JP2585219B2 - Filter device for adaptive subsample - Google Patents

Filter device for adaptive subsample

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JP2585219B2
JP2585219B2 JP61094317A JP9431786A JP2585219B2 JP 2585219 B2 JP2585219 B2 JP 2585219B2 JP 61094317 A JP61094317 A JP 61094317A JP 9431786 A JP9431786 A JP 9431786A JP 2585219 B2 JP2585219 B2 JP 2585219B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、テレビジョン信号をディジタル符号化
し、その標本化周波数を低減するサブナイキストサンプ
リング用フィルタ装置に関し、特にその後置フィルタの
切り換えにより画質の向上を図るようにしたものであ
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sub-Nyquist sampling filter device for digitally encoding a television signal and reducing its sampling frequency, and more particularly to switching of a post-filter to improve image quality. It is intended to improve.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

まず第3図にサブナイキストサンプリングの構成図を
示す。図において、1は画像信号をA/D(Analog to Dig
ital)変換した信号を入力するディジタル映像入力端
子、110はディジタル映像入力端子1よりの信号の斜め
成分を落とす2次元前置フィルタ、11は2次元前置フィ
ルタ110の出力信号を画素毎に間引いてサブサンプリン
グするサブサンプルスイッチである。12はサブサンプル
スイッチ11よりの信号を伝送する通信路、111は通信路1
2よりの信号を補間する2次元補間フィルタ、44は2次
元補間フィルタ111の出力信号を外部へ出力するディジ
タル映像信号出力端子である。
First, FIG. 3 shows a configuration diagram of the sub-Nyquist sampling. In the figure, reference numeral 1 denotes an A / D (Analog to Dig) image signal.
ital) a digital video input terminal for inputting the converted signal; 110, a two-dimensional pre-filter for reducing the diagonal component of the signal from the digital video input terminal 1; 11, a thinning out of the output signal of the two-dimensional pre-filter 110 for each pixel Is a sub-sample switch for sub-sampling. 12 is a communication path for transmitting a signal from the sub-sample switch 11, and 111 is a communication path 1.
A two-dimensional interpolation filter 44 for interpolating the signal from 2 is a digital video signal output terminal for outputting the output signal of the two-dimensional interpolation filter 111 to the outside.

次に上記2次元前置フィルタ110及び2次元補間フィ
ルタ111の従来の一構成例を第10図に示す。
Next, an example of a conventional configuration of the two-dimensional pre-filter 110 and the two-dimensional interpolation filter 111 is shown in FIG.

まず2次元前置フィルタ110において、2はディジタ
ル映像入力端子1より入力された信号を1ライン遅延さ
せる1ライン遅延器(以下1H遅延器と記す)、3は1H遅
延器2の出力信号をさらに1ライン遅延させる1H遅延
器、4は1H遅延器2の出力信号を1画素遅延させる1画
素遅延器(以下1D遅延器と記す)、5は1D遅延器4の出
力信号をさらに1画素遅延させる1D遅延器、9は1H遅延
器3の出力信号を1画素遅延させる1D遅延器、10はディ
ジタル映像入力端子1より入力される信号を1画素遅延
させる1D遅延器である。101は1H遅延器2と1D遅延器5,
9,10の出力信号の和を得るための加算器、102は1D遅延
器4の出力信号を2で除算する割算器、103は加算器101
の出力を8で除算する割算器、104は割算器102,103の出
力を加算する加算器である。
First, in the two-dimensional pre-filter 110, reference numeral 2 denotes a one-line delay unit (hereinafter referred to as 1H delay unit) for delaying the signal input from the digital video input terminal 1 by one line, and reference numeral 3 denotes an output signal of the 1H delay unit 2 further. 1H delayer for delaying one line, 4 is a one-pixel delayer (hereinafter referred to as 1D delayer) for delaying the output signal of 1H delayer 1 by one pixel, and 5 is further delaying the output signal of 1D delayer 4 by one pixel. A 1D delay unit, 9 is a 1D delay unit for delaying the output signal of the 1H delay unit 3 by one pixel, and 10 is a 1D delay unit for delaying the signal input from the digital video input terminal 1 by one pixel. 101 is 1H delay 2 and 1D delay 5,
An adder for obtaining the sum of the output signals of 9, 10 is provided, 102 is a divider for dividing the output signal of the 1D delay unit 4 by 2, and 103 is an adder 101.
Is an adder that divides the output of the divider by 8, and 104 is an adder that adds the outputs of the dividers 102 and 103.

また、2次元補間フィルタ111において、13は通信路1
2よりの信号を1ライン遅延させる1H遅延器、14は1H遅
延器13の出力信号をさらに1ライン遅延させる1H遅延
器、19は1H遅延器14の出力信号を1画素遅延させる1D遅
延器、20は通信路12よりの信号を1画素遅延させる1D遅
延器、15は1H遅延器13の出力信号を1画素遅延させる1D
遅延器、16は1D遅延器15の出力信号をさらに1画素遅延
させる1D遅延器である。105は1H遅延器13と1D遅延器19,
20,16の出力信号を加算する加算器、106は加算器105の
出力信号を4で除算する割算器、107は1D遅延器15の出
力信号と割算器106の出力信号とを加算する加算器であ
る。
Further, in the two-dimensional interpolation filter 111, 13 is the communication path 1
A 1H delay device for delaying the signal from 2 by one line, 14 a 1H delay device for further delaying the output signal of the 1H delay device 13 by one line, 19 a 1D delay device for delaying the output signal of the 1H delay device 14 by one pixel, Reference numeral 20 denotes a 1D delay unit that delays the signal from the communication path 12 by one pixel, and 15 denotes a 1D delay unit that delays the output signal of the 1H delay unit 13 by one pixel.
The delay unit 16 is a 1D delay unit that further delays the output signal of the 1D delay unit 15 by one pixel. 105 is 1H delay unit 13 and 1D delay unit 19,
An adder for adding the output signals of 20, 16 is added. 106 is a divider for dividing the output signal of the adder 105 by 4. 107 is an adder for adding the output signal of the 1D delay unit 15 and the output signal of the divider 106. It is an adder.

次に動作について説明する。 Next, the operation will be described.

まずサブサンプリングについて第3図を用いて説明す
る。第3図において、ある画像を標本化周波数2fsで標
本化した信号3aをディジタル映像入力端子1に入力す
る。信号3aは画素配置で表すと第6図で示すように、ま
たx方向,y方向でサンプリングした2次元空間スペクト
ラムで表すと第8図で示すようになる。第6図におい
て、Txは1画素間隔を、Tyは1ライン間隔を示してい
る。第8図において、標本化周波数は1/Ty,1/Txを基本
周期とする格子点上に存在するため、折り返し雑音なし
に映像が再生できる2次元空間スペクトラム領域は水平
空間周波数1/2Tx,垂直空間周波数1/2Tyの長方形領域で
ある。通常、サブサンプリングでは標本化周波数を1ラ
イン毎に180゜位相をずらしたPASS(Phase Alternative
Sub−Nyquist Sampling)方式が採用されている。第3
図のサブサンプリング後の信号3cは画素配置で表すと第
7図の千鳥格子状標本点となり、x方向,y方向でサンプ
リングした2次元空間スペクトラムでは第9図のように
表される。第9図において、標本化周波数は千鳥格子状
の点に表され、折り返し雑音なしに映像が再生できる2
次元空間スペクトラム領域は水平空間周波数1/2Tx,垂直
空間周波数1/2Tyを直線で結んだ三角形領域となる、画
像上では細い斜め線が存在すると折り返し雑音が発生す
る。このためサブサンプルフィルタでは斜め成分を落と
すことが重要である。
First, sub-sampling will be described with reference to FIG. In FIG. 3, a signal 3a obtained by sampling an image at a sampling frequency of 2fs is input to a digital video input terminal 1. The signal 3a is as shown in FIG. 6 when represented by a pixel arrangement, and as shown in FIG. 8 when represented by a two-dimensional space spectrum sampled in the x and y directions. In FIG. 6, Tx indicates one pixel interval, and Ty indicates one line interval. In FIG. 8, since the sampling frequency exists on a grid point having a fundamental period of 1 / Ty, 1 / Tx, a two-dimensional spatial spectrum region in which an image can be reproduced without aliasing noise has a horizontal spatial frequency of 1 / 2Tx, This is a rectangular area having a vertical spatial frequency of 1/2 Ty. Normally, in subsampling, a PASS (Phase Alternative) in which the sampling frequency is shifted by 180 ° for each line
Sub-Nyquist Sampling) is adopted. Third
The signal 3c after the sub-sampling in the figure is a staggered sample point in FIG. 7 when represented by the pixel arrangement, and is represented as in FIG. 9 in the two-dimensional spatial spectrum sampled in the x and y directions. In FIG. 9, the sampling frequency is represented by a staggered grid point, and the video can be reproduced without aliasing noise.
The dimensional space spectrum region is a triangular region formed by connecting a horizontal space frequency of 1 / 2Tx and a vertical space frequency of 1 / 2Ty by a straight line. When a thin oblique line exists on an image, aliasing noise occurs. For this reason, it is important to reduce oblique components in the sub-sample filter.

第3図において、ディジタル映像入力端子1より入力
された信号3aは斜め成分を落とすため基本クロック2fs
で動作する2次元前置フィルタ110に入力される。2次
元前置フィルタ110を通った信号3bは斜め成分の落ちた
信号となり、サブサンプルスイッチ11によりサブサンプ
リングされ信号3cとなる。信号3cはサンプルクロックfs
毎にリサンプルされた信号となるため、画像情報が半分
に減少したこととなる。そしてこの信号3cは通信路12を
用いて伝送され、伝送された信号はサンプルクロックfs
毎の信号となる。次に受信側でサンプルクロックを2fs
にするため、第7図において×印で示された欠落画素は
2次元補間フィルタ111により補間されると共に、斜め
成分が落とされる。そして補間された信号3dは、サンプ
ルクロックが2fsとなった信号としてディジタル映像出
力端子44に出力される。
In FIG. 3, a signal 3a input from the digital video input terminal 1 has a basic clock 2fs to reduce oblique components.
Is input to the two-dimensional pre-filter 110 that operates. The signal 3b that has passed through the two-dimensional pre-filter 110 becomes a signal with a diagonal component dropped, and is sub-sampled by the sub-sample switch 11 to become a signal 3c. Signal 3c is the sample clock fs
Since the signal is resampled every time, the image information is reduced by half. The signal 3c is transmitted using the communication path 12, and the transmitted signal is the sample clock fs.
It is a signal for each. Next, the sample clock is set to 2fs on the receiving side.
In FIG. 7, the missing pixels indicated by crosses in FIG. 7 are interpolated by the two-dimensional interpolation filter 111 and the oblique components are reduced. Then, the interpolated signal 3d is output to the digital video output terminal 44 as a signal whose sample clock has become 2 fs.

以上サブサンプリングにおけるフィルタリングの重要
性を第3図を用いて説明した訳であるが、次に従来のフ
ィルタリングの一具体例について第10図を用いて説明す
る。映像入力端子1より入力された信号10aは、サブサ
ンプルスィッチ11の入力信号10bとなるまでに、下記
(1)式の伝達特性を実現した2次元前置フィルタ110
により斜め成分が落とされる。
The importance of the filtering in the sub-sampling has been described above with reference to FIG. 3. Next, a specific example of the conventional filtering will be described with reference to FIG. By the time the signal 10a input from the video input terminal 1 becomes the input signal 10b of the sub-sample switch 11, the two-dimensional pre-filter 110 realizing the transfer characteristic of the following equation (1) is obtained.
As a result, the oblique component is dropped.

Z-L:画像上1ライン遅延 Z-1:画像上1画素遅延 信号10bは2fsのサンプリングクロックで処理されてい
るため、サブサンプルスイッチ11でライン毎に180゜位
相反転するfsのクロックでサブサンプルされ、これを画
素配置で表すと第7図の千鳥格子サンプリングとなる。
サブサンプリングされた信号10cは通信路12により伝送
クロックfsで伝送される。このようにして伝送された信
号は第7図の欠落サンプル点に0挿入された2fsのクロ
ックの信号である。そして通信路12よりの信号が入力さ
れる受信側では、該入力信号がディジタル映像出力端子
44の出力映像信号10dとなるまでに、上記(1)式の伝
達特性を実現した補間フィルタ111により欠落サンプル
点が補間される。
Z -L : One line delay on the image Z -1 : One pixel delay on the image Since the signal 10b is processed by the sampling clock of 2fs, the sub-sample switch 11 performs the sub-switching by the clock of fs which inverts the phase by 180 ° for each line. Sampled, and when this is represented by pixel arrangement, the staggered grid sampling shown in FIG. 7 is obtained.
The sub-sampled signal 10c is transmitted by the communication path 12 at the transmission clock fs. The signal transmitted in this manner is a 2 fs clock signal with 0 inserted at the missing sample point in FIG. On the receiving side to which a signal from the communication path 12 is input, the input signal is converted to a digital video output terminal.
Missing sample points are interpolated by the interpolation filter 111 that has realized the transfer characteristic of the above equation (1) until the output video signal 10d becomes 44.

以上のフィルタは2次元前置フィルタ110、2次元補
間フィルタ111共に斜め成分を落とすフィルタとなって
いる。
The above filters are both filters for reducing the diagonal components in the two-dimensional pre-filter 110 and the two-dimensional interpolation filter 111.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

従来のサブサンプルフィルタは以上のように構成され
ており、画像情報に斜め高域成分が存在しない場合にも
斜め方向のフィルタリングを無条件に行うため、画像の
一部に水平,垂直解像度の高い成分を含んでいる場合に
はその部分の画質が劣化してしまう。そこでこれを防止
するためには、フィルタの次数の高い、即ちハードウェ
アが複雑なフィルタを用いる必要があり、ハードウェア
規模が大きくなるという欠点があった。
The conventional sub-sample filter is configured as described above, and performs filtering in the oblique direction unconditionally even when there is no oblique high-frequency component in the image information. When a component is included, the image quality of that part is deteriorated. Therefore, in order to prevent this, it is necessary to use a filter having a high order of filters, that is, a filter having complicated hardware, and there is a disadvantage that the hardware scale becomes large.

この発明は、上記のような問題点を解消するためにな
されたもので、従来同様のハードウェア規模で、従来よ
り水平,垂直解像度の高い画質を得ることができ、しか
も誤検出の少ない適応型サブサンプル用フィルタ装置を
得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and can achieve an image quality having a higher horizontal and vertical resolution than the conventional one with the same hardware scale as the conventional one, and furthermore, has an adaptive type with less erroneous detection. It is intended to obtain a filter device for sub-sampling.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

この発明に係る適応型サブサンプル用フィルタ装置
は、後置フィルタに、水平方向ローパスフィルタ(Low
Pass Filter:LPF)及び垂直方向LPFと、画像の局所的な
水平方向変化と垂直方向変化とを検出してこれらを比較
する比較手段と、注目画素と該注目画素に隣接する4つ
の欠落サンプル点における上記比較結果により上記水平
方向LPFと垂直方向LPFの出力値のうちいずれかを選択す
る切り換え手段とを設けたものである。
The adaptive sub-sample filter device according to the present invention includes a horizontal low-pass filter (Low
Pass Filter: LPF) and vertical direction LPF, comparison means for detecting and comparing local horizontal and vertical changes in the image, a target pixel and four missing sample points adjacent to the target pixel And switching means for selecting any one of the output values of the horizontal LPF and the vertical LPF based on the comparison result in the above.

〔作用〕[Action]

この発明においては、画像の局所的な水平方向変化と
垂直方向変化とを検出し、その検出結果により水平方向
高域成分の多い画像には垂直方向LPFを、垂直方向高域
成分の多い画像には水平方向LPFをかけ、これにより誤
検出が少なく高解像度の画質が得られる。
In the present invention, a local change in the horizontal direction and a change in the vertical direction of an image are detected, and a vertical LPF is applied to an image having many high-frequency components in the horizontal direction and an image having many high-frequency components in the vertical direction. Is applied with a horizontal LPF so that high-resolution image quality can be obtained with less erroneous detection.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。第1図
は本発明の一実施例による適応型サブサンプル用フィル
タ装置の後置フィルタ(補間フィルタ)、即ち受信側の
構成を示したものである。図において、12は通信路、13
はこの通信路12よりの信号を1ライン遅延させる1H遅延
器、15は1H遅延器13の出力信号を1画素遅延させる1D遅
延器、16は1D遅延器15の出力信号をさらに1画素遅延さ
せる1D遅延器、17,18はそれぞれ1H遅延器13,1D遅延器16
の出力信号を2で除算する割算器、23は割算器17,18の
2つの出力信号を加算する加算器、31は加算器23の出力
信号を1ライン遅延させる1H遅延器、35は1H遅延器31の
出力信号を1画素遅延させる1D遅延器である。そしてこ
れらの各構成要素により、水平方向ディジタルフィルタ
(水平方向LPF)が構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a post-filter (interpolation filter) of an adaptive sub-sampling filter device according to an embodiment of the present invention, that is, a configuration of a receiving side. In the figure, 12 is a communication path, 13
Is a 1H delay unit that delays the signal from the communication path 12 by one line, 15 is a 1D delay unit that delays the output signal of the 1H delay unit 13 by one pixel, and 16 is an additional 1 pixel delay of the output signal of the 1D delay unit 15. 1D delay unit, 17 and 18 are 1H delay unit 13 and 1D delay unit 16, respectively.
, The adder 23 adds the two output signals of the dividers 17 and 18, 31 is a 1H delay unit that delays the output signal of the adder 23 by one line, and 35 is This is a 1D delay unit that delays the output signal of the 1H delay unit 31 by one pixel. These components form a horizontal digital filter (horizontal LPF).

14は1H遅延器13の出力信号をさらに1ライン遅延させ
る1H遅延器、19は1H遅延器14の出力信号を1画素遅延さ
せる1D遅延器、20は通信路12よりの信号を1画素遅延す
る1D遅延器、21,22はそれぞれ1D遅延器20,19の出力信号
を2で除算する割算器、25は割算器21,22の2つの出力
信号を加算する加算器、32は加算器25の出力信号を1ラ
イン遅延させる1H遅延器、36は1H遅延器32の出力信号を
1画素遅延させる1D遅延器である。そして通信路12より
1D遅延器36に至る各構成用により、垂直方向LPFが構成
されている。
Reference numeral 14 denotes a 1H delay unit that further delays the output signal of the 1H delay unit 13 by one line, 19 denotes a 1D delay unit that delays the output signal of the 1H delay unit 14 by one pixel, and 20 denotes a delay of the signal from the communication path 12 by one pixel. 1D delay devices, 21 and 22 are dividers for dividing output signals of 1D delay devices 20 and 19 by 2, 25 is an adder for adding two output signals of dividers 21 and 22, and 32 is an adder A 1H delay unit for delaying the output signal of 25 by one line, and a 1D delay unit for delaying the output signal of 1H delay unit 32 by one pixel. And from channel 12
A vertical LPF is configured for each component up to the 1D delay device 36.

また、24は1D遅延器20の出力信号から1D遅延器19の出
力信号を減算する減算器、26は1H遅延器13の出力信号か
ら1D遅延器16の出力信号を減算する減算器、27,28はそ
れぞれ減算器26,24の出力信号の絶対値をとる絶対値回
路である。29は絶対値回路27,28の2つの出力信号を比
較する比較器、33は比較器29の出力信号を1ライン遅延
させる1H遅延器、37は1H遅延器33の出力信号を1画素遅
延させる1D遅延器、38は比較器29の出力信号を2画素遅
延させる2D遅延器、39は比較器29の出力信号を2ライン
遅延させる2H遅延器、40は2H遅延器39の出力信号を2画
素遅延させる2D遅延器である。41はゲート回路群で構成
される判断回路、42は判断回路41の出力信号により、1D
遅延器35の出力信号か又は1D遅延器36の出力信号か、即
ち水平方向LPFの出力信号か垂直方向LPFの出力信号かの
いずれか一方を選択する切り換えスイッチである。
Further, 24 is a subtractor for subtracting the output signal of the 1D delay unit 19 from the output signal of the 1D delay unit 20, 26 is a subtractor for subtracting the output signal of the 1D delay unit 16 from the output signal of the 1H delay unit 13, 27, Numeral 28 is an absolute value circuit which takes the absolute value of the output signal of the subtracters 26 and 24, respectively. 29 is a comparator for comparing the two output signals of the absolute value circuits 27 and 28, 33 is a 1H delay unit that delays the output signal of the comparator 29 by one line, and 37 is a one-pixel delay of the output signal of the 1H delay unit 33. 1D delay device, 38 is a 2D delay device that delays the output signal of the comparator 29 by two pixels, 39 is a 2H delay device that delays the output signal of the comparator 29 by two lines, and 40 is an output signal of the 2H delay device 39 that is two pixels. This is a 2D delay device for delaying. 41 is a decision circuit composed of a group of gate circuits, 42 is a 1D
It is a changeover switch for selecting either the output signal of the delay unit 35 or the output signal of the 1D delay unit 36, that is, one of the horizontal LPF output signal and the vertical LPF output signal.

30は1D遅延器15の出力信号を1ライン遅延させる1H遅
延器、34は1H遅延器30の出力信号を1画素遅延させる1D
遅延器、43は切り換えスイッチ42の出力信号と1D遅延器
34の出力信号とを加算する加算器、44は加算器43の出力
信号を外部に出力するディジタル映像出力端子である。
Reference numeral 30 denotes a 1H delay unit that delays the output signal of the 1D delay unit 15 by one line, and 34 denotes a 1D delay unit that delays the output signal of the 1H delay unit 30 by one pixel.
Delay device, 43 is the output signal of switch 42 and 1D delay device
An adder for adding the output signal of the adder 34 is a digital video output terminal for outputting the output signal of the adder 43 to the outside.

次に第1図に従って2次元後置フィルタ、即ち受信側
の動作について説明する。
Next, the operation of the two-dimensional post filter, that is, the operation of the receiving side will be described with reference to FIG.

通信路12より入力される信号1aは、第7図の欠落サン
プル点に0データを挿入した信号である。この入力信号
1aは1H遅延器13により1ライン遅延され、さらに1D遅延
器15,16により各々1画素遅延される。1H遅延器13の出
力信号は割算器17により2で除算され、1D遅延器16の出
力信号は割算器18により2で除算される。割算器17,18
の出力信号は加算器23により加算されて、さらに1H遅延
器31により1ライン遅延され、1D遅延器35により1画素
遅延されて出力信号1bとなる。ここで入力信号1aから1D
遅延器35の出力信号1bまでの水平方向LPFの伝達特性
は、 H(Z)=Z-1・(1+Z-2)・Z-2L/2 で表される。この伝達特性は画素配置上の演算として第
2図においてE点を求めるのに E=(A+B)/2 の演算を行うことに相当する。このとき信号1aは1画素
毎に0データが挿入された信号であるから、信号1bはE
点が0挿入データのときには水平方向LPFの出力値が得
られ、E点が0挿入データでないときには0となる。
The signal 1a input from the communication path 12 is a signal in which 0 data is inserted at the missing sample point in FIG. This input signal
1a is delayed by one line by a 1H delay unit 13, and further delayed by one pixel by 1D delay units 15 and 16, respectively. The output signal of the 1H delay unit 13 is divided by 2 by the divider 17, and the output signal of the 1D delay unit 16 is divided by 2 by the divider 18. Dividers 17, 18
Are added by the adder 23, further delayed by one line by the 1H delay unit 31, and delayed by one pixel by the 1D delay unit 35 to become the output signal 1b. Where the input signals 1a to 1D
The transfer characteristic of the horizontal LPF up to the output signal 1b of the delay unit 35 is represented by H (Z) = Z -1 · (1 + Z -2 ) · Z -2L / 2. This transfer characteristic is equivalent to performing the calculation of E = (A + B) / 2 to obtain the point E in FIG. 2 as the calculation on the pixel arrangement. At this time, since the signal 1a is a signal in which 0 data is inserted for each pixel, the signal 1b is
When the point is 0 insertion data, an output value in the horizontal direction LPF is obtained, and when the point E is not 0 insertion data, it becomes 0.

一方、通信路12より入力される信号1aは1D遅延器20に
より1画素遅延され、さらに割算器21によって2で除算
される。また1H遅延器13の出力信号はさらに1H遅延器14
により1ライン遅延され、その出力が1D遅延器19によっ
て1画素遅延される。1D遅延器19の出力信号は割算器22
によって2で除算され、これら割算器21,22の出力信号
は加算器25によって加算されて、さらに1H遅延器32によ
り1ライン遅延され、1D遅延器36により1画素遅延され
て出力信号1cとなる。ここで入力信号1aから1D遅延器36
の出力信号1cまでの垂直方向LPFの伝達特性は、 H(Z)=Z-L・(1+Z-2L)・Z-2/2 で表される。この伝達特性は画素配置上の演算として、
第2図においてE点を求めるのに、 E=(C+D)/2 の演算を行うことに相当する。このとき、信号1aは1画
素毎に0データが挿入された信号であるから、信号1cは
E点が0挿入データのときには垂直方向LPFの出力値が
得られ、E点が0挿入データでないときには0となる。
On the other hand, the signal 1a input from the communication path 12 is delayed by one pixel by the 1D delay unit 20, and is further divided by 2 by the divider 21. The output signal of the 1H delay unit 13 is further
, And the output is delayed by one pixel by the 1D delay unit 19. The output signal of the 1D delay unit 19 is divided by a divider 22
The output signals of the dividers 21 and 22 are added by an adder 25, further delayed by one line by a 1H delay unit 32, delayed by one pixel by a 1D delay unit 36, and output signal 1c. Become. Here, the input signal 1a is converted to a 1D delay 36
The transfer characteristic of the vertical LPF up to the output signal 1c is expressed by H (Z) = Z− L · (1 + Z− 2L ) · Z− 2 / 2. This transfer characteristic is calculated as
In FIG. 2, calculating the point E is equivalent to performing the calculation of E = (C + D) / 2. At this time, since the signal 1a is a signal in which 0 data is inserted for each pixel, the signal 1c obtains an output value in the vertical direction LPF when the point E is 0 insertion data, and when the E point is not 0 insertion data. It becomes 0.

以上に述べた2つのLPFの出力信号を次に述べる論理
で選択する。
The output signals of the two LPFs described above are selected by the logic described below.

まず減算器26により1H遅延器13の出力信号から1D遅延
器16の出力信号を減算し、この出力信号の絶対値を絶対
値回路27により信号1dとして得る。一方、減算器24によ
り1D遅延器20の出力信号から1D遅延器19の出力信号を減
算し、この出力信号の絶対値を絶対値回路28により信号
1eとして得る。比較器29は信号1dと信号1eとを比較し、
1ビットの信号を出力する。比較器29の出力信号は1H遅
延器33により1ライン遅延され、さらに1D遅延器37によ
り1画素遅延される。また比較器29の出力信号は2D遅延
器38により2画素遅延される。また比較器29の出力信号
は2H遅延器39により2ライン遅延され、さらに2D遅延器
40により2画素遅延される。判断回路41は前述したよう
にゲート回路群で構成されており、1D遅延器37,比較器2
9,2D遅延器38,40,2H遅延器39の5つの出力信号が入力さ
れ、第5図に示す判断基準に従って出力1fを得る。
First, the output signal of the 1D delay unit 16 is subtracted from the output signal of the 1H delay unit 13 by the subtracter 26, and the absolute value of this output signal is obtained as the signal 1d by the absolute value circuit 27. On the other hand, the output signal of the 1D delay unit 19 is subtracted from the output signal of the 1D delay unit 20 by the subtractor 24, and the absolute value of this output signal is signaled by the absolute value circuit 28.
Get as 1e. Comparator 29 compares signal 1d with signal 1e,
Outputs a 1-bit signal. The output signal of the comparator 29 is delayed by one line by a 1H delay unit 33, and further delayed by one pixel by a 1D delay unit 37. The output signal of the comparator 29 is delayed by two pixels by the 2D delay unit 38. The output signal of the comparator 29 is delayed by two lines by a 2H delay unit 39, and further a 2D delay unit
40 delays two pixels. The judgment circuit 41 is composed of a group of gate circuits as described above, and includes a 1D delay device 37, a comparator 2
Five output signals from the 9, 2D delay units 38, 40, and 2H delay unit 39 are input, and an output 1f is obtained according to the criterion shown in FIG.

比較器29の出力から信号1fまでの信号の流れは、注目
する欠落サンプル点の内挿にあたって、第4図に示す注
目点αの空間上1画素左上の欠落サンプル点βと空間上
1画素右上の欠落サンプル点γにおいて水平方向LPF,垂
直方向LPFのいずれを選択したか、また注目点αの空間
上1画素左下の欠落サンプル点δと空間上1画素右下の
欠落サンプル点εにおいていずれのLPFを選択するかに
より、注目点αで水平方向LPF,垂直方向LPFのいずれを
用いるかを判断するものである。
The flow of the signal from the output of the comparator 29 to the signal 1f is determined by interpolating the missing sample point of interest, as shown in FIG. Which of the horizontal LPF and the vertical LPF was selected at the missing sample point γ of the target point α, and which of the missing sample point δ at the lower left of one pixel on the space of the point of interest α and the Whether the horizontal direction LPF or the vertical direction LPF is used at the point of interest α is determined depending on whether the LPF is selected.

第5図に垂直方向LPFを用いる場合の信号を1,水平方
向LPFを用いる場合の信号を0として切り換えスイッチ4
7の選択基準を示す。図中、α,β,γ,δ,εはそれ
ぞれ欠落サンプル点α,β,γ,δ,εを注目画素とし
たときの比較器29の出力信号を示す。このような選択基
準で選択された信号1gは、加算器43により1D遅延器15の
出力を1H遅延器30,1D遅延器34でさらに1ライン,1画素
遅延された信号1hと加算され、補間されたディジタル映
像出力信号1iとしてディジタル出力端子44から出力され
る。ここで入力信号1aから1D遅延器34の出力信号1hまで
の伝達特性は、 H(Z)=Z-2・Z-2L で表される。またサブサンプルにより0挿入されるため
に、信号1hと1gはどちらかが交互に0となる信号であ
る。従って入力信号1aからディジタル映像出力端子44の
出力信号1iまでの0挿入も含めた伝達特性は(εを注目
画素とした場合)、 水平方向LPFを選択した場合には、 H(Z)=Z-1・(1+Z-1・Z-2L/2 垂直方向LPFを選択した場合には、 H(Z)=Z-L・(1+Z-L・Z-2/2 となる。この選択論理は、第2図の画素配置上の演算と
しては、E点を求めるのに 信号1dは|A−B|, 信号1eは|C−D| に相当し、第4図におけるα,β,γ,δ,ε点での比
較器29の出力をそれぞれSα,Sβ,Sγ,Sδ,Sεとする
と、 |A−B|<|C−D|の場合がSα=0, |A−B|≧|C−D|の場合がSα=1 に相当する。従って、 Sβ=0,Sγ=0,Sδ=0,Sε=0のとき又は Sα=0かつSβ,Sγ,Sδ,Sεのうち少なくとも1つ
は0でないときには E=(A+2E+B)/2 Sβ=1,Sγ=1,Sδ=1,Sε=0のとき又は Sα=0かつSβ,Sγ,Sδ,Sεのうち少なくとも1つ
は1でないときには E=(C+2E+D)/2 なる選択をするものである。このように注目画素α点の
みで判断すると誤検出の危険性があるので、注目画素と
周辺画素の総合判断によりLPFの切り換えを行うと誤検
出が少なくなる。これにより画像によって水平方向変化
の少ない画像には水平方向LPFを、垂直方向変化の少な
い画像には垂直方向LPFを少ない誤判断で選択して欠落
画素を補間することになり、精度の高い適応的な補間フ
ィルタリングが実現できる。
In FIG. 5, a switch 4 is set as a signal when the vertical LPF is used, and a signal when the horizontal LPF is used as 0.
7 shows the selection criteria. In the figure, α, β, γ, δ, and ε indicate output signals of the comparator 29 when the missing sample points α, β, γ, δ, and ε are set as the target pixels. The signal 1g selected based on such a selection criterion is added to the output 1D delay unit 15 by the adder 43 and the signal 1h further delayed by one line and one pixel by the 1H delay unit 30 and the 1D delay unit 34, and interpolated. The digital video output signal 1i is output from the digital output terminal 44. Here, the transfer characteristic from the input signal 1a to the output signal 1h of the 1D delay unit 34 is represented by H (Z) = Z− 2 · Z− 2L . Further, since 0 is inserted by the sub-sample, one of the signals 1h and 1g is a signal which becomes 0 alternately. Therefore, the transfer characteristic including the insertion of 0 from the input signal 1a to the output signal 1i of the digital video output terminal 44 (when ε is the target pixel) is as follows: When the horizontal LPF is selected, H (Z) = Z -1 · (1 + Z −1 ) 2 · Z −2L / 2 When the vertical LPF is selected, H (Z) = Z− L · (1 + Z− L ) 2 · Z −2 / 2. According to the selection logic, as an operation on the pixel arrangement in FIG. 2, the signal 1d corresponds to | A−B | and the signal 1e corresponds to | C−D | Assuming that the outputs of the comparator 29 at points β, γ, δ, and ε are Sα, Sβ, Sγ, Sδ, and Sε, Sα = 0, | A− when | A−B | <| C−D | The case of B | ≧ | C−D | corresponds to Sα = 1. Therefore, when Sβ = 0, Sγ = 0, Sδ = 0, Sε = 0 or when Sα = 0 and at least one of Sβ, Sγ, Sδ, Sε is not 0, E = (A + 2E + B) / 2 Sβ = 1 , Sγ = 1, Sδ = 1, Sε = 0 or when Sα = 0 and at least one of Sβ, Sγ, Sδ, Sε is not 1, the selection is made as E = (C + 2E + D) / 2. As described above, there is a risk of erroneous detection if the determination is made based only on the target pixel α point. Therefore, when the LPF is switched based on the comprehensive determination of the target pixel and the peripheral pixels, the erroneous detection is reduced. With this, the horizontal LPF is selected for the image with little horizontal change depending on the image, and the vertical LPF is selected with little misjudgment for the image with little vertical change, and the missing pixels are interpolated, and the high precision adaptive Interpolation filtering can be realized.

このような本実施例装置では、画像の局所的な性質に
より、水平方向高域成分の多い画像には垂直LPFを、垂
直方向高域成分の多い画像には水平方向LPFをかけるの
で、従来同様の回路規模で従来より水平,垂直解像度の
高い画質を忠実に再生することができる。
In such an apparatus of the present embodiment, a vertical LPF is applied to an image having many high-frequency components in the horizontal direction, and a horizontal LPF is applied to an image having many high-frequency components in the vertical direction. With this circuit scale, it is possible to faithfully reproduce image quality with higher horizontal and vertical resolutions than before.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように、この発明に係るサブサンプル用フィル
タ装置によれば、その後置フィルタに水平方向LPF及び
垂直方向LPFを設けるとともに、画像の局所的な水平方
向変化及び垂直方向変化を少ない誤検出で検出し、水平
方向変化の多い画像には垂直方向LPFの出力を、垂直方
向変化の多い画像には水平方向LPFの出力を選択して出
力するようにしたので、少ないハードウェアで高解像度
の画質が得られる効果がある。
As described above, according to the sub-sample filter device according to the present invention, the horizontal filter and the vertical LPF are provided in the post-filter, and the local horizontal change and vertical change of the image are detected with less erroneous detection. Detects and outputs the output of the vertical LPF for images with large changes in the horizontal direction, and outputs the output of the horizontal LPF for images with many changes in the vertical direction. The effect is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の一実施例による適応型サブサンプル
用フィルタ装置の後置フィルタを示すブロック図、第2
図は本発明及び従来例を画素上の演算として説明するた
めの画素上の配置図、第3図はPASS方式を説明するため
のPASS方式ブロック図、第4図は本発明の後置フィルタ
における2つのLPFの選択論理を説明するための画素上
の配置図、第5図は本発明の後置フィルタにおける2つ
のLPFの選択基準を示す図、第6図はサブサンプルする
前のサンプリング点を示す画素配置図、第7図はサブサ
ンプリング後のサンプリング点を示す画素配置図、第8
図は第6図に示したサンプリング点の2次元空間スペク
トラムを示す図、第9図は第7図に示したサンプリング
点の2次元空間スペクトラムを示す図、第10図は従来例
によるサブサンプル用前置フィルタ及び補間フィルタを
示すブロック図である。 11……サブサンプル用スイッチ、12……通信路、13,14,
30〜33……1ライン遅延器、15,16,19,20,34〜37……1
画素遅延器、17,18,21,22……割算器、24,26……減算
器、23,25,43……加算器、27,28……絶対値回路、29…
…比較器、38,40……2画素遅延器、39……2ライン遅
延器、41……判断回路、42……切り換えスイッチ、110
……2次元前置フィルタ、111……2次元後置フィル
タ。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a block diagram showing a post-filter of an adaptive sub-sampling filter device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a layout diagram on a pixel for explaining the present invention and the conventional example as an operation on the pixel, FIG. 3 is a block diagram of a PASS system for explaining a PASS system, and FIG. FIG. 5 is a layout diagram on a pixel for explaining a selection logic of two LPFs, FIG. 5 is a diagram showing selection criteria of two LPFs in a post-filter of the present invention, and FIG. 6 is a drawing showing sampling points before sub-sampling. FIG. 7 is a pixel arrangement diagram showing sampling points after sub-sampling, and FIG.
The figure shows the two-dimensional space spectrum of the sampling points shown in FIG. 6, FIG. 9 shows the two-dimensional space spectrum of the sampling points shown in FIG. 7, and FIG. It is a block diagram which shows a pre-filter and an interpolation filter. 11 ... Subsample switch, 12 ... Communication path, 13,14,
30-33 ... 1 line delay unit, 15,16,19,20,34-37 ... 1
Pixel delay unit 17, 18, 21, 22… Divider, 24, 26… Subtractor, 23, 25, 43… Adder, 27, 28… Absolute value circuit, 29…
... Comparator, 38,40 ... 2-pixel delay unit, 39 ... 2-line delay unit, 41 ... Judgment circuit, 42 ... Switch, 110
... two-dimensional pre-filter, 111 ... two-dimensional post-filter. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ディジタル化されたテレビジョン信号の標
本化周波数を通信路上で低減するPASS方式(Phase Alte
rnative Sub−Nyquist Sampling)に用いるディジタル
フィルタ装置であって、 受信側に設けられ欠落した画素を内挿により補間するた
めの補間フィルタが、 伝達特性が、 H(Z)=(1+Z-1・Z-L/2 但し、Z-L:空間上1ライン遅延, Z-1:空間上1画素遅延 である水平方向ディジタルフィルタと、 伝達特性が、 H(Z)=(1+Z-L・Z-1/2 である垂直方向ディジタルフィルタと、 内挿すべき注目画素の空間上1ライン上,下の画素の画
素値間の垂直方向差分絶対値V0と上記注目画素の空間上
1画素前,後の画素の画素値間の水平方向差分絶対値H0
とを得てこれらを比較する比較手段と、 上記注目画素の空間上1画素左上の欠落サンプル点を注
目画素としたときの各差分絶対値V−1,−1、H
−1,−1、 上記注目画素の空間上1画素右上の欠落サンプル点を注
目画素としたときの各差分絶対値V1,−1、H1,−1、 上記注目画素の空間上1画素左下の欠落サンプル点を注
目画素としたときの各差分絶対値V−1,1、H−1,1、 上記注目画素の空間上1画素右下の欠落サンプル点を注
目画素としたときの各差分絶対値V1,1、H1,1から Vx,y>Hx,y(x=1,−1、y=1,−1)の場合,若しく
はx=−1,1、y=−1,1の4組の組み合わせのうち1組
以上の組み合わせがVx,y≦Hx,yとなり、かつV0>H0の場
合には上記水平方向ディジタルフィルタの出力値を、 Vx,y≦Hx,y(x=−1,1、y=−1,1)の場合若しくは上
記4組の組み合わせのうち1組以上の組み合わせがVx,y
>Hx,yとなり、かつV0≦H0の場合には上記垂直方向ディ
ジタルフィルタの出力値を選択して出力する切り換え手
段とからなるものであることを特徴とする適応型サブサ
ンプル用フィルタ装置。
A PASS system (Phase Alte) for reducing the sampling frequency of a digitized television signal on a communication channel.
A digital filter device used for rnative sub-nyquist sampling, wherein an interpolation filter provided on the receiving side for interpolating missing pixels by interpolation has a transfer characteristic of H (Z) = (1 + Z −1 ) 2 • Z- L / 2, where Z- L : spatial one-line delay, Z- 1 : spatial one-pixel delay, and the transfer characteristic is H (Z) = (1 + Z- L ) 2. A vertical digital filter that is Z -1/2 , a vertical difference absolute value V 0 between pixel values of a pixel above and below one line in the space of the pixel of interest to be interpolated, and one pixel in the space of the pixel of interest Horizontal difference absolute value H 0 between pixel values of previous and subsequent pixels
And a comparing means for obtaining the difference absolute values V −1, −1 and H when the missing sample point at the upper left of one pixel in the space of the target pixel is set as the target pixel.
−1, −1 , each absolute difference value V 1, −1 , H 1, −1 when a missing sample point at the upper right of one pixel on the space of the noted pixel is set as the noted pixel, 1 pixel on the space of the noted pixel The absolute value of each difference V −1,1 , H −1,1 when the lower left missing sample point is set as the target pixel, and the difference absolute value V− 1,1 and H− 1,1 when the lower right missing sample point is set as the target pixel. From the absolute difference values V 1,1 and H 1,1 , Vx, y> Hx, y (x = 1, -1, y = 1, -1), or x = −1,1, y = −1 , 1, one or more combinations satisfy Vx, y ≦ Hx, y, and when V 0 > H 0 , the output value of the horizontal digital filter is calculated as Vx, y ≦ Hx, In the case of y (x = -1,1, y = -1,1) or one or more of the above four combinations are Vx, y
> Hx, y, and switching means for selecting and outputting the output value of the vertical digital filter when V 0 ≤H 0. .
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