JPS62285590A - 画像成分信号間位相差検出装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は、カラーテレビジョンカメラのレジストレーシ
ョン調整あるいはカラー受像管のコンバーゼンス調整に
おいて調整の対象とする各原色画像信号相互間の位相差
など、同一部分画像をそれぞれ表わす２種類の画像成分
信号相互間の位相差を検出してその位相差の補正に供し
得るようにする画像成分信号間位相差検出装置に関し、
特に、画像成分信号相互の相関関数のピーク位置および
ピーク値の演算に基づいて相互間の位相差を実質的に効
率よくほぼリアルタイムで常時検出し得るようにしたも
のである。

（従来の技術） 従来、カラーテレビジョンカメラのレジストレーション
調整およびカラー受像管のコンバーゼンス調整には、コ
ンピュータによりデータを処理して行なうレジストレー
ション調整においても、カラーカメラあるいはカラー受
像管を長時間作動させて装置各部の温度が定常状態にな
り、十分に安定な動作状態に達するのを待って画面に均
等に分布した微細な無彩色画像を構成する各原色画像信
号相互間の位相差を検出し、その位相差を補正するよう
にレジストレーションあるいはコンバーゼンスの調整系
を手動調整もしくは自動調整するようにしており、稼動
中に得られる通常のカラー画像信号を対象にして任意に
レジストレーションあるいはコンバーゼンスの自動＃Ｊ
！整を行ない得るようにして、長時間の拭動を不要とす
る状態から程遠いものであった。

かかる状態に比較的近い従来技術としては、カラーテレ
ビジョンカメラにより実際の被写体を撮像したカラー画
像信号を用いてレジストレーション調整を行なうオート
センタリング装置をカメラに実装したものがあったが、
レジストレーションの自動調整を行なっていると、却っ
て、稼動中にカラー画像が著しく乱れる状態が頻発し、
到底、例えばカラーテレビジョン放送中に実用し得るも
のではなかった。

（発明が解決しようとする問題点） 上述したように、従来のカラーテレビジョンカメラのレ
ジストレーション調整、あるいは、従来のカラー受像機
のコンバーゼンス調整については、長時間の拭動後、安
定動作状態に達してから試験用の特殊な無彩色画像を用
いて精密調整を行ない、以後の稼動中は、その最良調整
状態の持続を期待するのみであり、稼動中に実際のカラ
ー画像についてレジストレーションやコンバーゼンスの
言周整を試みても通常の画柄によっては却って調整状態
が著しく乱れて実用にならない、という問題点があった
。

本発明の目的は、上述した従来の問題点を解決し、格別
長時間の拭動を要せず、カラーカメラやカラー受像機の
実用稼動中に、例えば放送中の実際のカラー画像につい
て任意にレジストレーションやコンバーゼンスの調整を
行ない得るようにするに必要な、同一カラー画像を構成
する赤、緑、青各原色画像信号など、同一画像を構成す
る画像成分信号相互間の位相差を検出してその位相差を
補正し得るようにする画像成分信号間位相差検出装置を
提供することにある。

（商題点を解決するための手段） 本発明においては、例えばカラーテレビジョンカメラの
レジストレーション調整についていえば、通常のカラー
画像からレジストレーションずれを検出する手段として
、赤緑青各原色画像信号間の相互相関関数を計算し、そ
の相互相関関数のピーク値を与えるシフト量がレジスト
レーションずれ量に等しいものと仮定して、相関関数の
ピーク値を与えるシフト量を求めるようにする。

上述の仮定は被写体が無彩色の場合には正しいが、彩色
被写体の場合には必ずしも正しく成立するとは限らない
。したがって、本発明においては、被写体を盪像したカ
メラ出力が彩色画像を表わすカラー画像信号であるか、
無彩色乃至淡彩色画像を表わすカラー画像信号であるか
を判別し、レジストレーションずれ量の測定に大きい誤
差を生ずる虞れのある濃彩色画像を表わすカラー画像信
号であった場合には相関関数の算出に基づく原色信号間
のレジストレーションずれ量、すなわち、位相差の検出
および補正を中止するようにする。

すなわち、本発明画像成分信号間位相差検出装置は、同
一部分画像をそれぞれ表わす２種類の画像成分信号の相
互間における位相差を検出してその位相差の補正に供し
得る装置において、前記２種類の画像成分信号からそれ
ぞれ抽出した同一有限複数個のサンプル値を用いて当該
２種類の画像成分信号の相関関数を算出する関数算出手
段と、前記サンプル値の抽出に伴って前記相関関数に生
ずる誤差成分を除去する誤差除去手段と、前記サンプル
値の個数の有限に基づいて前記相関関数に生ずる誤差を
低減する誤差低減手段と、その誤差低減手段による前記
相関関数の誤差低減の適否を前記２種類の画像成分信号
について判別する適否判別手段と、前記誤差除去手段お
よび前記誤差低減手段によりそれぞれの誤差を除去およ
び低減した前記相関関数のピーク値およびそのピーク値
が生ずる前記サンプル値に基づいて前記２種類の画像成
分信号の相互間における位相差を算出する位相差算出手
段とを備えたことを特徴とするものである。

（実施例） 以下に図面を参照して実施°例つき本発明の詳細な説明
する。

しかして、以下の説明においては、まず、各原色画像信
号など画像成分信号間における相関関数のピーク値を与
えるシフトａに基づき位相差を正確に検出する手段につ
いて述べ、ついで、カラー画像の彩度に基づき位相差検
出の適否を判別する手段について述べることとする。

はじめに、第１図に示す本発明装置の基本構成について
説明する。なお、以下の説明においては、相互に比較す
べき２画像成分信号の一方を基準信号ｇ　（ｘ）、他方
を被測定信号ｆ　（ｘ）と称することにする。図示の構
成においては、それらの各信号ｆ　（ｘ）　。

ｇ　（ｘ）を各入力端子１，２から低域通過濾波回路（
ＬＰＦ）　　３．　４に導いて後段のサンプリングによ
って折返し歪が発生しないように帯域制限を施す。

帯域制限を施した各信号はアナログ・ディジタル変換器
（Ａ／Ｄ）　　５．　６に導いてサンプリングおよび量
子化を施し、得られた各サンプル値を高域通過濾波回路
（ＨＰＦ）　　７．　８に導いて直流成分の除去および
低周波成分の抑圧を施したうえで、それらの各信号サン
プル値の一部または全部をアドレス発生器１４およびア
ドレスシフタ１５の制御のもとにメモリ９，１０にそれ
ぞれ書込む。ここで、各信号サンプル値の量子化は必ず
しも必要ではないが、２画像成分信号の処理条件を同一
に保つために用いている。また、低域通過濾波回路（Ｌ
ＰＦ）　　３．　４と高域通過濾波回路（ＨＰＦ）　　
７．　８とを組合わせて帯域通過濾波回路（ＢＰＦ）を
構成し、それらの帯域通過濾波回路をアナログ・ディジ
タル変換器（Ａ／Ｄ）５．６の前に介挿することも可能
であるが、同じく、２画像成分信号間における信号処理
条件の差異を低減するためには図示のように構成するの
が望ましい。

つぎに、各メモリ９，１０に蓄えた各信号サンプル値を
連続的に読出し、相関器１１に導いて２画像酸分信号間
の相互相関係数を算出する。その際、被測定信号ｆ　（
ｘ）のメモリ１０からの続出し位相を基準信号ｇ　（ｘ
）のメモリ９からの読出し位相に対して順次にシフトさ
せることにより、各シフト量に対応した相関係数すなわ
ち相互相関関数の離散値すなわちサンプル値が得られる
。なお、相関関数はシフト量に対する関数であり、その
シフｌ−１はサンプリング間隔を最小値とする離散値の
形態でしか得られない。しかして、シフト量の最小単位
をなす離散値の間隔が十分に細かければ、相関関数のピ
ーク値を与えるシフｈｉｔを所要の精度で得ることがで
きるが、その場合に相関関数の演算に用いるデータすな
わち各信号サンプル値の個数が多くなる。すなわち、２
画像底分信号を相互比較する区間すなわち相関関数の積
分区間を一定長とすると、シフト量の最小単位はサンプ
リング間隔であるから、サンプリング間隔を小さくすれ
ば処理すべきデータ数が多くなり、また、サンプリング
周波数も高くなるが、演算処理を容易にするために、デ
ータ数、サンプリング周波数がともに小さいのが望まし
いこと、勿論である。

したがって、本発明においては、相関器１１の出力とし
て得られる離散的な相関関数を内挿器１２に導いて内挿
を施し、かかる内挿を施した相関関数、すなわち、実質
的に連続した関数もしくは十分に綱かいシフト量に対し
て定義された関数をピーク検出器１３に導いてその関数
のピーク値を与えるシフｔ−ｔを求めるようにする。後
述するようなある条件を満す場合には、相関関数が帯域
を制限されているために、このような内挿処理を施して
も誤差は生じない。

しかしながら、かかる相関関数の計算には二つの問題が
生ずる。その一つは、サンプリングを施した信号を用い
て相関関数を計算する際にサンプリングに伴って生ずる
折返し歪であり、他の一つは、相関関数の計算に必要な
信号サンプル値が有限の区間長でしか存在しないこと、
すなわち、相関関数の計算時に必要とする積分領域が有
限であることである。

まず、上述した折返しの歪発生の問題を明確にするため
に、始めに折返しのない系、すなわち、入力信号にサン
プリングを施さない非サンプリング系について検討する
。なお、以下では、説明を簡単にするために、１次元の
系について検討するが、その検討結果を多次元の系に拡
張することは容易である。

さて、低域通過濾波回路（ＬＰＦ）　　３．　４によっ
て帯域を制限した基準信号ｇ（ｘ）および被測定信号ｆ
　（ｘ）の相互間における有限区間長の相関関数をつぎ
の（１）式によって定義する。

φ（ｓ）　＝　ｆ　　ｆ　（ｘ＋ｓ）ｇ　（ｘ）ｄｘ　
　　　　　　（１）ｎ ここで、Ｓはシフト量である。

この（１１式はつぎの（２）式のように変形することが
できる。

この（２）式は、相関関数φ（ｓ）がｈ　（ｘ、　ｓ）
とｒ　（ｘ）とのコンポルニージョンすなわちたたみ込
み積分によって与えられる関数をＸ＝Ｏでサンプリング
したものであることを表わしている。なお、式中に示し
たように、ｈ（ｘ、ｓ）は被測定シフト信号ｆ　（ｘ＋
ｓ）と基準信号ｇ　（Ｘ）との積関数であり、ｒ　（ｘ
）は（１）式の積分領域内で１、それ以外では０となる
関数である。

しかして、上述したコンボリューションはフィルタに信
号を通すことによって実施し得るから、相関関数φ（ｓ
）は第２図に示す構成の回路装置によって得られること
は明らかである。図示の回路構成においては、基準信号
ｇ　（ｓ）と被測定信号ｆ（ｘ）を位相シフト回路１７
に導いて得た被測定シフト信号ｆ　（ｘ＋ｓ）とを掛算
器１８に供給して積関数ｈ（ｘ、ｓ）を求め、低域通過
濾波回路（ＬＰＦ）　１９およびオンオフスイッチとし
て示すサンプル・ホールド回路２０を介して相関関数φ
（ｓ）を取出している。なお、低域通過濾波回路（ＬＰ
Ｆ）　１９は（２）式における積関数ｈ　（ｘ＋　ｓ）
のｒ　（ｘ）とのコンボリューションを与えるためのフ
ィルタである。

かかる第２図示の回路装置の動作を周波数領域で表現す
ると第３図に示すようになる。すなわち、ｆ（ｘ）、　
ｇ（ｘ）、　ｈ（ｘ、ｓ）、　ｒ（ｘ）のフーリエ変換
をそれぞれＧ（ω）、Ｆ（ω）、Ｈ（ω）、Ｒ（ω）と
すると、Ｆ（ω）、Ｇ（ω）は第１図示の基本構成にお
ける低域通過濾波回路（ＬＰＦ）　　３．　４によって
第３図に示す周波数ω。に帯域制限されており、また、
■（ω）はｇ（ｘ）、　ｆ（ｘ＋ｓ）の積関数ｈ（ｘ、
ｓ）のフーリエ変換であるから、その帯域は周波数ωＣ
の２倍の帯域幅を有しており、さらに、Ｒ（ω）はｒ　
（ｘ）のフーリエ変換であるから、周知のようにつぎの
（３）式で表わされる。

なお、低域通過濾波回路（ＬＰＦ）　１９の濾波出力信
号はＨ（ω）とＲ（ω）との積であり、その積を逆フー
リエ変換した関数のｘ　＝、０とした値が非サンプリン
グ系について求める相関関数φ（ｓ）となる。

つぎに、非サンプリング系について検討した以上の結果
に倣ってサンプリング系について検討するに、（１）式
との対応からサンプリング系における相関関数はつぎの
（４）式で定義される。

ここで、＊印はサンプリング系であることを示し、また
、当然のことではあるが、ｋ、ｓは整数値のみをとるも
のとする。

この（４）式はつぎの（５）式のように変形することが
できる。

Σ　ｆ（ｋ＋ｓ）ｇ（ｋ）＝Ｊ”　　ｆ”（ｘ十ｓ）ｇ
”（ｘ）ｄｘ　　　（５）ｋ・−ｆｉ　　　　　　　　
　　　　−ｎここで、 すなわち、ｆ”（ｘ）、　ｇ”（ｘ）はｆ　（ｘ）　、
　ｇ（ｘ）にそれぞれＸ＝にでサンプリングを施し、各
サンプル値を零次ホールドして階段状に順次に連続させ
た波形であり、また、（５）式の右辺は（１１式と同形
である力１ら、第２図の回路構成において各信号ｆ　（
Ｘ）　、　ｇ（ｘ）の代わりに各信号サンプル値関数ｆ
”（ｘ）、　ｇ”（ｘ）を入力すれば、サンプリング系
Ｇこおける相関関数φ”（ｓ）が得られる。

しかして、各信号サンプル値関数ｆ”（ｘ）、　ｇ“（
ｘ）のフーリエスペクトルは、周知のとおり第４図に示
すようになり、前述のフーリエ変＃Ｇ（ω）またはＦ（
ω）をサンプリング周波数ω、の整数倍の周波数位置に
シフトしたものに零次ホールドの特性（ｓｉｎω／ω）
を乗じたものとなる。なお、第４図における（０≦ωく
ω、）の領域■が基底帯域成分であり、領域■および■
がサンプリングによって生じた高調波成分である。

つぎに、被測定シフトサンプル値関数ｆ“（ｘ＋ｓ）と
基準サンプル値関数ｇ“（ｘ）との積である積サンプル
値関数ｈ”（ｘ、ｓ）のスペクトルは第５図に示すよう
になる。しかして、図中、領域Ａは第４図示の基底帯域
成分■相互の積■×■のスペクトルであり、第３図にお
ける積関数ｈ（χ＋ｓ）のフーリエ変換Ｈ（ω）に近似
したものとなる。また、領域ＢおよびＣはそれぞれ第４
図示の基底帯域成分■とサンプリングによる高調波成分
■との積■×■および高調波成分■相互の積■×■のス
ペクトルである。しかして、これらの各スペクトルの和
を（３）式の特性を有する低域通過濾波回路（ＬＰＦ）
に通して積を求めたものは、前述した非サンプリング系
で得た積とは異なったものになる。したがっ゛て、その
積を逆フーリエ変換した関数のｘ＝０とした値である相
関関数の値も非サンプリング系における相関関数とは異
なったものになる。

以上がサンプリングに伴う折返し歪発生の問題である。

しかして、かかる折返し歪発生の問題を解決する一つの
方法は、入力信号にサンプリングを施すサンプリング周
波数を高い周波数値に設定することである。すなわち、
サンプリング周波数を基底帯域上限周波数ω。の４倍以
上に設定すると、第６図（ａｌと（ｂ）とに対比して示
すように、上述の問題における基底帯域成分■と高調波
成分■との積■×■による影響は除かれるが、高調波成
分■相互の積■×■の影響は小さくなりはするものの、
依然として残っている。また、サンプリング周波数を高
い値に設定すると、（４）式による相関関数の計算量が
多くなる欠点が生ずる。

そこで、本発明においては、サンプリング周波数を高い
値に設定することなく、また、わずかな計算量の増加の
みによって上述した折返し歪発生の問題を解決する新し
い方法を提案する。この新しい解決方法においては、内
挿化相関関数とでもいうべきものを求めており、入力信
号の相隣るサンプル値に基づいてその相互間に連続関数
とみなせる程度に微細な間隔て内挿を施し、見掛は上極
めて高いサンプリング周波数でサンプリングを施したの
と同等の入力信号サンプル系列を作成し、かかる入力信
号サンプル系列を用いて相関関数を計算する。すなわち
、サンプリング系の相関関数φ（ｓ）をつぎの（６）式
によって計算する。

ｎ ここで、ｆ　（ｘ）等は被測定信号ｆ　（ｘ）のサンプ
ル値から作成した内挿関数であり、ｆ“（ｘ）はｆ　（
ｘ）を零次ホールドした関数である。また、ｍはもとの
サンプル点相互間の１区間内に配列する内挿サンプル点
の個数であり、したがって、見掛は上のサンプリング周
波数はもとのサンプリング周波数のｍ倍になっている。

かかる内挿ホールド関数ｆ　”　（ｘ）のスペクトルを
第７図に示す。図中、領域■は前述と同様の基底帯域成
分であり、領域■は内挿フィルタの不完全性のためにサ
ンプリング周波数ω３によって生じた折返し歪成分であ
り、領域■は見掛は上のサンプリング周波数慣ω１によ
って生じた高調波成分である。図から明らかなように、
内挿サンプル点の個数ｍを大きくすることによって領域
■の高調波成分を十分に小さくすることができ、また、
領域■の折返し歪成分は内挿フィルタの規模を大きくす
ることによって小さくすることができる。なお、後述す
るように、内挿サンプル点の個数ｍは実用上十分に大き
くすることが容易である。したがって、所要精度が得ら
れる程度に領域■を小さくするような規模に内挿フィル
タを構成すれば、内挿ホールド関数ｆ′″（ｘ）の周波
数スペクトルは、実用上被測定信号ｆ　（ｘ）と同一と
見做すことができる。また、この場合に得られる相関関
数が非サンプリング系について求めた相関関数と同一に
なることは明からであろう。

しかして、（６）式による相関関数φ（ｓ）の計算を（
６）式の定義どおり実行すると、その計算量が膨大とな
るはずである。しかしながら、実際には、（６）式によ
る内挿相関関数φ（ｓ）の計算量は（４）式による内挿
前の相関関数φ“（ｓ）の計算量とほぼ同程度となし得
ることを以下に示す。

いま、内挿フィルタのアパチャ特性すなわちインパルス
レスポンスをａ（Ｘ）とする。なお、ここでは、説明の
煩雑さを避けるために、アパーチャ特性ａ　（ｘ）の広
がりが±１未満であるとする。すなわち、 とする。しかして、もとのサンプル間隔に対して見掛は
上のサンプル間隔は１／ｍであるから、内挿化相関関数
φ（ｓ）のシフトｔＳの取り得る最小単位ももとの最小
単位の１／＋となる。いま、シフト貴Ｓの取り得る任意
の値を整数値Ｓ０と小数値σとに分けて、つぎの（８）
式のように表わす。

ｓ０＝　（ｓ）、　　　σ＝ｓ　−ｓ、　　　　　　　
（８）ここで、（３）はＳ未満の最大の整数値を示す。

かかる場合には、内挿を施した関数ｇ　（ｘ）　、　ｆ
　（ｘ）はつぎの（９）式によって表わすことができる
。

いま、関数ｇ　（ｘ）に対するもとのサンプル値の個数
をｐとし、関数ｆ　（ｘ）に対するもとのサンプル値の
個数をＵとして、この（９）式をっぎのように書き改め
る。

このα０）式を内挿化相関関数の（６）式に代入して整
理するとつぎの００式となる。

数のシフト量の最小単位は、もとのサンプル間隔と同一
に設定すれば必要かつ十分であり、さらに、実用上はも
とのサンプル間隔のＡに設定すれば十分である。したが
って、上述の係数項ｋ（ｕ、ρ、σ）の個数は内挿サン
プル点の個数ｍの値の如何にかかわらず有限個である。

すなわち、（９）式の場合にはＵおよびｐの個数はそれ
ぞれｕ＝３．ｐ＝２であり、シフト量の最小単位をもと
のサンプリング間隔の２に設定すればσの個数は２であ
り、もとのＡに設定すればσの個数は４であるから、係
数項ｋ（ｕ＋１）＋σ）の個数は、σが２個のとき３×
２×２＝１２個であり、σが４個のときには３Ｘ２Ｘ４
＝２４個である。したがって、求める相関関数は高々数
個、００式の場合には３Ｘ２＝６個の関数ψ“（ｕ＋ｓ
ｏ、ｐ）の線形結合となる。また関数ｐ”　（ｕ＋ｓｏ
＋　ｐ）はつぎのような漸化式１１３）によって求める
ことができる。

ψ”（ｕ＋ｓｏ＋　ｐ）　＝Σ　ｆ（ｘ＋ｕ＋ｓ＋）ｇ
（ｘ＋ｐ）ｘ＝−ｎ ＋　ｆ　（ｎ＋ｕ＋ｓｏ）ｇ（ｎ＋ｐ）−ｆ（−ｎ＋ｕ
＋ｓｏ−１）ｇ（−ｎ＋ｐ−１）＝ψ”（ｕ＋５ｏ−１
＋　ｐ−１）＋ｆ（ｎ＋ｕ−ｓｏ）ｇ（ｎ＋ｐ）−ｆ　
（−ｎ＋ｕ＋ｓｏ−１）ｇ（−ｎ＋ｐ−１）　　　　　
　　　　α湧さらに、（２）式の定義から明らかにつぎ
のαａ式が成立つ。

ψ”　（ｚ　、　Ｏ）艷ｐ”ｃｚ）Ｑ４）したがって、
関数ψ”（Ｌｌ＋３６１１））は関数ψ”　（ｚ）をｚ
　＝　ｕ　＋３．の近傍における数点で求めておけば、
それらの値に、例えばｆ　（ｎ＋ｕ＋ｓｏ）ｇ（ｎ＋ｐ
）など、若干の端末データの計算を補足すれば足りるこ
とになる。

しかして、一般に、相関関数を計算して何らかの信号処
理を行なう場合に、ある一つのシフｌｔのみに対して相
関関数を求める場合は少なく、寧ろ、ある範囲内におけ
る一連のシフト量に対して相関関数を求める場合の方が
多い。したがって、例えばに＋≦ｓ＜ｋ、の範囲のシフ
トｉに対する相関関数が必要な場合に、本発明において
は、ｋｌ−１≦ｓ　＜ｋｚ　＋　２の範囲におけるシフ
ト量Ｓの整数値に対して関数ψ１（Ｓ）を求めておけば
よいことになる。すなわち、余分に求める必要のある関
数ψ１（Ｓ）の個数は３個である。

以上に説明したとおりに、本発明によれば、祈返し歪発
生の問題を解決したうえに、計算量も殆んど増加させず
に、相関関数の計算を行なうことができる。

つぎに、相関関数の計算における他の一つの問題、すな
わち、有限区間長の問題について説明する。なお、上述
した内挿化相関関数を用いることを前提にすれば、この
有限区間長の問題は非サンプリング系について説明すれ
ば十分であろう。

いま、ｆ　（ｘ）　＝　ｇ　（ｘ）とし、さらに、被測
定信号ｆ　（ｘ）は、帯域を基底帯域上限周波数ω。以
下に制限されており、つぎの（１９弐が成立つものとす
る。

ｆ（ｘ）＝ΣＡｉ　ｃｏｓ　Ｐｉ（ｘ＋ａｉ）　　　　
　　　　α９ここに、Ｐｉ＜ω。

かかる被測定信号ｆ　（ｘ）および基準信号ｇ　（ｘ）
に対して有限区間における相関関数のφ（ｓ）を計算す
ると、定数係数を除いてっぎのαω式になる。

このα鴫式をシフト量Ｓの関数として見ると、Ｐｉくω
。であるから、その最高周波数はω。となる。

したがって、相関関数φ（ｓ）をサンプル値によって表
現するために必要かつ十分なサンプリング周波数は２ω
、となり、被測定信号ｆ　（ｘ）に対するサンプリング
周波数に等しくなる。したがって、前述したシフト量の
端数σの最小単位すなわち相関関数のサンプル間隔とし
て必要かつ十分な値は被測定信号ｆ　（ｘ）に対するサ
ンプル間隔と同一となることは明らかであり、内挿化相
関関数のシフトａの最小単位につき、 前述したところの証明となる。

さて、上述したαω式の第１項は、。−０とした区間長
が無限大の場合における相関関数に等しく、第２項乃至
第４項が有限区間長の影響を表わすものである。しかし
て、第２項および第３項は、被測定信号ｆ　（ｘ）の周
波数Ｐｉが高くなるに従って小さくなり、逆に、周波数
Ｐｉが低い場合には大きい影響を及ぼすことになる。ま
た、第４項は、周波数Ｐｉの差よりなるので、その絶対
値には無関係である。第１図に示した本発明装置の基本
構成において高域通過濾波回路（ＨＰＦ）　　？、、、
　　８を用いて低い周波数成分を除去するのは、第２項
および第３項による有限区間長の影響を少なくするため
である。

しかしながら、高域通過濾波回路（ＨＰＦ）を用いても
第４項の影響は除去し得ないので、その影響を軽減する
ために、本発明においてはつぎのような解決手段を採る
。

すなわち、００式の第４項は、互いに近接していずれも
大きい振幅を有する２個以上の周波数成分が存在した場
合に大きい値を取り得る。したがって、本発明におてい
は、被測定信号ｆ（×）がこのような周波数成分を有し
ているか否かを判別し、有している場合には、相関関数
を求めるに不適切な被測定信号であるとして相関関数の
計算およびその計算結果に基づいて行なうレジストレー
ション補正などの信号処理を一時中止するようにする。

この解決手段は、前述した濾波回路（ＨＰＦ）の導入に
比〉るとやや消極的な手段ではあるが、大きい誤差が発
生する震れのある相関関数の計算およびその計算結果に
基づく信号処理をそのまま行なうよりは実用上の害は少
なく、特に、かかる周波数成分がなす高彩度の彩色画像
では、レジストレーションやコンバーゼンスのずれが余
り目立たないので放置することができる。しかして、か
かる周波数成分の具体的な判別にはつぎのようにする。

まず、サブエネルギー関数Ｅｔ　（Ｚ）　、　Ｅ９　（
Ｚ）をつぎのα７）式のように定義する。

なお、関数ｆ　”　（ｘ）のスペクトルは、α９式より
して、各周波数成分Ｐｉ、　Ｐｊの和、差および直流成
分からなることが明らかであり、また、被測定サブエネ
ルギー関数Ｅｒ（ｚ）は、かかる関数ｆ　２（ｘ）を積
分領域のアパチャーに対応する低域通過濾波回路（ＬＰ
Ｆ）に通したものである。しかして、被測定信号ｆ　（
ｘ）は前述のように高域通過濾波回路（ＨＰＦ）により
処理して低周波成分を除去しであるから、上述の低域通
過濾波回路（ＬＰＦ）の濾波出力には、主に互いに近接
した周波数の差（Ｐｉ　　Ｐｊ）の成分と直流成分とが
現われることになる。したがって、被測定サブエネルギ
ー関数Ｅｒ（２）から直流成分を除いたものが互いに近
接した周波数の差（Ｐｉ−Ｐｊ）の成分を表わす。すな
わち、被測定サブエネルギー関数Ｅｆ（ｚ）の直流成分
を除いたピーク・ピーク値によって００式の第４項が相
関関数に与える影響を判別することができる。同様の信
号処理を基準サブエネルギー関数Ｅ、　（ｚ）に対して
も行ない、その結果、Ｅｒ（ｚ）、Ｅ、（ｚ）　ともに
各ピーク・ピーク値が所定値を超えた場合には、Ｑ６１
式第４項の影響が大であって、相関関数の計算には不適
切な入力信号であると判断する。なお、ピーク・ピーク
値を求める場合における変数２の変化域は、サブエネル
ギー関数の積分領域が相関関数を求めるために使用する
変数Ｘの全変化領域を丁度カバーする範囲とする。例え
ば、相関関数のシフト量を＝Ｓ〜＋Ｓの範囲で変化させ
る必要がある場合には、変数２の変化域はつぎの０咎式
のようになる。

−（ｎ＋５−ｋ）≦２≦（ｎ＋５−ｋ）　　　　　　　
　　α（至）また、上述の説明は非サンプリング系につ
いて行なったが、サンプリング系についても内挿化相関
関数と同様の計算を行なえば上述と同様の説明を効果的
に行ない得ることは明らかである。なお、実用的には、
相関関数に対して内挿化の処理を施さなくても十分であ
る。すなわち、つぎのαω式によって定義するサンプリ
ング系のサブエネルギー関数ｆ”（ｚ）をαη式による
Ｅｒ（ｚ）の代わりに用いてよい場合が多い。

さて、以上のサブエネルギー関数による処理を施した内
挿化相関関数の単位はエネルギ一単位であり、したがっ
て、必ずしも、内挿化相関関数のピーク位置が被測定・
基準２信号間のずれ量を表わすとは限らない。例えば、
変数Ｘの増加に伴って振幅が増大するような正弦波の場
合には、被測定信号ｆ　（ｘ）と基準信号ｇ　（ｘ）と
が同一の信号であっでも、内挿化相関関数のピーク位置
はｘ−０とはならない。したがって、本発明においては
、内挿化相関関数を各関数が有しているエネルギーによ
って正規化することとし、つぎの１２Φ式によって定義
する関数Ｒ（ｓ）のピーク位置を検出するようにする。

なお、この（２Φ式については、分母の各（）内をエネ
ルギー関数と称することにするが、このエネルギー関数
は、前述のサブエネルギー関数を定義したαη式または
α９式においてに＝ｎとしたものになる。

また、このエネルギー関数も内挿化して求めることがで
きるが、このエネルギー関数は比較的緩やかな関数すな
わち微分係数の絶対値が小さい関数となる場合が多く、
その場合には、内挿化処理を行なわずに、単純にＱ９）
式によるＥど（ｓ）に内挿を施して用いることができる
。

また、Ｒ（ｓ）は、相関関数φ（ｓ）をエネルギー関数
で除算したものであるから、その周波数帯域は相関関数
φ（ｓ）の周波数帯域より広くなっている。

さらに、相関関数φＩｓ）は前述したように基底帯域上
限周波数ω、に帯域制限されているので、もとのサンプ
ル間隔でサンプリングした関数値のみによって表現する
ことができるのに対し、この間数Ｒ（ｓ）はそのサンプ
ル間隔では周波数帯域が増加した分だけ折返し歪が発生
することになる。しかしながら、エネルギー関数が緩や
かである場合、すなわち、高周波数成分が少ない場合に
は、この折返し歪が少なく、さらに、サンプル間隔をＡ
にすればこの折返し歪は実用上無視することができる。

しかして、実際のピーク位置は、関数Ｒ（ｓ）の上述し
たサンプル間隔の内挿サンプル値を用いて内挿演算を行
なって求めることができ、その内挿演算は簡単なもので
十分であり、例えばピーク値近傍の関数Ｒ（ｓ）を２次
曲線で近似し、この近似曲線のピーク値を求めればよい
。また、ピーク値の近傍でシフト量Ｓを所定値だけ大雨
方向に変化させて３個ずつ関数Ｒ（ｓ）の値を求め、つ
ぎに、その３個の中の最大値を中心にしてその所定値の
２だけシフト量Ｓを大雨方向に変化させて再び関数Ｒ（
ｓ）の最大値を選ぶという手順を所要の精度が得られる
まで順次繰り返えしてピーク位置を求める、いわゆるバ
イナリ−法を用いることもできる。なお、このバイナリ
−法においては＠式について用いる係数Ｋ（ｕ＋ｐ＋σ
）の個数を多くする必要がある。

上述の内挿方法を用いて相関関数計算のコンピュータシ
ミュレーションを行なった結果では、ｎ＝１５とした場
合に、無彩色の画像に対してはピーク位置の検出誤差は
もとのサンプル間隔の２〜３％以下であった。また、通
常の被写体を撮像した普通の彩度の低いカラー画像の場
合にも、同じ程度の誤差でピーク位置を検出し得た。し
かして、問題となるのは、観測している画像領域内に局
所的に彩度の極めて高い被写体が存在する場合であり、
このようなカラー画像に対しては誤差が数十％になるこ
ともあった。

本発明において上述のようなカラー画像に対処する手段
を以下に述べる。すなわち、局所的に彩度の高い被写体
が存在する撮像出力カラー画像について求めた前述のサ
ブエネルギー関数Ｅｒ（ｚ）。

ε９（ｚ）は、その積分領域内に彩度の高い画像が含ま
れていると、Ｅｒ（ｚ）　とＥ、　（Ｚ）　とが互いニ
大幅に異なる値となり、逆に、彩度の高い画像が存在し
ない場合には、Ｅｒ（ｚ）と８．　（ｚ）とがほぼ同様
な値、もしくは、厳密には定数倍の関係になることが期
待される。したがって、カラー画像のレジストレージト
ンずれの小さい場合には、Ｅｒ（ｚ）とＥ９（ｚ）の比
を計算してその比の最大値と最小値とを求め、その最大
値と最小値との比を算出する。この最大値／最小値の比
が所定値を超えれば局所的に彩度の高い画像が存在する
ものと判断し、その場合には、相関関数を求めるには不
適切なカラー画像として相関関数に基づくレジストレー
ションずれの測定を中止する。一方、カラー画像のレジ
ストレーションずれが大きい場合には、前述した関数Ｒ
（ｓ）のピーク位置に相当する分だけ被測定信号ｆ（×
）を計算上仮想的にシフトさせ、その後に上述の信号処
理を行なう。すなわち、概略のレジストレーション調整
を行なってから上述の信号処理を行なうものと等価であ
る。なお、この場合に、概略のレジストレーションずれ
として関数Ｒ（ｓ）のピーク位置を用いる。このピーク
位置はカラー画像成分の影響を受けて誤差を伴なってい
るが、その誤差がもとのサンプル間隔以上に大きくなる
例はコンピュータシミニレ−ジョンにおいては観測され
ず、また、たとえかかる例があったとしても、つぎに述
べる判別方法によりこの種のカラー画像は相関関数を求
めるには不適切なカラー画像と判断して除外することが
できる。

上述のようにして行なうサブエネルギー関数Ｅｒ　（ｚ
）　、Ｅｇ（ｚ）によるカラー画像彩度の判別の他に、
つぎのように関数Ｒ（ｓ）のピーク値を用いて判別する
こともできる。

すなわち、関数Ｒ（ｓ）のピーク値は、カラー画像が無
彩色の場合には、定義から明らかなように、１になるが
、通常のカラー画像における関数のＲ（ｓ）のピーク値
は実際には１以下であり、１との差が平均的なカラー画
像成分を表現しているものと解釈することができる。し
たがって、関数Ｒ（ｓ）のピーク値が所定値以下である
場合には、前述のようにして行ったサブエネルギー関数
Ｅｒ　（ｚ）　、Ｅ９　（２）による判断に適合したも
のでも不適切な画像と判断することができる。

つぎに、本発明によりカラー画像のレジストレーション
測定装置等として用い得るようにした画像成分信号間位
相差検出装置の構成例を第８図に示す。図示の構成にお
いては、Ｒ，Ｇ、Ｂ各原色画像信号をゲートパルス発生
器２２からのパルスを各ゲート２１Ｒ−ａに印加して所
望の画像領域を取出す他は、第１図の基本構成と全く同
様の構成により所要の信号処理をそれぞれ施して各メモ
リ１０．−６に書込み、ついで読出してスイッチ２３を
介し関数Ｒ（ｓ）検出器２４に導き、緑色画像信号Ｇを
基準信号とし、赤色画像信号Ｒおよび青色画像信号Ｂの
いずれかを測定信号「（Ｘ）として関数Ｒ（ｓ）を検出
し、その間数Ｒ（ｓ）をピーク検出器１３に導いてその
間数Ｒ（ｓ）のピーク位置並びにピーク値を求める。同
時に、各メモリ１０．〜６からの各信号をサブエネルギ
ー関数検出器２５に導いてサブエネルギー関数Ｅｆ（Ｚ
）　＊Ｅ、　（ｚ）をも求め、これらの検出値を導いた
判定器２６により入力カラー画像信号がレジストレーシ
ョンずれの検出に適したカラー画像であるか否かを判別
する。その判別の結果、判断基準を満した入力カラー画
像信号については関数Ｒ（ｓ）のピーク位置をレジスト
レーションずれ量として出力する。

なお、図中、ゲート２１．ｌ−６は画面内の所要領域の
みを抜き出し、その画像領域内のレジストレーションず
れを検出するためのものであり、また、スイッチ２３は
、赤色画像信号Ｒと青色画像信号Ｂとを切換えて信号Ｒ
と信号Ｇとの間および信号Ｂと信号Ｇとの間のレジスト
レーションずれを逐次検出するためのものである。

つぎに、上述した第５図示のレジストレーション測定装
置をカラーテレビジョンカメラに組込んだ場合の概略構
成を第９図に示す。図示の構成において、カラー撮像管
２７からのカラー画像信号を映像増幅回路２８を介し第
８図示の装置３０に供給してレジストレーションずれを
検出する。検出したレジストレーションずれ量をカラー
テレビジョンカメラの偏向回路２９に帰還することによ
り、常時安定したレジストレーション性能を有するカラ
ーテレビジョンカメラを実現することができる。

また、第８図示の装置３０をカラー受像機等のカラー画
像表示装置のコンバーゼンス調整に適用した場合の概略
構成を第１０図に示す。図示の構成においては、カラー
受像管（ＣＲＴ）３１の表示画面上のカラー画像を例え
ばＣＣＤカメラ等のレジストレーションずれが生じない
盪像装置３３を用いて過像し、その↑最像出力カラー画
像信号を第８図示の装置３０に人力する。すなわち、盪
像装置３３として単板カラーカメラを用いれば、逼像装
置のレジストレーションずれは本来生ぜず、たとえ生じ
たとしてもそのずれの状態が変動することはない。した
がって、第１０図示の構成によって検出された無彩色画
像の色ずれはカラー受像管（ＣＲＴ）　３１のコンバー
ゼンスずれということになる。そのコンバーゼンスずれ
量をコンバーゼンス調整回路３２に帰還してカラー受像
管３１のコンバーゼンスを調整する。なお、ＣＣＤカメ
ラに生じた固定のレジストレーションずれは、必要なら
ば第８図示の装置３０の出力に予めオフセットをして与
えておくことは容易である。

また、ＣＣＤカメラで問題となる折返し歪は、図示の構
成においては比較的低周波域の画像信号成分を用いてい
るので、例えばＣＣＤカメラの光学フォーカスを少しぼ
かす等の手段によって容易に除去することができる。

さらに、第８図示の装置３０を動きベクトル検出に適用
した場合の概略構成を第１１図に示す。図示の構成にお
いては、本発明位相差検出装置における被測定信号ｆ　
（ｘ）を基準信号ｇ　（ｘ）のフレームまたはフィール
ド遅延回路３４により適切に遅延させたものとして第８
図示の装置３０に入力すれば、動きベクトルを精度よく
検出することができる。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、カラ
ー撮像管のレジストレーション調整やカラー受像管のコ
ンバーゼンス調整に必要な各原色画像信号などの画像成
分信号相互間の位相差を相関関数のピーク位置シフトＩ
としてほぼリアルタイムに検出することができ、しかも
、新たに開発した内挿化相関関数なる手法を用いること
により、計算量を大幅に増加させることなく、また、サ
ンプリング系で問題となる折返し歪の影響を除去して信
号量位相差を正確に算出することができる。

また、入力画像信号の低域成分の除去並びにサブエネル
ギー関数の採用により、有限区間長の故に生ずる相関関
数の誤差を低減することができ、あるいは、その誤差が
大きくなる虞れのある入力画像信号を判別してかかる画
像信号については、相関関数計算の実行による大幅な位
相ずれの発生を回避することができる。

さらに、本発明位相差検出装置をカラーカメラのＲ，Ｇ
、Ｂ各原色画像信号相互間の位相差検出に適用すれば、
カラーカメラのレジストレーションずれの測定および補
正に関し、通常の被写体を盪像した盪像出力信号を用い
て放送中のカラーテレビジョンカメラについてもレジス
トレーションずれの測定およびその補正を行なうことが
可能となる。

また、本発明装置をフレーム遅延またはフィールド遅延
を施したカラー画像信号間の位相差検出に用いれば、カ
ラー画像信号の動きベクトル検出を精度よく行なうこと
ができる。

さらに、本発明装置をＣＣＤカメラと組合せれば、カラ
ー受像管の正確なコンバーゼンスずれの検出および完全
なコンバーゼンス調整を常時行なうことが容易となる。

すなわち、本発明によれば、以上のような種々の顕著な
効果を挙げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明画像成分信号間位相差検出装置の基本構
成を示すブロック線図、 第２図は同じくその位相差検出装置の一部の他の構成例
を示すブロック線図、 第３図乃至第７図は同じくその位相差検出装置の動作の
態様の例をそれぞれ示す特性曲線図、第８図は同じくそ
の位相差検出装置の詳細構成の例を示すブロック線図、 第９図は同じくその位相差検出装置をカラーカメラのレ
ジストレーション調整に適用したときの概略構成配置を
示すブロック線図、 第１０図は同じくその位相差検出装置をカラー受像管の
コンバーゼンス調整に適用したときの概略構成配置を示
すブロック線図、 第１１図は同じくその位相差検出装置を動き画像信号の
動きベクトル検出に適用したときの概略構成配置を示す
ブロック線図である。 ■、２・・・入力端子 ３、３Ｒ−Ｇ＋　４．１９−・・低域通過濾波回路（Ｌ
ＰＦ）５．５．〜Ｇ＋　６・・・アナログ・ディジタル
変換器（Ａ／Ｄ）７．８．８．〜．・・・高域通過濾波
回路＜ＩＩＰＦ）９、　１０．　１０Ｒ〜、・・・メモ
リ１１・・・相関器　　　　　　１２・・・内挿器１３
・・・ピーク検出器　　　１４・・・アドレス発生器１
５・・・アドレスシフタ　　１６・・・出力端子１７・
・・位相シフト回路　　１８・・・掛算器２０・・・オ
ンオフスイッチ　２１ｉ〜。・・・ゲート２２・・・ゲ
ートパルス発生器 ２３・・・切換えスイッチ−２４・・・関数Ｒ（ｓ）検
出器２５・・・サブエネルギー関数検出器 ２６・・・判定器　　　　　　２７・・・カラー逼像管
２８・・・映像増幅回路　　　２９・・・偏向回路３０
・・・第８図示の装置　　３１・・・カラー受像管３２
・・・コンバーゼンス調整回路 ３３・・・ＣＣＤカメラ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、同一部分画像をそれぞれ表わす２種類の画像成分信
   号の相互間における位相差を検出してその位相差の補正
   に供し得る装置において、前記２種類の画像成分信号か
   らそれぞれ抽出した同一有限複数個のサンプル値を用い
   て当該２種類の画像成分信号の相関関数を算出する関数
   算出手段と、前記サンプル値の抽出に伴って前記相関関
   数に生ずる誤差成分を除去する誤差除去手段と、前記サ
   ンプル値の個数の有限に基づいて前記相関関数に生ずる
   誤差を低減する誤差低減手段と、その誤差低減手段によ
   る前記相関関数の誤差低減の適否を前記２種類の画像成
   分信号について判別する適否判別手段と、前記誤差除去
   手段および前記誤差低減手段によりそれぞれの誤差を除
   去および低減した前記相関関数のピーク値およびそのピ
   ーク値が生ずる前記サンプル値に基づいて前記２種類の
   画像成分信号の相互間における位相差を算出する位相差
   算出手段とを備えたことを特徴とする画像成分信号間位
   相差検出装置。 ２、前記関数算出手段において、前記２種類の画像成分
   信号のそれぞれ相隣る前記サンプル値の相互間にそれぞ
   れ配列した複数個の内挿サンプル値を用いて内挿化した
   前記相関関数を算出するようにしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の画像成分信号間位相差検出装
   置。 ３、前記２種類の画像成分信号をカラーテレビジョンカ
   メラの撮像出力カラー画像信号における同一部分のカラ
   ー画像をそれぞれ表わす２種類の原色画像成分信号とす
   るとともに、前記位相差算出出力により算出した当該２
   種類の原色画像成分信号の相互間における前記位相差を
   前記カラーテレビジョンカメラにおける撮像管の偏向回
   路に供給して当該撮像管のレジストレーション調整によ
   り当該位相差を補正し得るようにしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の画像成分信号
   間位相差検出装置。 ４、前記２種類の画像成分信号をカラー受像管に表示し
   たカラー画像の同一部分を撮像した固体カラー撮像装置
   の撮像出力カラー画像信号における２種類の原色画像成
   分信号とするとともに、前記位相差算出手段により算出
   した当該２種類の原色画像成分信号の相互間における前
   記位相差を前記カラー受像管のコンバーゼンス調整回路
   に供給して当該カラー受像管のコンバーゼンス調整によ
   り当該位相差を補正し得るようにしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の画像成分信号
   間位相差検出装置。 ５、前記２種類の画像成分信号をテレビジョン画像信号
   の近接した２フレームにおいて同一部分画像をそれぞれ
   表わす２画像成分信号とするとともに、前記位相差算出
   手段により算出した当該２画像成分信号の相互間におけ
   る前記位相差に基づいて当該テレビジョン画像信号が表
   わす画像の動きを判別し得るようにしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載の画像成分信
   号間位相差検出装置。