JPH0552113B2

JPH0552113B2 -

Info

Publication number: JPH0552113B2
Application number: JP57155788A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Tanaka; Daiji Nishizawa
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1982-09-09
Filing date: 1982-09-09
Publication date: 1993-08-04
Also published as: JPS5945770A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、インターレース走査画像から変換し
た順次走査画像を画像の動きに適応して補間する
適応型時空間補間フイルタなど画像信号に所要の
信号処理を施す画像信号処理装置の制御信号を形
成する適応型制御信号形成回路に関し、特に、走
査方式変換などの信号処理に際して生ずる偽信号
成分およびノイズ成分の影響を除去して簡単な構
成により良好な画質の処理済み画像信号が得られ
る制御信号を形成し得るようにしたものである。

従来のこの種適応型時空間補間フイルタ用制御
信号形成回路としては、本願人の出願に係る特願
昭57−88018号明細書に記載のものがあり、その
従来構成においては、第１図に示すように、画像
の動き情報の検出とフレーム間差信号成分の補間
処理のみを行なつており、原画像に存在するノイ
ズ、伝送路にて生ずるノイズ、静止画像領域にて
溶暗溶明（デイゾルブ）時に画像信号に生ずる偽
信号成分、送受信系双方の標本化クロツクの相互
間における位相ずれに伴うジツタによつて静止画
領域に生ずる偽フレーム間差信号成分などに対す
る対策が全くなされていないがために、かかるノ
イズ成分や偽信号成分を有する画像信号の入力時
にはフイルタ特性に不所望の変化が生じて一種の
モード切換えの誤動作が生ずる、という欠点があ
つた。

本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去
し、上述のような各種のノイズ成分や偽信号成分
を有する画像信号の入力時にも所望のフイルタ特
性を保持し得るように改良した適応型制御信号形
成回路を提供することにある。

すなわち、本発明適応型制御信号形成回路は、
走査方式を変換した画像信号を補間する時空間フ
イルタの通過特性を前記画像信号が表わす画像の
動きに適応して制御するための制御信号を形成す
る適応型制御信号形成回路において、前記画像信
号の水平方向および垂直方向の高域成分よりなり
前記画像信号に含まれて前記制御信号中の偽信号
成分に関連した２次元空間高域成分の検出量の絶
対値に応じて核成分判別除去の第１の閾値が変化
する第１のコアリング回路と、前記画像信号の垂
直同期信号期間中に分離して積分するとともに引
続く垂直走査周期の期間中保持したノイズ成分の
検出量の絶対値に応じて核成分判別除去の第２の
閾値が変化する第２のコアリング回路と、少なく
とも前記第１および前記第２のコアリング回路を
順次に通過させた前記画像信号の画像の動きを表
わすフレーム間差分信号の信号レベルの絶対値を
前記ノイズ成分の検出量の絶対値に応じて補正し
た信号レベルを有する信号を前記制御信号として
取出す判定制御回路とを備え、前記画像信号が表
わす画像の動きに適応した前記制御信号中の偽信
号成分およびノイズ成分を除去するようにしたこ
とを特徴とするものである。

以下に図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。

しかして、第１図示の構成による従来の適応型
時空間補間フイルタにおいては、フイールドメモ
リ１−１及び１−２の直列接続の両端から取出し
た１フレーム差画像信号間の差信号を減算器
SUB−１により求め、絶対値回路４を介して取
出したフレーム間差信号の絶対値βを制御信号処
理回路５により補間して制御信号γ∧を形成し、そ
の制御信号γを判定制御回路６に導いてフイルタ
係数ηを形成し、加算器ADD−１による１フレ
ーム時間差の画像信号の平均値を供給した垂直方
向高域フイルタ２および画像信号の時間的中間値
に相当する１フイールド遅延信号を供給した垂直
補低域フイルタ３のフイルタ特性を変化させて時
空間の補間を行なわさせているが、かかる従来構
成の補間フイルタにおけるフイルタ特性の変化に
対応した動作モード切換えの誤動作発生の原因と
しては、前述したように、つぎのような不所望信
号成分が挙げられる。

(1) 送受信系双方の標本化クロツク相互間の位相
ずれに基づくジツタ、あるいは、テレビジョン
撮像装置の同期系のジツタにより静止画領域に
発生する偽フレーム間差信号成分 (2) 溶暗溶明による画像切換え時に静止画領域に
発生する偽フレーム間差信号成分 (3) 伝送路にて生ずるノイズ成分 (4) 原画像に本来存在するノイズ成分これに対し、本発明による適応型時空間補間フ
イルタ用制御信号形成回路においては、第２図に
示すような構成により、フレーム間差信号成分の
絶対値βを、原画像の２次元空間高域成分の検出
に応じて設定した閾値によつて判別することによ
り、上述の(1)項および(2)項に挙げた偽フレーム間
差信号成分の影響を防止するとともに、垂直同期
信号期間中におけるノイズレベルの検出に応じて
設定した閾値によつて判別、判定することによ
り、上述の(3)項および(4)項に挙げたノイズ成分の
影響を防止するようにしている。

すなわち、第２図示の構成による本発明による
適応型時空間補間フイルタ用制御信号形成回路に
おいては、２次元空間高域成分検出回路７によ
り、第５図につき後述するようにして、２次元空
間の高域成分を検出してコアリング回路８におけ
る核成分判別除去の閾値を変化させることによ
り、フレーム間差信号成分の絶対値β中の微小成
分をなす低レベルの不所望信号成分を除去すると
ともに、ノイズ分離回路１１により、第１０図に
つき後述するようにして、垂直同期信号期間中の
ノイズレベルを積分してその積分値を垂直周期の
期間保持してコアリング回路９における核成分判
別除去の閾値を変化させることにより、フレーム
間差信号成分の絶対値β中の微小成分をなす低レ
ベルのノイズ成分を除去するとともに、そのコア
リング回路９の出力信号を孤立点除去回路１０お
よび従来と同様の制御信号処理回路５を介して導
いた判定制御回路１２をノイズレベルの積分値に
より制御して、その判定制御回路１２にて発生さ
せる時空間フイルタ係数を変化させて係数変換特
性を調整する。

つぎに、本発明による第２図示の上述した構成
における各構成要素についてそれぞれ詳述するに
先立つて、画像の水平輪郭部における前述した(1)
項の標本化クロツクに基づくジツタの発生の態様
を第３図に示して説明する。第３図に破線にて示
す水平輪郭部の信号波形上の点a₁，a₂，a₃は標本
点であり、標本点a₁，a₂間の時間Ｔは標本化周
期、その偏差ΔTは、フレーム周期にて生ずる標
本化周期Ｔの等価ジツタ量を表わす。なお、標本
点a₁，a₂，a₃は現フレーム画像の標本値を表わ
し、ジツタ量ΔTを距てた標本点b₁，b₂，b₃は次
フレーム画像の標本値を表わしている。したがつ
て、標本点a₁，a₂間のレベル差Δy₂はジツタに基
づく偽フレーム間差信号成分となるが、標本点
a₁，a₂間のレベル差Δy₃はその偽フレーム間差信
号成分Δy₂に対して｜Δy₃｜＞＞｜Δy₂｜ (1) ここにΔy₃＝a₂−a₁、Δy₂＝b₁−a₁ すなわち、係数k₂＜＜１として｜Δy₂｜＝k₂｜Δy₃｜一方、図示の輪郭部が水平方向に動いたときに
生ずる本来のフレーム間差信号成分の絶対値レベ
ルを｜Δy₄｜とすると、｜Δy₄｜≒｜Δy₃｜ (2) となる。したがつて、水平輪郭部における本来の
フレーム間差信号成分からジツタに基づく低レベ
ルの偽フレーム間差信号成分を除去するコアリン
グの閾値レベルΔは充分に高くすることができ、
つぎのように設定することが可能となる。

｜Δy₂｜＜Δ＜｜Δy₃｜ (3) この(3)式によつて定まる閾値レベルΔを用いて
コアリングを行なえば、ジツタに基づく偽フレー
ム間差信号成分を十分に除去することができる。
しかして、フレーム間差信号による動き抽出に誤
動作が生ずれば、一般に、第４図ａに示すような
長方形画像は同図ｂに示すような位置ずれによる
二重像となるが、上述のように画像の輪郭部等に
おける水平方向の高域成分の絶対値に応じて閾値
レベルを設定し、フレーム間差信号成分のコアリ
ングを適切に行なえば、かかる二重像妨害が生ぜ
ず、偽フレーム間差信号成分による誤動作も生じ
ない最適状態の再生画像が得られるようにするこ
とができる。

第２図示の本発明による構成において上述のよ
うな水平方向高域成分絶対値の検出を行なう２次
元空間高域成分検出回路７の詳細構成の例を第５
図に示す。図示の詳細構成においては、水平方向
高域成分検出回路１３により水平方向の高域成分
を検出し、その検出出力を絶対値回路１５−１に
導いて高域成分の絶対値を求め、水平方向低域フ
イルタ１６に導いてその高域成分絶対値によりフ
レーム間差信号成分のコアリングを行なう制御時
間範囲を１標本化周期の期間に拡げる。

この水平方向低域フイルタ１６のインパルスレ
スポンスの例を第６図に示す。すなわち、水平方
向低域フイルタ１６に、例えば振幅“１”のパル
ス入力したときに、その出力には、図示のよう
に、デイジタル・フイルタ１６の遮断周波数に関
連した期間Ｔを挟んで振幅“1/2”のパルスが２
個現われるので、この期間Ｔを標本化周期に等し
く設定すれば、上述したように、コアリングを行
なう制御時間範囲を１標本化周期の期間に拡げる
ことができる。

上述のようにして、水平方向低域フイルタ１６
から取出した水平方向高域成分に基づいてフレー
ム間差信号成分に施すコアリングの作用効果の例
を第７図ａ〜ｅを参照して説明するに、第７図ａ
に実線にて示す波形の画像信号に対して、前述の
ように標本化クロツクの位相ジツタを考慮した画
像信号は、相対的に点線または一点鎖線にて示す
波形の画像信号となる。かかる位相ジツタを有す
るクロツクにより画像信号を標本化したときに、
点線にて示した画像に基づく偽フレーム間差信号
成分の絶対値は、第７図ｂに示すようになり、ま
た、一点鎖線によつて示した画像に基づく偽フレ
ーム間差信号成分の絶対値は、第７図ｃに示すよ
うになり、いずれも、各標本点のみにて作用する
コアリング制御しか行ない得ないことになる。

一方、原画像信号の高域成分を１標本点におけ
る微分値として求めると第７図ｄに示すようにな
り、微分出力が生ずるのは時間ｔ＝t₁，t₂のみで
あり、同図ｃに示した制御時刻t₃，t₄においては
微分出力が零となつており、したがつて、かかる
微分出力信号のみによつては、正常なコアリング
制御信号が得られないことになる。かかる制御時
刻のずれの問題を解決するために、上述したよう
に微分出力の絶対値を水平方向低域フイルタに導
いて、第７図ｄに示すように、それぞれ１標本化
周期に亘る時刻t₁，t₃並びにt₂，t₄に実質的に等
価の微分出力が得られるようにする。

また、溶暗溶明による画像切換え時に静止画領
域に発生する前掲(2)項の偽フレーム間差信号成分
に基づいて垂直輪郭部にぼけが生ずる画質劣化が
顕著になるのは、垂直方向の高域成分が大きい画
像の場合である。しかしながら、溶暗溶明による
画像切換えの操作を著しく迅速に行なつたときに
は、高レベルの偽フレーム間差信号成分が発生し
ても視覚的には画質の劣化がほとんど確認し難い
ので、この種の偽フレーム間差信号成分は実質的
な妨害とはならない。一方、溶暗溶明による画像
切換えの操作が遅いときには、発生する偽フレー
ム間差信号成分が小さく、その影響によつて補間
フイルタの動作モードが変ることがないので、操
作が速いときと同様に、実質的な妨害とはならな
い。しかして、その中間の速さにて操作が行なわ
れ、溶暗溶明に伴う画質劣化が認められる場合に
は、その場合に生ずる偽フレーム間差信号成分の
レベルΔy₅とその時点における画像の垂直方向高
域成分Δy₆との間には｜Δy₅｜＜＜｜Δy₆｜ (4) なる関係が存するので、フレーム間差信号成分に
施すコアリングの閾値レベルをΔとし、動き画像
におけるフレーム間差信号成分をΔy₇として、｜Δy₅｜＜Δ＜｜Δy₆｜≒｜Δy₇｜ (5) なる関係を設定すれば、偽フレーム間差信号成分
を除去することができ、しかも、画像の動きの検
出も可能となる。

第５図に示した２次元空間高域成分検出回路の
詳細構成例における垂直方向高域成分検出回路１
４は、垂直輪郭部における垂直方向の高域成分を
検出してその検出出力を絶対値回路１５−２に供
給してその絶対値を求める。しかして、溶暗溶明
時に発生する偽フレーム間差信号成分に基づく垂
直方向のぼけによる画質劣化は、第１図示の構成
による時空間補間フイルタにおける垂直方向高域
フイルタ２および垂直方向低域フイルタ３のイン
パレスレスポンスの時間長によつてその画質劣化
が及ぶ範囲の拡がりの程度が決まるのであるか
ら、第５図示の構成による２次元空間高域成分検
出回路７における垂直方向低域フイルタ１７によ
り前述したようにして制御信号の発生範囲を拡げ
る必要がある。また、フレーム間差信号成分によ
る画像の動き検出の誤動作が及ぼす画質劣化のう
ち、第４図ａ，ｂに示したような二重像妨害によ
る画質劣化の影響が最も大きいのであるから、フ
レーム間差信号成分に施すコアリングの制御信号
としては、水平方向のフレーム間差信号成分を優
先的に作用させなければならない。第５図示の構
成による２次元空間高域成分検出回路７における
選択優先回路１８は、水平方向低域フイルタ１８
からの水平方向制御信号x₂を垂直方向低域フイル
タ１７からの垂直方向制御信号y₂に対して優先的
に出力するものであり、ある一定値d₁について x₂≧d₁ (6) であれば、垂直方向制御信号y₂の大きさの以下に
拘わりなく、水平方向制御信号x₂を選択優先回路
１８の出力信号x₁とし、 x₂＜d₁，y₂＞x₂ (7) であれば、垂直方向制御信号y₂を選択優先回路１
８の出力信号x₁とするものである。

なお、第２図示の構成におけるコアリング回路
８および９は、第８図に示すような入出力特性を
有しており、低レベル成分判別除去の閾値をなす
図示の入力値Δがコアリングレベルである。

また、かかる入出力特性を有するコアリング回
路８，９におけるコアリング制御信号ｘとコアリ
ングレベルΔとの関係を表わした特性曲線を第９
図に示す。図示のコアリング制御特性において、
コアリングレベルΔ₁は最低のコアリングレベル
をなしている。なお、コアリング回路８と９とで
は、第９図示のような形態にてコアリング制御特
性が相違している。

つぎに、第２図示の構成におけるノイズ分離回
路１１の詳細構成の例を第１０図に示す。図示の
構成によるノイズ分離回路１１においては、画像
信号の垂直同期信号期間中におけるノイズレベル
を、垂直同期信号をゲート信号とするゲート回路
１９により抽出して、低域フイルタ２０を介し、
同じく垂直同期信号によつて制御するホールド回
路２１に供給し、１フイールド期間に亘りそのノ
イズレベルを保持してノイズ分離出力x₃とする。
なお、送像側における原画像信号のノイズレベル
がすでに高い場合には、寧ろ積極的に、送像側に
て、送出する画像信号の垂直同期信号期間に、受
信側における上述したノイズ分離回路１１にて容
易確実にノイズ成分であると判定し得る単一周波
数の正弦波信号を検出可能の極めて低いレベルに
て重畳しておき、受信側にてノイズ分離回路１１
が確実に作動して、原画像信号中の本来のノイズ
成分の影響を、伝送路にて混入するノイズ成分の
影響とともに確実に排除し得るようにするのが好
適である。

しかして、第１０図示の構成におけるホールド
回路２１の出力信号x₃は、第２図示の構成におけ
るコアリング回路９および判定制御回路１２に供
給する。そのコアリング回路９においては、ノイ
ズ分離回路１１の出力信号x₃の制御のものに、入
来するフレーム間差信号成分中のノイズ成分を除
去して、補間フイルタ特性を決定するための画像
の動き量判定に支障が生じないようにするため
に、第９図示のコアリング閾値レベル制御特性、
特にその最低コアリングレベルΔ₁を適切に設定
する。しかしながら、入来するフレーム間差信号
成分のノイズレベルが高く、そのノイズ成分を除
去するためにコアリング閾値レベルも高い値に設
定せざるを得ない場合には、正常なフレーム間差
信号成分中の低レベル成分も除去することになる
ので、最も顕著な二重像妨害が生ずるおそれがあ
る。したがつて、かかる場合に備えて、判定制御
回路１２においては、ノイズ分離回路１１の出力
信号x₃により制御して、補間フイルタ特性を静止
画モードから動き画像モードに変換しておく必要
がある。なお、かかる場合には、画像全体のノイ
ズレベルが高いのであるから、静止画領域に対し
て、最高周波数成分の再生が可能となるようにす
る静止画モードの補間フイルタ特性としても、そ
の効果が原画像のノイズにマスクされて現われな
いのであるから、静止画モードとすること自体が
無意味となる。

本発明による第２図示の回路構成における判定
制御回路１２は、第１図示の従来構成による適応
型時空間補間フイルタにおける判定制御回路６と
同様の作用をなし、その出力信号とするフイルタ
係数制御信号ηにより垂直方向高域フイルタ２お
よび垂直方向低域フイルタ３のフイルタ特性をそ
れぞれ決定するものであるが、その入力とする処
理出力制御信号γとその出力とするフイルタ係数
制御信号ηとの間の入出力特性は、第１図示の従
来構成における入出力特性が、第１１図に示すよ
うに、入力信号γのγ₁，γ₂，……，γ_nなるレベル
変化に対して出力信号ηが、η₁，η₂，……，η_nと
離散的な値をとるように設定してあるのに対し、
入力とする処理出力制御信号γにノイズ分離出力
信号x₃の影響を加味し、k₁を定数として ξ＝k₁x₃＋γ^ (8) なる関係を有する値ξを第１１図示の入出力特性
における入力信号とするように設定してある。し
たがつて、フレーム間差信号成分のノイズレベル
が高くなり、ノイズ分離出力信号x₃が大きくなる
と、フイルタ係数制御信号ηは、処理出力制御信
号γの値の如何に拘わりなく、静止画モードに対
応するη＝０の値をとらなくなるので、前述した
ように二重像妨害が生ずるおそれは全くなくな
る。

以上の説明ら明らかなように、本発明によれ
ば、従来、適応型時空間補間フイルタなど画像信
号に所要の信号処理を施す画像信号処理装置の制
御信号を形成する適応型制御信号形成回路におい
て、標本化クロツクおよび同期信号の位相ずれに
よるジツタ、溶暗溶明による画像切換え時に生ず
るジツタ、あるいは、画像信号本来のノイズもし
くは伝送路にて混入したノイズを原因として発生
した偽フレーム間差信号成分の影響により生ずる
補間フイルタ特性適応制御の誤動作を充分に排除
することができ、簡易な構成の補間フイルタによ
りインターレース・順次走査の変換を行なつて良
好な画質の順次走査画像信号を再生することがで
きる。したがつて、本発明による適応型時空間補
間フイルタ用制御信号形成回路を使用すれば、標
準方式テレビジヨン放送用の家庭用受像機によつ
ても高品位の順次走査テレビジヨン像を再生する
ことができ、また、インターレース伝送方式の送
受信系を、順次走査方式の高品位テレビジヨン放
送システムの受信系に使用することもでき、さら
に、本発明による適応型時空間補間フイルタ用制
御信号形成回路は、テレビジヨン方式変換装置に
必要なフイルタ回路の制御に応用しても良好な結
果が得られる、という種々の顕著な効果を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の適応型時空間補間フイルタの構
成を示すブロツク線図、第２図は本発明適応型制
御信号形成回路の構成例を示すブロツク線図、第
３図は画像信号の水平方向輪郭部における偽フレ
ーム間差信号成分発生の態様を示す線図、第４図
ａ，ｂは二重像妨害の発生の態様を順次に示す線
図、第５図は第２図示の構成における２次元空間
高域成分検出回路の詳細構成の例を示すブロツク
線図、第６図は第５図示の構成における低域フイ
ルタのインパルスレスポンスの例を示す線図、第
７図ａ〜ｅは同じくその低域フイルタの作用効果
を順次に示す線図、第８図は第２図示の構成にお
けるコアリング回路の入出力特性の例を示す特性
曲線図、第９図は同じくそのコアリング回路のコ
アリングレベル制御特性の例を示す特性曲線図、
第１０図は第２図示の構成におけるノイズ分離回
路の詳細構成の例を示すブロツク線図、第１１図
は第２図示の構成における判定制御回路の入出力
特性の例を示す特性曲線図である。１−１，１−２……フイールドメモリ、２……
垂直方向高域フイルタ、３，１７……垂直方向低
域フイルタ、４，１５−１，１５−２……絶対値
回路、５……制御信号処理回路、６，１２……判
定制御回路、７……２次元空間高域成分検出回
路、８，９……コアリング回路、１０……孤立点
除去回路、１１……ノイズ分離回路、１３……水
平方向高域成分検出回路、１４……垂直方向高域
成分検出回路、１６……水平方向低域フイルタ、
１８……選択優先回路、１９……ゲート回路、２
０……低域フイルタ、２１……ホールド回路。
SUB……減算器、ADD−１〜ADD−３……加算
器。

Claims

【特許請求の範囲】１走査方式を変換した画像信号を補間する時空
間フイルタの通過特性を前記画像信号が表わす画
像の動きに適応して制御するための制御信号を形
成する適応型制御信号形成回路において、前記画
像信号の水平方向および垂直方向の高域成分より
なり前記画像信号に含まれて前記制御信号中の偽
信号成分に関連した２次元空間高域成分の検出量
の絶対値に応じて核成分判別除去の第１の閾値が
変化する第１のコアリング回路と、前記画像信号
の垂直同期信号期間中に分離して積分するととも
に引続く垂直走査周期の期間中保持したノイズ成
分の検出量の絶対値に応じて核成分判別除去の第
２の閾値が変化する第２のコアリング回路と、少
なくとも前記第１および前記第２のコアリング回
路を順次に通過させた前記画像信号の画像の動き
を表わすフレーム間差分信号の信号レベルの絶対
値を前記ノイズ成分の検出量の絶対値に応じて補
正した信号レベルを有する信号を前記制御信号と
して取出す判定制御回路とを備え、前記画像信号
が表わす画像の動きに適応した前記制御信号中の
偽信号成分およびノイズ成分を除去するようにし
たことを特徴とする適応型制御信号形成回路。２前記画像信号の水平方向および垂直方向の高
域成分をそれぞれ低域濾波するとともに、当該低
域濾波の出力中の水平方向高域成分の検出量の絶
対値が所定値以上のときには当該検出量を有する
水平方向高域成分の低域濾波出力の量を前記２次
元空間高域成分の検出量とし、当該低域濾波の出
力中の水平方向高域成分の検出量の絶対値が前記
所定値未満のときには当該水平方向高域成分の検
出量の絶対値を超える絶対値の検出量を有する垂
直方向高域成分の低域濾波出力の量を前記２次元
空間高域成分の検出量とすることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の適応型制御信号形成回
路。