JPS6315576A - 偽輪郭抑圧回路 - 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】 ［発明の目的］ （産業の利用分野） 本発明は、ディジタル信号処理を用いた撮像装置等に用
いられる偽輪郭抑圧回路に関する。

（従来の技術） 近年、放送用機器に対するディジタル技術の応用がさか
んに行ｔ、工われ、画像入力装置であるビデオカメラ及
び電子スチルカメラにおいても、そのディジクル化が盛
んに検討されている。

通常のディジタル映像機器は、映像入力を８ｂｉｔ直線
量子化する事で十分満足できる画質が得られるとされて
いる。しかしなから例えばテレビカメラのプリアンプ出
力を直線量子化する場合には、１１−１２　ｂｉｔの分
解能が必要となる。これは、テレビカメラでは、ガンマ
補正、ニー補正を行なう前の信号処理回路のダイナミッ
クレンジは最低４倍位確保する事が要求される事と、ガ
ンマ補正により暗部ではゲインが３〜４倍になるため、
あらかじめこの分だけ分解能を上げておく必要がある事
等によるものである。しかし、ビデオ帯域用でこの様な
高精度、高分解能なＡ／Ｄ変換器は技術的に困難でたと
え実現できたとしてもコスト高になってしまう。

以上の様な観点から、現在のところ、３　ｂｉｔ精度の
Ａ／Ｄ変換器を用いる事か一般的となっているが、前述
した様にｇ　ｂｉｔ精度のものを用いると、ガンマ補正
及びニー補正によってｂｉｔ落ちが生じてしまう。これ
が偽輪郭となって画質を劣化させるという問題点がある
。

この輪郭部は、第３図及び第４図を用いて説明すると、
まず第３図は、輝度か水平方向に黒から白に滑らかに変
化している画線を、８ｂｌｔＡ／Ｄ変換した時のＡ／Ｄ
変換出力の１部を抜き出したものの１例である。第４図
は、第３図の出力をガンマ補正により暗部４倍に増幅し
た時のガンマ補正出力を示したものである。これからも
明らかなようにガンマ補正前の第３図において、８ｂｉ
ｔＡ／Ｄ変換による量子化誤差が発生しているが、誤差
が小さいために、人間の視覚では検知する事ができない
。しかし、ガンマ補正後の第４図においては、誤差が４
倍に増幅されるために、量子化誤差による輝度変化が、
そこにあたかも工・ンジ（輪郭）があるかの様に検知さ
れてしまう。これがいわゆる偽輪郭部の発生原因である
。これにより画質の大幅な劣化を生じる。

このような偽輪郭に対して、従来は第８図に示すように
入力信号（ａ）に擬似ランダムノイズ（ディザ（震動）
　’）　（ｂ）を加えたうえでサンプリング及び量子化
し、このままではノイズが目立ってしまうので、例えば
この信号をうけた受信側で、混入したノイズと引き算す
ることによって（Ｃ）ノイズの目立ち方を減少し、偽輪
郭を抑圧している。

ところが、この方法は、説明からも明らかなように加え
るノイズと減少するノイズが同一の波形を必要とし、さ
らにこのノイズは全くのランダム波形ではなく、サンプ
リング周期に同期して１画素ごとに極性が反転するよう
な規則的な方形波を必要とする等、（為輪郭抑圧に効果
はあるもののノイズは取り扱い上優れたものであるとは
言えない。

（発明が解決しようとする問題点） 従来、例えばカメラのプリアンプ出力を１１ｂｉｔ以下
で直線量子化すると、ニー及びガンマ補正によりｂｉｔ
落ちが生じ、それが偽輪郭となって画面に現れ、画質を
劣化させるという問題点があった。そこで本発明は、こ
の様な偽輪郭をノイズを用いずに適応的に抑圧し、画質
の良好な撮像装置を提供する事にある。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） 本発明は、撮像素子の任意の１画素から得られる映像信
号を該任意の１画素と空間的に近傍の画素の映像信号か
ら予Δｉｌｌし、この予測手段によって得られた予測映
像信号と前記任意の映像信号との差を判断基零にして、
前記任意の映像信号と前記予測映像信号の選択を適応的
に行なうものである。

（作用） 前記予測手段によって得られた予測映像信号と前記任意
の映像信号との差があるレベル範囲である時には、ビッ
ト落ちによる偽輪郭であると判断して前記予測映像信号
を選択する事により映像信号に対するフィルタリング効
果を持たせて適応的に偽輪郭を抑圧し、それ以外の時に
は、解像度を劣化させない様に前記任意の映像信号を選
択するために、解像度劣化がなく、画質の向上が期待で
きる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。第
１図は、本発明の一実施例である偽輪郭抑圧回路の概略
構成を示した図である。通常、レンズを介し、撮像素子
により得られるアナログ信号をＡ／Ｄ変換器によりディ
ジタル化され、このディジタル信号を補正し、さらにア
ナログ信号に変換される。

そこで今、ガンマ補正されたディジタル映像信号を５（
ｔ）、撮像素子の水平方向及び垂直方向１画素にｔ目当
する時間軸上の周期を各々ＴＸ、ＴｙとしてＳ　（ｎ、
ＩＯ）を以下の様に定義する。

Ｓ　（ｎ、ｍ）分Ｓ　（ｔ−ｎＴ　ｙ　−ａ＋Ｔ　Ｘ）
　　（ｎ、ｍ　：整数）第１図において遅延回路１．２
は各々時間的にＩＴｙ（空間的に垂直１画素）遅延され
る回路で、遅延回路３〜８は各々時間的に１Ｔｘ（空間
的に水平１画素）遅延させる回路であり、空間的に近傍
の画素から得られる映像信号を同時化するために用いら
れる。

まず、映像信号Ｓ　（Ｏ，Ｏ）は遅延回路１，２により
空間的に垂直方向に各々１画素遅延され、映像信号Ｓ　
（１，０）　、　　Ｓ　（２，０）となる。□又、ｓ　
（ｏ、ｏ）　。

Ｓ　（１，０）　、　　Ｓ　（２，０）は、各々、遅延
回路３〜８により空間的に水平方向に１画素遅延され、
映像信号Ｓ（０，１）　、　　Ｓ（０，２）　、　　Ｓ
（１，１）　、　　Ｓ（１，２）　。

Ｓ　（２，１）　、　　Ｓ　（２，２）となる。各映像
信号と各映像信号か得られる空間的に近傍な画素の位置
は第２図で示したトｌに対応づけられ、任意の１画素映
像信号Ｓ（１，１）に対してＳ　（１，１）を除いてす
べてＳ（１，１）を予、１１’ｌするために用いられる
。Ｓ　（１，１）の予測信号を今Ｓ’　（１，１）とす
ると、本実施例では以下の式によって予測信号Ｓ’（１
，１）を得る。

・・・・・・（１） ２ａ＋４ｂ＋２ｃ＝１　　　　　　　　　−−（２）尚
、ａ、ｂ、ｃは各映像信号に重み付けを行なうものであ
る。

これは、第１図において、乗算回路９〜１６及び加算回
路１７によって実現され加算回路１７の出力として重み
付けて加算された予測信号ｓ＊（１，ｔ）か得られる。

一方遅延回路５より出力される。５（１１）は一方は選
択回路２３へ、もう一方は、後述する比較回路２１の（
−）端子へ他方は後述の減算回路１８へ入力される。上
記予測信号Ｓ’　（１，１）は、一方は選択回路２３へ
、他方は減算回路１８と絶対値回路１９によって予１則
信号Ｓ＊（１，１）とＳ　（１，１）の差の絶対値か検
出され、この信号が抑圧差分レベルと比較回路２０にお
いて、比較される。この比較結果、例えば（抑圧差分レ
ベル）〉（絶対値回路１９出力）時のＨｌその逆の時は
Ｌの信号を論理積回路２２の一方の端子へ入力される。

Ｓ　（１，１）とＳ’　（１，１）の選択の１つの判断
がなされる。つまり、Ｓ　（１，１）とその予測信号Ｓ
”（１，１）の差が抑圧差分レベル内であれば偽輪郭で
あると判断してＳ＊（１，１）を選択するようになる。

これにより偽輪郭のスムージングを行い得る。又、抑圧
差分レベル外であれば、それは実際の輝度変化であると
判断して解像度が劣化しない様にＳ（１，１’）を選択
する。さらに、比較回路２１は、暗部の方が偽輪郭が目
立ち易いために、Ｓ　（１，１）の信号レベルが低い場
合つまり輝度の低い場合に限り本偽輪郭抑圧回路が動作
する様にしたもので、これを加える事で明部の解像度劣
化がなく、さらに画質の向上が期待できる。

ここで上記抑圧差分レベル及び輝度の低さを決定するこ
の抑圧ＤＣレベルは、各々偽輪郭の輝度差及び画質輝度
レベルの画質の主観評価を行なう事により実験的に決定
する判断基準であり、α特性及び視覚の弁別閾から決定
されるものである。

以上述べてきた回路構成に従って、偽輪郭が抑圧される
過程を第４図の信号が入力された場合を例にとって説明
する。

予測信号Ｓ＊（１，１）を得るための予測式は（１）に
おいて、ａ　＝　ｂ−ｃ　−１７８（平均化）と置いた
以下の式を用いる。

・・・・・・（３） また、抑圧差分レベル及び抑圧ＤＣレベルは各々４．５
０（ＬＳＢ）とする。第４図は、任意の１水平走査線の
出力を示しているので（３）式を用いて予測信号を計算
する場合、二次元的に考えなければならない。例えば、
図中に示した時間ｔＮにおける予ａ［ｌＩ倍信号計算す
る場合、各近傍画素における各信号値が第５図の様にな
っているので、（３）式に代入する事で以下の様に予測
信号５ｔ（１，１）号値Ｓ　（１，１）との差分（絶対
値回路１９出力）は、ｌ　Ｓ＊（１，１）　−Ｓ　（１
，１）　　ｌ　−２となる。これは抑圧差分レベル（４
ＬＳＢ）以下なので予測信号が選択される。以下同様に
考えて出力を導出する。このような方法により得られた
偽輪郭抑圧状態は、例えば第６図の様になる。尚、白丸
を映像信号、黒丸を予測信号とする。偽輪郭がかなり抑
圧されている事がわかる。これは、予ｒｌｌ１１回路の
伝達特性が低域通過フィルター特性を示し、これによっ
て偽輪郭のスムージングか行なわれる事による効果であ
る。

以上説明してきた様に、本発明によると、ｂｉｔ落ちに
よる偽輪郭を適応的に抑圧する事ができ、これによって
画質を大幅に向上させる事ができる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。

ｇ＋＋えば、第７図に示した色フィルター配列を用いた
単板カラー撮像装置の場合、水平方向に隣接する画素か
異なる色信号であるため、各色信号の予測値は、垂直方
向は、隣接画素を用いる事かできるか、水平方向におい
ては３画素離れた映像信号を用いて決定されなければな
らない。この様に予３１すを行なうために用いられる近
傍画素配置及び回路の構成は、色フィルター配列等によ
って本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施
する事かできる。

また、本実施例は、二次元的に配列した画素を持つ撮像
素子を用いた撮像装置に対するものであるが、リニアイ
メージセンサ−を用いたディジタルファクシミリやディ
ジタル複写機においても、α補正をディジタルで行なっ
ており、そのために偽輪郭が発生する。そこで、このよ
うな装置に対しても本発明の要旨を逸脱しない範囲で適
用する事ができることは言うまでもない。

［発明の効果］ 本発明によれば、ｂｉｔ落ちによる偽輪郭を適応的に抑
圧し、画質を向上させる事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の構成図、第２図は映像信
号と撮像素子上の画素の空間的位置の対応を示した図、
第３図は、偽輪郭を説明するための入力信号の１例、第
４図は、第３図の入力信号をガンマ補正した時の出力、
第５図は、本発明による偽輪郭抑圧原理を説明するため
用いた各画素における輝度信号値、第６図は、本発明に
よる偽輪郭抑圧後の出力例、第７図は本発明の特許請求
範囲を明らかにするために用いた色フィルター配列、第
８図は従来のディザによる偽輪郭抑圧を示す図である。 １．２・・・・・・垂直１画素遅延回路３〜８・・・・
・・水平１画素遅延回路９〜１６・・・・・・乗算回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮像素子から得られるディジタル映像信号にガン
   マ補正を施す手段と、 この手段により出力される映像信号から、前記撮像素子
   上の任意の１画素映像信号を得る第１の手段と、 前記１画素映像信号を除く、この１画素映像信号と空間
   的に近傍の各画素映像信号から、前記１画素映像信号を
   予測する第２の手段と、 前記第１及び第２の手段による各信号の差分を得る手段
   と、 この手段による差分の信号と、所定のレベルとを比較す
   る手段と、 この手段による比較結果により、前記第１又は第２の手
   段によるいずれか一方の信号を選択する手段とを備えた
   ことを特徴とする偽輪郭抑圧回路。
2. （２）第２の手段は、前記１画素映像信号と空間的に近
   傍の各画素映像信号を、各々重み付けて加算する荷重加
   算器を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の偽輪郭抑圧回路。
3. （３）第１又は第２の手段によるいずれか一方の信号を
   選択する手段は、前記１画素映像信号の明るさにより制
   御されることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の偽輪郭抑圧回路。