JPH0482393A - 連続アナログビデオ信号ディジタル化装置 - 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、信号ディジタル化装置及び方法、特に、ビデ
オ信号ディジタル化装置及び方法、さらに雑音を除去し
かつ要求される処理速度を低下させるために信号を、逐
次積分してスタガ配置された集合にするような装置に関
する。

［従来の技術］ 一般に、画像ディジタル装置は雑音帯域幅を限定しかつ
発生のおそれのある偽信号を除去するために低域通過フ
ィルタを使用している。しかしながら、低域通過フィル
タの使用は、普通、ナイキスト周波数に接する周波数を
著しく減衰させるように作用し、それゆえ画像の鮮鋭な
端にある程度スミヤリング（ぼけ）が導入されてしまう
。ビデオ信号が画像と英数字情報の両方を変換するディ
ジタル−アナログ（以下ＤＡ）変換器の出力又は電荷転
送デバイス（ＣＯＤ）カメラの出りであるとき、信号の
真性帯域幅はＤＡ標本化周波数を超えて充分に拡がる。

この場合、もし過剰標本化を回避しようとするならば信
号を再ディジタル化するときにその信号を同期的にディ
ジタル化することができる。即ち、ＤＡ変換クロックと
同じ周波数で動作するアナログ−ディジタル（以下ＡＤ
）変換クロックを使用する。もしこれがなされるならば
、偽信号を防止できるであろう。しかし、そこで英数字
の鮮鋭さを維持するために、前置回路は信号をフィルタ
処理してはならない。しかしながら、この場合雑音の帯
域幅は限定されず、したがって再ディジタル化画像に、
特にその軍用フィールド領域において眼ぎわすな雑音を
起こしてしまう。

さらに、従来の２５６　（２８）の真グレイレベルを含
む画像ディジタル化装置は、最下位ビットの臭性不確実
性を除去するために最少２９のグレイレベル（ｌｌｉＩ
ｌ）にディジタル化されなければならず、さもないと画
像の平坦フィールド領域に特に眼ぎわすな何らかの人為
的な画像欠陥を生じ、例えば画像が高ガンマ補正作用に
対して補償されなければならないときにこのことが伝え
る。６０Ｈｚの順次走査モードで又は１２０フイ一ルド
毎秒の飛越走査モードで表示される高解像度画像（１゜
２８０１１Ｘ１，０２４画素毎線）のディジタル化の取
扱いにおいて、画素時間は８または９ナノ秒に接近する
が、８又は９ナノ秒は同期ディジタル化の場合の約１１
０ＨｚのＤＡ変換器速度に（もし過剰標本化が適用され
るならばこの２〜３倍の速度）に相当する。しかしなが
ら、このような速度で動作する９又は１０ビツトＡＤ変
換器は、６価で製作するのが困難である。このような高
速度データの流れは、普通遥かに低い処理能力を有する
従来の主記憶装置とインタフェースするために中間記憶
緩衝装置（フレームグラツバ又は線１１ｊ記憶装置）が
通常必要となる。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、情報信号に適用されたとき、雑音帯域
幅を限定しなおかつその情報内の急峻な遷移の鮮鋭さを
維持するディジタル化方法及び装置を提供することにあ
る。

本発明のさらに他の目的は、ビデオ信号に適用されたと
き雑音帯域幅を限定しかつなお英数字の及び信号中の他
の急峻な遷移の全ｍ県対画素コントラスト解像度を維持
するディジタル化方法及び装置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、９又は１０ピツトＡＤ変換
器でも高解像度画像に商業的に応用可能であるように、
このＡＤ変換器、の標本化周波数を低下させる方法と装
置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、中間記憶！ＩＩを必要とし
ないように、データを受信する１記ｍ装置の有効帯域幅
に整合する標本化速度を使用可能とする方法と装置を提
供することにある。

本発明は、次の２つが実現されることによって達成され
る、即ち、（ア）雑音を減少し、なおかつ画像又は他の
情報信号内の鮮鋭さを、画素区間中の情報又は画素を積
分しかっこの積分された値をディジタル化することによ
って維持し、並びに（イ）情報区間（画素）を間隔あき
画素の互いに異なる複数の集合に分割することによって
＾速度ＡＤ変＊ａ１記憶装置及び又は＊＊装置を必要と
することなく高周波入力信号のディジタル化を使用可能
とするような真に有効かつ経済的なディジタル化技術を
達成できると云うことの実現、及びさらに、従来の速度
成分を持った高周波入力信号の鮮鋭ディジタル化を完成
するように、積分フィルタと逐次集合処理とを組み合わ
せることができると云うことの実現。

［問題を解決するための手段］ 本発明は、ビデオフレーム時間の間隔あき画素区間の複
数の集合を識別する手段を含むビデオ信号ディジタル化
装置を特徴とする。このディジタル装置はまた、次の手
段を含む。すなわち、この識別する手段に応答して一度
にこれらの集合の１つにおける各間隔あき画素区間内に
ストローブ窓を区画する手段、この区ｌ！ｉ１ｊる手段
に応答してこのストローブ窓中にビデオ信号をストロー
ブする手段、このスト０−ブする手段に応答してストロ
ーブ信号を積分しかつ積分された信号を保持する手段、
およびこの積分しかつ保持する手段に応答して積分され
た信号をディジタル化するＡＤ変換器。

広い観点においては、本発明は本明細書に開示されてい
る特定の実施例において説明されるような特定のビデオ
信号駆外の信号に対しても動作可能の信号ディジタル化
装置を特徴とする。

本発明は、また、互いに独立の逐次集合処理と積分フィ
ルタ技術を特徴とする。すなわち、本発明はビデオフレ
ーム時間の間隔あき画素区間の複数の集合を識別する手
段、この識別する手段に応答して各画素区間中にビデオ
信号をストローブする手段とを有し、かつこのストロー
ブする手段に応答して、積分することなくストローブ信
号をディジタル化するＡＤ変換器を採用するビデオ信号
ディジタル化装置を特徴とする。

更に、本発明はビデオフレーム時間の複数の画素区間を
識別する手段、この識別する手段に応答して各画素区間
内にストローブ窓を区画する手段を有し、これらの画素
区間の集合へのいかなる分割にも無関係なビデオ信号デ
ィジタル化装置を特徴とする。なお、このビデオ信号デ
ィジタル化装置には、この区画する手段に応答してスト
ローブ窓中ビデオ信号をストローブする手段、ストロー
ブ信号を積分しかつ積分された信号を保持する手段、及
びこの積分された信号をディジタル化するＡＤ変換器が
含まれる。

なお、本発明は、ビデオフレーム時間の間隔あき画素区
間の複数の集合を識別すること、−度にこれらの集合の
１つにおける各間隔あき画素区間内にストローブ窓を区
画すること、およびこのストローブ寒中にビデオ信号を
ストローブすることを含むビデオ信号ディジタル化方法
を特徴とする。

このストローブ信号は、積分されかつ保持され、次いで
アナログ形式からディジタル形式へ変換される。

本発明は、またより一般的には、ビデオ信号入力だけに
限定されない信号ディジタル化装置において達成される
。この場合にも、本発明は、逐次集合処理で、しかし積
分フィルタを使用することなく、信号ディジタル化を遂
行する方法を特徴とし、又は代替的には逐次集合処理を
伴わずに、積分フィルタ処理する方法を提供する。

要約すると、ここに開示されるディジタル化装置及び方
法は、情報の間隔あき情報区間の複数の集合を識別し、
−度にこれらの集合の１つにおける各間隔あき情報区間
内にストローブ窓を区画し、このストローブ窓中に信号
をストローブし、ストローブ信号を積分しかつ積分され
た信号をディジタル化する。

［実施例〕 本発明のさらに他の目的、特徴、及び効果は、本発明の
好適実施例についての及び付図を参照しての以下の説明
から当業者にとって明白に理解されるであろう。

本発明は画像情報が典型的なラスク内の列と行とで構成
された行１ｆｉ１に与えられる特定のビデオ応用におい
て達成される。本発明の１つの特徴によれば、列は間隔
あき画素区間の複数の集合に分割されかつ識別される。

例えば、もし集合の数がｎであるならば第１列及びその
後の各人ｎ列が第１集合である。第２集合は第２列及び
その後の各第２＋ｎ列を含み、１つのビデオフレーム全
体について、以下同様である。１バス内のディジタル化
画素は、様々に組織化されてもかまわず、次のように、
各線に沿い順序的でなくてよく又は全線にとって、例え
ば、列ごとに同じ順序でなくてよい。

ストローブ窓は、どの集合が現在作業を加えられている
にせよ、−度にこれらの集合のうちの１つの集合におけ
る間隔あき画素区間に区画される。

このストロ−７窓中にビデオ信号がストローブされ、そ
の出力が積分兼保持回路によって積分かつ保持され、こ
の回路の出力は、次いで、ＡＤ変換器にクロック駆動で
転送される結果ディジタル化される。「ストローブ」は
、ここでは標本化を表示する。

第１図には、列１２と行１４の行列を含む典型的なラス
ク形式内のビデオ画像１０を表示する。

第１図において、集合数ｎは３に等しく選択されており
、３列目ごとに、すなわち、第１列、第４列、第７列、
・・・が第１集合内に含まれる。これらは、白丸によっ
て表示される。第２集合は、第２列、第５列、第８列、
・・・内の黒点によって表示されるｉｉ素を含む。第３
集合は、第３列、第６列、第９列、・・・内の十字で表
示されるｉｉｉ素を含む。ビデオ信号は、第１行内の画
素の系列、これに続く第２行、第３行内の画素のそれぞ
れ、系列、以下同様、のアナログ表示を含む。このよう
な複合ビデオ信号２０が、第２図に示されるように、ス
トローブ回路２２に転送される。クロック信号２４は、
順序回路２６に転送される。クロック信号２４は、その
入力にビデオ信号２０と共にタイミング情報（例えば、
複合ビデオ信号）を受信する位相ロックループ回路から
導出されるように、内部的に発生されるクロック信号か
、又はビデオ信号２０がＤＡ変換器の出力であるような
ディジタル化装置内で先行情報を処理するＤＡ変換器か
ら外部的に受信されるり０ツク信号であってもよい。

順序回路２６は、３に等しいｎでプログラムされ、スト
ローブ回路２２を駆動して３つ目の画素に応じてビデオ
信号２０の一部をゲート通過させる。順序回路２６は、
また、窓発生６２Ｂを駆動してストローブ画素区間の持
続時間内に窓を生成しこの区間中に積分兼保持回路３０
が動作して画素区間を積分しかつこれを保持する。積分
が完了した後、積分された信号はクロック駆動されてＡ
ＤＤ換器３２内に入り、後者は複合ビデオ信号２０のデ
ィジタル化出力を供給する。単一行の最初の７つの列に
対するビデオ信号が第３図に示されており、この図にお
いて、各画素区間４０は、持続時間ｔを有する。窓発生
器２８によって発生された窓信号４２は、第３図８で示
され、ここで各窓パルス４４は画素区ＩＷＩ４０の持続
時間ｔより、普通、僅かに短い持続時間を有することが
判る。

第３図■で示されるように、窓パルス４４は、持続時＠
１の開始後、短い時圀経って開始する。第３図りのよう
に、積分傾斜４８が現れるのは、この窓パルス４４の持
続時間中である。このパルスの持続時間の終端において
、積分兼保持回路３゜による積分は停止し、積分された
値が各積分傾斜４８に続くレベル５０によって示される
ように保持される。第３図０によって示されるように、
レベル５０がクロックパルス５４によってＤＡ変変換器
ツクロック駆動れるのは、このパルスの持続時間中であ
る。レベル５０に続いて、リセットが起こり積分兼保持
回路３０をリセットしてレベル降下５２を起こしてゼロ
レベルに到達させる。

好適実施例において、第４図のストローブ回路２２は、
電圧Ｎ流変換回路６０とその出力に接続されたＦＥＴス
イッチ６２を含む。積分兼保持回路３０はコンデンサ６
４とＦＥＴスイッチ６６を含む。順序回路２６は、画素
計数器６８を含み後者は１本の線の画素を完全に計数す
る度に出力する。線計数Ｎ７０は、画素計数器６８から
の入力の計数を完了して得られる線の数を計数し、かつ
１つの完全なフレーム内の全ての線について計数を完了
したときにオフセット回路７２に信号を送出する。オフ
セット回１７２は、次いで、オフセットを導入する。即
ち、（水平同期パルスから実際のビデオデータの開始ま
での間の）プログラム可能な数のり０ツクパルスが逐次
、０，１又は２だけ分周回路７４によって分周されたク
ロックパルスに加算され、分周回路７４はその人カクロ
ツクバルス２４を、この特別の実施例では前述したよう
に３に等しいｎで分周する。オフセット回路７２からの
出力は、窓発生器２８を駆動する。オフセット回路７２
は、またリセット発生器８ｏ及びＡＤ変変換クロッ９生
生ＢＢ２駆動する。

ＦＥＴスイッチ６６を閉じるのはリセット発生器８０で
あり、したがって、Ｉ！路８４上にリセット信号を供給
し、この信号はコンデンサ６４を放電させて第３図に示
される信号レベル降下５２を起こせることによって積分
兼保持回路３ｏをリセットする。ＡＤ変換クロック発生
器８２は、第３図に示すクロック信号５４を供給し、こ
れでレベル５０を持つ積分信号を読み出す。ゲート１ｏ
Ｏは位相ロックループ計数器１０２がらの入力する再生
クロック信号を受信し、計数器１０２は同期検出器１０
４によってビデオ信号２ｏに同期する。

ゲート１００の出力は調整可能遅延回路１０６及び整形
増幅器１０８を通過して後に線路２４上に転送される。

本発明は、間隔あき情報区間の複数の集合を識別しかつ
一度にこれらの集合のうちの１つの集合における各情報
区間内にストローブ窓を区画することによって、信号、
特にビデオ信号をディジタル化する方法を提供する。こ
の信号はストローブ窓中にストローブされ、ストローブ
信号は積分されかつ保持され、その後にアナログ形式か
らディジタル形式に変換される。

本発明の特徴の各々、すなわち積分フィルタと逐次集合
処理とは、互いに独立した機能である。

第５図に示されるディジタル化装［１０ａは、ビデオ信
号２０ａをストローブ回路２２ａに供給し、後者は順序
回路２６ａによって動作させられ、順序回路はまたり０
ツク回路２４ａによって駆動されて周期的にＡＤ変換器
３２ａに出力し、その結果、先に説明したように、各ｎ
番目の画集又は情報ビットが逐次集合処理されて、従来
の速度成分を伴うことなく、高ディジタル化速度を得る
。

同様に、積分フィルタ処理を、第６図に示されるように
ストローブ回路２２ｂに入力されるビデオ信号２０ｂに
対しても達成することができる。

窓発生器２８ｂは、次いで、各画素の出現の度に積分兼
保持回路３０ｂを動作させ、その結果のフィルタ出力が
ＡＤ変換器３２ｂに受信される。この場合、積分兼保持
回路３０ｂは、保持及びリセットに必要な時間を確保す
るために１容社性積分及び保持ではなく、複数のそれの
タンデム接続を必要とする。

ここに使用された実施例は、規則的な集合、すなわち、
列に関しているけれども、これは本発明の必要制約条件
ではなく、場合によっては、逐次線式に無作為に選択さ
れた各線内に含まれる間隔あき画素の複数の集合を有す
ることの方が、発生のおそれがある列にまつわる人為的
欠陥を最少化する上で有利であることもある。

本発明の特定の特徴がいくつかの付図において示され他
の図についてはなされていないが、これは便宜上のため
であって、各特徴は本発明により他の特徴の全てと組み
合わせられている。

他の変更実施例は、以上の説明から当業者にとって明白
であると思われかつ前掲の特許請求の範囲に全てに包含
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は画素の列と行の行列を含むビデオ画像を表示す
る線図、第２図は本発明の両特徴、すなわち積分フィル
タ及び逐次集合処理を達成するディジタル化装置の構成
を示すブロック線図、第３図は本発明におけるビデオ信
号の１部、窓信号、積分及び保持信号、ＡＤクロック信
号のタイミング波形図、第４図は第２図のブロック線図
のディジタル化装置のさらに３ｆＩＩＩｉなブロック１
１図、第５図は逐次集合処理特徴を達成する本発明によ
るディジタル化装置の簡単化ブロック線図、及び第６図
は積分フィルタ処理を達成する本発明によるディジタル
化装置の簡単化ブロック線図である。 ［記号の説明〕 １０．１０ａ：ビデオ画像 １２：列 １４：行 ２０．２０ａ、２０ｂ：複合ビデオ信号２２．２２ａ、
２２ｂ：ストｏ−７回路２４．２４ａ、２４ｂ：り０７
り信号 ２６．２６ａ：順序回路 ２８．２８ｂ：窓発生器 ３０．３０ｂ：Ｉ分前保持回路 ３２．３２ａ、３２ｂ：ＡＤ変換器 ４０：画素区間 ４４：窓パルス ６８：画素計数器 ７２：オフセット回路 ７４：分周回路 ８ｏ：リセット発生器 ８２：ＡＤ変換クロック発生器 １０２：位相ロックループ １０４：同期検出器 １０６：遅延回路 １０８：整形増幅回路

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）ビデオフレーム時間の間隔あき画素区間の複数の
   集合を識別する手段と、 前記識別する手段に応答して一度に前記集合の１つにお
   ける各前記間隔あき画素区間にストローブ窓を区画する
   手段と、 前記区画する手段に応答して前記ストローブ窓中にビデ
   オ信号をストローブする手段と、 前記ストローブする手段に応答してストローブ信号を積
   分しかつ積分されたストローブ信号を保持する手段と、 前記積分しかつ保持する手段に応答して積分された信号
   をディジタル化するアナログ−ディジタル変換手段とを
   包含することを特徴とするビデオ信号ディジタル化装置
   。
2. （２）ビデオフレーム時間の複数の間隔あき画素区間を
   識別する手段と、 前記識別する手段に応答して各前記間隔あき画素区間内
   にストローブ窓を区画する手段と、前記区画する手段に
   応答して前記ストローブ窓中にビデオ信号をストローブ
   する手段と、 前記ストローブする手段に応答してストローブ信号を積
   分しかつ積分されたストローブ信号を保持する手段と、 前記積分しかつ保持する手段に応答して積分された信号
   をディジタル化するアナログ−ディジタル変換手段とを
   包含することを特徴とするビデオ信号ディジタル化装置
   。
3. （３）ビデオフレーム時間の間隔あき画素区間の複数の
   集合を識別する手段と、 前記識別する手段に応答し各前記間隔あき画素区間中に
   ビデオ信号をストローブする手段と、前記ストローブす
   る手段に応答してストローブ信号をディジタル化するア
   ナログ−ディジタル変換手段と を包含することを特徴とするビデオ信号ディジタル化装
   置。
4. （４）ディジタル化される信号の間隔あき情報区間の複
   数の集合を識別する手段と、 前記識別する手段に応答して一度に前記集合の１つにお
   ける各前記間隔あき情報区間内にストローブ窓を区画す
   る手段と、 前記区画する手段に応答して前記ストローブ窓中に信号
   をストローブする手段と、 前記ストローブする手段に応答してストローブ信号を積
   分しかつ積分されたストローブ信号を保持する手段と、 前記積分しかつ保持する手段に応答して積分された信号
   をディジタル化するアナログ−ディジタル変換手段と を包含することを特徴とする信号ディジタル化装置。
5. （５）ビデオフレーム時間の間隔あき画素区間の複数の
   集合を識別することと、 一度に前記集合の１つにおける各前記間隔あき画素区間
   内にストローブ窓を区画することと、前記ストローブ窓
   中にビデオ信号をストローブすることと、 ストローブ信号を積分しかつ積分されたストローブ信号
   を保持することと、 積分された信号をアナログ形式からディジタル形式に変
   換することと を包含することを特徴とするビデオ信号ディジタル化方
   法。
6. （６）ビデオフレーム時間の複数の画素区間を識別する
   ことと、 各前記画素区間内にストローブ窓を区画することと、 前記ストローブ窓中にビデオ信号をストローブすること
   と、 ストローブ信号を積分しかつ積分されたストローブ信号
   を保持することと、 積分された信号をアナログ形式からディジタル形式に変
   換することと を包含することを特徴とするビデオ信号ディジタル化方
   法。
7. （７）ビデオフレーム時間の間隔あき画素区間の複数の
   集合を識別することと、 前記各間隔あき画素区間中にビデオ信号をストローブす
   ることと、 ストローブ信号をアナログ形式からディジタル形式に変
   換することと を包含することを特徴とするビデオ信号ディジタル化方
   法。
8. （８）ディジタル化される信号の間隔あき情報区間の複
   数の集合を識別することと、 一度に前記集合の１つにおける各前記間隔あき情報区間
   内にストローブ窓を区画することと、前記ストローブ窓
   中に信号をストローブすることと、 ストローブ信号を積分しかつ積分されたストローブ信号
   を保持することと、 積分された信号をアナログ形式からディジタル形式に変
   換することと を包含することを特徴とする信号ディジタ ル化方法。