JPH02214381A - 輪郭補償装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は映像機器における画像信号処理装置に関し、特
に、輪郭補償装置に関する。

［従来の技術］ ビデオカメラやテレビカメラなどの映像機器では、画像
を電気信号である画像信号に変換しこれを磁気テープに
記録したり（ビデオカメラの場合）、送信装置に送出し
たり（テレビカメラの場合）する。元の画像は、この磁
気テープを再生し画像信号を取出すことによって（ビデ
オカメラの場合）、または送信された電波を受信しこれ
から画像信号を取出すことによって（テレビカメラの場
合）得られるが、得られた画像の尖鋭度を向上するには
人間の視覚特性を考慮して画像の絵柄の輪郭を強調すれ
ば効果的である。そこで、従来、画像を出力目的に応じ
た信号に変換する装置、すなわち、画像信号処理装置に
は輪郭補償装置と呼ばれる回路部が設けられていた。こ
れは、得られた電気信号のうち、画像の輝度を示す輝度
信号から元の画像の絵柄の輪郭部分を抽出し、この部分
の輝度変化を強調した輪郭補償信号を作り出す回路であ
る。

輪郭補償信号は画像信号処理装置において輝度信号に電
気的に合成処理され、出力目的に応じた最終的な画像信
号が得られる。

第５図は従来の輪郭補償装置を備えたビデオカメラの概
略ブロック図である。図を参照して、このビデオカメラ
は外部の画像を光学像として取込むためのレンズ１と、
これによって結ばれた光学像を電子像に、すなわち、光
を電気信号に変換するための撮像素子２と、これにより
得られた電気信号を所定のレベルに増幅するＡＧＣ（自
動利得調整）やガンマ補正などを行ない、また、画像の
水平方向の輝度を表わす輝度信号ＹＨと、画像の色を表
わす色信号とに分離するための信号処理回路３とを備え
る。さらに、信号処理回路３より得られた色信号をさら
にＲ−Ｙ信号およびＢ−Ｙ信号と呼ばれる２つの色差信
号に分離する色分離回路４と、輝度信号Ｙ、から画像の
水平方向の輪郭補償信号（以下、水平輪郭補償信号とい
う。）を作るための輪郭補償回路１４と、輪郭補償回路
１４からの水平輪郭補償信号と、色分離回路４からのＲ
−Ｙ信号およびＢ−Ｙ信号とから磁気テープ（図示せず
）に記録すべき最終的な画像信号を出力するためのエン
コーダ回路８とを備える。

輪郭補償回路１４は、信号処理回路３より得られた輝度
信号ＹＨを成る時間だけ遅延させるための遅延線６−１
と、これにより遅延させられた輝度信号と遅延しない元
の輝度信号Ｙ、とから画像の絵柄の輪郭部分を抽出した
水平アパーチャ信号を作り出すための水平アパーチャ信
号発生回路５と、これより得られた水平アパーチャ信号
を元の輝度信号ＹＨに加算処理し最終的な水平輪郭補償
信号を作るための混合回路７とから構成される。

以下、このビデオカメラの内部機能の動作について説明
する。説明にあたっては第６図を参照する。第６図は輝
度信号ＹＨから水平アパーチャ信号および水平輪郭補償
信号が作り出される過程を示す波形図である。

被写体からの反射光、すなわち、外部の画像はレンズ１
によって撮像素子２上に光学像として結ばれる。これに
よって、撮像素子２上には画像に対応した波長および強
度の光が照射される。撮像素子２からはこの光に応じた
電気信号が出力され信号処理回路３に伝達される。信号
処理回路３には増幅回路が含まれており、撮像素子によ
り得られた電気信号はここでその大きさに応じて増幅さ
れ輝度信号Ｙ、と色信号とに分離される。

分離された輝度信号ＹＨは水平アパーチャ信号発生回路
５と、混合回路７とに伝達される。さらに、水平アパー
チャ信号発生回路５に伝達された輝度信号Ｙ、は、遅延
線６−１によって、成る微少時間ΔＸだけ遅延され再び
水平アパーチャ信号発生回路５に戻される。ここで、撮
像素子２より得られたー水平方向の輝度信号ＹＨの波形
図が第６図（ａ）で示されるようなものであったとする
と、この−水平方向の輝度信号からは次のようにして水
平アパーチャ信号が作られる。遅延線６−１より水平ア
パーチャ信号発生回路５に入力される信号波形（第６図
（ａ））は信号処理回路３より出力された輝度信号ＹＨ
（第６図（ａ））をΔＸだけ右にシフトさせた形（第６
図（ｂ））になる。

水平アパーチャ信号発生回路５において、これらの２つ
の信号（第６図（ａ）および（ｂ））に対して減算処理
が行なわれる。その結果、第６図（Ｃ）に示されるよう
な信号が得られる。これが水平アパーチャ信号である。

水平方向の画像の輝度信号Ｙ、は撮像素子２において一
水平方向に配されている画素からの蓄積電荷を順次電気
信号として検出することによって得られる。したがって
、第６図の波形図において横軸は時間としてだけでなく
画像上の一水平方向における位置としても捕えることが
できる。したがって、水平アパーチャ信号発生回路５に
おける減算処理は画像を一水平方向に１次微分すること
と等価である。つまり、画像の一水平方向について輝度
が大きく変化している部分、すなわち、絵柄の輪郭部分
が抽出される（第６図（ｃ）参照）。

次に、混合回路７において水平アパーチャ信号（第６図
（Ｃ））と信号処理回路３からの元の輝度信号ＹＨ（第
６図（ａ））とに加算処理が行なわれ、水平輪郭補償信
号となる。たとえば、第６図（ａ）で示されるような波
形の一水平方向の輝度信号ＹＨに対しては、混合回路７
において第６図（ｄ）に示されるような波形の水平輪郭
補償信号が作られる。図かられかるように、この信号は
、元の輝度信号ＹＨ（第６図（ａ））において輝度に変
化が見れる部分（図中の丸印）に関し、輝度の高い部分
または低い部分の輝度の絶対値を大きくしたものとなっ
ている。この結果、水平方向における、画像の輝度変化
は強調され絵柄の輪郭が明確になる。

次に、混合回路７で作られた水平輪郭補償信号はエンコ
ーダ回路８において、分離回路４からのＲ−Ｙ信号およ
びＢ−Ｙ信号の２つの色差信号と合成され最終的な映像
信号出力が得られる。もちろん、ビデオカメラなどにお
いてはエンコーダ回路８からの最終的な映像信号出力は
磁気テープ等の記録媒体（図示せず）に記録される。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の輪郭補償装置においては、水平アパーチャ信号生
成時の輝度信号に対する遅延時間は遅延線の特性によっ
て決まる成る値に固定される。その結果、以下のような
開運が生じた。

第３図は、輝度信号の周波数特性（変調度特性）を示し
た図である。図において、横軸は周波数、縦軸は輝度信
号のレベルである。同図（ａ）は、撮像素子への入射光
量が十分に大きくこれより得られる電気信号のレベルが
高く、これを信号処理回路にて通常の利得増幅をする場
合、すなわち、撮像すべき画像が十分に明るい場合のも
のである。

図かられかるように、高周波数になるほど輝度信号のレ
ベルは低くなる。

同図（ｂ）は、撮像すべき画像が比較的暗く、撮像素子
の照度が十分でない場合のものである。

この場合、撮像素子より得られた電気信号は信号処理回
路にて最大利得までは増幅されて所定のレベルになる。

一般に、このような、信号の増幅を行なう増幅回路の増
幅率は高周波数帯域より低下する。そのため、図に示す
ように、信号処理回路から出力された輝度信号の周波数
特性は同図（ａ）に比べ悪くなる。すなわち、輝度信号
のレベル低下が生じる位置が、照度が十分な場合に比べ
、より低い周波数帯域に移動する。

同図（ｅ）は、撮像すべき画像がさらに暗くなり撮像素
子から得られる電気信号が信号処理回路において最大利
得の増幅をしてもなお、不可能な低レベルとなった場合
のものである。そのため、この場合の輝度信号の周波数
特性は同図（ｂ）の場合よりもさらに低下し信号のレベ
ルそのものも小さくなる。

一方、従来の輪郭補償装置では、水平アパーチャ信号生
成時の遅延時間は一定である。したがって、水平アパー
チャ信号の周波数もこの遅延時間によって決まる成る値
に固定される。今、輝度信号から作られる水平アパーチ
ャ信号の周波数が図において■の値であったとする。す
ると、図に示すように、得られる水平アパーチャ信号の
レベルは照度が低下するのに伴ない次第に小さくなる。

また、低照度になるに比例して、信号処理回路の増幅利
得を上げることにより、ノイズ成分を増大されることに
なる。したがって、このような輝度信号から水平アパー
チャ信号をつくると、得られた水平アパーチャ信号には
ノイズが多く含まれる。

したがって、そのような水平アパーチャ信号を元の輝度
信号に加算処理することは、元の輝度信号に多くのノイ
ズを加えることを意味する。つまり、画像にノイズが増
え輪郭補償を行なったにもかかわらず見にくい画像とな
る。

そこで、従来の輪郭補償回路では撮像素子の照度が低い
場合には輪郭補償装置を動作させないか、もしくは、そ
の機能を抑圧するという手段をとっていた。しかし、こ
のような手段は単に低照度下において輪郭補償を行なわ
ないようにするだけのものである。したがって、低照度
下において撮像された画像の鮮鋭度は向上されなかった
。

本発明の目的は上記のような課題を解決し、低照度下に
おいても適切な輪郭補償を行ない、許鋭な再生画像を得
ることのできる画像信号を作り出せる輪郭補償装置を提
供することである。

［課題を解決するための手段］ 上記のような目的を達成するために本発明にかかる輪郭
補償装置は、映像信号から分離された輝度信号を遅延さ
せる手段と、輝度信号の平均値を検出する手段と、平均
値検出手段出力に応答して遅延手段による遅延時間を変
化させる手段と、遅延手段からの遅延信号と輝度信号と
に基づき水平輪郭補償信号を作成する手段とを備えた。

［作用］ 本発明にかかる輪郭補償装置は以上のように構成したた
め、輝度信号の平均値の変化に応じ水平輪郭補償信号作
成時の輝度信号の遅延時間を変化させることができる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す、ビデオカメラの概略
ブロック図である。図を参照して、このビデオカメラは
、従来と同様に、外部の画像を光学像として取込むめた
のレンズ１と、光学像を電子像に変換するための撮像素
子２と、撮像素子２から得られた電気信号を所定のレベ
ルに増幅するＡＧＣやガンマ補正などを行ない、また、
輝度信号ＹＨと色信号とに分離する信号処理回路３と、
色分離回路４と、最終的な映像信号を出力するためのエ
ンコーダ回路８とを含む。さらに、このビデオカメラは
、従来と異なる構成の輪郭補償回路１２を、信号処理回
路３とエンコーダ回路８との間に含む。

輪郭補償回路１２は、信号処理回路３から得られた輝度
信号Ｙ、を遅延させるための遅延部１３ａと、遅延部１
３ａによって遅延させられた輝度信号と信号処理回路３
から得られた元の輝度信号Ｙ、とから水平アパーチャ信
号を作り出すための水平アパーチャ信号発生回路５と、
水平アパーチャ信号発生回路５から得られた水平アパー
チャ信号と元の輝度信号Ｙ、ｌとから水平輪郭補償信号
を作るための混合回路７と、元の輝度信号ＹＨから撮像
素子２の照度の平均値を検知するための平均値検波回路
９と、平均値検波回路９からの信号に応答して遅延部１
３ａにおける輝度信号ＹＨの遅延時間を切換えるための
信号を発生する判別回路１０とから構成される。

遅延部１３ａは遅延線６−１および６−２と切換回路１
１とから構成される。切換回路１１は、判別回路１０か
ら入力される信号に応答して遅延線６−１の出力または
遅延線６−２の出力のいずれかを水平アパーチャ信号発
生回路５に与えるように接続を切換える。

以下、このビデオカメラの動作について説明する。

被写体からの反射光、すなわち、撮像すべき画像がレン
ズ１によって撮像素子２に光学像として結ばれる。これ
によって、撮像素子２から画像に応じた電気信号が出力
され信号処理回路３に伝達される。従来と同様に、撮像
素子２からの電気信号は信号処理回路３において、その
レベルに応じて増幅され輝度信号ＹＨと色信号とに分離
される。

色信号は従来通り、色分離回路４において色差信号であ
るＲ−ＹおよびＢ−Ｙ信号とに分離出力される。輝度信
号Ｙ、は輪郭補償回路１２において混合回路７．水平ア
パーチャ信号発生回路５．および平均値検波回路９に入
力される。

まず、平均値検波回路９に入力された輝度信号ＹＨはそ
の平均レベルを検知され、直流電圧信号として判別回路
１０に入力される。判別回路１０において、入力された
信号は所定の電圧と比較され、それとの大小関係を判別
される。さらに、判別回路１０は判別結果（入力電圧が
所定の電圧よりも高いか低いか）に応じ、これに対応す
る２種類の電圧信号を切換回路１１に出力する。切換回
路１１は判別回路１０からの入力信号に応答して遅延線
６−１の出力または６−２の出力のいずれか一方を水平
アパーチャ信号発生回路５に入力するよう！こ接続を切
換える。

次に、水平アパーチャ信号発生回路５に入力された輝度
信号ＹＨは遅延部１３ａにおいて、遅延線６−１のみま
たは遅延線６−１および６−２の両方によって遅延され
た後、水平アパーチャ信号発生回路５に再入力される。

水平アパーチャ信号発生回路５において、元の輝度信号
Ｙ、と遅延部１３ａにより遅延された輝度信号とから従
来と同様の処理によって水平アパーチャ信号が作られる
。

混合回路７は、水平アパーチャ信号発生回路５からの水
平アパーチャ信号と元の輝度信号ＹＨとを加算処理し水
平輪郭補償信号としてエンコーダ回路８に出力する。以
後、エンコーダ回路８の動作は従来と同様である。

以下、輪郭補償回路１２における輝度信号Ｙ１４の処理
について具体的に説明する。

判別回路１０において比較されるべき所定の電圧は、好
ましい水平アパーチャ信号が得られる照度とそうでない
低照度との境界において得られる、輝度信号ＹＨの平均
値レベルに対応するように設定される。したがって、撮
像素子２の照度が高い場合には輝度信号ＹＨの平均値レ
ベルも高くなるため、判別回路１０において好ましい水
平アパーチャ信号が得られる照度であると判別される。

この場合には、判別回路１０からこの判別結果に対応す
る信号が出力される。切換回路１１は判別回路１０から
の信号を受け、遅延線６−１からの出力を水平アパーチ
ャ信号発生回路５に入力するように接続を切換える。こ
れによって、水平アパーチャ信号発生回路５に入力され
た輝度信号は従来と同一の遅延線６−１によって、従来
と同一の遅延時間だけ遅延された後、水平アパーチャ信
号発生回路５に再入力される。したがって、以後の水平
アパーチャ信号発生回路５において作り出される水平ア
パーチャ信号は従来と同一である。したがって、高照度
下では従来通すなシャープな水平アパーチャ信号（第６
図（Ｃ）参照）が得られる。

次に、撮像素子２の照度が低い場合について説明する。

この場合には、先に述べたように輝度信号ＹＨの平均値
レベルは低下する（第３図参照）。

したがって、判別回路１０において、好ましい水平アパ
ーチャ信号が得られない照度であると判断される。この
場合には、判別回路１０からこの判別結果に対応する信
号が出力される。切換回路１１は判別回路１０からの信
号を受け、遅延線６−２の出力を水平アパーチャ信号発
生回路５に入力するように接続を切換える。これによっ
て、水平アパーチャ信号発生回路５に入力された輝度信
号ＹＨは遅延線６′−１と６−２とによって遅延される
。したがって、輝度信号ＹＨは従来よりも遅延線６−２
による遅延時間だけ長い時間遅延され、水平アパーチャ
信号発生回路５に入力される。この結果、水平アパーチ
ャ信号発生回路で作られる水平アパーチャ信号の幅（Δ
ｘ（第６図参照））が大きくなる。これは、低照度下に
おいて、水平アパーチャ信号の周波数が従来よりも低く
なることを意味する。ところで、輝度信号ＹＨの周波数
特性は第３図に示されるようなものであった。今、輝度
信号Ｙ、は低照度下で得られたものであるから、その周
波数特性は第３図（ｂ）または（Ｃ）である。しかし、
低照度下で得られる水平アパーチャ信号の周波数は従来
の低照度下で得られる水平アパーチャ信号の周波数（図
中■）よりも低い（たとえば図中■の周波数）。図から
れかるように、図中■の周波数から得られる信号のレベ
ルは図中■の周波数において得られる信号のレベルより
も高い。つまり、水平アパーチャ信号を低周波数側の帯
域で得ることにより、低照度下での水平アパーチャ信号
のレベルが従来よりも高くなる。

したがって、ＳＮ比は従来よりも向上されノイズの影響
が軽減される。その結果、従来、輪郭補償を行なえなか
った低照度下においても好ましい輪郭補償を行なうこと
が可能となる。

第２図は低照度下における、輝度信号ＹＨから水平輪郭
補償信号が作られるまでの過程を示す波形図である。同
図（ａ）は信号処理回路３から輪郭補償回路１２に入力
される一水平方向の輝度信号ＹＨの一例を示す波形図で
ある。同図（ｂ）は遅延線６−１と６−２とによって遅
延された輝度信号の波形図である。これらかられかるよ
うに、遅延幅ΔＸは従来よりも遅延線６−２による時間
だけ大きくなる（第６図参照）。同図（Ｃ）は水平アパ
ーチャ信号発生回路５において、これら２つの輝度信号
（同図（ａ）および（ｂ））に減算処理を行なって得ら
れた信号、すなわち、水平アパーチャ信号の波形図であ
る。同図（ｄ）は混合回路７において同図（Ｃ）の水平
アパーチャ信号と同図（ａ）の元の輝度信号ＹＨとに加
算処理を行なつたもの、すなわち、水平輪郭補償信号で
ある。このように、水平アパーチャ信号を従来よりも低
周波数帯域で得ることによって、その信号レベルは高く
なり、低照度下においても、元の輝度信号Ｙ、にノイズ
の軽減された好ましい水平アパーチャ信号を載せること
が可能となる。

なお、本実施例においては、水平アパーチャ信号作成時
に低照度下における遅延時間と、高照度下における遅延
時間とに差をつけるため、遅延部において従来と同一の
遅延線６−１に遅延線６−２を直列接続して用いた。し
かし、照度に応じて遅延時間を切換えるための遅延部の
構成はこれに限定するものではない。第４図は遅延部の
他の構成例を示す図である。第４図（ａ）で示す遅延部
１３ｂは並列に接続された２つの遅延線６−３および６
−４と切換回路１１とから構成される。もちろん、切換
回路１１の機能は先の実施例におけるものと同一である
。つまり、輝度信号ＹＨの平均レベルに応じて、すなわ
ち照度に応じて遅延線６−３または６−４のどちらかの
出力が選択的に水平アパーチャ信号発生回路５に入力さ
れる。ここで、遅延線６−３と６−４とはそれによって
遅延される時間が異なるものでなければならない。

つまり、これらは各々低照度下での遅延用のものと高照
度下での遅延用のものとして用いられる。

第４図（ｂ）で示す遅延部１３ｃは単一の遅延線６−５
と、先の実施例と同一の機能を有する切換回路１１とか
ら構成される。この場合、切換回路１１によって低照度
下では遅延線６−５の端部の出力が水平アパーチャ信号
発生回路に入力され、高照度下では遅延線６−５の中間
部の出力が水平アパーチャ信号発生回路に入力される。

つまり、単一の遅延線をその長さ方向に分割し、照度に
応じ遅延時間に差をつける。

なお、上記どちらの場合においても低照度および高照度
下において最適な水平アパーチャ信号が得られるように
輝度信号Ｙ１１を遅延する際の遅延時間を設定しそれに
応じた遅延線を用いる必要があることは言うまでもない
。

なお、本実施例においては、低照度と高照度とに対応し
て遅延部における遅延時間を２値に切換える方法をとっ
た。しかし、第４図（ａ）において並列に接続される遅
延線の数を多数に増やしたり第４図（ｂ）において単一
の遅延線の分割位置を連続的に移動させるなどして、照
度に応じて遅延時間を連続的に変化させることも可能で
ある。

また、本実施例においては輝度信号を遅延させるために
遅延線を用いたが、これは遅延線に限定するものではな
く、遅延機能を有するものであればどのようなものでも
構わない。

なお、本実施例および従来例の説明にあたっては、簡単
のために水平アパーチャ信号を作成する方法として輝度
信号を１次微分する方法を用いたが輝度信号を２次微分
する方法を用いた場合にも同様の効果が得られる。

［発明の効果］ 本発明にかかる輪郭補償装置は以上のように構成されて
いるため次のような効果をもたらす。

従来、輪郭補償が行なえなかったような低照度下（すな
わち、暗い画像）においても、適正な輪郭補償を行なう
ことができる。そのため、低照度下において撮像された
画像でも、絵柄の明確な詳鋭な画像として再生すること
ができる。また、高照度下においては従来通りの輪郭補
償を行なえるため、磐鋭な再生画像を得ることのできる
照度範囲が拡張される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す、ビデオカメラの概略
ブロック図、第２図は本発明の一実施例を説明するため
の波形図、第３図は輝度信号の周波数特性を示す図、第
４図は本発明の他の実施例を示す図、第５図は従来技術
の一例を示す、ビデオカメラの概略ブロック図、第６図
は従来技術を説明するための波形図である 図において、１はレンズ、２は撮像素子、３は信号処理
回路、４は色分離回路、５は水平アパーチャ信号発生回
路、６−１〜６−５は遅延線、７は混合回路、８はエン
コーダ回路、９は平均値検波回路、１０は判別回路、１
１は切換回路、１２および１４は輪郭補償回路、１３ａ
、１３ｂ、および１３ｃは遅延部である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 第３図 ■の 第２図 萬４図 １３ｂ、　ｔ３ｃ　：遵此却 ｂ−３，６−４，６−３：遅延東 墨６図 −水＋方句

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 映像機器における映像の鮮鋭度を向上するための輪郭補
   償装置であって、 映像信号から分離された輝度信号を遅延させる手段と、 前記輝度信号の平均値を検出する手段と、 前記平均値検出手段出力に応答して、前記遅延手段によ
   る遅延時間を変化させる手段と、前記遅延手段からの遅
   延信号と前記輝度信号とに基づき水平輪郭補償信号を作
   成する手段とを備えた輪郭補償装置。