JPH09312786A - ２次元画質改善装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 テレビジョン等の映像信号に対して、２次元
信号処理によって形成された窓関数を用いて輪郭強調と
同時に雑音低減も行ない画質改善を行なう。 【解決手段】 入力映像信号を２次元の低域成分と高域
成分とに分け、入力映像信号の水平方向に働く微分器１
−３で取り出される水平微分成分と、入力映像信号の垂
直方向に働く微分器１−４で取り出される垂直微分成分
とを得て、両方の成分の絶対値と２次元高域成分の絶対
値とを加算器１−５，１−６に供給して得たエッジ振幅
成分を隣接値で平均化することで（平滑化回路１−７に
より）得た平均エッジ振幅成分から２次元窓関数を得、
２次元窓関数と２次元高域成分との積を乗算器１−９に
供給して新たな２次元高域成分を求め、この新たな２次
元高域成分を所定倍率の増幅器１−１０を介して２次元
低域成分に（加算器１−１１により）加算して出力し
て、輪郭強調と雑音低減とを同時に行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はテレビジョン等の
映像信号に対して、２次元信号処理によって形成された
窓関数を用いて輪郭強調と同時に雑音低減も行ない、画
質改善を行なうものである。

【０００２】

【従来の技術】まず、従来技術についての動作説明を行
なって、その問題点を明らかにし、その後この問題点を
解決出来る本発明技術の説明を行なう。これらの動作説
明の中で、２次元の空間座標や空間周波数を扱うことに
なるが、その際に使用する空間座標、空間周波数及び変
数等を次式，数１のように定義する。

【０００３】

【数１】

【０００４】さて、本発明が比較の対象とする従来の画
質改善装置、即ち輪郭強調装置の構成例を図３に示す。
輪郭強調の対象とする入力信号は、ＮＴＳＣ方式の輝度
信号である。本発明は輝度信号だけでなく色差信号等に
も適用出来るが、動作説明の為の一例として輝度信号を
取り上げる。ここで扱う輝度信号は、次式，数２に示す
ように、水平周波数帯域μ0 が略４ＭＨｚの信号であ
る。

【０００５】

【数２】 信号処理は水平垂直の２次元画像信号に対して行なう
が、次式，数３は水平方向の標本化周波数μs の定義式
であり、

【０００６】

【数３】

【０００７】また、次式，数４は垂直方向の標本化周波
数νs の定義式である。

【０００８】

【数４】

【０００９】前式のνs は空間周波数での表示単位であ
り、fhは時間周波数としての表示単位であるが、両者は
同一のものである。μs やνs は一般的に使われている
標本化周波数であるが、後述する高域濾波器、低域濾波
器、微分器等は、これらに基づいたディジタルフィルタ
回路で構成されている。

【００１０】図３は従来装置の構成例である。２次元高
域濾波器３−１、増幅器３−２、そして加算器３−３の
３つのブロックから成っている。ラインＬ1 から供給さ
れる入力信号の例として取り上げるのは、図４（ａ）の
様な高さ＝１の円柱状の波形を、次式，数５に示す低域
濾波特性で等方的に滑らかにされた波形である。この低
域濾波特性を水平及び垂直方向に切り出した図が図４
（ｂ）ある。

【００１１】

【数５】

【００１２】この低域濾波特性は、波形に等方的な滑ら
かさを与える為のものであり、後で述べる本発明の特徴
を表現するのに適した波形として引用している。結果的
に用いる入力信号波形は図１６である。図１６は２次元
的な波形の拡がりを分かり易く表現するために、２次元
表示で描いてある。この入力信号は２次元高域濾波器３
−１、及び加算器３−３に加えられる。２次元高域濾波
器は、次式，数６のＧ0(ｆ) のように水平方向にはμ＝
μ0 ＝4MHz迄直線状に増加し、それ以降は一定値とな
り、垂直方向にはν＝ν0 迄直線状に増加し、それ以降
は一定値となる様な、等方的な周波数特性の高域濾波器
である。

【００１３】

【数６】

【００１４】図５は、この２次元高域濾波器の周波数特
性図である。図５の破線で囲まれた(a) の領域は振幅特
性を0.25刻みの等高線で表わした図であり、gn-1=0.25
は振幅=0.25 の特性であり、gn-4=1.00 は振幅=1.00 で
あり、0.25ステップの４本の等高線で表わしてある。こ
れは０から１まで、直線状に増加する擂り鉢状の特性を
表わしている。

【００１５】同じく、図５の破線で囲まれた(b) の領域
は、２次元的に広がる濾波器の特性を水平空間周波数軸
（ν＝０）に沿って取り出した１次元表示の水平方向の
周波数特性である。水平空間周波数μ＝０からμ0 迄直
線状に増加し、これ以上の周波数では一定値＝１となる
軸対象の特性である。同じく、図５の破線で囲まれた
(c) の領域は、２次元的に広がる濾波器の特性を垂直空
間周波数軸（μ＝０）に沿って取り出した１次元表示の
垂直方向の周波数特性である。垂直空間周波数ν＝０か
らν0 迄直線状に増加し、これ以上の周波数で一定値＝
１となる軸対象の特性を表わしている。

【００１６】この高域濾波器の特性は模擬的に表現され
てはいるが、実際にこの理想的な特性から多少づれがあ
っても得られる出力波形に大きな変化は見られない。ま
た、これから幾つかの波形図を引用するが、ほとんどコ
ンピュータシミュレーションで求めたものである。この
２次元高域濾波器で取り出された２次元高域成分は、次
の増幅器３−２で所定の倍率で増幅されて、次の加算器
３−３に加えられ、ラインＬ1 の入力信号に加算されて
ラインＬ2 からの出力信号となる。

【００１７】増幅器３−２の倍率を４倍に設定した時
の、ラインＬ2 の出力信号を図１７に示す。この図は、
比較のために図１６と同じ表現法で表してある。確かに
綺麗にエッジが強調されており、画質改善効果が認めら
れる。さて、この従来例の問題点は、入力信号に雑音が
混入している場合に、前記のエッジ強調処理を行なう
と、雑音も一緒に強調してしまい、画質が逆に劣化して
しまう点にある。このことを確かめる為に、入力信号
（図１６）に（波高値の）−４０ｄＢ相当の白色雑音を
重畳した、図１８をラインＬ1 加えてみることにする。
結果的に得られる出力信号波形図を図１９に示す。

【００１８】雑音がない時の出力信号波形を示した図１
７と同様、エッジ強調は行なわれているが、入力信号の
図１８に較べると雑音レベルがかなり大きくなり、目障
りであり、画質的にはむしろ劣化しており、何もしない
方がむしろ良いと言わざるをえない。この様に、従来の
画質改善装置、輪郭強調装置は耐雑音性能に大きな問題
を抱えていた。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】従来のように輪郭（エ
ッジ）強調を行なった時に強調される雑音が、本来の目
的である画質改善効果を十分に発揮出来ないことに対し
て、輪郭強調を行なっても雑音が増えない、むしろ雑音
が減るような画質改善効果を得る為にはどの様な方策を
取れば良いかという点にある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は次のよ
うな手段による画質改善装置を構成し、上記課題を解決
している。請求項１の発明は、水平垂直の２次元配置の
画素値に対して働く２次元画質改善装置において、入力
映像信号を２次元低域成分と２次元高域成分とに分け、
前記入力映像信号の水平方向に働く微分器１−３で取り
出される水平微分成分と、前記入力映像信号の垂直方向
に働く微分器１−４で取り出される垂直微分成分とを得
て、前記水平微分成分の絶対値と前記垂直微分成分の絶
対値と前記２次元高域成分の絶対値とを加算器１−５，
１−６により加算してエッジ振幅成分を得、前記エッジ
振幅成分を隣接値で平均化することで（平滑化回路１−
７により）平滑化して平均エッジ振幅成分を得、前記平
均エッジ振幅成分から２次元窓関数を得、前記２次元窓
関数と前記２次元高域成分との積を乗算器１−９により
求めて新たな２次元高域成分を求め、この新たな２次元
高域成分を所定の倍率で（増幅器１−１０により）増幅
して前記２次元低域成分に（加算器１−１１により）加
算して出力して、輪郭強調と雑音低減とを同時に行なう
ように構成した。

【００２１】請求項１に記載された２次元画質改善装置
において、２次元窓関数は入力された信号を所定の非線
形処理を行なうように構成した。

【００２２】請求項３の発明は、請求項１に記載された
２次元画質改善装置において、２次元窓関数は入力され
た信号と所定の定数値を用い、前記の入力された信号と
前記定数値の和に対する、前記の入力された信号又は前
記定数値との比率によって形成するようにした。

【００２３】請求項４の発明は、請求項１に記載された
２次元画質改善装置において、２次元窓関数は入力され
た信号と所定の定数値を用い、前記の入力された信号と
前記定数値の和に対する、前記の入力された信号又は前
記定数値との比率を用いた正弦関数又は余弦関数によっ
て形成するようにした。

【００２４】請求項５の発明は、請求項１に記載された
２次元画質改善装置において、２次元窓関数は入力され
た信号と所定の定数値を用い、前記の入力された信号と
前記定数値の和に対する、前記の入力された信号又は前
記定数値との比率を用いた正弦関数又は余弦関数を得、
更に前記正弦関数又は余弦関数を所定乗することで形成
するようにした。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明の２次元
画質改善装置の各実施例の構成であり、図４〜図２７は
その動作説明図である。本発明では水平垂直の２次元配
置の画像信号を扱うことになる。図１１に正方格子状に
配置された画像信号の標本点の配置図（画素列）を示
す。

【００２６】これは演算上で使用する標本点をイメージ
することが出来るように描いた補助的な図面であり、
(0,0) に中心画素（処理対象となる基準標本点）を置
き、水平方向の標本点番号i=-N〜N の空間座標ｘ(i) 、
垂直方向の走査線番号j=-N〜N の空間座標ｙ(j) の２つ
の座標系の交点に位置する合計(2N+1)×(2N+1)個の標本
点配置図である。信号処理を行なう場合には、水平方向
には標本化間隔ｘs=１／νs=1/(4fsc)（但し、fsc=3.57
9545KHz 色副搬送波周波数）毎の演算を行ない、垂直
方向には水平走査線間隔ｙs ＝１／μs ＝1/fh（但し、
fh=15.73426KHz 水平走査周波数）毎に演算を行なうこ
とになる。

【００２７】まず、図１に基づいて本発明の２次元画質
改善装置の一実施例の動作を以下に説明する。ブロック
１−１は２次元高域濾波器、１−２は減算器、１−３は
水平方向微分器、１−４は垂直方向微分器、１−５は第
１の加算器、１−６は第２の加算器、１−７は平滑化回
路、１−８は非線形変換器、１−９は乗算器、１−１０
は増幅器、そして１−１１は第３の加算器である。図１
の入力ラインＬ1 から加えられる入力信号は、従来例で
も引用した図１６の円柱状の波形とする。水平方向に略
２μｓの幅を持ち、上限周波数が4MHz迄の100 ％ロール
オフ特性の低域濾波器で波形エッジを滑らかにした波形
であり、垂直方向にも同じ標本点幅を有する構成の波形
である。この様な円柱状波形は、後述する２次元波形表
示をした時に、見易い波形となる。

【００２８】この入力信号は、まず２次元高域濾波器１
−１と減算器１−２に供給される。この２次元高域濾波
器１−１の特性Ｇ0 （μ，ν）は、従来例（図３）のブ
ロック３−１と同じ特性（数５）である。具体的には図
１１の様に、(0,0) を対象とする中心画素とし、水平方
向にはｘ(i)(i=-N〜N,N は整数値) 、垂直方向にはｙ
(j)(j=-N〜N)の位置の画素値を用いて濾波器が構成され
る。

【００２９】図１２（ａ）は、２次元高域濾波器の回路
構成例である。ラインＬa がこの濾波器の入力端子であ
り、ブロックV(-N) 〜V(-1) そしてV(1)〜V(N)は遅延時
間が水平走査時間Ｔh （1/fh=Ys,fh=15.73426KHz, 垂直
方向の標本化周期）の２Ｎ個の遅延回路である。これら
の遅延回路からそれぞれ、図１１の列方向出力、即ち、
水平方向に２Ｎ＋１個の出力が得られる。

【００３０】次段のブロックf(-N) 〜f(N)は水平方向に
働く（２Ｎ＋１）個の濾波器である。ラインＬa からの
信号はブロックf(-N) に加えられ、ブロックV(-N) から
の信号はブロックf(-(N-1)) （図示せず）に加えられ、
以下同様にして最後のブロックV(N)からの信号はブロッ
クf(N)に供給される。この濾波器ブロックf(-N) 〜f(N)
の具体的回路構成を図１２（ｂ）に示す。

【００３１】図１２（ｂ）において、ラインＬc は入力
端子であるが、ここから入力された信号は直列に接続さ
れた遅延時間Ｔs （＝1/(4fsc)=Xs,水平方向の標本化周
期）の２Ｎ個の遅延回路（h(-N) 〜h(-1),h(1)〜h(N)）
に供給され、各遅延回路の入出力端子から２Ｎ＋１個の
出力が得られる。これらの２Ｎ＋１個の出力は、次段の
２Ｎ＋１個の増幅器a(-N) 〜a(N)に加えられる。ライン
Ｌc の信号は増幅器a(-N) に加えられ、ブロックh(-N)
の出力はa(-(N-1)) （図示せず）に加えられ、以下同様
にブロックh(-1) の出力はブロックa(0)、ブロックh(N)
の出力はブロックa(N)に加えられる。増幅器a(-N) 〜a
(N)の２Ｎ＋１個の出力は、次段の加算器ａ＿ｂで加算
され、ラインＬd から出力される。

【００３２】ブロックf(-N) 〜f(N)の２Ｎ＋１個の水平
方向の濾波器は、それぞれ図１２（ｂ）の様な構成であ
るが、各増幅器a(-N) 〜a(N)に与えられる増幅度（倍
率）は、図５の２次元高域濾波器のインパルス応答に基
づいて設定される。参考の為に示した図１４は、高域濾
波器として働くf(0)の増幅器の倍率設定に使用される水
平方向のインパルス応答波形の例である。これら２Ｎ＋
１個の水平方向濾波器の出力は、次の図１２（ａ）の加
算器ａ＿ａで加算され、ライン端子Ｌb に出力される。

【００３３】図１に戻って、この２次元高域濾波器１−
１の出力（Ｓa ）波形は図２４であるが、入力信号波形
の図１６と比較すると、円柱状の波形エッジから抽出さ
れた輪郭成分を認めることが出来る。図１のラインＬ1
からの入力信号Ｓは、減算器１−２にも加えられ、ブロ
ック１−１からの高域成分が減算されて、２次元低域成
分Ｓl として出力される。入力信号Ｓはブロック１−１
と１−２とによって、２次元低域成分Ｓl と２次元高域
成分Ｓa とに分離されることになる。図１のラインＬ1
の入力信号は、また水平方向微分器１−３にも加えられ
る。この微分器１−３の特性は、次式，数７、即ち、図
６で与えられる。

【００３４】

【数７】

【００３５】参考のために、この微分器１−３のインパ
ルス応答を図１５に示す。このインパルス応答に基づ
き、後に説明するディジタルフィルタの増幅器の増幅度
を設定して微分器が形成される。図１３がこの微分器を
実現するための回路例である。ラインＬe が入力端子、
ラインＬf が出力端子である。d(-N) 〜d(-1) 、d(1)〜
d(N)は２Ｎ個の直列接続された遅延時間が水平標本化周
期ｘs ＝１／μs の遅延回路である。各遅延回路の入出
力端子からの信号を、それぞれm(-N) 〜m(N)の増幅器で
所定の（インパルス応答に基づく）倍率で増幅し、加算
器ａ−ｃで加算してラインＬf から得られる出力が水平
微分成分である。回路構成は図１２（ｂ）と同じであ
る。また、図１のラインＬ1 からの入力信号は垂直方向
微分器１−４にも加えられる。この微分器の特性は、次
式，数８、即ち、図７で与えられる。

【００３６】

【数８】

【００３７】図１３は垂直微分器１−４を実現するため
の回路例である。ラインＬe が入力端子、ラインＬf が
出力端子である。d(-N) 〜d(-1) 、d(1)〜d(N)は、２Ｎ
個の直列接続された遅延時間が垂直標本化周期ｙh ＝１
／νs の遅延回路である。各遅延回路の入出力端子から
の信号を、それぞれm(-N) 〜m(N)の増幅器で所定の倍率
で増幅し、加算器ａ−ｃで加算して得られるラインＬf
からの出力が、垂直微分成分である。

【００３８】図１のブロック１−５の第１の加算器に
は、前記の水平方向微分器１−３と垂直方向微分器１−
４の信号が供給され、それぞれの絶対値和、即ち、微分
絶対値合成成分Ｓb が求められる。このＳb の波形図は
図２５であるが、入力信号の波形変化部中央にピークの
立つエッジ波形である。図１の第２の加算器１−６に
は、ブロック１−１からの２次元高域成分Ｓa と、ブロ
ック１−５からの微分絶対値合成成分Ｓb が供給され、
それぞれの絶対値和、即ちエッジ振幅成分Ｗf が次式，
数９のように求められる。勿論、Ｓb は既に絶対値化さ
れているので、そのまま加算される。

【００３９】

【数９】

【００４０】次のブロック１−７は平滑化回路であり、
前段から入力される微分絶対値合成成分Ｗf 隣接数点の
平均値Ｗfm（次式，数１０）が求められる。

【００４１】

【数１０】

【００４２】この様に、隣接する複数点の値で平均化さ
れ、平滑化されて得られた平均エッジ振幅成分Ｗfmは、
次の非線形変換器１−８に加えられる。

【００４３】入力される信号Ｗfmと基準値Ｗs の和に対
するＷfmの比Ｚs を求め、２次元窓関数Ｗを求める機能
ブロックである。または、このＷs とＷfmの和に対する
基準値Ｗs の比Ｚc を求め、２次元窓関数Ｗを求めるこ
とも出来る。

【００４４】また、この非線形変換器１−８では、次
式，数１１に示すようにして２次元窓関数Ｗを求める。

【００４５】

【数１１】

【００４６】入力される信号Ｗfmと基準値Ｗs の和に対
するＷfmの比Ｚs を求め、このＺsをπ／２倍して正弦
値（ｓｉｎ）を求め、２次元窓関数Ｗを求める機能ブロ
ックである。または、このＷs とＷfmの和に対する基準
値Ｗs の比Ｚc を求め、このＺc をπ／２倍して余弦値
（ｃｏｓ）を求め、２次元窓関数Ｗを求めることも出来
る。

【００４７】入力される信号Ｗfmと基準値Ｗs の和に対
するＷfmの比Ｚs を求め、このＺsをπ／２倍して正弦
値（ｓｉｎ）を求め、そのｐ乗をとって２次元窓関数Ｗ
を求める機能ブロックである。または、このＷs とＷfm
の和に対する基準値Ｗs の比Ｚc を求め、このＺc をπ
／２倍して余弦値（ｃｏｓ）を求め、そのｐ乗をとって
２次元窓関数Ｗを求めることも出来る。

【００４８】２次元窓関数Ｗは入力された信号を上記し
た以外の所定の非線形処理を非線形変換器１−８によっ
て行なって求めるようにしてもよい。この２次元関数Ｗ
は入力信号に依存して形を変え、有意の信号部の存在す
る領域は１となり、その他の微小信号領域は０となるよ
うな２次元窓関数となる。

【００４９】図２６は、これまでの処理の中で使用され
ている円柱状の入力信号（図１６）に対して、パラメー
タ Ws=0.02、p=8 として求めた窓関数の波形である。こ
の様な非線形処理を行なう回路は、予め入力される値に
対応する出力値を求めておき、これをＲＯＭ等に書き込
んでおいて、実際の入力値をアドレス線に供給し、そこ
に書かれている計算値を読み出す方式（テーブルルック
アップ方式）で実現することが出来る。

【００５０】かくして求められた窓関数は次段の乗算器
１−９に送られ、ブロック１−１からの２次元高域成分
Ｓa と掛け算されて、新たな２次元高域成分が形成され
る。図２７は、この乗算器１−９の出力波形図である
が、窓関数で処理される前の２次元高域成分Ｓa の図２
４と比較しても、大きなダメージ（歪み）は受けていな
いことが解る。

【００５１】次の増幅器１−１０は、前段乗算器１−９
からの信号を適正倍率で増幅する回路であり、窓関数で
処理された新たな２次元高域成分を、必要に応じて増幅
する働きをしている。最後のブロック１−１１は第３の
加算器であり、ブロック１−２からの２次元低域成分
に、ブロック１−１０で増幅された新たな２次元高域成
分を加算する働きをしており、ラインＬ2 から得られる
のが最終出力信号Ｓo である。増幅器１−１０の増幅度
を５倍にして得られた出力信号波形Ｓo を図２０に示
す。入力信号Ｓから出力信号Ｓo が得られる迄の図１の
処理過程を、式で表わすと次の数１２のようになる。

【００５２】

【数１２】

【００５３】図２０の出力信号を得るにあたり、増幅器
１−１０の増幅度を５倍にしたのは、前式にあるよう
に、本発明の処理では、入力信号から２次元高域成分を
減算して２次元低域成分を得、窓関数を掛けて得られる
新たな２次元高域成分をＫ倍して２次元低域成分に加算
して出力信号を得ているが、従来例で入力信号に２次元
高域成分を４倍して加算して出力信号を得た時と同等の
効果を得るためには、増幅器１−１０の増幅度は５倍で
良いとの判断に基づく設定であった。

【００５４】図２０は、入力信号図１６と比較して、波
形傾斜部がより急峻化しており、その急峻化の度合いは
従来例での処理出力（図１７）と同等であるが、従来例
ほどプリシュート及びオーバシュートが付いていないこ
とが解る。

【００５５】図２は、本発明の第２の実施例であるが、
図１の各ブロックとほぼ同じ構成である。即ち、図２の
ブロック２−３〜２−１１は、各々図１のブロック１−
３〜１−１１と全く同一の機能ブロックである。残りの
ブロック２−１は２次元低域濾波器であり、ブロック２
−２は減算器であるが、入力信号Ｓを２次元低域濾波器
２−１で低域成分Ｓｌを分離し、減算器２−２で入力信
号Ｓから前記低域成分Ｓl を減算して、２次元高域成分
Ｓa を求めている。ここで得られた低域成分Ｓl と高域
成分Ｓa は、図１で求められる低域成分、高域成分と同
じものである。従って、図２は入力信号から低域成分と
高域成分を分離する回路方式の異なる例と言うことが出
来、次式，数１３の処理を行なっている。変数の変換を
すれば、数１２と全く同じ式になるので回路動作の説明
は省略する。

【００５６】

【数１３】

【００５７】次に本発明の装置に、雑音の付加された入
力信号（図１８）を加えて、その結果を見ることにす
る。図１８は、従来例の説明の際にも使用した雑音付き
の信号であるが、これを図１または図２の入力ラインＬ
1 に加えた時に、得られる出力信号Ｓo は図２１であ
る。これを従来例の出力信号（図１９）と比較すると、
雑音が大幅に低減されており、また、入力信号（図１
８）と比較しても、波形の平坦部の雑音が大幅に低減さ
れていることが解る。

【００５８】しかし、波形変化部では雑音低減処理は行
なわれない為、波形に雑音によるうねりが認められる
が、従来例の出力結果とほぼ同等であり、また変化自体
が大きいことによる視覚的なマスキング効果により、雑
音に対する感度は大幅に緩和される。これらの総合的な
効果により、雑音低減とエッジ強調の２つの効果が相乗
されて、大幅な画質改善効果を得ることが出来る。

【００５９】図２２は、入力信号を図１６にして、増幅
器１−１０の増幅度を９倍にして得られる本発明装置の
出力信号Ｓo の波形図である。この波形にはプリシュー
ト及びオーバシュートが付いているが、従来例の出力信
号（図１７）（ブロック３−２の増幅度＝４）のプリシ
ュート及びオーバシュートと略同等の大きさであるが、
波形傾斜部のレベル変化を表わす模様から解るように、
波形変化部は本発明の装置の出力の方が急峻であること
が明確である。このことは本発明の装置ではプリシュー
ト及びオーバシュートが少ないことを表わしている。

【００６０】図２３は、雑音付きの信号（図１８）を入
力信号とし、増幅器１−１０の増幅度を９倍にして得ら
れる出力信号Ｓo の波形図である。やはり、波形平坦部
での雑音低減効果は、入力信号（図１８）及び倍率が異
なるため本来は本発明の方が不利になってもおかしくな
い従来例の出力信号（図１９）と比較しても大きい。そ
して、雑音が混入しているとはいうものの、エッジ強調
効果も十分に認められる。この９倍の倍率はエッジ強調
の掛け過ぎとも思われるが、実際には使用者の好みに応
じて、この増幅度は最適値に設定されることになる。

【００６１】本発明の動作説明にあたって、図１の２次
元高域濾波器１−１の特性を図５を使用して説明した
が、これは１つの例であり、他の特性でも同様な性能効
果を発揮する。例えば、図５に代えて、次式（数１
４）、即ち、図８のような特性を用いても、本発明の意
図する画質改善効果を得ることが出来る。

【００６２】

【数１４】

【００６３】図８の特性は、図５に比べて特性変化が緩
やかなので、これを実現する為のディジタルフィルタの
回路構成がより単純になる。また、図６の水平方向の微
分回路も、図９の特性、即ち、次式（数１５）のように
なる。

【００６４】

【数１５】

【００６５】また、図７の垂直方向の微分回路も、図１
０の特性、即ち、次式（数１６）のようにすると、図６
や図７に比べて特性変化が緩やかなので、回路構成が単
純化される。得られる結果は、多少の違いはあるが、基
本的には本発明の動作説明で述べたような動作をする。

【００６６】

【数１６】

【００６７】なお、本発明の装置の説明にあたり、引用
して処理を行なった画像信号はフィールド画像であった
が、動画像を考慮したフレーム画像に対しても応用出来
る。更に、処理の対象とする画像（映像）信号の例とし
て、輝度信号を取り上げてきたが、他の映像信号、即ち
ＲＧＢ信号、色差信号等ベースバンド系の信号にも適用
出来る。

【００６８】また、ＮＴＳＣ方式の映像信号に留まら
ず、ＰＡＬ方式、ＳＥＣＡＭ方式、そしてハイビジョン
の映像信号にも適用出来る。勿論、その際にはそれぞれ
の映像信号に適した標本化周波数等を用いる必要があ
る。一般の画像データの処理にも応用可能である。

【００６９】また、本発明は通常のディジタル信号処理
系や画像処理系での応用に限定されるものではなく、画
像データの圧縮伸張過程において生ずる各種の符号化歪
みの低減処理にも効果が有り、ＭＰＥＧ等のプリ、ポス
ト処理にも効果がある。

【００７０】

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明の２次元画
質改善装置は、下記の効果を有する。 （イ）信号に与える歪みの少ない雑音低減効果が得られ
る。 （ロ）雑音低減処理を行ない、更に輪郭強調処理を行な
うことが出来、総合的な画質改善効果を得ることが出来
る。

【００７１】（ハ）輪郭強調に際して、波形平坦部はも
とより、波形傾斜部に不要な歪みを与えることなく、２
次元的に円形状に拡がりを持つ波形には、そのエッジに
均等なエッジ強調を行なうことが出来、自然な輪郭強調
を行なうことが出来る。 （ニ）輪郭強調効果によって、波形変化部が急峻化され
るが、従来のものよりプリシュート及びオーバシュート
が少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の２次元画質改善装置の第１の実施例の
構成図である。

【図２】本発明の２次元画質改善装置の第２の実施例の
構成図である。

【図３】従来例の構成図である。

【図４】入力信号説明図である。

【図５】２次元高域濾波器の特性図である。

【図６】水平微分器の特性図である。

【図７】垂直微分器の特性図である。

【図８】２次元高域濾波器の特性図（第２の例）であ
る。

【図９】水平微分器の特性図（第２の例）である。

【図１０】垂直微分器の特性図（第２の例）である。

【図１１】２次元画素列である。

【図１２】濾波器の構成例である。

【図１３】微分器の構成例である。

【図１４】高域濾波器のインパルス応答である。

【図１５】微分器のインパルス応答である。

【図１６】本発明の２次元画質改善装置の一実施例の動
作波形図である。

【図１７】本発明の２次元画質改善装置の一実施例の動
作波形図である。

【図１８】本発明の２次元画質改善装置の一実施例の動
作波形図である。

【図１９】本発明の２次元画質改善装置の一実施例の動
作波形図である。

【図２０】本発明の２次元画質改善装置の一実施例の動
作波形図である。

【図２１】本発明の２次元画質改善装置の一実施例の動
作波形図である。

【図２２】本発明の２次元画質改善装置の一実施例の動
作波形図である。

【図２３】本発明の２次元画質改善装置の一実施例の動
作波形図である。

【図２４】本発明の２次元画質改善装置の一実施例の動
作波形図である。

【図２５】本発明の２次元画質改善装置の一実施例の動
作波形図である。

【図２６】本発明の２次元画質改善装置の一実施例の動
作波形図である。

【図２７】本発明の２次元画質改善装置の一実施例の動
作波形図である。

【符号の説明】

１−１，３−１ ２次元高域濾波器 １−２，２−２ 減算器 １−３，２−３ 水平方向微分器 １−４，２−４ 垂直方向微分器 １−５，１−６，１−１１，２−５，２−６，２−１
１，３−３ 加算器 １−７，２−７ 平滑化回路 １−８，２−８ 非線形変換器 １−９，２−９ 乗算器 １−１０，２−１０，３−２ 増幅器 ２−１ ２次元低域濾波器 Ｓ 入力信号 Ｓ1 ２次元低域成分 Ｓa ２次元高域成分 Ｓb ２次元微分絶対値合成成分 Ｓo 出力信号 Ｗ ２次元窓関数 Ｗfm 平均エッジ振幅成分 ａ＿ａ，ａ＿ｂ，ａ＿ｃ 加算器 a(-N) 〜a(N) （２Ｎ＋１）個の増幅器 d(-N) 〜d(-1) ，d(1)〜d(N) ２Ｎ個の遅延回路 f(-N) 〜f(N) 水平方向に働く（２Ｎ＋１）個の濾波器 h(-N) 〜h(-1),h(1)〜h(N) ２Ｎ個の遅延回路 m(-N) 〜m(N) （２Ｎ＋１）個の増幅器 V(-N) 〜V(-1),V(1)〜V(N) ２Ｎ個の遅延回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水平垂直の２次元配置の画素値に対して働
   く画質改善装置において、入力映像信号を２次元低域成
   分と２次元高域成分とに分け、前記入力映像信号の水平
   方向に働く微分器で取り出される水平微分成分と、前記
   入力映像信号の垂直方向に働く微分器で取り出される垂
   直微分成分とを得て、前記水平微分成分の絶対値と前記
   垂直微分成分の絶対値と前記２次元高域成分の絶対値と
   を加算してエッジ振幅成分を得、前記エッジ振幅成分を
   隣接値で平均化することで平滑化して平均エッジ振幅成
   分を得、前記平均エッジ振幅成分から２次元窓関数を
   得、前記２次元窓関数と前記２次元高域成分との積から
   新たな２次元高域成分を求め、この新たな２次元高域成
   分を所定倍率で増幅して前記２次元低域成分に加算して
   出力して、輪郭強調と雑音低減とを同時に行なうように
   して構成したことを特徴とする２次元画質改善装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載された２次元画質改善装置
   において、２次元窓関数は入力された信号を所定の非線
   形処理を行なうようにして構成したことを特徴とする２
   次元画質改善装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載された２次元画質改善装置
   において、２次元窓関数は入力された信号と所定定数値
   を用い、前記の入力された信号と前記定数値の和に対す
   る、前記の入力された信号又は前記定数値との比率によ
   って形成するようにしたことを特徴とする２次元画質改
   善装置。
4. 【請求項４】請求項１に記載された２次元画質改善装置
   において、２次元窓関数は入力された信号と所定定数値
   を用い、前記の入力された信号と前記定数値の和に対す
   る、前記の入力された信号又は前記定数値との比率を用
   いた正弦関数又は余弦関数によって形成するようにした
   ことを特徴とする２次元画質改善装置。
5. 【請求項５】請求項１に記載された２次元画質改善装置
   において、２次元窓関数は入力された信号と所定定数値
   を用い、前記の入力された信号と前記定数値の和に対す
   る、前記の入力された信号又は前記定数値との比率を用
   いた正弦関数又は余弦関数を得、更に前記正弦関数又は
   余弦関数を所定乗することによって形成するようにした
   ことを特徴とする２次元画質改善装置。