, показывающая конфигурацию дифференцирующего блока в первом варианте;

Фиг.5 - формы сигналов (А-Е) для описания функционирования известного устройства для совершенствования изображений;

Фиг.6 - формы сигналов (А-F) для описания функционирования устройства для совершенствования изображений согласно первому варианту;

Фиг.7 - частотные спектры (A и B) для описания функционирования известного устройства для совершенствования изображений;

Фиг.8 - частотные спектры (A и B) для описания функционирования устройства для совершенствования изображений согласно первому варианту, реализованному применительно к увеличенному изображению;

Фиг.9 - блок-схема для описания первой версии первого варианта;

Фиг.10 - блок-схема, показывающая конфигурацию фильтра верхних частот, используемого в блоке обработки в вертикальном направлении, согласно первой версии;

Фиг.11 - блок-схема, показывающая конфигурацию дифференцирующего блока, используемого в блоке обработки в вертикальном направлении, согласно первой версии;

Фиг.12 - блок-схема для описания второй версии первого варианта;

Фиг.13 - блок-схема, показывающая конфигурацию фильтра верхних частот, используемого в блоке обработки во времени согласно второй версии;

Фиг.14 - блок-схема, показывающая конфигурацию дифференцирующего блока, используемого в блоке обработки во времени согласно второй версии;

Фиг.15 - блок-схема, показывающая конфигурацию устройства для совершенствования изображений согласно второму варианту настоящего изобретения;

Фиг.16 - блок-схема, показывающая конфигурацию устройства для совершенствования изображений согласно третьему варианту настоящего изобретения;

Фиг.17 - формы сигналов (А-D) для описания функционирования устройства для совершенствования изображений согласно третьему варианту;

Фиг.18 - блок-схема, показывающая конфигурацию устройства для совершенствования изображений согласно четвертому варианту настоящего изобретения;

Фиг.19 - блок-схема, показывающая конфигурацию устройства для совершенствования изображений согласно пятому варианту настоящего изобретения;

Фиг.20 - формы сигналов (А-E) для описания функционирования устройства для совершенствования изображений согласно четвертому варианту;

Фиг.21 - формы сигналов (А-F) для описания функционирования устройства для совершенствования изображений согласно пятому варианту;

Фиг.22 - блок-схема, показывающая конфигурацию устройства для совершенствования изображений согласно шестому варианту настоящего изобретения;

Фиг.23 - блок-схема, показывающая конфигурацию устройства для совершенствования изображений согласно седьмому варианту настоящего изобретения;

Фиг.24 - оригинальное изображение, используемое для демонстрации преимуществ настоящего изобретения;

Фиг.25 - изображение объекта, как изображение, полученное в результате первого выполнения процесса укрупнения для оригинального изображения с последующей подгонкой укрупненного изображения;

Фиг.26 - изображение (В) вместе с изображением (A) объекта, после того как изображение объекта было обработано известным устройством для совершенствования изображений;

Фиг.27 - изображение (А) после обработки изображения объекта устройством для совершенствования изображений согласно второму варианту, в то время как изображение (В) представляет изображение после обработки изображения объекта устройством для совершенствования изображений согласно третьему варианту;

Фиг.28 - блок-схема, показывающая конфигурацию персонального компьютера для реализации устройства для совершенствования изображений согласно настоящему изобретению в виде программы для совершенствования изображений с помощью программных средств.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее со ссылками на прилагаемые чертежи описываются варианты настоящего изобретения.

1. Первый вариант

1.1 Конфигурация

На Фиг.1 представлена блок-схема, показывающая конфигурацию устройства для совершенствования изображений согласно первому варианту настоящего изобретения. Это устройство 100 для совершенствования изображений выполняет с входным сигналом Sin изображения, который вводится в виде цифрового сигнала, представляющего изображение, процесс (далее называемый «совершенствование изображений» или просто «совершенствование»), для повышения резкости изображения, представленного входным сигналом Sin изображения; и включает в себя высокочастотный фильтр 11 (далее называемый фильтр верхних частот или «HPF»), нелинейный