JPH03117191A - 映像信号処理装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、映像信号処理装置に関し、特に、例えばオフ
セットザンブリングされて得られた入力映像信号を補間
処理するような映像信号処理装置に関する。

８９発明の概要 本発明は、入力された映像信号のうちＮフィールドの映
像信号に基づいて補間を行う補間手段と、上記映像信号
の１フィールドにおける任意の画素と該画素に水平方向
に隣接する次の画素との間を上記任意の画素によって置
換するための置換信号を形成する置換信号形成回路とを
有し、上記補間手段の出力信号と上記置換信号形成手段
の出力信号はそれぞれ低域信号分の利得を制御する利得
制御１段に入力され、該利１′Ｊ１制御丁段は１−記映
像ｆ６ｊ号のノイズ１（に基づい゛（上記補間下段の出
カ信−Ｊと上記置換信号形成手段の出力信号とを相補的
に利得制御し、その後上記各出力信号の低域成分は互い
に加算されるようになすごとにより、垂直解像度の劣化
を抑えると共に、ノイズ量から入力信号のＳ／Ｎの善し
悪しを判別して該ノイズの多い入力信号に対する悪影響
を防止するものである。

Ｃ１従来の技術 一般に、所定帯域幅の信号をサンプリングして伝送する
際には、該帯域幅の２倍の周波数（いわゆるナイキスト
周波数）以上のサンプリング周波数を用いることが原信
号を完全に復元するために必要とされるわけであるが、
テレビジョン信号等のような映像信号の場合には、その
２次元的、さらには３次元的構造に着目し′ζ、」二記
ナイキスＩ・周波数より低い周波数でサンプリング（い
わゆる勺ブナイキスト標本化）することが可能である。

これは、標本点の形状からオフセットサンプリングとも
称されている。例えば特開昭６１１３９４８９号公報に
は、４フイ一ルド周期で多重オフセットサンプリングす
るシステムの→ノ°ブサンプル画像再生装置が開示され
ている。

第４図は、このようなオフセットサンプリングシステム
の一例として、４フィールドで一画面を構成するような
ものを示している。この第４図において、図中○印が第
１フイール１′に送られてくるサンプルデータを示し、
それぞれｌａ、１ｂｌｃ、・・・としている。また同様
に、図中Ｘ印が第２フィールドに送られてくるサンプル
データを、口印が第３フィールドに送られ°ζくるサン
プルデータを、Δ印が第４フイールｌに送られてくるサ
ンプルデータをそれぞれ示し、数字２，３．４でフィー
ルドの順序を、英小文字ａ、ｂ、ｃ、・・・で各サンプ
ル点の区別を表し゛（いる。なお、図中の「・ｊ印は、
この４フイ一ルド多重オフセット勺ンプリングシステム
では伝送されないサンプル点を示している。

このようなオフセットサンプリングシステムにおいで、
静止画を伝送する場合には、第４図のように４フイ一ル
ド分から得られる各サンプル点のデータから、上記「・
」印のデータを補間（内挿処理）することにより、原（
伝送前の）画像情報を再生するようにしている。また、
動画を伝送する場合には、各フィールド毎の画像が変化
していることより、現在フィールドの情報のみを用い、
この１フイ一ルド分の情報からその他の全てのデータを
補間（フィールド内で内挿処理）することにより、原画
像情報を再生するようにしている。

このように、静止画と動画とでは、解像度は異なるがそ
れぞれ補間を行い、送られてこないサンプル点のデータ
を得るようにしている。上記補間の隙には、いわゆるエ
イリアシング（折り返しノイズ）が出ないようにフィル
タをかけるが、逆に水平、垂直の解像度はその分劣化す
る。

Ｄ８発明が解決しようとする課題 ところで、垂直解像度の劣化を抑える方法の一つとして
、低域原信号置換という方法がある。これば、映像信号
の低周波数成分について、補間しないでそのまま出力す
るものであり、例えば第５図Ａ、Ｂに示すように、それ
ぞれの１フィールドにおける各サンプル点のデータ、例
えばＩａ、１ｂ、ｌｃ、・・・を用い、水平方向に隣接
するサンプル点の間の画素をこれらのサンプルデータで
１６換して、同じサンプルデータを繰り返しく図では４
回ずつ）出力するものである。この場合、いわゆるエイ
リアシングは発生ずるが、その分垂直解像度は上がった
ように画面上で見える。

しかしながら、この低域原信号置換においては、フィー
ルド間、フレーム間の補間を行わないため、ノイズの多
い映像信号が入力されたときには、ノイズがそのまま出
力されてしまい、しかも低周波数成分であるため目立ち
易い。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり
、低域原信号置換により垂直解像度の改善を回りながら
、ノイズの多い入力信号に対しては置換量を低減して目
立たなくし得るような映像信号処理装置の擢供を目的と
するものである。

Ｅ０課題を解決するだめの手段 上述のような課題を解決するために、本発明に係る映像
信号処１．．−置は、入力された映像信号のうち、Ｎフ
ィールｌ”（Ｎは２以上の自然数）の上記映像信号に基
づいて補間を行うようになす補間手段（補間回路１２）
と、上記映像信号の１フイルドにおける任意の画素と該
画素に水平方向に隣接する次の画素との間を上記任意の
画素によって置換するための置換信号を形成する置換信
号形成回路（レート変換器１７）とを有し、上記補間手
段の出力信号と上記置換信号形成手段の出力信号はそれ
ぞれ低域信号骨の利得を制御する利得制御手段（利得制
御アンプ１８Ａ、１８Ｂ）に入力され、該利得制御手段
は上記映像信号のノイズ量（ノイズ検出器１４からの出
力信号）に基づいて」−記補間手段の出力信号と」二記
置換信号形成手段の出力信号とを相補的に利得制御し、
その後上記各出力信号の低域成分は互いに加算される（
加算器１９）ようになすごとにより、上述の課題を解決
する。

Ｆ９作用 入力映像信号のノイズ状態を検出し、このノイズ量に応
して利得制御して低域成分を加算することにより、低域
成分の置換量が変化し、ノイズに応じた低域置換量の制
御が行える。

Ｇ、実施例 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例となる映像信号処理装
置を示している。この第１図の入力端子１１には、−Ｉ
ＩにＮフィールド（Ｎは２以上の自然数）の信号で１両
面を構成するような映像信し、例えば前記第４図と共に
説明したような４フイルドにて１画面を構成するオフセ
ラｉ・サンプリングシステムによりサンプリング（周波
数ｆ）されて得られた映像信号が供給されている。この
映像（ｇｂは、例えばｌ３Ｓ（放送衛星）からの放送１
５号や、ＶＴＲ（ヒデオテープレコーダ）、ディスクプ
レーヤ等からの再生信号として得られるものである。

この周波数ｒでオフセットサンプリングされた入力映像
信号は、フィールド間及びフレーム間補間回路１２、Ｌ
ＰＦ　（ローパスフィルタ）１３及びノイズ検出器１４
に送られている。フィールド聞及びフレーム間補間回路
１２では、入力映像信号の４フイ一ルド分のヅンプルデ
ータ信号に基づいてフィールド間及びフレーム間補間さ
れて、折り返し成分抑圧フィルタがかりられ、４倍のレ
ート４ｆの信号となり、ＩＩＰＦ（バイパスフィルタ）
１５及びＬＰＦ１６に送られる。上記入力映像信号のＬ
ＰＦ　１３を介して得られた低周波数成分については、
上述のような折り返し成分抑圧フィルタをかけずに、レ
ート変換器１７にてレートのみ４倍されることによって
、前述した第５図Ａ、　Ｂに示すような低域置換用信号
となる。上記補間された信号のＬＰＦ１６を介して得ら
れた低周波成分は、置換量制御回路１８の利得制御アン
プ１８Ａに送られ、レート変換器１７からの低域置換用
信号は、置換量制御回路１８の利得制御アンプ１８Ｂに
送られる。これらの利得制御アンプ１８Δ、１８Ｂは、
後述するノイズ検出器１４からの利得制御信号に応して
、各利得の和が１となる条件゛ζ相補的に利得制御され
るものであり、各利得制御アンプ１（ＩＡ、１８Ｂから
の出力は、加ｑ器１９に送られて加算されるようになっ
ている。これによって、ト記補間出カイ５号低域成分と
低域置換用信号との比率、あるいは置換量が変化する。

加算器１９からの出力は、加算器２０に送られ゛Ｃ１上
記補間された信号のＨＰＦ　Ｉ　５を介して得られた高
周波成分と加算され、出力端子２１を介して取り出され
る。

第１図のノイズ検出器１４は、供給される映像信号のノ
イズ量を検出し、上記低域原信号置換の比率を制御する
だめの利得制御信号を置換量制御回路１８の各利得可変
アンプ１８Ａ、１８Ｂに送る。この検出されたノイズが
小ざいときには、利得可変アンプ１．８Ａの利得を小さ
く、利得可変アンプ１８Ｂの利得を大きく制御して、低
域原信号の置換量を増加させ、垂直解像度の改善を図っ
ている。これに対してノイズが大きいときには、利得可
変アンプ１８Ａの利得を大きく、利得可変アンプ１８Ｂ
の利得を小さく制御して、低域原信号の置換量を減らす
ことにより、ノイズを抑える。

すなわち、入力に横引き、ビート等のノイズが含まれて
いても、」二記補間回路１２にてフィールド間、フレー
ム間補間を行うことでこれらのノイズは急激に減少する
ものであり、これは、時間軸方向だけでなく、水平方向
及び垂直方向にもフィルタがかかるためである。

ここでノイズ検出器１４の具体例としては、例えば供給
される映像信号を所定の電位でクランプして、この所定
の電位でクランプされた映像信号を基準電位と比較して
、この比較出力をカウントすることによりノイズ量を検
出するような構成がとれる。

以上のように入力映像信号のノイズ量（あるいはＳ／Ｎ
）を検出し、この結果に応して低域原信号の置換量を制
御し、Ｓ／Ｎの良い入力信号のときには低域原信号置換
量を増加させて垂直解像度の改善効果を引き出し、Ｓ／
Ｎの悪い人力信号のときは低域原信号の置き換え比率を
小さくすることによりＳ／Ｎの劣化を防止することがで
きる。

また、低域原信号の置換量は、ノイズ量に応して連続的
に制御されるため、スイッチングノイズ等が発生しない
。

とごろで、低域置換用信号を出力するための上記ＬＰＦ
１３とレート変換器１７との順序を入れ換えることがで
き、これらを入れ換えた第２の実施例を第２図に示す。

すなわち、入力端子１■からの入力映像信号は直接レー
ト変換器１７に送られている。

この第２図におい°（，１−記第１図の各部と対応する
部分には同じ指示符号を付しており、フィルド間及びフ
レーム間補間回路１２からの出力信号は低域原信号置換
回路２３の入力端子ａに、レート変換器１７からの出力
信号は低域原信号置換回路２３の入力端子すに、またノ
イズ検出器１４からの出力信号は低域原信号置換回路２
３の制御９ 入力端子Ｃにそれぞれ送られている。低域原信号置換回
路２３においては、入力端子ａからの補間された映像信
号がＨＰＦ２４及びＬＰＦ２５に供給され、入力端子す
からのレート変換された映像信号がＬＰＦ２６に供給さ
れており、各ＬＰＦ２５．２６からの低域出力信号が、
置換量制御回路２７の利得制御アンプ２７Ａ、２７Ｂに
それぞれ送られている。各利得制御アンプ２７Ａ、２７
Ｂからの出力信号は、加算器２８で加算され、加算器２
８からの出力は加算器２９に送られてＨＰＦ２４からの
信号と加算されるようになっている。

加算器２９からの出力は、低域原信号置換回路２３の出
力端子ｄを介して出力端子２１に送られている。この低
域原信号置換回路２３内のＨＰ　Ｆ　２４、ＬＰＦ２５
．２６、置換量制御回路２７及び加算器２８．２９は、
第１図の１ｌＶＦ１５、Ｌｌ’Ｆ１６．１３、置換量制
御回路１８及び加算器１９．２０にそれぞれ対応し、同
様な動作を行う。

第２図に示す第２の実施例は、−に連したように、低域
置換用信号を得るための構成として、レート変換器１７
の後方にＬＰＦ２６を配置した点が相違するのみで、第
１図と殆ど同様な動作が行われ、同様な作用効果が得ら
れるものである。

次に、第３図は本発明の第３の実施例の要部を示し、上
記第２図の低域原信号置換回路２３として置き換えて使
用可能な低域原信号置換回路の具体例を示している。す
なわち、この第３図の各端子ａ　−ｄは、上記第２図の
各端子ａ　−ｄにそれぞれ接続されるものであり、低域
原信号置換回路２３以外の構成は第２図と同様となる。

この第３図において、上記入力端子ａに供給される上記
補間された映像信号は、減算器３１及び遅延回路３２に
送られており、減算器３１では、」二記入力端子すに供
給されるレート変換された映像信号から上記補間された
映像信号が減算されている。この減算器３１からの出力
信号は、Ｌ　ｌ）　Ｆ３３を介して利得制御アンプ３４
に送られて利得制御され、加算器３５に送られて遅延回
路３２からの出力信号と加算されている。遅延回路３２
は１、　Ｐ　Ｆ　３３及び利得制御アンプ３４による信
号遅れ分に等しい遅延時間を有している。

このような構成において、減算器３１により上記レート
変換された映像信号（Ｒとする）から」１記補間された
映像信号（Ｍとする）が減算され、Ｌ　ｌ）　Ｆ　３３
で低域成分が取り出されるごとにより得られる信号を、 （Ｒ−Ｍ）ｔ　＝　ｌぐ、−ＭＬ とするとき、ごれが利得制御アンプ３４でα倍されて加
算器３５に送られ、」１記補間された映像信号Ｍと加算
されることにより、 Ｍ＋α（ＲＭ）ｃ＝Ｍ＋αＲ１−αＭＬが得られる。こ
こで、補間された映像信号Ｍを高域成分ＭＩ＋と低域成
分Ｍ、との和（Ｍ＝ＭＨ＋Ｍｔ）と置き換えると、上記
加算出力は、 Ｍ、→−Ｍ、＋αＲ１−αＭｔ ＝Ｍｌ＋＋（１−α）ＭＬ＋αＲ４ となり、第１図や第２図の場合と同様な出力信号が得ら
れていることが分かる。ごの場合、ノイズが少ないとき
には利得αを大きく制御して低域置換量を増加させ、ノ
イズが多いときには利得αを１　へ 少なく制御して低域置換量を減らずことで、ト述した第
１、第２の実施例と同様な効果が得られることは勿論で
ある。

なお、本発明は上記実施例のみに限定されず、例えば、
１画面を構成するフィールド数Ｎは１−記４以外の自然
数としてもよく、また、各フィールド毎のサンプル点の
位置は第４圓の具体例の他乙ごも種々考えられる。

Ｈ９発明の効果 以上の説明からも明らかなように、本発明に係る映像信
号処理装置によれば、入力される映像信月のノイズ量に
応して補間手段出力信月と置換伯号形成手段出力信−号
とを相補的に利得制御して各低域成分を互いに加算して
いるため、該ノイズの多少に応じて解像度改善かノイズ
抑制かを選ぶように制御することができ、この制御は連
続的な制御であるためスイッチングノイス等が発生する
ことがなく、簡単な構成で実現できる。

具体的には、ノイズ検出手段により入力映像信号のノイ
ズ量を検出して、ノイズが少ないときには低域原信号の
置換量を増大させて垂直解像度を改善し、ノイズが多い
ときには低域原信号の置換量を低減してＳ／Ｎ改着をは
かるようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る映像信号処理装置の第１の実施例
の概略構成を示すブロック回路図、第２図は第２の実施
例の概略構成を示すブロック回路図、第３図は第３の実
施例の要部構成を示すブロック回路図、第４図は４フイ
一ルド多重オフセットザンブリングの具体例を説明する
だめの画面上のサンプル点を示す概略平面図、第５図Ａ
、Ｂは低域置換用信号の具体例を説明するだめの画面上
のサンプル点を示す概略平面図である。 １１　・・・・映像信号入力端子 １２　・・・・フィールド間及びフレーム間補間回路 ｌ　３、１６．２５．２６、３３ ・・・　ＬＰＦ　（ローパスフィルタ）１４００１．ノ
イズ検出器 １５．２４　　、、、、ＨＰＦ　（バイパスフィルタ）
１７　・・・・　レート変換器 １８．２７　・・・・置換量制御回路 １８△、１８Ｂ、２７Δ、２７Ｂ、３４０１．・利得制
御アンプ １９．２０．２８．２９．３５　・・・・加算器２１　
・・・・映像信号出力端子 ２３　・・・・低域原信号置換回路 １、）許出願人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力された映像信号のうち、Ｎフィールド（Ｎは２以上
   の自然数）の上記映像信号に基づいて補間を行うように
   なす補間手段と、 上記映像信号の１フィールドにおける任意の画素と該画
   素に水平方向に隣接する次の画素との間を上記任意の画
   素によって置換するための置換信号を形成する置換信号
   形成回路とを有し、 上記補間手段の出力信号と上記置換信号形成手段の出力
   信号はそれぞれ低域信号分の利得を制御する利得制御手
   段に入力され、該利得制御手段は上記映像信号のノイズ
   量に基づいて上記補間手段の出力信号と上記置換信号形
   成手段の出力信号とを相補的に利得制御し、その後上記
   各出力信号の低域成分は互いに加算されるようになすこ
   とを特徴とする映像信号処理装置。