JPH0243807A - 予測装置 - 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、サンプリング信号列に信号補間を行なう予測
装置にかかるものてあり、特にビデオ信号の帯域拡張に
よる再生表示画像の高品位化に好適な予測装置に関する
ものである。

［従来の技術］ 例えば、ＮＴＳＣ方式のテレビ放送用ビデオ信号におい
ては、その帯域幅か約４．２ＭＨｚに制限されている。

これは、テレビカメラなどの画像入力装置による制限で
はないため、伝送路の周波数帯域か拡張されれば品位の
高い画像か再生ないし表示されつる。

これを、ビデオ信号のディジタルサンプリング値て検討
すると、ナイキストの定理ないし標本化定理によれば、
４．２ＭＨｚの帯域幅の信号は８−４Ｍ５ＰＳ　（メガ
サンプル７秒）以上でサンプリングを行なえば、原信号
の情報は保存される。しかし、伝送周波数帯域か制限さ
れている場合、受信信号のサンプリンタ密度をこれ以上
増加させても高品位化は不可能である。

そこて、サンプリング密度はその制限帯域に対応させる
こととし、各サンプリング値開において別の値を推定し
て補間することによって合計１６．８Ｍ５ＰＳ以上の信
号列とする。すなわち、サンプリング密度の倍化な行な
ってこれを表示対象とすれば、再生画像の高品位化か可
能である。

従来、このようなサンプリング密度の倍化は、主として
推定すべきサンプルのイー測値を、その隣接サンプル値
または周囲のサンプル値の内挿補間によって求めること
により実施していた。

［発明か解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の手段は、表示画像の信
号に新たな周波数帯域を発生させる形。

別言すれば原信号から失われた周波数帯域を復元するよ
うなものではなく、画像の高品位化といっても単に見易
さが増す程度の効果か期待されるに過ぎないものである
。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、従来の内
挿補間法のかわりに適応型の外挿補間法を用いて予測推
定を行なうことにより、失われた原信号の周波数帯域を
推定して復元して、原信号の良好な再生を行なうことが
てきる画像の高品位化に好適な予測装置を提供すること
を、目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、補間位置から第１の方向に存在する２実サン
プル値を用いてその補間位置に直線外挿した子側値ＡＩ
および外挿線の傾きαｌを求めるａｌｌのｙ４算無処理
段と、補間位置から第１の方向の逆方向に存在する２実
サンプル値を用いてその補間位置に直線外挿した予測値
Ｂｌおよび外挿線の傾きβ１を求める第２の演算処理手
段と１重み付け係数γｌを前記α１およびβｌの値を考
慮して決定するとともに、その値からＡＩＸγ１＋Ｂ１
ｘ（１−γ１）の演算を行なって第１の方向における予
測サンプル値を求める第３の演算処理手段と、補間位置
から第２の方向に存在する２実サンプルイメを用いてそ
の補間位置に直線外挿したＴ−測値Ａ２および外挿線の
傾きα２を求める第４の演算処理手段と、補間位置から
第２の方向の逆方向に存在する２実サンプル値を用いて
その補間位置に直線外挿した予測値Ｂ２および外挿線の
傾きβ２を求めるｆｆ１５の演算処理手段と、重み付け
係数γ２を前記α２３よびβ２の値を考慮して決定する
とともに、その値からＡ２Ｘγ２＋Ｂ２Ｘ　（１−γ２
）の演算を行なって第２の方向における予測サンプル値
を求める第６の演算処理手段とを備えたことを特徴とす
るものである。

［作用］ この発明によれば、データか配夕号される第１の方向と
第２の方向に対して、すなわち二次元方向に対して各々
予測サンプル値の補間か行なわれる。

補間の操作は、該当方向および逆方向に各々ある２実サ
ンプル値を用いて、補間位ｌに直線外挿した１ｍ値とそ
の外挿線の傾きか各々求められる。次に、各傾きの値を
利用して重み付け係数か決定され、更にこれを利用した
演算により、補間位置の［サンプル値が求められる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について、添付図面を参照しなか
ら説明する。最初に第１図（Ａ）ないしくＤ）を参照し
ながら、本発明にかかる予測手法の基本的な原理につい
て説明する。

まず、第１図に示すように、撮像装置（図示せず）から
得られた原信号は、同図（Ａ）に曲線ＬＡで示すように
なっており、これか所定の帯域制限を受けた信号は、同
図（Ａ）に曲線ＬＢて示すようになっているものとする
。更に、この信号ＬＢＬのＳＬ、Ｓ２．Ｓ３・・・は、
サンプリング信号である。

例えば、基準レベルないし「０」レベルか同図（８）に
示す位置であるとすると、実線て示す信号ＬＢに対して
、サンプリング信号Ｓｔ、Ｓ２゜Ｓ３．・・・は同図に
示す大きさとなる。

ここては、同図（Ｄ）に示すように、実サンプル値Ｓ２
，３３間にサンプル値ＳＡを予測して挿入し、実サンプ
ル値Ｓ３，５４間にサンプル値ＳＢを予測して挿入する
場合を例として説明する。

子側サンプル値ＳＡは、χサンプル値Ｓｌ。

Ｓ２の線形外挿または実サンプル値Ｓ３．Ｓ４の線形外
挿で推定し得る。したかって、予測サンプル値ＳＡは、
これらの両者の重み付け平均値として定められる。

しかし５本発明では、予測誤りによるノイズ発生を低減
し、かつ欠落した周波数帯域を極力復元させる簡易な判
定方式を採用する必要性から、以下のように処理するこ
ととする。

すなわち、上述した再検定値に対する（γ）および（Ｉ
−γ）の重み算出の基準として、ｆａサンプル値ＳＡの
外挿推定を行なった前後各２サンプル偵Ｓｌ、Ｓ２方向
の外挿線、およびＳ３゜Ｓ４方向の外挿線が各々）＆串
方向に対して作り出す傾き（ないし差分）α、β（同図
（Ｃ）参照）の絶対値を用いるものとする。

ここては、１α１．１β１のうち、小なる実サンプル値
の組による外挿点の虫み（γ）をｒｌＪとする例を同図
（０）に示す。

予測サンプル値ＳＡの場合を例として説明する。実サン
プル値ＳＬ、Ｓ２による傾きαと、実サンプル値Ｓ３．
Ｓ４による傾きβの絶対値を比較すると、１α１のほう
か１β１よりも小さい。

したかって、実サンプル値ＳＬ、Ｓ２側の直線外挿値か
採用され、その重み（γ）は「ＩＪとなる。他力、実サ
ンプル値Ｓ３．Ｓ４側の重み（ｌ−γ）は「０」となる
。

子側サンプル値ＳＢの場合には、同様にして実サンプル
（ｔｉＳ２．Ｓ３による傾きと、実サンプル（１’ｊ５
４．Ｓ５による傾きの絶対値か各々比較される。この場
合の傾きの絶対値は、実サンプル値Ｓ４．ＳＳ側が小さ
いので、これによる外挿点が重く扱われる。

以上のような方法で採択された実サンプル値と子側サン
プル値との列は、同図（Ｅ）に示すようになる。このよ
うに、上述した手法によって得られた信号波形は、同図
（Ａ）に曲線ＬＢて示した帯域制限信号よりも高域の周
波数成分を含んでおり。

原信号ＬＡに一層近似した波形となっている。

本発明は、以上の予測手法を二次元的に拡張することに
よって、サンブリンク密度を４倍化しようとするもので
ある。これを第２図を参照しながら説明すると、同図に
丸印て示すＳｌＯ〜１８が実サンプル値を表わすものと
する。これらの実サンプル値ＳｌＯ〜１８は、二次元状
に交互に、別言すれば市松状の配置を有する画素ないし
絵素に各々相当する。

上述した手法によれば、実サンプル値Ｓ１２〜Ｓ１５か
ら’ｒｍサンプル値Ｓａを算出することかできる。同様
にして、実サンプル値Ｓ１０゜Ｓ１３．Ｓ１６．　Ｓ１
８から：？−測サンすル値ｓｂを算出することかてきる
。更に、実サンプル値Ｓｌｌ、　Ｓ１４．　Ｓ１６．Ｓ
１７から予測サンプル（ｆｉＳｃを算出することかてき
る。

以１のようにな操作を行なうと、画面の水モ走査方向、
垂直走査方向ともにサンプル密度が倍化され、画像全体
としては画素の４倍化が行なわれることとなり、高品位
の画像を実現することかり壱となる９ 次に、第３図ないし第５１］ｅ参照しながら、本発明に
かかる子δＩ１１装置の一実施例について説明する。な
お、第３図にはデータシフト部、第４１Ａには子側サン
プル値の外挿推定部、第５ＵＡにはデータ出力部が各々
示されている。

第３図において、入力端子ｌＯは、シフトレシメ水平遅
延回路遅延回路１４の入力側に各々接続されている。そ
して、シフトレジスタ１２の出力側には、シフトレジス
タ１６，１８．２０か各々直列に接続されＣいる。更に
、水平遅延回路１４の出力側には、シフトレジスタ２２
，２４゜２６か各々直列に接続されており、他の水平遅
延回路２８の入力側も接続されている。

この水平遅延回路２８の出力側には、シフトレジスタ３
０〜４０か各々直列に接続されており、他の水平ｄ延回
路４２の入力端も接続されている。そして、この水平遅
延回路４２の出力側には、シフトレジスタ４４〜５２か
各々直列に接続されている。　これらのうち、シフトレ
ジスタ１６．２０，２６，３２，３６，４０，４４゜５
２、水モ遅延回路２８の出力ＳＩＯ〜８１８（第２図参
照）か、第４図に示す外挿推定部に対する入力となり、
一部は第５図に示すデータ出力部に対する人力となる。

次に、第４１″Ａにおいて、外挿推定部６０゜６２．６
４は、同一の構成となっており、それらの入力側には、
上述した第３図の装置の出力側が各々接続されている。

これらのうち、外挿推定部６０を例として説明すると、
実サンプル値ＳＬ２〜Ｓ１５は、外挿推定値算出機６６
゜６８に各々入力されるようになっている。これらの外
挿推定値算出Ｊａ６６．６８の出力側には、傾き比較＠
７０．推定値選択機７２の入力側か各々接続されており
、更に傾き比較機７０の出力側は推定値選択機７２の他
の入力側に接続されている。これらの外挿推定部６０，
６２．６４の出力側は、第５図に示すデータ出力部の入
力側に接続されている。

次に、第５図において、上述した第４図の外挿推定部６
０，６２．６４の出力側は、倍速ソフトレジスタ７４，
７６．７８の入力側に各々接続されており、上述した第
３図のシフトレジスタ３６の出力側は１倍速シフトレジ
スタ８０の入力側に接続されている。倍速シフトレジス
タ８０゜７６の出力側は、切換機８２．８４の入力側に
各々接続されており、これらの切換４Ｍ４８２．８４の
出力側には、ラインメモリ８６〜９２か各々二つづつ接
続されている。

そして、ラインメモリ８６〜９２の出力側は。

マルチプレクサ９６の入力側に接続され、このマルチプ
レクサ９６の出力側は、Ｄ／Ａコンバータ９８を介して
倍スキヤンモニタ１００の入力側に接続されている。

これらのうち、まず第３図に示すＪＡ置において　入力
端子１０には、外部から帯域制限されて伝送された画像
信号のｔ二子化すンプル値列か入力されるようになって
いる。また、水平〃延回路１４．２８．４２は、入力画
像信号に対し、■水平走査期量分′Ｎ：延させてその出
力を行なうものである。

次に、第４１Ａに示す装置において、外挿推定値算出機
６６．６８は、入力された２つの実サンプル値による傾
きの絶対イ１および外挿推定値を各々逆方向から算出し
て出力するもので、傾きの絶対値は傾き比較機７０に入
力され、外挿推定値は推定値選択機７２に入力されるよ
うになっている。

また、：５５図に示す装置において、ラインメモリ８６
〜９２は、倍スキヤンモニタ１００におけるｌ水平走査
分に相当する倍密度サンプルデータを保持するものであ
る。更に、これらのラインメモリ８６〜９２は交Ｗに駆
動され、例えば第２図のサンプル値Ｓ１２．　Ｓ１３．
Ｓａ、Ｓ１４などか含まれる水モ走査ラインＬの画像デ
ータがラインメモリ８６に格納されたとすると、ライン
メモリ９０にはサンプル値Ｓｂ、Ｓｃなどか含まれる木
モ走査ライン上の画像データか格納される。

そして、これらの画像データか読出されるときには１次
のラインの画像データかラインメモリ８８．９２に各々
格納されるようになっている。

これらのラインメモリに対する画像データの格納は切換
機８２．８４によって制御され、ラインメモリからの画
像データの読み出しはマルチプレクサ９６によって制御
されるようになっている。

次に、以上のように構成された実施例の動作について、
上述した第２図の場合を例として説明する。

今、例えば８．４Ｍ５ＰＳによる量子化サンプル値（た
とえば８ビツト）が、すなわち第２図の実サンプル値Ｓ
１０．Ｓ１２．　Ｓ１３．−・・・・・・・・か入力端
子ｌＯに到来したとする。これらの実サンプル値は、シ
フトレジスタ１２，１６．１８・・・・・・・・・　水
平遅延回路１４，２８．４２を、８゜４　Ｍ　Ｈｚのク
ロックで順にシフトする。すると、ある瞬間、第２図の
実サンプル値ＳＩＯ。

Ｓ１２．Ｓ１３・・・・・・・・・が第３図のデータシ
フト部の出力側に各々表われ、更に第４図の外挿推定部
６０．６２．６４に入力されることとなる。

この場合において、外挿推定部６０を例として説１１す
ると　外挿推定値算出機６６には実サンプル（／４Ｓ１
２．Ｓ１３か各々入力され、外挿推定値算出機６８には
実サンプル値Ｓ１４．Ｓ１５か各々人力されることとな
る。したかつて、外挿推定値算出機６６ては実サンプル
値Ｓ１２．Ｓ１３による傾きの絶対値および外挿推定値
か求められ、外挿推定値算出機６８ては実サンプル値５
１４゜Ｓ１５による傾きの絶対値および外挿推定値か求
められる。

次に、これらのうち、傾きの絶対値は、傾き比較機７０
に出力されて比較され、小さいほうの実サンプル値１の
組か推定値選択機７２に出力通知されろ。

推定値選択機７２では、かかる通知に基づいて内外挿推
定値のうち＃、ｈする外挿推定値か予測サンプル値Ｓａ
として選択され、これか倍速シフトレジスタ７４に出力
されることとなる。同様に外挿推定部６２．６４からは
、予測サンプル値Ｓｂ、Ｓｃか各々出力され、倍速シフ
１−レジスタ７６．７８に各々出力される。他方、この
時１倍速シフトレジスタ８０には、シフｌ−レジスタ３
６の出力である実サンプル値Ｓ１３か入力されている。

これらの倍速シフトレジスタ７４〜８０の実サンプル値
および’ＦＤサンプル値は、８゜４　Ｍ　Ｈｚの２倍の
１６．８ＭＨｚのクロッつてシフトされ、切換機８２．
８４を介してラインメモリ８６．９０　（あるいは８８
．９２）に各々入力される。そして、ラインメモリ８６
．９０に各々１水平走査分ないし１ライン分のサンプル
値が倍市度で格納されると、マルチプレクサ９６によっ
てそれらの読み出しか行なわれる。このデータの読み出
しは、更に倍速度で、すなわちラインメモリに対する１
ライン分のデータの格納期間に二つのラインメモリの２
ライン分のデータの読み出しが行なわれる。

読み出されたデータ、すなわち第２図に示したようにし
て：ｆ−Ｊｌｌサンプル値の補間か行なわれたデータは
、Ｄ／Ａコンバータ９８に１頓に入力されてアナロク信
号に変換され、更に倍スキヤンモニタｌＯＯに入力され
ることとなる。他方、この間、ラインメモリ８８．９２
には、次の読み出し用のラインのデータが格納される。

このため１以上の動作か繰り返されると、倍スキヤンモ
ニタｌＯＯには、実サンプル値と予測サンプル値とか二
次元的に交互に配列された画像データか入力されること
となるつしたかつて３倍スキャンモニタ１００ては、よ
り原信号に忠実な広帯域の信号による表示か行な−われ
ることとなり、高品位の画像か再生されることとなる゛
。

なお１本発明は、何ら上記実施例に限定されるものては
なく、例えば、上記実施例てはｔみづけ係数γをｒｌＪ
とした場合であるか、それ以外の値に設定してもよい。

また、第３図〜第５１４に示した回路構成も、同様の作
用を奏するように、種／ｌ設計変更可能である。

更に、上記実施例では、テレビ画面上における画素配夕
曙に鑑み、三角形の各辺を延長するようにして外挿補間
を行なうようにしたか、直行する方向に、すなわち格子
状の方向に行なうようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、補間位置の第１
の方向に存在する２実サンプル値を用いてその補間位ｔ
に直線外挿した値をＡ、外挿線の傾きをαとし、第２の
方向に存在する２実サンフル値を用いて補間位置に直線
外挿した値をＢ、外種線の傾きをβとし、また重みづけ
係数をγとし、前記α、βの値を考慮してγを決定する
とともにＡ×γ＋ＢＸ　（１−γ）として予測値を求め
、更にこれらの操作を二次元的に行なうこととしたので
、比較的簡易な構成で、伝送路の帯域制限によって欠落
した信号の周波数帯域を、少ない予ａ誤りによるノイズ
発生で良好に予測復元できるという効果がある７

【図面の簡単な説明】

：３１図は本発明の基本原理の一次元的に示す説明図、
第２図は本発明の基本原理を示す説明図、第３図〜第５
図は本発明の一実施例を示す装置ブロック図である。 １２　１６．１８・・・シフトレジスタ、１４゜２８．
４２・・・木千〃延回路、６０．６２．６４・・−外挿
推定部、６６．６８・・・外挿推定値算出機、７０・・
・傾き比較機、７２・・・推定値選択機、７４゜７６．
７８．８０・・・倍速シフトレジスタ、８２゜８４・・
・切換機、８６．８Ｂ、９０．９２・・・ラインメモリ
、９６・・・マルチプレクサ、Ｉｏｏ・・・倍スキヤン
モニタ、Ｓｔ、Ｓ２．Ｓａ−・・実サンプル値、Ｓａ、
Ｓｂ、Ｓｃ・・・予測サンプル値。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 補間位置の周囲にある実サンプル値を利用して、補間位
   置の予測サンプル値を求める予測装置において、 補間位置から第１の方向に存在する２実サンプル値を用
   いてその補間位置に直線外挿した予測値Ａ１および外挿
   線の傾きα１を求める第１の演算処理手段と、補間位置
   から第１の方向の逆方向に存在する２実サンプル値を用
   いてその補間位置に直線外挿した予測値Ｂ１および外挿
   線の傾きβ１を求める第２の演算処理手段と、重み付け
   係数γ１を前記α１およびβ１の値を考慮して決定する
   とともに、その値からＡ１×γ１＋Ｂ１×（１−γ１）
   の演算を行なって第１の方向における予測サンプル値を
   求める第３の演算処理手段と、 補間位置から第２の方向に存在する２実サンプル値を用
   いてその補間位置に直線外挿した予測値Ａ２および外挿
   線の傾きα２を求める第４の演算処理手段と、補間位置
   から第２の方向の逆方向に存在する２実サンプル値を用
   いてその補間位置に直線外挿した予測値Ｂ２および外挿
   線の傾きβ２を求める第５の演算処理手段と、重み付け
   係数γ２を前記α２およびβ２の値を考慮して決定する
   とともに、その値からＡ２×γ２＋Ｂ２×（１−γ２）
   の演算を行なって第２の方向における予測サンプル値を
   求める第６の演算処理手段と、 を備えたことを特徴とする予測装置。