JPH0218789B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、テレビジヨンカメラ出力等の画像信
号の高域特性を補償して画像の輪郭を補正する画
像信号輪郭補正方法に関し、特に、画像信号をデ
イジタル処理して輪郭補正を施してもアナログ・
デイジタル変換に基づく画質劣化が生じないよう
にしたものである。

従来技術 従来のこの種画像信号輪郭補正方法は、専ら、
アナログ画像信号について輪郭補正の信号処理を
施していたが、画像信号のデイジタル処理を行な
う場合にも、画像信号にアナログ・デイジタル変
換を施して輪郭補正をした後に、いわゆるガンマ
補正を施していた。すなわち、従来の画像信号の
デイジタル処理においては、アナログ・デイジタ
ル変換器の量子化レベルの段数が有限であるため
に、画像信号にアナログ・デイジタル変換を施し
たデイジタル画像信号に輪郭補正を施した後に、
プロセス増幅器においてガンマ補正の非線形信号
レベル処理を施すことにより、画像信号の低レベ
ル部、すなわち、暗部の階調特性が粗くなり、画
質劣化が生ずる、という欠点があつた。

発明の要点 本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去
し、画像信号に予めガンマ補正のための非線形信
号レベル処理を施した後にアナログ・デイジタル
変換を行なつても、画質劣化を生ずることがない
ようにして画像信号に輪郭補正を施し、画像信号
デイジタル処理の利点を活かした画像信号輪郭補
正方法を提供することにある。

すなわち、本発明画像信号輪郭補正方法は、入
力アナログ画像信号をデイジタル画像信号に変換
するアナログ・デイジタル変換器と、そのアナロ
グ・デイジタル変換器により変換した前記デイジ
タル画像信号を所定周期の時間ずつ順次に遅延さ
せる複数個の遅延回路と、前記アナログ・デイジ
タル変換器により変換した前記デイジタル画像信
号および前記複数個の遅延回路の各遅延出力画像
信号の信号レベルにそれぞれ所定の係数を乗ずる
複数個のレベル補正手段と、それら複数個のレベ
ル補正手段による各レベル補正出力を順次に加算
する複数個の加算器とを備えてなる輪郭補正系に
より輪郭補正信号を形成するにあたり、前記入力
アナログ画像信号に対してその高レベル部を圧縮
するガンマ補正を施した後に、前記アナログ・デ
イジタル変換器に供給してデイジタル画像信号に
変換するとともに、前記複数個のレベル補正手段
においては、前記それぞれ所定の係数の乗算と前
記ガンマ補正とは逆方向の補正とを、そのレベル
補正手段の入力レベルに対応してそれぞれの補正
結果をあらかじめ記憶させておき、入力信号をア
ドレスとしてその入力信号に対応するデータを読
出すテーブル・ルツクアツプ方法により施して信
号処理するようにしたことを特徴とするものであ
る。

実施例 以下に図面を参照して実施例につき本発明を詳
細に説明する。

まず、アナログ画像信号に対し、垂直方向の輪
郭補正を施す場合には、輪郭補正の信号処理を施
した後に、ガンマ補正の非直線信号レベル処理を
施すようにした従来の画像信号輪郭補正装置の構
成を第１図に示す。図示の従来構成においては、
まず、テレビジヨンカメラ１からの撮像出力画像
信号を、１水平走査期間遅延回路２および３に順
次に供給して、１水平走査期間ずつ遅延させる。
かかる直列接続遅延回路２，３の入力点Ａおよび
出力点Ｃの画像信号を加算器４により加算し、そ
の加算出力信号を係数器５に供給して係数（−
１／２）を乗算し、極性を反転させるとともに信号 振幅を半減させる。ついで、この係数器５の出力
信号と上述した直列接続遅延回路２，３の中間点
Ｂの画像信号とを加算器６により加算すると、そ
の加算器６の出力点Ｄにて輪郭補正信号成分が得
られる。この輪郭補正信号成分を、その信号振幅
を利得調整器７により適切に調整したうえで、加
算器８に導き、上述した直列接続遅延回路２，３
の中間点Ｂの１水平走査期間遅延画像信号に加算
して、輪郭補正した出力画像信号を形成し、しか
る後に、その輪郭補正した出力画像信号をガンマ
補正回路９に導いて信号振幅の非直線補正を施
す。

上述した第１図示の従来構成と対比して、本発
明による画像信号輪郭補正装置の構成例を第２図
に示す。図示の構成例においては、テレビジヨン
カメラ１０からの撮像出力アナログ画像信号を、
まず、ガンマ補正回路２５によつて非線形の信号
レベル処理を施した後に、帯域制限用低域通過フ
イルタ１１を介し、アナログ・デイジタル変換器
１２に供給して、輪郭補正を施すに先立ち、デイ
ジタル画像信号に変換する。ついで、そのデイジ
タル画像信号を、第１図示の従来構成におけると
同様に、１水平走査期間遅延回路１３および１４
に順次に供給して、１水平走査期間ずつ遅延させ
る。かかる直列接続遅延回路１３，１４の入力点
Ｅ、中間点Ｆ、出力点Ｇのデイジタル画像信号
を、各係数器１５，１６，１７にそれぞれ供給し
て、それぞれ所要の係数値、例えば係数値（−
１／２、係数値(1)、係数値（−１／２）をそれぞれ乗
算 する。ついで、係数器１５，１６の出力信号を加
算器１８にて加算するとともに、その加算器１８
の加算出力信号と係数器１７の出力信号とを加算
器１９にて加算し、その加算器１９の出力点Ｈに
て輪郭補正デイジタル画像信号成分が得られる。
ついで、輪郭補正出力デイジタル画像信号成分を
オーバフロー・アンダーフロー処理回路２０に供
給して、所定のレベル範囲を超えた信号成分をク
リツプして除去したのち、利得調整器２１に供給
して信号振幅を適切に調整したうえで、加算器２
２に供給し、上述した直列接続遅延回路１３，１
４の中間点Ｆからの１水平走査期間遅延デイジタ
ル画像信号成分に加算し、その加算合成出力信号
をデイジタル・アナログ変換器２３に供給して輪
郭補正出力アナログ画像信号を形成し、補間用低
域通過フイルタ２４を介して取出す。

以上の説明から判るように、従来装置において
は、輪郭補正を施した後に、ガンマ補正を施すこ
とになるのに対し、本発明による装置において
は、輪郭補正を施す前に撮像出力アナログ画像信
号にガンマ補正を施した後に、デイジタル画像信
号に変換し、デイジタル信号処理技術の利点を巧
みに利用して輪郭補正を施すように構成してある
ので、つぎに述べるように従来の欠点を除去した
顕著な効果が得られることになる。

すなわち、まず、アナログ・デイジタル変換器
において得られるデイジタル画像信号のビツト数
には実用上の限度があり、画像信号処理用変換器
として10ビツト構成のものは実現が困難であり、
一般に８ビツト構成が実用上の限度とされてい
る。しかしながら、８ビツト構成の画像信号に対
して信号レベルの非直線処理を施すと、高レベル
領域を圧縮するガンマ補正の場合には低レベルの
低輝度領域における信号レベルの量子化が粗くな
り、画質が劣化する。したがつて、本発明による
装置においては、カメラ撮像出力画像信号にガン
マ補正を施したアナログ画像信号を本線画像情報
信号とする。第２図に太線にて示した本線系にお
いては、一旦ガンマ補正を施した画像信号が通る
ので、改めて非線形画像信号処理は施さず、単純
にアナログ・デイジタル変換およびデイジタル・
アナログ再変換のみを行ない、後述するように逆
ガンマ補正を伴う輪郭補正は傍系の輪郭補正系
（以下単に補正系と呼ぶ）においてのみ行なう。
その結果、８ビツト構成のデイジタル画像信号は
そのままアナログ画像信号に再変換されるので、
画質劣化は全く生じない。

つぎに、補正系において線形構成にしたままの
状態にて輪郭補正信号成分を取出すと、入力アナ
ログ画像信号としてガンマ補正の非線形処理を施
したアナログ画像信号を用いているので、低レベ
ルの低輝度領域の画像信号成分が強調されてお
り、その部分に混入するノイズに対して、高レベ
ルの部分より大きい輪郭補正信号が形成され、そ
の結果その部分のノイズが強調される。

したがつて、低レベルの低輝度領域における信
号対ノイズ比が劣化することになる。一方、高レ
ベル部の輪郭補正信号が小さくなり、高レベル部
の画像の輪郭が強調されないことになる。かかる
画質の劣化を避けるために、本発明による装置に
おいては、輪郭補正に用いるための係数器をラン
ダムアクセスメモリ（RAM）もしくはリードオ
ンリメモリ（ROM）等の記憶素子をもつて構成
し、ガンマ補正の逆補正をする。すなわち、係数
器を構成する記憶素子に所要範囲の全域に亘るデ
ータを予め記憶させておき、入力信号をアドレス
としてその入力信号に対応するデータを読出す、
いわゆるテーブル・ルツクアツプ方法によつて
「所定係数×変数」の乗算処理を実行させること
によつて、逆ガンマ補正の信号処理を行なう。し
たがつて、かかる構成の係数器によれば、逆ガン
マ補正の非線形信号処理と輪郭補正の係数値乗算
とをテーブル・ルツクアツプ方法によつて同時に
行なうことができ、その結果、低輝度領域におけ
る信号対ノイズ比の劣化を伴うことなく、良好な
輪郭補正信号成分を得ることができる。

また、輪郭補正信号成分の信号振幅を所要値に
調整する利得調整器もランダムアクセスメモリも
しくはリードオンリメモリをもつて構成し、信号
対ノイズ比の劣化をさらに抑えるためのコアリン
グ等の非線形信号処理を利得調整と同時に行なう
ことができ、その結果、一層性能を改善した輪郭
補正画像信号成分を得ることができる。

なお、デイジタル処理系にてコアリング処理を
行なうと、アナログ処理系におけるコアリング処
理にする場合に比して、格段に安定な信号処理を
行なうことができる。

効 果 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、非直線補正を施した撮像出力画像信号を画像
情報として伝送する本線系においては画像信号の
線形処理のみを行ない、ガンマ補正の非線形処理
を施したアナログ画像信号を単にデイジタル化し
た後にそのままアナログ画像信号に再変換するの
で、本線系のデイジタル処理における量子化精度
を、入力側アナログ・デイジタル変換器が有する
量子化精度を保つたままにてアナログ画像信号に
再変換することができ、等価的なビツト数の低減
による画質劣化を伴うことなく良好な画質の輪郭
補正を画像信号に施すことができる。

また、上述の本線形に傍系として付加した補正
系においては、輪郭補正のための係数器により逆
ガンマ補正のための非線形画像処理を輪郭補正の
ための係数乗算処理と同時に行なうのであるか
ら、低輝度領域における信号対ノイズ比の劣化と
高輝度領域の輪郭補正の不足を伴うことなく、良
好な画質の輪郭補正画像信号成分を得ることがで
きる。

さらに、１水平走査周期遅延回路については、
従来装置のアナログ信号処理系では超音波遅延線
を使用するので、温度変化による遅延時間の変動
やスプリアス成分によるゴーストの発生などの不
安定要素を除去することが極めて困難であるのに
対し、本発明による装置のデイジタル信号処理系
では極めて安定に動作するシフトレジスタ等を使
用するので、極めて優れた総合特性を有する輪郭
補正方式を実現することができる。

なお、以上の説明においては、専ら、垂直方向
の輪郭補正信号成分を形成する場合に１水平走査
期間遅延回路を使用する例について本発明による
装置を説明して来たが、この例に限ることなく、
水平方向の輪郭補正画像信号成分を形成する場合
にクロツク周期単位の遅延回路を使用したときに
も、上述したと同様の作用効果を得ることがで
き、さらに、斜方向の輪郭補正を画像信号に施す
場合についても同様の構成により同様の作用効果
を得ることができる。

さらに、逆ガンマ補正に用いる非線形特性につ
いては、テレビジヨンカメラ撮像出力画像信号の
ガンマ特性から意図的に適切にずらした非線形特
性を用いることができ、種々検討した結果によれ
ば、撮像出力画像信号のガンマ特性に対して正確
に逆の非線形特性より少し小さい値の逆ガンマ特
性を用いた方が、一層良好な画質改善を行ない得
ることが明らかになつた。

また、輪郭補正用係数器の特性曲線を逆ガンマ
特性曲線とは大幅にかけ離れた非線形曲線とする
ことにより、特殊な画像効果を得ることもでき、
例えば、画面の高輝度領域のみに対して輪郭補正
を施すようにすることもできる。

なお、本発明による装置における傍系の補正系
は、画像のエツジ部に対応する画像信号成分を抽
出するものであるから、かかるエツジ部画像信号
成分を必要とする回路装置に本発明によるかかる
信号補正系を用いれば、信号対ノイズ比の優れた
エツジ部画像信号成分をデイジタル信号処理系に
よつて取出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の画像信号輪郭補正装置の構成を
示すブロツク図、第２図は本発明による画像信号
輪郭補正装置の構成例を示すブロツク線図であ
る。 １，１０……テレビジヨンカメラ、２，３，１
３，１４……１水平走査期間遅延回路、４，６，
８，１８，１９，２２……加算器、５，１５，１
６，１７……係数器、７，２１……利得調整器、
９，２５……ガンマ補正回路、１１，２４……低
域通過フイルタ、１２……アナログ・デイジタル
変換器、２０……オーバフロー・アンダフロー処
理回路、２３……デイジタル・アナログ変換器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 入力アナログ画像信号をデイジタル画像信号
   に変換するアナログ・デイジタル変換器と、その
   アナログ・デイジタル変換器により変換した前記
   デイジタル画像信号を所定周期の時間ずつ順次に
   遅延させる複数個の遅延回路と、前記アナログ・
   デイジタル変換器により変換した前記デイジタル
   画像信号および前記複数個の遅延回路の各遅延出
   力画像信号の信号レベルにそれぞれ所定の係数を
   乗ずる複数個のレベル補正手段と、それら複数個
   のレベル補正手段による各レベル補正出力を順次
   に加算する複数個の加算器とを備えてなる輪郭補
   正系により輪郭補正信号を形成するにあたり、前
   記入力アナログ画像信号に対してその高レベル部
   を圧縮するガンマ補正を施した後に、前記アナロ
   グ・デイジタル変換器に供給してデイジタル画像
   信号に変換するとともに、前記複数個のレベル補
   正手段においては、前記それぞれ所定の係数の乗
   算と前記ガンマ補正とは逆方向の補正とを、その
   レベル補正手段の入力レベルに対応してそれぞれ
   の補正結果をあらかじめ記憶させておき、入力信
   号をアドレスとしてその入力信号に対応するデー
   タを読出すテーブル・ルツクアツプ方法により施
   して信号処理するようにしたことを特徴とする画
   像信号輪郭補正方法。