JPH0748867B2 - 垂直方向及び水平方向変化検出回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はテレビジョン受像機等、画像を扱う機器におい
て、複合カラーテレビジョン信号から輝度信号と色信号
を分離して取り出す輝度信号色信号分離装置に関し、特
にかかる分離装置に用いる垂直方向及び水平方向変化検
出回路に関する。

［従来の技術］ 現在、テレビ放送等で一般に使われるカラーテレビジョ
ン標準方式は輝度信号成分と色信号成分が周波数多重化
された複合信号となっている。そのためカラーテレビジ
ョン受像機等では、複合信号から輝度信号と色信号を分
離して取り出す必要がある。その方向として現在はもっ
ぱらくし形フィルタを用いた固定形２次元フィルタが使
われている。それに対し特開昭60−165889号公報に示さ
れているように最近ディジタル信号処理技術を用いて、
画像の各画素の近辺形状により２次元フィルタの特性を
切換える適応型フィルタが開発されている。この手法は
分離フィルタとして垂直方向フィルタと水平方向フィル
タの２種類を用意し、各画素において、その周囲の垂直
方向の変化が少ない場合には垂直方向分離フィルタ出力
を、逆に水平方向の変化が少ない場合には水平方向分離
フィルタ出力を分離された出力とするものである。この
場合、変化の激しい方向、すなわち２次元空間周波数域
における高域成分の多い方向は高域成分が残り、一方、
クロストーク成分は除かれる。結果として解像度をあま
り低下させることなく、ドット妨害やクロスカラーを少
なくすることができる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記ディジタル信号処理技術を用いた従来の適応型輝度
信号色信号分離装置においてはフィルタの特性が２種類
と少なく、その特性は両極端なので、それを画素ごとに
切換えた場合、切換点の波形が不連続となり、身かけ上
ノイズが発生することになる。このようなノイズは切換
えを各画素独立に行っているため、垂直方向と水平方向
で変化の程度にあまり差がない場合には、フィルタが不
安定に切替わることになり特に問題となる。

また、従来手法における、分離フィルタは垂直方向のみ
か水平方向のみのフィルタとなるので、輝度信号の帯域
は垂直方向フィルタの場合、垂直方向について水平方向
に無関係に制限され、逆に水平方向フィルタでは水平方
向について垂直方向に無関係に制限される。そのため、
色信号のない領域まで輝度信号が減少せしめられ、解像
度が低下しやすくなる。

一方、従来手法では２次元フィルタの特性において、垂
直水平をそれぞれ別々に制御することはできないので、
垂直水平両方向とも変化成分が多い場合でも、どちらか
の方向の色信号の帯域が広がることになり、クロスカラ
ーを十分抑圧できないという問題点があった。

上記問題点を解決するために本発明に先立ち、本出願人
会社では改良した適応型輝度信号色信号装置を開発し特
許出願（特願昭62−320965号）すると共に電子情報通信
学会及びテレビジョン学会に発表した（昭和63年３月28
日電子情報通信学会全国大会論文集２−174頁及び昭和6
3年５月25日テレビジョン学会技術報告25頁〜30頁）。
この適応型輝度信号色信号分離装置では、基となる構成
として現在一般に使用されているくし形フィルタに近い
ものを用い、そこで垂直方向フィルタと水平方向フィル
タの帯域を垂直方向の変化度合及び水平方向の変化度合
に応じてそれぞれ別々に変化させるようにしているので
ある。

すなわちこの適応型輝度信号色信号分離装置によればコ
ンポジットカラー信号から垂直方向フィルタ及び水平方
向フィルタを用いて輝度信号及び色信号を分離する適応
型輝度信号色信号分離装置であって、前記垂直方向フィ
ルタが前記コンポジットカラー信号に応答する可変垂直
帯域フィルタであり、前記水平方向フィルタが前記可変
垂直帯域フィルタに縦続接続された可変水平帯域フィル
タであり、前記コンポジットカラー信号にそれぞれ応答
し、画像の垂直方向のサンプル点における差分を検出す
る垂直方向変化検出手段及び画像の水平方向のサンプル
点における差分を検出する水平方向変化検出手段を設
け、前記垂直方向変化検出手段及び水平方向変化検出手
段からの出力信号に応じて前記可変垂直帯域フィルタの
帯域及び前記可変水平帯域フィルタの帯域を制御する制
御信号を発生する制御信号発生手段を設けることにより
前記可変水平帯域フィルタから色信号出力を得、前記コ
ンポジットカラー信号と前記色信号を用いて輝度信号を
出力する手段を設けたものである。

本出願人による上記適応型輝度信号色信号分離装置で
は、画像の垂直方向のサンプル点における差分を絶対値
化し、非線形変換する垂直方向変化検出手段と、画像の
水平方向のサンプル点における差分を絶対値化し、非線
形変換する水平方向変化検出手段を持っており、その垂
直方向変化検出の出力信号と水平方向変化検出の出力信
号に応じて、垂直方向可変帯域通過フィルタと水平方向
可変帯域通過フィルタの帯域を制御している。この場
合、信号のスペクトル分布により適合したフィルタ特性
を設定することが可能となり、S/Nや解像度を低下させ
ることなくドット妨害を減少させることができる。ま
た、垂直、水平とも変化成分がかなり多い場合に垂直水
平両方向のフィルタの通過帯域を狭くすることによりク
ロスカラーの発生も抑制することができる。

しかしながら上記垂直及び水平方向変化検出手段におい
ては、２つのサンプル点の差分を絶対値化し、非線形変
換して垂直及び水平方向変化検出信号としているため、
単純な１次元あるいは２次元の帯域しか検出できない。
すなわち、複雑な検出帯域のフィルタを構成しようとす
るとタップ数が多くなり、特に垂直方向はラインメモリ
の数が多くなり、実用的ではない。

また、通過帯域中どの周波数に信号があっても同一の変
化検出信号として出力されてしまい、２次元のスペクト
ル分布を把握した上で垂直及び水平方向変化検出信号を
作り出しているとはいえない。

さらに、１次元の検出フィルタ単体の場合、変化検出信
号のS/Nが悪く誤検出の原因となっていた。

従って、本発明は適応型輝度信号色信号分離装置におけ
る垂直方向変化検出回路及び水平方向変化検出回路とし
て実用的であり、２次元のスペクトル分布を把握し得、
S/Nのよい検出信号を得ることのできるものを提供する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記問題を解決するために、異なった通過帯域
を持つ複数の２次元フィルタを設け、そのそれぞれの出
力を絶対値化し、非線形変換し、比較、合成することに
よって垂直及び水平方向変化検出信号を得るようにして
いる。なお、この非線形変換は各２次元フィルタ別に不
感域、傾き、飽和域を設定できるものとする。

すなわち本発明によれば、画像の垂直方向及び水平方向
の変化に応じて信号処理を行い、入力コンポジット信号
から輝度信号と色信号を分離する適応型輝度信号色信号
分離装置に用いる垂直方向及び水平方向変化検出回路に
おいて、垂直方向検出回路部分と水平方向検出回路部分
の各々が前記入力コンポジット信号に応答する複数の２
次元フィルタと、前記複数の２次元フィルタの出力にそ
れぞれ応答する複数の絶対値化回路と、前記複数の絶対
値化回路にそれぞれ応答する複数の非線形回路と、前記
複数の非線形回路の複数の出力を合成する合成回路とか
らなることを特徴とする垂直方向及び水平方向変化検出
回路が提供される。

［作用］ 異なった分離帯域を持つ複数の２次元フィルタを設ける
ことにより、リアルタイムに入力信号の各周波数成分を
取り出すことができる。次に各２次元フィルタの出力は
絶対値化され、非線形変換される。ここで用いられる非
線形回路は各フィルタ別に不感域、リニア域における傾
き、飽和域を設定でき、これによって、各フイルタ出力
を合成するときの各検出レベルのバランスが最適化され
る。その後、各フィルタ出力は合成回路にて合成される
が、この合成回路は入力信号の２次元の周波数分布を表
す各フィルタ出力を、目的とする制御に合うように比
較、合成し、垂直及び水平変化検出信号に変換するので
ある。

［実施例］ 以下図面と共に本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明による垂直方向及び水平方向変化検出回
路の中の垂直方向変化検出回路部分の実施例を示すブロ
ック図である。入力端子には輝度信号（Ｙ）と色信号
（Ｃ）の重畳された映像信号、すなわち複合カラーテレ
ビジョン信号（以下コンポジットカラー信号という）が
入力され、第１の輝度信号垂直方向高域成分通過フィル
タ10、第２の輝度信号垂直方向高域成分通過フィルタ1
2、輝度信号色信号斜め方向高域成分通過フィルタ14、
色信号垂直方向高域成分通過フィルタ16にそれぞれ与え
られる。なお、このコンポジットカラー信号は図示しな
いA/D変換回路にてデジタル信号とされているものとす
る。それぞれの帯域通過フィルタ10、12、14、16の出力
は絶対値化回路18a〜18dによってそれぞれ絶対値化され
た後、非線形回路20a〜20dに与えられる。非線形変換さ
れた４つの出力Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、次の合成回路22によ
って合成され、その出力端子に垂直方向変化検出信号が
得られる。

第２図は本発明による垂直方向及び水平方向変化検出回
路の中の水平方向変化検出回路部分の実施例を示すブロ
ック図である。コンポジットカラー信号は、輝度信号水
平方向高域成分通過フィルタ24、輝度信号色信号斜め方
向高域成分通過フィルタ26、色信号水平方向高域成分通
過フィルタ28に入力される。それぞれの帯域通過フィル
タ24、26、28の出力は絶対値化回路18e〜18gによって絶
対値化された後、それぞれ非線形回路20e〜20gに与えら
れる。非線形変換された３つの出力Ｅ、Ｆ、Ｇは、次の
合成回路30によって合成され、その出力端子に水平方向
変化検出信号が得られる。なお、輝度信号色信号斜め方
向高域成分通過フィルタ26は第１図のフィルタ14と同一
構成であるので共用可能である。

次に各部の具体的構成及び動作について説明する。各２
次元フィルタの中心周波数は次に示すようになってい
る。

なお、fhは水平周波数（MHz）、fvは垂直周波数（Cycle
/Height）、fscはサブキャリア周波数（MHz）、（例え
ば3.58MHz）である。

第１の輝度信号垂直方向高域成分通過フィルタ10:（fh,
fv）＝（ 0,525/4） 第２の輝度信号垂直方向高域成分通過フィルタ12:（fh,
fv）＝（ 0,525/8） 輝度信号色信号斜め方向高域成分通過フィルタ14、26:
（fh,fv）＝（fsc/2,525/8） 色信号垂直方向高域成分通過フィルタ16:（fh,fv）＝
（ fsc,525/8） 輝度信号水平方向高域成分通過フィルタ24:（fh,fv）＝
（fsc/2, ０） 色信号水平方向高域成分通過フィルタ28:（fh,fv）＝
（fsc/2,525/4） 第３図は各２次元フィルタの通過周波数帯域を示すもの
である。第３図に示したようにして輝度信号と色信号の
各方向高域成分が取り出される。

それぞれのフィルタ出力は絶対値化の後、非線形変換さ
れる。非線形変換には不感域、リニア域、飽和域があ
る。ノイズの影響を受けにくくするため、あるいは合成
した後の変化検出信号のバランスを最適にするために、
各フィルタ出力別に不感域、傾き、飽和域を設定する。
非線形変換の入出力特性を第４図に示す。

第５図は第１図及び第２図の非線形回路20a〜20gの具体
的構成を示すブロック図である。各絶対値化回路18a〜1
8gの出力信号は８ビットのデジタル信号として減算器82
に与えられている。この減算器82の一入力には手動にて
任意の８ビットのデータ“a"を設定できる設定スイッチ
80の出力が与えられている。このデータ“a"は第４図の
不感域の幅に対応するものであり、“a"を任意に手動設
定することにより、不感域の幅を可変制御できる。減算
器82の出力はビットセレクタ84に与えられており、ここ
には手動にて何桁までのビットを出力するかを設定する
設定スイッチ86の出力も与えられている。減算器82から
の８ビットのデータ中、図示のように上位７ビットのみ
を出力すればデータは半分に圧縮されたことになり、上
位６ビットのみを出力すれば1/4に、又上位５ビットの
みを出力すれば1/8にそれぞれ圧縮されたことになる。
すなわちデータに対して（1/2）^ｂ（ｂは１、２、３
…）を乗算したことになる。従って設定スイッチ86の出
力によ、“b"を選択することにより、リニア域における
傾きを任意に設定することができる。ビットセレクタ84
の出力はリミッタ88に与えられ、ここで４ビットのデー
タに圧縮される。すなわち、０以下の負の入力値のとき
は０を出力し、０〜15の入力値の場合はそのまま出力
し、15以上の入力値のときは15を出力することにより、
リニア域の前後に不感域と飽和域が設けられるのであ
る。２つの設定スイッチ80、88を手動設定することによ
り上記“a"、“b"を設定することができるので、各非線
形回路20a〜20gは、それぞれ最も適した不感域とリニア
域における傾きを選択することが可能となる。最も適し
た値を見出だすためは再生画面を目視しつつ手動調節を
行う。このようにして非線形変換された各フィルタ出力
を合成して輝度信号色信号分離に最適な変化検出信号を
得る。

第１図の垂直方向変化検出に用いる合成回路22の具体的
構成を第６図に示す。第１図における４つの出力信号
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが最大値選択回路32と中間値選択回路34
にそれぞれ入力される。Ａ、Ｂ、Ｃのうち最大値と中間
値がそれぞれ選択され、これら２つの信号の平均を加算
係数器36にて求め、この平均とＤとの最大値を他の最大
値選択回路38にて選択し垂直方向変化検出信号とする。
これはNTSC信号が垂直方向に帯域制限されていないため
に垂直エッジのドット妨害が特にめだつので、色信号垂
直方向高域成分に重み付けをしたものである。また、他
の構成として、Ａ、Ｂ、Ｃの平均値をとると共に、Ａ、
Ｂ、Ｃの最大値をとり、Ａ、Ｂ、Ｃの最大値と中間値の
平均をとる等で垂直方向変化検出信号を得ることもでき
る。

次に第２図の水平方向変化検出に用いる合成回路30を第
７図に示す。第２図における３つの出力信号Ｅ、Ｆ、Ｇ
が最大値選択回路40と中間値選択回路42にそれぞれ入力
される。Ｅ、Ｆ、Ｇのうち最大値と中間値がそれぞれ選
択され、これら２つの信号の平均を加算係数器44にて求
め水平方向変化検出信号とする。また、他の構成とし
て、Ｅ、Ｆ、Ｇの平均値をとる、Ｅ、Ｆ、Ｇの最大値を
とる、Ｅ、Ｆ、Ｇの最大値と中間値の平均をとる等で水
平方向変化検出信号を得ることもできる。

なお、fhは水平周波数（MHz）、fvは垂直周波数（Cycle
/Height）、fscはサブキャリア周波数（MHz）（例えば
3.58MHz）である。

第８図は本発明の垂直方向及び水平方向変化検出回路を
用いた適応型輝度信号色信号分離装置を示すブロック図
である。入力端子50には図示しないA/D変換器にてデジ
タル信号とされたコンポジットカラー信号が与えられ、
遅延補償回路52を介して減算器58に与えられている。一
方コンポジットカラー信号は可変垂直帯域フィルタ（BP
F）54と可変水平BPF56の縦列接続回路を介して減算器58
を一入力に与えられると共に色信号出力端子72に与えら
える。減算器58の出力は輝度信号出力端子70に接続され
ている。コンポジットカラー信号は第１図に示す垂直変
化検出回路60及び第２図に示す水平変化検出回路62にそ
れぞれ与えられ、上述した動作によって垂直方向と水平
方向の変化が検出され、検出結果が制御信号発生回路64
に与えられる。制御信号発生回路64は２つの制御信号を
作り、それぞれ垂直低域フィルタ（LPF）66と水平LPF68
を介して可変垂直BPF54及び可変水平BPF56の帯域制御信
号としてこれらに与えられる。

垂直方向及び水平方向変化検出回路以外の部分の構成及
び動作は、先に示した特願昭62−320965号及び２つの学
会発表に係るものと同一であるので説明を省略する。

なお、この垂直及び水平方向変化検出回路は適応型輝度
信号色信号分離装置だけでなく、画像処理、適応型ノイ
ズリデューサ、エンハンサなどでも使用することができ
る。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したところから明らかなように、本発明
による垂直方向及び水平方向変化検出回路によれば、入
力信号に対する２次元空間周波数領域での感度を自由に
設定できるため、垂直方向変化検出においては色信号の
垂直方向高域成分と輝度信号の斜め方向高域成分をより
正確に判別でき、水平方向変化検出においては色信号の
水平方向高域成分と輝度信号の斜め方向高域成分をより
正確に判別できる。したがって、適応型輝度信号色信号
分離装置に用いれば、ドット妨害やクロスカラーを抑圧
し、より最適な信号分離ができる。

又、垂直方向変化検出と水平方向変化検出のバランスを
自由に設定できるため、垂直方向には帯域制限されてお
らず水平方向には帯域制限されているNTSC信号に適した
検出感度にすることができる。

又、結果的に２つのサンプル点の差分をとった場合と同
じ２次元空間周波数領域を検出したとしても、各検出フ
ィルタがすべて２次元フィルタで構成されているため、
その合成によって得られる変化検出信号はS/Nが良く誤
検出の少ない信号が得られる。

なお各２次元フィルタの出力信号は、非線形変換によっ
てその通過周波数に適した、なおかつ合成したとき目的
とする制御に最適となるような対ノイズ、感度設定にす
ることができる。

更に非線形変換した各フィルタの出力に、平均化や重み
付けをするなど目的とする制御にあった方法で合成する
ことによって、よりち密な制御信号を得ることができる
という効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の垂直方向及び水平方向変化検出回路の
中の垂直方向変化検出回路部分の実施例を示すブロック
図、第２図は同じく水平方向変化検出回路の部分の実施
例を示すブロック図、第３図は第１図、第２図における
２次元フィルタの通過周波数帯域を示す図、第４図は第
１図、第２図における非線形回路の入出力特性を示す
図、第５図は第１図、第２図における非線形回路のブロ
ック図、第６図は第１図の垂直方向変化検出回路部分に
おける合成回路の具体的構成の一例を示すブロック図、
第７図は第２図の水平方向変化検出回路部分における合
成回路の具体的構成の一例を示すブロック図、第８図は
本発明の垂直方向及び水平方向変化検出回路を用いた適
応型輝度信号色信号分離装置のブロック図である。 10、12……輝度信号垂直方向高域成分通過フィルタ、1
4、26……輝度信号色信号斜め方向高域成分通過フィル
タ、16……色信号垂直方向高域成分通過フィルタ、18a
〜18g……絶対値化回路、20a〜20g……非線形回路、2
2、30……合成回路、24……輝度信号水平方向高域成分
通過フィルタ、28……色信号水平方向高域成分通過フィ
ルタ、32、38、40……最大値選択回路、34、42……中間
値選択回路、36、44……加算係数器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 宣行 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 (72)発明者 久保田 賢治 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地 日本ビクター株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像の垂直方向及び水平方向の変化に応じ
   て信号処理を行い、入力コンポジット信号から輝度信号
   と色信号を分離する適応型輝度信号色信号分離装置に用
   いる垂直方向及び水平方向変化検出回路において、垂直
   方向検出回路部分と水平方向検出回路部分の各々が前記
   入力コンポジット信号に応答する異なった分離帯域を持
   つ複数の２次元フィルタと、前記複数の２次元フィルタ
   の出力にそれぞれ応答する複数の絶対値化回路と、前記
   複数の絶対値化回路にそれぞれ応答する複数の非線形回
   路と、前記複数の非線形回路の複数の出力を合成する合
   成回路とからなることを特徴とする垂直方向及び水平方
   向変化検出回路。
2. 【請求項２】前記複数の２次元フィルタは第１、第２、
   第３、第４、第５、第６の６個のフィルタを備え、fhを
   水平周波数（単位はMHz）、fvを垂直周波数（単位はCyc
   le/Height）、fscをサブキャリア周波数（単位はMHz）
   としたとき、それぞれの通過帯域の２次元中心周波数
   （fh、fv）が、 第１のフィルタは略（ 0,525/4）、 第２のフィルタは略（ 0,525/8）、 第３のフィルタは略（fsc/2,525/8）、 第４のフィルタは略（fsc, 525/8）、 第５のフィルタは略（fsc/2, ８）、 第６のフィルタは略（fsc/2,525/4）の付近にあって、
   前記垂直方向変化検出回路部分は前記第１、第２、第
   ３、第４のフィルタの出力を合成するように構成し、前
   記水平方向変化検出回路部分は前記第３、第５、第６の
   フィルタの出力を合成するように構成した請求項１記載
   の垂直方向及び水平方向変化検出回路。
3. 【請求項３】前記非線形回路の各々が不感域、リニア域
   における傾き、飽和域の少なくとも１つ以上を他の非線
   形回路に対して独立に設定する手段を有している請求項
   １記載の垂直方向及び水平方向変化検出回路。