JPH046960A

JPH046960A - 映像信号処理装置

Info

Publication number: JPH046960A
Application number: JP2109354A
Authority: JP
Inventors: Haruo Yamashita; 春生山下; Shuji Ishihara; 秀志石原; Yasuki Matsumoto; 松本　泰樹
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-04-24
Filing date: 1990-04-24
Publication date: 1992-01-10
Also published as: DE69127012D1; DE69127012T2; EP0454082B1; KR910019439A; KR950004102B1; EP0454082A3; EP0454082A2

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、映像信号処理装置に関し、特にＮＴＳＣ等の
色差信号やビデオプリンタの入力映像信号の解像度を向
上することのできる映像信号処理装置に関する。

従来の技術近年、ハードコピー技術、特にフルカラーのハードコピ
ー技術の発展にともない、昇華型熱転写方式などの印写
技術を用いて高忠実な画像の再現が可能になってきてい
る。色再現においては、記録材料や画像処理により銀塩
写真と同等の再現能力を備えるに至り、また解像度の点
でも、ハイビジョンなどの高精細な映像信号を用いるこ
とにより銀塩写真に迫りつつある。

ところか、現行方式のテレビ信号を記録するビデオプリ
ンタにおいては、たとえプリンタの解像度が高くても、
ＮＴＳＣ等における映像信号の帯域制限から解像度が制
限されるため、記録画像としては十分な解像度を得るこ
とができないのが現状である。特に、映像信号のうち色
信号（色差信号）においては、その帯域幅が輝度信号に
比べてかなり制限されている関係上、水平解像度が数１
０本というように極めて低く、そのため、記録画像に色
にじみが発生するという問題がある。

従来から、見かけの解像度を向上させる方法として、■
高域周波数のゲインを持ち上げる方法や、■２次微分な
どのラプラシアンにより輪郭を強調するものが用いられ
ている。

■の高域周波数のゲインを持ち上げる方法は文字通り、
高域部分のゲインを低域に比べて高くして、高域部分の
画像を強調させる方法である。

■の輪郭強調方法を第８図に基づき説明する。

図において（ａ）は入力される映像信号波形を示したも
の、（ｂ）は（ａ）を微分回路により微分し映像信号の
輪郭を抽出した微分波形、（ｃ）はさらに（ｂ）を微分
した２成分分波形である。

このようにして作成した２成分分波形は、入力信号（ａ
）の高周波成分を抽出したものに相当する。

（ｄ）は前記２成分分波形（Ｃ）に適当なゲインを設定
し、極性を反転して人力信号（ａ）に加え、信号の立ち
上がりと立ち下がりの部分にプリシュートとオーバーシ
ュートを付加して信号の輪郭を強調し、見かけの解像度
を向上させるものである。

この輪郭強調の方法は、テレビやＶＴＲ等の映像機器で
はデイレイラインやＬＣにより２成分分波形を作成し、
それによりアナログ回路で輪郭強調をする構成をとって
いる。また、ディジタル画像処理機器では空間フィルタ
としてラプラシアン・オペレータ等を用いて２成分分波
形を得、輪郭強調処理を行なう構成をとる。このような
輪郭強調の方法は、画像読み取り装置等で古くから行な
われているアンシャープマスキングと原理的に同じであ
る。

発明が解決しようとする課題ところで、■の高域周波数のゲインを持ち上げる方法は
、高域のノイズ成分も増幅されるため、Ｓ／Ｎ比が劣化
するという課題がある。

また、■の輪郭強調方法は、画像信号の輪郭にプリシュ
ートとオーバシュートを付加して見かけの解像度を向上
させるものであるため、周波数的には高域成分の増幅度
を上げることに相当し、結果的には■の従来方法と同じ
（高域のノイズ成分も増幅してしまい、Ｓ／Ｎが劣化す
るという課題がある。

加えて、従来の輪郭強調で付加する輪郭部分のプリシュ
ートとオーバシュートは、輝度情報を入力として用いた
ときは輪郭にメリハリが効き視覚的な解像度向上の効果
があるが、色情報に対して用いた場合、色相や彩度変化
に対してプリシュートとオーバシュートが掛かるため輪
郭の色が不自然な変化をすることになる。例えば、赤か
ら黄に変化するエツジが赤から一旦紫と黄緑を経て黄色
になるというような不自然な色変化が起こることになり
、解像度向上として働かないという課題がある。

さらに、従来の輪郭強調を画像プリンタの入力信号の輪
郭強調へ応用する場合においては、プリンタの記録濃度
の幅が記録紙自身の色とプリンタの最大記録濃度に制限
される関係上、ダイナミックレンジがＣＲＴ等に比べて
極めて狭く、このため、結果的にプリシュートとオーバ
ーシュートがカントされてしまい輪郭強調の効果が現わ
れにくいという課題がある。

本発明は、これら点に鑑みて、Ｓ／Ｈの劣化や色信号に
対して不自然な色相変化がなく、かつプリンタへの応用
に対しても印写グイナミソクレンジ内で効果的な解像度
向上が行える映像信号処理装置を提供することを目的と
している。

課題を解決するための手段上記目的を達成するため、本発明は入力信号から輪郭情
報を抽出する輪郭情報抽出手段と、抽出された輪郭情報
に基づき入力信号における輪郭相当部分の時間軸を圧縮
する時間軸圧縮手段と、入力信号における輪郭相当部分
の前後を、前記圧縮手段で圧縮された時間を相殺するよ
う伸張する時間軸伸張手段と、を備えることを特徴とす
る。

又、本発明は入力信号を微分することにより輪郭情報を
抽出する第１の微分手段と、第１の微分手段の出力の絶
対値を演算する絶対値演算手段と、絶対値演算手段の出
力の輪郭を抽出する第２の微分手段と、第２の微分手段
の出力を変調信号として入力信号の遅延時間を制御する
時間軸変調手段を備え、前記第２の微分手段の出力が正
の場合に前記時間軸変調手段の遅延量を増加させ、前記
第２の微分手段の出力が負の場合に前記時間軸変調手段
の遅延量を減少させることを特徴とする。

ここで、時間軸変調手段は、入力信号を複数段階に遅延
する遅延手段と、前記遅延手段の各段の出力を変調信号
のレベルにより選択する選択手段とで構成することがで
きる。

又、時間軸変調手段は、入力信号を格納するメモリ手段
と、基準アドレスを発生するカウンタと、変調信号と前
記カウンタの出力を加減算してメモリ手段の読出しアド
レスを指定する読出しアドレス指定手段とで構成するこ
とができる。

又、本発明は入力信号を微分することにより輪郭情報を
抽出する第１の微分手段と、第１の微分手段の出力をさ
らに微分する第２の微分手段と、前記第１の微分手段の
出力の極性を検出する第１の比較手段と、前記第２の微
分手段の出力を複数段階の所定のレベルと比較する第２
の比較手段と、前記入力信号を複数段階に遅延する遅延
手段と、前記遅延手段の各段の出力を前記第１の比較手
段と第２の比較手段の出力により選択する選択手段と、
から構成するものである。

作　　　　用本発明の映像信号処理装置は、入力信号の輪郭情報を抽
出すると共に、抽出した輪郭情報を用いて入力信号の輪
郭相当部分の時間軸の圧縮および輪郭エツジ前後の部分
の時間軸の伸張を行ない、輪郭の立ち上がりおよび立ち
下がりの傾斜自身を急峻にし、入力信号の解像度を向上
させる作用をする。

実　　施　　例本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、ＮＴＳＣ等の映像信号を輝度信号と色差信号
に復調した後、この色差信号の解像度を向上させて色に
じみの低減を図ることのできる映像信号処理装置を示す
ブロック図である。尚、第１図における入力信号はサブ
キャリアに同期したクロック信号等でサンプリングされ
たディジタルの色差信号である。

図において、１は時間軸変調手段、２は遅延手段、３は
第１の微分手段、４は絶対値演算手段、５は第２の微分
手段である。

時間軸変調手段１は遅延時間を変化させて信号の時間軸
を変調する手段であり、例えば第２図に示す構成が採用
される。第２図において、１０は時間軸変調手段の遅延
量に応じた画素数を格納するだけの容量を持ったメモリ
手段、１１はサンプリングクロックに同期してメモリ手
段ｌＯに書き込みアドレスを与える書き込みカウンタ、
１２はサンプリングクロックに同期した読み出し用の基
準アドレスを発生する読み出しカウンタ、１３は読み出
しカウンタ１２が発生する基準アドレスと第１図の変調
信号Ｃを加減算し、メモリ手段１０の読み出しアドレス
とする加減算手段である。

この時間軸変調手段の構成では、サンプリングクロック
に同期して一定間隔で書き込まれた色差信号の情報を、
読み出しアドレスの値を変調信号Ｃにより増減しながら
読み出すことにより時間軸変調する。

次に、遅延手段２は、前記時間軸変調手段ｌの平均遅延
時間とタイミングを合わせるための手段である。

第１の微分手段３は、前記遅延手段２で遅延した入力色
差信号のサンプリングクロック毎の差分演算により微分
を行う手段である。この手段３の行う差分演算式を下記
に示す。

Ｙ’（ｉ＊Ｔ）＝（Ｙ（（ｉ　＋　１）＊Ｔ）−Ｙ（ｉ＊Ｔ））／Ｔ　　
・・・（１）ここで、Ｙ（ｉ＊Ｔ）は時間間隔Ｔでサン
プリングされたｉ番目（ｉは正の整数）情報、Ｙ（（ｉ
÷１）＊Ｔ）は（ｉ二１）番目の情報、Ｙ′（ｉ＊Ｔ）
は信号の変化分を表す導関数である。

絶対値演算手段４は、第１の微分手段３の出力の絶対値
を取り、出力する手段である。

第２の微分手段５は絶対値演算手段４の出力を微分する
手段で、その微分動作は第１の微分手段３と同様、差分
演算である。

次に、上記構成の映像信号処理装置の動作を第３図に示
す波形図に従って説明する。第３図（ａ）は入力信号（
色差信号）を遅延手段２によって所定時間遅延した後の
波形を示している。図中、１．１２・・・ｔｎは各サン
プリングクロックの発生時刻を示す。

遅延手段２によって遅延された色差信号は第１の微分手
段３で微分され、絶対値演算手段４で絶対値を取ること
によって図（ｂ）に示す波形に処理される。そして、こ
の信号が第２の微分手段５で再び微分されることによっ
て図（ｃ）に示す波形に処理される。図（Ｃ）の信号は
変調信号Ｃとして時間軸変調手段１に入力されるのであ
るが、この変調信号Ｃは図（ａ）の色差信号と波形上で
比較すれば理解されるように、色差信号が立上がり始め
たとき及び立下がり始めたとき（つまり輪郭部前半にお
いて）正の値をとり、色差信号が立上がり終期及び立下
がり終期に達したとき（つまり、輪郭部後半において）
負の値をとる。従って、時間軸変調手段１はこの変調信
号Ｃの正負の値に応じて遅延時間を増減し、時間軸の圧
縮又は伸張を行う。

第３図（ｄ）は時間軸変調手段１のメモリ１０に書込み
カウンタ１１によって書き込まれた色差信号を示してい
る。図（ｄ）において、横軸はｔｔ２・・・と時刻で目
盛っであるが、これはメモリ１０に書込まれた時刻を示
している。この時刻ｔｔ２・・・は、書込みカウンタが
サンプリングクロッツクに同期しているので、メモリ１
０のアドレスとも相関関係がある。なお、メモリからの
続出し時刻はｔ　／　、　　ｔ　Ｊ２・・・というよう
に書込み時刻にダッシュを付して表しているが、これは
書込みと読出しの対応関係を明らかにするためそうした
ものであり、読出し時刻と書込み時刻が同時刻を意味す
るものではない。通常、読出し時刻は書込み時刻よりも
時間軸変調手段の最大遅延時間以上遅延されている。

メモリ１０からの読出しに際しては、読出しカウンタ１
２の発する基準アドレスと変調信号Ｃのレベル値の加減
算値によって指定されるアドレスから読出される。これ
を第３図（ｅ）によって説明すると、時刻１／１におい
ては、時刻ｔ１におケル変調信号ＣのレベルがＯである
から、遅延量を０とし、読出しカウンタ１２の発する基
準アドレスによって指定されるアドレスから読出す。読
出しカウンタ１２は書き込みカウンタ１１と同様、サン
プリングクロックに同期しているので、ｔ１時刻に書込
まれたデータがそのまま読出されることになる。

次に時刻ｔ１２においては、時刻ｔ、における変調信号
のレベルが＋１であるから、遅延量を＝１とし、読出し
カウンタ１２０発する基準アドレスより１つ前のアドレ
スから読み出す。このため、時刻１．に書き込んだデー
タが読出されることとなる。

時刻ｔ１３においては、時刻ｔ３における変調信号のレ
ベルが＋２であるから、遅延量を＋２とし、読出しカウ
ンタ１２の基準アドレスより２つ前のアドレスから読出
す。この結果、ｔ　Ｊ３３時刻読出されるデータはｔ１
時刻に書込まれたデータとなる。

以下、同様にして時刻ｔＪ４においては、時刻ｔ４にお
ける変調信号レベルが＋１であるので、時刻ｔ３におい
て書込まれたデータが読出され、時刻ｔＬ、においては
、時刻ｔ、における変調信号がＯであるので、時刻ｔ、
に書込まれたデータが読出される。従って、時刻ｔ　Ｊ
、〜ｔＪ、において、読出されるデータはいずれも対応
する書込み時刻と同じかそれより過去の時刻に書込まれ
たデータとなる。つまり、この期間（ｔ′１〜ｔ′５）
においては時間軸変調手段ｌが遅延量を増大させること
になる。

一方、時刻ｔ　ｒ６〜ｔ　１８においては、時刻ｔ６〜
ｔ８における変調信号が−１又は−２というように負の
値になるので、遅延量を減少させ、対応する書込み時刻
ｔ６〜ｔＢよりも先の時刻ｔ７ｔ、に書込まれたデータ
が読出される。従って、この期間（ｔ′６〜ｔ′８）に
おいては、時間軸変調手段１の遅延量が減少することに
なる。

このように色差信号の輪郭の前半に相当する立上がり始
期においては、大なる遅延量で、色差信号の輪郭の後半
に相当する立上がり終期においては小なる遅延量で読出
しが行われると、読出された信号は第３図（ｅ）に示す
ように輪郭相当部（図中の矢印（イ）部分）が急峻に傾
斜するようになる。別言すれば、色差信号の輪郭部分の
時間軸が圧縮され、輪郭部の前後（図中矢印（ロ）（ハ
））がこの圧縮時間を相殺するよう時間伸張されること
となる。

時刻ｔＬ、。以後の色差信号の立下がり期においても、
変調信号の正負及びレベル値によって過去のデータ又は
先行するデータが読出されるので、結局、色差信号の立
下がり部分の輪郭も、上述した立上がり部分の輪郭と同
様に第３図（ｅ）に示すように時間軸圧縮されて急な傾
斜をもつと共に、その輪郭の前後が圧縮された時間を相
殺するように伸張される。このように色差信号の輪郭部
分が急峻な傾斜をもつということは輪郭部分を色にじみ
なく明瞭に表現でき、高解像度を実現することを意味す
る。

第４図に、上記した時間軸の変調動作の理解を容易にす
るために、時間軸変調手段１の変調特性を示す。

次に第５図に時間軸変調手段の他の一構成例を示す。図
中、２１．２２．２３．２４は入力信号をサンプリング
クロックの１周期だけ遅延する遅延手段、２５は変調信
号に応じて入力信号または遅延手段２１．２２．２３．
２４の各遅延手段の出力を選択通過させる選択手段であ
る。

この時間軸変調手段の構成では、変調信号がＯのときに
選択手段２５は、遅延量の中央値を与える遅延手段２２
の出力を選択通過させ、変調信号が正の時は遅延量の大
きい遅延手段２３または２４の出力を選択通過させ、変
調信号が負の時は入力信号そのものまたは遅延手段２１
の出力を選択通過させることにより、時間軸の変調を行
なうもので、この時間軸変調動作による結果は、第２図
の時間軸変調手段と同様、第３図（ｄ）と（ｅ）の様に
なる。

第６図は、本発明の更に他の一実施例としてアナログ処
理で構成された映像信号処理装置を示している。図中、
３１．３２はデイレイラインで構成された第１、第２の
遅延手段、３３．３４は抵抗とコンデンサを用いて構成
された第１、第２の微分手段、３５は第１の微分手段３
３の出力の負の部分を検出する第１の比較手段、３６は
第２の微分手段３４の出力を正負各々所定のレベルを越
える部分を検出する第２の比較手段、３７は第１の比較
手段３５と第２の比較手段３６の出力を用いて入力信号
と第１の遅延手段３工の出方と第２の遅延手段３２の出
力を選択通過させるアナログスイッチで構成された選択
手段、３８は低域通過特性を持つフィルタ手段である。

ごの構成の動作を第７図を用いて説明する。

入力信号をＡ、第１の遅延手段３１の出力をＢ、第２の
遅延手段３２の出力をＣとすると（図（ａ）参照）、Ｂ
を第１の微分手段３３で微分した出力はＤになり（図（
ｂ）参照）、Ｄをさらに微分した出力はＥのようになる
（図（Ｃ）参照）。

また、第１の比較手段３５を用いてＤの負の部分を検出
した信号がＨであり（図（ｄ）参照）、第２の比較手段
を用いて２火成分信号Ｅの正の所定レベルＦと比較した
出力がＩ、負の所定レベルＧと比較した出力がＪである
（図（ｅ）（ｆ）参照）。

ここで、選択手段３７を次表のような論理動作をするよ
う構成する。

〔以下、余白〕

上表の論理に基づき動作すれば、選択手段３７の出力は
図（ｇ）に示す波形Ｋになり、フィルり手段３８により
不要な高周波成分を除去すれば、図（ｈ）に示す出力り
を得る。

なお、この実施例では、アナログ処理を用し＼て３段階
の粗い時間軸変調を行ない入力信号の過渡部の傾斜を急
峻にし解像度の向上を図ったもので、同様にしてより多
段階の細かな時間軸変調を行なうことが可能である。

また、第１図の実施例はディジタル処理、第６図の実施
例はアナログ処理を用いたが、本発明番まこれに限られ
るものでなく、第１図の実施例における動作をアナログ
処理で行い、第６図の実施例における動作をディジタル
処理で行うこともできえる。例えば、第１図の実施例の
動作をアナログ処理で行う場合には、時間軸変調にＣＯ
Ｄ遅延線を用いて時間軸変調を行なえばよい。

また、上記実施例では色差信号の解像度向上を例にとっ
て説明したが、本発明は輝度信号、ＲＧＢ信号、濃度信
号等画像信号一般に用いることができる。

発明の詳細な説明したように本発明によれば、入力信号に含まれる
微少な高域成分を増幅して輪郭を強調するといった従来
の輪郭強調に比して、輪郭部の時間軸を圧縮することに
より輪郭部の傾斜を急峻にし解像度向上を図るものであ
るため、高域のノイズ成分が増幅されＳ／Ｎが劣化する
という問題が原理的にないといった優れた効果がある。

また、従来では、入力信号に存在しないほどの高域成分
に対して強調を掛けることは不可能であったが、本発明
によると、時間軸変調により入力信号中の高域成分をさ
らに高域に移行させることができるため従来以上の鋭い
輪郭を実現することが可能になる。

加えて、画像の輪郭にプリシュートとオーバシュートを
付加せずに輪郭部の傾斜そのものを急峻にするため、色
情報に対しても、輪郭の色が不自然な変化をすることも
なく自然な輪郭強調が可能であり、さらに、プリシュー
トやオーバシュートを用いないことから、コントラスト
に対するダイナミックレンジの狭い画像プリンタや表示
デバイスへ適用した場合でも、ダイナミックレンジの範
囲を越えずに有効な輪郭強調を行なうことができる。

以上のように、効果が自然で大きく適用範囲が極めて広
いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における映像信号処理装置の
ブロック構成図、第２図は時間軸変調手段の第１の実施
例のブロック構成図、第３図は動作を説明するための波
形図、第４図は時間軸変調特性を示す図、第５図は時間
軸変調手段の第２の実施例を示すブロック構成図、第６
図は本発明の他の実施例における映像信号処理装置のブ
ロック構成図、第７図は第６図の実施例の動作を説明す
るための各部の信号波形図、第８図は従来例の動作を説
明するための波形図である。１・・時間軸変調手段、２．２１．２２．２３．２４・
・遅延手段、３．３３・・第１の微分手段、４・・絶対
値演算手段、５．３４・・第２の微分手段、１０・・メ
モリ手段、１１・・書き込みカウンタ、１２・・読み出
しカウンタ、１３・・加算手段、２５．３７・・選択手
段、３１・・第１の遅延手段、３２・・第２の遅延手段
、３５・・第１の比較手段、３６・・第２の比較手段、
３８・・フィルタ手段。代理人　：　弁理士　　中島　司朗第２図第１第３第４図第５図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入力信号から輪郭情報を抽出する輪郭情報抽出手
段と、抽出された輪郭情報に基づき入力信号における輪郭相当
部分の時間軸を圧縮する時間軸圧縮手段と、入力信号における輪郭相当部分の前後を、前記圧縮手段
で圧縮された時間を相殺するよう伸張する時間軸伸張手
段と、を備えることを特徴とする映像信号処理装置。
（２）入力信号を微分することにより輪郭情報を抽出す
る第１の微分手段と、第１の微分手段の出力の絶対値を演算する絶対値演算手
段と、絶対値演算手段の出力の輪郭を抽出する第２の微分手段
と、第２の微分手段の出力を変調信号として入力信号の遅延
時間を制御する時間軸変調手段を備え、前記第２の微分
手段の出力が正の場合に前記時間軸変調手段の遅延量を
増加させ、前記第２の微分手段の出力が負の場合に前記
時間軸変調手段の遅延量を減少させることを特徴とする
映像信号処理装置。
（３）時間軸変調手段は、入力信号を複数段階に遅延す
る遅延手段と、前記遅延手段の各段の出力を変調信号の
レベルにより選択する選択手段から成る請求項２記載の
映像信号処理装置。
（４）時間軸変調手段は、入力信号を格納するメモリ手
段と、基準アドレスを発生するカウンタと、変調信号と
前記カウンタの出力を加減算してメモリ手段の読出しア
ドレスを指定する読出しアドレス指定手段から成る請求
項２記載の映像信号処理装置。
（５）入力信号を微分することにより輪郭情報を抽出す
る第１の微分手段と、第１の微分手段の出力をさらに微分する第２の微分手段
と、前記第１の微分手段の出力の極性を検出する第１の比較
手段と、前記第２の微分手段の出力を複数段階の所定のレベルと
比較する第２の比較手段と、前記入力信号を複数段階に遅延する遅延手段と、前記遅
延手段の各段の出力を前記第１の比較手段と第２の比較
手段の出力により選択する選択手段と、から成る映像信号処理装置。