JPH05103226A - 輪郭平滑化回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、映像信号の輪郭部において平滑化
をおこなう輪郭平滑化回路に関するもので、映像信号の
輪郭方向を検出し、輪郭の方向に応じて最適な平滑化が
行える輪郭平滑化回路を提供することを目的とする。 【構成】 横、縦、斜め各方向の画素での平滑化信号と
相関性を平滑化回路７０、相関検出回路８０においてそ
れぞれ検出する。各方向での相関検出信号は輪郭方向判
定回路５０において比較され最も相関検出信号が小さい
方向が判定される。この方向に沿って輪郭があると言え
る。輪郭部での平滑化処理はこの方向に沿った画素を用
いて行うことが最適である。そこで４入力セレクタ６０
で判定された方向と同じ方向の画素を用いた平滑化信号
を選択し出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、映像信号の輪郭の鮮鋭
度を劣化させることなく輪郭部を平滑化する輪郭平滑化
回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】映像信号の輪郭部分に雑音等の不必要な
細かい変動成分があるときに平滑化して、それを消去す
る手段として輪郭平滑化回路がある（例えば、テレビジ
ョン画像工学ハンドブック、テレビジョン学会編（１９
９０）４０３ページ〜４０４ページ）。従来知られてい
る輪郭平滑化回路の一例を（図１０）に示す。（図１
０）において、１は映像信号の入力端子、２は出力端
子、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆは１画素遅延
器、４ａおよび４ｂは１ライン遅延器、５ａ、５ｂ、５
ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈ、５ｉ、５ｊは係数
を乗算するための係数乗算器、６は多入力加算器であ
る。

【０００３】以下図面を参照にしながら、従来例の輪郭
平滑化回路の動作について説明する。（図１０）におい
て、入力端子１に入力された映像信号は、１画素遅延器
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄおよび１ライン遅延器４ａ、４
ｂにより遅延され、例えば（図１１）に示す画素位置に
おける映像信号を各点から得る。（図１０）の各点ａ、
ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉにおける映像信号は
（図１１）に示す画素位置ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、
ｇ、ｈ、ｉにおける映像信号にそれぞれ対応している。
各点で得られる映像信号は、それぞれ係数乗算器５ａ、
５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈ、５ｉに供
給されている。係数乗算器の係数はＫａ＝１／４、Ｋｂ
＝１／２、Ｋｃ＝１／４、Ｋｄ＝１／２、Ｋｅ＝１、Ｋ
ｆ＝１／２、Ｋｇ＝１／４、Ｋｈ＝１／２、Ｋｉ＝１／
４に設定されている。

【０００４】各係数乗算器の出力信号は、多入力加算器
６に供給されており、多入力加算器６において加算され
る。したがって各接点から得られる９画素分の映像信号
に対して、（図１２）に示す３画素×３ラインの係数行
列を乗算し加算した結果が得られる。つまり、これは重
み付き平均化処理であり、加算結果として不必要な細か
い変動成分が抑圧される。ここで各係数の和は４であ
り、直流利得を１に保つために、多入力加算器６から得
られる加算結果出力は、係数乗算器５ｊにおいて１／４
倍され、出力端子２より出力される。上述した処理によ
り不必要な細かい変動成分が抑圧され平滑化された映像
信号が得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
ような従来の構成では、輪郭部分で雑音等の不必要な変
動成分が抑圧されると同時に輪郭部分が鈍り、鮮鋭度の
劣化が生じるという課題を有していた。

【０００６】そこで本発明は、上記課題に鑑み映像信号
の輪郭の方向に応じて平滑化処理を行い、輪郭部での鮮
鋭度劣化を生じることなく平滑化をおこなう輪郭平滑化
回路を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の輪郭平滑化回路は、入力映像信号の複数の近
傍画素信号から相関性を検出する相関検出手段と、入力
映像信号の複数の近傍画素信号を用いて平滑化を行う複
数の平滑化手段と、前記複数の平滑化手段の出力信号を
選択する選択手段と、前記複数の相関検出手段の出力信
号を入力とする論理演算手段とを備えたものである。

【０００８】

【作用】本発明は上記した構成によって、映像信号の輪
郭の方向を検出し、その方向に応じた最適な画素を用い
て平滑化するため、輪郭部分の鮮鋭度を劣化させること
なく映像信号の平滑化をおこなうことができる。

【０００９】

【実施例】以下本発明の一実施例の輪郭平滑化回路につ
いて、図面を参照にしながら説明する。

【００１０】（図１）は本発明の第１の実施例における
輪郭平滑化回路の構成を示す図である。（図１）におい
て、１は映像信号の入力端子、２は出力端子、３ａ、３
ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆは１画素遅延器（図中
Ｔ）、４ａおよび４ｂは１ライン遅延器（図中Ｈ）、５
０は輪郭方向判定回路、６０は４入力セレクタ、７０
ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄは平滑化回路、８０ａ、８
０ｂ、８０ｃ、８０ｄは相関検出回路である。

【００１１】（図１）において、入力端子１に入力され
た映像信号は、１画素遅延器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄお
よび１ライン遅延器４ａ、４ｂにより遅延される。（図
１）の各点ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉにおけ
る映像信号は、従来例で説明したように、（図１１）に
示す画素位置における映像信号に対応している。したが
って、（図１１）において縦方向に並んだ３画素におけ
る映像信号ｂ、ｅ、ｈは、平滑化回路７０ａおよび相関
検出回路８０ａに供給される。横方向に並んだ３画素に
おける映像信号ｄ、ｅ、ｆは平滑化回路７０ｂおよび相
関検出回路８０ｂに供給される。右上がりの斜め方向に
並んだ３画素における映像信号ｃ、ｅ、ｇは、平滑化回
路７０ｃおよび相関検出回路８０ｃに供給される。左上
がりの斜め方向に並んだ３画素における映像信号ａ、
ｅ、ｉは、平滑化回路７０ｄおよび相関検出回路８０ｄ
に供給される。

【００１２】平滑化回路７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０
ｄは、例えば（図２）に示す平滑化回路７０で構成され
る。（図２）において、７１ａ、７１ｂ、７１ｃは係数
乗算器、７２は３入力加算器である。（図２）において
係数乗算器の係数を、例えばＫａ＝１／４、Ｋｂ＝１／
２、Ｋｃ＝１／４とすると、３入力加算器７２の出力信
号として得られる加算結果は３画素の値で重み付け平均
化処理した結果であり、これは抽出した３画素間での平
滑化を意味している。

【００１３】したがって縦方向に並んだ３画素における
映像信号ｂ、ｅ、ｈが入力される平滑化回路７０ａから
は縦方向の３画素を用いて平滑化をおこなった平滑化出
力Ｅａ、横方向に並んだ３画素における映像信号ｄ、
ｅ、ｆが入力される平滑化回路７０ｂからは横方向の３
画素を用いて平滑化をおこなった平滑化出力Ｅｂ、右上
がりの斜め方向に並んだ３画素における映像信号ｃ、
ｅ、ｇが入力される平滑化回路７０ｃからは右上がり斜
め方向の３画素を用いて平滑化をおこなった平滑化出力
Ｅｃ、左上がりの斜め方向に並んだ３画素における映像
信号ａ、ｅ、ｉが入力される平滑化回路７０ｄからは左
上がり斜め方向の３画素を用いて平滑化をおこなった平
滑化出力Ｅｄが出力され、４入力セレクタ６０にそれぞ
れ供給される。

【００１４】次に相関検出回路８０ａ、８０ｂ、８０
ｃ、８０ｄについて説明する。相関検出回路は、例えば
（図３）に示す回路で構成される。（図３）において、
８１ａおよび８１ｂは減算器、８２ａおよび８２ｂは絶
対値回路、８３は加算器である。まず、入力された３画
素において、中心の画素値とその両側の画素値の差が減
算器８１ａおよび８１ｂでそれぞれ計算される。つぎ
に、絶対値回路８２ａおよび８２ｂでそれぞれ絶対値化
されたのち、加算器８３に加えられ、加算結果が相関検
出信号として出力される。

【００１５】例えば、縦方向に並んだ３画素における映
像信号ｂ、ｅ、ｈが入力される相関検出回路７０ａの場
合、（図４）Ａに示すように、入力された縦方向３画素
での振幅の変化が大きい、言い替えれば相関性が低いほ
ど、相関検出信号Ｄａは大きな値になる。また（図４）
Ｂに示すように、縦方向３画素での振幅の変化が小さ
い、言い替えれば相関性が高いほど相関検出信号Ｄａは
小さい値になる。つまりこれは縦方向に平坦であり、縦
線の輪郭があることを示している。

【００１６】その他の相関検出回路８０ｂ、８０ｃ、８
０ｄも（図３）と同じ構成であり、横方向３画素での映
像信号ｄ、ｅ、ｆが入力される相関検出回路８０ｂで
は、横方向３画素での相関検出信号Ｄｂ、右上がり斜め
方向３画素での映像信号ｃ、ｅ、ｇが入力される相関検
出回路８０ｃでは、右上がりの斜め方向３画素での相関
検出信号Ｄｃ、左上がり斜め方向３画素での映像信号
ａ、ｅ、ｉが入力される相関検出回路８０ｄでは左上が
りの斜め方向３画素での相関検出信号Ｄｄがそれぞれ出
力される。検出された相関検出信号Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、
Ｄｄは輪郭方向判定回路５０にそれぞれ供給される。

【００１７】輪郭方向判定回路５０は、例えば（図５）
に示す回路で構成される。（図５）において、５１は最
小値検出回路、５２は選択信号発生回路である。入力さ
れた相関検出信号Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄは最小値検出
回路５１に供給される。最小値検出回路５１では、入力
された４つの相関検出信号の振幅を比較し最小値を検出
し、最小値が検出された相関検出方向を示す符号を出力
する。例えば、縦方向の相関検出信号Ｄａが最も小さい
と判定された場合、縦線の輪郭があると判定して縦線の
輪郭であることを示す信号を出力する。次に、選択信号
発生回路５２は方向が判定された輪郭を平滑化するため
に最適な平滑化信号を選択するための選択信号を出力
し、４入力セレクタ６０の制御入力に供給される。

【００１８】例えば、（図６）Ａに示す様に白／黒の縦
線の輪郭がある場合、縦方向の３画素のみがすべて黒に
よる演算であるから、縦方向相関検出信号Ｄａが最小と
なる。これは縦線の輪郭であることを示しており、縦線
の輪郭に沿って同じ縦方向の画素を用いて平滑化を行う
ことが最適である。他の方向の画素を用いて平滑化を行
うと輪郭が鈍ることは明かである。したがって選択信号
は４入力セレクタ６０に入力されている平滑化信号のう
ち、縦方向の画素を用いた平滑化信号Ｅａが選択され
る。

【００１９】同様に、（図６）Ｂ 示す様に、横線の輪
郭がある場合は、横方向相関検出信号Ｄｂが最小にな
る。したがって横線の輪郭であることが検出され、横方
向の画素を用いた平滑化信号Ｅｂが選択される。また、
（図６）Ｃに示す様に、右上がり斜め線の輪郭がある場
合は、右上がり斜め方向相関検出信号Ｄｃが最小にな
る。したがって右上がり斜め線の輪郭であることが検出
され、右上がり斜め方向の画素を用いた平滑化信号Ｅｃ
が選択される。（図６）Ｄ 示す様に、左上がり斜め線
の輪郭がある場合は、左上がり斜め方向相関検出信号Ｄ
ｄが最小になる。したがって左上がり斜め線の輪郭であ
ることが検出され、左上がり斜め方向の画素を用いた平
滑化信号Ｅｄが選択される。選択された平滑化信号は出
力端子２より出力される。

【００２０】以上のように本発明の第１の実施例によれ
ば、映像信号の輪郭の方向を検出し、その検出された輪
郭の方向に応じて最適に平滑化処理が行われるため、映
像信号の輪郭の鮮鋭度を劣化させることなく平滑化処理
を行うことができる。

【００２１】（図７）は、本発明の第２の実施例におけ
る輪郭平滑化回路の構成を示す図で、（図７）Ａは第２
の実施例の全体構成を示すブロック図、（図７）Ｂは
（図７）Ａの相関検出回路部８００のブロック図、（図
７）Ｃは（図７）Ａの平滑化回路部７００のブロック図
である。（図７）Ａにおいて、１は映像信号の入力端
子、２は出力端子、５０は輪郭方向判定回路、９０は輪
郭補正回路、１００はタイミング調整器、７００は平滑
化回路部、８００は相関検出回路部で、以上の各部から
第２の実施例は構成される。

【００２２】（図７）Ｂ，Ｃにおいて、３ａ、３ｂ、３
ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊ、３
ｋ、３ｌは１画素遅延器、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは１
ライン遅延器、６０は４入力セレクタ、７０ａ、７０
ｂ、７０ｃ、７０ｄは平滑化回路、８０ａ、８０ｂ、８
０ｃ、８０ｄは相関検出回路である。

【００２３】以上のように構成された第２の実施例につ
いて、以下その動作について説明する。（図７）におい
て、入力端子１に入力された映像信号は１画素遅延器３
ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄおよび１ライン遅延器４ａ、４ｂ
により遅延される。各遅延信号は相関検出回路８０ａ、
８０ｂ、８０ｃ、８０ｄにそれぞれ供給されており、各
相関検出回路の出力信号は輪郭方向判定回路５０に供給
されている。相関検出回路８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８
０ｄおよび輪郭方向判定回路５０の動作は第１の実施例
で説明した通りである。したがって、輪郭方向判定回路
５０の出力信号として注目画素の輪郭の方向を判定し、
最適な平滑化信号を選択する信号が得られている。選択
信号はタイミング調整器１００に供給される。また入力
された映像信号は輪郭補正回路９０にも供給されてい
る。輪郭補正回路９０は、例えば、よく知られた高域周
波数強調型のフィルタであり、輪郭補正された映像信号
は、１画素遅延器３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊ、３ｋ、３ｌ
および１ライン遅延器４ｃ、４ｄで遅延される。

【００２４】（図７）の各点ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏ、
ｐ、ｑ、ｒにおける映像信号は、各点ａ、ｂ、ｃ、ｄ、
ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉにおける映像信号と同様に（図８）
に示す画素位置における輪郭補正された映像信号に対応
している。各遅延信号はそれぞれ平滑化回路７０ａ、７
０ｂ、７０ｃ、７０ｄに供給されている。平滑化回路７
０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄの動作は第１の実施例で
説明した通りである。したがって平滑化回路７０ａ、７
０ｂ、７０ｃ、７０ｄの出力として縦方向、横方向、右
上がり斜め方向、左上がり斜め方向それぞれの画素を用
いて平滑化した映像信号が得られ、４入力セレクタ６０
に供給される。４入力セレクタ６０の制御端子にはタイ
ミング調整された選択信号が供給されている。

【００２５】したがって、映像信号の輪郭の方向に応じ
て最適に選択された平滑化信号が選択され出力端子２よ
り出力される。本実施例で用いたような輪郭補正回路９
０は、高域周波数強調型のフィルタであるから、輪郭が
補正されると同時に雑音等の不要な成分も強調され、そ
れが輪郭の傷みとなって画質劣化を生じる。しかしなが
ら本実施例によれば、映像信号の輪郭の方向を検出し、
その検出された輪郭の方向に応じて最適に平滑化処理を
行うため、輪郭部を鈍らせることなく輪郭の傷みが改善
されかつ輪郭補正された鮮鋭度の高い映像信号を得るこ
とができる。

【００２６】（図９）は、本発明の第１および第２の実
施例における相関検出回路８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８
０ｄのその他の構成を示すブロック図である。（図９）
において、８１ｃ、８１ｄ、８１ｅは減算器、８２ｃ、
８２ｄ、８２ｅは絶対値回路、８４および８５は平均値
回路である。（図９）の相関検出回路に供給された３画
素における映像信号は、平均値回路８４と減算器８１
ｃ、８１ｄ、８１ｅの片方の入力端子にそれぞれ接続さ
れる。平均値回路８４では３画素における映像信号の平
均値が計算され、減算器８１ｃ、８１ｄ、８１ｅのもう
片方の入力端子に接続されている。

【００２７】減算器８１ｃ、８１ｄ、８１ｅにおいては
それぞれ平均値との差が演算され、絶対値回路８２ｃ、
８２ｄ、８２ｅにおいて絶対値化された後、平均値回路
８５に供給される。平均値回路８５からは３画素の平均
値からのばらつきを示す値、つまり分散値が出力され
る。この値は３画素での画素信号の相関性が高く平坦で
あれば、３画素共平均値に近い値を持つためその値は小
さくなる。したがって、（図９）に示した構成の回路を
用いても映像信号の相関を検出することができる。

【００２８】なお、本発明の実施例において映像信号を
抽出する領域として横方向３画素、縦方向３ラインの領
域について示したが、これに限ったことではなく２次元
の領域であればよい。また、平滑化および相関検出の方
向として横方向、縦方向、右上がり斜め方向、左上がり
斜め方向の４方向について示したが、これに限ったこと
ではなく斜め方向を細分化して、これ以上に多方向の領
域で処理してもよい。また、平滑化回路として重み付き
平均化処理を用いたが、これに限ったことではなく、中
間値選択処理等を用いてもよい。また相関性検出に用い
る画素数と平滑化に用いる画素数が一致している必要は
ない。

【００２９】また、本発明の第２の実施例における輪郭
補正回路では高域周波数強調型フィルタを用いたが、こ
れに限ったことではなく輪郭補正回路であればどのよう
な構成のものであってもかまわない。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明は、入力映像信号の
複数の近傍画素信号から相関性を検出する相関検出手段
と、入力映像信号の複数の近傍画素信号を用いて平滑化
を行う複数の平滑化手段と、前記複数の平滑化手段の出
力信号を選択する選択手段と、前記複数の相関検出手段
の出力信号を入力とする論理演算手段とを設けることに
より、映像信号の輪郭の方向に応じて最適に輪郭部の平
滑化がおこなわれた高品質な映像信号を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における輪郭平滑化回路
の構成図

【図２】同平滑化回路の構成図

【図３】同相関検出回路の構成図

【図４】 （Ａ）同相関検出回路の動作を説明するための波形図 （Ｂ）同相関検出回路の動作を説明するための波形図

【図５】同輪郭方向判定回路の構成図

【図６】（Ａ）同輪郭方向判定回路の動作を示す縦の輪
郭の状態を示す図 （Ｂ）同輪郭方向判定回路の動作を示す横の輪郭の状態
を示す図 （Ｃ）同輪郭方向判定回路の動作を示す右斜め輪郭の状
態を示す図 （Ｄ）同輪郭方向判定回路の動作を示す左斜め輪郭の状
態を示す図

【図７】（Ａ）本発明の第２の実施例の輪郭平滑化回路
の全体構成を示すブロック図 （Ｂ）同相関検出回路部８００のブロック図 （Ｃ）同平滑化回路部７００のブロック図

【図８】本発明の第２の実施例の動作を説明するための
画素の配置を示す図

【図９】同相関検出回路のその他の構成図

【図１０】従来例における輪郭平滑化回路の構成図

【図１１】従来例の動作を説明するための画素の配置を
示す図

【図１２】同各画素位置に対応する乗算係数を示す対応
図

【符号の説明】

１ 入力端子 ２ 出力端子 ３ １画素遅延器 ４ １ライン遅延器 ５０ 輪郭方向判定回路 ６０ ４入力セレクタ ７０ 平滑化回路 ８０ 相関検出回路 ７００ 平滑化回路部 ８００ 相関検出回路部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 映像信号の輪郭部を平滑化する輪郭平滑
   化回路であって、入力映像信号の複数の近傍画素信号か
   ら相関性を検出する相関検出手段と、入力映像信号の複
   数の近傍画素信号を用いて平滑化を行う複数の平滑化手
   段と、前記複数の平滑化手段の出力信号を選択する選択
   手段と、前記複数の相関検出手段の出力信号を入力とす
   る論理演算手段とを備え、前記論理演算手段からの出力
   信号で前記選択手段を制御することを特徴とする輪郭平
   滑化回路。
2. 【請求項２】 映像信号の輪郭を補正し、かつ平滑化す
   る輪郭平滑化回路であって、入力映像信号の複数の近傍
   画素信号から相関性を検出する相関検出手段と、前記入
   力映像信号の輪郭を補正する輪郭補正手段と、前記輪郭
   補正手段の出力信号の複数の近傍画素信号を用いて平滑
   化を行う複数の平滑化手段と、前記複数の平滑化手段の
   出力信号を選択する選択手段と、前記複数の相関検出手
   段の出力信号を入力とする論理演算手段とを備え、前記
   論理演算手段からの出力信号で前記選択手段を制御する
   ことを特徴とする輪郭平滑化回路。